JPH0766773B2 - 走査型電子顕微鏡の自動焦点合わせ装置 - Google Patents
走査型電子顕微鏡の自動焦点合わせ装置Info
- Publication number
- JPH0766773B2 JPH0766773B2 JP2014646A JP1464690A JPH0766773B2 JP H0766773 B2 JPH0766773 B2 JP H0766773B2 JP 2014646 A JP2014646 A JP 2014646A JP 1464690 A JP1464690 A JP 1464690A JP H0766773 B2 JPH0766773 B2 JP H0766773B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- scanning
- objective lens
- electron beam
- current
- astigmatism
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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における自動焦点合わせ装置
に関するものである。
に関するものである。
走査型電子顕微鏡における従来の自動焦点合わせ装置を
第４図〜第６図により説明する。
第４図〜第６図により説明する。
第４図において、電子銃１から発せられた電子線２を走
査コイル３によりＸ方向、Ｙ方向に走査するとともに、
対物レンズ５で試料６の面に焦点を結ぶように照射し、
このとき試料面から発生する２次電子７を検出器８で検
出する。第５図に示すように電子線２で走査したとき、
試料エッジ20において検出信号の変化が生じるが、この
変化は対物レンズによる焦点が合っていて電子線スポッ
ト径が最小のとき最大となり、アンダーフォーカス、オ
ーバーフォーカスになって焦点がぼけるにつれて試料面
における電子線スポット径が大きくなり、信号の変化は
小さくなる。そこで、検出信号をフィルタ９に通して高
周波成分を抽出し、抽出した信号を走査域にわたって積
分し、コンピュータ11で順次対物レンズ電流を所定幅で
変化させてこの積分を繰り返し、各対物レンズ電流に対
する積分値を抽出する。そして、横軸に対物レンズ電
流、縦軸に信号積分値をとると第６図の特性21となり、
信号積分値が最大となる対物レンズ電流F0が合焦点位置
として得られることになる。
査コイル３によりＸ方向、Ｙ方向に走査するとともに、
対物レンズ５で試料６の面に焦点を結ぶように照射し、
このとき試料面から発生する２次電子７を検出器８で検
出する。第５図に示すように電子線２で走査したとき、
試料エッジ20において検出信号の変化が生じるが、この
変化は対物レンズによる焦点が合っていて電子線スポッ
ト径が最小のとき最大となり、アンダーフォーカス、オ
ーバーフォーカスになって焦点がぼけるにつれて試料面
における電子線スポット径が大きくなり、信号の変化は
小さくなる。そこで、検出信号をフィルタ９に通して高
周波成分を抽出し、抽出した信号を走査域にわたって積
分し、コンピュータ11で順次対物レンズ電流を所定幅で
変化させてこの積分を繰り返し、各対物レンズ電流に対
する積分値を抽出する。そして、横軸に対物レンズ電
流、縦軸に信号積分値をとると第６図の特性21となり、
信号積分値が最大となる対物レンズ電流F0が合焦点位置
として得られることになる。
しかしながら、一般に試料の形状は方向性が大きく、電
子線に非点収差がある状態では信号積分値が最大となる
対物レンズ電流が必ずしも真の合焦点位置とならない。
例えば、第７図に示すような方向性をもった試料エッジ
30があって走査方向が図の矢印方向のとき、非点収差の
ために電子線スポット31が楕円形をしていてその長軸が
試料エッジに平行な場合（第７図（ａ））、合焦点位置
でスポット32が円形の場合（第７図（ｂ））、非点収差
のためにスポット33が楕円形をしていてその長軸が試料
エッジに直交するような場合（第７図（ｃ））であると
すると、第７図（ａ）の場合が信号積分値が最大とな
り、第７図（ｂ）、第７図（ｃ）の順に信号積分値は小
さくなり、対物レンズ電流に対する信号積分値は第６図
の特性22となり、対物レンズ電流F1が恰も合焦点となっ
てしまうことになる。このように、従来の自動焦点合わ
せ方式では非点収差が正しく補正されているときのみ正
しい合焦点位置が得られ、非点収差が正しく補正されて
いないときは正しい合焦点位置が得られなかった。逆
に、非点収差補正は正しく焦点が合っていないと完全に
は行うことができない。
子線に非点収差がある状態では信号積分値が最大となる
対物レンズ電流が必ずしも真の合焦点位置とならない。
例えば、第７図に示すような方向性をもった試料エッジ
30があって走査方向が図の矢印方向のとき、非点収差の
ために電子線スポット31が楕円形をしていてその長軸が
試料エッジに平行な場合（第７図（ａ））、合焦点位置
