JPH05114378A - 走査電子顕微鏡 - Google Patents
走査電子顕微鏡Info
- Publication number
- JPH05114378A JPH05114378A JP3275534A JP27553491A JPH05114378A JP H05114378 A JPH05114378 A JP H05114378A JP 3275534 A JP3275534 A JP 3275534A JP 27553491 A JP27553491 A JP 27553491A JP H05114378 A JPH05114378 A JP H05114378A
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- JP
- Japan
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- circuit
- signal
- sample
- supplied
- sawtooth wave
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 短時間に試料のパターンの状態に影響され
ず、正確にオートフォーカス動作などを行うことができ
る走査電子顕微鏡を実現する。 【構成】 制御回路１２は集束レンズ値設定回路１９を
制御し、集束レンズ３の励磁強度をステップ状に変化さ
せる。また、鋸歯状波発生回路１４からの鋸歯状波を加
算回路１１に供給する。水平走査信号と鋸歯状波が加算
された垂直走査信号とは、各駆動回路８，１０を介して
偏向コイル２，３に供給される。その結果、試料表面上
の電子ビームは、１水平走査信号の期間、鋸歯状波によ
って垂直方向に速い周期で繰り返し走査される。試料５
から発生した２次電子は検出器６によって検出される
が、この検出された２次電子信号は、絶対値回路１７に
供給され、その後、積分回路１８において積分される。
積分された信号は、制御回路１２に供給され、オートフ
ォーカス処理が行われる。
ず、正確にオートフォーカス動作などを行うことができ
る走査電子顕微鏡を実現する。 【構成】 制御回路１２は集束レンズ値設定回路１９を
制御し、集束レンズ３の励磁強度をステップ状に変化さ
せる。また、鋸歯状波発生回路１４からの鋸歯状波を加
算回路１１に供給する。水平走査信号と鋸歯状波が加算
された垂直走査信号とは、各駆動回路８，１０を介して
偏向コイル２，３に供給される。その結果、試料表面上
の電子ビームは、１水平走査信号の期間、鋸歯状波によ
って垂直方向に速い周期で繰り返し走査される。試料５
から発生した２次電子は検出器６によって検出される
が、この検出された２次電子信号は、絶対値回路１７に
供給され、その後、積分回路１８において積分される。
積分された信号は、制御回路１２に供給され、オートフ
ォーカス処理が行われる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動的にフォーカス合
わせを行うためのオートフォーカス機能を有した走査電
子顕微鏡に関する。
わせを行うためのオートフォーカス機能を有した走査電
子顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】走査電子顕微鏡などのオートフォーカス
では、集束レンズの励磁をステップ状に変化させ、各ス
テップ状の集束レンズの励磁状態において、試料の特定
領域を電子ビームで走査し、各走査毎に試料からの２次
電子あるいは反射電子を検出し、この検出信号強度から
信号強度の最大値の時がフォーカス点として、その時の
励磁状態に集束レンズを固定するようにしている。
では、集束レンズの励磁をステップ状に変化させ、各ス
テップ状の集束レンズの励磁状態において、試料の特定
領域を電子ビームで走査し、各走査毎に試料からの２次
電子あるいは反射電子を検出し、この検出信号強度から
信号強度の最大値の時がフォーカス点として、その時の
励磁状態に集束レンズを固定するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述したオートフォー
