(57)【要約】【課題】対物レンズ内のグランド電極に付着した異物を容易に除去できる対物レンズのクリーニング方法と対物レンズクリーニング装置を提供する。【解決手段】試料室に配置される対物レンズを介して試料に荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム装置の対物レンズの先端部のクリーニング方法であって、前記対物レンズ先端部を覆うようにレンズ先端部にキャップを接触させた状態で、キャップを貫通するように設けられた圧縮ガス導入通路を介してキャップ内にガスを導入し、前記対物レンズの先端部にガスを噴きつけるようにしたことを特徴とするクリーニング方法。【選択図】図１
2020194662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料室に配置される対物レンズを介して試料に荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム装置の対物レンズのクリーニング方法であって、
前記対物レンズの先端部を覆うように対物レンズ先端部にキャップを接触させた状態で、キャップを貫通するように設けられたガス路を介してキャップ内にガスを導入し、前記対物レンズの先端部にガスを噴きつけるようにしたことを特徴とする荷電粒子ビーム装置の対物レンズのクリーニング方法。
【請求項２】
前記対物レンズ上方の空間に圧縮ガスを導入し、対物レンズ内の荷電粒子ビーム通路を介して試料室内に流れるガス流を形成することを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置の対物レンズのクリーニング方法。  
【請求項３】
前記対物レンズ先端部にガスを吹き付ける前または吹き付けの終了後、前記ガス路を減圧ポンプに接続し、前記キャップ内を排気することを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置の対物レンズのクリーニング方法。
【請求項４】
対物レンズ先端部を覆う円筒状のキャップを備え、
前記キャップは、前記対物レンズの先端部の径よりも大きい内径の側部と、中央部に配置された突起部であり、前記対物レンズの先端開口部の径よりも小さい径を有する突起部と、前記突起部に形成されたガス路であり、前記側部の内径より小さい径のガス路を設けたことを特徴とする対物レンズクリーニング装置。
【請求項５】
前記ガス路は、前記突起部の側面から前記キャップの外側平面にかけて貫通するように設けられたことを特徴とする請求項４の対物レンズクリーニング装置。
【請求項６】
前記キャップは、中心軸に対して回転対称に配置された前記ガス路を設けたことを特徴とする請求項４に記載の対物レンズクリーニング装置。
【請求項７】
ガス抜け穴が、前記キャップの内側平面から外側平面にかけて貫通するように設けられたことを特徴とする請求項５の対物レンズクリーニング装置。
【請求項８】
前記ガス抜け穴の径は、前記ガス路の径よりも大きいことを特徴とする請求項７に記載の対物レンズクリーニング装置。
【請求項９】
前記キャップには、キャップ内と試料室とを連通する切り欠きが設けられており、切り欠きを介してキャップ内のガスが試料室内へ排出される請求項４に記載の対物レンズクリーニング装置。
【請求項１０】
前記キャップは、前記側部を対物レンズの側面と平行な傾斜で面取りしたことを特徴とする請求項４に記載の対物レンズクリーニング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査電子顕微鏡等の荷電粒子ビーム装置に用いられる対物レンズの内部をクリーニングする方法および対物レンズクリーニング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査電子顕微鏡は、電子銃からの電子線を集束レンズと対物レンズで試料上に集束させると共に偏向器で２次元的に偏向させ、電子線照射によって試料から発生した二次電子または反射電子を検出器で検出し、その検出信号に基づいて試料像を表示する装置である。観察対象の試料は、試料ホルダに保持されて試料室内の試料台にセットされるが、特に粉体試料を観察する場合、電子ビームの照射によって帯電した粉体試料が上方に舞い上がり、試料室上部に配置されている対物レンズ先端部に付着することがある。特に、収差を改善するために電磁界重畳型の対物レンズが用いられる場合、対物レンズ先端部にはレンズ磁界を発生させるポールピースの内側にレンズ電場を発生させるレンズ電極が設けられており、帯電した粉体試料が上方に舞い上がってレンズ電極に付着することが多々ある。
【０００３】
粉体試料のような異物が対物レンズ先端部の電極や電極付近に付着した場合、その電極と付着した試料間で放電が発生し、その影響で像にノイズが現れてしまう。また、帯電した異物により１次電子線が不正に偏向されてしまい、像にゆがみが発生してしまうなどの好ましくない現象が発生してしまう。
【０００４】
一方、特許文献１には、静電偏向器や静電レンズを構成する電極の表面に付着形成されたカーボンを主成分とするコンタミネーションを除去するため、電極を内周面に保持する円筒状の基材に外側から内側に向けて貫通するようにガス通路を設け、このガス通路を介して基材の内側に保持された電極の周辺に活性酸素を発生する反応性ガスを供給する構成が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２３１１７０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された技術は、電極表面に形成されたカーボン皮膜を活性酸素との化学反応で二酸化炭素に変換して除去するのもので、活性酸素と反応しない異物は除去不可能であるし、反応する異物であっても皮膜ではなく塊あるいは粒子として存在する異物を短時間で除去することは困難である。また、構造的にも複雑になることが避けられない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する本発明の対物レンズのクリーニング方法は、試料室に配置される対物レンズを介して試料に荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム装置の対物レンズのクリーニング方法であって、前記対物レンズの先端部を覆うようにレンズ先端部にキャップを接触させた状態で、キャップを貫通するように設けられた圧縮ガス導入通路を介してキャップ内にガスを導入し、前記対物レンズの先端部にガスを噴きつけるようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のクリーニング方法によれば、容易に対物レンズ内の電極に付着した異物を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る対物レンズクリーニング装置を試料室に取り付けられた対物レンズに装着した状態を横から見た図である。
【図２】本実施形態に係る対物レンズクリーニング装置を示した斜視図である。
【図３】本実施形態に係る対物レンズクリーニング装置の断面図である。
【図４】本実施形態に係る対物レンズクリーニング装置を対物レンズに装着した状態の断面図である。
【図５】本実施形態に係る対物レンズクリーニング装置を用いて、対物レンズをクリーニングしている状態の断面図である。
【図６】本実施形態に係る対物レンズクリーニング方法のフローである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
【００１１】
まず、本発明の対物レンズクリーニングを実施する走査電子顕微鏡の構成を図１を用いて説明する。図１に示す走査電子顕微鏡１は、試料室５を形成するための試料室チャンバ６と、電子線を放出する電子銃２、電子銃２から放出された電子線を集束させる電磁場重畳型の対物レンズ４と、電子線の照射により試料から発生した電子を検出する検出器（図示せず）を取付けるための検出器チャンバ３とを備えている。
【００１２】
また、図１において、７は対物レンズ４の先端部を覆う円筒状のキャップである。図２はキャップ７の詳細図であり、キャップ７は、半透明かつ帯電しにくい樹脂で作られている。例えば、キャップ７は、ポリクロロトリフルオロエチレンなどのフッ素樹脂で作られている。キャップ７の側部９には、１対の切り欠き１０、１１が対向するように形成されている。側部９の内径は、対物レンズ４の先端部の径よりも大きい。
【００１３】
キャップ７の中央部には、円柱状の突起部８が設けられている（図２）。突起部８の径は対物レンズ４の先端開口部の径よりも小さい。図３は、図２の断面を示した図である。図３（ａ）は、図２のＡＡ断面図である。図３（ａ）に示すように、突起部８の側面からキャップ７の外側平面１６にかけて、ガス導入路１３（ガス路）が設けられている。ガス導入路１３の径は、側部９の内径ｒより小さい。
【００１４】
ガス導入路１３は、突起部８の内部で、Ｙ字の形状になるように分岐している（図３（ａ））。突起部８の中心を高さ方向に通る点線を中心軸１４とすると、中心軸１４を通るガス導入路１３から分岐したガス導入路１３ａ、１３ｂは、突起部側面に向けて斜めに伸びるように形成されている。
【００１５】
ガス導入路１３ａ、１３ｂの傾斜具合について、図４（ａ）を用いて説明する。図４は、キャップ７を対物レンズ４の先端部に装着した状態の断面図である。ガス導入路１３ａ、１３ｂは、キャップ７が対物レンズ４の先端部を覆った際に、ガス導入路１３ａ、１３ｂの延長線１５上に対物レンズ４のグランド電極２０が位置するように形成されている。ここで、図３（ａ）では、突起部８の側面にあるガス導入路１３の開口部が、中心軸１４に対して回転対称な位置に２つ配置されているが、１つまたは、３以上の数の開口部を設けても良い。
【００１６】
図３（ｂ）は、図２のＢＢ断面図である。図２に示すように、ガス抜け穴１２が、突起部８の周囲に４つ設けられている。ガス抜け穴１２は、図３（ｂ）に示すように、キャップ７の内側平面１７から外側平面１６にかけて貫通した穴である。そして、ガス抜け穴１２は、中心軸１４に対して回転対称な位置に存在している。また、ガス抜け穴１２の径は、突起部８の側面に設けられたガス導入路１３の開口部の径よりも大きく形成されている。
【００１７】
また、キャップ７の側部９には、図３（ｂ）に示すように、面取部１８が形成されている。面取部１８は、側部９を対物レンズ４の側面と平行な傾斜で面取りして形成されている。
【００１８】
次に、キャップ７（対物レンズクリーニング装置）を使用した対物レンズ４のクリーニング方法について説明する。図６は、対物レンズ４のクリーニング方法の手順を示したフローである。
【００１９】
対物レンズクリーニング時には、図１に示すように、オペレータは、試料室チャンバ６から真空封止する蓋（図示しない）を外し、試料室５を大気圧に開放する。そして、オペレータは、図４に示すように、試料室チャンバ６に固定された対物レンズ４の先端部に、キャップ１を装着する（Ｓ１０１）。
【００２０】
キャップ７を対物レンズ４の先端部に装着する際に、オペレータは、キャップ７の側部９に設けられた切り欠き１０から突起部８を覗き、突起部８が対物レンズ内の電極管１９に接触しないように、キャップ７を配置する（図４（ｂ））。
キャップ７は、図４（ｂ）に示すように、その側部９が対物レンズ４の側面に押し当てられることによって支持される。図４（ｂ）に示すように、キャップ７の側部９に面取部１８を形成することによって、キャップ７と対物レンズ４の側面との接触面が増える。このため、キャップは安定して対物レンズに取付けられる。
【００２１】
また、オペレータは、図１に示すように、チューブ２４が接続された吸引機２６（減圧ポンプ）と、チューブ２４が接続された圧縮ガスタンク２５を用意する。そして、オペレータは、キャップ７に、吸引機２６に接続されたチューブ２４を、チューブ接続用ジョイント２３を介して接続する。そして、オペレータは、吸引機２６を始動させる（Ｓ１０２）。吸引機２６は、対物レンズ内の一部の異物を吸引する。
【００２２】
次に、オペレータは、対物レンズ内部に、試料室へ向けて下向きに流れるガスを導入する。そのためにオペレータは、図１に示すように、検出器チャンバ３の側面に設けられたポート２７に、ガスのチューブ２８を接続する。接続には、ポート２７とガスのチューブ２８との間にジョイント部（図示しない）を設ける。ガスのチューブ２８から検出器チャンバ３内に、ガスが導入される（Ｓ１０３）。ガスは、図４（ｂ）に太線の矢印で示した流線２１に示すように、電極管１９内部を通り、キャップ７のガス抜け穴１２に向かって下向きに流れていく。また、ガスの一部は、切り欠き１０に向かって流れていく。このガスの流れは、電極管１９内部に、異物が侵入することを防ぐことができる。ここで、ガスとして空気や窒素ガスなどを用いる。
【００２３】
次にオペレータは、吸引機２６を停止させ（Ｓ１０４）、キャップ７に取り付けられたチューブ接続用ジョイント２３から吸引機２６に接続されたチューブ２４を取り外す。そして、オペレータは、圧縮ガスタンク２５に接続されたチューブ２４をチューブ接続用ジョイント２３に接続する。
【００２４】
電極管１９内部にキャップ７のガス抜け穴１２へ向けて流れるガスを導入しつつ（前記Ｓ１０３）、圧縮ガスタンク２５のバルブを開放して、キャップ７から圧縮ガスを導入する（Ｓ１０５）。キャップ７から導入された圧縮ガスは、図５の流線２２に示すように、対物レンズ内のグランド電極２０に吹き付けられる。吹き付けられた圧縮ガスは、ガス導入路１３ａ、１３ｂが斜めに形成されているため、電極管１９とグランド電極２０の間で螺旋状の気流となり、試料観察時にグランド電極２０に付着した異物はその圧縮ガスによって吹き飛ばされる。また、キャップ７のガス抜け穴１２に向かって流れるガスは、キャップ７から導入した圧縮ガスにより舞い上がった異物を下方に運び、グランド電極２０の周囲に異物が再付着することを防ぐ。
【００２５】
そして、グランド電極２０に吹き付けられた圧縮ガスは、異物と共にガス抜け穴１２や切り欠き１０から排出されていく。ガス抜け穴１２の径が突起部８側面に設けられたガス導入路１３の開口部の径よりも大きいため、グランド電極２０に吹き付けた圧縮ガスが、滑らかにガス抜け穴１２から抜けていくことができる。
なお、グランド電極２０に吹き付ける圧縮ガスは、窒素や空気でも良いが、帯電した異物の電荷を中和するガス（除電ブロー）を用いることで、より確実に対物レンズ４内のグランド電極２０に付着した異物を除去することができる。キャップ７の素材が、帯電しにくいため、除電ブローをガス導入路１３に通しても、除電効果が失われることはない。
【００２６】
対物レンズのクリーニングが終わると、オペレータは、圧縮ガスタンク２５のバルブを閉めると共に、電極管１９内部からキャップ７のガス抜け穴１２へ向けて流れるガスも止め（Ｓ１０６）、さらにキャップ７のチューブ接続用ジョイント２３からチューブ２４を取り外す。そして、吸引機２６が再度取付けられ、対物レンズ４内に残った異物が吸引される。
【００２７】
以上で対物レンズのクリーニングを終了するが、より確実に異物を除去するには、上記Ｓ１０１からＳ１０６の操作を繰返すことが好ましい。
【００２８】
以上説明した本発明によれば、対物レンズ内の電極管やグランド電極の構造を特殊な形状にすることなく、容易に対物レンズ内のグランド電極に付着した異物を除去することができる。また、対物レンズを試料室から取り外すことなく、クリーニングを行うことがきる。
【符号の説明】
【００２９】
キャップ７、突起部８、側壁９、切り欠き１０、ガス抜け穴１２、外側平面１６、ガス導入路１３、内側平面１７  
【図１】
2020194662.tif 000003
【図２】
2020194662.tif 000004
【図３】
2020194662.tif 000005
【図４】
2020194662.tif 000006
【図５】
2020194662.tif 000007
【図６】
2020194662.tif 000008