でスポット32が円形の場合（第７図（ｂ））、非点収差
のためにスポット33が楕円形をしていてその長軸が試料
エッジに直交するような場合（第７図（ｃ））であると
すると、第７図（ａ）の場合が信号積分値が最大とな
り、第７図（ｂ）、第７図（ｃ）の順に信号積分値は小
さくなり、対物レンズ電流に対する信号積分値は第６図
の特性22となり、対物レンズ電流F1が恰も合焦点となっ
てしまうことになる。このように、従来の自動焦点合わ
せ方式では非点収差が正しく補正されているときのみ正
しい合焦点位置が得られ、非点収差が正しく補正されて
いないときは正しい合焦点位置が得られなかった。逆
に、非点収差補正は正しく焦点が合っていないと完全に
は行うことができない。
本発明は上記課題を解決するためのもので、動作前の非
点収差補正量に関係なく、また形状に方向性のある試料
であっても正しい合焦点位置を求めることができる走査
型電子顕微鏡の自動焦点合わせ装置を提供することを目
的とする。
点収差補正量に関係なく、また形状に方向性のある試料
であっても正しい合焦点位置を求めることができる走査
型電子顕微鏡の自動焦点合わせ装置を提供することを目
的とする。
そのために本発明の走査型電子顕微鏡の自動焦点合わせ
装置は、電子線を走査する電子線走査手段と、対物レン
ズ駆動手段と、走査電子線が照射された試料から得られ
る電子電流を検出する検出手段と、検出手段により検出
された信号の高域成分を積分する積分手段と、積分手段
における積分結果に応じて対物レンズ電流を変化させる
べく前記対物レンズ駆動手段を制御する制御手段とを備
え、前記制御手段により対物レンズ電流を変化させ、積
分結果が最大となる対物レンズ電流を求めるようにした
走査型電子顕微鏡の自動焦点合わせ装置において、さら
に前記走査手段による電子線走査に同期して非点収差補
正コイル電流を変化させる非点収差補正コイル電流走査
手段を備え、焦点合わせのための電子線走査中、非点収
差補正コイル電流を変化させるようにしたことを特徴と
する。
装置は、電子線を走査する電子線走査手段と、対物レン
ズ駆動手段と、走査電子線が照射された試料から得られ
る電子電流を検出する検出手段と、検出手段により検出
された信号の高域成分を積分する積分手段と、積分手段
における積分結果に応じて対物レンズ電流を変化させる
べく前記対物レンズ駆動手段を制御する制御手段とを備
え、前記制御手段により対物レンズ電流を変化させ、積
分結果が最大となる対物レンズ電流を求めるようにした
走査型電子顕微鏡の自動焦点合わせ装置において、さら
に前記走査手段による電子線走査に同期して非点収差補
正コイル電流を変化させる非点収差補正コイル電流走査
手段を備え、焦点合わせのための電子線走査中、非点収
差補正コイル電流を変化させるようにしたことを特徴と
する。
本発明は、試料面に対する電子線走査中、非点収差補正
コイル電流を走査して積極的にあらゆる強さの非点収差
の影響を等しく与えることにより、非点収差と試料の方
向性の影響をなくし、信号積分値を最大にする位置を求
めれば動作前の非点収差補正量に関係なく、また形状に
方向性のある試料であっても正しい合焦点位置を求める
ことができる。
コイル電流を走査して積極的にあらゆる強さの非点収差
の影響を等しく与えることにより、非点収差と試料の方
向性の影響をなくし、信号積分値を最大にする位置を求
めれば動作前の非点収差補正量に関係なく、また形状に
方向性のある試料であっても正しい合焦点位置を求める
ことができる。
以下、実施例を図面を参照して説明する。
第１図は本発明の一実施例を示す図、第２図は本発明の
焦点合わせ方法を説明するための図、第３図は対物レン
ズ電流に対する検出信号積分値の関係を示す図である。
図中、50は電子銃、51は走査コイル、51aは水平（Ｈ）
方向走査コイル、51bは垂直（Ｖ）方向走査コイル、52
は非点収差補正コイル、52aはＸ方向補正コイル、52bは
Ｙ方向補正コイル、53は対物レンズ、55は電子線、56は
試料、57は検出器、59は高域成分抽出フィルタ、60は積
分器、61はA/D変換器、62はサンプリング値記憶回路、6
3は演算処理制御装置、65は対物レンズ電源、66は走査
回路、67は非点収差補正コイル電源、70はスキャン領域
である。
焦点合わせ方法を説明するための図、第３図は対物レン
ズ電流に対する検出信号積分値の関係を示す図である。
図中、50は電子銃、51は走査コイル、51aは水平（Ｈ）
方向走査コイル、51bは垂直（Ｖ）方向走査コイル、52
は非点収差補正コイル、52aはＸ方向補正コイル、52bは
Ｙ方向補正コイル、53は対物レンズ、55は電子線、56は
試料、57は検出器、59は高域成分抽出フィルタ、60は積
分器、61はA/D変換器、62はサンプリング値記憶回路、6
3は演算処理制御装置、65は対物レンズ電源、66は走査
回路、67は非点収差補正コイル電源、70はスキャン領域
である。
走査コイル51は走査回路66により駆動されて電子線55を
