JP7054281B1 - 電子線適用装置および電子線適用装置における検出データの作成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フォトカソードを利用した新たな電子線適用装置および電子線適用装置における検出データの作成方法を提供する。【解決手段】光源２から照射された励起光により電子を生成するフォトカソード３と、電子を引き出し電子ビームＢを形成するアノード４と、電子ビームＢを照射した照射対象Ｓから放出された放出物を検出し検出信号を生成する検出器５と、制御部６と、を含む、電子線適用装置１であって、フォトカソード３が受光する励起光は２つ以上であり、２つ以上の励起光はパルス状であり且つフォトカソード３が受光する際のタイミングが異なるように照射され、制御部６は励起光の受光により形成された２つ以上のパルス状の電子ビームＢを照射対象Ｓの異なる照射領域に照射し、検出器５は生成した検出信号を異なる照射領域の位置情報と関連付けて出力し、検出器５の数が照射対象に照射した電子ビームの数より少ない、電子線適用装置。【選択図】図１

Description

本出願における開示は、電子線適用装置および電子線適用装置における検出データの作成方法に関する。

電子ビームを用いて、試料等の照射対象から検出データを取得する電子線適用装置が知られている。

関連する技術として、特許文献１には、試料上の複数の計測点に荷電粒子線を照射する照射系と、試料からの２次電子又は反射荷電粒子を検出する複数個の検出器と、を有するマルチビーム検査装置が記載されている。特許文献１には、複数の計測点に並列に荷電粒子線が照射されるため、高いスループットで試料の欠陥検査等が行える利点があることが記載されている。

また、特許文献２には、マルチビーム型の荷電粒子ビーム装置において、マルチビームに対応した複数の検出素子を二次元状に配列することが記載されている。

ところで、電子銃としては、熱電子射出型、電界放射（ＦＥ）型、ショットキー型以外に、フォトカソードを用いることが知られている。特許文献３には、フォトカソードを用いた電子銃が記載されている。特許文献３に記載のフォトカソードを用いた電子銃は、フォトカソードに励起光を照射することで、明るく、シャープな電子ビームを射出することができる。

特開平１０－１３４７５７号公報 国際公開第２０２１／０２４３９７号公報 特許第５８０８０２１号公報

特許文献１および２に記載の発明は、マルチビームに対応した複数の検出器（検出素子）を用いることで、スループットの向上を図っている。しかしながら、特許文献１および２に記載の発明は、少なくとも照射対象に照射される電子ビームの数以上の検出器（検出素子）が必要であるとの問題がある。一方、特許文献３に記載のフォトカソードを用いた電子銃は開発途上にある。フォトカソードを用いた電子銃を搭載した電子線適用装置において、マルチビームに対応した有意な検出データの作成方法の開発が望まれる。

本出願は上記問題点を解決するためになされたものであり、鋭意研究を行ったところ、（１）フォトカソードは、照射タイミングが異なる２つ以上のパルス状の励起光を受光すると、励起光の照射タイミングを反映したパルス状の電子ビームを２つ以上形成できること、（２）形成した２つ以上のパルス状の電子ビームを照射対象の異なる照射領域に照射すると、それぞれの照射領域に照射される電子ビームの照射タイミングが異なること、（３）電子ビームの照射タイミングが異なることから、照射対象の異なる照射領域からは電子ビームの照射タイミングに応じたパルス状の放出物が得られること、（４）その結果、照射対象の異なる照射領域から得られた２つ以上の放出物から、同一の検出器で検出信号を生成できるので、検出器の数を照射する電子ビームの数より少なくできること、を新たに見出した。

