JPS60131748A - 走査像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 １　、　、′よ　゛、　１ ［技術分野］ 、本興明は、走査電子顕微鏡や赤外線走査画表示・５ｉ
竺等の、走査像！夾、装置の改良に関する・　。

［従来技術］ （ 最近、走査！子顕微鏡の走査像表、示装置として１子線
プローブによ、る試料の走査領域を広領域と！！領領域
周期的１に２切賛え１．１．広領域走査に基づく走１査
像と狭領４讐走査叫基づ、く走査像とを同１時に又はψ
、換えて表１示すやタイ１プのものが使用されることが
多い。このタイ１プの装置は、高群倍像、同一表示装置
とも称されることがあり、第１図はその構、成を、示５
．ず概略図、で、娶る１、。第１図にお、りて、１は走
査電子顕微鏡管の、光軸、に沿って縛料２、の表面を照
射するｌ＋、１　亡　、　１ 電子線を示、シ、てお虚１．電、子４．線照９．射によ
つ、て試料２、か、ら放、、出さ、、詐る１、２．取置
１子、等の、（Ｈ竺を検１Ｂ、ｊする検出器、３、の出
、力５１．は１．川、＊、器４と切換回路５を経て、陰
極）　−１１□１１１）１１　用１１−１臀管、Ｒ，各
眸１．し、の、Ｉｉｊ度変調用、、、、信５号として、
印１郡さ、れる。

馬１５．子、町県卜門、１．φ５４試１Ｆ！、−面１、
の２次匹、１．的走声は、光軸に沿、１つ、で、設置さ
；れ７．た轡向コ、イ１、？し６準　６．Ｙへ走、査、
４．竺見１−．町７４１、か１．ら、の走５．．車１、
蝉１、向！１号責供１給する、こ、、とに４７、実１つ
て行ｌｔ）へ、、る、、。走７．１査１．−号目、９．
路７か１．ら、、の水平、、垂４直１．走査信、うは隘
極翰管、Ｒ，，及１びＬの偏向コイルに、も、１供、竺
さ１．れ、ｒ：、／！３．す４５．前述、、炉、些１．
輝；臀、、兜の走査と同、期した極蝉、、艷５．尽、び
Ｌ９の画面、に、、は輝、料１走章像が６．表示−され
る。

走査信号回路７の出力は低倍率用の増幅器８を経た後□
、二部は直接に勤□換回路９に印加さ□れ、一部は高倍
率用の増幅−１０とレベル加算回路１１を経た後に切換
回路９に印加される。増幅器８からはその波高値がステ
、ツブ状に可変される鋸歯状波信号ｍが出力され、増幅
器１０はその波高値を１／２．１／３．１１５・・・の
ように低くする。レベル加算回路１１は、増幅器１０の
出力鋸歯状波信号の中心レベル（通常は零）を直流信号
回路１２の出力によって一定範囲内′を変化させ、るｋ
めの一 ものであり、その出力走査信号ｎを切換回路９に印加す
る。直流信号回路１２は、視野移動操作手段として用い
られＡベレータの操作によりその出力レベルが制御され
る。このようにして、二つの異った信号処理をされた走
査信号ｍ及びｎが交互に偏向コイル６Ｘ及び６Ｙへ供給
されるが、この信号供給の切換制御は、タイミング回路
１３が走査信号回路７からのブランキング信号に基づい
て発生するタイミング信号すが切換回路９に印加される
ことによって行われる。タイミング回路１３が発生する
タイミング信号すは、切換回路５へも印加゛されており
、走査信号ｎによる電子線走査が行なわれている期間中
は切換回路５は端子ｒに入力信号を印加し、走査信号ｍ
による電子線走査が行なわれている期間中は切換回路５
は端子１に入力信号を印加する。その結果、試料２の表
面における電子線走査は第２−に示す如く、低倍率像の
ための広領域Ｐの走査と高倍率像のための狭領域Ｑの走
査が各水平走査毎に交互に行われることに、なり、桧極
線管しには広領域Ｐの走査が行われている時間のみ検出
器３の出力が入力されて、その画面には第３図に示すよ
うな低倍率像が表示され、陰極線管Ｒには狭領域Ｑの走
査が行われている時間のみ検出器３の出力が入力されて
、その画面には第４図に示すような高倍率像が表示され
る。尚、陰極線管りの画面に表示される低倍率像の視野
内に高倍率像に対応する領域を識別し易くするため、第
３図に破線１６で示す如く囲み線を表示することが多い
が、この囲み線の表示は、第１図中の枠信号発生回路１
４の出力が陰□極線管りへ輝度変調信号□として印加′
されるごとによってにょっ゛て行わ゛れる。枠信号″発
生省路１４において゛は、直流信号回路１２の出力と増
幅器１０°の”出□力によ゛って参照信号が設定され、
この参照信号と増幅器８からの走査信＠ａ「との比較に
よって枠表示のための信号を出力する。

