JP3014210B2 - Direct mapping reflection electron microscope - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、バルク試料を電子線照
射したときに発生する反射電子を直接写像する直接写像
型反射電子顕微鏡に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a direct mapping type reflection electron microscope for directly mapping backscattered electrons generated when a bulk sample is irradiated with an electron beam.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、バルク試料を電子線照射したとき
に発生する反射電子を直接写像すると同時に、必要に応
じて当該反射電子のエネルギー選別を行い、特定のエネ
ルギーのみを有する反射電子により単色の像を得る直接
写像型反射電子顕微鏡（ＬＥＥＭ：Low Energy Electro
n Reflection Microscope ）が提案されている。その構
成例を図７に示す。2. Description of the Related Art In recent years, reflected electrons generated when a bulk sample is irradiated with an electron beam are directly mapped, and at the same time, the energy of the reflected electrons is selected as necessary. Direct mapping reflection electron microscope (LEEM: Low Energy Electro
n Reflection Microscope) has been proposed. FIG. 7 shows an example of the configuration.
【０００３】図７において、電子銃１からの一次電子ビ
ームは、１０ｋＶ程度に加速され、照射レンズ系２によ
って収束され、更にベンディングマグネット３の磁場に
よって偏向を受け、電極５、６を通って試料４に垂直に
入射される。ここで、試料４及び電極５、６にはそれぞ
れ所定の電圧が印加されており、これによってエミッシ
ョンレンズ１１が形成され、このエミッションレンズ１
１によって一次電子ビームは減速され、１００Ｖ程度の
加速電圧で試料４に入射する。なお、照射レンズ系２に
は、試料４の所望の領域を一次電子ビームで走査するた
めの偏向コイルを含むことを可とするものである。一次
電子ビームの入射によって試料４からは反射電子が発生
するが、この反射電子はエミッションレンズ１１によっ
て加速され、最終的には一次電子ビームの加速電圧と同
じ加速電圧に加速される。そして、エミッションレンズ
１１により加速された反射電子は、ベンディングマグネ
ット３によって偏向され、一次電子ビームの光路とは分
離される。ベンディングマグネット３により一次電子ビ
ームとは異なった方向に偏向された反射電子は、エネル
ギー分析器８によりエネルギーの分離が行われ、所定の
エネルギーを有する反射電子のみが選別されて、レンズ
９により所定の倍率に拡大されてスクリーン１０に結像
され、単色の像が得られる。以上のようにしてＬＥＥＭ
を用いて単色の像を得、それを解析することによって、
バルク状試料表面の形状、表面電位（仕事関数）、結晶
構造、電子状態、元素分析等の種々の分析を行うことが
できる。In FIG. 7, a primary electron beam from an electron gun 1 is accelerated to about 10 kV, converged by an irradiation lens system 2, further deflected by a magnetic field of a bending magnet 3, passes through electrodes 5 and 6, 4 perpendicularly. Here, a predetermined voltage is applied to the sample 4 and the electrodes 5 and 6, respectively, whereby an emission lens 11 is formed.
The primary electron beam is decelerated by 1 and enters the sample 4 at an acceleration voltage of about 100V. The irradiation lens system 2 can include a deflection coil for scanning a desired region of the sample 4 with a primary electron beam. Reflected electrons are generated from the sample 4 by the incidence of the primary electron beam, and the reflected electrons are accelerated by the emission lens 11 and finally accelerated to the same accelerating voltage as the primary electron beam. The reflected electrons accelerated by the emission lens 11 are deflected by the bending magnet 3 and separated from the optical path of the primary electron beam. The reflected electrons deflected in a direction different from the primary electron beam by the bending magnet 3 are separated in energy by an energy analyzer 8, only reflected electrons having a predetermined energy are selected, and a predetermined electron is selected by a lens 9. The image is enlarged to the magnification and formed on the screen 10 to obtain a monochromatic image. LEEM as above
By obtaining a monochromatic image using and analyzing it,
Various analyzes such as the shape of the surface of the bulk sample, surface potential (work function), crystal structure, electronic state, and elemental analysis can be performed.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た構成においては、反射電子の光軸が直線でなく湾曲し
ているために、反射電子の像が歪むという問題がある。
また、ＬＥＥＭの反射電子結像系においては、試料の像
を得るために光軸対称な光学特性が要求されるところで
あるが、図７において一次電子ビームの光路と反射電子
の光路とを分離するためのベンディングマグネット３と
しては通常セクター型マグネットが用いられ、このセク
ター型マグネットは光軸に対しては非対称な光学系であ
り、紙面に平行な方向と紙面に垂直な方向では通過する
電子に対しての特性が大きく異なるものである。従っ
て、反射電子像に関し、この紙面に対して平行な方向と
垂直な方向で焦点距離を合わせ、倍率を等しくし、更に
は収差も小さくしなければならないのであるが、このよ
うな条件を満足するマグネットの形状を決定することは
非常に困難であった。However, the above configuration has a problem that the image of the reflected electrons is distorted because the optical axis of the reflected electrons is curved rather than straight.
Further, in the backscattered electron imaging system of the LEEM, an optical axis-symmetric optical characteristic is required to obtain an image of the sample. In FIG. 7, the optical path of the primary electron beam and the optical path of the reflected electrons are separated. A bending magnet 3 is usually a sector magnet, which is an optical system that is asymmetric with respect to the optical axis, and prevents electrons passing in a direction parallel to the paper surface and a direction perpendicular to the paper surface. All the characteristics are greatly different. Therefore, regarding the backscattered electron image, the focal length must be adjusted in the direction parallel to the paper surface and in the direction perpendicular to the paper surface, the magnification must be equal, and the aberration must be reduced. It was very difficult to determine the shape of the magnet.
【０００５】本発明は、上記の課題を解決するものであ
って、結像系を実質的に光軸対称とし、以て歪の非常に
少ない像を得ることができる直接写像型反射電子顕微鏡
を提供することを目的とするものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a direct-mapping reflection electron microscope capable of obtaining an image with very little distortion by making the imaging system substantially optically symmetric. It is intended to provide.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】ところで、ＬＥＥＭにお
いて反射電子の結像系を実質的に光軸対称とするには反
射電子の光軸を直線状にすればよく、これによって歪の
少ない像を得ることができることは容易に理解できると
ころである。そのために本発明の直接写像型反射電子顕
微鏡は、電子ビーム源と、前記電子ビーム源からの一次
電子ビームを試料に向けて照射するための照射レンズ系
と、試料の前方に配置され、前記電子ビーム源からの一
次電子ビームを偏向して試料に垂直に入射させると共
に、試料から発生される電子を直進させる第１のウィー
ンフィルタと、前記第１のウィーンフィルタと試料との
間に配置され、試料と共にエミッションレンズを形成す
る電子光学部材と、前記第１のウィーンフィルタを通過
した電子の中から所定のエネルギーを有する電子のみを
選別する第２のウィーンフィルタとを備えることを特徴
とする。Means for Solving the Problems In LEEM, in order to make the imaging system of reflected electrons substantially optical axis symmetric, the optical axis of the reflected electrons may be made linear, thereby forming an image with little distortion. What you can get is easy to understand. For this purpose, the direct-mapping reflection electron microscope of the present invention comprises an electron beam source, an irradiation lens system for irradiating a primary electron beam from the electron beam source toward a sample, and an electron beam source. A first Wien filter for deflecting a primary electron beam from a beam source and vertically incident on the sample, and for straightening electrons generated from the sample; and a first Wien filter disposed between the first Wien filter and the sample; An electron optical member that forms an emission lens together with the sample, and a second Wien filter that selects only electrons having a predetermined energy from the electrons that have passed through the first Wien filter.
【０００７】[0007]
【作用】電子ビーム源からの一次電子ビームは照射レン
ズ系で収束され、第１のウィーンフィルタで偏向されて
試料に垂直に入射される。試料から発生した電子は、エ
ネルギー分析が行われる場合には、第１のウィーンフィ
ルタを直進して第２のウィーンフィルタに入射される。
この第２のウィーンフィルタにおいては種々のエネルギ
ーを有する電子の中から所定のエネルギーを有する電子
のみが選別される。第２のウィーンフィルタで選別され
た電子は当該第２のウィーンフィルタを直進する。The primary electron beam from the electron beam source is converged by the irradiation lens system, deflected by the first Wien filter, and vertically incident on the sample. When energy analysis is performed, electrons generated from the sample go straight through the first Wien filter and enter the second Wien filter.
In the second Wien filter, only electrons having a predetermined energy are selected from electrons having various energies. The electrons selected by the second Wien filter go straight through the second Wien filter.
【０００８】[0008]
【実施例】以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。
図１は本発明に係る直接写像型反射電子顕微鏡の一実施
例の構成を示す図であり、図中、１３はウィーンフィル
タ、１４は結像レンズ系、１５はスクリーン、１６はウ
ィーンフィルタ、１７は結像レンズ系、１８はスクリー
ンを示す。なお図１において図７の従来の構成と同一部
分には同一の符号を付す。Embodiments will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of a direct-mapping reflection electron microscope according to the present invention, in which 13 is a Wien filter, 14 is an imaging lens system, 15 is a screen, 16 is a Wien filter, 17 Denotes an imaging lens system, and 18 denotes a screen. In FIG. 1, the same parts as those in the conventional configuration of FIG. 7 are denoted by the same reference numerals.
【０００９】まず、本発明に係る直接写像型反射電子顕
微鏡の全体構成について説明する。図１において、ウィ
ーンフィルタ１３は一次電子ビームの光路と、試料４か
らの反射電子の光路とを分離するためのものであり、Ｅ
×Ｂ型エネルギーフィルタで構成されるが、その電場ベ
クトルＥと、磁場ベクトルＢは、一次電子ビームが試料
４に垂直に入射し、且つ反射電子に対してはウィーン条
件を満足するように設定される。このような条件はウィ
ーンフィルタ１３を弱エキサイテーションとし、フィル
タの長さＬを大きくすることによって実際に達成できる
ことが確認されている。なお、ここでフィルタの長さＬ
は、荷電粒子の電荷量、質量をそれぞれｅ，ｍ、ウィー
ンフィルタ１３の電場強度、磁場強度をそれぞれＥ，Ｂ
とするとき、下記の（１）式で与えられる値である。 Ｌ＝πＥｍ／ｅＢ2 …（１） 以上のことにより、一次電子ビームはウィーンフィルタ
１３によって大きく偏向され、試料４に向けて垂直に入
射させられ、試料４から発生し、エミッションレンズ１
１で加速された反射電子はウィーンフィルタ１３では何
の偏向作用も受けず直進する。なお、図１においてθで
示すものは、電子銃１から放出される一次電子ビームの
光軸と反射電子の光軸とのなす角度であり、この角度θ
は30°〜45°程度になるようにするのがよい。First, the overall configuration of the direct mapping reflection electron microscope according to the present invention will be described. In FIG. 1, a Wien filter 13 separates the optical path of the primary electron beam from the optical path of the reflected electrons from the sample 4.
An X-type energy filter, whose electric field vector E and magnetic field vector B are set such that the primary electron beam is perpendicularly incident on the sample 4 and that the reflected electrons satisfy the Wien condition. You. It has been confirmed that such a condition can be actually achieved by making the Wien filter 13 weakly exciting and increasing the length L of the filter. Here, the filter length L
Is the charge amount and mass of the charged particles e and m, and the electric field strength and magnetic field strength of the Wien filter 13 are E and B, respectively.
Is a value given by the following equation (1). L = πEm / eB 2 (1) As described above, the primary electron beam is largely deflected by the Wien filter 13, is vertically incident on the sample 4, is generated from the sample 4, and is emitted from the emission lens 1.
The reflected electrons accelerated by 1 travel straight through the Wien filter 13 without receiving any deflecting action. In FIG. 1, what is indicated by θ is the angle between the optical axis of the primary electron beam emitted from the electron gun 1 and the optical axis of the reflected electrons, and this angle θ
Is preferably about 30 ° to 45 °.
【００１０】試料４から発生され、エミッションレンズ
１１で加速され、ウィーンフィルタ１３を直進した反射
電子は結像レンズ系１４を通る。結像レンズ系１４は、
反射電子の像をスクリーン１５に投影する場合には投影
レンズとしての機能を果たすように励磁されるものあ
り、従ってこの場合には反射電子の像は結像レンズ系１
４によって所定の倍率に拡大され、スクリーン１５に投
影されるので、オペレータは矢印１９の方向からスクリ
ーン１５に結像された反射電子像を観察することができ
る。しかし、スクリーン１５を光軸から外し、反射電子
をウィーンフィルタ１６に導いてエネルギー分析を行う
場合には、結像レンズ系１４は無励磁とされるか、また
は収束レンズとして機能するように励磁される。The reflected electrons generated from the sample 4, accelerated by the emission lens 11, and proceed straight through the Wien filter 13 pass through the imaging lens system 14. The imaging lens system 14 is
When an image of the backscattered electrons is projected onto the screen 15, some of them are excited so as to function as a projection lens.
Since the image is enlarged to a predetermined magnification by 4 and projected on the screen 15, the operator can observe the reflected electron image formed on the screen 15 from the direction of the arrow 19. However, when the screen 15 is deviated from the optical axis and the reflected electrons are guided to the Wien filter 16 for energy analysis, the imaging lens system 14 is not excited or excited to function as a converging lens. You.
【００１１】エネルギー分析が行われるときには、反射
電子は結像レンズ系１４からウィーンフィルタ１６に入
射される。このウィーンフィルタ１６はエネルギー分析
を行うために配置されているものであり、リターディン
グ型ウィーンフィルタ等の周知の構成のものを使用する
ことができる。そしてこのウィーンフィルタ１６は、そ
の直前に結像された像または回折像が当該ウィーンフィ
ルタ１６の直後に結像されるように、即ち、当該ウィー
ンフィルタ１６が一つのレンズとして作用するに十分な
強度で使用される。従ってこのウィーンフィルタ１６の
フィルタの長さＬは短くなされているものである。When energy analysis is performed, reflected electrons are incident on the Wien filter 16 from the imaging lens system 14. The Wien filter 16 is arranged for performing energy analysis, and a known configuration such as a retarding Wien filter can be used. The Wien filter 16 has sufficient intensity so that an image or diffraction image formed immediately before the Wien filter 16 is formed immediately after the Wien filter 16, that is, the Wien filter 16 has sufficient intensity to function as one lens. Used in. Therefore, the filter length L of the Wien filter 16 is shortened.
【００１２】このことによって種々のエネルギーを有す
る反射電子の中から所定のエネルギーを有する反射電子
のみが選別され、選別された反射電子はウィーンフィル
タ１６を直進し、その像は結像レンズ系１７により所定
の大きさに拡大されてスクリーン１８に結像される。こ
れによって単色の像を観察することができる。As a result, only the reflected electrons having a predetermined energy are selected from among the reflected electrons having various energies. The selected reflected electrons travel straight through the Wien filter 16, and the image thereof is formed by the imaging lens system 17. The image is enlarged to a predetermined size and formed on the screen 18. Thereby, a monochromatic image can be observed.
【００１３】次に、ウィーンフィルタ１３の磁極形状に
ついて説明する。さて、ウィーンフィルタ１３は、例え
ば図２、図３に示す構成とすることができる。図２は光
軸に直交する面における断面図、図３は図２のＡ−Ａ断
面図である。また、図中、２０は磁極、２１はコイル、
２２は電極を示し、２３はフリンジ場の磁場分布を制限
するためのミラーを示す。図２、図３において、対をな
す磁極２０、２１により一様磁場が形成され、対をなす
電極２４、２５により一様電場が形成されている。電場
と磁場は上述した条件を満足していることは当然であ
る。Next, the magnetic pole shape of the Wien filter 13 will be described. Now, the Wien filter 13 can have the configuration shown in FIGS. 2 and 3, for example. FIG. 2 is a cross-sectional view in a plane orthogonal to the optical axis, and FIG. 3 is a cross-sectional view along AA in FIG. In the figure, 20 is a magnetic pole, 21 is a coil,
Reference numeral 22 denotes an electrode, and 23 denotes a mirror for restricting the magnetic field distribution of the fringe field. 2 and 3, a uniform magnetic field is formed by the magnetic poles 20 and 21 forming a pair, and a uniform electric field is formed by the electrodes 24 and 25 forming a pair. Naturally, the electric and magnetic fields satisfy the conditions described above.
【００１４】しかしこの構成においては反射電子のよう
にウィーンフィルタ１３に対して直進する電子ビームに
対しては収差を生じさせることはないが、一次電子ビー
ムのように斜め方向から入射する電子ビームには一次の
非点収差が発生するという問題がある。即ち、ウィーン
フィルタ１３は上述したように反射電子に対してはウィ
ーン条件を満足しており、且つ弱エキサイテーションで
使用されることもあって反射電子ビームには収差は殆ど
発生しないと考えられるのに対して、一次電子ビームに
対してはウィーンフィルタ１３は単なるベンディングマ
グネットと電場偏向器が重畳されたものであり、収差が
発生することは免れないものである。確かに、一次電子
ビームは単に試料の観察領域を照射するだけであるの
で、一次電子ビームの収差は大きな問題ではないとする
考え方もあるが、例えば透過型電子顕微鏡において入射
電子ビームの収差、傾斜等が透過像に深刻な影響を及ぼ
すこと考慮すると、ＬＥＥＭにおいても一次電子ビーム
の収差は最終的に得られる反射電子像の質を決定するこ
とになり、従って無視できないものであることは容易に
理解できるところである。However, in this configuration, an aberration does not occur for an electron beam traveling straight to the Wien filter 13 like a reflected electron, but for an electron beam incident obliquely like a primary electron beam. Has a problem that first-order astigmatism occurs. That is, as described above, the Wien filter 13 satisfies the Wien condition with respect to the reflected electrons, and since it is used in a weak excitation, it is considered that almost no aberration occurs in the reflected electron beam. On the other hand, for the primary electron beam, the Wien filter 13 is a mere bending magnet and an electric field deflector superimposed, and it is inevitable that aberration will occur. Although it is true that the primary electron beam merely irradiates the observation area of the sample, there is a view that the aberration of the primary electron beam is not a major problem. In the case of LEEM, the aberration of the primary electron beam determines the quality of the finally obtained reflected electron image, and therefore cannot easily be ignored. I can understand.
【００１５】ところで、一様磁場セクターに関する一次
の光学理論によれば、一様磁場セクターは磁極方向への
収束作用を有しないが、磁場セクターの縁端部、即ちビ
ームが入射する面及び出射する面に適宜の角度を付ける
ことによって磁場セクターに磁極方向の収束作用を持た
せることができることが知られている。即ち、図４にお
いてＡを物面、Ｂを像面とすると、 ｔａｎφ1 ＝２ｔａｎε′ …（１） ｔａｎφ2 ＝２ｔａｎε″ …（２） が満足されれば、一次の非点収差の発生を防止できるこ
とが知られている。なお、図４において、３０は磁場セ
クターを示し、ρ0 はビームの軌道の回転半径を示し、
Ｏはビームの回転中心を示す。また、図４においては φ0 ＝φ1 ＋φ2 ＋ε′−ε″ …（３） が成り立っていることは明かである。According to the first-order optical theory relating to the uniform magnetic field sector, the uniform magnetic field sector does not have a convergence effect in the direction of the magnetic pole, but the edge of the magnetic field sector, that is, the plane on which the beam enters and the beam exits. It is known that the magnetic field sector can be made to converge in the direction of the magnetic pole by giving an appropriate angle to the surface. That is, assuming that A is an object plane and B is an image plane in FIG. 4, if tan φ 1 = 2 tan ε ′ (1) tan φ 2 = 2 tan ε ″ (2) is satisfied, the generation of first-order astigmatism is prevented. It should be noted that in FIG. 4, 30 indicates a magnetic field sector, ρ 0 indicates the radius of gyration of the trajectory of the beam,
O indicates the center of rotation of the beam. Also, in FIG. 4, it is clear that φ 0 = φ 1 + φ 2 + ε′−ε ″ (3) holds.
【００１６】さて、図４に示す構成の磁場セクター３０
をウィーンフィルタ１３に適用する場合には、ウィーン
フィルタ１３に要求される機能からε″＝ 0でなければ
ならないことは明かである。なぜなら試料からの反射電
子はＢを物面として磁場セクター３０に入射するが、そ
のときには磁場セクター３０に垂直に入射する必要があ
るからである。従って、（２）式からφ2 ＝ 0となり、
また偏向角φ0 を与えればε′を求めることができる。
実際、物面Ａから磁場セクター３０の入射側縁端部まで
の距離ｌ1 、磁場セクター３０の出射側縁端部から像面
Ｂまでの距離ｌ2 を所望の値に設定して計算を行うと、
φ0 が45°のときにはε′は26.6°、φ0 が36°のとき
にはε′は20°、φ0 が30°のときにはε′は16.1°で
あった。Now, the magnetic sector 30 having the configuration shown in FIG.
It is apparent that ε ″ = 0 must be satisfied from the function required for the Wien filter 13 when the ″ is applied to the Wien filter 13 because the reflected electrons from the sample enter the magnetic field sector 30 with B as the object plane. However, at that time, it is necessary to perpendicularly enter the magnetic field sector 30. Therefore, from equation (2), φ 2 = 0, and
If the deflection angle φ 0 is given, ε ′ can be obtained.
Actually, the calculation is performed by setting the distance l 1 from the object plane A to the incident side edge of the magnetic field sector 30 and the distance l 2 from the exit side edge of the magnetic field sector 30 to the image plane B to desired values. When,
phi 0 is when the 45 ° epsilon 'is 26.6 °, when phi 0 is 36 ° epsilon' is 20 °, φ 0 is when the 30 ° epsilon 'was 16.1 °.
【００１７】そして、シミュレーションを行った結果、
図２、図３に示す構成では物面Ｂの位置、即ち試料面あ
るいはその近傍の位置では一次電子ビームは、図５Ａに
示すように、非点収差により楕円形状に歪んだが、上記
の計算により得られε′の値を用いて磁場セクターのビ
ームが入射する側の縁端部に角度を持たせた場合には、
一次電子ビームの物面Ｂの位置における形状は図５Ｂに
示すように略円形となり、非点収差を補正できることが
確認された。As a result of the simulation,
In the configuration shown in FIGS. 2 and 3, the primary electron beam is distorted into an elliptical shape due to astigmatism as shown in FIG. 5A at the position of the object surface B, that is, at a position at or near the sample surface. When the edge of the magnetic field sector on the side where the beam is incident is angled using the obtained value of ε ′,
The shape of the primary electron beam at the position of the object plane B was substantially circular as shown in FIG. 5B, and it was confirmed that astigmatism could be corrected.
【００１８】以上の結果に基づいて構成したウィーンフ
ィルタ１３の例を図６に示す。なお、図６においては磁
極に巻装するコイル及び電極は省略している。対をなす
磁極３１，３２は一様磁場を形成するが、磁極３１の一
次電子ビームが入射する側の縁端部は所定の角度、図６
ではε′だけ切り欠かれてテーパ状になされている。こ
こで、ε′は上述したようにして求められる角度である
ことはいうまでもない。そしてそれに伴って一次電子ビ
ームが入射する側のミラー３３も同じ角度だけ傾斜され
ている。ミラー３３と磁極３１の縁端部との間隙は一定
である必要があるからである。磁極３１においてテーパ
を持たせる部分は一次電子ビームが入射する部分だけで
よいものである。なぜなら、磁極３１の反射電子が出射
する部分にもテーパを持たせると反射電子は直進しなく
なるからである。FIG. 6 shows an example of the Wien filter 13 configured based on the above results. In FIG. 6, coils and electrodes wound around the magnetic poles are omitted. The paired magnetic poles 31 and 32 form a uniform magnetic field, but the edge on the side where the primary electron beam of the magnetic pole 31 is incident has a predetermined angle.
Is cut out by ε 'to form a tapered shape. Here, it is needless to say that ε 'is the angle obtained as described above. Accordingly, the mirror 33 on the side where the primary electron beam is incident is also inclined by the same angle. This is because the gap between the mirror 33 and the edge of the magnetic pole 31 needs to be constant. The portion of the magnetic pole 31 to be tapered may be only the portion where the primary electron beam is incident. This is because if the portion of the magnetic pole 31 where the reflected electrons are emitted is also tapered, the reflected electrons do not go straight.
【００１９】以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明は上記実施例に限定されるものではなく種々
の変形が可能である。例えば、上記実施例ではエミッシ
ョンレンズはアインツェルレンズ型のものを用いるもの
としたが、磁場重畳型のものでもよいものである。ま
た、スクリーン１８としては蛍光板の他に写真フィル
ム、ＴＶカメラ等を用いることもできる。Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible. For example, in the above embodiment, the Einzel lens type is used as the emission lens, but a magnetic field superposition type may be used. As the screen 18, a photographic film, a TV camera, or the like can be used instead of the fluorescent screen.
【００２０】更に、上記実施例では試料から発生する反
射電子をエネルギー分析する場合について説明したが、
本発明は二次電子、光電子、熱電子を取り扱う電子顕微
鏡にも適用することができるものである。また更に、上
記実施例では一次電子ビームの一次の非点収差のみを除
くようにしたが、一次電子ビームの歪にいわゆる６極子
成分が含まれている場合には、ウィーンフィルタ１３の
一次電子ビームの入射側の端面を円弧状あるいは二次曲
面状にすればよいものである。Further, in the above embodiment, the case where the reflected electrons generated from the sample are subjected to energy analysis has been described.
The present invention can be applied to an electron microscope that handles secondary electrons, photoelectrons, and thermoelectrons. Further, in the above embodiment, only the primary astigmatism of the primary electron beam is removed. However, when the so-called hexapole component is included in the distortion of the primary electron beam, the primary electron beam of the Wien filter 13 is removed. May be formed in a circular arc shape or a quadratic curved surface.
【００２１】[0021]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、一次電子ビームの光路と試料から発生される
電子の光路とを分離するためにウィーンフィルタを用
い、且つエネルギー分析器としてウィーンフィルタを用
いるので、反射電子等の試料から発生される電子の光軸
を直線状とすることができ、その結像系を実質的に光軸
対称とすることができるので、軸合わせや焦点距離、倍
率等の各種の調整が容易になるばかりでなく、結像系の
収差を極めて小さくできるので、歪の非常に少ない像を
得ることができる。また、一次電子ビームに非点収差が
生じないので、良質の像を得ることができる。As is apparent from the above description, according to the present invention, a Wien filter is used to separate the optical path of a primary electron beam from the optical path of electrons generated from a sample, and the energy analyzer is used as an energy analyzer. Since the Wien filter is used, the optical axis of electrons generated from the sample, such as reflected electrons, can be made linear, and the imaging system can be made substantially optical axis symmetric, so that axis alignment and focusing can be performed. In addition to facilitating various adjustments such as distance and magnification, the aberration of the imaging system can be extremely reduced, so that an image with very little distortion can be obtained. In addition, since no astigmatism occurs in the primary electron beam, a high-quality image can be obtained.
【図１】 本発明の一実施例の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention.
【図２】 ウィーンフィルタ１３として使用できるウィ
ーンフィルタの構造例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a structural example of a Wien filter that can be used as a Wien filter 13;
【図３】 図２のＡ−Ａ断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of FIG. 2;
【図４】 一次電子ビームの一次非点収差の補正方法を
説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a method of correcting primary astigmatism of a primary electron beam.
【図５】 非点収差の補正のシミュレーション結果を説
明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining a simulation result of astigmatism correction.
【図６】 ウィーンフィルタ１３の構成例を示す図であ
る。FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of a Wien filter 13;
【図７】 従来のＬＥＥＭの構成例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of a conventional LEEM.
１…電子銃、２…照射レンズ系、４…試料、５、６…電
極、７…電源、１１…エミッションレンズ、１３…ウィ
ーンフィルタ、１４…結像レンズ系、１５…スクリー
ン、１６…ウィーンフィルタ、１７…結像レンズ系、１
８…スクリーン。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electron gun, 2 ... Irradiation lens system, 4 ... Sample, 5 and 6 ... Electrode, 7 ... Power supply, 11 ... Emission lens, 13 ... Wien filter, 14 ... Imaging lens system, 15 ... Screen, 16 ... Wien filter , 17 ... imaging lens system, 1
8 ... Screen.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実公 昭49−41798（ＪＰ，Ｙ１) 特許2810797（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 37/00 - 49/48 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) Reference Jikken Sho 49-41798 (JP, Y1) Patent 2810797 (JP, B2) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01J 37/00 -49/48
Claims (4)
の一次電子ビームを試料に向けて照射するための照射レ
ンズ系と、試料の前方に配置され、前記電子ビーム源か
らの一次電子ビームを偏向して試料に垂直に入射させる
と共に、試料から発生される電子を直進させる第１のウ
ィーンフィルタと、前記第１のウィーンフィルタと試料
との間に配置され、試料と共にエミッションレンズを形
成する電子光学部材と、前記第１のウィーンフィルタを
通過した電子の中から所定のエネルギーを有する電子の
みを選別する第２のウィーンフィルタとを備えることを
特徴とする直接写像型反射電子顕微鏡。1. An electron beam source, an irradiation lens system for irradiating a primary electron beam from the electron beam source toward a sample, and an electron beam source disposed in front of the sample, wherein the primary electron beam from the electron beam source is emitted from the electron beam source. A first Wien filter for deflecting the light to be perpendicularly incident on the sample and for straightly moving electrons generated from the sample, and an electron disposed between the first Wien filter and the sample to form an emission lens together with the sample. A direct-mapping reflection electron microscope, comprising: an optical member; and a second Wien filter that selects only electrons having a predetermined energy from electrons that have passed through the first Wien filter.
イテーションで使用することを特徴とする請求項１記載
の直接写像型反射電子顕微鏡。2. The direct-mapping reflection electron microscope according to claim 1, wherein the first Wien filter is used in a weak excitation.
一次電子ビームの入射側の端面が一次電子ビームの収差
が小さくなるように所定の角度のテーパ面となされてい
ることを特徴とする請求項１または２記載の直接写像型
反射電子顕微鏡。3. The first Wien filter according to claim 1, wherein the end surface of the magnetic pole surface of the first Wien filter on the primary electron beam incident side is tapered at a predetermined angle so that aberration of the primary electron beam is reduced. Item 3. A direct mapping reflection electron microscope according to item 1 or 2.
ビームの入射側にはそのフリンジ場の磁場分布を制限す
るためのミラーが配置されてなり、且つ当該ミラーの一
次電子ビームの入射側の端面は前記テーパ面と平行にな
されていることを特徴とする請求項３記載の直接写像型
反射電子顕微鏡。4. A mirror for restricting the magnetic field distribution of the fringe field is arranged on the primary electron beam incident side of the first Wien filter, and an end face of the mirror on the primary electron beam incident side is provided. 4. The direct-mapping reflection electron microscope according to claim 3, wherein the angle is parallel to the tapered surface.
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