JPH09204894A - Electron beam micro analyzer - Google Patents

Electron beam micro analyzer

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JPH09204894A
JPH09204894A JP1053596A JP1053596A JPH09204894A JP H09204894 A JPH09204894 A JP H09204894A JP 1053596 A JP1053596 A JP 1053596A JP 1053596 A JP1053596 A JP 1053596A JP H09204894 A JPH09204894 A JP H09204894A
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JP
Japan
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light
control
axis
sample
tilt
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP1053596A
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Japanese (ja)
Inventor
Taketoshi Noji
健俊 野地
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Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH09204894A publication Critical patent/JPH09204894A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain the sufficient quantity of light required to auto-focus control by feedback controlling with a slope correction means and making the sample surface vertical to an optical axis in an auto-focus. SOLUTION: When the quantity of light is judged as insufficient for auto- focus control in the judgement of the quantity of light, a control device 5 performs inclination correction control to supply the required quantity of light to a CCD camera 4. A detector 71 has detecting regions 71a-71d in positive and negative directions of the X axis and Y axis directions, and outputs a signal indicating the distance to each axis direction from the center. An inclination correction control circuit 53 generates an inclination correcting signal based on the outputted signal, and corrects the sample 1 horizontally with a gyro mechanism 21. When the sufficient quantity of light required for auto- focus control is obtained, an auto-focus detecting circuit 51 receives the photo image of the CCD camera, and focuses the image through a Z direction control circuit 52 by driving an XYZ stage. The sample surface is horizontally set in real time, and a microscope with high reflection efficiency can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電子線マイクロア
ナライザに関し、特に電子線マイクロアナライザの光学
顕微鏡のオートフォーカス制御に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron beam microanalyzer, and more particularly to autofocus control of an optical microscope of an electron beam microanalyzer.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子線マイクロアナライザは試料表面の
観察を行う光学顕微鏡を備え、試料表面の像を観察して
分析位置の決定等を行っている。光学顕微鏡の焦点調節
は、オートフォーカス制御によって試料を載せている試
料台を移動することによって行っている。通常、このオ
ートフォーカス制御は、試料から得られる光学像をCC
Dカメラ等の受光装置により受像し、該受像信号に基づ
いて最適な焦点が得られるようXYZステージを光軸方
向(Z軸方向)に駆動して行っている。
2. Description of the Related Art An electron beam microanalyzer is equipped with an optical microscope for observing the surface of a sample and observes an image of the surface of the sample to determine the analysis position. Focus adjustment of the optical microscope is performed by moving the sample table on which the sample is placed by autofocus control. Normally, this autofocus control uses an optical image obtained from the sample in CC
An image is received by a light receiving device such as a D camera, and the XYZ stage is driven in the optical axis direction (Z axis direction) so that an optimum focus can be obtained based on the received image signal.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来の電子線マイクロ
アナライザにおいて、試料表面が傾斜している場合にオ
ートフォーカス制御が十分に行われないという問題点が
ある。光学顕微鏡のオートフォーカス制御では試料表面
から反射して得られる光学像に基づいて制御を行うた
め、反射光量が少なくCCDカメラが受光する光量が少
ない場合には、十分なオートフォーカス動作を行うこと
が困難となる。
In the conventional electron beam microanalyzer, there is a problem that the autofocus control is not sufficiently performed when the sample surface is inclined. In the autofocus control of the optical microscope, control is performed based on the optical image obtained by reflecting from the sample surface. Therefore, when the amount of reflected light is small and the amount of light received by the CCD camera is small, a sufficient autofocus operation can be performed. It will be difficult.

【0004】分析試料面は必ずしも照射光の光軸に対し
て垂直ではなく傾斜している場合がある。この照射光光
軸に対する傾斜角度が小さくなると、試料面上で反射さ
れる反射光量は減少し、オートフォーカス制御が困難と
なる。図9は分析試料面の傾斜を説明するための図であ
る。
The analysis sample surface may not necessarily be perpendicular to the optical axis of the irradiation light but may be inclined. When the tilt angle with respect to the optical axis of the irradiation light becomes smaller, the amount of reflected light reflected on the sample surface decreases, making it difficult to perform autofocus control. FIG. 9 is a diagram for explaining the inclination of the analysis sample surface.

【0005】図9(a)において、試料台2上の試料1
の表面が照射光光軸(Z軸)に対して垂直である場合に
は、試料面上で反射された反射光は照射光光軸方向に反
射される。光軸上に設置されたCCDカメラ等の受光手
段は、この反射光を受光してオートフォーカス制御を行
う。これに対して、図9(b)に示すように、試料1の
分析試料面が照射光光軸に対して傾斜している場合に
は、試料面上で反射された反射光は照射光光軸方向から
ずれた方向に反射され、受光手段はこの反射光を受光す
ることができず、オートフォーカス制御を行うことが困
難となる。
In FIG. 9A, the sample 1 on the sample table 2 is
When the surface of is perpendicular to the optical axis of the irradiation light (Z axis), the reflected light reflected on the sample surface is reflected in the optical axis direction of the irradiation light. A light receiving means such as a CCD camera installed on the optical axis receives the reflected light and performs autofocus control. On the other hand, as shown in FIG. 9B, when the analysis sample surface of the sample 1 is inclined with respect to the irradiation light optical axis, the reflected light reflected on the sample surface is the irradiation light light. The light is reflected in a direction deviated from the axial direction, and the light receiving means cannot receive the reflected light, which makes it difficult to perform autofocus control.

【0006】そこで、本発明は前記した従来の電子線マ
イクロアナライザの問題点を解決し、電子線マイクロア
ナライザのオートフォーカス制御において、オートフォ
ーカス制御に要する十分な光量が得られるよう、試料の
傾斜補正を行うことができる電子線マイクロアナライザ
を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention solves the problems of the conventional electron beam microanalyzer described above, and in the autofocus control of the electron beam microanalyzer, the inclination correction of the sample is performed so that a sufficient light amount required for the autofocus control can be obtained. It is an object of the present invention to provide an electron beam microanalyzer capable of performing.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも光
軸方向の移動制御が可能な試料ステージと、前記試料ス
テージの光軸方向上に光学的焦点位置を有する光学顕微
鏡とを備え、光学顕微鏡像に基づく試料ステージの移動
によって焦点位置を制御するオートフォーカス制御手段
を備えた電子線マイクロアナライザにおいて、試料を光
軸に対して傾斜可能とする傾斜機構と、試料面を光軸に
対して垂直とするフィードバック制御を傾斜機構にかけ
る傾斜補正手段とを備えることによって、試料の傾斜補
正を行ってオートフォーカス制御に要する十分な光量が
得るものである。
The present invention comprises an optical microscope having at least a sample stage whose movement can be controlled in the optical axis direction, and an optical microscope having an optical focus position on the optical axis direction of the sample stage. In an electron beam microanalyzer equipped with an autofocus control means for controlling the focus position by moving the sample stage based on the image, an inclination mechanism that allows the sample to incline with respect to the optical axis and a sample surface perpendicular to the optical axis. By providing the tilt correction means for applying the feedback control to the tilt mechanism, the tilt correction of the sample is performed and a sufficient light amount required for the autofocus control is obtained.

【0008】電子線マイクロアナライザにおける光学顕
微鏡のオートフォーカス制御において、オートフォーカ
ス制御を行うのに十分な光量が得られない場合には、傾
斜補正手段によって傾斜機構をフィードバック制御し
て、試料面が光軸に対して垂直となるよう制御を行う。
この制御によって図9(c)に示すよう試料面が光軸に
対して垂直となると、オートフォーカス制御手段はオー
トフォーカス制御を行うのに十分な光量が得ることがで
きる。これによって、オートフォーカス制御手段は、オ
ートフォーカス制御によって自動で光学顕微鏡の焦点位
置合わせを行うことができる。
In the autofocus control of the optical microscope in the electron beam microanalyzer, when a sufficient light quantity for performing the autofocus control cannot be obtained, the tilt correction means feedback-controls the tilt mechanism so that the sample surface is illuminated. Control is performed so that it is perpendicular to the axis.
By this control, when the sample surface becomes perpendicular to the optical axis as shown in FIG. 9C, the autofocus control means can obtain a sufficient amount of light for performing the autofocus control. As a result, the autofocus control means can automatically adjust the focus position of the optical microscope by the autofocus control.

