(57)【要約】【課題】  以下に、限られた空間内において、高い磁場抑制効果を実現する磁気シールド、及びそれを用いた荷電粒子線装置について説明する。【解決手段】  上記目的を達成するために、外部磁場をシールドするシールド部材を、磁性材料からなる複数の板状部で構成し、前記空間の中心を円の中心とした円周上に、当該円の接線とは異なる方向にその面方向を持つように、前記複数の板状部を配列するように構成した走査電子顕微鏡を提案する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の空間に対し、外部から流入する磁場の影響を抑えるシールドを備えた装置において、
前記シールドは、複数の板状部を有し、当該複数の板状部は、磁性材料であって、前記空間の中心を円の中心とした円周上に、当該円の接線とは異なる方向にその面方向を持つように配列されることを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１において、その内側に前記円と同心円の形状を持つ板状のシールドが、少なくとも１つ以上有することを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１および請求項２において、前記シールドを有することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項４】
荷電粒子源から放出される荷電粒子線を集束して試料に照射する荷電粒子光学系と、当該荷電粒子光学系を包囲する筒状体を備えた荷電粒子線装置において、
当該筒状体の周囲には、前記荷電粒子線の光軸に平行な面を持つ複数の板状部を配列した磁気シールドが設けられ、当該複数の板状部の一辺は、その他辺より、前記光軸から離間して形成されていることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記磁気シールドは、前記荷電粒子線の光軸方向から見て、前記板状体をその一辺とする三角形状体を有することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項６】
請求項４において、
前記磁気シールドは、前記荷電粒子線光軸を中心として複数層形成されていることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項７】
請求項４において、
前記複数の板状体は、磁性材料で構成されていることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記筒状体は、磁性材料で構成されてい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、被観察試料へ電子線を当ててそこから得られる２次電子発生等の物理現象を利用して試料の形状または材質等を観察または測定する荷電粒子線装置等の装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
荷電粒子線装置の１つである走査型電子顕微鏡では、外部で発生して流れ込む磁場の影響を受けると、走査中の電子線が曲がり、結果的に得られる像が歪んだり、乱れたりすることが多かった。
【０００３】
このような問題に対し、例えば特許文献１や特許文献２の開示によれば、走査電子顕微鏡の周囲を磁気シールドで覆う技術が提案されている。また、磁場の影響を抑えるために、平板な強磁性材を単に円筒状に曲げて、その周囲を囲うことが行われて来た。
【０００４】
また、上述のようなシールドを用いて、さらに磁場抑制効果を上げるために、円筒状のシールドを２重または３重のように多重に巻くことが行われて来た。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−０１４９０９号公報
【特許文献２】特開平２−２７８６４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
磁場抑制効果を向上するために、シールドを多重化すると、その分、大きな空間を要する。特に磁場抑制効果をさらに上げようするときに、装置周囲のシールドは分厚くなり、取り付け上および費用対効果を考慮したときに、実現性を著しく落とすことになっていた。
【０００７】
