JPH0737536A - 結像用の電子エネルギーフィルタ - Google Patents
結像用の電子エネルギーフィルタInfo
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- JPH0737536A JPH0737536A JP6057386A JP5738694A JPH0737536A JP H0737536 A JPH0737536 A JP H0737536A JP 6057386 A JP6057386 A JP 6057386A JP 5738694 A JP5738694 A JP 5738694A JP H0737536 A JPH0737536 A JP H0737536A
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- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/05—Arrangements for energy or mass analysis
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- Analytical Chemistry (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】電子けんび鏡のための、著しく高い電子エネル
ギーの場合も、同じ小さい最小のエネルギー幅の下で、
一層コンパクトな構成を許容する磁気式電子エネルギー
フィルタを提供する。 【構成】フィルタは３つのセクタ磁石１，２，３から構
成され、第１のセクタ磁石１の偏向磁界は一様であり、
他のセクタ磁石２，３には非一様な傾斜磁界が存在す
る。傾斜磁界を発生するために、セクタ磁石２，３の磁
極片は截頭二重錐体の形状を有する。第１のセクタ磁石
の中を電子ビームは２回通過する。セクタ磁石の前方、
後方およびそれらの間に多極素子１０，１１，６ａ，６
ｂ，７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂ，９を配置する。このフィ
ルタは著しく高いエネルギーの電子に対しても、同時に
コンパクトな構造の下で、大きい分散作用を有する。多
極素子を用いて、２次の全部のエラーと２階の大部分の
色誤差を補正する。
ギーの場合も、同じ小さい最小のエネルギー幅の下で、
一層コンパクトな構成を許容する磁気式電子エネルギー
フィルタを提供する。 【構成】フィルタは３つのセクタ磁石１，２，３から構
成され、第１のセクタ磁石１の偏向磁界は一様であり、
他のセクタ磁石２，３には非一様な傾斜磁界が存在す
る。傾斜磁界を発生するために、セクタ磁石２，３の磁
極片は截頭二重錐体の形状を有する。第１のセクタ磁石
の中を電子ビームは２回通過する。セクタ磁石の前方、
後方およびそれらの間に多極素子１０，１１，６ａ，６
ｂ，７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂ，９を配置する。このフィ
ルタは著しく高いエネルギーの電子に対しても、同時に
コンパクトな構造の下で、大きい分散作用を有する。多
極素子を用いて、２次の全部のエラーと２階の大部分の
色誤差を補正する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は特許請求の範囲の上位概
念に示された結像用の電子エネルギーフィルタに関す
る。
念に示された結像用の電子エネルギーフィルタに関す
る。
【０００２】
【従来技術】結像用電子エネルギーフィルタは、所定の
エネルギー領域の電子の選択により対象結像または回折
像のコントラストを改善する目的で、透過型電子けんび
鏡において使用される。エレメント分布(配分配置)およ
びエネルギ損失スペクトルの位置合せも、この種のフィ
ルタ装置により可能となる。
エネルギー領域の電子の選択により対象結像または回折
像のコントラストを改善する目的で、透過型電子けんび
鏡において使用される。エレメント分布(配分配置)およ
びエネルギ損失スペクトルの位置合せも、この種のフィ
ルタ装置により可能となる。
【０００３】米国特許Ａ１−４７４０７０４号公報およ
びＡ１−４７６０２６１号公報に、分散素子として３つ
または４つの一様な磁界を用いるフィルタ装置が示され
ている。このフィルタは直視形である、即ち入射する電
子路の光軸と出射する電子路の光軸とが互いに同軸関係
にある。これによりこのフィルタは電子けんび鏡の中で
良好に作用できる。この場合この電子けんび鏡において
は安定性の理由で電子路の光軸は通常は垂直に上から下
へ走行する。偏向磁界の方向へ電子を集束するために、
磁極片の入射縁および出射縁は電子ビームの波面方向に
対して傾斜しており、これにより磁界方向へ作用する４
極子成分が生ずる。
びＡ１−４７６０２６１号公報に、分散素子として３つ
または４つの一様な磁界を用いるフィルタ装置が示され
ている。このフィルタは直視形である、即ち入射する電
子路の光軸と出射する電子路の光軸とが互いに同軸関係
にある。これによりこのフィルタは電子けんび鏡の中で
良好に作用できる。この場合この電子けんび鏡において
は安定性の理由で電子路の光軸は通常は垂直に上から下
へ走行する。偏向磁界の方向へ電子を集束するために、
磁極片の入射縁および出射縁は電子ビームの波面方向に
対して傾斜しており、これにより磁界方向へ作用する４
極子成分が生ずる。
【０００４】この種のスペクトロメータのエネルギー選
択平面における分散能は、１００ＫｅＶの電子のエネル
ギーの場合は約１〜２μｍ／ｅＶの値を有する。これに
より約１−２ｅＶのエネルギー幅を設定調整できる。一
様な磁界中での分散は電子エネルギーの増加と共に減少
する。そのため著しく高い電子エネルギーの下で、同じ
最小のエネルギー幅を設定調整するためには、著しく大
