CN111919277A

CN111919277A - 电子显微镜

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Publication number: CN111919277A
Application number: CN201880091817.0A
Authority: CN
Inventors: 长冲功; 田村圭司; 野寺康行
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2018-04-02
Filing date: 2018-04-02
Publication date: 2020-11-10
Anticipated expiration: 2038-04-02
Also published as: CN111919277B; JPWO2019193624A1; JP6971388B2; WO2019193624A1

Abstract

电子枪(1)照射电子束，具备闪烁器的照相机检测通过该电子束的照射而从样本产生的信号，并拍摄透射像。电流读入端子测量发向闪烁器的信号的电流值，电子束密度计算部(483)根据测量出的电流值和闪烁器的面积来计算电子束密度，输出控制部(485)进行使用与计算出的电子束密度有关的信息的输出控制。这样，电子显微镜测量发向照相机的闪烁器的信号的电流值，根据该电流值和闪烁器的面积来计算电子束密度，因此能够计算出能确定电子束对样本的影响的信息。

Description

电子显微镜

技术领域

本发明涉及电子显微镜。

背景技术

在向样本照射电子束的电子显微镜中，有时测量该电子束的电流值(例如专利文献1)。专利文献1记载的电子显微镜具备：能量滤波器，其使电子束的光路产生偏转电场，使该电子束与能量对应地散射。该电子显微镜基于被相对于样本的位置而位于上部的狭缝板吸收的电子束的电流值，控制该能量滤波器的偏转电场的强度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-39119号公报

发明内容

发明要解决的问题

在上述专利文献1公开的技术中，测定电子束照射到样本之前的电流值，无法适当地确定该电子束对样本的影响(损害)。

本发明的目的在于：提供能够适当地确定电子束对样本的影响的电子显微镜。

根据本说明书的记载和附图能够了解本发明的上述以及其他目的和新的特征。

解决方案

作为用于解决上述问题的方法，使用技术方案所记载的技术。

如果列举一个例子，是一种向样本照射电子束的电子显微镜，其具备：照射部，其照射电子束；透射像拍摄部，其具备第一荧光体，检测因基于照射部的电子束的照射而从样本产生的信号，并拍摄透射像；电流值测量部，其测量发向透射像拍摄部的第一荧光体的信号的电流值；电子束密度计算部，其基于由电流值测量部测量出的电流值和第一荧光体的面积来计算电子束密度；控制部，其使用与由电子束密度计算部计算出的电子束密度有关的信息进行输出控制。

发明效果

通过使用本发明的技术，能够适当地确定电子束对样本的影响。

附图说明

图1是针对本实施方式的电子显微镜的结构例表示概要的图。

图2是照相机的凸缘部分的侧面剖视图。

图3是表示照相机控制部的功能模块的图。

图4是表示恰当电子密度输入画面的例子的图。

图5是表示电子束密度显示画面的显示例的图。

图6是表示电子束密度显示区域的详情的图。

图7是表示电子显微镜显示基于由照相机的闪烁器测量出的电流值的电子束密度的处理的流程图。

图8是表示判断计算出的电子束密度是否脱离恰当电子束密度所示的范围并显示其结果的处理的流程图。

图9是表示根据判断计算出的电子束密度是否脱离恰当电子束密度的范围的结果而使光点尺寸缩小的处理的流程图。

图10是表示测量各光点尺寸的电流值所得的结果的图。

具体实施方式

以下，使用附图说明本发明的实施方式的例子。

参照图1说明本实施方式的电子显微镜的例子。图1是针对本实施方式的电子显微镜的结构例表示概要的图。本实施方式的电子显微镜是向样本照射电子束的电子显微镜。本实施方式的电子显微镜具备电子枪1、第一照射透镜线圈2、第二照射透镜线圈3、第一偏转线圈4、以及第二偏转线圈5。另外，显微镜具备物镜线圈6、物镜线圈7、电磁式样本成像移动用线圈8、第一中间透镜线圈9、第二中间透镜线圈9、第一投射透镜线圈11、以及第二投射透镜线圈12。

