JP3091850B2 - 荷電粒子線装置 - Google Patents
荷電粒子線装置Info
- Publication number
- JP3091850B2 JP3091850B2 JP02159663A JP15966390A JP3091850B2 JP 3091850 B2 JP3091850 B2 JP 3091850B2 JP 02159663 A JP02159663 A JP 02159663A JP 15966390 A JP15966390 A JP 15966390A JP 3091850 B2 JP3091850 B2 JP 3091850B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- charged particle
- particle beam
- exhaust
- lens barrel
- sample chamber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Description
本発明は荷電粒子線装置の改良に関し、特にそれにお
ける真空排気系の改良構成に係る。
ける真空排気系の改良構成に係る。
走査型電子顕微鏡など、荷電粒子線を細く集束して試
料上に照射する荷電粒子線装置においては、空間的な高
分解能を実現するために、通常、電界放出型の荷電粒子
源が用いられている。 この場合、安定な電界放出を行なわせるためには、荷
電粒子源付近をできるだけ高真空状態に維持することが
必要である。このため、電界放出型荷電粒子源を用いた
荷電粒子線装置においては、試料室側と荷電粒子源側と
の間で差動排気が可能なように構成しておき、少なくと
も電界放出型荷電粒子源から荷電粒子線を電界放出させ
ている状態においては、試料室側を排気している排気ポ
ンプとは別の高真空用排気ポンプを用いて荷電粒子源側
を直接排気することにより、試料室側の真空度の如何に
依らず、荷電粒子源側を常に高真空状態に維持できるよ
うな構成とされている。 一方、荷電粒子源側を大気圧の状態から排気し始める
場合や荷電粒子源側のベーキングによるガス出しを行な
う場合には、上記したような高真空用排気ポンプをその
まま用いるのは不適当なため、比較的低真空からでも動
作する別の排気ポンプに切り替えて排気を行なってい
る。 従来、このような排気ポンプの切り替えを行なうため
に、荷電粒子源や電子光学系を収納する鏡筒の横脇に、
排気ポンプ切り替え用の配管やバルブが設けられてい
た。そして、荷電粒子源側の低真空からの排気立上げや
ガス出しを行なう際には、このバルブを開き、その先に
接続されている低真空ポンプによる排気を行ない、ま
た、荷電粒子源側がある程度の高真空に立上がったり、
ガス出しが完了した場合には、このバルブを閉じて、別
の荷電粒子源側用の高真空ポンプに切り替えることによ
って、荷電粒子源側と試料室側との差動排気を行なって
いた。なお、このような差動排気系の構成については、
例えば、ジャーナルオブエレクトロンマイクロスコピ
ー，第22巻，第２号，（1973年），第141〜147頁（JOUR
NAL OF ELECTRON MICROSCOPY,Vol.22,No.2（1973）,PP1
41−147）において論じられている。
料上に照射する荷電粒子線装置においては、空間的な高
分解能を実現するために、通常、電界放出型の荷電粒子
源が用いられている。 この場合、安定な電界放出を行なわせるためには、荷
電粒子源付近をできるだけ高真空状態に維持することが
必要である。このため、電界放出型荷電粒子源を用いた
荷電粒子線装置においては、試料室側と荷電粒子源側と
の間で差動排気が可能なように構成しておき、少なくと
も電界放出型荷電粒子源から荷電粒子線を電界放出させ
ている状態においては、試料室側を排気している排気ポ
ンプとは別の高真空用排気ポンプを用いて荷電粒子源側
を直接排気することにより、試料室側の真空度の如何に
依らず、荷電粒子源側を常に高真空状態に維持できるよ
うな構成とされている。 一方、荷電粒子源側を大気圧の状態から排気し始める
場合や荷電粒子源側のベーキングによるガス出しを行な
う場合には、上記したような高真空用排気ポンプをその
まま用いるのは不適当なため、比較的低真空からでも動
作する別の排気ポンプに切り替えて排気を行なってい
る。 従来、このような排気ポンプの切り替えを行なうため
に、荷電粒子源や電子光学系を収納する鏡筒の横脇に、
排気ポンプ切り替え用の配管やバルブが設けられてい
た。そして、荷電粒子源側の低真空からの排気立上げや
ガス出しを行なう際には、このバルブを開き、その先に
接続されている低真空ポンプによる排気を行ない、ま
た、荷電粒子源側がある程度の高真空に立上がったり、
ガス出しが完了した場合には、このバルブを閉じて、別
の荷電粒子源側用の高真空ポンプに切り替えることによ
って、荷電粒子源側と試料室側との差動排気を行なって
いた。なお、このような差動排気系の構成については、
例えば、ジャーナルオブエレクトロンマイクロスコピ
ー，第22巻，第２号，（1973年），第141〜147頁（JOUR
NAL OF ELECTRON MICROSCOPY,Vol.22,No.2（1973）,PP1
41−147）において論じられている。
荷電粒子線装置の電子光学系を全て静電レンズで構成
