JP2775812B2 - 荷電粒子線装置 - Google Patents
荷電粒子線装置Info
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- JP2775812B2 JP2775812B2 JP4126789A JP4126789A JP2775812B2 JP 2775812 B2 JP2775812 B2 JP 2775812B2 JP 4126789 A JP4126789 A JP 4126789A JP 4126789 A JP4126789 A JP 4126789A JP 2775812 B2 JP2775812 B2 JP 2775812B2
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- Japan
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- frame memory
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- charged particle
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は画像処理装置内のフレームメモリのエリアを
可変出来る走査型電子顕微鏡等の荷電粒子線装置に関す
る。
可変出来る走査型電子顕微鏡等の荷電粒子線装置に関す
る。
ここで言うフレームメモリのエリアとは、観察試料の
実画面を小領域に分割し、その分割された各小領域をデ
ジタル化して、デジタル量として実画面全体をフレーム
メモリに格納するフレームメモリの大きさを言う。
実画面を小領域に分割し、その分割された各小領域をデ
ジタル化して、デジタル量として実画面全体をフレーム
メモリに格納するフレームメモリの大きさを言う。
〔従来の技術〕 従来、走査型電子顕微鏡等の装置は、試料像信号のS/
Nを上げるために0.5〜数秒／フレームのスロースキャン
で試料に荷電粒子線を照射し、この荷電粒子線の走査に
同期して試料像を表示器（以降CRTと称する）に表示す
る方式が多かった。しかしこの方式は、長残光性のCRT
を使用しても明るい所では試料像を観察しずらく、また
スキャン速度が遅いため顕微鏡の倍率を変更する際の操
作性が悪く、その改善が要求されている。
Nを上げるために0.5〜数秒／フレームのスロースキャン
で試料に荷電粒子線を照射し、この荷電粒子線の走査に
同期して試料像を表示器（以降CRTと称する）に表示す
る方式が多かった。しかしこの方式は、長残光性のCRT
を使用しても明るい所では試料像を観察しずらく、また
スキャン速度が遅いため顕微鏡の倍率を変更する際の操
作性が悪く、その改善が要求されている。
最近では荷電粒子線を高速でスキャンして、試料から
得られる２次電子または反射電子等の試料像信号をディ
ジタル変換してフレームメモリに取り込み、その取込ま
れた試料像信号を荷電粒子線のスキャンする速度とは同
期させず、通常のテレビ放送と同等のスキャン速度でCR
Tに表示する装置が開発されている。このように改良さ
れた装置は、明るい所でも通常のテレビと同様に試料像
を観察することができ、高速スキャンによって操作性が
向上すると共に、一度フレームメモリに試料像を取り込
んだ後は、荷電粒子線の照射を止めても、フレームメモ
リ内に蓄えられた試料像をCRTに表示し続けることが出
来る。更に、フレームメモリに積算機能を持たせ試料像
信号を連続的に取り込み、既に取り込んである複数回の
試料像と新たに取込んだ試料像をフレームメモリ内で積
算して平均化することによって、試料像の質が向上され
ている。
得られる２次電子または反射電子等の試料像信号をディ
ジタル変換してフレームメモリに取り込み、その取込ま
れた試料像信号を荷電粒子線のスキャンする速度とは同
期させず、通常のテレビ放送と同等のスキャン速度でCR
Tに表示する装置が開発されている。このように改良さ
れた装置は、明るい所でも通常のテレビと同様に試料像
を観察することができ、高速スキャンによって操作性が
向上すると共に、一度フレームメモリに試料像を取り込
んだ後は、荷電粒子線の照射を止めても、フレームメモ
リ内に蓄えられた試料像をCRTに表示し続けることが出
来る。更に、フレームメモリに積算機能を持たせ試料像
信号を連続的に取り込み、既に取り込んである複数回の
試料像と新たに取込んだ試料像をフレームメモリ内で積
算して平均化することによって、試料像の質が向上され
ている。
しかしながら、この種の従来装置はフレームメモリの
エリアが固定になっているため、試料像の観察倍率を大
きくするとフレームメモリの一つの画素の等価的な大き
さよりも、試料面上の荷電粒子線スポットの方が遥かに
大きくなり、そのため冗長な試料像情報を取込む結果と
なる。
エリアが固定になっているため、試料像の観察倍率を大
きくするとフレームメモリの一つの画素の等価的な大き
さよりも、試料面上の荷電粒子線スポットの方が遥かに
大きくなり、そのため冗長な試料像情報を取込む結果と
なる。
逆に観察倍率が低い場合、フレームメモリの画素より
もずっと小さい荷電粒子線スポットで試料像を取り込む
ので、再生するとザラついた見にくい試料像になってし
まう欠点が有った。
もずっと小さい荷電粒子線スポットで試料像を取り込む
ので、再生するとザラついた見にくい試料像になってし
まう欠点が有った。
現在市場に出回っているこの種の装置の多くは、512
×512程度の固定のフレームメモリを搭載しており、観
察倍率が大きくなると荷電粒子線スポット径から換算し
た必要画素数よりも、フレームメモリの画素数が多くな
り冗長に試料像情報を取り込む。そのため試料像取り込
みに時間がかかり試料像を移動させる時などの応答性が
悪くなる。一方、観察倍率が低い場合は、荷電粒子線ス
ポット径から換算した必要画素数よりフレームメモリの
画素数が少なくなり、明らかに試料像の質が劣化する。
×512程度の固定のフレームメモリを搭載しており、観
察倍率が大きくなると荷電粒子線スポット径から換算し
た必要画素数よりも、フレームメモリの画素数が多くな
り冗長に試料像情報を取り込む。そのため試料像取り込
みに時間がかかり試料像を移動させる時などの応答性が
悪くなる。一方、観察倍率が低い場合は、荷電粒子線ス
ポット径から換算した必要画素数よりフレームメモリの
画素数が少なくなり、明らかに試料像の質が劣化する。
この様に従来の装置は、荷電粒子線のスポット径もフ
レームメモリの大きさも固定になっているため、試料像
の観察倍率を変えると応答性、あるいは試料像の質のど
ちらかを犠牲にしなければならないと言う問題があっ
た。
レームメモリの大きさも固定になっているため、試料像
の観察倍率を変えると応答性、あるいは試料像の質のど
ちらかを犠牲にしなければならないと言う問題があっ
た。
本発明の目的は、観察試料像の表示倍率が変動して
も、分解能の良い試料像が得られ、応答性の優れた荷電
粒子線装置を提供することにある。
も、分解能の良い試料像が得られ、応答性の優れた荷電
粒子線装置を提供することにある。
上記課題解決のために、本発明では荷電粒子光学系
（１、２、３、４、５、６、７、）と検出部材（８、1
7）と画像処理装置（18）と該画像処理装置（18）のフ
レームメモリに蓄えられた試料像を表示するCRT（19）
とステージ（10）とを制御する制御装置（11、12、13、
14、15、16、20、22）と、該制御装置に試料像の移動や
観察倍率の変更、及び画像回転等の指示を入力する入力
装置（21）と、を備えた荷電粒子装置において、 前記制御装置（11、12、13、14、15、16、20、22）
は、前記CRT（19）に表示する試料像の倍率に対応させ
て、画像処理装置（18）のフレームメモリのエリアを設
定する手段を有することを課題解決の手段とするもので
ある。
（１、２、３、４、５、６、７、）と検出部材（８、1
7）と画像処理装置（18）と該画像処理装置（18）のフ
レームメモリに蓄えられた試料像を表示するCRT（19）
とステージ（10）とを制御する制御装置（11、12、13、
14、15、16、20、22）と、該制御装置に試料像の移動や
観察倍率の変更、及び画像回転等の指示を入力する入力
装置（21）と、を備えた荷電粒子装置において、 前記制御装置（11、12、13、14、15、16、20、22）
は、前記CRT（19）に表示する試料像の倍率に対応させ
て、画像処理装置（18）のフレームメモリのエリアを設
定する手段を有することを課題解決の手段とするもので
ある。
本発明においては低倍での試料像取り込みに必要な大
きさのエリアを持ち、且つ、試料像の取り込みの範囲を
可変出来るフレームメモリを用意し、試料像を観察する
倍率に合わせてフレームメモリのエリアを段階的に変え
られるようにしたので、オペレータが試料の観察倍率を
設定すると、制御装置の中央制御回路は指定の倍率に対
応させて、予め換算しておいた所定の値にフレームメモ
リのエリアを自動的に変更させて、フレームメモリに試
料像を取り込ませることが出来る。
きさのエリアを持ち、且つ、試料像の取り込みの範囲を
可変出来るフレームメモリを用意し、試料像を観察する
倍率に合わせてフレームメモリのエリアを段階的に変え
られるようにしたので、オペレータが試料の観察倍率を
設定すると、制御装置の中央制御回路は指定の倍率に対
応させて、予め換算しておいた所定の値にフレームメモ
リのエリアを自動的に変更させて、フレームメモリに試
料像を取り込ませることが出来る。
以下、倍率に対応させてのフレームメモリのエリア換
算を具体例にて記述する。
算を具体例にて記述する。
仮に装置の性能として荷電粒子線スポットの大きさを
直径50nm、表示するCRTの画面の大きさを100×100mmと
した場合、倍率を50,000倍に設定すると、試料面上での
荷電粒子線の走査領域は 100mm÷50,000＝２μｍ となり２μｍ×２μｍの領域を50nmのスポットで走査す
ることになる。
直径50nm、表示するCRTの画面の大きさを100×100mmと
した場合、倍率を50,000倍に設定すると、試料面上での
荷電粒子線の走査領域は 100mm÷50,000＝２μｍ となり２μｍ×２μｍの領域を50nmのスポットで走査す
ることになる。
画像の分解能をスポット径の半分とすると必要な画素
数は ２μｍ÷50nm×２＝80 となり、余裕を持たせても100×100画素程度のフレーム
メモリが有れば良いことになる。
数は ２μｍ÷50nm×２＝80 となり、余裕を持たせても100×100画素程度のフレーム
メモリが有れば良いことになる。
次に観察倍率を1000倍とし、上記と同様にして必要十
分なフレームメモリのエリアを計算すると約4000×4000
画素となる。
分なフレームメモリのエリアを計算すると約4000×4000
画素となる。
以上の如く、荷電粒子線のスポット径と観察倍率から
フレームメモリの有効なエリアが決定される。
フレームメモリの有効なエリアが決定される。
走査型電子顕微鏡を例にして第１図に本発明の実施例
を示す。
を示す。
第１図に於いて（１）は電子銃、（２）、（４）は電
子ビーム制限用アパーチャ、（３）はブランカー、
（５）はＸ方向用偏向器、（６）はＹ方向用偏向器、
（７）は対物レンズ、（８）はディテクター、（９）は
観察試料、（10）はステージ、（11）は電子銃制御回
路、（12）はブランキング制御回路、（13）はXY走査信
号発生回路、（14）はＸ方向走査信号増幅回路、（15）
はＹ方向走査信号増幅回路、（16）は対物レンズ制御回
路、（17）は画像信号増幅回路、（18）はフレームメモ
リ、（19）はCRT、（20）はステージ駆動回路、（21）
は視野移動指示器、（22）は中央制御回路である。
子ビーム制限用アパーチャ、（３）はブランカー、
（５）はＸ方向用偏向器、（６）はＹ方向用偏向器、
（７）は対物レンズ、（８）はディテクター、（９）は
観察試料、（10）はステージ、（11）は電子銃制御回
路、（12）はブランキング制御回路、（13）はXY走査信
号発生回路、（14）はＸ方向走査信号増幅回路、（15）
はＹ方向走査信号増幅回路、（16）は対物レンズ制御回
路、（17）は画像信号増幅回路、（18）はフレームメモ
リ、（19）はCRT、（20）はステージ駆動回路、（21）
は視野移動指示器、（22）は中央制御回路である。
電子銃（１）から射出され、アパーチャ（２）、
（４）を通り抜けた電子ビームは偏向器（５）、（６）
でＸ、Ｙ方向に偏向された後、対物レンズ（７）で収束
されて観察試料（９）に照射される。この時観察試料
（９）から発生する２次電子あるいは反射電子はディテ
クタ（８）に入り電気信号に変換され、画像信号増幅回
路（17）で所定のレベルまで増幅された後、画像処理装
置（18）に入りディジタル値に変換されフレームメモリ
記録される。試料像信号が連続して入ってくる場合に画
像処理装置（18）は、中央制御回路（22）からの指示に
より過去に取込まれた複数回の試料像信号を積算し平均
化してフレームメモリに記憶する。フレームメモリ（1
8）に記録された試料像データは、CRT（19）の同期速度
に対応した速さで読み出され、画像処理装置（18）内の
D/Aコンバータでアナログ信号に変換されてCRT（19）に
送られ静止試料像として表示される。一方、XY走査信号
発生回路（13）は電子顕微鏡のＸ、Ｙ方向偏向器
（５）、（６）をドライブする走査信号Ｘ、Ｙを発生し
これらの信号を、Ｘ方向走査信号増幅回路（14）、Ｙ方
向走査信号増幅回路（15）に送る。走査信号Ｘ、Ｙは、
増幅器（14）、（15）で中央制御回路（22）の指示によ
り電子顕微鏡の観察倍率に応じた振幅に増幅され偏向器
（５）、（６）を駆動する。この一連の動作により走査
型電子顕微鏡を操作するオペレータは、希望する倍率で
試料像をCRT（19）で観察することが出来る。
（４）を通り抜けた電子ビームは偏向器（５）、（６）
でＸ、Ｙ方向に偏向された後、対物レンズ（７）で収束
されて観察試料（９）に照射される。この時観察試料
（９）から発生する２次電子あるいは反射電子はディテ
クタ（８）に入り電気信号に変換され、画像信号増幅回
路（17）で所定のレベルまで増幅された後、画像処理装
置（18）に入りディジタル値に変換されフレームメモリ
記録される。試料像信号が連続して入ってくる場合に画
像処理装置（18）は、中央制御回路（22）からの指示に
より過去に取込まれた複数回の試料像信号を積算し平均
化してフレームメモリに記憶する。フレームメモリ（1
8）に記録された試料像データは、CRT（19）の同期速度
に対応した速さで読み出され、画像処理装置（18）内の
D/Aコンバータでアナログ信号に変換されてCRT（19）に
送られ静止試料像として表示される。一方、XY走査信号
発生回路（13）は電子顕微鏡のＸ、Ｙ方向偏向器
（５）、（６）をドライブする走査信号Ｘ、Ｙを発生し
これらの信号を、Ｘ方向走査信号増幅回路（14）、Ｙ方
向走査信号増幅回路（15）に送る。走査信号Ｘ、Ｙは、
増幅器（14）、（15）で中央制御回路（22）の指示によ
り電子顕微鏡の観察倍率に応じた振幅に増幅され偏向器
（５）、（６）を駆動する。この一連の動作により走査
型電子顕微鏡を操作するオペレータは、希望する倍率で
試料像をCRT（19）で観察することが出来る。
第２図は本発明の作用を示すフローチャートである。
本実施例では、メモリ実装上の問題と画像取り込み速
度、及び電子ビームスポット径の関係からフレームメモ
リ（18）の大きさを1024×1024とし、このメモリのエリ
アを、 （ａ）1024×1024、（ｂ）512×512、（ｃ）256×25
6、の３段階に切換えられるようにした。
度、及び電子ビームスポット径の関係からフレームメモ
リ（18）の大きさを1024×1024とし、このメモリのエリ
アを、 （ａ）1024×1024、（ｂ）512×512、（ｃ）256×25
6、の３段階に切換えられるようにした。
オペレータが倍率変更の操作を行なうと、制御装置の
中央制御回路（22）は設定倍率を読み込み（第２図のス
テップ101）、フレームメモリを内蔵した画像処理装置
（18）に制御信号を送り、その設定された倍率αに（ス
テップ102）対応させたフレームメモリのエリアにする
よう指令する。フレームメモリ（18）は倍率αが20,000
倍未満の場合、フレームメモリのエリアを1024×1024に
（ステップ103）、倍率αが20,000倍以上40,000倍未満
の場合は512×512に（ステップ104）、倍率αが40,000
倍以上の場合は256×256に（ステップ105）に設定す
る。
中央制御回路（22）は設定倍率を読み込み（第２図のス
テップ101）、フレームメモリを内蔵した画像処理装置
（18）に制御信号を送り、その設定された倍率αに（ス
テップ102）対応させたフレームメモリのエリアにする
よう指令する。フレームメモリ（18）は倍率αが20,000
倍未満の場合、フレームメモリのエリアを1024×1024に
（ステップ103）、倍率αが20,000倍以上40,000倍未満
の場合は512×512に（ステップ104）、倍率αが40,000
倍以上の場合は256×256に（ステップ105）に設定す
る。
このようにして試料の観察倍率に対応させてフレーム
メモリのエリアを可変出来るので、観察試料像の表示倍
率の変動時に、応答性が良く、分解能の優れた試料像が
得られる。
メモリのエリアを可変出来るので、観察試料像の表示倍
率の変動時に、応答性が良く、分解能の優れた試料像が
得られる。
尚、実施例では３段階にフレームメモリのエリアを設
定しているが、特に３段階の設定にはこだわるものでは
なく、連続したフレームメモリのエリアの変更を行なっ
てもよい。
定しているが、特に３段階の設定にはこだわるものでは
なく、連続したフレームメモリのエリアの変更を行なっ
てもよい。
本発明の装置を使用することにより、高倍率で観察
時、荷電粒子線のスポット径から得られる試料像の分解
能を劣化させることなく、フレームメモリのエリアを縮
小して使用することが出来るので、試料像の取り込みが
低倍率の時に比べて1/4あるいは1/16の時間で済み、応
答性が著しく向上するばかりでなく、一つのフレームメ
モリに４枚または16枚の試料像を別々に格納することが
出来、フレームメモリの利用効率を格段に上げることが
出来る。
時、荷電粒子線のスポット径から得られる試料像の分解
能を劣化させることなく、フレームメモリのエリアを縮
小して使用することが出来るので、試料像の取り込みが
低倍率の時に比べて1/4あるいは1/16の時間で済み、応
答性が著しく向上するばかりでなく、一つのフレームメ
モリに４枚または16枚の試料像を別々に格納することが
出来、フレームメモリの利用効率を格段に上げることが
出来る。
更に、フレームメモリのエリアの切換えが倍率の設定
により自動的に行なわれるので、オペレータはフレーム
メモリのエリアを全く意識せずに使用しても、常に最適
のメモリ管理を行うことが出来る。
により自動的に行なわれるので、オペレータはフレーム
メモリのエリアを全く意識せずに使用しても、常に最適
のメモリ管理を行うことが出来る。
第１図は本発明を電子顕微鏡に適用した一実施例のブロ
ック図、 第２図は本発明の作用を示すフローチャートである。 〔主要部分の符号の説明〕 18……フレームメモリを内蔵した画像処理装置 19……CRT 21……視野移動指示器 22……中央制御回路
ック図、 第２図は本発明の作用を示すフローチャートである。 〔主要部分の符号の説明〕 18……フレームメモリを内蔵した画像処理装置 19……CRT 21……視野移動指示器 22……中央制御回路
Claims (1)
- 【請求項１】荷電粒子線で観察試料を２次元的に走査す
る荷電粒子光学系と、 前記荷電粒子線の走査により前記試料から得られる情報
を検出する検出部材と、 該検出部材の出力値を蓄積するフレームメモリを有する
画像処理装置と、 該画像処理装置のフレームメモリに蓄えられた試料像を
表示する表示器と、 前記試料を載置しXY方向に移動可能なステージを有する
試料移動装置と、 前記荷電粒子光学系と前記検出部材と前記画像処理装置
と前記試料移動装置とを制御する制御装置と、 該制御装置に前記試料像の移動や、観察倍率の変更、画
像回転等の指示をする入力装置とを備えた荷電粒子線装
置において、 前記制御装置は、前記表示器に表示する試料像の倍率に
対応させて、前記画像処理装置のフレームメモリのエリ
アを設定する手段を有することを特徴とする荷電粒子線
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4126789A JP2775812B2 (ja) | 1989-02-21 | 1989-02-21 | 荷電粒子線装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4126789A JP2775812B2 (ja) | 1989-02-21 | 1989-02-21 | 荷電粒子線装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02220342A JPH02220342A (ja) | 1990-09-03 |
| JP2775812B2 true JP2775812B2 (ja) | 1998-07-16 |
Family
ID=12603669
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4126789A Expired - Lifetime JP2775812B2 (ja) | 1989-02-21 | 1989-02-21 | 荷電粒子線装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2775812B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2869827B2 (ja) * | 1991-09-17 | 1999-03-10 | 株式会社日立製作所 | 走査電子顕微鏡 |
| US10438769B1 (en) * | 2018-05-02 | 2019-10-08 | Kla-Tencor Corporation | Array-based characterization tool |
-
1989
- 1989-02-21 JP JP4126789A patent/JP2775812B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02220342A (ja) | 1990-09-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |