JPH07302564A - 走査電子顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は走査電子顕微鏡に関して、レンズと絞
りの軸合わせを自動的に行う装置を提供する。 【構成】ビーム源２からのビームを試料５に照射する複
数の電子レンズ（収束レンズ３と対物レンズ４）を有す
る電子レンズ系と、移動可能な可動絞り２０をビームの
通路上に有する走査電子顕微鏡において、演算制御部２
２が可動絞り２０を軸合わせしようとする電子レンズの
励磁を励磁変化手段２１により変化させ、励磁変化の前
後における試料５の像を構成する信号を画像メモリ１９
０に記憶させ、絞り移動手段１０により、励磁変化の前
後における電子レンズ系の照射範囲に基づき、可動絞り
２０を移動させて、電子レンズの光軸との軸合わせを行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は走査電子顕微鏡に関し
て、特にレンズと絞りの軸合わせを自動的に行う装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の走査電子顕微鏡を図１１に示す。
走査電子顕微鏡では、一般的には、電子銃１で直径約２
０μｍの電子線のビーム源２を作り、集束レンズ３でビ
ーム源２を縮小し、さらに対物レンズ４で縮小して試料
５の試料面上に直径数ｎｍ〜数μｍにビーム源２の像を
結像させる。走査コイル６によって試料５上をビーム走
査すると、入射した量に比例した二次電子を発生し、そ
れらは検出器１６によって集められ、信号増幅器１７で
増幅され、ＣＲＴ１８上に表示される。像の記録は画像
メモリ１９に信号を取り込むか、ＣＲＴ１８上の図示せ
ぬカメラでその像を撮影する。

【０００３】試料面でのプローブ（ビーム源２の像）の
径は収束レンズ３の励磁を収束レンズ励磁電源９で変え
ることで変化する。励磁を弱くすると、収束レンズ３の
焦点距離が長くなりプローブ径は大きくなる。対物レン
ズ４の縮小率は常にほぼ一定でプローブ径の変化は収束
レンズ３で行う。その際、試料面でのビーム源２の像が
ぼけることがあるので、対物レンズ４の励磁を対物レン
ズ励磁電源１５で微小に変え、試料面上にビーム源２の
像を結像させるように、微調整することもある。

【０００４】走査電子顕微鏡では、前述のように非常に
細い電子ビームを用い、機械的工作誤差や材料の不均一
性等で 光軸を電子顕微鏡の組み上げでだすのは困難
で、仮に組み上げ時に光軸を出していたとしても、使用
しているうちに軸合わせがずれてしまうので、結局は観
察の条件を変える度に光軸合わせを行う必要がある。こ
れは非常に手間が掛かり煩わしい作業であった。

【０００５】近年では、その様な煩わしさから解放され
るため、電子ビームの自動軸合わせ装置が研究され、一
部実用化されている。例えば、特許公開公報、特開昭５
１−８６３５８号，特開昭５８−１０６７４６号，特開
昭５８−１３５５５６号などがある。これらでは、電子
ビーム偏向手段により電子ビームの軌道を調整し、軸合
わせを行っている。また、直接は電子ビームの軸合わせ
ではないが、有用と思われる技術も特許公開公報、特開
昭５８−１０６７４７号，特開昭６３−２０２８３４
号，特開平５−２１０３３号などで開示されている。し
かしながら、電子ビームの開き角を制限する可動絞り２
０と電子レンズの光軸を合わせるものは従来無く、可動
絞り２０と電子レンズの光軸を合わせるのは人が試行錯
誤でつぎのように行っていた。

【０００６】従来の絞りと電子レンズの光軸を合わせる
構成および原理は、次のようである。

【０００７】但し、本出願での説明で用いる電子レンズ
とは、収束レンズと対物レンズの両方を含むものとして
用いる。

【０００８】走査電子顕微鏡のＣＲＴ１８での像を肉眼
で観察し、収束レンズ励磁電源９を微小変動させると、
ＣＲＴ１８上の像がずれる。この機構を図２で説明する
と、図２は走査電子顕微鏡の電子ビームの照射範囲の基
準位置が収束レンズの励磁の変化によってシフトする様
子を単純化して示したモデル図で、可動絞り穴を通る電
子ビームを表示してある。試料５の面上で、ビーム源２
の像が結像している場合、図２（ａ）のように光軸上の
点Ａにあるビーム源２からのビームは収束レンズ３の中
の光軸からずれた位置Ｃにある絞り穴を通り、光軸上の
点Ｄでビーム源２の像が結像し、さらに対物レンズ４中
の軸外の範囲Ｆを通って試料面上の軸上の点Ｇでビーム
源２の像が結像している。ここで収束レンズ３の励磁を
強くすると図２（ｂ）のように収束レンズの焦点距離が
短くなるために、収束レンズによるビーム源２の像の結
像位置がＤより収束レンズに近い点のＤ´にずれ、対物
レンズ４の励磁は一定なので、対物レンズ４によるビー
ム源２の像の結像位置は軸上の対物レンズ４に近い点Ｇ
´にずれるので、試料５の面上では照射範囲の基準位置
は軸上の点Ｇから図上で左にずれた点Ｈにシフトする。
収束レンズ３の励磁を弱くする場合は図２（ｃ）のよう
に、収束レンズ３の焦点距離が長くなるために、収束レ
ンズ３によるビーム源２の像の結像位置がＤより収束レ
ンズから離れた点のＤ”にずれ、対物レンズ４の励磁は
一定なので、対物レンズ４によるビーム源２の像の結像
位置は軸上の試料面より対物レンズ４から離れた点Ｇ”
にずれるので、試料５の面上では照射範囲の基準位置は
軸上の点Ｇから図上で右にずれた点Ｉにシフトする。

【０００９】そして、絞りが収束レンズ３の光軸と一致
すると、図１１に示すように、絞りを通過する電子ビー
ムは光軸に対して対称形となるので、収束レンズ３の励
磁を変化させても、ボケを生じるが、電子ビームの照射
範囲の基準位置は変らない。なお、図１１において、通
常の励磁時（試料５の面上で、ビーム源２の像が結像し
ている場合）の電子ビームを実線で、励磁を強くしたと
きの電子ビームを点線で、励磁を弱くしたときの電子ビ
ームを一点鎖線で示している。

【００１０】従って、試料５の試料面上でのシフト量を
最小にすることで絞りと電子レンズの軸を合わせること
ができることが知られている。

【００１１】そこで、像のずれをＣＲＴ１８で観察しな
がら手で可動絞り２０のＸ微動１１、Ｙ微動１２を動か
し、像のずれの最小になるところを探して、電子レンズ
の光軸に可動絞りを手動で合わせていた。しかし、肉眼
によりＣＲＴ１８の画像のずれを観察し、手動で可動絞
り２０を動かしていたので、操作する人間によって、経
験や感覚の鋭さ、勘や熟練や勘どころの習熟度が違い、
軸の合方に差があり、勿論、合い具合が違えば像の良悪
に影響するので、いつも正しく合うとは限ず、しかも精
度が悪かった。その上、当然に極めて煩わしく、長時間
費やして非能率的であった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来は肉眼によりＣＲ
Ｔの画像のずれを観察し、手動で可動絞りを動かしてい
たので、操作する人間によって、軸の合方に差があり、
合い具合が違えば像の良悪に影響するので、極めて煩わ
しく、長時間費やしていた。その上、操作する人間の経
験や感覚の鋭さ、勘や熟練や勘どころに頼っていたので
いつも正しく合うとは限ず、しかも精度が悪かった。さ
らに悪いことには、良い像を得るには希少な人材である
熟練したオペレーターを必要としたので、非合理的で非
能率的であった。また、自動化しようとしても、アライ
メントコイルによる電子ビームの偏向と違って、可動絞
りの微調整を機械的に制御するので、人間のやるような
微妙な調整に必要な動作がうまく得られる制御手段が無
く、かえって人間の方が早い場合もあり、また画像のず
れの測定にも適切なものがなく、自動化は行われていな
かった。