本出願における開示は、フォトカソードの特徴を利用した新たな電子線適用装置および電子線適用装置における検出データの作成方法を提供することにある。

本出願における開示は、以下に示す、電子線適用装置および電子線適用装置における検出データの作成方法に関する。

（１）光源と、
前記光源から照射された励起光の受光に応じて、放出可能な電子を生成するフォトカソードと、
前記フォトカソードとの間で電界を形成することができ、形成した電界により前記放出可能な電子を引き出し、電子ビームを形成するアノードと、
前記電子ビームを照射した照射対象から放出された放出物を検出し、検出信号を生成する検出器と、
制御部と、
を含む、電子線適用装置であって、
前記フォトカソードが受光する励起光は２つ以上であり、
前記２つ以上の励起光は、それぞれ、パルス状であり、且つ、前記フォトカソードが受光する際のタイミングが異なるように照射され、
前記制御部は、
前記タイミングが異なる２つ以上のパルス状の励起光の受光により形成された２つ以上のパルス状の電子ビームを、それぞれ、前記照射対象の異なる照射領域に照射し、
前記検出器は、前記照射対象の異なる照射領域から放出されたパルス状の放出物を異なるタイミングで検出することで検出信号を生成し、
生成した検出信号を前記異なる照射領域の位置情報と関連付けて出力し、
前記検出器の数が、前記照射対象に照射した電子ビームの数より少ない
電子線適用装置。
（２）前記検出器の数が１つである
上記（１）に記載の電子線適用装置。
（３）前記光源が２つ以上であり、それぞれの光源から照射される励起光は、前記フォトカソードが受光する際のタイミングが異なるように照射される
上記（１）または（２）に記載の電子線適用装置。
（４）前記光源が１つであり、前記光源から照射された励起光を２つ以上に分割し、分割された２つ以上の励起光は、前記フォトカソードが受光する際のタイミングが異なるように照射される
上記（１）または（２）に記載の電子線適用装置。
（５）前記電子線適用装置が、
走査電子顕微鏡、
電子線検査装置、
オージェ電子分光器、
カソードルミネッセンス装置、
Ｘ線分析装置、
透過電子顕微鏡、または、
走査型透過電子顕微鏡、
である
上記（１）～（４）の何れか一つに記載の電子線適用装置。
（６）電子線適用装置における検出データの作成方法であって、
電子線適用装置は、
光源と、
前記光源から照射された励起光の受光に応じて、放出可能な電子を生成するフォトカソードと、
前記フォトカソードとの間で電界を形成することができ、形成した電界により前記放出可能な電子を引き出し、電子ビームを形成するアノードと、
前記電子ビームを照射した照射対象から放出された放出物を検出し、検出信号を生成する検出器と、
制御部と、
を含み、
前記検出データの作成方法は、
前記光源から、パルス状であり、且つ、前記フォトカソードが受光する際のタイミングが異なる２つ以上の励起光を前記フォトカソードに照射し、２つ以上のパルス状の電子ビームを形成する電子ビーム形成工程と、
前記２つ以上のパルス状の電子ビームを、それぞれ、前記照射対象の異なる照射領域に照射する電子ビーム照射工程と、
前記２つ以上のパルス状の電子ビームを照射することで前記異なる照射領域から放出されたパルス状の放出物を異なるタイミングで前記検出器により検出し、検出信号を生成する検出工程と、
生成した検出信号を前記異なる照射領域の位置情報と関連付けて出力する検出データ出力工程と、
を含み、
前記検出器の数が、前記照射対象に照射した電子ビームの数より少ない
検出データの作成方法。
（７）前記検出器の数が１である
上記（６）に記載の検出データの作成方法。
（８）前記光源が２つ以上であり、それぞれの光源から照射される励起光は、前記フォトカソードが受光する際のタイミングが異なるように照射される
上記（６）または（７）に記載の検出データの作成方法。
（９）前記光源が１つであり、前記光源から照射された励起光を２つ以上に分割し、分割された２つ以上の励起光は、前記フォトカソードが受光する際のタイミングが異なるように照射される
上記（６）または（７）に記載の検出データの作成方法。
（１０）前記電子線適用装置が、
走査電子顕微鏡、
電子線検査装置、
オージェ電子分光器、
カソードルミネッセンス装置、
Ｘ線分析装置、
透過電子顕微鏡、または、
走査型透過電子顕微鏡、
である
上記（６）～（９）の何れか一つに記載の検出データの作成方法。

本出願で開示する電子線適用装置および電子線適用装置における検出データの作成方法は、検出器の数を照射する電子ビームの数より少なくできる。

図１は、実施形態に係る電子線適用装置１を模式的に示す図である。 図２は、実施形態に係る電子線適用装置における検出データ作成方法（制御部６の制御内容）の概略を説明するための図である。 図３は、実施形態に係る電子線適用装置における検出データ作成方法（制御部６の制御内容）の概略を説明するための図である。 図４は、照射対象の異なる照射領域から得られた２つ以上の放出物から、同一の検出器で検出信号を生成できることを説明するための図である。 図５は、照射対象の異なる照射領域から得られた２つ以上の放出物から、同一の検出器で検出信号を生成できることを説明するための図である。 図６は、検出データ作成方法のフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ、電子線適用装置および電子線適用装置における検出データの作成方法（以下、「検出データ作成方法」と記載することがある。）について詳しく説明する。なお、本明細書において、同種の機能を有する部材には、同一または類似の符号が付されている。そして、同一または類似の符号の付された部材について、繰り返しとなる説明が省略される場合がある。

