WO2010146833A1 - 荷電粒子線装置 - Google Patents

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WO2010146833A1
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particle beam
electrode
shielding
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糟谷圭吾
大嶋卓
片桐創一
木村政司
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株式会社日立ハイテクノロジーズ
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Definitions

  • the present invention relates to a charged particle beam apparatus having a charged particle generation source such as an electron microscope or a drawing apparatus.
  • Electron guns include field emission electron guns and Schottky emission electron guns, all of which apply a positive high voltage (extraction voltage) to the extraction electrode facing the electron source with a sharp tip. As a result, the electric field is concentrated on the tip of the electron source, and the electron beam is emitted.
  • the configuration of the electron gun is disclosed in, for example, Patent Documents 1 to 3.
  • the degree of vacuum of the electron gun greatly affects the stability of the amount of electron beam current (emission current). A slight amount of gas molecules remain in the vacuum, and when they are adsorbed or chemically reacted on the surface of the electron source, the physical properties of the surface of the electron source change and the amount of current to be emitted changes greatly. For this reason, in order to stabilize the emission current, it is necessary to improve the degree of vacuum (reduce the pressure) to reduce the residual gas and reduce the adsorption and chemical reaction on the surface of the electron source.
  • the pressure in the electron gun is set to 10 ⁇ 7 (hereinafter referred to as 10E-7) Pa or lower and maintained at a high degree of vacuum (low pressure).
  • the influence of the degree of vacuum becomes remarkable. Since the temperature of the field emission electron source is not more than room temperature, the residual gas is gradually adsorbed on the surface of the electron source and gradually covered with time. For this reason, the emission current decays over a long period of time. Further, as the amount of adsorbed gas increases, current fluctuation (noise) increases, so it is necessary to periodically clean the electron source surface and remove the adsorbed gas. Cleaning methods include flashing in which the electron source is heated to about 2000 ° C. to thermally desorb the adsorbed gas, and electric field evaporation in which a positive high voltage is applied to the electron source to ionize the adsorbed gas. Based on the above principle, the higher the degree of vacuum in the field emission electron gun, the lower the frequency of gas adsorption onto the surface, and a stable emission current can be obtained. In addition, the frequency of cleaning operations such as flushing can be reduced, increasing convenience.
  • the electron gun In order to keep the inside of the electron gun at an ultra-high vacuum of 10E-7 Pa or less, the electron gun is evacuated by a vacuum pump for ultra-high vacuum, and an electron impact generated by collision of emitted electrons with an extraction electrode or other member It is necessary to reduce desorption (Electron Stimulated Desorption).
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a mechanism for generating ESD gas in an electron gun.
  • the electron source 1 is held by the support 2 and the insulator 3 and is arranged inside the vacuum vessel 4.
  • the vacuum vessel 4 is evacuated by the ion pump 5 and an ultra-high vacuum of 10E-7 Pa or less is maintained.
  • the electron source 1, the extraction electrode 6 disposed opposite to the electron source 1, and the vacuum vessel 4 are electrically insulated, the vacuum vessel 4 is connected to the ground, and an arbitrary voltage is applied to the electron source 1 and the extraction electrode 6. Can be applied.
  • an arbitrary voltage is applied to the extraction electrode 6 with respect to the electron source 1
  • the electric field concentrates on the tip of the electron source 1
  • the electron beam 7 is emitted radially toward the extraction electrode.
  • An aperture 8 is provided at the center of the extraction electrode 6, and the center of the electron beam 7 passes through the second vacuum chamber 9 below from the aperture 8.
  • the electrons in the central portion that have passed through this downward are called probe currents 10, and in the charged particle beam apparatus, this probe current 10 is further selected, accelerated, focused, etc. according to the purpose.
  • ESD gas 11 The gas that is struck out and released into the vacuum.
  • a certain percentage of the electrons 7 irradiated on the extraction electrode 6 are reflected by atoms in the electrode surface or in a shallow region on the surface layer, and bounce upward in a random direction. These electrons are called reflected electrons 12.
  • the energy of each electron of the reflected electrons 12 is different.
  • a small number of reflected electrons are reflected by elastic collision and have the same high energy as that at the time of incidence.
  • the majority of the reflected electrons are reflected by inelastic collisions, and are deprived of energy and have lower energy than that at the time of incidence.
  • the electron source 1 and the support part 2 have a low potential with respect to the extraction electrode 6, a repulsive force acts on the reflected electrons approaching them. Therefore, only the reflected electrons having the same energy as the incident light collide with the electron source 1 or the support part 2 again. However, since most of the reflected electrons have lower energy than that of the incident electrons, they do not collide with the electron source 1 or the support part 2 and receive repulsion from them to bend the trajectory and advance upward and laterally. Head toward the wall surface.
  • the ESD gas 11 When the reflected electrons 12 collide with the wall surface of the vacuum vessel 4 or another member in the electron gun, the ESD gas 11 'is also generated here. In addition, a certain number of reflected electrons 12 that have collided are also reflected and scattered into the electron gun. The secondary and tertiary reflected electrons generated in this way spread over a wide range in the electron gun, and further generate ESD gas. The degree of vacuum of the electron gun is further deteriorated by the ESD gas generated in these processes. Further, when the reflected electrons collide with the insulator 3 or the like, discharge occurs between the vacuum vessel 4 and the electron source 1 due to charge-up, which may cause the electron source 1 to melt.
  • a method for reducing the ESD gas 11 generated from the extraction electrode 6 there is a temperature rising degassing method in which the extraction electrode 6 is heated by a heating means such as a heater 13 as described in Patent Document 1, for example.
  • a heating means such as a heater 13 as described in Patent Document 1, for example.
  • the adsorption gas on the surface of the extraction electrode 6 and the gas inside the surface layer are thermally desorbed. Since the gas has already desorbed even after returning to room temperature, the amount of ESD gas generated is reduced even when the extraction electrode 6 is irradiated with the electron beam 7.
  • the temperature rising degassing method is performed on the extraction electrode in advance to minimize the amount of ESD gas generated from the extraction electrode 6.
  • ESD gas reduction method for example, as described in Patent Document 2, there is an electron impact method in which a large amount of electrons collide with an extraction electrode in advance.
  • a large amount of electrons are emitted from the electron source 1 or a newly provided electron source and collide with the surface of the extraction electrode in vacuum, so that the adsorbed gas and the surface gas are knocked out and desorbed.
  • the amount of ESD gas generated is reduced because the gas on the surface has already been desorbed. Similar to the temperature rising degassing method, the ESD gas generated by performing the electron impact method on the extraction electrode in advance can be minimized.
  • Patent Document 1 discloses a configuration using a cup-shaped extraction electrode.
  • FIG. 2 shows an explanation of the electric field distribution in the case of using this cup-shaped extraction electrode with equipotential lines.
  • the electric field distribution is represented by an equipotential line 15 indicated by a dotted line depending on the potentials of the electron source 1 and the support 2 and the cup-type extraction electrode 14.
  • the reflected electrons 12 travel upward, the reflected electrons 12 receive a force in a direction perpendicular to the potential line 15 and away from the electron source 1 and the support portion 2 due to the electric field distribution.
  • the traveling direction of the reflected electrons 12 is bent and collides with the side surface of the cup-type electrode 14. Since the cup-type electrode 14 is previously performed by a temperature rising degassing method or the like, the ESD gas generated by the collision of the reflected electrons 12 is small. As the depth of the cup-type extraction electrode is increased, more reflected electrons collide with the side surface, and the number of reflected electrons passing through the cup and going upwards decreases. With this method, the number of reflected electrons that collide with the vacuum vessel 4 and other members in the electron gun is reduced, and the amount of ESD gas generated can be reduced throughout the electron gun.
  • Patent Document 3 discloses a configuration in which the entire electron source is covered with an extraction electrode. This method makes it difficult for reflected electrons to come out from the inner space covered with the extraction electrode, and can reduce the collision of the reflected electrons with the vacuum vessel wall surface and other members.
  • Patent Document 3 Even in the structure of Patent Document 3, the conductance is reduced, and the distance between the electron source and the extraction electrode is small, so that even a slight contamination of the metal holder or emitter base separating them causes discharge between them, and the electron source is There is a risk of damage.
  • the object is to provide a particle beam device.
  • a charged particle source an extraction electrode for extracting charged particles from the charged particle source, and a sample holding means for holding a sample irradiated with charged particles extracted by the extraction electrode;
  • a charged particle optical system for irradiating the extracted charged particles to a sample held by the sample holding means;
  • a first exhaust means for evacuating a first vacuum chamber in which the charged particle source is disposed;
  • a cylindrical shield electrode is further disposed and shields the progress of reflected charged particles from the extraction electrode, and the cylindrical upper end and lower end of the cylindrical shield electrode are open to the first vacuum chamber.
  • a charged particle source an extraction electrode for extracting charged particles from the charged particle source; a sample holding means for holding a sample irradiated with the charged particles extracted by the extraction electrode; and A charged particle optical system for irradiating the sample held by the sample holding means, a first evacuation means for evacuating the first vacuum chamber in which the charged particle source is disposed, and the first vacuum chamber.
  • the charged particle source is disposed so as to surround the charged particle source, and is reflected from the extraction electrode.
  • a charged particle beam apparatus further comprising a cylindrical shielding electrode that shields the progression of charged particles, wherein at least one opening is provided on a cylindrical side surface of the cylindrical shielding electrode.
  • To provide a charged particle beam apparatus that can improve the degree of vacuum around a charged particle source and obtain a stable emission current by shielding the progress of reflected charged particles and sufficiently securing an exhaust path around the charged particle source. be able to.
  • a shielding electrode is provided to prevent the reflected charged particles from spreading into the charged particle gun. Further, in order to ensure a sufficient exhaust path around the charged particle source, (1) a cylindrical structure in which the upper and lower parts are opened, or (2) a cylindrical structure having an opening on the side surface, or (1) and (2 ) was used.
  • the cylindrical structure refers to a hollow structure.
  • the cross-sectional shape cut by a plane perpendicular to the axial direction of the cylinder includes not only a circle but also a polygon (FIGS. 36 and 37).
  • the case where the length of a cylinder is smaller than the diameter of a cylinder is included (FIG. 32, FIG. 34).
  • the opening provided in the side surface includes the same case as the axial length of the cylinder (FIGS. 35 and 38).
  • the case where a cylinder side surface has inclination with respect to the central axis is included (FIG. 21).
  • FIG. 1 The first embodiment will be described with reference to FIGS. 3 to 10 and FIGS. 31 to 35.
  • FIG. 1 is a diagrammatic representation of the first embodiment.
  • FIG. 3 shows a field emission electron gun used in the charged particle beam apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 31 is a front view and a side view of a cross section of the electron gun as seen from above.
  • the electron source 1 is a tungsten field emission electron source having a crystal orientation such as ⁇ 310> or ⁇ 111> and sharpened from a tip diameter of 50 nm to 300 nm.
  • a field emission electron source such as sharpened lanthanum hexaboride (LaB6) or carbon nanotube may be used.
  • the electron source 1 is held by the support portion 2 and the insulator 3 and disposed in the vacuum vessel 4.
  • the vacuum vessel 4 is connected to the ground potential.
  • the extraction electrode 6 is arranged facing the electron source 1 at a position about 10 mm away.
  • the vacuum electrode 4 is separated by the extraction electrode 6 into a first vacuum chamber 16 in which the electron source 1 is arranged and a second vacuum chamber 9 below, and only through the aperture 8 provided in the center of the extraction electrode 6. Connected.
  • Each vacuum chamber is evacuated independently by the ion pump 5 and the ion pump 17 via a pipe to be a differential evacuation.
  • the pressure in the first vacuum chamber 16 having a high degree of vacuum is an ultra high pressure of 10E-7 Pa or less. Maintain vacuum.
  • the ion pump 5 or the ion pump 17 may be a vacuum pump other than the ion pump, for example, a non-evaporable getter pump or a titanium sublimation pump, or may be exhausted together with the ion pump.
  • the distance between the electron source and the extraction electrode may be other distances, and is typically 1 to 50 mm.
  • the electron source 1 is electrically connected to a terminal 18 and a terminal 18 ′ that are insulated from the vacuum container 4, and an acceleration voltage V 0 is applied to the ground potential using an acceleration power source 19.
  • the extraction electrode 6 is electrically connected to a terminal 20 that is insulated from the vacuum vessel 4, and an extraction voltage V 1 is applied using an extraction power source 21.
  • the position of the terminal 20 is arbitrary, and the terminal 20 may be arranged on the upper part of the vacuum vessel 4, the upper part of the insulator 3, the side surface of the second vacuum chamber 9, or the like.
  • the height of the protrusion 49 is preferably lower than the distance between the tip of the electron source and the extraction electrode, typically 30 mm or less.
  • the cross-sectional shape of the protrusion may be a rectangle, trapezoid, or other polygon.
  • the protrusion should have the same axis as the central axis of the electron beam and be axisymmetric. Moreover, the structure where only the area
  • a convex extraction electrode 50 having a convex shape toward the electron source as shown in FIG. 5 may be used, and this electrode also makes it easy to concentrate the electric field at the tip of the electron source.
  • a protrusion 49 may be further provided on the upper surface of the convex extraction electrode 50, and the structure of the extraction electrode may be arbitrarily changed according to the purpose.
  • Electrons at the center of the electron beam 7 pass from the aperture 8 to the second vacuum chamber 9 below.
  • the electrons in the central portion that have passed through this downward are called probe currents 10, and in the charged particle beam apparatus, this probe current 10 is further selected, accelerated, and focused.
  • the diameter of the aperture 8 is about 0.1 to 2 mm, and if it is larger than this, differential exhaust becomes difficult.
  • the extraction electrode 6 is heated to about 500 ° C. in advance by a heating means such as a heater 13, and the adsorbed gas and the surface layer gas on the surface of the extraction electrode 6 are desorbed by a temperature rising degassing method.
  • a heating means such as a heater 13
  • the adsorbed gas and the surface layer gas on the surface of the extraction electrode 6 are desorbed by a temperature rising degassing method.
  • the amount of ESD gas generated when the extraction electrode 6 is irradiated with the electron beam 7 is reduced.
  • generation of ESD gas can be similarly reduced by using an electron impact method in which the extraction electrode 6 is irradiated with a large amount of electron beams in advance.
  • a new electron beam source for the electron impact method may be provided in the vacuum vessel 4.
  • a shielding electrode 22 having an axisymmetric ring shape (cylindrical structure) having a circular cross section with a diameter of 1 mm is disposed so as to surround the central axis of the electron beam 7.
  • FIG. 32 shows a perspective view of a ring-shaped (cylinder structure) shielding electrode.
  • the shielding electrode 22 electrically or physically shields (or shields) the trajectory of the reflected electrons 12 that are reflected from the extraction electrode 6 and travel upward, thereby preventing the ESD gas from colliding with the vacuum vessel wall surface or other members. Reduce the occurrence.
  • the shield electrode 22 is held by a support rod 23 insulated from the vacuum vessel 4 and is electrically connected.
  • the number of support bars 23 is four, but may be one or more other numbers.
  • a shielding voltage V ⁇ b> 2 is applied to the shielding electrode 22 with respect to the electron source 1 using a shielding power source 24.
  • V2 is typically -10 to 20 kV.
  • the shield power supply 24 can be heated by applying current to the shield electrode 22, and the temperature rise degassing method is also performed on the shield electrode 22 by raising the temperature. Further, an electron impact method may be performed on the shielding electrode 22.
