JPH08321272A - 走査電子顕微鏡用対物レンズ - Google Patents
走査電子顕微鏡用対物レンズInfo
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- JPH08321272A JPH08321272A JP7124911A JP12491195A JPH08321272A JP H08321272 A JPH08321272 A JP H08321272A JP 7124911 A JP7124911 A JP 7124911A JP 12491195 A JP12491195 A JP 12491195A JP H08321272 A JPH08321272 A JP H08321272A
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- JP
- Japan
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- objective lens
- optical axis
- electron microscope
- pole
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 23
- 230000004075 alteration Effects 0.000 abstract description 15
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 6
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Abstract
(57)【要約】
【目的】 球面収差と色収差の値を小さくすることがで
き、また、試料の傾斜角度を大きくすることができる走
査電子顕微鏡用対物レンズを実現する。 【構成】 対物レンズは、内側磁極１０と外側磁極１１
とを有しているが、内側磁極１１の先端と光軸に垂直な
基準面との間の距離（ギャップ長）をＳ１とし、外側磁
極１２の先端と光軸に垂直な基準面との間の距離（ギャ
ップ長）をＳ２とした場合、２種の距離の関係はＳ２＞
Ｓ１を満足するようにされている。また、内側磁極１０
の光軸Ｏに垂直な面（この図では水平に配置された試料
面）に対する角度Ｇ１を４０°〜５５°付近に設定す
る。
き、また、試料の傾斜角度を大きくすることができる走
査電子顕微鏡用対物レンズを実現する。 【構成】 対物レンズは、内側磁極１０と外側磁極１１
とを有しているが、内側磁極１１の先端と光軸に垂直な
基準面との間の距離（ギャップ長）をＳ１とし、外側磁
極１２の先端と光軸に垂直な基準面との間の距離（ギャ
ップ長）をＳ２とした場合、２種の距離の関係はＳ２＞
Ｓ１を満足するようにされている。また、内側磁極１０
の光軸Ｏに垂直な面（この図では水平に配置された試料
面）に対する角度Ｇ１を４０°〜５５°付近に設定す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、球面収差と色収差の値
を小さくすることができる走査電子顕微鏡用対物レンズ
に関する。
を小さくすることができる走査電子顕微鏡用対物レンズ
に関する。
【０００２】
【従来の技術】走査電子顕微鏡用対物レンズとしては、
各種の形状のものが考えられている。図１はそのうちの
一つであり、１は上磁極、２は下磁極であり、３はコイ
ルである。このタイプのレンズは、上磁極１と下磁極２
とのギャップが光軸Ｏに向いており、レンズの磁場は光
軸に沿って形成される。このタイプは、試料４には磁界
がかからないことになる。
各種の形状のものが考えられている。図１はそのうちの
一つであり、１は上磁極、２は下磁極であり、３はコイ
ルである。このタイプのレンズは、上磁極１と下磁極２
とのギャップが光軸Ｏに向いており、レンズの磁場は光
軸に沿って形成される。このタイプは、試料４には磁界
がかからないことになる。
【０００３】図２に示したタイプの対物レンズは、イン
レンズタイプと呼ばれており、このレンズでは透過型電
子顕微鏡と同じように、上磁極５と下磁極６との間のギ
ャップ中に試料４が配置され、試料４には強い磁界が印
加されて低収差のレンズを構成している。
レンズタイプと呼ばれており、このレンズでは透過型電
子顕微鏡と同じように、上磁極５と下磁極６との間のギ
ャップ中に試料４が配置され、試料４には強い磁界が印
加されて低収差のレンズを構成している。
【０００４】図１、図２に示した対物レンズが従来一般
的であったが、半導体試料や絶縁物試料を観察する場合
などで電子ビームの加速電圧を１ｋＶ前後の低加速電圧
とすることが重要となってきたため、次々と新しいタイ
プの対物レンズが提案されてきている。図３，図４に示
したレンズは、その中の代表的なものである。
的であったが、半導体試料や絶縁物試料を観察する場合
などで電子ビームの加速電圧を１ｋＶ前後の低加速電圧
とすることが重要となってきたため、次々と新しいタイ
プの対物レンズが提案されてきている。図３，図４に示
したレンズは、その中の代表的なものである。
【０００５】図３の対物レンズでは、内側磁極７と外側
磁極８とを備えており、内側磁極７と外側磁極８との間
のギャップが図１のレンズのように光軸側に向いている
のではなく、試料４側に向いている。なお、このような
タイプでは、内側磁極７と外側磁極８の先端（下面）
は、それぞれ試料４から等距離とされている。図４は単
磁極レンズと呼ばれており、単一の磁極９を有したもの
で、この図４のタイプと図３のタイプは、レンズ磁場が
試料４上に達しており、図２のタイプに近い低収差を実
現している。
磁極８とを備えており、内側磁極７と外側磁極８との間
のギャップが図１のレンズのように光軸側に向いている
のではなく、試料４側に向いている。なお、このような
タイプでは、内側磁極７と外側磁極８の先端（下面）
は、それぞれ試料４から等距離とされている。図４は単
磁極レンズと呼ばれており、単一の磁極９を有したもの
で、この図４のタイプと図３のタイプは、レンズ磁場が
試料４上に達しており、図２のタイプに近い低収差を実
現している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３の
タイプの問題点としては、大きく試料４を傾斜させたい
場合に、外側磁極８の光軸Ｏに垂直な面に対する角度
（Ｇ２）が試料傾斜角を制限し、内側磁極７の磁極９の
光軸Ｏに垂直な面に対する角度（Ｇ１）は、これより小
さくしなければならないことである。この磁極の角度が
収差係数を低くすることに制限を与えることになる。
タイプの問題点としては、大きく試料４を傾斜させたい
場合に、外側磁極８の光軸Ｏに垂直な面に対する角度
（Ｇ２）が試料傾斜角を制限し、内側磁極７の磁極９の
光軸Ｏに垂直な面に対する角度（Ｇ１）は、これより小
さくしなければならないことである。この磁極の角度が
収差係数を低くすることに制限を与えることになる。
【０００７】一方、図４に示した単磁極レンズは、外側
磁極がないので、内側磁極（単磁極９）の角度Ｇ１は自
由に設計することができるので、図３のレンズに比べて
有利となる。しかし、図４のレンズの問題点は、その励
磁電流の多さにある。ここで、図４のレンズで外側磁極
を設け、その外側磁極を試料面近傍にまで近付けると、
励磁電流は減少するが、そのようにすると、図３のレン
ズと同様に、大きな角度での試料４の傾斜が不可能とな
る。なお、この場合は、図３のタイプで、外側磁極８の
傾斜角Ｇ２を９０°とした場合に相当する。
磁極がないので、内側磁極（単磁極９）の角度Ｇ１は自
由に設計することができるので、図３のレンズに比べて
有利となる。しかし、図４のレンズの問題点は、その励
磁電流の多さにある。ここで、図４のレンズで外側磁極
を設け、その外側磁極を試料面近傍にまで近付けると、
励磁電流は減少するが、そのようにすると、図３のレン
ズと同様に、大きな角度での試料４の傾斜が不可能とな
る。なお、この場合は、図３のタイプで、外側磁極８の
傾斜角Ｇ２を９０°とした場合に相当する。
【０００８】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、その目的は、球面収差と色収差の値を小さくす
ることができ、また、試料の傾斜角度を大きくすること
ができる走査電子顕微鏡用対物レンズを実現するにあ
る。
もので、その目的は、球面収差と色収差の値を小さくす
ることができ、また、試料の傾斜角度を大きくすること
ができる走査電子顕微鏡用対物レンズを実現するにあ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に基づく走査電子
顕微鏡用対物レンズは、内側磁極と外側磁極とを備えた
対物レンズであって、内側磁極の先端と光軸に垂直な基
準面との間の距離をＳ１とし、外側磁極の先端と光軸に
垂直な基準面との間の距離をＳ２とした場合、２種の距
離の関係をＳ２＞Ｓ１とし、内側磁極の光軸と垂直な面
との成す角度を４０°〜５５°の範囲としたことを特徴
としている。
顕微鏡用対物レンズは、内側磁極と外側磁極とを備えた
対物レンズであって、内側磁極の先端と光軸に垂直な基
準面との間の距離をＳ１とし、外側磁極の先端と光軸に
垂直な基準面との間の距離をＳ２とした場合、２種の距
離の関係をＳ２＞Ｓ１とし、内側磁極の光軸と垂直な面
との成す角度を４０°〜５５°の範囲としたことを特徴
としている。
【００１０】
【作用】内側磁極の先端と光軸に垂直な基準面との間の
距離をＳ１とし、外側磁極の先端と光軸に垂直な基準面
との間の距離をＳ２とした場合、２種の距離の関係をＳ
２＞Ｓ１とし、内側磁極の光軸と垂直な面との成す角度
を４０°〜５５°の範囲として、励磁強度を高くするこ
となく球面収差と色収差の値を小さくすると共に、試料
の傾斜角を大きくする。
距離をＳ１とし、外側磁極の先端と光軸に垂直な基準面
との間の距離をＳ２とした場合、２種の距離の関係をＳ
２＞Ｓ１とし、内側磁極の光軸と垂直な面との成す角度
を４０°〜５５°の範囲として、励磁強度を高くするこ
となく球面収差と色収差の値を小さくすると共に、試料
の傾斜角を大きくする。
【００１１】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図５は、本発明に基づく走査電子顕微鏡用
対物レンズの一実施例を示しており、図１〜図４の従来
例と同一ないしは類似構成要素には同一番号を付す。図
５の対物レンズは、内側磁極１０と外側磁極１１とを有
しているが、内側磁極１１の先端と光軸に垂直な基準面
との間の距離（ギャップ長）をＳ１とし、外側磁極１２
の先端と光軸に垂直な基準面との間の距離（ギャップ
長）をＳ２とした場合、２種の距離の関係はＳ２＞Ｓ１
を満足するようにされている。なお、Ｓ１＝Ｓ２の場合
は、図３に示した対物レンズとなり、Ｓ２が∞の場合
は、図４に示した対物レンズとなる。
に説明する。図５は、本発明に基づく走査電子顕微鏡用
対物レンズの一実施例を示しており、図１〜図４の従来
例と同一ないしは類似構成要素には同一番号を付す。図
５の対物レンズは、内側磁極１０と外側磁極１１とを有
しているが、内側磁極１１の先端と光軸に垂直な基準面
との間の距離（ギャップ長）をＳ１とし、外側磁極１２
の先端と光軸に垂直な基準面との間の距離（ギャップ
長）をＳ２とした場合、２種の距離の関係はＳ２＞Ｓ１
を満足するようにされている。なお、Ｓ１＝Ｓ２の場合
は、図３に示した対物レンズとなり、Ｓ２が∞の場合
は、図４に示した対物レンズとなる。
【００１２】このようなレンズで、試料４の傾斜角を制
限するのは外側磁極１１のギャップ長Ｓ２である。図６
は内側磁極１０のギャップ長Ｓ１（ワーキングディスタ
ンスＷＳに相当）が５ｍｍの場合の、Ｓ２−Ｓ１に対す
る球面収差Ｃｓと色収差Ｃｃ、励磁強度ＮＩを示してい
る。
限するのは外側磁極１１のギャップ長Ｓ２である。図６
は内側磁極１０のギャップ長Ｓ１（ワーキングディスタ
ンスＷＳに相当）が５ｍｍの場合の、Ｓ２−Ｓ１に対す
る球面収差Ｃｓと色収差Ｃｃ、励磁強度ＮＩを示してい
る。
【００１３】この図から明らかなように、Ｓ２−Ｓ１の
値を大きくするにつれて、ＣｓとＣｃは若干小さくなる
が、ＮＩが大幅に増えることが分かる。したがって、試
料傾斜角を大きく取れるようにするためには、ＮＩを増
せば良いことが導かれる。これは、図３や図４のタイプ
の対物レンズでは実現することができない。
値を大きくするにつれて、ＣｓとＣｃは若干小さくなる
が、ＮＩが大幅に増えることが分かる。したがって、試
料傾斜角を大きく取れるようにするためには、ＮＩを増
せば良いことが導かれる。これは、図３や図４のタイプ
の対物レンズでは実現することができない。
【００１４】一方、図７は、内側磁極１０の光軸Ｏに垂
直な面（図５では水平に配置された試料面）に対する角
度Ｇ１に対するＣｓ，Ｃｃを示しているが、この図か
ら、Ｇ１を大きくすると、４５°付近までは、ＣｓがＧ
１の増大に対して著しく減少することが分かる。このこ
とから、Ｇ１を４０°〜５５°付近に設定することが有
効であることが導かれる。
直な面（図５では水平に配置された試料面）に対する角
度Ｇ１に対するＣｓ，Ｃｃを示しているが、この図か
ら、Ｇ１を大きくすると、４５°付近までは、ＣｓがＧ
１の増大に対して著しく減少することが分かる。このこ
とから、Ｇ１を４０°〜５５°付近に設定することが有
効であることが導かれる。
【００１５】なお、Ｇ１を上記範囲より大きくした場合
には、図の上に示したＮＩから分かるように、ＮＩが著
しく大きくなる。この図７は、Ｓ２−Ｓ１が３０ｍｍの
場合であるが、図４に示したのは、Ｓ１−Ｓ２として、
ＮＩを減らした場合である。他だし、Ｓ２−Ｓ１を変え
ても、Ｃｓ，Ｃｃはほとんど変化せず、ＮＩのみが変化
しているので、Ｓ２＞Ｓ１とした場合には、図７でＢで
示したカーブより大きなカーブＡで示したＮＩでＣｓ，
Ｃｃは図に示した値となる。
には、図の上に示したＮＩから分かるように、ＮＩが著
しく大きくなる。この図７は、Ｓ２−Ｓ１が３０ｍｍの
場合であるが、図４に示したのは、Ｓ１−Ｓ２として、
ＮＩを減らした場合である。他だし、Ｓ２−Ｓ１を変え
ても、Ｃｓ，Ｃｃはほとんど変化せず、ＮＩのみが変化
しているので、Ｓ２＞Ｓ１とした場合には、図７でＢで
示したカーブより大きなカーブＡで示したＮＩでＣｓ，
Ｃｃは図に示した値となる。
【００１６】図８は、外側磁極１１の光軸Ｏに垂直な面
（この図では水平に配置された試料面）に対する角度Ｇ
２に対するＣｓ，Ｃｃを示している。図で実線はＳ２−
Ｓ１＝０の場合、点線はＳ２＞Ｓ１の場合である。この
図から明らかなように、Ｓ２＞Ｓ１の場合には、Ｇ２を
変えても、Ｃｓ，Ｃｃの値はほとんど変化せず、したが
って、Ｇ２は試料の傾斜角を考慮して最適な値を取るこ
とが可能となる。なお、図８の例は、ＷＤが２ｍｍの場
合である。
（この図では水平に配置された試料面）に対する角度Ｇ
２に対するＣｓ，Ｃｃを示している。図で実線はＳ２−
Ｓ１＝０の場合、点線はＳ２＞Ｓ１の場合である。この
図から明らかなように、Ｓ２＞Ｓ１の場合には、Ｇ２を
変えても、Ｃｓ，Ｃｃの値はほとんど変化せず、したが
って、Ｇ２は試料の傾斜角を考慮して最適な値を取るこ
とが可能となる。なお、図８の例は、ＷＤが２ｍｍの場
合である。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に基づく走
査電子顕微鏡用対物レンズは、内側磁極の先端と光軸に
垂直な基準面との間の距離をＳ１とし、外側磁極の先端
と光軸に垂直な基準面との間の距離をＳ２とした場合、
２種の距離の関係をＳ２＞Ｓ１とし、内側磁極の光軸と
垂直な面との成す角度を４０°〜５５°の範囲として、
励磁強度を高くすることなく球面収差と色収差の値を小
さくすると共に、試料の傾斜角を大きくする。
査電子顕微鏡用対物レンズは、内側磁極の先端と光軸に
垂直な基準面との間の距離をＳ１とし、外側磁極の先端
と光軸に垂直な基準面との間の距離をＳ２とした場合、
２種の距離の関係をＳ２＞Ｓ１とし、内側磁極の光軸と
垂直な面との成す角度を４０°〜５５°の範囲として、
励磁強度を高くすることなく球面収差と色収差の値を小
さくすると共に、試料の傾斜角を大きくする。
【図１】従来の走査電子顕微鏡用対物レンズを示す図で
ある。
ある。
【図２】従来の走査電子顕微鏡用対物レンズを示す図で
ある。
ある。
【図３】従来の走査電子顕微鏡用対物レンズを示す図で
ある。
ある。
【図４】従来の走査電子顕微鏡用対物レンズを示す図で
ある。
ある。
【図５】本発明に基づく対物レンズの一実施例を示す図
である。
である。
【図６】Ｓ２−Ｓ１に対するＣｓ，Ｃｃ、励磁強度ＮＩ
を示す図である。
を示す図である。
【図７】内側磁極の傾斜角Ｇ１に対するＣｓ，Ｃｃ、励
磁強度ＮＩを示す図である。
磁強度ＮＩを示す図である。
【図８】外側磁極の傾斜角Ｇ１に対するＣｓ，Ｃｃ、励
磁強度ＮＩを示す図である。
磁強度ＮＩを示す図である。
３ コイル ４ 試料 １０ 内側磁極 １１ 外側磁極
Claims (1)
- 【請求項１】 内側磁極と外側磁極とを備えた対物レン
ズであって、内側磁極の先端と光軸に垂直な基準面との
間の距離をＳ１とし、外側磁極の先端と光軸に垂直な基
準面との間の距離をＳ２とした場合、２種の距離の関係
をＳ２＞Ｓ１とし、内側磁極の光軸と垂直な面との成す
角度を４０°〜５５°の範囲とした走査電子顕微鏡用対
物レンズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7124911A JPH08321272A (ja) | 1995-05-24 | 1995-05-24 | 走査電子顕微鏡用対物レンズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7124911A JPH08321272A (ja) | 1995-05-24 | 1995-05-24 | 走査電子顕微鏡用対物レンズ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08321272A true JPH08321272A (ja) | 1996-12-03 |
Family
ID=14897171
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7124911A Withdrawn JPH08321272A (ja) | 1995-05-24 | 1995-05-24 | 走査電子顕微鏡用対物レンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08321272A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999053517A1 (en) * | 1998-04-08 | 1999-10-21 | Shimadzu Research Laboratory (Europe) Ltd. | Magnetic immersion lenses |
| US6335530B1 (en) | 1997-07-31 | 2002-01-01 | Seiko Instruments Inc. | Objective lens for scanning electron microscope |
| JP2018049728A (ja) * | 2016-09-21 | 2018-03-29 | 日本電子株式会社 | 対物レンズおよび透過電子顕微鏡 |
-
1995
- 1995-05-24 JP JP7124911A patent/JPH08321272A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6335530B1 (en) | 1997-07-31 | 2002-01-01 | Seiko Instruments Inc. | Objective lens for scanning electron microscope |
| WO1999053517A1 (en) * | 1998-04-08 | 1999-10-21 | Shimadzu Research Laboratory (Europe) Ltd. | Magnetic immersion lenses |
| GB2352325A (en) * | 1998-04-08 | 2001-01-24 | Shimadzu Res Lab | Magnetic immersion lenses |
| GB2352325B (en) * | 1998-04-08 | 2002-06-19 | Shimadzu Res Lab | Magnetic immersion lenses |
| JP2018049728A (ja) * | 2016-09-21 | 2018-03-29 | 日本電子株式会社 | 対物レンズおよび透過電子顕微鏡 |
| EP3309814A3 (en) * | 2016-09-21 | 2018-08-01 | Jeol Ltd. | Objective lens and transmission electron microscope |
| US10224173B2 (en) | 2016-09-21 | 2019-03-05 | Jeol Ltd. | Objective lens and transmission electron microscope |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020806 |