JPH03250544A - Automatic focusing system for electron microscope - Google Patents
Automatic focusing system for electron microscopeInfo
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- JPH03250544A JPH03250544A JP2046710A JP4671090A JPH03250544A JP H03250544 A JPH03250544 A JP H03250544A JP 2046710 A JP2046710 A JP 2046710A JP 4671090 A JP4671090 A JP 4671090A JP H03250544 A JPH03250544 A JP H03250544A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野コ
本発明は、電子顕微鏡のオートフォーカス方式に係り、
特に、イメージウォブラ方式によるオートフォーカスに
関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an autofocus system for an electron microscope,
In particular, it relates to autofocus using the image wobbler method.
[従来の技術]
透過型電子顕微鏡等の試料に電子ビームを照射し、試料
の形状等の観察を行う装置においては、スクリーンに明
瞭な投影像を得るためにオートフォーカスが採用されて
いる。オートフォーカスの方式としては種々のものが提
案されているが、その一つとして、傾斜させた2方向か
ら試料面を電子ビーム照射し、得られる画像が一致した
点をフォーカス点とするイメージウォブラ方式と称され
るオートフォーカス方式が知られている。イメージウォ
ブラ方式の構成および動作は次のようである。[Prior Art] In an apparatus such as a transmission electron microscope that irradiates a sample with an electron beam to observe the shape of the sample, autofocus is employed to obtain a clear projected image on a screen. Various autofocus methods have been proposed, one of which is the image wobbler, which irradiates the sample surface with an electron beam from two tilted directions and uses the point where the resulting images match as the focus point. An autofocus method is known. The structure and operation of the image wobbler method are as follows.
第2図は従来のイメージウォブラ方式によりオートフォ
ーカスを行う場合の一構成例を示す図、第3図は動作の
タイミングを示す図、第4図はフォーカス点の求め方を
説明するための図である。Fig. 2 is a diagram showing an example of a configuration when performing autofocus using the conventional image wobbler method, Fig. 3 is a diagram showing the timing of the operation, and Fig. 4 is a diagram for explaining how to find the focus point. It is.
第2図において、1はビーム偏向コイル、2は試料、3
は対物レンズ、4は結像系レンズ、5はスクリーン、1
1は制御装置、12はビーム偏向コイル駆動回路、13
はD/A変換回路、14は電流安定化回路、15はメモ
リ、16は同期信号発生回路、17はテレビカメラ、1
8は入力装置を示す。In Fig. 2, 1 is a beam deflection coil, 2 is a sample, and 3 is a beam deflection coil.
is an objective lens, 4 is an imaging system lens, 5 is a screen, 1
1 is a control device, 12 is a beam deflection coil drive circuit, 13
1 is a D/A conversion circuit, 14 is a current stabilization circuit, 15 is a memory, 16 is a synchronization signal generation circuit, 17 is a television camera, 1
8 indicates an input device.
第2図において、ビーム偏向コイル1は、図ノ実線6あ
るいは破[7で示すように所定の角度だけ傾斜させて試
料2に照射するためのものである。In FIG. 2, the beam deflection coil 1 is used to irradiate the sample 2 at a predetermined angle as indicated by the solid line 6 or the broken line [7].
図においては実線6と破線7の傾斜角度はそれぞれ光軸
Oに対してθであり、実線6と破線7は光軸Oに対して
軸対称に設定されている。なお、以下、実線6のように
傾斜されることを(+)傾斜と称し、破線7のように傾
斜されることを(−)傾斜と称す。試料2は対物レンズ
3のポールピース(図示せず)の間に載置されている。In the figure, the inclination angles of the solid line 6 and the broken line 7 are each θ with respect to the optical axis O, and the solid line 6 and the broken line 7 are set axially symmetrically with respect to the optical axis O. Note that, hereinafter, being inclined as shown by the solid line 6 will be referred to as a (+) inclination, and being inclined as shown in the broken line 7 will be referred to as a (-) inclination. The sample 2 is placed between the pole pieces (not shown) of the objective lens 3.
結像系レンズ4はブロックで示されているが、3段ある
いは4段程度の中間レンズおよび投影レンズで構成され
ており、蛍光叡からなるスクリーン5に所定の倍率で試
料2の投影像を結像させるものである。なお、図中実線
8は(+)傾斜の際の拡大像を示し、破線9は(−)傾
斜の際の拡大像を示している。The imaging system lens 4 is shown as a block, but it is composed of about three or four stages of intermediate lenses and a projection lens, and forms a projected image of the sample 2 at a predetermined magnification onto a screen 5 made of fluorescent material. It is something that makes you imagine. In addition, in the figure, a solid line 8 shows an enlarged image in the case of a (+) inclination, and a broken line 9 shows an enlarged image in the case of a (-) inclination.
制御装置11はマイクロプロセッサ等で構成され、オー
トフォーカスのための処理を実行する。The control device 11 is composed of a microprocessor or the like, and executes processing for autofocus.
即ち、ビーム偏向コイル駆動回路12に対しては電子ビ
ームの傾斜方向、即ち電子ビームを(+)傾斜とするか
(−)傾斜とするか、およびその傾斜角度の指示を出力
し、D/A変換回路13に対しては対物レンズ3の励磁
電流値を出力し、テレビジ9ン(以下、TVと称す)カ
メラ17に対しては投影像の撮像を指示し、更に得られ
た投影像からフォーカス点を求める演算を行う。That is, the direction of inclination of the electron beam, that is, whether the electron beam should be inclined (+) or (-), and the direction of the inclination angle are output to the beam deflection coil drive circuit 12, and the D/A The excitation current value of the objective lens 3 is output to the conversion circuit 13, the television camera 17 is instructed to capture a projected image, and the focus is determined from the obtained projected image. Perform calculations to find points.
ビーム偏向コイル駆動回路12は、制御装置11からの
指示に基づいて、電子ビームを(+)傾斜あるいは(−
)傾斜させるために所定の励磁電流を生成し、ビーム偏
向コイル1に供給するものである。The beam deflection coil drive circuit 12 tilts the electron beam (+) or (-) based on instructions from the control device 11.
) A predetermined excitation current is generated and supplied to the beam deflection coil 1 for tilting the beam.
D/A変換回路13は制御装置11から送られてきた対
物レンズ3に対するデジタル化された励磁電流値をアナ
ログ値に変換して電流安定化回路14に出力する。これ
により電流安定化回路14は、制御装置11が指示した
励磁電流を生成し、対物レンズ3に供給する。The D/A conversion circuit 13 converts the digitized excitation current value for the objective lens 3 sent from the control device 11 into an analog value and outputs it to the current stabilization circuit 14 . Thereby, the current stabilizing circuit 14 generates the excitation current instructed by the control device 11 and supplies it to the objective lens 3.
メモリ15は、ワークエリアおよびTV左カメラ7で取
り込まれた投影像の画像データを格納するファイルとし
て機能するR A M、 およびオートフォーカスを
行うに必要な種々のデータを格納しているROMで構成
される。同期信号発生回路16はTV左カメラ7に供給
する同期信号、および制御装置11の動作に必要なりロ
ックを発生させるものである。TV左カメラ7は制御装
置1工の指示によりスクリーン5に投影された試料2の
像を撮影して取り込むものであり、TV左カメラ7で取
り込まれた投影像の画像データは図示しないA/D変換
回路によりデジタル化されてメモリ15のファイルに格
納される。入力装置18は制御装置11にオートフォー
カス動作の開始を指示したり、オートフォーカス動作に
おける対物レンズ3の励磁電流値の掃引範囲および変化
幅、即ち、励磁電流値をある値から次のある値へ変化さ
せるときの電流値の増減分、等を指示するためのもので
ある。The memory 15 is composed of a RAM that functions as a file for storing image data of the projection image captured by the work area and the TV left camera 7, and a ROM that stores various data necessary for performing autofocus. be done. The synchronization signal generation circuit 16 is necessary for supplying a synchronization signal to the TV left camera 7 and for the operation of the control device 11, and generates a lock. The TV left camera 7 photographs and captures the image of the sample 2 projected on the screen 5 according to instructions from the control device 1 engineer, and the image data of the projected image captured by the TV left camera 7 is sent to an A/D (not shown). The data is digitized by a conversion circuit and stored in a file in the memory 15. The input device 18 instructs the control device 11 to start an autofocus operation, and controls the sweep range and change width of the excitation current value of the objective lens 3 during the autofocus operation, that is, the excitation current value from a certain value to the next certain value. This is used to indicate the increase/decrease in the current value when changing the current value.
