(57)【要約】本発明は、小型化に適する電子光学鏡筒およびその製造方法を提供する。筒体（１）は、内筒（１１）と外筒（１２）とを備えている。筒体は、全体として高抵抗導電性のセラミックスにより構成されている。内筒の内面（１１１）には、静電レンズ（２１，２２，２３，２４）が、めっき、蒸着その他の手段により取り付けられている。レンズを構成する電極または電極片（２１１〜２１３，２２１，２３１，２３２，２４１〜２４３）のうち、共通電位のものは、共通の配線により接続されている。これにより、共通電位の電極または電極片を、まとめて、外部配線に接続することができる。
2003107383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒体と、この筒体の内面に配置された静電レンズとを備えており、前記筒体の内面は、高抵抗導電性とされていることを特徴とする電子光学鏡筒。
【請求項２】
前記筒体の内面は、高抵抗導電性を有するセラミックスによって構成されていることを特徴とする請求項１記載の電子光学鏡筒。
【請求項３】
前記筒体は、実質的に単一の材料によって構成されていることを特徴とする請求項１記載の電子光学鏡筒。
【請求項４】
前記単一の材料は、高抵抗導電性を有するセラミックスであることを特徴とする請求項３記載の電子光学鏡筒。
【請求項５】
前記高抵抗導電性とは、抵抗率が１０８〜１０１０Ω・ｃｍの状態であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子光学鏡筒。
【請求項６】
前記筒体は、内筒と外筒とを有し、前記内筒は、前記外筒の内部に配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の電子光学鏡筒。
【請求項７】
前記静電レンズは、前記筒体の内側に電界を発生させるための電極を備えており、前記電極には、この電極に電圧を印加するための配線が接続されており、前記配線は、前記内筒と外筒との間に配設されていることを特徴とする請求項６記載の電子光学鏡筒。
【請求項８】
前記電極は複数とされており、前記配線は、前記電極のうち同電位のものを互いに接続していることを特徴とする請求項７記載の電子光学鏡筒。
【請求項９】
前記電極は複数とされており、前記配線は、前記電極のうちで異なる電位のものを、抵抗またはスイッチング素子を介して互いに接続していることを特徴とする請求項７記載の電子光学鏡筒。
【請求項１０】
前記静電レンズは、前記筒体の内側に電界を発生させるための電極を備えており、前記電極は、前記筒体の内面に付着させられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の電子光学鏡筒。
【請求項１１】
前記静電レンズは、複数とされており、前記各静電レンズに備えられた前記電極は、互いに離間させられた複数の電極片を備えており、前記各電極における電極片の数は、同じとされていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の電子光学鏡筒。
【請求項１２】
前記静電レンズは、複数とされており、前記各静電レンズは、電極を備えており、前記電極は、互いに離間させられた複数の電極片を備えており、前記電極片のうち、同電位の電極片は、配線によって互いに電気的に接続されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の電子光学鏡筒。
【請求項１３】
前記筒体は、内筒と外筒とを有し、前記内筒は前記外筒の内側に配置されており、前記静電レンズは、複数とされており、前記各静電レンズは、前記筒体の内側に電界を発生させるための電極を備えており、前記電極は、前記筒体の内面に付着させられており、前記電極は、互いに離間させられた複数の電極片を備えており、前記電極片のうち、同電位の電極片は、配線によって互いに電気的に接続されており、前記配線は、前記内筒と前記外筒との間に配置されていることを特徴とする請求項１記載の電子光学鏡筒。
【請求項１４】
前記筒体は、内筒と外筒とを有し、前記内筒は前記外筒の内側に配置されており、前記静電レンズは、複数とされており、前記各静電レンズは、前記筒体の内側に電界を発生させるための電極を備えており、前記電極は、前記筒体の内面に付着させられており、前記電極は、互いに離間させられた複数の電極片を備えており、前記電極片は、これらの電極片に対して異なる電圧を付与するための配線および抵抗を介して互いに接続されており、前記配線および抵抗は、前記内筒と前記外筒との間に配置されていることを特徴とする請求項１記載の電子光学鏡筒。
【請求項１５】
前記筒体は、内筒と外筒とを有し、前記内筒は前記外筒の内側に配置されており、前記静電レンズは、複数とされており、前記各静電レンズは、前記筒体の内側に電界を発生させるための電極を備えており、前記電極は、前記筒体の内面に付着させられており、前記電極は、互いに離間させられた複数の電極片を備えており、前記電極片は、これらの電極片に対して異なる電圧を付与するための配線およびスイッチング素子を介して互いに接続されており、前記配線およびスイッチング素子は、前記内筒と前記外筒との間に配置されていることを特徴とする請求項１記載の電子光学鏡筒。
【請求項１６】
前記静電レンズは複数とされており、前記静電レンズどうしの間には溝が形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の電子光学鏡筒。
【請求項１７】
前記静電レンズは複数の電極を備えており、前記電極どうしの間には溝が形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の電子光学鏡筒。
【請求項１８】
前記静電レンズは電極を備えており、前記電極は複数の電極片を備えており、前記電極片どうしの間には溝が形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の電子光学鏡筒。
【請求項１９】
前記筒体の一端には、電子銃室が備えられていることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１項記載の電子光学鏡筒。
【請求項２０】
前記筒体の他端には、二次電子ディテクタが備えられていることを特徴とする請求項１〜１９のいずれか１項記載の電子光学鏡筒。
【請求項２１】
前記筒体の一端には、電子銃室取り付け用のフランジが、筒体と一体で設けられていることを特徴とする請求項１〜２０のいずれか１項記載の電子光学鏡筒。
【請求項２２】
前記筒体の一端には、電子銃室の側壁を構成する筒部が、前記筒体と一体に設けられていることを特徴とする請求項１〜２１のいずれか１項記載の電子光学鏡筒。
【請求項２３】
請求項１〜２２のいずれか１項記載の鏡筒を備えた走査型電子顕微鏡。
【請求項２４】
請求項１〜１８のいずれか１項記載の鏡筒を備えたイオンビーム装置。
【請求項２５】
次のステップを有する電子光学鏡筒の製造方法；
（１）筒体の内面に導電材料を被膜するステップ、
（２）前記被膜された導電材料の一部を除去することにより、静電レンズを構成するための１セットの電極を得るステップ。
【請求項２６】
筒体の内面に所定のパターンで導電材料を被膜することにより、レンズを構成するための１セットの電極を得るステップを有する電子光学鏡筒の製造方法。
【請求項２７】
次のステップを有する電子光学鏡筒の製造方法；
（１）筒体の内面に導電材料を被覆するステップ、
（２）前記被膜された導電材料の一部を除去することにより、一つまたは複数のレンズを構成するための複数の電極を得るステップ、
（３）前記複数の電極のうち、同電位のものを、配線により接続するステップ。
【請求項２８】
次のステップを有する電子光学鏡筒の製造方法；
（１）筒体の内面に導電材料を被覆するステップ、
（２）前記被膜された導電材料の一部を除去することにより、静電レンズ用の電極を構成するための複数の電極片を得るステップ、
（３）前記複数の電極片のうち、同電位のものを、配線により接続するステップ。
【請求項２９】
次のステップを有する電子光学鏡筒の製造方法；
（１）内筒の外面に配線を配置するステップ、
（２）前記内筒の内面に配置されるべき電極と前記配線とを接続するためのスルーホールを、前記ステップ（１）の前または後に、前記内筒に形成するステップ、
（３）前記内筒の外側に外筒をはめ合わせるステップ、
（４）前記外筒に、前記配線と外部回路とを接続するためのスルーホールを、前記ステップ（３）の前または後に、前記外筒に形成するステップ。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、電子光学鏡筒およびその製造方法に関するものである。
背景技術
電子光学鏡筒は、例えば、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や、イオンビーム（ＥＢ）装置において、電子線に対するレンズ作用を行うために用いられている。ＳＥＭに用いられる鏡筒の一例は、特開平６−１８７９０１号公報に、静電レンズとして記載されている。
ところで、最近では、微細加工などのために、電子線を高精度で集束させたいという要請がある。電子線の集束度を向上させるためには、高い電圧を印加することによって、電子に対する高加速を行う必要がある。すると、装置が大型でかつ高価格となるという問題が生じる。さらに、電子の速度が高くなると、次の問題がある。
（ａ）試料表面を電子線が突き抜けるため、表面の観察には適さなくなる。
（ｂ）電子線によって試料が破壊される等の悪影響が発生する。
（ｃ）生物試料の場合には、非導電物質のため、チャージアップしやすくなる。チャージアップを生じると、電界への影響が生じ、電子線の集束精度が劣化しうる。
しかしながら、もし、小型でかつ高精度の鏡筒を得ることができれば、電極から電子線までの距離を短くすることができる。すると、電子に対する加速電圧が低くても、電子線に対して大きな電界を与えることができ、したがって、電子線を高精度で収束させることが可能となる。
ところが、電子光学鏡筒に用いられる静電レンズは、取り付けや寸法に高い精度が必要とされる。鏡筒を小さくした場合には、静電レンズの取り付けや寸法における誤差が大きくなりがちであり、集束精度が劣化するおそれがある。
発明の開示
本発明は、前記の事情に鑑みてなされたものである。本発明は、小型化に適する電子光学鏡筒およびその製造方法を提供することを目的としている。
この発明の電子光学鏡筒は、筒体と、この筒体の内面に配置された静電レンズとを備えている。前記筒体の内面は、高抵抗導電性とされている。
前記電子光学鏡筒における前記筒体の内面は、高抵抗導電性を有するセラミックスによって構成されていてもよい。
前記筒体は、実質的に単一の材料によって構成されていてもよい。
前記単一の材料とは、高抵抗導電性を有するセラミックスであってもよい。
前記高抵抗導電性とは、例えば、抵抗率が１０８〜１０１０Ω・ｃｍの状態である。
前記筒体は、内筒と外筒とを有してもよい。前記内筒は、前記外筒の内部に配置されることができる。
前記静電レンズは、前記筒体の内側に電界を発生させるための電極を備えることができる。前記電極には、この電極に電圧を印加するための配線を接続できる。前記配線は、前記内筒と外筒との間に配設できる。
前記電極を複数とすることができる。前記配線は、前記電極のうち同電位のものを互いに接続することができる。
前記配線は、前記電極のうちで異なる電位のものを、抵抗またはスイッチング素子を介して互いに接続する構成であってもよい。
前記静電レンズは、前記筒体の内側に電界を発生させるための電極を備えることができる。前記電極は、前記筒体の内面に付着していてもよい。
複数の静電レンズに備えられた電極は、互いに離間させられた複数の電極片を備えてもよい。前記各電極における電極片の数は、同じであってもよい。
複数の静電レンズは、電極を備えており、前記電極は、互いに離間させられた複数の電極片を備えており、前記電極片のうち、同電位の電極片は、配線によって互いに電気的に接続されている構成とすることもできる。
本発明の電子光学鏡筒は、前記筒体が内筒と外筒とを有し、内筒が前記外筒の内側に配置され、複数の静電レンズが、前記筒体の内側に電界を発生させるための電極をそれぞれ備え、前記電極が、前記筒体の内面に付着させられ、前記電極が、互いに離間させられた複数の電極片を備え、前記電極片のうち、同電位の電極片が、配線によって互いに電気的に接続され、前記配線が、前記内筒と前記外筒との間に配置された構成であってもよい。
あるいは、本発明の電子光学鏡筒は、前記筒体が内筒と外筒とを有し、前記内筒が前記外筒の内側に配置され、前記静電レンズが複数とされ、前記各静電レンズが、筒体の内側に電界を発生させるための電極を備え、前記電極が、前記筒体の内面に付着させられ、前記電極が、互いに離間させられた複数の電極片を備え、前記電極片が、これらの電極片に対して異なる電圧を付与するための配線および抵抗を介して互いに接続され、前記配線および抵抗が、前記内筒と前記外筒との間に配置されている構成であってもよい。
あるいは、本発明の電子光学鏡筒は、前記筒体が内筒と外筒とを有し、前記内筒が前記外筒の内側に配置され、前記静電レンズが複数とされ、前記各静電レンズが、前記筒体の内側に電界を発生させるための電極を備え、前記電極が、前記筒体の内面に付着させられ、前記電極が、互いに離間させられた複数の電極片を備え、前記電極片が、これらの電極片に対して異なる電圧を付与するための配線およびスイッチング素子を介して互いに接続され、前記配線およびスイッチング素子が、前記内筒と前記外筒との間に配置されている構成であってもよい。
前記電子光学鏡筒は、前記静電レンズが複数とされ、前記静電レンズどうしの間に溝が形成された構成であってもよい。
前記電子光学鏡筒は、静電レンズが複数の電極を備え、前記電極どうしの間に溝が形成された構成であってもよい。
前記電子光学鏡筒は、前記静電レンズが電極を備え、前記電極が複数の電極片を備え、前記電極片どうしの間に溝が形成された構成であってもよい。
前記電子光学鏡筒は、前記筒体の一端に電子銃室を備えた構成であってもよい。
前記電子光学鏡筒は、筒体の他端に二次電子ディテクタを備えた構成であってもよい。
前記電子光学鏡筒は、筒体の一端に、電子銃室取り付け用のフランジを、筒体と一体で設けたものでもよい。
前記電子光学鏡筒は、前記筒体の一端に、電子銃室の側壁を構成する筒部を、前記筒体と一体に設けたものでもよい。
本発明の走査型電子顕微鏡は、前記した鏡筒を備えたものである。
本発明のイオンビーム装置は、前記した鏡筒を備えたものである。
本発明の電子光学鏡筒の製造方法は、次のステップを有している。
（１）筒体の内面に導電材料を被膜するステップ、
（２）前記被膜された導電材料の一部を除去することにより、静電レンズを構成するための１セットの電極を得るステップ。
あるいは、電子光学鏡筒の製造方法は、「筒体の内面に所定のパターンで導電材料を被膜することにより、レンズを構成するための１セットの電極を得るステップ」を有していてもよい。
あるいは、本発明の電子光学鏡筒の製造方法は、次のステップを有していてもよい。
（１）筒体の内面に導電材料を被覆するステップ、
（２）前記被膜された導電材料の一部を除去することにより、一つまたは複数のレンズを構成するための複数の電極を得るステップ、
（３）前記複数の電極のうち、同電位のものを、配線により接続するステップ。
あるいは、本発明の電子光学鏡筒の製造方法は、次のステップを有していてもよい。
（１）筒体の内面に導電材料を被覆するステップ、
（２）前記被膜された導電材料の一部を除去することにより、静電レンズ用の電極を構成するための複数の電極片を得るステップ、
（３）前記複数の電極片のうち、同電位のものを、配線により接続するステップ。
あるいは、本発明の電子光学鏡筒の製造方法は、次のステップを有していてもよい。
（１）内筒の外面に配線を配置するステップ、
（２）前記内筒の内面に配置されるべき電極と前記配線とを接続するためのスルーホールを、前記ステップ（１）の前または後に、前記内筒に形成するステップ、
（３）前記内筒の外側に外筒をはめ合わせるステップ、
（４）前記外筒に、前記配線と外部回路とを接続するためのスルーホールを、前記ステップ（３）の前または後に、前記外筒に形成するステップ。
発明を実施するための最良の形態
本発明の第１実施形態に係る電子光学鏡筒を、図１〜図１２に基づいて、以下に説明する。この実施形態に係る鏡筒は、筒体１と、この筒体１の内面に配置された静電レンズ（本明細書においてはレンズと略称することがある。）２と、電子銃室３と、配線４と、二次電子ディテクタ５とを備えている（図１および図７参照）。
筒体１は、内筒１１と、外筒１２と、フランジ１３とを備えている（図１参照）。これらの材質としては、この実施形態では、すべて、高抵抗導電性のセラミックスが用いられている。また、この実施形態では、高抵抗導電性セラミックスの抵抗率は１０８〜１０１０Ω・ｃｍとされている。より好ましくは、この抵抗率は、１０８〜１０９Ω・ｃｍ程度である。抵抗率が高すぎると、電荷のリークがなくなり、チャージアップを発生しやすくなる。抵抗率が低すぎると、電極間の漏れ電流が大きくなってしまう。この抵抗率は、チャージアップを有効に防止できる程度に電荷のリークを発生させるように設定されることが望ましい。その範囲であれば、漏れ電流を防ぐために、抵抗率を高く設定することが好ましい。
本実施形態で用いられるセラミックスの組成としては、例えば、主原料としてのＡｌ２Ｏ３に１０％から２０％のＴｉＯ２を混入したもの、あるいは、主原料としてのＺｒＯ２に約３０％のＦｅ２Ｏ３、４％のＹ２Ｏ３を混入したものが用いられる。また、ＳｉＣを主原料として、Ｂ、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３を０．２％から１％程度混入させたものを用いることもできる。本実施形態におけるセラミックスは、比較的高抵抗（１０９Ω・ｃｍ程度）であり、かつ、密度が、純粋な材料に近いことが好ましい。この観点からは、純粋なＡｌ２Ｏ３や、これに特性が近い、Ａｌ２Ｏ３に１５％のＴｉＯ２を混入したものが好ましい。この構成により、筒体１の内面（すなわち内筒１１の内面１１１）は、高抵抗導電性のセラミックスによって構成されたものとなっている。また、前記の構成により、筒体１は、実質的に単一の材料（すなわち高抵抗導電性セラミックス）によって構成されたものとなっている。内筒１１および外筒１２は、一般に、セラミックスの粉末を高圧で成型した後、焼結することによって得ることができる。
内筒１１は、円筒形状とされている。内筒１１には、内面１１１と外面１１２とを連通させるスルーホール１１３が形成されている（図７参照）。スルーホール１１３の内部には、内面１１１に取り付けられた電極（後述）に接続され、かつ、外面１１２まで延長された配線１１４が配置されている。
外筒１２は、内筒１１の外側にはまり合う円筒形状とされている。より具体的には、外筒１２の内径は、内筒１１の外径よりも僅かに小さくされており、焼きばめまたは冷やしばめによって内筒１１にはめ合わせることができるようになっている。外筒１２には、内筒１１と同様に、内面１２１と外面１２２とを連通させるスルーホール１２３が形成されている（図７参照）。スルーホール１２３の内部には、内筒１１の配線１１４、または、内筒１１の外面に配置された配線４に接続され、かつ、外筒１２の外面１２２まで延長された配線１２４が配置されている。
レンズ２は、ガンレンズ２１と、非点収差補正器２２と、ＸＹ偏向器２３と、対物レンズ２４とを備えている（図１参照）。レンズ２のレンズ作用を図３に模式的に示した。ガンレンズ２１は、電極２１１、２１２および２１３を備えたトライオード型となっている（図１参照）。このように、複数の電極によって一つのレンズが構成されている場合、これら複数の電極を、１セットの電極と称する。各電極２１１〜２１３は、薄厚のリング状とされている。各電極２１１〜２１３の厚さは、例えば、２〜５μｍとされている。各電極２１１〜２１３の幅は、例えば、３〜６ｍｍとすることができる。この幅は、レンズに求められる電子光学特性と加工上の容易さとによって一般に決定される。各電極２１１〜２１３どうしの間には、内筒１１の周方向に延長された溝１１１１が形成されている。この溝１１１１により、電極２１１〜２１３どうしが分離されている。両端の電極２１１および２１３には０Ｖ（アース）が接続されている。なお、本明細書においては、「アースに接続されている場合」についても「電圧が印加されている」と称している。中央の電極２１２には、適切な電圧（必要な電界を生成できる電圧）が印加されるようになっている（配線については後述）。
非点収差補正器２２は、一つの電極２２１を備えている。電極２２１は、内筒１１の周方向に沿って配置された８個の電極片２２１１〜８を備えている。図４に、各電極片２２１１〜８の配置を示した。各電極片２２１１〜８の間には、内筒１の軸方向に延長された溝１１１２が形成されている。溝１１１２によって、電極２２１が、電極片２２１１〜８に分割されている。各電極片２２１１〜８には、配線（後述）を介して、それぞれ、以下の電圧が印加されるようになっている。なお、０Ｖの場合は、アースに接続されるという意味である。
電極片２２１１、２２１５：Ｖｙ［Ｖ］、
電極片２２１２、２２１３、２２１６、２２１７：０［Ｖ］、
電極片２２１４、２２１８：Ｖｘ［Ｖ］。
ここで、添え字のｘ，ｙは、互いに直交する方向であることを示している。電圧Ｖｙは、ｙ方向に発生した非点収差をうち消すために必要な電圧Ｖという意味である。電圧Ｖｘは、ｙ方向と直交する方向であるｘ方向に発生した非点収差をうち消すために必要な電圧Ｖという意味である。
電位が共通する複数の電極片どうしは、後述するように、配線４により互いに接続されている。
ＸＹ偏向器２３は、周方向に延びる二つの電極２３１および２３２を備えている（図１参照）。電極２３１と電極２３２との間は、周方向に延びる溝１１１１により分離されている。各電極２３１および２３２は、それぞれ、８個の電極片２３１１〜８および２３２１〜８を備えている。図２および図５に、これらの電極片の配置を示した。各電極片の間には、非点収差補正器２２の場合と同様に、軸方向の溝１１１２が形成されている。各電極片２３１１〜８および２３２１〜８には、配線（後述）を介して、それぞれ、以下の電圧が印加されるようになっている。
電極片２３１１、２３１２、２３２１、２３２２：Ｖｙ［Ｖ］、
電極片２３１３、２３１８、２３２３、２３２８：ｂ０Ｖｙ［Ｖ］、
電極片２３１４、２３１７、２３２４、２３２７：−ｂ０Ｖｙ［Ｖ］、
電極片２３１５、２３１６、２３２５、２３２６：−Ｖｙ［Ｖ］。
ただし、
2003107383.tif 000003
である。
ここでも、電位が共通する複数の電極片は、後述するように、配線４により互いに接続されている。
対物レンズ２４は、ガンレンズ２１と同様に、電極２４１、２４２および２４３を備えたトライオード型となっている（図１参照）。各電極２４１〜２４３は、薄厚のリング状とされている。両端の電極２４１および２４３には０Ｖ（アース）が接続されている。中央の電極２１２には、適切な電圧（必要な電界を生成できる電圧）が印加されるようになっている（配線については後述）。対物レンズ２４における他の構成は、ガンレンズ２１と同様である。
電子銃室３は、真空チャンバ３１と、イオンポンプ３２と、電子銃カソード３３とを備えている（図６参照）。真空チャンバ３１は、筒体１のフランジ１３に取り付けられている。電子銃カソード３３は、筒体１と同軸となる位置に配置されている。電子銃カソード３３の基部は、真空チャンバ３１の内面に取り付けられている。電子銃カソード３３の先端部は、筒体１に向けて配置されている。
イオンポンプ３２は、ヨーク３２１と、永久磁石３２２と、カソード３２３と、アノード３２４とを備えている。ヨーク３２１は、円筒状の本体３２１１と、その両端に一体に形成された二つのフランジ３２１２とを備えている。永久磁石３２２は、二つのフランジ部３２１２の対向面にそれぞれ取り付けられている。カソード３２３は、本体３２１１の側面（外周面）に配置されている。アノード３２４は、真空チャンバ３１の内面であって、かつ、カソード３２３に対向する位置に配置されている。カソード３２３およびアノード３２４は、例えばめっきや蒸着によって形成することができる。
配線４は、内筒１１と外筒１２との間に配置されている。配線４は、この実施形態では、同電位の電極または電極片に接続された、内筒１１の配線１１４を、外筒１２の配線１２４に接続している（図７参照）。配線４は、筒体１の軸方向に延長された配線４１と、周方向に延長された配線４２とを含んでいる（図９参照）。配線４１は、図７に示されるように、次の２カ所に配置されている。参考のため、図８に、図７のＣ−Ｃ線に沿う断面図を示す。
（１）ガンレンズ２１を構成する電極２１１と２１３とに接続された配線１１４どうしを接続する位置、
（２）対物レンズ２４を構成する電極２４１と２４３とに接続された配線１１４どうしを接続する位置。
筒体１の周方向に延長された配線４２は、次の箇所に配置されている。
（１）図９および図１０に示されるように、ＸＹ偏向器２３の電極２３１における電極片２３１１〜２３１８のうち、同電位のものをそれぞれ接続する位置、
（２）前記（１）と同様に、電極２３２における電極２３２１〜８のうち、同電位のものを接続する位置（図示せず）、
（３）前記（１）および（２）と同様に、非点収差補正器２２の電極片２２１１〜８のうち、同電位のものを接続する位置（図示せず）。
二次電子ディテクタ５は、筒体１の先端に取り付けられている（図１および図７参照）。二次電子ディテクタ５の構成は、従来から知られているものと同様なので、詳細な説明は省略する。
つぎに、本実施形態における鏡筒の製造方法を、図１１および図１２に基づいて説明する。まず、焼結等の適宜な方法により、内筒１１および外筒１２を得る。ついで、望ましくは、寸法精度を上げるため、内筒１１の内面１１１を研磨する。ついで、内筒１１の側面に、内外方向に貫通するスルーホール１１３を形成する。ついで、スルーホール１１３の内部に、ろう材などの導電材料を充填する。これにより、内筒１１における配線１１４を得る。ついで、内筒１１の外面１１２に、配線４を形成する（図１１Ａ）。配線４は、めっきや蒸着などの任意の方法により形成することができる。
ついで、内筒１１の外側に、焼きばめまたは冷やしばめによって、外筒１２をはめ合わせる（図１１Ｂ）。ついで、外筒１２の側面に、外筒１２を内外方向に貫通するスルーホール１２３を形成する（図１１Ｃ）。ついで、スルーホール１１３の場合と同様にして、スルーホール１２３の内部に導電材料を充填する（図１１Ｄ）。これにより、外筒１２における配線１２４を得ることができる。前記した各スルーホールや配線の位置は、予め決められた位置とされている。ついで、内筒１１および外筒１２の端部にフランジ１３を取り付ける。このようにして、筒体１を得ることができる（図１２ＡおよびＢ）。なお、図１２においては、図１１に示した配線やスルーホールは記載を省略している。
ついで、内筒１１の内面に、めっきや蒸着などの手段により、金属被膜Ｖを形成する（図１２Ｃ、Ｄ）。金属被膜Ｖを形成した後、表面精度を高めるための研磨加工を行う。ついで、各レンズおよび電極を分割する溝１１１１および１１１２を形成する（図１２Ｅ、Ｆ）。溝１１１１および１１１２の形成方法としては、例えば、フォトリソグラフィを利用したエッチングを用いることができる。もちろん、機械加工によりこれらの溝を形成してもよい。このように、溝を形成することによって、金属被膜Ｖを分割して、電極または電極片を得ることができる。
つぎに、本発明の鏡筒の動作を説明する。まず、電子銃室３（図６参照）の動作を説明する。電子銃室３においては、カソード３２３とアノード３２４との間に高電圧を印加する。これによりカソードから引き出された電子は、永久磁石３２２により発生した磁界の作用によって螺旋運動し、その間に、残留気体分子に衝突する。すると、残留気体分子はイオン化し、カソード３２３に吸着される。このようなイオンポンプの作用は良く知られているので、これ以上の説明は省略する。このようにして、イオンポンプ３２の内部を高真空とすることができる。
ついで、ガンレンズ２１の作用により、電子銃カソード３３から電子が引き出される。引き出された電子は、非点収差補正器２２、ＸＹ偏向器２３、対物レンズ２４を通過して対象物に到達する（図３参照）。
本実施形態の鏡筒によれば、筒体１、特に内筒１１を、高抵抗導電性としているので、電極間におけるチャージアップ量（散乱した電子が、電極間に露出した絶縁物表面に堆積して生じる電荷量）を減少させることができる。筒体１の内面の抵抗率が高すぎると、電極間にチャージアップを生じ、これによって、筒体１の内部の電界が乱されてしまうという問題が発生する。電界が乱されると、電子の集束度が低下し、例えば、ＳＥＭ画像のボケを引き起こすことになりうる。本実施形態の鏡筒では、こうした問題の回避が容易となる。
また、本実施形態の鏡筒によれば、内筒１１を単一材料により構成し、内筒１１の表面に電極を形成しているので、容易に、かつ高精度で電極を配置することができる。
さらに、本実施形態の鏡筒によれば、内筒１１と外筒１２との間に配線４を設けたので、配線を筒体１の外部に設置する場合に比較して、鏡筒を小型化することが容易となる。
また、本実施形態の鏡筒では、共通電位の電極を共通配線としているので、筒体１の外側における結線箇所の数を減らすことができる。例えば、ガンレンズ２１においては、共通電位である電極２１１と電極２１３とを共通配線としている。仮に、各電極について、外部配線とそれぞれ結線すれば、結線の数は３となる。これに対して、本実施形態によれば、結線の数を２とすることができる。同様に、配線４を設けたことにより、非点収差補正器２２、ＸＹ偏向器２３、対物レンズ２４においても、外部配線との結線数を減少させることができる。これにより、ＳＥＭや電子ビーム装置に鏡筒を取り付ける作業を容易とすることができる。
つぎに、本発明の第２実施形態に係る鏡筒を、図１３に基づいて説明する。この実施形態では、電子銃室３の真空チャンバ３１が、筒部３１１と蓋部３１２とを有している。筒部３１１は、筒体１のフランジ１３と一体に構成されている。蓋部３１２の内面には、電子銃カソード３３とヨーク３２１とが取り付けられている。筒部３１１の内面には、アノード３２４が取り付けられている。他の構成は、前記した第１実施形態と同様なので、同一符号を付して説明を省略する。
第２実施形態の鏡筒によれば、真空チャンバ３１を構成する筒部３１１を筒体１と一体に構成しているので、電子銃室３と筒体１との位置決めを精度良く行うことができる。
つぎに、本発明の第３実施形態に係る鏡筒を説明する。この実施形態では、すべての電極が、図４または図５に示される例と同様に、軸方向の溝１１１２によって、８分割されている。この場合、ガンレンズ２１や対物レンズ２４のように、回転対称の電極については、配線４を用いて、各電極片について、共通の配線とする。
第３実施形態によれば、すべての電極について溝１１１２を形成するので、溝１１１２を内筒１１の内面に沿って一気に形成することができ、製造作業を簡易とすることができるという利点がある。他の構成および利点は、前記した第１実施形態と同様なので、詳細な説明を省略する。
つぎに、本発明の第４実施形態に係る鏡筒を図１４に基づいて説明する。なお、図１４は、配線のみを説明するために、模式的に記載されている。この鏡筒においては、配線４に、抵抗４３を直列に挿入している。このようにすれば、配線４を共通としながら、各電極または電極片に加える電圧を異ならせることができる。また、抵抗４３に代えて、トランジスタなどのスイッチング素子を用いることも可能である。この場合には、加える電圧をより複雑に設定することができる。
なお、前記実施形態および実施例の記載は単なる一例に過ぎず、本発明に必須の構成を示したものではない。各部の構成は、本発明の趣旨を達成できるものであれば、上記に限らない。
例えば、前記各実施形態では、筒体１全体を高抵抗導電性セラミックスによって構成している。しかしながら、筒体１の内面のみをこの組成により構成してもよい。さらには、電極または電極片の間のみをこの組成とすることも可能である。
また、電極または電極片を形成する場合には、例えば印刷法によって、初めから一定のパターンでこれらを付着させることも可能である。
さらに、本実施形態では、鏡筒を２層構造としているが、これに限らず、３層以上の複層構造とすることもできる。
また、本実施形態では、内筒１１と外筒１２とを、セラミックスの焼結後に、焼きばめまたは冷やしばめによってはめ合わせている。しかしながら、セラミックスを高圧で成型した後、焼結前に両者をはめ合わせ、この状態で両者を一緒に焼結することも可能である。この方法によっても、内筒と外筒とをはめ合わせることができる。
産業上の利用可能性
本発明によれば、小型化に適する電子光学鏡筒およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の第１実施形態に係る鏡筒の縦断面において、配線の記載を省略した説明図である。
図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う概略的な断面図である。
図３は、図１の鏡筒におけるレンズ作用を説明するための説明図である。
図４は、図２の要部の拡大図である。
図５は、図１のＢ−Ｂ線に沿う概略的な要部断面図である。
図６は、図１の鏡筒に用いる電子銃室の縦断面図である。
図７は、図１の鏡筒において配線の記載を加えた説明図である。
図８は、図７のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
図９は、図７のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
図１０は、図７のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。
図１１Ａから図１１Ｄは、図１の鏡筒の製造方法を説明するための説明図である。
図１２Ａから図１２Ｆは、図１の鏡筒の製造方法を説明するための説明図である。
図１３は、本発明の第２実施形態に係る鏡筒の縦断面における説明図である。
図１４は、本発明の第４実施形態における配線構造を説明するための模式的な説明図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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