JP2007317478A

JP2007317478A - オメガ型エネルギーフィルタ

Info

Publication number: JP2007317478A
Application number: JP2006145183A
Authority: JP
Inventors: Madoka Hori; まどか堀
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 2006-05-25
Filing date: 2006-05-25
Publication date: 2007-12-06

Abstract

【課題】本発明はオメガ型エネルギーフィルタに関し、ｎ個の磁極に対して（ｎ−１）個の電子線検出器を用意し、それらが電子線の軌道の邪魔にならないように配置することができるオメガ型エネルギーフィルタを提供することを目的としている。
【解決手段】複数の扇形磁極３２より構成され、それぞれの磁極により電子線の軌道が曲げられ、オメガ型の軌道を形成するようにしたオメガ型エネルギーフィルタにおいて、各磁極３２の軌道の接線方向に設けられた電子線を検出する電子線検出器３３と、電子線が理想的な軌道をとった時のみ該電子線を通過させる絞り穴２５と、を含み、該絞り穴２５を通過した電子線が前記電子線検出器３３に到達するように構成される。
【選択図】図１

Description

本発明はオメガ型エネルギーフィルタに関し、更に詳しくは荷電粒子線装置のうち電子の軌道を曲げるめたの扇形磁極を有する電子顕微鏡のオメガ型エネルギーフィルタに関する。

オメガ型エネルギーフィルタは、透過電子顕微鏡等に組み込まれ、所定エネルギーの試料透過電子ビームを取り出すために用いられる。図３はオメガ型エネルギーフィルタの概念図である。３１は電子線である。３２は該電子線３１の軌道を曲げるための扇形磁極であり、ここでは、磁極としてＡ〜Ｄの磁極が用いられている場合を示す。

３３は電子線１の軌道が磁極Ａにより曲げられた時に磁極Ａの軌道の接線方向に設けられた電子線３１を検出する電子線検出器である。該電子線検出器３３としては、例えば金属板が用いられる。

このように構成されたオメガ型エネルギーフィルタにおいて、先ず磁極ＡとＤのみを励磁して電子線検出器３３にて電子線が検出されるように調整する。次に、磁極ＡとＤの励磁はそのままで、磁極ＢとＣを励磁して鏡筒下部の蛍光板或いはＣＣＤカメラ等で電子線が確認できるように調整する。

従来のこの種の装置としては、目的は異なるが、Ｘ線漏洩防止装置として、電子線の理想軌道でない場所に電子線検出器を設け、電子線検出器が信号を検出したら電子線の出力をとめるようにした技術が知られている（例えば特許文献１参照）。
特開平１１−３０７０４２号公報（段落０００８〜００１０、図１）

従来の技術では、複数個（ｎ個）の磁極が独立に制御可能なコイルに対しては対応できなかった。ｎ個の磁極を制御する必要がある場合においては、最低（ｎ−１）個の検出器が必要となる。また、オメガ型エネルギーフィルタにおいては、磁極を励磁して電子線を曲げる場合と、電子線を直進させる２種類の使用用途がある。

図４はオメガ軌道と直進軌道の説明図である。図３と同一のものは、同一の符号を付して示す。図において、３５はオメガ型エネルギーフィルタ、１１はオメガ型エネルギーフィルタ３５が配置される真空チャンバである。電子線３１がオメガ型エネルギーフィルタ３５により曲げられると、オメガ軌道Ｑは図に示すようにΩ形に曲げられる。一方、オメガ型エネルギーフィルタ３５をオフにすると、電子線３１は直進し、直進軌道Ｐをとる。

前述したように、オメガ型エネルギーフィルタには、電子線３１を曲げる場合と直進させる場合の２種類の用途がある。よって、電子線３１の検出器は、それぞれの電子線３１の軌道の邪魔にならないように配置する必要がある。従来の技術では、電子線検出器を固定して用いるため、軌道の邪魔になるところには装着できなかった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、ｎ個の磁極に対して（ｎ−１）個の電子線検出器を用意し、それらが電子線の軌道の邪魔にならないように配置することができるオメガ型エネルギーフィルタを提供することを目的としている。

（１）請求項１記載の発明は、複数の扇形磁極より構成され、それぞれの磁極により電子線の軌道が曲げられ、オメガ型の軌道を形成するようにしたオメガ型エネルギーフィルタにおいて、各磁極の軌道の接線方向に設けられた電子線を検出する電子線検出器と、電子線が理想的な軌道をとった時のみ該電子線を通過させる絞り穴と、を含み、該絞り穴を通過した電子線が前記電子線検出器に到達するように構成されたことを特徴とする。
（２）請求項２記載の発明は、前記電子線検出器は励磁コイル調整時以外は邪魔にならない場所に移動させる移動機構を設けたことを特徴とする。
（３）請求項３記載の発明は、前記電子線検出器として金属板を用いることを特徴とする。

（１）請求項１記載の発明によれば、理想軌道を通過した電子線のみ検出するようにして、電子線を理想位置で曲げることができる。
（２）請求項２記載の発明によれば、電子線を検出する金属板に移動機構を設けたので、通常使用時に電子線検出器が邪魔になる軌道上に電子線検出器を配置することが可能になる。
（３）請求項３記載の発明によれば、電子線検出器として金属板を用いることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態例を詳細に説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態例を示す構成図である。図３と同一のものは、同一の符号を付して示す。図において、１１は真空チャンバ、３５は該真空チャンバ１１内に配置されるオメガ型エネルギーフィルタである。真空チャンバ１１の大気側には、オメガ型エネルギーフィルタの位置調整を行なうための機械調整軸（押しねじ：図示せず）である。

３１は電子線である。３２は扇形磁極であり、図ではＡ〜Ｄまでの４個設けられた場合を示すが、本発明はこれに限るものではなく、任意の数の扇形磁極を用いることができる。これら４個の扇形磁極３２は、４個の磁極により電子線を折り曲げ、その電子線の軌道がΩ形となるように構成されている。

３３は扇形磁極３２で折れ曲がった電子線の接線方向の電子線を検出する電子線検出器としての金属板である。金属板３３は扇形磁極Ａ〜Ｃ用に３個設けられており、扇形磁極Ａ〜Ｃまでの理想の電子線軌道接線方向に設けられている。これら金属板を扇形磁極Ａ〜Ｃに対応させて金属板Ａ〜Ｃと呼ぶことにする。６は金属板３３をオメガ型エネルギーフィルタ３５から電気的に浮かせるための絶縁スペーサである。７は各金属板３３からの検出信号を取り出すための同軸ケーブル信号線であり、各金属板Ａ〜Ｃ毎に設けられている。８はこれら信号線と接続される真空チャンバ１１に取り付けられた同軸コネクタである。９はこれら同軸コネクタ８と接続され、金属板３３による電子線検出信号を取り出す大気用同軸ケーブル信号線である。

（ａ）は全体の構成図である。この全体の構成図のうち、Ｐの部分を拡大したものが（ｂ）であり、Ｐ部分の詳細図を示している。このＰの詳細図のうち、図のＱ部の断面を示したものが、（ｃ）のＱ断面図である。（ｂ）に示すＰ詳細図において、４０は扇形磁極Ａにより曲げられた電子線の理想的な励磁による軌道である。２５はこの軌道４０の電子線を通過させる絞り穴であり、磁路形成部２２に穿たれている。４１は扇形磁極Ｂにより曲げられた軌道である。

（ｃ）のＱ断面図において、２１は扇形磁極３２を励磁する励磁コイル、２２はその内部に励磁コイル２１により電子線３１の軌道が形成される磁路形成部である。このように構成された装置の動作を説明すれば、以下の通りである。

オメガ型エネルギーフィルタは、扇形磁極Ａを励磁して電子軌道を理想位置に調整するために、扇形磁極Ａの励磁コイル２１にのみ励磁電流を流す。そして、電流値を操作して適当な励磁になったところで電子線３１は絞り穴２５を通過し金属板Ａに到達する。次に、扇形磁極Ｂを励磁して電子軌道を理想位置に調整するために、扇形磁極Ａの励磁はそのままで、扇形磁極Ｂの励磁コイル２１（図示せず）に電流を流す。

電流値を操作して適当な励磁になったところで、電子線３１は扇形磁極Ｂの絞り穴２５（図示せず）を通過し、金属板Ｂに到達する。更に扇形磁極Ｃを励磁して電子軌道を理想位置に調整するために、扇形磁極Ａ，Ｂの励磁はそのままで、扇形磁極Ｃの励磁コイル２１（図示せず）に電流を流す。電流値の操作により適当な励磁になったところで、電子線３１は扇形磁極Ｃの絞り穴２５（図示せず）を通過し、金属板Ｃに到達する。

最後に、扇形磁極Ｄを励磁して電子軌道を理想位置に調整するために、扇形磁極Ａ〜Ｃの励磁はそのままで扇形磁極Ｄの励磁コイル２１（図示せず）に電流を流す。電流値を操作して適当な励磁になったところで電子線３１は鏡筒上部から直進する電子線と同じ軌道をとる。理想的な軌道をとった電子線は鏡筒下部の蛍光板やＣＣＤカメラにて確認される。

ここで、各金属板３３に衝突した電子が同軸ケーブル信号線７に流れ込むと電流が流れる。よって、電流検出器をモニタリングすることにより信号が到達したことを認識することができる。大気用同軸ケーブル信号線９からの電子線検出信号は、処理装置（図示せず）に入力され、各金属板３３が電子線を検出しているかどうかが検出される。なお、金属板３３は、コイルの調整時にのみ使用するので、通常の装置使用状態では金属板３３に電荷がたまらないように大気用同軸ケーブル信号線９を接地してアースに落としておく。

このように、この実施の形態例によれば、理想軌道を通過した電子線のみ検出するようにして、電子線を理想位置で曲げることができる。
図２は本発明の第２の実施の形態例を示す構成図である。図１と同一のものは、同一の符号を付して示す。図において、４０は移動機構（図示せず）付き金属板Ｃ（可動式金属板）であり、電子線３１が直進して通過する軌道上に設けられている。この金属板Ｃは、その移動機構により電子顕微鏡の通常使用中では、電子線の照射領域から電子線の影響を受けない場所に移動することができるようになっている。その他の構成は、図１と同じであるので、説明は省略する。このように構成された装置の動作を説明すれば、以下の通りである。

オメガ型エネルギーフィルタ３５は、扇形磁極Ａを励磁して電子軌道を理想位置に調整するために、扇形磁極Ａの励磁コイル２１のみ励磁電流を流す。電流値を操作して適当な励磁になったところで、扇形磁極Ａにより曲げられた電子線３１は扇形磁極Ａ用の絞り穴２５を通過し、金属板Ａに到達する。

次に、扇形磁極Ｂを励磁して電子軌道を理想位置に調整するために、扇形磁極Ａの励磁はそのままで扇形磁極Ｂの励磁コイル２１（図示せず）に励磁電流を流す。電流値を操作して適当な励磁になったところで、扇形磁極Ｂ用の絞り穴２５（図示せず）を通過し、金属板Ｂに到達する。

更に、扇形磁極Ｃを励磁して電子軌道を理想位置に調整するために、扇形磁極Ａ，Ｂの励磁はそのままで扇形磁極Ｃの励磁コイル２１（図示せず）に励磁電流を流す。電流値を操作して適当な励磁になったところで、電子線は扇形磁極Ｃ用の絞り穴２５（図示せず）を通過し、可動式金属板４０（金属板Ｃ）に到達する。

可動式金属板４０のみ真空チャンバ１１に固定されていないので、電子線３１と扇形磁極Ｃの絞り穴２５（図示せず）との相対位置が変化する。そのため、可動式金属板４０は、他の金属板３３に比べて面積が広くオメガ型エネルギーフィルタ３５の可動量に比べて十分である必要がある。

電子線３１の理想位置は扇形磁極の絞り穴２５（図示せず）にて規制されるため、電子線３１と可動式金属板４０の相対位置が変化しても理想的な軌道を通過した時のみ電子が検出される。最後に扇形磁極Ｄを励磁しての電子軌道を理想位置に調整するために、扇形磁極Ａ〜Ｃの励磁はそのままで、扇形磁極Ｄの励磁コイル２１（図示せず）に励磁電流を流す。

