JPH0636726A - 走査形顕微鏡 - Google Patents
走査形顕微鏡Info
- Publication number
- JPH0636726A JPH0636726A JP18655092A JP18655092A JPH0636726A JP H0636726 A JPH0636726 A JP H0636726A JP 18655092 A JP18655092 A JP 18655092A JP 18655092 A JP18655092 A JP 18655092A JP H0636726 A JPH0636726 A JP H0636726A
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- Japan
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- scanning
- sample
- objective lens
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は荷電粒子線または光を用いて、試料上
を走査しながら照射することで走査像を得る走査形顕微
鏡に関係し、試料上任意の範囲を一度の走査で合焦点の
走査像を得ることができ、かつその範囲内の走査像の高
倍像を再度の走査を実施することなしに、高分解能で提
供できる走査形顕微鏡を実現する。 【構成】荷電粒子線または光を対物レンズにより収束
し、試料上を照射しながら走査し、二次元走査像を得る
走査形顕微鏡の構成に、該荷電粒子線又は光の走査領域
と同じ領域の凹凸情報を記憶するメモリ、その凹凸情報
によって、対物レンズの焦点位置を制御できる構成、そ
して、得られた二次の荷電粒子又は光の信号を表示又は
記憶できる大容量メモリから構成される。
を走査しながら照射することで走査像を得る走査形顕微
鏡に関係し、試料上任意の範囲を一度の走査で合焦点の
走査像を得ることができ、かつその範囲内の走査像の高
倍像を再度の走査を実施することなしに、高分解能で提
供できる走査形顕微鏡を実現する。 【構成】荷電粒子線または光を対物レンズにより収束
し、試料上を照射しながら走査し、二次元走査像を得る
走査形顕微鏡の構成に、該荷電粒子線又は光の走査領域
と同じ領域の凹凸情報を記憶するメモリ、その凹凸情報
によって、対物レンズの焦点位置を制御できる構成、そ
して、得られた二次の荷電粒子又は光の信号を表示又は
記憶できる大容量メモリから構成される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は荷電粒子線または光を検
査する試料上に走査することで走査像を得る走査形顕微
鏡に関係し、特に低倍率から高倍率の走査像を一度の二
次元走査で、高分解能で観察できる走査形顕微鏡に関係
する。
査する試料上に走査することで走査像を得る走査形顕微
鏡に関係し、特に低倍率から高倍率の走査像を一度の二
次元走査で、高分解能で観察できる走査形顕微鏡に関係
する。
【０００２】
【従来の技術】走査形顕微鏡では、荷電粒子線または光
を収束して試料に照射し、二次元に走査する。そして、
そこから二次的に得られる信号を検出し、検出された信
号を該荷電粒子線または光と同期して走査されているブ
ラウン管の輝度変調とすることで像を得ている。この表
示方法では、ブラウン管での走査像表示面積が一定であ
ることから、試料上での走査領域を小さくしていくこと
で走査像の倍率が高くなる。従って、低倍像と高倍像で
は走査範囲が異なるため、試料の凹凸により対物レンズ
の焦点距離を制御する必要が生じる。更に、試料の走査
場所を変化させても試料の凹凸及び、試料台の高低によ
り、対物レンズからの距離が変化するため対物レンズの
焦点距離を制御する必要が生じる。このため従来は、走
査像の倍率及び、走査場所を変化させる毎に対物レンズ
の焦点距離を調整して、光学的に最適なビーム径で走査
像を得ている。また、試料台の高低によって対物レンズ
を制御して最適焦点を得る手段としては特許出願公開昭
63−25469 号に記述されている。
を収束して試料に照射し、二次元に走査する。そして、
そこから二次的に得られる信号を検出し、検出された信
号を該荷電粒子線または光と同期して走査されているブ
ラウン管の輝度変調とすることで像を得ている。この表
示方法では、ブラウン管での走査像表示面積が一定であ
ることから、試料上での走査領域を小さくしていくこと
で走査像の倍率が高くなる。従って、低倍像と高倍像で
は走査範囲が異なるため、試料の凹凸により対物レンズ
の焦点距離を制御する必要が生じる。更に、試料の走査
場所を変化させても試料の凹凸及び、試料台の高低によ
り、対物レンズからの距離が変化するため対物レンズの
焦点距離を制御する必要が生じる。このため従来は、走
査像の倍率及び、走査場所を変化させる毎に対物レンズ
の焦点距離を調整して、光学的に最適なビーム径で走査
像を得ている。また、試料台の高低によって対物レンズ
を制御して最適焦点を得る手段としては特許出願公開昭
63−25469 号に記述されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】試料上に照射される荷
電粒子線及び光のビーム径は、最適ビーム径となるよう
対物レンズによって手動調整する。そして、この最適ビ
ーム径は対物レンズと試料表面までの距離に比例するた
め、試料の凹凸が変化する毎に調整する必要が生じる。
しかしながら、従来の走査形顕微鏡は、一枚の走査像は
一定の対物レンズの焦点距離で得ていた。特許出願公開
昭63−25469 号に記述されているのは試料台の高低変化
に対応してこの一定の焦点距離を変化させるだけであ
る。一枚の走査像を得る間で、各画素において、対物レ
ンズの焦点を調整する機能については何等記載が無く実
行されていなかった。一枚の走査像の中で、走査領域の
各画素において、対物レンズの焦点距離を調整する機能
を有しないため、低倍像においては最適ビーム径が得ら
れない場所が生じ、ピントの合った場所とボケた場所が
混在することとなっていた。
電粒子線及び光のビーム径は、最適ビーム径となるよう
対物レンズによって手動調整する。そして、この最適ビ
ーム径は対物レンズと試料表面までの距離に比例するた
め、試料の凹凸が変化する毎に調整する必要が生じる。
しかしながら、従来の走査形顕微鏡は、一枚の走査像は
一定の対物レンズの焦点距離で得ていた。特許出願公開
昭63−25469 号に記述されているのは試料台の高低変化
に対応してこの一定の焦点距離を変化させるだけであ
る。一枚の走査像を得る間で、各画素において、対物レ
ンズの焦点を調整する機能については何等記載が無く実
行されていなかった。一枚の走査像の中で、走査領域の
各画素において、対物レンズの焦点距離を調整する機能
を有しないため、低倍像においては最適ビーム径が得ら
れない場所が生じ、ピントの合った場所とボケた場所が
混在することとなっていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は前述のような課
題を解決し、試料の走査領域各点の高さが変化してもす
べての点で合焦点の走査像を得る方法を提供するもので
ある。その方法は、走査領域の試料凹凸情報を記憶する
手段を有すること。その凹凸情報に基づいて、対物レン
ズの焦点距離を制御する手段を有すること。そして、得
られた二次的信号を表示するか又は記憶する大容量メモ
リーを有することにより達成される。
題を解決し、試料の走査領域各点の高さが変化してもす
べての点で合焦点の走査像を得る方法を提供するもので
ある。その方法は、走査領域の試料凹凸情報を記憶する
手段を有すること。その凹凸情報に基づいて、対物レン
ズの焦点距離を制御する手段を有すること。そして、得
られた二次的信号を表示するか又は記憶する大容量メモ
リーを有することにより達成される。
【０００５】
【作用】本発明の方法を用いると走査領域のあらゆる点
において焦点の合った走査像を得ることができる。走査
領域の凹凸をあらかじめ測定し、その情報を対物レンズ
からの距離に変換して、メモリーに記憶する。そして、
荷電粒子線または光の走査に同期して、そのメモリーの
内容を順次読みだし、対物レンズの焦点距離を制御して
合焦点を実現する。得られた二次の荷電粒子及び光の信
号を表示するか別の大容量メモリーに記憶する。この記
憶された信号は全ての画素において焦点が合っているた
め任意の範囲で読みだせば、低倍像から高倍像までピン
トの合った走査像を得ることができる。
において焦点の合った走査像を得ることができる。走査
領域の凹凸をあらかじめ測定し、その情報を対物レンズ
からの距離に変換して、メモリーに記憶する。そして、
荷電粒子線または光の走査に同期して、そのメモリーの
内容を順次読みだし、対物レンズの焦点距離を制御して
合焦点を実現する。得られた二次の荷電粒子及び光の信
号を表示するか別の大容量メモリーに記憶する。この記
憶された信号は全ての画素において焦点が合っているた
め任意の範囲で読みだせば、低倍像から高倍像までピン
トの合った走査像を得ることができる。
【０００６】
【実施例】図１は本発明を走査形電子顕微鏡に適用した
実施例である。対物レンズにより細く絞った電子ビーム
１を走査偏向板（Ｘ）２と走査偏向板（Ｙ）３を用い
て、観察しようとする試料４上に矩形状に走査しながら
照射する。試料から発生した二次電子１９は二次電子検
出器６により電気信号に変換され、信号Ａ／Ｄ変換器７
によりディジタル信号に変換され画像メモリ２０に各画
素毎に記憶される。そして、任意の大きさを持つブラウ
ン管（図示されず）に輝度変調として表示することによ
り走査像を得ることができる。この時得られた一枚の走
査像は試料の凹凸があるかぎり前述したように焦点の合
った場所と合わなかった場所の混在したものとなる。
実施例である。対物レンズにより細く絞った電子ビーム
１を走査偏向板（Ｘ）２と走査偏向板（Ｙ）３を用い
て、観察しようとする試料４上に矩形状に走査しながら
照射する。試料から発生した二次電子１９は二次電子検
出器６により電気信号に変換され、信号Ａ／Ｄ変換器７
によりディジタル信号に変換され画像メモリ２０に各画
素毎に記憶される。そして、任意の大きさを持つブラウ
ン管（図示されず）に輝度変調として表示することによ
り走査像を得ることができる。この時得られた一枚の走
査像は試料の凹凸があるかぎり前述したように焦点の合
った場所と合わなかった場所の混在したものとなる。
【０００７】本発明では、電子ビームで走査する前に、
電子ビームと同じ走査領域を走査トンネル顕微鏡１８で
試料の凹凸を測定する。対物レンズから試料台までの距
離は機械的に決まるため、試料の凹凸が測定できれば対
物レンズからの試料表面の距離も一義的に決めることが
できる。そして、この距離が分かれば対物レンズの焦点
位置が分かり、試料表面で最適ビーム径を得ることがで
きる。走査トンネル顕微鏡は、尖鋭化された探針を試料
表面１０Åに近付けて走査し、試料の凹凸を高分解能で
測定する走査型顕微鏡である。（走査型トンネル顕微鏡
の詳細に関しては米国特許4343993 を参照。）走査型ト
ンネル顕微鏡でえられた試料の走査領域の凹凸情報は、
凹凸情報メモリ１３に対物レンズからの距離に変換され
走査順に記憶される。この時、走査トンネル顕微鏡の走
査分解能と電子ビームの走査分解能を等しくし、走査像
も１対１に対応するようにしておく。
電子ビームと同じ走査領域を走査トンネル顕微鏡１８で
試料の凹凸を測定する。対物レンズから試料台までの距
離は機械的に決まるため、試料の凹凸が測定できれば対
物レンズからの試料表面の距離も一義的に決めることが
できる。そして、この距離が分かれば対物レンズの焦点
位置が分かり、試料表面で最適ビーム径を得ることがで
きる。走査トンネル顕微鏡は、尖鋭化された探針を試料
表面１０Åに近付けて走査し、試料の凹凸を高分解能で
測定する走査型顕微鏡である。（走査型トンネル顕微鏡
の詳細に関しては米国特許4343993 を参照。）走査型ト
ンネル顕微鏡でえられた試料の走査領域の凹凸情報は、
凹凸情報メモリ１３に対物レンズからの距離に変換され
走査順に記憶される。この時、走査トンネル顕微鏡の走
査分解能と電子ビームの走査分解能を等しくし、走査像
も１対１に対応するようにしておく。
【０００８】次に電子ビームの走査を実行する。最初に
電子ビームで走査する始点の走査トンネル顕微鏡でえら
れた高さ情報を読みだし、対物制御回路１４に入力す
る。これにより対物レンズは合焦点を行い、その始点に
電子ビーム照射する。次に、凹凸情報メモリのアドレス
を一個進め凹凸情報を読みだし、対物制御回路に入力し
合焦点を実施する。そして、電子ビーム走査を一画素Ｘ
方向に移動させ照射する。順次、凹凸情報メモリの内容
を読みだしては対物制御回路に入力し合焦点を実施し、
電子ビーム走査を実行する。以上の動作を走査領域の終
点まで実行し、発生した二次電子信号を走査と同期して
ブラウン管（図示せず）に輝度変調像として表示する。
又は、二次電子信号を画像メモリに走査と同期して記憶
する。そして、ブラウン管あるいはコンピュータ２１の
ディスプレーに表示する。
電子ビームで走査する始点の走査トンネル顕微鏡でえら
れた高さ情報を読みだし、対物制御回路１４に入力す
る。これにより対物レンズは合焦点を行い、その始点に
電子ビーム照射する。次に、凹凸情報メモリのアドレス
を一個進め凹凸情報を読みだし、対物制御回路に入力し
合焦点を実施する。そして、電子ビーム走査を一画素Ｘ
方向に移動させ照射する。順次、凹凸情報メモリの内容
を読みだしては対物制御回路に入力し合焦点を実施し、
電子ビーム走査を実行する。以上の動作を走査領域の終
点まで実行し、発生した二次電子信号を走査と同期して
ブラウン管（図示せず）に輝度変調像として表示する。
又は、二次電子信号を画像メモリに走査と同期して記憶
する。そして、ブラウン管あるいはコンピュータ２１の
ディスプレーに表示する。
【０００９】以上の動作で一枚の走査像が得られたこと
になる。そして、この走査像は全ての画素において焦点
の合った像である。なお、電子ビームを二次元ＸＹに走
査するために走査制御回路１０からのＸ方向のディジタ
ル信号は、Ｘ走査Ｄ／Ａ変換器９，Ｘ走査アンプ８を経
て走査偏向板２に供給される。Ｙ方向も同じように、Ｙ
走査Ｄ／Ａ変換器１２，Ｙ走査アンプ１１を経て走査偏
向板３に供給される。また、走査制御回路の信号は凹凸
情報メモリ及び、画像メモリに供給され、電子ビームの
走査と同期して凹凸情報や画像情報を読みだす制御信号
として使用する。
になる。そして、この走査像は全ての画素において焦点
の合った像である。なお、電子ビームを二次元ＸＹに走
査するために走査制御回路１０からのＸ方向のディジタ
ル信号は、Ｘ走査Ｄ／Ａ変換器９，Ｘ走査アンプ８を経
て走査偏向板２に供給される。Ｙ方向も同じように、Ｙ
走査Ｄ／Ａ変換器１２，Ｙ走査アンプ１１を経て走査偏
向板３に供給される。また、走査制御回路の信号は凹凸
情報メモリ及び、画像メモリに供給され、電子ビームの
走査と同期して凹凸情報や画像情報を読みだす制御信号
として使用する。
【００１０】尚、本発明は凹凸情報の検出として、走査
型トンネル顕微鏡を採用したが、他の手段、例えば、反
射電子や二次電子、あるいは光などにより高さの情報を
検出できるものであれば何でも良い。これらの手段によ
り、あらかじめ試料の凹凸を測定し、電子ビームの走査
領域と同じ領域の凹凸情報を凹凸情報入力部１４より、
凹凸情報メモリに記憶してやれば同じことが実現でき
る。
型トンネル顕微鏡を採用したが、他の手段、例えば、反
射電子や二次電子、あるいは光などにより高さの情報を
検出できるものであれば何でも良い。これらの手段によ
り、あらかじめ試料の凹凸を測定し、電子ビームの走査
領域と同じ領域の凹凸情報を凹凸情報入力部１４より、
凹凸情報メモリに記憶してやれば同じことが実現でき
る。
【００１１】
【発明の効果】本発明の方法を用いると走査形顕微鏡で
問題となる、一枚の走査像で焦点の合った場所と合わな
い場所が混在するようなことが無くなり、全ての走査領
域において最適電子ビーム径で走査した走査像を得るこ
とができる。従って、試料の観察領域全体を一回の走査
で走査像を得て記憶すれば、その任意の高倍像は再度の
走査なしに得られることになる。
問題となる、一枚の走査像で焦点の合った場所と合わな
い場所が混在するようなことが無くなり、全ての走査領
域において最適電子ビーム径で走査した走査像を得るこ
とができる。従って、試料の観察領域全体を一回の走査
で走査像を得て記憶すれば、その任意の高倍像は再度の
走査なしに得られることになる。
【図１】本発明の実施例を示す図である。
１…電子ビーム、２…走査偏向板（Ｘ）、３…走査偏向
板（Ｙ）、４…試料、５…走査領域、６…二次電子検出
器、７…信号Ａ／Ｄ変換器、８…Ｘ走査アンプ、９…Ｘ
走査Ｄ／Ａ変換器、１０…走査制御回路、１１…Ｙ走査
アンプ、１２…Ｙ走査Ｄ／Ａ変換器、１３…対物レン
ズ、１４…対物レンズ制御回路、１５…凹凸情報メモ
リ、１６…凹凸情報入力部、１７…凹凸検出回路、１８
…走査トンネル顕微鏡、１９…二次電子、２０…画像メ
モリ、２１…コンピュータ。
板（Ｙ）、４…試料、５…走査領域、６…二次電子検出
器、７…信号Ａ／Ｄ変換器、８…Ｘ走査アンプ、９…Ｘ
走査Ｄ／Ａ変換器、１０…走査制御回路、１１…Ｙ走査
アンプ、１２…Ｙ走査Ｄ／Ａ変換器、１３…対物レン
ズ、１４…対物レンズ制御回路、１５…凹凸情報メモ
リ、１６…凹凸情報入力部、１７…凹凸検出回路、１８
…走査トンネル顕微鏡、１９…二次電子、２０…画像メ
モリ、２１…コンピュータ。
Claims (4)
- 【請求項１】荷電粒子線または光を収束する収束手段と
収束した該荷電粒子線又は光を試料上を走査する手段
と、該荷電粒子線または光により該試料から二次的に発
生した荷電粒子または光を検知する手段と、該試料上を
走査する領域の試料の高さ情報を検知する手段と、各走
査画素あるいは数個の走査画素間で、高さ情報検知手段
でえた情報に基づいて、対物レンズの焦点位置を制御す
る手段、該試料上を走査した領域を走査像として表示あ
るいは、記憶する手段とを具備したことを特徴とする走
査形顕微鏡。 - 【請求項２】前記対物レンズの焦点位置の制御が、あら
かじめ取得された高さ情報に基づいてなされることを特
徴とする請求項１記載の走査形顕微鏡。 - 【請求項３】走査領域の試料の高さ情報を検出する手段
として、走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）の測定結果を
もちいることを特徴とする請求項１記載の走査形顕微
鏡。 - 【請求項４】走査した領域を走査像として記憶する手段
内の一画素の試料に対応する寸法が、走査する一次荷電
粒子線又は光の最適ビーム径と一致していることを特徴
とする請求項１記載の走査形顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18655092A JPH0636726A (ja) | 1992-07-14 | 1992-07-14 | 走査形顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18655092A JPH0636726A (ja) | 1992-07-14 | 1992-07-14 | 走査形顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0636726A true JPH0636726A (ja) | 1994-02-10 |
Family
ID=16190479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18655092A Pending JPH0636726A (ja) | 1992-07-14 | 1992-07-14 | 走査形顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0636726A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001118537A (ja) * | 1999-10-19 | 2001-04-27 | Hitachi Ltd | ビーム走査形検査装置 |
| JP2007248501A (ja) * | 2006-03-13 | 2007-09-27 | Horon:Kk | フォーカス調整方法およびフォーカス調整装置 |
| JP2014529839A (ja) * | 2011-07-26 | 2014-11-13 | 中国科学院物理研究所 | ナノパターン化及び超広帯域電磁特性測定システム |
-
1992
- 1992-07-14 JP JP18655092A patent/JPH0636726A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001118537A (ja) * | 1999-10-19 | 2001-04-27 | Hitachi Ltd | ビーム走査形検査装置 |
| JP2007248501A (ja) * | 2006-03-13 | 2007-09-27 | Horon:Kk | フォーカス調整方法およびフォーカス調整装置 |
| JP2014529839A (ja) * | 2011-07-26 | 2014-11-13 | 中国科学院物理研究所 | ナノパターン化及び超広帯域電磁特性測定システム |
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