DE19963308A1

DE19963308A1 - Erzeugungsvorrichtung für geladene Teilchen

Info

Publication number: DE19963308A1
Application number: DE19963308A
Authority: DE
Inventors: Toshimichi Iwai; Takayuki Nakamura; Akira Kintaka
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 1998-12-16
Filing date: 1999-12-16
Publication date: 2000-06-29
Also published as: TW548679B; GB2345205B; US6320319B1; GB9929818D0; GB2345205A

Abstract

Eine Erzeugungsvorrichtung (40) für geladene Teilchen enthält eine erste Elektrode (12), eine zweite Elektrode (14), eine Stromquelle (16), die einen Strom zu der ersten Elektrode liefert, um diese zu erwärmen, und eine Spannungsquelle (18) zum Erzeugen einer Anziehungsspannung zur Ausbildung eines elektrischen Feldes zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode. Die erste Elektrode emittiert geladene Teilchen als eine Folge der Ausbildung des elektrischen Feldes zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode. Die Vorrichtung enthält weiterhin eine Heizstrom-Messeinheit (66) zum Messen des Stroms für die Erwärmung der ersten Elektrode, eine Elektrodenstrom-Messeinheit (62) zum Messen des durch die zweite Elektrode fließenden Elektrodenstroms entsprechend der Anzahl der von der ersten Elektrode zu der zweiten Elektrode emittierten geladenen Teilchen und eine Leistungszuführungs-Abschaltschaltung (60) zur Abschaltung der Leistungszuführung zumindest zu der Stromquelle oder der Spannungsquelle, um die Zuführung des Stroms zum Erwärmen der ersten Elektrode und die Erzeugung der Anziehungsspannung auf der Grundlage des von der Heizstrom-Messeinheit gemessenen Stroms bzw. des von der Elektrodenstrom-Messeinheit gemessenen Elektrodenstroms zu beenden.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Er zeugungsvorrichtung für geladene Teilchen, und insbe sondere auf eine Erzeugungsvorrichtung für geladene Teilchen, welche in der Lage ist, einen Schaden zu vermeiden, der durch einen unvollständigen Kontakt zwischen dem die Elektrode und die Erzeugungsvorrich tung verbindenden Kabel mit einer die geladenen Teil chen abgebenden Elektrode bewirkt werden könnte.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer herkömmlichen Erzeugungsvorrichtung 10 für geladene Teilchen.

Die Erzeugungsvorrichtung 10 enthält eine erste Elek trode 12, eine zweite Elektrode 14, eine Stromquelle 16, eine erste Spannungsquelle 18, eine dritte Elek trode 20, eine zweite Spannungsquelle 22 und eine dritte Spannungsquelle 24. Die Erzeugungsvorrichtung 10 enthält weiterhin ein Verbindungskabel J1 und ein Verbindungskabel J2. Das in Fig. 1 gezeigte Verbin dungskabel J1 stellt eine elektrische Verbindung zwi schen der zweiten Elektrode 14 und der Spannungsquel le 18 her. Das Verbindungskabel J2 stellt eine elek trische Verbindung zwischen der ersten Elektrode 12 und der Stromquelle 16 her. Die Erzeugungsvorrichtung 10 ist eine Elektronenkanone, welche einen Elektro nenstrahl 30 erzeugt.

Die Stromquelle 16 liefert Strom zu der ersten Elek trode 12, um diese auf eine vorbestimmte Temperatur zu erwärmen. Die Spannungsquelle 18 legt dann eine Spannung an die zweite Elektrode 14 an, um ein elek trisches Feld zwischen der ersten Elektrode 12 und der zweiten Elektrode 14 zu erzeugen. Das elektrische Feld wird in einer solchen Weise erzeugt, daß die ge ladenen Teilchen zu der zweiten Elektrode 14 hin ge zogen werden. Somit wird der Elektronenstrahl 30 von der ersten Elektrode 12 emittiert und zu der zweiten Elektrode 14 gezogen aufgrund der Anziehung durch das von der zweiten Elektrode 14 erzeugte elektrische Feld. Die zweite Spannungsquelle 22 legt eine negati ve Spannung an die dritte Elektrode 20 an. Die Folge hiervon ist, daß die dritte Elektrode 20 den Elektro nenstrahl 30 elektrisch zu der zweiten Elektrode 14 hin zieht. Die dritte Spannungsquelle 24 hält die Er zeugungsvorrichtung 10 auf einem negativen Potential gegenüber Erde, so daß der Elektronenstrahl 30 leicht abgegeben werden kann.

Fig. 2(a) stellt ein Strom/Zeit-Diagramm dar, welches den der ersten Elektrode 12 zu deren Erwärmung von der Stromquelle 16 zugeführten gesteuerten idealen Strom zeigt. Wenn der maximale Strom Ih der ersten Elektrode 12 in einem Schritt zugeführt wird, fließt sofort ein großer Strom durch die erste Elektrode 12.

Dies bewirkt eine ungleiche Wärmeverteilung auf der ersten Elektrode 12 und erhöht die mechanische Span nung in einem Teil der ersten Elektrode 12. Der maxi male Strom Ih beträgt allgemein 2 bis 3 Ampere. Die Spannungszunahme in dem Teil der ersten Elektrode 12 ist unerwünscht, da sie die erste Elektrode 12 be schädigen kann. Daher wird ein allmählich bis zu dem maximalen Strom Ih ansteigender Strom zu der ersten Elektrode 12 geführt, wie in Fig. 2(a) gezeigt ist. Die Zeit "t1" beträgt im Durchschnitt angenähert 10 Sekunden bis 100 Sekunden.

Fig. 2(b) stellt ein Spannungs/Zeit-Diagramm dar, das die von der Spannungsquelle 18 an die zweite Elektro de 14 angelegte gesteuerte ideale Spannung zeigt. Wenn die maximale Spannung Vmax in einem Schritt an die zweite Elektrode 14 angelegt wird, kann die erste Elektrode 12 beschädigt werden. Die maximale Spannung Vmax beträgt im Allgemeinen etwa 5 kV bis 7 kV. Wenn die maximale Spannung Vmax an die zweite Elektrode 14 angelegt wird, kann sofort ein großer Strom durch die erste Elektrode 12 fließen. Dies erhöht die mechani sche Spannung in einem Teil der ersten Elektrode 12. Daher wird die Spannung allmählich bis zu der maxima len Spannung Vmax an die zweite Elektrode 14 ange legt, wie in Fig. 2(b) gezeigt ist. Die Periode zwi schen t1 und t2 beträgt im Durchschnitt von angenä hert 10 Sekunden bis zu 100 Sekunden.

Die Strom/Zeit-Charakteristik und die Spannungs/Zeit- Charakteristik, die in Fig. 2(a) bzw. 2(b) gezeigt sind, werden durch eine Software bestimmt, die in der Erzeugungsvorrichtung 10 für geladene Teilchen ent halten ist. Daher kann die herkömmliche Erzeugungs vorrichtung 10 nicht auf anomale Zustände reagieren, die in einer der in der Erzeugungsvorrichtung 10 ent haltenen Komponenten auftreten, beispielsweise wenn die Verbindungskabel J1 und J2 nicht normal funktio nieren.

Fig. 3(a) zeigt ein Strom/Zeit-Diagramm des von der Stromquelle 16 zu der ersten Elektrode 12 geführten Stroms, bei dem zum Zeitpunkt t3 die elektrische Ver bindung zwischen diesen (das Verbindungskabel J2) zu fällig unterbrochen wird. Die elektrische Verbindung wird dann zum Zeitpunkt t4 wieder hergestellt. Wenn die elektrische Verbindung zwischen der ersten Elek trode 12 und der Stromquelle 16 zum Zeitpunkt t3 un terbrochen wird, fließt kein Strom zu der ersten Elektrode 12, so daß diese abkühlt. Wenn die elektri sche Verbindung zwischen der ersten Elektrode 12 und der Stromquelle 16 zum Zeitpunkt t4 wieder herge stellt wird, wird sofort der maximale Strom Ih zu der ersten Elektrode 12 geführt. Wie vorstehend beschrie ben ist, kann die erste Elektrode 12 beschädigt wer den, wenn der maximale Strom in einem Schritt zu die ser geführt wird.

Fig. 3(b) zeigt ein Spannungs/Zeit-Diagramm der von der Spannungsquelle 18 an die zweite Elektrode 14 an gelegten Spannung, wenn die elektrische Verbindung zwischen diesen (das Verbindungskabel J1) zum Zeit punkt t5 zufällig unterbrochen wird. Die elektrische Verbindung wird dann zum Zeitpunkt t6 wieder herge stellt. Wenn die elektrische Verbindung zwischen der zweiten Elektrode 14 und der Spannungsquelle 18 zum Zeitpunkt t5 unterbrochen wird, wird keine Spannung an die zweite Elektrode 14 angelegt. Wenn die elek trische Verbindung zwischen der zweiten Elektrode 14 und der Spannungsquelle 18 zum Zeitpunkt t6 wieder hergestellt wird, wird die maximale Spannung Vmax so fort an die zweite Elektrode angelegt. Wie vorstehend beschrieben ist, kann ein großer Strom durch die er ste Elektrode 12 fließen und diese beschädigen, wenn die maximale Spannung in einem Schritt an die zweite Elektrode 14 angelegt wird.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Erzeugungsvorrichtung für geladene Teilchen zu schaffen, welche die vorgenannten Probleme des Stan des der Technik überwindet. Die Aufgabe wird gelöst durch die in den unabhängigen Ansprüchen beschriebe nen Kombinationen. Die abhängigen Ansprüchen definie ren weitere vorteilhafte und beispielhafte Kombina tionen der vorliegenden Erfindung.

