JPH01304647A

JPH01304647A - 反射電子検出装置

Info

Publication number: JPH01304647A
Application number: JP63135118A
Authority: JP
Inventors: Katsuto Goto; 勝人後藤
Original assignee: SANYUU DENSHI KK
Current assignee: SANYUU DENSHI KK
Priority date: 1988-06-01
Filing date: 1988-06-01
Publication date: 1989-12-08
Anticipated expiration: 2012-11-12
Also published as: JP2675335B2

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】〔概要〕電子照射した試料から反射された反射電子を検出して画
像を表示する反射電子検出装置に関し、反射電子検出器
を複数に分割し、電子ビームおよび画像表示方向を同期
して回転させたことに対応して該当する反射電子信号を
合成し、これらを信号処理して表示することにより、任
意の方向の良質な反射電子画像を容易かつ迅速に表示す
ることを目的とし、電子ビームによって走査する試料の近傍かつ当該電子ビ
ームの軸を中心に複数に分割して配置した複数の反射電
子検出器と、これら複数の反射電子検出器によってそれ
ぞれ検出された反射電子信号のうち、電子ビームの走査
方向に対してほぼ直角方向で２つに分離した反射電子信
号にそれぞれ合成する信号合成器と、電子ビームによっ
て試料を走査する走査方向および画像信号を表示する方
向を同期して回転させるスキャンローティション回路と
を備え、電子ビームの走査方向および表示方向を回転さ
せたことに対応して、上記信号合成器によって同期する
態様で合成した２つの反射電子信号を信号処理し、画像
として表示するように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、電子照射した試料から反射された反射電子を
検出して画像を表示する反射電子検出装置に関するもの
である。

〔従来の技術〕

従来、走査型電子顕微鏡は、反射電子検出器を電子ビー
ムの走査方向に対して直角方向で２つに分離して左右方
向に配置し、試料から反射した反射電子をそれぞれ検出
するようにしている。これら左右方向からそれぞれ検出
した２つの反射電子信号の和、差などを求め、組成像（
和信号）、凹凸像（差信号）などとして表示するように
している。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の反射電子検出器は２分割して装着するようにして
いたため、任意の方向から走査した画像を表示させたい
場合、試料を機械的に回転させて電子ビームの走査方向
に合致などさせる必要があり、迅速に所望の方向の画像
を表示し得ないという問題があった。

本発明は、反射電子検出器を複数に分割し、電子ビーム
および画像表示方向を同期して回転させたことに対応し
て該当する反射電子信号を合成し、これらを信号処理し
て表示することにより、任意の方向の良質な反射電子画
像を容易かつ迅速に表示することを目的としている。

〔課題を解決する手段〕

第１図を参照して課題を解決する手段を説明する。

第１図において、反射電子検出器１は、試料２から反射
した反射電子を検出するものであって、試料２を走査す
る電子ビームの軸を中心に複数に分割して配置したもの
である。

スキャンローティション回路９は、試料２を走査する電
子ビームの走査方向およびＣＲＴ１６上に画像を表示す
る方向を同期する態様で回転させるものである。

信号合成器１２は、試料２を走査する電子ビームの走査
方向に対して左右方向についての反射電子を検出するよ
うに合成するものである。

〔作用〕

本発明は、第１図に示すように、試料２を照射する電子
ビームの軸を中心に複数に分割した反射電子検出器１を
図示のように配置し、これら複数の反射電子検出器１に
よって検出された反射電子信号について、スキャンロー
ティション回路９によって走査方向が回転するに対応し
て信号合成器１２によって電子ビームの左右方向の２つ
のものを検出するように合成し、この合成した反射電子
信号を信号処理（例えば差を算出）して画像として表示
するようにしている。

従って、スキャンローティション回路９によって試料２
を走査する電子ビームの走査方向およびＣＲＴ１６の表
示方向を同期して回転させることに対応して、信号合成
器１２によって常に走査方向に対して左右方向の反射電
子信号を検出していわば自動的に合成し、この合成した
反射電子信号を信号処理して画像として表示することに
より、試料２の任意の方向に走査した時の反射電子信号
による良質な画像を迅速に表示することが可能となる。

〔実施例〕

次に、第１図から第５図を用いて本発明の１実施例の構
成および動作を順次詳細に説明する。

第１図において、反射電子検出器１は、試料２から反射
した反射電子を検出するＰ　−Ｎ　ＪＵＮＣＴＴＯＮ　
（半導体検出器）などであって、既述したように、電子
ビームの軸を中心に複数に分割して試料２の近傍に図示
のように配置したものである。本実施例は、軸対称に６
分割した例を以下具体的に説明する。

試料２は、反射電子による画像を表示させて観察などし
ようとするものである。

電子銃３は、電子を放射するものである。

収束レンズ４は、電子銃３から放射された電子（電子線
）を収束するものである。

偏向コイル５は、試料２上をＨ方向およびＶ方向に電子
ビーム（電子プローブ）を走査させるものである。

対物レンズ６は、試料２上に電子ビームを結像させるも
のである。

偏向切換器７は、試料２を走査する電子ビームの方向の
切り換えを指示するものである。

走査信号発生器（Ｈ，Ｖ）８は、試料２上を電子ビーム
によって水平方向（Ｈ）および垂直方向（Ｖ）に走査す
る走査信号を発生するものである。

尚、この走査信号（Ｈ，Ｖ）によってＣＲＴｌ６も同期
して走査する。これにより、ＣＲＴｌ、６上には、試料
２を走査する走査方向を回転させても、像は回転するこ
とがない。

スキャンローティション回路９は、走査信号発生器（Ｈ
，Ｖ）８によって発生された走査信号に対して、偏向切
換器７から指示された角度に回転例えば後述する第３図
（イ）あるいは第５図に示すように回転させるものであ
る。

倍率駆動設定部（Ｈ，Ｖ）１０は、試料２を走査する電
子ビームの幅（Ｈ，Ｖ）を制御して、ＣＲＴｌ６上に表
示される反射電子像の倍率を設定するものである。

アンプ１）は、複数の反射電子検出器１によって検出さ
れた反射電子信号をそれぞれ増幅するものである。

信号合成器１２は、複数の反射電子検出器１によって検
出され、アンプ１）で増幅された反射量　−子信号を合
成するものである。この合成は、後述する第３図に示す
ように、走査方向に対して左右方向の２つにまとめた反
射電子信号を生成するようにしている。

信号処理回路１３は、信号合成器１２によってまとめら
れた２つの反射電子信号について、和、差を算出するな
どの信号処理を行うものである。

この信号処理された結果は、ＣＲＴｌ６上に例えば輝度
変調して組成像（和信号による画像）および凹凸像（差
信号による画像）などとして表示する。

ＣＲＴ偏向駆動回路１４は、ＣＲＴ偏向コイル１５を駆
動して、ＣＲＴｌ６上に画像を表示させるものである。

次に、第２図を用いて、第１図反射電子検出器１、信号
合成器１２、および信号処理回路１３によって、差信号
による画像（凹凸像）を生成する場合の具体例を説明す
る。

第２図において、反射電子検出器１は、■ないし■に示
すように、電子ビームの中心を軸に６分割されている。

これら反射電子検出器１を構成する■ないし■は、図示
のようにアンプ１）をそれぞれ通った後、スイッチ１２
−１に図示のように接続され、任意のものが選択されて
増幅器１２−２．１２−３に入力される。これにより、
反射電子検出器１を構成する■ないし■のうちの任意の
組み合せ、例えば電子ビームの走査方向に対応づけてス
イッチ１２−１を図示実線のように切り換えて■ないし
■を増幅器１２−３に入力して加算した信号Ｂを生成し
、■ないし■を増幅器１２−２に入力して加算した信号
Ａを生成する。そして、これら生成した信号Ａから信号
Ｂを差分信号処理回路１３−１によって差分（Ａ−Ｂ）
を求め、更に信号レベル選択回路１３−２によって、後
述する第４図（へ）に示すように下側の部分をカントし
た結果の信号によって輝度変調してＣＲＴ１６上に画像
（凹凸像など）として表示し、第５図（イ）ないしく二
）に示すような反射電子による画像を表示することがで
きる。

尚、差分信号処理回路１３−１によって求めた差分（Ａ
−Ｂ）をそのままＣＲＴ１６上に表示してもよい。

第３図を用いて、偏向方向と反射電子検出器１との関係
例を説明する。

第３図（イ）は試料２を電子ビームによって走査する走
査方向を示し、第３図（ロ）はその時に反射電子検出器
１によって検出された反射電子信号を合成するスイッチ
パターン例を示す。

まず、第３図（イ）Ｎ＝１（θ＝０°）に示すように横
方向に走査（水平走査、Ｈ）する場合、第３図（ロ）ス
イッチパターン例中のＮ＝１に示すように、■ないし■
の反射電子検出器（第２図反射電子検出器）ｌによって
検出された反射電子信号を第２図スイッチ１２−１およ
び増幅器１２−３によって１つに合成し、■ないし■の
反射電子検出器１によって検出された反射電子信号を第
２図スイッチ１２−１および増幅器１２−２によって１
つに合成するようにしている。同様に、第３図（イ）Ｎ
＝２、Ｎ＝３についても、第３図（ロ）に示すような反
射電子検出器１によって検出された反射電子信号をそれ
ぞれ１つに合成する。

以上のように、第３図（イ）に示すように電気的に回転
させた走査方向に直角方向で左右に２つに分離した態様
でまとめた反射電子信号を得ることができる。従って、
従来のように、試料２を回転させる必要がな（、迅速か
つ容易に所望の回転角度の反射電子信号を検出し、凹凸
像などを表示させることが可能となる。

次に、第４図および第５図を用いて半球の試料２の凹凸
像を表示させる場合の動作を具体的に説明する。

第４図（イ）は、半球の試料２を示す。これは、第１図
走査電子顕微鏡の試料ステージ上に図示半球の試料２を
装着したことを表す。

第４図（ロ）は、第４図（イ）半球状の試料２をＡ側か
らＢ側に向かって電子ビームによって走査する状態を示
す。

第４図（ハ）は、Ａ側に配置した反射電子検出器１によ
って検出された反射電子信号を示す。これは、第４図（
ロ）の走査に対応して、Ａ側に配置した反射電子検出器
（第２図■ないし■）１、アンプ１）、スイッチ１２−
Ｌ増幅器１２−２によって検出されたＡ側の反射電子信
号である。

図中■の部分は半球の試料２が反射電子検出器ｌに向か
う面であるため大きなピークとして検出され、図中■の
部分は半球の試料２が反射電子検出器ｌの反対の方向に
向かう面であるために負のピークとして検出される。

第４図（ニ）は、Ｂ側の反射電子検出器１によって検出
された反射電子信号を示す、これは、第４図（ロ）の走
査に対応して、Ｂ側に配置した反射電子検出器（第２図
■ないし■）１、アンプ１）、スイッチ１２−１、増幅
器１２−３によって検出されたＢ側の反射電子信号であ
る。図中■の部分は半球の試料２が反射電子検出器１の
反対の方向に向かう面であるために負のピークとして検
出され、図中■の部分は半球の試料２が反射電子検出器
１の方向に向かう面であるため大きなピークとして検出
される。

第４図（ホ）は、第４図（ハ）Ａ側の反射電子信号から
、第４図（ニ）Ｂ側の反射電子信号を減算した差分（Ａ
−Ｂ）を示す。この差分（Ａ−Ｂ）をＣＲＴ１６上に輝
度変調して表示した画像は、一般に凹凸像、トポ像など
と呼ばれている。

第４図（へ）は、第４図（ホ）差分（Ａ−Ｂ）のうち、
図中“下の部分をカントする”と記載したように、負方
向に向かうピークをカットする。

これにより、凹凸像のうちの凹の部分がカントされ、凸
の部分が取り出されることとなる。

次に、第５図（イ）は、半球の試料２の全面に　　２つ
いて走査（Ｈ，Ｖ）して検出・信号処理した第４図（へ
）に示す差分（Ａ−Ｂ）を、ＣＲＴ１６上に輝度変調し
て表示したものである。黒い部分が明るい部分である。

第５図（ロ）は、半球の試料２を走査する電子ビームの
走査方向およびＣＲＴ１６上に画像を表示する表示方向
をそれぞれ１２０’反時計方向に回転させた場合のもの
を示す。

第５図（ハ）は、２４０°反時計方向に回転させた場合
のものを示す。

第５図（ニ）は、第５図（イ）ないし第５図（ハ）の３
つの画像を加算（Ａ　＋　Ａ　Ｉ□。十ＡＸ４゜）して
表示したものである。

以上のように、半球状の試料２を、第４図（ロ）に示す
Ａ方向、Ａｌ１゜方向、およびＡ１４゜方向の３方向か
らそれぞれ見た凹凸画像のうちの、明るく見える部分（
凸の部分）を取り出し、第５図（ニ）に示すように、１
つの画面上に重畳させて表示することにより、半球状の
試料２をいわば立体的に表示することが可能となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、スキャンローティション回路９に
よって試料２を走査する電子ビームの走査方向およびＣ
ＲＴ１６の表示方向を同期して回転させることに対応し
て、信号合成器１２によって常に左右方向の反射電子信
号を検出していわば自動的に合成し、この合成した反射
電子信号を信号処理して画像として表示する構成を採用
しているため、試料２の任意の方向に走査した時の反射
電子信号による良質な画像を迅速に表示することができ
る。更に、試料２に対して複数の方向から検出した反射
電子信号を重畳して表示することにより、立体的に表示
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例構成図、第２図は本発明に係
わる要部回路例、第３図は偏向方向と反射電子検出器と
の関係説明図、第４図は差分信号処理説明図、第５図は
差分信号処理した画像表示例を示す。図中、ｌは反射電子検出器、２は試料、９はスキャンロ
ーティ２９２回路、１）はアンプ、１２は信号合成器、
１３は信号処理回路、１６はＣＲＴを表す。駅寸

Claims

【特許請求の範囲】

（１）電子照射した試料から反射された反射電子を検出
して画像を表示する反射電子検出装置において、電子ビームによって走査する試料の近傍かつ当該電子ビ
ームの軸を中心に複数に分割して配置した複数の反射電
子検出器（１）と、これら複数の反射電子検出器（１）によってそれぞれ検
出された反射電子信号のうち、電子ビームの走査方向に
対してほぼ直角方向で２つに分離した反射電子信号にそ
れぞれ合成する信号合成器（１２）と、電子ビームによ
って試料を走査する走査方向および画像信号を表示する
方向を同期して回転させるスキャンローティション回路
（９）とを備え、電子ビームの走査方向および表示方向
を回転させたことに対応して、上記信号合成器（１２）
によって同期する態様で合成した２つの反射電子信号を
信号処理し、画像として表示するように構成したことを
特徴とする反射電子検出装置。
（２）上記電子ビームの走査方向および画像表示方向を
回転させたことに対応して、上記信号合成器（１２）に
よって同期する態様で合成した２つの反射電子信号の差
を画像として表示するように構成したことを特徴とする
第（１）項記載の反射電子検出装置。