JP5455700B2 - 電界放出電子銃及びその制御方法 - Google Patents

電界放出電子銃及びその制御方法 Download PDF

Info

Publication number
JP5455700B2
JP5455700B2 JP2010033048A JP2010033048A JP5455700B2 JP 5455700 B2 JP5455700 B2 JP 5455700B2 JP 2010033048 A JP2010033048 A JP 2010033048A JP 2010033048 A JP2010033048 A JP 2010033048A JP 5455700 B2 JP5455700 B2 JP 5455700B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
charged particle
particle beam
current
electron source
filament
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.)
Active
Application number
JP2010033048A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2011171088A (ja
Inventor
福来 趙
滋 小久保
久弥 村越
久雄 新田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi High Tech Corp
Original Assignee
Hitachi High Technologies Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi High Technologies Corp filed Critical Hitachi High Technologies Corp
Priority to JP2010033048A priority Critical patent/JP5455700B2/ja
Priority to PCT/JP2011/000233 priority patent/WO2011102077A1/ja
Priority to US13/577,998 priority patent/US8766542B2/en
Priority to DE112011100597.0T priority patent/DE112011100597B4/de
Publication of JP2011171088A publication Critical patent/JP2011171088A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5455700B2 publication Critical patent/JP5455700B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J29/00Details of cathode-ray tubes or of electron-beam tubes of the types covered by group H01J31/00
    • H01J29/98Circuit arrangements not adapted to a particular application of the tube and not otherwise provided for
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/04Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/06Electron sources; Electron guns
    • H01J37/073Electron guns using field emission, photo emission, or secondary emission electron sources
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/02Details
    • H01J2237/022Avoiding or removing foreign or contaminating particles, debris or deposits on sample or tube
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/06Sources
    • H01J2237/065Source emittance characteristics
    • H01J2237/0653Intensity
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/18Vacuum control means
    • H01J2237/182Obtaining or maintaining desired pressure
    • H01J2237/1825Evacuating means

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)

