WO2021001932A1 - 電子線装置及び電子線装置の制御方法 - Google Patents

電子線装置及び電子線装置の制御方法 Download PDF

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electron beam
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pump
sputter ion
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絵里奈 川本
宗一郎 松永
創一 片桐
圭吾 糟谷
土肥　隆
哲哉 澤畠
山崎　実
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株式会社日立ハイテク
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    • H01J2237/182—Obtaining or maintaining desired pressure
    • H01J2237/1825—Evacuating means

Definitions

  • the present invention relates to an electron beam device typified by an electron microscope, and in particular, an ultra-high vacuum having a vacuum degree higher than an ultra-high vacuum of 10-6 to 10-8 Pa in an electron gun chamber in which an electron gun is arranged Regarding the technology to evacuate to.
  • An electron microscope which is an example of an electron beam device, is used for observing various samples having a fine structure, and is used for dimensional measurement and defect inspection of a pattern formed on a semiconductor wafer, especially in the manufacturing process of a semiconductor device.
  • the electron beam device in order to stabilize the amount of electrons of the electron beam emitted from the electron gun, it is required to improve the degree of vacuum in the electron gun chamber in which the electron gun is arranged.
  • Patent Document 1 describes an exhaust inducer that induces gas exhaust by IP in an ultra-high vacuum exhaust device including a sputter ion pump (IP) and a non-evaporable getter (NEG) pump. Is disclosed to supply. In particular, when the IP is temporarily stopped and then restarted in an extremely high vacuum state, the vacuum vessel or the like is vibrated by an ultrasonic vibrator to release the gas adsorbed on the surface of the member and supplied as an exhaust inducer. Is disclosed.
  • IP sputter ion pump
  • NEG non-evaporable getter
  • the gas released as an exhaust inducer may include hydrogen gas, which is the main component, and gas that is difficult to exhaust by an IP or NEG pump, resulting in an extremely high vacuum state after the IP is restarted. It may take a long time to reach it. If it takes a long time to reach the extremely high vacuum state after restarting the IP, for example, when replacing the electron gun, the downtime of the electron beam device becomes long, which hinders the manufacturing process of the semiconductor device.
  • an object of the present invention is to provide a control method for an electron beam device and an electron beam device that reduces the time required for the electron gun chamber to which the sputter ion pump and the non-evaporation getter pump are connected to reach an extremely high vacuum state. And.
  • the present invention is an electron beam apparatus comprising an electron gun chamber for arranging an electron gun that emits an electron beam and connecting a sputter ion pump and a non-evaporation getter pump. It is characterized by further including a gas supply unit that supplies at least one gas of oxygen, carbon monoxide, and carbon dioxide to the electron gun chamber.
  • the present invention is a control method of an electron beam apparatus including an electron gun chamber in which an electron gun that emits an electron beam is arranged and a sputter ion pump and a non-evaporation getter pump are connected. It is characterized by having a gas supply step of supplying at least one gas of carbon oxide and carbon dioxide to the electron gun chamber.
  • the present invention it is possible to provide a control method for an electron beam device and an electron beam device that reduces the time required for the electron gun chamber to which the sputter ion pump and the non-evaporation getter pump are connected to reach an extremely high vacuum state. it can.
  • the electron beam device is a device for observing and processing a sample by irradiating the sample with an electron beam, and there are various devices such as a scanning electron microscope and a scanning transmission electron microscope.
  • a scanning electron microscope for observing a sample using an electron beam will be described.
  • the scanning electron microscope includes an electron gun chamber 100, a focusing / deflection chamber 110, a sample chamber 120, and a control unit 130.
  • an electron gun 101 that emits an electron beam is arranged, and a sputter ion pump 102 and a non-evaporation getter pump 103 are connected.
  • the electron gun chamber 100 is exhausted to an extremely high vacuum having a vacuum degree higher than that of an ultra high vacuum of 10-6 to 10-8 Pa.
  • the sputter ion pump 102 is also called an IP (sputter Ion Pump)
  • the non-evaporable getter pump 103 is also called a NEG (Non-Evaporable Getter Pump) pump.
  • the electron gun chamber 100 is also connected to a gas supply unit 104 that supplies at least one of hydrogen, oxygen, carbon monoxide, and carbon dioxide, and an auxiliary pump (not shown).
  • the auxiliary pump is a pump that evacuates from atmospheric pressure, for example, a dry pump or a turbo molecular pump. The detailed configuration of the electron gun chamber 100 will be described with reference to FIG.
  • the focusing / deflection chamber 110 is evacuated by the first pump 112 and differentially exhausted from the electron gun chamber 100 connected via the first opening 111.
  • the first pump 112 for example, a sputter ion pump or the like is used.
  • a focusing lens and a deflector (not shown) are arranged in the focusing / deflection chamber 110, and the electron beam emitted from the electron gun 101 is focused or deflected.
  • the sample chamber 120 is evacuated by the second pump 122, and is differentially exhausted from the focusing / deflection chamber 110 connected via the second opening 121.
  • the second pump 122 for example, a turbo molecular pump or the like is used.
  • a sample table 124 on which the sample 123 is placed is arranged in the sample chamber 120, and the electron beam focused / deflected in the focusing / deflection chamber 110 irradiates the sample 123. Secondary electrons and backscattered electrons emitted from the sample 123 by irradiation with an electron beam are detected by a detector (not shown) arranged in the focusing / deflection chamber 110.
  • the control unit 130 is a device that controls each part of the scanning electron microscope, and is configured by, for example, a computer.
  • the control unit 130 generates and displays an observation image based on the signal output by the detector.
  • the electron gun chamber 100 of this embodiment will be described with reference to FIG.
  • the electron gun 101 arranged in the electron gun chamber 100 is an electron source that emits an electron beam.
  • a thermoelectron source that emits thermoelectrons by heating or a field emission electron that emits electrons by applying a high voltage. Source etc.
  • the electron beam emitted from the electron gun 101 is accelerated by an acceleration voltage applied to an acceleration electrode (not shown).
  • the sputter ion pump 102 In the sputter ion pump 102, electrons reciprocating between the cathodes while spirally moving by an electric field and a magnetic field ionize gas molecules, and the getter action of a clean vapor-deposited film formed by the atoms of the cathode sputtered by the ionized gas It is a pump that exhausts gas.
  • An IP power supply 105 is connected to the spatter ion pump 102, and a high voltage for forming an electric field is applied.
  • the gas In the sputter ion pump 102, the gas is exhausted by capturing the ionized gas inside the cathode.
  • an exhaust action is generated by ionization of gas, so that the smaller the residual gas, that is, the higher the degree of vacuum, the lower the exhaust speed, and the ultimate vacuum degree is an ultra-high vacuum of 10-8 Pa.
  • the non-evaporation getter pump 103 is a pump that exhausts gas by capturing gas approaching the surface by heating and cleaning a metal having high chemical reactivity with gas, such as titanium or zirconium, in an ultra-high vacuum. is there.
  • the non-evaporation getter pump 103 is provided with a NEG heating unit 106 for heating. Further, a NEG power supply 107 is connected to the NEG heating unit 106, and electric power for heating the non-evaporation getter pump 103 is supplied.
  • the electron gun chamber 100 reaches the ultra-high vacuum by operating the non-evaporation getter pump 103 by supplying electric power from the NEG power supply 107 in a state where the ultra-high vacuum is reached by the vacuum exhaust of the sputter ion pump 102.
  • the non-evaporation getter pump 103 can maintain a high exhaust speed even in an ultra-high vacuum, it can reach an extremely high vacuum having a higher vacuum degree than the ultra-high vacuum, but the amount of gas captured is limited by the size of the surface area. Therefore, the operating time is limited. That is, the exhaust speed of the non-evaporative getter pump 103 decreases due to long-term use or use at a low degree of vacuum. For example, when replacing the electron gun 101, the non-evaporative getter pump 103 continues to operate from the time when the sputter ion pump 102 is temporarily stopped until it is restarted, and the exhaust speed decreases as the operation time becomes longer. It takes a long time to reach the extremely high vacuum.
  • the time required to reach the extremely high vacuum becomes long. ..
  • the non-evaporation getter pump 103 is operated by supplying gas that is easily exhausted by the sputter ion pump 102 or the non-evaporation getter pump 103 to the electron gun chamber 100 and restarting the sputter ion pump 102 in a short time. Does not reduce the exhaust speed. If the exhaust speed of the non-evaporation getter pump 103 does not decrease, the time to reach the extremely high vacuum can be reduced.
  • the gas supply unit 104 supplies at least one of hydrogen, oxygen, carbon monoxide, and carbon dioxide, which is easily exhausted by the sputter ion pump 102 and the non-evaporation getter pump 103, to the electron gun chamber 100.
  • the gas supply unit 104 of this embodiment has a gas generation source 201, a heating unit 202, and a heating power supply 203. Each part will be described below.
  • the gas generation source 201 is a member that generates at least one of hydrogen, oxygen, carbon monoxide, and carbon dioxide.
  • the material of the gas generation source 201 is the same as that of the non-evaporation getter pump 103 so that the gas generated from the gas generation source 201 becomes a gas that can be easily exhausted by the non-evaporation getter pump 103.
  • the surface area of the gas source 201 is smaller than that of the non-evaporative getter pump 103 so that the amount of gas generated from the gas source 201 is less than the exhaust allowance of the non-evaporative getter pump 103. Is desirable.
  • the heating unit 202 is a heater that heats the gas generation source 201, and raises the temperature of the gas generation source 201 until the temperature at which the gas is generated is reached.
  • the heating unit 202 heats the gas generation source 201 to generate gas when the gas is not exhausted by the sputter ion pump 102 even though a high voltage is applied from the IP power supply 105.
  • the heating power supply 203 is a power source that supplies electric power to the heating unit 202, and the heating unit 202 heats the gas generation source 201 when the electric power is supplied.
  • the amount of electric power supplied to the heating unit 202 is adjusted based on the control by the control unit 130 and the operation by the operator.
  • the sputter ion pump 102 can be restarted in a short time when the electron gun 101 is replaced. That is, when the sputter ion pump 102 does not restart even though the IP power supply 105 applies a high voltage, power is supplied from the heating power supply 203 to the heating unit 202 to heat the gas generation source 201. To. Then, the sputter ion pump 102 is restarted in a short time by the gas generated by heating the gas generation source 201, so that the exhaust speed of the non-evaporation getter pump 103 is maintained.
  • hydrogen, oxygen, carbon monoxide, and carbon dioxide generated from the gas generation source 201 are gases that are easily exhausted by the sputter ion pump 102 and the non-evaporative getter pump 103, so that the exhaust speed of the non-evaporative getter pump 103 can be maintained. As a result, the time required to reach the extremely high vacuum can be reduced.
  • Example 1 it has been described that the gas for restarting the sputter ion pump 102 is generated by heating the gas generation source 201.
  • the gas generation source 201 is irradiated with light to generate gas for restarting the sputter ion pump 102. Since the overall configuration of the scanning electron microscope is the same as that of the first embodiment, the description thereof will be omitted.
  • the electron gun chamber 100 of this embodiment will be described with reference to FIG. Similar to the first embodiment, the electron gun 101 is arranged in the electron gun chamber 100, and the sputter ion pump 102, the non-evaporation getter pump 103, and the gas supply unit 104 are connected. The electron gun 101, the sputter ion pump 102, and the non-evaporation getter pump 103 are the same as in the first embodiment.
  • the gas supply unit 104 of this embodiment has a gas generation source 201, a light source 301, and a transmission window 303. Since the gas generation source 201 is the same as that of the first embodiment, the light source 301 and the transmission window 303 will be described.
  • the light source 301 is a device that irradiates light 302 for generating gas from the gas generation source 201, and is, for example, an LED (Light Emission Diode).
  • the light 302 emitted from the light source 301 to the gas generation source 201 is preferably selected appropriately according to the material of the gas generation source 201.
  • the material of the gas generation source 201 is calcium carbonate or carboxylic acid
  • the light source 301 irradiates infrared rays.
  • calcium carbonate or carboxylic acid is irradiated with infrared rays, chemical changes occur due to heating and carbon dioxide is generated.
  • a material that generates at least one of hydrogen, oxygen, carbon monoxide, and carbon dioxide by irradiation with ultraviolet rays may be used as the gas generation source 201.
  • the light source 301 irradiates the gas generation source 201 with light 302 to generate gas when the gas is not exhausted by the sputter ion pump 102 even though a high voltage is applied from the IP power supply 105.
  • a lens for focusing the light 302 may be arranged between the light source 301 and the gas generation source 201. Further, the area irradiated with the light 302 may be controlled by moving the position of the lens along the axial direction of the light 302. Further, the position where the light 302 is irradiated may be controlled by changing the direction of the light source 301.
  • the amount of gas generated from the gas generation source 201 can be adjusted by controlling the area and position where the light 302 is irradiated. The amount of gas generated may be adjusted by controlling the output of the light source 301. The amount of gas generated is adjusted based on the control by the control unit 130 and the operation by the operator.
  • the transmission window 303 is a member that transmits light 302 from the light source 301 and seals the vacuum of the electron gun chamber 100. It is preferable to use a material having a high transmittance of light 302 for the transmission window 303. When the light source 301 is arranged in the electron gun chamber 100, the transmission window 303 may not be provided.
  • the sputter ion pump 102 can be restarted in a short time as in the first embodiment. That is, when the sputter ion pump 102 does not restart even though the IP power supply 105 applies a high voltage, the light source 301 irradiates the light 302 to generate gas from the gas generation source 201. Then, the sputter ion pump 102 is restarted in a short time by the gas generated from the gas generation source 201, so that the exhaust speed of the non-evaporation getter pump 103 is maintained.
  • hydrogen, oxygen, carbon monoxide, and carbon dioxide generated from the gas generation source 201 are gases that are easily exhausted by the sputter ion pump 102 and the non-evaporative getter pump 103, so that the exhaust speed of the non-evaporative getter pump 103 can be maintained. As a result, the time required to reach the extremely high vacuum can be reduced.
  • gas is generated by irradiation with light 302
  • the amount of gas generated for restarting the sputter ion pump 102 can be adjusted more quickly.
  • Example 1 the gas generation source 201 is heated, and in Example 2, the gas generation source 201 is irradiated with light 302 to generate gas for restarting the sputter ion pump 102.
  • the gas generation source 201 is irradiated with charged particles to generate gas for restarting the sputter ion pump 102. Since the overall configuration of the scanning electron microscope is the same as that of the first embodiment, the description thereof will be omitted.
  • the electron gun chamber 100 of this embodiment will be described with reference to FIG. Similar to the first embodiment, the electron gun 101 is arranged in the electron gun chamber 100, and the sputter ion pump 102, the non-evaporation getter pump 103, and the gas supply unit 104 are connected. The electron gun 101, the sputter ion pump 102, and the non-evaporation getter pump 103 are the same as in the first embodiment.
