JP7087892B2 - 真空度検出装置、及び電子線照射システム - Google Patents

Description

本開示は、真空度検出装置及び電子線照射システムに関し、特に、冷陰極電離真空計の出力信号を用いて真空度を検出する技術に関する。

冷陰極電離真空計は、熱フィラメントを使用しない電離真空計であり、真空中での放電現象を利用して真空度（たとえば、中～高真空領域の真空度）を示す信号を生成するように構成される。中真空領域は１００Ｐａ～０．１Ｐａの圧力範囲であり、高真空領域は１０^－１Ｐａ～１０^－５Ｐａの圧力範囲である。たとえば、特開平１０－１９７１１号公報（特許文献１）には、所定の空間（以下、「対象空間」とも称する）に設けられた陽極と陰極との間に放電電流が流れることによって、対象空間の真空度に応じた真空計信号（より特定的には、放電電流信号）を出力するペニング真空計が開示されている。ペニング真空計の陽極と陰極との間に所定の電圧を印加することによって、陽極と陰極との間で放電が生じ、上記の放電電流が流れる。

特開平１０－１９７１１号公報

特許文献１に記載されるペニング真空計において、陽極（アノード）と陰極（カソード）との間における放電電流が少ないことは、対象空間の真空度が高いこと（すなわち、圧力が低いこと）を意味する。すなわち、対象空間の真空度が高くなるほど放電電流が少なくなる。たとえば、ペニング真空計によって高真空領域の真空度を検出する場合には、放電電流が数μＡ程度（０に近い値）になる。

一方で、ペニング真空計では、電極の汚れなどに起因して、陽極と陰極との間に所定の電圧を印加しても陽極及び陰極間で放電が生じない現象（以下、「放電異常」とも称する）が起こり得る。放電異常によって陽極と陰極との間で放電が生じなくなった場合にも、対象空間の真空度が高い場合と同様、ペニング真空計から出力される放電電流信号の電流値は小さい値（すなわち、０に近い値）になる。

特許文献１では、上記の放電異常について検討されていない。このため、ペニング真空計から出力される放電電流信号の電流値が放電異常によって小さくなっている場合に、対象空間の真空度が高いと誤検出してしまう可能性がある。

本開示は、上記課題を解決するためになされたものであり、本開示の目的は、放電異常に起因する真空度の誤検出が生じにくい真空度検出装置及び電子線照射システムを提供することである。

本開示における真空度検出装置は、冷陰極電離真空計の陽極及び陰極間に放電電流が流れることによって冷陰極電離真空計から出力される真空計信号を用いて所定の空間の真空度を検出する真空度検出装置であって、第１信号生成回路と第２信号生成回路とを備える。第１信号生成回路は、上記の真空計信号を用いて、真空度を検出するための第１信号を生成するように構成される。また、第２信号生成回路は、上記の真空計信号を用いて、陽極と陰極との間における放電の有無を判定するための第２信号を生成するように構成される。

上記の真空度検出装置では、冷陰極電離真空計の出力信号（真空計信号）から第１信号と第２信号とが生成される。第２信号によって、冷陰極電離真空計の陽極と陰極との間における放電の有無を判定すること（ひいては、放電異常の検知）が可能になる。このため、放電異常に起因する真空度の誤検出を抑制することができる。また、正常に放電が生じている場合には、第１信号によって所定の空間（対象空間）の真空度を検出することができる。

真空計信号はリップルを含んでいてもよい。そして、第１信号生成回路は、リップルを除去することによって第１信号を生成するように構成されてもよい。また、第２信号生成回路は、リップルを利用して第２信号を生成するように構成されてもよい。

本願発明者は、真空度検出においてはノイズとして作用するリップルを利用することで、高い精度で放電の有無を判定可能な第２信号（放電異常検知用の信号）を生成することができることを見出した。冷陰極電離真空計の陽極及び陰極間に放電電流が流れなければ、真空計信号が生成されないため、リップルも冷陰極電離真空計から出力されない。一方で、冷陰極電離真空計の陽極及び陰極間に放電電流が流れると、リップルが重畳した真空計信号（すなわち、リップルを含む真空計信号）が冷陰極電離真空計から出力される。このため、冷陰極電離真空計からリップルが出力されたか否かに基づいて放電の有無を判定することができる。リップルの波形はスパイク状の波形であり検知しやすいため、上記判定の精度は高い傾向がある。

また、リップルは、真空度検出においてはノイズとして作用する。リップルは真空度のモニタ値（たとえば、電圧値）をふらつかせるなどして、真空度の検出精度を低下させる。このため、リップルを含む真空計信号から高い精度で真空度を検出することは難しい。そこで、上記真空度検出装置では、リップルを除去することによって第１信号（真空度検出用の信号）を生成している。こうすることで、第１信号を用いて高い精度で真空度を検出することが可能になる。

第１信号生成回路は、リップルを除去するためのローパスフィルタを含み、第２信号生成回路は、ローパスフィルタを含まなくてもよい。

リップルは高周波であるため、ローパスフィルタを通過できない。第１信号生成回路においては、ローパスフィルタを用いることで、リップルを的確に除去することができる。一方、第２信号生成回路では、リップルを残すためにローパスフィルタを含まないことが好ましい。

上記の真空度検出装置は、デジタル信号を処理する情報処理装置をさらに備えてもよい。そして、第１信号生成回路は、第１信号としてデジタル信号を生成して、生成された第１信号を情報処理装置へ出力するように構成されてもよい。第２信号生成回路は、第２信号としてデジタル信号を生成して、生成された第２信号を情報処理装置へ出力するように構成されてもよい。また、情報処理装置は、第２信号を用いて放電が生じていると判定されるときには第１信号を用いて真空度を検出し、第２信号を用いて放電が生じていないと判定されるときには第１信号を用いて真空度を検出しないように構成されてもよい。

上記のように、第１信号及び第２信号をデジタル化することで、情報処理を行ないやすくなる。また、第２信号を用いて放電が生じていないと判定されるときには第１信号を用いて真空度を検出しないことで、放電異常に起因する真空度の誤検出を抑制することができる。

真空計信号が、冷陰極電離真空計の陽極と陰極との間における放電電流を示す電流信号である場合には、上記の真空度検出装置は、真空計信号を電圧信号に変換する電流電圧変換回路をさらに備えてもよい。そして、上記の真空度検出装置は、冷陰極電離真空計から出力される真空計信号が、電流電圧変換回路を経て電圧信号に変換された後、第１信号生成回路及び第２信号生成回路の両方に入力されるように構成されてもよい。さらに、第１信号生成回路は、上記のように入力される電圧信号をアナログ／デジタル変換することにより真空度を示すデジタル信号を生成するように構成されてもよい。第２信号生成回路は、上記のように入力される電圧信号の電圧値を基準電圧と比較することによりパルス信号を生成し、生成されたパルス信号の周波数が所定周波数範囲内にあるか否かに基づいて放電の有無を示すデジタル信号を生成するように構成されてもよい。

冷陰極電離真空計の陽極と陰極との間で放電が生じているときには、第２信号生成回路にリップルが入力される。そして、第２信号生成回路に入力される電圧信号がリップルを含む場合、その電圧信号の電圧値を基準電圧と比較することにより、リップルに対応するデジタル信号（パルス信号）が生成される。このため、リップルによってパルス信号が生成されたか否かに基づいて、放電の有無を判定することができる。しかし、第２信号生成回路には、リップルのほかに、非周期的ノイズが入力される可能性があり、こうした非周期的ノイズによってもパルス信号が生成され得る。このため、パルス信号がリップルと非周期的ノイズとのいずれによって生成されたかを判別することが求められる。リップルは周期的ノイズであり、リップルによって生成されるパルス信号の周波数はリップルの周波数に対応する。このため、パルス信号の周波数がリップルの周波数に対応しているか否か（すなわち、パルス信号の周波数が所定周波数範囲内にあるか否か）に基づいて、パルス信号がリップルと非周期的ノイズとのいずれによって生成されたかを判別することができる。上記の構成では、パルス信号の周波数が所定周波数範囲内にあるか否かに基づいて放電の有無を示すデジタル信号を生成するため、第２信号生成回路に非周期的ノイズが入力され得る環境においても、放電の有無を的確に判定することが可能になる。