電流値を操作して適当な励磁となったところで、電子線３１は鏡筒上部から直進する電子線と同じ軌道をとる。理想的な軌道をとった電子線は鏡筒下部の蛍光板やＣＣＤカメラにて確認される。各金属板Ａ，Ｂ、可動式金属板Ｃに衝突した電子が同軸ケーブル信号線７に流れ込むと電流が流れる。よって、金属板Ａ〜Ｃをモニタリングすることにより、信号が到達したことを認識することができる。

このように調整された装置で、実際の使用時においては、可動式金属板４０は、電子線３１の軌道上に配置されるので、移動機構を用いて電子線の照射に邪魔にならない場所に移動させられる。また、金属板Ａ，Ｂ，可動式金属板Ｃは、通常の使用状態では、これら金属板に電荷が溜まらないように大気用同軸ケーブル信号線９をアースに落としておく。

このように、この実施の形態例によれば、電子線を検出する金属板に移動機構を設けたので、通常使用時に電子線検出器が邪魔になる軌道上に電子線検出器を配置することが可能になる。

上述の実施の形態例では、電子線検出器として金属板を用いた場合を例にとったが、本発明はこれに限るものではなく、電子線を検出することができるものであれば、どのような検出器を用いてもよい。

以上、説明した本発明の効果を列挙すれば、以下の通りである。
１）オメガ型エネルギーフィルタに電子線検出器を直接装着できないところについては、真空チャンバ側に電子線検出器を設けることができる。機械軸調整時に電子線と電子線検出器の相対位置が変化するが、その変化を吸収する面積の大きさの検出器を設けることにより電子線を検出することが可能となった。
２）電子線検出器に移動機構を設けることにより、通常使用時に電子線検出器が邪魔になる場所、例えば電子線が直進する軌道上に電子線検出器を配置することが可能となった。
３）絞り穴を設けることにより、電子線と電子線検出器の相対位置に関係なく、理想軌道を通過した電子線のみを検出することが可能となった。
４）独立したｎ個の磁極に対して（ｎ−１）個以下の上記１）〜３）を満たす金属板を設けることにより、各磁極の励磁を確実に確認しながら電子線を理想位置で曲げることが可能となった。

このように、本発明によれば、ｎ個の磁極に対して（ｎ−１）個の電子線検出器を用意し、それらが電子線の軌道の邪魔にならないように配置することができるオメガ型エネルギーフィルタを提供することができる。

本発明の第１の実施の形態例を示す構成図である。本発明の第２の実施の形態例を示す構成図である。オメガ型エネルギーフィルタの概念図である。オメガ軌道と直進軌道の説明図である。

符号の説明

６絶縁スペーサ
７同軸ケーブル信号線
８同軸コネクタ
９大気用同軸ケーブル信号線
１１真空チャンバ
２１励磁コイル
２２磁路形成部
２５絞り穴
３１電子線
３２扇形磁極
３３金属板
３５オメガ型エネルギーフィルタ
４０扇形磁極Ａの理想的励磁による軌道
４１扇形磁極Ｂにより曲げられた軌道

Claims

複数の扇形磁極より構成され、それぞれの磁極により電子線の軌道が曲げられ、オメガ型の軌道を形成するようにしたオメガ型エネルギーフィルタにおいて、
各磁極の軌道の接線方向に設けられた電子線を検出する電子線検出器と、
電子線が理想的な軌道をとった時のみ該電子線を通過させる絞り穴と、
を含み、
該絞り穴を通過した電子線が前記電子線検出器に到達するように構成されたことを特徴とするオメガ型エネルギーフィルタ。
前記電子線検出器は励磁コイル調整時以外は邪魔にならない場所に移動させる移動機構を設けたことを特徴とする請求項１記載のオメガ型エネルギーフィルタ。
前記電子線検出器として金属板を用いることを特徴とする請求項１又は２記載のオメガ型エネルギーフィルタ。