JPS6120108B2 - - 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して撮影すること
を可能にした電子顕微鏡における顕微鏡像撮影装
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
段階として軸合わせ、目的視野さがし、非点補
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試料に電子線照射損傷
を与えては、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10000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
や焦点合わせに際しては、試料上に照射電子線を
最終段集束レンズにより１μｍ以下に絞つた状態
（つまりフオーカスさせた状態）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、このような従来の欠点を解決すると共
に、視野捜しから写真撮影完了に至る各ステツプ
を手際良く行ない得るようにするため、先願の特
公昭59―19408号においては、３つの操作モード
を有する制御手段を設け、第１の操作モードにお
いては試料照射用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
れるように偏向装置が制御され、第３の操作モー
ドにおいては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、撮影装
置による撮影が行なわれるようにしている。

しかしながら、このような従来装置においては
焦点合わせの際に、照射電子線は試料上の目的と
する視野（光軸上における視野）からある距離ず
れた位置に高密度で照射され、それにより試料へ
の熱の流入が光軸からずれた局所に極端に偏るた
め、直ちに撮影モードに移したとき、つまり照射
電子線の中心を光軸上に移動させたとき、試料は
熱的なドリフト（推移）を受け、高分解能の写真
を得ることができなくなる欠点を有している。

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、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１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
よつて集束されて試料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等からなる拡大レ
ンズ系によつ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螢光
板駆動機構９による螢光板８の開放によつて撮影
装置１０により写真撮影される。１１は写真撮影
する場合に使用されるシヤツター板で、シヤツタ
ー駆動機構１２によつて開閉される。１３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ツチ１４を介し
て三つの基準電源１５ａ，１５ｂ及び１５ｃから
の電圧値に応じた励磁電流を集束レンズに供給す
る。１６は前記切換スイツチ１４を切換えるため
の切換回路で、該切換回路１６は切換スイツチ１
４の各端子ａ，ｂ及びｃに対応して設けられた押
釦スイツチ１７ａ，１７ｂ及び１７ｃによつて制
御される。１８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。１９は前記対
物、中間及び投影レンズ５，６，７の励磁電流は
制御するためのレンズ制御回路である。

２０ａ及び２０ｂは前記第２の集束レンズ３と
試料４との間におかれた二段の偏向コイル（この
偏向コイルは１段でもよい）で、制御回路２１に
よつて制御される。該制御回路２１には押釦スイ
ツチ１７ａ，１７ｂ，１７ｃを押（オン）すこと
により発生する指令信号が、又第１の遅延回路２
２を経由した押釦スイツチ１７ｃからの指令信号
が夫々供給されている。該制御回路２１は押釦ス
イツチ１７ａ，１７ｂからの夫々の指令信号に基
づいて偏向コイル２０ａ＋２０ｂに予じめ設定さ
れた一定の偏向信号を夫々供給し、照射電子線
EBの中心を光軸から一定距離ずらす働きをす
る。又押釦スイツチ１７ｃからの指令信号に基づ
いて制御回路２１は偏向コイル２０ａにブランキ
ング信号を供給し、照射電子線EBを電子線通路
外に大きく偏向して試料４上に到達しないように
する。更に押釦スイツチ１７ｃからの指令信号が
第１の遅延回路２２によつて設定した時間（例え
ば10秒程度）遅れて供給されると制御回路２１は
前記偏向コイル２０ａに供給しているブランキン
グ信号を解除する。

前記第１の遅延回路２２からの出力信号は第２
の遅延回路２３を介して前記シヤツター駆動機構
１２に供給され、該指令信号に基づいて閉鎖され
ているシヤツター板１１を開放させる。