さらに、上記のように、第１信号生成回路に入力される電圧信号をアナログ／デジタル変換することにより真空度を示すデジタル信号を生成することができる。このため、上記の真空度検出装置によれば、真空度を示すデジタル信号と、放電の有無を示すデジタル信号とが好適に生成される。

上記の真空度検出装置は、冷陰極電離真空計に直流電圧を印加する電圧印加回路をさらに備えてもよい。そして、上記の電圧印加回路は、所定周波数の交流電圧を生成する発振回路と、発振回路により生成された交流電圧を昇圧する昇圧回路と、昇圧回路により昇圧された交流電圧を直流電圧に変換する整流回路とを含んでもよい。また、第２信号生成回路は、前述したパルス信号の周波数が所定周波数範囲内にある場合に放電が生じていることを示すデジタル信号を生成し、前述したパルス信号の周波数が所定周波数範囲内にない場合に放電が生じていないことを示すデジタル信号を生成するように構成されてもよい。そして、第２信号生成回路における上記の所定周波数範囲は、発振回路における上記の所定周波数を含むように設定されてもよい。

冷陰極電離真空計に電圧を印加する電圧印加回路に上記のような発振回路が含まれる場合には、冷陰極電離真空計の出力信号（真空計信号）に含まれるリップルの周波数が発振回路の発振周波数と一致する傾向がある。上記のように、第２信号生成回路における所定周波数範囲が発振回路における所定周波数（すなわち、発振周波数）を含むように設定されることで、パルス信号の周波数が発振回路の発振周波数と一致する場合（すなわち、上記の電圧信号にリップルが含まれていると判断される場合）に、放電が生じていることを示すデジタル信号が生成されるようになる。

上記の情報処理装置は、所定の空間に電子線を照射する電子線照射装置を制御するように構成されてもよい。また、この情報処理装置は、所定の照射条件が成立する場合に、電子線照射装置による電子線照射を許可するように構成されてもよい。上記照射条件の成立要件には、第２信号を用いて放電が生じていると判定され、かつ、第１信号を用いて検出された真空度が所定圧力以下まで高くなっていることが含まれてもよい。

上記構成によれば、所定の空間（対象空間）の真空度が十分高くなっている（すなわち、対象空間の圧力が十分低くなっている）場合に、電子線照射装置による電子線照射を許可することが可能になる。

上記の情報処理装置は、上記の照射条件が成立している状態において、ユーザ又はタイマーから電子線照射の指示を受けると、電子線照射装置による電子線照射を実行するように構成されてもよい。

上記構成によれば、対象空間の真空度が十分高くなった状態で電子線照射を実行することが許可され、ユーザ又はタイマーから電子線照射の指示を受けると、電子線照射装置による電子線照射が実行される。これにより、電子線照射が好適に行なわれるようになる。

本開示における電子線照射システムは、冷陰極電離真空計を含む電子線照射装置と、上述したいずれかの真空度検出装置とを備える。冷陰極電離真空計は、所定の空間の真空度に応じた真空計信号を出力するように構成される。電子線照射装置は、上記所定の空間に電子線を照射するように構成される。真空度検出装置は、冷陰極電離真空計から出力される真空計信号を用いて上記所定の空間の真空度を検出するように構成される。

上記電子線照射システムでは、電子線が照射される所定の空間（対象空間）の真空度を、上述したいずれかの真空度検出装置を用いて検出する。このため、放電異常に起因する真空度の誤検出が抑制される。こうした電子線照射システムでは、電子線照射の準備において対象空間を電子線照射に適した真空度に調整しやすくなる。

本開示によれば、放電異常に起因する真空度の誤検出が生じにくい真空度検出装置及び電子線照射システムを提供することができる。

本開示の実施の形態に係る電子線照射システムの全体構成図である。 本開示の実施の形態に係る電子線照射システムで用いられるペニング真空計の構成を示す断面図である。 図１に示した電圧印加回路及び検出回路の回路構成の詳細を示す図である。 図１に示したリップル除去回路から出力されるアナログ信号の一例を示す図である。 図１に示したバッファ回路から出力されるアナログ信号の一例を示す図である。 図１に示した第２信号処理回路の構成の一例を示す図である。 図６に示した比較器の出力信号の一例を示す図である。 図１に示した情報処理装置により実行される電子線照射のインターロックに係る制御の処理手順を示すフローチャートである。 図１に示した情報処理装置により実行される電子線照射装置の電子線照射制御の処理手順を示すフローチャートである。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

図１は、この実施の形態に係る電子線照射システムの全体構成図である。図１を参照して、この実施の形態に係る電子線照射システム１は、真空度検出装置２と、電子線照射装置２００と、表示装置２５０とを備える。真空度検出装置２は、各種回路（電圧印加回路２０、検出回路６０、第１信号処理回路７０、及び第２信号処理回路８０）と、情報処理装置１００と、報知装置１１０と、入力装置１２０とを備える。

情報処理装置１００は、たとえばコンピュータであり、演算装置１０１と、記憶装置１０２と、タイマー回路１０３とを含んで構成される。演算装置１０１としては、たとえばＣＰＵ（Central Processing Unit）を採用できる。記憶装置１０２は、作業用メモリとしてのＲＡＭ（Random Access Memory）と、保存用ストレージ（ＲＯＭ（Read Only Memory）、および書き換え可能な不揮発性メモリ等）とを含む。情報処理装置１００は、演算装置１０１によってデジタル信号を処理するように構成される。たとえば、記憶装置１０２に記憶されているプログラムを演算装置１０１が実行することで、所定の制御が実行される。ただし、各種信号処理については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。

タイマー回路１０３は、設定時刻の到来を演算装置１０１に知らせるように構成される。すなわち、タイマー回路１０３に設定された時刻になると、タイマー回路１０３から演算装置１０１へその旨を知らせる信号が送信される。ユーザは後述する入力装置１２０を通じて任意の時刻をタイマー回路１０３に設定することができる。なお、こうしたタイマー機能は、ハードウェア（タイマー回路）ではなく、ソフトウェアによって実現してもよい。

報知装置１１０は、情報処理装置１００から要求があったときに、ユーザへ所定の報知処理を行なうように構成される。報知装置１１０の例としては、表示装置、スピーカー、ランプが挙げられる。また、報知装置１１０として、携帯機器（スマートフォン等）を採用してもよい。

入力装置１２０は、ユーザからの指示を受け付ける装置である。入力装置１２０は、ユーザによって操作され、ユーザの操作に対応する信号を情報処理装置１００へ出力する。入力装置１２０としては、たとえばタッチパネルを採用できる。ただしこれに限られず、入力装置１２０として、キーボード、マウス、及び各種スイッチの少なくとも１つを採用してもよい。また、入力装置１２０は、携帯機器（スマートフォン等）の操作部であってもよい。

この実施の形態では、電子線照射装置２００として、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）を採用する。電子線照射装置２００は、試料室２１０と、試料室２１０内の空間である対象空間ＴＳを減圧（真空引き）するための真空ポンプ（図示せず）と、対象空間ＴＳの圧力（ひいては、真空度）を検出するペニング真空計１０とを含む。電子線照射装置２００は、対象空間ＴＳの真空度を検出するピラニ真空計（図示せず）をさらに含んでいてもよい。そして、低真空領域の真空度はピラニ真空計によって検出され、中～高真空領域の真空度はペニング真空計１０によって検出されるようにしてもよい。

電子線照射装置２００は、試料室２１０内に、電子線を発生する電子銃２２０と、試料を載せるための試料ステージ２３０と、二次電子を検出するための検出器２４０とをさらに含む。電子銃２２０は、対象空間ＴＳに電子線を照射するように構成される。また、電子線照射装置２００は、電子銃２２０から発せられる電子線を調整するために、集束レンズ、対物レンズ、及び走査コイル（いずれも図示せず）をさらに含む。

