JPH07161321A - 電子顕微鏡の電子銃 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、レーザ光のロスを減少し、集光レン
ズの調節を必要とせずに最適な空間分解能を得ること。 【構成】レーザ光を集光する集光レンズ(11)の底面に光
電変換部(13)を一体的に形成する。レーザ発振器(1) か
ら出力されたレーザ光は、集光レンズ(11)底面の光電変
換部(13)に集光し、ここで、電子ビームに光電変換され
る。従って、集光レンズ(11)の調節を必要とせずに最適
な空間分解能が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光電変換を用いて電子
ビームを得る電子顕微鏡の電子銃に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は光電変換を用いた走査型電子顕微
鏡における電子銃の構成図である。レーザ発振器１は、
極短パルスのレーザ光を出力するものである。このレー
ザ光は、ミラー２で反射して集光レンズ３に導かれてい
る。

【０００３】又、走査電子顕微鏡本体（カラム）４の上
部には、光電変換部５及び引出し電極６から成る電子ビ
ーム発生源が設けられている。このうち光電変換部５
は、ガラス等の基板の下面に金属等の光電変換物質７を
蒸着した構成となっている。

【０００４】かかる構成であれば、レーザ発振器１から
出力された極短パルスのレーザ光は、ミラー２で反射
し、集光レンズ３で集光されて光電変換部５に入射す
る。つまり、レーザ光は、図６に示すように集光レンズ
３で集光されて光電変換部５の光電変換物質７に照射さ
れ、ここで電子ビームに変換される。そして、この電子
ビームは、走査電子顕微鏡本体４内を伝播して被検査物
に照射される。

【０００５】ところで、レーザ光を光電変換部５に対し
て集光するのは、光電変換部５におけるレーザ光のスポ
ット径が小さいほど電子顕微鏡における空間分解能を高
く得ることができるからである。

【０００６】しかしながら、集光レンズ３と光電変換部
５とは、互いに距離をおいて配置されており、光電変換
部５にレーザ光を集光する際に、この集光点が光電変換
部５の光電変換物質７に位置するように予め調整する必
要がある。

【０００７】ところが、光電変換部５のガラス基板の屈
折率と空気の屈折率とは異なるので、集光レンズ３の焦
点位置は、このガラス基板がある場合と無い場合とでは
異なり、かつレーザ光の波長が紫外線領域であれば、こ
のレーザ光を可視することができなくなる。

【０００８】このような事から集光レンズ３による集光
点の位置調整は困難であり、電子顕微鏡の性能を最適化
しにくいという問題がある。又、レーザ光を光電変換部
５に対して集光する場合、図６に示すように集光レンズ
３への入射面、集光レンズ３からの出射面、光電変換部
５のガラス基板の入射面の各３面をレーザ光が通過する
ので、これらの各３面における反射がレーザ光のロスと
なってしまう。

【０００９】このレーザ光のロスに対する対策として反
射防止膜を施すことが考えられるが、レーザ光が角度を
持っているために完全な反射防止膜を形成することは不
可能である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上のようにレーザ光
を集光して光電変換部に照射する際に、その集光点の位
置調整が困難であり、最適な空間分解能を得ることが大
変である。又、レーザ光のロスを減少することが不可能
である。

【００１１】そこで本発明は、レーザ光のロスを減少
し、集光レンズの調節を必要とせずに最適な空間分解能
を得ることができる電子顕微鏡の電子銃を提供すること
を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１によれば、レー
ザ発振器から出力されたレーザ光を光電変換して電子ビ
ームを得る電子顕微鏡の電子銃において、レーザ光を底
面位置に集光する集光レンズと、この集光レンズの底面
に形成された光電変換部とを備えて上記目的を達成しよ
うとする電子顕微鏡の電子銃である。

【００１３】

【作用】請求項１によれば、レーザ光を集光する集光レ
ンズの底面に光電変換部を一体的に形成することによ
り、レーザ発振器から出力されたレーザ光は、集光レン
ズの底面に集光して光電変換部に照射され、ここで、電
子ビームに光電変換される。従って、集光レンズの調節
を必要とせずに最適な空間分解能が得られる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。図１は電子顕微鏡の電子銃の構成図であ
る。レーザ発振器１は、極短パルスのレーザ光を出力す
るものである。このレーザ発振器１のレーザ出力光路上
には、ミラー２が配置されている。

【００１５】一方、走査電子顕微鏡本体（カラム）１０
の上部には、集光レンズ１１及び引出し電極１２が設け
られている。そして、この集光レンズ１１の底面には、
光電変換部１３が一体的に形成されている。

【００１６】この集光レンズ１１は、レーザ発振器１か
ら出力されるレーザ光の波長により決められる材質を用
いたもので、上部に凸部が形成されてレンズを形成し、
かつ底面を平面上に形成したものとなっている。そし
て、この集光レンズ１１の集光点は、底面位置に一致し
たものとなっている。

【００１７】ここで、レンズにおける曲率半径等の形状
は、レーザ光の波長と材質とにより屈折率がそれぞれ異
なるので、これらに合わせて決定される。又、この集光
レンズ１１の底面には光電変換部１３が形成されている
が、この光電変換部１３は光電変換物質を直接に蒸着し
たものである。

【００１８】このような光電変換部１３を一体化した集
光レンズ１１は、例えば次のような製造方法で製造され
る。すなわち、図２(a) の断面図及び同図(b) の正面図
に示すようにレーザ光の波長と材質の屈折率とにより決
定される曲率半径の凹部を有する集光レンズ用型２０を
作成する。

【００１９】次に、この集光レンズ用型２０に対して集
光レンズ１１とする材質を流し込む。なお、この材質
は、レーザ光の波長により決められるものである。次に
集光レンズ用型２０に流し込んだ材質が凝固すると、そ
の集光レンズ１１に対して研磨が行われる。

【００２０】次に、集光レンズ１１の底面に対して直接
に光電変換物質が蒸着され、光電変換部１３が形成され
る。次に上記の如く構成された電子銃の作用について説
明する。

【００２１】先ず、レーザ発振器１から出力されるレー
ザ光が集光レンズ１１の中心に照射されるように調整が
行われる。この後、レーザ発振器１から出力されたレー
ザ光は、ミラー２で反射して集光レンズ１１の中心に導
かれる。この集光レンズ１１は、図３に示すようにレー
ザ光を、その底面に形成されている光電変換部１３に集
光する。

【００２２】このようにレーザ光が光電変換部１３に集
光されると、この光電変換部１３において光電変換が行
われて電子が発生し、これが電子ビームとなって走査電
子顕微鏡本体１０内を伝播して被検査物に照射される。

【００２３】このように上記一実施例においては、レー
ザ光を集光する集光レンズ１１の底面に光電変換部１３
を蒸着により一体的に形成したので、レーザ光を集光レ
ンズ１１の中心に導く簡単な調整だけで、レーザ光を光
電変換部１３に集光、すなわちフォーカシングできる。
従って、集光レンズの調節を必要とせずに最適な空間分
解能が得られる。

【００２４】又、レーザ光の反射によるロスは、集光レ
ンズ１１への入射面のみとなるので、従来電子銃と比較
して３分の１程度に減少できる。さらに、集光レンズ１
１を支えるホルダーが不要となるので、従来構造上使用
できなかった短焦点レンズを使用できるようになった。

【００２５】次に上記電子銃を適用した走査電子顕微鏡
の全体構成について図４を参照して説明する。なお、図
１と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省
略する。

【００２６】走査電子顕微鏡本体１０には、電子ビーム
の伝播方向に対してカソード３０、メッシュ３１、アノ
ード３２が配置され、かつ電子ビームの伝播方向に沿っ
てコンデンサレンズ３３、対物レンズ３４が配置されて
いる。

【００２７】又、走査電子顕微鏡本体１０の底部側面に
は、上部ディテクタ３５及び下部ディテクタ３６が設け
られている。そして、走査電子顕微鏡本体１０の底部に
被検査物３７が配置されている。

【００２８】かかる構成であれば、レーザ発振器１から
出力されたレーザ光は、ミラー２で反射し、集光レンズ
１１により光電変換部１３に集光する。この光電変換部
１３では、光電変換が行われて電子が発生し、これが電
子ビームとなって走査電子顕微鏡本体１０内を伝播す
る。

【００２９】この電子ビームは、カソード３０、メッシ
ュ３１、アノード３２を通り、さらにコンデンサレンズ
３３、対物レンズ３４を通して被検査物３７に照射され
る。この被検査物３７に電子ビームが照射されると、こ
のときに二次電子が発生し、これが上部ディテクタ３
５、下部ディテクタ３６により捕らえられる。そして、
これら上部ディテクタ３５、下部ディテクタ３６の検出
信号に基づいて被検査物３７の拡大像が得られる。

【００３０】このような走査電子顕微鏡であれば、集光
レンズの調節を必要とせずに最適な空間分解能を得るこ
とができ、かつレーザ光の反射によるロスを減少でき
る。なお、本発明は、上記一実施例に限定されるもので
なくその要旨を変更しない範囲で変形してもよい。

【００３１】例えば、レーザ発振器１から出力されたレ
ーザ光を非線形光学結晶等により波長変換する光源を適
用した場合、集光レンズ１１としては、波長変換後の波
長により決められる材質を用い、かつその曲率半径等の
形状をレーザ光の波長、材質、屈折率に合わせて形成す
ればよい。そのうえで、集光レンズ１１の底面に光電変
換部を形成するようにすればよい。

【００３２】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、レ
ーザ光のロスを減少し、集光レンズの調節を必要とせず
に最適な空間分解能を得ることができる電子顕微鏡の電
子銃を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる電子顕微鏡の電子銃の一実施例
を示す構成図。

【図２】同電子銃における集光レンズの製造に用いるレ
ンズ用型を示す図。

【図３】同電子銃における集光レンズの作用を示す図。

【図４】同電子銃を適用した走査電子顕微鏡の構成図。

【図５】従来の電子銃の構成図。

【図６】同電子銃の作用を示す図。

【符号の説明】

１…レーザ発振器、２…ミラー、１０…走査電子顕微鏡
本体、１１…集光レンズ、１２…引出し電極、１３…光
電変換部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ発振器から出力されたレーザ光を
   光電変換して電子ビームを得る電子顕微鏡の電子銃にお
   いて、 前記レーザ光を底面位置に集光する集光レンズと、 この集光レンズの前記底面に形成された光電変換部と、
   を具備したことを特徴とする電子顕微鏡の電子銃。