JPS60202644A - 電子線装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の利用分野］ 本発明はエレクトロンチャンネリングパターンを表示す
ることのできる電子線装置に関する。

［従来技術］ 第１図に示すように、結晶性試料Ｓに入射する電子線の
入射点Ｐを固定した状態において、入射電子線をθＸ、
θｙの２方向に順次角度走査すれば、ブラッグ条件を満
ず角度の軌跡として表示画面上に結晶面と平行な２本の
線が表示される。尚、ＯＬは対物レンズを示している。

このような２本の線の集合から成る像はエレクトロンチ
ャンネリングパターンと呼ばれており、このエレクトロ
ンチャンネリングパターンを解析することにより結晶の
口癖、結晶粒界や異相間の結晶方位関係等を知ることが
できるため、近時このパターンの観察が広く行なわれる
ようになった。ところで、エレクトロンチャンネリング
パターンを得るためのこの種の装置においては、通常の
走査像を得る装置と異なり、試料に照射される電子線の
平行度が最大になった際に最も解像度の良い像が得られ
るため、焦点合わせ作業は以下に述べるように面倒なも
のであった。即ち、第１．第２の集束レンズによる電子
線集束点が対物レンズの前焦点面上を走査するようにす
るため、主に第２段の集束レンズの励磁電流を調節する
が、第２段の集束レンズの励磁電流値を変化させると、
試料に照射される電子線量が変化して画像の輝度が大幅
に変化してしまう。そこで、そのままでは像の解像度を
比較できな（なるため、第１段の集束レンズの励磁電流
を調節して試料に照射される電流値を元の電流値になる
ようにすると共に、この第１段の集束レンズの励磁の変
化によるフォーカスずれを第２段の集束レンズの励磁電
流をわずかに変化させて調整した後、像を肉眼観察して
解像度を前の像と比較していた。このような作業は、最
も解像度の高い像と思われる像が得られるまで、何回が
繰り返す必要があり、そのため、従来においては焦点合
せ作業に熟練を要するばかりでなく、手間がががった。

［発明の目的］ 本発明はこのような従来の欠点を解決して、エレクトロ
ンチャンネリングパターンを観察することのできる装置
において、高解像度の像を得るための焦点合せ作業を自
動的に行ない得る装置を提供することを目的としている
。

［発明の構成］ 本発明は電子銃と、該電子銃よりの電子線を集束するた
めの第１及び第２段の集束レンズと、該第２段の集束レ
ンズの後段に配置された対物レンズと、該電子線を該対
物レンズの前焦点面の近傍で二次元的に走査するための
手段と、試料への電子線の照射に基づいて得られる情報
信号を検出するための検出器とを備えた装置において、
該第２段の集束レンズの励磁電流を変化させるための手
段と、該第２段の集束レンズの励磁電流の該変化に伴う
像のコントラストの変化をその都度自動的に補償するた
めの手段と、該第２段の集束レンズの励磁電流を変化さ
せた際に該電子線の一次元又は二次元走査に伴う検出器
出力を処理した信号を監視してその凹凸の急峻度が最大
になる該第２の集束レンズの励磁電流（１０を検出する
と共に、該第２段の集束レンズの励１！電流を該電流値
に固定するための手段を具備したことを特徴としている
。

［実施例］ 以下、図面に基づき本発明の実施例を詳述する。

第２図は本発明の一実施例を示すための図面であり、図
中１は電子銃であり、この電子銃１よりの電子線ＥＢは
第１段、第２段の集束レンズ２゜３により集束され、そ
のうち絞り４を通過した電子線は偏向コイル５により偏
向された後、対物レンズ６を経て結晶性試料７に入射す
る。８，９は第１．第２段の集束レンズ２．３の励磁電
源であり、励磁電源９の出力電流は掃引回路１ｏよりの
掃引信号に基づいて自動的にステップ変化するようにな
っている。１１は走査信号発生回路であり、この走査信
号発生回路１１は演粋制御装置１２よりの同期信号に基
づいて垂直及び水平走査信号を発生して偏向コイル５に
供給する。この走査信号発生回路１１よりの走査信号は
陰極線管１３の偏向コイル１３Ｄにも供給されており、
陸棲線管１３は電子線Ｅ１３のθＸ、θｙ方向の角度走
査に同期して走査される。演粋制御装置１２よりの制御
信号は掃引回路１０に供給されており、掃引回路１０の
出力信号は演紳制御装置１２により制御される。１４は
試料７より発生する二次電子を検出する二次電子検出器
であり、１５はその出力電圧値により増幅利得を変化さ
せることのできる高圧電源である。検出器１４よりの検
出信号は前置増幅器１６及び映像増幅器１７を介して前
記陰極線管１３のグリッド１３Ｇに供給されている。更
に前置増幅器１６の出力信号は微分回路１８に供給され
ていると共に、自動コントラスト補償回路１９に供給さ
れている。この自動コントラスト補償回路１９は既に公
知であるが、例えば以下のようなものを使用している。

即ち、自動コントラスト補償回路１９は前記演算制御装
置１２より動作の開始が命じられると、演算制御装置１
２よりのタイミング信号に基づいて電子線ＥＢをθＸ方
向に繰り返し走査（θｙは固定されている）する都度、
前記高圧電源１５の出力電圧をステップ変化させ、各ス
テップ変化毎に前置増幅器１４の出力信号の最大ピーク
ホールド値と最小ピークホールド値の差をめて基準値と
比較し、その差が基準値に一致する電圧値を児い出して
、高圧電源１５の出力電圧をこの電圧値に固定する作業
を自動的に行なう。更に、微分回路１８の出力信号はス
イッチ回路２０を介してピークホールド回路２１に供給
されており、ピークホールド回路２１の出力信号は比較
回路２２に供給されている。この比較回路２２の出力信
号は演算制御装置１２に供給されている。又、スイッチ
回路２０の制御、ピークホールド回路２１のリセット等
は演算制御装置１２よりの制御に基づいて行なわれる。

このような構成において、最初の状態においては、像の
輝度及びコントラストは適切な値に調節されているもの
とする。そこで、演算制御装置１２より掃引回路１０に
制御信号を送って励磁電源９よりの出力電流を第３図（
ｅ）に示すように、予め定められた最小設定値１１にす
る。同時に演算制御装置１２は走査信号発生回路１１に
制御信号を送って、第３図（ａ）に示す如き水平走査信
号を発生させ、θｙを固定した状態において電子線ＥＥ
３をθＸ方向に走査させる。同時に演算制御装置１２は
スイッチ回路２０に制御信号を送ってスイッチ回路２０
を非導通状態にすると共に、自動コントラスト補償回路
１９に動作の開始を指令する。最初の走査に伴って第３
図（ｂ）の期間Ｔ１１に示す如き検出信号が前置増幅器
１６より得られたものとすると、自動コントラスト補償
回路１９は電子線ＥＢをθＸ方向に走査させる都度、演
算制御装＠１２の制御信号に基づいて高圧電源１５の出
力電圧をステップ変化させると共に、各セットされた電
圧値における増幅器１６の出力信号の幅（最大ピークホ
ールド値と最小ピークホールド値の差）を評価して、そ
の幅が基準値Δになるように高圧電源１５の出力電圧を
固定する。自動コントラスト補償回路１９の作業が終了
すると、回路１９より終了を知らせる信号が演算制御装
置１２に送られる。そこで、演算制御装置１２はスイッ
チ回路２０（！−導通状態にすると共に、次のθＸ方向
の走査、例えば期間Ｔ１ｍにお【プる走査に伴う増幅器
１６の出力信号を微分回路１８及びスイッチ回路２０を
介してピークホールド回路２１に供給する。従って、ピ
ークホールド回路２１には期間Ｔ１ｍにおいて、第３図
（ｂ）に示す如き信号を微分した第３図（Ｃ）に示す如
き信号が供給される。その結果、ピークホールド回路２
１の出力信号は第３図（ｄ）の期間Ｔ１１１１に示す如
きものとなる。そこで、次に演算制御装置１２は掃引回
路１０に制御信号を送ってレンズ３に供給される励磁電
流を一定のきざみ量だけ増加させて、第３図（ｅ）に示
すＩ２にすると共に、スイッチ回路２０を非導通状態に
し、更に自動コントラスト補償回路１９に動作の開始を
命じる。そこで、次の走査に伴って、第３図（ｂ）の期
間Ｔ２１における検出信号を得たものとすると、最初の
場合と同様に自動コントラスト補償回路１９は何回かの
走査の後、コントラストを基準値Δにし得る電圧を見い
出して高圧電源１５の出力電圧を固定し、作業の終了を
演算制御装置１２に知らせる。そこで、最初の場合と同
様に演算制御装置１２はスイッチ回路２０を介して次の
走査、例えば期間Ｔ２ｎにおける検出信号をピークホー
ルド回路２２に供給づる。

その結果、微分回路１８及びピークホールド回路２２の
出力信号は各々、第３図（ｃ）、（ｄ）の期間Ｔ２ｎに
示す如きものとなる。演算制御装置１２はスイッチ回路
２０を閉じる毎にピークホールド回路２２の出力値を前
の値と比較して、その増加量が基準値ＡＣ（ＡＣは予め
設定された極めて小さい値）より大きければ、前述した
過程を更に繰り返させる。このような過程の繰り返しに
より、ピークホールド回路２２の出力信号は最初のうち
は増加して行くが、例えば期間Ｔ７ｖにおける走査の際
に得られたピークボールド回路２２の出力信号が、前回
の期間Ｔ６ｕにおいて得られたピークホールド回路２２
の出力信号に対してＡＣ以下の増加（殆ど増加しなかっ
た）であったとすると、演算制御装置は期間Ｔ７ｖにお
ける走査において、最大の解像度のエレクトロンチャン
ネリングパターンが得られたものと見なして、掃引回路
１１の出力信号を期間Ｔ７ｖの値に固定する。そこで、
最後に前置増幅器１６の出力信号の直流レベルを調節し
て１ｉ！度を適切な値にした後、偏向フィル５に走査信
号発生回路１１より水平及び垂直走査信号を供給すれば
、電子線ＥＢの集束点が対物レンズ６の前焦点面Ｓを走
査するため、試料７に平行度の良い電子線を照射して、
Ｓ／Ｎの良い検出信号に基づき高解像度のエレクトロン
チャンネリングパターンを陰極線管１３に表示すること
ができる。

尚、上述した実施例は、本発明の一実施例に過ぎず、実
施にあたっては幾多の他の態様を取り得る。

例えば、上述した実施例においては、検出信号の増幅利
得を変化させてコントラスト補償を行なうようにしたが
、第１段の集束レンズの励磁強度を変化させることによ
りコントラスト補償を行なうようにしても良い。

又、上述した実施例においては、画像の解像度を評価す
るための信号処理手段として微分回路を用いたが、微分
回路にかぎらず、信号の凹凸の急峻度に応じて異なった
出力を発生し得るような他の公知の信号処理手段を用い
ることもできる。

又、上述した実施例においては、説明を簡単にするため
電子線ＥＢをθＸ方向にのみ走査した際に得られる検出
信号を処理して評価するようにしたが、電子線ＥＢをθ
Ｘ及びθｙ力方向走査した際に得られる一画面分の信号
を評価して行なえば、より高精度の焦点合せを行なうこ
とができる。

又、上述した実施例においては、第２段の集束レンズの
励磁電流をステップ状に変化させたが、連続的に変化さ
せて実施することもできる。

更に又、上述した実施例においては、試料より二次電子
を検出づる場合に本発明を適用した例について説明した
が、試料より反射電子又はＸ線を検出する場合等にも本
発明は同様に適用できる。

［効果］ 上述した説明から明らかなように、本発明に基づく装置
においては、自動的に電子線の集束点を対物レンズの前
焦点面に一致させることができ、簡単且つ短時間に高解
像度のエレクトロンチャンネリングパターンを表示する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図にエレクトロンチャンネリングパターンを得る際
の電子線の光路を説明するための図、第２図は本発明の
一実施例を示すための図、第３図は第２図に示した一実
施例装置の各回路よりの出力信号を例示するための図で
ある。 １：電子銃、２．３：集束レンズ、４：絞り、５：偏向
コイル、６：対物レンズ、７：試料、８゜９：励磁電源
、１０．：釦用回路、１１：走査信号発生回路、１２：
演算制御装置、１３：陰極線管、１４：二次電子検出器
、１５：高圧電源、１６：前置増幅器、１７：映像増幅
器、１８：微分回路、１９：自動コントラスト補償回路
、２０：スイッチ回路、２１：ピークホールド回路、２
２：比較回路。 特許出願人 日本電子株式会社 代表者　伊藤　−夫

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）電子銃と、該電子銃よりの電子線を集束するため
   の第１及び第２段の集束レンズと、該第２段の集束レン
   ズの後段に配置された対物レンズと、該電子線を該対物
   レンズの前焦点面の近傍で二次元的に走査するための手
   段と、試料への電子線の照射に基づいて得られる情報信
   号を検出するための検出器とを備えた装置において、該
   第２段の集束レンズの励磁電流を変化させるための手段
   と、該第２段の集束レンズの励磁電流の該変化に伴う像
   のコントラストの変化をその都度自動的に補償するため
   の手段と、該第２段の集束レンズの励磁電流を変化させ
   た際に該電子線の一次元又は二次元走査に伴う検出器出
   力を処理した信号を監視してその凹凸の急峻度が最大に
   なる該第２の集束レンズの励磁電流値を検出すると共に
   、該第２段の集束レンズの励磁電流を該電流値に固定す
   るための手段を具備したことを特徴とする電子線装置。
2. （２）該第２段の集束レンズの励磁電流の該変化に伴う
   コントラストの変化をその都度自動的に補償するための
   手段は、該検出器よりの出力信号の信号幅を検出して、
   この幅が基準値に一致するように該検出器の出力信号の
   増幅利得を自動的に切換える回路である前記第（１）項
   記載の電子線装置。
3. （３）該第２段の集束レンズの励磁電流の該変化に伴う
   コントラストの変化をその都度自動的に補償するための
   手段は、該検出器よりの出力信号の信号幅を検出して、
   この幅が基準値に一致するように該第１段の集束レンズ
   の励磁強度を自動的に切換える回路である前記第（１）
   項記載の電子線装置。