Um das vorbeschriebene Problem zu lösen, sieht die vorliegende Erfindung eine Erzeugungsvorrichtung für geladene Teilchen vor, welche aufweist: eine erste Elektrode für die Abgabe von geladenen Teilchen; eine zweite Elektrode zum Erzeugen eines elektrischen Fel des, um die geladenen Teilchen von der ersten Elek trode wegzuziehen; eine Spannungsquelle zum Erzeugen einer Anziehungsspannung, die das elektrische Feld zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elek trode erzeugt; eine Elektrodenstrom-Messeinheit zum Messen des durch die zweite Elektrode fließenden Elektrodenstroms in Übereinstimmung mit einer Menge der von der ersten Elektrode zu der zweiten Elektrode abgegebenen geladenen Teilchen; und eine Leistungszu führungs-Abschaltschaltung zum Abschalten der Lei stungszuführung zu der Spannungsquelle, um die Erzeu gung der Anziehungsspannung zu beenden, auf der Grundlage des von der Elektrodenstrom-Messeinheit ge messenen Elektrodenstroms.

Die Leistungszuführungs-Abschaltschaltung kann einen Komparator aufweisen, um den von der Elektrodenstrom- Messeinheit gemessenen Elektrodenstrom mit einem vor bestimmten Wert zu vergleichen, wobei die Leistungs zuführungs-Abschaltschaltung die Leistungszuführung zu der Spannungsquelle abschaltet, um die Erzeugung der Anziehungsspannung zu beenden, wenn der Kompara tor feststellt, daß der gemessene Elektrodenstrom ge ringer als der vorbestimmte Wert ist.

Um das vorgenannte Problem zu lösen, sieht die vor liegende Erfindung weiterhin eine Erzeugungsvorrich tung für geladene Teilchen vor, welche aufweist: eine erste Elektrode zur Abgabe von geladenen Teilchen; eine Stromquelle zum Liefern eines Stroms zu der er sten Elektrode, um diese zu erwärmen; eine Heizstrom- Messeinheit zum Messen des Stroms für die Erwärmung der ersten Elektrode; eine zweite Elektrode zum Er zeugen eines elektrischen Feldes, um die geladenen Teilchen von der ersten Elektrode wegzuziehen; eine Spannungsquelle zum Erzeugen einer Anziehungsspannung für die Erzeugung eines elektrischen Feldes zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode; eine Elektrodenstrom-Messeinheit zum Messen des durch die zweite Elektrode fließenden Elektrodenstroms in Über einstimmung mit einer Menge der von der ersten Elek trode zu der zweiten Elektrode abgegebenen geladenen Teilchen; und eine Leistungszuführungs- Abschaltschaltung zum Abschalten der Leistungszufüh rung zu wenigstens der Stromquelle oder der Span nungsquelle, um die Zuführung des Stroms zum Erwärmen der ersten Elektrode und die Erzeugung der Anzie hungsspannung zu beenden auf der Grundlage des von der Heizstrom-Messeinheit gemessenen Stroms bzw. des von der Elektrodenstrom-Messeinheit gemessenen Elek trodenstroms.

Die Leistungszuführungs-Abschaltschaltung kann die Leistungszuführung zu der Spannungsquelle abschalten, um die Erzeugung der Anziehungsspannung auf der Grundlage des von der Elektrodenstrom-Messeinheit ge messenen Elektrodenstroms zu beenden.

Die Leistungszuführungs-Abschaltschaltung kann die Leistungszuführung zu der Spannungsquelle abschalten, um die Zuführung des Stroms zur Erwärmung der ersten Elektrode auf der Grundlage des von der Elektroden strom-Messeinheit gemessenen Elektrodenstroms zu be enden.

Die Leistungszuführungs-Abschaltschaltung kann einen ersten Komparator aufweisen zum Vergleichen des von der Elektrodenstrom-Messeinheit gemessenen Elektro denstroms mit einem vorbestimmten Wert, wobei die Leistungszuführungs-Abschaltschaltung die Leistungs zuführung zu der Spannungsquelle abschaltet, um die Zuführung des Stroms zum Erwärmen der ersten Elektro de und die Erzeugung der Anziehungsspannung zu been den, wenn der erste Komparator feststellt, daß der gemessene Elektrodenstrom kleiner als der vorbestimm te Wert ist.

Die Leistungszuführungs-Abschaltschaltung kann die Leistungszuführung zu der Stromquelle abschalten, um die Zuführung des Stroms zum Erwärmen der ersten Elektrode auf der Grundlage des von der Heizstrom- Messeinheit gemessenen Stroms zu beenden.

Die Leistungszuführungs-Abschaltschaltung kann die Leistungszuführung zu der Spannungsquelle abschalten, um die Erzeugung der Anziehungsspannung auf der Grundlage des von der Heizstrom-Messeinheit gemesse nen Stroms zu beenden.

Die Leistungszuführungs-Abschaltschaltung kann einen zweiten Komparator zum Vergleichen des von der Heiz strom-Messeinheit gemessenen Stroms mit einem vorbe stimmten Wert aufweisen, wobei der vorbestimmte Wert ein gesteuerter Wert eines von der Stromquelle zu der ersten Elektrode zu liefernden Stroms ist, und die Leistungszuführungs-Abschaltschaltung schaltet die Leistungszuführung zu der Spannungsquelle ab, um die Zuführung des Stroms zum Erwärmen der ersten Elektro de und die Erzeugung der Anziehungsspannung zu been den, wenn der zweite Komparator feststellt, daß der gemessene Strom geringer als der vorbestimmte Wert ist.

Um das vorgenannte Problem zu lösen, weist die vor liegende Erfindung weiterhin eine Vorrichtung zum Be strahlen einer Probe mit geladenen Teilchen auf, um einen Zustand der Probe zu messen, indem die Reflexi on von von der Probe abgestrahlten Sekundärelektronen erfasst wird, nachdem die Probe mit den geladenen Teilchen bestrahlt wurde, welche Vorrichtung auf weist: eine Erzeugungsvorrichtung für geladene Teil chen zum Bestrahlen einer Probe mit den geladenen Teilchen; eine Fokussiereinheit zum Fokussieren der von der Erzeugungsvorrichtung für geladene Teilchen abgestrahlten geladenen Teilchen auf die Probe; einen Signalgenerator zum Empfangen der von der Probe abge strahlten Sekundärelektronen und zum Ausgeben eines Sekundärelektronen-Erfassungssignals entsprechend der Menge der Sekundärelektronen; und eine Messeinheit zum Messen des Zustands der Probe auf der Grundlage des Sekundärelektronen-Erfassungssignals. Die Erzeu gungsvorrichtung für geladene Teilchen weist auf: ei ne erste Elektrode zum Abgeben geladener Teilchen; eine einen Strom zu der ersten Elektrode liefernde Stromquelle, um die erste Elektrode zu erwärmen; eine Heizstrom-Messeinheit zum Messen des Stroms für die Erwärmung der ersten Elektrode; eine zweite Elektrode zum Erzeugen eines elektrischen Feldes, um die gela denen Teilchen von der ersten Elektrode wegzuziehen; eine Spannungsquelle zum Erzeugen einer Anziehungs spannung für die Erzeugung des elektrischen Feldes zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elek trode; eine Elektrodenstrom-Messeinheit zum Messen des durch die zweite Elektrode fließenden Elektroden stroms in Übereinstimmung mit der Menge der von der ersten Elektrode an die zweite Elektrode abgegebenen geladenen Teilchen; und eine Leistungszuführungs- Abschaltschaltung zum Abschalten der Leistungszufüh rung zumindest zu der Stromquelle oder der Spannungs quelle, um die Zuführung des Stroms zum Erwärmen der ersten Elektrode und die Erzeugung der Anziehungs spannung zu beenden auf der Grundlage des von der Heizstrom-Messeinheit gemessenen Stroms bzw. des von der Elektrodenstrom-Messeinheit gemessenen Elektro denstroms.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von in den Fi guren dargestellten Ausführungsbeispielen näher er läutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der herkömmlichen Erzeu gungsvorrichtung für geladene Teilchen,

Fig. 2(a) ein Strom/Zeit-Diagramm, das den gesteuer ten idealen Strom illustriert, der von der Stromquelle zu der ersten Elektrode in der herkömmlichen Erzeugungsvorrichtung für ge ladene Teilchen geliefert wird,

Fig. 2(b) ein Spannungs/Zeit-Diagramm, das die ge steuerte ideale Spannung illustriert, die von der Spannungsquelle an die zweite Elek trode in der herkömmlichen Erzeugungsvor richtung für geladene Teilchen angelegt wird,

Fig. 3(a) ein Strom/Zeit-Diagramm, welches den von der Stromquelle zu ersten Elektrode in der herkömmlichen Erzeugungsvorrichtung für ge ladene Teilchen gelieferten Strom illu striert,

Fig. 3(b) ein Spannungs/Zeit-Diagramm, das die von der Spannungsquelle an die zweite Elektrode in der herkömmlichen Erzeugungsvorrichtung für geladene Teilchen anzulegende Spannung illustriert,

Fig. 4 die Struktur einer Elektronenstrahl- Prüfvorrichtung,

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Erzeugungsvorrich tung für geladene Teilchen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung,

Fig. 6 das Blockschaltbild einer Erzeugungsvorrich tung für geladene Teilchen gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung,

Fig. 7 die Strom/Zeit-Charakteristik des gesteuer ten Wertes des Elektrodenstroms beim zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig. 8 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbei spiels der in Fig. 6 gezeigten Leistungszu führungs-Abschaltschaltung,

Fig. 9(a) die Strom/Zeit-Charakteristik des durch die erste Elektrode fließenden Stroms, wenn das Verbindungskabel zufällig unterbrochen wird, und

Fig. 9(b) die Spannungs/Zeit-Charakteristik der an die zweite Elektrode angelegten Spannung, wenn das Verbindungskabel zufällig unter brochen wird.

