JPH02186547A - 反射電子線ホログラフイー装置 - Google Patents
反射電子線ホログラフイー装置Info
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- JPH02186547A JPH02186547A JP1004999A JP499989A JPH02186547A JP H02186547 A JPH02186547 A JP H02186547A JP 1004999 A JP1004999 A JP 1004999A JP 499989 A JP499989 A JP 499989A JP H02186547 A JPH02186547 A JP H02186547A
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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
- H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
- H01J37/29—Reflection microscopes
-
- 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
- H01J2237/151—Electrostatic means
- H01J2237/1514—Prisms
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、表面針？１１！Ｉ装置にかかわり、特に固体
表面の凹凸の精密測定や試料に垂直な磁場の測定に好適
な反射電子線ホログラフィ−装置に関する。
表面の凹凸の精密測定や試料に垂直な磁場の測定に好適
な反射電子線ホログラフィ−装置に関する。
従来の技術では、例えば、０ｐｔｉｃ ５ｕｐｐ１．３
７７（１９８７）ｐｐ、４およびＪｐｎ、Ｊ、Ａｐｐｌ
、Ｐｈｙｓ。
７７（１９８７）ｐｐ、４およびＪｐｎ、Ｊ、Ａｐｐｌ
、Ｐｈｙｓ。
ＶｏＲ，２７Ｎｎ９．（１９８８／９）ｐｐ、Ｌ１７７
２−Ｌ１７７４に示されているように、電子顕微鏡内で
試料から反射された電子波どうしを干渉させることによ
って、中本程度の干渉縞を得、そのまがりを測定するこ
とによって、表面ステップの高さ測定を行っていた。し
かしお互いに干渉する反射波は試料表面の凹凸によって
位相が変調されており、通常の干渉顕微像のように平面
波である参原波と試料で変調された物質波との干渉とは
ならず、物質波と物質波どうしの干渉となり、その解釈
が難しい。
２−Ｌ１７７４に示されているように、電子顕微鏡内で
試料から反射された電子波どうしを干渉させることによ
って、中本程度の干渉縞を得、そのまがりを測定するこ
とによって、表面ステップの高さ測定を行っていた。し
かしお互いに干渉する反射波は試料表面の凹凸によって
位相が変調されており、通常の干渉顕微像のように平面
波である参原波と試料で変調された物質波との干渉とは
ならず、物質波と物質波どうしの干渉となり、その解釈
が難しい。
従来、反射波と直接波（試料に入射していない波）を干
渉させ〃ようとすると干渉縞の１１１１隔が現在の電子
線装置の分解能の限界を超える狭さになってしまうため
上記従来技術のように反射波どうしの干渉によって電子
線ホログラムを形成せざるを得なかった。
渉させ〃ようとすると干渉縞の１１１１隔が現在の電子
線装置の分解能の限界を超える狭さになってしまうため
上記従来技術のように反射波どうしの干渉によって電子
線ホログラムを形成せざるを得なかった。
本発明の目的は、反射波と直接波を電子線の可干渉距離
内で重畳させ記録可能な干渉縞間隔をもつ反射電子線ホ
ログラムを形成することができる電子光学系をもつ反射
電子線ホログラフィ−装置を提供することにある。
内で重畳させ記録可能な干渉縞間隔をもつ反射電子線ホ
ログラムを形成することができる電子光学系をもつ反射
電子線ホログラフィ−装置を提供することにある。
電子顕微鏡では、電子レンズの焦点によって、像面にお
いて試料の反射像と試料に入射していない電子線の相対
位置が変化する。それぞれの像を試料と像記録装置との
間に電子線バイプリズムを′＃置し重畳させる時に特定
の焦点はすれ量と電子線ハイプリスムの′電位を与える
ことによって、反射波と直接波を電子線の可干渉距離内
で重畳し記録可能な干渉縞間隔となるようにすることが
可能である。よって、その範囲で焦点はすれ量と電子線
バイプリズム電源を連動させれば、上記目的が、達成さ
れる。
いて試料の反射像と試料に入射していない電子線の相対
位置が変化する。それぞれの像を試料と像記録装置との
間に電子線バイプリズムを′＃置し重畳させる時に特定
の焦点はすれ量と電子線ハイプリスムの′電位を与える
ことによって、反射波と直接波を電子線の可干渉距離内
で重畳し記録可能な干渉縞間隔となるようにすることが
可能である。よって、その範囲で焦点はすれ量と電子線
バイプリズム電源を連動させれば、上記目的が、達成さ
れる。
また複数個の電子線バイプリズムを設置するこのホロク
ラムを作ることが可能である。
ラムを作ることが可能である。
対物レンズの焦点はすれ斌Δイによって、反射像と直接
波の像の距離ｄは、試料面換算でｄ＝ｃｓａ’−Δｆα
・・（１） となる。Ｃｓは対物レンズの球面収差係数、αは反射波
と直接波のなす角度である。（１）式かられかるように
焦点はすれ斌がＣｓα２を境に２つの像の位置関係は反
転する（像の距離の符号が反転する）。像面と試料の間
に電子線バイプリズムを（４ン 設置し２つを重畳させる時に、２つの位置関係のうち片
方では、重畳する角度が反射波と直接波の角度より小さ
くなり、もう一方では反対になる。
波の像の距離ｄは、試料面換算でｄ＝ｃｓａ’−Δｆα
・・（１） となる。Ｃｓは対物レンズの球面収差係数、αは反射波
と直接波のなす角度である。（１）式かられかるように
焦点はすれ斌がＣｓα２を境に２つの像の位置関係は反
転する（像の距離の符号が反転する）。像面と試料の間
に電子線バイプリズムを（４ン 設置し２つを重畳させる時に、２つの位置関係のうち片
方では、重畳する角度が反射波と直接波の角度より小さ
くなり、もう一方では反対になる。
従って重畳角が小さくなり干渉縞間隔が記録可能なよう
に焦点距離と電子線バイプリズム電位を選べば反射波、
直接波干渉のホログラムをつくることが可能である。対
物レンズの焦点距離と゛電子線リ バイプタズム電位を読みこみ制御できる装置を設け２つ
の量を連動させることにより反射電子線ホロクラムがで
きる。
に焦点距離と電子線バイプリズム電位を選べば反射波、
直接波干渉のホログラムをつくることが可能である。対
物レンズの焦点距離と゛電子線リ バイプタズム電位を読みこみ制御できる装置を設け２つ
の量を連動させることにより反射電子線ホロクラムがで
きる。
第１図は本発明の第１の実施例を示す図である。
電子源１から出た電子は収束レンズ２によって、−旦絞
られ、絞り３を通して平行性の良い電子線になる。偏向
装置４によって電子線は試料５に例えば全反射を起こす
ようなブラッグ角で入射する。
られ、絞り３を通して平行性の良い電子線になる。偏向
装置４によって電子線は試料５に例えば全反射を起こす
ようなブラッグ角で入射する。
この時電子線の半分は、試料に入射しないように試料５
の位置ならびに電子線の位置を調整する。
の位置ならびに電子線の位置を調整する。
この反射波と直接波は対物レンズ６によって結像される
。このレンズの後焦点面に絞り７を置き反側波と直接波
を通し他の非弾性散乱等を止めＳ／Ｎ比をあげている。
。このレンズの後焦点面に絞り７を置き反側波と直接波
を通し他の非弾性散乱等を止めＳ／Ｎ比をあげている。
この次に中心のワイヤーと両端のアース電極からなる電
子線バイプリズムを設置する。この時対物レンズ６の焦
点外れ斌ΔｆをＣｓα２以−ヒに過焦点にｔノでおく。
子線バイプリズムを設置する。この時対物レンズ６の焦
点外れ斌ΔｆをＣｓα２以−ヒに過焦点にｔノでおく。
電子線バイプリズム８にはマイナスの電位を与え両側を
通る反射波と直接波を互いに発散させる。これによって
像面では反射波と直接波は重畳し、しかもその角度は、
試料面に換算してもとの反射波と直接波の角度よりも小
さくなっている。対物レンズ６は。
通る反射波と直接波を互いに発散させる。これによって
像面では反射波と直接波は重畳し、しかもその角度は、
試料面に換算してもとの反射波と直接波の角度よりも小
さくなっている。対物レンズ６は。
対物レンズ電源１］−によって駆動されており、電子線
バイプリズム８は、バイプリズム電源１２によって駆動
されている。制御装置１３に必要な干渉領域を入力する
ことによって対物レンズ電源１１とバイプリズム電源１
２を連動させ、所望の干渉領域と干渉縞間隔をもつ反射
電子線ホログラ１１を作成する。これは、拡大レンズ９
を通して拡大され像記録装置１０で記録されるゎ記録装
置は、写真乾板、写真フィルム、蛍光板とイメージイン
テンシファイヤーとテレビカメラの組合せなどを使うこ
とができる。
バイプリズム８は、バイプリズム電源１２によって駆動
されている。制御装置１３に必要な干渉領域を入力する
ことによって対物レンズ電源１１とバイプリズム電源１
２を連動させ、所望の干渉領域と干渉縞間隔をもつ反射
電子線ホログラ１１を作成する。これは、拡大レンズ９
を通して拡大され像記録装置１０で記録されるゎ記録装
置は、写真乾板、写真フィルム、蛍光板とイメージイン
テンシファイヤーとテレビカメラの組合せなどを使うこ
とができる。
本実施例では、電子線バイプリズムは１段しか使用して
いないので、角度調整等の必要がなく使いやすい装置に
できるメリットがある。
いないので、角度調整等の必要がなく使いやすい装置に
できるメリットがある。
第２図に試料で反射される電子線が表面の凹凸によって
位相がどれだけ変化するかを示した。試料５には高さｄ
の表面ステップがあるものとする。
位相がどれだけ変化するかを示した。試料５には高さｄ
の表面ステップがあるものとする。
電子線１１４はステップの下側のテラスで反射されるも
のとし、電子線■１５は上側のテラスで反り 射されるものとする。この時、両ｔｗｆｍｚ位相差Δφ
は単純に光路差となるので幾何学的の次のように求まる
。
のとし、電子線■１５は上側のテラスで反り 射されるものとする。この時、両ｔｗｆｍｚ位相差Δφ
は単純に光路差となるので幾何学的の次のように求まる
。
Δφ＝ ２ ｄ ｓｉｎ １３ ／λ
−（２）ここにλは電子線の波長で、θは電子線の入射
の視斜角。１００ｋＶの加速電圧を仮定すると例えば０
．１人のステップで位相は１波長の１／３程変化する。
−（２）ここにλは電子線の波長で、θは電子線の入射
の視斜角。１００ｋＶの加速電圧を仮定すると例えば０
．１人のステップで位相は１波長の１／３程変化する。
現在位相の読み取り精度は１波長の１／１００はどなの
で、この変化は十分に検出可能である。電子線ホログラ
ムは光学的または、直接ホログラム像を計算器に入力す
ることによって晶さ分布を示す像に変換することが可能
である。
で、この変化は十分に検出可能である。電子線ホログラ
ムは光学的または、直接ホログラム像を計算器に入力す
ることによって晶さ分布を示す像に変換することが可能
である。
第３図に試料に垂直な磁場が存在する時の位相の変化を
示した。ＩＩ！ｉ直磁場は従来の透過形ホロクラフィー
では検出不可能であった。電子線の進行方向と平行な磁
場は電子線の位相に影響を与えないからである。反射の
場合では、電子線は表面すれすれに入射させることがで
きるので垂直磁場と電子線の進行方向は第７３図のよう
にほぼ垂直にできる。磁場Ｂをバク１〜ルポテンシヤル
Ａで表すと、Ｂ ＝ ｒｏｔ Ａ
−（３）となり位相差Δφは、 Δφ＝ｆＡ−ｄ ｓ ・・（４）と
なる。ｄｓは電子線の光路に沿ってとった線素である。
示した。ＩＩ！ｉ直磁場は従来の透過形ホロクラフィー
では検出不可能であった。電子線の進行方向と平行な磁
場は電子線の位相に影響を与えないからである。反射の
場合では、電子線は表面すれすれに入射させることがで
きるので垂直磁場と電子線の進行方向は第７３図のよう
にほぼ垂直にできる。磁場Ｂをバク１〜ルポテンシヤル
Ａで表すと、Ｂ ＝ ｒｏｔ Ａ
−（３）となり位相差Δφは、 Δφ＝ｆＡ−ｄ ｓ ・・（４）と
なる。ｄｓは電子線の光路に沿ってとった線素である。
第４図に第２の実施例を示す。電子源１から出た電子は
収束レンズ２によって、−旦絞られ、絞り３を通して平
行性の良い電子線なる。偏向装置４によって傾けられた
電子線は電子線パイプリズ１１８によって２つの電子線
に分割される。分割された電子線の間の角度は試料での
反射角と入射角の和と等しくすることによって、対物レ
ンズ６に入射する反射波と直接波は略平行になる。これ
を結像する対物レンズ６の後焦点ｍ１に絞り７をｂ４き
反射波と直接波のみをとおす。このとき２つの波は平行
入射なので絞り７は１つの穴でよく製作が容易である。
収束レンズ２によって、−旦絞られ、絞り３を通して平
行性の良い電子線なる。偏向装置４によって傾けられた
電子線は電子線パイプリズ１１８によって２つの電子線
に分割される。分割された電子線の間の角度は試料での
反射角と入射角の和と等しくすることによって、対物レ
ンズ６に入射する反射波と直接波は略平行になる。これ
を結像する対物レンズ６の後焦点ｍ１に絞り７をｂ４き
反射波と直接波のみをとおす。このとき２つの波は平行
入射なので絞り７は１つの穴でよく製作が容易である。
次に電子線バイプリズム８を２つ設置し反射波と直接波
を重畳させる。電子線バイプリズムを２段にすることに
よって、重畳する角度と重畳する領域の広さを独立に換
えることができる。
を重畳させる。電子線バイプリズムを２段にすることに
よって、重畳する角度と重畳する領域の広さを独立に換
えることができる。
この重畳像、すなわち反射電子線ホロクラ１１は拡大レ
ンズ９によって像記録装置１０の分解能で記録できる大
きさまで拡大され記録される。
ンズ９によって像記録装置１０の分解能で記録できる大
きさまで拡大され記録される。
本実施例では、先の第１の実施例に比べると直接波が試
料の手前で分割されているので、試料自体が非常に大き
く第１実施例の方法では、直接波がとりにくい場合など
に有効である。また対物しぼり７が単孔でよいのも利点
である。第１の実施例では、２箇所に孔が必要であるか
、その距離は回折条件で変化するのでいろいろな距離の
絞りを備えて変換できるようにする必要がある。
料の手前で分割されているので、試料自体が非常に大き
く第１実施例の方法では、直接波がとりにくい場合など
に有効である。また対物しぼり７が単孔でよいのも利点
である。第１の実施例では、２箇所に孔が必要であるか
、その距離は回折条件で変化するのでいろいろな距離の
絞りを備えて変換できるようにする必要がある。
本実施例で４２３つの電子線バイプリズム８と対物レン
ズ６を連動させて制御することにより操作性の良い装置
となる。
ズ６を連動させて制御することにより操作性の良い装置
となる。
本発明によれば、表面の凹凸が電子線ホログラフィ−の
方法を用いて０．１人 より良い精度で測定することが
できる。また従来の透過電子線ホログラフィ−法ではｌ
不可能であった１表面に垂直な磁場の測定も可能にする
ことができる。さらに透過の場合、薄膜試料に限られて
いた観測対象がバルク試料も観？ｌｌ！ｌ対象になるの
で、応用範囲が拡大する。
方法を用いて０．１人 より良い精度で測定することが
できる。また従来の透過電子線ホログラフィ−法ではｌ
不可能であった１表面に垂直な磁場の測定も可能にする
ことができる。さらに透過の場合、薄膜試料に限られて
いた観測対象がバルク試料も観？ｌｌ！ｌ対象になるの
で、応用範囲が拡大する。
第１図は本発明の第１の実施例の電子光学系の断面図、
第２図は表面の高さ分布での電子線の位相の変化を説明
する図、第３図は表面に垂直な磁場による位相差を説明
する図、第４図は本発明の第２の実施例の電子光学系の
断面図である。 １・・・電子源、２・収束レンズ、３・・・絞り、４・
・・偏向装置、５−・試料、６・対物レンズ、７・・・
絞り、８・・電子線バイブリズ１１．９・・・拡大レン
ズ、１゜・・像記録装置、１１・・・対物レンズ電源、
１２・バイプリズム電源、１３・・・制御装置、１４・
・・電子線■、１５ 電子線■。 第 ■
第２図は表面の高さ分布での電子線の位相の変化を説明
する図、第３図は表面に垂直な磁場による位相差を説明
する図、第４図は本発明の第２の実施例の電子光学系の
断面図である。 １・・・電子源、２・収束レンズ、３・・・絞り、４・
・・偏向装置、５−・試料、６・対物レンズ、７・・・
絞り、８・・電子線バイブリズ１１．９・・・拡大レン
ズ、１゜・・像記録装置、１１・・・対物レンズ電源、
１２・バイプリズム電源、１３・・・制御装置、１４・
・・電子線■、１５ 電子線■。 第 ■
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、少なくとも一つの電子線源と電子レンズと像記録装
置と電子線重畳装置からなる電子線干渉装置において、
試料から反射された電子と試料に入射していない電子と
を重畳させた反射電子線ホログラムを形成することを特
徴とした反射電子線ホログラフイー装置。 ２、第１項の反射電子線ホログラムを、上記電子レンズ
の焦点距離と上記試料と上記像記録装置との間に設けら
れた電子線バイプリズムの電位とを連動させて試料から
反射された電子と試料に入射していない電子とを重畳さ
せることによつて形成することを特徴とした反射電子線
ホログラフイー装置。 ３、第１項の反射電子線ホログラムを、上記試料と上記
電子線源との間に少なくとも１つの電子線バイプリズム
を置き、電子線波面を分割し片方を試料に反射させ片方
を試料に入射させずに像記録装置までの光学系に導入し
重畳させることによつて形成することを特徴とした反射
電子線ホログラフイー装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1004999A JP2776862B2 (ja) | 1989-01-13 | 1989-01-13 | 反射電子線ホログラフイー装置 |
| US07/462,769 US4998788A (en) | 1989-01-13 | 1990-01-10 | Reflection electron holography apparatus |
| EP90100644A EP0378237B1 (en) | 1989-01-13 | 1990-01-12 | Reflection electron holography apparatus |
| DE69031765T DE69031765T2 (de) | 1989-01-13 | 1990-01-12 | Elektronen-Reflektions-Holographie-Gerät |
| US07/697,576 US5192867A (en) | 1989-01-13 | 1991-05-09 | Electron optical measurement apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1004999A JP2776862B2 (ja) | 1989-01-13 | 1989-01-13 | 反射電子線ホログラフイー装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02186547A true JPH02186547A (ja) | 1990-07-20 |
| JP2776862B2 JP2776862B2 (ja) | 1998-07-16 |
Family
ID=11599286
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1004999A Expired - Lifetime JP2776862B2 (ja) | 1989-01-13 | 1989-01-13 | 反射電子線ホログラフイー装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4998788A (ja) |
| EP (1) | EP0378237B1 (ja) |
| JP (1) | JP2776862B2 (ja) |
| DE (1) | DE69031765T2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP2005197165A (ja) * | 2004-01-09 | 2005-07-21 | Institute Of Physical & Chemical Research | 干渉装置 |
| WO2005098896A1 (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Riken | 電子線干渉装置および電子顕微鏡 |
| WO2006090556A1 (ja) * | 2005-02-23 | 2006-08-31 | Riken | 干渉装置 |
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| WO2010026867A1 (ja) * | 2008-09-02 | 2010-03-11 | 株式会社日立製作所 | 電子線装置 |
| WO2011071015A1 (ja) * | 2009-12-11 | 2011-06-16 | 株式会社日立製作所 | 電子線バイプリズム装置および電子線装置 |
Families Citing this family (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP3039563B2 (ja) * | 1990-11-29 | 2000-05-08 | 株式会社日立製作所 | 走査電子顕微鏡及び走査電子顕微方法 |
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| US5432347A (en) * | 1992-11-12 | 1995-07-11 | U.S. Philips Corporation | Method for image reconstruction in a high-resolution electron microscope, and electron microscope suitable for use of such a method |
| JP2605592B2 (ja) * | 1993-07-29 | 1997-04-30 | 日本電気株式会社 | 電子線ホログラフィによるナノサイズドットパターン形成方法および描画装置 |
| DE4331468A1 (de) * | 1993-09-16 | 1995-03-30 | Eduard Heindl | Fourier-Mikrostrukturierung |
| JP3276816B2 (ja) * | 1995-09-12 | 2002-04-22 | 日本電子株式会社 | 電子線バイプリズム |
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