JPH02103853A - 走査形電子顕微鏡の焦点合せ方法 - 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） 本発明は、走査形電子顕微鏡に係わり、特に被観察試料
上への電子ビームの焦点合せを容易にかつ高精度で行な
える走査形電子顕微鏡の焦点合せ方法に関する。

（従来の技術） 従来の走査形電子顕微鏡を第１図を参照して説明する。

同図において、１は電子ビーム２を放出する電子銃、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Ｙ軸方向に偏向して被観察試′ｆＪＧ上に走査さ
せる走査用偏向コイル、５は走査される電子ビーム２を
被観察試料６上に焦点合せを行う対物レンズ、７は電子
ビーム２の照射により被観察試料６から得られる２次電
子等を検出する検出器である。８は対物レンズ５に対物
レンズ電流を設定する対物レンズ電流設定器、９は可変
設定用電流源、１０は走査用の掃引信号を発振する掃引
信号発振器である。この掃引信号発振器１０は、アンプ
１．１．、１．２を介して走査用偏向コイル４ａ。

４ｂにそれぞれ接続されている。

また、掃引信号発振器ＩＯ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Ｉ６
に接続されている。

検出器７の検出信号である２次電子信号はアンプ１７で
増幅され、輝度変調信号として観察用ブラウン管】５に
与えられている。

電子銃１から放出された電子ビーム２は収束レンズ３で
収束されたのち、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、Ｙ方向に偏向され、対
物レンズ５で焦点合せが行われて微小なビームスボッ！
・とじて、被観察試料６」二に照射される。

一方、掃引信号発振器１０で発振された掃引信号は、ア
ンプ１．３．１４で増幅されたのち、観察用ブラウン管
１５の偏向コイル１６にも加えられており、検−１ｊ器
７で得られた２次電子等の信号強弱が、試料６上の電子
ビーム２の走査と同期して観察用ブラウン管１５に描か
れて試料像が表示される。

先ず、対物レンズ５による電子ビーム２の焦点合せにつ
いて、第１図及び第３図を用いて説明する。

対物レンズ電流設定器８に可変設定用電流源９が接続さ
れており、この可変設定用電流源９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１月８および微分累積加算回路１９を備えた信
号処理回路２０が接続されている。

信号メモリＪ８は掃引信号発振器１０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方向に走査ライン分
の各検出信号を記憶するものである。

また、微分累積加算回路ｊ９は、信号メモリＪ８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積加算するものである。

信号処理回路２０は上述の対物レンズ電流と微分累積加
算値との多項式近イ９としてその定数を求め、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
を求め、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せを行わせるという機能
を有している。

次に、」二連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■。Ｊｔ＋Ｉｏｚ□、■。１３が対物レンズ５に
順次前えられ、その対物レンズ電流■。Ｊ１＋■ＯＪ□
。

ＩＱＪ３に対応して検出器７がら出力されたＸ方向走査
ライン分の各検出信号が信号処理回路２ｏに与えられて
信号メモリ１８に記憶される。

次いで、微分累積加算回路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異積加算されて微分累
積加算値Ｄ１．Ｄ２．Ｄ、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Ｔｏｊｓ
　ｔ　ｌ０Ｊ２　ｒ　：［Ｏｊ３と微分累積加算値り、
、［］２．Ｄ、との関係が第３図中ａ曲線で示すように
２次関数（多項式）で近似され、その定数が求められる
。

そして、この定数に基づいて、その２次関数から微分累
積加算値が最大となる値りおよびその時の２次電子信号
を出力させる対物レンズ電流■。□が逆に求められ、こ
の求められた対物レンズ電流ＩＯＪが対物レンズ電流設
定手段に設定されて焦点合せが行われる。

（発明が解決しようとする課題） しかし、上記従来の対物レンズ電流の焦点合せの方法で
は、最初は最適な焦点合せを行う対物しンズ電流が不明
のため、対物レンズ電流を大きく振って微分累積加算値
を求め対物レンズ電流による焦点合せを行わなければな
らないことになる。

このように対物レンズ電流を大きく振って求めたのでは
誤差も大きくなり、必ずしも最適な焦点合せを行う対物
レンズ電流は容易に求まらないという問題点があった。

本発明は上記事情に基づいてなされたもので、その目的
は精度良く対物レンズ電流の焦点合せを行うことのでき
る走査形電子顕微鏡の焦点合せ方法を提供することにあ
る。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 」二記目的を達成するために、本発明の走査形電子顕微
鏡の焦点合せ方法は、電子源から放出される電子ビーム
を電子光学系で収束し、偏向させて、さらに対物レンズ
電流により作動する対物レンズにより合焦させて被観察
試料上に照射するとともに電子ビームの照射により前記
試料から得られる２次電子等を検出器で検出する走査形
電子顕微鏡において、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、対物レンズ電流対検
出信号の微分累積加算値の関係を多項式近似してその定
数を求め、この微分累積加算値が最大となるように対物
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
ようにした信号処理手段を設けるとともに、前記対物電
流設定値を最初は大きく変化させ概略的に焦点合せを行
い、この概略的に求めた対物レンズ電流値を中心に対物
レンズ電流を振り前記同様の信号処理操作で対物レンズ
電流により焦点合せを行い、さらに同様操作を複数回く
り返するとともに徐々に前記対物レンズ電流設定値の振
り幅の変化を少なくして精密な焦点合せを行うようにし
たことを特徴とするものである。

０作　用） 本発明によると、最適対物レンズ電流が不明確な場合で
も、検出ｆｎ号の微分演算、その微分成分の累積加算及
び多項式近似等を繰り返し行なうことにより焦点が合っ
た状態の対物レンズ電流が容易に求められ、かつ精度の
良い焦点合せを行なうことができる。

（実施例） 本発明の実施例を図面について説明する。

第１図は本発明が適用される走査形電子顕微鏡の構成図
であり、既に説明した従来の走査形電子顕微鏡と異なる
ところはないので、その構成の説明は省略するものとす
る。

次に、本発明の走査形電子顕微鏡の焦点合せ方法を第２
図を参照して説明する。

本発明の焦点合せ方法は、まず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ＩＯＪ＋、　＋　
ＩＯＪ！２１　ＩＯｊ！３に対応する微分累積加算値Ｄ
１＋Ｄ２．Ｄ３を信号処理回路２０によって求め、さら
シここれらの値から２次関数を近似し演算処理によって
最初の最適値■。、を求める。

次に、計算によって求めた■。１を中心に前後に対物レ
ンズ電流（丁。□＋　ＩＯ□３）を振る。この場合、対
物レンズ電流（■ｏ□＋　Ｉｏｊ３）は最初に対物レン
ズ電流（Ｉｏｉ３．Ｉｏｊ３）を振った時よりも下記（
１）。

■式を満足するような小さな値に設定する。

（■。、−Ｉ。ｚ、）　＜　（Ｉｏｉ□−■。Ｊｌ、）
　　　・・・０）（Ｉｏｚａ　Ｉ。Ａ）　＜　（■。Ｊ
３　ＩＯＡ□）　　・・・■上記した手順から対物レン
ズ電流Ｔ。□１．＋ＩＯよ。

第２図中ａ′曲線で示すように新しい２次関数で（多項
式）近似され、新しい定数が求められる。

そして、前記同様演算によって新しい対物レンズ電流■
。１ｎが求められる。

したがって、概略的に求めた対物レンズ電流値に比べ対
物レンズ電流の振り幅を小さく設定できるので、対物レ
ンズ電流による焦点合せの精度が向上する。

以上の操作を複数回くり返し、回数が増加するに従って
対物レンズ電流の振り幅を小さくしてゆくことにより更
に精度の良い焦点合せが能率よく行うことができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、最適な対物レン
ズ電流が不明確な場合でも、検出信号の微分演算、その
微分成分の累積加算及び多項式近似等をくり返し、焦点
が合った状態の対物レンズ電流値が求められ、精度の良
い焦点合せを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用される走査形電子顕微鏡の構成図
、第２図は本発明の一実施例の対物レンズ電流を変化さ
せ焦点合せを説明するための図、第３図は従来の走査形
電子顕微鏡の焦点合せを説明するための図である。 １・・・電子銃　　　　　　　　　３・・・収束レンズ
４ａ、　４ｂ・・・走査用偏向コイル　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　　９・・・可変設定用
電流源１０・・・掃引信号発振器　　　　　１５・ブラ
ウン管１８・・・信号メモリ　　　　　　　１９・・・
微分累積加算回路２０・・・信号処理回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電子源から放出される電子ビームを電子光学系で収束し
   、偏向させて、さらに対物レンズ電流により作動する対
   物レンズにより合焦させて被観察試料上に照射するとと
   もに電子ビームの照射により前記試料から得られる２次
   電子等を検出器で検出する走査形電子顕微鏡において、
   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、対物レンズ電流対検出信号の微分累積加算
   値の関係を多項式近似してその定数を求め、この微分累
   積加算値が最大となるように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ようにした信号処理手
   段を設けるとともに、前記対物電流設定値を最初は大き
   く変化させ概略的に焦点合せを行い、この概略的に求め
   た対物レンズ電流値を中心に対物レンズ電流を振り前記
   同様の信号処理操作で対物レンズ電流により焦点合せを
   行い、さらに同様操作を複数回くり返するとともに徐々
   に前記対物レンズ電流設定値の振り幅の変化を少なくし
   て精密な焦点合せを行うようにしたことを特徴とする走
   査形電子顕微鏡の焦点合せ方法。