(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、吸音材もしくは制振材から発生する異物の飛散を抑制してクリーンルームで使用可能にするとともに、吸音材もしくは制振材で効率良く音波を減衰するのに好適な荷電粒子線装置を提供することである。【解決手段】  上記目的を達成するため、荷電粒子線装置の鏡体，試料から発生する二次信号粒子を検出する検出手段，二次信号粒子検出手段の信号により試料像を取得する試料像取得手段，試料ホールダ，試料ステージを包囲する外装カバーと、外装カバーの内面に防塵繊維で包囲された吸音材もしくは制振材を取付ける取付け手段とを具備したものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子源と、前記荷電粒子源から発生する荷電粒子線を収束するための対物レンズと、前記荷電粒子源と前記対物レンズを内在する鏡体と、前記荷電粒子線の走査によって試料から発生する二次信号粒子を検出する検出手段と、前記二次信号粒子検出手段の信号により試料像を取得する試料像取得手段と、前記鏡体の側部から挿入され、前記荷電粒子線に照射される試料を支持する試料ホールダと、前記試料ホールダを前記荷電粒子線に対して傾斜および水平の移動機構を有する試料ステージを具備した荷電粒子線装置において、前記鏡体，前記検出手段，前記試料像取得手段，前記試料ホールダ，前記試料ステージを包囲する外装カバーと、前記外装カバーの内面に防塵繊維で包囲された吸音材もしくは制振材を取付ける取付け手段とを具備したことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項２】
請求項１の記載において、前記吸音材もしくは制振材は、シート状の防塵繊維で前記吸音材もしくは制振材の取付面を除く外部露出面を包囲されることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項３】
請求項１の記載において、前記吸音材もしくは制振材は、防塵繊維が袋状に縫製され前記吸音材もしくは制振材を内在するような包囲手段で包囲されることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の記載において、前記防塵繊維のクリーン度は、少なくとも荷電粒子線装置が設置されるクリーンルームの要求クリーン度に準じた防塵繊維であることを特徴とする荷電粒子線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超高分解能観察が可能な荷電粒子線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）に代表される荷電粒子線装置は、半導体技術の進歩やナノテクノロジー産業の発展と共に飛躍的に分解能が向上してきた。荷電粒子線装置で分解能を向上させるには、荷電粒子線装置の光学系の技術開発が非常に重要である。しかし、数百万倍の倍率で観察する超高分解能観察になると、荷電粒子線装置の光学系を開発すると共に、分解能向上を阻害する外乱要因を徹底して抑制しなければ商品化できない。
【０００３】
分解能向上を阻害する外乱要因には、床振動，送風，磁場，騒音などがある。床振動とは、建物全体の振動や歩行などに生じる振動による障害のことで、この振動を低減しないと、荷電粒子線装置で発生する電子線の試料到達位置が本来の目標よりずれてしまうために、画像が乱れてしまう現象である。床振動の影響を低減する対策には、様々な除振装置が開発されており、荷電粒子線装置の内部に組込む方式の装置や、荷電粒子線装置を除振装置上に接地する等の事例がある。
【０００４】
送風とは、空調機等から排出される風圧で荷電粒子線装置を揺らしてしまうような外来圧力で、低周波振動として装置に伝達し、振動障害をもたらす。送風の影響を低減する対策としては、空調の風圧が装置に直接当たらない配置にすることや、荷電粒子線装置の光学系を保護するように外周に風除けを施す必要がある。
【０００５】
磁場とは、交流磁界や直流磁界の変動による障害のことで、荷電粒子線装置で発生する電子線の試料到達位置が本来の目標位置よりずれてしまうために、画像が乱れてしまう現象である。磁場の影響を低減するには、荷電粒子線装置を高透磁率の金属で覆う磁気シールド装置や、荷電粒子線装置の外周に電磁コイルを配置して、外来磁場をキャンセルする装置が用いられている。
【０００６】
騒音とは、荷電粒子線装置の設置室内に存在する外来音圧による障害のことで、空調の送風音，装置の可動音，人の会話音などが、荷電粒子線装置の金属表面に微小振動として伝達し、振動障害をもたらす。特に数百万倍の倍率で観察する荷電粒子線装置にとっては、装置へ外来音圧が伝達しないようにすることが重要である。一般的に騒音の影響を低減するには、荷電粒子線装置の設置室を防音室にすることや、荷電粒子線装置自身を防音装置で覆う等の対策が必要である。このような装置の例として、床からの振動を減衰させる除振装置に電子光学系を備えた鏡体を載置したり、外部からの音波を減衰させるカバーで鏡体を覆う手法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
一般的な防音室の構造を、図１１に示す。荷電粒子線装置の本体ユニット２２や制御装置３２を取囲むように、防音壁３３や防音床３４で気密な部屋を形成する。気密な部屋を形成する理由は、隙間から音が漏れると遮音効果が低下してしまうためである。また、一般的な防音装置の構造を図１２に示す。荷電粒子線装置の本体ユニット２２の周囲を包囲する形で防音壁３３が取付けられる。外来音波の影響を受けるのは、荷電粒子線装置の本体ユニット２２のみだけであり、制御装置３２は防音壁３３で包囲する必要がない。図
１３に防音壁３３の詳細図を示す。吸音材もしくは制振材２７を、鋼板，樹脂，木材，紙などの素材で形成された外装材３６と内装材３７で包囲する。外来音波３８は防音壁３３を通過する間に減衰し、音波３９に低減される。吸音材もしくは制振材２７にはグラスウールやウレタン系の材料が使用されており、壁の厚さは数cmから数十cmになる。防音壁の厚さは、遮音する周波数と減衰効果により変わるが、一般的に低周波音になるほど遮音は難しくなり、防音壁の厚さも増す。このような大掛かりな防音装置では、数十Ｈｚの低周波から数キロＨｚの高周波まで幅広い周波数帯域で遮音効果が得られる。
【０００８】
一方、最近では自動車産業の発展と共に吸音材や制振材の性能も向上している。また、低周波音と比較して高周波音は振動エネルギーが小さく、比較的容易に減衰できるため、厚さも薄く軽量な素材で遮音できる。数百Ｈｚ以上の音波を吸収して反射させない吸音材や、金属表面に伝達した微小な音波振動を低減する制振材が多数発売されており、これらの吸音材や制振材を、外来音波を受ける壁に貼付けるだけで、高周波音に対して高い遮音効果が得られるようになっている。
【０００９】
図１１のような防音室や、図１２のような防音装置は、設備が大掛かりとなり、コスト高になることや、設置場所が制限される問題があり、すべての荷電粒子線装置に適用することは困難である。ただし、数百Ｈｚ以上の高周波音に対して遮音する目的ならば、荷電粒子線装置の本体ユニットを外装カバーで包囲し、その外装カバーに吸音材や制振材を貼付けることで効果が得られる。この場合、コストは抑制できて設置場所も制約されないので、荷電粒子線装置への適用範囲を拡大できる。
【００１０】
しかし、荷電粒子線装置の需要先の一つである半導体産業等では、ほとんどがクリーンルーム内部に荷電粒子線装置を設置する必要がある。クリーンルームは、クラス１０００などと呼ばれるクリーン度の規格で管理されている。クラス１０００とは、１立方フィートの空間に０.５ミクロン（０.０００５mm）以上の浮遊物質が１０００個以下、かつ、５ミクロン以上が１０個以下のことである。クリーンルームでは、プロセス毎に浮遊物質の許容範囲がクラス分けで管理されており、作業者や装置の発塵も許容範囲内に収めることが要求される。このため、発塵性のある材料は表面を露出したまま搬入することができないため、発塵が無い素材で包囲する必要がある。これをクリアする代表例が、オペレータが着用するクリーン服である。クリーン服は防塵繊維を縫製して作られており、衣類や人体より発生する埃や浮遊物質を外部に放出しない。また、静電や燃焼等の厳しい規制をクリアした、優れた繊維である。
【００１１】
一方、現在市販されている吸音材や制振材は多数あるが、大半はクリーンルームで使用できない。理由は、ウレタン系の樹脂でできている吸音材や制振材は、長期間使用すると組織が分解し、ごみとなって崩落するためである。また、グラスウール系の吸音材や制振材の場合は、表面や内部に吸着した異物が除去できないため、そのままではクリーンルームに持ち込むことができない。これらの吸音材を使用する場合には、図１３のように吸音材や制振材２７を鋼板や樹脂等の発塵しない素材で形成した外装材３６と内装材３７で包囲しなければならず、質量が増大する欠点があった。また、内装材３７に鋼板を使用した場合、防音装置の内部で発生した音４０が内装材３７で減衰せずに反射してしまい、反射音４１となって荷電粒子線装置に影響を及ぼす欠点があった。
【００１２】
【特許文献１】特開平８−３２９８７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、吸音材もしくは制振材から発生する異物の飛散を抑制してクリーンルームで使用可能にするとともに、吸音材もしくは制振材で効率良く音波を低減するのに好適な荷電粒子線装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明の実施態様は、荷電粒子線装置の鏡体，試料から発生する二次信号粒子を検出する検出手段，二次信号粒子検出手段の信号により試料像を取得する試料像取得手段，試料ホールダ，試料ステージを包囲する外装カバーと、外装カバーの内面に防塵繊維で包囲された吸音材もしくは制振材を取付ける取付け手段とを具備したものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、吸音材もしくは制振材から発生する異物の飛散を抑制してクリーンルームで使用可能にするとともに、吸音材もしくは制振材で効率良く音波を低減するのに好適な荷電粒子線装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１７】
図１は、本発明による荷電粒子線装置の一例を示す概略構成図であり、透過型電子顕微鏡の構成の縦断面を示す。電子銃１より発生した電子ビーム２は、第一収束レンズ３，第二収束レンズ４、及び対物レンズ５により収束され、偏向コイル６によって電子ビーム２が試料７の表面上を走査する。試料７から発生した二次電子は、検出器９によって検出され、増幅器１０で増幅され、処理装置１２により映像信号に変換され、表示装置１３に表示される。また、試料を透過して発生する透過電子１５は、絞り装置２１で不要な透過電子をカットされ、透過電子検出器１６により検出される。その後、増幅器１０で増幅後に処理装置１２で映像信号に変換され、表示装置１３に表示される。インレンズ方式ＳＥＭの場合、試料７は試料ステージ８に装着され、対物レンズ５の内部に配置される。第一収束レンズ３，第二収束レンズ４，対物レンズ５，偏向コイル６は制御装置１１により制御される。試料ステージ８は、入力装置１４から入力された情報により、制御装置１１を介して制御される。
【００１８】
図２は、本発明による荷電粒子線装置の一例を示す外観図である。荷電粒子線装置の本体ユニット２２の外周には、全体を包囲するように外装カバー２３が設けられる。制御装置３２には処理装置１２や表示装置１３を内在している。外装カバー２３は、鋼板や樹脂の材質で構成される。また、外装カバー２３には、操作用に操作扉２４や操作窓２５が取付けられ、開閉可能になっている。操作窓２５は、鋼板・樹脂・ガラス等の材質で構成される。また内部を観察するための観察窓２６が取付けてある。観察窓２６は、内部が監視できるようにガラスや樹脂の材質で構成される。操作扉２４，操作窓２５，観察窓２６は、外装カバー２３の一部品であり、これらをまとめて外装カバー２３とする。なお、観察窓２６は、開閉式であれば金属の材質で構成してもよい。
【００１９】
図３は、本発明による荷電粒子線装置の本体ユニットの一例を示す概略断面図である。荷電粒子線装置の本体ユニット２２は、大きく分けると、電子光学系２２ａと、定盤22ｂと、架台２２ｄと、除振装置２２ｃで構成されている。電子光学系２２ａは、図１の電子銃１，第一収束レンズ３，第二収束レンズ４，対物レンズ５，偏向コイル６，試料ステージ８，検出器９，増幅器１０，制御装置１１，透過電子検出器１６，絞り装置２１等で構成されている。架台２２ｄには、電子光学系２２ａの真空を維持する排気装置やフレームで構成されている。
【００２０】
除振装置２２ｃは、架台２２ｄと定盤２２ｂの間に組込み、床振動が架台２２ｄを経由して電子光学系２２ａへ伝達するのを防止している。このような荷電粒子線装置の本体ユニット２２の外周を包囲するように、外装カバー２３を設ける。外装カバー２３は、架台２２ｄに取付けられたフレーム２２ｅに固定する。また、外装カバー２３の内面には、部分的に吸音材もしくは制振材２７を取付ける。吸音材もしくは制振材２７は、荷電粒子線の本体ユニット２２が騒音の影響を受けやすい部分に貼付ける。
【００２１】
図４は、本発明による荷電粒子線装置の本体ユニットの一例を示す概略断面図である。図３と同じ構成において、外装カバー２３の内面全体に、吸音材もしくは制振材２７を取付ける。
【００２２】
図３や図４に示すように、吸音材もしくは制振材２７は、外装カバー２３の内面に部分的に取付けても、外装カバー２３の内面全体に取付けても良いが、取付位置や取付面積により、騒音の低減効果は変わる。
【００２３】
図１から図４で述べた例は一実施例であり、荷電粒子線装置はＳＥＭに限られることはなく、他の荷電粒子線装置であっても良い。また、図２から図４に示した外装カバーの形状や構成も、これに限られることは無く、荷電粒子線装置を包囲する外装カバーであれば同じ方式が適用できる。
【００２４】
図５は、吸音材もしくは制振材の取付方法を示す断面図である。裏面に粘着材２９が塗布された吸音材もしくは制振材２７の表面を、シート状の防塵繊維２８で覆う。防塵繊維２８の端面は折返して粘着材２９に貼付け、粘着材２９が露出した面を利用して外装カバー２３の内面に貼付ける。外来音波３８は外装カバー２３と、吸音材もしくは制振材２７を通過する間に減衰する。また、外装カバー２３の内部で発生する音４０は、直接吸音材もしくは制振材に衝突して減衰する。このため、外乱騒音が荷電粒子線装置の本体ユニット２２に及ぼす影響は低減する。
【００２５】
図６は、吸音材もしくは制振材の他の取付方法を示す断面図である。外装カバー２３の内面に、粘着材２９が塗布された吸音材もしくは制振材２７を貼付ける。この吸音材もしくは制振材２７の表面をシート状の防塵繊維２８で覆い、防塵繊維２８の端面を固定部品３０で外装カバー２３の内面に固定する。
【００２６】
図７は、吸音材もしくは制振材の他の取付方法を示す断面図である。吸音材もしくは制振材２７の表面をシート状の防塵繊維２８で覆い、防塵繊維２８の端面を折返して、全体を固定部品３１で外装カバー２３の内面に固定する。
【００２７】
図８は、吸音材もしくは制振材の他の取付方法を示す断面図である。吸音材もしくは制振材２７の表面を防塵繊維２８で覆い、この防塵繊維２８の端面を固定部品３０で外装カバー２３の内面に固定する。
【００２８】
図９は、吸音材もしくは制振材の他の取付方法を示す断面図である。図１０は袋状に縫製した防塵繊維に内在する吸音材もしくは制振材の外観図である。吸音材もしくは制振材２７を袋状に縫製した防塵繊維２８に内在し、全体を固定部品３１で外装カバー２３の内面に固定する。
【００２９】
図６から図１０のいずれの取付方法でも、図５と同様に、外乱騒音が荷電粒子線装置の本体ユニット２２に及ぼす影響は低減する。また、図５から図１０で述べた例は一実施例であり、防塵繊維２８で包囲した吸音材もしくは制振材２７の取付方法は、実施形態を変更すればこれ以外にも可能であるが、それらは本実施例を変更しただけであり、同じ方式とみなせる。
【００３０】
図５から図１０に示した防塵繊維２８は、少なくともクリーンルームのクリーン度に準じた防塵繊維を使用する。例えば、クリーンルームの要求クリーン度が予めクラス１００であるとわかっている場合は、クラス１００に準じた防塵繊維を使用すると、異物の飛散はクラス１００のレベルに抑えられる。クリーンルームの要求クリーン度が予めわかっていない場合、標準的な要求クリーン度より上のクラスに準じた防塵繊維を準備しておく必要がある。
【００３１】
図２から図９に示す外装カバー２３は、鉄ニッケル合金に代表される高透磁率の金属で構成するとよい。荷電粒子線装置の本体ユニット２２を外装カバー２３で包囲しているため、外装カバー２３が磁気シールドの作用をして、外来磁場は外装カバー２３で遮蔽される。このため、荷電粒子線装置の本体ユニット２２に及ぼす外来磁場の影響は低減する。
【００３２】
以上の方法により、荷電粒子線装置の本体ユニット２２に伝達する騒音の影響を低減できる。また、従来方式の外装カバーと比較して、内装材に重量物を使用しないので、質量を軽量化できる。吸音材もしくは制振材２７より発生する異物は防塵繊維２８で封じられ、要求クリーン度以下の発塵に抑えることができる。外装カバー２３を高透磁率の金属で構成すると、外来磁場の影響が低減できるので、荷電粒子線装置の耐磁場性能も向上する。
【００３３】
このように、荷電粒子線装置を包囲する外装カバーの内面に、防塵繊維で包囲した吸音材もしくは制振材を取付けることにより、吸音材や制振材から発生する異物の飛散は抑制され、クリーンルームでの使用が可能になるとともに、外装カバーの外側と内面側で発生する音を高効率で減衰できる。そして、耐騒音性能が向上して、百万倍以上での超高分解能観察が可能になる。吸音材もしくは制振材を防塵繊維で包囲する手段は、シート状の防塵繊維で、吸音材もしくは制振材の取付面を除く外部露出面を包囲する、あるいは防塵繊維を袋状に縫製し、吸音材もしくは制振材を内在する。これにより、吸音材もしくは制振材から飛散する異物を、防塵繊維で封じることができる。また、防塵繊維には少なくともクリーンルームの要求クリーン度に準じた防塵繊維を使用する。これにより、要求のクリーン度に準拠できる。また、荷電粒子線装置を包囲する外装カバーを、高透磁率の金属で構成すると、騒音と磁場の外乱要因を減衰できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】荷電粒子線装置の一例を示す概略構成図。
【図２】荷電粒子線装置の一例を示す外観図。
【図３】荷電粒子線装置の本体ユニットの一例を示す概略断面図。
【図４】荷電粒子線装置の本体ユニットの一例を示す概略断面図。
【図５】吸音材もしくは制振材の取付方法を示す断面図。
【図６】吸音材もしくは制振材の他の取付方法を示す断面図。
【図７】吸音材もしくは制振材の他の取付方法を示す断面図。
【図８】吸音材もしくは制振材の他の取付方法を示す断面図。
【図９】吸音材もしくは制振材の他の取付方法を示す断面図。
【図１０】袋状に縫製した防塵繊維に内在する吸音材もしくは制振材の外観図。
【図１１】従来技術を示し、一般的な防音室の構造を示す縦断面図。
【図１２】従来技術を示し、一般的な防音装置の構造を示す縦断面図。
【図１３】防音壁の詳細構造を示す断面図。
【符号の説明】
【００３５】
２…電子ビーム、３…第一収束レンズ、４…第二収束レンズ、５…対物レンズ、７…試料、８…試料ステージ、９…検出器、１１…制御装置、１２…処理装置、１３…表示装置、１４…入力装置、１５…透過電子、１６…透過電子検出器、２２…荷電粒子線装置の本体ユニット、２３…外装カバー、２４…操作扉、２５…操作窓、２６…観察窓、２７…吸音材もしくは制振材、２８…防塵繊維、２９…粘着材、３０，３１…固定部品、３２…制御装置、３３…防音壁、３４…防音床、３６…外装材、３７…内装材、３８…外来音波、３９…防音壁を通過した外来音波、４０…内部で発生する音、４１…反射音。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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