JPH0328015B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0328015B2 JPH0328015B2 JP56101195A JP10119581A JPH0328015B2 JP H0328015 B2 JPH0328015 B2 JP H0328015B2 JP 56101195 A JP56101195 A JP 56101195A JP 10119581 A JP10119581 A JP 10119581A JP H0328015 B2 JPH0328015 B2 JP H0328015B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- electron
- image
- magnification
- distortion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 19
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 18
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 13
- 241000226585 Antennaria plantaginifolia Species 0.000 description 4
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
- H01J37/261—Details
- H01J37/265—Controlling the tube; circuit arrangements adapted to a particular application not otherwise provided, e.g. bright-field-dark-field illumination
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、電子顕微鏡に係り、特に、新規なる
結像レンズ系を有する電子顕微鏡に関する。
結像レンズ系を有する電子顕微鏡に関する。
電子顕微鏡に用いられる電子レンズは、光学顕
微鏡におけるガラスレンズとは異なり、電子レン
ズの励磁電流を変えることにより焦点距離を変え
られるためレンズ系は固定のまま倍率を可変でき
る。しかしながら、倍率を可変するために、電子
レンズのコイルに流す電流を可変すると、そのコ
イル電流に応じて電子レンズに入射する電子線が
回転する。すなわち、倍率を変えると像が回転す
ることになる。また、結像レンズ系の設計のし方
によつては、所定の倍率付近において、倍率を切
換えた際に像が反転することがある。このよう
な、倍率可変時の像の回転や反転は、観察者にと
つて不都合なものである。すなわち、試料上の観
察位置を変えるために試料微動を行う場合など
は、倍率毎に移動方向が異なることになる。ある
倍率で試料像を観察している場合に、像の上では
左方向を観察したいとしても、実際の試料では手
前方向に微動せねばならず、また、異なる倍率で
は、今度は右方へ微動せねばならないことにな
る。また、試料像の他に回折パターンを得る場
合、回転している試料像に対して回折パターンを
対応付けることが困難である。また、さらに、長
方形の写真の視野に対して試料像を最適な方向に
あわせようとしても、その視野方向をえらびにく
いという問題がある。
微鏡におけるガラスレンズとは異なり、電子レン
ズの励磁電流を変えることにより焦点距離を変え
られるためレンズ系は固定のまま倍率を可変でき
る。しかしながら、倍率を可変するために、電子
レンズのコイルに流す電流を可変すると、そのコ
イル電流に応じて電子レンズに入射する電子線が
回転する。すなわち、倍率を変えると像が回転す
ることになる。また、結像レンズ系の設計のし方
によつては、所定の倍率付近において、倍率を切
換えた際に像が反転することがある。このよう
な、倍率可変時の像の回転や反転は、観察者にと
つて不都合なものである。すなわち、試料上の観
察位置を変えるために試料微動を行う場合など
は、倍率毎に移動方向が異なることになる。ある
倍率で試料像を観察している場合に、像の上では
左方向を観察したいとしても、実際の試料では手
前方向に微動せねばならず、また、異なる倍率で
は、今度は右方へ微動せねばならないことにな
る。また、試料像の他に回折パターンを得る場
合、回転している試料像に対して回折パターンを
対応付けることが困難である。また、さらに、長
方形の写真の視野に対して試料像を最適な方向に
あわせようとしても、その視野方向をえらびにく
いという問題がある。
また、結像レンズ系の設計にあたつて重要な問
題に像歪がある。この歪は、電子レンズの中心部
と周辺部では焦点距離が異なることにより発生す
るものである。高倍率の場合には、電子レンズの
中心付近しか使用しないため、特に問題とはなら
ないが、低倍率においては問題となる。
題に像歪がある。この歪は、電子レンズの中心部
と周辺部では焦点距離が異なることにより発生す
るものである。高倍率の場合には、電子レンズの
中心付近しか使用しないため、特に問題とはなら
ないが、低倍率においては問題となる。
最近の結像レンズ系における電子レンズの段数
は、4段が一般的になつている。この4段の電子
レンズの中で、対物レンズのレンズ電流はほとん
ど変化させないため、他の3段の電子レンズの励
磁電流を適当にえらぶことにより、低倍率でも像
歪をなくすことは可能である。しかしながら、像
歪がなく、しかも像の回転や反転がないように結
像レンズ系を構成することは困難である。
は、4段が一般的になつている。この4段の電子
レンズの中で、対物レンズのレンズ電流はほとん
ど変化させないため、他の3段の電子レンズの励
磁電流を適当にえらぶことにより、低倍率でも像
歪をなくすことは可能である。しかしながら、像
歪がなく、しかも像の回転や反転がないように結
像レンズ系を構成することは困難である。
本発明は低倍率から高倍率にいたる広倍率範囲
に亘つて像歪の低減、倍率変換時の像無回転並び
に低倍率範囲および広倍率範囲の一方から他方へ
の切換え時の像無反転を達成することができる電
子顕微鏡を提供することにある。
に亘つて像歪の低減、倍率変換時の像無回転並び
に低倍率範囲および広倍率範囲の一方から他方へ
の切換え時の像無反転を達成することができる電
子顕微鏡を提供することにある。
本発明の特徴は、第1の電子レンズ、互いに同
極性ではあるが第1の電子レンズに対しては異極
性の複数個の電子レンズから構成される第1の電
子レンズ群および互いに同極性ではあるが第1の
電子レンズ群に対しては異極性の複数個の電子レ
ンズから構成される第2の電子レンズ群を含む形
像レンズ系と、レンズ電流制御手段とを備え、こ
のレンズ電流制御手段は、低倍率範囲においては
第1および第2の電子レンズ群の各々の無歪化を
達成すべくその各々を構成する複数個の電子レン
ズの一部を拡大光学系、残りを縮小光学系とする
とともに、高倍率範囲では第1及び第2の電子レ
ンズ群の各々を構成する複数個の電子レンズ全部
を拡大光学系とし、かつ低倍率範囲および広倍率
範囲における最終像方向を一致させるように第1
および第2の電子レンズ群のレンズ電流を制御
し、さらに、倍率を変える際は第1の電子レンズ
群に供給するレンズ電流と第2の電子レンズ群に
供給するレンズ電流の差が実質的に一定となるよ
うに第1および第2の電子レンズ群のレンズ電流
を制御するように構成されている電子顕微鏡にあ
る。
極性ではあるが第1の電子レンズに対しては異極
性の複数個の電子レンズから構成される第1の電
子レンズ群および互いに同極性ではあるが第1の
電子レンズ群に対しては異極性の複数個の電子レ
ンズから構成される第2の電子レンズ群を含む形
像レンズ系と、レンズ電流制御手段とを備え、こ
のレンズ電流制御手段は、低倍率範囲においては
第1および第2の電子レンズ群の各々の無歪化を
達成すべくその各々を構成する複数個の電子レン
ズの一部を拡大光学系、残りを縮小光学系とする
とともに、高倍率範囲では第1及び第2の電子レ
ンズ群の各々を構成する複数個の電子レンズ全部
を拡大光学系とし、かつ低倍率範囲および広倍率
範囲における最終像方向を一致させるように第1
および第2の電子レンズ群のレンズ電流を制御
し、さらに、倍率を変える際は第1の電子レンズ
群に供給するレンズ電流と第2の電子レンズ群に
供給するレンズ電流の差が実質的に一定となるよ
うに第1および第2の電子レンズ群のレンズ電流
を制御するように構成されている電子顕微鏡にあ
る。
本発明の一実施例について、以下に図面を用い
て説明する。
て説明する。
第1図は、本発明の一実施例の電子顕微鏡を示
しており、その鏡体構造は、部分断面図として示
している。電子銃2から発せられた電子ビーム
は、第1コンデンサコイル4および第2コンデン
サレンズ6により集束され、試料ホルダー8に保
持された試料上に照射される。試料像は、最初に
対物レンズ10により拡大される。そして、この
拡大された像は、さらに、第1中間レンズ12お
よび第2中間レンズ14に拡大される。さらに、
第1投射レンズ16および第2投射レンズ18に
より拡大されて螢光板20上に結像する。この拡
大像は、観察窓22を介して観察できるし、ま
た、図示はしていないが、螢光板20の下に配置
されたカメラにより、写真撮影が可能である。
しており、その鏡体構造は、部分断面図として示
している。電子銃2から発せられた電子ビーム
は、第1コンデンサコイル4および第2コンデン
サレンズ6により集束され、試料ホルダー8に保
持された試料上に照射される。試料像は、最初に
対物レンズ10により拡大される。そして、この
拡大された像は、さらに、第1中間レンズ12お
よび第2中間レンズ14に拡大される。さらに、
第1投射レンズ16および第2投射レンズ18に
より拡大されて螢光板20上に結像する。この拡
大像は、観察窓22を介して観察できるし、ま
た、図示はしていないが、螢光板20の下に配置
されたカメラにより、写真撮影が可能である。
コンデンサレンズ4,6、対物レンズ10、中
間レンズ12,14および投射レンズ16,18
の各励磁コイルに供給する電流は、励磁電流制御
源24より供給される。励磁電流制御源24に
は、各倍率に対応したレンズ電流があらかじめ設
定されており、倍率切換器26からの切換信号に
応じて、各レンズの励磁電流を制御する。この励
磁電流制御源24は、コンピユータを用いても良
い。本発明の一実施例にあつては、対物レンズ1
0、中間レンズ12,14および投射レンズ1
6,18の5段結像レンズ系、および励磁電流源
24による各倍率毎のレンズ電流の制御に特徴を
有しているが、その詳細については後述する。
間レンズ12,14および投射レンズ16,18
の各励磁コイルに供給する電流は、励磁電流制御
源24より供給される。励磁電流制御源24に
は、各倍率に対応したレンズ電流があらかじめ設
定されており、倍率切換器26からの切換信号に
応じて、各レンズの励磁電流を制御する。この励
磁電流制御源24は、コンピユータを用いても良
い。本発明の一実施例にあつては、対物レンズ1
0、中間レンズ12,14および投射レンズ1
6,18の5段結像レンズ系、および励磁電流源
24による各倍率毎のレンズ電流の制御に特徴を
有しているが、その詳細については後述する。
電子銃2は、タングステンフイラメント又は
LaB6フイラメントを備えており、フイラメント
の加熱やビーム電流の調整は、電子銃電源28に
より行なわれる。電子銃2と第1コンデンサコイ
ル4の間には、アライメントコイル30が配置さ
れ、アライメントコイル電源32から励磁電流を
調整することにより電子銃の水平と傾斜の軸ずれ
を補正する。対物レンズ10の上部には、偏向コ
イル34が配置され、偏向コイル電源36によつ
て制御される。電子ビームの通路上には、ビーム
径を制限するために、いくつかの絞りが設けられ
ている。例えば、第2コンデンサーレンズ6の下
に設けられた第2コンデンサーレンズ可動絞り3
8や、第1中間レンズ12の上に設けられた制限
視野絞り40などがある。この他にも、図示はし
ていないが、対物レンズ10の上方に対物レンズ
可動絞り8が設けられている。電子銃およびレン
ズ系と、観察室およびカメラ室の間は、エアーシ
ヤツタ42により閉鎖でき、電子銃およびレンズ
系は、拡散ポンプおよび回転ポンプの第1の排気
ポンプ44により排気される。また、観察室およ
びカメラ室は、同様な第2の排気ポンプ46によ
り排気される。
LaB6フイラメントを備えており、フイラメント
の加熱やビーム電流の調整は、電子銃電源28に
より行なわれる。電子銃2と第1コンデンサコイ
ル4の間には、アライメントコイル30が配置さ
れ、アライメントコイル電源32から励磁電流を
調整することにより電子銃の水平と傾斜の軸ずれ
を補正する。対物レンズ10の上部には、偏向コ
イル34が配置され、偏向コイル電源36によつ
て制御される。電子ビームの通路上には、ビーム
径を制限するために、いくつかの絞りが設けられ
ている。例えば、第2コンデンサーレンズ6の下
に設けられた第2コンデンサーレンズ可動絞り3
8や、第1中間レンズ12の上に設けられた制限
視野絞り40などがある。この他にも、図示はし
ていないが、対物レンズ10の上方に対物レンズ
可動絞り8が設けられている。電子銃およびレン
ズ系と、観察室およびカメラ室の間は、エアーシ
ヤツタ42により閉鎖でき、電子銃およびレンズ
系は、拡散ポンプおよび回転ポンプの第1の排気
ポンプ44により排気される。また、観察室およ
びカメラ室は、同様な第2の排気ポンプ46によ
り排気される。
次に、対物レンズ10、中間レンズ12,14
および投射レンズ16,18の5段結像レンズ系
による結像状態について第2図,第3図を用いて
説明し、励磁電流源24による各倍率毎に制御さ
れるレンズ電流について第4図を用いて説明す
る。
および投射レンズ16,18の5段結像レンズ系
による結像状態について第2図,第3図を用いて
説明し、励磁電流源24による各倍率毎に制御さ
れるレンズ電流について第4図を用いて説明す
る。
第2図は、低倍率における5段結像レンズ系の
結像状態を示し、第3図は、高倍率における5段
結像レンズ系の結像状態を示している。また、図
中において、Objは対物レンズを表わし、I1は
第1中間レンズを表わし、2は第2中間レンズ
を表わし、P1は第1投射レンズを表わし、P2
は第2投射レンズを表わしている。
結像状態を示し、第3図は、高倍率における5段
結像レンズ系の結像状態を示している。また、図
中において、Objは対物レンズを表わし、I1は
第1中間レンズを表わし、2は第2中間レンズ
を表わし、P1は第1投射レンズを表わし、P2
は第2投射レンズを表わしている。
第2図において、5段結像レンズ系は、3つの
グループに別けられている。第1は、対物レンズ
Objである。対物レンズObjは、通常収差が非常
に小さく、像の歪はほとんどない。そして、約
2000ターンの磁界型電子レンズである。第2は、
第1中間レンズI1と第2中間レンズ2のペア
である。これらは、それぞれ約1500ターンの磁界
型電子レンズである。第3は、第1投射レンズP
1と第2投射レンズP2のペアである。これら
も、それぞれ約1500ターンの磁界型電子レンズで
ある。
グループに別けられている。第1は、対物レンズ
Objである。対物レンズObjは、通常収差が非常
に小さく、像の歪はほとんどない。そして、約
2000ターンの磁界型電子レンズである。第2は、
第1中間レンズI1と第2中間レンズ2のペア
である。これらは、それぞれ約1500ターンの磁界
型電子レンズである。第3は、第1投射レンズP
1と第2投射レンズP2のペアである。これら
も、それぞれ約1500ターンの磁界型電子レンズで
ある。
最初に、像歪の補正について説明するに、上述
したように、対物レンズObjは歪がないため、第
2グループと第3グループの全体において歪が補
正されればよいことになる。これらのグループ全
体で歪を補正できるような各レンズ電流の組合せ
は無数にある。しかしながら、本発明では、各グ
ループ毎に歪を補正するレンズ電流としている。
これは、像の無回転、無反転をも行なわしめるた
めであり、後述の説明により明らかとなる。ま
ず、第2グループの第1中間レンズI1と第2中
間レンズI2のペアについて説明する。低倍率に
おいては、第1中間レンズI1は、第2図aに示
すように、樽形歪が生ずるようにしている。一
方、第2中間レンズI2は、第2図bのように、
糸巻形歪が生ずるようにしてある。したがつて、
第1中間レンズI1の樽形歪を第2中間レンズI
2の糸巻形歪が打ち消すことにより、第2グルー
プ全体としては、第2図cに示すように、無歪と
なつている。通常の拡大光学系にあつては、糸巻
形歪であるが、対物レンズObjによつて結像され
る試料Sの第1像SI1を第1中間レンズI1と第
2の中間レンズI2の間に形成することにより、
第1中間レンズI1は、樽形歪となるように縮小
光学系として用いている。また、第3グループに
おいても、第2中間レンズI2によつて結像され
る試料像SI3を第1投射レンズP1と第2投射レ
ンズP2の間に形成している。したがつて、第1
投射レンズP1は樽形歪が生じ、第2投射レンズ
P2は糸巻形歪が生じるようにそれぞれ縮小光学
系、拡大光学系として用いることにより、第3グ
ループ全体として無歪となるようにしてある。
したように、対物レンズObjは歪がないため、第
2グループと第3グループの全体において歪が補
正されればよいことになる。これらのグループ全
体で歪を補正できるような各レンズ電流の組合せ
は無数にある。しかしながら、本発明では、各グ
ループ毎に歪を補正するレンズ電流としている。
これは、像の無回転、無反転をも行なわしめるた
めであり、後述の説明により明らかとなる。ま
ず、第2グループの第1中間レンズI1と第2中
間レンズI2のペアについて説明する。低倍率に
おいては、第1中間レンズI1は、第2図aに示
すように、樽形歪が生ずるようにしている。一
方、第2中間レンズI2は、第2図bのように、
糸巻形歪が生ずるようにしてある。したがつて、
第1中間レンズI1の樽形歪を第2中間レンズI
2の糸巻形歪が打ち消すことにより、第2グルー
プ全体としては、第2図cに示すように、無歪と
なつている。通常の拡大光学系にあつては、糸巻
形歪であるが、対物レンズObjによつて結像され
る試料Sの第1像SI1を第1中間レンズI1と第
2の中間レンズI2の間に形成することにより、
第1中間レンズI1は、樽形歪となるように縮小
光学系として用いている。また、第3グループに
おいても、第2中間レンズI2によつて結像され
る試料像SI3を第1投射レンズP1と第2投射レ
ンズP2の間に形成している。したがつて、第1
投射レンズP1は樽形歪が生じ、第2投射レンズ
P2は糸巻形歪が生じるようにそれぞれ縮小光学
系、拡大光学系として用いることにより、第3グ
ループ全体として無歪となるようにしてある。
以上のように、対物レンズも、中間レンズのペ
アも、投射レンズのペアもそれぞれ無歪となり、
低倍率においては、5段結像レンズ系全体として
無歪となる。
アも、投射レンズのペアもそれぞれ無歪となり、
低倍率においては、5段結像レンズ系全体として
無歪となる。
低倍率において倍率を切換えた場合のレンズ電
流の変化について、第4図を用いて説明する。第
1中間レンズI1のレンズ電流II1は、低倍率に
おいては、倍率を上げるに従い、その絶対値が減
少している。焦点距離は、レンズ電流の自乗に反
比例するので、レンズ電流II1を減らすことによ
り、焦点距離が長くなる。したがつて、像の拡大
率が大きくなるとともに歪の程度は小さくなつて
くる。一方、第2中間レンズI2のレンズ電流
II2は、倍率の増加とともに増加している。第2
中間レンズI2は、拡大光学系であるため、焦点
距離が短くなるとともに、拡大率が大きくなり、
一方、歪は小さくなる。したがつて、第4図の如
く、レンズ電流II1,II2を変化させることにより、
倍率を増加させつつ、歪は補正できる。投射レン
ズP1,P2のレンズ電流IP1,IP2についても同
様である。
流の変化について、第4図を用いて説明する。第
1中間レンズI1のレンズ電流II1は、低倍率に
おいては、倍率を上げるに従い、その絶対値が減
少している。焦点距離は、レンズ電流の自乗に反
比例するので、レンズ電流II1を減らすことによ
り、焦点距離が長くなる。したがつて、像の拡大
率が大きくなるとともに歪の程度は小さくなつて
くる。一方、第2中間レンズI2のレンズ電流
II2は、倍率の増加とともに増加している。第2
中間レンズI2は、拡大光学系であるため、焦点
距離が短くなるとともに、拡大率が大きくなり、
一方、歪は小さくなる。したがつて、第4図の如
く、レンズ電流II1,II2を変化させることにより、
倍率を増加させつつ、歪は補正できる。投射レン
ズP1,P2のレンズ電流IP1,IP2についても同
様である。
次に、像の回転の補正について説明する。
第2図において、対物レンズObjは、極性が
(+)としている。それに対して第2グループの
中間レンズI1,I2は、対物レンズObjに流す
電流と逆方向として、極性を(−)としている。
さらに第3グループの投射レンズP1,P2の極
性は(+)としている。すなわち、各グループ毎
に順次極性を交互にしている。
(+)としている。それに対して第2グループの
中間レンズI1,I2は、対物レンズObjに流す
電流と逆方向として、極性を(−)としている。
さらに第3グループの投射レンズP1,P2の極
性は(+)としている。すなわち、各グループ毎
に順次極性を交互にしている。
ここで、それぞれのレンズグループによる像の
回転について説明する。試料Sは、第2図イのよ
うに、歪のない方眼であつて矢印の方向をむいて
いるものとする。この試料Sの像が、対物レンズ
Objによつて試料像SI1として形成される。この
像は、第2図ロのように上述の理由によつて歪の
ない方眼であるが、回転されている。第2図ホに
示すように、この回転角を1とする。第2図に
おいて試料Sの矢印は右向きであり、対物レンズ
Objは拡大系であるため、試料像SI1は矢印左向
きで示すように反転している。すなわち、電子レ
ンズによつては、反転と回転の両作用を受ける
が、第2図ロにおいては、この反転のことは除い
てあり、これらは以下も同じである。次に、試料
像SI1は、中間レンズI1,I2によつて、試料
像SI3として結像される。この像は、第2図ハに
示されるようにさらに回転されている。しかしな
がら、その回転方向は、第2図ホに示すように、
像SI1の回転方向とは逆である。これは第2グル
ープの極性が対物レンズObjの極性と逆であるこ
とによる。この時の回転角は、第2図ホに示すよ
うに、2とする。さらに、試料像SI3は、投射レ
ンズP1,P2によつて、試料像SI5として螢光
板上に結像される。この像は、第2図ニに示され
るようにさらに回転されており、回転方向は、第
2図ホに示すように、試料像SI3とは反対である。
ここで、試料Sに対して最終的に螢光板上に結像
された試料像SI5がどの程度回転されているかは、
各レンズによる回転角の総和であるため、(1−
2+3)となる。対物レンズObjの励磁電流はほ
とんど変えないため、1は値が一定の定数であ
る。そして、レンズにおける回転角はレンズ電流
に比例するため、中間レンズ、投射レンズのレン
ズ電流をそれぞれ、II1,II2,IP1,IP2とすると、
総回転角は、 K−(II1+II2)+(IP1+IP2) として表わせる。ここで、Kは、対物レンズにお
ける回転であり、一定である。したがつて、倍率
を切換えても像の回転が生じないようにするに
は、中間レンズのレンズ電流の和(II1+II2)と
投射レンズのレンズ電流の和(IP1+IP2)の差が
一定であればよい。
回転について説明する。試料Sは、第2図イのよ
うに、歪のない方眼であつて矢印の方向をむいて
いるものとする。この試料Sの像が、対物レンズ
Objによつて試料像SI1として形成される。この
像は、第2図ロのように上述の理由によつて歪の
ない方眼であるが、回転されている。第2図ホに
示すように、この回転角を1とする。第2図に
おいて試料Sの矢印は右向きであり、対物レンズ
Objは拡大系であるため、試料像SI1は矢印左向
きで示すように反転している。すなわち、電子レ
ンズによつては、反転と回転の両作用を受ける
が、第2図ロにおいては、この反転のことは除い
てあり、これらは以下も同じである。次に、試料
像SI1は、中間レンズI1,I2によつて、試料
像SI3として結像される。この像は、第2図ハに
示されるようにさらに回転されている。しかしな
がら、その回転方向は、第2図ホに示すように、
像SI1の回転方向とは逆である。これは第2グル
ープの極性が対物レンズObjの極性と逆であるこ
とによる。この時の回転角は、第2図ホに示すよ
うに、2とする。さらに、試料像SI3は、投射レ
ンズP1,P2によつて、試料像SI5として螢光
板上に結像される。この像は、第2図ニに示され
るようにさらに回転されており、回転方向は、第
2図ホに示すように、試料像SI3とは反対である。
ここで、試料Sに対して最終的に螢光板上に結像
された試料像SI5がどの程度回転されているかは、
各レンズによる回転角の総和であるため、(1−
2+3)となる。対物レンズObjの励磁電流はほ
とんど変えないため、1は値が一定の定数であ
る。そして、レンズにおける回転角はレンズ電流
に比例するため、中間レンズ、投射レンズのレン
ズ電流をそれぞれ、II1,II2,IP1,IP2とすると、
総回転角は、 K−(II1+II2)+(IP1+IP2) として表わせる。ここで、Kは、対物レンズにお
ける回転であり、一定である。したがつて、倍率
を切換えても像の回転が生じないようにするに
は、中間レンズのレンズ電流の和(II1+II2)と
投射レンズのレンズ電流の和(IP1+IP2)の差が
一定であればよい。
そして、さらに、上記の場合には、倍率を切換
えても像の回転は生じないが、対物レンズObjに
よる像回転の影響があるため、実際の試料方向と
最終的に観察される試料像の方向に1分の角度
ずれが生じている。そこで、この点をも補正する
には、 (II1+II2)−(IP1+IP2)=K となるようにすればよい。すなわち、中間レンズ
と投射レンズのレンズ電流の差が、対物レンズの
回転を補正するような一定値とすればよい。この
ようにして決められたレンズ電流が第4図のとお
りである。このレンズ電流は、歪を補正するとと
もに上式に基づいて回転が生じないような値とな
つている。
えても像の回転は生じないが、対物レンズObjに
よる像回転の影響があるため、実際の試料方向と
最終的に観察される試料像の方向に1分の角度
ずれが生じている。そこで、この点をも補正する
には、 (II1+II2)−(IP1+IP2)=K となるようにすればよい。すなわち、中間レンズ
と投射レンズのレンズ電流の差が、対物レンズの
回転を補正するような一定値とすればよい。この
ようにして決められたレンズ電流が第4図のとお
りである。このレンズ電流は、歪を補正するとと
もに上式に基づいて回転が生じないような値とな
つている。
次に低倍率から高倍率への切換時の像の反転の
補正について説明する。第2図の低倍率の場合、
拡大光学系として用いているのは、対物レンズ
Obj、第2中間レンズI2、第2投射レンズP2
の3つである。したがつて、試料像は3回反転さ
れている。すなわち、もとの試料Sの方向に対し
て最終的に観察する試料像SI5の方向は反転して
いることになる。
補正について説明する。第2図の低倍率の場合、
拡大光学系として用いているのは、対物レンズ
Obj、第2中間レンズI2、第2投射レンズP2
の3つである。したがつて、試料像は3回反転さ
れている。すなわち、もとの試料Sの方向に対し
て最終的に観察する試料像SI5の方向は反転して
いることになる。
そして、第3図は、高倍率の場合の光学系を示
しているが、ここで低倍率の場合と異なること
は、縮小光学系として用いている第1中間レンズ
I1と第1投射レンズP1を同時に拡大光学系に
切換えていることである。5段結像レンズ系をす
べて拡大系としているため、歪の補正は行えな
い。しかしながら、高倍率の場合、電子レンズの
ほとんど中心部のみしか用いず、レンズ電流も大
きいため、歪の影響はほとんどない。そして、中
間レンズと投射レンズのレンズ電流の差を一定と
して、第4図に示すように変化させることによ
り、像の回転は補正できる。さらに、第1中間レ
ンズI1と第1投射レンズP1を同時に拡大系に
切換えることにより、5段結像レンズ系すべてに
よつて、像の反転を受ける。すなわち、像の反転
回数は、5回であり、最終的に、もとの試料Sの
方向に対して観察する試料像SI5′の方向は反転し
ていることになる。したがつて、低倍率の場合の
試料像SI5と高倍率の場合の試料像SI5′は同方向
であり。低倍率から高倍率に切換えても試料像の
反転は生じないことになる。第1中間レンズI1
を拡大系とするためには、対物レンズObjによつ
て形成する試料像SI1′を対物レンズObjと第1中
間レンズI1の間にすればよい。対物レンズObj
と試料Sの距離は、約2mm程度であり、対物レン
ズObjの焦点距離をこれより少し短くすることに
より、わずかな励磁電流の変化によつて、試料像
SI1、又はSI1′の結像位置を第1中間レンズI1
の前後に容易に変えられる。
しているが、ここで低倍率の場合と異なること
は、縮小光学系として用いている第1中間レンズ
I1と第1投射レンズP1を同時に拡大光学系に
切換えていることである。5段結像レンズ系をす
べて拡大系としているため、歪の補正は行えな
い。しかしながら、高倍率の場合、電子レンズの
ほとんど中心部のみしか用いず、レンズ電流も大
きいため、歪の影響はほとんどない。そして、中
間レンズと投射レンズのレンズ電流の差を一定と
して、第4図に示すように変化させることによ
り、像の回転は補正できる。さらに、第1中間レ
ンズI1と第1投射レンズP1を同時に拡大系に
切換えることにより、5段結像レンズ系すべてに
よつて、像の反転を受ける。すなわち、像の反転
回数は、5回であり、最終的に、もとの試料Sの
方向に対して観察する試料像SI5′の方向は反転し
ていることになる。したがつて、低倍率の場合の
試料像SI5と高倍率の場合の試料像SI5′は同方向
であり。低倍率から高倍率に切換えても試料像の
反転は生じないことになる。第1中間レンズI1
を拡大系とするためには、対物レンズObjによつ
て形成する試料像SI1′を対物レンズObjと第1中
間レンズI1の間にすればよい。対物レンズObj
と試料Sの距離は、約2mm程度であり、対物レン
ズObjの焦点距離をこれより少し短くすることに
より、わずかな励磁電流の変化によつて、試料像
SI1、又はSI1′の結像位置を第1中間レンズI1
の前後に容易に変えられる。
以上詳述したように、本発明の一実施例によれ
ば、3グループのレンズ系を巧みに設定すること
により低倍率における歪を補正でき、倍率変更時
にも像の回転は生ぜず、また、低倍率から高倍率
への切換時にも像の反転が生じることはない。
ば、3グループのレンズ系を巧みに設定すること
により低倍率における歪を補正でき、倍率変更時
にも像の回転は生ぜず、また、低倍率から高倍率
への切換時にも像の反転が生じることはない。
以上の説明では、5段結像レンズ系としている
が必ずしも5段に限るものでなく、3磁極レンズ
のようなレンズを使用してもよい。また、さらに
高倍率を得るために、像回転が生じてもよいとい
うもとで、電子レンズを1段追加することも可能
である。
が必ずしも5段に限るものでなく、3磁極レンズ
のようなレンズを使用してもよい。また、さらに
高倍率を得るために、像回転が生じてもよいとい
うもとで、電子レンズを1段追加することも可能
である。
本発明によれば、低倍率から高倍率にいたる広
倍率範囲に亘つて像歪の低減、倍率変換時の像無
回転並びに低倍率範囲および高倍率範囲の一方か
ら他方への切換え時の像無反転を達成することが
できる電子顕微鏡が提供される。
倍率範囲に亘つて像歪の低減、倍率変換時の像無
回転並びに低倍率範囲および高倍率範囲の一方か
ら他方への切換え時の像無反転を達成することが
できる電子顕微鏡が提供される。
第1図は、本発明の一実施例の部分断面図であ
り、第2図および第3図は、本発明の一実施例の
レンズ系の原理説明図であり、第4図は、本発明
の一実施例のレンズ電流側である。 10…Obj−対物レンズ、12,14,I1,
I2…中間レンズ、16,18,P1,P2…投
射レンズ、24…励磁電流源。
り、第2図および第3図は、本発明の一実施例の
レンズ系の原理説明図であり、第4図は、本発明
の一実施例のレンズ電流側である。 10…Obj−対物レンズ、12,14,I1,
I2…中間レンズ、16,18,P1,P2…投
射レンズ、24…励磁電流源。
Claims (1)
- 1 第1の電子レンズ、互いに同極性ではあるが
第1の電子レンズに対しては異極性の複数個の電
子レンズから構成される第1の電子レンズ群およ
び互いに同極性ではあるが第1の電子レンズ群と
は異極性の複数個の電子レンズから構成される第
2の電子レンズ群を含む形像レンズ系と、レンズ
電流制御手段とを備え、このレンズ電流制御手段
は、低倍率範囲においては第1および第2の電子
レンズ群の各々の無歪化を達成すべくその各々を
構成する複数個の電子レンズの一部を拡大光学
系、残りを縮小光学系とするとともに、高倍率範
囲では第1および第2の電子レンズ群の各々を構
成する複数個の電子レンズ全部を拡大光学系と
し、かつ低倍率範囲および高倍率範囲における最
終像方向を一致させるように第1および第2の電
子レンズ群のレンズ電流を制御し、さらに、倍率
を変える際は第1の電子レンズ群に供給するレン
ズ電流と第2の電子レンズ群に供給するレンズ電
流の差が実質的に一定となるように第1および第
2の電子レンズ群のレンズ電流を制御するように
構成されている電子顕微鏡。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56101195A JPS585956A (ja) | 1981-07-01 | 1981-07-01 | 電子顕微鏡 |
US06/393,332 US4494000A (en) | 1981-07-01 | 1982-06-29 | Image distortion-free, image rotation-free electron microscope |
DE8282303426T DE3277263D1 (en) | 1981-07-01 | 1982-06-30 | Image distortion-free, image rotation-free electron microscope |
EP82303426A EP0068896B1 (en) | 1981-07-01 | 1982-06-30 | Image distortion-free, image rotation-free electron microscope |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56101195A JPS585956A (ja) | 1981-07-01 | 1981-07-01 | 電子顕微鏡 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS585956A JPS585956A (ja) | 1983-01-13 |
JPH0328015B2 true JPH0328015B2 (ja) | 1991-04-17 |
Family
ID=14294160
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP56101195A Granted JPS585956A (ja) | 1981-07-01 | 1981-07-01 | 電子顕微鏡 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4494000A (ja) |
EP (1) | EP0068896B1 (ja) |
JP (1) | JPS585956A (ja) |
DE (1) | DE3277263D1 (ja) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS614142A (ja) * | 1984-06-16 | 1986-01-10 | Jeol Ltd | 電子顕微鏡 |
JPS6149363A (ja) * | 1984-08-16 | 1986-03-11 | Internatl Precision Inc | 電子顕微鏡の結像系 |
JPH0815060B2 (ja) * | 1985-06-12 | 1996-02-14 | 株式会社日立製作所 | 透過形電子顕微鏡 |
US4907287A (en) * | 1985-10-16 | 1990-03-06 | Hitachi, Ltd. | Image correction system for scanning electron microscope |
JP2702114B2 (ja) * | 1986-10-03 | 1998-01-21 | 株式会社日立製作所 | 電子顕微鏡 |
JPH0766770B2 (ja) * | 1989-03-10 | 1995-07-19 | 株式会社日立製作所 | 電子線照射装置 |
JPH0594798A (ja) * | 1991-05-21 | 1993-04-16 | Jeol Ltd | 焦点深度切り換え可能な電子顕微鏡等の電子光学観察装置 |
JP3453247B2 (ja) * | 1996-05-23 | 2003-10-06 | 日本電子株式会社 | 走査電子顕微鏡およびその制御方法 |
US5627373A (en) * | 1996-06-17 | 1997-05-06 | Hewlett-Packard Company | Automatic electron beam alignment and astigmatism correction in scanning electron microscope |
JP3688160B2 (ja) * | 1999-09-17 | 2005-08-24 | 株式会社日立製作所 | 走査電子顕微鏡 |
US20110049344A1 (en) * | 2008-04-04 | 2011-03-03 | Hitachi, Ltd. | Diffraction pattern capturing method and charged particle beam device |
CN111174765B (zh) * | 2020-02-24 | 2021-08-13 | 北京航天飞行控制中心 | 基于视觉引导的行星车目标探测控制方法及装置 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4895768A (ja) * | 1972-03-17 | 1973-12-07 | ||
JPS493293A (ja) * | 1972-04-24 | 1974-01-12 | ||
JPS526073A (en) * | 1975-07-04 | 1977-01-18 | Hitachi Ltd | Magnetic field type electronic lens |
JPS54163671A (en) * | 1978-06-15 | 1979-12-26 | Nippon Electron Optics Lab | Electron microscope that have few rotation of image |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2418349A (en) * | 1945-12-13 | 1947-04-01 | Rca Corp | Method of and means for correcting for distortion in electron lens systems |
DE1049988B (ja) * | 1953-09-04 | |||
US3327112A (en) * | 1964-02-25 | 1967-06-20 | Hitachi Ltd | Electron microscope having a light metal layer on the interior walls to prevent x-ray generation |
GB1191191A (en) * | 1968-05-08 | 1970-05-06 | Hitachi Ltd | Improvements in Electron Microscopes |
US3715582A (en) * | 1970-02-13 | 1973-02-06 | Hitachi Ltd | Method of and apparatus for attaining focusing following variation in magnification in electron microscope |
NL7114692A (ja) * | 1970-10-28 | 1972-05-03 | ||
JPS5213713B2 (ja) * | 1971-12-15 | 1977-04-16 |
-
1981
- 1981-07-01 JP JP56101195A patent/JPS585956A/ja active Granted
-
1982
- 1982-06-29 US US06/393,332 patent/US4494000A/en not_active Expired - Lifetime
- 1982-06-30 DE DE8282303426T patent/DE3277263D1/de not_active Expired
- 1982-06-30 EP EP82303426A patent/EP0068896B1/en not_active Expired
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4895768A (ja) * | 1972-03-17 | 1973-12-07 | ||
JPS493293A (ja) * | 1972-04-24 | 1974-01-12 | ||
JPS526073A (en) * | 1975-07-04 | 1977-01-18 | Hitachi Ltd | Magnetic field type electronic lens |
JPS54163671A (en) * | 1978-06-15 | 1979-12-26 | Nippon Electron Optics Lab | Electron microscope that have few rotation of image |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3277263D1 (en) | 1987-10-15 |
JPS585956A (ja) | 1983-01-13 |
US4494000A (en) | 1985-01-15 |
EP0068896A3 (en) | 1983-05-25 |
EP0068896A2 (en) | 1983-01-05 |
EP0068896B1 (en) | 1987-09-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4306149A (en) | Electron microscope (comprising an auxiliary lens) | |
JP5147734B2 (ja) | 収差補正カソード・レンズ顕微鏡機器 | |
US8405045B2 (en) | Particle beam device with deflection system | |
JP2002516026A (ja) | 粒子−光学装置におけるレンズ欠陥補正用の補正デバイス | |
JP4416208B2 (ja) | 磁気形結像エネルギフィルタを有する電子顕微鏡 | |
JPH0328015B2 (ja) | ||
JP3471039B2 (ja) | 電子ビーム装置 | |
US20030034457A1 (en) | Electron-optical corrector for eliminating third-order aberations | |
JP2001093809A (ja) | パターン描画方法及び荷電ビーム描画装置 | |
US6140645A (en) | Transmission electron microscope having energy filter | |
JPS6029186B2 (ja) | 電子顕微鏡 | |
US2536878A (en) | Electron lens | |
JPS5847826B2 (ja) | 粒子線装置を用いて低倍率で詩料を結像させる方法 | |
US3852597A (en) | Method and apparatus for observing a low magnification electron microscope image | |
US3660657A (en) | Electron microscope with multi-focusing electron lens | |
JP2003092078A (ja) | 電子顕微鏡の球面収差補正装置 | |
JP3814149B2 (ja) | エネルギーフィルタを備えた透過型電子顕微鏡 | |
US4520264A (en) | Electron microscope | |
JPH05135727A (ja) | 電子顕微鏡 | |
JP3869957B2 (ja) | エネルギーフィルタを備える透過型電子顕微鏡 | |
JP4365721B2 (ja) | 電子顕微鏡 | |
US6140642A (en) | Imaging energy filter equipped with distortion corrector | |
JPH0933820A (ja) | 顕微鏡用照明光学系 | |
JPS583228A (ja) | 荷電ビ−ム光学鏡筒 | |
JPH03165441A (ja) | 電子顕微鏡のレンズ装置 |