JPS61225746A

JPS61225746A - 電子ビーム装置

Info

Publication number: JPS61225746A
Application number: JP61066079A
Authority: JP
Inventors: ハルム・トルネル
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1985-03-28
Filing date: 1986-03-26
Publication date: 1986-10-07
Also published as: EP0196710A1; US4798957A; KR860007715A

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】本発明は陰極、ウェーネルト円筒、陽極及び陰極から発
生された電子ビームのアライメントと及び変調用電子光
学系とを具える電子ビーム装置に関するものである。

断る電子ビーム装置は「フィリップス　テクニカル　レ
ビューＪ　ＶＯＩ、　２９，１９６８，１）Ｉ）、３７
０〜３８６から電子顕微鏡の形で既知である。これに開
示されている装置においてはフィラメント又は陰極とつ
工−ネルト円筒を通常合体させて一つのユニットを構成
して単一ユニットとして装置に着脱し得るようにしてい
る。比較的小さい電子放出陰極表面積を実現すると、小
断面寸法の電子スポットを装置内に形成することができ
る。陰極の近くに装着されるウェーネルト円筒は陰極に
より発生された電子ビームを装置の電子光学系に通すア
パーチャを具えている。ウェーネルト円筒と陰極との間
には通常最大で数百ボルトの電圧差が与えられる。

機械的並びに電気的観点から、上述の装置の陽極は電子
光学系と完全に一体化され、且つ個々に取外し得るよう
に装置内に装着される。陽極には通常ウェーネルト円筒
の電圧から少くとも数ＫＶ相違する電圧が与えられる。

これがため、陽極は陰極／ウェーネルト円筒ユニツ１−
から適切に電気的に絶縁されるように装着する必要があ
る。

既知の構成により良好な結果が得られるが、陰極／ウェ
ーネルト円筒ユニット（電子銃とも称されるンと陽極と
のアライメントに課される要件が増々厳しくなる問題が
ある。

本発明の目的はこの欠点を緩和することにあり、この目
的を達成するために本発明は上述した種類の電子ビーム
装置において、陽極をウェーネルト円筒支持体に絶縁中
間部材を介して剛固に連結した支持体内に取り付けるこ
とにより陽極とウェーネルト円筒を互に対し位置決めし
たことを特徴とする。

本発明においては陽極は陰極／ウェーネルト円筒ユニッ
トと一体化された機械的に剛固なユニットを構成するた
め、グリッド孔と陽極孔との位置合せに関し極めて高い
精度を達成し得ると共にウェーネルト円筒と陽極との間
に正確に規定された間隔を実現することができる。

好適実施例のウェーネルト円筒と陽極との間に使用され
る所定の電位差において、陽極をウェーネルト円筒から
、電子ビームにより形成されるクロスオーバが少くとも
略々陽極孔の平面に位置する距離だけ離れた位置に位置
させることができる。

特に、ウェーネルト円筒と陽極との正確な位置合わせが
得られるために、陽極孔をこの区域におけるクロスオー
バの予想断面より小さく選択することができる。従って
、最も良好に軸方向に延在するビーム電子のみが通°過
するため、減少した断面を有する電子ビームが得られ、
電子光学系において良好な像形成又はスポット整形を実
現することができる。ビーム制限の程度は任意に選択で
きるためビームを最適にすることができる。発生ビーム
電流のかなりの部分をさえぎる比較的大きなビーム制限
の場合には、電子光学的に一層小さいスポットが実現さ
れると同時に陽極後段の電子光学系における電子の相互
作用によるエネルギーの拡がり及び輝度低下が減少する
。このビーム制限がビーム整形の質に及ぼす効果は［ア
トパンシスイン　エレクトロニクス　アンド　エレクト
ロンフィジックスＪ　１９ｇ３．５ｕｐｐｌｎ　、　１
３Ｃ，ローズ等、ｐｐ　５２４−　５２５及び［オプテ
イク４１９８３．　Ｎｏ　、３゜ｐｐ、　　１７９−　
２０７に記載されている。

他の好適例においてはビーム絞りアパーチャをクロスオ
ーバの平面から、クロスオーバに影響を与えない距離の
位置に配置する。しかし、これにより総合ビーム電流が
有利に減少し、且つこの場合にはビーム絞りアパーチャ
が略々無電界空間に位置するため、位置会わせに課され
る要件がゆるやかになる。

図面につき本発明を説明する。

第１図に示す電子顕微鏡は陰極１と、ウェーネルト円筒
２と、陽極３と、ビーム消去装置４と、ビーム走査装置
５と、ビームアライメント装置６と、最終レンズ７と、
試料調整装置９を具える試料台８とを具えている。これ
らの全ての素子は検出装置１３も具えるハウジング１１
内に収納される。

試料台上に置かれた試料１６を陰極により発生された電
子ビーム１４で照射し、試料との相互作用により発生す
る放射を検出することができる。走査電子顕微鏡では試
料を電子ビームで走査し、電子ビームと試料との相互作
用により発生する透過電子、反射及び／又は二次電子又
はその他の放射をテレビジョンモニタ（図示せプ）に接
続される検出装置１３により検出することができる。

図から明らかなように、陽極を陰極／ウェーネルト円筒
ユニットと構造的に一体にするため、陽極を陰極／ウェ
ーネルト円筒に対し径方向にも軸線方向にも極めて精密
に位置させることができる。

第２図は陰極／ウェーネルトユニットと一体化した陽極
を具える電子銃の一実施例を示し、本例では、電子放出
スポット３２を有するフィラメント１とウェーネルトア
パーチャ３４を有するウェーネルト円筒２をブシュ３０
内に慣例の方法で収納する。

本例ではウェーネルト円筒はカップ形状の箔３６として
形成し、その外縁部３８をブシュ３０の一部を構成する
２個のブシュ４０及び４２間に緊締する。つ工−ネルト
円筒はブシュ４２の壁部４４により電子ビーム装置の゛
底板１９に装着することができる。本例ではらリングと
して形成したブシュ４０上に陽極ホルダ４８を電気絶縁
性中間部材４６を介して取付ける。

この中間部材４６は例えばセラミックリングとし、その
一方の端面５０にブシュ４０を例えば耐熱性のボンディ
ング技術により固着すると共に他方の端面上に好ましく
は金属の陽極ホルダ４８を同様の方法で固着する。斯く
して一体化ウエーネルト円筒／陽極ユニットが陰極／ウ
ェーネルト円筒ユニットと関連して実現される。陽極孔
５２を有する陽極板５１を陽極ホルダ４８内にクランプ
装置４９により装着する。

この構成によればウェーネルト円筒孔３４と陽極孔５２
を互に対し極めて正確に位置決めすることができる。両
孔は通常円形で、光軸と同心円になるよう配置される。

この目的のために、ウェーネルト孔は例えば約０．５ｍ
ｍの直径を有する。陽極孔は関連する要件に適合させる
ことができ、例えば１０〜２５０μ■の直径を有する。

この取付は方法は絶縁破壊に強い陽極構造をもたらすと
共に、沿面リークによる如何なる問題も必要に応じ絶縁
性ブシュ４６に追加の凹部を設けて電気的沿面路を再配
置させることにより除去することができる。

ウェーネルト円筒孔と陽極孔の最適な相対位置ｌｉｌ整
の達成に加えて、上述の一体化構成は陽極板５１とウェ
ーネルト円筒３６との間に比較的小さい明確な間隔を達
成するのにも極めて好適である。特に、例えば集積回路
等のような試料の絶縁表面上を測定する装置のように比
較的低い陽極電圧を使用する装置においては、高い輝度
を得るためには小さく明確なウェーネルト円筒／ＩＩ極
間隔とすることが極めて重要である。上述の構成によれ
ば１ｒａｍ以下のウェーネルト円筒／ｌ！ｊ１極間隔を
達成することができる。ウェーネルト円筒又は陽極板に
一層顕著なカップ形状を与えれば、中間部材４６の長さ
を比較的太き（して電気沿面リークの発生を避けること
ができる。

ウェーネルト円筒孔と陽極孔の相対位置調整を精密に行
なうこができると共に両孔を１０μｍ以下の公差で互に
整列させることができるため、ビームアパーチャとして
も作用する陽極孔を用いることができる。この場合、断
るアパーチャによりビームの縁電子線をさえぎることが
できるため、電子ビームの（仮想）物体が電子光学的に
強調される。ｌｆｉ極アパーチセがビーム絞りとしても
機能すると、陽極後のビーム減少の結果としてビーム内
の電子の相互作用がその走行方向においてもビーム断面
方向においても強く減少する。これがため、ブールシュ
（Ｂｏｅｒｓｈ　）効果の悪影響及びビーム拡がりが強
く減少して高い輝度を有するクロマチックビームが生ず
る。

第２図に示す実施例では、陽極を２重構造に構成し、陽
極孔５２を有する前述の陽極板５１に加えてアパーチャ
５６を有する第２陽極ブシユを具える。

このアパーチャ５６は陽極孔５２よりかなり大きくする
ことができ、アパーチャとして作用しないで電子レンズ
としてのみ作用する。第１陽極孔５２は前記機能の１つ
又はいくつかを行なうことができる。

