JPH0325843A - 荷電粒子ビーム装置における倍率制御装置 - 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） 本発明は、電子ビームやイオンビームを静電偏向器によ
って偏向するようにした、走査電子顕微鏡などの装置に
おける倍率制御装置に関する。

（従来の技術） 走査電子顕微鏡や集束イオンビーム装置において、像の
倍率は、試料上の走査範囲を変化させることによって切
換えるようにしている。第３図は静電偏向器を用いた走
査電子顕微鏡を示している。

電子銃１から発生した電子ビームは、集束レンズ２と対
物レンズ３によって試料４上に細く集束される。試料４
上の電子ビーム照射位置は、Ｘ方向の静電偏向器５とＹ
方向の静電偏向器６に印加される電圧に応じて変えられ
る。

試料４への電子ビームの照射によって発生した２次電子
は、２次電子検出器７によって検出され、その検出信号
は、増幅器８によって増幅された後、陰極線管９に供給
される。陰極線管９には、走査信号発生回路１０から走
査信号が供給されているが、この走査信号は、倍率制御
装置１１を介して静電偏向器５．６にも供給されている
。なお、電子銃１には、加速電圧発生回路１２から加速
電圧が供給されているが、この加速電圧に対応した信号
は、倍率制御装置１１に供給されている。

上述した構戊で、試料４上で電子ビームを走査し、その
結果得られた２次電子を検出器７で検出し、試料上の走
査と同期して走査される陰極線管に検出信号を輝度変調
信号として供給すれば、陰極線管９上には、試料の２次
電子像が表示される。

ここで、陰極線管９上に表示した像の倍率を変化させる
場合には、倍率制御装置１．１から静電偏向器５，６に
供給される偏向電圧の強度を変え、試料上の電子ビーム
の走査範囲を変えることによって行うことができる。

第４図は、倍率制御装置１１の具体例を示している。１
５は、倍率の設定を行うためのロータリーエンコーダで
あり、ロータリーエンコーダ１５からのアップパルスと
ダウンパルスは、アップダウンカウンタ１６に供給され
てカウントされる。

カウンタ１６の値は、リードオンリーメモリーからなる
データ変換回路１７に供給され、カウンタ１６の値に応
じたデータがＸ方向の乗算型ＤＡ変換器１８と、Ｙ方尚
の乗算型ＤＡ変換器１−９に供給される。Ｘ方向の乗算
型ＤＡ変換器１８のリファレンス入力には、Ｘ走査信号
が加速電圧連動回路２０を介して供給されており、又、
Ｙ方向ＤＡ変換器１９のリファレンス入力には、Ｙ方向
走査信号が、加速電圧連動回路２１を介して供給されて
いる。なお、加速電圧連動回路２０．２１には、加速電
圧に応じた信号が供給されている。

乗算型ＤＡ変換１８の出力信号は、電圧増幅器２２を介
してＸ方向静電偏向器５に印加され、乗算型ＤＡ変換器
１つの出力信号は、電圧増幅器２３を介してＹ方向静電
偏向器６に印加される。

電圧増幅器２２．２３には、夫々、データ変換同路１７
から、倍率コース切換信号が供給されている。

上述した構成において、倍率を変化させる場合には、ロ
ータリーエンコーダ１５をオペレータが操作し、カウン
タ１６の値を倍率に応じた値にセットする。カウンタ１
６の値は、データ変換回路１７に供給され、カウンタ１
６の値に応じた出力が、変換回路１７から乗算型ＤＡ変
換器１８，１９、電圧増幅器２２．２３に供給される。

乗算型ＤＡ変換器１８．１９では、基準電圧および倍率
と加速電圧とに応じた信号の乗算を行い、その結果をア
ナログ信号として電圧増幅器２２．２３に供給する。

第５図は、加速電圧、倍率および電圧増幅器の増幅度の
関係を示す図であり、縦軸が加速電圧、崩軸が倍率であ
る。電圧増幅器２２．２３の増幅度Ａｖは、データ変換
回路１７からの倍率コース切換信号により、倍率が１０
０倍から９００倍まではＡ１倍率が１ｋ倍（１０００倍
）から９ｋ倍まではＡ／１０、倍率が１０ｋ倍から９０
ｋ倍まではＡ／１００に切換えられる。今、倍率が５ｋ
倍にセットされ、その時の加速電圧が５０ｋＶとすると
、第５図では、Ｐ点であり、乗算型ＤＡ変換器１８．１
９と加速電圧連動回路２０．２１の演算結果は次の通り
となる。

