JPH09199070A - 走査型電子顕微鏡 - Google Patents
走査型電子顕微鏡Info
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- JPH09199070A JPH09199070A JP8009095A JP909596A JPH09199070A JP H09199070 A JPH09199070 A JP H09199070A JP 8009095 A JP8009095 A JP 8009095A JP 909596 A JP909596 A JP 909596A JP H09199070 A JPH09199070 A JP H09199070A
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- electron microscope
- scanning electron
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 観察時の初期値設定を自動的に行って省力化
を図るとともに、最適な試料像を容易に得ることができ
る環境制御型の走査型電子顕微鏡の提供。 【解決手段】 電子線の照射により試料３から発生する
２次電子を所定圧力のガス雰囲気に調整された２次電子
増幅領域で増幅して２次電子検出電極２で検出し、その
２次電子検出電極２により検出された２次電子信号に基
づいて試料像を形成する走査型電子顕微鏡において、初
期値演算回路１２は試料３に照射される電子線の加速電
圧に応じて２次電子増幅領域の圧力値を演算し、圧力設
定回路１０が２次電子増幅領域の圧力を演算された圧力
値に設定する。
を図るとともに、最適な試料像を容易に得ることができ
る環境制御型の走査型電子顕微鏡の提供。 【解決手段】 電子線の照射により試料３から発生する
２次電子を所定圧力のガス雰囲気に調整された２次電子
増幅領域で増幅して２次電子検出電極２で検出し、その
２次電子検出電極２により検出された２次電子信号に基
づいて試料像を形成する走査型電子顕微鏡において、初
期値演算回路１２は試料３に照射される電子線の加速電
圧に応じて２次電子増幅領域の圧力値を演算し、圧力設
定回路１０が２次電子増幅領域の圧力を演算された圧力
値に設定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、試料からの２次電
子をガス雰囲気中で増幅した後に検出する環境制御型の
走査型電子顕微鏡に関する。
子をガス雰囲気中で増幅した後に検出する環境制御型の
走査型電子顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】走査型電子顕微鏡（以下ではＳＥＭと記
す）は、ミクロな形態観察および分析を行う手段として
広い分野で使用されている。ＳＥＭにより試料を観察す
る場合、電子光学系および２次電子検出系が高真空を必
要とするため、試料も当然に高真空中に置かなければな
らない。従って、試料を自然な状態でなく乾燥した状態
でしか観察することができない。また、試料が絶縁物の
ときには、帯電によって観察が不可能となることを防ぐ
ため、試料の表面を金属コーティングする等の導電処理
が必要となる。ところで、最近は試料を乾燥させずに
「より自然の状態」しかも「水分を含んだ状態」で観察
する要求が高まっている。
す）は、ミクロな形態観察および分析を行う手段として
広い分野で使用されている。ＳＥＭにより試料を観察す
る場合、電子光学系および２次電子検出系が高真空を必
要とするため、試料も当然に高真空中に置かなければな
らない。従って、試料を自然な状態でなく乾燥した状態
でしか観察することができない。また、試料が絶縁物の
ときには、帯電によって観察が不可能となることを防ぐ
ため、試料の表面を金属コーティングする等の導電処理
が必要となる。ところで、最近は試料を乾燥させずに
「より自然の状態」しかも「水分を含んだ状態」で観察
する要求が高まっている。
【０００３】そこで、常温での飽和水蒸気圧（約２７０
０Ｐａ）程度の低真空中でも２次電子の検出が可能なガ
ス増幅方式を用いた環境制御型ＳＥＭが広く使用されつ
つある。この環境制御型ＳＥＭでは、２次電子増幅作用
を担うガス（例えば水蒸気）を試料室に供給して圧力を
最大で２７００Ｐａ程度にし、試料と対向する２次電子
検出電極に＋数１００Ｖの電圧を印加した状態で試料に
電子線を照射する。試料から発生した２次電子は、ガス
分子と衝突してイオン化を繰り返しながら増幅されて２
次電子検出電極に取り込まれる。取り込まれた２次電子
は所定の信号処理回路に出力され、そこで試料像に変換
される。試料像は観察用のＣＲＴに表示され、あるいは
写真に撮影される。２次電子増幅過程で発生する正イオ
ンは試料上に降り注ぎ、これにより試料の帯電が中和さ
れる。従って、絶縁物であっても導電処理を施す必要が
なく、無処理のまま観察できる。
０Ｐａ）程度の低真空中でも２次電子の検出が可能なガ
ス増幅方式を用いた環境制御型ＳＥＭが広く使用されつ
つある。この環境制御型ＳＥＭでは、２次電子増幅作用
を担うガス（例えば水蒸気）を試料室に供給して圧力を
最大で２７００Ｐａ程度にし、試料と対向する２次電子
検出電極に＋数１００Ｖの電圧を印加した状態で試料に
電子線を照射する。試料から発生した２次電子は、ガス
分子と衝突してイオン化を繰り返しながら増幅されて２
次電子検出電極に取り込まれる。取り込まれた２次電子
は所定の信号処理回路に出力され、そこで試料像に変換
される。試料像は観察用のＣＲＴに表示され、あるいは
写真に撮影される。２次電子増幅過程で発生する正イオ
ンは試料上に降り注ぎ、これにより試料の帯電が中和さ
れる。従って、絶縁物であっても導電処理を施す必要が
なく、無処理のまま観察できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した環境制御型の
ＳＥＭでは、試料を交換する毎に加速電圧，試料室圧力
および２次電子検出電極への印加電圧等を設定してい
る。ところが、２次電子検出電極の印加電圧や試料室圧
力が僅かに変化しただけで２次電子信号の強度が大きく
変化し、また、試料表面の凹凸等により試料と２次電子
検出電極との距離が変化して２次電子の増幅度が変化す
ることによっても２次電子信号の強度が変化する。その
結果、最終的に観察する試料像の輝度やコントラストが
不適正となる。従って、試料を交換する毎に上述した各
種設定を行って、さらに２次電子検出電極への印加電圧
や２次電子信号の処理回路のアンプゲイン、ブライトネ
スレベル等をオペレータが手動調整して試料像の輝度や
コントラストを調整する必要があった。
ＳＥＭでは、試料を交換する毎に加速電圧，試料室圧力
および２次電子検出電極への印加電圧等を設定してい
る。ところが、２次電子検出電極の印加電圧や試料室圧
力が僅かに変化しただけで２次電子信号の強度が大きく
変化し、また、試料表面の凹凸等により試料と２次電子
検出電極との距離が変化して２次電子の増幅度が変化す
ることによっても２次電子信号の強度が変化する。その
結果、最終的に観察する試料像の輝度やコントラストが
不適正となる。従って、試料を交換する毎に上述した各
種設定を行って、さらに２次電子検出電極への印加電圧
や２次電子信号の処理回路のアンプゲイン、ブライトネ
スレベル等をオペレータが手動調整して試料像の輝度や
コントラストを調整する必要があった。
【０００５】本発明の目的は、観察時の初期値設定を自
動的に行って省力化を図るとともに、最適な試料像を容
易に得ることができる環境制御型の走査型電子顕微鏡を
提供することにある。
動的に行って省力化を図るとともに、最適な試料像を容
易に得ることができる環境制御型の走査型電子顕微鏡を
提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の実施の形態を示
す図１および図２に対応付けて説明すると、請求項１の
発明は、電子線の照射により試料３から発生する２次電
子を所定圧力のガス雰囲気に調整された２次電子増幅領
域Ａで増幅して２次電子検出電極２で検出し、その２次
電子検出電極２により検出された２次電子信号に基づい
て試料像を形成する走査型電子顕微鏡に適用され、電子
線の加速電圧に応じて２次電子の増幅作用の程度に関与
する物理量を演算する演算手段１２と、演算手段１２の
演算結果に基づいて物理量を設定する設定手段１０とを
備えて上述の目的を達成する。請求項２の発明では、請
求項１に記載の走査型電子顕微鏡において、物理量が２
次電子増幅領域Ａの圧力であって、設定手段１０が２次
電子増幅領域Ａの圧力を演算手段１２により演算された
圧力値に設定する。請求項３の発明では、請求項１また
は２に記載の走査型電子顕微鏡において、物理量が２次
電子検出電極２の印加電圧であって、設定手段１１が印
加電圧を演算手段１２により演算された印加電圧値に設
定する。請求項４の発明では、請求項１〜３のいずれか
に記載の走査型電子顕微鏡において、試料３が載置さ
れ、試料３を２次電子検出電極２に対して移動可能とす
るステージ２６を有し、物理量が試料３と２次電子検出
電極２との距離であって、設定手段１４が演算手段１２
により演算された距離に応じてステージ２６を駆動す
る。請求項５の発明では、請求項１〜４のいずれかに記
載の走査型電子顕微鏡において、試料像の形成状態を評
価する試料像評価手段２０と、試料像評価手段２０の評
価結果に基づいて、試料像の視認性に関する画像特性値
が所定の範囲内となるように試料像の形成状態を調整す
る試料像調整手段１５，２０を備える。請求項６の発明
では、請求項１〜４のいずれかに記載の走査型電子顕微
鏡において、試料像の形成状態を評価する試料像評価手
段２０と、２次電子増幅領域Ａの圧力を検出する圧力検
出装置４と、試料像評価手段２０の評価結果および圧力
検出装置４の検出値に基づいて、試料像の視認性に関す
る画像特性値が所定の範囲内となるように試料像の形成
状態を調整する試料像調整手段１５とを備える。請求項
７の発明では、請求項５に記載の走査型電子顕微鏡にお
いて、２次電子検出電極２により検出された２次電子信
号に基づいて試料像を形成する信号処理回路１６，１
７，１８を有し、試料像調整手段２０は、信号処理回路
１６の処理条件を調整する。請求項８の発明では、請求
項５または６に記載の走査型電子顕微鏡において、試料
像調整手段１５は、２次電子検出電極２への印加電圧を
調整する。請求項９の発明では、請求項６または８に記
載の走査型電子顕微鏡において、２次電子増幅領域Ａの
圧力の変化または２次電子検出電極２への印加電圧の設
定変更のいずれかがあったならばそれに応答して試料像
調整手段１５，２０による調整を開始する自動追従モー
ドと、圧力の変化または印加電圧の設定変更の有無に拘
らず所定の開始操作があったときのみ試料像調整手段１
５，２０による調整を開始する単発モードとを切換可能
とした。請求項１０の発明では、請求項５〜９のいずれ
かに記載の走査型電子顕微鏡において、試料像の視認性
に関する画像特性値が、試料像の輝度またはコントラス
