JPH0950780A - 走査型電子顕微鏡 - Google Patents
走査型電子顕微鏡Info
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- JPH0950780A JPH0950780A JP7202346A JP20234695A JPH0950780A JP H0950780 A JPH0950780 A JP H0950780A JP 7202346 A JP7202346 A JP 7202346A JP 20234695 A JP20234695 A JP 20234695A JP H0950780 A JPH0950780 A JP H0950780A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】２次電子の増倍作用の程度に変化に伴う試料像
の変化を抑えることが可能な環境制御型の走査型電子顕
微鏡を提供する。 【解決手段】 試料３から放出される２次電子を、低真
空のガス雰囲気に調整された増倍領域Ａで増倍して正電
圧が印加された２次電子検出電極２に取り込み、該取り
込んだ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、２次電子の増倍作用の程度に関与
する物理量を検出する増倍環境検出手段４と、増倍環境
検出手段４の検出結果に基づいて、試料像の形成状態を
調整する試料像調整手段１１とを設ける。
の変化を抑えることが可能な環境制御型の走査型電子顕
微鏡を提供する。 【解決手段】 試料３から放出される２次電子を、低真
空のガス雰囲気に調整された増倍領域Ａで増倍して正電
圧が印加された２次電子検出電極２に取り込み、該取り
込んだ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、２次電子の増倍作用の程度に関与
する物理量を検出する増倍環境検出手段４と、増倍環境
検出手段４の検出結果に基づいて、試料像の形成状態を
調整する試料像調整手段１１とを設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、試料からの２次電
子を低真空のガス雰囲気中で増倍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。
子を低真空のガス雰囲気中で増倍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、ＳＥＭと略称
することがある。）は、ミクロな形態観察及び分析を行
な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、電子光学系及び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
かねばならない。従って、試料を自然状態でなく乾燥し
た状態でしか観察できない。試料が絶縁物のときは、帯
電によって観察が不可能に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。最近では特に試料を乾燥させず、「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。そこで、常温での飽和水蒸気圧である２７０
０Ｐａという極低真空下でも２次電子の検出が可能な増
倍方式を用いた環境制御型ＳＥＭが広く使用されつつあ
る。この環境制御型のＳＥＭでは、電子増倍作用を有す
るガス（典型例としては水蒸気）を試料室に最大２７０
０Ｐａまで供給した状態で、試料と対向する２次電子検
出電極に＋数１００Ｖの電圧を印加しつつ試料に電子ビ
ームを照射する（例えば特開平６−６０８４１号公報参
照）。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。電子増倍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。
することがある。）は、ミクロな形態観察及び分析を行
な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、電子光学系及び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
かねばならない。従って、試料を自然状態でなく乾燥し
た状態でしか観察できない。試料が絶縁物のときは、帯
電によって観察が不可能に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。最近では特に試料を乾燥させず、「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。そこで、常温での飽和水蒸気圧である２７０
０Ｐａという極低真空下でも２次電子の検出が可能な増
倍方式を用いた環境制御型ＳＥＭが広く使用されつつあ
る。この環境制御型のＳＥＭでは、電子増倍作用を有す
るガス（典型例としては水蒸気）を試料室に最大２７０
０Ｐａまで供給した状態で、試料と対向する２次電子検
出電極に＋数１００Ｖの電圧を印加しつつ試料に電子ビ
ームを照射する（例えば特開平６−６０８４１号公報参
照）。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。電子増倍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。
【０００３】
【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、観察対象の試料を交換する毎に試料室の真
空度（ガス圧）や２次電子検出電極への印加電圧を設定
している。ところが、２次電子検出電極の印加電圧や試
料室の真空度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、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、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、観察対象の試料を交換する毎に試料室の真
空度（ガス圧）や２次電子検出電極への印加電圧を設定
している。ところが、２次電子検出電極の印加電圧や試
料室の真空度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、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、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。
【０００４】本発明の目的は、２次電子の増倍作用の程
度に変化に伴う試料像の変化を抑えることが可能な環境
制御型の走査型電子顕微鏡を提供することにある。
度に変化に伴う試料像の変化を抑えることが可能な環境
制御型の走査型電子顕微鏡を提供することにある。
【０００５】
【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〜図４を参照して、上記課題を解決するための各
請求項に係る発明を説明する。但し、本発明は図示の形
態に限定されない。図１及び図２を参照して説明する
と、請求項１の発明は、試料３から放出される２次電子
を、低真空のガス雰囲気に調整された増倍領域Ａで増倍
して正電圧が印加された２次電子検出電極２に取り込
み、該取り込んだ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、２次電子の増倍作用の
程度に関与する物理量を検出する増倍環境検出手段４
と、増倍環境検出手段４の検出結果に基づいて、試料像
の形成状態を調整する試料像調整手段１１と、を備えて
上述した目的を達成する。請求項２の発明では、請求項
１記載の走査型電子顕微鏡において、試料像の視認性を
代表する値がその許容範囲に収束するように、試料像調
整手段１１が試料像の形成状態を調整する。請求項３の
発明では、請求項１記載の走査型電子顕微鏡において、
増倍環境検出手段４が上記物理量として増倍領域の真空
度を検出する。そして、試料像調整手段１１は、真空度
の検出結果に基づいて２次電子検出電極２への印加電圧
を調整する。図４を参照して説明すると、請求項４の発
明では、請求項１記載の走査型電子顕微鏡において、２
次電子検出電極２にて検出された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１４、１５、１６を有
し、試料像調整手段２４は、増倍環境検出手段４、１１
の検出結果に基づいて、信号処理回路１４、１５、１６
の処理条件を調整する。再び図１及び図２を参照して説
明すると、請求項５の発明は、試料３から放出される２
次電子を、低真空のガス雰囲気に調整された増倍領域Ａ
で増倍して正電圧が印加された２次電子検出電極２に取
り込み、該取り込んだ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、試料像の形成状態
を評価する試料像評価手段１８と、試料像評価手段１８
の評価結果に基づいて、２次電子の増倍作用の程度に関
与する物理量を調整する増倍環境調整手段１８と、を備
えて上述した目的を達成する。請求項６の発明では、請
求項５記載の走査型電子顕微鏡において、試料像の視認
性を代表する値がその許容範囲に収束するように、増倍
環境調整手段１８が上記物理量を調整する。請求項７の
発明では、請求項５記載の走査型電子顕微鏡において、
試料像評価手段１８の評価結果に基づいて、増倍環境調
整手段１８が２次電子検出電極２への印加電圧を調整す
る。請求項８の発明では、請求項２または６記載の走査
型電子顕微鏡において、試料像の視認性を代表する値
が、試料像の輝度又はコントラストの少なくとも一つで
ある。請求項９の発明は、試料３から放出される２次電
子を検出可能な２次電子検出電極２と、２次電子検出電
極２に正電圧を印加する電圧源１２と、電子増倍作用を
有するガスを試料３と２次電子検出電極２との間の増倍
領域Ａに供給するガス供給手段６と、増倍領域Ａを真空
排気する真空排気手段８と、を具備した走査型電子顕微
鏡において、増倍領域Ａの真空度を識別する真空度識別
手段４と、真空度識別手段４の識別結果に基づいて、電
圧源１２から２次電子検出電極２に印加する電圧を調整
する電圧調整手段１１と、を備えて上述した目的を達成
する。請求項１０の発明は、試料３から放出される２次
電子を検出可能な２次電子検出電極２と、２次電子検出
電極２に正電圧を印加する電圧源１２と、電子増倍作用
を有するガスを試料３と２次電子検出電極２との間の増
倍領域Ａに供給するガス供給手段６と、増倍領域Ａを真
空排気する真空排気手段８と、２次電子検出電極２にて
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１４、１５、１６と、を具備した走査型電子
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１８と、試料像評価手段１８の評価結果に基づい
て、電圧源１２から２次電子検出電極２に印加する電圧
を調整する電圧調整手段１８と、を備えて上述した目的
を達成する。請求項１１の発明は、試料３から放出され
る２次電子を検出可能な２次電子検出電極２と、２次電
子検出電極２に正電圧を印加する電圧源１２と、電子増
倍作用を有するガスを試料３と２次電子検出電極２との
間の増倍領域Ａに供給するガス供給手段６と、増倍領域
Ａを真空排気する真空排気手段８と、２次電子検出電極
２にて検出された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１４、１５、１６と、を具備した走査
型電子顕微鏡において、増倍領域Ａの真空度を識別する
真空度識別手段４と、真空度識別手段４の識別結果に基
づいて、電圧源１２から２次電子検出電極２に印加する
電圧を調整する第１の電圧調整手段１１と、第１の電圧
調整手段１１にて電圧が調整された後の試料像の形成状
態を評価する試料像評価手段１８と、試料像評価手段１
８の評価結果に基づいて、電圧源１２から２次電子検出
電極２に印加する電圧を調整する第２の電圧調整手段１
８と、を備えて上述した目的を達成する。
す図１〜図４を参照して、上記課題を解決するための各
請求項に係る発明を説明する。但し、本発明は図示の形
態に限定されない。図１及び図２を参照して説明する
と、請求項１の発明は、試料３から放出される２次電子
を、低真空のガス雰囲気に調整された増倍領域Ａで増倍
して正電圧が印加された２次電子検出電極２に取り込
み、該取り込んだ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、２次電子の増倍作用の
程度に関与する物理量を検出する増倍環境検出手段４
と、増倍環境検出手段４の検出結果に基づいて、試料像
の形成状態を調整する試料像調整手段１１と、を備えて
上述した目的を達成する。請求項２の発明では、請求項
１記載の走査型電子顕微鏡において、試料像の視認性を
代表する値がその許容範囲に収束するように、試料像調
整手段１１が試料像の形成状態を調整する。請求項３の
発明では、請求項１記載の走査型電子顕微鏡において、
増倍環境検出手段４が上記物理量として増倍領域の真空
度を検出する。そして、試料像調整手段１１は、真空度
の検出結果に基づいて２次電子検出電極２への印加電圧
を調整する。図４を参照して説明すると、請求項４の発
明では、請求項１記載の走査型電子顕微鏡において、２
次電子検出電極２にて検出された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１４、１５、１６を有
し、試料像調整手段２４は、増倍環境検出手段４、１１
の検出結果に基づいて、信号処理回路１４、１５、１６
の処理条件を調整する。再び図１及び図２を参照して説
明すると、請求項５の発明は、試料３から放出される２
次電子を、低真空のガス雰囲気に調整された増倍領域Ａ
で増倍して正電圧が印加された２次電子検出電極２に取
り込み、該取り込んだ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、試料像の形成状態
を評価する試料像評価手段１８と、試料像評価手段１８
の評価結果に基づいて、２次電子の増倍作用の程度に関
与する物理量を調整する増倍環境調整手段１８と、を備
えて上述した目的を達成する。請求項６の発明では、請
求項５記載の走査型電子顕微鏡において、試料像の視認
性を代表する値がその許容範囲に収束するように、増倍
環境調整手段１８が上記物理量を調整する。請求項７の
発明では、請求項５記載の走査型電子顕微鏡において、
試料像評価手段１８の評価結果に基づいて、増倍環境調
整手段１８が２次電子検出電極２への印加電圧を調整す
る。請求項８の発明では、請求項２または６記載の走査
型電子顕微鏡において、試料像の視認性を代表する値
が、試料像の輝度又はコントラストの少なくとも一つで
ある。請求項９の発明は、試料３から放出される２次電
子を検出可能な２次電子検出電極２と、２次電子検出電
極２に正電圧を印加する電圧源１２と、電子増倍作用を
有するガスを試料３と２次電子検出電極２との間の増倍
領域Ａに供給するガス供給手段６と、増倍領域Ａを真空
排気する真空排気手段８と、を具備した走査型電子顕微
鏡において、増倍領域Ａの真空度を識別する真空度識別
手段４と、真空度識別手段４の識別結果に基づいて、電
圧源１２から２次電子検出電極２に印加する電圧を調整
する電圧調整手段１１と、を備えて上述した目的を達成
する。請求項１０の発明は、試料３から放出される２次
電子を検出可能な２次電子検出電極２と、２次電子検出
電極２に正電圧を印加する電圧源１２と、電子増倍作用
を有するガスを試料３と２次電子検出電極２との間の増
倍領域Ａに供給するガス供給手段６と、増倍領域Ａを真
空排気する真空排気手段８と、２次電子検出電極２にて
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１４、１５、１６と、を具備した走査型電子
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１８と、試料像評価手段１８の評価結果に基づい
て、電圧源１２から２次電子検出電極２に印加する電圧
を調整する電圧調整手段１８と、を備えて上述した目的
を達成する。請求項１１の発明は、試料３から放出され
る２次電子を検出可能な２次電子検出電極２と、２次電
子検出電極２に正電圧を印加する電圧源１２と、電子増
倍作用を有するガスを試料３と２次電子検出電極２との
間の増倍領域Ａに供給するガス供給手段６と、増倍領域
Ａを真空排気する真空排気手段８と、２次電子検出電極
２にて検出された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１４、１５、１６と、を具備した走査
型電子顕微鏡において、増倍領域Ａの真空度を識別する
真空度識別手段４と、真空度識別手段４の識別結果に基
づいて、電圧源１２から２次電子検出電極２に印加する
電圧を調整する第１の電圧調整手段１１と、第１の電圧
調整手段１１にて電圧が調整された後の試料像の形成状
態を評価する試料像評価手段１８と、試料像評価手段１
８の評価結果に基づいて、電圧源１２から２次電子検出
電極２に印加する電圧を調整する第２の電圧調整手段１
８と、を備えて上述した目的を達成する。
【０００６】請求項１の発明では、２次電子の増倍作用
の程度に関与する物理量の変化を試料像の形成状態に反
映させて試料像を常に適正に保つことが可能となる。請
求項２の発明では、試料像の視認性が適正に保たれる。
請求項３の発明では、増倍領域Ａの真空度の変化に応じ
て２次電子検出電極２への印加電圧を調整して試料像を
適正に保つことができる。請求項４の発明では、２次電
子の増倍作用の程度に関与する物理量の変化を２次電子
信号の処理条件に反映させて試料像を常に適正に保つこ
とが可能となる。請求項５の発明では、試料像の変化に
応じて２次電子の増倍作用を調整して試料像を適正な状
態に制御することが可能となる。請求項６の発明では、
試料像の視認性が適正に保たれる。請求項７の発明で
は、試料像の変化に応じて２次電子検出電極２への印加
電圧を調整して最終的に形成される試料像の状態を適正
に保つことができる。請求項８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。請求項９の発明で
は、増倍領域Ａの真空度の変化に応じて２次電子検出電
極２への印加電圧を調整して試料像を適正に保つことが
できる。請求項１０の発明では、試料像の変化に応じて
２次電子検出電極２への印加電圧を調整して最終的に形
成される試料像の状態を適正に保つことができる。請求
項１１の発明では、増倍領域Ａの真空度の変化に応じて
２次電子検出電極２への印加電圧を調整して試料像を適
正化した上で、さらに試料像の状態に応じて２次電子検
出電極２への印加電圧を調整して試料像を最適化でき
る。
の程度に関与する物理量の変化を試料像の形成状態に反
映させて試料像を常に適正に保つことが可能となる。請
求項２の発明では、試料像の視認性が適正に保たれる。
請求項３の発明では、増倍領域Ａの真空度の変化に応じ
て２次電子検出電極２への印加電圧を調整して試料像を
適正に保つことができる。請求項４の発明では、２次電
子の増倍作用の程度に関与する物理量の変化を２次電子
信号の処理条件に反映させて試料像を常に適正に保つこ
とが可能となる。請求項５の発明では、試料像の変化に
応じて２次電子の増倍作用を調整して試料像を適正な状
態に制御することが可能となる。請求項６の発明では、
試料像の視認性が適正に保たれる。請求項７の発明で
は、試料像の変化に応じて２次電子検出電極２への印加
電圧を調整して最終的に形成される試料像の状態を適正
に保つことができる。請求項８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。請求項９の発明で
は、増倍領域Ａの真空度の変化に応じて２次電子検出電
極２への印加電圧を調整して試料像を適正に保つことが
できる。請求項１０の発明では、試料像の変化に応じて
２次電子検出電極２への印加電圧を調整して最終的に形
成される試料像の状態を適正に保つことができる。請求
項１１の発明では、増倍領域Ａの真空度の変化に応じて
２次電子検出電極２への印加電圧を調整して試料像を適
正化した上で、さらに試料像の状態に応じて２次電子検
出電極２への印加電圧を調整して試料像を最適化でき
る。
【０００７】
−第１の実施の形態− 図１〜図３を参照して本発明の第１の実施の形態を説明
する。図１は本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が形成される。２次電子検出電極２に
は、制御電源１２及びプリアンプ１４も接続される。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。
する。図１は本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が形成される。２次電子検出電極２に
は、制御電源１２及びプリアンプ１４も接続される。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。
【０００８】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から電子増倍作用を
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との間の増倍領域Ａの
真空度（ガス圧）が真空ゲージ４にて検出され、その検
出値は真空度制御回路９に入力される。真空度制御回路
９は、真空ゲージ４にて検出される真空度が、真空度設
定器１０にて設定された目標真空度に一致するようバル
ブ５、７の開閉を制御する。目標真空度は、例えば１０
０〜２７００Ｐａに設定される。
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から電子増倍作用を
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との間の増倍領域Ａの
真空度（ガス圧）が真空ゲージ４にて検出され、その検
出値は真空度制御回路９に入力される。真空度制御回路
９は、真空ゲージ４にて検出される真空度が、真空度設
定器１０にて設定された目標真空度に一致するようバル
ブ５、７の開閉を制御する。目標真空度は、例えば１０
０〜２７００Ｐａに設定される。
【０００９】真空度制御回路９にて真空度が目標値に制
御されると、そのときの真空度が演算回路１１に入力さ
れる。演算回路１１は、現在の真空度に対応した２次電
子検出電極２の印加電圧の適正値＋Ｖoptを予め与えら
れた関数に従って演算し、その適正値＋Ｖoptを制御電
源１２に指示する。制御電源１２は、指示された正の電
圧＋Ｖoptを２次電子検出電極２に印加する。適正値Ｖ
optは、現在の真空度に対して、試料像の輝度及びコン
トラストを許容範囲に保つのに必要な２次電子検出電極
２の印加電圧に相当する。演算回路１１に与える関数を
図示すると例えば図３のようになる。この例では、真空
度が低い（ガス圧が大きい）ほど２次電子とガス分子と
の衝突頻度が増加して電子増倍作用が大きくなるため、
それに応答して印加電圧を低下させている。なお、図３
の線図は、実験や計算機シュミレーションによって容易
に求めることができる。
御されると、そのときの真空度が演算回路１１に入力さ
れる。演算回路１１は、現在の真空度に対応した２次電
子検出電極２の印加電圧の適正値＋Ｖoptを予め与えら
れた関数に従って演算し、その適正値＋Ｖoptを制御電
源１２に指示する。制御電源１２は、指示された正の電
圧＋Ｖoptを２次電子検出電極２に印加する。適正値Ｖ
optは、現在の真空度に対して、試料像の輝度及びコン
トラストを許容範囲に保つのに必要な２次電子検出電極
２の印加電圧に相当する。演算回路１１に与える関数を
図示すると例えば図３のようになる。この例では、真空
度が低い（ガス圧が大きい）ほど２次電子とガス分子と
の衝突頻度が増加して電子増倍作用が大きくなるため、
それに応答して印加電圧を低下させている。なお、図３
の線図は、実験や計算機シュミレーションによって容易
に求めることができる。
【００１０】再び図１に戻って説明する。試料室１内の
増倍領域Ａの真空度が目標値に設定され、かつ２次電子
検出電極２に電圧Ｖoptが印加されると、試料３に電子
線が照射される。試料３から発生した２次電子は増倍領
域Ａを通過する際にガス増倍されて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１４及びメインアンプ１５で順
次増幅され、その後Ａ／Ｄ変換器１６にてデジタルの画
像信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器１６から出力される
画像信号はメモリ１７、試料像観察用のＣＲＴ２１及び
写真撮影用のＣＲＴ２２にそれぞれ導かれる。メモリ１
７には微調整回路１８が接続される。微調整回路１８
は、メモリ１７に取り込まれた画像信号を参照して、Ｃ
ＲＴ２１、２２に表示される試料像の輝度及びコントラ
ストが最適化されるように、制御電源１２から出力され
る適正値Ｖoptを微調整するとともに、Ｄ／Ａ変換器２
０を介してプリアンプ１４のゲイン及びＤＣレベルを微
調整する。
増倍領域Ａの真空度が目標値に設定され、かつ２次電子
検出電極２に電圧Ｖoptが印加されると、試料３に電子
線が照射される。試料３から発生した２次電子は増倍領
域Ａを通過する際にガス増倍されて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１４及びメインアンプ１５で順
次増幅され、その後Ａ／Ｄ変換器１６にてデジタルの画
像信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器１６から出力される
画像信号はメモリ１７、試料像観察用のＣＲＴ２１及び
写真撮影用のＣＲＴ２２にそれぞれ導かれる。メモリ１
７には微調整回路１８が接続される。微調整回路１８
は、メモリ１７に取り込まれた画像信号を参照して、Ｃ
ＲＴ２１、２２に表示される試料像の輝度及びコントラ
ストが最適化されるように、制御電源１２から出力され
る適正値Ｖoptを微調整するとともに、Ｄ／Ａ変換器２
０を介してプリアンプ１４のゲイン及びＤＣレベルを微
調整する。
【００１１】１９はオペレータの操作に応答して、自動
追従モードと単発モードの別を微調整回路１８に指示す
るモード指示器である。自動追従モードが指示されてい
るときは、ＣＲＴ２１、２２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ているか否かを微調整回路
１８がメモリ１７内の画像信号に基づいて監視し、最適
な状態から外れると制御電源１２の出力Ｖopt、プリア
ンプ１４のゲイン及びＤＣレベルの調整を自動的に行な
う。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２３から調整開始信号が出
力されたときのみ微調整回路１８が上記の微調整処理を
行なう。
追従モードと単発モードの別を微調整回路１８に指示す
るモード指示器である。自動追従モードが指示されてい
るときは、ＣＲＴ２１、２２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ているか否かを微調整回路
１８がメモリ１７内の画像信号に基づいて監視し、最適
な状態から外れると制御電源１２の出力Ｖopt、プリア
ンプ１４のゲイン及びＤＣレベルの調整を自動的に行な
う。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２３から調整開始信号が出
力されたときのみ微調整回路１８が上記の微調整処理を
行なう。
【００１２】以上の形態では、真空ゲージ４が増倍環境
検出手段及び真空度識別手段を、演算回路１１が試料像
調整手段、請求項１０以外の電圧調整手段、及び第１の
電圧調整手段を、プリアンプ１４、メインアンプ１５及
びＡ／Ｄ変換器１６が信号処理回路を、微調整回路１８
が試料像評価手段、増倍環境調整手段、請求項１０の電
圧調整手段及び第２の電圧調整手段を、制御電源１２が
電圧源を、ガス供給源６がガス供給手段を、ロータリー
ポンプ８が真空排気手段を、それぞれ構成する。
検出手段及び真空度識別手段を、演算回路１１が試料像
調整手段、請求項１０以外の電圧調整手段、及び第１の
電圧調整手段を、プリアンプ１４、メインアンプ１５及
びＡ／Ｄ変換器１６が信号処理回路を、微調整回路１８
が試料像評価手段、増倍環境調整手段、請求項１０の電
圧調整手段及び第２の電圧調整手段を、制御電源１２が
電圧源を、ガス供給源６がガス供給手段を、ロータリー
ポンプ８が真空排気手段を、それぞれ構成する。
【００１３】−第２の実施の形態− 図４は本発明の第２の実施の形態を示すものである。な
お、図４において図１と共通する部分には同一符号を付
し、それらの説明は省略する。図４の形態では、増倍領
域Ａの真空度及び２次電子検出電極２の電圧が真空度制
御回路９及び演算回路１１にて制御されると、そのとき
の真空度及び印加電圧の値が調整回路２４に出力され
る。調整回路２４は、ＣＲＴ２１、２２に表示される試
料像の輝度及びコントラストを最適化するために必要な
プリアンプ１４のゲイン及びＤＣレベルの設定値を、現
在の真空度及び印加電圧に基づいて特定し、それらの設
定値をＤ／Ａ変換器２０からプリアンプ１４に与える。
真空度及び印加電圧と、アンプゲイン及びＤＣレベルと
の関係は実験や計算機シュミレーションによって容易に
求めることができ、それらの関係をテーブル化して調整
回路２４に予め与えておけばよい。なお、本形態におい
ても、モード指示器１９及び設定スイッチ２３の操作に
より、試料像の調整を自動的に行う自動追従モードと、
設定スイッチ２３の操作に応じて試料像を調整する単発
モードとが切換可能である。
お、図４において図１と共通する部分には同一符号を付
し、それらの説明は省略する。図４の形態では、増倍領
域Ａの真空度及び２次電子検出電極２の電圧が真空度制
御回路９及び演算回路１１にて制御されると、そのとき
の真空度及び印加電圧の値が調整回路２４に出力され
る。調整回路２４は、ＣＲＴ２１、２２に表示される試
料像の輝度及びコントラストを最適化するために必要な
プリアンプ１４のゲイン及びＤＣレベルの設定値を、現
在の真空度及び印加電圧に基づいて特定し、それらの設
定値をＤ／Ａ変換器２０からプリアンプ１４に与える。
真空度及び印加電圧と、アンプゲイン及びＤＣレベルと
の関係は実験や計算機シュミレーションによって容易に
求めることができ、それらの関係をテーブル化して調整
回路２４に予め与えておけばよい。なお、本形態におい
ても、モード指示器１９及び設定スイッチ２３の操作に
より、試料像の調整を自動的に行う自動追従モードと、
設定スイッチ２３の操作に応じて試料像を調整する単発
モードとが切換可能である。
【００１４】図４の形態では、真空ゲージ４及び演算回
路１１が増倍環境検出手段を、調整回路２４が試料像調
整手段を、プリアンプ１４、メインアンプ１５及びＡ／
Ｄ変換器１６が信号処理回路を、制御電源１２が電圧源
を、ガス供給源６がガス供給手段を、ロータリーポンプ
８が真空排気手段をそれぞれ構成する。
路１１が増倍環境検出手段を、調整回路２４が試料像調
整手段を、プリアンプ１４、メインアンプ１５及びＡ／
Ｄ変換器１６が信号処理回路を、制御電源１２が電圧源
を、ガス供給源６がガス供給手段を、ロータリーポンプ
８が真空排気手段をそれぞれ構成する。
【００１５】なお、本発明は以上の形態に限らない。例
えば、試料室１の真空度及び２次電子検出電極２の電圧
を手動にて設定し、それらの設定値に基づいてプリアン
プ１４のゲインやＤＣレベル等を自動調整してもよい。
手動設定後の試料像の輝度やコントラストを自動的に評
価し、その評価結果に基づいて２次電子検出電極２の電
圧等を自動的に調整してもよい。図１の形態において、
演算回路１１による電圧の制御のみで試料像の輝度やコ
ントラストを実用上十分な程度に制御できるときは、微
調整回路１８による制御を省略してもよい。
えば、試料室１の真空度及び２次電子検出電極２の電圧
を手動にて設定し、それらの設定値に基づいてプリアン
プ１４のゲインやＤＣレベル等を自動調整してもよい。
手動設定後の試料像の輝度やコントラストを自動的に評
価し、その評価結果に基づいて２次電子検出電極２の電
圧等を自動的に調整してもよい。図１の形態において、
演算回路１１による電圧の制御のみで試料像の輝度やコ
ントラストを実用上十分な程度に制御できるときは、微
調整回路１８による制御を省略してもよい。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、２次
電子の増倍作用に関与する物理量の変化や試料像の形成
状態の変化に応じて増倍環境や２次電子信号の処理条件
を調整するようにしたので、２次電子の増倍作用の程度
に変化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、
を提供することができる。
電子の増倍作用に関与する物理量の変化や試料像の形成
状態の変化に応じて増倍環境や２次電子信号の処理条件
を調整するようにしたので、２次電子の増倍作用の程度
に変化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、
を提供することができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る環境制御型Ｓ
ＥＭのブロック図。
ＥＭのブロック図。
【図２】図１の２次電子検出電極及びその周囲の構成を
示す図。
示す図。
【図３】図１の演算回路に与えられる真空度と電圧の適
正値との対応関係の一例を示す図。
正値との対応関係の一例を示す図。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る環境制御型Ｓ
ＥＭのブロック図。
ＥＭのブロック図。
【符号の説明】 １ 試料室 ２ ２次電子検出電極 ３ 試料 ４ 真空ゲージ ５，７ バルブ ６ ガス供給源 ８ ロータリポンプ ９ 真空度制御回路 １０ 真空度設定器 １１ 演算回路 １２ 制御電源 １４ プリアンプ １５ メインアンプ １６ Ａ／Ｄ変換器 １７ メモリ １８ 微調整回路 １９ モード指示器 ２０ Ｄ／Ａ変換器 ２１ 観察用のＣＲＴ ２２ 写真撮影用のＣＲＴ ２３ 設定スイッチ ２４ 調整回路
Claims (11)
- 【請求項１】 試料から放出される２次電子を、低真空
のガス雰囲気に調整された増倍領域で増倍して正電圧が
印加された２次電子検出電極に取り込み、該取り込んだ
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２次電子の増倍作用の程度に関与する物理量を検出
する増倍環境検出手段と、 前記増倍環境検出手段の検出結果に基づいて、前記試料
像の形成状態を調整する試料像調整手段と、を備えたこ
とを特徴とする走査型電子顕微鏡。 - 【請求項２】 請求項１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、前記試料像の視認性を代表する
値がその許容範囲に収束するように前記試料像の形成状
態を調整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記載の走査型電子顕微鏡におい
て、 前記増倍環境検出手段は、前記物理量として前記増倍領
域の真空度を検出し、 前記試料像調整手段は、前記真空度の検出結果に基づい
て前記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４】 請求項１記載の走査型電子顕微鏡におい
て、 前記２次電子検出電極にて検出された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、前記増倍環境検出手段の検出結
果に基づいて、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５】 試料から放出される２次電子を、低真空
のガス雰囲気に調整された増倍領域で増倍して正電圧が
印加された２次電子検出電極に取り込み、該取り込んだ
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、 前記試料像の形成状態を評価する試料像評価手段と、 前記試料像評価手段の評価結果に基づいて、前記２次電
子の増倍作用の程度に関与する物理量を調整する増倍環
境調整手段と、を備えたことを特徴とする走査型電子顕
微鏡。 - 【請求項６】 請求項５記載の走査型電子顕微鏡におい
て、 前記増倍環境調整手段は、前記試料像の視認性を代表す
る値がその許容範囲に収束するように前記物理量を調整
す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記載の走査型電子顕微鏡におい
て、 前記増倍環境調整手段は、前記試料像評価手段の評価結
果に基づいて、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８】 請求項２または６記載の走査型電子顕微
鏡において、 前記試料像の視認性を代表する値が、前記試料像の輝度
又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。 - 【請求項９】 試料から放出される２次電子を検出可能
な２次電子検出電極と、 前記２次電子検出電極に正電圧を印加する電圧源と、 電子増倍作用を有するガスを前記試料と前記２次電子検
出電極との間の増倍領域に供給するガス供給手段と、 前記増倍領域を真空排気する真空排気手段と、 を具備した走査型電子顕微鏡において、 前記増倍領域の真空度を識別する真空度識別手段と、 前記真空度識別手段の識別結果に基づいて、前記電圧源
から前記２次電子検出電極に印加する電圧を調整する電
圧調整手段と、を備えたことを特徴とする走査型電子顕
微鏡。 - 【請求項１０】 試料から放出される２次電子を検出可
能な２次電子検出電極と、 前記２次電子検出電極に正電圧を印加する電圧源と、 電子増倍作用を有するガスを前記試料と前記２次電子検
出電極との間の増倍領域に供給するガス供給手段と、 前記増倍領域を真空排気する真空排気手段と、 前記２次電子検出電極にて検出された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と、を具備した走
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、 前記試料像評価手段の評価結果に基づいて、前記電圧源
から前記２次電子検出電極に印加する電圧を調整する電
圧調整手段と、を備えたことを特徴とする走査型電子顕
微鏡。 - 【請求項１１】 試料から放出される２次電子を検出可
能な２次電子検出電極と、 前記２次電子検出電極に正電圧を印加する電圧源と、 電子増倍作用を有するガスを前記試料と前記２次電子検
出電極との間の増倍領域に供給するガス供給手段と、 前記増倍領域を真空排気する真空排気手段と、 前記２次電子検出電極にて検出された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と、を具備した走
査型電子顕微鏡において、 前記増倍領域の真空度を識別する真空度識別手段と、 前記真空度識別手段の識別結果に基づいて、前記電圧源
から前記２次電子検出電極に印加する電圧を調整する第
１の電圧調整手段と、 前記第１の電圧調整手段にて前記電圧が調整された後の
前記試料像の形成状態を評価する試料像評価手段と、 前記試料像評価手段の評価結果に基づいて、前記電圧源
から前記２次電子検出電極に印加する電圧を調整する第
２の電圧調整手段と、を備えた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 |
|---|---|---|---|
| JP7202346A JPH0950780A (ja) | 1995-08-08 | 1995-08-08 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP7202346A JPH0950780A (ja) | 1995-08-08 | 1995-08-08 | 走査型電子顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0950780A true JPH0950780A (ja) | 1997-02-18 |
Family
ID=16456021
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7202346A Pending JPH0950780A (ja) | 1995-08-08 | 1995-08-08 | 走査型電子顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0950780A (ja) |
-
1995
- 1995-08-08 JP JP7202346A patent/JPH0950780A/ja active Pending
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