(57)【要約】【課題】  スキャナと、放射検出器と、ＤＣ増幅器とを含む粒子ビーム走査機器、および、このような機器を用いてビデオ信号を生成する方法を提供する。【解決手段】  粒子ビーム走査機器は、スキャナと、放射検出器と、ＤＣ増幅器とを含み、ＤＣ増幅器は、ビデオ信号を生成するために放射検出器により生成される信号を増幅するよう動作可能であり、この機器はさらにコントローラを含み、コントローラは、試料との関係でビームを導くよう、または、いつビームが導かれるかを決定するよう動作可能であり、そのため実際のビデオ信号と所望のビデオ信号とが比較されることができ、コントローラはさらに、実際のビデオ信号と所望のビデオ信号とを比較するよう、かつ、信号間の差異を低減するためにＤＣ増幅器のＤＣオフセットを調整するよう動作可能である。さらに、このような機器を用いてビデオ信号を生成する方法が提供される。【選択図】        図２
2006073525.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子ビーム走査機器であって、スキャナと、放射検出器と、ＤＣ増幅器とを含み、スキャナは、試料との関係で荷電粒子ビームを走査するよう動作可能であり、放射検出器は、ビームと試料との相互作用から生じる放射の強度を表わす信号を生成するよう動作可能であり、ＤＣ増幅器は、ビデオ信号を生成するために、放射検出器により生成される信号を増幅するよう動作可能であり、この機器はさらにコントローラを含み、コントローラは、試料との関係でビームを導くよう、または、試料との関係でいつビームが導かれるかを決定するよう動作可能であり、そのためＤＣ増幅器により生成される実際のビデオ信号と所望のビデオ信号とが比較されることができ、コントローラはさらに、実際のビデオ信号と所望のビデオ信号とを比較するよう、かつ、実際のビデオ信号と所望のビデオ信号との差異を低減するためにＤＣ増幅器のＤＣオフセットを調整するよう動作可能である、粒子ビーム走査機器。
【請求項２】
コントローラは、スキャナの動作を中断し、試料の所定の部分までビームを導くよう、かつ、試料の所定の部分までビームが導かれる間、ＤＣ増幅器により生成される実際のビデオ信号と所望のビデオ信号とを比較するよう動作可能である、請求項１に記載の機器。
【請求項３】
コントローラは、試料の所定の部分までスキャナにビームを導かせるよう動作可能である、請求項２に記載の機器。
【請求項４】
コントローラは、スキャナが試料との関係でビームを走査する間、試料の所定の部分までいつビームが導かれるかを決定するよう、かつ、試料の所定の部分までビームが導かれる間、ＤＣ増幅器により生成される実際のビデオ信号と所望のビデオ信号とを比較するよう動作可能である、請求項１に記載の機器。
【請求項５】
コントローラは、試料から離してビームを導くよう、かつ、試料から離れてビームが導かれる間、ＤＣ増幅器により生成される実際のビデオ信号と所望のビデオ信号とを比較するよう動作可能である、請求項１から４のいずれかに記載の機器。
【請求項６】
コントローラは、試料から離してビームを導くときは、検出器により検出され得る放射を放出しない、または反射しない表面に、ビームを衝突させるよう動作可能である、請求項５に記載の機器。
【請求項７】
コントローラは、試料から離してスキャナにビームを導かせるよう動作可能である、請求項５または６に記載の機器。
【請求項８】
機器は静電ビーム消去器をさらに含み、コントローラは、試料から離してビーム消去器にビームを導かせるよう動作可能である、請求項５または６に記載の機器。
【請求項９】
機器は少なくとも１つの銃調整コイルを有する荷電粒子銃を含み、銃調整コイルは荷電粒子銃の対物アパーチャを通して荷電粒子ビームを導くよう動作可能であり、コントローラは、少なくとも１つの銃調整コイルがアパーチャを通して荷電粒子ビームを導くのを防ぐことにより、試料から離してビームを導くよう動作可能である、請求項５または６に記載の機器。
【請求項１０】
スキャナは、試料との関係でビームをラスタパターンで走査するよう動作可能であり、コントローラは、ラスタパターンの１つの線走査の終わりと次の線走査の始まりとの間隔において、試料から離してビームを導くよう動作可能である、請求項５から９のいずれかに記載の機器。
【請求項１１】
コントローラは、ＤＣ増幅器により生成される実際のビデオ信号と所望のビデオ信号とを比較するよう、かつ、機器のユーザにより選択可能な間隔において、ＤＣ増幅器のＤＣオフセットを調整するよう動作可能である、請求項１から１０のいずれかに記載の機器。
【請求項１２】
スキャナは、試料との関係でビームをラスタパターンで走査するよう動作可能な走査コイルを含み、コントローラは、走査コイルの線および／またはフィールドの回復時間中、ＤＣ増幅器により生成される実際のビデオ信号と所望のビデオ信号とを比較するよう動作可能である、請求項１０に記載の機器。
