JPH11101629A - 電子ビーム測長装置 - Google Patents
電子ビーム測長装置Info
- Publication number
- JPH11101629A JPH11101629A JP26202497A JP26202497A JPH11101629A JP H11101629 A JPH11101629 A JP H11101629A JP 26202497 A JP26202497 A JP 26202497A JP 26202497 A JP26202497 A JP 26202497A JP H11101629 A JPH11101629 A JP H11101629A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electron beam
- sample
- objective lens
- length
- magnification
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- Pending
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- Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】試料表面の上下位置に関わらず正確な測長をす
る。 【解決手段】電子ビームＢは２段の走査コイル４と５を
用いて偏向され、試料７の鏡面に照射される。対物レン
ズ６の強さは、ワーキングディスタンスがｄ1であるか
ｄ2であるかに関わらず、電子ビームＢが試料表面に収
束するよう制御されている。標準試料を用いて対物レン
ズ電流とワーキングディスタンスおよび倍率との関係を
あらかじめ求めておく。測定対象が同じ大きさＷであっ
ても、表示画面１４上ではワーキングディスタンスによ
ってＬ1とＬ2のように像の大きさが変化するが、表示倍
率を対物レンズ電流で補正することにより補正された倍
率をもとめ、正確な測長を行う。
る。 【解決手段】電子ビームＢは２段の走査コイル４と５を
用いて偏向され、試料７の鏡面に照射される。対物レン
ズ６の強さは、ワーキングディスタンスがｄ1であるか
ｄ2であるかに関わらず、電子ビームＢが試料表面に収
束するよう制御されている。標準試料を用いて対物レン
ズ電流とワーキングディスタンスおよび倍率との関係を
あらかじめ求めておく。測定対象が同じ大きさＷであっ
ても、表示画面１４上ではワーキングディスタンスによ
ってＬ1とＬ2のように像の大きさが変化するが、表示倍
率を対物レンズ電流で補正することにより補正された倍
率をもとめ、正確な測長を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電子ビームを用いて
微小な対象物の長さ・形状を測定する電子ビーム測長装
置に関する。
微小な対象物の長さ・形状を測定する電子ビーム測長装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】走査型電子顕微鏡を基本原理とする電子
ビーム測長装置において、試料表面に照射される電子ビ
ームは電磁コイルなどで構成される走査手段によって試
料表面上を走査され、それと同期してＣＲＴなどの表示
装置を試料表面から放射される二次電子の各種信号強度
に従って輝度変調することで表示装置上に各種の映像が
表示される。測定する対象物の長さは表示画面上に表示
された二次電子像などの大きさを倍率で割った値として
求められる。または、表示画面上に計測のための目盛り
を同時に表示することによって対象物の長さを測定す
る。
ビーム測長装置において、試料表面に照射される電子ビ
ームは電磁コイルなどで構成される走査手段によって試
料表面上を走査され、それと同期してＣＲＴなどの表示
装置を試料表面から放射される二次電子の各種信号強度
に従って輝度変調することで表示装置上に各種の映像が
表示される。測定する対象物の長さは表示画面上に表示
された二次電子像などの大きさを倍率で割った値として
求められる。または、表示画面上に計測のための目盛り
を同時に表示することによって対象物の長さを測定す
る。
【０００３】正確な測長のためには測定される試料は対
物レンズに対して所定の距離にセットされることが前提
であり、それを従来は試料ステージに対する試料の取り
付けと試料ステージ駆動の再現性によって試料表面が所
定の高さ位置に来るようにしていた。
物レンズに対して所定の距離にセットされることが前提
