JP3414602B2 - Scanning electron microscope and control method thereof - Google Patents
Scanning electron microscope and control method thereofInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、オートフォーカス
機能とダイナミックフォーカス機能とを有した走査電子
顕微鏡およびその制御方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a scanning electron microscope having an autofocus function and a dynamic focus function, and a control method therefor .
【０００２】[0002]
【従来の技術】走査電子顕微鏡では、電子銃から発生し
加速された電子ビームをコンデンサレンズと対物レンズ
により試料上に細く集束する。そして、試料上で電子ビ
ームを２次元的に走査し、試料から発生した例えば、２
次電子を検出している。検出された２次電子信号は、電
子ビームの走査と同期した陰極線管に供給され、陰極線
管には走査２次電子像が表示される。2. Description of the Related Art In a scanning electron microscope, an electron beam generated by an electron gun and accelerated is finely focused on a sample by a condenser lens and an objective lens. Then, the electron beam is two-dimensionally scanned on the sample and, for example, 2
Next electron is detected. The detected secondary electron signal is supplied to the cathode ray tube synchronized with the scanning of the electron beam, and a scanning secondary electron image is displayed on the cathode ray tube.
【０００３】このような走査電子顕微鏡では、試料上の
電子ビームの焦点を自動的に合わせる、いわゆるオート
フォーカス機能が付随している。オートフォーカス機能
では、対物レンズに接近して空芯コイルより成る補助レ
ンズを設け、この補助レンズに段階的に変化する電流を
流し、各電流供給時に試料を走査し、走査にともなって
検出された信号を積算するようにしている。この各段階
的な電流変化ごとに積算された信号は比較され、最大の
積算値が得られたときの電流を選び、この電流をフォー
カス補正信号として、改めて補助レンズに設定すること
によってオートフォーカスは実行される。In such a scanning electron microscope, a so-called autofocus function for automatically focusing the electron beam on the sample is attached. In the autofocus function, an auxiliary lens composed of an air-core coil is provided close to the objective lens, and a gradually changing current is passed through the auxiliary lens, and the sample is scanned when each current is supplied, and detection is performed with the scanning. I am trying to integrate the signals. The integrated signals for each stepwise current change are compared, the current when the maximum integrated value is obtained is selected, and this current is set as the focus correction signal in the auxiliary lens again to perform autofocus. To be executed.
【０００４】一方、走査電子顕微鏡では、ダイナミック
フォーカス機能が設けられている。このダイナミックフ
ォーカスとは、試料を傾斜させて観察する場合、電子ビ
ームの走査位置によって電子ビームの焦点がずれてしま
うことを解決するためのものであり、電子ビームの走査
位置に応じてダイナミックフォーカス用の補助レンズ
（空芯コイル）にフォーカス補正用の信号を供給するよ
うにしている。On the other hand, the scanning electron microscope has a dynamic focus function. This dynamic focus is for solving the problem that the focus of the electron beam is deviated depending on the scanning position of the electron beam when the sample is tilted and observed. A signal for focus correction is supplied to the auxiliary lens (air core coil).
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記した走査電子顕微
鏡では、オートフォーカス用の補助レンズとダイナミッ
クフォーカス用の補助レンズの２種のレンズが設けられ
ており、コストアップとなるばかりでなく、対物レンズ
の近くの構造が複雑となる。The scanning electron microscope described above is provided with two types of lenses, an auxiliary lens for autofocus and an auxiliary lens for dynamic focus, which not only increases the cost but also increases the cost of the objective lens. The structure near is complicated.
【０００６】このため、オートフォーカス用の補助レン
ズとダイナミックフォーカス用の補助レンズを共通化
し、オートフォーカス用の信号とダイナミックフォーカ
ス用の信号を切り換えて単一の補助レンズに供給するこ
とを考えた。そうすることにより、構造が簡単化し、ま
た、コストの面でも効果が生じる。Therefore, it is considered that the auxiliary lens for autofocus and the auxiliary lens for dynamic focus are made common and the signal for autofocus and the signal for dynamic focus are switched and supplied to a single auxiliary lens. By doing so, the structure is simplified and the cost is also obtained.
【０００７】しかしながら、補助レンズにオートフォー
カスによってフォーカス補正用の信号を供給した状態か
ら、ダイナミックフォーカスの状態に切り換えた際、フ
ォーカスのずれが生じることが明らかとなった。However, it has been clarified that the focus shift occurs when the focus correction signal is supplied to the auxiliary lens by the auto focus and is switched to the dynamic focus state.
【０００８】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、単一の補助レンズを用いてオート
フォーカスとダイナミックフォーカスを行っても、フォ
ーカスのずれが生じない走査電子顕微鏡を実現するにあ
る。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a scanning electron microscope which does not cause a shift in focus even when autofocus and dynamic focus are performed using a single auxiliary lens. To realize.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明に基づく走査電子
顕微鏡は、電子銃からの電子ビームを試料上に細く集束
すると共に、試料上で電子ビームを２次元的に走査し、
試料からの信号を検出するようにした走査電子顕微鏡に
おいて、対物レンズに接近して補助レンズを設け、該補
助レンズに、オートフォーカス動作を行うためのステッ
プ状に変化するオートフォーカス用信号と、ダイナミッ
クフォーカス用信号とを切り換えて供給するように構成
し、前記補助レンズにダイナミックフォーカス用信号を
供給する際には、その信号に、オートフォーカス動作に
より選択されたフォーカス補正用信号を加算するように
したことを特徴としている。A scanning electron microscope according to the present invention finely focuses an electron beam from an electron gun on a sample, and two-dimensionally scans the electron beam on the sample.
The scanning electron microscope so as to detect a signal from the sample, in close proximity to the objective lens an auxiliary lens, to the complement <br/> aids lens, for performing an autofocus operation steps
And autofocus signal changes looped, configured to provide switching between dynamic focus signal, when supplying a dynamic focus signal to the auxiliary lens, to the signal, the autofocus operation
It is characterized in that so as to add more selected focus correction signal.
【００１０】本発明に基づく走査電子顕微鏡の制御方法
は、電子銃からの電子ビームを試料上に細く集束すると
共に、試料上で電子ビームを２次元的に走査し、試料か
らの信号を検出するようにした走査電子顕微鏡の制御方
法において、対物レンズに接近して設けられた補助レン
ズに、オートフォーカス動作を行うためのステップ状に
変化するオートフォーカス用信号と、ダイナミックフォ
ーカス用信号とを切り換えて供給すると共に、ダイナミ
ックフォーカス用信号を供給する際には、その信号に、
オートフォーカス動作により選択されたフォーカス補正
用信号を加算するようにしたことを特徴としている。 Control method for a scanning electron microscope according to the present invention
Will focus the electron beam from the electron gun finely onto the sample
In both cases, the sample was scanned two-dimensionally with an electron beam,
Scanning Electron Microscope Control Method for Detecting Signals from Others
Method, an auxiliary lens installed close to the objective lens
In addition, in steps for autofocus operation
The changing auto focus signal and dynamic focus
Signal for switching between the
When supplying the focus focus signal, to that signal,
Focus correction selected by autofocus operation
The feature is that the use signals are added .
【００１１】[0011]
【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１は本発明が適用された
走査電子顕微鏡を示している。図中１は電子銃であり、
電子銃１から発生し加速された電子ビームは、コンデン
サレンズ２と対物レンズ３によって試料４上に細く集束
されて照射される。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a scanning electron microscope to which the present invention is applied. In the figure, 1 is an electron gun,
The electron beam generated from the electron gun 1 and accelerated is finely focused on the sample 4 by the condenser lens 2 and the objective lens 3 and irradiated.
【００１２】試料４上に照射される電子ビームは、走査
コイル５によって２次元的に走査される。走査コイル５
には、走査信号発生回路６からの走査信号が倍率可変回
路７と増幅器８を介して供給される。走査信号発生回路
６はコンピュータのごとき制御回路９によって制御され
る。The electron beam with which the sample 4 is irradiated is two-dimensionally scanned by the scanning coil 5. Scanning coil 5
The scanning signal from the scanning signal generation circuit 6 is supplied to the scanning signal generation circuit 6 via the magnification variable circuit 7 and the amplifier 8. The scanning signal generating circuit 6 is controlled by a control circuit 9 such as a computer.
【００１３】試料４への電子ビームの照射によって２次
電子が発生するが、２次電子は２次電子検出器１０によ
って検出される。検出器１０の出力信号は、フィルター
回路１１によって所定の周波数領域の信号のみが通過さ
れ、ＡＤ変換器１２に供給される。ＡＤ変換器１２によ
って得られたディジタル信号は、積算器１３に供給され
て積算処理が施される。積算器１３の積算結果は制御回
路９に供給される。Secondary electrons are generated by the irradiation of the sample 4 with the electron beam, but the secondary electrons are detected by the secondary electron detector 10. As for the output signal of the detector 10, only a signal in a predetermined frequency region is passed by the filter circuit 11 and supplied to the AD converter 12. The digital signal obtained by the AD converter 12 is supplied to the integrator 13 and subjected to the integration process. The integration result of the integrator 13 is supplied to the control circuit 9.
【００１４】対物レンズ３に接近して空芯コイルより成
る補助レンズ１４が配置されている。補助レンズ１４に
は、スイッチ回路１５によって切り換えられる異なった
２種の信号が供給される。スイッチ回路１５には、ＤＡ
変換器１６と増幅器１７を介してオートフォーカス用信
号と、ＤＡ変換器１８、加算器１９、増幅器２０を介し
てダイナミックフォーカス用信号とが供給される。この
ような構成の動作を次に説明する。An auxiliary lens 14 composed of an air-core coil is arranged close to the objective lens 3. Two different types of signals that are switched by the switch circuit 15 are supplied to the auxiliary lens 14. The switch circuit 15 has a DA
A signal <br/> No. autofocus via the converter 16 and the amplifier 17, DA converter 18, an adder 19, and the No. credit dynamic focusing is supplied via the amplifier 20. The operation of such a configuration will be described below.
【００１５】電子銃１から電子ビームを発生させ、この
電子ビームをコンデンサレンズ２と対物レンズ３により
試料４上に細く集束して照射する。更に、制御回路９か
ら走査信号発生回路６を制御し、試料４の所定の領域を
走査する走査信号を発生させる。走査信号は倍率可変回
路７によって設定した倍率に応じた振幅の走査信号とさ
れ、その後増幅器８によって増幅されて走査コイル５に
供給される。この結果、電子ビームは試料４上の所望領
域で２次元的に走査される。An electron beam is generated from the electron gun 1, and the electron beam is focused on a sample 4 by a condenser lens 2 and an objective lens 3 and irradiated. Further, the control circuit 9 controls the scanning signal generating circuit 6 to generate a scanning signal for scanning a predetermined region of the sample 4. The scanning signal is converted into a scanning signal having an amplitude corresponding to the magnification set by the magnification varying circuit 7, and then amplified by the amplifier 8 and supplied to the scanning coil 5. As a result, the electron beam is two-dimensionally scanned in the desired area on the sample 4.
【００１６】試料４への電子ビームの照射によって試料
４からは２次電子が発生する。この２次電子は、２次電
子検出器１０によって検出され、検出信号は、図示して
いないが、フレームメモリに供給されて記憶される。フ
レームメモリに記憶された信号は読み出され、陰極線管
に供給されることから、陰極線管には試料の走査２次電
子像が表示される。By irradiating the sample 4 with the electron beam, secondary electrons are generated from the sample 4. This secondary electron is detected by the secondary electron detector 10, and the detection signal is supplied to and stored in the frame memory (not shown). Since the signal stored in the frame memory is read out and supplied to the cathode ray tube, a scanning secondary electron image of the sample is displayed on the cathode ray tube.
【００１７】ここで、オートフォーカス動作について説
明する。制御回路９にオートフォーカス動作を指示する
と、制御回路９からＤＡ変換器１６にはステップ状に変
化する信号が供給されると共に、スイッチ回路１５は制
御されてＤＡ変換器１６からのオートフォーカス用信号
が補助レンズ１４に供給されるように設定される。な
お、制御回路９からの信号は、ＤＡ変換器１６によって
アナログ信号に変換された後、増幅器１７に供給されて
増幅される。The autofocus operation will be described below. When the control circuit 9 is instructed to perform the autofocus operation, the control circuit 9 supplies a signal that changes stepwise to the DA converter 16, and the switch circuit 15 is controlled to control the autofocus signal from the DA converter 16. Are supplied to the auxiliary lens 14. The signal from the control circuit 9 is converted into an analog signal by the DA converter 16 and then supplied to the amplifier 17 for amplification.
【００１８】制御回路９は更に走査信号発生回路６を制
御し、ＤＡ変換器１６への各ステップ状の信号の供給ご
とに、試料上の所定の領域を走査する信号を発生させ
る。この結果、試料４上の電子ビームのフォーカス状態
はステップ状に変えられ、各フォーカス状態ごとに電子
ビームの所定領域の走査が行われる。The control circuit 9 further controls the scanning signal generating circuit 6 to generate a signal for scanning a predetermined area on the sample each time a stepwise signal is supplied to the DA converter 16. As a result, the focus state of the electron beam on the sample 4 is changed stepwise, and a predetermined region of the electron beam is scanned for each focus state.
【００１９】試料４への電子ビームの照射によって２次
電子が発生し、この２次電子は検出器１０によって検出
されるが、検出器１０の検出信号はフィルター回路１１
によって所定の周波数の信号のみがＡＤ変換器１２によ
ってディジタル信号に変換され、積算器１３に供給され
る。Secondary electrons are generated by the irradiation of the sample 4 with the electron beam, and these secondary electrons are detected by the detector 10. The detection signal of the detector 10 is the filter circuit 11.
Then, only a signal of a predetermined frequency is converted into a digital signal by the AD converter 12 and supplied to the integrator 13.
【００２０】積算器１３は、各フォーカス状態ごとに検
出信号を積算し、積算結果を制御回路９に供給する。制
御回路９は各フォーカス状態ごとの積算値を比較し、最
大の積算値が得られたときのフォーカス状態、すなわ
ち、補助レンズ１４に供給されるフォーカス補正用信号
の値を選択する。そして、この選択した信号を改めてＤ
Ａ変換器１６に供給し、その信号に基づく電流を補助レ
ンズ１４に供給する。このようにして、電子ビームのオ
ートフォーカスが実行される。The integrator 13 integrates the detection signals for each focus state and supplies the integration result to the control circuit 9. The control circuit 9 compares the integrated value of each focus state, the focus state when the maximum integrated value is obtained, selecting the value of the focus correction signal supplied to the auxiliary lens 14. Then, the selected signal is again D
The signal is supplied to the A converter 16 and a current based on the signal is supplied to the auxiliary lens 14. In this way, the electron beam is automatically focused.
【００２１】次に、試料４を傾斜させて像を観察する場
合のダイナミックフォーカス動作について説明する。こ
の動作時には、スイッチ回路１５は切り換えられ、ＤＡ
変換器１８からの信号が補助レンズ１４に供給される。
制御回路９は試料上の電子ビームの走査位置に応じた補
正信号をＤＡ変換器１８に供給する。このダイナミック
フォーカス用信号は加算器１９において、ＤＡ変換器１
６からの信号、すなわち、オートフォーカス動作によっ
て設定されたフォーカス補正用信号と加算される。Next, the dynamic focus operation when the sample 4 is tilted to observe an image will be described. During this operation, the switch circuit 15 is switched and DA
The signal from the converter 18 is supplied to the auxiliary lens 14.
The control circuit 9 supplies a correction signal according to the scanning position of the electron beam on the sample to the DA converter 18. This dynamic
The focus signal is added to the DA converter 1 in the adder 19.
6 is added, that is, the signal for focus correction set by the autofocus operation is added.
【００２２】この加算された信号は、増幅器２０によっ
て増幅された後、スイッチ回路１５を介して補助レンズ
１４に供給される。この結果、試料上の電子ビームのフ
ォーカスは、ダイナミックフォーカス動作にされた時に
も、オートフォーカス動作で設定されたフォーカス状態
が維持されているために、ずれが生じることはなくな
る。The added signal is amplified by the amplifier 20 and then supplied to the auxiliary lens 14 via the switch circuit 15. As a result, the focus of the electron beam on the sample does not deviate even when the dynamic focus operation is performed because the focus state set by the autofocus operation is maintained.
【００２３】なお、上記構成で、ＤＡ変換器１８の基準
信号として、倍率可変回路７からの走査信号が供給され
ているため、補助レンズ１４には、倍率に応じたダイナ
ミックフォーカス信号を供給することができる。In the above configuration, since the scanning signal from the magnification variable circuit 7 is supplied as the reference signal of the DA converter 18, the auxiliary lens 14 is supplied with the dynamic focus signal according to the magnification. You can
【００２４】以上本発明の一実施の形態を説明したが、
本発明はこの形態に限定されるものではない。例えば、
ＤＡ変換器１６の出力信号を加算器１９に供給するよう
に構成したが、制御装置９からフォーカス補正信号を直
接加算器１９に供給するように構成しても良い。The embodiment of the present invention has been described above.
The present invention is not limited to this form. For example,
Although the output signal of the DA converter 16 is configured to be supplied to the adder 19, the focus correction signal may be directly supplied to the adder 19 from the control device 9.
【００２５】[0025]
【発明の効果】本発明では、対物レンズに接近して設け
られた補助レンズに、オートフォーカス動作を行うため
のステップ状に変化するオートフォーカス用信号と、ダ
イナミックフォーカス用信号とを切り換えて供給すると
共に、ダイナミックフォーカス用信号を供給する際に
は、その信号に、オートフォーカス動作により選択され
たフォーカス補正用信号を加算するように構成したの
で、単一の補助レンズにより２つの機能を実施すること
ができると共に、オートフォーカスがされた状態から、
ダイナミックフォーカスを実行する際にも、フォーカス
のずれは生じない。According to the present invention, in order to perform the autofocus operation on the auxiliary lens provided close to the objective lens.
When switching between the auto focus signal that changes in steps of
In both cases, when supplying the dynamic focus signal, the signal is selected by the autofocus operation.
It was and then, is added to the focus correction signal, it is possible to implement the two functions by a single auxiliary lens, from a state where the auto-focus has been,
When performing dynamic focus, no focus shift occurs.
【図１】本発明に基づく走査電子顕微鏡の一例を示す図
である。FIG. 1 is a diagram showing an example of a scanning electron microscope according to the present invention.
１ 電子銃 ２ コンデンサレンズ ３ 対物レンズ ４ 試料 ５ 走査コイル ６ 走査信号発生回路 ７ 倍率可変回路 ８，１７，２０ 増幅器 ９ 制御回路 １０ ２次電子検出器 １１ フィルター回路 １２ ＡＤ変換器 １３ 積算器 １４ 補助レンズ １５ スイッチ回路 １６，１８ ＤＡ変換器 １９ 加算器 1 electron gun 2 condenser lens 3 Objective lens 4 samples 5 scanning coils 6 Scan signal generation circuit 7 Magnification variable circuit 8, 17, 20 amplifier 9 Control circuit 10 Secondary electron detector 11 Filter circuit 12 AD converter 13 Accumulator 14 Auxiliary lens 15 switch circuit 16,18 DA converter 19 adder
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 37/21 H01J 37/153 H01J 37/28 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01J 37/21 H01J 37/153 H01J 37/28
Claims (2)
集束すると共に、試料上で電子ビームを２次元的に走査
し、試料からの信号を検出するようにした走査電子顕微
鏡において、 対物レンズに接近して補助レンズを設け、該補助レンズ
に、オートフォーカス動作を行うためのステップ状に変
化するオートフォーカス用信号と、ダイナミックフォー
カス用信号とを切り換えて供給するように構成し、前記
補助レンズにダイナミックフォーカス用信号を供給する
際には、その信号に、オートフォーカス動作により選択
されたフォーカス補正用信号を加算するようにした走査
電子顕微鏡。1. An objective lens in a scanning electron microscope, wherein an electron beam from an electron gun is finely focused on a sample, and the electron beam is two-dimensionally scanned on the sample to detect a signal from the sample. the proximity to the auxiliary lens is provided, on the auxiliary lens, varying stepwise for performing an autofocus operation
And autofocus signal to reduction, configured to provide switching between dynamic focus signal, when supplying a dynamic focus signal to the <br/> auxiliary lens is in the signal, the auto focus operation Choice
Scanning electron microscope so as to add the focus correction signal.
集束すると共に、試料上で電子ビームを２次元的に走査Focuses and scans the sample two-dimensionally with an electron beam
し、試料からの信号を検出するようにした走査電子顕微Scanning electron microscope that detects the signal from the sample
鏡の制御方法において、In the mirror control method, 対物レンズに接近して設けられた補助レンズに、オートAuxiliary lens installed close to the objective lens
フォーカス動作を行うためのステップ状に変化するオーA step change for focus operation
トフォーカス用信号と、ダイナミックフォーカス用信号Focus signal and dynamic focus signal
とを切り換えて供給すると共に、ダイナミックフォーカAnd are supplied by switching and dynamic focus
ス用信号を供給する際には、その信号に、オートフォーWhen supplying the signal for
カス動作により選択されたフォーカス補正用信号を加算Adds the focus correction signal selected by the scrap operation
するようにした走査電子顕微鏡の制御方法。A method for controlling a scanning electron microscope.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30790896A JP3414602B2 (en) | 1996-11-19 | 1996-11-19 | Scanning electron microscope and control method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP30790896A JP3414602B2 (en) | 1996-11-19 | 1996-11-19 | Scanning electron microscope and control method thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10149792A JPH10149792A (en) | 1998-06-02 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2019008873A (en) | 2017-06-20 | 2019-01-17 | 株式会社 Ｎｇｒ | Image acquisition system and image acquisition method |
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- 1996-11-19 JP JP30790896A patent/JP3414602B2/en not_active Expired - Fee Related
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