さて、制御装置11は、入力装置18により励磁電流値
の掃引範囲、変化幅が指示され、更にオートフォーカス
動作の開始が指示されると、対物レンズ3に所定の第1
の励磁電流、例えば指示された掃引範囲の最低電流値を
供給するために、時刻toに第3図(b)の20で示す
レベルを有するデジタル値を出力する。該デジタル値は
D/A変換回路13でアナログ値に変換され、電流安定
化回路14により第3図(b)の20で示すレベルに対
応した電流が供給され、対物レンズ3の磁場は第3図(
a)の21に示すように変化する。次に、制御装置工1
は、toから所定時間TOが経過した時刻1に、ビーム
偏向コイル駆動回路12に対して第3図(C)の22で
示す制御信号を送る。ビーム偏向コイル駆動回路12は
、該制御信号22に基づいて、例えば電子ビームを(+
)傾斜させる磁場を発生させるための励磁電流を生成し
、ビーム偏向コイル1に供給する。これによって電子ビ
ームは第3図(d)の23で示すようにθだけ(+)傾
斜される。対物レンズ3の磁場および電子ビームの傾斜
が安定すると、制御装置11は、TVカメラ17に対し
て第3図(e)の24で示す制御信号を出力し、時刻t
2から時刻t3までの所定のT1時間の間にスクリーン
5上の投影像を取り込みを行い、取り込んだ画像データ
をメモリ15に格納する。このようにして(+)傾斜の
場合の画像データの取り込みが終了すると、次に、制御
装置11は時刻t4に第3図(C)の25で示す制御信
号をビーム偏向コイル駆動回路12に出力する。これに
より電子ビームは第3図(d)の26で示すように(−
)傾斜される。電子ビームの傾斜が安定すると、制御装
置11は、TVカメラエフに対して第3図(e)の27
で示す制御信号を出力し、時刻t5から時刻t6までの
所定のT1時間の間にスクリーン5上の投影像を取り込
み、取り込んだ画像データをメモリ15に格納する。こ
のようにして(−)傾斜のときの画像データの取り込み
が終了すると、制御装置11は取り込んだ二つの画像デ
ータの差りを求め、抜差りを予め定められた所定の閾値
Vnと比較して、抜差りが閾値VIllを超える場合は
実際に画像データ間に差があるものとして有効差と判断
し、閾値Vn以下である場合には抜差は画像データに含
まれるノイズ成分によるものとして無視し、該有効差の
値をメモリ15に格納する。画像データの差は二次元的
に求めてもよいし、−次元的に求めてもよい。Now, when the input device 18 instructs the control device 11 to specify the sweep range and change width of the excitation current value, and further instructs the start of autofocus operation, the control device 11 causes the objective lens 3 to set a predetermined first
In order to supply the excitation current, for example, the lowest current value in the designated sweep range, a digital value having a level shown at 20 in FIG. 3(b) is output at time to. The digital value is converted into an analog value by the D/A conversion circuit 13, and a current corresponding to the level 20 shown in FIG. 3(b) is supplied by the current stabilization circuit 14, and the magnetic field of the objective lens 3 is figure(
It changes as shown in 21 of a). Next, control equipment engineer 1
sends a control signal shown at 22 in FIG. 3(C) to the beam deflection coil drive circuit 12 at time 1 when a predetermined time TO has elapsed since t. Based on the control signal 22, the beam deflection coil drive circuit 12, for example, deflects the electron beam (+
) Generate an excitation current for generating a gradient magnetic field and supply it to the beam deflection coil 1. As a result, the electron beam is tilted by θ (+) as shown at 23 in FIG. 3(d). When the magnetic field of the objective lens 3 and the inclination of the electron beam are stabilized, the control device 11 outputs a control signal shown at 24 in FIG. 3(e) to the TV camera 17, and at time t.
The projected image on the screen 5 is captured during a predetermined time T1 from time t2 to time t3, and the captured image data is stored in the memory 15. When the image data acquisition for the (+) slope is completed in this way, the control device 11 outputs a control signal shown at 25 in FIG. 3(C) to the beam deflection coil drive circuit 12 at time t4. do. As a result, the electron beam becomes (-) as shown at 26 in FIG.
) is tilted. When the inclination of the electron beam is stabilized, the control device 11 controls the TV camera at 27 in FIG. 3(e).
