JP2002116299A - 電子線発生装置 - Google Patents
電子線発生装置Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
- H01J37/06—Electron sources; Electron guns
- H01J37/073—Electron guns using field emission, photo emission, or secondary emission electron sources
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J1/02—Main electrodes
- H01J1/34—Photo-emissive cathodes
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- Common Detailed Techniques For Electron Tubes Or Discharge Tubes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電子線発生装置を改良し、電界放出電流に対
する光放出電流の比を、特に可視光線によって励起され
たときに、著しく改善することである。 【解決手段】 電子線発生装置は、光導波路(41)と、光
導波路の一端に接続された光源(42)と、光導波路の他端
に装着され電子を発生するための皮膜(43)と、光放出電
流が発生することができるように皮膜の電子仕事関数を
低下するための場発生装置と、を有する。皮膜として金
属炭化物が使用されている。
する光放出電流の比を、特に可視光線によって励起され
たときに、著しく改善することである。 【解決手段】 電子線発生装置は、光導波路(41)と、光
導波路の一端に接続された光源(42)と、光導波路の他端
に装着され電子を発生するための皮膜(43)と、光放出電
流が発生することができるように皮膜の電子仕事関数を
低下するための場発生装置と、を有する。皮膜として金
属炭化物が使用されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１の前提部
に記載された電子線発生装置及び請求項１１の一般的概
念による電子線装置に関する。
に記載された電子線発生装置及び請求項１１の一般的概
念による電子線装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】米国特許ＵＳ−Ａ−５０４１７２４号に
よって電子線装置の作動法が知られており、この電子線
装置は光子線によって作動化される陰極と陰極から放出
された光軸の方向の電子を加速するための陽極と対物レ
ンズと試験片から放出された２次粒子を検出するための
検出器とを有する。陰極の先端は尖った構造をしてお
り、光子によって横側から照射され、そのエネルギは陰
極の材料の電子仕事関数より低く、その仕事関数は外側
の電場の助けによって、光放出は起きるが電界放出は起
きない程度に、減少される。
よって電子線装置の作動法が知られており、この電子線
装置は光子線によって作動化される陰極と陰極から放出
された光軸の方向の電子を加速するための陽極と対物レ
ンズと試験片から放出された２次粒子を検出するための
検出器とを有する。陰極の先端は尖った構造をしてお
り、光子によって横側から照射され、そのエネルギは陰
極の材料の電子仕事関数より低く、その仕事関数は外側
の電場の助けによって、光放出は起きるが電界放出は起
きない程度に、減少される。
【０００３】他の例では、外側の電場の代わりに、陰極
が、光放出は起きるが熱放出は起きない程度に、加熱さ
れる。
が、光放出は起きるが熱放出は起きない程度に、加熱さ
れる。
【０００４】しかしながら、陰極の先端の尖った部分に
光子を横方向から集光するのは比較的複雑である。
光子を横方向から集光するのは比較的複雑である。
【０００５】請求項１の前提部による電子線発生装置は
米国特許ＵＳ−Ａ−４８６８３８０号おいて既知であ
