JPH0757677A

JPH0757677A - 分析電子顕微鏡

Info

Publication number: JPH0757677A
Application number: JP5199360A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yanaka; 隆志谷中; Takashi Yokokura; 隆横倉
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 1993-08-11
Filing date: 1993-08-11
Publication date: 1995-03-03

Abstract

(57)【要約】【目的】磁極片の頂面を適切な方法で覆うことによ
り、磁極片６の頂面から磁極片を構成する材料の元素の
特性Ｘ線が出ないようにすることを目的とする。【構成】電子顕微鏡１０の上側磁極１３と下側磁極１
４の少なくとも一方の磁極片２１を、磁極片２１を構成
する元素の原子番号より小さい原子番号を持つ少なくと
も２個の異なる元素の積層部材２５により覆い、さら
に、磁極片２１に接する部分２２から表面部２３に原子
番号の大きい順に積層配置して覆うようにし、積層部材
２５は、磁極孔１２に嵌入しかつ截頭円錐状磁極片２１
の頂面部２６を覆う鍔付ブッシュ状に形成した筒状部２
７と平面部２８とを有する形状で、平面部２８の直径は
最大傾斜した試料１６に干渉しないようにし、積層部材
２５の筒状部２７の外径は磁極孔１２の内径よりやゝ大
きく形成して磁極孔１２に圧入するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、球面収差係数が少な
くとも１．２ｍｍ以下の高性能分析電子顕微鏡におい
て、その対物レンズの磁極片から発生する特性Ｘ線を吸
収するようにした分析電子顕微鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の分析電子顕微鏡としては、例え
ば、図６に示すようなものがある。電子銃から発生し集
束レンズ等を経た電子線１を試料２に照射し、電子線の
照射面から発生する特性Ｘ線３をＸ線検出器４によって
検出して、試料２の含有元素やその百分率を知るように
している。

【０００３】その場合にＸ線検出器４によって検出され
る特性Ｘ線３は、試料２から発生して直接Ｘ線検出器４
に達するものだけでなく、試料２の電子線の照射面から
発生する特性Ｘ線３が散乱して対物レンズ５の磁極片６
の頂面を叩き、磁極片６の構成材料の元素である鉄（Ｆ
ｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）などの特性
Ｘ線７を発生し、それがＸ線検出器４によって検出され
るため、Ｘ線検出器４はＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ等の元素の特
性Ｘ線も検出してしまう。

【０００４】そこで通常の分析電子顕微鏡においては、
図７のように、対物レンズ５の磁極片６の頂面を炭素単
体による１ｍｍ以上の分厚いキャップ８で覆うことによ
り、特性Ｘ線３が散乱して対物レンズ５の磁極片６の頂
面を叩かないようにし、それによって、磁極片６の頂面
から、磁極片６の構成材料の元素であるＦｅ，Ｃｏ，Ｎ
ｉなどの特性Ｘ線が出ないようにしていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところでこのような、
従来の炭素単体による１ｍｍ以上に及ぶ分厚いキャップ
にあっては、磁極間隙が５ｍｍ以上で磁極孔直径が４ｍ
ｍ以上の対物レンズには適用可能であるが、球面収差係
数が少なくとも１．２ｍｍ以下の高性能分析電子顕微鏡
に適用しようとしても、分厚いキャップにより磁極間隙
や磁極孔を塞いでしまうことになり、試料を挿入する場
合や試料を傾斜させる場合に支障を生ずるという問題が
あった。

【０００６】この発明はこのような従来の課題に着目し
てなされたもので、球面収差係数が少なくとも１．２ｍ
ｍ以下の高性能のものにおいても、その対物レンズの磁
極片の頂面を適切な方法で覆うことにより、磁極片６の
頂面から、磁極片を構成する材料の元素の特性Ｘ線が出
ないようにすることが可能な、分析電子顕微鏡を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するための手段として、その構成を、電子線源から
発生する電子線１１を通過させる磁極孔１２を有した、
截頭円錐状の上側磁極１３と下側磁極１４とからなる対
物レンズ系１５と、前記上側磁極１３と下側磁極１４と
の間に配置された試料１６を含む試料室１７を有する鏡
筒１８と、該鏡筒１８側面から試料室１７内に進入し前
記試料１６から発生するＸ線を検出するＸ線検出器２０
とを有する分析電子顕微鏡１０において、前記対物レン
ズ系１５の上側磁極１３と下側磁極１４の少なくとも一
方の磁極片２１を、該磁極片２１を構成する元素の原子
番号より小さい原子番号を持つ少なくとも２個の異なる
元素の積層部材２５により覆い、さらに、前記磁極片２
１に接する部分２２から表面部２３に原子番号の大きい
順に、少なくとも２個の異なる元素の積層部材２５によ
り覆うこととした。