することにより、荷電粒子源および電子光学系から成る
鏡筒部分の構造を非常に小型かつ軽量にできる。このよ
うに鏡筒部分を大幅に小型軽量化された荷電粒子線装置
においては、従来のように鏡筒の横脇に排気方式切り替
え用の配管やバルブを設けることは好ましくない。 つまり、折角鏡筒部分そのものは小型化されたにも拘
らず、上記した排気切り替え用の配管やバルブを設ける
ことによって、これら配管やバルブの小型化が依然とし
て難しいため、装置全体としての小型化が実現できな
い。仮に、これら排気用の配管やバルブをある程度小型
にできたとしても、その小型化によって排気系のコンダ
クタンスが大幅に低下してしまうという難点がある。 従って、本発明の目的は、少なくとも荷電粒子線源及
び集束レンズ系を含んでなる鏡筒部分と試料室とを有す
る荷電粒子線装置において、上記鏡筒部分内の高真空差
動排気時と低真空排気時とでの排気方式の切り替えを容
易に実現できるようにするための改良構造を提供するこ
とである。 本発明の他の目的は、少なくとも荷電粒子線源及び集
束レンズを含んでなる鏡筒部分を小型化された荷電粒子
線装置において、この鏡筒部分の小型化の利点を損なう
ことなく、むしろその利点を活かして、鏡筒部分の高真
空差動排気時と低真空排気時とでの排気方式の切り替え
を容易に行なうことができるようにし、もって、装置全
体として小型かつ軽量な荷電粒子線装置を提供すること
である。
することにより、荷電粒子源および電子光学系から成る
鏡筒部分の構造を非常に小型かつ軽量にできる。このよ
うに鏡筒部分を大幅に小型軽量化された荷電粒子線装置
においては、従来のように鏡筒の横脇に排気方式切り替
え用の配管やバルブを設けることは好ましくない。 つまり、折角鏡筒部分そのものは小型化されたにも拘
らず、上記した排気切り替え用の配管やバルブを設ける
ことによって、これら配管やバルブの小型化が依然とし
て難しいため、装置全体としての小型化が実現できな
い。仮に、これら排気用の配管やバルブをある程度小型
にできたとしても、その小型化によって排気系のコンダ
クタンスが大幅に低下してしまうという難点がある。 従って、本発明の目的は、少なくとも荷電粒子線源及
び集束レンズ系を含んでなる鏡筒部分と試料室とを有す
る荷電粒子線装置において、上記鏡筒部分内の高真空差
動排気時と低真空排気時とでの排気方式の切り替えを容
易に実現できるようにするための改良構造を提供するこ
とである。 本発明の他の目的は、少なくとも荷電粒子線源及び集
束レンズを含んでなる鏡筒部分を小型化された荷電粒子
線装置において、この鏡筒部分の小型化の利点を損なう
ことなく、むしろその利点を活かして、鏡筒部分の高真
空差動排気時と低真空排気時とでの排気方式の切り替え
を容易に行なうことができるようにし、もって、装置全
体として小型かつ軽量な荷電粒子線装置を提供すること
である。
上記の目的を達成するために、本発明においては、少
なくとも荷電粒子線発生部と集束レンズ系とを含んでな
る鏡筒部分を試料室に対して相対的に移動させることに
より上記鏡筒部分と上記試料室との間の排気コンダクタ
ンスを変化させる手段を付設してなることを特徴として
いる。
なくとも荷電粒子線発生部と集束レンズ系とを含んでな
る鏡筒部分を試料室に対して相対的に移動させることに
より上記鏡筒部分と上記試料室との間の排気コンダクタ
ンスを変化させる手段を付設してなることを特徴として
いる。
上記した本発明の特徴的構成によれば、従来装置にお
けるような、鏡筒部分の高真空差動排気時と低真空排気
時とでの排気方式の切り替えを行なうための配管やバル
ブが不要となるため、荷電粒子線装置全体を大幅に小型
化してやることができる。
けるような、鏡筒部分の高真空差動排気時と低真空排気
時とでの排気方式の切り替えを行なうための配管やバル
ブが不要となるため、荷電粒子線装置全体を大幅に小型
化してやることができる。
以下、本発明を走査形電子顕微鏡に適用した場合の一
実施例につき、第１図を参照して詳細に説明する。 第１図において、電界放出型の電子源１と引出電極３
との間に形成された引出電界により、該電子源１から電
子線が電界放出され、放出された電子線の一部が引出電
極３の中央開口を通して引き出される。引き出された電
子線２は、上記引出電極３および集束レンズ系を構成す
る第二レンズ電極４、第一レンズ電極５並びに最終電極
６のそれぞれの電極間に形成されている電界により集束
作用を受け、細く集束されて試料７上にフォーカスされ
る。この例では、特に、集束レンズ系の光学収差を小さ
くするために、アース電位とされている最終電極６に対
して、第一レンズ電極５が正の電位に保たれている。試
料７上にフォーカスされた電子線２は、偏向コイル８に
よって、第一レンズ電極５の内部空間内で偏向作用を受
け、試料７上で二次元的に走査される。さらに、電子線
２の光軸合わせのために、アラインメントコイル９によ
って電子線２の光軸を任意にシフトできるようになって
いる。また、電子線２の非点収差補正を行なうために、
スティグマコイル10が設けられている。 電子線２の照射によって試料７から発生した二次電子
11は、二次電子検出器12によって検出され、その検出信
号を映像信号として、陰極線管表示装置（図示せず）な
どの表示画面上に、試料７の表面像（二次元二次電子
像）が得られる。 上述したように、電子源１は電界放出型の電子源であ
るため、そこから安定な電界放出電子流を得るために
は、電子源１付近の真空度が10−10Torr程度の超高真空
であることが必要である。従って、本実施例では、電子
源側の鏡筒内部空間を排気するための超高真空用排気ポ
ンプとして、ゲッターイオンポンプ13が用いられてい
る。また、試料室14側は、低真空用排気用のターボ分子
ポンプ15とロータリーポンプ16とによって真空排気され
ている。そして、電子源１、引出電極３、レンズ電極
４、５、６からなる集束レンズ系、および、ゲッターイ
オンポンプ13を含む鏡筒部17が、ベローズ18を介してフ
ランジ19に取り付けられており、さらに、このフランジ
19が試料室14に気密に取り付けられている。 試料室側においては、試料の交換が頻繁に行なわれる
ため、たとえ、試料準備室を設けてやることによって試
料室内をできるだけ高真空度に保つように配慮している
場合であっても、試料室14内の真空度は、せいぜい10−
6Torr程度にしか高めることができない。そのため、試
料室14内の真空度はある程度悪くても、電子源１の付近
は超高真空を維持できるようにするために、電子源１側
の内部空間は、超高真空用ポンプ13を用いて試料室14側
から差動排気できるようになっている。つまり、ネジ2
0′を弛め、ネジ20を締めて、鏡筒下面21をフランジ上
面22に押しつけることにより、試料室側内部空間と電子
源側内部空間とは、電子線を通すための最終電極６の中
央開口を除いては空間的に連通していない状態（つま
り、両者間の排気コンダクタンスが非常に小さい状態）
になる。この状態で、それぞれ別々のポンプ（電子源側
はゲッターイオンポンプ13、試料室側はターボ分子ポン
プ15）を用いて差動排気することにより、試料室14内の
真空度がある程度悪くても、電子源１の付近は超高真空
状態に維持できる。これにより、電子源１からは安定な
電界放出が得られるのである。 一方、電子源１側の真空を大気圧状態から立上げる時
には、電子源１側の排気を最初から超高真空排気用のゲ
ッターイオンポンプ13のみを用いて行なうことはできな
い。これは、ゲッターイオンポンプが10−5Torr以下の
高真空状態においてしか正常に動作しないためである。
また、鏡筒部のベーキングによるガス出し時において
も、放出ガスによって電子源１側の真空度はかなり低下
する。仮に、10−5Torrよりも低真空においてもゲッタ
ーイオンポンプを動作させることができるとしても、そ
のような低真空においてこのポンプを動作させること
は、ポンプ寿命を著しく短くしてしまうことにつなが
る。したがって、このような低真空にある時の電子源１
側の排気を行なうためには、やはり、電子源１側の排気
用としても、別に低真空排気用のポンプを用いる必要が
ある。そして、電子源１側の低真空排気時と高真空排気
時とで、この低真空排気用ポンプと上記したゲッターイ
オンポンプなどの高真空排気用ポンプとを切り替えて使
用してやる必要がある。 このようなポンプの切り替えを行なうために、従来
は、第２図に示すように、鏡筒17′の横脇に配管23,25
およびバルブ24を設けておき、高真空用ポンプ13′によ
り鏡筒17′側を高真空排気（試料室14′側からの差動排
気）する時には、バルブ24によって、鏡筒17′側への低
真空用ポンプ15′,16′の接続を断って高真空用ポンプ1
3′を鏡筒17′側に接続してやり、また、鏡筒17′側を
低真空排気する時には、鏡筒17′側への高真空用ポンプ
13′の接続を断って低真空用ポンプ15′,16′を鏡筒1
7′側に直接接続してやるようにしていた。 従来、磁界レンズを用いた走査型電子顕微鏡における
鏡筒部17′は、その外径寸法が150〜200mm程度、高さが
600mm程度とかなり大きく、しかも、そのために必要な
高真空用ポンプ13′も必然的に大きかったため、配管2
3,25やバルブ24を付け加えても、そのことによって装置
全体の大きさはほとんど変わることはなかった。 しかし、集束レンズ系に磁界レンズを用いることな
く、該集束レンズ系を全て静電レンズを用いて構成する
ことにより、第１図に示すように、外径寸法が34mmで、
高さが約120mmというような、非常に小型な鏡筒が実現
できるようになってきている。このような小型な鏡筒の
場合には、その排気のためのゲッターイオンポンプ13も
小さな排気容量のもので足りるため、この小型化された
鏡筒部構造を用いることにより、装置全体を非常に小型
化できるものと期待されている。 ところが、このような場合にも、第３図に示すよう
に、従来同様の配管23,25やバルブ24を設ける構造にす
れば、これら配管やバルブ部分の大きさのために、鏡筒
部を小型化したことの利点が損なわれ、結局、装置全体
としては大きなものとなってしまう。また、たとえ、こ
の配管やバルブ部分をある程度小型化できたとしても、
その小型化した分だけ低真空用ポンプと電子源付近との
間の排気コンダクタンスも小さくなってしまい、満足し
得る排気を行なうことができないという不都合が生ず
る。 第１図の実施例では、上述したように鏡筒17が非常に
小型軽量にできているため、鏡筒自体を動かすことは容
易である。そこで、本実施例では、鏡筒17自体を動かす
ことによって、排気用ポンプの切り替え、つまり、切り