る。それに記載された光電陰極は光導波路の一端の半導
体皮膜によって製造されている。光子は他端に供給され
る。
米国特許ＵＳ−Ａ−４８６８３８０号おいて既知であ
る。それに記載された光電陰極は光導波路の一端の半導
体皮膜によって製造されている。光子は他端に供給され
る。
【０００６】半導体材料は実際、金及びタングステンの
ような他の陰極皮膜より実質的に低い電子仕事関数を有
するが、陰極の先端部の皮膜は比較的製造が困難であ
る。
ような他の陰極皮膜より実質的に低い電子仕事関数を有
するが、陰極の先端部の皮膜は比較的製造が困難であ
る。
【０００７】例えば、半導体層の代わりに、蒸着された
Ｂ−Ｗ−Ｂ、Ｂ−Ｗ又はＣｒ放出層が使用されるなら、
これらの層の電子仕事関数は非常に高く、連続モードの
可視光線によって生成される光放出電流は電界放出電流
の単なる一部であり、約１／１０から１／３である。
Ｂ−Ｗ−Ｂ、Ｂ−Ｗ又はＣｒ放出層が使用されるなら、
これらの層の電子仕事関数は非常に高く、連続モードの
可視光線によって生成される光放出電流は電界放出電流
の単なる一部であり、約１／１０から１／３である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、請求項１の前提部による電子線発生装置又は請求項
１１の一般的概念による電子線装置を更に改良すること
であり、電界放出電流に対する光放出電流の比を、特に
可視光線によって励起されたときに、著しく改善するこ
とである。
は、請求項１の前提部による電子線発生装置又は請求項
１１の一般的概念による電子線装置を更に改良すること
であり、電界放出電流に対する光放出電流の比を、特に
可視光線によって励起されたときに、著しく改善するこ
とである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この目的は、請求項１及
び１１項の特徴部によって、即ち、光導波路の一端の皮
膜として金属炭化物を使用することによって特徴づけら
れる本発明によって達成される。本発明の基礎となる実
験によると、金属炭化物の皮膜は比較的低い電子仕事関
数を有し、その結果、支持抽出場の強度は同様に減少さ
れることができることが明らかとなった。金属炭化物は
更に、高い硬さを有する特徴がある。
び１１項の特徴部によって、即ち、光導波路の一端の皮
膜として金属炭化物を使用することによって特徴づけら
れる本発明によって達成される。本発明の基礎となる実
験によると、金属炭化物の皮膜は比較的低い電子仕事関
数を有し、その結果、支持抽出場の強度は同様に減少さ
れることができることが明らかとなった。金属炭化物は
更に、高い硬さを有する特徴がある。
【００１０】光導波路の一端の金属炭化物の皮膜とレー
ザダイオードを使用した光の供給を組み合わせることに
よって特別な利点が得られる。レーザダイオードは従来
のガスレーザ及び固体レーザに比べて特に寸法が小さ
く、光生成効率が高く、高周波まで直接変調することが
可能であり、電力消費量が小さいという特徴を有する。
しかしながら、このようなレーザダイオードを場補助光
放出のために使用するのは、金属炭化物の場合のよう
に、皮膜材料が４ｅＶより低い電子仕事関数を有する場
合にのみ意味がある。
ザダイオードを使用した光の供給を組み合わせることに
よって特別な利点が得られる。レーザダイオードは従来
のガスレーザ及び固体レーザに比べて特に寸法が小さ
く、光生成効率が高く、高周波まで直接変調することが
可能であり、電力消費量が小さいという特徴を有する。
しかしながら、このようなレーザダイオードを場補助光
放出のために使用するのは、金属炭化物の場合のよう
に、皮膜材料が４ｅＶより低い電子仕事関数を有する場
合にのみ意味がある。
【００１１】本発明の更に他の例では、皮膜が設けられ
た光導波路の端部に円偏光を生成するための装置が設け
られている。それによって、偏光された電子が生成さ
れ、それによって領域構造が強磁性体面上に像化される
ことができる。
た光導波路の端部に円偏光を生成するための装置が設け
られている。それによって、偏光された電子が生成さ
