JPH073772B2 - 電子ビ−ム収束装置 - Google Patents
電子ビ−ム収束装置Info
- Publication number
- JPH073772B2 JPH073772B2 JP3072187A JP3072187A JPH073772B2 JP H073772 B2 JPH073772 B2 JP H073772B2 JP 3072187 A JP3072187 A JP 3072187A JP 3072187 A JP3072187 A JP 3072187A JP H073772 B2 JPH073772 B2 JP H073772B2
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- Japan
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- lens
- condenser lens
- electron beam
- condenser
- focus
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、例えば、オージェ分析装置や走査電子顕微鏡
等において、固定焦点の対物レンズを用いて電子ビーム
を収束する電子ビーム収束装置に関する。
等において、固定焦点の対物レンズを用いて電子ビーム
を収束する電子ビーム収束装置に関する。
（従来の技術） 第２図は、固定焦点を用いた従来の電子ビーム収束装置
の動作模式図を示したものである。当該電子ビーム収束
装置は電子ビームを収束するための電子レンズとして、
電子ビーム源である電子銃１から放出される全放出電子
ビーム14を受ける第１コンデンサレンズ（電磁コイルま
たは静電型レンズを用いた可変焦点レンズ）３、この第
１コンデンサレンズ３を介して電子ビームを受ける第２
コンデンサレンズ（電磁コイルまたは静電型レンズを用
いた可変焦点レンズ）４、及びこの第２コンデンサレン
ズ４を介して電子ビーム２を試料６に収束するための対
物レンズ（永久磁石を用いた固定焦点レンズ）５を使用
している。
の動作模式図を示したものである。当該電子ビーム収束
装置は電子ビームを収束するための電子レンズとして、
電子ビーム源である電子銃１から放出される全放出電子
ビーム14を受ける第１コンデンサレンズ（電磁コイルま
たは静電型レンズを用いた可変焦点レンズ）３、この第
１コンデンサレンズ３を介して電子ビームを受ける第２
コンデンサレンズ（電磁コイルまたは静電型レンズを用
いた可変焦点レンズ）４、及びこの第２コンデンサレン
ズ４を介して電子ビーム２を試料６に収束するための対
物レンズ（永久磁石を用いた固定焦点レンズ）５を使用
している。
次に、第２図に従って第１コンデンサレンズ３、第２コ
ンデンサレンズ４と対物レンズ５の組合わせにおける動
作の説明をおこなう。
ンデンサレンズ４と対物レンズ５の組合わせにおける動
作の説明をおこなう。
電子銃１から放出された数KV〜数十KVのエネルギーを持
った全放出電子ビーム14は、第１、第２コンデンサレン
ズ3,4、対物レンズ５により収束され、その一部分が絞
り11を通過して試料６上の焦点B1に細い電子ビーム２を
形成する。この場合、対物レンズ５では焦点距離は固定
されたままであるが、第２コンデンサレンズ４による焦
点距離を変更することにより、対物レンズ５による最終
的な焦点B1を変更させることができる。すなわち、第２
コンデンサレンズ４による電子ビームの焦点がA1にあ
り、対物レンズ５による焦点がB1にある場合、第２コン
デンサレンズ４の励磁電流を増加させて焦点位置を上記
A1からA2へ移動させるとそれに従って、固定焦点の対物
レンズ５による焦点はB1からB2へ移動する。すなわち、
第２コンデンサレンズ４により対物レンズ５の焦点位置
を変化させることができる。
った全放出電子ビーム14は、第１、第２コンデンサレン
ズ3,4、対物レンズ５により収束され、その一部分が絞
り11を通過して試料６上の焦点B1に細い電子ビーム２を
形成する。この場合、対物レンズ５では焦点距離は固定
されたままであるが、第２コンデンサレンズ４による焦
点距離を変更することにより、対物レンズ５による最終
的な焦点B1を変更させることができる。すなわち、第２