２４は前記撮影装置１０の露出制御回路で、該
露出制御回路は前記第２の遅延回路２３からの出
力信号によつて駆動される。

斯様な装置において電子銃１からの電子線EB
は第１及び第２の集束レンズ２，３によつて細く
集束されて試料４上に照射され、又第２の集束レ
ンズ３を制御することにより試料４上の照射電子
密度が制御される。第２の集束レンズ３における
基準電源１５ａ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１５ｂの電圧値は集点合
わせや非点補正に適した電流値を、更に基準電源
１５ｃ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、押釦スイツチ１７ａをオンにする
と切換回路１６は切換スイツチ１４を端子ａ側に
接続するため、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EBは試料４の上
方でフオーカスされ、試料の広い領域を照射する
ことになるため、試料４上での電子流密度は低く
なる。又押釦スイツチ１７ａからの指令信号は切
換回路１６に供給されると同時に制御回路２１に
も供給されるため、偏向コイル２０ａ，２０ｂに
より照射電子線の中心は第２図ａで示すように光
軸外に偏向され、照射電子線の縁部分の一部が光
軸上に位置するように偏向される。この状態にお
いて螢光板８上に投影される試料像（この場合試
料像は螢光板上の光軸を中心にして右側に投影さ
れている。）を観察しながら水平移動機構１８に
より試料４を第２図ａ中左方に移動させることに
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
釦スイツチ１７ｂをオンにすると切換回路１６は
切換スイツチ１４を第１図中実線で示すように端
子ｂ側に接続させるため、第２の集束レンズ３に
は焦点合わせ及び非点補正に適した電流値が供給
される。これにより第２図ｂ中実線で示すように
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上に略フオーカスされるので例え
ば１μｍ以下のスポツト径に絞られ、電子流密度
は高くなる。このとき押釦スイツチ１７ｂのオン
により切換スイツチ１４が端子ａ側からｂ側に切
換わると同時に押釦スイツチ１７ｂからの指令信
号が制御回路２１にも供給されるため、該制御回
路２１は偏向コイル２０ａ，２０ｂに一定の偏向
信号が供給される。従つて照射電子線EBは第２
図ｂ中実線でその状態を示すように試料４中のＢ
点を照射し、そのＢ点を透過した電子線が対物、
中間及び投影レンズ５，６，７によつて螢光板８
上のＰ位置に拡大結像される。

ここで試料４中の撮影すべきＡ点からＢ点まで
の距離が短かい場合、例えば３μｍ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かめられており、従つて
Ｂ点において行なつた焦点合わせや非点補正はそ
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ｂ中実線で示すように試料４中のＢ点
に細く絞つた照射電子線EBを照射し、螢光板８
上において十分な明るさを有する試料像を観察し
ながら焦点合わせ及び非点補正を行なう。

しかして斯かる焦点合わせ等の操作完了後、押
釦スイツチ１７ｃをオンして第３図ａで示す指令
信号を発生させると先ずこの指令信号は切換回路
１６に供給されて切換スイツチ１４を端子ｃ側に
接続するため、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、指令信号は制御回
路２１に供給されるため、該制御回路２１は偏向
コイル２０ａに第３図中ｂで示すブランキング信
号を供給し、照射電子線EBを第２図ｂ中点線で
示すように電子線通路外に偏向（この偏向方向は
視野さがし又は焦点合わせ時に照射電子線を偏向
する方向に一致させてある。）し、試料４に到達
させない。更に指令信号は同時に螢光板駆動機構
９及びシヤツター駆動機構１２に夫夫供給される
ため、各駆動機構９及び１２は第３図ｃ及びｄで
示すように駆動され、螢光板８が開放され、又シ
ヤツター板１１が閉鎖する。更に又押釦スイツチ
１７ｃからの指令信号は第１の遅延回路２２にも
同時に供給されるため、設定された時刻T₁（例
えば10秒程度）経過後、第３図ｅで示す出力信号
を前記制御回路２１に送り、偏向コイル２０ａに
供給されているブランキング信号を解除し、照射
電子線EBの中心を光軸上に位置せしめる。この
とき第２の集束レンズ３は撮影に適した基準電源
１５ｃに接続されているため、励磁は強められ、
照射電子線EBは第３図ａと略同様にスポツト径
が大きく、試料４の広い領域を照射する。しかし
て前記第１の遅延回路２２からの出力信号は更に
第２の遅延回路２３に送られているため、該第２
の遅延回路２３は第３図ｆで示すようにブランキ
ング信号が解除されてから設定された時刻T₂
（例えば0.1秒程度）経過後、シヤツター駆動機構
１２及び露出制御回路２４に出力信号を供給す
る。これにより第３図ｄで示すようにシヤツター
駆動機構１２の駆動が停止してシヤツター板１１
が開放されるため、試料４中のＡ点の拡大像が撮
影装置１０のフイルムに露光される。しかして所
定の露出時間T₃が経過すると露出制御回路２４
からシヤツター駆動機構１２に出力信号が供給さ
れるため、シヤツター板１１は閉鎖する。又露出
制御回路２４は撮影装置１０にも出力信号を送
り、撮影済フイルムを収納箱に収納し、未撮影フ
イルムを撮影位置にセツトする。更に該露出制御
回路２４は第３図ｇで示すリセツト信号を螢光板
駆動機構９、切換回路１６、第１及び第２の遅延
回路２２，２３に夫夫供給する。これにより第３
図ｃで示すように螢光板駆動機構９の駆動が停止
されて螢光板８が閉鎖される。又切換スイツチ１
４が第１図中実線で示すように端子ｂ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ツトされる。更に第１及
び第２の遅延回路２２及び２３は第３図ｅ及びｆ
で夫々示すようにリセツトされる。尚螢光板８が
閉鎖することによりシヤツター板１１が開放する
ように構成されている。そこでこの状態において
対物レンズ５の焦点距離を任意に変化させれば、
フオーカス状態の異つた試料像を撮影することが
できる。

尚該実施例において、倍率の変化により焦点合
わせ用のスポツト像（つまり試料４中のＢ点に相
当する像）の位置が変化するため、レンズ制御回
路１９の操作に連動して制御回路２１を制御する
ことにより偏向コイル２０ａ，２０ｂにおける偏
向量を制御して常に螢光板８上のＰ位置に結像さ
せるように構成する必要がある。

尚前述の説明は本発明の例示であり、実施にあ
たつては幾多の変形が考えられる。

例えば視野さがしや焦点合わせ等を行うときに
使用される偏向コイルを照射電子線のブランキン
グ用偏向コイルとして兼用した場合について述べ
たが、該偏向コイルとは別個にブランキング専用
の偏向コイルやシヤツター板を用意してもよい。

又、視野さがしのとき照射電子線の中心を光軸
からずらすように述べたが、必ずしもずらす必要
はない。

更に又、焦点合わせ用の試料中におけるＢ点の
像は螢光板の中心外のあるＰ位置に結像させるよ
うに述べたが、これに限定されることなく、対物
レンズと中間レンズとの間に二段の偏向コイル
（この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一段でも
よい）を設置することにより試料中におけるＢ点
の像を螢光板の中心部に結像させることも可能で
ある。この場合第２の集束レンズと試料間におか
れる偏向コイルと対物レンズと中間レンズ間にお
かれる偏向コイルとの偏向方向は倍率等の変化に
より生ずる像の回転にともなつてくるいが生ずる
ため、結像レンズ系のレンズ制御回路の操作に関
連して制御する必要がある。

上述した説明より明らかなように、本発明にお
いては、写真撮影を行なうため、第３の操作モー
ドを開始させると、制御手段により電子線照射用
集束レンズの励磁が写真撮影に適する予め記憶さ
れた値に設定されると共にブランキング手段によ
り電子線を一定時間ブランキングし、該ブランキ
ングを解除した後撮影が開始されるため、第２の
操作モードにおいて非点補正及び焦点合わせを行
なうため、光軸から外れた試料位置に高密度の電
子線を照射しても、熱の流入が光軸からずれた局
所に極端に偏ることによる熱的なドリフトが緩和
された後写真撮影を行なうことができるため、第
３のモードを開始させるという簡単な操作のみで
操作ミス無く確実に高分解能の写真撮影を行なう
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例装置を示す構成路
図、第２図ａ，ｂ及びｃは第１図に示した一実施
例装置の動作を説明するための光学的略図、第３
図ａ乃至ｈは第１図に示した一実施例装置の動作
説明図である。 １…電子銃、２及び３…第１及び第２の集束レ
ンズ、４…試料、５，６及び７…対物、中間及び
投影レンズ、８…螢光板、９…螢光板板駆動機
構、１０…撮影装置、１１…シヤツター板、１２
…シヤツター駆動機構、１３及び１９…レンズ制
御回路、１４…切換スイツチ、１５ａ乃至１５ｃ
…基準電源、１６…切換回路、１７ａ乃至１７ｃ
…押釦スイツチ、１８…水平移動機構、２０ａ及
び２０ｂ…偏向コイル、２１…制御回路、２２及
び２３…第１及び第２の遅延回路、２４…露出制
御回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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、電子線を偏向
   することにより電子線の試料への照射を阻止する
   ためのブランキング手段と、該試料上の電子線照
   射位置を移動させるための偏向手段と、電子顕微
   鏡像を写真撮影するための撮影手段とを備えた装
   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視野捜しに適する
   低密度照射に対応した予め記憶された値に設定さ
   れ、第２の操作モードにおいては前記集束レンズ
   の励磁が非点補正及び焦点合わせに適する高密度
   照射に対応した予め記憶され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写真撮影に適す
   る予め記憶された値に設定されると共に前記ブラ
   ンキング手段により電子線を一定時間ブランキン
   グし、該ブランキングを解除した後前記撮影装置
   による撮影が行なわれるように構成したことを特
   徴とする電子顕微鏡における顕微鏡像の撮影装
   置。 ２ 前記ブランキング手段が前記偏向手段によつ
   て兼用されている前記特許請求の範囲第１項記載
   の電子顕微鏡における顕微鏡像撮影装置。