JPH0658795B2 - ダイナミックフォーカス回路 - Google Patents

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（以下、ＳＥＭと称す）の
ダイナミックフォーカス回路に係り、特に、試料を傾斜
させたまま対物レンズのポールピースと試料間の距離
（以下、この距離をＷＤ（WORKING DISTANNCE）と称
す）を変化させても、試料の全面で焦点合わせを行える
ダイナミックフォーカス回路に関するものである。

［従来の技術］ ＳＥＭにおいては、第２図に示すように、試料をある角
度θ（θ≠０）だけ傾斜させて観察することがある。第
２図において、試料２６は、光軸に対して直角ではな
く、角度θで配置されている。電子ビーム２１は、第１
走査コイル２２、第２走査コイル２３により、水平、垂
直方向に走査され、ダイナミックフォーカスコイル２
４、対物レンズコイル２５により試料２６の全面でフォ
ーカスされるようになされて、試料２６の表面の所定の
範囲を二次元的に走査する。このとき、ダイナミックフ
ォーカスコイル２４には、第１、第２の走査コイル２
２、２３に供給される走査信号を試料２６の傾斜角θに
対応して振幅変調した信号が供給されている。このこと
により、試料２６が傾斜していても全面で焦点が合った
画像を得ることができるものである。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来のダイナミックフォーカス回路が有
効に機能するためには、試料の傾斜方向と電子ビームの
走査方向が一致している必要があり、ＷＤを変えた場合
には、その都度電子ビームの走査方向を試料の傾斜方向
に一致させる作業が不可欠であり、操作が面倒であっ
た。つまり、ＳＥＭで試料を観察するときには、試料の
大きさ等種々の条件によりＷＤ、即ち対物レンズのポー
ルピースと試料間の距離を変更することがあるが、ＷＤ
を変更するとフォーカスを合わせるために対物レンズコ
イルに供給する励磁電流を変更なければならない。とこ
ろが、対物レンズコイルの励磁電流を変更すると、電子
ビームの走査方向が変わり、電子ビームの走査方向が試
料の傾斜方向と一致しなくなる結果、ダイナミックフォ
ーカスが機能しなくなるのである。

そのため、従来では、ＷＤを変更する度に、いわゆるラ
スターローテーションを行い、電子ビームの走査方向を
試料の傾斜方向と一致させる操作が必要となり、操作性
が劣るものであった。

本発明は、上記の課題を解決するものであって、試料を
傾斜させたままＷＤを変更しても試料の全面でフォーカ
スの合ったＳＥＭ像を得ることができるダイナミックフ
ォーカス回路を提供することを目的とするものである。

［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、本発明のダイナミックフ
ォーカス回路は、水平走査信号の振幅をワーキングディ
スタンスに応じて変調する第１の回路と、垂直走査信号
の振幅をワーキングディスタンスに応じて変調する第２
の回路と、前記第１の回路の出力と前記第２の回路の出
力を合成する第３の回路と、前記第３の回路の出力の振
幅を試料の傾斜角に応じて変調する第４の回路と、前記
第４の回路の出力をダイナミックフォーカスに供給する
第５の回路とを具備することを特徴とする。

［作用および発明の効果］ 本発明によれば、ＷＤ値に対応して、水平、垂直の走査
信号の振幅を調整した信号を生成し、当該信号を合成し
てダイナミックフォーカスコイルに供給するので、自動
的に、試料の全面で焦点が合ったＳＥＭ像を得ることが
できるものである。また、ダイナミックフォーカスコイ
ルに供給する電流を倍率に応じて変化させることも可能
になされているので、倍率を変更しても最適なＳＥＭ像
を得ることができるものである。

［実施例］ 以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。

第１図は本発明に係るダイナミックフォーカス回路の１
実施例の構成を示す図であり、図中、１，２はＲＯＭ、
３，４は乗算器、５は加算器、６は乗算器、７は駆動回
路、８はダイナミックフォーカスコイル、９は可変抵抗
器、１０は本発明に係るダイナミックフォーカス回路の
動作の全てを統括する制御装置である。

第１図の構成において、ＲＯＭ１、２はＷＤ値が入力さ
れ、ＲＯＭ１からは当該ＷＤ値に対応した余弦値が、Ｒ
ＯＭ２からは当該ＷＤ値に対応した正弦値がそれぞれ出
力される。このようにＷＤ値を正弦値、余弦値に対応さ
せるためには、例えば、ＷＤレンジの中間点を基準とし
て０゜とし、ＷＤの最大値を＋１８０゜、最小値を−１
８０゜とすればよい。また、ＷＤ値は対物レンズに供給
する励磁電流の値から求めることができる。即ち、ＷＤ
を変更した場合にオートフォーカスを行うようにする
と、自動的に当該ＷＤに対する対物レンズコイルの励磁
電流が決定されるが、当該励磁電流はＷＤ値に対応する
ものであるから、制御装置１０はＷＤ値を知ることがで
きるのであり、得られたＷＤ値をＡ／Ｄ変換してＲＯＭ
１、２に入力するのである。このようにして得られたco
sα、sinαは、それぞれ乗算器３、４に入力される。乗
算器３ではcosαと水平走査信号Ｈの乗算が行われ、乗
算器４ではsinαと垂直走査信号Ｖの乗算が行われる。
なお、これらの乗算器３、４は乗算型のＤ／Ａ変換器で
構成することができる。乗算器３、４の出力は加算器５
に入力され、（Ｖsinα−Ｈcosα）が出力される。当該
出力は乗算器６に入力され、試料の傾斜角θに応じて振
幅が制御され、Ａ（Ｖsinα−Ｈcosα）が出力される。
当該出力は、駆動回路７に入力され、電圧−電流変換が
行われてダイナミックフォーカスコイル８に供給され
る。可変抵抗器９は倍率によってその値が可変されるも
のであり、当該抵抗値をＲとすると、ダイナミックフォ
ーカスコイル８に供給される励磁電流の値は、 Ａ（Ｖsinα−Ｈcosα）／Ｒ となる。これは、倍率が変わるとフォーカスの状態も変
化するのに対応して行う処理である。なお、可変抵抗値
９の抵抗値の調整はオペレータがＳＥＭ像を観察しなが
ら手動で行うようにしてもよく、制御装置１０は倍率を
知ることができるので、制御装置１０が自動的に行って
もよいものである。また、試料の傾斜角θに応じた振幅
の調整についても、オペレータがＳＥＭ像を観察しなが
ら手動で行ってもよいし、周知の方法で傾斜角を測定
し、その結果に基づいて制御装置１０が自動的に行うよ
うにしてもよいものである。

なお、乗算器３、４に入力される水平走査信号、垂直走
査信号の振幅は、電子ビームの加速電圧、ＷＤ値、倍率
値に基づいて最適な動作を行うような値となされている
ことは言うまでもない。

以上の説明から明らかなように、本発明においては、Ｓ
ＥＭ像の回転は行っていないので、ＷＤ値の変更に伴っ
て得られるＳＥＭ像は回転するが、試料の全面でフォー
カスが合ったＳＥＭ像を得ることができるものである。

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。

例えば、ＷＤ値を検出する方法としては、試料を光軸方
向に移動させる機構にポテンショメータを連動させ、制
御装置が当該ポテンショメータの値を取り込んで検出す
ることも可能であり、また同様に、試料を光軸方向に移
動させる機構にロータリーエンコーダを連動させ、制御
装置が当該ロータリーエンコーダから出力されるパルス
数をカウントすることで検出することも可能である。特
に、これらの方法によれば、検出したＷＤ値より対物レ
ンズコイルに供給する励磁電流を求めることができる。
なぜなら、上述したように、対物レンズコイルに供給さ
れる励磁電流はＷＤ値に対応したものだからである。

また、上記の実施例では、ＷＤ値を余弦値、正弦値に変
換したが、要するに、水平走査信号および垂直走査信号
の振幅をＷＤ値に対応した値とすればよいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るダイナミックフォーカス回路の１
実施例の構成を示す図、第２図はＳＥＭの光学系の概要
を示す図である。 １，２……ＲＯＭ、３，４……乗算器、５……加算器、
６……乗算器、７……駆動回路、８……ダイナミックフ
ォーカスコイル、９……可変抵抗器、１０……制御装
置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水平走査信号の振幅をワーキングディスタ
   ンスに応じて変調する第１の回路と、垂直走査信号の振
   幅をワーキングディスタンスに応じて変調する第２の回
   路と、前記第１の回路の出力と前記第２の回路の出力を
   合成する第３の回路と、前記第３の回路の出力の振幅を
   試料の傾斜角に応じて変調する第４の回路と、前記第４
   の回路の出力をダイナミックフォーカスコイルに供給す
   る第５の回路とを具備することを特徴とするダイナミッ
   クフォーカス回路。