(57)【要約】      （修正有）【課題】荷電粒子線装置における絶縁体への帯電を防止することである。【解決手段】荷電粒子線装置１の帯電防止構造８であって、内部に荷電粒子線ＥＢを通過させる絶縁体８１と、前記絶縁体８１の少なくとも内周面８１ａに形成され、比抵抗値が１０４Ω・ｃｍ〜１０１０Ω・ｃｍである帯電防止膜８２と、を備えていることを特徴とする。【選択図】図２
2008235101.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線の通過経路を有する絶縁体と、
前記通過経路を構成する前記絶縁体の内周面に形成され、比抵抗が１０４Ω・ｃｍ〜１０１０Ω・ｃｍである帯電防止膜と、を備えた荷電粒子線装置における帯電防止構造。
【請求項２】
前記絶縁体が、前記荷電粒子線を制御するレンズを有する鏡筒を構成するものである請求項１記載の荷電粒子線装置における帯電防止構造。
【請求項３】
前記絶縁体が、前記荷電粒子線を制御するレンズを構成する複数の電極間に設けられているものである請求項１又は２記載の荷電粒子線装置における帯電防止構造。
【請求項４】
前記帯電防止膜の膜厚を調整することにより、その抵抗値が制御される請求項１、２又は３記載の荷電粒子線装置における帯電防止構造。
【請求項５】
前記帯電防止膜が、Ｂ、Ｓｉ、Ａｓ、Ｓｅ、ＢａＯ、ＣｕＯ，Ｃｕ２Ｏ、Ｋ３Ｓｂ、ＴｉＯ２又はＳｉＣである請求項１、２、３又は４記載の荷電粒子線装置における帯電防止構造。
【請求項６】
前記帯電防止膜の両端に電圧が印加されている請求項１、２、３、４又は５記載の荷電粒子線装置における帯電防止構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料に荷電粒子線を照射して得られた２次電子等を用いて前記試料を分析等する荷電粒子線装置に関し、特に荷電粒子線による絶縁体表面の帯電を防止する帯電防止構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば電子顕微鏡などの荷電粒子線装置には、特許文献１に示すようにセラミックス等の多くの絶縁体（絶縁物）が使用されている。
【０００３】
そして、このような装置において絶縁体を例えば鏡筒に用いる場合、荷電粒子線の散乱や反射などにより、絶縁体表面が帯電しないように、絶縁体表面が荷電粒子線から見込まない構造（特許文献２の図３参照）、あるいは絶縁体表面を荷電粒子線からできるだけ離した構造にしている。
【０００４】
しかしながら、この方法では、機械的な構造が複雑になってしまうだけでなく、特に径方向に大きくなるため、荷電粒子線装置に占める鏡筒の割合が大きくなってしまい、その結果、荷電粒子線装置全体も大きくなってしまうという問題がある。
【０００５】
また、絶縁体に金属又は金属酸化物を混ぜることで抵抗値を制御し、絶縁体に導電性を持たせて帯電対策を実施しているものがある。このものは絶縁体中に存在する金属又は金属酸化物間でのみ電気伝導が行われる。
【０００６】
しかし、金属又は金属酸化物間には依然として絶縁体が存在するため、荷電粒子による絶縁体表面への帯電を防ぐことができない。
【０００７】
もし仮に帯電を避けられる程度まで抵抗値を下げた場合には、電気的な相互干渉あるいは絶縁体の耐電圧が落ちてしまうという問題がある。また、この構造を微視的に見ると、荷電粒子線装置における対物レンズ等に使用した場合、金属又は金属酸化物間を伝達した電子によるノイズが発生するという問題が生じる。
【０００８】
その他にも、グラファイトを塗布した場合も抵抗値が下がり過ぎるため使用に耐えることはできない。
【特許文献１】特開平０６−５２４０号公報
【特許文献２】特開２００３−１９７１４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで本発明は、上記問題点を一挙に解決するためになされたものであり、荷電粒子線装置における絶縁体への帯電を防止することをその主たる所期課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
