JPS63150842A - 走査電子顕微鏡 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、電子線の偏向歪の影響をなくし、正確な試料
像を表示することができる走査電子顕微鏡に関する。

［従来の技術］ 走査電子顕微鏡においては、電子線を試料上に細く収束
すると共に、該試料上で電子線を２次元的に走査するよ
うにしている。該電子線の試料への照射に伴って発生し
た、例えば、２次電子は検出され、該検出信号は該試料
上での電子線の走査と同期した陰極線管に供給され、試
料の２次電子像が表示される。

［発明が解決しようとする問題点］ 例えば、第５図に実線で示す試料上の長方形領域を電子
線で走査する場合、良く知られている電子線の偏向歪に
よって、実際には点線で示すような歪んだ領域を走査す
ることになり、正確な長方形には走査することができな
い。従って、このような走査によって試料から得られた
２次電子を検出し、その検出信号を陰極線管に供給して
も、該陰極線管に正確な像を表示することはできない。

特に、この偏向歪は、電子線を大きく偏向しなければな
らない比較的低い倍率のときに顕著に問題となる。

本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、低い倍
率の像を観察するときでも、偏向歪の影響をなくし、正
確な像を観察することができる走査電子顕微鏡を提供す
ることを目的としている。

［問題点を解決するための手段］ 本発明に基づく走査電子顕微鏡は、電子線発生源と、該
電子線発生源からの電子線を試料上に細く収束するため
の収束レンズと、該試料上で電子線を２次元的に走査す
るための偏向手段と、該２次元的走査のための走査信号
を発生する走査信号発生回路と、該走査信号が供給され
る倍率設定回路と、仮想的に格子状に区画された電子線
走査領域において、各格子点の偏向歪量を記憶するメモ
リと、任意の電子線走査位置において、該走査位置が含
まれる格子状に区画された領域の４隅の格子点の偏向歪
量を咳メモリから読み出し、該４隅の偏向歪量と該走査
位置とに基づいて、該走査位置における偏向歪の補正値
を演算する演算手段と、該演算手段によって得られた補
正値と該走査信号とを加算し、その加算信号を該偏向手
段に供給する加算器とを備えており、該メモリには倍率
毎に各格子点の偏向歪量が記憶されていることを特徴と
している。

［実施例ｊ 以下本発明の一実施例を添附図面に基づいて詳述する。

第１図において、１は電子線発生フィラメント、２はウ
ェーネルト電極、３は接地電位の加速電極、４は該フィ
ラメントと加速電極の間に加速電圧を印加するための加
速電源、５はブランキングコイル、６はブランキング用
絞り板、７は収束レンズ、８は偏向コイル、９は試料、
１０は２次電子検出器、１１はコンピュータ、１２は第
１のメモリ、１３は第２のメモリ、１４はＲＯＭライタ
ー、１５は走査信号発生回路、１６は倍率設定回路、１
７は加算回路、１８は増幅器、１９は陰極線管である。

上述した如き構成において、フィラメント１から発生し
た電子線は、加速電極３によって加速された後、収束レ
ンズ７によって試料９上に細く収束される。該電子線は
更に偏向コイル８に供給される走査信号によって偏向さ
れ、試料９上での電子線の照射位置は２次元的に走査さ
れることになる。該偏向コイル８には、走査信号発生回
路１５からの走査信号が、倍率設定回路１６によって指
定された倍率に応じて増幅された後、加算器１７を介し
て供給される。又、走査信号の内、ブランキング信号は
、ブランキングコイル５に供給されている。該試料９へ
の電子線の照射に伴って、該試料から発生した２次電子
は、検出器１０によって検出される。該検出された信号
は、増幅器１８によって増幅された後、陰極線管１９に
輝度変調信号として供給される。該陰極線管１つには走
査信号発生回路１５から走査信号が供給されており、該
陰極線管には試料の２次電子像が表示される。