トの少なくとも一つである。
す図１および図２に対応付けて説明すると、請求項１の
発明は、電子線の照射により試料３から発生する２次電
子を所定圧力のガス雰囲気に調整された２次電子増幅領
域Ａで増幅して２次電子検出電極２で検出し、その２次
電子検出電極２により検出された２次電子信号に基づい
て試料像を形成する走査型電子顕微鏡に適用され、電子
線の加速電圧に応じて２次電子の増幅作用の程度に関与
する物理量を演算する演算手段１２と、演算手段１２の
演算結果に基づいて物理量を設定する設定手段１０とを
備えて上述の目的を達成する。請求項２の発明では、請
求項１に記載の走査型電子顕微鏡において、物理量が２
次電子増幅領域Ａの圧力であって、設定手段１０が２次
電子増幅領域Ａの圧力を演算手段１２により演算された
圧力値に設定する。請求項３の発明では、請求項１また
は２に記載の走査型電子顕微鏡において、物理量が２次
電子検出電極２の印加電圧であって、設定手段１１が印
加電圧を演算手段１２により演算された印加電圧値に設
定する。請求項４の発明では、請求項１〜３のいずれか
に記載の走査型電子顕微鏡において、試料３が載置さ
れ、試料３を２次電子検出電極２に対して移動可能とす
るステージ２６を有し、物理量が試料３と２次電子検出
電極２との距離であって、設定手段１４が演算手段１２
により演算された距離に応じてステージ２６を駆動す
る。請求項５の発明では、請求項１〜４のいずれかに記
載の走査型電子顕微鏡において、試料像の形成状態を評
価する試料像評価手段２０と、試料像評価手段２０の評
価結果に基づいて、試料像の視認性に関する画像特性値
が所定の範囲内となるように試料像の形成状態を調整す
る試料像調整手段１５，２０を備える。請求項６の発明
では、請求項１〜４のいずれかに記載の走査型電子顕微
鏡において、試料像の形成状態を評価する試料像評価手
段２０と、２次電子増幅領域Ａの圧力を検出する圧力検
出装置４と、試料像評価手段２０の評価結果および圧力
検出装置４の検出値に基づいて、試料像の視認性に関す
る画像特性値が所定の範囲内となるように試料像の形成
状態を調整する試料像調整手段１５とを備える。請求項
７の発明では、請求項５に記載の走査型電子顕微鏡にお
いて、２次電子検出電極２により検出された２次電子信
号に基づいて試料像を形成する信号処理回路１６，１
７，１８を有し、試料像調整手段２０は、信号処理回路
１６の処理条件を調整する。請求項８の発明では、請求
項５または６に記載の走査型電子顕微鏡において、試料
像調整手段１５は、２次電子検出電極２への印加電圧を
調整する。請求項９の発明では、請求項６または８に記
載の走査型電子顕微鏡において、２次電子増幅領域Ａの
圧力の変化または２次電子検出電極２への印加電圧の設
定変更のいずれかがあったならばそれに応答して試料像
調整手段１５，２０による調整を開始する自動追従モー
ドと、圧力の変化または印加電圧の設定変更の有無に拘
らず所定の開始操作があったときのみ試料像調整手段１
５，２０による調整を開始する単発モードとを切換可能
とした。請求項１０の発明では、請求項５〜９のいずれ
かに記載の走査型電子顕微鏡において、試料像の視認性
に関する画像特性値が、試料像の輝度またはコントラス
トの少なくとも一つである。
【０００７】請求項１の発明では、設定手段１０は、演
算手段１２の演算結果に基づいて２次電子の増幅作用の
程度に関与する物理量を設定する。請求項２の発明で
は、演算手段１２は２次電子増幅領域Ａの圧力値を演算
する。請求項３の発明では、演算手段１２は２次電子検
出電極２の印加電圧値を演算する。請求項４の発明で
は、演算手段１２は試料３と２次電子検出電極２との距
離を演算する。請求項５の発明では、試料像調整手段１
５，２０は、試料像評価手段２０の評価結果に基づいて
試料像の形成状態を調整する。請求項６の発明では、試
料像調整手段１１，１５は、試料像評価手段２０の評価
結果および圧力検出装置４の検出値に基づいて試料像の
形成状態を調整する。請求項７の発明では、信号処理回
路１６の処理条件が調整される。請求項８の発明では、
２次電子検出電極２の印加電圧が調整される。請求項９
の発明では、自動追従モードと単発モードとを切換えて
試料像の形成状態を調整することができる。請求項１０
の発明では、試料像の輝度やコントラストが適正に保た
れる。
算手段１２の演算結果に基づいて２次電子の増幅作用の
程度に関与する物理量を設定する。請求項２の発明で
は、演算手段１２は２次電子増幅領域Ａの圧力値を演算
する。請求項３の発明では、演算手段１２は２次電子検
出電極２の印加電圧値を演算する。請求項４の発明で
は、演算手段１２は試料３と２次電子検出電極２との距
離を演算する。請求項５の発明では、試料像調整手段１
５，２０は、試料像評価手段２０の評価結果に基づいて
試料像の形成状態を調整する。請求項６の発明では、試
料像調整手段１１，１５は、試料像評価手段２０の評価
結果および圧力検出装置４の検出値に基づいて試料像の
形成状態を調整する。請求項７の発明では、信号処理回
路１６の処理条件が調整される。請求項８の発明では、
２次電子検出電極２の印加電圧が調整される。請求項９
の発明では、自動追従モードと単発モードとを切換えて
試料像の形成状態を調整することができる。請求項１０
の発明では、試料像の輝度やコントラストが適正に保た
れる。
【０００８】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段の項では、本発明を分かり易くする
ために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本
発明が発明の実施の形態に限定されるものではない。
解決するための手段の項では、本発明を分かり易くする
ために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本
発明が発明の実施の形態に限定されるものではない。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、図１〜図５を参照して本発
明の実施の形態を説明する。図１は本実施の形態に係る
環境制御型ＳＥＭのブロック図を示し、１は試料室、２
は２次電子検出電極、３は試料であり、試料３は２次電
子検出電極方向に移動可能なステージ２６に載置されて
いる。２次電子検出電極２は、例えば図２に示すように
電子銃（不図示）を収納した真空室１００の下端に絶縁
体１０１を介して取り付けられ、その中心には上記電子
銃から試料３に向けて射出された電子線を通過させるア
パーチャ２ａが形成されている。２次電子検出電極２に
は、電極電源２５およびプリアンプ１６が接続される。
なお、図２において１０２は電子線を試料３に集束させ
る対物レンズ、１０３は真空室１００を真空排気する真
空ポンプである。真空室１００は、不図示のアパーチャ
によって電子銃の光軸方向に複数の部屋に区切られ、各
部屋はそれぞれ別々の真空ポンプにて真空排気される。
明の実施の形態を説明する。図１は本実施の形態に係る
環境制御型ＳＥＭのブロック図を示し、１は試料室、２
は２次電子検出電極、３は試料であり、試料３は２次電
子検出電極方向に移動可能なステージ２６に載置されて
いる。２次電子検出電極２は、例えば図２に示すように
電子銃（不図示）を収納した真空室１００の下端に絶縁
体１０１を介して取り付けられ、その中心には上記電子
銃から試料３に向けて射出された電子線を通過させるア
パーチャ２ａが形成されている。２次電子検出電極２に
は、電極電源２５およびプリアンプ１６が接続される。
なお、図２において１０２は電子線を試料３に集束させ
る対物レンズ、１０３は真空室１００を真空排気する真
空ポンプである。真空室１００は、不図示のアパーチャ
によって電子銃の光軸方向に複数の部屋に区切られ、各
部屋はそれぞれ別々の真空ポンプにて真空排気される。
【００１０】図１に示すように、試料室１には、バルブ
５を介してガス供給源６が、バルブ７を介してロータリ
ポンプ８がそれぞれ接続されている。ロータリポンプ８
を駆動しつつバルブ７を開くと試料室１が真空排気さ
れ、バルブ５を開くとガス供給源６から電子増幅作用を
有するガス、例えば水蒸気が供給される。試料室１のう
ち、２次電子検出電極２と試料３との間の２次電子増幅
領域Ａ（図２）の圧力Ｐが真空ゲージ４にて検出され、
その検出値は圧力制御回路９および後述する印加電圧演
算回路１５に入力される。
５を介してガス供給源６が、バルブ７を介してロータリ
ポンプ８がそれぞれ接続されている。ロータリポンプ８
を駆動しつつバルブ７を開くと試料室１が真空排気さ
れ、バルブ５を開くとガス供給源６から電子増幅作用を
有するガス、例えば水蒸気が供給される。試料室１のう
ち、２次電子検出電極２と試料３との間の２次電子増幅
領域Ａ（図２）の圧力Ｐが真空ゲージ４にて検出され、
その検出値は圧力制御回路９および後述する印加電圧演
算回路１５に入力される。
【００１１】１３は加速電圧設定器であり、試料３に適
した加速電圧値がオペレータによって入力される。１２
は初期値演算回路であり、加速電圧設定器１３に入力さ
れた加速電圧値に基づいて最適圧力値Ｐ０，試料３と２
次電子検出電極２との距離Ｄ（図２）および２次電子検
出電極２の初期印加電圧値Ｖ０を算出する。算出された
最適圧力値Ｐ０は圧力設定回路１０へ、距離Ｄはステー
ジ制御回路１４へ、印加電圧値Ｖ０は２次電子検出電極
２の印加電圧を制御する印加電圧制御回路１１へそれぞ
れ送られる。なお、最適圧力値Ｐ０を演算で求める代り
に、予めメモリ（不図示）にデータテーブルを記憶して
おき、加速電圧値に対応する最適圧力値Ｐ０をデータテ
ーブルから選択するようにしてもよい。１５は印加電圧
演算回路であり、真空ゲージ４からの圧力値Ｐ，ステー
ジ位置制御回路１４からの距離Ｄおよび微調整回路２０
からの画像情報（後述する）に基づいて適正印加電圧値
Ｖを算出して印加電圧制御回路１１へ送る。印加電圧制
御回路１１は、上述した初期印加電圧値Ｖ０または適正
印加電圧値Ｖに基づいて電極電源２５を制御する。
した加速電圧値がオペレータによって入力される。１２
は初期値演算回路であり、加速電圧設定器１３に入力さ
れた加速電圧値に基づいて最適圧力値Ｐ０，試料３と２
次電子検出電極２との距離Ｄ（図２）および２次電子検
出電極２の初期印加電圧値Ｖ０を算出する。算出された
最適圧力値Ｐ０は圧力設定回路１０へ、距離Ｄはステー
ジ制御回路１４へ、印加電圧値Ｖ０は２次電子検出電極
２の印加電圧を制御する印加電圧制御回路１１へそれぞ
れ送られる。なお、最適圧力値Ｐ０を演算で求める代り
に、予めメモリ（不図示）にデータテーブルを記憶して
おき、加速電圧値に対応する最適圧力値Ｐ０をデータテ
ーブルから選択するようにしてもよい。１５は印加電圧
演算回路であり、真空ゲージ４からの圧力値Ｐ，ステー
ジ位置制御回路１４からの距離Ｄおよび微調整回路２０
からの画像情報（後述する）に基づいて適正印加電圧値
Ｖを算出して印加電圧制御回路１１へ送る。印加電圧制
御回路１１は、上述した初期印加電圧値Ｖ０または適正
印加電圧値Ｖに基づいて電極電源２５を制御する。
【００１２】１６，１７および１８は２次電子検出電極
２からの２次電子信号の処理回路を構成するプリアン
プ，メインアンプおよびＡ／Ｄ変換器であり、１９はＡ
／Ｄ変換器１８から出力される画像信号が記憶されるメ
モリである。このメモリ１９には、微調整回路２０，試
料像観察用のＣＲＴ２３および写真撮影用のＣＲＴ２４
がそれぞれ接続されている。微調整回路２０の内容につ
いては後述する。２１はオペレータの操作に応答して微
調整回路２０による調整処理を自動的に繰り返し行う自
動追従モードと、設定スイッチ２７から調整開始信号が
出力されたときのみ微調整処理を行う単発モードの別を
微調整回路２０に指示するモード指示器である。
２からの２次電子信号の処理回路を構成するプリアン
プ，メインアンプおよびＡ／Ｄ変換器であり、１９はＡ
／Ｄ変換器１８から出力される画像信号が記憶されるメ
モリである。このメモリ１９には、微調整回路２０，試
料像観察用のＣＲＴ２３および写真撮影用のＣＲＴ２４
がそれぞれ接続されている。微調整回路２０の内容につ
いては後述する。２１はオペレータの操作に応答して微
調整回路２０による調整処理を自動的に繰り返し行う自
動追従モードと、設定スイッチ２７から調整開始信号が
出力されたときのみ微調整処理を行う単発モードの別を
微調整回路２０に指示するモード指示器である。
【００１３】次いで、動作を説明する。まず、オペレー
タによって試料３に応じた加速電圧値Ｖａが加速電圧設
定器１３に入力される。図３はガス分子が水蒸気，水素
および窒素の場合の加速電圧と散乱断面積との関係を示
す図である。図３は、加速電圧が低くなると散乱断面積
（すなわち電子線とガス分子との衝突確率）が増加する
ことを示し、したがって、加速電圧が低いと散乱ノイズ
が増えてＳ／Ｎ比が悪くなるので、加速電圧値Ｖａはこ
れらを考慮して設定される。初期値演算回路１２は、こ
の加速電圧値Ｖａに基づいて最適圧力値Ｐ０，試料３と
２次電子検出電極２との距離Ｄおよび初期印加電圧値Ｖ
０を算出する。
タによって試料３に応じた加速電圧値Ｖａが加速電圧設
定器１３に入力される。図３はガス分子が水蒸気，水素
および窒素の場合の加速電圧と散乱断面積との関係を示
す図である。図３は、加速電圧が低くなると散乱断面積
（すなわち電子線とガス分子との衝突確率）が増加する
ことを示し、したがって、加速電圧が低いと散乱ノイズ
が増えてＳ／Ｎ比が悪くなるので、加速電圧値Ｖａはこ
れらを考慮して設定される。初期値演算回路１２は、こ
の加速電圧値Ｖａに基づいて最適圧力値Ｐ０，試料３と
２次電子検出電極２との距離Ｄおよび初期印加電圧値Ｖ
０を算出する。
【００１４】ここで、最適圧力値Ｐ０，距離Ｄおよび初
期印加電圧値Ｖ０の算出方法の概略を説明する。図４
は、加速電圧を一定としたときに、圧力Ｐと距離Ｄとの
積ＰＤの値によって２次電子信号の強度がどのように変
化するかを概念的に示した図である。試料像は、ガス分
子に散乱されることなく試料３に入射する電子線の量に
影響され、この入射量は２次電子増幅領域Ａの圧力Ｐお
よび距離Ｄによって決る。一方、２次電子検出電極２に
よる２次電子の検出効率は積ＰＤに依存している。図４
において、曲線Ｌ１は試料３への電子線の入射量に依存
する２次電子信号強度を示し、曲線Ｌ２はガス分子によ
る電子増幅作用に依存する２次電子信号強度を示し、曲
線Ｌ３はそれらを合成した２次電子信号強度を示してい
る。
期印加電圧値Ｖ０の算出方法の概略を説明する。図４
は、加速電圧を一定としたときに、圧力Ｐと距離Ｄとの
積ＰＤの値によって２次電子信号の強度がどのように変
化するかを概念的に示した図である。試料像は、ガス分
子に散乱されることなく試料３に入射する電子線の量に
影響され、この入射量は２次電子増幅領域Ａの圧力Ｐお
よび距離Ｄによって決る。一方、２次電子検出電極２に
よる２次電子の検出効率は積ＰＤに依存している。図４
において、曲線Ｌ１は試料３への電子線の入射量に依存
する２次電子信号強度を示し、曲線Ｌ２はガス分子によ
る電子増幅作用に依存する２次電子信号強度を示し、曲
線Ｌ３はそれらを合成した２次電子信号強度を示してい
る。
【００１５】曲線Ｌ１から分かるように、ＰＤ値が大き
い方がガス分子に散乱されないで試料３に入射する１次
電子の量が小さくなるため、それに応じて２次電子信号
強度も小さくなる。一方、電子増幅作用による２次電子
信号強度は、曲線Ｌ２のように特定のＰＤ値においてピ
ークを有する。このように、ＰＤ値が１次電子入射量お
よび電子増幅作用の両者に影響するので、実際に検出さ
れる２次電子信号は破線Ｌ３で示すような合成２次電子
信号強度となる。そして、曲線Ｌ３のピークとなるＰＤ
値が最適な圧力Ｐ０および距離Ｄということになる。図
５は加速電圧と最適圧力および初期印加電圧との関係を
示す図であり、加速電圧をＶａ１と設定したときには、
最適圧力値はＰ０１に、初期印加電圧値はＶ０１に設定
すればよい。図４から求められるＰＤ値とこの最適圧力
値Ｐ０１とから、試料３と２次電子検出電極２との距離
Ｄを算出する。図３〜５に示す関係は、実験や計算機シ
ュミレーショによって求めることができる。
い方がガス分子に散乱されないで試料３に入射する１次
電子の量が小さくなるため、それに応じて２次電子信号
強度も小さくなる。一方、電子増幅作用による２次電子
信号強度は、曲線Ｌ２のように特定のＰＤ値においてピ
ークを有する。このように、ＰＤ値が１次電子入射量お
よび電子増幅作用の両者に影響するので、実際に検出さ
れる２次電子信号は破線Ｌ３で示すような合成２次電子
信号強度となる。そして、曲線Ｌ３のピークとなるＰＤ
値が最適な圧力Ｐ０および距離Ｄということになる。図
５は加速電圧と最適圧力および初期印加電圧との関係を
示す図であり、加速電圧をＶａ１と設定したときには、
最適圧力値はＰ０１に、初期印加電圧値はＶ０１に設定
すればよい。図４から求められるＰＤ値とこの最適圧力
値Ｐ０１とから、試料３と２次電子検出電極２との距離
Ｄを算出する。図３〜５に示す関係は、実験や計算機シ
ュミレーショによって求めることができる。
【００１６】このようにして、最適圧力値Ｐ０，距離Ｄ
および初期印加電圧値Ｖ０が算出される。この最適圧力
値Ｐ０が圧力設定回路１０に送られて試料室１の圧力値
がＰ０に設定され、真空ゲージ４にて検出される圧力Ｐ
が最適圧力値Ｐ０に一致するように圧力制御回路９によ
ってバルブ５、７の開閉が制御される。最適圧力値Ｐ０
は、例えば１００〜２７００Ｐａに設定される。ステー
ジ制御回路１４は、試料３と２次電子検出電極２との距
離が算出された値Ｄとなるようにステージ２６を駆動す
る。また、印加電圧制御回路１１は、２次電子検出電極
２に最適電圧Ｖ０が印加されるように電極電源２５を制
御する。
および初期印加電圧値Ｖ０が算出される。この最適圧力
値Ｐ０が圧力設定回路１０に送られて試料室１の圧力値
がＰ０に設定され、真空ゲージ４にて検出される圧力Ｐ
が最適圧力値Ｐ０に一致するように圧力制御回路９によ
ってバルブ５、７の開閉が制御される。最適圧力値Ｐ０
は、例えば１００〜２７００Ｐａに設定される。ステー
ジ制御回路１４は、試料３と２次電子検出電極２との距
離が算出された値Ｄとなるようにステージ２６を駆動す
る。また、印加電圧制御回路１１は、２次電子検出電極
２に最適電圧Ｖ０が印加されるように電極電源２５を制
御する。
【００１７】試料３に電子線が照射されると試料３から
２次電子が発生し、その２次電子は２次電子増幅領域Ａ
を通過する際にガス増幅されて２次電子検出電極２に取
り込まれる。２次電子検出電極２に取り込まれた２次電
子信号はプリアンプ１６およびメインアンプ１７で順次
増幅され、その後Ａ／Ｄ変換器１８にてデジタル画像信
号に変換されてメモリ１９に記憶される。微調整回路２
０は、メモリ１９に取り込まれた画像信号を参照して、
ＣＲＴ２３，２４に表示される試料像の形成状態を評価
する。例えば、試料像の視認性に関する画像特性値（輝
度やコントラスト等）が適正範囲からどの程度ズレてい
るかを算出したりする。さらに、微調整回路２０は、こ
の輝度やコントラストのズレに応じて、Ｄ／Ａ変換器２
２を介してプリアンプ１６のゲインおよびＤＣレベルを
微調整する。また、この輝度に関する情報は印加電圧演
算回路１５へも送られる。印加電圧演算回路１５は、微
調整回路２０からの輝度情報，試料３と２次電子検出電
極との距離および真空ゲージ４からの圧力値とに基づい
て、微調整された印加電圧値Ｖを算出し印加電圧制御回
路１１へ送る。例えば、輝度が適正値よりも低い場合に
は２次電子信号強度が大きくなるように、印加電圧を増
加方向に微調整する。印加電圧制御回路１１は２次電子
検出電極２の印加電圧を微調整された電圧値Ｖとなるよ
うに電極電源２５を制御する。
２次電子が発生し、その２次電子は２次電子増幅領域Ａ
を通過する際にガス増幅されて２次電子検出電極２に取
り込まれる。２次電子検出電極２に取り込まれた２次電
子信号はプリアンプ１６およびメインアンプ１７で順次
増幅され、その後Ａ／Ｄ変換器１８にてデジタル画像信
号に変換されてメモリ１９に記憶される。微調整回路２
０は、メモリ１９に取り込まれた画像信号を参照して、
ＣＲＴ２３，２４に表示される試料像の形成状態を評価
する。例えば、試料像の視認性に関する画像特性値（輝
度やコントラスト等）が適正範囲からどの程度ズレてい
るかを算出したりする。さらに、微調整回路２０は、こ
の輝度やコントラストのズレに応じて、Ｄ／Ａ変換器２
２を介してプリアンプ１６のゲインおよびＤＣレベルを
微調整する。また、この輝度に関する情報は印加電圧演
算回路１５へも送られる。印加電圧演算回路１５は、微
調整回路２０からの輝度情報，試料３と２次電子検出電
極との距離および真空ゲージ４からの圧力値とに基づい
て、微調整された印加電圧値Ｖを算出し印加電圧制御回
路１１へ送る。例えば、輝度が適正値よりも低い場合に
は２次電子信号強度が大きくなるように、印加電圧を増
加方向に微調整する。印加電圧制御回路１１は２次電子
検出電極２の印加電圧を微調整された電圧値Ｖとなるよ
うに電極電源２５を制御する。
【００１８】この微調整処理は、モード指示器２１によ
って自動追従モードが指示されているときには、ＣＲＴ
２３，２４の試料像の輝度及びコントラストが最適な状
態に保たれるように、微調整回路２０による画像形成状
態の評価結果に基づく印加電圧値の微調整、プリアンプ
１６のゲインおよびＤＣレベルの微調整が自動的に行な
われる。一方、単発モードが指示されているときは、オ
ペレータの操作に応答して設定スイッチ２７から調整開
始信号が出力されたならば、そのときにメモリ１９に記
憶されている画像信号に基づいて、微調整回路２０によ
る試料像の形成状態の評価，プリアンプ１６のゲインお
よびＤＣレベルの微調整および印加電圧値の微調整まで
の一連の処理が１回行われたり、この一連の処理が所定
の時間だけ繰り返し行われたりする。
って自動追従モードが指示されているときには、ＣＲＴ
２３，２４の試料像の輝度及びコントラストが最適な状
態に保たれるように、微調整回路２０による画像形成状
態の評価結果に基づく印加電圧値の微調整、プリアンプ
１６のゲインおよびＤＣレベルの微調整が自動的に行な
われる。一方、単発モードが指示されているときは、オ
ペレータの操作に応答して設定スイッチ２７から調整開
始信号が出力されたならば、そのときにメモリ１９に記
憶されている画像信号に基づいて、微調整回路２０によ
る試料像の形成状態の評価，プリアンプ１６のゲインお
よびＤＣレベルの微調整および印加電圧値の微調整まで
の一連の処理が１回行われたり、この一連の処理が所定
の時間だけ繰り返し行われたりする。
【００１９】上述した実施の形態では、印加電圧演算回
路１５は真空ゲージ４からの圧力値および微調整回路２
０からの輝度情報に基づいて印加電圧を算出したが、い
ずれか一方に基づいて算出してもよい。また、プリアン
プ１６のゲインおよびＤＣレベルの微調整と印加電圧の
微調整とは同時に両方行われる必要は無く、適正値から
のズレの程度に応じて選択して微調整が行われるように
してもよい。
路１５は真空ゲージ４からの圧力値および微調整回路２
０からの輝度情報に基づいて印加電圧を算出したが、い
ずれか一方に基づいて算出してもよい。また、プリアン
プ１６のゲインおよびＤＣレベルの微調整と印加電圧の
微調整とは同時に両方行われる必要は無く、適正値から
のズレの程度に応じて選択して微調整が行われるように
してもよい。
【００２０】以上説明した実施の形態と特許請求の範囲
との対応において、初期値演算回路１２は演算手段を、
圧力設定回路１０，印加電圧制御回路１１およびステー
ジ制御回路１４は設定手段を、微調整回路２０は試料像
評価手段および試料像調整手段を、印加電圧演算回路１
５は試料像調整手段を、プリアンプ１６，メインアンプ
１７およびＡ／Ｄ変換器１８は信号処理回路を、真空ゲ
ージ４は圧力検出装置をそれぞれ構成する。
との対応において、初期値演算回路１２は演算手段を、
圧力設定回路１０，印加電圧制御回路１１およびステー
ジ制御回路１４は設定手段を、微調整回路２０は試料像
評価手段および試料像調整手段を、印加電圧演算回路１
５は試料像調整手段を、プリアンプ１６，メインアンプ
１７およびＡ／Ｄ変換器１８は信号処理回路を、真空ゲ
ージ４は圧力検出装置をそれぞれ構成する。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
入力された加速電圧に応じて、試料と２次電子検出電極
との距離，２次電子増幅領域の圧力値および２次電子検
出電極への印加電圧値等の物理量が演算手段によって演
算され、それらの演算結果に基づいて、設定手段が試料
と２次電子検出電極との距離を演算された距離に設定し
たり、２次電子増幅領域の圧力を算出された圧力値に設
定したり、あるいは２次電子検出電極への印加電圧を印
加電圧値に設定するようにしたため、観察時の初期値設
定の省力化を図ることができる。特に、請求項５〜１０
の発明では、試料像の形成状態の変化や２次電子増幅領
域の圧力に伴う試料像の変化を抑えて常に適正な試料
像、例えば輝度やコントラストが適正に調整された試料
像、を得ることができる。さらに、請求項９の発明で
は、自動追従モードと単発モードとを切換可能としたこ
とによって、常に試料像の形成状態の調整を自動的に行
うことも、所望のときのみに調整を行うこともできる。
入力された加速電圧に応じて、試料と２次電子検出電極
との距離，２次電子増幅領域の圧力値および２次電子検
出電極への印加電圧値等の物理量が演算手段によって演
算され、それらの演算結果に基づいて、設定手段が試料
と２次電子検出電極との距離を演算された距離に設定し
たり、２次電子増幅領域の圧力を算出された圧力値に設
定したり、あるいは２次電子検出電極への印加電圧を印
加電圧値に設定するようにしたため、観察時の初期値設
定の省力化を図ることができる。特に、請求項５〜１０
の発明では、試料像の形成状態の変化や２次電子増幅領
域の圧力に伴う試料像の変化を抑えて常に適正な試料
像、例えば輝度やコントラストが適正に調整された試料
像、を得ることができる。さらに、請求項９の発明で
は、自動追従モードと単発モードとを切換可能としたこ
とによって、常に試料像の形成状態の調整を自動的に行
うことも、所望のときのみに調整を行うこともできる。
【図１】本発明の実施の形態に係る環境制御型ＳＥＭを
示すブロック図。
示すブロック図。
【図２】図１の２次電子検出電極およびその周辺の構成
を示す図。
を示す図。
【図３】加速電圧とガス分子による散乱断面積との関係
を示す図。
を示す図。
【図４】ＰＤ値と２次電子信号強度との関係を示す図。
【図５】加速電圧と最適圧力および初期印加電圧との関
係を示す図
係を示す図
１ 試料室 ２ ２次電子検出電極 ３ 試料 ４ 真空ゲージ ６ ガス供給源 ９ 圧力制御回路 １０ 圧力設定回路 １１ 印加電圧制御回路 １２ 初期値演算回路 １３ 加速電圧設定器 １４ ステージ制御回路 １５ 印加電圧演算回路 １６ プリアンプ １７ メインアンプ １８ Ａ／Ｄ変換器 １９ メモリ ２０ 微調整回路 ２１ モード指示器 ２２ Ｄ／Ａ変換器 ２３ 試料像観察用ＣＲＴ ２４ 写真撮影用ＣＲＴ ２５ 電極電源 ２６ ステージ ２７ 設定スイッチ
Claims (10)
- 【請求項１】 電子線の照射により試料から発生する２
次電子を所定圧力のガス雰囲気に調整された２次電子増
幅領域で増幅して２次電子検出電極で検出し、その２次
電子検出電極により検出された２次電子信号に基づいて
試料像を形成する走査型電子顕微鏡において、 前記電子線の加速電圧に応じて前記２次電子の増幅作用
の程度に関与する物理量を演算する演算手段と、 前記演算手段の演算結果に基づいて前記物理量を設定す
る設定手段とを備えることを特徴とする走査型電子顕微
鏡。 - 【請求項２】 請求項１に記載の走査型電子顕微鏡にお
いて、 前記物理量が前記２次電子増幅領域の圧力であって、前
記設定手段が前記２次電子増幅領域の圧力を前記演算手
段により演算された圧力値に設定することを特徴とする
走査型電子顕微鏡。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の走査型電子顕
微鏡において、 前記物理量が前記２次電子検出電極の印加電圧であっ
て、前記設定手段が前記印加電圧を前記演算手段により
演算された印加電圧値に設定することを特徴とする走査
型電子顕微鏡。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の走査型
電子顕微鏡において、 前記試料が載置され、前記試料を前記２次電子検出電極
に対して移動可能とするステージを有し、 前記物理量が前記試料と前記２次電子検出電極との距離
であって、前記設定手段が前記演算手段により演算され
た距離に応じて前記ステージを駆動することを特徴とす
る走査型電子顕微鏡。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載の走査型
電子顕微鏡において、 前記試料像の形成状態を評価する試料像評価手段と、 試料像評価手段の評価結果に基づいて、前記試料像の視
認性に関する画像特性値が所定の範囲内となるように前
記試料像の形成状態を調整する試料像調整手段とを備え
ることを特徴とする走査型電子顕微鏡。 - 【請求項６】 請求項１〜４のいずれかに記載の走査型
電子顕微鏡において、 前記試料像の形成状態を評価する試料像評価手段と、 前記２次電子増幅領域の圧力を検出する圧力検出装置
と、 前記試料像評価手段の評価結果および前記圧力検出装置
の検出値に基づいて、 前記試料像の視認性に関する画像特性値が所定の範囲内
となるように前記試料像の形成状態を調整する試料像調
整手段とを備えることを特徴とする走査型電子顕微鏡。 - 【請求項７】 請求項５に記載の走査型電子顕微鏡にお
いて、 前記２次電子検出電極により検出された２次電子信号に
基づいて前記試料像を形成する信号処理回路を有し、 前記試料像調整手段は、前記信号処理回路の処理条件を
調整することを特徴とする走査型電子顕微鏡。 - 【請求項８】 請求項５または６に記載の走査型電子顕
微鏡において、 前記試料像調整手段は、前記２次電子検出電極への印加
電圧を調整することを特徴とする走査型電子顕微鏡。 - 【請求項９】 請求項６または８に記載の走査型電子顕
微鏡において、 前記２次電子増幅領域の圧力の変化または前記２次電子
検出電極への印加電圧の設定変更のいずれかがあったな
らばそれに応答して前記試料像調整手段による調整を開
始する自動追従モードと、前記圧力の変化または前記印
加電圧の設定変更の有無に拘らず所定の開始操作があっ
たときのみ前記試料像調整手段による調整を開始する単
発モードとを切換可能としたことを特徴とする走査型電
子顕微鏡。 - 【請求項１０】 請求項５〜９のいずれかに記載の走査
型電子顕微鏡において、 前記試料像の視認性に関する画像特性値が、前記試料像
の輝度またはコントラストの少なくとも一つであること
を特徴とする走査型電子顕微鏡。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8009095A JPH09199070A (ja) | 1996-01-23 | 1996-01-23 | 走査型電子顕微鏡 |
| US08/691,029 US5677531A (en) | 1995-08-08 | 1996-08-07 | Scanning electron microscope |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8009095A JPH09199070A (ja) | 1996-01-23 | 1996-01-23 | 走査型電子顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09199070A true JPH09199070A (ja) | 1997-07-31 |
Family
ID=11711064
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8009095A Pending JPH09199070A (ja) | 1995-08-08 | 1996-01-23 | 走査型電子顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09199070A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009272288A (ja) * | 2008-12-15 | 2009-11-19 | Hitachi Ltd | 走査電子顕微鏡 |
-
1996
- 1996-01-23 JP JP8009095A patent/JPH09199070A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009272288A (ja) * | 2008-12-15 | 2009-11-19 | Hitachi Ltd | 走査電子顕微鏡 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |