JPS5811073B2 - 粒子線による試料走査形試料像表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は粒子線による試料走査形試料像表示装置、特に
非点収差を補正するのに適した粒子線による試料走査形
試料像表示装置に関する。

粒子線による試料走査形試料像表示装置としては走査形
電子顕微鏡、走査形Ｘ線マイクロアナライザー、イオン
マイクロアナライザー等がある。

これらの装置にあっては試料は粒子線でもって二次元的
に走査され、又これと同期して陰極線管のスクリーンは
陰極線でもって二次元的に走査される。

一方、粒子線による試料の走査によって試料から発生さ
れる試料を特徴づける情報は電気信号に変換され、該電
気信号は陰極線管に輝度変調信号として導入される。

したがって、陰極線管のスクリーンには試料の走査領域
の像が表示される。

ここに、粒子線とは走査形電子顕微鏡、走査形Ｘ線マイ
クロアナライザーにあっては電子線であり、イオンマイ
クロアナライザーにあってはイオンビームである。

又、試料から発生される試料を特徴づける情報とは二次
電子、反射電子、吸収電子、Ｘ線、オージェ電子、カソ
ードルミネッセンス、二次イオン等である。

このような装置にあっては試料を衝撃すべき粒子線の非
点収差は分解能の低下に大きな影響を与えることから非
点収差補正装置が備えられることが多い。

この非点収差補正装置を用いて非点収差を補正するため
には、一般には操作者が試料像を観察しながらその像が
最も鮮鋭となり且つその像に歪がなくなるように非点収
差補正装置による非点収差補正場を調整することが行な
われる。

しかしこれは操作者の感覚に頼るところが大きく、した
がって正確な非点収差の補正のためには相当のしゆくれ
んが必要である。

じゆくれんを必要とすることなく簡単且つ正確に非点収
差を補正するのに適した装置としては対物レンズ場およ
び非点収差補正場の大きさを粒子線による試料の走査と
同期して周期的に変動させる装置が考えられる。

このような装置においては、対物レンズ場および非点収
差補正場の大きさを粒子線による試料の走査と同期して
周期的に変動させることは試料像中のどこかの部分にお
いて焦点が合うことを意味する。

したがってその後非点収差補正場の方向を調節してその
焦点が合っている部分の非点収差を補正し、更にその後
その補正された部分を対物レンズ場および非点収差補正
場の大きさを調節して試料像が表示されている画面の中
心位置に移動させ、この状態で対物レンズ場および非点
収差補正場の脈動を止めれば、試料像はその全体に亘っ
て非点収差による歪のない像となる。

しかし、対物レンズ場をも試料走査と同期して周期的に
変動（脈動）させる上記装置においては、試料を商用テ
レビジョン走査のように高速で走査する必要がある場合
には、対物レンズの高インダクタンス性の故に対物レン
ズの電源容量が極度に大きくなるという難点がある。

したがって、本発明の目的は対物レンズ場を脈動させる
必要なしに非点収差を簡単且つ正確に補正するのに適す
る粒子線による試料走査形試料像表示装置を提供するこ
とにあり、その特徴とするところは、粒子線の非点収差
を補正するための第１および第２の非点収差補正レンズ
場を形成する非点収差補正装置があって、第１の非点収
差補正レンズ場を試料のＸ軸方向の走査と同期して変動
させ、第２の非点収差補正レンズ場を試料のＹ軸方向の
走査と同期して変動させるようにした点にある。

第１図は本発明にもとづく一実施例を示すものである。

電子銃１から発生される電子線２は収束レンズ３および
対物レンズ４によって試料５上に収束される。

Ｘ軸およびＹ軸偏向電源１０Ｘおよび１０Ｙからは鏡体
のＸ軸およびＹ軸側向コイル１１Ｘおよび１１Ｙ並びに
陰極線管９のＸ軸およびＹ軸側向コイル１２Ｘおよび１
２ＹにＸ軸およびＹ軸偏向電流がそれぞれ供給され、こ
れによって電子線２は二次元的に偏向され、したがって
試料５は電子線２によって二次元的に走査される。

試料５から発生される二次電子６はシンチレータおよび
光電子増倍管を備えた検出器７によって検出され、映像
電気信号に変換される。

この電気信号は増幅器８によって増幅された上、陰極線
管９に輝度変調信号として供給される。

したがって、陰極線管９のスクリーンには試料５の走査
領域の二次電子による像が表示される。

非点収差補正装置１３は夫々円筒レンズを形成する２組
の４極電磁レンズ１３Ｘおよび１３Ｙを備えており、こ
れらのレンズにはそれぞれ非点収差補正電源１４Ｘおよ
び１４Ｙから非点収差を補正するためのＸ軸およびＹ軸
直流電流が加算回路１５Ｘおよび１５Ｙを介してそれぞ
れ供給されるようになっている。

Ｘ軸およびＹ軸脈流電流発生回路１７Ｘおよび１７Ｙか
らはＸ軸およびＹ軸偏向電源１０Ｘおよび１０Ｙからの
Ｘ軸およびＹ軸偏向電流と同期して周期的に変動する脈
流電流が発生され、それらはスイッチ１６を介して加算
回路１５Ｘおよび１５Ｙにおいて非点収差補正電源１４
Ｘおよび１４Ｙからの非点収差補正用のＸ軸およびＹ軸
直流電流にそれぞれ重畳される。

非点収差を補正するに当ってはまずスイッチ１６が閉じ
られる。

これによって、Ｘ軸およびＹ軸偏向電源１０Ｘおよび１
０ＹからのＸ軸およびＹ軸偏向電流と同期して変動する
Ｘ軸およびＹ軸脈動電流は非点収差補正電源１４Ｘおよ
び１４Ｙからの非点収差補正用のＸ軸およびＹ軸直流電
流に加算回路１５においてそれぞれ重畳され、それぞれ
４極電磁レンズ１３Ｘおよび１３Ｙに供給される。

一例として、Ｘ軸およびＹ軸脈動電流として第２図ａに
示されるような鋸歯状波形状の時間波形を用い、第２図
すに示されるような多数の円形粒子からなる試料を用い
る場合は、第２図ｃに示されるように非点収差によって
楕円形に歪んだ粒子像が観察される。

非点収差補正用のＸ軸およびＹ軸直流電流に第２図ａに
示されるようなＸ軸およびＹ軸脈動電流を重畳させるこ
とは粒子像中の非点収差の程度が各点において異なって
いて、したがってどこかで必らず非点収差が補正される
ことを意味する。

第２図ｃではＡで示される部分が非点収差が補正されて
いる部分であるものとする。

このＡ領域に着目し、もしこのＡ領域部分の焦点が合っ
ていない場合は、対物レンズ４の励磁電流を調節するこ
とによりその焦点合せを行なうことができる。

次に非点収差補正電源１４Ｘおよび１４ＹのＸ軸および
Ｙ軸直流電流の大きさを調節して非点収差のないＡ領域
部分を粒子像が表示される画面の中心に移動させ、その
後スイッチ１６を開くと、粒子像は非点収差による歪の
ないものとなる。

かくして、２組の円筒レンズからなる非点収差補正装置
の夫々の組の円筒レンズにより作られる非点収差補正場
の大きさを試料の粒子線によるＸ軸およびＹ軸走査と同
期してそれぞれ周期的に変動させる第１図の実施例は対
物レンズ電流を脈動させることなしに簡単且つ正確に非
点収差を補正するのに適していることが直ちに理解され
る。

尚、第２図ａのような時間波形に代えて三角波や正弦波
等の時間波形が用いられても所期の目的は達成される。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、前述
した本発明の目的が達成されるので、その実用上の効果
は甚大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にもとづく一実施例を示す粒子線による
試料走査形試料像表示装置のブロックダイアグラム、第
２図は本発明の理解を助けるための説明図であって、第
２図ａは非点収差補正場を脈動させるための電流波形図
、第２図すは試料を表わす図、第２図ｃは試料像を表わ
す図である。 符号の説明、５・・・・・・試料、１３・・・・・・非
点収差補正装置、１４Ｘ、１４Ｙ・・・・・・非点収差
補正電源、１７Ｘ、１７Ｙ・・・・・・脈動電流発生回
路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 試料を粒子線でもってＸ軸およびＹ軸方向に走査し
   、それによって試料から発生される該試料を特徴づける
   情報にもとづいて上記試料の像を表示する粒子線による
   試料走査形試料像表示装置において、前記粒子線の非点
   収差を補正するための第１および第２の非点収差補正レ
   ンズ場を形成する非点収差補正装置を備え、前記第１の
   非点収差補正レンズ場を前記試料のＸ軸方向の走査と同
   期して変動させ、前記第２の非点収差補正レンズ場を前
   記試料のＹ軸方向の走査と同期して変動させるように構
   成したことを特徴とする粒子線による試料走査形試料像
   表示装置。