JP2002056794A - Objective lens for electron microscope - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光電子顕微鏡（Ph
otoelectron Emission Microscope：以下、ＰＥＥＭと
も表記する）等の、比較的小さなエネルギの電子を放出
する試料を観察する電子顕微鏡に用いられる対物レンズ
の技術分野に属する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a photoelectron microscope (Ph
It belongs to the technical field of an objective lens used for an electron microscope for observing a sample that emits electrons with relatively small energy, such as an otoelectron emission microscope (hereinafter also referred to as PEEM).
【０００２】[0002]
【従来の技術】ＰＥＥＭは、試料に光（多くの場合、Ｘ
線）を当てて試料から放出される光電子を電子レンズ系
によって拡大して観察する装置である。2. Description of the Related Art PEEM applies light (often X
This is a device for observing the photoelectrons emitted from the sample by applying an electron beam to the sample with an electron lens system.
【０００３】図２は、従来のＰＥＥＭの一例を模式的に
示す図である。図中、１はＰＥＥＭ、２は内部が超高真
空に保持される鏡筒、３は電子ビーム、４は電子ビーム
３を発生する電子銃、５は電子ビーム３を適時集束、発
散させて試料７に照射する照射系レンズ、６は照射系絞
り、７は試料、８は試料７を保持する試料ホルダ装置、
９は電子ビーム３が照射された試料７から放出される光
電子、１０は試料７から放出される光電子９を加速する
とともに集束する対物レンズ、１１は結像系絞り、１２
は結像系絞り１１を通ってくる光電子９を拡大して蛍光
面１３上に結像する結像系レンズ、１３は拡大された光
電子９が結像される蛍光面、１４は観察窓である。FIG. 2 is a diagram schematically showing an example of a conventional PEEM. In the figure, 1 is a PEEM, 2 is a lens barrel whose inside is kept in an ultra-high vacuum, 3 is an electron beam, 4 is an electron gun that generates an electron beam 3, 5 is a sample that converges and diverges the electron beam 3 as needed. 7 is an irradiation system lens, 6 is an irradiation system aperture, 7 is a sample, 8 is a sample holder device for holding the sample 7,
Reference numeral 9 denotes photoelectrons emitted from the sample 7 irradiated with the electron beam 3, reference numeral 10 denotes an objective lens for accelerating and focusing the photoelectrons 9 emitted from the sample 7, reference numeral 11 denotes an imaging system aperture, reference numeral 12
Is an imaging lens that magnifies the photoelectrons 9 passing through the imaging system aperture 11 and forms an image on the phosphor screen 13; 13 is a phosphor screen on which the enlarged photoelectrons 9 are imaged; and 14 is an observation window. .
【０００４】このＰＥＥＭ１は、試料ホルダ装置８に保
持された試料７が電子ビーム３の光軸Ｏ上にセットされ
た後、電子銃４から放射された電子ビーム３が照射系レ
ンズ５により適時集束、発散されて試料７に照射され
る。すると、試料７から光電子９が放出され、この光電
子９が対物レンズ１０で加速、集束されて、結像系絞り
１１を通って結像系レンズ１２に到達し、更にこの結像
系レンズ１２によって拡大されて蛍光面１３上に結像さ
れる。そして、蛍光面１３上に結像された光電子９の像
が観察窓１４を通して観察される。このＰＥＥＭ１で対
象とする光電子９のエネルギは他の種類の電子顕微鏡で
対象とする電子のエネルギに比べて小さく、約１keV程
度のエネルギである。In this PEEM 1, after a sample 7 held in a sample holder device 8 is set on the optical axis O of the electron beam 3, the electron beam 3 emitted from the electron gun 4 is focused by the irradiation system lens 5 in a timely manner. , And irradiates the sample 7. Then, photoelectrons 9 are emitted from the sample 7, and the photoelectrons 9 are accelerated and focused by the objective lens 10, reach the imaging lens 12 through the imaging aperture 11, and are further transmitted by the imaging lens 12. The image is enlarged and formed on the phosphor screen 13. Then, the image of the photoelectrons 9 formed on the phosphor screen 13 is observed through the observation window 14. The energy of the photoelectrons 9 targeted by the PEEM 1 is smaller than the energy of the electrons targeted by other types of electron microscopes, and is about 1 keV.
【０００５】このようなＰＥＥＭ１で得られる像の分解
能を決めるのは、他の電子顕微鏡と同様に光電子９を加
速かつ集束する対物レンズ１０の収差であるが、特に、
ＰＥＥＭ１の場合は、前述のように小さいエネルギの電
子を相手にするので、その分対物レンズ１０の収差の影
響が大きくなり、分解能的には不利となっている。The resolution of an image obtained by such a PEEM 1 is determined by the aberration of the objective lens 10 which accelerates and focuses the photoelectrons 9 as in other electron microscopes.
In the case of the PEEM 1, as described above, since electrons having a low energy are used as a partner, the influence of the aberration of the objective lens 10 increases correspondingly, which is disadvantageous in terms of resolution.
【０００６】そこで、従来、ＰＥＥＭ１では試料７から
出てきた光電子９を加速することで、この収差が増大す
るのを防止している。その場合、光電子９の加速率を大
きくすればするほど、また加速する場所が試料７に近い
ほど、対物レンズ１０の収差を小さくすることができ
る。対物レンズ１０の収差を小さくする最も効果的な方
法は、試料７に直接強い電場をかけて、試料７から出て
きた光電子９をすぐに加速場に引き込むようにすること
である。この方法によると、外乱磁場などの影響も受け
難くなる。Therefore, conventionally, the PEEM 1 prevents the aberration from increasing by accelerating the photoelectrons 9 coming out of the sample 7. In this case, the aberration of the objective lens 10 can be reduced as the acceleration rate of the photoelectrons 9 is increased and as the location where the photoelectrons 9 are accelerated is closer to the sample 7. The most effective way to reduce the aberration of the objective lens 10 is to apply a strong electric field directly to the sample 7 so that the photoelectrons 9 coming out of the sample 7 are immediately drawn into the acceleration field. According to this method, it is hard to be affected by a disturbance magnetic field or the like.
【０００７】ところで、従来のＰＥＥＭ用１の対物レン
ズ１０は、（A）静電型、（B）電磁場重畳型、（C）磁
界型の３つのタイプに分けることができる。The conventional objective lens 10 for PEEM can be classified into three types: (A) an electrostatic type, (B) a superimposed electromagnetic field type, and (C) a magnetic field type.
【０００８】（A）静電型の対物レンズ１０は、単に試
料７面に電場をかけただけでは光電子９を集束させるレ
ンズ作用が発生しないことから、光電子９の加速を終え
た後に、光電子９の集束のための静電レンズ場を設けた
ものである。したがって、この静電型の対物レンズ１０
は、(1)光電子の加速作用と(2)光電子の集束作用（レン
ズとしての結像作用）の２つのいずれの作用を行うため
にも、試料７面に電場がかけられるようになっている。
その場合、一般にレンズ作用が試料７に近いほど収差が
小さくなるが、この静電型対物レンズ１０では、加速作
用の電場と集束作用のための電場とを同じ試料７面にか
けることができないので、集束作用のための電場が加速
作用の電場より下流になって試料７から遠くならざるを
得なく、その分、収差が増える。しかも、金属などの導
電体試料７に対しては電場をかけることが可能である
が、絶縁体試料７に対して電場をかけるとチャージアッ
プが生じ、このチャージアップにより放電が起き易くな
るばかりでなく、試料７面の電位が定まらなくなって、
光電子９をエネルギ分析する際に問題となるので、この
静電型の対物レンズ１０では、絶縁体試料７の観察には
不利である。(A) The electrostatic objective lens 10 does not generate a lens effect for focusing the photoelectrons 9 simply by applying an electric field to the surface of the sample 7. Is provided with an electrostatic lens field for focusing. Therefore, this electrostatic type objective lens 10
Is designed so that an electric field can be applied to the surface of the sample 7 in order to perform either of (1) photoelectron accelerating action and (2) photoelectron focusing action (imaging action as a lens). .
