WO2023203755A1 - 荷電粒子線装置 - Google Patents

荷電粒子線装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2023203755A1
WO2023203755A1 PCT/JP2022/018553 JP2022018553W WO2023203755A1 WO 2023203755 A1 WO2023203755 A1 WO 2023203755A1 JP 2022018553 W JP2022018553 W JP 2022018553W WO 2023203755 A1 WO2023203755 A1 WO 2023203755A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electron source
extraction electrode
filament
vacuum
charged particle
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/018553
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
圭吾 糟谷
修平 石川
崇 大西
隆 土肥
憲史 谷本
Original Assignee
株式会社日立ハイテク
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社日立ハイテク filed Critical 株式会社日立ハイテク
Priority to JP2024516037A priority Critical patent/JPWO2023203755A1/ja
Priority to PCT/JP2022/018553 priority patent/WO2023203755A1/ja
Priority to TW112111815A priority patent/TW202343514A/zh
Publication of WO2023203755A1 publication Critical patent/WO2023203755A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/18—Vacuum locks ; Means for obtaining or maintaining the desired pressure within the vessel

Definitions

  • the present invention relates to a charged particle beam device.
  • a charged particle beam device irradiates a sample with a charged particle beam such as an electron beam, detects secondary electrons, transmitted electrons, reflected electrons, X-rays, etc. emitted from the sample, and generates an observed image of the sample. It is a device.
  • a high-intensity electron source is required, and for example, a cold field emission (CFE) electron source is used.
  • CFE cold field emission
  • the CFE electron source which emits an electron beam by concentrating an electric field at the tip of a sharpened single crystal (chip), the emission current becomes unstable due to residual gas adhering to the tip of the tip. It is necessary to lower the pressure (increase the degree of vacuum).
  • NEG non-evaporable getter
  • Patent Document 1 discloses a charged particle beam device that includes a NEG material at a position that is not irradiated with an electron beam.
  • Patent Document 1 insufficient consideration is given to the fact that the NEG material deposits impurities during activation. As a result of research conducted by the inventors, it was found that NEG materials release impurities such as carbon compounds into the surrounding area when activated, contaminating surrounding structures. At this time, if the chip, filament, insulator, etc. that make up the electron source become contaminated, it becomes impossible to emit an electron beam, and the charged particle beam device becomes unusable.
  • an object of the present invention is to provide a charged particle beam device that prevents contamination of the electron source and stabilizes the emission current by efficiently reducing the pressure around the electron source.
  • the present invention provides an electron source including a single crystal needle, a filament connected to the single crystal needle, and an insulator for holding the filament, a non-evaporable getter material, and an electron source containing the electron source. and a vacuum container that maintains a vacuum with a pressure higher than the vacuum, in which an extraction electrode that holds the non-evaporable getter material and has a vacuum inside, and a heater that heats the non-evaporable getter material and the extraction electrode are arranged; A shielding body is arranged to block a straight line connecting the single crystal needle, the filament, and the insulator to the non-evaporable getter material, and is connected to the extraction electrode.
  • the present invention includes a single crystal needle, a filament connected to the single crystal needle, an insulator for holding the filament, the filament and the insulator included, and a tip of the single crystal needle.
  • an electron source including a suppressor having an opening from which a portion protrudes; a non-evaporable getter material; an extraction electrode that includes a holding portion for holding the electron source, the non-evaporable getter material, and the electron source, and has a vacuum inside; a vacuum container in which a heater for heating the non-evaporable getter material and the extraction electrode are arranged to maintain a vacuum higher in pressure than the vacuum; the single crystal needle, the filament, the insulator, and the non-evaporable getter material.
  • an electron source includes a single crystal needle, a filament connected to the single crystal needle, and an insulator for holding the filament, a non-evaporable getter material, the electron source, the non-evaporable getter material, and the electron source.
  • a vacuum container that maintains a vacuum with a higher pressure than the vacuum, in which a heater for heating the non-evaporable getter material and the extraction electrode are arranged, and a vacuum container that maintains a vacuum with a pressure higher than the vacuum;
  • a crystal needle, a shielding body arranged to block a straight line connecting the filament, the insulator, and the non-evaporable getter material are provided, and the shielding body is connected to the holding part.
  • the present invention it is possible to provide a charged particle beam device that stabilizes the emission current by preventing contamination of the electron source and efficiently reducing the pressure around the electron source.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the overall configuration of a scanning electron microscope, which is an example of a charged particle beam device.
  • 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of the CFE emission source and its surroundings in Example 1.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of the effect of the shielding member of Example 1 to prevent contamination of the CFE electron source.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of a CFE emission source and its surroundings according to a second embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of a CFE emission source and its surroundings in Example 3;
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing an example of the effect of the shielding body of Example 3 to prevent contamination of the CFE electron source.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of a CFE emission source and its surroundings according to a fourth embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of a CFE emission source and its surroundings in Example 5;
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of a CFE emission source and its surroundings in Example 6.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing an example of the effect of the suppressor and shield of Example 6 to prevent contamination of a CFE electron source.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of a CFE emission source and its surroundings in Example 7.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of a CFE emission source and its surroundings in Example 8.
  • a charged particle beam device irradiates a sample with a charged particle beam such as an electron beam, detects secondary electrons, transmitted electrons, reflected electrons, X-rays, etc. emitted from the sample, and generates an observed image of the sample. It is a device.
  • a scanning electron microscope is a device that irradiates a sample 102 with an electron beam 101 and detects secondary electrons and reflected electrons emitted from the sample to generate an observation image of the sample 102.
  • Mirror body 103 is connected to ground potential.
  • the inside of the mirror body 103 is divided into a first vacuum chamber 105, a second vacuum chamber 106, a third vacuum chamber 107, and a fourth vacuum chamber 108 from the top.
  • a diaphragm through which the electron beam 101 passes is arranged at the center of the electrodes separating each vacuum chamber, and differential pumping is performed.
  • the first vacuum chamber 105 is evacuated using the NEG material 201, and the pressure is brought to an extremely high vacuum of 10-9 Pa to 10-10 Pa or less.
  • a CFE electron source 202 is arranged in the first vacuum chamber 105, and an extraction electrode 203 is arranged at a position facing the CFE electron source 202.
  • the extraction electrode 203 has a cup shape surrounding the CFE electron source 202 and isolates the first vacuum chamber 105 and the second vacuum chamber 106.
  • An extraction power source 109 is connected to the extraction electrode 203, and a positive extraction voltage is applied to the CFE electron source 202.
  • the electron beam 101 is emitted from the CFE electron source 202 by applying the extraction voltage.
  • a flushing power supply 110 is connected to the CFE electron source 202 and heats the filament to about 2000° C. by applying a pulse current to the filament at an arbitrary timing (flushing). This operation removes the residual gas adsorbed on the CFE electron source 202 and resets the unstable emission current. Due to differential pumping, the first vacuum chamber 105 has the lowest pressure compared to the other vacuum chambers. The pressure in the vacuum chamber becomes higher in the lower vacuum chamber (the vacuum chamber closer to the sample chamber 104). Details of the configuration of the CFE electron source 202 and its surroundings will be described later using FIG. 2.
  • the second vacuum chamber 106 is a vacuum chamber surrounded by an electron gun vacuum container 121 and an accelerating electrode 113, and is evacuated by an ion pump 111 and an auxiliary NEG pump 112 via a pipe 120.
  • the pressure is set to an ultra-high vacuum of about 10-7 Pa to 10-9 Pa.
  • An accelerating electrode 113 is arranged in the second vacuum chamber 106 and isolated from the third vacuum chamber 107 . Accelerating electrode 113 and electron gun vacuum vessel 121 are connected to ground potential.
  • An accelerating power source 114 is connected to the CFE electron source 202, and a negative accelerating voltage is applied to the CFE electron source 202 with respect to the ground potential.
  • the electron beam 101 is accelerated to a predetermined speed according to the acceleration voltage.
  • the surfaces where the extraction electrode 203 and the acceleration electrode 113 face each other have a Butler lens structure to reduce aberrations.
  • the configuration above the accelerating electrode 113 is collectively referred to as an electron gun 113.
  • the third vacuum chamber 107 is evacuated by an ion pump 115.
  • a condenser lens 116 is arranged in the second vacuum chamber 107.
  • the condenser lens 116 focuses the electron beam 101 and adjusts the amount of current, etc.
  • a detector 117 is arranged in the fourth vacuum chamber 108 .
  • the detector 117 detects secondary electrons, reflected electrons, etc. emitted from the sample 102.
  • a plurality of detectors 117 may be provided, and the detectors 117 may be arranged in the sample chamber 104 or other vacuum chambers.
  • the sample chamber 104 is evacuated by a turbo molecular pump 118.
  • An objective lens 119 and a sample 102 are placed in the sample chamber 104 .
  • the electron beam 101 is focused by an objective lens 119 and irradiated onto the sample 102 .
  • An example of the configuration of the CFE electron source 202 and its surroundings will be described using FIG. 2.
  • the CFE electron source 202 includes a chip 204, a filament 205, two pins 206, and an insulator 207, and is held by a holding portion 208.
  • the tip 204 is a tungsten single crystal needle with a sharpened tip in the ⁇ 310> or ⁇ 111> orientation, and the radius of curvature of the tip is about 100 nm.
  • Tip 204 is welded to the tip of filament 205.
  • the filament 205 is a tungsten polycrystalline wire shaped into a V-shaped hairpin.
  • Pins 206 are welded to both ends of the filament 205, respectively.
  • the two pins 206 are metal terminals, and are electrically insulated from each other by being held by an insulator 207.
  • the holding portion 208 is a metal cylinder.
  • the chip 204, the filament 205, the pin 206, and the holding part 208 are at the same potential, and an accelerating voltage is applied thereto.
  • the pin 206 is connected to a flushing power source 110, and the filament 205 is heated by electricity to flush it.
  • the extraction electrode 203 is composed of a metal extraction electrode lower part 211 , an NEG unit 209 , an extraction electrode side part 210 , an aperture 214 , and an NEG material 201 .
  • These metal materials include stainless steel, titanium, permalloy, etc.
  • the lower part of the extraction electrode 211 is arranged at the closest position facing the tip of the chip 204, and the two are spaced apart from each other by about 0.3 mm to 10 mm in the height direction.
  • a NEG unit 209 in which an NEG material 201 is arranged is connected to the lower part 211 of the extraction electrode.
  • the NEG unit 209 has an opening 303 on the electron source 203 side, and evacuates the first vacuum chamber 105 with the NEG material 201.
  • the NEG material 201 is a porous cylindrical pill made by sintering an alloy of zirconium, vanadium, and iron, and a plurality of them are arranged.
  • the NEG material 201 may be any other NEG material, may have a shape other than a pill, such as a block, sheet, ring, thin film, or a combination thereof, and only one may be arranged.
  • the NEG material 201 increases the surface area and increases the pumping speed.
  • a diaphragm 214 is arranged at the center of the lower part 211 of the extraction electrode. The electron beam 101 emitted from the chip 204 passes through the hole of the aperture 214 and advances to the second vacuum chamber 106 .
  • the electron beam 101 is emitted while spreading in a cone shape, but it reaches the accelerating electrode 113 without being blocked by the aperture 214.
  • the hole diameter of the aperture 214 is typically 1 mm or less, more preferably 0.5 mm or less.
  • the extraction electrode lower part 211, the NEG unit 209, the NEG material 201, the extraction electrode side part 210, and the aperture 214 are at the same potential, and an extraction voltage is applied.
  • the electric field at the tip of the tip 204 is determined by the potential formed by all of these electrodes, and the extraction voltage for obtaining a predetermined emission current is determined.
  • a heater 212 is arranged on the side of the extraction electrode side part 210 on the second vacuum chamber 106 side.
  • the heater 212 once heats the entire extraction electrode 203 to about 500° C. to activate the NEG material 201.
  • Heater 212 is a ceramic heater such as alumina and may be a constant source of gas emissions. Therefore, by arranging the heater 212 on the second vacuum chamber 106 side, the pressure in the first vacuum chamber 105 is prevented from deteriorating.
  • a diaphragm 215 is arranged at the center of the accelerating electrode 113. The outer peripheral portion of the electron beam 101 is blocked by the aperture 215 and the accelerating electrode 113, and the central portion advances to the third vacuum chamber 107.
  • the pressure in the vacuum chamber decreases as the effective pumping speed of the vacuum evacuation means increases and as the amount of gas released from the components within the vacuum chamber decreases.
  • the effective pumping speed increases as the pumping speed of the vacuum pump itself increases and the conductance of the pumping path increases. Since the effective pumping speed of the ion pump 111 and the auxiliary NEG pump 112 is limited by the low conductance of the pipe 120, the efficiency of pumping around the electron source is low. On the other hand, since the NEG material 201 is disposed inside the extraction electrode 203 and very close to the electron source, the conductance is high and the effective pumping speed is high. Therefore, the area around the electron source can be efficiently exhausted. Further, the first vacuum chamber 105 is a narrow space limited only to the inside of the extraction electrode 203, and since the number of components contained therein is small, the amount of gas released is small.
  • a differential exhaust port 211 is provided between the NEG unit 209 and the extraction electrode side wall 210, and the first vacuum chamber 105 and the second vacuum chamber 106 are connected.
  • the conductance of the differential exhaust port 211 is made low to create a pressure difference of one digit or more, more preferably two digits or more, between the first vacuum chamber 105 and the second vacuum chamber 106.
  • storage gas such as hydrogen released when the NEG material 201 is activated is released into the second vacuum chamber 106 through the differential exhaust port 213 and exhausted by the ion pump 111 and the auxiliary NEG pump 112.
  • the exhaust speed and the amount of gas that can be occluded by the NEG material 201 after activation are increased.
  • rare gases that cannot be exhausted by the NEG material 201 are exhausted by the ion pump 111 via the differential exhaust port 213.
  • the differential exhaust port 213 has a shape such as a circle or a long hole, and typically has a width in the longitudinal direction of 5 mm or less and a thickness (depth of the hole) of 1 mm or more.
  • the aperture 214 also connects the first vacuum chamber 105 and the second vacuum chamber 106, but since its hole diameter is small, the conductance is very low and its influence is limited. Another advantage of isolating the first vacuum chamber 105 and the second vacuum chamber 106 and differentially pumping them is that the increase in pressure in the second vacuum chamber 106 is less likely to affect the first vacuum chamber 105.
  • the pressure in the second vacuum chamber 106 may increase due to gas flowing from the sample chamber 104, electron impact desorption gas released from the aperture 215 irradiated with the electron beam 101 or the accelerating electrode 113, sudden electric discharge, etc. be.
  • the increase in pressure in the first vacuum chamber 105 becomes smaller than the increase in pressure in the second vacuum chamber 106 by one to two orders of magnitude or more. Therefore, even if the pressure in the second vacuum chamber 106 deteriorates, a stable emission current is maintained.
  • Another advantage of arranging the NEG material 201 inside the extraction electrode 203 is that the electron gun 113 can be made smaller.
  • NEG is a storage type vacuum pump, and when it stores more than a certain amount of gas, the pumping speed decreases.
  • the NEG material 201 of the present invention is assembled into a NEG unit 209 and has a structure that can be removed as a single component. Therefore, when the NEG material 201 reaches the end of its life, a high pumping speed can be obtained again by replacing the NEG unit 209.
  • the NEG unit 209 has a shield 301 extending from the bottom to the top, and an opening 303 is formed in the upper part of the shield 301 .
  • the extraction electrode side portion 210 has a shield electrode 302 extending from above to below, and an opening 304 is formed in the lower part of the shield electrode 302 .
  • the shielding body 301 and the shielding body 302 are integrally made of the same metal as the NEG unit 209 and the extraction electrode side part 210, and stainless steel, titanium, permalloy, or the like is used. Further, the potential is electrically the same as that of the extraction electrode 203.
  • the shielding body 301 and the shielding body 302 prevent contamination of the CFE electron source 202 due to attachment of impurities released when the NEG material 201 is activated. These shields preferably use members that reduce adhesion of impurities. Furthermore, the conductance from the NEG material 201 to the tip of the chip 204 is maintained high, and the effective pumping speed of the NEG material 201 is increased. This effect will be explained with reference to FIG.
  • the NEG material 201 deposits a carbon compound or the like onto its surroundings when activated. If the chip 204 is deposited, the carbon compound cannot be removed even with high temperature flushing, making electron emission impossible. When the filament 205 is deposited, carbon compounds diffuse from the surface of the filament 205 to the tip of the chip 204, making electron emission impossible. If the insulator 207 is deposited, the carbon compound conducts electricity, so it cannot be electrically insulated and cannot be flushed.
  • the carbon compound is deposited on the chip 204, filament 205, insulator 207, ie, most areas of the CFE electron source 202, the electron source becomes unusable.
  • the carbon compound is linearly released from the NEG material 201. Therefore, a shield is placed so that the CFE electron source 202 is not directly seen from the NEG material 201 to prevent vapor deposition.
  • the carbon compound is emitted from the entire surface of the NEG material 201 toward all solid angles, and the range in which the vapor deposits are scattered is represented by the vapor deposition range 305.
  • the boundary line 306, the boundary line 307, and the boundary line 308 are straight lines representing the vapor deposition locus that forms the boundary of the vapor deposition range 305.
  • the shielding body 301 and the shielding body 302 narrow the deposition range 305 by restricting the solid angle at which the deposited material is scattered, and prevent it from reaching the CFE electron source 202 .
  • Expressing the arrangement of the shielding body in another way when connecting a virtual straight line from any point on the NEG material 201 to any point on the chip 204, filament 205, and insulator 207 (for example, virtual straight line 310, virtual straight line 311 , a virtual straight line 312), and the shielding body 301 and the shielding body 302 are arranged so that this virtual straight line is blocked. This arrangement prevents deposition on chip 204, filament 205, and insulator 207.
  • the NEG material 201 is a porous sintered body, and its shape and surface roughness vary greatly among individuals. Therefore, the potential applied to the electron source 202 varies, and the extraction voltage required for electron emission changes. When the extraction voltage changes, the electro-optical conditions for each device change, resulting in differences in performance. Differences in device performance become a problem in products such as length measurement SEMs in which it is important that the same measurement results can be obtained with multiple devices.
  • the potential around the electron source 202 is determined by the shape of the extraction electrode 203 other than the NEG material 202. Since metal parts can be precisely shaped into shapes by machining, variations in potential distribution around the electron source 202 are reduced, and differences in device performance are reduced. In this example, the positions of the two openings formed by the shielding body in the height direction are shifted. By providing a plurality of shields and arranging their openings alternately, the exhaust path 315 from the NEG material 201 to the tip of the chip 204 becomes shorter than when there is only one shield. As a result, the conductance increases and the effective pumping speed of the NEG material 201 increases.
  • the opening 304 on the electron source 202 side is arranged at the same height as the chip 204 to shorten the exhaust path 315.
  • the opening 303 on the NEG material 201 side is arranged at a different height from the opening 304 so that the electron source 202 is not directly expected from the NEG material 201. This arrangement method achieves both a high effective pumping speed and prevention of contamination of the electron source, and stabilizes the emission current.
  • the NEG material 201 is covered with the NEG unit 209 and the shield 301 to prevent the peeled off material from moving to the electron source 202. As a result, discharge and damage to the electron source due to peeled objects are prevented.
  • Example 1 it was explained that the NEG material was placed in the extraction electrode to efficiently evacuate the electron source, and the shield was used to prevent contamination of the electron source.
  • the second embodiment a configuration in which the position of the opening 304 is different will be described. Note that some of the configurations and functions described in the first embodiment can be applied to the second embodiment, so similar configurations and functions will be denoted by the same reference numerals and descriptions thereof will be omitted.
  • An example of the configuration of the CFE electron source 202 and its surroundings will be described using FIG. 4.
  • the shield 301 is created above the NEG unit 209, and an opening 303 is formed at the bottom thereof.
  • the shield 302 is made integrally with the extraction electrode lower part 211, and an opening 304 is formed between it and the NEG unit 209. Even in this configuration, the vapor deposition range 305 is limited by the shielding body 301 and the shielding body 302, and vapor deposition on the chip 204, filament 205, and insulator 207 is prevented. On the other hand, since the opening 304 on the electron source side is formed above the position of the chip 204, the exhaust path 315 becomes longer, and the effective exhaust speed of the NEG material 201 is slightly lowered. Even if the positions of the openings are different, a constant effective pumping speed and prevention of contamination of the electron source are achieved, and the emission current is stabilized.
  • Example 2 a configuration in which the positions of the openings are different has been described.
  • the third embodiment a configuration in which the accuracy positions of the openings in the circumferential direction are different will be described. Note that some of the configurations and functions described in Embodiments 1 and 2 can be applied to Embodiment 3, so similar configurations and functions will be designated by the same reference numerals and descriptions thereof will be omitted.
  • An example of the configuration of the CFE electron source 202 and its surroundings will be described using FIG. 5.
  • the shield 301 and the shield 302 are arranged at different positions in the circumferential direction.
  • the NEG unit 209 has a portion with a shield 301 on the side and a portion without the shield.
  • the extraction electrode side portion 210 also has a portion where the shielding body 302 is present and a portion where the shielding body 302 is not present.
  • the shields 301 and 302 are arranged alternately, and the openings 303 and 304 are also arranged alternately.
  • FIG. 6 is a top view of the cross section taken along line AA in FIG. 5, viewed from above.
  • the shielding body 301 and the shielding body 302 are arranged at positions with different accuracy in the circumferential direction, the vapor deposition range 305 is restricted, and vapor deposition on the chip 204, the filament 205, and the insulator 207 is prevented. Since the position of the opening 304 on the electron source side in the height direction is the same as the height of the chip 204, the exhaust path 315 becomes short and the effective exhaust speed of the NEG material 201 is high. Even when the openings are arranged at positions with different degrees of accuracy in the circumferential direction, a high effective pumping speed and prevention of contamination of the electron source are both achieved, and the emission current is stabilized.
  • the third embodiment a configuration in which the accuracy positions of the openings in the circumferential direction are different has been described.
