JP2007173149A

JP2007173149A - 電子顕微鏡の真空排気装置

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Publication number: JP2007173149A
Application number: JP2005371861A
Authority: JP
Inventors: Tomohisa Otaki; 智久大瀧; Kenichi Hirane; 賢一平根; Akihisa Takahata; 陽久高畑; Ryoichi Ishii; 良一石井
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2005-12-26
Filing date: 2005-12-26
Publication date: 2007-07-05
Anticipated expiration: 2025-12-26
Also published as: JP4634295B2

Abstract

【課題】本発明は、部品数が少なく、構造が簡単で低コスト化できる電子顕微鏡の真空排気装置を提供することを目的とする。
【解決手段】電子銃や電子線の偏向制御手段が備わる高真空部側の鏡体と電子線が照射される試料を置かれる低真空部側の試料室を有する電子顕微鏡と、電子線を通過させ、試料室から鏡体に向かう気体の流れを抑えて鏡体と試料室の差動排気圧力を保つオリフィスと、高真空用吸込口と低真空用吸込口と排気口を有するターボ分子ポンプと、鏡体と高真空用吸込口を連通する高真空排気路と、試料室と低真空用吸込口を連通する低真空排気路とを有する電子顕微鏡の真空排気装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、走査形の電子顕微鏡の真空排気装置に係わる改良に関するものである。

電子顕微鏡の真空排気装置は、例えば、特表２００４−５０３０６３号公報に記載されている。

この電子顕微鏡の真空排気装置を概略的に示した図５に沿い、従来の電子顕微鏡の真空排気装置について説明する。

電子顕微鏡４は、電子顕微鏡の本体部である鏡体と、試料室８を有する。鏡体は、電子銃が備わる電子銃室８を有する。メインポンプ（真空ポンプ）３の高真空用吸込口は、メインバルブ５を介して試料室８に連通される。また、高真空用吸込口は、連通管を介して
鏡体に連通される。

メインポンプ（真空ポンプ）３の排気側には、バルブ２０を介してメンブレンポンプ１が設けられる。試料室８には、メンブレンポンプ２がバルブを介して連通される。また、ニードルバルブも試料室８に連通するように設けられる。

特表２００４−５０３０６３号公報

上記電子顕微鏡の真空排気装置は、高真空の電子顕微鏡と低真空の電子顕微鏡の切り換えをするメンブレンポンプを二台必要とした。高真空の電子顕微鏡のときは排気開始後、メンブレンポンプ１でメインポンプ３および電子顕微鏡４の鏡体と試料室８の予備排気を行い、その後、メインポンプ３が起動される。このとき、メインバルブ５は開いた状態であり、バルブ６は閉じた状態である。

低真空の電子顕微鏡のときは、メインバルブ５を閉じ、バルブ６を開くことでメインポンプ３で高真空となる電子銃室７の排気を行い、メンブレンポンプ２で低真空となる試料室８を排気する。

低真空となる試料室の真空制御はニードルバルブ９で行っている。

上記従来の電子顕微鏡の真空排気装置はメインバルブを必要とする。また、二つのメンブレンポンプを必要とするので、部品数が多く、構造が複雑でコストがかかる問題があった。

本発明は、上記の問題に鑑み、部品数が少なく、構造が簡単で低コスト化できる電子顕微鏡の真空排気装置を提供することを目的とする。

本発明は、高真空部側と低真空部側を有する電子顕微鏡と、高真空用吸込口と低真空用吸込口と排気口を有する真空排気手段と、高真空部側と高真空用吸込口とを連通し、前記低真空部側と前記低真空用吸込口とを連通したことを特徴とする電子顕微鏡の真空排気装置にある。

本発明によれば、部品数が少なく、構造が簡単で低コスト化できる電子顕微鏡の真空排気装置を提供することができる。

本発明の実施例について図を引用して説明する。

まず、図１、図４を引用して説明する。

電子顕微鏡４は、走査形の電子顕微鏡の本体部である鏡体と試料室８を有する。鏡体は、電子線を放射する電子銃が備わる電子銃室７を有する。鏡体は高真空部側に、試料室８は低真空部側になる。鏡体には、電子の通過を制御する偏向制御手段、偏向レンズ、アパチャー、ブランキングを含む各種の制御装置が備わる。

