JP2008159574A - Scanning electron microscope - Google Patents
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Abstract
【課題】特定の検出器でしか撮像できない異物、またはパターンが複数存在し、それらが独立に含まれる場合、一つの検出器の画像では正確な自動フォーカス調整を行うことが可能な技術を提供する。
【解決手段】電子線を試料に照射して試料から発生する二次信号を検出する複数の検出器と、該検出器で得られた信号を合成する演算手段とを備え、検出器のうちの少なくとも2つは電子線に対して軸対称に配置されており、該検出器それぞれの信号または合成した信号に基づいて電子線の焦点を調整する構成とする。
【選択図】図1Provided is a technique capable of performing accurate automatic focus adjustment with an image of one detector when there are a plurality of foreign matters or patterns that can be imaged only by a specific detector and they are included independently. .
A plurality of detectors for detecting a secondary signal generated from a sample by irradiating the sample with an electron beam, and arithmetic means for synthesizing signals obtained by the detector. At least two are arranged symmetrically with respect to the electron beam, and the focus of the electron beam is adjusted based on the signal of each detector or the synthesized signal.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、走査型電子顕微鏡に関し、特に、特徴の異なる複数種の画像を自動フォーカス調整する走査型電子顕微鏡に関する。 The present invention relates to a scanning electron microscope, and more particularly to a scanning electron microscope that automatically adjusts a plurality of types of images having different characteristics.
半導体デバイスの歩留まり向上には検査工程は欠かせなく、歩留まり低下の原因を突き止めて生産効率を向上させるには、ウェーハの異常を検査し、特定するための電子顕微鏡はもはや必要不可欠なものとなっている。また、効率のよい検査のためには検査のスピード向上が必須であり、短時間で数多くのポイントを検査可能であることが望まれている。 An inspection process is indispensable for improving the yield of semiconductor devices, and an electron microscope for inspecting and identifying wafer abnormalities is no longer indispensable in order to identify the cause of yield loss and improve production efficiency. ing. In addition, for efficient inspection, it is essential to improve the inspection speed, and it is desired that many points can be inspected in a short time.
その要素の一つとして、電子顕微鏡における画像のフォーカスを調整する自動焦点調整機能は、鮮明な画像を撮像するためには必須の機能であり、これは以下に示す特許文献1に記載の方法をはじめとした、精度のよい自動調整を行う方法が試みられている。上記特許文献1に記載のフォーカス自動調整機能は、焦点を変化させながら複数枚の画像を取得し、それらの画像の高周波レスポンスを算出し、もっともレスポンスが大きくなる焦点を算出し、自動調節を行う方法が記載されている。
As one of the elements, an automatic focus adjustment function for adjusting the focus of an image in an electron microscope is an indispensable function for capturing a clear image. This is a method described in
半導体ウェーハの場合、デバイスの動作不良となる異物、欠陥にはさまざまな種類がある。例えば、パターンのエッジなどのような比較的観察しやすいもの、あるいは、薬品の除去残りのような高さのないしみ状の異物、あるいは研磨加工時に生じる引っかき傷のような薄い凹凸、あるいは薄膜を形成するときに、すでにウェーハ上に異物が含まれている上に薄膜を形成することから生じる薄い半球状の凹凸など、観察を行い難いものまで存在する。このような異物、欠陥を検査する顕微鏡を含めた装置には複数の検出器を用いて物理特性の異なる複数の画像を取得可能なものが存在し、異物、欠陥の特徴にあわせて画像を撮像することが行われている。しかし、各検出器の画像にしか写らない異物、欠陥が複数種類存在する場合、前記の自動焦点調整機能では対応できない場合が存在する。 In the case of a semiconductor wafer, there are various types of foreign matters and defects that cause device malfunction. For example, a pattern that is relatively easy to observe, such as the edge of a pattern, a thin or uneven foreign object such as a residue after removal of chemicals, or a thin unevenness such as a scratch generated during polishing or a thin film When forming, there are things that are difficult to observe, such as thin hemispherical irregularities that result from forming a thin film on a wafer that already contains foreign matter. Some of these devices, including microscopes that inspect foreign objects and defects, can acquire multiple images with different physical characteristics using multiple detectors, and capture images according to the characteristics of the foreign objects and defects. To be done. However, when there are a plurality of types of foreign matters and defects that can be seen only in the image of each detector, there are cases where the above-mentioned automatic focus adjustment function cannot cope.
一例として、以下の場合を考える。図1は、電子顕微鏡の概略断面図であり、説明に必要な部分のみを記載している。本図中の符号122〜123は検出器であり、この検出器は、101の電子銃から電子をウェーハに照射して発生した2次信号である2次電子や反射電子を検出する役目をもつ。この検出器の検出した信号を、電子銃からの電子ビームのスキャンと、像を確認するためのモニタ117のスキャン信号と同期させることで像を確認することができる。
As an example, consider the following case. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an electron microscope, and shows only the portions necessary for explanation.
