JPH03252035A - 走査型電子顕微鏡等における自動焦点合わせ機構 - Google Patents
走査型電子顕微鏡等における自動焦点合わせ機構Info
- Publication number
- JPH03252035A JPH03252035A JP2050751A JP5075190A JPH03252035A JP H03252035 A JPH03252035 A JP H03252035A JP 2050751 A JP2050751 A JP 2050751A JP 5075190 A JP5075190 A JP 5075190A JP H03252035 A JPH03252035 A JP H03252035A
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- Japan
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- excitation current
- current value
- value
- automatic focusing
- focusing mechanism
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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。
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における自動焦点合わせ
機構に関し、特に、電子線を収束する電磁レンズの励磁
電流掃引範囲内における励磁電流補正量の変動を考慮に
入れた高精度の自動焦点合わせ機構に関する。
機構に関し、特に、電子線を収束する電磁レンズの励磁
電流掃引範囲内における励磁電流補正量の変動を考慮に
入れた高精度の自動焦点合わせ機構に関する。
まず、従来の走査型電子顕微鏡における自動焦点合わせ
機構を説明する。第1図において、電子銃(図示せず)
からの電子線1は、対物レンズ(磁界レンズ)5の収束
作用により試料2上に収束すると共に、偏向器4の偏向
作用により試料2面上を面走査される。試料2表面から
発生した2次電子3を2次電子検出器6で検出して、そ
の検出信号を増幅器7で増幅して得た2次電子信号は、
試料20表面組成、構造に関する情報を含んでいる。こ
の2次電子信号から走査速度に応じた特定周波数成分の
みをバンドパスフィルタ8を用いて抽出した信号は、電
子線1の径が小さい程より大きな変化を有するため、合
焦点信号として用いることができる。この信号の絶対値
を一面(又は線)走査期量分、絶対値積分器9により積
分して、その積分値をA/D変換器10によりデジタル
値に変換し、このデジタル値を電子線1の合焦点評価量
とする。CPU13は、−面(又はり走査期間毎に対物
レンズ5の励磁電流を変化させながら、上記合焦点評価
量のサンプリングを行う。対物レンズ5の励磁電流の変
化に伴って合焦点評価量が変化し、電子線1径が最小と
なった時に合焦点評価量が最大となる。なお、第1図に
おいて、偏向器4は、CPU13によって制御される偏
向信号発生器12からの偏向信号により駆動される。
機構を説明する。第1図において、電子銃(図示せず)
からの電子線1は、対物レンズ(磁界レンズ)5の収束
作用により試料2上に収束すると共に、偏向器4の偏向
作用により試料2面上を面走査される。試料2表面から
発生した2次電子3を2次電子検出器6で検出して、そ
の検出信号を増幅器7で増幅して得た2次電子信号は、
試料20表面組成、構造に関する情報を含んでいる。こ
の2次電子信号から走査速度に応じた特定周波数成分の
みをバンドパスフィルタ8を用いて抽出した信号は、電
子線1の径が小さい程より大きな変化を有するため、合
焦点信号として用いることができる。この信号の絶対値
を一面(又は線)走査期量分、絶対値積分器9により積
分して、その積分値をA/D変換器10によりデジタル
値に変換し、このデジタル値を電子線1の合焦点評価量
とする。CPU13は、−面(又はり走査期間毎に対物
レンズ5の励磁電流を変化させながら、上記合焦点評価
量のサンプリングを行う。対物レンズ5の励磁電流の変
化に伴って合焦点評価量が変化し、電子線1径が最小と
なった時に合焦点評価量が最大となる。なお、第1図に
おいて、偏向器4は、CPU13によって制御される偏
向信号発生器12からの偏向信号により駆動される。
このような従来の自動焦点合わせ機構において、最大の
合焦点評価量がサンプリングされた時点における対物レ
ンズ5の励磁電流の変化速度が速い場合には、集束磁界