In this case, the aberration is generally smaller as the lens action is closer to the sample 7, but in this electrostatic objective lens 10, the electric field for the acceleration action and the electric field for the focusing action cannot be applied to the same sample 7 surface. In addition, the electric field for the focusing action must be located downstream of the electric field for the accelerating action and far from the sample 7, and the aberration increases accordingly. In addition, an electric field can be applied to a conductor sample 7 such as a metal, but when an electric field is applied to the insulator sample 7, a charge-up occurs. And the potential of the sample 7 surface could not be determined,
Since a problem arises when the photoelectrons 9 are subjected to energy analysis, the electrostatic objective lens 10 is disadvantageous for observation of the insulator sample 7.
【０００９】また、（B）電磁場重畳型の対物レンズ１
０は、光電子９の加速作用が電場でしかできないのに対
し、光電子９の集束作用が電場でも磁場でも可能であ
り、しかもこの集束作用に関しては一般に磁場の収差の
方が小さいことから、光電子９の加速作用のために、試
料７面に電場をかけるための電場レンズを設けるととも
に、光電子９の集束作用のために、試料７面に磁場をか
ける磁場レンズを設けたものである。したがって、この
電磁場重畳型の対物レンズ１０は、試料７面に電場レン
ズによる電場と磁場レンズによる磁場の両方がかけられ
るようになっている。その場合、この電磁場重畳型対物
レンズ１０では、加速作用の電場と集束作用のための磁
場とを同じ試料７面にかけることができるので、集束作
用のための磁場が試料７から遠くなることはなく、静電
型対物レンズ１０に比べて収差的に有利となるが、絶縁
体試料７に対して電場をかけると前述のような問題が生
じるので、絶縁体試料７を観察するためには、試料７面
に電場をかけるのを止めて加速作用を行わないようにす
る。このため、この電磁場重畳型対物レンズ１０では、
絶縁体試料７の観察のときに加速がされない分収差が悪
くなるので、不利になる。Also, (B) an objective lens 1 of a superimposed electromagnetic field type
0 indicates that the photoelectron 9 can be accelerated only by an electric field, while the photoelectron 9 can be focused by an electric field or a magnetic field. In addition, the focusing of the photoelectron 9 is generally smaller than that of the magnetic field. An electric field lens for applying an electric field to the surface of the sample 7 is provided for the accelerating action, and a magnetic field lens for applying a magnetic field to the surface of the sample 7 is provided for converging the photoelectrons 9. Therefore, in the objective lens 10 of the electromagnetic field superimposition type, both the electric field by the electric field lens and the magnetic field by the magnetic field lens are applied to the surface of the sample 7. In this case, in the electromagnetic field superimposition type objective lens 10, the electric field of the accelerating action and the magnetic field for the focusing action can be applied to the same surface of the sample 7, so that the magnetic field for the focusing action is not far from the sample 7. However, the above-described problem occurs when an electric field is applied to the insulator sample 7. Therefore, in order to observe the insulator sample 7, The application of an electric field to the surface of the sample 7 is stopped so that no acceleration action is performed. For this reason, in this electromagnetic field superimposition type objective lens 10,
When the insulator sample 7 is observed, the aberration is worsened by the lack of acceleration, which is disadvantageous.
【００１０】更に、（C）磁界型の対物レンズは、絶縁
体試料７に対しては電場をかけると前述のような問題が
生じることから、絶縁体試料７をも観察可能にするため
に、加速作用を行うための電場レンズを設けなく、集束
作用のための磁場レンズだけを設けたものである。した
がって、この磁場型の対物レンズ１０は、試料７面に電
場がかけられることはなく、磁場レンズによる磁場のみ
がかけられるようになっている。その場合、この磁場型
対物レンズ１０では、加速がされない分収差が悪くなる
ので、導電体試料７の観察のときは不利になる。(C) The magnetic field type objective lens causes the above-mentioned problem when an electric field is applied to the insulator sample 7, so that the insulator sample 7 can be observed. No electric field lens for accelerating action is provided, and only a magnetic lens for focusing action is provided. Therefore, in the magnetic field type objective lens 10, an electric field is not applied to the surface of the sample 7, and only a magnetic field by the magnetic lens is applied. In this case, in the magnetic field type objective lens 10, the aberration is deteriorated by the lack of acceleration, so that it is disadvantageous when observing the conductor sample 7.
【００１１】このような３つのタイプのＰＥＥＭ用の対
物レンズ１０のなかでは、電磁場重畳型対物レンズ１０
が優れているが、この電磁場重畳型対物レンズ１０は、
前述のように絶縁体試料７の観察のときに不利になる。
そこで、この電磁場重畳型対物レンズ１０の不利を克服
するために、電場を絶縁体試料７に直接かからないよう
にすなわち試料７面より下流側に設け、この電場によ
り、絶縁体試料７から放出される光電子９を加速するこ
とが考えられる。このようにＰＥＥＭ用の対物レンズ１
０を構成することにより、磁場を常に試料７に直接かけ
ることができるかあるいは常に試料７近くにかけること
ができるので、磁場の持つ収差的有利性を活かすことが
でき、また加速のための電場が試料７から離れて収差低
減の効果がかなり薄れるが、それでも磁場型対物レンズ
１０のような磁場のみのレンズよりは収差を効果的に小
さくすることができる。Among the three types of objective lens 10 for PEEM, the electromagnetic field superimposed type objective lens 10
This electromagnetic field superimposition type objective lens 10 is
As described above, it is disadvantageous when the insulator sample 7 is observed.
Therefore, in order to overcome the disadvantage of the electromagnetic field superimposed type objective lens 10, an electric field is provided so as not to be directly applied to the insulator sample 7, that is, provided downstream of the surface of the sample 7, and emitted from the insulator sample 7 by the electric field. It is conceivable to accelerate the photoelectrons 9. Thus, the objective lens 1 for PEEM
By setting 0, the magnetic field can always be applied directly to the sample 7 or can always be applied near the sample 7, so that the aberrational advantage of the magnetic field can be utilized and the electric field for acceleration can be increased. Is far away from the sample 7 and the effect of aberration reduction is considerably reduced, but the aberration can still be reduced more effectively than a magnetic field only lens such as the magnetic field type objective lens 10.
【００１２】以上のことをまとめると、最も理想的な対
物レンズ１０は、導電体試料７の観察のときは試料７面
に加速のための電場と集束ための磁場とを重畳させ、ま
た、絶縁体試料７の観察のときは加速電場を試料７面の
下流側に位置させて試料７面の電場を０にするとともに
磁場を導電体試料７の観察のときのままにするようにし
たレンズである。したがって、このように対物レンズ１
０を構成することで、導電体試料７の観察および絶縁体
試料７の観察にかかわらず、収差的に優れた対物レンズ
１０を得ることができる。Summarizing the above, the most ideal objective lens 10 superimposes an electric field for acceleration and a magnetic field for focusing on the surface of the conductive sample 7 when observing the conductive sample 7. When observing the body sample 7, a lens was used in which the accelerating electric field was positioned downstream of the surface of the sample 7 so that the electric field on the surface of the sample 7 was reduced to 0 and the magnetic field was maintained during observation of the conductor sample 7. is there. Therefore, the objective lens 1
By configuring 0, the objective lens 10 excellent in aberration can be obtained regardless of the observation of the conductor sample 7 and the observation of the insulator sample 7.
【００１３】この最も理想的な対物レンズ１０を具現化
した対物レンズ１０が、H.Rose, D.Preikszas,“Outlin
e of a versatile corrected LEEM”,Optik.92, NO.1(1
992),31-44,において提案されている。なお、従来例の
対物レンズおよび本発明の対物レンズについての以下の
説明において、負の電圧の高低は、負の値が大きい側を
高と規定し、負の値が小さい側を低と規定する。したが
って、負の定電圧は、必ずしも電圧が負の値である必要
はなく、アース電位の０Ｖあるいは正の電圧も指してい
る。An objective lens 10 embodying the most ideal objective lens 10 is described in H. Rose, D. Preikszas, “Outlin
e of a versatile corrected LEEM ”, Optik.92, NO.1 (1
992), 31-44. In the following description of the objective lens of the conventional example and the objective lens of the present invention, the level of the negative voltage is defined as high when the negative value is large, and low when the negative value is small. . Therefore, the negative constant voltage does not necessarily have to be a negative value, but also refers to the ground potential of 0 V or a positive voltage.
【００１４】図３に示すように、この対物レンズ１０
は、導電体試料の観察の場合には、試料７を−数１０ｋ
Ｖ程度の負の高電圧に浮かせるとともにヨーク１５をア
ース電位として試料７面に加速場を作り、また、絶縁体
試料７の観察の場合には、試料７とヨーク１５とを同じ
値の負の高電圧に浮かせることで試料７面の電場をなく
すとともに磁場を導電体試料７の観察のときのままに
し、更に加速を、試料７面の下流の、ヨーク１５の内側
に置かれた電極１６とこのヨーク１５との間で行うよう
になっている。なお、図３には、ヨーク１５の光軸Ｏに
関し右側部分のみを断面で示しているが、このヨーク１
５は光軸Ｏを中心に円筒状に形成されている。As shown in FIG. 3, the objective lens 10
In the case of observation of a conductor sample, the sample 7 is
Floating to a negative high voltage of about V and using the yoke 15 as a ground potential to create an acceleration field on the surface of the sample 7, and in the case of observation of the insulator sample 7, the sample 7 and the yoke 15 By floating at a high voltage, the electric field on the surface of the sample 7 is eliminated, the magnetic field is kept as it is when observing the conductive sample 7, and the acceleration is further reduced by the electrode 16 placed inside the yoke 15 downstream of the surface of the sample 7. This is performed between the yoke 15. In FIG. 3, only the right side of the optical axis O of the yoke 15 is shown in cross section.
5 is formed in a cylindrical shape around the optical axis O.
【００１５】[0015]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この図
３に示す対物レンズ１０では、絶縁体試料７の観察のと
き、ヨーク１５全体を高電圧に浮かせるため、次のよう
な問題が生じる。すなわち、 ヨーク１５全体を高電圧に浮かせたとき、放電を起
こさないように電気的な絶縁を考慮する必要がある。こ
の絶縁のためにヨーク１５全体を硝子で保持することに
なるが、ヨーク１５を硝子で保持するようにした場合、
硝子が金属に比べて加工精度を出し難いので、ヨーク１
５の位置決め精度の問題が生じる。 電気的な絶縁のためにヨーク１５全体を硝子で保持
するようにした場合、硝子が熱に対しても絶縁体である
ため、ヨーク１５が熱的にも浮いてしまい、熱伝導の道
が断たれてしまう。このため、ヨーク１５全体を高電圧
に浮かせることでコイル１７に発生する熱を効果的発散
させることができない。そこで、水冷などの強制冷却の
手段が必要になるが、ヨーク１５が高電圧に浮いた場所
の冷却なので、冷却は不可能ではないが非常に困難なも
のとなる。 ヨーク１５全体が高電圧に浮くことで、レンズ中に
軸合わせ用の偏向コイルや非点補正のためのスティグマ
コイルを組み込むことも難しくなる。However, in the objective lens 10 shown in FIG. 3, the following problem occurs because the entire yoke 15 is floated at a high voltage when the insulator sample 7 is observed. That is, when the entire yoke 15 is floated at a high voltage, it is necessary to consider electrical insulation so as not to cause a discharge. For this insulation, the entire yoke 15 is held by glass, but when the yoke 15 is held by glass,
Since it is difficult for glass to achieve processing accuracy compared to metal, the yoke 1
5 poses a problem of positioning accuracy. When the entire yoke 15 is held by glass for electrical insulation, the yoke 15 floats thermally because the glass is also an insulator against heat, and the path of heat conduction is cut off. I will be drowned. Therefore, the heat generated in the coil 17 cannot be effectively dissipated by floating the entire yoke 15 at a high voltage. Therefore, forced cooling means such as water cooling is required. However, since cooling is performed at a place where the yoke 15 floats at a high voltage, cooling is not impossible but very difficult. Since the entire yoke 15 floats at a high voltage, it becomes difficult to incorporate a deflection coil for axis alignment and a stigma coil for astigmatism correction in the lens.
【００１６】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、導電体試料および絶縁体試
料にかかわらず収差的により優れ、しかも、電気的な絶
縁をより確実に行うとともに放熱をより効果的に行い、
更に加工および組立精度を向上することができる電子顕
微鏡用対物レンズを提供することである。The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a more excellent aberration irrespective of a conductor sample and an insulator sample, and to more reliably perform electrical insulation. With more effective heat dissipation,
An object of the present invention is to provide an objective lens for an electron microscope capable of further improving processing and assembly accuracy.
【００１７】[0017]
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、請求項１の発明は、負の所定の高電圧に設定され
た試料に電子ビームを照射してこの試料から放出される
電子を加速するとともに集束して結像系によって送るよ
うになっている電子顕微鏡用対物レンズにおいて、電場
および磁場を発生するヨークを備え、このヨークは試料
に近い側の上側ヨークと試料から遠い側の下側ヨークと
に分割されて構成されているとともに、少なくとも前記
上側ヨークが電場および磁場を発生可能な材料から形成
され、前記上側ヨークの対向面と下側ヨークの対向端と
の間に所定のギャップが設けられており、前記上側ヨー
クが、前記試料が導電体試料のときには、前記上側ヨー
クおよび前記下側ヨークがいずれも互いに同じ電圧でか
つ前記試料に設定されている負の高電圧より低い負の低
電圧に設定されるとともに、前記試料が絶縁体試料のと
きには、前記上側ヨークが前記試料に設定されている負
の高電圧と同じ負の高電圧に設定されかつ前記下側ヨー
クが前記負の低電圧に設定されるようになっていること
を特徴としている。In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 irradiates an electron beam to a sample set to a predetermined negative high voltage to emit electrons emitted from the sample. An electron microscope objective lens for accelerating and converging the laser beam and sending it through an imaging system, comprising a yoke for generating an electric field and a magnetic field, the yoke being closer to the sample and the upper yoke being farther from the sample. And a lower yoke, and at least the upper yoke is formed of a material capable of generating an electric field and a magnetic field, and a predetermined space is provided between a facing surface of the upper yoke and a facing end of the lower yoke. A gap is provided, and when the sample is a conductive sample, the upper yoke and the lower yoke are both set to the same voltage and set to the sample. The negative high voltage is set to be lower than the negative high voltage that is set, and when the sample is an insulator sample, the upper yoke is set to the same negative high voltage as the negative high voltage set for the sample. And the lower yoke is set to the negative low voltage.
