JP2001084942A - 走査電子顕微鏡 - Google Patents
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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
- H01J37/252—Tubes for spot-analysing by electron or ion beams; Microanalysers
- H01J37/256—Tubes for spot-analysing by electron or ion beams; Microanalysers using scanning beams
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 インレンズ方式の走査電子顕微鏡において、
試料像（二次電子像）観察とＸ線分析のどちらも低倍率
モードによる観察を行えるようにする。 【解決手段】 対物レンズ電流を０もしくは弱励磁に設
定する第一低倍率モードと、対物レンズ電流を加速電圧
の平方根に比例する大きさの電流値に変化させて設定す
る第二低倍率モードを設け、通常の試料像（二次電子
像）観察は第一低倍率モードで行い、Ｘ線分析時は第二
低倍率モードに切り替える。
試料像（二次電子像）観察とＸ線分析のどちらも低倍率
モードによる観察を行えるようにする。 【解決手段】 対物レンズ電流を０もしくは弱励磁に設
定する第一低倍率モードと、対物レンズ電流を加速電圧
の平方根に比例する大きさの電流値に変化させて設定す
る第二低倍率モードを設け、通常の試料像（二次電子
像）観察は第一低倍率モードで行い、Ｘ線分析時は第二
低倍率モードに切り替える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、走査電子顕微鏡に
関し、特に試料の拡大像（高倍率像）と全体像（低倍率
像）を効率よく観察するのに好適な走査電子顕微鏡に関
する。
関し、特に試料の拡大像（高倍率像）と全体像（低倍率
像）を効率よく観察するのに好適な走査電子顕微鏡に関
する。
【０００２】
【従来の技術】走査電子顕微鏡においては、従来より高
い分解能の走査像を得るために、例えば対物レンズの磁
極間に試料を配置して走査像を得るインレンズ方式に代
表されるように、対物レンズを非常に短い焦点距離で使
用している。対物レンズを短焦点で使用し高倍率で試料
の観察を行う場合、対物レンズに起因する歪みや走査領
域周辺での一次電子線のビーム径拡大を防止するため
に、一次電子線走査のための偏向コイルを光軸に沿って
２段に配置し、一次電子線の偏向支点が対物レンズの主
面近傍になるようにして、一次電子線を走査するレンズ
制御方法とする（高倍率モード）。一方、こうした高倍
率での観察に移行する前段階としての低い倍率での視野
探し、及び試料の全体像などを低倍率で観察する場合
は、一次電子線を広い領域（倍率の低い状態）まで走査
できるように対物レンズの励磁電流を０又は、弱励磁状
態にし、偏向コイルを１段、あるいは、偏向支点と試料
面との距離を高倍率モードよりも長くなるように設定さ
れた２段の偏向コイルで一次電子線を試料上で走査する
レンズ制御方法とする（低倍率モード）。このように、
観察倍率によって２つの倍率モードを切り替えて高い倍
率から低い倍率まで広い倍率範囲での観察を行えるよう
にしていた。
い分解能の走査像を得るために、例えば対物レンズの磁
極間に試料を配置して走査像を得るインレンズ方式に代
表されるように、対物レンズを非常に短い焦点距離で使
用している。対物レンズを短焦点で使用し高倍率で試料
の観察を行う場合、対物レンズに起因する歪みや走査領
域周辺での一次電子線のビーム径拡大を防止するため
に、一次電子線走査のための偏向コイルを光軸に沿って
２段に配置し、一次電子線の偏向支点が対物レンズの主
面近傍になるようにして、一次電子線を走査するレンズ
制御方法とする（高倍率モード）。一方、こうした高倍
率での観察に移行する前段階としての低い倍率での視野
探し、及び試料の全体像などを低倍率で観察する場合
は、一次電子線を広い領域（倍率の低い状態）まで走査
できるように対物レンズの励磁電流を０又は、弱励磁状
態にし、偏向コイルを１段、あるいは、偏向支点と試料
面との距離を高倍率モードよりも長くなるように設定さ
れた２段の偏向コイルで一次電子線を試料上で走査する
レンズ制御方法とする（低倍率モード）。このように、
観察倍率によって２つの倍率モードを切り替えて高い倍
率から低い倍率まで広い倍率範囲での観察を行えるよう
にしていた。
【０００３】さて、走査電子顕微鏡を用いた試料のＸ線
分析では、一次電子線の走査範囲（視野）より発生する
Ｘ線を検出し、Ｘ線スペクトルにより視野内の構成元素
を同定したり、構成元素が視野内でどのように分布して
いるか（Ｘ線マッピング像）等の情報を収集する。特に
Ｘ線マッピング像では高倍率観察による試料の局所的な
元素マッピングから低倍率観察による試料の全体的な元
素マッピングまでが求められている。
分析では、一次電子線の走査範囲（視野）より発生する
Ｘ線を検出し、Ｘ線スペクトルにより視野内の構成元素
を同定したり、構成元素が視野内でどのように分布して
いるか（Ｘ線マッピング像）等の情報を収集する。特に
Ｘ線マッピング像では高倍率観察による試料の局所的な
元素マッピングから低倍率観察による試料の全体的な元
素マッピングまでが求められている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】走査電子顕微鏡におい
てＸ線観察を行う場合、試料の近傍にＸ線検出器を配置
することができれば、Ｘ線の取り出し角を大きくするこ
とができ高効率なＸ線分析を行うことができる。しか
し、Ｘ線と同じく一次電子線の照射により試料から発生
する反射電子がＸ線検出器の検出面に入射すると誤差や
故障の原因となるため、これを避けなければならない。
てＸ線観察を行う場合、試料の近傍にＸ線検出器を配置
することができれば、Ｘ線の取り出し角を大きくするこ
とができ高効率なＸ線分析を行うことができる。しか
し、Ｘ線と同じく一次電子線の照射により試料から発生
する反射電子がＸ線検出器の検出面に入射すると誤差や
故障の原因となるため、これを避けなければならない。
【０００５】インレンズ方式のように試料が対物レンズ
磁場の中に配置される場合、対物レンズを強励磁で使用
する高倍率モードでは、対物レンズ磁場によって反射電
子の軌道はＸ線検出器の検出面よりそれるため、Ｘ線分
析が可能となる。しかし、対物レンズの励磁電流を０も
しくは弱励磁にする低倍率モードでは、反射電子の軌道
をＸ線検出器の検出面よりそらすほどの対物レンズ磁場
を発生させることができないため、Ｘ線分析が困難であ
った。
磁場の中に配置される場合、対物レンズを強励磁で使用
する高倍率モードでは、対物レンズ磁場によって反射電
子の軌道はＸ線検出器の検出面よりそれるため、Ｘ線分
析が可能となる。しかし、対物レンズの励磁電流を０も
しくは弱励磁にする低倍率モードでは、反射電子の軌道
をＸ線検出器の検出面よりそらすほどの対物レンズ磁場
を発生させることができないため、Ｘ線分析が困難であ
った。
【０００６】低倍率モードにおいてＸ線観察を行う手段
としては、Ｘ線検出器を移動させて反射電子の軌道を避
ける手段や、検出面に磁石を配置して反射電子の軌道を
そらす手段等があるが、インレンズ方式では構造上採用
が困難である。
としては、Ｘ線検出器を移動させて反射電子の軌道を避
ける手段や、検出面に磁石を配置して反射電子の軌道を
そらす手段等があるが、インレンズ方式では構造上採用
が困難である。
【０００７】本発明の目的は、試料像（二次電子像）の
観察に適した従来の低倍率モードに加え、Ｘ線観察可能
な低倍率モードを設定し、これらを切り替えることによ
って、広い視野でのＸ線分析、特にＸ線マッピング像を
得ることのできる走査電子顕微鏡を提供することにあ
る。
観察に適した従来の低倍率モードに加え、Ｘ線観察可能
な低倍率モードを設定し、これらを切り替えることによ
って、広い視野でのＸ線分析、特にＸ線マッピング像を
得ることのできる走査電子顕微鏡を提供することにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明では、対物レンズ電流を０もしくは弱励磁に設
定する第一低倍率モードと、対物レンズ電流を使用する
加速電圧の平方根に比例する大きさの電流値に変化させ
て設定する第二低倍率モードとを設け、通常の試料像
（二次電子像）の観察時には第一低倍率モードに、Ｘ線
分析時には第二低倍率モードに替えるようにした。
に本発明では、対物レンズ電流を０もしくは弱励磁に設
定する第一低倍率モードと、対物レンズ電流を使用する
加速電圧の平方根に比例する大きさの電流値に変化させ
て設定する第二低倍率モードとを設け、通常の試料像
（二次電子像）の観察時には第一低倍率モードに、Ｘ線
分析時には第二低倍率モードに替えるようにした。
【０００９】すなわち、本発明による走査電子顕微鏡
は、電子源と、電子源から放出された一次電子線を集束
する第一の集束レンズと、第一の集束レンズで集束され
た一次電子線の不要領域を除去する対物レンズ絞りと、
対物レンズ絞りを通過した一次電子線を集束する第二の
集束レンズと、第二の集束レンズで集束された一次電子
線を試料に集束するための対物レンズと、一次電子線を
試料上に走査する偏向手段と、電子線照射によって試料
から放出された二次電子を検出する二次電子検出器と、
試料から放出されたＸ線を検出するＸ線検出器とを備え
る走査電子顕微鏡において、走査像の倍率が予め設定さ
れた値より大きいときは対物レンズで一次電子線を試料
上にフォーカスする（高倍率モード）とともに走査像の
倍率が予め設定された値より小さいときは第二の集束レ
ンズで一次電子線を試料上にフォーカスする（低倍率モ
ード）機能を有し、低倍率モードのとき、対物レンズの
励磁電流を一次電子線の加速電圧によらず一定値とする
第一低倍率モードと、励磁電流を一次電子線の加速電圧
の関数として変化させる第二低倍率モードとが選択可能
であることを特徴とする。
は、電子源と、電子源から放出された一次電子線を集束
する第一の集束レンズと、第一の集束レンズで集束され
た一次電子線の不要領域を除去する対物レンズ絞りと、
対物レンズ絞りを通過した一次電子線を集束する第二の
集束レンズと、第二の集束レンズで集束された一次電子
線を試料に集束するための対物レンズと、一次電子線を
試料上に走査する偏向手段と、電子線照射によって試料
から放出された二次電子を検出する二次電子検出器と、
試料から放出されたＸ線を検出するＸ線検出器とを備え
る走査電子顕微鏡において、走査像の倍率が予め設定さ
れた値より大きいときは対物レンズで一次電子線を試料
上にフォーカスする（高倍率モード）とともに走査像の
倍率が予め設定された値より小さいときは第二の集束レ
ンズで一次電子線を試料上にフォーカスする（低倍率モ
ード）機能を有し、低倍率モードのとき、対物レンズの
励磁電流を一次電子線の加速電圧によらず一定値とする
第一低倍率モードと、励磁電流を一次電子線の加速電圧
の関数として変化させる第二低倍率モードとが選択可能
であることを特徴とする。
【００１０】対物レンズ絞りは、一次電子線の試料上で
の集束角度（開口）を制限する。また、プローブ電流の
制御は第一の集束レンズの集束条件を制御して行われ
る。第一の集束レンズあるいは第二の集束レンズは、一
段のレンズで構成されていてもよいし複数段のレンズに
よって構成されていてもよい。試料は対物レンズのレン
ズ磁界中に配置される。この種の対物レンズとしては、
インレンズと呼ばれるタイプの対物レンズあるいはシュ
ノーケルレンズと呼ばれるタイプの対物レンズがある。
の集束角度（開口）を制限する。また、プローブ電流の
制御は第一の集束レンズの集束条件を制御して行われ
る。第一の集束レンズあるいは第二の集束レンズは、一
段のレンズで構成されていてもよいし複数段のレンズに
よって構成されていてもよい。試料は対物レンズのレン
ズ磁界中に配置される。この種の対物レンズとしては、
インレンズと呼ばれるタイプの対物レンズあるいはシュ
ノーケルレンズと呼ばれるタイプの対物レンズがある。
【００１１】第一低倍率モードは対物レンズの励磁電流
を０又は弱励磁に設定する。換言すると、第一低倍率モ
ードは対物レンズの励磁電流を二次電子の検出効率が低
下しない最小の対物レンズ励磁電流、又は観察倍率に対
して最大視野が得られる対物レンズ励磁電流に設定す
る。また、第二低倍率モードにおける対物レンズの励磁
電流は、一次電子線の加速電圧の平方根に比例するよう
に設定する。
を０又は弱励磁に設定する。換言すると、第一低倍率モ
ードは対物レンズの励磁電流を二次電子の検出効率が低
下しない最小の対物レンズ励磁電流、又は観察倍率に対
して最大視野が得られる対物レンズ励磁電流に設定す
る。また、第二低倍率モードにおける対物レンズの励磁
電流は、一次電子線の加速電圧の平方根に比例するよう
に設定する。
【００１２】第一低倍率モードと第二低倍率モードは、
低倍率観察における観察倍率の設定値に連動して自動的
に切り替えるように構成することができる。第一低倍率
モードは第二低倍率モードに比べて対物レンズ励磁電流
が少なく、明るさ領域が広い（より低い倍率での観察が
可能）。従って、走査電子顕微鏡に予め観察倍率の閾値
を設定しておき、所望の観察倍率が閾値より低い場合に
は第一低倍率モード、閾値より高いときには第二低倍率
モードに切り換えるようにすれば、観察倍率範囲が広く
なる。例えば、像回転角補正が容易である点、Ｘ線観察
が可能である点から、通常の低倍率観察時は第二低倍率
モードを選択し、更に低倍率で観察を行いたい場合に自
動的に第一低倍率モードに切り換えるような利用法が可
能である。
低倍率観察における観察倍率の設定値に連動して自動的
に切り替えるように構成することができる。第一低倍率
モードは第二低倍率モードに比べて対物レンズ励磁電流
が少なく、明るさ領域が広い（より低い倍率での観察が
可能）。従って、走査電子顕微鏡に予め観察倍率の閾値
を設定しておき、所望の観察倍率が閾値より低い場合に
