JPH11185690A - Scanning electron microscope - Google Patents

Scanning electron microscope

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JPH11185690A
JPH11185690A JP9349282A JP34928297A JPH11185690A JP H11185690 A JPH11185690 A JP H11185690A JP 9349282 A JP9349282 A JP 9349282A JP 34928297 A JP34928297 A JP 34928297A JP H11185690 A JPH11185690 A JP H11185690A
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英昭 大楽
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雄三 黒目
Yoshihiko Nakayama
佳彦 中山
Junichiro Tomizawa
淳一郎 富沢
Masuhiro Ito
祐博 伊東
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a scanning electron microscope suitable for automatic brightness and contrast regulation with a simple constitution even in a cathode luminescence optical system. SOLUTION: A secondary electron signal detected by a secondary electron detector 4 is led to a signal amplifying system and an A/D converter 13 to be converted to a digital signal, and the converted digital signal is stored in an image memory inside a signal processing means 32. A cathode luminescence signal detected by a cathode luminescence detector 23 is also led to an amplifier of a secondary electron processing system and the A/D converter 13 to be converted to a digital signal, and the converted signal is stored in the image memory inside the signal processing means 32. A resulting secondary electron image and a resulting cathode lumunescence image are selectively displayed on a display 16, and the superimposed image of them is displayed on an image synthesizing and displaying means 35 of a personal computor 17.

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】本発明は走査電子顕微鏡、特
に試料を電子線で照射し、それによって試料から得られ
る電子及びカソ−ドルミネッセンス光を検出して、それ
ぞれの像を表示する走査電子顕微鏡に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a scanning electron microscope, and more particularly to a scanning electron microscope which irradiates a sample with an electron beam, detects electrons and cathodoluminescence emitted from the sample, and displays respective images. About.

【0002】[0002]

【従来の技術】試料を電子線で照射したとき、試料から
発生する紫外から赤外領域の蛍光発光を総称してカソー
ドルミネッセンス(cathodoluminescence)という。得ら
れたカソ−ドルミネッセンス光は光ファイバ−により分
光器に導かれ、その強度測定が行われる。また、カソ−
ドルミネッセンスは電子線と物質との相互作用によって
発生する特性X線、反射電子、二次電子等とならんで重
要な情報を与えるので、カソ−ドルミネッセンス像観察
も行われる。試料を照射する電子線を絞ることは容易で
あるので、カソ−ドルミネッセンススペクトル測定とカ
ソ−ドルミネッセンス像観察を得るシステムは微小領域
の電気的、光学的特性を得ものとして徐々に普及してき
ている。
2. Description of the Related Art When a sample is irradiated with an electron beam, fluorescence emitted from the sample in the ultraviolet to infrared region is collectively referred to as cathodoluminescence. The obtained cathodoluminescence light is guided to a spectroscope by an optical fiber, and its intensity is measured. In addition,
Dolescence gives important information along with characteristic X-rays, reflected electrons, secondary electrons, and the like generated by the interaction between an electron beam and a substance. Therefore, observation of a cathodoluminescence image is also performed. Since it is easy to narrow the electron beam for irradiating the sample, systems for obtaining a cathodoluminescence spectrum measurement and a cathodoluminescence image observation have been gradually spread to obtain electrical and optical characteristics in a minute area. I have.

【0003】そのシステムでは、走査電子顕微鏡(走査
電子顕微鏡の機能を備えた透過電子顕微鏡及び走査透過
電子顕微鏡を含む)の電子線照射部をそのまま用いるこ
とができる。しかし、カソ−ドルミネッセンスは試料の
バンドギャップによりその発光特性が大きく異なり、加
速電圧、試料電流等の電子線照射条件や、面走査、ライ
ン走査、スポット走査等の走査方式によりかカソ−ドル
ミネッセンス光をうまくとらえることができないこと、
また観察のために像の明るさ、コントラストを決定する
ことが困難なこと等、各測定毎に必要に応じて種々の電
子線照射条件と観察条件の設定をするのが通常である。
In such a system, an electron beam irradiation unit of a scanning electron microscope (including a transmission electron microscope having a function of a scanning electron microscope and a scanning transmission electron microscope) can be used as it is. However, the light emission characteristics of cathodoluminescence differ greatly depending on the band gap of the sample, and are dependent on the electron beam irradiation conditions such as acceleration voltage and sample current, and scanning methods such as surface scanning, line scanning, and spot scanning. The inability to capture light well,
In addition, it is usual to set various electron beam irradiation conditions and observation conditions as needed for each measurement, such as difficulty in determining the brightness and contrast of an image for observation.

