JPS5820456B2 - リツタイソウサガタデンシケンビキヨウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は立体走査型電子顕微鏡に関するもので、特に電
子線の偏向方式と焦点合せ装置、及び、観察試料の断面
を得ようとするものである。

第１図は立体像を観察する電子光学系の一例を示すもの
である。

電子線１は二段の偏向コイル、別にステレオコイル２と
呼ぶ偏向コイルで二段に互いに逆方向に偏向し対物レン
ズ３の中心を通るようにする。

ステレオコイルは周期的な矩形波交流電流で励磁される
ため電子線軌跡は実線と点線の場合があり、対物レンズ
下方にある走査コイル４の光軸から外れた位置で光軸に
対して対称な位置に入射する。

走査コイルで試料５を走査し、試料から出る二次電子信
号で、走査コイルと同期した走査をするブラウン管（以
下ＣＲＴと略記する）に輝度変調をしてやると走査像か
得られる。

実線で示す電子線の軌跡の場合と点線の場合の像を態別
のＣＲＴに出してステレオルーぺで像観察すると立体像
が得られる。

こ′の方式では焦点合せが従来の走査電顕と同じで非常
に難かしく熟練が必要である。

またこの方式で像の立体計測をすることは容易なことで
はなく、こう空写真の場合と全く同じである。

更に走査コイルには実線で示す走査視野と点線で示す走
査視野が一致するようにかつステレオコイルに同期した
矩形波交流電流と像を表示するＣＲＴと同期した走査電
流で励磁する必要がある等電子光学的にも複雑な電気回
路が必要である。

本発明はかかる従来装置にない焦点合せを容易にする方
式と、観察立体像の立体計測を可能とするような新規゛
な電子光学系を提供するものである。

第２図は本発明の電子光学系を示すものである。

本発明は電子光源をＦとすれば、光源から放射された電
子線で対物レンズを通過したものは全て結像点に収束す
るという特性を利用している。

図において光源から出た電子線は絞り６を通り二段のス
テレオコイル２により偏向され対物レンズに入射する。

ステレオコイルに矩形波を使用すれば実線と点線で示す
軌跡を通って対物レンズに入射する。

対物レンズに入射した電子線は実線の場合も点線の場合
もＲに収束するように上のステレオコイルでは０点で偏
向し、下のステレオコイルでは対物レンズの入射点Ｑま
たはＱ′と光源Ｆを結ぶ線上ＰまたはＰ′でＰＩたはＰ
Ｑ ／となるように上のステレオコイルと逆に偏向す
る。

このようにすると対物レンズから見ると電子線はＦ−０
−Ｐ−ＱまたはＦ−０−Ｐ’−Ｑ’を通って来ても、あ
たかもＦ−Ｐ−Ｑ捷たはＦ Ｐ／ Ｑ／を通ったよ
うに見え電子線は対物レンズの焦点距離で決まる。

Ｒ点に収束する。

従って走査コイルには実線軌跡と点線軌跡で走査した場
合に両視野が一致するようにかつステレオコイルと同期
した矩形波電流を流す必要がない。

これが本発明の第１の利点である。

Ｒ点が試料表面上にあるように対物レンズを調整すると
共に対物レンズの極近傍に走査コイルを設けてＣＲＴと
同期した偏向電流で走査すれば他の構成を前記と同様に
すれば焦点の合った立体像観察か可能となる。

尚、走査コイルの位置は下のステレオコイルに近いほど
偏向角は少なくて済むがレンズへの入射位置が変わり、
収差が変化するため、対物レンズの極近傍が最つとも良
い。

またステレオコイルの偏向軸と走査コイルの走査軸は一
致する必要があり、対物レンズによってステレオコイル
の偏向軸が回転させられた場合は自動的にステレオコイ
ル軸と走査コイル軸が一致するような偏向軸回転電源を
備える必要もある。