【００１８】また、請求項２の発明は、前記ヨークが、
前記電子ビームの光軸に近い内周側部分と、前記電子ビ
ームの光軸から遠い外周側部分と、これら接続する接続
部分とから円筒状に構成され、前記ヨークの外周側部分
が、前記試料に近い部分と、前記試料から遠くかつ前記
内周側部分および前記接続部分と一体に形成された部分
との２つに分割されており、前記上側ヨークが前記試料
に近い前記ヨークの外周側部分で構成され、また、前記
下側ヨークが前記試料から遠い前記ヨークの外周側部分
と前記ヨークの内周側部分および前記ヨークの接続部分
とから一体に構成されていることを特徴としている。Further, the invention according to claim 2 is characterized in that the yoke is
An inner peripheral portion near the optical axis of the electron beam, an outer peripheral portion far from the optical axis of the electron beam, and a connecting portion for connecting these are formed in a cylindrical shape, and the outer peripheral portion of the yoke is the sample. And a portion far from the sample and integral with the inner peripheral portion and the connection portion, wherein the upper yoke is an outer peripheral portion of the yoke closer to the sample. And the lower yoke is integrally formed of an outer peripheral portion of the yoke far from the sample, an inner peripheral portion of the yoke, and a connection portion of the yoke.
【００１９】更に、請求項３の発明は、前記上側および
下側ヨークの各対向端の間のギャップに電気絶縁部材が
設けられているとともに、この電気絶縁部材が前記ヨー
クの外周側部分の内周面および前記ヨークの外周側部分
の外周面にも延設されていることを特徴としている。Further, according to a third aspect of the present invention, an electric insulating member is provided in a gap between the opposing ends of the upper and lower yokes, and the electric insulating member is provided in an outer peripheral portion of the yoke. It is characterized in that it also extends to the peripheral surface and the outer peripheral surface of the outer peripheral portion of the yoke.
【００２０】更に、請求項４の発明は、前記試料が導電
体試料のときに、前記上側ヨークおよび前記下側ヨーク
のいずれにも設定される低電圧、および前記試料が絶縁
体試料のときに、前記下側ヨークに設定される前記低電
圧が、いずれもアース電位であることを特徴としてい
る。Further, the invention according to claim 4 is characterized in that, when the sample is a conductor sample, a low voltage is set in both the upper yoke and the lower yoke, and when the sample is an insulator sample. Each of the low voltages set in the lower yoke is a ground potential.
【００２１】[0021]
【作用】このように構成された本発明の電子顕微鏡用対
物レンズにおいては、観察する試料が導電体試料の場合
は、この導電体試料が負の高電圧に設定されるととも
に、上側および下側ヨークがともに負の低電圧に設定さ
れる。これにより、試料の電位と上側および下側ヨーク
の電位とが異なるので、導電体試料に電場および磁場が
ともに形成される。したがって、対物レンズは導電体試
料から放出される電子の加速作用と電子の収束作用とを
ともに行う。In the electron microscope objective lens of the present invention having the above-described structure, when the sample to be observed is a conductor sample, the conductor sample is set to a negative high voltage, and the upper and lower sides are set. Both yokes are set to a negative low voltage. As a result, the potential of the sample and the potentials of the upper and lower yokes are different, so that both an electric field and a magnetic field are formed on the conductor sample. Therefore, the objective lens performs both the action of accelerating the electrons emitted from the conductor sample and the action of converging the electrons.
【００２２】また、絶縁体試料の観察の場合は、この絶
縁体試料が負の高電圧に設定されるとともに、上側ヨー
クが絶縁体試料と同じ値の負の高電圧に設定され、更に
下側ヨークが負の低電圧に設定される。これにより、絶
縁体試料の電位と上側ヨークの電位とが同じになるの
で、絶縁体試料に電場が形成されなく、磁場のみが形成
される。したがって、この磁場によって絶縁体試料から
放出される電子の収束作用が行われる。一方、絶縁体試
料および上側ヨークの各電位と下側ヨークの電位とが大
きく異なることにより、上側ヨークと下側ヨークとの間
に電場が形成される。この電場によって絶縁体試料から
放出される電子は加速される。また、下側ヨークによっ
ても磁場が形成されるので、この磁場によっても絶縁体
試料から放出される電子は収束される。When the insulator sample is observed, the insulator sample is set to a negative high voltage, the upper yoke is set to the same negative high voltage as the insulator sample, and The yoke is set to a negative low voltage. As a result, the potential of the insulator sample becomes equal to the potential of the upper yoke, so that no electric field is formed in the insulator sample and only a magnetic field is formed. Therefore, the magnetic field causes the electrons emitted from the insulator sample to converge. On the other hand, an electric field is formed between the upper yoke and the lower yoke because the potentials of the insulator sample and the upper yoke are greatly different from the potential of the lower yoke. The electrons emitted from the insulator sample are accelerated by this electric field. Further, since a magnetic field is also formed by the lower yoke, the electrons emitted from the insulator sample are also converged by the magnetic field.
【００２３】このようにして、本発明の対物レンズは、
導電体試料および絶縁体試料にかかわらず、試料から放
出される電子の加速作用および電子の収束作用がともに
行われるので収差的により優れた対物レンズとなる。し
かも、導電体試料および絶縁体試料にかかわらず、電子
が加速可能となることから、加速のための前述した従来
のようなヨークの内側に設けられた加速のための電極が
不要になる。Thus, the objective lens of the present invention
Irrespective of the conductor sample and the insulator sample, both the accelerating action of the electrons emitted from the sample and the converging action of the electrons are performed, so that the objective lens is more excellent in aberration. In addition, since electrons can be accelerated regardless of the conductor sample and the insulator sample, an acceleration electrode provided inside the yoke as in the above-described conventional art for acceleration is not required.
【００２４】[0024]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２５】図１は本発明の電子顕微鏡用対物レンズの
実施の形態の一例を模式的に示す、図３と同様の図であ
る。なお、本発明の実施の形態の対物レンズを前述の従
来例のＰＥＥＭに適用して説明するが、その場合、この
ＰＥＥＭおよびこの対物レンズと同じ構成要素にはそれ
ぞれ同じ符号を付すことで、その詳細な説明は省略す
る。FIG. 1 is a view similar to FIG. 3, schematically showing an example of an embodiment of an objective lens for an electron microscope according to the present invention. The objective lens according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the above-described conventional PEEM. In this case, the same reference numerals are given to the same components as those of the PEEM and the objective lens, respectively. Detailed description is omitted.
【００２６】図１に示すように、この例の対物レンズ１
０では、ヨーク１５が電子ビーム３の光軸Ｏに近い内周
側部分１５ａと、電子ビーム３の光軸Ｏから遠い外周側
部分１５ｂと、これら接続する接続部分１５ｃとから光
軸Ｏを中心とした円筒状に構成されている。As shown in FIG. 1, the objective lens 1 of this embodiment
At 0, the yoke 15 is centered on the optical axis O from the inner peripheral portion 15a near the optical axis O of the electron beam 3, the outer peripheral portion 15b far from the optical axis O of the electron beam 3, and the connecting portion 15c connecting these components. It has a cylindrical shape.
【００２７】ヨーク１５の外周側部分１５ｂは、試料７
に近い部分と、試料７から遠くかつ内周側部分１５ａお
よび接続部分１５ｃと一体の部分との２つに切り離され
ている。すなわち、ヨーク１５は、試料７に近い上側ヨ
ーク１５ｂ1と試料７から遠い下側ヨーク１５ｂ2との２
つに分割構成されている。下側ヨーク１５ｂ2に磁力を
発生するコイル１７が設けられている。上側ヨーク１５
ｂ1は鉄等の電場および磁場を発生させることのできる
材料から形成されている。The outer peripheral portion 15b of the yoke 15 is
And a portion far from the sample 7 and integral with the inner peripheral portion 15a and the connection portion 15c. That is, the yoke 15 is composed of an upper yoke 15 b 1 close to the sample 7 and a lower yoke 15 b 2 far from the sample 7.
