JPH03219542A

JPH03219542A - 電磁レンズの励磁方式

Info

Publication number: JPH03219542A
Application number: JP2014643A
Authority: JP
Inventors: Akira Shibano; 柴野　朗
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 1990-01-24
Filing date: 1990-01-24
Publication date: 1991-09-26

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、電子顕微鏡あるいはＸ線マイクロアナライザ
（ＥＰＭＡ：　Ｅｒｅｃｔｒｏｎ　Ｐｒｏｂｅ　ｘ−ｒ
ａｙ　Ｍｉｃｒｏ　Ａｎａｌｙｚｅｒ）等の電子ビーム
を試料に照射する装置に使用される電磁レンズに係り、
特にその励磁方式％式％［従来の技術］電子顕微鏡あるいはＸ線マイクロアナライザ等の電子ビ
ームを試料に照射し、拡大像の観察や種々の分析等を行
う装置においては、空間分解能は、加速電圧が高い場合
には概ね球面収差係数で決定され、加速電圧が低い場合
には概ね色収差係数で決定されることが知られている。

また、球面収差係数と色収差係数とは、一方を小さくす
れば他方が大きくなるという関係があり、双方の係数を
共に最小とすることはできないことも知られている。

しかし、球面収差係数、色収差係数を低減させ、以て空
間分解能を向上させるための提案は種々行われており、
例えば、特公昭Ｇｏ−１２７３９号公報には、磁極片を
光軸に沿って移動させることによって磁極間隔を、ひい
ては磁場の半値幅を変化させており、これを加速電圧の
変化に対して行うことにより、高加速時においては球面
収差係数を極小に、低加速時においては色収差係数を極
小にすることが示されている。

し発明が解決しようとする課題］しかしながら、特公昭ＧＯ−１２７３９号公報に示され
るものにおいて、実際に磁極片に要求される工作精度を
保ちながら磁極片を移動させることは非常に困難であり
、現実的ではないものである。

従って、従来走査型電子顕微鏡等においては、球面収差
係数あるいは色収差係数が最小となる励磁電流あるいは
両者の妥協点を見い出して適当な空間分解能を得ていた
に過ぎないものであった。

本発明は、上記の課題を解決するものであって、電磁レ
ンズの磁極を移動させることなく、高加速時には球面収
差係数を最小とし、低加速時には色収差係数を最小とす
ることによって空間分解能を向上できる電磁レンズの励
磁方式を提供することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］上記の目的を達成するために、本発明の電磁レンズの励
磁方式は、少なくとも第１コイルと第２コイルの二つの
コイルが配置された電磁レンズと、前記第１コイルに励
磁電流を供給する第１駆動装置と、前記第２コイルに励
磁電流を供給する第２駆動装置と、制御装置とを具備し
、前記制御装置は少なくとも加速電圧に応じて前記第１
コイルおよび前記第２コイルに供給する励磁電流を決定
することを特徴とする。

［作用および発明の効果］本発明においては、電磁レンズの磁極に配置された二つ
以上のコイルを独立な駆動装置により励磁し、且つその
励磁電流の比を加速電圧に応じて変えるものであるから
、高加速時では球面収差係数を最小に、低加速時では色
収差係数を最小とする磁場分布を発生させることが可能
であり、しかも、実用上問題となる可動部分は不要であ
る。

そして、実際、本発明を対物レンズに適用した場合には
、高加速時においては球面収差係数は従来の対物レンズ
より悪化しないこと、低加速時においては色収差係数は
従来の対物レンズの６０％程度まで小さくすることがで
きることが確認されている。

［実施例］以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。

第１図は本発明に係る電磁レンズの励磁方式を対物レン
ズに適用した場合の一実施例の構成を示す図であり、図
中、１は対物レンズの磁極、２は第１コイル、３は第２
コイル、４は制御装置、５は第１駆動装置、６は第２駆
動装置、７は加速電圧設定手段、Ｏは光軸を示す。なお
、対物レンズについてはその断面を示しているものであ
る。また、試料、対物絞り等は省略している。

第１図において、対物レンズ磁極１は二つのギャップを
有し、それぞれのギャップの間には、第１コイル２と第
２コイル３が配置されている。制御装置４は加速電圧設
定手段７から取り込んだ加速電圧値に応じて、第１コイ
ル２および第２コイル３に供給すべきそれぞれの励磁電
流を決定し、第１駆動装置５および第２駆動装置６に指
示する。

第１駆動装置５は指示された励磁電流を第１コイル２に
供給し、第２駆動装置６は指示された励磁電流を第２コ
イル３に供給する。即ち、第１コイル２および第２コイ
ル３の励磁電流は互いに独立に供給されるようになされ
ている。これによって、第１コイル２は９で示すような
磁力線を発生して所定の磁場分布を発生し、第２コイル
３は１０で示すような磁力線を発生して所定の磁場分布
を発生し、これら二つの磁場が合成されて所定の磁場分
布が形成される。