  • the gas supply unit 104 of this embodiment has a gas generation source 201, a charged particle source 501, and an acceleration power source 502. Since the gas generation source 201 is the same as that of the first embodiment, the charged particle source 501 and the acceleration power source 502 will be described.
  • the charged particle source 501 is a device that irradiates charged particles for generating gas from the gas generation source 201, and is an electron source such as an electron gun.
  • the charged particle source 501 irradiates the gas generation source 201 with charged particles, for example, electrons to gas when the gas is not exhausted by the sputter ion pump 102 even though a high voltage is applied from the IP power supply 105. To generate.
  • An electromagnetic lens for focusing the charged particles may be arranged between the charged particle source 501 and the gas generation source 201. Further, a deflector for deflecting the charged particles may be arranged. The amount of gas generated from the gas generation source 201 can be adjusted by controlling the area and position where the charged particles are irradiated. The amount of gas generated may be adjusted by controlling the output of the charged particle source 501.
  • the acceleration power supply 502 is a circuit that applies a voltage between the charged particle source 501 and the gas generation source 201.
  • the voltage applied by the acceleration power source 502 accelerates the charged particles emitted from the charged particle source 501. That is, the amount of gas generated from the gas generation source 201 can also be adjusted by controlling the voltage applied by the acceleration power supply 502.
  • the amount of gas generated is adjusted based on the control by the control unit 130 and the operation by the operator.
  • FIG. 6 in order to use the electron gun 101 instead of the charged particle source 501 of FIG. 5, the position of the gas generation source 201 is changed and the deflector 601 is provided. That is, the electron beam emitted from the electron gun 101 is deflected by the deflector 601 and irradiates the gas generation source 201 arranged close to the optical axis 602 of the electron beam.
  • An electrostatic deflector or an electromagnetic deflector is used as the deflector.
  • the electron gun 101 and the deflector 601 operate when the gas is not exhausted by the sputter ion pump 102 even though a high voltage is applied from the IP power supply 105, and irradiates the gas generation source 201 with an electron beam. To generate gas.
  • the sputter ion pump 102 can be restarted in a short time as in the first and second embodiments. That is, when the sputter ion pump 102 does not restart even though the IP power supply 105 applies a high voltage, charged particles are irradiated from the charged particle source 501 or electron beams are irradiated from the electron gun 101. Gas is generated from the gas generation source 201 by the electric charge. Then, the sputter ion pump 102 is restarted in a short time by the gas generated from the gas generation source 201, so that the exhaust speed of the non-evaporation getter pump 103 is maintained.
  • hydrogen, oxygen, carbon monoxide, and carbon dioxide generated from the gas generation source 201 are gases that are easily exhausted by the sputter ion pump 102 and the non-evaporative getter pump 103, so that the exhaust speed of the non-evaporative getter pump 103 can be maintained. As a result, the time required to reach the extremely high vacuum can be reduced.
  • Examples 1 to 3 it has been described that the gas for restarting the sputter ion pump 102 is generated from the gas generation source 201 and supplied to the electron gun chamber 100. In this embodiment, the supply of gas for restarting the sputter ion pump 102 from the gas cylinder will be described. Since the overall configuration of the scanning electron microscope is the same as that of the first embodiment, the description thereof will be omitted.
  • the electron gun chamber 100 of this embodiment will be described with reference to FIG. 7. Similar to the first embodiment, the electron gun 101 is arranged in the electron gun chamber 100, and the sputter ion pump 102, the non-evaporation getter pump 103, and the gas supply unit 104 are connected. The electron gun 101, the sputter ion pump 102, and the non-evaporation getter pump 103 are the same as in the first embodiment.
  • the gas supply unit 104 of this embodiment has a gas cylinder 701, a pipe 702, and a valve 703.
  • the gas cylinder 701 is a container for enclosing any gas of hydrogen, oxygen, carbon monoxide, or carbon dioxide, and is connected to the electron gun chamber 100 via a pipe 702 and a valve 703.
  • the gas sealed in the gas cylinder 701 is supplied to the electron gun chamber 100 through the pipe 702 when the valve 703 is opened. That is, the valve 703 is opened when the gas is not exhausted by the sputter ion pump 102 even though the high voltage is applied from the IP power supply 105, and the gas is supplied from the gas cylinder 701 to the electron gun chamber 100. Further, the amount of gas supplied to the electron gun chamber 100 is adjusted by the degree of opening of the valve 703. The degree of opening of the valve 703 is adjusted based on the control by the control unit 130 and the operation by the operator.
  • the sputter ion pump 102 can be restarted in a short time as in the first to third embodiments. That is, when the sputter ion pump 102 does not restart even though the IP power supply 105 applies a high voltage, the valve 703 is opened to supply gas from the gas cylinder 701 to the electron gun chamber 100. .. Then, the sputter ion pump 102 is restarted in a short time by the supplied hydrogen, oxygen, carbon monoxide, or carbon dioxide gas, so that the exhaust rate of the non-evaporation getter pump 103 is maintained.
  • the gas supplied from the gas cylinder 701 is a gas that is easily exhausted by the sputter ion pump 102 or the non-evaporative getter pump 103, the time required to reach the extremely high vacuum is maintained along with the maintenance of the exhaust speed of the non-evaporative getter pump 103. Can be reduced.
  • the gas supply unit 104 including the gas cylinder 701, the pipe 702, and the valve 703 may be a single set as shown in FIG. 7, or a plurality of sets may be connected to the electron gun chamber 100, respectively. Is also good.
  • Examples 1 to 4 it has been described that the gas supply unit 104 is connected to the electron gun chamber 100.
  • the gas supplied from the gas supply unit 104 is used for restarting the sputter ion pump 102. Therefore, in this embodiment, it will be described that the gas supply unit 104 is arranged in the vicinity of the sputter ion pump 102. Since the overall configuration of the scanning electron microscope is the same as that of the first embodiment, the description thereof will be omitted.
  • the electron gun chamber 100 of this embodiment will be described with reference to FIG.
  • the electron gun 101 is arranged and the sputter ion pump 102, the non-evaporation getter pump 103, and the gas supply unit 104 are connected as in the first to fourth embodiments.
  • the gas supply unit 104 is arranged in the vicinity of the sputter ion pump 102. More specifically, the gas supply unit 104 is arranged at a position closer to the sputter ion pump 102 than the non-evaporative getter pump 103. With such an arrangement, the gas supplied from the gas supply unit 104 can reach the sputter ion pump 102 without being captured by the non-evaporative getter pump 103 arranged at a position farther than the sputter ion pump 102.
  • the sputter ion pump 102 can be restarted in a shorter time. That is, when the sputter ion pump 102 does not restart even though the IP power supply 105 applies a high voltage, gas is supplied from the gas supply unit 104 arranged in the vicinity of the sputter ion pump 102. Then, the supplied gas reaches the sputter ion pump 102 without being captured by the non-evaporation getter pump 103, so that the sputter ion pump 102 can be restarted in a shorter time.
  • the exhaust speed of the non-evaporative getter pump 103 is maintained, coupled with the fact that the gas supplied from the gas supply unit 104 is not captured by the non-evaporative getter pump 103. Further, since the gas supplied from the gas supply unit 104 is a gas that is easily exhausted by the sputter ion pump 102 or the non-evaporation getter pump 103, the exhaust speed of the non-evaporation getter pump 103 is maintained and the vacuum is increased to an extremely high vacuum. The arrival time can be reduced.
