JP5237836B2

JP5237836B2 - 電子線装置及び電子線装置の動作方法

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Publication number: JP5237836B2
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Inventors: 篤山田
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Description

本発明は、セミインレンズ型の対物レンズを備える走査電子顕微鏡の構成を有した電子線装置に関する。

図１に、セミインレンズ型の対物レンズを備える走査電子顕微鏡の概略構成を示す。電子銃（電子線源）１から試料６に向けて放出された電子線１１は、集束レンズ２による励磁によって、対物絞り５の開口を通過するように集束される。

ここで、電子銃１から放出された電子線１１は、垂直方向に沿って下方に向かう軌道をとり、対物絞り５の開口を通過した電子線１１が試料６に到達する。

このとき、集束レンズ２による励磁状態によって、対物絞り５の開口を通過する電子線１１の電流量が制御される。この結果、試料６に到達する電子線１１の電流量を調整することができる。

対物絞り５の開口を通過した電子線１１は、対物レンズ４による励磁によって、試料６上に集束される。このようにして集束された電子線１１は、試料６上でフォーカスを結び、電子プローブを形成する。

このとき、高分解能を得るために、開き角制御レンズ３による励磁によって、電子線１１による試料６上での電子プローブの開き角が最適になるように制御される。

この状態で、図示しない偏向コイル（偏向器）による偏向作用によって、電子線１からなる電子プローブが試料６上を走査する。これにより、集束された電子線１（電子プローブ）が、試料６上を走査しながら照射する。

このようにして電子線１１が照射された試料６からは、二次電子１４が発生する。この二次電子１４は、電子検出器１２により検出される。電子検出器１２は、検出した二次電子１４に基づく検出信号を出力する。この検出信号は、増幅された後にＡ／Ｄ変換器１３によりＡ／Ｄ変換されて制御部７に送られる。

制御部７は、このＡ／Ｄ変換後の検出信号と偏向コイルを駆動するための走査信号とに基づいて、試料画像としての走査像データを形成する。このようにして形成された走査像データは、操作部８を構成する表示装置１０に送られる。

表示装置１０は、ＬＣＤやＣＲＴ等からなり、当該走査像データに基づく画像を表示する。これにより、試料画像である走査像が表示される。

また、操作部８には、手動操作装置９が具備されている。この手動操作装置９は、ポインティングデバイス（マウス等）、キー入力装置（キーボード等）、及び回転入力装置（ロータリエンコーダ等）を備えている。

ここで、上述した電子銃１、集束レンズ２、開き角制御レンズ３、及び対物レンズ４は、それぞれ対応する各駆動回路１ａ〜４ａにより駆動される。これら各駆動回路１ａ〜４ａには、それぞれ対応するＤ／Ａ変換器１ｂ〜４ｂが接続されている。

これら各Ｄ／Ａ変換器１ｂ〜４ｂは、制御部７により制御される。この結果、駆動回路１ａ〜４ａは、それそれ対応するＤ／Ａ変換器１ｂ〜４ｂを介して、制御部１５により制御される。

また、上述した偏向コイルも、図示しない駆動回路によって駆動される。この偏向コイルを駆動する駆動回路も、Ｄ／Ａ変換器（図示せず）を介して、制御部１５から供給される走査信号に基づいて制御される。

対物レンズ４は、セミインレンズ型のレンズとなっている。セミインレンズ型の対物レンズ４では、励磁される磁場（磁界）を試料６上まで漏らすことにより、レンズ主面位置を試料に近づけることができる構成となっている。そして、駆動回路４ａから対物レンズ４に供給される駆動電流に応じて、試料６上まで漏れる磁場の強さが調整されることとなる。

このような構成により、対物レンズ４のレンズ主面の位置を試料６に近づけることによって、電子線１１の収差を小さくし、試料６上での電子プローブのプローブ径を小さくすることができる。これにより、試料６の観察時における分解能を向上させることができる。

ここで、本装置には、後述するＥＢＳＰ検出器及び検出信号解析ユニットが備えられているが、図１には図示されていない。

なお、このようなセミインレンズ型の対物レンズを備えた走査電子顕微鏡において、対物レンズのレンズ主面の位置が移動しても、電子線の偏向支点の位置が常に対物レンズの主面位置を通るように構成されたものもある（特許文献１参照）。