カスにおいて、試料上では水平方向に直線的に電子ビー
ムの走査を行っているが、この時、データ収集時のＳＮ
比を良くするために、電子ビームの走査時間を長くする
必要がある。この結果、データの収集に時間が掛り、オ
ートフォーカス全体の動作時間が著しく長くなってしま
う。また、試料上、水平方向にパターンがあるような試
料の場合、電子ビームの走査方向には試料の凹凸部分が
少なく、試料からの反射電子信号や２次電子信号の量が
少なくなり、信号処理を行う上で極めて不利となる。
カスにおいて、試料上では水平方向に直線的に電子ビー
ムの走査を行っているが、この時、データ収集時のＳＮ
比を良くするために、電子ビームの走査時間を長くする
必要がある。この結果、データの収集に時間が掛り、オ
ートフォーカス全体の動作時間が著しく長くなってしま
う。また、試料上、水平方向にパターンがあるような試
料の場合、電子ビームの走査方向には試料の凹凸部分が
少なく、試料からの反射電子信号や２次電子信号の量が
少なくなり、信号処理を行う上で極めて不利となる。
【０００４】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、短時間に試料のパターンの状態に
影響されず、正確にオートフォーカス動作などを行うこ
とができる走査電子顕微鏡を実現するにある。
もので、その目的は、短時間に試料のパターンの状態に
影響されず、正確にオートフォーカス動作などを行うこ
とができる走査電子顕微鏡を実現するにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に基づく走査電子
顕微鏡は、電子ビームを試料上に集束するための集束レ
ンズと、集束レンズの励磁をステップ状に変化させるた
めの手段と、各励磁状態において試料上の電子ビームの
照射位置を走査する走査手段と、この走査に基づいて試
料から得られた信号を検出する検出器と、該走査手段に
供給される水平走査信号に垂直方向に周期的に変化する
信号を重畳させる機能とを有したことを特徴としてい
る。
顕微鏡は、電子ビームを試料上に集束するための集束レ
ンズと、集束レンズの励磁をステップ状に変化させるた
めの手段と、各励磁状態において試料上の電子ビームの
照射位置を走査する走査手段と、この走査に基づいて試
料から得られた信号を検出する検出器と、該走査手段に
供給される水平走査信号に垂直方向に周期的に変化する
信号を重畳させる機能とを有したことを特徴としてい
る。
【０００６】
【作用】本発明に基づく走査電子顕微鏡は、例えば、オ
ートフォーカス動作の時、試料上に照射される電子ビー
ムの走査のための水平走査信号に垂直方向に周期的に変
化する信号を重畳させる。
ートフォーカス動作の時、試料上に照射される電子ビー
ムの走査のための水平走査信号に垂直方向に周期的に変
化する信号を重畳させる。
【０００７】
【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。図１は、本発明の一実施例である走査電子
顕微鏡を示しており、１は電子銃（図示せず）から発生
し加速された電子ビームである。２，３は２段偏向コイ
ルであり、２段偏向コイル２，３の夫々には、水平と垂
直方向の偏向コイルが含まれている。４は対物レンズで
あり、対物レンズ４によって細く集束された電子ビーム
は試料５に照射される。６は試料５への電子ビームの照
射によって発生した、例えば、２次電子を検出するため
の検出器である。２段偏向コイル２，３の水平方向の偏
向コイルには、水平走査信号発生回路７から駆動回路８
を介して水平走査信号が供給され、垂直方向偏向コイル
には、垂直走査信号発生回路９から駆動回路１０を介し
て垂直走査信号が供給される。また、垂直走査信号発生
回路９と駆動回路１０との間には、加算回路１１が配置
されている。水平走査信号発生回路７と垂直走査信号発
生回路９からの走査信号の速度（周期）は、コンピュー
タの如き制御回路１２によって制御される。加算回路１
１には、スイッチ回路１３からの信号も供給されるが、
スイッチ回路１３は、制御回路１２からの制御によっ
て、鋸歯状波発生回路１４からの鋸歯状波信号とゼロ信