第１図の装置において、低倍率像の□視−を変えるには
、試料２讐載置する試料□移′勤手ｉ１５゛の水平移動
機Ｉ＃！（図示せず）を操作′して電子線１と試料２の
相対的な位置を変化させる゛必要が゛ある。それは第２
図に示す試料−と電子□“−との交差位置２と広領□域
走査の中心が常′に一致しているためであ□る。これに
対して、高値率ｉの視野を移動させるには、試料装置を
操作すにとによっても行うととができるが、第１−の装
置におけるｌＩ流□信号回路１２′ｅ操作して狭領域走
査゛信号ｎのレベルを変化させることによって□も行う
ことができる。通常あ場合、先ず一鱒移動手段１５を操
作して低倍ｉ像の視野が所望の視野と一致する五″うに
調整し、その後は低倍率像の視野を固定した状態で、直
流信号回路１２の出力−を調整して低倍率像中の任意の
領域が高倍率像として表示さ適るよう□にする。

このような従来装置において″は、狭領域走゛査の中′
心が装置の光軸と下致しなくなり、高倍率像、における
レンズ収差や偏向歪の影響が低倍率像の場合に比較して
大きくなる欠点があった。５又、一般的、、′ に視野捜しの操作は低倍率像から順次高倍率像に第１図
、に示ず高低倍像同時表示装置にお、いては、電子線偏
向による視野移動の方法を採用しているため、上述のよ
うに高倍率像の像質゛が低下するだ１′ｊではｄく、像
視野を一門させながら順次倍率を□　。

上げていく、ことがで、きなりため１、視野捜しの操作
には使用で゛きないという欠点が″あった。

［発明の目的］ 本発明は、このような欠点を解決し１．高低倍像同時表
示装置において像倍率の切換えを゛連続的に１　（、□ 行うことによって視野捜しの操作を従来よりも容易に行
うことを目的とするものである。

［発明の構成］ 本発明装置は、プローブによる対象物の走査領域を広領
域と狭領域に周期的に切替える手段と、広領域走査に基
づく走査像と狭領域走査に基づく走査像とを同時に表示
する走査像表示手段を備えた装置において、走査像の視
野を移動させる信号を発生する視野移動操作手段と、視
野移動操作手段の出力変化に基づいて対象物を移動させ
る機構と、視野移動操作手段の出力変化に基づいて前記
広領域走査の位置を移動させる走査位置移動手段と、走
査領域の広さの変化時に走査位置移動手段による走査領
域の移動を元に戻す手段を備えることを特徴とするもの
である。

［実施例］ 第５図は本発明の一実施例装置を示す略図であり、第１
図と同一符号を付したものは同一構成要素を表している
。第５図において、１７はオペレータに操作される視野
移動操作手段を表わしており、その出力によってパルス
信号回路１８の出力パルスの発生期間や発生間隔が制御
される。パルス信号回路１８の出力パルスはステッピン
グモータを内蔵する駆動手段１９の駆動を制御して試料
移動手段１５を介して試料２を水平方向に移動すると共
に、その一部は計数回路２０によって計数され、その計
数値を表わす出力は更に直流信号回路１２ａによりアナ
ログ信号に変換された後、レベル加算回路１１ａに印加
される。レベル加算回路１１ａは、低倍率用の増幅器８
ａの出力の信号レベルに直流信号回路１２ａの出力を加
算した鋸歯状波信号を広領域走査用の走査信号Ｍとして
切換回路９へ印加する。一方、切換回路９に印加される
狭領域走査用の走査信号Ｎとしては、増幅器８ａの出力
が印加される＾倍率用の増幅器１０ａの出力が用いられ
る。

ところで、増幅器８ａ及び１０ａによる信号増幅度を変
化させると試料上における電子線の走査幅と陰極線管画
面の幅の比、即ち、像倍率が変化するので、以下の説明
では増幅器における信号増幅度を像倍率に換算して表現
する。マイクロプロセッサ−（図示せず）により制御さ
れる低倍率用の増幅器８ａ及び高倍率、用の増幅器１０
ａの機能は、第１図の装置における増岬器、８及び１Ｏ
と殆、！’　ｌｆｉ　Ｌ；　”Ｃ”　ａ５　’）’、増
幅器１０ａは１．×２−　Ｘ３．Ｘ５のように数段階の
信号増幅度に半固寓の状態で使用される。そして、増幅
器１０ａがｘ３に設定（固定）されている場合には、増
幅器８ａはＸ１００、Ｘ３００．Ｘ９００．Ｘ２．７０
０−、（Ｄように常に３倍の値に段階的な切替えが行わ
れ、増幅器１０ａが×５に設定されている場合には、×
１００、　Ｘ　５０．０．、　Ｘ　２５０．．０．、Ｘ
、１２５．００・（７）ように常に５．倍の値に段階的
な切替えが行われる。

、５又、このような段階的な切替えが、行ね、れる毎に
、増幅器８ａは切換信号ｄを発、生する。この切換信号
ｄは計、数回路２０をリセ：ットし１９、又信り反転回
路２１．に印加、さ、れて、タイミング回路１．３から
のタイミング信号すの、極性を尽瞥させた休転タイ、ミ
ング信号Ｃを発生させる。　。

枠信号発生回路１４の出力は加算、回路２２により轡幅
器４の出力に加、算さ、れた、後、切換回路２３の端子
４ｔに印加され、切換回路、２３の他方の端子Ｓには増
幅器４の出力がそのまま印加されている。

切換回路２３の…力は切換回路５を経て陰極線管　。

し又はＲのどららかに輝度変調信号として印加される。

切換回路５．９及び２３における切換えは、夫々タイミ
ング信号す又は反転タイミング信号Ｃによって行われる
。、 第７図は、このように構成寄れた第５図の装置における
主要な構成要素が出力する信号の波形を一問を横軸にと
２で表わしたものであり、以下第７図を用いて視野捜し
、の操作を説明する。

、オペレータは先ず、増幅器８ａの倍率を低倍率、例え
ばｘ、　ｉ　ｏ　ｏに設定し、増幅器１０ａの倍率を。

×３に設定づる。この設定により、陰極線管り及び、Ｒ
の画面には夫々−倍、率ｘ１００とＸ３００の走査像が
表示される。、第７図（イ）は１、走査信号回路７の１
．７ランキングパルス信号ａの波形を示し、」、７図（
０）は、パルス、信号ａに基づいてタイミング回路１３
が発牛烹、るタイミングパルスｂの波形を示す５゜パル
ス、ｂが（５０）に示すＮ（ｔ）、側にある期間にお！
Ｉ）ては、切換回路９に入力される走査信号Ｎが偏向コ
イル６Ｘ、６Ｙへ供給されると共に、切換回路２３にお
ける端子を側にスイッチが切換えられ、パルスｂが（ロ
）に示すＭ（Ｓ）側にある期間においては、切換回路９
に入力される走査信号Ｍが偏向コイル６Ｘ、６Ｙへ供給
されると共に、切換回路２３における端子Ｓ側にスイッ
チが切換えられる。第７図（ハ）は反転回路２１により
タイミングパルスｂを反転させた信号Ｃの波形を示すも
ので、パルスＣが（ハ）に示すｒ側にある期間において
は、切換回路５における端子ｒ側にスイッチが切換えら
れ、パルスＣが（ハ）に示す２側にある期間においては
、切換回路２３における端子λ側にスイッチが切換えら
れる。尚、第７図（ニ）は陰極線管り、Ｒに表示される
像倍率の値を表わすものである。

次に、オペレータは陰極線管りの画面を観察しながら・
視野移動操作手段１７を操作して観察目的とする視野が
枠１６内に含まれるように調整する。

この調整により、視野移動操作手段１７は゛パルス信号
回路１８に操作に応じた出力パルスを発生し、その一部
は直接駆動手段１９に印加されて試料移動手段１５を介
して試料２を水平方向に移動させる。その結果、陰極線
管Ｒの画面には所望とする視野の高倍率（Ｘ３００）の
像が表示される。一方、パルス信号回路１８からの出力
パルスは、計数回路２０に印加されて計数され、その計
数値は直流信号回路１２ａに印加されて直流信号に変換
される。直流信号回路１２ａには、増幅器８ａから信号
増幅度に関する信号が印加されており、計数回路２０よ
り印加された計数値を直流信号へ変換する際の変換率を
制御する信号として用いられる。このようにして、視野
移動操作手段１７を操作することにより広領域走査用の
走査信号Ｍの信号レベルが変化し、試料２における電子
線走査領域の変化は第６図に示すようになる。即ち、広
領域Ｐが試料２の移動に追従して移動するため、陰極線
管りの画面に表示されるＸ１００の走査像の視野は変化
せずに一定に保たれる。これに対して、試料面上の狭領
域Ｑは、光軸と試料面との交点Ｚを中心とする位置から
移動せずに一定に保たれるので、試料２と狭領域Ｑの相
対位置は変化する。

その結果、第５図の装置の陰極線管り、”Ｒに表示され
る低倍率像と高倍率像の関係は第１図の装置と同じにな
り、低イｉ１中の任蓋領域が視野移動操作手段１７の操
作によってａ＋Ａ率像として表示されることになる。し
かしながら、高倍率像は常に装置の光軸を中心とした試
料走査に基づいたものであるため、第１図の装置と比較
して高倍率像の像質は収差や歪の少ない−れたものとな
葛。

次に、オペレータは回旋増幅’ｍ’ｓ　ａを操□作して
低倍率像の値をＸ１００からＸ３００に、従って高倍率
像をＸ９００に切換える。この操作が時刻Ｔｏにおいて
行われると、第７図（ハ）に示すパルスＣが反転して、
゛陰゛極□線管Ｒ＆：Ｘ３００の低倍率像が、又１極１
ｍ管しに゛はＸ９００の高倍率像が表示される。それと
同時に、計数回路２Ｏの計数値がリセットされて直”流
信号回路１２ａの出力が零となる。その結果、陰極線管
゛Ｒの画面に表示される走査像の視野は、第８図に示す
ように第４自と同じになり、その中央部分゛に−は囲み
１１１６が表示される。オペレータは、陰極線管Ｒを観
−しながら再び視野移動操作手段１７を操作して、画面
内の面み線の領填内に目的とする視野が含まれるよ□う
に調整する：□。そ゛して゛、この領域内の視野が陰極
線曽Ｌ″に表糸゛され：志□すこのようにして順次像倍
率を下げな□がら上述゛した視野捜しの操作なｉり返す
ことにより、目的とする視野を見付は出すことができる
。　□′ □このようｄ視野捜しの操作において、電子線偏向によ
る走査像の視野移動は倍率を上げる毎に零′　に□戻さ
れ、しか虻Ｊ′高倍率像においては電子線偏向による視
野移゛動を全く行わないため、倍率を順次上げていって
も像質を低下させることはない。

又、截高倍亭像が同１に表示されるだけでなく倍率の切
換１時には常に一方の像視野が変化□せずに保たれるた
め、視野捜しの操作を従来よりもスム、−スに行うこと
ができる。　′ ［発明の変形゛Ｊ 尚、本゛１明は第５図の実施例装置に限定されるもので
はなく、例えば低倍率像と高倍率像をＭ極線管Ｒ及びＬ
のように互いに異った二つの画像表示手段に表示する代
わりに単一の陰極線管の画面を二つに分割し、夫々の分
割画面を低高倍率像表示用の画像表示手段として用いる
ことも容易である。又、電子線の代わりに赤外線をプロ
ーブとして用い、測定対象物の表面を該プローブによっ
て走査することにより走査像を表示する赤外線走査像表
示装置に適用づることも可能である。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば高低倍率像を同時に表示
する装置における高倍率像の像質を低下させることなく
、視野捜しの操作性を茗るしく容易にづる効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の高低倍像同時表示装置を示す略図、第２
図乃至第４図は第１図の装置の動作を説明するための略
図、第５図は本発明の一実施例装置を示す略図、第６図
乃至第８図は第５図の装置の動作を説明するだめの略図
である。 １：電子線、２：試料、３：検出器、４：増幅器、５．
９，２３：切換回路、６Ｘ、６Ｙ：偏向コイル、７：走
査信号回路、８．８ａ：低倍率用増幅器、１０．１０ａ
　：高倍率用増幅器１，１１゜１１ａニレベル加算回路
、１３：タイミング回路、１４：枠信号回路、１５：試
料移動手段、１７：視野移動操作手段、１８：パルス信
号回路、１９：駆動手段、２０：計数回路、２１：信号
反転回路、２２：加算回路。 特許出願人 、日本電子株式会社 代表者　伊藤　−夫 第２図 第３図 第４図 第６図 ／’Ｑ ノＡ 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. プ擲−ブによる対象物の走査領讐、を広領域と狭領−に
   周期的に切替える手段と、広領−走□査に基づいて対象
   物を移動させる機構と、視野移動操作、手一段の出力変
   化に基１．づ２５．い、Ｘ、前記、広領域走査のｊＱ装
   移動を元にａｔ手彎を備えた走査像表示装シ？