強度の変化が励磁電流変化に充分に追随しないで遅れる
ため、合焦点評価量の最大値がサンプリングされた時の
励磁電流を合焦のための励磁電流として設定しても、電
子線1の最小径を得ることができない。このため、対物
レンズ5の励磁電流の変更の速度を一定として、合焦点
評価量が最大となる励磁電流と最小電子線径を与える励
磁電流との差を予め測定しておき、この測定値に基づい
て最大合焦点評価量がサンプリングされた励磁電流を補
正し、合焦のための励磁電流として設定することにより
、最小電子線径を得る方法が用いられている。
合焦点評価量がサンプリングされた時点における対物レ
ンズ5の励磁電流の変化速度が速い場合には、集束磁界
強度の変化が励磁電流変化に充分に追随しないで遅れる
ため、合焦点評価量の最大値がサンプリングされた時の
励磁電流を合焦のための励磁電流として設定しても、電
子線1の最小径を得ることができない。このため、対物
レンズ5の励磁電流の変更の速度を一定として、合焦点
評価量が最大となる励磁電流と最小電子線径を与える励
磁電流との差を予め測定しておき、この測定値に基づい
て最大合焦点評価量がサンプリングされた励磁電流を補
正し、合焦のための励磁電流として設定することにより
、最小電子線径を得る方法が用いられている。
なお、従来、上記の補正量は、上記測定値に加速電圧等
5〕条件をパラメータとして加えて決定している。
5〕条件をパラメータとして加えて決定している。
しかしながら、加速電圧等の条件が一定であっても、よ
り広範囲あるG・は高速に対物レンズの励磁電流の掃引
を行った場合には、励磁電流に対する集束磁界強度のズ
レ(遅れ)は掃引の範囲内で一定でなくなり、大きく変
化することになる。したがって、合焦点評価量のピーク
位置が掃引範囲の始め近くにあるか、終わり近くにある
かによって、最小電子線径が得られる励磁電流設定値と
合焦点評価量のピーク位置が対応する励磁電流値との差
が異なり、最小電子線径を与える励磁電流設定値を良い
精度で求めることができなかった。
り広範囲あるG・は高速に対物レンズの励磁電流の掃引
を行った場合には、励磁電流に対する集束磁界強度のズ
レ(遅れ)は掃引の範囲内で一定でなくなり、大きく変
化することになる。したがって、合焦点評価量のピーク
位置が掃引範囲の始め近くにあるか、終わり近くにある
かによって、最小電子線径が得られる励磁電流設定値と
合焦点評価量のピーク位置が対応する励磁電流値との差
が異なり、最小電子線径を与える励磁電流設定値を良い
精度で求めることができなかった。
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、
その目的は上記のような従来の走査顕微鏡等における自
動焦点合わせ機構の問題点を解決して、励磁電流掃引範
囲内での合焦点評価量のピーク位置に応じて補正値を変
えることにより、最小電子線径が得られる励磁電流値を
正確に設定することができる走査型電子顕微鏡等におけ
る自動焦点合わせ機構を提供することである。
その目的は上記のような従来の走査顕微鏡等における自
動焦点合わせ機構の問題点を解決して、励磁電流掃引範
囲内での合焦点評価量のピーク位置に応じて補正値を変
えることにより、最小電子線径が得られる励磁電流値を
正確に設定することができる走査型電子顕微鏡等におけ
る自動焦点合わせ機構を提供することである。
本発明の走査型電子顕微鏡等における自動焦点合わせ機
構は、電磁レンズの励起電流を所定速度かつ所定掃引範
囲で掃引しながら、試料面を前記電磁レンズによって収
束された電子線によって走査し、得られる2次電子信号
に基づいて合焦照の程度を表す評価信号を作成し、評価
信号が最大になる励磁電流値を求約1求められた励磁電
流値で前記電磁レンズを励磁する走査型電子顕微鏡等に
おける自動焦点合わせ機構において、前記所定掃引範囲
内における前記評価信号が最大になる励磁電流値の位置
に応じて予め異なる電流補正量を記憶しておく配憶手段
と、前記所定掃引範囲内における前記評価信号が最大に
なる励磁電流値の位置を求める手段と、求めた位置に応
じた電流補正量を前記記憶手段から読み出してその電流
補正量を前言己評価信号が最大になる励磁電流値に加え
て前記電磁レンズの励磁電流を補正する手段とを備えた
ことを特徴とするものである。
構は、電磁レンズの励起電流を所定速度かつ所定掃引範
囲で掃引しながら、試料面を前記電磁レンズによって収
束された電子線によって走査し、得られる2次電子信号
に基づいて合焦照の程度を表す評価信号を作成し、評価
信号が最大になる励磁電流値を求約1求められた励磁電
流値で前記電磁レンズを励磁する走査型電子顕微鏡等に
おける自動焦点合わせ機構において、前記所定掃引範囲
内における前記評価信号が最大になる励磁電流値の位置
に応じて予め異なる電流補正量を記憶しておく配憶手段
と、前記所定掃引範囲内における前記評価信号が最大に
なる励磁電流値の位置を求める手段と、求めた位置に応
じた電流補正量を前記記憶手段から読み出してその電流
補正量を前言己評価信号が最大になる励磁電流値に加え
て前記電磁レンズの励磁電流を補正する手段とを備えた
ことを特徴とするものである。
所定掃引範囲内における評価信号が最大になる励磁電流
値の位置に応じて予め異なる電流補正量を記憶しておき
、所定掃引範囲内における評価信号が最大になる励磁電
流値の位置を求め、求めた位置に応じた電流補正量を読
み出してその電流補正量を評価信号が最大になる励磁電
流値に加えて電磁レンズの励磁電流を補正するようにし
たので、評価信号が最大になる励磁電流値の位置が所定
掃引範囲の始め近くにあるか、終わり近くにあるかに係
わらず、常に精度良く最小電子線径を与えることができ
る。
値の位置に応じて予め異なる電流補正量を記憶しておき
、所定掃引範囲内における評価信号が最大になる励磁電
流値の位置を求め、求めた位置に応じた電流補正量を読
み出してその電流補正量を評価信号が最大になる励磁電
流値に加えて電磁レンズの励磁電流を補正するようにし
たので、評価信号が最大になる励磁電流値の位置が所定
掃引範囲の始め近くにあるか、終わり近くにあるかに係
わらず、常に精度良く最小電子線径を与えることができ
る。
したがって、電磁レンズの励磁電流の掃引を広範囲に速
く行った場合でも、精度良く最小の電子線径を得ること
ができる。
く行った場合でも、精度良く最小の電子線径を得ること
ができる。
本発明の自動焦点合わせ機構の原理は、第1図において
、電子線1の径を実際に最小とする対物レンズ5の励磁
電流設定値と、特定の速い励磁電流掃引速度においてA
/D変換器10から得られる合焦点評価量の最大値がサ
ンプルされた時の対物レンズ5の励磁電流値との差を、
対物レンズ5掃引開始時の励磁電流と合焦点評価量の最
大値がサンプルされた時の対物レンズ5の励磁電流との
差をパラメータとして予め測定して、テーブルを作成し
ておく (なお、励磁電流掃引速度を種々に変更する場
合は、その速度もパラメータとして測定を行い、テーブ
ルに入れておく。〉。すなわち、第2図(a)において
、横軸に励磁電流をとり、縦軸に得られた合焦点評価量
をとる。いま、特定の速い励磁電流掃引速度における特
定位置の試料2についての合焦点評価量の分布は■の実
線のようなものであるとする。また、別の位置の試料2
についての合焦点評価量の分布は■の一点鎖線のような
ものであるとする。そして、今度は、各試料位置につい
て、励磁電流の掃引速度を極めて遅くして励磁電流に対
する集束磁界強度の遅れをなくした状態で、電子線1の
径を実際に最小とする対物レンズ5の励磁電流値を測定
する。測定の結果、速い掃引速度において■の分布を与
える試料位置については、そのピークよりAだけ少ない
励起電流値において電子線1に最小径を与えるものとす
る。また、■の分布を与える試料位置については、その
ピークよりBだけ少ない励起電流値において電子線1に
最小径を与えるものとする。このようにして、試料位置
を変えながら、合焦点評価量のピーク位置の励磁電流値
と、その励磁電流値とその試料位置に対応する実際に最
小径を与える励磁電流値との差(上記のA、B)とを求
め、第2図(b)のように、横軸に合焦点評価量のピー
ク位置の励磁電流値をとり、縦軸に上記の差をとって、
両者の関係をグラフ化する。このグラフより、ある試料
位置において、速い速度で励磁電流を掃引したときの合
焦点評価量のピーク位置の励磁電流値がSであったとす
ると、実際に設定すべき対物レンズの励磁電流はこの値
よりCだけ少なくすればよいことが分かる。この第2図
ら)の関係をテーブル化して、第1図のCPU13に付
属した記憶装置14に記憶しておく。
、電子線1の径を実際に最小とする対物レンズ5の励磁
電流設定値と、特定の速い励磁電流掃引速度においてA
/D変換器10から得られる合焦点評価量の最大値がサ
ンプルされた時の対物レンズ5の励磁電流値との差を、
対物レンズ5掃引開始時の励磁電流と合焦点評価量の最
大値がサンプルされた時の対物レンズ5の励磁電流との
差をパラメータとして予め測定して、テーブルを作成し
ておく (なお、励磁電流掃引速度を種々に変更する場
合は、その速度もパラメータとして測定を行い、テーブ
ルに入れておく。〉。すなわち、第2図(a)において
、横軸に励磁電流をとり、縦軸に得られた合焦点評価量
をとる。いま、特定の速い励磁電流掃引速度における特
定位置の試料2についての合焦点評価量の分布は■の実
