(57)【要約】【課題】シャッタリングの際に、試料に対する電子線の入射角度が変化することを抑制することができる荷電粒子線装置を提供する。【解決手段】荷電粒子線装置１００は、荷電粒子線ＥＢを発生させる荷電粒子線源１１０と、荷電粒子線源１１０から放出された荷電粒子線ＥＢをブランキングするためのビームブランキング部１と、ビームブランキング部１を通過した荷電粒子線ＥＢが照射される試料Ｓを保持する試料ステージ１３０と、を含み、ビームブランキング部１は、荷電粒子線ＥＢを偏向させる偏向部２０ａ，２０ｂ，２０ｃが多段に配置された多段偏向部２０と、多段偏向部２０の１段目の偏向部２０ａと２段目の偏向部２０ｂとの間に配置された第１絞り部３０と、を有し、多段偏向部２０の２段目以降の偏向部２０ｂ，２０ｃは、１段目の偏向部２０ａによって偏向されて第１絞り部３０を通過した荷電粒子線ＥＢを偏向させて光軸ＯＡに戻す。【選択図】図１
2015185511.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線を発生させる荷電粒子線源と、
前記荷電粒子線源から放出された前記荷電粒子線をブランキングするためのビームブランキング部と、
前記ビームブランキング部を通過した前記荷電粒子線が照射される試料を保持する試料ステージと、
を含み、
前記ビームブランキング部は、
前記荷電粒子線を偏向させる偏向部が多段に配置された多段偏向部と、
前記多段偏向部の１段目の前記偏向部と２段目の前記偏向部との間に配置された第１絞り部と、
を有し、
前記多段偏向部の２段目以降の前記偏向部は、１段目の前記偏向部によって偏向されて前記第１絞り部を通過した前記荷電粒子線を偏向させて光軸に戻す、荷電粒子線装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記ビームブランキング部を通過した前記荷電粒子線を集束して前記試料に照射する集束レンズを含み、
前記ビームブランキング部は、前記荷電粒子線源と前記集束レンズとの間に配置されている、荷電粒子線装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記ビームブランキング部は、１段目の前記偏向部の偏向主面に前記荷電粒子線のクロスオーバーを形成するレンズを有する、荷電粒子線装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記試料を透過した前記荷電粒子線で結像する結像レンズ系を含む、荷電粒子線装置。
【請求項５】
請求項１において、
前記試料ステージを挟んで配置された上部磁極および下部磁極を備えた対物レンズを含み、
前記ビームブランキング部は、前記上部磁極と前記試料ステージとの間に配置されている、荷電粒子線装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項において、
前記偏向部は、電場を発生させて前記荷電粒子線を偏向させる、荷電粒子線装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項において、
前記多段偏向部は、３段の前記偏向部を有し、
１段目の前記偏向部における前記荷電粒子線の偏向角θ１、２段目の前記偏向部における前記荷電粒子線の偏向角θ２、３段目の前記偏向部における前記荷電粒子線の偏向角θ３は、｜θ１｜：｜θ２｜：｜θ３｜＝１：２：１の関係を有し、
偏向角θ１と偏向角θ３の符号は、偏向角θ２の符号と逆である、荷電粒子線装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記ビームブランキング部は、さらに、２段目の前記偏向部と３段目の前記偏向部との間に配置された第２絞り部を有する、荷電粒子線装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項において、
前記第１絞り部に照射された前記荷電粒子線の電流量を測定する電流測定部を含む、荷電粒子線装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１項において、
前記第１絞り部は、複数の絞り孔が設けられた絞り板を有し、
前記絞り板は、移動可能に設けられている、荷電粒子線装置。
【請求項１１】
請求項８において、
前記第２絞り部に照射された前記荷電粒子線の電流量を測定する電流測定部を含む、荷電粒子線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）等の荷電粒子線装置において、電子顕微鏡像および電子回折図形を撮影する場合には、まず、シャッターを動作させて電子線がフィルム、またはＣＣＤカメラ等の撮像装置に照射されない状態にする。次に、フィルムまたは撮像装置に電子線を照射して露光を行った後、再び、シャッターを動作させてフィルムまたは撮像装置に電子線が照射されない状態にする。これにより、電子顕微鏡像や電子回折図形を撮影することができる（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
このようなシャッターとして、ガンアライメントコイルを用いたシャッター（以下「ガンシャッター」ともいう）が知られている。図７は、ガンシャッターを備えた透過電子顕微鏡の一例として透過電子顕微鏡１０００を模式的に示す図である。
【０００４】
透過電子顕微鏡１０００では、電子銃１０１０の引き出し電極１０１２に印加された電圧によりエミッタ１０１１から放出された電子線ＥＢは、静電レンズ１０１３により集束する方向の力を受けながら加速管１０１４を通過し、ガンアライメントコイル１０１５，１０１６の付近に第１クロスオーバーを形成する。電子線ＥＢは、電子銃１０１０から投下された後、コンデンサー固定絞り１０２１を通過し、集束レンズ１０２０および対物レンズ１０３０により集束されて試料ステージ１０３８に保持された試料Ｓに照射される。試料Ｓを通過した電子線ＥＢは、対物レンズ１０３０、中間レンズ１０４０、および投影レンズ１０５０を通過し、蛍光板１０７０上に試料Ｓの電子顕微鏡像または電子回折図形が結像される。
【０００５】
透過電子顕微鏡において、電子顕微鏡像や電子回折図形をフィルム撮影、またはデジタルカメラ１０８０で撮影する際のシャッタリングの手法には、ガンアライメントコイル１０１５，１０１６を用いた電磁偏向によるシャッタリングと、投影レンズ１０５０の下部に存在する機械式のシャッター１０６０によるシャッタリングの２種類がある。ここでは、ガンアライメントコイル１０１５，１０１６を用いたシャッタリングについて説明する。
【０００６】
図８は、ガンアライメントコイル１０１５，１０１６を用いた電磁偏向によるシャッタリングを説明するための図である。試料Ｓの電子顕微鏡像を蛍光板１０７０（図７参照）で観察する際には、ガンアライメントコイル１０１５，１０１６の磁場出力を電子線ＥＢが蛍光板１０７０まで投下されるように設定する。これにより、電子線ＥＢは、経路Ａ１を通り、ガン固定絞り１０１７を通過して蛍光板１０７０に投下される。
【０００７】
一方、ブランキングする場合には、ガンアライメントコイル１０１５，１０１６の磁場出力を変化させ、ガン固定絞り１０１７で電子線ＥＢをカットするように設定する。これにより、電子線ＥＢは、経路Ａ２を通りガン固定絞り１０１７でカットされるため、電子線ＥＢが蛍光板１０７０まで投下されない。ガンアライメントコイル１０１５，１０１６を用いたシャッタリングでは、試料Ｓよりも前の段階で電子線ＥＢをブランキングしているため、ブランキング中において試料Ｓに電子線ＥＢが当たらないという利点がある。
