JPH04332445A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】　　本発明は走査電子顕微鏡など
の荷電粒子線装置に関する

【０００２】。

【従来の技術】　　走査電子顕微鏡においては、周知の
ように、細く絞り込まれた電子線により試料面上をＸと
Ｙの２方向に走査し、この走査に伴い各照射点から放出
される二次電子を検出し、この検出信号により陰極線管
（ＣＲＴ）を輝度変調することにより試料像を表示して
いる。この走査電子顕微鏡は倍率の点で優れるばかりで
なく、大きな焦点深度を維持したままバルク状試料の表
面の観察が行えるため、形態観察には無くてはならない
ものとなっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】　　ところで、試料上
を走査する電子線は分解能を向上させる為に細く絞り込
まれている。この為、電子線の試料上での走査領域が小
さい場合は問題ないが、走査領域を拡大して極低倍像を
得ようとすると、以下の理由により試料を充分反映した
像が得られなくなる。

【０００４】いま、電子線の照射によって試料から二次
電子が発生する領域の幅を考えると、この幅は加速電圧
等の関数でもあるが、少なくとも電子線の試料面におけ
る断面の幅の関数でもある。従って、この幅が第６図に
示すように高分解能に適した小さい一定値にとどまると
、観察倍率を極低倍に設定した際に前記信号発生領域の
幅がＹ方向の走査ピッチの幅に満たなくなる。その結果
、ＣＲＴ上の１画素に対応する試料上の領域を第６図に
示すように単位領域Ｕと呼ぶとき、次のような事態が生
じる。即ち、ＣＲＴ上の各画素は対応する単位領域Ｕの
一部の領域を信号源とする信号によって表示される。

【０００５】本発明はこのような問題を解決し、倍率が
低倍に設定された場合にも、各画素はその画素に対応す
る単位領域を充分反映した信号に基づいて自動的に像表
示可能な荷電粒子線装置を提供することを目的としてい
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】　　このような目的を達
成する為に、本発明の荷電粒子線装置は、荷電粒子線発
生源から射出された荷電粒子線を試料上に集束する手段
と、荷電粒子線をＸ方向およびＹ方向に走査するための
走査手段と、該荷電粒子線により試料を走査することに
伴って得られる検出信号に基づいて試料像を表示するた
めの手段と、該表示される像の倍率を変えるため前記荷
電粒子線の試料上における走査幅を制御するための手段
を備えた荷電粒子線装置において、前記電粒子線の試料
面上における断面の幅の関数である試料上の信号発生領
域の幅が荷電粒子線のＹ方向の走査ピッチに満たなくな
るのを補正するため、前記倍率制御手段により倍率を低
倍に設定した際に該倍率を表す信号に基づいて前記荷電
粒子線の幅を増大させるための手段を備えることを特徴
としている。

【０００７】

【実施例】　　図１は本発明の一実施例として示した走
査電子顕微鏡の概略図である。図において、１は電子銃
、２は集束レンズ、３は電子線断面形状変形器、４Ｘは
Ｘ方向走査用偏向器、４ＹはＹ方向走査用偏向器、５は
試料、６は制御装置、７は走査信号作成回路、８Ｘおよ
び８Ｙは乗算型ＤＡ変換器、９Ｘおよび９Ｙはアンプ、
１０は電子線断面幅制御信号作成回路、１１は電圧源で
ある。前記電子線断面形状変形器３は、例えば図２に示
す如く、４個の電極３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄより構成さ
れている。