一般に、電子ビームの照射によって試料から発生する2次電子は、エネルギーが50eV以下の電子として定義され、試料によって発生効率が異なり、画面上では白黒の濃淡で表現される。また、パターンのエッジのような角の部分では、同じ物質でも他の平面上の部分よりも2次電子量の発生が多いという特徴をもつ。一方、電子ビームの照射によって試料から発生する反射電子は、エネルギーが50eV以上の電子として定義され、照射された材料の形状を反映する性質があり、検出器の設置方向によって収量が変化する。たとえば浅い穴の部分については検出器に面した部分は明るく写り、検出器に反する部分は暗く写る。この性質を利用し、たとえば検出器を向かい合わせの方向に設置することで、影のつき方が相異なる1対の陰影像を取得することができる。試料から発生する2次電子や反射電子の挙動は物理的条件や試料から検出器までの電界によって様々に変化するので、それぞれの検出器で2次電子と反射電子とを分別して検出することは困難であるが、検出器の配置や電界の制御によって、ある程度の収率を満たすことは可能である。 In general, secondary electrons generated from a sample by irradiation with an electron beam are defined as electrons having an energy of 50 eV or less, and the generation efficiency varies depending on the sample, and is expressed in black and white on the screen. Further, the corner portion such as the edge of the pattern is characterized in that the amount of secondary electrons is generated more than the portion on the other plane even with the same material. On the other hand, the reflected electrons generated from the sample by the irradiation of the electron beam are defined as electrons having an energy of 50 eV or more, and have the property of reflecting the shape of the irradiated material, and the yield varies depending on the installation direction of the detector. For example, in the shallow hole portion, the portion facing the detector appears bright, and the portion opposite to the detector appears dark. By utilizing this property, for example, by installing the detectors in the opposite direction, a pair of shadow images having different shadowing methods can be acquired. The behavior of secondary electrons and backscattered electrons generated from the sample varies depending on the physical conditions and the electric field from the sample to the detector. Therefore, it is possible to detect the secondary electrons and backscattered electrons separately with each detector. Although difficult, it is possible to meet a certain yield by arranging the detector and controlling the electric field.
従来、焦点調整を行う場合には、2次電子検出器で捕捉した2次信号から生成された画像、または反射電子検出器で捕捉した2次信号から生成された画像のいずれかを使用して、フォーカス調整を行っていた。ただし、この場合すべての場面で適切な自動調整を行うことが難しい場合がある。たとえば、パターンが何もないところに厚みの無いしみ状の異物が含まれる場合と、高低差の小さい凹凸が含まれる場合を考える。前者は2次電子像にはよく写り、逆に厚みがないため反射電子像にはほとんど写らない。一方、凹凸は反射電子像にはよく写るが、2次電子像には材料の違いもなく、エッジも含まれないため、よく映らない。このため、2次電子を検出する検出器による画像(以下、2次電子像とする)で検出を行うと、反射電子を検出する検出器による画像(以下、反射電子像とする)に写る欠陥を含む画像の場合、自動調整が正しく行えず、フォーカスがボケた画像になる場合がある。逆の場合も同様である。異物の周囲に回路パターンなどが含まれる場合、その画像を手がかりに調整することができるが、周囲に何もない場合ではそれを行うことができない。 Conventionally, when performing focus adjustment, either an image generated from a secondary signal captured by a secondary electron detector or an image generated from a secondary signal captured by a backscattered electron detector is used. The focus was adjusted. However, in this case, it may be difficult to perform appropriate automatic adjustment in all scenes. For example, let us consider a case where a spot-like foreign material having no thickness is included where there is no pattern and a case where unevenness having a small height difference is included. The former is well reflected in the secondary electron image, and conversely is hardly reflected in the reflected electron image because there is no thickness. On the other hand, the unevenness appears well in the reflected electron image, but the secondary electron image does not appear well because there is no difference in material and no edge is included. For this reason, when detection is performed with an image (hereinafter referred to as a secondary electron image) by a detector that detects secondary electrons, a defect appears in an image (hereinafter referred to as a reflected electron image) detected by a detector that detects reflected electrons. In the case of an image including, automatic adjustment may not be performed correctly and the image may be out of focus. The same applies to the reverse case. When a circuit pattern or the like is included around a foreign object, the image can be adjusted with a clue, but when there is nothing around, it cannot be performed.
そこで、本発明の目的は、特定の検出器でしか撮像できない異物、またはパターンが複数存在し、それらが独立に含まれる場合、一つの検出器の画像では正確な自動フォーカス調整を行うことが可能な技術を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to enable accurate automatic focus adjustment with an image of one detector when there are a plurality of foreign objects or patterns that can be imaged only by a specific detector and they are included independently. Is to provide new technology.
また、凹凸像のようなコントラストの弱い画像は、撮像可能であるがフォーカス位置がわかりづらい場合でも、自動調整が可能な技術を提供することである。 Further, it is to provide a technique capable of automatically adjusting an image having a low contrast such as a concavo-convex image even when the focus position is difficult to understand.
上記課題を解決するために、本発明の実施態様は、電子線を試料に照射して試料から発生する二次信号を検出する複数の検出器と、該検出器で得られた信号を合成する演算手段とを備え、検出器のうちの少なくとも2つは電子線に対して軸対称に配置されており、該検出器それぞれの信号または合成した信号に基づいて電子線の焦点を調整する構成としたものである。 In order to solve the above problems, an embodiment of the present invention combines a plurality of detectors that detect a secondary signal generated from a sample by irradiating the sample with an electron beam and a signal obtained by the detector. And at least two of the detectors are arranged symmetrically with respect to the electron beam, and the focus of the electron beam is adjusted based on a signal of each detector or a synthesized signal. It is a thing.