【０００８】
ガンアライメントコイル１０１５，１０１６を用いたシャッタリングの動作について、図７および図８を参照しながらより詳細に説明する。
【０００９】
まず、ユーザーが蛍光板１０７０を上げると、顕微鏡制御部１０９０は、蛍光板１０７０が上がった状態になったという位置情報をデジタルカメラコントローラー１０９２に送る。デジタルカメラコントローラー１０９２は、この位置情報を受けて、ガンシャッター制御信号をブランキング制御回路１０９４に出力する。
【００１０】
ブランキング制御回路１０９４は、ガンアライメントコイル１０１５，１０１６にブランキング用の電圧を印加する。これにより、ガンアライメントコイル１０１５，１０１６が磁場を発生させて電子線ＥＢが偏向され、ガン固定絞り１０１７によって電子線ＥＢがカットされる（図８の経路Ａ２）。これにより、デジタルカメラ１０８０には電子線ＥＢが到達しなくなる。
【００１１】
次に、ユーザーがデジタルカメラ操作部１０９６において、画像のプレビューまたは画像取得の開始ボタンを押すことにより、デジタルカメラコントローラー１０９２は、露光時間に応じた間隔でガンシャッター制御信号を出力する。ブランキング制御回路１０９４は、このガンシャッター制御信号を受け取り、受け取ったガンシャッター制御信号に同期して、ガンアライメントコイル１０１５，１０１６にブランキング電圧を印加する。
【００１２】
ブランキング電圧が印加されているときには、電子線ＥＢはガンアライメントコイル１０１５，１０１６下部のガン固定絞り１０１７によって電子線ＥＢがカットされるため（図８の経路Ａ２）、電子線ＥＢがデジタルカメラ１０８０まで到達しないが、ブランキング電圧が印加されないときには、試料Ｓに電子線ＥＢが照射され（図８の経路Ａ１）、デジタルカメラ１０８０まで電子線ＥＢが到達し、電子顕微鏡像または電子回折図形がプレビューまたは記録される。
【００１３】
ユーザーがデジタルカメラ操作部１０９６でプレビューを停止させるか、または画像取得ボタンが押されて画像が取得された後は、ガンアライメントコイル１０１５，１０１６ブランキング電圧が印加され、次のシャッタリング動作のための待機状態になる。
【００１４】
ユーザーが蛍光板１０７０を下ろすと、デジタルカメラコントローラー１０９２から出力されていたガンシャッター制御信号が停止され、蛍光板１０７０上に電子線ＥＢが投下される。
【００１５】
ガンアライメントコイル１０１５，１０１６によるシャッタリングでは、磁場によって電子線をブランキングしているため、電子線ＥＢの偏向速度、すなわち、立ち上り速度および立ち下がり速度は、数１０ｍｓ程度である。このため、シャッタリング速度、すなわち、露光時間は５０ｍｓ程度までしか短くできず、これによりも速いシャッタリングは困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００６−１００１６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
ここで、電子線ＥＢの偏向に静電場を用いることで、ガンアライメントコイル１０１５，１０１６（磁場）を用いた場合よりも、早いシャッタリングが可能となり、短い露光時間が実現できる。
【００１８】
図９は、偏向板電極１１１０を用いた静電場によるシャッタリングを説明するための図
である。
【００１９】
図９に示すように、電子銃（図示せず）の下部には、入射固定絞り１１００、静電偏向板１１１０、出射固定絞り１１２０、出射絞り１１３０が配置されている。このような構成のシャッターでは、静電偏向板１１１０にブランキング電圧が印加されていないときには、電子線ＥＢは経路Ｂ１を通る。静電偏向板１１１０にブランキング電圧が印加されると、電子線ＥＢは経路Ｂ３を通り、出射絞り１１３０でカットされる。シャッタリングの動作は、静電偏向板１１１０で電子線ＥＢを偏向する点を除いて上述したガンアライメントコイル１０１５，１０１６を用いた例と同様である。
【００２０】
このようなシャッターでは、図９に示すように、ブランキング過程において、試料Ｓに対する電子線ＥＢの入射角度が変化する。具体的には、電子線ＥＢは経路Ｂ１から経路Ｂ３に移る間に、静電偏向板１１１０で偏向されて出射絞り１１３０を通る経路（経路Ｂ２）を通るため、試料Ｓに対する入射角度が変化する。これにより、電子回折図形を取得する際には、ブランキング過程において、電子回折図形の位置がシフトする。したがって、電子回折図形の撮影時に電子回折図形がずれていき、正確な電子回折図形が撮影できないという問題がある。
【００２１】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、シャッタリングの際に、試料に対する電子線の入射角度が変化することを抑制することができる荷電粒子線装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
（１）本発明に係る荷電粒子線装置は、
荷電粒子線を発生させる荷電粒子線源と、
前記荷電粒子線源から放出された前記荷電粒子線をブランキングするためのビームブランキング部と、
前記ビームブランキング部を通過した前記荷電粒子線が照射される試料を保持する試料ステージと、
を含み、
前記ビームブランキング部は、
前記荷電粒子線を偏向させる偏向部が多段に配置された多段偏向部と、
前記多段偏向部の１段目の前記偏向部と２段目の前記偏向部との間に配置された第１絞り部と、
を有し、
前記多段偏向部の２段目以降の前記偏向部は、１段目の前記偏向部によって偏向されて前記第１絞り部を通過した前記荷電粒子線を偏向させて光軸に戻す。
【００２３】
このような荷電粒子線装置では、シャッタリングの際に、試料に対する荷電粒子線の入射角度が変化することを抑制することができる。したがって、例えば試料に対する荷電粒子線の入射角度が変化することによって電子回折図形の位置の変化することを抑制することができる。
【００２４】
（２）本発明に係る荷電粒子線装置において、
前記ビームブランキング部を通過した前記荷電粒子線を集束して前記試料に照射する集束レンズを含み、
前記ビームブランキング部は、前記荷電粒子線源と前記集束レンズとの間に配置されていてもよい。
【００２５】
このような荷電粒子線装置では、試料よりも前段（荷電粒子線の流れの上流側）で荷電
粒子線をブランキングすることができるため、ブランキング中に荷電粒子線が試料に照射されない。したがって、例えばブランキング中に荷電粒子線が照射されることによって試料がダメージを受けることを防ぐことができる。
【００２６】
（３）本発明に係る荷電粒子線装置において、
前記ビームブランキング部は、１段目の前記偏向部の偏向主面に前記荷電粒子線のクロスオーバーを形成するレンズを有していてもよい。
【００２７】
このような荷電粒子線装置では、シャッタリングの際に、試料上で荷電粒子線の位置ずれが起こることを抑制することができる。
【００２８】
（４）本発明に係る荷電粒子線装置において、
前記試料を透過した前記荷電粒子線で結像する結像レンズ系を含んでいてもよい。
【００２９】
（５）本発明に係る荷電粒子線装置において、
前記試料ステージを挟んで配置された上部磁極および下部磁極を備えた対物レンズを含み、
前記ビームブランキング部は、前記上部磁極と前記試料ステージとの間に配置されていてもよい。
【００３０】
このような荷電粒子線装置では、シャッタリングの際に、試料に対する荷電粒子線の入射角度が変化することを抑制することができる。したがって、例えば試料に対する荷電粒子線の入射角度が変化することによって電子回折図形の位置の変化することを抑制することができる。さらに、ビームブランキング部の小型化を図ることができる。