【０００８】このような装置において、制御装置６の指
令により、走査信号作成回路７から乗算型ＤＡ変換器８
ＸにＸ方向走査信号が送られ、また、乗算型ＤＡ変換器
８ＹにはＹ方向走査信号が送られる。乗算型ＤＡ変換器
８Ｘおよび乗算型ＤＡ変換器８Ｙには、制御装置６から
観察倍率を表わす信号が送られている。その結果、乗算
型ＤＡ変換器８Ｘ，８Ｙによりアナログ信号に変換され
て出力される信号の振幅は観察倍率を表す信号に応じた
ものとなる。図３（ａ）に示す乗算型ＤＡ変換器８Ｘの
出力信号はアンプ９Ｘを介してＸ方向走査用偏向器４Ｘ
に送られる。また、図３（ｂ）に示す乗算型ＤＡ変換器
８Ｙの出力信号はアンプ９Ｙを介してＹ方向走査用偏向
器４Ｙに送られる。そのため、電子線は観察倍率に応じ
た広さの試料上の領域を走査する。

【０００９】前記制御装置６から乗算型ＤＡ変換器８Ｙ
に送られる観察倍率を表わす信号は電子線断面幅制御信
号作成回路１０にも送られる。電子線断面幅制御信号作
成回路１０は、制御装置６から送られる電子線の走査線
数を表わす信号と前記観察倍率を表す信号に基づいて電
子線の試料面上におけるＹ方向の断面幅を制御するため
の信号を作成し、電子線断面形状変形器３に供給する。 即ち、電子線断面幅制御信号作成回路１０は、電子線の
走査線数と観察倍率値の各組み合わせに対応して、電子
線の試料５上でのＹ方向幅を電子線のＹ方向走査ピッチ
に等しくするのに必要な制御信号をデータテーブルとし
て記憶するメモリを内臓している。電子線断面幅制御信
号作成回路１０は、前記電子線の走査線数を表す信号と
観察倍率を表す信号に基づいて前記データテーブルの所
定アドレスを指定し、このアドレスに記憶されている信
号を読み出す。尚、前記データテーブルを構成する各デ
ータとしては、理論値を用いても良いが、この実施例で
は実験的に求めた値が使用されている。従って、観察倍
率として基準値以下の充分低い値が設定されると、電子
線断面幅制御信号作成回路１０は電子線の断面幅を前記
Ｙ方向の走査ピッチに一致させるための制御信号を電圧
源１１に送る。電圧源１１はこの制御信号に基づき、電
子線断面形状変形器３のうち、電極３ａと３ｂに正電位
を又電極３ｃと３ｄに負電位を与える。その結果、集束
レンズ２を通過した段階では、電子線の断面は円形であ
るが、電子線断面形状変形器３を通過して試料に到達す
るときに、電子線の断面のＹ方向幅がＹ方向の走査ピッ
チに一致することになる。図４は、このようにして楕円
に変形された電子線の断面を示している。この電子線を
用いて試料は第５図に示すように走査される。その結果
、各画素に対応する試料上の単位領域を略カバーする領
域から二次電子を発生させることができるため、倍率が
極低倍に設定された場合にも、試料を充分反映した像を
表示することが可能になる。

【００１０】尚、上述した実施例は本発明の一実施例に
過ぎず、変形して実施することができる。

【００１１】例えば上述した実施例においては、電子線
断面のＹ方向幅をＹ方向走査ピッチに略一致させるよう
にしたが、電子線断面のＸ方向幅も前記単位領域のＸ方
向幅に一致させるようにすると良い。

【００１２】又、上述した実施例においては、２対の電
極板を用いて電子線の断面形状を変えるようにしたが、
電子線の断面形状の制御は他の種々の構成で行い得る。

【００１３】例えば、電磁型の非点収差補正装置を用い
て電子線の断面形状を変えることもできる。又、集束レ
ンズの励磁を変えて焦点をぼかし、電子線の断面の形状
を円形に維持したまま、プローブ径を増大させるように
しても良い。又、上段絞りの矩形アパーチャを通過した
電子線を偏向して、その一部だけ下段の絞りのアパーチ
ャを通過させることにより電子線の断面形状を可変する
ようにしたいわゆる可変面積手段を有する電子線装置に
おいては、この可変面積手段により電子線の断面の大き
さを制御するようにしても良い。

【００１４】又、上述した実施例においては、観察倍率
と走査線数を表す信号に基づいて電子線の断面幅を制御
するようにしたが、走査線数が固定であれば、観察倍率
を表す信号のみに基づいて電子線の断面幅を制御すれば
良い。

【００１５】又、上述した実施例においては、信号源の
領域の広さに影響する加速電圧等の他のファクターに考
慮しなかったが、加速電圧を表す信号をも考慮して電子
線断面の幅を指定するようにしても良い。

【００１６】又、上述した実施例においては、インター
レース方式の走査を行わなかったが、インターレース方
式の走査を行う場合には、本発明におけるＹ方向の走査
ピッチの意味するものは１フレーム走査におけるＹ方向
走査ピッチとなる。即ち、例えば２フィールド走査で１
フレームを構成する場合には、本発明におけるＹ方向の
走査ピッチの意味するものは、１フィールド走査のＹ方
向ピッチの１／２に相当する。

【００１７】又、上述した実施例においては、Ｙ方向走
査を垂直走査に対応させたが、Ｙ方向走査を水平走査に
対応させることも可能である。

【００１８】更に又、上述した実施例は本発明を走査電
子顕微鏡に適用した例であったが、本発明はイオンマイ
クロアナライザー等にも同様に適用できる他、Ｘ線等の
検出に基づいて像表示を行う場合にも同様に適用できる
。

【００１９】

【発明の効果】　　本発明においては、荷電粒子線発生
源から射出された荷電粒子線を試料上に集束する手段と
、荷電粒子線をＸ方向およびＹ方向に走査するための走
査手段と、該荷電粒子線により試料を走査することに伴
って得られる検出信号に基づいて試料像を表示するため
の手段と、該表示される像の倍率を変えるため前記荷電
粒子線の試料上における走査幅を制御するための手段を
備えた荷電粒子線装置において、前記電粒子線の試料面
上における断面の幅の関数である試料上の信号発生領域
の幅が荷電粒子線のＹ方向の走査ピッチに満たなくなる
のを補正するため、前記倍率制御手段により倍率を低倍
に設定した際に該倍率を表す信号に基づいて前記荷電粒
子線の幅を増大させるための手段を備えるようにしたた
め、観察倍率を極低倍にした場合に、自動的に前記単位
領域の殆どの部分を信号源とする信号に基づいて像表示
が可能となるため、極低倍においても試料を充分反映し
た像を観察することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明の一実施例として示した走査電子顕
微鏡の概略図である。

【図２】　　電子線断面形状変形器を示したものである
。

【図３】　　走査信号を示したものである。

【図４】　　電子線の断面形状が楕円に変化した様子を
示したものである。

【図５】　　電子線が試料上を走査している様子を示し
たものである。

【図６】　　従来の問題を説明するための図である。

【符号の説明】 １…電子銃、２…集束レンズ、３…電子線断面形状変形
器、３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ…電極、４Ｘ…Ｘ方向走査
用偏向器、４Ｙ…Ｙ方向走査用偏向器、５…試料、６…
制御装置、７…走査信号作成回路、８Ｘ，８Ｙ…乗算型
ＤＡ変換器、９Ｘ，９Ｙ…アンプ、１０…電子線断面幅
制御信号作成回路、１１…電圧源

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　荷電粒子線発生源から射出された荷電
   粒子線を試料上に集束する手段と、荷電粒子線をＸ方向
   およびＹ方向に走査するための走査手段と、該荷電粒子
   線により試料を走査することに伴って得られる検出信号
   に基づいて試料像を表示するための手段と、該表示され
   る像の倍率を変えるため前記荷電粒子線の試料上におけ
   る走査幅を制御するための手段を備えた荷電粒子線装置
   において、前記電粒子線の試料面上における断面の幅の
   関数である試料上の信号発生領域の幅が荷電粒子線のＹ
   方向の走査ピッチに満たなくなるのを補正するため、前
   記倍率制御手段により倍率を低倍に設定した際に該倍率
   を表す信号に基づいて前記荷電粒子線の幅を増大させる
   ための手段を備える荷電粒子線装置。