JPS614142A - 電子顕微鏡 - Google Patents
電子顕微鏡Info
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- JPS614142A JPS614142A JP59123993A JP12399384A JPS614142A JP S614142 A JPS614142 A JP S614142A JP 59123993 A JP59123993 A JP 59123993A JP 12399384 A JP12399384 A JP 12399384A JP S614142 A JPS614142 A JP S614142A
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- JP
- Japan
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- electron beam
- lens
- sample
- diffraction
- excitation
- Prior art date
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-
- 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
- H01J37/295—Electron or ion diffraction tubes
-
- 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, ion-optical arrangement
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- Electron Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、電子顕微鏡等おいて、電子銃よりの電子線を
試料に集束して照射するための照射レンズ系に関する。
試料に集束して照射するための照射レンズ系に関する。
[従来の技術]
電子顕微鏡を用いて集束電子線回折像の観察が広(行な
われるJζうになった。第9図は、集束電子線回折像を
観察するための従来の電子顕微鏡等における照射レンズ
系゛を示すものである。第9図中、1は電子銃であり−
1この電子銃1よ”りの電子線2は集束レンズ3により
集束される。更に可動絞り4を通過した電子線は第2段
の集束レンズ5により集束された後、対物レンズ6の前
方磁界レンズ6aにより集束されて試料7上に照射され
る。
われるJζうになった。第9図は、集束電子線回折像を
観察するための従来の電子顕微鏡等における照射レンズ
系゛を示すものである。第9図中、1は電子銃であり−
1この電子銃1よ”りの電子線2は集束レンズ3により
集束される。更に可動絞り4を通過した電子線は第2段
の集束レンズ5により集束された後、対物レンズ6の前
方磁界レンズ6aにより集束されて試料7上に照射され
る。
試料7によって回折された電子線は、対物レンズの後方
磁界レンズ6bとその後段の結像レンズ系(図示せず)
によって結像されて蛍光板8上に回折像として投影され
る。さて、このような集束電子線回折像を観察する場合
、以下のようなことが要求される。
磁界レンズ6bとその後段の結像レンズ系(図示せず)
によって結像されて蛍光板8上に回折像として投影され
る。さて、このような集束電子線回折像を観察する場合
、以下のようなことが要求される。
(1)蛍光板8上に投影される回折ディスク9の内部情
報を読み取るため、回折ディスクの径dを回折ディスク
が重ならない範囲でできるだけ太きくすること。
報を読み取るため、回折ディスクの径dを回折ディスク
が重ならない範囲でできるだけ太きくすること。
(2)結晶が完全な領域からの回折電子線を得るため、
試料に照射される電子線のスポット径を小さい初期設定
値に保持すること。
試料に照射される電子線のスポット径を小さい初期設定
値に保持すること。
ところで、回折ディスクの径dは、試料7に照射される
電子線の開ぎ角2αに依存するため、上述した要求に応
えるためには開き角2αを調節する必要がある。尚、以
下の説明において、開き角の半分であるαを簡単のため
単に開き角と呼ぶものとする。
電子線の開ぎ角2αに依存するため、上述した要求に応
えるためには開き角2αを調節する必要がある。尚、以
下の説明において、開き角の半分であるαを簡単のため
単に開き角と呼ぶものとする。
[発明が解決しようとする問題点]
この開き角αを調節するための一方法として、集束レン
ズの励磁強度を調節して行なうことが考えられる。しか
しながら、上述した従来の照射レンズ系においては、2
段の集束レンズしか備えていないため、2段の集束レン
ズの励磁強度を変化させると、これら2段の集束レンズ
の総合倍率が1 変化するため電子線のスポ
ット径も変化してしまい、条件(2)を満すことができ
なくなる。そのため、従来においては集束レンズの励磁
強度は変えずに、可動絞りを交換して絞り穴の径を変え
、開き角を調節するようにし・ていた。そのため、開き
角を細かく調節することはできず、回折ディスクを最適
な大きさに拡大して電子線回折像を観察することができ
なかった。又、3段の集束レンズを備えた集束レンズ系
も存在するが、この場合にも2段の集束レンズの励磁強
度を変化させるだけであるため、実質的には2段集束レ
ンズ系と同じ問題を有していた。
ズの励磁強度を調節して行なうことが考えられる。しか
しながら、上述した従来の照射レンズ系においては、2
段の集束レンズしか備えていないため、2段の集束レン
ズの励磁強度を変化させると、これら2段の集束レンズ
の総合倍率が1 変化するため電子線のスポ
ット径も変化してしまい、条件(2)を満すことができ
なくなる。そのため、従来においては集束レンズの励磁
強度は変えずに、可動絞りを交換して絞り穴の径を変え
、開き角を調節するようにし・ていた。そのため、開き
角を細かく調節することはできず、回折ディスクを最適
な大きさに拡大して電子線回折像を観察することができ
なかった。又、3段の集束レンズを備えた集束レンズ系
も存在するが、この場合にも2段の集束レンズの励磁強
度を変化させるだけであるため、実質的には2段集束レ
ンズ系と同じ問題を有していた。
本発明は、このような従来の欠点を解決すべくなされた
もので、試料に照射される電子線のスポット径を一定に
保持した状態で、任意に電子線の開き角を調節すること
のできる電子顕微鏡等における照射レンズ系を提供する
ことを目的としている。
もので、試料に照射される電子線のスポット径を一定に
保持した状態で、任意に電子線の開き角を調節すること
のできる電子顕微鏡等における照射レンズ系を提供する
ことを目的としている。
[問題点を解決するための手段]
このような目的を達成するため、本発明は電子銃と、該
電子銃よりの電子線を集束するための第1、第2.第3
段の集束レンズと、該第1.第2゜第3段の各レンズを
励磁するための第1.第2゜第3の励磁電源と、該第1
.第2.第3のレンズを経た電子線を試料上に集束する
ための対物レンズとを備えた電子線照射レンズ系におい
て、該第1、第2.第3の励磁電源より各レンズに供給
される励磁電流を連動して変化させるための制御手段を
具備し、該励磁電流の連動した変化により、試料に照射
される電子線のスポット径を一定に保持したまま開き角
を変化させ得ることを特徴としている。
電子銃よりの電子線を集束するための第1、第2.第3
段の集束レンズと、該第1.第2゜第3段の各レンズを
励磁するための第1.第2゜第3の励磁電源と、該第1
.第2.第3のレンズを経た電子線を試料上に集束する
ための対物レンズとを備えた電子線照射レンズ系におい
て、該第1、第2.第3の励磁電源より各レンズに供給
される励磁電流を連動して変化させるための制御手段を
具備し、該励磁電流の連動した変化により、試料に照射
される電子線のスポット径を一定に保持したまま開き角
を変化させ得ることを特徴としている。
[発明の作用]
以下、本発明において基本となっている考えを第2図に
基づいて説明する。
基づいて説明する。
いま、第1.第2.第3段の集束レンズ10゜11.1
2と第2段の集束レンズ11の中心刊近に配置された絞
り13より成る集束レンズ系を考える。尚、第2図にお
いて、第9図と同一の構成要素に対しては同一番号を付
している。各集束レンズ10.11.12の励磁強度を
調節して、第2図において細線で電子線の軌跡を示すよ
うに、第1段の集束レンズ10から距11ialにある
電子銃1のクロスオーバーが第1段の集束レンズ10か
ら距離b1の点に4&11として結像され、この像■1
が距離a2だ番プ離れた第2段の集束レンズ11によっ
てレンズ11から距離b2の点に像I2として結像され
、像I2が距離a3だけ離れた第3′の集束レンズ12
によって距離−b3の点に虚像■3として拡大結像され
、更にこの虚像I3から距離aOだけ離れた対物レンズ
6の前方磁界レンズ6aによりレンズ6aからbOだけ
離れた試料7上に像■0として結像されるようにしたと
する。電子銃1の電子線発生源の半径をA1絞り13の
半径をRS第3段のレンズ12を通過する電子線の光軸
Cからの最大距離をQ3、前方磁界レンズ6aを通過す
る電子線の光軸Cからの最大距離をQO1試料7上に照
射される電子線スポットの半径をrとすると、rは以下
の式によって与えられる。
2と第2段の集束レンズ11の中心刊近に配置された絞
り13より成る集束レンズ系を考える。尚、第2図にお
いて、第9図と同一の構成要素に対しては同一番号を付
している。各集束レンズ10.11.12の励磁強度を
調節して、第2図において細線で電子線の軌跡を示すよ
うに、第1段の集束レンズ10から距11ialにある
電子銃1のクロスオーバーが第1段の集束レンズ10か
ら距離b1の点に4&11として結像され、この像■1
が距離a2だ番プ離れた第2段の集束レンズ11によっ
てレンズ11から距離b2の点に像I2として結像され
、像I2が距離a3だけ離れた第3′の集束レンズ12
によって距離−b3の点に虚像■3として拡大結像され
、更にこの虚像I3から距離aOだけ離れた対物レンズ
6の前方磁界レンズ6aによりレンズ6aからbOだけ
離れた試料7上に像■0として結像されるようにしたと
する。電子銃1の電子線発生源の半径をA1絞り13の
半径をRS第3段のレンズ12を通過する電子線の光軸
Cからの最大距離をQ3、前方磁界レンズ6aを通過す
る電子線の光軸Cからの最大距離をQO1試料7上に照
射される電子線スポットの半径をrとすると、rは以下
の式によって与えられる。
r=A ・(bl /a1 ) (b2 /a2 )
x (b3 /a3 ) (bo /aO) −(1
)又、試料7に照射される電子線の開き角をαとすると
、αは以下の式によって与えられる。
x (b3 /a3 ) (bo /aO) −(1
)又、試料7に照射される電子線の開き角をαとすると
、αは以下の式によって与えられる。
α夕1)/bo・・・(2)
ところで、込0 /ao−込3/b3且つ込3 /a3
=R/之2であるから、上記(2)式は、以下のよう
に変形できる。
=R/之2であるから、上記(2)式は、以下のよう
に変形できる。
a= <ao /bO)(Ra3 )/ (b2 b3
)・・・(3) 電子顕微鏡においては、通常、前方磁界レンズの倍率は
固定されているから、aO/boは定数と見做し得、又
、絞り13の半径Rも固定するものとすれば、 開き角αはa3/(b2b3)に比例することが分る。
)・・・(3) 電子顕微鏡においては、通常、前方磁界レンズの倍率は
固定されているから、aO/boは定数と見做し得、又
、絞り13の半径Rも固定するものとすれば、 開き角αはa3/(b2b3)に比例することが分る。
そこで、αを例えば1/k (kは任意の正数)に減少
させるため、b2.a3.b3を次のように変化させた
とする。即ち、b2 、a3 、b3に代えて、 ’ a3−/(b2−b3−) = (1/k)(a3 / (b2 b3 )) ・
−(4)なる関係で結びつけられた、b2 =、 a3
−、 b3−を選んだとすれば、al 、bl、a2に
代えて、 (at ′a2−)/bl − −k (al a2 ) /b1
−<5)なる関係で結びつけられた新たなa
1=、bl −。
させるため、b2.a3.b3を次のように変化させた
とする。即ち、b2 、a3 、b3に代えて、 ’ a3−/(b2−b3−) = (1/k)(a3 / (b2 b3 )) ・
−(4)なる関係で結びつけられた、b2 =、 a3
−、 b3−を選んだとすれば、al 、bl、a2に
代えて、 (at ′a2−)/bl − −k (al a2 ) /b1
−<5)なる関係で結びつけられた新たなa
1=、bl −。
a2−が選ばれるように、Il、第2.第3段の集束レ
ンズ10.11.12の励磁強度を連動して変化させる
ようにすれば、(4)及び(5)式%式% となる。このことより、電子線スポットの半径rを不変
に保持してαを任意に変化させ得ることが分る。この場
合の電子線の軌跡は例えば第2図において一点鎖線で示
されている。
ンズ10.11.12の励磁強度を連動して変化させる
ようにすれば、(4)及び(5)式%式% となる。このことより、電子線スポットの半径rを不変
に保持してαを任意に変化させ得ることが分る。この場
合の電子線の軌跡は例えば第2図において一点鎖線で示
されている。
[実施例] “
以下、図面に基づぎ本発明の実施例を詳述する。
第1図は本発明の一実施例を示すためのもので、第1図
においては、第2図と同一の構成要素に対しては同一番
号をイリシている。
においては、第2図と同一の構成要素に対しては同一番
号をイリシている。
第1図において、1’4.15.16は各々第1゜第2
.第3段の集束レンズ10.11.12の励磁電源であ
り、これら励磁電源14,15.16゜は演算制御装置
17の制御信号に基づいて各集束レンズ10,11.1
2への励磁電流の供給を制御されている。演算制御装置
17には、メモリ18が接続されている。このメモリ1
8には、任意の開き角を指定した際に、スポット径を例
えば70人程度に保持したまま、その開き角を実現する
のに必要な各集束レンズ1o、11.12の励磁強度を
表わす信号がデープルとして記憶されている。第3図(
a)、(b)、(c)はこのテーブルの記憶値がどのよ
うなものであるかを具体的に示すためのグラフである。
.第3段の集束レンズ10.11.12の励磁電源であ
り、これら励磁電源14,15.16゜は演算制御装置
17の制御信号に基づいて各集束レンズ10,11.1
2への励磁電流の供給を制御されている。演算制御装置
17には、メモリ18が接続されている。このメモリ1
8には、任意の開き角を指定した際に、スポット径を例
えば70人程度に保持したまま、その開き角を実現する
のに必要な各集束レンズ1o、11.12の励磁強度を
表わす信号がデープルとして記憶されている。第3図(
a)、(b)、(c)はこのテーブルの記憶値がどのよ
うなものであるかを具体的に示すためのグラフである。
第3図(a)において、横軸は第1段の集束レンズ10
の励磁強度(アンペア・ターン)を示しており、縦軸は
電子線の開き角α(mラジアン)を示している。この第
3図(a)のグラフは電子線の開き角を任意に指定した
際に、第1段の集束レンズ10の励磁強度をどのような
値にすべきかを示しており、このグラフによって表わさ
れる開き角と第1段の集束レンズ10の励磁強度との関
係がメモリ18に記憶されている。第3図(b)の横軸
は第1段の集束レンズ10の励磁強度を示し、縦軸は第
2段の集束レンズ11の励磁強度を示している。この第
3図(b)のグラフは前記指定された開き角αを実現す
るために、第1段の集束レンズ10の励磁強度が定めら
れた際に、その値に対して第2の集束レンズ11の励磁
強度はどのような値をとらなければならないかを示して
いる。同様に′第3図(C)は、第1段の集束レンズ1
0の励磁強度に対する必要な第3の集束レンズの励磁強
度を示すもので、第3図(b)、(c)のグラフで表わ
される関係もメモリ18に記憶されている。第4図(a
)。
の励磁強度(アンペア・ターン)を示しており、縦軸は
電子線の開き角α(mラジアン)を示している。この第
3図(a)のグラフは電子線の開き角を任意に指定した
際に、第1段の集束レンズ10の励磁強度をどのような
値にすべきかを示しており、このグラフによって表わさ
れる開き角と第1段の集束レンズ10の励磁強度との関
係がメモリ18に記憶されている。第3図(b)の横軸
は第1段の集束レンズ10の励磁強度を示し、縦軸は第
2段の集束レンズ11の励磁強度を示している。この第
3図(b)のグラフは前記指定された開き角αを実現す
るために、第1段の集束レンズ10の励磁強度が定めら
れた際に、その値に対して第2の集束レンズ11の励磁
強度はどのような値をとらなければならないかを示して
いる。同様に′第3図(C)は、第1段の集束レンズ1
0の励磁強度に対する必要な第3の集束レンズの励磁強
度を示すもので、第3図(b)、(c)のグラフで表わ
される関係もメモリ18に記憶されている。第4図(a
)。
(b)、(C)はスポット径を200人程程度保持して
、任意の開き角αを実現するのに必要な第1、第2.第
3段の集束レンズの励磁強度を表わすグラフであり、各
々第3図(a)、 (t))。
、任意の開き角αを実現するのに必要な第1、第2.第
3段の集束レンズの励磁強度を表わすグラフであり、各
々第3図(a)、 (t))。
(C)に対応している。この第4図(a)、(b)、(
C)に示される関係もメモリ18に記憶されている。同
様に第5図(a)、(b)、(C)は、スポット径を5
70人程反転保持して任意の開き角αを実現するのに必
要な第1.第2.第3段の集束レンズの励磁強度を表わ
すグラフであり、これらの関係もメモリ18に記憶され
ている。19は演算制御装置17に接続された入力装置
であり、この入力装置19には電子線のスポット径を選
択するための押しボタン19aと開き角を調節するため
の嫡子i9bが備えられている。
C)に示される関係もメモリ18に記憶されている。同
様に第5図(a)、(b)、(C)は、スポット径を5
70人程反転保持して任意の開き角αを実現するのに必
要な第1.第2.第3段の集束レンズの励磁強度を表わ
すグラフであり、これらの関係もメモリ18に記憶され
ている。19は演算制御装置17に接続された入力装置
であり、この入力装置19には電子線のスポット径を選
択するための押しボタン19aと開き角を調節するため
の嫡子i9bが備えられている。
このような構成の装置において、例えば試料7に照射さ
れる電子線のスポット径を70人程度に保持したまま、
任意の開き角αで集束電子線回折像を観察しようとする
場合、操作者は入力装置19aのボタンを選択して、第
3図(a)、(b)。
れる電子線のスポット径を70人程度に保持したまま、
任意の開き角αで集束電子線回折像を観察しようとする
場合、操作者は入力装置19aのボタンを選択して、第
3図(a)、(b)。
(C)のグラフに表わされた関係に従って各励磁電源1
4.15.16から励磁電流が供給されるように演算制
御装置17に指令を与える。そこで、蛍光板8上に投影
された集束電子線回折像の回折ディスクを観察しながら
嫡子19bを回転させて、各回折ディスクが重ならない
範囲で最大の大きさになるように調節する。この際、開
き角αの多値に対して電子線スポットの径は実験的に第
6図のグラフのようになり、殆ど変化することはない。
4.15.16から励磁電流が供給されるように演算制
御装置17に指令を与える。そこで、蛍光板8上に投影
された集束電子線回折像の回折ディスクを観察しながら
嫡子19bを回転させて、各回折ディスクが重ならない
範囲で最大の大きさになるように調節する。この際、開
き角αの多値に対して電子線スポットの径は実験的に第
6図のグラフのようになり、殆ど変化することはない。
尚、第6図において、横軸は開き角α(mラジアン)を
縦軸は電子線スポットの径(入)を示している。スポッ
ト径を他の値に保持して開き各αを変化させる場合も全
く同様であり、第4図及び第5図のグラフに従って開き
角を変化させる際にも、スポット径は各々第7図及び第
8図のグラフに示すようになり、αの変化にかかわらず
略一定となる。
縦軸は電子線スポットの径(入)を示している。スポッ
ト径を他の値に保持して開き各αを変化させる場合も全
く同様であり、第4図及び第5図のグラフに従って開き
角を変化させる際にも、スポット径は各々第7図及び第
8図のグラフに示すようになり、αの変化にかかわらず
略一定となる。
尚、上述した実施例は本発明の一実施例に過ぎず、実施
にあたっては幾多の他の態様を取り得る。
にあたっては幾多の他の態様を取り得る。
例えば、上述した実施例においては、メモリにテーブル
として記憶された励磁制御情報に基づいて、各励磁電源
の励磁強度を制御するようにしたが、αの値に対して各
レンズの励磁強度を算出できるようにプログラムを組ん
でおき、演算によって得られた励磁値に基づいて励磁を
制御するようにしても良い。
として記憶された励磁制御情報に基づいて、各励磁電源
の励磁強度を制御するようにしたが、αの値に対して各
レンズの励磁強度を算出できるようにプログラムを組ん
でおき、演算によって得られた励磁値に基づいて励磁を
制御するようにしても良い。
[発明の効果]
上述した本発明によれば、第1.第2.第3段の集束レ
ンズの励磁強度を関連して制御することにより、電子線
の試料上におけるスポット径を一定に保持したまま、電
子線の開ぎ角を任意に変化させることができる。そのた
め、回折ディスクの大きさを回折ディスク同志が重なら
ない範囲で最大になるように微調整して、最適な集束電
子線回折像の観察を行なうことができる。
ンズの励磁強度を関連して制御することにより、電子線
の試料上におけるスポット径を一定に保持したまま、電
子線の開ぎ角を任意に変化させることができる。そのた
め、回折ディスクの大きさを回折ディスク同志が重なら
ない範囲で最大になるように微調整して、最適な集束電
子線回折像の観察を行なうことができる。
第1図は本発明の一実施例を示すための図、第2図は本
発明の詳細な説明するための図、第3図。 第4図及び第5図はメモリに格納されている指定された
開き角に対する各集束レンズ電源の励磁強度を示すため
のグラフであり、第6図、第7図及び第8図は各々第3
図、第4図及、び第5図のグラフに従って各集束レンズ
の励磁強度を制御した場合の各開きαの値に対する電子
線スポット径の値を示すための図、第9図は従来の照射
レンズ系を示すための図である。 1:電子銃、2:電子線、4:可動絞り、3゜5.10
,11,12:集束レンズ、6:対物レンズ、6a:対
物レンズの前方磁界レンズ、6b=対物レンズの後方磁
界レンズ、7:試料、8:蛍光板、9:回折ディスク、
13:絞り、14:15:16:励磁電源、17:演算
制御装置、18:メモリ、19:入力装置、19a:押
しボタン、19b:嫡子、IO,11,12,13:像
、C:光軸。
発明の詳細な説明するための図、第3図。 第4図及び第5図はメモリに格納されている指定された
開き角に対する各集束レンズ電源の励磁強度を示すため
のグラフであり、第6図、第7図及び第8図は各々第3
図、第4図及、び第5図のグラフに従って各集束レンズ
の励磁強度を制御した場合の各開きαの値に対する電子
線スポット径の値を示すための図、第9図は従来の照射
レンズ系を示すための図である。 1:電子銃、2:電子線、4:可動絞り、3゜5.10
,11,12:集束レンズ、6:対物レンズ、6a:対
物レンズの前方磁界レンズ、6b=対物レンズの後方磁
界レンズ、7:試料、8:蛍光板、9:回折ディスク、
13:絞り、14:15:16:励磁電源、17:演算
制御装置、18:メモリ、19:入力装置、19a:押
しボタン、19b:嫡子、IO,11,12,13:像
、C:光軸。
Claims (1)
- 電子銃と、該電子銃よりの電子線を集束するための第1
、第2、第3段の集束レンズと、該第1、第2、第3段
の各レンズを励磁するための第1、第2、第3の励磁電
源と、該第1、第2、第3のレンズを経た電子線を試料
上に集束するための対物レンズとを備えた電子線照射レ
ンズ系において、該第1、第2、第3の励磁電源より各
レンズに供給される励磁電流を連動して変化させるため
の制御手段を具備し、該励磁電流の運動した変化により
、試料に照射される電子線のスポット径を一定に保持し
たまま開き角を変化させ得ることを特徴とする電子顕微
鏡等における照射レンズ系。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59123993A JPS614142A (ja) | 1984-06-16 | 1984-06-16 | 電子顕微鏡 |
US06/743,014 US4626689A (en) | 1984-06-16 | 1985-06-10 | Electron beam focusing system for electron microscope |
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