JP2009076447A - 走査電子顕微鏡 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、永久磁石により構成されるコンデンサレンズを使用した走査電子顕微鏡において、プローブ電流の大きさを可変できる走査電子顕微鏡を提供することを目的とする。
【解決手段】上記目的を解決するために、本発明の一実施態様は、コンデンサレンズが永久磁石により構成されている走査電子顕微鏡において、電子源とアノード電極との間の距離を可変可能とする機構を設けたことを特徴とする。さらに、電子源とアノード電極との間の距離を可変可能とする機構は、アノード電極の下部にスペーサを挿入可能な構成としたことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、走査電子顕微鏡に係り、特に小型の走査電子顕微鏡の電子銃に関する。
従来知られている走査電子顕微鏡では、コンデンサレンズを電磁レンズとし、励磁条件を変更し、高分解能用の小電流用や、分析用の大電流用に使い分けが可能である。
一方、分析を必要としない安価で小型の走査電子顕微鏡では、コンデンサレンズに永久磁石を使用する構成のものが開発されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、コンデンサレンズが永久磁石により構成されるため、当然ながら磁場の大きさを変えることが出来ず、プローブ電流の大電流化ができないという問題が残る。
また、電子源の電極部の最適形状を得ることを目的として、ウェネルト電極とアノード電極の間隔を小さくすることにより光軸上の表面電界を高くする技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。しかし、形状の確定後に、表面電界を変化させることは出来ない。
特開昭５９−８６１４５号公報。
電子・イオンビームハンドブック（第３版）、日刊工業新聞社、平成１０年１０月２８日発行、第１５８頁。
本発明は、永久磁石により構成されるコンデンサレンズを使用した走査電子顕微鏡において、プローブ電流の大きさを可変できる走査電子顕微鏡を提供することを目的とする。
上記目的を解決するために、本発明は、コンデンサレンズを永久磁石により構成し、電子源とアノード電極との間の距離を可変可能とする機構を設けたことを特徴とする。
さらに、電子源とアノード電極との間の距離を可変できる機構は、アノードの下部にスペーサを挿入可能な構成としたことを特徴とする。
本発明によれば、永久磁石により構成されるコンデンサレンズを使用した走査電子顕微鏡において、プローブ電流の大きさを可変でき、Ｘ線分析等の測定が可能となる走査電子顕微鏡を提供することができる。
本発明の実施例を、以下、図面を用いて説明する。
図１は、強励磁の場合の走査電子顕微鏡の主な構成を示す縦断面図であり、コンデンサレンズが強励磁の場合の電子ビーム軌道を示す。真空容器、電子ビームの偏向器、検出器は省略している。
図１を用いて、走査電子顕微鏡の原理について説明する。
走査電子顕微鏡の装置の内部を真空排気し、目標の真空圧力に到達したら、電子源１に高電圧を印加する。電子源１から放出された電子ビーム２は、ウェネルト電極３の電位により収束作用を受け、軌道を曲げられてウェネルト電極３とアノード電極４との間に、第一のクロスオーバー５を作る。
電子ビーム２はアノード電極４により加速され、コンデンサレンズ６により収束作用を受け、コンデンサレンズ６と対物レンズ７との間に第二のクロスオーバー８を作る。コンデンサ絞り９により余分な電子１２が制限された電子ビーム２は、対物レンズ７により収束され、対物絞り１１に制限され、試料台１０の上の試料の表面に照射される。
電子ビーム２は、コンデンサレンズ６と対物レンズ７で絞られているので、試料台１０の上の試料の画像を撮像するために、偏向器１３により電子ビーム２を偏向して、電子ビーム２で試料を走査させる。
試料の表面に照射された電子ビーム２により、試料の表面で跳ね返ってくる反射電子や試料表面から飛び出てくる二次電子等の荷電粒子を発生させる。これら反射電子および二次電子を試料室内に設置されている検出器（図示せず）に取り込み、増幅回路を経て、デジタル信号に変換されてからディスプレイに送られ、試料表面の画像として表示される。
図２は、弱励磁の場合の走査電子顕微鏡の主な構成を示す縦断面図であり、コンデンサレンズが弱励磁の場合の電子ビーム軌道を示す。
図１と比較し、コンデンサレンズによる励磁電流が少ないために、コンデンサしぼり９による電子ビームの損失が少なく、その結果、プローブ電流が大きくなる。図２の条件では、プローブ電流を大きくできるために、Ｘ線分析等の場合に使用される。
図３は、走査電子顕微鏡の具体的な構成を示す縦断面図である。
本発明の実施例である小型走査電子顕微鏡のコンデンサレンズは、永久磁石により構成されているため、プローブ電流が可変できない。そこで、図３に示すように、電子源１とアノード電極４の距離を可変させることで、プローブ電流が可変できる機構を設けた。
例えば、アノード電極４の下部と筐体の一部１４との間にスペーサ１５を設け、このスペーサ１５の厚さを厚くすることで、電子源１とアノード電極４の距離が短くなり、光軸上の表面電界を高くすることができる。スペーサ１５としては、取り外し可能なスペーサ、あるいはその厚さを変更するように交換可能なスペーサが使用可能であり、電子源１とアノード電極４との間の距離が調節可能となる。それに伴い、プローブ電流が増加し、分析等に最適な条件となる。よって、スペーサ１５を使用しない場合は長寿命の観察用、スペーサ１５を使用した場合は大電流の分析用として、使い分けることが可能となる。
以上述べたように、本発明の実施例によれば、永久磁石により構成されるコンデンサレンズを使用した小型の走査電子顕微鏡において、観察用と分析用のプローブ電流が得られる走査電子顕微鏡を提供することが可能となる。
強励磁の場合の走査電子顕微鏡の主な構成を示す縦断面図。 弱励磁の場合の走査電子顕微鏡の主な構成を示す縦断面図。 走査電子顕微鏡の具体的な構成を示す縦断面図。
符号の説明
１…電子源、２…電子ビーム、３…ウェネルト電極、４…アノード電極、５…第一のクロスオーバー、６…コンデンサレンズ、７…対物レンズ、８…第二のクロスオーバー、９…コンデンサ絞り、１０…試料台、１１…対物絞り、１２…電子、１３…偏向器、１５…スペーサ。

Claims (2)

  1. 電子源から発生された電子ビームをコンデンサレンズと対物レンズで試料へ収束させるとともに、偏向器で前記電子ビームを該試料で走査させ、該試料から発生する荷電粒子を検出して画像化する走査電子顕微鏡において、
    前記コンデンサレンズは永久磁石により構成するとともに、前記電子源とアノード電極との間の距離を可変可能とする機構を設けたことを特徴とする走査電子顕微鏡。
  2. 請求項１記載の走査電子顕微鏡において、
    前記電子源と前記アノード電極との間の距離を可変可能とする機構が、前記アノード電極の下部にスペーサを挿入して前記アノード電極を前記電子源へ近づける構成であることを特徴とする走査電子顕微鏡。
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