【００３１】
（６）本発明に係る荷電粒子線装置において、
前記偏向部は、電場を発生させて前記荷電粒子線を偏向させてもよい。
【００３２】
このような荷電粒子線装置では、例えば磁場によって荷電粒子線をブランキングする場合と比べて、シャッタリングの高速化を図ることができる。
【００３３】
（７）本発明に係る荷電粒子線装置において、
前記多段偏向部は、３段の前記偏向部を有し、
１段目の前記偏向部における前記荷電粒子線の偏向角θ１、２段目の前記偏向部における前記荷電粒子線の偏向角θ２、３段目の前記偏向部における前記荷電粒子線の偏向角θ３は、｜θ１｜：｜θ２｜：｜θ３｜＝１：２：１の関係を有し、
偏向角θ１と偏向角θ３の符号は、偏向角θ２の符号と逆であってもよい。
【００３４】
このような荷電粒子線装置では、１段目の偏向部によって偏向されて第１絞り部を通過した荷電粒子線を、２段目の偏向部および３段目の偏向部によって偏向させて光軸に戻すことができる。
【００３５】
（８）本発明に係る荷電粒子線装置において、
前記ビームブランキング部は、さらに、２段目の前記偏向部と３段目の前記偏向部との間に配置された第２絞り部を有してもよい。
【００３６】
このような荷電粒子線装置では、光軸の近傍の荷電粒子線のみを通過させることができる。
【００３７】
（９）本発明に係る荷電粒子線装置において、
前記第１絞り部に照射された前記荷電粒子線の電流量を測定する電流測定部を含んでいてもよい。
【００３８】
このような荷電粒子線装置では、例えば試料に照射される荷電粒子線の照射量の情報を得ることができる。
【００３９】
（１０）本発明に係る荷電粒子線装置において、
前記第１絞り部は、複数の絞り孔が設けられた絞り板を有し、
前記絞り板は、移動可能に設けられていてもよい。
【００４０】
このような荷電粒子線装置では、絞り孔の径（直径）を小さくすることができる。これにより、ブランキング時の１段目の偏向部における荷電粒子線の偏向角を小さくすることができる。したがって、例えば、シャッタリングの高速化を図ることができる。
【００４１】
（１１）本発明に係る荷電粒子線装置において、
前記第２絞り部に照射された前記荷電粒子線の電流量を測定する電流測定部を含んでいてもよい。
【００４２】
このような荷電粒子線装置では、例えば試料に照射される荷電粒子線の照射量の情報を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】第１実施形態に係る荷電粒子線装置を模式的に示す図。
【図２】第１実施形態に係る荷電粒子線装置のビームブランキング部を説明するための図。
【図３】第１偏向部における電子線の偏向角θ１、第２偏向部における電子線の偏向角θ２、および第３偏向部における電子線の偏向角θ３の関係を説明するための図。
【図４】シャッタリング時の蛍光板上での電子線の強度を示す図。
【図５】立ち下がり速度、および立ち上がり速度について説明するための図。
【図６】第２実施形態に係る荷電粒子線装置の要部を模式的に示す図。
【図７】ガンアライメントコイルを備えた透過電子顕微鏡の一例を模式的に示す図。
【図８】ガンアライメントコイルを用いた電磁偏向によるシャッタリングを説明するための図。
【図９】偏向板電極を用いた静電場によるシャッタリングを説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００４５】
１．  第１実施形態
１．１．  荷電粒子線装置の構成
まず、第１実施形態に係る荷電粒子線装置の構成について、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る荷電粒子線装置１００を模式的に示す図である。ここでは、荷電粒子線装置１００が、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）である例について説明する。
【００４６】
透過電子顕微鏡は、試料Ｓに電子線ＥＢを照射し、試料Ｓを透過した電子線ＥＢを結像レンズ系１４０，１５０，１６０で拡大する電子顕微鏡である。
【００４７】
荷電粒子線装置１００は、図１に示すように、荷電粒子線源１１０と、ビームブランキ
ング部１と、集束レンズ１２０と、試料ステージ１３０と、対物レンズ１４０と、中間レンズ１５０と、投影レンズ１６０と、蛍光板１７０と、撮像部１８０と、顕微鏡制御部１９０と、顕微鏡操作部１９１と、撮像制御部１９２と、撮像操作部１９３と、ブランキング制御部１９４と、電流測定部１９６と、を含んで構成されている。
【００４８】
荷電粒子線源（電子線源）１１０は、荷電粒子線（電子線ＥＢ）を発生させる。荷電粒子線源１１０は、エミッタ１１１と、引き出し電極１１２と、静電レンズ１１３と、加速管１１４と、ガンアライメントコイル１１５，１１６と、ガン固定絞り１１７と、を含んで構成されている。
【００４９】
荷電粒子線源１１０では、引き出し電極１１２に印加された電圧によりエミッタ１１１から放出された電子線ＥＢが、静電レンズ１１３により集束する方向の力を受けながら加速管１１４を通過し放出される。ガンアライメントコイル１１５，１１６は、荷電粒子線源１１０から放出される電子線ＥＢが集束レンズ１２０の中心（光軸ＯＡ）を通過するように補正するためのコイルである。ガン固定絞り１１７は、荷電粒子線源１１０で発生した電子線ＥＢのうち、光軸ＯＡの近傍の電子線ＥＢのみを通すための絞りである。また、ガン固定絞り１１７には、集束レンズ１２０等からのガスが荷電粒子線源１１０へ侵入することを防ぐ役割がある。ガン固定絞り１１７の孔径（孔の直径）は、例えば、０．５ｍｍ程度である。ここで、光軸ＯＡとは、荷電粒子線装置１００の光学系１２０，１４０，１５０，１６０の中心を通る対称軸をいう。
【００５０】
荷電粒子線源１１０として、公知の電子銃を用いることができる。荷電粒子線源１１０として用いられる電子銃は特に限定されず、例えば熱電子放出型や、熱電界放出型、冷陰極電界放出型などの電子銃を用いることができる。
【００５１】
ビームブランキング部１は、荷電粒子線源１１０と集束レンズ１２０との間に配置されている。ビームブランキング部１は、荷電粒子線源１１０から放出された電子線ＥＢをブランキングするための部材である。ここで、ブランキングとは、電子線ＥＢを遮断することをいう。具体的には、ビームブランキング部１は、荷電粒子線源１１０から放出された電子線ＥＢを偏向させることで、電子線ＥＢを遮断する。ビームブランキング部１は、荷電粒子線装置１００において、シャッターとして機能する。
【００５２】
図２は、ビームブランキング部１を説明するための図である。
【００５３】
ビームブランキング部１は、アダプターレンズ１０と、多段偏向部２０と、第１絞り部３０と、第２絞り部３２と、入射固定絞り４０と、出射固定絞り４２と、を含んで構成されている。
【００５４】
アダプターレンズ１０は、荷電粒子線源１１０の後段（電子線ＥＢの下流側）に配置されている。アダプターレンズ１０は、１段目の第１偏向部２０ａの偏向主面２３に電子線ＥＢのクロスオーバーを形成する。ここで、偏向主面２３とは、例えば、偏向される前の電子線ＥＢにおける光軸（系全体を通過する電子線ＥＢの代表となる仮想的な線）と偏向された後の電子線ＥＢの進行方向を光軸ＯＡに向かって伸ばした仮想的な線とが交わる点（偏向中心）を含み、光学系の光軸ＯＡに垂直な面である。第１偏向部２０ａの偏向主面２３は、図示の例では、第１偏向部２０ａを構成している偏向板電極２１，２２の中心を含み、光軸ＯＡに垂直な面をいうことができる。また、クロスオーバーとは、電子線ＥＢがレンズによって集束されたときに、電子線ＥＢの断面が最小になる位置（点）をいう。