Ｖ　ｍ　ｍ、×倍率因子×加速電圧因子Ｖ．．．Ｘ　（
１／５）Ｘ　（５／１０）？式でＶ．．，は、倍率が１
００倍で、加速電圧が１００ｋＶのときの電圧増幅器の
入力電圧である。この時、電圧増幅器２２．２３の増幅
度はＡ／１０であり、従って、電圧増幅器から静電偏向
器５．６に印加される電圧は、次の通りとなる。

Ｖ，．．．Ｘ　（１／５）Ｘ　（５／１０）ＸＡ／１０ 又、倍率を９００倍とし、加速電圧を２０ｋＶとすると
、第５図では、Ｑ点となり、乗算型ＤＡ変換器１８．１
９と加速電圧連動回路２０．２１の演算結果は次の通り
となる。

Ｖ．■Ｘ　（１．／９）Ｘ　（２／１０）この時、電圧
増幅器２２．２３の増幅度はＡであり、従って、電圧増
幅器の出力電圧は、次の通りとなる。

■，．．ｘ　（１．／５）Ｘ　（５／１０）ｘＡ（発明
が解決しようとする課題） 上述した倍率制御装置では、加速電圧を広範囲に変えた
場合、加速電圧が低くなるに従って、電圧増幅器２２．
２３に入力する信号強度が小さくなる。この結果、電圧
増幅器の入力信号が全体の装置や外的要因からのノイズ
の影響を受けてしまい、正確に試料上の電子ビームの走
査を行うことができなくなり、正確な倍率の像を観察す
ることが困難となる。このような欠点は、走査電子顕微
鏡のみならず、走査型のイオンビーム顕微鏡も有してい
る。

本発明はこのような点に鑑みてなされたもので、その目
的は、加速電圧が低くなっても、ノイズの影響を少なく
し、正確な倍率で像を表示することができる荷電粒子ビ
ーム装置における倍率制御装置を実現す′ることにある
。

（課題を解決するための手段） 本発明に基づく荷電粒子ビーム装置における倍率制御装
置は、試料に荷電粒子ビームを集束すると共に、試料上
の荷電粒子ビームの照射位置を静電偏向器を用いて走査
する走査型Ｒｍ粒子ビーム装置における倍率制御装置に
おいて、倍率に応じた信号と、荷電粒子ビームの加速電
圧に応じた信号が供給され、２種の信号に応じてデータ
信号を出力するデータ変換回路と、静電偏向器に印加す
る走査信号を増幅する電圧増幅器と、データ変換回路か
らのデータ信号と、走査信号によって、電圧増幅器の入
力走査信号を演算する演算回路とを備え、電圧増幅器の
増幅度をデータ変換回路からの切換信号によって切換え
るように構成したことを特徴としている。

（作用） 加速電圧と倍率に応じて走査信号を演算し、演算によっ
て得られた走査信号を、加速電圧と倍率に応じて増幅度
が切換えられる電圧増幅器によって増幅し、静電偏向器
に印加する。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。第１図は本発明に基づく倍率制御装置を示しており、
第４図と同一部分ないしは類似部分は、同一番号を付し
てその詳細な説明を省略する。この実施例で第４図の構
成と相違する部分は、アップダウンカウンタ１６の値の
みによってデータを変換するデータ変換回路１７に代え
て、カウンタ１６の値と、加速電圧に応じた信号によっ
てデータの変換を行うデータ変換回路２５を用いた点で
ある。すなわち、任意の加速電圧と倍率において、電圧
増幅器２２．２３の入力走査信号の大きさが、例えば、
演算増幅器やＤＡ変換器の汎用電圧レベルである±１ｖ
〜±１０Ｖの範囲となるようにされ、又、その入力信号
の範囲に対応するように電圧増幅器の増幅度が制御され
る。

