JPH02273448A - ステレオ像観察撮影装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、走査型電子顕微鏡（以下、ＳＥＭと称す）に
おいて、電子ビームの走査に同期して試料を傾斜振動さ
せることによりステレオ像を観察することのてきる走査
型電子顕微鏡を用いたステレオ像観察撮影装置に関する
ものである。

［従来の技術］ 従来、ＳＥＭを用いてステレオ像を得るには、二つの方
法が知られている。

第１の方法は、互いに異なる試料傾斜角で２枚の写真を
撮影する方法であり、まず、試料をある角度θ、たけ傾
斜させて得たＳＥＭ像を写真撮影し、次に、試料を別の
角度θまたけ傾斜させて得たＳＥＭ像を写真撮影し、こ
のようにして得た２枚の写真を並べて、ステレオ眼鏡等
を用いてステレオ像として観察する方法である。

第２の方法は、試料は固定したまま、試料を走査する電
子ビームを傾斜させる方法であり、例えば、特公昭５３
−１１８０号公報には、偏向コイルに供給する走査電流
に＋、−の直流電流を重畳することにより、第７図（ａ
）、　　（ｂ）に示すように、試料３１に対する電子ビ
ーム３０の入射角度をそれぞれ＋α、−αとして走査し
、第７図（Ｃ）に示すように、それぞれの走査により得
られたＳＥＭ像３４ａ、３４ｂを、陰極線管（以下、Ｃ
ＲＴと称す）の画面３３に並べて表示し、写真撮影して
ステレオ眼鏡によりステレオ像を観察することが示され
ている。

また、電子ビームを傾斜させて二つのＳＥＭ像を得る点
では同じであるが、写真撮影を行うのではなく、第８図
に示すように、二つのＣＲＴ３５ａ、３５ｂを使用し、
一方のＳＥＭ像を３５ａに、もう一方のＳＥＭ像を３５
ｂに表示して、ステレオ眼鏡３６でこれら二つの画像を
観察するものも知られている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来のものにおいては、いずれの方法に
おいても操作が面倒であるという問題があった。即ち、
上記の第１の方法においては、写真でしかステレオ像を
観察できないし、写真を２枚撮影することは時間も掛か
り、非常に煩わしいものである。

」二記第２の方法においては、写真撮影は１回で済むが
、−度に二つの画像３５　ａ、　　３５　ｂが得られる
わけてはないから、時間が掛かるものであり、また、非
点収差の補正が非常に面倒であり、操作性の点て問題が
あった。つまり、電子ビームを電磁的に傾けて走査する
と非点収差が生じ、電子ビームが歪んでしまうので、通
常のＳＥＭ像を観察する場合とステレオ像を観察する場
合とで非点補正量を変えてやる必要があるばかりでなく
、厳密には試料入射角が＋αの電子ビームと一αの電子
ビームでは非点量が異なるので、独立して別々に補正す
る必要がある。このように、電子ビームを傾斜させてス
テレオ像を観察するものにおいては、走査型電子顕微鏡
の操作で一番難しいといわれている非点補正を行わなけ
ればならず、操作性の点で問題があった。

また、第８図に示すものは、ＣＲＴ画面上でステレオ像
を観察できる点では有利であるが、二つのＣＲＴを使用
するので装置が大がかりになるばかりでなく、非点補正
の煩わしさは解消されていないものである。

本発明は、」１記の課題を解決するものであって、直接
ＣＲＴ画面上でステレオ像の観察ができ、しかも非点補
正の煩わしさも無いステレオ像観察撮影装置を提供する
ことを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、本発明のステレオ像観察
撮影装置は、試料表面の所望の範囲を二次元的に走査す
る走査型電子顕微鏡において、試料表面を走査する電子
ビームに同期して試料を傾斜振動させる手段と、互いに
傾斜角度の異なる二つの走査像を同時に表示する表示手
段とを具備することを特徴とするものである。

［作用および発明の効果］ 本発明によれば、傾斜角の異なる二つのＳＥ、Ｍ像を同
時に、並へてＣＲＴ上に表示するので、直接ステレオ像
を観察できるものであり、写真撮影は必要に応じて行え
ばよく、必須のものではないものである。

また、本発明は、試料を傾斜させるものであって、電子
ビームを傾斜させるものではないから、−度非点補正す
れば、通常のＳＥＭ像を観察する場合と、ステレオ像の
観察を行う場合とで非点補正を変更する必要はなく、非
点補正の煩わしさを解？肖できるものである。

更に、視野の補正も容易に行うことができるものである
。

［実施例］ 以下、実施例を説明するが、まず第１図を参照して本発
明の詳細な説明する。第１図（ａ＞は試料の傾斜角を示
す図、同図（ｂ）は試料面上の電子ビームの走査線を示
す図、同図（Ｃ）はＣＲＴ画面上のラスターを示す図で
ある。

いま、第１図（ｂ）に示すように、電子ビーム１は試料
２の面をｎ木の走査線で走査するとし、第１の走査線で
あるＡｌからＢ１までの走査が行われるときには試料２
の傾斜角は第１図（ａ）のθ、に保たれているとする。

このとき検出された信号は、ＣＲＴに供給され、第１図
（ｃ）のＡｌ’−Ｂｌ’のように表示される。つまり、
ステレオ像を観察する場合には、ＣＲＴのラスクーの走
査幅は通常の場合の１／２となされるのである。そして
、次の走査線を走査するために、電子ビーム１が試料２
のＢｌからＡ２へ戻る間に、試料２の傾斜角はＢ２とな
され、第２の走査線であるＡ２からＢ２までの走査が行
われている間はこの角度に保たれる。そして、当該電子
ビーム走査により得られた信号はＣＲＴに供給され、第
１図（ｃ）のＡ２’−Ｂ２’のように、ＣＲＴ画面のも
う一方の１／２の範囲に表示される。なお、Ｂ１と０２
の差は５″′〜１０″となされる。そして、電子ビーム
１がＢ２からＡ３に戻るまでの間に試料２の傾斜角は再
びθ、になされ、第３の走査線であるＡ３からＢ３まで
の走査が行われている間はこの角度に保たれる。当該電
子ビーム走査により得られた信号はＣＲＴに供給され、
第１図（ｃ）のＡ３’　−Ｂ３’　のように、Ａ１′−
Ｂｌ’の下に表示される。

以上の処理を順次第ｎ番目の走査線まで行うことにより
、奇数番目の走査線によるＳＥＭ像、即ち、試料の傾斜
角がθｉの場合のＳＥＭ像と、偶数番目の走査線による
ＳＥＭ像、即ち、試料の傾斜角が０２の場合のＳＥＭ像
とを同時にＣＲＴ画面上に並べて表示することができ、
当該画面をステレオ眼鏡等を使用して観察すればステレ
オ像を観察することができるものである。勿論、この場
合には一つの画面の大きさが通常の１７２になり、また
、一つの画面の走査線数は通常のＳＥＭ像の場合の１／
２となるが、これら二つのＳＥＭ像を形成する時間は同
じであるので、十分にＣＲＴの残光性が保たれる時間内
に表示することができるものである。また、走査線数が
減少することにより解像度は低下するが、ＳＥＭの走査
線数は通常１０００本程度変色るから、走査線が１／２
になっても一つの画像の走査線数は５００本程変色なり
、通常のテレビジョンの走査線数とかわりないものであ
り、ステレオ像の観察には支障がないことが確認されて
いる。

第２図は、本発明に係るステレオ像観察撮影装置の全体
構成を示す図であり、図中、１は電子ビーム、２は試料
、３は集束レンズ、４，５は走査コイル、６は対物レン
ズ、７は視野補正コイル、８は非点補正コイル、９はコ
レクタ、１０は光電子増倍管、１１は増幅器、１２はＣ
ＲＴｌ　１３は走査回路、１４はモード・スピード切換
回路、１５は表示制御回路、１６は倍率制御回路、１７
は倍率表示回路、１８はスイッチ、１９は電源、２０は
モータ駆動同期回路、２１はモータ制御回路、２２はモ
ータをボす。