  • the electric field distribution created by the shielding electrode 22 changes depending on the value of the shielding voltage V2 applied, and the way of bending and shielding the reflected electron trajectory changes. Specifically, repulsion is applied to the reflected electrons from the shield electrode and pushed back to the extraction electrode, or capture is performed by applying an attractive force to the reflected electrons and causing them to collide with the shield electrode.
  • the optimum V2 is appropriately determined according to the design of the entire configuration of the electron gun, such as the position and structure of the electron source, extraction electrode, and shielding electrode.
  • FIG. 6 shows a typical configuration when the voltage is applied under the condition of the shielding voltage V2 ⁇ 0, and an example of the orbits of the equipotential lines 15 and the reflected electrons 12 of the electric field distribution. Since the electric field distribution is symmetric with respect to the central axis, only the half surface is shown for simplicity. The following description of the electric field distribution is also shown in half. Under the condition of V2 ⁇ 0, the reflected electrons are shielded so as to be suppressed inside the shielding electrode. Since the potential of the shielding electrode 22 is lower than that of the electron source 1, a large repulsive force acts on the reflected electrons 12 approaching the shielding electrode 22.
  • the maximum energy of the reflected electrons 12 is equal to the potential energy of the electron source 1, the reflected electrons 12 do not collide with the shielding electrode 22. With this repulsive force, the reflected electrons 12 are pushed back to the extraction electrode 6 to block the progress, and the reflected electrons are prevented from colliding with the vacuum vessel wall surface or the like.
  • the electron source 1 is surrounded by a lower electric field distribution, so that it is difficult to concentrate the electric field at the tip. In order to easily concentrate the electric field, it is preferable to provide a protrusion 49 or the like on the extraction electrode 6.
  • the extraction electrode 6 is made sufficiently large with respect to the range in which the reflected electrons that are pulled back collide with each other so as not to collide with other members that have not been subjected to the temperature rising degassing method.
  • FIG. 7 shows an example of the locus of the equipotential lines 15 and the reflected electrons 12 in a typical electric field distribution when the shielding voltage V2 is 0 ⁇ V2 ⁇ V1.
  • This application condition has an advantage that the electric field can be more easily concentrated on the tip of the electron source than V2 ⁇ 0, and the extraction voltage V1 can be reduced.
  • the shielding is performed in the same way as V2 ⁇ 0 by applying a repulsive force to the reflected electrons and restraining it in the direction of the extraction electrode.
  • the potential of the shielding electrode 22 is higher than that of the electron source, some reflected electrons having high energy collide with the shielding electrode.
  • FIG. 8 shows an example of the locus of the equipotential lines 15 and the reflected electrons 12 in a typical electric field distribution when the shielding voltage V2 is V1 ⁇ V2.
  • This condition has an advantage that the electric field can be more easily concentrated on the electron source 1 than the conventional condition of V2 ⁇ V1.
  • an attractive force is applied to the reflected electrons 12 approaching the shielding electrode 22 and is attracted to and collides with the shielding electrode.
  • the reflected electrons are positively collided with the shielding electrode and captured to shield the reflected electrons. Since the shield electrode 22 has been subjected to the temperature rising degassing method in advance, the ESD gas generated by impact is minimized.
  • the method of shielding the reflected electrons differs depending on the applied voltage of V2, and the ease of concentration of the electric field at the tip of the electron source also changes.
  • the application conditions are appropriately selected based on the structure of the electron gun and the reflected electron trajectory corresponding thereto.
  • the arrangement position of the cross section of the shielding electrode 22 is above (horizontal to the electron source) the horizontal position of the irradiation surface of the electron beam on the extraction electrode. Set to the position facing the irradiation area.
  • the shielding electrode is preferably separated from the electron source by more than the distance from the tip of the electron source to the extraction electrode. More specifically, the distance from the tip of the electron source to the extraction electrode is more than twice. Typically, the shielding electrode is separated from the tip of the electron source by 10 mm or more, specifically, 20 mm or more. Therefore, the extraction electrode is the closest electrode from the tip of the electron source.
  • the shield electrode is placed inside the cylindrical space with the electron beam irradiation area at the bottom and the central axis of the electron beam as the axis, the distance is applied to the reflected electrons generated from the outer edge of the irradiation area. It becomes difficult. In particular, under the condition of V2 ⁇ V1, the repulsive force is positively directed toward the vacuum vessel wall surface. Therefore, the shielding electrode is disposed outside the cylindrical space.
  • the emission angle of the electron beam emitted from the electron source tip is typically about 60 °, although it depends on the value of the extraction voltage and the diameter of the electron source tip.
  • the diameter of the irradiation region of the electron beam on the extraction electrode is about 1.15 times the distance from the tip of the electron source to the extraction electrode.
  • the shield electrode is separated from the central axis by 2 times or more. Typically, it is outside a cylindrical space with a radius of 6 mm, and limited to a 10 mm cylindrical space. Since the reflected electrons are reflected in a random direction and travel upward, the scattered electrons spread in a wider space as the distance from the irradiation surface on the extraction electrode increases.
  • the shielding electrode is disposed within 70 mm from the irradiation region, and more specifically within 50 mm.
  • the ring diameter may be other sizes, typically about 0.1 to 10 mm.
  • the cross section of the ring may be a polygon or an ellipse.
  • the shielding electrode 22 is not arranged in the horizontal direction with the tip of the electron source 1, and the ion pump 5 is arranged in a straight line at the horizontal position, so that the exhaust path is wide and the space between the electron source and the pump. And a high conductance can be secured.
  • a storage type pump such as a non-evaporable getter pump or a titanium sublimation pump is used in place of the ion pump 5, there is no need to worry about chip contamination due to discharge from the pump itself, which is more effective.
  • these pumps are suitable for higher vacuum exhaust than ion pumps, and can achieve a higher degree of vacuum.
  • the exhaust capacity can be fully utilized, and the degree of vacuum around the electron source can be improved up to the ultimate degree of vacuum of the pumps.
  • the shielding electrode is not placed in the horizontal direction, it is difficult to shield the reflected electrons from the extraction electrode in the lateral direction. Therefore, it is desirable to provide the protrusion 49 on the extraction electrode 6 in particular.
  • the shielding electrode 22 or its surface coating material By using a material that generates less ESD gas, such as gold, silver, copper, aluminum, titanium, or an alloy thereof, as the shielding electrode 22 or its surface coating material, the amount of generation at the time of collision of electrons can be further reduced. Further, by using a high permeability material such as permalloy as the material, the influence of an external magnetic field such as geomagnetism on the electron beam can be reduced. Furthermore, by coating the surface of the shielding electrode 22 with a getter material such as a non-evaporable getter, the evacuation capability in the electron gun is increased and the degree of vacuum can be improved.
  • a getter material such as a non-evaporable getter
  • a high voltage difference may occur between the electron source 1 and the shielding electrode 22, or between the shielding electrode 22 and the extraction electrode 6, and discharge may occur between the electrodes. Therefore, the electrodes are separated by a certain distance or more, and the curvature of the end faces and edge portions is increased to suppress discharge. Further, the arrangement position, diameter, size, and the like of the shielding electrode 22, or the structure of the electron source and the extraction electrode, and the positional relationship thereof are optimized as appropriate by calculating the electric field distribution and the trajectory of the reflected electrons.
  • FIG. 10 shows an outline of a scanning electron microscope (SEM) as an example of a charged particle beam apparatus using the electron gun of this embodiment.
  • the electron gun is further connected to the third vacuum chamber 27 evacuated by the ion pump 26 via the acceleration electrode 25.
  • the third vacuum chamber 27 is connected to the sample chamber 30 evacuated by the turbo molecular pump 29 via the objective lens 28.
  • the turbo molecular pump 29 can be replaced with other vacuum pumps such as a diffusion pump.
  • the probe current 10 emitted from the electron gun is accelerated by the acceleration electrode 25 and proceeds to the third vacuum chamber 27.
  • the outer periphery of the probe current is further removed by the diaphragm electrode 31.
  • the controller 32 monitors the amount of current detected by the aperture electrode 31.
  • the probe current 10 is then focused by the objective lens 28 and applied to the sample 34 fixed to the sample stage 33.
  • the secondary electrons emitted from the sample 34 are detected by the detector 35, the current amount is monitored by the controller 32, converted into an observation image, and displayed on the display 36.
  • the acceleration power source 19, the extraction power source 21, and the shield power source 24 are connected to the controller 32 to control the applied voltage.
  • These applied voltages are automatically adjusted by the controller 32 based on the amount of current detected by the diaphragm electrode 31.
  • the detected current amount, the current V0, V1, V2 voltage, or the pressure in the electron gun may be displayed on the display 36, and the user may adjust the voltage to an arbitrary voltage using the operation unit 37.
  • the flushing of the electron source 1 is performed by energizing and heating the electron source 1 with a flushing power supply 38.
  • the flushing may be performed automatically by the controller 32 based on the amount of current or the elapsed time, or may be manually performed by the user using the operation unit 37 by displaying these on the display 36.
  • the degree of vacuum of the electron gun can be improved by suppressing the generation of ESD gas due to reflected electrons at the shielding electrode and securing the evacuation path to improve the conductance.
  • a charged particle beam apparatus with stable emission current can be provided.
  • FIG. 33 shows the time change of the emission current from the electron source used in the electron microscope according to this example.
  • the shielding effect can be obtained by forming a similar potential distribution with respect to the reflected electrons above the extraction electrode 6 even in other shapes.
  • it may be an axially symmetric hexagon arranged so as to surround the central axis of the electron beam 7 as shown in FIG. 34, or may be another polygon such as a triangle or a rectangle.
  • a more uniform polygonal electric field distribution is formed as the number of polygons increases, and a force of an equal magnitude is applied to the reflected electrons reflected in any direction.
  • this configuration has been described for a field emission electron gun, the same configuration can be applied to a Schottky electron gun, a hot cathode electron gun, and the like.
  • the present configuration can also be applied to an ion gun that emits ions by applying a positive voltage to a similar electron source.
  • the SEM has been described as an application example of the electron gun.
  • other charged particle beam devices such as a charged particle beam device such as a transmission electron microscope or an electron beam drawing device can be similarly mounted.
  • the present embodiment by using a cylindrical shield electrode whose upper and lower ends are opened to the first vacuum chamber, the progress of the reflected charged particles is shielded and a sufficient exhaust path around the charged particle source is secured. By doing so, it is possible to provide a charged particle beam apparatus capable of improving the degree of vacuum around the charged particle source and obtaining a stable emission current.
  • the influence of the shielding electrode on the electric field concentration at the charged particle source tip is reduced. I can do it.
  • the conductance of the exhaust can be increased, and the vacuum around the charged particle source can be increased.
  • the degree can be increased.
  • FIGS. 11 to 15 and FIGS. 36 to 38 a second embodiment will be described with reference to FIGS. 11 to 15 and FIGS. 36 to 38.
  • an electron gun will be described in which the shielding electrode has a cylindrical structure having a length in the axial direction.
  • This configuration is substantially the same as that of the first embodiment, but the shielding electrode 22 has a cylindrical structure having a length in the axial direction. Since the electric field distribution spreads more widely, there is an advantage that the shielding effect of reflected electrons is enhanced.
  • FIG. 11 shows the overall configuration of the electron gun of the second embodiment.
  • the configuration is substantially the same as that of the first embodiment, and the modified examples and usage examples of the configuration described in the first embodiment and the mounting method to the charged particle beam apparatus are all applicable to this embodiment.
  • the shielding electrode 22 has a cylindrical structure having a length in the axial direction, is held by a support rod 23, and applies a shielding voltage V2 from a shielding power source 24.
  • FIG. 36 shows a perspective view of a cylindrical shield electrode. Since the shielding electrode 22 has a cylindrical structure and is long in the axial direction, the electric field distribution spreads over a wider range. A heater 39 is attached to the shield electrode 22 and a temperature rising degassing method is performed by heating in advance in a vacuum. The electron impact method has the same effect. For the extraction electrode 6, a protrusion 49 or a convex extraction electrode 50 may be used in order to easily concentrate the electric field at the tip of the electron source.
  • FIG. 12 shows the trajectories of a plurality of reflected electrons in the condition of 0 ⁇ V2 ⁇ V1 in Example 1.
  • the ring-shaped shielding electrode can shield the reflected electrons approaching the shielding electrode 22 indicated by the reflected electrons 12 in FIG. 12, but against the reflected electrons at positions away from the shielding electrodes indicated by the reflected electrons 12 ′ and 12 ′′. Has little impact and is difficult to shield. The same applies to other application conditions of V2. Therefore, as shown in FIG. 11, the shielding electrode has a length in the axial direction, so that the electric field distribution spreads over a wider range, and reflected electrons in various positions, directions, or energies can be shielded.
  • the number of reflected electrons that can be shielded at this time is proportional to the solid angle covered by the shielding electrode viewed from the irradiation region of the electron beam. Therefore, the shielding effect increases as the axial length of the cylinder of the shielding electrode 22 increases. Further, the shielding electrode may be inclined with respect to the central axis of the electron beam. However, the longer the cylinder, the more the evacuation path around the electron source is blocked and the conductance deteriorates.
  • the cylindrical shield electrode 22 is separated from the extraction electrode 6 and the electron source support 2 and the insulator 3 at the top thereof, and both the upper and lower portions of the cylindrical shield electrode, or An evacuation path is ensured by opening at least one and providing a space. Thereby, a large conductance can be ensured.
  • the shielding electrode 22 is not arranged in the horizontal direction with the tip of the electron source 1,
  • the pump 5 may be arranged in a straight line at a horizontal position.
  • a storage type pump such as a non-evaporable getter pump or a titanium sublimation pump may be used instead of the ion pump.
  • the reflected electrons directed in the horizontal direction as indicated by the reflected electrons 12 ′′ in FIG. 12 are difficult to shield. Therefore, it is more effective to provide a projection 49 on the extraction electrode to block the reflected electron trajectory. is there.
  • FIG. 13 shows a typical electric field distribution when a voltage is applied under the condition of V2 ⁇ 0. Similar to the first embodiment, repulsive force acts on the reflected electrons 12 approaching the shielding electrode 22 and pushes them back to the extraction electrode 6. Since the shielding electrode 22 is cylindrical, the electric field distribution is widened, and the space where repulsive force is applied to the reflected electrons is also widened. Therefore, there is also a shielding effect against a larger number of reflected electrons such as upward reflected electrons as indicated by the reflected electrons 12 '.
  • FIG. 14 shows a typical electric field distribution when the shielding voltage V2 is set to 0 ⁇ V2 ⁇ V1.
  • This application condition is also common to V2 ⁇ 0 in that a repulsive force is applied to the reflected electrons 12, and there is an advantage that the electric field can be more easily concentrated on the tip of the electron source 1.
  • the shielding electrode 22 since the shielding electrode becomes a cylinder and its area is widened, more reflected electrons can be captured. Since the shield electrode 22 has been subjected to the temperature rising degassing method in advance, the ESD gas generated by impact at this time is minimal.
  • FIG. 15 shows a typical electric field distribution when the shielding voltage V2 is set to V1 ⁇ V2. Under this condition, it becomes easier to concentrate the electric field on the electron source 1 than the conventional condition of V2 ⁇ V1. Since the shielding electrode has a cylindrical structure, an attractive force is applied to the reflected electrons 12 approaching the shielding electrode 22 in a wider range, and many reflected electrons can be captured. Since the shield electrode 22 has been subjected to a temperature rising degassing method in advance, ESD gas generated by impact can be minimized.
  • the arrangement position of the shielding electrode is the same as in the first embodiment. Since the electric field distribution is represented by superposition of minute charges, even if the shape of the shielding electrode changes, the same effect can be obtained if a part of the shielding electrode is arranged in the space shown in the first embodiment.
  • the shape of the shielding electrode is not limited to the cylindrical structure, and may be a hexagonal cylinder shown in FIG. 37, or a triangular or quadrangular cylinder. A more uniform polygonal electric field distribution is formed as the number of polygons increases, and a force of an equal magnitude is applied to the reflected electrons reflected in any direction. In practice, a hexagon or more is desirable. Further, as shown in FIG. 38, a plurality of electrodes having an arbitrary shape may be arranged. In this case, an arbitrary electric field distribution can be created by applying a voltage to each electrode independently.
  • the present embodiment by having a cylindrical shield electrode having both ends opened, it is possible to prevent the reflected charged particles from spreading into the charged particle gun and to ensure a sufficient exhaust path around the charged particle source.
  • a charged particle beam apparatus having a charged particle gun that can improve the degree of vacuum around the charged particle source and obtain a stable emission current.
  • the shielding electrode by forming the shielding electrode into a cylindrical structure having a length in the axial direction, it is possible to provide a charged particle beam apparatus having a high shielding effect against a wider range of reflected charged particles.
  • Embodiment 2 has an opening on its side surface.
  • this configuration has a feature that a large number of reflected electrons can be shielded by widening the electric field distribution, and that the evacuation conductance can be increased by providing an opening.
  • FIG. 16 shows the overall configuration of the electron gun of the third embodiment.
  • the configuration is almost the same as that in the first and second embodiments, and the conditions, modifications, usage examples, and mounting methods in the charged particle beam apparatus described in the first and second embodiments all apply to this embodiment.
  • the shielding electrode 22 has a cylindrical structure and has an opening 40 on the side surface.
  • FIG. 39 shows a perspective view of a cylindrical shield electrode having an opening.
  • the shield electrode 22 is held by a support rod 23, and a shield voltage V2 is applied by a shield power source 24.
  • Heating means such as a heater 39 for temperature rising degassing is attached to the shield electrode 22.
  • a convex extraction electrode 50 provided with a projection 49 for concentrating the electric field at the tip of the electron source 1 was used.
  • the structure of the extraction electrode may be any of those described with reference to FIGS.
  • the convex extraction electrode 50 When the convex extraction electrode 50 is used, reflected electrons are bent toward the vicinity of the side surface of the convex extraction electrode by extending the shielding electrode 22 below the horizontal height of the surface of the convex extraction electrode 50. As a result, a force is applied by the electric field distribution, and it is easy to shield.
  • the shielding electrode 22 Since the shielding electrode 22 has a cylindrical structure and is long in the axial direction, the range of the electric field distribution becomes wide as in the second embodiment, and the reflected electrons 12 are effectively shielded.
  • Example 2 when the cylinder was lengthened in order to enhance the shielding effect, the evacuation path around the electron source narrowed and the conductance deteriorated. While shielding, an evacuation path is also secured and conductance is improved. For example, even if the shielding electrode is arranged in the horizontal direction of the electron source 1, the conductance can be maintained. The electric field distribution in the vicinity of the opening becomes non-uniform depending on the shape of the opening, but as the distance from the shielding electrode increases, the electric field distribution becomes uniform as in the case where there is no opening. Therefore, the force applied to the reflected electrons is not affected as in the second embodiment.
  • FIG. 17 shows a typical electric field distribution when a voltage is applied under the condition of V2 ⁇ 0.
  • the electric field distribution in the vicinity of the opening 40 becomes slightly non-uniform, but becomes uniform as the distance increases, and repulsive electrons 12 are repelled and shielded.
  • FIG. 18 shows a typical electric field distribution when the shielding voltage V2 is 0 ⁇ V2 ⁇ V1.
  • a part of the reflected electrons 12 collides with the shielding electrode 22.
  • the opening 40 is provided in the shielding electrode 22
  • the probability (shielding rate) of shielding the reflected electrons is improved.
  • the reflected electrons 12 are captured by providing a projection 41 in the opening 39.
  • the shielding ratio can be further increased by inclining the protrusion 41 based on the locus of the reflected electrons 12 obtained by calculation.
  • two or more shielding electrodes 22 and 22 ′ are provided in a nested manner, and the position of each opening 40 is shifted according to the locus of the reflected electrons 12.
  • the reflected electrons 12 that have passed through the inner shielding electrode 22 are captured by the outer shielding electrode 22 ', and the shielding rate is increased.
  • the shielding rate can also be increased by electrically insulating each of the plurality of shielding electrodes and independently changing each applied voltage.
  • the shielding factor can be increased by changing the potential distribution in the shielding electrode.
  • the electrode structures for increasing the shielding rate shown in FIGS. 19-21 can be used in combination.
  • FIG. 22 shows a typical electric field distribution when the shielding voltage V2 is set to V1 ⁇ V2. Under this application condition, an attractive force is applied to the reflected electrons 12 and is drawn into and captured by the shielding electrode 22. In this case as well, some electrons may pass through the opening 40 as indicated by the reflected electrons 12 '. Therefore, the shielding rate is further increased by applying the structure of the shielding electrode shown in FIGS. 19 to 21 even under this voltage condition.
  • the opening 40 is at least one circular hole, but the shape and size of other holes may be used.
  • the larger the total area of the opening 40 the wider the path for exhausting around the electron source 1, and the conductance becomes larger. improves.
  • a vacuum exhaust path can be secured and the conductance is further improved.
  • the conductance increases as the area of the opening increases with respect to the total area of the shielding electrode, but the electric field generated by the electrode tends to be non-uniform, and the number of surfaces that physically block electrons decreases, resulting in a trade-off that reduces the shielding rate. Become a relationship.
  • FIG. 24 shows a configuration of an electron gun when a mesh-like shielding electrode 43 is used as an example.
  • the mesh-shaped shielding electrode 43 is held and arranged by the support rod 23. Under the application condition of V2 ⁇ 0, repulsive force is applied to the reflected electrons 12, and the reflected electrons do not reach the shielding electrode and can be easily suppressed to the inside. Therefore, this mesh-shaped shielding electrode is particularly effective.
  • the conductance around the electron source is also improved in this embodiment. Therefore, when an ultrahigh vacuum pump such as a non-evaporable getter pump or a titanium sublimation pump is used in addition to the ion pump.
  • the degree of vacuum around the electron source can be improved by fully utilizing their exhaust capabilities. For example, as shown in FIG. 40, the non-evaporable getter pump 51 is coated on the surface of the shielding electrode 22, or the non-evaporable getter pump 51 ′ is disposed at an arbitrary position inside the vacuum vessel 4, thereby further increasing the exhaust capacity. The degree of vacuum can be improved.
  • the shape of the shielding electrode is not limited to a cylindrical structure, but may be one in which an opening is provided on the side of a polygonal tube as in Example 2, or one in which an opening is provided on the side of a plurality of arbitrarily shaped electrodes. Conductance is improved by the opening.
  • the reflected charged particles are prevented from spreading into the charged particle gun, and an exhaust path around the charged particle source is sufficiently provided.
  • a charged particle beam apparatus having a charged particle gun that improves the degree of vacuum around the charged particle source and obtains a stable emission current.
  • the shielding electrode into a cylindrical structure having a length in the axial direction, it is possible to provide a charged particle beam apparatus having a high shielding effect against a wider range of reflected charged particles.
  • the lower end of the shield electrode can be arranged closer to the extraction electrode than the charged particle source without deteriorating the conductance of the vacuum exhaust, and a wider range. It is possible to provide a charged particle beam device having a high shielding effect against the reflected charged particles.
  • the cylindrical shield electrode by providing a protrusion in the opening provided on the side wall of the cylindrical shield electrode, it is possible to provide a charged particle beam device having a high shielding effect against the reflected charged particles. Also, it is possible to provide a charged particle beam apparatus having a high shielding effect against reflected charged particles by providing a plurality of cylindrical shielding electrodes in a nested manner and shifting the opening position according to the locus of each reflected charged particle. it can. Further, by providing the cylindrical shield electrode with a taper with respect to the central axis, it is possible to provide a charged particle beam apparatus having a high shielding effect against the reflected charged particles. Further, by using a shielding electrode having a mesh-like cylindrical structure, it is possible to provide a charged particle beam apparatus with higher evacuation conductance.
  • FIG. 25 an electron gun having a simplified structure in which a supporting portion of an electron source and a shielding electrode are electrically connected and a power source is omitted will be described.
  • FIG. 25 shows the overall configuration of the electron gun of the fourth embodiment.
  • the configuration of the electron gun is almost the same as that of the first to third embodiments, and the modified examples and usage examples of the configuration described in the first to third embodiments and the mounting method to the charged particle beam apparatus are all applicable to this embodiment.
  • a cylindrical shield electrode 22 having an opening 40 in the axial direction is integrated with the support 2 of the electron source 1 and held by the insulator 3.
  • the electron source 1 and the shield electrode 22 are electrically connected to have the same potential, and there is an advantage that a shield power source and a terminal for applying a voltage to the shield electrode are not necessary. Therefore, the configuration can be simplified.
  • a heater 39 is attached to the shield electrode 22 and a temperature rising degassing method is performed.
  • the convex extraction electrode 50 described in FIG. 5 is used as the extraction electrode, the planar extraction electrode 6 and the protrusion 49 described in FIG. 4 may be used.
  • FIG. 26 shows the electric field distribution formed by the shield electrode 22 of this configuration.
  • this configuration has a structure in which the upper part of the electron source is covered with the shield electrode by integrating the support portion and the shield electrode. There is an advantage that the reflected electrons can be shielded upward.
  • the repulsive electrons applied to the shield electrode 22 are repelled and collide with the extraction electrode again. Since the electron source and the shielding electrode have the same potential, a small number of high-energy reflected electrons collide with the shielding electrode. Since the extraction electrode and the shield electrode are preliminarily subjected to the temperature rising degassing method, the ESD gas generated by the collision is minimized.
  • the mesh-shaped shielding electrode 43 described with reference to FIG. 23 is effective for the shielding electrode 22, and the conductance can be increased by using this. Further, by providing the shielding electrode described with reference to FIGS. 19 to 21 with a taper, a protrusion, or a multilayer structure, the electric field distribution in the shielding electrode can be arbitrarily changed, and the reflected electrons can be more easily confined inside. Further, the shield electrode 22 may not have the opening 40. In this case, since conductance deteriorates, a sufficient space is provided between the shielding electrode 22 and the extraction electrode to ensure an exhaust path.
  • the cylindrical shielding electrode having a plurality of openings on the side surface, it is possible to prevent the reflected charged particles from spreading into the charged particle gun and to provide a sufficient exhaust path around the charged particle source.
  • a charged particle beam apparatus having a charged particle gun that improves the degree of vacuum around the charged particle source and obtains a stable emission current.
  • the charged particle beam apparatus which can shield the reflected charged particle which goes upwards by the structure which the support part and shielding electrode of the charged particle source were integrated can be provided.
  • a terminal for applying a voltage to the shielding power source and the shielding electrode becomes unnecessary, and a charged particle beam apparatus having a simple device configuration can be provided. .
  • FIGS. 1-10 an electron gun having a simplified structure in which an extraction electrode and a shielding electrode having a cylindrical structure having a plurality of openings on a side surface are electrically connected and a power source is omitted will be described.
  • FIG. 27 shows the overall configuration of the electron gun of the fifth embodiment.
  • the configuration of the electron gun is almost the same as that of the first to third embodiments, and the modified examples and usage examples of the configuration described in the first to third embodiments and the mounting method to the charged particle beam apparatus are all applicable to this embodiment.
  • the shield electrode 22 having a cylindrical structure having an opening 40 and having a length in the axial direction is connected to the extraction electrode 6.
  • the potentials of the extraction electrode 6 and the shield electrode 22 are the same, and there is an advantage that a shield power source, a terminal, and a support rod for the shield electrode 22 are not required.
  • the shield electrode 22 is degassed by a heater 39 in advance. By using a material having high thermal conductivity such as copper for the shielding electrode 22, the temperature rising degassing method can be performed on the shielding electrode 22 even with only the heater 13.
  • FIG. 29 shows an example when the structure of the shielding electrode is changed.
  • Tapered shield electrodes 42 and 42 ' are used as the shield electrodes, and a double structure is formed.
  • the openings 40 of the respective electrodes are interchanged, and a protrusion 41 is provided. These changes improve the shielding rate.
  • a receiving electrode 44 having the same potential as that of the electron source 1, the reflected electrons going upward are pressed inward.
  • the size and shape of these electrode structures are optimized by calculating the electric field distribution inside the shield electrode and the trajectory of the reflected electrons.
  • the shield electrode 22 may not have the opening 40. In this case, since the conductance deteriorates, the space between the shielding electrode 22 and the upper part is sufficiently opened to secure an exhaust path.
  • a charged particle beam apparatus having a charged particle gun capable of improving the degree of vacuum around the charged particle source and obtaining a stable emission current can be provided. Further, by electrically connecting the shield electrode and the extraction electrode, a shield power source, a terminal, and a support rod for the shield electrode become unnecessary, and a charged particle beam device having a simple device configuration can be provided. Moreover, the charged particle beam apparatus which can suppress the reflected electron which goes upwards inside can be provided by arrange
  • Embodiments 1 to 5 a sixth embodiment will be described with reference to FIG.
  • This embodiment will describe an electron gun characterized in that in the configuration of Embodiments 1 to 5, an electron source is irradiated with a laser to apply heat or an electric field.
  • FIG. 30 shows the overall configuration of the electron gun of the sixth embodiment.
  • the structure of the shield electrode used was that of Example 3, but the other shield electrode structures used in Examples 1 to 5 can also be used.
  • the view port 45 is provided in the vacuum vessel 4, and the laser light 47 emitted from the laser light source 46 is collected by the condenser lens 48, introduced into the vacuum vessel 4 through the view port 45, and further the shielding electrode 22.
  • the electron source 1 is irradiated through the opening 40.
  • the electron source is surrounded by cup-shaped electrodes and the like, and the electron source cannot be seen directly from the outside of the electron gun through a window such as a viewport.
  • the shielding electrodes shown in the first to fifth embodiments the electron source can be directly seen from the outside, and the laser can be irradiated to the electron source.
  • flushing for desorbing and cleaning the adsorbed gas on the surface of the electron source is performed using the focused laser beam 47.
  • the electron source itself was energized and the entire electron source was heated by Joule heat.
  • laser light only the tip of the electron source can be heated, and the electron source generated by the entire heating of the flashing can be heated. Deformation and axial deviation can be eliminated.
  • a semiconductor laser is suitable as the laser.
  • the electron source can be cleaned by performing field evaporation while assisting with laser light.
  • a positive high voltage is applied to the electron source 1 while irradiating the focused laser beam 47 on the electron source 1.
  • an electric field by laser light is applied to the tip of the electron source, and field evaporation can be performed at a lower voltage than in the past.
  • the focused laser 47 is applied to the electron source 1, and an extraction voltage is applied to concentrate the electric field on the tip of the electron source.
  • an electric field generated by the laser is applied to the tip of the electron source, and the electron beam 7 can be obtained with a lower extraction voltage than in the past.
  • a pulsed electron beam synchronized with the laser is obtained by applying a lower extraction voltage to the electron source, which emits electrons, and irradiating the electron source with a pulse having an electric field sufficient for electron emission. be able to.
  • the laser light source 46 and the lens 48 may be installed inside the vacuum vessel 4. Further, the required shape and number of lenses differ depending on the laser intensity, monochromaticity, and condensing diameter, and one or more lenses may be omitted. Moreover, this structure is applicable not only to a laser but also to a directional energy source.
  • the electron beam was emitted with an electron microscope having a cylindrical shielding electrode having an opening on the side surface. Furthermore, a more stable emission current could be obtained.
  • the cylindrical shielding electrode having a plurality of openings on the side surface, it is possible to prevent the reflected charged particles from spreading into the charged particle gun and to provide a sufficient exhaust path around the charged particle source.
  • a charged particle beam apparatus having a charged particle gun that improves the degree of vacuum around the charged particle source and obtains a stable emission current.
  • a directional energy source for applying heat or an electric field to the tip of the charged particle source, it is possible to provide a charged particle beam apparatus that can obtain a charged particle beam with a low extraction voltage.
  • the configurations described in Examples 1 to 6 may be used for other charged particle beam apparatuses such as a scanning transmission electron microscope and a mirror projection microscope.
  • the electron source used in these configurations may be tungsten, LaB6, other materials of carbon nanotubes, or a crystal plane other than ⁇ 310>, ⁇ 111>, and ⁇ 100>.
  • the distance between the electron source and the extraction electrode may be 1 mm or less, and the structure of the extraction electrode may be a dish shape as shown in FIG.
  • the material of the extraction electrode and shielding electrode, or the coating material on the surface thereof, is made of a material that generates less ESD gas such as titanium nitride and beryllium copper, in addition to gold, silver, copper, aluminum, titanium and alloys thereof. It may be used.
  • the surface of the extraction electrode and the shielding electrode is coated with a getter material such as a non-evaporable getter, thereby increasing the vacuum exhaust capability in the electron gun.
  • the shield electrode 22 is extended below the horizontal height of the upper surface of the convex lead electrode 50, thereby reflecting. A force is applied to the reflected electrons that are bent by the electrode toward the vicinity of the side surface of the convex extraction electrode due to the electric field distribution, and the shielding effect is enhanced. Also, as shown in FIG. 16, when the extraction electrode is provided with the protrusion 49, the same effect can be obtained by extending the shielding electrode 22 to a position below the horizontal height of the upper surface of the protrusion 49.
  • the shape of the shielding electrode can be arbitrarily changed.
  • the conductance can be further increased.
  • the extraction electrode can be changed to any configuration based on suppression of reflected electrons and improvement of conductance, such as a protrusion 49 provided on the concave extraction electrode 52.
  • SYMBOLS 1 Electron source, 2 ... Support part, 3 ... Insulator, 4 ... Vacuum container, 5 ... Ion pump, 6 ... Extraction electrode, 7 ... Electron beam, 8 ... Aperture, 9 ... Second vacuum chamber, 10 ... Probe current, DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Electron impact desorption gas, 12 ... Reflection electron, 13 ... Heater, 14 ... Cup type extraction electrode, 15 ... Equipotential line, 16 ... 1st vacuum chamber, 17 ... Ion pump, 18 ... Terminal, 19 ... Acceleration power supply , 20 ... terminal, 21 ... extraction power supply, 22 ... shield electrode, 23 ... support rod, 24 ...
  • shield power supply 25 ... acceleration electrode, 26 ... ion pump, 27 ... third vacuum chamber, 28 ... objective lens, 29 ... turbo Molecular pump, 30 ... sample chamber, 31 ... throttle electrode, 32 ... controller, 33 ... sample stage, 34 ... sample, 35 ... detector, 36 ... display, 37 ... operator, 38 ... flashing power supply, 39 ... heater , 40 ... opening, 41 ... projection, 42 ... tape Shielding electrode, 43 ... Mesh-like shielding electrode, 44 ... Welcome electrode, 45 ... Viewport, 46 ... Laser light source, 47 ... Laser light, 48 ... Condensing lens, 49 ... Projection, 50 ... Convex extraction electrode, 51 ... Non-evaporable getter pump, 52 concave extraction electrode.

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Abstract

　荷電粒子線装置の電子銃において、電子衝撃脱離ガスの発生量を低減し、かつ真空排気を効率的に行う、真空度を向上した電子銃を提供するために、電子源（１）と、電子源（１）から電子線を放出させるための引出電極（６）とを有し、電子源（１）を含む第１真空室が引出電極（６）に設けられたアパーチャを介して第２真空室（９）に接続され、それぞれの真空室が独立した真空排気手段で差動排気する構成において、電子源（１）まわりの真空排気の経路を広く確保し、かつ所定の電位を与えた遮蔽電極（２２）を用いて、引出電極（６）上の電子線の照射領域から放出する反射電子の進行を遮ることで、電子衝撃脱離ガスの発生を低減する。

Description

荷電粒子線装置
　本発明は、電子顕微鏡や描画装置等などの荷電粒子発生源を有する荷電粒子線装置に関する。
　透過電子顕微鏡や走査電子顕微鏡、または電子線描画装置などの荷電粒子線装置は、電子線を得るために電子銃が用いられる。電子銃には電界放出電子銃やショットキーエミッション電子銃などがあり、いずれも先端を鋭く尖らせた電子源に対して、それに対向させた引出電極に正の高電圧（引出電圧）を印加することで、電子源先端に電界を集中させ、電子線を放出させる。電子銃の構成に関しては、例えば特許文献１～３に開示されている。
特開昭５５－１０６２号公報 特開昭４７－２４７５６号公報 特開平９－１７３６５号公報
　電子線の電流（エミッション電流）量の安定性には、電子銃の真空度が大きく影響する。真空中にはガス分子がわずかに残留しており、これらが電子源の表面に吸着、または化学反応をすると、電子源表面の物性が変わって放出する電流量が大きく変化する。このためエミッション電流を安定させるには、真空度を向上（圧力を低減）して残留ガスを減らし、電子源表面での吸着や化学反応を減らす必要がある。通常、電子銃内の圧力は１０－７（以下、１０Ｅ－７と記載）Ｐａ以下にされ、高い真空度（低い圧力）に維持される。
　特に電界放出電子銃では真空度の影響が顕著となる。電界放出電子源の温度は常温以下であるため、時間とともに電子源表面に残留ガスが吸着して徐々に覆われる。このため、エミッション電流は長期間にわたって減衰する。また、吸着ガス量が増えると電流の変動（ノイズ）が大きくなるため、電子源表面を定期的に清浄化し、吸着ガスを取除く必要がある。清浄化の方法としては、電子源を約２０００℃まで加熱し、吸着ガスを熱脱離させるフラッシングや、電子源に正の高電圧を印加し吸着ガスをイオン化する電界蒸発などがある。以上の原理から、電界放出電子銃は真空度が高いほど表面へのガスの吸着頻度が減り、安定なエミッション電流が得られる。また、フラッシングなどの清浄化の操作の頻度が低減でき、利便性が増す。
　電子銃内を１０Ｅ－７Ｐａ以下の超高真空に保つためには、超高真空用の真空ポンプで電子銃を排気するとともに、引出電極や他の部材に放出電子が衝突して発生する電子衝撃脱離（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ　Ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ：ＥＳＤ）ガスを減らすことが必要である。
　図１は電子銃内でＥＳＤガスが発生する仕組みを説明する図である。この電子銃は、電子源１が支持部２と碍子３に保持されて、真空容器４の内部に配置される。真空容器４はイオンポンプ５で排気され、１０Ｅ－７Ｐａ以下の超高真空が維持される。
　電子源１と、それに対向して配置した引出電極６と、真空容器４はそれぞれ電気的に絶縁されており、真空容器４はグランドに接続され、電子源１と引出電極６には任意の電圧を印加できる。電子源１に対して引出電極６に正の引出電圧を印加すると、電子源１の先端に電界が集中し、電子線７が引出電極に向かって放射状に放出する。引出電極６の中心部にはアパーチャ８が設けられており、電子線７の中心部はアパーチャ８から下方の第２真空室９へ通り抜ける。この下方へ通り抜けた中心部分の電子をプローブ電流１０と呼び、荷電粒子線装置ではこのプローブ電流１０を目的に応じてさらに選別、加速、集束などして用いる。
　電子線７のうち、アパーチャ８を通り抜けない周辺部の電子は引出電極６に衝突する。この衝突した電子は引出電極６の表面に吸着したガスや電極表層中のガスを叩きだす。この叩きだされて真空中に放出するガスをＥＳＤガス１１と呼ぶ。電子線を照射すると、このＥＳＤガス１１が発生し、電子銃の真空度は悪化する。
　引出電極６上に照射された電子線７のうち一定割合の電子は、電極表面または表層の浅い領域の原子に反射され、ランダムな方向で上方へと跳ね返る。この電子を反射電子１２と呼ぶ。反射電子１２の電子一つ一つがもつエネルギーはそれぞれ異なる。少数の反射電子は弾性衝突によって反射し、入射時と同じ高いエネルギーをもつ。一方、大多数の反射電子は非弾性衝突で反射し、エネルギーを奪われて入射時よりも低いエネルギーをもつ。
　電子源１と支持部２は引出電極６に対して低い電位をもつことから、これらに近づく反射電子には斥力が働く。よって入射時と同じエネルギーをもつ反射電子のみが再度、電子源１または支持部２に衝突する。しかし、ほとんどの反射電子は入射時よりもエネルギーが低いので、電子源１や支持部２に衝突することはなく、これらから斥力を受けることで軌道を曲げて上方や側方へ進み、真空容器４の壁面方向へ向かう。
　反射電子１２が真空容器４の壁面、または電子銃内の他の部材に衝突すると、ここでもＥＳＤガス１１’が発生する。さらに、衝突した反射電子１２の一定数はまた反射し、電子銃内に散乱する。このように発生した２次、３次の反射電子は電子銃内の広い範囲に広がり、ＥＳＤガスをさらに発生させる。これらの過程で発生したＥＳＤガスによって電子銃の真空度はさらに悪化する。また反射電子が碍子３などに衝突すると、チャージアップによって真空容器４と電子源１の間などで放電が起こり、電子源１を溶損させる原因にもなる。
　引出電極６から発生するＥＳＤガス１１を低減する方法として、例えば特許文献１に記載されているように、引出電極６をヒーター１３などの加熱手段で加熱する昇温脱ガス法がある。真空中の引出電極６を加熱すると、引出電極６表面の吸着ガスや表層内部のガスが熱脱離する。その後常温に戻してもガスは既に脱離していることから、電子線７を引出電極６に照射してもＥＳＤガスの発生量は少なくなる。通常この昇温脱ガス法をあらかじめ引出電極に行っておくことで、引出電極６から発生するＥＳＤガス量を最小限にする。
　その他のＥＳＤガスの低減方法として、例えば特許文献２に記載されているように、あらかじめ多量の電子を引出電極に衝突させる電子衝撃法などがある。この方法は、電子源１、または新たなに設けた電子源から多量の電子を放出し、真空中の引出電極表面に衝突させることで、吸着ガスや表層のガスを叩きだし脱離させる。その後、通常の電子線７を引出電極６に照射しても、表面のガスが既に脱離しているのでＥＳＤガスの発生量が少なくなる。昇温脱ガス法と同様に、あらかじめ電子衝撃法を引出電極に行うことで発生するＥＳＤガスを最小限にできる。
　しかしながら、特許文献１の昇温脱ガス法や特許文献２の電子衝撃法を真空容器４の壁面や電子銃内の部材全てに行うことはできず、反射電子が発生させるＥＳＤガス１１’を低減することは難しい。
　特許文献１にはカップ形状の引出電極を用いる構成が開示されている。図２にこのカップ状引出電極を用いた場合の電界分布を等電位線で説明したものを示す。ここで電界分布は中心軸に対して対称であるので、簡単のために半面に関してのみ示した。電子源１ならびに支持部２と、カップ型引出電極１４の電位によって電界分布は点線で示した等電位線１５のようになる。反射電子１２は上方に進む際、電界分布によってこの当電位線１５に対して垂直方向で、電子源１と支持部２から遠ざかる方向に力を受ける。この力で反射電子１２の進行方向は曲げられ、カップ型電極１４の側面に衝突する。カップ型電極１４はあらかじめ昇温脱ガス法などで行っているので、反射電子１２の衝突によって生じるＥＳＤガスは少ない。カップ型引出電極の深さを深くするほど、多くの反射電子が側面に衝突することになり、カップを抜けて上方へ向かう反射電子数は少なくなる。この方法で真空容器４や電子銃内のその他の部材に衝突する反射電子の数は少なくなり、電子銃内全体でＥＳＤガスの発生量を低減することができる。
