JPH10270331A

JPH10270331A - 荷電粒子ビーム装置

Info

Publication number: JPH10270331A
Application number: JP7507597A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Tanaka; 幸浩田中; Kazuhiro Honda; 和広本田
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 1997-03-27
Filing date: 1997-03-27
Publication date: 1998-10-09
Anticipated expiration: 2017-03-27
Also published as: JP3524712B2

Abstract

(57)【要約】【目的】試料の傾斜角や試料に照射される荷電粒子ビ
ームの条件が変わっても、像質がほとんど変化しない荷
電粒子ビーム装置を実現する。【構成】信号混合比算出装置２７には、信号混合比等
をファジイ推論によって推論するファジイ推論手段３１
と、推論手段３１に入力する変数を作成する前処理手段
３２と、ファジイ推論手段３１の出力を評価する後処理
手段３３と、ルールベース３４と、ルールベース３４に
格納されているルールを編集できるルールエディタ３５
とが構築されている。ファジイ推論手段３１は、各内部
変数から、ルールベース３４に格納されているｉｆ／ｔ
ｈｅｎ形式で記述されたルールを参照して、ファジイ推
論によって信号混合比、感度、輝度制御量目標値内部変
数を推論し、それらを後処理手段３３に出力する。後処
理手段３３は、制御量目標値を出力し、信号混合比制御
回路１９に供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の検出器を用
いて試料からの信号を検出するようにした走査電子顕微
鏡等の荷電粒子ビーム装置に関する。

【従来の技術】図１に２つの検出器を用いて２次電子を
検出するようにした走査電子顕微鏡を示す。図中１は試
料であり、試料１には図示していない電子銃から加速さ
れた電子ビームＥＢが照射される。電子ビームＥＢは対
物レンズ２によって試料１上に細く集束される。試料１
の電子ビームＥＢの照射位置は、走査コイル３によって
２次元的に走査される。試料１への電子ビームＥＢの照
射によって発生した２次電子は、試料１の横方向（対物
レンズ２の下部）に配置された第１検出器４と、対物レ
ンズ３の上部に電子ビームの光軸から離れて配置された
第２検出器５によって検出される。第１検出器４は試料
１から横方向に向かう２次電子ｅ₁を検出し、第２検出
器５は試料１の上方に向かい、対物レンズ２の磁場によ
って拘束される２次電子ｅ₂を検出する。第１検出器４
と第２検出器５は、それぞれ加算器６に供給され、２種
の検出信号は加算される。加算器６によって加算された
検出信号は、陰極線管７に輝度変調信号として供給され
る。陰極線管７は走査コイル３による電子ビームＥＢの
走査と同期しており、その結果、陰極線管７上には試料
１の２次元領域の走査２次電子像が表示される。このよ
うな構成の走査電子顕微鏡では、第２検出器５は実質的
に一次電子ビームＥＢとほぼ同じ方向に配置されるの
で、この第２検出器５に基づく観察像は、無影照明像と
なる。このため、コンタクトホール等のホール観察を行
った場合には、ホール外側とホール底部とで、検出信号
に差が生じない。しかしながら、この場合の欠点として
は、無影照明像であるため、試料１の凹凸が観察できな
いことがあげられる。第１の検出器４は、一次電子ビー
ムＥＢの軌道から外れた横方向の位置に配置されるた
め、観察像は片側照明像となり、検出器４から見えない
試料位置の信号は、検出されないか、極めて検出比が低
い。そのため、観察像に影を生じ、凹凸感のある像が得
られる。一方、欠点としては、ホール観察の場合、ホー
ル底部からの信号は、検出器４に向かうことができず、
ホール底部の観察は困難となる。このような現象によ
り、第１検出器４と第２検出器５の両者の信号を加算
し、加算信号に基づいて像の表示を行えば、２種の検出
器の有する欠点を補間し、ホール底部の観察もできて凹
凸感のある像を得ることができる。

【発明が解決しようとする課題】走査電子顕微鏡では、
試料を大きく傾けて像の観察を行う場合がある。この場
合、試料１を第１検出器４により向かい合う方向に傾斜
させた場合、第１検出器４に検出される信号量が増大す
る。この理由は、試料のエッヂ効果により、２次電子発
生領域が拡がり、拡がった領域から発生した２次電子
は、主に第１検出器に検出されるためである。この第１
検出器４に入射する２次電子の量は、試料１の傾斜角に
応じて変化する。そのため、観察像の像質は、試料傾斜
角に応じて変化することになる。例えば、試料１が水平
方向に配置されている場合に、ホールの底部の像も適切
に観察でき、また、試料の凹凸感も観察しやすい状態で
あると、試料を傾斜させるに従い、ホール底部の像は不
明瞭となり、逆に、試料の凹凸はより強調された像とな
る。この複数の検出器によって検出される信号強度は、
試料の傾斜のみならず、電子ビームの加速電圧を変化さ
せた場合、試料上の電子ビームの焦点を変化させた場
合、試料に照射される電子ビームの電流量を変化させた
場合、像の倍率を変化させた場合等で相違し、各パラメ
ータを変化させると、複数の検出器の加算信号の強度も
変化し、像質が変ってしまう。本発明は、このような点
に鑑みてなされたもので、その目的は、試料の傾斜角や
試料に照射される荷電粒子ビームの条件が変わっても像
質がほとんど変化しない荷電粒子ビーム装置を実現する
にある。

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に基づく
荷電粒子ビーム装置は、荷電粒子ビーム源からの荷電粒
子ビームを試料に照射し、試料から得られた信号を複数
の検出器で検出し、複数の検出器の出力信号を混合し、
混合された信号に基づいて像の表示を行うようにした荷
電粒子ビーム装置において、試料を傾斜させる手段を設
け、試料の傾斜角に応じて複数の検出器の出力信号の混
合比を変化させるように構成したことを特徴としてい
る。請求項１の発明では、試料の傾斜角に応じて複数の
検出器の出力信号の混合比を変化させる。請求項２の発
明に基づく荷電粒子ビーム装置は、荷電粒子ビーム源か
らの荷電粒子ビームを試料に照射し、試料から得られた
信号を複数の検出器で検出し、複数の検出器の出力信号
を混合し、混合された信号に基づいて像の表示を行うよ
うにした荷電粒子ビーム装置において、各検出器の検出
信号に影響を与える複数の制御部からの信号に基づき、
ファジイ推論を用いて複数の検出器の出力信号の混合比
を変化させるように構成したことを特徴としている。請
求項２の発明では、各検出器の検出信号に影響を与える
複数の制御部からの信号に基づき、ファジイ推論を用い
て複数の検出器の出力信号の混合比を変化させる。請求
項３の発明では、請求項２の発明において、複数の検出
器の出力信号の混合比をファジイ推論するファジイ推論
手段と、ファジイ推論で参照されるｉｆ／ｔｈｅｎ形式
で記述されたルールを格納するルールベースとを備え
た。請求項４の発明では、請求項２，３の発明におい
て、制御部の内の一つを、荷電粒子ビームの加速電圧の
制御部としている。請求項５の発明では、請求項２，３
の発明において、制御部の内の一つを、試料に照射され
る荷電粒子ビームの電流量を制御する制御部としてい
る。請求項６の発明では、請求項２，３の発明におい
て、制御部の内の一つを、試料上の荷電粒子ビームの焦
点を制御する制御部としている。請求項７の発明では、
請求項２，３の発明において、制御部の内の一つを、試
料を傾斜させる試料傾斜制御部としている。請求項８の
発明では、請求項２，３の発明において、荷電粒子ビー
ム装置は走査型荷電粒子ビーム装置であり、制御部の内
の一つを、像の倍率の制御部としている。請求項９の発
明では、ルールベースに格納されたルールを修正、削
除、追加する。

