WO2022064707A1 - 解析システム - Google Patents

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WO2022064707A1
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sample
observation
analysis system
multilayer structure
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PCT/JP2020/036694
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杏彩 金野
宗史 設楽
一郎 藤村
大二 切畑
大海 三瀬
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株式会社日立ハイテク
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Definitions

  • the present invention relates to an analysis system, and more particularly to an analysis system capable of acquiring depth information of a multilayer structure contained in a sample.
  • a method of obtaining pattern depth information by observing the sample while scraping the sample little by little with an integrated ion beam (FIB), or a sample created by mechanical polishing is used.
  • FIB integrated ion beam
  • Patent Document 1 FIB is used to process a sample into a tapered shape, and an electron microscope is used to obtain a surface observation image of the formed slope, and the start position of the downhill slope and scanning of an electron beam are obtained.
  • a technique for calculating the depth of a pattern based on a distance and a tilt angle is disclosed.
  • the means using FIB can evaluate a pattern with high accuracy, but there are problems such as a narrow processing area, a long evaluation time, and difficulty in reacquiring data. Further, although the means for predicting the inclination angle of the polished surface can be evaluated quickly, there is a problem that the accuracy of the evaluation value of the pattern is low because the depth information of the pattern can be calculated only by prediction.
  • the analysis system in one embodiment is a step of (a) irradiating a sample containing a multilayer structure with an electron beam from a first direction to acquire a first image of the sample viewed from the first direction. , (B) A step of irradiating the sample with the electron beam from a second direction intersecting with the first direction to acquire a second photographed image of the sample as seen from the second direction, (c). ) The first photographed image, the second photographed image, the number of layers of the multilayer structure, the thickness of one layer or the thickness of each layer of the multilayer structure, and the depth at which the first layer of the multilayer structure starts. A step of acquiring the depth information of the multilayer structure by using the information of the sample including the above.
  • the analysis system in one embodiment acquires (a) a first image of the sample viewed from the first direction by irradiating the sample including the multilayer structure with an electron beam from the first direction. Steps, (b) a step of designating an observation range in the first image, (c) the first step using an objective lens for a plurality of points of the sample within the designated observation range. Based on the step of focusing the electron beam in one direction, (d) the result of the focusing in the step (c), between the objective lens and the focal position at the plurality of points of the sample.
  • Steps of acquiring distances and creating a WD profile graphing those distances (e) the number of layers of the multi-layer structure, the thickness of one layer or the thickness of each layer of the multi-layer structure, and the thickness of the multi-layer structure.
  • the step includes a step of acquiring the depth information of the multilayer structure by collating the information of the sample including the depth at which the first layer starts with the WD profile.
  • the depth information of the multi-layer structure can be acquired quickly and with high accuracy.
  • FIG. 1 It is a schematic diagram which shows an example of the charged particle beam apparatus in Embodiment 1.
  • FIG. It is a top view of the sample in Embodiment 1.
  • FIG. It is sectional drawing of the sample in Embodiment 1.
  • FIG. It is a top view of the sample in Embodiment 1.
  • FIG. It is sectional drawing of the sample in Embodiment 1.
  • FIG. It is a flowchart of the analysis system in Embodiment 1.
  • It is a schematic diagram which shows the operation screen in Embodiment 1.
  • FIG. It is a schematic diagram which shows the operation screen in Embodiment 1.
  • FIG. It is a schematic diagram which shows the operation screen in Embodiment 1.
  • FIG. It is a schematic diagram which shows the operation screen in Embodiment 1.
  • FIG. It is a schematic diagram which shows the operation screen in Embodiment 1.
  • FIG. It is a schematic diagram which shows the operation screen in Embodiment 1.
  • FIG. It is a schematic diagram
  • FIG. 6 is a photographed image and a recording table of the pattern analysis in the first embodiment. It is a flowchart of the analysis system in Embodiment 2. It is a flowchart of the analysis system in Embodiment 3. It is a schematic diagram which shows the operation screen in Embodiment 3. FIG. It is a schematic diagram which shows the operation screen in Embodiment 3. FIG. It is a schematic diagram which shows the operation screen in Embodiment 3. FIG. It is a schematic diagram which shows the operation screen in Embodiment 3. FIG. It is a schematic diagram which shows the operation screen in Embodiment 3. FIG.
  • FIG. 1 It is a recording table which shows the recording example of each information in Embodiment 3. It is a schematic diagram which shows the operation screen in Embodiment 1.
  • FIG. It is a schematic diagram which shows an example of the surface shape measuring apparatus in Embodiment 4. It is a flowchart of the analysis system in Embodiment 4. It is a schematic diagram which shows the operation screen in Embodiment 4.
  • FIG. 1 It is a recording table which shows the recording example of each information in Embodiment 3. It is a schematic diagram which shows the operation screen in Embodiment 1.
  • FIG. It is a schematic diagram which shows an example of the surface shape measuring apparatus in Embodiment 4.
  • the X direction, the Y direction, and the Z direction described in the present application intersect each other and are orthogonal to each other.
  • the Z direction may be described as the vertical direction, the height direction, or the thickness direction of a certain structure.
  • Embodiment 1 The analysis system according to the first embodiment will be described below. First, the charged particle beam apparatus 1 constituting a part of the analysis system will be described with reference to FIG. In FIG. 1, for example, a scanning electron microscope (SEM) is exemplified as the charged particle beam device 1.
  • SEM scanning electron microscope
  • the charged particle beam device 1 shown in FIG. 1 analyzes the sample SAM by irradiating the sample SAM arranged in the sample chamber 7 with the electron beam EB1 from the electron gun 3 provided inside the lens barrel 2. It is a device for observing and measuring).
  • the charged particle beam device 1 includes a sample chamber 7 and a lens barrel 2 attached to the sample chamber 7 and constituting an electron beam column.
  • the lens barrel 2 has an electron gun 3 capable of irradiating the electron beam EB1, a condenser lens 4 for focusing the electron beam EB1, a deflection coil 5 for scanning the electron beam EB1, and an electron beam EB1 for focusing. It includes an objective lens 6 and the like.
  • a sample table (holder) 8 for mounting the sample SAM, a stage 9 for installing the sample table 8, a stage control device 10, a detector 11, and the like are provided inside the sample chamber 7.
  • the sample chamber 7 is provided with an introduction / outlet.
  • the sample table 8 on which the sample SAM is mounted is conveyed to the inside of the sample chamber 7 via the introduction / extraction port and installed in the stage 9. Further, when taking out the sample SAM, the sample table 8 on which the sample SAM is mounted is conveyed to the outside of the sample chamber 7 via the introduction / extraction port.
  • the stage control device 10 is connected to the stage 9 and can displace the position and orientation of the stage 9.
  • the displacement of the stage 9 displaces the position and orientation of the sample SAM.
  • the stage control device 10 includes an XY-axis drive mechanism that can be driven in a direction parallel to the mounting surface of the charged particle beam device 1, a Z-axis drive mechanism that can be driven in a direction perpendicular to the above-mentioned mounting surface, and rotation. It has an R-axis drive mechanism that can be driven in a direction and a T-axis drive mechanism that can be driven in a direction inclined with respect to the XY plane.
  • Each of these drive mechanisms is a mechanism used for analyzing any part of the sample SAM and the sample table 8 installed on the stage 9. As a result, the portion of the sample SAM to be analyzed is moved to the center of the imaging field of view and tilted in an arbitrary direction.
  • the detector 11 can detect the secondary electron EM2 emitted from the sample SAM when the sample SAM is irradiated with the electron beam EB1 at the time of analysis of the sample SAM.
  • the detector 11 may be provided inside the sample chamber 7 or inside the lens barrel 2.
  • the charged particle beam device 1 includes a comprehensive control unit C0, and includes a display device 20 and an operation device 21 electrically connected to the comprehensive control unit C0 inside or outside the charged particle beam device 1.
  • the display device 20 is, for example, a display
  • the operation device 21 is, for example, a mouse and a keyboard.
  • various types of information are input to the general control unit C0 or output from the general control unit C0.
  • the comprehensive control unit C0 has a scanning signal control unit C1, a stage control unit C2, and a calculation unit C3, and controls them. Therefore, in the present application, it may be described that the control performed by the scanning signal control unit C1, the stage control unit C2, and the calculation unit C3 is performed by the comprehensive control unit C0. Further, the comprehensive control unit C0 having the scanning signal control unit C1, the stage control unit C2, and the calculation unit C3 may be regarded as one control unit, and the comprehensive control unit C0 may be simply referred to as a “control unit”.
  • the scanning signal control unit C1 is electrically connected to the electron gun 3, the condenser lens 4, the deflection coil 5, and the objective lens 6 to control their operations.
  • the electron gun 3 receives a control signal from the scanning signal control unit C1 to generate an electron beam EB1, and the electron beam EB1 is irradiated toward the sample SAM.
  • Each of the condenser lens 4, the deflection coil 5, and the objective lens 6 receives a control signal from the scanning signal control unit C1 and excites a magnetic field.
  • the magnetic field of the condenser lens 4 causes the electron beam EB1 to be focused so as to have an appropriate beam diameter.
  • the electron beam EB1 is deflected by the magnetic field of the deflection coil 5 and scanned two-dimensionally on the sample SAM.
  • the magnetic field of the objective lens 6 causes the electron beam EB1 to be refocused on the sample SAM.
  • the electron beam EB1 can be focused on the sample SAM.
  • the stage control unit C2 is electrically connected to the stage control device 10 and has a function of controlling the operation of each drive mechanism of the stage control device 10 and always linking the field of view and the coordinates of the stage 9.
  • the calculation unit C3 includes an image acquisition unit C4, an image combination unit C5, an instruction input unit C6, a storage unit C7, and a pattern shape analysis unit C8.
  • the image acquisition unit C4 is electrically connected to the detector 11 and controls this operation. Further, the image acquisition unit C4 can process the secondary electron EM2 detected by the detector 11 as a signal and convert this signal into a captured image (image data). The captured image is output to the display device 20, and the user can confirm the captured image on the display device 20.
  • the image combining unit C5 can connect the above-mentioned captured images acquired by the image acquisition unit C4 to create, for example, a wide area image as shown in FIG. 6 described later.
  • the wide area image is output to the display device 20, and the user can confirm the wide area image on the display device 20.
  • the instruction input unit C6 receives the information input by the user on the display device 20 using the operation device 21.
  • the storage unit C7 can store information such as the coordinates of the stage 9 and the acquired captured image (image data). In addition, each information is associated with each other.
  • the pattern shape analysis unit C8 has a function of analyzing a plurality of pattern shapes included in the sample SAM.
  • the calculation unit C3 uses the information received by the instruction input unit C6 and the information stored in the storage unit C7 to relate to stage coordinates, pattern shape analysis, depth information of the multi-layer structure, and the like, which will be described later. The calculation can be performed.
  • FIG. 2Ba is a split cross-sectional view of the sample SAM cut along the line AA of FIG. 2Aa on the observation surface 30.
  • FIG. 2Bb is a split cross-sectional view of the sample SAM cut along the line BB of FIG. 2Ab on the observation surface 30.
  • the sample SAM in the first embodiment is, for example, a slice obtained from a part of a wafer on which various semiconductor devices are formed. Therefore, the sample SAM includes a semiconductor substrate, a semiconductor element such as a transistor formed on the semiconductor substrate, a highly integrated large-scale integrated circuit (LSI) device composed of a plurality of transistors, and a plurality of gate electrodes. It includes a multi-layer wiring layer including, and an interlayer insulating film formed between them.
  • LSI large-scale integrated circuit
  • the sample SAM has an upper surface TS and a lower surface BS on the opposite side of the upper surface TS.
  • a part of the sample SAM is polished by a polishing device such as an ion milling device, a FIB or a dimple grinder.
  • 2Aa and 2Ba show diagrams of samples polished by an ion milling device or FIB.
  • 2Ab and 2Bb show a diagram of a sample SAM polished by an ion milling device or a dimple grinder.
  • an observation surface (polished surface) 30 forming an inclined surface is formed on a part of the upper surface TS of the sample SAM by this polishing treatment.
  • FIGS. 2Aa and 2Ab also show an enlarged view of a part of the sample SAM including the observation surface 30.
  • the sample SAM contains a plurality of patterns 32.
  • Each of the plurality of patterns 32 is, for example, a semiconductor device having a columnar structure extending in the Z direction.
  • each of the plurality of patterns 32 is, for example, a structure such as an LSI wiring or a transistor having a multilayer structure.
  • a plurality of conductor layers such as the multilayer wiring layer are shown as a multilayer structure 31. That is, the sample SAM includes a plurality of conductor layers laminated in the first direction (Z direction), which is the direction from the upper surface TS of the sample SAM toward the lower surface BS of the sample SAM, as the multilayer structure 31. Further, although not shown in detail here, the multilayer structure 31 is formed around a plurality of patterns 32.
  • the observation surface 30 is inclined from the upper surface TS of the sample SAM toward the lower surface BS of the sample SAM. More specifically, in cross-sectional view, the observation surface 30 forms an inclined surface that is continuously inclined from the upper surface TS toward the lower surface BS.
  • the polishing process by the polishing device is performed so that all the layers of the multilayer structure 31 are polished, and the bottom portion of the observation surface 30 is located deeper than the bottom layer of the multilayer structure 31. Therefore, all the layers of the multilayer structure 31 are exposed on the observation surface 30 and the fractured surface.
  • the analysis system includes, as a method for measuring the sample SAM, a step performed in the polishing apparatus, a step performed in the sample preparation apparatus, and a step performed in the charged particle beam apparatus 1. Therefore, not only the charged particle beam device 1, but also their polishing device and sample preparation device form a part of the analysis system.
  • step S1 the sample SAM is prepared.
  • a sample SAM is prepared by cutting out a part of the wafer using a sample preparation device such as a diamond cutter.
  • the cut out sample SAM is transferred from the sample preparation device to the polishing device.
  • the polishing device is, for example, an ion milling device, a FIB, a dimple grinder, or the like.
  • the observation surface 30 is formed on a part of the upper surface TS by polishing the upper surface TS of the sample SAM using a polishing device.
  • the polished sample SAM is transferred from the polishing device to the sample preparation device.
  • the sample preparation device is, for example, a FIB or an ion milling device.
  • the sample SAM shown in FIG. 2Ba or FIG. 2Bb is produced by cutting the sample SAM on the observation surface 30 by the sample preparation device. Then, the cut sample SAM is mounted on the sample table 8.
  • step S2 the sample SAM is installed.
  • the sample table 8 on which the sample SAM is mounted is transported from the sample preparation device to the charged particle beam device 1.
  • the sample table 8 on which the sample SAM is mounted is installed on the stage 9 so that the upper surface TS of the sample SAM faces the electron gun 3.
  • the upper surface TS including the observation surface 30 is arranged perpendicular to the Z direction.
  • step S3 the application is started.
  • the application is started by the user performing an operation on the display device 20 using the operation device 21.
  • the operation screen 40a is displayed on the display device 20 as shown in FIG.
  • the operation screen 40a is mainly used for the user to input an instruction to the comprehensive control unit C0 and for the user to obtain each information from the comprehensive control unit C0.
  • the user can switch between the display unit 41 for wide area image shooting, the display unit 42 for depth information acquisition, and the display unit 70 for pattern analysis.
  • the display unit 41 for wide area image shooting includes a shot image display unit 43, a condition display unit 44, a capture button B1, a reference button B2, a button B3 for adding a position designation tool, and a button for starting wide area image creation. B4 is provided.
  • the capture button B1 is used when irradiating the sample SAM with the electron beam EB1 and acquiring a captured image.
  • the reference button B2 is used when outputting a captured image captured in the past to the captured image display unit 43.
  • the button B3 for adding the position designation tool is used when adding the observation range 45 described later.
  • the button B4 for starting wide area image creation is used when continuous shooting is performed in order to create a wide area image in step S6 described later.
  • the condition display unit 44 displays shooting conditions such as start point coordinates, end point coordinates, magnification, and number of shots. Further, the condition display unit 44 is provided with a button B5 for determining the shooting conditions and a button B6 for setting further details of the shooting conditions.
  • step S4 alignment and acquisition of the whole image which is a photographed image seen from the first direction (Z direction) are performed.
  • the user performs alignment including focusing of the electron beam EB1 on the sample SAM and changing the magnification.
  • the capture button B1 the sample SAM is irradiated with the electron beam EB1 from the first direction (Z direction), and the entire image including the observation surface 30 is acquired.
  • the acquired overall image seen from the first direction (Z direction) is output from the comprehensive control unit C0 to the captured image display unit 43.
  • the user can grasp the outline of the sample SAM.
  • step S5 shooting conditions are set.
  • the user drags the mouse, which is, for example, the operating device 21 on the captured image display unit 43, so that the observation range 45 is designated for the entire image including the observation surface 30.
  • the comprehensive control unit C0 converts the designated observation range 45 into the position coordinates of the sample SAM, and outputs the start point coordinates and the end point coordinates to the condition display unit 44.
  • the user can additionally specify the observation range 45 by clicking the button B3 for adding the position specification tool.
  • another observation range 45 that is offset in the Y direction with respect to the initially selected observation range 45 can be added.
  • the comprehensive control unit C0 accepts the input imaging conditions and starts continuous imaging for creating a plurality of imaging images of the sample SAM viewed from the first direction (Z direction).
  • step S6 when the user clicks the B4 button, a wide area image which is a photographed image of the sample SAM viewed from the first direction (Z direction) is acquired.
  • the electron beam EB1 is irradiated to the upper surface TS (observation surface 30) of the sample SAM installed on the stage 9.
  • the secondary electrons EB2 emitted from the sample SAM are detected as a signal.
  • the image acquisition unit C4 of the comprehensive control unit C0 acquires a captured image viewed from the first direction (Z direction) based on the detected signal. By performing these operations in order for the observation target within the observation range 45, a plurality of captured images are acquired.
  • a plurality of captured images acquired in step S5 are joined by the image coupling unit C5 of the comprehensive control unit C0 to create a wide area image viewed from the first direction (Z direction). Will be done.
  • the created wide area image is output to the captured image display unit 43.
  • the comprehensive control unit C0 acquires a plurality of captured images and wide area images based on the above signals detected by the detector 11.
  • the comprehensive control unit C0 can associate the coordinates of the captured image with the coordinates of the stage 9. Therefore, the user can confirm the coordinate information of the target observation position and the like. These coordinates are stored in the storage unit C7 of the comprehensive control unit C0.
  • step S6 it is premised that a wide area image is created, but depending on the sample, it is not necessary to create a wide area image, and there are cases where only one or several places need to be photographed. In this case, only the start point coordinates are displayed on the condition display unit 44, and the end point coordinates are not displayed.
  • the following description of wide area image creation includes the case of shooting at one or several places.
  • step S7 the reference coordinates are specified.
  • the user clicks on the first portion of the multilayer structure 31 exposed on the observation surface 30.
  • the first place is, for example, the first layer of the multilayer structure 31.
  • the comprehensive control unit C0 designates the first location as the reference coordinates (x1, y1) 46a viewed from the first direction (Z direction) in the wide area image.
  • the designated reference coordinates (x1, y1) 46a are stored in the storage unit C7.
  • the first layer of the multilayer structure 31 in the present application is the layer closest to the upper surface TS of the sample SAM, and corresponds to the uppermost layer of the multilayer structure 31. In the following description, the same applies to the case of expressing "the first layer of the multilayer structure 31".
  • the sample can clearly confirm the multi-layer structure, it is easy to specify a layer suitable as a starting point as the reference coordinate, for example, the first layer of the multi-layer structure.
  • a layer suitable as a starting point for example, the first layer of the multi-layer structure.
  • the multilayer structure cannot be clearly confirmed.
  • the position of a specific pattern or the position of a structure having another shape can be specified as the reference coordinates (x1, y1) 46a.
  • step S8 the sample SAM is tilted.
  • a control signal is transmitted from the stage control unit C2 of the general control unit C0 to the stage control device 10, and the T-axis drive mechanism of the stage control device 10 is driven. That is, the stage control device 10 is controlled so that the fractured surface of the sample SAM faces the electron gun 3 in the second direction intersecting the first direction, and the stage 9 in which the sample SAM is installed is tilted.
  • the user can observe the fractured surface of the sample SAM from the second direction (Y direction).
  • the stage 9 is tilted 90 degrees
  • the first direction (Z direction) is orthogonal to the second direction (Y direction).
  • first direction is described as the Z direction and the second direction is described as the Y direction here, the first direction and the second direction are not limited to the Z direction and the Y direction, and may be directions that intersect each other. Just do it.
  • the drive range of the T-axis drive mechanism of the stage control device 10 may be less than 90 degrees.
  • the user takes out the sample table 8 on which the sample SAM is mounted from the sample chamber 7, removes the sample SAM from the sample table 8, and in a state where the sample SAM is tilted 90 degrees, the sample SAM is returned to the sample table 8 again.
  • the sample table 8 on which the sample SAM is mounted is returned to the sample chamber 7.
  • step S9 alignment and acquisition of a cross-sectional image which is a photographed image of the sample SAM viewed from the second direction (Y direction) are performed by the same method as in step S4.
  • the acquired cross-sectional image is output from the comprehensive control unit C0 to the captured image display unit 43.
  • step S10 the reference coordinates are linked.
  • the user switches from the display unit 41 for wide area image shooting to the display unit 42 for acquiring depth information on the operation screen 40a.
  • the display unit 42 for acquiring depth information includes a captured image display unit 43, a capture button B1, a reference button B2, and a reference button B2, similarly to the display unit 41 for wide area image capture.
  • a button B3 for adding a position designation tool is provided.
  • the display unit 42 for acquiring depth information is provided with a movement condition display unit 47 and a layer information display unit 48.
  • the movement condition display unit 47 is provided with a button B7 for moving to the reference position, a button B8 for linking with the first direction, and a button B9 for moving to the X coordinate. Further, the layer information display unit 48 can display layer information such as the number of layers, the thickness of one layer, and the depth at which the first layer starts.
  • the photographed image display unit 43 displays a cross-sectional image of the sample SAM seen from the second direction (Y direction) acquired in step S9.
  • the stage control unit C2 of the comprehensive control unit C0 moves the stage control device 10 so that the stage 9 is located at the X coordinate x1 of the reference coordinates (x1, y1) 46a.
  • the X-coordinate position 49 of the stage 9 after movement is displayed on the captured image display unit 43.
  • the Z coordinate z1 as a reference in the second direction (Y direction) is obtained. It is specified. That is, the user performs a click operation on the second portion of the multilayer structure 31 exposed on the observation surface 30 in the cross-sectional image and corresponding to the coordinate x1 of the reference coordinates (x1, y1) 46a.
  • the reference Z coordinate z1 is specified in the second direction (Y direction).
  • the comprehensive control unit C0 designates the second location as the reference coordinates (x1, z1) 46b in the cross-sectional image, and the reference coordinates (x1, y1) 46a and The reference coordinates (x1, z1) 46b are associated with each other.
  • the correspondence between the reference coordinates (x1, z1) 46b, the reference coordinates (x1, y1) 46a, and the reference coordinates (x1, z1) 46b is stored in the storage unit C7.
  • step S11 the observation coordinates (x2, y2) 46c are specified and the stage 9 is moved.
  • the comprehensive control unit C0 displays a wide-area image (FIG. 6) as seen from the first direction (Z direction) acquired in step S6. It is displayed on the unit 43.
  • the third place is a place different from the above-mentioned first place, for example, a layer different from the first layer of the multilayer structure 31.
  • the comprehensive control unit C0 designates the third location as the observation coordinates (x2, y2) 46c viewed from the first direction (Z direction) in the wide area image.
  • the comprehensive control unit C0 causes the movement condition display unit 47 to display the X coordinate x2 of the designated observation coordinates (x2, y2) 46c.
  • the stage control unit C2 of the comprehensive control unit C0 controls the stage so that the stage 9 is located at the X coordinate x2 of the observation coordinates (x2, y2) 46c. Move the device 10.
  • FIG. 9 shows the operation screen 40a after the stage 9 has moved in FIG. As shown in FIG. 9, the X-coordinate position 49 of the moved stage 9 is displayed on the captured image display unit 43.
  • the Z coordinate z2 is specified by the user performing a click operation on the multilayer structure 31 at the position overlapping the X coordinate position 49 on the captured image display unit 43. That is, the user performs a click operation on the fourth portion of the multilayer structure 31 exposed on the observation surface 30 in the cross-sectional image and corresponding to the coordinates x2 of the observation coordinates (x2, y2) 46c.
  • the Z coordinate z2 is specified.
  • the comprehensive control unit C0 designates the above-mentioned fourth point as the observation coordinates (x2, z2) 46d in the cross-sectional image.
  • the correspondence between the observation coordinates (x2, y2) 46c, the observation coordinates (x2, y2) 46c, and the observation coordinates (x2, z2) 46d is stored in the storage unit C7.
  • the comprehensive control unit C0 moves the stage 9 toward the designated observation coordinates (x2, z2) 46d.
  • Alignment is performed in step S12.
  • the user focuses the electron beam EB1 on the sample SAM, changes the magnification, and the like in order to perform detailed observation of the target observation coordinates (x2, z2) 46d.
  • step S13 the captured image viewed from the second direction (Y direction) is acquired.
  • step S12 when the user clicks the capture button B1, shooting is performed and a captured image viewed from the second direction (Y direction) is acquired.
  • the acquired photographed image is stored in the storage unit C7.
  • steps S12 and S13 are not essential from the viewpoint of acquiring the depth information of the multilayer structure 31, and may be omitted.
  • step S14 the depth information of the multilayer structure 31 is acquired.
  • the calculation unit C3 of the comprehensive control unit C0 has the depth (Z direction) of the observation coordinates (x2, z2) 46d from the reference coordinates (x1, z1) 46b. Distance in) is calculated.
  • the user displays the information of the sample SAM including the number of layers of the multilayer structure 31, the thickness of one layer of the multilayer structure 31 or the thickness of each layer, the depth at which the first layer of the multilayer structure 31 starts, and the like.
  • Input to the unit 48 is the information of the sample SAM including the number of layers of the multilayer structure 31, the thickness of one layer of the multilayer structure 31 or the thickness of each layer, the depth at which the first layer of the multilayer structure 31 starts, and the like.
  • the calculation unit C3 of the comprehensive control unit C0 can be referred to.
  • the number of layers of the observed coordinates (x2, z2) 46d from the coordinates (x1, z1) 46b is calculated.
  • the calculation unit C3 of the comprehensive control unit C0 is the observation coordinates (x2, z2) from the upper surface TS of the sample SAM. Calculate the depth and number of layers of 46d. That is, it is calculated which layer of the multilayer structure 31 the observation coordinates (x2, z2) 46d are located.
  • the depth information of the multilayer structure 31 is acquired using the wide area image and the cross-sectional image. That is, the depth information of the multilayer structure 31 includes the depth and the number of layers of the observation coordinates (x2, z2) 46d from the reference coordinates (x1, z1) 46b and the observation coordinates (x2, z2) from the upper surface TS of the sample SAM. ) 46d depth and number of layers. Further, these pieces of information are stored in the storage unit C7.
  • step S15 it is determined whether or not to observe other observation coordinates.
  • step S16 When no observation of other observation coordinates is performed (NO), the next step is step S16.
  • steps S11 to S14 are repeated.
  • the comprehensive control unit C0 can give depth information at all of the target observation coordinates on the order of nanometers.
  • the coordinates and the depth information of the multilayer structure 31 acquired in steps S1 to S15 are recorded as a recording table as shown in FIG. 10 and stored in the storage unit C7.
  • the wide area image seen from the first direction (Z direction) and the cross-sectional image seen from the second direction (Y direction) are used, and the respective coordinates are used.
  • the depth information of the multilayer structure 31 can be acquired. Then, the user can directly obtain the depth information of the multilayer structure 31 on the order of nanometers.
  • the machined area is There are problems such as narrowness, time-consuming evaluation, and difficulty in reacquiring data, and the means for predicting the inclination angle of the polished surface has problems such as low accuracy of depth information.
  • the analysis system in the first embodiment can be performed in a wider area and in a shorter time than the means using the FIB, and the data can be easily reacquired. Further, the analysis system in the first embodiment can obtain more accurate depth information than the means for predicting the inclination angle of the polished surface. That is, in the analysis system according to the first embodiment, the depth information of the multilayer structure 31 can be acquired quickly and with high accuracy.
  • step S16 a plurality of patterns 32 included in the sample SAM are analyzed.
  • the user switches from the display unit 42 for acquiring depth information to the display unit 70 for pattern analysis on the operation screen 40a.
  • the display unit 70 for pattern analysis is provided with a captured image display unit 43, an image reading setting unit 71, a button B19 for pattern detection, and a button B20 for pattern analysis. Further, the image reading setting unit 71 is provided with a reading button B17 and a reference button B18.
  • the user inputs the number of layers or the depth of the sample SAM and clicks the reading button B17, so that the comprehensive control unit C0 controls the depth of the multilayer structure 31 acquired in step S14.
  • the comprehensive control unit C0 controls the depth of the multilayer structure 31 acquired in step S14.
  • an image is taken at the observation coordinates (x3, y3, z3) 46e, which is the input position, and the photographed image is displayed on the image display unit 43.
  • the user can also click the reference button B18 to select a photographed image acquired in the past.
  • the comprehensive control unit C0 detects a plurality of patterns 32 using image recognition technology, assigns numbers to the plurality of patterns 32, and assigns numbers to the plurality of patterns 32. Is displayed on the captured image display unit 43.
  • the pattern shape analysis unit C8 uses the image recognition technique to measure the diameters of the plurality of patterns 32 at the observation coordinates (x3, y3, z3) 46e. Is automatically measured. Then, the pattern shape analysis unit C8 acquires pattern shape information such as a major axis diameter, a minor axis diameter, an average diameter, and roundness for each of the plurality of patterns 32. These pattern shape information is stored in the storage unit C7.
  • observation coordinates (x3, y3, z3) 46e described here indicate the coordinates of the center position of the photographed image being observed. Therefore, the calculated number of layers also indicates the number of layers at the center position of the observed image.
  • the comprehensive control unit C0 can record the acquired pattern shape information as a recording table, and can output the recording table together with the observed photographed image as shown in FIG. Further, such pattern shape information is associated with other information and recorded in the recording table of FIG.
  • the depth information of the multilayer structure 31 can be acquired, but also the pattern shape information of the plurality of patterns 32 included in the sample SAM can be acquired. can.
  • the timing of forming the fractured surface of the sample SAM is different from that in the first embodiment, and the wide area image is acquired from the first direction (Z direction), and the reference coordinates (x1, y1) 46a are obtained. After the designation and designation of the observation coordinates (x2, y2) 46c are made, the fractured surface of the sample SAM is formed.
  • step S21 the observation surface 30 of the sample SAM is formed by the same method as in step S1.
  • the sample SAM is in the state of FIG. 2Aa or FIG. 2Ab, and the fractured surface is not formed. In this state, the sample SAM is mounted on the sample table 8.
  • steps S22 to S27 the same work as in steps S2 to S7 is performed.
  • the comprehensive control unit C0 acquires a wide area image of the sample SAM seen from the first direction (Z direction), and the reference coordinates (x1, y1) 46a are specified in the wide area image.
  • step S28 the observation coordinates (x2, y2) 46c are specified before the reference coordinates (x1, z1) 46b are specified. That is, following the designation of the reference coordinates (x1, y1) 46a shown in FIG. 6, the observation coordinates (x2, y2) 46c shown in FIG. 8 are designated.
  • step S29 the sample SAM is taken out.
  • the sample SAM is taken out from the sample chamber 7, and then the sample SAM is removed from the sample table 8.
  • the sample SAM is then transported to a sample preparation device such as a FIB or ion milling device.
  • step S30 a fractured surface is formed.
  • the sample SAM shown in FIG. 2Ba or FIG. 2Bb is produced.
  • step S31 the sample SAM is mounted on the sample table 8 so that the fractured surface is irradiated on the electron beam EB.
  • the cut sample SAM is mounted on the sample table 8.
  • the sample table 8 is transported to the charged particle beam device 1, and the sample table 8 is installed on the stage 9.
  • the fractured surface of the sample SAM is arranged perpendicular to the Z direction so as to face the electron gun 3.
  • step S32 the application is started by the same method as in step S3 and the like.
  • step S33 alignment and acquisition of a cross-sectional image which is a photographed image of the sample SAM viewed from the second direction (Y direction) are performed by the same method as in step S9.
  • steps S34 to S38 the same work as in steps S10 to S14 is performed. That is, the comprehensive control unit C0 sees the second portion of the multilayer structure 31 corresponding to the coordinate x1 of the reference coordinates (x1, y1) 46a in the cross-sectional image from the second direction (Y direction) as the reference coordinates (x1,). z1) Designated as 46b. Further, the comprehensive control unit C0 views the fourth portion of the multilayer structure 31 corresponding to the coordinate x2 of the observation coordinates (x2, y2) 46c in the cross-sectional image from the second direction (Y direction) at the observation coordinates (x2, y2). z2) Designated as 46d.
  • the calculation unit C3 of the comprehensive control unit C0 calculates the depth and the number of layers of the observation coordinates (x2, z2) 46d from the reference coordinates (x1, z1) 46b, and the observation coordinates from the upper surface TS of the sample SAM ( x2, z2) Calculate the depth of 46d and the number of layers.
  • step S39 as in step S15, steps S34 to S38 are repeated until the observation of all the observation coordinates is completed.
  • the depth information of the multilayer structure 31 can be acquired quickly and with high accuracy.
  • the sample SAM when the sample SAM is first cut as in the first embodiment, it is unknown whether or not the split cross section is a surface on which the pattern of the multilayer structure 31 can be clearly observed.
  • the sample SAM since the sample SAM is cut later, it is easy to create a surface on which the pattern of the multilayer structure 31 can be clearly observed.
  • the second embodiment it is necessary to cut the sample SAM according to the position of the reference coordinates (x1, y1) 46a designated before the cut of the sample SAM.
  • the split position may be slightly deviated from the position of the reference coordinates (x1, y1) 46a. From this point of view, the first embodiment is more suitable than the second embodiment.
  • step S40 as in step S16, the analysis of the plurality of patterns 32 is performed, and the pattern shape information of the plurality of patterns 32 is acquired.
  • working distance which is the distance between the objective lens 6 and the focal position due to the focusing of the electron beam EB1 in the first direction (Z direction).
  • WD the depth information of the multilayer structure 31 is acquired based on the WD.
  • step S41 the observation surface 30 of the sample SAM is formed by the same method as in step S1. At this time, the sample SAM is in the state of FIG. 2Aa or FIG. 2Ab, and the fractured surface is not formed.
  • steps S42 to S44 the same work as in steps S2 to S4 is performed.
  • the sample table 8 on which the sample SAM is mounted is installed on the stage 9 so that the upper surface TS of the sample SAM faces the electron gun 3.
  • the application is started.
  • alignment and acquisition of the whole image which is a photographed image seen from the first direction (Z direction) are performed.
  • the operation screen 40b is displayed on the display device 20 as shown in FIG.
  • the operation screen 40b is mainly used for the user to input an instruction to the comprehensive control unit C0 and for the user to obtain each information from the comprehensive control unit C0.
  • the user can switch between the display unit 51 for WD acquisition setting, the display unit 52 for WD profile, the display unit 53 for observation, and the display unit 70 for pattern analysis.
  • the display unit 51 for WD acquisition setting includes a captured image display unit 54, a WD acquisition setting unit 55, a mode selection unit 56, a capture button B1, a reference button B2, a position specification tool addition button B3, and a WD.
  • a button B12 for starting data acquisition is provided.
  • the WD acquisition setting unit 55 displays acquisition conditions such as start point coordinates, end point coordinates, magnification, and WD acquisition count. Further, the WD acquisition setting unit 55 is provided with a button B11 for determining the WD acquisition condition.
  • the mode selection unit 56 displays a check box for selecting a prescan mode or a shooting mode.
  • the electron beam EB1 is irradiated to the upper surface TS of the sample SAM from the first direction (Z direction), and the entire image including the observation surface 30 is acquired.
  • step S45 the WD acquisition setting is performed.
  • the user drags the mouse, which is, for example, the operating device 21 on the captured image display unit 43, so that the observation range 57 is designated for the entire image including the observation surface 30.
  • the comprehensive control unit C0 converts the designated observation range 57 into the position coordinates of the sample SAM, and outputs the start point coordinates and the end point coordinates to the WD acquisition setting unit 55.
  • the comprehensive control unit C0 accepts detailed settings such as the number of WD acquisitions or the WD acquisition interval, calculates the WD acquisition position, and displays the final observation range 57 on the captured image display unit 43.
  • the user can additionally specify the observation range 57 by clicking the button B3 for adding the position specification tool.
  • another observation range 57 that is offset in the Y direction with respect to the initially selected observation range 57 can be added.
  • more accurate depth information of the multilayer structure 31 can be obtained by collating them with each other.
  • the user can select the prescan mode or the shooting mode in the mode selection unit 56.
  • the prescan mode In the prescan mode, the first observation point is automatically focused, the data is saved in the recording unit C7, the stage 9 is moved to the next observation point, and the next observation point is automatically focused. Focusing is done. That is, the prescan mode is a mode in which the WD value is saved by repeating focusing without acquiring a captured image. In this case, the acquisition of the captured image is performed after the WD profile is created.
  • the shooting mode In the shooting mode, focusing and acquisition of the shot image are automatically performed for the first observation point, and the data is saved in the recording unit C7. After that, the stage 9 is moved to the next observation point, and the next observation point is automatically focused and the captured image is acquired. That is, the shooting mode is a mode in which the WD value is saved by acquiring a shot image viewed from the first direction (Z direction) together with focusing.
  • the comprehensive control unit C0 starts acquiring the WD value within the observation range 57 by the prescan mode or the shooting mode.
  • step S46 the stage control unit C2 of the comprehensive control unit C0 moves the stage control device 10 and the stage 9 to the starting point coordinates of the observation range 57.
  • step S47 the scanning signal control unit C1 of the comprehensive control unit C0 irradiates the upper surface TS of the sample SAM with the electron beam EB1 from the first direction (Z direction), and the objective lens 6 is used to irradiate the observation range 57. Focusing is performed at the start point coordinates.
  • step S48 the mode is determined. If the prescan mode is selected, the subsequent steps are step S50, and if the shooting mode is selected, the next step is step S49.
  • step S49 the shooting image is acquired together with the focusing.
  • step S50 the calculation unit C13 of the comprehensive control unit C0 acquires the x-coordinate, the y-coordinate, and the WD information which is the distance between the objective lens 6 and the focal position at the focused portion. ..
  • the acquired information is stored in the storage unit C7.
  • step S51 the stage 9 is moved to the next observation point, and the next observation point is automatically focused. After that, steps S47 to S51 are repeated until information such as WD at all the target observation points is acquired.
  • steps S52 and S53 first, as shown in FIG. 16, the user switches from the display unit 51 for WD acquisition setting to the display unit 52 for WD profile on the operation screen 40b.
  • the display unit 52 for the WD profile is provided with a captured image display unit 54, a layer information display unit 58, and a button B13 for acquiring the WD profile.
  • step S52 the information of the sample SAM is input.
  • the user displays the information of the sample SAM including the number of layers of the multilayer structure 31, the thickness of one layer of the multilayer structure 31 or the thickness of each layer, the depth at which the first layer of the multilayer structure 31 starts, and the like.
  • the calculation unit C3 of the comprehensive control unit C0 associates the information of the sample SAM input by the user with the information of the WD at all the observation points.
  • step S53 a WD profile is created.
  • the user switches from the display unit 52 for the WD profile to the display unit 53 for observation on the operation screen 40b.
  • the observation display unit 53 is provided with a captured image display unit 54, an observation position selection unit 59, an observation condition setting unit 60, a WD profile acquisition button B13, and a capture button B14.
  • the comprehensive control unit C0 creates a WD profile that graphs the distance (WD) between the objective lens 6 and the focal position at a plurality of observation points of the sample SAM. Will be created. Further, the region other than the observation surface 30 is drawn as a flat line in the WD profile. Therefore, the user can determine that the flat line corresponds to the top surface TS of the sample SAM.
  • the calculation unit C3 of the comprehensive control unit C0 is used to input sample SAM information (the number of layers of the multi-layer structure 31, the thickness of one layer of the multi-layer structure 31 or the thickness of each layer, and the multi-layer structure).
  • sample SAM information the number of layers of the multi-layer structure 31, the thickness of one layer of the multi-layer structure 31 or the thickness of each layer, and the multi-layer structure.
  • the depth information of the multilayer structure 31 includes the depth and the number of layers at a predetermined position on the WD profile from the top surface TS of the sample SAM.
  • the observation surface 30 formed by the polishing treatment may not have the target surface shape.
  • the observation surface 30 may have irregularities.
  • the user can quickly determine the success or failure of the shape of the observation surface 30.
  • the user can use another observation range 57 added by using the button B3 for adding the position designation tool.
  • step S54 the mode is determined. If the prescan mode is selected, the next step is step S55, and if the shooting mode is selected, the next step is step S56.
  • a photographed image can be created at a desired location on the sample SAM.
  • the user sets various observation conditions in the observation condition setting unit 60.
  • the user selects "select from WD profile" in the observation position selection unit 59.
  • the user specifies a predetermined position in the WD profile.
  • the user clicks the capture button B14 the electron beam EB1 is irradiated from the first direction (Z direction) to the portion of the sample SAM corresponding to the specified predetermined position. Then, the captured image of the sample SAM seen from the first direction (Z direction) is acquired.
  • the shooting here is continuous shooting, and a plurality of shot images can be acquired by continuously shooting the observation range 57, and a wide area image can be obtained by joining the plurality of shot images. can.
  • the user selects "the number of layers from the surface” or “the depth from the surface” in the observation position selection unit 59, and the user inputs to the locations input to them. It is also possible to acquire a photographed image.
  • step S49 or step S55 when observing or photographing from the first direction (Z direction), it is assumed that a foreign substance is present on the upper surface TS of the sample SAM and the pattern of the multilayer structure 31 cannot be accurately detected. To.
  • the x-coordinate of the foreign matter portion is held, moved to another y-coordinate position, and the x-coordinate is displaced by several points at a position considered to be the same depth.
  • the coordinates and the depth information of the multilayer structure 31 acquired in steps S41 to S55 are recorded as a recording table as shown in FIG. 18 and stored in the storage unit C7.
  • the comprehensive control unit C0 can acquire the depth and the number of layers of the predetermined position from the upper surface TS of the sample SAM by performing the calculation based on the predetermined position on the WD profile.
  • the three-dimensional information of the sample SAM can be acquired on the order of nanometers, and the depth information of the multilayer structure 31 can be acquired quickly and with high accuracy. be able to.
  • step S56 a plurality of patterns 32 are analyzed in the same manner as in step S16.
  • the user switches from the observation display unit 53 to the pattern analysis display unit 70 on the operation screen 40b.
  • the operation performed by the display unit 70 for pattern analysis is the same as the method described in step S16.
  • the user inputs the number of layers or the depth of the sample SAM and clicks the reading button B17, so that the comprehensive control unit C0 controls the depth of the multilayer structure 31 acquired in step S53.
  • the comprehensive control unit C0 controls the depth of the multilayer structure 31 acquired in step S53.
  • an image is taken at the observation coordinates (x3, y3, z3) 46e, which is the input position, and the photographed image is displayed on the image display unit 43.
  • the user can also click the reference button B18 to select a photographed image acquired in the past.
  • the pattern shape information of the plurality of patterns 32 can be acquired by the same method as in step S16 in the first embodiment.
  • the three-dimensional information data of the sample SAM acquired by another method different from the third embodiment is collated with the WD profile, and the WD profile is corrected.
  • the above-mentioned other method is a method performed in a device different from the charged particle beam device 1, for example, a method performed in the surface shape measuring device 101. This makes it possible to acquire the three-dimensional information of the sample SAM with higher accuracy.
  • the surface shape measuring device 101 shown in FIG. 20 is, for example, a white interference microscope, and can acquire three-dimensional information (for example, position coordinates x, y, z) of the upper surface TS of the sample SAM.
  • the surface shape measuring device 101 includes a lens barrel 102, a stage 109, a stage control device 110, and a comprehensive control unit C10.
  • the comprehensive control unit C10 is electrically connected to the display device 20 and the operation device 21 provided inside or outside the surface shape measuring device 101.
  • a white light source 103 Inside the lens barrel 102, a white light source 103, a first beam splitter 104, a second beam splitter 105, an objective lens 106, a reference surface 107, and a camera 108 are provided.
  • the stage 109 and the stage control device 110 are provided outside the lens barrel 2 and are stationary in the atmosphere.
  • the stage 109 can mount the sample SAM.
  • the stage control device 110 is connected to the stage 109 and can displace the position and orientation of the stage 109.
  • the displacement of the stage 109 displaces the position and orientation of the sample SAM.
  • the stage control device 110 has substantially the same mechanism as the stage control device 10 of the charged particle beam device 1.
  • the white light source 103 emits white light WL1.
  • the first beam splitter 104 and the second beam splitter 105 divide the emitted white light WL1 into two, irradiate the reference surface 107 with one, and irradiate the surface of the sample SAM with the other.
  • the reflected light WL2 reflected from both the reference surface 107 and the sample SAM is imaged on the measuring camera 108.
  • the objective lens 106 focuses the white light WL1 so as to focus on the sample SAM installed on the stage 109.
  • the comprehensive control unit C10 has an optical system control unit C11, a stage control unit C12, and a calculation unit C13, and controls these. Therefore, in the present application, it may be described that the control performed by the scanning signal control unit C11, the stage control unit C12, and the calculation unit C13 is performed by the comprehensive control unit C10. Further, the comprehensive control unit C10 having the scanning signal control unit C11, the stage control unit C12, and the calculation unit C13 may be regarded as one control unit, and the comprehensive control unit C10 may be simply referred to as a “control unit”.
  • the optical system control unit C11 is electrically connected to the white light source 103, the first beam splitter 104, the second beam splitter 105, the objective lens 106, and the reference surface 107, and controls their operations.
  • the stage control unit C12 is electrically connected to the stage control device 110 and controls the operation of each drive mechanism of the stage control device 110.
  • the calculation unit C13 includes a surface information acquisition unit C14, an instruction input unit C15, and a storage unit C16.
  • the surface information acquisition unit C14 is electrically connected to the camera 108 and converts the reflected light WL2 detected by the camera 108 into three-dimensional information data as a signal. That is, the three-dimensional information data is data created based on the reflected light WL2 reflected by the sample SAM when the sample SAM is irradiated with the white light WL1. The three-dimensional information data is output to the display device 20, and the user can confirm the three-dimensional information data on the display device 20.
  • the instruction input unit C15 receives the information input by the user on the display device 20 using the operation device 21.
  • the storage unit C16 can store information such as the coordinates of the stage 9 and the acquired three-dimensional information data of the sample SAM. In addition, each information is associated with each other.
  • step S61 the observation surface 30 of the sample SAM is formed by the same method as in step S41.
  • step S62 the surface shape of the sample SAM is measured.
  • the user installs the sample SAM on the stage 109 of the surface shape measuring device 101 and turns on the power of the surface shape measuring device 101.
  • the comprehensive control unit C10 receives a surface shape measurement instruction from the user and starts measuring the surface shape of the sample SAM.
  • the surface shape of the measured sample SAM is stored in the storage unit C16 as three-dimensional information data. Thereby, it is possible to judge the performance of the sample SAM before inserting the sample SAM into the charged particle beam apparatus 1.
  • the surface shape measuring device 101 is electrically connected to the charged particle beam device 1 via a network or the like. Therefore, the acquired 3D information data can be linked to the WD and WD profiles acquired in the charged particle beam apparatus 1.
  • steps S63 to S72 the same work as in steps S42 to S51 is performed.
  • the sample SAM is conveyed from the surface shape measuring device 101 to the charged particle beam device 1, and the WD information is acquired by the integrated control unit C0 via the application.
  • step S73 the charged particle beam device 1 reads data (three-dimensional information data) of another method, and in step S74, fitting conditions are set.
  • the accuracy selection unit 61 is provided on the display unit 52 for the WD profile of the operation screen 40b.
  • the accuracy selection unit 61 is provided with a check box that allows selection of fitting with another method as a method of selecting the accuracy for acquiring the depth information of the multilayer structure 31. Further, the accuracy selection unit 61 is also provided with a button B15 for reading data of another method and a button B16 for starting fitting.
  • the user selects fitting with another method (selects "Yes"), and the comprehensive control unit C0 accepts the selection.
  • the comprehensive control unit C0 reads the data (three-dimensional information data) of the other method.
  • step S75 the 3D information data and the WD information are fitted.
  • the comprehensive control unit C0 fits the read three-dimensional information data and the WD information. Examples of the fitting method include curve fitting and three-point alignment.
  • the WD at the plurality of observation points of the sample SAM is collated with the three-dimensional information data acquired by the surface shape measuring device 101. Then, as a result of the collation, the WD is corrected.
  • the surface shape measuring device 101 since the resolution of the surface shape measuring device 101 (white interference microscope) is on the order of angstrom ( ⁇ ), the surface shape measuring device 101 has sufficient analysis accuracy for the nano-order multilayer structure 31. ing. Further, while the WD at a plurality of observation points of the sample SAM is a combination of fragmentary information, the three-dimensional information data by the surface shape measuring device 101 is continuous information. Therefore, by correcting the WD so as to match the more accurate three-dimensional information data, a more accurate WD profile can be obtained.
  • steps S76 to S80 the same work as in steps S52 to S56 is performed. That is, the information of the sample SAM is input, the WD profile is created, and the captured image in the prescan mode is acquired.
  • the WD profile in the fourth embodiment is created by graphing the corrected WD.
  • the depth information of the multilayer structure 31 can be acquired with higher accuracy than in the third embodiment.

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Abstract

多層構造の深さ情報を、迅速、且つ、高精度に取得する。解析システムは、（ａ）多層構造を含む試料ＳＡＭに対して第１方向から電子線ＥＢ１を照射することで、第１方向から見た試料ＳＡＭの第１撮影像を取得するステップ、（ｂ）試料ＳＡＭに対して第１方向と交差する第２方向から電子線ＥＢ１を照射することで、第２方向から見た試料ＳＡＭの第２撮影像を取得するステップ、（ｃ）第１撮影像と、第２撮影像と、多層構造の層数、多層構造の１層の厚さまたは各層の厚さ、および、多層構造の１層目が始まる深さを含む試料ＳＡＭの情報とを用いて、多層構造の深さ情報を取得するステップ、を備える。

Description

解析システム
　本発明は、解析システムに関し、特に、試料に含まれる多層構造の深さ情報を取得できる解析システムに関する。
　近年、半導体デバイスの微細化が進んでいる。特に、立体構造を有する半導体デバイスでは、積層技術と組み合わせることで、高密度化および大容量化が飛躍的に進んでいる。半導体デバイスの製造工程において、多層構造化したパターンの寸法を管理するためには、各層におけるパターンの出来栄えを評価する必要がある。そして、半導体デバイスの品質を向上させるためには、垂直、且つ、均一なパターンの形成が不可欠であり、迅速、且つ、高精度なパターンの形状の評価が求められている。
　現状の評価手法として、集積イオンビーム（Focused Ion Beam：ＦＩＢ）によって試料を少しずつ削りながら、試料の観察を行うことで、パターンの深さ情報を得る手法、または、機械研磨によって作成した試料を荷電粒子線装置にて観察し、研磨面の傾斜角を予測することで、パターンの深さ情報を得る手法などがある。
　例えば、特許文献１には、ＦＩＢを用いて、試料をテーパー形状に加工し、電子顕微鏡を用いて、形成された斜面の表面観察像を取得し、下り斜面の開始位置と、電子線の走査距離と、傾斜角とに基づいてパターンの深さを演算する技術が開示されている。
国際公開第２０１６／００２３４１号
　ＦＩＢを用いた手段では、高精度なパターンの評価が可能であるが、加工領域が狭い、評価に時間が掛かる、および、データの再取得が困難であるなどの課題がある。また、研磨面の傾斜角を予測する手段では、迅速な評価が可能であるが、パターンの深さ情報を予測でしか算出できないので、パターンの評価値の精度が低いなどの課題がある。
　すなわち、ＦＩＢを用いることなく、多層構造の深さ情報を、迅速、且つ、高精度に取得できる技術が求められる。
　その他の課題および新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになる。
　本願において開示される実施の形態のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
　一実施の形態における解析システムは、（ａ）多層構造を含む試料に対して第１方向から電子線を照射することで、前記第１方向から見た前記試料の第１撮影像を取得するステップ、（ｂ）前記試料に対して前記第１方向と交差する第２方向から前記電子線を照射することで、前記第２方向から見た前記試料の第２撮影像を取得するステップ、（ｃ）前記第１撮影像と、前記第２撮影像と、前記多層構造の層数、前記多層構造の１層の厚さまたは各層の厚さ、および、前記多層構造の１層目が始まる深さを含む前記試料の情報とを用いて、前記多層構造の深さ情報を取得するステップ、を備える。
　また、一実施の形態における解析システムは、（ａ）多層構造を含む試料に対して第１方向から電子線を照射することで、前記第１方向から見た前記試料の第１撮影像を取得するステップ、（ｂ）前記第１撮影像において、観察範囲を指定するステップ、（ｃ）指定された前記観察範囲内において、前記試料のうち複数の箇所に対して、対物レンズを用いて前記第１方向における前記電子線の焦点合わせを行うステップ、（ｄ）前記ステップ（ｃ）の前記焦点合わせの結果を基にして、前記試料の前記複数の箇所における前記対物レンズと焦点位置との間の距離を取得し、それらの距離をグラフ化したＷＤプロファイルを作成するステップ、（ｅ）前記多層構造の層数、前記多層構造の１層の厚さまたは各層の厚さ、および、前記多層構造の１層目が始まる深さを含む前記試料の情報と、前記ＷＤプロファイルとを照合することで、前記多層構造の深さ情報を取得するステップ、を備える。
　一実施の形態によれば、多層構造の深さ情報を、迅速、且つ、高精度に取得できる。
実施の形態１における荷電粒子線装置の一例を示す模式図である。 実施の形態１における試料の平面図である。 実施の形態１における試料の割断面図である。 実施の形態１における試料の平面図である。 実施の形態１における試料の割断面図である。 実施の形態１における解析システムのフローチャートである。 実施の形態１における操作画面を示す模式図である。 実施の形態１における操作画面を示す模式図である。 実施の形態１における操作画面を示す模式図である。 実施の形態１における操作画面を示す模式図である。 実施の形態１における操作画面を示す模式図である。 実施の形態１における操作画面を示す模式図である。 実施の形態１における各情報の記録例を示す記録表である。 実施の形態１における操作画面を示す模式図である。 実施の形態１におけるパターン解析の撮影像および記録表である。 実施の形態２における解析システムのフローチャートである。 実施の形態３における解析システムのフローチャートである。 実施の形態３における操作画面を示す模式図である。 実施の形態３における操作画面を示す模式図である。 実施の形態３における操作画面を示す模式図である。 実施の形態３における各情報の記録例を示す記録表である。 実施の形態１における操作画面を示す模式図である。 実施の形態４における表面形状計測装置の一例を示す模式図である。 実施の形態４における解析システムのフローチャートである。 実施の形態４における操作画面を示す模式図である。
　以下、実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
　また、本願において説明されるＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向は、互いに交差し、互いに直交している。本願では、Ｚ方向をある構造体の上下方向、高さ方向または厚さ方向として説明する場合もある。
　（実施の形態１）
　以下に、実施の形態１における解析システムについて説明する。まず、図１を用いて、解析システムの一部を構成する荷電粒子線装置１について説明する。図１では、荷電粒子線装置１として、例えば走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）が例示されている。
　＜荷電粒子線装置の構成＞
　図１に示される荷電粒子線装置１は、鏡筒２の内部に備えられた電子銃３から、試料室７に配置された試料ＳＡＭへ電子線ＥＢ１を照射することで、試料ＳＡＭを解析（観察、測定）するための装置である。
　荷電粒子線装置１は、試料室７と、試料室７に取り付けられ、且つ、電子線カラムを構成する鏡筒２とを備える。鏡筒２は、電子線ＥＢ１を照射可能な電子銃３、電子線ＥＢ１を集束するためのコンデンサレンズ４、電子線ＥＢ１を走査するための偏向コイル５、および、電子線ＥＢ１を集束するための対物レンズ６などを備える。
　試料室７の内部には、試料ＳＡＭを搭載するための試料台（ホルダ）８、試料台８を設置するためのステージ９、ステージ制御装置１０および検出器１１などが設けられている。図示はしないが、試料室７には、導入／導出口が設けられている。
　試料ＳＡＭの解析時において、試料ＳＡＭを搭載した試料台８は、導入／導出口を介して、試料室７の内部へ搬送され、ステージ９に設置される。また、試料ＳＡＭを取り出す際には、試料ＳＡＭを搭載した試料台８は、導入／導出口を介して、試料室７の外部へ搬送される。
　ステージ制御装置１０は、ステージ９に接続され、ステージ９の位置および向きを変位させることができる。ステージ９の変位によって、試料ＳＡＭの位置および向きが変位する。
　ステージ制御装置１０は、荷電粒子線装置１の載置面に対して平行な方向に駆動可能なＸＹ軸駆動機構、上記載置面に対して垂直な方向に駆動可能なＺ軸駆動機構、回転方向に駆動可能なＲ軸駆動機構、および、ＸＹ面に対して傾斜する方向に駆動可能なＴ軸駆動機構を有している。これらの各駆動機構は、ステージ９上に設置された試料ＳＡＭおよび試料台８のうち、任意の部位を解析するために使用される機構である。これらによって、試料ＳＡＭのうち解析対象となる部位が、撮影視野の中心へ移動され、任意の方向へ傾けられる。
　検出器１１は、試料ＳＡＭの解析時において試料ＳＡＭに電子線ＥＢ１が照射された場合、試料ＳＡＭから放出される二次電子ＥＭ２を検出可能である。なお、検出器１１は、試料室７の内部に設けられていてもよいし、鏡筒２の内部に設けられていてもよい。
　また、荷電粒子線装置１は、総合制御部Ｃ０を備え、荷電粒子線装置１の外部または内部において、総合制御部Ｃ０に電気的に接続された表示機器２０および操作機器２１を備える。表示機器２０は、例えばディスプレイであり、操作機器２１は、例えばマウスおよびキーボードである。ユーザが操作機器２１を用いて表示機器２０上で作業することで、各種の情報が、総合制御部Ｃ０へ入力または総合制御部Ｃ０から出力される。
　総合制御部Ｃ０は、走査信号制御部Ｃ１、ステージ制御部Ｃ２および演算部Ｃ３を有し、これらを統括する。それ故、本願では、走査信号制御部Ｃ１、ステージ制御部Ｃ２および演算部Ｃ３によって行われる制御を、総合制御部Ｃ０が行うと説明する場合もある。また、走査信号制御部Ｃ１、ステージ制御部Ｃ２および演算部Ｃ３を有する総合制御部Ｃ０を一つの制御ユニットと見做し、総合制御部Ｃ０を単に「制御部」と称する場合もある。
　走査信号制御部Ｃ１は、電子銃３、コンデンサレンズ４、偏向コイル５および対物レンズ６に電気的に接続され、これらの動作を制御する。電子銃３は、走査信号制御部Ｃ１からの制御信号を受けて電子線ＥＢ１を生成し、電子線ＥＢ１は、試料ＳＡＭへ向かって照射される。
　コンデンサレンズ４、偏向コイル５および対物レンズ６の各々は、走査信号制御部Ｃ１からの制御信号を受けて磁界を励磁する。コンデンサレンズ４の磁界によって、電子線ＥＢ１は、適切なビーム径になるように集束される。偏向コイル５の磁界によって、電子線ＥＢ１は、偏向され、試料ＳＡＭ上において２次元的に走査される。対物レンズ６の磁界によって、電子線ＥＢ１は、試料ＳＡＭ上に再度集束される。
　また、走査信号制御部Ｃ１によって対物レンズ６を制御し、対物レンズ６の励磁強度を調整することで、試料ＳＡＭに対して電子線ＥＢ１の焦点合わせを行うこともできる。
　ステージ制御部Ｃ２は、ステージ制御装置１０に電気的に接続され、ステージ制御装置１０が有する各駆動機構の動作を制御し、常に視野とステージ９の座標とをリンクさせる機能を有する。
　演算部Ｃ３は、画像取得部Ｃ４、画像結合部Ｃ５、指示入力部Ｃ６、記憶部Ｃ７およびパターン形状解析部Ｃ８を含む。
　画像取得部Ｃ４は、検出器１１に電気的に接続され、この動作を制御する。また、画像取得部Ｃ４は、検出器１１で検出された二次電子ＥＭ２を信号として処理し、この信号を撮影像（画像データ）へ変換できる。上記撮影像は、表示機器２０へ出力され、ユーザは、上記撮影像を表示機器２０上で確認できる。
　画像結合部Ｃ５は、画像取得部Ｃ４で取得された上記撮影像を繋ぎ合わせ、例えば後述の図６に示されるような広域像を作成できる。上記広域像は、表示機器２０へ出力され、ユーザは、上記広域像を表示機器２０上で確認できる。
　指示入力部Ｃ６は、ユーザが操作機器２１を用いて表示機器２０上で入力した情報を受け取る。記憶部Ｃ７は、ステージ９の座標および取得された撮影像（画像データ）などの情報を保存可能である。なお、各情報は、互いに関連付けされている。
　パターン形状解析部Ｃ８は、試料ＳＡＭに含まれる複数のパターン形状を解析する機能を有する。
　演算部Ｃ３は、指示入力部Ｃ６が受け取った情報と、記憶部Ｃ７に格納されている情報とを用いて、後述するような、ステージ座標、パターン形状の解析および多層構造の深さ情報などに関する演算を実施可能である。
　＜試料ＳＡＭの構成＞
　図２Ａａおよび図２Ａｂは、実施の形態１における試料ＳＡＭの平面図である。図２Ｂａは、図２ＡａのＡ－Ａ線に沿うように、観察面３０において割断された試料ＳＡＭの割断面図である。図２Ｂｂは、図２ＡｂのＢ－Ｂ線に沿うように、観察面３０において割断された試料ＳＡＭの割断面図である。
　実施の形態１における試料ＳＡＭは、例えば、様々な半導体デバイスが形成されたウェハの一部から取得された薄片である。従って、試料ＳＡＭは、半導体基板、上記半導体基板上に形成されたトランジスタなどの半導体素子、複数のトランジスタで構成される高集積化の進んだ大規模集積回路（ＬＳＩ）デバイス、複数のゲート電極を含む多層配線層、および、これらの間に形成された層間絶縁膜などを含んでいる。
　試料ＳＡＭは、上面ＴＳ、および、上面ＴＳと反対側の下面ＢＳを有する。試料ＳＡＭの一部には、例えばイオンミリング装置、ＦＩＢまたはディンプルグラインダーのような研磨装置によって研磨処理が施されている。図２Ａａおよび図２Ｂａは、イオンミリング装置またはＦＩＢによって研磨された試料の図を示している。図２Ａｂおよび図２Ｂｂは、イオンミリング装置またはディンプルグラインダーによって研磨された試料ＳＡＭの図を示している。
　図２Ａａ、図２Ｂａ、図２Ａｂおよび図２Ｂｂに示されるように、この研磨処理によって、試料ＳＡＭの上面ＴＳの一部には、傾斜面を成す観察面（研磨面）３０が形成されている。
　また、図２Ａａおよび図２Ａｂには、観察面３０を含む試料ＳＡＭの一部を拡大した拡大図も示されている。試料ＳＡＭには、複数のパターン３２が含まれている。複数のパターン３２の各々は、例えばＺ方向に延在する円柱状の構造を持つ半導体デバイスである。この他、複数のパターン３２の各々は、例えば多層構造を有するＬＳＩの配線またはトランジスタ等の構造体である。
　図２Ｂａおよび図２Ｂｂには、上記多層配線層のような複数の導電体層が、多層構造３１として示されている。すなわち、試料ＳＡＭは、試料ＳＡＭの上面ＴＳから試料ＳＡＭの下面ＢＳへ向かう方向である第１方向（Ｚ方向）に積層された複数の導電体層を、多層構造３１として含む。また、ここでは詳細に図示していないが、多層構造３１は、複数のパターン３２の周囲に形成されている。
　断面視において、観察面３０は、試料ＳＡＭの上面ＴＳから試料ＳＡＭの下面ＢＳへ向かって傾斜している。より詳細には、断面視において、観察面３０は、上面ＴＳから下面ＢＳへ向かって連続的に傾斜する傾斜面を成している。研磨装置による研磨処理は、多層構造３１の全層が研磨されるように行われ、観察面３０の底部は、多層構造３１の最下層よりも深くに位置している。そのため、多層構造３１の全層が、観察面３０および割断面において露出している。
　＜解析システム＞
　以下に、図３のフローチャートに示される各ステップＳ１～Ｓ１６と、図４～図１０とを対比させながら、実施の形態１における解析システムについて説明する。
　また、以下に説明するように、解析システムは、試料ＳＡＭの測定方法として、研磨装置において行われるステップと、試料作製装置において行われるステップと、荷電粒子線装置１において行われるステップとを備える。従って、荷電粒子線装置１だけでなく、それらの研磨装置および試料作製装置も、解析システムの一部を構成する。
　ステップＳ１では、試料ＳＡＭの作製が行われる。まず、例えばダイヤモンドカッター等のような試料作製装置を用いて、ウェハの一部を切り出すことで、試料ＳＡＭを準備する。次に、切り出された試料ＳＡＭを試料作製装置から研磨装置へ搬送する。研磨装置は、例えばイオンミリング装置、ＦＩＢまたはディンプルグラインダー等である。
　次に、研磨装置を用いて、試料ＳＡＭの上面ＴＳに対して研磨処理を施すことで、上面ＴＳの一部に観察面３０を形成する。次に、研磨処理が行われた試料ＳＡＭを研磨装置から試料作製装置へ搬送する。試料作製装置は、例えばＦＩＢまたはイオンミリング装置である。
　次に、試料作製装置によって、観察面３０において試料ＳＡＭを割断することで、図２Ｂａまたは図２Ｂｂに示される試料ＳＡＭが作製される。その後、割断された試料ＳＡＭを試料台８に搭載する。
　以降では、図２Ａａおよび図２Ｂａに示される試料ＳＡＭを用いた場合について説明を行うが、図２Ａｂおよび図２Ｂｂに示される試料ＳＡＭを用いた場合でも、同様の手法を実施できる。
　ステップＳ２では、試料ＳＡＭの設置が行われる。まず、試料ＳＡＭが搭載された試料台８を試料作製装置から荷電粒子線装置１へ搬送する。次に、試料ＳＡＭの上面ＴＳが電子銃３と対向するように、試料ＳＡＭが搭載された試料台８をステージ９上に設置する。これにより、観察面３０を含む上面ＴＳが、Ｚ方向に対して垂直に配置される。
　ステップＳ３では、アプリケーションの起動が行われる。アプリケーションは、操作機器２１を用いて、ユーザが表示機器２０上で操作を行うことで、起動される。このアプリケーションが起動されると、図４に示されるように、表示機器２０に操作画面４０ａが表示される。操作画面４０ａは、主に、ユーザが総合制御部Ｃ０に対して指示を入力するため、および、ユーザが総合制御部Ｃ０から各情報を得るために用いられる。
　操作画面４０ａにおいて、ユーザは、広域像撮影用の表示部４１、深さ情報取得用の表示部４２およびパターン解析用の表示部７０の切り替えを行うことができる。
　広域像撮影用の表示部４１には、撮影像表示部４３、条件表示部４４、キャプチャ用のボタンＢ１、参照用のボタンＢ２、位置指定ツール追加用のボタンＢ３および広域像作成開始用のボタンＢ４が設けられている。
　キャプチャ用のボタンＢ１は、試料ＳＡＭに電子線ＥＢ１を照射し、撮影像を取得する際に使用される。参照用のボタンＢ２は、過去に撮影した撮影像を、撮影像表示部４３に出力する際に使用される。位置指定ツール追加用のボタンＢ３は、後述の観察範囲４５を追加する際に使用される。広域像作成開始用のボタンＢ４は、後述のステップＳ６において広域像を作成するために、連続撮影を行う際に使用される。
　条件表示部４４には、始点座標、終点座標、倍率および撮影枚数などの撮影条件が表示されている。また、条件表示部４４には、撮影条件の決定を行うためのボタンＢ５と、撮影条件の更なる詳細を設定するためのボタンＢ６とが設けられている。
　ステップＳ４では、アライメント、および、第１方向（Ｚ方向）から見た撮影像である全体像の取得が行われる。まず、ユーザは、試料ＳＡＭに対する電子線ＥＢ１の焦点合わせ、および、倍率の変更などを含むアライメントを行う。次に、ユーザがキャプチャ用のボタンＢ１をクリックすることで、試料ＳＡＭに対して第１方向（Ｚ方向）から電子線ＥＢ１が照射され、観察面３０を含む全体像が取得される。
　図４に示されるように、取得された第１方向（Ｚ方向）から見た全体像は、総合制御部Ｃ０から撮影像表示部４３へ出力される。これにより、ユーザは、試料ＳＡＭの概要を把握できる。
　ステップＳ５では、撮影条件の設定が行われる。まず、図５に示されるように、ユーザは、撮影像表示部４３において、例えば操作機器２１であるマウスをドラックすることで、観察面３０を含む全体像に観察範囲４５が指定される。総合制御部Ｃ０は、指定された観察範囲４５を試料ＳＡＭの位置座標に変換し、条件表示部４４に始点座標および終点座標を出力する。
　ここで、ユーザが位置指定ツール追加用のボタンＢ３をクリックすることで、更に観察範囲４５を追加指定することもできる。例えば、最初に選択した観察範囲４５に対してＹ方向にずらされた、他の観察範囲４５を追加することができる。
　次に、ユーザは、条件表示部４４に倍率および撮影枚数などの撮影条件を入力し、広域像作成開始用のボタンＢ４をクリックする。総合制御部Ｃ０は、入力された撮影条件を受け付け、第１方向（Ｚ方向）から見た試料ＳＡＭの複数の撮影像を作成するための連続撮影を開始する。
　ステップＳ６では、ユーザがＢ４ボタンをクリックすることで、第１方向（Ｚ方向）から見た試料ＳＡＭの撮影像である広域像の取得が行われる。まず、第１方向（Ｚ方向）において、ステージ９に設置された試料ＳＡＭの上面ＴＳ（観察面３０）に対して、電子線ＥＢ１が照射される。
　次に、検出器１１において、試料ＳＡＭから放出される二次電子ＥＢ２が信号として検出される。次に、総合制御部Ｃ０の画像取得部Ｃ４において、検出された上記信号に基づいて、第１方向（Ｚ方向）から見た撮影像が取得される。これらの作業を、観察範囲４５内の観察対象に対して順番に行うことで、複数の撮影像が取得される。
　次に、図６に示されるように、総合制御部Ｃ０の画像結合部Ｃ５によって、ステップＳ５において取得された複数の撮影像が繋ぎ合わされ、第１方向（Ｚ方向）から見た広域像が作成される。作成された広域像は、撮影像表示部４３に出力される。
　すなわち、総合制御部Ｃ０において、検出器１１において検出された上記信号に基づいて、複数の撮影像および広域像の取得が行われる。
　なお、総合制御部Ｃ０は、撮影像の座標とステージ９の座標との対応付けが可能である。そのため、ユーザは、目的の観察位置の座標情報などを確認できる。なお、これらの座標は、総合制御部Ｃ０の記憶部Ｃ７に保存される。
　また、ステップＳ６では、広域像を作成することを前提としているが、試料によっては広域像を作成する必要がなく、１箇所または数箇所の撮影のみでよい場合もある。この場合、条件表示部４４には、始点座標のみが表示され、終点座標は表示されない。以降の広域像作成に関する説明は、１箇所または数箇所の撮影である場合も含む。
　ステップＳ７では、基準座標の指定が行われる。まず、図６に示されるように、撮影像表示部４３において、ユーザが、観察面３０において露出している多層構造３１の第１箇所をクリックする。第１箇所は、例えば多層構造３１の１層目である。これにより、総合制御部Ｃ０は、広域像において、上記第１箇所を、第１方向（Ｚ方向）から見た基準座標（ｘ１，ｙ１）４６ａとして指定する。指定された基準座標（ｘ１，ｙ１）４６ａは、記憶部Ｃ７に保存される。
　なお、本願における多層構造３１の１層目は、試料ＳＡＭの上面ＴＳに最も近い層であり、多層構造３１の最上層に相当する。以降の説明において、「多層構造３１の１層目」と表現した場合も同様である。
　また、図６のように、多層構造を明確に確認できる試料であれば、例えば多層構造の１層目のように、始点として相応しい層を基準座標に指定することが容易である。しかしながら、試料によっては、多層構造が明確に確認できないことも想定される。その場合、例えば、特定のパターンの位置、または、その他の形状を有する構造体の位置を、基準座標（ｘ１，ｙ１）４６ａとして指定することもできる。
　ステップＳ８では、試料ＳＡＭの傾斜が行われる。総合制御部Ｃ０のステージ制御部Ｃ２からステージ制御装置１０へ制御信号を伝達し、ステージ制御装置１０のＴ軸駆動機構を駆動させる。すなわち、試料ＳＡＭの割断面が第１方向と交差する第２方向において電子銃３と対向するように、ステージ制御装置１０を制御し、試料ＳＡＭが設置されているステージ９を傾斜させる。これにより、ユーザは、第２方向（Ｙ方向）から試料ＳＡＭの割断面を観察できる。ここでは、ステージ９は、９０度傾斜し、第１方向（Ｚ方向）は、第２方向（Ｙ方向）と直交している。
　なお、ここでは、第１方向をＺ方向とし、第２方向をＹ方向として説明しているが、第１方向および第２方向は、Ｚ方向およびＹ方向に限られず、互いに交差する方向であればよい。
　また、荷電粒子線装置１の性能上、ステージ制御装置１０のＴ軸駆動機構の駆動範囲が、９０度に満たない場合もある。その場合、ユーザは、試料ＳＡＭが搭載された試料台８を試料室７から取り出し、試料台８から試料ＳＡＭを取り外し、試料ＳＡＭを９０度傾斜させた状態で、再び試料ＳＡＭを試料台８に搭載させ、試料ＳＡＭが搭載された試料台８を試料室７へ戻す。
　ステップＳ９では、ステップＳ４と同様の方法によって、アライメント、および、第２方向（Ｙ方向）から見た試料ＳＡＭの撮影像である断面像の取得が行われる。取得された断面像は、総合制御部Ｃ０から撮影像表示部４３へ出力される。
　ステップＳ１０では、基準座標のリンクが行われる。まず、ユーザは、操作画面４０ａにおいて、広域像撮影用の表示部４１から深さ情報取得用の表示部４２への切り替えを行う。
　図７に示されるように、深さ情報取得用の表示部４２には、広域像撮影用の表示部４１と同様に、撮影像表示部４３、キャプチャ用のボタンＢ１、参照用のボタンＢ２および位置指定ツール追加用のボタンＢ３が設けられている。また、深さ情報取得用の表示部４２には、移動条件表示部４７および層情報表示部４８が設けられている。
　移動条件表示部４７には、基準位置への移動を行うためのボタンＢ７と、第１方向とリンクさせるためのボタンＢ８と、Ｘ座標へ移動するためのボタンＢ９とが設けられている。また、層情報表示部４８には、層数、１層の厚さ、および、１層目が始まる深さなどの層情報を表示させることができる。
　図７に示されるように、撮影像表示部４３には、ステップＳ９で取得された第２方向（Ｙ方向）から見た試料ＳＡＭの断面像が表示されている。ユーザがボタンＢ７をクリックすることで、総合制御部Ｃ０のステージ制御部Ｃ２は、基準座標（ｘ１，ｙ１）４６ａのＸ座標ｘ１にステージ９が位置するように、ステージ制御装置１０を移動させる。撮影像表示部４３には、移動後のステージ９のＸ座標位置４９が表示される。
　次に、ユーザが、撮影像表示部４３において、Ｘ座標位置４９と重なる位置の多層構造３１に対して、クリック操作を行うことで、第２方向（Ｙ方向）において基準となるＺ座標ｚ１が指定される。すなわち、ユーザが、断面像において、観察面３０において露出し、且つ、基準座標（ｘ１，ｙ１）４６ａの座標ｘ１に対応する多層構造３１の第２箇所に対して、クリック操作を行うことで、第２方向（Ｙ方向）において基準となるＺ座標ｚ１が指定される。
　次に、ユーザがボタンＢ８をクリックすることで、総合制御部Ｃ０は、断面像において、上記第２箇所を、基準座標（ｘ１，ｚ１）４６ｂとして指定し、基準座標（ｘ１，ｙ１）４６ａおよび基準座標（ｘ１，ｚ１）４６ｂを対応させる。なお、基準座標（ｘ１，ｚ１）４６ｂと、基準座標（ｘ１，ｙ１）４６ａおよび基準座標（ｘ１，ｚ１）４６ｂの対応関係とは、記憶部Ｃ７に保存される。
　ステップＳ１１では、観察座標（ｘ２，ｙ２）４６ｃの指定、および、ステージ９の移動が行われる。まず、ユーザが、例えば参照用のボタンＢ２をクリックすることで、総合制御部Ｃ０は、ステップＳ６で取得された第１方向（Ｚ方向）から見た広域像（図６）を、撮影像表示部４３に表示させる。
　次に、撮影像表示部４３において、ユーザが、観察面３０において露出している多層構造３１の第３箇所をクリックする。第３箇所は、上述の第１箇所と異なる箇所であり、例えば多層構造３１の１層目と異なる層である。これにより、総合制御部Ｃ０は、広域像において、上記第３箇所を、第１方向（Ｚ方向）から見た観察座標（ｘ２，ｙ２）４６ｃとして指定する。
　図８に示されるように、総合制御部Ｃ０は、指定された観察座標（ｘ２，ｙ２）４６ｃのＸ座標ｘ２を移動条件表示部４７に表示させる。次に、ユーザが移動用のボタンＢ９をクリックすることで、総合制御部Ｃ０のステージ制御部Ｃ２は、観察座標（ｘ２，ｙ２）４６ｃのＸ座標ｘ２にステージ９が位置するように、ステージ制御装置１０を移動させる。
　図９は、図８でステージ９が移動した後の操作画面４０ａを示している。図９に示されるように、撮影像表示部４３には、移動後のステージ９のＸ座標位置４９が表示される。
　次に、ユーザが、撮影像表示部４３において、Ｘ座標位置４９と重なる位置の多層構造３１に対して、クリック操作を行うことで、Ｚ座標ｚ２が指定される。すなわち、ユーザが、断面像において、観察面３０において露出し、且つ、観察座標（ｘ２，ｙ２）４６ｃの座標ｘ２に対応する多層構造３１の第４箇所に対して、クリック操作を行うことで、Ｚ座標ｚ２が指定される。
　総合制御部Ｃ０は、断面像において、上記第４箇所を、観察座標（ｘ２，ｚ２）４６ｄとして指定する。なお、観察座標（ｘ２，ｙ２）４６ｃと、観察座標（ｘ２，ｙ２）４６ｃおよび観察座標（ｘ２，ｚ２）４６ｄの対応関係とは、記憶部Ｃ７に保存される。
　次に、ユーザがボタンＢ９をクリックすることで、総合制御部Ｃ０は、指定された観察座標（ｘ２，ｚ２）４６ｄへ向かってステージ９を移動させる。
　ステップＳ１２では、アライメントが行われる。ユーザは、目的の観察座標（ｘ２，ｚ２）４６ｄの詳細な観察を行うために、試料ＳＡＭに対する電子線ＥＢ１の焦点合わせ、および、倍率の変更などを行う。
　ステップＳ１３では、第２方向（Ｙ方向）から見た撮影像の取得が行われる。ステップＳ１２の後、ユーザがキャプチャ用のボタンＢ１をクリックすることで、撮影が行われ、第２方向（Ｙ方向）から見た撮影像が取得される。取得された撮影像は、記憶部Ｃ７に保存される。
　なお、ステップＳ１２およびステップＳ１３は、多層構造３１の深さ情報を取得するという観点においては必須ではなく、省略されてもよい。
　ステップＳ１４では、多層構造３１の深さ情報の取得が行われる。ユーザが深さ情報取得用のボタンＢ１０をクリックすることで、総合制御部Ｃ０の演算部Ｃ３は、基準座標（ｘ１，ｚ１）４６ｂからの観察座標（ｘ２，ｚ２）４６ｄの深さ（Ｚ方向における距離）を演算する。
　ユーザは、多層構造３１の層数、多層構造３１の１層の厚さまたは各層の厚さ、および、多層構造３１の１層目が始まる深さなどを含む試料ＳＡＭの情報を、層情報表示部４８に入力する。
　また、入力された情報と、基準座標（ｘ１，ｚ１）４６ｂからの観察座標（ｘ２，ｚ２）４６ｄの深さの演算結果とを照合することで、総合制御部Ｃ０の演算部Ｃ３は、基準座標（ｘ１，ｚ１）４６ｂからの観察座標（ｘ２，ｚ２）４６ｄの層数を演算する。
　ここで、基準座標（ｘ１，ｚ１）４６ｂが多層構造３１の１層目に位置している場合、総合制御部Ｃ０の演算部Ｃ３は、試料ＳＡＭの上面ＴＳからの観察座標（ｘ２，ｚ２）４６ｄの深さおよび層数を演算する。すなわち、観察座標（ｘ２，ｚ２）４６ｄが多層構造３１の何層目に位置しているかが、演算される。
　このようにして、広域像および断面像を用いて、多層構造３１の深さ情報が取得される。すなわち、多層構造３１の深さ情報は、基準座標（ｘ１，ｚ１）４６ｂからの観察座標（ｘ２，ｚ２）４６ｄの深さおよび層数と、試料ＳＡＭの上面ＴＳからの観察座標（ｘ２，ｚ２）４６ｄの深さおよび層数とを含む。また、これらの情報は、記憶部Ｃ７に保存される。
　その後、ステップＳ１５では、他の観察座標の観察を行うか否かが判定される。他の観察座標の観察を行わない場合（ＮＯ）、次のステップはステップＳ１６となる。他の観察座標の観察を行う場合（ＹＥＳ）、ステップＳ１１～ステップＳ１４が繰り返される。総合制御部Ｃ０は、目的の観察座標の全てにおける深さ情報に対して、ナノメートルオーダで付与することができる。
　また、ステップＳ１～Ｓ１５にて取得された各座標および多層構造３１の深さ情報などは、図１０のような記録表として記録され、記憶部Ｃ７に保存される。
　以上のように実施の形態１で開示した技術によれば、第１方向（Ｚ方向）から見た広域像と、第２方向（Ｙ方向）から見た断面像とを利用し、それぞれの座標をリンクさせ、基準座標から観察座標へステージ９を移動させることで、多層構造３１の深さ情報を取得できる。そして、ユーザは、多層構造３１の深さ情報をナノメートルオーダで直接的に得られる。
　多層構造３１の深さ情報を得るための他の手段として、例えば、ＦＩＢを用いた手段または研磨面の傾斜角を予測する手段が存在しているが、ＦＩＢを用いた手段では、加工領域が狭い、評価に時間が掛かる、および、データの再取得が困難という課題があり、研磨面の傾斜角を予測する手段では、深さ情報の精度が低いなどの課題があった。
　実施の形態１における解析システムは、ＦＩＢを用いた手段よりも、広域、且つ、短時間で行うことができ、データの再取得も容易である。また、実施の形態１における解析システムは、研磨面の傾斜角を予測する手段よりも、高精度な深さ情報を得ることができる。すなわち、実施の形態１における解析システムでは、多層構造３１の深さ情報を、迅速、且つ、高精度に取得することができる。
　ステップＳ１６では、試料ＳＡＭに含まれる複数のパターン３２の解析が行われる。まず、ユーザは、操作画面４０ａにおいて、深さ情報取得用の表示部４２からパターン解析用の表示部７０への切り替えを行う。
　図１１に示されるように、パターン解析用の表示部７０には、撮影像表示部４３、画像読込設定部７１、パターン検出用のボタンＢ１９およびパターン解析用のボタンＢ２０が設けられている。また、画像読込設定部７１には、読込用のボタンＢ１７および参照用のボタンＢ１８が設けられている。
　画像読込設定部７１において、ユーザが、試料ＳＡＭの層数または深さを入力し、読込用のボタンＢ１７をクリックすることで、総合制御部Ｃ０は、ステップＳ１４で取得された多層構造３１の深さ情報を基にして、入力された位置である観察座標（ｘ３，ｙ３，ｚ３）４６ｅにおいて撮影を行い、撮影された撮影像を撮影像表示部４３に表示する。なお、ユーザが参照用のボタンＢ１８をクリックし、過去に取得された撮影像を選択することもできる。
　次に、ユーザがパターン検出用のボタンＢ１９をクリックすることで、総合制御部Ｃ０は、画像認識技術を用いて複数のパターン３２を検出し、複数のパターン３２に番号を付与し、それらの番号を撮影像表示部４３に表示する。
　次に、ユーザがパターン解析用のボタンＢ２０をクリックすることで、パターン形状解析部Ｃ８は、画像認識技術を用いて、観察座標（ｘ３，ｙ３，ｚ３）４６ｅにおける複数のパターン３２の各々の径を自動で計測する。そして、パターン形状解析部Ｃ８は、複数のパターン３２の各々について、長軸径、短軸径、平均径および真円度などのパターン形状情報を取得する。これらのパターン形状情報は、記憶部Ｃ７に保存される。
　なお、ここで説明する観察座標（ｘ３，ｙ３，ｚ３）４６ｅは、観察している撮影像の中心位置の座標を示している。従って、演算される層数も、観察している撮影像の中心位置における層数のことを示している。
　総合制御部Ｃ０は、取得されたパターン形状情報を記録表として記録し、図１２に示されるように、観察した撮影像と共に記録表を出力できる。また、このようなパターン形状情報は、他の情報との関連付けが行われ、図１０の記録表に記録される。
　以上のように、実施の形態１における解析システムによれば、多層構造３１の深さ情報を取得することができるだけでなく、試料ＳＡＭに含まれる複数のパターン３２のパターン形状情報も取得することができる。
　（実施の形態２）
　以下に図１３を用いて、実施の形態２における解析システムを説明する。なお、以下では、主に実施の形態１との相違点について説明する。
　実施の形態２では、実施の形態１と比較して、試料ＳＡＭの割断面を形成するタイミングが異なり、第１方向（Ｚ方向）からの広域像の取得、基準座標（ｘ１，ｙ１）４６ａの指定および観察座標（ｘ２，ｙ２）４６ｃの指定が行われた後に、試料ＳＡＭの割断面が形成される。
　以下に、図１３のフローチャートに示される各ステップＳ２１～Ｓ４０を用いて、実施の形態２における解析システムについて説明する。
　ステップＳ２１では、ステップＳ１と同様の手法によって、試料ＳＡＭの観察面３０の形成が行われる。この際に、試料ＳＡＭは図２Ａａまたは図２Ａｂの状態であり、割断面は形成されていない。この状態で、試料ＳＡＭを試料台８に搭載する。
　ステップＳ２２～Ｓ２７では、ステップＳ２～Ｓ７と同様の作業が行われる。総合制御部Ｃ０によって、第１方向（Ｚ方向）から見た試料ＳＡＭの広域像が取得され、広域像において基準座標（ｘ１，ｙ１）４６ａの指定が行われる。
　ステップＳ２８では、基準座標（ｘ１，ｚ１）４６ｂの指定よりも先に、観察座標（ｘ２，ｙ２）４６ｃの指定が行われる。すなわち、図６に示される基準座標（ｘ１，ｙ１）４６ａの指定に続いて、図８に示される観察座標（ｘ２，ｙ２）４６ｃの指定が行われる。
　ステップＳ２９では、試料ＳＡＭの取り出しが行われる。まず、試料ＳＡＭを試料室７から取り出し、次に、試料台８から試料ＳＡＭを取り外す。その後、試料ＳＡＭを例えばＦＩＢまたはイオンミリング装置のような試料作製装置へ搬送する。
　ステップＳ３０では、割断面の形成が行われる。試料作製装置によって、観察面３０において試料ＳＡＭを割断することで、図２Ｂａまたは図２Ｂｂに示される試料ＳＡＭが作製される。
　以降では、図２Ａａおよび図２Ｂａに示される試料ＳＡＭを用いた場合について説明を行うが、図２Ａｂおよび図２Ｂｂに示される試料ＳＡＭを用いた場合でも、同様の手法を実施できる。
　ステップＳ３１では、割断面が電子線ＥＢに照射されるように、試料ＳＡＭが試料台８に搭載される。まず、割断された試料ＳＡＭを試料台８に搭載する。次に、試料台８を荷電粒子線装置１へ搬送し、試料台８をステージ９上に設置する。この際、電子銃３と対向するように、試料ＳＡＭの割断面は、Ｚ方向に対して垂直に配置されている。
　ステップＳ３２では、ステップＳ３などと同様の手法によって、アプリケーションの起動が行われる。
　ステップＳ３３では、ステップＳ９と同様の方法によって、アライメント、および、第２方向（Ｙ方向）から見た試料ＳＡＭの撮影像である断面像の取得が行われる。
　ステップＳ３４～Ｓ３８では、ステップＳ１０～Ｓ１４と同様の作業が行われる。すなわち、総合制御部Ｃ０は、断面像において、基準座標（ｘ１，ｙ１）４６ａの座標ｘ１に対応する多層構造３１の第２箇所を、第２方向（Ｙ方向）から見た基準座標（ｘ１，ｚ１）４６ｂとして指定する。また、総合制御部Ｃ０は、断面像において、観察座標（ｘ２，ｙ２）４６ｃの座標ｘ２に対応する多層構造３１の第４箇所を、第２方向（Ｙ方向）から見た観察座標（ｘ２，ｚ２）４６ｄとして指定する。
　その後、総合制御部Ｃ０の演算部Ｃ３は、基準座標（ｘ１，ｚ１）４６ｂからの観察座標（ｘ２，ｚ２）４６ｄの深さおよび層数を演算し、試料ＳＡＭの上面ＴＳからの観察座標（ｘ２，ｚ２）４６ｄの深さおよび層数を演算する。
　ステップＳ３９では、ステップＳ１５と同様に、全ての観察座標の観察が完了するまでステップＳ３４～Ｓ３８が繰り返される。
　このように、実施の形態２においても、多層構造３１の深さ情報を、迅速、且つ、高精度に取得することができる。
　また、実施の形態１のように、最初に試料ＳＡＭを割断すると、その割断面が多層構造３１のパターンを明確に観察できる面であるか否かが、分からない。これに対して、実施の形態２では、後から試料ＳＡＭを割断するので、多層構造３１のパターンを明確に観察できる面を作成し易い。
　一方で、実施の形態２では、試料ＳＡＭの割断前に指定される基準座標（ｘ１，ｙ１）４６ａの位置に合わせて、試料ＳＡＭを割断する必要がある。しかし、その精度は試料作製装置の性能に依存するので、割断位置が、基準座標（ｘ１，ｙ１）４６ａの位置から若干ずれる恐れがある。このような観点においては、実施の形態１が、実施の形態２よりも適している。
　ステップＳ４０では、ステップＳ１６と同様に、複数のパターン３２の解析が行われ、複数のパターン３２のパターン形状情報が取得される。
　（実施の形態３）
　以下に図１４～図１８を用いて、実施の形態３における解析システムを説明する。なお、以下では、主に実施の形態１との相違点について説明する。
　実施の形態３では、試料ＳＡＭに割断面が形成されず、第１方向（Ｚ方向）における電子線ＥＢ１の焦点合わせによって、対物レンズ６と焦点位置との間の距離であるワーキングディスタンス（以降、ＷＤと呼ぶ）が取得され、ＷＤを基にして、多層構造３１の深さ情報が取得される。
　以下に、図１４のフローチャートに示される各ステップＳ４１～Ｓ５６と、図１５～図１８とを対比させながら、実施の形態３における解析システムについて説明する。
　ステップＳ４１では、ステップＳ１と同様の手法によって、試料ＳＡＭの観察面３０の形成が行われる。この際に、試料ＳＡＭは図２Ａａまたは図２Ａｂの状態であり、割断面は形成されていない。
　ステップＳ４２～Ｓ４４では、ステップＳ２～Ｓ４と同様の作業が行われる。まず、試料ＳＡＭの上面ＴＳが電子銃３と対向するように、試料ＳＡＭが搭載された試料台８がステージ９上に設置される。次に、アプリケーションの起動が行われる。次に、アライメント、および、第１方向（Ｚ方向）から見た撮影像である全体像の取得が行われる。
　アプリケーションが起動されると、図１５に示されるように、表示機器２０に操作画面４０ｂが表示される。操作画面４０ｂは、主に、ユーザが総合制御部Ｃ０に対して指示を入力するため、および、ユーザが総合制御部Ｃ０から各情報を得るために用いられる。
　操作画面４０ｂにおいて、ユーザは、ＷＤ取得設定用の表示部５１、ＷＤプロファイル用の表示部５２、観察用の表示部５３およびパターン解析用の表示部７０の切り替えを行うことができる。
　ＷＤ取得設定用の表示部５１には、撮影像表示部５４、ＷＤ取得設定部５５、モード選択部５６、キャプチャ用のボタンＢ１、参照用のボタンＢ２、位置指定ツール追加用のボタンＢ３およびＷＤデータ取得開始用のボタンＢ１２が設けられている。
　ＷＤ取得設定部５５には、始点座標、終点座標、倍率およびＷＤ取得回数などの取得条件が表示されている。また、ＷＤ取得設定部５５には、ＷＤ取得条件の決定用のボタンＢ１１が設けられている。モード選択部５６には、プリスキャンモードまたは撮影モードを選択するためのチェックボックスが表示されている。
　ユーザがキャプチャ用のボタンＢ１をクリックすることで、試料ＳＡＭの上面ＴＳに対して第１方向（Ｚ方向）から電子線ＥＢ１が照射され、観察面３０を含む全体像が取得される。
　ステップＳ４５では、ＷＤ取得設定が行われる。ユーザは、撮影像表示部４３において、例えば操作機器２１であるマウスをドラックすることで、観察面３０を含む全体像に観察範囲５７が指定される。
　総合制御部Ｃ０は、指定された観察範囲５７を試料ＳＡＭの位置座標に変換し、ＷＤ取得設定部５５に始点座標および終点座標を出力する。総合制御部Ｃ０は、ＷＤ取得回数またはＷＤ取得間隔などの詳細設定を受け付け、ＷＤ取得位置を算出し、最終的な観察範囲５７を撮影像表示部４３に表示する。
　ここで、ユーザが位置指定ツール追加用のボタンＢ３をクリックすることで、更に観察範囲５７を追加指定することもできる。例えば、最初に選択した観察範囲５７に対してＹ方向にずらされた、他の観察範囲５７を追加することができる。この場合、後述のＷＤプロファイルが複数作成されるので、これらを互いに照合させることで、より正確な多層構造３１の深さ情報を取得することができる。
　また、ユーザは、モード選択部５６において、プリスキャンモードまたは撮影モードを選択することができる。プリスキャンモードおよび撮影モードの両方では、指定された観察範囲５７内において、試料ＳＡＭのうち目的位置である複数の観察箇所に対して、対物レンズ６を用いて第１方向（Ｚ方向）における電子線ＥＢ１の焦点合わせが行われる。
　プリスキャンモードでは、最初の観察箇所に対して自動で焦点合わせが行われ、そのデータが記録部Ｃ７に保存され、ステージ９を次の観察箇所に移動させ、次の観察箇所に対して自動で焦点合わせが行われる。すなわち、プリスキャンモードは、撮影像の取得を行わずに、焦点合わせを繰り返すことで、ＷＤの値を保存していくモードである。この場合、撮影像の取得は、ＷＤプロファイルの作成後に行われる。
　撮影モードでは、最初の観察箇所に対して自動で焦点合わせおよび撮影像の取得が行われ、そのデータが記録部Ｃ７に保存される。その後、ステージ９を次の観察箇所に移動させ、次の観察箇所に対して自動で焦点合わせおよび撮影像の取得が行われる。すなわち、撮影モードは、焦点合わせと共に、第１方向（Ｚ方向）から見た撮影像を取得することで、ＷＤの値を保存していくモードである。
　ユーザがＷＤデータ取得開始用のボタンＢ１２をクリックすることで、総合制御部Ｃ０は、プリスキャンモードまたは撮影モードによって、観察範囲５７内におけるＷＤの値の取得を開始する。
　ステップＳ４６では、総合制御部Ｃ０のステージ制御部Ｃ２によって、観察範囲５７の始点座標へステージ制御装置１０およびステージ９の移動が行われる。
　ステップＳ４７では、総合制御部Ｃ０の走査信号制御部Ｃ１によって、試料ＳＡＭの上面ＴＳに対して第１方向（Ｚ方向）から電子線ＥＢ１が照射され、対物レンズ６を用いて、観察範囲５７の始点座標における焦点合わせが行われる。
　ステップＳ４８では、モードの判定が行われる。プリスキャンモードが選択されている場合、以降のステップはステップＳ５０となり、撮影モードが選択されている場合、次のステップはステップＳ４９となる。
　ステップＳ４９の撮影モードでは、焦点合わせと共に、撮影像の取得が行われる。
　ステップＳ５０では、総合制御部Ｃ０の演算部Ｃ１３は、焦点合わせが行われた箇所について、ｘ座標、ｙ座標、および、対物レンズ６と焦点位置との間の距離であるＷＤの情報を取得する。取得された情報は、記憶部Ｃ７に保存される。
　ステップＳ５１では、ステージ９を次の観察箇所に移動させ、次の観察箇所に対して自動で焦点合わせが行われる。その後、目的の全ての観察箇所におけるＷＤなどの情報が取得されるまで、ステップＳ４７～Ｓ５１が繰り返される。
　ステップＳ５２およびステップＳ５３では、まず、図１６に示されるように、ユーザは、操作画面４０ｂにおいて、ＷＤ取得設定用の表示部５１からＷＤプロファイル用の表示部５２への切り替えを行う。
　ＷＤプロファイル用の表示部５２には、撮影像表示部５４、層情報表示部５８およびＷＤプロファイル取得用のボタンＢ１３が設けられている。
　ステップＳ５２では、試料ＳＡＭの情報の入力が行われる。ユーザは、多層構造３１の層数、多層構造３１の１層の厚さまたは各層の厚さ、および、多層構造３１の１層目が始まる深さなどを含む試料ＳＡＭの情報を、層情報表示部５８に入力する。総合制御部Ｃ０の演算部Ｃ３は、ユーザによって入力された試料ＳＡＭの情報と、全ての観察箇所におけるＷＤの情報とを関連付ける。
　ステップＳ５３では、ＷＤプロファイルの作成が行われる。まず、図１７に示されるように、ユーザは、操作画面４０ｂにおいて、ＷＤプロファイル用の表示部５２から観察用の表示部５３への切り替えを行う。
　観察用の表示部５３には、撮影像表示部５４、観察位置選択部５９、観察条件設定部６０、ＷＤプロファイル取得用のボタンＢ１３およびキャプチャ用のボタンＢ１４が設けられている。
　ユーザがＷＤプロファイル取得用のボタンＢ１３をクリックすることで、総合制御部Ｃ０によって、試料ＳＡＭの複数の観察箇所における対物レンズ６と焦点位置との間の距離（ＷＤ）をグラフ化したＷＤプロファイルが作成される。また、観察面３０以外の領域は、ＷＤプロファイルにおいて平坦な線で描かれる。従って、ユーザは、その平坦な線が試料ＳＡＭの上面ＴＳに対応していると判断できる。
　ここで、総合制御部Ｃ０の演算部Ｃ３は、ユーザによって入力されている試料ＳＡＭの情報（多層構造３１の層数、多層構造３１の１層の厚さまたは各層の厚さ、および、多層構造３１の１層目が始まる深さなど）と、ＷＤプロファイルとを照合することで、試料ＳＡＭに含まれる多層構造３１の深さ情報を取得することができる。
　すなわち、ＷＤプロファイル上の所定位置が、試料ＳＡＭの上面ＴＳからどの程度の深さであるのか、および、多層構造３１の何層目に相当するのかを知ることができる。言い換えれば、多層構造３１の深さ情報は、試料ＳＡＭの上面ＴＳからのＷＤプロファイル上の所定位置の深さおよび層数を含んでいる。
　なお、試料ＳＡＭによっては、研磨処理によって形成された観察面３０が、目標とする表面形状ではない場合がある。例えば、観察面３０に凹凸が存在している場合がある。この場合、ＷＤプロファイルが作成されていることで、ユーザは、観察面３０の形状の成否を迅速に判断することができる。例えば、観察面３０の凹凸の差が大きい場合、ユーザは、位置指定ツール追加用のボタンＢ３を使用して追加した他の観察範囲５７を利用できる。
　ステップＳ５４では、モードの判定が行われる。プリスキャンモードが選択されている場合、次のステップはステップＳ５５となり、撮影モードが選択されている場合、次のステップはステップＳ５６となる。
　ステップＳ５５のプリスキャンモードでは、試料ＳＡＭの所望の箇所で、撮影像の作成を行うことができる。
　例えば、図１７に示されるように、まず、ユーザは、観察条件設定部６０において、各種の観察条件を設定する。次に、ユーザは、観察位置選択部５９において、「ＷＤプロファイルから選択」を選択する。次に、ユーザは、ＷＤプロファイルにおいて所定の位置を指定する。次に、ユーザがキャプチャ用のボタンＢ１４をクリックすることで、試料ＳＡＭのうち指定された上記所定の位置に対応する箇所に対して、第１方向（Ｚ方向）から電子線ＥＢ１を照射することで、第１方向（Ｚ方向）から見た試料ＳＡＭの撮影像が取得される。
　なお、ここでの撮影は連続撮影であり、観察範囲５７に対して連続撮影を行うことで、複数の撮影像が取得され、複数の撮影像を繋ぎ合わせることで、広域像を取得することができる。
　また、撮影像を取得する他の方法として、ユーザは、観察位置選択部５９において、「表面からの層数」または「表面からの深さ」を選択することで、それらに入力された箇所に対する撮影像を取得することもできる。
　ところで、ステップＳ４９またはステップＳ５５において、第１方向（Ｚ方向）から観察または撮影を行う際に、試料ＳＡＭの上面ＴＳに異物が存在し、多層構造３１のパターンを正確に検出できない状況が想定される。
　この時、図２Ａａおよび図２Ｂａに示される試料の場合、上記異物箇所のｘ座標を保持し、別のｙ座標位置に移動して、同一の深さと考えられる位置にてｘ座標を数点変位させながら撮影像を取得することで、異物のない別の位置において、多層構造３１のパターンを観察することが可能となる。
　また、図２Ａｂおよび図２Ｂｂに示される試料は、観察面３０がＺ軸に対しておおよそ対称であるので、ある深さのＷＤを２か所取得することが想定される。この場合、ＷＤプロファイル上において、同一の深さの場所を指定することで、目的のパターンの観察が可能になる。
　更に、図２Ａａおよび図２Ａｂ、または、図２Ｂａおよび図２Ｂｂに示される試料において、ＷＤを１列のみではなく、観察面３０の全面に対して取得する場合、３次元のＷＤプロファイルが取得できる。このため、撮影像表示部５４に３次元のＷＤプロファイルを表示して、例えばユーザによって指定された同一深さ箇所に色を付けて表示することで、ユーザが別の位置を選択可能になり、別のパターン３２の撮影を行うことができる。
　特に、観察面３０を形成するための研磨処理に、イオンミリング装置またはＦＩＢではなく、ディンプルグラインダーのような機械研磨装置を使用した場合、観察面３０に上記異物が発生し易い。しかし、そのような場合であっても、上述のように、異物のない別の位置において多層構造３１のパターンを観察することができる。
　また、ＷＤプロファイル上において、同一の深さの場所を複数観察することで、それら複数個所におけるパターン形状の差を比較することもできる。
　また、ステップＳ４１～Ｓ５５にて取得された各座標および多層構造３１の深さ情報などは、図１８のような記録表として記録され、記憶部Ｃ７に保存される。総合制御部Ｃ０は、ＷＤプロファイル上の所定位置を基に演算することによって、試料ＳＡＭの上面ＴＳからの所定位置の深さおよび層数を取得できる。
　以上のように、実施の形態３における解析システムにおいても、試料ＳＡＭの３次元情報をナノメートルオーダで取得することができ、多層構造３１の深さ情報を、迅速、且つ、高精度に取得することができる。
　ステップＳ５６では、ステップＳ１６と同様に、複数のパターン３２の解析が行われる。まず、図１９に示されるように、ユーザは、操作画面４０ｂにおいて、観察用の表示部５３からパターン解析用の表示部７０への切り替えを行う。パターン解析用の表示部７０で行う操作については、ステップＳ１６で説明した手法と同様である。
　画像読込設定部７１において、ユーザが、試料ＳＡＭの層数または深さを入力し、読込用のボタンＢ１７をクリックすることで、総合制御部Ｃ０は、ステップＳ５３で取得された多層構造３１の深さ情報を基にして、入力された位置である観察座標（ｘ３，ｙ３，ｚ３）４６ｅにおいて撮影を行い、撮影された撮影像を撮影像表示部４３に表示する。なお、ユーザが参照用のボタンＢ１８をクリックし、過去に取得された撮影像を選択することもできる。
　その後、実施の形態１におけるステップＳ１６と同様の手法によって、複数のパターン３２のパターン形状情報を取得することができる。
　（実施の形態４）
　以下に図２０～図２２を用いて、実施の形態４における解析システムを説明する。なお、以下では、主に実施の形態３との相違点について説明する。
　実施の形態４では、実施の形態３と異なる他手法によって取得された試料ＳＡＭの３次元情報データがＷＤプロファイルに照合され、ＷＤプロファイルの補正が行われる。上記他手法とは、荷電粒子線装置１と異なる装置において行われる手法であり、例えば、表面形状計測装置１０１において行われる手法である。これにより、より高精度に試料ＳＡＭの３次元情報を取得することができる。
　図２０に示される表面形状計測装置１０１は、例えば白色干渉顕微鏡であり、試料ＳＡＭの上面ＴＳの３次元情報（例えば位置座標ｘ、ｙ、ｚ）を取得することができる。表面形状計測装置１０１は、鏡筒１０２と、ステージ１０９と、ステージ制御装置１１０と、総合制御部Ｃ１０とを備える。総合制御部Ｃ１０は、表面形状計測装置１０１の内部または外部に設けられた表示機器２０および操作機器２１に電気的に接続されている。
　鏡筒１０２の内部には、白色光源１０３、第１ビームスプリッタ１０４、第２ビームスプリッタ１０５、対物レンズ１０６、参照面１０７およびカメラ１０８が備えられている。
　ステージ１０９およびステージ制御装置１１０は、鏡筒２の外部に備えられ、大気中に静置されている。ステージ１０９は、試料ＳＡＭを搭載可能である。ステージ制御装置１１０は、ステージ１０９に接続され、ステージ１０９の位置および向きを変位させることができる。ステージ１０９の変位によって、試料ＳＡＭの位置および向きが変位する。ステージ制御装置１１０は、荷電粒子線装置１のステージ制御装置１０とほぼ同様の機構を有している。
　白色光源１０３は、白色光ＷＬ１を放出する。第１ビームスプリッタ１０４および第２ビームスプリッタ１０５は、放出された白色光ＷＬ１を２つに分け、一方を参照面１０７に照射し、他方を試料ＳＡＭの表面に照射する。参照面１０７および試料ＳＡＭの両方から反射された反射光ＷＬ２は、測定用のカメラ１０８において結像される。対物レンズ１０６は、ステージ１０９に設置された試料ＳＡＭに焦点が合うように、白色光ＷＬ１を集束させる。
　総合制御部Ｃ１０は、光学系制御部Ｃ１１、ステージ制御部Ｃ１２、演算部Ｃ１３を有し、これらを統括する。それ故、本願では、走査信号制御部Ｃ１１、ステージ制御部Ｃ１２および演算部Ｃ１３によって行われる制御を、総合制御部Ｃ１０が行うと説明する場合もある。また、走査信号制御部Ｃ１１、ステージ制御部Ｃ１２および演算部Ｃ１３を有する総合制御部Ｃ１０を一つの制御ユニットと見做し、総合制御部Ｃ１０を単に「制御部」と称する場合もある。
　光学系制御部Ｃ１１は、白色光源１０３、第１ビームスプリッタ１０４、第２ビームスプリッタ１０５、対物レンズ１０６および参照面１０７に電気的に接続され、これらの動作を制御する。
　ステージ制御部Ｃ１２は、ステージ制御装置１１０に電気的に接続され、ステージ制御装置１１０が有する各駆動機構の動作を制御する。
　演算部Ｃ１３は、表面情報取得部Ｃ１４、指示入力部Ｃ１５および記憶部Ｃ１６を含む。
　表面情報取得部Ｃ１４は、カメラ１０８に電気的に接続され、カメラ１０８が検出した反射光ＷＬ２を信号として３次元情報データに変換する。すなわち、上記３次元情報データは、試料ＳＡＭに白色光ＷＬ１が照射された際に、試料ＳＡＭで反射した反射光ＷＬ２を基にして作成されたデータである。上記３次元情報データは、表示機器２０へ出力され、ユーザは、上記３次元情報データを表示機器２０上で確認できる。
　指示入力部Ｃ１５は、ユーザが操作機器２１を用いて表示機器２０上で入力した情報を受け取る。記憶部Ｃ１６は、ステージ９の座標および取得された試料ＳＡＭの３次元情報データなどの情報を保存可能である。なお、各情報は、互いに関連付けされている。
　以下に、図２１のフローチャートに示される各ステップＳ６１～Ｓ８０と、図２２とを対比させながら、実施の形態４における解析システムについて説明する。
　ステップＳ６１では、ステップＳ４１と同様の手法によって、試料ＳＡＭの観察面３０の形成が行われる。
　ステップＳ６２では、試料ＳＡＭの表面形状の計測が行われる。ユーザは、表面形状計測装置１０１のステージ１０９に試料ＳＡＭを設置し、表面形状計測装置１０１の電源を入れる。
　総合制御部Ｃ１０は、ユーザからの表面形状の計測指示を受け付け、試料ＳＡＭの表面形状の計測を開始する。計測された試料ＳＡＭの表面形状は、３次元情報データとして記憶部Ｃ１６に保存される。これにより、試料ＳＡＭを荷電粒子線装置１に挿入する前に、試料ＳＡＭの出来栄えについて判断することも可能である。
　なお、表面形状計測装置１０１は、ネットワークなどを介して荷電粒子線装置１に電気的に接続されている。従って、取得された３次元情報データは、荷電粒子線装置１において取得されたＷＤおよびＷＤプロファイルとリンクできる。
　ステップＳ６３～ステップＳ７２では、ステップＳ４２～Ｓ５１と同様の作業が行われる。試料ＳＡＭは、表面形状計測装置１０１から荷電粒子線装置１へ搬送され、総合制御部Ｃ０によって、アプリケーションを介してＷＤの情報が取得される。
　ステップＳ７３では、荷電粒子線装置１において、他手法のデータ（３次元情報データ）の読み込みが行われ、ステップＳ７４では、フィッティング条件の設定が行われる。
　図２２に示されるように、操作画面４０ｂのＷＤプロファイル用の表示部５２には、精度選択部６１が設けられている。そして、精度選択部６１には、多層構造３１の深さ情報を取得するための精度を選択する方法として、他手法とのフィッティングを選択できるチェックボックスが設けられている。また、精度選択部６１には、他手法のデータ読込用のボタンＢ１５およびフィッティング開始用のボタンＢ１６も設けられている。
　精度選択部６１において、ユーザが他手法とのフィッティングを選択する（「有」を選択する）ことで、総合制御部Ｃ０はその選択を受け付ける。次に、ユーザが他手法のデータ読込用のボタンＢ１５をクリックすることで、総合制御部Ｃ０は、他手法のデータ（３次元情報データ）を読み込む。
　ステップＳ７５では、３次元情報データとＷＤの情報とのフィッティングが行われる。ユーザがフィッティング開始用のボタンＢ１６をクリックすることで、総合制御部Ｃ０は、読み込んだ３次元情報データとＷＤの情報とのフィッティングが行われる。なお、フィッティングの手法としては、例えばカーブフィッティングまたは３点アライメントなどが挙げられる。
　すなわち、試料ＳＡＭの複数の観察箇所におけるＷＤは、表面形状計測装置１０１において取得された３次元情報データと照合される。そして、照合の結果、ＷＤの補正が行われる。
　ここで、表面形状計測装置１０１（白色干渉顕微鏡）の分解能はオングストローム（Å）オーダーであるので、表面形状計測装置１０１は、ナノオーダーである多層構造３１に対して、十分な分析精度を有している。また、試料ＳＡＭの複数の観察箇所におけるＷＤが、断片的な情報の繋ぎ合わせであるのに対して、表面形状計測装置１０１による３次元情報データは、連続的な情報である。従って、ＷＤを、より精度の高い３次元情報データに合わせるように補正することで、より精度の高いＷＤプロファイルを取得することができる。
　ステップＳ７６～ステップＳ８０では、ステップＳ５２～Ｓ５６と同様の作業が行われる。すなわち、試料ＳＡＭの情報の入力、ＷＤプロファイルの作成、および、プリスキャンモードにおける撮影像を取得が行われる。
　なお、実施の形態４におけるＷＤプロファイルは、補正されたＷＤをグラフ化することで作成される
　以上のように、実施の形態４における解析システムでは、実施の形態３と比較して、多層構造３１の深さ情報をより高精度に取得することができる。
　以上、上記実施の形態に基づいて本発明を具体的に説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
１　　荷電粒子線装置
２　　鏡筒
３　　電子銃
４　　コンデンサレンズ
５　　偏向コイル
６　　対物レンズ
７　　試料室
８　　試料台
９　　ステージ
１０　　ステージ制御装置
１１　　検出器
２０　　表示機器
２１　　操作機器
３０　　観察面（研磨面）
３１　　多層構造
３２　　パターン
４０ａ、４０ｂ　　操作画面
４１　　広域像撮影用の表示部
４２　　深さ情報取得用の表示部
４３　　撮影像表示部
４４　　条件表示部
４５　　観察範囲
４６ａ　　基準座標（ｘ１，ｙ１）
４６ｂ　　基準座標（ｘ１，ｚ１）
４６ｃ　　観察座標（ｘ２，ｙ２）
４６ｄ　　観察座標（ｘ２，ｚ２）
４６ｅ　　観察座標（ｘ３，ｙ３，ｚ３）
４７　　移動条件表示部
４８　　層情報表示部
４９　　Ｘ座標位置
５１　　ＷＤ取得設定用の表示部
５２　　ＷＤプロファイル用の表示部
５３　　観察用の表示部
５４　　撮影像表示部
５５　　ＷＤ取得設定部
５６　　モード選択部
５７　　観察範囲
５８　　層情報表示部
５９　　観察位置選択部
６０　　観察条件設定部
６１　　精度選択部
７０　　パターン解析用の表示部
７１　　画像読込設定部
１０１　　表面形状計測装置
１０２　　鏡筒
１０３　　白色光源
１０４　　第１ビームスプリッタ
１０５　　第２ビームスプリッタ
１０６　　対物レンズ
１０７　　参照面
１０８　　カメラ
１０９　　ステージ
１１０　　ステージ制御装置
Ｂ１　　キャプチャ用のボタン
Ｂ２　　参照用のボタン
Ｂ３　　位置指定ツール追加用のボタン
Ｂ４　　広域像作成開始用のボタン
Ｂ５　　撮影条件の決定用のボタン
Ｂ６　　撮影条件の詳細設定用のボタン
Ｂ７　　基準位置への移動用のボタン
Ｂ８　　第１方向とのリンク用のボタン
Ｂ９　　Ｘ座標へ移動用のボタン
Ｂ１０　　深さ情報取得用のボタン
Ｂ１１　　取得条件の決定用のボタン
Ｂ１２　　ＷＤデータ取得開始用のボタン
Ｂ１３　　ＷＤプロファイル取得用のボタン
Ｂ１４　　キャプチャ用のボタン
Ｂ１５　　他手法のデータ読込用のボタン
Ｂ１６　　フィッティング開始用のボタン
Ｂ１７　　読込用のボタン
Ｂ１８　　参照用のボタン
Ｂ１９　　パターン検出用のボタン
Ｂ２０　　パターン解析用のボタン
ＢＳ　　下面
Ｃ０　　総合制御部（制御部）
Ｃ１　　走査信号制御部
Ｃ２　　ステージ制御部
Ｃ３　　演算部
Ｃ４　　画像取得部
Ｃ５　　画像結合部
Ｃ６　　指示入力部
Ｃ７　　記憶部
Ｃ８　　パターン形状解析部
Ｃ１０　　総合制御部（制御部）
Ｃ１１　　光学系制御部
Ｃ１２　　ステージ制御部
Ｃ１３　　演算部
Ｃ１４　　表面情報取得部
Ｃ１５　　指示入力部
Ｃ１６　　記憶部
ＥＢ１　　電子線
ＥＢ２　　二次電子
ＳＡＭ　　試料
ＴＳ　　上面
ＷＬ１　　白色光
ＷＬ２　　反射光

Claims (15)

  1. （ａ）多層構造を含む試料に対して第１方向から電子線を照射することで、前記第１方向から見た前記試料の第１撮影像を取得するステップ、
    （ｂ）前記試料に対して前記第１方向と交差する第２方向から前記電子線を照射することで、前記第２方向から見た前記試料の第２撮影像を取得するステップ、
    （ｃ）前記第１撮影像と、前記第２撮影像と、前記多層構造の層数、前記多層構造の１層の厚さまたは各層の厚さ、および、前記多層構造の１層目が始まる深さを含む前記試料の情報とを用いて、前記多層構造の深さ情報を取得するステップ、
    　を備える、解析システム。
  2. 　請求項１に記載の解析システムにおいて、
    　前記試料は、
    　　上面と、
    　　前記上面と反対側の下面と、
    　　前記上面から前記下面へ向かって傾斜するように、前記上面の一部に形成された観察面と、
    　　前記観察面において割断された割断面と、
    　を有し、
    　前記多層構造の一部は、前記観察面および前記割断面において露出し、
    　前記ステップ（ａ）では、前記上面に対して前記電子線が照射され、
    　前記ステップ（ｂ）では、前記割断面に対して前記電子線が照射される、解析システム。
  3. 　請求項２に記載の解析システムにおいて、
    　前記ステップ（ｃ）は、
    （ｃ１）前記第１撮影像において、前記観察面において露出している前記多層構造の第１箇所を、前記第１方向から見た第１基準座標（ｘ１，ｙ１）として指定するステップ、
    （ｃ２）前記第２撮影像において、前記観察面において露出し、且つ、前記第１基準座標（ｘ１，ｙ１）の座標ｘ１に対応する前記多層構造の第２箇所を、前記第２方向から見た第２基準座標（ｘ１，ｚ１）として指定するステップ、
    （ｃ３）前記第１撮影像において、前記観察面において露出し、且つ、前記第１箇所と異なる前記多層構造の第３箇所を、前記第１方向から見た第１観察座標（ｘ２，ｙ２）として指定するステップ、
    （ｃ４）前記第２撮影像において、前記観察面において露出し、且つ、前記第２基準座標（ｘ２，ｙ２）の座標ｘ２に対応する前記多層構造の第４箇所を、前記第２方向から見た第２観察座標（ｘ２，ｚ２）として指定するステップ、
    （ｃ５）前記第２基準座標（ｘ１，ｚ１）からの前記第２観察座標（ｘ２，ｚ２）の深さを演算するステップ、
    　を有し、
    　前記多層構造の深さ情報は、前記第２基準座標（ｘ１，ｚ１）からの前記第２観察座標（ｘ２，ｚ２）の深さを含む、解析システム。
  4. 　請求項３に記載の解析システムにおいて、
    　前記ステップ（ｃ）は、
    （ｃ６）前記試料の情報と、前記ステップ（ｃ５）の演算結果とを照合することで、前記第２基準座標（ｘ１，ｚ１）からの前記第２観察座標（ｘ２，ｚ２）の層数を演算するステップ、
    （ｃ７）前記ステップ（ｃ６）の後、前記第２基準座標（ｘ１，ｚ１）が前記多層構造の１層目に位置する場合、前記試料の前記上面からの前記第２観察座標（ｘ２，ｚ２）の深さおよび層数を演算するステップ、
    　を更に有し、
    　前記多層構造の深さ情報は、前記第２基準座標（ｘ１，ｚ１）からの前記第２観察座標（ｘ２，ｚ２）の層数と、前記試料の前記上面からの前記第２観察座標（ｘ２，ｚ２）の深さおよび層数とを更に含む、解析システム。
  5. 　請求項３に記載の解析システムにおいて、
    （ｄ）前記上面および前記下面を有する前記試料を準備するステップ、
    （ｅ）前記ステップ（ｄ）の後、前記上面の一部に対して研磨処理を施すことで、前記上面の一部に、前記観察面を形成するステップ、
    （ｆ）前記ステップ（ｅ）の後、前記観察面において前記試料を割断することで、前記割断面を形成するステップ、
    　を更に備える、解析システム。
  6. 　請求項５に記載の解析システムにおいて、
    　前記ステップ（ｄ）、前記ステップ（ｅ）および前記ステップ（ｆ）の後、前記ステップ（ａ）、前記ステップ（ｂ）および前記ステップ（ｃ）が行われる、解析システム。
  7. 　請求項５に記載の解析システムにおいて、
    　前記ステップ（ｄ）および前記ステップ（ｅ）の後、前記ステップ（ａ）が行われ、
    　前記ステップ（ａ）の後、前記ステップ（ｃ１）および前記ステップ（ｃ３）が行われ、
    　前記ステップ（ｃ１）および前記ステップ（ｃ３）の後、前記ステップ（ｆ）が行われ、
    　前記ステップ（ｆ）の後、前記ステップ（ｂ）が行われ、
    　前記ステップ（ｂ）の後、前記ステップ（ｃ２）および前記ステップ（ｃ４）が行われ、
    　前記ステップ（ｃ２）および前記ステップ（ｃ４）の後、前記ステップ（ｃ５）が行われる、解析システム。
  8. （ａ）多層構造を含む試料に対して第１方向から電子線を照射することで、前記第１方向から見た前記試料の第１撮影像を取得するステップ、
    （ｂ）前記第１撮影像において、観察範囲を指定するステップ、
    （ｃ）指定された前記観察範囲内において、前記試料のうち複数の箇所に対して、対物レンズを用いて前記第１方向における前記電子線の焦点合わせを行うステップ、
    （ｄ）前記ステップ（ｃ）の前記焦点合わせの結果を基にして、前記試料の前記複数の箇所における前記対物レンズと焦点位置との間の距離を取得し、それらの距離をグラフ化したＷＤプロファイルを作成するステップ、
    （ｅ）前記多層構造の層数、前記多層構造の１層の厚さまたは各層の厚さ、および、前記多層構造の１層目が始まる深さを含む前記試料の情報と、前記ＷＤプロファイルとを照合することで、前記多層構造の深さ情報を取得するステップ、
    　を備える、解析システム。
  9. 　請求項８に記載の解析システムにおいて、
    　前記試料は、
    　　上面と、
    　　前記上面と反対側の下面と、
    　　前記上面から前記下面へ向かって傾斜するように、前記上面の一部に形成された観察面と、
    　を有し、
    　前記多層構造の一部は、前記観察面において露出し、
    　前記ステップ（ａ）および前記ステップ（ｃ）では、前記上面に対して前記電子線が照射され、
    　前記ステップ（ｂ）の前記観察範囲は、前記観察面を含む、解析システム。
  10. 　請求項９に記載の解析システムにおいて、
    　前記多層構造の深さ情報は、前記試料の前記上面からの前記ＷＤプロファイル上の所定位置の深さおよび層数を含む、解析システム。
  11. 　請求項９に記載の解析システムにおいて、
    　前記ステップ（ｃ）では、前記焦点合わせが行われると共に、前記試料のうち前記複数の箇所に対して前記第１方向から前記電子線を照射することで、前記第１方向から見た前記試料の第２撮影像が取得される、解析システム。
  12. 　請求項９に記載の解析システムにおいて、
    （ｆ）前記ステップ（ｄ）の後、前記ＷＤプロファイルにおいて所定の位置を指定し、前記試料のうち指定された前記所定の位置に対応する箇所に対して、前記第１方向から前記電子線を照射することで、前記第１方向から見た前記試料の第３撮影像を取得するステップ、
    　を更に備える、解析システム。
  13. 　請求項８に記載の解析システムにおいて、
    　前記電子線を照射可能な電子銃と、
    　前記試料を設置可能なステージと、
    　前記ステージに接続され、且つ、前記ステージの位置および向きを変位させることができるステージ制御装置と、
    　前記電子線を前記試料上に集束させることができる前記対物レンズと、
    　前記ステージに設置された前記試料に前記電子線が照射された場合、前記試料から放出される二次電子を信号として検出可能な検出器と、
    　前記電子銃、前記ステージ制御装置、前記対物レンズおよび前記検出器の各々の動作を制御する制御部と、
    　を有する荷電粒子線装置を更に備え、
    　前記制御部は、前記検出器において検出された前記信号を基にして、前記第１撮影像を取得でき、前記対物レンズを制御することで前記焦点合わせを実行でき、前記焦点合わせの結果を基にして、前記ＷＤプロファイルを作成でき、前記ＷＤプロファイルを用いて、前記試料に含まれる多層構造の深さ情報を取得できる、解析システム。
  14. 　請求項１３に記載の解析システムにおいて、
    　前記ステップ（ｄ）において、前記試料の前記複数の箇所における前記対物レンズと焦点位置との間の距離は、前記荷電粒子線装置と異なる表面形状計測装置において取得された前記試料の３次元情報データと照合され、
    　照合の結果、前記試料の前記複数の箇所における前記対物レンズと焦点位置との間の距離の補正が行われ、
    　それらの補正された距離をグラフ化することで、前記ＷＤプロファイルが作成される、解析システム。
  15. 　請求項１４に記載の解析システムにおいて、
    　前記表面形状計測装置は、白色干渉顕微鏡であり、
    　前記３次元情報データは、前記試料に白色光が照射された際に、前記試料で反射した反射光を基にして作成されたデータである、解析システム。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH087818A (ja) * 1994-06-23 1996-01-12 Ryoden Semiconductor Syst Eng Kk 走査型電子顕微鏡
JP2001201318A (ja) * 2000-01-18 2001-07-27 Toshiba Corp 膜厚測定方法及びその装置並びにその記録媒体
WO2016002341A1 (ja) * 2014-06-30 2016-01-07 株式会社 日立ハイテクノロジーズ パターン測定方法、及びパターン測定装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI744671B (zh) * 2018-08-03 2021-11-01 日商紐富來科技股份有限公司 電子光學系統及多射束圖像取得裝置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH087818A (ja) * 1994-06-23 1996-01-12 Ryoden Semiconductor Syst Eng Kk 走査型電子顕微鏡
JP2001201318A (ja) * 2000-01-18 2001-07-27 Toshiba Corp 膜厚測定方法及びその装置並びにその記録媒体
WO2016002341A1 (ja) * 2014-06-30 2016-01-07 株式会社 日立ハイテクノロジーズ パターン測定方法、及びパターン測定装置

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