JPH02152151A - 電子顕微鏡 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は電子顕微鏡に係り、特に、試料の観察位置を移
動する手段として、試料の位置を機械的に移動する手段
と、試料を透過した電子線を偏向する手段との両方を具
備した電子顕微鏡において、両方の移動手段を共通の操
作手段によって選択的に制御することを可能にした電子
顕微鏡に関する。

（従来の技術） 電子顕微鏡における試料観察位置の移動手段には、（＋
）試料台（試料）を移動する機械的観察像移動手段と（
２）試料を透過した電子線を偏向する電気的観察像移動
手段とがあり、従来技術においては、これらの移動手段
を別々の操作手段で操作することによって試料の観察位
置を移動していた。

（１）機械的試料移動手段とは、モータ、歯車等を組み
合わせた移動装置であり、モータのオン／オフ操作によ
って歯車を回転運動させ、その回転運動を直線運動に変
換することによって試料か載置される試料台をＸＹ力方
向移動するものである。

機械的試料移動装置では、試料の最大移動範囲を大きく
することができ、通常は±１順程度に設計されている。

また、最小移動ピッチは、モータ、歯車等の精度上の制
約から、１００人程度となっている。

（２）電気的試料移動装置とは、対物レンズの下方に設
けられたイメージシフト（偏向）コイルであり、試料を
透過した電子線を偏向し、これによって蛍光板に照射さ
れる電子線を移動して観察像を移動するものである。

電気的試料移動装置では、最大移動範囲を大さくすると
、電子光学的な収差が大きくなってしまうため、偏向部
分での電子線の最大移動範囲は±５μｍ程度に設計され
ている。また、最小移動ピッチは、イメージシフトコイ
ルに供給するｔＪｓ＆の安定度を向上させることによっ
て１Å以下にすることも容易である。

このように、機械的試料移動装置と電気的試料移動装置
とでは、それぞれの特性が異なるため、比較的低倍率で
の観察時には機械的観察像移動手段が用いられ、高倍率
での観察時、あるいは機械的観察像移動手段を用いて移
動した後の微調整時には電気的観察像移動手段が用いら
れていた。

（発明が解決しようとする課題） 上記した従来技術は、機械的観察像移動手段と電気的観
察像移動手段との操作手段が別々であったために、特に
、倍率が機械的観察像移動手段での移動に適した低倍率
と電気的観察像移動手段での移動に適した高倍率との間
の中間的な倍率にある場合などでは、倍率を変更・調整
する場合に両者の操作手段を使い分けなければならず、
操作が複雑になるばかりか、正確な試料移動も困難であ
った。

また、対物レンズの磁場を電子線が通過すると、電子線
は磁場の強さに応じた角度だけ光軸の回りにも偏向され
てしまうために、螢光板上での観察像が回転してしまう
。その結果、操作手段での操作に基づく機械的観察像移
動手段による観察像の移動方向と、電気的観察像移動手
段による観察像の移動方向とが一致しな（なって操作性
が悪いという問題があった。

（課題を解決するための手段） 上記した問題点を解決するために、本発明は、試料台を
ＸＹ力方向移動することによって試料の観察位置を移動
する機械的観察像移動手段と、対物レンズで拡大された
電子線をＸＹ力方向偏向することによって試料の観察位
置を移動する電気的観察像移動手段とのいずれか一方を
選択的に制御する観察像移動制御手段を具備することに
よって、前記２つの移動手段を見かけ上回−のものとし
て取り扱うようにした点に特徴がある。

また、機械的および電気的観察像移動手段のＸＹ座標系
同士を、予定の角度だけ回転方向にすらして設置したり
、あるいは、電気的観察像移動手段による電子線の偏向
方向を、予定の角度だけ回転方向にずらすように制御し
たりするようにした点に特徴がある。

（作用） 機械的および電気的観察像移動手段のいずれか一方を選
択的に制御する観察１象移動制御手段を具備し、それぞ
れの移動手段を共通の操作手段で制御するようにしたの
で、拡大倍率に拘らず同一の操作手段によって観察像移
動を行えるようになり、その結果、前記２つの移動手段
を見かけ上回−の移動手段として扱えるようになるので
、観察像移動時の操作性が向上し、正確な試料移動が可
能になる。

また、機械的および電気的観察像移動手段のＸＹ座標系
同士を、予定の角度だけ回転方向にずらして設置したり
、あるいは、電気的観察像移動手段による電子線の偏向
方向を、予定の角度だけ回転方向にずらしたりすること
によって、観察像移動制御手段によって制御される観察
像の螢光板上での移動方向が、機械的および電気的観察
像移動手段の両者において一致するようにしたので、観
察像移動時の操作性が向上し、正確な試料移動が可能に
なる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図を用いて説明する。

同図において、ドーナツ状の試料ステージ２の内側には
試料１３がセットされており、該試料ステージ２は、機
械的観察像移動手段である直進モータ３Ｘ、３Ｙによっ
て、それぞれＸ方向およびＹ方向に移動させられる。

前記直進モータ３Ｘ、３Ｙには、それぞれ電源６−１．
６−２が接続されており、該直進モータ３Ｘ、３Ｙの前
進・後退・距離、すなわち試料ステージ２の移動距離は
、電源６−１．６−２に接続されたＤ／Ａコンバータ９
−１．９−２の出力電圧によって決定される。

試料１３を透過した電子線は、対物レンズ４によって拡
大され、拡大像８を螢光板（図示せず）上に結像する。

対物レンズ４と螢光板との間には、電子線をＸＹ力方向
偏向するためのイメージシフトコイル５Ｘ、５Ｙが設置
されている。

イメージシフトコイル５Ｘ、５Ｙの励磁電圧、すなわち
螢光板上での拡大像の移動距離は、電源？−１，７−２
に接続されたＤ／Ａコンバータ９−３．９−４の出力電
圧によって決定される。

計算処理装置１０には、前記Ｄ／Ａコンバータ９−１〜
９−４、拡大倍率を指定する倍率変換器１２、および観
察位置を調整する操作卓１１が接続されている。なお、
操作車１１はロータリーエンコーダ等によって構成され
たＸ方向調整っまみ１１ＸとＹ方向調整っまみＩＩＹと
を具備している。

このような構成を有する電子顕微鏡においては、初めに
拡大倍率を倍率変換器１２によって指定する。

ここで、オペレータが操作卓１１のＸ方向調整つまみ１
１ＸとＹ方向調整っまみＩＩＹとを操作すると、計算処
理装置１０は倍率変換器１２がら現在の指定倍率を読み
込み、指定倍率が、たとえば１０万倍以下であれば、観
察像移動手段として機械的観察像移動手段を選択する。

そして、Ｄ／Ａコンバータ９−１．９−２に、倍率およ
び移動距離に応じた移動信号を出力して直進モータ３Ｘ
、３Ｙを前進・後退させ、試料をｘｙ力方向移動する。

一方、指定倍率が１０万倍以上であれば、観察像移動手
段として電気的観察像移動手段を選択し、Ｄ／Ａコンバ
ータ９−３．９−４に、前記と同様の移動信号を出力す
ることによってイメージシフトコイル５Ｘ、５Ｙを励磁
して観察像の螢光板上での位置を移動する。

なお、計算処理装置１０は常に倍率変換器１２から現在
の指定倍率を読み込んでいるので、その指定倍率が変更
された場合でも、直ちに該指定倍率に対応した移動手段
を自動的に選択することができる。

なお、本実施例においては、機械的観察像移動手段と電
気的観察像移動手段との選択が、計算処理装置１０によ
って倍率に応じて自動的に行われるものとして説明した
が、両者を任意に切り替えるためのスイッチ手段を別に
設け、オペレータが適宜切り替えるようにしても良い。

上記したように、本実施例によれば、機械的観察像移動
手段と電気的観察像移動手段とを同一の操作つまみによ
って操作することができるので、観察像移動の操作性が
向上する。

また、本実施例では、特に観察像移動手段の選択が倍率
に応じて自動的に行イっれるようにしたので、オペレー
タは倍率を意識することなく最適の観察像移動手段を選
択することができるようになるので、さらに操作性が向
上する。

ところで、イメージシフトコイルで電子線を偏向させる
ことによって視野を移動させると、対物レンズの磁場に
よって電子線が、その光軸の回りにも偏向されてしまう
ため、螢光板上に表れる観察像が、前記磁場の大きさに
応じた角度θだけ回転してしまう。

この結果、機械的観察像移動手段と電気的観察像移動手
段とのＸＹ座標系が前記角度θだけ回転方向にずれてし
まうために、両者を同一の操作つまみによって操作して
も観察像の移動方向に差が生じてしまい、操作性が悪化
してしまうという問題がある。

一般的に、対物レンズの磁場Ｂ　（Ｚ）を電子線が通過
すると、θ−ｋｆＢ（Ｚ）ｄｔ　（ｋは定数）だけ観察
像は回転する。なお、該磁場Ｂ　（Ｚ）の大きさはフォ
ーカス合せ時に多少変化するものの、はぼ一定の値と考
えることができる。