きい値を有するフィルタが必要とされる。その結果、電
子けんび鏡において使用する場合は、電子光学的筒の長
さが著しく大きくなる。そのため筒の機械的安定性が損
なわれる。それと同時に幾何学的な画像エラーが増加す
る。何故ならば著しく大型化されたフィルタの場合は、
小型のフィルタの場合に比較して、光軸から著しく離れ
た、軸から外れたビームが案内されるからである。
択平面における分散能は、１００ＫｅＶの電子のエネル
ギーの場合は約１〜２μｍ／ｅＶの値を有する。これに
より約１−２ｅＶのエネルギー幅を設定調整できる。一
様な磁界中での分散は電子エネルギーの増加と共に減少
する。そのため著しく高い電子エネルギーの下で、同じ
最小のエネルギー幅を設定調整するためには、著しく大
きい値を有するフィルタが必要とされる。その結果、電
子けんび鏡において使用する場合は、電子光学的筒の長
さが著しく大きくなる。そのため筒の機械的安定性が損
なわれる。それと同時に幾何学的な画像エラーが増加す
る。何故ならば著しく大型化されたフィルタの場合は、
小型のフィルタの場合に比較して、光軸から著しく離れ
た、軸から外れたビームが案内されるからである。
【０００５】電子分光学のための、非一様な偏向磁界を
有する磁気スペクトロメータは、例えば、Ｒｅｉｅｗ
ｏｆ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ
ｓ，３２巻、１６１４（１９６１）に示されている。こ
のスペクトロメータは唯１つのセクタ磁石を有し、その
磁極片面は互いに傾斜されている。これにより形成され
る傾斜磁界はビーム偏向のほかにさらに、電子ビーム軸
の平面に対して垂直に集束を行なわせる。しかしこのス
ペクトロメータの場合は、光軸は、フィルタへの入射の
際とフィルタからの出射の際とは互いに同軸ではない。
そのため電子けんび鏡に用いる場合は全体の構造が不安
定になる。
有する磁気スペクトロメータは、例えば、Ｒｅｉｅｗ
ｏｆ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ
ｓ，３２巻、１６１４（１９６１）に示されている。こ
のスペクトロメータは唯１つのセクタ磁石を有し、その
磁極片面は互いに傾斜されている。これにより形成され
る傾斜磁界はビーム偏向のほかにさらに、電子ビーム軸
の平面に対して垂直に集束を行なわせる。しかしこのス
ペクトロメータの場合は、光軸は、フィルタへの入射の
際とフィルタからの出射の際とは互いに同軸ではない。
そのため電子けんび鏡に用いる場合は全体の構造が不安
定になる。
【０００６】電子けんび鏡における、非一様な偏向磁界
を有するスペクトロメータの使用は、例えばＯｐｔｉ
ｋ，７１巻、７３頁（１９８５）に提案されている。し
かしこの刊行物は実質的に、種々異なる非一様な磁界中
の電子路を対象とするだけであり、この種のフィルタの
構成のための具体的な提案は何も示されていない。
を有するスペクトロメータの使用は、例えばＯｐｔｉ
ｋ，７１巻、７３頁（１９８５）に提案されている。し
かしこの刊行物は実質的に、種々異なる非一様な磁界中
の電子路を対象とするだけであり、この種のフィルタの
構成のための具体的な提案は何も示されていない。
【０００７】さらにＯｐｔｉｋ，３８巻，５０２頁（１
９７３）およびＯｐｔｉｋ，４０巻，１４１頁（１９７
４）に既に、電子ビーム装置において２つの非一様な偏
向磁界の使用が提案されている。しかしこの装置は開口
エラーの補正のために用いられる。さらにこの装置の場
合も電子ビームの光軸は、第１の偏向磁界の中への入射
の前と第２の偏向磁界からの出射の後とでは、互いに同
軸ではない。
９７３）およびＯｐｔｉｋ，４０巻，１４１頁（１９７
４）に既に、電子ビーム装置において２つの非一様な偏
向磁界の使用が提案されている。しかしこの装置は開口
エラーの補正のために用いられる。さらにこの装置の場
合も電子ビームの光軸は、第１の偏向磁界の中への入射
の前と第２の偏向磁界からの出射の後とでは、互いに同
軸ではない。
【０００８】
【発明が解決すべき問題点】本発明の課題は、例えば１
２０ＫｅＶを上回わる著しく高い電子エネルギーの場合
も、同じ小さい最小のエネルギー幅の下で、一層コンパ
クトな構成を許容する磁気式電子エネルギーフィルタを
提供することである。
２０ＫｅＶを上回わる著しく高い電子エネルギーの場合
も、同じ小さい最小のエネルギー幅の下で、一層コンパ
クトな構成を許容する磁気式電子エネルギーフィルタを
提供することである。
【０００９】
【課題を解決する手段】この課題は請求項１の特徴部分
に示された構成により解決されている。
に示された構成により解決されている。
【００１０】
【発明の効果】本発明によりビーム偏向用の複数個のセ
クタ磁石から構成される結像用の電子エネルギーフィル
タが提案される。少なくとも１つの第１のセクタ磁石は
一様な偏向磁界を有し、少なくとも１つの第２のセクタ
磁石は非一様の偏向磁界を有する。
クタ磁石から構成される結像用の電子エネルギーフィル
タが提案される。少なくとも１つの第１のセクタ磁石は
一様な偏向磁界を有し、少なくとも１つの第２のセクタ
磁石は非一様の偏向磁界を有する。
【００１１】非一様の偏向磁界の使用により、１２０゜
を上回わる値をとることのできる著しく大きい偏向角度
が実現される。分散能は偏向磁界内の電子路の長さと共
に増加するため、偏向角度が大きい場合は、著しく大き
い曲率半径なしに即ち著しく大きい寸法なしに、分散能
が相応に大きくなる。寸法の一層の小型化は、セクタ磁
石が実質的に一様の偏向磁界を有することにより、可能
となる。何故ならばこの一様な偏向磁界を電子ビームが
２回、異なる方向へ通過するからである。
を上回わる値をとることのできる著しく大きい偏向角度
が実現される。分散能は偏向磁界内の電子路の長さと共
に増加するため、偏向角度が大きい場合は、著しく大き
い曲率半径なしに即ち著しく大きい寸法なしに、分散能
