JP3056757B2 - 電界放出型電子顕微鏡 - Google Patents

電界放出型電子顕微鏡

Info

Publication number
JP3056757B2
JP3056757B2 JP1326134A JP32613489A JP3056757B2 JP 3056757 B2 JP3056757 B2 JP 3056757B2 JP 1326134 A JP1326134 A JP 1326134A JP 32613489 A JP32613489 A JP 32613489A JP 3056757 B2 JP3056757 B2 JP 3056757B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
anode
lens
voltage
electron beam
field emission
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP1326134A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH03187146A (ja
Inventor
久弥 村越
幹雄 市橋
成人 砂子沢
雄司 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP1326134A priority Critical patent/JP3056757B2/ja
Priority to US07/627,976 priority patent/US5134289A/en
Priority to EP90313855A priority patent/EP0434370B1/en
Publication of JPH03187146A publication Critical patent/JPH03187146A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3056757B2 publication Critical patent/JP3056757B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/24Circuit arrangements not adapted to a particular application of the tube and not otherwise provided for
    • H01J37/243Beam current control or regulation circuits
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/04Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/06Electron sources; Electron guns
    • H01J37/073Electron guns using field emission, photo emission, or secondary emission electron sources

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子線装置に係り、特に、電子引出電圧や陰
極への電子加速電圧が変化しても常に一定の明るさで電
子ビームを試料上に照射させることを図った電子線装置
に関する。
〔従来の技術〕
第4図に電界放出陰極を用いた電子顕微鏡の光学系の
従来例を示す。静電レンズ2内の第1陽極(電子引出電
極)3に印加された電子引出電圧V1により電界放出陰極
1からの放出電流が制御される。第2陽極(初段加速電
極)4には、静電レンズ2のレンズ作用を制御する制御
電圧V2が印加される。第2陰極4以降には段間に等電圧
がかかるように、高抵抗9が等分割されて各分割電圧が
印加される。電子引出電圧V1の変化に連動して、静電レ
ンズ2の結像位置を制御する手段は特開昭60−117534号
に示されるごとく、公知である。
〔発明が解決しようとする課題〕
ここで、例えば電子ビームを試料に照射して得られる
特性X線を検出して試料の元素組成を定量分析する際に
は、試料に照射されるビーム電流を一定にする必要があ
るが、そのために制御電圧V2をどのように制御すれば良
いかについては、今まで明らかにされていなかった。い
ま、静電レンズ2の像を試料7の面上あるいは面より所
定深さの点に集束させるコンデンサレンズ5の主面と静
電レンズ2との間に電子ビームの電流を制限する絞り6
が配置されており、この絞りと静電レンズ2の結像位置
との距離をLとおく。次に、直径2γの絞り6で制限さ
れる静電レンズ出射角をβとおくと、2γ=2Lβの関係
となる。また、静電レンズ出射角βに対応する陰極出射
角をαとおくと、直径2Lβの絞り6で制限される陰極出
射角はαとなる。したがって、放出陰極1の放出角電流
密度(単位立体角当たりの放出電流)をωとおくと、絞
り6上のビーム電流はπαωとなる。放出角電流密度
ωは電子引出電圧V1に連動して変化する。所望のωを得
るためのV1は放出陰極ごとに異なる。また、放出陰極を
加熱し表面を清浄化処理すると陰極の曲率半径が変化す
るので、ωとV1との関係は経時的にも変化する。このよ
うに、所望のωを維持するためには、電子引出電圧V1
変化させていくことが必要である。しかし、V1の変化に
応じて静電レンズ作用も変化してしまうので、絞り6で
制限されるビーム電流を一定にするためには、制御電圧
V2で静電レンズ作用を調整する必要がある。
これに対して、前記特開昭60−117534号にも、制御電
圧V2を、電子引出電圧V1の変化に連動して制御するとの
記載があるが、しかし、その場合の制御は、静電レンズ
の結像位置を制御するもので、絞りでのビーム電流を一
定にする制御を行うものではない。
本発明の目的は、電子引出電圧V1あるいは陰極に印加
する電子加速電圧V0をどのように調整した場合も、絞り
で制限されるビーム電流が常に一定となり、一定の明る
さで電子ビームを試料上に照射することのできる電子線
装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、本発明は、電界放出陰極
と、前記電界放出陰極から電子を電界放出させる第1陽
極と、前記第1陽極により引き出された電子線に所望の
加速電圧を与える加速手段と、電子線を集束する集束レ
ンズ手段と、前記加速手段と前記レンズ手段との間に配
置された絞りと、を備えた電子線装置において、前記第
1陽極と前記加速手段から成る静電レンズのレンズ作用
を制御する第2陽極を設け、陰極出射角をα、前記静電
レンズの出射角をβ、前記静電レンズの結像位置と前記
絞り面との距離をLとして、前記第1陽極に印加する電
圧の変化に対してLβ/αがほぼ一定となるように、前
記第2陽極に印加する電圧を調整する手段を備えたこと
を特徴とする。
また、本発明は、電界放出陰極と、前記電界放出陰極
から電子を電界放出させる第1陽極と、前記第1陽極に
より引き出された電子線に所望の加速電圧を与える加速
手段と、電子線を集束する集束レンズ手段と、前記第1
陽極と前記レンズ手段との間に配置された絞りと、を備
えた電子線装置において、前記第1陽極と前記加速手段
から成る静電レンズのレンズ作用を制御する第2陽極を