真空排気ポンプである真空排気手段のターボ分子ポンプ１１は、１０^−７Ｐａ程度の真空度まで真空排気できる。このターボ分子ポンプ１１は、図４に示すような構成を有する。

ターボ分子ポンプ１１は、外側ケーシング１１０と、内側ケーシング１１１と、ロータ１１２と、電動機１１３とを有する。ロータ１１２は、外側ケーシング１１０と内側ケーシング１１１との間に位置し、電動機１１３の回転子１１４に固定支持されている。ロータ１１２は、電動機１１３の回転により高速回転する。

外側ケーシング１１０と内側ケーシング１１１は、軸方向に並ぶ多段の固定翼１１５を有する。ロータ１１２は、軸方向に並ぶ多段の回転翼１１６を有する。多段の固定翼１１５と多段の回転翼１１６は、軸方向に交互並ぶように配置される。

ターボ分子ポンプ１１は、高真空用吸込口１１７と、排気口１１８と、二つの低真空用吸込口１１９、１２０を有する。二つの低真空用吸込口１１９、１２０は、高真空用吸込口１１７と排気口１１８の途中に流通するように設けられる。

低真空用吸込口１１９、１２０の真空排気圧力は、高真空用吸込口１１７の真空排気圧力は低い。例えば、高真空用吸込口の真空排気圧力が１０^−３Ｐａ程度とすると、低真空用吸込口の真空排気圧力が１〜１０Ｐａ程度の相対関係なっている。

ターボ分子ポンプ１１の高真空用吸込口１１７は、高真空排気路５０を介して鏡体に連通される。ターボ分子ポンプ１１の低真空用吸込口１１９は、低真空排気路５１を介して試料室８に連通される。残りの高真空用吸込口１２０は閉じる。

オリフィス（図示せず）は、鏡体と試料室８の間に設けられる。オリフィスは、電子線を通過させ、試料室８から鏡体に向かう気体の流れを抑えて鏡体と試料室８の差動排気圧力を保つ。

ニードルバルブ９は、試料室８に設けられる。このニードルバルブ９を介して試料室８は、大気に連通する。ニードルバルブ９は、流通口の面積をリニヤーに調節できる。

メンブレンポンプ１０は、排気路５２を介して吸込側をターボ分子ポンプ１１の排気口１１８に連通するように設けられる。メンブレンポンプは、ロータリポンプやダイヤフラムポンプを用いる。

排気運転について説明する。

排気開始と同時に、メンブレンポンプ１０によりメインポンプであるターボ分子ポンプ１１、鏡体、および試料室８の予備排気を行う。その後、ある程度、真空度が深まってきたら、ターボ分子ポンプ１１が起動される。

ターボ分子ポンプ１１は、高真空用と低真空用の二つの吸込口を有するので、同時に鏡体と試料室８の真空排気をすることができる。従来は、ターボ分子ポンプ（メインポンプ）、二つのメンブレンポンプを必要とした。本発明の実施例では、ターボ分子ポンプ（メインポンプ）、一つのメンブレンポンプで実現できる。また、メインバルブも不要である。このため、部品数が少なく、構造が簡単で低コスト化をすることができる。

ターボ分子ポンプ１１により、真空排気された気圧差のある鏡体と試料室は、試料室８の真空制御をニードルバルブ９で行うことにより、さらに走査形電子顕微鏡の観察に合う気圧に調整できる。

図２に示す他の実施例について説明する。

この実施例は、図１に示す実施例のニードルバルブ９を固定絞り１５に代えたところが特徴である。

ターボ分子ポンプ１３の高真空用吸込口で電子銃室７を高真空排気し、低真空用吸込口で試料室８を低真空排気し、試料室８の真空制御を固定絞り１５によるリークコンダクタンスのみで行い、さらに走査形電子顕微鏡の観察に摘する気圧に調整している。このとき、真空圧力も固定である。固定絞りの孔径ｄは維持したい真空圧力をＰとすると次式（１）により決定する。

図３に示す他の実施例について説明する。

この実施例は、図２に示す実施例の固定絞りを複数個に代えたところが特徴である。

この実施例では、固定絞り１５を複数個設けて、観察試料の状態に合わせて維持したい真空圧力雰囲気を選択するモードを搭載する。

例えば、図示のように固定絞りをａ、ｂ、ｃ三個設置し、それぞれの絞りの前には電磁弁１６ａ、１６ｂ、１６ｃを設置する。このとき、電磁弁１６ａ、１６ｂ、１６ｃの開閉の組合わせで様々な真空圧力雰囲気が得られる。

電磁弁１６ａが開いていて他の二つの電磁弁が閉じているときの真空圧力をＰａ、また、電磁弁１６ａおよびｂが開いているときの真空圧力をＰａｂのように表すとき、各々の組合わせ時における真空圧力は次式（２）〜（８）により得られる。

上式を利用し、維持したい真空雰囲気に合わせた固定絞り１５の組合わせを選定することにより、走査形電子顕微鏡の観察に最適な気圧を提供できる。また、複数の固定絞り１５を用いることにより、ニードルバルブを削除できた。

上述したように高真空と低真空の同時排気が可能であるターボ分子ポンプを採用し、低真空用のポートから試料室を低真空排気することにより、メンブレンポンプを一台削除できた。

また、低真空の走査形電子顕微鏡のみとすることで、従来例で述べた三つのバルブ（メインバルブ５、バルブ６、２０）を削除できた。これにより、電子顕微鏡の排気装置の低コストおよび小型化を可能とする。

さらに、試料室の真空制御を一つ、もしくは複数の固定絞りのみとすることによりニードルバルブを削除でき、さらなる低コスト化を可能にすることができた。

本発明の実施例に係わるもので、電子顕微鏡の排気装置を示す図。本発明の他の実施例に係わるもので、電子顕微鏡の排気装置を示す図。本発明の更なる他の実施例に係わるもので、電子顕微鏡の排気装置を示す図。本発明の実施例に係わるもので、ターボ分子ポンプの断面図。従来例に係わるもので、電子顕微鏡の排気装置を示す図。

符号の説明

８…試料室、１１７…高真空用吸込口、１１９…低真空用吸込口、１１…ターボ分子ポンプ、１１８…排気口、５０…高真空排気路、５１…低真空排気路。

Claims

高真空部側と低真空部側を有する電子顕微鏡と、
高真空用吸込口と低真空用吸込口と排気口を有する真空排気手段とを有し、
前記高真空部側と前記高真空用吸込口とを連通し、前記低真空部側と前記低真空用吸込口とを連通したことを特徴とする電子顕微鏡の真空排気装置。
高真空部側の鏡体と低真空部側の試料室を有する電子顕微鏡と、
高真空用吸込口と低真空用吸込口と排気口を有するターボ分子ポンプとを有し、
前記鏡体と前記高真空用吸込口とを連通し、前記試料室と前記低真空用吸込口とを連通したことを特徴とする電子顕微鏡の真空排気装置。
電子銃や電子線の偏向制御手段が備わる高真空部側の鏡体と前記電子線が照射される試料を置かれる低真空部側の試料室を有する電子顕微鏡と、
前記電子線を通過させ、前記試料室から鏡体に向かう気体の流れを抑えて前記鏡体と試料室の差動排気圧力を保つオリフィスと、
高真空用吸込口と低真空用吸込口と排気口を有するターボ分子ポンプと、
前記鏡体と前記高真空用吸込口を連通する高真空排気路と、前記試料室と前記低真空用吸込口を連通する低真空排気路とを有する電子顕微鏡の真空排気装置。
請求項１〜３の何れかに記載された電子顕微鏡の真空排気装置において、
前記高真空部側と前記低真空部側との排気を同時にすることを特徴とする電子顕微鏡の真空排気装置。
請求項１〜３の何れかに記載された電子顕微鏡の真空排気装置において、
前記低真空部側にニードルバルブ、固定絞りを含む真空制御用のリークコンダクタンスを備えたことを特徴とする電子顕微鏡の真空排気装置。
請求項１〜３の何れかに記載された電子顕微鏡の真空排気装置において、
真空制御用の固定絞りを複数備えたことを特徴とする電子顕微鏡の真空排気装置。
請求項２に記載された電子顕微鏡の真空排気装置において、
前記ターボ分子ポンプは軸方向に交互並ぶ多段の回転翼と多段の固定翼を有し、前記低真空用吸込口が前記高真空用吸込口と前記排気口の途中に通じるように設けられていることを特徴とする電子顕微鏡の真空排気装置。