It is divided into two parts. Coil 17 for generating magnetic force to the lower yoke 15b 2 are provided. Upper yoke 15
b 1 is formed of a material capable of generating an electric field and magnetic field, such as iron.
【００２８】また、上側ヨーク１５ｂ1と下側ヨーク１
５ｂ2の互いに対向する対向端の間には、所定（例えば
１ｍｍ程度）のギャップ１８が設けられていて、両ヨー
ク１５ｂ1,１５ｂ2の対向端は互いに電気的に絶縁され
ている。その場合、この例の対物レンズ１０では電気絶
縁部材である硝子１９が介設されており、この硝子１９
は両ヨーク１５ｂ1,１５ｂ2の対向端の間のギャップ１
８に位置する中間部１９ａと、この中間部１９ａの図に
おいて左端に設けられて両ヨーク１５ｂ1,１５ｂ 2の内
周面１５ｂ3,１５ｂ4に当接する内周側フランジ１９ｂ
と、中間部１９ａの図において右端に設けられて両ヨー
ク１５ｂ1,１５ｂ2の外周面１５ｂ5,１５ｂ6に当接する
外周側フランジ１９ｃとからなっている。The upper yoke 15b1And lower yoke 1
5bTwoA predetermined (for example,
(About 1 mm).
15b1, 15bTwoOpposing ends are electrically insulated from each other
ing. In this case, the objective lens 10 of this example is electrically insulated.
A glass 19 as an edge member is interposed.
Is both yokes 15b1, 15bTwoGap 1 between opposing ends of
8 and a diagram of the intermediate portion 19a
And both yokes 15b are provided at the left end.1, 15b TwoWithin
Peripheral surface 15bThree, 15bFourInner peripheral flange 19b abutting on
And two yaw provided at the right end in the drawing of the intermediate portion 19a.
15b1, 15bTwoOuter peripheral surface 15b ofFive, 15b6Abut
It comprises an outer peripheral side flange 19c.
【００２９】したがって、両ヨーク１５ｂ1,１５ｂ2の
対向端部は硝子１９によって支持されるとともに位置決
めされるようになるので、両ヨーク１５ｂ1,１５ｂ2の
対向端の相対位置が精度良く決められ、ギャップが高精
度に設定されている。また、このヨーク１５の耐電圧お
よび磁気抵抗はギャップ１８によって決まり、ギャップ
１８が大きくなるとこれらは大きくなる。Accordingly, the opposing ends of the yokes 15b 1 and 15b 2 are supported and positioned by the glass 19, so that the relative positions of the opposing ends of the yokes 15b 1 and 15b 2 can be determined accurately. , The gap is set with high precision. The withstand voltage and the magnetic resistance of the yoke 15 are determined by the gap 18, and when the gap 18 is increased, these are increased.
【００３０】そして、この例のＰＥＥＭ１では、導電体
試料７および絶縁体試料７に関係なく、試料７に所定の
負の高電圧（−数１０ｋＶ程度）に設定されるようにな
っている。In the PEEM 1 of this example, a predetermined negative high voltage (about several tens kV) is set to the sample 7 irrespective of the conductor sample 7 and the insulator sample 7.
【００３１】また、この例の対物レンズ１０では、導電
体試料７を観察する場合は、両ヨーク１５ｂ1,１５ｂ2
ともアース電位（つまり、負の低電圧）に設定し、また
絶縁体試料７を観察する場合は、試料７に近い上側ヨー
ク１５ｂ1を試料７と同じ値の負の高電圧（−数１０ｋ
Ｖ程度）に浮かせるとともに、試料７から遠い下側ヨー
ク１５ｂ2をアース電圧に設定している。したがって、
上側ヨーク１５ｂ1は導電体試料７または絶縁体試料７
に応じてアース電位または試料７と同じ値の負の高電圧
に設定され、また下側ヨーク１５ｂ2は導電体試料７お
よび絶縁体試料７に関係なく、常にアース電位に設定さ
れるようになっている。In the objective lens 10 of this embodiment, when observing the conductor sample 7, the two yokes 15b 1 , 15b 2
Both ground potential (i.e., a negative low voltage) is set to, also when observing the insulator sample 7, a negative high voltage of the same value the upper yoke 15b 1 close to the sample 7 and sample 7 (- several 10k
With float about V), we have set a far lower yoke 15b 2 from the sample 7 to the ground voltage. Therefore,
Upper yoke 15b 1 are conductor sample 7 or insulator sample 7
Ground potential or the sample 7 is set to a negative high voltage of the same value, also adapted to the lower yoke 15b 2 regardless conductor sample 7 and the insulator sample 7, it is always set to the ground potential in response to ing.
【００３２】更に、絶縁体試料７の場合に上側ヨーク１
５ｂ1を負の高電圧に浮かせるとともに下側ヨーク１５
ｂ2をアース電位に設定することで、下側ヨーク１５ｂ2
から上側ヨーク１５ｂ1へ放電が大きくなるが、内、外
周側フランジ１９ｂ,１９ｃを電子ビーム３の光軸Ｏ方
向に長くして絶縁面を大きく設定することにより、この
放電は効果的に防止されている。Further, in the case of the insulator sample 7, the upper yoke 1
5b 1 is floated to a negative high voltage and the lower yoke 15
By setting the b 2 to the ground potential, the lower yoke 15b 2
From although the discharge to the upper yoke 15b 1 is increased, among outer peripheral flange 19b, 19c by greater long to the insulating surface in the direction of the optical axis O of the electron beam 3, the discharge is effectively prevented ing.
【００３３】更に、ヨーク１５が上、下側ヨーク１５ｂ
1,１５ｂ2の２つに切り離されることで、ヨーク１５を
流れる磁束の一部が漏れるおそれがあるが、両ヨーク１
５ｂ 1,１５ｂ2の対向端の断面積を大きく取ることによ
り、磁束の漏れ量が小さくされている。その場合、両ヨ
ーク１５ｂ1,１５ｂ2の対向端の断面積を大きくすれば
するほど、磁束の漏れ量は小さくなる。Further, the yoke 15 is made up of an upper yoke 15b.
1, 15bTwoBy being separated into two, the yoke 15
There is a possibility that a part of the flowing magnetic flux may leak.
5b 1, 15bTwoBy increasing the cross-sectional area of the opposite end of
Thus, the amount of magnetic flux leakage is reduced. In that case,
Talk 15b1, 15bTwoIf you increase the cross-sectional area of the opposite end of
The more the magnetic flux leaks.
【００３４】こうして、この例の対物レンズ１０では、
２つに切り離された上、下側ヨーク１５ｂ1,１５ｂ2が
互いに電気的には絶縁され、また磁気回路としてはほと
んど閉じたヨーク１５が実現されている。しかも、図示
のようにギャップ１８を電子ビーム３の光軸Ｏから遠い
側に設けることで、漏れ磁場の影響が最小限に止められ
ている。Thus, in the objective lens 10 of this example,
After being cut into two parts, the lower yokes 15b 1 and 15b 2 are electrically insulated from each other, and a substantially closed yoke 15 is realized as a magnetic circuit. Moreover, by providing the gap 18 on the side far from the optical axis O of the electron beam 3 as shown in the figure, the influence of the leakage magnetic field is minimized.