第２図は、このようにした場合、加速電圧と倍率から電
圧増幅器の増幅度Ａｖがどのように変化するかを示した
図である。図中、Ａは、加速電圧が最大で、倍率が最低
倍率の時に、静電偏向器５．６に印加される走査信号を
必要な電圧レベルにするための増幅度である。今、倍率
が５ｋ倍にセットされ、その時の加速電圧が５０ｋＶと
すると、第２図では、Ｐ点であり、乗算型ＤＡ変換器１
８．１９の演算結果は次のとうりとなる。

Ｖ．，ｘ　（１／．５）Ｘ５ 上式でｖ，．８は、倍率が１００倍で、加速電圧が１．
　０　０　ｋ　Ｖのときの電圧増幅器の入力電圧である
。この時、電圧増幅器２２．２３の増幅度はＡ／１００
であり、従って、電圧増幅器から静電偏向器５，６に印
加される電圧は、次の通りとなる。

Ｖ−．．Ｘ　（１／５）Ｘ５ｘ　（Ａ／１００）又、倍
率を９００倍とし、加速電圧を２０ｋＶととすると、第
２図では、Ｑ点となり、乗算型ＤＡ変換器１８．１９の
演算結果は次の通りとなる。

Ｖ．．ｌ　Ｘ　（１／９）Ｘ２ この時、電圧増幅器２２．２３の増幅度はＡ／１０であ
り、従って、電圧増幅器の出力電圧は、次の通りとなる
。

Ｖ．．．ｘ　（１／９）ｘ２ｘ　（Ａ／１０）このよう
に、この実施例では、電圧増幅器の入力電圧を、加速電
圧が低くなっても一定の大きさとすることができ、装置
や外部要因によるノイズの影響を無視することができる
。

以上本発明を説明したが、本発明はこの実施例に限定さ
れない。例えば、電圧増幅器の増幅度を１／１０倍ごと
に切換えるようにしたが更に小さく切換えるように溝成
しても良い。又、対物レンズと試料までの距離が変化す
るような装置に適用する場合には、その距離の因子を加
速電圧と倍率に加えて、電圧増幅器の入力と増幅度を決
めるようにしても良い。更に、本発明は、電子ビーム装
置のみならず、イオンビーム装置にも適用することがで
き、又、データ変換回路のデータを電磁偏向用にし、電
圧増幅器を電流増幅器にすると、電磁偏向型の荷電粒子
顕微鏡にも適用することができる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明では、加速電圧と倍率のデ
ータ．によって、電圧増幅器の入力信号強度と、電圧増
幅器の増幅度を決めるように制御したので、加速電圧が
低い状態でも、ノイズによってほとんど影響されない強
度の信号を電圧増幅器に供給することができ、正確な倍
率で試料の走査像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例である荷電粒子ビーム装置
の倍率制御装置を示す図、第２図は、第１図の装置によ
る加速電圧と倍率に応じた電圧増幅器の増幅度を示す図
、第３図は、従来の代表的な走査電子顕微鏡を示す図、
第４図は、従来の倍率制御装置を示す図、第５図は、第
４図の装置による加速電圧と倍率に応じた電圧増幅器の
増幅度を示す図である。 １・・・電子銃　　　　　２・・・集束レンズ３・・・
対物レンズ　　　４・・・試料５．６・・・静電偏向器
　７・・・検出器８・・・増幅器　　　　　９・・・陰
極線管１０・・・走査信号発生回路 １１・・・倍率制御装置　１２・・・加速電圧発生回路
１５・・・ロータリーエンコーダ １６・・・アップダウンカウンタ １７．２５・・・データ変換回路 １８．１９・・・乗算型ＤＡ変換器 ２２．２３・・・電圧増幅器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　試料に荷電粒子ビームを集束すると共に、試料上の荷
   電粒子ビームの照射位置を静電偏向器を用いて走査する
   走査型荷電粒子ビーム装置における倍率制御装置におい
   て、倍率に応じた信号と、荷電粒子ビームの加速電圧に
   応じた信号が供給され、２種の信号に応じてデータ信号
   を出力するデータ変換回路と、静電偏向器に印加する走
   査信号を増幅する電圧増幅器と、データ変換回路からの
   データ信号と、走査信号によって、電圧増幅器の入力走
   査信号を演算する演算回路とを備え、電圧増幅器の増幅
   度をデータ変換回路からの切換信号によって切換えるよ
   うに構成した荷電粒子ビーム装置における倍率制御装置
   。