JPH11111205A

JPH11111205A - 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

Info

Publication number: JPH11111205A
Application number: JP9264681A
Authority: JP
Inventors: Akimitsu Okura; 昭光大蔵; Akihito Nagase; 昭仁永瀬; Ryoichi Miyamoto; 亮一宮本; Saburo Hiyama; 三郎檜山; Satoru Fukuhara; 福原　　悟; Nobuyuki Sonobe; 信之薗部; Shigeru Kokubo; 滋小久保; Hisao Nitta; 久雄新田
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Science Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Science Systems Ltd
Priority date: 1997-09-29
Filing date: 1997-09-29
Publication date: 1999-04-23
Anticipated expiration: 2017-09-29
Also published as: JP3406199B2

Abstract

(57)【要約】【課題】効率よく電界放出型電子銃室内の放出ガスを
枯渇させる。【解決手段】温度検出手段２７〜３１を、電子銃室１
２外壁、電子銃室を排気するイオンポンプＩＰ₁のマグ
ネット２３近傍、電子銃室との接続部近傍の電磁レンズ
部１１外壁、電磁レンズ部を排気するイオンポンプＩＰ
₂のマグネット２４近傍、エアーロック部２５の近傍に
それぞれ設置し、加熱脱ガス中に各温度検出手段による
検出温度がそれぞれ所定の範囲となるように制御手段３
２によってヒータ１５〜１９に接続されたベーキング用
電源１４を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、粒子線装置に係
り、特に走査形電子顕微鏡に用いるに好適な電界放出型
電子銃を備えた粒子線装置及びその加熱脱ガス方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】電界放出型電子銃は、従来のヘアピン形
熱電子銃に比較して極めて高輝度かつ小さい電子源を有
するため、電子顕微鏡や電子線描画装置等の電子線装置
に用いるとその性能は飛躍的に向上する。特に最近は、
走査形電子顕微鏡（Scanning Microscope、以下ＳＥＭ
と略す）の電子銃に用いられ、超高分解能ＳＥＭとして
威力を発揮している。

【０００３】図９は、従来の電界放出型電子銃を備える
粒子線装置の電子銃部と電磁レンズ部の概略構成図であ
る。電子銃部は、電子銃室１２とその中に配置された電
界放出型電子銃を有する。電界放出型電子銃は、主とし
て針状陰極（チップ）１、第１陽極２及び第２陽極３よ
りなる。針状陰極１と第１陽極２間には、高電圧電源４
により引出し電圧Ｖ₁を印加し、この電界により針状陰
極１から電子５を放出せしめる。これら電子５の一部は
第１陽極孔６を通過し、針状陰極１と第２陽極３との間
に高電圧電源７により供給された加速電圧Ｖ₀によって
加速される。なお、第２陽極３はアース８と同電位にな
っている。

【０００４】加速された電子は、第１陽極２と第２陽極
３により形成される静電レンズ作用により第２陽極孔９
を通過して、下方に収束される電子ビーム１０となる。
電子ビーム１０は、一般には静電レンズ下方に付設され
た電磁レンズ１１により、所望の位置に焦点が結ぶよう
に構成される。なお、前記針状陰極１は、冷陰極放出
（コールドフィールドエミッション）のタイプと、陰極
を加熱した状態で電界放出させる（サーマルフイールド
エミッション）タイプとがある。いずれの場合も重要な
ことは、安定な電子ビーム１０を取出すために、通常１
０^-7Ｐａ以下の圧力に保たれた超高真空を必要とするこ
とである。また、電界放出型電子銃では、電子ビーム１
０に経時的な変化や、チップノイズと呼ばれる瞬間的で
不規則な変動がある。

