JPH01120751A - 走査形電子顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、走査形電子顕微鏡に関し、特に被観察試料
上への電子ビームの焦点合わせを容易且つ高い精度で行
なうことができるようにしたちのぐある。

（従来の技術） 従来の走査形電子顕微鏡としては、例えば第３図に示す
ようなものがある。

同図中、１は電子ビーム２を放出する電子源としての電
子銃、３は電子ビーム２を収束する電子光学系としての
収束レンズ、４ａ、４ｂは収束された電子ビーム２をＸ
軸方向およびＹ４１１方向に偏向して被観察試料６上に
走査させる偏向手段としての走査用偏向コイル、５は走
査される電子ビーム２を被観察試料６上に合焦させる対
物レンズ、７（よ電子ビーム２の照射により被観察試料
６から（ｑられ６２次電子等を検出する検出器であり、
上記の構成要素等は図示省略の真空容器中に収容されて
いる。

８は対物レンズ５に対物レンズ電流（励磁電流）を設定
する対物レンズ電流設定器、９は走査用の掃引信号を発
振する掃引信号発振器であり、この掃引信号発振器９は
、アンプ１１．１２を介して走査用偏向コイル４ａ、４
ｂにそれぞれ接続されている。また、掃引信号発振器９
は、他の各アンプ１３．１４を介して観察用ブラウン管
１５における偏向コイル１６に接続されている。

検出器７の検出信号である２次電子等信号は、アンプ１
７で適宜に増幅されたのら、輝度変調信号として観察用
ブラウン管１５に与えられている。

そして、掃引信号発振器９−ｒ発振された押引信号がア
ンプ１１．１２を介して走査用偏向コイル４ａ、４ｂに
印加される。電子銃１から放出された電子（−ム２は、
収束レンズ３で適宜に収束されたのら、上記の掃引信号
が印加されている走査用偏向コイル４ａ、４ｂにより、
Ｘ、Ｙ７１１向に偏向され、対物レンズ５で焦点合せが
行なわれて微小なビームスポットとして被観察試料６上
に照射される。

対物レンズ５による電子ビーム２の焦点合せは、電子ビ
ーム２が被Ｖ；１察試料６上を走査されている状態にお
いて、検出器７で得られるＸ方向１走査ライン分の２次
電子等信号の微分成分を累積加算し、その累積加口値が
最大飴を示すように対物レンズ電流設定器８を介して対
物レンズ５に流す対物レンズ電流を小刻みに変化調整す
ることにより行なわれる。

一方、ｆｉ１引信号発振ｉ５９で発振された掃引信シう
は、アンプ１３．１４で適宜に増幅されたのら観察用１
ラウン管１５の偏向コイル１６にも加えられており、検
出器７で得られた２次電子等信号の強弱が、試料６上の
電子ビーム２の走査と同期してＶＡ察用ブラウン管１５
に描かれて、試料像がその観察用ブラウン＠１５に表示
される。

（発明が解決しようとする問題点） 従来の走査形電子顕微鏡では、その焦点合わせを対物レ
ンズ電流を小刻みに変化させながら検出器７の出力であ
る２次電子等信号の微分成分を求めてこれを累積加算し
、その累積加算値の最大Ｍｉが求まるまで何回も対物レ
ンズ電流を振るようにしていたため、焦点合わせに長時
間を要し、またこれとともに精度のよい焦点合わせを行
なうのが難しいという問題点があった。

この発明は上記事情に基づいてなされたもので、短時間
で精度よく焦点合わせを行なうことのできる走査形電子
顕微鏡を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） この発明は上記問題点を解決するために、電子源から放
出される電子ビームを収束する電子光学系と、該電子光
学系で収束された電子ビームを被観察試料上に走査させ
る偏向手段と、対物レンズ電流で作動し前記偏向手段で
走査される電子ビームを被観察試料上に合焦させる対物
レンズと、電子ヒームの照射により被観察試料から得ら
れる２次電子等を検出する検出器とを有するものにおい
て、前記対物レンズ電流を可変設定する対物レンズ電流
設定手段と、該対物レンズ電流設定手段で設定された複
数値の対物レンズ電流の各々に対応して前記検出器から
出力される各検出信号の、微分累積加算値を求め当該対
物レンズ電流対微分累積加ｑ値の関係を多項式近似して
その定数を定め該定数に基づいて微分累積加算値が最大
となるように求められた対物レンズ電流を前記対物レン
ズ電流設定手段に設定させる信号処理手段とを具備させ
たことを要旨とＪる。

（作用） 対物レンズ電流設定手段で設定された！２数値の対物レ
ンズ電流が対物レンズに順次加えられ、その対物レンズ
電流の各々に対応して検出器から出力される各検出信号
が信号処理手段に取込まれる。そして、例えば１走査ラ
イン分の各検出信号について微分成分が累積加算されて
微分累積加算的が求められ、対物レンズ電流対微分累積
加算値の関係が多項式近似されてその定数が求められる
。

次いでこの定数に基づいて微分累積加算値が最大となる
対物レンズ電流が求められ、この求められた対物レンズ
電流が対物レンズ電流設定手段に設定されて合焦状態と
される。而して、対物レンズ電流設定手段により対物レ
ンズに複数値の対物レンズ電流を設定するだ番プで、そ
の後は信”ｊ’７５１！！狸手段の処理により合焦状態
を得るための対物レンズ電流値が求められるので、短時
間で精度のよい焦点合わせが行なわれる。

（実施例） 以下、この発明の実施例を第１図および第２図に基づい
て説明する。

なお、第１図において前記第３図における部材Ｊ３よび
機器等と同一ないし均等のものは、前記と同一符号を以
って示し、重複した説明を省略する、。

まず、走査形電子顕微鏡の構成を説明すると、この実施
例では、対物レンズ電流設定器８に可変設定用電流源１
０が接続されている。可変設定用電流源１０と対物レン
ズ電流設定器８とで、対物レンズ５に複数値の対物レン
ズ電流を設定するための対物レンズ電流設定手段が構成
されている。

また、検出器７に接続されたアンプ１７の出力端には、
信号メモリ１８および微分累積加算値路１９を備えた信
号処理手段としての信号処理回路２０が接続されている
。

信号メモリ１８は、ｆ＋１引信号発振器９で発振された
掃引信号も導かれており、複数値の対物レンズ電流の各
々に対応して検出器７から出力されるＸ方向１走査ライ
ン分の各検出信号（２次電子等信号）を記憶するもので
ある。また、微分累積加算値路１９は、信号メモリ１８
に記憶された各検出信号について微分演算を施し、その
微分成分を各検出信号ごとに累槓加静するものである。

信号処理回路２０は、上述の対物レンズ電流と微分累積
加算値との関係を多項式近似してその定数を定め、この
定数に基づいて微分累積加算値が最大となる対物レンズ
電流求め、この求めた対物レンズ電流の値を対物レンズ
電流設定手段に設定させて焦点合わせを行なわせるとい
う機能を有している。

次に、上述のように構成された走査形電子顕微鏡の作用
を説明する。

対物レンズ電流設定手段で設定された複数値の対物レン
ズ電流１ｏ　１＋　、ｔｏ　１２．Ｉｏ　１３が対物レ
ンズ５に順次加えられ、その各対物レンズ電流Ｉｏ斐＋
　、ｌｏ　斐２、■ｏ愛３に対応して検出器７から出力
されたＸ方向１走査ライン分の各検出１Δ号が信号処理
回路２０に送られて信号メモリ１８に記憶される。次い
で微分累積加算値路１９により、信号メモリ１８に記憶
された各検出信号について微分演算が施され、その微分
成分が各検出信号ごとに累積加粋されて微分累積加算値
Ｄ＋　、Ｄ２　、Ｄ３がそれぞれ求められる。

信号処理回路２０では、上述の対物レンズ電流１ｏ　１
＋　、Ｉｏ　Ｏ２、Ｔｏ　１３と微分累積加算値Ｄ＋　
、Ｄ２　、Ｄ３との関係が第２図中、８曲線で示すよう
に２次関数（多項式）近似され、その定数が求められる
。そしてこの定数に阜づいて、その２次関数から微分累
積加算値が最大となる値り及びそのときの２次電子等信
号を出力させる対物レンズ電流！ｏ　ｎが逆に求められ
、この求められた対物レンズｆｒｉ流１ｏ　１が対物レ
ンズ電流設定手段に設定されて精度のＪ：い焦点合わせ
が行なわれる。

このように、この実施例の走査形電子顕微８ｎでは、対
物レンズ電流設定手段により対物レンズに３種の値の対
物レンズ電流Ｉｏ　ｎ＋　、Ｉｏ　斐２、■０愛３を設
定するだけで、その後は信号処理手段により微分演口、
その微分成分の累積加ｑ及び多項式近似等が行なわれて
合焦状態と１６だめの対物レンズ電流値が得られ、従来
のように対物レンズ電流値を小刻みに変化させながら出
力検出信号の微分累積加算値を求め、その大小を比較し
て焦点合わせを行なうわけではないので、粘度のよい焦
点合わせが短時間で能率よく行なわれる。

［発明の効果１ 以上説明したように、この発明によれば、対物レンズ電
流設定手段により対物レンズに複数値の対物レンズ電流
を設定するだ番プで、信号処理手段により出力検出信号
の微分演算、その微分成分の累積加締及び多項式近似等
が行なわれて合焦状態を得るための対物レンズ電流値が
求められ、この電流値が対物レンズ電流設定手段に設定
されるので、短時間で能率よく精度のよい焦点合わせを
行なうことができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る走査形電子鎮微鏡の実施例を示
す構成図、第２図は同上実施例における焦点合わせ作用
を説明するためのもので対物レンズ電流対微分累積加算
値の２次関数近似曲線を示す曲線図、第３図は従来の走
査形電子顕微鏡を示す構成図である。 １：電子銃（電子瞭）、 ３＝収束レンズ〈電子光学系〉、 ４ａ、４ｂ：走査用偏向コイル（偏向手段）、５：対物
レンズ、　　　６：被観察試料、７：検出器、　　８：
対物レンズ電流設定器、１０：対物レンズ電流設定器と
ともに対物レンズ電流設定手段を構成する可変設定用電
流源、 １５：観察用ブラウン管、　１８：信号メモリ、１９：
微分累積加ｎ回路、 ２０：信号処理手段（信号処理手段）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 電子源から放出される電子ビームを収束する電子光学系
   と、該電子光学系で収束された電子ビームを被観察試料
   上に走査させる偏向手段と、対物レンズ電流で作動し前
   記偏向手段で走査される電子ビームを被観察試料上に合
   焦させる対物レンズと、電子ビームの照射により被観察
   試料から得られる２次電子等を検出する検出器とを有す
   るものにおいて、 前記対物レンズ電流を可変設定する対物レンズ電流設定
   手段と、該対物レンズ電流設定手段で設定された複数値
   の対物レンズ電流の各々に対応して前記検出器から出力
   される各検出信号の微分累積加算値を求め当該対物レン
   ズ電流対微分累積加算値の関係を多項式近似してその定
   数を定め該定数に基づいて微分累積加算値が最大となる
   ように求められた対物レンズ電流を前記対物レンズ電流
   設定手段に設定させる信号処理手段とを具備させたこと
   を特徴とする走査形電子顕微鏡。