A control signal shown by is output, a projected image on the screen 5 is captured during a predetermined time T1 from time t5 to time t6, and the captured image data is stored in the memory 15. When the image data for the (-) slope has been captured in this way, the control device 11 calculates the difference between the two captured image data and compares the difference with a predetermined threshold value Vn. If the difference exceeds the threshold VIll, it is determined that there is actually a difference between the image data and it is considered an effective difference, and if it is less than the threshold Vn, the difference is determined to be due to noise components contained in the image data. The value of the effective difference is ignored and stored in the memory 15. The difference in image data may be found two-dimensionally or -dimensionally.
具体的には、例えば、いま、対物レンズ3の励磁電流が
ある値のときの(+)傾斜の場合の画像が第4図の30
に示すようであり、(−)傾斜の場合の画像が31に示
すようであったとすると、図中32で示す方向、33で
示す方向、34で示す方向あるいは35で示す方向につ
いての差のみを求めてもよいし、32〜35で示す全て
の方向について差を求めて、それらの差を組み合わせる
ようにしてもよいものである。以下の説明では議論を容
易にするために、第4図の33で示す方向の差、即ち、
TVカメラ17の走査線に沿って対応する画素毎に差を
求めるものとする。Specifically, for example, when the excitation current of the objective lens 3 is at a certain value, the image in the case of (+) slope is 30 in FIG.
If the image in the case of (-) inclination is as shown in 31, then only the difference in the direction shown by 32, 33, 34 or 35 in the figure is calculated. Alternatively, differences may be obtained in all directions indicated by 32 to 35 and these differences may be combined. In the following explanation, in order to facilitate discussion, the difference in direction indicated by 33 in FIG.
It is assumed that the difference is found for each corresponding pixel along the scanning line of the TV camera 17.
以上のようにして、対物レンズ3の一つの励磁電流につ
いての処理が終了すると、制御装置11は、次に、対物
レンズ3に所定の第2の励磁電流を供給するために、時
刻t7に第3図(b)の28で示すレベルを有するデジ
タル値を出力する。この28で示すレベルは、20で示
すレベルに指示された変化幅△Iを加えたレベルである
。その後の処理は上述したと同様であり、まず電子ビー
ムを(+)傾斜させて画像データを取り込み、次に(−
)傾斜させて画像データの取り込みを行い、これら二つ
の画像データ間に有効差があれば、その有効差をメモリ
15に格納する。When the processing for one excitation current of the objective lens 3 is completed in the above manner, the control device 11 then starts the excitation current at time t7 in order to supply a predetermined second excitation current to the objective lens 3. A digital value having a level indicated by 28 in FIG. 3(b) is output. The level indicated by 28 is the level obtained by adding the specified change width ΔI to the level indicated by 20. The subsequent processing is the same as described above. First, the electron beam is tilted (+) to capture image data, and then (-
) Image data is captured with the camera tilted, and if there is an effective difference between these two image data, the effective difference is stored in the memory 15.
以上のように、制御装置11は、対物レンズ3の励磁電
流を指示された掃引範囲に渡って、指示された変化幅で
階段状に段階的に変化させながら、それぞれの励磁電流
の場合について、電子ビームを(+)傾斜させたときの
画像データと(−)傾斜させたときの画像データを取り
込み、それらの二つの画像データ間の有効差を求める処
理を繰り返し行い、有効差データの収集が終了すると、
有効差が最小となる点を求めてそれをフォーカス点とし
、そのときの励磁電流を対物レンズ3に供給するように
する。これによりフォーカスがとれた投影像がスクリー
ン5に投影されることになる。As described above, the control device 11 changes the excitation current of the objective lens 3 in steps over the specified sweep range in a stepwise manner with the specified change width, and for each case of the excitation current, Image data obtained when the electron beam is tilted (+) and image data obtained when the electron beam is tilted (-) are captured, and the process of determining the effective difference between these two image data is repeated, and the effective difference data is collected. When finished,
The point at which the effective difference is minimum is determined and set as the focus point, and the excitation current at that point is supplied to the objective lens 3. As a result, a focused projection image is projected onto the screen 5.
[発明が解決しようとする課題]
しかしながら、従来のようなフォーカス点の求メ方によ
ると、対物レンズ3の励磁電流値に対する画像の有効差
をプロットしたグラフが第5図(a)に示すように極小
値が一つの単純な単峰特性となる場合には、グラフが極
小となる点Aをフォーカス点であるとして対物レンズ3
に供給すべき励磁電流値を決定することができるが、当
該グラフが第5図(b)に示すように複数の極小値を有
する凹凸のある複雑なグラフとなる場合には、正しいフ
ォーカス点Cに対して、B点をフォーカス点として誤認
してしまい、フォーカス点を正しく求めることができな
いという問題があった。この原因としては次のようなこ
とが考えられる。[Problems to be Solved by the Invention] However, according to the conventional method of determining the focus point, the graph plotting the effective difference of the image against the excitation current value of the objective lens 3 is as shown in FIG. 5(a). When the minimum value is a simple single peak characteristic, the point A where the graph has the minimum value is considered to be the focus point, and the objective lens 3
The excitation current value to be supplied to C can be determined, but if the graph becomes a complicated graph with unevenness having multiple minimum values as shown in FIG. 5(b), the correct focus point C However, there is a problem in that point B is mistakenly recognized as the focus point, and the focus point cannot be determined correctly. Possible reasons for this are as follows.
まず、第1には、フォーカス点がどのような位置にある
か全く予測できないような場合のオートフォーカス動作
においては、短時間で概略のフオ−カス点を探索するた
めに、対物レンズ3の励磁電流を広い範囲に渡って、し
かも大きな変化幅で掃引を行うように指示することにな
るが、透過型電子顕微鏡は対物レンズ3の励磁電流の変
化に伴って投影像が回転するという性質を有するために
、対物レンズ3の励磁電流を大きく変化させることによ
って投影像が大きく回転し、二つの画像の差を求める箇
所が励磁電流により異なることになり、を動差を比較す
る箇所が異なるために、有効差が異なることになること
が挙げられる。First, in autofocus operations when the position of the focus point cannot be predicted at all, the excitation of the objective lens 3 is used to search for the approximate focus point in a short time. This instructs the current to be swept over a wide range and with a large change width, but a transmission electron microscope has the property that the projected image rotates as the excitation current of the objective lens 3 changes. Therefore, by greatly changing the excitation current of the objective lens 3, the projected image rotates greatly, and the location where the difference between the two images is determined differs depending on the excitation current, and the location where the difference is compared differs. , the effective difference will be different.
第2には、(+)傾斜の場合の画像とc−)傾斜の場合
の画像とが実際には大きくずれている場合においても、
見かけ上有動差が少なくなるということがある。つまり
、(+)傾斜の場合の画像と(−)傾斜の場合の画像と
のずれの量は、電子ビームの傾斜角に比例し、電子ビー
ムの傾斜角が大きいほど二つの画像のずれは大きくなり
、従って、フォーカスが合っている場合と合っていない
場合とでハ存動差が大きく異なることになるから、フォ
ーカス点を明確に識別することができる利点はあるが、
試料の投影像が規則的なパターンを有する場合には、フ
ォーカスが合っていないにも拘らず、有効差が小さくな
る場合がある。具体的には次のようである。例えば、い
ま、試料の投影像が第6図(a)に示すように、3つの
パターン40.41.42を有するものとし、図中43
で示す走査線の波形のレベル差によりフォーカス点を求
める場合を考える。そして、(+)傾斜の場合には第6
図(b)に示す波形が得られ、(−)傾斜の場合には同
図(C)に示すように、波形の周期が丁度1周期ずれた
波形が得られたとすると、第6図(b)に示す波形と、
同図(C)に示す波形との差の絶対値は同図(d)に示
すようになり、画像のずれが大きいにも拘らず有効差は
比較的小さいものとなってしまうのである。Second, even if the image for the (+) tilt and the image for the c-) tilt are actually significantly different from each other,
The apparent dynamic difference may be reduced. In other words, the amount of deviation between the image in the case of a (+) tilt and the image in the case of a (-) tilt is proportional to the tilt angle of the electron beam, and the larger the tilt angle of the electron beam, the greater the shift between the two images. Therefore, there is a large difference in dynamic difference between when the focus is in focus and when it is out of focus, so there is an advantage in being able to clearly identify the focus point.
If the projected image of the sample has a regular pattern, the effective difference may be small even though it is out of focus. Specifically, it is as follows. For example, assume that the projected image of the sample has three patterns 40, 41, and 42 as shown in FIG.
Consider the case where the focus point is determined based on the level difference of the waveforms of the scanning lines shown by . and in case of (+) slope, the sixth
If the waveform shown in Figure 6(b) is obtained, and in the case of a (-) slope, a waveform with the period of the waveform shifted by exactly one cycle is obtained as shown in Figure 6(C). ) and the waveform shown in
The absolute value of the difference from the waveform shown in FIG. 5C is as shown in FIG. 1D, and the effective difference is relatively small despite the large image shift.
以上のような、少なくとも二つの理由によって、対物レ
ンズ3の励磁電流に対する有効差のグラフは第5図(b
)に示すように、複数の極小値を有する凹凸のあるもの
となり、制御装置11がフォーカス点を誤認することが
あったのである。For at least two reasons as described above, the graph of the effective difference with respect to the excitation current of the objective lens 3 is as shown in FIG.
), the image becomes uneven with a plurality of minimum values, and the control device 11 sometimes misidentifies the focus point.
勿論、二つの画像間の差の有無を判断する方法として、
二次元情報の処理によるパターン認識を行わせることも
可能ではあるが、装置が大型化すると共に非常に高価な
ものとなり、現実的ではないものである。Of course, as a method of determining whether there is a difference between two images,
Although it is possible to perform pattern recognition by processing two-dimensional information, the device becomes large and very expensive, which is not practical.
本発明は、上記の課題を解決するものであって、フォー
カス点を誤認することなく、正しく識別することができ
る電子顕微鏡のオートフォーカス方式を提供することを
目的とするものである。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide an autofocus method for an electron microscope that can correctly identify a focus point without misrecognizing it.
[課題を解決するための手段]
上記の目的を達成するために、本発明の電子顕微鏡のオ
ートフォーカス方式は、種々の対物レンズの励磁電流値
について、それぞれ、互いに異なる2方向に電子ビーム
を傾斜させて得た画像データ間の差を求め、前記差が所
定の閾値を超えるときに数差を有効差とし、前記有効差
が最小となるときの励磁電流をフォーカス点とする電子
顕微鏡のオートフォーカス方式において、前記電子ビー
ムの傾斜量を前記対物レンズの励磁電流値の変化幅に応
じて変化させることを特徴とする。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the autofocus method of the electron microscope of the present invention tilts the electron beam in two different directions for each of the excitation current values of various objective lenses. The electron microscope autofocus method calculates the difference between the image data obtained by the above-mentioned image data, and when the difference exceeds a predetermined threshold value, the numerical difference is set as the effective difference, and the excitation current when the effective difference is the minimum is set as the focus point. The method is characterized in that the amount of inclination of the electron beam is changed in accordance with the range of change in the excitation current value of the objective lens.
C作用および発明の効果コ
本発明においては、イメージウオブラ方式によりオート
フォーカス動作を行う際に、電子ビームの傾斜角を対物
レンズの励磁電流の変化幅に応じて変化させるので、投
影像のずれの量は励磁電流の変化幅によらず概ね一定と
なり、その結果、励磁電流に対する有効差のグラフは単
純な単峰特性となるので、画像信号のレベル比較により
有効差を検出するという簡便な方法によってもフォーカ
ス点を誤認することなく、正しいフォーカス点を決定す
ることができ、そのための処理時間も短縮することがで
きるものである。C Effects and Effects of the Invention In the present invention, when performing an autofocus operation using the image wobbler method, the inclination angle of the electron beam is changed according to the width of change in the excitation current of the objective lens, so that the deviation of the projected image is reduced. The amount of is approximately constant regardless of the width of change in the excitation current, and as a result, the graph of the effective difference against the excitation current has a simple single-peak characteristic, so a simple method is to detect the effective difference by comparing the levels of the image signals. Accordingly, the correct focus point can be determined without misrecognizing the focus point, and the processing time for this can also be shortened.
[実施例コ 以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。[Example code] Examples will be described below with reference to the drawings.
本発明に係る電子顕微鏡のオートフォーカス方式のハー
ドウェア構成は第2図に示すものと同様であるが、制御
装置11の行う処理が異なっている。The hardware configuration of the autofocus system of the electron microscope according to the present invention is similar to that shown in FIG. 2, but the processing performed by the control device 11 is different.
さて、投影像のずれの量δは、倍率M1 電子ビームの
傾斜角θ、およびフォーカスのずれの量△fに比例する
ことが知られている。即ち、kを比例定数とすると次の
式が成り立つ。Now, it is known that the amount of deviation δ of the projected image is proportional to the magnification M1, the inclination angle θ of the electron beam, and the amount of focus deviation Δf. That is, if k is a proportionality constant, the following equation holds true.
δ=に−M・θ・△f
ここで、オートフォーカス動作を行う場合には、倍率M
は通常一定となされるから、従って、イメージウォブラ
方式によりオートフォーカスを行わせるに際して、フォ
ーカスが大きくずれることが予測される場合には傾斜角
θを小さクシ、フォーカスがあまり大きくずれないこと
が予測される場合には傾斜角θを大きくすることによっ
て、どのようなオートフォーカス動作を行う場合にも投
影像のずれの量δを略一定にできることが分かる。δ=−M・θ・△f Here, when performing autofocus operation, magnification M
is usually kept constant. Therefore, when performing autofocus using the image wobbler method, if it is predicted that the focus will shift significantly, the tilt angle θ should be set to a small value, so that it is predicted that the focus will not shift too much. It can be seen that by increasing the inclination angle θ, the amount of deviation δ of the projected image can be made substantially constant no matter what autofocus operation is performed.
ところで、上述したように、フォーカス点がどのような
位置にあるか全く予測できないような場合には、短時間
で概略のフォーカス点を探索するために、対物レンズ3
の励磁電流の掃引範囲を大きく指示し、且つ、第1図(
a)に示すように、変化幅△IIも大きく指示するが、
このようにして概ねのフォーカス点が分かった場合には
、次には励磁電流の掃引範囲を概略のフォーカス点近傍
に限定して、狭い範囲を第1図(b)のΔI2(△I2
く△I+)で示すような小さな変化幅で掃引することに
よりフォーカス点を探索することになる。By the way, as mentioned above, in cases where the position of the focus point cannot be predicted at all, in order to search for the approximate focus point in a short time, the objective lens 3
The sweep range of the excitation current is greatly indicated, and the
As shown in a), the variation width △II is also specified to be large, but
When the approximate focus point is found in this way, the next step is to limit the sweep range of the excitation current to the vicinity of the approximate focus point, and to narrow the range to ΔI2 (ΔI2) in FIG. 1(b).
The focus point is searched by sweeping with a small change width as shown by △I+).
そして、第1図(a)に示すように、励磁電流の変化幅
を大きくとる場合にはフォーカスのずれが大きくなり、
また、第1図(b)に示すように励磁電流の変化幅を小
さくとる場合には、フォーカスのずれは小さい。As shown in FIG. 1(a), when the excitation current changes widely, the focus shift becomes large.
Furthermore, as shown in FIG. 1(b), when the variation width of the excitation current is made small, the focus shift is small.
従って、指示された励磁電流の変化幅が大きな場合には
傾斜角θを小さくシ、指示された変化幅が小さい場合に
は傾斜角θを大きくすることによって、変化幅の大小に
拘らず投影像のずれの量δは略一定になることになる。Therefore, by decreasing the tilt angle θ when the specified variation width of the excitation current is large, and by increasing the tilt angle θ when the instructed variation width is small, the projected image can be The amount of deviation δ will be approximately constant.
以上が本発明の特徴とするところであり、従って、制御
装置ll:11は、入力装置18により指示された変化
幅に応じて電子ビームの傾斜角θを変化させる処理を行
う。この処理は、例えば、励磁電流の変化幅に対する電
子ビーム傾斜角θを定めたテーブルをメモリ15に格納
しておき、該テーブルを参照することによって電子ビー
ム傾斜角θを求め、求められた傾斜角θをビーム偏向フ
ィル駆動回路12に出力することで行うことができる。The above is the feature of the present invention, and therefore, the control device 11:11 performs a process of changing the inclination angle θ of the electron beam according to the change range instructed by the input device 18. In this process, for example, a table that defines the electron beam inclination angle θ with respect to the variation width of the excitation current is stored in the memory 15, the electron beam inclination angle θ is determined by referring to the table, and the obtained inclination angle is This can be done by outputting θ to the beam deflection fill drive circuit 12.
対物レンズ3の励磁電流を指示された範囲に渡って、指
示された通りの変化幅で段階的に変化させる処理、電子
ビームを(+)傾斜および(−)傾斜させる処理、ある
いは画像データの取り込み処理、フォーカス点の決定処
理等のその他の処理については従来と同様に行われる。A process of changing the excitation current of the objective lens 3 in steps over a specified range with a specified change width, a process of tilting the electron beam (+) and (-), or capturing image data. Other processes such as processing and focus point determination processing are performed in the same manner as before.