加速電圧設定手段７から取り込んだ加速電圧値に応じて
、第１コイル２、第２コイル３に供給する励磁電流を決
定するには、例えば、第２図に示すようなテーブルを参
照することで行うことができる。即ち、第２図において
は、加速電圧の平方根に対する第１コイル２の励磁電流
が２０で示すように、また第２コイル３の励磁電流が２
１で示すようにそれぞれ書き込まれており、当該テーブ
ルは予め制御装置４に格納されている。このような加速
電圧に対する励磁電流のテーブルは、対物レンズの磁極
１の形状および各コイルの構成、配置等が決定されれば
、コンピュータシミュレーションにより容易に求めるこ
とができる。なお、第２図において、Ａは色収差係数が
支配的な領域、Ｂは球面収差係数および色収差係数が共
にプローブ径、即ち電子ビーム径に寄与する領域、Ｃは
球面収差係数が支配的な領域を示しており、また、ａ：
ｂは色収差係数を最小とする励磁電流の比を示し、Ｃ：
ｄは球面収差係数を最小とする励磁電流の比を示してい
る。なお、第２図においては、球面収差係数および色収
差係数が共にプローブ電流に寄与する領域Ｂを考え、こ
の領域Ｂで第１コイル２と第２コイル３の励磁電流の割
合を滑らかに変えているが、これは励磁電流の割合を急
激に変えた場合には軸ずれ等の問題が発生したりヒステ
リシスの効果が現れて操作上使い勝手が悪くなるのを防
止するためであって、本質的なものではなく、基本的に
はこの領域Ｂは設けなくてもよいものである。

以上のようにして形成される光軸０上の磁場分布の例を
第３図に示す。実線２５は高加速電圧時の磁場分布を示
し、破線２６は低加速電圧時の磁場分布を示す。

このように、本発明においては、第１コイル２、第２コ
イル３に供給される励磁電流は、加速電圧が低い場合に
は色収差係数を極小にするために、第２コイル３に供給
する励磁電流を増やして第３図の破線２６で示すような
幅の狭い軸上磁場分布を得、加速電圧が高い場合には、
球面収差係数を極小にするために、第１コイル２に供給
する励磁電流の割合を増やして第３図の実線２５で示す
ような幅の広い軸上分布を得ることができる。つまり、
従来、対物レンズのコイルは一つであったので、励磁電
流を変化させた場合磁場強度は変化するものの、磁場分
布の形状を変化させることはできなかったが、本発明に
よれば、少なくとも二つのコイルを配置し、それぞれの
コイルに供給スる励磁電流を加速電圧に応じて変化させ
るので、そのときどきの加速電圧に対して最も収差が少
なくなる磁場分布を得ることができるのであり、従って
、加速電圧の如何に拘らず、球面収差係数、色収差係数
を小さな状態で使用することができ、以て空間分解能を
向上させることができるものである。

第４図は対物レンズの他の構成例を示す図であり、磁極
１′はギャップは一つであるが磁極１′の外部に第１コ
イル２′が配置され、磁極１′の内部には第２コイル３
′が配置されて、それぞれ９’　　　１０’で示す磁力
線を発生し、所定の磁場分布を形成する。また、第５図
は対物レンズの更に他の構成例を示す図であり、磁極１
＃には第１コイル２＃と第２コイル３＃とが並べて配置
されており、それぞれ９＃　１０“で示す磁力線を発生
し、所定の磁場分布を形成する。なお、第４図、第５図
においては制御装置、駆動装置等は省略されているが、
制御装置には、予めシミュレーションで求められた、加
速電圧に対する各コイルの励磁電流が書き込まれたテー
ブルが格納されることは上記の実施例と同様である。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は上
記実施例に限定されるものではなく、種々の変形が可能
である。例えば、上記実施例においては加速電圧のみに
よって各コイルの励磁電流を決定したが、それに加えて
、ワーキングデイスタンスに応じても各コイルの励磁電
流を決定するようにしてもよいものである。また、上記
実施例においては本発明を対物レンズに適用した場合に
ついて説明したが、他のレンズ、例えばコンデンサーレ
ンズ等に適用することも可能であることは当業者に明ら
かである。また更に、上記実施例に示す磁極形状、およ
び加速電圧に対する励磁電流のテーブルは飽くまでも一
例に過ぎないものであって、種々変更できるものである
ことは当業者に明らかである。

更にまた、上記実施例においては二つのコイルを配置し
たが、より多くのコイルを配置し、各コイルに供給する
励磁電流をテーブルにより決定するようにしてもよいも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１・図は本発明に係る電磁レンズの励磁方式の一実施
例の構成を示す図、第２図は加速電圧に対する励磁電流
の例を示す図、第３図は第１コイルと第２コイルにより
形成される磁場分布の例を示す図、第４図は本発明に係
る電磁レンズの励磁方式の他の実施例の構成を示す図、
第５図は本発明に係る電磁レンズの励磁方式の更に他の
実施例の構成を示す図である。１・・・対物レンズの磁極、２・・・第１コイル、３・
・・第２コイル、４・・・制御装置、５・・・第１駆動
装置、６・・・第２１Ｘ動装置、７・・・加速電圧設定
手段、Ｏ・・・光軸。出　　願　　人　日本電子株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）少なくとも第１コイルと第２コイルの二つのコイ
ルが配置された電磁レンズと、前記第１コイルに励磁電
流を供給する第１駆動装置と、前記第２コイルに励磁電
流を供給する第２駆動装置と、制御装置とを具備し、前
記制御装置は少なくとも加速電圧に応じて前記第１コイ
ルおよび前記第２コイルに供給する励磁電流を決定する
ことを特徴とする電磁レンズの励磁方式。