JPS63198246A - Electron beam focusing device - Google Patents
Electron beam focusing deviceInfo
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- JPS63198246A JPS63198246A JP3072187A JP3072187A JPS63198246A JP S63198246 A JPS63198246 A JP S63198246A JP 3072187 A JP3072187 A JP 3072187A JP 3072187 A JP3072187 A JP 3072187A JP S63198246 A JPS63198246 A JP S63198246A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、例えば、オージェ分析装置や走査電子顕微鏡
等において、固定焦点の対物レンズを用いて電子ビーム
を収束する電子ビーム収束装置に間する。Detailed Description of the Invention (Industrial Field of Application) The present invention is applicable to an electron beam convergence device that converges an electron beam using a fixed focus objective lens, for example in an Auger analyzer or a scanning electron microscope. .
(従来の技術)
第2図は、固定焦点を用いた従来の電子ビーム収束装置
の動作模式図を示したものである。当該電子ビーム収束
装置は電子ビームを収束するための電子レンズとして、
電子ビーム源である電子銃1から放出される全放出電子
ビーム14を受ける第1コンデンサレンズ(電磁コイル
または静電型レンズを用いた可変焦点レンズ)3、この
第1コンデンサレンズ3を介して電子ビームを受ける第
2コンデンサレンズ(電磁コイルまたは静電型レンズを
用いた可変焦点レンズ)4、及びこの第2コンデンザレ
ンズ4を介して電子ビーム2を試料6に収束するための
対物レンズ(永久磁石を用いた固定焦点レンズ)5を使
用している。(Prior Art) FIG. 2 shows a schematic diagram of the operation of a conventional electron beam focusing device using a fixed focal point. The electron beam focusing device serves as an electron lens for focusing the electron beam.
A first condenser lens (a variable focus lens using an electromagnetic coil or an electrostatic lens) 3 receives the total emitted electron beam 14 emitted from the electron gun 1 which is an electron beam source, and the electrons are transmitted through the first condenser lens 3. A second condenser lens (a variable focus lens using an electromagnetic coil or an electrostatic lens) 4 that receives the beam, and an objective lens (permanent lens) for converging the electron beam 2 onto the sample 6 through the second condenser lens 4. A fixed focus lens (using a magnet) 5 is used.
次に、第2図に従って第1コンデンサレンズ3、第2コ
ンデンサレンズ4と対物レンズ50組合わせにおける動
作の説明をおこなう。Next, the operation of the combination of the first condenser lens 3, the second condenser lens 4, and the objective lens 50 will be explained according to FIG.
電子銃1から放出された数KV〜数十KVのエネルギー
を持った全放出電子ビーム14は、第1、第2コンデン
サレンズ3.4、対物レンズ5により収束され、その一
部分が紋り11を通過して試料6上の焦点B1に細い電
子ビーム2を形成する。The total emitted electron beam 14 emitted from the electron gun 1 and having an energy of several KV to several tens of KV is converged by the first and second condenser lenses 3.4 and the objective lens 5, and a portion of the electron beam 14 forms a fringe 11. A narrow electron beam 2 is formed at a focal point B1 on the sample 6.
この場合、対物レンズ5では焦点距離は固定されたまま
であるが、第2コンデンサレンズ4による焦点距離を変
更することにより、対物レンズ5による最終的な焦点B
、を変更させることができる。In this case, the focal length of the objective lens 5 remains fixed, but by changing the focal length of the second condenser lens 4, the final focus B of the objective lens 5 can be adjusted.
, can be changed.
すなわち、第2コンデンサレンズ4による電子ビームの
焦点がA1にあり、対物レンズ5による焦点がB、にあ
る場合、第2コンデンサレンズ4の励磁電流を増加させ
て焦点位置を上記A、からA2へ移動さぜるとそれに従
って、固定焦点の対物レンズ5による焦点はB1からB
2へ移動する。すなわち、第2コンデンサレンズ4によ
り対物レンズの焦点位置を変化させることができる。That is, when the focus of the electron beam by the second condenser lens 4 is at A1 and the focus by the objective lens 5 is at B, the excitation current of the second condenser lens 4 is increased to change the focus position from A to A2. As it moves, the focus of the fixed focus objective lens 5 changes from B1 to B.
Move to 2. That is, the focal position of the objective lens can be changed by the second condenser lens 4.
(発明が解決しようとする問題点)
しかしながら、上記焦点A2と焦点B2とを結んだ場合
のビーム軌道は、破線で示したようになり、斜線部分の
ビームが絞り11によって遮られるため、試料6を照射
する電子ビーム2の強度が減少する。一方、第2コンデ
ンサレンズ4による焦点をA1よりも試料側に移動させ
て、対物レンズ5による焦点をB1の下に移動させた場
合、電子ビーム20強度は増大する。(Problem to be Solved by the Invention) However, when the focal points A2 and B2 are connected, the beam trajectory becomes as shown by the broken line, and since the beam in the shaded area is blocked by the aperture 11, the sample 6 The intensity of the electron beam 2 that irradiates this decreases. On the other hand, when the focus of the second condenser lens 4 is moved closer to the sample than A1 and the focus of the objective lens 5 is moved below B1, the intensity of the electron beam 20 increases.
このように試料上の電子ビーム2の焦点位置を変化させ
ると、同時に電子ビーム20強度も変化してしまい、例
えば、オージェ分析装置等では分析感度が変化し、走査
電子顕微鏡等では画像の明るさが変わるという問題があ
った。When the focal position of the electron beam 2 on the sample is changed in this way, the intensity of the electron beam 20 also changes at the same time.For example, in an Auger analyzer, the analytical sensitivity changes, and in a scanning electron microscope, the image brightness changes. The problem was that it changed.
したがって、従来の電子ビーム収束装置では、上記のよ
うなビーム強度の変化に起因する感度変化、明るさ変化
を別の方法で補正する手段を請じなければならない。そ
のため、上記の問題も一因となって永久磁石を用いた対
物レンズの利用分野は極めて狭くほとんど実用されてい
ない現状である。Therefore, in the conventional electron beam focusing device, it is necessary to provide means for correcting the sensitivity change and brightness change caused by the above-mentioned change in beam intensity using another method. Therefore, due to the above-mentioned problems, the field of use of objective lenses using permanent magnets is extremely narrow, and at present they are hardly put into practical use.
(発明の目的)
本発明は上記従来の問題点を解決するために、電子ビー
ムの焦点距離の調節を行っても、試料上のビーム強度を
一定に保つことが出来る電子ビーム収束装置を提供する
ことにある。(Object of the Invention) In order to solve the above-mentioned conventional problems, the present invention provides an electron beam focusing device that can keep the beam intensity on a sample constant even when the focal length of the electron beam is adjusted. There is a particular thing.
(問題点を解決するための手段)
本発明は、上記の目的を達成するために、電子ビーム源
である電子銃と、少なくとも2つの可変焦点のコンデン
サレンズと、前記コンデンサレンズの焦点距離を可変す
るコンデンサレンズ電源と、固定焦点の対物レンズとを
用いて試料上に電子ビームを収束する電子ビーム収束装
置において、前記コンデンサレンズの焦点距離を連動し
て制御する手段を備えたことを特徴とする構成にしてい
る。(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention includes an electron gun as an electron beam source, at least two variable focus condenser lenses, and a variable focal length of the condenser lenses. An electron beam focusing device that focuses an electron beam on a sample using a condenser lens power source and a fixed-focus objective lens, characterized by comprising means for controlling the focal length of the condenser lens in conjunction with each other. It is configured.
(作用)
本発明によれば、電子源である電子銃1から放出された
数K V〜数十KVのエネルギーを持った全放出電子ビ
ーム14は、第1コンデンサレンズ3、第2コンデンサ
レンズ4、対物レンズ5により収束され、その一部分が
絞り11を通過して、試料6上の焦点F、に電子ビーム
2が集中する。この場合、コンデンサレンズ電源7また
はコンデンサレンズ電源8に供給される電流または電圧
を検知することにより、第1及び第2コンデンサレンズ
3.4の焦点距離を連動して変化させることができる。(Function) According to the present invention, the total emitted electron beam 14 having an energy of several KV to several tens of KV emitted from the electron gun 1 as an electron source is transmitted through the first condenser lens 3, the second condenser lens 4, The electron beam 2 is focused by the objective lens 5, a portion of which passes through the aperture 11, and is concentrated at a focal point F on the sample 6. In this case, by detecting the current or voltage supplied to the condenser lens power supply 7 or the condenser lens power supply 8, the focal lengths of the first and second condenser lenses 3.4 can be changed in conjunction.
そして、この第1及び第2コンデンサレンズ3.4の焦
点距離を連動させて変化させることにより、電子ビーム
2の強度を一定に保ちながら固定焦点の対物レンズ6に
よる焦点F、を変化させることができる。By changing the focal lengths of the first and second condenser lenses 3.4 in conjunction with each other, it is possible to change the focal point F of the fixed-focus objective lens 6 while keeping the intensity of the electron beam 2 constant. can.
(実施例) 第1図は、本発明の実施例を示すものである。(Example) FIG. 1 shows an embodiment of the invention.
当該実施例の説明に際し、従来技術と同一の構成要素に
ついては同一の符号をもって説明する。In describing this embodiment, the same components as those in the prior art will be described using the same reference numerals.
なお、本発明が電子源1からの全放出電子ビーム14を
受ける第1コンデンサレンズ(電磁コイルまたは静電型
レンズを用いた可変焦点レンズ)3、この第1コンデン
サレンズを介した電子ビームを受ける第2コンデンサレ
ンズ(電磁コイルまたは静電型レンズを用いた可変焦点
レンズ)4、及びこの第2コンデンサレンズ4を介した
電子ビーム2を試料6に収束するための対物レンズ(永
久磁石を用いた固定焦点レンズ)5を使用している点に
ついては従来と同様である。そして更に第1コンデンサ
レンズ3に印加される励磁電流(コンデンサレンズが電
磁コイルの場合)または電圧(コンデンサレンズが静電
型レンズの場合)を検知する検知装置9及びこの検知装
置9から送られてくる信号を受けて第2コンデンサレン
ズ4に印加される励磁電流(コンデンサレンズが電磁コ
イルの場合)または電圧(コンデンサレンズが静電型レ
ンズの場合)を制御する制御装置10とを備えている。Note that the present invention includes a first condenser lens (a variable focus lens using an electromagnetic coil or an electrostatic lens) 3 that receives the total emitted electron beam 14 from the electron source 1, and a lens that receives the electron beam through the first condenser lens. A second condenser lens (a variable focus lens using an electromagnetic coil or an electrostatic lens) 4, and an objective lens (a variable focus lens using a permanent magnet) for converging the electron beam 2 through the second condenser lens 4 onto the sample 6. The point that a fixed focus lens) 5 is used is the same as the conventional one. Furthermore, there is a detection device 9 that detects the excitation current (if the condenser lens is an electromagnetic coil) or voltage (if the condenser lens is an electrostatic type lens) applied to the first condenser lens 3; The control device 10 controls the excitation current (if the condenser lens is an electromagnetic coil) or the voltage (if the condenser lens is an electrostatic lens) applied to the second condenser lens 4 in response to a signal received by the second condenser lens.
次に、第1図に従って動作説明をおこなう。Next, the operation will be explained according to FIG.
電子源である電子銃1から放出された数KV〜数士K
Vのエネルギーを持った全放出電子ビーム14は、第1
コンデンサレンズ3、第2コンデンサレンズ4、対物レ
ンズ5により収束され、その一部分の細い電子ビーム2
が絞り11を通過して、試料6上の焦点F、に集中する
。このとき、対物レンズ5の焦点距離は固定されたまま
であり、第1及び第2コンデンサレンズ3.4の焦点距
離は、コンデンサレンズ電源7.8により連動して変化
する。この場合、上記焦点距離の連動を以下のようにす
ることにより、電子ビーム20強度を一定に保ちながら
対物レンズ6による最終的な焦点F、を変化させること
ができる。Several KV to several K emitted from the electron gun 1 which is an electron source
The total emitted electron beam 14 with an energy of V is the first
A narrow electron beam 2 is converged by a condenser lens 3, a second condenser lens 4, and an objective lens 5.
passes through the aperture 11 and is concentrated at a focal point F on the sample 6. At this time, the focal length of the objective lens 5 remains fixed, and the focal lengths of the first and second condenser lenses 3.4 are changed in conjunction with the condenser lens power supply 7.8. In this case, by linking the focal lengths as described below, the final focus F of the objective lens 6 can be changed while keeping the intensity of the electron beam 20 constant.
すなわち、第1コンデンサレンズ3、第2コンデンサレ
ンズ4、対物レンズ5の焦点は、各々C4、Dl、F、
に位置し、このときの電子ビーム2の軌道は、実線で示
す通りである。ここでコンデンサレンズ電源7から第1
コンデンサレンズ3に供給している励磁電流(コンデン
サレンズが電磁コイルの場合)又は電圧(コンデンサレ
ンズが静電型レンズの場合)を減少させると、焦点位置
C1はC2へ移動する。そして上記コンデンサレンズ電
源7に接続された検知装置9で上記励磁電流または電圧
を検知し、これを電気信号に変換して第2コンデンサレ
ンズ8に接続された制御装置10に送信する。そしてこ
の制御装置10で上記電気信号を受信すると、コンデン
サレンズ電源8を制御して第2コンデンサレンス4に供
給する励磁電流または電圧を増加させる。すると、焦点
位置D1はD2の位置に移動し、対物レンズ5による焦
点F1はF2に移動する。このとき、2つのコンデンサ
レンズの焦点距離を成る定量的関係で連動させると、電
子ビーム2の軌道は破線で示す通りになり、絞り11の
位置で焦点調節前の電子ビーム2の広がり(実線部分)
と一致し、絞り11によって電子ビーム2は遮られるこ
とがなく、この絞り11を通過する電子ビーム2の強度
は一定に保たれる。That is, the focal points of the first condenser lens 3, second condenser lens 4, and objective lens 5 are C4, Dl, F, respectively.
The trajectory of the electron beam 2 at this time is as shown by the solid line. Here, from the condenser lens power supply 7, the first
When the excitation current (if the condenser lens is an electromagnetic coil) or the voltage (if the condenser lens is an electrostatic lens) supplied to the condenser lens 3 is decreased, the focal point C1 moves to C2. The detection device 9 connected to the condenser lens power supply 7 detects the excitation current or voltage, converts it into an electrical signal, and transmits it to the control device 10 connected to the second condenser lens 8. When the control device 10 receives the electrical signal, it controls the condenser lens power supply 8 to increase the excitation current or voltage supplied to the second condenser lens 4. Then, the focal point position D1 moves to the position D2, and the focal point F1 by the objective lens 5 moves to F2. At this time, if the focal lengths of the two condenser lenses are linked in a quantitative relationship, the trajectory of the electron beam 2 will be as shown by the broken line, and at the position of the aperture 11, the spread of the electron beam 2 before focus adjustment (the solid line part )
The electron beam 2 is not blocked by the aperture 11, and the intensity of the electron beam 2 passing through the aperture 11 is kept constant.
上記の動作が成立する条件は、次の通りである。The conditions for the above operation to be satisfied are as follows.
f、、==c/ (af、+b) I * (1)
f、:第1コンデンサレンズの焦点距離f2:第2コン
デンサレンズの焦点距離a、b、c:装置により決まる
定数
すなわち、上記(1)式の関係を保ち、第1コンデンサ
レンズ3と第2コンデンサレンズ4の焦点距離を連動さ
せることによって、電子ビーム2−〇−
の強度を変えずに試料6上の焦点位置F、を変更するこ
とができる。f,, ==c/ (af, +b) I * (1)
f,: Focal length of the first condenser lens f2: Focal length of the second condenser lens a, b, c: Constants determined by the device, that is, maintaining the relationship in equation (1) above, the first condenser lens 3 and the second condenser lens By interlocking the focal length of the lens 4, the focal position F on the sample 6 can be changed without changing the intensity of the electron beam 2-0-.
そして、試料6上に照射された電子ビームは、走査コイ
ル12によって試料6上を走査され、電子線検出器13
によって信号電子を検出し、例えば走査顕微鏡等では、
アンプを介してCRTで画像が形成される。Then, the electron beam irradiated onto the sample 6 is scanned over the sample 6 by the scanning coil 12, and the electron beam detector 13
For example, in a scanning microscope, signal electrons are detected by
An image is formed on the CRT via an amplifier.
なお、上記実施例の説明においては、第1コンデンサレ
ンズ3の焦点距離の変化に連動して第2コンデンサレン
ズ4の焦点距離を変化させる場合について説明したが、
反対に第2コンデンサレンズ4の焦点距離の変化に連動
して第1のコンデンサレンズ3の焦点距離を変化させる
ようにしてもよい。この場合、上記検知装置9をコンデ
ンサレンズ電源8側に、また、制御装置10をコンデン
サレンズ電源7側に接続しなければならないことは当然
である。要は、両コンデンサレンズ3.4の焦点距離が
互いに連動して変化するような構成であればよい。In addition, in the description of the above embodiment, the case where the focal length of the second condenser lens 4 is changed in conjunction with the change in the focal length of the first condenser lens 3 has been described.
Conversely, the focal length of the first condenser lens 3 may be changed in conjunction with the change in the focal length of the second condenser lens 4. In this case, it goes without saying that the detection device 9 must be connected to the condenser lens power source 8 side, and the control device 10 must be connected to the condenser lens power source 7 side. In short, any configuration is sufficient as long as the focal lengths of both condenser lenses 3.4 change in conjunction with each other.
また、対物レンズについては、永久磁石を用いたものと
して説明したが、例えば固定電圧を印加した静電式など
、要は固定焦点であれば必ずしもこれに限定されない。Further, although the objective lens has been described as using a permanent magnet, it is not necessarily limited to this, as long as it has a fixed focus, such as an electrostatic type to which a fixed voltage is applied.
また、コンデンサレンズは3段以上であってもよい。Further, the condenser lens may have three or more stages.
(発明の効果)
本発明によれば、試料上の電子ビームの焦点を変化させ
てもビーム強度が変化せず一定に保つことができ、これ
により永久磁石等を用いた固定焦点レンズの利用を大き
く広げることができる。(Effects of the Invention) According to the present invention, even if the focus of the electron beam on the sample is changed, the beam intensity can be kept constant without changing, which makes it possible to use a fixed focus lens using a permanent magnet or the like. It can be expanded widely.
図面第1図は本発明の実施例の動作例を示した模式図、
第2図は従来装置の動作例を示した模式図である。
1・・・電子銃、2・・・電子ビーム、3・・・第1コ
ンデンサレンズ、4・・・第2コンデンサレンズ、5・
・・対物レンズ、6・・・試料、7.8・・・コンデン
サレンズ電源。Figure 1 is a schematic diagram showing an example of the operation of the embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the operation of a conventional device. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Electron gun, 2... Electron beam, 3... First condenser lens, 4... Second condenser lens, 5...
...Objective lens, 6...Sample, 7.8...Condenser lens power supply.
Claims (1)
点のコンデンサレンズと、前記コンデンサレンズの焦点
距離を可変するコンデンサレンズ電源と、固定焦点の対
物レンズとを用いて試料上に電子ビームを収束する電子
ビーム収束装置において、前記コンデンサレンズの焦点
距離を連動して制御する手段を備えたことを特徴とする
電子ビーム収束装置。An electron beam is focused on a sample using an electron gun as an electron beam source, at least two variable focus condenser lenses, a condenser lens power source that changes the focal length of the condenser lenses, and a fixed focus objective lens. An electron beam focusing device, characterized in that the electron beam focusing device includes means for controlling the focal length of the condenser lens in conjunction with the focal length of the condenser lens.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3072187A JPH073772B2 (en) | 1987-02-13 | 1987-02-13 | Electronic beam focusing device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3072187A JPH073772B2 (en) | 1987-02-13 | 1987-02-13 | Electronic beam focusing device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63198246A true JPS63198246A (en) | 1988-08-16 |
JPH073772B2 JPH073772B2 (en) | 1995-01-18 |
Family
ID=12311511
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3072187A Expired - Lifetime JPH073772B2 (en) | 1987-02-13 | 1987-02-13 | Electronic beam focusing device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH073772B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010086723A (en) * | 2008-09-30 | 2010-04-15 | Hitachi High-Technologies Corp | Electron beam application device |
WO2011065240A1 (en) * | 2009-11-26 | 2011-06-03 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | Scanning electron microscope |
-
1987
- 1987-02-13 JP JP3072187A patent/JPH073772B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010086723A (en) * | 2008-09-30 | 2010-04-15 | Hitachi High-Technologies Corp | Electron beam application device |
WO2011065240A1 (en) * | 2009-11-26 | 2011-06-03 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | Scanning electron microscope |
US8921784B2 (en) | 2009-11-26 | 2014-12-30 | Hitachi High-Technologies Corporation | Scanning electron microscope |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH073772B2 (en) | 1995-01-18 |
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