JPH027511B2 - - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
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- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
- H01J37/28—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、ストロボ走査電子顕微鏡装置に関す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a strobe scanning electron microscope apparatus.
走査電子顕微鏡〔SEM(Scanning Electron
Microscope)〕は、試料表面に電子ビームを照射
し、試料表面の電位変化に対応するレスポンスを
陰極線管〔CRT(Cathode Ray Tube)〕に表示
することによつて試料表面の拡大像を得るように
したものである。
Scanning Electron Microscope
A CRT (Cathode Ray Tube) is used to obtain an enlarged image of the sample surface by irradiating the sample surface with an electron beam and displaying the response corresponding to potential changes on the sample surface on a CRT (Cathode Ray Tube). This is what I did.
このSEMの応用としてLSI(大規模集積回路)
の内部動作の観察を行うことが可能である。これ
は、表面に電位分布を持つたLSIをSEMの2次電
子像で観察し、負電位の部分と正電位の部分との
コントラストの差を利用してLSI内部の電位分布
を観察するものであり、LSIの動作解析あるいは
不良解析を行う上で有効な手段となつている。 As an application of this SEM, LSI (Large Scale Integrated Circuit)
It is possible to observe the internal workings of. This involves observing an LSI with a potential distribution on its surface using a secondary electron image using an SEM, and using the difference in contrast between areas with negative potential and areas with positive potential to observe the potential distribution inside the LSI. It is an effective means for analyzing LSI operation or failure.
また、ICやLSIの内部を伝搬する電気信号のよ
うな同期現象では、電位変化は位相ごとに規則正
しく繰り返して起る。従つて、ある特定の位相だ
けにパルス状の電子ビームを繰り返し照射する
と、出力信号はこの位相での電位に対応したもの
となる。そこで、試料表面上の希望する点に電子
ビームを留めておき、試料の励振とパルス電子ビ
ームとの位相差を電気的に変化させ、CRTの横
軸にこの移送量を、縦軸に2次電子信号量をそれ
ぞれ入力することによつて、CRTの画面上に希
望点における電圧波形を表示するようにしたスト
ロボSEMが開発されている。 Furthermore, in synchronous phenomena such as electrical signals propagating inside an IC or LSI, potential changes occur regularly and repeatedly for each phase. Therefore, if a pulsed electron beam is repeatedly applied only to a certain phase, the output signal will correspond to the potential at this phase. Therefore, by keeping the electron beam at a desired point on the sample surface and electrically changing the phase difference between the excitation of the sample and the pulsed electron beam, the horizontal axis of the CRT shows this transfer amount, and the vertical axis shows the secondary A strobe SEM has been developed that displays the voltage waveform at a desired point on a CRT screen by inputting each electronic signal amount.
ところで、試料観察には大別して2つの観測モ
ードがある。すなわち、試料上に機械的にプロー
ブを接触させてそのプローブ接触点での電圧波形
をオシロスコープで観測するのと同様な思想によ
る波形モードと、ビームを試料面上に走査し、そ
の2次電子信号量をCRTに表示して各位相点で
の試料面上の電位コントラスト像を観測する像モ
ードである。このようなSEMによる波形観測を
機能的に行うために、ストロボSEMにコンピユ
ータを結合して処理することが通常行われる。 By the way, sample observation can be roughly divided into two observation modes. In other words, there is a waveform mode based on the same concept as mechanically contacting a probe on the sample and observing the voltage waveform at the probe contact point with an oscilloscope, and a waveform mode based on the idea of scanning a beam over the sample surface and observing the secondary electron signal. This is an image mode in which the amount is displayed on a CRT and a potential contrast image on the sample surface at each phase point is observed. In order to functionally perform waveform observation using the SEM, a strobe SEM is usually connected to a computer for processing.
第1図は、このようなデータ処理装置を結合し
た従来のストロボSEMシステムの構成を示す。
このシステムにおいては、図示しないパルス電子
ビーム照射部を有するストロボSEM1において
試料から得られた2次電子信号は、光電子増倍管
を用いた2次電子検出器2によつて検出され、ア
ナログ信号として出力される。この2次電子検出
器2からのアナログ信号出力は、S/N比改善の
ために設けられた受動型RC積分回路3により積
分された後、アナログ・デイジタル(A/D)変
換器4でデイジタル信号に変換される。このデイ
ジタル信号はコンピユータ処理系5に取り込ま
れ、ここで所定のデータ処理が実行される。この
コンピユータ処理系5は、ストロボSEM内のパ
ルス電子ビーム照射部による電子ビーム照射と試
料励振との同期をとるためのSEMコントローラ
6を制御し、このSEMコントローラはスキヤン
コントローラ7を制御して電子ビームによる所定
の試料観測点を走査させる。このスキヤンコント
ローラ7からの信号と2次電子検出器2からの信
号とが画像表示器(CRT)8に送出されるので
CRT8上には試料の映像が観測されることにな
る。 FIG. 1 shows the configuration of a conventional strobe SEM system that combines such a data processing device.
