JP2732961B2 - 荷電粒子線装置 - Google Patents
荷電粒子線装置Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
- H01J37/08—Ion sources; Ion guns
-
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- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
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- H01J37/18—Vacuum locks ; Means for obtaining or maintaining the desired pressure within the vessel
-
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- H01J37/06—Electron sources; Electron guns
- H01J37/073—Electron guns using field emission, photo emission, or secondary emission electron sources
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は例えば走査形電子顕微
鏡、オージエ電子分析装置、イオン顕微鏡などの細く集
束された電子線またはイオン線を用いる荷電粒子線装置
の改良に係り、特にそれにおける荷電粒子線発生部およ
び荷電粒子線集束光学系を含む鏡筒部の小形化に係る。
鏡、オージエ電子分析装置、イオン顕微鏡などの細く集
束された電子線またはイオン線を用いる荷電粒子線装置
の改良に係り、特にそれにおける荷電粒子線発生部およ
び荷電粒子線集束光学系を含む鏡筒部の小形化に係る。
【０００２】
【従来の技術】従来、走査形電子顕微鏡、オージエ電子
分析装置、イオン顕微鏡、二次イオン質量分析装置など
の細く集束された電子線またはイオン線を用いる荷電粒
子線装置においては、分解能を向上させるために電界放
射形の荷電粒子源を用いることが盛んに行われている。
しかるに、この電界放射形荷電粒子源を安定に動作させ
るためには、該荷電粒子源の内部空間を超高真空状態に
維持する必要があり、そのために従来は、電界放射形荷
電粒子源の真空外壁に直接排気口を設け、該排気口に接
続用配管を介して例えばイオンポンプなどの超高真空ポ
ンプを接続し、それによって、電界放射形荷電粒子源の
内部空間を所要の高真空に排気する方式が採られている
（例えば特開昭５５−１４８３５７号公報参照）。
分析装置、イオン顕微鏡、二次イオン質量分析装置など
の細く集束された電子線またはイオン線を用いる荷電粒
子線装置においては、分解能を向上させるために電界放
射形の荷電粒子源を用いることが盛んに行われている。
しかるに、この電界放射形荷電粒子源を安定に動作させ
るためには、該荷電粒子源の内部空間を超高真空状態に
維持する必要があり、そのために従来は、電界放射形荷
電粒子源の真空外壁に直接排気口を設け、該排気口に接
続用配管を介して例えばイオンポンプなどの超高真空ポ
ンプを接続し、それによって、電界放射形荷電粒子源の
内部空間を所要の高真空に排気する方式が採られている
（例えば特開昭５５−１４８３５７号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような排気方式を採る場合には、上記の接続用配管な
どを鏡筒部の外側に設ける必要があることから、排気系
そのものの構造が複雑になってしまう上に、必要な排気
能力を保つ必要上からこれら接続用配管などを十分に小
形化することができないと云う難点がある。これら接続
用配管などを無理に小形化した場合には、排気コンダク
タンスが低下してしまい、必要な排気能力が得られなく
なってしまうしまうからである。したがって、これら荷
電粒子源のための排気系をも含めた鏡筒部全体の構造を
十分に小形化することが困難であった。
たような排気方式を採る場合には、上記の接続用配管な
どを鏡筒部の外側に設ける必要があることから、排気系
そのものの構造が複雑になってしまう上に、必要な排気
能力を保つ必要上からこれら接続用配管などを十分に小
形化することができないと云う難点がある。これら接続
用配管などを無理に小形化した場合には、排気コンダク
タンスが低下してしまい、必要な排気能力が得られなく
なってしまうしまうからである。したがって、これら荷
電粒子源のための排気系をも含めた鏡筒部全体の構造を
十分に小形化することが困難であった。
【０００４】したがって、本発明の主たる目的は、荷電
粒子線を発生させるための荷電粒子源および該荷電粒子
源からの荷電粒子線を集束するための荷電粒子線集束光
学系を含む鏡筒部構造を小型に構成すると共に、上記荷
電粒子源の内部空間を真空排気するための真空排気系を
小形に構成し、それによって荷電粒子発生源、荷電粒子
線集束光学系、およびこれらの内部空間を排気するため
のするための真空排気系をも含めた鏡筒部全体の構造を
小形化し、もって、より小形・軽量化された荷電粒子線
装置を提供することである。本発明のさらに他の目的
は、低い加速電圧領域においても、高い分解能を得るこ
とのできる荷電粒子線装置を提供することである。本発
明のさらに他の目的は、鏡筒部の内部空間が、外部磁場
の影響を受けにくいように改良された荷電粒子線装置を
提供することである。
粒子線を発生させるための荷電粒子源および該荷電粒子
源からの荷電粒子線を集束するための荷電粒子線集束光
学系を含む鏡筒部構造を小型に構成すると共に、上記荷
電粒子源の内部空間を真空排気するための真空排気系を
小形に構成し、それによって荷電粒子発生源、荷電粒子
線集束光学系、およびこれらの内部空間を排気するため
のするための真空排気系をも含めた鏡筒部全体の構造を
小形化し、もって、より小形・軽量化された荷電粒子線
装置を提供することである。本発明のさらに他の目的
は、低い加速電圧領域においても、高い分解能を得るこ
とのできる荷電粒子線装置を提供することである。本発
明のさらに他の目的は、鏡筒部の内部空間が、外部磁場
の影響を受けにくいように改良された荷電粒子線装置を
提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の一実施例においては、荷電粒子源および荷