コンデンサレンズ４による電子ビームの焦点がA1にあ
り、対物レンズ５による焦点がB1にある場合、第２コン
デンサレンズ４の励磁電流を増加させて焦点位置を上記
A1からA2へ移動させるとそれに従って、固定焦点の対物
レンズ５による焦点はB1からB2へ移動する。すなわち、
第２コンデンサレンズ４により対物レンズ５の焦点位置
を変化させることができる。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記焦点A2と焦点B2とを結んだ場合のビ
ーム軌道は、破線で示したようになり、斜線部分のビー
ムが絞り11によって遮られるため、試料６を照射する電
子ビーム２の強度が減少する。一方、第２コンデンサレ
ンズ４による焦点をA1よりも試料側に移動させて、対物
レンズ５による焦点をB1の下に移動させた場合、電子ビ
ーム２の強度は増大する。
ーム軌道は、破線で示したようになり、斜線部分のビー
ムが絞り11によって遮られるため、試料６を照射する電
子ビーム２の強度が減少する。一方、第２コンデンサレ
ンズ４による焦点をA1よりも試料側に移動させて、対物
レンズ５による焦点をB1の下に移動させた場合、電子ビ
ーム２の強度は増大する。
このように試料上の電子ビーム２の焦点位置を変化させ
ると、同時に電子ビーム２の強度も変化してしまい、例
えば、オージェ分析装置等では分析感度が変化し、走査
電子顕微鏡等では画像の明るさが変わるという問題があ
った。
ると、同時に電子ビーム２の強度も変化してしまい、例
えば、オージェ分析装置等では分析感度が変化し、走査
電子顕微鏡等では画像の明るさが変わるという問題があ
った。
したがって、従来の電子ビーム収束装置では、上記のよ
うなビーム強度の変化に起因する感度変化、明るさ変化
を別の方法で補正する手段を講じなければならない。そ
のため、上記の問題も一因となって永久磁石を用いた対
物レンズの利用分野は極めて狭くほとんど実用されてい
ない現状である。
うなビーム強度の変化に起因する感度変化、明るさ変化
を別の方法で補正する手段を講じなければならない。そ
のため、上記の問題も一因となって永久磁石を用いた対
物レンズの利用分野は極めて狭くほとんど実用されてい
ない現状である。
（発明の目的） 本発明は上記従来の問題点を解決するために、電子ビー
ムの焦点距離の調節を行っても、試料上のビーム強度を
一定に保つことが出来る電子ビーム収束装置を提供する
ことにある。
ムの焦点距離の調節を行っても、試料上のビーム強度を
一定に保つことが出来る電子ビーム収束装置を提供する
ことにある。
（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記の目的を達成するため、電子ビーム源で
ある電子銃と、第一コンデンサレンズ及び第二コンデン
サレンズよりなる少なくとも二つの可変焦点のコンデン
サレンズと、前記第一第二コンデンサレンズの焦点距離
を可変にするコンデンサレンズ電源と、固定焦点の対物
レンズとを用いて試料上に電子ビームを収束する電子ビ
ーム収束装置において、前記第一第二コンデンサレンズ
の焦点距離が、 f2＝c/（af1＋ｂ） f1：第一コンデンサレンズの焦点距離 f2：第二コンデンサレンズの焦点距離 a,b,c:定数 なる関係を保ちながら変化するようコンデンサレンズ電
源を制御して前記対物レンズの焦点の位置を変化させる
制御装置を備えたことを特徴とする構成にしている。
ある電子銃と、第一コンデンサレンズ及び第二コンデン
サレンズよりなる少なくとも二つの可変焦点のコンデン
サレンズと、前記第一第二コンデンサレンズの焦点距離
を可変にするコンデンサレンズ電源と、固定焦点の対物
レンズとを用いて試料上に電子ビームを収束する電子ビ
ーム収束装置において、前記第一第二コンデンサレンズ
の焦点距離が、 f2＝c/（af1＋ｂ） f1：第一コンデンサレンズの焦点距離 f2：第二コンデンサレンズの焦点距離 a,b,c:定数 なる関係を保ちながら変化するようコンデンサレンズ電
源を制御して前記対物レンズの焦点の位置を変化させる
制御装置を備えたことを特徴とする構成にしている。
（作用） 本発明によれば、制御装置により第一第二のコンデンサ
レンズのコンデンサレンズ電源が制御されて対物レンズ
の焦点位置が変更される。この際、第一第二コンデンサ