【0004】カソ−ドルミネッセンス像は、ある一定の
波長幅で波長分散した単一波長分散像と波長分散せずに
測定可能範囲内の全域の発光を像にする非分散像の2つ
に分けられ、発光の位置情報を正確に分析するために
は、これらの一方に二次電子像を重ねて評価に用いるの
が一般的である。しかし、鉱物に比較して高分子系材
料、生物試料等のカソ−ドルミネッセンス光は強度が弱
いことが多く、かつ、電子線による試料の損傷もあっ
て、安定した状態でカソ−ドルミネッセンス像を得るた
めにはオペレータの手腕によるところも多い。特に非分
散像に比べて波長分散像はその強度が相対的に弱いた
め、一層分析が困難となってくる。
A Cassodo-Luminescence image is divided into two types: a single wavelength dispersion image in which wavelength dispersion is performed with a certain wavelength width, and a non-dispersion image in which light emission in the entire measurable range without wavelength dispersion is imaged. In order to accurately analyze the position information of the light emission, it is general to superimpose a secondary electron image on one of them and use it for evaluation. However, as compared with minerals, cathodoluminescence light of polymer materials, biological samples, and the like is often weak in intensity, and the sample is damaged by an electron beam. In many cases, it depends on the skill of the operator. In particular, since the intensity of the wavelength dispersion image is relatively weaker than that of the non-dispersion image, the analysis becomes more difficult.

【0005】カッソ−ドルミネッセンス発光の有無だけ
の評価にとどまらず、カソ−ドルミネッセンス分析では
多くの場合、未知試料での発光特性分析や欠陥による発
光、波長特性の把握等、波長特性の評価も重要なので、
波長分散像から得る情報は多い。しかし、実際の分光器
による波長分散/非分散の切り替えは波長分散の前段に
切り替えミラ−を設けることによって行ない、また、波
長分散の際にも分光器に単一の特定波長光を取り出す干
渉フィルタやある波長域のみを透過させそれ以外の波長
域は反射させるダイクロイックミラ−を用いたり、回折
格子での分散の他に光路を変えて非分散カソ−ドルミネ
ッセンス光を得るために光学系統を独立させる等して分
光器を構成している。このため、特に二次電子像と同一
部位のカソ−ドルミネッセンス像観察やカソ−ドルミネ
ッセンススペクトル測定を行う場合は、その都度必要に
応じて電子線照射条件と観察条件の設定を行なう必要が
あり、更に、波長の切り替え等をはじめ、多くを手動で
行なわなければならず、非常に面倒であるばかりでな
く、時間がかかるため、電子線照射により時間的に変化
するカソ−ドルミネッセンス発光の情報を適切に評価す
ることが困難である。
[0005] In addition to the evaluation of only the presence or absence of Casso-Dolluminescence emission, Caso-Dolescence analysis often involves the evaluation of wavelength characteristics, such as the emission characteristics analysis of unknown samples, the emission due to defects, and the grasp of wavelength characteristics. Important
A great deal of information is obtained from chromatic dispersion images. However, switching between chromatic dispersion and non-dispersion by an actual spectroscope is performed by providing a switching mirror in the preceding stage of chromatic dispersion, and an interference filter for extracting a single specific wavelength light to the spectroscope also at the time of chromatic dispersion. In addition, a dichroic mirror that transmits only a certain wavelength range and reflects the other wavelength range is used. The spectroscope is constructed by performing such operations. Therefore, in particular, when observing a cathodoluminescence image or measuring a cathodoluminescence spectrum at the same site as the secondary electron image, it is necessary to set electron beam irradiation conditions and observation conditions as necessary each time. Further, many operations such as wavelength switching have to be performed manually, which is not only very troublesome, but also takes time, so that the information of the cathodoluminescence which changes with time due to electron beam irradiation can be obtained. It is difficult to properly evaluate

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、電
子線照射によって発光するカソ−ドルミネッセンス光系
の自動明るさ及びコントラスト調整、自動焦点調整等に
ついて配慮がされておらず、これらの調整はオペレータ
による電子顕微鏡パネルからの調整によって手動で行な
い、時間がかかるのが実情である。このため、非常に面
倒な操作が必要であるだけでなく、電子線による試料の
損傷にもとづくカソ−ドルミネッセンス光強度変化が起
こってしまうという問題がある。
In the above prior art, no consideration is given to automatic brightness, contrast adjustment, automatic focus adjustment and the like of a cathode-luminescence optical system which emits light by electron beam irradiation. In practice, the adjustment is manually performed by an operator from the electron microscope panel, which takes time. For this reason, there is a problem that not only a very troublesome operation is required, but also a change in the intensity of the cathodoluminescence light caused by damage to the sample by the electron beam.

【0007】本発明の目的は簡単な構成でカソ−ドルミ
ネッセンス光系についても自動明るさ及びコントラスト
調整を行い得るのに適した走査電子顕微鏡を提供するこ
とにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a scanning electron microscope suitable for performing automatic brightness and contrast adjustment even for a cathode luminescence optical system with a simple configuration.

【0008】本発明のもう一つの目的は試料の損傷を低
減するのに適した走査電子顕微鏡を提供することにあ
る。
[0008] Another object of the present invention is to provide a scanning electron microscope suitable for reducing damage to a sample.

【0009】本発明の更にもう一つの目的はコスト低減
を図るのに適した走査電子顕微鏡を提供することにあ
る。
Still another object of the present invention is to provide a scanning electron microscope suitable for reducing costs.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、一つの観点に
よれば、試料を電子線で照射し、それによって前記試料
から得られる電子を検出器によって検出して電子信号を
生成し、その生成された電子信号を信号処理系で処理
し、その処理された電子信号にもとづいて前記試料の電
子像を表示する走査電子顕微鏡において、前記電子線に
よる前記試料の照射によって該試料から得られるカソ−
ドルミネッセンス光を検出器によって検出してカソ−ド
ルミネッセンス信号を生成し、その生成されたカソ−ド
ルミネッセンス信号を前記信号処理系で処理し、その処
理されたカソ−ドルミネッセンス信号にもとづいて前記
試料のカソ−ドルミネッセンス像を表示するようにした
ことを特徴とする。
According to one aspect of the present invention, a sample is irradiated with an electron beam, whereby electrons obtained from the sample are detected by a detector to generate an electronic signal. In a scanning electron microscope that processes the generated electronic signal in a signal processing system and displays an electronic image of the sample based on the processed electronic signal, a cathode obtained from the sample by irradiating the sample with the electron beam. −
Detecting the luminescence light by the detector to generate a cathodoluminescence signal, processing the generated cathodoluminescence signal in the signal processing system, and performing the processing based on the processed cathodoluminescence signal. It is characterized in that a cathodoluminescence image of the sample is displayed.

【0011】本発明は、もう一つの観点によれば、前記
試料から得られる電子は二次電子からなり、その二次電
子信号を検出する検出器及び前記カソ−ドルミネッセン
ス信号を検出する検出器はそれぞれ光電子増倍管を含む
と共に、該両光電子増倍管に印加する高圧を発生する手
段と、その高圧発生手段からの高圧の前記両光電子増倍
管に対する印加と前記電子像及び前記カソ−ドルミネッ
センス像の表示とを連動してそれぞれ切り替える手段と
が備えられていることを特徴とする。
According to another aspect of the present invention, an electron obtained from the sample comprises secondary electrons, and a detector for detecting the secondary electron signal and a detector for detecting the cathode luminescence signal. Each includes a photomultiplier tube, means for generating a high voltage to be applied to the two photomultiplier tubes, application of a high voltage from the high-voltage generating means to the two photomultiplier tubes, the electron image, and the Means for switching the display of the luminescence image in conjunction with each other.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】図1を参照して本発明の一実施例
を説明するに、電子銃1から放出された電子線1はレン
ズ制御回路11によって制御される電子レンズ2により
試料ステ−ジ6上の試料5に集束される。偏向制御回路
12は偏向器3に走査信号を供給し、これによって試料
5は集束された電子線で走査される。試料5が電子線1
の照射を受けることによって試料5からは二次電子、反
射電子、カソ−ドルミネッセンス光等が発生される。図
の例では、発生された二次電子8は二次電子検出器4に
よって検出される。二次電子検出器4は検出した二次電
子を光に変換する手段と、その光を光電子に変換して電
気信号すなわち二次電子信号を生成する光電子増倍管と
を含む。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1. An electron beam 1 emitted from an electron gun 1 is sampled by an electron lens 2 controlled by a lens control circuit 11. It is focused on the sample 5 on the die 6. The deflection control circuit 12 supplies a scanning signal to the deflector 3, whereby the sample 5 is scanned with the focused electron beam. Sample 5 is electron beam 1
, Secondary electrons, reflected electrons, cathodoluminescence light, and the like are generated from the sample 5. In the illustrated example, the generated secondary electrons 8 are detected by the secondary electron detector 4. The secondary electron detector 4 includes means for converting the detected secondary electrons into light, and a photomultiplier for converting the light into photoelectrons to generate an electric signal, that is, a secondary electron signal.

【0013】図2を参照するに、信号切り替え手段29
及び高圧切り替え手段30は互いに連動して切り替えら
れる。この切り替えはパソコン17のマウス18又はキ
−ボ−ド19を操作することによって可能である。信号
切り替え手段29が(a)側に切り替えられるときは高
圧切り替え手段30も(a)側に切り替えられ、信号切
り替え手段29が(b)側に切り替えられるときは高圧
切り替え手段30も(b)側に切り替えられる。
Referring to FIG. 2, signal switching means 29
The high-pressure switching means 30 is switched in conjunction with each other. This switching can be performed by operating the mouse 18 or the keyboard 19 of the personal computer 17. When the signal switching means 29 is switched to the (a) side, the high voltage switching means 30 is also switched to the (a) side, and when the signal switching means 29 is switched to the (b) side, the high voltage switching means 30 is also switched to the (b) side. Can be switched to

【0014】信号切り替え手段29及び高圧切り替え手
段30が(a)側に切り替えられると、二次電子検出器
4の光電子像倍管には高圧電源50から高圧切り替え手
段30を介して所定の高電圧が印加される。同時に、二
次電子信号は信号切り替え手段29を介して増幅器並び
にビ−ム調整、明るさ調整及びコントラスト調整手段3
1に導入され、更にA/D変換器13に導入されて、デ
イジタル信号に変換され、この変換されたデイジタル信
号は信号処理手段32内の画像メモリに記憶される。こ
の画像メモリのアドレス信号はアドレス制御回路14に
よって電子線の走査信号と同期して生成される。
When the signal switching means 29 and the high voltage switching means 30 are switched to the side (a), a predetermined high voltage is supplied from the high voltage power supply 50 through the high voltage switching means 30 to the photomultiplier of the secondary electron detector 4. Is applied. At the same time, the secondary electron signal is transmitted through the signal switching means 29 to the amplifier and to the beam adjustment, brightness adjustment and contrast adjustment means 3.
1 and further into the A / D converter 13 where it is converted into a digital signal, and this converted digital signal is stored in an image memory in the signal processing means 32. The address signal of the image memory is generated by the address control circuit 14 in synchronization with the scanning signal of the electron beam.

【0015】信号処理手段32内の画像メモリの二次電
子像デ−タはデイスプレイ16に表示することができ
る。また、信号処理手段32内の画像メモリの二次電子
像デ−タは随時画像合成及び表示手段35に転送するこ
とができる。画像合成及び表示手段35はパソコン17
の表示メモリの像デ−タに、像デ−タを読み出して合成
し、画像合成及び表示手段35にリアルタイム表示す
る。画像制御手段15は信号処理手段32内の画像メモ
リに記憶された像信号のデイスプレイ16への表示に加
えて、マウス18及びキ−ボ−ド19を有するパソコン
17に記憶された像信号をデイスプレイ16に表示させ
る機能をもつ。
The secondary electron image data of the image memory in the signal processing means 32 can be displayed on the display 16. The secondary electron image data in the image memory in the signal processing means 32 can be transferred to the image synthesizing and displaying means 35 at any time. The image synthesizing and displaying means 35 is a personal computer 17
The image data is read out and combined with the image data in the display memory, and is displayed on the image combining and displaying means 35 in real time. The image control means 15 displays the image signal stored in the image memory in the signal processing means 32 on the display 16 and displays the image signal stored in the personal computer 17 having the mouse 18 and the keyboard 19 on the display. 16 has the function of displaying.

【0016】増幅器並びにビ−ム調整、明るさ調整及び
コントラスト調整手段31は二次電子信号を増幅し、そ
の増幅された二次電子信号のレベル及び変化範囲が所定
の大きさ及び範囲にそれぞれ維持されるように増幅器の
ゲイン及び二次電子検出器4の光電子増倍管の印加高電
圧を調整する。また、その増幅された信号にもとづいて
レンズ制御回路11を制御して電子レンズ2に与えられ
るレンズ電流を、試料5上で焦点が合うように変える。
したがって、明かるさ及びコントラスト調整並びに焦点
調整が自動的に行われる。
An amplifier and beam adjustment, brightness adjustment and contrast adjustment means 31 amplify the secondary electron signal, and maintain the level and the change range of the amplified secondary electron signal at a predetermined magnitude and range, respectively. Thus, the gain of the amplifier and the high voltage applied to the photomultiplier of the secondary electron detector 4 are adjusted. Further, the lens control circuit 11 is controlled based on the amplified signal to change the lens current applied to the electronic lens 2 so that the lens current is focused on the sample 5.
Therefore, the brightness and contrast adjustment and the focus adjustment are automatically performed.

【0017】試料5から得られるカソ−ドルミネッセン
ス光は集光ミラ−10により効率よく光ファイバ34に
伝搬され、分光器20に導かれる。分光器20内では、
カソ−ドルミネッセンス光はファイバ−集光ミラ−21
によって反射ミラ−22を介し回折格子24に導かれ
る。回折格子24による波長分散光/非分散光は光電子
増倍管からなるカソ−ドルミネッセンス検出器23によ
って検出され、カソ−ドルミネッセンス信号を生成す
る。
The cathodoluminescence light obtained from the sample 5 is efficiently propagated to the optical fiber 34 by the focusing mirror 10 and guided to the spectroscope 20. In the spectroscope 20,
The cathodoluminescence light is a fiber condensing mirror-21.
Is guided to the diffraction grating 24 via the reflection mirror 22. The wavelength-dispersed light / non-dispersed light by the diffraction grating 24 is detected by a cathodoluminescence detector 23 composed of a photomultiplier tube to generate a cathodoluminescence signal.

【0018】信号切り替え手段29及び高圧切り替え手
段30が(b)側に切り替えられると、カソ−ドルミネ
ッセンス検出器23としての光電子像倍管には高圧電源
50から高圧切り替え手段30を介して所定の高電圧が
印加される。同時に、カソ−ドルミネッセンス信号は信
号切り替え手段29を介して増幅器並びにビ−ム調整、
明るさ調整及びコントラスト調整手段31に導入され、
更にA/D変換器13に導入されて、デイジタル信号に
変換され、この変換されたデイジタル信号は信号処理手
段32内の画像メモリに記憶される。この画像メモリの
アドレス信号はアドレス制御回路14によって電子線の
走査信号と同期して生成される。
When the signal switching means 29 and the high voltage switching means 30 are switched to the side (b), the photoelectron image tube as the cathode-luminescence detector 23 is supplied from the high voltage power supply 50 via the high voltage switching means 30 to a predetermined position. High voltage is applied. At the same time, the cathode luminescence signal is transmitted through the signal switching means 29 to the amplifier and the beam adjuster.
Introduced into the brightness adjustment and contrast adjustment means 31;
Further, the digital signal is introduced into the A / D converter 13 and converted into a digital signal. The converted digital signal is stored in an image memory in the signal processing means 32. The address signal of the image memory is generated by the address control circuit 14 in synchronization with the scanning signal of the electron beam.