電粒子線集束光学系を収容している鏡筒部の内部空間内
に上記荷電粒子源の内部空間を真空排気するためのイオ
ンポンプを内蔵させ、該イオンポンプを動作させるため
の磁界を発生する手段として永久磁石を用い、該永久磁
石を上記鏡筒部の内部空間内に配置してなることを特徴
としている。本発明の他の一実施例においては、鏡筒部
の内部空間内に内蔵させたイオンポンプを動作させるた
めの磁界を形成するための磁気回路部材によって上記の
荷電粒子線集束光学系を取り囲むように構成してなるこ
とを特徴としている。本発明のさらに他の一実施例にお
いては、荷電粒子源の内部空間を超高真空状態に維持す
るために、上記荷電粒子源の内部空間を真空排気するた
めの第１のイオンポンプとは別に、上記荷電粒子線集束
光学系の内部空間を真空排気するための第２のイオンポ
ンプを上記鏡筒部の内部空間内に設け、上記荷電粒子源
の内部空間と上記荷電粒子線集束光学系の内部空間とで
差動排気を行わせるように構成してなることを特徴とし
ている。本発明のさらに他の一実施例においては、上記
荷電粒子源の内部空間をイオンポンプが動作可能な真空
度まで予備排気させるために、上記荷電粒子源の内部空
間を予備排気系に連通させるための第１の連通用開口を
設け、かつ該第１の連通用開口を開閉操作するための開
閉弁を設けてなることを特徴としている。本発明のさら
に他の一実施例においては、上記荷電粒子源の内部空間
を真空排気するための第１のイオンポンプと上記荷電粒
子線集束光学系の内部空間を真空排気するための第２の
イオンポンプとの間にも第２の連通用開口を設け、該第
２の連通用開口を介しての排気コンダクタンスを可変な
らしめ得るように構成してなることを特徴としている。
本発明のさらに他の一実施例においては、荷電粒子源を
収容している鏡筒部の外筒を磁性材料で構成し、該鏡筒
部外筒をイオンポンプを動作させるための磁場を形成す
るための磁気回路部材の一部として兼用するように構成
してなることを特徴としている。本発明のさらに他の一
実施例においては、外部磁界による荷電粒子線の軸ズレ
などの妨害を除去するために、イオンポンプを動作させ
るための磁場を形成するための磁気回路の一部を成して
いるヨークの内側に上記の荷電粒子線集束光学系を配置
することにより、該荷電粒子線集束光学系を外部磁界か
ら磁気的に遮蔽するように構成してなることを特徴とし
ている。本発明のさらに他の一実施例においては、低加
速電圧領域でも高い分解能が得られるようにするため
に、荷電粒子線集束光学系における対物レンズを静電形
のレンズ構成としてなることを特徴としている。
に、本発明の一実施例においては、荷電粒子源および荷
電粒子線集束光学系を収容している鏡筒部の内部空間内
に上記荷電粒子源の内部空間を真空排気するためのイオ
ンポンプを内蔵させ、該イオンポンプを動作させるため
の磁界を発生する手段として永久磁石を用い、該永久磁
石を上記鏡筒部の内部空間内に配置してなることを特徴
としている。本発明の他の一実施例においては、鏡筒部
の内部空間内に内蔵させたイオンポンプを動作させるた
めの磁界を形成するための磁気回路部材によって上記の
荷電粒子線集束光学系を取り囲むように構成してなるこ
とを特徴としている。本発明のさらに他の一実施例にお
いては、荷電粒子源の内部空間を超高真空状態に維持す
るために、上記荷電粒子源の内部空間を真空排気するた
めの第１のイオンポンプとは別に、上記荷電粒子線集束
光学系の内部空間を真空排気するための第２のイオンポ
ンプを上記鏡筒部の内部空間内に設け、上記荷電粒子源
の内部空間と上記荷電粒子線集束光学系の内部空間とで
差動排気を行わせるように構成してなることを特徴とし
ている。本発明のさらに他の一実施例においては、上記
荷電粒子源の内部空間をイオンポンプが動作可能な真空
度まで予備排気させるために、上記荷電粒子源の内部空
間を予備排気系に連通させるための第１の連通用開口を
設け、かつ該第１の連通用開口を開閉操作するための開
閉弁を設けてなることを特徴としている。本発明のさら
に他の一実施例においては、上記荷電粒子源の内部空間
を真空排気するための第１のイオンポンプと上記荷電粒
子線集束光学系の内部空間を真空排気するための第２の
イオンポンプとの間にも第２の連通用開口を設け、該第
２の連通用開口を介しての排気コンダクタンスを可変な
らしめ得るように構成してなることを特徴としている。
本発明のさらに他の一実施例においては、荷電粒子源を
収容している鏡筒部の外筒を磁性材料で構成し、該鏡筒
部外筒をイオンポンプを動作させるための磁場を形成す
るための磁気回路部材の一部として兼用するように構成
してなることを特徴としている。本発明のさらに他の一
実施例においては、外部磁界による荷電粒子線の軸ズレ
などの妨害を除去するために、イオンポンプを動作させ
るための磁場を形成するための磁気回路の一部を成して
いるヨークの内側に上記の荷電粒子線集束光学系を配置
することにより、該荷電粒子線集束光学系を外部磁界か
ら磁気的に遮蔽するように構成してなることを特徴とし
ている。本発明のさらに他の一実施例においては、低加
速電圧領域でも高い分解能が得られるようにするため
に、荷電粒子線集束光学系における対物レンズを静電形
のレンズ構成としてなることを特徴としている。
【０００６】
【作用】上記した本発明の特徴的構成によれば、次のよ
うな作用効果が得られる。すなわち、荷電粒子源の内部
空間は、鏡筒部内に内蔵させたイオンポンプによって直
接に超高真空排気されるため、安定な荷電粒子線放射特
性を得ることができる。しかも、上記イオンポンプを動
作させるための磁界を発生させる手段としての永久磁石
をも鏡筒部内に内蔵させているため、イオンポンプ自体
を小形にできる。また、このようにして構成されたイオ
ンポンプの内側に荷電粒子線集束光学系を組み込んだこ
とにより、鏡筒部全体の構造を小形・軽量にできる。ま
た、荷電粒子源の内部空間を鏡筒部内に内蔵させたイオ
ンポンプにより試料室側から差動排気する構成としたこ
とにより、試料室内が低真空状態であっても荷電粒子源
の内部空間を常に超高真空状態に維持することができ
る。さらに、イオンポンプを動作させるための磁場を形
成するための磁気回路部材の内側に荷電粒子線集束光学
系を組み込んでなるので、荷電粒子線集束光学系が外部
磁界による妨害を受けにくくなる。さらにまた、荷電粒