以下本発明の別の利点について詳細に説明する。

第３図は本発明の電子光学系で試料に焦点合せをする様
子を示すもので、走査コイルは省略しである。

ａ図は対物レンズからｌの位置に試料があり、焦点が試
料に合った状態を示すものである。

この場合は視野ａ−ｂが実線の軌跡でも点線の軌跡でも
同じである。

実線軌跡による視野を左視野、点線軌跡による視野を右
視野とすれば左右の視野中心ＡとＢは一致し、かつ、光
軸上の電子線収束点Ｒに一致する。

ｂ図は対物レンズの焦点位置Ｒ□が対物レンズから１１
＜１１＜ｌ）にある場合で、電子線の収束位置光軸上
のＲ１に移っている。

この場合は電子線軌跡の作図からも判るように左の視野
はａｌ−ｂｌ に幾分右に移り左の視野は、□１−ｂ１
１で示すように左側に移る。

従って、両視野か一致する範囲はａｌ−ｂ１′の範囲と
なりかつ両視野の中心もＡ１． Ｂ１に移る。

０図は対物レンズの焦点位置Ｒ２が対物レンズから１２
（／２＞／）にある場合で、電子線の収束位置は軸上の
Ｒ２に移っている。

この場合は左の視野はＢ２−Ｒ２に、右の視野はａ２′
−ｂ２′にそれぞれ左と右に移動する。

もちろん、視野中心はＡ２ ｔＢ２に移る。

勿論す、０図では焦点が試料に合っていないため像はピ
ンボケとなる。

これを１つのＣＲＴの画面７上で観察した図を第４図に
示す。

ａ図は焦点が合った場合で、平面上の丸、三角、正方形
の像か齢明に見える。

両画面の視野中心ＡＢは一致している。

ｂ図は焦点が短かい場合で、画面中心かＡ１゜Ｂ１ に
移り、像も図のように分離した状態になる。

０図は焦点か長い場合で、画面中心かＡ２．Ｂ２に示す
ように移り ｂ図と反対側に像が分離する。

従って、焦点合せをする場合を左右の視野像を１つのＣ
ＲＴ上に表示し、分離した二重像を一致するだけで自動
的に焦点合せが完了していることになり、改めて画像を
別々のＣＲＴ上に表示しステレオルーぺで鮮明な立体像
観察か可能となる。

以上が第２の利点である。

次に観察像の断面を得る方法について述べる。

第５図は大きさの異なる正方形を大きい順に重ねたよう
な像の認識について示すものである。

ａ図は像の中心部での断面図、ｂ図はＣＲＴ上で観察さ
れる平面図を示す。

この平面図からは像；の断面か０図のように窪んでいる
のか、ｄ図のように複雑に変化しているのか判らない。

立体観察することにより、小さい正方形はど上に凸であ
ることは判るが正確に高さは判らない。

第６図は第５図ａｙｂに示す試料の最つとも小さい正方
形、）図の（１）に焦点を合せ左右の視野を１つのＣＲ
Ｔで観察した場合である。

（２）〜（４）の正方形には焦点が合っていないため、
正方形は分離した二重像となる。

もちろん、分離量は大きい正方形はど大きくなる。

従って、画面に目印しを付け、例えば一本１の輝線８を
ＣＲＴのＸ軸上に出し、その線に沿って、左から右へ、
二重像が一致するように対物レンズの焦点距離を変え、
第７図に示すように、横軸に画面Ｘ軸方向距離を目盛り
、縦軸に対物電流変化を目盛れば、図のように観察像の
断面に比例；した図が判る。

尚、対物電流変化を焦点距離変化に換算しておけば、直
接断面図が得られることは言うまでもない。

以上が本発明の第３の利点である。

以上のように、本発明によれば、 １ 視野合せの特別な調整か不用である。

２ 焦点合せが簡単である。

３ 観察像の断面が得られる。

０３つの利点が生じ、従来装置には不可能な機能を具備
させることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の電子光学系、第２図は本発明の電子
光学系、第３図ａｓｂｓｅは本発明電子光学系の要部を
示す図、第４図ａ ｙ ｂ ｙ ＣはＣＲＴ像を示す図
、第５図ａ、ｂｙ ｃｙ ｄは像認識の様子を示す図、
第６図はＣＲＴ像を示す図、第７図は像の断面を示す図
である。 図において、１は電子線、２はステレオコイル、３は対
物レンズ、４は走査コイル、５は試料、６は絞り、７は
ＣＲＴ画面、８は輝線を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電子源、二段の偏向コイルから成るステレオコイル
   、対物レンズ、対物レンズの極近傍に設けた走査コイル
   および試料をこの順に設けると共に周期的に上のステレ
   オコイルにより偏向された電子線を、前記電子源から対
   物レンズ内の一点に向う軌跡上の一点を屈折点として下
   のステレオコイルで偏向し、対物レンズで試料に焦点合
   せをすると共に走査コイルで周期的に偏向した電子線を
   走査して立体像を得ることを特徴とした立体走査型電子
   顕微鏡。