れ、それによって領域構造が強磁性体面上に像化される
ことができる。
【００１２】本発明の更なる例は、特許請求の範囲の従
属項の内容にあり、以下の例に関する記述及び図面によ
って詳細に説明されよう。
属項の内容にあり、以下の例に関する記述及び図面によ
って詳細に説明されよう。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１には電子線装置１が示され、
この電子線装置１によって、集光された電子線２が光学
的コラム３内に生成される。この光学的コラム３は、基
本的には、複数の磁気レンズ及び／又は電界レンズ及び
ビーム成形のための孔（図示無し）の他に、電子線２を
生成するための電子線発生装置４と電子線２を試験片６
上に集光するための対物レンズ５と試験片より放出され
た２次電子又は後方散乱電子を検出するための検出器７
とを有する。
この電子線装置１によって、集光された電子線２が光学
的コラム３内に生成される。この光学的コラム３は、基
本的には、複数の磁気レンズ及び／又は電界レンズ及び
ビーム成形のための孔（図示無し）の他に、電子線２を
生成するための電子線発生装置４と電子線２を試験片６
上に集光するための対物レンズ５と試験片より放出され
た２次電子又は後方散乱電子を検出するための検出器７
とを有する。
【００１４】対物レンズ５内には電子線２を偏向するた
めの偏向装置８が設けられ、これは、例えば、試験片６
を走査するときに必要である。対物レンズ自身は、磁気
レンズ５ａと電界レンズ５ｂを供えた電磁レンズとして
構成されている。
めの偏向装置８が設けられ、これは、例えば、試験片６
を走査するときに必要である。対物レンズ自身は、磁気
レンズ５ａと電界レンズ５ｂを供えた電磁レンズとして
構成されている。
【００１５】図２及び図３を参照して、電子線発生装置
４の構造及び動作を更に詳細に説明する。電子線発生装
置４は場補助光電陰極４０として形成されている。光導
波路４１の一端は尖ったチップとして形成され、このチ
ップの領域に皮膜４３が設けられており、エミッタとし
て使用される。このチップの半径は好ましくは、０．０
５μｍと１．０μｍの間である。
４の構造及び動作を更に詳細に説明する。電子線発生装
置４は場補助光電陰極４０として形成されている。光導
波路４１の一端は尖ったチップとして形成され、このチ
ップの領域に皮膜４３が設けられており、エミッタとし
て使用される。このチップの半径は好ましくは、０．０
５μｍと１．０μｍの間である。
【００１６】光導波路４１の他端には適当な方法にて光
源４２が接続されている。光導波路４１は、例えば、コ
ア４１ａとクラッディング４１ｂを有するグラスファイ
バによって形成される。
源４２が接続されている。光導波路４１は、例えば、コ
ア４１ａとクラッディング４１ｂを有するグラスファイ
バによって形成される。
【００１７】本発明によると、皮膜４３として、例え
ば、ＣｒＣ又はＴｉＣのような金属炭化物が使用され
る。このような金属炭化物層の電子仕事関数は４ｅｖよ
り低く、従って、金やタングステンのような従来から使
用されている材料の仕事関数より実質的に低い。
ば、ＣｒＣ又はＴｉＣのような金属炭化物が使用され
る。このような金属炭化物層の電子仕事関数は４ｅｖよ
り低く、従って、金やタングステンのような従来から使
用されている材料の仕事関数より実質的に低い。
【００１８】皮膜は、低い仕事関数に加えて、十分に高
い導電性と十分な透明性を有することが必要である。更
に、皮膜は光導波路に強固に接着され高い機械的硬さを
有することが必要である。
い導電性と十分な透明性を有することが必要である。更
に、皮膜は光導波路に強固に接着され高い機械的硬さを
有することが必要である。
【００１９】可視光線によって光放出を発生させること
ができるように、高い抽出場が陰極の先端部の領域に必
要である。場発生装置は、例えば、陰極４０に対して正
に荷電された抽出電極４４によって形成される。その結
果、仕事関数は陰極の先端の領域にて低くなり、光源４
２から供給された可視光線によって光放出電流が生成さ