Description

本発明は電界放出型電子銃及びその制御方法に関し、特にW<310>電界放出電子源を搭載した電子銃及びその制御方法に関する。
金属表面に強電界が掛かると、真空との境界でポテンシャル障壁が傾斜を持つが、電界が107V/cm以上になると障壁が極めて薄くなり、トンネル効果で電子が真空中に放出される。これを電界放出と言う。放出電子のエネルギーのばらつきは小さく、0.3eV程度である。電界放出電子源は強電界を作るためにその先端は100nm程度の曲率半径に仕上げられている。
電界放出電子源のスポット径の大きさは5〜10nmと小さいため、輝度が極めて高いのが特徴であり、高分解能SEMとTEM用の電子銃として多く用いられる。また、放出電子のエネルギー幅が小さいことから、低加速電圧でも高分解能が得やすい。
一方で、室温で動作するためガス吸着によって放出電流が不安定になりやすく、超高真空が必要であること、放出電子によってイオン化された残留ガス分子の衝撃で陰極表面が荒れて最終的には陰極が破壊される可能性があること、などがある。そのため、特許文献1に記載のように、吸着ガスを除去するために時々フラッシングという陰極の瞬間的な加熱を行う。
電界放出電子源としては通常、タングステン(W)の針(チップ)が用いられる。W電子源を1500K以上の温度でフラッシングを行うと吸着層が蒸発されて清浄表面が得られる。
W表面が清浄な場合、図2の電界放出パターンが示すように、あらゆる面の中で相対的に仕事関数の低い(111)面と(310)面から主に電子が放出される。そこで電界放出電子源としては(111)面または(310)面が先端に配置される、W<111>或いはW<310>電界放出電子源が用いられる。
特開2007−73521号公報
B. Cho, Applied Physics Letters, Volume 91, (2007) P012105.
本発明者は、W(310)面からの放出電流の減衰の仕方の特徴を見出した。この知識を用いて、電界放出型電子源をより安定して使う方法の開示を目的とする。
本発明では、タングステンの<310>単結晶からなる電界放出電子源と、当該電子源が配置される真空室と、前記真空室を排気する排気系と、前記電子源と接続され、電流を流して前記電子源を加熱するフィラメントと、当該フィラメントに電流を流す電源と、当該電子源から放出される総電流量を測定する電流計と、を備える荷電粒子線装置であって、前記総電流量を定期的に測定し、当該総電流量が、最初の電子線放出直後の前記電子源からの総電流量、または前記フィラメントに電流を流した直後の前記電子線からの総電流量に対して所定の比率以下になったときに、前記電源が前記フィラメントに電流を流すように制御する制御部を備えることを特徴とする荷電粒子線装置を提供する。
また、前記排気系は、前記真空室の圧力を、10-9Pa台以下に維持することを特徴とする。
本発明によれば、W<310>電界放出電子源本来の高輝度を有効に生かすことができる。
本発明の一実施例になる構成を説明する図。 Wチップの電界電子放出パターン。 本発明で用いる電子源周辺の配置構造の一例を示す図。 本発明が解決しようとする課題を説明する実験結果を示す図。 本発明が解決しようとする課題を説明する実験結果を示す図。 本発明が解決しようとする課題を説明する実験結果を示す図。 本発明を用いた放出電流制御方法を説明する図。 本発明が解決しようとする課題を説明する実験結果を示す図。 本発明の放出電流制御方法の一実施例になる構成を説明する図。 本発明の放出電流制御方法の一実施例になる構成を説明する図。 本発明の放出電流制御方法の一実施例になる構成を説明する図。 本発明で用いる非蒸発ゲッターポンプとイオンポンプの配置構造の一例を説明する図。 本発明で用いるチタンサブレメーションポンプとイオンポンプの配置構造の一例を説明する図。 本発明で用いるクライオポンプの配置構造の一例を説明する図。 本発明で用いるタンデム方式ターボ分子ポンプ排気系の配置構造の一例を説明する図。
実施例を説明する前に、本件発明の原理について説明する。
電界放出電子源の清浄表面に残留ガス(例えば、水素)が吸着すると仕事関数が増加して放出電流量が減衰する。その減衰時間τは圧力Pと反比例関係がありτ・Pは一定である(非特許文献1)。従って減衰時間τの変化を測定することにより、電子源周辺の圧力の変化がわかる。
図3で示すように電子顕微鏡では電子源から放出される電子線のトータルエミッション電流量(Ie)中でチップ先端の面から出る極一部のプローブ電流量(Ip)だけを用いる。
以下、W<310>電界放出電子源の場合で実験した放出電流減衰の仕方について説明する。
W<310>電界放出電子源の場合、フラッシング洗浄すると、その直後の放出電流の減衰は図4のようになる。図4の放出電流減衰曲線が示すようにIe,Ip共に減衰するが、時間の関数でそれぞれ異なる減衰曲線を描く。
Ipの場合初期電流の90%程度までは非常にゆっくり減衰する。その後減衰が早くなり急激に電流量が落ちる。この落ちる領域を減衰領域IIIと名付ける。