は第一低倍率モード、閾値より高いときには第二低倍率
モードに切り換えるようにすれば、観察倍率範囲が広く
なる。例えば、像回転角補正が容易である点、Ｘ線観察
が可能である点から、通常の低倍率観察時は第二低倍率
モードを選択し、更に低倍率で観察を行いたい場合に自
動的に第一低倍率モードに切り換えるような利用法が可
能である。
【００１３】また、試料像の明るさ及びコントラストの
設定値を、高倍率モード、第一低倍率モード、第二低倍
率モードでそれぞれ独立に記憶する記憶手段を有し、倍
率モードの切り替えに連動して各倍率モードの明るさ及
びコントラスト設定値を記憶手段に記憶された値に自動
的に設定するように構成するのが好ましい。
設定値を、高倍率モード、第一低倍率モード、第二低倍
率モードでそれぞれ独立に記憶する記憶手段を有し、倍
率モードの切り替えに連動して各倍率モードの明るさ及
びコントラスト設定値を記憶手段に記憶された値に自動
的に設定するように構成するのが好ましい。
【００１４】偏向手段は一次電子線の走査方向を制御す
る機能を有し、高倍率モード、第一低倍率モード、第二
低倍率モードの切り替えに連動して走査方向を制御する
のが好ましい。偏向手段による走査方向の制御は、は試
料上での一次電子線の走査方向が試料ステージのＸ方向
とほぼ一致するよう制御するのが好ましい。
る機能を有し、高倍率モード、第一低倍率モード、第二
低倍率モードの切り替えに連動して走査方向を制御する
のが好ましい。偏向手段による走査方向の制御は、は試
料上での一次電子線の走査方向が試料ステージのＸ方向
とほぼ一致するよう制御するのが好ましい。
【００１５】本発明による走査電子顕微鏡を用いて試料
観察を行う場合、第一低倍率モードにおける対物レンズ
励磁電流設定値を通常は弱励磁とし、試料の走査像を記
録するときは０に切り替えるようにすることができる。
試料の走査像記録は、ディスプレイに表示された像を撮
影することによって、あるいは走査像の画像をファイル
として記憶したり、出力することによって行われる。本
発明による走査電子顕微鏡を用いて試料観察を行う場
合、低倍率モードでのＸ線マッピング像の観察は第二低
倍率モードにて行う。
観察を行う場合、第一低倍率モードにおける対物レンズ
励磁電流設定値を通常は弱励磁とし、試料の走査像を記
録するときは０に切り替えるようにすることができる。
試料の走査像記録は、ディスプレイに表示された像を撮
影することによって、あるいは走査像の画像をファイル
として記憶したり、出力することによって行われる。本
発明による走査電子顕微鏡を用いて試料観察を行う場
合、低倍率モードでのＸ線マッピング像の観察は第二低
倍率モードにて行う。
【００１６】また、本発明による走査電子顕微鏡は、電
子源と、電子源から放出された一次電子線を集束する第
一の集束レンズと、第一の集束レンズで集束された一次
電子線の不要領域を除去する対物レンズ絞りと、対物レ
ンズ絞りを通過した一次電子線を集束する第二の集束レ
ンズと、試料の位置に磁界を発生することができ第二の
集束レンズで集束された一次電子線を試料に集束するた
めの対物レンズと、一次電子線を試料上に走査する電子
線偏向手段と、電子線照射によって試料から発生された
Ｘ線を検出するＸ線検出器とを備え、試料のＸ線マッピ
ング像を得ることのできる走査電子顕微鏡において、走
査像の倍率が予め設定された値よりも大きいときは対物
レンズで一次電子線を試料上にフォーカスして走査し、
走査像の倍率が予め設定された値よりも小さいときは、
第二の集束レンズで一次電子線を試料上にフォーカスし
て走査するとともに対物レンズの励磁電流を弱励磁とし
て試料からの反射電子がＸ線検出器に入射するのを防止
することを特徴とする。ここで、走査像の倍率が予め設
定された値よりも小さいとき、対物レンズの励磁電流を
一次電子線の加速電圧の平方根に比例させて変化させ
る。
子源と、電子源から放出された一次電子線を集束する第
一の集束レンズと、第一の集束レンズで集束された一次
電子線の不要領域を除去する対物レンズ絞りと、対物レ
ンズ絞りを通過した一次電子線を集束する第二の集束レ
ンズと、試料の位置に磁界を発生することができ第二の
集束レンズで集束された一次電子線を試料に集束するた
めの対物レンズと、一次電子線を試料上に走査する電子
線偏向手段と、電子線照射によって試料から発生された
Ｘ線を検出するＸ線検出器とを備え、試料のＸ線マッピ
ング像を得ることのできる走査電子顕微鏡において、走
査像の倍率が予め設定された値よりも大きいときは対物
レンズで一次電子線を試料上にフォーカスして走査し、
走査像の倍率が予め設定された値よりも小さいときは、
第二の集束レンズで一次電子線を試料上にフォーカスし
て走査するとともに対物レンズの励磁電流を弱励磁とし
て試料からの反射電子がＸ線検出器に入射するのを防止
することを特徴とする。ここで、走査像の倍率が予め設
定された値よりも小さいとき、対物レンズの励磁電流を
一次電子線の加速電圧の平方根に比例させて変化させ
る。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施例を用いて、詳
細に説明する。図１は、本発明による走査電子顕微鏡の
一例を示す概略図である。電子源１内の陰極２と第一陽
極３との間には、高圧制御電源１１により引き出し電圧
が印加され、陰極２から一次電子線５が放出される。こ
の一次電子線５は、高圧制御電源１１により、陰極２と
第二陽極４との間に印加された電圧で加速されて、後段
のレンズ系に進行する。一次電子線５は、その後、レン
ズ制御電源１３から給電される第一の集束レンズ６（Ｃ
１レンズ）にて集束され、対物レンズ絞り７を通過する
ことにより、ビームの不要な領域が除去される。対物レ
ンズ絞り７を通過した一次電子線５は、レンズ制御電源
１５から給電される第二の集束レンズ８（Ｃ２レンズ）
にて集束された後、対物レンズ駆動電源１８で駆動され
る対物レンズ１０によって試料２６上に集束される。Ｃ
２レンズ８と対物レンズ１０との間には、走査電源１６
によって駆動される二段の偏向コイル９ａ，９ｂが配置
されており、この偏向コイル９ａ，９ｂにより、一次電
子線５は試料２６上を２次元的に走査される。ビームア
ライメントコイル制御電源１２によって駆動されるビー
ムアライメントコイル２２は、一次電子線の軌道を磁気
的に修正する（光軸の調整）ためのコイルであり、非点
補正コイル制御電源１４によって駆動される非点補正コ
イル２３は、非点収差による像の歪みを磁気的に修正す
るためのコイルである。
細に説明する。図１は、本発明による走査電子顕微鏡の
一例を示す概略図である。電子源１内の陰極２と第一陽
極３との間には、高圧制御電源１１により引き出し電圧
が印加され、陰極２から一次電子線５が放出される。こ
の一次電子線５は、高圧制御電源１１により、陰極２と
第二陽極４との間に印加された電圧で加速されて、後段
のレンズ系に進行する。一次電子線５は、その後、レン
ズ制御電源１３から給電される第一の集束レンズ６（Ｃ
１レンズ）にて集束され、対物レンズ絞り７を通過する
ことにより、ビームの不要な領域が除去される。対物レ
ンズ絞り７を通過した一次電子線５は、レンズ制御電源
１５から給電される第二の集束レンズ８（Ｃ２レンズ）
にて集束された後、対物レンズ駆動電源１８で駆動され
る対物レンズ１０によって試料２６上に集束される。Ｃ
２レンズ８と対物レンズ１０との間には、走査電源１６
によって駆動される二段の偏向コイル９ａ，９ｂが配置
されており、この偏向コイル９ａ，９ｂにより、一次電
子線５は試料２６上を２次元的に走査される。ビームア
ライメントコイル制御電源１２によって駆動されるビー
ムアライメントコイル２２は、一次電子線の軌道を磁気
的に修正する（光軸の調整）ためのコイルであり、非点
補正コイル制御電源１４によって駆動される非点補正コ
イル２３は、非点収差による像の歪みを磁気的に修正す
るためのコイルである。
【００１８】試料２６から発生する二次電子２４は、対
物レンズ１０を通過し、対物レンズ上部に配置した直交
電磁界発生器２７で二次電子検出器側に偏向されて、二
次電子検出器２５で検出される。直交電磁界発生器２７
では、光軸と電界、磁界とが互いに直交する場が作られ
ており、一次電子線に対しては偏向作用を与えずに、ま
た、一次電子線５と逆向きに進行する二次電子２４に対
しては、二次電子検出器２５の方向に偏向するように電
界と磁界の強さが設定されている。二次電子検出器２５
の検出信号は信号増幅器４１で増幅され、信号処理手段
２０を経てＣＲＴ２１上に試料像として表示されるとと
もに、必要に応じて画像メモリ２８に画像信号として記
憶される。
物レンズ１０を通過し、対物レンズ上部に配置した直交
電磁界発生器２７で二次電子検出器側に偏向されて、二
次電子検出器２５で検出される。直交電磁界発生器２７
では、光軸と電界、磁界とが互いに直交する場が作られ
ており、一次電子線に対しては偏向作用を与えずに、ま
た、一次電子線５と逆向きに進行する二次電子２４に対
しては、二次電子検出器２５の方向に偏向するように電
界と磁界の強さが設定されている。二次電子検出器２５
の検出信号は信号増幅器４１で増幅され、信号処理手段
２０を経てＣＲＴ２１上に試料像として表示されるとと
もに、必要に応じて画像メモリ２８に画像信号として記
憶される。
【００１９】通常の高分解能観察（高倍率モード）で
は、このように対物レンズ１０により一次電子線５を試
料上に集束するが、特に対物レンズ１０と試料２６との
距離が短い高分解能観察条件においては、偏向支点から
試料２６までの距離も短くなるため、高倍率モードで得
られる最大観察視野（走査領域）を広くできない。この
ため、更に観察視野を広げたい場合には、偏向コイルを
一段走査に切り替えて試料２６上の走査領域を拡大す
る。このとき、対物レンズ１０の励磁が高倍率モードの
ように強励磁では、レンズ収差のために表示画像が大き
く歪むために、対物レンズ１０の励磁を０もしくは弱励
磁状態にして、Ｃ２レンズ８を用いて一次電子線５を試
料上に集束させる（第一低倍率モード）。
は、このように対物レンズ１０により一次電子線５を試
料上に集束するが、特に対物レンズ１０と試料２６との
距離が短い高分解能観察条件においては、偏向支点から
試料２６までの距離も短くなるため、高倍率モードで得
られる最大観察視野（走査領域）を広くできない。この
ため、更に観察視野を広げたい場合には、偏向コイルを
一段走査に切り替えて試料２６上の走査領域を拡大す
る。このとき、対物レンズ１０の励磁が高倍率モードの
ように強励磁では、レンズ収差のために表示画像が大き
く歪むために、対物レンズ１０の励磁を０もしくは弱励
磁状態にして、Ｃ２レンズ８を用いて一次電子線５を試
料上に集束させる（第一低倍率モード）。
【００２０】また、Ｘ線分析では、試料２６より発生す
るＸ線３２は試料近傍に配置されたＸ線検出器３３の検
出面に入射し、Ｘ線検出器３３の検出信号は信号増幅器
４２で増幅され、信号処理手段２０を経てＣＲＴ２１上
にＸ線スペクトル及びＸ線マッピング像として表示され
る。通常の高分解能観察では二次電子像の観察時と同じ
くレンズ制御を高倍率モードとするが、高倍率モードで
得られる最大観察視野より広い視野でＸ線観察を行う場
合は、対物レンズ１０の励磁電流を加速電圧の平方根に
比例する電流値に設定して、Ｃ２レンズ８を用いて一次
電子線５を試料上に集束させる（第二低倍率モード）。
るＸ線３２は試料近傍に配置されたＸ線検出器３３の検
出面に入射し、Ｘ線検出器３３の検出信号は信号増幅器
４２で増幅され、信号処理手段２０を経てＣＲＴ２１上
にＸ線スペクトル及びＸ線マッピング像として表示され
る。通常の高分解能観察では二次電子像の観察時と同じ
くレンズ制御を高倍率モードとするが、高倍率モードで
得られる最大観察視野より広い視野でＸ線観察を行う場
合は、対物レンズ１０の励磁電流を加速電圧の平方根に
比例する電流値に設定して、Ｃ２レンズ８を用いて一次
電子線５を試料上に集束させる（第二低倍率モード）。
【００２１】前記各電源１１〜１８はＣＰＵ１９により
制御される。ＣＰＵ１９は信号処理手段２０も制御す
る。また、ＣＰＵ１９には、高倍率モード専用のメモリ
（記憶領域）２９及び低倍率モード専用のメモリ（記憶
領域）３０が接続されている。高倍率モード専用のメモ
リ２９には、高倍率モードで試料像を観察する際の試料
像の明るさ及びコントラストに対する信号増幅器４１及
び信号処理手段２０の設定値が格納され、低倍率モード
専用のメモリ３０には第一低倍率モードで試料像を観察
する際の試料像の明るさ及びコントラストに対する信号
増幅器４１及び信号処理手段２０の設定値、及び第二低
倍率モードで試料像を観察する際の試料像の明るさ及び
コントラストに対する信号増幅器４１及び信号処理手段
２０の設定値がそれぞれ格納されている。
制御される。ＣＰＵ１９は信号処理手段２０も制御す
る。また、ＣＰＵ１９には、高倍率モード専用のメモリ
（記憶領域）２９及び低倍率モード専用のメモリ（記憶
領域）３０が接続されている。高倍率モード専用のメモ
リ２９には、高倍率モードで試料像を観察する際の試料
像の明るさ及びコントラストに対する信号増幅器４１及
び信号処理手段２０の設定値が格納され、低倍率モード
専用のメモリ３０には第一低倍率モードで試料像を観察
する際の試料像の明るさ及びコントラストに対する信号
増幅器４１及び信号処理手段２０の設定値、及び第二低
倍率モードで試料像を観察する際の試料像の明るさ及び
コントラストに対する信号増幅器４１及び信号処理手段
２０の設定値がそれぞれ格納されている。
【００２２】次に、第一低倍率モードと第二低倍率モー
ドについて説明する。図２は低倍率モードにおける対物
レンズ励磁電流と二次電子検出効率／明るさ領域との関
係を示す図、図３は対物レンズ磁場の有無と反射電子の
軌道を示す図、図４は反射電子がＸ線検出面に入射した
時にＸ線検出器で検出されるＸ線スペクトルの説明図で
ある。
ドについて説明する。図２は低倍率モードにおける対物
レンズ励磁電流と二次電子検出効率／明るさ領域との関
係を示す図、図３は対物レンズ磁場の有無と反射電子の
軌道を示す図、図４は反射電子がＸ線検出面に入射した
時にＸ線検出器で検出されるＸ線スペクトルの説明図で
ある。
【００２３】一般的に、レンズ制御において対物レンズ