特開２０００−１５６１９２号公報

図１に示したようなセミインレンズ型の対物レンズを備えた走査電子顕微鏡からなる電子線装置を用いて、試料６の結晶方位解析をＥＢＳＤ（electron backscatter diffraction：後方散乱電子回折）方式で行うことがある。

この場合、図２に示すように、試料６を水平方向に対して７０°傾斜させ、上方から電子線１１を試料６に照射させる。このときも、上述と同様に、電子線１１は垂直方向に沿って下方に向かう軌道をとっており、試料６上の解析対象箇所で集束されている。

このようにして電子線１１が照射された試料６上の解析対象箇所では、後方散乱電子回折が起こる。この後方散乱電子回折によって発生する後方散乱電子２１によるＥＢＳＰ（electron backscatter diffraction pattern:後方散乱電子回折パターン）を、ＥＢＳＰ検出器２２により検出する。

ＥＢＳＰ検出器２２には、蛍光スクリーン２２ａが試料６と対向する位置に設けられている。この蛍光スクリーン２２ａに後方散乱電子回折パターンが投影され、ＥＢＳＰ検出器２２内部に配置された撮像素子により撮像される。

このようにして検出された後方散乱電子回折パターンに基づく検出信号は、ＥＢＳＰ検出器２２から、検出信号解析ユニット２３に送られる。

検出信号解析ユニット２３では、当該パターンの指数付けを行い、試料６上で電子線１１が照射された解析対象箇所（照射点）での結晶方位が測定される。

このようにして測定された結晶方位の情報は、制御部７に送られる。制御部７は、当該偽情報を表す画像データを形成する。当該画像データは表示装置１０に送られる。表示装置１０は、当該画像データに基づく画像の表示を行う。

ここで、対物レンズ４がセミインレンズ型のレンズである場合、対物レンズ４が形成する磁場の中に試料６が存在することとなるため、後方散乱電子回折パターンを形成する後方散乱電子２１の軌道が、この磁場の影響を受けることとなる。よって、対物レンズ４が形成する磁場が強いと、蛍光スクリーン２２ａに形成される後方散乱電子回折パターンに不要な歪が生じることになる。このような場合には、正確な結晶パターンを得ることが困難となる。

従って、ＥＢＳＤ方式による結晶方位観察を行うときには、セミインレンズ型の対物レンズ４により形成される試料６上の磁場を弱くしておき、当該磁場による後方散乱電子への影響を低減させることが考えられる。

この場合には、駆動回路４ａから対物レンズ４に供給される駆動電流を小さくして、対物レンズ４の励磁を弱くするという手法をとることが考えられる。

しかしながら、当該駆動電流を小さくした状態において、オペレータが手動操作装置９を手動操作して、当該駆動電流の調整を行い、電子線１１の焦点位置（フォーカス位置）の微調整を行う場合、Ｄ／Ａ変換器４ｂにおける所定のビット数によるフォーカスステップは変化しないので、フォーカスステップが相対的に荒くなり、焦点合わせが困難となる。

よって、従来のシステムでは、セミインレンズ型の対物レンズを用いたＥＢＳＤ方式による結晶方位観察は困難であった。

なお、ＥＢＳＤ方式による結晶方位観察を行う場合に、当該対物レンズの励磁を停止すれば、この対物レンズによる磁場が無くなり、歪の無い結晶パターンを得ることもできる。しかしながら、この場合では、試料上での電子線のプローブ径が大きくなり、試料上でのマッピングを行う場合に、マッピングの分解能が低下することとなる。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、セミインレンズ型の対物レンズを用いたＥＢＳＤ方式による試料の結晶方位観察を良好に行うことのできる電子線装置及び電子線装置の動作方法を提供することを目的とする。

本発明に基づく第１の電子線装置は、電子線源と、電子線源から放出された電子線を試料上で集束させて照射するためのセミインレンズ型の対物レンズと、集束された電子線を試料上で走査するための偏向器と、これら電子線源、対物レンズ、及び偏向器をそれぞれ個別に駆動するための各駆動手段と、試料上での電子線の走査に応じて試料の走査像を取得するための信号検出手段と、試料への電子線の照射に応じて後方散乱電子回折パターン（ＥＢＳＰ）を取得するためのＥＢＳＰ検出手段と、対物レンズを駆動する駆動回路中の増幅器の増幅率を切り換えるための増幅率切換手段と、これら各駆動手段、検出手段、及び切換手段の動作を制御するための制御部と、対物レンズを駆動する駆動回路へ供給される信号を手動にて微調整可能とする手動調整部とを備えた電子線装置であって、制御部は、後方散乱電子回折パターンの取得時における当該増幅器の増幅率が、試料の走査像の取得時における当該増幅器の増幅率に対して小さくなるように増幅率切換手段を制御することを特徴とする。