【００５５】
多段偏向部２０は、複数の偏向部２０ａ，２０ｂ，２０ｃを含んで構成されている。複数の偏向部２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、多段に配置されている。すなわち、多段偏向部２
０は、光軸ＯＡに沿って配置された複数の偏向部２０ａ，２０ｂ，２０ｃを含んで構成されている。図示の例では、第１偏向部２０ａが１段目に配置され、第２偏向部２０ｂが２段目に配置され、第３偏向部２０ｃが３段目に配置されている。すなわち、偏向部２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、光軸ＯＡに沿って電子線ＥＢの上流側（荷電粒子線源１１０側）から第１偏向部２０ａ、第２偏向部２０ｂ、第３偏向部２０ｃの順で配置されている。
【００５６】
なお、図示の例では、多段偏向部２０は３段の偏向部２０ａ，２０ｂ，２０ｃを有していたが、多段偏向部２０の段数は３段以上であれば特に限定されない。
【００５７】
偏向部２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、電場（静電場）を発生させて電子線ＥＢを偏向させる。偏向部２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、それぞれ対向する２つの偏向板電極２１，２２を有している。偏向板電極２１，２２は、光軸ＯＡに関して対称に配置されている。偏向板電極２１，２２には、図１に示すように、ブランキング制御部１９４からブランキング電圧が印加される。これにより、偏向板電極２１，２２の間に電場が発生し、電子線ＥＢが偏向される。
【００５８】
第１絞り部３０は、第１偏向部２０ａと第２偏向部２０ｂとの間に配置されている。第１絞り部３０は、第１偏向部２０ａで偏向された電子線ＥＢをカットするための絞りである。第１絞り部３０では、第１偏向部２０ａによって所定の偏向角以上に偏向された電子線ＥＢをカットする。第１偏向部２０ａで偏向されない電子線ＥＢおよび第１偏向部２０ａで所定の偏向角未満に偏向された電子線ＥＢは、第１絞り部３０を通過する。
【００５９】
第１絞り部３０は、絞り孔３１が設けられた絞り板３０ａを有している。絞り板３０ａには、複数の絞り孔３１（図示の例では２つ）が設けられている。なお、絞り孔３１の数は特に限定されず、１つであってもよい。第１絞り部３０の絞り孔３１の径は、例えば、１０μｍ以上２００μｍ以下程度である。
【００６０】
絞り板３０ａは、移動可能に設けられている。図示の例では、絞り板３０ａを移動させるための駆動部３０ｂが設けられており、駆動部３０ｂを動作させることで、絞り板３０ａを移動させることができる。絞り板３０ａは、例えば、光軸ＯＡに対して垂直な面内を移動可能である。なお、絞り板３０ａを、手動で移動させてもよい。このように絞り板３０ａを移動させることで、絞り孔３１の位置の調整を行うことができる。
【００６１】
第１絞り部３０では、絞り孔３１を切り替えることができる。例えば、絞り板３０ａを移動させることにより絞り孔３１を切り替えることができる。第１絞り部３０は、真空外から孔径の切り替え、および位置の調整が可能な可動絞りである。なお、第１絞り部３０は、固定絞りであってもよい。
【００６２】
駆動部３０ｂは、例えば、顕微鏡制御部１９０からの制御信号に基づいて、絞り板３０ａを移動させて、絞り孔３１の切り替えや、絞り孔３１の位置の調整を行う。
【００６３】
第１絞り部３０は、電流測定のための機能を持つことができる。図１に示すように、第１絞り部３０（絞り板３０ａ）に照射された電子線ＥＢの電流量は、電流測定部１９６で測定される。
【００６４】
第２絞り部３２は、第２偏向部２０ｂと第３偏向部２０ｃとの間に配置されている。第２絞り部３２は、光軸ＯＡの近傍の電子線ＥＢのみを通過させることができる。
【００６５】
第２絞り部３２は、絞り孔３１が設けられた絞り板３２ａを有している。絞り板３２ａには、複数の絞り孔３１（図示の例では２つ）が設けられている。なお、絞り孔３１の数
は特に限定されず、１つであってもよい。第２絞り部３２の絞り孔３１の径は、例えば、１０μｍ以上２００μｍ以下程度である。
【００６６】
絞り板３２ａは、移動可能に設けられている。図示の例では、絞り板３２ａを移動させるための駆動部３２ｂが設けられており、駆動部３２ｂを動作させることで、絞り板３２ａを移動させることができる。絞り板３２ａは、例えば、光軸ＯＡに対して垂直な面内を移動可能である。なお、絞り板３２ａを、手動で移動させてもよい。このように絞り板３２ａを移動させることで、絞り孔３１の位置の調整を行うことができる。
【００６７】
第２絞り部３２では、絞り孔３１を切り替えることができる。例えば、絞り板３２ａを移動させることにより絞り孔３１を切り替えることができる。第２絞り部３２は、真空外から孔径の切り替え、および位置の調整が可能な可動絞りである。なお、第２絞り部３２は、固定絞りであってもよい。
【００６８】
駆動部３２ｂは、例えば、顕微鏡制御部１９０からの制御信号に基づいて、絞り板３２ａを移動させて、絞り孔３１の切り替えや、絞り孔３１の位置の調整を行う。
【００６９】
第２絞り部３２は、電流測定のための機能を持つことができる。第２絞り部３２（絞り板３２ａ）に照射された電子線ＥＢの電流量は、電流測定部１９６で測定される。
【００７０】
なお、荷電粒子線装置１００において、第２絞り部３２を設けないこともできる。
【００７１】
入射固定絞り４０は、アダプターレンズ１０と第１偏向部２０ａとの間に配置されている。出射固定絞り４２は、第１偏向部２０ａと第１絞り部３０との間に配置されている。入射固定絞り４０および出射固定絞り４２は、孔径や位置が固定された固定絞りである。入射固定絞り４０および出射固定絞り４２は、光軸ＯＡの近傍の電子線ＥＢのみを通過させる。
【００７２】
ビームブランキング部１では、アダプターレンズ１０が１段目の第１偏向部２０ａの偏向主面２３に電子線ＥＢのクロスオーバーを形成する。第１偏向部２０ａは、電子線ＥＢを偏向させて第１絞り部３０でカットする（ブランキング）。このブランキング過程において、電子線ＥＢは、ブランキングされる前の経路である経路Ｃ１から第１絞り部３０でカットされる経路Ｃ３に移る間に、第１偏向部２０ａによって偏向されて第１絞り部３０を通過する経路Ｃ２を通る。
【００７３】
このとき、多段偏向部２０では、第１偏向部２０ａによって偏向されて第１絞り部３０を通過した電子線ＥＢ（経路Ｃ２を通る電子線ＥＢ）を、第２偏向部２０ｂおよび第３偏向部２０ｃによって光軸ＯＡに戻すことができる。すなわち、多段偏向部２０の２段目以降の偏向部２０ｂ，２０ｃは、１段目の第１偏向部２０ａによって偏向されて第１絞り部３０を通過した電子線ＥＢを偏向させて光軸ＯＡに戻すことができる。
【００７４】
これにより、ブランキング過程、すなわち、電子線ＥＢがとる経路が経路Ｃ１から経路Ｃ２を経て経路Ｃ３に移る間に、試料Ｓに対する入射角度が変化しない。
【００７５】
図３は、第１偏向部２０ａにおける電子線ＥＢの偏向角θ１、第２偏向部２０ｂにおける電子線ＥＢの偏向角θ２、および第３偏向部２０ｃにおける電子線ＥＢの偏向角θ３の関係を説明するための図である。なお、図３には、互いに直交する軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を図示している。なお、Ｚ軸は、光軸ＯＡに平行な軸である。
