JP2661908B2 - エネルギー選択可視化装置 - Google Patents
エネルギー選択可視化装置Info
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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
- H01J37/05—Electron or ion-optical arrangements for separating electrons or ions according to their energy or mass
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、エネルギーアナライザと、粒子検出装置
と、前記エネルギーアナライザの両端に配置された２つ
の互いに同期制御しうるビーム偏向器を有するビーム偏
向装置であって、このビーム偏向装置はこれらビーム偏
向器を二次元的に動作させる像視野拡大装置を具えてい
る当該ビーム偏向装置と、入射絞り及び出射絞りとが設
けられ、被検体から生じる帯電粒子ビームにより被検体
のエネルギーを選択的に可視化するエネルギー選択可視
化装置に関するものである。 この種類の装置は特公昭39−16008号公報に記載され
ており既知である。 一般に、電子ビームにより照射された被検体のエネル
ギーを選択的に可視化する上述した装置は、結像用のレ
ンズの後に順次に配置された第１のライン偏向器と、入
射スリットおよび出射スリットを有するエネルギーアナ
ライザと、円柱レンズと、第２のライン偏向器とを具え
ている。 被検体を可視化する為には、入射スリットである絞り
によりラインを選択し、このスリットを通過する像の部
分のエネルギー或いは速度のスペクトルを形成する。ま
た出射スリットである絞りによりこのスペクトルから比
較的狭いエネルギー帯を選択し、これから円柱レンズを
用いて像を形成する。入射スリットを横方向に交差する
ように被検体の像を移動させ、これと相関的に出射スリ
ットの後ろの部分スペクトルを変移させることにより、
選択した各エネルギー帯に帯し被検体の像全体を可視化
せしめる。この種類のエネルギー選択では、エネルギー
アナライザ（エネルギーフィルタ）の分解能がこのアナ
ライザ内に形成すべき中間像の寸法に依存する。高分解
能を得る為には、像視野を比較的小さくする必要があ
り、さもなければ過度に大きな光学誤差が生じてしま
う。最終的な可視化の為に、このような中間像を検出装
置の入射平面上に可視化する場合には、この最終可視化
の寸法と最終像における分解能との間に正比例関係が生
じる。従って、高分解能に対して狭いスリットを用いる
と、小さな中間像のみしか許容しえないか或いはアナラ
イザ（フィルタ）誤差を広範囲に補正する必要がある。
このようなことはある程度しか行なうことができない。
高分解能を必要とする場合には、像視野全体の分析に比
較的多くの時間を必要とする。分析速度を高める為に、
まず最初に後段拡大により小さな可視化像から多きな像
を形成する場合には、インターフェレンスフィールド
（inteference field）が、目的とする効果が達成され
ないような妨害をしばしば呈する。これらの種々の問題
の為に、小さな像視野のエネルギー選択可視化を行なう
のに制限が課せられる。 ビーム偏向装置を有するエネルギーアナライザを設
け、このビーム偏向装置にはその両端に２つの互いに同
期制御しうるビーム偏向器を設け、このビーム偏向装置
には更にこれらビーム偏向器を二次元的に動作させる像
視野拡大装置を設け、更に入射絞り及び出射絞りを設け
ることにより上述した問題を無くすようにすることは、
前記特公昭39−16008号公報に開示されており、既知で
ある。 このような装置においては、例えばエネルギーアナラ
イザの前方の入射絞り（スリット）を横切る２方向でス
ペクトル分析用の像を移動させ、この移動と同期した偏
向により像を再び検出装置上に幾何学的に正しく投射す
ることにより、スペクトル分析用の像が部分ビームに分
割される。 分析すべき被検体に対する像は、例えば被検体を電磁
放射或いは微粒子放射で照射することにより被検体の表
面から帯電粒子、通常は電子を放出させることにより形
成しうる。このような像はプレパラートを電子或いはイ
オンビームにより照射することにより形成することもで
き、この場合前述したように、ビームの個々の粒子とプ
レパラートとの間の相互作用に差があると、これらの差
がプレパラートの後方で粒子の速度差となる。 本発明の目的は、被検体の像か或いは像の選択部分の
エネルギースペクトルを任意に得ることができ、その一
方の動作と他方の動作との切り換えを、装置を動作させ
る人が簡単に実行しうるようにした前述した種類のエネ
ルギー選択可視化装置を提供せんとするにある。 本発明は、エネルギーアナライザと、粒子検出装置
と、前記エネルギーアナライザの両端に配置された２つ
