JP2003092078A - 電子顕微鏡の球面収差補正装置 - Google Patents
電子顕微鏡の球面収差補正装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 球面収差補正光学系において倍率変化が得ら
れるようにし、また、多極子間の光軸に垂直な面内での
回転関係を多極子の位相角を変化させることなく補正可
能にする。 【解決手段】 ２つの多極子（８，９）間に２つの軸対
称レンズ（１０，１１）を配置した電子顕微鏡の球面収
差補正装置において、軸対称レンズ間にできる電子軌道
の集光面内に、光軸と垂直な面内で電子に回転作用を与
える回転補正レンズ（１２）を配置したものである。
れるようにし、また、多極子間の光軸に垂直な面内での
回転関係を多極子の位相角を変化させることなく補正可
能にする。 【解決手段】 ２つの多極子（８，９）間に２つの軸対
称レンズ（１０，１１）を配置した電子顕微鏡の球面収
差補正装置において、軸対称レンズ間にできる電子軌道
の集光面内に、光軸と垂直な面内で電子に回転作用を与
える回転補正レンズ（１２）を配置したものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電子顕微鏡の球面収
差補正装置に関する。
差補正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子顕微鏡の軸対称レンズの球面収差を
補正する装置として、６極子場を発生する２つの多極子
間に２つの軸対称レンズを配置したものが知られてい
る。図３は従来の球面収差補正装置を備えた電子顕微鏡
の照射系の概略構成を示す図である。なお、図では偏向
系や一部集束系等を省略している。光源１からの電子線
２は、絞り３を有する集束レンズ４を通り、光軸に平行
な電子線が球面収差補正光学系５に入射し、補正光学系
５から出射した光軸に平行な電子線が対物レンズ６を通
して試料７に照射される。
補正する装置として、６極子場を発生する２つの多極子
間に２つの軸対称レンズを配置したものが知られてい
る。図３は従来の球面収差補正装置を備えた電子顕微鏡
の照射系の概略構成を示す図である。なお、図では偏向
系や一部集束系等を省略している。光源１からの電子線
２は、絞り３を有する集束レンズ４を通り、光軸に平行
な電子線が球面収差補正光学系５に入射し、補正光学系
５から出射した光軸に平行な電子線が対物レンズ６を通
して試料７に照射される。
【０００３】球面収差補正光学系５は、６極子場を発生
する多極子８、９間に軸対称レンズ１０、１１を配置し
たものである。多極子８、９の各極は相互に光軸に対し
て位相が一致し、光軸と垂直な面内における光軸を中心
とした回転関係をもたないように配置される。軸対称レ
ンズ１０、１１は、焦点距離が同じｆで、多極子８と軸
対称レンズ１０との間の距離がｆ、軸対称レンズ１０、
１１間の距離が２ｆ、軸対称レンズ１１と多極子９との
間の距離がｆ、多極子８、９の励起強度Ｋと光軸方向の
幅（サイズ）Ｚがそれぞれ同じであるとき、球面収差が
補正される。
する多極子８、９間に軸対称レンズ１０、１１を配置し
たものである。多極子８、９の各極は相互に光軸に対し
て位相が一致し、光軸と垂直な面内における光軸を中心
とした回転関係をもたないように配置される。軸対称レ
ンズ１０、１１は、焦点距離が同じｆで、多極子８と軸
対称レンズ１０との間の距離がｆ、軸対称レンズ１０、
１１間の距離が２ｆ、軸対称レンズ１１と多極子９との
間の距離がｆ、多極子８、９の励起強度Ｋと光軸方向の
幅（サイズ）Ｚがそれぞれ同じであるとき、球面収差が
補正される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし従来の球面収差
補正光学系では、同じ焦点距離の軸対称レンズを用いて
特定の配置条件とする必要があるため、補正光学系によ
り倍率変化は得ることはできない。従って得られる最小
電子プローブは球面収差による制限を受け、十分な電流
量をもつ十分小さな電子プローブは得られず、電子プロ
ーブの縮小作用は、他のレンズで受け持つ必要がある。
補正光学系では、同じ焦点距離の軸対称レンズを用いて
特定の配置条件とする必要があるため、補正光学系によ
り倍率変化は得ることはできない。従って得られる最小
電子プローブは球面収差による制限を受け、十分な電流
量をもつ十分小さな電子プローブは得られず、電子プロ
ーブの縮小作用は、他のレンズで受け持つ必要がある。
【０００５】また、多極子８、９は光軸と垂直な面内に
おける光軸を中心とした回転関係を持たないように配置
されなければならないが、実際には、製作、組み立て精
度内である程度の回転関係が混入するのはやむを得ず、
また、軸対称レンズ１０、１１を通過する電子は、光軸
と垂直な面内における回転作用を受け、コイル極性を逆
にするなどしても、ある程度の回転関係が混入するのは
やむを得ない。従って、多極子の励磁を制御し、作用場
の位相角度を回転させるなどして、混入した回転関係を
補正する必要が生ずるが、多極子をこのように使用した
場合、多極子の高次収差が発生し易くなってしまう。
おける光軸を中心とした回転関係を持たないように配置
されなければならないが、実際には、製作、組み立て精
度内である程度の回転関係が混入するのはやむを得ず、
また、軸対称レンズ１０、１１を通過する電子は、光軸
と垂直な面内における回転作用を受け、コイル極性を逆
にするなどしても、ある程度の回転関係が混入するのは
やむを得ない。従って、多極子の励磁を制御し、作用場
の位相角度を回転させるなどして、混入した回転関係を
補正する必要が生ずるが、多極子をこのように使用した
場合、多極子の高次収差が発生し易くなってしまう。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するためのもので、球面収差補正光学系において倍率変
化が得られるようにし、また、多極子間の光軸に垂直な
面内での回転関係を多極子の位相角を変化させることな
く補正可能にしようとするものである。そのために本発
明は、２つの多極子間に２つの軸対称レンズを配置した
電子顕微鏡の球面収差補正装置において、軸対称レンズ
間にできる電子軌道の集光面内に、光軸と垂直な面内で
電子に回転作用を与える回転補正レンズを配置したこと
を特徴とする。また、本発明は、２つの多極子間に２つ
の軸対称レンズを配置した電子顕微鏡の球面収差補正装
置において、前段及び後段軸対称レンズの焦点距離をｆ
１、ｆ２（ｆ１≠ｆ２）、前段多極子と前段軸対称レン
ズ間の距離をｆ１、軸対称レンズ間の距離をｆ１＋ｆ
２、後段軸対称レンズと後段多極子間の距離をｆ２、前
段及び後段多極子の励起強度をＫ１、Ｋ２、前段及び後
段多極子の光軸に沿った長さをＺ１、Ｚ２とし、ａ＝ｆ
２／ｆ１としたとき、 Ｚ２＝ａ２ Ｚ１ Ｋ２＝Ｋ１／ａ５ としたことを特徴とする。
するためのもので、球面収差補正光学系において倍率変
化が得られるようにし、また、多極子間の光軸に垂直な
面内での回転関係を多極子の位相角を変化させることな
く補正可能にしようとするものである。そのために本発
明は、２つの多極子間に２つの軸対称レンズを配置した
電子顕微鏡の球面収差補正装置において、軸対称レンズ
間にできる電子軌道の集光面内に、光軸と垂直な面内で
電子に回転作用を与える回転補正レンズを配置したこと
を特徴とする。また、本発明は、２つの多極子間に２つ
の軸対称レンズを配置した電子顕微鏡の球面収差補正装
置において、前段及び後段軸対称レンズの焦点距離をｆ
１、ｆ２（ｆ１≠ｆ２）、前段多極子と前段軸対称レン
ズ間の距離をｆ１、軸対称レンズ間の距離をｆ１＋ｆ
２、後段軸対称レンズと後段多極子間の距離をｆ２、前
段及び後段多極子の励起強度をＫ１、Ｋ２、前段及び後
段多極子の光軸に沿った長さをＺ１、Ｚ２とし、ａ＝ｆ
２／ｆ１としたとき、 Ｚ２＝ａ２ Ｚ１ Ｋ２＝Ｋ１／ａ５ としたことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。図１は本発明による電子顕微鏡の球面収差
補正装置の第１実施例を説明する図であり、図３と同一
番号は同一内容を示している。本実施例は、多極子８、
９が電子軌道に対して回転関係を持たざるを得ないこと
の解決策として、軸対称レンズ１０、１１間にできる電
子軌道の集光面内に、新たに回転補正レンズ１２を配置
したものである。
て説明する。図１は本発明による電子顕微鏡の球面収差
補正装置の第１実施例を説明する図であり、図３と同一
番号は同一内容を示している。本実施例は、多極子８、
９が電子軌道に対して回転関係を持たざるを得ないこと
の解決策として、軸対称レンズ１０、１１間にできる電
子軌道の集光面内に、新たに回転補正レンズ１２を配置
したものである。
【０００８】光源１からの電子線２が、絞り３を有する
集束レンズ４を通り、光軸に平行となって球面収差補正
光学系５′に入射し、補正光学系５′から出射した光軸
に平行な電子線が対物レンズ６を通して試料７に照射さ
れ、補正光学系５の軸対称レンズ１０、１１の焦点距離
が同じｆで、多極子８と軸対称レンズ１０との間の距離
がｆ、軸対称レンズ１０、１１間の距離が２ｆ、軸対称
レンズ１１と多極子９との間の距離がｆ、多極子８、９
の励起強度Ｋと光軸方向の幅（サイズ）Ｚが同じで、か
つ多極子８、９が光軸と垂直な面内における光軸を中心
とした回転関係をもたないように配置されたとき球面収
差が補正されるのは図３の場合と同じである。
集束レンズ４を通り、光軸に平行となって球面収差補正
光学系５′に入射し、補正光学系５′から出射した光軸
に平行な電子線が対物レンズ６を通して試料７に照射さ
れ、補正光学系５の軸対称レンズ１０、１１の焦点距離
が同じｆで、多極子８と軸対称レンズ１０との間の距離
がｆ、軸対称レンズ１０、１１間の距離が２ｆ、軸対称
レンズ１１と多極子９との間の距離がｆ、多極子８、９
の励起強度Ｋと光軸方向の幅（サイズ）Ｚが同じで、か
つ多極子８、９が光軸と垂直な面内における光軸を中心
とした回転関係をもたないように配置されたとき球面収
差が補正されるのは図３の場合と同じである。
【０００９】球面収差補正光学系５′は、６極子場を発
生する多極子８、９間に配置された軸対称レンズ１０、
１１間にできる電子軌道の集光面内に、回転補正レンズ
１２が配置される。この回転補正レンズ１２は集光面内
に配置されることによって、電子ビームは光軸を通るこ
とになる。このため回転補正レンズ１２は電子ビームに
集束作用を与えないようにできる。一方、この回転補正
レンズ１２は磁場型レンズを採用することによって、電
子ビームに回転作用を与えることができる。このよう
に、この回転補正レンズ１２は、電子に与える主な作用
は、通常のレンズのような集束作用は持たず、光軸と垂
直な面内での回転作用のみである。このときの回転角度
は磁場型レンズの励磁電流に比例する。
生する多極子８、９間に配置された軸対称レンズ１０、
１１間にできる電子軌道の集光面内に、回転補正レンズ
１２が配置される。この回転補正レンズ１２は集光面内
に配置されることによって、電子ビームは光軸を通るこ
とになる。このため回転補正レンズ１２は電子ビームに
集束作用を与えないようにできる。一方、この回転補正
レンズ１２は磁場型レンズを採用することによって、電
子ビームに回転作用を与えることができる。このよう
に、この回転補正レンズ１２は、電子に与える主な作用
は、通常のレンズのような集束作用は持たず、光軸と垂
直な面内での回転作用のみである。このときの回転角度
は磁場型レンズの励磁電流に比例する。
【００１０】従って、多極子８、９が製作、組み立て精
度等である程度の電子軌道に対する回転関係があって
も、従来のように多極子の位相角を制御することで補正
するのではなく、回転補正レンズ１２のレンズ電流を変
化させることで混入した回転関係を補正することができ
る。このため多極子の位相制御に付随する有害な高次収
差が発生するのを防止することができる。
度等である程度の電子軌道に対する回転関係があって
も、従来のように多極子の位相角を制御することで補正
するのではなく、回転補正レンズ１２のレンズ電流を変
化させることで混入した回転関係を補正することができ
る。このため多極子の位相制御に付随する有害な高次収
差が発生するのを防止することができる。
【００１１】図２は本発明の第２実施例を説明する図で
あり、図１、図３と同一番号は同一内容を示している。
本実施例の収差補正光学系５″は、軸対称レンズ１
０′、１１′の焦点距離をそれぞれｆ１、ｆ２、多極子
８′と軸対称レンズ１０′との間の距離をｆ１、軸対称
レンズ１０′、１１′間の距離をｆ１＋ｆ２、軸対称レ
ンズ１１′と多極子９′との間の距離をｆ２、多極子
８、９の励起強度をそれぞれＫ１、Ｋ２、多極子８、９
の光軸方向の幅（サイズ）をそれぞれＺ１、Ｚ２とした
とき、多極子を従来と同様に６極子場として作用させた
場合の解析計算の結果、光軸と平行に入射する電子軌道
の光軸からの距離をｒ、この電子が補正光学系５″を射
出する時点において、補正光学系５″を通過したことで
与えられた電子線軌道の傾きをＲとすると、 Ｒ＝ r２(cos３θ)(K1Z1(f1/f2) −K2Z2(f2/f1)２) ＋r３(K1２Z1３(1/3)(f1/f2) ＋K2２Z2３(1/3)(f1/f2)３) −K1K2Z2Z1(f2/f1)２r３(cos３θ)２(Z2 (f1/f2)２−Z1) （１） となる。
あり、図１、図３と同一番号は同一内容を示している。
本実施例の収差補正光学系５″は、軸対称レンズ１
０′、１１′の焦点距離をそれぞれｆ１、ｆ２、多極子
８′と軸対称レンズ１０′との間の距離をｆ１、軸対称
レンズ１０′、１１′間の距離をｆ１＋ｆ２、軸対称レ
ンズ１１′と多極子９′との間の距離をｆ２、多極子
８、９の励起強度をそれぞれＫ１、Ｋ２、多極子８、９
の光軸方向の幅（サイズ）をそれぞれＺ１、Ｚ２とした
とき、多極子を従来と同様に６極子場として作用させた
場合の解析計算の結果、光軸と平行に入射する電子軌道
の光軸からの距離をｒ、この電子が補正光学系５″を射
出する時点において、補正光学系５″を通過したことで
与えられた電子線軌道の傾きをＲとすると、 Ｒ＝ r２(cos３θ)(K1Z1(f1/f2) −K2Z2(f2/f1)２) ＋r３(K1２Z1３(1/3)(f1/f2) ＋K2２Z2３(1/3)(f1/f2)３) −K1K2Z2Z1(f2/f1)２r３(cos３θ)２(Z2 (f1/f2)２−Z1) （１） となる。
【００１２】図４は、多極子として６極子を用いた場合
のｒとθとを説明する図である。図は光軸に垂直な多極
子８′通る断面図である。Ｏは光軸、Ａは電子が多極子
８′に入射する際の位置、ｇは光軸を中心とした回転を
考えたときの基準となる方向を示している。ｒは光軸Ｏ
からの距離、θは電子が多極子８′に入射する際の位置
Ａの方向を示すための、基準ｇからの角度である。
のｒとθとを説明する図である。図は光軸に垂直な多極
子８′通る断面図である。Ｏは光軸、Ａは電子が多極子
８′に入射する際の位置、ｇは光軸を中心とした回転を
考えたときの基準となる方向を示している。ｒは光軸Ｏ
からの距離、θは電子が多極子８′に入射する際の位置
Ａの方向を示すための、基準ｇからの角度である。
【００１３】さて上記（１）式の第１項は、２次３回対
称の収差で、微小電子プローブの形成のためには０にす
べき項である。（１）式の第２項は、この収差補正光学
系５″が形成する３次軸対称の収差（−δ）であって、
この収差（−δ）を用いて電子顕微鏡の照射系の球面収
差（δ）をキャンセルさせる項である。（１）式の第３
項は、３次６回対称の収差で、微小電子プローブの形成
のためには０にすべき項である。従って、球面補正の条
件は以下のようになる。
称の収差で、微小電子プローブの形成のためには０にす
べき項である。（１）式の第２項は、この収差補正光学
系５″が形成する３次軸対称の収差（−δ）であって、
この収差（−δ）を用いて電子顕微鏡の照射系の球面収
差（δ）をキャンセルさせる項である。（１）式の第３
項は、３次６回対称の収差で、微小電子プローブの形成
のためには０にすべき項である。従って、球面補正の条
件は以下のようになる。
【００１４】
K1Z1(f1/f2) −K2Z2(f2/f1)２＝０ （２）
r３(K1２Z1３(1/3)(f1/f2) ＋K2２Z2３(1/3)(f1/f2)３)＝−δ （３）
Z2 (f1/f2)２−Z1＝０ （４）
ここで、δは球面収差による軌道の傾きの変化分（ｒ３
に比例）である。６極子場の強度を表すＫ１、Ｋ２は多
極子に流れる電流に比例する。ここで ａ＝f2/f1 （５） とすると、（２）式、（４）式は、それぞれ Z2＝ａ２ Z1 （６） K2＝K1／ａ５ （７） となる。
に比例）である。６極子場の強度を表すＫ１、Ｋ２は多
極子に流れる電流に比例する。ここで ａ＝f2/f1 （５） とすると、（２）式、（４）式は、それぞれ Z2＝ａ２ Z1 （６） K2＝K1／ａ５ （７） となる。
【００１５】従来の球面収差補正装置は、ａ＝１で、ｆ
１＝ｆ２、Ｚ２＝Ｚ１、Ｋ１＝Ｋ２であったため、
（４）式、及び（２）式は自然に０となり、（３）式で
決まるＫ１（＝Ｋ２）で球面収差を補正するものであっ
た。
１＝ｆ２、Ｚ２＝Ｚ１、Ｋ１＝Ｋ２であったため、
（４）式、及び（２）式は自然に０となり、（３）式で
決まるＫ１（＝Ｋ２）で球面収差を補正するものであっ
た。
【００１６】これに対して本発明では、まず軸対称レン
ズ１０′、１１′の焦点距離ｆ１、ｆ２を異なる値に定
め、異なるｆ１、ｆ２の値に対する（４）式からの要請
で決まるＺ２、Ｚ１の関係が必然的に決まり、ｆ１、ｆ
２の関係と、Ｚ１、Ｚ２の関係と（２）式の関係からＫ
１、Ｋ２の関係が必然的に決まり、最終的に式（３）の
要請からｋ１、ｋ２の値が決まり、球面収差を補正する
ものである。本発明においては、ｆ１、ｆ２の比を任意
に設計できるため、補正系による電子軌道の倍率変化を
与えることができ、補正光学系に無限遠結像とした場
合、１／ａの倍率をもつレンズの機能を持たせることが
できる。
ズ１０′、１１′の焦点距離ｆ１、ｆ２を異なる値に定
め、異なるｆ１、ｆ２の値に対する（４）式からの要請
で決まるＺ２、Ｚ１の関係が必然的に決まり、ｆ１、ｆ
２の関係と、Ｚ１、Ｚ２の関係と（２）式の関係からＫ
１、Ｋ２の関係が必然的に決まり、最終的に式（３）の
要請からｋ１、ｋ２の値が決まり、球面収差を補正する
ものである。本発明においては、ｆ１、ｆ２の比を任意
に設計できるため、補正系による電子軌道の倍率変化を
与えることができ、補正光学系に無限遠結像とした場
合、１／ａの倍率をもつレンズの機能を持たせることが
できる。
【００１７】なお、第１実施例における回転補正レンズ
１２は、第２実施例の場合にも適用可能であることは言
うまでもなく、図５に示す如くに、軸対称レンズ１
０′、１１′間にできる電子軌道の集光面内に回転補正
レンズ１２を配置することにより、多極子８′、９′に
電子軌道に対する回転関係があってもこれを補正するこ
とが可能である。
１２は、第２実施例の場合にも適用可能であることは言
うまでもなく、図５に示す如くに、軸対称レンズ１
０′、１１′間にできる電子軌道の集光面内に回転補正
レンズ１２を配置することにより、多極子８′、９′に
電子軌道に対する回転関係があってもこれを補正するこ
とが可能である。
【００１８】更に、上記の図１〜３および図５を用いた
説明では、１は光源、４は集束レンズ、６は対物レン
ズ、７は試料として電子顕微鏡の照射系の球面収差補正
装置について説明したが、上記球面収差補正装置は電子
顕微鏡の結像系の球面収差補正装置としても有効であ
る。即ち、図１〜３および図５において、１を試料、４
を結像系の対物レンズ、６を結像系の最初の中間レン
ズ、７を最初の中間レンズ６で形成される像面とすれ
ば、結像系の球面収差補正装置として同様に動作するこ
とが説明できる。以下に本件発明の球面収差補正装置の
電子顕微鏡への適用例を図６を用いて説明する。
説明では、１は光源、４は集束レンズ、６は対物レン
ズ、７は試料として電子顕微鏡の照射系の球面収差補正
装置について説明したが、上記球面収差補正装置は電子
顕微鏡の結像系の球面収差補正装置としても有効であ
る。即ち、図１〜３および図５において、１を試料、４
を結像系の対物レンズ、６を結像系の最初の中間レン
ズ、７を最初の中間レンズ６で形成される像面とすれ
ば、結像系の球面収差補正装置として同様に動作するこ
とが説明できる。以下に本件発明の球面収差補正装置の
電子顕微鏡への適用例を図６を用いて説明する。
【００１９】図６は電子顕微鏡において、本件発明の球
面収差補正装置を用いる場合を説明する図である。２１
は電子ビームを発生させ所望のエネルギーを与える電子
銃、２２は電子ビームを集束するための複数のレンズか
ら成る集束レンズ、２３は電子ビームを二次元的に偏向
・走査する偏向器、２４は電子ビームを試料２５に照射
するための対物レンズである。これら２１から２４まで
で構成された電子光学系を照射系と呼ぶ。
面収差補正装置を用いる場合を説明する図である。２１
は電子ビームを発生させ所望のエネルギーを与える電子
銃、２２は電子ビームを集束するための複数のレンズか
ら成る集束レンズ、２３は電子ビームを二次元的に偏向
・走査する偏向器、２４は電子ビームを試料２５に照射
するための対物レンズである。これら２１から２４まで
で構成された電子光学系を照射系と呼ぶ。
【００２０】この照射系において、電子ビームを試料２
５に照射する形態には幾つかの使われ方がある。第１は
電子ビームを細く集束して試料２５上の所望の位置に照
射する方法、第２は細く集束したて電子ビームを偏向器
２３を用いて試料２５上の所望の領域を二次元的に走査
しながら照射する方法、第３は、電子ビームを細く集束
したり走査はせずに、試料２５上の所望の領域に一様な
電子ビーム（所望の領域と等しい太さの電子ビーム）を
照射する方法などである。
５に照射する形態には幾つかの使われ方がある。第１は
電子ビームを細く集束して試料２５上の所望の位置に照
射する方法、第２は細く集束したて電子ビームを偏向器
２３を用いて試料２５上の所望の領域を二次元的に走査
しながら照射する方法、第３は、電子ビームを細く集束
したり走査はせずに、試料２５上の所望の領域に一様な
電子ビーム（所望の領域と等しい太さの電子ビーム）を
照射する方法などである。
【００２１】更に図６において、２６は、例えば上記第
３の方法で電子ビームを試料２５に照射し、試料２５を