また、図面において示す各構成の位置、大きさ、範囲などは、理解を容易とするため、実際の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、本出願における開示は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。

（電子線適用装置および検出データ作成方法の実施形態）
図１～図６を参照して、電子線適用装置および検出データ作成方法の実施形態について説明する。図１は、実施形態に係る電子線適用装置１を模式的に示す図である。図２および図３は、実施形態に係る電子線適用装置における検出データ作成方法（制御部６の制御内容）の概略を説明するための図である。図４および図５は、照射対象の異なる２つ以上の照射領域からそれぞれ得られた放出物から、同一の検出器で検出信号を生成できることを説明するための図である。図６は、検出データ作成方法のフローチャートである。

図１に示す電子線適用装置１の実施形態は、光源２と、フォトカソード３と、アノード４と、検出器５と、制御部６と、を少なくとも含んでいる。なお、図１には、電子線適用装置１が電子銃部分１ａと相手側装置１ｂ（電子線適用装置１から電子銃部分１ａを除いた部分）に分けて形成した例が示されている。代替的に、電子線適用装置１は一体的に形成されてもよい。また、電子線適用装置１は、任意付加的に、フォトカソード３とアノード４との間に電界を発生させるための電源７、電子ビームＢを照射対象Ｓに向けて集束するためのオブジェクティブレンズ８、電子ビームＢを照射対象Ｓ上で走査するための電子ビーム偏向装置９を設けてもよい。更に、図示は省略するが、電子線適用装置１の種類に応じた公知の構成部材を含んでもよい。なお、図１に示す例は、電子線適用装置１全体の概略を示すため、フォトカソード３から放出する電子ビームＢの数は一つである。実施形態に係る電子線適用装置における検出データ作成方法（制御部６の制御内容）の概略については、図２乃至図５を参照して詳細に説明する。

光源２は、フォトカソード３に励起光Ｌを照射することで、電子ビームＢを射出できるものであれば特に制限はない。光源２は、例えば、高出力（ワット級）、高周波数（数百ＭＨｚ）、超短パルスレーザー光源、比較的安価なレーザーダイオード、ＬＥＤ等があげられる。励起光Ｌは、フォトカソード３が受光する際にパルス光であればよい。したがって、光源２が連続光を照射する場合は、光源２とフォトカソード３との間に液晶シャッター等を設ければよい。なお、図１に示す例では、光源２が、真空チャンバーＣＢ外に配置され励起光Ｌが、フォトカソード３の第１面３１（アノード４側の面）側に照射されている。代替的に、光源２を真空チャンバーＣＢ内に配置してもよい。また、励起光Ｌは、フォトカソード３の第２面３２（アノード４とは反対側の面）側に照射されてもよい。

フォトカソード３は、光源２から照射される励起光Ｌの受光に応じて、放出可能な電子を生成する。フォトカソード３が励起光Ｌの受光に応じて放出可能な電子を生成する原理は公知である（例えば、特許第５８０８０２１号公報等を参照）。

フォトカソード３は、石英ガラスやサファイアガラス等の基板と、基板の第１面３１に接着したフォトカソード膜（図示は省略）で形成されている。フォトカソード膜を形成するためのフォトカソード材料は、励起光を照射することで放出可能な電子を生成できれば特に制限はなく、ＥＡ表面処理が必要な材料、ＥＡ表面処理が不要な材料等が挙げられる。ＥＡ表面処理が必要な材料としては、例えば、ＩＩＩ－Ｖ族半導体材料、ＩＩ－ＶＩ族半導体材料が挙げられる。具体的には、ＡｌＮ、Ｃｅ_２Ｔｅ、ＧａＮ、１種類以上のアルカリ金属とＳｂの化合物、ＡｌＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＡｓ等およびそれらの混晶等が挙げられる。その他の例としては金属が挙げられ、具体的には、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｎｂ、ＬａＢ_６、ＳｅＢ_６、Ａｇ等が挙げられる。前記フォトカソード材料をＥＡ表面処理することでフォトカソード３を作製することができ、該フォトカソード３は、半導体のギャップエネルギーに応じた近紫外－赤外波長領域で励起光の選択が可能となるのみでなく、電子ビームの用途に応じた電子ビーム源性能（量子収量、耐久性、単色性、時間応答性、スピン偏極度）が半導体の材料や構造の選択により可能となる。