一方Ieの場合、図4で示すように減衰速度は大(領域I)→小(領域II)→大(領域III)の順に変化する。その後電子源の表面が完全にガスで覆われたらIe電流量は初期の数十分の一になるが、電流量変化は止まり安定になる。なお、通常の電子顕微鏡等では、電流量がフラッシング直後の数十分の一であるものの、この安定した領域を用いて使用している。
Ie,Ipの異なる減衰様子は、水素吸着によるタングステン表面の仕事関数の変化が各面ごとに違うことから生じると考えられる。(111)面は水素吸着によって仕事関数が初期から増えるため、(111)面からの放出電流は初期値の数%程度まで減衰し続ける。一方(310)面は初期水素吸着では仕事関数が増えず、初期値の90%減衰時間をτ90とすると、平均的にτ90時間後本格的な減衰が始まる(図4のIp曲線)。Ieの主な成分は(111)面及び(310)面からの放出電流I(111)及びI(310)であり、また、本実験ではIpは放出電流I(310)である。
したがってIeの速い初期減衰(領域I)は早いI(111)の初期減衰を反映していることがわかる。一方減衰末期(領域III)にIeの減衰が早くなるのは、IeとIpが同時に急速に減衰するためであり、つまりI(310)の減衰速度が急激に増えるためである。これを示す根拠として、W<310>電界放出電子源の先端面(310)面だけカーボンを吸着させ、Ipが減衰しないようにすると、(310)面からの放出電流減衰を反映する領域IIIで、Ieは図5で示すように減衰しなくなる。
上記の実験結果から、W<310>電界放出電子源では、プローブ電流量Ipが領域IとIIで減衰しないのが特徴であることがわかった。
次に、電子銃の真空度と放出電流量との関係について説明する。
圧力10-8Pa台の従来電子銃では、図6で示すように放出電流が完全に減衰した後、引出電圧を上げてトータルエミッション電流Ieを初期値(通常〜10μA)に戻してから本格的な電子顕微鏡像の観察が始まる。
しかしIeを初期値に上げても、プローブ電流Ipは減衰前初期値の半分以下の電流量にしか上がらない。これは像観察に使うチップ先端(310)面からの電子線の輝度が、減衰後半分以下に落ちることを意味する。トータルエミッション電流Ieを変えながら測定した放射角電流密度(単位立体角あたりのプローブ電流)I′データも、減衰後はI′が減衰前に比べて半分以下になることを示す。10-8Pa台の従来の電界放出電子源を搭載した電子顕微鏡で像を観察するときは、高輝度が要求される場合は(310)面からのIpが減衰する前(τ90)の約15分間で観察を行う。
一方、電子銃の真空を圧力10-9Pa台まであげると、図7で示すようにτ90が10倍弱増えて、減衰前の安定した像観察時間が数時間まで延びることがわかった。本格的に減衰が始まる時刻にあわせてフラッシングすると、従来電子銃のような減衰時間待ちをすることなく即座で高輝度像の観察ができる。
これらの知識を用いて、本格的に減衰が始まる時刻にあわせてフラッシングすれば、長時間非常に大きい放出電流(高輝度)で長時間の観察が可能となる。さらに、圧力10-9Pa台まであげれば、フラッシング間隔は長くなり、実用的にも優れた電子顕微鏡となる。
フラッシングのタイミングとして、実際のIpを測定する電流計を備え、Ipが本格的に減衰する時刻であるIpが初期値の90%になったタイミング(τ90)をモニターし、その時点で制御装置にフラッシングの制御を行うようにする。
一方、電子源表面に水素以外のガス分子が残った場合、或いはアノード等の周辺電極が汚れている場合等は別の方式で行う方がよい場合がある。
電子顕微鏡の電子源としてW<310>電界放出電子源を用いる場合、プローブ電流Ipの本格的な減衰が始まる時間をτf(図4においては、安定領域(領域I及びII)と減衰領域(領域III)の境界)とすると、τfにあわせてフラッシングを行うと常に高輝度像観察ができる。τfは通常τ90に近いが電子源の表面状態によっては、図8に示すようにτ90とは異なる時間で本格的な減衰が始まる。
図8(a)は電子源表面が清浄な場合の減衰曲線で、τ90付近で本格的な減衰が始まる。一方電子源表面に水素以外のガス分子が残った場合、或いはアノード等の周辺電極が汚れている場合は図8(b)のように放出電流の初期減衰が比較的早くなり、本格的な減衰はτ90より後で始まる。プローブ電流Ipは電子源先端の(310)面の狭いナノ領域から放出されるので、電子源表面状態に敏感になるためである。
電子源表面と周辺部品の汚れはありうることなので、Ipをモニターしてτ90を探す方法とは異なる方法も必要になる。方法は以下のとおりである。
トータルエミッション電流Ieは電子源全体表面から放出するため、電子源先端一部から出るプローブ電流Ipに比べノイズが小さく、初期表面清浄度や周辺部品のガス放出による減衰曲線の偏差も少ない。IeとIpの減衰曲線を比較してみると、図7で示すようにIpの本格的な減衰が始まる時間τfとIeの50%減衰時間τe50が圧力に関係なくほぼ一致することがわかった。Ipが本格的に減衰する前の領域I及びIIで電子顕微鏡像を観察するためには、トータルエミッション電流Ieをモニターしてτe50付近でフラッシングを行う方法でプローブ電流Ipをコントロールする方法が、より正確なフラッシングのタイミングを正確に取得する上で有効である。本発明では、W<310>単結晶電界放出電子源を搭載する超高真空電子銃において、図4で示すように(310)面から放出するプローブ電流Ipがフラッシング直後の高輝度の領域I及びIIを経て減衰領域に入る時間τfを、トータルエミッション電流Ieをモニターすることで把握する。電子源表面を洗浄するため行うフラッシングは、プローブ電流Ipが本格的に減衰する時間τfに合わせて実施し、(310)面から放出する電子線が高輝度を維持する領域I及びIIで電子顕微鏡の像観察を行う。
次に、電子源周辺の圧力について説明する。
高輝度観察時間を数時間以上延ばすには、構成する部品を圧力10-3Pa台以下の真空炉で400℃以上加熱する脱ガス及び電界研磨を実施しガス放出量を減らした電子銃にW<310>単結晶電界放出電子源を搭載し、10-9Pa台以下に下げられる排気系を用いて電子源周辺の圧力を10-9Pa台以下に維持する。
以下、上記説明した本発明を実施するための具体的な形態を図面に基づき詳述する。
図1は、本発明の一実施例である超高真空電子銃とその制御系の構成を示した概略図である。本実施例では、超高真空電子銃は、W<310>単結晶針を用いたW<310>電界放出電子源1と真空室2を有する。真空室2の電子銃室内の圧力は10-9Pa台以下の超高真空に維持される。なお、本実施例は、実施例1の発明と、実施例2の発明を併用したものであるが、いずれか一方の発明を用いることも可能である。
同図において、超高真空電子銃は電子源としてW<310>単結晶ワイヤをエッチングして作製したW<310>電界放出電子源1を配する真空室2,超真空室を2排気する排気系11,電流を流してW<310>電界放出電子源1を加熱させるフラッシング用のタングステンのフィラメント6,フィラメント6に電流を流せるフラッシング電源7,W<310>電界放出電子源1から放出するトータルエミッション電流Ieを測定する電流計8,電流計8から送られたIeの測定値でW<310>電界放出電子源1の適切なフラッシング時間を判断しフラッシング電源7がフィラメント6に電流を流してW<310>電界放出電子源1を洗浄するようにコントロールする電子源制御部4,電子源制御部4にフラッシングタイミング,時間,フラッシング電流量等を決めるパラメータを入力する操作部5を備える。
フラッシングはフィラメント6に一定時間電流を流し、通電加熱によってW<310>電界放出電子源1の温度をたとえば1500K以上に上げることで行う。電流を流す時間は最大数秒程度であり、表面の状態によって複数回行う。フラッシングは図4で示すようにIpの本格的な減衰が始まる時間τfに合わせて行うと、より効果的に高輝度安定領域I及びIIで電子顕微鏡像観察ができる。
フラッシングのタイミングは以下の手順で決める。操作部5で入力された電流,電圧,パワー,時間等のパラメータに合わせてフラッシング電源7を制御しフラッシングを行う。W<310>電界放出電子源1表面がフラッシングで清浄になったら、電子源制御部4は引き出し電源9を制御し、引き出し電極3に正の引き出し電圧を掛け、操作部5で決められたトータルエミッション電流値Ie0の電子線をW<310>電界放出電子源1から放出させる。その直後電子源制御部4は電流計8で測定した電流値Ie0をメモリに保管する。W<310>電界放出電子源1から電子線が放出される間、電流計8はトータルエミッション電流測定値Ieを数秒間隔で測定し、測定値を電子源制御部4に送る。電子源制御部4は送られてきたトータルエミッション電流測定値Ieをメモリに保管した初期値Ie0と比較し、測定値Ieが図7で示すようにトータルエミッション電流値Ieが初期値の50%付近の決められた割合Rx Ie0(例えば、30%〜70%の決められた値)以下になるとフラッシングを行い、プローブ電流の減衰を防ぐ。
フラッシングのタイミングは、電子源制御部4がIe≦Rx Ie0を検出した時点で自動的に行う。ただし、電子源制御部4は、電子顕微鏡の稼動状態をモニターし、二次電子画像,反射電子画像,EDXマッピング像,EELSマッピング像などの電子顕微鏡画像やEDX,WDX,EELSなどのスペクトルを取得している間はフラッシングを行わないようにし、上記画像,スペクトルを所得した一定時間後にフラッシングを行うように制御する。
他の方法として、電子源制御部4は、Ie≦Rx Ie0から電子顕微鏡の稼動状態のモニターを開始し、電子顕微鏡操作者が、電子顕微鏡観察を中断した時に、自動的にフラッシングを行う。たとえば試料交換のタイミングを検知して、試料交換中に自動的にフラッシングを行う。
他の方法として、W<310>電界放出電子源1と試料との間の電子線通路を遮断するバルブ動作のタイミングを検知して、バルブがW<310>電界放出電子源1と試料との間を遮断している間に自動的にフラッシングを行う。