【０００５】これらを極力最小に抑えるためには、第１
陽極２や第２陽極３の表面などからの放出ガスができる
だけ少なくなるよう、真空内外からの加熱脱ガス処理
（べーキング）が必要である。このため、電子銃室内の
構成部材は、あらかじめ各単品レベルでの表面処理や、
加熱脱ガスを充分に行った後、電子銃室１２に組込ん
で、真空排気する。最終的にはイオンポンプＩＰ₁で連
続通電排気しながら、べーキング用電源１４に接続され
たヒータ１５，１６等により放出ガスが枯れるまで加熱
脱ガスを行っている。また、電子銃室下方の電磁レンズ
部１１の電子ビーム通路部分も、電子銃室１２に準じた
超高真空が保てるようイオンポンプＩＰ₂で連続通電排
気し、ベーキング用電源１４に接続されたヒータ１８，
１９で加熱脱ガスを行っている。

【０００６】電子銃室１２内部の加熱はヒータ１５，１
６による真空外部からの加熱だけでは不十分であるた
め、従来技術では、真空外からのヒータ電源２０と接続
して、第１陽極２の近傍に内部ヒータ２１を設ける方式
や、第１陽極２に対向して熱電子源（図示せず）を設け
て、熱電子衝撃により陽極面からの放出ガスを枯渇させ
る方式等が用いられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このようにして数時間
以上継続してチップノイズのない安定な電子ビームを取
出すためには、少なくとも累計数十時間の加熱脱ガス
（べーキング）が必要である。ところが、ベーキング時
間や温度が不十分であると、一旦イオンポンプに捕らえ
られていた吸着ガスや、電子銃室内の構成部材に吸着あ
るいは吸蔵されていたガスが再放出されて、電子銃室内
の真空度が悪化してしまう。また、ビーム出し中に第１
陽極や第２陽極から電子によってたたき出されたガスや
イオンが陰極近傍の真空度を悪化させる。

【０００８】真空度が悪化すると、冷陰極ではチップの
表面にガス分子が多層吸着し、電子ビームが不安定とな
る。こういった現象が生じると、冷陰極では、ビーム出
しの前にフラッシング装置２２により、瞬間的に冷陰極
を加熱し、チップの表面に吸着したガス分子を追い出す
操作、いわゆるフラッシングが頻繁に必要となる。サー
マルフイールドエミッションの熱陰極では、フラッシン
グは不要であるが、やはり電子ビーム不安定さの原因と
なる。

【０００９】一方、ベーキング温度が高すぎても、熱的
な歪みによる真空もれや、低融点部材からの汚染による
絶縁不良、真空放電、イオンポンプのマグネット部２
３，２４の磁力の劣化による真空不良などを引き起こす
原因となる。また、電子銃下方の電磁レンズ部１１や、
エアーロック装置２５のＯリング２６などの真空内構成
部材からの放出ガスにも注意が必要である。電子銃より
下方では、必ずしも超高真空用部材や高融点部材が用い
られている訳ではないので、必要以上の高温化による放
出ガスで電子銃室までが悪影響を受ける恐れがある。

【００１０】従来技術では、タイマーによりベーキング
時間を設定できるようになっているが、上述した各部の
適正温度に配慮した温度制御を行うベーキングはなされ
ていなかった。このため、各部分のべーキングに過不足
が生じ易かったり、電子銃室内の放出ガスの枯渇化に非
常に多大な時間と労力、エネルギーを費やすといった難
点があった。

【００１１】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたもので、上記した従来技術の欠点を無く
し、効率よく電界放出型電子銃室内の放出ガスを枯渇さ
せるための手段と方法を提供することを目的とする。ま
た、本発明は、長時間安定に動作する電界放出型電子銃
を備えた粒子線装置を提供することをも目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明では、加熱脱ガス
中の電子銃部及び電磁レンズ部の温度がそれぞれ所望の
数値範囲内になるよう、加熱脱ガス温度を制御すること
により前記目的を達成する。すなわち、本発明による粒
子線装置は、電界放出型電子銃を有する電子銃部と、電
子銃部に接続された電磁レンズ部と、電子銃部及び電磁
レンズ部を真空外部から加熱する加熱手段とを含む粒子
線装置において、電子銃部の温度を検出する電子銃部温
度検出手段と、電磁レンズ部の温度を検出する電磁レン
ズ部温度検出手段と、加熱脱ガス中に各温度検出手段に
よる検出温度がそれぞれ所定の範囲となるように加熱手
段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。

【００１３】電子銃部温度検出手段は電子銃部壁部の温
度を検出する第１の温度検出手段と電子銃部を排気する
排気部の温度を検出する第２の温度検出手段を含み、電
磁レンズ部温度検出手段は電磁レンズ部壁部の温度を検
出する第３の温度検出手段と電磁レンズ部を排気する排
気部の温度を検出する第４の温度検出手段を含み、第１
〜第４の温度検出手段による検出温度に対してそれぞれ
所定の温度範囲が設定されていることが好ましい。

【００１４】各温度検出手段の取り付け場所としては例
えば、第１の温度検出手段を電子銃室外壁とし、第２の
温度検出手段をイオンポンプのマグネット近傍とし、第
３の温度検出手段を電子銃部との接続部近傍の電磁レン
ズ部外壁とし、第４の温度検出器をイオンポンプのマグ
ネット近傍とすることができる。各温度検出手段の検出
温度に対する温度範囲は、ベーキング効率と各部の耐熱
温度を考慮して決められる。また、電子銃部と電磁レン
ズ部を密閉するエアーロック部の温度を検出する温度検
出手段を設けてもよい。

【００１５】電子銃部の真空度を検出する第１の真空度
検出手段と、電磁レンズ部の真空度を検出する第２の真
空度検出手段とをさらに備え、制御手段は電子銃部の真
空度が所定の範囲を外れた場合に加熱手段による加熱を
オフ又は弱め、所定の範囲内に入った場合に加熱手段に
よる加熱をオン又は強める機能を有するようにすると、
さらに有効な温度管理が可能である。

【００１６】電子銃部を包囲する熱遮蔽手段を設ける
と、ベーキングの熱効率を上げることができる。この熱
遮蔽手段を強磁性材料で作製することで、磁気シールド
を兼用するようにしてもよい。電子銃室部の真空度及び
温度を記憶する記憶手段を備え、制御手段に加熱脱ガス
中の電子銃部の真空度及び温度が所定の範囲に一定時間
継続したら加熱手段による加熱脱ガスを停止する機能を
持たせると、最適のベーキング時間とベーキング温度で
加熱脱ガスを行うことができる。

【００１７】電子銃部及び電磁レンズ部の温度及び真空
度の経時変化を表示する表示手段を備えることもでき
る。ベーキング時間、ベーキングのオン、オフ状態等を
合わせて表示してもよい。また、本発明の加熱脱ガス方
法は、電界放出型電子銃を有する電子銃部と、電子銃部
に接続された電磁レンズ部と、電子銃部及び電磁レンズ
部を真空外部から加熱する加熱手段とを含む粒子線装置
の加熱脱ガス方法において、電子銃部の温度及び電磁レ
ンズ部の温度がそれぞれ所定の温度範囲となるように加
熱手段を制御することを特徴とする。

【００１８】電子銃部の温度及び電磁レンズ部の温度が
それぞれ所定の温度範囲となるように加熱手段を制御
し、電子銃部の真空度が所定の範囲から外れた場合に加
熱手段による加熱をオフ又は弱め、所定の範囲内に入っ
た場合に加熱手段による加熱をオン又は強めるようにし
てもよい。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて詳述する。以下の図において、従来例を示す図
９中の部材と同一の部材には図９におけるのと同一の番
号を付して示す。図１は、本発明による電界放出型電子
銃を備えた粒子線装置の一例の構成概略図である。図１
において、針状陰極１、第１陽極２など、電子銃室１２
の内部の構成部材は従来技術と同じであるが、電子銃上
部のフランジ部に温度検出器２７を、電子銃室のイオン
ポンプＩＰ₁（１台で示したが、複数台取付ける場合も
ある）のマグネット部２３に温度検出器２８を、電子銃
室下方と電磁レンズ部間のボデー部に温度検出器２９
を、電磁レンズ部１１のイオンポンプＩＰ₂のマグネッ
ト部２４に温度検出器３０を、エアーロック装置２５の
外側ボデー部に温度検出器３１をそれぞれ設けている。
これらの温度検出器２７，２８，２９，３０，３１は、
例えばサーミスタや熱電対で構成され、これらからの温
度検出信号ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅが加熱脱ガス温度制御装
置３２に送られる。

【００２０】制御装置３２は、各温度検出器で検出され
た温度が、それぞれ所定の範囲にあればベーキングを継
続し、所定の範囲を超えた場合にはべーキング用電源１
４をＯＦＦにしてベーキングを中断する。例えば、温度
検出器２７の部位でのベーキング温度は、電子銃上部の
フランジ部の金属と碍子間の溶接温度や、真空封止して
いるメタルガスケットの耐熱性を考慮して３００℃付近
に設定する。また、イオンポンプＩＰ₁，ＩＰ₂に関して
は、マグネット部２３，２４の温度が通常３００℃超え
るとマグネットが劣化するといわれていることと、イオ
ンポンプ用電源用コネクター（図示せず）の部分の耐熱
性を考慮して、温度検出器２８，３０の部位での加熱温
度上限を２５０℃に設定し、これを超えたら、ベーキン
グ用電源１４がＯＦＦとなるよう制御する。

【００２１】電子銃室下方と電磁レンズ部間のボデー部
に関しては、真空封止部材や電磁レンズ部内のコイルの
耐熱温度を考慮して、温度検出器２９の部位での加熱温
度上限を例えば１２０℃〜１５０℃に設定する。一方、
エアーロック装置２５の構成部材である真空封止用Ｏリ
ング２６からは、べーキング時に過度の放出ガスが電子
銃室側にいかないよう、温度検出器３１の部位で、例え
ば８０℃になるよう温度制御を行う。このように、各部
分の温度を制御することにより、ベーキング中の温度勾
配が適切に保たれ、電子銃室１２の加熱脱ガスがスムー
ズに行えるようになる。

【００２２】図２は、本発明による電界放出型電子銃を
備えた粒子線装置の他の例の構成概略図である。この例
の粒子線装置は、図１で説明した機能の他に、加熱脱ガ
ス温度制御装置３２に、電子銃室イオンポンプＩＰ₁か
らの真空度情報（イオン電流信号：図示せず）により、
電子銃室１２の真空度がある所定の範囲（例えば、イオ
ンポンプＩＰ₁のイオン電流信号による真空度が５×１
０^-4〜７×１０^-4Ｐａ）を超えた場合には、ヒータ１５
への通電をＯＦＦとし、所定の範囲内に入った場合には
ヒータ１５への通電をＯＮにするようにベーキング用電
源１４を制御する機能を備えている。また、電磁レンズ
部１１に関しても同様に、電磁レンズ部１１の真空度が
ある所定の範囲（例えば、イオンポンプＩＰ₂のイオン
電流による真空度が８×１０^-4〜１×１０^-3Ｐａ）を超
えた場合には、ヒータ１８への通電をＯＦＦとし、所定
の範囲内に入った場合にはヒータ１８への通電をＯＮに
するようにベーキング用電源１４を制御する機能を備え
ている。

【００２３】これにより、急激な温度上昇と過度の真空
度悪化による超高真空部品の変形、劣化、汚れ、イオン
ポンプ内放電によるイオンポンプの停止等の悪影響を防
ぐことができる。なお、各ヒータへの電源のＯＮ−ＯＦ
Ｆは、全て同時であっても、あるいは、電子銃部、電磁
レンズ部、エアーロック部の各々を個別に制御する方式
のどちらであってもかまわない。また、各ヒータの発熱
制御はベーキング用電源１４のＯＮ−ＯＦＦ制御に代え
て、真空度が所定の範囲を超えた場合にはヒータパワー
を下げ、所定の範囲内に入った場合にはヒータパワーを
上げるように、アナログ的にヒータパワーを加減するこ
とによって行っても良い。要は、各部の温度勾配と真空
度のバランスが適切となるよう制御されていればよい。

【００２４】さらに、図２の実施の形態では、少なくと
も電子銃室１２の周囲を外気から遮蔽するカバー３３を
設けている。これにより、加熱ヒータ１５からの熱が散
逸するのを防止し、効率よくベーキングを行うことがで
き、省エネルギー効果も得られる利点がある。なお、前
記遮蔽カバー３３は、鉄又はパーマロイなどの薄い板を
用いて磁気シールドの役割も持たせるようにすれば、ベ
ーキング後にいちいち取外すことなく、電子ビームを取
出してＳＥＭ像観察等の操作に移ることが可能となる。
すなわち、加熱脱ガス時の省エネルギー効果と、外部磁
場妨害に対する磁気シールド効果を兼ね備えた遮蔽手段
を提供できる。

【００２５】図３は、本発明による電界放出型電子銃を
備えた粒子線装置の他の例の構成概略図である。この例
の粒子線装置は、図１、図２に示した装置にさらに、少
なくとも電子銃室１２の真空度と温度を記憶する手段を
備え、加熱脱ガス中の電子銃室１２が、所定の温度範囲
と所定の真空度範囲に一定時間継続したら、自動的に電
子銃室１２の加熱脱ガスを停止するように構成したもの
である。例えば、電子銃上部のフランジ部の温度検出器
２７での温度が３００℃、電子銃室１２のイオンポンプ
ＩＰ₁が２×１０^-5Ｐａ以下、電磁レンズ部１１のイオ
ンポンプＩＰ₂が５×１０^-5Ｐａ以下で、各々４時間継
続したら、ベーキング用電源１４をＯＦＦとするよう前
記制御回路３２を動作させるようにしたものである。こ
れにより、自動的に最適のベーキング時間とべーキング
温度で電子銃室１２の加熱脱ガスが行えるようになる。

【００２６】さらに、図４と図５に示すように、ベーキ
ング時間とべーキング温度の関係、及びベーキング時間
と真空度の関係を、記憶装置３４を介して表示装置３５
に表示するようにすれば、操作者は、随時このようなベ
ーキング状態をモニターすることができるだけでなく、
メモリーさせたデータをいつでも呼び出して表示させ、
記録を調べることが可能となる。

【００２７】なお、図４及び図５は、電子銃部、電磁レ
ンズ部及びイオンポンプＩＰ₁，ＩＰ₂が室温で排気され
ている状態からベーキングをスタートしたときの、各温
度検出器２７，２８，２９，３１の経時的な温度変化
ａ，ｂ，ｃ，ｅ（ｄはｂとほぼ同じなので、この例では
表示していない）とイオンポンプＩＰ₁，ＩＰ₂の真空度
変化を表示した例である。これは、例えば停電後にイオ
ンポンプを再起動させたあとや、ベーキング不足あるい
は室温の上昇等で、電子銃室１２の真空度が悪くなった
ため、ベーキングを行う必要が生じた場合の表示例であ
る。真空度の変化は、イオンポンプＩＰ₁，ＩＰ₂のイオ
ン電流ｖ，ｗの変化で表示してあってもよく、また、別
途設けた真空計（図示せず）からの信号を表示してもよ
い。

【００２８】次に、図６に示した本発明による電界放出
型電子銃を備えた粒子線装置の他の例の構成概略図、図
７に示した温度検出器の検出温度変化と真空度変化の表
示例、及び図８のフローチャートを用いて本発明の他の
実施の形態を説明する。この例の粒子線装置は、図３で
説明した機能の他に、イオンポンプによる排気の前に行
う粗引き排気の段階からのベーキングによる温度と真空
度の変化も表示できるように機能を付加したものであ
る。

【００２９】図６において、ロータリーポンプＲＰ、タ
ーボ分子ポンプＴＭＰ、電子銃室予備排気バルブＶ
Ａ₁、電磁レンズ部予備排気バルブＶＡ₂、エアロック室
予備排気バルブＶＡ₃、予備排気系封止バルブＶＡ₄等か
ら成る粗引き手段により、まずバルブＶＡ₁，ＶＡ₂，Ｖ
Ａ₃，ＶＡ₄を開いてロータリーポンプＲＰで１０Ｐａ台
に予備排気する（図８のステップ１１）。次いで、ステ
ップ１２においてターボ分子ポンプＴＭＰに切り替え、
２×１０^-4Ｐａまで粗引きした後、ステップ１３におい
てベーキング用電源１４をＯＮにする。粗引き中の真空
度変化は、予備排気管４２のポートに取付けた真空ゲー
ジ（例えば電離真空計ゲージ）４３と、真空計コントロ
ーラ４４で検出している。なお、粗引き用ポンプとして
は、ターボ分子ポンプＴＭＰの代わりに、油拡散ポンプ
や、ソープションポンプ、クライオポンプ、あるいはこ
れらを組合わせた構成であってもよい。

【００３０】図７は、ターボ分子ポンプＴＭＰで粗引き
中にベーキング用電源１４をＯＮにした時点からの各温
度検出器２７，２８，２９，３１の検出温度変化ａ，
ｂ，ｃ，ｅ（ｄはｂとほぼ同じなので、この例では表示
していない）と、真空度変化ｖ，ｗ及びベーキングのＯ
Ｎ−ＯＦＦを表示装置３５に表示した例を示している。
これらの表示は、表示装置３５の一部に、例えば、パー
ソナルコンピュータ（図示せず）のディスプレイを用い
て表示することができる。

【００３１】ステップ１３におけるベーキング用電源１
４のＯＮ後、ステップ１４において各部の温度を制御す
るとともにそれらの温度及び真空度をモニターし、その
温度変化及び真空度変化を表示装置３５に表示する。温
度上昇とともに真空計コントローラ４４で検出される真
空度は悪くなるが、数時間後には、ほぼ一定値に達す
る。ステップ１５において、各部の温度と真空度がある
範囲に一定時間落ち着いたと判定されたら、ステップ１
６に進んでベーキング電源１４をＯＦＦにし、イオンポ
ンプが起動しやすいように電子銃室１２をしばらく冷や
してから、ステップ１７に進んでイオンポンプＩＰ₂，
ＩＰ₁に切替える（バルブＶＡ₁，ＶＡ₂，ＶＡ₃，ＶＡ₄
は閉じる）。

【００３２】図７に示すように、イオンポンプＩＰ₂，
ＩＰ₁の起動時はイオンの励起でいったん真空度は悪く
なるが、すぐに回復し、次第に良くなる。イオンポンプ
に切替えてからの真空度の表示は、イオンポンプのイオ
ン電流ｖ，ｗを検出することにより、ＩＰ₁，ＩＰ₂各々
について行えるようになる（ステップ１８）。そしてス
テップ１９において、ある所定の真空度（例えば、ＩＰ
₁≦１×１０^-7Ｐａ，かつ、ＩＰ₂≦２×１０^-7Ｐａ）に
達したと判定されたら、ステップ２０に進んでベーキン
グ用電源１４を再びＯＮにし、イオンポンプＩＰ₁，Ｉ
Ｐ₂で本引きしながらのベーキングを行う。

【００３３】ステップ２１では各部の温度を制御すると
ともに、それらの温度及び真空度をモニターして表示装
置３５に表示する。温度検出器２７，２８，２９，３１
で検出される温度ａ，ｂ，ｃ，ｅは、再び上昇し、ある
一定の温度で各々平衡状態となる。一方、真空度ｖ，ｗ
の方は、ベーキング温度の上昇とともに悪くなるが、や
がて平衡に達し、真空内構成部品の放出ガスが枯れてく
るに従い、イオンポンプによる排気が優勢となって、真
空度は良くなる。ステップ２２において、ある所定の真
空度、例えば、イオンポンプＩＰ₁による真空度ｖが２
×１０^-5〜１×１０^-5Ｐａ、ＩＰ₂による真空度ｗが３
×１０^-5〜２×１０^-5Ｐａに達したと判定されたら、ス
テップ２３に進んでベーキング用電源１４をＯＦＦにす
る。その後は、ステップ２４において、検出した各部の
温度と真空度を表示装置３５に表示し続ける。

【００３４】これらの手順で、ロータリーポンプＲＰ、
ターボ分子ポンプＴＭＰ、イオンポンプＩＰ₂，ＩＰ₁へ
の切替えは、通常、手動で行うが、コンピュータプログ
ラムにより自動的に行えるようにすることも可能であ
る。なお、本発明は電界放出型電子銃を備えたＳＥＭに
限定されるものではなく、電界放出型電子銃を備えた全
ての粒子線装置及びその類似装置に適用できる。例え
ば、電界放出型電子銃を備える透過形電子顕微鏡、電子
線描画装置用や、走査トンネル顕微鏡、原子間力顕微鏡
などと複合化された粒子線装置に適用しても同様の効果
を奏することができる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
効率よく電界放出型電子銃室内の放出ガスを枯渇させる
ための手段と方法を提供することができる。また、長時
間安定に動作する電界放出型電子銃を備えた粒子線装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電界放出型電子銃を備えた粒子線
装置の一例の構成概略図。

【図２】本発明による電界放出型電子銃を備えた粒子線
装置の他の例の構成概略図。

【図３】本発明による電界放出型電子銃を備えた粒子線
装置の他の例の構成概略図。

【図４】ベーキング時間とべーキング温度の関係の一例
を示す図。

【図５】ベーキング時間と真空度の関係の一例を示す
図。

【図６】本発明による電界放出型電子銃を備えた粒子線
装置の他の例の構成概略図。

【図７】べーキング温度の経時変化及び真空度の経時変
化の表示例を示す図。

【図８】ベーキングの手順例を示すフローチャート。

【図９】従来例による電界放出型電子銃の概略構成図。

【符号の説明】

１…針状陰極、２…第１陽極、３…第２陽極、４…高電
圧電源、５…電子、６…第１陽極孔、７…高電圧電源Ｖ
₀、９…第２陽極孔、１０…電子ビーム、１１…電磁レ
ンズ部、１２…電子銃室、１４…べーキング用電源、１
５…ヒータ、１６…ヒータ、１８…ヒータ、１９…ヒー
タ、２０…ヒータ電源、２１…内部ヒータ、２２…フラ
ッシング装置、２３，２４…イオンポンプのマグネット
部、２５…エアーロック装置、２６…Ｏリング、２７〜
３１…温度検出器、３２…加熱脱ガス温度制御装置、３
３…遮蔽カバー、３４…記憶装置、３５…表示装置、４
２…予備排気管、４３…真空ゲージ、４４…真空計コン
トローラ、ＩＰ₁…イオンポンプ、ＩＰ₂…イオンポン
プ、ＲＰ…ロータリーポンプ、ＴＭＰ…ターボ分子ポン
プ、ＶＡ₁…電子銃室予備排気バルブ、ＶＡ₂…電磁レン
ズ部予備排気バルブ、ＶＡ₃…エアロック室予備排気バ
ルブ、ＶＡ₄…予備排気系封止バルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者永瀬昭仁茨城県ひたちなか市大字市毛1040番地株式会社日立サイエンスシステムズ内 (72)発明者宮本亮一茨城県ひたちなか市大字市毛1040番地株式会社日立サイエンスシステムズ内 (72)発明者檜山三郎茨城県ひたちなか市大字市毛1040番地株式会社日立サイエンスシステムズ内 (72)発明者福原悟茨城県ひたちなか市大字市毛882番地株式会社日立製作所計測器事業部内 (72)発明者薗部信之茨城県ひたちなか市大字市毛882番地株式会社日立製作所計測器事業部内 (72)発明者小久保滋茨城県ひたちなか市大字市毛882番地株式会社日立製作所計測器事業部内 (72)発明者新田久雄茨城県ひたちなか市大字市毛882番地株式会社日立製作所計測器事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電界放出型電子銃を有する電子銃部と、
前記電子銃部に接続された電磁レンズ部と、前記電子銃
部及び前記電磁レンズ部を真空外部から加熱する加熱手
段とを含む粒子線装置において、前記電子銃部の温度を検出する電子銃部温度検出手段
と、前記電磁レンズ部の温度を検出する電磁レンズ部温
度検出手段と、加熱脱ガス中に各温度検出手段による検
出温度がそれぞれ所定の範囲となるように前記加熱手段
を制御する制御手段とを備えることを特徴とする粒子線
装置。
【請求項２】前記電子銃部温度検出手段は前記電子銃
部壁部の温度を検出する第１の温度検出手段と前記電子
銃部を排気する排気部の温度を検出する第２の温度検出
手段を含み、前記電磁レンズ部温度検出手段は前記電磁
レンズ部壁部の温度を検出する第３の温度検出手段と前
記電磁レンズ部を排気する排気部の温度を検出する第４
の温度検出手段を含み、前記第１〜第４の温度検出手段
による検出温度に対してそれぞれ所定の温度範囲が設定
されていることを特徴とする請求項１記載の粒子線装
置。
【請求項３】前記電子銃部の真空度を検出する第１の
真空度検出手段と、前記電磁レンズ部の真空度を検出す
る第２の真空度検出手段とをさらに備え、前記制御手段
は前記電子銃部の真空度が所定の範囲を外れた場合に前
記加熱手段による加熱をオフ又は弱め、所定の範囲内に
入った場合に前記加熱手段による加熱をオン又は強める
機能を有することを特徴とする請求項１記載の粒子線装
置。
【請求項４】前記電子銃部を包囲する熱遮蔽手段を設
けたことを特徴とする請求項１、２又は３記載の粒子線
装置。
【請求項５】前記熱遮蔽手段は、磁気シールドを兼用
することを特徴とする請求項４記載の粒子線装置。
【請求項６】前記電子銃室部の真空度及び温度を記憶
する記憶手段を備え、前記制御手段は加熱脱ガス中の前
記電子銃部の真空度及び温度が所定の範囲に一定時間継
続したら前記加熱手段による加熱脱ガスを停止する機能
を有することを特徴とする請求項３、４又は５記載の粒
子線装置。
【請求項７】前記電子銃部及び前記電磁レンズ部の温
度及び真空度の経時変化を表示する表示手段を備えてい
ることを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項記載の
粒子線装置。
【請求項８】電界放出型電子銃を有する電子銃部と、
前記電子銃部に接続された電磁レンズ部と、前記電子銃
部及び前記電磁レンズ部を真空外部から加熱する加熱手
段とを含む粒子線装置の加熱脱ガス方法において、前記電子銃部の温度及び前記電磁レンズ部の温度がそれ
ぞれ所定の温度範囲となるように前記加熱手段を制御す
ることを特徴とする粒子線装置の加熱脱ガス方法。
【請求項９】電界放出型電子銃を有する電子銃部と、
前記電子銃部に接続された電磁レンズ部と、前記電子銃
部及び前記電磁レンズ部を真空外部から加熱する加熱手
段とを含む粒子線装置の加熱脱ガス方法において、前記電子銃部の温度及び前記電磁レンズ部の温度がそれ
ぞれ所定の温度範囲となるように前記加熱手段を制御
し、前記電子銃部の真空度が所定の範囲から外れた場合
に前記加熱手段による加熱をオフ又は弱め、所定の範囲
内に入った場合に前記加熱手段による加熱をオン又は強
めることを特徴とする粒子線装置の加熱脱ガス方法。