JPS6326937A - 電子ビ−ム装置 - 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】 〔概　　要〕 電子ビームの試料への照射によって（ｑられる二次電子
信号を検出する装置においては、電子ビームを移動する
のに時間がかかる。特に試料全面に対して二次電子信号
を検出し、それを複数回行って平均をとるような場合に
はさらに時間を必要とする。本発明は移動する毎に複数
回の二次電子信号を検出して、加算平均を行うものであ
り、本発明によって高速に二次電子信℃の加算平均値を
得ることが可能となる。

〔産業上の利用分野〕

本発明は電子ビーノ、を試料に照射して二次電子信号を
検出する装置に係り、１）゛に試料の複数点に対し二次
電子を検出する電子ビーム装置に関する。

〔従　来　技　術〕

電子顕微鏡や電子ビーム電圧測定装置は、電子ビームを
試料に照射し、それによって発生した二次電子を検出し
て、拡大画像つ電圧等を求めている。

電子顕？ｊｋｌ１ｍにおいては、特定の点だけではなく
、試′叫の目的の範囲に対し、電子ビームを走査して照
射しなくてはならない。また、電子ビーム電圧δ１り定
装置においても、試料の全面の電圧パターンを求める場
合には同様である。

電子ビームを試料に対して走査するように照射するため
には、電子銃より発生した電子ビームを偏向する偏向器
が必要である。この偏向器に電子ビームが試：Ｆ−［の
Ｘ方向とＹ方向に走査する制御信号を加えることによっ
て、試ネ゛［の全領域に電子ビームを照射することがで
きる。そして、走査中に二次電子ビームを検出して、試
料の拡大画１象を得ている。

第３図は、偏向器に偏向電圧を加え、電子ビームによっ
て発生した二次電子信号をディジタルデータに変換する
従来の回路閘成図である。

フリップフロップ２０のセント端子にスタート信号が入
力すると、その出力はハイレベル（ｒＩＬ−ヘル）とな
って、アントゲ−１−２１に加わる。これにより、アン
トゲ−１・２１はオンとなる。一方、パルスジェネレー
タ２２より発生し、分周回路２３で分周された移動クロ
ック信号がアン１゛ゲート２１に加わっているので、こ
のアントゲ−１・２１のオンによって、移動のクロック
信号はアンドゲート２１を介してＸ方向カウンタ２４、
アナログディジタル変換回路（Ａ／Ｄ）２５に加わる。

Ｘ方向カウンタ２４は試料に照射する電子ビーＪ・のＸ
方向位置を決定するカウンタであめ、移動クロシフが加
わるたびにカウントアツプ換言するならばＸ方向位置を
移動する。第３図に示した回路においてはＸ方向カウン
タ２４のキャリー出力をＹ方向のカウント入力に加え、
Ｘ方向の走査が終了するたびにＹ方向のカウント値（電
子ビーム位置）をカウントアンプしている。部ちＸ方向
に対し、１回の走査を行うたびに、Ｙ方向の位置を移シ
Ｊして、再度行う構成となっている。Ｘ方向カウンタ２
４、Ｙ方向カウンタ２６の出力はディジタルアナログ変
換回路（Ｄ／Ａ）２７．２８に加わっており、この回路
によってディジクル値がアナログ電圧に変換されるとと
もに、図示しないが増幅器を介して偏向器に加わり、電
子ビームを偏向している。この偏向によって照射した電
子ビームによる二次電子信号は、図示しないが検出型で
検出され、増幅器を介してアナログディジタル変庚回路
２５に加わり、ディジタルデータに変換される。

この時のディジタルデータへの変換は、移動クロックが
加わってから特定時間たった後になされる。

そして変換されたディジタルデータはフレームメモリ２
９に加わる。フレームメモリ２９には図示しないが例え
ばＸ方向カウンタ２４、Ｙ方向カウンタ２６の値がアド
レス端子に加わっており、各位置に対応した二次電子信
号のディジタルデータはＸカウンタ２４．、Ｙカウンタ
２６で指示されるアドレス位置に格納される。

そして、全領域への電子ビームの照射が終了すると、Ｙ
方向カウンタ２６よりキャリーが出力され、フリップフ
ロップ２０のリセット端子に加わってフリップフロップ
２０をリセットする。このリセットによって、フリップ
フロップ２０の出力はローレベル（Ｌレベル）となり、
アンドゲート２１をオフとする。よって１回の全領域の
走査が終了すると、移動クロックもＸ方向カウンタ２４
に加わらなくなり、二次電子信号の検出も終了する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述した動作において得られるデータは、全領域に対し
て１回の走査で各位置１個となる。この走査において、
各測定位置から次の測定位置まで変化する時間は、測定
のためにその点でとどまっている時間よりはるかに長い
。全走査によって測定した各点における各１個のデータ
でＳ／Ｎ　　積度が充分であるならば問題は発生しない
が、何回も走査して、その結果を加算平均する場合には
、多くの時間を要するという問題があった。

一方、全領域の１回の走査によって得られたデータを一
時的にメモリに格納し、測定するたびに各点単位で累算
しなくてはならない。この累算は測定するたびに行うこ
とができるが、平均を求めるのは、全走査が終了し、全
領域に対するデータの累算が終了した後でな（ではなら
ない。すなわち、例えばプロセ・ノサ等によって、全領
域の各点に対するデータの平均値を求めるためには、測
定終了後に、順次各点の累算データを測定回数で割らな
くてはならない。この割算処理にも時間がかかり、前述
した時間と合わせて、さらに測定結果を得るために多く
の時間を有するという問題を有していた。また、この演
算のための制御回路を必要とする。

本発明は上記従来の欠点に鑑み、各点の測定を複数回行
っているにもかかわらず、高速でさらに安価な電子ビー
ム装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理ブロック図である。１は電子ビー
ムを試料のＸ方向あるいはＹ方向の少なくとも一方に移
動クロックＭＣが加わるたびに移動させるビーム移動手
段、２はビーム移動手段１で電子ビームを移動した後の
定在時間内に試料より発生する二次電子信号ＤＳを加算
平均する加算平均手段である。

〔作　　　用〕

移動クロックが加わるたびに、Ｘ方向や゛ｌ方向に対し
て電子ビームをビーム移り１手段１で移動させ、電子ビ
ームを試料に照射させる。

前記ビーム移動手段１で電子ビームを移動した後の定在
時間内に、加算平均手段２は試料より発生する二次電子
信号を加算した後に平均値を求める。

そして、順次ビーム移動手段１でビームを移動するたび
に複数回の測定を行って加算平均値を求める。これによ
って全領域に対して１回のビーム移動で全領域における
各ビーム位置の二次電子信号の加算平均値が求められる
。

〔実　　施　　例〕

以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第２図は本発明の実施例の回路構成図である。

フリップフロップ４のセット端子にはスタート信号Ｓ’
Ｔが加わり、フリップフロップ４をセットする。−この
スタート信号によってフリップフロップ“４がセットさ
れると、フリップフロップ４はアンドゲート５．６にハ
イレベル（ＩＩレベル）を出力する。これによりアンド
ゲート５．６はオンとなる。クロックジェネレータ３の
出力はアンドゲート６と、分周回路７を介してアンドゲ
ート５に加わっている。前述したように、スタート信号
が加わった後は、フリップフロップ４の出力によってア
ンドゲート５はオンとなっているので、アンドゲート５
はＸ方向カウンタ８に分周回路７の出力を加える。これ
によってＸ方向カウンタ８は分周回路７の出力すなわち
クロックジェネレータ３の分周パルス（移動クロック）
をカウントする。Ｘ方向カウンタ８のキャリー出力はＹ
方向カウンタ１０のカラシト入力に加わっており、Ｘ方
向のカウントが特定値となった後にＹ方向カウンタ１０
はカウントアツプする。

Ｘ方向カウンタ８、Ｙ方向カウンタ１０の出力はディジ
タルアナログ変換回路（Ｄ／Ａ）ｌ　１゜１２に加わっ
ている。ディジクルアナログ変換回路１１．１２の出力
は第３図に示した従来技術と同様であり、図示しない増
幅器を介して偏向器に加わっている。よって、分周回路
２３の出力（移動クロック）をＸカウンタがカウントす
るたびに偏向器によってビームがＸ方向に移動すること
になる。そしてＸ方向への１回の移動走査が終了すると
、換言するならばＸ方向カウンタ８よりキャリーが出力
されると、Ｘ方向カウンタ８の出力は０となるとともに
、そのキャリー出力をＹ方向カウンタ１０がカウントす
る。これによってＸ方向への１回の走査のたびに、Ｙ方
向にビームが移動することとなる。そして、Ｙ方向カウ
ンタ１ｏが特定値となると、フリップフロップ４のリセ
ット端子にＹ方向カウンタ１０がキャリーを出力して、
フリップフロップ４をリセットする。これにより、アン
ドゲート５．６はオフとなる。

前述したクロックジェネレータ３、分周回路７、フリッ
プフロップ４、アンドゲート５、Ｘ方向カウンタ８、゛
Ｙ方向カウンタ１０、ディジタルアナログ変換回路１１
．１２は第３図に示した従来回路の動作とほぼ同じであ
る。

゛しかしながら、アナログディジタル変換回路１３に加
わるクロックは異なっている。スタート信号ＳＴがフリ
ップフロップ４に加わって、ビームの移動が開始される
と、アンドゲート５と同時にアンドゲート６がオンとな
るので、アナログディジタル変換回路１３にはクロック
ジェネレータ３の出力が加わる。従来回路においては、
移動クロックが加わっているので、移動するたびに１回
二次電子信号をディジタルデータに変換している。

しかし本発明においては、このアナログディジクル変換
回路１３は、分周回路７に関係した回数の変換を１回の
移動の度に行う。例えば分周回路７が１／８分周であっ
た時には、８回のディジタル量への変換を行う。

また、Ｘ方向カウンタ５に加わっているアンドゲート７
の出力即ち移動クロックは加算平均回路９にも加わって
いる。加算平均回路９はこの移動クロックがローレベル
の時にはアナログディジタル変換回路１３の出力を無視
し、ハイレベルの時に加算する。そして、その後のロー
レベルの時に平均して、平均値をフレームメモリ１４に
格納する。Ｘ方向カウンタ８、Ｙ方向カウンタ１０の出
力は図示しないが、フレームメモリ１４の下位アドレス
と上位アドレスに減算回路を介して加わっている。この
減算回路は、加わるＸ方向カウンタを下位、Ｙ方向カウ
ンタをその上位として、その値から“１”を引く回路で
ある。この“１”を引くのは以下の期間である。Ｘ方向
カウンタ８に加わる移動クロックがローレベルに変化し
た時にＸ方向カウンタはカウントして現在の値に＋１し
ている。しかし、加算平均回路９はローレベルに変化し
た時に平均値を求めてフレームメモリ１４に出力するの
で、Ｘ方向カウンタ８とＹ方向カウンタ１０とで指示し
ているビームの位置は平均値が出力される時には次の位
置の値となっている。これをもとの位置を指示するよう
にして演算した平均値を目的のフレーム（測定した点に
対応したフレームメモリのアドレス）に格納するために
減算回路が挿入されているのである。尚、加算平均回路
が、例えば移動クロックのハイレベルの間に平均値をも
とめ、フレームメモリ１４に格納するならば、この減算
回路は必要ない。

本発明の動作をまとめると以下のようニナル。

前述した動作により、動作クロックが加わって、ビーム
が移動する。そしてその移動時間は移動クロックの半分
の時間（ローレベルの間）になるように設定しである。

尖って移動クロックがハイレベルとなった時から、アナ
ログディジタル変換回路１３の出力を加算してその後に
平均を求めてフレームメモリ１４に格納している。例え
ば分周回路７の分周比が１／８であった時には、アナロ
グディジタルに変換回路１３の変換は８回行われる。

しかし、移動クロックがローレベルの時には加算しない
ので、分周回路７より出力される移動クロックのハイレ
ベルの間だけ、加算される。例えば移動クロックのデユ
ーティが５０％であった時には、４回となる。分周回路
７のデユーティは前述では５０％としたがこれに限らず
、ローレベルの間で電子ビームの移動が完了する様にす
れば、ハイレベルの量測定を行うことができる。尚この
時には分周回路７の分周比を考慮する必要がある。

、以上の動作によって、領域内の１回の移動走査で複数
回の二次電子信号の測定が可能となる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明は、電子ビームを移動するたび
に定在位置の間に複数回にわたって二次電子信号を測定
するので、高速で複数回の測定データを得ることができ
る電子ビーム装置が可能となる。さらに、加算平均回路
がリアルタイムで演算を行うので、測定後の平均値等を
求める制御回路を必要とせず、安価な電子ビーム装置を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理ブロック図、 第２図は本発明の実施例の回路構成図、第３図は従来の
回路構成図である。 １・・・ビーム移動手段、 ２・・・加算平均手段。 特許出願人　　　富士通株式会社 第１図 杢発明の大物イ列の回発構戚Σ 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 電子ビームを試料のＸ方向あるいはＹ方向の少なくとも
   一方に、移動クロックが加わるたびに移動させるビーム
   移動手段（１）と、 該ビーム移動手段（１）で電子ビームを移動した後の定
   在時間内に試料より発生する二次電子信号を加算平均す
   る加算平均手段（２）より成ることを特徴とした電子ビ
   ーム装置。