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施の形態を詳細に説明する。図２は本発明に基づく走
査電子顕微鏡を示しており、１１は電子銃である。電子
銃１１から発生し加速された電子ビームＥＢは、コンデ
ンサレンズ１２によって集束される。コンデンサレンズ
１２の下部には、電流量を制限する絞り１３が配置され
ており、コンデンサレンズ１２の励磁を調整することに
より、絞り１３を通過する電子ビームの電流量が制御さ
れる。コンデンサレンズ１２によって集束された電子ビ
ームＥＢは、対物レンズ１４によって試料１５上に細く
集束される。試料１５への電子ビームＥＢの照射位置
は、走査コイル１６によって２次元的に走査される。試
料１５への電子ビームＥＢの照射によって発生した２次
電子は、試料１５の横方向（対物レンズ１４の下部）に
配置された第１検出器１７と、対物レンズ１４の上部に
電子ビームの光軸から離れて配置された第２検出器１８
によって検出される。第１検出器１７は試料１５から横
方向に向かう２次電子ｅ_１を検出し、第２検出器１８は
試料１５の上方に向かい、対物レンズ１４の磁場によっ
て拘束される２次電子ｅ_２を検出する。第１検出器１７
と第２検出器１８は、それぞれ信号混合制御回路１９に
供給され、２種の検出信号は加算される。信号混合制御
回路１９によって加算された検出信号は、陰極線管２０
に輝度変調信号として供給される。陰極線管２０は走査
コイル１６による電子ビームＥＢの走査と同期してお
り、その結果、陰極線管２０上には試料１５の２次元領
域の走査２次電子像が表示される。前記電子銃１１に
は、加速電圧制御回路２１から加速電圧が印加される。
また、コンデンサレンズ１２は、照射電流制御回路２２
により、所望の電子ビームＥＢの照射電流に応じて制御
される。更に、対物レンズ１４は焦点制御回路２４によ
りその励磁が制御される。走査コイル１６には倍率制御
回路２３からの走査信号が供給される。また、試料１５
は図示していない試料ステージ上に配置されており、試
料１５（試料ステージ）は駆動装置２５によって傾斜さ
せられる。上記加速電圧制御回路２１、照射電流制御回
路２２、焦点制御回路２４、倍率制御回路２３、駆動装
置２５は、ホスト制御装置２６によって制御（スケジュ
ール管理）されている。加速電圧制御回路２１、照射電
流制御回路２２、焦点制御回路２４、倍率制御回路２
３、駆動装置２５の各装置から各被制御要素に供給され
る信号に応じた信号は、信号混合比算出装置２７に供給
される。信号混合比算出装置２７は、各装置からの信号
に基づいて、第１検出器１７と第２検出器１８の信号の
混合の割合を求め、信号混合制御回路１９を制御する。
ホスト制御装置２６と信号混合比算出装置２７は、計算
機２８の内部に設置されている。このような構成の動作
を次に説明する。加速電圧制御回路２１から加速電圧が
印加されている電子銃１１から発生し加速された電子ビ
ームＥＢは、コンデンサレンズ１２と対物レンズ１４に
よって試料１５上に細く集束される。この時、電子ビー
ムの電流量は、照射電流制御回路２２によって制御さ
れ、また、電子ビームの焦点は、焦点制御回路２４によ
って制御される。試料１５の電子ビームＥＢの照射位置
は、走査コイル１６によって２次元的に走査されるが、
走査倍率は倍率制御回路２３によって制御される。試料
１５への電子ビームＥＢの照射によって発生した２次電
子は、試料１５の横方向（対物レンズ１４の下部）に配
置された第１検出器１７と、対物レンズ１４の上部に電
子ビームの光軸から離れて配置された第２検出器１８に
よって検出される。第１検出器１７は試料１５から横方
向に向かう２次電子ｅ_１を検出し、第２検出器１８は試
料１５の上方に向かい、対物レンズ１４の磁場によって
拘束される２次電子ｅ_２を検出する。第１検出器１７と
第２検出器１８との出力は、それぞれ信号混合制御回路
１９に供給され、２種の検出信号は加算される。信号混
合制御回路１９によって加算された検出信号は、陰極線
管２０に輝度変調信号として供給される。陰極線管２０
は走査コイル１６による電子ビームＥＢの走査と同期し
ており、その結果、陰極線管２０上には試料１５の２次
元領域の走査２次電子像が表示される。さて、試料１５
は駆動装置２５によって適宜傾斜されるが、この駆動装
置２５からは、試料の傾斜角に応じた制御信号が信号混
合比算出装置２７に供給される。信号混合比算出装置２
７は、試料１５の傾斜角に応じて第１検出器１７と第２
検出器１８の信号の検出の際の検出感度比率を求める。
例えば、試料１５が水平の状態では、両検出器の検出感
度の比率を１：１とする。また、検出器１７の方向に試
料を角度θ傾斜させた場合（この状態は図中点線で示さ
れている）、検出器１７に向かう２次電子の量が増える
ので、例えば、検出器１７と検出器１８の検出感度の割
合を０．５：１．５とする。この割合は、試料の傾斜角
θに応じて変化されており、傾斜角が大きくなるほど、
第１検出器１７の割合は小さくなり、逆に第２検出器１
８の割合は大きくなる。例えば、信号混合比算出装置２
７内には、各傾斜角ごとに第１検出器１７と第２検出１
８の検出器の感度比がテーブルの形式で記憶されてお
り、信号混合比算出装置２７は、傾斜角の信号に基づい
てテーブルから両検出器の感度比を求め、その感度比に
基づいて信号混合制御回路１９を制御し、その感度比で
両検出器で信号検出を行うようにしている。この結果、
陰極線管２０に表示される像は、試料１５の傾斜角度に
よらず、ほぼ一定の像質となり、コンタクトホール等の
深い開孔を有した試料であっても、開孔の底部も観察で
き、また、凹凸感の優れた像とすることができる。な
お、信号混合比を求める際、試料の傾斜角による検出器
感度比設定のみならず、電子ビームＥＢの加速電圧、照
射電流量、電子ビームＥＢの焦点の状態、倍率によって
検出信号の混合比を変化させるようにしても良い。次
に、信号混合比算出装置２７をファジイ推論により構成
した例を説明する。図３はファジイ推論により混合比を
求める際の算出装置２７の具体例を示している。信号混
合比算出装置２７内には、マンマシンインターフェース
３０が設けられ、更に、信号混合比をファジイ推論によ
って推論するファジイ推論手段３１と、ファジイ推論手
段３１に入力する変数を作成する前処理手段３２と、フ
ァジイ推論手段３１の出力を評価する後処理手段３３
と、ファジイ推論手段３１において信号混合比を推論す
る際に、参照されるｉｆ／ｔｈｅｎ形式で記述されたル
ールが格納されているルールベース（記憶装置）３４
と、ルールベース３４に格納されているルールを編集で
きるルールエディタ３５とが構築されている。図４に信
号混合比算出装置２７内でのデータの入出力の状況を示
す。図４において、加速電圧Ｖａと照射電流量Ｉｐと焦
点位置Ｉｏと倍率Ｍａと試料傾斜角Ｔｉとを，マンマシ
ンインターフェース３０を介して前処理手段３２に入力
すると、前処理手段３２は、加速電圧内部変数＃Ｖａと
照射電流量内部変数＃Ｉｐと焦点位置内部変数＃Ｉｏと
倍率内部変数＃Ｍａと試料傾斜角内部変数＃Ｔｉとをフ
ァジイ推論手段３１に出力する。ファジイ推論手段３１
は、加速電圧内部変数＃Ｖａと照射電流量内部変数＃Ｉ
ｐと焦点位置内部変数＃Ｉｏと倍率内部変数＃Ｍａと試
料傾斜角内部変数＃Ｔｉとから、ルールベース３４に格
納されているｉｆ／ｔｈｅｎ形式で記述されたルールを
参照して、ファジイ推論によって信号混合比内部変数＃
Ｓｍと、検出器感度内部変数＃Ｄｇと、検出器輝度内部
変数＃Ｄｂとを推論し、それらを後処理手段３３に出力
する。後処理手段３３は、信号混合比内部変数＃Ｓｍ
と、検出器感度内部変数＃Ｄｇと、検出器輝度内部変数
＃Ｄｂとから、数値を評価して、信号混合比目標値Ｓｍ
と検出器感度目標値Ｄｇと検出器輝度目標値Ｄｂとを出
力し、それらの値を信号混合制御回路１９に供給する。
なお、上記構成で、ルールエディタ３５により、ルール
ベース３４に格納されているｉｆ／ｔｈｅｎ形式で記述
されたルールを編集することができる。上記した実施の
形態における動作を更に詳細に説明する。前記したよう
に、加速電圧Ｖａと照射電流量Ｉｐと焦点位置Ｉｏと倍
率Ｍａと試料傾斜角Ｔｉとを前処理手段３２に入力する
と、前処理手段３２は、加速電圧内部変数＃Ｖａと照射
電流量内部変数＃Ｉｐと焦点位置内部変数＃Ｉｏと倍率
内部変数＃Ｍａと試料傾斜角内部変数＃Ｔｉとをファジ
イ推論手段３１に出力する。上記各内部変数は、次式に
よって求められる。＃Ｖａ＝Ｖａ／（Ｖａ・norm）＃Ｉｐ＝Ｉｐ／（Ｉｐ・norm）＃Ｉｏ＝Ｉｏ／（Ｉｏ・norm）＃Ｍａ＝Ｍａ／（Ｍａ・norm）＃Ｔｉ＝Ｔｉ／（Ｔｉ・norm）上記した式において、Ｖａ・normは加速電圧正規化係
数、Ｉｐ・normは照射電流正規化係数、Ｉｏ・normは焦
点位置正規化係数、Ｍａ・normは倍率正規化係数、Ｔｉ
・normは試料位置正規化係数である。前記｛＃Ｖａ，＃
Ｉｐ，＃Ｉｏ，＃Ｍａ，＃Ｔｉ｝の入力空間は、それぞ
れ複数のファジイ集合によって分割されている。この入
力変数空間のファジイ集合による分割例を図５に示す。
図５（ａ）はＶａの分割例を示しており、ここでは、＃
Ｖａの領域｛＃Ｖａ・min ，＃Ｖａ・max ｝を１６個の
ファジイ集合｛０．５ｋＶ，１ｋＶ，２ｋＶ，３ｋＶ，
４ｋＶ，５ｋＶ，６ｋＶ，７ｋＶ，８ｋＶ，９ｋＶ，１
０ｋＶ，１１ｋＶ，１２ｋＶ，１３ＫＶ，１４ＫＶ，１
５ｋＶ｝で分割した。また、図５（ｂ）に示すように、
＃Ｉｏの領域｛＃Ｉｏ・min ，＃Ｉｏ・max ｝を８個の
ファジイ集合｛０．２Ａ，０．４Ａ，０．６，０．８，
１．０Ａ，１．２Ａ，１．４Ａ，１．６｝で分割した。
更に、図５（ｃ）に示すように、＃Ｉｐの領域｛＃Ｉｐ
・min ，＃Ｉｐ・max｝を１６個のファジイ集合｛Ｉｐ
・１，Ｉｐ・２，Ｉｐ・３，Ｉｐ・４，Ｉｐ・５，Ｉｐ
・６，Ｉｐ・７，Ｉｐ・８，Ｉｐ・９，Ｉｐ・１０，Ｉ
ｐ・１１，Ｉｐ・１２，Ｉｐ・１３，Ｉｐ・１４，Ｉｐ
・１５，Ｉｐ・１６｝で分割した。また、図５（ｄ）に
示すように、＃Ｍａの領域｛＃Ｍａ・min ，＃Ｍａ・ma
x ｝を５個のファジイ集合｛×100 ，×1000，×10000
