JPH01107444A - 走査型電子顕微鏡自動焦点追跡装置 - Google Patents

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に係わり、特に試料移動に対
してオブジェクトレンズ（ＯＬ）を追従させるようにし
た走査型電子顕微鏡自動焦点追跡装置に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

−ａに、走査型電子顕微鏡においては、電子線をＯＬで
絞って試料面に照射し、試料面から放出される二次電子
を検出しているが、このとき検出される二次電子は、試
料面が丁度ＯＬの合焦点となった場合に信号強度が最大
になるので、オペレータがマニュアルで合焦点を求めて
いる。

〔発明が解決すべき問題点〕

しかしながら、走査型電子顕微鏡においては試料ステー
ジと試料と焦点（ＯＬの励磁）とはお互いに深い関わり
合いがあり、例えば、オペレータがマニュアルで合焦点
を求めたとしても、試料ステージの移動でその合焦点は
、無効になってしまうことが生ずる。それは、試料が移
動しているのに、合焦点を決定するＯＬの励磁が追従し
ないからである。

本発明は上記問題点を解決するためのもので、試料移動
に対して、ＯＬを追従させることにより常に合焦点が維
持されるようにすることができる走査型電子顕微鏡自動
焦点追跡装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

そのために本発明の走査型電子顕微鏡自動焦点追跡装置
は、電子ビームが照射される試料面からの二次電子を検
出する二次電子検出器と、検出された二次電子量に応じ
てイメージ信号を作成するイメージ信号作成回路と、イ
メージ信号を評価するイメージ信号評価回路と、評価結
果によりオブジェクトレンズの励磁電流を制御するオブ
ジェクトレンズ制御回路とを備え、イメージ信号評価回
路は、オブジェクトレンズ励磁電流を所定幅変化させる
ことにより得られるイメージ信号ラインプロファイルに
より試料高さの変化方向を検出することを特徴とする。

〔作用〕

本発明の走査型電子ＷＪ微微目自動焦点追跡装置、オブ
ジェクトレンズ励磁電流を所定幅変化させたときのイメ
ージ信号のラインプロファイルの波形を吟味して試料高
さの変化方向を検出し、検出結果に応じてオブジェクト
レンズ励磁電流を増加または減少させることにより合焦
点状態を達成することができる。

（実施例〕 以下、実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の走査型電子ｇ微目自動焦点追跡装置の
構成を示す図で、１は電子ビーム、２は０Ｌ１３は試料
、４は試料ステージ、５は二次電子検出器、６はイメー
ジ信号作成回路、７はイメージ信号評価回路、８はＯＬ
！１１１回路、９はオペレータ指示を示している。

図において、ＯＬ２は、試料３に電子ビームを合焦点さ
せるための電子レンズでｏＬｔ［回路８により駆動制御
されている。試料ステージ４は視野探しに使用され、そ
の移動により図のＡ、Ｂ、Ｃのように試料の高さが変化
する。そして電子ビーム１が試料３に照射されると、二
次電子が発生し、この二次電子は検出器５で捉えられて
電気信号に変損される。この電気信号の時系列の変化が
コントラストとして扱われることになる。この場合、得
られる電気信号は、ＯＬにより試料面上で電子ビームが
絞られるほど大きい。こうアて検出された電気信号は、
イメージ信号作成回路６でイメージ信号、即ちコントラ
スト差の強弱信号に変えられて、イメージ信号評価回路
７に送られる。

イメージ信号評価回路７は、イメージ信号作成回路６か
らの信号を評価して評価結果をＯＬ制御回路８へ送り、
ＯＬ制御回路８は、送られた結果をもとに合焦点へ向け
てＯＬを制御する。９はオペレータ指示を示し、合焦点
の登録作業等を行う。

次に第２図により合焦点の原理について説明する。

第２図（イ）は試料面上に電子ビームの焦点が合ってい
る状態で、この場合、励磁電流を大、或いは小のどちら
の方向へ変化させても、イメージ信号は小さくなり、合
焦点で最大値を示す図示のようなラインプロファイルと
なる。

第２図（ロ）は試料の高さが低くなっている場合で、励
磁電流を減少させると合焦点側へ接近するので、イメー
ジ信号は増加し、励磁電流を増加させると試料面と焦点
とはさらに離れるので、イメージ信号は減少し、図示の
ような右上がりのラインプロファイルとなる。

第２図（ハ）は試料の高さが高くなっている場合で、励
磁電流を減少させると試料面と焦点とはさらに離れるの
で、イメージ信号は減少し、励磁電流を増加させると合
焦点側へ接近するので、イメージ信号は増加し、図示の
ような右下がりのラインプロファイルとなる。

次に第２図の原理に基づいて第１図の装置の動作を説明
する。

まず、オペレータは何らかの方法で合焦点を求め、イメ
ージ信号評価回路７へ登録する。

いま、“ステージが移動している”という情報をイメー
ジ信号評価回路７へ伝えると、イメージ信号評価回路７
は、ＯＬレンズ制御回路８へ動作の指示を与える。その
内容は、０ＬＩｌ］［の変化幅と、イメージ信号（コン
トラストデータ）サンプリングの為のＯＬ励磁変化の開
始位置と終了位置である。その結果、ＯＬ制御回路８は
所定の変化幅で０１、励磁電流を変化させる。このとき
試料の高さに応じてイメージ信号は、第２図（イ）〜（
ハ）のようなラインプロファイルを呈することになる。

例えば第３図（イ）のようなラインプロファイルが得ら
れた場合には、試料は高い方へ動いていることになるの
で、イメージ信号評価回路７はＯＬ励Ｃ１１電流を少し
増加させるように指示する。その結果第３図（ロ）のよ
うなラインプロファイルが得られたとすると、もう少し
ＯＬ励磁電流を増加させることにより、結局第３図（ハ
）のようなラインプロファイルが得られ、ＯＬ励磁電流
をラインプロファイルの波形のピーク値にセットするこ
とにより合焦点状態になる。

即ち、イメージ信号のラインプロファイルより、試料の
高さがどちら方向へ動いているか（高くなってゆくか、
低くなってゆ（か）を評価し、試料の移動に合わせてＯ
Ｌを追従させればよい、この場合、評価とはラインプロ
ファイルの波形の吟味のことであり、この評価結果から
、次のラインプロファイルを得るためのＯＬの制御量を
決定することになる。この場合、合焦点付近でのデータ
サンプリングである為、ＯＬのヒステリシスを無視する
ことができる。

制御動作は、ステージ移動の終了をイメージ信号評価回
路７が受けた時に、イメージ信号のラインプロファイル
を、第３図（ハ）のピーク値が得られた０ＬｉｌＪ磁電
流に設定することにより終了する。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、ＯＬ励磁電流を所定幅で
変化させることによりイメージ信号のラインプロファイ
ルを求め、これが合焦点の場合のラインプロファイルに
なるようにＯＬ励磁電流を制御することにより試料の移
動終了後の焦合ボケがなくなり、試料移動後の合焦点作
業をなくすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の走査型電子類ｗ１鏡自動焦点追跡装置
の構成を示す図、第２図はイメージ信号のラインプロフ
ァイルを示す図、第３図は本発明の制御におけるライン
プロファイルの変化を示す図である。 ｌ・・・電子ビーム、２・・・０Ｌ１３・・・試料、４
・・・試料ステージ、５・・・二次電子検出器、６・・
・イメージ信号作成回路、７・・・イメージ信号評価回
路、８・・・ＯＬ制御回路。 出　　願　　人　　日本電子株式会社 代理人　弁理士　　蛭　川　昌　信（外２名）第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電子ビームが照射される試料面からの二次電子を検出す
   る二次電子検出器と、検出された二次電子量に応じてイ
   メージ信号を作成するイメージ信号作成回路と、イメー
   ジ信号を評価するイメージ信号評価回路と、評価結果に
   よりオブジェクトレンズの励磁電流を制御するオブジェ
   クトレンズ制御回路とを備え、イメージ信号評価回路は
   、オブジェクトレンズ励磁電流を所定幅変化させること
   により得られるイメージ信号ラインプロファイルにより
   試料高さの変化方向を検出することを特徴とする走査型
   電子顕微鏡自動焦点追跡装置。