TW202343514A - 帶電粒子線裝置 - Google Patents
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Abstract
提供一種防止電子源的污染，且有效率地減低電子源周遭的壓力，藉此使放出電流穩定化之帶電粒子線裝置。構成一種帶電粒子線裝置，具備：電子源，具備單晶針與和該單晶針連接的燈絲與保持該燈絲的礙子；非蒸發吸氣劑材；引出電極，內部為真空，容納前述電子源，保持前述非蒸發吸氣劑材；真空容器，配置將前述非蒸發吸氣劑材加熱的加熱器與前述引出電極，保持比前述真空還壓力高的真空；及遮蔽體，連接至前述引出電極，以將前述單晶針、前述燈絲及前述礙子與前述非蒸發吸氣劑材連結而成的直線予以遮蔽之方式配置。
Description
本發明有關帶電粒子線裝置。
帶電粒子線裝置，是將電子線這類的帶電粒子線對試料照射，而檢測從試料放出的二次電子或穿透電子、反射電子、X射線等，以生成試料的觀察像之裝置。為了得到空間解析度高的觀察像必須有高亮度的電子源，例如會運用冷陰極場發射(Cold Field Emission：CFE)電子源。藉由使電場集中於尖銳化的單晶(槍尖)的先端來放出電子線之CFE電子源中，會因為殘留氣體附著於槍尖先端而讓放出電流變得不穩定，因此必須降低電子源周遭的壓力(提高真空度)。
作為降低搭載電子源的電子槍的壓力之方法，會在電子槍內搭載非蒸發吸氣劑(Non-Evaporable Getter：以下稱NEG)材。NEG材不同於習知的蒸發型的吸氣劑，只要在真空中加熱(活化)一次，便會保持形狀而不會蒸發而吸藏氣體，成為真空排氣的泵浦。專利文獻1中，揭示一種在不被電子線照射的位置具備NEG材之帶電粒子線裝置。
先前技術文獻
專利文獻
專利文獻1：日本特開2010-10125號公報
發明所欲解決之問題
然而，專利文獻1中對於活化時的NEG材會蒸鍍雜質這件事未充分考量。依發明團隊的研究結果得知，NEG材於活化時會對周圍放出碳化合物等的雜質，而污染周遭的構造物。此時，若構成電子源的槍尖或燈絲、礙子等被污染，則會變得不放出電子線，而無法使用帶電粒子線裝置。
鑑此，本發明目的在於提供一種防止電子源的污染，且有效率地減低電子源周遭的壓力，藉此使放出電流穩定化之帶電粒子線裝置。
解決問題之技術手段
為達成上述目的，本發明中，訂為如下構成，具備：電子源，具備單晶針與和該單晶針連接的燈絲與保持該燈絲的礙子；非蒸發吸氣劑材；引出電極，內部為真空，容納前述電子源，保持前述非蒸發吸氣劑材；真空容器，配置將前述非蒸發吸氣劑材加熱的加熱器與前述引出電極，保持比前述真空還壓力高的真空；及遮蔽體，連接至前述引出電極，以將前述單晶針、前述燈絲及前述礙子與前述非蒸發吸氣劑材連結而成的直線予以遮蔽之方式配置。
此外，為達成上述目的，本發明中，訂為如下構成，具備：電子源，具備單晶針與和該單晶針連接的燈絲與保持該燈絲的礙子與抑制器，該抑制器容納前述燈絲與前述礙子，具有供前述單晶針的先端部突出之開口；非蒸發吸氣劑材；引出電極，內部為真空，容納前述電子源與前述非蒸發吸氣劑材與保持前述電子源的保持部；真空容器，配置將前述非蒸發吸氣劑材加熱的加熱器與前述引出電極，保持比前述真空還壓力高的真空；及前述抑制器與遮蔽體，以將前述單晶針、前述燈絲及前述礙子與前述非蒸發吸氣劑材連結而成的直線予以遮蔽之方式配置；前述遮蔽體連接至前述抑制器或者前述保持部。
再者，訂為如下構成，具備：電子源，具備單晶針與和該單晶針連接的燈絲與保持該燈絲的礙子；非蒸發吸氣劑材；引出電極，內部為真空，容納前述電子源與前述非蒸發吸氣劑材與保持前述電子源的保持部；真空容器，配置將前述非蒸發吸氣劑材加熱的加熱器與前述引出電極，保持比前述真空還壓力高的真空；及遮蔽體，以將前述單晶針、前述燈絲及前述礙子與前述非蒸發吸氣劑材連結而成的直線予以遮蔽之方式配置；前述遮蔽體連接至前述保持部。
發明之效果
按照本發明，能夠提供一種防止電子源的污染，且有效率地減低電子源周遭的壓力，藉此使放出電流穩定化之帶電粒子線裝置。
以下遵照所附圖面，說明本發明之帶電粒子線裝置的實施例。帶電粒子線裝置，是將電子線這類的帶電粒子線對試料照射，而檢測從試料放出的二次電子或穿透電子、反射電子、X射線等，以生成試料的觀察像之裝置。
實施例1
運用圖1說明帶電粒子線裝置的一例之掃描電子顯微鏡的全體構成。掃描電子顯微鏡，是將電子線101對試料102照射，檢測從試料放出的二次電子或反射電子，而生成試料102的觀察像之裝置，具備內部保持真空的鏡體103與試料室104。鏡體103連接至接地電位。鏡體103的內部，從上方被區分為第一真空室105及第二真空室106、第三真空室107、第四真空室108。在隔開各真空室的電極的中央，配置供電子線101通過的光圈，受到差動排氣。以下，說明各真空室與試料室104。
第一真空室105藉由NEG材201而被真空排氣，被設為壓力從10
-9Pa至10
-10Pa以下的極高真空。第一真空室105中配置CFE電子源202，在和其相向的位置配置引出電極203。引出電極203具有包圍CFE電子源202的杯型的形狀，將第一真空室105與第二真空室106隔離。在引出電極203連接有引出電源109，對CFE電子源202施加正的引出電壓。藉由被施加引出電壓，從CFE電子源202會放出電子線101。在CFE電子源202連接有沖洗(flushing)電源110，藉由在任意的時間點對燈絲施加脈波電流而加熱至2000℃程度(沖洗)。藉由此操作來除去吸附於CFE電子源202的殘留氣體，將變得不穩定的放出電流重置。由於差動排氣，第一真空室105比起其他的真空室壓力最低。真空室的壓力，係愈下方的真空室(愈接近試料室104的真空室)壓力愈高。CFE電子源202及其周邊的構成的細節將運用圖2後述之。
第二真空室106是藉由電子槍真空容器121與加速電極113而被包圍的真空室，透過配管120藉由離子泵浦111與輔助NEG泵浦112受到真空排氣。其壓力被設為從10
-7Pa至10
-9Pa程度的超高真空。第二真空室106中配置加速電極113，和第三真空室107隔離。加速電極113與電子槍真空容器121連接至接地電位。在CFE電子源202連接有加速電源114，被施加相對於接地電位而言負的加速電壓。電子線101根據加速電壓而被加速至規定的速度。引出電極203與加速電極113相向的面成為巴特勒(Butler)透鏡構造，以減低像差。將比加速電極113還上側的構成統稱為電子槍113。
第三真空室107藉由離子泵浦115受到真空排氣。第二真空室107中配置聚光透鏡116。聚光透鏡116使電子線101匯聚，以調整電流量等。
第四真空室108中配置檢測器117。檢測器117檢測從試料102放出的二次電子或反射電子等。檢測器117可設置複數個，亦可配置於試料室104或其他的真空室。試料室104藉由渦輪分子泵浦118受到真空排氣。試料室104中配置對物透鏡119與試料102。電子線101藉由對物透鏡119被匯聚而照射至試料102。
運用圖2說明CFE電子源202及其周邊的構成的一例。CFE電子源202，由槍尖204、燈絲205、二根的銷206、礙子207所構成，被保持於保持部208。槍尖204為先端被尖銳化的＜310＞或＜111＞方位的鎢單晶針，其先端的曲率半徑為約100nm。槍尖204被熔接於燈絲205的先端。燈絲205為被做成V字型的髮夾形狀的鎢多晶線。在燈絲205的兩端各自熔接銷206。2個銷206為金屬的端子，藉由被礙子207保持而相互電性絕緣。保持部208為金屬製的圓筒。槍尖204與燈絲205、銷206、保持部208為同電位，被施加加速電壓。銷206連接至沖洗電源110，將燈絲205通電加熱而沖洗。
引出電極203，由金屬製的引出電極下部211與NEG單元209、引出電極側部210、光圈214及NEG材201所構成。它們訂為金屬材料而運用不鏽鋼或鈦、坡莫合金(permalloy)等。引出電極下部211，配置於和槍尖204的先端相向的最接近的位置，兩者於高度方向相距0.3mm至10mm程度。在引出電極下部211，連接有在內部配置NEG材201的NEG單元209。NEG單元209在電子源203側具有開口303，藉由NEG材201將第一真空室105真空排氣。NEG材201為將鋯與釩與鐵的合金燒結而成之多孔質的圓柱狀的丸(pill)，配置有複數個。NEG材201亦可為其他的NEG材料，亦可為丸以外的形狀，例如塊體或片、環、薄膜或者將它們組合而成之形狀，亦可僅配置一個。NEG材201係將表面積做大，以提高排氣速度。在引出電極下部211的中央配置有光圈214。從槍尖204放出的電子線101，通過光圈214的孔而朝第二真空室106前進。電子線101是一面以錐狀擴散一面放出，惟不受光圈214遮蔽而會到達加速電極113。光圈214的孔徑典型為1mm以下，更合適為0.5mm以下。引出電極下部211與NEG單元209、NEG材201、引出電極側部210、光圈214為同電位，被施加引出電壓。藉由該些電極全體所形成的電位來決定槍尖204的先端的電場，而決定用來得到規定的放出電流之引出電壓。
在引出電極側部210的側面，於第二真空室106側配置加熱器212。加熱器212將引出電極203全體一度加熱至500℃程度而使NEG材201活化。加熱器212為氧化鋁等的陶瓷加熱器，有時會成為恆定的氣體放出源。鑑此，將加熱器212配置於第二真空室106側，藉此防止第一真空室105的壓力惡化。
在加速電極113的中央配置有光圈215。電子線101的外周部被光圈215或加速電極113遮蔽，中心部分朝第三真空室107前進。
真空室的壓力，若真空排氣手段的實效排氣速度愈高，或從真空室內的零件放出的氣體愈少則愈減低。實效排氣速度，若真空泵浦本身的排氣速度愈高，或排氣路徑的傳導性(conductance)愈高則愈大。離子泵浦111或輔助NEG泵浦112，會因為配管120的低傳導性而實效排氣速度受到限速，因此將電子源周遭排氣的效率低。另一方面，NEG材201是在引出電極203的內部配置於電子源的極鄰近，因此傳導性高，實效排氣速度高。因此，能夠將電子源周遭有效率地排氣。此外，第一真空室105為僅限於引出電極203的內部的狹小空間，容納的零件數少，因此氣體放出量少。此外，藉由加熱器202而引出電極203全體會被一度加熱至高溫，零件本身的脫氣量(主要是金屬內部的溶融氫)亦為最小限度。藉由該些實效排氣速度的提升與氣體放出量的減低之相乘效應，第一真空室的壓力會有效率地被減低，讓CFE電子源202的放出電流穩定化。
在NEG單元209與引出電極側壁210之間設有差動排氣口213，讓第一真空室105與第二真空室106連接。差動排氣口213的傳導性做成較低，在第一真空室105與第二真空室106之間造出一位數以上，更合適是二位數以上的壓力差。另一方面，於NEG材201的活化時放出的氫等的吸藏氣體，透過此差動排氣口213被放出至第二真空室106，而藉由離子泵浦111與輔助NEG泵浦112被排氣。藉由將NEG材201吸藏的氣體充分排除，來增大活化後的NEG材201的排氣速度與氣體的可吸藏量。此外，NEG材201無法排氣的稀有氣體等，則透過差動排氣口213藉由離子泵浦111被排氣。差動排氣口213的形狀為圓形或長孔等，典型而言長邊方向的寬幅為5mm以下，厚度(孔的深度)為1mm以上。光圈214亦連接第一真空室105與第二真空室106連接，惟其孔徑小因此傳導性非常低，影響有限。
作為將第一真空室105與第二真空室106隔離而予以差動排氣之另一優點，在於第二真空室106的壓力的上昇不易影響第一真空室105。第二真空室106的壓力，可能因從試料室104流入的氣體、或從受到電子線101照射的光圈215或加速電極113放出的電子撞撃脫離氣體、突發性的放電等而上昇。但，藉由差動排氣的效果，第一真空室105的壓力的上昇會比第二真空室106的壓力的上昇小一位數至二位數以上。因此，即使第二真空室106的壓力惡化的情形下仍會維持穩定的放出電流。
作為將NEG材201配置於引出電極203的內部的另一優點，在於能夠將電子槍113小型化。藉由以NEG材201將電子源周遭有效率地真空排氣，就算使離子泵浦111或輔助NEG泵浦112的能力降低而使第二真空室106的壓力上昇，第一真空室105的壓力仍會維持較低。藉由將離子泵浦111或輔助NEG泵浦112小型化或省略，能夠將電子槍113小型化，能夠削減成本或減低設置裝置的佔地面積或高度。此外，電子槍113會被輕量化，因此裝置對於機械振動的耐性提升，解析力提升。
NEG為蓄積式的真空泵浦，若吸藏一定以上的氣體則排氣速度會降低。排氣速度雖會藉由活化而恢復，但若活化反覆一定次數則會達壽命而喪失排氣速度。本發明的NEG材201是被統整組裝於NEG單元209內，具有可作為一個零件而拆卸之構造。因此，當NEG材201達壽命的情形下，藉由更換NEG單元209便能夠再次得到高排氣速度。
NEG單元209具有從下方朝向上方伸展的遮蔽體301，在其上部形成有開口303。此外，引出電極側部210具有從下方朝向上方伸展的遮蔽體302，在其下部形成有開口304。遮蔽體301和NEG單元209，遮蔽體302和引出電極側部210各自由同一金屬一體地製作，運用不鏽鋼或鈦、坡莫合金等。此外，和電性引出電極203成為同電位。遮蔽體301與遮蔽體302，供NEG材201的活化時放出的雜質附著，藉此防止污染CFE電子源202。該些遮蔽體合適是使用減低雜質附著的構件。又，高度地保持從NEG材201至槍尖204的先端部為止的傳導性，而提高NEG材201的實效排氣速度。藉由圖3說明此作用。
