JP2886168B2 - 電子線装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電子顕微鏡等において、高倍率域だけで
なく、低倍率域においても、高解像度で、しかも歪の少
ない像を得ることができる電子線装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の走査電子顕微鏡等においては、第５図に示すよ
うに、電子銃１から放射された電子線は、アノード２を
通過し、第１集束レンズ３、第２集束レンズ４で集束さ
れ、走査コイル５で走査され、対物レンズ６で試料上に
点の像を結ぶように集束されて試料７を照射する。そし
て高分解能を得るためにワーキングディスタンスを短く
し、試料を対物レンズに近づけて観察するようにしてい
る。ここで顕微鏡の倍率を上げて高倍率で観察するとき
は、電子線による走査範囲を狭くして走査し、また倍率
を下げて低倍率で観察しようとするときには、試料表面
の走査範囲を広げて走査することになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで顕微鏡を低倍率にするときには、試料表面に
おける走査範囲を広くすることになるが、ワーキングデ
ィスタンスが短い場合には、走査範囲の周縁部では、電
子線の偏向角度が光軸に対してかなり大きくなり、観察
画像の歪が大きくなるという欠点がある。そこで第５図
に示すように試料を載置する位置を図のL₁からL₂に移動
させ、走査範囲が大きくなっても、偏向角度が大きくな
らないようにし、画像の歪を小さくする方法もあるが、
高倍率から低倍率に相互に切換を行うとき、試料を上下
に移動させなければならず、上下に移動させるには手間
がかかって、実用的でなかった。

また第６図は対物レンズ６の励磁を切った状態を示
し、第５図と同一部材は同一符号を以って示すが、対物
レンズ６がないため、試料７への電子線の集束を、第２
集束レンズ４によって行うようにし、電子線の偏向角度
を小さくできるようにしたものである。このようにすれ
ば歪の小さい像は得られるものの、集束レンズの最後と
なる第２集束レンズ４と、試料７との間の距離が長くな
り、球面収差や色収差が非常に大きくなってしまい、解
像度の良い低倍率像は得られないという問題があった。

この発明は、このような従来の課題に着目してなされ
たもので、簡単に高倍率と低倍率とを切換えることがで
き、しかも画像の歪を小さくすることができる、電子線
装置を提供することをその目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記の課題を解決するための手段として、
その構成を、電子線発生源と、該発生源からの電子線を
集束する集束レンズと、前記電子線を試料上に集束する
対物レンズと、前記電子線を試料上で走査する偏向手段
とを備えた電子線装置において、前記集束レンズ及び対
物レンズの間に、試料上に電子線を集束させる補助レン
ズを設け、該補助レンズの使用時に対物レンズを弱励磁
又は零とし、補助レンズの励磁を変えて焦点合せを行う
こととした。

また本発明は、その構成を、電子線発生源と、該発生
源からの電子線を集束する集束レンズと、前記電子線を
試料上に集束する対物レンズと、前記電子線を試料上で
走査する偏向手段とを備えた電子線装置において、前記
集束レンズ及び対物レンズの間に、試料上に電子線を集
束させる補助レンズを設け、該補助レンズの使用時に対
物レンズを弱励磁の状態で、対物レンズの励磁を変えて
焦点合せを行うこととした。

〔作用〕 次に本発明の作用を説明する。この電子線装置を高倍
率で使用するときには、本来の電子線発生源と、該発生
源からの電子線を集束する集束レンズと、前記電子線を
試料上に集束する対物レンズと、前記電子線を試料上で
走査する偏向手段とを用いる。この電子線装置を低倍率
で使用するときには、前記対物レンズを、新たに設けた
補助レンズに切換えることにより、対物レンズと試料と
の間の距離がかなり長くなって倍率が小さくなるが、光
軸に対する電子線の偏向角度があまり大きくならないの
で、画像の歪が大きくなることはない。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の構成図で、走査電子顕微鏡を示す。
上から順に電子銃11、アノード12、第１集束レンズ13、
第２集束レンズ14、走査コイル15、対物レンズ16があ
り、これらによって試料17上に、電子銃11からの電子線
を集束させる。ここで第２集束レンズ14と、対物レンズ
16との間の、走査コイル15の下方の部分に、試料17上に
電子線を集束させる補助レンズ20（破線で示す）を設け
る。

この走査電子顕微鏡によって高倍率の観測を行うとき
は、第１図に示すように補助レンズ20はオフの状態（破
線でオフの状態を示す）とし、第１第２集束レンズ13、
14と、対物レンズ16によって試料17に電子線を照射す
る。対物レンズ16と試料17の間の距離が短いため、解像
度の良い像が得られるし、対物レンズ16と試料17の間の
距離が短くても、高倍率の観測であるため、電子線が試
料17上を走査する範囲は小さいので、観測画像に歪が出
ることはない。

低倍率の観測を行うときは、第２図に示すように、対
物レンズ16の励磁をオフとするか極めて弱くして（その
状態を破線で示す）、補助レンズ20（実線で示す）によ
って電子線を試料17上に集束し、走査コイル15で試料17
上を走査する。この場合の補助レンズ20と試料17との距
離は、第６図における第２集束レンズ４と試料７との距
離よりもかなり短いので、補助レンズ20の球面収差や色
収差は小さくなり、解像度が良くなるが、対物レンズ16
を使用する高倍率の場合より、補助レンズ20と試料17と
の距離はかなり長くなって、電子線の偏向角度が小さく
なるので、歪の少ない像が得られる。

第３図、第４図は対物レンズ16に補助レンズ20を装着
した、実際に近い状態を示す実施例である。第３図に示
す対物レンズ16の磁極18には、対物レンズ励磁コイル19
が巻かれており、磁極18は上部磁極18a下部磁極18bとが
あり、磁極18の上側に、補助レンズ20の磁極21と補助レ
ンズ励磁コイル22を装着している。第４図に示す対物レ
ンズ16の磁極23には、対物レンズ励磁コイル24が巻かれ
ており、磁極23は上部磁極23a下部磁極23bとがあり、磁
極23の内側に、補助レンズ20の磁極25と補助レンズ励磁
コイル26を装着している。上記の実施例では、対物レン
ズ16の磁極の一部を共用して、補助レンズ20を構成した
が、単独で補助レンズ20を構成することもできる。

なお補助レンズ20を作動させるときに、対物レンズ16
を完全にオフとしてしまわず、単独で使用する状態より
弱励磁とし、補助レンズ20の励磁を変えて、それによっ
て焦点合せを行うようにしてもよい。また補助レンズ20
を通常の磁界強度の状態で載置し、対物レンズ16を単独
で使用する状態より弱励磁とし、さらにその励磁を変え
て焦点合せを行うようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、走査電子顕
微鏡等において、高倍率、低倍率両者の場合に共に解像
度が良く、歪が少ない画像を得ることができる。しかも
倍率の切換には、対物レンズと補助レンズだけについ
て、その励磁を変えるのみでよく、試料の位置を移動さ
せるという面倒な操作を行う必要もない。さらに第１、
第２集束レンズの励磁を変える必要がないので、切換の
ための操作が、著しく簡単となるという効果をも有する
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例で、高倍率観測の場合の構成
図、第２図は第１図で倍率を低倍率としたもの、第３
図、第４図は対物レンズに補助レンズを装着した、実際
に近い状態を示した断面図、第５図は従来の走査電子顕
微鏡の電子光学系で試料を上下する場合の構成図、第６
図は従来の走査電子顕微鏡の電子光学系で第２集束レン
ズを対物レンズとした場合の構成図である。 11……電子銃（電子線発生源） 13……第１集束レンズ（集束レンズ） 14……第２集束レンズ（集束レンズ） 15……走査コイル 16……対物レンズ 17……試料 20……補助レンズ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子線発生源と、該発生源からの電子線を
   集束する集束レンズと、前記電子線を試料上に集束する
   対物レンズと、前記電子線を試料上で走査する偏向手段
   とを備えた電子線装置において、 前記集束レンズ及び対物レンズの間に、試料上に電子線
   を集束させる補助レンズを設け、 該補助レンズの使用時に対物レンズを弱励磁又は零と
   し、補助レンズの励磁を変えて焦点合せを行うことを特
   徴とする電子線装置。
2. 【請求項２】電子線発生源と、該発生源からの電子線を
   集束する集束レンズと、前記電子線を試料上に集束する
   対物レンズと、前記電子線を試料上で走査する偏向手段
   とを備えた電子線装置において、 前記集束レンズ及び対物レンズの間に、試料上に電子線
   を集束させる補助レンズを設け、 該補助レンズの使用時に対物レンズを弱励磁の状態で、
   対物レンズの励磁を変えて焦点合せを行うことを特徴と
   する電子線装置。