JPS5842935B2 - 走査電子顕微鏡等の対物レンズ - Google Patents
走査電子顕微鏡等の対物レンズInfo
- Publication number
- JPS5842935B2 JPS5842935B2 JP53041082A JP4108278A JPS5842935B2 JP S5842935 B2 JPS5842935 B2 JP S5842935B2 JP 53041082 A JP53041082 A JP 53041082A JP 4108278 A JP4108278 A JP 4108278A JP S5842935 B2 JPS5842935 B2 JP S5842935B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic pole
- pole piece
- magnetic field
- scanning electron
- hole diameter
- Prior art date
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- Expired
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
- H01J37/10—Lenses
- H01J37/14—Lenses magnetic
- H01J37/141—Electromagnetic lenses
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electron Beam Exposure (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は球面収差を極めて小さくすることのできる走査
電子顕微鏡やＸ線マイクロアナライザー等の対物レンズ
磁極片に関するものである。
電子顕微鏡やＸ線マイクロアナライザー等の対物レンズ
磁極片に関するものである。
走査電子顕微鏡等において、分解能を向上させるには対
物レンズの各種収差、とりわけ球面収差を小さくするこ
とが必要である。
物レンズの各種収差、とりわけ球面収差を小さくするこ
とが必要である。
第１図は従来から広く使用されている走査電子顕微鏡等
の対物レンズ部の概略的断面を示し、１は対物レンズヨ
ークである。
の対物レンズ部の概略的断面を示し、１は対物レンズヨ
ークである。
このヨーク内には励磁用のコイル２が巻回されており、
又ヨークの両端には電子線通過孔を有する上部磁極片３
及び下部磁極片４が一体化されており、両磁極片間にレ
ンズ磁界が形成される。
又ヨークの両端には電子線通過孔を有する上部磁極片３
及び下部磁極片４が一体化されており、両磁極片間にレ
ンズ磁界が形成される。
５ａ 、ｓｂは二段の電子線偏向コイルで、電子線を試
料６上で走査するためのものであり、ヨーク１の内部に
設置されている。
料６上で走査するためのものであり、ヨーク１の内部に
設置されている。
７は電子線の照射により試料６から散乱する二次電子又
は反射電子を検出するための検出器で、その出力信号は
陰極線管（図示せず）に導入される。
は反射電子を検出するための検出器で、その出力信号は
陰極線管（図示せず）に導入される。
点線Ｘは試料面から角αをなして取り出される特性Ｘ線
であり、図示外のＸ線分光器により波長分析がなされる
。
であり、図示外のＸ線分光器により波長分析がなされる
。
Ｚｏは対物レンズ主面と試料との間隔（略焦点距離に相
当）を示しである。
当）を示しである。
この様なレンズにおける球面収差係数Ｃｓの実測値を第
２図に示しである。
２図に示しである。
図中横軸は上、下磁極片３と４との間に形成されるレン
ズ磁界の半値巾ｄを示し、Ｚをパラメーターにして球面
収差係数Ｃｓを実測した結果である。
ズ磁界の半値巾ｄを示し、Ｚをパラメーターにして球面
収差係数Ｃｓを実測した結果である。
この図から球面収差係数Ｃｓはレンズ磁界の半値巾ｄと
レンズ主面と試料との距離Ｚ。
レンズ主面と試料との距離Ｚ。
の両者に依存することがわかる。而してＺ。
を小さくシテ球面収差を小さくする方法は一般にはワー
クディスタンス（試料と磁極片４との間隔）を短かくし
なければならないので、第１図に点線６１で示す如く、
試料が下部磁極４に極めて接近するため、試料の移動（
傾斜や回転も含む）に大きな空間的制約を受け、又Ｘ線
の取り出し角ｄも小さくなり、試料表面の凹凸による影
響を受けやすくなるという欠点を有している。
クディスタンス（試料と磁極片４との間隔）を短かくし
なければならないので、第１図に点線６１で示す如く、
試料が下部磁極４に極めて接近するため、試料の移動（
傾斜や回転も含む）に大きな空間的制約を受け、又Ｘ線
の取り出し角ｄも小さくなり、試料表面の凹凸による影
響を受けやすくなるという欠点を有している。
一方、レンズ磁界の半値巾を広くする方法として下部磁
極片の孔径を大きくすることも考えられるが、この孔を
通してレンズ磁界が下方に張り出し、試料や電子線検出
器に悪影響を与えるため、該下部磁極片の孔径はできる
だけ小さくすることが必要となる。
極片の孔径を大きくすることも考えられるが、この孔を
通してレンズ磁界が下方に張り出し、試料や電子線検出
器に悪影響を与えるため、該下部磁極片の孔径はできる
だけ小さくすることが必要となる。
そこで、従来は第３図に示す如く下部磁極片の孔径Ｄ１
を小さく、又上部磁極片３の孔径Ｄ２を大きくした状態
で両磁極片の間隔Ｓを大きくする様になしである。
を小さく、又上部磁極片３の孔径Ｄ２を大きくした状態
で両磁極片の間隔Ｓを大きくする様になしである。
このときの軸上磁場分布を第４図に示しである。
同図のａは磁極間隔がＳ′と比較的小さい場合の分布で
あり、ｄ、の半値巾が得られる。
あり、ｄ、の半値巾が得られる。
而して、上部磁極片３を点線で示す位置まで移動させＳ
“に間隔を広げると、同一の起磁力に対し、ｂの如き磁
場分布となり、半値巾はｄ２の如く大きくなる。
“に間隔を広げると、同一の起磁力に対し、ｂの如き磁
場分布となり、半値巾はｄ２の如く大きくなる。
第５図は磁極間隔Ｓと半値巾ｄとの関係を示し、半値巾
は磁極間隔Ｓに、一義的に依存することがわかる。
は磁極間隔Ｓに、一義的に依存することがわかる。
しかし乍らＳを大きくしていくと、第４図の磁場分布す
から明白な如く、軸上磁場が上部磁極片３のかなり上方
まで張り出すため、偏向コイル５ａとの相互干渉が生じ
、又同図の磁場分布かられかるようにｂの分布は殆んど
ベル形をなすため、レンズ主面の位置が上部磁極片３の
側に移行し、それだけＺｏつまり焦点距離が長くなる。
から明白な如く、軸上磁場が上部磁極片３のかなり上方
まで張り出すため、偏向コイル５ａとの相互干渉が生じ
、又同図の磁場分布かられかるようにｂの分布は殆んど
ベル形をなすため、レンズ主面の位置が上部磁極片３の
側に移行し、それだけＺｏつまり焦点距離が長くなる。
その結果色収差が大きくなり、分解能向上を阻害するよ
うになるため、前記間隔Ｓを大きくするには限界がある
。
うになるため、前記間隔Ｓを大きくするには限界がある
。
本発明は上述の欠点を満足に解決し、更にレンズ磁界の
半値巾を拡大できる走査電子顕微鏡等の対物レンズを提
供するものである。
半値巾を拡大できる走査電子顕微鏡等の対物レンズを提
供するものである。
第６図は本発明の一実施例を示す要部断面図を示す図で
、従来の第３図に対応している。
、従来の第３図に対応している。
本発明では上部磁極片３と下部磁極片４との間に両者と
一定の間隔を保って補助磁極片８を設置したことに大き
な特徴がある。
一定の間隔を保って補助磁極片８を設置したことに大き
な特徴がある。
該補助磁極片８の孔径Ｄ２は上部磁極片のそれと略等し
く（異っていても良い）Ｄ、 １ 下部磁極片の孔径Ｄ１より大きく（即ち戎がΣ〜百程度
）されている。
く（異っていても良い）Ｄ、 １ 下部磁極片の孔径Ｄ１より大きく（即ち戎がΣ〜百程度
）されている。
第７図は第６図に示すレンズの軸上磁場分布を示し、ａ
は下部磁極片４と補助磁極片８との間隙（間隔８２）に
生ずる磁場分布、ｂは上部磁極片３と補助磁極片８との
間隙（間隔ＳＺ）に生ずる磁場分布で、点線Ｃは両分布
ａとｂの合成されたものである。
は下部磁極片４と補助磁極片８との間隙（間隔８２）に
生ずる磁場分布、ｂは上部磁極片３と補助磁極片８との
間隙（間隔ＳＺ）に生ずる磁場分布で、点線Ｃは両分布
ａとｂの合成されたものである。
同図から明らかな如く分布ａにおける半値巾ｄ１がＣに
おけるｄ２まで拡大される。
おけるｄ２まで拡大される。
而して、Ｓｌ、Ｓ２及び上部磁極片３と下部磁極片４と
の間隔ｌ（第３図のＳに相当）を適当に選べば極めて広
い半値巾を得ることができる。
の間隔ｌ（第３図のＳに相当）を適当に選べば極めて広
い半値巾を得ることができる。
第８図は間隔ｌに対する半値巾ｄの変化の実験０
値を示し、３＋をハラメーターとなしである。
（尚Ｄ１は１０ｍｒｎ、Ｄ２は３０ｍｍの場合である。
）図中斜線で示す部分はダフルキャップレンズの領域を
示しである。
示しである。
同図から明瞭な如く、ｌが略々Ｄ２と等しい程度Ｓ
に大きく（−が０．５〜１．５程度）、でが０．４より
２ り大きい場合、第５図に比べｄが大きくなっていＳ る。
２ り大きい場合、第５図に比べｄが大きくなっていＳ る。
しかし、上が１．５を超えると点線（ｆ−２）で示す如
く特性は悪化の方向をもち、且つＳｌが犬きくなるため
、上部磁極片の上方（第１図においてはヨーク１内部）
にまで磁界が張り出すことになり、偏向コイル５ａとの
相互作用を起こしやすくなることから、上記旦稍ま１．
５以下にすることが２ｓ 必要である。
く特性は悪化の方向をもち、且つＳｌが犬きくなるため
、上部磁極片の上方（第１図においてはヨーク１内部）
にまで磁界が張り出すことになり、偏向コイル５ａとの
相互作用を起こしやすくなることから、上記旦稍ま１．
５以下にすることが２ｓ 必要である。
本発明者の実験では、３上が０．５〜０．７程度のとき
極めて良好な結果が得られている。
極めて良好な結果が得られている。
又、本発明において下部磁極片４と補助磁極片８との間
隔Ｓ２は比較的小さく（数ｍ７ｆｔ程度）に形成される
。
隔Ｓ２は比較的小さく（数ｍ７ｆｔ程度）に形成される
。
これにより、軸上磁場分布のピーク位置を第７図から明
らかな如く、下部磁極片４に近い側に保ったまま半値巾
を広げることができるので、レンズ主面は該下部磁極片
の方に近い位置に保持でき、従ってＺ。
らかな如く、下部磁極片４に近い側に保ったまま半値巾
を広げることができるので、レンズ主面は該下部磁極片
の方に近い位置に保持でき、従ってＺ。
を短かくできるため、色収差係数の増大をなくすことが
できる。
できる。
以上詳述した様な構成となせば、第７図の軸上磁場分布
かられかるように、上部磁極片の上方への磁界の張り出
しは極めて少いため偏向コイル５ａとの相互作用もなく
、又軸上磁場のピークを下部磁極片に近い位置に保つこ
とができるため所望のワークディスタンスに対し２゜を
大きくすることなしに軸上磁場分布の半値巾ｄを大きく
でき、従って極めて高性能な走査電子顕微鏡やＸ線マイ
クロアナライザーが実現できる。
かられかるように、上部磁極片の上方への磁界の張り出
しは極めて少いため偏向コイル５ａとの相互作用もなく
、又軸上磁場のピークを下部磁極片に近い位置に保つこ
とができるため所望のワークディスタンスに対し２゜を
大きくすることなしに軸上磁場分布の半値巾ｄを大きく
でき、従って極めて高性能な走査電子顕微鏡やＸ線マイ
クロアナライザーが実現できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来のレンズを示す断面図、第２図は軸上磁場
の半値巾に対する球面収差係数を示すグラフ、第３図は
従来レンズの要部を示す図、第４図はその軸上磁場分布
を示す図、第５図は磁極間隔と半値巾との関係を示す図
、第６図は本発明の一例を示す要部断面図、第７図はそ
の軸上磁場分布を示す図、第８図は軸上磁場の半値巾の
変化を示す図である。 第６図において、３は上部磁極片、４は下部磁極片、８
は補助磁極片である。
の半値巾に対する球面収差係数を示すグラフ、第３図は
従来レンズの要部を示す図、第４図はその軸上磁場分布
を示す図、第５図は磁極間隔と半値巾との関係を示す図
、第６図は本発明の一例を示す要部断面図、第７図はそ
の軸上磁場分布を示す図、第８図は軸上磁場の半値巾の
変化を示す図である。 第６図において、３は上部磁極片、４は下部磁極片、８
は補助磁極片である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 電子線通過孔を有する上部磁極片と下部磁極片（試
料に近い側の磁極片）との間に磁界を形成するレンズに
おいて、上部磁極片と下部磁極片の間に補助磁極片を設
置し、前記下部磁極片の孔径Ｄ□に比し補助磁極片の孔
径Ｄ２を大きくし、前記上部磁極片端面から下部磁極片
端面までの距離ｌと前記補助磁極片の孔径Ｄ２との比ｌ
／Ｄ２を０．５乃至１．５程度の値に選定し、上部磁極
片と補助磁極片の間隔Ｓ１と補助磁極片と下部磁極片の
間隔Ｓ２との比８１／８２を０．４乃至１．５程度の値
に選定したことを特徴とする走査電子顕微鏡等の対物レ
ンズ。 ２ 前記下部磁極片の孔径Ｄ□は補助磁極片の孔径Ｄ２
の１／２乃至１１５の大きさである特許請求の範囲１に
記載の走査電子顕微鏡等の対物レンズ。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53041082A JPS5842935B2 (ja) | 1978-04-07 | 1978-04-07 | 走査電子顕微鏡等の対物レンズ |
| GB7909697A GB2018509B (en) | 1978-04-07 | 1979-03-20 | Magnetic electron lens |
| US06/024,692 US4219732A (en) | 1978-04-07 | 1979-03-28 | Magnetic electron lens |
| DE2913123A DE2913123C2 (de) | 1978-04-07 | 1979-04-02 | Magnetische Objektivlinse für eine Elektronenabtasteinrichtung, insbesondere ein Rasterelektronenmikroskop |
| NLAANVRAGE7902627,A NL182601C (nl) | 1978-04-07 | 1979-04-04 | Magnetische elektronenobjectieflens voor gebruik in een aftastende elektroneninrichting. |
| FR7908828A FR2422254A1 (fr) | 1978-04-07 | 1979-04-06 | Lentille magnetique electronique a utiliser dans un microscope electronique de balayage |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53041082A JPS5842935B2 (ja) | 1978-04-07 | 1978-04-07 | 走査電子顕微鏡等の対物レンズ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54133069A JPS54133069A (en) | 1979-10-16 |
| JPS5842935B2 true JPS5842935B2 (ja) | 1983-09-22 |
Family
ID=12598533
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53041082A Expired JPS5842935B2 (ja) | 1978-04-07 | 1978-04-07 | 走査電子顕微鏡等の対物レンズ |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4219732A (ja) |
| JP (1) | JPS5842935B2 (ja) |
| DE (1) | DE2913123C2 (ja) |
| FR (1) | FR2422254A1 (ja) |
| GB (1) | GB2018509B (ja) |
| NL (1) | NL182601C (ja) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5945171B2 (ja) * | 1979-12-28 | 1984-11-05 | 日本電子株式会社 | 電子レンズ |
| JPS57118357A (en) * | 1981-01-14 | 1982-07-23 | Jeol Ltd | Objective lens for scan type electron microscope |
| US4412132A (en) * | 1981-07-08 | 1983-10-25 | Jeol Ltd. | Electron lens equipped with three magnetic pole pieces |
| JPS6074250A (ja) * | 1983-09-29 | 1985-04-26 | Jeol Ltd | 磁界型レンズ |
| JPS60220541A (ja) * | 1984-04-17 | 1985-11-05 | Jeol Ltd | 透過電子顕微鏡 |
| US4929838A (en) * | 1988-02-16 | 1990-05-29 | Fujitsu Limited | Magnetic object lens for an electron beam exposure apparatus which processes a wafer carried on a continuously moving stage |
| US5336891A (en) * | 1992-06-16 | 1994-08-09 | Arch Development Corporation | Aberration free lens system for electron microscope |
| JP3715992B2 (ja) * | 1996-09-24 | 2005-11-16 | 株式会社日立製作所 | 荷電粒子線照射装置 |
| US5729022A (en) * | 1996-09-26 | 1998-03-17 | Etec Systems, Inc. | Composite concentric-gap magnetic lens and deflector with conical pole pieces |
| DE59712097D1 (de) * | 1997-09-29 | 2004-12-30 | Advantest Corp | Elektronenstrahl-Linse |
| US6960766B2 (en) * | 2000-02-25 | 2005-11-01 | Hermes-Microvision, Inc. | Swinging objective retarding immersion lens electron optics focusing, deflection and signal collection system and method |
| US6392231B1 (en) | 2000-02-25 | 2002-05-21 | Hermes-Microvision, Inc. | Swinging objective retarding immersion lens electron optics focusing, deflection and signal collection system and method |
| JP4772212B2 (ja) * | 2001-05-31 | 2011-09-14 | 浜松ホトニクス株式会社 | Ｘ線発生装置 |
| DE602007007468D1 (de) * | 2007-07-27 | 2010-08-12 | Integrated Circuit Testing | Magnetische Linsenanordnung |
| JP2014041734A (ja) * | 2012-08-22 | 2014-03-06 | Hitachi High-Technologies Corp | 複合荷電粒子線装置 |
| CN104133083A (zh) * | 2014-07-09 | 2014-11-05 | 河冶科技股份有限公司 | 定量检测高v高速钢中mc碳化物的方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE914167C (de) * | 1942-03-05 | 1954-06-28 | Manfred Von Ardenne | Magnetisches Objektiv fuer einen Korpuskularstrahlapparat |
| US2714678A (en) * | 1950-09-03 | 1955-08-02 | Siemens Ag | Electron microscopes |
| NL190741A (ja) * | 1953-09-24 | |||
| NL285301A (ja) * | 1961-11-15 | |||
| NL294272A (ja) * | 1963-06-19 | |||
| NL145716B (nl) * | 1964-06-06 | 1975-04-15 | Philips Nv | Elektronenstraalapparaat. |
| US3585546A (en) * | 1969-10-21 | 1971-06-15 | Jeol Ltd | Objective lens pole pieces |
| JPS4936496B1 (ja) * | 1970-04-18 | 1974-10-01 | ||
| NL175245C (nl) * | 1977-05-26 | 1984-10-01 | Philips Nv | Elektronenmicroscoop met hulplens en elektromagnetische lens hiervoor. |
-
1978
- 1978-04-07 JP JP53041082A patent/JPS5842935B2/ja not_active Expired
-
1979
- 1979-03-20 GB GB7909697A patent/GB2018509B/en not_active Expired
- 1979-03-28 US US06/024,692 patent/US4219732A/en not_active Expired - Lifetime
- 1979-04-02 DE DE2913123A patent/DE2913123C2/de not_active Expired
- 1979-04-04 NL NLAANVRAGE7902627,A patent/NL182601C/xx not_active IP Right Cessation
- 1979-04-06 FR FR7908828A patent/FR2422254A1/fr active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2913123A1 (de) | 1979-10-18 |
| GB2018509B (en) | 1982-09-02 |
| US4219732A (en) | 1980-08-26 |
| FR2422254B1 (ja) | 1983-01-28 |
| GB2018509A (en) | 1979-10-17 |
| JPS54133069A (en) | 1979-10-16 |
| FR2422254A1 (fr) | 1979-11-02 |
| DE2913123C2 (de) | 1989-07-20 |
| NL182601B (nl) | 1987-11-02 |
| NL7902627A (nl) | 1979-10-09 |
| NL182601C (nl) | 1988-04-05 |
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