JP7029933B2 - 電子顕微鏡および電子顕微鏡の制御方法 - Google Patents

電子顕微鏡および電子顕微鏡の制御方法 Download PDF

Info

Publication number
JP7029933B2
JP7029933B2 JP2017212802A JP2017212802A JP7029933B2 JP 7029933 B2 JP7029933 B2 JP 7029933B2 JP 2017212802 A JP2017212802 A JP 2017212802A JP 2017212802 A JP2017212802 A JP 2017212802A JP 7029933 B2 JP7029933 B2 JP 7029933B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electron
electron beam
extraction electrode
voltage applied
incident side
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017212802A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2019087337A (ja
Inventor
雅貴 向井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jeol Ltd
Original Assignee
Jeol Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jeol Ltd filed Critical Jeol Ltd
Priority to JP2017212802A priority Critical patent/JP7029933B2/ja
Priority to US16/177,634 priority patent/US10607803B2/en
Publication of JP2019087337A publication Critical patent/JP2019087337A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7029933B2 publication Critical patent/JP7029933B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
    • H01J37/10—Lenses
    • H01J37/12—Lenses electrostatic
    • 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
    • H01J37/147—Arrangements for directing or deflecting the discharge along a desired path
    • 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
    • H01J37/261—Details
    • 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
    • H01J37/261—Details
    • H01J37/265—Controlling the tube; circuit arrangements adapted to a particular application not otherwise provided, e.g. bright-field-dark-field illumination
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/05—Arrangements for energy or mass analysis
    • H01J2237/057—Energy or mass filtering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/15—Means for deflecting or directing discharge
    • H01J2237/1501—Beam alignment means or procedures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/245—Detection characterised by the variable being measured
    • H01J2237/24507—Intensity, dose or other characteristics of particle beams or electromagnetic radiation
    • H01J2237/24514—Beam diagnostics including control of the parameter or property diagnosed
    • H01J2237/24535—Beam current
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/26—Electron or ion microscopes
    • H01J2237/28—Scanning microscopes
    • H01J2237/2802—Transmission microscopes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Description

本発明は、電子顕微鏡および電子顕微鏡の制御方法に関する。
モノクロメーターは、一般的に、電子線の分光部であるエネルギーフィルターと、エネルギー選択スリットと、で構成されている。モノクロメーターに入射した電子線は、エネルギーフィルターによって分光され、エネルギー分散面に置かれたエネルギー選択スリット面上で電子線のエネルギー分布に対応するスペクトルとなる。エネルギー選択スリットでは、エネルギー選択スリットのスリット幅に相当した特定のエネルギー幅の電子線のみがスリットを通過する。これにより、電子線は、単色化される（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１６－３９１１８号公報
図６は、従来の電子銃内蔵型のモノクロメーター１１００の構成の一例を模式的に示す図である。なお、図６では、エネルギー選択スリット１１０４よりも下流側の電子線ＥＢの図示を省略している。
モノクロメーター１１００は、電子源１００２と、電子線ＥＢを加速させる加速管（図示せず）との間に組み込まれる。モノクロメーター１１００の入射側には、入射側電極１００６が配置されている。また、電子源１００２と入射側電極１００６との間には、引き出し電極１００４が配置されている。
引き出し電極１００４に電圧を印加することによって電子源１００２の先端に強い電界が発生する。この電界により、電子源１００２の先端から電子線ＥＢが放出される（トンネル効果）。電子源１００２から放出された電子線ＥＢは、入射側電極１００６とモノクロメーター１１００との間に発生する静電レンズ１００８により平行な軌道となりモノクロメーター１１００に入射する。
モノクロメーター１１００は、エネルギーフィルター１１０２と、エネルギー選択スリット１１０４と、エネルギーフィルター１１０２およびエネルギー選択スリット１１０４を囲む筐体１１０６と、を有している。
エネルギーフィルター１１０２は、電子線ＥＢの光路中に偏向場を発生させる。エネルギーフィルター１１０２は、偏向場中における電子の速度の違いによって生じる軌道の違いを利用して電子線ＥＢを分光し、エネルギー選択スリット１１０４上に電子源１００２から放出された電子線ＥＢのエネルギー分布に対応するスペクトルを投影する。エネルギーフィルター１１０２の分解能は１０μｍ／ｅＶ程度である。電子線ＥＢはエネルギー選択スリット１１０４の数ミクロンからサブミクロン幅のスリットを通過することにより、スリットの幅に応じたエネルギー分布となる。この結果、電子線ＥＢは、単色化される。
電子銃では、引き出し電極１００４に印加される電圧を変えることで、電子源１００２
の先端に発生する電界が変化し、電子源１００２から放出されるビーム電流（エミッション電流）を制御できる。
電子源１００２の先端に発生する電界は、引き出し電極１００４に印加される電圧と、電子源１００２の先端の曲率半径と、に依存する。そのため、経時変化によって電子源１００２の先端の形状が変化した場合、電子源１００２から放出されるビーム電流も変化してしまう。
そのため、電子銃では、ビーム電流がある一定の値になるように引き出し電極１００４に印加される電圧が制御されている。すなわち、電子源１００２の先端の形状の変化に応じて、すなわち、電子源１００２から放出されるビーム電流も変化に応じて、引き出し電極１００４に印加する電圧を変化させている。
ここで、電子銃にモノクロメーター１１００が搭載されている場合、引き出し電極１００４に印加される電圧の変化は、モノクロメーター１１００の入射側の電界強度に影響を与える。すなわち、引き出し電極１００４に印加される電圧の変化は、電子銃の電子光学系に影響を与える。
例えば、引き出し電極１００４に印加される電圧が変化してモノクロメーター１１００の入射側の電界強度が変化すると、引き出し電極１００４と入射側電極１００６との間に形成される静電レンズの効果が変化する。これにより、本来、エネルギー選択スリット１１０４が配置された面と一致すべき電子線ＥＢの収束面がずれてしまう（図７および図８参照）。この結果、モノクロメーター１１００の電子光学系が最適条件（図６参照）から外れてしまい、モノクロメーター１１００の性能が低下してしまう。
また、例えば、引き出し電極１００４に印加される電圧が変化してモノクロメーター１１００の入射側の電界強度が変化することで、電子源１００２、引き出し電極１００４、入射側電極１００６の機械的な組み付け誤差による軸ずれの影響を受けてしまう場合がある。引き出し電極１００４に印加される電圧が変化することで、電子源１００２と引き出し電極１００４との間の軸ずれ、および引き出し電極１００４と入射側電極１００６との間の軸ずれの影響を受けて、電子線ＥＢが偏向される。偏向した電子線ＥＢは、そのままエネルギーフィルター１１０２に入射することになる（図９参照）。
引き出し電極１００４に印加される電圧が変化してモノクロメーター１１００の入射側の電界強度が変化することで、上記の軸ずれによる電子線ＥＢの偏向量も変化し、エネルギーフィルター１１０２に対する電子線ＥＢの入射角も変化してしまう。この結果、モノクロメーター１１００の電子光学系が最適条件（図６参照）から外れてしまい、モノクロメーター１１００の性能が低下してしまう。
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、引き出し電極に印加される電圧の変化の影響を低減できる電子顕微鏡を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、引き出し電極に印加される電圧の変化の影響を低減できる電子顕微鏡の制御方法を提供することにある。
本発明に係る電子顕微鏡は、
電子源と、
前記電子源から電子線を引き出す引き出し電極と、
前記電子源から放出された電子線をエネルギーに応じて分散させるエネルギーフィルター、および電子線のエネルギーを選択するエネルギー選択スリットを有するモノクロメーターと、
前記引き出し電極と前記モノクロメーターとの間に配置されている入射側電極と、
前記引き出し電極に印加される電圧の変化に応じて、前記入射側電極を制御する制御部と、
を含み、
前記制御部は、電子線が前記エネルギー選択スリット上で収束するように、前記引き出し電極に印加される電圧の変化に応じて前記入射側電極に印加する電圧を制御し、
