JPH0322339A

JPH0322339A - 走査電子顕微鏡

Info

Publication number: JPH0322339A
Application number: JP1156010A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Nakasuji; 護中筋
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1989-06-19
Filing date: 1989-06-19
Publication date: 1991-01-30
Anticipated expiration: 2014-08-16
Also published as: JP2934707B2

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）この発明は、走査電子顕微鏡に関するものである．（従来の技術）従来、電子線を高電圧で加速し、電子光学系を通過した
後試料に負の高電圧印加することで電子線を減速し、試
料を高加速電圧の電子線で照射する走査電子顕微鏡が知
られていた．このような走査電子顕微鏡によれば、電子線を高電圧で
加速することなく最初から低加速電圧で加速した電子線
として電子光学系を通過させる走査電子顕微鏡に比べて
、電子光学系のレンズ収差を小さくでき、高分解能の電
子線が得られるという利点がある．（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上記の如き従来の技術においては、試料
に負の高電圧を印加する必要があるため、試料表面での
放電が生じ易く、また試料に高周波や短パルス幅の電圧
を印加しながら観察する場合には、その電圧を発生させ
る電源に、高電圧の耐圧特性が要求されるという問題点
があった．そこで本発明は、試料をアース電位に保った
まま、減速電界を用いた低加速電圧電子線を得ることを
目的とする。

（問題点を解決する為の手段）試料をアース電位に保って、対物レンズと試料との間に
減速電界を作るには、必然的に電子光学系が正の高電圧
に印加される必要がある．しかしながら、この場合であ
っても、電子光学系を構或する部品の全体が高電圧に印
加されている必要はなく、電子線に静電力を及ぼす範囲
内の部品が高電圧に印加されていればよい．従って、本
発明は、電子光学系と試料との間に、電子に対する減速
電界を形成してなる電子顕微鏡において、試料をアース
電位とし、電子光学系のライナーチューブの内側面を正
の高電圧になすと共に、電子銃カソードに負の電圧を印
加することを特徴とする電子顕微鏡であり、前記ライナ
ヂュープとして、例えば絶縁物の内側面に金属あるいは
半導体をコーティングして形成したものを用いた場合に
は、前記コーティングした金属あるいは半導体に前記高
電圧を印加すればよいし、さらに前記コーティングした
金属あるいは半導体の端部を、絶縁物、あるいは曲率半
径の小さい突起を持たない金属で覆ったものである．（作用）本発明によれば、試料をアース電位としているので試料
表面での放電が生じにくく、しかも、電子光学系のライ
ナチューブの内側面を正の高電圧になすと共に、電子銃
カソードに負の電圧を印加しているので、電子線は高電
圧で加速され、その結果、ライナチューブ内のレンズの
位置を通過する電子線は、高エネルギーを持つため回折
や色収差は小さく、また、レンズ位置では開口が小さい
ため球面収差も小さく電子線を小さく絞れる。また、ラ
イチチューブの内面と試料との間は減速電界であるので
、試料に入射する電子線は減速され、試料に電子線が与
える放射線損傷は小さくなる。

さらに、ライナチューブの内面のみに正の高電圧を印加
しているので、ライナチューブの外側に配設されるレン
ズ、偏向器、非点補正コイル、軸合わせコイル等はアー
ス電位とすることができ、これらの駆動電源には通常の
ものが使える．さらにまた、ライナチューブとして絶縁
物の材料を用い、その内面のみを金属あるいは半導体に
てコーティングし、このコーティングした金属あるいは
半導体の端部を絶縁物、あるいは曲率半径の小さい突起
を持たない金属で覆ったので、端部での放電を防止する
ことができる．（実施例）図は本発明の実施例の電子光学鏡筒である．電子銃カソ
ード１には負の電源１ａにより、１００Ｖから−ｔｏｏ
ｏｖ程度の負の電圧が印加されている．ｔ子銃カソード
ｌから放電された電子は、ウエーネルト電極２の開口を
射出し、電子銃室外囲器３の外部の正の高電圧源６にリ
ード線５、高圧導入端子４を介して接続されるアノード
ｌ９に向かって加速される．正の高電圧源６は９９００
Ｖから９０００Ｖ程度の正の電圧をアノード１９に与え
ており、アノード１９の開口を通る１ｔ子線は、例えば
、１０κｅＶ程度のエネルギーを持つ電子線となる。

アノード１９の開口を通った電子線は、真空シール用Ｏ
リング７を介して電子銃外囲器３の結合したライナチュ
ーブ９に入る．ライナチューブ９は、アルξナ等の上部
な絶縁物の内側面をニッケルの無電界メッキでメタライ
ズして金属面２２としたものである．ニッケルメッキは
非磁性であるから、ニッケルメッキが電子線に非点収差
を発生させるようなことはない．また、ライナチューブ
９の外側面も内側面２２のニッケルと絶縁された状態で
適当な金属よりメタライズして金属面２３としている。

そして、ライナチューブ９の内側面のニッケルメッキ面
２２はアノード１９と同電位になるように、アノード１
９に接続されており、また、ライナチューブ９の外側面
の金属面２３は接地されている．このとき、ライナチューブ９の内側面のニッケルメッキ
面２２の端部は放電し易いので、接着剤８や、金属製の
円弧上ガードリング１６でカバーされ、高電界が発生し
ないようになっている。

ライチチューブ９の外側には、ライナチューブ９を囲む
ようにコンデンサレンズ１０、軸合わせコイルｌ１、走
査コイル１２、非点補正コイル１３、対物レンズ１４が
設けられ、また、コンデンサレンズ１０により電子銃の
カソードのクロスオーバの生ずる位置には、電子線制限
用のアバーヂャ２０がアパーチャホルダ２ｌによって保
持されている。

従って、ライナチューブ９に入った電子線は、１０Ｋｅ
Ｖのエネルギーにてライナチューブ９内を進み、コンデ
ンサレンズ１０、アパーチャ２０、対物レンズ１４によ
り適切な電流値と径に絞られると共に、軸合わせコイル
１１で軸合わせがなされ、かつ非点補正コイル１３にて
非点補正されて、試料室１８に入る。

試料室ｌ８は、０リング１５によって真空シールされて
ライナチューブ９に結合している．試料室ｌ８には、試
料１７が不図示の適当な支持手段により支持されており
、その表面はアースされている．試料室１８に入った電子線は、試料１７に入射し、走査
コイル１２により、試料１７上を２次元的に走査される
．このような構戒であるから、電子銃カソード１から射出
した電子線は、電子銃カソード１とアノード１９との間
の高電圧により加速され、ライナチューブ９に入る。ラ
イナチューブ９はその内側面のニッケルメッキ面２３が
アノード１９と等電位であるから、電子線は、アノード
１９の開口に入射した時のエネルギーをそのまま維持し
てライナチューブ９から射出する．すなわち、ライナチ
ューブ９から射出した直後の電子線は高エネルギー状態
を維持している．従ってライナチューブ９から射出した
直後の電子線の軌道２３は図に半径方向に拡大して書き
表したように、開口半角αは小さい．しかしながら、ラ
イナチューブ９の下端部と試料１７との間には電子線に
対して減速電界がかかっており、電子線は軸方向に減速
されるため、徐々に低エネルギー状態となり、試料１７
に入射する時の開口半角はαヨとなる．つまり、対物レ
ンズ１４を通る時の電子線は開口半角がほぼα１で小さ
いため収差が小さくなり、他方、試料ｌ７に入射する電
子線は開口半角がα２で大きいため電流値Ｉ（一πα．
”Ｂ，Ｂは電子鐘輝度）は大きくなる．そして、試料１７に入射する電子線はＩＯＯＶからｉｏ
ｏｏｖのエネルギーに相当する速度で試料に入射するが
、このエネルギーは通常用いられる５κＶから２０ＫＶ
のエネルギーに比べて低エネルギーであるため、試料に
与える放射線損焼は小さく、また、絶縁物試料のチャー
ジアップのないようなエネルギーも容易に選択できる．（発明の効果）以上述べたように本発明によれば、（１）試料をアースした状態で、減速場を利用した低加
速電圧の電子線が得られる、（２）電子線がレンズを通る時は高エネルギーを持って
いるため回折や色収差は小さく、レンズ位置では開口が
小さいので球面収差も小さく、電子線を細く絞れる、（３）電子線が試料に入射する時の開口は減速場のため
、レンズ位置での開口に比べてかなり大きくなる．従っ
て、電子線が試料に入射する時には大きな電流値が得ら
れる。

また、ライナチューブ内側のみ高電圧とし、端而に放電
対策を行なうことにより、安定動作が得られる．ライナ
チューブの外側をアースすることにより、レンズ、偏向
器、非点補正コイル、軸合せコイル等をアース電位にす
ることができるため、これらの駆動電源には通常のもの
が使える．

【図面の簡単な説明】

図は、本発明の実施例の電子光学鏡筒を示す断面図であ
る．（主要部分の符号の説明）ｌ・・・電子鏡カソード、１ａ・・・負の電源、６・・
・正の高圧電源、８・・・接着剤、９・・・ライナチューブ、１４・・・対物レンズ、１６・・・金属製ガードリング、１７・・・試料。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）電子光学系と試料との間に、電子に対する減速電
界を形成してなる電子顕微鏡において、試料をアース電
位とし、電子光学系のライナーチューブの内側面を正の
高電圧になすと共に、電子銃カソードに負の電圧を印加
することを特徴とする電子顕微鏡。
（２）前記ライナーチューブを、絶縁物の内側面に金属
あるいは半導体をコーティングして形成し、前記コーテ
ィングした金属あるいは半導体に前記高電圧を印加する
ことを特徴とする請求項（１）記載の走査電子顕微鏡。
（３）前記コーティングした金属あるいは半導体の端部
を、絶縁物、あるいは曲率半径の小さい突起を持たない
金属で覆ったことを特徴とする請求項（２）に記載の電
子顕微鏡。