以下に、限られた空間内において、高い磁場抑制効果を実現する磁気シールド、及びそれを用いた装置、特に荷電粒子線装置について説明する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、外部磁場をシールドするシールド部材を、磁性材料からなる複数の板状部で構成し、前記空間の中心を円の中心とした円周上に、当該円の接線とは異なる方向にその面方向を持つように、前記複数の板状部を配列するように構成した装置を提案する。
【０００９】
その一態様では、円筒状のシールドの外側にさらに三角波形状に折り曲げた強磁性材平板で覆った。この三角波形状の新たなシールドは、図２に示すように、円筒状シールド面の接線方向に対して、０°では無い取付角度を持つ斜面を有することを特徴としている。この新たなシールドの効果により、非常に狭い取付空間に、高い磁場抑制効果を持つシールドを実現した。
【発明の効果】
【００１０】
上述のようなシールドによれば、走査型電子顕微鏡等の装置において、外部発生の磁場の影響を抑えることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して磁気シールドの一形態を説明する。図１は複数の傾斜した板状部を持つ磁気シールドの一例を説明する図である。本発明の一実施例を図１に示す。
【００１２】
図１の例では、対磁場被保護対象（電子顕微鏡電子光学系鏡筒）の周囲に、内側から順番にシールドＣ１とシールドＣ２の２重のシールドを備え、さらに外側に三角波状に折り曲げられたシールドＷを備えている。シールドＣ１とシールドＣ２の２重のシールドによって基本的な磁場抑制効果を得ることができるが、さらに外側に本発明の特徴である三角波形状のシールドＷを持つことで、電子顕微鏡電子光学系鏡筒（カラム）へ達する外部磁場を大幅に減らすことが可能となる。
【００１３】
図２は磁気シールドの部分的な拡大図である。本図では三角波形状のシールドＷの１波形分を拡大して示している。図２に図示されるシールドは、対磁場被保護対象（電子顕微鏡電子光学系鏡筒）の中心に位置する円中心ＣからシールドＣ２の面へ向かう中心線に対してほぼ垂直な接線の方向に対して、０°ではない任意の角度を持った斜面Ｓを持ったシールドＷをシールドＣ２の外側に備えている。
【００１４】
図２の例では、シールドを為す板状部（斜面Ｓ）が、カラム中心と外部磁場の発生源を結ぶ直線に対し、斜めになるように形成されている。換言すれば円筒形のカラムの外周に接する接線に対し０度以外の角度（θ）で配列されている。
【００１５】
このように電子線の光軸（電子線を偏向しない場合の理想光軸）に平行な面を持つ複数の板状部を、筒状体（電子顕微鏡のカラムやそれを包囲するシールド）に沿って配列すると共に、複数の板状部の一辺を、その他辺より、前記光軸から離間して形成する如き構成によれば、電子線が通過する軌道と、外部磁場の発生源を結ぶ直線上では、磁場抑制効果を向上させることが可能となる。その１つの効果としては、シールドＷの厚さＷが、Ｗ＝（Ｗ１／cosθ）の厚さを持つことになる（Ｗ１はシールドＷの面方向に対し垂直な方向への厚さ）。すなわち、板状のシールド材を単にカラム周囲に配置する場合と比較して、実質的にシールドを厚くすることができる。また、他の効果としては、抑制したい磁力線がシールドＷの面へ垂直に入射することを防ぐことができる。
【００１６】
また、磁性体を三角形状に折り曲げてシールドを形成することで、シールド材自体が、モノコック構造となるため、円筒状のシールドに巻きつけるような設置を行うだけで、特別な支持部材等を要することなく、シールドＷとシールドＣ２との間に適当な間隙を設けつつ、簡易にシールドを設置することが可能となる。
【００１７】
なお、シールドＷのような構造は、円筒形状を原則とする電子線鏡筒に適用するのに特に有効である。例えば、立方体や直方体のような箱状体に、三角波形状のシールド材を適用した場合、外部磁場の発生源の位置によって、Ｗ１の大きさが大きく異なってしまう。場所によってはシールドＷの厚さが箱状態中心からみて、Ｗ１とほぼ同じになってしまう領域が存在することになる。よって、円筒状体に全方位に板状体を適用した場合と比較して、磁場抑制効果を期待できない。円筒状体への適用によれば、全方位安定した磁場抑制効果を期待することができる。更に、シールドＷはシールドＣ２から、突出したような構造を為しているため、カラムに対する磁場到達抑制効果をより向上することが可能となる。
【００１８】
なお、本例では、電子線の照射方向から見て直角三角形となる板状体を採用しているが、これに限られることはなく、例えば二等辺三角形のような形状でも良い。
【００１９】
また、シールド材は、例えばカラム全体を覆うような構成としても良いし、外部磁場の影響が特に懸念される部分に選択的に適用するようにしても良い。
【００２０】
上述のような磁場シールドを備えた電子顕微鏡を図３に示す。これを説明すると、以下のようになる。図３の電子顕微鏡は、電子線源１と、当該電子線源１より放出された１次電子線２を収束する第一収束レンズ３および第二収束レンズ４と、前記１次電子線２を試料７表面上で走査するために偏向をかける偏向器５と、前記１次電子線２を試料７表面上で焦点を結ばせる対物レンズ６と、前記１次電子線２が試料７表面上に衝突した後に発生する２次電子１６を検出する２次電子検出器１２と、前記第一収束レンズ３および第二収束レンズ４を駆動する第一収束レンズ電源８および第二収束レンズ電源９と、前記１次電子線２を試料７表面上で所定の方法で走査させるよう偏向信号を生成する偏向信号発生器１１と、その偏向信号を受けて前記偏向器５を駆動する偏向器駆動器１０と、前記２次電子検出器１２にて検出した２次電子信号を増幅する増幅器１３と、前記１次電子線２を所定の位置で焦点を結ばせるよう前記対物レンズ６を駆動する対物レンズ電源１４と、以上の制御を行う制御器１５により構成される。
【００２１】
ここで、対物レンズ６および試料７の周辺で、外部で発生した磁場がＹ方向で時間とともに変動すると、その変動の波に沿った形で、１次電子線２の試料７表面上へ達する位置がＹ方向で影響を受けて変化する。この変化が、例えば走査信号に同期しているときには、最初の走査線１７ａと次の走査線１７ｂ、さらに次の走査線１７ｃはほぼ同じ波形に揃って波打つことになる。こうして得られるＳＥＭ像は、図４に示すように、直線に見えるべきラインパターンが、波型にうねって見えてしまい、正しい形状による観察を行うことが困難となる。
【００２２】
実際にも、多くの走査型電子顕微鏡では走査信号は交流である電源周期に同期させており、その装置周辺で同じ電源によって稼働している別の装置で発生している電源ノイズと同期していることが多く、その影響を受け易くなっている。
【００２３】
なお、本例では、荷電粒子線装置の一態様である走査電子顕微鏡を例にとって説明するが、これに限られることはなく、ＦＩＢ（Focused Ion Beam）装置等の他の荷電粒子線装置への適用も可能である。但し、ＦＩＢ装置に用いられているイオンビームに対して、電子ビームの方が磁場の影響を受け易いという特性上、電子顕微鏡への適用は、より高い技術効果を実現できる。
【００２４】
図５に磁気シールドに関する別の一実施例を示す。図１の実施例とは、シールドＷの三角波形状の向きが回転方向に対して逆になっているが、耐磁場性効果を同様に得ることができる。
【００２５】
また、図６にさらに耐磁場性を向上させたいときの構成を示す。ここでは、図１に示したシールドＷ１のさらに外側に図５に示したシールドＷ２にて覆うと、効果的となる。
【００２６】
また、図７に図６よりもさらに耐磁場性を向上させたいときの構成を示す。ここでは、図６にて示したシールドＷ１とシールドＷ２の間で、取付角度を決めるときに、シールドＷ１の一部である垂直面Ｌ１と、シールドＷ２の一部である垂直面Ｌ２との間で、０°ではない任意の角度を有している。このような構成を持つことで、効果的に耐磁場性を向上させることが可能となる。図７のような例によれば、シールドＷ２にて、Ｗ１＞Ｗとなる個所を補完するように、シールドＷ１の三角波形状を配置することができるので、より高いシールド効果を期待することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】複数の傾斜した板状部を持つ磁気シールドの一例を説明する図。
【図２】図１に図示する磁気シールドの部分的な拡大図。
【図３】電子顕微鏡の概要を説明する図。
【図４】電子顕微鏡画像に対する外部磁場の影響を説明する図。
【図５】磁気シールドに関する他の態様を説明する図。
【図６】磁気シールドに関する更に他の態様を説明する図。
【図７】磁気シールドに関する更に他の態様を説明する図。
【符号の説明】
【００２８】
１  電子線源
２  １次電子線
３  第一収束レンズ
４  第二収束レンズ
５  偏向器
６  対物レンズ
７  試料
８  第一収束レンズ電源
９  第二収束レンズ電源
１０  偏向器駆動器
１１  偏向信号発生器
１２  ２次電子検出器
１３  増幅器
１４  対物レンズ電源
１５  制御器
【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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