前記入射側電極と前記モノクロメーターとの間には、静電レンズが形成され、
前記入射側電極に印加される電圧を制御することで、電子線に対する前記静電レンズの作用を変化させる。
このような電子顕微鏡では、引き出し電極に印加される電圧の変化に応じて入射側電極が制御されるため、引き出し電極に印加される電圧が変化しても、電子線の収束面の位置を変化させないことができる。そのため、このような電子顕微鏡では、引き出し電極に印加される電圧の変化がモノクロメーターに与える影響を低減でき、モノクロメーターが所望の性能を発揮することができる。
本発明に係る電子顕微鏡の制御方法は、
電子源と、前記電子源から電子線を引き出す引き出し電極と、前記電子源から放出された電子線をエネルギーに応じて分散させるエネルギーフィルター、および電子線のエネルギーを選択するエネルギー選択スリットを有するモノクロメーターと、前記引き出し電極と前記モノクロメーターとの間に配置されている入射側電極と、を含む電子顕微鏡の制御方法であって、
電子線が前記エネルギー選択スリット上で収束するように、前記引き出し電極に印加さ
れる電圧の変化に応じて前記入射側電極を制御し、
前記入射側電極と前記モノクロメーターとの間には、静電レンズが形成され、
前記入射側電極に印加される電圧を制御することで、電子線に対する前記静電レンズの作用を変化させる。
このような電子顕微鏡の制御方法では、引き出し電極に印加される電圧の変化に応じて入射側電極が制御されるため、引き出し電極に印加される電圧が変化しても、電子線の収束面の位置を変化させないことができる。そのため、このような電子顕微鏡の制御方法では、引き出し電極に印加される電圧の変化がモノクロメーターに与える影響を低減でき、モノクロメーターが所望の性能を発揮することができる。
第１実施形態に係る電子顕微鏡の構成を示す図。 第１実施形態に係る電子顕微鏡の電子銃の構成を示す図。 第２実施形態に係る電子顕微鏡の構成を示す図。 第２実施形態に係る電子顕微鏡の電子銃の構成を示す図。 第３実施形態に係る電子顕微鏡の構成を示す図。 従来の電子銃内蔵型のモノクロメーターの構成の一例を模式的に示す図。 モノクロメーターにおける、電子線の収束面のずれを説明するための図。 モノクロメーターにおける、電子線の収束面のずれを説明するための図。 モノクロメーターにおける、軸ずれにより電子線の入射角が変化した状態を示す図。
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
１． 第１実施形態
１．１． 電子顕微鏡
まず、第１実施形態に係る電子顕微鏡について図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る電子顕微鏡１００の構成を示す図である。ここでは、電子顕微鏡１００が、透過電子顕微鏡（Transmission Electron Microscope、ＴＥＭ）の構成を有する場合について説明するが、電子顕微鏡は、走査透過電子顕微鏡（Scanning Transmission Electron Microscope、ＳＴＥＭ）の構成を有していてもよい。なお、本実施形態に係る電子顕微鏡は、図１の構成要素（各部）の一部を省略した構成を有していてもよい。
電子顕微鏡１００は、図１に示すように、電子源１０と、引き出し電極１２と、入射側電極１４と、出射側電極１６と、加速管１８と、照射系レンズ２０と、試料ステージ２２と、対物レンズ２４と、中間レンズ２６と、投影レンズ２８と、検出器３０と、モノクロメーター４０と、引き出し電極制御部５０と、入射側電極制御部６０と、記憶装置６２と、を含む。
電子源１０は、電子線の放出源、すなわち、陰極である。電子源１０は、例えば、タングステンチップで構成される。
引き出し電極１２は、電子源１０から電子線を引き出すための電極である。引き出し電極１２に電圧が印加されることにより、電子源１０の先端に強電界が発生する。この強電界により電子源１０から電子が引き出され、電子線が放出される。
入射側電極１４は、モノクロメーター４０の前段に配置されている。入射側電極１４は、引き出し電極１２とモノクロメーター４０との間に配置されている。入射側電極１４に電圧を印加することにより、入射側電極１４とモノクロメーター４０（筐体４６）との間
には、静電レンズ（図２に示す静電レンズ１５）が形成される。この静電レンズにより、電子源１０から出射された電子線の軌道を調整する。
モノクロメーター４０は、電子顕微鏡１００の照射系に組み込まれている。より具体的には、モノクロメーター４０は、電子銃に組み込まれている。モノクロメーター４０は、電子源１０と加速管１８との間に配置されている。モノクロメーター４０の詳細については後述する。
出射側電極１６は、モノクロメーター４０の後段に配置されている。すなわち、出射側電極１６は、モノクロメーター４０と加速管１８との間に配置されている。出射側電極１６に電圧を印加することにより、出射側電極１６とモノクロメーター４０（筐体４６）との間には、静電レンズが形成される。この静電レンズにより、モノクロメーター４０から出射された電子線の軌道を調整する。
加速管１８は、モノクロメーター４０で単色化された電子線を加速させる。モノクロメーター４０で単色化された電子線は、加速管１８によって加速され、照射系レンズ２０によって試料ステージ２２上の試料に照射される。
照射系レンズ２０は、試料に電子線を照射するためのレンズである。照射系レンズ２０は、複数の収束レンズで構成されていてもよい。
試料ステージ２２は、試料を保持している。試料ステージ２２は、試料を移動させるための移動機構や、試料を傾斜させるための傾斜機構を備えている。
対物レンズ２４は、試料を透過した電子線を結像させる。中間レンズ２６および投影レンズ２８は、対物レンズ２４によって結像された像をさらに拡大し、検出器３０上に結像させる。
検出器３０は、対物レンズ２４、中間レンズ２６、および投影レンズ２８によって構成される結像系で結像された透過電子顕微鏡像（ＴＥＭ像）を検出する。検出器３０は、例えば、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)カメラなどのデジタルカメラである。