本発明に基づく第２の電子線装置は、電子線源と、電子線源から放出された電子線を試料上で集束させて照射するためのセミインレンズ型の対物レンズと、集束された電子線の焦点位置を微調整するための空芯コイルと、集束された電子線を試料上で走査するための偏向器と、これら電子線源、対物レンズ、空芯コイル、及び偏向器をそれぞれ個別に駆動するための各駆動手段と、試料上での電子線の走査に応じて試料の走査像を取得するための信号検出手段と、試料への電子線の照射に応じて後方散乱電子回折パターン（ＥＢＳＰ）を取得するためのＥＢＳＰ検出手段と、空芯コイルを駆動する駆動回路中の増幅器の増幅率を切り換えるための増幅率切換手段と、これら各駆動手段、検出手段、及び切換手段の動作を制御するための制御部と、空芯コイルを駆動する駆動回路へ供給される信号を手動にて微調整可能とする手動調整部とを備えた電子線装置であって、制御部は、後方散乱電子回折パターンの取得時における当該増幅器の増幅率が、試料の走査像の取得時における当該増幅器の増幅率に対して小さくなるように増幅率切換手段を制御することを特徴とする。

また、本発明に基づく第１の電子線装置の動作方法は、電子線源と、電子線源から放出された電子線を試料上で集束させて照射するためのセミインレンズ型の対物レンズと、集束された電子線を試料上で走査するための偏向器と、これら電子線源、対物レンズ、及び偏向器をそれぞれ個別に駆動するための各駆動手段と、試料上での電子線の走査に応じて試料の走査像を取得するための信号検出手段と、試料への電子線の照射に応じて後方散乱電子回折パターン（ＥＢＳＰ）を取得するためのＥＢＳＰ検出手段と、対物レンズを駆動する駆動回路中の増幅器の増幅率を切り換えるための増幅率切換手段と、これら各駆動手段、検出手段、及び切換手段の動作を制御するための制御部と、対物レンズを駆動する駆動回路へ供給される信号を手動にて微調整可能とする手動調整部とを備えた電子線装置の動作方法であって、制御部は、後方散乱電子回折パターンの取得時における当該増幅器の増幅率が、試料の走査像の取得時における当該増幅器の増幅率に対して小さくなるように増幅率切換手段を制御することを特徴とする。

本発明に基づく第２の電子線装置の動作方法は、電子線源と、電子線源から放出された電子線を試料上で集束させて照射するためのセミインレンズ型の対物レンズと、集束された電子線の焦点位置を微調整するための空芯コイルと、集束された電子線を試料上で走査するための偏向器と、これら電子線源、対物レンズ、空芯コイル、及び偏向器をそれぞれ個別に駆動するための各駆動手段と、試料上での電子線の走査に応じて試料の走査像を取得するための信号検出手段と、試料への電子線の照射に応じて後方散乱電子回折パターン（ＥＢＳＰ）を取得するためのＥＢＳＰ検出手段と、空芯コイルを駆動する駆動回路中の増幅器の増幅率を切り換えるための増幅率切換手段と、これら各駆動手段、検出手段、及び切換手段の動作を制御するための制御部と、空芯コイルを駆動する駆動回路へ供給される信号を手動にて微調整可能とする手動調整部とを備えた電子線装置の動作方法であって、制御部は、後方散乱電子回折パターンの取得時における当該増幅器の増幅率が、試料の走査像の取得時における当該増幅器の増幅率に対して小さくなるように増幅率切換手段を制御することを特徴とする。

本発明における第１の電子線装置及び電子線装置の動作方法では、セミインレンズ型の対物レンズを駆動する駆動回路における増幅器の増幅率について、後方散乱電子回折パターンの取得時における当該増幅率が、試料の走査像の取得時における当該増幅率に対して小さくなるように制御部が増幅率切換手段を制御する。

従って、オペレータが手動調整部を操作して、対物レンズを駆動する駆動回路へ供給される信号を微調整して電子線の焦点位置の微調整を行うときに、後方散乱電子回折パターンの取得時においては、当該駆動回路における増幅器の増幅率が小さく設定されているので、当該増幅率に伴ってフォーカスステップが細かくなり、焦点位置の細かい調整が可能となる。