替えバルブとしての機能を実現させている。 すなわち、鏡筒側を高真空排気（差動排気）する場合
には、前述したように、ネジ20′を弛め、ネジ20を締め
ることによって、鏡筒下面21をフランジ上面22に押しつ
けた状態にする。第１図（Ａ）は、まさに、この状態を
示している。また、大気圧からの真空排気など、低真空
用ポンプでの電子源付近の排気が必要な場合には、第１
図（Ｂ）に示すように、ネジ20を弛め、ネジ20′を締め
ることによって、鏡筒17を上方に押し上げ、もって、鏡
筒下面21とフランジ上面22との間に間隙26を生じさせ
る。つまり、これにより、鏡筒側内部空間と試料室側内
部空間との間の排気コンダクタンスを大きくしてやる。
そして、この間隙26を利用して、試料室側の排気ポンプ
であるターボ分子ポンプ15やロータリーポンプ16で電子
源１側の低真空時排気をも行なわせる。この様に構成す
ることで、配管23,25やバルブ24が不要となり，装置全
体を非常に小型化することができている。 また、第３図示の従来構成において、配管23,25やバ
ルブ24を小型化した場合には、試料室側の排気系15、16
から見た電子源１側の排気コンダクタンスは大幅に低下
してしまうが、第１図示の本発明実施例の構成では、間
隙26が鏡筒部下面21の外周縁上全体に亘って形成される
ので、この間隙部分での排気コンダクタンスを十分大き
くとることができる。しかも、鏡筒部下面とフランジ上
面との間の間隙長を適当に調節することによって、必要
に応じて排気コンダクタンスを任意に選定してやること
ができる。 本実施例では、鏡筒部下面21とフランジ上面22とは、
両面を押しつけた時のその接触面間からの気体の漏れが
できるだけ少なくなるように、両面ともきれいな平面に
研磨してある。これによって、電子源１側と試料室14と
の間での所望の差動排気機能を実現している。なお、こ
の接触面からの気体漏れをより確実に防止するために、
第４図（Ａ）に示すように、接触面間にＯリング等のシ
ール部材27を介在させるようにしてもよいし、あるいは
また、第４図（Ｂ）に示すように、接触面間にAu,Ag,Al
等の金属から成るシール部材28を介在させ、該金属シー
ル部材に鏡筒部下面に設けた円周状突起29を食いこませ
るような構造としてもよい。 なお、上記においては、電子源側の高真空排気をより
容易にするために、電子源側を試料室側から差動排気す
る際には、鏡筒部下面をフランジ上面に気密接触させる
ことによって、接触面を介しての気体漏れがないように
することを前提として説明してきたが、本来、この高真
空排気時においても、電子源側と試料室側とは最終電極
６の中央開口を介して連通しており、該開口を介して両
者間の差動排気を行なっている訳であるから、該開口を
通じてのある程度の気体漏れは常に存在しているのであ
るから、電子源側排気用の高真空ポンプの排気容量が許
すならば、必ずしも、鏡筒部下面とフランジ上面との接
触面を介しての気体漏れを完全に防止してやることにこ
だわる必要はないことは云うまでもない。 以上、本発明を実施例に沿って説明してきたが、本発
明は、これら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、種々の変形が可能である。例えば、
上記実施例では、本発明を走査形電子顕微鏡に適用する
場合について説明したが、本発明は、その他にも、電子
線測長装置や電子線描画装置等の他の電子線装置、さら
には、集束イオンビーム装置や二次イオン質量分析装置
等のイオンビーム装置などの類似の荷電粒子線装置にも
そのまま応用することが可能であり、本発明はそのよう
な場合をも含むものであることは云うまでもない。
実施例につき、第１図を参照して詳細に説明する。 第１図において、電界放出型の電子源１と引出電極３
との間に形成された引出電界により、該電子源１から電
子線が電界放出され、放出された電子線の一部が引出電
極３の中央開口を通して引き出される。引き出された電
子線２は、上記引出電極３および集束レンズ系を構成す
る第二レンズ電極４、第一レンズ電極５並びに最終電極
６のそれぞれの電極間に形成されている電界により集束
作用を受け、細く集束されて試料７上にフォーカスされ
る。この例では、特に、集束レンズ系の光学収差を小さ
くするために、アース電位とされている最終電極６に対
して、第一レンズ電極５が正の電位に保たれている。試
料７上にフォーカスされた電子線２は、偏向コイル８に
よって、第一レンズ電極５の内部空間内で偏向作用を受
け、試料７上で二次元的に走査される。さらに、電子線
２の光軸合わせのために、アラインメントコイル９によ
って電子線２の光軸を任意にシフトできるようになって
いる。また、電子線２の非点収差補正を行なうために、
スティグマコイル10が設けられている。 電子線２の照射によって試料７から発生した二次電子
11は、二次電子検出器12によって検出され、その検出信
号を映像信号として、陰極線管表示装置（図示せず）な
どの表示画面上に、試料７の表面像（二次元二次電子
像）が得られる。 上述したように、電子源１は電界放出型の電子源であ
るため、そこから安定な電界放出電子流を得るために
は、電子源１付近の真空度が10−10Torr程度の超高真空
であることが必要である。従って、本実施例では、電子
源側の鏡筒内部空間を排気するための超高真空用排気ポ
ンプとして、ゲッターイオンポンプ13が用いられてい
る。また、試料室14側は、低真空用排気用のターボ分子
ポンプ15とロータリーポンプ16とによって真空排気され
ている。そして、電子源１、引出電極３、レンズ電極
４、５、６からなる集束レンズ系、および、ゲッターイ
オンポンプ13を含む鏡筒部17が、ベローズ18を介してフ
ランジ19に取り付けられており、さらに、このフランジ
19が試料室14に気密に取り付けられている。 試料室側においては、試料の交換が頻繁に行なわれる
ため、たとえ、試料準備室を設けてやることによって試
料室内をできるだけ高真空度に保つように配慮している
場合であっても、試料室14内の真空度は、せいぜい10−
6Torr程度にしか高めることができない。そのため、試
料室14内の真空度はある程度悪くても、電子源１の付近
は超高真空を維持できるようにするために、電子源１側
の内部空間は、超高真空用ポンプ13を用いて試料室14側
から差動排気できるようになっている。つまり、ネジ2
0′を弛め、ネジ20を締めて、鏡筒下面21をフランジ上
面22に押しつけることにより、試料室側内部空間と電子
源側内部空間とは、電子線を通すための最終電極６の中
央開口を除いては空間的に連通していない状態（つま
り、両者間の排気コンダクタンスが非常に小さい状態）
になる。この状態で、それぞれ別々のポンプ（電子源側
はゲッターイオンポンプ13、試料室側はターボ分子ポン
プ15）を用いて差動排気することにより、試料室14内の
真空度がある程度悪くても、電子源１の付近は超高真空
状態に維持できる。これにより、電子源１からは安定な
電界放出が得られるのである。 一方、電子源１側の真空を大気圧状態から立上げる時
には、電子源１側の排気を最初から超高真空排気用のゲ
ッターイオンポンプ13のみを用いて行なうことはできな
い。これは、ゲッターイオンポンプが10−5Torr以下の
高真空状態においてしか正常に動作しないためである。
また、鏡筒部のベーキングによるガス出し時において
も、放出ガスによって電子源１側の真空度はかなり低下
する。仮に、10−5Torrよりも低真空においてもゲッタ
ーイオンポンプを動作させることができるとしても、そ
のような低真空においてこのポンプを動作させること
は、ポンプ寿命を著しく短くしてしまうことにつなが
る。したがって、このような低真空にある時の電子源１
側の排気を行なうためには、やはり、電子源１側の排気
用としても、別に低真空排気用のポンプを用いる必要が
ある。そして、電子源１側の低真空排気時と高真空排気
時とで、この低真空排気用ポンプと上記したゲッターイ
オンポンプなどの高真空排気用ポンプとを切り替えて使
用してやる必要がある。 このようなポンプの切り替えを行なうために、従来
は、第２図に示すように、鏡筒17′の横脇に配管23,25
およびバルブ24を設けておき、高真空用ポンプ13′によ
り鏡筒17′側を高真空排気（試料室14′側からの差動排
気）する時には、バルブ24によって、鏡筒17′側への低
真空用ポンプ15′,16′の接続を断って高真空用ポンプ1
3′を鏡筒17′側に接続してやり、また、鏡筒17′側を
低真空排気する時には、鏡筒17′側への高真空用ポンプ
13′の接続を断って低真空用ポンプ15′,16′を鏡筒1
7′側に直接接続してやるようにしていた。 従来、磁界レンズを用いた走査型電子顕微鏡における
鏡筒部17′は、その外径寸法が150〜200mm程度、高さが
600mm程度とかなり大きく、しかも、そのために必要な
高真空用ポンプ13′も必然的に大きかったため、配管2
3,25やバルブ24を付け加えても、そのことによって装置
全体の大きさはほとんど変わることはなかった。 しかし、集束レンズ系に磁界レンズを用いることな
く、該集束レンズ系を全て静電レンズを用いて構成する
ことにより、第１図に示すように、外径寸法が34mmで、
高さが約120mmというような、非常に小型な鏡筒が実現
できるようになってきている。このような小型な鏡筒の
場合には、その排気のためのゲッターイオンポンプ13も
小さな排気容量のもので足りるため、この小型化された
鏡筒部構造を用いることにより、装置全体を非常に小型
化できるものと期待されている。 ところが、このような場合にも、第３図に示すよう
に、従来同様の配管23,25やバルブ24を設ける構造にす
れば、これら配管やバルブ部分の大きさのために、鏡筒
部を小型化したことの利点が損なわれ、結局、装置全体
としては大きなものとなってしまう。また、たとえ、こ
の配管やバルブ部分をある程度小型化できたとしても、
その小型化した分だけ低真空用ポンプと電子源付近との
間の排気コンダクタンスも小さくなってしまい、満足し
得る排気を行なうことができないという不都合が生ず
る。 第１図の実施例では、上述したように鏡筒17が非常に
小型軽量にできているため、鏡筒自体を動かすことは容
易である。そこで、本実施例では、鏡筒17自体を動かす
ことによって、排気用ポンプの切り替え、つまり、切り
替えバルブとしての機能を実現させている。 すなわち、鏡筒側を高真空排気（差動排気）する場合
には、前述したように、ネジ20′を弛め、ネジ20を締め
ることによって、鏡筒下面21をフランジ上面22に押しつ
けた状態にする。第１図（Ａ）は、まさに、この状態を
示している。また、大気圧からの真空排気など、低真空
用ポンプでの電子源付近の排気が必要な場合には、第１
図（Ｂ）に示すように、ネジ20を弛め、ネジ20′を締め
ることによって、鏡筒17を上方に押し上げ、もって、鏡
筒下面21とフランジ上面22との間に間隙26を生じさせ
る。つまり、これにより、鏡筒側内部空間と試料室側内
部空間との間の排気コンダクタンスを大きくしてやる。
そして、この間隙26を利用して、試料室側の排気ポンプ
であるターボ分子ポンプ15やロータリーポンプ16で電子
源１側の低真空時排気をも行なわせる。この様に構成す
ることで、配管23,25やバルブ24が不要となり，装置全
体を非常に小型化することができている。 また、第３図示の従来構成において、配管23,25やバ
ルブ24を小型化した場合には、試料室側の排気系15、16
から見た電子源１側の排気コンダクタンスは大幅に低下
してしまうが、第１図示の本発明実施例の構成では、間
隙26が鏡筒部下面21の外周縁上全体に亘って形成される
ので、この間隙部分での排気コンダクタンスを十分大き
くとることができる。しかも、鏡筒部下面とフランジ上
面との間の間隙長を適当に調節することによって、必要
に応じて排気コンダクタンスを任意に選定してやること
ができる。 本実施例では、鏡筒部下面21とフランジ上面22とは、
両面を押しつけた時のその接触面間からの気体の漏れが
できるだけ少なくなるように、両面ともきれいな平面に
研磨してある。これによって、電子源１側と試料室14と
の間での所望の差動排気機能を実現している。なお、こ
の接触面からの気体漏れをより確実に防止するために、
第４図（Ａ）に示すように、接触面間にＯリング等のシ
ール部材27を介在させるようにしてもよいし、あるいは
また、第４図（Ｂ）に示すように、接触面間にAu,Ag,Al
等の金属から成るシール部材28を介在させ、該金属シー
ル部材に鏡筒部下面に設けた円周状突起29を食いこませ
るような構造としてもよい。 なお、上記においては、電子源側の高真空排気をより
容易にするために、電子源側を試料室側から差動排気す
る際には、鏡筒部下面をフランジ上面に気密接触させる
ことによって、接触面を介しての気体漏れがないように
することを前提として説明してきたが、本来、この高真
空排気時においても、電子源側と試料室側とは最終電極
６の中央開口を介して連通しており、該開口を介して両
者間の差動排気を行なっている訳であるから、該開口を
通じてのある程度の気体漏れは常に存在しているのであ
るから、電子源側排気用の高真空ポンプの排気容量が許
すならば、必ずしも、鏡筒部下面とフランジ上面との接
触面を介しての気体漏れを完全に防止してやることにこ
だわる必要はないことは云うまでもない。 以上、本発明を実施例に沿って説明してきたが、本発
明は、これら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、種々の変形が可能である。例えば、
上記実施例では、本発明を走査形電子顕微鏡に適用する
場合について説明したが、本発明は、その他にも、電子
線測長装置や電子線描画装置等の他の電子線装置、さら
には、集束イオンビーム装置や二次イオン質量分析装置
等のイオンビーム装置などの類似の荷電粒子線装置にも
そのまま応用することが可能であり、本発明はそのよう
な場合をも含むものであることは云うまでもない。
本発明によれば、少なくとも荷電粒子線発生部と集束
レンズ系とを含んでなる鏡筒部分を試料室に対して相対
的に移動させて上記鏡筒部分と上記試料室との間の排気
コンダクタンスを変化させることにより、電子光学鏡筒
の小型化を損なうことなく複数のポンプを切り替え使用
する機構を実現し、装置全体として非常に小型な荷電粒
子線装置を提供できる。
レンズ系とを含んでなる鏡筒部分を試料室に対して相対
的に移動させて上記鏡筒部分と上記試料室との間の排気
コンダクタンスを変化させることにより、電子光学鏡筒
の小型化を損なうことなく複数のポンプを切り替え使用
する機構を実現し、装置全体として非常に小型な荷電粒
子線装置を提供できる。
第１図は、本発明の一実施例になる走査形電子顕微鏡の
基本的構成を示す縦断面概略図，第２図は、従来の走査
型電子顕微鏡における排気方式切り替え用の配管および
バルブの構成を示す模式図，第３図は、鏡筒部を小型化
された走査型電子顕微鏡に従来方式による排気方式切り
替え用の配管やバルブを組み合わせた場合の概略構成を
示す模式図，第４図は、第１図に示した本発明実施例に
おける鏡筒部と試料室間の真空シール構造の他の構成例
を示す部分断面概略図，である。 図中、 １……電子源、２……電子線、３……引出電極、 ４……第二レンズ電極、５……第一レンズ電極、 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……二次電子、 12……二次電子検出器、 13……ゲッターイオンポンプ、14……試料室、 15……ターボ分子ポンプ、 16……ロータリーポンプ、17……鏡筒、 18……ベローズ、19……フランジ、 20,20′……ネジ、21……鏡筒下面、 22……フランジ上面。
基本的構成を示す縦断面概略図，第２図は、従来の走査
型電子顕微鏡における排気方式切り替え用の配管および
バルブの構成を示す模式図，第３図は、鏡筒部を小型化
された走査型電子顕微鏡に従来方式による排気方式切り
替え用の配管やバルブを組み合わせた場合の概略構成を
示す模式図，第４図は、第１図に示した本発明実施例に
おける鏡筒部と試料室間の真空シール構造の他の構成例
を示す部分断面概略図，である。 図中、 １……電子源、２……電子線、３……引出電極、 ４……第二レンズ電極、５……第一レンズ電極、 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……二次電子、 12……二次電子検出器、 13……ゲッターイオンポンプ、14……試料室、 15……ターボ分子ポンプ、 16……ロータリーポンプ、17……鏡筒、 18……ベローズ、19……フランジ、 20,20′……ネジ、21……鏡筒下面、 22……フランジ上面。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大高 正 茨城県勝田市市毛882番地 株式会社日 立製作所那珂工場内 (56)参考文献 特開 昭51−44463（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−110964（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−22062（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 37/18 H01J 37/16
Claims (6)
- 【請求項１】その内部に試料を設置するための試料室
と、上記試料に照射する荷電粒子線を発生させるための
荷電粒子線発生部と該荷電粒子線発生部からの上記荷電
粒子線を上記試料表面上に集束させるための集束レンズ
系とを少なくとも含んでなる鏡筒部と、上記鏡筒部の内
部空間内を真空排気するための第１の真空排気系と、上
記試料室内を真空排気するための第２の真空排気系とか
ら構成されてなる荷電粒子線装置において、上記鏡筒部
内には上記集束レンズ系の外周に沿って上記荷電粒子線
発生部の内部空間に連通する排気通路が設けられてお
り、上記鏡筒部全体を一体としたまま上記試料室に対し
て相対的に移動させることによって上記排気通路と上記
試料室との間の排気コンダクタンスを変化させる手段を
付加してなることを特徴とする荷電粒子線装置。 - 【請求項２】上記の排気コンダクタンスを変化させる手
段は、上記鏡筒部と上記試料室との間に接触面を有して
なり、上記鏡筒部全体を一体としたままで上記試料室に
対して相対的に移動させることにより上記接触面間の相
対距離を変えることによって、上記排気通路と上記試料
室との間の上記の排気コンダクタンスを変化させるもの
であることを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線装
置。 - 【請求項３】上記の接触面間には、真空シール用部材が
介在せしめられていることを特徴とする請求項２記載の
荷電粒子線装置。 - 【請求項４】上記の集束レンズ系は、全て静電レンズに
よって構成されたものであることを特徴とする請求項１
乃至３のいずれかに記載の荷電粒子線装置。 - 【請求項５】上記荷電粒子線発生部における荷電粒子源
は、電解放出型の荷電粒子源であることを特徴とする請
求項１乃至４のいずれかに記載の荷電粒子線装置。 - 【請求項６】上記の荷電粒子線は電子線であることを特
徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の荷電粒子線
装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02159663A JP3091850B2 (ja) | 1990-06-20 | 1990-06-20 | 荷電粒子線装置 |
| EP91109941A EP0462554B1 (en) | 1990-06-20 | 1991-06-18 | Charged particle beam apparatus |
| US07/717,018 US5254856A (en) | 1990-06-20 | 1991-06-18 | Charged particle beam apparatus having particular electrostatic objective lens and vacuum pump systems |
| DE69132441T DE69132441T2 (de) | 1990-06-20 | 1991-06-18 | Ladungsträgerstrahlgerät |
| US08/137,965 US5442183A (en) | 1990-06-20 | 1993-10-19 | Charged particle beam apparatus including means for maintaining a vacuum seal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02159663A JP3091850B2 (ja) | 1990-06-20 | 1990-06-20 | 荷電粒子線装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0451439A JPH0451439A (ja) | 1992-02-19 |
| JP3091850B2 true JP3091850B2 (ja) | 2000-09-25 |
Family
ID=15698624
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02159663A Expired - Fee Related JP3091850B2 (ja) | 1990-06-20 | 1990-06-20 | 荷電粒子線装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3091850B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2854466B2 (ja) * | 1992-08-28 | 1999-02-03 | 株式会社日立製作所 | 荷電粒子線装置 |
| JP5959326B2 (ja) * | 2012-06-11 | 2016-08-02 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 荷電粒子ビーム発生装置、荷電粒子線装置、高電圧発生装置、および高電位装置 |
| JP6872380B2 (ja) * | 2017-02-03 | 2021-05-19 | 日立造船株式会社 | ノズル式電子線照射装置 |
-
1990
- 1990-06-20 JP JP02159663A patent/JP3091850B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0451439A (ja) | 1992-02-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5442183A (en) | Charged particle beam apparatus including means for maintaining a vacuum seal | |
| US7220963B2 (en) | Light weight portable scanning electron microscope | |
| JP2851213B2 (ja) | 走査電子顕微鏡 | |
| US5324950A (en) | Charged particle beam apparatus | |
| US5828064A (en) | Field emission environmental scanning electron microscope | |
| WO2013129143A1 (ja) | 荷電粒子線装置 | |
| US20060027748A1 (en) | Secondary electron detector unit for a scanning electron microscope | |
| JPS5937540B2 (ja) | 電界放射形走査電子顕微鏡 | |
| WO2013035221A1 (ja) | イオンビーム装置 | |
| JP2008262886A (ja) | 走査型電子顕微鏡装置 | |
| JP2004031207A (ja) | 電子線照射装置および走査型電子顕微鏡装置 | |
| JP3091850B2 (ja) | 荷電粒子線装置 | |
| WO2017168557A1 (ja) | 真空装置及び真空ポンプ | |
| JP2854466B2 (ja) | 荷電粒子線装置 | |
| US20070138404A1 (en) | Chamber with low electron stimulated desorption | |
| JP3561294B2 (ja) | 結像型ｘ線顕微鏡 | |
| JP2001236917A (ja) | 照射用電子線を有する顕微鏡 | |
| JPH06338280A (ja) | 環境制御型の走査型電子顕微鏡 | |
| JP2003234080A (ja) | 電子線照射装置 | |
| JPH04286843A (ja) | 走査形電子顕微鏡及びその類似装置の可動絞り装置 | |
| JP3079547B2 (ja) | 荷電粒子線装置 | |
| TWI807604B (zh) | 帶電粒子束設備、掃描電子顯微鏡和操作帶電粒子束設備的方法 | |
| JP3369020B2 (ja) | 超小型走査電子顕微鏡 | |
| JPH04133253A (ja) | 電子線装置におけるイオンポンプを用いた排気システム | |
| WO2021193369A1 (ja) | 走査型電子顕微鏡用電子銃チャンバー、これを含む電子銃及び走査電子顕微鏡 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070728 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080728 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080728 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090728 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |