発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

発明の効果[発明の詳細な説明]から抜粋

本願発明によれば、以下に述べる効果を奏することができるので、電子源としてフィールドエミッション電子源を使用することが可能で、当該電子源からの電子線の最大加速電圧を１５ｋＶとする走査型電子顕微鏡用のフィールドエミッション電子銃チャンバーでありながら、これまでにない、簡単で小型化可能な構造を有するものを提供することができる。その結果、製造コストにも優れる当該フィールドエミッション電子銃チャンバーを提供することが可能になる。
また、本願発明によれば、前記フィールドエミッション電子銃チャンバーを含む、電子銃及び走査型電子顕微鏡を提供することにより、電子銃及び走査型電子顕微鏡の製造コスト削減を図ることができる。

本願発明が奏する効果は、具体的には以下のとおりである。
１．本願発明によれば、これまでにない、簡単で小型化可能な構造を有するという効果を奏する。
本願発明によれば、そのフィールドエミッション電子銃チャンバーを構成する、電子源チャンバー、中間室、エアロックバルブ、及び予備排気バルブを、小型の略立方体形状（例えば、略７０ｍｍ立方のステンレスブロック）の機械加工によって、複雑な溶接作業を行うことなく簡単に製作することが可能である。そのため、その構造は、これまでにないもので、また、フィールドエミッション電子源を使用する従来の走査型電子顕微鏡において必要不可欠であった配管（具体的には、真空排気用配管）とフランジを溶接する構造に比べて、格段に小型でコンパクトな構造になる。従って、本願発明によれば効果を奏することができる。その結果、製造コストに優れるという効果も奏する。
この点について詳述すると、フィールドエミッション電子源を使用する従来の走査型電子顕微鏡におけるフィールドエミッション電子銃チャンバーとその真空排気系部の構造は、フランジと配管をつなぎ合せることが必要であったのに対し、本願発明のフィールドエミッション電子銃チャンバーは、小型の略立方体形状のステンレスブロック（塊）に対して、溶接作業を行うことなく穴加工を行うことにより簡単に制作することができる。その結果、非常に小型でコンパクトな合理性に富んだ構造が得られる。しかも、ブロック構造なので、ベーク用の加熱ヒーターとして、帯状のヒーターを電子源に巻き付けて加熱するヒーターや電子源を完全に囲った高価な専用ヒーターの代わりに、ブロック内にカートリッジヒーターを取り付けて使用することが可能になるので、加熱効率の向上を図ることができる。例えば、本願発明のフィールドエミッション電子銃チャンバーは、上述のとおり、金属ブロック構造なので、このブロックに穴（例えば、直径（φ）約８ｍｍ×長さ（Ｌ）約５０ｍｍ）の穴を加工し、安価なシースヒーターを埋め込んで使用することが可能である。溶接箇所がない小型の一体構造のため、このような埋め込み型ヒーターにより効率よく充分に加熱することができる。

２．本願発明によれば、電子源としてフィールドエミッション電子源を使用する、最大加速電圧が１５ｋＶの走査型電子顕微鏡用のフィールドエミッション電子銃チャンバーとして使用できるという効果を奏する。
本願発明によれば、上述のとおり、小型の略立方体形状（例えば、略７０ｍｍ立方のステンレスブロック）の機械加工によって、フィールドエミッション電子源を使用する従来の走査型電子顕微鏡におけるフィールドエミッション電子銃チャンバーとその真空排気系部を構成する、予備排気バルブ、真空排気用配管、及びエアロックバルブが全て備わっているフィールドエミッション電子銃チャンバーを提供できるので、これをそのまま、電子源としてフィールドエミッション電子源を使用する、最大加速電圧が１５ｋＶの走査型電子顕微鏡用のフィールドエミッション電子銃チャンバーとして使用できる。従って、本願発明によれば効果を奏することができる。

３．本願発明によれば、高価な市販の外付けの予備排気バルブが不要になるという効果を奏することができる。
本願発明によれば、フィールドエミッション電子源を使用する従来の走査型電子顕微鏡において使用されていた高価な市販の外付けの予備排気バルブ（具体的には、図１及び２の粗引バルブ６）も、エアロックバルブ（図１及び２のエアロックバルブ３）とともに本体の中に納まるコンパクトな設計になるため、当該予備排気バルブを取り付ける必要がなくなる。従って、本願発明によれば効果を奏することができる。その結果、製造コストに優れるという効果も奏する。

４．本願発明によれば、操作や設計が簡単になるという効果を奏することができる。
本願発明によれば、フィールドエミッション電子源を使用する従来の走査型電子顕微鏡において使用されていた予備排気バルブ（具体的には、図１及び２の粗引バルブ６）が１つの弁構造で開閉することが可能になるので、操作や設計が簡単になる。従って、本願発明によれば効果を奏することができる。

