JP2003100247A

JP2003100247A - 荷電粒子ビーム装置

Info

Publication number: JP2003100247A
Application number: JP2001296069A
Authority: JP
Inventors: Mitsugi Yamada; 貢山田
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 2001-09-27
Filing date: 2001-09-27
Publication date: 2003-04-04

Abstract

(57)【要約】【課題】２次電子や反射電子の画像信号に、可視光照
明による直流成分の影響をなくすことができる荷電粒子
ビーム装置を実現する。【解決手段】電子ビームの水平走査期間の間は、可視
光照明機構１７からの光の照射が停止され、電子ビーム
の帰線期間の間、光が試料４に照射される。このよう
に、電子ビームを試料上で走査して走査２次電子画像を
画像メモリー１４に書き込んでいる期間は、可視光照明
機構からの可視光の照明を停止するので、２次電子画像
信号に可視光に基づく直流成分が重畳されることは防止
される。したがって、増幅器１２が飽和することもなく
なり、２次電子による高感度の観察が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、試料の観察を荷電
粒子ビームと可視光の両方で行うことができる、光学顕
微鏡を備えた走査電子顕微鏡や電子ビームマイクロアナ
ライザ等の荷電粒子ビーム装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に試料の観察を荷電粒子ビームを
走査することによって行う、例えば、走査電子顕微鏡で
は、試料上に電子ビームを細く集束すると共に、試料上
の所定範囲を電子ビームで走査するようにしている。試
料に電子ビームを照射することによって２次電子が発生
するが、この２次電子を検出し、この検出信号を一次電
子ビームの走査と同期した陰極線管に供給し、試料の走
査像を表示するようにしている。また、検出信号を直接
陰極線管に供給せず、いったん画像メモリーに記憶する
ことも行われている。このような走査電子顕微鏡で、可
視光像も観察できる装置も実現されている。

【０００３】図１はこのような走査電子顕微鏡像と可視
光像の両者を観察することができる従来の走査電子顕微
鏡の一例を示している。図中電子銃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上に細く集束される。また、電子ビーム
は、走査信号発生器５から増幅器６を介して走査信号が
供給される走査コイル７によって偏向され、試料４上の
所望領域は電子ビームによって走査されることになる。

【０００４】試料４への電子ビームの照射によって発生
した２次電子は、２次電子検出器１１によって検出され
る。検出器１１からの検出信号は、増幅器１２によって
増幅された後、ＡＤ変換器１３によってディジタル信号
に変換される。Ａ―Ｄ変換器１３からのディジタル信号
は、画像メモリー１４に供給され、試料上の電子ビーム
の走査位置に対応させてメモリー１４内に記憶される。

【０００５】画像メモリー１４は、信号ノイズ低減のた
めのフレーム間のＩＩＲフィルタ演算や、画像の記録の
ために用いられる。画像メモリー１４内に記憶された２
次電子検出信号は、読み出されてＤＡ変換器１５に供給
されてアナログ信号に変換させられる。変換された信号
は、陰極線管や液晶ディスプレイなどとの表示機構１６
に供給されることから、表示機構１６には、試料の２次
電子像が表示されることになる。

【０００６】試料４が配置される試料室には、可視光照
明機構１７が設けられており、この可視光照明機構１７
からの可視光線が試料４表面に照射される。照明された
試料表面の部分的な可視像は、光学顕微鏡１８を介して
ビデオカメラ１９上に結像される。結像された光学像
は、ビデオカメラ１９によって電気信号に変換され、陰
極線管や液晶ディスプレイなどの表示機構２０に供給さ
れることから、表示機構２０には試料４の光学像が表示
される。

【０００７】また、ビデオカメラ１９からの信号は、Ａ
Ｄ変換器２１を介して画像メモリー１４に供給され記憶
される。この結果、画像メモリー１４には、２次電子像
信号と可視像信号の両者が記憶され、表示機構１６で２
種の像を切り換えて表示することもでき、また、表示画
面を２分して２種の像を並べて表示させたり、試料の同
一視野の２次電子像と可視像とを重ね合わせて表示させ
ることもできる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図１に示した装置で
は、試料４の反射する可視光照明の光と、試料室内の散
乱光が、２次電子検出器１１に入射し、入射光に基づく
直流成分が検出器１１から出力される。この直流成分
は、２次電子信号に重なるので、増幅器１２の飽和が起
こり、２次電子による高感度の観察が不可能となる。こ
のような現象は、反射電子検出器を用いて反射電子像を
観察する場合や、試料にイオンビームを照射して試料か
らの２次電子や２次イオンを検出するようにした装置で
も、同様に生じる。

【０００９】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、２次電子や反射電子の画像信号
に、可視光照明による直流成分の影響をなくし、２次電
子像や反射電子像の観察と、可視光による光学顕微鏡像
の同時観察することができる荷電粒子ビーム装置を実現
するにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に基づく荷電粒子
ビーム装置は、試料上で細く絞った荷電粒子ビームを走
査し、試料から発生した信号を検出し、検出信号に基づ
いて試料の走査像を得ると共に、試料に光照明機構から
の光を照射し、試料の光学像を得るように構成された荷
電粒子ビーム装置において、荷電粒子ビームの試料への
走査期間中試料への光照明機構からの光の照射を停止
し、荷電粒子ビーム走査の帰線期間中に光照明機構から
の光を試料に照射するように構成したことを特徴として
いる。この結果、試料から発生し検出された、例えば、
２次電子画像信号に可視光に基づく直流成分が重畳され
ることは防止される。したがって、増幅器が飽和するこ
ともなくなり、２次電子等による高感度の観察が可能と
なる。

【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２は、本発明に基づく走
査電子顕微鏡の一例を示したもので、図１に示した従来
装置と同一ないしは類似の構成要素には、同一番号を付
し、その詳細な説明は省略する。この実施の形態におい
ては、可視光照明機構１７に走査信号発生器５からの走
査同期信号２３が供給され、ビデオカメラ１９に接続さ
れたＡＤ変換器２１と画像メモリー１４との間にメモリ
ー書き込み制御器２２が設けられている。メモリー書き
込み制御器２２は、走査同期信号２３によって制御され
る。このような構成の動作を図３のタイミング図を参照
して説明する。

【００１２】図３（ａ）は走査信号発生器５からの走査
信号と、図３（ｂ）は走査同期信号２３を示しており、
Ｓが試料上の電子ビームの水平走査期間であり、Ｂが電
子ビームの帰線期間である。図３（ｃ）は２次電子検出
器１１からの信号の画像メモリー１４への書き込みのタ
イミング信号であり、ハイレベルの期間、すなわち、Ｓ
の期間、信号の書き込みが行われ、Ｂの期間、信号の書
き込みは停止される。

【００１３】図３（ｄ）は、ビデオカメラ１９のブラン
キング信号を示しており、図３（ｅ）は、光学顕微鏡１
８の像の画像メモリー１４への書き込みのタイミングを
示している。図から明らかなように、光学顕微鏡１８の
像の画像メモリー１４への書き込みは、電子ビームの帰
線期間Ｂの間のビデオカメラ１９のブランキング信号が
ハイレベルの期間とされる。この像信号の書き込み制御
は、メモリー書き込み制御器２２によって行われる。

【００１４】また、図３（ｆ）は、可視光照明機構１７
による試料４への光の照射期間と光の照射中止期間を示
している。図から明らかなように、電子ビームの水平走
査期間Ｓの間は、可視光照明機構１７からの光の照射が
停止され、電子ビームの帰線期間Ｂの間、光が試料４に
照射される。なお、この可視光照明機構１７としては、
走査同期信号２３の制御に対して十分に応答の速いもの
を用いる必要がある。例えば、照明機構１７として、白
色または有色のＬＥＤなどを用いるか、高速なシャッタ
ー機構、高速な偏向制御機構などが用いられる。

【００１５】この図３に示したタイミングで電子ビーム
の走査と可視光照明機構１７の照射を行い、電子ビーム
を試料上で走査して走査２次電子画像を画像メモリー１
４に書き込んでいる期間は、可視光照明機構からの可視
光の照明を停止したので、２次電子画像信号に可視光に
基づく直流成分が重畳されることは防止される。したが
って、増幅器１２が飽和することもなくなり、２次電子
による高感度の観察が可能となる。

【００１６】なお、図３のタイミングでは、光学顕微鏡
画像は、全ての有効期間が画像メモリーに取り込まれな
くなるが、取り込んでいない期間中も、メモリーが画像
を保持しているので、光学顕微鏡画像は、更新レートが
低下すること以外は正常に観察される。

【００１７】以上本発明の実施の形態を説明したが、本
発明はこの実施の形態に限定されず幾多の変形が可能で
ある。例えば、試料からの２次電子を検出する場合につ
いて説明したが、反射電子を検出する場合にも本発明を
適用することができる。また、電子ビームを試料上で走
査する例を用いて説明したが、イオンビームを試料上で
走査する装置にも本発明を適用することができる。更
に、光学像をうるための光照明機構として、可視光の照
明機構を用いたが、可視光に代え、赤外光や紫外光を用
いてもよい。

【００１８】更に、荷電粒子ビーム画像と光学顕微鏡画
像用に共用の画像メモリーを用いたが、それぞれ独立に
専用の画像メモリーを設けるように構成しても良い。更
にまた、図２の構成では、電子ビームの光軸と可視光照
明軸、光学顕微鏡軸が相違しているが、電子ビーム光軸
と可視光学系軸とが同軸になるように構成された装置に
も本発明を適用することができる。

【００１９】更にまた、倍率や試料移動などの観察条件
に変化がない場合、所定時間経過後、画像をフリーズ
し、倍率を変化させたり、試料を移動させたりした場合
には、それをトリガーとして新たに画像を取り込むよう
にするとよい。この場合には、表示される荷電粒子ビー
ム画像は通常のオンライン画像となり、可視光はリアル
タイムで観察できることになる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に基づく荷
電粒子ビーム装置は、試料上で細く絞った荷電粒子ビー
ムを走査し、試料から発生した信号を検出し、検出信号
に基づいて試料の走査像を得ると共に、試料に光照明機
構からの光を照射し、試料の光学像を得るように構成さ
れた荷電粒子ビーム装置において、荷電粒子ビームの試
料への走査期間中試料への光照明機構からの光の照射を
停止し、荷電粒子ビーム走査の帰線期間中に光照明機構
からの光を試料に照射するように構成した。この結果、
試料から発生し検出された、例えば、２次電子画像信号
に可視光に基づく直流成分が重畳されることは防止され
る。したがって、増幅器が飽和することもなくなり、２
次電子等による高感度の観察が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】可視光像の観察も可能な従来の走査電子顕微鏡
の一例を示す図である。

【図２】本発明に基づく走査電子顕微鏡の一例を示す図
である。

【図３】本発明の一実施の形態における信号のタイミン
グ図である。

【符号の説明】

１電子銃２コンデンサレンズ３対物レンズ４試料５走査信号発生器６，１２増幅器７走査コイル１１２次電子検出器１３，２１ＡＤ変換器１４画像メモリー１５ＤＡ変換器１６，２０表示機構１７可視光照明機構１８光学顕微鏡１９ビデオカメラ２２メモリー書き込み制御器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】試料上で細く絞った荷電粒子ビームを走
査し、試料から発生した信号を検出し、検出信号に基づ
いて試料の走査像を得ると共に、試料に光照明機構から
の光を照射し、試料の光学像を得るように構成された荷
電粒子ビーム装置において、荷電粒子ビームの試料への
走査期間中試料への光照明機構からの光の照射を停止
し、荷電粒子ビーム走査の帰線期間中に光照明機構から
の光を試料に照射するように構成した荷電粒子ビーム装
置。
【請求項２】荷電粒子ビーム走査の帰線期間中に光学
像を画像メモリーに取り込むようにした請求項１記載の
荷電粒子ビーム装置。
【請求項３】荷電粒子ビームの光軸に対し、光照明機
構からの光が斜めに試料に照射されるように構成された
請求項１記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項４】荷電粒子ビームの光軸と光照明機構から
の光の光軸が同軸とされた請求項１記載の荷電粒子ビー
ム装置。
【請求項５】試料の光学像を画像メモリーに取り込
み、観察条件の変化がない場合、所定時間後に画像をフ
リーズし、観察条件を変化させた場合には、それをトリ
ガーとして新たな画像を取り込むようにした請求項１記
載の荷電粒子ビーム装置。