【００３５】この例のＰＥＥＭ用対物レンズ１０の他の
構成およびＰＥＥＭの構成は前述の従来例と同じであ
る。The other structure of the PEEM objective lens 10 of this example and the structure of the PEEM are the same as those of the above-described conventional example.
【００３６】このように構成されたこの例の対物レンズ
１０の動作について説明する。The operation of the objective lens 10 of this embodiment thus configured will be described.
【００３７】まず、導電体試料７の観察の場合は、試料
７が負の高電圧に設定されるとともに、両ヨーク１５ｂ
1,１５ｂ2がともにアース電位に設定される。これによ
り、試料７の電位と両ヨーク１５ｂ1,１５ｂ2の電位と
が異なるので、導電体試料７に電場および磁場がともに
形成される。したがって、対物レンズ１０は、前述の図
３に示す従来例と同様に導電体試料７から放出される光
電子９に対して加速作用と収束作用とをともに行うよう
になる。First, in the case of observing the conductor sample 7, the sample 7 is set to a negative high voltage, and both the yokes 15b
1 and 15b 2 are both set to the ground potential. Since the potential of the sample 7 is different from the potentials of the yokes 15b 1 and 15b 2 , both an electric field and a magnetic field are formed in the conductor sample 7. Accordingly, the objective lens 10 performs both the accelerating action and the converging action on the photoelectrons 9 emitted from the conductive sample 7 as in the conventional example shown in FIG.
【００３８】また、絶縁体試料７の観察の場合は、試料
７が負の高電圧に設定されるとともに、上側ヨーク１５
ｂ1が試料７と同じ値の負の高電圧に設定され、更に下
側ヨーク１５ｂ2がアース電位に設定される。これによ
り、試料７の電位と上側ヨーク１５ｂ1の電位とが同じ
になるので、絶縁体試料７に電場が形成されなく、磁場
のみが形成される。したがって、この磁場によって光電
子９の収束作用が行われる。一方、試料７および上側ヨ
ーク１５ｂ1の各電位と下側ヨーク１５ｂ2の電位とが大
きく異なることにより、上側ヨーク１５ｂ1と下側ヨー
ク１５ｂ2との間に電場が形成される。この電場によっ
て光電子９は加速される。また、下側ヨーク１５ｂ2に
よっても磁場が形成されるので、この磁場によっても光
電子９は収束される。このようにして、対物レンズ１０
は、絶縁体試料７に対して試料７から放出される光電子
９の加速作用と光電子９の収束作用とをともに行うよう
になる。When the insulator sample 7 is observed, the sample 7 is set to a negative high voltage and the upper yoke 15
b 1 is set to the negative high voltage of the same value as the sample 7, further the lower yoke 15b 2 are set to the ground potential. Thus, since a potential voltage and the upper yoke 15b 1 of the sample 7 is the same, no electric field is formed in the insulator sample 7, only the magnetic field is formed. Therefore, the converging action of the photoelectrons 9 is performed by this magnetic field. On the other hand, by the respective potential and the lower yoke 15b 2 potential of the sample 7 and the upper yoke 15b 1 are greatly different, the electric field is formed between the upper yoke 15b 1 and the lower yoke 15b 2. The photoelectrons 9 are accelerated by this electric field. Further, since the magnetic field is formed by the lower yoke 15b 2, photoelectrons 9 is focused by the magnetic field. Thus, the objective lens 10
Performs both the action of accelerating the photoelectrons 9 emitted from the sample 7 and the action of converging the photoelectrons 9 on the insulator sample 7.
【００３９】この例のＰＥＥＭ用対物レンズ１０の他の
動作は前述の従来例と同じである。Other operations of the objective lens 10 for PEEM of this embodiment are the same as those of the above-described conventional example.
【００４０】この例のＰＥＥＭ用の対物レンズ１０によ
れば、導電体試料７および絶縁体試料７にかかわらず、
試料７から放出される光電子９の加速作用および光電子
９の収束作用をともに行うことができるので、収差的に
より優れた対物レンズ１０を得ることができ、高分解能
の試料観察を行うことができる。しかも、導電体試料７
および絶縁体試料７にかかわらず、光電子９を加速でき
ることから、前述した従来のようなヨーク１５の内側に
設けられた加速のための電極１６を不要にできる。According to the PEEM objective lens 10 of this example, regardless of the conductor sample 7 and the insulator sample 7,
Since both the accelerating action of the photoelectrons 9 emitted from the sample 7 and the converging action of the photoelectrons 9 can be performed, the objective lens 10 having more excellent aberration can be obtained, and high-resolution sample observation can be performed. Moreover, the conductor sample 7
In addition, since the photoelectrons 9 can be accelerated irrespective of the insulator sample 7, the electrode 16 for acceleration provided inside the yoke 15 as in the conventional case described above can be dispensed with.
【００４１】また、対物レンズ１０のヨーク１５の一部
分の上側ヨーク１５ｂ1のみを負の高電圧に設定し、ヨ
ーク１５の残りの大部分の下側ヨーク１５ｂ2を常にア
ース電位に設定しているので、負の高電圧に浮かせる部
分を小さい範囲に限定することができる。これにより、
ヨーク全体を負の高電圧に浮かせることに伴なう前述の
問題ないしを効果的に解決することができる。Further, by setting only the upper yoke 15b 1 of a portion of the yoke 15 of the objective lens 10 to the negative high voltage, it is set to always ground potential most of the rest of the lower yoke 15b 2 of the yoke 15 Therefore, the portion floating at the negative high voltage can be limited to a small range. This allows
The above-described problems or problems associated with floating the entire yoke at a negative high voltage can be effectively solved.
【００４２】すなわち、高電圧に浮かせるヨーク１５の
部分を小さい範囲に限定できるので、ヨーク１５の絶縁
も小さい範囲となる。したがって、ヨーク１５の電気的
な絶縁をより確実に行うことができる。また、電気絶縁
部材を小さくできるとともに、電気絶縁部材の加工精度
を出し易くなり、ヨーク１５の位置決め精度を向上でき
る。これにより、対物レンズ１０の加工精度および組立
精度をともに向上できる。That is, since the portion of the yoke 15 that floats at a high voltage can be limited to a small range, the insulation of the yoke 15 also becomes a small range. Therefore, the electrical insulation of the yoke 15 can be performed more reliably. In addition, the size of the electric insulating member can be reduced, the processing accuracy of the electric insulating member can be easily obtained, and the positioning accuracy of the yoke 15 can be improved. Thereby, both the processing accuracy and the assembly accuracy of the objective lens 10 can be improved.
【００４３】また、ヨーク１５の絶縁を高電圧に浮かせ
る小さい範囲に限定できるので、電気絶縁部材を設ける
範囲も小さくできる。したがって、ヨーク１５の大部分
である下側ヨーク１５ｂ2を熱伝達の良好な材料で支持
できるので、コイル１７に発生する熱を効果的に発散さ
せることができる。これにより、特別の強制冷却の手段
を不要にできる。特に、ヨーク１５の大部分である下側
ヨーク１５ｂ2を常にアース電位に設定しているので、
この下側ヨーク１５ｂ2を鏡筒２あるいは他のケース等
のアース電子に設定されているＰＥＥＭ１の部材に直接
接触させることができるので、コイル１７に発生する熱
をより一層効果的に発散させることができる。Further, since the insulation of the yoke 15 can be limited to a small range that allows the yoke 15 to float at a high voltage, the range in which the electric insulating member is provided can be reduced. Therefore, since the lower yoke 15b 2 which is the majority of the yoke 15 can be supported by a material having good heat transfer, it is possible to effectively dissipate heat generated in the coil 17. Thereby, a special forced cooling means can be eliminated. In particular, since the lower yoke 15b 2 which is the majority of the yoke 15 is always set to the ground potential,
Since the lower yoke 15b 2 can be contacted directly to members of the lens barrel 2 or is set to the ground electronic such other cases PEEM1, thereby dissipating heat generated in the coil 17 more effectively Can be.
【００４４】更に、高電圧に浮かせるヨーク１５の部分
を小さくできることから、レンズ中に軸合わせ用の偏向
コイルや非点補正のためのスティグマコイルを組み込む
ことも容易となる。Furthermore, since the portion of the yoke 15 that floats at a high voltage can be made smaller, it becomes easy to incorporate a deflection coil for axial alignment and a stigma coil for astigmatism correction in the lens.
【００４５】更に、下側ヨーク１５ｂ2から上側ヨーク
１５ｂ1への放電を、電気絶縁部材の硝子１９の内、外
周側フランジ１９ｂ,１９ｃを電子ビーム３の光軸Ｏ方
向に長くして絶縁面を大きく設定することにより効果的
に防止できるようになる。[0045] Furthermore, the discharge from the lower yoke 15b 2 to the upper yoke 15b 1, of the glass 19 of the electrical insulating member, the insulating surface to lengthen the outer peripheral side flange 19b, a 19c in the optical axis O direction of the electron beam 3 Can be effectively prevented by setting a large value.
【００４６】更に、上、下側ヨーク１５ｂ1,１５ｂ2の
対向端の断面積を大きく取ることにより、ヨーク１５を
流れる磁束の漏れ量を小さくできる。Furthermore, by increasing the cross-sectional area of the opposing ends of the upper and lower yokes 15b 1 and 15b 2 , the amount of leakage of the magnetic flux flowing through the yoke 15 can be reduced.
【００４７】更に、ギャップ１８を電子ビーム３の光軸
Ｏから遠い側に設けることで、光電子９に与える漏れ磁
場の影響を最小限に止めることができる。Further, by providing the gap 18 on a side far from the optical axis O of the electron beam 3, the influence of the leakage magnetic field on the photoelectrons 9 can be minimized.
【００４８】この例のＰＥＥＭ用対物レンズ１０の他の
作用効果は前述の従来例と同じである。Other functions and effects of this embodiment of the objective lens 10 for PEEM are the same as those of the above-described conventional example.
【００４９】なお、前述の例では、本発明の対物レンズ
をＰＥＥＭに適用して説明しているが、本発明はこれに
限定されるものではなく、試料から放出される電子のエ
ネルギが小さいような試料の観察を行う電子顕微鏡であ
ればどのような電子顕微鏡にも適用することができる。In the above-described example, the objective lens of the present invention is applied to the PEEM. However, the present invention is not limited to this, and the electron energy emitted from the sample is small. The present invention can be applied to any electron microscope as long as it is an electron microscope that observes various samples.
【００５０】また、ヨーク１５のうち、負の高電圧に設
定されない下側ヨーク１５ｂ2をアース電位に設定して
いるが、下側ヨーク１５ｂ2はアース電位に設定する必
要はなく、上側ヨーク１５ｂ1に設定される負の高電圧
に比べて低い負の低電圧に設定することもできる。[0050] Among the yoke 15, while setting the lower yoke 15b 2 to the ground potential that is not set to a negative high voltage, lower yoke 15b 2 need not be set to the ground potential, the upper yoke 15b It can also be set to a negative low voltage that is lower than the negative high voltage set to one .
【００５１】[0051]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の電子顕微鏡用対物レンズによれば、導電体試料および
絶縁体試料にかかわらず、試料から放出される電子の加
速作用および電子の収束作用をともに行うことができ
る。これにより、収差的により優れた対物レンズを得る
ことができ、高分解能の試料観察を行うことができる。
しかも、導電体試料および絶縁体試料にかかわらず電子
を加速できることから、前述した従来のようなヨークの
内側に設けられた加速のための電極を不要にできる。As is apparent from the above description, according to the objective lens for an electron microscope of the present invention, the accelerating action of the electrons emitted from the sample and the convergence of the electrons regardless of the conductor sample and the insulator sample. The action can be performed together. This makes it possible to obtain an objective lens that is more excellent in aberrations, and enables high-resolution sample observation.
In addition, since the electrons can be accelerated regardless of the conductor sample and the insulator sample, the acceleration electrode provided inside the yoke as in the conventional case described above can be dispensed with.
【００５２】また、対物レンズのヨークの一部分の上側
ヨークのみを負の高電圧に設定し、ヨークの残りの部分
の下側ヨークを常にアース電位に設定しているので、負
の高電圧に浮かせる部分を小さい範囲に限定することが
できる。これにより、ヨークの絶縁を小さい範囲にする
ことができるので、ヨークの電気的な絶縁をより確実に
行うことができる。Further, only the upper yoke of a part of the yoke of the objective lens is set to a negative high voltage, and the lower yoke of the remaining part of the yoke is always set to the ground potential. The portion can be limited to a small range. Thereby, the insulation of the yoke can be kept in a small range, so that the electrical insulation of the yoke can be performed more reliably.
【００５３】更に、上、下側ヨークの対向端の断面積を
大きく取ることにより、ヨークを流れる磁束の漏れ量を
小さくできる。Further, by increasing the cross-sectional area of the upper and lower yokes facing each other, the amount of leakage of the magnetic flux flowing through the yokes can be reduced.
【００５４】更に、高電圧に浮かせるヨークの部分を小
さくできることから、レンズ中に軸合わせ用の偏向コイ
ルや非点補正のためのスティグマコイルを組み込むこと
も容易となる。Furthermore, since the portion of the yoke floating at a high voltage can be reduced, it becomes easy to incorporate a deflection coil for axial alignment and a stigma coil for correcting astigmatism in the lens.
【００５５】特に、請求項２の発明によれば、ギャップ
を電子ビームの光軸から遠い側に設けているので、電子
に与える漏れ磁場の影響を最小限に止めることができ
る。In particular, according to the second aspect of the present invention, since the gap is provided on the side far from the optical axis of the electron beam, it is possible to minimize the influence of the leakage magnetic field on the electrons.
【００５６】また、請求項３の発明によれば、ヨークの
絶縁範囲が小さいことから、ギャップに設けられる電気
絶縁部材を小さくできるとともに、電気絶縁部材の加工
精度を出し易くなり、ヨークの位置決め精度を向上でき
る。これにより、対物レンズの加工精度および組立精度
をともに向上できる。しかも、電気絶縁部材をヨークの
外周側部分の内周面およびヨークの外周側部分の外周面
に延設しているので、絶縁面を大きく設定することがで
きる。これにより、下側ヨークから上側ヨークへの放電
を効果的に防止できるようになる。そのうえ、電気絶縁
部材を設ける範囲を小さくできることから、ヨークの大
部分である下側ヨークを熱伝達の良好な材料で支持でき
るので、コイルに発生する熱を効果的発散させることが
できる。これにより、強制的に冷却するための特別な冷
却手段を不要にできる。According to the third aspect of the present invention, since the insulating range of the yoke is small, the electric insulating member provided in the gap can be made small, and the processing accuracy of the electric insulating member can be easily obtained, and the positioning accuracy of the yoke can be improved. Can be improved. Thereby, both the processing accuracy and the assembly accuracy of the objective lens can be improved. In addition, since the electric insulating member extends on the inner peripheral surface of the outer peripheral portion of the yoke and the outer peripheral surface of the outer peripheral portion of the yoke, the insulating surface can be set large. Thereby, discharge from the lower yoke to the upper yoke can be effectively prevented. In addition, since the range in which the electrically insulating member is provided can be reduced, the lower yoke, which is a large part of the yoke, can be supported by a material having good heat transfer, so that heat generated in the coil can be dissipated effectively. This can eliminate the need for a special cooling means for forcibly cooling.
【００５７】更に、請求項４の発明によれば、ヨークの
大部分である下側ヨークを常にアース電位に設定してい
るので、この下側ヨークを鏡筒或いはケース等のアース
電子に設定されている電子顕微鏡の部材に直接接触させ
ることができるので、コイルに発生する熱をより一層効
果的に発散させることができる。Further, according to the fourth aspect of the present invention, since the lower yoke, which is a large part of the yoke, is always set to the ground potential, this lower yoke is set to a ground electron such as a lens barrel or a case. Therefore, the heat generated in the coil can be more effectively dissipated.
【図１】 本発明の電子顕微鏡用対物レンズの実施の形
態の一例を模式的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of an embodiment of an objective lens for an electron microscope of the present invention.
【図２】 従来のＰＥＥＭの一例を模式的に示す図であ
る。FIG. 2 is a diagram schematically illustrating an example of a conventional PEEM.
【図３】 従来の電子顕微鏡用対物レンズの一例を模式
的に示す図である。FIG. 3 is a diagram schematically illustrating an example of a conventional objective lens for an electron microscope.
１…ＰＥＥＭ、２…鏡筒、３…電子ビーム、４…電子
銃、５…照射系レンズ、６…照射系絞り、７…試料、８
…試料ホルダ装置、９…光電子、１０…対物レンズ、１
１…結像系絞り、１２…結像系レンズ、１３…蛍光面、
１４…観察窓、１５…ヨーク、１５ａ…内周側部分、１
５ｂ…外周側部分、１５ｃ…接続部分、１５ｂ1…上側
ヨーク、１５ｂ2…下側ヨーク、１５ｂ3,１５ｂ4…内周
面、１５ｂ5,１５ｂ6…外周面、１７…コイル、１８…
ギャップ、１９…硝子DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... PEEM, 2 ... Barrel, 3 ... Electron beam, 4 ... Electron gun, 5 ... Irradiation system lens, 6 ... Irradiation system aperture, 7 ... Sample, 8
... Sample holder device, 9 ... Photoelectron, 10 ... Objective lens, 1
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Image-forming diaphragm, 12 ... Image-forming lens, 13 ... Phosphor screen,
14 ... observation window, 15 ... yoke, 15a ... inner peripheral side part, 1
5b ... outer peripheral portion, 15c ... connection portion, 15b 1 ... upper yoke, 15b 2 ... lower yoke, 15b 3, 15b 4 ... inner peripheral surface, 15b 5, 15b 6 ... outer circumferential face, 17 ... coil, 18 ...
Gap, 19 ... glass
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福島整 兵庫県佐用郡三日月町光都１−１−１ 無 機材質研究所専用ビームライン事務所内 (72)発明者 嘉藤誠 東京都昭島市武蔵野三丁目１番２号 日本 電子株式会社内 (72)発明者 境悠治 東京都昭島市武蔵野三丁目１番２号 日本 電子株式会社内 Ｆターム(参考） 5C033 DD04 DE10 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Sei Fukushima 1-1-1 Koto, Mikazuki-cho, Sayo-gun, Hyogo None Inside the Beamline Office dedicated to the Institute of Mechanical Engineering (72) Inventor Makoto Kato Musashino, Musashino, Akishima-shi, Tokyo 1-2 1-2 Japan Electronics Co., Ltd. (72) Inventor Yuji Sakai 3-1-2 Musashino, Akishima-shi, Tokyo F-term in Japan Electronics Corporation (reference) 5C033 DD04 DE10
Claims (4)
子ビームを照射してこの試料から放出される電子を加速
するとともに集束して結像系によって送るようになって
いる電子顕微鏡用対物レンズにおいて、 電場および磁場を発生するヨークを備え、このヨークは
試料に近い側の上側ヨークと試料から遠い側の下側ヨー
クとに分割されて構成されているとともに、少なくとも
前記上側ヨークが電場および磁場を発生可能な材料から
形成され、 前記上側ヨークの対向面と下側ヨークの対向端との間に
所定のギャップが設けられており、 前記上側ヨークは、前記試料が導電体試料のときには、
前記上側ヨークおよび前記下側ヨークがいずれも互いに
同じ電圧でかつ前記試料に設定されている負の高電圧よ
り低い負の低電圧に設定されるとともに、前記試料が絶
縁体試料のときには、前記上側ヨークが前記試料に設定
されている負の高電圧と同じ負の高電圧に設定されかつ
前記下側ヨークが前記負の低電圧に設定されるようにな
っていることを特徴とする電子顕微鏡用対物レンズ。1. An electron microscope for irradiating an electron beam to a sample set to a predetermined negative high voltage to accelerate and converge and emit electrons emitted from the sample by an imaging system. In the objective lens, a yoke for generating an electric field and a magnetic field is provided. The yoke is divided into an upper yoke closer to the sample and a lower yoke farther from the sample. And a predetermined gap is provided between a facing surface of the upper yoke and a facing end of the lower yoke. The upper yoke is provided when the sample is a conductive sample. ,
The upper yoke and the lower yoke are both set to the same voltage and a negative low voltage lower than the negative high voltage set for the sample, and when the sample is an insulator sample, For the electron microscope, wherein the yoke is set to the same negative high voltage as the negative high voltage set for the sample, and the lower yoke is set to the negative low voltage. Objective lens.
近い内周側部分と、前記電子ビームの光軸から遠い外周
側部分と、これら接続する接続部分とから円筒状に構成
され、前記ヨークの外周側部分は、前記試料に近い部分
と、前記試料から遠くかつ前記内周側部分および前記接
続部分と一体に形成された部分との２つに分割されてお
り、 前記上側ヨークは前記試料に近い前記ヨークの外周側部
分で構成され、また、前記下側ヨークは前記試料から遠
い前記ヨークの外周側部分と前記ヨークの内周側部分お
よび前記ヨークの接続部分とから一体に構成されている
ことを特徴とする電子顕微鏡用対物レンズ。2. The yoke is formed in a cylindrical shape from an inner peripheral portion closer to an optical axis of the electron beam, an outer peripheral portion far from the optical axis of the electron beam, and a connection portion connecting these components. The outer peripheral portion of the yoke is divided into two portions, a portion close to the sample and a portion far from the sample and formed integrally with the inner peripheral portion and the connection portion. The lower yoke is integrally formed of an outer peripheral portion of the yoke far from the sample, an inner peripheral portion of the yoke, and a connection portion of the yoke. An objective lens for an electron microscope, comprising:
間のギャップに電気絶縁部材が設けられているととも
に、この電気絶縁部材は前記ヨークの外周側部分の内周
面および前記ヨークの外周側部分の外周面にも延設され
ていることを特徴とする請求項２記載の電子顕微鏡用対
物レンズ。3. An electric insulating member is provided in a gap between the opposing ends of the upper and lower yokes, and the electric insulating member is an inner peripheral surface of an outer peripheral portion of the yoke and an outer peripheral of the yoke. The objective lens for an electron microscope according to claim 2, wherein the objective lens is also provided on an outer peripheral surface of the side portion.
側ヨークおよび前記下側ヨークのいずれにも設定される
低電圧、および前記試料が絶縁体試料のときに、前記下
側ヨークに設定される前記低電圧は、いずれもアース電
位であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか
１記載の電子顕微鏡用対物レンズ。4. A low voltage set to both the upper yoke and the lower yoke when the sample is a conductor sample, and set to the lower yoke when the sample is an insulator sample. The objective lens for an electron microscope according to any one of claims 1 to 3, wherein the low voltage is a ground potential.
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