号を切り換えて加算回路１１に供給する。前記検出器６
によって検出された信号は、水平，垂直走査信号が供給
されている陰極線管１６と絶対値回路１７に供給され
る。絶対値回路１７の出力信号は、積分回路１８によっ
て積分された後、制御回路１２に供給される。制御回路
１２は、対物レンズ値設定回路１９も制御しており、対
物レンズ値設定回路１９からの信号により、駆動回路２
０は対物レンズ電流を対物レンズ４に供給する。このよ
うな構成の動作は次の通りである。
に説明する。図１は、本発明の一実施例である走査電子
顕微鏡を示しており、１は電子銃（図示せず）から発生
し加速された電子ビームである。２，３は２段偏向コイ
ルであり、２段偏向コイル２，３の夫々には、水平と垂
直方向の偏向コイルが含まれている。４は対物レンズで
あり、対物レンズ４によって細く集束された電子ビーム
は試料５に照射される。６は試料５への電子ビームの照
射によって発生した、例えば、２次電子を検出するため
の検出器である。２段偏向コイル２，３の水平方向の偏
向コイルには、水平走査信号発生回路７から駆動回路８
を介して水平走査信号が供給され、垂直方向偏向コイル
には、垂直走査信号発生回路９から駆動回路１０を介し
て垂直走査信号が供給される。また、垂直走査信号発生
回路９と駆動回路１０との間には、加算回路１１が配置
されている。水平走査信号発生回路７と垂直走査信号発
生回路９からの走査信号の速度（周期）は、コンピュー
タの如き制御回路１２によって制御される。加算回路１
１には、スイッチ回路１３からの信号も供給されるが、
スイッチ回路１３は、制御回路１２からの制御によっ
て、鋸歯状波発生回路１４からの鋸歯状波信号とゼロ信
号を切り換えて加算回路１１に供給する。前記検出器６
によって検出された信号は、水平，垂直走査信号が供給
されている陰極線管１６と絶対値回路１７に供給され
る。絶対値回路１７の出力信号は、積分回路１８によっ
て積分された後、制御回路１２に供給される。制御回路
１２は、対物レンズ値設定回路１９も制御しており、対
物レンズ値設定回路１９からの信号により、駆動回路２
０は対物レンズ電流を対物レンズ４に供給する。このよ
うな構成の動作は次の通りである。
【０００８】通常の２次電子像を観察する場合、まず制
御回路１２からの制御により、スイッチ回路１３は図中
点線で示すように切換えられる。次に、所望の走査速度
となるよう制御回路１２は水平走査信号発生回路７と垂
直走査信号発生回路９を制御し、その結果、所望の偏向
信号が偏向コイル２，３に供給され、電子ビーム１は、
偏向コイルにより偏向を受け、試料５の所望領域を走査
する。電子ビームの試料５への照射に伴って発生した２
次電子は、検出器６によって検出され、その検出信号
は、増幅器１５によって増幅された後、走査信号が供給
されている陰極線管１６に供給されることから、陰極線
管１６には試料の２次電子像が表示される。
御回路１２からの制御により、スイッチ回路１３は図中
点線で示すように切換えられる。次に、所望の走査速度
となるよう制御回路１２は水平走査信号発生回路７と垂
直走査信号発生回路９を制御し、その結果、所望の偏向
信号が偏向コイル２，３に供給され、電子ビーム１は、
偏向コイルにより偏向を受け、試料５の所望領域を走査
する。電子ビームの試料５への照射に伴って発生した２
次電子は、検出器６によって検出され、その検出信号
は、増幅器１５によって増幅された後、走査信号が供給
されている陰極線管１６に供給されることから、陰極線
管１６には試料の２次電子像が表示される。
【０００９】さて、対物レンズ４のフォーカス合わせを
行う場合の動作を図２，図３の信号波形図を参考にして
説明する。まず、制御回路１２は集束レンズ値設定回路
１９を制御し、図２（ａ）に示すように、集束レンズ３
の励磁強度をステップ状に変化させる。更に、制御回路
１２は、スイッチ回路１３を制御し、図中実線のように
切換えて、鋸歯状波発生回路１４からの鋸歯状波を加算
回路１１に供給する。この時の各信号波形を図３に示
す。図３（ａ）は、垂直走査信号発生回路９から加算回
路１１に供給される垂直走査信号であり、このステップ
状に変化する垂直走査信号の１周期は、図２（ａ）に示
した対物レンズ４の励磁強度のステップ状変化の１ステ
ップの期間と一致されている。図３（ｂ）は、水平走査
信号発生回路７からの水平走査信号で、この水平走査信
号は鋸歯状波であり、垂直走査信号の１ステップ毎に１
周期の鋸歯状波が発生されている。図３（ｃ）は鋸歯状
波発生回路１４からスイッチ回路１３を介して加算回路
１１に供給される鋸歯状波であり、この鋸歯状波の周波
数Ｆ2 は、水平走査信号の周波数Ｆ1 と比較して著しく
速くされている。この図３（ｃ）に示した鋸歯状波発生
回路１４からの鋸歯状波と図３（ａ）に示した垂直走査
信号とは加算回路１１によって加算される。水平走査信
号と鋸歯状波が加算された垂直走査信号とは、各駆動回
路８，１０を介して偏向コイル２，３に供給される。そ
の結果、試料表面上の電子ビームは、図４に示すように
１水平走査信号の期間、鋸歯状波によって垂直方向に速
い周期で繰り返し走査される。試料５への電子ビームの
照射によって発生した２次電子は検出器６によって検出
されるが、この検出された２次電子信号は、増幅器１５
を介して絶対値回路１７に供給され、その後、積分回路
１８において積分される。積分された信号は、制御回路
１２に供給される。制御回路１２は、オートフォーカス
のための処理を行うが、その処理の機能ブロック図を図
５に示す。図２（ａ）に示した対物レンズの励磁強度の
１ステップ毎に、積分回路１８によって積分された値
は、信号強度分布作成ユニット２１に供給される。この
ユニットでは、図２（ｂ）に示すように、積分された各
信号の強度分布を作成している。この分布から信号ピー
ク検出ユニット２２は分布のピークを探し出す。そし
て、フォーカス値検出ユニット２３は、分布のピーク点
の対物レンズ値を求める。フォーカス値検出ユニット２
３によって求められた対物レンズ値は、対物レンズ値設
定回路１９に設定され、対物レンズの励磁強度が設定さ
れる。このようにして、対物レンズ４のフォーカス合わ
せが実行される。
行う場合の動作を図２，図３の信号波形図を参考にして
説明する。まず、制御回路１２は集束レンズ値設定回路
１９を制御し、図２（ａ）に示すように、集束レンズ３
の励磁強度をステップ状に変化させる。更に、制御回路
１２は、スイッチ回路１３を制御し、図中実線のように
切換えて、鋸歯状波発生回路１４からの鋸歯状波を加算
回路１１に供給する。この時の各信号波形を図３に示
す。図３（ａ）は、垂直走査信号発生回路９から加算回
路１１に供給される垂直走査信号であり、このステップ
状に変化する垂直走査信号の１周期は、図２（ａ）に示
した対物レンズ４の励磁強度のステップ状変化の１ステ
ップの期間と一致されている。図３（ｂ）は、水平走査
信号発生回路７からの水平走査信号で、この水平走査信
号は鋸歯状波であり、垂直走査信号の１ステップ毎に１
周期の鋸歯状波が発生されている。図３（ｃ）は鋸歯状
波発生回路１４からスイッチ回路１３を介して加算回路
１１に供給される鋸歯状波であり、この鋸歯状波の周波
数Ｆ2 は、水平走査信号の周波数Ｆ1 と比較して著しく
速くされている。この図３（ｃ）に示した鋸歯状波発生
回路１４からの鋸歯状波と図３（ａ）に示した垂直走査
信号とは加算回路１１によって加算される。水平走査信
号と鋸歯状波が加算された垂直走査信号とは、各駆動回
路８，１０を介して偏向コイル２，３に供給される。そ
の結果、試料表面上の電子ビームは、図４に示すように
１水平走査信号の期間、鋸歯状波によって垂直方向に速
い周期で繰り返し走査される。試料５への電子ビームの
照射によって発生した２次電子は検出器６によって検出
されるが、この検出された２次電子信号は、増幅器１５
を介して絶対値回路１７に供給され、その後、積分回路
１８において積分される。積分された信号は、制御回路
１２に供給される。制御回路１２は、オートフォーカス
のための処理を行うが、その処理の機能ブロック図を図
５に示す。図２（ａ）に示した対物レンズの励磁強度の
１ステップ毎に、積分回路１８によって積分された値
は、信号強度分布作成ユニット２１に供給される。この
ユニットでは、図２（ｂ）に示すように、積分された各
