JPH0266839A - 荷電粒子ビーム装置 - 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） 本発明は、単一のカラムでイオンビームと電子ビームと
を切換えて使用する荷電粒子ビーム装置に関する。

（従来技術） 第３図は従来の電子ビーム装置を示してａ３す、図中１
は電子発生エミッタである。エミッタ１には加速電圧発
生回路２から負の高電圧が、１−一タルエミッション検
出用抵抗器３を介して印加される。４はエミッタ１から
電子を引出すだめの引出し電極であり、引出し電極４に
は正極性の引出し電圧発生回路５から引出し電圧が印加
される。弓出し電極４によって引出された電子は、接地
電位の加速電極６によって加速される。加速された電子
ビームは、集束レンズ７と対物レンズ８によって試料等
のターゲット９上に細く集束される。タゲッ１〜９上の
電子ビームの照射位置は、偏向電極１０へ印加される偏
向電圧に応じて変えられる。

電子ビームの一部は、集束レンズ７の前段に設（づられ
たリング状の検出電極１１に入射する。検出電極１１の
出力信号は、反転増幅器１２を介してスイッチ７３のＣ
端子に供給される。

エミッタ１からの１−一タルエミッション電流は、検出
用抵抗器３によって検出され、反転増幅器１４によって
増幅された後、Ｖ／Ｆ変換器１５に供給されて周波数信
号に変換される。変換された信号は光ダイオード等の光
送信器１６に供給される。

この光送信器１６から発生した光は光受信器１７にＪ二
って検出され、検出信号はＦ／Ｖ変換器１８を介してス
イッチ１３のＣ端子に供給される。スイッチ１３のｄ　
Ｐｇ子からの信号は基準電圧発生回路１つから基準電圧
が印加されている誤差増幅器２０に供給される。誤差増
幅器２０の出力信号は、Ｖ／Ｆ変換器２１を介して光送
信器２２に供給される。光送信器２２から発生した光は
、光受信器２３によって検出される。この検出信号はＦ
　／　Ｖ変換器２４によって電圧信号に変換された後、
弓出し電圧発生回路５に供給され、該回路５の出力電圧
を制御する。

このように構成された電子ビーム装置においては、ター
ゲット９七で電子ビームを走査し、ターゲラ１−９への
電子ビームの照射に基づいて発生した２次電子等を検出
すれば、ターゲット９の像を得ることができ、又、偏向
電極１０に描画信号を供給すれば、ターゲット９上で電
子ビームによる任意のパターンの描画を行うことかでき
る。この際、スイッチ１３をＣ端子に接続すれば、誤差
増幅器２０にはビーム電流に比例した信号が供給され、
誤差増幅器２０により、基準電圧信号発生回路１９から
の基準信号との差を増幅した信号が得られる。この信号
は引出し電圧発生回路５に供給され、引出し電極４に供
給される電圧が制御されるので、結果として、一定のビ
ーム電流の電子ビームがターゲット９に照射されること
になる。

又、スイッチ１３を切換え、端子Ｃからの信号を誤差増
幅器２０に供給すれば、電子ビームのトータルエミッシ
ョンの値が一定となるように、弓出電極４に印加される
電圧が制御される。

第４図は従来のイオンビーム装置を示しており、図中３
１はイオン発生エミッタである。エミッタ１には加速電
圧発生回路３２から正の高電圧が、トータルエミッショ
ン検出用抵抗器３３を介して印加される。、３４はエミ
ッタ１からイオンを引出すための引出しＩ［であり、引
出し電極３４には負極性の引出し電圧発生回路３５から
引出し電圧が印加される。引出し電極３４によって引出
されたイオンは、接地電位の加速電極３６によって加速
される。加速されたイオンビームは、集束レンズ３７と
対物レンズ３８によって試料等のターゲット３９上に細
く集束される。ターゲット３９トのイオンビームの照射
位置は、偏向電極４０へ印一 加される偏向電圧に応じて変えられる。イオンビームの
一部は、集束レンズ３７の前段に設けられたリング状の
検出電極４１に入射する。検出電極４１の出力信号は、
増幅器４２を介してスイッチ４３のＣ端子に供給される
。

エミッタ１からのトータルエミッション電流は、Ｖ／Ｆ
変換器４４に供給されて周波数信号に変換される。変換
された信号は光ダイオード等の光送信器４５に供給され
る。この送信器４５から発生した光は光受信器４６によ
って検出され、検出信号はＦ　／　Ｖ変換器４７を介し
てスイッチ４３のＣ端子に供給される。スイッチ４３の
Ｃ端子からの信号は基準電圧発生回路４８から基準電圧
が印加されている誤差増幅器４９に供給される。誤差増
幅器４９の出力信号は、Ｖ／Ｆ変換器５０を介して光送
信器５１に供給される。光送信器５１から発生した光は
、光受信器５２によって検出される。

この検出信りはＦ／Ｖ変換器５３によって電圧信号に変
換された後、引出し電圧発生回路３５に供給され、該回
路３５の出力電圧を制御するつなお、５４はイオンビー
ムのクロスオーバー点に配置されｋ　Ｅ　Ｘ　Ｂフィル
ターであり、このＥＸＢフィルター５４によって必要な
イオン種のイオンビームのみをターゲラ１−３９に照射
づる。

このにうに構成されたイオンビーム装置にａ５いては、
ターゲラ１〜３９上でイオンビームを走査し、ターゲッ
ト９へのイオンビームの照射に基づいて発生した２次電
子や２次イオン等を検出づ−れば、ターゲット３９の像
を得ることができ、又、偏向電極４０に描画信号を供給
りれば、ターゲラｈ　３９Ｆでイオンビームによる任意
のパターンの描画を行うことができる。この際、スイッ
チ４３をａ端子に接続づ−れば、誤差増幅器４９にはビ
ーム電流に比例した信号が供給され、誤差増幅器４９に
より、基準電圧発生回路４８からの基準信号との差を増
幅した信号が得られる。この信号は引出し電圧発生回路
３５に供給され、引出し電極３４に供給される電圧が制
御されるので、結果として、定のビーム電流のイオンビ
ームがターゲット９に照射されることになる。

又、スイッチ４３を切換え、端子Ｃからの信号を誤差増
幅器４９に供給すれば、イオンビームのトータルエミッ
シヨンの値が一定となるように、引出電極３４に印加さ
れる引出し電圧が制御される。

（発明が解決しようと覆−る課題） 最近、電子ビーム装置でターゲラ１−の表面の像を得、
この像に基づいて任意の部分をイオンビームで加工づ−
ることや、イオンビームで加工した部分の像を電子ビー
ｌ＼で観察づ−ることが行われている。この場合、単一
のカラムでイオンビームによる加工や電子ビームににる
像の観察が行うことができれば非常に便利となる。単一
のカラムとする場合、エミッタを電子ビーム用とイオン
ビーム用とに交換することは必要であるが、第３図と第
４図の説明から明らかなように、エミッタを交換しても
、エミッタに加速電圧を印加する加速電圧発生回路の極
付は、電子とイオンとては逆となり、加速電圧発生回路
として、正負別々の高電圧発生回路を用怠し、エミッタ
の交換に応じて電源を切換える必要がある。この加速電
圧発生回路のみならず、引出し電圧発生回路も正負別々
のものを用意しなければならず、装置が著しく高価とな
る。

更に、第３図の電子ビーム装置におけるビーム電流検出
電極１１から得られる（Ｍ号と、第４図のイオンビーム
装置にお（Ｊるビーム電流検出電極４１から得られる信
号とは、極性が逆となるので、電子ビーム装置では反転
増幅器を用いる必要がある。

このことは、１−一タルエミッションを検出する場合も
同様である。

本発明はこのような点に鑑みてなされたもので、その目
的は、簡単な構成で、単一のカラムによって電子ビーム
とイオンビームの両者を発生づ−ることができる荷電粒
子ビーム袋間を実現することにある。

（課題を解決するための手段〉 請求項１の本発明に基づく荷電粒子ビーム装置は、荷電
粒子ビームエミッタと、エミッタから荷電粒子ビームを
引出すだめの引出し電極と、引出された荷電粒子ビーム
を加速する１ｃめの加速電極と、エミッタに加速電圧を
印加する加速電圧発生回路と、引出し電極に引出し電圧
を印加する引出し電圧発生回路とを備えた荷電粒子ビー
ム装置において、エミッタをイオンビーム発生用と電子
ビーム弁生用とに交換可能とし、加速電圧発生回路と引
出し電圧発生回路を極性切換え信号に応じて負極性か正
極性かのいずれかの電圧を選択的に発生し得る電源とし
、更に、加速された荷電粒子ビームを検出する検出器が
設【プられており、この検出器の出力信号は、絶対値増
幅器によって増幅され、増幅された信号はビーム電流設
定器からの信号と廿１較され、この比較信号に基づいて
引出し電圧が制御されることを特徴としている。

請求項２の本発明に基づく荷電粒子ビーム装置は、請求
項１の発明に加えて、エミッタからの１〜タルエミツシ
ヨン電流が検出されており、この検出信号は絶対値増幅
器にＪ：って増幅され、増幅された信号はビーム電流設
定器からの信号と比較され、この比較信号に基づいて引
出し電圧が制御されることを特徴としている。

（作用） 請求項１の発明では、加速電圧電源と引出し電圧電源を
極性切換え信号に応じて負極性か正極性かのいずれかの
電圧を選択的に発生するように構成し、電子エミッタと
イオンエミッタの交換に対応する。又、荷電粒子ビーム
を検出する検出器からの信号を増幅するために絶対値増
幅器を用い、検出信号の極性が正でも負でも同一の増幅
器の使用を特徴とする 請求項２の発明では、１〜−タルエミッション電流に対
応した信号を絶対値増幅器にＪ：って増幅し、検出信号
の極性が正でも負でも同一の増幅器の使用を可能とする
。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。第１図は本発明に基づく電子ビームとイオンビームの
複合装置を示している。図中６１は電子エミッタ６２と
イオンエミッタ６３とが設けられたターレットであり、
このターレット６１は、電子・イオン切換え指示装置６
４からの切換え信号に基づいて回転し、電子エミッタ６
２かイオンエミッタ６３のいずれかを光軸Ｏトに配置す
る。光軸Ｏ十に配置されたエミッタ６２あるいは６３に
は加速電圧発生回路６５から高電圧が、１〜タルエミツ
シヨン検出用抵抗器６６を介して印加されるが、この力
０速電圧発生回路６５は、出力常圧極性が切換えられる
電源が使用されており、この極性は、切換え指示装置６
４からの切換え信号に基づいて切換えられる。６７は電
子エミッタ６２から電子を、イオンエミッタ６３からイ
オンを夫々引出づための引出し電極であり、この引出し
電極６７には、引出し電圧発生回路を構成する正極性の
引出し電圧電源６８か負極性の引出し電圧電源６つのい
ずれかから、スイッチ７０を介して引出し電圧が印加さ
れる。このスイッチ７０も切換え指示装置からの信号に
基づいて切換えられる。

引出し電極６７によって引出された電子あるいはイオン
は、接地電位の加速電極７１によって加速される。加速
された電子ビームあるいはイオンビームは、集束レンズ
７２と対物レンズ７３によって試料等のターゲット７４
上に細く集束される。

ターゲット７４トの電子ビームあるいはイオンビームの
照制位置は、偏向電極７５へ印加される偏向電圧に応じ
て変えられる。７６はＥＸＢフィルターであり、イオン
ビームが使用されるとき、このＥＸＢフィルター７６に
よって所望のイオン種が得られる。電子ビームあるいは
イオンビームの部は、集束レンズ７２の前段に設けられ
たリング状の検出電極７７に入射する。検出電極７７の
出力信号は、絶対値増幅器７８を介してスイッチ７９の
ａ端子に供給されると共に、ビーム電流表示器８０にも
供給されており、この表示器８０にはビーム電流値が表
示される。

エミッタ１からの１−一タルエミッション電流は、検出
用抵抗器６６によって検出され、絶対値増幅器８１によ
って増幅された後、Ｖ／Ｆ変換器８２に供給されて周波
数信号に変換される。変換された信号は光ダイオード等
の光送信器８３に供給される。この光送信器８３から発
生した光は先受（ｉ器８４によって検出され、検出信号
はＦ／Ｖ変換器８５を介してスイッチ７９のＣ＠子に供
給されると共に、エミッション電流表示器８６にも供給
されることから、この表示器８６には、エミッション電
流値が表示される。

スイッチ７９のｄ端子からの信号はビーム電流を設定す
る基準電圧発生回路８７から基準電圧が印加されている
誤差増幅器８８に供給される。誤差増幅器８８の出力信
号は、Ｖ／Ｆ変換器８９を介して先送ｆ＝器９０に供給
される。光送信器９０から発生した光は、光受信器９１
によって検出される。この検出信号はＦ／Ｖ変換器９２
によって電圧信号に変換された後、スイッチ９３を介し
て正極性の引出し電圧電源６８か負極性の引出し電圧電
源６９のいずれかに供給され、電源６８か６９の出力電
圧を制御する。スイッチ９３は、切換え指示装置６４か
らの切換え信号に応じて切換えられる。

このように構成された電子ビーム・イオンビームの複合
装置において、まず、イオンビームによつてターゲット
−７４の表面の加工を行う場合、電子ビーム・イオンビ
ーム切換え指示装ｗ６４からイオンビームを選択する信
号が発せられる。この切換え信号により、ターレッ１−
６１が回転し、イオンエミッタ６３が光軸Ｏトに配置さ
れる。又、加速電圧発生回路６５の出力電圧の極性は、
正とされる。更に、スイッチ７０は、負極性の引出し電
圧電源６９からの電圧が引出し電極６７に印加されるよ
うに切換えられ、スイッチ９３は、制御信号が負極性の
引出し電圧電源６つに供給されるように切換えられる。

この結果、ターゲット７４にはイオンビームが照射され
ることになり、ターゲット表面の所望の加工が実行され
る。このとぎ、イオンビームの電流量の制御は、第４図
の従来装置の説明で行ったと同様に実施される。

イオンビームによる加工が終了した後に加工部分の像を
得るために電子ビームをターゲット７４に照射する場合
、指示装置６４から切換え信号がターレット６１．加速
電圧電源６５．スイッチ７０．９３に供給される。その
結果、光軸Ｏ十には、電子エミッタ６２が配置され、こ
のエミッタ６２には、加速電圧発生回路６５から負極性
の高電圧が印加される。又、引出し電極６７には、電源
６８から正極性の電圧が印加されて、電子ビームがター
ゲラ１−７４に照射される状態とされ、更に、Ｖ／Ｆ変
換器９２からの制御信号がこの電源６８に供給される。

従って、ターゲット７４には一定のビーム電流の電子ビ
ームが照射され、偏向Ｎ極７５に走査信号を印加すれば
、ターゲット７４上で電子ビームは走査され、図示して
いないが、２次電子検出器によって検出し、検出信号を
電子ビームの走査と同期した陰極線管に供給すれば、タ
ゲッ１〜７４の２次電子像を得ることができる。

なお、この実施例では、検出電極７７の出力信号を絶対
値増幅器７８で増幅し、又、エミッション電流を増幅す
るために、絶対値増幅器８１を使用しているので、検出
信号の極性が正負逆となる電子ビームとイオンビームの
場合であっても、同の安定化回路構成とすることができ
る。

第２図は本発明の仙の実施例を示しており、第１図の実
施例と同一部分は同一番号を付しである。

この実施例と第１図の実施例と相異する点は、正極性と
負極性の電圧を切換えて発生ずることができる引出し電
圧発生回路９５を用いたことと、タゲット７４に切換え
指示装置からの切換え信号に応じて正極性か負極性のい
ずれかの電圧を発生する電源９６から電圧を印加して、
ビームを減速してターゲット７４に照射するようにした
ことである。この実施例では、引出し電圧電源も共通化
したので、更に装置を安価に構成することかできる。

（発明の効果） 以ト詳細に説明したように、請求項１の発明では、エミ
ッタに印加する加速電圧発生回路を正極性と負極性の両
者を切換えて発生できる電源としたので、装置を簡単に
安価に構成することができ、又、ビームの一部を検出す
る検出器からの検出信号を絶対値増幅器によって増幅す
るようにしたので、電子ビームの場合もイオンビームの
場合も同の安定化回路を用いることができる。

請求項２の発明では、トータルエミッション電流の検出
信号を絶対値増幅器によって増幅するようにしたので、
電子ビームを発生させる場合もイオンビームを発生さぜ
る場合も同一の安定化回路を用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明の一実施例である電子ビ
ームとイオンビームの複合装置を示す図、第３図は従来
の電子ビーム装置を示す図、第４図は従来のイオンビー
ム装置を示す図である。 ６１・・・ターレッ１−　　６２・・・電子エミッタ６
３・・・イオンエミッタ　６４・・・切換え指示装置６
５・・・加速電圧発生回路 ６６・・・トータルエミッシヨン検出用抵抗器６７・・
・引出し電極 ６８．６９・・・引出し電圧発生回路を構成する電源７
０．７９．９３・・・スイッチ ７１・・・加速電極　　　　７２・・・集束レンズ７３
・・・対物レンズ　　　７４・・・ターゲット７５・・
・偏向電極　　　　７６・・・ＥＸＢフィルタ７７・・
・検出電極 ７８．８１・・・絶対値増幅器 ８ｏ・・・ビーム電流表示器 ８２．８９・・・Ｖ／Ｆ変検器 ８３．９０・・・光送信器 ８４．９１・・・光受信器 ８５．９２・・・Ｆ／Ｖ変換器 ８６・・・エミッション電流表示器 ８７・・・基準電圧発生回路 ８８・・・誤差増幅器 ９５・・・引出し電圧発生回路 ９６・・・電源

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）荷電粒子ビームエミッタと、エミッタから荷電粒
   子ビームを引出すための引出し電極と、引出された荷電
   粒子ビームを加速するための加速電極と、エミッタに加
   速電圧を印加する加速電圧発生回路と、引出し電極に引
   出し電圧を印加する引出し電圧発生回路とを備えた荷電
   粒子ビーム装置において、エミッタをイオンビーム発生
   用と電子ビーム発生用とに交換可能とし、加速電圧発生
   回路と引出し電圧発生回路を極性切換え信号に応じて負
   極性か正極性かのいずれかの電圧を選択的に発生し得る
   電源とし、更に、加速された荷電粒子ビームを検出する
   検出器が設けられており、この検出器の出力信号は、絶
   対値増幅器によつて増幅され、増幅された信号はビーム
   電流設定器からの信号と比較され、この比較信号に基づ
   いて引出し電圧が制御されることを特徴とする荷電粒子
   ビーム装置。
2. （２）エミッタからのトータルエミッシヨン電流が検出
   されており、この検出信号は絶対値増幅器によつて増幅
   され、増幅された信号はビーム電流設定器からの信号と
   比較され、この比較信号に基づいて引出し電圧が制御さ
   れる請求項１記載の荷電粒子ビーム装置。