Fig. 4 zeigt die Struktur einer Elektronenstrahl- Prüfvorrichtung, welche nachfolgend als "ES- Prüfvorrichtung" bezeichnet wird. Die ES- Prüfvorrichtung enthält eine Bestrahlungseinheit 38 zum Bestrahlen mit geladenen Teilchen. Die Bestrah lungseinheit 38 enthält eine Erzeugungsvorrichtung 40 für geladene Teilchen, eine Objektivglasspule 42, ei ne Abtastspule 44 und einen Szintillator 48. Eine Probe 46 ist in die Bestrahlungseinheit 38 einge setzt. Die ES-Prüfvorrichtung enthält weiterhin einen Fotovervielfachungszähler 50, einen ersten Signalge nerator 52, einen zweiten Signalgenerator 54, eine Verarbeitungseinheit 56 und eine Messeinheit 58. Der erste Signalgenerator 52 erzeugt ein Fokussierungs signal zum Fokussieren eines Elektronenstrahls 30 und gibt dieses zu der Objektivglasspule 42 aus. Der zweite Signalgenerator 54 erzeugt ein Abtastsignal für die Abtastbewegung des Elektronenstrahls 30 auf der Probe 46 und gibt dieses zu der Abtastspule 44 aus.

In der Bestrahlungseinheit 38 strahlt die Erzeugungs vorrichtung 40 für geladene Teilchen den Elektronen strahl 30 auf die Probe 46. Der Elektronenstrahl 30 wird von der Objektivglasspule 42 fokussiert, um die Bestrahlung eines bestimmten Teils der Probe 46 zu ermöglichen. Wenn ein Benutzer ein REM(Rasterelektronenmikroskop)-Bild der Probenober fläche wünscht, tastet der Elektronenstrahl 30 die Probe in Übereinstimmung mit einem an der Abtastspule 44 erzeugten magnetischen Feld ab. Wenn der Elektro nenstrahl 30 auf die Probe gestrahlt wird, werden Se kundärelektronen 32 von der Probe abgestrahlt und in den Szintillator 48 eingegeben.

Wenn die Sekundärelektronen 32 in den Szintillator 48 eingegeben werden, wird ein flackerndes Licht er zeugt. Das flackernde Licht reagiert mit der foto elektrischen Oberfläche des Fotovervielfältigungszäh lers 50, um Fotoelektronen auszugeben. Der Szintilla tor 48 und der Fotovervielfältigungszähler 50 bilden zusammen mit anderen wahlweisen Schaltungen (nicht gezeigt in den Zeichnungen) einen Generator zum Er zeugen eines Sekundärelektronen-Erfassungssignals entsprechend der Menge von Sekundärelektronen. Bei diesem Beispiel dient der Szintillationsdetektor als der Generator des Sekundärelektronen- Erfassungssignals. Der Szintillationsdetektor zählt die Anzahl der durch den Fotovervielfältigungszähler 50 fließenden Fotoelektronen und gibt auf der Grund lage hiervon das Sekundärelektronen-Erfassungssignal aus. Das Signal wird in eine Verarbeitungseinheit 56 eingegeben, damit die erforderlichen Prozesse durch geführt werden, und gibt es dann zu einer Messeinheit 58 aus. Die Messeinheit 58 mißt einen Zustand der Probe 46 auf der Grundlage des eingegebenen Sekundä relektronen-Erfassungssignals. Wenn die Probe 46 eine Halbleitervorrichtung ist, strahlt die Erzeugungsvor richtung 40 für geladene Teilchen den Elektronen strahl 30 auf eine bestimmte Verdrahtung. Die Mess einheit 58 mißt, ob die bestimmte Verdrahtung der Probe 46 normal ist oder nicht auf der Grundlage des von dem Generator erzeugten Sekundärelektronen- Erfassungssignals.

Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild einer Erzeugungsvor richtung für geladene Teilchen gemäß dem ersten Aus führungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung. Die Erzeugungsvorrichtung 40 für geladene Teilchen um fasst eine erste Elektrode 12, eine zweite Elektrode 14, eine Spannungsquelle 18, eine dritte Spannungs quelle 24, eine Leistungszuführungs-Abschaltschaltung 60, eine Elektrodenstrom-Messeinheit 62 und eine Lei stungszuführungs-Steuervorrichtung 64. Die zweite Elektrode 14 und die Spannungsquelle 18 sind elek trisch über ein Verbindungskabel J1 verbunden. Die Erzeugungsvorrichtung 10 für geladene Teilchen gemäß diesem ersten Ausführungsbeispiel ist eine einen Elektronenstrahl 30 erzeugende Elektronenkanone, und die erste Elektrode 12 ist eine Feldemissionskathode.

Die Spannungsquelle 18 legt eine Spannung an die zweite Elektrode 14 derart an, daß die zweite Elek trode 14 ein elektrisches Feld zwischen sich und der ersten Elektrode 12 erzeugt. Wenn eine Feldemissions kathode als die erste Elektrode 12 verwendet wird, kann das elektrische Feld zwischen der ersten Elek trode 12 und der zweiten Elektrode 14 beispielsweise eine Stärke von 5 × 10³ v/mm aufweisen. Wenn die Erzeu gungsvorrichtung 40 für geladene Teilchen eine Elek tronenkanone ist, legt die dritte Spannungsquelle 24 ein negatives Potential an die gesamte Erzeugungsvor richtung 10 für geladene Teilchen an, so daß der Elektronenstrahl 30 leicht von dieser abgestrahlt werden kann. Wenn andererseits die Erzeugungsvorrich tung 40 für geladene Teilchen eine Ionenkanone ist, legt die dritte Spannungsquelle 24 ein positives Po tential an die gesamte Erzeugungsvorrichtung 10 für geladene Teilchen an, so daß die geladenen Teilchen leicht von dieser abgestrahlt werden können.

Als eine Folge des von der zweiten Elektrode 14 er zeugten elektrischen Feldes wird der aus geladenen Teilchen bestehenden Elektronenstrahl 30 von der er sten Elektrode 12 abgegeben. Der Elektronenstrahl 30 wird auf die Probe 46 durch einen bei der zweiten Elektrode 14 gebildeten Schlitz 34 gestrahlt. Jedoch gehen einige der Teilchen 36 nicht durch den Schlitz 34 der zweiten Elektrode 14 hindurch und bestrahlen die zweite Elektrode 14 selbst. Aufgrund dieser auf die zweite Elektrode 14 auftreffenden Teilchen fließt ein Elektrodenstrom durch diese. Dieser Elektroden strom ist nahezu proportional zu der Menge der zu der zweiten Elektrode 14 abgegebenen geladenen Teilchen.

Die Größe des Elektrodenstroms wird unter Verwendung der Elektrodenstrom-Messeinheit 62 gemessen, und der gemessene Wert wird zu der Leistungszuführungs- Abschaltschaltung 60 übertragen. Die Leistungszufüh rungs-Abschaltschaltung 60 ist in der Lage, die Span nungszuführung von der Spannungsquelle 18 zu beenden.

Im Folgenden wird beschrieben, wie die Leistungszu führungs-Abschaltschaltung 60 die Spannungszuführung von der Spannungsquelle 18 beendet. Die Leistungszu führungs-Abschaltschaltung 60 vergleicht zuerst den von der Elektrodenstrom-Messeinheit 62 gemessenen Elektrodenstrom mit einem vorbestimmten Wert. Wenn die Leistungszuführungs-Abschaltschaltung 60 fest stellt, daß der gemessene Elektrodenstrom größer als ein vorbestimmter Wert ist, steuert die Leistungszu führungs-Abschaltschaltung 60 die Spannungsquelle 18 derart, daß die Spannungszuführung fortgesetzt wird. Wenn andererseits die Leistungszuführungs- Abschaltschaltung 60 feststellt, daß der gemessene Elektrodenstrom kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, steuert die Leistungszuführungs- Abschaltschaltung 60 die Spannungsquelle 18 so, daß die Spannungszuführung beendet wird.