信号の強度分布を作成している。この分布から信号ピー
ク検出ユニット２２は分布のピークを探し出す。そし
て、フォーカス値検出ユニット２３は、分布のピーク点
の対物レンズ値を求める。フォーカス値検出ユニット２
３によって求められた対物レンズ値は、対物レンズ値設
定回路１９に設定され、対物レンズの励磁強度が設定さ
れる。このようにして、対物レンズ４のフォーカス合わ
せが実行される。
【００１０】上記したように、この実施例では、対物レ
ンズ４の励磁をステップ状に変化させ、そのステップ状
変化の間に試料５から２次電子検出信号を得る場合、試
料５上の電子ビームの走査を水平に直線状に行うのでは
なく、水平への電子ビームの走査の間、速い周期で電子
ビームを垂直方向にも走査しているので、試料表面の形
状（パターン）が水平方向にのみ存在している場合で
も、そのパターンのエッジＥ（図４参照）に垂直方向に
も電子ビームが走査されるため、オートフォーカスに必
要な十分な強度の信号を得ることができる。また、この
場合、水平走査を速くしても十分な信号が得られる。
ンズ４の励磁をステップ状に変化させ、そのステップ状
変化の間に試料５から２次電子検出信号を得る場合、試
料５上の電子ビームの走査を水平に直線状に行うのでは
なく、水平への電子ビームの走査の間、速い周期で電子
ビームを垂直方向にも走査しているので、試料表面の形
状（パターン）が水平方向にのみ存在している場合で
も、そのパターンのエッジＥ（図４参照）に垂直方向に
も電子ビームが走査されるため、オートフォーカスに必
要な十分な強度の信号を得ることができる。また、この
場合、水平走査を速くしても十分な信号が得られる。
【００１１】以上本発明の一実施例を詳述したが、本発
明はこの実施例に限定されない。例えば、２次電子を検
出したが、反射電子を検出してもよい。また、垂直走査
信号に鋸歯状波を重畳させるようにしたが、ｓｉｎ波の
発振回路を用意し、この発振回路からのｓｉｎ波を垂直
走査信号に加算するように構成しても良い。更に、オー
トフォーカス動作を行う際、対物レンズの励磁強度をス
テップ状に変化させたが、対物レンズに接近して補助レ
ンズを設け、この補助レンズの強度をステップ状に変化
させても良い。なお、水平走査信号が鋸歯状波であるた
め、鋸歯状波発生回路１４から周波数の低い鋸歯状波を
得、これを水平走査信号としても良い。この場合、水平
走査信号発生回路７は不要となる。そして、制御回路１
２内のメモリーに、観察試料の種類に応じた鋸歯状波の
振幅や水平，垂直走査信号の速度を記憶しておき、試料
交換の際の各回路の初期設定を簡単に行えるようにする
ことは望ましい。更にまた、垂直走査信号に鋸歯状波や
ｓｉｎ波などを重畳する方式は、オートフォーカス動作
だけでなく、オート非点動作やオートコントラスト動
作，オートブライトネス動作の時にも用いることができ
る。
明はこの実施例に限定されない。例えば、２次電子を検
出したが、反射電子を検出してもよい。また、垂直走査
信号に鋸歯状波を重畳させるようにしたが、ｓｉｎ波の
発振回路を用意し、この発振回路からのｓｉｎ波を垂直
走査信号に加算するように構成しても良い。更に、オー
トフォーカス動作を行う際、対物レンズの励磁強度をス
テップ状に変化させたが、対物レンズに接近して補助レ
ンズを設け、この補助レンズの強度をステップ状に変化
させても良い。なお、水平走査信号が鋸歯状波であるた
め、鋸歯状波発生回路１４から周波数の低い鋸歯状波を
得、これを水平走査信号としても良い。この場合、水平
走査信号発生回路７は不要となる。そして、制御回路１
２内のメモリーに、観察試料の種類に応じた鋸歯状波の
振幅や水平，垂直走査信号の速度を記憶しておき、試料
交換の際の各回路の初期設定を簡単に行えるようにする
ことは望ましい。更にまた、垂直走査信号に鋸歯状波や
ｓｉｎ波などを重畳する方式は、オートフォーカス動作
だけでなく、オート非点動作やオートコントラスト動
作，オートブライトネス動作の時にも用いることができ
る。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に基づく走
査電子顕微鏡は、試料上に照射される電子ビームの走査