の励磁電流を変化させると、二次電子の検出信号量と像
の明るさ領域は図２のように変化する。二次電子の検出
信号量は試料像の明るさを表し、対物レンズ電流を大き
くするほど、対物レンズ磁場の巻き上げ効果によって検
出信号量が増え、明るい像が得られるが、ある電流値で
集束に達する。一方、像の明るさ領域は像の最低倍率を
決定するもので、励磁電流が０の時には最も広視野で明
るさムラのない試料像が得られが、対物レンズ電流が大
きくなると明るさ領域は小さくなり像の周辺が暗くな
る。
の励磁電流を変化させると、二次電子の検出信号量と像
の明るさ領域は図２のように変化する。二次電子の検出
信号量は試料像の明るさを表し、対物レンズ電流を大き
くするほど、対物レンズ磁場の巻き上げ効果によって検
出信号量が増え、明るい像が得られるが、ある電流値で
集束に達する。一方、像の明るさ領域は像の最低倍率を
決定するもので、励磁電流が０の時には最も広視野で明
るさムラのない試料像が得られが、対物レンズ電流が大
きくなると明るさ領域は小さくなり像の周辺が暗くな
る。
【００２４】そのため、第一低倍率モードでの対物レン
ズ励磁電流値は、二次電子の検出信号量が集束する電流
値の中で明るさ領域を最も大きくできる電流値に設定す
る。また、試料像の撮影などに特化する場合は、明るさ
領域が最大となるように対物レンズ励磁電流の電流値を
０に設定する。対物レンズ励磁電流の電流値が０のとき
二次電子検出信号量は少ないが、試料像を撮影するだけ
であれば、露出時間を長くしたり、信号蓄積時間を長く
設定することで二次電子検出信号量の少なさをカバーで
きるからである。
ズ励磁電流値は、二次電子の検出信号量が集束する電流
値の中で明るさ領域を最も大きくできる電流値に設定す
る。また、試料像の撮影などに特化する場合は、明るさ
領域が最大となるように対物レンズ励磁電流の電流値を
０に設定する。対物レンズ励磁電流の電流値が０のとき
二次電子検出信号量は少ないが、試料像を撮影するだけ
であれば、露出時間を長くしたり、信号蓄積時間を長く
設定することで二次電子検出信号量の少なさをカバーで
きるからである。
【００２５】これに対して、第二低倍率モードは、Ｘ線
分析用の低倍率モードであり、第一低倍率モードでの対
物レンズ励磁電流値より大きな電流値領域で電流値を変
化させる。Ｘ線分析時には、反射電子の軌道をＸ線検出
器の検出面からそらすために反射電子のエネルギー（＝
加速電圧）に応じた対物レンズ磁場を発生させてやる必
要があり、加速電圧の平方根に比例して電流値を設定す
る。
分析用の低倍率モードであり、第一低倍率モードでの対
物レンズ励磁電流値より大きな電流値領域で電流値を変
化させる。Ｘ線分析時には、反射電子の軌道をＸ線検出
器の検出面からそらすために反射電子のエネルギー（＝
加速電圧）に応じた対物レンズ磁場を発生させてやる必
要があり、加速電圧の平方根に比例して電流値を設定す
る。
【００２６】通常の低倍率モード（第一低倍率モード）
では、図３（ｂ）に示すように対物レンズ１０の磁場が
ないか、もしくは微弱であるために、試料２６より発生
する反射電子３５がＸ線検出器３３の検出面に入射す
る。このとき、Ｘ線検出器３３で検出されるＸ線スペク
トルは図４のようになり、反射電子３５の入射が検出誤
差や故障の原因となるためにＸ線分析を行うのは困難で
ある。従って、Ｘ線分析用の低倍率モードでは、図３
（ａ）に示すように、反射電子３５をＸ線検出器３３の
検出面からそらす対物レンズ励磁電流を電流値とし、こ
れを最小の電流値とすることで明るさ領域を確保する。
一次電子線の加速電圧が高いほど対物レンズ励磁電流を
大きくしなければならないので、そのぶん明るさ領域は
小さくなる。
では、図３（ｂ）に示すように対物レンズ１０の磁場が
ないか、もしくは微弱であるために、試料２６より発生
する反射電子３５がＸ線検出器３３の検出面に入射す
る。このとき、Ｘ線検出器３３で検出されるＸ線スペク
トルは図４のようになり、反射電子３５の入射が検出誤
差や故障の原因となるためにＸ線分析を行うのは困難で
ある。従って、Ｘ線分析用の低倍率モードでは、図３
（ａ）に示すように、反射電子３５をＸ線検出器３３の
検出面からそらす対物レンズ励磁電流を電流値とし、こ
れを最小の電流値とすることで明るさ領域を確保する。
一次電子線の加速電圧が高いほど対物レンズ励磁電流を
大きくしなければならないので、そのぶん明るさ領域は
小さくなる。
【００２７】また、走査電子顕微鏡による通常の二次電
子像の観察では、同一試料観察時の加速電圧が一定とな
ることが多いのに対し、Ｘ線観察時は加速電圧を変化さ
せて観察することが必要になる。これは、試料を構成す
る元素のうち軽元素は低加速の一次電子線の照射によっ
てＸ線を発生するが、重元素では高加速の一次電子線の
照射が必要になる。そのため、同一試料であっても、ど
のような元素に着目するかによって一次電子線の加速電
圧を変えながら観察を行う必要があるからである。
子像の観察では、同一試料観察時の加速電圧が一定とな
ることが多いのに対し、Ｘ線観察時は加速電圧を変化さ
せて観察することが必要になる。これは、試料を構成す
る元素のうち軽元素は低加速の一次電子線の照射によっ
てＸ線を発生するが、重元素では高加速の一次電子線の
照射が必要になる。そのため、同一試料であっても、ど
のような元素に着目するかによって一次電子線の加速電
圧を変えながら観察を行う必要があるからである。
【００２８】一次電子線は対物レンズ磁場の中をらせん
軌道を描きながら進み、試料上に集束される。ここで加
速電圧を変化させたり、励磁電流を変化させると、一次
電子線の軌道が変化し像の回転が起こる。しかし、励磁
ＩＮ／√Ｖ（Ｉ：励磁電流、Ｎ：コイル巻数、Ｖ：加速
電圧）を一定に保てば、一次電子線の軌道は変化しない
ため、像回転の制御は容易となる。コイル巻数Ｎは対物
レンズに固有の一定値であるので、励磁電流Ｉを加速電
圧Ｖの平方根に比例して変化させることにより、常に励
磁を一定に保つことが出来る。同様に、倍率の制御にお
いても一次電子線の走査を行う偏向コイルの電流を加速
電圧Ｖの平方根に比例して変化させることによって制御
が容易となる。
軌道を描きながら進み、試料上に集束される。ここで加
速電圧を変化させたり、励磁電流を変化させると、一次
電子線の軌道が変化し像の回転が起こる。しかし、励磁
ＩＮ／√Ｖ（Ｉ：励磁電流、Ｎ：コイル巻数、Ｖ：加速
電圧）を一定に保てば、一次電子線の軌道は変化しない
ため、像回転の制御は容易となる。コイル巻数Ｎは対物
レンズに固有の一定値であるので、励磁電流Ｉを加速電
圧Ｖの平方根に比例して変化させることにより、常に励
磁を一定に保つことが出来る。同様に、倍率の制御にお
いても一次電子線の走査を行う偏向コイルの電流を加速
電圧Ｖの平方根に比例して変化させることによって制御
が容易となる。
【００２９】ここで、対物レンズの励磁について簡単に
補足説明する。高倍率モード時は、対物レンズ１０の発
生する磁場によって一次電子線５の焦点を試料２６上に
結ぶよう制御している。このとき対物レンズ１０には強
い励磁電流が流れ、短い焦点を結ぶことが出来るため、
高倍率観察が可能となる。このような対物レンズ１０の
励磁を強励磁と呼ぶ。
補足説明する。高倍率モード時は、対物レンズ１０の発
生する磁場によって一次電子線５の焦点を試料２６上に
結ぶよう制御している。このとき対物レンズ１０には強
い励磁電流が流れ、短い焦点を結ぶことが出来るため、
高倍率観察が可能となる。このような対物レンズ１０の
励磁を強励磁と呼ぶ。
【００３０】第一低倍率モード時は、対物レンズ１０の
励磁電流を０もしくは弱励磁にして、対物レンズ１０に
最も近い集束レンズ（第二集束レンズ８）によって、一
次電子線５の焦点を試料２６上に結ぶよう制御してい
る。これによって明るさ領域が大きくなり、広視野によ
る観察（低倍率観察）が可能となる。このとき対物レン
ズ１０に流れる励磁電流は高倍率モード時にくらべて小
さく、一次電子線５を試料上に集束することは出来な
い。第二低倍率モード時は、対物レンズ１０の励磁電流
を加速電圧Ｖの平方根に比例して変化するよう制御す
る。励磁電流は第一低倍率モード時よりは大きいが、高
倍率モード時より小さく、第一低倍率モード時と同様、
対物レンズ１０では一次電子線５を試料１０上に集束す
ることは出来ない（弱励磁）。第二低倍率モードでは、
第一低倍率モード時より大きな励磁電流によって発生す
る対物レンズ磁場により、Ｘ線検出器３３のＸ線検出面
への反射電子３５の入射を制限することが出来る。
励磁電流を０もしくは弱励磁にして、対物レンズ１０に
最も近い集束レンズ（第二集束レンズ８）によって、一
次電子線５の焦点を試料２６上に結ぶよう制御してい
る。これによって明るさ領域が大きくなり、広視野によ
る観察（低倍率観察）が可能となる。このとき対物レン
ズ１０に流れる励磁電流は高倍率モード時にくらべて小
さく、一次電子線５を試料上に集束することは出来な
い。第二低倍率モード時は、対物レンズ１０の励磁電流
を加速電圧Ｖの平方根に比例して変化するよう制御す
る。励磁電流は第一低倍率モード時よりは大きいが、高
倍率モード時より小さく、第一低倍率モード時と同様、
対物レンズ１０では一次電子線５を試料１０上に集束す
ることは出来ない（弱励磁）。第二低倍率モードでは、
第一低倍率モード時より大きな励磁電流によって発生す
る対物レンズ磁場により、Ｘ線検出器３３のＸ線検出面
への反射電子３５の入射を制限することが出来る。
【００３１】図５は、Ｘ線分析手順の一例を示すフロー
チャートである。試料観察に当たっては、まずステップ
１１において第一低倍率モードに入り、Ｃ２レンズ（第
二集束レンズ）条件の設定、軸調整、フォーカス調整、
明るさ・コントラストの調整を行う。明るさの調整は二
次電子検出器２５の信号増幅器４１の設定値をメモリ３
０に予め記憶されている第一低倍率モード用の値に設定
することによって行い、コントラストの調整は信号処理
手段２０の設定値をメモリ３０に予め記憶されている第
一低倍率モード用の値に設定することによって行う。次
に、ステップ１２に進んで低倍率での視野探しを行う。
チャートである。試料観察に当たっては、まずステップ
１１において第一低倍率モードに入り、Ｃ２レンズ（第
二集束レンズ）条件の設定、軸調整、フォーカス調整、
明るさ・コントラストの調整を行う。明るさの調整は二
次電子検出器２５の信号増幅器４１の設定値をメモリ３
０に予め記憶されている第一低倍率モード用の値に設定
することによって行い、コントラストの調整は信号処理
手段２０の設定値をメモリ３０に予め記憶されている第
一低倍率モード用の値に設定することによって行う。次
に、ステップ１２に進んで低倍率での視野探しを行う。
【００３２】観察視野が決まると、ステップ１３に進ん
で高倍率モードへの切り替えを行う。高倍率モードで
は、２段の偏向器９ａ，９ｂを用い、対物レンズ１０を
強励磁で使用する。高倍率モードに移行すると、ステッ
プ１４に進んでＣ２レンズ条件の設定、軸調整、フォー
カス調整、明るさ・コントラストの調整を行う。明るさ
の調整は二次電子検出器２５の信号増幅器４１の設定値
をメモリ２９に予め記憶されている高倍率モード用の値
に設定することによって行い、コントラストの調整は信
号処理手段２０の設定値をメモリ２９に予め記憶されて
いる高倍率モード用の値に設定することによって行う。
で高倍率モードへの切り替えを行う。高倍率モードで
は、２段の偏向器９ａ，９ｂを用い、対物レンズ１０を
強励磁で使用する。高倍率モードに移行すると、ステッ
プ１４に進んでＣ２レンズ条件の設定、軸調整、フォー
カス調整、明るさ・コントラストの調整を行う。明るさ
の調整は二次電子検出器２５の信号増幅器４１の設定値
をメモリ２９に予め記憶されている高倍率モード用の値
に設定することによって行い、コントラストの調整は信
号処理手段２０の設定値をメモリ２９に予め記憶されて
いる高倍率モード用の値に設定することによって行う。
【００３３】高倍率モードに切り替わると、ステップ１
５において高倍率での走査電子顕微鏡像を観察する。ま
た、ステップ１６において、高倍率でのＸ線分析を行
う。具体的には、試料の局所領域のＸ線スペクトル観
察、及び局所的Ｘ線マッピング像の観察を行う。
５において高倍率での走査電子顕微鏡像を観察する。ま
た、ステップ１６において、高倍率でのＸ線分析を行
う。具体的には、試料の局所領域のＸ線スペクトル観
察、及び局所的Ｘ線マッピング像の観察を行う。
【００３４】次に、ステップ１７に進み、第二低倍率モ
ードへ切り替える。第二低倍率モードでは、偏向器を１
段にして使用するとともに、対物レンズ１０を励磁電流
が一次電子線５の加速電圧の平方根に比例するように変
化させた弱励磁状態で使用する。第二低倍率モードに移
行すると、ステップ１８に進んでＣ２レンズ条件の設
定、軸調整、フォーカス調整、明るさ・コントラストの
調整を行う。明るさの調整は二次電子検出器２５の信号
増幅器４１の設定値をメモリ３０に予め記憶されている
第二低倍率モード用の値に設定することによって行い、
コントラストの調整は信号処理手段２０の設定値をメモ
リ３０に予め記憶されている第二低倍率モード用の値に
設定することによって行う。
ードへ切り替える。第二低倍率モードでは、偏向器を１
段にして使用するとともに、対物レンズ１０を励磁電流
が一次電子線５の加速電圧の平方根に比例するように変
化させた弱励磁状態で使用する。第二低倍率モードに移
行すると、ステップ１８に進んでＣ２レンズ条件の設
定、軸調整、フォーカス調整、明るさ・コントラストの
調整を行う。明るさの調整は二次電子検出器２５の信号
増幅器４１の設定値をメモリ３０に予め記憶されている
第二低倍率モード用の値に設定することによって行い、
コントラストの調整は信号処理手段２０の設定値をメモ
リ３０に予め記憶されている第二低倍率モード用の値に
設定することによって行う。
【００３５】次にステップ１９に進み、低倍率でのＸ線
分析、すなわち試料の全体的Ｘ線マッピング像を観察す
る。この第二低倍率モードでは、試料から発生された反
射電子が弱励磁された対物レンズ１０のレンズ磁界によ
ってそらされてＸ線検出器３３に入射しないため、従来
のようにＸ線検出器が故障したり、検出信号にノイズが
入ることなく低倍率における元素マッピング像を観察す
ることができる。
分析、すなわち試料の全体的Ｘ線マッピング像を観察す
る。この第二低倍率モードでは、試料から発生された反
射電子が弱励磁された対物レンズ１０のレンズ磁界によ
ってそらされてＸ線検出器３３に入射しないため、従来
のようにＸ線検出器が故障したり、検出信号にノイズが
入ることなく低倍率における元素マッピング像を観察す
ることができる。
【００３６】ところで、倍率モードの切り替えによって
対物レンズ１０の励磁を変化させると、対物レンズによ
って一次電子線の走査方向に回転作用を受け、像が回転
してしまう。図６は、対物レンズ励磁電流と像回転との
関係を表す図である。本発明では、対物レンズの励磁に
連動して対物レンズによる像回転をキャンセルするよう
走査方向を制御して、一次電子線走査方向と試料ステー
ジのＸ方向とを対応させる。
対物レンズ１０の励磁を変化させると、対物レンズによ
って一次電子線の走査方向に回転作用を受け、像が回転
してしまう。図６は、対物レンズ励磁電流と像回転との
関係を表す図である。本発明では、対物レンズの励磁に
連動して対物レンズによる像回転をキャンセルするよう
走査方向を制御して、一次電子線走査方向と試料ステー
ジのＸ方向とを対応させる。
【００３７】第二低倍率モードは励磁ＩＮ／√Ｖ（Ｉ：
励磁電流、Ｎ：コイル巻数、Ｖ：加速電圧）を一定にし
た条件で使用するので、対物レンズ磁場内で一次電子線
の軌道は変化せず、像の回転は生じない。高倍率モード
も励磁ＩＮ／√Ｖを一定とする条件で使用すれば像回転
は生じないが、励磁を一定としない条件で使用すると対
物レンズ電流値等を変化させたとき像回転が生じる。ま
た、第一低倍率モードは対物レンズの励磁電流を一定に
する条件で使用するため、一次電子線の加速電圧を変え
ると像回転が生じる。従って、励磁ＩＮ／√Ｖを一定と
しない観察モードにおいては、偏向コイル９ａ，９ｂの
Ｘ偏向コイルとＹ偏向コイルに流す偏向電流比を調整す
ることで一次電子線の走査方向を像回転をキャンセルで
きる方向とし、試料上での一次電子線の走査方向を常に
試料ステージのＸ方向に一致させる。
励磁電流、Ｎ：コイル巻数、Ｖ：加速電圧）を一定にし
た条件で使用するので、対物レンズ磁場内で一次電子線
の軌道は変化せず、像の回転は生じない。高倍率モード
も励磁ＩＮ／√Ｖを一定とする条件で使用すれば像回転
は生じないが、励磁を一定としない条件で使用すると対
物レンズ電流値等を変化させたとき像回転が生じる。ま
た、第一低倍率モードは対物レンズの励磁電流を一定に
する条件で使用するため、一次電子線の加速電圧を変え
ると像回転が生じる。従って、励磁ＩＮ／√Ｖを一定と
しない観察モードにおいては、偏向コイル９ａ，９ｂの
Ｘ偏向コイルとＹ偏向コイルに流す偏向電流比を調整す
ることで一次電子線の走査方向を像回転をキャンセルで
きる方向とし、試料上での一次電子線の走査方向を常に
試料ステージのＸ方向に一致させる。
【００３８】
【発明の効果】本発明によると、試料像（二次電子像）
の観察用とＸ線分析用にそれぞれに適した複数の低倍率
モードを設定することで、効率のよい低倍率観察が可能
となる。特に、これまで困難であったＸ線分析時におけ
る低倍率モードの使用が可能となり、広い視野でのＸ線
マッピング像を得ることができる。
の観察用とＸ線分析用にそれぞれに適した複数の低倍率
モードを設定することで、効率のよい低倍率観察が可能
となる。特に、これまで困難であったＸ線分析時におけ
る低倍率モードの使用が可能となり、広い視野でのＸ線
マッピング像を得ることができる。
【図１】本発明による走査電子顕微鏡の一例を示す概略
図。
図。
【図２】低倍率モードにおける対物レンズ励磁電流と二
次電子検出効率／明るさ領域との関係図。
次電子検出効率／明るさ領域との関係図。
【図３】対物レンズ磁場の有無と反射電子の軌道を示す
説明図。
説明図。
【図４】反射電子がＸ線検出面に入射した時にＸ線検出
器で検出されるＸ線スペクトルの説明図。
器で検出されるＸ線スペクトルの説明図。
【図５】Ｘ線分析手順の一例を示すフローチャート。
【図６】対物レンズ励磁の変化によって起こる像回転を
説明する図。
説明する図。
１…電子源、２…陰極、３…第一陽極、４…第二陽極、
５…一次電子線、６…Ｃ１レンズ、７…対物レンズ絞
り、８…Ｃ２レンズ、９…偏向コイル、１０…対物レン
ズ、１１…高圧制御電源、１２…ビームアライメントコ
イル制御電源、１３…Ｃ１レンズ制御電源、１４…非点
補正コイル制御電源、１５…Ｃ２レンズ制御電源、１６
…走査電源、１８…対物レンズ制御電源、１９…ＣＰ
Ｕ、２０…信号処理手段、２１…ＣＲＴ、２２…ビーム
アライメントコイル、２３…非点補正コイル、２４…二
次電子、２５…二次電子検出器、２６…試料、２７…直
交電磁界発生器、２８…画像メモリ、２９…高倍率モー
ド専用の記憶領域、３０…低倍率モード専用の記憶領
域、３１…焦点位置、３２…Ｘ線、３３…Ｘ線検出器、
３５…反射電子、４１，４２…信号増幅器
５…一次電子線、６…Ｃ１レンズ、７…対物レンズ絞
り、８…Ｃ２レンズ、９…偏向コイル、１０…対物レン
ズ、１１…高圧制御電源、１２…ビームアライメントコ
イル制御電源、１３…Ｃ１レンズ制御電源、１４…非点
補正コイル制御電源、１５…Ｃ２レンズ制御電源、１６
…走査電源、１８…対物レンズ制御電源、１９…ＣＰ
Ｕ、２０…信号処理手段、２１…ＣＲＴ、２２…ビーム
アライメントコイル、２３…非点補正コイル、２４…二
次電子、２５…二次電子検出器、２６…試料、２７…直
交電磁界発生器、２８…画像メモリ、２９…高倍率モー
ド専用の記憶領域、３０…低倍率モード専用の記憶領
域、３１…焦点位置、３２…Ｘ線、３３…Ｘ線検出器、
３５…反射電子、４１，４２…信号増幅器
Claims (13)
- 【請求項１】 電子源と、前記電子源から放出された一
次電子線を集束する第一の集束レンズと、前記第一の集
束レンズで集束された一次電子線の不要領域を除去する
対物レンズ絞りと、前記対物レンズ絞りを通過した一次
電子線を集束する第二の集束レンズと、前記第二の集束
レンズで集束された一次電子線を試料に集束するための
対物レンズと、一次電子線を試料上に走査する偏向手段
と、電子線照射によって試料から放出された二次電子を
検出する二次電子検出器と、試料から放出されたＸ線を
検出するＸ線検出器とを備える走査電子顕微鏡におい
て、 走査像の倍率が予め設定された値より大きいときは前記
対物レンズで一次電子線を試料上にフォーカスする（高
倍率モード）とともに走査像の倍率が予め設定された値
より小さいときは前記第二の集束レンズで一次電子線を
試料上にフォーカスする（低倍率モード）機能を有し、
前記低倍率モードのとき、前記対物レンズの励磁電流を
一次電子線の加速電圧によらず一定値とする第一低倍率
モードと、励磁電流を一次電子線の加速電圧の関数とし
て変化させる第二低倍率モードとが選択可能であること
を特徴とする走査電子顕微鏡。 - 【請求項２】 請求項１記載の走査電子顕微鏡におい
て、試料は前記対物レンズのレンズ磁界中に配置される
ことを特徴とする走査電子顕微鏡。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の走査電子顕微鏡に
おいて、前記第一低倍率モードは前記対物レンズの励磁
電流を０又は弱励磁に設定することを特徴とする走査電
子顕微鏡。 - 【請求項４】 請求項１又は２記載の走査電子顕微鏡に
おいて、前記第一低倍率モードは前記対物レンズの励磁
電流を二次電子の検出効率が低下しない最小の対物レン
ズ励磁電流、又は観察倍率に対して最大視野が得られる
対物レンズ励磁電流に設定することを特徴とする走査電
子顕微鏡。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項記載の走査
電子顕微鏡において、前記第二低倍率モードにおける対
物レンズの励磁電流を一次電子線の加速電圧の平方根に
比例するように設定することを特徴とする走査電子顕微
鏡。 - 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか１項記載の走査
電子顕微鏡において、前記第一低倍率モードと第二低倍
率モードを観察倍率の設定値に連動して自動的に切り替
えることを特徴とする走査電子顕微鏡。 - 【請求項７】 請求項１〜６のいずれか１項記載の走査
電子顕微鏡において、試料像の明るさ及びコントラスト
の設定値を、高倍率モード、第一低倍率モード、第二低
倍率モードでそれぞれ独立に記憶する記憶手段を有し、
倍率モードの切り替えに連動して各倍率モードの明るさ
及びコントラスト設定値を前記記憶手段に記憶された値
に自動的に設定することを特徴とする走査電子顕微鏡。 - 【請求項８】 請求項１〜７のいずれか１項記載の走査
電子顕微鏡において、前記偏向手段は一次電子線の走査
方向を制御する機能を有し、高倍率モード、第一低倍率
モード、第二低倍率モードの切り替えに連動して走査方
向を制御することを特徴とする走査電子顕微鏡。 - 【請求項９】 請求項８記載の走査電子顕微鏡におい
て、前記偏向手段は試料上での一次電子線の走査方向が
試料ステージのＸ方向とほぼ一致するよう制御すること
を特徴とする走査電子顕微鏡。 - 【請求項１０】 請求項１〜９のいずれか１項記載の走
査電子顕微鏡を用いた試料観察方法において、前記第一
低倍率モードにおける対物レンズ励磁電流設定値を通常
は弱励磁とし、試料の走査像を記録するときは０に切り
替えることを特徴とする試料観察方法。 - 【請求項１１】 請求項１〜９のいずれか１項記載の走
査電子顕微鏡を用いた試料観察方法において、前記第二
低倍率モードで試料のＸ線マッピング像を観察すること
を特徴とする試料観察方法。 - 【請求項１２】 電子源と、前記電子源から放出された
一次電子線を集束する第一の集束レンズと、前記第一の
集束レンズで集束された一次電子線の不要領域を除去す
る対物レンズ絞りと、前記対物レンズ絞りを通過した一
次電子線を集束する第二の集束レンズと、試料の位置に
磁界を発生することができ前記第二の集束レンズで集束
された一次電子線を試料に集束するための対物レンズ
と、一次電子線を試料上に走査する電子線偏向手段と、
電子線照射によって試料から発生されたＸ線を検出する
Ｘ線検出器とを備え、試料のＸ線マッピング像を得るこ
とのできる走査電子顕微鏡において、 走査像の倍率が予め設定された値よりも大きいときは前
記対物レンズで一次電子線を試料上にフォーカスして走
査し、走査像の倍率が予め設定された値よりも小さいと
きは、前記第二の集束レンズで一次電子線を試料上にフ
ォーカスして走査するとともに前記対物レンズの励磁電
流を弱励磁として試料からの反射電子が前記Ｘ線検出器
に入射するのを防止することを特徴とする走査電子顕微
鏡。 - 【請求項１３】 請求項１２記載の走査電子顕微鏡にお
いて、前記走査像の倍率が予め設定された値よりも小さ
いとき前記対物レンズの励磁電流を一次電子線の加速電
圧の平方根に比例させて変化させることを特徴とする走
査電子顕微鏡。
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|---|---|---|---|
| JP26412999A JP3688160B2 (ja) | 1999-09-17 | 1999-09-17 | 走査電子顕微鏡 |
| US09/656,836 US6555816B1 (en) | 1999-09-17 | 2000-09-07 | Scanning electron microscope and sample observation method using the same |
| US10/406,455 US6740877B2 (en) | 1999-09-17 | 2003-04-04 | Scanning electron microscope and sample observation method using the same |
| US10/815,817 US6855931B2 (en) | 1999-09-17 | 2004-04-02 | Scanning electron microscope and sample observation method using the same |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26412999A JP3688160B2 (ja) | 1999-09-17 | 1999-09-17 | 走査電子顕微鏡 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001084942A true JP2001084942A (ja) | 2001-03-30 |
| JP3688160B2 JP3688160B2 (ja) | 2005-08-24 |
Family
ID=17398878
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26412999A Expired - Lifetime JP3688160B2 (ja) | 1999-09-17 | 1999-09-17 | 走査電子顕微鏡 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (3) | US6555816B1 (ja) |
| JP (1) | JP3688160B2 (ja) |
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2003
- 2003-04-04 US US10/406,455 patent/US6740877B2/en not_active Expired - Lifetime
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2004
- 2004-04-02 US US10/815,817 patent/US6855931B2/en not_active Expired - Lifetime
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