【0019】信号処理手段32内の画像メモリのカソ−
ドルミネッセンス像デ−タはデイスプレイ16に表示す
ることができる。また、信号処理手段32内の画像メモ
リのカソ−ドルミネッセンス像デ−タは随時画像合成及
び表示手段35に転送することができる。画像合成及び
表示手段35はパソコン17の表示メモリの像デ−タ
に、像デ−タを読み出して合成し、画像合成及び表示手
段35にリアルタイム表示する。
The image memory in the signal processing means 32
The luminescence image data can be displayed on the display 16. Also, the cathodoluminescence image data of the image memory in the signal processing means 32 can be transferred to the image synthesizing and displaying means 35 at any time. The image synthesizing and displaying means 35 reads out and synthesizes the image data with the image data in the display memory of the personal computer 17, and displays the image data on the image synthesizing and displaying means 35 in real time.

【0020】増幅器並びにビ−ム調整、明るさ調整及び
コントラスト調整手段31はカソ−ドルミネッセンス信
号を増幅し、その増幅されたカソ−ドルミネッセンス信
号のレベル及び変化範囲が所定の大きさ及び範囲にそれ
ぞれ維持されるように増幅器のゲイン及びカソ−ドルミ
ネッセンス検出器23としての光電子増倍管の印加高電
圧を調整する。また、その増幅された信号にもとづいて
レンズ制御回路11を制御して電子レンズ2に与えられ
るレンズ電流を、試料5上で焦点が合うように変える。
したがって、カソ−ドルミネッセンス光による像生成の
場合にも、明かるさ及びコントラスト調整並びに焦点調
整が自動的に行われる。
An amplifier and a beam adjustment, brightness adjustment and contrast adjustment means 31 amplify the cathode luminescence signal, and the level and change range of the amplified cathode luminescence signal are set to predetermined magnitudes and ranges. The gain of the amplifier and the high voltage applied to the photomultiplier tube as the cathodoluminescence detector 23 are adjusted so as to be maintained respectively. Further, the lens control circuit 11 is controlled based on the amplified signal to change the lens current applied to the electronic lens 2 so that the lens current is focused on the sample 5.
Therefore, also in the case of generating an image using the cathodoluminescence light, the brightness, contrast adjustment and focus adjustment are automatically performed.

【0021】なお、増幅器並びにビ−ム調整、明るさ調
整及びコントラスト調整手段31の増幅器のゲインは二
次電子検出の場合とカソ−ドルミネッセンス検出の場合
とでは一般的には異なる。また、二次電子検出器4の光
電子増倍管の印加高電圧及びカソ−ドルミネッセンス検
出器23としての光電子像倍管の印加高電圧も一般的に
は異なる。したがって、本発明の実施例では、これらの
切り替えは信号切り替え手段29及び高圧切り替え手段
30の切り替えに連動して自動的に切り替えられるもの
とする。
The gains of the amplifier and the amplifier of the beam adjustment, brightness adjustment and contrast adjustment means 31 are generally different between the case of detecting secondary electrons and the case of detecting cathode luminescence. Also, the applied high voltage of the photomultiplier tube of the secondary electron detector 4 and the applied high voltage of the photoelectron image tube as the cathodoluminescence detector 23 are generally different. Therefore, in the embodiment of the present invention, these switchings are automatically switched in conjunction with the switching of the signal switching unit 29 and the high voltage switching unit 30.

【0022】以上のように、像を得るための二次電子検
出の場合もカソ−ドルミネッセンス光検出の場合も、明
るさ及びコントラスト調整並びに焦点調整は同じ信号処
理系を用いて自動的に行われる。すなわち、それらの調
整は自動的に行われると共に、その自動調整を同じ信号
処理系を用いて実現しているため、構成の簡単化及びコ
スト低減化が図られる。更に、信号切り替え及び高圧切
り替えを信号切り替え手段29及び高圧切り替え手段3
0によって瞬時に行って、適切な明かるさ及びコントラ
ストをもち、かつ焦点の合った二次電子像及びカソ−ド
ルミネッセンス像が瞬時に切り替え表示されるので、試
料ダメ−ジの低減化が図られる。
As described above, in the case of secondary electron detection for obtaining an image and in the case of cathode luminescence light detection, brightness, contrast adjustment and focus adjustment are automatically performed using the same signal processing system. Will be That is, these adjustments are automatically performed, and the automatic adjustments are realized using the same signal processing system, so that the configuration is simplified and the cost is reduced. Further, signal switching and high voltage switching are performed by the signal switching unit 29 and the high voltage switching unit 3.
0 instantaneously, the secondary electron image and the cathodoluminescence image having appropriate brightness and contrast and being in focus are instantaneously switched and displayed, so that sample damage can be reduced. Can be

【0023】なお、二次電子信号が増幅器並びにビ−ム
調整、明るさ調整及びコントラスト調整手段31に導か
れているときは、カソ−ドルミネッセンス信号は別の独
立した信号処理系(図示せず)に導かれ、カソ−ドルミ
ネッセンススペクトル測定が行われる。すなわち、二次
電子信号が増幅器並びにビ−ム調整、明るさ調整及びコ
ントラスト調整手段31に導かれるときは、二次電子像
の面、ライン、スポットの各走査に対応して観察部位で
のカソ−ドルミネッセンススペクトル測定が行われる。
When the secondary electron signal is guided to the amplifier and the beam adjustment, brightness adjustment and contrast adjustment means 31, the cathode luminescence signal is converted into another independent signal processing system (not shown). ), And a cathodoluminescence spectrum measurement is performed. That is, when the secondary electron signal is guided to the amplifier and the beam adjustment, brightness adjustment and contrast adjustment means 31, the camera at the observation site corresponds to each scan of the surface, line, and spot of the secondary electron image. -A luminescence spectrum measurement is performed.

【0024】図3を参照するに、分光器20は前記ファ
イバー集光ミラ−21、反射ミラ−22、回折格子2
4、CL受光器23とスリット39及び回折格子制御手
段40を含む。得られるカソ−ドルミネッセンス光は光
ファイバ−34を伝搬して回折格子24(例えば900
本/mmの格子本数)に入射し、非分散光37、波長分
散光38が得られる。非分散光37は全ての波長域成分
を含んだ光であり、非分散光37からは、カソ−ドルミ
ネッセンス光の有無を検出することができる。
Referring to FIG. 3, the spectroscope 20 includes the fiber focusing mirror-21, the reflection mirror-22, and the diffraction grating 2.
4. Includes a CL light receiver 23, a slit 39, and a diffraction grating control means 40. The obtained cathodoluminescence light propagates through the optical fiber 34 and is transmitted through the diffraction grating 24 (for example, 900).
(The number of lines / mm), a non-dispersed light 37 and a wavelength-dispersed light 38 are obtained. The non-dispersed light 37 is light containing all wavelength range components, and from the non-dispersed light 37, the presence or absence of cathodoluminescence light can be detected.

【0025】一方、回折格子24の分散光38は波長分
散光によりカソ−ドルミネッセンス光の波長特性の分析
を行うことができる。非分散光37と波長分散光38の
切り替えすなわちその選択的検出は、回折格子制御手段
40により回折格子24を駆動し、そのどちらかの光を
スリット39上に結像し、カソ−ドルミネッセンス検出
器25により検出することで達成可能であり、回折格子
制御手段40は分光器制御手段36によって制御され
る。スリット幅により波長分散光38の半値幅(例えば
5nmおよび20nm)が規定される。回折格子24が
用いられているので、波長分散光/非分散光を迅速に得
ることができる。また、一系統の光学系統で波長分散光
/非分散光が得られるように光路中にフィルタ等の波長
分散手段を含まないため、分光器の光学調整やメンテナ
ンスが容易であり、かつ、カソ−ドルミネッセンス光の
吸収が小さく、S/N比の高い信号が得られる。
On the other hand, the wavelength characteristic of the cathodoluminescence light can be analyzed by the wavelength dispersion light of the dispersion light 38 of the diffraction grating 24. The switching between the non-dispersive light 37 and the chromatic dispersion light 38, that is, the selective detection thereof, is performed by driving the diffraction grating 24 by the diffraction grating control means 40, forming an image on one of the slits 39, and detecting the Casodo-luminescence. The diffraction grating control means 40 is controlled by the spectroscope control means 36. The half width (for example, 5 nm and 20 nm) of the wavelength dispersion light 38 is defined by the slit width. Since the diffraction grating 24 is used, chromatic dispersion light / non-dispersion light can be obtained quickly. Also, since no wavelength dispersion means such as a filter is included in the optical path so that wavelength dispersion light / non-dispersion light can be obtained by one optical system, optical adjustment and maintenance of the spectroscope are easy, and A signal having a low S / N ratio and a low absorption of luminescence light is obtained.

【0026】図4はパソコン17の画面合成及び表示手
段35に表示されるカソ−ドルミネッセンススペクトル
測定結果を示す。図5(a)及び(b)は表示デイスプ
レイ16に表示される像を示し、(a)は二次電子像、
(b)はカソ−ドルミネッセンス像である。図5(c)
は(a)と(b)の重ね合わせ像で、パソコン17の画
面及び表示手段35に表示される像である。
FIG. 4 shows the result of the measurement of the cathode luminescence spectrum displayed on the screen synthesizing and displaying means 35 of the personal computer 17. FIGS. 5A and 5B show images displayed on the display 16, wherein FIG. 5A shows a secondary electron image,
(B) is a cathodoluminescence image. FIG. 5 (c)
Is a superimposed image of (a) and (b), which is displayed on the screen of the personal computer 17 and on the display means 35.

【0027】まず、電子顕微鏡の通常観察手段により図
5(a)の二次電子像を得て、観察する。次に、この観
察部位でのカソ−ドルミネッセンス光の有無を確認する
ために二次電子像と同一部位の非分散光によるカソ−ド
ルミネッセンス像を得て、観察する(図5(b))。確
認後、カソ−ドルミネッセンス像の発光波長特性分析の
ために、再び二次電子像をディスプレイ上に表示し、カ
ソ−ドルミネッセンス光が観察される部位に電子線を移
動させて固定し、この状態でカソ−ドルミネッセンスス
ペクトル測定をする。分光器の測定波長範囲、カソ−ド
ルミネッセンス検出器23への印加電圧、スリット幅等
の測定条件は予め設定される。図4はこのようにして得
られたカソ−ドルミネッセンススペクトルの測定結果を
示す。最後に、カソ−ドルミネッセンススペクトルを観
察して、波長設定を行い、その波長でのカソ−ドルミネ
ッセンス像を得て、観察することができる(図5
(b))。
First, the secondary electron image shown in FIG. 5A is obtained and observed by a normal observation means of an electron microscope. Next, in order to confirm the presence or absence of the cathodoluminescence light at the observation site, a cathodoluminescence image obtained by non-dispersion light at the same site as the secondary electron image is obtained and observed (FIG. 5B). . After the confirmation, the secondary electron image is displayed again on the display for the emission wavelength characteristic analysis of the Caso-Dolluminescence image, and the electron beam is moved and fixed to a portion where the Casodo-Dolescence light is observed. Measure the cathodoluminescence spectrum in this state. Measurement conditions such as a measurement wavelength range of the spectroscope, a voltage applied to the cathodoluminescence detector 23, and a slit width are set in advance. FIG. 4 shows the measurement results of the thus obtained Casodo-luminescence spectrum. Finally, the cathodoluminescence spectrum is observed, the wavelength is set, and the cathodoluminescence image at that wavelength can be obtained and observed (FIG. 5).
(B)).

【0028】図5(a)及び(b)において、ABCC
とあるのは自動明るさ及びコントラスト調整(制御)の
ソフトスイッチを、AFCとあるのは自動焦点調整(制
御)のソフトスイッチををそれぞれ表し、これらのソフ
トスイッチをクリックすれば自動明るさ及びコントラス
調整並びに自動焦点調整が行われる。また、図4におい
て、41で示されるCLとあるのはこれをクリックして
カソ−ドルミネッセンス像の表示切り替えを行うことが
できるソフトスイッチを表し、42で示されるλとある
のは表示されるべきカソ−ドルミネッセンス像の波長設
定を行うのに用いられるソフトスイッチを表す。
In FIGS. 5A and 5B, ABCC
There is a soft switch for automatic brightness and contrast adjustment (control), and AFC is a soft switch for automatic focus adjustment (control). Clicking these soft switches will automatically change the brightness and contrast. Adjustment and automatic focus adjustment are performed. In FIG. 4, CL indicated by 41 represents a soft switch which can be clicked to switch the display of the cathodoluminescence image, and λ indicated by 42 is displayed. This represents a soft switch used to set the wavelength of the power-cassette luminescence image.

【0029】実施例では、検出される電子として二次電
子を例示したが、この代わりに反射電子や透過電子を用
いてもよい。
In the embodiment, secondary electrons are exemplified as electrons to be detected. However, reflected electrons or transmitted electrons may be used instead.

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明によれば、簡単な構成でカソ−ド
ルミネッセンス光系についても自動明るさ及びコントラ
スト調整を行い得るのに適した走査電子顕微鏡が提供さ
れる。
According to the present invention, there is provided a scanning electron microscope suitable for performing automatic brightness and contrast adjustment even for a cathode luminescence optical system with a simple configuration.

【0031】本発明によればまた、試料の損傷を低減す
るのに適した走査電子顕微鏡が提供される。
According to the present invention, there is also provided a scanning electron microscope suitable for reducing damage to a sample.

【0032】本発明によれば更に、コスト低減を図るの
に適した走査電子顕微鏡が提供される。
According to the present invention, there is further provided a scanning electron microscope suitable for reducing costs.

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

【図1】本発明にもとづく一実施例の走査電子顕微鏡の
概念図である。
FIG. 1 is a conceptual view of a scanning electron microscope according to one embodiment of the present invention.

