JPH02132745A - 荷電粒子線装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、荷電粒子線装置に関し、特に荷電粒子線の通
過路中に配置され荷電粒子線の一部によって照射された
際に発生する信号に基づいて前記荷電粒子線の電流量を
モニターするための検出器を備えた荷電粒子線装置に関
する。

［従来の技術］ 従来、第３図に示すような構成の電界放出型電子銃を備
えた走査電子顕微鏡が知られている。第３において１は
針状陰極、２は第１陽極、３は第２陽極、４．５は電源
、６は集束レンズ、７は偏向コイル、８は試料、９は二
次電子検出器、１０はエミッション電流検出絞り、１１
及び１２は増幅器、１３は割算演算器、１４は増幅器、
１５は陰極線管である。

上述のような構成の装置において、電界放出型電子銃は
針状陰極１と該陰極に対向して設けられ該陰極から電子
を放出させるための電界を形成する第１陽極２と、該第
１陽極２を通過する電子を加速し且つ第１陽極と共に静
電レンズを形成するための第２陽極３と、夫々の陽極に
電圧を印加するための電源４，５から構成されている。

一般に前記電界放射型電子銃から放出された電子ビーム
の電流（以下、エミッション電流と称する。）は第４図
に示すような経時的変化を示すことが知られている。第
４図において、エミッション電流は電子銃起動時から徐
々に減少し安定領域に入り、その後放電領域において増
加する。また、該エミッション電流は常に細かく変動し
ていることが知られている。

さて、このような電界放射型走査電子顕微鏡においては
、前記エミッション電流の変動を有する電子ビームを試
料に照射し、該試料から放出された信号に基づいて陰極
線管に試料像を表示するようにしているため、該エミッ
ション電流の変動が試料から得られた信号に含まれ、結
果として陰極線管に表示される試料像に雑音（エミツシ
ョンノイズ）が入ることになる。そこで、前記エミツシ
ョンノイズを低減するために次のような信号処理が行わ
れている。前記針状陰極１から放出された電子ビームＥ
Ｂの一部は該電子ビームの通路に設けられたエミッショ
ン電流検出絞り１０によって検出され、該検出された信
号は増幅器１１を介してアナログ割算演算器１３の分子
信号Ｘとして供給される。一方、偏向コイル８によって
電子ビームを試料８上で走査した際に該試料８から放出
される二次電子は二次電子検出器９によって検出され、
増幅器１２を介して増幅されて前記割算演算器１３に分
母信号Ｚとして供給される。該割算演算器１３により前
記２つの信号を割算することにより、エミッション電流
の変動成分の消去された信号を得るようにしている。そ
して、該変動成分の消去された信号は増幅器１４を介し
て陰極線管１５に供給されて、前記試料の走査電子顕微
鏡像が画像表示される。

［発明が解決しようとする課題コ ところで、上述したような構成の装置において、試料を
走査する電子ビームの電流（以下、プローブ電流と称す
）を変更する場合、前記電源４の電圧ｖ１　（以下、引
出し電圧ｖ１と称す）を変化させるか、または前記電源
５の電圧Ｖｏ　　（以下、加速電圧ｖｏと称す）を変化
させて、前記引出し電圧ｖ１と加速電圧Ｖｏの比ｖｏ／
ｖ１を変えることにより行なっている。このように、ブ
ローブ電流を変化させるために引出し電圧ｖ１または加
速電圧Ｖｏを変化させると、第１陽極、第２陽極間に形
成される静電レンズの焦点距離が変化し虚光源の位置が
変化してしまう。例えば、第５図（ａ）に示すように光
源が電子ビーム光軸上の点Ａに位置する場合には、同図
（ｂ）に示すように前記エミッション電流検出絞り１０
上の領域ｉに電子ビームが照射され、該照射部分でエミ
ッヨン電流が検出されると共に、前記絞り１０の孔内の
斜線で示す領域ｊを通過した電子ビームが集束レンズ及
び偏向レンズ等を介して試料に照射される。しかし、こ
こで前述の状態から引出し電圧ｖ１または加速電圧ｖｏ
を変化させて第５図（ｃ）に示すように虚光源が、電子
ビーム光軸から外れた点Ｂに移動した場合（虚光源の軸
ずれが発生した場合）には、同図（ｄ）に示すように前
記エミッション電流検出絞り１０上の領域ｋ内に殆どの
電子ビームが照射され、前記絞り１０の孔内の斜線で示
す領域１を通過したわずかな電子ビームが試料に照射さ
れることになる。このように、検出絞り１０に照射され
る電子ビームと該検出絞り１０を通過する電子ビームと
の割合が変化すると、前述したようなエミッションノイ
ズを低減するための信号処理に使用される検出信号の割
合が変化するため、適切な信号処理が行なえなくなる。

そのため、前記引出し電圧ｖ１または加速電圧ｖｏを変
化させる度に、前記電流検出絞り１０を通過する電子ビ
ームの断面積が該絞り１０の孔の面積と同じになるよう
に電流検出絞り１０の位置調整を行なう必要がある。し
かし、該調整作業は非常に面倒なものである。

本発明は上記問題点を考慮し、電子ビーム等の荷電粒子
線の電流量をモニターするための検出器への荷電粒子線
照射位置の位置ずれに対しても該荷電粒子線の透過率を
略一定に維持することができる検出器を備えた荷電粒子
線装置を提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、荷電粒子線源から放出された荷電粒子線を集
束して試料又は材料に照射するための手段と、前記荷電
粒子線の通過路中に配置され荷電粒子線の一部によって
照射された際に発生する信号に基づいて前記荷電粒子線
の電流量をモニターするための検出器を備えた荷電粒子
線装置において、前記検出器の荷電粒子線による照射部
がメッシュ状をしており、荷電粒子線の該メッシュに対
する照射位置のずれに対して該荷電粒子線の透過率が略
一定に維持されるように該メッシュの目は該荷電粒子線
の照射径に対して充分細かくされていると共に該メッシ
ュ部は前記照射位置の位置ずれ領域をカバーする広さを
有していることを特徴とする。

［作用］ 本発明は、検出器の荷電粒子線による照射部がメッシュ
状をしており、荷電粒子線の該メッシュに対する照射位
置のずれに対して該荷電粒子線の透過率が略一定に維持
されるように該メッシュの目は該荷電粒子線の照射径に
対して充分細かくされていると共に該メッシュ部は前記
照射位置の位置ずれ領域をカバーする広さを持たせるこ
とにより、該検出器への荷電粒子線照射位置がずれた場
合でも該荷電粒子線の透過率を略一定に維持することが
できる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第１
図は本発明による荷電粒子線装置の一実施例を説明する
ための装置構成図、第２図（ａ）乃至（ｄ）は動作を説
明するための図である。第１図において第３図と同一の
構成要素には同一番号を付すと共に、説明を省略する。

第１図に示す実施例が従来例と異なるのは、従来、電子
ビームの通路に設けられたていたエミッション電流検出
絞り１０に代えて、該位置に電子ビームによる照射部が
メッシュ状をしたメッシュ状検出器２０を設け、電子ビ
ームの該メッシュに対する照射位置のずれに対して該電
子ビームの透過率が略一定に維持されるように該メッシ
ュの目は該電子ビームの照射径に対して充分細かくする
と共に該メッシュ部に前記照射位置の位置ずれ領域をカ
バーする広さを持たせた点である。

上述のようなメッシュ状検出器２０を用いた場合、該メ
ッシュ状検出器２０に吸収される電子ビーム電流は、電
子ビームによる検出器透過率に依存するが、メッシュの
目が前述のように細かく且つメッシュ部が広ければ、電
子ビームの該メッシュに対する照射位置がずれた場合で
も該電子ビームの透過率は略一定に維持される。即ち、
第２図（ａ）に示すように虚光源が電子ビーム光軸上の
点Ａに位置する場合には、同図（ｂ）に示すように前記
検出器２０上の領域ｍに電子ビームが照射され、該照射
部分の格子部分でエミッヨン電流が検出される。そして
、該検出器２０内の斜線で示す領域を通過した電子ビー
ムが集束レンズ及び偏向レンズ等を介して試料に照射さ
れる。一方、ここで引出し電圧■１または加速電圧ｖｏ
を変化させ、第２図（ｃ）に示すように虚光源が、電子
ビーム光軸から外れた点Ｂに移動した場合（虚光源の軸
ずれが発生した場合）には、同図（ｄ）に示すように前
記検出器２０上の領域０内の格子部分でエミッション電
流が検出されると共に、該検出器２０内の斜線で示す領
域を通過した電子ビームが集束レンズ及び偏向レンズ等
を介して試料に照射されるが、該メッシュ状検出器２０
に吸収される電子ビームと該メッシュを通過する電子ビ
ームの割合は略一定に維持される。従って、前述したよ
うなエミッションノイズを低減するための信号処理に使
用される検出信号の割合は変化しないので、従来のよう
に引出し電圧Ｖ１または加速電圧ｖｏを変化させる度に
、絞りの位置調整を行なう必要はない。

尚、本実施例における検出器２０には電気伝導性を有す
る非磁性体のメッシュを使用すると共に該メッシュにカ
ーボン等を蒸着し、電子ビーム照射時に該メッシュから
二次電子が放出されることを防ぐようにしておくことが
望ましい。

尚、上述した実施例は本発明の一実施例に過ぎず、本発
明は変形して実施することができる。例えば、本実施例
においては電界放出型電子銃を備えた走査電子顕微鏡に
おけるエミッション電流の検出器に適用した場合につい
て述べたが、本発明は種々の荷電粒子線装置において、
試料または材料に照射される荷電粒子線量をモニターす
る場合に、同様に適用できる。また、上述した実施例に
おいてはメッシュ状部材より吸収電流を検出する場合で
あったが、本発明はメッシュ状部材より発生する二次電
子信号により荷電粒子線量をモニターする場合にも同様
に適用できる。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、荷電
粒子線源から放出された荷電粒子線を集束して試料又は
材料に照射するための手段と、前記荷電粒子線の通過路
中に配置され荷電粒子線の一部によって照射された際に
発生する信号に基づいて前記荷電粒子線の電流量をモニ
ターするための検出器を備えた荷電粒子線装置において
、前記検出器の荷電粒子線による照射部がメッシュ状を
しており、荷電粒子線の該メッシュに対する照射位置の
ずれに対して該荷電粒子線の透過率が略一定に維持され
るように該メッシュの目は該荷電粒子線の照射径に対し
て充分細かくされていると共に該メッシュ部は前記照射
位置の位置ずれ領域をカバーする広さを有していること
により、該検出器への荷電粒子線照射位置がずれた場合
でも該荷電粒子線の透過率を略一定に維持することが可
能となった。そのため、従来のように荷電粒子線照射位
置がずれる度に検出器を移動させて検出位置の調整など
を行う必要がないので、操作性の良い荷電粒子線装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による荷電粒子線装置の一実施例を説明
するための装置構成図、第２図（ａ）乃至（ｄ）は動作
を説明するための図、第３図乃至第５図は従来例を説明
するための図である。 １：針状陰極　　　　　　２：第１陽極３：第２陽極　
　　　４．５：電源 ６：集束レンズ　　　　　７：偏向コイル８：試料　　
　　　　　　９：二次電子検田器１１，１２：増幅器 １４：増幅器 ２０：メッシュ状検出器 １３：割算演算器 １５：陰極線管

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 荷電粒子線源から放出された荷電粒子線を集束して試料
   又は材料に照射するための手段と、前記荷電粒子線の通
   過路中に配置され荷電粒子線の一部によって照射された
   際に発生する信号に基づいて前記荷電粒子線の電流量を
   モニターするための検出器を備えた荷電粒子線装置にお
   いて、前記検出器の荷電粒子線による照射部がメッシュ
   状をしており、荷電粒子線の該メッシュに対する照射位
   置のずれに対して該荷電粒子線の透過率が略一定に維持
   されるように該メッシュの目は該荷電粒子線の照射径に
   対して充分細かくされていると共に該メッシュ部は前記
   照射位置の位置ずれ領域をカバーする広さを有している
   ことを特徴とする荷電粒子線装置。