【0009】本発明の第1の実施態様は、傾斜補正手段
は試料面の傾斜量および傾斜方向を検出する検出手段を
備え、この検出手段から得られる検出量および検出方向
に基づいて、光軸からのずれが減少するよう傾斜機構に
フィードバック制御をかけるものであり、この試料面の
傾斜補正によって、オートフォーカス制御手段は試料面
からオートフォーカス制御を行うのに十分な量の反射光
を得ることができる。
In the first embodiment of the present invention, the tilt correction means includes a detection means for detecting the tilt amount and the tilt direction of the sample surface, and the optical axis is detected based on the detection amount and the detection direction obtained from this detection means. Feedback control is applied to the tilt mechanism so that the deviation from the sample surface is reduced. By this tilt correction of the sample surface, the autofocus control means obtains a sufficient amount of reflected light from the sample surface for performing the autofocus control. You can

【0010】本発明の第2の実施態様は、試料面の傾斜
量および傾斜方向を検出する検出手段は試料面上からの
反射光を受光する受光手段を備え、試料面が光軸と垂直
なときの受光手段上の光点から検出光点までの距離から
傾斜量を求め、検出光点の方向から傾斜方向を検出する
ものである。
In the second embodiment of the present invention, the detecting means for detecting the inclination amount and the inclination direction of the sample surface includes a light receiving means for receiving the reflected light from the sample surface, and the sample surface is perpendicular to the optical axis. At this time, the tilt amount is obtained from the distance from the light spot on the light receiving means to the detection light spot, and the tilt direction is detected from the direction of the detection light spot.

【0011】また、本発明の第3の実施態様は、検出手
段中の受光手段はX軸方向およびY軸方向に4分割され
た受光面を備え、何れの分割面において受光するかによ
り傾斜方向を検出する構成とすることができる。
According to a third embodiment of the present invention, the light receiving means in the detecting means has a light receiving surface divided into four in the X-axis direction and the Y-axis direction, and the inclination direction depends on which divided surface the light is received. Can be detected.

【0012】さらに、本発明の第4の実施態様は、検出
手段中の受光手段は、試料面が光軸と垂直なときの受光
手段上の光点を中心とする同心円と、該光点を中心とし
て任意の角度で分割された扇形とで分割された複数の画
素により構成することができ、受光した画素から傾斜量
および傾斜方向を検出することができる。
Further, according to a fourth embodiment of the present invention, the light receiving means in the detecting means includes a concentric circle centered on a light spot on the light receiving means when the sample surface is perpendicular to the optical axis, and the light spot. It can be configured by a plurality of pixels divided into a fan shape divided at an arbitrary angle as a center, and an inclination amount and an inclination direction can be detected from the received light pixel.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照しながら詳細に説明する。本発明の実施の形態の構
成例について、図1を用いて説明する。図1は本発明の
電子線マイクロアナライザの一実施形態の構成を説明す
るブロック図である。図1において、試料1は、試料台
を構成する傾斜機構2上に取付けられ、さらに該傾斜機
構2は少なくとも光軸方向に移動可能な試料ステージ3
上に支持されている。試料ステージ3はXYZステージ
により構成することができ、制御装置5によってX軸,
Y軸方向およびZ軸方向への移動制御が可能であり、通
常X軸,およびY軸方向の移動によって試料面上の分析
点の移動を行い、また、Z軸方向の移動によってオート
フォーカス制御を行う。このオートフォーカス制御は、
制御装置5側あるいは別個に用意した光源からハーフミ
ラー11,13を通して試料1上を照射し、該試料面の
光像を再びハーフミラー13,11を通してCCDカメ
ラ4により検出し、検出信号に基づいて制御装置5から
試料ステージ3側のZ軸を制御して行われる。なお、こ
のオートフォーカス制御は、電子線マイクロアナライザ
の光学顕微鏡系において周知であるため、詳細は省略す
る。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. A configuration example of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram illustrating the configuration of an embodiment of an electron beam microanalyzer of the present invention. In FIG. 1, a sample 1 is mounted on a tilt mechanism 2 that constitutes a sample stage, and the tilt mechanism 2 is a sample stage 3 that is movable at least in the optical axis direction.
Supported above. The sample stage 3 can be configured by an XYZ stage, and the controller 5 controls the X axis,
Movement control in the Y-axis direction and Z-axis direction is possible. Normally, movement in the X-axis and Y-axis directions moves the analysis point on the sample surface, and movement in the Z-axis direction controls autofocus. To do. This autofocus control is
The sample 1 is irradiated from the control device 5 side or a separately prepared light source through the half mirrors 11 and 13, and the optical image of the sample surface is detected again by the CCD camera 4 through the half mirrors 13 and 11, and based on the detection signal. This is performed by controlling the Z axis on the sample stage 3 side from the control device 5. Since this autofocus control is well known in the optical microscope system of the electron beam microanalyzer, its details are omitted.