【図2】図1の二次電子信号とカソ−ドルミネッセンス
信号の、一例としての具体的な処理回路図である。
FIG. 2 is a specific processing circuit diagram as an example of a secondary electron signal and a cathode luminescence signal of FIG. 1;

【図3】図1の分光器の具体例の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of a specific example of the spectroscope of FIG. 1;

【図4】図1の画像合成及び表示手段に表示される、一
例としてのカソ−ドルミネッセンススペクトル図であ
る。
FIG. 4 is an example of a cathodoluminescence spectrum displayed on the image synthesizing and displaying means of FIG. 1;

【図5】図1のパソコンに表示される、一例としての二
次電子像、カソ−ドルミネッセンス像及びそれらの重ね
合わせ像を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a secondary electron image, a cathode luminescence image, and a superimposed image thereof as an example displayed on the personal computer of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:電子銃、4:二次電子検出器、5:試料、10:カ
ソ−ドルミネッセンス検出器、11:レンズ制御手段、
12:偏向制御手段、13:増幅器及びA/D変換器、
14:アドレス制御回路、15:画像制御手段、16:
デイスプレイ、17:パソコン、20:分光器、29:
信号切り替え手段、30:高圧切り替え手段、31:増
幅器並びにビ−ム調整、明るさ調整及びコントラスト調
整手段、35:画像合成及び表示手段、50:高圧電
源。
1: electron gun, 4: secondary electron detector, 5: sample, 10: cathodoluminescence detector, 11: lens control means,
12: deflection control means, 13: amplifier and A / D converter,
14: address control circuit, 15: image control means, 16:
Display, 17: PC, 20: Spectroscope, 29:
Signal switching means, 30: high voltage switching means, 31: amplifier and beam adjustment, brightness adjustment and contrast adjustment means, 35: image synthesis and display means, 50: high voltage power supply.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒目 雄三 茨城県ひたちなか市大字市毛1040番地 株 式会社日立サイエンスシステムズ内 (72)発明者 中山 佳彦 茨城県ひたちなか市大字市毛1040番地 株 式会社日立サイエンスシステムズ内 (72)発明者 富沢 淳一郎 茨城県ひたちなか市大字市毛1040番地 株 式会社日立サイエンスシステムズ内 (72)発明者 伊東 祐博 茨城県ひたちなか市大字市毛1040番地 株 式会社日立サイエンスシステムズ内 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Inventor Yuzo Kurome 1040 Ichimo Ichimo, Hitachinaka City, Ibaraki Prefecture Inside Hitachi Science Systems Co., Ltd. Inside Science Systems (72) Inventor Junichiro Tomizawa 1040 Ichimo Ichimo, Hitachinaka City, Ibaraki Prefecture Inside Hitachi Science Systems Co., Ltd.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】試料を電子線で照射し、それによって前記
試料から得られる電子を検出器によって検出して電子信
号を生成し、その生成された電子信号を信号処理系で処
理し、その処理された電子信号にもとづいて前記試料の
電子像を表示する走査電子顕微鏡において、前記電子線
による前記試料の照射によって該試料から得られるカソ
−ドルミネッセンス光を検出器によって検出してカソ−
ドルミネッセンス信号を生成し、その生成されたカソ−
ドルミネッセンス信号を前記信号処理系で処理し、その
処理されたカソ−ドルミネッセンス信号にもとづいて前
記試料のカソ−ドルミネッセンス像を表示するようにし
たことを特徴とする走査電子顕微鏡。
1. A sample is irradiated with an electron beam, whereby electrons obtained from the sample are detected by a detector to generate an electronic signal, and the generated electronic signal is processed by a signal processing system. A scanning electron microscope for displaying an electron image of the sample based on the obtained electronic signal, and detecting, by a detector, cathodoluminescence light obtained from the sample by irradiating the sample with the electron beam, and performing a cathodic scan.
A luminescence signal is generated, and the generated
A scanning electron microscope wherein a dolescence signal is processed by the signal processing system, and a cathodoluminescence image of the sample is displayed based on the processed cathodoluminescence signal.
【請求項2】前記試料から得られる電子は二次電子から
なり、その二次電子信号を検出する検出器及び前記カソ
−ドルミネッセンス信号を検出する検出器はそれぞれ光
電子増倍管を含むことを特徴とする請求項1に記載され
た走査電子顕微鏡。
2. An electron obtained from the sample comprises secondary electrons, and the detector for detecting the secondary electron signal and the detector for detecting the cathodoluminescence signal each include a photomultiplier tube. The scanning electron microscope according to claim 1, wherein:
【請求項3】前記両光電子増倍管に印加する高圧を発生
する手段と、その高圧発生手段からの高圧の前記両光電
子増倍管に対する印加と前記電子像及び前記カソ−ドル
ミネッセンス像の表示とを連動してそれぞれ切り替える
手段とを備えていることを特徴とする請求項2に記載さ
れた走査電子顕微鏡。
3. A means for generating a high voltage applied to the two photomultiplier tubes, applying a high voltage from the high voltage generating means to the two photomultiplier tubes, and displaying the electron image and the cathodoluminescence image. 3. A scanning electron microscope according to claim 2, further comprising: means for switching each of the scanning electron microscopes.
【請求項4】前記カソ−ドルミネッセンス光を回折格子
に導いて分散光及び非分散光を選択的に生成し、前記カ
ソ−ドルミネッセンス光検出器によって検出することを
特徴とする請求項1、2又は3に記載された走査電子顕
微鏡。
4. The method according to claim 1, wherein said cathodoluminescent light is guided to a diffraction grating to selectively generate dispersed light and non-dispersed light, and detected by said cathodoluminescent light detector. The scanning electron microscope according to 2 or 3.
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