JP2007172862A - 荷電粒子線源用清浄化装置及びそれを用いた荷電粒子線装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】
CNT等の高輝度荷電電粒子線源からの荷電粒子線を安定に放出し、高分解能で長時間安定な荷電粒子線装置技術を提供する。
【解決手段】
本発明では、表面クリーニング(清浄化)手段を設け、これにより、例えば、CNT表面に付着した非晶質のコンタミ膜を除去するよう構成する。そのために、表面クリーニング手段として、反応ガス導入手段5、6とガス活性化手段30を備え、CNT等の電子源1を入れるクリーナーを構成し、使用前に電子源1を処理する構造とする。あるいは、電子銃装置に、反応ガス導入手段とガス活性化手段を組み込み、装置内で表面クリーニングする構成とする。
【選択図】図3
CNT等の高輝度荷電電粒子線源からの荷電粒子線を安定に放出し、高分解能で長時間安定な荷電粒子線装置技術を提供する。
【解決手段】
本発明では、表面クリーニング(清浄化)手段を設け、これにより、例えば、CNT表面に付着した非晶質のコンタミ膜を除去するよう構成する。そのために、表面クリーニング手段として、反応ガス導入手段5、6とガス活性化手段30を備え、CNT等の電子源1を入れるクリーナーを構成し、使用前に電子源1を処理する構造とする。あるいは、電子銃装置に、反応ガス導入手段とガス活性化手段を組み込み、装置内で表面クリーニングする構成とする。
【選択図】図3
Description
本発明は、荷電粒子線装置において荷電粒子線源の表面清浄化技術に関する。
カーボンナノチューブ(CNT)のような先端のきわめてとがった材料を電子放出源として利用する場合には、製造工程において、例えば、特開2005−100885号公報に記載されているように、走査型電子顕微鏡装置(SEM)内で電子線を試料に当てながら、CNTと針状の陰極部材の位置を合わせ、その後、電子線をそれらの接合部に絞って照射して、カーボン(C)のコンタミネーションで両者を接合していた。
前述の従来例においては、CNTを取り扱うためにSEM観察が必要であり、このとき電子ビームをCNTに照射するために、CNT表面に炭素を主成分とする非晶質のコンタミ膜が形成されていた。CNTを電子源としてSEM装置を形成した場合、非晶質のようなコンタミ膜があると、膜中で散乱した電子がフレアとなって画像の解像度を落とすことになる。また、表面が不安定になるために、ノイズが増える、電子放出源の移動による画像の劣化などを起こす原因となっていた。
本発明の目的は、CNT等の高輝度荷電電粒子線源からの荷電粒子線を安定に放出し、高分解能で長時間安定な荷電粒子線装置技術を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明では、表面クリーニング(清浄化)手段を設け、これにより、例えば、CNT表面に付着した非晶質のコンタミ膜を除去すればよい。そのために、表面クリーニング手段として、反応ガス導入手段と活性化手段を備え、CNT電子源を入れるクリーナーを構成し、使用前に電子源を処理する構造とする。あるいは、電子銃装置に、反応ガス導入手段と活性化手段を組み込み、装置内で表面クリーニングする構成とする。
以下、本発明の代表的な構成例を列挙する。
(1)本発明による荷電粒子線源用清浄化装置は、針状の先端から電界で荷電粒子を放射する荷電粒子線源を収容する反応容器と、前記反応容器内に反応ガスを導入する反応ガス導入手段と、前反応記容器内に導入された反応ガスを活性化するガス活性化手段とを具備し、前記反応ガスを用いて前記荷電粒子線源の表面に付着するコンタミ膜を清浄化するよう構成したことを特徴とする。
(2)前記(1)の荷電粒子線源用清浄化装置において、前記荷電粒子線源は、電界放射電子源であり、電子放出する針状の先端がカーボンナノチューブもしくは窒素や硼素を含有する炭素の結晶体もしくは炭素を主体とする先端近傍の太さ100nm以下の突起物で構成されていることを特徴とする。
(3)前記(1)の荷電粒子線源用清浄化装置において、前記荷電粒子線源は、電界放射電子源であり、電子放出する先端が針状のタングステン(W)で構成され、先端近傍の太さが1ミクロン以下で、先端曲率半径が0.3ミクロン以下であることを特徴とする。