５．本願発明によれば、予備排気バルブのシールとして安価なポリイミドシートを使用できるという効果を奏することができる。

６．本願発明によれば、走査型電子顕微鏡としての信頼性向上や真空排気負荷の軽減を図ることができるという効果を奏する。
本願発明によれば、傾斜面を開閉するエアロックバルブを、閉めるときの面圧が、Оリングの設置面（以下、「Оリング面」と称することもある）と垂直になるように駆動させることにより、その駆動力がシールするОリング面に直接かかることになる。そのため、シール性が向上し、フィールドエミッション電子源を使用する従来の走査型電子顕微鏡に比べ、走査型電子顕微鏡としての信頼性が向上する。従って、本願発明によれば効果を奏することができる。
その際、当該エアロックバルブの構造を、傾斜面を開閉するエアロックバルブのОリング面のОリングの内側を凹み穴とし、この凹み穴にはめ込むように円筒状の凸部を設ける構造とすることにより（図５、図６Ａ及びＢ参照）、Оリング表面への電子ビーム照射を回避することができる。
さらに、傾斜面を開閉するエアロックバルブにおいて、シールするОリング面で電子線に露出している部分に対して当該電子線を遮蔽するための開閉式の遮蔽板を凸部に設けることにより（図６Ａ及びＢ参照）、Оリング表面を電子ビーム経路から完全に隠すことができ、これにより照射をОリング表面への電子ビーム照射を完全に回避することが可能になる。
このように、本願発明におけるエアロックバルブは、簡単な構造であるにもかかわらず、Оリングの電子ビーム照射を回避することができ、且つビーム経路への露出も避けることができ、更に中間室（図５、図６Ａ及びＢによれば、中間室１）の外に設けることができるので、真空排気負荷の軽減などが可能である。従って、本願発明によれば効果を奏することができる。
また、本願発明におけるエアロックバルブの駆動部は、中間室（図５、図６Ａ及びＢによれば、中間室１）の外に設置することができるので、Оリングによる摺動シールを採用することが可能である。これは、従来の方法では、エアロックバルブの駆動シャフトの移動部の真空シールに、高価な真空ベローズ（例えば、溶接ベローや成型ベロー）が必要とされることを考えると、大きなコストダウンになるため、製造コストに優れる。

７．本願発明によれば、電子源としてフィールドエミッション電子源を使用する走査型電子顕微鏡用の高加速電圧フィールドエミッション電子銃チャンバーとしても使用することが可能という効果を奏する。
具体的には、本願発明によれば、電子源としてフィールドエミッション電子源を使用する走査型電子顕微鏡用のフィールドエミッション電子銃チャンバーとして、最大加速電圧が１５ｋＶ以上の加速度（例えば、３０～６０ｋＶの高加速電圧）でも使用することが可能である。
本願発明では、フィールドエミッション電子源を使用する、最大加速電圧を１５ｋＶ以上の３０～６０ｋＶとする高加速電圧の走査型電子顕微鏡用のフィールドエミッション電子銃チャンバーを考えた場合、最大加速電圧が１５ｋＶの場合よりも高圧碍子が大きくなるため、小型の略立方体形状（例えば、略７０ｍｍ立方のステンレスブロック）の機械加工によって作ることができる、最大加速電圧が１５ｋＶの走査型電子顕微鏡用のフィールドエミッション電子銃チャンバーには入らなくなってしまう。このような場合は、本願発明の略立方体形状（キュービック）のフィールドエミッション電子銃チャンバーの上部に、ステンレス製の円筒形電子源室をつなぎ、大型のスパッタイオンポンプ（ＳＩＰ）を装備することによってこの問題を解決できる。また、予備排気バルブ、真空排気用配管、及びエアロックバルブはそのまま機能するので変える必要はない。側面にあるコンフラット真空フランジ（例えば、規格サイズ：ＩＣＦ７０）の真空チャンバーを高真空に排気するためのスパッタイオンポンプ（ＳＩＰ）は、上部の円筒形電子源室に付けられた大型スパッタイオンポンプ（ＳＩＰ）に取って代わるので必要なくなる。そのため、本願発明によれば、高加速電圧の走査型電子顕微鏡用のフィールドエミッション電子銃チャンバーを製作する場合でも、容易に製作することができる。従って、本願発明によれば効果を奏することができる。
このように、本願発明では、予備排気バルブ、真空排気用配管、及びエアロックバルブが備わっている略立方体形状（キュービック）のフィールドエミッション電子銃チャンバーの上方向に高加速電圧に適応した大きさの真空チャンバーを結合することで、高加速電圧フィールドエミッション電子銃チャンバーとしても採用することができる。この場合、チャンバーの大きさに対応してスパッタイオンポンプ（ＳＩＰ）の大型化が必要になるが、従来のフィールドエミッション電子銃チャンバーで必要とされる外付けの予備排気バルブや配管（パイプ）を無くすことができるので、コンパクトなすっきりした形になる。このように構造が単純化されるので、焼出しベークヒーター、及び磁気シールドなどの外付け構造物の設計が容易になるという効果が得られる。

８．本願発明によれば、上述のとおり、これまでにない、簡単で小型化可能な構造を有するフィールドエミッション電子銃チャンバーを低コストで提供することができるので、電子銃及び走査型電子顕微鏡の製造コスト削減を図ることができるという効果を奏する。