另外，电子显微镜具备励磁电源13～23、数字模拟变换器(DAC)24～34、作为微处理器的MPU35、存储装置36、运算装置37、CRT控制器38、以及监视器(CRT)39。另外，电子显微镜具备接口(I/F)40～41、倍率切换用旋转编码器42、输入用旋转编码器43、键盘44、RAM45、以及ROM46。

另外，电子显微镜具备照相机控制部48、荧光板49(第二荧光体)、保持样本的样本支架51、照相机56(透射像拍摄部)、以及鼠标57。

电子显微镜向样本照射电子束，检测通过该电子束的照射而从样本产生的信号，拍摄透射像。在此，简单说明得到透射像的步骤。与用户对键盘44和鼠标57的操作输入对应地，电子显微镜的MPU35读出存储在ROM47中的透射像用的透镜数据，并将其提供给数字模拟变换器(DAC)24～34。

励磁电源13～23向各透镜系统的第一照射透镜线圈2、第二照射透镜线圈3、物镜线圈6输出电流。另外，励磁电源13～23还向第一中间透镜线圈9、第二中间透镜线圈10、第一投射透镜线圈11以及第二投射透镜线圈12输出电流。MPU35读取励磁电源13和励磁电源14的电流值，并确定电子枪的光点尺寸。在此，光点尺寸是指电子枪1照射的电子束的直径。MPU35向照相机控制部48发送该光点尺寸。

另外，MPU35向电子枪1进行电子束的照射请求。电子枪1与之对应地，向样本支架51上的样本照射电子束。这样，电子枪1作为照射部而发挥功能。

透过了样本支架51上的样本的电子束经由电磁式样本成像移动用线圈8、第一中间透镜线圈9、第二中间透镜线圈10、第一投射透镜线圈1、第二投射透镜线圈12而投影到荧光板49上。荧光板49例如是涂抹在铝板上的荧光体。因此，该荧光体与透过了样本的信号对应地发光。

照相机56检测因透过了荧光板49的上述发光产生的信号，拍摄透射像，生成基于该透射像的图像数据。这样，照相机56检测通过电子枪1的电子束的照射而从样本产生的信号，生成透射像的图像数据。照相机56向照相机控制部48发送所生成的透射像的图像数据。

该照相机56在凸缘部分具备闪烁器。在此，使用图2进行照相机56的凸缘部分的说明。图2是照相机56的凸缘部分的侧面剖视图。照相机56的凸缘部分具备涂铝层101、闪烁器102(第一荧光体)、绝缘体103、凸缘104、玻璃105、以及电流读入端子106(电流值测量部)。这样，照相机56具备第一荧光体。

涂铝层101是基于铝的层。闪烁器102是安装在上述涂铝层101的下方的闪烁器。该闪烁器102具备涂抹在玻璃105上的荧光体。如果检测出透过了样本的信号，则该荧光体发光出样本的透射像，透过玻璃105，经由照相机56具备的光学透镜，通过未图示的CCD等受光。CCD将受光的透射像变换为电信号。照相机56根据该电信号生成透射像的图像数据。也可以通过CMOS等其他固体拍摄元件受光。

玻璃105是位于闪烁器102的下方的玻璃。另外，绝缘体103位于围住涂铝层101和闪烁器102的位置。

涂铝层101、闪烁器102、绝缘体103、以及玻璃105位于凸缘104的上部。

另外，电流读入端子106与涂铝层101连接，是公知的读入电流值的端子。电流读入端子106测量发向闪烁器102的信号的电流值。这样，电流读入端子106与和闪烁器102相接的涂铝层101连接而读入电流值，因此测量发向闪烁器102的信号的电流值。照相机56向照相机控制部48发送通过电流读入端子106测量出的电流值。

此外，照相机56也可以根据预先确定的定时，重复生成透射像的图像数据，并通过电流读入端子106测定电流值。在该情况下，照相机56也可以向照相机控制部48发送重新生成的透射像的图像数据和重新测定的电流值。

在此，使用图3说明照相机控制部48的功能。图3是表示照相机控制部48的功能模块的图。此外，也可以组合照相机控制部48和MPU35而实现图3所示的功能。通过CPU(中央处理单元)、微处理器等实现照相机控制部48。

照相机控制部48具备获取部481、设定部482、电子束密度计算部483、比较部484、以及输出控制部485。

获取部481是从各装置获取信息的部分。例如，如果通过键盘44、鼠标47输入了成为基准的电子束密度即恰当电子束密度(例如下限电子束密度、上限电子束密度)，则获取该恰当电子束密度。获取部481向设定部482发送该恰当电子束密度。

在此，使用图4说明输入恰当电子束密度的画面(恰当电子束密度输入画面)。图4是表示恰当电子束密度输入画面的例子的图。恰当电子束密度输入画面是用于输入恰当电子束密度的画面。MPU35与用户的操作输入对应地，将该恰当电子束密度输入画面显示到CRT39。

恰当电子束密度输入画面包含下限的设定值输入区域111、上限的设定值输入区域112、设定按键113。如果向下限的设定值输入区域111输入下限电子束密度，向上限的设定值输入区域112输入上限电子束密度，并按下设定按键113，则MPU35向照相机控制部48发送所输入的恰当电子束密度。

返回到图3，获取部481从照相机56获取透射像的图像数据。获取部481如果获取了该图像数据，则输出控制部485发送。另外，获取部481从照相机56获取电流值。获取部481如果获取了电流值，则向电子束密度计算部483发送该电流值。另外，获取部481也可以从MPU35获取现状的光点尺寸。

设定部482是设定恰当电子束密度的部分。设定部482如果从获取部481获取了恰当电子束密度，则存储该恰当电子束密度，由此设定该电子束密度。

电子束密度计算部483是根据通过获取部481获取的电流值、照相机56的闪烁器102的面积计算电子束密度的部分。电子束密度计算部483获取由获取部481获取的电流值(发向闪烁器102的信号的电流值)。电子束密度计算部483预先存储闪烁器102的面积的信息，基于由获取部481获取的电流值和该面积的信息来计算电子束密度。

电子束密度计算部483向比较部484发送所计算出的电子束密度。另外，电子束密度计算部483还向输出控制部485发送该计算出的电子束密度。

比较部485是进行由电子束密度计算部483计算出的电子束密度和由设定部482设定的恰当电子束密度的比较的部分。比较部484从电子束密度计算部483获取电子束密度。另外，比较部484获取设定部482所设定的恰当电子束密度。

另外，比较部484对由电子束密度计算部483计算出的电子束密度和由设定部482设定的恰当电子束密度进行比较。例如，比较部484对由电子束密度计算部483计算出的电子束密度和恰当电子束密度的从下限电子束密度到上限电子束密度的范围进行比较，判断由电子束密度计算部483计算出的电子束密度是否包含在该范围内。

此外，比较部484在恰当电子束密度只指定了上限电子束密度的情况下，对由电子束密度计算部483计算出的电子束密度和该上限电子束密度进行比较，判断是否超出了该上限电子束密度。

比较部484向输出控制部485发送比较的结果(表示是否脱离恰当电子束密度所示的范围或恰当电子束密度的上限的信息)。

输出控制部485是使用由电子束密度计算部483计算出的与电子束密度有关的信息进行输出控制的部分。输出控制部485从电子束密度计算部483获取电子束密度(现状的电子束密度)。另外，输出控制部485从获取部481获取透射像的图像数据。另外，输出控制部485从比较部484获取比较的结果。输出控制部485获取由设定部482设定的恰当电子束密度。

输出控制部485将基于上述的现状的电子束密度、透射像的图像数据、比较的结果、恰当电子束密度的画面(电子束密度显示画面)显示到监视器39。在此，使用图5和图6说明电子束密度显示画面。图5是表示电子束密度显示画面的显示例的图。

如图5所示，电子束密度显示画面具有电子束密度显示区域121、透射像显示区域122。电子束密度显示区域121具有现状电子束密度显示区域123、比较结果显示区域124。

在现状电子束密度显示区域123中显示现状的电子束密度的数值。在比较结果显示区域124中显示基于比较结果的信息。例如，在比较结果显示区域124中，显示表示现状的电子束密度的指示符131，用基于比较结果的颜色显示该指示符131。

例如，在现状的电子束密度脱离恰当电子束密度的范围的情况下，输出控制部485用绿色显示指示符131。另外，在现状的电子束密度不脱离恰当电子束密度的范围的情况下，输出控制部485用红色显示指示符131。此外，输出控制部485也可以不分颜色地显示指示符131。

这样，作为利用了由电子束密度计算部483计算出的与电子束密度有关的信息的输出控制，输出控制部485通过指示符显示现状的电子束密度。另外，作为基于比较部484的比较结果的输出控制，输出控制部485根据比较结果分颜色进行显示。

接着，使用图6说明电子束密度显示区域121的详情。图6是表示电子束密度显示区域121的详情的图。如图6所示，在电子束密度显示区域121的比较结果显示区域124中，显示下限位置125和上限位置126。

此外，输出控制部485在没有输入成为基准的电子束密度的情况下，也可以不进行使用恰当电子束密度的比较，而只显示现状的电子束密度。

在此，使用图7说明电子显微镜显示电子束密度的处理步骤。图7是表示电子显微镜显示基于由照相机56的闪烁器102测量出的电流值的电子束密度的处理的流程图。

首先，电流读入端子106测量照相机56的闪烁器102的电流值，从照相机56向照相机控制部48发送该电流值。照相机控制部48的获取部481获取该电流值(步骤S1)。

电子束密度计算部483根据该电流值和预先存储的闪烁器102的面积来计算电子束密度(步骤S2)。

输出控制部485将包含该电子束密度的画面(电子束密度显示画面)显示到监视器39，由此显示电子束密度(步骤S3)。

接着，使用图8说明判断计算出的电子束密度是否脱离恰当电子束密度所示的范围并显示其结果的处理步骤。图8是表示判断计算出的电子束密度是否脱离恰当电子束密度所示的范围并显示其结果的处理的流程图。

首先，如果通过使用键盘44、鼠标57进行的操作输入，输入了恰当电子束密度，则MPU35向照相机控制部48发送该恰当电子束密度。与之对应地，获取部481获取该恰当电子束密度。这样，电子显微镜接受恰当电子束密度的输入(步骤S11)。

接着，设定部482设定该恰当电子束密度(步骤S12)。接着，与图7记载的步骤S1、步骤S2同样地，获取闪烁器102的电流值(步骤S13)，计算电子束密度(步骤S14)。

接着，比较部484判断计算出的电子束密度是否脱离了恰当电子束密度的范围，向输出控制部485发送判断的结果(步骤S15)。输出控制部485在比较部484的比较结果表示电子束密度没有脱离恰当电子束密度的范围的情况下(步骤S15：是)，生成用绿色显示电子束密度的指示符的电子束密度显示画面。输出控制部485显示该电子束密度显示画面(步骤S16)。

另外，输出控制部485在比较部484的比较结果表示现状的电子束密度脱离了恰当电子束密度的范围的情况下(步骤S15：否)，生成用红色显示电子束密度的指示符的电子束密度显示画面。输出控制部485显示该电子束密度显示画面(步骤S17)。

此外，输出控制部485也可以不只如上述那样根据比较结果进行显示，还在现状的电子束密度脱离恰当电子束密度的范围的情况下，控制电子枪1，使光点尺寸缩小。

在现状的电子束密度脱离恰当电子束密度的范围的情况下，将由获取部481获取的现状的光点尺寸减少预先确定的减少量，并向MPU35进行电子枪1的光点尺寸的变更请求。另外，输出控制部485为了变更光点尺寸，也可以直接控制电子枪1、励磁电源13、以及励磁电源14等。

如上述那样，输出控制部485也可以作为基于比较结果的输出控制，而根据比较结果来变更电子枪1的照射状态。

接着，使用图9说明在比较部484的比较结果表示计算出的电子束密度脱离了恰当电子束密度的范围的情况下使光点尺寸缩小的处理步骤。图9是表示根据判断计算出的电子束密度是否脱离恰当电子束密度的范围的结果而使光点尺寸缩小的处理的流程图。

图9所示的步骤S21～步骤S26分别与图8所示的流程图的步骤S11～步骤S16同样，因此省略说明。

输出控制部485在比较部484的比较结果表示现状的电子束密度脱离了恰当电子束密度的范围的情况下(步骤S25：否)，使电子枪1缩小光点尺寸。即，输出控制部485变更光点尺寸(步骤S27)，前进到步骤S23。

这样，照相机控制部48在电子束密度脱离了恰当电子束密度的范围的情况下，使光点尺寸缩小，再次重新计算电子束密度，判断该电子束密度是否脱离了恰当电子束密度的范围。此外，输出控制部485也可以在该情况下，进而生成用红色显示电子束密度的指示符的电子束密度显示画面，并显示该电子束密度显示画面。

此外，在上述实施例中，说明了根据照相机56的闪烁器102的电流值计算电子束密度的情况，但也可以修正该电流值。例如，可以根据位于照相机56与样本之间的荧光板49的从样本产生的信号的电流值和闪烁器102的从样本产生的信号的电流值之间的相关关系，进行上述修正。在该情况下，照相机控制部48可以对通过获取部481获取的电流值(通过电流读入端子106测量的电流值)进行修正，根据修正后的结果和第一荧光体的面积来计算电子束密度。

使用图10说明荧光板49(第二荧光体)和闪烁器102(第一荧光体)的每个光点尺寸的电流值的测量结果。图10是表示测量各光点尺寸的电流值所得的结果的图。图10的图表的纵轴表示电流值，横轴表示光点尺寸。如图10所示，通过荧光板49测量出的电流值被测量得高，光点尺寸越大，则通过荧光板49测量出的电流值与通过闪烁器102测量出的电流值的差越显著。

电子束密度计算部483将图10所示那样的表示各光点尺寸的荧光板49和闪烁器102的电流值的信息(例如表形式的信息)存储为表示各个荧光体的相关关系的信息。另外，电子束密度计算部483参照该表示相关关系的信息，修正通过获取部481获取的电流值，使用修正后的结果来计算电子束密度。

例如，电子束密度计算部483修正为与电子枪1照射的现状的电子束的光点尺寸对应的荧光板49的电子束密度。此外，假设电子束密度计算部483从控制电子枪1的部分(例如MPU35等)等获取表示电子枪1照射的电子束的光点尺寸的信息。

这样，电子束密度计算部483考虑到位于照相机56与样本之间的荧光板49的电流值，修正通过闪烁器102测量出的电流值。由此，电子束密度计算部483能够使用在更接近样本的位置测量出的电流值，计算反映了对样本的影响程度的电子束密度。

如上述记载的实施方式那样，电子枪1照射电子束，具备闪烁器102的照相机56检测通过该电子束的照射而从样本产生的信号，拍摄透射像。电流读入端子106测量发向闪烁器102的信号的电流值，电子束密度计算部483根据所测量的电流值和闪烁器102的面积计算电子束密度，输出控制部485使用与计算出的电子束密度有关的信息进行输出控制。

这样，电子显微镜测量发向照相机56的闪烁器102的信号(透过了样本的信号)的电流值，计算基于该电流值和闪烁器102的面积的电子束密度，因此能够计算出能够确定电子束对样本的影响的信息。另外，在上述实施方式中，电子显微镜显示拍摄透射像时的电流值，因此能够实时地提供电子束密度的信息。

另外，输出控制部485用指示符显示电子束密度，因此能够以用户能够通过视觉识别的形式输出对样本的影响。

另外，设定部482设定恰当电子束密度，比较部484对由电子束密度计算部483计算出的电子束密度和该恰当电子束密度进行比较。输出控制部485根据通过比较部484进行比较的结果进行输出控制，因此能够与电子束对样本的影响程度对应地进行输出控制。