In this system, a secondary electron signal obtained from a sample in a strobe SEM 1 having a pulsed electron beam irradiation unit (not shown) is detected by a secondary electron detector 2 using a photomultiplier tube, and is converted into an analog signal. Output. The analog signal output from the secondary electron detector 2 is integrated by a passive RC integration circuit 3 provided to improve the S/N ratio, and then converted into a digital signal by an analog-to-digital (A/D) converter 4. converted into a signal. This digital signal is taken into the computer processing system 5, where predetermined data processing is executed. This computer processing system 5 controls a SEM controller 6 for synchronizing the electron beam irradiation by the pulsed electron beam irradiation unit in the strobe SEM with specimen excitation, and this SEM controller controls the scan controller 7 to control the electron beam A predetermined sample observation point is scanned by This signal from the scan controller 7 and the signal from the secondary electron detector 2 are sent to the image display (CRT) 8.
An image of the sample will be observed on the CRT8.
上記装置においては、S/N比をさらに改善す
るために、同一位相のデータをN回取り込み、コ
ンピユータ処理系5でソフトウエアにより平均化
処理を行つている。 In the above apparatus, in order to further improve the S/N ratio, data of the same phase is captured N times and the computer processing system 5 performs averaging processing using software.
このような装置の動作原理を説明すると、まず
最初の位相点で信号をN回サンプルし、このサン
プル出力を加算してから次の位相点へ移動し、同
じ操作を繰り返していく。この時、ビームが観測
点に留まつている時間tは次式で表わされる。 To explain the operating principle of such a device, first, the signal is sampled N times at the first phase point, the sample outputs are added, and then the signal is moved to the next phase point, and the same operation is repeated. At this time, the time t during which the beam remains at the observation point is expressed by the following equation.
t=tP+〔(tA+tS)N+tX〕M …(1)
ここで、tPはビームが移動した場合のビームが
安定する時間、
tAはサンプリングゲートを開くための演
算に要する時間、
tSはサンプリングゲートの開放時間、
Nはある位相点での信号のサンプリング
回数、
tXは位相を移動させるのに要する時間、
Mは位相刻み数、
である。 t =t P + [(t A + t S ) N + t time, tS is the opening time of the sampling gate, N is the number of times the signal is sampled at a certain phase point, tX is the time required to shift the phase, and M is the number of phase steps.
第2図はコンピユータ処理系でソフトウエア処
理をしない場合(N=1)のタイムチヤートを示
す。電源を投入するとストロボSEM1では、そ
の内部に設置された試料、例えばMOS型LSIに
第2図に示す試料内動作信号が印加される。この
時、第2図に示すビームパルスが、位相刻み数M
が設定値になるまで特定な周期で(試料内部動作
の周期とは必ずしも一致しない)繰り返し試料に
照射される。これら試料内動作信号とビームパル
スに対応した試料からの2次電子信号は2次電子
検出器2により検出され、第2図に示すようなア
ナログの検出器出力として送出される。この検出
器2の出力信号は受動型RC積分回路3に入力さ
れ、ここで積分された後、第2図に示すような積
分回路出力となる。この積分回路出力はA/D変
換器4でデイジタル信号に変換される。この時、
コンピユータ処理系5から第2図に示すようなサ
ンプリングゲート信号がA/D変換器4に加えら
れるので、このサンプリングゲート開放時間tSの
間だけ、A/D変換器4からn個のデイジタルデ
ータがコンピユータ処理系5に取り入れられ、こ
こでその平均値がN=1信号として処理される。 FIG. 2 shows a time chart when the computer processing system does not perform software processing (N=1). When the power is turned on, the strobe SEM 1 applies an in-sample operation signal shown in FIG. 2 to a specimen installed therein, for example, a MOS type LSI. At this time, the beam pulse shown in FIG. 2 has a phase step number M
The sample is irradiated repeatedly at a specific cycle (which does not necessarily match the cycle of the sample's internal operation) until it reaches a set value. Secondary electron signals from the sample corresponding to these intra-specimen operation signals and beam pulses are detected by a secondary electron detector 2 and sent out as an analog detector output as shown in FIG. The output signal of the detector 2 is input to a passive RC integrating circuit 3, where it is integrated, and then becomes the integrating circuit output as shown in FIG. This integrating circuit output is converted into a digital signal by an A/D converter 4. At this time,
Since a sampling gate signal as shown in FIG. 2 is applied from the computer processing system 5 to the A/D converter 4, n pieces of digital data are output from the A/D converter 4 only during this sampling gate open time t is taken into the computer processing system 5, where the average value is processed as an N=1 signal.
ところがこのようなソフト処理を行う場合には
前記(1)式から判るように第2図の場合のさらにN
倍の時間だけ電子ビームが試料に照射されること
になる。また受動型RC積分回路3を用いた積分
方式による信号のサンプリングは、S/N比の改
善には有効であるが測定時間が長くかかり、試料
面に対する電子ビーム照射時間が長くなる。一般
に、電子ビームの照射効果による素子への悪影響
は、電子ビーム照射線量すなわち単位面積当りの
照射電流と照射時間との積に依存するから電子ビ
ーム照射時間が長いことは素子にとつて好ましく
ない。しかも、前述した波形モードでの観測は点
照射となるから、面照射である像モードの場合よ
りもエネルギーが集中し、照射による悪影響はさ
らに現われやすい。
However, when performing this kind of software processing, as can be seen from equation (1) above, N
The electron beam will be irradiated onto the sample for twice as long. Sampling of signals by an integral method using the passive RC integrating circuit 3 is effective in improving the S/N ratio, but it takes a long time to measure, and the electron beam irradiation time on the sample surface increases. In general, the adverse effect of electron beam irradiation on devices depends on the electron beam irradiation dose, that is, the product of irradiation current per unit area and irradiation time, so long electron beam irradiation times are not desirable for devices. Moreover, since observation in the waveform mode described above involves point irradiation, energy is concentrated more than in the case of image mode, which is surface irradiation, and the adverse effects of irradiation are more likely to appear.
また試料表面の電位と電子ビームとの相互作用
は試料がバイポーラ素子の場合にはそれほど問題
にならないが、MOS型素子の場合には電子ビー
ム照射のため臨界電圧VTH、その他に変化を引起
こし、正確な試料表面の電位変化を測定すること
が難しくなる。 Furthermore, the interaction between the sample surface potential and the electron beam is not so much of a problem when the sample is a bipolar device, but in the case of a MOS device, electron beam irradiation causes changes in the critical voltage V TH and other values. , it becomes difficult to accurately measure potential changes on the sample surface.
さらに、受動型RC積分回路3の致命的な欠点
は、試料励振の繰り返し信号のインターバルによ
つて積分値が影響を受けることである。このこと
は、励振周波数をある範囲内で自由に選べる試
料、例えばメモリ回路を観察する場合にはさほど
問題にはならないが、マイクロプロセツサ
(CPU)などのランダムロジツクを観測する場合
は問題となる。特にCPUはどの命令を実行する
にしても実行前には必らずその命令の解読ルーチ
ン(フエツチサイクル)を実行しなくてはならな
い。例えば、基本クロツク周波数8MHzで動作す
るCPUのアダー回路を観測したいとき、加算命
令は4ステート後(1ステート125ns)に実行さ
れるため観測者にとつては500nsごとにアダー回
路が観測されることになる。一般に、ステート数
はCPUの種類及び命令の種類によつて異なるが、
最大18ステートほどある。このようなステート数
の多い命令を実行した場合には、積分回路3の積
分値の直流成分が減少し、2次電子検出器2の出
力のS/N比が低下したり、あるいはコンピユー
タ処理系5にデータの読み込みが不可能にもなり
かねない等の不都合が発生する。 Furthermore, a fatal drawback of the passive RC integration circuit 3 is that the integral value is affected by the interval of the sample excitation repetition signal. This is not a big problem when observing a sample where the excitation frequency can be freely selected within a certain range, such as a memory circuit, but it is a problem when observing random logic such as a microprocessor (CPU). Become. In particular, before executing any instruction, the CPU must always execute a decoding routine (fetch cycle) for that instruction. For example, if you want to observe the adder circuit of a CPU that operates at a basic clock frequency of 8MHz, the adder instruction will be executed after 4 states (1 state is 125ns), so the observer will observe the adder circuit every 500ns. become. In general, the number of states varies depending on the type of CPU and instruction type, but
There are a maximum of 18 states. When such an instruction with a large number of states is executed, the DC component of the integral value of the integrating circuit 3 decreases, the S/N ratio of the output of the secondary electron detector 2 decreases, or the computer processing system 5. Inconveniences occur such as it may become impossible to read data.
このため従来ストロボSEMには高価な演算増
幅器を用いるピークホールド回路が多く使用され
ており、価格面でも問題があつた。 For this reason, conventional strobe SEMs often use peak hold circuits that use expensive operational amplifiers, which also poses a cost problem.
そこで本発明は、試料に対する電子ビーム照射
による悪影響を軽減し、電子ビーム照射や試料励
振による影響を受けない正確な試料観察を行うこ
とができ、安価でしかもストロボ走査電子顕微鏡
の性能を十分に発揮し得るようなストロボ走査電
子顕微鏡装置を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention reduces the adverse effects of electron beam irradiation on the sample, allows accurate sample observation without being affected by electron beam irradiation or sample excitation, is inexpensive, and fully demonstrates the performance of a strobe scanning electron microscope. The object of the present invention is to provide a strobe scanning electron microscope device that can perform the following steps.
〔発明の概要〕
本発明は電子ビーム照射された試料から放出さ
れる2次電子を検出する検出器出力から所定のア
ナログデータを取り込む2種類の特性の異なる回
路を有するデータ収集部を設け、観測される試料
の性質(励振速度の大小や電子ビーム照射による
影響の大小)によつて上記データ収集部の2種類
の回路を自由に選択できる回路構成としたもので
ある。[Summary of the Invention] The present invention provides a data collection unit having two types of circuits with different characteristics to capture predetermined analog data from the output of a detector that detects secondary electrons emitted from a sample irradiated with an electron beam, and performs observation. The circuit configuration is such that one of the two types of circuits of the data collection section can be freely selected depending on the properties of the sample to be analyzed (excitation speed, influence of electron beam irradiation, etc.).