  • Examples 1 to 5 it has been described that the gas supply unit 104 supplies gas when the sputter ion pump 102 does not restart even though the IP power supply 105 applies a high voltage.
  • the amount of gas supplied from the gas supply unit 104 is controlled based on the ionization current flowing through the sputter ion pump 102. Since the overall configuration of the scanning electron microscope is the same as that of the first embodiment, the description thereof will be omitted.
  • the electron gun chamber 100 of this embodiment will be described with reference to FIG.
  • the electron gun 101 is arranged and the sputter ion pump 102, the non-evaporation getter pump 103, and the gas supply unit 104 are connected as in the first to fifth embodiments.
  • This embodiment differs from Examples 1 to 5 in that the ammeter 901 is provided in the sputter ion pump 102 and that the control unit 130 controls the gas supply unit 104 based on the measured value of the ammeter 901. is there.
  • the ammeter 901 measures the ionization current flowing through the sputter ion pump 102 to which a high voltage is applied by the IP power supply 105.
  • the ionization current is a current generated when the gas ionized by the sputter ion pump 102 spatters the cathode or is captured by the cathode, and serves as a guide for gas exhaust by the sputter ion pump 102. That is, when the ionization current measured by the ammeter 901 exceeds a predetermined threshold value, it can be determined that the sputter ion pump 102 has restarted.
  • the control unit 130 controls the gas supply unit 104 based on the measured value of the ammeter 901. Specifically, when the IP power supply 105 is applying a high voltage to the sputter ion pump 102, if the measured value of the ammeter 901 is less than the threshold value, the control unit 130 causes the gas supply unit 104 to supply gas. If the measured value exceeds the threshold value, the gas supply is stopped. By such control, the gas supplied from the gas supply unit 104 can be suppressed to the minimum amount required for restarting the sputter ion pump 102. Further, since the gas supply amount of the gas supply unit 104 is suppressed to the minimum, the non-evaporation getter pump 103 does not need to be operated excessively.
  • the control unit 130 stops the electron beam irradiation from the electron gun 101 based on the instruction from the operator.
  • the control unit 130 turns off the IP power supply 105 in order to suspend the sputter ion pump 102 based on the instruction from the operator.
  • the control unit 130 turns on the IP power supply 105 in order to restart the sputter ion pump 102 based on the instruction from the operator.
  • the control unit 130 determines whether or not the sputter ion pump 102 has restarted, that is, whether or not the exhaust by the sputter ion pump 102 has restarted, based on the measured value of the ammeter 901. If the exhaust by the sputter ion pump 102 is not restarted, the process proceeds to S1006, and if it is restarted, the process proceeds to S1007.
  • the control unit 130 supplies gas from the gas supply unit 104 to the electron gun chamber 100. If gas has already been supplied, the amount of gas supplied may be increased.
  • control unit 130 stops the supply of gas from the gas supply unit 104 to the electron gun chamber 100. If gas is not supplied, this step is skipped.
  • the above processing flow it is possible to reduce the time required for the electron gun chamber 100 to reach the extremely high vacuum when the electron gun 101 is replaced. That is, since the sputter ion pump 102 can be restarted while suppressing the amount of gas supplied from the gas supply unit 104 to the minimum, the non-evaporation getter pump 103 does not need to be operated excessively. As a result, the exhaust speed of the non-evaporative getter pump 103 is maintained, and the supplied gas is a gas that is easily exhausted by the sputter ion pump 102 or the non-evaporative getter pump 103, and the time required to reach the extremely high vacuum is reduced. it can.
  • the plurality of examples of the electron beam apparatus of the present invention have been described above.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and the components can be modified and embodied without departing from the gist of the invention.
  • a plurality of components disclosed in the above examples may be appropriately combined. Further, some components may be deleted from all the components shown in the above embodiment.

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Abstract

スパッターイオンポンプと非蒸発ゲッターポンプが接続される電子銃室が極高真空状態に到達するまでの時間を低減する電子線装置を提供するために、電子線を放出する電子銃が配置されるとともに、スパッターイオンポンプと非蒸発ゲッターポンプが接続される電子銃室を備える電子線装置であって、水素、酸素、一酸化炭素、二酸化炭素の少なくともいずれかのガスを前記電子銃室に供給するガス供給部をさらに備えることを特徴とする。

Description

電子線装置及び電子線装置の制御方法
　本発明は、電子顕微鏡に代表される電子線装置に係り、特に電子銃が配置される電子銃室を１０－６～１０－８Ｐａ台の超高真空よりも高い真空度である極高真空まで排気する技術に関する。
　電子線装置の一例である電子顕微鏡は、微細な構造を持つ様々な試料の観察に用いられ、特に半導体デバイスの製造工程では、半導体ウェハに形成されたパターンの寸法計測や欠陥検査等に利用される。電子線装置では、電子銃から放出される電子線の電子量を安定させるために、電子銃が配置される電子銃室の真空度を向上させることが求められる。
　特許文献１には、スパッターイオンポンプ（sputter Ion Pump; ＩＰ）と非蒸発ゲッター（Non-Evaporable Getter; ＮＥＧ）ポンプとを備える極高真空排気装置において、ＩＰによるガスの排気を誘発させる排気誘発材を供給することが開示されている。特に、極高真空状態で、ＩＰを一時停止させた後に再起動させる際、超音波振動子により真空容器等を振動させて部材表面に吸着されたガスを放出させ、排気誘発材として供給することが開示されている。
特許第３９２６２０６号公報
　しかしながら特許文献１において排気誘発材として放出されるガスには、主成分である水素ガスとともに、ＩＰやＮＥＧポンプで排気しにくいガスが含まれることがあり、ＩＰの再起動後に極高真空状態に到達するまでに長時間を要する場合がある。ＩＰの再起動後に極高真空状態に到達する時間が長いと、例えば電子銃を交換するときに電子線装置のダウンタイムが長くなり、半導体デバイスの製造工程に支障をきたす。
　そこで本発明は、スパッターイオンポンプと非蒸発ゲッターポンプが接続される電子銃室が極高真空状態に到達するまでの時間を低減する電子線装置と電子線装置の制御方法を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために本発明は、電子線を放出する電子銃が配置されるとともに、スパッターイオンポンプと非蒸発ゲッターポンプが接続される電子銃室を備える電子線装置であって、水素、酸素、一酸化炭素、二酸化炭素の少なくともいずれかのガスを前記電子銃室に供給するガス供給部をさらに備えることを特徴とする。
　また本発明は、電子線を放出する電子銃が配置されるとともに、スパッターイオンポンプと非蒸発ゲッターポンプが接続される電子銃室を備える電子線装置の制御方法であって、水素、酸素、一酸化炭素、二酸化炭素の少なくともいずれかのガスを前記電子銃室に供給するガス供給ステップを有することを特徴とする。
　本発明によれば、スパッターイオンポンプと非蒸発ゲッターポンプが接続される電子銃室が極高真空状態に到達するまでの時間を低減する電子線装置と電子線装置の制御方法を提供することができる。
電子線装置の全体構成図 実施例１の電子銃室の一例を説明する図 実施例２の電子銃室の一例を説明する図 実施例２のガス発生源の材料の例を説明する図 実施例３の電子銃室の一例を説明する図 実施例３の電子銃室の他の例を説明する図 実施例４の電子銃室の一例を説明する図 実施例５の電子銃室の一例を説明する図 実施例６の電子銃室の一例を説明する図 実施例６の処理の流れの一例を説明する図
　以下、添付図面に従って本発明に係る電子線装置の実施例について説明する。電子線装置は、電子線を試料に照射することによって試料を観察したり加工したりする装置であり、走査電子顕微鏡や走査透過電子顕微鏡等の様々な装置がある。以下では、電子線装置の一例として、電子線を用いて試料を観察する走査電子顕微鏡について説明する。
　図１を用いて本実施例の走査電子顕微鏡の全体構成について説明する。走査電子顕微鏡は、電子銃室１００と集束・偏向室１１０と試料室１２０と制御部１３０を備える。
　電子銃室１００には、電子線を放出する電子銃１０１が配置されるとともに、スパッターイオンポンプ１０２と非蒸発ゲッターポンプ１０３が接続される。スパッターイオンポンプ１０２と非蒸発ゲッターポンプ１０３が接続されることにより、電子銃室１００は１０－６～１０－８Ｐａ台の超高真空よりも高い真空度である極高真空まで排気される。スパッターイオンポンプ１０２はＩＰ（sputter Ion Pump）、非蒸発ゲッターポンプ１０３はＮＥＧ（Non-Evaporable Getter Pump）ポンプとも呼ばれる。電子銃室１００には、水素、酸素、一酸化炭素、二酸化炭素の少なくともいずれかのガスを供給するガス供給部１０４と、図示されない補助ポンプも接続される。補助ポンプは大気圧から真空排気するポンプであり、例えばドライポンプやターボ分子ポンプである。電子銃室１００の詳細構成については図２を用いて説明する。
　集束・偏向室１１０は第一ポンプ１１２によって真空排気され、第一開口１１１を介して接続される電子銃室１００と差動排気される。第一ポンプ１１２には、例えばスパッターイオンポンプ等が用いられる。集束・偏向室１１０には、図示されない集束レンズや偏向器が配置され、電子銃１０１から放出された電子線が集束されたり、偏向されたりする。
　試料室１２０は第二ポンプ１２２によって真空排気され、第二開口１２１を介して接続される集束・偏向室１１０と差動排気される。第二ポンプ１２２には、例えばターボ分子ポンプ等が用いられる。試料室１２０には、試料１２３が載置される試料台１２４が配置され、集束・偏向室１１０にて集束・偏向された電子線が試料１２３に照射される。電子線の照射により試料１２３から放出される二次電子や反射電子は、集束・偏向室１１０に配置される図示されない検出器によって検出される。
　制御部１３０は走査電子顕微鏡の各部を制御する装置であり、例えばコンピュータによって構成される。制御部１３０は検出器が出力する信号に基づいて観察画像を生成し、表示する。
　図２を用いて本実施例の電子銃室１００について説明する。電子銃室１００に配置される電子銃１０１は電子線を放出する電子源であり、例えば加熱によって熱電子が放出される熱電子源や、高電圧の印加により電子が電界放出される電界放出電子源等である。電子銃１０１から放出された電子線は、図示されない加速電極に印加される加速電圧により加速される。
　スパッターイオンポンプ１０２は、電場と磁場によってらせん運動しながら陰極間を往復運動する電子がガス分子をイオン化し、イオン化されたガスによってスパッターされる陰極の原子が形成する清浄な蒸着膜のゲッター作用によりガス排気するポンプである。スパッターイオンポンプ１０２にはＩＰ用電源１０５が接続され、電場を形成するための高電圧が印加される。なおスパッターイオンポンプ１０２では、イオン化されたガスが陰極の内部に捕獲されることによってもガス排気がなされる。スパッターイオンポンプ１０２ではガスのイオン化によって排気作用が生じるので、残留ガスが少なくなるほど、すなわち真空度が高くなるほど排気速度が低下し、到達真空度は１０－８Ｐａ台の超高真空である。
　非蒸発ゲッターポンプ１０３は、ガスとの化学反応性の高い金属、例えばチタンやジルコニウムが超高真空中で加熱清浄化されることにより、表面に近づいたガスを捕獲することによってガス排気するポンプである。非蒸発ゲッターポンプ１０３には加熱するためのＮＥＧ加熱部１０６が備えられる。またＮＥＧ加熱部１０６にはＮＥＧ用電源１０７が接続され、非蒸発ゲッターポンプ１０３を加熱するための電力が供給される。スパッターイオンポンプ１０２の真空排気により超高真空に到達した状態で、ＮＥＧ用電源１０７から電力が供給されて非蒸発ゲッターポンプ１０３が動作することにより、電子銃室１００は極高真空に到達する。
　非蒸発ゲッターポンプ１０３は、超高真空においても高い排気速度を維持できるので、超高真空よりも高い真空度である極高真空まで到達できるものの、ガスの捕獲量が表面積の大きさで制限されるので動作時間に限りがある。すなわち、長時間の使用や低い真空度での使用によって非蒸発ゲッターポンプ１０３の排気速度は低下する。例えば、電子銃１０１を交換する際、スパッターイオンポンプ１０２を一時停止させてから再起動するまでの間、非蒸発ゲッターポンプ１０３は動作し続け、動作時間が長くなるにつれて排気速度が低下するので、極高真空への到達に長時間を要する。また、スパッターイオンポンプ１０２を再起動させるために供給されるガスに、スパッターイオンポンプ１０２や非蒸発ゲッターポンプ１０３が排気しにくいガスが含まれていても、極高真空への到達時間が長くなる。
　そこで本実施例では、スパッターイオンポンプ１０２や非蒸発ゲッターポンプ１０３で排気しやすいガスを電子銃室１００へ供給してスパッターイオンポンプ１０２を短時間で再起動させることにより、非蒸発ゲッターポンプ１０３の排気速度を低下させない。非蒸発ゲッターポンプ１０３の排気速度が低下しなければ、極高真空への到達時間を低減できる。
　ガス供給部１０４は、スパッターイオンポンプ１０２や非蒸発ゲッターポンプ１０３で排気しやすい水素、酸素、一酸化炭素、二酸化炭素の少なくともいずれかのガスを電子銃室１００に供給する。本実施例のガス供給部１０４は、ガス発生源２０１と加熱部２０２と加熱用電源２０３を有する。以下、各部について説明する。
　ガス発生源２０１は、水素、酸素、一酸化炭素、二酸化炭素の少なくともいずれかのガスを発生する部材であり、例えば、当該ガスを吸蔵する合金や水素化物、酸化物、炭酸化物、水酸化物である。またガス発生源２０１から発生するガスが非蒸発ゲッターポンプ１０３で排気しやすいガスとなるように、ガス発生源２０１の材料は非蒸発ゲッターポンプ１０３と同じであることが望ましい。さらに両者の材料が同じ場合は、ガス発生源２０１から発生するガスの量が非蒸発ゲッターポンプ１０３の排気許容量を下回るように、ガス発生源２０１の表面積は非蒸発ゲッターポンプ１０３よりも小さいことが望ましい。
　加熱部２０２は、ガス発生源２０１を加熱するヒータであり、ガスが発生する温度に達するまでガス発生源２０１を昇温する。加熱部２０２は、ＩＰ用電源１０５から高電圧が印加されたにもかかわらず、スパッターイオンポンプ１０２によるガス排気がなされないときに、ガス発生源２０１を加熱してガスを発生させる。
　加熱用電源２０３は、加熱部２０２に電力を供給する電力源であり、電力が供給されることによって加熱部２０２がガス発生源２０１を加熱する。加熱部２０２に供給される電力量は、制御部１３０による制御や操作者による操作に基づいて調整される。
　以上説明した本実施例のガス供給部１０４によれば、例えば電子銃１０１の交換時にスパッターイオンポンプ１０２を短時間で再起動させることができる。すなわちＩＰ用電源１０５が高電圧を印加しているにもかかわらず、スパッターイオンポンプ１０２が再起動しないときに、加熱用電源２０３から加熱部２０２へ電力が供給されてガス発生源２０１が加熱される。そして、ガス発生源２０１の加熱によって発生するガスにより、スパッターイオンポンプ１０２が短時間で再起動するので、非蒸発ゲッターポンプ１０３の排気速度が維持される。またガス発生源２０１から発生する水素、酸素、一酸化炭素、二酸化炭素は、スパッターイオンポンプ１０２や非蒸発ゲッターポンプ１０３で排気しやすいガスであるので、非蒸発ゲッターポンプ１０３の排気速度の維持とともなって、極高真空への到達時間を低減できる。
　実施例１では、ガス発生源２０１を加熱することによってスパッターイオンポンプ１０２を再起動させるためのガスを発生させることについて説明した。本実施例では、ガス発生源２０１に光を照射することによりスパッターイオンポンプ１０２を再起動させるためのガスを発生させることについて説明する。なお、走査電子顕微鏡の全体構成は実施例１と同じであるので説明を省略する。
　図３を用いて本実施例の電子銃室１００について説明する。電子銃室１００には、実施例１と同様に、電子銃１０１が配置されるとともに、スパッターイオンポンプ１０２と非蒸発ゲッターポンプ１０３、ガス供給部１０４が接続される。電子銃１０１とスパッターイオンポンプ１０２、非蒸発ゲッターポンプ１０３は実施例１と同じである。本実施例のガス供給部１０４は、ガス発生源２０１と光源３０１と透過窓３０３を有する。ガス発生源２０１は実施例１と同じであるので、光源３０１と透過窓３０３について説明する。
　光源３０１は、ガス発生源２０１からガスを発生させるための光３０２を照射する装置であり、例えばＬＥＤ（Light Emission Diode）である。光源３０１からガス発生源２０１へ照射される光３０２は、ガス発生源２０１の材料に応じて適切に選択されることが好ましい。例えば図４に示すように、ガス発生源２０１の材料が炭酸カルシウムやカルボン酸である場合、光源３０１は赤外線を照射する。炭酸カルシウムやカルボン酸に赤外線が照射されると、加熱により化学変化が生じ二酸化炭素が発生する。なお紫外線の照射によって水素、酸素、一酸化炭素、二酸化炭素の少なくともいずれかのガスを発生する材料がガス発生源２０１に用いられても良い。光源３０１は、ＩＰ用電源１０５から高電圧が印加されたにもかかわらず、スパッターイオンポンプ１０２によるガス排気がなされないときに、ガス発生源２０１に光３０２を照射してガスを発生させる。
　光源３０１とガス発生源２０１との間には、光３０２を集束させるためのレンズが配置されても良い。また光３０２の軸方向に沿ってレンズの位置を移動させることにより、光３０２が照射される面積が制御されても良い。さらに光源３０１の向きを変えることにより、光３０２が照射される位置が制御されても良い。光３０２が照射される面積や位置の制御によって、ガス発生源２０１から発生するガスの量を調整することができる。なおガスの発生量は、光源３０１の出力制御によって調整されても良い。ガスの発生量は、制御部１３０による制御や操作者による操作に基づいて調整される。
　透過窓３０３は、光源３０１からの光３０２を透過するとともに、電子銃室１００の真空を封止する部材である。透過窓３０３には、光３０２の透過率が高い材料を用いることが好ましい。なお、光源３０１が電子銃室１００の中に配置される場合、透過窓３０３はなくても良い。
　以上説明した本実施例のガス供給部１０４によれば、例えば電子銃１０１の交換時に、実施例１と同様に、スパッターイオンポンプ１０２を短時間で再起動させることができる。すなわちＩＰ用電源１０５が高電圧を印加しているにもかかわらず、スパッターイオンポンプ１０２が再起動しないときに、光源３０１が光３０２を照射することによりガス発生源２０１からガスが発生する。そして、ガス発生源２０１から発生するガスにより、スパッターイオンポンプ１０２が短時間で再起動するので、非蒸発ゲッターポンプ１０３の排気速度が維持される。またガス発生源２０１から発生する水素、酸素、一酸化炭素、二酸化炭素は、スパッターイオンポンプ１０２や非蒸発ゲッターポンプ１０３で排気しやすいガスであるので、非蒸発ゲッターポンプ１０３の排気速度の維持とともなって、極高真空への到達時間を低減できる。
　さらに本実施例によれば、光３０２の照射によりガスが発生するので、スパッターイオンポンプ１０２を再起動させるためのガスの発生量をより迅速に調整することができる。
　実施例１ではガス発生源２０１を加熱することによって、実施例２ではガス発生源２０１に光３０２を照射することによって、スパッターイオンポンプ１０２を再起動させるためのガスを発生させることについて説明した。本実施例では、ガス発生源２０１に荷電粒子を照射することによりスパッターイオンポンプ１０２を再起動させるためのガスを発生させることについて説明する。なお、走査電子顕微鏡の全体構成は実施例１と同じであるので説明を省略する。
　図５を用いて本実施例の電子銃室１００について説明する。電子銃室１００には、実施例１と同様に、電子銃１０１が配置されるとともに、スパッターイオンポンプ１０２と非蒸発ゲッターポンプ１０３、ガス供給部１０４が接続される。電子銃１０１とスパッターイオンポンプ１０２、非蒸発ゲッターポンプ１０３は実施例１と同じである。本実施例のガス供給部１０４は、ガス発生源２０１と荷電粒子源５０１と加速電源５０２を有する。ガス発生源２０１は実施例１と同じであるので、荷電粒子源５０１と加速電源５０２について説明する。
　荷電粒子源５０１は、ガス発生源２０１からガスを発生させるための荷電粒子を照射する装置であり、例えば電子銃等の電子源である。荷電粒子源５０１は、ＩＰ用電源１０５から高電圧が印加されたにもかかわらず、スパッターイオンポンプ１０２によるガス排気がなされないときに、ガス発生源２０１に荷電粒子、例えば電子を照射してガスを発生させる。
　荷電粒子源５０１とガス発生源２０１との間には、荷電粒子を集束させるための電磁レンズが配置されても良い。また荷電粒子を偏向させる偏向器が配置されても良い。荷電粒子が照射される面積や位置の制御によって、ガス発生源２０１から発生するガスの量を調整することができる。なおガスの発生量は、荷電粒子源５０１の出力制御によって調整されても良い。
　加速電源５０２は、荷電粒子源５０１とガス発生源２０１との間に電圧を印加する回路である。加速電源５０２によって印加される電圧により、荷電粒子源５０１から照射される荷電粒子は加速される。すなわち加速電源５０２が印加する電圧の制御によっても、ガス発生源２０１から発生するガスの量を調整できる。ガスの発生量は、制御部１３０による制御や操作者による操作に基づいて調整される。
　図６を用いて本実施例の電子銃室１００の他の例について説明する。図６では、図５の荷電粒子源５０１の代わりに電子銃１０１を利用するために、ガス発生源２０１の位置が変更されるとともに、偏向器６０１が設けられる。すなわち電子銃１０１から放出される電子線は偏向器６０１によって偏向され、電子線の光軸６０２に近づけて配置されるガス発生源２０１に照射される。なお偏向器には、静電偏向器や電磁偏向器が用いられる。電子銃１０１と偏向器６０１は、ＩＰ用電源１０５から高電圧が印加されたにもかかわらず、スパッターイオンポンプ１０２によるガス排気がなされないときに動作し、ガス発生源２０１に電子線を照射してガスを発生させる。
　以上説明した本実施例のガス供給部１０４によれば、例えば電子銃１０１の交換時に、実施例１や実施例２と同様に、スパッターイオンポンプ１０２を短時間で再起動させることができる。すなわちＩＰ用電源１０５が高電圧を印加しているにもかかわらず、スパッターイオンポンプ１０２が再起動しないときに、荷電粒子源５０１から荷電粒子が照射されたり、電子銃１０１から電子線が照射されたりすることによりガス発生源２０１からガスが発生する。そして、ガス発生源２０１から発生するガスにより、スパッターイオンポンプ１０２が短時間で再起動するので、非蒸発ゲッターポンプ１０３の排気速度が維持される。またガス発生源２０１から発生する水素、酸素、一酸化炭素、二酸化炭素は、スパッターイオンポンプ１０２や非蒸発ゲッターポンプ１０３で排気しやすいガスであるので、非蒸発ゲッターポンプ１０３の排気速度の維持とともなって、極高真空への到達時間を低減できる。
　さらに本実施例によれば、荷電粒子の照射によってガス発生源２０１に対してより高いエネルギーを与えることができるので、ガスの吸蔵量が少ない安価な材料をガス発生源２０１に用いることができる。
　実施例１乃至３では、スパッターイオンポンプ１０２を再起動させるためのガスをガス発生源２０１から発生させて電子銃室１００に供給することについて説明した。本実施例では、スパッターイオンポンプ１０２を再起動させるためのガスをガスボンベから供給することについて説明する。なお、走査電子顕微鏡の全体構成は実施例１と同じであるので説明を省略する。
　図７を用いて本実施例の電子銃室１００について説明する。電子銃室１００には、実施例１と同様に、電子銃１０１が配置されるとともに、スパッターイオンポンプ１０２と非蒸発ゲッターポンプ１０３、ガス供給部１０４が接続される。電子銃１０１とスパッターイオンポンプ１０２、非蒸発ゲッターポンプ１０３は実施例１と同じである。本実施例のガス供給部１０４は、ガスボンベ７０１と配管７０２とバルブ７０３を有する。
　ガスボンベ７０１は、水素、酸素、一酸化炭素、二酸化炭素のいずれかのガスを封入する容器であり、配管７０２とバルブ７０３を介して、電子銃室１００に接続される。ガスボンベ７０１に封入されるガスは、バルブ７０３が開けられたときに配管７０２を通じて電子銃室１００に供給される。すなわち、ＩＰ用電源１０５から高電圧が印加されたにもかかわらず、スパッターイオンポンプ１０２によるガス排気がなされないときにバルブ７０３が開けられ、ガスボンベ７０１から電子銃室１００へガスが供給される。また電子銃室１００へのガスの供給量はバルブ７０３の開放の程度よって調整される。なおバルブ７０３の開放の程度は、制御部１３０による制御や操作者による操作に基づいて調整される。
　以上説明した本実施例のガス供給部１０４によれば、例えば電子銃１０１の交換時に、実施例１乃至３と同様に、スパッターイオンポンプ１０２を短時間で再起動させることができる。すなわちＩＰ用電源１０５が高電圧を印加しているにもかかわらず、スパッターイオンポンプ１０２が再起動しないときに、バルブ７０３が開けられることにより、ガスボンベ７０１から電子銃室１００へガスが供給される。そして供給される水素、酸素、一酸化炭素、二酸化炭素のいずれかのガスにより、スパッターイオンポンプ１０２が短時間で再起動するので、非蒸発ゲッターポンプ１０３の排気速度が維持される。またガスボンベ７０１から供給されるのは、スパッターイオンポンプ１０２や非蒸発ゲッターポンプ１０３で排気しやすいガスであるので、非蒸発ゲッターポンプ１０３の排気速度の維持とともなって、極高真空への到達時間を低減できる。
　なおガスボンベ７０１と配管７０２とバルブ７０３のセットからなるガス供給部１０４は、図７に示されるように単一のセットであっても良いし、複数のセットが電子銃室１００にそれぞれ接続されても良い。
　実施例１乃至４では、ガス供給部１０４が電子銃室１００に接続されることについては説明した。ガス供給部１０４から供給されるガスは、スパッターイオンポンプ１０２の再起動に用いられる。そこで本実施例では、ガス供給部１０４をスパッターイオンポンプ１０２の近傍に配置することについて説明する。なお、走査電子顕微鏡の全体構成は実施例１と同じであるので説明を省略する。
　図８を用いて本実施例の電子銃室１００について説明する。電子銃室１００には、実施例１乃至４と同様に、電子銃１０１が配置されるとともに、スパッターイオンポンプ１０２と非蒸発ゲッターポンプ１０３、ガス供給部１０４が接続される。本実施例が実施例１乃至４と異なる点は、ガス供給部１０４がスパッターイオンポンプ１０２の近傍に配置される点である。より具体的には、ガス供給部１０４は非蒸発ゲッターポンプ１０３よりもスパッターイオンポンプ１０２に近い位置に配置される。このような配置により、ガス供給部１０４から供給されるガスは、スパッターイオンポンプ１０２よりも遠い位置に配置される非蒸発ゲッターポンプ１０３に捕獲されずにスパッターイオンポンプ１０２へ到達できる。
　本実施例によれば、例えば電子銃１０１の交換時に、スパッターイオンポンプ１０２をより短時間で再起動させることができる。すなわちＩＰ用電源１０５が高電圧を印加しているにもかかわらず、スパッターイオンポンプ１０２が再起動しないときに、スパッターイオンポンプ１０２の近傍に配置されるガス供給部１０４からガスが供給される。そして供給されるガスは、非蒸発ゲッターポンプ１０３に捕獲されることなく、スパッターイオンポンプ１０２へ到達するので、スパッターイオンポンプ１０２をより短時間で再起動させることができる。その結果、ガス供給部１０４から供給されたガスが非蒸発ゲッターポンプ１０３に捕獲されなかったことと相まって、非蒸発ゲッターポンプ１０３の排気速度が維持される。またガス供給部１０４から供給されるのは、スパッターイオンポンプ１０２や非蒸発ゲッターポンプ１０３で排気しやすいガスであるので、非蒸発ゲッターポンプ１０３の排気速度の維持とともなって、極高真空への到達時間を低減できる。