【００１３】ただでさえ、扱いが難しく、独特のノウハ
ウを必要とする走査電子顕微鏡において、このようなこ
とは、走査電子顕微鏡観察の円滑な利用を妨げ大きな問
題となっていた。本発明は上記のような従来技術の欠点
を除去し、操作する人間の経験や感覚、勘や熟練に関係
なく、安定して質の高い像を得ることができる走査電子
顕微鏡を提供することを目的とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明においては、ビーム源からのビームを試料に照
射する複数の電子レンズを有する電子レンズ系と、移動
可能な可動絞りをビームの通路上に有する走査電子顕微
鏡において、前記可動絞りを軸合わせようとする前記電
子レンズの励磁を変化させる励磁変化手段と、該励磁変
化手段による励磁変化の前後における試料の像を構成す
る信号を記憶する画像メモリと、上記励磁変化手段によ
る励磁変化の前後における上記電子レンズ系の照射範囲
に基づき、前記可動絞りを移動させて前記電子レンズの
光軸との軸合わせを行う演算制御部と、を有することを
特徴とする走査電子顕微鏡を提供する。

【００１５】また、上記ビーム源の加速電圧の変化させ
た際、上記ビーム源側の電子レンズの励磁を変更してス
ポットサイズを変更した際、又は上記可動絞りを交換し
た際に、前記演算制御部が前記電子レンズの軸と前記可
動絞りとの軸合わせを行うことように構成することもで
きる。

【００１６】また、上述した演算制御装置が、電子レン
ズの光軸に可動絞りを合わせる際に、上記電子レンズの
励磁を変化させた前後の照射範囲のシフト方向に基づき
可動絞りの移動方向を定め、可動絞りを所定量ずつ動か
すように構成することもできる。

【００１７】また、上述した演算制御装置が、電子レン
ズの励磁を変化させた前後の照射基準位置のシフト方向
に応じて、可動絞りを動かす方向を決め、可動絞りを所
定量移動した前後において電子レンズの励磁を変化させ
た際の上記電子レンズの照射範囲の基準位置のシフト量
及び可動絞りを移動した所定量とに応じて、可動絞りを
動かす量を決めて、可動絞りを合わせるべき電子レンズ
の軸に合わせるように構成することもできる。

【００１８】

【作用】このように構成されたものにおいては、可動絞
りを電子レンズの光軸に合わせようとする際に、まず、
試料の像を構成する信号を画像メモリに記憶し、可動絞
りを合わせようとする電子レンズの励磁を励磁変化手段
で変化させ、そして、試料の像を構成する信号を画像メ
モリに記憶し、演算制御部により励磁変化の前後におけ
る上記電子レンズ系の照射範囲に基づいて可動絞りを移
動させて前記電子レンズの光軸との軸合わせを行う。

【００１９】また、演算制御部は上記ビーム源の加速電
圧の変化させた際、上記ビーム源側の電子レンズの励磁
を変更してスポットサイズを変更した際、又は上記可動
絞りの絞り穴を交換した際に、前記電子レンズの軸と前
記可動絞りとの軸合わせを行う。

【００２０】また、電子レンズの光軸に可動絞りを合わ
せる際に、上記電子レンズの励磁を変化させた前後の照
射基準位置のシフト方向に応じた方向に、可動絞りを所
定量ずつ動かすようにしている。

【００２１】また、演算制御装置は、電子レンズの励磁
を変化させた前後の照射基準位置の移動方向に応じて、
可動絞りを動かす方向を決め、可動絞りを所定量移動し
た前後において電子レンズの励磁を変化させた際の上記
電子レンズの照射範囲の基準位置のシフト量及び可動絞
りを移動した所定量とに応じて、可動絞りを動かす量を
決めて、可動絞りを合わせるべき電子レンズの軸に合わ
せるようにしている。

【００２２】

【実施例】本発明の実施例１から４に共通な構成を図１
に示す。

【００２３】可動絞りの軸合わせについては、電子ビー
ムの発生からＣＲＴ上の像の形成までを説明してからに
する。

【００２４】図１において、本発明の実施例１から４に
共通な電子ビームの流れを、まずは絞りを除いて説明す
る。

【００２５】ビーム源電源８で電子銃１に高電圧をか
け、電子線のビーム源２を作り、ビーム源電源８で加速
電圧を加え、発射させる。収束レンズ励磁電源９により
集束レンズ３を励磁し屈折力を与え、電子ビーム（図示
せず）が収束レンズ３を通る際に、屈折させ、収束レン
ズ３の光軸上の対物レンズ４との間にビーム源２の像を
いったんスポットとして結ばせる。

【００２６】電子ビーム（図示せず）は次に対物レンズ
励磁電源１５により励磁されて屈折力を与えられた、対
物レンズ４を通り、屈折し、試料５の面上にビーム源２
を縮小してプローブとして結像させる。プローブ径の変
化は収束レンズ３の励磁の変化で行い、対物レンズ４の
縮小率は常にほぼ一定だが、試料５の面上でのビーム源
２の像がぼけることがあるので、対物レンズ４の励磁を
対物レンズ励磁電源１５で微小に変え、試料面上にビー
ム源２の像を結像させるように、微調整する。

【００２７】走査電源１３によって、２段の走査コイル
６の各段に水平方向と垂直方向に電子ビーム（図示せ
ぬ）を偏向させるような鋸歯状波電流をそれぞれ流し、
それによって試料５の面上を二次元的にビーム走査す
る。試料５からは入射した電子の量に比例した二次電子
を発生し、それらは検出器１６によって集められ、信号
増幅器１７で増幅され、ＣＲＴ１８上に表示される。

【００２８】倍率は試料５上の走査の１辺とＣＲＴ１８
上の１辺の比で与えられる。像の保存は画像メモリ１９
０に信号を取り込むか、ＣＲＴ１８と対峙する図示せぬ
カメラでその像を撮影する。

【００２９】次に可動絞り２０の軸合わせについて実施
例の１から４について説明する。

【００３０】（実施例１）実施例１と実施例２に共通な
原理を図２で説明する。

【００３１】図２は走査電子顕微鏡の電子ビームの照射
範囲の基準位置が収束レンズ３の励磁の変化によってシ
フトする様子を単純化して示したモデル図で、可動絞り
穴を通る電子ビームを表示してある。

