JPS60200450A - 走査形電子顕微鏡 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、傾斜した試料を全走査範囲で正焦点が得られ
る動的焦点合せ機能を持つ走査形電子顕微鏡に係り、特
に試料を傾斜しても回転歪のない試料像を得るのに好適
な走査形電子顕微鏡（以下ＳＥＭと記す。）に関する。

〔発明の背景〕

（１） ＳＥＭにおいて、試料像の分解能を」二げるためには、
電子ビーム照射による２次元的情報信号量を増大させる
目的で、試料を検出器側に傾斜する手段がしばしば用い
られる。

ところで、試料を傾斜させると試料の鉛直方向において
、対物レンズ面から試料面までの距離（作動距離という
）が異なるため走査面の一部でしか焦点が合わない不都
合が生じる。これを補正するため対物レンズ電流を傾斜
方向走査と連動させて変化させることにより、走査面全
面にわたり焦点が合うようにする動的焦点合せ機能（ダ
イナミック・フォーカスという）がある。これにより傾
斜しても全視野焦点の合った試料像が得られる。

しかし以上のような方法によると対物レンズ電流を傾斜
方向走査に同期して、随時変化させるため、その電流変
化分に比例して対物レンズの磁場強度が変化し、すなわ
ち電子ビームの回転量が変化し、試料上の走査面が回転
歪を生ずることになる。そのため試料像表示装置である
陰極線管−ヒでも、歪んだ像となってしまう欠点があっ
た。

（２） 〔発明の目的〕 本発明の目的は、試料を傾斜し、ダイナミック・フォー
カス機能を用いた場合においても試料観察像に歪のない
ＳＥＭを提供するにある。

〔発明の概要〕

本発明は、ダイナミック・フォーカス機能による電子ビ
ー１１の回転量の変化分だけ、電子ビームを逆回転する
ような偏向走査をすることにより試料を傾斜した場合に
おいても回転歪のない試料像を得るようにしたものであ
る。

〔発明の実施例〕

本発明の実施例に先立って、まず本発明の原理を理解す
るのに役立つ事項について説明する。

今、第１図のようにある角度だけ傾斜した試料３の傾斜
方向（以後Ｙ方向と記す）に対しφ°だけ偏向した時の
傾斜による焦点ずれを補正するためのダイナミック・フ
ォーカス機能の補正電流を■、１とする。この状態を波
形図で表わすと第２図のようになる。ところで電子レン
ズには、電子線の収束作用の他に回転作用があり、この
回転量は、（３） レンズ電流に比例するため、その比例定数をＫｌとし、
電子レンズの回転量の変化をθとすれば次式で表わされ
る。

Ｂ＝Ｋｏ　・Ｔ、　−−−−−−（］）ここでに０は加
速電圧等に起因する比例定数である。これによれば、ダ
インミック・フォーカスによる、回転量の変化は、ダイ
ナミック・フォーカス機能による対象レンズ電流の変化
■４に比例することがわかる。したがって、このダイナ
ミック・フォーカス機能による回転歪を除去するために
は、電子ビームをダイナミック・フォーカス機能による
回転作用とは反対方向に、回転量θに対応する量だけ回
転させればよいことがわかる。

次に電子ビームをＯだけ回転させる方法について説明す
る。第３図は偏向軸ｘ−ｙで座標の原点は光軸に対応す
る。この時の偏向電流１ｙｔｊｙと偏向座標の関係は、
ｘ”Ｋ、−ｔｘ、ｙ＝Ｋ。

・ｆ　ｙとなる。ただしに１は比例定数である。ここで
電子ビームをθだけ回転するにはｘ−ｙ座標系をθだけ
回転させればよいことがわかる。そこ（４） でその回転後の新しい座標系をＸ−Ｙ座標系で表わすと
、座標ＸおよびＹは回転歪を補正するために」二記偏向
器５に与えられるべき、水平偏向信号■８および１２に
それぞれ対応するから、Ｔ、＝に２Ｘ、Ｔ、＝に２Ｙと
すると次式が成立する。

Ｔ、　＝Ｋ　２Ｘ＝Ｋ　２（ｘ　ｃｏｓθ−ｙ　ｓｊｎ
θ）＝に、　Ｋ２（ｉｘ　ｃｏｓθ−ｊｙ　ｓｉｎθ）
＝Ｋａ　（ｉｘ　ｃｏｓθ−ｊｙ　ｓｉｎθ）−（２）
Ｔ　ｙ＝Ｋ　、、　Ｖ＝に２（ｙ　ｃｏｓθ＋Ｘ　ｓｉ
ｎθ）＝に、　Ｋ２（ｊｙ　ｃｏｓθ十ｊｘ　ｓｊｎθ
）＝に、（ｉｙ　ｃｏｓ　θ　＋ｊｘ　ｓｉｎ　θ）・
　（３）θは通常、最大で５°前後であるので、ｃｏｓ
θ＃１ｓｊｎ　Ｂ　＝　Ｏどみなすことができる。これ
らを考慮しく２）　（３）式は次のようになる。

Ｔｘ＝に３　（ｉｘ−ｉｙ・θ）　−−−・−（４）Ｔ
、＝Ｋ　：Ｉ　（ｉｙ　−ト　ｉｘ　・　θ　）　・・
・　・・・　（５）この（４）　（５）式に、（］）を
代入すれば次式のようになる。

Ｔ、＝に３　（ｉｘ−ｉｙＫ、Ｔ、）　・・・・・・（
６）（５） Ｔｙ＝Ｋ　Ｂ　（ｉｙ　十　ｉｘＫ、　■　、）　・−
＝・　（７）かくして、（６）および（７）式によって
ケえられる■８および■２を偏向器５に水平偏向信号お
よび垂直信号として与えれば、試料像上の回転歪が除去
される。

尚、（１）〜（７）式においてＫ。−に３は比例定数で
ある。また、反対方向にθだけ回転する意の負記号はに
、に含む。

以上の考察を前提として本発明の一実施例を第４図を参
照となから説明する。同図において電子銃６から放出さ
れる電子ビーノ、は収束レンズ７および対物レンズ１に
より試料面ヒに焦点を結ぶ１゜また同時に偏向器５によ
り２次元的に走査さＪｔ。

試料上を走査する。電子ビー１１照射により試料３より
発生した情報信号を検出器９により電気信号とし増幅器
１１により増幅し陰極線管１０のブリッジに与え輝度信
号とする。陰極線管１０も上記偏向器５と同期し走査さ
れることにより像を形成する。今、試料３がある角度だ
Ｌ″ＪＪ傾斜いる場合を考える。傾斜中心Ｔ。に焦点を
合せるため。

（６） 対物レンズ電源１Ｇよりの電流信号をＴ。とする。

またダイナミック・フォーカス機能として、傾斜方向走
査電流信号１２のに、倍の電流をダイナミック・フォー
カス電流とするための乗算器１４を設は丁、、＝に、４
　・ｉ、、なる電流信号を作成する。

この信号を加算器１５により加算■。＋１４なる電流を
対物レンズ１に流す。これにより傾斜しても全走査面で
正焦点とすることができる。今、このダイナミック・フ
ォーカス電流信号エイを乗算器１７に入力し、Ｋ、Ｔ、
なる信号を作成する。

この信号はさらに乗算器１８，１９に入力され、各ｉｘ
・Ｋ　、・Ｉ４および１２・Ｋ１　・エイなる信号を作
成する。こオ（、らの信号を走査信号ｉｘおよびｉ、、
と加算又は減算するための加算器２０、減算器２１に入
力し、それぞれｉア＋１ｘ−Ｋ。

・Ｉ４　Ｐ　］　Ｘ　ｌ　ｙ　Ｋｌ　エイなる信号を作
成する。

これらの信号を乗算器２２．２３に入力し、前記した（
６）　、　（７）式であるＩＸ　”Ｋ３　（＋Ｘ　Ｉ　
ｙ　・Ｋ、・エイ）およびエア＝Ｋ　ｓ　（］、−＋　
１．Ｘ　Ｋ　＋　Ｉｄ）の電流信号を作成し、偏向器５
に与える。

（７） 以上の構成によ九ば、像上の回転歪は除去される。第４
図に示した実施例によれば、ダイナミック・フォーカス
電流丁、は、走査信号１ヶ比例定数にイを乗じた■イ＝
に、・ｉ、という近似式であったが、必要に応じて傾斜
による焦点計算をさらに近似値を得られるよう導出して
もよい。この場合でも、」二記信号をＩ４とすれば、同
じ回路構成により同様の効果が得られる。

〔発明の効果〕

本発明によれば試料を傾斜し、ダイナミック・フォーカ
ス機能を用いた場合にも回転歪のない試料像を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は走査形電子顕微鏡において試料を傾斜した状態
を示す説明図、第２図はその状態における試料の傾斜方
向の偏向電流と対物レンズ電流との関係を示す波形図、
第３図は電子ビー１１を０だけ回転させるための偏向軸
の説明図、第４図は本発明に係る走査形電子顕微鏡の一
実施例の構成を示すブロック図である。 （８） １・・・対物レンズ、３・・・試料、５・・・偏向器、
６・・・電子鏡、７・・・収束レンズ、９・・・検出器
、Ｉ２・・・Ｘ軸走査信号発生器、１３・・・ｙ軸走査
信号発生器、１４．１７〜１９，２２．２３・・・乗算
器、１５゜２０・・・加算器、１６・・・対物レンズ電
源、２１・・・減算器。 代理人　弁理士　高橋明夫 （９） む） ＼　ζ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、試料面上を二次元的に電子ビームを走査する偏光手
   段と、試料を傾斜する手段と、試料の傾斜方向に電子ビ
   ームを走査する際に偏光手段と同期して偏光量に応じた
   大きさの補正電流を対物レンズに流す焦点合せ手段とを
   有する走査形電子顕微鏡において、前記補正電流により
   試料走査面に生ずる電子ビームの回転量の変化分だけ逆
   回転つせるための補正信号を前記偏光手段に与える補正
   手段を設けたことを特徴とする走査形電子顕微鏡。