JPH02291649A

JPH02291649A - 荷電粒子線装置

Info

Publication number: JPH02291649A
Application number: JP1060348A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Sato; 裕佐藤
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1989-02-21
Filing date: 1989-03-13
Publication date: 1990-12-03
Anticipated expiration: 2013-08-13
Also published as: JP2787299B2

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〕本発明は走査型電子顕微鏡等の荷電粒子線装置に関する
。

〔従来の技術〕

従来、走査型電子顕微鏡等の装置は試料像信号のＳ／Ｎ
を上げるため０．５〜数秒／フレームのスロースキャン
で試料に荷電粒子を照射し、この荷電粒子線の走査に同
期して試料像を表示器（以降ＣＲＴと称する）に表示す
る方式が多かった。しかしこの方式は長残光性のＣＲＴ
を使用しても明るい所では試料像を観察しずらく、また
スキャン速度が遅いため顕微鏡の倍率を変更する時等の
操作性が悪く、その改善が要求されていた。

最近では荷電粒子線を高速でスキャンして．試料から得
られる２次電子または反射電子等の試料像信号をデジタ
ル変換してフレームメモリに取り込み、その取込まれた
試料像信号を荷電粒子線のスキャンする速度とは同期さ
せず、通常のテレビ放送と同等のスキャン速度でＣＲＴ
に表示する装置が開発されている。このように改良され
た装置は、明るい所でも通常のテレビと同様に試料像を
観察することができ、また、画像処理装置内での積算機
能によりＳ／Ｎの向上がはかれるため、試料取込みのス
キャン速度を高速化する事によって操作性が向上すると
共に、一度画像処理装置内のフレームメモリに試料像を
取込んだ後は、荷電粒子線の照射を止めてもフレームメ
モリ内に蓄えられた試料像をＣＲＴに表示し続けること
が出来る。

ここで言う画像処理装置の積算機能とは、試料像信号を
連続的に取込み、既に取込んである試料像と新たに取込
んだ試料像をメモリ内で積算して連続的に複数枚の試料
像を平均化して表示する方法であり積算回数を多くする
事によって試料像の質を大幅に向上させることが出来る
ものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、この種の装置を使用して試料像を観察す
る際、試料から得られる試料像信号のＳ／Ｎが悪い場合
、画像処理装置のフレームメモリの積算回数を増やすこ
とが必要となる。ところが、この状態でステージを移動
させたり倍率を変更したりしてＣＲＴの試料像が変化す
ると、積算回数が多いため、今迄観察していた試料像の
残像が消えず、著しく見にくくなるという欠点があった
。

また、試料像の変化がない場合、試料への荷電粒子照射
を停止しても、フレームメモリに記憶された試料像を表
示することが出来るにもがかわらずオペレータは通常、
静止像の状態で試料像観察をしているので、照明停止へ
の切換えを忘れてしまう事が多く、その結果、不要に試
料を汚したり損傷を与えてしまうと言う欠点もあった。

本発明の目的は、試料像の変化時に試料像の残像効果に
よる乱れがなく且つ、試料像の静止時は不要な荷電粒子
の照射を停止する荷電粒子線装置を提供することにある
。

〔課題を解決する為の手段〕

上記課題解決のために、本発明では荷電粒子光学系（１
、２、３、４、５、６、７）と検出部材（８、１７）と
画像処理装置（１８）と該画像処理装置（ｌ８）内のフ
レームメモリに蓄えられた試料像を表示するＣＲＴ　（
１　ｇ）とステージ（１０）とを制御する制御装置（１
）、１２、１３、ｌ４、１５、１６、２ｏ、２２）と、
該制御装置に試料像の移動や観察倍率の変更、及び画像
回転等の指示を人力する入力装置（２１）と、を備えた
荷電粒子装置において、人力装置（２１）に指示された試料像の移動、観察倍率
の変更、画像回転等による試料像の変化速度から画像処
理装置（１８）の積算回数を演算する手段と、咳演算手
段の出力を受けて画像処理装置（１８）のフレームメモ
リの積算回数を自動的に設定する手段とを有する画像処
理装置（１８）のフレームメモリ積算回数設定手段と、
試料像の停止時、画像処理装置（１８）のフレームメモ
リが予め設定された積算回数又は積算回数の所定倍数に
達したことを検出する手段と該検出手段からの積算完了
の出力を受けて、その後試料移動、倍率変更、試料回転
等の試料像変化をともなう指示がくるまで、試料（９）
への荷電粒子照射を停止させる手段とを有する荷電粒子
の照射制限手段と、を具備したことを課題解決の手段と
するものである。

〔作　用〕

オペレータが入力装置を操作すると、試料像の移動速度
、又はステージの移動速度等の試料像の変化速度に対応
して、制御装置の中央制御回路は試料像が変化している
間、残像により見にくくならない程度にフレームメモリ
の積算回数を減らし、試料像の変化が終了すると積算回
数を先に設定してあった値に戻す。