Wenn das Verbindungskabel J1 gebrochen ist oder einen unvollständigen Kontakt mit der zweiten Elektrode 14 hat, kann die Elektrodenstrom-Messeinheit 62 den Elektrodenstrom nicht erfassen oder sie erfasst nur einen Teil des Elektrodenstroms. Wenn die Leistungs zuführungs-Abschaltschaltung 60 feststellt, daß der gemessene Elektrodenstrom geringer als ein vorbe stimmter Wert ist, obgleich der Elektronenstrahl 30 normal erzeugt wird, ist es daher offensichtlich, daß ein anomaler Zustand an dem Verbindungskabel J1 auf getreten ist. Somit steuert die Leistungszuführungs- Abschaltschaltung 60 die Spannungsquelle 18 und been det die Spannungszuführung.

Ein anderer Weg, durch welchen die Leistungszufüh rungs-Abschaltschaltung 60 die Spannungszuführung von der Spannungsquelle beendet, wird nachfolgend be schrieben. Bei diesem Verfahren überträgt die Lei stungszuführungs-Steuervorrichtung 64 einen vorbe stimmten Stromwert zu der Leistungszuführungs- Abschaltschaltung 60. Der vorbestimmte Stromwert ist ein gesteuerter Wert des durch die zweite Elektrode 14 aufgrund des durch Anlegen einer Spannung von der Spannungsquelle 18 an die zweite Elektrode 14 erzeug ten elektrischen Feldes fließenden Stroms. Dann ver gleicht die Leistungszuführungs-Abschaltschaltung 60 den gemessenen Wert des Elektrodenstroms und den von der Leistungszuführungs-Steuervorrichtung 64 übertra genen gesteuerten Stromwert. Wenn die Erzeugungsvor richtung 40 für geladene Teilchen normal arbeitet, ist der gemessene Wert des Stroms gleich dem gesteu erten Wert der Elektrode.

Wenn jedoch das Verbindungskabel J1 gebrochen ist oder einen unvollständigen Kontakt mit der zweiten Elektrode 14 hat, kann die Elektrodenstrom- Messeinheit 62 den Elektrodenstrom nicht erfassen oder nur einen Teil des Elektrodenstroms erfassen. Wenn daher die Leistungszuführungs-Abschaltschaltung 60 feststellt, daß der gemessene Elektrodenstrom ge ringer als ein vorbestimmter Wert ist, obgleich der Elektronenstrahl 30 normal erzeugt wird, ist es of fensichtlich, daß ein anomaler Zustand am Verbin dungskabel J1 aufgetreten ist. Somit steuert die Lei stungszuführungs-Abschaltschaltung 60 die Spannungs quelle 18 und beendet die Spannungszuführung.

Fig. 6 zeigt ein Blockschaltbild einer Erzeugungsvor richtung für geladene Teilchen gemäß dem zweiten Aus führungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung. Die Erzeugungsvorrichtung 40 für geladene Teilchen ent hält eine erste Elektrode 12, eine zweite Elektrode 14, eine Stromquelle 16 zum Erwärmen der ersten Elek trode 12, eine Spannungsquelle 18, eine dritte Elek trode 20, eine zweite Spannungsquelle 22 und eine dritte Spannungsquelle 24. Die Erzeugungsvorrichtung 40 enthält weiterhin eine Leistungszuführungs- Abschaltschaltung 60, eine Elektrodenstrom- Messeinheit 62, eine Leistungszuführungs- Steuervorrichtung 64 und eine Heizstrom-Messeinheit 66. Die zweite Elektrode 14 und die Spannungsquelle 18 sind elektrisch über ein Verbindungskabel J1 ver bunden. Die erste Elektrode 12 und die Stromquelle 16 sind elektrisch über ein Verbindungskabel J2 verbun den. Die Erzeugungsvorrichtung 10 für geladene Teil chen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist eine einen Elektronenstrahl 30 erzeugende Elektronenkano ne, und die erste Elektrode 12 ist eine Glühkathode.

Zuerst liefert die Stromquelle 16 einen Strom zu der ersten Elektrode 12, um diese auf eine vorbestimmte Temperatur zu erwärmen. Beispielsweise wird ein Strom von bis zu 2 bis 3 Ampere allmählich zu der ersten Elektrode 12 geführt, welcher die erste Elektrode 12 auf bis zu 1800 bis 2000°C erwärmt. Die Spannungs quelle 18 legt dann eine Spannung an die zweite Elek trode 14 an, so daß ein elektrisches Feld zwischen der ersten Elektrode 12 und der zweiten Elektrode 14 erzeugt wird. Wie bei dem herkömmlichen Ausführungs beispiel beschrieben ist, werden der Strom und die Spannung von der Stromquelle 16 bzw. der Spannungs quelle 18 in Übereinstimmung mit der jeweiligen Strom/Zeit-Charakteristik und der Spannungs/Zeit- Charakteristik, welche in den Fig. 2(a) und 2(b) ge zeigt sind, zugeführt. Wenn eine Glühkathode als die erste Elektrode 12 verwendet wird, kann das elektri sche Feld zwischen der ersten Elektrode 12 und der zweiten Elektrode 14 beispielsweise angenähert 4 × 10³ bis 7 × 10³ v/mm betragen.

Als eine Folge des von der zweiten Elektrode 14 er zeugten elektrischen Feldes wird der Elektronenstrahl 30 von der ersten Elektrode 12 ausgegeben. Wenn die Erzeugungsvorrichtung 40 für geladene Teilchen eine Elektronenkanone ist, wird von der zweiten Spannungs quelle 22 eine negative Spannung an die dritte Elek trode 20 angelegt. Dies führt dazu, daß die dritte Elektrode den Elektronenstrahl 30 zu der zweiten Elektrode 14 heranzieht. Wenn die Erzeugungsvorrich tung 40 für geladene Teilchen eine Elektronenkanone ist, legt die dritte Spannungsquelle 24 ein negatives Potential an die gesamte Erzeugungsvorrichtung 10 für geladene Teilchen an, so daß der Elektronenstrahl 30 leicht von der Erzeugungsvorrichtung 10 für geladene Teilchen abgestrahlt wird. Wenn demgegenüber die Er zeugungsvorrichtung 40 für geladene Teilchen eine Io nenkanone ist, legt die Spannungsquelle 18 eine nega tive Spannung an die zweite Elektrode an, legt die zweite Spannungsquelle 22 eine positive Spannung an die dritte Elektrode 20 an, und legt die dritte Span nungsquelle 24 ein positives Potential an die gesamte Erzeugungsvorrichtung 10 für geladene Teilchen an. Dies führt dazu, daß die geladenen Teilchen leicht von der Erzeugungsvorrichtung 10 abgestrahlt werden.

Wie vorbeschrieben ist, liefert die Stromquelle 16 einen Strom zu der ersten Elektrode 12, um diese zu erwärmen. Die Heizstrom-Messeinheit 66 mißt die Größe des zu der ersten Elektrode zu liefernden Stroms und überträgt den gemessenen Wert zu der Leistungszufüh rungs-Abschaltschaltung 60. Die Leistungszuführungs- Abschaltschaltung 60 ist in der Lage als ein Minimum entweder die Stromzuführung von der Stromquelle 16 oder die Spannungszuführung von der Spannungsquelle 18 zu beenden auf der Grundlage des von der Heiz strom-Messeinheit 66 gemessenen Stromwertes.

Es wird nachfolgend beschrieben, wie die Leistungszu führungs-Abschaltschaltung 60 entweder die Stromzu führung von der Stromquelle 16 oder die Spannungszu führung von der Spannungsquelle 18 beendet. Bei die sem Verfahren überträgt die Leistungszuführungs- Steuervorrichtung 64 einen vorbestimmten Stromwert zu der Leistungszuführungs-Abschaltschaltung 60. Der vorbestimmte Stromwert ist ein gesteuerter Wert des von der Stromquelle 16 zu der ersten Elektrode 12 zu liefernden Stroms. Der gesteuerte Wert des Stroms entspricht dem Wert des in der Strom/Zeit- Charakteristik in Fig. 1(a) gezeigten Stroms. Die Leistungszuführungs-Abschaltschaltung 60 vergleicht den Wert des von der Heizstrom-Messeinheit 66 gemes senen Stroms und den von der Leistungszuführungs- Steuervorrichtung 64 ausgegebenen, gesteuerten Wert des Stroms. Wenn die Erzeugungsvorrichtung 40 für ge ladene Teilchen den Elektronenstrahl 30 in normaler Weise erzeugt, ist der gemessene Wert des Stroms na hezu derselbe wie der gesteuerte Wert des Stroms.

Wenn jedoch das Verbindungskabel J2 beschädigt ist oder einen unvollständigen Kontakt mit der ersten Elektrode 12 hat, kann die Heizstrom-Messeinheit 66 den Strom nicht erfassen oder nur einen Teil des Stroms erfassen.

Wenn die Leistungszuführungs-Abschaltschaltung 60 feststellt, daß der gemessene Wert des Stroms gerin ger ist als ein vorbestimmter Wert, obgleich der Elektronenstrahl 30 normal erzeugt wird, ist es daher offensichtlich, daß das Verbindungskabel J2 gebrochen oder unvollständig verbunden ist. Somit steuert die Leistungszuführungs-Abschaltschaltung 60 als ein Mi nimum entweder die Stromquelle 16 oder die Spannungs quelle 18, um die Stromzuführung bzw. die Spannungs zuführung zu beenden. Die Leistungszuführungs- Abschaltschaltung 60 kann nur die Stromzuführung von der Stromquelle 16 oder nur die Spannungszuführung von der Spannungsquelle 18 beenden. Alternativ kann die Leistungszuführungs-Abschaltschaltung 60 sowohl die Stromzuführung von der Stromquelle 16 als auch die Spannungszuführung von der Spannungsquelle 18 be enden.

Ein anderer Weg der Leistungszuführungs- Abschaltschaltung 60, um entweder die Stromzuführung von der Stromquelle 16 oder die Spannungszuführung von der Spannungsquelle 18 zu beenden, beruht auf dem von der Heizstrom-Messeinheit 66 gemessenen Wert des Stroms. Dieser Weg wird im Folgenden beschrieben. Bei diesem Verfahren vergleicht die Leistungszuführungs- Abschaltschaltung 60 den von der Heizstrom- Messeinheit 66 gemessenen Wert des Stroms und einen vorbestimmten Wert. Der vorbestimmte Wert ist so ein gestellt, daß der vorbestimmte Wert immer niedriger als der gemessene Wert ist, wenn die Erzeugungsvor richtung 40 für geladene Teilchen den Elektronen strahl 30 in normaler Weise erzeugt. Wenn jedoch das Verbindungskabel J2 beschädigt ist oder einen unvoll ständigen Kontakt mit der ersten Elektrode 12 hat, kann die Heizstrom-Messeinheit 66 den Strom nicht er fassen oder nur einen Teil des Stroms erfassen.

Wenn die Leistungszuführungs-Abschaltschaltung 60 feststellt, daß der gemessene Wert des Stroms niedri ger als ein vorbestimmter Wert ist, obgleich der Elektronenstrahl 30 normal erzeugt wird, ist es daher offensichtlich, daß das Verbindungskabel J2 entweder beschädigt oder unvollständig befestigt ist. Somit steuert die Leistungszuführungs-Abschaltschaltung 60 zumindest entweder die Stromquelle 16 oder die Span nungsquelle 18, um die Stromzuführung bzw. die Span nungszuführung zu beenden. Die Leistungszuführungs- Abschaltschaltung 60 kann nur die Stromzuführung von der Stromquelle 16 oder nur die Spannungszuführung von der Spannungsquelle 18 beenden. Alternativ kann die Leistungszuführungs-Abschaltschaltung 60 sowohl die Stromzuführung von der Stromquelle 16 als auch die Spannungszuführung von der Spannungsquelle 18 be enden.

Als eine Folge des von der zweiten Elektrode 14 er zeugten elektrischen Feldes wird der aus geladenen Teilchen bestehende Elektronenstrahl 30 von der er sten Elektrode 12 emittiert. Der Elektronenstrahl 30 wird auf eine in Fig. 4 gezeigte Probe 46 durch einen in der zweiten Elektrode 14 gebildeten Schlitz 34 ge strahlt. Jedoch gehen einige der Teilchen 36 nicht durch den Schlitz 34 der zweiten Elektrode 14 hin durch und bestrahlen diese selbst. Aufgrund dieser die zweite Elektrode 14 bestrahlenden Teilchen fließt ein Elektrodenstrom durch die zweite Elektrode 14. Der Wert dieses Elektrodenstroms ist auf die Menge der auf die zweite Elektrode 14 auftreffenden gelade nen Teilchen bezogen, und hat genauer gesagt eine na hezu proportionale Beziehung zu der Anzahl der auf die zweite Elektrode aufgestrahlten geladenen Teil chen.

Der Wert des Elektrodenstroms wird von der Elektro denstrom-Messeinheit 62 gemessen, und dieser Wert wird zu der Leistungszuführungs-Abschaltschaltung 60 übertragen. Die Leistungszuführungs-Abschaltschaltung 60 ist in der Lage, zumindest entweder die Stromzu fuhr von der Stromquelle 16 oder die Spannungszufuhr von der Spannungsquelle 18 zu beenden.

Es wird im Folgenden beschrieben, wie die Leistungs zuführungs-Abschaltschaltung 60 zumindest entweder die Stromzuführung von der Stromquelle 16 oder die Spannungszuführung von der Spannungsquelle 18 auf der Grundlage des von der Elektrodenstrom-Messeinheit 62 gemessenen Wertes des Elektrodenstroms beendet. Bei diesem Verfahren vergleicht die Leistungszuführungs- Abschaltschaltung 60 den gemessenen Wert des Elektro denstroms mit einem vorbestimmten Wert des Elektro denstroms. Wenn die Leistungszuführungs- Abschaltschaltung 60 feststellt, daß der gemessene Wert des Elektrodenstroms größer als der vorbestimmte Wert ist, setzt die Leistungszuführungs- Abschaltschaltung 60 die Spannungszuführung von der Spannungsquelle 18 fort. Wenn andererseits die Lei stungszuführungs-Abschaltschaltung 60 feststellt, daß der gemessene Wert des Elektrodenstroms niedriger als der vorbestimmte Wert ist, beendet die Leistungszu führungs-Abschaltschaltung 60 die Spannungszuführung von der Spannungsquelle 18. Wenn das Verbindungskabel J1 beschädigt ist oder einen unvollständigen Kontakt mit der zweiten Elektrode 14 hat, kann die Elektro denstrom-Messeinheit 62 den Strom nicht erfassen oder nur einen Teil des Stroms erfassen.

Wenn die Leistungszuführungs-Abschaltschaltung 60 feststellt, daß der gemessene Wert des Elektroden stroms niedriger als der vorbestimmte Wert ist, ob gleich der Elektronenstrahl 30 normal erzeugt wird, ist es daher offensichtlich, daß das Verbindungskabel J1 beschädigt oder unvollständig verbunden ist. Somit steuert die Leistungszuführungs-Abschaltschaltung 60 zumindest entweder die Stromquelle 16 oder die Span nungsquelle 18, um die Stromzuführung bzw. die Span nungszuführung zu beenden. Die Leistungszuführungs- Abschaltschaltung 60 kann nur die Stromzuführung von der Stromquelle 16 oder nur die Spannungszuführung von der Spannungsquelle 18 beenden. Alternativ kann die Leistungszuführungs-Abschaltschaltung 60 sowohl die Stromzuführung von der Stromquelle 16 als die Spannungszuführung von der Spannungsquelle 18 been den.

Im Folgenden wird ein anderer Weg beschrieben, bei welchem die Leistungszuführungs-Abschaltschaltung 60 zumindest entweder die Stromzuführung von der Strom quelle 16 oder die Spannungszuführung von der Span nungsquelle 18 auf der Grundlage des von der Elektro denstrom-Messeinheit 62 gemessenen Wertes des Elek trodenstroms beendet. Bei diesem Verfahren überträgt die Leistungszuführungs-Steuervorrichtung 64 einen vorbestimmten Wert für einen Elektrodenstrom zu der Leistungszuführungs-Abschaltschaltung 60. Der vorbe stimmte Wert des Elektrodenstroms ist ein gesteuerter Wert eines Elektrodenstroms, der durch die zweite Elektrode 14 aufgrund des durch Anlegen einer Span nung von der Spannungsquelle 18 an die zweite Elek trode 14 erzeugten elektrischen Feldes fließt. Dann vergleicht die Leistungszuführungs-Abschaltschaltung 60 den gemessenen Wert des Elektrodenstroms und den von der Leistungszuführungs-Steuervorrichtung 64 übertragenen, gesteuerten Wert des Elektrodenstroms. Wenn die Erzeugungsvorrichtung 40 für geladene Teil chen den Elektronenstrahl 30 normal erzeugt, ist der gemessene Wert des Elektrodenstroms derselbe wie der gesteuerte Wert des Elektrodenstroms. Wenn jedoch das Verbindungskabel J1 beschädigt ist oder einen unvoll ständigen Kontakt mit der zweiten Elektrode 14 hat, kann die Elektrodenstrom-Messeinheit 62 den Elektro denstrom nicht erfassen oder nur einen Teil des Elek trodenstroms erfassen.

Wenn Leistungszuführungs-Abschaltschaltung 60 fest stellt, daß der gemessene Elektrodenstrom geringer ist als der vorbestimmte Wert, obgleich der Elektro nenstrahl 30 normal erzeugt wird, ist es daher offen sichtlich, daß das Verbindungskabel J1 beschädigt oder unvollständig befestigt ist. Somit steuert die Leistungszuführungs-Abschaltschaltung 60 zumindest entweder die Stromquelle 16 oder Spannungsquelle 18, um die Stromzuführung bzw. Spannungszuführung zu be enden. Die Leistungszuführungs-Abschaltschaltung 60 kann nur die Stromzuführung von der Stromquelle 16 oder nur die Spannungszuführung von der Spannungs quelle 18 beenden. Alternativ kann die Leistungszu führungs-Abschaltschaltung 60 sowohl die Stromzufüh rung von der Stromquelle 16 als auch die Spannungszu führung von der Spannungsquelle 18 beenden.

Fig. 7 zeigt die Strom/Zeit-Charakteristik des ge steuerten Wertes des Elektrodenstroms beim zweiten Ausführungsbeispiel. Beim zweiten Ausführungsbeispiel hat, wenn die erste Elektrode 12 eine Glühkathode ist, die gesamte Anzahl der von der ersten Elektrode 12 ausgegebenen Elektronen eine proportionale Bezie hung zu der an die zweite Elektrode 14 anzulegenden Spannung zu der Potenz von drei über zwei (3/2). Die gesamte Anzahl von Elektronen ist nahezu gleich der Summe der Anzahl von Elektronen, die von der Erzeu gungsvorrichtung 40 für geladene Teilchen als Elek tronenstrahl 3 abgestrahlt werden, und der Anzahl der Elektronen 36, die auf die zweite Elektrode 14 ge strahlt werden.

Wenn angenommen wird, daß das Verhältnis der Anzahl von auf die zweite Elektrode 14 gestrahlten Elektro nen zu der Anzahl der von der Erzeugungsvorrichtung 40 für geladene Teilchen abgestrahlten Elektronen konstant ist ungeachtet der gesamten Anzahl der Elek tronen, sollte die Anzahl der Elektronen die zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode zu der Potenz drei über zwei (3/2) sein. Daher gleicht der gesteuerte Elektrodenstrom der in Fig. 7 gezeigten Strom/Zeit-Charakteristik der Zeit mit der Potenz von drei über zwei (3/2) zwischen dem Zeitpunkt t1 und dem Zeitpunkt t2. Dies beruht auf dem Umstand, daß die in Fig. 2 gezeigte gesteuerte Spannung einfach proportional zu der Zeit zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 zunimmt. Die Strom/Zeit-Charakteristik des ge steuerten Elektrodenstroms wird berechnet auf der Grundlage des Typs der zu verwendenden ersten Elek trode 12 und der Spannungs/Zeit-Charakteristik der an die zweite Elektrode anzulegenden Spannung.

Fig. 8 zeigt das Ausführungsbeispiel des Blockschalt bilds der in Fig. 6 gezeigten Leistungszuführungs- Abschaltschaltung 60. Die Leistungszuführungs- Abschaltschaltung 60 enthält Signaleingangsstifte 70, 72, 74 und 76, Komparatoren 78, 80, 82, 84 und 86, Widerstände 88 und 90, ODER-Glieder 92 und 94, UND- Glieder 96 und 98, eine Leistungsrücksetzschaltung 100 und ein Flip-Flop 102. Die Leistungsrücksetz schaltung 100 enthält einen Widerstand, einen Konden sator und eine Diode. Jeder der Komparatoren 78, 80, 82, 84 und 86 hat einen Pluseingang, einen Minusein gang und einen Ausgang. Jedes der ODER-Glieder 92 und 94 und der UND-Glieder 96 und 98 hat Eingänge und ei nen Ausgang. Die Leistungsrücksetzschaltung 100 hat einen Ausgang.

Leistungszuführungs-Abschaltschaltung 60 nach diesem Ausführungsbeispiel beendet sowohl die Stromzuführung von der Stromquelle 16 als auch die Spannungszufüh rung von der Spannungsquelle 18, wenn festgestellt wird, daß eines der Verbindungskabel J1 oder J2 be schädigt ist.

Die Beziehung zwischen jeder der in der Leistungszu führungs-Abschaltschaltung 60 enthaltenen Komponenten wird anfänglich erläutert. Ein Ausgang des Kompara tors 78 ist mit einem Takteingang CLK des Flip-Flops 102 verbunden. Das Flip-Flop 102 ist ein Flip-Flop vom Negativkantentyp. Das Flip-Flop 102 hat einen Takteingang CLK und einen Rücksetzeingang R.

Die Ausgänge der Komparatoren 80 und 82 sind mit dem Eingang des ODER-Glieds 92 verbunden. Die Ausgänge der Komparatoren 84 und 86 sind mit dem Eingang des ODER-Glieds 94 verbunden. Die Ausgänge der ODER- Glieder 92 und 94 sind mit dem Eingang des UND-Glieds 96 verbunden. Die Ausgänge des UND-Glieds 96 und der Leistungsrücksetzschaltung 100 sind mit dem Eingang des UND-Gliedes 98 verbunden. Ein Ausgang des UND- Gliedes 98 ist mit einem Rücksetzeingang R des Flip- Flops 102 verbunden. Der Rücksetzeingang R wird durch ein Signal "L" aktiviert.

Eine Spannung V1 wird an die Pluseingang des Kompara tors 78 angelegt, und das gesteuerte Stromsignal wird an dem Minuseingang des Komparators 78 eingegeben. Das gesteuerte Stromsignal ist ein Spannungssignal entsprechend dem in Fig. 2(a) gezeigten Strom. Das Signal wird von der Leistungszuführungs- Steuervorrichtung 64 über den Signaleingangsstift 70 zugeführt. Eine Spannung V2 wird an den Pluseingang des Komparators 80 angelegt, und das gesteuerte Stromsignal wird an dem Minuseingang des Komparators 80 eingegeben. Eine durch die Widerstände 88 und 90 geteilte Spannung wird an den Minuseingang des Kompa rators 82 angelegt, und ein Stromsignal wird an dem Pluseingang des Komparators 82 eingegeben. Das Strom signal ist ein Spannungssignal entsprechend dem ge messenen Strom und wird von der Heizstrom-Messeinheit 66 über den Signaleingangsstift 72 zugeführt. Das Elektrodenstromsignal wird an dem Pluseingang des Komparators 84 eingegeben, und eine Spannung V3 wird an den Minuseingang des Komparators 84 angelegt. Das Elektrodenstromsignal ist ein Spannungssignal ent sprechend dem gemessen Elektrodenstrom und wird von der Elektrodenstrom-Messeinheit 62 über den Si gnaleingangsstift 74 zugeführt. Das gesteuerte Span nungssignal wird an dem negativen Eingang des Kompa rators 86 eingegeben, und eine Spannung V4 wird an den Pluseingang des Komparators 86 angelegt. Das ge steuerte Spannungssignal ist ein Spannungssignal ent sprechend der in Fig. 2(b) gezeigten gesteuerten Spannung, und es wird von der Leistungszuführungs- Steuervorrichtung 64 über den Signaleingangsstift 76 zugeführt.

Die Bedingungen der Spannung V1 bis V4, unter denen die Leistungszuführungs-Abschaltschaltung 60 betrie ben wird, werden nachfolgend beschrieben.

Bedingung 1: V1 < V2

Für die Bedingung 1 wird die Spannung V1 so einge stellt, daß sie größer als die Spannung 2 ist. Die Spannungen V1 und V2 werden so eingestellt, daß diese Werte beträchtlich niedriger als die Spannung ent sprechend dem maximalen Strom Ihmax sind.

Bedingung 2: Wenn das gesteuerte Spannungssignal < V4, dann ist das Elektrodenstromsignal < V3.

Bezüglich der Bedingung 2 werden die Spannungen V3 und V4 so eingestellt, daß, wenn das gesteuerte Span nungssignal größer als die Spannung V4 ist, das Elek trodenstromsignal immer größer als die Spannung V3 ist, unter der Bedingung, daß die Erzeugungsvorrich tung 40 für geladene Teilchen normal arbeitet.

Die Arbeitsweise der Leistungszuführungs- Abschaltschaltung 60 wird nachfolgend auf der Grund lage der obigen Bedingungen beschrieben. Anfänglich sind die Werte für das gesteuerte Stromsignal, das Stromsignal, das Elektrodenstromsignal und das ge steuerte Spannungssignal sämtlich Null. Zu dieser Zeit gibt der Komparator 78 den Wert "H" aus, und in gleicher Weise geben die Komparatoren 80 und 86 den Wert "H" aus. Als eine Folge geben die ODER-Glieder 92 und 94 den Wert "H" und auch das UND-Glied 96 den Wert "H" aus.

Ausgehend von diesem Anfangszustand schaltet die Lei stungsrücksetzschaltung 100 die Leistung der Lei stungszuführungs-Abschaltschaltung 60 ein. Wenn Span nung an die Leistungsrücksetzschaltung 100 angelegt wird, gibt die Leistungsrücksetzschaltung 100 den Wert "L" aus. Da das Ausgangssignal des UND-Gliedes zu dieser Zeit gleich "H" ist, gibt das UND-Glied 98 den Wert "L" aus und das Flip-Flop 102 wird zurückge setzt, um den Wert "H" auszugeben. Das Ausgangssignal "H" von dem Flip-Flop 102 wird zu der Stromquelle 16 und der Spannungsquelle 18 geliefert, um die Stromzu führung bzw. die Spannungszuführung zu beenden.

Wenn Ladungen in einem Kondensator der Leistungsrück setzschaltung 100 akkumuliert sind, gibt die Lei stungsrücksetzschaltung 100 den Wert "H" aus. Da das Ausgangssignal des UND-Gliedes 96 zu dieser Zeit den Wert "H" hat, gibt das UND-Glied 98 auch den Wert "H" aus. Dann gibt die Leistungszuführungs- Steuervorrichtung 64 das gesteuerte Stromsignal wie in Fig. 2(a) gezeigt aus. Wenn das gesteuerte Strom signal einen vorbestimmten Pegel V1 überschreitet, gibt der Komparator 78 den Wert "L" aus. Die negative Kante dieses Typs von Flip-Flop wird getriggert, wenn das Signal von "H" nach "L" wechselt.

Wenn das Ausgangssignal des Komparators 78 von "H" nach "L" geändert wird, gibt daher das Flip-Flop 102 den Wert "L" aus. Das Ausgangssignal "L" des Flip- Flops 102 wird zu der Stromquelle 16 und der Span nungsquelle 18 geliefert, um die Stromzuführung und die Spannungszuführung neu zu starten. Dann werden der Strom von der Stromquelle 16 und die Spannung von der Spannungsquelle 18 geliefert, wie in den Fig. 2 (a) und 2 (b) gezeigt ist.

Die Arbeitsweise der Komparatoren 80 und 82 wird nachfolgend beschrieben. Wenn das gesteuerte Stromsi gnal die Spannung V2 überschreitet, gibt der Kompara tor 80 den Wert "L" aus. Der Komparator 82 vergleicht das durch die Widerstände 88 und 90 geteilte gesteu erte Stromsignal (was nachfolgend als "geteiltes ge steuertes Stromsignal" bezeichnet wird) mit dem Stromsignal. Das Verhältnis der Widerstände 88 und 90 wird in einer solchen Weise bestimmt, daß das Strom signal zum Erwärmen größer als das geteilte gesteuer te Stromsignal ist, bevor das gesteuerte Stromsignal die Spannung V2 überschreitet. Wenn das Stromsignal zum Erwärmen größer als das geteilte gesteuerte Stromsignal ist, gibt der Komparator den Wert "H" aus. Wenn andererseits das Stromsignal zum Erwärmen niedriger als das geteilte gesteuerte Stromsignal ist, gibt der Komparator 82 den Wert "L" aus. Zu die ser Zeit gibt, da die Ausgangssignale der Komparato ren 80 bzw. 82 "L" werden, das ODER-Glied 92 den Wert "L" aus. Daher gibt, wenn "L" an dem Rücksetzeingang R des Flip-Flops 102 eingegeben wird, das Flip-Flop 102 den Wert "H" aus. Das Ausgangssignal "H" des Flip-Flops 102 wird zu der Stromquelle 16 und der Spannungsquelle 18 geliefert, um die Stromzuführung bzw. die Spannungszuführung zu beenden.

Der Umstand, daß das Stromsignal zum Erwärmen niedri ger als das geteilte gesteuerte Stromsignal ist, zeigt, daß das Verbindungskabel J2 in irgendeiner Weise fehlerhaft ist. Gemäß der Leistungszuführungs- Abschaltschaltung 60 nach diesem Ausführungsbeispiel kann durch Vergleich des Stromsignals für die Erwär mung mit dem geteilten gesteuerten Stromsignal die Stromzuführung von der Stromquelle 16 und die Span nungszuführung von der Spannungsquelle 18 unmittelbar beendet werden, wenn eine Fehlfunktion des Verbin dungskabels J2 auftritt.

Obgleich bei diesem Ausführungsbeispiel das Stromsi gnal zum Erwärmen und das geteilte gesteuerte Strom signal verglichen werden, kann das gesteuerte Strom signal, das nicht durch die Widerstände geteilt ist, mit dem Stromsignal zum Erwärmen verglichen werden, um einen anomalen Zustand des Verbindungskabels J2 zu erfassen. Beispielsweise können durch Eliminieren des Widerstands 88 in Fig. 8 das gesteuerte Stromsignal und das Stromsignal zum Erwärmen direkt durch den Komparator 82 verglichen werden.

Die Arbeitsweise der Komparatoren 84 und 86 wird nachfolgend beschrieben. Wenn in einem normalen Zu stand die Spannung an die in Fig. 6 gezeigte zweite Elektrode 14 angelegt wird, wird das Elektrodenstrom signal von der Elektrodenstrom-Messeinheit 62 er fasst. Wenn das Elektrodenstromsignal die Spannung V3 überschreitet, gibt der Komparator 84 den Wert "H" aus. Wenn demgegenüber das gesteuerte Spannungssignal die Spannung V4 überschreitet, gibt der Komparator 86 den Wert "L" aus. Entsprechend der vorbeschriebenen Bedingung 2 überschreitet das Elektrodenstromsignal die Spannung V3, das gesteuerte Spannungssignal V4 überschreitet; somit gibt das ODER-Glied 94 immer den Wert "H" aus unter der Bedingung, daß die Erzeugungs vorrichtung 40 normal arbeitet.

Selbst wenn der Komparator den Wert "L" ausgibt, ist der Wert des gemessenen Elektrodenstroms gleich Null, wenn das Verbindungskabel J1 fehlerhaft ist. Der Kom parator 84 gibt zu dieser Zeit den Wert "L" aus und das Ausgangssignal des ODER-Glieds 94 wird "L". Daher werden die Ausgangssignale der UND-Glieder 96 und 98 jeweils "L" und "L", und sie werden an dem Rück setzeingang R des Flip-Flops 102 eingegeben. Das Flip-Flop gibt dann den Wert "H" an die Stromquelle 16 und die Spannungsquelle 18 aus. Somit werden die Stromzuführung von der Stromquelle 16 und die Span nungszuführung von der Spannungsquelle 18 beendet.

Wenn ein Schaden an den Verbindungskabeln J1 oder J2 auftritt, geben die Komparatoren 82 oder 84 den Wert "L" aus, und die Stromzuführung von der Stromquelle 16 und die Spannungszuführung von der Spannungsquelle 18 werden beendet. Um die Stromzuführung von der Stromquelle 16 und die Spannungszuführung von der Spannungsquelle 18 wieder zu starten, wird das ge steuerte Stromsignal anfänglich auf einen Wert herab gesetzt, der niedriger als die Spannung V1 ist. Die Komparatoren 80 und 86 geben beide zu dieser Zeit den Wert "H" aus, welcher an dem Rücksetzeingang R des Flip-Flops 102 eingegeben wird. Das gesteuerte Strom signal wird dann auf einen Wert angehoben, der größer als das gesteuerte Stromsignal ist, damit der Kompa rator 78 den Wert "L" ausgibt. Das Signal "L" wird an dem Takteingang CLK des Flip-Flops 102 eingegeben, und das Flip-Flop 102 gibt den Wert "L" aus, um die Stromzuführung von der Stromquelle 16 und die Span nungszuführung von der Spannungsquelle 18 wieder zu starten.

Fig. 9(a) zeigt eine Strom/Zeit-Charakteristik des durch die erste Elektrode 12 fließenden Stroms, wenn das Verbindungskabel J2 zum Zeitpunkt t3 fehlerhaft arbeitet. Unterschiedlich gegenüber der Strom/Zeit- Charakteristik nach Fig. 3(a) wird, selbst wenn das Verbindungskabel J2 zum Zeitpunkt t4 wieder normal arbeitet, der Strom nicht in einem Schritt der ersten Elektrode 12 zugeführt. Somit kann die Erzeugungsvor richtung 40 für geladene Teilchen nach der vorliegen den Erfindung eine Beschädigung der ersten Elektrode 12, die durch eine unverzügliche Zuführung eines gro ßen Stroms zu der ersten Elektrode 12 bewirkt wird, verhindern.

Fig. 9(b) zeigt die Spannungs/Zeit-Charakteristik der an die zweite Elektrode 14 angelegten Spannung, wenn das Verbindungskabel J1 zum Zeitpunkt t5 fehlerhaft arbeitet. Unterschiedlich gegenüber der Span nungs/Zeit-Charakteristik nach Fig. 3(b) wird, selbst wenn das Verbindungskabel J1 zum Zeitpunkt t6 wieder normal arbeitet, die Spannung nicht in einem Schritt an die zweite Elektrode 14 angelegt. Somit kann die Erzeugungsvorrichtung 40 für geladene Teilchen nach der vorliegenden Erfindung eine Beschädigung der er sten Elektrode 12, die durch sofortiges Anlegen einer großen Spannung an die zweite Elektrode 14 bewirkt wird, verhindern.

Die Erzeugungsvorrichtung 40 für geladene Teilchen kann eine Ionenkanone sein, obgleich die Erzeugungs vorrichtung 40 für geladene Teilchen in den obigen Ausführungsbeispielen als eine Elektronenkanone be schrieben wurde. Die erste Elektrode 12 kann eine Fa denkathode oder eine Anode für die Ionenkanone sein, zusätzlich zu der bei den obigen Ausführungsbeispie len beschriebenen Kathode. Die Anode kann eine Mehr anschluss-Doppelelektrode und eine Ionenquelle ent halten.

Weiterhin kann die Technik nach der vorliegenden Er findung verwendet werden, um das Problem zu lösen, welches auftritt, wenn die Verdrahtung, die die Kom ponenten der Erzeugungsvorrichtung 40 für geladene Teilchen verbindet, zerschnitten oder beschädigt ist. Dies erfolgt zusätzlich zur Lösung des Problems, das aufgrund eines Fehlverhaltens der Verbindungskabel J1 oder J2 auftritt.

Wie vorbeschrieben ist, kann eine Beschädigung der ersten Elektrode 12 durch die vorliegende Erfindung verhindert werden.

Bei der Erzeugungsvorrichtung für geladene Teilchen nach der vorliegenden Erfindung wird eine Beschädi gung der die geladenen Teilchen emittierenden Elek trode, die durch einen unvollständigen Kontakt des Verbindungskabels mit der Vorrichtung bewirkt wird, verhindert.

Claims

1. Erzeugungsvorrichtung (40) für geladene Teil chen, welche aufweist:
eine erste Elektrode (12) zur Emission geladener Teilchen;
eine zweite Elektrode (14) zum Erzeugen eines elektrischen Feldes für die Anziehung der gela denen Teilchen von der ersten Elektrode (12) weg;
eine Spannungsquelle (18) zum Erzeugen einer An ziehungsspannung, die das elektrische Feld zwi schen der ersten Elektrode (12) und der zweiten Elektrode (14) erzeugt;
eine Elektrodenstrom-Messeinheit (62) zum Messen eines durch die zweite Elektrode (14) fließenden Stroms entsprechend der Anzahl der von der ersten Elektrode (12) zu der zweiten Elektrode (14) emittierten geladenen Teilchen; und
eine Leistungszuführungs-Abschaltschaltung (60) zum Abschalten der Leistungszuführung zu der Spannungsquelle (18), um die Erzeugung der An ziehungsspannung auf der Grundlage des von der Elektrodenstrom-Messeinheit (62) gemessenen Elektrodenstroms zu beenden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Leistungszuführungs- Abschaltschaltung (60) einen Komparator (84) zum Vergleichen des von der Elektrodenstrom- Messeinheit (62) gemessenen Elektrodenstroms mit einem vorbestimmten Wert aufweist, wobei die Leistungszuführungs-Abschaltschaltung (60) die Leistungszuführung zu der Spannungsquelle (18) abschaltet, um die Erzeugung der Anziehungsspan nung zu beenden, wenn der Komparator (84) fest stellt, daß der gemessene Elektrodenstrom nied riger als der vorbestimmte Wert ist.

3. Erzeugungsvorrichtung (40) für geladene Teil chen, welche aufweist:
eine erste Elektrode (12) zur Emission von gela denen Teilchen;
eine Stromquelle (16), die einen Strom zu der ersten Elektrode (12) liefert, um diese zu er wärmen;
eine Heizstrom-Messeinheit (66), um den Strom zum Erwärmen der ersten Elektrode (12) zu mes sen;
eine zweite Elektrode (14) zum Erzeugen eines elektrischen Feldes, um die geladenen Teilchen von der ersten Elektrode (12) wegzuziehen;
eine Spannungsquelle (18) zum Erzeugen einer An ziehungsspannung für die Ausbildung eines elek trischen Feldes zwischen der ersten Elektrode (12) und der zweiten Elektrode (14);
eine Elektrodenstrom-Messeinheit (62) zum Messen des durch die zweite Elektrode (14) fließenden Stroms entsprechend der Menge der von der ersten Elektrode (12) zu der zweiten Elektrode (14) emittierten geladenen Teilchen; und
eine Leistungszuführungs-Abschaltschaltung (60) zum Abschalten der Leistungszuführung zumindest zu der Stromquelle (16) oder der Spannungsquelle (18), um die Zuführung des Stroms zum Erwärmen der ersten Elektrode (12) und die Erzeugung der Anziehungsspannung auf der Grundlage des von der Heizstrom-Messeinheit (66) gemessenen Stroms bzw. des von der Elektrodenstrom-Messeinheit (62) gemessenen Elektrodenstroms zu beenden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Leistungszuführungs- Abschaltschaltung (60) die Leistungszuführung zu der Spannungsquelle (18) abschaltet, um die Er zeugung der Anziehungsspannung zu beenden, auf der Grundlage des von der Elektrodenstrom- Messeinheit (62) gemessenen Elektrodenstroms.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Leistungszuführungs- Abschaltschaltung (60) die Leistungszuführung zu der Spannungsquelle (18) abschaltet, um die Zu führung des Stroms zum Erwärmen der ersten Elek trode (12) zu beenden, auf der Grundlage des von der Elektrodenstrom-Messeinheit (62) gemessenen Elektrodenstroms.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die Leistungszuführungs- Abschaltschaltung (60) einen ersten Komparator (84) zum Vergleichen des von der Elektroden strom-Messeinheit (62) gemessenen Elektroden stroms mit einem vorbestimmten Wert aufweist, wobei die Leistungszuführungs-Abschaltschaltung (60) die Leistungszuführung zu der Spannungs quelle (18) abschaltet, um die Zuführung des Stroms zum Erwärmen der Elektrode (12) und die Erzeugung der Anziehungsspannung zu beenden, wenn der erste Komparator (84) feststellt, daß der gemessene Elektrodenstrom niedriger als der vorbestimmte Wert ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungszufüh rungs-Abschaltschaltung (60) die Leistungszufüh rung zu der Stromquelle (16) abschaltet, um die Zuführung des Stroms zum Erwärmen der ersten Elektrode (12) zu beenden, auf der Grundlage des von der Heizstrom-Messeinheit (66) gemessenen Stroms.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungszufüh rungs-Abschaltschaltung (60) die Leistungszufüh rung zu der Spannungsquelle (18) abschaltet, um die Erzeugung der Anziehungsspannung zu beenden, auf der Grundlage des von der Heizstrom- Messeinheit (66) gemessenen Stroms.

9. Erzeugungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungszuführungs- Abschaltschaltung (60) einen zweiten Komparator (82) zum Vergleichen des von der Heizstrom- Messeinheit (66) gemessenen Stroms mit einem vorbestimmten Wert aufweist, wobei der vorbe stimmte Wert ein gesteuerter Wert eines von der Stromquelle (16) zu der ersten Elektrode (12) zu liefernden Stroms ist, und die Leistungszufüh rungs-Abschaltschaltung (60) die Leistungszufüh rung zu der Spannungsquelle (18) abschaltet, um die Zuführung des Stroms zum Erwärmen der ersten Elektrode (12) und die Erzeugung der Anziehungs spannung zu beenden, wenn der zweite Komparator (82) feststellt, daß der gemessene Strom niedri ger als der vorbestimmte Wert ist.

10. Vorrichtung zum Aufstrahlen geladener Teilchen auf eine Probe (46), um einen Zustand der Probe (46) zu messen, indem die Reflexion von von der Probe (46) abgestrahlten Sekundärelektronen er fasst wird, nachdem die geladenen Teilchen auf die Probe (46) gestrahlt wurden, welche auf weist:
eine Erzeugungsvorrichtung (40) für geladene Teilchen zum Aufstrahlen der geladenen Teilchen auf die Probe (46);
eine Fokussiereinheit (52, 54) zum Fokussieren der von der Erzeugungsschaltung (40) für gelade ne Teilchen abgestrahlten geladenen Teilchen auf die Probe (46);
einen Signalgenerator (50, 56) zum Empfangen der von der Probe (46) abgestrahlten Sekundärelek tronen und zur Ausgabe eines Sekundärelektronen- Erfassungssignals entsprechend der Anzahl der Sekundärelektronen; und
eine Messeinheit (58) zum Messen des Zustands der Probe (46) auf der Grundlage des Sekundäre lektronen-Erfassungssignals; dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugungsvor richtung (40) für geladene Teilchen aufweist:
eine erste Elektrode (12) zur Emission von gela denen Teilchen;
eine Stromquelle (16) zum Liefern eines Stroms zu der ersten Elektrode (12), um diese zu erwär men;
eine Heizstrom-Messeinheit (66) zum Messen des Stroms zum Erwärmen der ersten Elektrode (12);
eine zweite Elektrode (14) zum Erzeugen eines elektrischen Feldes, um die geladenen Teilchen von der ersten Elektrode (12) wegzuziehen;
eine Spannungsquelle (18) zum Erzeugen einer An ziehungsspannung für die Ausbildung des elektri schen Feldes zwischen der ersten Elektrode (12) und der zweiten Elektrode (14);
eine Elektrodenstrom-Messeinheit (62) zum Messen des durch die zweite Elektrode (14) fließenden Elektrodenstroms entsprechend der Anzahl der von der ersten Elektrode (12) zu der zweiten Elek trode (14) emittierten geladenen Teilchen; und
eine Leistungszuführungs-Abschaltschaltung (60) zum Abschalten der Leistungszuführung zumindest zu der Stromquelle (16) oder der Spannungsquelle (18), um die Zuführung des Stroms zum Erwärmen der ersten Elektrode (12) und die Erzeugung der Anziehungsspannung zu beenden, auf der Grundlage des von der Heizstrom-Messeinheit (66) gemesse nen Stroms bzw. des von der Elektrodenstrom- Messeinheit (62) gemessenen Elektrodenstroms.