(57)【要約】【課題】  多くの手間と作業時間を必要とせず、エミッタ電極を精度良く位置決めできる荷電粒子ビーム発生装置を提供する。【解決手段】  荷電粒子ビームを発生させるエミッタ電極を有するエミッタ電極ユニットと、エミッタ電極で発生した荷電粒子ビームを試料に偏向照射するための荷電粒子ビーム光学系と、エクストラクタ電極およびレンズを有する内臓ユニットを備えた荷電粒子ビーム発生装置において、内臓ユニットの上部にエミッタ電極位置決め手段を設け、荷電粒子ビーム光学系の光軸上で、エミッタ電極がエミッタ電極位置決め手段に位置決めされて脱着可能に設けられている。【選択図】図１
2008251371.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビームを発生させるエミッタ電極を有するエミッタ電極ユニットと、エミッタ電極で発生した荷電粒子ビームを試料に偏向照射するための荷電粒子ビーム光学系と、エクストラクタ電極およびレンズを有する内臓ユニットとを備えた荷電粒子ビーム発生装置において、
内臓ユニットの上部にエミッタ電極位置決め手段を設け、荷電粒子ビーム光学系の光軸上で、エミッタ電極がエミッタ電極位置決め手段に位置決めされて脱着可能に設けられていることを特徴とする荷電粒子ビーム発生装置。
【請求項２】
請求項１に記載の荷電粒子ビーム発生装置において、
エミッタ電極ユニットが、エミッタ電極取付座と、エミッタ電極をエミッタ電極取付座に弾性的に取りつける弾性機構を有することを特徴とする荷電粒子ビーム発生装置。
【請求項３】
請求項２に記載の荷電粒子ビーム発生装置において、
エミッタ電極位置決め手段は、エミッタ電極の先端部が嵌合する開口部を有し、そのエミッタ電極位置決め手段の開口部にエミッタ電極の先端部が着脱自在に嵌合されて位置決めされることを特徴とする荷電粒子ビーム発生装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載された荷電粒子ビーム発生装置を有することを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査型電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡、電界放出型電子顕微鏡などの電子顕微鏡、電子ビーム露光装置、電子ビーム描画装置などに用いられる電子銃などの荷電粒子ビーム発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、様々なレンズ付き電子銃が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１の第２欄第３６行〜第４５行、図２に記載されているように、エミッタ電極先端を電子線光軸に対して直交するＸＹ平面上で位置決め調整し固定するときに、エミッタ電極が取り付けられた板をネジで固定する電子銃が提案されている。また、例えば、特許文献２の第３欄第１４行〜第１９行、図１、図２に記載されているように、図１のネジ２３、図２のネジ４２によってカソードフィラメント（エミッタ電極に相当）の位置を正確に調整することが提案されている。
【０００４】
また、特許文献３の第２頁右欄第３５行〜第４４行、第１図に示すように、回転軸先端に設けられた円盤によりエミッタを光軸Ｚと直交した平面内で水平移動させ、エミッタの電子の放出面の中心を磁界型レンズのレンズ中心に合わせる機構を有する電界放出型電子銃が提案されている。
【０００５】
また、特許文献の第４行段落００１２、図１に示すように、フランジはアライメント機構により水平方向に移動可能とし、電界放出電子源（エミッタ電極に相当）と引き出し電極との水平方向の位置調整ができる電子銃が提案されている。
【特許文献１】アメリカ特許第４６６３５２５号公報
【特許文献２】アメリカ特許第４５４４８４５号公報
【特許文献３】特公平７−５４６７９号公報
【特許文献４】特開２００６−３２４１１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の装置では、荷電粒子ビーム発生装置（とくに電子銃）の中心軸上に精度良くエミッタ電極が固定されにくかった。多くの場合、熟練作業者が、レンズの光軸上にエミッタ電極が配置されるように位置決めしなければならなかった。さらに、エミッタ電極と引き出し電極との間隔も調整しなければならなかった。そのため、多くの人手と作業時間を要していた。
【０００７】
また、従来の装置では、例えば特許文献４の図１に示すように、レンズの光軸上にエミッタ電極が配置されるように位置決めするためにエミッタ電極を機械的に移動させて位置出しする機構が必要であった。
【０００８】
そこで、本発明は、多くの人手と作業時間を要することなく、エミッタ電極を精度良く位置決めできる荷電粒子ビーム発生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の解決手段を例示すると、次のとおりである。
【００１０】
（１）荷電粒子ビームを発生させるエミッタ電極を有するエミッタ電極ユニットと、エミッタ電極で発生した荷電粒子ビームを試料に偏向照射するための荷電粒子ビーム光学系と、エクストラクタ電極およびレンズを有する内臓ユニットとを備えた荷電粒子ビーム発生装置において、
内臓ユニットの上部にエミッタ電極位置決め手段を設け、荷電粒子ビーム光学系の光軸上で、エミッタ電極がエミッタ電極位置決め手段に位置決めされて脱着可能に設けられていることを特徴とする荷電粒子ビーム発生装置。
【００１１】
（２）前述の荷電粒子ビーム発生装置において、
エミッタ電極ユニットが、エミッタ電極取付座と、エミッタ電極をエミッタ電極取付座に弾性的に取りつける弾性機構を有することを特徴とする荷電粒子ビーム発生装置。
【００１２】
（３）前述の荷電粒子ビーム発生装置において、
エミッタ電極位置決め手段は、エミッタ電極の先端部が嵌合する開口部を有し、そのエミッタ電極位置決め手段の開口部にエミッタ電極の先端部が着脱自在に嵌合されて位置決めされることを特徴とする荷電粒子ビーム発生装置。
【００１３】
（４）前述の荷電粒子ビーム発生装置を有することを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
【発明の効果】
【００１４】
以上のとおり、本発明によれば、エミッタ電極を交換するようなときに、エミッタ電極ユニットを荷電粒子ビーム光学系に装着する際に、ごく単純な作業で短時間に、荷電粒子ビーム光学系の中心軸（光軸）上にエミッタ電極を設定して、所定位置に正確に保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明の１つの実施例による荷電粒子ビーム発生装置を示す。
【００１６】
図１の荷電粒子ビーム発生装置においては、円筒部１０の内部にレンズ支持部１２を介して内臓ユニット７（後述）が固定されている。円筒部１０の上端には、エミッタ電極ユニット１１が着脱自在に装着されている。
【００１７】
内臓ユニット１１は、レンズ５と、エクストラクタ電極４（引き出し電極）と、主として円板状部材で構成されたエミッタ電極位置決め手段９とを有する。
【００１８】
円筒部１０の内部において、内臓ユニット７のところに電子銃室３が形成され、内臓ユニット７の下方に中間室６が形成されている。
【００１９】
エミッタ電極ユニット７は、エミッタ電極２と、エミッタ電極取付座１と、それらの間に設けた弾性機構８を有する。
【００２０】
内臓ユニット７の上部には、中心が光軸１３に精度良く位置出しされた開口部９ａを有するエミッタ電極位置決め手段９が固定されており、その開口部９ａに取り外し可能にエミッタ電極２が設けられている。
【００２１】
エミッタ電極取付座１には、エミッタ電極２がＸ−Ｙ方向に予め位置調整された状態で取りつけられている。
【００２２】
組立の際には、エミッタ電極２をエミッタ電極位置決め手段９の開口部９ａに挿入して嵌合固定する。その際に、エミッタ電極２の挿入を容易にするために、バネやピエゾ素子などで構成された弾性機構８を具備している。弾性機構８を介してエミッタ電極２がエミッタ電極取付座１に取りつけられている。
【００２３】
そのような状態のエミッタ電極ユニット１１を電子銃室３に取り付ける際に、荷電粒子ビーム光学系（特に光軸１３）に対して予め正確に位置決めされて設置されたエミッタ電極位置決め手段９の開口部９ａに、エミッタ電極２の先細形状の先端部が弾性機構８の作用で確実に挿入され嵌合保持される。その結果、精度良く荷電粒子ビーム光学系の光軸１３上にエミッタ電極２が位置出しされ固定される。更にエミッタ電極２とエクストラクタ電極４の間の間隔も精度良く位置決めされる。
【００２４】
また、仮に当初エミッタ電極取付座１に対してエミッタ電極２がＸＹ方向において正確に取り付けられていなくても、弾性機構８の作用によってエミッタ電極取付座１とエミッタ電極２の相対位置を微調整することができる。作業効率を上げることもできる。
【００２５】
このように簡単かつ確実に荷電粒子ビーム光学系の中心軸（光軸）１３上にエミッタ電極２が設けられると、特別に位置決めをする必要がない。簡易に装着でき、その後の軸調整が不要である。
【００２６】
また、予め荷電粒子ビーム光学系の光軸１３にエミッタ電極位置決め手段９が正確に位置決めされ配置されているので、エミッタ電極２と荷電粒子ビーム光学系のエクストラクタ電極４（引き出し電極）との間の間隔も精度良く位置決めすることができる。
【００２７】
図１を参照して、本発明に係る荷電粒子ビーム発生装置（電子銃）を更に詳細に説明する。
【００２８】
前述のように、荷電粒子ビーム発生装置は、荷電粒子ビームを発生させるエミッタ電極２を有するエミッタ電極ユニット１１と、発生した荷電粒子ビームを試料に偏向照射するための荷電粒子ビーム光学系とを備えている。
【００２９】
円筒部１０の上端にはエミッタ電極取付座１が着脱可能に設けられている。そのエミッタ電極取付座１の下面にエミッタＸＹ位置出し機能を有する弾性機構８が設けられている。
【００３０】
円筒部１０の内壁面にレンズ支持部１２が固定され、そこに内臓ユニット７が設置されている。荷電粒子ビーム光学系の光軸１３上で、エミッタ電極位置決め手段９の開口９ａにエミッタ電極２が脱着可能に固定保持されている。
【００３１】
荷電粒子ビーム発生装置内の真空引きを解き、円筒部１０の上端からエミッタ電極取付座１をはずしてエミッタ電極２を交換する際に、エミッタ電極２を正確に荷電粒子ビーム光学系の所定位置に装着して、荷電粒子ビーム光学系の中心軸（光軸１３）上にエミッタ電極２を保つ。
【００３２】
なお、円筒部１０とエミッタ取付座１は真空シールされている。
【００３３】
エミッタ電極２を取り付けた状態のエミッタ電極取付座１を電子銃室３に取り付ける際に、荷電粒子ビーム光学系の光軸１３に対して正確に位置決めされて設置されたエミッタ電極位置決め手段９の開口部９ａにエミッタ電極２の先端部が弾性機構８の作用によって押さえつけられ嵌合され保持されるため、エミッタ電極２は、精度良く荷電粒子ビーム光学系の光軸上に位置出しされる、それと同時に、エミッタ電極２とエクストラクタ電極４の間の間隔も精度良く位置決めされる。
【００３４】
また、仮に当初エミッタ電極取付座１に対してエミッタ電極２が正確に取り付けられない場合が生じても、弾性機構８によってエミッタ電極取付座１とエミッタ電極２の位置を調整できる。この場合、ごく僅かなずれであっても微調整することができ、作業効率を上げることができる。
【００３５】
エミッタ電極位置決め手段９は、好ましくは、エミッタ電極２の円筒状基部の外径と一致する内径を有し、うまく嵌合する円筒状の開口部９ａを有する円板状部材によって構成するのが好ましい。エミッタ電極２の円筒状の基部はエミッタ電極位置決め手段の円筒状の開口部９ａに嵌合し固定される。
【００３６】
なお、エミッタ電極２の基部を開口部９ａに強固に固定するために、エミッタ電極２の基部と開口部９ａを雄ネジと雌ネジからなるネジ構造にしてもよいし、エミッタ電極２の基部にフランジ（凸部）などを設けてもよい。
【００３７】
また、走査型電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡、電界放出型電子顕微鏡などの電子顕微鏡、電子ビーム露光装置、電子ビーム描画装置などの荷電粒子ビーム装置に、上述した荷電粒子ビーム発生装置を設けてもよい。
【００３８】
また、従来は、エミッタ電極が故障した場合、装置全体を分解し、エミッタ電極を交換し、軸合わせを行う必要があった。そのため、多大な手間を必要としていた。しかし、本発明によれば、エミッタ電極ユニットのみを交換すれば済む。それゆえ、エミッタ電極ユニットの部品のみを予備に購入しておき、ユーザーが自分で交換作業をすることもできる。これによって、ユーザーの利便性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る荷電粒子ビーム発生装置を示す。
【符号の説明】
【００４０】
１  エミッタ電極取付座
２  エミッタ電極
３  電子銃室
４  エクストラクタ電極
５  レンズ
６  中間室
７  内臓ユニット
８  弾性機構
９  エミッタ電極位置決め手段
９ａ  エミッタ電極位置決め手段の開口部
１０  円筒部
１１  エミッタ電極ユニット
１３  光軸
【図１】
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