以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明
する。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
第3図は、本発明に係るストロボ走査電子顕微
鏡装置の構成を示す構成図であつて、試料に照射
するパルス状電子ビームを発生するパルス電子ビ
ーム照射部(図示せず)を有するストロボSEM
1にはパルス電子ビーム照射部からの電子ビーム
の照射によつて試料内部動作信号により動作状態
にある試料から放出される2次電子を検出するた
めの光電子増倍管よりなる2次電子検出器2が設
けられている。2次電子検出器2の出力は試料表
面の映像表示を行うCRT8に入力されるととも
に試料の性質に応じて所定のアナログデータを取
り込んでデイジタルデータに変換して送出するデ
ータ収集回路10に入力される。このデータ収集
回路10からのデイジタルデータはコンピユータ
処理系5に取り込まれ、サンプリングゲート信号
毎(位相点毎)にソフト処理(平均化処理)が実
行される。コンピユータ処理系5によつて出力さ
れた制御信号は、SEMコントローラ6に送られ
ストロボSEM1でのパルス電子ビーム照射と試
料励振との同期をとること及びストロボSEM1
内の試料観測点をX,Y方向走査するスキヤンコ
ントローラ7の制御を行う。 FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a strobe scanning electron microscope apparatus according to the present invention, and is a strobe SEM having a pulsed electron beam irradiation section (not shown) that generates a pulsed electron beam to irradiate a sample.
1 includes a secondary electron detector consisting of a photomultiplier tube for detecting secondary electrons emitted from a sample in an operating state by an internal operation signal of the sample due to electron beam irradiation from a pulsed electron beam irradiation unit; 2 is provided. The output of the secondary electron detector 2 is input to a CRT 8 that displays an image of the sample surface, and is also input to a data acquisition circuit 10 that captures predetermined analog data according to the properties of the sample, converts it into digital data, and sends it out. Ru. The digital data from the data acquisition circuit 10 is taken into the computer processing system 5, and soft processing (averaging processing) is executed for each sampling gate signal (for each phase point). The control signal output by the computer processing system 5 is sent to the SEM controller 6 to synchronize pulsed electron beam irradiation and sample excitation in the strobe SEM 1 and to synchronize the sample excitation with the strobe SEM 1.
Controls a scan controller 7 that scans sample observation points within the X and Y directions.
上記データ収集回路10の詳細を第4図に示
す。このデータ収集回路10は、受動型RC積分
回路11及びA/D変換回路12が直結された第
1の回路と、ダイオードカツプリング積分回路1
3及びA/D変換回路14が直結された第2の回
路と、これらの2つの回路が接続され2次電子検
出器2の出力を入力とするマルチプレクサ回路1
5とから成つている。第5図は受動型RC積分回
路11の詳細な構成を表わしており、抵抗16と
コンデンサ17よりなるRC積分回路とその出力
が増幅器(OP AMP)18に入力されている。
増幅器18にはゲイン調整用の可変抵抗19及び
抵抗20が設けられ、出力はA/D変換回路12
に入力されている。第6図はダイオードカツプリ
ング積分回路13の詳細な構成を表わしており、
2次電子検出器2の出力は入力用ダイオード21
を介して抵抗22およびコンデンサ23よりなる
RC積分回路に入力され、このRC積分回路の出力
点には増幅器(OP AMP)25が接続されまた
この点と基準電位点との間にはMOS電界効果ト
ランジスタ(MOS FET)24のソース及びド
レイン電極が挿入されている。このMOS FET
24のゲート電極にはコンピユータ処理系5のリ
セツト出力端子が接続されている。増幅器25に
は、ゲイン調整用可変抵抗19及び抵抗20が設
けられている。 Details of the data acquisition circuit 10 are shown in FIG. This data acquisition circuit 10 includes a first circuit to which a passive RC integration circuit 11 and an A/D conversion circuit 12 are directly connected, and a diode coupling integration circuit 1.
3 and the A/D conversion circuit 14 are directly connected, and a multiplexer circuit 1 to which these two circuits are connected and which receives the output of the secondary electron detector 2 as an input.
It consists of 5. FIG. 5 shows a detailed configuration of the passive RC integrating circuit 11, which includes a resistor 16 and a capacitor 17, and its output is input to an amplifier (OP AMP) 18.
The amplifier 18 is provided with a variable resistor 19 and a resistor 20 for gain adjustment, and the output is sent to the A/D conversion circuit 12.
has been entered. FIG. 6 shows the detailed configuration of the diode coupling integrator circuit 13.
The output of the secondary electron detector 2 is connected to the input diode 21
consisting of a resistor 22 and a capacitor 23 via
An amplifier (OP AMP) 25 is connected to the output point of this RC integrating circuit, and the source and drain of a MOS field effect transistor (MOS FET) 24 are connected between this point and the reference potential point. Electrodes are inserted. This MOS FET
A reset output terminal of the computer processing system 5 is connected to the gate electrode 24. The amplifier 25 is provided with a gain adjusting variable resistor 19 and a resistor 20.
このような構成を採用したデータ収集回路10
の動作は次のとおりである。マルチプレクサ15
により受動RC積分回路が選択されたときは、2
次電子検出器2の出力は受動型積分回路11中の
抵抗16とコンデンサ17によりS/N比良く積
分された後A/D変換回路12でデイジタル信号
に変換されてコンピユータ処理系5に送られる
が、一度積分された信号の一部が2次電子検出器
2側に放電するため励振周波数が高い場合には積
分出力の直流成分が減少し、所定の積分出力を得
るためには電子ビーム照射時間を長くとる必要が
ある。 Data acquisition circuit 10 adopting such a configuration
The operation is as follows. multiplexer 15
When the passive RC integrator circuit is selected by
The output of the electron detector 2 is integrated with a good S/N ratio by the resistor 16 and capacitor 17 in the passive integration circuit 11, and then converted into a digital signal by the A/D conversion circuit 12 and sent to the computer processing system 5. However, since a part of the once integrated signal is discharged to the secondary electron detector 2 side, when the excitation frequency is high, the DC component of the integrated output decreases, and in order to obtain a predetermined integrated output, electron beam irradiation is required. It is necessary to take a long time.
一方、マルチプレクサ15によりダイオードカ
ツプリング型RC積分回路が選択されたときは、
抵抗22とコンデンサ23により積分された信号
は入力用ダイオード21によつて2次電子検出器
2側に再び放電することなしに保持され、そのま
まA/D変換回路14でデイジタル信号に変換さ
れてコンピユータ処理系5に送られる。この場合
には励振周波数が高くても積分出力の直流成分は
減少せず、電子ビーム照射時間は受動型RC積分
回路の場合より短かくてよい。ダイオードカツプ
リング積分回路内に設けられたMOS FET24
は位相点から次の位相点にビームが移動する場合
に、コンデンサ17に蓄えられた電荷を放電する
ためのものであつて、コンピユータ処理系5から
出されたリセツト信号がそのゲート端子に入力さ
れることにより抵抗22およびコンデンサ23に
より構成される積分回路がリセツトされる。 On the other hand, when the diode coupling type RC integrating circuit is selected by the multiplexer 15,
The signal integrated by the resistor 22 and capacitor 23 is held by the input diode 21 without being discharged again to the secondary electron detector 2 side, and is converted into a digital signal by the A/D conversion circuit 14 and sent to the computer. It is sent to the processing system 5. In this case, even if the excitation frequency is high, the DC component of the integrated output does not decrease, and the electron beam irradiation time can be shorter than in the case of a passive RC integration circuit. MOS FET24 installed in the diode coupling integration circuit
is for discharging the charge stored in the capacitor 17 when the beam moves from one phase point to the next phase point, and a reset signal issued from the computer processing system 5 is input to its gate terminal. As a result, the integrating circuit constituted by resistor 22 and capacitor 23 is reset.
このようなダイオードカツプリング型RC積分
回路がその性能を十分に発揮するためには、信号
経路以外の箇所で電流がリークしないことが必要
である。このため、MOS FETはリークの少な
いもの、コンデンサ23は保持特性の良いもの、
ダイオード21は逆方向リークが少なく順方向電
圧の低い例えばシヨツトキ(Shottky)ダイオー
ドを使用するのが適当である。 In order for such a diode-coupled RC integration circuit to fully demonstrate its performance, it is necessary that no current leak anywhere other than the signal path. For this reason, the MOS FET should be one with low leakage, and the capacitor 23 should be one with good retention characteristics.
As the diode 21, it is appropriate to use, for example, a Shottky diode, which has little reverse leakage and low forward voltage.
また、ダイオードカツプリング型RC積分回路
では通常の受動型RC積分回路よりもS/Nが悪
くランダムノイズが出力に乗ることがあるが、こ
の場合はホワイトノイズとしてコンピユータ処理
系5で処理すればよい。 Also, in a diode coupling type RC integrator circuit, the S/N is worse than in a normal passive RC integrator circuit, and random noise may be added to the output, but in this case, it can be processed by the computer processing system 5 as white noise. .
マルチプレクサ回路は、励振周波数の高低、電
子ビーム照射から受ける影響の大小等の観測試料
の性質に応じ、最適な積分回路を選択する。例え
ば励振周波数が高いか電子ビーム照射の悪影響が
顕著な試料に対してはS/N比は高くないが積分
出力が短時間で出力されるダイオードカツプリン
グ型積分回路13を選択し、励振周波数が低く電
子ビーム照射の影響を受けにくい試料に対しては
S/N比の良い通常の受動型RC積分回路11を
選択する。 The multiplexer circuit selects the optimal integration circuit depending on the characteristics of the observation sample, such as the height of the excitation frequency and the magnitude of the influence from electron beam irradiation. For example, for a sample whose excitation frequency is high or where the adverse effects of electron beam irradiation are significant, the diode-coupled integrating circuit 13, which does not have a high S/N ratio but outputs an integrated output in a short period of time, is selected. For a sample that is low and not easily affected by electron beam irradiation, an ordinary passive RC integrating circuit 11 with a good S/N ratio is selected.
ところで、ダイオードカツプリング型積分回路
の欠点であるS/N比が悪いという問題に対して
次のように解決を図ることができる。すなわち、
第7図のようにデータ収集回路内にノイズ成分で
ある高周波をしや断するローパスフイルタ28を
設ければよい。第7図の実施例においては、ロー
パスフイルタ28はマルチプレクサ回路15の前
段に置かれている。第8図はローパスフイルタ2
8の一例であつて、インダクタンス29とコンデ
ンサ30とからなる良く知られたものである。 By the way, the problem of poor S/N ratio, which is a drawback of the diode coupling type integrating circuit, can be solved as follows. That is,
As shown in FIG. 7, a low-pass filter 28 for cutting off high-frequency noise components may be provided in the data acquisition circuit. In the embodiment of FIG. 7, the low-pass filter 28 is placed before the multiplexer circuit 15. Figure 8 shows low pass filter 2
8, and is a well-known example consisting of an inductance 29 and a capacitor 30.
このようなローパスフイルタ28を使用すれ
ば、入力信号に乗つた高周波ノイズはしや断さ
れ、ローパスフイルタ28を通過した信号の高周
波ノイズを低減させることができる。 If such a low-pass filter 28 is used, high-frequency noise on the input signal can be cut off, and the high-frequency noise of the signal that has passed through the low-pass filter 28 can be reduced.
なお、ローパスフイルタ28を挿入する位置は
マルチプレクサ回路15の前段とする他に、S/
N比の悪いダイオードカツプリング積分回路13
についてのみのS/N比向上のためマルチプレク
サ回路15とダイオードカツプリング積分回路1
3との間とすることもできる。 Note that the low-pass filter 28 is inserted not only in the front stage of the multiplexer circuit 15 but also in the S/
Diode coupling integration circuit 13 with poor N ratio
A multiplexer circuit 15 and a diode coupling integrator circuit 1 are used to improve the S/N ratio only for
It can also be between 3 and 3.
〔発明の効果〕
上述のような2次電子検出器出力からデイジタ
ル信号出力を取り出す手段として受動型RC積分
回路とダイオードカツプリング型積分回路とをマ
ルチプレクサ回路により任意に選択できるように
したデータ収集回路を有するストロボ走査電子顕
微鏡装置においては、励振周波数の高低、電子ビ
ーム照射から受ける影響の大小等の観測試料の性
質に応じ最適な積分回路を選択することができ、
正確な試料観測と電子ビーム照射による試料への
悪影響を最小限にすることが従来の高価な演算増
幅器を用いたピークホールド回路を含むストロボ
走査電子顕微鏡装置に比べて格段に安価に実現で
きるものである。[Effects of the Invention] A data acquisition circuit that allows a multiplexer circuit to arbitrarily select between a passive RC integration circuit and a diode coupling integration circuit as means for extracting a digital signal output from the output of the secondary electron detector as described above. In the strobe scanning electron microscope device, it is possible to select the optimal integration circuit according to the characteristics of the observation sample, such as the height of the excitation frequency and the magnitude of the influence from electron beam irradiation.
Accurate sample observation and minimizing the adverse effects on the sample due to electron beam irradiation can be achieved at a much lower cost than conventional strobe scanning electron microscope equipment that includes a peak hold circuit using an expensive operational amplifier. be.
また、データ収集部内にローパスフイルタを備
えた上述のストロボ走査電子顕微鏡装置において
は、S/N比の良くないダイオードカツプリング
型RC積分回路を用いた場合でも、積分すべき入
力信号に乗つた高周波ノイズが除去できるため
S/N比の低下を防止することができる。 In addition, in the above-mentioned strobe scanning electron microscope device equipped with a low-pass filter in the data acquisition section, even when using a diode-coupled RC integrating circuit with a poor S/N ratio, high-frequency signals riding on the input signal to be integrated are Since noise can be removed, a decrease in the S/N ratio can be prevented.
第1図は従来のストロボSEMシステムの構成
を示す構成図、第2図は試料内動作信号、ビーム
パルス、2次電子検出器出力、積分回路出力、サ
ンプリングゲート信号の関係を示すタイムチヤー
ト、第3図は本発明にかかるストロボSEMシス
テムの構成を示す構成図、第4図は本発明にかか
るストロボSEMシステム中のデータ収集回路の
構成を示す構成図、第5図はデータ収集回路中の
受動型RC積分回路を示す回路図、第6図はデー
タ収集回路中のダイオードカツプリング型積分回
路の詳細を示す回路図、第7図はローパスフイル
タを備えたデータ収集回路を示す構成図、第8図
はローパスフイルタの一例を示す回路図である。
1…ストロボSEM、2…2次電子検出器、3
…受動型RC積分回路、4…A/D変換回路、5
…コンピユータ処理系、6…SEMコントローラ、
7…スキヤンコントローラ、8…CRT、9…デ
ータ収集回路、11…受動型RC積分回路、12,
14…A/D変換回路、13…ダイオードカツプ
リング積分回路、15…マルチプレクサ回路、1
6,20,22,27…抵抗、17,23,30
…コンデンサ、18,25…増幅器、19,26
…可変抵抗、21…ダイオード、24…MOS
FET、28…ローパスフイルタ、29…インダ
クタンス。
Figure 1 is a block diagram showing the configuration of a conventional strobe SEM system. Figure 2 is a time chart showing the relationship among the intra-sample movement signal, beam pulse, secondary electron detector output, integrating circuit output, and sampling gate signal. 3 is a block diagram showing the configuration of the strobe SEM system according to the present invention, FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the data acquisition circuit in the strobe SEM system according to the present invention, and FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the data acquisition circuit in the strobe SEM system according to the present invention. 6 is a circuit diagram showing details of a diode coupling type integrating circuit in the data acquisition circuit. FIG. 7 is a configuration diagram showing a data acquisition circuit equipped with a low-pass filter. The figure is a circuit diagram showing an example of a low-pass filter. 1... Strobe SEM, 2... Secondary electron detector, 3
...Passive RC integration circuit, 4...A/D conversion circuit, 5
...computer processing system, 6...SEM controller,
7...Scan controller, 8...CRT, 9...Data acquisition circuit, 11...Passive RC integration circuit, 12,
14... A/D conversion circuit, 13... Diode coupling integration circuit, 15... Multiplexer circuit, 1
6, 20, 22, 27...Resistance, 17, 23, 30
...Capacitor, 18,25...Amplifier, 19,26
...variable resistor, 21...diode, 24...MOS
FET, 28...Low pass filter, 29...Inductance.
Claims (1)
ム照射部を有する走査電子顕微鏡と、前記ビーム
照射部のパルス電子ビーム照射と試料励振との同
期をとる走査電子顕微鏡制御部と、前記走査電子
顕微鏡内でパルス電子ビーム照射された試料から
放出される2次電子を検出する2次電子検出器
と、前記観測試料の性質に応じて前記2次電子検
出器の出力から所定のアナログデータを取り込ん
でデイジタルデータに変換して送出する複数のデ
ータ収集回路からなるデータ収集部と、前記デー
タ収集部からのデイジタルデータを取り込んで所
定の処理を行うと共に前記制御部をコントロール
するコンピユータ処理系と、前記2次電子検出器
の出力を映像表示する表示手段とを具備してなる
ストロボ走査電子顕微鏡装置において、 前記2次電子検出器の出力を積分する受動型
RC積分回路及びこの積分回路からのアナログ出
力をデイジタル信号に変換する第1のアナログ・
デイジタル変換回路よりなる第1のデータ収集回
路と、 前記2次電子検出器の出力と受動型RC積分回
路との間にダイオード素子を挿入したダイオード
カツプリング型積分回路及びこの積分回路からの
アナログ出力をデイジタル信号に変換する第2の
アナログ・デイジタル変換回路よりなる第2のデ
ータ収集回路と、 前記試料の性質に応じて前記第1のデータ収集
回路又は前記第2のデータ収集回路を任意に選択
し、その選択したデータ収集回路へ上記2次電子
検出器の出力を導出するマルチプレクサ回路、 とを具備したデータ収集部を有することを特徴と
するストロボ走査電子顕微鏡装置。 2 試料表面にパルス電子ビームを照射するビー
ム照射部を有する走査電子顕微鏡と、前記ビーム
照射部のパルス電子ビーム照射と試料励振との同
期をとる走査電子顕微鏡制御部と、前記走査電子
顕微鏡内でパルス電子ビーム照射された試料から
放出される2次電子を検出する2次電子検出器
と、前記観測資料の性質に応じて前記2次電子検
出器の出力から所定のアナログデータを取り込ん
でデイジタルデータに変換して送出する複数のデ
ータ収集回路からなるデータ収集部と、前記デー
タ収集部からのデイジタルデータを取り込んで所
定の処理を行うと共に前記制御部をコントロール
するコンピユータ処理系と、前記2次電子検出器
の出力を映像表示する表示手段とを具備してなる
ストロボ走査電子顕微鏡装置において、 前記2次電子検出器の出力を積分する受動型
RC積分回路及びこの積分回路からのアナログ出
力をデイジタル信号に変換する第1のアナログデ
イジタル変換回路よりなる第1のデータ収集回路
と、 前記2次電子検出器の出力と受動型RC積分回
路との間にダイオード素子を挿入したダイオード
カツプリング型積分回路及びこの積分回路からの
アナログ出力をデイジタル信号に変換する第2の
アナログ・デイジタル変換回路よりなる第2のデ
ータ収集回路と、 前記試料の性質に応じて前記第1のデータ収集
回路又は前記第2のデータ収集回路を任意に選択
し、その選択したデータ収集回路へ上記2次電子
検出器の出力を導出するマルチプレクサ回路と、
前記マルチプレクサ回路の前段又は前記マルチプ
レクサ回路と前記ダイオードカツプリング積分回
路との間に設けられたローパスフイルタ とを具備したデータ収集部を有することを特徴と
するストロボ走査電子顕微鏡装置。[Scope of Claims] 1. A scanning electron microscope having a beam irradiation section that irradiates a sample surface with a pulsed electron beam, a scanning electron microscope control section that synchronizes the pulsed electron beam irradiation of the beam irradiation section and sample excitation; a secondary electron detector for detecting secondary electrons emitted from a sample irradiated with a pulsed electron beam in the scanning electron microscope; and a predetermined analog from the output of the secondary electron detector depending on the properties of the observation sample. a data collection section that takes in data, converts it into digital data, and sends it out; a computer processing system that takes in the digital data from the data collection section, performs predetermined processing, and controls the control section; and a display means for displaying an image of the output of the secondary electron detector, the strobe scanning electron microscope apparatus comprising: a passive type strobe scanning electron microscope that integrates the output of the secondary electron detector;
an RC integrator circuit and a first analog signal converting the analog output from the integrator circuit into a digital signal;
A first data acquisition circuit consisting of a digital conversion circuit, a diode coupling type integrating circuit in which a diode element is inserted between the output of the secondary electron detector and a passive RC integrating circuit, and an analog output from this integrating circuit. a second data collection circuit consisting of a second analog-to-digital conversion circuit that converts the data into a digital signal, and the first data collection circuit or the second data collection circuit is arbitrarily selected depending on the properties of the sample. A strobe scanning electron microscope apparatus, characterized in that it has a data acquisition unit comprising: a multiplexer circuit that derives the output of the secondary electron detector to the selected data acquisition circuit. 2. A scanning electron microscope having a beam irradiation section that irradiates a sample surface with a pulsed electron beam, a scanning electron microscope control section that synchronizes the pulsed electron beam irradiation of the beam irradiation section and sample excitation, and a scanning electron microscope in the scanning electron microscope. A secondary electron detector detects secondary electrons emitted from a sample irradiated with a pulsed electron beam, and digital data is obtained by capturing predetermined analog data from the output of the secondary electron detector according to the properties of the observation data. a data collection section consisting of a plurality of data collection circuits that convert the digital data into digital data and send it out; a computer processing system that takes in digital data from the data collection section and performs predetermined processing and controls the control section; and a computer processing system that controls the control section. A strobe scanning electron microscope apparatus comprising display means for displaying an image of the output of the detector, the passive type integrating the output of the secondary electron detector.
a first data collection circuit consisting of an RC integration circuit and a first analog-to-digital conversion circuit that converts an analog output from the integration circuit into a digital signal; and a connection between the output of the secondary electron detector and the passive RC integration circuit. a second data acquisition circuit consisting of a diode coupling type integrating circuit with a diode element inserted therebetween and a second analog-to-digital conversion circuit that converts the analog output from the integrating circuit into a digital signal; a multiplexer circuit that arbitrarily selects the first data collection circuit or the second data collection circuit according to the selected data collection circuit and derives the output of the secondary electron detector to the selected data collection circuit;
A strobe scanning electron microscope apparatus comprising a data acquisition section including a low-pass filter provided before the multiplexer circuit or between the multiplexer circuit and the diode coupling integration circuit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57078318A JPS58197643A (en) | 1982-05-12 | 1982-05-12 | Electron microscope of stroboscopic scanning type |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57078318A JPS58197643A (en) | 1982-05-12 | 1982-05-12 | Electron microscope of stroboscopic scanning type |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58197643A JPS58197643A (en) | 1983-11-17 |
JPH027511B2 true JPH027511B2 (en) | 1990-02-19 |
Family
ID=13658589
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57078318A Granted JPS58197643A (en) | 1982-05-12 | 1982-05-12 | Electron microscope of stroboscopic scanning type |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58197643A (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6156426A (en) * | 1984-07-27 | 1986-03-22 | Fujitsu Ltd | Electron beam device |
JPS6158152A (en) * | 1984-08-29 | 1986-03-25 | Jeol Ltd | Analytical data processing unit for scanning type electron microscope |
JP4728207B2 (en) * | 2006-11-28 | 2011-07-20 | 株式会社日立製作所 | Inspection device |
JP5744629B2 (en) | 2011-06-03 | 2015-07-08 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | Electron microscope and imaging method using electron beam |
JP6736498B2 (en) | 2017-02-23 | 2020-08-05 | 株式会社日立ハイテク | Measuring device and method of setting observation conditions |
-
1982
- 1982-05-12 JP JP57078318A patent/JPS58197643A/en active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS58197643A (en) | 1983-11-17 |
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