が相応に大きくなる。寸法の一層の小型化は、セクタ磁
石が実質的に一様の偏向磁界を有することにより、可能
となる。何故ならばこの一様な偏向磁界を電子ビームが
２回、異なる方向へ通過するからである。
【００１２】非一様な偏向磁界を有するセクタ磁石の構
成のために、２つの互いに傾斜された、截頭錐体セクタ
面を磁極片として設けると有利である。この場合、先を
切り取られた二重錐体の面の間に、回転対称の、半径方
向に外側へ拡大するくさび状のスリットが形成される。
成のために、２つの互いに傾斜された、截頭錐体セクタ
面を磁極片として設けると有利である。この場合、先を
切り取られた二重錐体の面の間に、回転対称の、半径方
向に外側へ拡大するくさび状のスリットが形成される。
【００１３】本発明の有利な実施例は、一様な偏向磁界
を有する第１のセクタ磁石および、それぞれ非一様の偏
向磁界を有する２つの別のセクタ磁石を有する。セクタ
磁石の間に磁界のない空間が形成され、この空間の中
に、画像エラーを補正するための多極素子を設けること
ができる。
を有する第１のセクタ磁石および、それぞれ非一様の偏
向磁界を有する２つの別のセクタ磁石を有する。セクタ
磁石の間に磁界のない空間が形成され、この空間の中
に、画像エラーを補正するための多極素子を設けること
ができる。
【００１４】セクタ磁石の間隔と偏向角度とを、一様な
偏向磁界中へ入射する電子の光軸とこの磁界から出射す
る電子の光軸とが接触するかまたは２回交差するように
選定することにより、著しくコンパクトな装置が形成さ
れる。これによりフィルタ入力側とフィルタ出力側との
間隔が最小化される。
偏向磁界中へ入射する電子の光軸とこの磁界から出射す
る電子の光軸とが接触するかまたは２回交差するように
選定することにより、著しくコンパクトな装置が形成さ
れる。これによりフィルタ入力側とフィルタ出力側との
間隔が最小化される。
【００１５】電子けんび鏡における電子エネルギーフィ
ルタの使用のために、電子路の光軸がフィルタに入射す
る際におよびフィルタから出射する際に互いに同軸に走
行する。これにより安定性の向上ためフィルタは、通常
のように電子けんび鏡の垂直の構造体へ最適に適合化さ
れる。
ルタの使用のために、電子路の光軸がフィルタに入射す
る際におよびフィルタから出射する際に互いに同軸に走
行する。これにより安定性の向上ためフィルタは、通常
のように電子けんび鏡の垂直の構造体へ最適に適合化さ
れる。
【００１６】セクタ磁石は、わん曲された光軸の走行す
る平面に対して垂直な面に対称的に設けられ。この場
合、フィルタ全体にわたり電子が通過する際に結像エラ
ーの一部分が、この対称性にもとづいて消滅する。
る平面に対して垂直な面に対称的に設けられ。この場
合、フィルタ全体にわたり電子が通過する際に結像エラ
ーの一部分が、この対称性にもとづいて消滅する。
【００１７】セクタ磁石の磁極片が電子ビーム束の入射
面および出射面において直線状であることにより、本発
明による電子フィルタは著しく簡単に製造できる。さら
に一様な偏向磁界中への１回目の入射の際の、および非
一様な偏向磁界への入射の際およびここからの出射の際
の、および一様な偏向磁界からの際後の出射の際の、光
軸とセクタ磁石の磁極縁との間の入射角度および出射角
度は、それぞれ９０゜にされている。これにより磁界中
への入射の際の、または磁界からの出射の際の電子ビー
ム束の屈折が回避される。これにより走行路が著しくな
めらかになり、さらにセクタ磁石の縁における集束効果
が生じなくなる。これによりフィルタが調整ずれを受け
にくくなる。
面および出射面において直線状であることにより、本発
明による電子フィルタは著しく簡単に製造できる。さら
に一様な偏向磁界中への１回目の入射の際の、および非
一様な偏向磁界への入射の際およびここからの出射の際
の、および一様な偏向磁界からの際後の出射の際の、光
軸とセクタ磁石の磁極縁との間の入射角度および出射角
度は、それぞれ９０゜にされている。これにより磁界中
への入射の際の、または磁界からの出射の際の電子ビー
ム束の屈折が回避される。これにより走行路が著しくな
めらかになり、さらにセクタ磁石の縁における集束効果
が生じなくなる。これによりフィルタが調整ずれを受け
にくくなる。
【００１８】セクタ磁石の対称的な配置により定められ
る対称性を得る目的で結像エラーの補正のために用いら
れる多極レンズも、対称面に対称的に設けられる。この
場合、それぞれ２つの互いに対称的に配置された多極レ
ンズは１つの共通の制御装置を介して同様に励磁され
る。
る対称性を得る目的で結像エラーの補正のために用いら
れる多極レンズも、対称面に対称的に設けられる。この
場合、それぞれ２つの互いに対称的に配置された多極レ
ンズは１つの共通の制御装置を介して同様に励磁され
る。
【００１９】第１のセクタ磁石の前方の入力画像平面の
前方に、およびこの入力画像平面に対称的な出力側画像
面の後方に、付加的に、４極子と６極子との重畳から成
る多極レンズがそれぞれ配置される。４極子磁界と６極
子磁界は互いに独立に設定調整可能にされる。４極レン
ズの変化により、非一様のセクタ磁石における連続的な
４極子と関連づけて、集束化を電子路平面に垂直の方向
に任意に設定調整できる。６極磁界はさらに、個別のセ
クタ磁石の間に配置される６極磁界の様に、画像エラー
の補正のためにおよび走行路における電子ビームの集束
化のために用いられる。電子路に沿っての多極素子の適
切な位置定めにより、入力画像平面と出力画像平面との
間に全部で６つの６極子−それらのうちの１つの６極子
は対称面における第２および第３のセクタ磁石の間に配
置されている−により、および入力画像平面と出力画像
平面との間に配置された重畳された両方の多極子によ
り、１つのエネルギーフィルタが可能になる。このフィ
ルタは、全部の幾何学的画像エラーおよびそれぞれの作
動形式において実質的にエネルギーに依存する２階のエ
