KR100277395B1 - 주사 현미경 및 주사 현미경 동작 방법 - Google Patents

Abstract

주사 전자 현미경 같은 주사 현미경은 샘플상에 주사되는 에너지 빔을 구비한다. 검출기는 샘플과 빔의 상호작용을 검출하고 샘플의 주사된 부분의 디스플레이 이미지발생을 위해 이용된 샘플 이미지신호를 발생한다. 샘플 이미지 신호는 이미지 메모리장치에 저장되고 이들 샘플 이미지신호의 일부가 디스플레이 이미지 발생을 위해 판독된다. 이것은 유효 배율이 너무 밀접한 주사선으로 샘플을 주사하지 않고 성취되게 한다. 다른 방법으로, 또는 부가하여, 빔은 소정의 한계치 이상의 배율에 대해서, 주사동안 단속적으로 커트된다. 주사가 각각 일련의 주사선을 구성하는 일련의 프레임으로 되어 있고, 이 커팅은 프레임 사이의 간격을, 즉, 선 사이의 간격을 변경시키거나, 선내에서 단속적 커팅을 야기한다. 이들 모두는 샘플상에 빔 지속기간을 단축하고, 초과 전하 빌드업의 위험을 감소한다.

Description

주사 현미경 및 주사 현미경 동작 방법

제1도는 본 발명의 제1 실시예의 기능적 동작을 설명하는 블럭도.

제2도는 본 발명의 제2 실시예의 기능적 동작을 도시하는 블럭도.

제3도는 배율과 주사 간격/판독 범위 사이의 관계를 나타내는 그래프.

제4도는 본 발명의 제1 또는 제2 실시예를 구체화하는 주사 전자 현미경의 개략도.

제5(a)도와 제5(b)도는 본 발명의 제1 또는 제2 실시예에 따른 이미지 확대를 보여주는 도면.

제6도는 본 발명의 제3 실시예의 기능적 동작을 설명하는 블럭도.

제7도는 본 발명의 제3 실시예를 구체화하는 주사 전자 현미경의 개략도.

본 발명은 에너지 빔이 샘플을 주사하는 주사 현미경에 관한 것이다. 예를 들면, 에너지 빔이 전자로 되어 있는 주사 전자 현미경에 적용되지만, 또한 이온 같은 다른 하전입자를 이용한 주사 현미경 및 레이저 빔을 이용한 주사 현미경에도 적응 가능하다.

주사 전자 현미경에서, 샘플은 전자 빔에 의해 주사되고, 이것은 검출되어 샘플 이미지 신호로 변환되는 상기 샘플로부터의 2차 신호를 발생시킨다. 샘플 이미지 신호는 디스플레이 이미지의 휘도를 변조하도록 처리된다. 디스플레이 이미지는 예를 들면, 음극선관상에서 발생된다. 샘플상에 영역 즉 스캐닝 프레임으로 공지된 영역을 한정하는 일련의 평행선(주사선)을 따라 빔을 소거하게하여 주사가 발생한다. 주사선 사이의 거리는 주사 간격으로서 알려져 있다.

디스플레이 이미지의 크기는 고정되는 것이 보통이다. 그러므로, 샘플상에서 에너지 빔의 주사 프레임 치수가 축소되면, 디스플레이 이미지의 유효확대가 증가될 것이다. 보통, 주사 프레임에서의 주사선의 갯수는 디스플레이 주사선이 관찰자가 관측할 때 관찰되지 않도록 결정된다. 그래서, 이것은 음극선관의 해상도에 따라 결정된다. 일반적으로 500-1000 주사선이 이용된다.

이런 구성에서, 주사 프레임내의 샘플상에서 에너지 빔의 주사선 갯수는 일정하다. 그러므로, 유효 배율을 증가시키기 위해서, 주사선 길이가 축소되고 주사선 사이의 주사 간격이 변화된다.

디스플레이 이미지를 샘플 이미지 신호로부터 직접 발생 가능하다. 그러나, 샘플 이미지 신호를 디지탈 신호로 변환하고, 이 디지탈 신호를 이미지 메모리에 저장하는 것이 공지되어 있다. 다음에, 이미지 메모리의 내용을 판독함으로써, 디스플레이 이미지가 발생된다. 이런 기술로서, 이미지 메모리가 언제나 오직 하나의 프레임의 샘플 이미지 신호를 저장하는 것이 보통이어서, 이미지 메모리는 또한 프레임 메모리로 언급될 수 있다.

비록 에너지 빔이 주사 현미경에서 정밀한 스폿으로 집중되는 것이 정상적이지만, 주사 프레임을 한정하는 일련의 평행 주사선에서 주사가 발생하는 상기 언급된 주사 동작은 주사선에 대응하는 일련의 영역을 스폿이 소거하게 한다. 원하는 배율이 증가되고, 주사 간격이 감소되면서, 각 주사선에 대해 소거된 영역은 서로 근접한다. 소정의 배율에서, 일 주사선에 따라 스폿에 의해 소거된 영역은 바로 인접한 주사선에 대하여 스폿에 의해 소거된 영역에 인접할 것이다. 더 작은 주사 간격에 대해서, 상기 영역이 중첩될 것이다. 이런 중첩이 발생할때, 주사된 이미지의 해상도에서의 증가는 가능하지 않다.

이런 중첩이 예를 들어, 전자 현미경에서 발생할 때, 이 표본상의 전류 밀도는 극도로 높아진다. 이것은 이 표본의 가열을 야기하고, 샘플이 절연 물질이거나 절연 물질을 포함하면, 샘플상에 하전입자의 축적이 야기된다. 더욱이, 하전 입자의 빌드업(Build-up)은 샘플 자체에 영향을 줄 수 있고, 오염을 발생시킨다. 이 문제점은 전하 빌드업이(포토레지스트와 같은) 절연층상에서 발생하고, 상기 전하 빌드업이 반도체 소자 자체의 특성에 영향을 미치기 때문에, 전자 현미경을 이용한 반도체 소자의 조사에서 특히 심각하다. 실제로, 이 문제점은 인접 주사선에 대하여 에너지 빔의 스폿에 의해 소거된 영역의 중첩에 대응하는 배율 이하의 배율에서도 발생한다.

더욱 샘플의 관찰 동안 뿐아니라, 촛점 조정이나 수차 보정동안에 증가된 전류 밀도로 인한 문제가 발생하는 것이 주지된다. 촛점 조정도 고 배율이 이용되면 고정밀도로 성취될 수 있다. 그러므로, 샘플이 비교적 저배율에서만 관찰되어지더라도, 촛점 조종은 샘플의 부분의 배율을 포함하여, 고 배율을 이용한다. 그래서 주사간격이 자동 촛점 조정단계에 대해 감소되기 때문에, 촛점 조정 동작 동안 주사된 표본의 부분에 대해서 전류밀도가 높을 것이다. 이것은 표본에 손상을 가하거나 오염시킨다. 수차 보정에도 유사하게 적용된다.

이전에 기술된 것과 같이, 이미지 메모리에 샘플로부터 샘플 이미지 신호를 저장하는 것은 공지되어 있다. 종래 시스템에서, 이미지 메모리로부터 판독된 영역(메모리 공간에서)이 고정되고 하나의 프레임 전체에 상응한다. 그러나, 주사 프레임 일부에 상응하는 이미지 메모리 내용 일부의 판독 및 상기 부분의 디스플레이 이미지 표시는 배율의 효과적 증대를 발생시킬 수 있음이 이해된다.

그러므로, 본 발명의 제 1장점은 판독된 이미지 메모리의 비율은 원하는 배율에 따라서 결정되는 것을 제안한다. 배율이 가변되면서, 이미지 메모리의 비율도 변한다.

모든 배율에 이 기술을 적용하는 것이 가능하다. 그러나, 인접 주사선에 대해 에너지 빔에 의해 소거된 영역의 중첩을 야기하는 배율 이상의 배율에 대해 특히 유용하다. 이 배율 이하에서는 주사 간격을 변형시켜, 샘플 상에 초과 전류밀도없이 적당한 배율을 성취하는 것이 가능하다. 그러나, 이러한 주사 간격 변형은 인접 주사선에 대한 에너지 빔의 스폿에 의해 소거된 영역이 인접할때 정지될 수 있고, 본 발명의 제 1장점의 기술이 상기 배율 이상에서 적용할 수 있다. 더 낮은 배율에 대해서, 판독된 이미지 메모리의 비율은 예를 들면, 일 주사 프레임에 대응하게 고정될 수 있다.

주사 이미지 신호가 이미지 메모리에 저장되기 때문에, 이미지 메모리로부터 제 2그룹의 신호를 이용하여 다른 디스플레이 이미지를 발생하는 것이 가능하다. 그러면 2개의 디스플레이가 동시에 발생될 수 있다. 이것이 본 발명의 제 1장점에 따라서 배율 변형에 적용될지라도, 공통 프레임 메모리로부터 2개의 디스플레이 이미지의 발생이 본 발명의 독립적인 제 2장점이다.

2개의 디스플레이는 이미지 메모리로부터의 주사 이미지 신호의 다른 그룹이나 중첩 그룹에 관련될 수 있다. 실제로, 전체 프레임에 상응하는 주사 이미지 신호와 상기 프레임 일부의 주사 이미지 신호를 동시에 판독하는 것이 가능하여, 2개의 디스플레이는 다른 배율에 대응하여 발생될 수 있다.

상기 기술된 본 발명의 2개의 장점중 하나에서, 샘플 이미지 신호가 판독되는 프레임 메모리의 선택된 부분이 작을 때 문제가 발생한다. 그러면 디스플레이 이미지가 발생되는 오직 몇몇 신호만이 있고, 이것은 디스플레이 이미지의 저질화를 초래할 수 있다. 그러므로, 디스플레이 이미지가 발생하기 전에, 프레임 메모리로부터 판독된 샘플 이미지 신호에 첨가된 보간 신호 발생이 가능하다.

이런 보간 신호가 신호 복제 또는 신호 평균화 같은 적당한 보간 처리를 이용하여 프레임 메모리로부터 판독된 샘플 이미지 신호로부티 유도된다.

상기 기술된 본 발명의 2가지 장점은 이미지 메모리로부터 신호 처리와 관련되어 있다. 그러나, 빔 주사를 고려하여 샘플상의 과도 전류 밀도라는 문제점을 처리할 수 있다. 본 발명의 다른 장점은 이러한 접근법과 관련된다.

본 발명의 제 3장점에 따르면, 커팅 간격이나 커팅 지속기간이 배율에 따라 변형되어지는 커팅 간격 및 커팅 지속기간에서 빔이 샘플로 부터 간헐적 및 연속적으로 커트오프되는 것을 제안한다. 고배율에서, 커팅간격(일 커팅 동작과 다음동작 사이 간격)이 단축되거나, 커팅 지속기간(커트 오프의 시간)이 증가된다. 이러한 방법에서, 샘플상에 입사되는 빔이 시간이 단축되어서, 과도 전류밀도를 줄이거나 방지한다.

본 발명의 이러한 장점은 또한 샘플상에서 빔의 온과 오프상태의 지속기간 사이에서 블랭크율을 만들므로서 발생되고, 상기 블랭크율은 배율에 따라 가변된다. 빔을 전적으로 커트오프하는 것이 그 소오스에서 가능하지만, 빔을 편향시키고 블랭크 개구부 또는 다른 장애물을 이용하여 빔을 커트오프하는 것이 보통 더 쉽다는 것이 주지된다.

본 발명의 이 제 3장점에서, 여러 커팅 기법이 이용된다. 예를 들어, 빔은 주사 프레임의 어떤 주사선에 대해 샘플로부터 커트오프될 수 있다. 상기 기술은 인접 주사선에 대하여 빔의 스폿에 의해 소거된 영역의 중첩을 야기하는 배율에 대응하는 배율에서 특히 유용하다. 다음에, 다른 주사선을 컷아웃하여, 빔의 중첩이 방지된다. 이것은 샘플상의 빔 입사 지속기간이 변경되지 않기 때문에 주사간격(즉 선 사이의 거리)이 가변되는 것과 동일하지 않으며 그래서 전하밀도 빌드업의 위험이 있음을 주지하여야 한다. 만약 어떤 주사선이 이 방법으로 컷오프되면, 빔이 샘플상에 입사되는 시간이 단축된다. 다른 기술은 주사 프레임 사이의 간격을 변형시키고, 즉, 하나 이상의 주사프레임을 완전히 컷아웃하거나, 어떤 또는 모두 주사선 내에서 간헐적으로 빔을 커트하는 것이다. 이들 기술 각각은 빔의 샘플상에 입사하는 시간을 단축한다.

이들 기술들은 소정 배율 이상으로 인가될때 특히 유용하다. 실재로, 소정 배율이상에서 주사선 사이의 지속기간 변형, 주사프레임 사이의 간격변형 또는 비연속 주사선의 이용은 본 발명의 다른 장점을 나타낸다. 이들 기술은 인접 주사선에 대하여 빔의 스폿에 의해 소거되어진 중첩 영역에 대응하는 배율 이하의 배율에서 인가된다. 샘플상에 빔 입사 기간을 최소화하기 위해서, 이 배율 이하로 본 발명의 이러한 장점을 이용하여 전하 빌드업을 방지하는 것이 필요하다. 이것은 예를 들어, 주사 전자 현미경에 의한 반도체 소자의 조사에 특히 중요하다.

이 방법에서, 샘플의 절연물질상에 전하 축적이 최소화되고, 샘플의 오염을 방지하고, 그렇지 않으면 샘플의 반도체 장치의 행동에 영향을 미치게 된다.

본 발명은 주사 현미경과 상기 기술된 본 발명의 어떤 또는 모든 장점을 포함하는 주사 현미경의 동작방법에 관한 것이다.

본 발명의 실시예는 첨부도면을 참조하여, 예시로서 상세히 기술될 것이다.

제1도는 본 발명의 제1 실시예의 기능적 블럭도이다.

제1도에서, 주사수단(57)은 중첩된 주사를 방지하는 방법으로 에너지 빔으로 샘플을 주사한다. 샘플 이미지 신호 검출 수단(51)은 에너지 빔에 의해 주사된 샘플로부터 방사된 2차 샘플 이미지 신호를 검출한다. 프레임 메모리(52)는 주사 수단(57)에 의해 소거된 빔의 주사 위치를 지닌 검출된 샘플 이미지 신호를 어드레스 정보로 저장한다.

이전에 언급되었듯이, 주사 동작은 프레임으로 공지된 주사 영역을 형성하기 위해서 일련의 선(주사선)에서 빔 이동 및 연속적인 주사선에 의해 형성된 스폿이 인접하게 한다. 프레임에 대한 주사동작은 프레임의 제1 주사선으로의 주사 되돌림에 의해 반복된다. 종래에, 프레임 메모리(52)의 내용은 일 프레임의 2차 샘플 이미지 신호에 상응한다. 그러나, 본 발명은 이것에 제한되지 않고 프레임 메모리(52)는 하나 이상의 주사 프레임으로부터 유도된 신호를 포함한다.

각 주사선의 길이와, 일 주사선과 다음 주사선 사이의 거리(이 거리는 주사간격으로 언급)는 원하는 배율에 따라 가변된다. 프레임 영역이 넓을수록, 배율은 작아진다. 빔이 샘플상에 스폿을 형성하기 때문에, 각 주사선은 주사선을 따라 이동하면서 스폿으로 소거된 영역을 형성하고, 이전에 언급되었듯이 그것이 인접 주사선에 대한 스폿에 의해 소거된 영역의 중첩인 것은 바람직하지 않다.

배율 계수 입력수단(56)은 원하는 배율 계수 입력을 허용한다. 판독범위 설정 수단(55)은 배율 계수에 따라서 이미지(프레임) 메모리(52)에 판독 범위를 설정한다. 판독 수단(53)은 프레임 메모리(52)의 특정 범위로부터 적절한 샘플 이미지 신호를 판독하고 이것을 디스플레이 수단(54)에 전송한다. 디스플레이 수단(54)은 판독 범위 규모에 상관없이 스크린 상의 특정일정 영역상으로 샘플 이미지 신호에 상응하는 주사된 이미지를 표시한다.

이 구성으로, 프레임 메모리의 판독 범위로부터 판독된 샘플 이미지 신호는 판독범위 설정수단(55)에 의해 설정된 판독범위 크기에 관계없이 디스플레이 수단(54)상의 어떤 일정 영역내에서 표시된다.

그래서, 판독범위를 축소하는 것은 주사 간격(즉, 일 주사선과 다음주사선 사이의 거리)을 축소시키지 않고 배율 계수 증가에 상응하는 효과를 준다.

그러므로, 일 주사선에 대해 빔에 의해 주사된 영역이 인접 주사선에 대해 빔에 의해 주사된 영역과 중첩하는 정도로 주사 간격을 축소하지 않고 요구된 배율로 주사된 이미지를 만드는 것이 가능하다. 이것은 샘플의 온도상승, 샘플의 절연물질상에 전하축적 및 샘플의 오염을 방지하거나 감소시킨다.

제2도는 본 발명의 제2 실시예의 기본 블럭도이다. 이 실시예의 구성은 제1도 실시예와 유사하고, 제1도의 블럭과 동일하거나 비슷한 기능을 갖는 블럭은 동일 인용번호로 표시된다.

제2도의 실시예에서, 간격 설정 수단(58)은 배율 계수에 따라서 에너지 빔의 주사 프레임 사이의 주요간격(프레임 간격), 또는 개별주사선 사이의 간격(주사간격)을 설정한다. 주사수단(57)은 설정된 간격에서 샘플상에 에너지 빔이 소거되게 된다.

제3도는 배율계수, 간격 설정 수단(58)에 의해 설정된 주사간격 및 판독범위 사이의 관계를 보여준다. 저 배율계수 범위(NL-NC)에서, 주사간격은 증대하는 배율계수에 따라 감소한다. 배율계수가 소정의 값(NC)을 초과한 후, 주사간격은 일정하게 유지된다.

판독범위는 저배율 범위에 대해 일정하다. 소정 값(NC) 보다 큰 고배율 범위(NC-NH)에서, 판독범위는 증대하는 배율 계수에 따라 감소한다. 소정의 배율계수(NC)는 인접 주사선에 대해 빔으로 소거된 영역이 중첩하지 않는 최대 배율 계수 또는 영역이 중첩하는 최소 배율계수에 상응하도록 설정된다.

이 형태로, 저배율계수(NL)에서 소정계수(NC)까지의 범위에서, 주사수단(57)은 관찰을 위해 요구되는 배율을 얻기 위해 주사 간격을 변경한다. 소정의 배율 계수(NC)보다 큰 범위에서, 판독 수단(53)은 원하는 배율을 얻기 위해 프레임 메모리에서 판독 범위를 변경한다.

인접 주사선에 대해 에너지 빔에 의해 소거된 영역이 고배율 관찰 동안 중첩하지 않기 때문에, 샘플의 온도증가, 샘플의 어떤 절연물질에 전하축적 및 오염이 제거되거나 감소될 수 있다.

샘플상의 전류 밀도는 또한 에너지 빔의 빔 전류에 따라 결정되어, 소정의 배율 계수(NC)는 증가하는 빔 전류에 따라 감소하도록 설정되는 것이 바람직하다.

제4도는 본 발명의 제1 또는 제2 실시예의 주사 전자 현미경의 형태를 더 자세히 설명하는 블럭도이다.

도면에서, 이미지 메모리(14)는 예를 들어 2048×2048 화소로 구성되고, 256색조의 농도 변화가 가능한 용량을 갖는다. 기록 어드레스 발생회로(12)는 동기 신호로서 체크 신호(CLK)를 이용하여 기록 어드레스를 발생한다. 클럭 신호(CLK₁)는 기록 클럭 출력 회로(13)로부터 출력되고, 기록 어드레스 발생 회로(12)는 이미지 메모리(14)와 D/A 변환기(9, 11)에 기록 어드레스를 출력한다.

예를 들어, 클럭신호(CLK₁)의 주기가 238ns 일 때, TV 주사는 매 30분의 1초당 주사 이미지의 일프레임을 형성한다. 클럭 신호 주기가 임의로 결정될 수 있고 주사가 이미지의 일 프레임당 10초 정도로 느리게 하는 것이 가능하다.

X-주사 D/A 변환기(9)는 값 0과 2047 사이에서 반복적으로 변환하는 디지탈 신호를 수신하고, 이것을 톱니 파형의 아날로그 신호로 변환하고, 아날로그 신호를 출력한다. Y-주사 D/A 변환기(11)는 값 0과 2047 사이에서 반복적으로 변환하고 X-주사 D/A 변환기(9)의 출력이 0에서 2047까지의 싸이클을 완성할때 하나씩 증가되는 디지탈 신호를 수신한다. D/A 변환기(11)는 출력전에 디지탈 신호를 톱니 파형의 아날로그 신호로 변환한다.

D/A 변환기(9, 11)로부터 출력된 톱니 아날로그 신호는 X-주사증폭기(8)와 Y-주사증폭기(10)에 의해 증폭되고 X-주사 편향판(2) 및 Y-주사 편향판(3)에 공급된다. X-주사 증폭기(8)와 Y-주사 증폭기(10)의 증폭을 변형함으로써, 샘플(4) 상에서 전자빔(1)에 의해 주사된 영역(프레임)은 원하는 데로 변형될 수 있다.

판독 어드레스 발생 회로(16)는 배율 계수에 상응하는 판독 어드레스 발생시 판독클럭 출력 회로(17)로부터의 클럭 신호(CLK₂)를 동기화 신호로 이용한다. 발생된 판독 어드레스는 이미지 메모리(14) 및 D/A 변환기(18, 19)에 공급된다.

D/A 변환기(18, 19)로부터의 신호 출력은 소정의 전압 레벨로 X-주사 증폭기(21)와 Y-주사 증폭기(22)에 의해 증폭된다. 변환된 전압은 음극선관(20)으로 형성된 디스플레이의 X-편향판(23) 및 Y-편향판(24)에 공급되어 디스플레이상에 전자빔을 레스터 주사(raster-scan)한다.

판독 어드레스에 응답하여 이미지 메모리(14)로부터 판독된 이미지 정보는 D/A 변환기(15)에 의해 음극선관(20)의 휘도를 변조하는 아날로그 신호(전압)로 변환된다.

이 형태에서, 전자빔(1)은 촛점 조정장치(비도시)에 의해 촛점이 모아져 X-주사편향판(2) 및 Y-주사편향판(3)에 의해 편향되어 래스터 주사 모드에서 샘플(4)을 소거한다.

샘플(4)에 의해 방사된 2차 전자(25)(비록 반사 전자가 방출될지라도, 2차 전자만이 다음 설명에서 언급됨)가 2차 전자검출기(6)에 의해 포착되고, 이 검출신호는 A/D 변환기(7)에 의해 디지탈 데이타로 변환되고 이미지 메모리(14)에 저장된다. 이미지 메모리(14)의 어드레스가 전자빔(1)의 주사 위치에 일대일 대응을 갖기 때문에, 샘플(4)상의 주사영역(5)에 대응하는 이미지 정보는 이미지 메모리(14)에 저장된다.

확대된 이미지가 음극선관(20)에 표시될 때, 판독 어드레스 발생 회로(16)는 배율 계수에 대응하는 판독 어드레스를 발생한다.

예를 들어 제5(a)도에서 도시된 2048×2048 메모리 영역에 저장된 이미지 정보 “A”의 일부가 4배 확대되어 표시될 때, 판독 어드레스 발생 회로(16)는 768 내지 1286까지 반복하는 디지탈 신호를 X-주사 D/A 변환기(18)에 출력하고 768 내지 1286까지 반복하고 X-주사 D/A 변환기(18)의 출력이 1286에 이를 때 증가하는 디지탈 신호를 Y-주사 D/A 변환기(19)에 출력한다.

결과적으로, 음극선관(20)은 제5(b)도에서 도시된 것처림 4배 확대된 이미지 정보 “A”의 일부를 보여준다. 배율 계수가 더욱 증가되면, 더 많은 갯수의 화소가 주사 이미지 고정을 위해 필요하다. 이 경우에, 관찰된 이미지의 질 저하는 적당한 보간 수단을 이용하여 방지되고 이 보간의 예는 각 화소의 신호를 여러 배수로, 예를 들어 X와 Y 방향에서 각각 2배로 이용한다. 다른 보간 구성이 또한 가능하다. 예를 들어, 각 화소의 신호와 여러배수를 이용하는 것보다는 이미지 메모리(14)의 인접 화소의 평균값이 성취되고, 그러면 이 평균값은 다른 화소거리에서 디스플레이중 일 부분을 발생하도록 이용되고, 더 정교한 보간 방법이 또한 가능하다.

판독 어드레스 발생 회로(16)에 의해 설정된 판독 범위는 프레임 메모리(14)의 중심 영역에 제한되지 않지만 어떤 원하는 위치 및 어떤 크기로도 될 수 있다. 판독 클럭(CLK₂)의 속도는 기록 클럭(CLK₁)과 동일할 필요는 없다. 기륵 속도 및 판독 속도는 다른 속도로 설정되고, 예를 들어 기록에는 10초 판독에는 30분의 1초가 설정된다.

이 실시예로, 전자빔이 고배율에서도 중첩 영역을 주사하는 것이 방지되기 때문에, 전류 밀도의 증가, 샘플의 온도증가, 샘플의 절연물질상의 전하축적 및 오염을 억제하는 것이 가능하다.

그래서, 상기 실시예에서, 이미지 메모리(14)의 내용 일부가 선택되고 표시되어, 인접 주사선에 대해 빔으로 주사된 영역의 중첩에 의해 설정된 한계 이상으로 효과적인 배율 증가를 제공한다. 그러므로 동시에 표시되는 2개 다른 디스플레이를 발생하기 위해서 이미지 메모리 장치(14)의 내용의 2 부분을 선택하는 것이 가능하다. 상기 2개의 디스플레이는 이미지 메모리(14)의 내용이 분리된 부분일 수 있고, 그러므로 이미지의 다른 부분과 상응하고 상기 영역은 중첩된다. 실재로, 일 디스플레이를 형성하는 신호가 이미지 메모리(14)의 내용중 다른 디스플레이 보다 더 큰 부분으로 되어 있으며, 이 둘은 다른 유효 배율을 갖게될 것이다. 그래서 일 배율에서 일 프레임 전체에 상응하는 디스플레이를 표시하고, 더 큰 배율에서 그 부분을 표시하는 것이 동시에 가능하다. 이 기술은 중첩 영역의 주사시 발생되는 배율에 적용될 수 있다.

제6도는 본 발명의 다른 실시예이다. 이전에 기술된 것처럼, 본 발명은 인접 주사선의 주사로 소거된 영역의 중첩을 방지하려 한다. 이것은 또한 주사 프레임의 어떤 선에 대해 빔을 컷오프(블랭크)하여 이룩되고, 남은 선이 서로 더욱 근접하게 하는 것은 가능하게 한다. 이 방법에서 블랭킹은 일 주사와 다음 주사 사이의 지속 기간이나 시간 간격을 변경하지 않기 때문에, 주사 간격에서의 축소와 동일한 효과를 성취할 수 없다. 하나 이상의 선이 블랭크 아웃되면, 일 주사선과 다음 주사선 사이의 지속 기간이나 시간 간격의 변경이 있게 된다. 기능적 블럭도인 제6도의 실시예에서, 제1도의 블럭과 동일하거나 비슷한 기능을 갖는 블럭이 동일 인용번호로 나타내진다. 그러나, 제6도의 실시예에서, 판독 범위 설정 수단(55)이 생략되고, 블랭크 간격 설정 수단(59)이 배율 계수 입력 수단(56)과 주사 수단(57) 사이에 접속된다. 블랭크 간견 설정 수단(59)은 최소한 소청의 한계치 이상의 배율에 대해서, 배율에 따라서 블랭크 간격(지속기간)을 조절한다. 이 소정의 한계치는 인접 주사건이 중첩 영역을 소거하는 경우에 보통 상응할 것이다.

제7도는 다음에 제6도의 실시예를 더 상세히 설명한다. 제7도의 구성은 일반적으로 제4도의 것과 유사하고, 상응 부분은 동일 인용 번호로 나타내었다.

제7도에서, 블랭크 편향판(28)은 펄스 오실레이터(27)에 접속된다. 펄스 오실레이터(27)는 D/A 변환기(9)로부터 톱니 아날로그 신호 출력을 검출하고 배율 계수에 따라서 소정의 싸이클 예를 들어, 매 2 또는 3 주사 타이밍 마다 일주사 기간을 지속하는 펄스 신호를 발생한다.

그래서, 배율 계수가 전자빔에 의해 중첩 영역을 주사 하기에 충분히 클때, 펄스 오실레이터(27)는 매 다른 주사선마다 펄스 신호를 발생한다. 펄스 신호가 블랭크 편향판(28)에 인가되면, 전자빔(1)이 편향되어, 블랭크 개구부(29)에 의해 차단되고 샘플(4)에 닿지 않는다. 결과적으로, 주사는 매 다른 주사선마다 발생하지 않고, 전자 빔에서 소거된 영역의 중첩을 방지한다.

이 실시예로, 고 배율 관찰 동안에도 전류 밀도 증가가 방지되거나 감소될 수 있고 이것은 샘플의 온도 증가, 샘플의 절연물질에서의 전하축적 및 오염을 조절하는데 도움을 준다.

상기 기술한대로, 본 발명은 절연물질 샘플상에 전하 축적을 조절하고, 본 발명은 중첩 영역이 인접 주사선에 의해 소거되게 하는 것보다 작은 배율에서도 이 문제를 언급한다. 그래서, 예를 들어 제6도와 제7도의 실시예는 어떤 프레임에 대해 빔을 블랭크 아웃하거나, 프레임 사이의 간격을 늘리는 블랭크 간격 설정 수단을 조절하여 변형된다. 이것은 빔이 샘플상에 입사되는 시간을 단축하여, 전하 빌드업을 줄인다. 다른 대안은 하나 이상의 주사선 내에서 빔을 주기적으로 블랭크 오프하고, 다시 빔이 샘플이 입사되는 시간을 줄이는 것이다.

제7도에서 도시된 구성에서, 블랭크는 전자빔(1)을 편향함으로써 성취되어, 블랭크 개구부(29)에 의해 차단된다. 이것은 샘플로의 빔을 차단하는 것으로서 생각될 수 있지만, 빔이 블랭크 간격에 대해 소오스로부터 방사되지 않도록 빔 소오스(제7도에서 비도시)를 조절함으로써 빔을 완전히 차단하는 것이 또한 가능하다. 그러나, 블랭크 개구부(19)를 이용하여 컷오프하는 것보다 이 방법으로 빔을 컷오프하는 것이 보통 더 어렵다.

더욱이, 프레임 간격을 증가시키기 위하여 빔의 블랭크 또는 주사선내의 블랭크는 인접 주사선에 의해 소거된 영역이 중첩하게 하는 배율 이상의 배율에 적용된다. 이런 중첩이 바람직하지 않더라도, 블랭크 이용은 샘플이 수신하는 전체 에너지 플럭스를 감소시키고 전류밀도의 증가를 줄인다.

제6도 및 제7도를 참조하여 기술된 빔의 블랭크가 제1도 내지 제4도의 실시예를 참조하여 기술된 판독 범위의 제어를 구현하는 주사 현미경에서 사용될 수 있음이 또한 주지되어야 한다.

상기 실시예가 확대된 이미지의 관찰에 적용되기 위해 나타내진 반면, 본 발명은 촛점 조정과 수차 수정을 위해 또한 효과적이다.

본 발명에서, 배율은 프레임 메모리에서 판독범위를 축소하여 증가된다. 그래서, 촛점조정이나 수차 수정은 대물렌즈의 여기 전류를 변경하고, 메모리의 원하는 범위로부터 샘플 이미지 신호를 판독하고, 미분이나 퓨리에 변환값과 같은 적당한 수단으로 데이타 스트링을 처리하고, 고주파 성분이 최대일 때 대물렌즈 전류를 결정하는 동안에 프레임 메모리에서 샘플 이미지 신호를 판독함으로써 행해질 수 있다.

상기 실시예에서, 판독 범위는 오직 일 메모리 위치에서 설정된 것으로 기술되고 다른 배율의 2 이상의 주사 이미지는 동일 스크린 또는 다수의 스크린상에서 동시에 표시될 수 있도록 2 이상의 다른 크기의 판독 범위(이들은 서로 부분적으로 중첩)를 설정하는 것이 가능하다.

그래서, 본 발명은 다음 장점을 제공한다. (1) 샘플 이미지 신호에 대해 프레임 메모리에서 판독 범위를 좁힘으로써, 배율계수의 효과적인 증가가 있게 된다. 이것은 중첩된 영역이 에너지 범으로 소거되게 하는 정도로 주사 간격을 줄일 필요없이, 원하는 계수로 확대된 주사 이미지 발생을 가능하게 한다. 이것은 차례로 샘플 표면상의 전류밀도에서의 증가를 감소시키거나 제거하므로 샘플의 온도상승, 샘플의 절연물질에서의 전하축적 및 오염을 방지하거나 감소시킨다.

(2) 에너지 빔이 중첩영역을 소거하는 고배율 관찰동안, 빔은 전류밀도 증가를 제한하도록 간헐적으로 블랭크 아웃되어, 고배율 관찰 동안 샘플의 온도상승, 샘플의 절연물질의 전하축적 및 샘플오염이 방지될 수 있다.

Claims (17)

1. 샘플(4)이 에너지 빔(1)에 의해 주사되어 샘플 이미지 신호를 생성하고, 상기 샘플 이미지 신호가 이미지 메모리(14)에 저장되고, 상기 이미지 메모리(14)의 선택된 부분의 샘플 이미지 신호가 판독되어 디스플레이 이미지(20)를 생성하며, 배율이 변화되는 주사현미경을 동작시키는 방법에 있어서, 상기 선택된 부분은 주사 프레임의 일부에 대응하고, 상기 에너지 빔(1)의 주사간격은 상기 배율이 소정의 값보다 낮을 때 배율의 변화에 따라 변화되고, 상기 선택된 부분에 대응하는 상기 이미지 메모리(14)의 비율은 상기 배율이 상기 소정값을 초과할 때 상기 배율의 변화에 따라 변화되는 것을 특징으로 하는 주사현미경 동작방법.
2. 제1항에 있어서, 다른 디스플레이 이미지를 생성하도록 상기 이미지 메모리(14)의 다른 부분의 주사 이미지 신호를 판독하는 단계, 및 상기 디스플레이 이미지와 상기 다른 디스플레이 이미지를 동시에 디스플레이하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주사현미경 동작방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 이미지 메모리(14)의 상기 다른 부분은 상기 이미지 메모리(14)의 상기 선택된 부분의 적어도 일부(5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 주사현미경 동작방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 선택된 부분에 대응하는 상기 이미지 메모리(14)의 비율은 상기 소정 배율값 보다 작은 배율에 대해 고정되고, 상기 방법은 상기 주사 현미경의 배율을 상기 소정값 보다 큰 배율로 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 주사 현미경 동작방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 샘플(4)은 상기 소정 배율값 보다 큰 배율에 대해 고정되는 주사영역에 걸쳐 주사되는 것을 특징으로 하는 주사현미경 동작방법.
6. 제4항에 있어서, 상기 샘플은 상기 에너지 빔(1)의 스폿에 의해 일련의 인접 주사선에서 주사되고, 상기 소정 배율은 일 주사선에 대해 상기 스폿에 의해 주사된 상기 샘플(4)의 영역이 인접 주사선에 대해 상기 스폿에 의해 주사된 영역과 근접하는 배율에 대응하는 것을 특징으로 하는 주사현미경 동작방법.
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 디스플레이 이미지는 디스플레이 유닛상에 디스플레이되고, 소정 한계 이상의 배율에 대하여 보간 신호가 상기 디스플레이 이미지에 부가되고, 상기 보간 신호는 상기 이미지 메모리의 상기 선택된 부분의 샘플 이미지 신호로부터 유도되는 것을 특징으로 하는 주사현미경 동작방법.
8. 에너지 빔(1)이 샘플(4)을 주사하도록 하는 주사수단(2, 3); 상기 샘플과 상기 빔의 상호작용을 검출하고 샘플 이미지 신호를 발생시키는 검출수단(6); 상기 샘플 이미지 신호를 저장하는 이미지 메모리(14); 상기 주사 현미경의 배율을 설정하는 수단(56); 및 상기 이미지 메모리의 선택된 부분의 상기 샘플 이미지 신호로부터 이미지를 발생시키고 디스플레이하는 디스플레이 수단(20)을 포함하여 이루어지는 주사 현미경에 있어서, 상기 주사 현미경은 주사 프레임의 일부에 대응하는, 상기 이미지 메모리(14)의 상기 선택된 부분의 샘플 이미지 신호를 판독하는 수단(53)을 포함하고, 상기 에너지 빔(1)의 주사 간격은 상기 배율이 소정값 보다 낮을 때 배율의 변화에 따라 변화가능하고, 상기 선택된 부분에 대응하는 상기 이미지 메모리의 비율은 상기 배율이 상기 소정값을 초과할 때 상기 배율에 따라 변화가능한 것을 특징으로 하는 주사 현미경.
9. 제8항에 있어서, 상기 주사 수단(2, 3)은 상기 에너지 빔(1)이 사이에 주사간격을 갖는 일련의 인접 주사선에서 상기 샘플(4)을 주사가능하도록 배치되고, 상기 주사 현미경은 상기 주사선 사이의 주사 간격을 변화시키는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주사 현미경.
10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 판독수단(53)은 상기 이미지 메모리(14)의 다른 부분의 샘플 이미지 신호를 판독하도록 배치되고 상기 디스플레이 수단은 상기 이미지와 상기 이미지 메모리(14)의 상기 다른 부분의 샘플 이미지 신호로부터 발생된 다른 이미지를 동시에 디스플레이하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 주사 현미경.
11. 제8항에 있어서, 상기 이미지 메모리의 상기 다른 부분은 상기 이미지 메모리의 상기 선택된 부분의 적어도 일부를 포함하는 것을 특징으로 하는 주사 현미경.
12. 제1항에 있어서, 상기 에너지 빔(1)의 상기 주사 간격은 상기 배율이 상기 소정값을 초과할 때 일정하고 상기 선택된 부분에 대응하는 상기 이미지 메모리(14)의 비율은 상기 배율이 상기 소정값 보다 낮을 때 일정한 것을 특징으로 하는 주사 현미경 동작방법.
13. 제8항에 있어서, 상기 주사수단은 상기 에너지 빔(1)의 상기 주사 간격이 상기 배율이 상기 소정 값을 초과할 때 일정하도록 배치되고, 샘플 이미지를 판독하는 상기 수단은 상기 선택된 부분에 대한 상기 이미지 메모리(14)의 비율이 상기 배율이 상기 소정값 보다 낮을 때 일정하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 주사 현미경.
14. 배율 계수에 따른 주사 간격으로 샘플을 가로질러 에너지 빔(1)을 주사하는 주사수단, 상기 배율 계수가 소정의 배율 계수 보다 높은 영역에 있을 때 상기 주사수단에 의해 실행된 메인 주사 및 서브 주사 중 적어도 하나를 간헐적으로 블랭크 아웃하는 블랭크 수단, 상기 샘플로부터 얻어진 샘플 이미지 신호를 검출하는 검출기, 및 검출된 샘플 이미지 신호에 대응하는 주사 이미지를 디스플레이 하는 디스플레이를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 주사 현미경.
15. 제14항에 있어서, 상기 소정의 배율 계수는, 상기 에너지 빔이 샘플을 가로질러 중첩하도록 주사되는 최소 배율 계수인 것을 특징으로 하는 주사 현미경.
16. 제14항에 있어서, 상기 소정의 배율 계수는, 상기 에너지 빔이 샘플을 가로질러 중첩하지 않도록 주사되는 최대 배율 계수인 것을 특징으로 하는 주사 현미경.
17. 제14항에 있어서, 상기 소정의 배율 계수는 상기 에너지 빔(1)의 전류 증가에 대응하여 감소하는 것을 특징으로 하는 주사 현미경.