の互いに同期制御しうるビーム偏向器を有するビーム偏
向装置であって、このビーム偏向装置はこれらビーム偏
向器を二次元的に動作させる像視野拡大装置を具えてい
る当該ビーム偏向装置と、入射絞り及び出射絞りとが設
けられ、被検体から生じる帯電粒子ビームにより被検体
のエネルギーを選択的に可視化するエネルギー選択可視
化装置において、エネルギーアナライザの入射絞りが、
部分的なビームの選択を行なう二次元絞りとして設計さ
れ、前記粒子検出装置に対する結像光学系に２つ以上の
四重極レンズが設けられ、これら四重極レンズのうちの
少なくとも１つの四重極レンズがエネルギーアラナイザ
のスリット状出射絞りの前方に配置され、他の１つの四
重極レンズが前記出射絞りの後方に配置され、前記２つ
以上の四重極レンズのうちの前記少なくとも１つの四重
極レンズが、スペクトル分散方向で負のレンズ作用を有
するように附勢されるようになっており、且つエネルギ
ーアナライザ側から見てこのエネルギーアナライザの出
射絞りの前に接近して配置され、前記２つ以上の四重極
レンズのうち前記他の１つの四重極レンズが、スペクト
ル分散方向で正のレンズ作用を有するように附勢される
ようになっており、且つエネルギーアナライザ側から見
てこのエネルギーアナライザの出射絞りの後ろに接近し
て配置されていることを特徴とする。 スペクトル或いは像を検出装置の入射面上に投射する
場合、四重極レンズを用いるのが好ましい。エネルギー
アナライザ（フィルタ）の後方に配置すべきこのような
四重極レンズは、このエネルギーアナライザから見て出
射スリットの面の前方に配置しうる。四重極レンズを出
射スリットの面の後方に接近して配置した場合、このレ
ンズをある所定の附勢状態にした際に拡大したスペクト
ルを検出装置上に照射しうる。この場合、分散方向にお
けるレンズ作用を大きな負とする。この場合、レンズの
附勢力を変えることによりスペクトルの拡大率が変化す
る。四重極レンズの強度は正方向におけるよりも負方向
において著しく大きくしうる為、このように単一の光学
素子でスペクトルの著しい拡大を達成しうる。四重極レ
ンズを分散方向で弱い正のレンズ作用が得られるように
附勢することにより、プレパラート面の拡大中間像を検
出装置の入射面上で可視化せしめることができる。この
可視化は、レンズ作用が正である為に、分散方向では鮮
鋭となり、一方分散方向に対し交差する方向では全ビー
ムの寸法が比較的小さく、従って、この方向に対し焦点
深度が大きくなり、従って比較的鮮鋭な可視化が達成さ
れる。このようにして形成された像の拡大率は変えるこ
とができない。その理由は、この拡大率を変えると、鮮
鋭度が失われる為である。しかし電子顕微鏡自体によっ
ては像の寸法を変えることができる。 出射スリットの後方に１つ以上の追加の四重極レンズ
を設けることにより、融通性を高めることができる。四
重極レンズを出射スリットの後方に接近して配置した場
合には、必要とする像の形成は、分散方向での正のレン
ズ作用を維持して焦点距離が変化するように、四重極レ
ンズの附勢力を変えることにより達成しうる。この附勢
力を弱くすると、像のフィルタ作用が達成され、この附
勢力を強めると、寸法を変えうるスペクトルの可視化が
達成される。しかし、四重極レンズの強度を制御するこ
とによりスペクトルの拡大が制限される。 エネルギーアナライザの後方に配置され、被検体像全
体の他の可視化を達成するビーム操作装置を以って四重
極レンズ素子の一部を構成することができる。 図面につき本発明を説明する。 第１図は本発明によるエネルギー選択可視化装置を線
図的に示しており、この第１図において１は電子顕微鏡
を示し、この電子顕微鏡１は、排気すべき外匣２内に陰
極３と、陽極４と、集光系６と、ビーム偏向系８と、対
物レンズ10とを有している。エネルギー選択可視化装置
内に設けるプレパラート12の像は通常最終レンズ11によ
り出射スクリーン14上に形成される。この場合、陰極に
よって放出せしめられプレパラートを通過した後互いに
異なるエネルギーの電子を含む電子ビーム15（電子ビー
ムがプレパラートを通過する前に完全に単色性であって
もプレパラートを通過した電子ビームは互いに異なるエ
ネルギーの電子を含む）によって出射スクリーン14上に
プレパラートの透過像13が形成される。エネルギーの相
違は、電子ビームの個々の電子とプレパラートとの相互
作用の程度の相違の為に生じる。取り外し自在の出射ス
クリーン14の下方には、エネルギー選択結像の為のエネ
ルギー選択フィルタ16が結合されている。この場合、こ
のフィルタは二重集束用の湾曲フィルタとする。二重集
束作用は例えば、傾斜させた磁気片或いは円錐状の又は
傘状の磁極片を用いることにより、或いはフィルタの入
射平面又は出射平面又はこれらの双方を電子ビームお主
線の方向に対して傾斜させることにより得られることが
できる。この種類の二重集束フィルタの一例は、文献オ
プティク（Optik）71,No.1,1985年、第11〜14頁、特に
第12頁に記載されている。フィルタの実例は本発明にと
って重要でない。フィルタ16には像視野を制限する入射
絞り18が設けられており、この入射絞りはプレパラート
12の像が最終レンズ11により形成される面に対し光学的
に接近させて設けられている。従って、実際には電子源
の縮小像であるクロスオーバーの縮小像がこのフィルタ
により出射スリット20の側に形成される。プレパラート
の中間像はフィルタのアクロマティック面と一致するこ
のフィルタの面22内に形成される。この場合、エネルギ
ーの分解能はこの面22の位置でのビームの横方向寸法に
よって殆ど決定され、この寸法は絞り18によって決定さ
れる。この面22におけるアクロマティック像は出射スリ
ット20に接近している四重極レンズ30および32によりテ
レビジョン撮像管28の入射ターゲット26上で可視化され
る。このように、検出すべき像の直径と、フィルタのエ
ネルギー分解能との間に関係が生ぜしめられる。エネル
ギー分解能を高める為に幅狭のエネルギー選択用のスリ
ット20を用いる場合には、これに応じて小さくなった像
視野しか許容しえなくなる。像視野を大きくする必要が
ある場合には、これにより生じる誤差に対しフィルタを
補正する必要があり、この補正は前述したようにある程
度までしか可能でない。大きな全体の像を分析する為に
は、最終レンズ11の後方にｘ−ｙ偏向装置25を設け、フ
ィルタの後方にｘ−ｙ偏向装置27を設ける。これら双方
の偏向装置を同期して附勢することにより、部分像毎に
順次ではあるが被検体の全体をターゲット上に結像する
ことができる。例えば50×50画素の部分像が水平方向お
よび垂直方向にそれぞれ10ステップで生じる場合、100
個の部分像より成る１画素全体が250,000個の画素で分
析される。走査は局部的に生じるインターフェレンスフ
ィールドと同期して、従って例えば20ミリ秒のライン繰
り返し周期の周波数、或いはその整数倍と同期して行な
い、像の繰り返し周波数が0.2秒の整数倍の周期で生じ
るようにするのが有利である。フレームのフリッカが生
じるのを防止する為には結像に際し飛び越し走査を用い
るかどうかに関して考慮しうる。 図中、出射スリット20の前後に四重極レンズが設けら
れている。しかし、出射スリット20の前方の１個の四重
極レンズ30のみを用いることもできる。この四重極レン
ズ30によれば、スペクトルが分散方向に強い負のレンズ
の作用を伴って幅広スリット20を経てターゲット26上に
拡大照射される。レンズの強度を変えると、スペクトル
の広がり、従ってこの場合ライン相互間の間隔が変化す
る。四重極レンズの負のレンズ作用は比較的強くしうる
為、これにより拡大範囲を大きくしうる。分散の一方向
で逆の附勢、すなわち正の附勢を行なって、比較的弱い
レンズ作用を生ぜしめると、四重極レンズ30の為にアク
ロマティック像は像面22からターゲット26上に鮮鋭に可
視化される。この分散方向に対し交差する方向でのビー
ムの横断面積は小さい為、双方向で鮮鋭な可視化を達成
しうる。四重極レンズによる像の寸法は変えることがで
きない。その理由は、像の寸法を変えると、像の鮮鋭度
が悪くなる為である。しかし、システム中により早い段
階で像寸方の変化がある場合には、上述した四重極レン
ズを設けたり、場合によっては他の四重極レンズを設け
ることができる。四重極レンズには、レンズ強度を変え
ても像の回転が生ぜず、四重極レンズは殆どスペースを
とらず、軽量であり、比較的わずかな附勢でも強いレン
ズ作用を有するという利点を具えている。 出射スリット20の後方に四重極レンズ32を設けると、
レンズ強度を単一モード内で変えることにより前述した
あらゆる可視化を達成しうる。分散方向に弱い正の附勢
を行なうと、フィルタを通過した像がターゲット26上に
形成され、一方、同一方向により強い附勢を行なうと、
ターゲット上のスペクトルの像の寸法が変化しうる。 装置全体を制御する為に、中央制御ユニット34を設
け、これに像位置合わせ装置24およびハードコピー装置
36をそれぞれ接続した。また像再生の為にモニタ38をも
設けた。 部分像の順次の結像中にプレパラートが過負荷状態と
なるのを防止する為に、像の形成が行なわれているプレ
パラートの部分のみを瞬時的に照射するのが有利であ
る。前述した10×10ステップの走査の場合、プレパラー
トの約100分の１の部分のみがそれぞれ照射され、従っ
てプレパラートの全負荷が100分の１に減少される。こ
の走査の為には、プレパラートに対する照射システムに
ビーム走査システム40を用いることができる。このビー
ム走査システムによれば、横断面を適応的としうるビー
ムが前述したステップの順序に応じてプレパラート上を
移動する。この走査はエネルギー選択或いは可視化の為
のビーム走査と同期して行なう。電子源としてマトリッ
クス半導体電子放出器を具える電子ビーム装置では、プ
レパラートを走査するのに個々の電子放出器或いはこれ
ら電子放出器の群の同期化された活性化制御を用いるこ