【請求項１３】
ＤＣ増幅器は放射検出器にキャパシタ結合される、請求項１から１２のいずれかに記載の機器。
【請求項１４】
機器は、ＡＣ信号成分を増幅するよう、かつ、検出器により生成される信号のＤＣ信号成分をブロックするよう動作可能なＡＣ増幅器をさらに含み、ＤＣ増幅器は、実際のビデオ信号を生成するために、ＤＣオフセットを用いて、ＡＣ増幅器により生成される信号にＤＣ信号成分を加えるよう動作可能である、請求項１から１３のいずれかに記載の機器。
【請求項１５】
機器は走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）である、請求項１から１４のいずれかに記載の機器。
【請求項１６】
粒子ビーム走査機器を用いてビデオ信号を生成するための方法であって、この方法は、試料の方向に荷電粒子ビームを導くステップと、試料との関係でビームを走査するステップと、放射の強度を表わす信号を生成するためにビームで走査した結果として、試料から放出され、または反射された放射を検出するステップと、実際のビデオ信号を生成するために、放射の強度を表わす信号をＤＣ増幅器を用いて増幅するステップとを含み、この方法はさらに、試料との関係でビームを導くステップか、または、試料との関係でいつビームが導かれるかを決定するステップを含み、そのため、ＤＣ増幅器により生成される実際のビデオ信号と所望のビデオ信号とが比較されることができ、さらに、実際のビデオ信号と所望のビデオ信号とを比較するステップと、実際のビデオ信号と所望のビデオ信号との差異を低減するために、ＤＣ増幅器のＤＣオフセットを調整するステップとを含む、方法。
【請求項１７】
試料との関係でビームを導くステップ、および、ＤＣ増幅器により生成される実際のビデオ信号と所望のビデオ信号とを比較するステップは、試料の所定の部分までビームを導くステップ、および、試料の所定の部分までビームが導かれる間、ＤＣ増幅器により生成される実際のビデオ信号と所望のビデオ信号とを比較するステップを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
試料との関係でビームを導くステップ、および、ＤＣ増幅器により生成される実際のビデオ信号と所望のビデオ信号とを比較するステップは、試料から離してビームを導くステップ、および、試料から離れてビームが導かれる間、ＤＣ増幅器により生成される実際のビデオ信号と所望のビデオ信号とを比較するステップを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
試料から離してビームを導くステップは、ビームが試料に達することを防ぐステップを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
試料との関係でビームを走査するステップは、走査コイルを用いて試料との関係でビームをラスタパターンで走査するステップを含み、試料から離してビームを導くステップ、および、ＤＣ増幅器により生成される実際のビデオ信号と所望のビデオ信号とを比較する
ステップは、走査コイルの線および／またはフィールドの回復時間中に実行される、請求項１６から１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
ＡＣ増幅器を用いて、ＡＣ信号成分を増幅し、かつ、放射の瞬間強度を表わす信号のＤＣ信号成分をブロックし、実際のビデオ信号を生成するために、ＤＣ増幅器のオフセットを用いて、ＡＣ増幅器により生成される信号にＤＣ信号成分を加えるステップをさらに含む、請求項１６から２０のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）などの粒子ビーム走査機器、および、粒子ビーム走査機器を用いてビデオ信号を生成するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
粒子ビーム走査機器は、当然、周知である。このような機器は、典型的には、スキャナと、放射検出器と、ＤＣ増幅器とを含み、スキャナは、試料との関係で荷電粒子ビームを所定のパターンで走査するよう動作可能であり、放射検出器は、ビームと試料との相互作用から生じる放射の瞬間強度を表わす信号を生成するよう動作可能であり、ＤＣ増幅器は、試料の走査された部分の像が表示されるようにするため、表示装置への伝送に適したビデオ信号を生成するために、放射検出器により生成される信号を増幅するよう、動作可能である。
【０００３】
本明細書において、「放射」は、試料から放出され得るか、または、反射され得る、いかなる粒子または電磁波の放射をも含む。「ビデオ信号」は可変ＤＣ信号であって、表示装置により黒で表わされる低信号レベルと、表示装置により白で表わされる高信号レベルとの間を変動し得る。低信号レベルと高信号レベルとの間の信号レベルは、表示装置により灰色の濃淡で表わされる。
【０００４】
ビデオ信号を形成する可変ＤＣ信号は、一定のＤＣ信号成分と、重ね合わされた可変ＡＣ信号成分とから構成されると考えられ得る。添付の図面の図１ａはこのような可変ＤＣ信号（参照番号４で表わされる）を示し、図１ｂおよび図１ｃは、一定のＤＣ信号成分６および可変ＡＣ信号成分８をそれぞれ示し、それらが図１ａの可変ＤＣ信号４を構成する。
【０００５】
通常、粒子ビーム走査機器の放射検出器はＤＣオフセットの影響を受けやすく、そのため、検出器により生成される信号は望ましくないＤＣ信号成分を含む。検出器により生成される、望ましくないＤＣ信号成分を含む信号は、ＤＣ増幅器により増幅される。通常、ＤＣ増幅器それ自体がＤＣオフセットの影響を受けやすく、そのため、ＤＣ増幅器により生成されるビデオ信号は、放射検出器により導入されて増幅されたＤＣオフセットから構成される望ましくないＤＣ信号成分とともに、ＤＣ増幅器により導入されるＤＣオフセットを含む。
【０００６】
一般に、検出器のＤＣオフセットおよびＤＣ増幅器のＤＣオフセットはドリフトしやすく、そのため、ビデオ信号の望ましくないＤＣ信号成分の大きさは経時的に変動し、その変動する、ビデオ信号の望ましくないＤＣ信号成分は、表示装置により表示される像において、輝度が変動する領域として表われる。ＤＣオフセットがドリフトする速度、および、試料との関係で荷電粒子ビームが走査される速度に依存して、輝度が変動する領域は、像の個々の線の部分、像の線全体もしくは複数の線全体、または像の連続した縁部でさえあり得るので、像がちらつくように見える。
【０００７】
検出器のＤＣオフセットにより導入された望ましくないＤＣ信号成分を含む、検出器により生成される信号のＤＣ信号成分が、ＤＣ増幅器に達することを防ぐため、ＤＣ増幅器を検出器にキャパシタ結合することにより、検出器のＤＣオフセットの影響を大幅に低減
することが可能である。この場合、検出器により生成される信号の増幅されたＡＣ信号成分と、ＤＣ増幅器のＤＣオフセットにより導入された望ましくないＤＣ信号成分とから構成される、中間信号が生じる。
【０００８】
ビデオ信号を得るためには、次に、この中間信号にＤＣ信号成分を加えることが必要となる。現在、これは、増幅されたＡＣ信号成分の平均値を定期的に決定し、その増幅されたＡＣ信号成分の平均値から得られるＤＣ信号成分を、増幅されたＡＣ信号成分に加えることによってなされる。こうすることは、増幅されたＡＣ信号成分の平均値が求められる間中、検出器により生成される信号が常に低いか、または常に高いかである場合以外は、うまく働く。なぜなら、その場合は、増幅されたＡＣ信号成分の平均値の変動を生じ、そのため、増幅されたＡＣ信号成分の平均値から得られるＤＣ信号成分が変動するからである。この変動する、ビデオ信号のＤＣ信号成分もまた、表示装置により表示される像において、輝度が変動する領域として表われる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明の概要
本発明の第１の局面によれば、スキャナと、放射検出器と、ＤＣ増幅器とを含む粒子ビーム走査機器が提供され、スキャナは、試料との関係で荷電粒子ビームを所定のパターンで走査するよう動作可能であり、放射検出器は、ビームと試料との相互作用から生じる放射の瞬間強度を表わす信号を生成するよう動作可能であり、ＤＣ増幅器は、試料の走査された部分が表示されるようにするため、表示装置への伝送に適したビデオ信号を生成するために、放射検出器により生成される信号を増幅するよう、動作可能である。この機器はさらにコントローラを含み、コントローラは、試料との関係で定期的にビームを導くよう、または、試料との関係でいつビームが導かれるかを決定するよう動作可能であり、そのためＤＣ増幅器により生成される実際のビデオ信号と所望のビデオ信号とが比較されることができ、コントローラはさらに、実際のビデオ信号と所望のビデオ信号とを比較するよう、かつ、実際のビデオ信号と所望のビデオ信号との差異を低減するためにＤＣ増幅器のＤＣオフセットを調整するよう、動作可能である。
【００１０】
このように、本発明は、放射検出器もしくはＤＣ増幅器のいかなるＤＣオフセットにも、または、このようないかなるＤＣオフセットのいかなるドリフトにも、本質的に影響されないビデオ信号を生成するよう動作可能な装置を提供する。
【００１１】
コントローラは、スキャナの動作を中断し、試料の所定の部分までビームを導き、かつ、試料の所定の部分までビームが導かれる間、ＤＣ増幅器により生成される実際のビデオ信号と所望のビデオ信号とを比較するよう、有利に動作可能であり得る。
【００１２】
この目的のため、コントローラは、試料の所定の部分までスキャナにビームを導かせるよう、有利に動作可能であり得る。
【００１３】
この手法の不利な点は、試料の所定の部分までビームが繰返し導かれることが、たとえば所定の部分を焼くことにより損傷するなど、所定の部分を変え得ることである。
【００１４】
さらに、スキャナの動作を中断し、試料の所定の部分までスキャナにビームを導かせることは、実現するには不便であり、おそらく費用もかかる。
【００１５】
したがって、好ましくは、コントローラは、スキャナが試料との関係でビームを所定のパターンで走査する間、試料の所定の部分までいつビームが導かれるかを決定するよう、かつ、試料の所定の部分までビームが導かれる間、ＤＣ増幅器により生成される実際のビ
デオ信号と所望のビデオ信号とを比較するよう、動作可能である。
【００１６】
好ましくは、この場合、試料の所定の部分は、スキャナが試料との関係でビームを所定のパターンで走査する間、所定の部分までビームが数回導かれるように選択される。ビームを所定のパターンで走査する結果、当然、所定の部分までビームが導かれる度に、ビームは所定の部分の異なる領域に導かれる。
【００１７】
スキャナが試料との関係でビームを所定のパターンで走査するのは比較的遅く、所定のパターンを完了するのに２分間もかかり得ることが、当業者には理解されるであろう。これよりいくらか速い走査速度であっても、試料の所定の部分までビームが導かれる間、所定の部分にビームを留める必要なしに、コントローラが実際のビデオ信号と所望のビデオ信号とを比較し、ＤＣ増幅器のＤＣオフセットを調整するのに依然十分な時間がある。
【００１８】
コントローラが、試料の所定の部分までビームが導かれる間、ＤＣ増幅器により生成される実際のビデオ信号と所望のビデオ信号とを比較するよう動作可能である場合、機器のユーザは黒から白までの濃淡を選択することができ、表示装置はその濃淡により試料の所定の部分を表わす。すなわち、所望のビデオ信号は、ユーザの選択した濃淡として、表示装置により表わされるものとなる。
【００１９】
コントローラのこのような動作は、その機器のユーザに、機器を用いて作られる試料の像の外観を決定するという著しい自由を与えるが、ユーザ側に、少なくとも試料の所定の部分の性質についての知識と、機器を動作させることについて比較的高レベルな技術とを要求する。
【００２０】
したがって、代替としてまたは追加的に、コントローラは、試料から離してビームを導くよう、かつ、試料から離れてビームが導かれる間、ＤＣ増幅器により生成される実際のビデオ信号と所望のビデオ信号とを比較するよう、有利に動作可能であり得る。
【００２１】
好ましくは、コントローラは、試料から離してビームを導くときは、検出器により検出され得る放射を放出しない、または反射しない表面に、ビームを衝突させるよう動作可能であり、そのため所望のビデオ信号は、表示装置により黒で表わされるものとなる。
【００２２】
コントローラは、試料から離してスキャナにビームを導かせるよう、有利に動作可能であり得る。
【００２３】
しかしながら、この手法は、スキャナの動作の中断が必要であるという上述の不利な点を有し、実現するには不便である。
【００２４】
したがって、好ましくは、機器は静電ビーム消去器をさらに含み、コントローラは、試料から離してビーム消去器にビームを導かせるよう動作可能である。
【００２５】
本発明の好ましい実施例において、機器は少なくとも１つの銃調整コイルを有する荷電粒子銃を含み、銃調整コイルは荷電粒子銃の対物アパーチャを通して荷電粒子ビームを導くよう動作可能であり、コントローラは、少なくとも１つの銃調整コイルがアパーチャを通して荷電粒子ビームを導くのを防ぐことにより、試料から離してビームを導くよう動作可能である。
【００２６】
試料から離してビームを導くのに少なくとも１つの銃調整コイルを用いることは、技術的に実現が簡便であり、静電ビーム消去器よりも安価である。
【００２７】
コントローラが、少なくとも１つの銃調整コイルが対物アパーチャを通してビームを導くことを防ぐよう動作可能である場合、または、試料から離してビーム消去器にビームを導かせるよう動作可能である場合にも、さらに、所望のビデオ信号は表示装置により黒で表わされるものとなり、所望のビデオ信号のレベルをユーザに選択させる必要はない。所望のビデオ信号のレベルは表示装置により黒で表わされるものに恒常的に設定され得る。
【００２８】
コントローラのこのような動作は、ユーザ側には、機器を動作させることについて比較的低レベルな技術しか要求しない。
【００２９】
この態様で動作可能なコントローラは、試料から離してスキャナにビームを導かせるよう動作可能なコントローラよりも効率的である。なぜなら、少なくとも１つの銃調整コイルは、光源により近いビームに作用し、その場合、ビームが試料に達することを防ぐために必要となるビーム偏向は、スキャナにおいて必要となるビーム偏向よりも少ないからである。
【００３０】
本発明の好ましい実施例において、スキャナは、試料との関係でビームをラスタパターンで走査するよう動作可能であり、コントローラは、ラスタパターンの１つの線走査の終わりと次の線走査の始まりとの間隔において、試料から離してビームを導くよう動作可能である。
【００３１】
このように、試料から離れてビームが導かれるときは、検出器により生成される信号は、検出器のＤＣオフセットから構成される。ＤＣ増幅器により生成される実際のビデオ信号は、増幅された検出器のＤＣオフセットとさらなるＤＣ信号成分とから構成され、これがＤＣ増幅器のＤＣオフセットである。
【００３２】
したがって、コントローラは、ＤＣ増幅器により生成される実際のビデオ信号が表示装置により黒で表わされるものとなるよう、ＤＣ増幅器のＤＣオフセットを調整する。ＤＣ増幅器のＤＣオフセットがこのように調整されると、コントローラが試料の方向にビームを導くときは、そうでなければ実際のビデオ信号に存在したであろう望ましくないＤＣ信号成分は、ＤＣ増幅器のＤＣオフセットにより打ち消される。
【００３３】
検出器のＤＣオフセットが検出器により生成される信号に依存する場合、コントローラのこの動作から離れることが必要である。たとえば、大きなビーム電流に対して逆バイアスシリコンダイオードが検出器として用いられるのは、このような場合である。
【００３４】
このような検出器の場合、検出器により生成される信号が低信号レベルにあるときに、ＤＣ増幅器により生成される実際のビデオ信号を所望のビデオ信号に一致させるためになされるＤＣ増幅器のＤＣオフセットの調整は、検出器により生成される信号が高信号レベルにあるときに、検出器のＤＣオフセットを打ち消すために必要となるＤＣオフセットの調整ではない。
【００３５】
このような検出器が用いられる場合は、中間的灰色に近い実際のビデオ信号をＤＣ増幅器に生成させることにより、および、そのＤＣ増幅器からの信号と、表示装置により中間的灰色に表わされる所望のビデオ信号とを比較することにより、機器の満足な動作が得られると考えられる。
【００３６】
検出器により生成される信号の平均値（すなわち、一般には中間的灰色）を決定するコントローラの動作の間で、検出器により生成される信号を積分することにより、および、その信号の平均値をＤＣ増幅器に与え、増幅器により生成される実際のビデオ信号と表示装置により中間的灰色に表わされる所望のビデオ信号とを比較するようコントローラを動
作させることにより、ＤＣ増幅器は、中間的灰色に近い実際のビデオ信号を生成するようにされ得る。
【００３７】
当然、この手法は、平均値が決定される間中、検出器により生成される信号が常に低いか、または常に高いかである場合、このような信号にはうまく働かない。
【００３８】
したがって、好ましくは、上述のように、試料の所定の部分までビームを導くことにより、ＤＣ増幅器は、中間的灰色に近い実際のビデオ信号を生成するようにされることができ、その試料の所定の部分は表示装置により中間的灰色に表わされることが知られるか、または、望ましい。
【００３９】
代替として、機器の所定の部分までビームを導くことにより、ＤＣ増幅器は、中間的灰色に近い実際のビデオ信号を生成するようにされることができ、その所定の部分は、中間的灰色に近い実際のビデオ信号を生成することが知られる。
【００４０】
コントローラは、ＤＣ増幅器により生成される実際のビデオ信号と所望のビデオ信号とを比較するよう、かつ、機器のユーザにより選択可能な間隔において、ＤＣ増幅器のＤＣオフセットを調整するよう、有利に動作可能であり得る。
【００４１】
上述のように、一般に、検出器のＤＣオフセットおよびＤＣ増幅器のＤＣオフセットはドリフトしやすく、このような動作のため、機器のユーザは、検出器のＤＣオフセットおよびＤＣ増幅器のＤＣオフセットにおける変化を打ち消すために必要なだけ頻繁に、ＤＣ増幅器のＤＣオフセットをコントローラに調整させることができる。
【００４２】
しかしながら、好ましくは、スキャナは、試料との関係でビームをラスタパターンで走査するよう動作可能な走査コイルを含み、コントローラは、走査コイルの線および／またはフィールドの回復時間中、ＤＣ増幅器により生成される実際のビデオ信号と所望のビデオ信号とを比較するよう動作可能である。
【００４３】
ＤＣ増幅器のＤＣオフセットが、試料の各線走査の終わりにおいてコントローラによって調整される場合、ＤＣ増幅器のＤＣオフセットをいつコントローラに調整させるかを機器のユーザが決定する必要はなくなり、その調整は、試料との関係で行う、最も遅い走査以外のすべての走査に対して、検出器のＤＣオフセットおよびＤＣ増幅器のＤＣオフセットにおける変化を打ち消すために十分に頻繁である。
【００４４】
ＤＣ増幅器は、検出器に有利にキャパシタ結合され得る。
【００４５】
好ましくは、機器は、ＡＣ信号成分を増幅するよう、かつ、検出器により生成される信号のＤＣ信号成分をブロックするよう動作可能なＡＣ増幅器をさらに含み、ＤＣ増幅器は、実際のビデオ信号を生成するために、ＤＣオフセットを用いて、ＡＣ増幅器により生成される信号にＤＣ信号成分を加えるよう動作可能である。
【００４６】
したがって、本発明は、検出器により生成される信号から実際のビデオ信号を生成するよう動作可能な機器をさらに提供し、その実際のビデオ信号は、検出器により生成される信号の以前の値によっては本質的に影響されない。
【００４７】
本発明の好ましい実施例において、機器は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）である。
【００４８】
本発明の第２の局面によれば、粒子ビーム走査機器を用いてビデオ信号を生成するための方法が提供され、この方法は、試料の方向に荷電粒子ビームを導くステップと、試料と
の関係でビームを所定のパターンで走査するステップと、放射の瞬間強度を表わす信号を生成するためにビームで走査した結果として、試料から放出され、または反射された放射を検出するステップと、実際のビデオ信号を生成するために、放射の瞬間強度を表わす信号をＤＣ増幅器を用いて増幅するステップとを含み、この方法はさらに、試料との関係でビームを定期的に導くステップか、または、試料との関係でいつビームが導かれるかを決定するステップを含み、そのため、ＤＣ増幅器により生成される実際のビデオ信号と所望のビデオ信号とが比較されることができ、この方法はさらに、実際のビデオ信号および所望のビデオ信号を比較するステップと、実際のビデオ信号および所望のビデオ信号の差異を低減するために、ＤＣ増幅器のＤＣオフセットを調整するステップとを含む。
【００４９】
試料との関係でビームを導くステップ、および、ＤＣ増幅器により生成される実際のビデオ信号と所望のビデオ信号とを比較するステップは、試料の所定の部分までビームを導くステップ、および、試料の所定の部分までビームが導かれる間、ＤＣ増幅器により生成される実際のビデオ信号と所望のビデオ信号とを比較するステップを、有利に含み得る。
【００５０】
好ましくは、試料との関係でビームを導くステップ、および、ＤＣ増幅器により生成される実際のビデオ信号と所望のビデオ信号とを比較するステップは、試料から離してビームを導くステップ、および、試料から離れてビームが導かれる間、ＤＣ増幅器により生成される実際のビデオ信号と所望のビデオ信号とを比較するステップを含む。
【００５１】
さらに、より好ましくは、試料から離してビームを導くステップは、ビームが試料に達することを防ぐステップを含む。
【００５２】
好ましくは、試料との関係でビームを所定のパターンで走査するステップは、走査コイルを用いて試料との関係でビームをラスタパターンで走査するステップを含み、試料から離してビームを導くステップ、および、ＤＣ増幅器により生成される実際のビデオ信号と所望のビデオ信号とを比較するステップは、走査コイルの線および／またはフィールドの回復時間中に実行される。
【００５３】
この方法はさらに、ＡＣ増幅器を用いて、ＡＣ信号成分を増幅し、かつ、放射の瞬間強度を表わす信号のＤＣ信号成分をブロックし、さらに、実際のビデオ信号を生成するために、ＤＣ増幅器のオフセットを用いて、ＡＣ増幅器により生成される信号にＤＣ信号成分を加えるステップを、有利に含み得る。
【００５４】
本発明は、例示として添付の図面を参照して、ここに説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
実施例の詳細な説明
図２の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）１０は、試料１６の方向に電子ビーム１４を導くよう動作可能な電子銃アセンブリ１２と、放射検出器アセンブリ１８とを含み、放射検出器アセンブリは、ビーム１４と試料１６との相互作用から生じる後方散乱電子の形をとる放射を検出するよう、かつ、試料の走査された部分の像が表示装置により表示されるようにするため、表示装置への伝送に適したビデオ信号を生成するよう、動作可能である。
【００５６】
電子銃アセンブリ１２は、そこから電子が放出される、加熱されたフィラメント２０、銃調整コイル２２、銃調整回路（図２には示されない）、集光レンズ２４、対物アパーチャ２６、対物レンズ２８、第１の走査コイル３０および第２の走査コイル３２の形をとるスキャナ、および、走査ジェネレータ（図２には示されない）を含む。
【００５７】
銃調整コイル２２および銃調整回路は、加熱されたフィラメント２０から放出される電
子を、集光レンズ２４の中心に沿って対物アパーチャ２６まで導く。集光レンズ２４は、集光レンズ２４を通過する電子を対物アパーチャ２６に集束させる。対物アパーチャ２６を通過する電子はビーム１４を形成し、ビーム１４は対物レンズ２８により試料１６に集束される。第１の走査コイル３０および第２の走査コイル３２、ならびに走査ジェネレータは、試料１６との関係で電子ビームをラスタパターンで走査する。これまでに説明したように、フィラメント２０、銃調整コイル２２および銃調整回路、集光レンズ２４、対物レンズ２８、走査コイル３０および３２、ならびに走査ジェネレータの動作は、公知のＳＥＭのこれらの構成要素の動作と同一である。
【００５８】
放射検出器アセンブリ１８は、シリコンダイオード３４の形をとる放射検出器、ＤＣ増幅器３６、および、制御回路３８の形をとるコントローラを含む。
【００５９】
シリコンダイオード３４は、使用中、逆バイアスされ、ビーム１４による試料１６の走査から生じる後方散乱電子の個数を表わす信号を生成するよう動作可能である。ＤＣ増幅器３６は、ブラウン管などの表示装置（図示されない）への伝送に適したビデオ信号を生成するため、ダイオード３４により生成される信号を増幅するよう動作可能である。制御回路３８は、走査コイル３０および３２の、線およびフィールドのフライバック時間中、ビーム１４が試料に達することを防ぎ、ＤＣ増幅器３６により生成される実際のビデオ信号と所望のビデオ信号とを比較するよう、かつ、ＤＣ増幅器により生成される実際のビデオ信号と所望のビデオ信号との差異を低減するために、ＤＣ増幅器３６のＤＣオフセットを調整するよう、動作可能である。
【００６０】
図３において、図２の放射検出器アセンブリ１８の第１の実施例１８ａが示され、１８ａは、シリコンダイオード３４、ＤＣ増幅器３６、および、図２の制御回路３８の第１の実施例３８ａを含む。ダイオード３４により生成される信号は、ＤＣ増幅器３６の非反転入力に与えられる。図３にさらに示されるのは、銃調整コイル２２、走査コイル３０および３２、走査ジェネレータ（参照番号４０で表わされる）、ならびに、銃調整回路（参照番号４２で表わされる）である。
【００６１】
制御回路３８ａは、所望のビデオ信号源４４、ＤＣ増幅器４６、サンプルアンドホールド回路４８、積分器５０、および減衰器５２を含み、サンプルアンドホールド回路４８は走査ジェネレータ４０により制御される。
【００６２】
ＤＣ増幅器３６により生成されるビデオ信号は、ＤＣ増幅器４６の非反転入力に与えられる。所望のビデオ信号源４４からの所望のビデオ信号は、ＤＣ増幅器４６の反転入力に与えられる。所望のビデオ信号は、表示装置により黒で表わされるものである。ＤＣ増幅器４６は誤差信号を生成し、それをサンプルアンドホールド回路４８に伝送する。
【００６３】
ビームが、走査コイル３０および３２によって、走査ジェネレータ４０の制御下で試料全体にわたって走査される間、ＤＣ増幅器４６により生成される誤差信号は、サンプルアンドホールド回路４８に無視される。
【００６４】
ビームが走査線の終わりに達すると、走査ジェネレータ４０は第１の制御信号を銃調整回路４２に伝送し、この制御信号は、銃調整回路により生成される信号に加えられ、銃調整コイル２２を制御する。銃調整回路により生成される信号に制御信号を加えることにより、銃調整コイルは、フィラメント２０から放出される電子を集光レンズ２４の中心から離して導くようにされ、そのため、電子は電子銃の対物アパーチャ２６を通過せず、試料に達することが妨げられる。
【００６５】
走査ジェネレータ４０は、第１の制御信号を銃調整回路４２に伝送した後わずかに遅延
するので、第１の制御信号は電子ビーム１４を中断するよう作用し得る。次に、走査ジェネレータは第２の制御信号をサンプルアンドホールド回路４８に伝送し、電子ビームが試料に達することを妨げられている間、この回路は、ＤＣ増幅器４６により生成される誤差信号をサンプルし、ホールドする。
【００６６】
このようにサンプルされ、ホールドされた誤差信号は、その大きさを低減するため、積分器５０により積分され、減衰器５２により減衰されて、ＤＣ増幅器３６の反転入力に与えられる。積分器５０は、ＤＣ増幅器４６により生成される、スプリアスな誤差信号を有するビデオ信号から作られる像に及ぼす影響を低減する。そうでなければこの信号は、この像を作る他の走査線とは異なる輝度を有する１つの走査線を生じ得たであろう。
【００６７】
走査ジェネレータはここでもわずかに遅延するので、走査コイル３０および３２の線走査回復時間が許容され、または、前の線がラスタパターンの最後の線である場合は、走査コイルのフィールド走査回復時間が許容される。
【００６８】
走査ジェネレータは、次に、第１の制御信号を銃調整回路に伝送することを中止し、それにより、銃調整コイルは狭いアパーチャを通して再び電子ビームを導き、電子ビームは再び試料に達する。するとすぐに、ラスタパターンの次の線の走査が開始する。
【００６９】
ビームが走査線の終わりに達するたびに、このプロセスが繰返される。
【００７０】
放射検出器アセンブリの第１の実施例１８ａにおいて、ダイオード３４のアバランシェ降伏が回避されることが重要であることに注意されるべきである。アバランシェ降伏は、ビームが試料まで導かれており、ダイオードが後方散乱電子を検出しているときにのみ発生しやすく、ビーム電流がしきい値レベルを超えないことを確実にすることで防止され得る。ダイオードのアバランシェ降伏の回避は重要である。なぜなら、アバランシェ降伏中のダイオードのＤＣオフセットは、通常の電導中のダイオードのＤＣオフセットとは非常に異なっており、そのため、ダイオードの通常の電導中に制御回路により設定される、ＤＣ増幅器３６のＤＣオフセットは、アバランシェ降伏中にはダイオードのＤＣオフセットを打ち消さないからである。
【００７１】
図４において、図２の放射検出器アセンブリ１８の第２の実施例１８ｂが示され、１８ｂは、シリコンダイオード３４、ＤＣ増幅器３６、および、図２の制御回路３８の第２の実施例３８ｂを含む。制御回路の第２の実施例３８ｂが第１の実施例３８ａと異なるのは、実施例３８ｂはＡＣ増幅器５４を含み、その入力は第１のキャパシタ５６によりダイオード３４に結合され、その出力は第２のキャパシタ５８によりＤＣ増幅器３６の非反転入力に結合されることである。
【００７２】
この放射検出器アセンブリの他の構成要素は、図３の放射検出器アセンブリの構成要素と同一であって、同じように動作し、同じ参照番号で表わされる。
【００７３】
ＡＣ増幅器５４の、キャパシタ５６によるダイオード３４へのキャパシタ結合は、ダイオードにより生成される信号のＤＣ信号成分をブロックし、そのため、ＡＣ増幅器５４は、ダイオードにより生成される信号のＡＣ信号成分のみを増幅する。したがって、放射検出器アセンブリの第１の実施例とは異なり、ダイオード３４のアバランシェ降伏を回避する必要はない。しかしながら、ＡＣ増幅器５４それ自体が、何らかの極めて低周波（たとえば１０Ｈｚ未満）の信号成分とともに、増幅されたＡＣ信号にＤＣ信号成分を導入する。この極めて低周波のＡＣ信号成分は、ＡＣ増幅器５４のノイズ特性から生じる。ＡＣ増幅器５４の、キャパシタ５８によるＤＣ増幅器３６へのキャパシタ結合は、ここでも、増幅されたＡＣ信号のＤＣ信号成分をブロックする。抵抗器６０が、ＤＣ増幅器３６の非反
転入力と接地との間に接続される。ＤＣ増幅器の非反転入力を接地に関連付けることに加えて、抵抗器６０はまた、キャパシタ５８とともにハイパスフィルタを形成し、フィルタは、ＡＣ増幅器５４により生成される増幅されたＡＣ信号の、極めて低周波のＡＣ信号成分を減衰するよう機能する。
【００７４】
図５において、走査コイル３０の２つの線回復間隔が示され、線回復間隔は、参照番号６２および６４で表わされる。図５のオシログラムの時間基準は、１分割ごとに０．１ｍｓである。したがって、制御回路３８ａおよび３８ｂが、誤差信号を生成し、各線走査の終わりにおいてＤＣ増幅器３６のＤＣオフセットを調整するのに利用可能な時間は、２０μｓのオーダであって、それで十分であると考え得る。
【００７５】
上記の説明は、本発明の２つの実施例にのみ関連しており、本発明が本発明の前述の説明により規定されるような他の実施例を含むことは明らかである。
【００７６】
特に、本発明が、放射検出器が試料チャンバ内に配置される、上述のような実施例のみならず、電子銃アセンブリ内の、たとえば対物レンズの中またはすぐ上に検出器が配置されるような、いわゆるインレンズ検出器を用いる実施例をも含むことは明らかである。
【００７７】
インレンズ検出器が用いられる場合、対物アパーチャを通過しない電子が検出器に達し得ないよう、検出器は、好ましくは対物アパーチャと試料１６との間に配置される。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１ａ】可変ＤＣ信号の例示的な波形を示す図である。
【図１ｂ】可変ＤＣ信号を構成する、一定のＤＣ信号成分の例示的な波形を示す図である。
【図１ｃ】可変ＤＣ信号を構成する、重ね合わされた可変ＡＣ信号成分の例示的な波形を示す図である。
【図２】本発明の第１の局面による、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の概略図である。
【図３】図２のＳＥＭの放射検出器アセンブリの、第１の実施例のブロック図である。
【図４】図２のＳＥＭの放射検出器アセンブリの、第２の実施例のブロック図である。
【図５】図２のＳＥＭの走査コイル電流のオシログラムの図であって、走査コイルの線回復時間を示し、その間に本発明の第２の局面によるビデオ信号を生成するための方法が実行される。
【符号の説明】
【００７９】
１０  走査型電子顕微鏡、１２  電子銃アセンブリ、１４  電子ビーム、１６  試料、１８  放射検出器アセンブリ、２０  フィラメント、２２  銃調整コイル、２４  集光レンズ、２６  対物アパーチャ、２８  対物レンズ、３０  第１の走査コイル、３２  第２の走査コイル、３４  シリコンダイオード、３６  ＤＣ増幅器、３８  制御回路。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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