【０００８】また、前記磁極片２１を覆う小さい原子番
号の異なる元素の積層部材２５は、前記磁極孔１２に嵌
入しかつ前記截頭円錐状磁極片２１の頂面部２６を覆う
鍔付ブッシュ状に形成した筒状部２７と平面部２８とを
有する形状とし、前記平面部２８の直径は前記試料１６
が最大の角度に傾斜したとき該試料１６に干渉しないよ
うに形成する。さらに、積層部材２５の前記磁極孔１２
に嵌入する前記筒状部２７の外側面に、導電コーティン
グを施し、前記筒状部２７の外径は前記磁極孔１２の内
径よりやゝ大きく形成され、前記筒状部２７は前記磁極
孔１２に圧入するようにした。

【０００９】

【作用】前記対物レンズ系１５の上側磁極１３と下側磁
極１４の少なくとも一方の磁極片２１は、磁極片２１を
構成する元素の原子番号より小さい原子番号を持つ少な
くとも２個の異なる元素の積層部材２５により覆われる
ので、元素のうちの一つはやゝ原子番号が大きいものと
なり、元素の薄い膜状のもので覆っただけでも、試料１
６から発生するＸ線を吸収する性質を持っているから、
Ｘ線は磁極材料まで届かない。

【００１０】また、磁極片２１に接する部分２２から表
面部２３に原子番号の大きい順に、少なくとも２個の異
なる元素の積層部材２５により覆うようにしたので、磁
極片２１に接する部分２２ではやゝ原子番号の大きい元
素で覆われ、元素の薄い膜状のもので覆っただけでも、
試料１６から発生するＸ線を吸収する。しかしこの元素
の層だけでは、その比較的大きい原子番号の元素の積層
部材の表面が、前記のＸ線によって叩かれて、その元素
の特性Ｘ線を出して、Ｘ線検出器２０によって検出され
てノイズとなってしまう。

【００１１】しかしながら磁極片２１の表面部２３は、
比較的小さい原子番号の元素で、順に積層配置して覆わ
れているので、表面部２３の比較的小さい原子番号の元
素からは特性Ｘ線が検出されない。しかもこの比較的小
さい原子番号の元素は、それだけで特性Ｘ線を防護する
ものではないから、積層部材２５の厚みはそれほど厚み
の厚いものにならず、試料１６を挿入する場合や試料１
６を傾斜させる場合に支障を生ずることはない。

【００１２】また、前記磁極片２１を覆う積層部材２５
は、前記磁極孔１２に嵌入しかつ前記截頭円錐状磁極片
２１の頂面部２６を覆う、鍔付ブッシュ状に形成した筒
状部２３と平面部２４とを有する形状としたので、積層
部材２５の筒状部２３が磁極孔１２に嵌入し、容易に積
層部材２５を截頭円錐状磁極片２１の頂面部２６に装着
できる。さらに、積層部材２５の平面部２８の直径を、
前記試料１６が最大の角度に傾斜したとき該試料１６に
干渉しないように形成したので、試料１６をどのように
傾斜させることもできる。

【００１３】また、積層部材２５の前記磁極孔１２に嵌
入する前記筒状部２７の外側面に導電コーティングを施
し、前記筒状部２７の外径は前記磁極孔１２の内径より
やゝ大きく形成され、前記筒状部２７は前記磁極孔１２
に圧入するようにしたので、磁極片２１を覆う積層部材
２５は前記磁極孔１２に確実に嵌入され、抜け出したり
することはない。

【００１４】

【実施例】以下、この発明を図面に基づいて説明する。
図５に示す電子顕微鏡１０は電子線源から発生する電子
線１１を通過させる磁極孔１２を有した、截頭円錐状の
上側磁極１３と下側磁極１４とからなる対物レンズ系１
５があり、上側磁極１３と下側磁極１４との間には、試
料１６が置かれる試料室１７を有する鏡筒１８が配置さ
れれいる。鏡筒１８の側面からは、試料１６から発生す
るＸ線を検出するＸ線検出器２０が試料室１７内に進入
している。

【００１５】そして本発明の構成を示す図１において、
試料１６から発生する特性Ｘ線は、Ｘ線検出器２０に到
達するだけでなく、対物レンズ系１５の上側磁極１３及
び下側磁極１４の磁極片２１に散乱してその頂面を叩
き、そこからまた特性Ｘ線が発生し、Ｘ線検出器２０に
到達してノイズとなるので、磁極片２１の表面を何らか
の方法で図２に示すように覆って、そこに試料から発生
する特性Ｘ線が当たったり、またそこから特性Ｘ線が発
生したりすることをなくすようにする。

【００１６】そのため、磁極片の材料が鉄（Ｆｅ）、コ
バルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）のような元素から構
成されている場合は、まず厚さ０．１ｍｍのアルミニ
ウム（Ａｌ）の層で覆い、さらにその上を０．０１ｍ
ｍの炭素（Ｃ）の層で覆う。アルミニウム（Ａｌ）と炭
素（Ｃ）は原子番号がそれぞれ「１３」及び「６」であ
って、鉄の原子番号「２６」よりも小さく、磁極片２１
を覆う積層部材２５として適している。

【００１７】即ち、アルミニウム（Ａｌ）と炭素（Ｃ）
との単色Ｘ線に対する質量吸収係数（吸収係数をその物
質の密度で除したもの）は、０．６０Åの単色Ｘ線に対
しては、アルミニウム（Ａｌ）では３．２０、炭素
（Ｃ）では０．４４９であり、また１．２０Åの単色Ｘ
線に対しては、アルミニウム（Ａｌ）では２３．５、炭
素（Ｃ）では２．２８であって、炭素（Ｃ）に比べてア
ルミニウム（Ａｌ）の吸収係数が極めて大きくなってい
る。

【００１８】このような質量吸収係数の違いを利用する
のであり、磁極片２１に接する部分２２から表面部２３
に原子番号の大きいＡｌ，Ｃの順に、２つの元素群の薄
い膜の積層部材２５によって覆うようにする。このよう
に、アルミニウム（Ａｌ）のような質量吸収係数の大き
い元素の積層部材により、Ｘ線検出器２０に到達する特
性Ｘ線の量は１／３以下となる。

【００１９】また、シリコン（Ｓｉ）と炭素（Ｃ）を用
いても、上記と同様な効果がある。さらに、最下層にチ
タン（Ｔｉ）、次の層にアルミニウム（Ａｌ）またはシ
リコン（Ｓｉ）、そして最上層に炭素（Ｃ）というよう
に、３層の元素群を原子番号の順に積層配置して覆え
ば、フィルタとしての性能が極めて強力になり、積層す
る厚みをさらに薄くすることが可能になる。そして上記
の場合の何れも、最上層には炭素（Ｃ）の層が存在し、
炭素（Ｃ）によるノイズが残るが、これは極めて微弱で
無視できるレベルとなる。

【００２０】磁極片２１の表面を覆う元素群の積層部材
２５としては、図３に示すように、磁極孔１２に嵌入し
かつ截頭円錐状磁極片２１の頂面部２６を覆うような、
鍔付ブッシュ状に形成した筒状部２７と平面部２８とを
有する形状のキャップを用いてもよい。これによって、
積層部材２５の筒状部２３が磁極孔１２に嵌入し、容易
に積層部材２５を截頭円錐状磁極片２１の頂面部２６に
装着できる。

【００２１】この場合に、筒状部２７と平面部２８と
は、別々に作って後で接続するが、筒状部２７において
は、その外側は磁極片２１に接する部分であるから、大
きい原子番号の元素の部材とし、筒状部２７の内側は、
装着された場合に表面となる部分であるから、小さい原
子番号の元素の部材とし、一方平面部２８では、筒状部
２７と接する部分は、磁極片２１に接する部分であるか
ら、大きい原子番号の元素の部材とし、筒状部２７と接
する部分の反対側は、装着された場合に表面となる部分
であるから、小さい原子番号の元素の部材とする。

【００２２】積層部材２５の筒状部２７の長さと平面部
２８の厚みを加えた長さは、上側磁極１３と下側磁極１
４との磁極間隙より小さく設定して、積層部材２５の装
入が容易になるようにしている。また平面部２８の直径
は、試料１６が最大の角度に傾斜したときにも、試料１
６に干渉しないように形成する。これによって、試料１
６をどのように傾斜させることもできる。

【００２３】また、積層部材２５の磁極孔１２に嵌入す
る筒状部２７の外側面に、導電コーティングを施し、筒
状部２７の外径は磁極孔１２の内径よりやゝ大きく形成
しておく、そうして筒状部２７を磁極孔１２に圧入す
る。これによって積層部材２５は強固に磁極片２１に固
着し、Ｘ線検出のノイズを防ぐものとなる。

【００２４】なお、図４に示すように、磁極片２１を積
層部材２５で覆うのは、Ｘ線検出器２０が（ａ）図の位
置の場合は、磁極片２１が特性Ｘ線によって叩かれて反
射するのは下側磁極のみなので、下側磁極の磁極片２１
のみを覆えばよいが、Ｘ線検出器２０が（ｂ）図の位置
の場合は、上側磁極と下側磁極の両者の磁極片２１を覆
うようにする。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、対物レンズ系１５の上側磁極１３と下側磁極１４の
少なくとも一方の磁極片２１を、該磁極片２１を構成す
る元素の原子番号より小さい原子番号を持つ少なくとも
２個の異なる元素の積層部材２５により覆われるので、
厚みの薄い積層部材２５によって特性Ｘ線を吸収するこ
とができ、Ｘ線検出器２０にノイズが混入するのを防止
することができ、また、試料１６を挿入する場合や、試
料１６を傾斜させる場合に、支障を生ずることはないと
いう効果を有する。

【００２６】さらに、前記磁極片２１に接する部分２２
から表面部２３に原子番号の大きい順に、少なくとも２
個の異なる元素の積層部材２５により覆うので、磁極片
２１に接する部分２２は比較的原子番号の大きい元素で
覆われるため、薄い積層の元素でも特性Ｘ線の吸収率が
高く、また表面部２３は比較的原子番号の小さい元素で
覆われているため、積層部材２５の表面からは特性Ｘ線
が出ることは少ない。よって積層部材２５は大きい遮蔽
効果を有することになる。

【００２７】また磁極片２１を覆う元素群の積層部材２
５は、磁極孔１２に嵌入しかつ截頭円錐状磁極片２１の
頂面部２６を覆う鍔付ブッシュ状に形成した筒状部２３
と平面部２４とを有する形状としたので、積層部材２５
の筒状部２３が磁極孔１２に嵌入し、容易に積層部材２
５を截頭円錐状磁極片２１の頂面部２６に装着できる。
さらに、積層部材２５の平面部２８の直径を、試料１６
が最大の角度に傾斜したときにも、試料１６に干渉しな
いように形成したので、試料１６をどのように傾斜させ
ることもできるという効果を有する。

【００２８】また、積層部材２５において、磁極孔１２
に嵌入する筒状部２７の外側面に導電コーティングを施
し、筒状部２７の外径は磁極孔１２の内径よりやゝ大き
く形成され、筒状部２７は磁極孔１２に圧入するように
したので、積層部材２５は磁極孔１２に確実に嵌入さ
れ、磁極片２１から抜け出したりすることはないという
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示す分析電子顕微鏡の磁極片部
の断面図である。

【図２】図１において磁極片が積層部材で覆われている
部分の拡大断面図である。

【図３】本発明の分析電子顕微鏡の積層部材の一実施例
の断面図である。

【図４】Ｘ線検出器の位置が異なる場合の磁極片付近の
断面図で、（ａ）は積層部材を１個装着する場合、
（ｂ）は積層部材を２個装着する場合である。

【図５】本発明の分析電子顕微鏡の全体断面図である。

【図６】従来の分析電子顕微鏡の磁極片が特性Ｘ線によ
って叩かれる状態を示す側面図である。

【図７】従来の分析電子顕微鏡の磁極片を炭素単体のノ
イズフィルタで覆った状態の断面図である。

【符号の説明】

１１電子線源１２磁極孔１３上側磁極１４下側磁極１５対物レンズ系１６試料２０Ｘ線検出器２１磁極片２３表面部２５積層部材２６磁極片頂面部２７筒状部２８平面部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子線源から発生する電子線(11)を通過さ
せる磁極孔(12)を有する截頭円錐状の上側磁極(13)と下
側磁極(14)とからなる対物レンズ系(15)と、前記上側磁
極(13)と下側磁極(14)との間に配置された試料(16)を含
む試料室(17)を有する鏡筒(18)と、該鏡筒(18)側面から
試料室(17)内に進入し前記試料(16)から発生するＸ線を
検出するＸ線検出器(20)とを有する分析電子顕微鏡(10)
において、前記対物レンズ系(15)の上側磁極(13)と下側
磁極(14)の少なくとも一方の磁極片(21)を、該磁極片(2
1)を構成する元素の原子番号より小さい原子番号を持つ
少なくとも２個の異なる元素の積層部材(25)により覆う
ことを特徴とする分析電子顕微鏡。
【請求項２】請求項１において、前記上側磁極(13)と下
側磁極(14)の少なくとも一方の磁極片(21)を、該磁極片
(21)に接する部分(22)から表面部(23)に原子番号の大き
い順に、少なくとも２個の異なる元素の積層部材(25)に
より覆うことを特徴とする分析電子顕微鏡。
【請求項３】請求項１および請求項２において、前記磁
極片(21)を覆う小さい原子番号の元素群の積層部材(25)
は、前記磁極孔(12)に嵌入しかつ前記截頭円錐状磁極(2
1)の頂面部(26)を覆う鍔付ブッシュ状に形成した筒状部
(27)と平面部(28)とを有する形状とし、該平面部(28)の
直径は前記試料(16)が最大の角度に傾斜したとき該試料
(16)に干渉しないように形成することを特徴とする分析
電子顕微鏡。
【請求項４】請求項３において、前記磁極孔(12)に嵌入
する前記筒状部(27)の外側面に導電コーティングを施
し、前記筒状部(27)の外径は前記磁極孔(12)の内径より
やゝ大きく形成され、前記筒状部(27)は前記磁極孔(12)
に圧入したことを特徴とする分析電子顕微鏡。