れる。
ができるように、高い抽出場が陰極の先端部の領域に必
要である。場発生装置は、例えば、陰極４０に対して正
に荷電された抽出電極４４によって形成される。その結
果、仕事関数は陰極の先端の領域にて低くなり、光源４
２から供給された可視光線によって光放出電流が生成さ
れる。
【００２０】抽出電極４４の後の光路にて、装置の適用
例に依存するが、陽極４５が設けられ、この陽極は抽出
電極４４の電位より高い電位又は低い電位に保持され
る。場合によっては、放出された電子は更に減速され
る。
例に依存するが、陽極４５が設けられ、この陽極は抽出
電極４４の電位より高い電位又は低い電位に保持され
る。場合によっては、放出された電子は更に減速され
る。
【００２１】光源４２によって、波長が２００〜８００
ｎｍの光が光導波路４１内に供給される。本発明の範囲
にて、光源４２としてこの波長範囲の所謂レーザダイオ
ードが使用されると都合がよい。レーザダイオードは従
来のガスレーザ及び固体レーザに比べて特に寸法が小さ
く、光生成効率が高く、高周波まで直接変調することが
可能であり、電力消費量が小さいという特徴を有する。
ｎｍの光が光導波路４１内に供給される。本発明の範囲
にて、光源４２としてこの波長範囲の所謂レーザダイオ
ードが使用されると都合がよい。レーザダイオードは従
来のガスレーザ及び固体レーザに比べて特に寸法が小さ
く、光生成効率が高く、高周波まで直接変調することが
可能であり、電力消費量が小さいという特徴を有する。
【００２２】光源４２によって生成された光は、光学ア
ダプタ４６及びレンズ４７、例えば、「グリンレンズ」
によって光導波路４１内に導かれる。
ダプタ４６及びレンズ４７、例えば、「グリンレンズ」
によって光導波路４１内に導かれる。
【００２３】実際の陰極４０は真空室４８内に配置され
ているが、光は容易にこの真空室４８の外側の光導波路
４１内に導かれることができる。こうして、光導波路４
１は、適当なシール用スリーブ４９を経由して真空室４
８内に単に導入されなければならない。
ているが、光は容易にこの真空室４８の外側の光導波路
４１内に導かれることができる。こうして、光導波路４
１は、適当なシール用スリーブ４９を経由して真空室４
８内に単に導入されなければならない。
【００２４】陰極の先端の小さな表面が連続的に照光さ
れると、先端が加熱するため、作用可能なレーザ強度は
数ｍＷに制限される。しかしながら、レーザダイオード
は短い光パルスを生成するのに特に好適であるから、増
加した照光の強度はこのような短い光パルスにて使用さ
れることができる。こうして、例えば、高い強度を有す
る光パルスがピコ秒の範囲で発生されることができる。
このような光パルスは詳細には図示されていないパルス
装置によって生成される。このパルス装置は、ブランキ
ング装置９（図１）に接続され、背景電流を引き起こ
す、電界放出によって放出されただけの電子のブランキ
ングを実行する。
れると、先端が加熱するため、作用可能なレーザ強度は
数ｍＷに制限される。しかしながら、レーザダイオード
は短い光パルスを生成するのに特に好適であるから、増
加した照光の強度はこのような短い光パルスにて使用さ
れることができる。こうして、例えば、高い強度を有す
る光パルスがピコ秒の範囲で発生されることができる。
このような光パルスは詳細には図示されていないパルス
装置によって生成される。このパルス装置は、ブランキ
ング装置９（図１）に接続され、背景電流を引き起こ
す、電界放出によって放出されただけの電子のブランキ
ングを実行する。
【００２５】場補助光放出源のための更なる可能性は、
偏光電子の生成である。このため、陰極チップは円偏光
によって照光されなければならない。図４に図示された
例は円偏光発生装置を示す。この装置は基本的には偏光
子５０より構成され、この偏光子はレーザダイオード５
０によって生成された光を直線偏光化する。その次の装
置５１では入射された直線偏光は、互いに直交しλ／４
ずれた２つの直線偏光成分に分割される。このような装
置５１は例えば、所謂ソレイユ補償板によって形成され
ることができる。振幅が等しい円偏光が生成される。
偏光電子の生成である。このため、陰極チップは円偏光
によって照光されなければならない。図４に図示された
例は円偏光発生装置を示す。この装置は基本的には偏光
子５０より構成され、この偏光子はレーザダイオード５
０によって生成された光を直線偏光化する。その次の装
置５１では入射された直線偏光は、互いに直交しλ／４
ずれた２つの直線偏光成分に分割される。このような装
置５１は例えば、所謂ソレイユ補償板によって形成され
ることができる。振幅が等しい円偏光が生成される。
【００２６】しかしながら、光導波路内にて２つの直線
偏光波間の移相が変化することができることに留意すべ
きである。従って、確実に陰極チップ上の光が円偏光化
されるように、適当な対抗補償装置が必要である。
偏光波間の移相が変化することができることに留意すべ
きである。従って、確実に陰極チップ上の光が円偏光化
されるように、適当な対抗補償装置が必要である。
【００２７】円偏光によって生成されることができる偏
光電子は、強磁性体表面上に領域構造を像化するために
電子線装置に使用されると特に都合よい。
光電子は、強磁性体表面上に領域構造を像化するために
電子線装置に使用されると特に都合よい。
【００２８】
【発明の効果】本発明によると、電子線発生装置又は電
子線装置において、光導波路の一端の皮膜として金属炭
化物を使用することによって、電界放出電流に対する光
放出電流の比を、特に可視光線によって励起されたとき
に、著しく改善することができる効果がある。
子線装置において、光導波路の一端の皮膜として金属炭
化物を使用することによって、電界放出電流に対する光
放出電流の比を、特に可視光線によって励起されたとき
に、著しく改善することができる効果がある。
【００２９】レーザダイオードは従来のガスレーザ及び
固体レーザに比べて特に寸法が小さく、光生成効率が高
く、高周波まで直接変調することが可能であり、電力消
費量が小さいという特徴を有する。４ｅＶより低い電子
仕事関数を有する金属炭化物の皮膜とレーザダイオード
の光源を組み合わせることによってこの特別な利点が得
られる。
固体レーザに比べて特に寸法が小さく、光生成効率が高
く、高周波まで直接変調することが可能であり、電力消
費量が小さいという特徴を有する。４ｅＶより低い電子
仕事関数を有する金属炭化物の皮膜とレーザダイオード
の光源を組み合わせることによってこの特別な利点が得
られる。
【００３０】本発明によると、皮膜が設けられた光導波
路の端部に円偏光を生成するための装置が設けられてい
るから、偏光された電子線が生成され、それによって領
域構造が強磁性体面上に像化されることができる利点が
ある。
路の端部に円偏光を生成するための装置が設けられてい
るから、偏光された電子線が生成され、それによって領
域構造が強磁性体面上に像化されることができる利点が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電子線装置の概略図である。
【図２】本発明による電子線発生装置の部分断面図であ
る。
る。
【図３】本発明による電子線発生装置の全体概略図であ
る。
る。
【図４】円偏光発生装置の概略図である。
１ 電子線装置 ２ 電子線 ３ 光学的コラム ４ 電子線発生装置 ５ 対物レンズ ５ａ 磁気レンズ ５ｂ 電界レンズ ６ 試験片 ７ 検出器 ８ 偏向装置 ９ ブランキング装置 ４０ 光電陰極 ４１ 光導波路 ４１ａ コア ４１ｂ クラッディング ４２ 光源 ４３ 皮膜 ４４ 抽出電極 ４５ 陽極 ４６ 光学アダプタ ４７ レンズ ４８ 真空室 ４９ スリーブ ５０ 偏光子 ５１ ソレイユ補償板
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１３年９月２６日（２００１．９．２
６）
６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 597020188 エイシーティー アドバンスト サーキッ ト テスティング ゲゼルシャフト フュ ア テストジュステームエントヴィックリ ング ミット ベシュレンクテル ハフツ ング ＡＣＴ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｃｉｒｃｕｉ ｔ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｇｅｓｅｌｌｓｃｈ ａｆｔ ｆｕｒ Ｔｅｓｔｓｙｓｔｅｍｅ ｎｔｗｉｃｋｌｕｎｇ ｍｂＨ ドイツ連邦共和国、81929 ミュンヘン、 ズュスキントシュトラーセ ４ (72)発明者 ライナー シュペール ドイツ連邦共和国、64372 オーバ・ラム シュタット、エルフルタ シュトラーセ 19 (72)発明者 マイケル シュミット ドイツ連邦共和国、63069 オッヘンバッ ハ、ローゼナウシュトラーセ ６ (72)発明者 ユルゲン フロジエン ドイツ連邦共和国、85521 リーマーリン グ、クフシュタイナーシュトラーセ 16 アー Ｆターム(参考） 5C030 CC02 CC03
Claims (12)
- 【請求項１】光導波路(41)と、該光導波路の一端に接続
された光源(42)と、上記光導波路の他端に装着され電子
を発生するための皮膜(43)と、光放出電流が発生するこ
とができるように上記皮膜の電子仕事関数を低下するた
めの場発生装置と、を有する電子線発生装置(4) におい
て、上記皮膜として金属炭化物が使用されていることを
特徴とする電子線発生装置。 - 【請求項２】請求項１記載の電子線発生装置において、
上記光源(42)は波長が２００〜８００ｎｍの光を上記光
導波路に供給するように構成されていることを特徴とす
る電子線発生装置。 - 【請求項３】請求項１記載の電子線発生装置において、
上記光源(42)はレーザダイオードによって構成されてい
ることを特徴とする電子線発生装置。 - 【請求項４】請求項１記載の電子線発生装置において、
上記光源(42)はパルス光を発生することを特徴とする電
子線発生装置。 - 【請求項５】請求項１記載の電子線発生装置において、
上記金属炭化物の皮膜の仕事関数は４ｅＶより低いこと
を特徴とする電子線発生装置。 - 【請求項６】請求項１記載の電子線発生装置において、
上記皮膜(43)が設けられた上記光導波路の先端は尖った
形状に形成されていることを特徴とする電子線発生装
置。 - 【請求項７】請求項１記載の電子線発生装置において、
上記皮膜(43)が設けられた上記光導波路の先端の半径は
０．０５μｍと１．０μｍの間であることを特徴とする
電子線発生装置。 - 【請求項８】請求項１記載の電子線発生装置において、
上記場発生装置は抽出電極(44)を有し、上記皮膜を有す
る上記光導波路の端部と上記抽出電極(44)の間に抽出電
場が設けられることを特徴とする電子線発生装置。 - 【請求項９】請求項１記載の電子線発生装置において、
円偏光発生装置を供えていることを特徴とする電子線発
生装置。 - 【請求項１０】請求項９記載の電子線発生装置におい
て、上記円偏光発生装置は直線偏光を発生する偏光子(5
0)と該偏光子(50)からの直線偏光を互いに垂直な且つλ
／４ずれた２つの直線偏光成分に分割する装置(51)を有
することを特徴とする電子線発生装置。 - 【請求項１１】光導波路(41)と、該光導波路の一端に接
続された光源(42)と、上記光導波路の他端に装着され電
子を発生するための皮膜(43)と、光放出電流が発生する
ことができるように上記皮膜の電子仕事関数を低下する
ための場発生装置と、を有する電子線発生装置(4) と、
試験片上に電子線(2) を集光するための対物レンズ(5)
と、上記試験片から放出された２次電子線又は後方散乱
電子線を検出するための検出器(7) と、を有する電子線
装置において、上記皮膜として金属炭化物が使用されて
いることを特徴とする電子線装置。 - 【請求項１２】請求項１１記載の電子線装置において、
ブランキング装置(9)が設けられていることを特徴とす
る電子線装置。
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