JPH0793119B2 - 電子顕微鏡 - Google Patents

電子顕微鏡

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JPH0793119B2
JPH0793119B2 JP63149655A JP14965588A JPH0793119B2 JP H0793119 B2 JPH0793119 B2 JP H0793119B2 JP 63149655 A JP63149655 A JP 63149655A JP 14965588 A JP14965588 A JP 14965588A JP H0793119 B2 JPH0793119 B2 JP H0793119B2
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    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/04Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/10Lenses
    • H01J37/14Lenses magnetic
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    • HELECTRICITY
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    • H01J37/261Details
    • H01J37/265Controlling the tube; circuit arrangements adapted to a particular application not otherwise provided, e.g. bright-field-dark-field illumination

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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、電子顕微鏡に係り、特に、対物レンズによる
クロスオーバーの位置を常に対物絞りの位置にあるよう
にした電子顕微鏡に関するものである。
[従来の技術] 電子顕微鏡においては、試料により回折され透過した電
子ビームのうちの所定のスポットだけを観察するため
に、対物絞りが用いられる。その構成を第5図に示す。
1は試料、2は第1コンデンサーレンズ、3は対物前方
レンズ、4は対物結像レンズ、5は対物絞りである。第
1コンデンサーレンズ2は試料1に対する電子ビームの
照射範囲を決める作用を行うものであり、対物前方レン
ズ3は、対物レンズの試料1より電子銃側にある磁界で
形成されるレンズである。
第5図の構成において、図示しない電子銃から放射され
た電子ビームは、第1コンデンサーレンズ2により試料
1の所定の範囲に電子ビームが照射されるように絞られ
てA点でクロスオーバーを作り、対物前方レンズ3で略
平行ビームとなされ試料1に照射される。即ちクロスオ
ーバー点であるA点は対物前方レンズ3の焦点に位置す
る。試料1を透過した電子ビームは、対物結像レンズ4
によって絞られて後焦点面(Back focal Plane)でクロ
スオーバー(B点)を作り、対物絞り5を通り、図示し
ない中間レンズ、投影レンズ等により最終的にはスクリ
ーンに結像される。
[発明が解決しようとする課題] さて、対物絞り5は、観察しようとする所望のスポット
を形成するビームだけを通過させようとするものである
から、第5図に示すようにクロスオーバーBの位置に正
しく配置され、しかも絞りの書込はできれば直径10μm
程度の小さいものであることが望ましい。
ところで、電子顕微鏡において倍率を変える場合には、
倍率によらず像をスクリーン一杯の大きさで写すように
するために、倍率に応じて試料に対する電子ビームの照
射領域も変えることが行われる。即ち、倍率によらず像
をスクリーン一杯の大きさに写すためには、倍率が大き
い場合には照射領域は狭くてもよく、倍率が小さい場合
には照射領域を広くする必要があるのである。当該照射
領域の調整は第1コンデンサーレンズ2の励磁を変える
ことで行われるが、対物レンズはほぼ固定のレンズであ
るために、第1コンデンサーレンズ2を調整して照射領
域を変えるとクロスオーバーBの位置がz軸(光軸)上
を移動してしまう。その様子を第6図、第7図に示す。
第6図は倍率が大きい場合、第7図は倍率が小さい場合
である。なお、第6図、第7図において破線は回折電子
線を示す。
しかし、このようにクロスオーバーBの位置が移動して
しまうと、第6図の場合には余分な電子ビームも対物絞
り5を通過することとなり、また、第7図の場合には対
物絞り5によって所望の視野が不必要に制限されてしま
う、という事態が生じ、十分な観測ができないものであ
った。
これに対する解決策として、対物絞り5の機械的位置を
倍率に応じて調整する、あるいは絞りの開口を直径50〜
100μm程度の大きさとするという手段も考えられる
が、前者については、調整機構が複雑でかつ調整に手間
が掛かり、更に物理的に当該調整機構を設けることがで
きない場合もあり、後者については、対応も容易で実際
的ではあるが、開口の直径が50〜100μm程度もあるの
では精度よい像は望むべくもないものであった。
以上の議論は、倍率は変えずに単に照射領域だけを変え
た場合にも同様である。
本発明は、上記の課題を解決するものであって、クロス
オーバーBの位置を常に対物絞り5の位置にあるように
した電子顕微鏡を提供することを目的とするものであ
る。
[課題を解決するための手段] 上記の目的を達成するために、本発明の電子顕微鏡は、
対物前方レンズと対物結像レンズとを備える対物レンズ
と、対物前方レンズの電子銃側に配置された第1コンデ
ンサーレンズと、対物前方レンズと第1コンデンサーレ
ンズの間に配置された第2コンデンサーレンズとを備え
る電子顕微鏡であって、第2コンデンサーレンズの励磁
は、第1コンデンサーレンズの励磁の変化に連動して、
そのクロスオーバーの位置が常に対物前方レンズの焦点
の位置に形成されるように制御されることを特徴とす
る。
[作用] 本発明に係る電子顕微鏡においては、第1コンデンサー
レンズと対物レンズの対物前方レンズとの間に第2コン
デンサーレンズが設けられている。そして、この第2コ
ンデンサーレンズの励磁は、第1コンデンサーレンズの
励磁の変化に連動して、そのクロスオーバーの位置が常
に対物前方レンズの焦点の位置に形成されるように制御
される。
これによって、対物レンズの対物結像レンズによるクロ
スオーバーの位置は第1コンデンサーレンズの励磁の如
何に拘わらず常に一定になされるので、対物絞りの開口
を10μm程度の小さなものとすることができる。
ここで、第2コンデンサーレンズは、請求項2に記載の
ように、対物レンズの対物前方レンズに対する電子ビー
ムの開き角を制御するものとすれば、試料に対する電子
ビームの照射領域を任意に変えることができる。
[実施例] 実施例を説明する前に、クロスオーバーBの位置を一定
とするにはどのようにすればよいかを考えてみる。上述
したように対物レンズは固定のレンズと考えてよいか
ら、第5図において、クロスオーバーBの位置はクロス
オーバーAの位置が決まれば一義的に決定されることに
なる。つまり、クロスオーバーBの位置を常に対物絞り
5の位置にあるようにするには、クロスオーバーAの位
置が常に一定であるようにすればよいことがわかる。そ
して、クロスオーバーAが固定された場合には試料1に
対する電子ビームの照射領域はA点における電子ビーム
の開き角αによって一義的に決ってしまうから、結局、
クロスオーバーA点を固定し、A点での電子ビームの開
き角αを調整できるようにすれば、クロスオーバーB点
の位置を固定したまま試料1に対する電子ビームの照射
領域を任意に変えることができることになる。
以上の考察により、本発明に係る電子顕微鏡において
は、第1コンデンサーレンズ2と対物前方レンズ3の間
に第2コンデンサーレンズを設けることとしたのであ
る。
第1図に1実施例の構成を示す。図中、6は第2コンデ
ンサーレンズ、7は制御装置、8は記憶装置、9は入力
装置を示し、第3図と同じものについては同一の番号を
付す。
第1図において、入力装置9から倍率が入力されると制
御装置7は、記憶装置8に格納されているテーブルか
ら、中間レンズ、投影レンズ等の投影系レンズ(図示せ
ず)の励磁電流を求め、投影系の各レンズに当該倍率に
対応した励磁電流を供給すると共に、第1コンデンサー
レンズ2には、後述するクロスオーバーC点が所定の位
置にくるような励磁電流を供給する。この処理は、倍率
に対する励磁電流値をテーブルとして記憶装置8に格納
しておき、入力された倍率値によって該テーブルを参照
することによって行うことができる。更に、制御装置7
は第2コンデンサーレンズ6に対して、入力された倍率
値に対応した励磁電流を供給する。
第2コンデンサーレンズ6に対するレンズ電流の供給
は、上述したように、クロスオーバーA点の位置を変え
ずに電子ビームの開き角αの大きさを変えるように行わ
れるが、第6図、第7図を参照すれば容易に理解できる
ように、倍率が大きい程クロスオーバーA点での開き角
αが大きくなるようになされなければならない。つま
り、倍率と第2コンデンサーレンズ6の励磁の関係は第
2図に示すような関数とする必要がある。例えば、スク
リーンの直径を160mmとすると倍率5000倍では試料上で
直径32μmの範囲を照射すればよいので、この照射範囲
に対応するA点での電子ビームの開き角αを得るような
条件に第2コンデンサーレンズ6の励磁を決めるのであ
る。他の倍率においても同様である。第2コンデンサー
レンズ6の励磁を以上のように行うには、記憶装置8に
第2図に示す曲線を数式として格納しておき、入力され
た倍率を代入することによって励磁電流を求めるか、ま
たは第2図に示す関数を予めテーブルとして記憶装置8
に格納しておき、入力された倍率から該テーブルを参照
して励磁電流を求めることによって所定の励磁電流を供
給することができる。
第3図、第4図に異なる倍率におけるクロスオーバーの
様子を示す。なお、図中の10は絞りであり、電子顕微鏡
には通常設けられているものである。第3図は倍率が大
きい場合を示す。この場合、第1コンデンサーレンズ2
はクロスオーバーC点が図の位置、即ち、第1コンデン
サーレンズ2の下にできるクロスオーバーC点は第2コ
ンデンサーレンズ6に近いところにあるように励磁さ
れ、従ってクロスオーバーC点での開き角は小さくなっ
ている。そして第2コンデンサーレンズ6は第2図から
分かるように強励磁になされるので、その結果クロスオ
ーバーA点は所定の位置に生じ、かつその開き角αは小
さくなり、試料1に対する電子ビームの照射範囲が狭く
なる。
第4図は倍率が小さい場合であり、この場合には第1コ
ンデンサーレンズ2によるクロスオーバーC点の位置は
第3図の場合より第2コンデンサーレンズ6から離れた
位置にあって、C点での開き角は大きいものとなる。そ
してこの場合、第2コンデンサーレンズ6は弱励磁にな
されるので、クロスオーバーA点における開き角αも大
きくなり照射範囲は広くなる。なお、このときのクロス
オーバーA点の位置は第3図におけるクロスオーバーA
点の位置と同じ位置にあることは当然である。
ここで、第3図、第4図におけるクロスオーバーA点の
位置が対物前方レンズ3の焦点の位置にあることは、第
3図及び第4図において電子ビームが対物前方レンズ3
で平行ビームとなされて試料1に照射されていること、
及び第5図に関する説明から明らかである。
なお、以上の説明では第2コンデンサーレンズ6の励磁
を倍率に応じて変化させる例をとりあげたが、倍率は変
えずに照射範囲だけを変える場合にも同様に行うことが
できる。つまり、記憶装置8に第1コンデンサーレンズ
2の励磁電流に対する第2コンデンサーレンズ6の励磁
電流をテーブルとして格納しておき、第1コンデンサー
レンズ2の励磁電流により該テーブルを参照することに
よって第2コンデンサーレンズ6の励磁電流を制御する
ようにすればよい。
[発明の効果] 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、対物
レンズによるクロスオーバーの位置が倍率によらず常に
対物絞りの位置にあるようにできるので、対物絞りの径
を10μm程度の小さいものとすることができ、しかもこ
のような小さな絞りを用いた場合にも視野がカットされ
ることは全くないものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る電子顕微鏡の1実施例の構成を示
す図、第2図は倍率と第2コンデンサーレンズの励磁と
の関係を示す図、第3図は倍率が大きい場合のクロスオ
ーバーの位置を示す図、第4図は倍率が小さい場合のク
ロスオーバーの位置を示す図、第5図は従来の構成を示
す図、第6図、第7図は第5図に示す従来例におけるク
ロスオーバーの位置を示す図であり、第6図は倍率が大
きい場合の図、第7図は倍率が小さい場合の図である。 1……試料、2……第1コンデンサーレンズ、3……対
物前方レンズ、4……対物結像レンズ、5……対物絞
り、6……第2コンデンサーレンズ、7……制御装置、
8……記憶装置、9……入力装置。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】対物前方レンズと対物結像レンズとを備え
    る対物レンズと、 対物前方レンズの電子銃側に配置された第1コンデンサ
    ーレンズと、 対物前方レンズと第1コンデンサーレンズの間に配置さ
    れた第2コンデンサーレンズと を備える電子顕微鏡であって、 第2コンデンサーレンズの励磁は、第1コンデンサーレ
    ンズの励磁の変化に連動して、そのクロスオーバーの位
    置が常に対物前方レンズの焦点の位置に形成されるよう
    に制御される ことを特徴とする電子顕微鏡。
  2. 【請求項2】上記第2コンデンサーレンズは上記対物レ
    ンズの対物前方レンズに対する電子ビームの開き角を制
    御することを特徴とする請求項1記載の電子顕微鏡。
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