另外，输出控制部485根据比较的结果分颜色地显示指示符。这样，电子显微镜根据比较的结果分颜色进行显示，因此能够使用户容易地识别电子束对样本的影响程度。

另外，输出控制部485在比较的结果是电子束密度脱离了恰当电子束密度的范围的情况下，控制电子枪1使光点尺寸缩小。这样，输出控制部485变更电子枪1的照射状态，因此能够减轻电子束对样本的影响度。

在上述实施方式中，说明了照相机控制部48显示所计算出的电子束密度的情况，但也可以进行使用了该电子束密度的其他输出控制。例如，照相机控制部48也可以存储所计算出的电子束密度，或向外部装置发送。

在上述实施方式中，说明了接受恰当电子束密度的输入的情况，但也可以自动地设定。在该情况下，例如可以根据用户输入等确定样本的材料种类，与样本的材料种类对应地进行设定。例如，可以考虑到材料种类的透射率的不同地设定恰当电子束密度。

例如可以通过用集成电路进行设计等，而用硬件实现上述的本发明的功能的一部分或全部。另外，也可以通过由微处理器单元等解释并执行实现各个功能等的动作程序，而用软件来实现。也可以同时使用硬件和软件。

另外，图中所示的控制线、信息线表示出认为是说明上必要的部分，并不一定限于表示出产品上的全部控制线、信息线。实际上也可以考虑将几乎全部的结构相互连接起来。

附图标记说明

1：电子枪；2：第一照射透镜线圈；3：第二照射透镜线圈；4：第一偏转线圈；5：第二偏转线圈；6：物镜线圈；7：物镜线圈；8：电磁式样本成像移动用线圈；9：第一中间透镜线圈；10：第二中间透镜线圈；11：第一投射透镜线圈；12：第二投射透镜线圈；35：微处理器；44：键盘；45：RAM；46：ROM；48：照相机控制部；49：荧光板；51：样本支架；56：照相机；57：鼠标；101：涂铝层；102：闪烁器；103：绝缘体；104：凸缘；105：玻璃；106：电流读入端子；481：获取部；482：设定部；483：电子束密度计算部；484：比较部；485：输出控制部。

Claims

1.一种电子显微镜，该电子显微镜向样本照射电子束，

其特征在于，

所述电子显微镜具备：

照射部，其照射电子束；

透射像拍摄部，其具备第一荧光体，且检测通过上述照射部的电子束的照射而从样本产生的信号并拍摄透射像；

电流值测量部，其测量发向上述透射像拍摄部的上述第一荧光体的上述信号的电流值；

电子束密度计算部，其基于由上述电流值测量部测量出的电流值和上述第一荧光体的面积来计算电子束密度；以及

控制部，其使用与由上述电子束密度计算部计算出的电子束密度有关的信息进行输出控制。

2.根据权利要求1所述的电子显微镜，其特征在于，

作为使用了与由上述电子束密度计算部计算出的电子束密度有关的信息的输出控制，上述控制部用指示符显示上述电子束密度。

3.根据权利要求1所述的电子显微镜，其特征在于，

所述电子显微镜还具备：

设定部，其设定成为基准的电子束密度；以及

比较部，其进行由上述电子束密度计算部计算出的电子束密度和由上述设定部设定好的电子束密度的比较，

作为基于与由上述电子束密度计算部计算出的电子束密度有关的信息的输出控制，上述控制部进行基于上述比较部的比较结果的输出控制。

4.根据权利要求3所述的电子显微镜，其特征在于，

作为基于上述比较部的比较结果的输出控制，上述控制部显示上述比较结果。

5.根据权利要求3或4所述的电子显微镜，其特征在于，

作为基于上述比较部的比较结果的输出控制，上述控制部基于上述比较结果来变更上述照射部的照射状态。

6.根据权利要求1～5的任意一项所述的电子显微镜，其特征在于，

所述电子显微镜还具备位于上述透射像拍摄部与上述样本之间的第二荧光体，

上述电子束密度计算部基于上述第二荧光体中的从样本产生的信号的电流值与上述第一荧光体中的从样本产生的信号的电流值之间的相关关系，修正由上述电流值测量部测量出的电流值，并基于修正后的结果和上述第一荧光体的面积来计算电子束密度。