(4)前記構(1)の荷電粒子線源用清浄化装置において、前記荷電粒子線源は、電界放射型のイオン源であり、針状に形成したタングステン(W)の金属表面を液体ガリウムの液体イオン源で濡らし、先端付近で電界集中による液体イオン源の突起を形成してイオン放出するものであることを特徴とする。
(5)前記構成の荷電粒子線源用清浄化装置において、前記反応ガスは、ハロゲンガスであり、前記反応ガス導入手段は、反応容器を有し、ガス源にある反応ガスをマスフロー、バリアブルリークバルブもしくは透過膜を用いて、流量、圧力、純度のうちの少なくとも一つを制御して前記反応容器中に導くものであることを特徴とする。
(6)前記構成の荷電粒子線源用清浄化装置において、前記ガス活性化手段は、前記荷電粒子線源を支えるWフィラメント、別置きのWフィラメントヒーター、紫外光源、RFプラズマ容器、放電容器のガスイオン化もしくは活性化もしくは解離させるもののうち少なくとも一つからなることを特徴とする。
(7)本発明の荷電粒子線装置は、真空容器内に配備され、針状の先端から電界で荷電粒子を放射する荷電粒子線源と、前記荷電粒子線源から放出される荷電粒子線を試料上に集束し走査する荷電粒子光学系とを備えた荷電粒子線装置において、前記真空容器内に反応ガスを導入する反応ガス導入手段と、前記真空容器内に導入された反応ガスを活性化するガス活性化手段とを設け、前記反応ガスを用いて前記荷電粒子線源の表面に付着するコンタミ膜を清浄化するよう構成したことを特徴とする。
(8)前記(7)の荷電粒子線装置において、前記荷電粒子線源は、電界放射電子源であり、電子放出する針状の先端がカーボンナノチューブもしくは窒素や硼素を含有する炭素の結晶体もしくは炭素を主体とする先端近傍の太さ100nm以下の突起物で構成されていることを特徴とする。
(9)前記(7)の荷電粒子線装置において、前記荷電粒子線源は、電界放射電子源であり、電子放出する先端が針状のタングステン(W)で構成され、先端近傍の太さが1ミクロン以下で、先端曲率半径が0.3ミクロン以下であることを特徴とする。
(10)前記(7)の荷電粒子線装置において、前記荷電粒子線源は、電界放射型のイオン源であり、針状に形成したタングステン(W)の金属表面を液体ガリウムの液体イオン源で濡らし、先端付近で電界集中による液体イオン源の突起を形成してイオン放出するものであることを特徴とする。
(11)前記構成の荷電粒子線装置において、前記反応ガスは、ハロゲンガスであり、前記反応ガス導入手段は、反応容器を有し、ガス源にある反応ガスをマスフロー、バリアブルリークバルブもしくは透過膜を用いて、流量、圧力、純度のうちの少なくとも一つを制御して前記反応容器中に導くものであることを特徴とする。
(12)前記構成の荷電粒子線装置において、前記ガス活性化手段は、前記荷電粒子線源を支えるWフィラメント、別置きのWフィラメントヒーター、紫外光源、RFプラズマ容器、放電容器のガスイオン化もしくは活性化もしくは解離させるもののうち少なくとも一つからなることを特徴とする。
本発明によれば、CNT等の高輝度荷電電粒子線源からの荷電粒子線を安定に放出し、高分解能で長時間安定な荷電粒子線装置技術が実現できる。
以下、本発明の実施例について、図面を参照して詳述する。
(実施例1)
図1に、本発明の一実施例の構成を示す。荷電粒子線装置の一例として、電子線応用装置の電子銃部分を表したもので、内部は真空容器7とイオンポンプ8により高真空に保たれており、電子線応用装置との間には電子線4が通過するためのアパーチャ3が設けられ、電子銃側に流入するガス量を制限している。電子銃内部には、電子源1と引出電極2が置かれ、両者に引出電圧V1が印加されて電子線4が発生する。
図1に、本発明の一実施例の構成を示す。荷電粒子線装置の一例として、電子線応用装置の電子銃部分を表したもので、内部は真空容器7とイオンポンプ8により高真空に保たれており、電子線応用装置との間には電子線4が通過するためのアパーチャ3が設けられ、電子銃側に流入するガス量を制限している。電子銃内部には、電子源1と引出電極2が置かれ、両者に引出電圧V1が印加されて電子線4が発生する。
この電子源は、従来の鋭くとがったW針から電子を放出するCFE(Cold Field Emission)とは異なり、図2(a)のように、タングステン(W)針11の先端部分を削り、ガイド壁13を形成した面に針の軸方向に合わせてカーボンナノチューブ(CNT)12を金属膜14で固定したものである。この作製には、走査電子顕微鏡(SEM)中で電子線を照射しながらCNT12とW針11との位置を決め、その後Wを含有するガスを導入しながら電子線を部分的に照射し金属膜14を形成する。この際に、装置の残留ガスのためにCNT表面に、図2(b)に示されるように、Cを主な含有物とする非晶質のコンタミ膜15が表面に形成される。この膜は、フィラメント16の通電による加熱では除去不可能である。この状態で電子源として、図1の装置でSEMの電子銃として用いた場合、コンタミ膜15による電子散乱により、高輝度な電子源特性が損なわれ、画像のコントラストが悪くなるという問題が生ずる。また、コンタミ膜は非晶質であり、ダングリングボンドが多数表面に出ているために、残留ガスが吸着しやすい、表面原子がはがれやすいという問題があり、電子放出が不安定で、ノイズも多く、さらに電子放出点が一定でないという現象が現れ、SEMの特性を悪くする結果となる。
このために、本実施例においては、図1に示すように、電子銃容器に酸素ガスを充填したガス容器5と圧力調整バルブ6を設けた。表面清浄化はSEMの電子銃運転前に次の手順で行う。圧力調整バルブ6はバリアブルリークバルブとも呼ばれ、真空容器7中の酸素ガス圧力が10の−3から−5乗Pa程度に調節する。このときの圧力は、イオンポンプ8の電流量でモニタする。あるいは、バリアブルリークバルブの開きを一定にして、イオンポンプ8の印加電圧を下げるか、停止し、租排気バルブ10を開き租排気管9を通してSEMのターボ分子ポンプ(TMP)により排気してもよい。この場合の圧力は、あらかじめ真空ゲージなどで測定しておけばよく、毎回測定せずとも機能する。
酸素ガスが入っているときに、ガスの活性化手段として、電子源を600℃から900℃程度に加熱すると、コンタミ膜はCNTに比べて酸素との反応速度が速いために選択的に除去され、図2(c)に示されるようになる。電子源の加熱は、フィラメントに通電することにより容易に行える。この場合、別の容器に入れ真空中で加熱した時の温度を放射温度計などを用いて測定し、そのときのフィラメントに流れる電流値を決めておくことで、電子銃中でも同じ電流を流せばほぼ同じ温度が再現される。したがって、実用上は、電流量と通電時間をあらかじめ決めておき、この条件に設定した電源を用いれば簡便な操作で使うことができる。
この処理の最後に電子源表面が室温付近まで冷却されたときに反応ガスが残留していると、吸着によるノイズなどの問題が出るので、ガス圧力が十分に下がった後に再加熱すると良い。あるいは、連続的に加熱し、ガスの圧力を変化させても良い。また、電子銃の立ち上げ時の内部ベーキングと連動して、自動もしくは半自動操作で、ベーキング→清浄化処理→ベーキングという手順を実行するようにしても良い。
なお、電子源の加熱には別に加熱手段(例えば、Wフィラメントヒーター)を設けても良く、例えば、電子源近傍にヒーターを置き、輻射熱で加熱しても同様の効果が得られる。また、外部からのエネルギーで加熱せずとも、電子源に引出電圧を印加し電子放出させることで電子源の温度上昇と電子による刺激により反応させても良い。
また、酸素の代わりに原子状水素を用いると、より選択率よくコンタミ膜15のみを除去できる。この原子状水素は、炭素と反応して、メタンガスとして気化させるが、非晶質カーボンのように炭素の結合手が切れている、すなわち、ダングリングボンドの多い物質は反応が早いが、結晶状態の良いダイヤモンドやCNTの場合は反応が遅いという特徴があるため、温度と原子状水素のガス圧と時間を選択することで、非晶質膜のみを選択的に除去することができる。
この場合、図3のように、ガス導入手段であるガス容器5とバルブ6と、電子源1との間にガス活性化手段30を入れる。ガスの活性化手段としては、図5(a)に示すように、アルミナ管40中にWフィラメントヒーター33を多数回巻いたものを入れ、ここに水素ガスを導入しながら、電源41によりフィラメントを通電加熱する。この場合、フィラメントが1700℃以上で水素分子が水素原子に解離する。この原子状水素を用いる場合は電子源1の加熱は不要か、低温ですむという特徴がある。
ガスの供給源としてはボンベ以外に、ガスの透過膜を用いる方法、ガス発生装置を内蔵する方法がある。例えば、酸素の供給源としては、例えば、図4(c)のように、一端を閉じた銀のパイプをステンレスの真空容器にろう付けもしくは溶接して真空と大気の隔壁36とし、この中にヒーター35を入れ200℃以上に加熱しても良い。この場合、銀が酸素を透過する膜となるので、大気中から真空中に酸素が導入される。なお、この場合には圧力は加熱温度で調節できるので、圧力調整のためのバルブは無くとも良い。また、水素ガスを導入する場合にはパラジウム膜を用いればよく、希釈した水素含有ガスから水素のみを真空中に導入できるので、空気と混合しても初めから爆発限界以下となるようにアルゴンや窒素などで薄めたガスが使え、より安全性の高い装置が提供できる。
また、ガス源として水素を吸蔵する合金を用いても良く、例えば、図4(a)のように、チタン、もしくはZr−V、Zr−Siを主成分とする水素吸蔵合金32を真空容器中に置き、Wフィラメントヒーター33に通電加熱することで温度に応じた分圧の水素を発生するのでヒーターの通電量によりガス量を調節できる。また、処理後は通電を停止すれば再度水素ガスを吸蔵するので、繰り返し使えるというメリットがある。また、これらの金属は高温の加熱で他のガスを吸着してポンプ作用のある、非蒸発ゲッタ34として働くので、図4(b)のように、非蒸発ゲッタ34の表面積を大きくすれば、真空ポンプを兼用させることが可能となる。また、図4(b)の配置では、ヒーターとして、例えばWフィラメントヒーター33を1700℃以上で用いれば、熱解離により原子状水素が形成されるので活性化手段を兼ねた、極めてコンパクトな表面清浄化手段を提供することができる。
図6に、本発明を適用した電子銃26を組み込んだ走査電子顕微鏡(SEM)装置の一構成例を示す。
電子銃26において、CNTを先端に取り付けた電子源1は、永久磁石20の下端に装着され、その上部に磁気結合した上部磁極21と、下側に下部磁極22が絶縁体23を介して組み合わされており、電子源電源部48により、上部磁極に加速電圧V0が、上部磁極と下部磁極の間に引出電圧V1が印加され電子線4を放出する。この電子銃26には、実施例1で述べた、ガス容器5と圧力調整バルブ6からなるガス導入手段および活性化手段30が備えられ、電子源1の表面清浄化処理を行うようにしたものである。
電子銃26の下方にあるSEMカラムは、2段の偏向器50により電子源の収差を抑え、アパーチャ61により余分な電子をさえぎり、対物レンズ66により電子ビーム4を収束させて試料67に照射する。電子ビーム4は走査用偏向器69により試料67表面上を走査しそこから発生する反射電子を上方の反射電子検出器62で、二次電子はExBフィルタ64で横に曲げて二次電子検出器63でそれぞれ検出して、これらをもとにSEM像を得る。
対物レンズ66の色収差を低減するためにブースター電極65に電圧Vbを印加し、試料67にリターディング電圧Vrを印加して、対物レンズ中の電子の速度を上げている。試料に照射する電子エネルギーは、|V0|−|Vr|であり、10eVから5keV程度の範囲で用いる。また、対物レンズ中の電子エネルギーは、|V0|+|Vb|であり、300Vから10kV程度の範囲で用いる。
このSEM構造は、例えば、図6に示すように、ウエハローダー45、予備排気室46、SEM制御部47、電子源電源部48、画像表示部49と組み合わせて、半導体表面のパターン寸法や形状を測定する装置として用いると、試料に入射する電子エネルギーを1kV程度以下として損傷を抑えながら、精度1nmから1.4nm程度あるいはさらに高精度で寸法測定ができるので、特に効果的である。
本発明による電子銃26は、従来のFE電子銃に比べて電子銃の収差をきわめて小さくできるので、電子源の小さいソースサイズを損なうことなく利用することができる。例えば、バーチャルソースサイズ3nmの電子源を用い、全体の電子レンズの縮小率1/2としたときに、試料上のプローブ径を1.5nmとすることができる。この結果、小さいソースサイズの電子源を利用できるので、より高分解能の顕微鏡観察が行える。
なお、本実施例では、反応ガスとして、酸素もしくは原子状水素を取り上げたが、炭素と反応して気化するものであれば同様の効果があるため、塩素やフッ素などのハロゲンガスでも良い。また、酸化力を高めるために水素と酸素を同時に導入する、あるいは水蒸気として導入し熱やプラズマなどで解離させて用いると酸化力が強く、より厚いコンタミ層の除去に有効である。
ガスの活性化手段としては、上述した例の他に、プラズマや光励起でも良い。例えば、図5(b)のように、石英管42中をガスを流し、RFコイル43に高周波電流を通電して内部にプラズマを形成しても良い。プラズマによる活性化手段としては、少なくとも2個の電極間に電圧を印加して放電によりプラズマを形成しても良いが、その場合は、電極材料がスパッタされるので、これにより電子源が汚れないように配置することが必要である。
本実施例では、CNT電子源を例にとって示してきたが、他のナノチューブ、例えば、N元素やB元素の含有するものでも同様の効果があることはいうまでもない。
また、微細な針で表面汚染に敏感な粒子源として、W針の電界放射電子源(FE:Field Emission)や、W針に液体金属を濡らして用いる液体金属イオン源等の表面清浄化にも有効である。
例えば、WのFE電子源は真空中で高温(2000℃程度)に加熱するフラッシングと呼ばれる行程で清浄化されているが、この方法では、加熱しすぎて針先端が丸くなって電子放出しなくなる、針先端が熱歪みや結晶粒界の運動などにより移動することがあり、その都度、軸調整が必要、あるいは軸がはずれて使えなくなる等の問題があった。本発明による表面清浄化で、例えば酸素や原子状水素、ハロゲンガスなどを導入し、100℃以下の加熱で表面清浄化できるので、WのFE電子源の寿命を延ばす、あるいは軸調整が容易になるという効果がある。
液体金属イオン源の場合、表面が炭素に覆われGaのぬれが悪くなりイオン電流が減少する場合に本発明を適用すれば低温で炭素除去できるので、有用である。また、酸素により、W表面をわずかに酸化させておくことで、Ga等の液体金属のぬれをよくして、大電流超寿命化を達成できるという利点がある。
(実施例2)
図7は、本発明の別の実施例の構成を説明する図である。本実施例では、電子源のクリーニングを別置きの清浄化装置で行い、その後、清浄化した電子源をSEM装置等に組み込む場合を示す。
図7は、本発明の別の実施例の構成を説明する図である。本実施例では、電子源のクリーニングを別置きの清浄化装置で行い、その後、清浄化した電子源をSEM装置等に組み込む場合を示す。
図7(a)に示すように、電子源1がマウントされたホルダ70が反応容器71の中に収められ、フタ72を閉め、排気装置74で中の空気を排気し、バルブ6とガス容器5からなるガス導入手段から反応ガスを導入し、活性化手段30により活性化して、W針11の先端のCNTにあるコンタミ膜を除去する装置である。ガス種、活性化手段に関しては、実施例1と同様のバリエーションが用いられる。
図7(b)に示すように、電子源1が小さくて壊れやすいために、ホルダ70に収めて取り扱う。ホルダ70の外形は円筒形で、内部で電子源1をネジなどにより固定し、電子源より下の部分はガスの通りをよくするために下面や側面に穴の開いた構造としてある。
本実施例と実施例1の大きな違いは、真空度で、電子銃のように超高真空にする必要がないので、低真空から、大気圧付近まで圧力を変えることが可能である。したがって、排気装置74は、スクロールポンプ、ダイヤフラムポンプなどのオイルフリーのものが用いられる。あるいは、大気圧以上で用いる場合には、排気装置74は排気管でもよく、またバルブ6マスフローあるいはより安価なバルブでも良いので、簡便で安価な装置を提供できる。
電子源1は、図7(c)のように、電子源フランジ73にマウントして装着しても良い。この場合、電子線装置の電子銃組立の直前に処理できるので、清浄表面を損なうことなく電子銃に電子源を入れることができる。
本実施例では大気圧に近い条件で用いられるので、例えば酸素もしくは乾燥空気などを入れ、活性化手段として紫外光源からの紫外光を導入し、オゾンを発生させて非晶質のカーボンコンタミを除去しても良い。その場合、外気との圧力差がないのでより軽く簡便な反応容器70とすることができる。
また、より詳細に本実施例による清浄化後の表面状態を確認するためには、図8(a)のような装置を構成すればよい。
反応容器71は、高真空対応で、内部には電子源1からの電子放出パターンが確認できるように蛍光板80が設けられている。ガス容器5は、水素用と酸素が2個設けられており、適宜選択、混合できる。容器のガス圧の計測手段82が設けられ、圧力の制御を行う。この圧力計測手段としては、イオンゲージ、バラトロンゲージなどのモニタ手段であればどれでも良く、また、質量分析計を用いれば、複数の種類のガス圧を一度にモニタできるという利点がある。たとえば、水素と酸素を同時に導入しそれぞれの圧力を10の4乗パスカルのオーダーに制御する場合に便利である。表面処理中はスイッチ83を電流源側にし、フィラメント16を通電加熱し、W針11が800℃±50℃に保つ。
処理後、表面状態の確認のためにスイッチ83を切り替え、高圧−Vcを電子源1に印加する。蛍光板に現れる電子線パターンがCNT清浄表面の五員環もしくは表面状態に依存した特有のパターンになっていれば、清浄化は完了である。なお、反応容器71には輻射光による温度のモニタと、蛍光板の観察のためのビューポートが備えてあることはいうまでもない。
ここで、CNTは低い引出電圧(Vc=数百V)で電子放出するために、蛍光板の光が十分でない場合には、筒電極81を電子源付近に装着する。これによりW針11先端の電界が緩和されるので、より高い電圧(Vc=数kV)で放出するので蛍光板が明るく発光し、モニタしやすくなる。
CNTをマウントしたW針11にフィラメントを用いない場合は、たとえば図8(b)のように原子状水素を用いる構成とすればよい。図5(a)で述べたように、W針11を高温に加熱する必要がないので、電子源にフィラメントが無くともクリーニングが容易となる。即ち、構成が簡略になるという利点がある。
本実施例では、CNT電子源を例にとって示してきたが、他のナノチューブ、例えば、N元素やB元素の含有するものでも同様の効果がある。また、特性が未知の材料の場合は、図8(a)、(b)のような装置を使えば、クリーニングの終点を確認しながら条件を変えた検討ができるので、特に有用である。
以上詳述したように、本発明によれば、荷電粒子線装置として、例えば、CNT本来の高輝度電子源からの電子線を安定に放出できるので、高分解能で長時間安定な電子顕微鏡装置が実現できる。
また、本発明は、主に電子線を用いて微細構造を観察する走査型電子顕微鏡(SEM)、とくに小型で高感度かつ高分解能の装置と、これにより実現されるさまざまな試料観察機能を備えた電子線応用装置に適用して有効である。
1…電子源、2…引出電極、3…アパーチャ、4…電子ビーム、5…ガス容器、6…圧力調整バルブ、7…真空容器、8…イオンポンプ、9…租排気管、10…租排気バルブ、11…W針、12…カーボンナノチューブ、13…ガイド壁、14…金属膜、15…コンタミ膜、16…フィラメント、20…永久磁石、21…上部磁極、22…下部磁極、23…絶縁体、25…アノード、26…電子銃、30…活性化手段、31…活性化ガス、32…水素吸蔵合金、33…Wフィラメントヒーター、34…非蒸発ゲッタ、35…ヒーター、36…銀の隔壁、40…アルミナ管、41…電流源、42…石英管、43…RFコイル、45…ウエハローダー、46…予備排気室、47…SEM制御部、48…電子源電源部、49…画像表示部、50…偏向器、60…真空容器、61…アパーチャ、62…反射電子検出器、63…二次電子検出器、64…ExB、65…ブースター電極、66…対物レンズ、67…試料、68…試料ステージ、69…架台、70…ホルダ、71…反応容器、72…フタ、73…電子源フランジ、74…排気装置、80…蛍光板、81…筒電極、82…圧力計測手段、83…スイッチ。
Claims (12)
- 針状の先端から電界で荷電粒子を放射する荷電粒子線源を収容する反応容器と、前記反応容器内に反応ガスを導入する反応ガス導入手段と、前反応記容器内に導入された反応ガスを活性化するガス活性化手段とを具備し、前記反応ガスを用いて前記荷電粒子線源の表面に付着するコンタミ膜を清浄化するよう構成したことを特徴とする荷電粒子線源用清浄化装置。
- 請求項1に記載の荷電粒子線源用清浄化装置において、前記荷電粒子線源は、電界放射電子源であり、電子放出する針状の先端がカーボンナノチューブもしくは窒素や硼素を含有する炭素の結晶体もしくは炭素を主体とする先端近傍の太さ100nm以下の突起物で構成されていることを特徴とする荷電粒子線源用清浄化装置。
- 請求項1に記載の荷電粒子線源用清浄化装置において、前記荷電粒子線源は、電界放射電子源であり、電子放出する先端が針状のタングステン(W)で構成され、先端近傍の太さが1ミクロン以下で、先端曲率半径が0.3ミクロン以下であることを特徴とする荷電粒子線源用清浄化装置。
- 請求項1に記載の荷電粒子線源用清浄化装置において、前記荷電粒子線源は、電界放射型のイオン源であり、針状に形成したタングステン(W)の金属表面を液体ガリウムの液体イオン源で濡らし、先端付近で電界集中による液体イオン源の突起を形成してイオン放出するものであることを特徴とする荷電粒子線源用清浄化装置。
- 請求項1に記載の荷電粒子線源用清浄化装置において、前記反応ガスは、ハロゲンガスであり、前記反応ガス導入手段は、反応容器を有し、ガス源にある反応ガスをマスフロー、バリアブルリークバルブもしくは透過膜を用いて、流量、圧力、純度のうちの少なくとも一つを制御して前記反応容器中に導くものであることを特徴とする荷電粒子線源用清浄化装置。
- 請求項1に記載の荷電粒子線源用清浄化装置において、前記ガス活性化手段は、前記荷電粒子線源を支えるWフィラメント、別置きのWフィラメントヒーター、紫外光源、RFプラズマ容器、放電容器のガスイオン化もしくは活性化もしくは解離させるもののうち少なくとも一つからなることを特徴とする荷電粒子線源用清浄化装置。
- 真空容器内に配備され、針状の先端から電界で荷電粒子を放射する荷電粒子線源と、前記荷電粒子線源から放出される荷電粒子線を試料上に集束し走査する荷電粒子光学系とを備えた荷電粒子線装置において、前記真空容器内に反応ガスを導入する反応ガス導入手段と、前記真空容器内に導入された反応ガスを活性化するガス活性化手段とを設け、前記反応ガスを用いて前記荷電粒子線源の表面に付着するコンタミ膜を清浄化するよう構成したことを特徴とする荷電粒子線装置。
- 請求項7に記載の荷電粒子線装置において、前記荷電粒子線源は、電界放射電子源であり、電子放出する針状の先端がカーボンナノチューブもしくは窒素や硼素を含有する炭素の結晶体もしくは炭素を主体とする先端近傍の太さ100nm以下の突起物で構成されていることを特徴とする荷電粒子線装置。
- 請求項7に記載の荷電粒子線装置において、前記荷電粒子線源は、電界放射電子源であり、電子放出する先端が針状のタングステン(W)で構成され、先端近傍の太さが1ミクロン以下で、先端曲率半径が0.3ミクロン以下であることを特徴とする荷電粒子線装置。
- 請求項7に記載の荷電粒子線装置において、前記荷電粒子線源は、電界放射型のイオン源であり、針状に形成したタングステン(W)の金属表面を液体ガリウムの液体イオン源で濡らし、先端付近で電界集中による液体イオン源の突起を形成してイオン放出するものであることを特徴とする荷電粒子線装置。
- 請求項7に記載の荷電粒子線装置において、前記反応ガスは、ハロゲンガスであり、前記反応ガス導入手段は、反応容器を有し、ガス源にある反応ガスをマスフロー、バリアブルリークバルブもしくは透過膜を用いて、流量、圧力、純度のうちの少なくとも一つを制御して前記反応容器中に導くものであることを特徴とする荷電粒子線装置。
- 請求項7に記載の荷電粒子線装置において、前記ガス活性化手段は、前記荷電粒子線源を支えるWフィラメント、別置きのWフィラメントヒーター、紫外光源、RFプラズマ容器、放電容器のガスイオン化もしくは活性化もしくは解離させるもののうち少なくとも一つからなることを特徴とする荷電粒子線装置。
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