利用圖3說明遮蔽體301與遮蔽體302防止CFE電子源202的污染的作用的一例。NEG材201，於活化時會對周圍蒸鍍碳化合物等。當槍尖204被蒸鍍的情形下，即使進行溫度高的沖洗也無法除去碳化合物，而變得不能放出電子。當燈絲205被蒸鍍的情形下，碳化合物會從燈絲205的表面往槍尖204的先端擴散而變得不能放出電子。當礙子207被蒸鍍的情形下，碳化合物會導電因此無法電氣絕緣，變得無法沖洗。由於這些理由，槍尖204與燈絲205、礙子207，亦即CFE電子源202的近乎所有區域若被碳化合物蒸鍍，則電子源會變得不能使用。
碳化合物會從NEG材201直線性地放出。鑑此，配置遮蔽體來防止蒸鍍，以免從NEG材201直接瞄準CFE電子源202。碳化合物，從NEG材201的表面全體朝向所有立體角放出，蒸鍍物飛散的範圍以蒸鍍範圍305表示。交界線306與交界線307、交界線308，是表示成為蒸鍍範圍305的交界之蒸鍍的軌跡的直線。遮蔽體301與遮蔽體302會限制蒸鍍物飛散的立體角，藉此限縮蒸鍍範圍305，防止到達CFE電子源202。若將遮蔽體的配置以另一表現來表示，則可以說成當從NEG材201的任意的點往槍尖204、燈絲205及礙子207的任意的點連結假想直線時(例如假想直線310、假想直線311、假想直線312)，以此假想直線會被遮蔽之方式來配置遮蔽體301與遮蔽體302。藉由此配置，防止往槍尖204、燈絲205及礙子207的蒸鍍。
作為遮蔽體的另一效果，在於防止電子源202的周圍的電位分布依不同電子槍而不均一。NEG材201為多孔質的燒結體，其形狀或表面粗糙度的個體差異大。因此，對電子源202造成的電位會發生不均一，電子放出所必要的引出電壓會變化。若引出電壓變化，則不同裝置的電子光學條件會變化，而性能產生差異。裝置的性能的差異，在測長SEM這種重點在於藉由複數台裝置得到相同測定結果的製品來說會造成問題。NEG材201藉由遮蔽體301或遮蔽體302被覆蓋，藉此NEG材201對電子源202賦予的電場會被遮蔽。其結果，電子源202的周圍的電位會由NEG材202以外的引出電極203的形狀來決定。金屬零件能夠藉由機械加工而精密地製作形狀，因此電子源202的周圍的電位分布的不均一會減少，裝置的性能的差異會減低。
本實施例中，將遮蔽體形成的二個開口的高度方向的位置錯開。藉由設置複數個遮蔽體，而將其開口交錯地配置，比起遮蔽體為一個的情形，從NEG材201至槍尖204先端為止的排氣路徑315會變短。其結果，傳導性變高，NEG材201的實效排氣速度變大。為了使電子源202的放出電流穩定化，特別必須降低電子線放出的槍尖204的先端部鄰近的壓力。鑑此，位於電子源202側的開口304，配置於和槍尖204相同高度，以縮短排氣路徑315。另一方面，位於NEG材201側的開口303，配置於和開口304相異的高度，以免從NEG材201直接瞄準電子源202。藉由此配置方法，兼顧高實效排氣速度與防止電子源的污染，讓放出電流穩定化。
除此之外，即使當NEG材201的一部分剝離的情形下，NEG材201藉由NEG單元209或遮蔽體301而被覆蓋，藉此會防止剝離物朝電子源202移動。其結果，會防止剝離物引起的放電及電子源的破損。
實施例2
實施例1中，說明了將NEG材配置於引出電極內而將電子源有效率地真空排氣，且藉由遮蔽體防止電子源的污染。實施例2中將說明開口304的位置相異之構成。另，實施例2中能夠套用實施例1中說明的構成或機能的一部分，故有關同樣的構成、機能係使用相同符號而省略說明。
運用圖4說明CFE電子源202及其周邊的構成的一例。本實施例中，遮蔽體301作成於NEG單元209的上側，在其下部形成有開口303。遮蔽體302和引出電極下部211一體地作成，在與NEG單元209之間形成有開口304。即使是本構成，仍會藉由遮蔽體301與遮蔽體302限制蒸鍍範圍305，防止往槍尖204、燈絲205及礙子207的蒸鍍。另一方面，電子源側的開口304形成於比槍尖204的位置還上方，因此排氣路徑315變長，NEG材201的實效排氣速度稍微降低。即使開口部的位置相異的情形下，仍兼顧一定的實效排氣速度與防止電子源的污染，讓放出電流穩定化。
實施例3
實施例2中說明了開口的位置相異之構成。實施例3中將說明開口的圓周方向的角度位置相異之構成。另，實施例3中能夠套用實施例1至實施例2中說明的構成或機能的一部分，故有關同樣的構成、機能係使用相同符號而省略說明。
運用圖5說明CFE電子源202及其周邊的構成的一例。本實施例中，遮蔽體301與遮蔽體302於周方向配置於相異位置。NEG單元209，在側面具有有遮蔽體301的部分和沒有的部分。此外，引出電極側部210亦具有有遮蔽體302的部分和沒有的部分。遮蔽體301與遮蔽體302交錯配置，開口303與開口304亦交錯配置。
利用圖6說明遮蔽體301與遮蔽體302防止CFE電子源202的污染的作用的一例。圖6為俯瞰圖5的A-A的截面的俯視圖。遮蔽體301與遮蔽體302於圓周方向配置於相異的角度的位置，藉此限制蒸鍍範圍305，防止往槍尖204、燈絲205及礙子207的蒸鍍。電子源側的開口304的高度方向的位置，和槍尖204的高度成為相同，因此排氣路徑315變短，NEG材201的實效排氣速度高。即使將開口部於周方向配置於角度相異的位置的情形下，仍兼顧高實效排氣速度與防止電子源的污染，讓放出電流穩定化。
實施例4
實施例3中說明了開口的圓周方向的角度位置相異之構成。實施例4中將說明遮蔽體為一個之構成。另，實施例4中能夠套用實施例1至實施例3中說明的構成或機能的一部分，故有關同樣的構成、機能係使用相同符號而省略說明。
運用圖7說明CFE電子源202及其周邊的構成的一例。本實施例中，遮蔽體為遮蔽體501一個。遮蔽體501，作成為NEG單元209的側壁，在NEG單元209的上部形成有開口502。NEG材201以短邊面向開口部502配置，使得殘留氣體容易到達下方的底部，藉此增加可吸附的面積，提升排氣速度。加熱器212亦可和NEG材201配置於相同高度，以縮短熱傳導的路徑，藉此以較少的電力將NEG材201充分變得高溫而使其活化。引出電極側部210和引出電極下部211亦可一體地製作。
即使遮蔽體的個數為一個，仍會藉由遮蔽體501限制蒸鍍範圍305，防止往槍尖204、燈絲205及礙子207的蒸鍍。藉由減少遮蔽體的數量，引出電極203成為單純的形狀，能夠減低成本。另一方面，開口502可能會形成於比槍尖204的高度位置還上方，排氣路徑315會變得比實施例1還長，NEG材201的實效排氣速度稍微降低。另，本實施例中是將NEG單元209的下面連接至引出電極下部211而配置，惟亦可不使其接觸。亦可將NEG單元209配置於更上方，將其側面配置於引出電極側部210。即使是本實施例，仍兼顧一定的實效排氣速度與防止電子源的污染，讓放出電流穩定化。
實施例5
實施例4中說明了遮蔽體為一個之構成。實施例5中將說明遮蔽體為一個的情形，且開口502的位置相異之構成。另，實施例5中能夠套用實施例1至實施例4中說明的構成或機能的一部分，故有關同樣的構成、機能係 使用相同符號而省略說明。
運用圖8說明CFE電子源202及其周邊的構成的一例。本實施例中，開口502和槍尖204配置於相同高度。NEG單元209是開口朝向下方而配置，NEG單元209的側壁成為遮蔽體501。在遮蔽體501與引出電極下部211之間形成有開口502。開口502和槍尖204配置於相同高度，因此比起實施例4排氣路徑315變短，傳導性得以改善。亦可在引出電極下部211設置魚眼座部601，藉此擴大排氣路徑315的截面積而提升傳導性。魚眼座部601，形成為在引出電極下部設置高低差而成之凹部。魚眼座部601亦防止NEG材201的剝離物到達CFE電子源202。
即使是本實施例，仍會藉由遮蔽體501限制蒸鍍範圍305，防止往槍尖204、燈絲205及礙子207的蒸鍍。能夠藉由單純的引出電極203的形狀來減低成本，略微改善NEG材201的實效排氣速度。即使是本實施例，仍兼顧一定的實效排氣速度與防止電子源的污染，讓放出電流穩定化。
實施例6
實施例5中說明了遮蔽體為一個的情形，且開口502和槍尖204配置於相同高度。實施例6中將說明具備抑制器(suppressor)之構成。另，實施例6中能夠套用實施例1至實施例5中說明的構成或機能的一部分，故有關同樣的構成、機能係使用相同符號而省略說明。
運用圖9說明CFE電子源202及其周邊的構成的一例。本實施例中，CFE電子源202具備抑制器701。抑制器701，藉由嵌合而被安裝於礙子207的外側，容納礙子207與銷206、燈絲205、槍尖204的一部分。抑制器701在下部具有開口，槍尖204的先端部從此處突出。像這樣，本實施例之電子源具備抑制器，其容納燈絲與礙子，具有供單晶針的先端部突出之開口。其突出長度為0.1mm至1mm程度。在抑制器連接有抑制器電源702，對於加速電壓的電位之槍尖204施加抑制器電壓。抑制器電壓可為正負任一種極性。抑制器701被保持於保持部208。保持部208和銷206電性絕緣，成為抑制器電壓的電位。
運用圖10說明本實施例的抑制器與遮蔽體防止CFE電子源202的污染的作用的一例。本實施例中，抑制器701成為遮蔽體的一者。遮蔽體301和NEG單元209一體地製作，在上部形成有開口303。抑制器701，在與引出電極下部211之間形成有開口304。開口303和開口304交錯地配置於高度相異的位置，NEG材201不會直接瞄準槍尖204與燈絲205、礙子207。從NEG材201蒸鍍的碳化合物，被遮蔽體301與抑制器701遮蔽，蒸鍍範圍305受到限制。其結果，不會到達槍尖204與燈絲205、礙子207，防止它們的污染。若將遮蔽體與抑制器的配置以另一表現來表示，則可以說成當從NEG材201的任意的點往槍尖204、燈絲205及礙子207的任意的點連結假想直線時(例如假想直線310、假想直線311、假想直線312)，以此假想直線會被遮蔽之方式來配置遮蔽體301與抑制器701。此配置的結果，防止往槍尖204、燈絲205及礙子207的蒸鍍。
本實施例的位於CFE電子源202側的開口304，和槍尖204配置於相同高度。因此，排氣路徑315短，傳導性高。此外，使抑制器701作用成為遮蔽體，因此能夠減少在引出電極203側設置的遮蔽體的數量，實現引出電極的單純化與成本減低。即使是本實施例，仍兼顧高實效排氣速度與防止電子源的污染，讓放出電流穩定化。
實施例7
實施例6中說明了具備抑制器之構成。實施例7中將說明在加速電壓的施加部設有NEG單元之構成。另，實施例7中能夠套用實施例1至實施例6中說明的構成或機能的一部分，故有關同樣的構成、機能係使用相同符號而省略說明。
運用圖11說明CFE電子源202及其周邊的構成的一例。本實施例中，在保持部208的側方連接有NEG單元209。NEG單元209的下面成為遮蔽體801，NEG單元209與遮蔽體801、保持部208、NEG材201成為加速電壓的電位。在NEG單元209的側方形成有開口802。NEG材201被遮蔽體801遮蔽，不會直接瞄準槍尖204與燈絲205、礙子207。因此，從NEG材201蒸鍍的碳化合物會被遮蔽體801遮蔽，蒸鍍範圍305受到限制。其結果，CFE電子源202不會被蒸鍍。
即使是本實施例，NEG材201對電子源202賦予的電場仍藉由遮蔽體801被遮蔽。其結果，電子源202的周圍的電位是由引出電極側部210與引出電極下部211、光圈214的形狀而決定，不會有NEG材201的個體差異引起的裝置的性能的差異。此外，即使當NEG材201的一部分剝離的情形下，也僅限於NEG單元209的內部，而防止掉落。其結果，會防止剝離物引起的放電及電子源的破損。除此之外，當電子線101衝撞光圈214或引出電極下部211、光圈215、加速電極113的情形下，會產生反射電子。此反射電子可能會進一步反覆衝撞及反射，而逸散至第一真空室106的內部。但，NEG材201和CFE電子源202為同電位，因此幾乎所有的反射電子能量都不夠而不會衝撞NEG材201。其結果，會抑制電子衝撞NEG材而發生的氣體放出。
開口802配置於比槍尖204還上方，因此排氣路徑315變長，NEG材201的實效排氣速度稍微降低。即使是本實施例，仍兼顧一定的實效排氣速度與防止電子源的污染，實現放出電流的穩定化。
實施例8
實施例7中說明了在加速電壓的施加部設有NEG單元之構成。實施例8中將說明在抑制器電壓的施加部設有NEG單元之構成。另，實施例8中能夠套用實施例1至實施例7中說明的構成或機能的一部分，故有關同樣的構成、機能係使用相同符號而省略說明。
運用圖12說明CFE電子源202及其周邊的構成的一例。本實施例中，在抑制器701或者保持部208的側方連接有NEG單元209。NEG單元209的下面成為遮蔽體801，NEG單元209與遮蔽體801、保持部208、NEG材201、抑制器701成為抑制器電壓的電位。在NEG單元209的側方形成有開口802。NEG材201被遮蔽體801遮蔽，不會直接瞄準槍尖204與燈絲205、礙子207。因此，從NEG材201蒸鍍的碳化合物會被遮蔽體801遮蔽，蒸鍍範圍305受到限制。其結果，CFE電子源202不會被蒸鍍。
即使是本實施例，遮蔽體801仍會遮蔽NEG材201對電子源202賦予的電場，不會有NEG材201的個體差異引起的裝置的性能的差異。此外，即使NEG材201的一部分剝離的情形下亦防止掉落，而防止放電與電子源的破損。除此之外，當抑制器電壓為負的情形下，即使電子線101產生了反射電子的情形下，NEG材201比CFE電子源202還電位低，因此反射電子無法衝撞。因此，會抑制電子衝撞NEG材而發生的氣體放出。
NEG單元209亦可和抑制器701一體地製作。在此情形下，於更換CFE電子源202之定期維護時亦能夠同時更換NEG材201。其結果，能夠以較少的作業與成本恢復NEG材201的排氣速度，而維持高狀態。
開口802配置於比槍尖204還上方，因此排氣路徑315變長，NEG材201的實效排氣速度稍微降低。即使是本實施例，仍兼顧一定的實效排氣速度與防止電子源的污染，實現放出電流的穩定化。
以上已說明了本發明的複數個實施例。本發明不限定於上述實施例，在不脫離發明的要旨之範圍能夠將構成要素變形而具體化。例如，作為槍尖204亦可運用CeB
6或LaB
6等的低功函數材料、或碳被覆材料這類表面非活性的材料來取代鎢單晶。此外，亦可運用將先端的曲率半徑尖銳化至數十nm或者數原子至一原子程度而成之奈米線電子源，或單原子電子源。此外，本發明不限於CFE電子源，亦能夠套用於蕭特基電子源。為了從蕭特基電子源得到穩定的放出電流，必須要10
-7Pa以下的超高真空。藉由套用本發明能夠實現電子源周遭的有效率的真空排氣，能夠兼顧超高真空化與電子槍的小型化。此外，會減低第二真空室的壓力上昇的影響，容易維持穩定的放出電流。
亦可將上述實施例中揭示的複數個構成要素適當組合。又，亦可從上述實施例中示意的所有構成要素刪除幾個構成要素。
101:電子線
102:試料
103:鏡體
104:試料室
105:第一真空室
106:第二真空室
107:第三真空室
108:第四真空室
109:引出電源
110:沖洗電源
111:離子泵浦
112:輔助NEG泵浦
113:加速電極
114:加速電源
115:離子泵浦
116:聚光透鏡
117:檢測器
118:渦輪分子泵浦
119:對物透鏡
120:配管
121:電子槍真空容器
201:NEG材
202:CFE電子源
203:引出電極
204:槍尖
205:燈絲
206:銷
207:礙子
208:保持部
209:NEG單元
210:引出電極側部
211:引出電極下部
212:加熱器
213:差動排氣口
214:光圈
215:光圈
301:遮蔽體
302:遮蔽體
303:開口
304:開口
305:蒸鍍範圍
306:交界線
307:交界線
308:交界線
310:假想直線
311:假想直線
312:假想直線
315:排氣路徑
501:遮蔽體
502:開口
601:魚眼座部
701:抑制器
702:抑制器電源
801:遮蔽體
802:開口
[圖1]示意帶電粒子線裝置的一例之掃描電子顯微鏡的全體構成的一例的概略截面圖。
[圖2]示意實施例1的CFE出電子源及其周邊的構成的一例的概略截面圖。
[圖3]示意實施例1的遮蔽體防止CFE電子源的污染的作用的一例的概略截面圖。
[圖4]示意實施例2的CFE出電子源及其周邊的構成的一例的概略截面圖。
[圖5]示意實施例3的CFE出電子源及其周邊的構成的一例的概略截面圖。
[圖6]示意實施例3的遮蔽體防止CFE電子源的污染的作用的一例的概略截面圖。
[圖7]示意實施例4的CFE出電子源及其周邊的構成的一例的概略截面圖。
[圖8]示意實施例5的CFE出電子源及其周邊的構成的一例的概略截面圖。
[圖9]示意實施例6的CFE出電子源及其周邊的構成的一例的概略截面圖。
[圖10]示意實施例6的抑制器與遮蔽體防止CFE電子源的污染的作用的一例的概略截面圖。
[圖11]示意實施例7的CFE出電子源及其周邊的構成的一例的概略截面圖。
[圖12]示意實施例8的CFE出電子源及其周邊的構成的一例的概略截面圖。
101:電子線
105:第一真空室
106:第二真空室
109:引出電源
110:沖洗電源
113:加速電極
114:加速電源
121:電子槍真空容器
201:NEG材
204:槍尖
205:燈絲
206:銷
207:礙子
208:保持部
209:NEG單元
210:引出電極側部
211:引出電極下部
212:加熱器
213:差動排氣口
214:光圈
215:光圈
301:遮蔽體
302:遮蔽體
303:開口
304:開口
Claims (13)
- 一種帶電粒子線裝置，其特徵為，具備： 電子源，具備單晶針與和該單晶針連接的燈絲與保持該燈絲的礙子； 非蒸發吸氣劑(Non-Evaporable Getter；NEG)材； 引出電極，內部為真空，容納前述電子源，保持前述非蒸發吸氣劑材； 真空容器，配置將前述非蒸發吸氣劑材加熱的加熱器與前述引出電極，保持比前述真空還壓力高的真空；及 遮蔽體，連接至前述引出電極，以將前述單晶針、前述燈絲及前述礙子與前述非蒸發吸氣劑材連結而成的直線予以遮蔽之方式配置。
- 如請求項1記載之帶電粒子線裝置，其中， 前述遮蔽體為減低來自前述非蒸發吸氣劑材的蒸鍍物往前述電子源的附著之構件。
- 如請求項2記載之帶電粒子線裝置，其中， 前述遮蔽體配置複數個。
- 如請求項3記載之帶電粒子線裝置，其中， 前述遮蔽體形成複數個開口，配置於前述電子源側和配置於前述NEG材側的前述開口的位置於高度方向相異。
- 如請求項3記載之帶電粒子線裝置，其中， 前述遮蔽體形成複數個開口，配置於前述電子源側和配置於前述NEG材側的前述開口的位置於圓周方向相異。
- 如請求項4記載之帶電粒子線裝置，其中， 前述開口當中，配置於前述電子源側的開口的高度方向的位置和前述單晶針的高度相同。
- 如請求項2記載之帶電粒子線裝置，其中， 前述遮蔽體形成開口，配置於前述電子源側的開口的高度方向的位置和前述單晶針的高度相同。
- 如請求項2記載之帶電粒子線裝置，其中，前述引出電極，在和前述電子源相向的面具備魚眼座部。
- 如請求項2記載之帶電粒子線裝置，其中， 前述加熱器連接至前述引出電極的外側。
- 如請求項2記載之帶電粒子線裝置，其中， 前述非蒸發吸氣劑材，在可從前述引出電極裝卸的一個次總成(sub-assembly)內存儲有複數個。
- 如請求項2記載之帶電粒子線裝置，其中， 前述電子源具備：抑制器(suppressor)，容納前述燈絲與前述礙子，具有供前述單晶針的先端部突出之開口。
- 一種帶電粒子線裝置，其特徵為，具備： 電子源，具備單晶針與和該單晶針連接的燈絲與保持該燈絲的礙子與抑制器，該抑制器容納前述燈絲與前述礙子，具有供前述單晶針的先端部突出之開口； 非蒸發吸氣劑材； 引出電極，內部為真空，容納前述電子源與前述非蒸發吸氣劑材與保持前述電子源的保持部； 真空容器，配置將前述非蒸發吸氣劑材加熱的加熱器與前述引出電極，保持比前述真空還壓力高的真空；及 前述抑制器與遮蔽體，以將前述單晶針、前述燈絲及前述礙子與前述非蒸發吸氣劑材連結而成的直線予以遮蔽之方式配置； 前述遮蔽體連接至前述抑制器或者前述保持部。
- 一種帶電粒子線裝置，其特徵為，具備： 電子源，具備單晶針與和該單晶針連接的燈絲與保持該燈絲的礙子； 非蒸發吸氣劑材； 引出電極，內部為真空，容納前述電子源與前述非蒸發吸氣劑材與保持前述電子源的保持部； 真空容器，配置將前述非蒸發吸氣劑材加熱的加熱器與前述引出電極，保持比前述真空還壓力高的真空；及 遮蔽體，以將前述單晶針、前述燈絲及前述礙子與前述非蒸發吸氣劑材連結而成的直線予以遮蔽之方式配置； 前述遮蔽體連接至前述保持部。
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2022
- 2022-04-22 WO PCT/JP2022/018553 patent/WO2023203755A1/ja unknown
- 2022-04-22 JP JP2024516037A patent/JPWO2023203755A1/ja active Pending
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2023
- 2023-03-28 TW TW112111815A patent/TW202343514A/zh unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPWO2023203755A1 (zh) | 2023-10-26 |
| WO2023203755A1 (ja) | 2023-10-26 |
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