のための水平走査信号に垂直方向に周期的に変化する信
号を重畳させるようにしたので、短時間に試料のパター
ンの状態に影響されず、正確にオートフォーカス動作な
どを行うことができる。
査電子顕微鏡は、試料上に照射される電子ビームの走査
のための水平走査信号に垂直方向に周期的に変化する信
号を重畳させるようにしたので、短時間に試料のパター
ンの状態に影響されず、正確にオートフォーカス動作な
どを行うことができる。
【図１】本発明の一実施例である走査電子顕微鏡を示す
図である。
図である。
【図２】図１の走査電子顕微鏡によるオートフォーカス
動作を説明するために用いた信号波系図である。
動作を説明するために用いた信号波系図である。
【図３】図１の走査電子顕微鏡によるオートフォーカス
動作を説明するために用いた信号波系図である。
動作を説明するために用いた信号波系図である。
【図４】図１の走査電子顕微鏡の制御回路におけるオー
トフォーカス処理の機能ブロック図である。
トフォーカス処理の機能ブロック図である。
【図５】試料上の電子ビームの水平走査の状況を示す図
である。
である。
１…電子ビーム ２，３…偏向コイル ４…対物レンズ ５…試料 ６…検出器 ７…水平走査信号発生回路 ８，１０，２０…駆動回路 ９…垂直走査信号発生回路 １１…加算回路 １２…制御回路 １４…鋸歯状波発生回路 １７…絶対値回路 １８…積分回路 ２１…信号強度分布作成ユニット ２２…信号ピーク検出ユニット ２３…フォーカス値検出ユニット
Claims (1)
- 【請求項１】 電子ビームを試料上に集束するための集
束レンズと、集束レンズの励磁をステップ状に変化させ
るための手段と、各励磁状態において試料上の電子ビー
ムの照射位置を走査する走査手段と、この走査に基づい
て試料から得られた信号を検出する検出器と、該走査手
段に供給される水平走査信号に垂直方向に周期的に変化
する信号を重畳させる機能とを有した走査電子顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3275534A JPH05114378A (ja) | 1991-10-23 | 1991-10-23 | 走査電子顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3275534A JPH05114378A (ja) | 1991-10-23 | 1991-10-23 | 走査電子顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05114378A true JPH05114378A (ja) | 1993-05-07 |
Family
ID=17556790
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3275534A Withdrawn JPH05114378A (ja) | 1991-10-23 | 1991-10-23 | 走査電子顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05114378A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7671332B2 (en) | 2007-05-15 | 2010-03-02 | Jeol Ltd. | Autofocus method for scanning charged-particle beam instrument |
-
1991
- 1991-10-23 JP JP3275534A patent/JPH05114378A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7671332B2 (en) | 2007-05-15 | 2010-03-02 | Jeol Ltd. | Autofocus method for scanning charged-particle beam instrument |
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