JP2550959B2 - 電子線照射装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 イ．産業上の利用分野 本発明は、電子線マイクロアナライザ（EPMA）等試料
面を電子ビームによって励起させ、励起された試料から
放出される放射線によって試料を分析する装置や電子ビ
ームで試料面を露光など加工を行う装置に関し、特に同
装置における試料面へ照射ビーム強度を安定化及び変動
に対する補正を行う手段に関する。

ロ．従来の技術 EPMA等の分析において、照射ビームによって励起され
た試料から放出されるＸ線強度等分析に用いられる信号
と、試料面への照射ビーム強度とは比例関係にある。従
って、分析精度を上げるためには、この試料面への照射
ビーム強度を一定値に保つか或は変動量を知って測定デ
ータの補正をする必要がある。試料面の組成を色分け表
示するような場合、測定に非常に長時間を要するので、
その間には色々な要因で電子ビーム強度が変動するの
で、この補正の必要性が高い。この照射ビーム強度の測
定は従来から次の２通りの方法で行われている。その１
つはビームが照射された試料の吸収電流を測定する方法
で他の１つはファラデーカップ等で一次ビームを直接測
定する方法である。前者は常時測定が可能であるが、試
料の組成によって測定値が変化する欠点があり、後者は
ビーム強度測定時に試料への照射及び光学観察や光信号
の検出が出来なくなり、間欠的な測定しかできないばか
りかファラデーカップを測定位置に設定したり除去した
りするための無駄ない時間を要する欠点がある。

ハ．発明が解決しようとする問題点 本発明は、上記に示したような問題点を解消し、測定
以外の不必要な時間をなくし照射ビームのビーム強度を
測定することを可能にし、その測定データを基に照射電
子ビーム強度が一定になるように制御して、測定精度及
び測定能率を向上させるようにすることを目的とする。

ニ．問題点解決のための手段 試料電子ビーム等の荷電粒子線で励起させ、励起され
た試料から放出される放射線を用いて試料分析等を行う
装置において、電子ビームを光軸上に電子ビームを周期
的に遮断する機構と、同遮断機構から吸収電流を検出す
る手段と、検出された吸収電流によりビーム強度を制御
する手段を設けた。

ホ．作用 照射ビームを周期的に遮断する機構を設け、遮断した
電子ビームによって電子ビームを周期的に遮断する手段
（以下スリッターと略称する）には電流（吸収電流）が
発生する。そのスリッターに発生する吸収電流は照射ビ
ーム強度に比例するから、このスリッターに発生する吸
収電流を測定し、その測定値によって試料面への照射ビ
ーム強度を制御しようとするのが、本発明の主旨であ
る。

具体的には上記スリッターを対物絞りと対物レンズと
の間の光軸上に配置し、遮断した照射ビームによってス
リッターに発生する吸収電流を測定する手段を設け、同
手段によって検出される吸収電流が減少すれば、収束レ
ンズの収束力を減少させ、検出される吸収電流が増加す
れば、収束レンズの収束力を増加させるように、収束レ
ンズのコイル電流を調整する制御装置を設け、試料面へ
の照射ビーム強度が一定になるように制御する。また、
収束レンズの収束力を変化させれば、照射ビームの焦点
がずれるので、そのずれを修正させるために、対物レン
ズのコイル電流を修正して、ビームの焦点が試料表面に
結ぶように制御する制御装置を設ける。このように試料
面への照射ビーム強度を制御すれば、スリッターによっ
て遮断される照射ビームが、測定に与える影響は少ない
から、測定を中断しないでも、試料面への照射ビーム強
度を一定に制御することができ連続分析が可能になる。
また、ビーム電流測定のための準備時間はゼロにでき
る。

ヘ．実施例 第１図に本発明の一実施例を示す。第１図において、
Ｓは試料、Ｂは電子ビームで電子銃１により発射され
る。電子銃１から発射された電子ビームＢは収束レンズ
2,対物レンズ３により制御されて試料Ｓに照射される。
電子ビームＢは試料Ｓに照射される過程で、収束絞り４
や対物絞り５によって、電子線の散乱防止及び球面収差
の軽減が計れるように照射ビーム径が制限されている。
６は電気を導電させない絶縁板で、内包した軸受を介し
てスリット円板７に垂直に固定された電極軸12を回転可
能し保持し、電極軸12を保持している端の反対側にスリ
ット円板７を回転させるモーター11を取付ける。このス
リット円板と軸受とかモータ11等スリット円板を回転さ
せる機構とによって前述スリッター即ち電子を周期的に
遮断する手段を構成している。スリット円板７は第２図
に示すように中心に垂直に固定された電極軸12が設けら
れており、同一円周上に円孔状（第２図Ａ）又は細溝状
（第２図Ｂ）のスリット7Aを数個設け、そのスリット7A
は照射ビームの光軸上に配置されている。８はモーター
11の軸に設けられた歯車、９は電極軸12に設けられた歯
車、10は歯車８と歯車９を連結するタイミングベルト、
モーター11は絶縁板６に固定されており、歯車8,タイミ
ングベルト10,歯車９を介してスリット円板７を回転さ
せる。13はレンズコントローラで電極軸12から入力され
る検出信号（スリット円板７に照射される照射ビームに
よって、スリット円板７に発生する吸収電流）に応じて
収束レンズ２対物レンズ３のコイル電流を制御する。14
は試料ステージで試料ＳをＸ−Ｙ−Ｚ方向に移動させ
る。

以上の構成において、照射ビームの調整動作を説明す
る。照射ビームとして電子銃１より電子ビームＢが照射
される。この電子ビームＢは収束絞り４でビーム径が絞
られた後、収束レンズ２で収束させられる。収束レンズ
２で収束させられたビームは対物絞り３でビーム径を絞
られた後、スリット円板７のスリット7Aを透過し、スリ
ット7Aを透過した照射ビームは対物レンズ５で収束さ
れ、試料Ｓ上に焦点を結ぶ。

電子銃１から放射される電子ビームＢの強度が弱くな
ると、スリット円板７で発生する吸収電流が減少する。
この吸収電流は電極軸12からレンズコントローラ13で測
定され、この吸収電流の減少に応じて、収束レンズ２の
コイル電流を減少させて収束レンズ２の収束力を減少さ
せる。収束レンズ２の収束力が減少されれば対物絞り５
を通過するビーム量が増加し、スリット円板７に照射す
るビーム量が増加し、電極軸12で検出される吸収電流が
増加する。吸収電流が所定の値になれば、収束レンズ２
のコイル電流を減少を停止させ、対物レンズ５のコイル
電流をビームの焦点が試料表面に結ぶように制御する。
電子ビームＢの強度が強くなった場合は、上記と逆な動
作を行う。

このように試料面への照射ビーム強度を制御すれば、
試料面に照射されるビームが周期的に遮断されてはいる
が、試料面への照射ハ一定周期で行われており、検出信
号を周期信号として入手できるから、測定精度に影響を
与えることはなく、従って、測定を中止しないでも、試
料面への照射ビーム強度を一定に制御することができ
る。

上記実施例では、電子ビームの照射・遮断の制御を円
板に電子ビームを透過させるスリット孔を設けたスリッ
ト円板にて行っているが、スリット円板の代わりに、第
３図に示すような片持ち板を回転させることによって
も、同様の効果を得ることができる。また、第３図の実
施例においては試料への照射時間の割合をサンプリング
時間に対して大きくとる場合には、特に有効である。

なお、上記実施例においては、電子ビーム強度の制御
手段として収束レンズの収束力を用いているが、電子銃
１から発射する電子線電流強度自身を制御することによ
っても、同様な効果が得られるのは当然である。

ト．効果 上述したように、本発明はスリット円板の吸収電流に
基づいて、照射ビーム強度を制御することにより、試料
に照射するビーム強度は絶えず一定となり、測定精度が
向上する。また照射ビームがチョッピングされているの
で、分析用検出信号が交流化されており、信号処理回路
の動作の安定性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図はスリット
円板の斜視図、第３図はスリット円板の変形実施例の斜
視図である。 Ｓ……試料,B……電子ビーム,1……電子銃,2……収束レ
ンズ,3……対物レンズ,4……収束絞り,5……対物絞り,6
……絶縁板,7……スリット円板,8……歯車,9……歯車,1
0……タイミングベルト,11……モーター,12……電極軸,
13……レンズコントローラ,14……試料ステージ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】試料を電子ビーム等の荷電粒子線で励起さ
   せ、励起された試料から放出される放射線を用いて試料
   分析等を行う装置において、電子ビームの光軸上に電子
   ビームを周期的に遮断する手段と、同遮断手段から吸収
   電流を検出する手段と、検出された吸収電流により試料
   面への照射ビーム強度を制御する手段を設けたことを特
   徴とする電子線照射装置。