　また、特許文献３には電子源全体を引出電極で覆う構成が開示されている。この方法では反射電子は引出電極で覆われた内側の空間から外部に出にくくなり、真空容器壁面や他の部材に反射電子が衝突することを少なくできる。
　特許文献１に記載のカップ型電極や、特許文献３に記載の電子源を引出電極で覆う構造を用いることで、電子銃内に反射電子が広がり、真空容器壁面や銃内のその他の部材に衝突してＥＳＤガスを発生させるのを防ぐことができる。しかしながら、電子源まわりの真空排気の経路は狭くなり、コンダクタンスが低下する。このため、電子源周辺で得られる真空度に限界が生じ、より安定したエミッション電流を得ることが困難である。また、真空排気がしづらく、電子源まわりの真空度が一度悪化すると回復に時間がかかり、エミッション電流の安定性を損なう。また、特許文献３の構造でもコンダクタンスは低下し、また電子源と引出電極との距離が小さいため、それらを隔てる金属ホルダやエミッタベースのわずかな汚染でもそれらの間で放電が起こり、電子源を破損させる恐れがある。
　本発明の目的は、反射荷電粒子の進行を遮蔽し、かつ荷電粒子源まわりの排気経路を十分に確保することで、荷電粒子源まわりの真空度を向上し、安定したエミッション電流が得られる荷電粒子線装置を提供することにある。
　上記目的を達成するための一形態として、荷電粒子源と、前記荷電粒子源から荷電粒子を引出す引出電極と、前記引出電極により引出された荷電粒子が照射される試料を保持する試料保持手段と、引出された前記荷電粒子を前記試料保持手段に保持された試料に照射する荷電粒子光学系と、前記荷電粒子源が配置された第１の真空室を排気する第１の排気手段と、前記第１の真空室に接続された第２の真空室を排気する、前記第１の排気手段とは独立した第２の排気手段とを有する荷電粒子線装置において、前記荷電粒子源を取り囲むように配置され、前記引出電極からの反射荷電粒子の進行を遮蔽する、筒構造の遮蔽電極を更に有し、前記筒構造の遮蔽電極の筒上端及び下端は前記第１の真空室内に開放されていることを特徴とする荷電粒子線装置とする。
　また、荷電粒子源と、前記荷電粒子源から荷電粒子を引出す引出電極と、前記引出電極により引出された荷電粒子が照射される試料を保持する試料保持手段と、引出された前記荷電粒子を前記試料保持手段に保持された試料に照射する荷電粒子光学系と、前記荷電粒子源が配置された第１の真空室を排気する第１の排気手段と、前記第１の真空室に接続された第２の真空室を排気する、前記第１の排気手段とは独立した第２の排気手段とを有する荷電粒子線装置において、前記荷電粒子源を取り囲むように配置され、前記引出電極からの反射荷電粒子の進行を遮蔽する、筒構造の遮蔽電極を更に有し、前記筒構造の遮蔽電極の筒側面には少なくとも１つ以上の開口部が設けられていることを特徴とする荷電粒子線装置とする。
　反射荷電粒子の進行を遮蔽し、かつ荷電粒子源まわりの排気経路を十分に確保することで、荷電粒子源まわりの真空度を向上し、安定したエミッション電流が得られる荷電粒子線装置を提供することができる。
反射電子によって電子衝撃脱離ガスが発生する仕組みを説明するための電子銃の概略側面図である。 カップ型引出電極を有する電子銃における電界分布を説明するための電子銃の側面図である。 第１の実施例に係る電子銃の構成図である。 第１の実施例の引出電極に突起部を備えた変形例を示す図である。 第１の実施例の引出電極を凸型にした変形礼を示す図である。 第１の実施例で遮蔽電極の電位を電子源の電位未満にした場合の電界分布を説明した図である。 第１の実施例で遮蔽電極の電位を電子源の電位以上、かつ引出電極の電位未満にした場合の電界分布を説明した図である。 第１の実施例で遮蔽電極の電位を引出電極の電位以上にした場合の電界分布を説明した図である。 第１の実施例で真空排気のコンダクタンスを高めた電子銃の構成図である。 第１の実施例に係る走査電子顕微鏡の構成図である。 第２の実施例に係る電子銃の構成図である。 第１の実施例で遮蔽電極の電位を電子源の電位以上、かつ引出電極の電位未満にした場合の電界分布を説明した図である。 第２の実施例で遮蔽電極の電位を電子源の電位未満にした場合の電界分布を説明した図である。 第２の実施例で遮蔽電極の電位を電子源の電位以上、かつ引出電極の電位未満にした場合の電界分布を説明した図である。 第２の実施例で遮蔽電極の電位を引出電極の電位以上にした場合の電界分布を説明した図である。 第３の実施例に係る電子銃の構成図である。 第３の実施例で遮蔽電極の電位を電子源の電位未満にした場合の電界分布を説明した図である。 第３の実施例で遮蔽電極の電位を電子源の電位以上、かつ引出電極の電位未満にした場合の電界分布を説明した図である。 第３の実施例の遮蔽電極に突起部を設けた変形例を示す図である。 第３の実施例の遮蔽電極を多重にする変形例を示す図である。 第３の実施例の遮蔽電極にテーパをつけた変形例を示す図である。 第３の実施例で遮蔽電極の電位を引出電極の電位以上にした場合の電界分布を説明した図である。 第３の実施例の遮蔽電極をメッシュ状にする変形例を示す図である。 第３の実施例の遮蔽電極をメッシュ状にした電子銃を示す図である。 第４の実施例に係る電子銃の構成図である。 第４の実施例での電界分布を説明した図である。 第５の実施例に係る電子銃の構成図である。 第５の実施例での電界分布を説明した図である。 第５の実施例の遮蔽電極の変形例を説明した図である。 第６の実施例に係る電子銃の構成図である。 第１の実施例に係る電子銃の上面図及び側面図である。 第１の実施例に係る筒状遮蔽電極の斜視図である。 第１の実施例に係る走査電子顕微鏡のエミッション電流の時間変化を示す図である。 第１の実施例に係る他の筒状遮蔽電極の斜視図である。 第１の実施例に係る他の筒状遮蔽電極の斜視図である。 第２の実施例に係る筒形状の遮蔽電極の斜視図である。 第２の実施例に係る他の筒形状の遮蔽電極の斜視図である。 第２の実施例に係る他の筒形状の遮蔽電極の斜視図である。 第３の実施例に係る筒形状の遮蔽電極の斜視図である。 第３の実施例に係る電子銃で非蒸発ゲッターポンプを備えた構成図である。 第１の実施例の引出電極を凹型にした変形例を示す図である。 第４の実施例の遮蔽電極の変形例を説明した図である。
　本実施の形態において、反射荷電粒子が荷電粒子銃内に広がるのを防ぐために遮蔽電極を設けた。また、荷電粒子源まわりの排気経路を十分に確保するために、（１）上部及び下部が開放された筒構造、又は（２）側面に開口部を有する筒構造、又は（１）と（２）を含む構造を有する遮蔽電極を用いた。
　これにより、荷電粒子源まわりの真空度を向上し、安定したエミッション電流が得られる荷電粒子銃を有する荷電粒子線装置を提供することができる。
　ここで、筒構造とは、中空になっている構造を指す。筒の軸方向に垂直な面で切った断面形状は円形だけでなく、多角形も含む（図３６、図３７）。また、筒の長さは筒の直径よりも小さい場合を含む（図３２、図３４）。側面に設けた開口部は、筒の軸方向の長さと同じ場合を含む（図３５、図３８）。また、筒側面がその中心軸に対して傾きを持つ場合を含む（図２１）。
　以下、実施例により説明する。
　第１の実施例について、図３～図１０、図３１～図３５を用いて説明する。
　図３は、本実施例に係る荷電粒子線装置に用いる電界放出電子銃を示したものである。図３１は電子銃の断面を上方からみた正面図および側面図である。電子源１には＜３１０＞や＜１１１＞などの結晶方位をもち、先端直径５０ｎｍから３００ｎｍまで先鋭化したタングステンの電界放出電子源を用いる。その他に先鋭化した六硼化ランタン（ＬａＢ６）やカーボンナノチューブなどの電界放出電子源を用いてもよい。電子源１は支持部２と碍子３で保持して真空容器４内に配置する。真空容器４はグランド電位に接続する。
　電子源１から約１０ｍｍ離した位置に引出電極６を対向させて配置する。この引出電極６によって真空容器４は、電子源１が配置された第１真空室１６と下方の第２真空室９に隔てられており、引出電極６の中央に設けられたアパーチャ８のみを介して接続される。それぞれの真空室は配管を経由してイオンポンプ５と、イオンポンプ１７で独立に排気され差動排気になっており、真空度の高い第１真空室１６の圧力は１０Ｅ－７Ｐａ以下の超高真空を維持する。ここで、イオンポンプ５やイオンポンプ１７は、イオンポンプ以外の真空ポンプ、例えば非蒸発ゲッターポンプやチタンサブリメーションポンプなどでもよく、イオンポンプと併用して排気してもよい。また、電子源と引出電極の間隔はその他の距離でもよく、典型的には１～５０ｍｍである。
　電子源１は真空容器４とは絶縁された端子１８と端子１８’とに電気的に接続し、加速電源１９を用いて、グランド電位に対して加速電圧Ｖ０を印加する。Ｖ０の値は荷電粒子線装置が必要な電子線の速度によって変わり、典型的にはＶ０＝０～―３０ｋＶである。
　引出電極６は真空容器４とは絶縁された端子２０に電気的に接続し、引出電源２１を用いて引出電圧Ｖ１を印加する。端子２０の位置は任意であり、真空容器４の上部や、碍子３の上部、第２真空室９の側面などに配置してもよい。Ｖ１の値は電子源先端の直径と必要なエミッション電流量で決まり、典型的には電子源１に対してＶ１＝＋１～７ｋＶを印加する。Ｖ１を印加すると電子源１の先端に電界が集中して電子線７が放出する。
　ここで図４に示したように、引出電極６の上面で電子線の照射領域を囲むように円形の突起部４９を設けると引出電極が作る電界分布が電子源に近づき、より先端に電界が集中しやすくなって必要なＶ１が下がる。電子源先端まわりの真空排気経路を確保するために、突起部４９の高さは電子源先端と引出電極までの距離よりも低くすることが望ましく、典型的には３０ｍｍ以下にする。突起部の断面形状は長方形や台形、その他多角形でもよい。
　電子源まわりに均一な電界分布を作るために、突起部は電子線の中心軸と同一の軸を持たせ、軸対称にする。また、皿状のように電子線が照射される領域のみが周囲に対して凹む構造でも良い。その他に引出電極には図５に示したように電子源に向かって凸の形状をもった凸型引出電極５０を用いてもよく、この電極でも電子源先端に電界を集中させやすくなる。凸型引出電極５０の上面にさらに突起部４９を設けてもよく、引出電極の構造は目的に応じて任意に変更してよい。
　電子線７の中心部の電子はアパーチャ８から下方の第２真空室９へ通り抜ける。この下方へ通り抜けた中心部分の電子をプローブ電流１０と呼び、荷電粒子線装置ではこのプローブ電流１０をさらに選別、加速、集束して用いる。アパーチャ８の直径は０．１から２ｍｍ程度であり、これ以上大きくすると差動排気が難しくなる。
　引出電極６はヒーター１３などの加熱手段であらかじめ５００℃程度まで加熱し、昇温脱ガス法で引出電極６の表面の吸着ガスや表層のガスを脱離させる。あらかじめ昇温脱ガス法を行うことで、電子線７が引出電極６に照射されたさいに発生するＥＳＤガスの量を低減する。その他の方法として、引出電極６にあらかじめ多量の電子線を照射する電子衝撃法を用いても同様にＥＳＤガスの発生を低減できる。電子衝撃方を用いる場合、真空容器４内に電子衝撃法のための新たな電子線源を設けてもよい。
　直径１ｍｍの円形断面をもつ軸対称のリング形状（筒構造）をもった遮蔽電極２２を電子線７の中心軸を囲むように配置する。図３２にリング形状（筒構造）の遮蔽電極の斜視図を示す。遮蔽電極２２は引出電極６から反射して上方へと進む反射電子１２の軌道を電気的または物理的に遮り（遮蔽）、真空容器壁面や他の部材に衝突するのを防ぐことでＥＳＤガスの発生を抑える。
　遮蔽電極２２は真空容器４と絶縁された支持棒２３に保持され、電気的に接続する。支持棒２３の本数は４本であるが、１本以上のその他の本数でも良い。遮蔽電極２２には、遮蔽電源２４を用いて電子源１に対して遮蔽電圧Ｖ２を印加する。Ｖ２は典型的には－１０～２０ｋＶである。遮蔽電源２４は遮蔽電極２２に電流を印加して通電加熱でき、高温にすることで遮蔽電極２２についても昇温脱ガス法を行う。さらに遮蔽電極２２に電子衝撃法を行ってもよい。
　印加する遮蔽電圧Ｖ２の値によって、遮蔽電極２２が作る電界分布が変わり、反射電子の軌道の曲げ方、遮蔽の仕方が変わる。具体的には、遮蔽電極から反射電子に斥力を加え引出電極へと押し返すか、反射電子に引力を加えて遮蔽電極に衝突させることで捕獲する。遮蔽電圧の値によって、遮蔽できる電子数と電子線の放出に必要な引出電圧が変わる。よって電子源、引出電極、遮蔽電極の位置や構造などの電子銃の全体構成の設計に応じて適宜最適なＶ２を決める。
　以下に、遮蔽電圧Ｖ２の条件で反射電子の遮蔽の仕方がどうかわるかを説明する。
　図６は遮蔽電圧Ｖ２＜０の条件で電圧を印加した場合の代表的な構成と電界分布の等電位線１５、反射電子１２の軌道の一例を示したものである。なお、電界分布は中心軸に対して対称なので、簡単のために半面に関してのみ示した。以下の電界分布を説明する図においても半面で記載する。Ｖ２＜０の条件では、反射電子を遮蔽電極の内側へと抑えこむように遮蔽する。遮蔽電極２２の電位は電子源１よりも低くなるため、遮蔽電極２２に近づく反射電子１２には大きな斥力が働く。また、反射電子１２がもつ最大のエネルギーは電子源１の電位エネルギーと同等であるため、反射電子１２は遮蔽電極２２に衝突することはない。この斥力で反射電子１２を引出電極６に押し戻して進行を遮り、反射電子が真空容器壁面などへ衝突するのを防ぐ。ここで、この印加条件では、電子源１がそれ以下の電界分布に囲まれるようになるため、先端に電界が集中しづらくなる。電界集中をさせやすくするために引出電極６上に突起部４９などを設けることが好ましい。
　斥力で引出電極に戻された反射電子は引出電極に再衝突する。引出電極は昇温脱ガス法よってＥＳＤガスの発生量が低減されているため、ＥＳＤガスの発生量は最小限となる。反射電子が引出電極で再反射することでわずかに生じる２次的な反射電子についても、遮蔽電極の斥力によって同様に引出電極に戻される。ここで、引出電極６は、引き戻された反射電子が衝突する範囲に対して十分大きくし、昇温脱ガス法が行われていない他の部材に衝突させないようにする。
　図７は遮蔽電圧Ｖ２を０≦Ｖ２＜Ｖ１にした場合の代表的な電界分布の等電位線１５と反射電子１２の軌跡の一例である。この印加条件はＶ２＜０よりも電子源先端に電界集中させやすく、引出電圧Ｖ１を低減できる利点がある。遮蔽の仕方はＶ２＜０と同様に反射電子に斥力を加えて引出電極の方向へ抑えこむ。しかし、遮蔽電極２２の電位は電子源よりも高くなるため、エネルギーの高い一部の反射電子は遮蔽電極に衝突する。遮蔽電極２２はあらかじめ昇温脱ガス法を行ってあるので、このとき発生するＥＳＤガスは最小限である。反射電子に加わる斥力は、Ｖ２がＶ１に近づくほど弱まり、Ｖ２＝Ｖ１で力が加わらなくなる。
　図８は遮蔽電圧Ｖ２をＶ１≦Ｖ２にした場合の代表的な電界分布の等電位線１５と反射電子１２の軌跡の一例である。この条件は、これまでのＶ２＜Ｖ１の条件よりもさらに電子源１に電界を集中させやすくなる利点がある。この条件では遮蔽電極２２に近づく反射電子１２には引力が加わり、遮蔽電極に引き込まれ衝突する。反射電子を遮蔽電極に積極的に衝突させ、捕獲することで反射電子を遮蔽する。遮蔽電極２２はあらかじめ昇温脱ガス法を行ってあるので、衝撃で発生するＥＳＤガスは最小限となる。
　以上のようにＶ２の印加電圧によって反射電子の遮蔽の仕方は異なり、電子源先端の電界の集中のしやすさも変わる。印加条件は、電子銃の構造とそれに応じた反射電子の軌跡を元に適宜選択する。
　多くの反射電子に対して電界分布が作用するようにするため、遮蔽電極２２の断面の配置位置は、引出電極上の電子線の照射面の水平位置よりも上方（電子源方向）で、この照射領域を臨む位置にする。
　また、遮蔽電極の電界分布が、電子源先端への電界集中に与える影響を低減するために、好適には電子源先端から引出電極までの距離以上、遮蔽電極を電子源から離す。より限定的には電子源先端から引出電極までの距離の倍以上離す。典型的には、遮蔽電極は電子源先端から１０ｍｍ以上、限定的には２０ｍｍ以上離す。よって引出電極が電子源先端から最も近い電極になる。
　また、遮蔽電極の配置位置を、電子線の照射領域を底として電子線の中心軸を軸にもつ円柱空間の内側にすると、照射領域外縁から発生する反射電子に対して距離が離れ力を与えづらくなる。特にＶ２＜Ｖ１の条件では斥力で積極的に真空容器壁面に向かわせてしまう。よって、遮蔽電極はこの円柱空間の外側に配置する。
　電子源先端から放出する電子線の放出角は、引出電圧の値や電子源先端の直径にもよるが、典型的にはおよそ６０°である。幾何学的に、引出電極上の電子線の照射領域の直径は電子源先端から引出電極までの距離の１．１５倍程度であることから典型的には１．２倍以上、限定的には２倍以上遮蔽電極を中心軸から離す。典型的には半径６ｍｍの円柱空間、限定すると１０ｍｍの円柱空間の外側になる。反射電子はランダムな方向に反射して上方へ進むため、引出電極上の照射面から距離が離れるほど広範囲の空間に広がる。よって、遮蔽電極の配置位置がこの照射領域よりも遠くなると、電解分布の影響が与えられる反射電子は少なくなり、遮蔽が難しくなる。典型的には遮蔽電極は照射領域から７０ｍｍ以内に、より限定的には５０ｍｍ以内に配置する。
　ここで、リングの直径はその他の大きさでもよく、典型的には０．１～１０ｍｍ程度を用いる。またリングの断面は多角形や楕円でもよい。
　図９に示すように電子源１の先端と水平方向には遮蔽電極２２を配置せず、イオンポンプ５を水平位置で直線上に配置することで、排気経路を広く、かつ電子源とポンプ間を短くすることができ高いコンダクタンスを確保できる。また、イオンポンプ５の代わりに、非蒸発ゲッターポンプやチタンサブリメーションポンプなどの溜め込み型ポンプを用いると、ポンプ自体からの放出物によるチップ汚染の心配がなくなり、より効果的となる。
　さらに、これらポンプはイオンポンプに比べてより高真空の排気に適しており到達真空度を高くできる。本構成を用いることでその排気能力を十分に活用して、それらポンプの到達真空度まで電子源まわりの真空度を向上できる。ここで、水平方向に遮蔽電極を置かない場合、引出電極から横方向に向かう反射電子は遮蔽し難いことから、特に引出電極６上に突起部４９を設けるのが望ましい。
　遮蔽電極２２やその表面コーティング材として、金、銀、銅、アルミニウム、チタン、またはそれらの合金などのＥＳＤガスの発生が少ない材料を用いることで、電子の衝突時の発生量をさらに低減できる。また、材料にパーマロイなどの高透磁率材料を用いることで、地磁気などの外部磁場が電子線に与える影響を低減できる。さらに、遮蔽電極２２の表面に非蒸発ゲッターなどゲッター材をコーティングすることで、電子銃内の真空排気能力が増し、真空度を向上できる。
　Ｖ２の印加条件によっては電子源１と遮蔽電極２２間、または遮蔽電極２２と引出電極６間などに高い電圧差が生じ、電極間で放電が発生する可能性がある。そこで、これら電極間は一定以上距離を離し、さらに端面やエッジ部分の曲率を大きくすることで、放電を抑える。また遮蔽電極２２の配置位置、直径、大きさなどの形状、または電子源や引出電極の構造、それぞれの位置関係は、電界分布と反射電子の軌道を計算することで、適宜最適化する。
　図１０に本実施例の電子銃を用いた荷電粒子線装置の一例として、走査電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＥＭ）の概略を示す。上記電子銃はさらに、加速電極２５を介して、イオンポンプ２６で排気された第３真空室２７に接続する。第３真空室２７は対物レンズ２８を介して、ターボ分子ポンプ２９で排気された試料室３０に接続する。なお、ターボ分子ポンプ２９はその他の真空ポンプ、例えばディフュージョンポンプなどで代用することもできる。
　電子銃から放出したプローブ電流１０は加速電極２５で加速されて、第３真空室２７へ進む。プローブ電流は絞り電極３１によってさらに外周部が除かれる。このとき絞り電極３１で検出される電流量を制御器３２でモニタリングする。プローブ電流１０はその後対物レンズ２８で集束し、試料台３３に固定された試料３４に照射する。
　試料３４から放出する二次電子を検出器３５で検出し、その電流量を制御器３２でモニタリングして観察像に変換、表示器３６に表示する。加速電源１９と引出電源２１、遮蔽電源２４は制御器３２に接続し、印加電圧を制御する。
　これらの印加電圧は、絞り電極３１で検出した電流量をもとに制御器３２が自動で調整する。または、検出した電流量や、現在のＶ０、Ｖ１、Ｖ２電圧、または電子銃内の圧力を表示器３６に表示し、ユーザが操作器３７を用いて任意の電圧に調整してもよい。電子源１のフラッシングは、フラッシング電源３８によって電子源１に通電加熱することで行う。フラッシングは制御器３２が電流量や経過時間から自動で行うことも、またはこれらを表示器３６に表示して、ユーザが操作器３７を用いて手動で行ってもよい。
　以上の構成のように、遮蔽電極で反射電子によるＥＳＤガスの発生を抑え、かつ真空排気の経路を確保しコンダクタンスを向上させることで電子銃の真空度を向上できる。この電子銃を用いることでエミッション電流の安定した荷電粒子線装置を提供できる。
　図３３に本実施例に係る電子顕微鏡に用いた電子源からのエミッション電流の時間変化を示す。本実施例によって電子源まわりの真空度を向上させることで、電子源へのガス吸着の頻度が低下し電流の減衰はゆるやかになる。この結果、例えば電流が初期値の５０％になる時間を減衰時間と定義すると、従来よりもエミッション電流の減衰時間が長期化する。エミッション電流が安定する時間が長くなり、電流変動も抑えられ、フラッシング頻度も低下するのでユーザの利便性が増す。
　本構成では遮蔽電極にリング形状を用いたが、それ以外の形状でも、引出電極６の上方で反射電子に対して同様の電位分布を形成することで、遮蔽効果が得られる。例えば図３４に示すような電子線７の中心軸を囲むように配置した軸対称の六角形でもよく、三角形や四角形といった、それ以外の多角形でもよい。多角にするほど軸対称の均一な電界分布が形成され、どの方向に反射した反射電子に対しても均等な大きさの力が加わるようになる。また、リング以外の形状、例えば図３５に示すように、電子線７の中心軸を囲むように、複数の任意の形状の電極を配置してよい。この場合各電極に独立に電圧を印加して、任意の電界分布を作ることができる。
　本構成は電界放出電子銃について述べたが、同様の構成をショットキー電子銃や熱陰極電子銃などにも適用できる。また、同様の電子源に正の電圧を印加してイオンを放出する、イオン銃においても本構成が適用できる。さらに本構成では電子銃の適用例としてＳＥＭについて説明したが、その他の荷電粒子線装置、例えば透過電子顕微鏡や電子線描画装置などの荷電粒子線装置でも同様に実装できる。
　本実施例によれば、上端及び下端が第一真空室に開放された筒構造の遮蔽電極を用いることにより、反射荷電粒子の進行を遮蔽し、かつ荷電粒子源まわりの排気経路を十分に確保することで、荷電粒子源まわりの真空度を向上し、安定したエミッション電流が得られる荷電粒子線装置を提供することができる。
　また、荷電粒子源先端から遮蔽電極までの距離を、荷電粒子源先端から引出電極までの最短距離を越える値とすることにより、荷電粒子源先端への電界集中に与える遮蔽電極の影響を低減することが出来る。
　また、第1真空室の排気口の高さと荷電粒子源先端の高さとを揃え、遮蔽電極はそれらと異なる高さとすることにより、排気のコンダクタンスを大きくすることができ、荷電粒子源周りの真空度を、より高めることができる。
　また、引出電極に突起部を設けることにより、荷電粒子源先端への電界集中に与える遮蔽電極の影響を低減することが出来る。
　続いて、図１１～図１５、図３６～図３８を用いて第２の実施例を説明する。本実施例は遮蔽電極が軸方向に長さを有する筒構造をもつことを特徴とした電子銃について説明する。本構成は実施例１とほぼ同様であるが、遮蔽電極２２は軸方向に長さを有する筒構造である。電界分布がより広範に広がることから反射電子の遮蔽効果が高くなる利点がある。
　図１１に第２実施例の電子銃の全体構成を示す。構成は実施例１とほぼ同様であり、実施例１に記載した構成の変更例や使用例、荷電粒子線装置への搭載方法は全て本実施例にもあてはまる。遮蔽電極２２は軸方向に長さをもった円筒構造をもち、支持棒２３で保持され、遮蔽電源２４から遮蔽電圧Ｖ２を印加する。
　図３６に円筒構造の遮蔽電極の斜視図を示す。遮蔽電極２２は円筒構造をもち軸方向に長いことから、より広い範囲に電界分布が広がる。遮蔽電極２２にはヒーター３９を取り付け、あらかじめ真空中で加熱することで昇温脱ガス法を行う。電子衝撃法でも同様の効果がある。引出電極６には電子源先端に電界集中しやすくさせるために、突起部４９や凸型引出電極５０を用いてもよい。
　図１２に実施例１の０≦Ｖ２＜Ｖ１の条件における複数の反射電子の軌跡を示す。リング状の遮蔽電極は図１２の反射電子１２で示した遮蔽電極２２に近づく反射電子は遮蔽できるが、反射電子１２’、１２’’で示した遮蔽電極から離れた位置の反射電子に対しては影響が小さく、遮蔽が難しい。その他のＶ２の印加条件でも同様となる。そこで、図１１に示したように遮蔽電極が軸方向に長さをもつことで電界分布がより広い範囲に広がり、様々な位置、方向、またはエネルギーの反射電子も遮蔽することができる。
　このとき遮蔽できる反射電子数は、電子線の照射領域から見た遮蔽電極が覆う立体角に比例する。よって、遮蔽電極２２の円筒の軸方向の長さが長いほど、遮蔽効果は高くなる。また、電子線の中心軸に対して遮蔽電極に傾きを設けてもよい。しかし、円筒を長くするほど電子源まわりの真空排気の経路を塞ぎ、コンダクタンスが悪化する。電子源まわりの排気経路を確保するために、円筒の遮蔽電極２２は引出電極６や電子源の支持部２、その上部の碍子３から分離し、円筒の遮蔽電極の上部と下部の両方、または少なくとも一方を開放し、空間を設けることで真空排気経路を確保する。これにより、大きなコンダクタンスを確保することができる。
　なお、例えば反射電子の遮蔽とコンダクタンスを両立させる遮蔽電極の配置の一例として実施例１の図９で示したように、電子源１の先端と水平方向には遮蔽電極２２を配置せず、イオンポンプ５を水平位置で直線上に配置することが挙げられる。このとき、イオンポンプからはイオンやスパッタリングで生じた微粒子が飛んでくる可能性があることから、イオンポンプの代わりに非蒸発ゲッターポンプやチタンサブリメーションポンプなどの溜め込み型ポンプを用いるとよい。またこの配置では図１２の反射電子１２’’で示したような水平方向に向かう反射電子は遮蔽しづらいことから、引出電極上に突起部４９を設け反射電子の軌道を塞ぐとより効果的である。
　図１３にＶ２＜０の条件で電圧を印加した場合の代表的な電界分布を示す。実施例１と同様に、遮蔽電極２２に近づく反射電子１２には斥力が働き、引出電極６へと押し戻す。遮蔽電極２２が円筒状になったことで電界分布が広がり、反射電子に斥力が加わる空間も広がる。よって反射電子１２’に示したような上方に向かう反射電子などのより多くの反射電子に対しても遮蔽効果がある。
　図１４は遮蔽電圧Ｖ２を０≦Ｖ２＜Ｖ１にした場合の代表的な電界分布を示す。この印加条件も、反射電子１２に斥力を与える点でＶ２＜０と共通であり、また、電子源１の先端に電界をより集中させやすい利点がある。遮蔽電極２２にはエネルギーの高い反射電子が衝突するが、遮蔽電極が円筒になり面積が広くなったことから、より多くの反射電子を捕獲できる。遮蔽電極２２はあらかじめ昇温脱ガス法を行ってあるので、このとき衝撃で発生するＥＳＤガスは最小限である。
　図１５は遮蔽電圧Ｖ２をＶ１≦Ｖ２にした場合の代表的な電界分布を示す。この条件では、これまでのＶ２＜Ｖ１の条件よりもさらに電子源１に電界を集中させやすくなる。遮蔽電極を円筒構造にしたことで、より広い範囲の遮蔽電極２２に近づく反射電子１２に引力が加わり、多くの反射電子を捕獲できる。遮蔽電極２２はあらかじめ昇温脱ガス法を行ってあるので、衝撃で発生するＥＳＤガスは最小限に抑えられる。
　遮蔽電極の配置位置は実施例１と同様である。電界分布は微小電荷の重ねあわせで表されることから、遮蔽電極の形状が変わっても、その一部が実施例１で示した空間に配置されていれば同様の効果がある。
　遮蔽電極の形状は円筒構造だけではなく、図３７に示した六角形の筒でもよく、三角形や四角形の筒でもよい。多角にするほど軸対称の均一な電界分布が形成され、どの方向に反射した反射電子に対しても均等な大きさの力が加わるようになる。実用上は６角形以上が望ましい。また、図３８に示すように、複数の任意の形状の電極を配置してよい。この場合各電極に独立に電圧を印加して、任意の電界分布を作ることができる。
　以上の構成を用いることで、実施例１に比べ遮蔽電極が作る電界分布が広範に広がり、より多くの反射電子を遮蔽でき、ＥＳＤガスの発生量をさらに低減した電子銃を提供できる。
　本実施例によれば、両端が開放された筒構造の遮蔽電極を有することにより、反射荷電粒子が荷電粒子銃内に広がるのを防ぎ、かつ荷電粒子源まわりの排気経路を十分に確保することで、荷電粒子源まわりの真空度を向上し、安定したエミッション電流が得られる荷電粒子銃を有する荷電粒子線装置を提供することができる。また、遮蔽電極を軸方向に長さを有する筒構造とすることにより、より広範囲の反射荷電粒子に対して遮蔽効果の高い荷電粒子線装置を提供することができる。
　続いて、図１６～図２４、図３９を用いて第３の実施例を説明する。本実施例は実施例２の筒構造の遮蔽電極がその側面に開口部をもつことを特徴とした電子銃について説明する。本構成では実施例２と同様に電界分布が広範に広がることで多くの反射電子を遮蔽でき、さらに開口部を設けたことで真空排気のコンダクタンスも高くできる特徴がある。
　図１６に第３実施例の電子銃の全体構成を示す。構成は実施例１及び、実施例２とほぼ同様であり、実施例１と２に記載した構成の条件や変更例、使用例、荷電粒子線装置への搭載方法は全て本実施例にもあてはまる。本実施例では遮蔽電極２２は円筒構造であり、その側面に開口部４０をもつ。図３９に開口を有した円筒構造の遮蔽電極の斜視図を示す。遮蔽電極２２は支持棒２３で保持し、遮蔽電源２４で遮蔽電圧Ｖ２を印加する。遮蔽電極２２には昇温脱ガス法のためのヒーター３９などの加熱手段をとりつける。引出電極には、ここではより電子源１の先端に電界を集中させるため凸型引出電極５０に突起部４９をつけたものを用いた。引出電極の構造は図３から図５で説明したいずれのものでもよい。
　なお、凸型引出電極５０を用いた場合、凸型引出電極５０表面の水平高さよりも下方まで遮蔽電極２２を伸ばすことで、軌道を曲げられて凸型引出電極の側面近傍へと向かう反射電子に対しても電界分布によって力が加わるようになり遮蔽しやすくなる。
　遮蔽電極２２は円筒構造をもち軸方向に長いことから、実施例２と同様に電界分布の範囲は広くなり反射電子１２を効果的に遮蔽する。実施例２では遮蔽効果を高めるために円筒を長くすると、電子源まわりの真空排気の経路が狭くなりコンダクタンスが悪化したが、本実施例では開口部４０を新たに設けたことで、反射電子を遮蔽しつつ、真空排気の経路も確保されコンダクタンスが向上する。例えば電子源１の水平方向に遮蔽電極を配置しても、コンダクタンスを維持できる。開口部の近傍の電界分布は開口の形状に応じて不均一になるが、遮蔽電極から離れるにつれ、電界分布は開口部がない場合と同様に均一となる。よって、反射電子に与える力には実施例２と同様で影響がない。
　図１７にＶ２＜０の条件で電圧を印加した場合の代表的な電界分布を示す。開口部４０近傍の電界分布は若干不均一になるが、距離が離れるにつれ均一となり、反射電子１２に斥力を与え遮蔽する。
　図１８に遮蔽電圧Ｖ２を０≦Ｖ２＜Ｖ１にした場合の代表的な電界分布を示す。この印加条件では反射電子１２の一部は遮蔽電極２２に衝突する。このとき遮蔽電極２２に開口部４０を設けたことから、反射電子１２’で示したように一部の電子がこの開口部を通り抜け、真空容器４の壁面に衝突する可能性がある。そこで下記のように遮蔽電極２２の構造を変更することで、反射電子を遮蔽する確率（遮蔽率）を向上させる。例えば図１９に示すように開口３９に突起部４１を設けることで反射電子１２を捕獲する。また、計算によって求めた反射電子１２の軌跡をもとに、突起部４１に傾きをつけることで、さらに遮蔽率を上げることができる。
　さらに、図２０に示すように、二枚以上の遮蔽電極２２、２２’を入れ子状に設け、反射電子１２の軌跡に応じてそれぞれの開口部４０の位置をずらす。これにより、内側の遮蔽電極２２を通り抜けた反射電子１２を外側の遮蔽電極２２’で捕獲し、遮蔽率を上げる。また、複数の遮蔽電極それぞれを電気的に絶縁し、それぞれの印加電圧を独立に変えることでも遮蔽率を上げることができる。
　さらに、図２１に示すように電子線の中心軸に対して傾き（テーパ）をつけた遮蔽電極４２を用いることで、遮蔽電極内の電位分布を変えて遮蔽率を上げることもできる。
　上記図１９－２１の遮蔽率を上げるための電極構造は、それぞれを組み合わせて併用することもできる。
　図２２に遮蔽電圧Ｖ２をＶ１≦Ｖ２にした場合の代表的な電界分布を示す。この印加条件では、反射電子１２に引力を与え、遮蔽電極２２へと引き込み捕獲する。この場合も反射電子１２’で示したように開口部４０から一部の電子が通り抜ける可能性がある。そこで、この電圧条件でも上記図１９～図２１の遮蔽電極の構造を適用することで、さらに遮蔽率を上げる。
　ここで、開口部４０は少なくとも１つの円孔であるが、その他の孔の形状、大きさでもよく、開口部４０の総面積が大きいほど電子源１のまわりを排気する経路が広がり、コンダクタンスが向上する。例えば、図２３に示すように、メッシュ状の遮蔽電極４３を用いることで、真空の排気経路を確保でき、よりコンダクタンスが向上する。遮蔽電極全体の面積に対して開口部の面積を上げるほどコンダクタンスは増すが、電極がつくる電場が不均一になりやすく、また物理的に電子を遮る面が減るため遮蔽率が低下するトレードオフの関係になる。
　図２４に一例としてメッシュ状遮蔽電極４３を用いた場合の電子銃の構成を示す。メッシュ状遮蔽電極４３は支持棒２３で保持して配置する。Ｖ２＜０の印加条件では、反射電子１２に斥力が加わり、反射電子は遮蔽電極に到達せず内側に抑えることが容易であるので、特にこのメッシュ状遮蔽電極が有効である。
　実施例１と実施例２と同様に、本実施例でも電子源まわりのコンダクタンスが向上することから、イオンポンプに加えて非蒸発ゲッターポンプやチタンサブリメーションポンプなどの超高真空用ポンプを用いると、それらの排気能力を十分活用して電子源まわりの真空度を向上できる。例えば図４０に示したように遮蔽電極２２の表面に非蒸発ゲッターポンプ５１をコーティングしたり、真空容器４内部の任意の位置に非蒸発ゲッターポンプ５１’を配置することで排気能力をさらに上げ、真空度を向上できる。
　遮蔽電極の形状は円筒構造だけではなく、実施例２と同様に多角形の筒の側面に開口部を設けたものや、複数の任意形状の電極の側面に開口部を設けたものでもよく、開口部によってコンダクタンスが向上する。
　以上の構成を用いることで、実施例２と同様に多くの反射電子を遮蔽でき、かつ開口部を設けたことで真空排気のコンダクタンスも向上した電子銃が提供できる。
　本実施例によれば、複数の開口部を側面に備えた筒構造の遮蔽電極を有することにより、反射荷電粒子が荷電粒子銃内に広がるのを防ぎ、かつ荷電粒子源まわりの排気経路を十分に確保することで、荷電粒子源まわりの真空度を向上し、安定したエミッション電流が得られる荷電粒子銃を有する荷電粒子線装置を提供することができる。また、遮蔽電極を軸方向に長さを有する筒構造とすることにより、より広範囲の反射荷電粒子に対して遮蔽効果の高い荷電粒子線装置を提供することができる。また、筒構造の遮蔽電極の側壁に開口部を有することにより、真空排気のコンダクタンスを悪化させることなく、遮蔽電極の下端を荷電粒子源よりも引出電極寄りに配置することが可能となり、より広範囲の反射荷電粒子に対して遮蔽効果の高い荷電粒子線装置を提供することができる。
　また、筒構造の遮蔽電極の側壁に設けた開口部に突起を設けることにより、反射荷電粒子に対して遮蔽効果の高い荷電粒子線装置を提供することができる。また、筒構造の遮蔽電極を複数入れ子状に設け、それぞれの反射荷電粒子の軌跡に応じて開口位置をずらすことにより、反射荷電粒子に対して遮蔽効果の高い荷電粒子線装置を提供することができる。また、筒構造の遮蔽電極において、中心軸に対してテーパを持たせることにより、反射荷電粒子に対して遮蔽効果の高い荷電粒子線装置を提供することができる。又、メッシュ状の筒構造を有する遮蔽電極とすることにより、真空排気のコンダクタンスがより高い荷電粒子線装置を提供することができる。
　続いて、図２５および図２６に基づき第４の実施例を説明する。本実施例は電子源の支持部と遮蔽電極を電気的に接続し、電源を省略して簡略化した構造をもつことを特徴とする電子銃について説明する。
　図２５に第４実施例の電子銃の全体構成を示す。電子銃の構成は実施例１から３とほぼ同様であり、実施例１から３に記載した構成の変更例や使用例、荷電粒子線装置への搭載方法は全て本実施例にもあてはまる。
　本実施例では開口部４０を有した軸方向に長さをもつ筒構造の遮蔽電極２２を電子源１の支持部２と一体化し、これらを碍子３で保持する構成をもつ。電子源１と遮蔽電極２２は電気的に接続されて同一の電位となり、遮蔽電源や、遮蔽電極への電圧印加のための端子が必要なくなる利点がある。よって構成を簡略化できる。遮蔽電極２２にはヒーター３９をとりつけ昇温脱ガス法を行う。引出電極には図５で説明した凸型引出電極５０を用いたが、図４で説明した平面型の引出電極６や突起部４９を用いてもよい。
　図２６に本構成の遮蔽電極２２が形成する電界分布を示す。この電界分布は実施例３で遮蔽電圧Ｖ２＝０としたものとほぼ同様であり、遮蔽の仕方も同様である。本構成は遮蔽電源が必要なくなる利点の他に、支持部と遮蔽電極が一体化したことで電子源の上方が全て遮蔽電極で覆われる構造になるため電界分布が広がり、反射電子１２’で示したようなより上方へ向かう反射電子遮蔽できる利点がある。
　遮蔽電極２２に向かう反射電子には斥力が加わり、引出電極に再度衝突する。電子源と遮蔽電極の電位が同じであるため、エネルギーの高い小数の反射電子は遮蔽電極に衝突する。引出電極と遮蔽電極はあらかじめ昇温脱ガス法を行うため、衝突で発生するＥＳＤガスは最小限となる。
　本構成においても、遮蔽電極２２に図２３で説明したメッシュ状遮蔽電極４３が有効であり、これを用いることでコンダクタンスを高めることができる。また、図１９～２１で説明した遮蔽電極にテーパや突起部をつけたり、多層にすることで、遮蔽電極内の電界分布を任意に変え、反射電子をより内部に閉じ込めやすくできる。また、遮蔽電極２２が開口部４０をもたなくともよい。この場合、コンダクタンスが悪くなるため、遮蔽電極２２と引出電極との間の空間を十分にあけ、排気経路を確保する。
　本実施例によって、実施例３で遮蔽電圧Ｖ２＝０とした場合とほぼ同じ遮蔽効果で、遮蔽電源を必要としない簡略化した構成の電子銃を提供できる。
　本実施例によれば、側面に複数の開口部を備えた筒構造の遮蔽電極を有することにより、反射荷電粒子が荷電粒子銃内に広がるのを防ぎ、かつ荷電粒子源まわりの排気経路を十分に確保することで、荷電粒子源まわりの真空度を向上し、安定したエミッション電流が得られる荷電粒子銃を有する荷電粒子線装置を提供することができる。また、荷電粒子源の支持部と遮蔽電極が一体化した構成により、上方へ向かう反射荷電粒子を遮蔽することのできる荷電粒子線装置を提供することができる。また、荷電粒子源と遮蔽電極とを電気的に接続することにより、遮蔽電源や遮蔽電極への電圧印加のための端子が不要となり、装置構成が簡略な荷電粒子線装置を提供することができる。
　続いて、図２７～図２９を用いて第５の実施例を説明する。本実施例は引出電極と側面に複数の開口部を有する筒構造を有する遮蔽電極を電気的に接続し、電源を省略して簡略化した構造をもつことを特徴とする電子銃について説明する。
　図２７に第５実施例の電子銃の全体構成を示す。電子銃の構成は実施例１から３とほぼ同様であり、実施例１から３に記載した構成の変更例や使用例、荷電粒子線装置への搭載方法は全て本実施例にもあてはまる。本実施例では開口部４０を有した軸方向に長さをもつ筒構造の遮蔽電極２２と引出電極６とを接続した構成をもつ。引出電極６と遮蔽電極２２の電位は同一となり、遮蔽電源や端子、遮蔽電極２２の支持棒が必要なくなる利点がある。遮蔽電極２２はあらかじめヒーター３９で昇温脱ガスを行う。遮蔽電極２２に銅などの熱伝導率の高い材料を用いることで、ヒーター１３のみでも遮蔽電極２２に昇温脱ガス法を行うこともできる。
　図２８に本構成の遮蔽電極２２が形成する電界分布を示す。この電界分布は実施例３で遮蔽電圧Ｖ２＝Ｖ１としたものとほぼ同様である。遮蔽電極２２に近づく反射電子には力が加わらず、そのまま遮蔽電極２２に衝突する。反射電子の一部は開口部４０を通って外側に通過することから、図１９－２１で説明した遮蔽電極の構造を変更し、遮蔽率を向上する。
　図２９に遮蔽電極の構造を変更した場合の一例を示す。遮蔽電極にはテーパつき遮蔽電極４２、４２’を用い、さらに二重構造にする。それぞれの電極の開口部４０は入れ違いにし、突起部４１を設ける。これらの変更により遮蔽率を向上する。さらに、電子源１と同電位の迎え電極４４を設けることで上方へ向かう反射電子を内側へと押さえ込む。これらの電極構造の大きさや形状は、遮蔽電極内側の電界分布と反射電子の軌跡を計算することで最適化する。
　遮蔽電極２２が開口部４０をもたなくともよい。この場合、コンダクタンスが悪くなるため、遮蔽電極２２と上部の空間は十分にあけ、排気経路を確保する。
　本実施例によって、実施例３で遮蔽電圧Ｖ２＝Ｖ１とした場合とほぼ同じ遮蔽効果で、遮蔽電源を必要としない簡略化した電子銃を提供できる。
　本実施例によれば、開口を有する筒構造の遮蔽電極を有することにより、反射荷電粒子が荷電粒子銃内に広がるのを防ぎ、かつ荷電粒子源まわりの排気経路を十分に確保することで、荷電粒子源まわりの真空度を向上し、安定したエミッション電流が得られる荷電粒子銃を有する荷電粒子線装置を提供することができる。また、遮蔽電極と引出電極とを電気的に接続することにより、遮蔽電源や端子、遮蔽電極の支持棒が不要となり、装置構成が簡略な荷電粒子線装置を提供することができる。また、荷電粒子源の上方に迎え電極を配置することにより、上方へ向かう反射電子を内側へと押さえ込むことのできる荷電粒子線装置を提供することができる。
　続いて、図３０に基づき第６の実施例を説明する。本実施例は実施例１から５の構成において電子源にレーザを照射し、熱または電界を与えることを特徴とする電子銃について説明する。
　図３０に第６実施例の電子銃の全体構成を示す。遮蔽電極の構造は実施例３のものを用いたが、その他の実施例１から５で用いた遮蔽電極の構成も用いることが出来る。本実施例では真空容器４にビューポート４５を設けており、レーザ光源４６から放出したレーザ光４７を集光レンズ４８で集光し、ビューポート４５を通して真空容器４内に導入、さらに遮蔽電極２２の開口部４０を通して電子源１に照射することを特徴としている。
　従来の電子銃構成では、電子源がカップ状電極などで囲われおり、ビューポートなどの窓を通して電子銃外部から直接電子源を見ることはできなかった。しかし、実施例１から５で示した遮蔽電極を用いることで、電子源を外部から直接見ることが可能となり、レーザを電子源に照射することができる。
　本構成では、電子源表面の吸着ガスを脱離させ、清浄化するためのフラッシングを、集光したレーザ光４７を用いて行う。従来は電子源自体に通電し、ジュール熱で電子源全体を加熱していたが、レーザ光を用いることで、電子源の先端のみを加熱することができ、フラッシングの全体加熱で生じる電子源の変形、軸ずれをなくすことができる。なお、レーザとしては半導体レーザが好適である。
　さらに、レーザ光でアシストしながら電界蒸発を行うことで、電子源の清浄化を行うことができる。電子源１に集光したレーザ光４７を照射しながらに、電子源１に正の高電圧を印加する。この方法で電子源先端にレーザ光による電界が加わり、従来よりも低い電圧で電界蒸発ができる。
　また、電子源１に集光したレーザ４７を照射し、さらに引出電圧を印加して電子源先端に電界を集中させる。これによって、レーザによる電界が電子源先端に加わり、従来よりも低い引出電圧で電子線７を得ることができる。また、電子が放出するより低い引出電圧を電子源に印加し、電子の放出に足る電界をもったレーザを電子源にパルス状に照射することで、レーザと同期したパルス状の電子線を得ることができる。
　本実施例は、レーザ光源４６やレンズ４８は真空容器４の内部に設置してもよい。また、必要なレンズの形状、枚数はレーザの強度、単色性、集光径によって異なり、１つ以上でも、全く備えなくてもよい。また、本構成はレーザに限らず、指向性のエネルギー源に関しても適用できる。
　電子源にレーザ照射後、側面に開口部を有する筒構造の遮蔽電極を有する電子顕微鏡で電子線を放出した結果、各実施例と同様の効果を得ることができた。更に、より安定したエミッション電流を得ることができた。
　本実施例によれば、側面に複数の開口部を備えた筒構造の遮蔽電極を有することにより、反射荷電粒子が荷電粒子銃内に広がるのを防ぎ、かつ荷電粒子源まわりの排気経路を十分に確保することで、荷電粒子源まわりの真空度を向上し、安定したエミッション電流が得られる荷電粒子銃を有する荷電粒子線装置を提供することができる。また、荷電粒子源先端に熱又は電界を与えるための指向性エネルギー源を備えることにより、低い引出電圧で荷電粒子線を得ることができる荷電粒子線装置を提供することができる。
　上記実施例１から６に記載した構成は走査透過電子顕微鏡やミラープロジェクション顕微鏡など、その他の荷電粒子線装置に用いても良い。またこれらの構成で用いる電子源はタングステンやＬａＢ６、カーボンナノチューブの他の材料でもよく、＜３１０＞や＜１１１＞、＜１００＞以外の結晶面でも良い。電子源と引出電極の間隔は１ｍｍ以下でも良く、引出電極の構造は図４１に示すように皿状でもよい。引出電極や遮蔽電極の材質、またはそれらの表面のコーティング材は、金、銀、銅、アルミニウム、チタンやそれらの合金の他に、チタンナイトライドやベリリウムカッパーなどのＥＳＤガスの発生が少ない材料を用いても良い。さらに、引出電極や遮蔽電極の表面に非蒸発ゲッターなどゲッター材をコーティングすることで、電子銃内の真空排気能力が増す。
　実施例２から実施例４で示した筒型の遮蔽電極を用いる構成では、図２６で示したように凸型引出電極５０の上面の水平高さよりも下方まで遮蔽電極２２を伸ばすことで、反射電極によって軌道を曲げられて凸型引出電極の側面近傍に向かう反射電子に対しても電界分布で力が加わるようになり、遮蔽効果が高くなる。また図１６に示したように引出電極に突起部４９を備えた場合も、突起部４９の上面の水平高さよりも下方まで遮蔽電極２２を伸ばすことで同様の効果がある。
　実施例４の構成において遮蔽電極の形状は任意に変更でき、例えば図４２に示すように遮蔽電極に図２３で説明したメッシュ状遮蔽電極４３を用いることで、よりコンダクタンスを高めることができる。また、引出電極も凹型引出電極５２に突起部４９を備えるなど、反射電子の抑制とコンダクタンスの改善を踏まえて任意の構成に変更できる。
１…電子源、２…支持部、３…碍子、４…真空容器、５…イオンポンプ、６…引出電極、７…電子線、８…アパーチャ、９…第２真空室、１０…プローブ電流、１１…電子衝撃脱離ガス、１２…反射電子、１３…ヒーター、１４…カップ型引出電極、１５…等電位線、１６…第１真空室、１７…イオンポンプ、１８…端子、１９…加速電源、２０…端子、２１…引出電源、２２…遮蔽電極、２３…支持棒、２４…遮蔽電源、２５…加速電極、２６…イオンポンプ、２７…第３真空室、２８…対物レンズ、２９…ターボ分子ポンプ、３０…試料室、３１…絞り電極、３２…制御器、３３…試料台、３４…試料、３５…検出器、３６…表示器、３７…操作器、３８…フラッシング電源、３９…ヒーター、４０…開口部、４１…突起部、４２…テーパつき遮蔽電極、４３…メッシュ状遮蔽電極、４４…迎え電極、４５…ビューポート、４６…レーザ光源、４７…レーザ光、４８…集光レンズ、４９…突起部、５０…凸型引出電極、５１…非蒸発ゲッターポンプ、５２凹型引出電極。

Claims (20)

  1. 　荷電粒子源と、前記荷電粒子源から荷電粒子を引出す引出電極と、前記引出電極により引出された荷電粒子が照射される試料を保持する試料保持手段と、引出された前記荷電粒子を前記試料保持手段に保持された試料に照射する荷電粒子光学系と、前記荷電粒子源が配置された第１の真空室を排気する第１の排気手段と、前記第１の真空室と接続された第２の真空室を排気する、前記第１の排気手段とは独立した第２の排気手段とを有する荷電粒子線装置において、
      前記荷電粒子源を取り囲むように配置され、前記引出電極からの反射荷電粒子の進行を遮蔽する、筒構造の遮蔽電極を更に有し、
      前記筒構造の遮蔽電極の筒上端及び下端は前記第１の真空室内に開放されていることを特徴とする荷電粒子線装置。
  2. 　請求項１記載の荷電粒子線装置において、
      前記遮蔽電極は、前記荷電粒子源の先端と前記引出電極までの最短距離よりも離れて配置されていることを特徴とする荷電粒子線装置。
  3. 　請求項１記載の荷電粒子線装置において、
      前記引出電極は、前記荷電粒子源の先端と前記引出電極までの最短距離よりも小さな突起部を有することを特徴とする荷電粒子線装置。
  4. 　請求項１記載の荷電粒子線装置において、
      前記引出電極は、凸型引出電極であることを特徴とする荷電粒子線装置。
  5. 　請求項１記載の荷電粒子線装置において、
      前記荷電粒子源の先端の高さが、前記第１の排気手段の開口部の高さ方向の範囲内に配置されていることを特徴とする荷電粒子線装置。
  6. 　請求項１記載の荷電粒子線装置において、
      前記第１の排気手段は、溜め込み型ポンプであることを特徴とする荷電粒子線装置。
  7. 　請求項６記載の荷電粒子線装置において、
      前記溜め込み型ポンプは、非蒸発ゲッターポンプ又はチタンサブリメーションポンプであることを特徴とする荷電粒子線装置。
  8. 　荷電粒子源と、前記荷電粒子源から荷電粒子を引出す引出電極と、前記引出電極により引出された荷電粒子が照射される試料を保持する試料保持手段と、引出された前記荷電粒子を前記試料保持手段に保持された試料に照射する荷電粒子光学系と、前記荷電粒子源が配置された第１の真空室を排気する第１の排気手段と、前記第１の真空室に接続された第２の真空室を排気する、前記第１の排気手段とは独立した第２の排気手段とを有する荷電粒子線装置において、
      前記荷電粒子源を取り囲むように配置され、前記引出電極からの反射荷電粒子の進行を遮蔽する、筒構造の遮蔽電極を更に有し、
      前記筒構造の遮蔽電極の筒側面には少なくとも１つ以上の開口部が設けられていることを特徴とする荷電粒子線装置。
  9. 　請求項８記載の荷電粒子線装置において、
      前記遮蔽電極は、前記荷電粒子源の先端と前記引出電極までの最短距離よりも離れて配置されていることを特徴とする荷電粒子線装置。
  10. 　請求項８記載の荷電粒子線装置において、
      前記筒側面に設けられた複数の前記開口部は、前記筒の外側に向かう突起を備えていることを特徴とする荷電粒子線装置。
  11. 　請求項８記載の荷電粒子線装置において、
      前記遮蔽電極は、入れ子状に複数配置され、
      それぞれの遮蔽電極に設けられた開口部は、前記反射荷電粒子の軌跡に応じて重ならないように互いにずらした位置に配置されていることを特徴とする荷電粒子線装置。
  12. 　請求項８記載の荷電粒子線装置において、
      前記遮蔽電極の側面は、その中心軸に対して傾きを持つことを特徴とする荷電粒子線装置。
  13. 　請求項８記載の荷電粒子線装置において、
      前記遮蔽電極は、メッシュ構造であることを特徴とする荷電粒子線装置。
  14. 　請求項８記載の荷電粒子線装置において、
      前記遮蔽電極、前記荷電粒子源、及び前記引出電極へそれぞれ独立して電圧を印加することのできる電源が設置されていることを特徴とする荷電粒子線装置。
  15. 　請求項８記載の荷電粒子線装置において、
      前記遮蔽電極へ電圧を印加する電源は、前記荷電粒子源へ電圧を印加する電源と共通であることを特徴とする荷電粒子線装置。
  16. 　請求項８記載の荷電粒子線装置において、
      前記遮蔽電極へ電圧を印加する電源は、前記引出電極へ電圧を印加する電源と共通であることを特徴とする荷電粒子線装置。
  17. 　請求項８記載の荷電粒子線装置において、
      前記遮蔽電極の上方へ、前記反射荷電粒子を押さえ込む迎え電極を更に有することを特徴とすることを特徴とする荷電粒子線装置。
  18. 　請求項８記載の荷電粒子線装置において、
      前記荷電粒子源先端に熱又は電界を与える指向性エネルギー源を更に有することを特徴とする荷電粒子線装置。
  19. 　請求項８記載の荷電粒子線装置において、
      前記指向性エネルギー源は、半導体レーザであることを特徴とする荷電粒子線装置。
  20. 　請求項８記載の荷電粒子線装置において、
      前記遮蔽電極を加熱する手段を更に有することを特徴とする荷電粒子線装置。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102651295A (zh) * 2011-02-22 2012-08-29 Fei公司 稳定冷场发射电子源
US20140197336A1 (en) * 2011-08-22 2014-07-17 Hitachi High-Technologies Corporation Electron gun and charged particle beam device
JP2015516690A (ja) * 2012-05-14 2015-06-11 マッパー・リソグラフィー・アイピー・ビー．ブイ． 荷電粒子リソグラフィシステムおよびビーム発生器
WO2015115000A1 (ja) * 2014-01-30 2015-08-06 株式会社 日立ハイテクノロジーズ オービトロンポンプを備えた電子線装置、およびその電子線照射方法
KR20180004308A (ko) * 2015-05-27 2018-01-10 케이엘에이-텐코 코포레이션 전자-광학 시스템에 클린 환경을 제공하기 위한 시스템 및 방법
JPWO2018055715A1 (ja) * 2016-09-23 2019-06-27 株式会社日立ハイテクノロジーズ 電子顕微鏡
WO2023203755A1 (ja) * 2022-04-22 2023-10-26 株式会社日立ハイテク 荷電粒子線装置

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5481401B2 (ja) * 2011-01-14 2014-04-23 株式会社日立ハイテクノロジーズ 走査電子顕微鏡
JP2013045562A (ja) * 2011-08-23 2013-03-04 Canon Inc 荷電粒子線成形用アパーチャ、及び荷電粒子線露光装置
US10586625B2 (en) 2012-05-14 2020-03-10 Asml Netherlands B.V. Vacuum chamber arrangement for charged particle beam generator
US11348756B2 (en) 2012-05-14 2022-05-31 Asml Netherlands B.V. Aberration correction in charged particle system
EP2779201A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-17 ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH High brightness electron gun, system using the same, and method of operating the same
US10121636B2 (en) 2014-07-01 2018-11-06 Atomnaut Inc. Systems and methods for using multimodal imaging to determine structure and atomic composition of specimens
WO2016117099A1 (ja) * 2015-01-23 2016-07-28 株式会社 日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子線装置、荷電粒子線装置用光学素子、及び、荷電粒子線装置用部材の製造方法
US9666404B2 (en) * 2015-02-18 2017-05-30 ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiteprüftechnik mbH Charged particle source arrangement for a charged particle beam device, charged particle beam device for sample inspection, and method for providing a primary charged particle beam for sample inspection in a charged particle beam
US10354768B2 (en) * 2017-01-10 2019-07-16 Hamilton Sunstrand Corporation Radiographic and computed tomography inspection anti-counterfeit security
NL2021217B1 (en) * 2018-06-29 2020-01-07 Asml Netherlands Bv Substrate exposure system and a frame therefore
JP7068117B2 (ja) * 2018-09-18 2022-05-16 株式会社日立ハイテク 荷電粒子線装置
CN111044805B (zh) * 2019-12-27 2021-12-24 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种静电放电射频噪声测试方法
US20230197399A1 (en) * 2021-12-21 2023-06-22 ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH Electron microscope, electron source for electron microscope, and methods of operating an electron microscope
CN116347743B (zh) * 2023-02-06 2023-11-10 散裂中子源科学中心 一种用于引出极弱粒子束的散射器

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS50120765A (ja) * 1974-03-08 1975-09-22
JPS63139757U (ja) * 1987-03-04 1988-09-14
JPH0765762A (ja) * 1993-08-26 1995-03-10 Fujitsu Ltd 電子銃
WO1999050651A1 (en) * 1998-03-27 1999-10-07 Hitachi, Ltd. Pattern inspection device
JP2004273419A (ja) * 2002-09-26 2004-09-30 Leo Elektronenmikroskopie Gmbh 電子ビーム源、そのようなビーム源を用いた電子光学装置、および電子ビーム源の駆動方法
JP2007157682A (ja) * 2005-11-10 2007-06-21 Hitachi High-Technologies Corp 荷電粒子線装置
JP2007335125A (ja) * 2006-06-13 2007-12-27 Ebara Corp 電子線装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3486064A (en) * 1968-03-20 1969-12-23 Gen Electric Hollow cathode,nonthermionic electron beam source with replaceable liner
JPS5518014B2 (ja) * 1974-12-20 1980-05-15
FR2417179A1 (fr) * 1978-02-08 1979-09-07 Hitachi Ltd Canon electronique a emission de champ
JPS551062A (en) 1979-01-19 1980-01-07 Hitachi Ltd Electric field-radiation electronic gun
JPH0917365A (ja) 1995-06-30 1997-01-17 Jeol Ltd 電界放射型電子銃
EP1983548A1 (en) * 2007-04-20 2008-10-22 ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH Emitter chamber, charged particle apparatus and method for operating same
EP1983543A1 (en) * 2007-04-20 2008-10-22 ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH Gun chamber, charged particle beam apparatus and method of operating same
JP5016988B2 (ja) 2007-06-19 2012-09-05 株式会社日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子線装置およびその真空立上げ方法
JP5514472B2 (ja) * 2008-05-28 2014-06-04 株式会社日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子線装置
DE112009001537B8 (de) 2008-06-20 2019-01-24 Hitachi High-Technologies Corporation Vorrichtung mit geladenem Teilchenstrahl und Verfahren zum Steuern der Vorrichtung

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS50120765A (ja) * 1974-03-08 1975-09-22
JPS63139757U (ja) * 1987-03-04 1988-09-14
JPH0765762A (ja) * 1993-08-26 1995-03-10 Fujitsu Ltd 電子銃
WO1999050651A1 (en) * 1998-03-27 1999-10-07 Hitachi, Ltd. Pattern inspection device
JP2004273419A (ja) * 2002-09-26 2004-09-30 Leo Elektronenmikroskopie Gmbh 電子ビーム源、そのようなビーム源を用いた電子光学装置、および電子ビーム源の駆動方法
JP2007157682A (ja) * 2005-11-10 2007-06-21 Hitachi High-Technologies Corp 荷電粒子線装置
JP2007335125A (ja) * 2006-06-13 2007-12-27 Ebara Corp 電子線装置

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012174691A (ja) * 2011-02-22 2012-09-10 Fei Co 安定な冷陰極電界放出型電子源
EP2492949A3 (en) * 2011-02-22 2014-01-22 FEI Company Stable cold field emission electron source
US8736170B1 (en) 2011-02-22 2014-05-27 Fei Company Stable cold field emission electron source
CN102651295A (zh) * 2011-02-22 2012-08-29 Fei公司 稳定冷场发射电子源
US9293293B2 (en) * 2011-08-22 2016-03-22 Hitachi High-Technologies Corporation Electron gun and charged particle beam device having an aperture with flare-suppressing coating
US20140197336A1 (en) * 2011-08-22 2014-07-17 Hitachi High-Technologies Corporation Electron gun and charged particle beam device
JP2015516690A (ja) * 2012-05-14 2015-06-11 マッパー・リソグラフィー・アイピー・ビー．ブイ． 荷電粒子リソグラフィシステムおよびビーム発生器
WO2015115000A1 (ja) * 2014-01-30 2015-08-06 株式会社 日立ハイテクノロジーズ オービトロンポンプを備えた電子線装置、およびその電子線照射方法
KR20180004308A (ko) * 2015-05-27 2018-01-10 케이엘에이-텐코 코포레이션 전자-광학 시스템에 클린 환경을 제공하기 위한 시스템 및 방법
JP2018520466A (ja) * 2015-05-27 2018-07-26 ケーエルエー−テンカー コーポレイション 電子光学システム内の清浄環境を提供するためのシステム及び方法
US10692692B2 (en) 2015-05-27 2020-06-23 Kla-Tencor Corporation System and method for providing a clean environment in an electron-optical system
KR102397967B1 (ko) * 2015-05-27 2022-05-12 케이엘에이 코포레이션 전자-광학 시스템에 클린 환경을 제공하기 위한 시스템 및 방법
JPWO2018055715A1 (ja) * 2016-09-23 2019-06-27 株式会社日立ハイテクノロジーズ 電子顕微鏡
WO2023203755A1 (ja) * 2022-04-22 2023-10-26 株式会社日立ハイテク 荷電粒子線装置

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