第２図に示すようにスキャン領域70にわたってＨ方向お
よびＶ方向に走査する。非点収差補正コイル52は、走査
回路66により制御される非点収差補正コイル電源67によ
り駆動され、電子線走査に同期して非点収差補正量を十
分広い範囲にわたって連続的に変化させて走査する。対
物レンズ53は演算処理制御装置63により制御される対物
レンズ電源65により駆動され、スキャン領域の走査終了
毎に所定のステップで順次対物レンズ電流を変化させ
る。検出器57は試料56からの２次電子を検出し、検出信
号の高域成分がフィルタ59で抽出される。積分器60、A/
D変換器61は走査回路66でタイミング制御され、スキャ
ン領域70の走査終了毎に信号の積分値がA/D変換されて
サンプリング値記憶回路62に記憶される。
第２図に示すようにスキャン領域70にわたってＨ方向お
よびＶ方向に走査する。非点収差補正コイル52は、走査
回路66により制御される非点収差補正コイル電源67によ
り駆動され、電子線走査に同期して非点収差補正量を十
分広い範囲にわたって連続的に変化させて走査する。対
物レンズ53は演算処理制御装置63により制御される対物
レンズ電源65により駆動され、スキャン領域の走査終了
毎に所定のステップで順次対物レンズ電流を変化させ
る。検出器57は試料56からの２次電子を検出し、検出信
号の高域成分がフィルタ59で抽出される。積分器60、A/
D変換器61は走査回路66でタイミング制御され、スキャ
ン領域70の走査終了毎に信号の積分値がA/D変換されて
サンプリング値記憶回路62に記憶される。
このような構成において、電子銃50からの電子線55を走
査コイル51で走査して試料面に照射し、電子線走査と同
期させて、第２図に示すようにＸ非点補正コイル52a、
Ｙ非点補正コイル52bに供給する電流を十分広い範囲に
わたって変化させ、あらゆる非点収差の組合せをつく
る。こうして試料56から発生する２次電子を検出器57で
検出し、フィルタ59で高域成分を抽出すしてスキャン領
域70にわたって信号を積分器60で積分し、A/D変換器61
でA/D変換してサンプリング値記憶回路でサンプリング
し、記憶する。この場合、フォーカスが非常に離れてい
る場合にはもともと信号が小さいので積分値も小さく、
また試料上にいろいろのエッジの方向があればそれは平
均化されて積分値への影響はでない。また、エッジに方
向性があっても１回の積分の中であらゆる非点収差をつ
くっているので平均化され、結果として非点収差の影響
はなくなり、フォーカスによる影響だけが顕在化する。
そのため、非点補正量を固定させた状態で信号積分値を
求めた場合には、信号積分値は非点収差とエッジの方向
性の影響により、例えば第３図の曲線72のようになる
が、非点収差補正コイル電流を走査することによりエッ
ジの方向性に対する非点収差の影響はなくなって第３図
の曲線71のようになり、その最大位置F0を求めることに
より合焦点位置を求めることができる。そこで、演算制
御装置63で順次対物レンズ電流を変化させたときの積分
値を記憶させ、積分値が最大になる対物レンズ電流を求
めることにより、非点収差の影響、エッジの方向性の影
響をなくして合焦点位置を求めることが可能となる。
査コイル51で走査して試料面に照射し、電子線走査と同
期させて、第２図に示すようにＸ非点補正コイル52a、
Ｙ非点補正コイル52bに供給する電流を十分広い範囲に
わたって変化させ、あらゆる非点収差の組合せをつく
る。こうして試料56から発生する２次電子を検出器57で
検出し、フィルタ59で高域成分を抽出すしてスキャン領
域70にわたって信号を積分器60で積分し、A/D変換器61
でA/D変換してサンプリング値記憶回路でサンプリング
し、記憶する。この場合、フォーカスが非常に離れてい
る場合にはもともと信号が小さいので積分値も小さく、
また試料上にいろいろのエッジの方向があればそれは平
均化されて積分値への影響はでない。また、エッジに方
向性があっても１回の積分の中であらゆる非点収差をつ
くっているので平均化され、結果として非点収差の影響
はなくなり、フォーカスによる影響だけが顕在化する。
そのため、非点補正量を固定させた状態で信号積分値を
求めた場合には、信号積分値は非点収差とエッジの方向
性の影響により、例えば第３図の曲線72のようになる
が、非点収差補正コイル電流を走査することによりエッ
ジの方向性に対する非点収差の影響はなくなって第３図
の曲線71のようになり、その最大位置F0を求めることに
より合焦点位置を求めることができる。そこで、演算制
御装置63で順次対物レンズ電流を変化させたときの積分
値を記憶させ、積分値が最大になる対物レンズ電流を求
めることにより、非点収差の影響、エッジの方向性の影
響をなくして合焦点位置を求めることが可能となる。
以上のように本発明によれば、積極的にあらゆる強さの
非点収差をつくって電子線走査を行うことにより、非点
収差と試料の方向性の影響をなくすことができ、動作前
の非点収差補正量に関係なく、また形状に方向性のある
試料であっても容易に正しい合焦点位置を求めることが
できる。
非点収差をつくって電子線走査を行うことにより、非点
収差と試料の方向性の影響をなくすことができ、動作前
の非点収差補正量に関係なく、また形状に方向性のある
試料であっても容易に正しい合焦点位置を求めることが
できる。
第１図は本発明の一実施例を示す図、第２図は本発明の
焦点合わせ方法を説明するための図、第３図は対物レン
ズ電流に対する検出信号積分値の関係を示す図、第４図
は従来の自動焦点合わせ方式の構成を説明するための
図、第５図は電子線の走査を説明するための図、第６図
は対物レンズ電流と信号積分値の関係を示す図、第７図
は試料形状と非点収差による影響を説明するための図で
ある。 51……走査コイル、52……非点収差補正コイル、53……
対物レンズ、55……電子線、56……試料、57……検出
器、59……高域成分抽出フィルタ、60……積分器、62…
…サンプリング値記憶回路、63……演算処理制御装置、
65……対物レンズ電源、66……走査回路、67……非点収
差補正コイル電源、70……スキャン領域。
焦点合わせ方法を説明するための図、第３図は対物レン
ズ電流に対する検出信号積分値の関係を示す図、第４図
は従来の自動焦点合わせ方式の構成を説明するための
図、第５図は電子線の走査を説明するための図、第６図
は対物レンズ電流と信号積分値の関係を示す図、第７図
は試料形状と非点収差による影響を説明するための図で
ある。 51……走査コイル、52……非点収差補正コイル、53……
対物レンズ、55……電子線、56……試料、57……検出
器、59……高域成分抽出フィルタ、60……積分器、62…
…サンプリング値記憶回路、63……演算処理制御装置、
65……対物レンズ電源、66……走査回路、67……非点収
差補正コイル電源、70……スキャン領域。
Claims (1)
- 【請求項１】電子線を走査する電子線走査手段と、対物
レンズ駆動手段と、走査電子線が照射された試料から得
られる電子電流を検出する検出手段と、検出手段により
検出された信号の高域成分を積分する積分手段と、積分
手段における積分結果に応じて対物レンズ電流を変化さ
せるべく前記対物レンズ駆動手段を制御する制御手段と
を備え、前記制御手段により対物レンズ電流を変化さ
せ、積分結果が最大となる対物レンズ電流を求めるよう
にした走査型電子顕微鏡の自動焦点合わせ装置におい
て、さらに前記走査手段による電子線走査に同期して非
点収差補正コイル電流を変化させる非点収差補正コイル
電流走査手段を備え、焦点合わせのための電子線走査
中、非点収差補正コイル電流を変化させるようにしたこ
とを特徴とする走査型電子顕微鏡の自動焦点合わせ装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014646A JPH0766773B2 (ja) | 1990-01-24 | 1990-01-24 | 走査型電子顕微鏡の自動焦点合わせ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014646A JPH0766773B2 (ja) | 1990-01-24 | 1990-01-24 | 走査型電子顕微鏡の自動焦点合わせ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03219543A JPH03219543A (ja) | 1991-09-26 |
| JPH0766773B2 true JPH0766773B2 (ja) | 1995-07-19 |
Family
ID=11866963
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2014646A Expired - Fee Related JPH0766773B2 (ja) | 1990-01-24 | 1990-01-24 | 走査型電子顕微鏡の自動焦点合わせ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0766773B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5222225B2 (ja) * | 1972-09-04 | 1977-06-16 | ||
| JPS5212560A (en) * | 1975-07-21 | 1977-01-31 | Hitachi Ltd | Electronic beam probe control device |
-
1990
- 1990-01-24 JP JP2014646A patent/JPH0766773B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03219543A (ja) | 1991-09-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |