JPH1173903A - 走査電子顕微鏡のオートフォーカス方法 - Google Patents
走査電子顕微鏡のオートフォーカス方法Info
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- JPH1173903A JPH1173903A JP9232544A JP23254497A JPH1173903A JP H1173903 A JPH1173903 A JP H1173903A JP 9232544 A JP9232544 A JP 9232544A JP 23254497 A JP23254497 A JP 23254497A JP H1173903 A JPH1173903 A JP H1173903A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 観察画面上の試料の構造に偏りがある場合で
も、観察したい試料の構造部分のオートフォーカスの動
作を高い精度で行うことができる走査電子顕微鏡のオー
トフォーカス方法を実現する。 【解決手段】 画面全体を用いたオートフォーカスを実
行した後、メモリー３１には一次オートフォーカス実行
後の画面全体の検出信号が記憶される。メモリー３１に
記憶された検出信号は、データ積算ユニット３２に供給
され、このユニットで分割領域ごとに積算される。この
各領域ごとの積算値の数値の大きい領域で再度オートフ
ォーカスを実行すれば、より信号画像の変化が得やすく
なる。このため、各分割領域ごとの積算値をデータ比較
ユニット３３で比較を行い、例えば、最大の積算値が得
られた領域を選択する。データ比較ユニット３３は、垂
直走査信号発生回路７と水平走査信号発生回路９を制御
し、電子ビーム１の走査領域を選択した領域とする。こ
の走査領域を制限した状態で、二次オートフォーカスが
実行される。
も、観察したい試料の構造部分のオートフォーカスの動
作を高い精度で行うことができる走査電子顕微鏡のオー
トフォーカス方法を実現する。 【解決手段】 画面全体を用いたオートフォーカスを実
行した後、メモリー３１には一次オートフォーカス実行
後の画面全体の検出信号が記憶される。メモリー３１に
記憶された検出信号は、データ積算ユニット３２に供給
され、このユニットで分割領域ごとに積算される。この
各領域ごとの積算値の数値の大きい領域で再度オートフ
ォーカスを実行すれば、より信号画像の変化が得やすく
なる。このため、各分割領域ごとの積算値をデータ比較
ユニット３３で比較を行い、例えば、最大の積算値が得
られた領域を選択する。データ比較ユニット３３は、垂
直走査信号発生回路７と水平走査信号発生回路９を制御
し、電子ビーム１の走査領域を選択した領域とする。こ
の走査領域を制限した状態で、二次オートフォーカスが
実行される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子ビームのオー
トフォーカスを高い精度で行うことができる走査電子顕
微鏡のオートフォーカス方法に関する。
トフォーカスを高い精度で行うことができる走査電子顕
微鏡のオートフォーカス方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１は、オートフォーカス機能を有した
従来の走査電子顕微鏡の一例を示している。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。
従来の走査電子顕微鏡の一例を示している。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。
【０００３】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。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１１によって制御され
る。
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。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１１によって制御され
る。
【０００４】前記検出器６によって検出された信号は、
増幅器１２を介して水平，垂直走査信号が供給されてい
る陰極線管１３とフィルター回路１４に供給される。フ
ィルター回路１４の出力信号は絶対値回路１５を介して
積分回路１６に供給され、積分回路１６によって積分さ
れる。積分回路１６の積分値は、ＡＤ変換器１７によっ
てデジタル信号に変換され、制御回路１１内の信号強度
分布メモリー１９に記憶される。
増幅器１２を介して水平，垂直走査信号が供給されてい
る陰極線管１３とフィルター回路１４に供給される。フ
ィルター回路１４の出力信号は絶対値回路１５を介して
積分回路１６に供給され、積分回路１６によって積分さ
れる。積分回路１６の積分値は、ＡＤ変換器１７によっ
てデジタル信号に変換され、制御回路１１内の信号強度
分布メモリー１９に記憶される。
【０００５】制御回路１１内には信号強度分布メモリー
１９に記憶された多数の積分値の最大値を検出する最大
値検出ユニット２０を有している。更に、制御回路１１
は対物レンズ値設定データメモリー２１，補助コイル値
設定データメモリー２２を有している。対物レンズ値設
定データメモリー２１の値は、ＤＡ変換器２３を介して
対物レンズ駆動回路２４に供給される。
１９に記憶された多数の積分値の最大値を検出する最大
値検出ユニット２０を有している。更に、制御回路１１
は対物レンズ値設定データメモリー２１，補助コイル値
設定データメモリー２２を有している。対物レンズ値設
定データメモリー２１の値は、ＤＡ変換器２３を介して
対物レンズ駆動回路２４に供給される。
【０００６】また、補助コイル値設定データメモリー２
２の値はＤＡ変換器２５を介して補助コイル２６の駆動
回路２７に供給される。なお、２８は対物レンズ値変換
ユニット，２９はオートフォーカスユニットである。こ
のような構成の動作は次の通りである。
２の値はＤＡ変換器２５を介して補助コイル２６の駆動
回路２７に供給される。なお、２８は対物レンズ値変換
ユニット，２９はオートフォーカスユニットである。こ
のような構成の動作は次の通りである。
【０００７】通常の２次電子像を観察する場合、所望の
走査速度となるよう制御回路１１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２，３により偏向を受け、試料５の
所望領域を走査する。
走査速度となるよう制御回路１１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２，３により偏向を受け、試料５の
所望領域を走査する。
【０００８】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１２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１３に供給されることから、陰
極線管１３には試料の２次電子像が表示される。
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１２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１３に供給されることから、陰
極線管１３には試料の２次電子像が表示される。
【０００９】次にオートフォーカス動作について図２
（ａ）の補助コイル２６の動作曲線、図２（ｂ）の対物
レンズ４の動作曲線を参照しながら説明する。なお、図
２（ａ），（ｂ）の横軸は時間であり、縦軸は励磁強度
（試料表面とレンズとの間の距離に等しい）である。
（ａ）の補助コイル２６の動作曲線、図２（ｂ）の対物
レンズ４の動作曲線を参照しながら説明する。なお、図
２（ａ），（ｂ）の横軸は時間であり、縦軸は励磁強度
（試料表面とレンズとの間の距離に等しい）である。
【００１０】まず、対物レンズ値設定データメモリー２
１に図２（ｂ）に示す初期値Ｚｏを設定し、この初期値
に基づいて対物レンズ駆動回路２４を動作させ、対物レ
ンズ４を励磁する。次にオートフォーカススタートユニ
ット２９を動作させ、補助コイル値設定データメモリー
２２の値を図２（ａ）に示すように変化させる。図２
（ａ）では設定値の変化を便宜上直線状に示したが、具
体的には図３（ａ）に示すようにステップ状に変化させ
る。
１に図２（ｂ）に示す初期値Ｚｏを設定し、この初期値
に基づいて対物レンズ駆動回路２４を動作させ、対物レ
ンズ４を励磁する。次にオートフォーカススタートユニ
ット２９を動作させ、補助コイル値設定データメモリー
２２の値を図２（ａ）に示すように変化させる。図２
（ａ）では設定値の変化を便宜上直線状に示したが、具
体的には図３（ａ）に示すようにステップ状に変化させ
る。
【００１１】このステップ状の変化の都度、偏向コイル
２，３には試料５上の所望領域を１回走査するための走
査信号が供給される。試料５への電子ビームの照射に基
づいて発生した２次電子は検出器６によって検出され
る。検出信号は増幅器１２によって増幅され、フィルタ
ー回路１４によって特定の周波数成分をカットした後、
絶対値回路１５において負信号が反転される。
２，３には試料５上の所望領域を１回走査するための走
査信号が供給される。試料５への電子ビームの照射に基
づいて発生した２次電子は検出器６によって検出され
る。検出信号は増幅器１２によって増幅され、フィルタ
ー回路１４によって特定の周波数成分をカットした後、
絶対値回路１５において負信号が反転される。
【００１２】絶対値回路１５の出力は積分回路１６に供
給されて信号の積分が行われる。この積分は試料上の所
望領域の１回の２次元走査の期間実行され、その走査が
終了した後、積分値はＡＤ変換器１７を介して制御回路
１１内の信号強度分布メモリー１９に送られて記憶され
る。このような積分動作を補助コイル２６のステップ状
の励磁変化ごとに、そして、＋Ａから−Ａまで行うと、
図３（ｂ）に示す分布がメモリー１９に記憶されること
になる。
給されて信号の積分が行われる。この積分は試料上の所
望領域の１回の２次元走査の期間実行され、その走査が
終了した後、積分値はＡＤ変換器１７を介して制御回路
１１内の信号強度分布メモリー１９に送られて記憶され
る。このような積分動作を補助コイル２６のステップ状
の励磁変化ごとに、そして、＋Ａから−Ａまで行うと、
図３（ｂ）に示す分布がメモリー１９に記憶されること
になる。
【００１３】制御回路１１内の最大値検出ユニット２０
は、図３（ｂ）の分布の最大値を検出し、その時の補助
コイル２６への励磁強度を対物レンズ値変換ユニット２
８に供給する。なお、この最大値の励磁の時に電子ビー
ムのフォーカスが合っている。この結果、対物レンズ値
設定データメモリー２１の値は初期設定値Ｚｏにフォー
カスが合っているときの補助コイルの励磁強度分（初期
値Ｚｏと合焦点位置とのずれ量）ΔＺ１が加算された値
となる。
は、図３（ｂ）の分布の最大値を検出し、その時の補助
コイル２６への励磁強度を対物レンズ値変換ユニット２
８に供給する。なお、この最大値の励磁の時に電子ビー
ムのフォーカスが合っている。この結果、対物レンズ値
設定データメモリー２１の値は初期設定値Ｚｏにフォー
カスが合っているときの補助コイルの励磁強度分（初期
値Ｚｏと合焦点位置とのずれ量）ΔＺ１が加算された値
となる。
【００１４】対物レンズ４の励磁をＺｏ＋ΔＺ１に設定
した後、再度上記したオートフォーカス動作を実行し、
その時のＺｏ＋ΔＺ１と合焦点値とのずれ量ΔＺ２につ
いては、補助コイル値設定データメモリー２９にセット
される。このセットされる対物レンズの励磁値ΔＺ１と
補助コイルの励磁値ΔＺ２とは、図２（ａ），（ｂ）に
示されている。このΔＺ１とΔＺ２との設定完了によっ
てオートフォーカス動作は終了する。
した後、再度上記したオートフォーカス動作を実行し、
その時のＺｏ＋ΔＺ１と合焦点値とのずれ量ΔＺ２につ
いては、補助コイル値設定データメモリー２９にセット
される。このセットされる対物レンズの励磁値ΔＺ１と
補助コイルの励磁値ΔＺ２とは、図２（ａ），（ｂ）に
示されている。このΔＺ１とΔＺ２との設定完了によっ
てオートフォーカス動作は終了する。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】上述したオートフォー
カス動作においては、試料上で電子ビームのフォーカス
を変化させ、観察画面上に表示している画像全体の信号
の変化により、合焦点位置を検出している。しかしなが
ら、観察画面上に表示している試料の構造が全体として
偏りがある場合がある。
カス動作においては、試料上で電子ビームのフォーカス
を変化させ、観察画面上に表示している画像全体の信号
の変化により、合焦点位置を検出している。しかしなが
ら、観察画面上に表示している試料の構造が全体として
偏りがある場合がある。
【００１６】例えば、図４は観察画面の一例を示してい
るが、この図４の例では、観察画面Ｄの右上の領域に比
較的凹凸の激しい構造Ｒが分布し、その他の領域は平坦
となっている。このような場合、構造Ｒの領域で電子ビ
ームのフォーカスを合わせたいわけであるが、構造のな
い平坦部分での検出信号も情報として取り込むことにな
るので、フォーカスを合わせたい領域の情報量を効率良
く使用することができない。その結果、オートフォーカ
ス時の画像情報を効率良く使うことができないため、フ
ォーカスを合わせるための精度に影響を与える。
るが、この図４の例では、観察画面Ｄの右上の領域に比
較的凹凸の激しい構造Ｒが分布し、その他の領域は平坦
となっている。このような場合、構造Ｒの領域で電子ビ
ームのフォーカスを合わせたいわけであるが、構造のな
い平坦部分での検出信号も情報として取り込むことにな
るので、フォーカスを合わせたい領域の情報量を効率良
く使用することができない。その結果、オートフォーカ
ス時の画像情報を効率良く使うことができないため、フ
ォーカスを合わせるための精度に影響を与える。
【００１７】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、観察画面上の試料の構造に偏りが
ある場合でも、観察したい試料の構造部分のオートフォ
ーカス等の動作を高い精度で行うことができる走査電子
顕微鏡のオートフォーカス方法を実現するにある。
もので、その目的は、観察画面上の試料の構造に偏りが
ある場合でも、観察したい試料の構造部分のオートフォ
ーカス等の動作を高い精度で行うことができる走査電子
顕微鏡のオートフォーカス方法を実現するにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】第１の発明に基づく走査
電子顕微鏡のオートフォーカス方法は、試料上の電子ビ
ームのフォーカスの状態を段階的に変化させ、各段階に
おける試料上の特定領域の電子ビームの走査に基づいて
得られた検出信号を積算し、積算値を比較することによ
って最大の積算値が得られたフォーカスの状態に電子ビ
ームを制御するようにした走査電子顕微鏡のオートフォ
ーカス方法において、前記特定領域全体の一次オートフ
ォーカスを実行した後、特定領域を複数の領域に分割
し、各分割領域ごとの電子ビームの走査によって得られ
た検出信号を積算し、この積算値に応じて分割領域を選
択し、選択された分割領域で二次オートフォーカス動作
を実行するようにしたことを特徴としている。
電子顕微鏡のオートフォーカス方法は、試料上の電子ビ
ームのフォーカスの状態を段階的に変化させ、各段階に
おける試料上の特定領域の電子ビームの走査に基づいて
得られた検出信号を積算し、積算値を比較することによ
って最大の積算値が得られたフォーカスの状態に電子ビ
ームを制御するようにした走査電子顕微鏡のオートフォ
ーカス方法において、前記特定領域全体の一次オートフ
ォーカスを実行した後、特定領域を複数の領域に分割
し、各分割領域ごとの電子ビームの走査によって得られ
た検出信号を積算し、この積算値に応じて分割領域を選
択し、選択された分割領域で二次オートフォーカス動作
を実行するようにしたことを特徴としている。
【００１９】第１の発明では、特定領域全体の一次オー
トフォーカスを実行した後、特定領域を複数の領域に分
割し、各分割領域ごとの電子ビームの走査によって得ら
れた検出信号を積算し、積算値の大きな分割領域、ある
いは、積算値が特定の範囲に入っている分割領域を選択
し、選択された分割領域で二次オートフォーカス動作を
実行する。
トフォーカスを実行した後、特定領域を複数の領域に分
割し、各分割領域ごとの電子ビームの走査によって得ら
れた検出信号を積算し、積算値の大きな分割領域、ある
いは、積算値が特定の範囲に入っている分割領域を選択
し、選択された分割領域で二次オートフォーカス動作を
実行する。
【００２０】第２の発明に基づく走査電子顕微鏡のオー
トフォーカス方法は、第１の発明において、各分割領域
ごとの電子ビームの走査によって得られた検出信号を積
算し、積算値が所定のしきい値以上の分割領域を選択
し、選択された分割領域で二次オートフォーカス動作を
実行することを特徴としている。
トフォーカス方法は、第１の発明において、各分割領域
ごとの電子ビームの走査によって得られた検出信号を積
算し、積算値が所定のしきい値以上の分割領域を選択
し、選択された分割領域で二次オートフォーカス動作を
実行することを特徴としている。
【００２１】第２の発明では、特定のしきい値以上の分
割領域を選択する。第３の発明に基づく走査電子顕微鏡
のオートフォーカス方法は、第１の発明において、各分
割領域ごとの電子ビームの走査によって得られた検出信
号を積算し、各積算値の平均値を求め、この平均値に応
じてしきい値の範囲を決め、しきい値の範囲内の積算値
の分割領域を選択し、選択された分割領域で二次オート
フォーカス動作を実行することを特徴としている。
割領域を選択する。第３の発明に基づく走査電子顕微鏡
のオートフォーカス方法は、第１の発明において、各分
割領域ごとの電子ビームの走査によって得られた検出信
号を積算し、各積算値の平均値を求め、この平均値に応
じてしきい値の範囲を決め、しきい値の範囲内の積算値
の分割領域を選択し、選択された分割領域で二次オート
フォーカス動作を実行することを特徴としている。
【００２２】第３の発明では、各分割領域の積算値の平
均値を求め、この平均値に応じてしきい値の範囲を決
め、しきい値の範囲内の積算値の分割領域を選択する。
第４の発明に基づく走査電子顕微鏡のオートフォーカス
方法は、試料上の電子ビームのフォーカスの状態を段階
的に変化させ、各段階における試料上の特定領域の電子
ビームの走査に基づいて得られた検出信号を積算し、積
算値を比較することによって最大の積算値が得られたフ
ォーカスの状態に電子ビームを制御するようにした走査
電子顕微鏡のオートフォーカス方法において、前記特定
領域全体の一次オートフォーカスを実行した後、特定領
域を複数の領域に分割し、各分割領域ごとの電子ビーム
の走査によって得られた検出信号から各分割領域のコン
トラスト値を求め、このコントラスト値の大きな分割領
域を選択し、選択された分割領域で二次オートフォーカ
ス動作を実行するようにしたことを特徴としている。
均値を求め、この平均値に応じてしきい値の範囲を決
め、しきい値の範囲内の積算値の分割領域を選択する。
第４の発明に基づく走査電子顕微鏡のオートフォーカス
方法は、試料上の電子ビームのフォーカスの状態を段階
的に変化させ、各段階における試料上の特定領域の電子
ビームの走査に基づいて得られた検出信号を積算し、積
算値を比較することによって最大の積算値が得られたフ
ォーカスの状態に電子ビームを制御するようにした走査
電子顕微鏡のオートフォーカス方法において、前記特定
領域全体の一次オートフォーカスを実行した後、特定領
域を複数の領域に分割し、各分割領域ごとの電子ビーム
の走査によって得られた検出信号から各分割領域のコン
トラスト値を求め、このコントラスト値の大きな分割領
域を選択し、選択された分割領域で二次オートフォーカ
ス動作を実行するようにしたことを特徴としている。
【００２３】第４の発明では、特定領域全体のオートフ
ォーカスを実行した後、特定領域を複数の領域に分割
し、各分割領域ごとの電子ビームの走査によって得られ
た検出信号から各分割領域のコントラスト値を求め、こ
のコントラスト値に応じて分割領域を選択し、選択され
た分割領域で二次オートフォーカス動作を実行する。
ォーカスを実行した後、特定領域を複数の領域に分割
し、各分割領域ごとの電子ビームの走査によって得られ
た検出信号から各分割領域のコントラスト値を求め、こ
のコントラスト値に応じて分割領域を選択し、選択され
た分割領域で二次オートフォーカス動作を実行する。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図５は、本発明に基づくオ
ートフォーカス方法を実施するための走査電子顕微鏡の
一例を示しているが、図１の構成と同一ないしは類似の
要素には同一番号を付して詳細な説明は省略する。
施の形態を詳細に説明する。図５は、本発明に基づくオ
ートフォーカス方法を実施するための走査電子顕微鏡の
一例を示しているが、図１の構成と同一ないしは類似の
要素には同一番号を付して詳細な説明は省略する。
【００２５】この図５に示した構成において、試料５か
らの２次電子は、２次電子検出器６によって検出される
が、この検出信号は、増幅器１２、フィルター回路１
４、絶対値回路１５を介してＡＤ変換器１７に供給され
る。
らの２次電子は、２次電子検出器６によって検出される
が、この検出信号は、増幅器１２、フィルター回路１
４、絶対値回路１５を介してＡＤ変換器１７に供給され
る。
【００２６】ＡＤ変換器１７でディジタル信号に変換さ
れた検出信号は、制御回路１１内のメモリー３１に記憶
される。メモリー３１に記憶された信号は、データ積算
ユニット３２において信号の積算が行われる。
れた検出信号は、制御回路１１内のメモリー３１に記憶
される。メモリー３１に記憶された信号は、データ積算
ユニット３２において信号の積算が行われる。
【００２７】データ積算ユニット３２で積算された信号
は、信号強度分布メモリー１９あるいはデータ比較ユニ
ット３３に供給される。データ比較ユニット３３は、デ
ータの比較を行い、垂直走査信号発生回路７と水平走査
信号発生回路９とを制御する。このような構成の動作を
次に説明する。
は、信号強度分布メモリー１９あるいはデータ比較ユニ
ット３３に供給される。データ比較ユニット３３は、デ
ータの比較を行い、垂直走査信号発生回路７と水平走査
信号発生回路９とを制御する。このような構成の動作を
次に説明する。
【００２８】まず、図１〜図３を用いて説明した観察画
面全体を用いたオートフォーカスと同様な動作が実行さ
れる。すなわち、対物レンズ値設定データメモリー２１
に図２（ｂ）に示す初期値Ｚｏを設定し、この初期値に
基づいて対物レンズ駆動回路２４を動作させ、対物レン
ズ４を励磁する。次にオートフォーカススタートユニッ
ト２９を動作させ、補助コイル値設定データメモリー２
２の値を図２（ａ）に示すように変化させる。
面全体を用いたオートフォーカスと同様な動作が実行さ
れる。すなわち、対物レンズ値設定データメモリー２１
に図２（ｂ）に示す初期値Ｚｏを設定し、この初期値に
基づいて対物レンズ駆動回路２４を動作させ、対物レン
ズ４を励磁する。次にオートフォーカススタートユニッ
ト２９を動作させ、補助コイル値設定データメモリー２
２の値を図２（ａ）に示すように変化させる。
【００２９】このステップ状の変化の都度、偏向コイル
２，３には試料５上の所望領域を１回走査するための走
査信号が供給される。試料５への電子ビームの照射に基
づいて発生した２次電子は検出器６によって検出され
る。検出信号は増幅器１２によって増幅され、フィルタ
ー回路１４によって特定の周波数成分をカットした後、
絶対値回路１５において負信号が反転される。
２，３には試料５上の所望領域を１回走査するための走
査信号が供給される。試料５への電子ビームの照射に基
づいて発生した２次電子は検出器６によって検出され
る。検出信号は増幅器１２によって増幅され、フィルタ
ー回路１４によって特定の周波数成分をカットした後、
絶対値回路１５において負信号が反転される。
【００３０】絶対値回路１５の出力はＡＤ変換器１７に
よってディジタル信号に変換された後、メモリー３１に
供給されて記憶される。メモリー３１に記憶された信号
はデータ積算ユニット３２において１画面分の信号が積
算される。この積分値は制御回路１１内の信号強度分布
メモリー１９に送られて記憶される。このような積分動
作を補助コイル２６のステップ状の励磁変化ごとに、そ
して、＋Ａから−Ａまで行うと、図３（ｂ）に示す分布
がメモリー１９に記憶されることになる。
よってディジタル信号に変換された後、メモリー３１に
供給されて記憶される。メモリー３１に記憶された信号
はデータ積算ユニット３２において１画面分の信号が積
算される。この積分値は制御回路１１内の信号強度分布
メモリー１９に送られて記憶される。このような積分動
作を補助コイル２６のステップ状の励磁変化ごとに、そ
して、＋Ａから−Ａまで行うと、図３（ｂ）に示す分布
がメモリー１９に記憶されることになる。
【００３１】制御回路１１内の最大値検出ユニット２０
は、図３（ｂ）の分布の最大値を検出し、その時の補助
コイル２６への励磁強度を対物レンズ値変換ユニット２
８に供給する。なお、この最大値の励磁の時に電子ビー
ムのフォーカスが合っている。この結果、対物レンズ値
設定データメモリー２１の値は初期設定値Ｚｏにフォー
カスが合っているときの補助コイルの励磁強度分（初期
値Ｚｏと合焦点位置とのずれ量）ΔＺ１が加算された値
となる。
は、図３（ｂ）の分布の最大値を検出し、その時の補助
コイル２６への励磁強度を対物レンズ値変換ユニット２
８に供給する。なお、この最大値の励磁の時に電子ビー
ムのフォーカスが合っている。この結果、対物レンズ値
設定データメモリー２１の値は初期設定値Ｚｏにフォー
カスが合っているときの補助コイルの励磁強度分（初期
値Ｚｏと合焦点位置とのずれ量）ΔＺ１が加算された値
となる。
【００３２】このような画面全体を用いた一次オートフ
ォーカスを実行した後、メモリー３１には一次オートフ
ォーカス実行後の画面全体の検出信号が記憶される。こ
の１画面の領域は、図４に示したような構造を有した試
料に対して、例えば、図６に示すようにａ）〜ｉ）の９
つの領域に仮想的に分割される。分割領域ごとにメモリ
ー３１に記憶された検出信号は、データ積算ユニット３
２に供給され、このユニットで積算される。
ォーカスを実行した後、メモリー３１には一次オートフ
ォーカス実行後の画面全体の検出信号が記憶される。こ
の１画面の領域は、図４に示したような構造を有した試
料に対して、例えば、図６に示すようにａ）〜ｉ）の９
つの領域に仮想的に分割される。分割領域ごとにメモリ
ー３１に記憶された検出信号は、データ積算ユニット３
２に供給され、このユニットで積算される。
【００３３】図７は各分割領域ごと積算結果を示してい
る。この図から明らかなように、試料表面上、凹凸の激
しい構造の領域の積算値は大きな値となり、逆に、平坦
な構造の領域の積算値は小さな値となる。すなわち、凹
凸の激しい領域ｃ）の積算値は７００と大きな値とな
り、平坦な領域であるａ），ｄ），ｈ），ｉ）は１００
と小さな値となる。
る。この図から明らかなように、試料表面上、凹凸の激
しい構造の領域の積算値は大きな値となり、逆に、平坦
な構造の領域の積算値は小さな値となる。すなわち、凹
凸の激しい領域ｃ）の積算値は７００と大きな値とな
り、平坦な領域であるａ），ｄ），ｈ），ｉ）は１００
と小さな値となる。
【００３４】この各領域ごとの積算値は、試料上の構造
の有無を示しており、数値の大きい領域（試料上に構造
をより多く有する領域）で再度オートフォーカスを実行
すれば、より信号画像の変化が得やすくなる。
の有無を示しており、数値の大きい領域（試料上に構造
をより多く有する領域）で再度オートフォーカスを実行
すれば、より信号画像の変化が得やすくなる。
【００３５】このため、この実施の形態では、各分割領
域ごとの積算値をデータ比較ユニット３３で比較を行
い、例えば、最大の積算値が得られた領域ｃ）を選択す
る。この選択に基づき、データ比較ユニット３３は、垂
直走査信号発生回路７と水平走査信号発生回路９を制御
し、電子ビーム１の走査領域をｃ）の領域とする。
域ごとの積算値をデータ比較ユニット３３で比較を行
い、例えば、最大の積算値が得られた領域ｃ）を選択す
る。この選択に基づき、データ比較ユニット３３は、垂
直走査信号発生回路７と水平走査信号発生回路９を制御
し、電子ビーム１の走査領域をｃ）の領域とする。
【００３６】この走査領域を制限した状態で、前記した
と同様なオートフォーカス動作（二次オートフォーカ
ス）が実行される。この場合、補助コイル２６へのステ
ップ状の励磁変化は、図８（ａ）に示すように、一次オ
ートフォーカスの時に比べて狭い範囲とされる。なお、
図８（ｂ）は対物レンズ４の動作曲線である。
と同様なオートフォーカス動作（二次オートフォーカ
ス）が実行される。この場合、補助コイル２６へのステ
ップ状の励磁変化は、図８（ａ）に示すように、一次オ
ートフォーカスの時に比べて狭い範囲とされる。なお、
図８（ｂ）は対物レンズ４の動作曲線である。
【００３７】このように、一次と二次のオートフォーカ
スが実行された後、二次オートフォーカスの結果に基づ
いたフォーカスの状態で画面全体の観察が実施される。
したがって、試料の観察画面上特に構造を有した領域に
最適にフォーカスがあった状態で像の観察を行うことが
できる。
スが実行された後、二次オートフォーカスの結果に基づ
いたフォーカスの状態で画面全体の観察が実施される。
したがって、試料の観察画面上特に構造を有した領域に
最適にフォーカスがあった状態で像の観察を行うことが
できる。
【００３８】上記した実施の形態では、分割した領域の
中で二次オートフォーカスを実行する領域を選択するに
際し、最大の積算値が得られた領域を選択したが、他の
選択方法を用いても良い。例えば、しきい値を事前に設
定し、しきい値以上の積算値を有した領域を選択するよ
うにしても良い。
中で二次オートフォーカスを実行する領域を選択するに
際し、最大の積算値が得られた領域を選択したが、他の
選択方法を用いても良い。例えば、しきい値を事前に設
定し、しきい値以上の積算値を有した領域を選択するよ
うにしても良い。
【００３９】例えば、図７の例では、４００をしきい値
とし、しきい値以上の３つの領域ｂ），ｃ），ｆ）で二
次オートフォーカスを実行するようにしても良い。ま
た、しきい値の上限と下限を設定し、積算値がその間に
分布する領域を選択しても良い。
とし、しきい値以上の３つの領域ｂ），ｃ），ｆ）で二
次オートフォーカスを実行するようにしても良い。ま
た、しきい値の上限と下限を設定し、積算値がその間に
分布する領域を選択しても良い。
【００４０】一つの例として、全分割領域の積算値の平
均値の±１０％をしきい値とした場合、図９に示した画
面分割例では、平均値が５１０となり、平均値の＋１０
％である５６１と、平均値の−１０％である４５９がし
きい値となる。図９の例では、９つの分割領域の積算値
は、全てこのしきい値以内であるため、二次オートフォ
ーカスでは、画面全体が用いられる。
均値の±１０％をしきい値とした場合、図９に示した画
面分割例では、平均値が５１０となり、平均値の＋１０
％である５６１と、平均値の−１０％である４５９がし
きい値となる。図９の例では、９つの分割領域の積算値
は、全てこのしきい値以内であるため、二次オートフォ
ーカスでは、画面全体が用いられる。
【００４１】上記した実施の形態では、画面全体を分割
し、各分割領域ごとの積算値を求め、この積算値を比較
して二次オートフォーカスを動作を実行する領域を選択
したが、積算値を比較する方法以外にも、各分割領域の
コントラスト値を比較するようにしても良い。
し、各分割領域ごとの積算値を求め、この積算値を比較
して二次オートフォーカスを動作を実行する領域を選択
したが、積算値を比較する方法以外にも、各分割領域の
コントラスト値を比較するようにしても良い。
【００４２】図１０はこのコントラスト値を比較する方
法を実施する場合の走査電子顕微鏡の部分構成を示して
いる。図１０において、ＡＤ変換器１７でディジタル信
号に変換された検出信号は、制御回路１１内のメモリー
３１に供給されて記憶される。
法を実施する場合の走査電子顕微鏡の部分構成を示して
いる。図１０において、ＡＤ変換器１７でディジタル信
号に変換された検出信号は、制御回路１１内のメモリー
３１に供給されて記憶される。
【００４３】メモリー３１に記憶された信号は、データ
積算ユニット３２に供給されると共に、コントラスト値
検出ユニット３４に供給される。データ積算ユニット３
２で積算された値は、信号強度分布メモリー１９に供給
される。
積算ユニット３２に供給されると共に、コントラスト値
検出ユニット３４に供給される。データ積算ユニット３
２で積算された値は、信号強度分布メモリー１９に供給
される。
【００４４】コントラスト値検出ユニット３４は、メモ
リー３１に記憶された検出信号のコントラスト値、すな
わち、信号のピークツーピーク値を検出する。このコン
トラスト値の検出は、画面全体を分割した各分割領域ご
とに行われる。各分割領域ごとのコントラスト値は、デ
ータ比較ユニット３５に供給される。
リー３１に記憶された検出信号のコントラスト値、すな
わち、信号のピークツーピーク値を検出する。このコン
トラスト値の検出は、画面全体を分割した各分割領域ご
とに行われる。各分割領域ごとのコントラスト値は、デ
ータ比較ユニット３５に供給される。
【００４５】ここで、検出されるコントラスト値は、観
察画面に対応した試料上の凹凸が激しい構造の存在する
領域では大きくなり、平坦な試料構造では小さい。その
結果、最大のコントラスト値の分割領域、特定のしきい
値以上の分割領域、あるいは、特定のしきい値の範囲内
に含まれる分割領域がデータ比較ユニット３５で選択さ
れる。
察画面に対応した試料上の凹凸が激しい構造の存在する
領域では大きくなり、平坦な試料構造では小さい。その
結果、最大のコントラスト値の分割領域、特定のしきい
値以上の分割領域、あるいは、特定のしきい値の範囲内
に含まれる分割領域がデータ比較ユニット３５で選択さ
れる。
【００４６】データ比較ユニット３５は、図示していな
いが、図５の垂直走査信号発生回路７と水平走査信号発
生回路９とを制御し、選択した分割領域で電子ビーム１
の走査を行わせる。この選択領域での電子ビームの走査
によって検出された信号により、二次のオートフォーカ
ス動作が実行される。
いが、図５の垂直走査信号発生回路７と水平走査信号発
生回路９とを制御し、選択した分割領域で電子ビーム１
の走査を行わせる。この選択領域での電子ビームの走査
によって検出された信号により、二次のオートフォーカ
ス動作が実行される。
【００４７】以上本発明の実施の形態を詳述したが、本
発明は上記した形態に限定されない。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、補助
レンズを用いてステップ状のフォーカス変化を実行した
が、補助レンズを用いず、ステップ状のフォーカス変化
を対物レンズを用いて行っても良い。
発明は上記した形態に限定されない。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、補助
レンズを用いてステップ状のフォーカス変化を実行した
が、補助レンズを用いず、ステップ状のフォーカス変化
を対物レンズを用いて行っても良い。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように、第１〜第３の発明
では、特定領域全体の一次オートフォーカスを実行した
後、特定領域を複数の領域に分割し、各分割領域ごとの
電子ビームの走査によって得られた検出信号を積算し、
積算値の大きな分割領域、あるいは、積算値が特定の範
囲に入っている分割領域を選択し、選択された分割領域
で二次オートフォーカス動作を実行するようにしたの
で、試料の観察領域で構造に偏りがあっても、構造の変
化の激しい領域に最適に合致したフォーカスの状態で試
料像の観察を行うことができる。
では、特定領域全体の一次オートフォーカスを実行した
後、特定領域を複数の領域に分割し、各分割領域ごとの
電子ビームの走査によって得られた検出信号を積算し、
積算値の大きな分割領域、あるいは、積算値が特定の範
囲に入っている分割領域を選択し、選択された分割領域
で二次オートフォーカス動作を実行するようにしたの
で、試料の観察領域で構造に偏りがあっても、構造の変
化の激しい領域に最適に合致したフォーカスの状態で試
料像の観察を行うことができる。
【００４９】第４の発明では、特定領域全体のオートフ
ォーカスを実行した後、特定領域を複数の領域に分割
し、各分割領域ごとの電子ビームの走査によって得られ
た検出信号から各分割領域のコントラスト値を求め、こ
のコントラスト値に応じて分割領域を選択し、選択され
た分割領域で二次オートフォーカス動作を実行するよう
にしたので、試料の観察領域で構造に偏りがあっても、
構造の変化の激しい領域に最適に合致したフォーカスの
状態で試料像の観察を行うことができる。
ォーカスを実行した後、特定領域を複数の領域に分割
し、各分割領域ごとの電子ビームの走査によって得られ
た検出信号から各分割領域のコントラスト値を求め、こ
のコントラスト値に応じて分割領域を選択し、選択され
た分割領域で二次オートフォーカス動作を実行するよう
にしたので、試料の観察領域で構造に偏りがあっても、
構造の変化の激しい領域に最適に合致したフォーカスの
状態で試料像の観察を行うことができる。
【図１】従来のオートフォーカス機能を有した走査電子
顕微鏡を示す図である。
顕微鏡を示す図である。
【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】試料表面の構造に偏りがある例を示す図であ
る。
る。
【図５】本発明の方法を実施するための走査電子顕微鏡
の一例を示す図である。
の一例を示す図である。
【図６】観察画面の分割の状態を示す図である。
【図７】各分割領域の積算値を示す図である。
【図８】本発明の方法における補助レンズと対物レンズ
の励磁の様子を示す図である。
の励磁の様子を示す図である。
【図９】各分割領域の積算値を示す図である。
【図１０】本発明の他の形態を実施するための走査電子
顕微鏡の部分構成を示す図である。
顕微鏡の部分構成を示す図である。
１ 電子ビーム ４ 対物レンズ ５ 試料 ６ 検出器 １１ 制御回路 １４ フィルタ回路 １５ 絶対値回路 １７ ＡＤ変換器 ２０ 最大値検出ユニット ２１ 対物レンズ値設定データメモリー ２３，２５ ＤＡ変換器 ２８ 対物レンズ値変換ユニット ２９ オートフォーカスユニット ３１ メモリー ３２ データ積算ユニット ３３ データ比較ユニット
Claims (4)
- 【請求項１】 試料上の電子ビームのフォーカスの状態
を段階的に変化させ、各段階における試料上の特定領域
の電子ビームの走査に基づいて得られた検出信号を積算
し、積算値を比較することによって最大の積算値が得ら
れたフォーカスの状態に電子ビームを制御するようにし
た走査電子顕微鏡のオートフォーカス方法において、前
記特定領域全体の一次オートフォーカスを実行した後、
特定領域を複数の領域に分割し、各分割領域ごとの電子
ビームの走査によって得られた検出信号を積算し、この
積算値に応じて分割領域を選択し、選択された分割領域
で二次オートフォーカス動作を実行するようにした走査
電子顕微鏡のオートフォーカス方法。 - 【請求項２】 各分割領域ごとの電子ビームの走査によ
って得られた検出信号を積算し、積算値が所定のしきい
値以上の分割領域を選択し、選択された分割領域で二次
オートフォーカス動作を実行するようにした請求項１記
載の走査電子顕微鏡のオートフォーカス方法。 - 【請求項３】 各分割領域ごとの電子ビームの走査によ
って得られた検出信号を積算し、各積算値の平均値を求
め、この平均値に応じてしきい値の範囲を決め、このし
きい値の範囲内の積算値の分割領域を選択し、選択され
た分割領域で二次オートフォーカス動作を実行するよう
にした請求項１記載の走査電子顕微鏡のオートフォーカ
ス方法。 - 【請求項４】 試料上の電子ビームのフォーカスの状態
を段階的に変化させ、各段階における試料上の特定領域
の電子ビームの走査に基づいて得られた検出信号を積算
し、積算値を比較することによって最大の積算値が得ら
れたフォーカスの状態に電子ビームを制御するようにし
た走査電子顕微鏡のオートフォーカス方法において、前
記特定領域全体の一次オートフォーカスを実行した後、
特定領域を複数の領域に分割し、各分割領域ごとの電子
ビームの走査によって得られた検出信号から各分割領域
のコントラスト値を求め、このコントラスト値の大きな
分割領域を選択し、選択された分割領域で二次オートフ
ォーカス動作を実行するようにした走査電子顕微鏡のオ
ートフォーカス方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9232544A JPH1173903A (ja) | 1997-08-28 | 1997-08-28 | 走査電子顕微鏡のオートフォーカス方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9232544A JPH1173903A (ja) | 1997-08-28 | 1997-08-28 | 走査電子顕微鏡のオートフォーカス方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1173903A true JPH1173903A (ja) | 1999-03-16 |
Family
ID=16940993
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9232544A Withdrawn JPH1173903A (ja) | 1997-08-28 | 1997-08-28 | 走査電子顕微鏡のオートフォーカス方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1173903A (ja) |
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- 1997-08-28 JP JP9232544A patent/JPH1173903A/ja not_active Withdrawn
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