JPS6158152A - 走査形電子顕微鏡の分析デ−タ処理装置 - Google Patents

走査形電子顕微鏡の分析デ−タ処理装置

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JPS6158152A
JPS6158152A JP18011384A JP18011384A JPS6158152A JP S6158152 A JPS6158152 A JP S6158152A JP 18011384 A JP18011384 A JP 18011384A JP 18011384 A JP18011384 A JP 18011384A JP S6158152 A JPS6158152 A JP S6158152A
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JP
Japan
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sample
signal
data processing
image
dimensional image
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Pending
Application number
JP18011384A
Other languages
English (en)
Inventor
Takaaki Shinkawa
隆朗 新川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jeol Ltd
Original Assignee
Jeol Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6158152A publication Critical patent/JPS6158152A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/26Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
    • H01J37/28Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ラインプロファイル・モードやストロボによ
る波形観察モードでの一次元像信号を二次元的に並列に
記憶し、その平均値により一次元像を表示することによ
ってS/N比の向上を図った走査形電子顕漱鏡の分析デ
ータ処理装置に関するものである。
〔従来の技術〕
走査形電子顕微鏡<SEM:ScannrngεIec
tron Microscope)には、走査モードと
して像モードとラインプロファイル・モードとがある。
また、ストロボ走査電子顕漱m(ストロボSEM)には
、ビームを試料上の一点に固定しその点の波形を調べる
モードがある。
第1図は従来のストロボ走査電子顕微鏡の構成を示す図
であり、1は電子銃、2は電子線、3は収束レンズ、4
は試料ホルダ、5は試料、6は二次電子、7は二次電子
検出器、8と16は増幅器、9は陰極線管、10と11
は偏向コイル、12は走査電源、13は静電偏向板、1
4は絞り仮、15はパルス電子線、17は遅延回路、1
8は遅延制御回路、19は試料変化手段、20はクロッ
ク・パルス発生回路をそれぞれ示している。第1図にお
いて、IC等の試料5が試料ホルダ4に保持され、電子
銃1から射出された電子線2は、収束レンズ3により収
束された状態で試料5に照射される。この照射により試
料表面からは二次電子6等の量子信号が発生し、二次電
子検出器7により検出される。そして二次電子検出器7
の出力は増幅器8を経て陰極線管9に輝度信号として印
加される。このとき陰極線管9の偏向コイルlOには、
試料照射電子線に対する偏向コイル11と同しく走査電
源12からの出力信号が供給されているため、陰極線管
9の画面には試料5の走査像が表示される0以上の構成
は通常の走査電子顕微鏡と同しであるが、ストロボ走査
電子DJ、微鏡の場合には、電子銃1の下方に、電子綿
2を高速でブランキングするための静電偏向4ffl1
3と絞り板14からなるブランキング手段が設けられ、
このブランキング手段によって極めて短いパルス幅(例
えば1 nS)を存するパルス電子線15が試料5を照
射するように構成されている。静電偏向板13に印加さ
れるブランキング信号は、クロック・パルス発生回路2
0、遅延回路17、増幅器16によって形成され、遅延
回路17の遅延時間は、遅延制御回路18の調整によっ
て任意に変えられる。クロック・パルス発生回路20の
出力の一部は、試料変化手段19にも供給されており、
試料変化手段19によりクロック・パルスに同期した一