また、電子源から放出された電子線を試料上に収束させる電子レンズと、電子線の照射によって試料から発生した二次信号を検出する検出器であって、所定の間隔をおいて設けられた一対の第1および第2の検出器と、第3の検出器と、試料に対する電子線の焦点を複数回変化させ、それぞれの焦点において第1、第2、および第3の検出器で検出された二次信号から第1、第2、および第3の二次信号データを生成し保存する保存手段と、それぞれの焦点における第1、第2、および第3の二次信号データを合成する合成演算処理を行うデータ演算手段と、合成演算処理されたそれぞれの焦点における二次信号データに所定のデータ変換処理を施して得られた強度信号に基づき評価値を算出し、それぞれの焦点に対応した評価値に基づき算出された焦点を用いて、試料に対する電子線の焦点を調整する焦点調整手段とを有する構成としたものである。 An electron lens for converging the electron beam emitted from the electron source onto the sample and a detector for detecting a secondary signal generated from the sample by the electron beam irradiation, provided at a predetermined interval. A pair of first and second detectors, a third detector, and the focal point of the electron beam with respect to the sample are changed a plurality of times, and are detected by the first, second, and third detectors at the respective focal points. Storage means for generating and storing first, second, and third secondary signal data from the secondary signal, and synthesis for combining the first, second, and third secondary signal data at the respective focal points An evaluation value is calculated on the basis of an intensity signal obtained by performing a predetermined data conversion process on the secondary signal data at each focus subjected to the composite calculation process and the data calculation means for performing the calculation process, and corresponding to each focus Calculation based on evaluation value With the focal, it is obtained by the structure having a focus adjusting means for adjusting the focus of the electron beam on the sample.
本発明により、特定の検出器にしか写らないパターン、あるいは、異物が複数独立に含まれる場合、あるいは、低コントラストでフォーカス調整が困難な画像にも安定して自動フォーカス調整を実行することができる。 According to the present invention, it is possible to stably perform automatic focus adjustment even when a pattern that appears only on a specific detector or when a plurality of foreign objects are included independently, or even in an image that is difficult to adjust focus with low contrast. .
以下、図面を用いて本発明の実施態様を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に示す走査型電子顕微鏡は、電子銃101、レンズ102、偏向器103、対物レンズ104、試料台106、レンズ制御回路110、偏向制御回路111、対物レンズ制御回路112、アナログ/デジタル変換器113、アドレス制御回路114、画像メモリ115、制御手段116、ディスプレイ117、コンピュータ118、画像処理手段119、キーボード120、マウス121、二次粒子検出器122、反射電子検出器対123、移動ステージ124の入力手段等で構成されている。その他、105は試料、107は電子ビーム、108は二次電子、109は反射電子を示す。なお、図では真空に維持するためのカラムは省略されている。反射電子検出器対123は双対な陰影像を撮像するために互いに直線上に、向かい合わせの位置に設置されているが、配置は図の場合に限定しない。
A scanning electron microscope shown in FIG. 1 includes an
電子銃101から放射された電子ビーム107は、レンズ102で収束され、偏向器103で2次元的に走査偏向された後、対物レンズ104で収束されて試料105に照射される。試料105に電子ビーム107が照射されると、試料の形状や材質に従った二次電子108や反射電子109が発生する。これら108や109を検出器122または123で検出、増幅し、アナログ/デジタル変換器113でデジタル値に変換する。検出器対123からの信号は、反射電子像であるL像およびR像の形成に用いられ、検出器122からの信号は、2次電子像であるS像の形成に用いられる。デジタル値に変換されたデータは画像メモリ115に記憶される。この時の画像メモリ115のアドレスとして、アドレス制御回路114が電子線の走査信号に同期したアドレスを生成する。また、画像メモリ115は、記憶したSEM像の画像データを随時、コンピュータ118に転送する。コンピュータ118では、画像からフォーカスの評価値の算出、評価値への関数フィッティング、フィッティング関数のピーク算出を行い、フォーカス調整信号を対物レンズ制御回路112に送り、対物レンズを制御してフォーカスを調整する、などの処理を行う。また、112では、オートフォーカス処理において、焦点の位置を調整しながら画像を撮像する際のフォーカス調整にも使用される。画像処理手段119は、画像メモリ115の画像データを読み出し、演算を実行する。この画像処理手段は複数の機能を備えていても良いが、少なくとも画像を加減算する機能と、一定値を乗算する機能を有する必要がある。
An
走査型電子顕微鏡で観察される試料105は、試料台106によって保持されている。また、移動ステージ124は制御装置116からの制御信号により試料台を2次元的に平行移動させることができ、それにより試料105に対する電子ビーム107が走査する位置を変えることができる。
A
図2は、フォーカス調整手順を示すフローチャートである。図2において、上記の装置構成で、201から209の手順に従い、フォーカス調整を実施する。初めに202において、対物レンズ制御回路112により焦点位置をずらしながら、各焦点位置での各検出器の画像を撮像する。この工程で、フォーカスの状態が焦点位置の移動に伴い徐々に変化する画像セットを得ることができる。
FIG. 2 is a flowchart showing a focus adjustment procedure. In FIG. 2, focus adjustment is performed in accordance with the
次に、203で画像を合成する。202で取得した画像を画像処理手段119であらかじめ登録している数式に基づき演算する。 Next, in 203, the images are synthesized. The image acquired in 202 is calculated based on mathematical expressions registered in advance by the image processing means 119.
図3は、203の処理内容を説明する説明図である。202で検出器ごとに焦点位置を変化させながら画像を撮像する。301、302、303はそれぞれ2次電子、反射電子(L)、反射電子(R)の検出器からの画像群である。なお、ここで、反射電子(L)とは、図1の検出器123の一方で検出される電子を示し、反射電子(R)とは、前記検出器123の他方で検出される電子を示す。縦方向は高さ方向を表し、フォーカスの状態が焦点位置の移動に伴い徐々に変化する。これらの画像を用いて、同じ焦点位置で撮像した画像同士(304、305、306)について、下記の数式1により演算し、合成画像308を作成する。
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the processing content of 203. At 202, an image is captured while changing the focal position for each detector.
このようにして301〜303の各画像について合成画像を計算し、307の画像群を作成する。上記の数式1は、2次電子像に特定の割合で反射電子像の差を加算した画像が出力され、陰影のコントラストが増強された2次電子像を得ることができる。上記の数式1はこの内容に限らず、加算要素や係数などはこの例に限定しない。
In this way, a composite image is calculated for each of the
次に、203でフォーカスの状態を評価する評価値を算出する。評価値は画像の微分値を元に算出する。パターンエッジなどがわかりやすいが、フォーカスがあった状態では、ボケた状態に比べ、画像の輪郭部などで濃淡の変化量が大きい。このことから、画像を微分した後の画素値の合計を計算し、その値を評価値とする。評価値が最大となるところが、合焦点位置に等しいと考えられる。具体的には、画像データにラプラシアンなどの微分フィルタをかけ、その結果の画素値の合計を算出する。
Next, in
この評価値について、図5に示すような評価値を縦軸とし、焦点位置(Z)を横軸としたグラフを考えた場合、合焦点位置での評価値を最大とした曲線で近似することが可能である。なお、このときの曲線、すなわちフィッティング関数は、放物曲線、多項式曲線などが用いられる。このため、評価値のデータに上記フィッティング関数を当てはめることで、そのピーク位置から合焦点位置を見つけることができる。 About this evaluation value, when a graph with the evaluation value as shown in FIG. 5 as the vertical axis and the focal position (Z) as the horizontal axis is considered, it is approximated by a curve with the evaluation value at the in-focus position being the maximum. Is possible. In addition, a parabola curve, a polynomial curve, etc. are used for the curve at this time, ie, a fitting function. Therefore, the in-focus position can be found from the peak position by applying the fitting function to the evaluation value data.
このとき、算出したフィッティング関数について、元データとの乖離を評価し、算出したフィッティング関数と、元データとの誤差が大きくなければ合焦点位置の算出に耐えうるデータと判定でき、フィッティング関数のピーク位置を求めて合焦点位置に焦点を調整するための対物レンズの制御量を算出することができる。 At this time, the deviation of the calculated fitting function from the original data is evaluated, and if the error between the calculated fitting function and the original data is not large, it can be determined that the data can withstand the calculation of the in-focus position. The control amount of the objective lens for obtaining the position and adjusting the focal point to the in-focus position can be calculated.
もし、誤差が大きい場合、フィッティング関数との乖離が大きいため、正しいピーク位置を算出できない場合がある。たとえば、同じ場所で一方の検出器では画像のS/Nが十分であり、もう一方の検出器ではS/Nが十分でない場合を考える。前者の場合、評価値のグラフは図4に示すようになる。このグラフの横軸はフォーカス位置(Z)、縦軸は評価値であり、黒丸401は各画像から評価値をプロットしたものである。S/Nが十分な場合、一定のフィッティング関数402に従うため、フィッティング関数のピーク位置403を求めることで、ジャストフォーカス位置を正しく算出することができる。しかし、検出器の選択が適切でなく、パターンなどのS/Nが良好でない後者の場合はノイズ成分が多くなり、白丸501のように評価値が正常な場合の黒丸401に比べて誤差の大きい値となる。この状態でフィッティングを行っても、正しいジャストフォーカスを示すフィッティング関数402のピーク位置403を指さず、ピーク位置503のように誤った位置をピークとして判定しやすい。
If the error is large, there is a case where the correct peak position cannot be calculated because the deviation from the fitting function is large. For example, consider the case where one detector has sufficient S / N for the same location and the other detector does not have sufficient S / N. In the former case, the evaluation value graph is as shown in FIG. The horizontal axis of this graph is the focus position (Z), the vertical axis is the evaluation value, and the
このように、規定のフィッティング関数でフィッティングを行い、その関数と評価値との誤差が、選択した画像が自動フォーカス調整に適しているかの一定の指針となる。一定誤差以下のデータの場合にはステップ206に移動し、同じデータを用いて焦点位置の算出を行う。不適の場合にはステップ208に移り、フォーカスの算出を行わずに対物レンズなどの状態を開始前の状態に戻し、ステップ209に移動して自動フォーカス調整処理を終了する。 In this way, fitting is performed with a prescribed fitting function, and an error between the function and the evaluation value is a constant guideline as to whether the selected image is suitable for automatic focus adjustment. If the data is less than a certain error, the process moves to step 206, and the focal position is calculated using the same data. If it is not suitable, the process moves to step 208, the focus lens is not calculated and the state of the objective lens and the like is returned to the state before the start, the process moves to step 209, and the automatic focus adjustment process is terminated.
ステップ206でピーク位置を算出したのちにステップ207に進み、合焦点位置にフォーカスが調整されるように対物レンズ制御回路112に信号を送り、フォーカスを調整する。評価値のグラフのピーク位置、図4で言うピーク位置403がジャストフォーカスの位置に相当するため、この位置に相当する制御量を送信する。調整終了後、ステップ209に移り、自動フォーカス調整処理を終了する。
After calculating the peak position in
図7に本実施例2のフローチャートを示す。実施例2では、実施例1の内容に加え、演算内容を使用者が設定できる例を示す。実施例1と異なるのは図7に示すステップ701の段階、つまり自動フォーカス調整実行直前に、演算内容を使用者が設定し、その設定された演算内容に基づき、合成画像を算出する。この演算内容は図6のようなGUIに示す内容で使用者が指定できる。
FIG. 7 shows a flowchart of the second embodiment. In the second embodiment, in addition to the contents of the first embodiment, an example in which the user can set the calculation contents is shown. The difference from the first embodiment is that the user sets the calculation content immediately before the
図6に示す画面601は、前述の数式1のそれぞれの検出器に対する係数(すなわち、画像の加算割合)を設定するGUIである。このGUIにより、数式1の各画像の混合割合を独自に設定することができ、画像に応じてフォーカス精度を高めることができる。ここではスライドバー605,606,607をマウス121を用いて調節し設定できる例を示しているが、キーボード120の入力手段を用いて直接数値を入力するなど、設定方法はこの画面例、手段に限定されない。また、ボタン602,603,604により、混合する画像を指定することもできる。この例の場合、検出器1と検出器2を演算に使用する設定を示しているが、表示方法、設定方法はこの例に限定しない。その他、各画像の混合割合を個別に設定する代わりに、複数の選択肢から選択できるようにしてもよい。たとえば領域610をクリックすると、画面611が表示され、目的に応じた選択肢612,613,614をあらかじめ設定しておき、使用者はそれらより目的に応じた項目を選択できるようにしておく。選択肢612を選択すると画面615が表示される。実際の計算は、各選択肢の示す内容に対応した混合比率をプリセットとして設定しておき、その値を使用する。この場合、用途ごとに目的の手段を選択しやすいため、装置に不慣れな使用者でも設定しやすい。画面611の表示、選択手段はこの画面に限定しない。また、検出器の自動選択設定ボタン609の機能については、実施例3で説明する。
A
なお、これらの設定の際に、画面608のように、演算したあとの画像例を表示すると、確認が容易である。このとき表示する画像は現在撮像している画像を用いてもよいし、使用者が保存した画像を用いてもよい。画像の保存方法については、画像を保存できるボタンを用意して、使用者が任意のタイミングで画像を保存できるようにしてもよい。その他、あらかじめ画像を用意しておく、他の作業で保存された画像を用いるなど、撮像の方法は上記実施例に限定しない。また、画面表示は特に必須ではない。その他、ステップ702以降の過程は、実施例1のステップ202以降と同様であるため、詳細は省略する。
When these settings are made, confirmation can be easily made by displaying an example of the image after calculation as shown in a
図8に本実施例3のフローチャートを示す。この図は、基本的には実施例2とほぼ同じであるが、画像合成式、パラメータの選択方法が異なる。この部分は画像を取得する検出器を自動で設定する機能である。また、図9は、本実施例3の演算方法選択処理で用いられるパラメータを説明する図である。 FIG. 8 shows a flowchart of the third embodiment. This figure is basically the same as that of the second embodiment, but the image composition formula and the parameter selection method are different. This part is a function for automatically setting a detector for acquiring an image. FIG. 9 is a diagram for explaining parameters used in the calculation method selection process according to the third embodiment.
図6の検出器の自動選択設定ボタン609を選択した場合、オートフォーカスを実行するたびに、図9の機能図901に示すようなパラメータセット903,904,905をコンピュータ118に記憶する。また、ステップ810を設けることにより、図9の機能図902に示すように、画像演算の前に、数式、パラメータを決定する。決定方法は、先に記憶した履歴データより、最も実行回数の多い数式、パラメータを設定する。これにより、フォーカス調整に有効な画像を的確に合成することができ、効率よくフォーカス調整を行うことができる。ステップ801から809のその他の過程は、実施例2の該当箇所であるステップ701から709と同じのため、詳細説明は省略する。
When the automatic
なお、ステップ805でフィッティング関数との誤差が大きく、評価に適当でない場合は、ステップ811に移動し、別の演算方式での評価を実行する。ステップ811でステップ903,904,905のうち、まだ実行していない演算方式がある場合、ステップ810でその演算方式を再設定し、評価を実行する。もしすべての演算方式で確認済みの場合、ステップ808に移動し、自動フォーカス調整は実行せずにステップ809で処理を終了する。ステップ811で演算方法を再設定する方法は、順序に従い選択してもよいが、以下に挙げる演算方式の切り替え方式から、優先順位を設定して選択できるようにしてもよい。
If the error from the fitting function is large in
演算方式の切り替えについては、上に挙げた例に限定せず、一定数同じ演算方式で実行されれば、その演算方式を標準として判定を行わないようにするなど、確率、統計に基づいた処理を行ってもよい。また、チップ内の座標、チップの位置などウェーハに関する情報、ウェーハの通って来た工程、検査装置などの情報による判定処理を行ってもよい。たとえば、特定の工程を通過したウェーハについて、チップ内の特定の部分ではパラメータ903の条件で合成した画像が特に有効な場合、その座標範囲では初めからパラメータ903を設定することで、効率よく自動フォーカス調整を実行できる。また、これらの判定基準となるデータはウェーハ観察中に収集したデータを用いてもよく、あらかじめ用意したデータを用いてもよい、また併用してもよい。また履歴情報は、図6の履歴の消去ボタン617のように、使用者の指定に応じ、消去できる機能を設定しておくこともできる。
The switching of the calculation method is not limited to the example given above, and if it is executed with a certain number of the same calculation method, processing based on probability and statistics, such as not making the determination based on the calculation method as a standard May be performed. In addition, the determination processing may be performed based on information on the wafer such as coordinates in the chip and the position of the chip, information on the process through which the wafer has passed, and an inspection apparatus. For example, for a wafer that has passed a specific process, if an image synthesized under the condition of
これらの処理を使用者が設定する際には、先に挙げた図6の自動設定ボタン609のように、検出器を設定するGUIに設定の一つとして自動設定の項目を設け、設定できるようにすることができるが、あくまで一例であり、この部分に限らない。たとえば自動フォーカス調整全体の、または自動フォーカス調整の設定以外の部分で、図6の選択肢612のように、自動設定の項目を設け、それを選択すると連動して、演算方式が上記の処理により自動的に選択されるようにすることができる。また、GUIには設定項目を表示しないが、ボタン602,603,604内の検出器がどれも選択されていない場合には、同様に検出器が自動的に選択されるようにしてもよい。
When the user sets these processes, an automatic setting item can be provided and set as one of the settings in the GUI for setting the detector, like the
以上述べたように、本発明の実施態様によれば、特定の検出器でのみ撮像可能な画像が混在する場合に、安定した焦点自動調整を行う目的を、複数の検出器を持つ電子顕微鏡により、フォーカス位置(Z)を変化させながら検出器ごとに画像を撮像し、その一部または複数の画像を用いて合成画像を作成し、その画像を評価することで、単一画像での自動フォーカス調整が難しい場合にも、ジャストフォーカス位置を検出することができた。 As described above, according to the embodiment of the present invention, when there are a mixture of images that can be picked up only by a specific detector, the purpose of performing stable automatic focus adjustment is to use an electron microscope having a plurality of detectors. Autofocus on a single image by capturing an image for each detector while changing the focus position (Z), creating a composite image using part or multiple images, and evaluating the image Even when adjustment was difficult, the just focus position could be detected.
101…電子銃、102…コンデンサレンズ、103…偏向器、104…対物レンズ、105…試料、106…試料台、107…電子ビーム、108…2次電子、109…反射電子、110…レンズ制御回路、111…偏向制御回路、112…対物レンズ制御回路、113…アナログ/デジタル変換器、114…アドレス制御回路、115…画像メモリ、116…制御手段、117…ディスプレイ、118…コンピュータ、119…画像処理手段、120…キーボード、121…マウス、122…二次粒子検出器、123…反射電子検出器対、124…移動ステージ。
DESCRIPTION OF
Claims (17)
前記電子線の照射によって前記試料から発生した二次信号を検出する検出器であって、所定の間隔をおいて設けられた一対の第1および第2の検出器と、第3の検出器と、
前記試料に対する前記電子線の焦点を複数回変化させ、それぞれの焦点において前記第1、第2、および第3の検出器で検出された二次信号から第1、第2、および第3の二次信号データを生成し保存する保存手段と、
それぞれの焦点における前記第1、第2、および第3の二次信号データを合成する合成演算処理を行うデータ演算手段と、
前記合成演算処理されたそれぞれの焦点における二次信号データに所定のデータ変換処理を施して得られた強度信号に基づき評価値を算出し、それぞれの焦点に対応した前記評価値に基づき算出された焦点を用いて、前記試料に対する前記電子線の焦点を調整する焦点調整手段とを有することを特徴とする走査型電子顕微鏡。 An electron lens that focuses the electron beam emitted from the electron source onto the sample;
A detector for detecting a secondary signal generated from the sample by irradiation of the electron beam, a pair of first and second detectors provided at a predetermined interval; and a third detector; ,
The focus of the electron beam with respect to the sample is changed a plurality of times, and the first, second, and third second signals are detected from the secondary signals detected by the first, second, and third detectors at each focus. Storage means for generating and storing next signal data;
Data calculation means for performing a combination calculation process for combining the first, second, and third secondary signal data at the respective focal points;
An evaluation value is calculated based on an intensity signal obtained by performing predetermined data conversion processing on the secondary signal data at each focus subjected to the synthesis operation, and calculated based on the evaluation value corresponding to each focus. A scanning electron microscope comprising: a focus adjusting unit that adjusts a focus of the electron beam with respect to the sample by using a focus.
前記合成演算処理は、予め設定された計算式に基づいて、前記電子線の焦点における前記第1、第2、および第3の二次信号データの合成を行うことを特徴とする走査型電子顕微鏡。 In the description of claim 1,
In the scanning electron microscope, the combining calculation processing combines the first, second, and third secondary signal data at the focal point of the electron beam based on a preset calculation formula. .
前記計算式は、下記の数式1であることを特徴とする走査型電子顕微鏡。
数式1:αSE+βL+γR
(ここで、α、β、γは係数を示し、L、R、SEはそれぞれ前記第1、第2、および第3の二次信号データを示す。) In the description of claim 2,
The calculation formula is the following formula (1), a scanning electron microscope.
Formula 1: αSE + βL + γR
(Here, α, β, and γ indicate coefficients, and L, R, and SE indicate the first, second, and third secondary signal data, respectively.)
前記係数α、β、γは、入力手段を用いて所望の値を指定できることを特徴とする走査型電子顕微鏡。 In the description of claim 3,
A scanning electron microscope characterized in that the coefficients α, β, and γ can be set to desired values using input means.
前記合成演算処理は、それぞれの焦点における前記第3の二次信号データに、所定の比率でそれぞれの焦点に対応した前記第1の二次信号データと前記第2の二次信号データとの差を加算することを特徴とする走査型電子顕微鏡。 In the description of claim 1,
The synthesis calculation processing is performed by adding a difference between the first secondary signal data corresponding to each focal point and the second secondary signal data at a predetermined ratio to the third secondary signal data at each focal point. A scanning electron microscope characterized by adding.
前記焦点調整手段は、前記合成演算処理されたそれぞれの焦点における二次信号データに対して微分演算を施して画素値を算出し、該画素値の合計に基づいて評価値を算出し、該評価値の最大値に基づき算出された焦点を用いて、前記試料に対する前記電子線の焦点を調整することを特徴とする走査型電子顕微鏡。 In the description of claim 1,
The focus adjustment unit calculates a pixel value by performing a differentiation operation on the secondary signal data at each focus subjected to the synthesis calculation process, calculates an evaluation value based on a sum of the pixel values, A scanning electron microscope characterized in that the focus of the electron beam with respect to the sample is adjusted using a focus calculated based on a maximum value.
前記焦点調整手段は、前記評価値の最大値に基づき算出された焦点に基づいて前記電子レンズを制御することを特徴とする走査型電子顕微鏡。 In the description of claim 6,
The scanning electron microscope characterized in that the focus adjusting means controls the electron lens based on a focus calculated based on a maximum value of the evaluation value.
前記焦点調整手段は、前記合成演算処理されたそれぞれの焦点における二次信号データに対して微分演算を施して画素値を算出し、該画素値の合計に基づいて評価値を算出し、該評価値に当てはまるフィッティング関数を決定し、該フィッティング関数のピーク値を与える焦点を用いて、前記試料に対する前記電子線の焦点を調整することを特徴とする走査型電子顕微鏡。 In the description of claim 1,
The focus adjustment unit calculates a pixel value by performing a differentiation operation on the secondary signal data at each focus subjected to the synthesis calculation process, calculates an evaluation value based on a sum of the pixel values, A scanning electron microscope characterized in that a fitting function that matches a value is determined, and a focal point that gives a peak value of the fitting function is used to adjust a focal point of the electron beam with respect to the sample.
前記焦点調整手段は、前記フィッティング関数に対する誤差を算出し、該誤差が所定の基準誤差範囲内である場合は、前記フィッティング関数のピーク値を与える焦点を用いて、前記試料に対する前記電子線の焦点を調整することを特徴とする走査型電子顕微鏡。 In claim 8,
The focus adjusting unit calculates an error with respect to the fitting function, and when the error is within a predetermined reference error range, a focus that gives a peak value of the fitting function is used to focus the electron beam on the sample. A scanning electron microscope characterized by adjusting the angle.
前記誤差が所定の基準誤差範囲外である場合は、前記試料に対する前記電子線の焦点を維持することを特徴とする走査型電子顕微鏡。 In the description of claim 9,
A scanning electron microscope characterized in that when the error is outside a predetermined reference error range, the focus of the electron beam with respect to the sample is maintained.
前記電子線の照射によって前記試料から発生した二次信号を検出する検出器であって、所定の間隔をおいて設けられた一対の第1および第2の検出器と、第3の検出器と、
前記試料に対する前記電子線の焦点を複数回変化させ、それぞれの焦点において前記第1、第2、および第3の検出器で検出された二次信号から第1、第2、および第3の二次信号データを生成し保存する保存手段と、
それぞれの焦点における前記第1、第2、および第3の二次信号データを演算処理するデータ演算手段と、
前記データ演算手段における演算処理に必要なデータが外部より入力される入力手段と、
前記データ演算手段で実行された前記演算処理の結果、前記入力手段からの入力データおよび前記データ演算手段で実行された前記演算処理の内容を示すためのコマンドメニューを表示する画像表示手段と、
前記データ演算手段で実行された前記演算処理されたそれぞれの焦点における二次信号データに所定のデータ変換処理を施して得られた強度信号に基づき評価値を算出し、それぞれの焦点に対応した前記評価値に基づき算出された焦点を用いて、前記試料に対する前記電子線の焦点を調整する焦点調整手段とを有することを特徴とする走査型電子顕微鏡。 An electron lens that focuses the electron beam emitted from the electron source onto the sample;
A detector for detecting a secondary signal generated from the sample by irradiation of the electron beam, a pair of first and second detectors provided at a predetermined interval; and a third detector; ,
The focus of the electron beam with respect to the sample is changed a plurality of times, and the first, second, and third second signals are detected from the secondary signals detected by the first, second, and third detectors at each focus. Storage means for generating and storing next signal data;
Data computing means for computing the first, second, and third secondary signal data at each focus;
Input means for inputting data necessary for calculation processing in the data calculation means from the outside;
Image display means for displaying a command menu for indicating the result of the arithmetic processing executed by the data arithmetic means, the input data from the input means and the content of the arithmetic processing executed by the data arithmetic means;
An evaluation value is calculated based on an intensity signal obtained by performing a predetermined data conversion process on the secondary signal data at each of the focal points subjected to the arithmetic processing performed by the data arithmetic means, and the corresponding to each focal point A scanning electron microscope comprising: a focus adjusting unit that adjusts a focus of the electron beam with respect to the sample using a focus calculated based on an evaluation value.
前記データ演算手段で実行される前記演算処理は、予め設定された計算式に基づいて、前記電子線の焦点における前記第1、第2、および第3の二次信号データの合成を行うものであることを特徴とする走査型電子顕微鏡。 In the description of claim 11,
The calculation processing executed by the data calculation means is a combination of the first, second, and third secondary signal data at the focus of the electron beam based on a preset calculation formula. A scanning electron microscope characterized by being.
前記入力手段により、前記計算式に予め設定された係数を変更するためのデータが入力されることを特徴とする走査型電子顕微鏡。 In the description of claim 12,
Data for changing a coefficient set in advance in the calculation formula is input by the input unit.
前記計算式の係数を記憶する記憶手段を有し、該係数が変更された場合は、該変更された係数が前記記憶手段に追加されることを特徴とする走査型電子顕微鏡。 In the description of claim 13,
A scanning electron microscope comprising storage means for storing a coefficient of the calculation formula, and when the coefficient is changed, the changed coefficient is added to the storage means.
前記記憶手段に記憶された前記係数から、前記電子線の焦点の調整に用いられた回数が多い値が選択されることを特徴とする走査型電子顕微鏡。 In the description of claim 14,
The scanning electron microscope according to claim 1, wherein a value that is frequently used for adjusting the focal point of the electron beam is selected from the coefficients stored in the storage unit.
前記入力手段により、前記記憶手段に記憶された前記係数または前記回数が消去されることを特徴とする走査型電子顕微鏡。 In the description of claim 15,
The scanning electron microscope characterized in that the coefficient or the number of times stored in the storage means is erased by the input means.
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010244740A (en) * | 2009-04-02 | 2010-10-28 | Hitachi High-Technologies Corp | Review device and review method |
| JP2016100310A (en) * | 2014-11-26 | 2016-05-30 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | Charged particle beam device |
| JP2018195592A (en) * | 2015-12-03 | 2018-12-06 | 松定プレシジョン株式会社 | Charged particle beam apparatus and scanning electron microscope |
| JP2019204704A (en) * | 2018-05-24 | 2019-11-28 | 日本電子株式会社 | Charged particle beam device and image acquisition method |
| CN113396327A (en) * | 2019-02-13 | 2021-09-14 | 株式会社日立制作所 | Measurement guide device and analog operation device used for same |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01304647A (en) * | 1988-06-01 | 1989-12-08 | Sanyuu Denshi Kk | Reflection electron detector |
| JP2000260380A (en) * | 1999-03-11 | 2000-09-22 | Toshiba Microelectronics Corp | Electron beam inspection equipment |
| JP2001084944A (en) * | 1999-07-09 | 2001-03-30 | Hitachi Ltd | Charged particle beam equipment |
| JP2002083563A (en) * | 2000-09-06 | 2002-03-22 | Hitachi Ltd | Scanning electron microscope |
| JP2003207315A (en) * | 2002-01-15 | 2003-07-25 | Hitachi Ltd | Method and apparatus for measuring film thickness, method of manufacturing thin film device using the same, and apparatus for manufacturing the same |
| JP2004047747A (en) * | 2002-07-12 | 2004-02-12 | Renesas Technology Corp | Polishing method and polishing system of a plurality of multiple kinds of semiconductor wafers |
| JP2005005055A (en) * | 2003-06-10 | 2005-01-06 | Hitachi High-Technologies Corp | Sample height information acquisition method |
-
2007
- 2007-11-16 JP JP2007297380A patent/JP2008159574A/en active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01304647A (en) * | 1988-06-01 | 1989-12-08 | Sanyuu Denshi Kk | Reflection electron detector |
| JP2000260380A (en) * | 1999-03-11 | 2000-09-22 | Toshiba Microelectronics Corp | Electron beam inspection equipment |
| JP2001084944A (en) * | 1999-07-09 | 2001-03-30 | Hitachi Ltd | Charged particle beam equipment |
| JP2002083563A (en) * | 2000-09-06 | 2002-03-22 | Hitachi Ltd | Scanning electron microscope |
| JP2003207315A (en) * | 2002-01-15 | 2003-07-25 | Hitachi Ltd | Method and apparatus for measuring film thickness, method of manufacturing thin film device using the same, and apparatus for manufacturing the same |
| JP2004047747A (en) * | 2002-07-12 | 2004-02-12 | Renesas Technology Corp | Polishing method and polishing system of a plurality of multiple kinds of semiconductor wafers |
| JP2005005055A (en) * | 2003-06-10 | 2005-01-06 | Hitachi High-Technologies Corp | Sample height information acquisition method |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010244740A (en) * | 2009-04-02 | 2010-10-28 | Hitachi High-Technologies Corp | Review device and review method |
| JP2016100310A (en) * | 2014-11-26 | 2016-05-30 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | Charged particle beam device |
| WO2016084675A1 (en) * | 2014-11-26 | 2016-06-02 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | Charged particle beam apparatus |
| JP2018195592A (en) * | 2015-12-03 | 2018-12-06 | 松定プレシジョン株式会社 | Charged particle beam apparatus and scanning electron microscope |
| US10497535B2 (en) | 2015-12-03 | 2019-12-03 | Matsusada Precision, Inc. | Charged particle beam device and scanning electron microscope |
| JP2019204704A (en) * | 2018-05-24 | 2019-11-28 | 日本電子株式会社 | Charged particle beam device and image acquisition method |
| CN113396327A (en) * | 2019-02-13 | 2021-09-14 | 株式会社日立制作所 | Measurement guide device and analog operation device used for same |
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