【0014】さらに、本発明の電子線マイクロアナライ
ザは、このオートフォーカス制御において、CCDカメ
ラ4が検出する光量がオートフォーカス制御を行うのに
十分な光量となるよう光量を補償するための構成を備え
ている。この光量を補償するための機構は、試料1を光
軸9に対して傾斜可能とする傾斜機構2と、試料面を光
軸9に対して垂直とするようフィードバック制御を傾斜
機構2にかける傾斜補正手段とから構成される。この傾
斜補正手段は、試料1に光を照射するためのレーザ光源
6と、試料1からの反射光を検出する検出器7と、検出
器7の検出信号に基づいたフィードバック信号を傾斜機
構2に出力する制御装置5(ここでは、オートフォーカ
ス制御のための制御装置を含めて示している)とから構
成することができる。
Further, the electron beam microanalyzer of the present invention is provided with a structure for compensating the amount of light detected by the CCD camera 4 so that the amount of light detected by the CCD camera 4 is sufficient in performing the autofocus control. ing. The mechanism for compensating for this light quantity includes a tilt mechanism 2 that allows the sample 1 to tilt with respect to the optical axis 9 and a tilt mechanism that performs feedback control on the tilt mechanism 2 so that the sample surface is perpendicular to the optical axis 9. Compensation means. This tilt correction means supplies a laser light source 6 for irradiating the sample 1 with light, a detector 7 for detecting reflected light from the sample 1, and a feedback signal based on a detection signal of the detector 7 to the tilt mechanism 2. It can be configured with an output control device 5 (here, a control device for autofocus control is also included).

【0015】制御装置5から傾斜機構2への傾斜補正制
御信号は、傾斜機構2の傾斜量(傾斜角度θ)および傾
斜方向αに係わる信号を含み、これによって、試料1の
面を光軸9に対して垂直となるよう制御する。
The tilt correction control signal from the control device 5 to the tilt mechanism 2 includes signals relating to the tilt amount (tilt angle θ) and tilt direction α of the tilt mechanism 2, whereby the surface of the sample 1 is moved to the optical axis 9. Control to be perpendicular to.

【0016】なお、図1に示す構成では、傾斜検出の精
度を向上させるために、レーザ光源6を用いて照射光の
発散の少なくい光を試料1に照射しているが、その他の
光源を用いることもできる。また、図1の構成では、オ
ートフォーカス制御と傾斜補正制御(光量制御)とを共
通の制御装置5により制御する構成を示しているが、そ
れぞれ別個の制御装置により構成することもできる。
In the structure shown in FIG. 1, in order to improve the accuracy of inclination detection, the laser light source 6 is used to irradiate the sample 1 with light with a small divergence of the irradiation light, but other light sources are used. It can also be used. Further, in the configuration of FIG. 1, the autofocus control and the tilt correction control (light amount control) are controlled by the common control device 5, but they may be configured by separate control devices.

【0017】次に、図1に示した構成の電子線マイクロ
アナライザにおいて、オートフォーカス制御について図
2を用いて説明し、傾斜補正制御について図3を用いて
説明する。なお、図2および図3中に示す光路は各制御
に係わる部分のみを示し、他の制御に係わる光路は省略
して示している。
Next, in the electron beam microanalyzer having the configuration shown in FIG. 1, autofocus control will be described with reference to FIG. 2, and tilt correction control will be described with reference to FIG. The optical paths shown in FIGS. 2 and 3 show only the parts related to each control, and the optical paths related to other controls are omitted.

【0018】オートフォーカス制御は、図2に示すよう
に制御装置5側からハーフミラー11,13を通して試
料1を照射し、試料面で反射した光を再びハーフミラー
13,11を通してCCDカメラ4によって検出する。
制御装置5は、このCCDカメラ4で受けた光像の主に
光量変化に基づいて、試料ステージの光軸方向上にある
光学的焦点位置が合焦するように試料ステージ3に対し
てZ軸方向の制御信号を送ってオートフォーカス制御を
行う。
In the autofocus control, as shown in FIG. 2, the sample 1 is irradiated from the control device 5 side through the half mirrors 11 and 13, and the light reflected on the sample surface is again detected by the CCD camera 4 through the half mirrors 13 and 11. To do.
The control device 5 uses the Z axis with respect to the sample stage 3 so that the optical focus position on the optical axis direction of the sample stage is focused on the basis of mainly the change in the light amount of the light image received by the CCD camera 4. A direction control signal is sent to perform autofocus control.

【0019】これに対して、傾斜補正制御は、図3に示
すようにレーザ光源6からハーフミラー12,13を通
して試料を照射し、試料面で反射した光をハーフミラー
13を通して検出器7によって検出する。制御装置5
は、この検出器7で受けた反射光の検出器7上の位置に
基づいて、試料面の光軸9に対する傾斜量(θ)と傾斜
方向(α)についての情報を求め、試料面が光軸9に対
して垂直とする傾斜補正信号を傾斜機構2に送って傾斜
補正制御を行う。
On the other hand, in the tilt correction control, as shown in FIG. 3, the sample is irradiated from the laser light source 6 through the half mirrors 12 and 13, and the light reflected on the sample surface is detected by the detector 7 through the half mirror 13. To do. Control device 5
Based on the position of the reflected light received by the detector 7 on the detector 7, the information about the inclination amount (θ) and the inclination direction (α) of the sample surface with respect to the optical axis 9 is obtained. A tilt correction signal that is perpendicular to the axis 9 is sent to the tilt mechanism 2 to perform tilt correction control.

【0020】傾斜補正制御によって試料面は光軸9に対
して垂直となるよう制御される。試料面が傾斜している
ためにオートフォーカス制御でのCCDカメラ4が受け
る光量が不十分である場合には、この傾斜補正制御を行
うことによって、CCDカメラ4はオートフォーカス制
御を行うのに十分な光量を得え、オートフォーカス制御
が可能となる。
By the tilt correction control, the sample surface is controlled to be perpendicular to the optical axis 9. When the amount of light received by the CCD camera 4 in the autofocus control is insufficient because the sample surface is tilted, the CCD camera 4 is sufficient to perform the autofocus control by performing this tilt correction control. It is possible to obtain a large amount of light and to perform auto focus control.

【0021】次に、図4のフローチャートを用いて、オ
ートフォーカス制御および傾斜補正制御を行う手順につ
いて説明する。電子線マイクロアナライザにおける光学
顕微鏡が光学像を求める場合、制御装置5ははじめにオ
ートフォーカス制御を行うのに十分な光量が得られてい
る否かの判定を行う。この光量判定は、例えば、オート
フォーカス制御が可能な光量範囲をあらかじめ設定して
おき、CCDカメラ4が受光した光量が該設定範囲内か
否かを判定することにより行うことができる(ステップ
S1)。
Next, the procedure for performing the autofocus control and the tilt correction control will be described with reference to the flowchart of FIG. When the optical microscope in the electron beam microanalyzer obtains an optical image, the control device 5 first determines whether or not a sufficient amount of light for performing autofocus control is obtained. This light amount determination can be performed, for example, by presetting a light amount range in which autofocus control is possible and determining whether the light amount received by the CCD camera 4 is within the set range (step S1). .

【0022】この光量判定において、オートフォーカス
制御を行うのに十分な光量である場合には、制御装置5
は通常のオートフォーカス制御を行う(ステップS
2)。
In this light amount determination, if the light amount is sufficient for performing the autofocus control, the control device 5
Performs normal autofocus control (step S
2).

【0023】一方、ステップS1の光量判定においてオ
ートフォーカス制御を行うのに十分な光量でない場合
に、光量が不足しているときには(ステップS3)、制
御装置5は傾斜補正制御を行って、CCDカメラ4に十
分な光量の反射光を照射してオートフォーカスが可能な
光量とし(ステップS4)、他方、光量が過剰であると
きには(ステップS3)、制御装置5はCCDカメラの
感度調整等のその他の調整を行って、オートフォーカス
が可能な光量とする(ステップS5)。
On the other hand, when the amount of light is not sufficient for performing the autofocus control in the light amount determination in step S1 and the amount of light is insufficient (step S3), the control device 5 performs tilt correction control and the CCD camera. 4 is irradiated with a sufficient amount of reflected light to make it possible to perform autofocusing (step S4). On the other hand, when the amount of light is excessive (step S3), the control device 5 causes the CCD camera to perform other adjustments such as sensitivity adjustment. The amount of light is adjusted so that autofocus is possible (step S5).

【0024】なお、ステップS3およびステップS4の
処理は、複数回行うこともあるいは1回の処理の後にオ
ートフォーカス制御に進ませることもできる。通常、1
回の傾斜補正制御によって、オートフォーカスが可能な
光量範囲に設定することができる。
The processes of steps S3 and S4 can be carried out a plurality of times, or the autofocus control can be proceeded to after one process. Usually 1
By performing the tilt correction control once, it is possible to set the light amount range in which auto focus is possible.

【0025】次に、試料面の傾斜量(傾斜角度θ)と傾
斜方向(α)について、図5を用いて説明する。図5
(a)は試料面が光軸(図中のZ軸)に垂直な場合であ
り、このときにはCCDカメラ4に対してオートフォー
カス制御に十分な光量の反射光が照射される。これに対
して、図5(b)〜図5(d)は試料面が光軸に対して
傾斜した場合を示している。なお、図5(b)〜図5
(d)では、X軸およびY軸が正の試料面のみを示し、
その他の面は省略して示している。
Next, the tilt amount (tilt angle θ) and tilt direction (α) of the sample surface will be described with reference to FIG. FIG.
(A) is a case where the sample surface is perpendicular to the optical axis (Z axis in the figure), and at this time, the CCD camera 4 is irradiated with reflected light of a sufficient light amount for autofocus control. On the other hand, FIGS. 5B to 5D show the case where the sample surface is inclined with respect to the optical axis. 5 (b) to FIG.
In (d), only the sample surface where the X axis and the Y axis are positive is shown.
Other aspects are omitted.

【0026】図5(b)は試料面がX軸方向に傾斜した
場合であり、傾斜方向を表すαの角度は0であり、その
傾斜量は傾斜角度θによって表され、図5(d)は試料
面がY軸方向に傾斜した場合であり、傾斜方向を表すα
の角度はπ/2であり、その傾斜量は傾斜角度θによっ
て表される。また、図5(c)は試料面がX軸方向とY
軸方向の間で傾斜した場合であり、傾斜方向を表すαの
角度は0<α<π/2にあり、その傾斜量は傾斜角度θ
によって表される。図5(b)〜図5(d)に示す傾斜
した試料面にZ軸方向から光が入射されると、反射光は
垂直な軸を中心として入射光と対称な方向に進むため、
検出器では試料面の傾斜方向および傾斜量に応じた位置
に照射される。
FIG. 5B shows the case where the sample surface is tilted in the X-axis direction, the angle α representing the tilt direction is 0, and the tilt amount is represented by the tilt angle θ, and FIG. Is the case where the sample surface is tilted in the Y-axis direction, and α representing the tilt direction
Is π / 2, and its inclination amount is represented by an inclination angle θ. In addition, in FIG. 5C, the sample surface is in the X-axis direction and Y direction.
In the case of tilting between the axial directions, the angle α representing the tilting direction is 0 <α <π / 2, and the tilt amount is the tilt angle θ.
Represented by When light is incident on the inclined sample surface shown in FIGS. 5B to 5D from the Z-axis direction, the reflected light proceeds in a direction symmetrical to the incident light about the vertical axis.
The detector irradiates the sample surface at a position corresponding to the tilt direction and the tilt amount.

【0027】次に、図6を用いて検出器における反射光
の位置を説明し、図7を用いて検出器における反射光の
位置と試料面の傾斜状態との関係を説明する。図6
(a)において、点Pは検出器上における反射光の照射
位置を示し、試料面がZ軸に対して傾斜している場合に
は、その傾斜の方向は例えばX軸からωの角度で表さ
れ、傾斜量はZ軸の軸心からの距離dによって表され
る。また、検出器がX軸およびY軸方向に4分割された
構成である場合には、図6(b)に示すように、傾斜の
方向は例えば(X+),(X−),(Y+),(Y−)
で示される各分割部分によって表され、傾斜量はZ軸の
軸心からの距離dによって表される。
Next, the position of the reflected light on the detector will be described with reference to FIG. 6, and the relationship between the position of the reflected light on the detector and the tilted state of the sample surface will be described with reference to FIG. FIG.
In (a), a point P indicates the irradiation position of the reflected light on the detector, and when the sample surface is tilted with respect to the Z axis, the tilt direction is represented by an angle ω from the X axis, for example. The tilt amount is represented by the distance d from the Z-axis axis. When the detector is divided into four parts in the X-axis and Y-axis directions, the tilt directions are, for example, (X +), (X-), (Y +) as shown in FIG. 6B. , (Y-)
Is represented by each divided portion, and the inclination amount is represented by a distance d from the axis of the Z axis.

【0028】また、傾斜量とZ軸の軸心からの距離dと
の関係は、例えば図7(a)に示す関係で表すことがで
き、試料面と検出器との距離をLとすると、傾斜量(傾
斜角度θ)とZ軸の軸心からの距離dとの間の関係は以
下の式(1)で表される。
The relationship between the amount of tilt and the distance d from the axis of the Z axis can be expressed by the relationship shown in FIG. 7 (a), where L is the distance between the sample surface and the detector. The relationship between the amount of tilt (tilt angle θ) and the distance d from the axis of the Z axis is expressed by the following equation (1).

【0029】 d=L・tan2θ …(1) また、試料面の傾斜方向と検出器上における照射位置と
の関係は、例えば図7(b)に示す関係で表すことがで
き、以下の式(2)によって表される。 α=ω+π …(2) なお、αは試料面上の法線のXY平面上におけるX軸方
向から見た角度であり、ωは検出器の面上におけるX軸
方向から見た角度である。
D = L · tan 2θ (1) Further, the relationship between the tilt direction of the sample surface and the irradiation position on the detector can be expressed by, for example, the relationship shown in FIG. Represented by 2). α = ω + π (2) where α is the angle of the normal to the sample surface when viewed from the X-axis direction on the XY plane, and ω is the angle when viewed from the X-axis direction on the surface of the detector.

【0030】制御装置5は、図7に示したような検出器
上の反射光の位置と試料面の傾斜状態との関係を用い
て、試料面の傾斜量と傾斜方向を検出することができ
る。例えば、制御装置5内に前記関係式を内蔵してお
き、検出器7からの検出信号に基づいて傾斜量と傾斜方
向を演算したり、あるいは、制御装置5内に検出器信号
に対する傾斜量と傾斜方向を記憶手段中に格納してお
き、検出器信号に応じて傾斜量と傾斜方向を読み出すよ
う構成することができる。
The control device 5 can detect the inclination amount and the inclination direction of the sample surface by using the relationship between the position of the reflected light on the detector and the inclination state of the sample surface as shown in FIG. . For example, the above relational expression is built in the control device 5 and the tilt amount and the tilt direction are calculated based on the detection signal from the detector 7, or the tilt amount with respect to the detector signal is calculated in the control device 5. The inclination direction may be stored in the storage means, and the inclination amount and the inclination direction may be read according to the detector signal.

【0031】次に、図8に4分割した検出器を用いた構
成例について説明する。図8において、傾斜補正手段の
検出器71はX軸およびY軸方向に4分割されており、
X軸の正の方向に検出領域71aを配置し、X軸の負の
方向に検出領域71cを配置し、Y軸の正の方向に検出
領域71bを配置し、Y軸の負の方向に検出領域71d
を配置している。これら各検出領域は傾斜補正制御回路
53に対して中心からの距離を表す出力を送り、傾斜補
正制御回路53は該出力に基づいて傾斜を補正して試料
面を水平に補正する補正信号を生成し、ジャイロ機構2
1あるいはあおり機構等の傾斜補正機構に送る。
Next, a configuration example using a detector divided into four parts will be described with reference to FIG. In FIG. 8, the detector 71 of the tilt correction means is divided into four in the X-axis and Y-axis directions,
The detection area 71a is arranged in the positive direction of the X axis, the detection area 71c is arranged in the negative direction of the X axis, the detection area 71b is arranged in the positive direction of the Y axis, and detection is performed in the negative direction of the Y axis. Area 71d
Has been arranged. Each of these detection areas sends an output indicating the distance from the center to the tilt correction control circuit 53, and the tilt correction control circuit 53 generates a correction signal for correcting the tilt based on the output to horizontally correct the sample surface. Gyro mechanism 2
1 or send it to a tilt correction mechanism such as a tilt mechanism.

【0032】例えば、検出器71の検出領域71aから
検出信号が得られた場合には、試料面はX軸の正方向が
下方となる方向に傾斜していることを示しているため、
傾斜補正制御回路53は、X軸の正方向を上昇あるいは
X軸の負方向を下降させる制御信号を生成する。これに
よって、ジャイロ機構21は試料面をZ軸に対して垂直
となるように補正を行う。
For example, when a detection signal is obtained from the detection area 71a of the detector 71, it indicates that the sample surface is inclined in the direction in which the positive direction of the X axis is downward.
The tilt correction control circuit 53 generates a control signal that raises the positive direction of the X axis or lowers the negative direction of the X axis. As a result, the gyro mechanism 21 corrects the sample surface so that it is perpendicular to the Z axis.

【0033】傾斜補正機構によって、CCDカメラ4に
対する反射光の光量がオートフォーカス制御を行うのに
十分な量となると、オートフォーカス検出回路51はC
CDカメラ4の光像を受光し、Z軸方向補正を行う制御
回路52介してXYZステージを駆動し、焦点合わせを
行う。オートフォーカスされた光学像は、光学顕微鏡の
モニタ8に表示される。
When the amount of light reflected by the CCD camera 4 is sufficient to perform autofocus control by the tilt correction mechanism, the autofocus detection circuit 51 causes the C
The optical image of the CD camera 4 is received, and the XYZ stage is driven through the control circuit 52 that corrects the Z-axis direction to perform focusing. The autofocused optical image is displayed on the monitor 8 of the optical microscope.

【0034】本発明の実施の形態によれば、ほぼリアル
タイムで試料面の水平設定を行うことができるため、反
射効率がもっも良い顕微鏡像を安定して得ることがで
き、面分析時間を短縮することができる。また、試料面
が傾斜して反射光量が少ない場合でも、傾斜補正範囲内
であればオートフォーカス制御が可能となり、オートフ
ォーカス制御の可能範囲を拡大することができる。
According to the embodiment of the present invention, since the sample surface can be horizontally set in almost real time, it is possible to stably obtain a microscopic image having excellent reflection efficiency and reduce the surface analysis time. can do. Further, even when the sample surface is tilted and the amount of reflected light is small, autofocus control can be performed within the tilt correction range, and the range in which autofocus control can be performed can be expanded.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電子線マイクロアナライザのオートフォーカス制御にお
いて、オートフォーカス制御に要する十分な光量が得ら
れるよう、試料の傾斜補正を行うことができる電子線マ
イクロアナライザを提供することができる。
As described above, according to the present invention,
In the autofocus control of the electron beam microanalyzer, it is possible to provide the electron beam microanalyzer capable of correcting the inclination of the sample so that a sufficient amount of light required for the autofocus control can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の電子線マイクロアナライザの一実施形
態の構成を説明するブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an embodiment of an electron beam microanalyzer of the present invention.

【図2】電子線マイクロアナライザのブロック図におい
て、オートフォーカス制御を説明するための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining autofocus control in a block diagram of an electron beam microanalyzer.

【図3】電子線マイクロアナライザのブロック図におい
て、傾斜補正制御を説明するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining tilt correction control in a block diagram of an electron beam microanalyzer.

【図4】オートフォーカス制御および傾斜補正制御を行
う手順を説明するフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart illustrating a procedure for performing autofocus control and tilt correction control.

【図5】試料面の傾斜量(傾斜角度θ)と傾斜方向
(α)を説明するための図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining a tilt amount (tilt angle θ) and a tilt direction (α) of a sample surface.

【図6】検出器における反射光の位置を説明するための
図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining the position of reflected light on a detector.

【図7】検出器における反射光の位置と試料面の傾斜状
態との関係を説明するための図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining the relationship between the position of reflected light on the detector and the tilted state of the sample surface.

【図8】4分割した検出器を用いた電子線マイクロアナ
ライザの構成例のブロック図である。
FIG. 8 is a block diagram of a configuration example of an electron beam microanalyzer using a detector divided into four parts.

【図9】分析試料面の傾斜を説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining the inclination of the analysis sample surface.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…試料、2…傾斜機構、3…試料ステージ、4…CC
Dカメラ、5…制御装置、6…レーザ光源、7…検出
器、8…モニタ、9…光軸、11,12,13…ハーフ
ミラー。
1 ... Sample, 2 ... Tilt mechanism, 3 ... Sample stage, 4 ... CC
D camera, 5 ... Control device, 6 ... Laser light source, 7 ... Detector, 8 ... Monitor, 9 ... Optical axis, 11, 12, 13 ... Half mirror.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも光軸方向の移動制御が可能な
試料ステージと、前記試料ステージの光軸方向上に光学
的焦点位置を有する光学顕微鏡とを備え、光学顕微鏡像
に基づく試料ステージの移動によって焦点位置を制御す
るオートフォーカス制御手段を備えた電子線マイクロア
ナライザにおいて、前記試料を光軸に対して傾斜可能と
する傾斜機構と、試料面を光軸に対して垂直とするフィ
ードバック制御を傾斜機構にかける傾斜補正手段とを備
えたことを特徴とする電子線マイクロアナライザ。
1. A sample stage, which is capable of controlling movement in at least an optical axis direction, and an optical microscope having an optical focal point position on the optical axis direction of the sample stage, wherein the sample stage is moved based on an optical microscope image. In an electron beam microanalyzer provided with an autofocus control means for controlling a focus position, a tilt mechanism for tilting the sample with respect to the optical axis and a tilt mechanism for feedback control with the sample surface perpendicular to the optical axis. An electron beam micro-analyzer, comprising: an inclination correcting means for applying the electron beam.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111247471A (en) * 2017-10-23 2020-06-05 马克思-德布鲁克-分子医学中心亥姆霍兹联合会柏林联合研究院 Autofocus control of a microscope including an electrically tunable lens

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111247471A (en) * 2017-10-23 2020-06-05 马克思-德布鲁克-分子医学中心亥姆霍兹联合会柏林联合研究院 Autofocus control of a microscope including an electrically tunable lens

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