該表示された像は、走査信号発生回路１５からの走査信
号がそのまま偏向コイル８に供給されるとと、電子線の
偏向歪により、第５図に点線で示したように歪むことに
なる。

ここで、第１のメモリ１２には、各倍率毎に偏向歪の補
正データが格納されているが、各倍率において、電子線
の走査領域は、第２図に示す如く、格子状に仮想的に分
割される。格子状に分割された各長方形の領域において
、４隅の格子点の理想的位置と偏向歪による照射位置の
ズレ量が第１のメモリ１２に格納されている。例えば、
第２図の走査領域の左上端部の長方形領域Ｓ１において
、実際の走査は、点線で示すように直線で近似される。

第３図および第４図は、この領域Ｓ１を拡大して示して
おり、第３図では、４隅の格子点の縦方向（Ｙ方向）の
歪量がＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄとして表わされている。ＬＯ〜Ｌ
１１はラスターであり、例えばラスクーＬＯに注目する
と、ラスターが時刻ＴＯ，ＴＩ、Ｔ２と進むにつれ、歪
量が変化するので、偏向信号の補正量もそれにつれて変
化させねばならない。また、ラスター自身も、ＬＯ，Ｌ
ｌ、Ｌ２と進むにつれて偏向歪の補正量を変化させねば
ならない。すなわち、走査領域Ｓ１の内部の任意の位置
の走査信号に対して、偏向歪の補正量を求める場合には
、横方向時間変化と縦方向時間変化を考慮しなければな
らない。ここで、領域＄１中のラスターの本数をｍ１デ
イジタル走査の場合の横方向の走査点の数をｎとした場
合、ｉ番目のラスターのときの補正量の横方向時間変化
はｊを時間（横方向走査点〉とすると、次のように′八 また、補正量の縦方向時間変化は、次のように表わされ
る。

４．１４−Ｊ・０・工 個　　　　　　　処 その結果、縦方向の偏向歪を補正するための補正上述し
た（１）式の演算は、コンピュータ１１が第１のメモリ
１２からの４隅の補正量と走査信号発生回路１５からの
走査位置に関する情報によって行っている。具体的には
、ラスターの本数は横方向の走査信号のブランキング信
号をカウントすることによって認識することができ、時
間（横方向走査位置）は、ディジタル走査であれば各ラ
スター毎に走査点をカウントすれば良く、アナログ走査
であれば、コンピュータ１１内のクロック信号発生器か
らのクロック信号を横方向走査のブランキング信号毎に
カウントすることによって認識することができる。該コ
ンピュータ１１によって演算された補正量は、加算器１
７に供給され、走査信号発生回路１５から倍率調整回路
１６を経て供給される縦方向走査信＠Ｙｉと加算され、
その加算信号（Ｙｉ　＋Ｖｉ　）は偏向コイル８に供給
される。

次に、横方向（Ｙ方向）の走査に伴う偏向歪の補正であ
るが、この補正も上述した縦方向の補正と同様に行われ
る。第４図は、走査領域Ｓ１の４隅の格子点における理
想的位置と実際の走査との間の偏向歪ｆｆ１Ｅ、Ｆ、Ｇ
、Ｉを示している。ＬＯ〜Ｌｍはラスターであり、例え
ばラスターＬＯに注目すると、ラスターが時刻Ｔｏ　、
ＴＩ　、Ｔ２と進むにつれ、歪量が変化するので、偏向
信号の補正量もそれにつれて変化させねばならず、また
、ラスター自身も、ＬＯ，Ｌｌ　、Ｌ２と進むにつれて
偏向歪の補正量を変化させねばならないことは、前述し
た縦方向の走査と同様である。すなわち、走査領域Ｓ１
の内部の任意の位置の走査信号に対して、横方向の偏向
歪の補正量を求める場合には、横方向時間変化と縦方向
時間変化を考慮しなければならない。ここで、１番目の
ラスターのときの補正量の横方向時間変化は、次のよう
に表わされる。

また、補正量の縦方向時間変化は、次のように表その結
果、横方向の偏向歪を補正するための補正この（２）式
の演算は、（１）式の演算と同様にコンピュータ１１に
よって行われ、演算された補正量は、加算器１７に供給
され、走査信号発生回路１５から倍率調整回路１６を経
て供給される横方向走査信号Ｘ１と加算され、その加算
信号（Ｘｉ　＋Ｈｉ　）は偏向コイル８に供給される。

従って、両加算信号（Ｙｉ　＋Ｖｉ　、　Ｘｉ　＋Ｈｉ
　）が偏向コイル８に供給されると、第３図および第４
図に実線で示した［が正確に走査されることになる。

電子線の走査領域が８１から８２に移動すると、領域Ｓ
２の４隅の格子点における偏向歪量が第１のメモリ１２
から読み出され、コンピュータ１１は電子線の走査位置
の変化に伴って前述したと同様の演算を行い、各走査位
置に応じた偏向歪の補正量はダイナミックに求められ、
その補正量は走査信号に加算されることになる。このよ
うに、格子状に分割された各領域（Ｓ＋　、Ｓ２．８３
　、・・・・・・、　Ｓｎ　＞毎に第１のメモリから必
要なデータが読み出され、走査位置に応じた偏向歪の補
正量が求められる。

ところで、試料９上の走査範囲は倍率調整回路１６にお
いて設定した倍率に応じて変えられる。

倍率が低くされ、走査領域が広げられると、電子線はよ
り広範囲に大きく偏向されることから、走査領域の端部
における偏向歪ωはより大きいものとなる。一方、倍率
が高くなると電子線の走査領域は狭くなり、電子線の偏
向は比較的小さくなるので、走査領域の端部における偏
向歪量は比較的少ない。その結果、走査領域の格子状の
仮想的分割は、各倍率毎に行われ、その格子点の偏向歪
量は各倍率毎に第１のメモリ１２内に記憶されている。

コンピュータ１１は、倍率設定回路１６からの倍率を示
す信号によって第１のメモリ内をアクセスし、その倍率
のデータを読み出すようにしている。

ここで、第１のメモリ１２内に全ての倍率に応じた偏向
歪量を記憶させても良いが、偏向歪量は前述したように
倍率が高くなるほど少なくなるため、本実施例では、例
えば、倍率が１００倍より低い倍率のみ偏向歪量が記憶
されており、コンピュータ１１は、１００倍以上の倍率
のときには、偏向歪の補正を行わないようにしている。

このことは、第１のメモリの容量を少なくすることに効
果がある。

さて、通常、偏向コイル８では縦方向（Ｙ方向）の偏向
コイルと横方向（Ｘ方向）の偏向コイルとを直交度良く
巻き回し、実際に両方向に走査を行った場合に、電子線
の走査の方向が正確に直角に行われるようにしている。

しかしながら、２種の偏向コイルを直交度良く巻き回す
ことはかなりの熟練さが必要となり、実際には、コイル
の直交度の悪さに伴って電子線のＸ方向とＹ方向の走査
の直交度も悪くなる。本実施例では、各装置固有のこの
直交度のズレ量を第２のメモリ１３に記憶しており、コ
ンピュータ１１は、このズレを補正す゛る信号を加算器
１７に供給するようにしている。

従って、高い倍率のときには、走査信号は走査の直交度
のズレを補正する信号と加算され、比較的低い倍率のと
きは、走査信号は直交度のズレを補正する信号と偏向歪
を補正する信号と加算される。

なお、偏向歪を補正する信号が偏向コイルの直交度も補
正する値となっているときには、比較的低い倍率のとき
には、走査信号は偏向歪を補正する信号のみと加算され
る。この偏向コイル８の直交度を補正することにより、
正確な走査像を表示することができると共に、従来、製
造段階で不良品として処分されていた、ＸとＹの直交度
の比較的悪い偏向コイルであっても、使用することがで
きるようになり、製造上のコストを低下させることがで
きる。

ここで、各倍率における各格子点の偏向歪量を求め、第
１のメモリに記憶させる方法について述べる。まず、試
料９としてメツシュが配置され、そのメツシュの２次電
子像が陰極線管１つに表示される。該陰極線管１９の画
面には、直線度の優れた格子模様の透明なシートを配置
し、シートの格子と表示されたメツシュ像とを比較し、
メッシ　−ユの格子の各格子点における偏向歪量を目視
によって求め、その値をＲＯＭライター１４によって第
１のメモリ１２内に記憶させるようにしている。

特定の倍率においてこの作業が終了したら、倍率を変化
させ、同様な方法で各格子点における偏向歪量が記憶さ
れる。又、電子線のＸ方向とＹ方向の走査の直交度の補
正データは、メツシュ像と陰極線管１つの画面の前面に
配置されたシートの格子との比較によって求められる。

なお、偏向歪量は、上述した実験によって求めても良い
が、計算によって求め、第１のメモリに記憶させるよう
にしても良い。

以上本発明の一実施例を詳述したが、本発明はこの実施
例に限定されず幾多の変形が可能である。

例えば、２次電子像を表示するようにしたが、反射電子
像を表示する場合にも本発明を適用することができる。

［効果〕 以上詳述した如く、本発明に基づく走査電子顕微鏡にお
いては、各倍率毎に、走査領域を仮想的に格子状に分割
し、各格子点における偏向歪量に基づいて、各走査位置
における偏向歪の補正量を演算し、走査信号の補正を行
うようにしているので、正確な走査像を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示ず図、第２図は走査領域
の仮想的な分−に１の様子を示す図、第３図と第４図は
格子状に区切られた走査領域の偏向歪量等を示す図、第
５図は理想的な走査領域と実際の走査領域とを示す図で
ある。 １・・・フィラメント　　２・・・ウェーネルト電極３
・・・加速電極　　　　４加速電源 ５・・・ブランキングコイル ６・・・ブランキング用絞り板 ア・・・収束レンズ　　　８・・・偏向コイル９・・・
試料　　　　　１０・・・２次電子検出器１１・・・コ
ンピュータ　１２・・・第１のメモリ１３・・・第２の
メモリ　１４・・・ＲＯＭライター１５・・・走査信号
発生回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）電子線発生源と、該電子線発生源からの電子線を
   試料上に細く収束するための収束レンズと、該試料上で
   電子線を２次元的に走査するための偏向手段と、該２次
   元的走査のための走査信号を発生する走査信号発生回路
   と、該走査信号が供給される倍率設定回路と、仮想的に
   格子状に区画された電子線走査領域において、各格子点
   の偏向歪量を記憶するメモリと、任意の電子線走査位置
   において、該走査位置が含まれる格子状に区画された領
   域の４隅の格子点の偏向歪量を該メモリから読み出し、
   該４隅の偏向歪量と該走査位置とに基づいて、該走査位
   置における偏向歪の補正値を演算する演算手段と、該演
   算手段によって得られた補正値と該走査信号とを加算し
   、その加算信号を該偏向手段に供給する加算器とを備え
   ており、該メモリには倍率毎に各格子点の偏向歪量が記
   憶されていることを特徴とする走査電子顕微鏡。
2. （２）該メモリには、特定の倍率より低い倍率に限って
   偏向歪量が記憶されており、該特定の倍率より低い倍率
   での観察時のみ該演算手段によって補正値を演算し、そ
   の補正値と走査信号とを加算するように構成した特許請
   求の範囲第１項記載の走査電子顕微鏡。
3. （３）Ｘ方向とＹ方向の両走査方向の直交度を補正する
   データが記憶された補助メモリを備えており、該演算手
   段は、電子線の走査位置と該補助メモリ内のデータに基
   づいて、直交度の補正値を演算する機能を有しており、
   該直交度の補正値は、走査信号に加算されるように構成
   した特許請求の範囲第１項記載の走査電子顕微鏡。