部パルス(例えばパルス幅50nS)の電圧が試料5の
入力端子に印加される。このようにして、試料5に加え
られるパルス電圧に対して同一位相を有するパルス電子
線15のみによって試料5が照射され、陰極線管9の画
面にはその位相に対応する試料像が表示される。この試
料像は、電子線照射位置(領域)の電位が高いときには
二次電子が引き戻されるため二次電子放出率が低くなっ
て画像中の対応する位置(領域)が暗くなり、逆に、電
子線照射位で(領域)の電位が低いときには二次電子放
出が増えて画像中の対応する位置(領域)が明る(なる
、という現象に基づくものである。このようなストロボ
走査電子顕微鏡は、微細化された最近の半導体デバイス
の故障解析や動作特性の測定の可能な、殆ど唯一の手段
として注目されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで、像モードの場合には二次元像信号が得られる
が、ラインプロファイル・モードやストロボ走査電子顕
微鏡の如き波形を調べるモードの場合には一次元像信号
が得られることになる。従来、これらの信号のS/N比
の向上、その他の信号処理のために、二次元像(8号に
対しては画像処理’AXが用いられ、一次元像信号に対
してはングナル・アベレージヤ−やウェーブフオーム・
アナライザ等が用いられてきた。
そのため、二次元像信号と一次元像信号に対しては、そ
れぞれ別々の装置が必要とされ、システムが高価になっ
てしまうばかりでな(、さらには、操作も別々に行うこ
とから繁雑になるという問題があった0本発明は、この
ような考察に基づくものであって、特別な手段を付加す
ることなく、簡単な構成の付加により定量的な波形の計
測、波形表示が行える走査形電子顕微鏡の分析データ処
理装置を提供することを目的とするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
そのために本発明の走査形電子顕微鏡の分析データ処理
装置は、電子線を射出する電子線発生手段、射出された
電子線を試料上に収束させる収束手段、射出された電子
線を試料上で走査させる偏向手段、射出された電子線を
高速でブランキングするブランキング手段、電子線を照
射することによって試料から発生する量子信号を検出す
る量子信号積化手段、検出された量子信号をディジクル
1++’fに変換して画像データとして記tαJ″ろ画
像記憶手段、及び記憶された画像データを表示する画像
データ処理手段を具備し、試料の一次元像信号若しくは
二次元像信号を選択的に検出し得るようになった走査型
電子顕微鏡の分析データ処理装置において、一次元像信
号を検出するための同期信号をもとにアナログ・ディジ
タル変換用同期信号を生成する同期信号生成手段を設け
、一次元像信号を処理する際、画像記憶手段は、一次元
像信号の操り返しパターンを同期信号生成手段で生成さ
れたアナログ・ディジタル変換用向!IIl信号により
ディジタル値に変換して二次元的に記憶するとともに、
画像データ処理手段は、画像記憶手段に記憶された一次
元像信号の繰り返しパターンを積算して一次元像の表示
を行うように構成したことを特徴とするものである。
〔作用1 上記の如き構成において、像モードでは、電子線発生手
段から射出された電子線を収束手段により試料上に収束
させ、偏向手段により試料上を二次元的に面走査」−る
、この面走査により発41.シた量子信号は量子信号検
出手段で検出され、ディジクル値に変換されて画像デー
タとして画像記憶手段に記憶される。そしてこの画像デ
ータがそのまま表示画面に対応して表示出力される。
他方、ラインプロファイル・モードでは、偏向手段によ
り試料上の所定のラインを一次元的に操り返し走査し、
またストロボによる波形観察モードでは、ビーム位置を
固定したままビームを高速でブランキングし、試料状L
i(例えば試料に印加する電圧等)を周期的に変化させ
て一次元像信号を検出する。この信号は、アナログ・デ
ィジクル変換用同期信号によりディジタル値に変換され
て周期性のある繰り返しの画像データとして画像記憶手
段に並列に記憶される。そしてこの画像データは、画像
データ処理手段により積算され平均化された一次元像で
出力表示される。
〔実施例〕
以下、実施例を図面を参照しつつ説明する。
第2図は本発明の走査型電子顕微鏡の分析データ処理装
置の1実施例構成を示す図、第3図はストロボによる波
形観察モードでの動作を説明するためのタイムチャート
、第4図は一次元信号の表示出力時の処理を説明するた
めの図、第5図はラインプロファイル・モードでの動作
を説明するためのタイムチャート、第6図は像モードで
の動作を説明するためのタイムチャートである6図にお
いて、21は電子銃、22は電子線、23は収束レンズ
、24は試料ホルダ、25は試料、26は二次電子、2