子線集束光学系における対物レンズを静電形のレンズ構
成としたことにより、低加速電圧での対物レンズの収差
を小さくすることができ、高分解能の荷電粒子線装置を
実現することができる。
うな作用効果が得られる。すなわち、荷電粒子源の内部
空間は、鏡筒部内に内蔵させたイオンポンプによって直
接に超高真空排気されるため、安定な荷電粒子線放射特
性を得ることができる。しかも、上記イオンポンプを動
作させるための磁界を発生させる手段としての永久磁石
をも鏡筒部内に内蔵させているため、イオンポンプ自体
を小形にできる。また、このようにして構成されたイオ
ンポンプの内側に荷電粒子線集束光学系を組み込んだこ
とにより、鏡筒部全体の構造を小形・軽量にできる。ま
た、荷電粒子源の内部空間を鏡筒部内に内蔵させたイオ
ンポンプにより試料室側から差動排気する構成としたこ
とにより、試料室内が低真空状態であっても荷電粒子源
の内部空間を常に超高真空状態に維持することができ
る。さらに、イオンポンプを動作させるための磁場を形
成するための磁気回路部材の内側に荷電粒子線集束光学
系を組み込んでなるので、荷電粒子線集束光学系が外部
磁界による妨害を受けにくくなる。さらにまた、荷電粒
子線集束光学系における対物レンズを静電形のレンズ構
成としたことにより、低加速電圧での対物レンズの収差
を小さくすることができ、高分解能の荷電粒子線装置を
実現することができる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の実施例につき、図面を参照し
て詳細に説明する。なお、以下の実施例では、主とし
て、本発明を集束電子線を用いる装置、特に走査形電子
顕微鏡に適用した場合について述べるが、本発明の適用
範囲は、それのみに限定されるものではなく、集束イオ
ン線を用いる装置をも含めた集束荷電粒子線応用装置全
般に適用できるものであることは云うまでもない。
て詳細に説明する。なお、以下の実施例では、主とし
て、本発明を集束電子線を用いる装置、特に走査形電子
顕微鏡に適用した場合について述べるが、本発明の適用
範囲は、それのみに限定されるものではなく、集束イオ
ン線を用いる装置をも含めた集束荷電粒子線応用装置全
般に適用できるものであることは云うまでもない。
【０００８】図１は、本発明の一実施例になる走査形電
子顕微鏡の構成を示す縦断面概略図である。以下にその
構成と動作の詳細について説明する。図において、電子
線を放出するための電子源１と該電子源１からの電子線
２を試料７上に集束させるための電子線集束光学系と
は、ケーシング１３内に収容されている。該ケーシング
１３内には、さらに、上記電子源１及び上記電子線集束
光学系の内部空間を真空排気するための二台のイオンポ
ンプが内蔵されている。該ケーシング１３の下端は、試
料室２６の上端に気密に取り付けられている。電子源１
には、電界放射チップが用いられており、該電子源１は
絶縁碍子２７を介してフランジ２５に取り付けられてお
り、該フランジ２５は、メタルパッキングを介してケー
シング１３の上端に気密に固定されている。なお、電子
源１の軸位置および光学軸に対する傾き等は、軸調整ネ
ジ２４によって調節できるように構成されている。電子
源１と引出し電極３との間に適当な引出し電圧を印加す
ることによって、電子源１から電子線２が電界放射され
る。電子線集束光学系は、全て静電レンズ構成とされて
おり、本実施例では、引出し電極３、第１レンズ電極
４、第２レンズ電極５、ライナーチューブ２３、第３レ
ンズ電極３０、最終電極６等のレンズ電極群からなって
いる。これらのレンズ電極群は、絶縁リング１８，１９
や絶縁筒２０を介して互いに絶縁され、アライメント筒
２１中に精度良く組み込まれている。各レンズ電極には
ケーシング１３の側壁に設けられた導入端子２２を介し
て所要の電圧が印加される。
子顕微鏡の構成を示す縦断面概略図である。以下にその
構成と動作の詳細について説明する。図において、電子
線を放出するための電子源１と該電子源１からの電子線
２を試料７上に集束させるための電子線集束光学系と
は、ケーシング１３内に収容されている。該ケーシング
１３内には、さらに、上記電子源１及び上記電子線集束
光学系の内部空間を真空排気するための二台のイオンポ
ンプが内蔵されている。該ケーシング１３の下端は、試
料室２６の上端に気密に取り付けられている。電子源１
には、電界放射チップが用いられており、該電子源１は
絶縁碍子２７を介してフランジ２５に取り付けられてお
り、該フランジ２５は、メタルパッキングを介してケー
シング１３の上端に気密に固定されている。なお、電子
源１の軸位置および光学軸に対する傾き等は、軸調整ネ
ジ２４によって調節できるように構成されている。電子
源１と引出し電極３との間に適当な引出し電圧を印加す
ることによって、電子源１から電子線２が電界放射され
る。電子線集束光学系は、全て静電レンズ構成とされて
おり、本実施例では、引出し電極３、第１レンズ電極
４、第２レンズ電極５、ライナーチューブ２３、第３レ
ンズ電極３０、最終電極６等のレンズ電極群からなって
いる。これらのレンズ電極群は、絶縁リング１８，１９
や絶縁筒２０を介して互いに絶縁され、アライメント筒
２１中に精度良く組み込まれている。各レンズ電極には
ケーシング１３の側壁に設けられた導入端子２２を介し
て所要の電圧が印加される。
【０００９】電子源１から引出し電極３により引出され
た電子線２は、第１レンズ電極４、第２レンズ電極５、
第３レンズ電極３０、最終電極６などからなる静電形の
電子線集束光学系によって試料７上に細く集束せしめら
れる。電界放射形の電子源１から電界放射によって安定
な電子流を放射させるためには、この電子源１の近傍を
１０~8ｐａ程度の超高真空状態に維持する必要がある。
このような超高真空を得るために、本実施例において
は、ケーシング１３内の電子線集束光学系の外周に、マ
グネットユニット１５、電極１６、およびヨーク１４よ
り構成されるイオンポンプを内蔵させている。そして、
ここでは、イオンポンプを動作させるために必要な磁場
を発生させるためのマグネットとして、永久磁石を用い
ている。しかも、この永久磁石をケーシング１３内の真
空中に内蔵させている。
た電子線２は、第１レンズ電極４、第２レンズ電極５、
第３レンズ電極３０、最終電極６などからなる静電形の
電子線集束光学系によって試料７上に細く集束せしめら
れる。電界放射形の電子源１から電界放射によって安定
な電子流を放射させるためには、この電子源１の近傍を
１０~8ｐａ程度の超高真空状態に維持する必要がある。
このような超高真空を得るために、本実施例において
は、ケーシング１３内の電子線集束光学系の外周に、マ
グネットユニット１５、電極１６、およびヨーク１４よ
り構成されるイオンポンプを内蔵させている。そして、
ここでは、イオンポンプを動作させるために必要な磁場
を発生させるためのマグネットとして、永久磁石を用い
ている。しかも、この永久磁石をケーシング１３内の真
空中に内蔵させている。
【００１０】図２に、マグネットユニット１５の一構成
例を示す。ここでは、上下方向に磁化されたリング状の
マグネット（永久磁石）１５−２をケース（１）１５−
１とケース（２）１５−３とによって密封構造としてい
る。これらのケースは非磁性材料、例えばステンレスス
チールによって作られている。このマグネットユニット
１５を電子線通路の周りの真空中に軸対称に設置し、そ
れから発生する磁束をヨーク１４とケーシング１３とで
構成される磁気回路によって導き、上下の電極１６間に
効率良く軸方向磁場を形成するようにしている。
例を示す。ここでは、上下方向に磁化されたリング状の
マグネット（永久磁石）１５−２をケース（１）１５−
１とケース（２）１５−３とによって密封構造としてい
る。これらのケースは非磁性材料、例えばステンレスス
チールによって作られている。このマグネットユニット
１５を電子線通路の周りの真空中に軸対称に設置し、そ
れから発生する磁束をヨーク１４とケーシング１３とで
構成される磁気回路によって導き、上下の電極１６間に
効率良く軸方向磁場を形成するようにしている。
【００１１】図３に、ヨーク１４の一構成例を示す。こ
こでは、ヨーク１４は、上板１４−１、セパレータ１４
−２および下板１４−３より構成され、これらは磁性材
料、例えば純鉄やパーマロイなどで作られている。この
ヨーク構造は、図１に示したように、上下に２個のイオ
ンポンプユニットを構成する場合についてのものであ
る。上板１４−１の外周部には、複数個の排気用開口１
４−４が設けられ、この開口１４−４が上部イオンポン
プユニットの内部空間と電子源１を収容している空間
（電子源室）とを連通させている。同様に、下板１４−
３の外周部にも複数個の排気用開口１４−５が設けられ
ている。上記のマグネットユニット１５を上記構造のヨ
ーク１４とケーシング１３とによって形成される磁気回
路の内部空間に内蔵させてイオンポンプ用の陽極とする
と共に、該マグネットユニット１５の上下にリング状の
電極１６を配置してイオンポンプ用の陰極とする。この
電極１６は、例えばチタン（Ｔｉ）製であり、上下電極
共接地電位に置かれている。このようにマグネットユニ
ット１５をイオンポンプ用の陽極と兼用させた構造とす
ることにより、イオンポンプそのものを小型化すること
ができる。また、このようにマグネットユニット１５を
ヨーク１４とケーシング１３とによって構成される磁気
回路の内部空間中に内蔵させた構造を採ることによっ
て、電子源や電子線集束光学系がマグネットユニット１
５からの磁界の影響を受けることが無いように、効果的
に磁気シールドされる。
こでは、ヨーク１４は、上板１４−１、セパレータ１４
−２および下板１４−３より構成され、これらは磁性材
料、例えば純鉄やパーマロイなどで作られている。この
ヨーク構造は、図１に示したように、上下に２個のイオ
ンポンプユニットを構成する場合についてのものであ
る。上板１４−１の外周部には、複数個の排気用開口１
４−４が設けられ、この開口１４−４が上部イオンポン
プユニットの内部空間と電子源１を収容している空間
（電子源室）とを連通させている。同様に、下板１４−
３の外周部にも複数個の排気用開口１４−５が設けられ
ている。上記のマグネットユニット１５を上記構造のヨ
ーク１４とケーシング１３とによって形成される磁気回
路の内部空間に内蔵させてイオンポンプ用の陽極とする
と共に、該マグネットユニット１５の上下にリング状の
電極１６を配置してイオンポンプ用の陰極とする。この
電極１６は、例えばチタン（Ｔｉ）製であり、上下電極
共接地電位に置かれている。このようにマグネットユニ
ット１５をイオンポンプ用の陽極と兼用させた構造とす
ることにより、イオンポンプそのものを小型化すること
ができる。また、このようにマグネットユニット１５を
ヨーク１４とケーシング１３とによって構成される磁気
回路の内部空間中に内蔵させた構造を採ることによっ
て、電子源や電子線集束光学系がマグネットユニット１
５からの磁界の影響を受けることが無いように、効果的
に磁気シールドされる。
【００１２】このような構成において、ケーシング１３
の側面より、高圧導入端子１７を介して、マグネットユ
ニット（陽極）１５に正の高電圧（４〜５ｋＶ）を印加
すると、このマグネットユニット１５を囲む空間内でペ
ニング放電が発生し、チタンからなる電極（陰極）１６
の表面がスパッタされ、このスパッタされたチタン原子
が残留ガスを吸着する現象によって、イオンポンプとし
ての動作が行われる。すなわち、１段目のイオンポンプ
（上部イオンポンプユニット）を作動させることによっ
て電子源室内の超高真空排気が行われ、２段目のイオン
ポンプ（下部イオンポンプユニット）を作動させること
によって電子線集束光学系の内部空間の高真空排気が行
われる。この２段目のイオンポンプは、電子源室内の超
高真空状態を維持するために電子線集束光学系の内部空
間を高真空に排気する、いわゆる差動排気ポンプとして
の役割を演じている。つまり、２段目のイオンポンプに
よって電子線集束光学系の内部空間を高真空排気するこ
とによって、試料室２６内の真空度が１０~4ｐａ程度と
低い場合であっても、電子源１の近傍を１０~8ｐａ程度
の超高真空状態に維持してやることができるのである。
の側面より、高圧導入端子１７を介して、マグネットユ
ニット（陽極）１５に正の高電圧（４〜５ｋＶ）を印加
すると、このマグネットユニット１５を囲む空間内でペ
ニング放電が発生し、チタンからなる電極（陰極）１６
の表面がスパッタされ、このスパッタされたチタン原子
が残留ガスを吸着する現象によって、イオンポンプとし
ての動作が行われる。すなわち、１段目のイオンポンプ
（上部イオンポンプユニット）を作動させることによっ
て電子源室内の超高真空排気が行われ、２段目のイオン
ポンプ（下部イオンポンプユニット）を作動させること
によって電子線集束光学系の内部空間の高真空排気が行
