JP2014093283A - Charged particle beam device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、走査電子顕微鏡等の荷電粒子線装置に関し、特に、ステージ移動制限範囲を設定する機能を有する荷電粒子線装置に関する。 The present invention relates to a charged particle beam apparatus such as a scanning electron microscope, and more particularly to a charged particle beam apparatus having a function of setting a stage movement restriction range.
電子顕微鏡に代表される荷電粒子線装置は、搭載した試料への荷電粒子線照射位置を移動し、観察視野などを移動する試料移動装置を備えている。試料の移動方向は、水平方向のX軸およびY軸方向移動、垂直方向のZ軸方向移動、傾斜T軸移動、および試料を回転するR軸移動の5軸の移動方向が可能である。 A charged particle beam apparatus typified by an electron microscope includes a sample moving apparatus that moves a charged particle beam irradiation position on a mounted sample and moves an observation field of view and the like. The movement direction of the sample can be a five-axis movement direction: horizontal X-axis and Y-axis direction movement, vertical Z-axis direction movement, inclined T-axis movement, and R-axis movement for rotating the sample.
観察試料を移動するモータドライブステージは、観察試料が試料室内部と接触しないようにするため、ステージ移動制限を設けている。汎用SEM(Scanning Electron Microscope)では様々な形状の観察試料を用いるため、試料外形サイズは一様ではない。そのため従来は、ユーザが試料台のサイズ、およびゲージを用いて観察試料の高さを手動で測り、試料外形サイズ(試料の横幅と高さ)を特定し、入力部から手動入力することで、観察試料毎のステージ移動制限範囲を設定している。そして、設定に基づいて観察試料毎にステージ移動制限範囲を制御することで、観察試料が試料室内部と接触することを防止している。(特許文献1) The motor drive stage that moves the observation sample is provided with a stage movement restriction so that the observation sample does not come into contact with the inside of the sample chamber. Since general-purpose SEM (Scanning Electron Microscope) uses observation samples of various shapes, the sample external size is not uniform. Therefore, conventionally, the user manually measures the height of the observation sample using the size of the sample stage and the gauge, specifies the sample external size (the width and height of the sample), and manually inputs it from the input unit. The stage movement limit range for each observation sample is set. Then, by controlling the stage movement restriction range for each observation sample based on the setting, the observation sample is prevented from coming into contact with the inside of the sample chamber. (Patent Document 1)
しかし、ユーザが試料外形サイズを正しく特定(測定)できない場合、または、ユーザが試料外形サイズを違入力(ヒューマンエラー)した場合、観察試料毎のステージ移動制限範囲が正しく設定されず、観察試料が試料室内部と接触することがある。 However, if the user cannot correctly specify (measure) the sample external size, or if the user enters the sample external size incorrectly (human error), the stage movement limit range for each observation sample is not set correctly, and the observation sample May come into contact with the inside of the sample chamber.
さらに近年、走査電子顕微鏡は様々な分野で使用されており、従来の二次電子(Secondary Electron)像の観察から、反射電子(BackScattered Electron)像の観察やEDS(Energy Dispersive X-ray Spectrometry)等の多目的に使用できる走査電子顕微鏡のニーズが高くなっている。このため走査電子顕微鏡の試料室内には様々な検出器が取り付けられている。適正なステージ移動制限範囲が設定されないと、ステージ移動中に観察試料が検出器と接触して、検出器を破損してしまう可能性がある。 In recent years, scanning electron microscopes have been used in various fields. From observation of conventional secondary electron images, observation of backscattered electron images, energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), and the like. There is a growing need for a scanning electron microscope that can be used for various purposes. For this reason, various detectors are installed in the sample chamber of the scanning electron microscope. If an appropriate stage movement limit range is not set, the observation sample may come into contact with the detector during stage movement, and the detector may be damaged.
そこで、ユーザの手動操作を介さないで、観察試料毎にステージ移動制限範囲を自動設定することで、ステージ移動時に観察試料が試料室内壁、対物レンズ、検出器等の試料室内の構造物との接触を未然に防止することが求められている。 Therefore, the stage movement limit range is automatically set for each observation sample without manual operation by the user, so that the observation sample is not in contact with the structure in the sample chamber such as the sample chamber wall, objective lens, or detector during the stage movement. There is a need to prevent contact.
特許文献2には、試料を試料室に挿入する際に該試料の高さ方向、幅方向、奥行き方向の位置、寸法、および形状の情報のうち少なくとも1つを測定または分別する測定手段を設け、該測定手段の測定結果に基づいて試料移動機構の移動範囲の制限を行う荷電粒子線照射装置(請求項2)、が開示されている。
In
また、特許文献3には、試料載置手段に載置した試料の高さを検出する試料高さ検出手段を備え、試料を載置した試料載置手段を平面内で一方向に移動させることを試料載置手段の高さを順次変えながら繰り返し実行して試料載置手段に載置した試料の高さを検出するようにした走査型電子顕微鏡(請求項1)、が開示されている。 Further, Patent Document 3 includes sample height detection means for detecting the height of the sample placed on the sample placement means, and moves the sample placement means on which the sample is placed in one direction within a plane. The scanning electron microscope (Claim 1) is disclosed in which the height of the sample placed on the sample placing means is detected by repeatedly executing the above-described steps while the height of the sample placing means is sequentially changed.