ピアス形電子銃、即ちクロスオーバを発生しない電子銃
に対しては第１陽極孔をアパーチャとして作用させるこ
とができる。この場合、このアパーチャは縁電子線を限
定的にさえぎるため、上述の利点が達成される。更に、
ウェーネルト円筒孔と陽極孔の正確な位置合わせは非回
転対称の孔、例えば楕円形の孔の使用を良好に可能にす
る。従って、前記の文献“アトパンシス　イン　エレク
トロニクス　アンド　エレク１−　ｏン　フィジックス
″に記載されているように電子光学的利点を達成するこ
とができるが、走査又は書込み装置に有利な細長いビー
ムスポットを形成することもできる。

種々の陽極孔を用いるときは、これらの孔を陽極板に形
成し、これら陽極板を着脱自在に装着し得るようにする
のが有利である。着脱の際、正確な相対位置合わせが必
要とされ、この目的のために必要な素子を設けることが
できる。しかし、本発明は、好ましくは一体化陰極を具
え、ウェーネルト円筒及び陽極を種々の形状及び種々の
相対位置にした一連の標準ウェーネルト円筒／陽極ユニ
ットを提供することにも関するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるウェーネルト円筒／陽極ユニット
を具える電子顕微鏡を示す絵図、第２図及び第３図は斯
る電子顕微鏡用のウェーネルト円筒／ｌ！ｊｌ極ユニッ
トの２つの実施例を示す線図である。１・・・陰極　　　　　　２・・・ウェーネルト円筒３
・・・陽極　　　　　　　４・・・ビーム消去装置５・
・・ビーム走査装置６・・・ビームアライメント装置７・・・最終レンズ　　　８・・・試料台９・・・試料
調整装置　　１１・・・ハウジング１３・・・検出装置
３０・・・ブシュ３２・・・電子放出点　　　３４・・・ウェーネルト孔
３６・・・ウェーネルト円筒４０、４２・・・ブシュ　　　４６・・・電気絶縁中間
部材４８・・・陽極ホルダ　　　４９・・・クランプ装
置°５１・・・陽極板　　　　　５２．５６・・・陽極
孔ＦｌＯ，３

Claims

【特許請求の範囲】１、陰極（３２）と、ウエーネルト円筒（２、３６）と
、陽極（３、５１）と、陰極により発生された電子ビー
ム（１８）のアライメント及び変調用電子光学系とを具
える電子ビーム装置において、陽極をウエーネルト円筒
支持体（４０、４２）に電気絶縁性の中間部材（４６）
を介して剛固に連結された支持体（４８）内に取付けて
ウエーネルト円筒と陽極とを互に対し位置決めしてある
ことを特徴とする電子ビーム装置。２、特許請求の範囲第１項に記載の電子ビーム装置にお
いて、前記電気絶縁中間部材は円筒形としてウエーネル
ト円筒支持体と陽極支持体との間に取付けてあることを
特徴とする電子ビーム装置。３、特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の電子ビー
ム装置において、前記電気絶縁中間部材はセミック材料
で形成してあることを特徴とする電子ビーム装置。４、特許請求の範囲第１項〜第３項の何れかに記載の電
子ビーム装置において、陽極板はウエーネルト円筒と対
面するカップ状部を有することを特徴とする電子ビーム
装置。５、特許請求の範囲第１項〜第４項の何れかに記載の電
子ビーム装置において、ウエーネルト板は前記陽極と対
面するカップ状部を有することを特徴とする電子ビーム
装置。６、特許請求の範囲第１項〜第５項の何れかに記載の電
子ビーム装置において、前記ウエーネルト円筒と陽極と
の間隔は約２．５ｍｍ以下であることを特徴とする電子
ビーム装置。７、特許請求の範囲第１項〜第６項の何れかに記載の電
子ビーム装置において、陽極孔はビームアパーチャとし
ても作用することを特徴とする電子ビーム装置。８、特許請求の範囲第１〜第７項の何れかに記載の電子
ビーム装置において、陽極は少くとも２個の連続する陽
極孔（５２、５６）を具えることを特徴とする電子ビー
ム装置。９、特許請求の範囲第１項〜第８項の何れかに記載の電
子ビーム装置において、陽極孔は交替自在に装着し得る
陽極板に設けてあることを特徴とする電子ビーム装置。１０、特許請求の範囲第１項〜第９項の何れかに記載の
電子ビーム装置において、当該装置は最大で約５ＫＶの
陽極電圧で動作するようにしてあることを特徴とする電
子ビーム装置。１１、特許請求の範囲第７項〜第１０項の何れかに記載
の電子ビーム装置において、陽極孔は陽極孔の後段の電
子ビーム内における電子の相互作用が著しく減少するよ
うな寸法にしてあることを特徴とする電子ビーム装置。