であり、それを従来は試料ステージに対する試料の取り
付けと試料ステージ駆動の再現性によって試料表面が所
定の高さ位置に来るようにしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来技術のように、試
料ステージなどの位置再現性によって試料高さ位置を設
定した場合には、測定したい場所の高さは試料の厚みに
より異なり、また、試料表面は全くの平面ではなく多少
のうねりがあったり、表面を加工されたものであれば表
面の場所によってその高さが異なり測長しようとする表
面が対物レンズに対して所定位置に来ていないというこ
とになる。そうすると測定した結果としての測長精度が
悪くなるという問題が生じる。
料ステージなどの位置再現性によって試料高さ位置を設
定した場合には、測定したい場所の高さは試料の厚みに
より異なり、また、試料表面は全くの平面ではなく多少
のうねりがあったり、表面を加工されたものであれば表
面の場所によってその高さが異なり測長しようとする表
面が対物レンズに対して所定位置に来ていないというこ
とになる。そうすると測定した結果としての測長精度が
悪くなるという問題が生じる。
【０００５】試料表面の高さ位置の変動に対して、試料
を観察している光学顕微鏡などの焦点あわせ機構などを
用いて試料ステージを動かして常に試料表面が所定位置
に来るようにすることも行われているが、装置が大がか
りであり試料ステージを動かすので迅速性にかけるとい
う問題点があった。
を観察している光学顕微鏡などの焦点あわせ機構などを
用いて試料ステージを動かして常に試料表面が所定位置
に来るようにすることも行われているが、装置が大がか
りであり試料ステージを動かすので迅速性にかけるとい
う問題点があった。
【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、試料表面の平坦性や試料の厚みの不均一
などに影響されることなく常に正確で迅速な測長が可能
な電子ビーム測長装置を提供することを目的とする。
たものであり、試料表面の平坦性や試料の厚みの不均一
などに影響されることなく常に正確で迅速な測長が可能
な電子ビーム測長装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、電子ビームを発生する電子源と電子ビー
ムを試料位置に収束する対物レンズと電子ビームを走査
する走査手段を有し、収束された電子ビームを走査しな
がら試料に照射し、その結果得られる電子線像から測定
対象の長さを測定する電子ビーム測長装置において、前
記対物レンズのレンズ強度に基づいて測長データを補正
する補正手段を備えることを特徴とする。
決するために、電子ビームを発生する電子源と電子ビー
ムを試料位置に収束する対物レンズと電子ビームを走査
する走査手段を有し、収束された電子ビームを走査しな
がら試料に照射し、その結果得られる電子線像から測定
対象の長さを測定する電子ビーム測長装置において、前
記対物レンズのレンズ強度に基づいて測長データを補正
する補正手段を備えることを特徴とする。
【０００８】対物レンズのレンズ強度すなわち焦点距離
は電子ビームが試料表面上にちょうど収束して焦点のあ
った像が得られるように調整されるものなので、焦点を
合わせたときの対物レンズ強度は対物レンズと試料との
間の距離とある関係を持った値である。本発明の電子ビ
ーム測長装置は、この関係を利用して測長するべき試料
表面の高さ位置を知ることができるので、測長データを
対物レンズ強度に基づいて補正することができ正確な測
定対象部分の長さを測定することができる。
は電子ビームが試料表面上にちょうど収束して焦点のあ
った像が得られるように調整されるものなので、焦点を
合わせたときの対物レンズ強度は対物レンズと試料との
間の距離とある関係を持った値である。本発明の電子ビ
ーム測長装置は、この関係を利用して測長するべき試料
表面の高さ位置を知ることができるので、測長データを
対物レンズ強度に基づいて補正することができ正確な測
定対象部分の長さを測定することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を、図面を
参照しながら説明する。図１は本発明の電子ビーム測長
装置の概略図である。タングステンフィラメントなどか
らなる電子源１で発生された電子ビームＢは所定の加速
電圧で加速され、電磁コイルからなるコンデンサーレン
ズ２で集束され、絞り３によって広がり角を制限された
後に最終的に同じく電磁コイルからなる対物レンズ６に
よって収束されて試料７の表面上に照射される。電子ビ
ームＢは２段の走査コイル上４と走査コイル下５によっ
てＸとＹ方向に偏向され、試料面上を２次元的に走査さ
れる。電子ビームＢの照射によって励起された試料７か
ら２次電子などが放射され、その２次電子などの信号は
検出器９によって検出され制御器１０に取り込まれる。
２段の走査コイル４，５による電子ビームＢの走査と同
期して、ＣＲＴからなる表示器１３に検出器９から得ら
れる信号を輝度変調して表示することで２次電子像など
が表示器１３上に得られる。
参照しながら説明する。図１は本発明の電子ビーム測長
装置の概略図である。タングステンフィラメントなどか
らなる電子源１で発生された電子ビームＢは所定の加速
電圧で加速され、電磁コイルからなるコンデンサーレン
ズ２で集束され、絞り３によって広がり角を制限された
後に最終的に同じく電磁コイルからなる対物レンズ６に
よって収束されて試料７の表面上に照射される。電子ビ
ームＢは２段の走査コイル上４と走査コイル下５によっ
てＸとＹ方向に偏向され、試料面上を２次元的に走査さ
れる。電子ビームＢの照射によって励起された試料７か
ら２次電子などが放射され、その２次電子などの信号は
検出器９によって検出され制御器１０に取り込まれる。
２段の走査コイル４，５による電子ビームＢの走査と同
期して、ＣＲＴからなる表示器１３に検出器９から得ら
れる信号を輝度変調して表示することで２次電子像など
が表示器１３上に得られる。
【００１０】制御器１０は、マイクロコンピュータを主
体としてＡ／Ｄ変換器やＤ／Ａ変換器などの入出力回路
やＲＯＭやＲＡＭなどの記憶回路を含んで構成されてお
り、走査電源１１を介して走査コイル上４と走査コイル
下５を制御し、レンズ電源１２を介して対物レンズ６の
レンズ強さ、すなわち、対物レンズ６に流す電流を制御
する。また、上述したように、制御器１０は検出器９で
検出された信号も取り込み、表示器に試料の像を表示す
る。さらには、電子源１の制御やコンデンサーレンズ２
に流す電流の制御、その他、図示はしていない諸々の動
作制御も制御器１０が行う。
体としてＡ／Ｄ変換器やＤ／Ａ変換器などの入出力回路
やＲＯＭやＲＡＭなどの記憶回路を含んで構成されてお
り、走査電源１１を介して走査コイル上４と走査コイル
下５を制御し、レンズ電源１２を介して対物レンズ６の
レンズ強さ、すなわち、対物レンズ６に流す電流を制御
する。また、上述したように、制御器１０は検出器９で
検出された信号も取り込み、表示器に試料の像を表示す
る。さらには、電子源１の制御やコンデンサーレンズ２
に流す電流の制御、その他、図示はしていない諸々の動
作制御も制御器１０が行う。
【００１１】図２は試料７の対物レンズ６に対する上下
位置と表示画面上に得られる像の倍率との関係を説明す
る図である。光軸Ｃに沿って電子源から試料に向かって
放出される電子ビームＢは走査コイル上４によっていっ
たん光軸Ｃから離れるように偏向され、ついで走査コイ
ル下５によって再び光軸に向かう方向に偏向され、電子
ビームＢは対物レンズ６の中心を通って試料に照射され
る。電子ビームＢの偏向角αは走査コイル下５から対物
レンズ中心を通って試料に向かう電子ビームの方向と光
軸Ｃとのなす角として定義される。そして対物レンズ６
に流される電流は電子ビームＢが試料表面上に収束する
ように、すなわち、試料表面からの２次電子信号から得
られる２次電子像の焦点が合うように調整される。表示
器上に表示される像の倍率は、表示器としてのＣＲＴ画
面上の大きさと試料面上で電子ビームＢの振れ幅Ｓとの
比として定義される。偏向角αは通常非常に小さいので
電子ビームの振れ幅Ｓは偏向角αに比例し、像の倍率は
偏向角αに反比例している。
位置と表示画面上に得られる像の倍率との関係を説明す
る図である。光軸Ｃに沿って電子源から試料に向かって
放出される電子ビームＢは走査コイル上４によっていっ
たん光軸Ｃから離れるように偏向され、ついで走査コイ
ル下５によって再び光軸に向かう方向に偏向され、電子
ビームＢは対物レンズ６の中心を通って試料に照射され
る。電子ビームＢの偏向角αは走査コイル下５から対物
レンズ中心を通って試料に向かう電子ビームの方向と光
軸Ｃとのなす角として定義される。そして対物レンズ６
に流される電流は電子ビームＢが試料表面上に収束する
ように、すなわち、試料表面からの２次電子信号から得
られる２次電子像の焦点が合うように調整される。表示
器上に表示される像の倍率は、表示器としてのＣＲＴ画
面上の大きさと試料面上で電子ビームＢの振れ幅Ｓとの
比として定義される。偏向角αは通常非常に小さいので
電子ビームの振れ幅Ｓは偏向角αに比例し、像の倍率は
偏向角αに反比例している。
【００１２】対物レンズ６の下面と試料表面との間の距
離はワーキングディスタンスと呼ばれるが、電子ビーム
の偏向角α（すなわち操作者が装置を操作する上での設
定上の倍率）が同じであっても、ワーキングディスタン
スｄが異なると試料表面上での電子ビームの振れ幅Ｓは
異なることになる。すなわち、図２（ａ）に示されるよ
うに、試料７の表面上に大きさがＷの正方形があったと
すると、ワーキングディスタンスｄがｄ1とｄ2（ｄ1＜
ｄ2）の場合で表示画面１４の上では図２（ｂ）のよう
に表示される。ワーキングディスタンスがｄ1のときの
像の大きさがＬ1であり、ｄ2のときの像の大きさがＬ2
とすると、Ｌ1＞Ｌ2となる。これを倍率で表示すると、
実際の表示倍率ＭはそれぞれＭ1＝Ｌ1／ＷとＭ2＝Ｌ2／
Ｗであって、Ｍ1＞Ｍ2という関係となる。これはワーキ
ングディスタンスｄに応じて実際の倍率が変化すること
を示している。
離はワーキングディスタンスと呼ばれるが、電子ビーム
の偏向角α（すなわち操作者が装置を操作する上での設
定上の倍率）が同じであっても、ワーキングディスタン
スｄが異なると試料表面上での電子ビームの振れ幅Ｓは
異なることになる。すなわち、図２（ａ）に示されるよ
うに、試料７の表面上に大きさがＷの正方形があったと
すると、ワーキングディスタンスｄがｄ1とｄ2（ｄ1＜
ｄ2）の場合で表示画面１４の上では図２（ｂ）のよう
に表示される。ワーキングディスタンスがｄ1のときの
像の大きさがＬ1であり、ｄ2のときの像の大きさがＬ2
とすると、Ｌ1＞Ｌ2となる。これを倍率で表示すると、
実際の表示倍率ＭはそれぞれＭ1＝Ｌ1／ＷとＭ2＝Ｌ2／
Ｗであって、Ｍ1＞Ｍ2という関係となる。これはワーキ
ングディスタンスｄに応じて実際の倍率が変化すること
を示している。
【００１３】一方、対物レンズ６の強さ、すなわち、対
物レンズ６を構成するコイルに流す電流は試料表面に電
子ビームが収束するように手動または自動的に調整され
る。試料表面の上下などによってワーキングディスタン
スが変化するとそれに応じて対物レンズ強さも変更され
る。なお、コンデンサーレンズ２の強さは主に試料電流
を必要な値に制御するために設定されるが、正確な測長
のためには所定の一定値であることが必要である。
物レンズ６を構成するコイルに流す電流は試料表面に電
子ビームが収束するように手動または自動的に調整され
る。試料表面の上下などによってワーキングディスタン
スが変化するとそれに応じて対物レンズ強さも変更され
る。なお、コンデンサーレンズ２の強さは主に試料電流
を必要な値に制御するために設定されるが、正確な測長
のためには所定の一定値であることが必要である。
【００１４】上述した関係を図３に示す。図３はいずれ
も表示される像の設定倍率がある値のとき、すなわち、
偏向角αが一定のときのものである。図３（ｃ）は試料
面上での電子ビームの振れ幅Ｓとワーキングディスタン
スｄとの関係を示すものであり、Ｓとｄは直線関係とな
る。図３（ｂ）はワーキングディスタンスｄと試料面上
に電子ビームを収束させたときの対物レンズ電流Ｉとの
関係を示すものであり、ｄとＩはほぼ反比例する。表示
倍率Ｍは振れ幅Ｓの逆数であるから、表示倍率Ｍと対物
レンズ電流Ｉとの関係は図３（ａ）のように直線関係と
なる。
も表示される像の設定倍率がある値のとき、すなわち、
偏向角αが一定のときのものである。図３（ｃ）は試料
面上での電子ビームの振れ幅Ｓとワーキングディスタン
スｄとの関係を示すものであり、Ｓとｄは直線関係とな
る。図３（ｂ）はワーキングディスタンスｄと試料面上
に電子ビームを収束させたときの対物レンズ電流Ｉとの
関係を示すものであり、ｄとＩはほぼ反比例する。表示
倍率Ｍは振れ幅Ｓの逆数であるから、表示倍率Ｍと対物
レンズ電流Ｉとの関係は図３（ａ）のように直線関係と
なる。
【００１５】本発明装置では図３（ａ）の関係をあらか
じめ測定しておく。測長較正用の標準試料を用いて、何
点かのワーキングディスタンスでその標準試料の寸法を
測定し、このとき試料に焦点を合わせるための対物レン
ズ電流との相関関係を求める。その相関関係は、対物レ
ンズ電流Ｉに基づいて表示倍率Ｍを補正するためのデー
タとして関係式または表の形で制御器１０に記憶してお
く。表示器１３に表示された像の大きさから実際の測定
対象の大きさを計算するときに、この補正データを使用
して倍率を補正し正確な測長データを得ることができ
る。
じめ測定しておく。測長較正用の標準試料を用いて、何
点かのワーキングディスタンスでその標準試料の寸法を
測定し、このとき試料に焦点を合わせるための対物レン
ズ電流との相関関係を求める。その相関関係は、対物レ
ンズ電流Ｉに基づいて表示倍率Ｍを補正するためのデー
タとして関係式または表の形で制御器１０に記憶してお
く。表示器１３に表示された像の大きさから実際の測定
対象の大きさを計算するときに、この補正データを使用
して倍率を補正し正確な測長データを得ることができ
る。
【００１６】
【発明の効果】本発明の電子ビーム測長装置は対物レン
ズのレンズ強度に基づいて測長データを補正するように
したから、試料の厚みの変化や試料表面の形状などに起
因して試料表面の上下位置に変動があっても正確に測定
対象物の長さを測定することができる。
ズのレンズ強度に基づいて測長データを補正するように
したから、試料の厚みの変化や試料表面の形状などに起
因して試料表面の上下位置に変動があっても正確に測定
対象物の長さを測定することができる。
【図１】本発明の一実施の形態である電子ビーム測長装
置を示す。
置を示す。
【図２】本発明の電子ビーム測長装置の動作を説明する
図である。
図である。
【図３】表示倍率と対物レンズ電流との関係などを示す
図である。
図である。
１…電子源 ２…コンデンサーレンズ ３…絞り ４…走査コイル上 ５…走査コイル下 ６…対物レンズ ７…試料 ８…測長対象 ９…検出器 １０…制御器 １１…走査電源 １２…レンズ電源 １３…表示器 １４…表示画面
Claims (1)
- 【請求項１】 電子ビームを発生する電子源と電子ビー
ムを試料位置に収束する対物レンズと電子ビームを走査
する走査手段を有し、収束された電子ビームを走査しな
がら試料に照射し、その結果得られる電子線像から測定
対象の長さを測定する電子ビーム測長装置において、前
記対物レンズのレンズ強度に基づいて測長データを補正
する補正手段を備えることを特徴とする電子ビーム測長
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26202497A JPH11101629A (ja) | 1997-09-26 | 1997-09-26 | 電子ビーム測長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26202497A JPH11101629A (ja) | 1997-09-26 | 1997-09-26 | 電子ビーム測長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11101629A true JPH11101629A (ja) | 1999-04-13 |
Family
ID=17369972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26202497A Pending JPH11101629A (ja) | 1997-09-26 | 1997-09-26 | 電子ビーム測長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11101629A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109298001A (zh) * | 2017-07-25 | 2019-02-01 | 东方晶源微电子科技（北京）有限公司 | 电子束成像模块、电子束检测设备及其图像采集方法 |
-
1997
- 1997-09-26 JP JP26202497A patent/JPH11101629A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109298001A (zh) * | 2017-07-25 | 2019-02-01 | 东方晶源微电子科技（北京）有限公司 | 电子束成像模块、电子束检测设备及其图像采集方法 |
| CN109298001B (zh) * | 2017-07-25 | 2021-06-01 | 东方晶源微电子科技（北京）有限公司 | 电子束成像模块、电子束检测设备及其图像采集方法 |
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