以上のように、電子ビーム傾斜角θを励磁電流の変化幅
に応じて変化させることにより、励磁電流に対する有効
差のグラフは第5図(a)に示すような極小値が一つの
単純なグラフとなるので、従来のようにフォーカス点を
誤認することはないものである。As described above, by changing the electron beam inclination angle θ according to the variation width of the excitation current, the graph of the effective difference with respect to the excitation current can be changed to a simple graph with one minimum value as shown in Figure 5 (a). Therefore, there is no possibility of misidentifying the focus point as in the conventional case.
以上、本発明の1実施例について説明したが、本発明は
上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形が可
能であることは当業者に明らかである。Although one embodiment of the present invention has been described above, it is clear to those skilled in the art that the present invention is not limited to the above embodiment, and that various modifications can be made.
第1図は本発明に係る電子顕微鏡のオートフォーカス方
式における処理を説明するための図、第2図はイメージ
ウォブラ方式によるオートフォーカスの場合の一構成例
を示す図、第3図は動作のタイミングを示す図、第4図
はフォーカス点の求め方を説明するための図、第5図は
励磁電流に対する有効差のグラフの例を示す図、第6図
は従来の問題点を説明するための図である。
1・・・ビーム偏向フィル、2・・・試料、3・・・対
物レンズ、4・・・結像系レンズ、5・・・スクリーン
、11・・・制御装置、12・・・ビーム偏向コイル駆
動回路、13・・・D/A変換回路、14・・・電流安
定化回路、15・・・メモリ、16・・・同期信号発生
回路、17・・・テレビカメラ、18・・・入力装置。
出 願 人 日本電子株式会社Fig. 1 is a diagram for explaining the processing in the autofocus method of the electron microscope according to the present invention, Fig. 2 is a diagram showing an example of the configuration in the case of autofocus using the image wobbler method, and Fig. 3 is a diagram for explaining the operation. Figure 4 is a diagram showing the timing, Figure 4 is a diagram to explain how to find the focus point, Figure 5 is a diagram showing an example of a graph of effective difference with respect to excitation current, and Figure 6 is a diagram to explain conventional problems. This is a diagram. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Beam deflection filter, 2... Sample, 3... Objective lens, 4... Imaging system lens, 5... Screen, 11... Control device, 12... Beam deflection coil Drive circuit, 13...D/A conversion circuit, 14...Current stabilization circuit, 15...Memory, 16...Synchronization signal generation circuit, 17...TV camera, 18...Input device . Applicant: JEOL Ltd.
Claims (2)
れ、互いに異なる2方向に電子ビームを傾斜させて得た
画像データ間の差を求め、前記差が所定の閾値を超える
ときに該差を有効差とし、前記有効差が最小となるとき
の励磁電流をフォーカス点とする電子顕微鏡のオートフ
ォーカス方式において、前記電子ビームの傾斜量を前記
対物レンズの励磁電流値の変化幅に応じて変化させるこ
とを特徴とする電子顕微鏡のオートフォーカス方式。(1) For the excitation current values of various objective lenses, calculate the difference between image data obtained by tilting the electron beam in two different directions, and use the difference when the difference exceeds a predetermined threshold. In an autofocus method of an electron microscope in which the excitation current value at which the effective difference is a minimum is set as the focus point, the tilt amount of the electron beam is changed in accordance with the width of change in the excitation current value of the objective lens. An autofocus system for electron microscopes featuring
物レンズの励磁電流値の変化幅が大きいときには小さく
なされ、前記対物レンズの励磁電流値の変化幅が小さい
ときには大きくなされるものであることを特徴とする請
求項1記載の電子顕微鏡のオートフォーカス方式。(2) The manner in which the amount of inclination of the electron beam changes is small when the range of change in the excitation current value of the objective lens is large, and large when the range of change in the excitation current value of the objective lens is small. An autofocus system for an electron microscope according to claim 1, characterized in that:
Priority Applications (1)
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JP2046710A JP2716835B2 (en) | 1990-02-27 | 1990-02-27 | Autofocus method for electron microscope |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03250544A true JPH03250544A (en) | 1991-11-08 |
JP2716835B2 JP2716835B2 (en) | 1998-02-18 |
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