【００７６】
図３に示すように、第１偏向部２０ａは、電子線ＥＢを＋Ｘ軸方向に偏向させる。第２
偏向部２０ｂは、第１偏向部２０ａで偏向された電子線ＥＢを＋Ｘ軸方向とは反対方向の−Ｘ軸方向に偏向させる。第３偏向部２０ｃは、第２偏向部２０ｂで偏向された電子線ＥＢを、＋Ｘ軸方向に偏向させる。これにより、第１偏向部２０ａで偏向された電子線ＥＢを光軸ＯＡに戻すことができる。
【００７７】
より具体的には、例えば、第１偏向部２０ａにおける電子線ＥＢの偏向角θ１の絶対値｜θ１｜、第２偏向部２０ｂにおける電子線ＥＢの偏向角θ２の絶対値｜θ２｜、第３偏向部２０ｃにおける電子線ＥＢの偏向角θ３の絶対値｜θ３｜は、｜θ１｜：｜θ２｜：｜θ３｜＝１：２：１の関係を有している。また、偏向角θ１と偏向角θ３の符号は、偏向角θ２の符号と逆である。すなわち、例えば偏向角θ１および偏向角θ３が正の場合、偏向角θ２は負の値をとる。なお、符号は偏向角の方向を表し、符号が逆の場合、偏向方向は反対方向となる。
【００７８】
このような関係となるように、ブランキング制御部１９４は、各偏向部２０ａ，２０ｂ，２０ｃの偏向板電極２１，２２にブランキング電圧を印加する。これにより、第１偏向部２０ａで偏向された電子線ＥＢを第２偏向部２０ｂおよび第３偏向部２０ｃによって光軸ＯＡに戻すことができる。
【００７９】
なお、図３の例では、各偏向部２０ａ，２０ｂ，２０ｃを構成している偏向板電極２１，２２の長さ（Ｚ軸方向の大きさ）は、互いに等しい。また、各偏向部２０ａ，２０ｂ，２０ｃを構成している偏向板電極２１，２２の幅（Ｙ軸方向の大きさ）は、互いに等しい。また、各偏向部２０ａ，２０ｂ，２０ｃの偏向板電極２１と偏向板電極２２との間の距離は、互いに等しい。
【００８０】
また、第１偏向部２０ａの偏向板電極２１，２２と第２偏向部２０ｂの偏向板電極２１，２２との間の距離と、第２偏向部２０ｂの偏向板電極２１，２２と第３偏向部２０ｃの偏向板電極２１，２２との間の距離は、等しい。すなわち、第１偏向部２０ａの偏向主面２３と第２偏向部２０ｂの偏向主面２３との間の距離と、第２偏向部２０ｂの偏向主面２３と第３偏向部２０ｃの偏向主面２３との間の距離は、等しい。
【００８１】
なお、各偏向部２０ａ，２０ｂ，２０ｃの条件は、２段目以降の偏向部２０ｂ，２０ｃによって電子線ＥＢを光軸ＯＡに戻すことができれば特に限定されない。すなわち、例えば、各偏向部２０ａ，２０ｂ，２０ｃにおける偏向角θ１，θ２，θ３は上記の関係に限定されない。また、各偏向部２０ａ，２０ｂ，２０ｃにおいて、偏向板電極２１，２２の長さや、偏向板電極２１と偏向板電極２２との間の距離は異なっていてもよい。また、第１偏向部２０ａの偏向主面２３と第２偏向部２０ｂの偏向主面２３との間の距離と、第２偏向部２０ｂの偏向主面２３と第３偏向部２０ｃの偏向主面２３との間の距離とは、異なっていてもよい。
【００８２】
集束レンズ１２０は、図１および図２に示すように、ビームブランキング部１の後段に配置されている。集束レンズ１２０は、荷電粒子線源１１０から放出されてビームブランキング部１を通過した電子線ＥＢを集束させる。
【００８３】
集束レンズ１２０は、図示の例では、第１コンデンサーレンズ１２０ａと、第２コンデンサーレンズ１２０ｂと、コンデンサーミニレンズ１２０ｃと、を含んで構成されている。第１コンデンサーレンズ１２０ａは、荷電粒子線源１１０から放出された電子線ＥＢのクロスオーバーを縮小する。第２コンデンサーレンズ１２０ｂは、第１コンデンサーレンズ１２０ａによって縮小された電子線ＥＢの像を対物レンズ１４０の物面に移送する。コンデンサーミニレンズ１２０ｃは、例えば、観察モードに適した集束角を作る。
【００８４】
ビームブランキング部１と集束レンズ１２０との間には、コンデンサー固定絞り１２１が配置されている。コンデンサー固定絞り１２１は、光軸ＯＡの近傍の電子線ＥＢのみを通過させる。
【００８５】
試料ステージ１３０は、試料Ｓを保持する。また、試料ステージ１３０は、試料Ｓの水平移動、上下移動、回転、傾斜などの動作を行うことができる。試料ステージ１３０は、対物レンズ１４０の横から試料ホルダー（図示せず）を挿入するサイドエントリーステージであってもよい。また、試料ステージ１３０は、対物レンズ１４０のポールピースの上方から試料Ｓを挿入するトップエントリーステージであってもよい。
【００８６】
対物レンズ１４０は、集束レンズ１２０の後段に配置されている。対物レンズ１４０は、試料Ｓを透過した電子線ＥＢで結像するための初段のレンズである。対物レンズ１４０は、上部磁極（ポールピースの上極）１４２と、下部磁極（ポールピースの下極）１４４と、上部磁極１４２と下部磁極１４４との間に磁場を発生させるためのコイル１４６と、を有している。対物レンズ１４０では、上部磁極１４２と下部磁極１４４との間に磁場を発生させて電子線ＥＢを集束させる。上部磁極１４２と下部磁極１４４とは、試料ステージ１３０を挟んで配置されている。すなわち、試料Ｓは、上部磁極１４２と下部磁極１４４との間に配置される。
【００８７】
中間レンズ１５０は、対物レンズ１４０の後段に配置されている。中間レンズ１５０は、対物レンズ１４０によって形成される電子顕微鏡像、または電子回折図形に焦点を合わせてそれらを拡大し、投影レンズ１６０の物面に、電子顕微鏡像、または電子回折図形を形成する。
【００８８】
中間レンズ１５０は、図示の例では、３段に構成されている。１段目の第１中間レンズ１５０ａは、主に焦点合わせに使われる。第１中間レンズ１５０ａの焦点を変えることで、電子顕微鏡像と電子回折図形とを切り替えることができる。具体的には、電子顕微鏡像を撮影する場合には、第１中間レンズ１５０ａの物面と対物レンズ１４０の像面とを一致させる。また、電子回折図形を撮影する場合には、第１中間レンズ１５０ａの物面を対物レンズ１４０の後焦点面と一致させる。
【００８９】
２段目の第２中間レンズ１５０ｂは、主に電子顕微鏡像や電子回折図形の拡大に使われる。３段目の第３中間レンズ１５０ｃは、主に無回転像（倍率を変えても像が回転していかない像）をつくるために使われる。なお、倍率によっては、第２中間レンズ１５０ｂで無回転像をつくり、第３中間レンズ１５０ｃで電子顕微鏡像や電子回折図形の拡大を行ってもよい。
【００９０】
投影レンズ１６０は、中間レンズ１５０の後段に配置されている。投影レンズ１６０は、中間レンズ１５０で拡大された電子顕微鏡像、または回折図形をさらに拡大し、蛍光板１７０上あるいは撮像部１８０上に結像する。
【００９１】
荷電粒子線装置１００では、対物レンズ１４０、中間レンズ１５０、投影レンズ１６０によって、試料Ｓを透過した電子線ＥＢで結像する結像レンズ系を構成している。
【００９２】
なお、図示はしないが、投影レンズ１６０と蛍光板１７０との間に機械式のシャッターが設けられていてもよい。
【００９３】
蛍光板１７０は、電子顕微鏡像、または電子回折図形を可視化するための部材である。蛍光板１７０では、電子の衝突により塗布された蛍光物質が励起され、放出された可視光が電子の強度に対応した明暗を作る。蛍光板１７０を上げると、電子線ＥＢは撮像部１８
０に到達する。
【００９４】
撮像部１８０は、投影レンズ１６０によって結像された電子顕微鏡像または電子回折図形を撮影する。撮像部１８０は、例えば、デジタルカメラである。撮像部１８０は、撮影した電子顕微鏡像や電子回折図形の情報を出力する。撮像部１８０が出力した電子顕微鏡像や電子回折図形の情報は、画像処理部（図示せず）で処理されて表示部（図示せず）に表示される。表示部は、例えば、ＣＲＴ、ＬＣＤ、タッチパネル型ディスプレイなどである。
