JP4980794B2

JP4980794B2 - 荷電粒子ビーム装置

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Publication number: JP4980794B2
Application number: JP2007137564A
Authority: JP
Inventors: 貞夫松本
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 2007-05-24
Filing date: 2007-05-24
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2027-05-24
Also published as: JP2008293773A

Description

本発明は、電子顕微鏡、電子ビーム露光装置等の荷電粒子ビーム装置に関し、更に詳しくは、荷電粒子ビーム発生源で発生した荷電粒子ビームが出射する第１の穴が形成された第１の壁と、該第１の壁の外側に配設され、前記第１の壁の外面に当接可能なＯリングが設けられた弁板を有し、前記Ｏリングが前記第１の壁の外面の前記第１の穴の開口の周りに押接し、前記弁板が前記第１の壁の第１の穴を塞ぐ閉状態は、前記第１の穴内を真空に保持する真空仕切弁と、を有する荷電粒子ビーム装置に関する。

電子顕微鏡、電子ビーム露光装置等の荷電粒子ビーム装置においては、荷電粒子ビーム発生源から出射された荷電粒子ビーム（以下、電子ビームという）を縮小、偏向する鏡筒には、電子ビームの通路上に、真空仕切弁が組み込まれている。そして、メンテナンス時には、この真空仕切弁を閉じて、荷電粒子ビーム発生源側を真空状態に保持するようにしている（例えば、特許文献１，２、３参照）。

このような真空仕切弁の一例を図５、図６を用いて説明する。図５は真空仕切弁が開状態、図６は真空仕切弁が閉状態を示している。
これらの図において、１は鏡筒内に設けられ、荷電粒子ビーム発生源で発生した電子ビームＢが出射する第１の穴３が形成された第１の壁である。第１の壁１と空間を介して第２の壁５が対向するように設けられている。この第２の壁５には、第１の穴３と対向し、第１の穴３から出射する電子ビームＢが入射する第２の穴７が形成されている。

第１の壁１と第２の壁５との間の空間に真空仕切弁１１が設けられる。
真空仕切弁１１は、第２の壁５の第１の壁１との対向面上を移動可能なベース１５を有している。ベース１５の第１の壁１との対向面の一方の端部側には弁板１３が配設されている。弁板１３の第１の壁１との対向面には、第１の壁１の外面に当接可能なＯリング１８が設けられている。このＯリング１８の径は、第１の壁１の外面の第１の穴３の開口の周りに押接可能なように、第１の穴３の径より大きく設定されている。

ベース１５の第１の壁１との対向面の他方の端部側には、ブラケット１４が設けられている。このブラケット１４には、図示しないエアシリンダのスピンドル等の駆動軸１７がピン１６を用いて接続されている。従って、駆動源を駆動することにより、真空仕切弁１１が開状態である図５では、駆動軸１７が矢印Ａ方向に移動し、真空仕切弁１１は図６に示す閉状態まで移動し、真空仕切弁１１が閉状態である図６では、駆動軸１７が矢印Ｃ方向に移動し、真空仕切弁１１を図５に示す開状態まで移動する。

ベース１５には、第１のリンク１９の一端部が回転可能に取り付けられ、このリンク１９の他端部は、弁板１３の一方の端部に回転可能に取り付けられている。又、ベース１５には、第２のリンク２１の一端部が回転可能に取り付けられ、このリンク２１の他端部は、弁板１３の他方の端部に回転可能に取り付けられている。このため、ベース１５と、第１のリンク１９と、弁板１３と、第２のリンク２１とで、４節回転機構が構成され、弁板１３は、ベース１５に対して昇降可能となっている。即ち、弁板１３は、第１の壁１に対して接近／離反可能となっている。そして、一端部がブラケット１４に当接し、他端部が弁板１３に当接する付勢手段としてのスプリング２３により、弁板１３はベース１５に積層される方向に付勢されている。

第２の壁５側には、開状態へ向かって移動する真空仕切弁１の弁板１３に当接するストッパ２５が設けられている。
ここで、上記構成の真空仕切弁１の作動を説明する。

図５に示す真空仕切弁１が開状態において、駆動軸１７が矢印Ａ方向に駆動され、ベース１５が矢印Ａ方向、即ち、閉状態へ向かって移動すると、弁板１３がストッパ２５に当接する。すると、図６に示すように、スプリング２３の付勢力に抗して、弁板１３が上昇し、弁板１３のＯリング１８が第１の壁１の外面の第１の穴３の開口の周りに押接し、弁板１３が第１の壁１の第１の穴３を塞ぐ閉状態となる。
実開昭６２−３３１５７号公報特開平８−１９５１８０号公報実開昭６２−１５７６１号公報

図５に示す真空仕切弁１１が開状態では、弁板１３のＯリング１８は、図５に示すように電子ビームＢから少し離れた位置で真空に晒されている。電子ビームＢの通路には、散乱電子、反射電子、Ｘ線等があり、これらがＯリング１８に当たるとＯリング１８が劣化し、ひび割れにより真空がシールできなくなる問題点がある。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その課題は、真空仕切弁のＯリングが劣化しにくい荷電粒子ビーム装置を提供することにある。

上記課題を解決する請求項１に係る発明は、荷電粒子ビーム発生源で発生した荷電粒子ビームが出射する第１の穴が形成された第１の壁と、該第１の壁の外側に配設され、前記第１の壁の外面に当接可能なＯリングが設けられた弁板を有し、前記Ｏリングが前記第１の壁の外面の前記第１の穴の開口の周りに押接し、前記弁板が前記第１の壁の第１の穴を塞ぎ前記第１の穴内を真空にする閉状態と、第１の壁の前記第１の穴を塞がない開状態との２つの状態をとるように前記第１の壁に沿って移動可能に設けられた真空仕切弁と、を有する荷電粒子ビーム装置において、前記第１の壁の第１の穴と開状態の前記真空仕切弁の弁板との間に、前記荷電粒子ビームによる散乱電子、反射電子、Ｘ線を遮る遮蔽手段を設け、該遮蔽手段は、前記弁板の前記第１の穴方向への移動を規制しない開放位置と、前記開状態の前記弁板の前面に対向する遮蔽位置との間で移動可能な遮蔽板と、該遮蔽板を前記遮蔽位置の方向に付勢する第１の付勢手段と、からなり、前記真空仕切弁の移動により前記遮蔽板を開放位置と遮蔽位置との間で切替え移動させるようにしたことを特徴とする荷電粒子ビーム装置である。

請求項２に係る発明は、前記第１の壁の外側に、前記開状態の前記弁板を収納可能で、かつ、前記第１の穴側に開口が形成されたケースを設け、前記遮蔽板を前記ケースの開口に設け、前記第１の付勢手段は、前記開口を閉じる方向に前記遮蔽板を付勢する、ことを特徴とする請求項１記載の荷電粒子ビーム装置である。

請求項３に係る発明は、前記第１の壁と空間を介して対向し、前記第１の穴と対向し、前記第１の穴から出射する前記荷電粒子ビームが入射する第２の穴が形成された第２の壁を設け、前記真空仕切弁は、前記第２の壁の前記第１の壁との対向面上を移動可能で、前記第１の壁との対向面上に前記弁板が配設されたベースと、該ベースに一端部が回転可能に取り付けられ、他端部が前記弁板の一方の端部に回転可能に取り付けられた第１のリンクと、前記ベースに一端部が回転可能に取り付けられ、他端部が前記弁板の他方の端部に回転可能に取り付けられた第２のリンクと、前記ベースに積層される方向に前記弁体を付勢する付勢手段と、からなり、前記閉状態へ向かって移動する前記仕切弁が当接することで、前記弁体を閉状態へ向かって移動させるストッパを設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の荷電粒子ビーム装置である。

請求項１−３に係る発明によれば、前記第１の壁の第１の穴と、開状態の前記真空仕切弁の弁板との間に、前記荷電粒子ビームによる散乱電子、反射電子、Ｘ線を遮る遮蔽手段を設けたことにより、Ｏリングが劣化しにくくなる。

図１−図４を用いて、本発明の形態例の荷電粒子ビーム装置を説明する。図１は本形態例の荷電粒子ビーム装置の開状態の真空仕切弁周りを説明する図、図２は閉状態の図１の真空仕切弁周りを説明する図、図３は図２の第１の壁を取り除いたＥ方向矢視図、図４は図１の切断線Ｄ−Ｄでの断面図である。

図１、図２において、１０１は鏡筒内に設けられ、荷電粒子ビーム発生源で発生した電子ビームＢが出射する第１の穴１０３が形成された第１の壁である。第１の壁１０１と空間を介して第２の壁１０５が対向するように設けられている。この第２の壁１０５には、第１の穴１０３と対向し、第１の穴１０３から出射する電子ビームＢが入射する第２の穴１０７が形成されている。

