(57)【要約】【課題】主用途に使用の荷電粒子をビーム放射するエミッタモジュールで、従来より十分なクリーニングを可能とするように改良する。【解決手段】光軸に沿って荷電粒子を放射する荷電粒子ビームエミッタ（１５）と、同一光軸にほぼ沿って荷電粒子を放射するクリーニングエミッタ（１６）とを、同一母体（３２）に備えて一体化モジュールを構成し、クリーニング放射による荷電粒子ビームが、主用途に使用の荷電粒子ビームが通過するコラム内の経路と、ほぼ同一の経路をとるようにする。
2006519462.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビーム放射用のエミッタモジュールにおいて、
絶縁材による母体（３２）と、
その母体と機械的に接続し、光軸（１）に沿って荷電粒子を放射する荷電粒子ビームエミッタ（１５）と、
その母体と機械的に接続し、光軸（１）にほぼ沿って荷電粒子を放射するクリーニングエミッタ（１６）と、
を備えることを特徴とするエミッタモジュール。
【請求項２】
請求項１に記載のエミッタモジュールにおいて、前記母体が少なくとも二つのコンポーネント（３２ａ，３２ｂ）からなることを特徴とするエミッタモジュール。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のエミッタモジュールにおいて、前記母体（３２）が、一つの個体として取り扱えるように形成されることを特徴とするエミッタモジュール。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのうちの一つに記載のエミッタモジュールにおいて、前記クリーニングエミッタが、熱イオン電子エミッタであることを特徴とするエミッタモジュール。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのうちの一つに記載のエミッタモジュールにおいて、前記クリーニングエミッタ（１６）のフィラメントの厚さが、５０μｍから５００μｍまでであることを特徴とするエミッタモジュール。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのうちの一つに記載のエミッタモジュールにおいて、前記クリーニングエミッタが、タングステンエミッタであることを特徴とするエミッタモジュール。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのうちの一つに記載のエミッタモジュールにおいて、前記クリーニングエミッタが、前記荷電粒子ビームエミッタ（１５）の背後に位置することを特徴とするエミッタモジュール。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのうちの一つに記載のエミッタモジュールにおいて、前記荷電粒子ビームエミッタが、フィールドエミッタであることを特徴とするエミッタモジュール。
【請求項９】
請求項１から請求項８までのうちの一つに記載のエミッタモジュールにおいて、前記クリーニングエミッタ（１６）と前記荷電粒子ビームエミッタ（１５）とが、光軸（１）に対して固定して取り付けられることを特徴とするエミッタモジュール。
【請求項１０】
荷電粒子ビーム放射用の荷電粒子デバイスにおいて、
請求項１から請求項９までのいずれかに記載のエミッタモジュールと、
ビーム形成絞り部（７）と、
試料（２）上で荷電粒子ビームを集束する対物レンズ（５）と、
を備えることを特徴とする荷電粒子デバイス。
【請求項１１】
荷電粒子デバイスをクリーニングし稼動させる方法において、
ａ）荷電粒子デバイスの銃チャンバー（gun chamber）内部に位置するクリーニングエミッタで光軸にほぼ沿って荷電粒子を放射し、
ｂ）荷電粒子デバイスから外部へ分子、原子、およびイオンをポンプで排出し、
ｃ）荷電粒子デバイスの銃チャンバー内部に位置する荷電粒子エミッタで光軸に沿って荷電粒子を試料上に放射する、
というステップを有することを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法において、更に、
ｄ）チャンバー内部の真空度圧をモニタし、その真空度圧によって前記ステップｃ）が開始される
というステップを有することを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１１または請求項１２に記載の方法において、前記ステップａ）は、
ａ１）前記クリーニングエミッタのフィラメントを加熱する
というステップを有することを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１１または請求項１３に記載の方法において、前記ステップａ）は、
ａ２）引出し部（extractor）と陽極とにバイアスをかける
というステップを有することを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１１または請求項１４に記載の方法において、前記ステップｃ）は、
ｃ１）フィールドエミッタと引出し部と陽極とにバイアスをかける
というステップを有することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査システム応用、試験システム応用、リソグラフィーシステム応用、電子マイクロスコープなどのための荷電粒子ビームデバイスに関する。また、それはその稼動方法に関する。更に、本発明は、クリーニングシステムを有する荷電粒子ビームデバイスに関する。特に、それは、エミッタモジュール、荷電粒子ビームデバイス、および荷電粒子ビームデバイスのクリーニング方法とその稼動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
荷電粒子ビーム装置は多数の産業分野で使用されている。製造過程における半導体デバイスの試験、リソグラフィーのための露光システム、検出デバイス、及び検査システムは、これら分野のほんの一部である。
【０００３】
一般に、高い需要が、マイクロメーター規模以下又はナノメーター規模以下のサイズを有する試料の構造及び検査を対象として存在する。このような微細規模では、工程制御、検査又は構築化をしばしば荷電粒子ビーム、例えば電子ビームにより実施する。荷電粒子ビームは、電子マイクロスコープ、又は電子ビームパターン生成器のような荷電粒子ビームデバイスで発生し、そして集束されている。荷電粒子ビームは、短波長のため、例えば光量子ビームと比較される優れた空間解像度を提供している。
【０００４】
通常、荷電粒子ビームデバイスは、例えば周辺ガスのイオン化を避けるため、真空状態下で稼動される。それにもかかわらず、引出し部（extractor）、陽極、絞り部、又はチャンバー壁のようなデバイスのコンポーネント表面に衝突する電子が、汚染物質の放出を招く。このようにして、余剰ガスのシャワーが発生する。その余剰ガスは、電子が攻撃できる分子を含む。それにより、イオン、イオン化分子、および他の粒子を生成することができる。イオンおよびイオン化分子がエミッタにより放出される荷電粒子の電荷と反対の電荷を有する場合、余剰ガスのイオンおよびイオン化分子は、エミッタに向かって加速される。その結果、エミッタがイオン及びイオン化分子の衝突により機構的に変形する可能性、若しくはこれら粒子がエミッタ上に堆積する可能性がある。そのため、エミッタノイズが発生する。
【０００５】
周知の解決法として、下処理が実施される。図４に示される各アパラタスについて次に説明する。図４には、ワイヤ１２とフィールドエミッタ１４とを含む放射ユニットが示されている。もし、高電圧がエミッタと引出し部８との間にかけられたならば、そのフィールドエミッタは荷電粒子、例えば電子を光軸１に沿って放射する。更に、陽極６と絞り部７とが設けられる。これらデバイスは、広範囲放射、荷電粒子の加速、及びビーム成形を避けるために用いられる。更に、コンデンサレンズ４を電子源又は仮想電子源として働くビーム交差部分を描写するために用いることができる。
【０００６】
荷電粒子ビームデバイスを稼動させる前に、それは排気されねばならない。ある真空レベルに達した後、電子銃４２は大電流によりチャンバーに電子を注入する。コラム（電子顕微鏡の鏡筒）パーツの壁又はその他の表面上に衝突する放射された電子と印加された熱とは、コラム表面から揮発性分子を引き離す。そこで、余剰ガスが生成する。その余剰ガスは、真空ポンプによりチャンバーから排出される。
【０００７】
その結果、このクリーニングステップ以内に、コラム表面に付着した分子状の余剰ガスは、荷電粒子ビームデバイスの主用途で使用開始される以前に、コラムから排出される。一方で、クリーニングステップ間に発生したイオンは、フィールドエミッタ１４には損傷を与えることなく、強固にその上部に堆積する。他方で、主用途で使用中には、フィールドエミッタに損傷を与える可能性のある分子及びイオンはチャンバーから排出される。
【０００８】
然しながら、その周知の解決方法ではクリーニングがまだ不十分である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
解決しようとする課題は、上述したような周知の解決方法ではチャンバー内のクリーニングがなお不十分なことである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、改良した荷電粒子ビームデバイスを提供することを目的とする。従って、チャンバーの改良されたクリーニングが提供される。本発明によれば、独立の請求項１におけるエミッタモジュール、独立の請求項８における荷電粒子ビームデバイス、そして、独立の請求項９における荷電粒子ビームデバイスのクリーニング及び稼動の方法が提供される。
【００１１】
それ故、分離されたクリーニングエミッタ保持部と電気的貫通路との空間をなくすことができる。クリーニングエミッタの容易で小規模な統合を超越して、クリーニング放射がコラムを通過する際と同一の経路をとるので、そのクリーニングは、特に、関連する表面に実施される。加えて、主用途に使用されるエミッタを清掃することができると共に、クリーニングエミッタを用いてコラムの位置調整が実施されるかも知れない。
【００１２】
更に一つの態様によれば、クリーニングエミッタは、熱イオン電子エミッタであり、オプションとしてその厚さが５０μｍから５００μｍである。そのクリーニングエミッタは更にオプションとしてタングステン材又はタングステンワイヤで作られる。
【００１３】
このようにして、ｍＡ（ミリアンペア）程度までの高電流をクリーニングの間に供給することができる。それにより、クリーニング処理が高速化される。
【００１４】
上述された態様は、例えそれに限定されなくとも、主用途に使用されるフィールドエミッタを有する荷電粒子ビームデバイスにとって有益であり得る。
【００１５】
その余剰ガスは、高電位による高電界とエミッタチップの小さな曲率半径とで特別に問題を惹き起こすものであるが、事前に改良されたクリーニングが実施されることによりその余剰ガスは低減される。
【００１６】
更なる態様によれば、上述した態様によるエミッタモジュールを用いた荷電粒子ビームデバイスが提供される。それによって、更に、絞り部、軸上非点収差補正具などのようなビーム成形手段、引出し部、偏向ステージなどのような案内手段、走査手段、並びに／又は、コンデンサレンズ及び／若しくは対物レンズなどのような集束手段が、その荷電粒子ビームデバイス内で使用されるかも知れない。
【００１７】
更に別の態様によれば、荷電粒子デバイスを用いた方法が提供される。その方法によれば、荷電粒子は、クリーニングエミッタによりほぼ光軸に沿って放射される。更に、分子、原子、及びイオンは、荷電粒子デバイスのチャンバーから排出される。主用途に使用中、荷電粒子は、荷電粒子エミッタにより同一の光軸に沿って放射される。
【００１８】
更なる態様によれば、荷電粒子デバイス内部の真空度は、モニタされ、主用途での使用は真空度圧に依存して開始される。
【００１９】
更なる態様によれば、クリーニングと本来の目的の作業との間には異なる電圧印加方法が実現される。すなわち、クリーニングの間では、主用途で使用する荷電粒子ビームエミッタにはバイアスがかからないで、主用途で使用の際にバイアスがかかる。更に、クリーニングの間、ビーム形状と荷電粒子加速とに影響するコンポーネントは、主用途に使用されると同様に使用されるか、又はクリーニングの間、主用途の使用と比較して広範囲の表面に電子を衝突させることができる。
【００２０】
本発明は、また、開示される方法を実行する装置を対象とする。その装置は記載された方法ステップそれぞれを遂行するための装置パーツを含む。これらの方法ステップは、ハードウェア要素、適切なソフトウェアによりプログラムされたコンピュータ、その二つの組み合わせ、又はその他の様式を手段として遂行されるであろう。更に、本発明は、記載された装置の動作又は製造の方法もまた対象とする。それは、その装置の各機能を遂行するための方法ステップを含んでいる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、エミッタモジュールに、光軸に沿って荷電粒子を放射する荷電粒子ビームエミッタと、同一光軸にほぼ沿って荷電粒子を放射するクリーニングエミッタとを備える。この分離されたクリーニングエミッタのクリーニング放射がコラムを通過すると同一の経路をとるので、そのクリーニングは、特に、関連部分の表面に実施される。加えて、主用途に使用されるエミッタを清掃することができるとともに、コラムの位置調整がクリーニングエミッタを用いて実行され得る。
【００２２】
その結果、このようなクリーニングエミッタを使用したクリーニングステップにより、従来の方法と比較して十分なクリーニングを可能にするという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
次に、部分的に描かれた図面を参照して、本発明の上述した態様、かつ、より詳細な態様について説明する。図示される同類の番号符号は、本発明で同一又は同等の機能を示している。
【００２４】
次に、本願の保護範囲に限定されることなしで、荷電粒子ビームデバイスを電子ビームデバイスとして参照し説明する。本発明は、なお、荷電粒子の別の発生源を用いる装置に対しても適用できる。
【００２５】
図１は、本発明による実施の一形態を示す。一般に、電子ビームデバイスは、真空状態の下で稼動される。それ故、真空ポンプがデバイスの各チャンバーポートに接続される。それにより、電子ビームによってイオン化されたガス分子がデバイスからポンプで排出される。通常、そのデバイスは異なるチャンバーに分割されるが、発明の範囲は、いくつかのチャンバーを有するシステムに限定はしない。例えば、電子銃の動作のために要求される真空度は試料近辺で必要とされる真空度より低い圧力である。そのため、少なくとも、銃チャンバーと、コラム内にビームを誘導する手段のためのチャンバーと、試料チャンバーとを備えることが通例である。その真空ポンプは、分子を汲み出すためにほとんどの時間で稼動している。その分子は、電子ビームデバイスの組立て中、保守中、一つのチャンバー内部に、液漏れ口又は試料採り入れ口を通ってそのチャンバー外から侵入する。そのデバイスの主用途で使用を開始する前、そのチャンバーでは、所定の圧力レベルにポンプで空気が汲み出されていなければならない。
【００２６】
主用途で使用の間、例えば、試料２の検査、結像、試験、又はパターニングの間、電子ビームエミッタ１５は光軸1に沿って電子ビームを放射する。ここでの「主用途」とは、電子ビームデバイスが目的に有する、例えば、検査、結像試験、リソグラフィー用のパターニングなどのための、測定又はパターニングを実施することと理解されるべきものである。逆に、それに対して、本発明は、保守運用としてクリーニングステップ、整合ステップ、較正ステップなどに言及している。
【００２７】
放射された電子ビームは、さらに次のコンポーネントに誘導される。電子は第1の引出し電極によって引き出され、試料方向に光軸１に沿って加速される。最初の静電コンデンサ４は電子ビームの集束に用いられるかもしれない。熱エミッタを有するウェーネルト（Wehnelt）グリッド９又はウェーネルトシリンダは、エミッタ自身よりやや負電位のバイアスがかけられて、使用されてもよい。このため、電子は光軸に対して任意方向には動かない。その代わり、電子は、光軸に沿って動き、集束させられる。引出し部（extractor）８と陽極９とはエミッタに対して例えば３ kＶの電位を有する。そのため、電子ビームエミッタの電子は、試料２の方向に加速される。コンデンサレンズ４と絞り部（aperture）７は、電子ビームを更に整形するために用いられる。加えて、コンデンサレンズ４の集束用電界の強度によって、ほとんどの電子ビームは絞り部７によって抑えられる。それ故、試料に働きかけるビーム電流は、コンデンサの集束用電界強度によって調整できる。
【００２８】
対物レンズ５は、試料２上で電子ビームの焦点を合わせる。それにより、数ナノメーターの電子ビームスポットを達成することができる。このビームスポットは、試料の結像か試料上のパターン描画かのいずれかに使用できる。ビームの偏向、光軸１に対するビーム位置の調整、又は試料領域上でのビーム走査用に、図示されていない追加コンポーネントが用いられる。更に、試料台３上に位置する試料は、試料台を移動させることにより光軸に対して二次元で移動できる。
【００２９】
然しながら、発明の背景で記述したように、ウェーネルトグリッド、引出し部８、陽極６などのようなコンポーネントに衝突する電子は、電子が衝突した表面から分子の離脱を惹き起こす。それによって、余剰ガスのシャワーが発生する。この余剰ガスは電子ビームによりイオン化される可能性がある。イオン化余剰ガスの「正」に荷電されたイオンはエミッタ１５の方向へ加速する。高エネルギーで加速されたイオンは、電子ビームエミッタ上に堆積するか、エミッタを機械的に変形させるかの可能性がある。それゆえ、電子ビーム電流はこれらイオンによる影響を受け、電流雑音及び／又はエミッタ損傷が発生する。
【００３０】
それ故、上述した主用途への使用以前に、電子ビームデバイスの下処理が必要とされている。そのため、クリーニングエミッタ１６が電子生成用に用いられる。これら電子もまた、ウェーネルトシリンダ９、引出し部８、陽極６などのようなコンポーネントの表面上に衝突する。その発生した余剰ガスは真空ポンプを有するデバイスからポンプで排出することができる。主用途への使用と対照的に、電子ビームエミッタ１５は、クリーニング運転の間、「負」へのバイアスはない。このため、イオン化された余剰ガスからのイオンは電子ビームエミッタ１５の方向へ直接的に加速することはない。
【００３１】
以前に図４を参照して説明した周知の解決方法と比較して、クリーニングエミッタ１６はデバイス内での余分な空間を必要とはしない。加えて、表面をきれいにするクリーニングエミッタにより放射される電子は光軸１にほぼ沿って飛ぶ。それにより、特に、主用途で使用される間、電子ビームが衝突すると思われる表面は清掃される。このため、クリーニングステップは、主用途の使用に関係する表面上に専念する。
【００３２】
これについて、図２を参照して更に詳細を説明する。図２では、電子ビームデバイスの二つのチャンバーが示されている。これは、銃チャンバー１０ａともう一つのチャンバー１０ｂである。図４に示される電子銃４２が用いられる場合では、主用途で使用の間、電子により衝突を受けると思われる部分のコンポーネントのみがクリーニングされるであろう。電子銃４２が図４と同様に位置するならば、例えば、引出し部８と絞り部７との上側は電子の直撃によりクリーニングされないであろう。更に、銃チャンバー１０ａの外側コンポーネントのクリーニングは、より困難である。引出し部８、陽極６、絞り部７などの表面は、主用途に使用の間、余剰ガスの生成があり特に危機的である。
【００３３】
それ故、ほぼ光軸上にクリーニングエミッタを位置させることは、関連するすべての表面のクリーニングを可能にする。そこで、「ほぼ」という用語は、クリーニングエミッタを実質的には光軸上に位置させることと理解されるはずである。光軸から横方向の少量変位には、好ましくは２ｍｍ，よりいっそう好ましくは０．５ｍｍが用いられる。
【００３４】
図１と図２とにおけるクリーニングエミッタ１６の位置は、ビームエミッタ１５の上部である。それ故、試料側からエミッタ方向を見た場合、クリーニングエミッタは主用途に使用する電子ビームエミッタの背後に位置する。更に、電子ビームエミッタ１５（１２＋１４）側から試料方向を見た場合、クリーニングエミッタ１６は電子ビームエミッタの背後に位置する。それ故、「クリーニングエミッタ１６が電子ビームエミッタ１５の背後に位置する」ということは、二つのエミッタが互いにほぼ一つの軸に沿って位置していると理解されるはずである。従って、主用途に使用の間、試料方向に放射される電子ビームはクリーニングエミッタを通過する必要がない。他方で、クリーニングの間に試料方向に放射されるクリーニングエミッタからの電子は、別のエミッタ、すなわち電子ビームエミッタを通過しなければならない。しかしながら、図３ｃと図３ｄとを参照して説明するように、エミッタは別の配列で使用することもできる。
【００３５】
既に上述したように、主用途に使用される前に、クリーニングエミッタ１６を用いたクリーニングステップが実施される。クリーニングステップの実施は、各測定又はパターニング動作以前ではなく、主用途に使用する以前にデバイス内部に汚染物を取り込む、例えば、組み立て、保守、又は何かの動作の後である。更に、クリーニングステップは、定期的な利用が開始される以前に、例えば、１００回から１０００回までごとの大きさを定期的に用いる。それ故、クリーニングステップは、主用途に使用の間に電子ビームが衝突した表面に分子、原子、イオンなどの堆積があった場合に、すなわち、主用途で使用の前にのみ必要とされる。然しながら、クリーニングエミッタの別の使用法によれば、クリーニング処理は、常時動作可能である。従って、その代案として、クリーニング処理は、荷電粒子デバイスの主用途で使用の間にのみ機能無効にできる。それ故、改良されたクリーンさを達成することができる。その主用途で使用の間、クリーニングを無効にする場合、余剰ガスから例えばフィールドエミッタチップ方向への、イオン又はイオン化分子の加速を回避することができる。
【００３６】
既に上述したように、クリーニングステップ内で、クリーニングエミッタ１６は電子を放射し、その電子は電子ビームデバイス、すなわち、ウェーネルトグリッド９、引出し部８、陽極６、筐体部などの表面で衝突する。それにより、余剰ガスのシャワーがそれぞれの表面から解放される。その際、この余剰ガスは、銃チャンバー１０ａ、チャンバー１０ｂ、又はデバイスの別のチャンバーからポンプにより吸引される。
【００３７】
そこで、更なる態様が考慮されねばならない。図２に示されるように、主用途のために使用される電子ビームエミッタ（１２＋１４）は、ワイヤ１２とフィールドエミッタチップ１４とで構成されるフィールドエミッタである。一般に、フィールドエミッタチップ１４は、ワイヤ１２に溶接される。電界放射(field emission)のため、高電位がフィールドエミッタに適用される。フィールドエミッタチップが形成する曲率半径が小さいため、高電界が得られる。それによって、電子はエミッタチップ表面から脱出できる。然しながら、これらの高電界は、また、チャンバーの不十分なクリーニングの場合、イオン化された原子又は分子に働きかける。小さな曲率半径により、イオン化された原始及び分子はフィールドエミッタチップ上に集束するであろう。それ故、本クリーニングにおける実施の一形態とその動作方法は、特に、フィールドエミッタに対して価値がある。クリーニングエミッタ１６の動作中、フィールドエミッタ（１２＋１４）にはバイアスをかける必要はない。そのため、イオン化された原始及び分子に働くエミッタチップ１４方向へ集束する力はない。然しながら、本発明は、フィールドエミッタを有するデバイスのためのクリーニングユニットの使用を限定するものではない。
【００３８】
更に考慮される態様は、エミッタ周囲にあるコンポーネントに対するバイアスについてである。クリーニングユニットの一つの使用法によれば、エミッタ、ウェーネルトグリッド９、引出し部８、及び絞り部６には、クリーニングエミッタからの電子が主用途の使用と比べて、加速を小さくするようにバイアスがかけられる。それにより、イオン化された原始及び分子の加速もまた低減される。このため、クリーニング動作の間のイオン化された原始及び分子により生じる障害を低減することができる。上述の観点では、クリーニングエミッタとして熱電子エミッタを使用することは、効果があるかもしれない。それは、フィールドエミッタに必要な電圧以下の大きさの電圧で、熱電子エミッタにバイアスをかけることができるからである。
【００３９】
然しながら、クリーニングユニットの他の一つの使用法によれば、それぞれのコンポーネントは主用途での使用の間の条件と同様にバイアスがかけられている。それによって、クリーニングエミッタ１６の電子は、主用途での使用の間の電子ビームと、実質的に同様の経路で、また、本質的に同一のビーム形状をもって、コラムを通過するように誘導される。それは、それぞれのコンポーネントに適用される電圧が、電子ビーム経路と電子ビーム形状とに影響を与えるからである。それ故、それぞれのコンポーネントに同様な電圧及び／又は制御信号を適用することは、主用途で使用の間に電子に画衝突するそれらの表面のクリーニングを増強させる。そのため、クリーニングエミッタが、例えば、主用途で使用の間に適用されるフィールドエミッタチップ１４の電圧と同等の電圧でバイアスをかけられるならば、これをまた効果的にすることができる。
【００４０】
一方で、上述した二つの使用方法を主用途で最上の使用のため必要なものとして選択できる。他方で、それぞれのコンポーネントに適用される電圧に関する二つの使用方法を、組み合わせることができる。すなわち、最初に、広い表面領域をクリーニングするように実施し、その後に、主用途で使用の最も関係する表面のクリーニングを実施することである。
【００４１】
電子エミッタとクリーニングフィラメントとのモジュールの実施の一形態について、図３ａと図３ｂとを参照して説明する。図３ａはエミッタモジュールの側面を示している。エミッタモジュールは母体３２を有する。その母体は高電圧ワイヤのための貫通路３４に対して絶縁とするため絶縁材である。電子ビームエミッタ１５とクリーニングエミッタ１６とに対する高電圧はコンタクトピン３３に印加される。これらコンタクトピンは、電子ビームエミッタ１５のワイヤ１２とクリーニングエミッタ１６のフィラメントとに接続されている。図３ｂに示されるような主用途で使用される電子ビームエミッタ１５は、ワイヤ１２に接続されるフィールドエミッタチップ１４を有するフィールドエミッタである。クリーニングエミッタ１６は、タングステン、ランタン・ヘキサボライド（Lanthanum Hexaboride）などによる熱イオンエミッタである。それによって、高電流を達成することができている。それ故、タングステンフィラメントの厚さは、少なくとも５０μｍである。そのフィラメントの厚さは５０μｍと５００μｍとの間とすることができる。好ましくは１００μｍと２００μｍとの間である。このため、フィラメントは、タングステンフィラメントの他の使用方法と比較して、高温加熱に対して十分に強力である。そこで達した高電流は高速クリーニングを可能としている。
【００４２】
図３ｂから認知できるように、フィラメント１６の先端とフィールドエミッタチップ１４とは相互に近接して位置している。従って、主用途で使用の間に電子が衝突した表面と本質的に同一な表面をクリーニング処理の間にクリーニングする態様は、更に改良することができる。然しながら、クリーニングの間にフィラメント１６から放射される熱を考慮しなければならない。一般に、フィールドエミッタチップ１４はワイヤ１２に溶接されているので、熱の照射がこの接続部分に障害となるかもしれない。このため、クリーニングフィラメント１６の先端とフィールドエミッタチップとの間の距離は、２００μｍと５ｍｍとの間でなければならず、５００μｍと２ｍｍとの間が好ましい。
【００４３】
更に、図３ｃから図３ｅを参照してクリーニングエミッタモジュールの実施の形態について説明する。図３ｃは図３ａと比較される実施の一形態である。しかし、クリーニングエミッタ１６のタングステンワイヤが、電子ビームエミッタ１５に近接する二つの先端を有するように成形されている。このため、図３ａの実施形態と対照的に、クリーニング電子は、電子ビームエミッタ１５の背後には放射されず、電子ビームエミッタの隣で放射される。その異なる構造にかかわらず、二つのエミッタ間の距離と、光軸とクリーニングエミッタとの間の距離とに関しては、すべての態様で、いまだに効果がある。
【００４４】
図３ｄに示される実施の一態様についても同様なことがいえる。そこでは、二つのクリーニングエミッタ１６が備えられている。図３ｃと比較すると、クリーニングエミッタ１６は電子ビームエミッタ１５に隣接して位置している。図３ｃとは相違して二つのクリーニングエミッタは別々のワイヤによりバイアスがかけられている。
【００４５】
図３ｅには更なる実施の一態様が示されている。そこには、上記実施態様と比較すると二つの変更点がある。これら変更点はすなわち母体の構造とクリーニングエミッタ１６の配置とであるが、本出願内で記述される他の実施の態様を相互に独立した形状で組み合わすことができる。
【００４６】
図３ｅでは、母体３２は、三つのコンポーネント３２ａ、３２ｂ及び３２ｃで構成される。しかし、これらコンポーネントは一つの母体を形成するように整えられている。その一つの母体は、例えば、電子ビームデバイスの保守の間、一つの構成体で置き換えることができる。このため、本発明によれば、その母体は、例えばエミッタワイヤに対する貫通路３４を有する一個のユニットか、貫通路を有するいくつかの個体片か、又は、各個体片の交点に貫通路を有するいくつかの個体片か、により作成することができる。
【００４７】
図３ｅでは、クリーニングエミッタ１６がフィールドエミッタチップ１４の周囲にリング（環）形状で備えられている。このため、クリーニング電子を光軸近辺で広領域にわたり放射することができる。従って、多数のクリーニング電子を光軸近くに供給することができる。クリーニングエミッタリングの半径は、１００μｍから２ｍｍまでの範囲にすることができる。それは、２００μｍから０．５ｍｍまでの間が好ましい。
【００４８】
ここで採用されている用語及び表現は、説明上のものであって本発明を限定するものではなく、また、このような用語及び表現を用いて、図示されかつ記載されたと同等のいかなる機能又はその一部を除外するような意図を有するものでもない。このように発明を詳細に説明しているので、特許請求の範囲に記載の請求項にある精神と範囲とから逸脱することがない限り、多種にわたる変更を本発明において実施することができるということは明確なはずである。
【００４９】
一般に、その主用途で使用の際の荷電粒子放射に用いられるエミッタモジュールに一体化されたクリーニングフィラメントを備えることが、周知の解決方法を越えた改良クリーニングを提供する。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
荷電粒子放射用のエミッタモジュールに一体化されたクリーニングフィラメントを配置して、光軸に沿って荷電粒子を放射する荷電粒子ビームエミッタと同一光軸にほぼ沿って荷電粒子を放射するクリーニングエミッタとを備えて構成されているので、クリーニング放射は主目的に使用の放射ビームが通過するコラム内の経路と同一の経路をとることが可能であるため、主用途に使用されるエミッタを清掃すること、又は、コラムの位置調整することを必要とするビーム放射用モジュールに適用可能であり、更に、荷電粒子の発生源として、別の発生源を用いる装置に対しても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明による荷電粒子ビームデバイスの実施の一形態を側面からの概略で示した説明図である。
【図２】本発明による電子ビームデバイスの実施の一形態を側面からの概略で示した説明図である。
【図３ａ】本発明による、エミッタクリーニングフィラメントの実施の一形態を概略で示した側面説明図である。
【図３ｂ】図３ａのエミッタクリーニングフィラメントの実施の一形態を斜視で示した説明図である。
【図３ｃ】図３ａとは異なるエミッタクリーニングフィラメントの実施の一形態を概略で示した側面説明図である。
【図３ｄ】図３ａ及び図３ｃと異なるエミッタクリーニングフィラメントの実施の一形態を概略で示した側面説明図である。
【図３ｅ】図３ａから図３ｄまでと異なるエミッタクリーニングフィラメントの実施の一形態を概略で示した平面説明図である。
【図４】クリーニングエミッタを有する電子ビームデバイスの実施の一形態を側面からの概略で示した説明図である。
【符号の説明】
【００５２】
１    光軸
２    試料
３    試料台
４    コンデンサレンズ（コンデンサ）
５    対物レンズ
６    陽極
７    絞り部（aperture）
８    引出し部（extractor）
９    ウェーネルト（Wehnelt）グリッド（ウェーネルトシリンダ）
１０ａ    チャンバー（銃チャンバー）
１０ｂ    チャンバー
１２    ワイヤ
１４    フィールドエミッタチップ
１５    フィールドエミッタ（（主用途使用の）電子ビームエミッタ）
１６    クリーニングエミッタ（フィラメント）
３２、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ    母体
３３    コンタクトピン
３４    貫通路
４２    電子銃
【図１】
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【図２】
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2006519462.tif 000005
【図４】
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【国際調査報告】
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