また、ＥＡ表面処理が不要な材料としては、例えば、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｙ等の金属単体、或いは、合金、金属化合物、又は、ダイアモンド、ＷＢａＯ、Ｃｓ_２Ｔｅ等が挙げられる。ＥＡ表面処理が不要であるフォトカソードは、公知の方法（例えば、特許第３５３７７７９号等を参照）で作製すればよい。特許第３５３７７７９号に記載の内容は参照によりその全体が本明細書に含まれる。

なお、本明細書中における「フォトカソード」と「カソード」との記載に関し、電子ビームを射出するという意味で記載する場合には「フォトカソード」と記載し、「アノード」の対極との意味で記載する場合には「カソード」と記載することがあるが、符号に関しては、「フォトカソード」および「カソード」のいずれの場合でも３を用いる。

アノード４は、カソード３と電界を形成できるものであれば特に制限はなく、電子銃の分野において一般的に用いられているアノード４を使用すればよい。カソード３とアノード４との間で電界を形成することで、励起光Ｌの照射によりフォトカソード３に生成した放出可能な電子を引き出し、電子ビームＢを形成する。

図１には、カソード３とアノード４との間に電界を形成するため、電源７をカソード３に接続した例が示されているが、カソード３とアノード４との間に電位差が生じれば電源７の配置に特に制限はない。

検出器５は、電子ビームＢを照射した照射対象Ｓから放出された放出物ＳＢを検出する。放出物ＳＢは、電子ビームＢを照射することで照射対象Ｓから発せられる信号を意味し、例えば、二次電子、反射電子、特性Ｘ線、オージェ電子、カソードルミネセンス、透過電子等が挙げられる。検出器５は、これらの放出物ＳＢを検出できるものであれば特に制限はなく、公知の検出器・検出方法を用いればよい。

次に、図２乃至図５を参照し、実施形態に係る電子線適用装置１および検出データ作成方法（より具体的には、制御部６の制御内容）の一例について詳しく説明する。

実施形態に係る電子線適用装置１では、フォトカソード３が受光する励起光Ｌは、２つ以上である。図２に示す例では、フォトカソード３が受光する励起光Ｌは、４つ（Ｌ１～Ｌ４）である。フォトカソード３が受光する励起光Ｌの数は２つ以上であれば特に制限はなく、３つ以上、４つ以上、５つ以上、６つ以上、７つ以上、８つ以上、９つ以上等、適宜選択すればよい。フォトカソード３が受光する励起光Ｌの数が多いほど、１回の検出データ作成作業において、照射対象Ｓの異なる照射領域Ｒに照射する電子ビームＢの数が多くなる。したがって、１回の検出データ作成作業で、検出データを作成できる照射領域Ｒの設定の自由度が向上する。一方、フォトカソード３が受光する励起光Ｌの数の上限は特にないが、後述するとおり、光源２の数を増加する場合は製造コストが高くなると共に、装置が大型化する。したがって、技術的観点からの上限は特にはないが、製造コスト等の観点から、フォトカソード３が受光する励起光Ｌの数の上限を適宜設定すればよい。

フォトカソード３が受光する励起光Ｌの数を２つ以上とするためには、例えば、フォトカソード３に励起光Ｌを照射する光源２の数を２つ以上とすればよい。代替的に、図１に示すように、単一の光源２とフォトカソード３との間にビームスプリッタ２１を配置し、ビームスプリッタ２１により、単一の光源２から照射された励起光Ｌを所望の数に分割すればよい。更に代替的に、２つ以上の光源２とビームスプリッタ２１を組み合わせてもよい。

図２に示す例では、フォトカソード３は４つの励起光Ｌ１～Ｌ４の受光に応じて放出可能な電子を生成する。次いで、カソード３とアノード４との間に形成した電界により、フォトカソード３から電子が引き出され４つの電子ビームＢ１～Ｂ４が形成される。そして、形成された４つの電子ビームＢ１～Ｂ４は、図３に示すように、それぞれ、照射対象Ｓの異なる照射領域Ｒ１～Ｒ４に照射される。なお、フォトカソード３から照射される電子ビームＢは、他の電子銃から射出した電子ビームと比較して拡散し難いという特徴を有するが、必要に応じて、オブジェクティブレンズ８（図１参照）を用いて、電子ビームＢ１～Ｂ４を照射対象Ｓに照射する前に集束してもよい。オブジェクティブレンズ８を用いる場合は、２つ以上の電子ビームＢに対して少なくとも１つのオブジェクティブレンズ８を設ければよい。

電子線適用装置１が走査型の場合、制御部６は、電子ビーム偏向装置９を用い、電子ビームＢ１～Ｂ４それぞれをライン状に走査しながら照射対象Ｓの異なる照射領域Ｒ１～Ｒ４に照射する。そして、電子ビームＢ１～Ｂ４が照射された照射領域Ｒ１～Ｒ４からは、それぞれ、二次電子等の放出物ＳＢ１～ＳＢ４が放出される。電子ビーム偏向装置９を設ける場合、一つの電子ビーム偏向装置９で２つ以上の電子ビームＢを偏向してもよいし、それぞれの電子ビームＢに対して電子ビーム偏向装置９を設けてもよい。電子線適用装置１が非走査型のＴＥＭ等の場合は、照射対象Ｓに照射する電子ビームＢのサイズを大きくすればよいことから、電子ビーム偏向装置９は設けなくてもよい。電子ビーム偏向装置９は、例えば、電子ビームＢの進行方向と交差する方向の電界を生成する偏向用電極等、公知の装置を用いればよい。

図２乃至図４を参照して、励起光Ｌと形成される電子ビームＢについてより詳しく説明する。実施形態に係る電子線適用装置１では、フォトカソード３が受光する励起光Ｌ１～Ｌ４は、それぞれ、パルス状であり、且つ、フォトカソード３が受光する際のタイミングが異なるように設定されている。なお、本明細書において「フォトカソード３が受光する際のタイミングが異なる」とは、フォトカソード３が、２つ以上の異なる励起光（例えば、Ｌ１～Ｌ４。フォトカソード３が励起光Ｌ１～Ｌ４を受光する場所が異なる。）を同時に受光しないことを意味する。換言すると、フォトカソード３が２つ以上の異なる励起光（Ｌ１～Ｌ４）を受光する時間軸の任意の時間において、受光する場所が異なる励起光（Ｌ１～Ｌ４）を重複して受光しないことを意味する。

また、本明細書において「パルス状」とは、励起光（Ｌ１～Ｌ４）の強度が０の時間と所定の強度を有する時間が交互に出現することを意味する（なお、以下において、交互に出現するタイミングを「周波数」と記載することがある。また、所定の強度を有する時間の一つを「パルス」と記載することがある）。パルスの形状は、放出した電子ビームＢにより、照射対象Ｓから、検出信号を生成できる放出物ＳＢが得られる範囲内であれば特に制限はない。図４に示す例では、パルスは略矩形波状であるが、サインカーブ状であってもよい。図４に示す例では、励起光Ｌ１～Ｌ４それぞれの周波数は同じであるが、フォトカソード３が受光する際のタイミングが異なるように設定できれば、励起光Ｌ１～Ｌ４の周波数は異なっていてもよい。また、フォトカソード３が受光する際のタイミングが異なるように設定できれば、一つの励起光（Ｌ１～Ｌ４の何れか）において、時間軸に応じて周波数を変更してもよい。

図４に示す例では、励起光Ｌ１～Ｌ４それぞれのパルスの強度は同じであるが、励起光Ｌ１～Ｌ４のパルスの強度は異なっていてもよい。また、一つの励起光（Ｌ１～Ｌ４の何れか）において、時間軸に応じてパルスの強度を変更してもよい。

上記のとおり、励起光Ｌ１～Ｌ４は、それぞれ、パルス状であり、且つ、フォトカソード３が受光する際のタイミングが異なるように照射される。フォトカソード３からは、励起光Ｌ１～Ｌ４の受光に対応した電子ビームＢ１～Ｂ４が放出されることから、放出される電子ビームＢ１～Ｂ４もタイミングが異なるパルス状の電子ビームとなる。したがって、放出される電子ビームＢ１～Ｂ４は、それぞれ、照射対象Ｓの異なる照射領域Ｒ１～Ｒ４に異なるタイミングで照射される。

励起光（Ｌ１～Ｌ４）は、それぞれ、パルス状であり、且つ、フォトカソード３が受光する際のタイミングが異なるように照射されれば、照射方法に特に制限はない。例えば、光源２を２つ以上設ける場合（図２に示す例では４つ）は、それぞれの光源２から照射される励起光（Ｌ１～Ｌ４）のパルスが時間軸で異なるタイミングとなるように光源２を制御すればよい。なお、光源２の制御は、必要に応じて後述する制御部６が制御してもよい。また、単一の光源２でビームスプリッタ２１を用いて２つ以上の励起光を形成する場合は、例えば、ビームスプリッタ２１として液晶シャッターを用いればよい。後述する制御部６が、液晶シャッターを開閉制御することで励起光を複数の励起光（Ｌ１～Ｌ４）に分割すると共に、液晶シャッターの開閉間隔を励起光（Ｌ１～Ｌ４）毎に調整することで、フォトカソード３が受光する際のタイミングが異なるように制御できる。

図２乃至図５を参照し、制御部６の制御内容の一例について詳しく説明する。図５は、照射領域Ｒ１およびＲ２から放出される放出物ＳＢが、一つの検出器に入る例を示している。上記のとおり、電子ビームＢ１～Ｂ４は、それぞれ、照射対象Ｓの異なる照射領域Ｒ１～Ｒ４に異なるタイミングで照射される。そのため、図５に示すように、照射領域Ｒ１およびＲ２から放出される放出物ＳＢも、異なるタイミングのパルス状となる。したがって、異なる照射領域Ｒ１およびＲ２から１つの検出器に入る放出物ＳＢは重複しないことから、１つの検出器で異なる照射領域Ｒ１およびＲ２から放出されたパルス状の放出物ＳＢを異なるタイミングで検出し検出信号を生成できる。制御部６は、電子ビームＢ１およびＢ２を、照射領域Ｒ１およびＲ２のどの位置に照射するのか制御している。したがって、生成した検出信号を照射領域Ｒ１およびＲ２の位置情報と関連付けて出力することで、照射対象Ｓに照射した電子ビームＢの数より少ない検出器５の数で検出データを作成できる。図５に示す例では、一つの検出器で、２つの放出物ＳＢの検出信号を生成している。放出物ＳＢが３つ以上の場合でも、図５に示す例と同様に、検出器に入る放出物ＳＢが重複しないように照射領域Ｒに照射する電子ビームＢのタイミングを制御することで、一つの検出器で３つ以上の放出物ＳＢから検出信号を生成できる。

特許文献１および２では、照射対象Ｓに照射する電子ビームＢの数と同じ或いはそれ以上の検出器（検出素子）を設ける必要があった。一方、上記のとおり、実施形態に係る電子線適用装置１では、検出器５の数は、照射対象Ｓに照射する電子ビームＢの数より少なくできる。より好ましい実施形態では、一つの検出器５でマルチ電子ビームＢに対応ができる。

電子線適用装置１は、二次電子、反射電子、特性Ｘ線、オージェ電子、カソードルミネセンス、透過電子等の放出物を検出できるものであれば特に制限はない。電子線適用装置１の例としては、例えば、走査電子顕微鏡、電子線検査装置、オージェ電子分光装置、カソードルミネッセンス装置、Ｘ線分析装置、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）、走査型透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）等が挙げられる。なお、電子線適用装置１として非走査型の装置を用いた場合は、異なる照射領域Ｒに異なるタイミングの２つ以上のパルス状の電子ビームを照射すればよい。非走査であること以外は、走査型と同じである。

次に、図６を参照して、検出データ作成方法を説明する。検出データ作成方法は、電子ビーム形成工程（ＳＴ１）と、電子ビーム照射工程（ＳＴ２）と、検出工程（ＳＴ３）と、検出データ出力工程（ＳＴ４）と、を含む。電子ビーム形成工程（ＳＴ１）は、光源２から、パルス状であり、且つ、フォトカソード３が受光する際のタイミングが異なる２つ以上の励起光Ｌをフォトカソード３に照射し、２つ以上のパルス状の電子ビームＢを形成する。上記のとおり、フォトカソード３は、励起光Ｌのタイミングを反映した電子ビームＢを形成できる。したがって、電子ビーム形成工程（ＳＴ１）では、それぞれタイミングが異なる２つ以上のパルス状の電子ビームＢを形成できる。電子ビーム照射工程（ＳＴ２）では、２つ以上のパルス状の電子ビームＢを、それぞれ、照射対象Ｓの異なる照射領域Ｒに照射する。検出工程（ＳＴ３）では、２つ以上のパルス状の電子ビームＢをそれぞれ照射した異なる照射領域Ｒから放出された放出物ＳＢを検出器５で検出し、検出信号を生成する。検出器５には、異なる照射領域Ｒから放出された放出物ＳＢが異なるタイミングで入る。検出データ出力工程（ＳＴ４）では、生成した検出信号を異なる照射領域の位置情報と関連付けて出力する。出力したデータに基づき、異なる照射領域Ｒをカバーする検出データを作成できる。また、検出データ出力工程（ＳＴ４）の後に、検出データに基づき画像を形成する画像形成工程を任意付加的に追加してもよい。

なお、図１～図５は、電子線適用装置１の一例に過ぎない。本出願で開示する技術思想の範囲内であれば各種変更をしてもよい。例えば、図１に示す例では、励起光Ｌはフォトカソード３の第１面３１側から照射されているが、第２面３２側から照射してもよい。また、図１に示す例では、放出物ＳＢは照射対象Ｓから反射した放出物ＳＢを示しているが、照射対象Ｓを透過した放出物ＳＢであってもよい。

本出願で開示する電子線適用装置および検出データ作成方法（以下においては、装置および方法を纏めて「電子線適用装置」と記載することがある。）は、以下の効果を奏する。
（１）従来のマルチ電子ビーム形式の電子線適用装置は、照射対象に照射される電子ビームと同数またはそれよりも多くの数の検出器（検出素子）が必要であった。一方、実施形態に係る電子線適用装置１は、検出器５の数を照射対象Ｓに照射する電子ビームＢの数より少なくできる。検出器５を少なくすることで、電子線適用装置１を小型化できるとともに、コストダウンを図ることができる。
（２）従来のマルチ電子ビームは、電子銃から引き出された後の電子ビームＢから、機械的なシャッター等を用いてパルス状の電子ビームを得ていた。一方、実施形態に係る電子線適用装置１は、フォトカソード３を用いていることから、フォトカソード３に照射する励起光Ｌのタイミングを変えることで、同じフォトカソード３からタイミングの異なる２つ以上の電子ビームＢを形成できる。したがって、電子ビームＢの設計が多様化できる。また、実施形態に係る電子線適用装置１は、フォトカソード３を用いることで初めて実施ができることから、フォトカソード３特有の性質を用いた新たな原理による電子線適用装置１（検出データ作成方法）ということもできる。
（３）フォトカソード３は、励起光Ｌの照射時間に応じて劣化することが知られている。励起光Ｌとしてパルス光を用いた場合は、機械的なシャッターでカットされ不使用となる電子ビームが発生しない。したがって、電子ビームＢをパルス化する構成部材が不要で、且つ、フォトカソード３の寿命が長くなる。
（４）検出器５が複数の場合、検出信号から検出データ作成（画像処理）までのプロセスは、検出器５の数だけ必要となる。一方、本出願で開示する電子線適用装置１の場合、検出器５の数は照射対象Ｓに照射した電子ビームＢの数より少なくできる。したがって、シグナル処理が簡易になることから、検出データ作成の作業全体が簡易化（迅速化）できる。
（５）フォトカソード３を用いた電子線適用装置１において、一つの電子ビームＢで異なる照射領域Ｒの検出データを作成することは可能である。例えば、図３の照射領域Ｒ１およびＲ３の検出データを作成する場合は、先ず、照射領域Ｒ１の検出データを作成し、次に、照射領域Ｒ３の検出データを作成すればよい。しかしながら、その場合、照射領域Ｒ１およびＲ３の検出データを作成するためには、タイムラグが発生する。一方、本出願で開示する電子線適用装置１では、照射対象Ｓの異なる照射領域Ｒ１およびＲ３に照射するパルス状の電子ビームＢが重複しないようにタイミングをずらすことで、異なる照射領域Ｒ１およびＲ３からタイムラグがなく、実質的に同時に検出データが得られる。したがって、例えば、照射領域Ｒ１に電圧を印加した際に照射領域Ｒ３に及ぼす影響を検出する等、本出願で開示する電子線適用装置１は、従来の一つの電子ビームＢではタイムラグの関係で検出が難しかった用途等にも使用できるという予期し得ない効果を奏する。
（６）本出願で開示する電子線適用装置１を用いることで、照射対象Ｓの所望の照射領域Ｒからタイムラグなく検出データが得られる。上記（５）に記載の用途以外にも、タイムラグなく検出データが得られることから、様々な用途に有用である。

本出願で開示する電子線適用装置および検出データ作成方法は、照射する電子ビームの数より検出器の数を少なくできる。したがって、検出データを作成する電子線適用装置を扱う産業にとって有用である。

１…電子線適用装置、１ａ…電子銃部分、１ｂ…相手側装置、２…光源、２１…ビームスプリッタ、３…フォトカソード（カソード）、３１…第１面、３２…第２面、４…アノード、５…検出器、６…制御部、７…電源、８…オブジェクティブレンズ、９…電子ビーム偏向装置、Ｂ、Ｂ１～Ｂ４…電子ビーム、ＣＢ…真空チャンバー、Ｌ、Ｌ１～Ｌ４…励起光、Ｓ…照射対象、ＳＢ、ＳＢ１～ＳＢ４…放出物、Ｒ、Ｒ１～Ｒ４…照射領域

Claims (10)

1. 光源と、
   前記光源から照射された励起光の受光に応じて、放出可能な電子を生成するフォトカソードと、
   前記フォトカソードとの間で電界を形成することができ、形成した電界により前記放出可能な電子を引き出し、電子ビームを形成するアノードと、
   前記電子ビームを照射した照射対象から放出された放出物を検出し、検出信号を生成する検出器と、
   制御部と、
   を含む、電子線適用装置であって、
   前記フォトカソードが受光する励起光は２つ以上であり、
   前記２つ以上の励起光は、それぞれ、パルス状であり、且つ、前記フォトカソードが受光する際のタイミングが異なるように照射され、
   前記制御部は、
   １回の検出データ作成作業において、前記照射対象に電子ビームを照射する照射領域を２つ以上設定し、
   前記タイミングが異なる２つ以上のパルス状の励起光の受光により形成された２つ以上のパルス状の電子ビームを、それぞれ、設定した２つ以上の照射領域の中から選択した異なる照射領域に照射し、
   前記検出器は、前記照射対象の異なる照射領域から放出されたパルス状の放出物を異なるタイミングで検出することで検出信号を生成し、
   生成した検出信号を前記異なる照射領域の位置情報と関連付けて出力し、
   前記検出器の数が、前記照射対象に照射した電子ビームの数より少ない
   電子線適用装置。
2. 前記検出器の数が１つである
   請求項１に記載の電子線適用装置。
3. 前記光源が２つ以上であり、それぞれの光源から照射される励起光は、前記フォトカソードが受光する際のタイミングが異なるように照射される
   請求項１または２に記載の電子線適用装置。
4. 前記光源が１つであり、前記光源から照射された励起光を２つ以上に分割し、分割された２つ以上の励起光は、前記フォトカソードが受光する際のタイミングが異なるように照射される
   請求項１または２に記載の電子線適用装置。
5. 前記電子線適用装置が、
   走査電子顕微鏡、
   電子線検査装置、
   オージェ電子分光器、
   カソードルミネッセンス装置、
   Ｘ線分析装置、
   透過電子顕微鏡、または、
   走査型透過電子顕微鏡、
   である
   請求項１～４の何れか一項に記載の電子線適用装置。
6. 電子線適用装置における検出データの作成方法であって、
   電子線適用装置は、
   光源と、
   前記光源から照射された励起光の受光に応じて、放出可能な電子を生成するフォトカソードと、
   前記フォトカソードとの間で電界を形成することができ、形成した電界により前記放出可能な電子を引き出し、電子ビームを形成するアノードと、
   前記電子ビームを照射した照射対象から放出された放出物を検出し、検出信号を生成する検出器と、
   制御部と、
   を含み、
   前記検出データの作成方法は、
   １回の検出データ作成作業において、前記照射対象に電子ビームを照射する照射領域を２つ以上設定する工程と、
   前記光源から、パルス状であり、且つ、前記フォトカソードが受光する際のタイミングが異なる２つ以上の励起光を前記フォトカソードに照射し、２つ以上のパルス状の電子ビームを形成する電子ビーム形成工程と、
   前記２つ以上のパルス状の電子ビームを、それぞれ、設定した２つ以上の照射領域の中から選択した異なる照射領域に照射する電子ビーム照射工程と、
   前記２つ以上のパルス状の電子ビームを照射することで前記異なる照射領域から放出されたパルス状の放出物を異なるタイミングで前記検出器により検出し、検出信号を生成する検出工程と、
   生成した検出信号を前記異なる照射領域の位置情報と関連付けて出力する検出データ出力工程と、
   を含み、
   前記検出器の数が、前記照射対象に照射した電子ビームの数より少ない
   検出データの作成方法。
7. 前記検出器の数が１である
   請求項６に記載の検出データの作成方法。
8. 前記光源が２つ以上であり、それぞれの光源から照射される励起光は、前記フォトカソードが受光する際のタイミングが異なるように照射される
   請求項６または７に記載の検出データの作成方法。
9. 前記光源が１つであり、前記光源から照射された励起光を２つ以上に分割し、分割された２つ以上の励起光は、前記フォトカソードが受光する際のタイミングが異なるように照射される
   請求項６または７に記載の検出データの作成方法。
10. 前記電子線適用装置が、
    走査電子顕微鏡、
    電子線検査装置、
    オージェ電子分光器、
    カソードルミネッセンス装置、
    Ｘ線分析装置、
    透過電子顕微鏡、または、
    走査型透過電子顕微鏡、
    である
    請求項６～９の何れか一項に記載の検出データの作成方法。
    

Images