KR102660692B1 - 전자선 장치 및 전자선 장치의 제어 방법 - Google Patents
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Abstract
스퍼터 이온 펌프와 비증발 게터 펌프가 접속되는 전자총실이 극고진공 상태에 도달할 때까지의 시간을 저감하는 전자선 장치를 제공하기 위하여, 전자선을 방출하는 전자총이 배치됨과 함께, 스퍼터 이온 펌프와 비증발 게터 펌프가 접속되는 전자총실을 구비하는 전자선 장치로서, 수소, 산소, 일산화탄소, 이산화탄소 중 적어도 어느 하나의 가스를 상기 전자총실에 공급하는 가스 공급부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은, 전자현미경으로 대표되는 전자선 장치에 관한 것이며, 특히 전자총이 배치되는 전자총실을 10-6∼10-8Pa대의 초고진공보다도 높은 진공도인 극고진공까지 배기하는 기술에 관한 것이다.
전자선 장치의 일례인 전자현미경은, 미세한 구조를 갖는 다양한 시료의 관찰에 이용되며, 특히 반도체 디바이스의 제조 공정에서는, 반도체 웨이퍼에 형성된 패턴의 치수 계측이나 결함 검사 등에 이용된다. 전자선 장치에서는, 전자총으로부터 방출되는 전자선의 전자량을 안정시키기 위해서, 전자총이 배치되는 전자총실의 진공도를 향상시키는 것이 요구된다.
특허문헌 1에는, 스퍼터 이온 펌프(sputter Ion Pump; IP)와 비증발 게터(Non-Evaporable Getter; NEG) 펌프를 구비하는 극고진공 배기 장치에 있어서, IP에 의한 가스의 배기를 유발시키는 배기 유발재를 공급하는 것이 개시되어 있다. 특히, 극고진공 상태에서, IP를 일시 정지시킨 후에 재기동시킬 때, 초음파 진동자에 의해 진공 용기 등을 진동시켜서 부재 표면에 흡착된 가스를 방출시키고, 배기 유발재로서 공급하는 것이 개시되어 있다.
그러나 특허문헌 1에 있어서 배기 유발재로서 방출되는 가스에는, 주성분인 수소 가스와 함께, IP나 NEG 펌프로 배기하기 어려운 가스가 포함되는 경우가 있어, IP의 재기동 후에 극고진공 상태에 도달할 때까지 장시간을 요하는 경우가 있다. IP의 재기동 후에 극고진공 상태에 도달하는 시간이 길면, 예를 들면 전자총을 교환할 때에 전자선 장치의 다운타임이 길어져서, 반도체 디바이스의 제조 공정에 지장을 초래한다.
그래서 본 발명은, 스퍼터 이온 펌프와 비증발 게터 펌프가 접속되는 전자총실이 극고진공 상태에 도달할 때까지의 시간을 저감하는 전자선 장치와 전자선 장치의 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 전자선을 방출하는 전자총이 배치됨과 함께, 스퍼터 이온 펌프와 비증발 게터 펌프가 접속되는 전자총실을 구비하는 전자선 장치로서, 수소, 산소, 일산화탄소, 이산화탄소 중 적어도 어느 하나의 가스를 상기 전자총실에 공급하는 가스 공급부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 전자선을 방출하는 전자총이 배치됨과 함께, 스퍼터 이온 펌프와 비증발 게터 펌프가 접속되는 전자총실을 구비하는 전자선 장치의 제어 방법으로서, 수소, 산소, 일산화탄소, 이산화탄소 중 적어도 어느 하나의 가스를 상기 전자총실에 공급하는 가스 공급 스텝을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 스퍼터 이온 펌프와 비증발 게터 펌프가 접속되는 전자총실이 극고진공 상태에 도달할 때까지의 시간을 저감하는 전자선 장치와 전자선 장치의 제어 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 전자선 장치의 전체 구성도.
도 2는 실시예 1의 전자총실의 일례를 설명하는 도면.
도 3은 실시예 2의 전자총실의 일례를 설명하는 도면.
도 4는 실시예 2의 가스 발생원의 재료의 예를 설명하는 도면.
도 5는 실시예 3의 전자총실의 일례를 설명하는 도면.
도 6은 실시예 3의 전자총실의 다른 예를 설명하는 도면.
도 7은 실시예 4의 전자총실의 일례를 설명하는 도면.
도 8은 실시예 5의 전자총실의 일례를 설명하는 도면.
도 9는 실시예 6의 전자총실의 일례를 설명하는 도면.
도 10은 실시예 6의 처리의 흐름의 일례를 설명하는 도면.
도 2는 실시예 1의 전자총실의 일례를 설명하는 도면.
도 3은 실시예 2의 전자총실의 일례를 설명하는 도면.
도 4는 실시예 2의 가스 발생원의 재료의 예를 설명하는 도면.
도 5는 실시예 3의 전자총실의 일례를 설명하는 도면.
도 6은 실시예 3의 전자총실의 다른 예를 설명하는 도면.
도 7은 실시예 4의 전자총실의 일례를 설명하는 도면.
도 8은 실시예 5의 전자총실의 일례를 설명하는 도면.
도 9는 실시예 6의 전자총실의 일례를 설명하는 도면.
도 10은 실시예 6의 처리의 흐름의 일례를 설명하는 도면.
이하, 첨부 도면에 따라서 본 발명에 따른 전자선 장치의 실시예에 대하여 설명한다. 전자선 장치는, 전자선을 시료에 조사함에 의해서 시료를 관찰하거나 가공하는 장치이며, 주사 전자현미경이나 주사 투과 전자현미경 등의 다양한 장치가 있다. 이하에서는, 전자선 장치의 일례로서, 전자선을 이용해서 시료를 관찰하는 주사 전자현미경에 대하여 설명한다.
(실시예 1)
도 1을 이용해서 본 실시예의 주사 전자현미경의 전체 구성에 대하여 설명한다. 주사 전자현미경은, 전자총실(100)과 집속·편향실(110)과 시료실(120)과 제어부(130)를 구비한다.
전자총실(100)에는, 전자선을 방출하는 전자총(101)이 배치됨과 함께, 스퍼터 이온 펌프(102)와 비증발 게터 펌프(103)가 접속된다. 스퍼터 이온 펌프(102)와 비증발 게터 펌프(103)가 접속됨에 의해, 전자총실(100)은 10-6∼10-8Pa대의 초고진공보다도 높은 진공도인 극고진공까지 배기된다. 스퍼터 이온 펌프(102)는 IP(sputter Ion Pump), 비증발 게터 펌프(103)는 NEG(Non-Evaporable Getter Pump) 펌프라고도 불린다. 전자총실(100)에는, 수소, 산소, 일산화탄소, 이산화탄소 중 적어도 어느 하나의 가스를 공급하는 가스 공급부(104)와, 도시되지 않은 보조 펌프도 접속된다. 보조 펌프는 대기압으로부터 진공 배기하는 펌프이며, 예를 들면 드라이 펌프나 터보 분자 펌프이다. 전자총실(100)의 상세 구성에 대해서는 도 2를 이용해서 설명한다.
집속·편향실(110)은 제1 펌프(112)에 의해서 진공 배기되고, 제1 개구(111)를 통해서 접속되는 전자총실(100)과 차동 배기된다. 제1 펌프(112)에는, 예를 들면 스퍼터 이온 펌프 등이 이용된다. 집속·편향실(110)에는, 도시되지 않은 집속 렌즈나 편향기가 배치되고, 전자총(101)으로부터 방출된 전자선이 집속되거나, 편향된다.
시료실(120)은 제2 펌프(122)에 의해서 진공 배기되고, 제2 개구(121)를 통해서 접속되는 집속·편향실(110)과 차동 배기된다. 제2 펌프(122)에는, 예를 들면 터보 분자 펌프 등이 이용된다. 시료실(120)에는, 시료(123)가 재치(載置)되는 시료대(124)가 배치되고, 집속·편향실(110)에서 집속·편향된 전자선이 시료(123)에 조사된다. 전자선의 조사에 의해 시료(123)로부터 방출되는 이차 전자나 반사 전자는, 집속·편향실(110)에 배치되는 도시되지 않은 검출기에 의해서 검출된다.
제어부(130)는 주사 전자현미경의 각부(各部)를 제어하는 장치이며, 예를 들면 컴퓨터에 의해서 구성된다. 제어부(130)는 검출기가 출력하는 신호에 의거해서 관찰 화상을 생성하여, 표시한다.
도 2를 이용해서 본 실시예의 전자총실(100)에 대하여 설명한다. 전자총실(100)에 배치되는 전자총(101)은 전자선을 방출하는 전자원이며, 예를 들면 가열에 의해서 열전자가 방출되는 열전자원이나, 고전압의 인가에 의해 전자가 전계 방출되는 전계 방출 전자원 등이다. 전자총(101)으로부터 방출된 전자선은, 도시되지 않은 가속 전극에 인가되는 가속 전압에 의해 가속된다.
스퍼터 이온 펌프(102)는, 전장과 자장에 의해서 나선 운동하면서 음극 간을 왕복 운동하는 전자가 가스 분자를 이온화하고, 이온화된 가스에 의해서 스퍼터되는 음극의 원자가 형성하는 청정한 증착막의 게터 작용에 의해 가스 배기하는 펌프이다. 스퍼터 이온 펌프(102)에는 IP용 전원(105)이 접속되고, 전장을 형성하기 위한 고전압이 인가된다. 또 스퍼터 이온 펌프(102)에서는, 이온화된 가스가 음극의 내부에 포획됨에 의해서도 가스 배기가 이루어진다. 스퍼터 이온 펌프(102)에서는 가스의 이온화에 의해서 배기 작용이 발생하므로, 잔류 가스가 적어질수록, 즉 진공도가 높아질수록 배기 속도가 저하하고, 도달 진공도는 10-8Pa대의 초고진공이다.
비증발 게터 펌프(103)는, 가스와의 화학 반응성이 높은 금속, 예를 들면 티타늄이나 지르코늄이 초고진공 중에서 가열 청정화됨에 의해, 표면에 근접한 가스를 포획함에 의해서 가스 배기하는 펌프이다. 비증발 게터 펌프(103)에는 가열하기 위한 NEG 가열부(106)가 구비된다. 또한 NEG 가열부(106)에는 NEG용 전원(107)이 접속되고, 비증발 게터 펌프(103)를 가열하기 위한 전력이 공급된다. 스퍼터 이온 펌프(102)의 진공 배기에 의해 초고진공에 도달한 상태에서, NEG용 전원(107)으로부터 전력이 공급되어 비증발 게터 펌프(103)가 동작함에 의해, 전자총실(100)은 극고진공에 도달한다.
비증발 게터 펌프(103)는, 초고진공에 있어서도 높은 배기 속도를 유지할 수 있으므로, 초고진공보다도 높은 진공도인 극고진공까지 도달할 수 있지만, 가스의 포획량이 표면적의 크기로 제한되므로 동작 시간에 제한이 있다. 즉, 장시간의 사용이나 낮은 진공도에서의 사용에 의해서 비증발 게터 펌프(103)의 배기 속도는 저하한다. 예를 들면, 전자총(101)을 교환할 때, 스퍼터 이온 펌프(102)를 일시 정지시키고 나서 재기동되기 전까지, 비증발 게터 펌프(103)는 계속 동작하고, 동작 시간이 길어짐에 따라서 배기 속도가 저하하므로, 극고진공에의 도달에 장시간을 요한다. 또한, 스퍼터 이온 펌프(102)를 재기동시키기 위해서 공급되는 가스에, 스퍼터 이온 펌프(102)나 비증발 게터 펌프(103)가 배기하기 어려운 가스가 포함되어 있어도, 극고진공에의 도달 시간이 길어진다.
그래서 본 실시예에서는, 스퍼터 이온 펌프(102)나 비증발 게터 펌프(103)로 배기하기 쉬운 가스를 전자총실(100)에 공급해서 스퍼터 이온 펌프(102)를 단시간에 재기동시킴에 의해, 비증발 게터 펌프(103)의 배기 속도를 저하시키지 않는다. 비증발 게터 펌프(103)의 배기 속도가 저하하지 않으면, 극고진공에의 도달 시간을 저감할 수 있다.
가스 공급부(104)는, 스퍼터 이온 펌프(102)나 비증발 게터 펌프(103)로 배기하기 쉬운 수소, 산소, 일산화탄소, 이산화탄소 중 적어도 어느 하나의 가스를 전자총실(100)에 공급한다. 본 실시예의 가스 공급부(104)는, 가스 발생원(201)과 가열부(202)와 가열용 전원(203)을 갖는다. 이하, 각부에 대하여 설명한다.
가스 발생원(201)은, 수소, 산소, 일산화탄소, 이산화탄소 중 적어도 어느 하나의 가스를 발생하는 부재이며, 예를 들면, 당해 가스를 흡장(吸藏)하는 합금이나 수소화물, 산화물, 탄산화물, 수산화물이다. 또한 가스 발생원(201)으로부터 발생하는 가스가 비증발 게터 펌프(103)로 배기하기 쉬운 가스가 되도록, 가스 발생원(201)의 재료는 비증발 게터 펌프(103)와 같은 것이 바람직하다. 또한 양자(兩者)의 재료가 같은 경우는, 가스 발생원(201)으로부터 발생하는 가스의 양이 비증발 게터 펌프(103)의 배기 허용량을 하회(下回)하도록, 가스 발생원(201)의 표면적은 비증발 게터 펌프(103)보다도 작은 것이 바람직하다.
가열부(202)는, 가스 발생원(201)을 가열하는 히터이며, 가스가 발생하는 온도에 달할 때까지 가스 발생원(201)을 승온한다. 가열부(202)는, IP용 전원(105)으로부터 고전압이 인가되었음에도 불구하고, 스퍼터 이온 펌프(102)에 의한 가스 배기가 이루어지지 않을 때에, 가스 발생원(201)을 가열해서 가스를 발생시킨다.
가열용 전원(203)은, 가열부(202)에 전력을 공급하는 전력원이며, 전력이 공급됨에 의해서 가열부(202)가 가스 발생원(201)을 가열한다. 가열부(202)에 공급되는 전력량은, 제어부(130)에 의한 제어나 조작자에 의한 조작에 의거해서 조정된다.
이상 설명한 본 실시예의 가스 공급부(104)에 의하면, 예를 들면 전자총(101)의 교환 시에 스퍼터 이온 펌프(102)를 단시간에 재기동시킬 수 있다. 즉 IP용 전원(105)이 고전압을 인가하고 있음에도 불구하고, 스퍼터 이온 펌프(102)가 재기동되지 않을 때에, 가열용 전원(203)으로부터 가열부(202)에 전력이 공급되어 가스 발생원(201)이 가열된다. 그리고, 가스 발생원(201)의 가열에 의해서 발생하는 가스에 의해, 스퍼터 이온 펌프(102)가 단시간에 재기동되므로, 비증발 게터 펌프(103)의 배기 속도가 유지된다. 또한 가스 발생원(201)으로부터 발생하는 수소, 산소, 일산화탄소, 이산화탄소는, 스퍼터 이온 펌프(102)나 비증발 게터 펌프(103)로 배기하기 쉬운 가스이므로, 비증발 게터 펌프(103)의 배기 속도의 유지와 함께, 극고진공에의 도달 시간을 저감할 수 있다.
(실시예 2)
실시예 1에서는, 가스 발생원(201)을 가열함에 의해서 스퍼터 이온 펌프(102)를 재기동시키기 위한 가스를 발생시키는 것에 대하여 설명했다. 본 실시예에서는, 가스 발생원(201)에 광을 조사함에 의해 스퍼터 이온 펌프(102)를 재기동시키기 위한 가스를 발생시키는 것에 대하여 설명한다. 또, 주사 전자현미경의 전체 구성은 실시예 1과 같으므로 설명을 생략한다.
도 3을 이용해서 본 실시예의 전자총실(100)에 대하여 설명한다. 전자총실(100)에는, 실시예 1과 마찬가지로, 전자총(101)이 배치됨과 함께, 스퍼터 이온 펌프(102)와 비증발 게터 펌프(103), 가스 공급부(104)가 접속된다. 전자총(101)과 스퍼터 이온 펌프(102), 비증발 게터 펌프(103)는 실시예 1과 같다. 본 실시예의 가스 공급부(104)는, 가스 발생원(201)과 광원(301)과 투과창(303)을 갖는다. 가스 발생원(201)은 실시예 1과 같으므로, 광원(301)과 투과창(303)에 대하여 설명한다.
광원(301)은, 가스 발생원(201)으로부터 가스를 발생시키기 위한 광(302)을 조사하는 장치이며, 예를 들면 LED(Light Emission Diode)이다. 광원(301)으로부터 가스 발생원(201)에 조사되는 광(302)은, 가스 발생원(201)의 재료에 따라서 적절히 선택되는 것이 바람직하다. 예를 들면 도 4에 나타내는 바와 같이, 가스 발생원(201)의 재료가 탄산칼슘이나 카르복시산인 경우, 광원(301)은 적외선을 조사한다. 탄산칼슘이나 카르복시산에 적외선이 조사되면, 가열에 의해 화학 변화가 발생하여 이산화탄소가 발생한다. 또 자외선의 조사에 의해서 수소, 산소, 일산화탄소, 이산화탄소 중 적어도 어느 하나의 가스를 발생하는 재료가 가스 발생원(201)에 이용되어도 된다. 광원(301)은, IP용 전원(105)으로부터 고전압이 인가되었음에도 불구하고, 스퍼터 이온 펌프(102)에 의한 가스 배기가 이루어지지 않을 때에, 가스 발생원(201)에 광(302)을 조사해서 가스를 발생시킨다.
광원(301)과 가스 발생원(201) 사이에는, 광(302)을 집속시키기 위한 렌즈가 배치되어도 된다. 또한 광(302)의 축 방향을 따라 렌즈의 위치를 이동시킴에 의해, 광(302)이 조사되는 면적이 제어되어도 된다. 또한 광원(301)의 방향을 바꿈에 의해, 광(302)이 조사되는 위치가 제어되어도 된다. 광(302)이 조사되는 면적이나 위치의 제어에 의해서, 가스 발생원(201)으로부터 발생하는 가스의 양을 조정할 수 있다. 또 가스의 발생량은, 광원(301)의 출력 제어에 의해서 조정되어도 된다. 가스의 발생량은, 제어부(130)에 의한 제어나 조작자에 의한 조작에 의거해서 조정된다.
투과창(303)은, 광원(301)으로부터의 광(302)을 투과함과 함께, 전자총실(100)의 진공을 봉지(封止)하는 부재이다. 투과창(303)에는, 광(302)의 투과율이 높은 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 또, 광원(301)이 전자총실(100)의 안에 배치되는 경우, 투과창(303)은 없어도 된다.
이상 설명한 본 실시예의 가스 공급부(104)에 의하면, 예를 들면 전자총(101)의 교환 시에, 실시예 1과 마찬가지로, 스퍼터 이온 펌프(102)를 단시간에 재기동시킬 수 있다. 즉 IP용 전원(105)이 고전압을 인가하고 있음에도 불구하고, 스퍼터 이온 펌프(102)가 재기동되지 않을 때에, 광원(301)이 광(302)을 조사함에 의해 가스 발생원(201)으로부터 가스가 발생한다. 그리고, 가스 발생원(201)으로부터 발생하는 가스에 의해, 스퍼터 이온 펌프(102)가 단시간에 재기동되므로, 비증발 게터 펌프(103)의 배기 속도가 유지된다. 또한 가스 발생원(201)으로부터 발생하는 수소, 산소, 일산화탄소, 이산화탄소는, 스퍼터 이온 펌프(102)나 비증발 게터 펌프(103)로 배기하기 쉬운 가스이므로, 비증발 게터 펌프(103)의 배기 속도의 유지와 함께, 극고진공에의 도달 시간을 저감할 수 있다.
또한 본 실시예에 따르면, 광(302)의 조사에 의해 가스가 발생하므로, 스퍼터 이온 펌프(102)를 재기동시키기 위한 가스의 발생량을 보다 신속히 조정할 수 있다.
(실시예 3)
실시예 1에서는 가스 발생원(201)을 가열함에 의해서, 실시예 2에서는 가스 발생원(201)에 광(302)을 조사함에 의해서, 스퍼터 이온 펌프(102)를 재기동시키기 위한 가스를 발생시키는 것에 대하여 설명했다. 본 실시예에서는, 가스 발생원(201)에 하전 입자를 조사함에 의해 스퍼터 이온 펌프(102)를 재기동시키기 위한 가스를 발생시키는 것에 대하여 설명한다. 또, 주사 전자현미경의 전체 구성은 실시예 1과 같으므로 설명을 생략한다.
도 5를 이용해서 본 실시예의 전자총실(100)에 대하여 설명한다. 전자총실(100)에는, 실시예 1과 마찬가지로, 전자총(101)이 배치됨과 함께, 스퍼터 이온 펌프(102)와 비증발 게터 펌프(103), 가스 공급부(104)가 접속된다. 전자총(101)과 스퍼터 이온 펌프(102), 비증발 게터 펌프(103)는 실시예 1과 같다. 본 실시예의 가스 공급부(104)는, 가스 발생원(201)과 하전 입자원(501)과 가속 전원(502)을 갖는다. 가스 발생원(201)은 실시예 1과 같으므로, 하전 입자원(501)과 가속 전원(502)에 대하여 설명한다.
하전 입자원(501)은, 가스 발생원(201)으로부터 가스를 발생시키기 위한 하전 입자를 조사하는 장치이며, 예를 들면 전자총 등의 전자원이다. 하전 입자원(501)은, IP용 전원(105)으로부터 고전압이 인가되었음에도 불구하고, 스퍼터 이온 펌프(102)에 의한 가스 배기가 이루어지지 않을 때에, 가스 발생원(201)에 하전 입자, 예를 들면 전자를 조사해서 가스를 발생시킨다.
하전 입자원(501)과 가스 발생원(201) 사이에는, 하전 입자를 집속시키기 위한 전자 렌즈가 배치되어도 된다. 또한 하전 입자를 편향시키는 편향기가 배치되어도 된다. 하전 입자가 조사되는 면적이나 위치의 제어에 의해서, 가스 발생원(201)으로부터 발생하는 가스의 양을 조정할 수 있다. 또 가스의 발생량은, 하전 입자원(501)의 출력 제어에 의해서 조정되어도 된다.
가속 전원(502)은, 하전 입자원(501)과 가스 발생원(201) 사이에 전압을 인가하는 회로이다. 가속 전원(502)에 의해서 인가되는 전압에 의해, 하전 입자원(501)으로부터 조사되는 하전 입자는 가속된다. 즉 가속 전원(502)이 인가하는 전압의 제어에 의해서도, 가스 발생원(201)으로부터 발생하는 가스의 양을 조정할 수 있다. 가스의 발생량은, 제어부(130)에 의한 제어나 조작자에 의한 조작에 의거해서 조정된다.
도 6을 이용해서 본 실시예의 전자총실(100)의 다른 예에 대하여 설명한다. 도 6에서는, 도 5의 하전 입자원(501) 대신에 전자총(101)을 이용하기 때문에, 가스 발생원(201)의 위치가 변경됨과 함께, 편향기(601)가 설치된다. 즉 전자총(101)으로부터 방출되는 전자선은 편향기(601)에 의해서 편향되고, 전자선의 광축(602)에 근접해서 배치되는 가스 발생원(201)에 조사된다. 또 편향기에는, 정전 편향기나 전자 편향기가 이용된다. 전자총(101)과 편향기(601)는, IP용 전원(105)으로부터 고전압이 인가되었음에도 불구하고, 스퍼터 이온 펌프(102)에 의한 가스 배기가 이루어지지 않을 때에 동작하고, 가스 발생원(201)에 전자선을 조사해서 가스를 발생시킨다.
이상 설명한 본 실시예의 가스 공급부(104)에 의하면, 예를 들면 전자총(101)의 교환 시에, 실시예 1이나 실시예 2와 마찬가지로, 스퍼터 이온 펌프(102)를 단시간에 재기동시킬 수 있다. 즉 IP용 전원(105)이 고전압을 인가하고 있음에도 불구하고, 스퍼터 이온 펌프(102)가 재기동되지 않을 때에, 하전 입자원(501)으로부터 하전 입자가 조사되거나, 전자총(101)으로부터 전자선이 조사됨에 의해 가스 발생원(201)으로부터 가스가 발생한다. 그리고, 가스 발생원(201)으로부터 발생하는 가스에 의해, 스퍼터 이온 펌프(102)가 단시간에 재기동되므로, 비증발 게터 펌프(103)의 배기 속도가 유지된다. 또한 가스 발생원(201)으로부터 발생하는 수소, 산소, 일산화탄소, 이산화탄소는, 스퍼터 이온 펌프(102)나 비증발 게터 펌프(103)로 배기하기 쉬운 가스이므로, 비증발 게터 펌프(103)의 배기 속도의 유지와 함께, 극고진공에의 도달 시간을 저감할 수 있다.
또한 본 실시예에 따르면, 하전 입자의 조사에 의해서 가스 발생원(201)에 대해서 보다 높은 에너지를 부여할 수 있으므로, 가스의 흡장량이 적은 염가의 재료를 가스 발생원(201)에 이용할 수 있다.
(실시예 4)
실시예 1 내지 3에서는, 스퍼터 이온 펌프(102)를 재기동시키기 위한 가스를 가스 발생원(201)으로부터 발생시켜서 전자총실(100)에 공급하는 것에 대하여 설명했다. 본 실시예에서는, 스퍼터 이온 펌프(102)를 재기동시키기 위한 가스를 가스 봄베로부터 공급하는 것에 대하여 설명한다. 또, 주사 전자현미경의 전체 구성은 실시예 1과 같으므로 설명을 생략한다.
도 7을 이용해서 본 실시예의 전자총실(100)에 대하여 설명한다. 전자총실(100)에는, 실시예 1과 마찬가지로, 전자총(101)이 배치됨과 함께, 스퍼터 이온 펌프(102)와 비증발 게터 펌프(103), 가스 공급부(104)가 접속된다. 전자총(101)과 스퍼터 이온 펌프(102), 비증발 게터 펌프(103)는 실시예 1과 같다. 본 실시예의 가스 공급부(104)는, 가스 봄베(701)와 배관(702)과 밸브(703)를 갖는다.
가스 봄베(701)는, 수소, 산소, 일산화탄소, 이산화탄소 중 어느 하나의 가스를 봉입(封入)하는 용기이며, 배관(702)과 밸브(703)를 통해서, 전자총실(100)에 접속된다. 가스 봄베(701)에 봉입되는 가스는, 밸브(703)가 열렸을 때에 배관(702)을 통해 전자총실(100)에 공급된다. 즉, IP용 전원(105)으로부터 고전압이 인가되었음에도 불구하고, 스퍼터 이온 펌프(102)에 의한 가스 배기가 이루어지지 않을 때에 밸브(703)가 열리고, 가스 봄베(701)로부터 전자총실(100)에 가스가 공급된다. 또한 전자총실(100)에의 가스의 공급량은 밸브(703)의 개방의 정도에 따라서 조정된다. 또 밸브(703)의 개방의 정도는, 제어부(130)에 의한 제어나 조작자에 의한 조작에 의거해서 조정된다.
이상 설명한 본 실시예의 가스 공급부(104)에 의하면, 예를 들면 전자총(101)의 교환 시에, 실시예 1 내지 3과 마찬가지로, 스퍼터 이온 펌프(102)를 단시간에 재기동시킬 수 있다. 즉 IP용 전원(105)이 고전압을 인가하고 있음에도 불구하고, 스퍼터 이온 펌프(102)가 재기동되지 않을 때에, 밸브(703)가 열림에 의해, 가스 봄베(701)로부터 전자총실(100)에 가스가 공급된다. 그리고 공급되는 수소, 산소, 일산화탄소, 이산화탄소 중 어느 하나의 가스에 의해, 스퍼터 이온 펌프(102)가 단시간에 재기동되므로, 비증발 게터 펌프(103)의 배기 속도가 유지된다. 또한 가스 봄베(701)로부터 공급되는 것은, 스퍼터 이온 펌프(102)나 비증발 게터 펌프(103)로 배기하기 쉬운 가스이므로, 비증발 게터 펌프(103)의 배기 속도의 유지와 함께, 극고진공에의 도달 시간을 저감할 수 있다.
또 가스 봄베(701)와 배관(702)과 밸브(703)의 세트로 이루어지는 가스 공급부(104)는, 도 7에 나와 있는 바와 같이 단일의 세트여도 되고, 복수의 세트가 전자총실(100)에 각각 접속되어도 된다.
(실시예 5)
실시예 1 내지 4에서는, 가스 공급부(104)가 전자총실(100)에 접속되는 것에 대해서는 설명했다. 가스 공급부(104)로부터 공급되는 가스는, 스퍼터 이온 펌프(102)의 재기동에 이용된다. 그래서 본 실시예에서는, 가스 공급부(104)를 스퍼터 이온 펌프(102)의 근방에 배치하는 것에 대하여 설명한다. 또, 주사 전자현미경의 전체 구성은 실시예 1과 같으므로 설명을 생략한다.
도 8을 이용해서 본 실시예의 전자총실(100)에 대하여 설명한다. 전자총실(100)에는, 실시예 1 내지 4와 마찬가지로, 전자총(101)이 배치됨과 함께, 스퍼터 이온 펌프(102)와 비증발 게터 펌프(103), 가스 공급부(104)가 접속된다. 본 실시예가 실시예 1 내지 4와 다른 점은, 가스 공급부(104)가 스퍼터 이온 펌프(102)의 근방에 배치되는 점이다. 보다 구체적으로는, 가스 공급부(104)는 비증발 게터 펌프(103)보다도 스퍼터 이온 펌프(102)에 가까운 위치에 배치된다. 이와 같은 배치에 의해, 가스 공급부(104)로부터 공급되는 가스는, 스퍼터 이온 펌프(102)보다도 먼 위치에 배치되는 비증발 게터 펌프(103)에 포획되지 않고 스퍼터 이온 펌프(102)에 도달할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 예를 들면 전자총(101)의 교환 시에, 스퍼터 이온 펌프(102)를 보다 단시간에 재기동시킬 수 있다. 즉 IP용 전원(105)이 고전압을 인가하고 있음에도 불구하고, 스퍼터 이온 펌프(102)가 재기동되지 않을 때에, 스퍼터 이온 펌프(102)의 근방에 배치되는 가스 공급부(104)로부터 가스가 공급된다. 그리고 공급되는 가스는, 비증발 게터 펌프(103)에 포획되지 않고, 스퍼터 이온 펌프(102)에 도달하므로, 스퍼터 이온 펌프(102)를 보다 단시간에 재기동시킬 수 있다. 그 결과, 가스 공급부(104)로부터 공급된 가스가 비증발 게터 펌프(103)에 포획되지 않은 것과 더불어서, 비증발 게터 펌프(103)의 배기 속도가 유지된다. 또한 가스 공급부(104)로부터 공급되는 것은, 스퍼터 이온 펌프(102)나 비증발 게터 펌프(103)로 배기하기 쉬운 가스이므로, 비증발 게터 펌프(103)의 배기 속도의 유지와 함께, 극고진공에의 도달 시간을 저감할 수 있다.
(실시예 6)
실시예 1 내지 5에서는, IP용 전원(105)이 고전압을 인가하고 있음에도 불구하고, 스퍼터 이온 펌프(102)가 재기동되지 않을 때에, 가스 공급부(104)가 가스를 공급하는 것에 대하여 설명했다. 본 실시예에서는, 스퍼터 이온 펌프(102)에 흐르는 전리 전류에 의거해서 가스 공급부(104)로부터 공급되는 가스의 양을 제어하는 것에 대하여 설명한다. 또, 주사 전자현미경의 전체 구성은 실시예 1과 같으므로 설명을 생략한다.
도 9를 이용해서 본 실시예의 전자총실(100)에 대하여 설명한다. 전자총실(100)에는, 실시예 1 내지 5와 마찬가지로, 전자총(101)이 배치됨과 함께, 스퍼터 이온 펌프(102)와 비증발 게터 펌프(103), 가스 공급부(104)가 접속된다. 본 실시예가 실시예 1 내지 5와 다른 점은, 스퍼터 이온 펌프(102)에 전류계(901)가 설치되는 점과, 전류계(901)의 계측값에 의거해서 제어부(130)가 가스 공급부(104)를 제어하는 점이다.
전류계(901)는, IP용 전원(105)에 의해서 고전압이 인가된 스퍼터 이온 펌프(102)에 흐르는 전리 전류를 계측한다. 전리 전류는, 스퍼터 이온 펌프(102)로 이온화된 가스가 음극을 스퍼터하거나 음극에 포획됨에 의해서 발생하는 전류이며, 스퍼터 이온 펌프(102)에 의한 가스 배기의 기준으로 된다. 즉, 전류계(901)가 계측하는 전리 전류가 소정의 문턱값을 초과한 경우, 스퍼터 이온 펌프(102)가 재기동되었다고 판정할 수 있다.
제어부(130)는, 전류계(901)의 계측값에 의거해서, 가스 공급부(104)를 제어한다. 구체적으로는, 스퍼터 이온 펌프(102)에 IP용 전원(105)이 고전압을 인가하고 있을 때에, 전류계(901)의 계측값이 문턱값 미만이면 제어부(130)는 가스 공급부(104)에 가스를 공급시키고, 계측값이 문턱값을 초과하면 가스의 공급을 정지시킨다. 이와 같은 제어에 의해, 가스 공급부(104)로부터 공급되는 가스를, 스퍼터 이온 펌프(102)의 재기동에 요하는 최소한의 양으로 억제할 수 있다. 또한 가스 공급부(104)의 가스 공급량이 최소한으로 억제됨에 의해, 비증발 게터 펌프(103)를 불필요하게 동작시키지 않아도 된다.
도 10을 이용해서, 도 9에 나타낸 구성에 있어서, 전자총(101)이 교환될 때의 본 실시예의 처리의 흐름의 일례에 대하여 설명한다.
(S1001)
제어부(130)가, 조작자로부터의 지시에 의거해서, 전자총(101)으로부터의 전자선 조사를 정지시킨다.
(S1002)
제어부(130)가, 조작자로부터의 지시에 의거해서, 스퍼터 이온 펌프(102)를 일시 정지시키기 위해서 IP용 전원(105)을 오프로 한다.
(S1003)
조작자가 전자총(101)을 교환한다.
(S1004)
제어부(130)가, 조작자로부터의 지시에 의거해서, 스퍼터 이온 펌프(102)를 재기동시키기 위해서 IP용 전원(105)을 온으로 한다.
(S1005)
제어부(130)는, 전류계(901)의 계측값에 의거해, 스퍼터 이온 펌프(102)가 재기동되었는지의 여부, 즉 스퍼터 이온 펌프(102)에 의한 배기가 재개되었는지의 여부를 판정한다. 스퍼터 이온 펌프(102)에 의한 배기가 재개되어 있지 않으면 S1006으로 처리가 진행되고, 재개되어 있으면 S1007로 처리가 진행된다.
(S1006)
제어부(130)는, 가스 공급부(104)로부터 전자총실(100)에 가스를 공급시킨다. 또, 이미 가스가 공급되어 있는 경우는, 가스의 공급량을 증가시켜도 된다.
(S1007)
제어부(130)는, 가스 공급부(104)로부터 전자총실(100)에의 가스의 공급을 정지시킨다. 또, 가스가 공급되어 있지 않은 경우는, 본 스텝은 스킵된다.
이상의 처리의 흐름에 의해, 전자총(101)의 교환 시에, 전자총실(100)이 극고진공에 도달할 때까지의 시간을 저감할 수 있다. 즉, 가스 공급부(104)로부터의 가스 공급량을 최소한으로 억제하면서 스퍼터 이온 펌프(102)를 재기동할 수 있으므로, 비증발 게터 펌프(103)를 불필요하게 동작시키지 않아도 된다. 그 결과, 비증발 게터 펌프(103)의 배기 속도가 유지되고, 공급되는 가스가 스퍼터 이온 펌프(102)나 비증발 게터 펌프(103)로 배기하기 쉬운 가스인 것과 더불어서, 극고진공에의 도달 시간을 저감할 수 있다.
이상, 본 발명의 전자선 장치의 복수의 실시예에 대하여 설명했다. 본 발명은 상기 실시예로 한정되는 것은 아니며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성 요소를 변형해서 구체화할 수 있다. 또한, 상기 실시예에 개시되어 있는 복수의 구성 요소를 적절히 조합해도 된다. 또한, 상기 실시예에 나와 있는 전체 구성 요소로부터 몇 가지 구성 요소를 삭제해도 된다.
100 : 전자총실 101 : 전자총
102 : 스퍼터 이온 펌프 103 : 비증발 게터 펌프
104 : 가스 공급부 105 : IP용 전원
106 : NEG 가열부 107 : NEG용 전원
110 : 집속·편향실 111 : 제1 개구
112 : 제1 펌프 120 : 시료실
121 : 제2 개구 122 : 제2 펌프
123 : 시료 124 : 시료대
130 : 제어부 201 : 가스 발생원
202 : 가열부 203 : 가열용 전원
301 : 광원 302 : 광
303 : 투과창 501 : 하전 입자원
502 : 가속 전원 601 : 편향기
602 : 광축 701 : 가스 봄베
702 : 배관 703 : 밸브
901 : 전류계
102 : 스퍼터 이온 펌프 103 : 비증발 게터 펌프
104 : 가스 공급부 105 : IP용 전원
106 : NEG 가열부 107 : NEG용 전원
110 : 집속·편향실 111 : 제1 개구
112 : 제1 펌프 120 : 시료실
121 : 제2 개구 122 : 제2 펌프
123 : 시료 124 : 시료대
130 : 제어부 201 : 가스 발생원
202 : 가열부 203 : 가열용 전원
301 : 광원 302 : 광
303 : 투과창 501 : 하전 입자원
502 : 가속 전원 601 : 편향기
602 : 광축 701 : 가스 봄베
702 : 배관 703 : 밸브
901 : 전류계
Claims (15)
- 전자선을 방출하는 전자총이 배치됨과 함께, 스퍼터 이온 펌프와 비증발 게터 펌프가 접속되는 전자총실을 구비하는 전자선 장치로서,
수소, 산소, 일산화탄소, 이산화탄소 중 적어도 어느 하나의 가스를 상기 전자총실에 공급하는 가스 공급부를 더 구비하고,
상기 가스 공급부는, 상기 가스를 발생하는 가스 발생원을 갖고,
상기 가스 발생원은, 상기 가스를 흡장(吸藏)하는 합금이고,
상기 합금은 상기 비증발 게터 펌프와 같은 재료이며,
상기 합금의 표면적은 상기 비증발 게터 펌프의 표면적보다도 작은 것을 특징으로 하는 전자선 장치. - 전자선을 방출하는 전자총이 배치됨과 함께, 스퍼터 이온 펌프와 비증발 게터 펌프가 접속되는 전자총실을 구비하는 전자선 장치로서,
수소, 산소, 일산화탄소, 이산화탄소 중 적어도 어느 하나의 가스를 상기 전자총실에 공급하는 가스 공급부를 더 구비하고,
상기 가스 공급부는, 상기 가스를 발생하는 가스 발생원을 갖고,
상기 가스 공급부는, 상기 가스 발생원에 광을 조사하는 광원을 더 갖는 것을 특징으로 하는 전자선 장치. - 제2항에 있어서,
상기 가스 발생원은 탄산칼슘 또는 카르복시산이며,
상기 광원은 적외선을 조사하는 것을 특징으로 하는 전자선 장치. - 전자선을 방출하는 전자총이 배치됨과 함께, 스퍼터 이온 펌프와 비증발 게터 펌프가 접속되는 전자총실을 구비하는 전자선 장치로서,
수소, 산소, 일산화탄소, 이산화탄소 중 적어도 어느 하나의 가스를 상기 전자총실에 공급하는 가스 공급부를 더 구비하고,
상기 가스 공급부는, 상기 가스를 발생하는 가스 발생원을 갖고,
상기 가스 공급부는, 상기 가스 발생원에 하전 입자를 조사하는 하전 입자원을 더 갖는 것을 특징으로 하는 전자선 장치. - 전자선을 방출하는 전자총이 배치됨과 함께, 스퍼터 이온 펌프와 비증발 게터 펌프가 접속되는 전자총실을 구비하는 전자선 장치로서,
수소, 산소, 일산화탄소, 이산화탄소 중 적어도 어느 하나의 가스를 상기 전자총실에 공급하는 가스 공급부를 더 구비하고,
상기 가스 공급부는, 상기 비증발 게터 펌프보다도 상기 스퍼터 이온 펌프에 가까운 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 전자선 장치. - 전자선을 방출하는 전자총이 배치됨과 함께, 스퍼터 이온 펌프와 비증발 게터 펌프가 접속되는 전자총실을 구비하는 전자선 장치로서,
수소, 산소, 일산화탄소, 이산화탄소 중 적어도 어느 하나의 가스를 상기 전자총실에 공급하는 가스 공급부를 더 구비하고,
상기 스퍼터 이온 펌프는, 전리 전류를 계측하는 전류계를 갖고,
상기 가스 공급부는, 상기 전류계의 계측값에 의거해서 제어되는 것을 특징으로 하는 전자선 장치. - 제6항에 있어서,
상기 가스 공급부는, 상기 전류계의 계측값에 의거해서, 상기 스퍼터 이온 펌프에 의한 배기가 이루어지고 있지 않다고 판정되는 경우에는 상기 가스를 공급하고, 상기 스퍼터 이온 펌프에 의한 배기가 이루어지고 있다고 판정되는 경우에는 상기 가스의 공급을 정지하는 것을 특징으로 하는 전자선 장치. - 제7항에 있어서,
상기 가스 공급부는, 상기 스퍼터 이온 펌프에 의한 배기가 이루어지고 있다고 판정될 때까지, 상기 가스의 공급량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 전자선 장치.
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