とができる。
と、前記エネルギーアナライザの両端に配置された２つ
の互いに同期制御しうるビーム偏向器を有するビーム偏
向装置であって、このビーム偏向装置はこれらビーム偏
向器を二次元的に動作させる像視野拡大装置を具えてい
る当該ビーム偏向装置と、入射絞り及び出射絞りとが設
けられ、被検体から生じる帯電粒子ビームにより被検体
のエネルギーを選択的に可視化するエネルギー選択可視
化装置に関するものである。 この種類の装置は特公昭39−16008号公報に記載され
ており既知である。 一般に、電子ビームにより照射された被検体のエネル
ギーを選択的に可視化する上述した装置は、結像用のレ
ンズの後に順次に配置された第１のライン偏向器と、入
射スリットおよび出射スリットを有するエネルギーアナ
ライザと、円柱レンズと、第２のライン偏向器とを具え
ている。 被検体を可視化する為には、入射スリットである絞り
によりラインを選択し、このスリットを通過する像の部
分のエネルギー或いは速度のスペクトルを形成する。ま
た出射スリットである絞りによりこのスペクトルから比
較的狭いエネルギー帯を選択し、これから円柱レンズを
用いて像を形成する。入射スリットを横方向に交差する
ように被検体の像を移動させ、これと相関的に出射スリ
ットの後ろの部分スペクトルを変移させることにより、
選択した各エネルギー帯に帯し被検体の像全体を可視化
せしめる。この種類のエネルギー選択では、エネルギー
アナライザ（エネルギーフィルタ）の分解能がこのアナ
ライザ内に形成すべき中間像の寸法に依存する。高分解
能を得る為には、像視野を比較的小さくする必要があ
り、さもなければ過度に大きな光学誤差が生じてしま
う。最終的な可視化の為に、このような中間像を検出装
置の入射平面上に可視化する場合には、この最終可視化
の寸法と最終像における分解能との間に正比例関係が生
じる。従って、高分解能に対して狭いスリットを用いる
と、小さな中間像のみしか許容しえないか或いはアナラ
イザ（フィルタ）誤差を広範囲に補正する必要がある。
このようなことはある程度しか行なうことができない。
高分解能を必要とする場合には、像視野全体の分析に比
較的多くの時間を必要とする。分析速度を高める為に、
まず最初に後段拡大により小さな可視化像から多きな像
を形成する場合には、インターフェレンスフィールド
（inteference field）が、目的とする効果が達成され
ないような妨害をしばしば呈する。これらの種々の問題
の為に、小さな像視野のエネルギー選択可視化を行なう
のに制限が課せられる。 ビーム偏向装置を有するエネルギーアナライザを設
け、このビーム偏向装置にはその両端に２つの互いに同
期制御しうるビーム偏向器を設け、このビーム偏向装置
には更にこれらビーム偏向器を二次元的に動作させる像
視野拡大装置を設け、更に入射絞り及び出射絞りを設け
ることにより上述した問題を無くすようにすることは、
前記特公昭39−16008号公報に開示されており、既知で
ある。 このような装置においては、例えばエネルギーアナラ
イザの前方の入射絞り（スリット）を横切る２方向でス
ペクトル分析用の像を移動させ、この移動と同期した偏
向により像を再び検出装置上に幾何学的に正しく投射す
ることにより、スペクトル分析用の像が部分ビームに分
割される。 分析すべき被検体に対する像は、例えば被検体を電磁
放射或いは微粒子放射で照射することにより被検体の表
面から帯電粒子、通常は電子を放出させることにより形
成しうる。このような像はプレパラートを電子或いはイ
オンビームにより照射することにより形成することもで
き、この場合前述したように、ビームの個々の粒子とプ
レパラートとの間の相互作用に差があると、これらの差
がプレパラートの後方で粒子の速度差となる。 本発明の目的は、被検体の像か或いは像の選択部分の
エネルギースペクトルを任意に得ることができ、その一
方の動作と他方の動作との切り換えを、装置を動作させ
る人が簡単に実行しうるようにした前述した種類のエネ
ルギー選択可視化装置を提供せんとするにある。 本発明は、エネルギーアナライザと、粒子検出装置
と、前記エネルギーアナライザの両端に配置された２つ
の互いに同期制御しうるビーム偏向器を有するビーム偏
向装置であって、このビーム偏向装置はこれらビーム偏
向器を二次元的に動作させる像視野拡大装置を具えてい
る当該ビーム偏向装置と、入射絞り及び出射絞りとが設
けられ、被検体から生じる帯電粒子ビームにより被検体
のエネルギーを選択的に可視化するエネルギー選択可視
化装置において、エネルギーアナライザの入射絞りが、
部分的なビームの選択を行なう二次元絞りとして設計さ
れ、前記粒子検出装置に対する結像光学系に２つ以上の
四重極レンズが設けられ、これら四重極レンズのうちの
少なくとも１つの四重極レンズがエネルギーアラナイザ
のスリット状出射絞りの前方に配置され、他の１つの四
重極レンズが前記出射絞りの後方に配置され、前記２つ
以上の四重極レンズのうちの前記少なくとも１つの四重
極レンズが、スペクトル分散方向で負のレンズ作用を有
するように附勢されるようになっており、且つエネルギ
ーアナライザ側から見てこのエネルギーアナライザの出
射絞りの前に接近して配置され、前記２つ以上の四重極
レンズのうち前記他の１つの四重極レンズが、スペクト
ル分散方向で正のレンズ作用を有するように附勢される
ようになっており、且つエネルギーアナライザ側から見
てこのエネルギーアナライザの出射絞りの後ろに接近し
て配置されていることを特徴とする。 スペクトル或いは像を検出装置の入射面上に投射する
場合、四重極レンズを用いるのが好ましい。エネルギー
アナライザ（フィルタ）の後方に配置すべきこのような
四重極レンズは、このエネルギーアナライザから見て出
射スリットの面の前方に配置しうる。四重極レンズを出
射スリットの面の後方に接近して配置した場合、このレ
ンズをある所定の附勢状態にした際に拡大したスペクト
ルを検出装置上に照射しうる。この場合、分散方向にお
けるレンズ作用を大きな負とする。この場合、レンズの
附勢力を変えることによりスペクトルの拡大率が変化す
る。四重極レンズの強度は正方向におけるよりも負方向
において著しく大きくしうる為、このように単一の光学
素子でスペクトルの著しい拡大を達成しうる。四重極レ
ンズを分散方向で弱い正のレンズ作用が得られるように
附勢することにより、プレパラート面の拡大中間像を検
出装置の入射面上で可視化せしめることができる。この
可視化は、レンズ作用が正である為に、分散方向では鮮
鋭となり、一方分散方向に対し交差する方向では全ビー
ムの寸法が比較的小さく、従って、この方向に対し焦点
深度が大きくなり、従って比較的鮮鋭な可視化が達成さ
れる。このようにして形成された像の拡大率は変えるこ
とができない。その理由は、この拡大率を変えると、鮮
鋭度が失われる為である。しかし電子顕微鏡自体によっ
ては像の寸法を変えることができる。 出射スリットの後方に１つ以上の追加の四重極レンズ
を設けることにより、融通性を高めることができる。四
重極レンズを出射スリットの後方に接近して配置した場
合には、必要とする像の形成は、分散方向での正のレン
ズ作用を維持して焦点距離が変化するように、四重極レ
ンズの附勢力を変えることにより達成しうる。この附勢
力を弱くすると、像のフィルタ作用が達成され、この附
勢力を強めると、寸法を変えうるスペクトルの可視化が
達成される。しかし、四重極レンズの強度を制御するこ
とによりスペクトルの拡大が制限される。 エネルギーアナライザの後方に配置され、被検体像全
体の他の可視化を達成するビーム操作装置を以って四重
極レンズ素子の一部を構成することができる。 図面につき本発明を説明する。 第１図は本発明によるエネルギー選択可視化装置を線
図的に示しており、この第１図において１は電子顕微鏡
を示し、この電子顕微鏡１は、排気すべき外匣２内に陰
極３と、陽極４と、集光系６と、ビーム偏向系８と、対
物レンズ10とを有している。エネルギー選択可視化装置
内に設けるプレパラート12の像は通常最終レンズ11によ
り出射スクリーン14上に形成される。この場合、陰極に
よって放出せしめられプレパラートを通過した後互いに
異なるエネルギーの電子を含む電子ビーム15（電子ビー
ムがプレパラートを通過する前に完全に単色性であって
もプレパラートを通過した電子ビームは互いに異なるエ
ネルギーの電子を含む）によって出射スクリーン14上に
プレパラートの透過像13が形成される。エネルギーの相
違は、電子ビームの個々の電子とプレパラートとの相互
作用の程度の相違の為に生じる。取り外し自在の出射ス
クリーン14の下方には、エネルギー選択結像の為のエネ
ルギー選択フィルタ16が結合されている。この場合、こ
のフィルタは二重集束用の湾曲フィルタとする。二重集
束作用は例えば、傾斜させた磁気片或いは円錐状の又は
傘状の磁極片を用いることにより、或いはフィルタの入
射平面又は出射平面又はこれらの双方を電子ビームお主
線の方向に対して傾斜させることにより得られることが
できる。この種類の二重集束フィルタの一例は、文献オ
プティク（Optik）71,No.1,1985年、第11〜14頁、特に
第12頁に記載されている。フィルタの実例は本発明にと
って重要でない。フィルタ16には像視野を制限する入射
絞り18が設けられており、この入射絞りはプレパラート
12の像が最終レンズ11により形成される面に対し光学的
に接近させて設けられている。従って、実際には電子源
の縮小像であるクロスオーバーの縮小像がこのフィルタ
により出射スリット20の側に形成される。プレパラート
の中間像はフィルタのアクロマティック面と一致するこ
のフィルタの面22内に形成される。この場合、エネルギ
ーの分解能はこの面22の位置でのビームの横方向寸法に
よって殆ど決定され、この寸法は絞り18によって決定さ
れる。この面22におけるアクロマティック像は出射スリ
ット20に接近している四重極レンズ30および32によりテ
レビジョン撮像管28の入射ターゲット26上で可視化され
る。このように、検出すべき像の直径と、フィルタのエ
ネルギー分解能との間に関係が生ぜしめられる。エネル
ギー分解能を高める為に幅狭のエネルギー選択用のスリ
ット20を用いる場合には、これに応じて小さくなった像
視野しか許容しえなくなる。像視野を大きくする必要が
ある場合には、これにより生じる誤差に対しフィルタを
補正する必要があり、この補正は前述したようにある程
度までしか可能でない。大きな全体の像を分析する為に
は、最終レンズ11の後方にｘ−ｙ偏向装置25を設け、フ
ィルタの後方にｘ−ｙ偏向装置27を設ける。これら双方
の偏向装置を同期して附勢することにより、部分像毎に
順次ではあるが被検体の全体をターゲット上に結像する
ことができる。例えば50×50画素の部分像が水平方向お
よび垂直方向にそれぞれ10ステップで生じる場合、100
個の部分像より成る１画素全体が250,000個の画素で分
析される。走査は局部的に生じるインターフェレンスフ
ィールドと同期して、従って例えば20ミリ秒のライン繰
り返し周期の周波数、或いはその整数倍と同期して行な
い、像の繰り返し周波数が0.2秒の整数倍の周期で生じ
るようにするのが有利である。フレームのフリッカが生
じるのを防止する為には結像に際し飛び越し走査を用い
るかどうかに関して考慮しうる。 図中、出射スリット20の前後に四重極レンズが設けら
れている。しかし、出射スリット20の前方の１個の四重
極レンズ30のみを用いることもできる。この四重極レン
ズ30によれば、スペクトルが分散方向に強い負のレンズ
の作用を伴って幅広スリット20を経てターゲット26上に
拡大照射される。レンズの強度を変えると、スペクトル
の広がり、従ってこの場合ライン相互間の間隔が変化す
る。四重極レンズの負のレンズ作用は比較的強くしうる
為、これにより拡大範囲を大きくしうる。分散の一方向
で逆の附勢、すなわち正の附勢を行なって、比較的弱い
レンズ作用を生ぜしめると、四重極レンズ30の為にアク
ロマティック像は像面22からターゲット26上に鮮鋭に可
視化される。この分散方向に対し交差する方向でのビー
ムの横断面積は小さい為、双方向で鮮鋭な可視化を達成
しうる。四重極レンズによる像の寸法は変えることがで
きない。その理由は、像の寸法を変えると、像の鮮鋭度
が悪くなる為である。しかし、システム中により早い段
階で像寸方の変化がある場合には、上述した四重極レン
ズを設けたり、場合によっては他の四重極レンズを設け
ることができる。四重極レンズには、レンズ強度を変え
ても像の回転が生ぜず、四重極レンズは殆どスペースを
とらず、軽量であり、比較的わずかな附勢でも強いレン
ズ作用を有するという利点を具えている。 出射スリット20の後方に四重極レンズ32を設けると、
レンズ強度を単一モード内で変えることにより前述した
あらゆる可視化を達成しうる。分散方向に弱い正の附勢
を行なうと、フィルタを通過した像がターゲット26上に
形成され、一方、同一方向により強い附勢を行なうと、
ターゲット上のスペクトルの像の寸法が変化しうる。 装置全体を制御する為に、中央制御ユニット34を設
け、これに像位置合わせ装置24およびハードコピー装置
36をそれぞれ接続した。また像再生の為にモニタ38をも
設けた。 部分像の順次の結像中にプレパラートが過負荷状態と
なるのを防止する為に、像の形成が行なわれているプレ
パラートの部分のみを瞬時的に照射するのが有利であ
る。前述した10×10ステップの走査の場合、プレパラー
トの約100分の１の部分のみがそれぞれ照射され、従っ
てプレパラートの全負荷が100分の１に減少される。こ
の走査の為には、プレパラートに対する照射システムに
ビーム走査システム40を用いることができる。このビー
ム走査システムによれば、横断面を適応的としうるビー
ムが前述したステップの順序に応じてプレパラート上を
移動する。この走査はエネルギー選択或いは可視化の為
のビーム走査と同期して行なう。電子源としてマトリッ
クス半導体電子放出器を具える電子ビーム装置では、プ
レパラートを走査するのに個々の電子放出器或いはこれ
ら電子放出器の群の同期化された活性化制御を用いるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明によるエネルギー選択可視化装置の一
例を示す線図である。 １……電子顕微鏡、２……外匣 ３……陰極、４……陽極 ６……集光系、８……ビーム偏向系 10……対物レンズ、11……最終レンズ 12……プレパラート、13……12の透過像 14……出射スクリーン、16……エネルギー選択フィルタ 18……入射絞り、20……出射スリット 24……像位置合わせ装置、25,27……ｘ−ｙ偏向系 26……入射ターゲット、28……テレビジョン撮像管 30,32……四重極レンズ、34……中央制御装置 36……ハードコピー装置、38……モニタ 40……ビーム走査システム
例を示す線図である。 １……電子顕微鏡、２……外匣 ３……陰極、４……陽極 ６……集光系、８……ビーム偏向系 10……対物レンズ、11……最終レンズ 12……プレパラート、13……12の透過像 14……出射スクリーン、16……エネルギー選択フィルタ 18……入射絞り、20……出射スリット 24……像位置合わせ装置、25,27……ｘ−ｙ偏向系 26……入射ターゲット、28……テレビジョン撮像管 30,32……四重極レンズ、34……中央制御装置 36……ハードコピー装置、38……モニタ 40……ビーム走査システム
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭60−138833（ＪＰ，Ａ)
特開 昭49−27281（ＪＰ，Ａ)
特開 昭50−137787（ＪＰ，Ａ)
特公 昭39−16008（ＪＰ，Ｂ１)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．エネルギーアナライザ（16）と、 粒子検出装置（28）と、 前記エネルギーアナライザの両端に配置された２つの互
いに同期制御しうるビーム偏向器（25,27）を有するビ
ーム偏向装置であって、このビーム偏向装置はこれらビ
ーム偏向器（25,27）を二次元的に動作させる像視野拡
大装置を具えている当該ビーム偏向装置と、 入射絞り（18）及び出射絞り（20）と が設けられ、被検体から生じる帯電粒子ビームにより被
検体のエネルギーを選択的に可視化するエネルギー選択
可視化装置において、 エネルギーアナライザ（16）の入射絞り（18）が、部分
的なビームの選択を行なう二次元絞りとして設計され、 前記粒子検出装置に対する結像光学系に２つ以上の四重
極レンズ（30,32）が設けられ、これら四重極レンズの
うちの少なくとも１つの四重極レンズ（30）がエネルギ
ーアラナイザのスリット状出射絞り（20）の前方に配置
され、他の１つの四重極レンズ（32）が前記出射絞りの
後方に配置され、 前記２つ以上の四重極レンズのうちの前記少なくとも１
つの四重極レンズ（30）が、スペクトル分散方向で負の
レンズ作用を有するように附勢されるようになってお
り、且つエネルギーアナライザ側から見てこのエネルギ
ーアナライザの出射絞り（20）の前に接近して配置さ
れ、 前記２つ以上の四重極レンズのうち前記他の１つの四重
極レンズ（32）が、スペクトル分散方向で正のレンズ作
用を有するように附勢されるようになっており、且つエ
ネルギーアナライザ側から見てこのエネルギーアナライ
ザの出射絞りの後ろに接近して配置されている ことを特徴とするエネルギー選択可視化装置。 ２．特許請求の範囲第１項に記載のエネルギー選択可視
化装置において、前記の帯電粒子ビームは電磁放射ビー
ムにより被検体から得るようになっていることを特徴と
するエネルギー選択可視化装置。 ３．特許請求の範囲第１項に記載のエネルギー選択可視
化装置において、前記の帯電粒子ビームはほぼ単色の電
子ビームで被検体を照射することにより形成されるよう
になっていることを特徴とするエネルギー選択可視化装
置。 ４．特許請求の範囲第１〜３項のいずれか一項に記載の
エネルギー選択可視化装置において、エネルギー選択可
視化装置を照射する装置には、入射絞りに適合したプレ
パラートの一部を順次に選択的に照射する装置が設けら
れていることを特徴とするエネルギー選択可視化装置。 ５．特許請求の範囲第１〜４項のいずれか一項に記載の
エネルギー選択可視化装置において、前記の粒子検出装
置は、被検体可視化およびスペクトル可視化の双方の結
像の為の光学系が設けられていることを特徴とするエネ
ルギー選択可視化装置。 ６．特許請求の範囲第１〜５項のいずれか一項に記載の
エネルギー選択可視化装置において、前記の粒子検出装
置には、テレビジョン撮像管を具えるテレビジョン系列
が設けられていることを特徴とするエネルギー選択可視
化装置。 ７．特許請求の範囲第１〜３項のいずれか一項に記載の
エネルギー選択可視化装置において、スペクトル分析用
の前記の粒子検出装置にはフィルムカメラが設けられて
いることを特徴とするエネルギー選択可視化装置。 ８．特許請求の範囲第１〜６項のいずれか一項に記載の
エネルギー選択可視化装置において、前記の粒子検出装
置には、検出すべき粒子に対するターゲットとして作用
する半導体検出素子装置が設けられていることを特徴と
するエネルギー選択可視化装置。 ９．特許請求の範囲第５〜８項のいずれか一項に記載の
エネルギー選択可視化装置において、四重極レンズがレ
ンズとビーム偏向素子との一体物として設けられている
ことを特徴とするエネルギー選択可視化装置。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| NL8600685 | 1986-03-18 | ||
| NL8600685A NL8600685A (nl) | 1986-03-18 | 1986-03-18 | Apparaat voor energie selectieve afbeelding. |
Publications (2)
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|---|---|
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| JP2661908B2 true JP2661908B2 (ja) | 1997-10-08 |
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ID=19847731
Family Applications (1)
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| EP (1) | EP0241060B1 (ja) |
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| DE (1) | DE3772084D1 (ja) |
| NL (1) | NL8600685A (ja) |
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| EP3065160B1 (en) * | 2015-11-02 | 2017-12-20 | FEI Company | Post column filter with enhanced energy range |
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| JPS5535667B2 (ja) * | 1972-06-30 | 1980-09-16 | ||
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| JPS5815732B2 (ja) * | 1974-04-22 | 1983-03-28 | 株式会社日立製作所 | シツリヨウブンセキソウチ |
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| NL7610171A (nl) * | 1976-09-14 | 1978-03-16 | Philips Nv | Energieanalyserende elektronenmikroskoop. |
| JPS5442195A (en) * | 1977-09-09 | 1979-04-03 | Shimadzu Corp | Sample analyzing apparatus by charged particle beams |
| JPS5673468A (en) * | 1979-11-21 | 1981-06-18 | Toshiba Corp | Mos type semiconductor device |
| US4399360A (en) * | 1980-08-08 | 1983-08-16 | University Patents, Inc. | Transmission electron microscope employing sequential pixel acquistion for display |
| JPS60138833A (ja) * | 1983-12-26 | 1985-07-23 | Jeol Ltd | 質量分析装置 |
-
1986
- 1986-03-18 NL NL8600685A patent/NL8600685A/nl not_active Application Discontinuation
-
1987
- 1987-03-05 EP EP87200401A patent/EP0241060B1/en not_active Expired
- 1987-03-05 DE DE8787200401T patent/DE3772084D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1987-03-17 US US07/026,716 patent/US4789780A/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-03-18 JP JP62061389A patent/JP2661908B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| EP0241060B1 (en) | 1991-08-14 |
| JPS62229749A (ja) | 1987-10-08 |
| DE3772084D1 (de) | 1991-09-19 |
| EP0241060A1 (en) | 1987-10-14 |
| NL8600685A (nl) | 1987-10-16 |
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