これにより、後方散乱電子回折パターンの取得時における試料上での電子線の焦点合わせを適切に行うことができ、セミインレンズ型の対物レンズを用いたＥＢＳＤ方式による結晶方位観察を良好に行うことができる。

また、本発明における第２の電子線装置及び電子線装置の動作方法では、空芯コイルを駆動する駆動回路における増幅器の増幅率について、後方散乱電子回折パターンの取得時における増幅器の増幅率が、試料の走査像の取得時における当該増幅器の増幅率に対して小さくなるように制御部が増幅率切換手段を制御する。

従って、オペレータが手動調整部を操作して、空芯コイルを駆動する駆動回路へ供給される信号を微調整して電子線の焦点位置の微調整を行うときに、後方散乱電子回折パターンの取得時においては、当該駆動回路における増幅器の増幅率が小さく設定されているので、当該増幅率に伴ってフォーカスステップが細かくなり、焦点位置の細かい調整が可能となる。

これによっても、後方散乱電子回折パターンの取得時における試料上での電子線の焦点合わせを適切に行うことができ、セミインレンズ型の対物レンズを用いたＥＢＳＤ方式による結晶方位観察を良好に行うことができる。

試料の走査像を取得するときの装置構成を示す図である。後方散乱電子回折パターンを取得するときの従来技術における装置構成を示す図である。後方散乱電子回折パターンを取得するときの第１の実施形態における装置構成を示す図である。ゲイン切換器を含む回路構成を示す図である。後方散乱電子回折パターンを取得するときの第２の実施形態における装置構成を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

まず、試料の走査像を取得する際での装置構成は、図１と同様である。すなわち、電子銃（電子線源）１から試料６に向けて放出された電子線１１は、集束レンズ２による励磁によって、対物絞り５の開口を通過するように集束される。電子線１１は、垂直方向に沿って下方に向かう軌道をとり、対物絞り５の開口を通過した電子線１１が試料６に到達する。

ここで、集束レンズ２による励磁状態によって、対物絞り５の開口を通過する電子線１１の電流量は制御される。この結果、試料６に到達する電子線１１の電流量を調整することができる。

そして、高分解能を得るために、開き角制御レンズ３による励磁によって、電子線１１による試料６上での電子プローブの開き角が最適になるように制御される。このとき、対物レンズ４の励磁状態と、開き角制御レンズ３の励磁状態とは連動するように制御される。

また、操作部８には、手動操作装置９が具備されている。この手動操作装置９は、ポインティングデバイス（マウス等）、キー入力装置（キーボード等）、及び回動入力装置（ロータリエンコーダ等）を備えている。

電子銃１、集束レンズ２、開き角制御レンズ３、及び対物レンズ４は、それぞれ対応する各駆動回路１ａ〜４ａにより駆動される。これら各駆動回路１ａ〜４ａには、それぞれ対応するＤ／Ａ変換器１ｂ〜４ｂが接続されている。

また、偏向コイルも、図示しない駆動回路によって駆動される。この偏向コイルを駆動する駆動回路も、Ｄ／Ａ変換器（図示せず）を介して、制御部１５から供給される走査信号に基づいて制御される。

対物レンズ４は、セミインレンズ型のレンズとなっている。セミインレンズ型の対物レンズ４では、励磁される磁場（磁界）が試料６上まで漏れるような構成となっている。駆動回路４ａから供給される駆動電流に応じて、試料６上まで漏れる磁場の強さが調整される。

なお、本実施の形態では、駆動回路４ａ内にある増幅器の増幅率を切り換えるためのゲイン切換器（後述参照）を備えているが、図１には図示していない。また、本装置には、後述するＥＢＳＰ検出器及び検出信号解析ユニットも備えられているが、図１には図示されていない。

次に、ＥＢＳＤ方式により試料６の結晶方位解析を行う際での装置構成を図３に示す。

図３において、対物レンズ４の駆動を行う駆動回路４ａには、ゲイン切換器（増幅率切換手段）３１が接続されている。ゲイン切換器３１は、制御部７により制御される。

制御部７は、ゲイン切換器３１を制御することにより、駆動回路４ａに備えられている増幅器の増幅率を切り換えることができる。

図４に、ゲイン切換器３１を含む回路構成を示す。

同図において、Ｄ／Ａ変換器４ｂの出力は駆動回路４ａに接続されており、駆動回路４ａの出力は、対物レンズ４を構成する励磁用コイル４ｃの一端に接続されている。

Ｄ／Ａ変換器４ｂからの出力は、駆動回路４ａ内において、抵抗Ｒ１１を介して増幅器（アンプ）４１に供給される。増幅器４１の出力は、対物レンズ４の励磁コイル４ｃの一端に供給される。励磁コイル４ｃの他端は分岐されており、分岐された一方の配線は抵抗Ｒ１２を介してアースに接続されている。

そして、励磁コイル４ｃの他端において分岐された他方の配線は、切換素子４２に接続されている。切換素子４２には、２つの接点が設けられており、一方の接点には、第１の帰還抵抗Ｒ１が接続されている。また、他方の接点には、第２の帰還抵抗Ｒ２が接続されている。帰還抵抗Ｒ１，Ｒ２は、異なる抵抗値のものとなっている。

切換素子４２によって当該何れかの接点を選択することにより、励磁コイル４ｃの他端側は、第１の帰還抵抗Ｒ１又は第１の帰還抵抗Ｒ２のうちの何れかを介して、増幅器４１の入力側に接続される。

これら切換素子４２と第１及び第２の帰還抵抗Ｒ１，Ｒ２とからゲイン切換器３１が構成されている。抵抗値の異なる帰還抵抗Ｒ１，Ｒ２のうちの何れかを切換素子４２で選択することにより、駆動回路４ａ内の増幅器４１の増幅率を切り換えることができる。切換素子４２の動作は、制御部７により制御される。

ＥＢＳＤ方式で結晶方位解析を行う際には、試料６を水平方向に対して７０°傾斜させ、上方から電子線１１を試料６に照射させる。電子線１１は垂直方向に沿って下方に向かう軌道をとっており、試料６上の解析対象箇所で集束されている。

このようにして電子線１１が照射された試料６上の解析対象箇所では、後方散乱電子回折が起こる。この後方散乱電子回折によって発生する後方散乱電子２１によるＥＢＳＰは、ＥＢＳＰ検出器２２により検出される。

ＥＢＳＰ検出器２２により検出された検出信号は、信号解析ユニット２３に送られる。検出信号解析ユニット２３では、当該パターンの指数付けを行い、試料６上で電子線１１が照射された解析対象箇所（照射点）での結晶方位が測定される。

本発明では、制御部７がゲイン切換器３１の動作を制御し、試料６の走査像を取得するときには帰還抵抗Ｒ１側の接点が選択されるようにし、ＥＢＳＤ方式による結晶方位観察を行うときには帰還抵抗Ｒ２側の接点が選択されるように制御される。

ここで、帰還抵抗Ｒ２の抵抗値は、帰還抵抗Ｒ１の抵抗値よりも小さく設定されている。よって、結晶方位観察を行うときの増幅器４１の増幅率は、走査像観察を行うときの当該増幅率よりも小さく設定される。

これにより、結晶方位観察時では、対物レンズ４の励磁用コイル４ｃに供給される電流量が小さくなり、試料６上で対物レンズ４が発生する磁場が弱くなる。この結果、当該磁場に起因する後方散乱電子２１の軌道への影響がほとんど無くなり、正確な結晶パターンを得ることができる。

例えば、試料６の走査像観察時に対して、結晶方位観察時での対物レンズ４による磁場の大きさを１／１０にする場合には、帰還抵抗Ｒ２の抵抗値を、帰還抵抗Ｒ１の抵抗値の１／１０の値に設定することにより、増幅率を１／１０とする。

このように、結晶方位観察時での増幅器４１の増幅率が、走査像観察時での当該増幅率よりも小さくなるように（例えば１／１０となるように）設定することにより、手動操作装置９の手動操作による電子線１１の焦点位置の微調整（対物レンズ４への駆動電流の手動調整に基づく）を行う場合に、Ｄ／Ａ変換器４ｂのビット数の変更がなくてもフォーカスステップが細かくなり、手動での焦点合わせを最適に行うことができる。

また、開き角制御レンズ３の駆動は、対物レンズ４への駆動電流の調整に連動して制御部７により制御されることとなり、当該焦点合わせ時においても電子線１１の試料４上での最適な開き角を得ることができる。

次に、本発明の第２の実施の形態について、図５を参照して説明する。

同図において、対物レンズ４の先端部には、空芯コイル４０が設けられている。空芯コイル４０は、対物レンズ４の磁場に重畳する磁場を発生するように設けられており、対物レンズ４の駆動時において、電子線１１の焦点位置を変化させることができる。

空芯コイル４０には、内部に増幅器を備える駆動回路４０ａが接続されている。駆動回路４０ａには、Ｄ／Ａ変換器４０ｂが接続されている。

Ｄ／Ａ変換器４０ｂには、制御部７から駆動信号が供給される。これにより、駆動回路４０ａは、Ｄ／Ａ変換器４０ｂを介して、制御部７により制御される。

そして、駆動回路４０ａには、増幅率切換手段であるゲイン切換器５１が接続されている。このゲイン切換器５１は制御部７により動作制御される。ゲイン切換器５１の構成は、図４のものと同様である。

この実施の形態においても、制御部７がゲイン切換器５１の動作を制御し、試料の走査像を取得するときには帰還抵抗Ｒ１側の接点が選択されるようにし、ＥＢＳＤ方式による結晶方位観察を行うときには帰還抵抗Ｒ２側の接点が選択されるように制御される。

このような構成により、結晶方位観察を行うときに、制御部７によって、Ｄ／Ａ変換器４ｂから駆動回路４ａに供給される駆動信号を変えることにより対物レンズ４による磁場を弱めるようにした場合において、制御部７が、空芯コイル４０を駆動する駆動回路４０ａ内部の増幅器の増幅率を小さくするようにゲイン切換器５１を制御する。

従って、手動操作装置９の手動操作に基づく空芯コイル４０の磁場による電子線１１の焦点位置の微調整を行う場合に、Ｄ／Ａ変換器４０ｂのビット数の変更がなくても電子線１１のフォーカスステップが細かくなり、手動での焦点合わせを最適に行うことができる。

このとき、開き角制御レンズ３の駆動は、対物レンズ４及び空芯コイル４０への各駆動電流に連動して制御部７により制御されることとなり、当該焦点合わせ時においても電子線１１の試料４上での最適な開き角を得ることができる。

このように、本発明の第１の実施形態においては、電子線源１と、電子線源１から放出された電子線１１を試料６上で集束させて照射するためのセミインレンズ型の対物レンズ４と、集束された電子線１１を試料６上で走査するための偏向器と、これら電子線源１、対物レンズ４、及び偏向器をそれぞれ個別に駆動するための各駆動手段と、試料６上での電子線１１の走査に応じて試料６の走査像を取得するための信号検出手段１２と、試料６への電子線１１の照射に応じて後方散乱電子回折パターン（ＥＢＳＰ）を取得するためのＥＢＳＰ検出手段２２と、対物レンズ４を駆動する駆動回路４ａ中の増幅器４１の増幅率を切り換えるための増幅率切換手段３１と、これら各駆動手段、検出手段、及び切換手段の動作を制御するための制御部７と、対物レンズ４を駆動する駆動回路４ａへ供給される信号を手動にて微調整可能とする手動調整部９とを備えた電子線装置において、制御部７は、後方散乱電子回折パターンの取得時における当該増幅器４１の増幅率が、試料６の走査像の取得時における当該増幅器４１の増幅率に対して小さくなるように増幅率切換手段３１を制御する。

従って、オペレータが手動調整部９を操作して、対物レンズ４を駆動する駆動回路４ａへ供給される信号を微調整して電子線１１の焦点位置の微調整を行うときに、後方散乱電子回折パターンの取得時においては、当該駆動回路４ａにおける増幅器４１の増幅率が小さく設定されるので、当該増幅率に伴って電子線１１のフォーカスステップが細かくなり、焦点位置の細かい調整が可能となる。

これにより、後方散乱電子回折パターンの取得時における試料６上での電子線１１の焦点合わせを適切に行うことができ、セミインレンズ型の対物レンズ４を用いたＥＢＳＤ方式による結晶方位観察を良好に行うことができる。

ここで、電子線源１と対物レンズ４との間には開き角制御レンズ３が配置されており、この開き角制御レンズ３を駆動するための駆動回路３ａを備えており、制御部７は、対物レンズ４の駆動と開き角制御レンズ３の駆動とが連動するように各駆動部３ａ，４ａを制御する。これにより、試料６上での電子線１１の開き角が最適に制御される。

また、本発明の第２の実施形態においては、電子線源１と、電子線源１から放出された電子線１１を試料６上で集束させて照射するためのセミインレンズ型の対物レンズ６と、集束された電子線１１の焦点位置を微調整するための空芯コイル４０と、集束された電子線１１を試料６上で走査するための偏向器と、これら電子線源１、対物レンズ６、空芯コイル４０、及び偏向器をそれぞれ個別に駆動するための各駆動手段と、試料６上での電子線１１の走査に応じて試料６の走査像を取得するための信号検出手段１２と、試料６への電子線１１の照射に応じて後方散乱電子回折パターン（ＥＢＳＰ）を取得するためのＥＢＳＰ検出手段２２と、空芯コイル４０を駆動する駆動回路４０ａ中の増幅器の増幅率を切り換えるための増幅率切換手段５１と、これら各駆動手段、検出手段、及び切換手段の動作を制御するための制御部７と、空芯コイル４０を駆動する駆動回路４０ａへ供給される信号を手動にて微調整可能とする手動調整部９とを備えた電子線装置であって、制御部７は、後方散乱電子回折パターンの取得時における当該増幅器の増幅率が、試料６の走査像の取得時における当該増幅器の増幅率に対して小さくなるように増幅率切換手段５１を制御する。

従って、オペレータが手動調整部９を操作して、空芯コイル４０を駆動する駆動回路４０ａへ供給される信号を微調整して電子線１１の焦点位置の微調整を行うときに、後方散乱電子回折パターンの取得時においては、当該駆動回路４０ａにおける増幅器の増幅率が小さく設定されるので、当該増幅率に伴ってフォーカスステップが細かくなり、電子線１１の焦点位置の細かい調整が可能となる。

これによっても、後方散乱電子回折パターンの取得時における試料６上での電子線１１の焦点合わせを適切に行うことができ、セミインレンズ型の対物レンズ４を用いたＥＢＳＤ方式による結晶方位観察を良好に行うことができる。

ここで、電子線源１と対物レンズ４との間には開き角制御レンズ３が配置されており、この開き角制御レンズ３を駆動するための駆動回路３ａをさらに備えており、制御部７は、対物レンズ４及び空芯コイル４０の駆動と開き角制御レンズ３の駆動とが連動するように各駆動部３ａ，４ａ，４０ａを制御する。これにより、試料６上での電子線１１の開き角が最適に制御される。

１…電子銃、２…集束レンズ、３…開き角制御レンズ、４…対物レンズ、５…対物絞り、６…試料、７…制御部、８…操作部、９…手動操作装置、１０…表示装置、１１…電子線、１２…電子検出器、１３…Ａ／Ｄ変換器、１４…二次電子、２１…後方散乱電子、２２…ＥＢＳＰ検出器、２３…検出信号解析ユニット、３１…ゲイン切換器、４０…空芯コイル、４１…増幅器、４２…切換素子、５１…ゲイン切換器、１ａ〜４ａ…駆動回路、１ｂ〜４ｂ…Ｄ／Ａ変換器、４０ａ…駆動回路、４０ｂ…Ｄ／Ａ変換器

Claims

電子線源と、電子線源から放出された電子線を試料上で集束させて照射するためのセミインレンズ型の対物レンズと、集束された電子線を試料上で走査するための偏向器と、これら電子線源、対物レンズ、及び偏向器をそれぞれ個別に駆動するための各駆動手段と、試料上での電子線の走査に応じて試料の走査像を取得するための信号検出手段と、試料への電子線の照射に応じて後方散乱電子回折パターン（ＥＢＳＰ）を取得するためのＥＢＳＰ検出手段と、対物レンズを駆動する駆動回路中の増幅器の増幅率を切り換えるための増幅率切換手段と、これら各駆動手段、検出手段、及び切換手段の動作を制御するための制御部と、対物レンズを駆動する駆動回路へ供給される信号を手動にて微調整可能とする手動調整部とを備えた電子線装置であって、制御部は、後方散乱電子回折パターンの取得時における当該増幅器の増幅率が、試料の走査像の取得時における当該増幅器の増幅率に対して小さくなるように増幅率切換手段を制御することを特徴とする電子線装置。
電子線源と対物レンズとの間に配置された開き角制御レンズと、この開き角制御レンズを駆動するための駆動回路とをさらに備えており、制御部は、対物レンズの駆動と開き角制御レンズの駆動とが連動するように各駆動部を制御することを特徴とする請求項１記載の電子線装置。
電子線源と、電子線源から放出された電子線を試料上で集束させて照射するためのセミインレンズ型の対物レンズと、集束された電子線の焦点位置を微調整するための空芯コイルと、集束された電子線を試料上で走査するための偏向器と、これら電子線源、対物レンズ、空芯コイル、及び偏向器をそれぞれ個別に駆動するための各駆動手段と、試料上での電子線の走査に応じて試料の走査像を取得するための信号検出手段と、試料への電子線の照射に応じて後方散乱電子回折パターン（ＥＢＳＰ）を取得するためのＥＢＳＰ検出手段と、空芯コイルを駆動する駆動回路中の増幅器の増幅率を切り換えるための増幅率切換手段と、これら各駆動手段、検出手段、及び切換手段の動作を制御するための制御部と、空芯コイルを駆動する駆動回路へ供給される信号を手動にて微調整可能とする手動調整部とを備えた電子線装置であって、制御部は、後方散乱電子回折パターンの取得時における当該増幅器の増幅率が、試料の走査像の取得時における当該増幅器の増幅率に対して小さくなるように増幅率切換手段を制御することを特徴とする電子線装置。
電子線源と対物レンズとの間に配置された開き角制御レンズと、この開き角制御レンズを駆動するための駆動回路とをさらに備えており、制御部は、対物レンズ及び空芯コイルの駆動と開き角制御レンズの駆動とが連動するように各駆動部を制御することを特徴とする請求項３記載の電子線装置。
電子線源と、電子線源から放出された電子線を試料上で集束させて照射するためのセミインレンズ型の対物レンズと、集束された電子線を試料上で走査するための偏向器と、これら電子線源、対物レンズ、及び偏向器をそれぞれ個別に駆動するための各駆動手段と、試料上での電子線の走査に応じて試料の走査像を取得するための信号検出手段と、試料への電子線の照射に応じて後方散乱電子回折パターン（ＥＢＳＰ）を取得するためのＥＢＳＰ検出手段と、対物レンズを駆動する駆動回路中の増幅器の増幅率を切り換えるための増幅率切換手段と、これら各駆動手段、検出手段、及び切換手段の動作を制御するための制御部と、対物レンズを駆動する駆動回路へ供給される信号を手動にて微調整可能とする手動調整部とを備えた電子線装置の動作方法であって、制御部は、後方散乱電子回折パターンの取得時における当該増幅器の増幅率が、試料の走査像の取得時における当該増幅器の増幅率に対して小さくなるように増幅率切換手段を制御することを特徴とする電子線装置の動作方法。
電子線装置は、電子線源と対物レンズとの間に配置された開き角制御レンズと、この開き角制御レンズを駆動するための駆動回路とをさらに備えており、制御部は、対物レンズの駆動と開き角制御レンズの駆動とが連動するように各駆動部を制御することを特徴とする請求項５記載の電子線装置の動作方法。
電子線源と、電子線源から放出された電子線を試料上で集束させて照射するためのセミインレンズ型の対物レンズと、集束された電子線の焦点位置を微調整するための空芯コイルと、集束された電子線を試料上で走査するための偏向器と、これら電子線源、対物レンズ、空芯コイル、及び偏向器をそれぞれ個別に駆動するための各駆動手段と、試料上での電子線の走査に応じて試料の走査像を取得するための信号検出手段と、試料への電子線の照射に応じて後方散乱電子回折パターン（ＥＢＳＰ）を取得するためのＥＢＳＰ検出手段と、空芯コイルを駆動する駆動回路中の増幅器の増幅率を切り換えるための増幅率切換手段と、これら各駆動手段、検出手段、及び切換手段の動作を制御するための制御部と、空芯コイルを駆動する駆動回路へ供給される信号を手動にて微調整可能とする手動調整部とを備えた電子線装置の動作方法であって、制御部は、後方散乱電子回折パターンの取得時における当該増幅器の増幅率が、試料の走査像の取得時における当該増幅器の増幅率に対して小さくなるように増幅率切換手段を制御することを特徴とする電子線装置の動作方法。
電子線装置は、電子線源と対物レンズとの間に配置された開き角制御レンズと、この開き角制御レンズを駆動するための駆動回路とをさらに備えており、制御部は、対物レンズ及び空芯コイルの駆動と開き角制御レンズの駆動とが連動するように各駆動部を制御することを特徴とする請求項７記載の電子線装置の動作方法。