透過した電子ビームの透過像を拡大するための対物レン
ズ、２７は対物レンズ２６で拡大された透過像を更に拡
大するための複数のレンズから成る中間レンズ、２８は
拡大された透過像を蛍光スクリーン２９上に投影するた
めの投影レンズである。これら２６から２９までで構成
された電子光学系を結像系と呼ぶ。また、これら電子銃
２１以下は全て真空雰囲気中に配置されている。なお、
上記は説明の都合で、対物レンズは２４と２６の２個か
ら成るかのように説明したが、通常１個のレンズで対物
レンズ２４と対物レンズ２６の２つの働きができるよう
になっている。
３の方法で電子ビームを試料２５に照射し、試料２５を
透過した電子ビームの透過像を拡大するための対物レン
ズ、２７は対物レンズ２６で拡大された透過像を更に拡
大するための複数のレンズから成る中間レンズ、２８は
拡大された透過像を蛍光スクリーン２９上に投影するた
めの投影レンズである。これら２６から２９までで構成
された電子光学系を結像系と呼ぶ。また、これら電子銃
２１以下は全て真空雰囲気中に配置されている。なお、
上記は説明の都合で、対物レンズは２４と２６の２個か
ら成るかのように説明したが、通常１個のレンズで対物
レンズ２４と対物レンズ２６の２つの働きができるよう
になっている。
【００２２】また更に図６において、３０は本件発明の
球面収差補正装置５’、５”、５'''の何れかを照射系
に適用した場合の球面収差補正装置であり、４０は本件
発明の球面収差補正装置５’、５”、５'''の何れかを
結像系に適用した場合の球面収差補正装置である。そし
て、球面収差補正装置３０は照射系の第１と第２の照射
方法において、集束した電子ビームの収差を補正してよ
り微小な電子プローブを得るものであり、球面収差補正
装置４０は照射系の第３の照射方法において、結像系の
対物レンズ２６の収差を補正してより高分解能な拡大像
を得るものである。
球面収差補正装置５’、５”、５'''の何れかを照射系
に適用した場合の球面収差補正装置であり、４０は本件
発明の球面収差補正装置５’、５”、５'''の何れかを
結像系に適用した場合の球面収差補正装置である。そし
て、球面収差補正装置３０は照射系の第１と第２の照射
方法において、集束した電子ビームの収差を補正してよ
り微小な電子プローブを得るものであり、球面収差補正
装置４０は照射系の第３の照射方法において、結像系の
対物レンズ２６の収差を補正してより高分解能な拡大像
を得るものである。
【００２３】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、まず第１
に以下の効果が達成できる。 球面収差補正装置を構成する２つの多極子間の光軸に
垂直な面内での回転関係を、多極子の位相角を変化させ
ることなく補正できるので、多極子の位相変化に伴う高
次収差の発生を防止することができる。
に以下の効果が達成できる。 球面収差補正装置を構成する２つの多極子間の光軸に
垂直な面内での回転関係を、多極子の位相角を変化させ
ることなく補正できるので、多極子の位相変化に伴う高
次収差の発生を防止することができる。
【００２４】更に、本発明を電子顕微鏡の照射系に適用
した場合には、以下のような効果が達成できる。 照射系の球面収差が補正できるため、微小電子プロー
ブが得られ、これにより微小領域の特性Ｘ線分析が可能
となり、高分解能の観察が可能となる。 多段縮小系として設計される本来の照射系の役割の一
部を、球面収差補正装置で兼用することができる。
した場合には、以下のような効果が達成できる。 照射系の球面収差が補正できるため、微小電子プロー
ブが得られ、これにより微小領域の特性Ｘ線分析が可能
となり、高分解能の観察が可能となる。 多段縮小系として設計される本来の照射系の役割の一
部を、球面収差補正装置で兼用することができる。
【００２５】同じく本発明に電子顕微鏡の結像系に適用
すれば、、以下のような効果が達成できる。 結像系の球面収差が補正できるため、高分解能の透過
電子顕微鏡像の観察が可能となる。 多段拡大系として設計される本来の結像系の役割の一
部を、球面収差補正装置で兼用することができる。
すれば、、以下のような効果が達成できる。 結像系の球面収差が補正できるため、高分解能の透過
電子顕微鏡像の観察が可能となる。 多段拡大系として設計される本来の結像系の役割の一
部を、球面収差補正装置で兼用することができる。
【図１】 本発明による電子顕微鏡の球面収差補正装置
を説明する図である。
を説明する図である。
【図２】 本発明による電子顕微鏡の球面収差補正装置
の他の例を説明する図である。
の他の例を説明する図である。
【図３】 従来の球面収差補正方法を説明する電子顕微
鏡の照射系の概略構成を示す図である。
鏡の照射系の概略構成を示す図である。
【図４】 収差補正装置におけるパラメータｒとθを説
明するための図である。
明するための図である。
【図５】 本発明による電子顕微鏡の球面収差補正装置
の更に他の例を説明する図である。
の更に他の例を説明する図である。
【図６】 本発明による球面収差補正装置を電子顕微鏡
に適用する例を説明する図である。
に適用する例を説明する図である。
１…光源、２…電子線、３…絞り、４…集束レンズ、
５′…球面収差補正光学系、６…対物レンズ、７…試
料、８，９…多極子、１０，１１…軸対称レンズ、１２
…回転補正レンズ。
５′…球面収差補正光学系、６…対物レンズ、７…試
料、８，９…多極子、１０，１１…軸対称レンズ、１２
…回転補正レンズ。
Claims (3)
- 【請求項１】 ２つの多極子間に２つの軸対称レンズを
配置した電子顕微鏡の球面収差補正装置において、 軸対称レンズ間にできる電子軌道の集光面内に、光軸と
垂直な面内で電子に回転作用を与える回転補正レンズを
配置したことを特徴とする電子顕微鏡の球面収差補正装
置。 - 【請求項２】 ２つの多極子間に２つの軸対称レンズを
配置した電子顕微鏡の球面収差補正装置において、 前段及び後段軸対称レンズの焦点距離をｆ１、ｆ２（ｆ
１≠ｆ２）、前段多極子と前段軸対称レンズ間の距離を
ｆ１、軸対称レンズ間の距離をｆ１＋ｆ２、後段軸対称
レンズと後段多極子間の距離をｆ２、前段及び後段多極
子の励起強度をＫ１、Ｋ２、前段及び後段多極子の光軸
に沿った長さをＺ１、Ｚ２とし、ａ＝ｆ２／ｆ１とした
とき、 Ｚ２＝ａ２ Ｚ１ Ｋ２＝Ｋ１／ａ５ としたことを特徴とする電子顕微鏡の球面収差補正装
置。 - 【請求項３】 前記２つの軸対称レンズ間にできる電子
軌道の集光面内に、光軸と垂直な面内で電子に回転作用
を与える回転補正レンズを配置したことを特徴とする請
求項２記載の電子顕微鏡の球面収差補正装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002200768A JP3896043B2 (ja) | 2001-07-13 | 2002-07-10 | 電子顕微鏡の球面収差補正装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001213697 | 2001-07-13 | ||
| JP2001-213697 | 2001-07-13 | ||
| JP2002200768A JP3896043B2 (ja) | 2001-07-13 | 2002-07-10 | 電子顕微鏡の球面収差補正装置 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006237088A Division JP3896150B2 (ja) | 2001-07-13 | 2006-09-01 | 電子顕微鏡の球面収差補正装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003092078A true JP2003092078A (ja) | 2003-03-28 |
| JP3896043B2 JP3896043B2 (ja) | 2007-03-22 |
Family
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002200768A Expired - Fee Related JP3896043B2 (ja) | 2001-07-13 | 2002-07-10 | 電子顕微鏡の球面収差補正装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3896043B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006302523A (ja) * | 2005-04-15 | 2006-11-02 | Jeol Ltd | 走査像観察機能を有した透過電子顕微鏡 |
| JP2007027017A (ja) * | 2005-07-21 | 2007-02-01 | Jeol Ltd | 電子線装置 |
| US7420179B2 (en) | 2005-09-27 | 2008-09-02 | Jeol Ltd. | Electron microscope |
| EP2020673A2 (en) | 2007-08-02 | 2009-02-04 | Jeol Ltd. | Aberration correction system |
| JP2009076422A (ja) * | 2007-09-25 | 2009-04-09 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 荷電粒子線用収差補正レンズ |
| US7763862B2 (en) | 2006-08-31 | 2010-07-27 | Jeol Ltd. | Method of aberration correction and electron beam system |
| EP4362056A1 (en) | 2022-10-31 | 2024-05-01 | Jeol Ltd. | Method of adjusting charged particle optical system and charged particle beam apparatus |
| EP4362055A2 (en) | 2022-10-31 | 2024-05-01 | Jeol Ltd. | Electron microscope, multipole element for use therein, and control method for such electron microscope |
-
2002
- 2002-07-10 JP JP2002200768A patent/JP3896043B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006302523A (ja) * | 2005-04-15 | 2006-11-02 | Jeol Ltd | 走査像観察機能を有した透過電子顕微鏡 |
| JP2007027017A (ja) * | 2005-07-21 | 2007-02-01 | Jeol Ltd | 電子線装置 |
| JP4721798B2 (ja) * | 2005-07-21 | 2011-07-13 | 日本電子株式会社 | 電子線装置 |
| US7420179B2 (en) | 2005-09-27 | 2008-09-02 | Jeol Ltd. | Electron microscope |
| US7763862B2 (en) | 2006-08-31 | 2010-07-27 | Jeol Ltd. | Method of aberration correction and electron beam system |
| EP3428949A1 (en) | 2006-08-31 | 2019-01-16 | Jeol Ltd. | Electron beam system for aberration correction |
| EP2020673A2 (en) | 2007-08-02 | 2009-02-04 | Jeol Ltd. | Aberration correction system |
| JP2009054565A (ja) * | 2007-08-02 | 2009-03-12 | Jeol Ltd | 収差補正装置 |
| US7723683B2 (en) | 2007-08-02 | 2010-05-25 | Jeol Ltd. | Aberration correction system |
| JP2009076422A (ja) * | 2007-09-25 | 2009-04-09 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 荷電粒子線用収差補正レンズ |
| EP4362056A1 (en) | 2022-10-31 | 2024-05-01 | Jeol Ltd. | Method of adjusting charged particle optical system and charged particle beam apparatus |
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| JP3896043B2 (ja) | 2007-03-22 |
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