【００９５】
顕微鏡制御部１９０は、光学系１２０，１４０，１５０，１６０や、試料ステージ１３０、蛍光板１７０等を制御する。顕微鏡制御部１９０は、例えば、顕微鏡操作部１９１の操作信号を受けて、光学系１２０，１４０，１５０，１６０や、試料ステージ１３０、蛍光板１７０等を制御する。顕微鏡制御部１９０の機能は、各種プロセッサ（ＣＰＵ、ＤＳＰ等）、各種集積回路（ＩＣ、ＡＳＩＣ）などのハードウェアや、プログラムにより実現できる。
【００９６】
顕微鏡操作部１９１は、ユーザーによる操作に応じた操作信号を取得し、顕微鏡制御部１９０に送る処理を行う。顕微鏡操作部１９１は、例えば、ボタン、キー、タッチパネル型ディスプレイ、マイク、トラックーボール、マウス、キーボードなどである。
【００９７】
顕微鏡操作部１９１から蛍光板１７０を上げるための操作信号が顕微鏡制御部１９０に送られると、顕微鏡制御部１９０は、蛍光板１７０の駆動部（図示せず）に蛍光板制御信号を送る。当該駆動部は、蛍光板制御信号を受けて、蛍光板１７０を上げる。このとき、顕微鏡制御部１９０は、蛍光板１７０が上がった状態になったという蛍光板位置情報を撮像制御部１９２に送る。
【００９８】
撮像制御部１９２は、撮像部１８０およびビームブランキング部１を制御して、電子顕微鏡像や回折図形を撮影する。撮像制御部１９２の機能は、各種プロセッサ（ＣＰＵ、ＤＳＰ等）、各種集積回路（ＩＣ、ＡＳＩＣ）などのハードウェアや、プログラムにより実現できる。
【００９９】
撮像操作部１９３は、ユーザーによる操作に応じた操作信号を取得し、撮像制御部１９２に送る処理を行う。撮像操作部１９３は、例えば、電子顕微鏡像や電子回折図形のプレビューを取得するためのボタンや、電子顕微鏡像や電子回折図形の記録を行うためのボタンを備えている。また、撮像操作部１９３では、露光時間を設定することができる。撮像操作部１９３は、例えば、ボタン、キー、タッチパネル型ディスプレイ、マイク、マウス、キーボードなどである。
【０１００】
撮像制御部１９２は、蛍光板１７０が上がった状態になったという蛍光板位置情報が入力されると、ブランキング制御信号をブランキング制御部１９４に送る。これにより、ブランキング制御部１９４からビームブランキング部１の各偏向部２０ａ，２０ｂ，２０ｃにブランキング電圧が印加され、電子線ＥＢがブランキングされる。
【０１０１】
電子線ＥＢがブランキングされた状態で、撮像操作部１９３から撮影を行うための操作信号が撮像制御部１９２に送られると、撮像制御部１９２は、設定された露光時間に応じた間隔でブランキング制御信号を出力する。
【０１０２】
ブランキング制御部１９４は、撮像制御部１９２からのブランキング制御信号を受けて、各偏向部２０ａ，２０ｂ，２０ｃの偏向板電極２１，２２にブランキング電圧を印加する。ブランキング制御部１９４の機能は、各種プロセッサ（ＣＰＵ、ＤＳＰ等）、各種集
積回路（ＩＣ、ＡＳＩＣ）などのハードウェアや、プログラムにより実現できる。
【０１０３】
ブランキング制御部１９４は、受け付けたブランキング制御信号に同期した間隔で各偏向部２０ａ，２０ｂ，２０ｃの偏向板電極２１，２２にブランキング電圧を印加する。これにより、設定された露光時間で電子顕微鏡像または電子回折図形を取得することができる。
【０１０４】
電流測定部１９６は、第１絞り部３０および第２絞り部３２の少なくとも一方に照射された電子線ＥＢの電流量を測定する。電流測定部１９６は、絞り部３０，３２（絞り板３０ａ，３２ａ）に照射された電子線ＥＢの照射量を電流量として測定する。電流測定部１９６は、例えば、測定結果を表示部（図示しない）に表示させる制御を行う。
【０１０５】
１．２．  荷電粒子線装置の動作
次に、荷電粒子線装置１００の動作について、図１および図２を参照しながら説明する。ここでは、荷電粒子線装置１００において、電子顕微鏡像を撮影する例について説明する。
【０１０６】
荷電粒子線装置１００では、引き出し電極１１２に印加された電圧によりエミッタ１１１から放出された電子線ＥＢは、静電レンズ１１３により集束する方向の力を受けながら加速管１１４を通過し、ガンアライメントコイル１１５，１１６の付近にクロスオーバーを形成する。
【０１０７】
電子線ＥＢは、荷電粒子線源１１０から放出された後、ビームブランキング部１に入射する。ビームブランキング部１に入射した電子線ＥＢは、アダプターレンズ１０によって第１偏向部２０ａの偏向主面２３にクロスオーバーを形成する。ここでは、ビームブランキング部１の各偏向部２０ａ，２０ｂ，２０ｃにはブランキング電圧が印加されていないため、電子線ＥＢは経路Ｃ１（図２参照）を通りビームブランキング部１を通過する。
【０１０８】
ビームブランキング部１を通過した電子線ＥＢは、コンデンサー固定絞り１２１を通過し、集束レンズ１２０および対物レンズ１４０により集束されて、試料ステージ１３０に保持された試料Ｓに照射される。
【０１０９】
試料Ｓを透過した電子線ＥＢは、対物レンズ１４０、中間レンズ１５０、投影レンズ１６０でレンズ作用を受ける。ここでは、蛍光板１７０は閉じた状態であり、蛍光板１７０上に電子顕微鏡像が結像される。
【０１１０】
ここで、ユーザーが顕微鏡操作部１９１を操作して蛍光板１７０を上げるための操作信号が顕微鏡制御部１９０に送られると、顕微鏡制御部１９０は、蛍光板１７０の駆動部（図示せず）に蛍光板制御信号を送る。当該駆動部は、蛍光板制御信号を受けて、蛍光板１７０を上げる。このとき、顕微鏡制御部１９０は、蛍光板１７０が上がった状態になったという蛍光板位置情報を撮像制御部１９２に送る。
【０１１１】
撮像制御部１９２は、蛍光板１７０が上がった状態になったという蛍光板位置情報を受けて、ブランキング制御信号をブランキング制御部１９４に送る。ブランキング制御部１９４は、ブランキング制御信号を受けて、ビームブランキング部１の各偏向部２０ａ，２０ｂ，２０ｃにブランキング電圧を印加する。これにより、電子線ＥＢは経路Ｃ３（図２参照）を通り、電子線ＥＢは第１絞り部３０で遮断される（ブランキング）。
【０１１２】
これにより、試料Ｓに電子線ＥＢが照射されず、撮像部１８０には電子線ＥＢが到達しない状態になり、シャッタリングの準備が整う。ここで、シャッタリングとは、電子線Ｅ
Ｂを通過させる状態と、電子線ＥＢを遮断する状態（ブランキング状態）とを、切り替えることをいう。
【０１１３】
ユーザーが撮像操作部１９３の電子顕微鏡像を取得するためのボタンを押すと、撮像操作部１９３から撮影を行うための操作信号が撮像制御部１９２に送られる。撮像制御部１９２は、この操作信号を受けて、設定された露光時間に応じた間隔でブランキング制御信号を出力する。ブランキング制御部１９４は、受け付けたブランキング制御信号に同期した間隔で各偏向部２０ａ，２０ｂ，２０ｃの偏向板電極２１，２２にブランキング電圧を印加する。
【０１１４】
ブランキング電圧が各偏向部２０ａ，２０ｂ，２０ｃに印加されているときには、電子線ＥＢは第１絞り部３０で遮断されて撮像部１８０に到達しない。ブランキング電圧が各偏向部２０ａ，２０ｂ，２０ｃに印加されていないときには電子線ＥＢは撮像部１８０に到達し、電子顕微鏡像が撮影される。
【０１１５】
このように荷電粒子線装置１００では、ビームブランキング部１において、電子線ＥＢを通過させる状態（電子線ＥＢが経路Ｃ１を通る状態）と、電子線ＥＢを遮断する状態（ブランキング状態、電子線ＥＢが経路Ｃ３を通る状態）とを切り替える（シャッタリング）。
【０１１６】
ここで、シャッタリングを行う過程において、ビームブランキング部１では、第１偏向部２０ａによって偏向されて第１絞り部３０を通過した電子線ＥＢ（経路Ｃ２を通る電子線ＥＢ）を、第２偏向部２０ｂおよび第３偏向部２０ｃによって光軸ＯＡに戻すことができる。したがって、ビームブランキング部１では、電子線ＥＢを通過させる状態と電子線ＥＢを遮断する状態とを切り替える場合において、試料Ｓに対する電子線ＥＢの入射角度が変化することを抑制することができる。
【０１１７】
撮像部１８０で電子顕微鏡像が撮影されると、撮像制御部１９２は、ブランキング制御信号をブランキング制御部１９４に送る。ブランキング制御部１９４は、ブランキング制御信号を受けて、各偏向部２０ａ，２０ｂ，２０ｃの偏向板電極２１，２２にブランキング電圧を印加する。これにより、電子線ＥＢがブランキングされ、待機状態となる。
【０１１８】
ユーザーが顕微鏡操作部１９１を操作して蛍光板１７０を下げるための操作信号が顕微鏡制御部１９０に送られると、顕微鏡制御部１９０は、蛍光板１７０の駆動部（図示せず）に蛍光板制御信号を送る。当該駆動部は、蛍光板制御信号を受けて、蛍光板１７０を下げる。このとき、顕微鏡制御部１９０は、蛍光板１７０が下がった状態になったという蛍光板位置情報を撮像制御部１９２に送る。
【０１１９】
撮像制御部１９２は、蛍光板１７０が下がった状態になったという蛍光板位置情報を受けて、ブランキング制御信号の出力を停止する。これにより、ブランキング制御部１９４は、ブランキング電圧の印加を停止し、蛍光板１７０に電子線ＥＢが投下される。
【０１２０】
なお、ここでは、荷電粒子線装置１００で電子顕微鏡像を撮影する場合について説明したが、荷電粒子線装置１００で電子回折図形を撮影する場合には、例えば第１中間レンズ１５０ａの焦点距離を変える点を除いて同様であり、その説明を省略する。
【０１２１】
荷電粒子線装置１００は、例えば、以下の特徴を有する。
【０１２２】
荷電粒子線装置１００では、ビームブランキング部１は、電子線ＥＢを偏向させる偏向部２０ａ，２０ｂ，２０ｃが多段に配置された多段偏向部２０と、多段偏向部２０の１段
目の第１偏向部２０ａと２段目の第２偏向部２０ｂとの間に配置された第１絞り部３０と、を有し、多段偏向部２０の２段目以降の偏向部２０ｂ，２０ｃは、１段目の第１偏向部２０ａによって偏向されて第１絞り部３０を通過した電子線ＥＢを偏向させて光軸ＯＡに戻す。これにより、シャッタリングの際に、試料Ｓに対する電子線ＥＢの入射角度が変化することを抑制することができる。したがって、例えば試料Ｓに対する電子線ＥＢの入射角度が変化することによって電子回折図形の位置が変化することを抑制することができる。
【０１２３】
荷電粒子線装置１００では、ビームブランキング部１は、荷電粒子線源１１０と集束レンズ１２０との間に配置されている。これにより、試料Ｓよりも前段（電子線ＥＢの流れの上流側）で電子線ＥＢをブランキングすることができるため、ブランキング中に電子線ＥＢが試料Ｓに照射されない。したがって、例えばブランキング中に電子線ＥＢが照射されることによって試料Ｓがダメージを受けることを防ぐことができる。
【０１２４】
荷電粒子線装置１００では、ビームブランキング部１は、１段目の第１偏向部２０ａの偏向主面２３に電子線ＥＢのクロスオーバーを形成するアダプターレンズ１０を有する。これにより、シャッタリングの際に、試料Ｓ上で電子線ＥＢの位置ずれが起こることを抑制することができる。
【０１２５】
荷電粒子線装置１００では、偏向部２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、電場を発生させて電子線ＥＢを偏向させる。これにより、例えば磁場によって電子線ＥＢをブランキングする場合と比べて、シャッタリングの高速化を図ることができる。静電場を用いて電子線ＥＢをブランキングすることにより、例えば電子線ＥＢをμｓオーダーでシャッタリングすることができる。
【０１２６】
このように荷電粒子線装置１００では、シャッタリングを高速で行うことができるため、電子顕微鏡像や電子回折図形を、短い露光時間で撮影することができる。したがって、例えば、加熱、引っ張り、ガス環境等でのその場観察では、試料の組織・形状変化、化学反応などの動的過程をより詳細に観察することができる。具体的には、例えば試料を加熱したときの試料の組織の変化の状態をより短い時間間隔で記録することができる。また、例えば試料を引っ張ったときに試料に亀裂が入る瞬間や破断する瞬間を記録することができる。また、例えばガス環境において触媒粒子を成長させる場合にその成長の様子をより短い時間間隔で記録することができる。
【０１２７】
さらに、荷電粒子線装置１００では、上述のように、シャッタリングの際に電子回折図形の位置ずれを抑制し、かつ短い露光時間で撮影を行うことができるため、例えば、強度の強い電子回折図形をにじみがないように記録することができる。
【０１２８】
図４は、シャッタリング時の蛍光板１７０上での電子線ＥＢの強度を示す図である。図４に示す強度αは、静電場を用いて電子線ＥＢを偏向させた場合（静電型シャッター）の電子線強度を示している。図４に示す強度βは、磁場によって電子線ＥＢを偏向させた場合（磁場型シャッター）の電子線強度を示している。
【０１２９】
磁場シャッターを用いた場合、図４に示すように、応答速度、すなわち、立ち下がり速度、および立ち上がり速度が遅い。ここで、立ち上がり速度は、図５に示すように、電子線ＥＢをブランキングした状態からブランキングしない状態（観察を行う状態）に移行したときに、蛍光板１７０上での電子線強度が１０％から９０％になるまでの応答速度（ｔ１０％−９０％）、と定義した。また、立ち下がり速度は、電子線ＥＢをブランキングしていない状態からブランキングした状態に移行したときに、蛍光板１７０上での電子線強度が９０％から１０％になるまでの応答速度（ｔ９０％−１０％）と定義した。
【０１３０】
静電型シャッターの場合には、図４に示すように、磁場型シャッターを用いた場合と比べて、立ち下がり速度と立ち上がり速度が速いため、短い露光時間で電子顕微鏡像や電子回折図形を取得することができる。
【０１３１】
荷電粒子線装置１００では、多段偏向部２０は、３段の偏向部２０ａ，２０ｂ，２０ｃを有し、１段目の第１偏向部２０ａにおける電子線ＥＢの偏向角θ１、２段目の第２偏向部２０ｂにおける電子線ＥＢの偏向角θ２、３段目の第３偏向部２０ｃにおける電子線ＥＢの偏向角θ３は、｜θ１｜：｜θ２｜：｜θ３｜＝１：２：１の関係を有し、偏向角θ１と偏向角θ３の符号は、偏向角θ２の符号と逆である。これにより、１段目の第１偏向部２０ａによって偏向されて第１絞り部３０を通過した電子線ＥＢを、第２偏向部２０ｂおよび第３偏向部２０ｃによって偏向させて光軸ＯＡに戻すことができる。
【０１３２】
荷電粒子線装置１００では、ビームブランキング部１は、２段目の第２偏向部２０ｂと３段目の第３偏向部２０ｃとの間に配置された第２絞り部３２を有する。これにより、光軸ＯＡの近傍の電子線ＥＢのみを通過させることができる。
【０１３３】
荷電粒子線装置１００では、電流測定部１９６は、第１絞り部３０に照射された電子線ＥＢの電流量を測定する。これにより、例えば、試料Ｓに照射される電子線ＥＢの照射量の情報を得ることができる。
【０１３４】
また、荷電粒子線装置１００では、電流測定部１９６は、第２絞り部３２に照射された電子線ＥＢの電流量を測定する。これにより、例えば、試料Ｓに照射される電子線ＥＢの照射量の情報を得ることができる。
【０１３５】
荷電粒子線装置１００では、第１絞り部３０は、複数の絞り孔３１が設けられた絞り板３０ａを有し、絞り板３０ａは、移動可能に設けられている。すなわち、第１絞り部３０は、孔径の切り替え、位置調整が可能である。そのため、例えば、第１絞り部３０が固定絞りである場合と比べて、第１絞り部３０の孔径をより小さくすることができる。これにより、ブランキング時の第１偏向部２０ａにおける電子線ＥＢの偏向角を小さくすることができる。すなわち、偏向部２０ａ，２０ｂ，２０ｃに印加されるブランキング電圧を小さくすることができる。したがって、シャッタリングの高速化を図ることができる。
【０１３６】
２．  第２実施形態
２．１．  荷電粒子線装置の構成
次に、第２実施形態に係る荷電粒子線装置の構成について、図面を参照しながら説明する。図６は、第２実施形態に係る荷電粒子線装置２００の要部を模式的に示す図である。なお、図６では、便宜上、ビームブランキング部１の周辺の部材のみを図示している。図示していない部材については、図１および図２に示す荷電粒子線装置１００の構成部材と同様であるものとする。
【０１３７】
以下、第２実施形態に係る荷電粒子線装置２００において、上述した第１実施形態に係る荷電粒子線装置１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１３８】
上述した荷電粒子線装置１００では、図１および図２に示すように、ビームブランキング部１は、荷電粒子線源１１０と集束レンズ１２０との間に配置されていた。
【０１３９】
これに対して、荷電粒子線装置２００では、図６に示すように、ビームブランキング部１は、対物レンズ１４０の上部磁極１４２と試料ステージ１３０との間に配置されている
。
【０１４０】
ビームブランキング部１の第１偏向部２０ａの偏向主面には、例えば、集束レンズ１２０によってクロスオーバーが形成される。
【０１４１】
図示の例では、第１絞り部３０および第２絞り部３２は固定絞りであるが、可動絞りであってもよい。
【０１４２】
荷電粒子線装置２００の動作は、上述した荷電粒子線装置１００の動作と同様であり、その説明を省略する。
【０１４３】
荷電粒子線装置２００では、ビームブランキング部１は、対物レンズ１４０の上部磁極１４２と試料ステージ１３０との間に配置されている。これにより、荷電粒子線装置１００と同様の作用効果を奏することができる。
【０１４４】
また、荷電粒子線装置２００では、ビームブランキング部１は、集束レンズ１２０によって集束された電子線ＥＢを偏向させるため、偏向板電極２１，２２や絞り部３０，３２等のビームブランキング部１を構成する部材を小さくすることができる。これにより、ビームブランキング部１の小型化を図ることができる。
【０１４５】
また、荷電粒子線装置２００では、集束レンズ１２０によって集束された状態の電子線ＥＢを偏向させることにより、ブランキング時の第１偏向部２０ａにおける電子線ＥＢの偏向角を小さくすることができる。そのため、偏向部２０ａ，２０ｂ，２０ｃに印加されるブランキング電圧を小さくすることができる。したがって、シャッタリングの高速化を図ることができる。
【０１４６】
３．  変形例
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
【０１４７】
上述した第１実施形態および第２実施形態では、荷電粒子線装置１００，２００が透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）である場合について説明したが、本発明に係る荷電粒子線装置は電子やイオン等の荷電粒子線を用いる装置であれば特に限定されない。本発明に係る荷電粒子線装置は、例えば、走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）や走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）等の電子顕微鏡、集束イオンビーム装置（ＦＩＢ装置）であってもよい。
【０１４８】
例えば、本発明に係る荷電粒子線装置では、上述のように、シャッタリングの際に試料に対する電子線の入射角度が変化することを抑制することができる。したがって、例えば、本発明に係る荷電粒子線装置が走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）であった場合、円環状の暗視野検出器による暗視野像の取得、および当該円環状の暗視野検出器の内側にＥＥＬＳ検出器を配置して電子エネルギー損失分光（ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｅｎｅｒｇｙ−ｌｏｓｓ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＥＥＬＳ）のスペクトルの取得を行う際に、シャッタリングを行っても、ＥＥＬＳの検出器に入射する電子線ＥＢの入射角度が変化することを抑制することができる。これにより、良好なＥＥＬＳスペクトルを取得することができる。
【０１４９】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した
構成を含む。
【符号の説明】
【０１５０】
１…ビームブランキング部、１０…アダプターレンズ、２０…多段偏向部、２０ａ…第１偏向部、２０ｂ…第２偏向部、２０ｃ…第３偏向部、２１…偏向板電極、２２…偏向板電極、２３…偏向主面、３０…第１絞り部、３０ａ…絞り板、３０ｂ…駆動部、３１…絞り孔、３２…第２絞り部、３２ａ…絞り板、３２ｂ…駆動部、４０…入射固定絞り、４２…出射固定絞り、１００…荷電粒子線装置、１１０…荷電粒子線源、１１１…エミッタ、１１２…引き出し電極、１１３…静電レンズ、１１４…加速管、１１５，１１６…ガンアライメントコイル、１１７…ガン固定絞り、１２０…集束レンズ、１２０ａ…第１コンデンサーレンズ、１２０ｂ…第２コンデンサーレンズ、１２０ｃ…コンデンサーミニレンズ、１２１…コンデンサー固定絞り、１３０…試料ステージ、１４０…対物レンズ、１４２…上部磁極、１４４…下部磁極、１４６…コイル、１５０…中間レンズ、１５０ａ…第１中間レンズ、１５０ｂ…第２中間レンズ、１５０ｃ…第３中間レンズ、１６０…投影レンズ、１７０…蛍光板、１８０…撮像部、１９０…顕微鏡制御部、１９１…顕微鏡操作部、１９２…撮像制御部、１９３…撮像操作部、１９４…ブランキング制御部、１９６…電流測定部、２００…荷電粒子線装置、１０００…透過電子顕微鏡、１０１０…電子銃、１０１１…エミッタ、１０１２…引き出し電極、１０１３…静電レンズ、１０１４…加速管、１０１５…ガンアライメントコイル、１０１６…ガンアライメントコイル、１０１７…ガン固定絞り、１０２０…集束レンズ、１０２１…コンデンサー固定絞り、１０３０…対物レンズ、１０３８…試料ステージ、１０４０…中間レンズ、１０５０…投影レンズ、１０６０…シャッター、１０７０…蛍光板、１０８０…デジタルカメラ、１０９０…顕微鏡制御部、１０９２…デジタルカメラコントローラー、１０９４…ブランキング制御回路、１０９６…デジタルカメラ操作部
【図１】
2015185511.tif 000003
【図２】
2015185511.tif 000004
【図３】
2015185511.tif 000005
【図４】
2015185511.tif 000006
【図５】
2015185511.tif 000007
【図６】
2015185511.tif 000008
【図７】
2015185511.tif 000009
【図８】
2015185511.tif 000010
【図９】
2015185511.tif 000011