【００３２】試料５の面上で、ビーム源２の像が結像し
ている場合、図２（ａ）のように光軸上の点Ａにあるビ
ーム源２からのビームは収束レンズ３の中の光軸からず
れた位置Ｃにある絞り穴を通り、光軸上の点Ｄでビーム
源２の像が結像し、さらに対物レンズ４中の軸外の範囲
Ｆを通って試料面上の軸上の点Ｇでビーム源２の像が結
像している。ここで、収束レンズ３の励磁を強くすると
図２（ｂ）のように収束レンズの焦点距離が短くなるた
めに、収束レンズによるビーム源２の像の結像位置がＤ
より収束レンズに近い点のＤ´にずれ、対物レンズ４の
励磁は一定なので、対物レンズ４によるビーム源２の像
の結像位置は軸上の対物レンズ４に近い点Ｇ´にずれる
ので、試料５の面上では照射範囲の基準位置は軸上の点
Ｇから図上で左にずれた点Ｈにシフトする。収束レンズ
３の励磁を弱くする場合は図２（ｃ）のように、収束レ
ンズ３の焦点距離が長くなるために、収束レンズ３によ
るビーム源２の像の結像位置がＤより収束レンズから離
れた点のＤ”にずれ、対物レンズ４の励磁は一定なの
で、対物レンズ４によるビーム源２の像の結像位置は軸
上の試料面より対物レンズ４から離れた点Ｇ”にずれる
ので、試料５の面上では照射範囲の基準位置は軸上の点
Ｇから図上で右にずれた点Ｉにシフトする。

【００３３】図示しないが、絞り穴が収束レンズ３の光
軸と一致すると、絞り穴を通過する電子ビームは光軸に
対して対称形となり、収束レンズ３の励磁を変化させて
も、ボケを生じるが、電子ビームの照射範囲の基準位置
は変らない。

【００３４】この原理を利用して、実施例１において
は、図１に示す演算制御部２２が 試料５の面上にビーム源２の像が結像した状態での
試料５からの試料の像を構成する信号を画像メモリー１
９０に記憶させ； 励磁変化手段２１により収束レンズ３の励磁を強励
磁と弱励磁に変化させて、電子ビームの試料５の面上で
の照射範囲を変化させ； 各時点の試料５の像を構成する信号を画像メモリー
１９０に記憶させ； 各時点に画像メモリー１９０に記憶された，像を構
成する信号に基づき、試料５の像を構成する信号の変化
から電子ビームの照射範囲の変化（例えば画面の中心位
置、又は画面内での基準位置のシフト）を求め； 絞り移動手段１０に可動絞り２０の位置を所定量動
かし； 〜の制御演算処理を行い、電子ビームの照射範
囲の基準位置の変化を再び求め； このような制御演算処理を電子ビームの照射範囲の基準
位置の変化が最小になるまで繰り返し、可動絞り２０を
収束レンズ３の光軸に合わせるように構成されている。

【００３５】演算制御部２２は、励磁を変化させる前に
置けるビームの照射範囲、即ち、ＣＲＴで形成される画
像の中心位置において、エッジを、各画素の濃淡値に対
して、周囲の画素との差分値の和を求める差分ヒストグ
ラム法、２次微分であるラプラシアンの大きな値を持つ
画素のみを抽出し、そのヒストグラムをとり閾値を求め
るラプラシアン・ヒストグラム法等を利用して求め、特
徴点を抽出する。次に、制御演算手段は励磁を変化させ
た後のビームの照射範囲において、励磁を変化させる前
に得られた特徴点がどのあたりに存在するかを、絶対差
法、又は相関係数法の相関処理等により求め、その差か
ら照射範囲の移動方向及び移動量を得るように構成され
る。尚、励磁を変化させる前の特徴点の抽出は、中心部
だけではなく、画面の４隅に設ければ励磁を変化させた
後の照射範囲内に、その照射範囲の幅程度までずれて
も、特徴点を抽出することができ、移動量の許容範囲を
広げることができる。

【００３６】（実施例２）電子銃１に付加した、ビーム
源電源８によるビーム源２の加速電圧を変化させた際
や、収束レンズ３の励磁を変更してスポットサイズを変
更した際、そして可動絞り２０の絞り穴を交換する際、
新たな条件においては電子レンズの光軸と可動絞りの絞
り穴が一致せず、軸ずれが生じるので、再び軸合わせの
必要がある。

【００３７】そこで、このような変更を行ったときは演
算制御部２２が連動して、収束レンズ３の軸と可動絞り
２０の実施例１の軸合わせを行うようにする。

【００３８】図１に示す演算制御部２２において、電子
銃１に付加したビーム源電源８によるビーム源２の加速
電圧を変化させる時、収束レンズ３の励磁を変更してス
ポットサイズを変更する時、そして可動絞り２０の絞り
穴を交換する時に、それぞれ演算制御部２２で所定のパ
ラメータを変更によって前記の変更を行うように構成
し、前記変更を行った後で誤って軸合わせをしないまま
観察してしまい不正確な像を観察してしまうことを防ぐ
ものである。

【００３９】（実施例３）実施例３では励磁変化手段２
１が電子レンズの励磁を変化させた前後の電子レンズの
ビーム照射範囲の基準位置のシフト方向が前記可動絞り
２０の合わせるべき電子レンズの軸からのずれの方向に
よって一義的に決まることを利用している。勿論、電子
レンズの磁場による像回転の影響のため、ビーム照射範
囲の基準位置のシフトにおける座標系の基準方向と可動
絞りの座標系との対応づけが必要となるが、ここでは一
致しているものとして原理を説明する。

【００４０】この原理を説明する。

【００４１】電子レンズと可動絞り２０の配置の違いと
絞りを合わせる電子レンズをどれにするかにより、以下
に示す６つの代表的な条件が成り立ち、図２から図７に
それらを示す。

【００４２】図２から図７は走査電子顕微鏡の電子ビー
ムの照射範囲の基準位置が電子レンズの励磁の変化によ
ってシフトする様子を単純化して示したモデル図で、可
動絞り穴を通る電子ビームを表示してある。電子レンズ
の励磁を強くする場合は焦点距離が短くなるのでレンズ
の厚さを厚く表示し、励磁を弱くする場合は焦点距離が
長くなるのでレンズの厚さを薄く表示し、励磁を変えな
い場合は焦点距離が変わらないのでレンズの厚さは変え
ずに表示している。

【００４３】条件１ 図２は可動絞り２０が収束レンズ３中にあり、光軸から
図上で左にずれている場合で、図２（ａ）において、可
動絞り２０が収束レンズ３中の光軸から図上で左にずれ
た位置Ｃにある場合、Ａにあるビーム源２からの電子ビ
ームは収束レンズ３中の軸外の可動絞り２０の絞り穴を
通り、光軸上のＤ点でビーム源２の像を結像し、さらに
対物レンズ４の軸外の範囲Ｆを通り試料５の試料面上か
つ光軸上のＧ点にビーム源２の像を結像する。

【００４４】図２（ｂ）は収束レンズ３の励磁を強くし
た場合で、電子ビームは光軸上のビーム源２の像をより
収束レンズ３に近いＤ´点にずれて結像させ、対物レン
ズ４では電子ビームは軸外の範囲Ｆ´にずれて、対物レ
ンズ４の励磁は一定なので、電子ビームはより対物レン
ズ４に近い光軸上Ｇ´点にずれてビーム源２の像を結像
させ、試料面上では光軸から図面上で左側にずれた範囲
Ｈに照射する。

【００４５】図２（ｃ）は収束レンズ３の励磁を弱くし
た場合で、電子ビームは光軸上のビーム源２の像をより
収束レンズ３から離れたＤ”点にずれて結像させ、対物
レンズ４では電子ビームは軸外Ｆ”にずれて、対物レン
ズ４の励磁は一定なので、電子ビームはより対物レンズ
４から離れた光軸上Ｇ”点にずれてビーム源２の像を結
像させ、試料面上では光軸から図面上で右側にずれた範
囲Ｉに照射する。即ち、 条件１：可動絞り２０が収束レンズ３中にあり、光軸か
らずれている場合、試料面上のビームは合わせるべき軸
のあるレンズの励磁を ・強めると：絞り穴のずれている方向にずれ、 ・弱めると：絞り穴のずれているのと逆の方向にずれ、 ・強励磁から弱励磁に変化させると：絞り穴のずれてい
るのと逆の方向にずれる。

【００４６】条件２ 図３は可動絞り２０が対物レンズ４中にあり、光軸から
図上で左にずれている場合で、図３（ａ）において、Ａ
にあるビーム源２からの電子ビームは絞り穴が対物レン
ズ４中の光軸から図上で左にずれた位置Ｆにある場合、
電子ビームは収束レンズ４中の軸外の範囲Ｃを通り、光
軸上のＤ点でビーム源２の像を結像し、さらに対物レン
ズ４中の軸外の絞り穴を通り試料面上かつ光軸上のＧ点
にビーム源２の像を結像する。

【００４７】図３（ｂ）は対物レンズ４の励磁を強くし
た場合で、収束レンズ３の励磁は一定なので、Ｄ点での
ビーム源２の像の位置は変わらず、電子ビームはより対
物レンズ４に近い光軸上のＧ´点にずれてビーム源２の
像を結像させ、試料面上では光軸から図面上で右側にず
れた範囲Ｈに照射する。

【００４８】図３（ｃ）は対物レンズ４の励磁を弱くし
た場合で、収束レンズ３の励磁は一定なので、Ｄ点での
ビーム源２の像の位置は変わらず、電子ビームはより対
物レンズ４から離れた光軸上Ｇ”点にずれてビーム源２
の像を結像させ、試料面上では光軸から図面上で左側に
ずれた範囲Ｉに照射する。即ち、 条件２：絞り穴が対物レンズ４中にあり、光軸からずれ
ている場合、試料面上のビームは合わせるべき軸のある
レンズの励磁を ・強めると：絞り穴のずれているのと逆の方向にずれ、 ・弱めると：絞り穴のずれている方向にずれ、 ・強励磁から弱励磁に変化させると：絞り穴のずれてい
る方向にずれる。

【００４９】また、次に示す、条件３〜６即ち図４〜７
においては、同じ幾何的条件でも絞り穴を対物レンズ４
に合わせる場合と、収束レンズ３に合わせる場合があ
り、これらは、収束レンズ３の光軸と対物レンズ４の光
軸とがずれている場合を鑑みたものである。但し、電子
レンズ同士の軸ずれは図示はしない。

【００５０】電子レンズ同士の光軸がずれている場合
も、収束レンズ３を励磁変化させる際に、試料面上に常
にビーム源２の像が結像するように対物レンズ４もそれ
に応じて励磁変化させると、試料面上の電子ビームの照
射範囲の基準位置がずれる。すると絞りと電子レンズの
軸のずれに起因する照射範囲の基準位置のずれなのか、
電子レンズ同士の軸ずれに起因する照射範囲の基準位置
のずれなのか、混同するのではないかという懸念があ
る。

【００５１】しかしながら、本発明では、絞り穴と光軸
を合わせる電子レンズのみ励磁変化させ、その他の電子
レンズは励磁変化させず励磁を一定にしてあるので、電
子レンズ同志の軸がずれていても、そのことに起因する
照射範囲の基準位置のずれは全く生じず、絞りと電子レ
ンズの軸のずれに起因する照射範囲の基準位置のずれの
みが生じるのである。よって電子レンズ同士の軸がずれ
ていても、照射範囲の中心の位置のずれからは絞りと電
子レンズの軸のずれが検出できるのである。

【００５２】条件３ 図４は可動絞り２０が収束レンズ３と対物レンズ４との
間で、収束レンズ３による光源２の像を結ぶ位置より収
束レンズ３側にあり、光軸から図上で左にずれていて、
絞り穴を収束レンズ３の軸に合わせようとする場合で、
図４（ａ）において、可動絞り２０が収束レンズ３と対
物レンズ４との間で収束レンズ３による光源２の像を結
ぶ位置より収束レンズ側にあり、光軸から図上で左にず
れた位置Ｊにある場合、Ａにあるビーム源２からのビー
ムは収束レンズ３中の軸外の範囲Ｃを通り、軸外の位置
Ｊにある絞り穴を通り、光軸上のＤ点でビーム源２の像
を結像し、さらに対物レンズ４の軸外の範囲Ｆを通り、
試料面上かつ光軸上のＧ点にビーム源２の像を結像す
る。

【００５３】図４（ｂ）は収束レンズ３の励磁を強くし
た場合で、ビームは収束レンズ３中の軸外の範囲Ｃ´に
ずれ、軸外の位置Ｊにある絞り穴を通り、光軸上のビー
ム源２の像をより収束レンズ４に近いＤ´点にずれて結
像させ、対物レンズ４ではビームは軸外の範囲Ｆ´にず
れて、対物レンズ４の励磁は一定なので、ビームはより
対物レンズ４に近い光軸上Ｇ´点にずれてビーム源２の
像を結像させ、試料面上では光軸から図面上で左側にず
れた範囲Ｈに照射する。

【００５４】図４（ｃ）は収束レンズ３の励磁を弱くし
た場合で、ビームは収束レンズ３中の軸外の範囲Ｃ”に
ずれ、軸外の位置Ｊにある絞り穴を通り、光軸上のビー
ム源の像をより収束レンズから離れたＤ”点にずれて結
像させ、対物レンズ４ではビームは軸外Ｆ”にずれて、
対物レンズ４の励磁は一定なので、ビームはより対物レ
ンズ４から離れた光軸上Ｇ”点にずれてビーム源の像を
結像させ、試料面上では光軸から図面上で右側にずれた
範囲Ｉに照射する。即ち、 条件３：絞り穴が収束レンズ３と対物レンズ４との間
で、収束レンズ３によるビーム源２の像を結ぶ位置より
収束レンズ３側にあり、光軸からずれていて、絞り穴を
収束レンズ３の軸に合わせようとする場合、試料面上の
ビームは合わせるべき軸のあるレンズの励磁を ・強めると：絞り穴のずれている方向にずれ、 ・弱めると：絞り穴のずれているのと逆の方向にずれ、 ・強励磁から弱励磁に変化させると：絞り穴のずれてい
るのと逆の方向にずれる。