設け、陰極出射角をα、前記静電レンズの出射角をβ、
前記静電レンズの結像位置と前記絞り面との距離をLと
して、前記加速電圧の変化に対してLβ/αがほぼ一定
となるように、前記第2陽極に印加する電圧を調整する
手段を備えたことを特徴とする。
〔作用〕
直径が2γ=2Lβの絞り6でのビーム電流は、前述し
たようにπαωとなる。Lβ/αが一定であれば直径
2Lβの絞り6で制限される陰極出射角aが一定となる。
したがって、ωが一定値を維持し、かつ、Lβ/α=K
(一定値)の条件を満足するように、V2,V1,V0の関係を
制御すれば、絞り6でのビーム電流は常に一定となり、
電子ビームを常に一定の明るさで試料に照射できること
になる。
V2の具体的な制御作用を第2図を用いて説明する。第
2図の実線曲線(イ)はV0=200kVとし、また実線曲線
(ロ)はV0=100kVとし、いずれも、電界放出電流が一
定値(後述の実施例では30μA)を維持しながら、βL/
α=k1(ある一定値)となるV2,V1の関係曲線である。
これらの関係曲線は、静電レンズの電子軌道の計算か
ら、あるいは後述するように、実験的に求められる。す
なわち、V2,V1,V0の関係が実線曲線(イ)あるいは
(ロ)の上にあれば、電界放出電流は一定値、かつ、L
β/α=K1(=一定値)の条件を満足する。これは、
(V2=A,V1=4kV,V0=200kV)の組合せのとき、(V2
B,V1=6kV,V0=200kV)の組合せのとき、あるいは、(V
2=C,V1=4kV,V0=100kV)の組合せのとき、のいずれの
場合も電界放出電流がある一定値に保たれ、かつ、Lβ
/αもある一定値であり、したがって、前述した理由に
より、絞りでのビーム電流は常に一定になることを意味
する。したがって、この実線曲線(イ)及び(ロ)で示
されるV2,V1,V0の関係を、制御指令を発生する制御演算
部に記憶させておき、V1,V0の変化に連動してV2が実線
曲線(イ),(ロ)上に乗るように制御することによ
り、絞りでのビーム電流を一定に、これにより試料に照
射される電子ビームの明るさを一定に制御できることに
なる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。静
電レンズ2の像を試料7上あるいは所定深さ位置に結像
させるコンデンサレンズ5の主面と静電レンズ2の間の
光軸上にはビーム電流を制限する絞り6が配置されてい
る。演算部24には、電子引出電圧V、陰極加速電圧V0
対して、Lβ/αの値が一定となる条件を満足する制御
電圧V2の値がデータとして記憶されているか、あるいは
関数式V2=(V0,V1)として与えられている。このV2
とV0,V1との関係は、静電レンズ中の電子の軌道を計算
することによって求められるが、試料上のビーム電流を
計測して、V0,V1の組合せに対して、試料上のビーム電
流が一定となるようなV2の値を実験的に求めることもで
きる。例えば、V0=100kV,200kV,V1=4〜7kVに対し
て、Lβ/α=K1を満たすV2の値が、第2図に示す曲線
(イ),(ロ)として演算部24に記憶されているか、あ
る関数形で与えられている。
まず、例えば、V0=200kVにするために、加速電圧制
御電源21を通じ、加速電圧供給電源18より、陰極加速電
圧V0が供給される。次に、第1陽極電圧制御電源22を通
じ、第1陽極電圧供給電源19より、電子引出電圧V1が、
第1陽極3に流れる電界放出電流が例えば30μAになる
まで印加される。ここでV1=4kVで電界放出電流が所望
値30μAとなったとして、この値の所で固定する。演算
部24は、V0=200kV,V1=4kVの値をそれぞれの電源21,22
より読み取り、Lβ/α=K1を満足するV2=Aを演算
し、第2陽極電圧制御電源23を通じ、第2陽極電圧供給
電源20より、制御電圧V2としてV2=Aを供給するように
指令信号を発生する。もし、同じ30μAの電界放出電流
を流すのにV1=6kVであった場合には、演算部24でLβ
/α=K1を満足するV2=Bを求めて、制御電圧V2をV2
Bとするように指令する。以上の制御操作により、絞り
6で制限されるビーム電流は、V1=4kVのときもV2=6kV
のときも、自動的に等しいビーム電流となる。以上の制
御方式は、制御電圧V2を、電子引出電圧V1に連動して変
化させる制御である。
陰極加速電圧V0に連動させて、照射系の動作条件を一
定に保つように制御電圧V2を制御する方式とすることも
できる。例えば、電子引出電圧はV1=4kVに固定し、陰
極加速電圧V0がV0=100kVと変わった場合には、演算部2
4よりV2=Cの制御電圧となるように指令することによ
り、Lβ/α=K1の条件が満足され、絞りでのビーム電
流は一定となる。
なお、第2図では破線曲線で示すように、Lβ/α=
K2の値に対するV2が描かれているが、このように、Lβ
/αの複数個の値に対してV2をそれぞれ設定することも
でき、これにより、電界放出電流を変えずに、絞りで制
限されるビーム電流を制御することも可能である。
今までの図は、静電レンズが実像側に結像する場合に
ついて説明してきたが、静電レンズが虚像側に結像する
場合にも、第3図に示すように、静電レンズ後段のコン
デンサレンズ主面と静電レンズの間に電子ビーム電流を
制限する絞りを置き、その絞りと静電レンズの虚像側の
結像位置との間の距離Lに静電レンズの角度倍率β/α
を掛けたLβ/αが一定となるように、制御電圧V2を、
電子引出電圧V1あるいは陰極加速電圧V0に連動させて制
御することにより、絞りで制限されるビーム電流を一定
に保つことができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、静電レンズ後
段のコンデンサレンズ主面と静電レンズとの間に電子ビ
ーム電流を制限する絞りを置き、この絞りと静電レンズ
の結像位置との間の距離Lに静電レンズの角度倍率β/
αを掛けたLβ/αが一定となるように、制御電圧V
2を、電子引出電圧V1あるいは陰極加速電圧V0の変化に
連動して制御することにより、絞りで制限されるビーム
電流が常に一定となり、V1やV0のどのような変化に対し
ても常に一定の明るさで電子ビームを試料上に照射する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第3図はそれぞれ本発明の一実施例の構成図、
第2図は本発明の制御作用説明図で演算部に記憶あるい
は演算されるV2,V1,V0の関係曲線を示す。第4図は従来
例の構成図である。 符号の説明 1……電界放出陰極、2……静電レンズ 3……第1陽極、4……第2陽極 5……コンデンサレンズ、6……絞り 7……試料、9……高抵抗 18……加速電圧供給電源 19……第1陽極電圧供給電源 20……第2陽極電圧供給電源 21……加速電圧制御電源 22……第1陽極電圧制御電源 23……第2陽極電圧制御電源 24……演算部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 雄司 茨城県勝田市市毛882番地 株式会社日 立製作所那珂工場内 (56)参考文献 特開 昭60−117534(JP,A) 特開 昭53−98187(JP,A) 特開 昭59−134542(JP,A) 特開 昭63−166130(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 37/285

