JPH04215240A - 荷電粒子線装置 - Google Patents

荷電粒子線装置

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JPH04215240A
JPH04215240A JP2401833A JP40183390A JPH04215240A JP H04215240 A JPH04215240 A JP H04215240A JP 2401833 A JP2401833 A JP 2401833A JP 40183390 A JP40183390 A JP 40183390A JP H04215240 A JPH04215240 A JP H04215240A
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JP
Japan
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chamber
particle beam
electron
electron gun
charged particle
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Pending
Application number
JP2401833A
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English (en)
Inventor
Toshiaki Kobari
利明 小針
Osamu Sato
修 佐藤
Shinjiro Ueda
上田 新次郎
Yasuhiko Ishida
康彦 石田
Munenobu Suzuki
鈴木 宗伸
Yasushi Nakaizumi
泰 中泉
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 Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば電子顕微鏡,電
子線描画装置,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
荷電粒子線装置に係り、特に、それにおける真空系の改
良構造に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、電子顕微鏡,電子線描画装置,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
では、電子源としてフィラメントや電界放出型電子銃が
用いられてきた。これらの電子源や電子線,イオン線等
は真空環境を必要とするが、その実現のためにはステン
レス鋼製真空容器等が用いられてきた。図2は電子顕微
鏡の排気系を示しているが、その真空排気は、油拡散ポ
ンプ等の真空ポンプによって試料室を介して行われてい
る。電界放出型電子銃が用いられる場合は、電界放出の
ために超高真空雰囲気を必要とするため、電子銃室にイ
オンポンプの設置を行って排気能力の増加をはかってい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の電子顕
微鏡は、被検査試料の大気側からの導入に伴う汚染物質
の顕微鏡内への持ち込みや、電子線照射に伴う試料から
のガスの脱離等によって内部の汚染が進み圧力を高め、
真空を悪化させるという問題があった。
【0004】本発明の目的は、荷電粒子線装置の粒子線
源室、例えば、電子顕微鏡の電子銃室等を汚染から守り
、良好な真空環境を維持して、安定な電子線源、さらに
高性能電子顕微鏡を得ることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、荷電粒子線装置を構成する真空容器を
、窒化ほう素で表面を覆われたステンレス鋼としたり、
粒子線源室に非蒸発ゲッタを設置するような構成として
いる。
【0006】
【作用】本発明によれば、荷電粒子線源室からのガス放
出や外部からのガス流入による電子銃室の汚染を防止し
たり荷電粒子線室の排気能力を高めることができるので
、荷電粒子線室を良好な真空に維持でき、安定な荷電粒
子線を得ることができる。これにより、集束性の良い荷
電粒子を作ることが可能となり分解能の高い高性能電子
顕微鏡が得られる。
【0007】
【実施例】以下、本発明の一実施例を電子顕微鏡を例に
図面を用いて説明する。図1に示されるように、電子線
源となる電子銃を収納するための真空容器である電子銃
室1に、電子線集束レンズ収納真空容器である鏡筒2が
接続され、鏡筒2には被測定試料が置かれて電子線を照
射され、さらに電子線照射によって発生した二次電子を
検出する二次電子検出器が設置される真空容器の試料室
3が接続されている。試料室3には試料導入後に位置調
整を行う試料導入駆動室6がつながっており、さらに真
空排気を行う真空ポンプ(図示せず)が接続されている
。鏡筒2は真空排気を行うための排気管4と排気ポート
5によって試料室3につながれている。電子銃室1には
非蒸発ゲッタをもつ真空容器のゲッタチャンバ7が取り
付けられている。以上の真空容器は表面が窒化ほう素で
覆われている。
【0008】つぎに、図2ないし図5を参照して本実施
例の動作を説明する。
【0009】図2を用いて電子顕微鏡の真空排気につい
て説明する。試料室3に試料をセット後バルブ11−2
を開けて油回転ポンプ等の粗引きポンプ10によって電
子銃室1から試料導入室3までの真空容器の排気を行う
。油拡散ポンプ等の高真空ポンプ9が作動可能となった
時点で、バルブ11−1を開き、バルブ11−2を閉じ
て高真空ポンプ9による真空排気に切り替える。粗引き
ポンプ10を高真空ポンプ9の背圧側ポンプとして兼用
する場合は、バルブ11−2を閉じてからバルブ11−
3を開け、その後、バルブ11−1を開ける動作を行う
。鏡筒2には電子線の集束制御を行うコイルやコンデン
サレンズが収納されているため、真空コンダクタンスが
小さく、鏡筒2を介して電子銃室1を排気する能力は小
さい。このため、コンダクタンスの大きな排気管4を介
して、排気ポート5によって電子銃室1を排気ポート5
−2によって鏡筒2を試料室3に、直接、接続し、電子
銃室1と鏡筒2の排気能力向上を図っている。測定が終
了するとバルブ11−1,11−2を閉じ、リークバル
ブ12−2を開けて電子顕微鏡内部を大気圧に戻し、試
料の交換を行う。その後、前述した方法で真空排気を行
う。真空排気では、粘性流そして中間流を過ぎ分子流領
域にはいると大気開放時に表面に吸着して徐々に脱離し
てくるガスの排気が主になるが、この吸着量は材料表面
の特性によって大きく異なる。この違いは真空排気後の
材料表面からのガスの放出の違いとなって現れる。図3
に通常のステンレス鋼と表面が窒化ほう素で覆われたス
テンレス鋼の排気時間に対するガス放出量の変化の違い
を示す。表面に六方晶構造の窒化ほう素を有するステン
レス鋼は表面状態が安定しており、ガス吸着の量が通常
のステンレス鋼に比較して小さいことや、ガス吸着のエ
ネルギが小さいために吸着したガスが容易に脱離し易い
ことなどが知られている。これらの結果、窒化ほう素で
表面を覆われたステンレス鋼を用いて作られた真空容器
から成る電子顕微鏡では、通常のステンレス鋼からでき
た真空容器から成る電子顕微鏡に比較して、ガス放出量
が減少し、電子顕微鏡内部の圧力を減少することができ
る。この結果、集束性のよい良質な電子線の放出が可能
となり、鮮明な顕微鏡像が得られることになる。電子線
を試料に照射すると電子衝撃脱離によってガスが放出さ
れる。さらに、粗引き真空排気や長時間の真空排気等に
よってカーボン系統の汚染物質がポンプ側からシステム
内部に侵入したりする。これらのガスや物質は、真空容
器や電子顕微鏡構成要素を汚染し、電子線の集束性や電
子線フラックスを著しく低下させることになる。しかし
、本発明による窒化ほう素で表面を覆われたステンレス
鋼を用いて作られた真空容器から成る電子顕微鏡では、
図3に示す通りの通常のステンレス鋼に比べガスが吸着
しにくいために、容器や電子線源へのガス吸着量が少な
い。このため容器内の汚染は通常のステンレス鋼を用い
て作られた真空容器からなる電子顕微鏡に比較して低く
抑えることができて、長時間にわたり安定した電子線を
供給できる。
【0010】図1の実施例では、電子顕微鏡を構成する
主真空容器を全て表面が窒化ほう素で被覆されたステン
レス鋼を用いているが、図5に示す様に電子線源13を
収納する電子銃室1だけを窒化ほう素で被覆されたステ
ンレス鋼を用いても、電子銃室1内のガス放出を低く抑
えることや、ガス吸着を少なくできるので、高性能電子
線を得ることができる。
【0011】次に図6から図12を用いて、電子銃室に
非蒸発ゲッタを設置する本発明の実施例について説明す
る。図6は電界放射型の電子銃13を電子線源とする電
子顕微鏡の例で、電子銃室1のみを示している。電子銃
室1の内部には先端にチップ14をもつ電子銃13が取
り付けられている。この電子銃13の周囲には、電子銃
13を取り囲むようにリボン状の非蒸発ゲッタ15が取
り付けられている。非蒸発ゲッタはZr(ジルコニウム
)やV(バナジウム)等の合金で、真空中で加熱による
活性化を行うと、その表面で活性ガスの吸着作用を持ち
、真空ポンプとして働く。電界放射型の電子銃は、チッ
プから電子を放射させるためにチップ表面を清浄に保ち
、かつ、その周囲の雰囲気を超高真空とする必要がある
。図6に示したように電子銃13の周囲に非蒸発ゲッタ
15を配置することによってチップ14を清浄に維持で
きる。さらに超高真空の維持も達成できる。これによっ
て安定した電子線が電子銃13から得られる。非蒸発ゲ
ッターの活性化は、真空容器のベーキング(加熱脱ガス
)時にその熱によって行われるので、真空ポンプとして
の取扱い、例えば、電源の供給等は一切不要となり、簡
便で大きな効果を達成できる。図7は図6の変形例で、
非蒸発ゲッタの装着位置を変えてある。この場合でも図
6と同じ効果が得られる。図8はリボン状の非蒸発ゲッ
タ15をチップ支持絶縁材16の周囲を利用して固定し
た例である。図9はリボン状の非蒸発ゲッタをチップ支
持絶縁材16に埋め込んで固定した例を表している。こ
のような非蒸発ゲッタ固定法でも図6で説明したような
効果が得られる。
【0012】次に、図10から図12を用いて、電子銃
室に設けられた排気ポートを通して非蒸発ゲッタを取り
付けた例について説明する。図10では電子銃室1に排
気ポート17が備わっており、この排気ポート17には
フランジを介して非蒸発ゲッタ収納容器のゲッタチャン
バ7が接続され、さらに容器7にはフランジ8に取り付
けられた非蒸発ゲッタ15が取り付けられている。図1
に示した電子銃室1に備えられたゲッタチャンバ7と図
10を示したゲッタチャンバ7は同一のものである。非
蒸発ゲッタ15は電子銃室1内の真空排気を行い超高真
空を作成し図6で説明した効果を得ることができると共
に、ゲッタ面積を大きく取ることができるので、一層の
排気速度増大が可能となる。図10の非蒸発ゲッタ15
を紙面に向かって左側から見た図を図11に示す。リボ
ン状の複数枚の非蒸発ゲッタ15が支持材18を介して
フランジ8に固定されている。このような構造をとるこ
とによって、非蒸発ゲッタの取付けが容易になる。図1
2は非蒸発ゲッタを図10の非蒸発ゲッタに比べて小型
化し、ゲッタチャンバを無くした例である。この方式に
よれば大きな排気速度を維持しながら電子銃室の排気系
のコンパクト化を達成できる。以上は電子顕微鏡におけ
る電子線源を例に説明したが、他の荷電粒子線源にも適
用できる。
【0013】
【発明の効果】本発明によれば、荷電粒子線源室からの
ガス放出や外部からのガス流入による電子銃室の汚染を
防止したり、荷電粒子線室の排気能力を高めることがで
きるので、荷電粒子線室を良好な真空に維持でき、安定
な荷電粒子線を得ることができる。これにより、集束性
の良い荷電粒子線を作ることが可能となり分解能の高い
高性能電子顕微鏡が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の電子顕微鏡の側面図。
【図2】電子顕微鏡の真空排気系を示す説明図。
【図3】BN被覆ステンレス鋼の真空特性図。
【図4】BN被覆ステンレス鋼の真空特性図。
【図5】電子銃室の断面図。
【図6】電子銃の近傍に非蒸発ゲッタを配置した断面図
【図7】電子銃の近傍に非蒸発ゲッタを配置した断面図
【図8】電子銃の近傍に非蒸発ゲッタを配置した断面図
【図9】電子銃の近傍に非蒸発ゲッタを配置した断面図
【図10】電子銃室にゲッタチャンバを取り付けた例の
断面図。
【図11】図10における非蒸発ゲッタの軸方向の正面
図。
【図12】排気ポートに直接非蒸発ゲッタを取り付けた
場合の電子銃室の断面図。
【符号の説明】
1…電子銃室、2…鏡筒、3…試料室、4…排気管、5
…排気ポート、7…ゲッターチャンバー、13…電子銃
、14…チップ、15…非蒸発ゲッタ、17…チップ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも一つの部材が、窒化ホウ素で表
    面を覆われたステンレス鋼とステンレス鋼とを用いて構
    成されたことを特徴とする荷電粒子線装置。
JP2401833A 1990-12-13 1990-12-13 荷電粒子線装置 Pending JPH04215240A (ja)

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