JPH02220343A - 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、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、−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、荷電粒子光学系（１，
２，３，４，５，６，７、）と検出部材（８、］７）と
フレームメモリを内蔵する画像処理装置（１８）と該画
像処理装置（１８）内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
ｆＷｉ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
回転、傾斜又は観察倍率の変更等を指示する入力装置（
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、前記試料像の視野移動速度又はステージ移動速度等
の試料像の変化速度に対応させて、前記画像処理装置（
１８）内のフレームメモリ）のエリアを変更させるエリ
ア設定手段と、該エリア設定手段により設定されたエリ
アに対応させて走査信号を変更して出力する手段とを備
えたことを課題解決の手段とするものである。

〔作　用〕

オペレータが入力装置を操作してステージ移動、回転、
傾斜や観察倍率の変更等を指示すると、制御装！の中央
制御回路は試料像の変化に対応させて４画像処理装置に
フレームメモリのエリア変更の指令を出しフレームメモ
リのエリアを縮小する。

更に縮小されたフレームメモリのエリアに適合した走査
信号を出力するようにｘＹ走査信号発生回路を制御する
。

その結果、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。

〔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、（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
レームメモリを内蔵した画像処理装置、（１９）はＣＲ
Ｔ、（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（１日）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（１
４）、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移
動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
発明の作用を股引する。

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（２
２）は入力装置（２１）か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
設定しくステップ１Ｏ３）、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を演算しく
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Ｓ■を設定させる（ステップ１０５）、尚設定された
エリアＳ■と所定エリアＳとの関係はＳ■≦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Ｓ■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（１８
）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。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、フレームメモリを備えた
装置において、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。

【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・・・Ｘ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)

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、前記試料像の変化に対応させて、前記
   画像処理装置のフレームメモリのエリアを変更させるエ
   リア設定手段と、該エリア設定手段により設定されたエ
   リアに対応させて走査信号を変更して出力する手段とを
   有することを特徴とする荷電粒子装置。