線のようなものであるとする。また、別の位置の試料2
についての合焦点評価量の分布は■の一点鎖線のような
ものであるとする。そして、今度は、各試料位置につい
て、励磁電流の掃引速度を極めて遅くして励磁電流に対
する集束磁界強度の遅れをなくした状態で、電子線1の
径を実際に最小とする対物レンズ5の励磁電流値を測定
する。測定の結果、速い掃引速度において■の分布を与
える試料位置については、そのピークよりAだけ少ない
励起電流値において電子線1に最小径を与えるものとす
る。また、■の分布を与える試料位置については、その
ピークよりBだけ少ない励起電流値において電子線1に
最小径を与えるものとする。このようにして、試料位置
を変えながら、合焦点評価量のピーク位置の励磁電流値
と、その励磁電流値とその試料位置に対応する実際に最
小径を与える励磁電流値との差(上記のA、B)とを求
め、第2図(b)のように、横軸に合焦点評価量のピー
ク位置の励磁電流値をとり、縦軸に上記の差をとって、
両者の関係をグラフ化する。このグラフより、ある試料
位置において、速い速度で励磁電流を掃引したときの合
焦点評価量のピーク位置の励磁電流値がSであったとす
ると、実際に設定すべき対物レンズの励磁電流はこの値
よりCだけ少なくすればよいことが分かる。この第2図
ら)の関係をテーブル化して、第1図のCPU13に付
属した記憶装置14に記憶しておく。
合焦にあたっては、まず、CPU13は、A/D変換器
10からの合焦点評価量を読み込み、合焦点評価量が最
大値となる励磁電流を求める。そして、求めた励磁電流
に対応する補正量を上記テーブルから読み出し、その補
正電流量を合焦点評価量が最大値となる励磁電流に加え
て(第2図の場合は、負の補正量であるので差し引く。
10からの合焦点評価量を読み込み、合焦点評価量が最
大値となる励磁電流を求める。そして、求めた励磁電流
に対応する補正量を上記テーブルから読み出し、その補
正電流量を合焦点評価量が最大値となる励磁電流に加え
て(第2図の場合は、負の補正量であるので差し引く。
)、実際に対物レンズ1に加える励磁電流とする。この
信号をD/A変換器11を介して対物レンズlに加える
(実際には、この信号は対物レンズ1を励磁制御する対
物レンズ励磁回路に加える。)。このように、掃引範囲
内でのピーク位置に応じて励磁電流に異なる補正を行っ
ているので、合焦点評価量のピーク位置が掃引範囲の始
め近くにあるか、終わり近くにあるかに係わらず、常に
精度良く最小電子線径を与えることができる。
信号をD/A変換器11を介して対物レンズlに加える
(実際には、この信号は対物レンズ1を励磁制御する対
物レンズ励磁回路に加える。)。このように、掃引範囲
内でのピーク位置に応じて励磁電流に異なる補正を行っ
ているので、合焦点評価量のピーク位置が掃引範囲の始
め近くにあるか、終わり近くにあるかに係わらず、常に
精度良く最小電子線径を与えることができる。
なお、上記補正量は、必ずしも対物レンズ帰り範囲内の
全ての点についてテーブル化されている必要はなく、多
項式等の近似関数によって求とるようにしてもよい。実
際には、第2図(b)に見られるように、−次間数がよ
い近似となる。
全ての点についてテーブル化されている必要はなく、多
項式等の近似関数によって求とるようにしてもよい。実
際には、第2図(b)に見られるように、−次間数がよ
い近似となる。
以上述べた補正は、磁気レンズ5の時間応答の遅れに伴
うズレについてであったが、さらに、磁気レンズ5の残
留磁気によるズレについても、上記のテーブルまたは近
似多項式にその寄与分を含めた形で補正することができ
る。
うズレについてであったが、さらに、磁気レンズ5の残
留磁気によるズレについても、上記のテーブルまたは近
似多項式にその寄与分を含めた形で補正することができ
る。
本発明においては、所定掃引範囲内における評価信号が
最大になる励磁電流値の位置に応じて予め異なる電流補
正量を記憶しておき、所定掃引範囲内における評価信号
成分量が最大になる励磁電流値の位置を求め、求めた位
置に応じた電流補正量を読み出してその電流補正量を評
価信号が最大になる励磁電流値に加えて電磁レンズの励
磁電流を補正するようにしたので、評価信号が最大にな
る励磁電流値の位置が所定掃引範囲の始め近くにあるか
、終わり近くにあるかに係わらず、常に精度良く最小電
子線径を与えることができる。
最大になる励磁電流値の位置に応じて予め異なる電流補
正量を記憶しておき、所定掃引範囲内における評価信号
成分量が最大になる励磁電流値の位置を求め、求めた位
置に応じた電流補正量を読み出してその電流補正量を評
価信号が最大になる励磁電流値に加えて電磁レンズの励
磁電流を補正するようにしたので、評価信号が最大にな
る励磁電流値の位置が所定掃引範囲の始め近くにあるか
、終わり近くにあるかに係わらず、常に精度良く最小電
子線径を与えることができる。
したがって、電磁レンズの励磁電流の掃引を広範囲に速
く行った場合でも、精度良く最小の電子線径を得ること
ができ、焦点合わせ精度は格段に向上する。
く行った場合でも、精度良く最小の電子線径を得ること
ができ、焦点合わせ精度は格段に向上する。
vJ1図は本発明の自動焦点合わせ機構の1実施例を走
査型電子顕微鏡に適用した場合のシステム構成図、第2
図は本発明における補正量を導く手順を説明するための
図である。 1・・・電子線、2・・・試料、3・・・2次電子、4
・・・偏向器、5・・・対物レンズ、6・・・2次電子
検出器、7・・・増幅器、8・・・バンドパスフィルタ
、9・・・絶対値積分器、工0・・・A/D変換器、1
1・・・D/A変換器、12・・・偏向信号発生器、1
3・・・CPU、14・・・記憶装置 出 願 人 日本電子株式会社
査型電子顕微鏡に適用した場合のシステム構成図、第2
図は本発明における補正量を導く手順を説明するための
図である。 1・・・電子線、2・・・試料、3・・・2次電子、4
・・・偏向器、5・・・対物レンズ、6・・・2次電子
検出器、7・・・増幅器、8・・・バンドパスフィルタ
、9・・・絶対値積分器、工0・・・A/D変換器、1
1・・・D/A変換器、12・・・偏向信号発生器、1
3・・・CPU、14・・・記憶装置 出 願 人 日本電子株式会社
Claims (1)
- (1)電磁レンズの励起電流を所定速度かつ所定掃引範
囲で掃引しながら、試料面を前記電磁レンズによって収
束された電子線によって走査し、得られる2次電子信号
に基づいて合焦点の程度を表す評価信号を作成し、評価
信号が最大になる励磁電流値を求め、求められた励磁電
流値で前記電磁レンズを励磁する走査型電子顕微鏡等に
おける自動焦点合わせ機構において、前記所定掃引範囲
内における前記評価信号が最大になる励磁電流値の位置
に応じて予め異なる電流補正量を記憶しておく記憶手段
と、前記所定掃引範囲内における前記評価信号が最大に
なる励磁電流値の位置を求める手段と、求めた位置に応
じた電流補正量を前記記憶手段から読み出してその電流
補正量を前記評価信号が最大になる励磁電流値に加えて
前記電磁レンズの励磁電流を補正する手段とを備えたこ
とを特徴とする走査型電子顕微鏡等における自動焦点合
わせ機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2050751A JPH03252035A (ja) | 1990-02-28 | 1990-02-28 | 走査型電子顕微鏡等における自動焦点合わせ機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2050751A JPH03252035A (ja) | 1990-02-28 | 1990-02-28 | 走査型電子顕微鏡等における自動焦点合わせ機構 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03252035A true JPH03252035A (ja) | 1991-11-11 |
Family
ID=12867542
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2050751A Pending JPH03252035A (ja) | 1990-02-28 | 1990-02-28 | 走査型電子顕微鏡等における自動焦点合わせ機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03252035A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001236915A (ja) * | 1999-09-03 | 2001-08-31 | Applied Materials Inc | 集束方法およびシステム |
-
1990
- 1990-02-28 JP JP2050751A patent/JPH03252035A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001236915A (ja) * | 1999-09-03 | 2001-08-31 | Applied Materials Inc | 集束方法およびシステム |
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