，×100000，×400000｝で分割した。また、図５
（ｅ）に示すように、＃Ｔｉの領域｛＃Ｔｉ・min ，＃
Ｔｉ・max ｝を７個のファジイ集合｛０°，１０°，２
０°，３０°，４０°，５０°，６０°｝で分割した。
上記した各分割において、ファジイ集合同志が関わりを
持つことに特徴がある。また、図５で示した各ファジイ
集合は、要素のその集合における属性の度合（メンバー
シップ値）を示すメンバーシップ関数で表現されてい
る。すなわち、図５（ａ）に示すように、ある＃Ｖａ
（三角印部）が入力されたとき、ファジイ集合｛１ｋ
Ｖ｝に属するメンバーシップ値は、μ（１ｋＶ｜＃Ｖ
ａ）であり、ファジイ集合｛２ｋＶ｝に属するメンバー
シップ値はμ（２ｋＶ｜＃Ｖａ）となることを示してい
る。同様に、図５（ｂ）には、ある＃Ｉｏのファジイ集
合｛０．４＃Ｉｏ｝に属するメンバーシップ値μ（０．
４｜＃Ｉｏ）を、図５（ｃ）には、ある＃Ｉｐのファジ
イ集合｛Ｉｐ・１｝に属するメンバーシップ値μ（Ｉｐ
・１｜＃Ｉｐ）とファジイ集合｛Ｉｐ・２｝に属するメ
ンバーシップ値μ（Ｉｐ・２｜＃Ｉｐ）とを、図５
（ｄ）には、ある＃Ｍｇのファジイ集合｛×100000｝に
属するメンバーシップ値μ（×100000｜＃Ｍｇ）とファ
ジイ集合｛×400000｝に属するメンバーシップ値μ（×
400000｜＃Ｍｇ）とを、図５（ｅ）には、ある＃Ｔｉの
ファジイ集合｛０°｝に属するメンバーシップ値μ（０
°｜＃Ｔｉ）とファジイ集合｛１０°｝に属するメンバ
ーシップ値μ（１０°｜＃Ｔｉ）とを示している。前記
ルールベース３４には、前記｛＃Ｖａ，＃Ｉｐ，＃Ｉ
ｏ，＃Ｍａ，＃Ｔｉ｝から、前記｛＃Ｓｍ，＃Ｄｇ，＃
Ｄｂ｝を決定するルールが、次のようにｉｆ／ｔｈｅｎ
形式で記述されている。なお、このルールは単なる一例
である。ｉｆＶａｉｓ０．５ｋＶａｎｄＩｐｉｓＩｐ・１ａｎｄＩｏｉｓ０．４ａｎｄＭａｉｓ ×100000 ａｎｄＴｉｉｓ０° ｔｈｅｎＳｍｉｓ０．６ａｎｄＤｇｉｓ２００ａｎｄＤｂｉｓ５０ｉｆＶａｉｓ０．５ｋＶａｎｄＩｐｉｓＩｐ・２ａｎｄＩｏｉｓ０．４ａｎｄＭａｉｓ ×400000 ａｎｄＴｉｉｓ１０° ｔｈｅｎＳｍｉｓ０．６ａｎｄＤｇｉｓ２２０ａｎｄＤｂｉｓ２０ … … … 前記ファジイ推論手段３１においては、ルールベース３
４に格納されているルールを参照して、入力変数｛＃Ｖ
ａ，＃Ｉｐ，＃Ｉｏ，＃Ｍａ，＃Ｔｉ｝から、出力変数
｛＃Ｓｍ，＃Ｄｇ，＃Ｄｂ｝をファジイ推論する。上述
したｉｆ／ｔｈｅｎルール例は、ｔｈｅｎ部（後件部）
の出力変数を数値で記述した場合であるが、次のよう
に、ｔｈｅｎ部の出力変数をファジイ集合で記述するこ
とができる。この例を次に示す。ｉｆＶａｉｓ０．５ｋＶａｎｄＩｐｉｓＩｐ・１ａｎｄＩｏｉｓ０．４ａｎｄＭａｉｓ ×10000 ａｎｄＴｉｉｓ１０° ｔｈｅｎＳｍｉｓＦ１００．０ａｎｄＤｇｉｓＦ２２３．０ａｎｄＤｂｉｓＦ７０．０ｉｆＶａｉｓ０．５ｋＶａｎｄＩｐｉｓＩｐ・１ａｎｄＩｏｉｓ０．４ａｎｄＭａｉｓ ×1000 ａｎｄＴｉｉｓ３０° ｔｈｅｎＳｍｉｓＦ２００．０ａｎｄＤｇｉｓＦ２００．０ａｎｄＤｂｉｓＦ６０．０ … … … 上記した例で、Ｆ１００．０，Ｆ２２３．０，Ｆ７０．
０，Ｆ２００．０，Ｆ６０．０は、それぞれファジイ集
合である。なお、ｔｈｅｎ部の出力変数を数値で記述し
た場合と、ファジイ集合で記述した場合とでは、ファジ
イ推論のアルゴリズムが異なる。まず、ｔｈｅｎ部の出
力変数を数値で記述した場合のアルゴリズムについて次
に述べる。図６は２入力１出力のファジイ推論を行う例
を示しており、ここでは、２入力を加速電圧内部変数＃
Ｖａと、照射電流量内部変数＃Ｉｐとし、１出力を信号
混合比＃Ｓｍとしている。ここで、＃Ｖａ＝ｖ、＃Ｉｐ
＝ｐとし、図６（ａ）に示すように、ｎルール目のｔｈ
ｅｎ部で記述されているＳｍが「Ｓｍｉｓｖ_sn」
（ただし、ｖ_snは数値）で、図６（ｂ）に示すように、
ｍルール目のｔｈｅｎ部で記述されているＳｍが「Ｓｍ
ｉｓｖ_sm」（ただし、ｖ_smは数値）であったとき、
例えば、第ｎルール目が次のように記述されているとす
る。ｉｆＶａｉｓ２ｋＶａｎｄＩｐｉｓＩｐ・３ｔｈｅｎＳｍｉｓｖ_sn この場合、前記入力ｖのファジイ集合｛２ｋＶ｝に属す
るメンバシップ値は、μ（２ｋＶ｜ｖ）であり、入力ｐ
のファジイ集合｛Ｉｐ・３｝に属するメンバシップ値
は、μ（Ｉｐ・３｜ｐ）であり、図６（ａ）のｎルール
目のｉｆ部（前件部）の成立する確からしさμnをｍｉ
ｎ｛μ（２ｋＶ｜ｖ），μ（Ｉｐ・３｜ｐ）｝で評価す
る。すなわち、第ｎルール目のｉｆ部（前件部）の成立
する確からしさμnを次のようにする。 μ_n＝ｍｉｎ｛μ（Ｖｎ｜ｐ），μ（Ｉｐｎ｜ｐ）｝上式で、ＶｎとＩｐｎはｎルールに記述されている加速
電圧、照射電流量のファジイ集合である。同様にして、
入力変数が３以上のときも、各々のメンバシップ値の中
で最小となるものとを選択するものとする。この時、ｎ
ルール目のｔｈｅｎ部に記述されている数値ｖ_snの確か
らしさをμ_n・ｖ_snと評価する。上記の操作を全てのル
ールに対して行い、出力となる推論値§Ｓｍを次の通り
とする。

【数１】上記した推論の操作は、出力変数が２以上のときも同様
にして行う。次に、ｔｈｅｎ部の出力変数をファジイ集
合で記述した場合について、図７を用いて説明する。図
７は２入力１出力の例であり、２入力を加速電圧内部変
数＃Ｖａと、照射電流量内部変数＃Ｉｐとし、１出力を
信号混合比内部変数＃Ｓｍとしている。ここで、＃Ｖａ
＝ｖ、＃Ｉｐ＝ｐとし、図７（ａ）に示すように、ｎル
ール目のｔｈｅｎ部で記述されているＳｍが「Ｓｍｉ
ｓｖ_sn」（ただし、ｖ_snはファジイ集合）で、図７
（ｂ）に示すように、ｍルール目のｔｈｅｎ部で記述さ
れているＳｍが「Ｓｍｉｓｖ_sm」（ただし、ｖ_smは
ファジイ集合）であったとき、例えば、第ｎルール目が
次のように記述されているとする。ｉｆＶａｉｓ２ｋＶａｎｄＩｐｉｓＩｐ・３ｔｈｅｎＳｍｉｓｖ_sn この場合、前記入力ｖのファジイ集合｛２ｋＶ｝に属す
るメンバシップ値は、μ（２ｋＶ｜ｖ）であり、入力ｐ
のファジイ集合｛Ｉｐ・３｝に属するメンバシップ値
は、μ（Ｉｐ・３｜ｐ）であり、図７（ａ）のｎルール
目のｉｆ部（前件部）の成立する確からしさμ_nをｍｉ
ｎ｛μ（２ｋＶ｜ｖ），μ（Ｉｐ・３｜ｐ）｝で評価す
る。すなわち、第ｎルール目のｉｆ部の成立する確から
しさμ_nを次のようにする。 μ_n＝ｍｉｎ｛μ（Ｖｎ｜ｐ），μ（Ｉｐｎ｜ｐ）｝上式で、ＶｎとＩｐｎはｎルールに記述されている加速
電圧、照射電流量のファジイ集合である。同様にして、
入力変数が３以上のときも、各々のメンバシップ値の中
で最小となるものとを選択するものとする。この時、ｎ
ルール目のｔｈｅｎ部に記述されているファジイ集合ｖ
_snを表現するメンバシップ関数μ（ｖ_sn）と、ｎルール
目のｉｆ部の成立する確からしさμ_nとから、新たにフ
ァジイ集合を評価したメンバシップ関数μＢｎを次式に
よって作り出す。 μＢｎ＝ｍｉｎ｛μ_n，μ（ｖ_sn）｝上記の操作を全てのルールに対して行い、新たに出力合
成関数μＢ＊を次式によって作り出す。

【数２】この出力合成関数μＢ＊から、μＢ＊の重心を次式によ
って計算し、出力となる推論値§Ｓｍとする。

【数３】ここで、出力変数＃Ｓｍをｖ＝＃Ｓｍとし、ａ，ｂは出
力変数空間の境界値である。同様にして、出力変数が２
以上のときも上記の操作を行う。上述したｔｈｅｎ部の
出力変数を数値で記述した場合、あるいは、ファジイ集
合で記述した場合のファジイ推論が、図３で示したファ
ジイ推論手段３１で実行され、信号量混合比目標値内部
変数＃Ｓｍと検出器ゲイン比目標値内部変数＃Ｄｇと検
出器輝度比目標値内部変数＃Ｄｂとが、後処理手段３３
に出力される。後処理手段３３では、＃Ｓｍと＃Ｄｇと
＃Ｄｂとを適切な目標値に変数変換して、信号量混合比
目標値Ｓｍと検出器ゲイン比目標値Ｄｇと検出器輝度比
目標値Ｄｂとする。変数変換の方法は、例えば、Ｓｍ＝α＃Ｓｍ，Ｄｇ＝β＃Ｄｇ，Ｄｂ＝γ＃Ｄｂのように、パラメータα，β，γを積算することが考え
られる。なお、上記したルールベース３４に格納されて
いるルールは、ルールエディタ３５によって修正、削
除、追加ができる。以上のように、本発明では、加速電
圧や試料の傾斜角等の各制御部の制御規則が数値の羅列
ではなく、ｉｆ／ｔｈｅｎ形式で記述されているため、
その物理的意味が分かりやすく、データハンドリングが
容易となる。また、新たに制御規則を追加、削除したい
場合でも、ルールを追加、削除するだけで良く、従来の
ように、数値計算のアルゴリズムまで変える必要はな
い。更に、ルールで記述された制御点は、ファジイ集合
で記述されるため、出力変数空間全域においてファジイ
推論され、従って、従来、固定加算されていた検出信号
を少ないルール数で行えることになる。以上本発明の実
施の一形態を詳述したが、本発明はこれらの形態に限定
されない。例えば、混合比算出装置の構成を公知のエキ
スパートシステムで構成することもできる。また、２種
の検出器を例に説明したが、２つ以上の検出器を有する
装置にも適用することができる。更に、２次電子信号の
検出に限定されず、反射電子、オージェ電子、透過電
子、内部起電力、カソードルミネッセンス、Ｘ線、吸収
電子などの信号検出器の制御、もしくは、異種信号検出
器間の制御にも適用することができる。

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明で
は、試料の傾斜角に応じて複数の検出器の出力信号の混
合比を変化させるように構成したので、試料の傾斜角
（観察条件）によらず、常に最適な像質で像の観察を行
うことができる。例えば、ホール観察の場合、試料の傾
斜角が異なっても、常に、ホール底部の観察もでき、ま
た、凹凸感のある像を得ることができる。また、請求項
２および３の発明では、複数の検出器からの検出信号の
混合比ををファジイ推論により決定するようにしたの
で、少ない数のルールにより複数の検出信号の最適な混
合比調整、感度調整、輝度調整を行うことができる。ま
た、従来の膨大な数の制御データでは、データハンドリ
ングが事実上不可能であったが、本発明においては、デ
ータはｉｆ／ｔｈｅｎルールで記述されているので、デ
ータの持つ物理的意味が分かりやすく、追加、削除、修
正が用意となる。更に、従来、多変数制御系の入力空間
を量子化し、その間を線形補完していたが、精度を上げ
るようになると、量子化数が膨大となり、一方、量子化
数を下げると、精度が低下してしまったが、本発明の請
求項２，３におけるファジイ推論では、高い精度できめ
細かく複数の検出信号の混合比の制御を行うことができ
る。更にまた、多変数制御系では、全ての変数が連動し
ているために、データの一部を追加、削除、修正できな
いが、ファジイ推論は、多入力多出力であるため、部分
的なルールを追加、削除、修正しても、全ての変数が連
動してファジイ推論される。請求項４の発明では、加速
電圧を変えても最適に検出信号の調整ができ、請求項５
の発明では、荷電粒子ビームの電流量を変えても最適に
検出信号の調整ができる。また、請求項６の発明では、
荷電粒子ビームの焦点を変えても最適に検出信号の調整
ができ、請求項７の発明では、試料の傾斜角を変えても
最適に検出信号の調整ができ、請求項８の発明では、観
察倍率を変えても最適に検出信号の調整ができる。請求
項９に基づく発明では、ルールベースに格納されたルー
ルを修正、削除、追加できるルールエディタを備えるよ
うにしたので、容易に部分的なルールを修正、削除、追
加することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の２つの検出器を備えた走査電子顕微鏡を
示す図である。

【図２】本発明に基づく走査電子顕微鏡を示す図であ
る。

【図３】ファジイ推論により混合比を求める際の算出装
置の具体例を示す図である。

【図４】図３の算出装置内でのデータの入出力の状況を
示す図である。

【図５】入力変数空間のファジイ集合による分割例を示
す図である。

【図６】ｔｈｅｎ部の出力変数を数値で記述した場合の
ファジイ推論を説明するための図である。

【図７】ｔｈｅｎ部の出力変数をファジイ集合で記述し
た場合のファジイ推論を説明するための図である。

【符号の説明】

１１電子銃１２コンデンサレンズ１３絞り１４対物レンズ１５試料１６走査コイル１７第１検出器１８第２検出器１９信号混合比制御回路２０陰極線管２１加速電圧制御回路２２照射電流制御回路２３倍率制御回路２４焦点制御回路２５駆動装置２６ホスト制御装置２７信号混合比算出装置２８計算機

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】荷電粒子ビーム源からの荷電粒子ビーム
を試料に照射し、試料から得られた信号を複数の検出器
で検出し、複数の検出器の出力信号を混合し、混合され
た信号に基づいて像の表示を行うようにした荷電粒子ビ
ーム装置において、試料を傾斜させる手段を設け、試料
の傾斜角に応じて複数の検出器の出力信号の混合比を変
化させるように構成した荷電粒子ビーム装置。
【請求項２】荷電粒子ビーム源からの荷電粒子ビーム
を試料に照射し、試料から得られた信号を複数の検出器
で検出し、複数の検出器の出力信号を混合し、混合され
た信号に基づいて像の表示を行うようにした荷電粒子ビ
ーム装置において、各検出器の検出信号に影響を与える
複数の制御部からの信号に基づき、ファジイ推論を用い
て複数の検出器の出力信号の混合比を変化させるように
構成した荷電粒子ビーム装置。
【請求項３】複数の検出器の出力信号の混合比をファ
ジイ推論するファジイ推論手段と、ファジイ推論で参照
されるｉｆ／ｔｈｅｎ形式で記述されたルールを格納す
るルールベースとを備えた請求項２記載の荷電粒子ビー
ム装置。
【請求項４】制御部の内の一つは、荷電粒子ビームの
加速電圧の制御部である請求項２および３記載の荷電粒
子ビーム装置。
【請求項５】制御部の内の一つは、試料に照射される
荷電粒子ビームの電流量を制御する制御部である請求項
２および３記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項６】制御部の内の一つは、試料上の荷電粒子
ビームの焦点を制御する制御部である請求項２および３
記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項７】制御部の内の一つは、試料を傾斜させる
試料傾斜制御部である請求項２および３記載の荷電粒子
ビーム装置。
【請求項８】荷電粒子ビーム装置は走査型荷電粒子ビ
ーム装置であり、制御部の内の一つは、像の倍率の制御
部である請求項２および３記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項９】ルールベースに格納されたルールを修
正、削除、追加できるルールエディタを備えた請求項３
記載の荷電粒子ビーム装置。