引き出し電極制御部５０は、引き出し電極１２を制御する。入射側電極制御部６０は、入射側電極１４を制御する。引き出し電極制御部５０の機能および入射側電極制御部６０の機能は、例えば、専用回路で実現できる。引き出し電極制御部５０および入射側電極制御部６０の動作については後述する。
図２は、電子顕微鏡１００の電子銃２の構成を示す図である。なお、図２では、便宜上、電子源１０からモノクロメーター４０までを図示している。また、図２では、エネルギー選択スリット４４よりも下流側の電子線ＥＢの図示を省略している。
電子顕微鏡１００では、電子銃２に、モノクロメーター４０が組み込まれている。電子銃２は、電子源１０と、引き出し電極１２と、入射側電極１４と、モノクロメーター４０と、出射側電極１６（図１参照）と、を含んで構成されている。
モノクロメーター４０は、電子源１０から放出された電子線ＥＢをエネルギーに応じて分散させるエネルギーフィルター４２と、電子線ＥＢのエネルギーを選択するエネルギー選択スリット４４と、エネルギーフィルター４２およびエネルギー選択スリット４４を囲む筐体４６と、を含んで構成されている。
エネルギーフィルター４２は、電子線ＥＢの光路中に偏向場を発生させる。エネルギーフィルター４２は、偏向場中における電子の速度の違いによって生じる軌道の違いを利用して電子線ＥＢを分光し、エネルギー選択スリット４４上に電子源１０から放出された電子線ＥＢのエネルギー分布に対応するスペクトルを投影する。エネルギーフィルター４２の分解能は、１０μｍ／ｅＶ程度であり、エネルギー選択スリット４４の数ミクロンからサブミクロン幅のスリットを通過することにより、電子線ＥＢはスリットの幅に応じたエネルギー分布となる。この結果、電子線ＥＢは、単色化される。
筐体４６は、導電性の部材で構成され、モノクロメーター電源（図示せず）によって所定の電位に維持されている。筐体４６は、通過する電子線ＥＢの電位を安定させ、モノクロメーター４０の動作を安定させる。
１．２． 電子顕微鏡の動作
次に、電子顕微鏡１００の動作について説明する。ここでは、引き出し電極制御部５０および入射側電極制御部６０の動作について説明する。
引き出し電極制御部５０は、電子源１０から放出されるビーム電流が所望の電流値に維持されるように引き出し電極１２に印加される電圧を制御する。電子源１０の先端の形状が変化した場合、電子線ＥＢから放出されるビーム電流も変化する。そのため、引き出し電極制御部５０は、電子源１０の先端の形状が変化しても電子源１０から放出されるビーム電流が所望の電流値に維持されるように、引き出し電極１２に印加される電圧を制御する。
ここで、引き出し電極１２に印加される電圧を変化させると、電子線ＥＢの収束面の位置も変化してしまう。そのため、電子顕微鏡１００では、入射側電極制御部６０が、引き出し電極１２に印加される電圧の変化に応じて、入射側電極１４を制御する。
具体的には、入射側電極制御部６０は、引き出し電極１２に印加される電圧の変化に応じて電子線ＥＢの収束面の位置が変化しないように、すなわち、照射系の光軸ＯＡに沿った方向における電子線ＥＢの収束位置が変化しないように入射側電極１４に印加される電圧を制御する。すなわち、入射側電極制御部６０は、引き出し電極１２に印加される電圧が変化しても、電子線ＥＢがエネルギー選択スリット４４上で収束されるように、入射側電極１４に印加される電圧を制御する。
入射側電極１４に印加される電圧を変化させることで、入射側電極１４とモノクロメーター４０（筐体４６）との間に形成される静電レンズ１５の電子線ＥＢに対する作用を変化させることができる。入射側電極１４に印加される電圧を変化させることで静電レンズ１５の作用を変化させて、電子線ＥＢの収束面の位置を制御することができる。
上述した入射側電極制御部６０による入射側電極１４の制御により、引き出し電極１２に印加される電圧が変化しても、電子線ＥＢをエネルギー選択スリット４４上に収束させることができる。
入射側電極制御部６０は、引き出し電極１２に印加されている電圧の情報と、電子線ＥＢがエネルギー選択スリット４４上に収束される、引き出し電極１２に印加される電圧と入射側電極１４に印加される電圧の条件と、から、入射側電極１４に印加する電圧を決定し入射側電極１４に印加する。
入射側電極制御部６０は、引き出し電極１２に印加されている電圧の情報を、引き出し電極制御部５０から取得する。例えば、入射側電極制御部６０は、引き出し電極制御部５
０が所定の時間間隔で出力する、引き出し電極１２に印加されている電圧の情報を受け付けることで、当該情報を取得する。
電子線ＥＢがエネルギー選択スリット４４上に収束される、引き出し電極１２に印加される電圧と入射側電極１４に印加される電圧の条件の情報は、記憶装置６２に記憶されている。前記情報は、例えば、引き出し電極１２に印加される電圧を変化させて、電子線ＥＢがエネルギー選択スリット４４上に収束するときの、入射側電極１４に印加される電圧を記録することで得ることができる。また、このようにして得られた、引き出し電極１２に印加される電圧と入射側電極１４に印加される電圧の条件を示すデータの各点間を、線形補間、またはｎ次関数を使った補間などで補間して、前記情報として用いてもよい。
１．３． 特徴
電子顕微鏡１００は、例えば、以下の特徴を有する。
電子顕微鏡１００では、電子源１０と、電子源１０から電子線ＥＢを引き出す引き出し電極１２と、電子源１０から放出された電子線ＥＢをエネルギーに応じて分散させるエネルギーフィルター４２および電子線ＥＢのエネルギーを選択するエネルギー選択スリット４４を有するモノクロメーター４０と、引き出し電極１２とモノクロメーター４０との間に配置されている入射側電極１４と、引き出し電極１２に印加される電圧の変化に応じて入射側電極１４を制御する入射側電極制御部６０と、を含む。
そのため、電子顕微鏡１００では、引き出し電極１２に印加される電圧の変化に応じて引き出し電極１２が制御されるため、引き出し電極１２に印加される電圧が変化しても、電子線ＥＢの収束面の位置を変化させないことができる。この結果、引き出し電極１２に印加される電圧が変化しても、電子線ＥＢがエネルギー選択スリット４４上に収束した状態を維持できる。このように電子顕微鏡１００では、引き出し電極１２に印加される電圧の変化がモノクロメーター４０に与える影響を低減でき、モノクロメーター４０が所望の性能を発揮することができる。
電子顕微鏡１００では、入射側電極制御部６０は、引き出し電極１２に印加される電圧の変化に応じて電子線ＥＢの収束面の位置が変化しないように、入射側電極１４に印加する電圧を制御する。そのため、電子顕微鏡１００では、引き出し電極１２に印加される電圧が変化しても、電子線ＥＢがエネルギー選択スリット４４上に収束した状態を維持できる。
電子顕微鏡１００では、入射側電極制御部６０は、電子線ＥＢの収束位置がエネルギー選択スリット４４上となるように、入射側電極１４に印加する電圧を制御する。そのため、電子顕微鏡１００では、引き出し電極１２に印加される電圧が変化しても、電子線ＥＢがエネルギー選択スリット４４上に収束した状態を維持できる。
電子顕微鏡１００では、入射側電極１４とモノクロメーター４０との間には、静電レンズ１５が形成され、入射側電極１４に印加される電圧を制御することで、電子線ＥＢに対する静電レンズ１５の作用が変化する。そのため、電子顕微鏡１００では、入射側電極１４に印加される電圧を制御することで、電子線ＥＢの収束面の位置を制御することができる。
本実施形態に係る電子顕微鏡の制御方法は、電子源１０と、電子源１０から電子線ＥＢを引き出す引き出し電極１２と、電子源１０から放出された電子線ＥＢをエネルギーに応じて分散させるエネルギーフィルター４２、および電子線ＥＢのエネルギーを選択するエネルギー選択スリット４４を有するモノクロメーター４０と、引き出し電極１２とエネル
ギーフィルター４２との間に配置されている入射側電極１４と、を含む電子顕微鏡の制御方法であって、引き出し電極１２に印加される電圧の変化に応じて入射側電極１４を制御する。そのため、本実施形態では、引き出し電極１２に印加される電圧が変化しても、電子線ＥＢがエネルギー選択スリット４４上に収束した状態を維持できる。したがって、引き出し電極１２に印加される電圧の変化がモノクロメーター４０に与える影響を低減でき、モノクロメーター４０が所望の性能を発揮することができる。
２． 第２実施形態
２．１． 電子顕微鏡
次に、第２実施形態に係る電子顕微鏡について図面を参照しながら説明する。図３は、第２実施形態に係る電子顕微鏡２００の構成を示す図である。図４は、第２実施形態に係る電子顕微鏡２００の電子銃２の構成を示す図である。以下、第２実施形態に係る電子顕微鏡２００において、第１実施形態に係る電子顕微鏡１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
電子顕微鏡２００は、図３および図４に示すように、引き出し電極１２とエネルギーフィルター４２との間に配置されている偏向器２０２と、偏向器２０２を制御する偏向器制御部７０と、を含んで構成されている点で、上述した図１および図２に示す電子顕微鏡１００と異なる。
偏向器２０２は、モノクロメーター４０の筐体４６内に配置されている。偏向器２０２は、例えば、電子線ＥＢを偏向させるための磁場を作る電磁偏向器（偏向コイル）であってもよいし、電子線ＥＢを偏向させるための静電場を作る静電偏向器であってもよい。偏向器２０２は、電子源１０から放出された電子線ＥＢを偏向させて、エネルギーフィルター４２に入射させる。
偏向器制御部７０は、偏向器２０２を制御する。偏向器制御部７０の機能は、例えば、専用回路で実現できる。
２．２． 電子顕微鏡の動作
次に、電子顕微鏡２００の動作について説明する。ここでは、引き出し電極制御部５０および偏向器制御部７０の動作について説明する。
引き出し電極制御部５０は、上述した「１．２． 電子顕微鏡１００の動作」で説明したように、電子源１０から放出されるビーム電流が所望の電流値となるように引き出し電極１２に印加される電圧を制御する。
ここで、引き出し電極１２に印加される電圧を変化させると、電子源１０、引き出し電極１２、入射側電極１４の機械的な組み付け誤差による軸ずれの影響により、エネルギーフィルター４２に対する電子線ＥＢの入射角も変化してしまう。これにより、エネルギー選択スリット４４上における電子線ＥＢの収束位置、すなわち、光軸ＯＡと直交する方向の電子線ＥＢの収束位置がずれてしまう。そのため、偏向器制御部７０は、引き出し電極１２に印加される電圧の変化に応じて、偏向器２０２を制御する。
具体的には、偏向器制御部７０は、引き出し電極１２に印加される電圧の変化に応じてエネルギーフィルター４２に対する電子線ＥＢの入射角が変化しないように偏向器２０２における電子線ＥＢの偏向量を制御する。偏向器２０２における電子線ＥＢの偏向量は、偏向器２０２に印加される電流（または電圧）によって制御できる。
偏向器制御部７０による偏向器２０２の制御により、引き出し電極１２に印加される電
圧が変化しても、エネルギーフィルター４２に対する電子線ＥＢの入射角を所望の入射角に維持することができる。
偏向器制御部７０は、引き出し電極１２に印加されている電圧の情報と、エネルギーフィルター４２に対する電子線ＥＢの入射角が所望の角度となる、引き出し電極１２に印加される電圧と偏向器２０２に印加される電流（または電圧）の条件と、から、偏向器２０２に印加する電流（または電圧）を決定し偏向器２０２に印加する。
偏向器制御部７０は、引き出し電極１２に印加されている電圧の情報を、引き出し電極制御部５０から取得する。例えば、偏向器制御部７０は、引き出し電極制御部５０が所定の時間間隔で出力する、引き出し電極１２に印加されている電圧の情報を受け付けることで、当該情報を取得する。
エネルギーフィルター４２に対する電子線ＥＢの入射角が所望の角度となる、引き出し電極１２に印加される電圧と偏向器２０２に印加される電流（または電圧）の条件の情報は、記憶装置６２に記憶されている。前記情報は、例えば、引き出し電極１２に印加される電圧を変化させて、電子線ＥＢの入射角が所望の入射角となるときの、偏向器２０２に印加される電流（または電圧）を記録することで得ることができる。また、このようにして得られた、引き出し電極１２に印加される電圧と偏向器２０２に印加される電流（または電圧）の条件を示すデータの各点間を、線形補間、またはｎ次関数を使った補間などで補間して、前記情報として用いてもよい。
２．３． 特徴
電子顕微鏡２００は、例えば、以下の特徴を有する。
電子顕微鏡２００では、電子源１０と、電子源１０から電子線ＥＢを引き出す引き出し電極１２と、電子源１０から放出された電子線ＥＢをエネルギーに応じて分散させるエネルギーフィルター４２、および電子線ＥＢのエネルギーを選択するエネルギー選択スリット４４を有するモノクロメーター４０と、引き出し電極１２とエネルギーフィルター４２との間に配置されている偏向器２０２と、引き出し電極１２に印加される電圧の変化に応じて偏向器２０２を制御する偏向器制御部７０と、を含む。
そのため、電子顕微鏡２００では、引き出し電極１２に印加される電圧の変化に応じて偏向器２０２が制御されるため、引き出し電極１２に印加される電圧が変化しても、エネルギーフィルター４２に対する電子線ＥＢの入射角を変化させないことができる。この結果、引き出し電極１２に印加される電圧が変化しても、エネルギーフィルター４２に対して電子線ＥＢが所望の入射角で入射する状態を維持できる。このように電子顕微鏡２００では、引き出し電極１２に印加される電圧の変化がモノクロメーター４０に与える影響を低減でき、モノクロメーター４０が所望の性能を発揮することができる。
電子顕微鏡２００では、偏向器制御部７０は、引き出し電極１２に印加される電圧の変化に応じてエネルギーフィルター４２に対する電子線ＥＢの入射角が変化しないように、偏向器２０２における電子線ＥＢの偏向量を制御する。そのため、電子顕微鏡２００では、引き出し電極１２に印加される電圧が変化しても、エネルギーフィルター４２に対して電子線ＥＢが所望の入射角で入射する状態を維持できる。
本実施形態に係る電子顕微鏡の制御方法は、電子源１０と、電子源１０から電子線ＥＢを引き出す引き出し電極１２と、電子源１０から放出された電子線ＥＢをエネルギーに応じて分散させるエネルギーフィルター４２、および電子線ＥＢのエネルギーを選択するエネルギー選択スリット４４を有するモノクロメーター４０と、引き出し電極１２とエネル
ギーフィルター４２との間に配置され、電子線ＥＢを偏向させる偏向器２０２と、を含む電子顕微鏡の制御方法であって、引き出し電極１２に印加される電圧に応じて、偏向器２０２を制御する。そのため、本実施形態では、引き出し電極１２に印加される電圧が変化しても、エネルギーフィルター４２に対して電子線ＥＢが所望の入射角で入射する状態を維持できる。したがって、引き出し電極１２に印加される電圧の変化がモノクロメーター４０に与える影響を低減でき、モノクロメーター４０が所望の性能を発揮することができる。
３． 第３実施形態
３．１． 電子顕微鏡
次に、第３実施形態に係る電子顕微鏡について図面を参照しながら説明する。図５は、第３実施形態に係る電子顕微鏡３００の構成を示す図である。以下、第３実施形態に係る電子顕微鏡３００において、第１実施形態に係る電子顕微鏡１００および第２実施形態に係る電子顕微鏡２００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
電子顕微鏡３００は、図５に示すように、入射側電極１４と、偏向器２０２と、入射側電極１４を制御する入射側電極制御部６０と、偏向器２０２を制御する偏向器制御部７０と、を含んで構成されている。
３．２． 電子顕微鏡の動作
入射側電極制御部６０による入射側電極１４の制御は、上述した「１．２． 電子顕微鏡の動作」で説明した通りである。偏向器制御部７０による偏向器２０２の制御は、上述した「２．２． 電子顕微鏡の動作」で説明した通りである。
３．３． 特徴
電子顕微鏡３００では、引き出し電極１２とモノクロメーター４０との間に配置されている入射側電極１４と、引き出し電極１２に印加される電圧の変化に応じて入射側電極１４を制御する入射側電極制御部６０と、引き出し電極１２とエネルギーフィルター４２との間に配置されている偏向器２０２と、引き出し電極１２に印加される電圧の変化に応じて偏向器２０２を制御する偏向器制御部７０と、を含む。
そのため、電子顕微鏡３００では、引き出し電極１２に印加される電圧が変化しても、電子線ＥＢの収束面の位置およびエネルギーフィルター４２に対する電子線ＥＢの入射角を変化させないことができる。この結果、引き出し電極１２に印加される電圧が変化しても、電子線ＥＢがエネルギー選択スリット４４上に収束した状態を維持することができ、かつ、エネルギーフィルター４２に対して電子線ＥＢが所望の入射角で入射する状態を維持することができる。このように電子顕微鏡３００では、引き出し電極１２に印加される電圧の変化がモノクロメーター４０に与える影響を低減でき、モノクロメーター４０が所望の性能を発揮することができる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
例えば、上述した実施形態では、本発明に係る電子顕微鏡として、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）を例として説明したが、本発明に係る電子顕微鏡は、透過電子顕微鏡に限定されず、走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）であってもよいし、走査電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope、ＳＥＭ）であってもよい。
なお、上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない
。例えば各実施形態及び各変形例は、適宜組み合わせることが可能である。
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
２…電子銃、１０…電子源、１２…引き出し電極、１４…入射側電極、１５…静電レンズ、１６…出射側電極、１８…加速管、２０…照射系レンズ、２２…試料ステージ、２４…対物レンズ、２６…中間レンズ、２８…投影レンズ、３０…検出器、４０…モノクロメーター、４２…エネルギーフィルター、４４…エネルギー選択スリット、４６…筐体、５０…引き出し電極制御部、６０…入射側電極制御部、６２…記憶装置、７０…偏向器制御部、１００…電子顕微鏡、２００…電子顕微鏡、２０２…偏向器、３００…電子顕微鏡、１００２…電子源、１００４…引き出し電極、１００６…入射側電極、１００８…静電レンズ、１１００…モノクロメーター、１１０２…エネルギーフィルター、１１０４…エネルギー選択スリット、１１０６…筐体

Claims (4)

  1. 電子源と、
    前記電子源から電子線を引き出す引き出し電極と、
    前記電子源から放出された電子線をエネルギーに応じて分散させるエネルギーフィルター、および電子線のエネルギーを選択するエネルギー選択スリットを有するモノクロメーターと、
    前記引き出し電極と前記モノクロメーターとの間に配置されている入射側電極と、
    前記引き出し電極に印加される電圧の変化に応じて、前記入射側電極を制御する制御部と、
    を含み、
    前記制御部は、電子線が前記エネルギー選択スリット上で収束するように、前記引き出し電極に印加される電圧の変化に応じて前記入射側電極に印加する電圧を制御し、
    前記入射側電極と前記モノクロメーターとの間には、静電レンズが形成され、
    前記入射側電極に印加される電圧を制御することで、電子線に対する前記静電レンズの作用を変化させる、電子顕微鏡。
  2. 請求項１において、
    前記引き出し電極と前記エネルギーフィルターとの間に配置され、電子線を偏向させる偏向器を含み、
    前記制御部は、前記引き出し電極に印加される電圧の変化に応じて、前記偏向器を制御する、電子顕微鏡。
  3. 請求項２において、
    前記制御部は、前記引き出し電極に印加される電圧の変化に応じて前記エネルギーフィルターに対する電子線の入射角が変化しないように、前記偏向器における電子線の偏向量を制御する、電子顕微鏡。
  4. 電子源と、前記電子源から電子線を引き出す引き出し電極と、前記電子源から放出された電子線をエネルギーに応じて分散させるエネルギーフィルター、および電子線のエネル
    ギーを選択するエネルギー選択スリットを有するモノクロメーターと、前記引き出し電極と前記モノクロメーターとの間に配置されている入射側電極と、を含む電子顕微鏡の制御方法であって、
    電子線が前記エネルギー選択スリット上で収束するように、前記引き出し電極に印加される電圧の変化に応じて前記入射側電極を制御し、
    前記入射側電極と前記モノクロメーターとの間には、静電レンズが形成され、
    前記入射側電極に印加される電圧を制御することで、電子線に対する前記静電レンズの作用を変化させる、電子顕微鏡の制御方法。
JP2017212802A 2017-11-02 2017-11-02 電子顕微鏡および電子顕微鏡の制御方法 Active JP7029933B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017212802A JP7029933B2 (ja) 2017-11-02 2017-11-02 電子顕微鏡および電子顕微鏡の制御方法
US16/177,634 US10607803B2 (en) 2017-11-02 2018-11-01 Electron microscope and method of controlling same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017212802A JP7029933B2 (ja) 2017-11-02 2017-11-02 電子顕微鏡および電子顕微鏡の制御方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019087337A JP2019087337A (ja) 2019-06-06
JP7029933B2 true JP7029933B2 (ja) 2022-03-04

Family

ID=66327592

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017212802A Active JP7029933B2 (ja) 2017-11-02 2017-11-02 電子顕微鏡および電子顕微鏡の制御方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10607803B2 (ja)
JP (1) JP7029933B2 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7029933B2 (ja) * 2017-11-02 2022-03-04 日本電子株式会社 電子顕微鏡および電子顕微鏡の制御方法
KR20230017264A (ko) * 2020-07-20 2023-02-03 주식회사 히타치하이테크 에너지 필터, 및 그것을 구비한 에너지 애널라이저 및 하전 입자빔 장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000113845A (ja) 1998-10-08 2000-04-21 Jeol Ltd 電界放射型走査電子顕微鏡
JP2012243763A (ja) 2011-05-19 2012-12-10 Hermes Microvision Inc 荷電粒子ビーム装置用モノクロメータ及びこれを用いた電子装置
JP2013196929A (ja) 2012-03-21 2013-09-30 Jeol Ltd 透過型電子顕微鏡の調整方法
JP2016009684A (ja) 2014-06-20 2016-01-18 韓国標準科学研究院 モノクロメータ及びこれを備えた荷電粒子ビーム装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69610287T2 (de) * 1995-10-03 2001-04-12 Koninklijke Philips Electronics N.V., Eindhoven Korpuskularoptisches gerät mit einer festen blende für den monochromatorfilter
JP3400697B2 (ja) * 1997-12-12 2003-04-28 株式会社日立製作所 電子顕微鏡
GB0320187D0 (en) * 2003-08-28 2003-10-01 Shimadzu Res Lab Europe Ltd Particle optical apparatus
JP4685637B2 (ja) * 2006-01-05 2011-05-18 株式会社日立ハイテクノロジーズ モノクロメータを備えた走査電子顕微鏡
JP2009205904A (ja) * 2008-02-27 2009-09-10 Hitachi High-Technologies Corp 冷陰極型電界放出電子銃及びそれを用いた電子線装置
DE102010041813A1 (de) * 2010-09-30 2012-04-05 Carl Zeiss Nts Gmbh Teilchenstrahlgerät und Verfahren zur Untersuchung und/oder Bearbeitung eines Objekts
JP6340165B2 (ja) * 2013-04-25 2018-06-06 株式会社日立ハイテクノロジーズ 電子銃、荷電粒子銃およびそれらを用いた荷電粒子線装置
JP2016039119A (ja) * 2014-08-11 2016-03-22 日本電子株式会社 電子顕微鏡、および電子顕微鏡の調整方法
JP6266467B2 (ja) 2014-08-11 2018-01-24 日本電子株式会社 電子顕微鏡、およびモノクロメーターの調整方法
JP6647961B2 (ja) * 2016-05-11 2020-02-14 日本電子株式会社 電子顕微鏡および電子顕微鏡の制御方法
JP7029933B2 (ja) * 2017-11-02 2022-03-04 日本電子株式会社 電子顕微鏡および電子顕微鏡の制御方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000113845A (ja) 1998-10-08 2000-04-21 Jeol Ltd 電界放射型走査電子顕微鏡
JP2012243763A (ja) 2011-05-19 2012-12-10 Hermes Microvision Inc 荷電粒子ビーム装置用モノクロメータ及びこれを用いた電子装置
JP2013196929A (ja) 2012-03-21 2013-09-30 Jeol Ltd 透過型電子顕微鏡の調整方法
JP2016009684A (ja) 2014-06-20 2016-01-18 韓国標準科学研究院 モノクロメータ及びこれを備えた荷電粒子ビーム装置

Also Published As

Publication number Publication date
US10607803B2 (en) 2020-03-31
JP2019087337A (ja) 2019-06-06
US20190139734A1 (en) 2019-05-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4759113B2 (ja) 荷電粒子ビームカラム
JP5518128B2 (ja) 荷電粒子ビーム装置用モノクロメータ及びこれを用いた電子装置
JP6265643B2 (ja) 電子ビーム装置
WO2017018432A1 (ja) 荷電粒子線装置
US9443696B2 (en) Electron beam imaging with dual Wien-filter monochromator
JP7336926B2 (ja) 性能が向上されたマルチ電子ビーム撮像装置
KR20210122161A (ko) 동시 tem 및 stem 현미경
JP6178699B2 (ja) 荷電粒子線装置
JP7194849B2 (ja) 電子光学システム
JP3867048B2 (ja) モノクロメータ及びそれを用いた走査電子顕微鏡
JP7029933B2 (ja) 電子顕微鏡および電子顕微鏡の制御方法
JP2018006339A (ja) 走査電子顕微鏡
JP4823995B2 (ja) 収差補正型質量分離装置
US11251018B2 (en) Scanning electron microscope
US6878936B2 (en) Applications operating with beams of charged particles
US11239042B2 (en) Beam irradiation device
US8835848B2 (en) Ultra-miniaturized electron optical microcolumn
JP6647961B2 (ja) 電子顕微鏡および電子顕微鏡の制御方法
JP2007141488A (ja) 電子線装置及びパターン評価方法
JP7188910B2 (ja) 粒子ビームを生成するための粒子源及び粒子光学装置
JP6339734B2 (ja) 荷電粒子線応用装置、及び、収差補正器
CN110571116A (zh) 带电粒子束描绘装置以及带电粒子束描绘方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200717

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210616

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210629

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210816

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220201

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220221

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7029933

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150