【００５５】条件４ 図５は可動絞り２０が収束レンズ３と対物レンズ４との
間で、収束レンズ３によるビーム源２の像を結ぶ位置よ
り収束レンズ３側にあり、光軸から図上で左にずれてい
て、絞り穴を対物レンズ４の軸に合わせようとする場合
で、図５（ａ）において、可動絞り２０が収束レンズ３
と対物レンズ４との間で、収束レンズ３によるビーム源
２の像を結ぶ位置より収束レンズ３側にあり、光軸から
図上で左にずれた位置Ｊに絞り穴がある場合、Ａにある
ビーム源２からのビームは収束レンズ３中の軸外の範囲
Ｃを通り、軸外の位置Ｊにある絞り穴を通り、光軸上の
Ｄ点でビーム源２の像を結像し、さらに対物レンズ４の
軸外の範囲Ｆを通り試料面上かつ光軸上のＧ点にビーム
源の像を結像する。

【００５６】図５（ｂ）は対物レンズ４の励磁を強くし
た場合で、収束レンズ３の励磁は一定なので、光軸上の
Ｄ点でビーム源２の像の位置は変わらず、ビームはより
対物レンズ４に近い光軸上Ｇ´点にずれてビーム源２の
像を結像させ、試料面上では光軸から図面上で左側にず
れた範囲Ｈに照射する。

【００５７】図５（ｃ）は対物レンズ４の励磁を弱くし
た場合で、収束レンズ３の励磁は一定なので、光軸上の
Ｄ点でビーム源２の像の位置は変わらず、ビームはより
対物レンズ４から離れた光軸上Ｇ”点にずれてビーム源
２の像を結像させ、試料面上では光軸から図面上で右側
にずれた範囲Ｉに照射する。即ち、 条件４：絞りが収束レンズ３と対物レンズ４との間で、
収束レンズ３によるビーム源２の像を結ぶ位置より収束
レンズ３側にあり、光軸からずれていて、絞り穴を対物
レンズ４の軸に合わせようとする場合、試料面上のビー
ムは合わせるべき軸のあるレンズの励磁を ・強めると：絞り穴のずれている方向にずれ、 ・弱めると：絞り穴のずれているのと逆の方向にずれ、 ・強励磁から弱励磁に変化させると：絞り穴のずれてい
るのと逆の方向にずれる。

【００５８】条件５ 図６は可動絞り２０が収束レンズ３と対物レンズ４との
間で、収束レンズ３によるビーム源２の像を結ぶ位置よ
り対物レンズ４側にあり、光軸から図上で左にずれてい
て、絞り穴を収束レンズ３の軸に合わせようとする場合
で、図６（ａ）において、可動絞り２０が収束レンズ３
と対物レンズ４との間で、収束レンズ３によるビーム源
２の像を結ぶ位置より対物レンズ側４にあり、光軸から
図上で左にずれた位置Ｊにある場合、Ａにあるビーム源
２からのビームは収束レンズ３中の軸外の範囲Ｃを通
り、光軸上のＤ点でビーム源２の像を結像し、軸外の位
置Ｊにある絞り穴を通り、さらに対物レンズ４の軸外の
範囲Ｆを通り試料面上かつ光軸上のＧ点にビーム源２の
像を結像する。

【００５９】図６（ｂ）は収束レンズ３の励磁を強くし
た場合で、ビームは収束レンズ３中の軸外の範囲Ｃ´に
ずれ、光軸上のビーム源２の像をより収束レンズに近い
Ｄ´点にずれて結像させ、軸外の位置Ｊにある絞り穴を
通り、対物レンズ４ではビームは軸外の範囲Ｆ´にずれ
て、対物レンズ４の励磁は一定なので、ビームはより対
物レンズ４に近い光軸上Ｇ´点にずれてビーム源２の像
を結像させ、試料面上では光軸から図面上で右側にずれ
た範囲Ｈに照射する。

【００６０】図６（ｃ）は収束レンズ３の励磁を弱くし
た場合で、ビームは収束レンズ３中の軸外の範囲Ｃ”に
ずれ、光軸上のビーム源２の像をより収束レンズ３から
離れたＤ”点にずれて結像させ、軸外の位置Ｊにある絞
り穴を通り、対物レンズ４ではビームは軸外Ｆ”にずれ
て、対物レンズ４の励磁は一定なので、ビームはより対
物レンズ４から離れた光軸上Ｇ”点にずれてビーム源２
の像を結像させ、試料面上では光軸から図面上で左側に
ずれた範囲Ｉに照射する。即ち、 条件５：可動絞り２０が収束レンズ３と対物レンズ４と
の間で、収束レンズ３によるビーム源２の像を結ぶ位置
より対物レンズ４側にあり、光軸からずれていて、絞り
穴を収束レンズ３の軸に合わせようとする場合、試料面
上のビームは合わせるべき軸のあるレンズの励磁を ・強めると：絞り穴のずれているのと逆の方向にずれ、 ・弱めると：絞り穴のずれている方向にずれ、 ・強励磁から弱励磁に変化させると：絞り穴のずれてい
る方向にずれる。

【００６１】条件６ 図７は可動絞り２０が収束レンズ３と対物レンズ４との
間で、収束レンズ３によるビーム源２の像を結ぶ位置よ
り対物レンズ４側にあり、光軸から図上で左にずれてい
て、絞り穴を対物レンズ４の軸に合わせようとする場合
で、図７（ａ）において、可動絞り（２０）が収束レン
ズ３と対物レンズ４との間で、収束レンズ３によるビー
ム源２の像を結ぶ位置より対物レンズ４側にあり、光軸
から図上で左にずれた位置Ｊにある場合、Ａにあるビー
ム源２からのビームは収束レンズ３中の軸外の範囲Ｃを
通り、光軸上のＤ点でビーム源２の像を結像し、軸外の
位置Ｊにある絞り穴を通り、さらに対物レンズ４の軸外
の範囲Ｆを通り試料面上かつ光軸上のＧ点にビーム源２
の像を結像する。

【００６２】図７（ｂ）は対物レンズ４の励磁を強くし
た場合で、収束レンズ３の励磁は一定なので、光軸上の
Ｄ点でビーム源２の像を結像する位置は変わらず、ビー
ムはより対物レンズ４に近い光軸上Ｇ´点にずれてビー
ム源２の像を結像させ、試料面上では光軸から図面上で
右側にずれた範囲Ｈに照射する。

【００６３】図７（ｃ）は対物レンズ４の励磁を弱くし
た場合で、収束レンズ３の励磁は一定なので、光軸上の
Ｄ点でビーム源２の像を結像する位置は変わらず、ビー
ムはより対物レンズ４から離れた光軸上Ｇ”点にずれて
ビーム源２の像を結像させ、試料面上では光軸から図面
上で左側にずれた範囲Ｉに照射する。即ち、 条件６ 絞りが収束レンズと対物レンズとの間で、収束
レンズによるビーム源２の像を結ぶ位置より対物レンズ
側にあり、光軸からずれていて、絞り穴を対物レンズの
軸に合わせようとする場合、試料面上のビームは合わせ
るべき軸のあるレンズの励磁を ・強めると：絞り穴のずれているのと逆の方向にずれ、 ・弱めると：絞り穴のずれている方向にずれ、 ・強励磁から弱励磁に変化させると：絞り穴のずれてい
る方向にずれる。

【００６４】以上の条件１〜６から分かるように、電子
レンズと絞りの幾何的条件の違いと絞りを合わせる電子
レンズの違いによって、絞り穴の光軸からのずれ方向は
一義的に決まる。

【００６５】ここに示した原理を利用して、実施例３に
おいては、図１に示す演算制御部２２に、電子レンズ系
と可動絞り２０の配置の条件とどの電子レンズの光軸に
絞り穴を合わせるかの条件を予め操作部（図示せぬ）を
介して入力し記憶する。

【００６６】図１に示す演算制御部２２が 電子レンズの励磁を励磁変化手段２１により強励磁
と弱励磁に変化させて、電子ビームの試料５の面上での
照射範囲を変化させ； 各時点の試料５の像を構成する信号を画像メモリ１
９０に取り込ませ； 各時点に画像メモリー１９０に記憶された，像を構
成する信号に基づき、試料５の像を構成する信号の変化
から電子ビームの照射範囲の変化（例えば画面の中心位
置、又は画面内での基準位置のシフト）を求め； 予め入力された前述の条件によって、電子ビームの
照射範囲の基準位置のシフト方向に対応する可動絞り２
０の座標系上の方向に、可動絞り２０を絞り移動手段１
０で所定量ずつ動かし； 電子ビームの照射範囲の基準位置の変化（シフト）
が最小になるまで、からの演算制御処理を繰り返
す； ように構成し、可動絞り２０の絞り穴と電子レンズの軸
合わせを行なう。このように構成すると、可動絞り２０
を電子レンズの軸に合わせる際に、絞り穴が軸ずれして
いる方向が分かっているので、微動させるべき方向が分
かり、的はずれな方向に絞り穴を持っていってしまうこ
とがなく、実施例１よりも少ない処理数で能率の良い軸
合わせが行なえる。

【００６７】また、実施例１の方法を実施例１で示した
ような上記の条件１、図２のような構成の電子レンズ系
だけでなく、上記の他の条件２から条件６、図３から図
７のような構成の電子レンズ系にも適応できることは言
うまでもない。

【００６８】（実施例４）実施例４においては図１に示
す、演算制御部２２が、異なる２点で、励磁変化手段２
１によって電子レンズの励磁を変化させ、その前後での
画像信号を画像メモリ１９０に取り込ませ、電子ビーム
の照射範囲の基準位置のシフト方向とシフト量を算出
し、それらに基づき、可動絞り２０を動かす方向を決め
るだけでなく、さらに、可動絞り２０を動かす量すなわ
ち、可動絞り２０の合わせるべき電子レンズの軸からの
ずれの量を求めることにより、さらに迅速な軸合わせを
行なうものである。

【００６９】実施例３と同様に、電子レンズの磁場によ
る像回転の影響のため、ビーム照射範囲の基準位置のシ
フトにおける座標系の基準方向と可動絞りの座標系との
対応づけが必要となるが、ここでは一致しているものと
して原理を説明する。

【００７０】実施例４で用いる原理を説明する。

【００７１】まず、可動絞りの合わせるべき電子レンズ
の光軸からのずれの量と電子レンズの励磁変化前後の電
子ビームの照射範囲の基準位置のシフト量との間に線形
の関係が成り立つことを示す。

【００７２】前述の実施例３で示した条件１、図２の配
置において、絞り穴を通る電子ビームのうち主光線のみ
を考える。

【００７３】図８は、走査電子顕微鏡の電子ビームの照
射範囲の中心位置が励磁の変化の前後でシフトしている
様子を単純化して示したモデル図で、収束レンズ３と対
物レンズ４は平行だと仮定し、点Ｍを中心に図示せぬ可
動絞りの絞り穴があると仮定し、収束レンズ３の励磁を
強めた場合、通過する電子ビームの主光線をＫＭＮＰＴ
Ｏ₄ Ｙを通る鎖線で示し、収束レンズ３の励磁を弱めた
場合、通過する電子ビームの主光線をＫＭＯ₂ ＲＴＶＯ
₆ を通る鎖線で示し、同様に点Ｌを中心に図示せぬ可動
絞りの絞り穴があると仮定し、収束レンズ３の励磁を強
めた場合、通過する電子ビームの主光線をＫＬＮＱＵＯ
₄ Ｘを通る一点鎖線で示し、収束レンズ３の励磁を弱め
た場合、通過する電子ビームの主光線をＫＬＯ₂ ＳＵＯ
₆ を通る一点鎖線で示す。

【００７４】三角形Ｏ₁ ＭＮと三角形Ｏ₃ ＰＮが相似形
で、三角形Ｏ1 ＬＮと三角形Ｏ₃ ＱＮが相似形であり、
また、三角形Ｏ₁ ＭＯ₂ と三角形Ｏ₃ ＲＯ₂ が相似形
で、三角形Ｏ₁ ＬＯ₂ と三角形Ｏ₃ ＳＯ₂ が相似形であ
ることから、 Ｏ₁ Ｍ：Ｏ₁ Ｌ＝Ｏ₃ Ｐ：Ｏ₃ Ｑ Ｏ₁ Ｍ：Ｏ₁ Ｌ＝Ｏ₃ Ｒ：Ｏ₃ Ｓ が成り立ち、それぞれ比の内積と外積が等しいので、 Ｏ₁ Ｌ・Ｏ₃ Ｐ＝Ｏ₁ Ｍ・Ｏ₃ Ｑ Ｏ₁ Ｌ・Ｏ₃ Ｒ＝Ｏ₁ Ｍ・Ｏ₃ Ｓ これらの差をとると、 Ｏ₁ Ｌ・（Ｏ₃ Ｐ−Ｏ₃ Ｒ）＝Ｏ₁ Ｍ・（Ｏ₃ Ｑ−Ｏ₃
Ｓ） この式を比の形にすると、 Ｏ₁ Ｍ：Ｏ₁ Ｌ＝（Ｏ₃ Ｐ−Ｏ₃ Ｒ）：（Ｏ₃ Ｑ−Ｏ₃
Ｓ） よって Ｏ₁ Ｍ：Ｏ₁ Ｌ＝ＲＰ：ＳＱ また、三角形ＲＰＴと三角形ＶＹＴは相似形で、三角形
ＳＱＵと三角形ＷＸＵは相似形なので、 Ｒ
Ｐ：ＳＱ＝ＶＹ：ＷＸ 故に、 Ｏ₁ Ｍ：Ｏ₁ Ｌ＝ＶＹ：ＷＸ が成り立つ。

【００７５】よって可動絞りの合わせるべき電子レンズ
の光軸からのずれの量と電子レンズの励磁変化前後の電
子ビームの照射範囲の基準位置のシフト量との間に線形
の関係が成り立つことになる。実施例３に示した条件２
〜６、図３〜７の場合にも同様の関係が成り立つ。

【００７６】次に、可動絞りの電子レンズ系の光軸に垂
直な平面内での間隔が既知の異なる複数の位置での可動
絞りを合わせるべき軸を有する電子レンズの励磁を変化
させた前後の電子ビームの照射範囲の基準位置のシフト
量と前記既知の間隔から、可動絞りの合わせるべき電子
レンズの軸からのずれの量が求まることを示す。

【００７７】先に述べたように、可動絞りの合わせるべ
き電子レンズの光軸からのずれの量と電子レンズの励磁
変化前後の電子ビームの照射位置の中心のシフト量との
間に線形の関係が成り立つことから、可動絞りの合わせ
るべき電子レンズの光軸からのずれの量と電子レンズの
励磁変化前後の電子ビームの照射範囲の基準位置のシフ
ト量の関係を図９に示すように直線で表示することがで
きる。

【００７８】図９には縦軸に可動絞りの合わせるべき電
子レンズの軸からのずれの量、横軸に可動絞り２０を合
わせるべき軸を有する電子レンズの励磁を変化させた前
後の電子ビームの照射範囲の基準位置のシフト量を示し
た。各軸の中央を軸の位置として、縦軸では上を正方
向、下を負方向とし、横軸では右側を正方向、左側を負
方向とした。実施例３の条件１の図２と対応させると、
図２では図面上で、収束レンズ３上で光軸より左側を
正、右側を負、試料５の面上でも光軸より左側を正、右
側を負、としている。

【００７９】絞りの初期位置での軸からの未知のずれ量
をＺ₀ とする。その絞り位置で、励磁を強めた場合Ｇ_S0
と励磁を弱めたの場合Ｇ_W0の、試料面上でのビーム照射
範囲の中心のシフト量をＳ₀ とする。また、Ｓ₀ の符号
は試料面上でのビームの照射範囲の中心のシフト方向を
示す。次に、絞り穴を初期位置から既知の諸定量ｄＺだ
け動かしたときの軸からの未知のずれ量をＺ₁ とし、そ
の絞り位置で、励磁を強めた場合Ｇ_S1に励磁を弱めたの
場合Ｇ_W1の試料面上でのビーム照射範囲の中心の位置の
ずれをＳ₁ とする。Ｓ₀ の符号も同様に試料面上でのビ
ーム照射範囲の中心の位置のシフト方向を示すものであ
る。

【００８０】ここで、ｄＺとＳ₀ とＳ₁ だけが既知量で
これらの値から未知量Ｚ₀ またはＺ₁ を求める。図９上
で、三角形ＯＧ_S0Ｇ_W0と三角形ＯＧ_S1Ｇ_W1は相似である
ことから、 Ｚ₀ は Ｚ₀ ：Ｓ₀ ＝Ｚ₁ ：Ｓ₁ Ｚ₀ ：Ｓ₀ ＝Ｚ₀ −ｄＺ：Ｓ₁ より Ｚ₀ ＝ｄＺＳ₀ ／（Ｓ₀ −Ｓ₁ ） で求まり、 Ｚ₁ は Ｚ₀ ：Ｓ₀ ＝Ｚ₁ ：Ｓ₁ ｄＺ＋Ｚ₁ ：Ｓ₀ ＝Ｚ₁ ：Ｓ₁ より、 Ｚ₁ ＝ｄＺＳ₁ ／（Ｓ₀ −Ｓ₁ ） で求まる。

【００８１】このことから、可動絞りの電子レンズ系の
光軸に垂直な平面内での間隔ｄＺが既知の異なる複数の
未知の位置Ｚ₀ ，Ｚ₁ での可動絞りを合わせるべき軸を
有する電子レンズの励磁を変化させた前後の電子ビーム
の照射範囲の基準位置のシフト量Ｓ₀ ，Ｓ₁と前記既知
の間隔から、可動絞りの合わせるべき電子レンズの軸か
らのずれの量Ｚ₀ またはＺ₁ が求まるのである。

【００８２】以上の原理は実施例３で示した、条件１、
図２の場合についてであるが、同様にして、条件２〜
６、図３〜７に関しても成り立つものである。

【００８３】実施例４についての具体的な動作を示すフ
ローチャートを図１０に示す。

【００８４】フローチャートに沿って実施例４について
の動作を説明する。

【００８５】スタートの前準備として、試料５の設置、
真空状態の形成、試料面上にビーム源２の像が作られて
いるものとする。

【００８６】ステップ８９〜９０では絞り穴が、合わせ
るべき電子レンズの光軸から離れ過ぎている場合に、ビ
ームがけられて試料面に到達しない場合があるので、そ
の場合に、試料面にビームが十分到達しているかどうか
を診て、ビームがけられて試料面に諸定量到達していな
い場合は、可動絞り２０を粗く移動させて、画像信号が
諸定量以上になるようにする。

【００８７】ステップ９１では可動絞り２０をＸまたは
Ｙ軸方向に一旦移動させてみて、ビーム照射範囲の基準
位置のシフトにおける座標系と可動絞り２０の座標系と
の対応ずけを行う。

【００８８】ステップ９２では励磁変化手段２２によ
り、絞り穴を合わせる電子レンズの励磁を強めた場合の
試料からの画像信号を取り込み、画像メモリー１９０に
記憶する。ステップ９３では励磁変化手段２２により、
絞り穴を合わせる電子レンズの励磁を弱めた場合の試料
５からの画像信号を取り込み、画像メモリー１９０に記
憶する。

【００８９】ステップ９４ではステップ９２とステップ
９３での強励磁と弱励磁の画像信号からそれぞれの基準
位置として電子ビームの照射範囲の強励磁の場合の基準
位置Ｇ_S ，弱励磁の場合の基準位置Ｇ_W を検出する。

【００９０】ステップ９５では先に検出した励磁変化前
後の電子ビームの照射範囲の基準位置のＧ_S ，Ｇ_W から
差をとって、励磁変化前後の電子ビームの照射範囲の基
準位置のシフト量Ｓを算出する。

【００９１】ステップ９６で、このシフト量Ｓが許容値
より小さいかどうか判断する。もし、許容値より小さけ
れば、絞り穴は電子レンズの軸に合っているので、つぎ
のステップ９７で軸合わせを終えて観察に入るが、実際
にはそのようなことはまず有り得ないので、ステップ９
８に移り、まだ、一度しかデータを取ってないので、ス
テップ９９で、先にステップ９５で算出した照射範囲の
基準位置のシフト量Ｓの符号から、絞りの補正方向を決
め、絞りの補正量は所定の量ｄＺと設定する。ステップ
１００では前ステップでの補正方向と補正量に基づき可
動絞りを移動する。

【００９２】そして、再びステップ９２〜９５の処理を
同様に行なう。ステップ９６で電子ビームの照射範囲の
基準位置のシフト量Ｓが許容値より小さければ、絞り穴
は電子レンズの軸に合っているので、つぎのステップ９
７で軸合わせを終えて観察に入るが、そうでなければ、
ステップ９８に移る。