他の方法として、電子顕微鏡操作者の焦点調整,視野移動,倍率調整などの操作状況を監視し、ある一定時間電子顕微鏡の操作を行わない場合に、自動的にフラッシングを行う。
但し、電子源制御部4がIe≦Rx Ie0から電子顕微鏡の稼動状態のモニターを開始して、電子顕微鏡操作者が電子顕微鏡観察を中断しない場合には、モニターを開始して一定時間後、あるいは、たとえば、R′<RとなるR′をあらかじめ定めておき、Ie≦R′x Ie0になった時点で、フラッシングを自動的に行うように電子源制御部4が制御するようにしても良い。
また、電子源制御部4は、Ie≦Rx Ie0になった時点で、操作者の観察モニター上に、フラッシングを促すメッセージを表示する命令を実行して、操作部に配置されたフラッシング開始ボタンを操作者が実行することで、マニュアルでフラッシングを実施しても良い。
微小電流計を用いたトータルエミッション電流値Ieの測定方法について説明する。加速電圧V0が低く、W<310>電界放出電子源1,フィラメント6,引き出し電極3,加速電源10を含む高電圧側からのリーク電流が少ない場合は、図1と図9で示すように微少電流計をW<310>電界放出電子源1側,引き出し電極3側どちらの配線に直列配置して電流値を測定しても良い。
一方高い負の加速電圧V0が掛かる場合、図10,図11で示すように高圧側にリーク電流が発生する場合がある。
図10で示すようにW<310>電界放出電子源1に掛かる電圧は一定値V0を維持する。引き出し電極に正の引き出し電圧を掛けると、引き出し電源9とW<310>電界放出電子源1との間に配する電流計A213に流れる電流量はリーク電流IL1からIe+IL1に増加する。従って引き出し電圧印加前後の電流値の差分を取ればW<310>電界放出電子源1からの放出電流量に相当する。
図11で示すように細いワイヤ等で作製し電子線が殆ど当たらないようにした極細引き出し電極15を採用し、電子線が当たるグラウンド側にファラデーカップ23を設けると、ファラデーカップ23は電圧が0に近いためリーク電流が発生しなくなる。ファラデーカップ23とグラウンドの間に電流計A314で測れる電流値はファラデーカップ23の絞りを抜ける電流Ipを除いた値Ie−Ipになるが、IpがIeに比べて小さいため電流計A314で測れる電流値をIeとして用いても良い。
W<310>電界放出電子源1搭載電子銃で、電子源先端(310)面から放出されるプローブ電流Ipが高輝度安定であるフラッシング直後から減衰前の間に(図4の領域I,II)用いるためには、領域I,IIの時間を伸ばす必要がある。W<310>電界放出電子源1が配する真空室2の圧力を10-9Pa台以下に維持すると、領域I,IIの時間は30分以上になる。本発明ではW<310>電界放出電子源1搭載電子銃の真空系を下記するように構築することで、上記W<310>電界放出電子源1搭載電子銃周辺の圧力を10-9Pa台以下にする。
上記W<310>電界放出電子源1が配する真空室2中の全ての部品と真空容器は300℃以上加熱可能な材料で作製し、10-3Pa台以下の圧力を維持する真空炉で1時間以上脱ガスを行う。脱ガス前金属部品を研磨するとよりガス放出量が減るが、必修ではない。
上記W<310>電界放出電子源1が配する真空室2の排気系として、図12で示すように非蒸発ゲッターポンプ16と1l/s以上の排気速度を持つイオンポンプ17を併用する。
別の方法として、上記W<310>電界放出電子源1が配する上記真空室2の排気系として、図13で示すようにチタンサブレメーションポンプ18とイオンポンプ17を併用する。
また、別の方法として、上記W<310>電界放出電子源1が配する上記超高真空真空室2の排気系として、図14で示すようにクライオポンプ19を用いる。
さらに、別の方法として、上記W<310>電界放出電子源1が配する真空室2の排気系として、図15で示すように上記超高真空真空室2は100l/s以上の排気速度を持つ1段ターボ分子ポンプ20で排気し、上記1段ターボ分子ポンプ20の排出口に2段ターボ分子ポンプ21を、上記2段ターボ分子ポンプ21の排出口には補助ポンプ22を着けて排気を行う。
上記のような手法により、上記W<310>電界放出電子源1周辺の圧力を10-9Pa台以下にすると、領域I及びIIの時間を伸ばすことができ、W<310>電界放出電子源本来の高輝度を有効に生かすことができる。
1 W<310>電界放出電子源
2 真空室
3 引き出し電極
4 電子源制御部
5 操作部
6 フィラメント
7 フラッシング電源
8 電流計
9 引き出し電源
10 加速電源
11 排気系
12 電流計A1
13 電流計A2
14 電流計A3
15 極細引き出し電極
16 非蒸発ゲッターポンプ(NEG)
17 イオンポンプ
18 チタンサブレメーションポンプ
19 クライオポンプ
20 1段ターボ分子ポンプ
21 2段ターボ分子ポンプ
22 補助ポンプ
23 ファラデーカップ

Claims (14)

  1. タングステンの<310>単結晶からなる電界放出電子源と、
    当該電子源が配置される真空室と、前記真空室を排気する排気系と、
    前記電子源と接続され、電流を流して前記電子源を加熱するフィラメントと、当該フィラメントに電流を流す電源と、当該電子源から放出される総電流量を測定する電流計と、を備える荷電粒子線装置であって、
    前記総電流量を定期的に測定し、当該総電流量が、最初の電子線放出直後の前記電子源からの総電流量、または前記フィラメントに電流を流した直後の前記電子線からの総電流量に対して30%〜70%の決められた比率以下になったときに、前記電源が前記フィラメントに電流を流すように制御する制御部を備えることを特徴とする荷電粒子線装置。
  2. 請求項1の荷電粒子線装置において、
    前記制御部は、当該総電流量が、電子線放出直後あるいは前記フィラメントに電流を流した直後の総電流量に対して半分になったときに、前記電源が前記フィラメントに電流を流すように制御することを特徴とする荷電粒子線装置。
  3. 請求項1の荷電粒子線装置において、
    前記制御部に前記フィラメントに電流を流す時期,電流を流す時間、及び電流量を決めるパラメータを入力する操作部を備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。
  4. 請求項1の荷電粒子線装置において、
    前記排気系は、前記真空室の圧力を10-9Pa台以下に維持することを特徴とする荷電粒子線装置。
  5. 請求項1の荷電粒子線装置において、
    前記フィラメントに一定時間1回又は複数回電流を流し、通電加熱によって前記電子源の温度を1500K以上にあげることを特徴とする荷電粒子線装置。
  6. 請求項1の荷電粒子線装置において、
    前記制御部は、試料から放出された信号を検出している間は、前記フィラメントに電流を流す制御を行わないことを特徴とする荷電粒子線装置。
  7. 請求項1の荷電粒子線装置において、
    前記制御部は、当該荷電粒子線装置が操作されている間は、前記フィラメントに電流を流す制御を行わないことを特徴とする荷電粒子線装置。
  8. 請求項1の荷電粒子線装置において、
    当該荷電粒子線装置はモニターを備え、
    前記制御部は、当該総電流量が、最初の電子線放出直後の前記電子源からの総電流量、または前記フィラメントに電流を流した直後の前記電子線からの総電流量に対して前記比率以下になったときに、前記モニター上に、前記フィラメントに電流を流すことを促すメッセージを表示することを特徴とする荷電粒子線装置。
  9. 請求項1記載の荷電粒子線装置において、
    前記電子源から電子線を放出させる引き出し電極は金属の細線からなり、当該電子線が当たるグラウンド側にファラデーカップを設け、前記ファラデーカップとグラウンドの間に電流計を配置することを特徴とする荷電粒子線装置。
  10. 請求項4記載の荷電粒子線装置において、
    前記真空室内部品及び真空室は、300℃以上加熱可能な材料で作製され、10-3Pa台以下の圧力を維持する真空炉で1時間以上300℃以上の温度で脱ガスの処理が施されたことを特徴とする荷電粒子線装置。
  11. 請求項4記載の荷電粒子線装置において、
    前記排気系として非蒸発ゲッターポンプと1l/s以上の排気速度を持つイオンポンプを併用することを特徴とする荷電粒子線装置。
  12. 請求項4記載の荷電粒子線装置において、
    前記排気系として、チタンサブレメーションポンプとイオンポンプを併用することを特徴とする荷電粒子線装置。
  13. 請求項4記載の荷電粒子線装置において、
    前記排気系として、クライオポンプを用いることを特徴とする荷電粒子線装置。
  14. 請求項4記載の荷電粒子線装置において、
    前記排気系として、100l/s以上の排気速度を持つ1段ターボ分子ポンプと、前記1段ターボ分子ポンプの排出口に配置された2段ターボ分子ポンプと、前記2段ターボ分子ポンプの排出口に配置された補助ポンプからなることを特徴とする荷電粒子線装置。
JP2010033048A 2010-02-18 2010-02-18 電界放出電子銃及びその制御方法 Active JP5455700B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010033048A JP5455700B2 (ja) 2010-02-18 2010-02-18 電界放出電子銃及びその制御方法
PCT/JP2011/000233 WO2011102077A1 (ja) 2010-02-18 2011-01-19 電界放出電子銃及びその制御方法
US13/577,998 US8766542B2 (en) 2010-02-18 2011-01-19 Field-emission electron gun and method for controlling same
DE112011100597.0T DE112011100597B4 (de) 2010-02-18 2011-01-19 Feldemissions-Elektronenkanone und Verfahren zu deren Steuerung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010033048A JP5455700B2 (ja) 2010-02-18 2010-02-18 電界放出電子銃及びその制御方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011171088A JP2011171088A (ja) 2011-09-01
JP5455700B2 true JP5455700B2 (ja) 2014-03-26

Family

ID=44482686

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010033048A Active JP5455700B2 (ja) 2010-02-18 2010-02-18 電界放出電子銃及びその制御方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8766542B2 (ja)
JP (1) JP5455700B2 (ja)
DE (1) DE112011100597B4 (ja)
WO (1) WO2011102077A1 (ja)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8779376B2 (en) * 2012-01-09 2014-07-15 Fei Company Determination of emission parameters from field emission sources
JP6118142B2 (ja) * 2013-03-08 2017-04-19 株式会社ニューフレアテクノロジー 電子銃装置、描画装置、電子銃電源回路のリーク電流測定方法、及び電子銃電源回路のリーク電流判定方法
JP5853122B2 (ja) * 2013-05-10 2016-02-09 株式会社日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子線装置
JP6129982B2 (ja) * 2013-10-10 2017-05-17 株式会社日立ハイテクノロジーズ 電子顕微鏡
US10692692B2 (en) 2015-05-27 2020-06-23 Kla-Tencor Corporation System and method for providing a clean environment in an electron-optical system
JP6579052B2 (ja) * 2016-07-12 2019-09-25 株式会社ニューフレアテクノロジー 電子ビーム描画装置及び電子ビーム描画方法
DE102016124673B3 (de) 2016-12-16 2018-05-30 Ketek Gmbh Vorrichtung zur Erzeugung eines Quellenstroms von Ladungsträgern mittels Feldemission und Verfahren zur Stabilisierung eines mittels eines Feldemissionselements emittierten Quellenstroms von Ladungsträgern
KR102475617B1 (ko) * 2018-02-07 2022-12-08 주식회사 히타치하이테크 클리닝 장치
JP2020027779A (ja) * 2018-08-16 2020-02-20 日本電子株式会社 電子顕微鏡およびその制御方法
US11322329B2 (en) * 2018-08-27 2022-05-03 Hitachi High-Tech Corporation Electron source, method for manufacturing the same, and electron beam device using the same
CN111048372B (zh) * 2018-10-12 2021-04-27 中国电子科技集团公司第三十八研究所 一种电子源工作方法
CN111048373B (zh) * 2018-10-12 2021-04-27 中国电子科技集团公司第三十八研究所 一种电子源再生方法
CN111048382B (zh) * 2018-10-12 2021-03-23 中国电子科技集团公司第三十八研究所 电子源制造方法
CN111048383B (zh) * 2018-10-12 2021-01-15 中国电子科技集团公司第三十八研究所 电子源和电子枪

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5246756A (en) * 1975-10-11 1977-04-13 Hitachi Ltd Field-emission type electron gun
US5825035A (en) * 1993-03-10 1998-10-20 Hitachi, Ltd. Processing method and apparatus using focused ion beam generating means
US5898179A (en) 1997-09-10 1999-04-27 Orion Equipment, Inc. Method and apparatus for controlling a workpiece in a vacuum chamber
JP3406199B2 (ja) * 1997-09-29 2003-05-12 株式会社日立製作所 電界放出型電子銃を備えた粒子線装置及びその加熱脱ガス方法
US7994474B2 (en) * 2004-02-23 2011-08-09 Andreas Hieke Laser desorption ionization ion source with charge injection
JP4317779B2 (ja) 2004-03-26 2009-08-19 株式会社日立ハイテクノロジーズ 電界放出型電子銃およびそれを用いた電子ビーム応用装置
EP1760761B1 (en) 2005-09-05 2017-10-18 ICT, Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH Charged particle beam emitting device and method for operating a charged particle beam emitting device
JP2008047309A (ja) 2006-08-11 2008-02-28 Hitachi High-Technologies Corp 電界放出型電子銃、およびその運転方法
JP4971342B2 (ja) * 2006-09-27 2012-07-11 電気化学工業株式会社 電子源
JP2008140623A (ja) * 2006-11-30 2008-06-19 Japan Science & Technology Agency 電子線源装置
US7853364B2 (en) * 2006-11-30 2010-12-14 Veeco Instruments, Inc. Adaptive controller for ion source
US7888654B2 (en) 2007-01-24 2011-02-15 Fei Company Cold field emitter
US7573046B1 (en) * 2007-03-26 2009-08-11 Kla-Tencor Technologies Corporation Thermal field emission electron gun with reduced arcing
US8436524B2 (en) 2007-05-16 2013-05-07 Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha Electron source
JP5016988B2 (ja) * 2007-06-19 2012-09-05 株式会社日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子線装置およびその真空立上げ方法
GB2451480B (en) * 2007-07-31 2011-11-02 Vistec Lithography Ltd Pattern writing on a rotaing substrate
DE112009001537B8 (de) * 2008-06-20 2019-01-24 Hitachi High-Technologies Corporation Vorrichtung mit geladenem Teilchenstrahl und Verfahren zum Steuern der Vorrichtung
JP2011014244A (ja) * 2009-06-30 2011-01-20 Hitachi High-Technologies Corp 荷電粒子銃及び荷電粒子線装置
US8288950B2 (en) * 2009-10-06 2012-10-16 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Apparatus and method for regulating the output of a plasma electron beam source

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011102077A1 (ja) 2011-08-25
JP2011171088A (ja) 2011-09-01
US8766542B2 (en) 2014-07-01
DE112011100597B4 (de) 2015-08-13
US20130200788A1 (en) 2013-08-08
DE112011100597T5 (de) 2013-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5455700B2 (ja) 電界放出電子銃及びその制御方法
JP6231182B2 (ja) 荷電粒子線装置、及びその制御方法
JP5054226B2 (ja) 酸素の検出方法,空気リークの判別方法,ガス成分検出装置,及び真空処理装置
US8143589B2 (en) Stable emission gas ion source and method for operation thereof
JP6501891B2 (ja) イオンビーム装置およびガス電界電離イオン源の洗浄方法
JP5853122B2 (ja) 荷電粒子線装置
JP2011124099A (ja) 荷電粒子線装置のエミッタ、その製造方法、および当該エミッタを備える荷電粒子線装置
EP1983543A1 (en) Gun chamber, charged particle beam apparatus and method of operating same
JP2003242916A (ja) 電子線装置及びその高電圧放電防止方法
JP4206598B2 (ja) 質量分析装置
JP2008251300A (ja) X線検査装置
JP3406199B2 (ja) 電界放出型電子銃を備えた粒子線装置及びその加熱脱ガス方法
JP5460012B2 (ja) 真空排気方法、及び真空装置
JP6129982B2 (ja) 電子顕微鏡
JP4339948B2 (ja) 熱陰極電離真空計
WO2000068970A1 (fr) Appareil a faisceau electronique, et inspection d'un canon a electrons
JP2010033833A (ja) 電界放出型電子銃装置及びその駆動方法
JP2010218894A (ja) 電界電離型ガスイオン源のエミッタティップ先鋭化方法及び装置
WO2023067681A1 (ja) 荷電粒子線装置
WO2023037545A1 (ja) イオンビーム装置、エミッタティップ加工方法
JPH07151816A (ja) フィラメント劣化状態測定方法及びフィラメント交換時期指示方法
JPH08129981A (ja) 電界放射型電子銃及び電子線装置
JPH0822787A (ja) 電界放射型電子銃
JP6174054B2 (ja) オービトロンポンプ、およびオービトロンポンプを備えた電子線装置
JP2005172611A (ja) 荷電粒子線装置および荷電粒子線装置の圧力測定方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120215

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120215

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130226

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130417

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130903

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20131001

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20131210

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140107

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5455700

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350