特許文献2には、観察試料の寸法などを測定することが開示されているが、試料室入口部に複数の光電検知器投光部と光電検知器受光部の対からなる測定手段を設けるものであり、装置の大型化や装置コストが増大する可能性が高い。
また、特許文献3には、観察試料の高さを自動検出することが開示されているが、試料載置手段の高さを順次変えながら繰り返し実行して試料の高さを検出するものであり、高さの検出に時間を必要とする。 Further, Patent Document 3 discloses that the height of an observation sample is automatically detected. However, the height of the sample is detected repeatedly by changing the height of the sample mounting means sequentially. It takes time to detect the height.
走査電子顕微鏡の試料室内は真空を保つため、密閉された空間であり、試料室内部のスペースにも制約がある。また、真空中にCCDカメラを配置することはできないため、試料室の各箇所に空けられたポートにCCDカメラを設置している。このため、試料室へのCCDカメラの設置は制約がある。試料室の特定箇所にCCDカメラを設置した場合、観察試料の試料外形を画像データとして取り込むとき、観察試料の1方向からの情報に制限される。試料外形を特定するためには、多方向からの観察試料の試料外形の画像データが必要となる。 Since the sample chamber of the scanning electron microscope is kept in a vacuum, it is a sealed space, and the space inside the sample chamber is also limited. In addition, since the CCD camera cannot be placed in a vacuum, the CCD camera is installed at a port opened in each part of the sample chamber. For this reason, the installation of the CCD camera in the sample chamber is limited. When a CCD camera is installed at a specific location in the sample chamber, when the sample outer shape of the observation sample is captured as image data, the information is limited to information from one direction of the observation sample. In order to specify the sample outer shape, image data of the sample outer shape of the observation sample from multiple directions is required.
CCDカメラの設置箇所を増やすと、様々な角度方向からの観察試料の情報を取り込むことが可能となる。しかし、CCDカメラの増設による費用コストが増加し、また試料室に複数台のCCDカメラを設置するための専用ポートが必要となる。さらに、CCDカメラの制御が煩雑(複雑)化する等の問題点がある。 If the number of CCD camera installation locations is increased, it becomes possible to capture information on the observation sample from various angular directions. However, the cost of the additional CCD camera increases, and a dedicated port is required for installing a plurality of CCD cameras in the sample chamber. Further, there is a problem that the control of the CCD camera becomes complicated (complex).
また、CCDカメラを1台に限定した場合には、試料ステージ移動させながら観察試料を回転、または傾斜させて、複数箇所の観察試料の試料外形の画像データを撮影することが必要となる。このとき、試料外形サイズが未設定(ステージ移動制限範囲が未設定)であると、観察試料の複数箇所の情報を取得するとき、ステージ移動時に観察試料が試料室内部と接触する可能性がある。このため、CCDカメラ1台を試料室の特定位置(ポート)に固定し、観察試料を静止した状態で、観察試料の複数個所の画像データを取り込むことが必要である。 When the number of CCD cameras is limited to one, it is necessary to take image data of sample outlines of a plurality of observation samples by rotating or tilting the observation sample while moving the sample stage. At this time, if the sample external size is not set (the stage movement restriction range is not set), the observation sample may come into contact with the inside of the sample chamber when moving the stage when acquiring information on multiple locations of the observation sample . For this reason, it is necessary to capture one set of CCD camera at a specific position (port) in the sample chamber and capture image data at a plurality of positions of the observation sample while the observation sample is stationary.
本発明は、荷電粒子線装置において、1台のカメラを用いて、試料ステージを静止した状態で観察試料の試料外形サイズを特定し、ステージ移動制限範囲を設定することを目的とする。 An object of the present invention is to specify a sample outer size of an observation sample and set a stage movement restriction range using a single camera in a charged particle beam apparatus while the sample stage is stationary.
上記課題を解決するために、本発明においては、試料室内に複数の反射鏡を設け、1台のカメラで観察試料の複数箇所の画像データを取得する。そして、画像処理することで、観察試料の複数位置からの画像データとみなし、観察試料の試料外形サイズを求めて、ステージ移動制限範囲を設定する。 In order to solve the above problems, in the present invention, a plurality of reflecting mirrors are provided in the sample chamber, and image data of a plurality of locations of the observation sample is acquired by one camera. Then, by performing image processing, it is regarded as image data from a plurality of positions of the observation sample, the sample outer size of the observation sample is obtained, and the stage movement restriction range is set.
本発明の代表的な一例を記載すると、観察試料を搭載する試料ステージと、前記試料ステージを内部に配置する試料室と、前記試料ステージを移動させるステージ移動装置とを有する荷電粒子線装置において、前記試料室内において、前記観察試料の周りに配置した反射鏡と、前記反射鏡により反射された前記観察試料の複数方向からの画像を撮像する1つのカメラと、前記撮像した画像データに基づいて、前記観察試料の外形サイズを求める試料外形サイズ特定処理部と、前記観察試料の外形サイズに基づいて、前記試料室内における、前記ステージ移動装置の移動制限範囲を設定するステージコントロール部とを備えるものである。 To describe a representative example of the present invention, in a charged particle beam apparatus having a sample stage on which an observation sample is mounted, a sample chamber in which the sample stage is disposed, and a stage moving device that moves the sample stage, In the sample chamber, based on the reflection mirror disposed around the observation sample, one camera that captures images from a plurality of directions of the observation sample reflected by the reflection mirror, and the captured image data, A sample outer shape specifying processing unit for obtaining an outer size of the observation sample, and a stage control unit for setting a movement restriction range of the stage moving device in the sample chamber based on the outer size of the observation sample. is there.
本発明によれば、荷電粒子線装置において、1台のカメラを用いて、試料ステージを静止した状態で観察試料の試料外形サイズを特定し、ステージの移動制限範囲を設定することができる。 According to the present invention, in the charged particle beam apparatus, it is possible to specify the sample outer size of the observation sample with a sample stage stationary using a single camera, and set the stage movement limit range.
以下に、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1に、本発明の荷電粒子線装置の一例としての走査電子顕微鏡の試料室の概略構成を示す。
試料室5には、試料室側に対物レンズ11を備える電子光学系(鏡筒部)10が取り付けられている。また、電子光学系の観察試料4側にはBSE(反射電子)検出器12が設けられている。試料室のポートには、CCDカメラ1、二次電子検出器7、EDS検出器8が取り付けられている。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a sample chamber of a scanning electron microscope as an example of the charged particle beam apparatus of the present invention.
In the sample chamber 5, an electron optical system (lens barrel) 10 including an objective lens 11 is attached to the sample chamber. A BSE (backscattered electron)
CCDカメラ1の反対側に反射鏡6を設置する。反射鏡6は観察試料4を映すため、観察試料4より奥側に配置されている。照明ライト9は、観察試料4を照らして、反射鏡6に観察試料4を映すようにするため、試料室上面に配置されている。
A reflecting mirror 6 is installed on the opposite side of the
観察試料4は試料ステージ3上に搭載されている。試料ステージ3は、ステージ移動装置(図示せず)により水平方向、垂直方向などに移動する。観察試料4の出し入れは、試料ステージユニットごと試料室開閉ふた2を引き出して行う。このとき、試料室5の入り口の高さと横幅は、観察試料4が試料室内側や反射鏡6、検出器(二次電子検出器7,EDS検出器8,BSE検出器12)、対物レンズ11に接触しないように、開口部サイズを制限している。
The
試料交換時の試料ステージ3の位置は、常にステージ原点位置(X軸中心位置、Y軸中心位置、高さは最下面、傾斜なしの位置とし、以下「ホームポジション」と記す)とする。ステージ基準位置から反射鏡までの位置を測定することで、反射鏡の光路と反射角度を求めることができ、反射画像データの画像処理のパラメータとして使用する。 The position of the sample stage 3 at the time of exchanging the sample is always the stage origin position (the X-axis center position, the Y-axis center position, the height is the bottom surface, the position without tilting, and hereinafter referred to as “home position”). By measuring the position from the stage reference position to the reflecting mirror, the optical path and reflection angle of the reflecting mirror can be obtained and used as parameters for image processing of the reflected image data.
図2に、走査電子顕微鏡のシステム構成を示す。
本実施例の走査電子顕微鏡は、走査電子顕微鏡本体50と、制御ユニット18と、コンピュータ15を備えている。制御ユニット18は、試料ステージ3を制御するステージ制御部21、真空ポンプ14やバルブ13を制御する真空排気制御部22を備えている。コンピュータ15は、ステージコントロール部23、真空排気コントロール部24、画像データA/D変換部25、試料外形サイズ特定処理部26、ステージ移動制限範囲データテーブル16および記憶装置17を備えている。
FIG. 2 shows a system configuration of the scanning electron microscope.
The scanning electron microscope of this embodiment includes a scanning electron microscope
走査電子顕微鏡の操作、および装置状態の表示は、コンピュータ15から行う。試料ステージ3の操作もコンピュータ15のステージコントロール部23で行い、ステージ移動制限範囲の設定もステージコントロール部23で行う。本発明では、コンピュータ15にCCDカメラ1から観察試料4の画像データを取得して、画像処理を行い、試料外形サイズを求め、ステージ移動制限範囲を自動設定する処理を追加する。
The operation of the scanning electron microscope and the display of the apparatus state are performed from the
ステージコントロール部23は、ユーザ操作によりステージ移動操作を行う。ステージコントロール部23から制御ユニット18のステージ制御部21にコマンドを発行して、試料ステージ3を駆動する。また、ステージ制御部21よりステージコントロール部23にステージ位置情報を通知して、現在のステージ位置情報を表示する。
The stage control unit 23 performs a stage moving operation by a user operation. A command is issued from the stage controller 23 to the
ステージ移動制限範囲の設定について、CCDカメラ1から取得した画像信号を画像データ変換(A/D変換)部25で画像データに変換する。画像データは試料外形サイズ特定処理部26に送信される。試料外形サイズ特定処理部26では、画像データを取得して、画像処理を行い、試料外形サイズを求める。そして、ステージコントロール部23において、既知の観察試料サイズのステージ移動制限範囲データテーブル16を参照して、現在の観察試料に適したステージ移動制限範囲を自動設定する。ステージ移動制限範囲はステージコントロール部23上に表示される。
Regarding the setting of the stage movement restriction range, an image signal acquired from the
コンピュータ15は真空排気コントロール部24を備えており、ユーザ操作により試料室5内の大気解放・真空排気操作を行う。真空排気コントロール部24から制御ユニット18の真空排気制御部22にコマンドを発行して、真空ポンプ14動作の制御やバルブ13の開閉を行う。また、真空排気制御部22より真空排気コントロール部24に真空ポンプ14の動作状態やバルブ13の開閉状態を通知して、真空排気コントロール部24上に現在の真空状態を表示する。さらに、真空排気コントロール部24は試料室5の真空排気を開始したとき、ステージコントロール部23に真空排気が開始されたことを通知する。
The
CCDカメラ1から取得した観察試料の画像データと実際の観察試料サイズを一致させるためのイニシャル設定を行う。設定値はコンピュータ上に保持する。
Initial setting is performed to match the image data of the observation sample acquired from the
既知のサイズ形状の観察試料(円柱形の観察試料)を試料ステージ3に装着して、CCDカメラ1から画像データを取得する。このとき、ステージ位置はホームポジションとする。画像データから観察試料のサイズを設定、すなわち、画像データ上に写る観察試料の横幅(ピクセル値)を特定して、実際の観察試料の横幅(mm値)を設定することで、画像データのピクセルサイズが実サイズに変換可能となる。
An observation sample having a known size and shape (cylindrical observation sample) is mounted on the sample stage 3, and image data is acquired from the
図3および図4に、本実施例の、試料室内部に反射鏡を3面配置し、鏡面で反射した観察試料の外形情報を取得する構成を示す。図3はその平面図であり、図4はその側面図である。
図3において、観察試料4の正面にCCDカメラ1を配置し、観察試料4の背面に反射鏡101を配置する。反射鏡101は、CCDカメラ1および観察試料4に対して正面位置に配置する。反射鏡102および反射鏡103はそれぞれ、観察試料4の側面であって、左右に反射鏡101に対して同じ開き角度となるように配置している。
3 and 4 show a configuration in which three reflecting mirrors are arranged inside the sample chamber and the external shape information of the observation sample reflected by the mirror surface is acquired in this embodiment. 3 is a plan view thereof, and FIG. 4 is a side view thereof.
In FIG. 3, the
図4に、側面から見た、CCDカメラ1の高さ方向の設置位置を示す。観察試料4に対して、CCDカメラ1を上方からやや見下げる位置に設置することで、観察試料4上面を含む情報を取得することが可能となる。光源となる照明ライト9は、観察試料4の上部から照らすものとする。
FIG. 4 shows the installation position in the height direction of the
図5に、試料室5の内部に、反射鏡101,102,103およびCCDカメラ1を配置した平面図を示す。
FIG. 5 shows a plan view in which the reflecting
観察試料4の位置は、図6に示すように、CCDカメラ1から観察試料4の正面像210、反射鏡101で反射された観察試料の背面像211、反射鏡102で反射された観察試料の右側面の反射像212、および反射鏡103で反射された観察試料の左側面の反射像213が写される位置に設置する。
As shown in FIG. 6, the position of the
なお、図3乃至図5では、反射鏡を3面に配置したが、4面以上としてもよい。また、背面の反射鏡101を設けることなく、右側面の反射鏡102と左側面の反射鏡103のみを配置してもよい。
In FIGS. 3 to 5, the reflecting mirrors are arranged on three surfaces, but four or more surfaces may be used. Alternatively, only the right-
図8に、本発明の観察試料の試料外形サイズを取得して、ステージ移動制限範囲を自動設定するフローを示す。
先ず、試料ステージ3に観察試料4を装着(観察試料のステージ位置はホームポジション)して、試料室5内に観察試料4を入れる。このとき、試料室入り口でサイズ制限を設けることにより、試料室入り口のサイズ(横幅、縦方向)より観察試料が大きい場合、観察試料は試料室に入れない。
観察試料を試料室に入れ、真空排気を開始する(S410)とともに、同時に観察試料の画像データの取得を開始する(S420)。試料室の真空排気状態は真空排気コントロール部24で監視を行っている。試料室の真空排気を開始したとき、真空排気コントロール部24からステージコントロール部23に真空排気が開始されたことを通知し、ステージコントロール部23では、CCDカメラ1から観察試料の画像データの取得を開始する。また、ステージコントロール部23は、真空排気中、ステージ移動制限範囲が設定されるまでステージ操作、およびステージ駆動を禁止し、ステージは静止状態となる。
FIG. 8 shows a flow of acquiring the sample outer size of the observation sample of the present invention and automatically setting the stage movement restriction range.
First, the
The observation sample is put into the sample chamber and evacuation is started (S410), and at the same time, acquisition of image data of the observation sample is started (S420). The evacuation state of the sample chamber is monitored by the
次に、S430で試料外形サイズ特定処理を行う。試料外形サイズ特定処理の詳細を、図8右側のS431〜S435、および図9に示す。
CCDカメラ1の同一フレームに観察試料の実体像、および反射鏡による観察試料の反射像を画像データとして取り込む(S431)。取得された画像データ200は、図6のようになる。この画像データをI1とする。
Next, a sample external size specifying process is performed in S430. Details of the sample outer size specifying process are shown in S431 to S435 on the right side of FIG. 8 and FIG.
The actual image of the observation sample and the reflection image of the observation sample by the reflecting mirror are captured as image data in the same frame of the CCD camera 1 (S431). The acquired
図6において、201は背面からの反射鏡像を、202は右側面からの反射鏡像を、203は左側面からの反射鏡像を、210は観察試料の実像を、211は観察試料の背面からの反射像を、212は観察試料の右側面からの反射像を、213は観察試料の左側面からの反射像を示す。
In FIG. 6, 201 is a reflection mirror image from the back surface, 202 is a reflection mirror image from the right side surface, 203 is a reflection mirror image from the left side surface, 210 is a real image of the observation sample, 211 is reflection from the back surface of the observation sample. Reference numeral 212 denotes an image reflected from the right side of the observation sample, and
図7に示すように各像は、試料の位置より取得画像データ内で特定の領域内に存在する。このため、S432およびS510で、各像を4つの領域に分けてトリミング取得する。各像のトリミング位置は、試料から鏡面までの距離と反射角度から算出している。
・正面の実像領域部分304からトリミングした画像データをI2-0とする。
・背面反射された画像領域部分301からトリミングした画像データをI2-1とする。
・右面反射された画像領域部分302からトリミングした画像データをI2-2とする。
・左面反射された画像領域部分303からトリミングした画像データをI2-3とする。
As shown in FIG. 7, each image exists in a specific area in the acquired image data from the position of the sample. For this reason, in S432 and S510, each image is divided into four areas and trimmed. The trimming position of each image is calculated from the distance from the sample to the mirror surface and the reflection angle.
The image data trimmed from the real
The image data trimmed from the back-reflected image area portion 301 is I2-1.
The image data trimmed from the
The image data trimmed from the
反射鏡による反射像は、左右が変換されたり、奥行き方向が変形されている。そこで、S433およびS520で、既知の反射角度距離、および反射鏡の反射角度より、逆変換を行うためのパラメータを用いて画像処理を行い、各反射画像データI2-1、I2-2、I2-3を逆変換する。これにより、反射画像データを実像データと等価となる画像データI3-1、I3-2、I3-3にそれぞれ変換する。
・背面からの反射画像データI2-1を変換して、観察試料の背面から撮影した像と等価となる画像データをI3-1とする。
・右面からの反射画像データI2-2を変換して、観察試料の右側から撮影した像と等価となる画像データをI3-2とする。
・左面からの反射画像データI2-3を変換して、観察試料の左側から撮影した像と等価となる画像データをI3-3とする。
In the reflection image by the reflecting mirror, left and right are converted or the depth direction is deformed. Therefore, in S433 and S520, image processing is performed using parameters for performing inverse transformation from the known reflection angle distance and the reflection angle of the reflecting mirror, and each reflected image data I2-1, I2-2, I2- Inverse 3 As a result, the reflected image data is converted into image data I3-1, I3-2, and I3-3 that are equivalent to the real image data, respectively.
The reflection image data I2-1 from the back surface is converted, and image data equivalent to an image photographed from the back surface of the observation sample is I3-1.
-The reflection image data I2-2 from the right side is converted, and the image data equivalent to the image taken from the right side of the observation sample is I3-2.
-The reflection image data I2-3 from the left side is converted, and image data equivalent to an image taken from the left side of the observation sample is I3-3.
S434およびS530で、画像データI2-0、および変換された画像データI3-1、I3-2、I3-3から。画像処理(形状認識)を用いて、観察試料像の横幅の最大値と、高さの最大値をそれぞれ計測する。
・実像の画像データI2-0から、観察試料像の横幅の最大値(ピクセルサイズ)I2-0-W、高さの最大値(ピクセルサイズ)I2-0-Hとする。
・背面像の等価画像データI3-1から、観察試料像の横幅の最大値(ピクセルサイズ)I3-1-W、高さの最大値(ピクセルサイズ)I3-1-Hとする。
・右面像の等価画像データI3-2から、観察試料像の横幅の最大値(ピクセルサイズ)I3-2-W、高さの最大値(ピクセルサイズ)I3-2-Hとする。
・左面像の等価画像データI3-3から、観察試料像の横幅の最大値(ピクセルサイズ)I3-3-W、高さの最大値(ピクセルサイズ)I3-3-Hとする。
In S434 and S530, from the image data I2-0 and the converted image data I3-1, I3-2, I3-3. Using image processing (shape recognition), the maximum width value and the maximum height value of the observed sample image are measured.
From the real image data I2-0, the maximum width (pixel size) I2-0-W and the maximum height (pixel size) I2-0-H of the observation sample image are set.
-From the equivalent image data I3-1 of the rear image, the maximum value (pixel size) I3-1-W and the maximum value (pixel size) I3-1-H of the horizontal width of the observation sample image are set.
-From the equivalent image data I3-2 of the right side image, the maximum value (pixel size) I3-2-W and the maximum value (pixel size) I3-2-H of the horizontal width of the observation sample image are set.
From the equivalent image data I3-3 of the left-side image, the maximum value (pixel size) I3-3-W and the maximum value (pixel size) I3-3-H of the horizontal width of the observation sample image are set.
S435およびS540で、計測した各観察試料像の横幅の最大値、高さの最大値を比較して、それぞれの横幅の最大値(ピクセルサイズ)I-W、高さの最大値(ピクセルサイズ)I-Hを求める。 In S435 and S540, the maximum width value and the maximum height value of each observed specimen image are compared, and the maximum width value (pixel size) IW and the maximum height value (pixel size) IH are obtained. Ask.
S550で、ピクセルサイズを実画像サイズに変換することで、試料外形サイズの横幅W(mm)、高さH(mm)となる。 In S550, the pixel size is converted into the actual image size, so that the lateral width W (mm) and the height H (mm) of the sample external size are obtained.
図11に示すように、試料外形は複数箇所から撮影した観察試料の横幅の最大値W(mm)、高さの最大値H(mm)から、観察試料602を内包する形の円柱形のアウトライン形状601となる。
As shown in FIG. 11, the outer shape of the sample is a cylindrical outline that includes the
図8に戻って、ステージコントロール部23に試料外形サイズ(横幅mm、高さmm)のデータを設定する。
ステージコントロール部23は、既知の観察試料サイズのステージ移動制限範囲データテーブル16を参照する(S440)。そして、現在の観察試料に適したステージ移動範囲制限を自動設定する(S450)。
Returning to FIG. 8, data of the sample outer size (width mm, height mm) is set in the stage controller 23.
The stage control unit 23 refers to the stage movement restriction range data table 16 of a known observation sample size (S440). Then, a stage movement range limit suitable for the current observation sample is automatically set (S450).
図10に、ステージコントロール部23における処理を示す。
S560で、試料外形サイズ特定処理部26から、試料外形の横幅および高さの最大値を受け取る。
S570で、条件に応じたステージ移動制限範囲データテーブルを選択する。試料の形状(長方形、円形など)や検出器の構成(数、配置など)に対応した複数のステージ移動制限範囲データテーブルを備えているので、これらの条件に応じてデータテーブルを選択する。
S580で、選択したデータテーブルに基づいて、試料外形の横幅および高さの最大値に対応するステージ移動制限範囲を求める。
S590で、求めたステージ移動制限範囲からステージ移動範囲の制限を設定する。
FIG. 10 shows processing in the stage control unit 23.
In S560, the maximum values of the lateral width and height of the sample external shape are received from the sample external size specifying
In S570, a stage movement restriction range data table corresponding to the condition is selected. Since a plurality of stage movement restriction range data tables corresponding to the sample shape (rectangular, circular, etc.) and the detector configuration (number, arrangement, etc.) are provided, the data table is selected according to these conditions.
In S580, based on the selected data table, a stage movement restriction range corresponding to the maximum width and height of the sample outer shape is obtained.
In S590, the stage movement range limit is set from the obtained stage movement limit range.
本実施例によれば、荷電粒子線装置において、1台のカメラを用いて、ステージを静止した状態で観察試料の試料外形サイズを特定し、ステージの移動制限範囲を設定することができる。 According to the present embodiment, in the charged particle beam apparatus, it is possible to specify the sample outer size of the observation sample while setting the stage movement restriction range using a single camera while the stage is stationary.
なお、本実施例では、データテーブル16を用いて、試料外形サイズからステージ移動制限範囲を求めたが、試料外形サイズから計算式を用いてステージ移動制限範囲を求めるようにしてもよい。 In the present embodiment, the stage movement restriction range is obtained from the sample outer size using the data table 16, but the stage movement restriction range may be obtained from the sample outer size using a calculation formula.
反射鏡の設置について、試料室加工時に予め反射鏡を設置するために、試料室内部を傾斜加工することで、反射鏡の設置・調整を容易に行うことができる。
図12に、反射鏡設置の実施例2を示す。この実施例は、試料室705内壁面を5つの鏡面に鏡面加工したものである。試料室内壁面を加工した反射鏡706から、観察試料704の背面、右側面及び左側面の反射像を、CCDカメラ701で撮像することができる。なお、鏡面の数は、5つに限られることなく、複数の面であればよい。
Regarding the installation of the reflecting mirror, in order to install the reflecting mirror in advance during the processing of the sample chamber, the reflecting mirror can be easily installed and adjusted by inclining the inside of the sample chamber.
FIG. 12 shows a second embodiment in which a reflecting mirror is installed. In this embodiment, the inner wall surface of the
本実施例によれば、試料室内部を傾斜加工して反射鏡として利用することで、反射鏡の設置や調整が容易となる。また、試料室が大型化することを防ぐことができる。 According to the present embodiment, the interior of the sample chamber is tilted and used as a reflecting mirror, thereby facilitating installation and adjustment of the reflecting mirror. In addition, the sample chamber can be prevented from becoming large.
図13に、反射鏡設置の実施例3を示す。この実施例は、試料室805内壁面を楕円形の曲面状に鏡面加工したものである。試料室内壁面を加工した反射鏡806から、観察試料804の背面から右側面及び左側面に渡る反射像を、CCDカメラ801で撮像することができる。
本実施例によれば、曲面が位置する多方向からの画像を撮像することができる。
FIG. 13 shows a third embodiment in which a reflecting mirror is installed. In this embodiment, the inner wall surface of the sample chamber 805 is mirror-finished into an elliptical curved surface. A reflected image from the back surface of the
According to the present embodiment, it is possible to capture images from multiple directions where the curved surface is located.
本発明によれば、1台のカメラを用いて、試料ステージを静止した状態で観察試料の試料外形サイズを特定し、ステージの移動制限範囲を設定することができる。走査電子顕微鏡(SEM)、走査透過電子顕微鏡(STEM)、イオン顕微鏡、FIBとの復号装置など荷電粒子線装置全般に用いることができる。 According to the present invention, it is possible to specify a sample outer size of an observation sample with a sample stage stationary using a single camera and set a stage movement restriction range. It can be used for all charged particle beam devices such as a scanning electron microscope (SEM), a scanning transmission electron microscope (STEM), an ion microscope, and a decoding device with FIB.
1 CCDカメラ
2 試料室開閉ふた
3 試料ステージ
4 観察試料
5 試料室
6 反射鏡
7 二次電子検出器
8 EDS検出器
9 照明ライト
10 電子光学系(鏡筒部)
11 対物レンズ
12 BSE検出器
13 試料室バルブ
14 真空ポンプ
15 コンピュータ
16 ステージ移動制限範囲データテーブル
17 記憶装置
18 制御ユニット
21 ステージ制御部
22 真空排気制御部
23 ステージコントロール部
24 真空排気コントロール部
25 画像データA/D変換部
26 試料外形サイズ特定処理部
50 走査電子顕微鏡本体
101 反射鏡(背面)
102 反射鏡(右面)
103 反射鏡(左面)
104 実像光路
105 反射像光路(背面)
106 反射像光路(右面)
107 反射像光路(左面)
200 画像データ
201 反射鏡像(背面)
202 反射鏡像(右面)
203 反射鏡像(左面)
210 観察試料の実像
211 観察試料の反射像(背面)
212 観察試料の反射像(右面)
213 観察試料の反射像(左面)
300 画像データ
220 観察試料の実像
221 観察試料の反射像(背面)
222 観察試料の反射像(右面)
223 観察試料の反射像(左面)
301 反射像(背面)のトリミング位置
302 反射像(右面)のトリミング位置
303 反射像(左面)のトリミング位置
304 実像のトリミング位置
500 試料室
501 試料室開閉ふた
502 CCDカメラ
503 観察試料
504 反射鏡(背面)
505 反射鏡(右面)
506 反射鏡(左面)
601 試料外形アウトライン
602 観察試料
701 CCDカメラ
704 観察試料
705 試料室
706 反射鏡(試料室壁面加工)
801 CCDカメラ
804 観察試料
805 試料室
806 反射鏡(試料室壁面加工)
1 CCD camera
2 Opening / closing lid of sample chamber
3 Sample stage
4 Observation sample
5 Sample room
6 Reflector
7 Secondary electron detector
8 EDS detector
9 Lighting light
10 Electro-optic system (lens barrel)
11 Objective lens
12 BSE detector
13 Sample chamber valve
14 Vacuum pump
15 computer
16 Stage movement limit range data table
17 Storage device
18 Control unit
21 Stage controller
22 Vacuum exhaust control unit
23 Stage control section
24 Vacuum exhaust control section
25 Image data A / D converter
26 Sample external size specification processing section
50 Scanning electron microscope body
101 Reflector (rear)
102 Reflector (right side)
103 Reflector (left side)
104 Real image light path
105 Reflected image optical path (rear)
106 Reflected image light path (right side)
107 Reflected image light path (left side)
200 image data
201 Reflector image (back)
202 Reflector image (right side)
203 Reflector image (left side)
210 Real image of observation sample
211 Reflection image of observation sample (back)
212 Reflected image of the observation sample (right side)
213 Reflected image of observation sample (left side)
300 image data
220 Real image of observation sample
221 Reflected image of the observation sample (back)
222 Reflected image of observation sample (right side)
223 Reflected image of observation sample (left side)
301 Trimming position of reflected image (back)
302 Trimming position of reflected image (right side)
303 Trimming position of reflected image (left side)
304 Real image trimming position
500 Sample chamber
501 Opening / closing lid of sample chamber
502 CCD camera
503 Observation sample
504 Reflector (rear)
505 Reflector (right side)
506 Reflector (left side)
601 Sample outline
602 Observation sample
701 CCD camera
704 Observation sample
705 Sample room
706 Reflector (Sample chamber wall processing)
801 CCD camera
804 Observation sample
805 Sample room
806 Reflector (Sample chamber wall processing)
Claims (15)
前記試料室内において、前記観察試料の周りに配置した反射鏡と、
前記反射鏡により反射された前記観察試料の複数方向からの画像を撮像する1つのカメラと、
前記撮像した画像データに基づいて、前記観察試料の外形サイズを求める試料外形サイズ特定処理部と、
前記観察試料の外形サイズに基づいて、前記試料室内における、前記ステージ移動装置の移動制限範囲を設定するステージコントロール部とを備える荷電粒子線装置。 In a charged particle beam apparatus having a sample stage on which an observation sample is mounted, a sample chamber in which the sample stage is disposed, and a stage moving device that moves the sample stage,
A reflector disposed around the observation sample in the sample chamber;
One camera that captures images from a plurality of directions of the observation sample reflected by the reflecting mirror;
Based on the imaged image data, a sample external size specification processing unit for determining the external size of the observation sample;
A charged particle beam apparatus comprising: a stage control unit that sets a movement restriction range of the stage moving device in the sample chamber based on an outer size of the observation sample.
前記カメラは、前記観察試料の正面からの画像も撮像することを特徴とする荷電粒子線装置。 The charged particle beam apparatus according to claim 1,
The charged particle beam apparatus, wherein the camera also captures an image from the front of the observation sample.
前記反射鏡は、観察試料の周りに配置した複数の平面鏡であることを特徴とする荷電粒子線装置。 The charged particle beam apparatus according to claim 1,
The charged particle beam apparatus, wherein the reflecting mirror is a plurality of plane mirrors arranged around an observation sample.
前記観察試料に対して、前記カメラと反対側に前記反射鏡を配置することを特徴とする荷電粒子線装置。 In the charged particle beam device according to claim 3,
A charged particle beam apparatus, wherein the reflecting mirror is disposed on the opposite side of the observation sample from the camera.
前記観察試料の側面側に前記反射鏡を配置することを特徴とする荷電粒子線装置。 In the charged particle beam device according to claim 3,
A charged particle beam apparatus, wherein the reflecting mirror is disposed on a side surface of the observation sample.
前記反射鏡は、観察試料の周りに配置した一枚の曲面鏡であることを特徴とする荷電粒子線装置。 The charged particle beam apparatus according to claim 1,
The charged particle beam apparatus according to claim 1, wherein the reflecting mirror is a single curved mirror disposed around an observation sample.
前記試料室の内壁面自体を鏡面化して反射鏡として利用することを特徴とする荷電粒子線装置。 The charged particle beam apparatus according to claim 1,
A charged particle beam apparatus characterized in that the inner wall surface of the sample chamber is mirror-finished and used as a reflecting mirror.
前記カメラは、前記反射鏡により反射された前記観察試料の複数方向からの画像を1つの画像として撮像することを特徴とする荷電粒子線装置。 The charged particle beam apparatus according to claim 1,
The charged particle beam apparatus according to claim 1, wherein the camera picks up images from a plurality of directions of the observation sample reflected by the reflecting mirror as one image.
前記カメラは、前記観察試料を上方から見下げる位置に設置されていることを特徴とする荷電粒子線装置。 The charged particle beam apparatus according to claim 1,
The charged particle beam apparatus according to claim 1, wherein the camera is installed at a position where the observation sample is looked down from above.
前記観察試料を照明する照明ライトを備え、
前記照明ライトは、前記観察試料の上方に配置されていることを特徴とする荷電粒子線装置。 The charged particle beam apparatus according to claim 1,
An illumination light for illuminating the observation sample;
The charged particle beam apparatus, wherein the illumination light is disposed above the observation sample.
前記試料外形サイズ特定処理部は、前記カメラで撮像した画像データから、形状認識によりそれぞれの像における観察試料の横幅および高さの最大値を求め、さらに、それらの値の最大値から試料外形の横幅および高さの最大値を求めることを特徴とする荷電粒子線装置。 The charged particle beam apparatus according to claim 1,
The sample external size specifying processing unit obtains the maximum value of the width and height of the observation sample in each image by shape recognition from the image data captured by the camera, and further, the sample external shape is determined from the maximum value of these values. A charged particle beam device characterized by obtaining maximum values of a lateral width and a height.
前記試料外形サイズ特定処理部は、それぞれの反射像の画像データを、実画像データと等価となる画像データに変換することを特徴とする荷電粒子線装置。 The charged particle beam device according to claim 11,
The charged particle beam apparatus characterized in that the sample external shape size specifying unit converts image data of each reflection image into image data equivalent to actual image data.
前記試料外形サイズ特定処理部は、ピクセルサイズで表された試料外形の横幅および高さの最大値を実画像サイズの横幅および高さに変換することを特徴とする荷電粒子線装置。 The charged particle beam device according to claim 11,
The sample external size specifying processing unit converts the maximum value of the horizontal width and height of a sample external shape expressed in pixel size into a horizontal width and height of an actual image size.
既知の観察試料サイズのステージ移動制限範囲データテーブルを備え、
前記ステージコントロール部は、前記ステージ移動制限範囲データテーブルを参照して、前記観察試料の外形サイズから前記移動制限範囲を設定することを特徴とする荷電粒子線装置。 The charged particle beam apparatus according to claim 1,
It has a stage movement limit range data table of known observation sample size,
The charged particle beam apparatus according to claim 1, wherein the stage control unit sets the movement restriction range based on an outer size of the observation sample with reference to the stage movement restriction range data table.
試料室内を真空排気する間に、前記ステージ移動装置の移動制限範囲を自動設定することを特徴とする荷電粒子線装置。 The charged particle beam apparatus according to claim 1,
A charged particle beam apparatus characterized in that a movement restriction range of the stage moving device is automatically set while the sample chamber is evacuated.
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2012
- 2012-11-07 JP JP2012245147A patent/JP2014093283A/en active Pending
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