【００９３】今度は２度目のデータなのでステップ１０
１で、今回の励磁変化前後の電子ビームの照射範囲の基
準位置のシフト量Ｓ₁ の符号から絞りの補正方向を決
め、前回の照射範囲の基準位置のシフト量Ｓ₀ と今回の
照射範囲の基準位置のシフト量Ｓ₁ と前回の所定の移動
量ｄＺから可動絞り２０の絞り穴の電子レンズの光軸か
らのずれの量Ｚを算出する。そして、ステップ１００
で、前ステップでの補正方向と補正量に基づき可動絞り
２０を移動する。

【００９４】そして、再び、ステップ９２〜９５の処理
を同様に行ない、ステップ９６で電子ビームの照射範囲
の基準位置のシフト量Ｓが許容値より小さければ、絞り
穴は電子レンズの軸に合っているので、つぎのステップ
９７で軸合わせを終えて観察に入る。

【００９５】ステップ１０２で絞り、スポット径、加速
電圧等の所定のパラメータの変更が無ければ、ステップ
１０３で観察を終了し、観察を続行する場合はステップ
９７に戻る。

【００９６】ステップ１０２で絞り、スポット径、加速
電圧等の所定のパラメータの変更がある場合は、ステッ
プ１０４でパラメータの変更を行ない、再び、ステップ
８９からの処理を行なう。

【００９７】上記実施例において、可動絞りの移動方向
をビームの照射位置のシフトとＣＲＴ上における像のシ
フトの方向との関係は、基準を画面の中心として考える
と分かりやすいが、ビームの照射位置が左にシフトした
場合には、ＣＲＴ上の画像は逆に右にシフトすることと
なる。

【００９８】以上のべた発明は画像信号が本来電気信号
であり画像信号の処理系へのオンライン入力に適した走
査電子顕微鏡での利用を鑑みて考案されたものである
が、透過電子顕微鏡にも、像を透過型蛍光板で光に変換
した後、撮像管で画像信号に変換することで十分適応す
る。この方式だと像の解像度が写真フィルムに比べ、低
い欠点があるが、解像度を写真フィルム並みに上げるた
め透過型蛍光板に蛍光材料としてＹＡＧ単結晶を採用し
たものを用いたり、撮像管の代わりにＣＣＤカメラで画
像信号に変換することなどにより、十分本発明と同等の
効果を発揮する。透過型蛍光板と撮像管の代わりに、感
度が高くダイナミックレンジが広く、直接画像データを
ディジタル信号として出力するイメージングプレートを
利用することも推奨する。

【００９９】

【発明の効果】本発明により、可動絞りと電子レンズの
光軸を操作する人間の経験や感覚、勘や熟練によらずし
て、励磁を変化させた前後の電子ビームの照射位置に基
づき自動的に絞りの軸合わせを行う走査電子顕微鏡が提
供できる。

【０１００】また、軸ずれが生じる可能性のある加速電
圧の変化、可動絞りの交換の際に、同期して軸合わせを
行うように構成されているので、常に軸のあった状態で
の観察が可能となる。

【０１０１】また、電子レンズの励磁を変化させた前後
の照射範囲のシフト方向に基づき可動絞りの移動方向を
定め、可動絞りを所定量ずつ動かすように構成すれば、
正確に絞りの軸合わせを行える。

【０１０２】また、電子レンズの励磁を変化させた前後
の照射範囲の基準位置の移動方向に応じて、可動絞りを
動かす方向を決め、可動絞りを所定量移動した前後にお
いて電子レンズの励磁を変化させた際の電子レンズの照
射範囲の基準位置のシフト量及び可動絞りを移動した所
定量とに応じて、可動絞りを動かす量を決めて、可動絞
りを合わせるべき電子レンズの軸に合わせるように構成
すれば、可動絞りの絞り穴とと電子レンズの光軸を迅速
に合わせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１から４に共通な走査電子顕微
鏡装置の構成を示す概略図

【図２】本発明で実施例３の条件１として使用し、従来
の技術と共通な原理を説明するため簡易モデル図

【図３】本発明で実施例３の条件２として使用する原理
を説明するための簡易モデル図

【図４】本発明で実施例３の条件３として使用する原理
を説明するための簡易モデル図

【図５】本発明で実施例３の条件４として使用する原理
を説明するための簡易モデル図

【図６】本発明で実施例３の条件５として使用する原理
を説明するための簡易モデル図

【図７】本発明で実施例３の条件６として使用する原理
を説明するための簡易モデル図

【図８】本発明で実施例４の原理を説明するための簡易
モデル図

【図９】本発明で実施例４の原理を説明するための絞り
穴の軸からのずれとビーム照射範囲の基準位置との関係
を示す特性図

【図１０】本発明で実施例４の動作を説明するためのフ
ローチャート

【図１１】従来の走査電子顕微鏡装置の構成を示す概略
図

【符号の説明】

１・・・電子銃 ２・・・ビーム源 ３・・・収束レンズ ４・・・対物レンズ ５・・・試料 １０・・・絞り移動手段 １６・・・検出器 １７・・・信号増幅器 １８・・・ＣＲＴ １９０・・・画像メモリ ２０・・・可動絞り ２１・・・励磁変化手段 ２２・・・演算制御部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ビームを発生するビーム源と、該ビーム
   源からのビームをビーム軸に沿って試料に照射する複数
   の電子レンズを有する電子レンズ系と、移動可能な可動
   絞りとをビームの通路上に有し、試料の像を構成する信
   号を記録する画像メモリを有する、走査電子顕微鏡にお
   いて、前記可動絞りを軸合わせようとする前記電子レン
   ズの励磁を変化させる励磁変化手段と、該励磁変化手段
   による励磁変化の前後における試料の像を構成する信号
   を記憶する画像メモリと、上記励磁変化手段による励磁
   変化の前後における上記電子レンズ系の照射範囲に基づ
   き、前記可動絞りを移動させて前記電子レンズのビーム
   軸との軸合わせを行う演算制御部と、を有することを特
   徴とする走査電子顕微鏡。
2. 【請求項２】 上記ビーム源の加速電圧を変化させた
   際、複数の電子レンズのうちビーム源側の電子レンズの
   励磁を変更してスポットサイズを変更した際、又は上記
   可動絞りを交換した際に、前記演算制御部が連動して、
   前記電子レンズの軸と前記可動絞りとの軸合わせを行う
   ことを特徴とした請求項１記載の走査電子顕微鏡。
3. 【請求項３】 電子レンズの光軸に可動絞りを合わせる
   際に、上記電子レンズの励磁を変化させた前後の照射範
   囲のシフト方向に基づき可動絞りの移動方向を定め、可
   動絞りを所定量ずつ動かす演算制御部を有する請求項１
   記載の走査電子顕微鏡。
4. 【請求項４】 上記電子レンズの励磁を変化させた前後
   の照射範囲の移動方向に応じて、可動絞りを動かす方向
   を決め、可動絞りを所定量移動した前後において電子レ
   ンズの励磁を変化させた際の上記電子レンズの照射範囲
   の基準位置のシフト量及び可動絞りを移動した所定量と
   に応じて、可動絞りを動かす量を決めて、可動絞りを合
   わせるべき電子レンズの軸に合わせるようにした演算制
   御装置を有する請求項１記載の走査電子顕微鏡。