  • a configuration in which there is one shielding body will be described. Note that some of the configurations and functions described in Embodiments 1 to 3 can be applied to Embodiment 4, so similar configurations and functions will be designated by the same reference numerals and descriptions thereof will be omitted.
  • An example of the configuration of the CFE electron source 202 and its surroundings will be described using FIG. 7.
  • the shield 501 is made as a side wall of the NEG unit 209, and an opening 502 is formed in the top of the NEG unit 209.
  • the NEG material 201 is arranged with its short side facing the opening 502 to make it easier for the residual gas to reach the bottom, thereby increasing the adsorbable area and improving the exhaust speed.
  • the NEG material 201 may be activated at a sufficiently high temperature with a small amount of electric power.
  • the extraction electrode side part 210 and the extraction electrode lower part 211 may be manufactured integrally. Even if the number of shielding bodies is one, the deposition range 305 is limited by the shielding body 501, and deposition on the chip 204, filament 205, and insulator 207 is prevented.
  • the extraction electrode 203 has a simple shape, which can reduce costs.
  • the opening 502 may be formed above the height of the chip 204, and the exhaust path 315 becomes longer than in Example 1, resulting in a slight decrease in the effective exhaust speed of the NEG material 201.
  • the lower surface of the NEG unit 209 is arranged to be connected to the lower part of the extraction electrode 211, but the lower surface of the NEG unit 209 does not have to be in contact with the lower part of the extraction electrode 211.
  • the NEG unit 209 may be placed higher, and its side surface may be placed on the extraction electrode side portion 210. Even in this embodiment, a constant effective pumping speed and prevention of contamination of the electron source are both achieved, and the emission current is stabilized.
  • Example 5 a configuration in which there is one shielding body has been described.
  • Example 5 a configuration will be described in which there is one shielding body and the positions of the openings 502 are different. Note that some of the configurations and functions described in Embodiments 1 to 4 can be applied to Embodiment 5, so similar configurations and functions will be designated by the same reference numerals and descriptions thereof will be omitted.
  • An example of the configuration of the CFE electron source 202 and its surroundings will be described using FIG. 8.
  • aperture 502 is placed at the same height as chip 204.
  • the NEG unit 209 is arranged with its opening facing downward, and a side wall of the NEG unit 209 serves as a shield 501.
  • An opening 502 is formed between the shield 501 and the lower part of the extraction electrode 211. Since the opening 502 is arranged at the same height as the chip 204, the exhaust path 315 is shorter than in the fourth embodiment, and the conductance is improved. By providing a counterbore portion 601 in the lower part of the extraction electrode 211, the cross-sectional area of the exhaust path 315 may be expanded and the conductance may be improved.
  • the counterbore portion 601 is formed as a recessed portion provided with a step at the bottom of the extraction electrode. The counterbore portion 601 also prevents separated objects of the NEG material 201 from reaching the CFE electron source 202.
  • the vapor deposition range 305 is limited by the shield 501, and vapor deposition on the chip 204, filament 205, and insulator 207 is prevented.
  • the simple shape of the extraction electrode 203 can reduce costs, and the effective pumping speed of the NEG material 201 can be slightly improved. This embodiment also achieves both a constant effective pumping speed and prevention of contamination of the electron source, and stabilizes the emission current.
  • the CFE electron source 202 includes a suppressor 701 .
  • the suppressor 701 is fitted onto the outside of the insulator 207 and includes the insulator 207, the pin 206, the filament 205, and a portion of the chip 204.
  • the suppressor 701 has an opening at the bottom, from which the tip of the tip 204 protrudes.
  • the electron source of this embodiment includes a suppressor that includes a filament and an insulator and has an opening from which the tip of the single crystal needle protrudes.
  • the length of the protrusion is about 0.1 mm to 1 mm.
  • a suppressor power supply 702 is connected to the suppressor, and a suppressor voltage is applied to the chip 204, which is at the potential of the accelerating voltage.
  • the suppressor voltage may have either positive or negative polarity.
  • Suppressor 701 is held by holding section 208 .
  • the holding portion 208 is electrically insulated from the pin 206 and has the potential of the suppressor voltage.
  • the suppressor 701 is one of the shields.
  • the shield 301 is manufactured integrally with the NEG unit 209, and has an opening 303 formed in the upper part.
  • the suppressor 701 forms an opening 304 between it and the extraction electrode lower part 211.
  • the openings 303 and 304 are alternately arranged at different heights, so that the NEG material 201 does not directly look into the chip 204, filament 205, and insulator 207.
  • the carbon compound evaporated from the NEG material 201 is blocked by the shield 301 and the suppressor 701 and is limited to the evaporation range 305.
  • the shield and suppressor in another way, when connecting a virtual straight line from any point on the NEG material 201 to any point on the chip 204, filament 205, and insulator 207 (for example, a virtual straight line 310, straight line 311, virtual straight line 312), and the shielding body 301 and suppressor 701 are arranged so as to block this virtual straight line.
  • This arrangement prevents deposition on chip 204, filament 205, and insulator 207.
  • the opening 304 on the side of the CFE electron source 202 in this embodiment is arranged at the same height as the chip 204.
  • the exhaust path 315 is short and has high conductance. Furthermore, since the suppressor 701 acts as a shield, the number of shields provided on the extraction electrode 203 side can be reduced, and the extraction electrode can be simplified and cost reduced. This embodiment also achieves both high effective pumping speed and prevention of contamination of the electron source, and stabilizes the emission current.
  • Example 6 a configuration including a suppressor was described.
  • Example 7 a configuration in which an NEG unit is provided in the acceleration voltage application section will be described. Note that some of the configurations and functions described in Embodiments 1 to 6 can be applied to Embodiment 7, so similar configurations and functions will be denoted by the same reference numerals and descriptions thereof will be omitted.
  • An example of the configuration of the CFE electron source 202 and its surroundings will be described using FIG. 11.
  • a NEG unit 209 is connected to the side of the holding section 208.
  • the lower surface of the NEG unit 209 becomes a shield 801, and the NEG unit 209, the shield 801, the holding part 208, and the NEG material 201 are at the potential of the accelerating voltage.
  • An opening 802 is formed on the side of the NEG unit 209.
  • the NEG material 201 is shielded by the shield 801 and cannot directly see the chip 204, filament 205, and insulator 207. Therefore, the carbon compound evaporated from the NEG material 201 is blocked by the shield 801 and is limited to the evaporation range 305. As a result, CFE electron source 202 is no longer deposited. Even in this embodiment, the electric field applied to the electron source 202 by the NEG material 201 is shielded by the shielding body 801.
  • the potential around the electron source 202 is determined by the shapes of the extraction electrode side part 210, the extraction electrode lower part 211, and the aperture 214, eliminating differences in device performance caused by individual differences in the NEG materials 201. Moreover, even if a part of the NEG material 201 is peeled off, it remains inside the NEG unit 209 and is prevented from falling. As a result, discharge and damage to the electron source due to peeled objects can be prevented.
  • the electron beam 101 collides with the aperture 214, the extraction electrode lower part 211, the aperture 215, and the acceleration electrode 113 reflected electrons are generated. The reflected electrons may further repeat collision and reflection and be dissipated into the first vacuum chamber 106 .
  • the NEG material 201 has the same potential as the CFE electron source 202, most of the reflected electrons do not have enough energy to collide with the NEG material 201. As a result, gas release caused by electrons colliding with the NEG material is suppressed. Since the opening 802 is disposed above the chip 204, the exhaust path 315 becomes longer, and the effective exhaust speed of the NEG material 201 decreases slightly. This embodiment also achieves both a constant effective pumping speed and prevention of contamination of the electron source, and stabilizes the emission current.
  • Example 7 a configuration in which the NEG unit was provided in the acceleration voltage application section was described.
  • Example 8 a configuration in which a NEG unit is provided in the suppressor voltage application section will be described. Note that some of the configurations and functions described in Embodiments 1 to 7 can be applied to Embodiment 8, so similar configurations and functions will be designated by the same reference numerals and descriptions thereof will be omitted.
  • An example of the configuration of the CFE electron source 202 and its surroundings will be described using FIG. 12.
  • the NEG unit 209 is connected to the side of the suppressor 701 or the holding section 208.
  • the lower surface of the NEG unit 209 becomes a shield 801, and the potential of the NEG unit 209, the shield 801, the holding part 208, the NEG material 201, and the suppressor 701 is the suppressor voltage.
  • An opening 802 is formed on the side of the NEG unit 209.
  • the NEG material 201 is shielded by the shield 801 and cannot directly see the chip 204, filament 205, and insulator 207. Therefore, the carbon compound evaporated from the NEG material 201 is blocked by the shield 801 and is limited to the evaporation range 305. As a result, CFE electron source 202 is no longer deposited.
  • the shielding body 801 shields the electric field that the NEG material 201 applies to the electron source 202, eliminating differences in device performance caused by individual differences in the NEG materials 201. Further, even if a part of the NEG material 201 is peeled off, it is prevented from falling, and discharge and damage to the electron source are prevented. In addition, when the suppressor voltage is negative, even if the electron beam 101 generates backscattered electrons, the NEG material 201 has a lower potential than the CFE electron source 202, so the backscattered electrons cannot collide. Therefore, gas release caused by electrons colliding with the NEG material is suppressed.
  • the NEG unit 209 may be manufactured integrally with the suppressor 701.
  • the NEG material 201 when regular maintenance is performed to replace the CFE electron source 202, the NEG material 201 can also be replaced at the same time. As a result, the pumping speed of the NEG material 201 can be recovered and maintained at a high level with less work and cost. Since the opening 802 is disposed above the chip 204, the exhaust path 315 becomes longer, and the effective exhaust speed of the NEG material 201 decreases slightly. This embodiment also achieves both a constant effective pumping speed and prevention of contamination of the electron source, and stabilizes the emission current.
  • a plurality of embodiments of the present invention have been described above. The present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the gist of the invention.
  • a low work function material such as CeB6 or LaB6, or a material with an inactive surface such as a carbon coating material may be used.
  • a nanowire electron source or a monatomic electron source whose tip has a sharpened radius of curvature of several tens of nanometers or several atoms to about one atom may be used.
  • the present invention is applicable not only to CFE electron sources but also to Schottky electron sources. In order to obtain a stable emission current from a Schottky electron source, an ultra-high vacuum of 10-7 Pa or less is required.
  • 101...Electron beam 102...Sample, 103...Mirror, 104...Sample chamber, 105...First vacuum chamber, 106...Second vacuum chamber, 107...Third vacuum chamber, 108...Fourth vacuum chamber, 109...Drawer Power source, 110... Flushing power source, 111... Ion pump, 112... Auxiliary NEG pump, 113... Accelerating electrode, 114... Accelerating power source, 115... Ion pump, 116... Condenser lens, 117... Detector, 118...
  • Turbo molecular pump 119 ...Objective lens, 120...Piping, 121...Electron gun vacuum vessel, 201...NEG material, 202...CFE electron source, 203...Extraction electrode, 204...Chip, 205...Filament, 206...Pin, 207...Insulator, 208...Holding part, 209... NEG unit, 210... extraction electrode side part, 211... extraction electrode lower part, 212... heater, 213... differential exhaust port, 214... aperture, 215... aperture, 301... shielding body, 302...
  • shielding body 303 ...opening, 304...opening, 305...evaporation range, 306...boundary line, 307...boundary line, 308...boundary line, 310...virtual straight line, 311...virtual straight line, 312...virtual straight line, 315...exhaust route, 501...shielding body, 502... opening, 601... counterbore, 701... differential presser, 702... suppressor power supply, 801... shielding body, 802... opening

