JPH02220342A - 荷電粒子線装置 - 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〕 本発明は画像処理装置内のフレームメモリのエリアを可
変出来る走査型電子顕微鏡等の荷電粒子線装置に関する
。

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を上げるために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ＣＲＴ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、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り込ん
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。更に、フレームメモリに積算機能を持たせ試料像
信号を連続的に取り込み、既に取り込んである複数回の
試料像と新たに取込んだ試料像をフレームメモリ内で積
算して平均化することによって、試料像の質が向上され
ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、この種の従来装！はフレームメモリのエ
リアが固定になっているため、試料像の観察倍率を大き
くするとフレームメモリの一つの画素の等価的な大きさ
よりも、試料面上の荷電粒子線スポットの方が遥かに大
きくなり、そのため冗長な試料像情報を取込む結果とな
る。

逆に観察倍率が低い場合、フレームメモリの画素よりも
ずっと小さい荷電粒子線スポットで試料像を取り込むの
で、再生するとザラついた見にくい試料像になってしま
う欠点が有った。

現在市場に出回っているこの種の装置の多くは、５１２
Ｘ５１１！［の固定のフレームメモリを搭載しており、
観察倍率が大きくなると荷電粒子線スポット径から換算
した必要画素数よりも、フレームメモリの画素数が多く
なり冗長に試料像情報を取り込む、そのため試料像取り
込みに時間がかかり試料像を移動させる時などの応答性
が悪くなる。一方、観察倍率が低い場合は、荷電粒子線
スポット径から換算した必要画素数よりフレームメモリ
の画素数が少なくなり、明らかに試料像の質が劣化する
。

この様に従来の装置は、荷電粒子線のスポット径もフレ
ームメモリの大きさも固定になっているため、試料像の
観察倍率を変えると応答性、あるいは試料像の質のどち
らかを犠牲にしなければならないと言う問題があった。

本発明の目的は、観察試料像の表示倍率が変動しても、
分解能の良い試料像が得られ、応答性の優れた荷電粒子
線装置を提供することにある。

（課題を解決する為の手段〕 上記課題解決のために、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）
と画像処理装置（１８）と該画像処理装置（１８）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観察倍率の変更、及び画像回転
等の指示を入力する入力装置（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，
２０，２２）は、前記ＣＲＴ　（１９）に表示する試料
像の倍率に対応させて、画像処理装置（１８）のフレー
ムメモリのエリアを設定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〕

本発明においては低倍での試料像取り込みに必要な大き
さのエリアを持ち、且つ、試料像の取り込みの範囲を可
変出来るフレームメモリを用意し、試料像を観察する倍
率に合わせてフレームメモリのエリアを段階的に変えら
れるようにしたので、オペレータが試料の観察倍率を設
定すると、制御装置の中央制御回路は指定の倍率に対応
させて、予め換算しておいた所定の値にフレームメモリ
のエリアを自動的に変更させて、フレームメモリに試料
像を取り込ませることが出来る。

以下、倍率に対応させてのフレームメモリのエリア換算
を具体例にて記述する。

仮に装置の性能として荷電粒子線スポットの大きさを直
径５０ｎｓ、表示するＣＲＴの画面の大きさを１００Ｘ
１００腫とした場合、倍率を５０．０００倍に設定する
と、試料面上での荷電粒子線の走査領域は １００ｍｍ＋５０，０００−２μｍ となり２μｍ×２μｍの領域を５０ｎｍのスポットで走
査することになる。

画像の分解能をスポット径の半分とすると必要な画素数
は ２μｍ＋５ｏｎ＋ｇＸ２−８０ となり、余裕を持たせても１００Ｘ１００画素程度のフ
レームメモリが有れば良いことになる。

次に観察倍率を１０００倍とし、上記と同様にして必要
十分なフレームメモリのエリアを計算すると約４０００
Ｘ４０００画素となる。

以上の如く、荷電粒子線のスポット径と観察倍率からフ
レームメモリの有効なエリアが決定される。

〔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、（１９）はＣＲＴ、（２０）はステージ
駆動回路、（２１）は視野移動指示器、（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袋！　（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フレームメモリに記
憶する。フレームメモリ　（１８）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（Ｉ８）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ψｇ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°ベレータは、希望す
る倍率で試料像をＣＲＴ　（１９）で観察することが出
来る。

第２図は本発明の作用を示すフローチャートである。

本実施例では、メモリ実装上の問題と画像取り込み速度
、及び電子ビームスボンド径の関係からフレームメモリ
（１８）の大きさを１０２４ｘ１０２４とし、このメモ
リのエリアを、 （ａ）１０２４Ｘ１０２４、（ｂ）　５１２Ｘ５１２、
（ｃ）２５６ｘ２５６、の３段階に切換えられるように
した。

オペレータが倍率変更の操作を行なうと、制御装置の中
央制御回路（２２）は設定倍率を読み込み（第２図のス
テップ１０１）、フレームメモリを内蔵した画像処理袋
！（１８）に制御信号を送り、その設定された倍率αに
（ステップ１０２）対応させたフレームメモリのエリア
にするよう指令する。フレームメモリ（１８）は倍率α
が２０゜ｏ　ｏ　ｏ倍未満の場合、フレームメモリのエ
リアを１０２４ｘ１０２４に（ステップ１０３）、倍率
αが２０，０００倍以上４０，０００倍未満の場合は５
１２Ｘ５１２に（ステップ１０４）、倍率αが４０．０
００倍以上の場合は２５６Ｘ２５６に（ステップ１０５
）に設定する。

このようにしてに試料の観察倍率に対応させてフレーム
メモリのエリアを可変出来るので、観察試料像の表示倍
率の変動時に、応答性が良く、分解能の優れた試料像が
得られる。

尚、実施例では３段階にフレームメモリのエリアを設定
しているが、特に３段階の設定にはこだわるものではな
く、連続したフレームメモリのエリアの変更を行なって
もよい。

〔発明の効果〕

本発明の装置を使用することにより、高倍率での観察時
、荷電粒子線のスポット径から得られる試料像の分解能
を劣化させることなく、フレームメモリのエリアを縮小
して使用することが出来るので、試料像の取り込みが低
倍率の時に比べて１／４あるいは１／１６の時間で済み
、応答性が著しく向上するばかりでなく、一つのフレー
ムメモリに４枚または１６枚の試料像を別々に格納する
ことが出来、フレームメモリの利用効率を格段に上げる
ことが出来る。

更に、フレームメモリのエリアの切換えが倍率の設定に
より自動的に行なわれるので、オペレータはフレームメ
モリのエリアを全く意識せずに使用しても、常に最適の
メモリ管理を行うことが出来る。

【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〕 １８・・・フレームメモリを内蔵した画像処理装置１９
・・・ＣＲＴ ２１・・・視野移動指示器 ２２・・・中央制御回路

Claims (1)

1. 【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、前記表示器に表示する試料像の倍率に
   対応させて、前記画像処理装置のフレームメモリのエリ
   アを設定する手段を有することを特徴とする荷電粒子線
   装置。