JPH0233843A - 走査電子顕微鏡 - Google Patents

走査電子顕微鏡

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JPH0233843A
JPH0233843A JP63183623A JP18362388A JPH0233843A JP H0233843 A JPH0233843 A JP H0233843A JP 63183623 A JP63183623 A JP 63183623A JP 18362388 A JP18362388 A JP 18362388A JP H0233843 A JPH0233843 A JP H0233843A
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scanning
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scanning electron
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lens
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貢 佐藤
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は走査電子顕微鏡、特に走査電子線を試料上で傾
斜してステレオHaするのに好適な走査電子顕微鏡に関
する。
〔従来の技術〕
走査電子線を傾斜させる通常の方法は、特開昭58−1
47948号公報に記載されているように、大口径対物
レンズの軸外に平行−次電子線を入射させるものである
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、そのような技術は、ビームを試料上で大角度に
傾斜することに関してはすぐれているが、大口径対物レ
ンズを使用する必要と、−成型子線を平行にして対物レ
ンズに入射する必要があるため、以下の問題点を生じる
一般に対物レンズの穴径を大きくすると、球面収差係数
C3は小さくなる傾向を示すが色収差係数Ccは逆に急
激に大きくなる。これは、同一試料位置に対して、対物
レンズの穴径を大きくすると、対物レンズの磁界分布の
範囲が広がり、結果として対物レンズの焦点距離が長く
なるために生じる。
一方、走査電子顕微鏡の分解能は、球面収差係数Csに
対しては1/4乗(Csl/’)に比例し、色収差係数
Ccに対しては1/2乗(Cs”/”)に比例して悪く
なる。即ち、球面収差係数Csが多少小さくなっても、
分解能はほとんど向上しないのに対して、色収差係数C
cが大きくなると、分解能は急激に悪くなることを示し
ている。従って、走査電子顕微鏡の基本性能をできるだ
け良くするには、大口径対物レンズは得策とは言えない
第2点として、前記通常の技術では、ビームを大角度に
傾斜して、しかも非点収差の発生を小さくするために、
対物レンズに入射させる一次電子線は平行ビームにしな
ければならない。ところが、通常の走査電子顕微鏡では
、−成型子線の照射電流を変えたり、光学系の縮小率を
変えることが必要となるために、電子線を少なくとも一
度は、集束レンズで焦束させなければならず、従って、
前記通常の技術では、通常の走査電子顕微鏡の光学系に
、平行ビーム用の集束レンズを更に追加して配置しなけ
ればならない問題点がある。
第3点として、前記通常の技術の実施例では、−成型子
線の走査は全て一段の偏向器である。周知の通り、走査
電子顕微鏡では、通常、対物レンズの電子源側に走査用
の偏向器を設けて、走査像の歪を最少にするために、対
物レンズのほぼ主面近傍を支点とする様に一次電子線を
走査するのが理想的である。このためには、偏向器は少
なくとも二段必要である。従って、前記通常の技術では
−段偏向による一次電子線の走査によって、特に低倍率
時の像が大きく歪む問題がある。また、成型子線の傾斜
角変化に対する像ずれ等、ステレオ像観察に関しては、
はとんど考慮されていない。
本発明の目的は、ビーム傾斜するために、特別に大口径
の対物レンズを使用せず、また、対物レンズに入射する
一次電子線を平行にしなくても、ビームを試料上で傾斜
して走査することができ、しかも、低倍率時における走
査像の歪を最小に抑えて、試料を傾斜せずにステレオ像
をwA察することができる走査電子顕微鏡を提供するこ
とにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明によれば、最終段対物レンズより電子源側に2段
の走査用偏向器と2段の光軸制御用偏向器が配置される
。2段の走査用偏向器は走査電子線の支点が最終段対物
レンズの主面又はその近傍に位置する如く制御され、2
段の光軸制御用偏向器は走査電子線の中心軸(光軸)が
最終段対物レンズの物点を支点として偏向される如く制
御される。
〔作用〕
以上のように、2段の走査用偏向器は走査電子線を最終
段対物レンズの主面又はその近傍にある点を支点として
走査する様に働き、2段の光軸制御用偏向器は走査電子
線の中心軸(光軸)を最終段対物レンズの物点を支点と
して偏向する様に働く。
したがって、本発明によれば、前述した本発明の目的が
達成される。
〔実施例〕
第1図〜第4図を用いて本発明を説明する。第1図にお
いて、電子源1から放出した一次電子線は、集束レンズ
2により一度集束され9の位置にクロスオーバを作る。
9の位置は対物レンズ6の物点となり、9の位置でクロ
スした一次電子線は対物レンズ絞り3で制限され、対物
レンズ6で試料7上に再度集束される。一方、走査用の
2段の偏向器4a及び4bによって、対物レンズ主面1
1又はその近傍の点10を支点とする様に一次電子線が
走査される。このため、低倍率時の像歪は最小に抑えら
れる。この状態で、第2図に示す様に、光軸制御用に配
置した2段の偏向器5a及び5bに直流信号を流し、−
法定子線の中心軌道(光軸)を対物レンズ6の物点9を
支点とする様に偏向すると、試料7上では、−法定子線
8の中心位置は変わらずに、−法定子線8がθだけ傾斜
される。
この様に対物レンズ6の物点9を支点として偏向器5a
及び5bで軌道を偏向し、更に走査用偏向器4a及び4
bで対物レンズ主面又はその近傍を支点とする様に一次
電子線8を走査すると、第3図の点線で示す様な走査軌
道となり、この様な走査にすることで、低倍率時におい
ても走査像の歪が少なく、しかも走査ビームを傾斜する
ことができる。
本発明の考え方で傾斜できる実用的な角度は、対物レン
ズ下部に試料を配置するタイプの走査電子顕微鏡で±1
0°程度、対物レンズ磁極間に試料を配置するインレン
ズタイプの走査電子顕微鏡で±15°程度までであるが
、通常のステレオ像観察には、±5°〜±10°までの
傾斜角で充分であるため、本発明で充分ステレオ像al
11mができる。
第4図はステレオ像観察のための走査電子顕微鏡の主要
部の構成を示すものである。ステレオ像wA奈では、異
なる傾斜角で一次電子線を走査する必要があり、この傾
斜角の設定は第4図の傾斜角度設定用可変抵抗器18及
び19の電圧調整により行なえる。傾斜角度切換スイッ
チ17は、傾斜角度設定用可変抵抗器18.19で設定
した電圧を切換えて、試料7上での一次電子線8の傾斜
角度の切り換えを行なう。この切換えに対する像のずれ
をなくするには、交流発生器16をスイッチ15をON
することで加算器14に加え、交流信号によって走査像
の中心が動かない様に、光軸制御用の偏向器4bへの信
号量を可変抵抗13で調整すればよい、なお、12a、
12bは増幅器である。
スイッチ17とスイッチ22を連動させることで、2台
の像表示用CRT装置23a、23bにステレオペア像
をそれぞれ表示することができる。
また、同−CRTを上下または左右の二分割表示方式と
し、その各々にステレオペア像を表示したり、同−CR
T上に各々のステレオペア像を色分けして重ねて表示す
ることで、リアルタイムに試料のステレオ像が観察でき
る。
光軸制御用偏向器5a、5bへの偏向信号は傾斜角度設
定用可変抵抗器18及び19を調整してその出力電圧を
任意に変えることにより変えられ得るから、可変抵抗器
18及び19を調整することにより試料面に対する垂直
軸を基準としたプラスおよびマイナス方向へのビーム傾
斜角を任意に変えることができ、更にプラス方向へのビ
ーム傾斜角とマイナス方向へのビーム傾斜角を異ならせ
ることにより、実際には試料を傾けることなしに、試料
を傾けた状態でステレオペア像を得るのと同じ結果を得
ることもできる。
光軸制御用偏向器5a、5bによる偏向軌道は、対物レ
ンズの物点9を支点として偏向される。この精度が悪い
と、ビーム傾斜角度を切り換えた時に走査像の中心が移
動してしまい、同一視野のステレオペア像が得られなく
なる。そこで、可変抵抗器13によって、偏向器5bの
信号量を変えて、偏向器5aと5bの信号比を変えてや
ると、偏向支点を対物レンズの物点9まで正確に合せる
ことができる。具体的には、スイッチ15で交流信号1
6を偏向器5a、5bに加算して、該交流信号16によ
って走査像の中心が働かない様に可変抵抗13をy4整
すればよい。
一方、試料から発生した二次電子は二次電子検品器20
で検出され、像表示用CRT’1i23 a。
23bのいずれかに表示させることができる。この場合
、スイッチ17とスイッチ22は同期しており、CRT
装置23a及び23bには、それぞれビーム傾斜角度の
異なったステレオペア像が表示される。
本実施例によれば、走査電子顕微鏡の性能を保ったまま
、−法定子線を試料上で傾斜させて、ステレオ像を高分
解能でしかもリアルタイムにw4祭できる効果がある。
〔発明の効果〕
本発明によれば、ビーム傾斜用として特別大口径の対物
レンズを′使用する必要がなく、また対物レンズに入射
する一次電子線を平行にしなくともビームを試料で傾斜
して走査することができ、しかも低倍率時における走査
像の歪を最小に抑えて、試料を傾斜せずにステレオ像を
w4察することができる走査電子顕微鏡が提供される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明にもとづく一実施例の走査電子顕微鏡の
電子光学系図、第2図は第1図の光軸制御用偏向器の動
作説明図、第3図は第1図の光軸制御用偏向器と走査用
偏向器を動作させた時の一次電子線の走査軌道説明図、
第4図はステレオ像観察時に必要な本発明にもとづく一
実施例を示す走査電子顕微鏡の主要部のブロック図であ
る。 1・・・電子銃、2・・・集束レンズ、3・・・対物レ
ンズ絞り、4a、4b・・・走査用偏向器、5a、5b
・・・光軸制御用偏向器、6・・・対物レンズ、7・・
・試料、8・・・−成型子線、9・・・対物レンズの物
点、10・・・走査電子線の偏向支点、11・・・対物
レンズ主面、12a、12b・・・増幅器、13・・可
変抵抗器、】4・・・信号加算器、15・・・スイッチ
、16・・・交流信号源、17・・・傾斜角度切換スイ
ッチ、18゜19・・・傾斜角度設定用可変抵抗器、2
o・・・二次電子検出器、21・・・二次電子、22・
・・像表示切換スイッチ、23a、23b・・・像表示
CRT装置。 代理人 弁理士 小川勝男、/−) 第2日 高3図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、細く絞った電子線を試料上で走査し、該走査電子線
    によつて得られる信号により走査像を得る走査電子顕微
    鏡において、最終段対物レンズより電子源側に2段の走
    査用偏向器と2段の光軸制御用偏向器を配置し、走査電
    子線の支点を前記対物レンズの主面又はその近傍となる
    如く前記走査用の2段の偏向器を制御すると共に、走査
    電子線の中心軸(光軸)を前記対物レンズの物点を支点
    として偏向する如く前記光軸制御用の2段の偏向器を制
    御し、試料上での走査電子線を傾斜させることを特徴と
    する走査電子顕微鏡。 2、前記光軸制御用の2段の偏向器に与える偏向信号の
    比を可変する手段を備えている特許請求の範囲第1項記
    載の走査電子顕微鏡。 3、前記光軸制御用の2段の偏向器に与える偏向信号に
    交流信号を重ねる手段を備えている特許請求の範囲第1
    項又は第2項記載の走査電子顕微鏡。 4、少なくとも2台の像観察用CRT装置を有し、これ
    らに2段の光軸制御用偏向器に与える異なる2つの信号
    値に対する走査像をそれぞれ表示させることを特徴とす
    る特許請求範囲第1、2又は3項記載の走査電子顕微鏡
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