電子線照射装置２００は、情報処理装置１００によって制御される。情報処理装置１００は、ペニング真空計１０の出力信号（真空計信号）に基づいて対象空間ＴＳの真空度を検出し、対象空間ＴＳの真空度が十分高くなってから、電子銃２２０による電子線照射を実行する。電子銃２２０による電子線照射が実行され、試料ステージ２３０上の試料表面に電子線が照射されると、試料表面から二次電子が放出される。試料表面から放出される二次電子は検出器２４０で検出され、検出器２４０の検出結果は表示装置２５０へ出力される。試料表面を電子線で２次元的に走査することによって、試料表面の電子線照射位置ごとの二次電子の量に対応する画像（ＳＥＭ像）が表示装置２５０に表示される。表示装置２５０としては、たとえば、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ又はＦＰＤ（Flat Panel Display）を採用できる。

ペニング真空計１０は、陽極と陰極との間における放電（以下、「電極間放電」とも称する）を利用して、対象空間ＴＳの真空度を検出するように構成される。ペニング真空計１０は、対象空間ＴＳの真空度に応じた真空計信号（たとえば、放電電流信号）を出力する。対象空間ＴＳの真空度が高くなるほど、電極間放電によって陽極と陰極との間を流れる電流（すなわち、放電電流）は少なくなる。ペニング真空計１０の陽極と陰極との間に所定の電圧が印加されることによって、陽極と陰極との間で放電が生じ、上記の放電電流が流れる。電圧印加回路２０は、ペニング真空計１０の陽極及び陰極間に直流電圧を印加するように構成される。電圧印加回路２０は、発振回路２１と昇圧回路２２と整流回路２３とを含んで構成される。なお、電圧印加回路２０の回路構成の詳細については後述する（図３参照）。

ところで、ペニング真空計１０では、電極の汚れなどに起因して陽極及び陰極間での放電異常が起こり得る。放電異常によって電極間放電が生じなくなった場合にも、対象空間ＴＳの真空度が高い場合と同様、ペニング真空計１０から出力される放電電流信号の電流値は小さい値（すなわち、０に近い値）になる。このため、ペニング真空計１０から出力される放電電流信号の電流値が放電異常によって小さくなっている場合に、対象空間ＴＳの真空度が高いと誤検出してしまう可能性がある。

そこで、この実施の形態に係る真空度検出装置２では、ペニング真空計１０の出力信号（真空計信号）から、対象空間ＴＳの真空度を検出するための第１信号と、電極間放電の有無を判定するための第２信号とを生成し、第２信号に基づいて放電異常が検知されるようにしている。そして、放電異常が検知された場合には、ペニング真空計１０による真空度の検出を行なわないことで、放電異常に起因する真空度の誤検出を抑制している。また、正常に電極間放電が生じている場合には、第１信号によって対象空間ＴＳの真空度を検出することができる。

より具体的には、真空度検出装置２は、検出回路６０と、第１信号処理回路７０と、第２信号処理回路８０とを備える。ペニング真空計１０から端子Ｔ１０に出力された真空計信号（アナログ信号）は検出回路６０に入力される。真空計信号にはリップルが含まれる。検出回路６０は、真空計信号から、リップルを含まないアナログ信号Ｐ１（すなわち、リップルが除去された信号）と、リップルを含むアナログ信号Ｐ２とを生成する。そして、検出回路６０は、アナログ信号Ｐ１を端子Ｔ１に出力し、アナログ信号Ｐ２を端子Ｔ２に出力する。ペニング真空計１０から真空計信号が出力されない場合（たとえば、電極間放電が生じていない場合）には、検出回路６０においてアナログ信号Ｐ１及びＰ２は生成されず、端子Ｔ１及びＴ２の各々の電圧値は０Ｖになる。なお、検出回路６０の回路構成の詳細については後述する（図３参照）。

検出回路６０から端子Ｔ１に出力されたアナログ信号Ｐ１は第１信号処理回路７０に入力される。第１信号処理回路７０は、たとえばＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器である。第１信号処理回路７０は、アナログ信号Ｐ１をＡ／Ｄ変換することにより対象空間ＴＳの真空度を示すデジタル信号Ｐ３を生成し、デジタル信号Ｐ３を端子Ｔ３に出力する。

検出回路６０から端子Ｔ２に出力されたアナログ信号Ｐ２は第２信号処理回路８０に入力される。第２信号処理回路８０は、たとえば後述する図６に示す構成を有し、アナログ信号Ｐ２から、電極間放電の有無を示すデジタル信号Ｐ４を生成するように構成される。詳細は後述するが、電極間放電が生じている場合には、第２信号処理回路８０からローレベルのデジタル信号Ｐ４（以下、「Ｌ信号」とも称する）が出力され、電極間放電が生じていない場合には、第２信号処理回路８０からハイレベルのデジタル信号Ｐ４（以下、「Ｈ信号」とも称する）が出力される。第２信号処理回路８０によって生成されたデジタル信号Ｐ４は端子Ｔ４に出力される。なお、ハイレベル／ローレベルに関しては逆でもよい。

第１信号処理回路７０から端子Ｔ３に出力されたデジタル信号Ｐ３と、第２信号処理回路８０から端子Ｔ４に出力されたデジタル信号Ｐ４とは、情報処理装置１００に入力される。情報処理装置１００は、デジタル信号Ｐ４を用いて電極間放電が生じていると判定されるとき（すなわち、デジタル信号Ｐ４がＬ信号であるとき）にはデジタル信号Ｐ３を用いて対象空間ＴＳの真空度を検出し、デジタル信号Ｐ４を用いて電極間放電が生じていないと判定されるとき（すなわち、デジタル信号Ｐ４がＨ信号であるとき）にはデジタル信号Ｐ３を用いて対象空間ＴＳの真空度を検出しないように構成される。このように、放電異常（電極間放電が生じない現象）が検知された場合には、ペニング真空計１０による真空度の検出を行なわないことで、放電異常に起因する真空度の誤検出が抑制される。

なお、上記の放電異常を検知する方法としては、ペニング真空計から出力される放電電流信号の挙動から電極間放電の有無を判定する方法も考えられる。たとえば、減圧処理（真空引き）を開始してから短時間しか経過していないにもかかわらず、放電電流信号が異常に小さい電流値を示している場合には、電極間放電が生じていないと判定することができる。しかし、こうした方法では、減圧処理を開始してから、ある程度の時間が経過すると、放電電流信号の挙動が正常か否かを高い精度で判定することが難しくなる。また、放電電流信号の挙動を細かく分析するなどして、高い精度で電極間放電の有無を判定しようとすると判定にかかる時間が長くなる傾向がある。

これに対し、この実施の形態に係る真空度検出装置２によれば、判定に長い時間をかけずとも、電極間放電の有無を高い精度で判定することができる。

図２は、この実施の形態に係る電子線照射システム１で用いられるペニング真空計１０の構成を示す断面図である。図２を参照して、ペニング真空計１０は、真空容器として機能し得る試料室２１０に設けられ、試料室２１０内の空間（すなわち、対象空間ＴＳ）の真空度を検出するように構成される。試料室２１０は導電性材料で形成されている。なお、試料室２１０のうちペニング真空計１０が構成する部分は、たとえばフランジ等（図示せず）によって着脱可能とされてもよい。

ペニング真空計１０は、筒状（たとえば、円筒状）の陽極１１と、板状の陰極１２ａ，１２ｂと、板状の永久磁石１３ａ，１３ｂと、リング状の強磁性体であるヨーク１４とを備える。陰極１２ａ，１２ｂは、陽極１１を挟むように配置され、陽極１１の２つの開口端に対向する。陰極１２ａ及び１２ｂは、電線Ｗ１を介して互いに電気的に接続されている。また、陰極１２ｂは、電線Ｗ２を介して試料室２１０に電気的に接続されている。

永久磁石１３ａ，１３ｂは、試料室２１０の外側に設けられ、陽極１１及び陰極１２ａ，１２ｂを挟んで互いに対向する。永久磁石１３ａ，１３ｂは、陽極１１の筒内に磁界（より特定的には、軸方向の磁界）を発生させるように構成される。ヨーク１４は、永久磁石１３ａ，１３ｂの外側に設けられ、永久磁石１３ａ，１３ｂをつなぐ閉磁気回路を形成するように構成される。

ペニング真空計１０は、筒状（たとえば、円筒状）の端子部材１５と、端子部材１５の筒内の軸中心に配置される棒状の端子部材１６と、端子部材１５と端子部材１６との隙間を埋める絶縁体１７（たとえば、セラミック）とをさらに備える。端子部材１６は、電線Ｗ３を介して陽極１１に電気的に接続されている。そして、端子部材１６（ひいては、陽極１１）は、端子Ｔ１０に電気的に接続されている。

端子部材１５は、試料室２１０に接続されている。すなわち、端子部材１５は、試料室２１０（ひいては、陰極１２ａ，１２ｂ）に電気的に接続されている。端子部材１５は、試料室２１０と一体的に形成されていてもよいし、試料室２１０に溶接されていてもよい。端子部材１５（ひいては、試料室２１０）は、ＣＯＭ（共通）端子（以下、「ＨＶＣＯＭ」とも称する）に電気的に接続されている。

図２とともに図１を参照して、ペニング真空計１０（より特定的には、端子Ｔ１０とＨＶＣＯＭとの間）には、電圧印加回路２０によって直流電圧が印加される。そして、ペニング真空計１０に直流電圧を印加したときの電極間放電（すなわち、陽極１１と陰極１２ａ，１２ｂとの間における放電）によって陽極１１と陰極１２ａ，１２ｂとの間を流れる電流を示す放電電流信号が、検出回路６０に入力される。図３は、電圧印加回路２０及び検出回路６０の回路構成の詳細を示す図である。

図３を参照して、電圧印加回路２０は、発振回路２１と昇圧回路２２と整流回路２３とを含む。発振回路２１は、スイッチング素子Ｓ１及びＳ２を含み、所定周波数の交流電圧を生成するように構成される。スイッチング素子Ｓ１及びＳ２が所定の発振周波数で駆動（スイッチング）されることによって、発振周波数に対応する周波数の交流電圧が生成される。発振回路２１は、情報処理装置１００によってスイッチング素子Ｓ１及びＳ２が制御されるように構成されてもよい。また、発振回路２１は、電源がオンされることによってスイッチング素子Ｓ１及びＳ２の駆動（所定の発振周波数でのスイッチング）を開始するように構成されてもよい。

発振回路２１によって生成される交流電圧の周波数（ひいては、発振周波数）は、たとえば１５ｋＨｚ以上３０ｋＨｚ以下であることが好ましいが、この周波数範囲に限定されない。この実施の形態では、発振回路２１によって周波数２０ｋＨｚの交流電圧を生成する。

昇圧回路２２は、たとえば電源電圧２４Ｖの直流電源Ｖｃｃに接続される１次コイル２２１と、２次コイル２２２とを含み、コイル間での電磁誘導を利用して昇圧するように構成される。発振回路２１によって１次コイル２２１に交流電圧が生成される。２次コイル２２２は、１次コイル２２１に生成された交流電圧を昇圧して、整流回路２３へ出力する。

整流回路２３は、ダイオードＤ１，Ｄ２及びコンデンサＣ１を含み、昇圧回路２２によって昇圧された交流電圧を直流電圧に変換（整流）するように構成される。そして、整流回路２３による整流を経て生成された電圧（直流電圧）は、ペニング真空計１０（より特定的には、端子Ｔ１０とＨＶＣＯＭとの間）に印加される。ペニング真空計１０に印加される直流電圧（ひいては、電圧印加回路２０によって生成される直流電圧）は、たとえば１ｋＶ以上５ｋＶ以下であることが好ましいが、この電圧範囲に限定されない。この実施の形態では、電圧印加回路２０によって３ｋＶの直流電圧を生成する。

電圧印加回路２０（より特定的には、整流回路２３）は信号線ＳＬ１１を介して検出回路６０に電気的に接続されている。また、検出回路６０は、信号線ＳＬ１１、整流回路２３、及び２次コイル２２２を介してペニング真空計１０に電気的に接続されている。ペニング真空計１０に直流電圧を印加したときに生じる放電電流ＤｉｓＣは、図３中の矢印の向きに流れる。すなわち、放電電流ＤｉｓＣは、信号線ＳＬ１１、２次コイル２２２、ダイオードＤ１又はＤ２、端子Ｔ１０、ペニング真空計１０の順に流れる。さらに、放電電流ＤｉｓＣは、図２に示されるペニング真空計１０の内部では、端子部材１６、陽極１１、陰極１２ａ，１２ｂ、真空容器（試料室２１０）、端子部材１５、ＨＶＣＯＭの順に流れる。

検出回路６０は、電流電圧変換を行なう電流電圧変換回路６１と、リップルを除去するリップル除去回路６２と、インピーダンス変換を行なうバッファ回路６３とを含む。以下、オペアンプに関しては、反転入力端子を「－端子」、非反転入力端子を「＋端子」とも称する。

電流電圧変換回路６１は、オペアンプＡ１及び抵抗素子Ｒ１を含んで構成される。信号線ＳＬ１１はオペアンプＡ１の－端子に接続される。オペアンプＡ１の＋端子はＨＶＣＯＭに電気的に接続され、オペアンプＡ１の出力端子には信号線ＳＬ１２が接続される。抵抗素子Ｒ１は、オペアンプＡ１の－端子と出力端子との間に接続されている。

オペアンプＡ１において放電電流信号が電圧信号に変換され、オペアンプＡ１の出力端子には、放電電流信号に対応する電圧信号が出力される。

信号線ＳＬ１２は、分岐部Ｄで信号線ＳＬ１と信号線ＳＬ２とに分岐される。信号線ＳＬ１はリップル除去回路６２に接続され、信号線ＳＬ２はバッファ回路６３に接続される。ペニング真空計１０から出力される真空計信号（電流信号）は、電流電圧変換回路６１を経て電圧信号に変換された後、分岐部Ｄで信号線ＳＬ１及びＳＬ２に分配され、信号線ＳＬ１及びＳＬ２の各々を通じてリップル除去回路６２及びバッファ回路６３の両方に入力される。

リップル除去回路６２は、オペアンプＡ２及びローパスフィルタＬＦを含んで構成される。信号線ＳＬ１はオペアンプＡ２の＋端子に接続される。ローパスフィルタＬＦは、オペアンプＡ２の－端子と出力端子との間に接続される。ローパスフィルタＬＦは、互いに並列に接続されたコンデンサＣ２及び抵抗素子Ｒ２を含み、所定の周波数（カットオフ周波数）よりも高い高周波成分を減衰させるように構成される。オペアンプＡ２の出力端子は、端子Ｔ１に電気的に接続される。

この実施の形態に係る真空度検出装置２では、発振回路２１によって生成した交流電圧を直流電圧に変換してペニング真空計１０に印加しているため、発振回路２１の発振周波数に対応する周波数のリップルがペニング真空計１０の出力信号（放電電流信号）に含まれやすくなる。ローパスフィルタＬＦは、こうしたリップルを除去するように構成される。ローパスフィルタＬＦにおいてリップルが除去されることによって、リップルを含まないアナログ信号Ｐ１が生成される。リップル除去回路６２は、リップルを含まないアナログ信号Ｐ１を端子Ｔ１に出力する。ローパスフィルタＬＦのカットオフ周波数は、発振回路２１の発振周波数（この実施の形態では、２０ｋＨｚ）よりも低い周波数に設定される。ローパスフィルタＬＦのカットオフ周波数は、たとえば１００Ｈｚに設定される。

図４は、リップル除去回路６２から端子Ｔ１に出力されるアナログ信号Ｐ１（電圧信号）の一例を示す図である。図４において、横軸は時間、縦軸は電圧を示している。線Ｌ０は、縦軸における電圧０Ｖの位置を示している。

図４を参照して、線Ｌ１はアナログ信号Ｐ１の一例を示している。アナログ信号Ｐ１の電圧値は、放電電流ＤｉｓＣ（ひいては、対象空間ＴＳの真空度）に対応する。対象空間ＴＳの真空度が高くなる（すなわち、放電電流ＤｉｓＣが少なくなる）ほどアナログ信号Ｐ１の電圧値（ひいては、端子Ｔ１の電圧値）は低くなる。放電電流ＤｉｓＣが無いとき（すなわち、電極間放電が生じていないとき）には、アナログ信号Ｐ１は生成されず、端子Ｔ１の電圧値は０Ｖになる。ローパスフィルタＬＦ（図３）によって高周波成分（たとえば、リップル）が除去されるため、アナログ信号Ｐ１はリップルを含まない。アナログ信号Ｐ１は、線Ｌ１で示されるような平滑な電圧になる。真空度検出においてはリップルがノイズとして作用するため、アナログ信号Ｐ１がリップルを含まないことで、アナログ信号Ｐ１から対象空間ＴＳの真空度を高い精度で検出することが可能になる。一方で、アナログ信号Ｐ１が平滑な電圧になることによって、対象空間ＴＳの真空度が高いときの端子Ｔ１の電圧値（アナログ信号Ｐ１）と、ペニング真空計１０から真空計信号が出力されないとき（たとえば、電極間放電が生じていないとき）の端子Ｔ１の電圧値（線Ｌ０）とを区別しにくくなる。

再び図３を参照して、バッファ回路６３としては、公知のバッファ回路を採用できる。この実施の形態では、バッファ回路６３として、オペアンプＡ３によって構成されるボルテージフォロアを採用する。信号線ＳＬ２はオペアンプＡ３の＋端子に接続され、オペアンプＡ３の出力端子は端子Ｔ２に電気的に接続される。バッファ回路６３はローパスフィルタを含まないため、リップルはバッファ回路６３を通過する。よって、バッファ回路６３からは、リップルを含むアナログ信号Ｐ２が出力される。

図１～図３を参照して、ペニング真空計１０の陽極１１と陰極１２ａ，１２ｂとの間に放電電流が流れなければ、真空計信号が生成されないため、リップルもペニング真空計１０から出力されない。一方で、ペニング真空計１０の陽極１１と陰極１２ａ，１２ｂとの間に放電電流が流れると、リップルを含む真空計信号がペニング真空計１０から出力される。リップルの周波数は、発振回路２１の発振周波数（この実施の形態では、２０ｋＨｚ）と一致する。ペニング真空計１０から出力される真空計信号は、電流電圧変換回路６１において電流電圧変換され、バッファ回路６３を経て端子Ｔ２に入力される。バッファ回路６３ではリップルが除去されないため、電極間放電が生じている場合には、リップルを含むアナログ信号Ｐ２が端子Ｔ２に入力される。一方で、電極間放電が生じていない場合には、アナログ信号Ｐ２は生成されず、端子Ｔ２の電圧値は０Ｖになる。

図５は、バッファ回路６３から端子Ｔ２に出力されるアナログ信号Ｐ２（電圧信号）の一例を示す図である。図５において、横軸は時間、縦軸は電圧を示している。線Ｌ０は、縦軸における電圧０Ｖの位置を示している。

図５を参照して、線Ｌ２はアナログ信号Ｐ２の一例を示している。アナログ信号Ｐ２は、リップルを含むため、線Ｌ２で示されるようにスパイク状の波形になる。このため、対象空間ＴＳの真空度が高いときの端子Ｔ２の電圧値（アナログ信号Ｐ２）と、ペニング真空計１０から真空計信号が出力されないとき（たとえば、電極間放電が生じていないとき）の端子Ｔ２の電圧値（線Ｌ０）とは区別しやすい。

図１とともに図３を参照して、端子Ｔ１の電圧値は、第１信号処理回路７０及び端子Ｔ３を経て情報処理装置１００に入力され、端子Ｔ２の電圧値は、第２信号処理回路８０及び端子Ｔ４を経て情報処理装置１００に入力される。情報処理装置１００は、端子Ｔ３の電圧値を用いて対象空間ＴＳの真空度を検出し、端子Ｔ４の電圧値を用いて電極間放電の有無を判定する。なお、端子Ｔ１の電圧値が０Ｖになるときは端子Ｔ３の電圧値も０Ｖになり、端子Ｔ２の電圧値が０Ｖになるときは端子Ｔ４の電圧値も０Ｖになる。

第１信号処理回路７０は、リップル除去回路６２によって生成されるアナログ信号Ｐ１をデジタル信号Ｐ３（より特定的には、端子Ｔ１の電圧値を示すデジタル信号）に変換するように構成される。情報処理装置１００は、デジタル信号Ｐ３に基づいて対象空間ＴＳの真空度を検出することができる。デジタル信号Ｐ３の電圧値が低いほど対象空間ＴＳの真空度が高いこと（すなわち、圧力が低いこと）を意味する。

第２信号処理回路８０は、端子Ｔ２の電圧値から、電極間放電の有無を示すデジタル信号Ｐ４を生成するように構成される。情報処理装置１００は、デジタル信号Ｐ４の値（ハイレベル／ローレベル）に基づいて電極間放電の有無を判定することができる。図６は、第２信号処理回路８０の構成の一例を示す図である。

図６を参照して、第２信号処理回路８０は、比較器８１とマルチバイブレータ８２とを含んで構成される。マルチバイブレータ８２としては、たとえば工業規格ＨＣ１２３集積回路を採用できる。

比較器８１は、たとえば端子Ｔ２に電気的に接続される＋端子を有するオペアンプによって構成される。比較器８１においては、オペアンプの＋端子に入力される端子Ｔ２の電圧値と、オペアンプの－端子に入力される基準電圧ＶＲＥＦとが比較され、比較結果がオペアンプの出力端子に出力される。オペアンプの出力端子には、比較結果（より特定的には、端子Ｔ２の電圧値が基準電圧ＶＲＥＦよりも高いか否か）を示すパルス信号（以下、「ＣＯＭＰＯＵＴ」とも称する）が出力される。

図７は、端子Ｔ２にアナログ信号Ｐ２が入力される場合のＣＯＭＰＯＵＴの一例を示す図である。図７を参照して、アナログ信号Ｐ２（線Ｌ１１）が基準電圧ＶＲＥＦ（線Ｌ１０）よりも高いときにはＣＯＭＰＯＵＴ（線Ｌ１２）がハイレベルになり、アナログ信号Ｐ２（線Ｌ１１）が基準電圧ＶＲＥＦ（線Ｌ１０）以下であるときにはＣＯＭＰＯＵＴ（線Ｌ１２）がローレベルになる。線Ｌ１２で示されるＣＯＭＰＯＵＴの周波数１／ΔＴは、アナログ信号Ｐ２（線Ｌ１１）に含まれるリップルの周波数（たとえば、２０ｋＨｚ）と一致する。

この実施の形態では、基準電圧ＶＲＥＦを固定値とする。ただし、基準電圧ＶＲＥＦは、情報処理装置１００によって変更可能であってもよい。基準電圧ＶＲＥＦは、電子線照射装置２００における所定部位の温度（たとえば、ペニング真空計１０の温度）と、所定のタイミングからの経過時間（たとえば、ペニング真空計１０をクリーニングした時点からの経過時間）と、ペニング真空計１０の電極間に印加される電圧（たとえば、電圧センサによる検出値）との少なくとも１つに基づいて変更されてもよい。

再び図６を参照して、マルチバイブレータ８２には、比較器８１の出力信号（ＣＯＭＰＯＵＴ）と、基準周波数ＦＲＥＦとが入力され、マルチバイブレータ８２からは、電極間放電の有無を示すデジタル信号Ｐ４が出力される。マルチバイブレータ８２の出力端子は、端子Ｔ４に電気的に接続される。

マルチバイブレータ８２は、比較器８１によって生成されるパルス信号（ＣＯＭＰＯＵＴ）の周波数１／ΔＴ（図７）が所定の周波数範囲（以下、「リップル周波数範囲」とも称する）内にあるか否かに基づいて、電極間放電の有無を示すデジタル信号Ｐ４を生成するように構成される。この実施の形態では、リップル周波数範囲として、基準周波数ＦＲＥＦ以上の範囲を採用する。基準周波数ＦＲＥＦは、リップル周波数範囲に発振回路２１の発振周波数（ひいては、アナログ信号Ｐ２に含まれるリップルの周波数）が含まれるように設定される。この実施の形態では、基準周波数ＦＲＥＦを１８ｋＨｚとする。こうすることで、リップル周波数範囲（１８ｋＨｚ以上の範囲）に発振回路２１の発振周波数（２０ｋＨｚ）が含まれるようになる。

この実施の形態では、上記のリップル周波数範囲を下限周波数（基準周波数ＦＲＥＦ）のみで規定しているが、リップル周波数範囲は下限周波数及び上限周波数で規定されてもよい。マルチバイブレータ８２（たとえば、７４ＨＣ１２３）に下限及び上限を示す２つの基準周波数を入力することによって、リップル周波数範囲の下限及び上限を規定することができる。たとえば、リップル周波数範囲を１８ｋＨｚ以上２５ｋＨｚ以下の範囲にしてもよい。

この実施の形態では、リップル周波数範囲が一定の範囲（１８ｋＨｚ以上の範囲）に設定される。ただし、リップル周波数範囲は、情報処理装置１００によって変更可能であってもよい。リップル周波数範囲を規定する基準周波数（たとえば、基準周波数ＦＲＥＦ）は、電子線照射装置２００における所定部位の温度（たとえば、ペニング真空計１０の温度）と、所定のタイミングからの経過時間（たとえば、ペニング真空計１０をクリーニングした時点からの経過時間）と、ペニング真空計１０の電極間に印加される電圧（たとえば、電圧センサによる検出値）との少なくとも１つに基づいて変更されてもよい。

マルチバイブレータ８２は、ＣＯＭＰＯＵＴの周波数１／ΔＴが基準周波数ＦＲＥＦ以上であるときにはＬ信号（ローレベルのデジタル信号Ｐ４）を出力し、ＣＯＭＰＯＵＴの周波数１／ΔＴ（図７）が基準周波数ＦＲＥＦ未満であるときにはＨ信号（ハイレベルのデジタル信号Ｐ４）を出力するように構成される。Ｌ信号（ＴＲＵＥ）は、電極間放電が生じていることを示し、Ｈ信号（ＦＡＬＳＥ）は、電極間放電が生じていないことを示す。なお、ハイレベル／ローレベルに関しては逆でもよい。

端子Ｔ２には、前述したアナログ信号Ｐ２のほかに、非周期的ノイズ（たとえば、低周波ノイズ）が入力される可能性があり、こうした非周期的ノイズによってもＣＯＭＰＯＵＴ（パルス信号）が生成され得る。アナログ信号Ｐ２に含まれるリップルは周期的ノイズであり、リップルによって生成されるＣＯＭＰＯＵＴの周波数はリップルの周波数に対応する。このため、ＣＯＭＰＯＵＴの周波数がリップルの周波数に対応しているか否か（すなわち、ＣＯＭＰＯＵＴの周波数がリップル周波数範囲内にあるか否か）に基づいて、パルス信号がリップルと非周期的ノイズとのいずれによって生成されたか（ひいては、端子Ｔ２にアナログ信号Ｐ２が入力されたか否か）を判別することができる。この実施の形態では、発振回路２１の発振周波数に対応して周波数２０ｋＨｚのリップルが生成される。そこで、ＣＯＭＰＯＵＴの周波数が１８ｋＨｚ以上である場合には、端子Ｔ２にアナログ信号Ｐ２が入力されたと判断して、電極間放電が生じていることを示すデジタル信号Ｐ４（Ｌ信号）を生成するようにしている。他方、ＣＯＭＰＯＵＴの周波数が１８ｋＨｚ未満である場合には、端子Ｔ２に非周期的ノイズ（低周波ノイズ）が入力された（すなわち、端子Ｔ２にアナログ信号Ｐ２は入力されていない）と判断して、電極間放電が生じていないことを示すデジタル信号Ｐ４（Ｈ信号）を生成するようにしている。こうすることで、端子Ｔ２に非周期的ノイズが入力され得る環境においても、電極間放電の有無を的確に判定することが可能になる。

この実施の形態に係るデジタル信号Ｐ３、Ｐ４はそれぞれ、本開示に係る「第１信号」、「第２信号」の一例に相当する。また、この実施の形態では、リップル除去回路６２及び第１信号処理回路７０が、本開示に係る「第１信号生成回路」を構成する。また、バッファ回路６３及び第２信号処理回路８０が、本開示に係る「第２信号生成回路」を構成する。

情報処理装置１００は、デジタル信号Ｐ４を用いて電極間放電が生じていると判定されるときには、デジタル信号Ｐ３を用いて対象空間ＴＳの真空度を検出し、デジタル信号Ｐ４を用いて電極間放電が生じていないと判定されるときには、デジタル信号Ｐ３を用いて対象空間ＴＳの真空度を検出しない。すなわち、ペニング真空計１０において電極間放電が生じている場合にのみ、デジタル信号Ｐ３に基づいて対象空間ＴＳの真空度が検出される。また、情報処理装置１００は、デジタル信号Ｐ３及びＰ４に基づいて電子線照射装置２００を制御するように構成される。

図８は、情報処理装置１００により実行される電子線照射のインターロックに係る制御の処理手順を示すフローチャートである。情報処理装置１００によって電子線照射が許可されなければ、電子線照射装置２００は電子線照射を行なうことができない。図８に示される一連の処理は、所定の制御周期毎にメインルーチン（図示せず）から呼び出されて繰り返し実行される。

図８を参照して、ステップ（以下、単に「Ｓ」とも表記する）１１では、情報処理装置１００が、第１信号処理回路７０及び第２信号処理回路８０からデジタル信号Ｐ３及びＰ４を取得する。

続けて、情報処理装置１００は、Ｓ１２において、デジタル信号Ｐ４に基づいて電極間放電が正常であるか否かを判断する。より具体的には、情報処理装置１００は、第２信号処理回路８０からＬ信号を受信した場合には、電極間放電が生じている（すなわち、電極間放電が正常である）と判断し、第２信号処理回路８０からＨ信号を受信した場合には、電極間放電が生じていない（すなわち、電極間放電が異常である）と判断する。この実施の形態では、Ｌ信号の受信が所定時間（たとえば、３秒間）継続した場合に、電極間放電が正常であると判断され、Ｈ信号の受信が所定時間（たとえば、３秒間）継続した場合に、電極間放電が異常であると判断される。

電極間放電が正常である場合（Ｓ１２にてＹＥＳ）には、情報処理装置１００は、Ｓ１３において、デジタル信号Ｐ３を用いて対象空間ＴＳの真空度を検出する。たとえば、デジタル信号Ｐ３の電圧値と対象空間ＴＳの真空度（圧力）との関係を示す情報（以下、「真空度検出情報」とも称する）を、予め実験等によって求めて記憶装置１０２に格納してもよい。真空度検出情報は、たとえば、デジタル信号Ｐ３の電圧値が低くなるほど対象空間ＴＳの真空度が高くなるような関係を規定する。情報処理装置１００は、真空度検出情報を参照することにより、Ｓ１１で取得したデジタル信号Ｐ３の電圧値から対象空間ＴＳの真空度を求めることができる。真空度検出情報は、マップでもテーブルでも数式でもモデルでもよい。

続けて、情報処理装置１００は、Ｓ１４において、所定の照射条件が成立しているか否かを判断する。照射条件の成立要件を全て満たすことによって照射条件は成立する。照射条件の成立要件には、デジタル信号Ｐ４を用いて電極間放電が生じている（すなわち、Ｓ１２にてＹＥＳ）と判定されていること（第１の要件）と、上記Ｓ１３で検出された真空度が所定圧力（たとえば、１０^－３Ｐａ）以下まで高くなっていること（第２の要件）とが含まれる。また、第１及び第２の要件に加えて、他の要件（電子銃２２０が電子線照射が可能な状態になっていることなど）を、照射条件の成立要件に追加してもよい。なお、第１の要件についてはＳ１２で判断されているため、Ｓ１４では判断しなくてもよい。

照射条件が成立する場合（Ｓ１４にてＹＥＳ）には、情報処理装置１００は、Ｓ１５において、電子線照射装置２００における電子線照射を許可する。他方、照射条件が成立しない場合（Ｓ１４にてＮＯ）には、情報処理装置１００は、Ｓ１６において、電子線照射装置２００における電子線照射を禁止する。たとえば、予め記憶装置１０２に照射フラグを用意し、照射フラグの値として１（禁止）／０（許可）のいずれかが設定されるようにしてもよい。Ｓ１５において電子線照射が許可されると、照射フラグに０が設定され、Ｓ１６において電子線照射が禁止されると、照射フラグに１が設定されるようにしてもよい。Ｓ１４における判断結果がＹＥＳ／ＮＯのいずれであっても、電子線照射が許可又は禁止された後、処理はメインルーチンへと戻される。

なお、情報処理装置１００は、上記Ｓ１５及びＳ１６の少なくとも一方において報知装置１１０（表示装置、スピーカー、ランプ等）を制御することにより、電子線照射が許可されているか否かをユーザに報知してもよい。たとえば、情報処理装置１００は、Ｓ１５において、所定のランプ（ＲＥＡＤＹランプ）を点灯（点滅を含む）させてもよい。また、情報処理装置１００は、Ｓ１５において、後述する照射ボタンに内蔵されるランプを点灯させることにより、照射ボタンがアクティブ（操作可能な状態）になったことをユーザに知らせてもよい。また、情報処理装置１００は、表示装置への表示（文字や画像等）でユーザに知らせてもよいし、スピーカーにより音（音声を含む）でユーザに知らせてもよい。

電極間放電が異常である場合（Ｓ１２にてＮＯ）には、情報処理装置１００は、Ｓ１６と同様にして、電子線照射装置２００における電子線照射を禁止する（Ｓ１７）。続けて、情報処理装置１００は、Ｓ１８において報知装置１１０を制御して報知処理を行なう。この報知処理により、情報処理装置１００は、放電異常が生じている旨をユーザに知らせる。ユーザへの報知方法は任意であり、表示装置への表示で知らせてもよいし、スピーカーにより音で知らせてもよいし、所定のランプを点灯させてもよい。

Ｓ１８の処理が実行されると、図８の処理が終了する。ユーザによって所定の復帰操作がなされるまで、図８の処理は実行されなくなる。なお、情報処理装置１００は、図８の処理を終了させる前に、記憶装置１０２内のダイアグ（自己診断）のフラグをＯＮする（フラグの値を０から１にする）ことにより、ペニング真空計１０において放電異常が生じたことを記憶装置１０２に記録してもよい。

図９は、情報処理装置１００により実行される電子線照射装置２００の電子線照射制御の処理手順を示すフローチャートである。図９に示される一連の処理は、所定の制御周期毎にメインルーチン（図示せず）から呼び出されて繰り返し実行される。

図９を参照して、情報処理装置１００は、Ｓ２１において、電子線照射装置２００における電子線照射が許可されているか否かを判断する。たとえば、情報処理装置１００は、記憶装置１０２に記憶されている照射フラグの値を確認し、照射フラグの値が０であれば電子線照射が許可されていると判断し、照射フラグの値が１であれば電子線照射が禁止されていると判断する。

電子線照射が許可されている場合（Ｓ２１にてＹＥＳ）には、情報処理装置１００が、Ｓ２２において、ユーザから電子線照射の指示があったか否かを判断する。ユーザは、入力装置１２０に対して所定の操作を行なうことによって、情報処理装置１００に電子線照射を指示することができる。情報処理装置１００は、所定の操作の有無を監視することによって、ユーザから電子線照射の指示があったか否かを判断することができる。たとえば、入力装置１２０として照射ボタンを用意し、ユーザが照射ボタンを押すことによって情報処理装置１００に電子線照射を指示できるようにしてもよい。この場合、情報処理装置１００は、照射ボタンが押された場合に、ユーザから電子線照射の指示があったと判断する。

ユーザからの電子線照射の指示が無い場合（Ｓ２２にてＮＯ）には、情報処理装置１００が、Ｓ２３において、タイマー回路１０３から電子線照射の指示があったか否かを判断する。ユーザは入力装置１２０を通じてタイマー回路１０３に電子線照射の開始時刻を設定することができる。タイマー回路１０３は、設定された時刻になると、その旨を演算装置１０１に通知する。情報処理装置１００（より特定的には、演算装置１０１）は、タイマー回路１０３に設定された時刻が到来した場合に、タイマー回路１０３から電子線照射の指示があったと判断する。

そして、情報処理装置１００は、ユーザ又はタイマー回路１０３から電子線照射の指示を受けると（Ｓ２２及びＳ２３のいずれかにおいてＹＥＳ）、Ｓ２４において電子線照射装置２００を制御して、電子銃２２０による電子線照射を実行する。

電子線照射が禁止されている場合（Ｓ２１にてＮＯ）、及び、ユーザとタイマー回路１０３とのいずれからも電子線照射の指示が無い場合（Ｓ２３にてＮＯ）には、処理はメインルーチンへと戻される。

上記図８及び図９の処理が繰り返し実行されることによって、デジタル信号Ｐ４から電極間放電が生じていると判定されるとき（図８のＳ１２にてＹＥＳ）には、デジタル信号Ｐ３に基づいて対象空間ＴＳの真空度が検出され（図８のＳ１３）、デジタル信号Ｐ４から電極間放電が生じていないと判定されるとき（図８のＳ１２にてＮＯ）には、デジタル信号Ｐ３による真空度検出が行なわれなくなる。すなわち、ペニング真空計１０において電極間放電が生じている場合にのみ、デジタル信号Ｐ３に基づいて対象空間ＴＳの真空度が検出される。こうすることで、放電異常に起因する真空度の誤検出を抑制することができる。

また、上記図８の処理では、デジタル信号Ｐ３及びＰ４に基づいて照射条件が成立するか否かが判断される（Ｓ１４）。そして、デジタル信号Ｐ４を用いて電極間放電が生じていると判定され、かつ、デジタル信号Ｐ３を用いて検出された真空度が所定圧力以下まで高くなっていなければ、電子線照射装置２００による電子線照射が許可されない。こうすることで、対象空間ＴＳの真空度が十分高くなっている（すなわち、対象空間ＴＳの圧力が十分低くなっている）場合に、電子線照射装置２００による電子線照射を許可することが可能になる。

また、上記図９の処理では、上記の照射条件が成立している状態（Ｓ２１にてＹＥＳ）において、ユーザ及びタイマー回路１０３の各々からの電子線照射の指示の有無が監視され（Ｓ２２及びＳ２３）、ユーザ又はタイマー回路１０３から電子線照射の指示を受けると（Ｓ２２及びＳ２３のいずれかにおいてＹＥＳ）、電子線照射装置２００による電子線照射が実行される（Ｓ２４）。他方、上記の照射条件が成立していない状態（Ｓ２１にてＮＯ）では、ユーザ又はタイマー回路１０３から電子線照射の指示があっても、電子線照射は実行されない。これにより、対象空間ＴＳの真空度が不十分であるときに電子線照射が実行されることを抑制することができる。

上記実施の形態では、情報処理装置１００が、ユーザ及びタイマー（たとえば、タイマー回路１０３）の各々からの照射指示の有無を監視するように構成されている。しかしこれに限られず、情報処理装置１００は、ユーザ及びタイマーのいずれか一方からの照射指示の有無のみを監視するように構成されてもよい。たとえば、上記実施の形態では、タイマー回路１０３に照射時刻を設定できるようにしているが、この構成は必須ではない。ユーザからの指示のみによって電子線照射が実行されるようにしてもよい。

上記実施の形態では、電子線照射装置２００がＳＥＭであるが、真空度検出装置が適用される電子線照射装置は任意に変更できる。たとえば、電子線照射装置として、電子プローブマイクロアナライザ（ＥＰＭＡ：Electron Probe Micro Analyzer）を採用してもよい。ＥＰＭＡは、試料に電子線を照射することによって試料の含有元素の内殻電子が遷移する際に放出される特性Ｘ線のエネルギー（波長）及び強度に基づいて微小領域の元素分析を行なう装置である。また、電子線照射装置として、電子線描画装置を採用してもよい。

また、真空度検出装置は、電子線照射装置以外の真空装置に適用されてもよい。たとえば、半導体製造装置（ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）装置など）における真空チャンバー内の真空度を検出するために、前述した真空度検出装置を用いてもよい。

上記実施の形態では、冷陰極電離真空計としてペニング真空計１０を採用しているが、冷陰極電離真空計は、ペニング真空計に限られず、たとえばペニング真空計に代えてマグネトロン型真空計を採用してもよい。また、放電異常が無い状態で検出された真空度がユーザに報知されるようにしてもよい。検出された真空度は、数値（圧力値）で表示されてもよいし、真空度の程度を示す文字（たとえば、低真空／中真空／高真空）で表示されてもよい。また、対象空間が所定圧力以下になったときに所定のランプが点灯するようにしてもよい。

アナログ信号Ｐ１及びＰ２をデジタル信号に変換することは必須の構成ではない。たとえば、アナログ信号を処理できる計測機器において、アナログ信号Ｐ１に基づいて真空度が検出され、アナログ信号Ｐ２に基づいて電極間放電の有無が判定されるようにしてもよい。こうすることで、図１に示した第１信号処理回路７０、第２信号処理回路８０、及び情報処理装置１００などを割愛できる。こうした構成においては、アナログ信号Ｐ１、Ｐ２がそれぞれ本開示に係る「第１信号」、「第２信号」の一例に相当する。

今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１ 電子線照射システム、２ 真空度検出装置、１０ ペニング真空計、１１ 陽極、１２ａ，１２ｂ 陰極、１３ａ，１３ｂ 永久磁石、１４ ヨーク、１５，１６ 端子部材、１７ 絶縁体、２０ 電圧印加回路、２１ 発振回路、２２ 昇圧回路、２３ 整流回路、６０ 検出回路、６１ 電流電圧変換回路、６２ リップル除去回路、６３ バッファ回路、７０ 第１信号処理回路、８０ 第２信号処理回路、８１ 比較器、８２ マルチバイブレータ、１００ 情報処理装置、１０１ 演算装置、１０２ 記憶装置、１０３ タイマー回路、１１０ 報知装置、１２０ 入力装置、２００ 電子線照射装置、２１０ 試料室、２２０ 電子銃、２２１ １次コイル、２２２ ２次コイル、２３０ 試料ステージ、２４０ 検出器、２５０ 表示装置、Ａ１，Ａ２，Ａ３ オペアンプ、Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ、Ｄ 分岐部、Ｄ１，Ｄ２ ダイオード、ＬＦ ローパスフィルタ、Ｒ１，Ｒ２ 抵抗素子、Ｓ１，Ｓ２ スイッチング素子、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ１０ 端子、ＴＳ 対象空間、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３ 電線。

Claims (9)

1. 冷陰極電離真空計の陽極及び陰極間に放電電流が流れることによって前記冷陰極電離真空計から出力される真空計信号を用いて所定の空間の真空度を検出する真空度検出装置であって、
   前記真空計信号を用いて、前記真空度を検出するための第１信号を生成する第１信号生成回路と、
   前記真空計信号を用いて、前記陽極と前記陰極との間における放電の有無を判定するための第２信号を生成する第２信号生成回路とを備え、
   前記真空計信号はリップルを含み、
   前記第１信号生成回路は、前記リップルを除去することによって前記第１信号を生成するように構成され、
   前記第２信号生成回路は、前記リップルを利用して前記第２信号を生成するように構成される、真空度検出装置。
2. 前記第１信号生成回路は、前記リップルを除去するためのローパスフィルタを含み、
   前記第２信号生成回路は、ローパスフィルタを含まない、請求項１に記載の真空度検出装置。
3. 所定の空間の真空度に応じた真空計信号を出力する冷陰極電離真空計を含み、前記所定の空間に電子線を照射する電子線照射装置と、
   前記冷陰極電離真空計から出力される前記真空計信号を用いて前記所定の空間の真空度を検出する請求項１又は２に記載の真空度検出装置とを備える、電子線照射システム。
4. 冷陰極電離真空計の陽極及び陰極間に放電電流が流れることによって前記冷陰極電離真空計から出力される真空計信号を用いて所定の空間の真空度を検出する真空度検出装置であって、
   前記真空計信号を用いて、前記真空度を検出するための第１信号を生成する第１信号生成回路と、
   前記真空計信号を用いて、前記陽極と前記陰極との間における放電の有無を判定するための第２信号を生成する第２信号生成回路と、
   デジタル信号を処理する情報処理装置とを備え、
   前記第１信号生成回路は、前記第１信号としてデジタル信号を生成して、前記生成された第１信号を前記情報処理装置へ出力するように構成され、
   前記第２信号生成回路は、前記第２信号としてデジタル信号を生成して、前記生成された第２信号を前記情報処理装置へ出力するように構成され、
   前記情報処理装置は、前記第２信号を用いて前記放電が生じていると判定されるときには前記第１信号を用いて前記真空度を検出し、前記第２信号を用いて前記放電が生じていないと判定されるときには前記第１信号を用いて前記真空度を検出しない、真空度検出装置。
5. 前記真空計信号は、前記陽極と前記陰極との間における前記放電電流を示す電流信号であり、
   前記真空計信号を電圧信号に変換する電流電圧変換回路をさらに備え、
   前記冷陰極電離真空計から出力される前記真空計信号は、前記電流電圧変換回路を経て前記電圧信号に変換された後、前記第１信号生成回路及び前記第２信号生成回路の両方に入力され、
   前記第１信号生成回路は、前記入力される電圧信号をアナログ／デジタル変換することにより前記真空度を示すデジタル信号を生成し、
   前記第２信号生成回路は、前記入力される電圧信号の電圧値を基準電圧と比較することによりパルス信号を生成し、前記パルス信号の周波数が所定周波数範囲内にあるか否かに基づいて前記放電の有無を示すデジタル信号を生成する、請求項４に記載の真空度検出装置。
6. 前記冷陰極電離真空計に直流電圧を印加する電圧印加回路をさらに備え、
   前記電圧印加回路は、所定周波数の交流電圧を生成する発振回路と、前記発振回路により生成された交流電圧を昇圧する昇圧回路と、前記昇圧回路により昇圧された交流電圧を直流電圧に変換する整流回路とを含み、
   前記第２信号生成回路は、前記パルス信号の周波数が前記所定周波数範囲内にある場合に前記放電が生じていることを示すデジタル信号を生成し、前記パルス信号の周波数が前記所定周波数範囲内にない場合に前記放電が生じていないことを示すデジタル信号を生成するように構成され、
   前記第２信号生成回路における前記所定周波数範囲は、前記発振回路における前記所定周波数を含むように設定される、請求項５に記載の真空度検出装置。
7. 前記情報処理装置は、前記所定の空間に電子線を照射する電子線照射装置を制御するように構成され、
   前記情報処理装置は、所定の照射条件が成立する場合に、前記電子線照射装置による電子線照射を許可し、
   前記照射条件の成立要件には、前記第２信号を用いて前記放電が生じていると判定され、かつ、前記第１信号を用いて検出された前記真空度が所定圧力以下まで高くなっていることが含まれる、請求項４～６のいずれか１項に記載の真空度検出装置。
8. 前記情報処理装置は、前記照射条件が成立している状態において、ユーザ又はタイマーから電子線照射の指示を受けると、前記電子線照射装置による電子線照射を実行する、請求項７に記載の真空度検出装置。
9. 所定の空間の真空度に応じた真空計信号を出力する冷陰極電離真空計を含み、前記所定の空間に電子線を照射する電子線照射装置と、
   前記冷陰極電離真空計から出力される前記真空計信号を用いて前記所定の空間の真空度を検出する請求項４～８のいずれか１項に記載の真空度検出装置とを備える、電子線照射システム。

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