レンズの焦点距離は上記の関係が成立するよう保たれる
ので、対物レンズの焦点位置におけるビーム強度は一定
に保たれる。
レンズのコンデンサレンズ電源が制御されて対物レンズ
の焦点位置が変更される。この際、第一第二コンデンサ
レンズの焦点距離は上記の関係が成立するよう保たれる
ので、対物レンズの焦点位置におけるビーム強度は一定
に保たれる。
（実施例） 第１図は、本発明の実施例を示すものである。当該実施
例の説明に際し、従来技術と同一の構成要素については
同一の符号をもって説明する。
例の説明に際し、従来技術と同一の構成要素については
同一の符号をもって説明する。
なお、本発明が電子源１からの全放出電子ビーム14を受
ける第１コンデンサレンズ（電磁コイルまたは静電型レ
ンズを用いた可変焦点レンズ）３、この第１コンデンサ
レンズ３を介した電子ビームを受ける第２コンデンサレ
ンズ（電磁コイル、または静電型レンズを用いた可変焦
点レンズ）４、及びこの第２コンデンサレンズ４を介し
た電子ビーム２を試料６に収束するための対物レンズ
（永久磁石を用いた固定焦点レンズ）５を使用している
点については従来と同様である。そして更に第１コンデ
ンサレンズ３に印加される励磁電流（コンデンサレンズ
が電磁コイルの場合）または電圧（コンデンサレンズが
静電型レンズの場合）を検知する検知装置９及びこの検
知装置９から送られてくる信号を受けて第２コンデンサ
レンズ４に印加される励磁電流（コンデンサレンズが電
磁コイルの場合）または電圧（コンデンサレンズが静電
型レンズの場合）を制御する制御装置10とを備えてい
る。
ける第１コンデンサレンズ（電磁コイルまたは静電型レ
ンズを用いた可変焦点レンズ）３、この第１コンデンサ
レンズ３を介した電子ビームを受ける第２コンデンサレ
ンズ（電磁コイル、または静電型レンズを用いた可変焦
点レンズ）４、及びこの第２コンデンサレンズ４を介し
た電子ビーム２を試料６に収束するための対物レンズ
（永久磁石を用いた固定焦点レンズ）５を使用している
点については従来と同様である。そして更に第１コンデ
ンサレンズ３に印加される励磁電流（コンデンサレンズ
が電磁コイルの場合）または電圧（コンデンサレンズが
静電型レンズの場合）を検知する検知装置９及びこの検
知装置９から送られてくる信号を受けて第２コンデンサ
レンズ４に印加される励磁電流（コンデンサレンズが電
磁コイルの場合）または電圧（コンデンサレンズが静電
型レンズの場合）を制御する制御装置10とを備えてい
る。
次に、第１図に従って動作説明をおこなう。
電子源である電子銃１から放出された数KV〜数十KVのエ
ネルギーを持った全放出電子ビーム14は、第１コンデン
サレンズ３、第２コンデンサレンズ４、対物レンズ５に
より収束され、その一部分の細い電子ビーム２が絞り11
を通過して、試料６上の焦点F1に集中する。このとき、
対物レンズ５の焦点距離は固定されたままであり、第１
及び第２コンデンサレンズ３、４の焦点距離は、コンデ
ンサレンズ電源７、８により連動して変化する。この場
合、上記焦点距離の連動を以下のようにすることによ
り、電子ビーム２の強度を一定に保ちながら対物レンズ
６による最終的な焦点F1を変化させることができる。
ネルギーを持った全放出電子ビーム14は、第１コンデン
サレンズ３、第２コンデンサレンズ４、対物レンズ５に
より収束され、その一部分の細い電子ビーム２が絞り11
を通過して、試料６上の焦点F1に集中する。このとき、
対物レンズ５の焦点距離は固定されたままであり、第１
及び第２コンデンサレンズ３、４の焦点距離は、コンデ
ンサレンズ電源７、８により連動して変化する。この場
合、上記焦点距離の連動を以下のようにすることによ
り、電子ビーム２の強度を一定に保ちながら対物レンズ
６による最終的な焦点F1を変化させることができる。
すなわち、第１コンデンサレンズ３、第２コンデンサレ
ンズ４、対物レンズ５の焦点は、各々C1、D1、F1に位置
し、このときの電子ビーム２の軌道は、実線で示す通り
である。ここでコンデンサレンズ電源７から第１コンデ
ンサレンズ３に供給している励磁電流（コンデンサレン
ズが電磁コイルの場合）又は電圧（コンデンサレンズが
静電型レンズの場合）を減少させると、焦点位置C1はC2
へ移動する。そして上記コンデンサレンズ電源７に接続
された検知装置９で上記励磁電流または電圧を検知し、
これを電気信号に変換して第２コンデンサレンズ８に接
続された制御装置10に送信する。そしてこの制御装置10
で上記電気信号を受信すると、コンデンサレンズ電源８
を制御して第２コンデンサレンス４に供給する励磁電流
または電圧を増加させる。すると、焦点位置D1はD2の位
置に移動し、対物レンズ５による焦点F1はF2に移動す
る。このとき、２つのコンデンサレンズの焦点距離を或
る定量的関係で連動させると、電子ビーム２の軌道は破
線で示す通りになり、絞り11の位置で焦点調節前の電子
ビーム２の広がり（実線部分）と一致し、絞り11によっ
て電子ビーム２は遮られることがなく、この絞り11を通
過する電子ビーム２の強度は一定に保たれる。
ンズ４、対物レンズ５の焦点は、各々C1、D1、F1に位置
し、このときの電子ビーム２の軌道は、実線で示す通り
である。ここでコンデンサレンズ電源７から第１コンデ
ンサレンズ３に供給している励磁電流（コンデンサレン
ズが電磁コイルの場合）又は電圧（コンデンサレンズが
静電型レンズの場合）を減少させると、焦点位置C1はC2
へ移動する。そして上記コンデンサレンズ電源７に接続
された検知装置９で上記励磁電流または電圧を検知し、
これを電気信号に変換して第２コンデンサレンズ８に接
続された制御装置10に送信する。そしてこの制御装置10
で上記電気信号を受信すると、コンデンサレンズ電源８
を制御して第２コンデンサレンス４に供給する励磁電流
または電圧を増加させる。すると、焦点位置D1はD2の位
置に移動し、対物レンズ５による焦点F1はF2に移動す
る。このとき、２つのコンデンサレンズの焦点距離を或
る定量的関係で連動させると、電子ビーム２の軌道は破
線で示す通りになり、絞り11の位置で焦点調節前の電子
ビーム２の広がり（実線部分）と一致し、絞り11によっ
て電子ビーム２は遮られることがなく、この絞り11を通
過する電子ビーム２の強度は一定に保たれる。
上記の動作が成立する条件は、次の通りである。
f2＝c/（af1＋ｂ）・・・（１） f1：第１コンデンサレンズの焦点距離 f2：第２コンデンサレンズの焦点距離 a,b,c:装置により決まる定数 すなわち、上記（１）式の関係を保ち、第１コンデンサ
レンズ３と第２コンデンサレンズ４の焦点距離を連動さ
せることによって、電子ビーム２の強度を変えずに試料
６上の焦点位置F1を変更することができる。
レンズ３と第２コンデンサレンズ４の焦点距離を連動さ
せることによって、電子ビーム２の強度を変えずに試料
６上の焦点位置F1を変更することができる。
そして、試料６上に照射された電子ビームは、走査コイ
ル12によって試料６上を走査され、電子線検出器13によ
って信号電子を検出し、例えば走査顕微鏡等では、アン
プを介してCRTで画像が形成される。
ル12によって試料６上を走査され、電子線検出器13によ
って信号電子を検出し、例えば走査顕微鏡等では、アン
プを介してCRTで画像が形成される。
なお、上記実施例の説明において、第１コンデンサレン
ズ３の焦点距離の変化に連動して第２コンデンサレンズ
４の焦点距離を変化させる場合について説明したが、反
対に第２コンデンサレンズ４の焦点距離の変化に連動し
て第１のコンデンサレンズ３の焦点距離を変化させるよ
うにしてもよい。この場合、上記検知装置９をコンデン
サレンズ電源８側に、また、制御装置10をコンデンサレ
ンズ電源７側に接続しなければならないことは当然であ
る。要は、両コンデンサレンズ３、４の焦点距離が前述
の式（１）に従って互いに連動して変化するような構成
であればよい。
ズ３の焦点距離の変化に連動して第２コンデンサレンズ
４の焦点距離を変化させる場合について説明したが、反
対に第２コンデンサレンズ４の焦点距離の変化に連動し
て第１のコンデンサレンズ３の焦点距離を変化させるよ
うにしてもよい。この場合、上記検知装置９をコンデン
サレンズ電源８側に、また、制御装置10をコンデンサレ
ンズ電源７側に接続しなければならないことは当然であ
る。要は、両コンデンサレンズ３、４の焦点距離が前述
の式（１）に従って互いに連動して変化するような構成
であればよい。
また、対物レンズについては、永久磁石を用いたものと
して説明したが、例えば固定電圧を印加した静電式な
ど、要は固定焦点であれば必ずしもこれに限定されな
い。また、コンデンサレンズは３段以上であってもよ
い。
して説明したが、例えば固定電圧を印加した静電式な
ど、要は固定焦点であれば必ずしもこれに限定されな
い。また、コンデンサレンズは３段以上であってもよ
い。
（考案の効果） 本発明によれば、試料上の電子ビームの焦点を変化させ
てもビーム強度が変化せず一定に保つことができ、これ
により永久磁石等を用いた固定焦点レンズの利用を大き
く広げることができる。
てもビーム強度が変化せず一定に保つことができ、これ
により永久磁石等を用いた固定焦点レンズの利用を大き
く広げることができる。
図面第１図は本発明の実施例の動作例を示した模式図、
第２図は従来装置の動作例を示した模式図である。 １……電子銃、２……電子ビーム、３……第１コンデン
サレンズ、４……第２コンデンサレンズ、５……対物レ
ンズ、６……試料、７、８……コンデンサレンズ電源。
第２図は従来装置の動作例を示した模式図である。 １……電子銃、２……電子ビーム、３……第１コンデン
サレンズ、４……第２コンデンサレンズ、５……対物レ
ンズ、６……試料、７、８……コンデンサレンズ電源。
Claims (1)
- 【請求項１】電子ビーム源である電子銃と、第一コンデ
ンサレンズ及び第二コンデンサレンズよりなる少なくと
も二つの可変焦点のコンデンサレンズと、前記第一第二
コンデンサレンズの焦点距離を可変にするコンデンサレ
ンズ電源と、固定焦点の対物レンズとを用いて試料上に
電子ビームを収束する電子ビーム収束装置において、前
記第一第二コンデンサレンズの焦点距離が以下の関係を
保ちながら変化するようコンデンサレンズ電源を制御し
て前記対物レンズの焦点の位置を変化させる制御装置を
備えたことを特徴とする電子ビーム収束装置。 f2＝c/（af1＋ｂ） f1：第一コンデンサレンズの焦点距離 f2：第二コンデンサレンズの焦点距離 a,b,c:定数
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3072187A JPH073772B2 (ja) | 1987-02-13 | 1987-02-13 | 電子ビ−ム収束装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3072187A JPH073772B2 (ja) | 1987-02-13 | 1987-02-13 | 電子ビ−ム収束装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63198246A JPS63198246A (ja) | 1988-08-16 |
| JPH073772B2 true JPH073772B2 (ja) | 1995-01-18 |
Family
ID=12311511
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3072187A Expired - Lifetime JPH073772B2 (ja) | 1987-02-13 | 1987-02-13 | 電子ビ−ム収束装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH073772B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5400339B2 (ja) * | 2008-09-30 | 2014-01-29 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 電子線応用装置 |
| KR101318592B1 (ko) | 2009-11-26 | 2013-10-15 | 가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈 | 주사 전자 현미경 |
-
1987
- 1987-02-13 JP JP3072187A patent/JPH073772B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63198246A (ja) | 1988-08-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |