JPS5919408B2 - 電子顕微鏡 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は焦点合わせや非点補正時における試料の電子線
照射損傷を極力少なくすることの可能な電子顕微鏡に組
込まれる電子線照射条件の設定装置に関する。

一般に電子顕微鏡より得られる情報記録の準備段階とし
て電子光学的軸の点検、目的視野さが１非点収差補正、
焦点合わせ等の確認事項が不可避である。

この場合斯かる準備操作中に電子線照射損傷を試料に与
えては、試料本来の性質を変えて、目的を達成できない
。

しかるに通常１０，０００倍以上の観察倍率においては
前述した準備操作段階、特に非点補正や焦点合せに際し
ては、試料上に照射電子線を最終段集束レンズにより１
μ以下に絞った状態（つまりフォーカスさせた状態）で
照射するため、電子流密度が高くなり、試料は電子線照
射損傷を受けやすい。

そこで、従来においては斯かる試料の電子線照射損傷を
極力少なくするために、最終段集束レンズの励磁を強く
して照射電子線を照射することにより試料上の電子線ス
ポット径を大きくし電子流密度を十分低くした状態にお
いて、視野さがしを行うと同時に非点補正や焦点合せを
行なっている。

しかし乍ら斯かる方法では螢光板上に投影される試料像
は非常に暗くなるため、充分な非点補正や焦点合せを行
うことができない欠点を有している。

本発明は斯様な不都合を解決することを目的とするもの
で、電子銃から発生した電子線を集束させて試料上に照
射するための集束レンズと、前記試料上の電子線照射位
置を移動させるための偏向装置と、電子顕微鏡像を写真
撮影するための撮影装置とを備えた装置を対象として、
次の３つの操作モードを有する制御手段を設け、第１の
操作モ。

−ドにおいては前記集束レンズの励磁が予め記憶された
視野捜しに適した値に設定され、第２の操作モードにお
いては前記集束レンズの励磁が予め記憶された非点補正
及び焦点合せに適した値に設定されると共に、電子線の
試料照射位置が一定量ずれるように前記偏向装置が制御
され、第３の操作モードにおいては前記集束レンズの励
磁が予め記憶された写真撮影に適した値に設定されると
共に、前記撮影装置による撮影が行われるように構成し
たことを特徴とするものである。

以下図面に基づき詳説する。

第１図は本発明の一実施例を示す構成略図であり、１は
電子銃である。

該電子銃で発生した電子線ＥＢは第１及び第２の集束レ
ンズ２及び３によって集束されて試料４上に照射される
。

該電子線照射により試料４を透過した電子線は対物、中
間及び投影レンズ５，６及び７からなる拡大レンズ系に
よって拡大結像されて螢光板８上に試料の拡大像が投影
される。

又該試料の拡大像は駆動回路９により螢光板８を開放す
ることにより撮影装置１０により写真撮影される。

１１は第２の集束レンズ３を励磁するためのレンズ制御
回路で、該レンズ制御回路は切換スイッチ１２を介して
供給される出力が可変できる３つの基準電源１３ａ。

１３ｂ及び１３ｃからの電圧値に応じた励磁電流を集束
レンズ３に供給する。

１４は前記切換スイッチ１２を動作させるためのモード
選択回路で、切換スイッチ１２の各端子ａ、ｂ及びＣに
対応した押釦スイッチ１５ａ、１５ｂ及び１５ｃが設け
である。

１６は前記試料４を機械的に水平移動させるための水平
移動機構である。

１７は前記対物、中間及び投影レンズ５，６．７の励磁
電流を制御するためのレンズ制御回路である。

１８ａ及び１８ｂは前記第２の集束レンズ３と試料４と
の間におかれた２段の偏向コイルで、制御回路１９によ
って制御される。

該制御回路は前記モード選択回路１４内の押釦スイッチ
１５ｂがオンにされている間だけ、偏向コイル１８ａ。

１８ｂに予じめ設定された一定の信号を供給して照射電
子線の中心を光軸から一定の距離ずらす。

２０ａ及び２０ｂは前記対物レンズ５と中間レンズ６と
の間におかれた２段の偏向コイルで、該偏向コイルは前
記偏向コイル１８ａｔ１８ｂによって光軸からずれた電
子線の中心像を螢光板８の中心に移動させるためのもの
であり、前記制御回路１９によって制御される。

２１は前記撮影装置１０の露出制御回路で、該露出制御
回路は押釦スイッチ１５ｃをオンにしたときモード選択
回路１４から発生するスタート信号によって駆動を開始
する。

斯様な装置において第１の集束レンズは電子銃１で形成
されるクロスオーバー像を縮小し、第２の集束レンズ３
により試料上の照射電子流密度が制御されている。

第２の集束レンズ３におケル基準電源１３ａの電圧値は
第２の集束レンズ３に視野さがしに適した電流値を供給
するように設定されており、又基準電源１３ｂの電圧値
は非点補正及び焦点合せに適した電流値を、更に基準電
源１３ｃの電圧値は写真撮影に適した電流値を夫々第２
の集束レンズ３に供給するように設定されている。

しかして今、モード選択回路１４の押釦スイッチ１５ａ
をオンにすると切換スイッチ１２は端子ａ側に接続され
るため、第２の集束レンズ３には視野さがしに適した電
流値が供給される。

即ち第２図ａにその光学図を示すように第２の集束レン
ズ３が強く励磁されるので、照射電子線は試料４の上刃
でフォーカスされ、試料の広い領域を照射することにな
るため、試料４上の電子流密度を低くする。

この状態において螢光板８上に投影される試料像を観察
しながら水平移動機構１６を任意に操作することにより
所望とする視野Ａ点を螢光板８の中心に移動、つまり視
野Ａ点を光軸上に位置させる。

しかして斯かる視野さがしの終了後、今度は押釦スイッ
チ１５ｂをオンにすると切換スイッチ１２は第１図中実
線で示すように端子す側に接続されるため、第２の集束
レンズ３には非点収差補正及び焦点合せに適した電流値
が供給される。

つまり第２図す中点線で示すように第２の集束レンズ３
は励磁が弱められ、照射電子線ＥＢは試料４上にフォー
カスされ、例えば１μ以下のスポット径に絞られ、電子
流密度を高くする。

このときモード選択回路によって切換スイッチ１２が端
子ａ側からｂ側に切換わると同時に該モード選択回路１
４からは制御回路１９に信号を供給するため、該制御回
路１９は偏向コイル１８ａ＊１８ｂに一定の偏向信号が
供給される。

従って、照射電子線ＥＢは第２図す中実線で示すように
試料４中のＢ点を照射する。

又前記偏向コイル１８ａ及び１８ｂに偏向信号が供給さ
れると同時に制御回路１９からは偏向コイル２０ａ及び
２０ｂにも偏向信号を供給しているため、第２図すで示
すように対物レンズ５を通過した試料４中のＢ点からの
透過電子は光軸に沿うように偏向されて中間レンズ６に
入射する。

その結果螢光板８上の中心部には試料４中のＢ点の拡大
像Ｂ′が投影される。

ここで試料４中の撮影すべきＡ点からＢ点までの距離が
例えば３μ以内であれば、偏向収差及び対物レンズの軸
外収差は軸上収差より充分小さい事が確められており、
Ａ点及びＢ点からの結像電子線に何等の支障を来たすも
のでない。

従ってＢ点において行なった非点補正や焦点合せはその
ままＡ点においても適用することができる。

そこで第２図中実線で示すように試料４中のＢ点に細く
絞った照射電子線ＥＢを照射し、螢光板８上において十
分な明るさを有する像Ｂ′を観察しながら非点収差及び
焦点合せを行う。

しかして斯かる焦点合せ等の操作完了後、押釦スイッチ
１５ｃをオンにすると切換スイッチ１２は端子Ｃ側に接
続されるため、第２の集束レンズ３に撮影に適した電流
が供給されると同時に、モード選択回路１４から制御回
路１９への信号が停止され、各偏向コイル１８ａ、１８
ｂ２Ｑａｔ２０ｂによる電子線の偏向が解除される。

更に前記モード選択回路１４からは露出制御回路２１に
スタート信号を供給するため、該露出制御回路は駆動回
路９に信号を送って螢光板８を開放すると共に撮影装置
１０のシャッターを開放する。

これにより前記第２の集束レンズ３の励磁は強められ、
照射電子線ＥＢは第２図ａと略同様にスポット径が大き
くなり試料４の広い領域を照射するため、試料４中のＡ
点の拡大像が写真撮影される。

該撮影が終了すると露出制御回路２１からリセット信号
がモード選択回路１４に送られ、切換スイッチ１２が第
１図中実線で示すように端子す側に接続され、照射電子
線ＥＢが予じめ設定した試料４中のＢ点を照射するよう
にセットされる。

尚該実施例において偏向フィル１８ａ＊１８ｂと２０ａ
、２０ｂとの偏向力向は倍率等の変化により生ずる像の
回転にともなってくろいが生じるため、レンズ制御回路
１７の操作に連動して制御回路１９を制御する必要があ
る。

以上の如く構成することにより本発明は試料中の目的視
野に対する電子線照射は視野さがしと撮影時の最少限に
溜めることができるため、目的視野部分における電子線
照射損傷は極度に減少できるので、目的試料の真実に近
い状態を観察、撮影可能となる。

又、焦点合せ等においては高密度の照射電子線を利用し
て行うことができるため、高精度な焦点合せや非点補正
を容易に行うことができる等、実用性大なる効果を有す
る。

尚、前述の説明は本発明の例示であり、実施にあたって
は幾多の変形が考えられる。

例えば前述の実施例では対物レンズと中間レンズとの間
には２段の偏向コイルを設置したが、該偏向コイルを対
物レンズの後焦点面又はその近傍に設置した場合には偏
向コイルは１段ですむ。

又第２の集束レンズと試料との間におかれる偏向コイル
も１段でよいことは言うまでもない。

゛ 更に、前述の実施例では対物レンズと中間レンズと
の間に偏向コイル２０ａ、２０ｂを設けることにより試
料中におけるＢ点を螢光板の中心部に結像させるように
述べたが、必ずしも該偏向コイル２０ａ、２０ｂを設け
る必要はない。

即ち第３図に偏向コイル２０ａ、２０ｂを使用しない場
合の光学図を示すように各倍率において焦点合せ用のス
ポット像（つまり試料４中のＢ点に相当する像）が常に
螢光板８上のＰ位置に結像されるように偏向コイル１８
ａ、１８ｂにおける電子線の偏向量を制御する如く構成
すれば、容易に焦点合せ等を行うことができる。

この場合螢光板８上のＰ位置に焦点合せ専用の傾動可能
な補助螢光板を設けてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成略図、第２図ａ及
びａは光学的略図、第３図は本発明の他の実施例を示す
光学的略図である。 図中、１は電子銃、２及び３は第１及び第２の集束レン
ズ、４は試料、５，６及び７は対物、中間及び投影レン
ズ、８は螢光板、９は駆動回路、１０は撮影装置、１１
及び１７はレンズ制御回路、１２は切換スイッチ、１３
ａ、１３ｂ及び１３ｃは基準電源、１４はモード選択回
路、１５ａ。 １５ｂ及び１５Ｃは押釦スイッチ、１６は水平移動機構
、１８ａ、１８ｂ、２０ａ及び２０ｂは偏向コイル、１
９は制御回路、２１は露出制御回路である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電子銃から発生した電子線を集束させて試料上に照
   射するための集束レンズと、前記試料上の電子線照射位
   置を移動させるための偏向装置と、電子顕微鏡像を写真
   撮影するための撮影装置とを備えた装置において、３つ
   の操作モードを有する制御手段を設け、該制御手段によ
   る第１の操作モードにおいては前記集束レンズの励磁が
   予め記憶された視野捜しに適した値に設定され、第２の
   操作モードにおいては前記集束レンズの励磁が予め記憶
   された非点補正及び焦点合せに適した値に設定されると
   共に、電子線の試料照射位置が一定量ずれるように前記
   偏向装置が制御され、第３の操作モードにおいては前記
   集束レンズの励磁が予め記憶された写真撮影に適した値
   に設定されると共に、前記撮影装置による撮影が行われ
   るように構成したことを特徴とする電子顕微鏡。