その結果、試料像信号のＳ／Ｎが悪い場合でも操作性を
そこなうことなく積算回数を多く設定することが出来る
のでより良い試料像が得られると共に、視界移動等の操
作を行なっても残像により試料像が見にくくなることは
ない．また試料像変化が終了すると積算回数が自動的に
元に復帰するので、必要なＳ／Ｎで試料を観察すること
が出来る．通常、人間の目は静止試料像に比較して動いている試料
像の方が像の劣化を感じにくい性質があるので、このよ
うに一時的に積算回数を変更しても殆ど試料像の劣化を
感しることはない。また、試料像変化の速度に対応して
フレームメモリの積算回数を設定するので、低速の試料
像移動の場合は積算回数をあまり減らす事がなく、その
結果、試料像の劣化も少なく常に最適の試料像の観察が
できる。

また、試料像が停止した場合、所定回数の積算がなされ
ると自動的に試料への荷電粒子の照射が停止するので試
料が不要なダメージを受けることがなく、オペレータは
これらの操作をまったく意識する必要がない。

（実施例〕走査型電子顕微鏡を例にして第１図に本発明の実施例を
示す。

第１図に於いて（１）は電子銃、（２）、（４）は電子
ビーム制限用アパーチャ、（３）はプランカー　（５）
はＸ方向用偏向器、（６）はＹ方向用偏向器、（７）は
対物レンズ、（８）はディテクター　（９）は観察試料
、（１０）はステージ、（１））は電子銃制御回路、（
１２）はプランキング制御回路、（１３）はＸＹ走査信
号発生回路、（１４）はＸ方向走査信号増幅回路、（１
５）はＹ方向走査信号増幅回路、（１６）は対物レンズ
制御回路、（１７）は画像信号制御回路、（１８）は画
像処理装置、（１９）はＣＲＴ、（２０）はステージ駆
動回路、（２ｌ）はステージ移動、観察倍率、ローテー
ション、チルト等の入力装置、（２２）は中央制御回路
である。

電子統（１）から射出され、アパーチャ（２）、（４）
を通り抜けた電子ビームは偏向器（５）、（６）でＸ，
Ｙ方向に偏向された後、対物レンズ（７）で収束されて
観察試料（９）に照射される．この時、観察試料（９）
から発生する２次電子あるいは反射電子はディテクタ（
８）に入り電気信号に変換され、画像信号制御回路（１
７）で所定のレベルまで増幅された後、画像処理装置（
１８）に入りディジタル値に変換され、装置内のフレー
ムメモリに記録される．試料像信号が連続して入ってく
る場合に画像処理装ｆｆ（１Ｂ）は、中央制御回路（２
２）からの指示により過去に取込まれた複数回の試料像
信号を積算し平均化して画像処理装置（１８）内のフレ
ームメモリに記憶する。フレームメモリに記録された試
料像データは、ＣＲＴ（１９）の同期速度に対応した速
さで読み出され、画像処理装置（ｌ８）内のＤ／Ａコン
バータでアナログ信号に変換されてＣＲＴ　（１　９）
に送られ試料像として表示される．一方、ｘＹ走査信号
発生回路（ｌ３）は電子顕微鏡のｘ，Ｙ方向偏向器（５
）、（６）をドライブする走査信号Ｘ，Ｙを発生しこれ
らの信号を、Ｘ方向走査信号増幅回路（１４）、Ｙ方向
走査信号増幅回路（ｌ５）に送る。走査信号Ｘ，Ｙは、
増幅器（１４）、（１５）で、中央制御回路（２２）の
指示により電子顕微鏡の観察倍率に応じた振幅に増幅さ
れ、偏向器（５）、（６）に駆動する．この一連の動作
により走査型電子顕微鏡を操作するオペレータは、希望
する倍率で試料像をＣＲＴ（１９）で観察することがで
きる。

本発明の作用を、ステージを移動しながら試料上の必要
な位置を捜す場合を例にとってフローチャートで示すと
、第２図のようになる。以降、第１図、第２図に従って
本発明の説明をする。

オペレータが試料（９）上の観察したい位置を探す為、
入力装置（２ｌ）を操作すると（第２図のステップ１０
１）、中央制御回路（２２）は入力装置（２１）からの
視野移動の方向と速さと観察倍率を読み込み（ステップ
１０２）、それに応じたステージ移動速度を設定し（ス
テップ１０３）、ステージ駆動回路（２０）に信号を送
ってステージ（１０）を移動する。また、同時に観察倍
率と設定されたステージ移動速度とから、ＣＲＴ（１９
）での試料像の移動、あるいは倍率変更にともなう試料
像の拡大、縮小やローテーションによる試料像の回転な
どの速度（Ｖ）を計算し（ステンプ１０４）、その速度
に対して積算に拠る残像効果の影響をあまり受けない適
正な画像処理装！（１Ｂ）の積算回数（Ｎｖ）を決定す
る。

もしその時、設定されている積算回数（Ｎｏ）がさきに
割出した積算回数（Ｎｖ）よりも多ければ（Ｎｏ）＞　
（Ｎｖ）　、試料像を変化させている間だけ画像処理袋
置（１８）の積算回数を計算から割出した値（Ｎｖ）に
変更する（ステップ１０５）．試料像の変化が終了した時点で積算回数を予め設定され
ていた値（ＮＯ）に戻して積算を開始し（ステップ１０
６）、取込んだ試料像の回数が積算値（Ｎｏ）、または
（Ｎｏ）の何倍か（ＫＸＮＯ）になった所で（ステップ
１０７）、プランキング制御回路（１２）にプランキン
グ信号を送って電子ビームの照射を停止させる（ステソ
プ１０８）。これは試料に不要なダメージを与えないよ
うにする為で、Ｋは１以上の適正な値に予め設定してお
＜，Ｋの値が小さいとステージ停止直前の試料（９）の
残像が残るし、逆にＫの値が大きすぎると試料（９）へ
の電子ビームの照射量が増えてしまうことになるので、
試料（９）のダメージの受け具合を配慮してＫの値を決
定すると良い。

試料像の変化が終了した時点で残像の残っている画像処
理装置（１８）内のフレームメモリを、一旦完全に消却
した後に改めて積算を開始するようにしても良く、その
場合にはＫは常に１で良い。

電子ビームの試料（９）への照射停止後、試料像の移動
指示が有った場合（ステップ１）０）、試料（９）への
照射を開始する（ステンブ１ｌ１）．また試料観察を終了する時は終了スイッチをＯＮにすれ
ばよい（ステップ１０９）。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、オペレータは試料像を移
動する度に、残像を考慮して画像処理装置の積算回数の
変更をする必要がなくなる．また、大きな観察試料の特
定の一部を探す場合のような頻繁に試料を移動する場合
においても、操作性が格段に向上するのみならず、試料
像の移動を考慮する必要がなく、静止像で観察する時に
最適なＳ／Ｎが得られるように、画像処理装置の積算回
数を設定することが出来る。

その結果、試料像の静止、変動にかかわらず、良質の試
料像を得ることが出来る．さらに、荷電粒子線の連続照射でダメージを受けやすい
試料に対しても、不要な荷電粒子線の照射を制限するこ
とにより、荷電粒子線照射の影響を最小限にすることが
出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を電子顕微鏡に適用したー実施例のブロ
ック図、第２図は本発明の作用を示すフローチャートである。［主要部分の符号の説明］１２・・・プランキング制御回路１７・・・画像信号制御回路１８・・・画像処理装置１９・・・ＣＲＴ２０・・・ステージ駆動回路２１・・・人力装置２２・・・中央制御回路

Claims

【特許請求の範囲】

（１）荷電粒子線で観察試料を２次元的に走査する荷電
粒子光学系と、前記荷電粒子線の走査により前記試料か
ら得られる情報を電気信号に変換して後、増幅して出力
する検出部材と、該検出部材の出力をデジタル値に変換
した後、複数回積算蓄積可能なフレームメモリを有する
画像処理装置と、該画像処理装置のフレームメモリに蓄
えられた試料像を表示する表示器と、前記試料を載置し
ＸＹ方向に移動可能なステージを有する試料移動装置と
、前記荷電粒子光学系と前記検出部材と前記画像処理装
置と前記試料移動装置とを制御する制御装置と、該制御
装置に前記試料像の移動や、観察倍率の変更、画像回転
等の指示をする入力装置とを備えた荷電粒子線装置にお
いて、前記制御装置は、前記表示器に表示される試料像の変化
に対応させて、前記画像処理装置のフレームメモリの積
算回数を自動的に設定する手段と、前記試料への荷電粒
子の照射を自動的に制御する手段とを有することを特徴
とする荷電粒子線装置。
（２）前記画像処理装置のフレームメモリの積算回数設
定手段は、前記入力装置に指示された前記試料像の変化
の速度、又は前記ステージの移動速度から前記フレーム
メモリの積算回数を自動的に設定する手段を有すること
を特徴とする請求項（１）記載の荷電粒子線装置。
（３）前記荷電粒子の照射制御手段は、前記試料像の停
止時、前記フレームメモリが予め設定された積算回数又
は該積算回数の所定倍数に達したことを検出する手段と
、該検出手段よりの積算完了の出力を受けて前記試料へ
の荷電粒子照射を停止させる手段と、前記入力装置から
の試料像の移動指示により自動的に荷電粒子の照射を開
始する手段と、を有することを特徴とする請求項（１）
記載の荷電粒子装置。