第１の壁１０１と第２の壁１０５との間の空間に真空仕切弁１１１が設けられる。
図１−図３に示すように、真空仕切弁１１１は、５つのローラ１０２を用いて第２の壁１０５の第１の壁１０１との対向面上を移動可能なベース１１５を有している。ベース１１５の第１の壁１０１との対向面の一方の端部側には弁板１１３が配設されている。弁板１１３の第１の壁１０１との対向面には、第１の壁１０１の外面に当接可能なＯリング１１８が設けられている。このＯリング１１８の径は、第１の壁１０１の外面の第１の穴１０３の開口の周りに押接可能なように、第１の穴１０３の径より大きく設定されている。

ベース１１５の第１の壁１０１との対向面の他方の端部側には、ブラケット１１４が設けられている。このブラケット１１４には、図示しないエアシリンダのスピンドル等の駆動軸１１７がピン１１６を用いて接続されている。従って、駆動源を駆動することにより、真空仕切弁１１１が開状態である図１では、駆動軸１１７が矢印Ａ’方向に移動し、真空仕切弁１１１は図２に示す閉状態まで移動し、真空仕切弁１１１が閉状態である図２では、駆動軸１１７が矢印Ｃ’方向に移動し、真空仕切弁１１１を図１に示す開状態まで移動する。

図１、図２に示すように、ベース１１５には、第１のリンク１１９の一端部が回転可能に取り付けられ、このリンク１１９の他端部は、弁板１１３の一方の端部に回転可能に取り付けられている。又、ベース１１５には、第２のリンク１２１の一端部が回転可能に取り付けられ、このリンク１２１の他端部は、弁板１１３の他方の端部に回転可能に取り付けられている。このためベース１１５と、第１のリンク１１９と、弁板１１３と、第２のリンク１２１とで、４節回転機構が構成され、弁板１１３は、ベース１５に対して昇降可能となっている。即ち、弁板１１３は、第１の壁１０１に対して接近／離反可能となっている。そして、一端部がブラケット１１４に当接し、他端部が弁板１１３に当接する付勢手段としてのスプリング１２３により、弁板１１３はベース１１５に積層される方向に付勢されている。

第２の壁１０５側には、開状態へ向かって移動する真空仕切弁１１１の弁板１１３に当接するストッパ１２５が設けられている。このストッパ１２５は、図３に示すように、弁板１１３の先端面が当接可能な当接部１２５ａが形成されている。

そして、図１、図２、図４に示すように、第１の壁１０１の第１の穴１０３と、開状態の真空仕切弁１１１の弁板１１３との間に、荷電粒子ビームＢによる散乱電子、反射電子、Ｘ線を遮る遮蔽手段２００が設けられている。

本形態例の遮蔽手段２００は、開状態のベース１１５，弁板１１３を収容可能で、第１の穴１０３側に開口２０１が形成されたケース２１１と、開口２０１を開閉する遮蔽板２２１とからなっている。

ケース２１１は、図４に示すように、断面形状が略小判形で、アッパケース２１３とロアケース２１５とからなっている。又、遮蔽板２２１は、蝶番２２３を用いてロアケース２１５に開閉可能に設けられ、蝶番２２３のヒンジに中間部が巻回され、一方の端部がロアケース２１５に、他方の端部が遮蔽板２２１に係止された図示しないスプリング（第１の付勢手段）により、開口２０１を閉じる方向に付勢されている。

ここで、上記構成の真空仕切弁１１１の作動を説明する。
図１に示す開状態の真空仕切弁１１１において、真空仕切弁１１１はケース２１１内に収納され、ケース２１１の開口２０１は、遮蔽板２２１により閉じられている。

ここで、駆動軸１１７が矢印Ａ’方向に駆動され、ベース１１５が矢印’Ａ方向、即ち、閉状態へ向かって移動すると、真空仕切弁１１１は、遮蔽板２２１を開方向に押し、開口２０１からケース２１１の外部に出る。

そして、弁板１１３がストッパ１２５の当接部１２５ａに当接する。すると、図２に示すように、スプリング１２３の付勢力に抗して、弁板１１３が上昇し、弁板１１３のＯリング１１８が第１の壁１０１の外面の第１の穴１０３の開口の周りに押接し、弁板１１３が第１の壁１０１の第１の穴１０３を塞ぐ閉状態となる。この状態時においても、ベース１１５の最後部のローラ１０２が遮蔽板２２１上に乗っており、遮蔽板２２１は開いた状態にある。

次に、図２に示す閉状態の真空仕切弁１１１を図１に示す開状態にするには、駆動軸１１７を矢印Ａ’と反対方向に駆動する。すると、真空仕切弁１１１がケース２１１内に収納され、ケース２１１の開口２０１は、遮蔽板２２１により閉じられる。

このような構成によれば、第１の壁１０１の第１の穴１０３と、開状態の真空仕切弁１１１の弁板１１３との間に、電子ビームＢによる散乱電子、反射電子、Ｘ線を遮る遮蔽手段を設けたことにより、Ｏリング１１８が劣化しにくくなる。

尚、本発明は、上記形態例に限定するものではない。上記形態例では、遮蔽手段として、ケース２１１と、ケース２１１の開口２０１を開閉する遮蔽板２２１とで構成したが、ケースはなくてもよい。即ち、第１の壁１０１の第１の穴１０３と、開状態の真空仕切弁１１１の弁板１１３との間に配置され、弁板１１３の第１の穴１０３方向への移動を規制しない開状態と、開状態の弁板１１３の前面に対向する遮蔽位置との間で移動可能な遮蔽板と、遮蔽板を開状態の弁板１１３の前面に当接する方向に付勢する第２の付勢手段とで構成してもよい。

形態例の荷電粒子ビーム装置の開状態の真空仕切弁周りを説明する図である。閉状態の図１の真空仕切弁周りを説明する図である。図２の第１の壁を取り除いたＥ方向矢視図である。切断線Ｄ−Ｄでの断面図である。従来の電子ビーム装置の開状態の真空仕切弁周りを説明する図である。閉状態の図５の真空仕切弁周りを説明する図である。

符号の説明

１０１第１の壁
１０３第１の穴
１１１真空仕切弁
２００遮蔽手段
２１１ケース
２２１遮蔽板

Claims

荷電粒子ビーム発生源で発生した荷電粒子ビームが出射する第１の穴が形成された第１の壁と、
該第１の壁の外側に配設され、前記第１の壁の外面に当接可能なＯリングが設けられた弁板を有し、前記Ｏリングが前記第１の壁の外面の前記第１の穴の開口の周りに押接し、前記弁板が前記第１の壁の第１の穴を塞ぎ前記第１の穴内を真空にする閉状態と、第１の壁の前記第１の穴を塞がない開状態との２つの状態をとるように前記第１の壁に沿って移動可能に設けられた真空仕切弁と、
を有する荷電粒子ビーム装置において、
前記第１の壁の第１の穴と開状態の前記真空仕切弁の弁板との間に、前記荷電粒子ビームによる散乱電子、反射電子、Ｘ線を遮る遮蔽手段を設け、
該遮蔽手段は、
前記弁板の前記第１の穴方向への移動を規制しない開放位置と、前記開状態の前記弁板の前面に対向する遮蔽位置との間で移動可能な遮蔽板と、
該遮蔽板を前記遮蔽位置の方向に付勢する第１の付勢手段と、
からなり、
前記真空仕切弁の移動により前記遮蔽板を開放位置と遮蔽位置との間で切替え移動させるようにしたことを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
前記第１の壁の外側に、前記開状態の前記弁板を収納可能で、かつ、前記第１の穴側に開口が形成されたケースを設け、
前記遮蔽板を前記ケースの開口に設け、
前記第１の付勢手段は、前記開口を閉じる方向に前記遮蔽板を付勢する、
ことを特徴とする請求項１記載の荷電粒子ビーム装置。
前記第１の壁と空間を介して対向し、前記第１の穴と対向し、前記第１の穴から出射する前記荷電粒子ビームが入射する第２の穴が形成された第２の壁を設け、
前記真空仕切弁は、
前記第２の壁の前記第１の壁との対向面上を移動可能で、前記第１の壁との対向面上に前記弁板が配設されたベースと、
該ベースに一端部が回転可能に取り付けられ、他端部が前記弁板の一方の端部に回転可能に取り付けられた第１のリンクと、
前記ベースに一端部が回転可能に取り付けられ、他端部が前記弁板の他方の端部に回転可能に取り付けられた第２のリンクと、
前記ベースに積層される方向に前記弁体を付勢する付勢手段と、
からなり、
前記閉状態へ向かって移動する前記仕切弁が当接することで、前記弁体を閉状態へ向かって移動させるストッパを設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の荷電粒子ビーム装置。