したがって、機械的観察像移動手段であるモタ３Ｘ、３
Ｙと電気的観察像移動手段であるイメージシフトコイル
５Ｘ、５Ｙとの相対位置を、あらかじめ角度θだけずら
して設置することによって両者のＸＹ座標系が一致する
ようにすれば、上記した問題を解決することができる。

また、移動手段の相対位置をずらさなくても、イメージ
シフトコイルに流す電流ＩＸ、ＩＹを、既知の関数計算
に基づいて以下のように調整することによっても観察像
を一致させることができるようになる。

ｌＸ−ｌＸＸＣＯ５θ−ＩＹＸｓｉｎθＩＹ−ＩＸＸｓ
ｉｎθ＋ＩＹＸｃｏｓθただし、ｌｘＳ　ＩＹは前記回
転が無い場合にイメージシフトコイルに流す電流を示し
ている。

このように、イメージシフトコイルに流す電流を制御す
ることによっても両移動手段の座標系を一致させて、観
察像移動時の操作性を向上させることができる。

なお、上記した実施例においては、それぞれの観察像移
動手段を構成する一組の直進モータあるいはイメージシ
フトコイルが、互いに直交するように設置されているも
として説明したが、所望する観察位置を螢光板上に写し
出すことができるのであれば、任意の角度で交差させる
ようにしても良い。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、次の
ような効果が達成される。

（１）機械的および電気的観察像移動手段のいずれか一
方を共通の制御手段で選択的に制御するようにしたので
、拡大倍率に拘らず同一の操作つまみによって観察像移
動を行えるようになり、観察像移動時の操作性が向上し
、正確な観察像移動が可能になる。

（２）観察像移動手段の選択が倍率に応じて自動的に行
われるようにすれば、オペレータは倍率を意識すること
なく最適の観察像移動手段を選択することができるよう
になるので、さらに操作性が向上する。

（３）機械的および電気的観察像移動手段を、両者のＸ
Ｙ座標系同士が予定の角度だけ回転方向にずれるように
設置する、あるいは、電気的観察像移動手段による電子
線の偏向方向を、予定の角度だけ回転方向にずらすよう
に調整することによって、共通の操作つまみによる螢光
板上での観察像の移動方向が一致するようにしたので、
観察像移動時の操作性が向上し、正確な観察像移動が可
能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である電子顕微鏡の構成図で
ある。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）試料を載置する試料台と、 拡大倍率を設定する手段と、 試料を透過した電子線を拡大する対物レンズと、前記試
   料台をＸＹ方向に移動することによって試料の観察位置
   をＸＹ方向に移動する第１の観察像移動手段と、 前記対物レンズで拡大された電子線をＸＹ方向に偏向す
   ることによって試料の観察位置をＸＹ方向に移動する第
   ２の観察像移動手段と、 第１および第２の観察像移動手段のいずれか一方を選択
   的に制御する観察像移動制御手段とを具備したことを特
   徴とする電子顕微鏡。
2. （２）前記観察像移動制御手段は、拡大倍率が予定の倍
   率より小さい場合は第１の観察像移動手段を選択してこ
   れを制御し、該倍率が予定の倍率より大きい場合は第２
   の観察像移動手段を選択してこれを制御することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の電子顕微鏡。
3. （３）前記第１の観察像移動手段は、互いの移動方向が
   交差するように設置された一組の直進モータであり、前
   記第２の観察像移動手段は、それぞれが励磁されること
   による電子線の偏向方向が互いに交差するように設置さ
   れた一組の偏向コイルであることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項または第２項のいずれかに記載の電子顕微
   鏡。
4. （４）前記直進モータによる観察像移動または偏向コイ
   ルによる観察像移動を選択する切り替えスイッチを、さ
   らに具備したことを特徴とする特許請求の範囲第３項記
   載の電子顕微鏡。
5. （５）前記第１および第２の観察像移動手段による観察
   位置の移動方向は、観察面上において一致していること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第４項のいず
   れかに記載の電子顕微鏡。
6. （６）前記第１および第２の観察像移動手段は、それぞ
   れのＸＹ座標系同士が、予定の角度だけ回転方向にずら
   して設置されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   ５項記載の電子顕微鏡。
7. （７）前記第１および第２の観察像移動手段は、それぞ
   れのＸＹ座標系同士が、前記予定の角度だけ回転方向に
   ずらして設置されておらず、前記第２の観察像移動手段
   による電子線の偏向方向を、前記予定の角度とＸＹ座標
   系同士のずれ角との角度差だけ回転方向にずらすように
   制御する制御手段をさらに具備したことを特徴とする特
   許請求の範囲第５項記載の電子顕微鏡。