JP2838799B2 - 荷電粒子線装置 - Google Patents

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。

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。

〔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表示器と称する）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CR
T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、また画像処理装置に設けられた積
算機能によりS/Nを劣化させずにスキャン速度を上げら
れる事が出来る為、高速スキャンによって操作性が向上
すると共に、一度画像処理装置内の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。ここで言う画像処理装置の積算機能と
は、フレームメモリに試料像信号を連続的に取込み、既
に取込んである複数回の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するこ
とによってS/Nを改善する方法であり、この方法により
試料像の質が大幅に向上する。

〔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/N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観
察倍率の変更や試料の回転、傾斜を行ないCRTの試料像
が変化すると、必要な回数の積算に時間がかかるため今
迄観察していた試料像の残像が長く残り、著しく見にく
くなるという欠点があった。

本発明の目的は、試料像の変化時に残像効果の少いシ
ャープな像が得られ、且つ試料像変化に対する応答性の
良好な荷電粒子線装置を提供することにある。

〔課題を解決する為の手段〕

上記課題解決の為に本発明では、荷電粒子線で観察試
料を２次元的に走査する走査手段と、前記走査手段の走
査によって得られた検出信号を記憶するフレームメモリ
と、前記フレームメモリに記憶された前記検出信号に基
づいて、前記観察試料の試料像を表示する表示器と、前
記表示器に表示される前記試料像の観察倍率、前記試料
像の移動又は前記試料像の回転を指示する指示手段とを
備えた荷電粒子線装置において、前記指示装置からの指
示に基づいて変化する前記試料像に対応して、前記フレ
ームメモリの記憶領域の大きさを設定する領域設定手段
と、前記領域設定手段で設定された前記記憶領域の大き
さに対応して、前記走査手段の走査を制御する制御装置
とを有することを課題解決の手段とするものである。

〔作 用〕

オペレータが指示装置で試料像の移動、回転、傾斜や
観察倍率等を指示すると、その指示に基づいて変化する
試料像に対応して、フレームメモリの記憶領域の大きさ
を設定する。さらに設定されたフレームメモリの記憶領
域の大きさに対応して、走査手段を走査させる。その結
果、フレームメモリに検出信号を取り込む時間が短縮さ
れ、かつ、常にシャープな試料像を観察することが出来
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
リを内蔵した画像処理装置、（19）はCRT、（20）はス
テージ駆動回路、（21）は入力装置、（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）、（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（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
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。

本発明の作用をオペレータがステージを動かして視野
動作を行なう場合を例にとって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
て本発明の作用を説明する。

オペレータが観察試料（９）上の観察したい位置を探
すため、入力装置（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）
は入力装置（21）らのステージ移動方向及び速さの信号
とその時設定されている観察倍率を読み込み（ステップ
102）、それに対応したステージ移動速度を設定し（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）を移動させる。また、同時に観察倍率と
設定されたステージの移動速度とから、CRT（19）での
試料像の移動速度Ｖを演算し（ステップ104）、その速
度に対応させて画像処理装置（18）に移動速度Ｖに対応
させたフレームメモリエリアSVを設定させる（ステップ
105）。尚設定されたエリアSVと所定エリアＳとの関係
はSV≦Ｓとなる。さらにXY走査信号発生回路（13）に、
フレームメモリのエリアSVに適合する走査信号を出力さ
せて（ステップ106）、走査信号に基ずく走査をさせる
（ステップ107）。

視野移動指示が解除されると（ステップ108）、フレ
ームメモリ（18）に設定されたフレームメモリのエリア
SVを所定のフレームメモリのエリアＳに捩すよう指令す
る（ステップ109）と共にXY走査信号発生回路（13）に
所定のフレームメモリのエリアＳに適合する走査を指令
する（ステップ110）。

制御装置による上記の制御により、画像処理装置（1
8）内のフレームメモリエリアを変化させたにもかかわ
らず、試料像表示の倍率を変えることなく、試料像取込
時間がフレームメモリエリアの縮小率に比例して高速化
される。

その結果、フレームメモリエリアの変更前と比較して
試料像の積算回数が同じでも試料像応答の高速化が実現
され、積算に因る残像効果をなくすことが出来、作業の
効率化が計れる。

また、試料像移動時の応答性を重視するならば、画像
処理装置（18）内のフレームメモリの積算回数に逆比例
させてフレームメモリのエリアを縮小させることも出
来、その場合、積算回数を変更しても試料像の応答性を
常に一定に保つことが出来る。また、フレームメモリの
積算回数を変更しなくても試料像を画像処理装置内のフ
レームメモリに取込む時間が短縮されるので、等価的に
積算に因る残像効果が少なくなる。又試料移動時もフレ
ームメモリの積算回数を減らさなくて済むので、静止像
の場合と同様にS/Nの良好な試料像を観察することが出
来る。さらに、S/Nの悪い試料を積算回数を多くして観
察しても、試料像移動時の応答性が良く、良好な試料像
が得られるという効果があり、ステージを移動させなが
ら観察したい試料を捜すような場合の作業性を大幅に向
上することが出来る。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、指示装置からの指示に
基づいて変化する試料像に対応して、フレームメモリの
記憶領域の大きさを設定するので、検出信号をフレーム
メモリに取り込む時間が短縮でき、試料像の観察倍率が
変更されたときや、試料像が移動又は回転したときも、
常にシャープな試料像を表示できる荷電粒子線装置を得
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〕 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した画像処理装置 19……CRT 21……入力装置 22……中央制御回路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】荷電粒子線で観察試料を２次元的に走査す
   る走査手段と、 前記走査手段の走査によって得られた検出信号を記憶す
   るフレームメモリと、 前記フレームメモリに記憶された前記検出信号に基づい
   て、前記観察試料の試料像を表示する表示器と、 前記表示器に表示される前記試料像の観察倍率、前記試
   料像の移動又は前記試料像の回転を指示する指示手段と
   を備えた荷電粒子線装置において、 前記指示装置からの指示に基づいて変化する前記試料像
   に対応して、前記フレームメモリの記憶領域の大きさを
   設定する領域設定手段と、 前記領域設定手段で設定された前記記憶領域の大きさに
   対応して、前記走査手段の走査を制御する制御装置とを
   有することを特徴とする荷電粒子線装置。