第２図の構成において、図示しないフィラメントから放
射された電子ビーム１は、集束レンズ３により集束され
、対物レンズ６により試料２の面」−に焦点が合わされ
て、走査コイル４，５により試料２の所定範囲を第１図
（ｂ）に示すようにＮ　　ＸＩＹ方向に二次元的に走査
される。この際、電子ビーム１は、視野補正コイル７、
非点補正コイル８により、予め検出視野の設定、および
非点の補正がなされている。

走査コイル４，５は、モード・スピード切換回路１４に
よりモード及び走査速度を切り換えられて、走査回路１
３、倍率制御回路１６を介して駆動され、走査範囲が規
定される。この場合、設定された倍率は、倍率表示回路
１７に表示される。

電子ビーｌ、１の照射によって試料２の表面から発生さ
れた二次電子は、コレクタ９によって集められて光電子
増倍管１０で電気信号に変換され、当該光電子増倍管１
０で変換された信号は増幅器１１を介してＣＲＴｌ、２
のグリッドに印加される。

表示制御回路１５は、ＣＲＴｌ２のラスター走査を制御
する回路であり、通常の場合には画面−杯の表示を行う
が、ステレオ像の観察が指示された場合には、走査回路
１３から入力される電子ビーム１の走査信号に基づいて
、第１図（Ｃ）に示すラスター走査を行うための偏向信
号を生成してＣＲＴｌ２の偏向コイルに供給する。これ
により、ステレオ像観察の場合には、ＣＲＴｌ２のラス
ター走査は試料２の面上の電子ビーム１の走査と同期し
て、第１図（ｃ）に示す走査が行われる。

スイッチ１８は、通常のＳＥＭ像を得る場合に接続され
るノーマル（ＮＯＲ）端子と、ステレオ像を得る場合に
接続されるステレオ（５ＴＥＲＥＯ）端子を存しており
、第２図に示すようにＮＯＲ側に接続されている場合に
は、モータ２２への電源供給が停止され、ＣＲＴｌ２上
のラスクー走査は、通常の走査像を表示するために画面
−杯に行われるが、５ＴＥＲＥＯ側に接続された場合に
は、モータ制御回路２１に電源１９が接続され、モータ
駆動同期回路２０の働きにより、電子ビーム１の戻り期
間、即ち、第１図（ｂ）の破線で示す期間にのみ、モー
タ２２が駆動され、電子ビーム１の走査に同期して、走
査線毎に試料２の傾斜角がθ１から０２へ、またはθ２
から０１へ変更される。このとき、ＣＲＴ１２のラスタ
ー走査幅はスイツチ１８に連動して、第１図（Ｃ）に示
すように、通常の場合の１／２となり、従ってＮＯＲ状
態に比べて倍率が１／２となり、倍率表示回路１７の表
示もスイッチ１８に連動して１／２となるようになされ
ている。

試料２の傾斜角を変更するための１構成例を第３図に示
す。第３図において、試料２は、軸受け２６と歯車２４
で支持された試料ホルダ２５上に載置されており、歯車
２４は、モータ２２の回転軸に連結された歯車２３と噛
合している。従って、モータ２２がモータ制御回路２１
により矢印２７あるいは矢印２８の方向に所定角度だけ
回転される払　試料ホルダ２５は、歯車２３．２４の歯
車比に応した角度だけ回転する。従って、傾斜角θ、と
０２の差が予め定められた所望の角度になるように、当
該歯車比を設定すればよいものである。

なお、モータ２２としては、ステッピングモータ等の適
当なモータを使用することができるものである。また、
モータに限らず、例えば、第４図に示すように、試料ホ
ルダ２５の一端部に圧電素子２９を配置し、他端部を支
点として圧電素子２９を伸縮させてもよいものである。

つまり、圧電素子２９に電子ビームの走査と同期して所
定の電圧を印加して伸縮させることにより、所定の傾斜
角度差を出せることは明かである。

本発明においては、試料を傾斜させた状態で電子ビーム
走査を行うので、フォーカスがずれることが考えられる
が、当該試料の傾斜に伴うフォーカスずれは、試料上の
観察位置と傾斜軸を一致させた状態で電子ビーム走査を
行うことができる、いわゆるユーセントリックステージ
を使用することで回避することができる。しかし、ユー
セントリックステージを使用した場合においても、萬い
倍率で観察する場合には、第５図に示すように、二つの
ＳＥＭ像の表示位置がずれてしまう可能性がある。この
ような表示位置のずれ、即ち、視野のずれが生じている
とＣＲＴ　１．２１ではステレオ像として観察できない
ので、二つのＳＥＭ像が並ぶように表示位置を補正する
必要がある。当該補正を行うために設けられているのが
、視野補正コイル７であり、その構成を第６図に示す。

視野補正回路２７は、視野補正つまみ２８の位置に応じ
て視野補正を行うための電流の方向と大きさを決定し、
視野補正コイル７に供給する。当該視野補正は一方の画
像に対してだけ行えばよいので、視野補正回路２７は、
電子ビームの走査に同期して、電子ビーム１の奇数番目
の走査線の期間、または偶数番目の走査線の期間のみ動
作状態となされる。

また、視野補正つまみ２８としては、ジョイスティック
を用いるのが便利である。このような構成によれば、オ
ペレータは、例えば、試料傾斜角θ２の画像をＣＲＴ１
２上で観察しながら、ジョイスティックをＳＥＭ像を移
動させる方向に倒すことによって容易に視野補正を行う
ことができ、以て二つのＳＥＭ像はＣＲＴ　１２上に正
しく並べて表示されることになる。

このようにして表示された二つのＳＥＭ像をステレオ眼
鏡により観察すれば、ＣＲＴ上で直接ステレオ像を観察
することができる。

また、ＣＲＴ上の画像を写真撮影することにより、写真
によるステレオ像の観察も可能であることは当業者に明
かである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るステレオ像観察撮影装置の原理を
説明するための図、第２図はステレオ像観察撮影装置の
１構成例を示す図、第３図は試料を傾斜させるための１
構成例を示す図、第４図は試料を傾斜させるための他の
構成例を示す図、第５図は視野ずれを説明するための図
、第６図は視野補正を説明するための図、第７図はステ
レオ像観察装置の従来例を説明するための図、第８図は
ステレオ像観察装置の他の従来例を説明するための図で
ある。 ■・・・電子ビーム、２・・・試料、３・・・集束レン
ズ、４．５・・・走査コイル、６・・・対物Ｉ／ンズ、
７・・・視野補正コイル、８・・・非点補正コイル、９
・・・コレクタ、１０・・・光電子増倍管、１１・・・
増幅器、１２・・・ＣＲＴｌ　１３・・・走査回路、１
４・・・モード・スピード切換回路、１５・・・表示制
御回路、１６・・・倍率制御回路、　１７・・・倍率表
示回路、　１８・・・スイッチ、１９・・電源、２０・
・・モータ駆動同期回路、２１・・・モータ制御回路、
２２・・・モータ。 出　　願　　人　株式会社日電子テクニクス代理人　弁
理士　菅　井　英　雄（外５名）ｎｃｎ （人）￥Ｖ“Ｗ拳〈− 第６図 第７図 （ａ） （ｂ） （ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）試料表面の所望の範囲を二次元的に走査する走査
   型電子顕微鏡において、試料表面を走査する電子ビーム
   に同期して試料を傾斜振動させる手段と、互いに傾斜角
   度の異なる二つの走査像を同時に表示する表示手段とを
   具備することを特徴とするステレオ像観察撮影装置。