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)

Abstract

電子源の汚染を防止し、かつ、電子源まわりの圧力を効率的に低減することで放出電流を安定化させた荷電粒子線装置を提供する。単結晶針と該単結晶針と接続したフィラメントと該フィラメントを保持する碍子とを備えた電子源と、非蒸発ゲッター材と、前記電子源を内包し、前記非蒸発ゲッター材を保持し、内部が真空である引出電極と、前記非蒸発ゲッター材を加熱するヒータと前記引出電極とを配置し前記真空より圧力が高い真空を保つ真空容器と、前記単結晶針、前記フィラメント及び前記碍子と前記非蒸発ゲッター材とを結んだ直線を遮るように配置し、前記引出電極に接続された遮蔽体とを備える荷電粒子線装置を構成する。

Description

荷電粒子線装置
本発明は、荷電粒子線装置に関する。
荷電粒子線装置は、電子線のような荷電粒子線を試料に照射し、試料から放出される二次電子や透過電子、反射電子、Ｘ線などを検出して、試料の観察像を生成する装置である。空間分解能が高い観察像を得るには高輝度の電子源が必要であり、例えば冷陰極電界放出（Ｃｏｌｄ　Ｆｉｅｌｄ　Ｅｍｉｓｓｉｏｎ：ＣＦＥ）電子源が用いられる。先鋭化された単結晶（チップ）の先端に電界を集中させることで電子線を放出させるＣＦＥ電子源では、チップ先端に残留ガスが付着することで放出電流が不安定になるため、電子源まわりの圧力を低くする（真空度を高くする）必要がある。
　電子源を搭載する電子銃の圧力を低くする方法として、非蒸発ゲッター（Ｎｏｎ－Ｅｖａｐｏｒａｂｌｅ　Ｇｅｔｔｅｒ：以下、ＮＥＧ）材を電子銃内に搭載することがある。ＮＥＧ材は従来の蒸発型のゲッターと異なり、一度真空中で加熱（活性化）すると、蒸発することなく形状を保ったままガスを吸蔵し、真空排気するポンプとなる。特許文献１には、電子線が照射されない位置にＮＥＧ材を備えた荷電粒子線装置が開示される。
特開２０１０－１０１２５号公報
しかしながら、特許文献１では活性化時のＮＥＧ材が不純物を蒸着することに対する配慮が不十分である。発明者らの研究の結果、ＮＥＧ材は活性化時に炭素化合物等の不純物を周囲に放出し、まわりの構造物を汚染することがわかった。このとき、電子源を構成するチップやフィラメント、碍子などが汚染されると、電子線の放出が不可能となり、荷電粒子線装置が使用できなくなる。
　そこで本発明は、電子源の汚染を防止し、かつ、電子源まわりの圧力を効率的に低減することで放出電流を安定化させた荷電粒子線装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明においては、単結晶針と該単結晶針と接続したフィラメントと該フィラメントを保持する碍子とを備えた電子源と、非蒸発ゲッター材と、前記電子源を内包し、前記非蒸発ゲッター材を保持し、内部が真空である引出電極と、前記非蒸発ゲッター材を加熱するヒータと前記引出電極とを配置し前記真空より圧力が高い真空を保つ真空容器と、前記単結晶針、前記フィラメント及び前記碍子と前記非蒸発ゲッター材とを結んだ直線を遮るように配置し、前記引出電極に接続された遮蔽体とを備える構成とする。
　また、上記の目的を達成するため、本発明においては、単結晶針と該単結晶針と接続したフィラメントと該フィラメントを保持する碍子と前記フィラメントと前記碍子を内包し、前記単結晶針の先端部が突き出る開口をもつサプレッサとを備えた電子源と、非蒸発ゲッター材と、前記電子源と前記非蒸発ゲッター材と前記電子源を保持する保持部を内包し、内部が真空である引出電極と、前記非蒸発ゲッター材を加熱するヒータと前記引出電極とを配置し前記真空より圧力が高い真空を保つ真空容器と、前記単結晶針、前記フィラメント及び前記碍子と前記非蒸発ゲッター材とを結んだ直線を遮るように配置した、前記サプレッサと遮蔽体とを備え、該遮蔽体は前記サプレッサ、ないしは、前記保持部に接続される構成とする。
更にまた、単結晶針と該単結晶針と接続したフィラメントと該フィラメントを保持する碍子とを備えた電子源と、非蒸発ゲッター材と、前記電子源と前記非蒸発ゲッター材と前記電子源を保持する保持部とを内包し、内部が真空である引出電極と、前記非蒸発ゲッター材を加熱するヒータと前記引出電極とを配置し前記真空より圧力が高い真空を保つ真空容器と、前記単結晶針、前記フィラメント及前記碍子と前記非蒸発ゲッター材とを結んだ直線を遮るように配置した遮蔽体を備え、前記遮蔽体は前記保持部に接続される構成とする。
本発明によれば、電子源の汚染を防止し、かつ、電子源まわりの圧力を効率的に低減することで放出電流を安定化させた荷電粒子線装置を提供することができる。
荷電粒子線装置の一例である走査電子顕微鏡の全体構成の一例を示す概略断面図。 実施例１のＣＦＥ出電子源とその周辺の構成の一例を示す概略断面図。 実施例１の遮蔽体がＣＦＥ電子源の汚染を防ぐ作用の一例を示す概略断面図。 実施例２のＣＦＥ出電子源とその周辺の構成の一例を示す概略断面図。 実施例３のＣＦＥ出電子源とその周辺の構成の一例を示す概略断面図。 実施例３の遮蔽体がＣＦＥ電子源の汚染を防ぐ作用の一例を示す概略断面図。 実施例４のＣＦＥ出電子源とその周辺の構成の一例を示す概略断面図。 実施例５のＣＦＥ出電子源とその周辺の構成の一例を示す概略断面図。 実施例６のＣＦＥ出電子源とその周辺の構成の一例を示す概略断面図。 実施例６のサプレッサと遮蔽体がＣＦＥ電子源の汚染を防ぐ作用の一例を示す概略断面図。 実施例７のＣＦＥ出電子源とその周辺の構成の一例を示す概略断面図。 実施例８のＣＦＥ出電子源とその周辺の構成の一例を示す概略断面図。
　以下、添付図面に従って本発明に係る荷電粒子線装置の実施例について説明する。荷電粒子線装置は、電子線のような荷電粒子線を試料に照射し、試料から放出される二次電子や透過電子、反射電子、Ｘ線などを検出して、試料の観察像を生成する装置である。
図１を用いて荷電粒子線装置の一例である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、電子線１０１を試料１０２に照射し、試料から放出される二次電子や反射電子を検出して、試料１０２の観察像を生成する装置であり、内部を真空に保つ鏡体１０３と試料室１０４を備える。鏡体１０３はグランド電位に接続される。鏡体１０３の内部は、上から第一真空室１０５と第二真空室１０６、第三真空室１０７、第四真空室１０８に分けられる。各真空室を隔てる電極の中央には電子線１０１が通過する絞りが配置され、差動排気される。以下、各真空室と試料室１０４について説明する。
第一真空室１０５はＮＥＧ材２０１で真空排気され、圧力を１０－９Ｐａから１０－１０Ｐａ以下の極高真空にされる。第一真空室１０５には、ＣＦＥ電子源２０２が配置され、これと対向した位置に引出電極２０３が配置される。引出電極２０３はＣＦＥ電子源２０２を囲むカップ型の形状をもち、第一真空室１０５と第二真空室１０６とを隔離する。引出電極２０３には引出電源１０９が接続され、ＣＦＥ電子源２０２に対して正の引出電圧が印加される。引出電圧が印加されることでＣＦＥ電子源２０２から電子線１０１が放出される。ＣＦＥ電子源２０２にはフラッシング電源１１０が接続され、任意のタイミングでフィラメントにパルス電流を印加することで２０００℃程度に加熱する（フラッシング）。この操作でＣＦＥ電子源２０２に吸着した残留ガスを除去し、不安定となった放出電流をリセットする。差動排気によって第一真空室１０５はその他の真空室と比べて最も圧力が低い。真空室の圧力は、下方の真空室（試料室１０４に近い真空室）ほど圧力が高くなる。ＣＦＥ電子源２０２とその周辺の構成の詳細は図２を用いて後述する。
第二真空室１０６は電子銃真空容器１２１と加速電極１１３で囲まれた真空室であり、配管１２０を介してイオンポンプ１１１と補助ＮＥＧポンプ１１２で真空排気される。その圧力は、１０－７Ｐａから１０－９Ｐａ程度の超高真空にされる。第二真空室１０６には、加速電極１１３が配置され、第三真空室１０７と隔離される。加速電極１１３と電子銃真空容器１２１とは、グランド電位に接続される。ＣＦＥ電子源２０２には加速電源１１４が接続され、グランド電位に対して負の加速電圧が印加される。電子線１０１は加速電圧に応じて所定の速さに加速される。引出電極２０３と加速電極１１３とが向かい合う面はバトラーレンズ構造となり、収差を低減する。加速電極１１３より上側の構成をまとめて電子銃１１３と呼ぶ。
第三真空室１０７はイオンポンプ１１５で真空排気される。第二真空室１０７にはコンデンサレンズ１１６が配置される。コンデンサレンズ１１６は電子線１０１を集束させ、電流量などを調整する。
第四真空室１０８には、検出器１１７が配置される。検出器１１７は試料１０２から放出される二次電子や反射電子などを検出する。検出器１１７は複数設けられても良く、試料室１０４やその他の真空室に配置されても良い。
試料室１０４はターボ分子ポンプ１１８で真空排気される。試料室１０４には、対物レンズ１１９と試料１０２が配置される。電子線１０１は対物レンズ１１９で集束されて試料１０２に照射される。
図２を用いてＣＦＥ電子源２０２とその周辺の構成の一例について説明する。ＣＦＥ電子源２０２は、チップ２０４と、フィラメント２０５、二本のピン２０６、碍子２０７とで構成され、保持部２０８に保持される。チップ２０４は先端が先鋭化された＜３１０＞や＜１１１＞方位のタングステン単結晶針であり、その先端の曲率半径は約１００ｎｍである。チップ２０４はフィラメント２０５の先端に溶接される。フィラメント２０５は、Ｖ字型のヘアピン形状にされたタングステン多結晶線である。フィラメント２０５の両端にはピン２０６がそれぞれ溶接される。２つのピン２０６は金属の端子であり、碍子２０７に保持されることで互いに電気的に絶縁される。保持部２０８は金属製の円筒である。チップ２０４とフィラメント２０５、ピン２０６、保持部２０８は同電位であり、加速電圧が印加される。ピン２０６はフラッシング電源１１０に接続され、フィラメント２０５を通電加熱してフラッシングする。
引出電極２０３は、金属製の引出電極下部２１１とＮＥＧユニット２０９、引出電極側部２１０、絞り２１４、及び、ＮＥＧ材２０１とで構成される。これらは金属材料として、ステンレススチールやチタン、パーマロイなどが用いられる。引出電極下部２１１は、チップ２０４の先端に対向した最も近い位置に配置され、両者は高さ方向に０．３ｍｍから１０ｍｍ程度離れる。引出電極下部２１１には、内部にＮＥＧ材２０１を配置したＮＥＧユニット２０９が接続される。ＮＥＧユニット２０９は電子源２０３側に開口３０３をもち、ＮＥＧ材２０１で第一真空室１０５を真空排気する。ＮＥＧ材２０１はジルコニウムとバナジウムと鉄の合金を焼結した多孔質の円柱状のピルであり、複数個配置される。ＮＥＧ材２０１はその他のＮＥＧ材料でも良く、ピル以外の形状、例えばブロックやシート、リング、薄膜、ないしはこれらを組み合わせた形状でも良く、一つのみを配置しても良い。ＮＥＧ材２０１は表面積を大きくし、排気速度を高くする。引出電極下部２１１の中央には絞り２１４が配置される。チップ２０４から放出した電子線１０１は、絞り２１４の穴を通過して第二真空室１０６に進む。電子線１０１はコーン状に広がりながら放出するが、絞り２１４で遮られることなく加速電極１１３に到達する。絞り２１４の穴径は典型的には１ｍｍ以下、より好適には０．５ｍｍ以下である。引出電極下部２１１とＮＥＧユニット２０９、ＮＥＧ材２０１、引出電極側部２１０、絞り２１４とは同電位であり、引出電圧が印加される。これらの電極全体が形成する電位によってチップ２０４の先端の電界が決まり、所定の放出電流を得るための引出電圧が決まる。
引出電極側部２１０の側面で第二真空室１０６側にヒータ２１２が配置される。ヒータ２１２は引出電極２０３全体を一度５００℃程度に加熱してＮＥＧ材２０１を活性化させる。ヒータ２１２はアルミナなどのセラミックヒータであり、定常的なガス放出源となる場合がある。そこで、ヒータ２１２を第二真空室１０６側に配置することで、第一真空室１０５の圧力悪化を防ぐ。
加速電極１１３の中央には絞り２１５が配置される。電子線１０１の外周部は絞り２１５や加速電極１１３に遮られ、中心部分が第三真空室１０７に進む。
真空室の圧力は、真空排気手段の実効排気速度が高いほど、また、真空室内の部品から放出するガスが少ないほど低減する。実効排気速度は、真空ポンプ自体の排気速度が高く、また、排気経路のコンダクタンスが高いほど大きくなる。イオンポンプ１１１や補助ＮＥＧポンプ１１２は、配管１２０の低いコンダクタンスによって実効排気速度が律速されるため、電子源まわりを排気する効率が低い。一方、ＮＥＧ材２０１は引出電極２０３の内部、電子源の極近傍に配置されることからコンダクタンスが高く、実効排気速が高い。このため、電子源まわりを効率的に排気できる。また、第一真空室１０５は引出電極２０３の内部のみに限られた狭い空間であり、内包する部品数が少ないことからガス放出量が少ない。また、ヒータ２０２によって、引出電極２０３全体が一度高温に加熱されるため、部品自体の脱ガス量（主に金属内部の溶融水素）も最小限となる。これらの実効排気速度の向上とガス放出量の低減との相乗効果で、第一真空室の圧力は効率的に低減され、ＣＦＥ電子源２０２の放出電流が安定化される。
ＮＥＧユニット２０９と引出電極側壁２１０との間には、差動排気口２１１が設けられ、第一真空室１０５と第二真空室１０６とが接続される。差動排気口２１１のコンダクタンスは低くし、第一真空室１０５と第二真空室１０６との間に一桁以上、より好適には二桁以上の圧力差を作る。一方、ＮＥＧ材２０１の活性化時に放出される水素などの吸蔵ガスは、この差動排気口２１３を介して第二真空室１０６に放出され、イオンポンプ１１１と補助ＮＥＧポンプ１１２で排気される。ＮＥＧ材２０１が吸蔵していたガスを十分に排除することで、活性化後のＮＥＧ材２０１の排気速度とガスの吸蔵可能量を大きくする。また、ＮＥＧ材２０１が排気できない希ガスなどは、差動排気口２１３を介してイオンポンプ１１１で排気される。差動排気口２１３の形状は円形や長穴などであり、典型的には長手方向の幅は５ｍｍ以下、厚み（穴の奥行）は１ｍｍ以上である。絞り２１４も第一真空室１０５と第二真空室１０６とを接続するが、その穴径は小さいためにコンダクタンスは非常に低く、影響は限定的である。
第一真空室１０５と第二真空室１０６とを隔離して差動排気するその他の利点として、第二真空室１０６の圧力の上昇が、第一真空室１０５に影響しにくいことがある。第二真空室１０６の圧力は、試料室１０４から流入するガスや、電子線１０１が照射された絞り２１５や加速電極１１３から放出する電子衝撃脱離ガス、突発的な放電等によって上昇する場合がある。しかし、差動排気の効果によって第一真空室１０５の圧力の上昇は、第二真空室１０６の圧力の上昇の一桁から二桁以上小さくなる。ため、第二真空室１０６の圧力が悪化した場合であっても安定な放出電流が維持される。
ＮＥＧ材２０１を引出電極２０３の内部に配置するその他の利点として、電子銃１１３を小型化できることがある。ＮＥＧ材２０１で電子源まわりを効率的に真空排気することで、イオンポンプ１１１や補助ＮＥＧポンプ１１２の能力を低下させて第二真空室１０６の圧力を上昇させても、第一真空室１０５の圧力は低く維持される。イオンポンプ１１１や補助ＮＥＧポンプ１１２を小型化、または省略することで電子銃１１３を小型化することができ、コスト削減や装置を設置する床面積、または、高さを低減できる。また、電子銃１１３が軽量化されるため、装置の機械振動への耐性が向上し、分解能が向上する。
ＮＥＧは溜め込み式の真空ポンプであり、一定以上のガスを吸蔵すると排気速度が低下する。活性化することで排気速度は回復するが、活性化を一定回数繰り返すと寿命となって排気速度を失う。本発明のＮＥＧ材２０１はＮＥＧユニット２０９内にまとめて組立られ、一つの部品として取り外し可能な構造をもつ。このため、ＮＥＧ材２０１が寿命となった場合、ＮＥＧユニット２０９を交換することで再び高い排気速度を得ることができる。
ＮＥＧユニット２０９は、下方から上方に向かって伸びた遮蔽体３０１をもち、その上部に開口３０３が形成される。また、引出電極側部２１０は、上方から下方に向かって伸びた遮蔽電極３０２をもち、その下部に開口３０４が形成される。遮蔽体３０１はＮＥＧユニット２０９と、遮蔽体３０２は引出電極側部２１０と、それぞれ同じ金属で一体で作られ、ステンレススチールやチタン、パーマロイなどが用いられる。また、電気的に引出電極２０３と同電位になる。遮蔽体３０１と遮蔽体３０２は、ＮＥＧ材２０１の活性化時に放出する不純物が付着することによりＣＦＥ電子源２０２を汚染するのを防ぐ。これらの遮蔽体は好適には不純物が付着するのを低減する部材を使用する。さらに、ＮＥＧ材２０１からチップ２０４の先端部までのコンダクタンスを高く保ち、ＮＥＧ材２０１の実効排気速度を高くする。この作用を図３で説明する。
図３を用いて遮蔽体３０１と遮蔽体３０２が、ＣＦＥ電子源２０２の汚染を防ぐ作用の一例について説明する。ＮＥＧ材２０１は、活性化時に周囲に対して炭素化合物などを蒸着する。チップ２０４が蒸着された場合、温度の高いフラッシングを行っても炭素化合物は除去できず、電子放出が不可能になる。フィラメント２０５が蒸着された場合、フィラメント２０５の表面からチップ２０４の先端へと炭素化合物が拡散して電子放出が不可能になる。碍子２０７が蒸着された場合、炭素化合物は電気を通すために電気絶縁できず、フラッシングできなくなる。これらの理由から、チップ２０４とフィラメント２０５、碍子２０７、すなわち、ＣＦＥ電子源２０２のほとんどの領域に炭素化合物が蒸着されると、電子源が使用不可能になる。
炭素化合物はＮＥＧ材２０１から直線的に放出される。そこで、ＮＥＧ材２０１からＣＦＥ電子源２０２を直接見込むことがないように遮蔽体を配置して蒸着を防ぐ。炭素化合物は、ＮＥＧ材２０１の表面全体から全ての立体角に向かって放出し、蒸着物が飛散する範囲は蒸着範囲３０５で表わされる。境界線３０６と境界線３０７、境界線３０８は蒸着範囲３０５の境界となる蒸着の軌跡を表した直線である。遮蔽体３０１と遮蔽体３０２は蒸着物が飛散される立体角を制限することで蒸着範囲３０５を狭め、ＣＦＥ電子源２０２に到達することを防ぐ。遮蔽体の配置を別の表現で表わせば、ＮＥＧ材２０１の任意の点からチップ２０４、フィラメント２０５、及び碍子２０７の任意の点へと仮想直線を結ぶとき（例えば、仮想直線３１０、仮想直線３１１、仮想直線３１２）、この仮想直線が遮られるように遮蔽体３０１と遮蔽体３０２とを配置する、といえる。この配置によって、チップ２０４、フィラメント２０５、及び碍子２０７への蒸着が防がれる。
遮蔽体のその他の効果として、電子源２０２の周囲の電位分布が電子銃ごとにばらつくのを防ぐことがある。ＮＥＧ材２０１は多孔質の焼結体であり、その形状や表面粗さは個体差が大きい。このため、電子源２０２に及ぼす電位にばらつきができ、電子放出に必要な引出電圧が変わる。引出電圧が変わると装置ごとの電子光学条件が変わり、性能に差が生じる。装置の性能の差は、測長ＳＥＭのように複数台の装置で同じ測定結果が得られることが重要な製品では問題となる。ＮＥＧ材２０１が遮蔽体３０１や遮蔽体３０２によって覆われることで、ＮＥＧ材２０１が電子源２０２に与える電界が遮蔽される。この結果、電子源２０２の周囲の電位はＮＥＧ材２０２以外の引出電極２０３の形状で決まる。金属部品は機械加工で精密に形状を作製できることから、電子源２０２の周囲の電位分布のばらつきが減り、装置の性能の差が低減する。
本実施例では、遮蔽体が形成する二つの開口の高さ方向の位置をずらした。遮蔽体を複数設け、その開口部を互い違いに配置することで、遮蔽体が一つの場合と比べてＮＥＧ材２０１からチップ２０４先端までの排気経路３１５が短くなる。この結果、コンダクタンスが高くなり、ＮＥＧ材２０１の実効排気速度が大きくなる。電子源２０２の放出電流を安定化させるためには、特に電子線が放出するチップ２０４の先端部近傍の圧力を低くする必要がある。そこで、電子源２０２側にある開口３０４は、チップ２０４と同じ高さに配置し、排気経路３１５を短くする。一方、ＮＥＧ材２０１側にある開口３０３は、開口３０４とは異なる高さに配置し、ＮＥＧ材２０１から電子源２０２が直接見込まれないようにする。この配置方法によって、高い実効排気速度と電子源の汚染防止を両立し、放出電流が安定化される。
その他に、ＮＥＧ材２０１の一部が剥離した場合であっても、ＮＥＧ材２０１がＮＥＧユニット２０９や遮蔽体３０１で覆われることで、剥離物が電子源２０２に移動することが防がれる。この結果、剥離物に起因した放電と電子源の破損が防がれる。
実施例１では、ＮＥＧ材を引出電極内に配置して電子源を効率的に真空排気し、かつ、遮蔽体で電子源の汚染を防止することについて説明した。実施例２では開口３０４の位置が異なる構成について説明する。なお実施例２には、実施例１で説明した構成や機能の一部を適用できるので、同様の構成、機能については同じ符号を用いて説明を省略する。
図４を用いてＣＦＥ電子源２０２とその周辺の構成の一例について説明する。本実施例では、遮蔽体３０１はＮＥＧユニット２０９の上側に作成され、その下部に開口３０３が形成される。遮蔽体３０２は、引出電極下部２１１と一体で作成され、ＮＥＧユニット２０９との間に開口３０４が形成される。本構成であっても、遮蔽体３０１と遮蔽体３０２によって蒸着範囲３０５が制限され、チップ２０４、フィラメント２０５、及び碍子２０７への蒸着が防がれる。一方、電子源側の開口３０４が、チップ２０４の位置よりも上方に形成されるために排気経路３１５が長くなり、ＮＥＧ材２０１の実効排気速度が若干低下する。開口部の位置が異なる場合であっても、一定の実効排気速度と電子源の汚染防止を両立し、放出電流が安定化される。
実施例２では、開口の位置が異なる構成について説明した。実施例３では開口の円周向の確度位置が異なる構成について説明する。なお実施例３には、実施例１から実施例２で説明した構成や機能の一部を適用できるので、同様の構成、機能については同じ符号を用いて説明を省略する。
図５を用いてＣＦＥ電子源２０２とその周辺の構成の一例について説明する。本実施例では、遮蔽体３０１と遮蔽体３０２が周方向に異なる位置に配置される。ＮＥＧユニット２０９は、側面に遮蔽体３０１がある部分とない部分をもつ。また、引出電極側部２１０も遮蔽体３０２がある部分とない部分をもつ。遮蔽体３０１と遮蔽体３０２は互い違いに配置され、開口３０３と開口３０４も互い違いに配置される。
図６を用いて遮蔽体３０１と遮蔽体３０２が、ＣＦＥ電子源２０２の汚染を防ぐ作用の一例について説明する。図６は図５のＡ－Ａの断面を上から見た上面図である。遮蔽体３０１と遮蔽体３０２が円周方向で異なる確度の位置に配置されたことで、蒸着範囲３０５が制限され、チップ２０４、フィラメント２０５、及び碍子２０７への蒸着が防がれる。電子源側の開口３０４の高さ方向の位置は、チップ２０４の高さと同じとなるため、排気経路３１５が短くなり、ＮＥＧ材２０１の実効排気速度は高い。開口部を周方向に確度の異なる位置に配置する場合であっても、高い実効排気速度と電子源の汚染防止を両立し、放出電流が安定化される。
実施例３では、開口の円周向の確度位置が異なる構成について説明した。実施例４では遮蔽体が一つの構成について説明する。なお実施例４には、実施例１から実施例３で説明した構成や機能の一部を適用できるので、同様の構成、機能については同じ符号を用いて説明を省略する。
図７を用いてＣＦＥ電子源２０２とその周辺の構成の一例について説明する。本実施例では、遮蔽体は遮蔽体５０１一つである。遮蔽体５０１は、ＮＥＧユニット２０９の側壁として作成され、ＮＥＧユニット２０９の上部に開口５０２が形成される。ＮＥＧ材２０１は短辺を開口部５０２に向けて配置し、下方の底まで残留ガスが到達しやすくすることで吸着可能な面積を増やし、排気速度を向上する。ヒータ２１２はＮＥＧ材２０１と同じ高さに配置し、熱伝導の経路を短くすることで、少ない電力でＮＥＧ材２０１を十分高温にして活性化させても良い。引出電極側部２１０と引出電極下部２１１とは一体で作製しても良い。
遮蔽体の個数が一つであっても、遮蔽体５０１によって蒸着範囲３０５が制限され、チップ２０４、フィラメント２０５、及び碍子２０７への蒸着が防がれる。遮蔽体の数を少なくすることで引出電極２０３が単純な形状になり、コストを低減できる。一方、開口５０２は、チップ２０４の高さ位置よりも上方に形成される場合があり、排気経路３１５は実施例１よりも長くなり、ＮＥＧ材２０１の実効排気速度が若干低下する。なお、本実施例ではＮＥＧユニット２０９の下面を引出電極下部２１１に接続して配置したが、接触させなくても良い。ＮＥＧユニット２０９をより上方に配置し、その側面を引出電極側部２１０に配置しても良い。本実施例であっても、一定の実効排気速度と電子源の汚染防止を両立し、放出電流が安定化される。
実施例４では遮蔽体が一つの構成について説明した。実施例５では、遮蔽体が一つの場合であって、開口５０２の位置が異なる構成について説明する。なお実施例５には、実施例１から実施例４で説明した構成や機能の一部を適用できるので、同様の構成、機能については同じ符号を用いて説明を省略する。
図８を用いてＣＦＥ電子源２０２とその周辺の構成の一例について説明する。本実施例では、開口５０２は、チップ２０４と同じ高さに配置される。ＮＥＧユニット２０９は下方に開口を向けて配置され、ＮＥＧユニット２０９の側壁が遮蔽体５０１となる。遮蔽体５０１と引出電極下部２１１との間に開口５０２が形成される。開口５０２はチップ２０４と同じ高さに配置されることから、実施例４と比べて排気経路３１５が短くなり、コンダクタンスが改善される。引出電極下部２１１にザグリ部６０１を設けることで排気経路３１５の断面積を広げてコンダクタンスを向上しても良い。ザグリ部６０１は、引出電極下部に段差を設けられた凹部として形成される。ザグリ部６０１はＮＥＧ材２０１の乖離物がＣＦＥ電子源２０２に到達するのも防ぐ。本実施例であっても、遮蔽体５０１によって蒸着範囲３０５が制限され、チップ２０４、フィラメント２０５、及び碍子２０７への蒸着が防がれる。単純な引出電極２０３の形状でコストを低減でき、ＮＥＧ材２０１の実効排気速度が若干改善する。本実施例でも、一定の実効排気速度と電子源の汚染防止を両立し、放出電流が安定化される。
実施例５では、遮蔽体が一つの場合であって、開口５０２がチップ２０４と同じ高さに配置されることについて説明した。実施例６ではサプレッサを備えた構成について説明する。なお実施例６には、実施例１から実施例５で説明した構成や機能の一部を適用できるので、同様の構成、機能については同じ符号を用いて説明を省略する。
図９を用いてＣＦＥ電子源２０２とその周辺の構成の一例について説明する。本実施例では、ＣＦＥ電子源２０２はサプレッサ７０１を備える。サプレッサ７０１は、碍子２０７の外側に嵌合で取り付けられ、碍子２０７とピン２０６、フィラメント２０５、チップ２０４の一部を内包する。サプレッサ７０１は下部に開口を有し、ここからチップ２０４の先端部が突き出る。このように本実施例の電子源は、フィラメントと碍子を内包し、単結晶針の先端部が突き出る開口をもつサプレッサを備える。その突き出し長さは０．１ｍｍから１ｍｍ程度である。サプレッサには、サプレッサ電源７０２が接続され、加速電圧の電位であるチップ２０４に対してサプレッサ電圧が印加される。サプレッサ電圧は正負どちらの極性であっても良い。サプレッサ７０１は保持部２０８に保持される。保持部２０８はピン２０６と電気的に絶縁され、サプレッサ電圧の電位となる。
図１０を用いて本実施例のサプレッサと遮蔽体が、ＣＦＥ電子源２０２の汚染を防ぐ作用の一例について説明する。本実施例では、サプレッサ７０１が遮蔽体の一つとなる。遮蔽体３０１は、ＮＥＧユニット２０９と一体で作製され、上部に開口３０３を形成する。サプレッサ７０１は、引出電極下部２１１との間に開口３０４を形成する。開口３０３と開口３０４とは互い違いに高さが異なる位置に配置され、ＮＥＧ材２０１が、チップ２０４とフィラメント２０５、碍子２０７とを直接見込むことがない。ＮＥＧ材２０１から蒸着される炭素化合物は、遮蔽体３０１とサプレッサ７０１とに遮られ、蒸着範囲３０５に制限される。この結果、チップ２０４とフィラメント２０５、碍子２０７には到達せず、これらの汚染が防止される。遮蔽体とサプレッサの配置を別の表現で表わせば、ＮＥＧ材２０１の任意の点からチップ２０４、フィラメント２０５、及び碍子２０７の任意の点へと仮想直線を結ぶとき（例えば、仮想直線３１０、仮想直線３１１、仮想直線３１２）、この仮想直線が遮られるように遮蔽体３０１とサプレッサ７０１とを配置する、といえる。この配置の結果、チップ２０４、フィラメント２０５、及び碍子２０７への蒸着が防がれる。
本実施例のＣＦＥ電子源２０２側にある開口３０４は、チップ２０４と同じ高さに配置される。このため、排気経路３１５は短く、コンダクタンスが高くなる。また、サプレッサ７０１を遮蔽体として作用させることから、引出電極２０３側に設ける遮蔽体の数を減らすことができ、引出電極の単純化とコスト低減が実現される。本実施例でも、高い実効排気速度と電子源の汚染防止を両立し、放出電流が安定化される。
実施例６では、サプレッサを備えた構成について説明した。実施例７では加速電圧の印加部にＮＥＧユニットが設けられた構成について説明する。なお実施例７には、実施例１から実施例６で説明した構成や機能の一部を適用できるので、同様の構成、機能については同じ符号を用いて説明を省略する。
図１１を用いてＣＦＥ電子源２０２とその周辺の構成の一例について説明する。本実施例では、保持部２０８の側方にＮＥＧユニット２０９が接続される。ＮＥＧユニット２０９の下面が遮蔽体８０１となり、ＮＥＧユニット２０９と遮蔽体８０１、保持部２０８、ＮＥＧ材２０１は加速電圧の電位となる。ＮＥＧユニット２０９の側方には開口８０２が形成される。ＮＥＧ材２０１は遮蔽体８０１に遮られ、チップ２０４とフィラメント２０５、碍子２０７とを直接見込むことがない。このため、ＮＥＧ材２０１から蒸着される炭素化合物は遮蔽体８０１に遮られ、蒸着範囲３０５に制限される。この結果、ＣＦＥ電子源２０２は蒸着されなくなる。
本実施例であっても、ＮＥＧ材２０１が電子源２０２に与える電界は、遮蔽体８０１によって遮蔽される。この結果、電子源２０２の周囲の電位は引出電極側部２１０と引出電極下部２１１、絞り２１４の形状で決まり、ＮＥＧ材２０１の個体差に起因した装置の性能の差がなくなる。また、ＮＥＧ材２０１の一部が剥離した場合であっても、ＮＥＧユニット２０９の内部に留まり、落下は防がれる。この結果、剥離物に起因した放電と電子源の破損を防がれる。その他に、電子線１０１が絞り２１４や引出電極下部２１１、絞り２１５、加速電極１１３に衝突した場合、反射電子が発生する。この反射電子は、さらに衝突と反射を繰り返して、第一真空室１０６の内部に散逸する場合がある。しかし、ＮＥＧ材２０１はＣＦＥ電子源２０２と同電位であることから、ほとんどの反射電子はエネルギーが足りずにＮＥＧ材２０１に衝突することができない。この結果、ＮＥＧ材に電子が衝突することで生じるガス放出が抑制される。
開口８０２は、チップ２０４よりも上方に配置されることから排気経路３１５が長くなり、ＮＥＧ材２０１の実効排気速度が若干低下する。本実施例であっても、一定の実効排気速度と電子源の汚染防止を両立し、放出電流の安定化を実現する。
実施例７では、加速電圧の印加部にＮＥＧユニットが設けられた構成について説明した。実施例８ではサプレッサ電圧の印加部にＮＥＧユニットが設けられた構成について説明する。なお実施例８には、実施例１から実施例７で説明した構成や機能の一部を適用できるので、同様の構成、機能については同じ符号を用いて説明を省略する。
図１２を用いてＣＦＥ電子源２０２とその周辺の構成の一例について説明する。本実施例では、サプレッサ７０１、ないしは、保持部２０８の側方にＮＥＧユニット２０９が接続される。ＮＥＧユニット２０９の下面が遮蔽体８０１となり、ＮＥＧユニット２０９と遮蔽体８０１、保持部２０８、ＮＥＧ材２０１、サプレッサ７０１とはサプレッサ電圧の電位となる。ＮＥＧユニット２０９の側方には開口８０２が形成される。ＮＥＧ材２０１は遮蔽体８０１に遮られ、チップ２０４とフィラメント２０５、碍子２０７とを直接見込むことがない。このため、ＮＥＧ材２０１から蒸着される炭素化合物は遮蔽体８０１に遮られ、蒸着範囲３０５に制限される。この結果、ＣＦＥ電子源２０２は蒸着されなくなる。
本実施例でも、ＮＥＧ材２０１が電子源２０２に与える電界を遮蔽体８０１が遮蔽し、ＮＥＧ材２０１の個体差に起因した装置の性能の差がなくなる。また、ＮＥＧ材２０１の一部が剥離した場合も落下が防がれ、放電と電子源の破損が防がれる。その他に、サプレッサ電圧が負の場合、電子線１０１が反射電子を発生した場合であっても、ＮＥＧ材２０１はＣＦＥ電子源２０２よりも電位が低いため、反射電子は衝突することができない。このため、ＮＥＧ材に電子が衝突することで生じるガス放出が抑制される。
ＮＥＧユニット２０９はサプレッサ７０１と一体で製作しても良い。この場合、ＣＦＥ電子源２０２を交換する定期メンテナンスの際にＮＥＧ材２０１も同時に交換することができる。この結果、少ない作業とコストでＮＥＧ材２０１の排気速度を回復し、高い状態を維持できる。
開口８０２は、チップ２０４よりも上方に配置されることから排気経路３１５が長くなり、ＮＥＧ材２０１の実効排気速度が若干低下する。本実施例であっても、一定の実効排気速度と電子源の汚染防止を両立し、放出電流の安定化を実現する。
以上、本発明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。例えば、チップ２０４としてタングステン単結晶の代わりに、ＣｅＢ６やＬａＢ６などの低仕事関数材料や、炭素被服材料のような表面が不活性な材料が用いられても良い。また先端の曲率半径を数十ｎｍや数原子から一原子程度までに先鋭化したナノワイヤ電子源や、単原子電子源が用いられても良い。また、本発明はＣＦＥ電子源に限らずショットキー電子源にも適用できる。ショットキー電子源から安定な放出電流を得るためには１０－７Ｐａ以下の超高真空が必要である。本発明を適用することで電子源まわりの効率的な真空排気を実現でき、超高真空化と電子銃の小型化を両立できる。また、第二真空室の圧力上昇の影響が低減され、安定な放出電流を維持しやすくなる。
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。
１０１…電子線、１０２…試料、１０３…鏡体、１０４…試料室、１０５…第一真空室、１０６…第二真空室、１０７…第三真空室、１０８…第四真空室、１０９…引出電源、１１０…フラッシング電源、１１１…イオンポンプ、１１２…補助ＮＥＧポンプ、１１３…加速電極、１１４…加速電源、１１５…イオンポンプ、１１６…コンデンサレンズ、１１７…検出器、１１８…ターボ分子ポンプ、１１９…対物レンズ、１２０…配管、１２１…電子銃真空容器、２０１…ＮＥＧ材、２０２…ＣＦＥ電子源、２０３…引出電極、２０４…チップ、２０５…フィラメント、２０６…ピン、２０７…碍子、２０８…保持部、２０９…ＮＥＧユニット、２１０…引出電極側部、２１１…引出電極下部、２１２…ヒータ、２１３…差動排気口、２１４…絞り、２１５…絞り、３０１…遮蔽体、３０２…遮蔽体、３０３…開口、３０４…開口、３０５…蒸着範囲、３０６…境界線、３０７…境界線、３０８…境界線、３１０…仮想直線、３１１…仮想直線、３１２…仮想直線、３１５…排気経路、５０１…遮蔽体、５０２…開口、６０１…ザグリ部、７０１…差プレサ、７０２…サプレッサ電源、８０１…遮蔽体、８０２…開口

Claims (13)

  1. 単結晶針と該単結晶針と接続したフィラメントと該フィラメントを保持する碍子とを備えた電子源と、
    非蒸発ゲッター材と、
    前記電子源を内包し、前記非蒸発ゲッター材を保持し、内部が真空である引出電極と、
    前記非蒸発ゲッター材を加熱するヒータと前記引出電極とを配置し前記真空より圧力が高い真空を保つ真空容器と、
    前記単結晶針、前記フィラメント及び前記碍子と前記非蒸発ゲッター材とを結んだ直線を遮るように配置し、前記引出電極に接続された遮蔽体とを備える、
    ことを特徴とする荷電粒子線装置。
  2. 前記遮蔽体は前記非蒸発ゲッター材からの蒸着物の前記電子源への付着を低減する部材である、
    ことを特徴とする請求項1に記載の荷電粒子線装置。
  3. 前記遮蔽体は複数配置される、
    ことを特徴とする請求項２に記載の荷電粒子線装置。
  4. 前記遮蔽体は複数の開口を形成し、前記電子源側と前記ＮＥＧ材側とに配置された前記開口の位置が高さ方向で異なる、
    ことを特徴とする請求項３に記載の荷電粒子線装置。
  5. 前記遮蔽体は複数の開口を形成し、前記電子源側と前記ＮＥＧ材側とに配置された前記開口の位置が円周方向で異なる、
    ことを特徴とする請求項３に記載の荷電粒子線装置。
  6. 前記開口のうち、前記電子源側に配置された開口の高さ方向の位置が前記単結晶針の高さと同じである、
    ことを特徴とする請求項４に記載の荷電粒子線装置。
  7. 前記遮蔽体は開口を形成し、前記電子源側に配置された開口の高さ方向の位置が前記単結晶針の高さと同じである、
    ことを特徴とする請求項２に記載の荷電粒子線装置。
  8. 前記引出電極は、前記電子源に対向した面にザグリ部を備えることを特徴とする請求項２に記載の荷電粒子線装置。
  9. 前記ヒータは前記引出電極の外側に接続される、
    ことを特徴とする請求項２に記載の荷電粒子線装置。
  10. 前記非蒸発ゲッター材は、前記引出電極から着脱可能な一つの部組内に複数個格納されている、
    ことを特徴とする請求項２に記載の荷電粒子線装置。
  11. 前記電子源は、前記フィラメントと前記碍子を内包し、前記単結晶針の先端部が突き出る開口をもつサプレッサを備える、
    ことを特徴とする請求項２に記載の荷電粒子線装置。
  12. 単結晶針と該単結晶針と接続したフィラメントと該フィラメントを保持する碍子と前記フィラメントと前記碍子を内包し、前記単結晶針の先端部が突き出る開口をもつサプレッサとを備えた電子源と、
    非蒸発ゲッター材と、
    前記電子源と前記非蒸発ゲッター材と前記電子源を保持する保持部を内包し、内部が真空である引出電極と、
    前記非蒸発ゲッター材を加熱するヒータと前記引出電極とを配置し前記真空より圧力が高い真空を保つ真空容器と、
    前記単結晶針、前記フィラメント及び前記碍子と前記非蒸発ゲッター材とを結んだ直線を遮るように配置した、前記サプレッサと遮蔽体とを備え、
    前記遮蔽体は前記サプレッサ、ないしは、前記保持部に接続される、
    ことを特徴とする荷電粒子線装置。
  13. 単結晶針と該単結晶針と接続したフィラメントと該フィラメントを保持する碍子とを備えた電子源と、
    非蒸発ゲッター材と、
    前記電子源と前記非蒸発ゲッター材と前記電子源を保持する保持部とを内包し、内部が真空である引出電極と、
    前記非蒸発ゲッター材を加熱するヒータと前記引出電極とを配置し前記真空より圧力が高い真空を保つ真空容器と、
    前記単結晶針、前記フィラメント及び前記碍子と前記非蒸発ゲッター材とを結んだ直線を遮るように配置した遮蔽体を備え、
    前記遮蔽体は前記保持部に接続される、
    ことを特徴とする荷電粒子線装置。
PCT/JP2022/018553 2022-04-22 2022-04-22 荷電粒子線装置 WO2023203755A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2024516037A JPWO2023203755A1 (ja) 2022-04-22 2022-04-22
PCT/JP2022/018553 WO2023203755A1 (ja) 2022-04-22 2022-04-22 荷電粒子線装置
TW112111815A TW202343514A (zh) 2022-04-22 2023-03-28 帶電粒子線裝置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2022/018553 WO2023203755A1 (ja) 2022-04-22 2022-04-22 荷電粒子線装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023203755A1 true WO2023203755A1 (ja) 2023-10-26

Family

ID=88419459

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/018553 WO2023203755A1 (ja) 2022-04-22 2022-04-22 荷電粒子線装置

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JPWO2023203755A1 (ja)
TW (1) TW202343514A (ja)
WO (1) WO2023203755A1 (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS642352U (ja) * 1987-06-25 1989-01-09
US20080283745A1 (en) * 2007-04-20 2008-11-20 Ict Integrated Circuit Testing Gesellschaft Fuer Halbleiterprueftechnik Mbh Emitter chamber, charged partical apparatus and method for operating same
JP2010010125A (ja) * 2008-05-28 2010-01-14 Hitachi High-Technologies Corp 荷電粒子線装置
WO2010146833A1 (ja) * 2009-06-16 2010-12-23 株式会社日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子線装置
WO2020213109A1 (ja) * 2019-04-18 2020-10-22 株式会社日立ハイテク 電子源、及び荷電粒子線装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS642352U (ja) * 1987-06-25 1989-01-09
US20080283745A1 (en) * 2007-04-20 2008-11-20 Ict Integrated Circuit Testing Gesellschaft Fuer Halbleiterprueftechnik Mbh Emitter chamber, charged partical apparatus and method for operating same
JP2010010125A (ja) * 2008-05-28 2010-01-14 Hitachi High-Technologies Corp 荷電粒子線装置
WO2010146833A1 (ja) * 2009-06-16 2010-12-23 株式会社日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子線装置
WO2020213109A1 (ja) * 2019-04-18 2020-10-22 株式会社日立ハイテク 電子源、及び荷電粒子線装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2023203755A1 (ja) 2023-10-26
TW202343514A (zh) 2023-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7615765B2 (en) Charged particle beam apparatus
US8426835B2 (en) Charged particle radiation device
EP3029708A1 (en) Target for x-ray generation and x-ray generation device
JP5514472B2 (ja) 荷電粒子線装置
EP1983548A1 (en) Emitter chamber, charged particle apparatus and method for operating same
US20150206732A1 (en) Ion source, ion gun, and analysis instrument
US10903037B2 (en) Charged particle beam device
US20080284332A1 (en) Gun chamber, charged particle beam apparatus and method of operating same
WO2017168557A1 (ja) 真空装置及び真空ポンプ
WO2014132758A1 (ja) オービトロンポンプ、およびオービトロンポンプを用いた電子線装置
TW202013410A (zh) 用於具有一擴散障壁之電子發射器之金屬保護層
JPWO2018055715A1 (ja) 電子顕微鏡
WO2023203755A1 (ja) 荷電粒子線装置
US11244806B2 (en) Cleaning device
US10804084B2 (en) Vacuum apparatus
KR20240152920A (ko) 하전 입자선 장치
US12051560B2 (en) Ion gun and ion milling machine
WO2017134817A1 (ja) 電界電離イオン源、イオンビーム装置、およびビーム照射方法
KR101897460B1 (ko) 교환가능한 전자현미경용 전자총 및 이를 포함하는 전자현미경
US5987096A (en) X-ray tube having an internal window shield
JP7502359B2 (ja) 荷電粒子線源および荷電粒子線装置
US20240274392A1 (en) X-ray tube
JP5742059B2 (ja) 電子発生方法
JP6174054B2 (ja) オービトロンポンプ、およびオービトロンポンプを備えた電子線装置
WO2015115000A1 (ja) 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

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22938554

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2024516037

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A