JPH02220341A

JPH02220341A - 荷電粒子線装置

Info

Publication number: JPH02220341A
Application number: JP1041266A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Sato; 裕佐藤
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1989-02-21
Filing date: 1989-02-21
Publication date: 1990-09-03

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は走査型電子顕微鏡等の荷電粒子線装置に関する
ものである。

〔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Ｃ
ＲＴ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、視野移動や顕微鏡の倍率
を変更するなどの際の操作性が悪く、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ＣＲＴ
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、また画像処理装置内のフレームメ
モリに設けられた積算機能によりスキャン速度を上げて
もＳ／間の良い画像を得る事が出来るため、高速スキャ
ンによって操作性が向上すると共に、−度フレームメモ
リに試料像を取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。ここで言うフレームメモリの積
算機能とは試料像信号を連続的に取込み、既に取込んで
ある試料像と新たに取込んだ試料像をメモリ内で積算し
て複数枚の同一画像を平均化して表示する方法であり、
その結果高速スキャンにもかかわらず試料像の質を大幅
に向上させることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、この種の装置を使用して試料像を観察す
る際、試料から得られる試料像信号のＳ／間が悪い場合
、フレームメモリの積算回数を増やすことが必要となる
。ところが、この状態でステージ等を移動させたり倍率
の変更や試料の回転や傾斜を行ないＣＲＴの試料像を変
化させると、積算回数が多いため今迄観察していた試料
像の残像が残り、試料像が著しく見にくくなるという欠
点があった。

また、−船釣に荷電粒子線を高速でスキャンさせる装置
を使用すると、試料像の取込が高速化し操作性は著しく
同上するが、その反面、同じ時間を積算した場合を低速
スキャンと比較するとＳ／間が悪いという欠点があった
。

本発明の目的は、試料像の視野移動時に残像効果の目立
たないシャープな像が得られ、且つ、試料像の静止時は
、試料像の質を一段と向上させた荷電粒子線装置を提供
することにある。

〔！！題を解決する為の手段〕

上記課題解決の為に本発明では、荷電粒子光学系（１，
２，３，４，５，６，７、）と検出部材（８，１７）と
フレームメモリを持った画像処理装置（１８）と該画像
処理装置（１８）内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倍率の
設定、試料の回転や傾斜角の入力を指示する入力装置（
２１）とを備えた荷電粒子装置において、前記制御装置
（１１，１２，１３，１４，１５，１６，２Ｇ、２２ン
は、前記試料像の変化速度に対応させて、前記荷電粒子
光学系（１，２，３，４，５，６，７）による荷電粒子
線の観察試料（９）への走査速度を自動的に制御する手
段を有することを課題解決の手段とするものである。

〔作　用〕

Ｓ／Ｈの悪い材料を観察する際、まずオペレータは積算
回数を多くしなくても充分なＳ／間が得られるようにス
キャン速度を遅く設定する。

ここでオペレータが入力装置を操作し、視野移動や倍率
の変更、試料の回転や傾斜等の表示している試料像が変
化するような）旨示を行なうと、ＣＲ７画面での試料像
の変化速度に対応させて、試料像が変化している間リア
ルタイム性が失なわれない様に荷電粒子線の走査速度を
速める。また、試料像の変化が終了すると、先に設定し
てあった所定の走査速度まで段階的に遅くして戻す。

このように静止像を観察する際は、スキャン速度を遅く
設定できるのでＳ／間の悪い材料でも積算回数を多くす
る必要がなく、視野移動等の操作を行なって試料像が変
化する場合のみ自動的にスキャン速度が高速化され、且
つ、試料像の移動時は積算回数をあまり多くしないです
むので、残像による試料像の悪化はなく、移動が終了す
ると荷電粒子線の走査速度が段階的に遅くなり、先に設
定した値になるので静止像として観察する場合は常に必
要なＳ／間で試料が見られる。

通常、人間の目は静止像に比較して移動像の方が像の譬
の劣化を感じにくい性質があるので、このように−時的
に荷電粒子線の走査速度が増しＳ／Ｎが劣化しても、程
んど試料像の劣化を感じることはない。

また、試料像変化の速度に対応して荷電粒子線の走査速
度を設定するので、低速の試料像移動やゆっくりしたロ
ーテーション又はチルトの場合は、走査速度をあまり速
くする必要がなく、その結果、試料像の質の劣化も少な
くて済み、常に最適の試料観察をすることが出来る。

〔実施例〕

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。

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）はプランカー　（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、（１
５）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
レームメモリを含む画像処理装置、（１９）はＣＲＴ、
（２０）はステージ駆動回路、（２１）はステージ移動
、観察倍率、ローテーション、チルト等の入力装置、（
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ン、（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、装置内のフレームメモリに記録される。試料像信
号が連続して入ってくる場合に画像処理装置Ｆ（１Ｂ）
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画像処理
装置（１８）内のフレームメモリに記憶する。

フレームメモリ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Ｘ１Ｙ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（１
５）に送る。走査信号ｘ、ｙは、増幅器（１４）、（１
５）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。

ステージ移動により試料像が変化する場合を例にとって
本発明の作用をフローチャートで示すと、第２図のよう
になる。以降、第１図、第２図に従って本発明の詳細な
説明をする。

オペレータが観察試料（９）上の観察したい位置を探す
為、入力袋！（２１）を操作してステージ移動を指示す
ると（第２図のステップ１０１）、中央制御回路（２２
）は人力装置（２１）からのステージ移動の方向と速さ
の信号と観察倍率を読み込み（ステップ１０２）、それ
に応じたステージ移動速度を設定しくステップ１０３）
、ステージ駆動回路（２０）に信号を送ってステージ（
１０）を移動する。また、同時に観察倍率と設定された
ステージ移動速度とから、ＣＲＴ　（１９）での試料像
の移動速度（Ｖ）を計算しくステップ１０４）、その速
度（Ｖ）に対して充分な応答性が得られるようにＸＹ走
査信号発生回路（１３）に指令を送り電子ビームの走査
速度（ＳＶ）を設定し、像観察を行なう、（ステップ１
０５）。

試料像の移動が終了した時点で、中央制御回路（’２２
）は変更されていた走査速度（ＳＶ）を予め設定されて
いた値（Ｓ）まで戻すように段階的に変更しその指令を
逐次、ＸＹ走査信号発生回路（１３）に送る（ステップ
１０６）、を子ビームの走査速度が予め設定されていた
値に戻ると（ステップ１０７）次に視野移動の指示が来
るまでその状態を維持する（ステップ１０９）。

また、試料観察を終了する時は終了スイッチをＯＮにす
ればよい（ステップ１０Ｂ）。

これらの操作はプログラムに従い中央制御回路（２２）
が全て自動で行なう、従って、本発明の装置を使用する
ことにより、オペレータは試料像を移動したり観察倍率
を変更したり試料を回転したり傾けたりする度に残像の
効果を考慮して電子ビームの走査速度を代えたり、フレ
ームメモリを内蔵する画像処理装置（１８）の積算回数
変更したりする必要がなく、大きな試料の中の特定の一
部を探すような場合の操作性が格段に向上するだけでな
く、試料像の変動を考慮せず、常に、静止試料像で観察
する時に必要なＳ／Ｎが確保できるように電子ビームの
走査速度及びフレームメモリの積算回数を設定すること
が出来る。

（発明の効果〕このように本発明の装置を使用すれば、フレームメモリ
を備え高速走査する方式の長所をいっさい損うこと無く
静止画で観察する際の画質を一段と向上させることが出
来るうえ、移動像を観察する場合も残像効果の少ないシ
ャープな像を見る事が出来る。勿論この発明はフレーム
メモリを持たない装置にも同様に適用することが出来る
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を電子顕微鏡に通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〕５・・・Ｘ方向用偏光器６・・・Ｙ方向用偏光器１３・・・ＸＹ走査信号発生回路１４・・・Ｘ方向走査信号増幅回路１５・・・Ｙ方向走査信号増幅回路１８・・・フレームメモリを内蔵する画像処理装置１９
・・・ＣＲＴ２０・・・ステージ駆動回路２１・・・入力装置２２・・・中央制御回路

Claims

【特許請求の範囲】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
れる情報を電気信号に変換して後、増幅して出力する検
出部材と、該検出部材の出力をデジタル値に変換した後
、複数回積算蓄積可能な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、前記試料像のステージの移動や倍率変
更、試料の回転や傾斜による変化に対応させて、前記荷
電粒子光学系による荷電粒子線の観察試料への走査速度
を自動的に制御する手段を有することを特徴とする荷電
粒子線装置。