すなわち本発明に係る荷電粒子線装置における帯電防止構造は、荷電粒子線の通過経路を有する絶縁体と、前記通過経路を構成する前記絶縁体の内周面に形成され、比抵抗が１０４Ω・ｃｍ〜１０１０Ω・ｃｍである帯電防止膜と、を備えていることを特徴とする。
【００１１】
このようなものであれば、絶縁体の内周面に、比抵抗の大きい物質により帯電防止膜を形成しているので、荷電粒子線の散乱や反射等による絶縁体への帯電を防止することができる。これにより、荷電粒子線装置を構成している絶縁物を荷電粒子線から遠ざける構造とする必要が無く、装置構成を簡単化及び小型化することができる。また、帯電防止膜が絶縁物表面のみに成膜されるため、絶縁を必要とする部分に影響を及ぼさない。
【００１２】
前記絶縁体の具体的な実施の態様としては、前記絶縁体が、前記荷電粒子線を制御するレンズを有する鏡筒を構成するものであることが望ましい。
【００１３】
より具体的には、前記絶縁体が、前記荷電粒子線を制御するレンズを構成する複数の電極間に設けられているものであることが望ましい。これによれば、複数の電極により反射した荷電粒子が、絶縁体に帯電することを防止できるので、帯電による非点収差や電気的なノイズ（フリッカーノイズ）等を防止することができる。
【００１４】
この場合、前記帯電防止膜の抵抗値は、各電極間には電流が流れず、帯電防止膜に帯電した電荷は電極を介してアースに流れ出る程度の抵抗値である。
【００１５】
このようなものであれば、レンズ間の絶縁を保ちながら、帯電防止膜に帯電した電荷のみをアースに流出させることができる。
【００１６】
前記帯電防止膜は、膜厚によって抵抗値を調節することができる物質を用いて成膜されるものであり、前記帯電防止膜の膜厚を調整することにより、その抵抗値が制御されるものであることが望ましい。これならば、抵抗値を膜厚により制御しているので、帯電防止構造の製作が簡便且つ容易である。
【００１７】
前記帯電防止膜の材料の具体的な実施例としては、単体としては、Ｂ（１０６Ω・ｃｍ）、Ｓｉ（１０５Ω・ｃｍ）、Ａｓ（１０６Ω・ｃｍ）又はＳｅ（１０５Ω・ｃｍ）、化合物としては、ＢａＯ（１０６Ω・ｃｍ）、ＣｕＯ（１０６Ω・ｃｍ）、Ｃｕ２Ｏ（１０６Ω・ｃｍ）、Ｋ３Ｓｂ（１０５Ω・ｃｍ）、ＴｉＯ２（１０８Ω・ｃｍ）又はＳｉＣ（１０４Ω・ｃｍ）（かっこ内は比抵抗を示す。）を挙げることができるが、簡単な成膜の観点から、特にＢ又はＳｉＣを用いることが望ましく、特に、Ｂは融点が高く、化学的に安定しており、真空蒸着（ＣＶＤ法など）によって所望の膜厚を形成しやすいといった利点がある。
【００１８】
また、前記帯電防止膜の両端に電圧が印加されて、帯電防止膜に電位勾配を付与していることが望ましい。これにより、帯電防止膜の電気伝導が良好になり、荷電粒子による絶縁膜への帯電を一層防止することができる。
【発明の効果】
【００１９】
このように構成した本発明によれば、荷電粒子線装置における絶縁体への帯電を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明の一実施形態に係る帯電防止構造を有する電子顕微鏡について、図面を参照して説明する。なお、図１は、本実施形態に係る電子顕微鏡１の模式的構成図である。図２は、対物レンズ３５及び帯電防止構造８を主として示す拡大断面図。
【００２１】
＜装置構成＞
本実施形態に係る電子顕微鏡１は、図１の模式的構成図に示すように、荷電粒子線源である電子銃２と、電子銃２から射出された荷電粒子線である電子線ＥＢの軌道を制御して、試料Ｗの所定部位に収束させるレンズ機構及び電子線ＥＢを走査させるための走査機構等からなる電子線制御機構３と、電子銃２及び電子線制御機構３を内部に有する鏡筒４と、鏡筒４の下端部に設けられ、前記電子銃２からの電子線ＥＢが照射される試料Ｗを収容する試料収容室５と、試料Ｗへの電子線ＥＢ照射により発生した２次電子ＳＥ等を検出する検出装置６と、検出装置６からの検出信号ＫＳに基づき試料Ｗ上の電子線ＥＢの２次元走査に同期して試料像を表示等する情報処理装置７と、を備えている。
【００２２】
電子銃２は、例えば熱電界放出型のものである。また５１は、試料収容室５内に設けられた試料載置台である。
【００２３】
電子線制御機構３は、図１に示すように、電子銃２からの電子線ＥＢを収束させるためのコンデンサレンズ３１、電子線量のモニタと電子線ＥＢの開き角を制御するアパーチャ３２、電子線ＥＢの非点収差を補正するための非点収差補正器（スティグメータ）３３、電子線ＥＢを走査するための走査偏向器（スキャニングデフレクタ）３４、電子線ＥＢを試料Ｗ面上に収束させるための対物レンズ３５からなり、これらは上部からこの順で配置されている。
【００２４】
本実施形態の対物レンズ３５は、いわゆる静電レンズであり、第１リング電極３５１、第２リング電極３５２及び第３リング電極３５３からなる。第１リング電極３５１及び第３リング電極３５３はアースに接地されている。また、第２リング電極３５２にはレンズ電圧が印加されている。
【００２５】
そして、本実施形態の電子顕微鏡１は、図２に示すように、鏡筒４に帯電防止構造８を備えている。
【００２６】
この帯電防止構造８は、電子線ＥＢの通過経路を有する絶縁体８１と、前記通過経路を構成する絶縁体８１の内周面８１ａに形成され、比抵抗値が１０４Ω・ｃｍ〜１０１０Ω・ｃｍである帯電防止膜８２とを備えている。
【００２７】
絶縁体８１は、電子銃２から射出された電子線ＥＢの通過領域を有する環状のものであり、例えばセラミックスにより成形されている。そして、その中心軸が、電子線ＥＢと一致するように設けられている。また、絶縁体８１は、鏡筒において、対物レンズ３５のリング電極３５１、３５２、３５３間に設けられて、それら各リング電極３５１、３５２、３５３間の絶縁を行うものである。
【００２８】
帯電防止膜８２は、ボロン（ホウ素）から形成されており、前記絶縁体８１の通過領域を構成する内周面８１ａ上に成膜される。つまり、帯電防止膜８２は、絶縁体８１の電子線ＥＢ側に向いている面８１ａ上に成膜されたボロン被膜である。このように、各リング電極３５１、３５２、３５３間に設けられている絶縁体８１表面に帯電防止膜８２が成膜されているので、各リング電極３５１、３５２、３５３により反射した荷電粒子による絶縁体８１表面の帯電を好適に防止することができる。
【００２９】
帯電防止膜８２の抵抗値は、膜厚と距離（軸方向の長さ）により制御される。本実施形態では、その抵抗値が、絶縁体８１の抵抗値よりも小さい値、例えば１０９Ω・ｃｍ〜１０１０Ω・ｃｍ以下となるように制御されている。また、その抵抗値は、各リング電極３５１、３５２、３５３間の絶縁性が失われないように制御されている。
【００３０】
また、本実施形態では、帯電防止膜８２の両端には、第１リング電極及び第２リング電極間、第３リング電極及び第２リング電極間に電圧が印加されているので、帯電防止膜８２に帯電した電荷は、第１リング電極３５１及び第３リング電極３５３を介してアースに流れ出る。
【００３１】
次に、対物レンズ３５及び帯電防止構造８の製作方法について説明する。まず、環状の絶縁体８１の内周面８１ａに、例えばＰＶＤ、ＣＶＤやイオンプレーティング等の真空蒸着法を用いてボロン被膜を成膜する。そして、第１リング電極３５１と第２リング電極３５２との間に絶縁体８１を挟み込むようにして同軸となるように重ね合わせる。同様にして、第２リング電極３５２と第３リング電極３５３との間に絶縁体８１を挟み込むようにして同軸となるように重ね合わせる。このようにして、帯電防止構造８を有する対物レンズ３５が製作される。
【００３２】
＜本実施形態の効果＞
このように構成した本実施形態に係る電子顕微鏡１によれば、絶縁体８１の内周面８１ａに比抵抗の大きい物質により帯電防止膜８２を形成しているので、電子線ＥＢによる絶縁体８１への帯電を防止することができる。
【００３３】
これにより、電子顕微鏡１の鏡筒４、本実施形態では特に対物レンズ３５を構成している絶縁体８１を電子線ＥＢから遠ざける必要が無く、装置構成を簡単化及び小型化することができる。また、鏡筒４、特に対物レンズ３５を構成する絶縁体８１の帯電による対物レンズ３５の非点収差やフリッカーノイズを防止することができる。
【００３４】
また、帯電防止膜８２が絶縁体８１表面のみに成膜されるため、絶縁を必要とする部分に影響を及ぼさない。つまり、絶縁体８１の絶縁特性は失われること無く、対物レンズ３５を構成する各リング電極３５１、３５２、３５３に十分な電圧を印加することが可能となる。
【００３５】
さらに、絶縁体８１内周面８１ａの真円度及び円筒度などが必要な場合、厚く成膜した帯電防止膜８２を研磨することで機械精度及び抵抗制御が容易である。
【００３６】
その上、抵抗制御された帯電防止膜８２は、絶縁体８１表面に一様に成膜されるため電子線ＥＢの電荷の移動がスムーズになり電気ノイズがレンズに対し無視できる。
【００３７】
加えて、対物レンズ３５を構成する各リング電極３５１、３５２、３５３と絶縁体８１とを積層するだけなので、帯電防止構造８を簡単に構成することができる。
【００３８】
＜その他の変形実施形態＞
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。以下の説明において前記実施形態に対応する部材には同一の符号を付すこととする。
【００３９】
例えば、前記実施形態では、対物レンズ３５に適用した場合の帯電防止構造８であったが、その他のレンズに適用しても良い。また、対物レンズ３５等を含めた鏡筒４内部の電子線ＥＢに対向する面全体に形成するようにしても良い。
【００４０】
また、前記実施形態では電子線ＥＢが通過する内周面８１ａにのみ帯電防止膜８２を形成しているが、図３に示すように、外周面にも帯電防止膜８２を形成するようにしても良い。
【００４１】
さらに、前記実施形態では、製作の容易性からボロンを用いて帯電防止膜８２を成膜しているが、その他に、Ｓｉ（１０５Ω・ｃｍ）、Ａｓ（１０６Ω・ｃｍ）又はＳｅ（１０５Ω・ｃｍ）、化合物としては、ＢａＯ（１０６Ω・ｃｍ）、ＣｕＯ（１０６Ω・ｃｍ）、Ｃｕ２Ｏ（１０６Ω・ｃｍ）、Ｋ３Ｓｂ（１０５Ω・ｃｍ）、ＴｉＯ２（１０８Ω・ｃｍ）又はＳｉＣ（１０４Ω・ｃｍ）等を用いて帯電防止膜８２を成膜するようにしても良い。
【００４２】
加えて、絶縁体８１としては、セラミックスの他に、テフロン（登録商標）、ポリアセタールコポリマー等を用いても良い。
【００４３】
また、前記実施形態では対物レンズはリング状のリング電極から構成されているが、その他の電極を用いて構成しても良い。例えば短冊状に４分割又は８分割等された電極を用いて構成しても良い。
【００４４】
その上、前記実施形態では、荷電粒子線装置として電子顕微鏡の実施形態を示したが、その他、電子線描画装置、カソードルミネッセンス分析装置、集束イオンビーム（ＦＩＢ）装置等の荷電粒子線装置に用いても良い。
【００４５】
その他、前述した実施形態や変形実施形態の一部又は全部を適宜組み合わせてよいし、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態に係る荷電粒子線装置の模式的構成図。
【図２】同実施形態における対物レンズ及び帯電防止構造を主として示す拡大断面図。
【図３】その他の変形実施形態に係る対物レンズを主として示す拡大断面図。
【符号の説明】
【００４７】
１・・・電子顕微鏡（荷電粒子線装置）
ＥＢ・・・電子線（荷電粒子線）
８・・・帯電防止構造
８１・・・絶縁体
８１ａ・・・内周面
８２・・・帯電防止膜
３５・・・対物レンズ
３５１、３５２、３５３・・・リング電極
４・・・鏡筒
【図１】
2008235101.tif 000003
【図２】
2008235101.tif 000004
【図３】
2008235101.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成19年12月25日(2007.12.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
この場合、前記帯電防止膜の抵抗値は、各電極間には電流がほとんど流れず、帯電防止膜に帯電した電荷は電極を介してアースに流れ出る程度の抵抗値である。