　実施例１乃至５では、ＩＰ用電源１０５が高電圧を印加しているにもかかわらず、スパッターイオンポンプ１０２が再起動しないときに、ガス供給部１０４がガスを供給することについて説明した。本実施例では、スパッターイオンポンプ１０２に流れる電離電流に基づいてガス供給部１０４から供給されるガスの量を制御することについて説明する。なお、走査電子顕微鏡の全体構成は実施例１と同じであるので説明を省略する。
　図９を用いて本実施例の電子銃室１００について説明する。電子銃室１００には、実施例１乃至５と同様に、電子銃１０１が配置されるとともに、スパッターイオンポンプ１０２と非蒸発ゲッターポンプ１０３、ガス供給部１０４が接続される。本実施例が実施例１乃至５と異なる点は、スパッターイオンポンプ１０２に電流計９０１が設けられる点と、電流計９０１の計測値に基づいて制御部１３０がガス供給部１０４を制御する点である。
　電流計９０１は、ＩＰ用電源１０５によって高電圧が印加されたスパッターイオンポンプ１０２に流れる電離電流を計測する。電離電流は、スパッターイオンポンプ１０２でイオン化されたガスが陰極をスパッターしたり陰極に捕獲されたりすることによって生じる電流であり、スパッターイオンポンプ１０２によるガス排気の目安となる。すなわち、電流計９０１が計測する電離電流が所定の閾値を超えた場合、スパッターイオンポンプ１０２が再起動したと判定できる。
　制御部１３０は、電流計９０１の計測値に基づいて、ガス供給部１０４を制御する。具体的には、スパッターイオンポンプ１０２にＩＰ用電源１０５が高電圧を印加しているときに、電流計９０１の計測値が閾値未満であれば制御部１３０はガス供給部１０４にガスを供給させ、計測値が閾値を超えればガスの供給を停止させる。このような制御により、ガス供給部１０４から供給されるガスを、スパッターイオンポンプ１０２の再起動に要する最小限の量に抑制できる。またガス供給部１０４のガス供給量が最小限に抑制されることにより、非蒸発ゲッターポンプ１０３を余計に動作させずに済む。
　図１０を用いて、図９に示した構成において、電子銃１０１が交換されるときの本実施例の処理の流れの一例について説明する。
　（Ｓ１００１）
　制御部１３０が、操作者からの指示に基づいて、電子銃１０１からの電子線照射を停止させる。
　（Ｓ１００２）
　制御部１３０が、操作者からの指示に基づいて、スパッターイオンポンプ１０２を一時停止させるためにＩＰ用電源１０５をオフにする。
　（Ｓ１００３）
　操作者が電子銃１０１を交換する。
　（Ｓ１００４）
　制御部１３０が、操作者からの指示に基づいて、スパッターイオンポンプ１０２を再起動させるためにＩＰ用電源１０５をオンにする。
　（Ｓ１００５）
　制御部１３０は、電流計９０１の計測値に基づき、スパッターイオンポンプ１０２が再起動したか否か、すなわちスパッターイオンポンプ１０２による排気が再開したか否かを判定する。スパッターイオンポンプ１０２による排気が再開していなければＳ１００６へ処理が進み、再開していればＳ１００７へ処理が進む。
　（Ｓ１００６）
　制御部１３０は、ガス供給部１０４から電子銃室１００へガスを供給させる。なお、すでにガスが供給されている場合は、ガスの供給量を増加させても良い。
　（Ｓ１００７）
　制御部１３０は、ガス供給部１０４から電子銃室１００へのガスの供給を停止させる。なお、ガスが供給されていない場合は、本ステップはスキップされる。
　以上の処理の流れにより、電子銃１０１の交換時に、電子銃室１００が極高真空へ到達するまでの時間を低減できる。すなわち、ガス供給部１０４からのガス供給量を最小限に抑制しながらスパッターイオンポンプ１０２を再起動できるので、非蒸発ゲッターポンプ１０３を余計に動作させずに済む。その結果、非蒸発ゲッターポンプ１０３の排気速度が維持され、供給されるガスがスパッターイオンポンプ１０２や非蒸発ゲッターポンプ１０３で排気しやすいガスであることと相まって、極高真空への到達時間を低減できる。
　以上、本発明の電子線装置の複数の実施例について説明した。本発明は上記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせても良い。さらに、上記実施例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除しても良い。
１００…電子銃室、１０１…電子銃、１０２…スパッターイオンポンプ、１０３…非蒸発ゲッターポンプ、１０４…ガス供給部、１０５…ＩＰ用電源、１０６…ＮＥＧ加熱部、１０７…ＮＥＧ用電源、１１０…集束・偏向室、１１１…第一開口、１１２…第一ポンプ、１２０…試料室、１２１…第二開口、１２２…第二ポンプ、１２３…試料、１２４…試料台、１３０…制御部、２０１…ガス発生源、２０２…加熱部、２０３…加熱用電源、３０１…光源、３０２…光、３０３…透過窓、５０１…荷電粒子源、５０２…加速電源、６０１…偏向器、６０２…光軸、７０１…ガスボンベ、７０２…配管、７０３…バルブ、９０１…電流計

Claims (15)

  1. 　電子線を放出する電子銃が配置されるとともに、スパッターイオンポンプと非蒸発ゲッターポンプが接続される電子銃室を備える電子線装置であって、
    　水素、酸素、一酸化炭素、二酸化炭素の少なくともいずれかのガスを前記電子銃室に供給するガス供給部をさらに備えることを特徴とする電子線装置。
  2. 　請求項１に記載の電子線装置であって、
    　前記ガス供給部は、前記ガスを発生するガス発生源を有することを特徴とする電子線装置。
  3. 　請求項２に記載の電子線装置であって、
    　前記ガス発生源は、前記ガスを吸蔵する合金であることを特徴とする電子線装置。
  4. 　請求項３に記載の電子線装置であって、
    　前記合金は前記非蒸発ゲッターポンプと同じ材料であって、
    　前記合金の表面積は前記非蒸発ゲッターポンプの表面積よりも小さいことを特徴とする電子線装置。
  5. 　請求項２に記載の電子線装置であって、
    　前記ガス発生源は、水素化物、酸化物、炭酸化物、水酸化物のいずれかであることを特徴とする電子線装置。
  6. 　請求項２に記載の電子線装置であって、
    　前記ガス供給部は、前記ガス発生源を加熱する加熱源をさらに有することを特徴とする電子線装置。
  7. 　請求項２に記載の電子線装置であって、
    　前記ガス供給部は、前記ガス発生源に光を照射する光源をさらに有することを特徴とする電子線装置。
  8. 　請求項７に記載の電子線装置であって、
    　前記ガス発生源は炭酸カルシウム又はカルボン酸であって、
    　前記光源は赤外線を照射することを特徴とする電子線装置。
  9. 　請求項２に記載の電子線装置であって、
    　前記ガス供給部は、前記ガス発生源に荷電粒子を照射する荷電粒子源をさらに有することを特徴とする電子線装置。
  10. 　請求項１に記載の電子線装置であって、
    　前記ガス供給部は、前記ガスを封入するガスボンベと、前記ガスボンベと前記電子銃室との間に接続されるバルブとを有することを特徴とする電子線装置。
  11. 　請求項１に記載の電子線装置であって、
    　前記ガス供給部は、前記非蒸発ゲッターポンプよりも前記スパッターイオンポンプに近い位置に配置されることを特徴とする電子線装置。
  12. 　請求項１に記載の電子線装置であって、
    　前記スパッターイオンポンプは、電離電流を計測する電流計を有し、
    　前記ガス供給部は、前記電流計の計測値に基づいて制御されることを特徴とする電子線装置。
  13. 　請求項１２に記載の電子線装置であって、
    　前記ガス供給部は、前記電流計の計測値に基づいて、前記スパッターイオンポンプによる排気がなされていないと判定される場合には前記ガスを供給し、前記スパッターイオンポンプによる排気がなされていると判定される場合には前記ガスの供給を停止することを特徴とする電子線装置。
  14. 　請求項１３に記載の電子線装置であって、
    　前記ガス供給部は、前記スパッターイオンポンプによる排気がなされていると判定されるまで、前記ガスの供給量を増加させることを特徴とする電子線装置。
  15. 　電子線を放出する電子銃が配置されるとともに、スパッターイオンポンプと非蒸発ゲッターポンプが接続される電子銃室を備える電子線装置の制御方法であって、
    　水素、酸素、一酸化炭素、二酸化炭素の少なくともいずれかのガスを前記電子銃室に供給するガス供給ステップを有することを特徴とする制御方法。
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