ラーに関して、補正されている。そのため入力画像面は
非点収差のなくかつ色収差のなく高い分散能で出力画像
平面へ結像される。さらに対称性にもとづいてフィルタ
の３次のゆがみが消滅する。
前方に、およびこの入力画像平面に対称的な出力側画像
面の後方に、付加的に、４極子と６極子との重畳から成
る多極レンズがそれぞれ配置される。４極子磁界と６極
子磁界は互いに独立に設定調整可能にされる。４極レン
ズの変化により、非一様のセクタ磁石における連続的な
４極子と関連づけて、集束化を電子路平面に垂直の方向
に任意に設定調整できる。６極磁界はさらに、個別のセ
クタ磁石の間に配置される６極磁界の様に、画像エラー
の補正のためにおよび走行路における電子ビームの集束
化のために用いられる。電子路に沿っての多極素子の適
切な位置定めにより、入力画像平面と出力画像平面との
間に全部で６つの６極子−それらのうちの１つの６極子
は対称面における第２および第３のセクタ磁石の間に配
置されている−により、および入力画像平面と出力画像
平面との間に配置された重畳された両方の多極子によ
り、１つのエネルギーフィルタが可能になる。このフィ
ルタは、全部の幾何学的画像エラーおよびそれぞれの作
動形式において実質的にエネルギーに依存する２階のエ
ラーに関して、補正されている。そのため入力画像面は
非点収差のなくかつ色収差のなく高い分散能で出力画像
平面へ結像される。さらに対称性にもとづいてフィルタ
の３次のゆがみが消滅する。
【００２０】本発明の別の有利な実施例および適用は従
属形式の請求項に示されている。電子けんび鏡たとえば
透過型電子けんび鏡と関連づけて電子エネルギーフィル
タを使用するためにさらに次のことは重要である。即ち
画像平面とクロスオーバ平面との間隔が、即ち入力画像
平面と入力回折平面との間隔が、ないし出力画像平面と
出力回折平面との間隔が、電子けんび鏡の電子的光学的
結像装置により与えられる間隔に適合化されることは、
重要である。さらに外側の４極子は、これにより生じ得
る構造エラーに起因する非点収差を補正できる利点を有
する。
属形式の請求項に示されている。電子けんび鏡たとえば
透過型電子けんび鏡と関連づけて電子エネルギーフィル
タを使用するためにさらに次のことは重要である。即ち
画像平面とクロスオーバ平面との間隔が、即ち入力画像
平面と入力回折平面との間隔が、ないし出力画像平面と
出力回折平面との間隔が、電子けんび鏡の電子的光学的
結像装置により与えられる間隔に適合化されることは、
重要である。さらに外側の４極子は、これにより生じ得
る構造エラーに起因する非点収差を補正できる利点を有
する。
【００２１】次に本発明の詳細を図面に示された実施例
を用いて説明する。
を用いて説明する。
【００２２】
【実施例】図示１に示されている電子エネルギーフィル
タは３つのセクタ磁石１，２，３から構成されており、
それらのうち、図面平面の下側に存在する磁極片１ａ，
２ａ，３ａだけが示されている。フィルタの光軸は４で
示されている。この光軸４は所定の目標エネルギのため
の電子ビーム束の中心ビームと一致する。個々の電子に
対する正確なビーム路は、セクタ磁石の中の分散にもと
づいてその都度の電子エネルギーに依存しており、見や
すくするためにここには図示されていない。
タは３つのセクタ磁石１，２，３から構成されており、
それらのうち、図面平面の下側に存在する磁極片１ａ，
２ａ，３ａだけが示されている。フィルタの光軸は４で
示されている。この光軸４は所定の目標エネルギのため
の電子ビーム束の中心ビームと一致する。個々の電子に
対する正確なビーム路は、セクタ磁石の中の分散にもと
づいてその都度の電子エネルギーに依存しており、見や
すくするためにここには図示されていない。
【００２３】中心の電子ビーム（光軸４）は垂直の軸線
に沿って上方から電子エネルギーフィルタの中へ入射す
る。ここには図示されていない透過型電子けんび鏡−垂
直に上から下へ走行する電子ビーム路を有する−の中に
フィルタを取り付ける場合、フィルタの光軸４は、フィ
ルタの入射の際およびこれからの出射際に電子けんび鏡
の光軸と一致する。この場合、入力側画像平面Ｂｅは電
子けんび鏡の中間画像平面と一致し、入力側回折画像平
面Ｄｅは電子けんび鏡の回折平面と一致する。電子けん
び鏡の結像側領域におけるフィルタの正確な配置は米国
特許願第Ａ１４８１２６５２号公報に詳述されているた
め、これに関してはこの公報を参照のこと。
に沿って上方から電子エネルギーフィルタの中へ入射す
る。ここには図示されていない透過型電子けんび鏡−垂
直に上から下へ走行する電子ビーム路を有する−の中に
フィルタを取り付ける場合、フィルタの光軸４は、フィ
ルタの入射の際およびこれからの出射際に電子けんび鏡
の光軸と一致する。この場合、入力側画像平面Ｂｅは電
子けんび鏡の中間画像平面と一致し、入力側回折画像平
面Ｄｅは電子けんび鏡の回折平面と一致する。電子けん
び鏡の結像側領域におけるフィルタの正確な配置は米国
特許願第Ａ１４８１２６５２号公報に詳述されているた
め、これに関してはこの公報を参照のこと。
【００２４】第１のセクタ磁石１の磁極片１ａは内側に
おいて平らな平行の磁極面を有する。両方の別のセクタ
磁石２，３の磁極片２ａ，３ａは、截頭二重錐台であ
る。磁極片１ａ，２ａ，３ａの縁領域に、周回する溝１
ｂ，２ｂ，３ｂが、ここには図示されていない励磁コイ
ルを収容するために設けられている。溝１ｂ，２ｂ，３
ｂおよびこれにより形成された周回する縁領域１ｃ，２
ｃ，３ｃの中への励磁コイルの挿入により、セクタ磁石
の外側に現われる漂遊磁界が著しく低減されている。
おいて平らな平行の磁極面を有する。両方の別のセクタ
磁石２，３の磁極片２ａ，３ａは、截頭二重錐台であ
る。磁極片１ａ，２ａ，３ａの縁領域に、周回する溝１
ｂ，２ｂ，３ｂが、ここには図示されていない励磁コイ
ルを収容するために設けられている。溝１ｂ，２ｂ，３
ｂおよびこれにより形成された周回する縁領域１ｃ，２
ｃ，３ｃの中への励磁コイルの挿入により、セクタ磁石
の外側に現われる漂遊磁界が著しく低減されている。
【００２５】第１のセクタ磁石１の中には一様な偏向磁
界が発生される。この目的でセクタ磁石１は、図１の図
面平面に平行な２つの平面に配置されている、平らな磁
極片面を有する２つの磁極片を有する。光軸４に沿って
偏向磁界の入射縁１ｄに垂直に目標エネルギーを持って
入射する電子は、磁極片１ａの間で図面平面に垂直な磁
界により曲率半径Ｒ１の円軌道へ偏向される。入射縁１
ｄにおける入射と出射縁１ｅにおける出射との間に、光
軸４は相応の円弧区間を約１３５゜の角度をなして走行
する。そのため第１のセクタ磁石から出る電子ビーム束
の光軸は、入射する電子ビーム束の光軸から、偏向角度
φ＝１３５゜だけ偏向する。この著しく大きい偏向角度
φにより、所定の偏向半径Ｒ１の場合の第１の偏向領域
内での電子ビーム束の走行路の長さは著しく大きくな
る、したがって第１の偏向領域内での分散も著しく大き
くなる。
界が発生される。この目的でセクタ磁石１は、図１の図
面平面に平行な２つの平面に配置されている、平らな磁
極片面を有する２つの磁極片を有する。光軸４に沿って
偏向磁界の入射縁１ｄに垂直に目標エネルギーを持って
入射する電子は、磁極片１ａの間で図面平面に垂直な磁
界により曲率半径Ｒ１の円軌道へ偏向される。入射縁１
ｄにおける入射と出射縁１ｅにおける出射との間に、光
軸４は相応の円弧区間を約１３５゜の角度をなして走行
する。そのため第１のセクタ磁石から出る電子ビーム束
の光軸は、入射する電子ビーム束の光軸から、偏向角度
φ＝１３５゜だけ偏向する。この著しく大きい偏向角度
φにより、所定の偏向半径Ｒ１の場合の第１の偏向領域
内での電子ビーム束の走行路の長さは著しく大きくな
る、したがって第１の偏向領域内での分散も著しく大き
くなる。
【００２６】光軸４と一様なセクタ磁石１の出射縁１ｅ
との間の傾斜により、電子線ビーム束は磁界方向へ集束
される。この集束作用は、光軸４が出射縁１ｅに対して
垂直であるときは、セクタ磁石１の後方の付加的な４極
子により発生できる。
との間の傾斜により、電子線ビーム束は磁界方向へ集束
される。この集束作用は、光軸４が出射縁１ｅに対して
垂直であるときは、セクタ磁石１の後方の付加的な４極
子により発生できる。
【００２７】第１の偏向磁界からの出射後に電子はまず
最初に、３つの６極子６ａ，７ａ，８ａが設けられてい
る磁界のない中間室を通過し、続いて第２のセクタ磁石
の偏向磁界の中へ入射する。第２のセクタ磁石の内部の
偏向磁界は、２つの互いに傾斜する磁極片２ａ，２ｆ
（図２）の間に発生される非一様な傾斜磁界である。
最初に、３つの６極子６ａ，７ａ，８ａが設けられてい
る磁界のない中間室を通過し、続いて第２のセクタ磁石
の偏向磁界の中へ入射する。第２のセクタ磁石の内部の
偏向磁界は、２つの互いに傾斜する磁極片２ａ，２ｆ
（図２）の間に発生される非一様な傾斜磁界である。
【００２８】図１の図面平面に対して垂直な、図２の断
面図において電子ビーム路の光軸は同じく４で示されて
いる。錐体状の磁極片面２ａ，２ｆの凹欠２ｂの中へ挿
入されたコイル体は十字格子状の線により示されてい
る。
面図において電子ビーム路の光軸は同じく４で示されて
いる。錐体状の磁極片面２ａ，２ｆの凹欠２ｂの中へ挿
入されたコイル体は十字格子状の線により示されてい
る。
【００２９】錐体面２ａ，２ｆの両方の母線の間の傾斜
角度αは約４゜である。全体のセクタ磁石２は、光軸４
の平面に垂直な軸１３を中心とする回転により形成され
る。錐体面２ａ，２ｆの両方の母線の光点１２は、光軸
４から見て、軸１３の後方に位置する。
角度αは約４゜である。全体のセクタ磁石２は、光軸４
の平面に垂直な軸１３を中心とする回転により形成され
る。錐体面２ａ，２ｆの両方の母線の光点１２は、光軸
４から見て、軸１３の後方に位置する。
【００３０】両方の磁極片面２ａ，２ｆの傾斜により、
磁極片の間のくさび状のスリットの中に傾斜磁界が形成
される。図２には記入されていない磁力線は、錐体面２
ａ，２ｆの母線の交点１２を中心とする円弧区間であ
る。この場合、磁界の強さは外側の方向（Ｘの正の方
向、図１と図２における互いに対応する座標系を比較せ
ず）へ増加してゆくスリットの幅にもとづいて、減少す
る。傾斜磁界は２極磁界の作用を有し、この傾斜磁界に
付加的に４極磁界が重畳される。２極磁界は、一様な偏
向磁界の２極磁界の様に、円形路区間における電子ビー
ム路の偏向とＸ方向への集束化を行なわせる。重畳され
た４極子成分は付加的に電子ビーム束を、図１の図面平
面へ垂直なｙ方向への集束する。
磁極片の間のくさび状のスリットの中に傾斜磁界が形成
される。図２には記入されていない磁力線は、錐体面２
ａ，２ｆの母線の交点１２を中心とする円弧区間であ
る。この場合、磁界の強さは外側の方向（Ｘの正の方
向、図１と図２における互いに対応する座標系を比較せ
ず）へ増加してゆくスリットの幅にもとづいて、減少す
る。傾斜磁界は２極磁界の作用を有し、この傾斜磁界に
付加的に４極磁界が重畳される。２極磁界は、一様な偏
向磁界の２極磁界の様に、円形路区間における電子ビー
ム路の偏向とＸ方向への集束化を行なわせる。重畳され
た４極子成分は付加的に電子ビーム束を、図１の図面平
面へ垂直なｙ方向への集束する。
【００３１】さらに図１に示されている様に光軸４は、
入射縁２ｄにおいて第２の偏向磁界の中への入射の際
に、および出射縁２ｅにおいて第２の偏向磁界からの出
射の際に、それぞれ入射縁２ｄおよび出射縁２ｅに対し
て垂直になる。第２の偏向磁界からの出射後は電子ビー
ムの光軸は第１の偏向磁界への入射前の光軸と平行に走
行して、次に第３のセクタ磁石３の同じく非一様な勾配
磁界の中を通過し、次に第１のセクタ磁界１の一様な偏
向磁界の中を通過し、ここで電子ビームは出射縁１ｆか
ら出射する。
入射縁２ｄにおいて第２の偏向磁界の中への入射の際
に、および出射縁２ｅにおいて第２の偏向磁界からの出
射の際に、それぞれ入射縁２ｄおよび出射縁２ｅに対し
て垂直になる。第２の偏向磁界からの出射後は電子ビー
ムの光軸は第１の偏向磁界への入射前の光軸と平行に走
行して、次に第３のセクタ磁石３の同じく非一様な勾配
磁界の中を通過し、次に第１のセクタ磁界１の一様な偏
向磁界の中を通過し、ここで電子ビームは出射縁１ｆか
ら出射する。
【００３２】フィルタ全体はビーム路平面（図１の図面
平面）に垂直な中心平面５に対称的に構成されている。
そのため第３のセクタ磁石３の構造は、この対称の第２
のセクタ磁石２の構造から、平面５における鏡対称化に
より形成される。第３のセクタ磁石３と第１のセクタ磁
石１との間に３つの別の６極子８ｂ，７ｂ，６ｂが、対
称平面５に対して６極８ａ，７ａ，６ａに対称的に設け
られている。別の６極子９が、第２のセクタ磁石２と第
３のセクタ磁石３との間に、対称平面５に設けられてい
る。この個所に入力側面像平面Ｂｅの実像の中間像も存
在する。
平面）に垂直な中心平面５に対称的に構成されている。
そのため第３のセクタ磁石３の構造は、この対称の第２
のセクタ磁石２の構造から、平面５における鏡対称化に
より形成される。第３のセクタ磁石３と第１のセクタ磁
石１との間に３つの別の６極子８ｂ，７ｂ，６ｂが、対
称平面５に対して６極８ａ，７ａ，６ａに対称的に設け
られている。別の６極子９が、第２のセクタ磁石２と第
３のセクタ磁石３との間に、対称平面５に設けられてい
る。この個所に入力側面像平面Ｂｅの実像の中間像も存
在する。
【００３３】フィルタの入力側画像平面Ｂｅの前方およ
びこのＢｅに対して、対称面５に関して鏡対称の出力側
画像平面Ｂａの後方に、さらに２つの別の多極子１０，
１１が設けられている。これらの両方の多極子１０，１
１の各々は、６極子と４極子との重畳から形成される。
これらの多極子はそれぞれ互いに独立に励磁される。こ
の電子エネルギーフィルタは入力側画像平面Ｂｅを非点
収差なくかつ色収差補正の下に出力側画像平面Ｂａの中
へ結像する。同時にこのフィルタは入力側回折面Ｄｅを
分散的に出力側回折面Ｄａへ結像する。個々のセクタ磁
石１，２，３の間の間隔は、３つの所属の偏向領域にお
いて同一の偏向角度へ、次のように適合化される。即ち
電子路が第１のセクタ磁石１の中を１回目に通過する際
に、およびセクタ磁石１の中を２回目に通過する際に、
２回交差するように、適合化される。これにより入力側
画像平面Ｂｅと出力側画像平面Ｂａとの間の間隔が、電
子けんび鏡の光軸に沿って測って、著しく小さくなる。
そのためけんび鏡の電子的光学的円柱体は本発明のフィ
ルタの組み込みによりわずかしか延長されず、さらに装
置全体の機械的安定性が実質的に不利な影響を受けな
い。
びこのＢｅに対して、対称面５に関して鏡対称の出力側
画像平面Ｂａの後方に、さらに２つの別の多極子１０，
１１が設けられている。これらの両方の多極子１０，１
１の各々は、６極子と４極子との重畳から形成される。
これらの多極子はそれぞれ互いに独立に励磁される。こ
の電子エネルギーフィルタは入力側画像平面Ｂｅを非点
収差なくかつ色収差補正の下に出力側画像平面Ｂａの中
へ結像する。同時にこのフィルタは入力側回折面Ｄｅを
分散的に出力側回折面Ｄａへ結像する。個々のセクタ磁
石１，２，３の間の間隔は、３つの所属の偏向領域にお
いて同一の偏向角度へ、次のように適合化される。即ち
電子路が第１のセクタ磁石１の中を１回目に通過する際
に、およびセクタ磁石１の中を２回目に通過する際に、
２回交差するように、適合化される。これにより入力側
画像平面Ｂｅと出力側画像平面Ｂａとの間の間隔が、電
子けんび鏡の光軸に沿って測って、著しく小さくなる。
そのためけんび鏡の電子的光学的円柱体は本発明のフィ
ルタの組み込みによりわずかしか延長されず、さらに装
置全体の機械的安定性が実質的に不利な影響を受けな
い。
【００３４】多極子１０，１１の中で発生される磁界が
変化されることなく（分散的な）回折面における著しい
エラーが補正できる。全体的に、９つの多極子６ａ，７
ａ，８ａ，９，８ｂ，７ｂ，６ｂ，１０，１１の適切な
設定調整により、２次の全部の幾何学的画像エラーおよ
びの著しいエネルギー依存性の２階のエラーを補正でき
る。
変化されることなく（分散的な）回折面における著しい
エラーが補正できる。全体的に、９つの多極子６ａ，７
ａ，８ａ，９，８ｂ，７ｂ，６ｂ，１０，１１の適切な
設定調整により、２次の全部の幾何学的画像エラーおよ
びの著しいエネルギー依存性の２階のエラーを補正でき
る。
【００３５】しかしフィルタ構成全体は中心平面５に対
して対称であるため、必ずしも全部の多極素子を個別に
制御可能にする必要はない。多すぎる製造技術費用およ
び多すぎる調整費用を回避する目的で、それぞれ互いに
対称的に設けられる多極素子ならびに第２および第３の
セクタ磁石を、それぞれ１つの共通の電流制御を介して
励磁すると有利である。
して対称であるため、必ずしも全部の多極素子を個別に
制御可能にする必要はない。多すぎる製造技術費用およ
び多すぎる調整費用を回避する目的で、それぞれ互いに
対称的に設けられる多極素子ならびに第２および第３の
セクタ磁石を、それぞれ１つの共通の電流制御を介して
励磁すると有利である。
【００３６】フィルタの良好な補正特性にもとづいて、
および著しく高い電子エネルギーの際も著しく大きい分
散能にもとづいて、このフィルタは、出力回折面Ｄａの
中の選択絞りの挿入により、画像における著しく良好な
エネルギー分散能を形成させる。２００ＫｅＶの電子エ
ネルギーの場合、フィルタの全部の分散能は約１０μｍ
／ｅＶの値を有する。その結果、開口直径１μｍの選択
絞りによりさらにエネルギー幅０．１〜０．２ｅＶが設
定調整可能となる。高いエネルギー分解能により、この
分解能を制限する、電子けんび鏡の対物レンズの色誤差
も低減される。そのため分解能および画像コントラスト
が改善される。分解能利得は、補正されない対物レンズ
の場合は約２０％までであり、球面的に補正された対物
レンズの場合は３倍の値を有する。
および著しく高い電子エネルギーの際も著しく大きい分
散能にもとづいて、このフィルタは、出力回折面Ｄａの
中の選択絞りの挿入により、画像における著しく良好な
エネルギー分散能を形成させる。２００ＫｅＶの電子エ
ネルギーの場合、フィルタの全部の分散能は約１０μｍ
／ｅＶの値を有する。その結果、開口直径１μｍの選択
絞りによりさらにエネルギー幅０．１〜０．２ｅＶが設
定調整可能となる。高いエネルギー分解能により、この
分解能を制限する、電子けんび鏡の対物レンズの色誤差
も低減される。そのため分解能および画像コントラスト
が改善される。分解能利得は、補正されない対物レンズ
の場合は約２０％までであり、球面的に補正された対物
レンズの場合は３倍の値を有する。
【００３７】例えばセクタ磁石の縁における屈折の回避
による滑らかな電子ビーム路により、このフィルタは調
整ずれの影響をほとんど受けなくなる。
による滑らかな電子ビーム路により、このフィルタは調
整ずれの影響をほとんど受けなくなる。
【００３８】前述の実施例のいくつかの構成を総括す
る。
る。
【００３９】光軸４は、フィルタに入射する際とフィル
タから出射する際とは同軸に走行する。さらにセクタ磁
石１，２，３は、光軸４の存在する平面に対して垂直な
平面５に対称的に設けられている。
タから出射する際とは同軸に走行する。さらにセクタ磁
石１，２，３は、光軸４の存在する平面に対して垂直な
平面５に対称的に設けられている。
【００４０】入射する光軸４の方向へ見て、入力画像平
面Ｂｅの手前に、およびこのＢｅに対称的な出力画像平
面Ｂａの後方に、４極子と６極子の重畳からそれぞれ形
成される多極レンズ１０，１１が配置されている。４極
子磁界と６極子磁界は互いに独立に設定調整される。
面Ｂｅの手前に、およびこのＢｅに対称的な出力画像平
面Ｂａの後方に、４極子と６極子の重畳からそれぞれ形
成される多極レンズ１０，１１が配置されている。４極
子磁界と６極子磁界は互いに独立に設定調整される。
【００４１】セクタ磁石１，２，３の間に設けられる多
極レンズ６ａ，７ａ，８ａ，９，８ｂ，７ｂ，６ｂが６
極子として構成されている。
極レンズ６ａ，７ａ，８ａ，９，８ｂ，７ｂ，６ｂが６
極子として構成されている。
【００４２】各々の偏向磁界における偏向角度は９０゜
よりも大きくされている、例えば１１５゜よりも大きく
されている。
よりも大きくされている、例えば１１５゜よりも大きく
されている。
【図１】本発明のフィルタの実施例を、光軸を含む平面
において示す横断面図である。
において示す横断面図である。
【図２】傾斜された磁極片面を有するセクタ磁石を、図
１に垂直な平面から見た横断面図である。
１に垂直な平面から見た横断面図である。
１，２，３ セクタ磁石、 １ａ，２ａ，３ａ 磁極
片、 ４ 光軸、 Ｂｅ入力側画像平面、 Ｄｅ 入力
側回折平面、 １ｂ，２ｂ，３ｂ 溝、 １ｃ，２ｃ，
３ｃ 縁の領域、 Ｒ１ 曲率半径、 １ｄ 入力側
縁、 １ｅ 出力側縁、 ６ａ，７ａ，８ａ，９ ６極
子、 ５ 中心平面、 Ｂａ 出力側画像平面、 １
０，１１ 多極素子、 ｄａ 出力側回折平面
片、 ４ 光軸、 Ｂｅ入力側画像平面、 Ｄｅ 入力
側回折平面、 １ｂ，２ｂ，３ｂ 溝、 １ｃ，２ｃ，
３ｃ 縁の領域、 Ｒ１ 曲率半径、 １ｄ 入力側
縁、 １ｅ 出力側縁、 ６ａ，７ａ，８ａ，９ ６極
子、 ５ 中心平面、 Ｂａ 出力側画像平面、 １
０，１１ 多極素子、 ｄａ 出力側回折平面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 オイゲン ヴァイマー ドイツ連邦共和国 エッシンゲン レヒベ ルクヴェーク ２
Claims (7)
- 【請求項１】 ビーム偏向用の複数個のセクタ磁石
（１，２，３）から構成されており、この場合、少なく
とも１つの第１のセクタ磁石（１）が一様な偏向磁界を
有し、さらに少なくとも１つの第２のセクタ磁石（２，
３）が非一様の偏向磁界を有することを特徴とする、結
像用の電子エネルギーフィルタ。 - 【請求項２】 少なくとも３つのセクタ磁石（１，２，
３）が設けられており、少なくとも２つのセクタ磁石
（２，３）がそれぞれ１つの非一様な偏向磁界を有す
る、請求項１記載の電子エネルギーフィルタ。 - 【請求項３】 光軸（４）におけるビームは、電子エネ
ルギーフィルタへの入射の際および電子エネルギーフィ
ルタ外へ出射の際に一様な偏向磁界の中を通過し、該光
軸は該一様な偏向磁界中で互いに接触するかまたは２回
交差する、請求項１又は２記載の電子エネルギーフィル
タ。 - 【請求項４】 第２または、第２と第３のセクタ磁石
（２，３）がそれぞれ、交点（１２）から始まって半径
方向へ拡大してゆく、磁極片面（２ａ，２ｆ）の間のス
リットを有する、請求項１から３までのいずれか１項記
載の電子エネルギーフィルタ。 - 【請求項５】 第２および第３のセクタ磁石（２，３）
が截頭錐体のセクタ面（２ａ，２ｆ）として構成されて
いる、請求項４記載の電子エネルギーフィルタ。 - 【請求項６】 セクタ磁石（１，２，３）がそれぞれ直
線状の入射−および出射縁（１ｄ，２ｄ，３ｄ，１ｅ，
２ｅ，３ｅ，１ｆ）を有し、さらに一様な偏向磁界中へ
の１回目の入射の際の、および非一様な偏向磁界中への
入射とここからの出射の際の、および一様な偏向磁界か
らの最後の出射の際の、光軸（４）とセクタ磁石（１，
２，３）の入射縁（１ｄ，２ｄ，３ｄ）および出射縁
（２ｅ，３ｅ，１ｆ）との間の入射角度および出射角度
は、それぞれ９０゜の値を有する請求項１から５までの
いずれか１項記載の電子エネルギーフィルタ。 - 【請求項７】 偏向磁界の外側に複数個の多極レンズ
（６ａ，７ａ，８ａ，９，８ｂ，７ｂ，６ｂ）が対称平
面（５）に対して対称的に配置されており、この場合、
それぞれ互いに対称的に配置されている該多極レンズ
（６ａ，６ｂ；７ａ，７ｂ；８ａ，８ｂ）は、それらの
励磁に関連づけて互いに結合されている、請求項６記載
の電子エネルギーフィルタ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4310559A DE4310559A1 (de) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | Abbildendes Elektronenenergiefilter |
| DE4310559.9 | 1993-03-26 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0737536A true JPH0737536A (ja) | 1995-02-07 |
| JP3732533B2 JP3732533B2 (ja) | 2006-01-05 |
Family
ID=6484385
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05738694A Expired - Fee Related JP3732533B2 (ja) | 1993-03-26 | 1994-03-28 | 結像用の電子エネルギーフィルタ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5449914A (ja) |
| EP (1) | EP0617451B1 (ja) |
| JP (1) | JP3732533B2 (ja) |
| DE (2) | DE4310559A1 (ja) |
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| JPH09213263A (ja) * | 1995-11-28 | 1997-08-15 | Jeol Ltd | オメガ型エネルギーフィルター |
| JPH10162772A (ja) * | 1996-12-03 | 1998-06-19 | Jeol Ltd | エネルギーフィルタ |
| JPH10302711A (ja) * | 1997-02-27 | 1998-11-13 | Jeol Ltd | オメガ型エネルギーフィルタ |
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| DE19860988B4 (de) * | 1997-08-28 | 2007-12-13 | Hitachi, Ltd. | Elektronenmikroskop mit Energiefilter |
| JP2013506238A (ja) * | 2009-09-24 | 2013-02-21 | フンネマン，ディートマル | 荷電粒子用の結像エネルギフィルタ及びこれを有する分光器 |
| US10546714B2 (en) | 2017-02-08 | 2020-01-28 | Jeol Ltd. | Energy filter and charged particle beam system |
| EP3731255A1 (en) | 2019-04-08 | 2020-10-28 | Jeol Ltd. | Energy filter and charged particle beam apparatus |
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|---|---|---|---|---|
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| US5798524A (en) * | 1996-08-07 | 1998-08-25 | Gatan, Inc. | Automated adjustment of an energy filtering transmission electron microscope |
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| DE19855629A1 (de) | 1998-12-02 | 2000-06-08 | Leo Elektronenmikroskopie Gmbh | Teilchenoptische Anordnung und Verfahren zur teilchenoptischen Erzeugung von Mikrostrukturen |
| JP3691954B2 (ja) * | 1998-02-26 | 2005-09-07 | 日本電子株式会社 | 結像型エネルギフィルタ歪補正装置 |
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| JP2002025485A (ja) | 2000-07-06 | 2002-01-25 | Jeol Ltd | エネルギーフィルタ |
| DE10107910A1 (de) * | 2001-02-20 | 2002-08-22 | Leo Elektronenmikroskopie Gmbh | Teilchenstrahlsystem mit einem Spiegelkorrektor |
| US7022987B2 (en) | 2001-02-20 | 2006-04-04 | Carl Zeiss Nis Gmbh | Particle-optical arrangements and particle-optical systems |
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