われる。この２段目のイオンポンプは、電子源室内の超
高真空状態を維持するために電子線集束光学系の内部空
間を高真空に排気する、いわゆる差動排気ポンプとして
の役割を演じている。つまり、２段目のイオンポンプに
よって電子線集束光学系の内部空間を高真空排気するこ
とによって、試料室２６内の真空度が１０~4ｐａ程度と
低い場合であっても、電子源１の近傍を１０~8ｐａ程度
の超高真空状態に維持してやることができるのである。
【００１３】次に、電子源室および電子線集束光学系の
内部空間を、上記した１段目および２段目のイオンポン
プが動作可能な真空度（１０~4ｐａ程度）にまで排気立
上げするための初期排気の方式について説明する。図４
は、このような初期排気を可能にした走査形電子顕微鏡
の予備排気部の一構成例を示す部分断面図である。試料
室２６の内部空間は、試料室内排気用の真空ポンプ（図
示省略）によって、１０~4ｐａ程度の真空度に排気され
ている。試料室内部空間と２段目のイオンポンプの内部
空間とを仕切っている仕切壁３１に連通開口３２が設け
られており、該開口３２に対して予備排気弁２９が設け
られている。すなわち、開口３２の上端面に当接された
弁体２９−１をベローズを介して真空外から移動操作す
ることにより、該開口３２を開閉できるように構成され
ている。また、１段目と２段目のイオンポンプ室間を仕
切っているセパレータ１４−２の一部にも連通開口３３
が設けられており、該開口３３を開閉するための連通弁
２８が設けられている。かかる構成において、試料室内
排気用の真空ポンプを動作させた状態で、予備排気弁２
９および連通弁２８を開いてやれば、上記連通開口３
２，３３を介して、電子線集束光学系および電子源室の
内部空間を１０~4ｐａ程度の真空度まで初期排気してや
ることができる。つまり、この場合には、試料室内排気
用の真空ポンプが、電子線集束光学系および電子源室の
内部空間を初期排気するための予備排気ポンプとして使
用されることになる。なお、上記の予備排気弁２９およ
び連通弁２８は、単に、開口３２および開口３３をオン
オフ的に開閉させるだけでなく、開いた状態での両弁の
開度を独立かつ任意に調節できるように構成しておき、
開口３２および開口３３を介しての排気コンダクタンス
を任意に調節できるようにしておくのがよい。このよう
に構成しておくことによって、電子線集束光学系の内部
空間および電子源室の内部空間についての予備排気の条
件を任意に変えてやることができる。上述のようにして
所要の初期排気が完了したら、次に、予備排気弁２９を
閉じて、上下両方のイオンポンプを作動させることによ
り、電子源室および電子線集束光学系の内部空間の高真
空排気を行い、しばらくしてから、さらに連通弁２８を
閉じることによって、こんどは電子源室の内部空間と電
子線集束光学系の内部空間とをそれぞれ独立のイオンポ
ンプによって排気する。このようにすることによって、
電子源１近傍の空間の真空度を１０~8ｐａ程度の超高真
空にまで高めてやることができる。
内部空間を、上記した１段目および２段目のイオンポン
プが動作可能な真空度（１０~4ｐａ程度）にまで排気立
上げするための初期排気の方式について説明する。図４
は、このような初期排気を可能にした走査形電子顕微鏡
の予備排気部の一構成例を示す部分断面図である。試料
室２６の内部空間は、試料室内排気用の真空ポンプ（図
示省略）によって、１０~4ｐａ程度の真空度に排気され
ている。試料室内部空間と２段目のイオンポンプの内部
空間とを仕切っている仕切壁３１に連通開口３２が設け
られており、該開口３２に対して予備排気弁２９が設け
られている。すなわち、開口３２の上端面に当接された
弁体２９−１をベローズを介して真空外から移動操作す
ることにより、該開口３２を開閉できるように構成され
ている。また、１段目と２段目のイオンポンプ室間を仕
切っているセパレータ１４−２の一部にも連通開口３３
が設けられており、該開口３３を開閉するための連通弁
２８が設けられている。かかる構成において、試料室内
排気用の真空ポンプを動作させた状態で、予備排気弁２
９および連通弁２８を開いてやれば、上記連通開口３
２，３３を介して、電子線集束光学系および電子源室の
内部空間を１０~4ｐａ程度の真空度まで初期排気してや
ることができる。つまり、この場合には、試料室内排気
用の真空ポンプが、電子線集束光学系および電子源室の
内部空間を初期排気するための予備排気ポンプとして使
用されることになる。なお、上記の予備排気弁２９およ
び連通弁２８は、単に、開口３２および開口３３をオン
オフ的に開閉させるだけでなく、開いた状態での両弁の
開度を独立かつ任意に調節できるように構成しておき、
開口３２および開口３３を介しての排気コンダクタンス
を任意に調節できるようにしておくのがよい。このよう
に構成しておくことによって、電子線集束光学系の内部
空間および電子源室の内部空間についての予備排気の条
件を任意に変えてやることができる。上述のようにして
所要の初期排気が完了したら、次に、予備排気弁２９を
閉じて、上下両方のイオンポンプを作動させることによ
り、電子源室および電子線集束光学系の内部空間の高真
空排気を行い、しばらくしてから、さらに連通弁２８を
閉じることによって、こんどは電子源室の内部空間と電
子線集束光学系の内部空間とをそれぞれ独立のイオンポ
ンプによって排気する。このようにすることによって、
電子源１近傍の空間の真空度を１０~8ｐａ程度の超高真
空にまで高めてやることができる。
【００１４】電子源１から電界放射によって電子を引き
出すには、電子源１と引出し電極３との間に４〜６ｋＶ
の引出し電圧を印加する。すなわち、試料７に照射する
電子線２の最終加速電圧を例えば１ｋＶとする場合に
は、電子源１の電界放射チップに−１ｋＶを印加し、引
出し電極３に＋３〜＋５ｋＶの電圧を印加すれば、丁度
４〜６ｋＶの引出し電圧となり、所望の加速電圧で十分
な電流値の電子線２が得られる。第１レンズ電極４には
１ｋＶ〜３ｋＶ程度の正の電圧を印加し、第２レンズ電
極５にはそれよりもさらに高い５ｋＶ〜１０ｋＶ程度の
正の電圧を印加することにより、引出し電極３，第１レ
ンズ電極４および第２レンズ電極５によって形成される
電界は静電集束レンズとして働き、引出し電極３によっ
て電子源１から引き出された電子線２を集束させてライ
ナーチューブ２３内に入射させる。第２レンズ電極５と
第３レンズ電極３０とは、ライナーチューブ２３を介し
て同電位に接続されており、第３レンズ電極３０と接地
電位にある最終電極６との間に形成される電界が静電対
物レンズとして働き、試料７上に照射される電子線２を
細く集束せしめる。ここで、上記した第３レンズ電極３
０と最終電極６との間に形成される電界がそこに入射し
てくる電子線に対して静電対物（集束）レンズとして働
くようにするためには、第３レンズ電極３０に印加する
電圧を最終電極６の電圧に対して正側の電圧とする必要
がある。（逆に、正に帯電したイオン線の場合には、第
３レンズ電極３０には、最終電極６の電圧に対して負側
の電圧を印加する。）このような電圧印加法を採ること
により、両電極３０，６間に形成されるレンズ電界によ
って、電子線２を試料上に細く集束してやることができ
る。電子線の最終加速電圧は、半導体試料における電子
線照射による損傷や帯電などを考慮すれば、通常０．５
〜２ｋＶである。電子源１から引き出された電子線は、
上述したとおり引出し電極３，第１レンズ電極４および
第２レンズ電極５によって形成されるレンズ電界によっ
て集束されると共に、第１レンズ電極４と第２レンズ電
極５との間に形成される電界による加速作用を受けて最
大エネルギーに加速された状態でライナーチューブ２３
の内部空間内を走行する。そして、この電子線が最大エ
ネルギーに加速された状態にあるライナーチューブ２３
の内部空間内において、電子線の走査のための偏向が行
われる。ライナーチューブ２３の外側には、偏向コイル
８がアライメントコイル９およびスティグマコイル１０
と一緒に重ね巻きして設けられており、該偏向コイル８
によって、集束電子ビームを試料表面上で二次元的に偏
向走査させる。
出すには、電子源１と引出し電極３との間に４〜６ｋＶ
の引出し電圧を印加する。すなわち、試料７に照射する
電子線２の最終加速電圧を例えば１ｋＶとする場合に
は、電子源１の電界放射チップに−１ｋＶを印加し、引
出し電極３に＋３〜＋５ｋＶの電圧を印加すれば、丁度
４〜６ｋＶの引出し電圧となり、所望の加速電圧で十分
な電流値の電子線２が得られる。第１レンズ電極４には
１ｋＶ〜３ｋＶ程度の正の電圧を印加し、第２レンズ電
極５にはそれよりもさらに高い５ｋＶ〜１０ｋＶ程度の
正の電圧を印加することにより、引出し電極３，第１レ
ンズ電極４および第２レンズ電極５によって形成される
電界は静電集束レンズとして働き、引出し電極３によっ
て電子源１から引き出された電子線２を集束させてライ
ナーチューブ２３内に入射させる。第２レンズ電極５と
第３レンズ電極３０とは、ライナーチューブ２３を介し
て同電位に接続されており、第３レンズ電極３０と接地
電位にある最終電極６との間に形成される電界が静電対
物レンズとして働き、試料７上に照射される電子線２を
細く集束せしめる。ここで、上記した第３レンズ電極３
０と最終電極６との間に形成される電界がそこに入射し
てくる電子線に対して静電対物（集束）レンズとして働
くようにするためには、第３レンズ電極３０に印加する
電圧を最終電極６の電圧に対して正側の電圧とする必要
がある。（逆に、正に帯電したイオン線の場合には、第
３レンズ電極３０には、最終電極６の電圧に対して負側
の電圧を印加する。）このような電圧印加法を採ること
により、両電極３０，６間に形成されるレンズ電界によ
って、電子線２を試料上に細く集束してやることができ
る。電子線の最終加速電圧は、半導体試料における電子
線照射による損傷や帯電などを考慮すれば、通常０．５
〜２ｋＶである。電子源１から引き出された電子線は、
上述したとおり引出し電極３，第１レンズ電極４および
第２レンズ電極５によって形成されるレンズ電界によっ
て集束されると共に、第１レンズ電極４と第２レンズ電
極５との間に形成される電界による加速作用を受けて最
大エネルギーに加速された状態でライナーチューブ２３
の内部空間内を走行する。そして、この電子線が最大エ
ネルギーに加速された状態にあるライナーチューブ２３
の内部空間内において、電子線の走査のための偏向が行
われる。ライナーチューブ２３の外側には、偏向コイル
８がアライメントコイル９およびスティグマコイル１０
と一緒に重ね巻きして設けられており、該偏向コイル８
によって、集束電子ビームを試料表面上で二次元的に偏
向走査させる。
【００１５】上記した構成により、第３レンズ電極３０
と最終電極６とによって形成される静電対物レンズを短
焦点距離でしかも収差の小さな状態で稼働させることが
できるため、走査形電子顕微鏡としての高分解能が得ら
れるのである。上記した静電レンズを用いた電子ビーム
集束光学系において、一例として、電子線の最終加速電
圧を１ｋＶとし、最終電極６の下面から試料７表面まで
の距離（ワーキング距離）ＷＤを２ｍｍとした時、試料
表面上での電子ビームの照射スポット径（プローブ径）
として５〜６ｎｍという値が得られており、低加速電圧
でも十分に高分解能が得られることが確認されている。
なお、この時の第３レンズ電極３０と最終電極６との間
の距離は２ｍｍとした。図５に、この時のワーキング距
離ＷＤと得られるスポット径ｄ（分解能）との関係を示
した。また、この時の電子源１からの放射電流は１０μ
Ａ、プローブ電流（試料上に照射される電子ビームの電
流値）は２０ｐＡであった。
と最終電極６とによって形成される静電対物レンズを短
焦点距離でしかも収差の小さな状態で稼働させることが
できるため、走査形電子顕微鏡としての高分解能が得ら
れるのである。上記した静電レンズを用いた電子ビーム
集束光学系において、一例として、電子線の最終加速電
圧を１ｋＶとし、最終電極６の下面から試料７表面まで
の距離（ワーキング距離）ＷＤを２ｍｍとした時、試料
表面上での電子ビームの照射スポット径（プローブ径）
として５〜６ｎｍという値が得られており、低加速電圧
でも十分に高分解能が得られることが確認されている。
なお、この時の第３レンズ電極３０と最終電極６との間
の距離は２ｍｍとした。図５に、この時のワーキング距
離ＷＤと得られるスポット径ｄ（分解能）との関係を示
した。また、この時の電子源１からの放射電流は１０μ
Ａ、プローブ電流（試料上に照射される電子ビームの電
流値）は２０ｐＡであった。
【００１６】電子ビーム２の照射によって試料７より放
出された二次電子１１は二次電子検出器１２によって検
出されるが、上述したように最終電極６は接地電位に置
かれているため、対物レンズを敢えて静電形の対物レン
ズとしたことによっても、二次電子の軌道が対物レンズ
の電界によって妨害されると云うような不都合を生じる
ことなく、効率良く二次電子を検出することができる。
出された二次電子１１は二次電子検出器１２によって検
出されるが、上述したように最終電極６は接地電位に置
かれているため、対物レンズを敢えて静電形の対物レン
ズとしたことによっても、二次電子の軌道が対物レンズ
の電界によって妨害されると云うような不都合を生じる
ことなく、効率良く二次電子を検出することができる。
【００１７】上述したような電子線集束光学系の構成を
採用することにより、鏡筒部全体の構造を著しく小形化
できる。具体的寸法例を示すと、電子線発生部の外径寸
法は３４ｍｍφ、イオンポンプおよび電子線を集束およ
び偏向させるための電子線集束光学系を内蔵した鏡筒部
の外径寸法でも約８０ｍｍφ、鏡筒部の全長（高さ）が
１３０ｍｍという小形化が実現されており、鏡筒部全体
の重量も従来の鏡筒部構造のものに比べて１／１００以
下に軽量化されている。
採用することにより、鏡筒部全体の構造を著しく小形化
できる。具体的寸法例を示すと、電子線発生部の外径寸
法は３４ｍｍφ、イオンポンプおよび電子線を集束およ
び偏向させるための電子線集束光学系を内蔵した鏡筒部
の外径寸法でも約８０ｍｍφ、鏡筒部の全長（高さ）が
１３０ｍｍという小形化が実現されており、鏡筒部全体
の重量も従来の鏡筒部構造のものに比べて１／１００以
下に軽量化されている。
【００１８】以上詳記した実施例による利点は、極めて
小形な鏡筒部構造が実現でき、しかも高い分解能が得ら
れることである。また電子源部の超高真空状態が容易に
実現できるため、安定に電子ビームを引出すことができ
る。さらにまた、鏡筒部内の電子ビーム通路がイオンポ
ンプを駆動するための磁場によって何ら磁気的に影響さ
れることがないようにシールドされ、かつ鏡筒部の外筒
である磁性材製ケーシングによって完全に磁気的にシー
ルドされる構造であるため、外部磁場の妨害に対して著
しく強化されることである。
小形な鏡筒部構造が実現でき、しかも高い分解能が得ら
れることである。また電子源部の超高真空状態が容易に
実現できるため、安定に電子ビームを引出すことができ
る。さらにまた、鏡筒部内の電子ビーム通路がイオンポ
ンプを駆動するための磁場によって何ら磁気的に影響さ
れることがないようにシールドされ、かつ鏡筒部の外筒
である磁性材製ケーシングによって完全に磁気的にシー
ルドされる構造であるため、外部磁場の妨害に対して著
しく強化されることである。
【００１９】以上、本発明の種々の実施例について説明
してきたが、本発明はこれらの実施例に示された具体的
構成のみに限定されるものではなく、さらにいろいろな
変形応用が可能である。また以上の実施例では、本発明
を走査形電子顕微鏡について説明したが、本発明は、こ
の他にも、例えば電子線測長装置、オージエ電子分析装
置、電子線描画装置、電子ビームテスタなどの集束電子
線を用いる装置などに適用することが可能であり、さら
にイオン顕微鏡、集束イオンビーム装置、二次イオン質
量分析装置などの集束イオンビームを用いる装置にも、
単に印加電圧の極性を変えてやる程度の簡単な変更を施
すことにより、容易に適用することが可能である。
してきたが、本発明はこれらの実施例に示された具体的
構成のみに限定されるものではなく、さらにいろいろな
変形応用が可能である。また以上の実施例では、本発明
を走査形電子顕微鏡について説明したが、本発明は、こ
の他にも、例えば電子線測長装置、オージエ電子分析装
置、電子線描画装置、電子ビームテスタなどの集束電子
線を用いる装置などに適用することが可能であり、さら
にイオン顕微鏡、集束イオンビーム装置、二次イオン質
量分析装置などの集束イオンビームを用いる装置にも、
単に印加電圧の極性を変えてやる程度の簡単な変更を施
すことにより、容易に適用することが可能である。
【００２０】
【発明の効果】以上詳記したところから明らかなよう
に、本発明によれば、超高真空を必要とする荷電粒子源
の内部空間を鏡筒部内に内蔵させたイオンポンプを用い
て高真空排気させる構成とし、特に上記イオンポンプを
動作させるための磁界を発生させるための磁界発生源と
して永久磁石を用い、該永久磁石を密封構造として真空
室内に内蔵させる構成としたことにより、荷電粒子源の
内部空間を排気するための排気系の構造を著しく小形化
することができ、かつ該イオンポンプを動作させるため
の磁界を導くための磁気回路を構成しているヨークの内
側に静電レンズからなる荷電粒子線集束光学系を配置す
る構成としたことによって、鏡筒部全体をも著しく小形
かつ軽量に構成することができる。さらに、荷電粒子線
集束光学系は、上記のイオンポンプ駆動用の磁界を形成
するための磁気回路を構成しているヨーク部材や磁性材
より成るケーシングによって二重に磁気シールドされて
いるので、外乱磁場に対しても十分に強化された荷電粒
子線装置が得られる。
に、本発明によれば、超高真空を必要とする荷電粒子源
の内部空間を鏡筒部内に内蔵させたイオンポンプを用い
て高真空排気させる構成とし、特に上記イオンポンプを
動作させるための磁界を発生させるための磁界発生源と
して永久磁石を用い、該永久磁石を密封構造として真空
室内に内蔵させる構成としたことにより、荷電粒子源の
内部空間を排気するための排気系の構造を著しく小形化
することができ、かつ該イオンポンプを動作させるため
の磁界を導くための磁気回路を構成しているヨークの内
側に静電レンズからなる荷電粒子線集束光学系を配置す
る構成としたことによって、鏡筒部全体をも著しく小形
かつ軽量に構成することができる。さらに、荷電粒子線
集束光学系は、上記のイオンポンプ駆動用の磁界を形成
するための磁気回路を構成しているヨーク部材や磁性材
より成るケーシングによって二重に磁気シールドされて
いるので、外乱磁場に対しても十分に強化された荷電粒
子線装置が得られる。
【図１】本発明の一実施例になる走査形電子顕微鏡の概
略構成を示す縦断面図である。
略構成を示す縦断面図である。
【図２】第１図におけるイオンポンプ部におけるマグネ
ットユニットの一構成例を示す断面図である。
ットユニットの一構成例を示す断面図である。
【図３】第１図におけるイオンポンプ部における磁気ヨ
ークの一構成例を示す断面図である。
ークの一構成例を示す断面図である。
【図４】本発明の他の一実施例になる走査形電子顕微鏡
の概略構成を示す部分縦断面図である。
の概略構成を示す部分縦断面図である。
【図５】本発明の一実施例になる走査形電子顕微鏡にお
けるワーキング距離と分解能との関係を示す曲線図であ
る。
けるワーキング距離と分解能との関係を示す曲線図であ
る。
１：電子源， ２：電子線，
３：引出し電極， ４：第１レンズ電極，５：第
２レンズ電極， ６：最終電極，７：試
料， ８：偏向コイル，９：
アライメントコイル， １０：スティグマコイ
ル，１１：２次電子， １２：２次
電子検出器，１３：ケーシング， １
４：ヨーク，１５：マグネットユニット， １
６：電極，１７：高圧導入端子， １８：絶縁リン
グ，１９：絶縁リング， ２０：絶縁
筒，２１：アライメント筒， ２２：導入
端子，２３：ライナーチューブ，２４：軸調整ネジ，２
５：フランジ， ２６：試料室，２
７：絶縁硝子， ２８：連通弁，２
９：予備排気弁， ３０：第３レンズ電極，３
１：仕切壁， ３２：連通開口，
３３：連通開口。
３：引出し電極， ４：第１レンズ電極，５：第
２レンズ電極， ６：最終電極，７：試
料， ８：偏向コイル，９：
アライメントコイル， １０：スティグマコイ
ル，１１：２次電子， １２：２次
電子検出器，１３：ケーシング， １
４：ヨーク，１５：マグネットユニット， １
６：電極，１７：高圧導入端子， １８：絶縁リン
グ，１９：絶縁リング， ２０：絶縁
筒，２１：アライメント筒， ２２：導入
端子，２３：ライナーチューブ，２４：軸調整ネジ，２
５：フランジ， ２６：試料室，２
７：絶縁硝子， ２８：連通弁，２
９：予備排気弁， ３０：第３レンズ電極，３
１：仕切壁， ３２：連通開口，
３３：連通開口。
Claims (11)
- 【請求項１】荷電粒子線を放射させるための荷電粒子線
源と該荷電粒子線源からの荷電粒子線を試料面上に集束
させるための荷電粒子線集束光学系とを収容してなる鏡
筒部を有する荷電粒子線装置において、上記鏡筒部の内
部であって上記荷電粒子線集束光学系の外周に磁性体で
取り囲まれた環状空間を形成し、該環状空間内に上記荷
電粒子線源の内部空間を真空排気するためのイオンポン
プを内蔵させ、かつ、該イオンポンプを動作させるため
の永久磁石を上記環状空間内に配置することによって、
上記磁性体により上記荷電粒子線集束光学系および上記
荷電粒子線源を上記永久磁石から磁気的にシールドして
なることを特徴とする荷電粒子線装置。 - 【請求項２】上記永久磁石は、上記鏡筒部の軸方向に平
行な方向に向かって磁化されているリング状の永久磁石
であって、上記イオンポンプは、該リング状永久磁石
と、該リング状永久磁石を挾んで上記鏡筒部の軸方向両
側に配置された一対のリング状電極と、上記リング状永
久磁石および上記リング状電極の周りを取り囲んで配置
されており上記永久磁石からの磁力線を導いて上記リン
グ状永久磁石と上記リング状電極との間の空間に磁界を
形成させるための上記磁性体からなる磁気回路とから成
っていることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線
装置。 - 【請求項３】上記リング状永久磁石が、非磁性導電性材
料によって密封被覆されていることを特徴とする請求項
２に記載の荷電粒子線装置。 - 【請求項４】上記イオンポンプは、上記一対のリング状
電極を陰極とし、上記リング状永久磁石を陽極として、
これら陰陽極間に高電圧を印加することによって動作せ
しめられるものであることを特徴とする請求項２または
３に記載の荷電粒子線装置。 - 【請求項５】上記磁性体からなる磁気回路は、上記リン
グ状永久磁石の内周側にあって上記荷電粒子線集束光学
系の外周を取り囲むように形成された円筒状ヨーク部分
と、上記リング状電極の上記鏡筒部の軸方向の両外側に
あって上記円筒状ヨーク部分から横方向外側に向かって
伸びるように形成されたリング状ヨーク部分とを有して
なることを特徴とする請求項２に記載の荷電粒子線装
置。 - 【請求項６】上記鏡筒部の内部空間を予備排気するため
に、上記鏡筒部と予備排気系との間に上記鏡筒部の内部
空間を上記予備排気系に連通させるための連通開口を設
け、かつ、該連通開口を介しての排気コンダクタンスを
可変にするための手段を付設してなることを特徴とする
請求項１から５のいずれかに記載の荷電粒子線装置。 - 【請求項７】上記鏡筒部の内部であって上記荷電粒子線
集束光学系の外周に形成された環状空間内に上記荷電粒
子線集束光学系の内部空間を真空排気するための上記イ
オンポンプとは別のイオンポンプがさらに内蔵されてい
ることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線装置。 - 【請求項８】上記荷電粒子線源の内部空間を真空排気す
るためのイオンポンプと上記の荷電粒子線集束光学系の
内部空間を真空排気するための上記イオンポンプとは別
のイオンポンプとの間の排気コンダクタンスを可変なら
しめる手段がさらに付設されてなることを特徴とする請
求項７に記載の荷電粒子線装置。 - 【請求項９】上記荷電粒子線集束光学系は、上記荷電粒
子線源からの荷電粒子線を最終的に試料上に集束させる
ための静電形の対物レンズを具備しており、該静電形対
物レンズは、互いに対向させて配置された二つのレンズ
電極、即ち、上記荷電粒子源に近い側にある第一電極と
上記試料に近い側にある第二電極とを有しており、上記
荷電粒子線が負に帯電した粒子線である場合には、上記
第一電極の電位が上記第二電極の電位に対して正極性側
の電位に保たれてなり、上記荷電粒子線が正に帯電した
粒子線である場合には、上記第一電極の電位が上記第二
電極の電位に対して負極性側の電位に保たれてなること
を特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の荷電粒
子線装置。 - 【請求項１０】上記荷電粒子線集束光学系は、上記試料
に照射される荷電粒子線を上記試料面上で二次元的に走
査するための偏向手段をさらに具備しており、該偏向手
段は、上記荷電粒子線集束光学系の内部にあって上記第
二電極の電位に対して上記第一電極の電位と同極性側の
電位に保たれている空間内において、上記荷電粒子線を
偏向走査せしめるごとく構成されてなることを特徴とす
る請求項９に記載の荷電粒子線装置。 - 【請求項１１】上記荷電粒子線源は、電界放射形の電子
線源であることを特徴とする請求項１から１０のいずれ
かに記載の荷電粒子線装置。
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