7は二次電子検出器、2日と36は増幅器、29と50
は陰極線管、30と31は偏向コイル、32は走査電源
、33は静電偏向板、34は絞り板、35はパルス電子
線、37は切り換え回路、38はスキャン・ジェネレー
タ、39はストロボ電源、40はパルス・ジェネレータ
、41と46はクロック発生回路、42はスキャン・コ
ントロール回路、43はIIV演算ユニット、44はA
/Dコンバータ、45は同期制御回路、47は画像メモ
リ、48はイメージ・ブロセフサ、49はビデオ出力回
路1.51はI10コントロール回路をそれぞれ示して
いる。
第2図において、パルス・ジェネレータ40は、ストロ
ボによる波形観察モードでの基本的な信号を発生するも
のであり、一方の出力より例えばし51等の試料25に
第3図図示■の如きドライブ信号を送出し、他方の出力
よりストロボ電1IIX39にトリガを供給している。
ストロボ電639は、パルス・ジェネレータ40からの
トリガをもとに静電偏向板33にストロボ・パルスを送
出するとともに第3図図示■の如き二次電子検出やスト
ロボ観察波形記憶のための同期信号を送出するものであ
る。その同期信号のトリガ間で波形(一次元像信号)の
−ラインの情報が画像メモリ47に記憶される。I10
コントロール回路51は、外部C20等に接続され、そ
の外部CPUからの指令やパネル・スイ、子の操作等に
従って、スキャン・コントロール回路42とHV演算ユ
ニット43に対して、ディジタル・スキャンの速度(D
well Timeの指定)、−ラインの検出点数、試
料上の観察位置等の指定を行うものである。スキャン・
コントロール回路42は、クロック発生回路41から同
期信号を受け、I10コントロール回路51で指定され
た所定の時間(Dwell Time)毎にIIV演算
ユニット43に!(、■スキャン信号のカウント・アッ
プ用同期信号を出力するとともに、同期制御回路45と
陰極線管29の偏向コイル30に第3図図示■、■の如
きH,V同期信号を供給し、クロック発生回路46に第
3図図示■の如きA/D変換用同期信号(−ラインの検
出点数に相当)を供給する。 HV演算ユニ7ト43は
、H1■スキャンの初期値、終値、変位幅をI10コン
トロール回路51から受け、第3図図示■、■の如き対
応するH1■スキナン信号を送出する。切り換え回路3
7は、像モードでは、試料面を二次元走査するスキャン
・ジェネレータ38からのH,Vスキャン信号を走査電
源32に供給し、ストロボによる波形観察モードでは、
試料面の所定の領域の一点にビームを固定するIIV演
算ユニット43からのH1■スキャン信号(第3図図示
■、■)を走査[B32に供給する。
A/Dコンバータ44は、クロック発生回路46からの
クロックをもとに二次電子検出器27で検出された像信
号を画像データ(ディジタル値)に変換するものであり
、この画像データは同期制御回路45によリーラインず
つ並列に画像メモリ47に格納される。同期制御回路4
5は、第3図図示■、■の如きH,V同jlJl信号及
びクロック発生回路46からのクロックをもとにへ/D
コンバータ44から画像メモリ47に一ラインずつ画像
データを格納するように同期制御するものである0例え
ば第3図図示■の一次元像信号は、第3図図示しを一ラ
インとして画像メモリ47に並列に格納される。
次に、上述の如く画像メモリ47に格納された画像デー
タを出力する場合の本発明の装置による処理を第4図を
参照しつつ説明する0画像メモリ47には、先に述べた
如く、水平方向の一ライン毎に周期的な悄輯(一次元像
信号)が複数ライン並列に格納されるので、これを出力
表示する際、イメージ・プロセッサ48は、画像メモリ
47の全ラインの縦方向の情filAを読み込み、これ
を積算した一次元像信号Bを生成する。そしてこの一次
元像信号Bをビデオ出力口849を通して陰極線管5o
に表示出力する。
また、ラインプロファイル・モードでは、第5図図示の
如く、■スキャン信号を固定し、ト1スキャン信号を変
化させて試料上の所定のラインの走査を一次元的に繰り
返し行い、その結果検出された量子信号をH,V同期信
号の制御の下でアナログ・ディジタル変換してストロボ
による波形観察モードの場合と同様に周期的な一次元像
信号として画像メモリに並列に格納する。像モードでの
H1Vスキャン信号、H5■同期信号等のタイムチャー
トを示したのが第6図であるが、従来がら行われている
内容と同様であるので説明は省略する。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、走査
型電子顕微鏡で得られる一次元の波形と二次元の画像の
保存形式が同じであるので、分析データの操作、維持が
容易になるとともに、従来波形の表示のために必要とさ
れていた、高価なシグナル・アベレージヤ等も不要とな
り、さらに上述の如きデータ処理は市販の画像処理装置
を用いて実現できるので、装置全体のコスト・ダウンを
はかることができる。また、波形(または数波長)毎の
信号の4fl算を行うので、高いS/N比をもった波形
出力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のストロボ走査電子w4徽鏡の構成を示す
図、第2図は本発明の走査型電子顕微鏡の分析データ処
理装置の1実施例構成を示す図、第3図はストロボによ
る波形観察モードでの動作を説明するためのタイムチャ
ート、第4U!Jは一次元信号の表示出力時の処理を説
明するための図、第5図はラインプロファイル・モード
での動作を説明するためのタイムチャート、第6図は像
モードでの動作を説明するためのタイムチャートである
。 lと21・・・電子銃、2と22・・・電子線、3と2
3・・・収束レンズ、4と24・・・試料ホルダ、5と
25・・・試料、6と26・・・二次電子、7と27・
・・二次電子検出器、8.16.28と36−・・増幅
器、9.29と50・・・陰極線管、10゜11、30
と31・・・偏向コイル、12と32・・・走査電源、
13と33・・・静電偏向板、14と34・・・絞り板
、15と35・・・パルス電子線、17・・・遅延回路
、18・・・遅延制御回路、19・・・試料変化手段、
20・・・クロ7り・パルス発生回路、37・・・切り
換え回路、38・・・スキャン・ジJ、不レーク、39
・・・ストロボ電源、40・・・パルス・ジ二不レータ
、41と46・・・クロック発生回路、42・・・スキ
ャン・コントロール回路、43・・・IIV演算ユニッ
ト、44・・・^/Dコンバータ、45・・・同jlJ
l制御回路、47・・・画像メモリ、48・・・イメー
ジ・プロセッサ、49・・・ビテ゛オ出力回路、51・
・・f10コントロール回路。 特許出願人  日本電子株式会社 代理人弁理士 阿 部  龍 吉 プ 3 品 智 5 m Hスτ、ン伴弓、−’1.−−−−−’L   −−−
−−−−−−−−−−−uyz壓イン侶男 H同l−9イ14−−−−−−−−−一″−−−−−”
−Uプ 6 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 電子線を射出する電子線発生手段、射出された電子線を
    試料上に収束させる収束手段、射出された電子線を試料
    上で走査させる偏向手段、射出された電子線を高速でブ
    ランキングするブランキング手段、電子線を照射するこ
    とによって試料から発生する量子信号を検出する量子信
    号検出手段、検出された量子信号をディジタル値に変換
    して画像データとして記憶する画像記憶手段、及び記憶
    された画像データを表示する画像データ処理手段を具備
    し、試料の一次元像信号若しくは二次元像信号を選択的
    に検出し得るようになった走査形電子顕微鏡の分析デー
    タ処理装置において、一次元像信号を検出するための同
    期信号をもとにアナログ・ディジタル変換用同期信号を
    生成する同期信号生成手段を設け、一次元像信号を処理
    する際、画像記憶手段は、一次元像信号の繰り返しパタ
    ーンを同期信号生成手段で生成されたアナログ・ディジ
    タル変換用同期信号によりディジタル値に変換して二次
    元的に記憶するとともに、画像データ処理手段は、画像
    記憶手段に記憶された一次元像信号の繰り返しパターン
    を積算して一次元像の表示を行うように構成したことを
    特徴とする走査形電子顕微鏡の分析データ処理装置。
JP18011384A 1984-08-29 1984-08-29 走査形電子顕微鏡の分析デ−タ処理装置 Pending JPS6158152A (ja)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58150256A (ja) * 1982-03-01 1983-09-06 Toshiba Corp ストロボ走査型電子顕微鏡装置
JPS58197643A (ja) * 1982-05-12 1983-11-17 Toshiba Corp ストロボ走査電子顕微鏡装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58150256A (ja) * 1982-03-01 1983-09-06 Toshiba Corp ストロボ走査型電子顕微鏡装置
JPS58197643A (ja) * 1982-05-12 1983-11-17 Toshiba Corp ストロボ走査電子顕微鏡装置

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