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電界放出陰極と、前記電界放出陰極から電
    子を電界放出させる第1陽極と、前記第1陽極により引
    き出された電子線に所望の加速電圧を与える加速手段
    と、電子線を集束する集束レンズ手段と、前記加速手段
    と前記レンズ手段との間に配置された絞りと、を備えた
    電子線装置において、前記第1陽極と前記加速手段から
    成る静電レンズのレンズ作用を制御する第2陽極を設
    け、陰極出射角をα、前記静電レンズの出射角をβ、前
    記静電レンズの結像位置と前記絞り面との距離をLとし
    て、前記第1陽極に印加する電圧の変化に対してLβ/
    αがほぼ一定となるように、前記第2陽極に印加する電
    圧を調整する手段を備えたことを特徴とする電子線装
    置。
  2. 【請求項2】電界放出陰極と、前記電界放出陰極から電
    子を電界放出させる第1陽極と、前記第1陽極により引
    き出された電子線に所望の加速電圧を与える加速手段
    と、電子線を集束する集束レンズ手段と、前記第1陽極
    と前記レンズ手段との間に配置された絞りと、を備えた
    電子線装置において、前記第1陽極と前記加速手段から
    成る静電レンズのレンズ作用を制御する第2陽極を設
    け、陰極出射角をα、前記静電レンズの出射角をβ、前
    記静電レンズの結像位置と前記絞り面との距離をLとし
    て、前記加速電圧の変化に対してLβ/αがほぼ一定と
    なるように、前記第2陽極に印加する電圧を調整する手
    段を備えたことを特徴とする電子線装置。
JP1326134A 1989-12-18 1989-12-18 電界放出型電子顕微鏡 Expired - Fee Related JP3056757B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1326134A JP3056757B2 (ja) 1989-12-18 1989-12-18 電界放出型電子顕微鏡
US07/627,976 US5134289A (en) 1989-12-18 1990-12-17 Field emission electron device which produces a constant beam current
EP90313855A EP0434370B1 (en) 1989-12-18 1990-12-18 Field emission electron device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1326134A JP3056757B2 (ja) 1989-12-18 1989-12-18 電界放出型電子顕微鏡

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH03187146A JPH03187146A (ja) 1991-08-15
JP3056757B2 true JP3056757B2 (ja) 2000-06-26

Family

ID=18184441

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1326134A Expired - Fee Related JP3056757B2 (ja) 1989-12-18 1989-12-18 電界放出型電子顕微鏡

Country Status (3)

Country Link
US (1) US5134289A (ja)
EP (1) EP0434370B1 (ja)
JP (1) JP3056757B2 (ja)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11250850A (ja) 1998-03-02 1999-09-17 Hitachi Ltd 走査電子顕微鏡及び顕微方法並びに対話型入力装置
US6476390B1 (en) * 1998-03-27 2002-11-05 Hitachi, Ltd. Method and apparatus for inspecting integrated circuit pattern using a plurality of charged particle beams
EP1249855B1 (en) * 2001-04-09 2008-07-09 ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH Device and method for controlling focussed electron beams
JP3914750B2 (ja) 2001-11-20 2007-05-16 日本電子株式会社 収差補正装置を備えた荷電粒子線装置
EP1426997A1 (en) * 2002-12-06 2004-06-09 ICT, Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik Mbh Field emitter beam source and method for controlling a beam current
JP4610182B2 (ja) * 2003-12-05 2011-01-12 株式会社日立ハイテクノロジーズ 走査型電子顕微鏡
JP4611755B2 (ja) * 2005-01-13 2011-01-12 株式会社日立ハイテクノロジーズ 走査電子顕微鏡及びその撮像方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3936756A (en) * 1971-04-30 1976-02-03 Nihon Denshi Kabushiki Kaisha Field emission electron gun having automatic current control
US3786305A (en) * 1972-05-15 1974-01-15 Hitachi Ltd Field emission electron gun
JPS59134539A (ja) * 1983-01-21 1984-08-02 Hitachi Ltd 電界放射形電子銃を有する装置
JPH0766772B2 (ja) * 1983-11-30 1995-07-19 株式会社日立製作所 多段加速方式電界放射形電子顕微鏡

Also Published As

Publication number Publication date
EP0434370B1 (en) 1996-06-12
US5134289A (en) 1992-07-28
JPH03187146A (ja) 1991-08-15
EP0434370A2 (en) 1991-06-26
EP0434370A3 (en) 1991-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0116083B1 (en) Low voltage field emission electron gun
US9257257B2 (en) Electron beam control method, electron beam generating apparatus, apparatus using the same, and emitter
JP3056757B2 (ja) 電界放出型電子顕微鏡
JPH11329321A (ja) タンデム加速静電レンズ
JP3469404B2 (ja) 電界放出型荷電粒子銃及び荷電粒子ビーム照射装置
JP3155570B2 (ja) 収束イオンビーム質量分析方法及び収束イオンビーム質量分析複合装置
JP3031043B2 (ja) イオン照射装置とその制御方法
JPH09257670A (ja) 電子顕微鏡用試料作製装置
JPS6266551A (ja) 集束イオンビ−ム装置
JPH027503B2 (ja)
JP3318154B2 (ja) 荷電粒子ビーム投射方法およびその装置
JP3081965B2 (ja) イオンビーム発生装置
JPH063720B2 (ja) 集束イオンビ−ム装置
JP3138292B2 (ja) イオンビーム照射方法およびその装置
JPS6081747A (ja) 電子ビ−ム発生装置
JPH0370340B2 (ja)
JP2503359B2 (ja) 荷電粒子ビ―ム描画装置
JP2948242B2 (ja) 収束電子線回析装置
JPS633452B2 (ja)
JPH1196950A (ja) 高安定荷電粒子ビーム照射方法及び装置
JPH06162978A (ja) 電界放出形電子顕微鏡
JPH0727859B2 (ja) 荷電粒子ビーム描画装置
JPS60180050A (ja) イオン照射装置
JPH03252037A (ja) 荷電粒子ビーム装置
JPS60180051A (ja) イオン照射装置

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080414

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090414

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees