JPH04112439A - 電子線装置 - 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］ 本発明は、一次電子線の変動をモニターする手段を備え
た電子顕微鏡等の電子線装置に関する。

［従来の技術］ 電子顕微鏡等の電子線装置に組込まれる電子銃には、一
般に電子線源が高い輝度を有することと、電子銃から発
生する一次電子線の電流強度が安定していることが要求
されるが、これらの要求を同時に満す電子銃は少ない。

電界放出型の電子銃は、高輝度を有するものの一次電子
線の電流強度が微小に変動する傾向があり、この変動を
完全に抑えた電界放出型の電子銃は実現されていない。

そのため、一次電子線の変動をモニターしてその影響を
電気的に除去するための装置が実用化されており、この
技術の走査電子顕微鏡への適用については、特公昭５１
−４７５６３号公報等に記載されている。

一次電子線の変動をモニターするための装置には種々の
タイプがあるが、機構が簡単であることから、第２図に
示す構成のものが広く用いられている。第２図は、走査
電子顕微鏡におけるモニター装置を示すもので、電子銃
１から発生する一次電子線２の中心軸上に周囲と電気的
に絶縁された絞り板３を設け、その絞り穴の周辺を照射
する一次電子線の吸収電流を増幅器４で検出してモニタ
ー信号として用いる。電子銃１は、エミッタ５゜引出し
電極６．アノード７等の電極からなり、エミッタ５とア
ノード７間の加速電圧ＶａをＩＫＶ程度の低い加速電圧
から２０ＫＶ程度の高加速電圧に変化させると電子銃の
仮想光源の位置が、第３図に示すように点８から点９へ
移動する。仮想光源の位置が点８にある場合においては
、アノード７を通過する一次電子線の開き角ａが、点９
にある場合の開き角βよりも小さくなり、絞り板３の絞
り穴周辺を照射する一次電子線の強度が弱くなる。その
ため、一般に加速電圧を低くするにつれてモニター信号
強度が弱くなる傾向がある。

一方、−次電子線の加速電圧を低くするにつれて、−次
電子線が照射する物質の表面から発生する二次電子線の
発生効率ｄが大きくなり、ある加速電圧以下では殆んど
の物質の発生効率ｄが１以上となる。発生効率ｄが１以
上では、低加速の一次電子線が絞り板３を照射して絞り
板３に吸収される電子線電流ＩＡよりも絞り板３から二
次電子として出ていく電流Ｉｓの方が大きくなる。この
ことは、ある加速電圧以下では、モニター信号の極性が
反転してモニター信号として使用することができなくな
ることを意味する。第４図は、このような現象を説明す
るグラフであり、横軸に一次電子線の加速電圧ＶａＯ値
をとり、縦軸に絞り板３に流れる電流ＩＭと絞り板を照
射する一次電子線の電流ＩＴの比（Ｈｌ　／ＩＴ　）を
とったものである。この図から、従来の絞り板３を用い
た場合には、曲線ａに示されるように、加速電圧が１゜
５ＫＶ付近で絞り板３から得られるモニター信号が反転
することがわかる。モニター信号が微弱になったり極性
が反転したりすると一次電子線の変動による影響を電気
的に除去するための装置が正常に動作しなくなる。

［発明が解決しようとする課題］ このような問題への対策として、絞り板３の材質に二次
電子発生効率ｄの低いカーボンを採用したり、絞り板３
の表面にそれらの物質を蒸着したりすることも試みられ
た。しかし、このような絞り板を用いても、使用開始か
ら暫くの間は第４図中の曲線すに示す如く改善された特
性を示すものの、使用開始から時間を経るにつれて絞り
板の表面に付着するいわゆるコンタミネーションの影響
で曲線すが破線曲線ｅに示すように変化してしまい、実
際の装置では使用できないことが確認された。

一方、絞り板から発生する二次電子の影響を除くための
方法として特開昭５８−７８３５６号公報に記載される
ように二枚の絞り板を用いて絞り板に吸収される電流と
絞り板から発生する二次電子の電流を加算した信号をモ
ニター信号として使用する装置も提案されているが、前
記公報明細書の第４図に示される如く加速電圧の低下に
伴ってモニター信号強度も低下する傾向は従来と変らず
、ある加速電圧以下では、−次電子線の変動による影響
を電気的に除去するための装置が正常に動作しなくなる
。

本発明は、この様な問題を解消して低加速の一次電子線
に対しても十分な強度のモニター信号を発生することの
できる装置を提供することを目的とするものである。

口課題を解決するための手段］ 本発明に基づく一次電子線のモニター装置は、−次電子
線の通過を制限する絞り板と、−次電子線の通過穴を有
し絞り板の一次電子線入射側の面を覆うように絞り板と
電気絶縁を保って近接して設置される遮蔽体と、絞り板
または遮蔽体のいずれか一方に流れる電流をモニター信
号として出力するモニター手段と、絞り板を通過した一
次電子線の照射によって発生した信号を検出する検出手
段と、検出手段による検出信号に含まれる一次電子線の
強度変動に基づくノイズ成分をモニター手段からの出力
信号によって補正するための演算器を設けたことを特徴
とする。

［発明の作用コ 本発明に基づく一次電子線のモニター装置においては、
絞り板によって絞り板を照射する一次電子線の強度のみ
を検出し、絞り板を覆う遮蔽体によって絞り板から発生
する二次電子のみを検出できるように構成し、一次電子
線の加速電圧の変化等に応じていずれかの検出信号を選
択することにより、常に一定強度以上のモニター信号強
度を得ることが可能となる。

［実施例］ 第１図は、本発明を実施した走査電子顕微鏡を示し、第
２図と同一符号を付したものは同一構成要素を表わして
いる。図において、絞り板３を通過した一次電子線２は
、集束電子レンズ１０により試料１１上で集束される。

試料１１から発生した二次電子は、検出器１２により映
像信号として検出され、増幅器１３を経て演算回路１４
に印加される。演算回路１４により一次電子線の変動の
影響を除去された映像信号は陰極線管等の走査像表示手
段１５に輝度変調信号として印加される。

走査像表示手段１５には、一次電子線２を試料１１上で
走査する偏向信号と同期した走査信号が供給されており
、その表示画面に試料１１の走査電子顕微鏡像が表示さ
れる。

絞り板３の上方には、一次電子線２の通過穴を有し、絞
り板３の上面を覆うようにして遮蔽体１６が絞り板３と
の電気絶縁を保った状態で近接して設けられている。遮
蔽体１６と絞り板３に流れる電流を導くリード線は２連
切替スイツチ１７のスイッチＡ又はＢの端子ａ、ｂを経
て接地電位又は可変増幅器１８に導かれる。

絞り板３がスイッチＡの端子ａを経て可変増幅器１８に
接続されてモニター信号として使用される場合には、遮
蔽体１６がスイッチＢの端子ａを介して接地され、遮蔽
体１６がスイッチＢの端子すを経て可変増幅器１８に接
続されてモニター信号として使用される場合には、絞り
板３がスイッチＡの端子すを介して接地されるように構
成されている。このように、絞り゛板３または遮蔽体１
６の一方を必ず接地電位に保った状態でモニター信号を
検出するので、絞り板３と遮蔽体１６との空間に形成さ
れる電界がモニター信号に及ぼす影響を無視することと
が可能となる。このようにして選択されたモニター信号
は演算回路１４に印加されて増幅回路１３からの映像信
号に対する補正信号として用いられる。

第５図のグラフは、横軸に一次電子線の加速電圧を、縦
軸に第１図の装置の絞り板３または遮蔽体１６に流れる
電流強度ＩＢと絞り板３を照射する一吹型子線電流強度
ＩＴの比（ＩＢ　／ＩＴ　）をとったもので、曲線Ｃが
絞り板３に流れる電流の特性を、曲線ｄが遮蔽体１６に
流れる電流の特性を表している。曲線ｄに示すように、
遮蔽体１６は、絞り板３から発生する二次電子１９のみ
を検出しているため、加速電圧が低い程、比（［Ｂ／Ｉ
Ｔ）は高い値を示し、高い加速電圧において低い値を示
すが、比の極性が反転することはない。

これに対して、曲線Ｃに示すように、絞り板３に流れる
電流は、絞り板３を照射する一次電子線の電流強度と絞
り板３から発生する二次電子の電流強度の差となるため
、比（ＩＢ　／ＩＴ　）の極性は加速電圧の低い領域で
反転することになる。

第１図の装置においては、絞り板３を使用して絞り板３
を照射する一次電子線のみモニター信号として使用する
か、または遮蔽体１６を使用して絞り板３から発生する
二次電子１９のみをモニター信号として使用するかを選
択できるように構成されている。従って、第５図の曲線
Ｃとｄが交差する加速電圧の値、例えば３Ｋｖを基準に
絞り板３と遮蔽体１６の使用を選択することにより、従
来装置の欠点を解決することが可能となる。即ち、加速
電圧Ｖａが３Ｋｖよりも高く設定する場合には絞り板３
を用い、加速電圧Ｖａを３Ｋｖよりも低く設定する場合
には遮蔽体１６を用いるように２連の切替スイッチを切
替操作することにより、常にモニター信号強度を一定値
以上に保って、ノイズ成分の補正機構を正常に動作させ
ることが可能となる。

第６図は、第１図の装置におけるモニター信号発生部１
９を変形させた本発明の他の実施例装置を説明するため
の略図である。第６図の装置においては、二連切替スイ
ッチ２０は、電子銃の加速電圧を変化させる操作が行な
われと自動的に一定時間スイッチＡとＢが端子す側に接
続される。この状態では、比較回路２１において絞り板
３と遮蔽体１６に流れる電流の強度比較が行なわれる。

比較回路２１の出力は、二連動切替スイッチ２０の駆動
制御回路２３を制御して、絞り板３からの出力が大きい
ときには、スイッチＣとＤが端子Ｃ側に接続され、遮蔽
板１６からの出力が大きいときには、スイッチＣとＤが
端子ｄ側に接続されるように構成されている。従って、
絞り板３を流れる電流が大きい場合には、絞り板３を流
れる電流が、スイッチＡの端子ａ、増幅器２４．スイッ
チＣの端子Ｃを介して演算回路１４にモニター信号とし
て印加され、遮蔽板１６を流れる電流は、スイッチＢの
端子ａ、増幅器２５．スイッチＤの端子Ｃを介してアー
スに流れる。逆に、遮蔽体１６を流れる電流が大きい場
合には、遮蔽体１６を流れる電流が、スイッチＢの端子
ａ、増幅器２５スイッチＣの端子ｄを介して演算回路１
４にモニター信号として印加され、絞り板３を流れる電
流は、スイッチＡの端子ａ、増幅器２４．スイッチＤの
端子ｄを介してアースに流れる。このように、第５図の
実施例装置においては、絞り板３と遮蔽体１６に切替え
を自動的に行なうことができるので、走査電子顕微鏡等
の操作か容易となる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、電子銃から発生
する一次電子線の通過を制限する絞り板と、−次電子線
の通過穴を有し絞り板の一次電子線入射側の面を覆うよ
うに絞り板と電気絶縁を保って近接して設置される遮蔽
体と、絞り板または遮蔽体のいずれか一方に流れる電流
をモニター信号として出力するモニター手段と、絞り板
を通過した一次電子線の照射によって発生した信号を検
出する検出手段と、検出手段による検出信号に含まれる
一次電子線の強度変動に基づくノイズ成分をモニター手
段からの出力信号によって補正するための演算器を設け
ているので、−次電子線の加速電圧を低くしてもモニタ
ー手段からの出力信号を常に一定値以上に保つことが可
能となり、電子銃からの一次電子線の変動に基づく影響
を除くことが確実に行なわれる効果が達成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例装置を説明するための略図、
第２図は電子線の変動を絞り板によってモニターする原
理を説明するための略図、第３図及び第４図は従来装置
の欠点を説明するための略図、第５図は本発明の詳細な
説明するための略図、及び第６図は本発明の実施例装置
の要部を示す略図である。 に電子銃 ３：絞り板 ５：エミッタ ７：アノード １０：集束電子レンズ １１：試料　　　　　１２：検出器 １３：増幅器　　　　１４：演算回路 ２：電子線 ４：増幅器 ６：引出電極 １６：遮蔽体 １５：像表示手段 １７：切替スイッチ １８：可変増幅器 １９：モニター信号発生部 ２０．２２：連動切替スイッチ ２１：比較回路 ２３：駆動制御回路 ２４．２５：可変増幅器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一次電子線を発生する電子銃と、一次電子線の通
   過を制限する絞り板と、一次電子線の通過穴を有し絞り
   板の一次電子線入射側の面を覆うように絞り板と電気絶
   縁を保って近接して設置される遮蔽体と、絞り板または
   遮蔽体のいずれか一方に流れる電流をモニター信号とし
   て出力するモニター手段と、絞り板を通過した一次電子
   線の照射によって発生した信号を検出する検出手段と、
   検出手段による検出信号に含まれる一次電子線の強度変
   動に基づくノイズ成分をモニター手段からの出力信号に
   よって補正するための演算器を設けたことを特徴とする
   電子線装置。
2. （２）請求項１のモニター装置において、絞り板および
   遮蔽体に流れる電流値を比較し、この比較結果に基づい
   て、絞り板または遮蔽体のいずれか一方に流れる電流を
   モニター信号として出力するように構成したことを特徴
   とする電子線装置。