JPH05159735A - 電子ビーム投射装置 - Google Patents

電子ビーム投射装置

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JPH05159735A
JPH05159735A JP3319011A JP31901191A JPH05159735A JP H05159735 A JPH05159735 A JP H05159735A JP 3319011 A JP3319011 A JP 3319011A JP 31901191 A JP31901191 A JP 31901191A JP H05159735 A JPH05159735 A JP H05159735A
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electron
electron beam
detector
cathode
secondary electron
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JP3319011A
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Yasumitsu Wada
泰光 和田
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Pioneer Corp
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Pioneer Electronic Corp
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    • H01J37/28Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams
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    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
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    • G11B9/10Recording or reproducing using a method not covered by one of the main groups G11B3/00 - G11B7/00; Record carriers therefor using electron beam; Record carriers therefor
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    • H01J2237/06Sources
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 対象物に対して電子ビームを照射して対象物
の形状等の状態を検出する電子ビーム投射装置に関し、
装置全体を極めて微小小型化し、低価格化して各種用途
に応用することができる電子ビーム投射装置を提案する
ことを目的とする。 【構成】 基板に形成された陰極を囲うように各々絶縁
層を介して制御極及び陰極を各々積層して対象物に対し
て電子ビームを放出する微小電子射出手段を形成し、陽
極上にさらに積層して電子ビームが投射された対象物か
らの二次電子を検出する検出手段を形成し、微小電子射
出手段及び検出手段と対象物との間の空間を低真空状態
とする差動排気手段を設けることにより、電子ビームを
射出する微小電子射出手段を微小小型化できる。また、
電子ビームが射出検出される領域を簡略な構成の差動排
気手段で低真空状態を維持することにより、低真空領域
で増幅された二次電子を検出手段で検出できることとな
り、検出精度を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、対象物に対して電子ビ
ームを照射して対象物の形状等の状態を検出する電子ビ
ーム投射装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の電子ビーム投射装置とし
ては走査型電子顕微鏡(SEM)が知られており、この
概略構成を図5に示す。同図において走査型電子顕微鏡
はカソード211、ウェーネルト212及びアノード2
13間に所定の電圧を印加し、カソード211から飛び
出した電子をアライメントコイル220で軸調整した後
に集束レンズ221で集束させてスチグマコイル22
2、偏向コイル223及び対物レンズ224を介して試
料の所定位置に集束投射し、試料から発生する二次電子
を二次電子検出器230で検出する構成である。前記ス
チグマコイル222は非点収差を補正し、偏向コイル2
23は電子ビームの方向を調整するものである。また、
前記各部から形成される電子光学系の鏡筒内を高真空に
するために排気口250、251に接続される排気装置
(図示を省略)が設けられる。
【0003】このように構成された走査型電子顕微鏡は
電子光学系の鏡筒内の空気を排気口250、251から
排出して高真空状態とする。この高真空状態において試
料100に対してカソード211から飛び出した電子が
電子ビームとして集光投射される。この投射された電子
ビームが一次電子として試料の表面に入射すると二次電
子が発生して、この二次電子が二次電子検出器230で
検出される。この検出された二次電子により試料の表面
状態を検知することができることとなる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の電子ビーム投射
装置としての走査型電子顕微鏡は以上のように構成され
ていたことから、各種レンズ及びコイルで形成される電
子光学系が大規模化すると共に、この大規模化した電子
光学系の鏡筒内部全体を高真空に維持するための排気装
置及び強固な鏡筒が必要となり、装置全体が大型化及び
複雑化すると共に、高価格化する等の課題を有してい
た。このように大型化、高価格化するものであることか
らその用途はもっぱら研究、開発用に限定されるもので
あった。
【0005】本発明は前記課題を解消するためになされ
たもので、装置全体を極めて微小小型化し、低価格化し
て各種用途に応用することができる電子ビーム投射装置
を提案することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係る電子ビーム
投射装置は、電子を放出する陰極が基板上に形成され、
当該陰極を囲うように絶縁層を介して制御極が積層形成
され、当該制御極に隣接して前記陰極を囲うように絶縁
層を介して陽極が積層形成され、前記陰極から放出され
る電子の電子ビームを対象物に照射する微小電子射出手
段1と、前記微小電子射出手段1の陽極上に絶縁層を介
して形成され、電子ビームが照射された対象物から放出
される二次電子を検出する検出手段2と、前記微小電子
射出手段1から対象物に電子ビームが照射される射出空
間を低真空状態とする差動排気手段3とを備えるもので
ある。
【0007】
【作用】本発明においては、基板に形成された陰極を囲
うように各々絶縁層を介して制御極及び陰極を各々積層
して対象物に対して電子ビームを放出する微小電子射出
手段を形成し、陽極上にさらに積層して電子ビームが投
射された対象物からの二次電子を検出する検出手段を形
成し、微小電子射出手段及び検出手段と対象物との間の
空間を低真空状態とする差動排気手段を設けることによ
り、電子ビームを射出する微小電子射出手段を微小小型
化できる。また、電子ビームが射出検出される領域を簡
略な構成の差動排気手段で低真空状態を維持することに
より、低真空領域で増幅された二次電子を検出手段で検
出できることとなり、検出精度を向上させる。
【0008】
【実施例】
a)本発明の一実施例 本発明の一実施例を、記録ディスクの情報を再生する電
子ビームピックアップを例に挙げ図1及び図2に基づい
て説明する。
【0009】この図1は本実施例装置の縦断面図、図2
は図1のI−I線に相当する横断面図である。前記各図
において本実施例に係る電子ビーム投射装置は、半導体
プロセスを用いて順次積層形成され、電子ビームを記録
ディスク100に照射する微小電子銃1と、この微小電
子銃1の電子ビームを射出する射出口14の外周辺に円
環状に配置される4つに分割された検出部21〜24を
有して形成され、記録ディスク100から放出される二
次電子を検出する4分割検出器2と、前記微小電子銃1
から記録ディスク100に電子ビームが照射される射出
空間を低真空状態とする差動排気部3とを備える構成で
ある。
【0010】前記微小電子銃1は、基板10上に尖端突
起状に形成され、電子を放出するカソード(又は、エミ
ッタ)11と、このカソード11の外周部に絶縁層(図
示を省略)を介して円環状に積層形成されるゲート(又
は、ウェルネル陰極;Wehnelt Cathode )12と、この
ゲート12に絶縁層(図示を省略)を介して隣接して円
環状に積層形成され、前記カソード11から放射される
電子の電子ビームを集束させる電界レンズ系として作用
するアノード13とを備える構成である。
【0011】前記4分割検出器2は、前記微小電子銃1
における円環状のアノード13に隣接して絶縁層(図示
を省略)を介して4つの検出部21〜24を積層形成さ
れ、電子ビームが照射された記録ディスク100から放
出する二次電子を検出する構成である。また、前記差動
排気部3は、前記微小電子銃1の外周を囲うように3つ
の同心円環状に形成される突起部31、32、33と、
この円環状突起部31、32、33の基低凹部に形成さ
れて図示を省略する排気装置に接続される排気口36
4、35、36とを備える構成である。
【0012】次に、前記構成に基づく本実施例が記録デ
ィスクから情報を再生する動作について説明する。記録
ディスク100上の任意の記録トラック110から情報
を読出す場合を例にとると、本実施例の電子ビームピッ
クアップが記録ディスク100上における複数記録トラ
ックのうちの特定の記録トラック110に対応する位置
に移動する。この記録トラック110上のおいて、排気
装置を作動させて排気口34、35、36の各々から電
子ビームピックアップと記録ディスク100との間の空
間における空気を吸引して低真空状態とする。この低真
空状態において、カソード11、ゲート12及びアノー
ド13の間に適正な電圧を印加し、この電圧で生じる電
界によりカソード11から電子が放出される。この放出
された電子をゲート12により加速すると共に、3段に
積層形成されたアノード13により記録トラック110
上に電子ビームとして集束照射する。この集束された電
子ビームのスポット径は10[nm]以下にまで絞られ
る。
【0013】前記集束された電子ビームが一次電子とし
て記録ディスク100の表面に入射されると、記録ディ
スク100における表面の金属膜から二次電子が放出さ
れる。この記録ディスク100から4分割検出器2側に
向う検出器側電界を予め印加しておけば、放出された二
次電子はこの検出器側電界に引き出されて加速する。こ
のときの低真空状態の領域を適当な気体圧力、適当な記
録ディスク100からの距離に選択しておけば、気体分
子のイオン化により前記放出された二次電子を増幅させ
て4分割検出器2に入射させることができる。この気体
圧力の調整は差動排気部3により制御されることとな
る。
【0014】なお、前記4分割検出器2には二次電子の
外に記録ディスク100の表面で反射された一次電子も
入射する。しかし、記録ディスク100から4分割検出
器2側に向う検出器側電界を弱めると4分割検出器2に
入射する二次電子が減少するとこととなることから、4
分割検出器2に入射する一次電子と二次電子との割合を
調整することができる。この調整により対象とする記録
トラック110からの情報を効率良く検出できることと
なる。
【0015】前記4分割検出器の各検出部21〜24に
より検出される各信号の差成分を求めることにより、記
録トラック110のエッジ情報及び記録トラック110
上のトラッキング情報を検出し、また検出される各信号
を総て加算して読出される情報のRF信号を検出する。
このようにして、気体圧力、表面からの距離、検出器側
電界等を適当に調整することにより、記録ディスク10
0の再生信号を検出する。
【0016】b)本発明の他の実施例 前記実施例においては単一の差動排気部3内に単一の微
小電子銃1及び4分割検出器を設ける構成としたが、図
3に示すように、単一の差動排気部3内に複数の微小電
子銃1及び4分割検出器2を各々設ける構成とすること
もできる。この場合には各4分割検出器2により対象物
における複数個所の表面(特に記録ディスクの場合には
複数の記録トラック110)を同時に検査(再生)する
ことができることとなる。
【0017】また、図4(A)に示すように、差動排気
部3内に設けられる複数の微小電子銃1及び4分割検出
器2を、記録トラック110のラジアル方向に対して傾
斜した方向に複数縦列配設する構成とすることもでき
る。このように傾斜して複数縦列配設することにより、
高密度記録された記録ディスク100における記録トラ
ック110相互間のトラックピッチに対応して微小電子
銃1及び4分割検出器2を配設することができることと
なる。
【0018】また、図4(B)に示すように記録トラッ
ク110のラジアル方向と同一方向に複数縦列配設する
構成とすることにより、縦列配設されたうちいずれかに
欠陥があったとしても他の正常なもので検出することに
より、装置制作の歩留りを向上させることができること
となる。
【0019】さらに、図4(C)に示すように差動排気
部3内に設けられる複数の微小電子銃1及び4分割検出
器2をラジアル方向に対して傾斜した方向に複数縦列配
設し、さらに複数縦列を所定間隔をおいて複数行配設す
る構成とすることもできる。
【0020】前記各実施例においては電子ビームピック
アップとして構成したが対象物の表面状態を検出する表
面検査装置として構成することもできる。この表面検査
装置として構成した場合には、気体の圧力、表面からの
距離、検出器側の電界等を任意に選択することにより、
検出される一次電子と二次電子との検出割合が調整でき
ることとなり、対象物表面の凹凸状態に対応したコント
ラストの良好な再生信号が検出できることとなる。
【0021】また、前記各実施例においては検出手段を
4分割検出器として構成したが、他の任意に分割された
検出部で構成することもできる。また、前記各実施例に
おいては差動排気手段の差動排気部と微小電子射出手段
の微小電子銃とを各々個別に形成して組立てる構成とし
たが、微小電子銃が形成される基板と同一の基板に差動
排気部を半導体プロセスで形成する構成とすることもで
きる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、基板に形成された
陰極を囲うように各々絶縁層を介して制御極及び陰極を
各々積層して対象物に対して電子ビームを放出する微小
電子射出手段を形成し、陽極上にさらに積層して電子ビ
ームが投射された対象物からの二次電子を検出する検出
手段を形成し、微小電子射出手段及び検出手段と対象物
との間の空間を低真空状態とする差動排気手段を設ける
ことにより、電子ビームを射出する微小電子射出手段を
微小小型化できるという効果を奏する。また、電子ビー
ムが射出検出される領域を簡略な構成の差動排気手段で
低真空状態を維持することにより、低真空領域で増幅さ
れた二次電子を検出手段で検出できることとなり、検出
精度を向上させるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る電子ビームピックアッ
プの縦断面図である。
【図2】図1のI−I線に相当する電子ビームピックア
ップの横断面図である。
【図3】本発明の他の実施例に係る電子ビームピックア
ップの平面図及びこの平面中のII−II線断面図である。
【図4】本発明の他の実施例に係る電子ビームピックア
ップの各平面図である。
【図5】従来の電子ビーム投射装置の概略構成図であ
る。
【符号の説明】
1…微小電子銃 2…4分割検出器 3…差動排気部 10…基板 11…カソード 12…ゲート 13…アノード 14…射出口 21、22、23、24…検出部 34、35、36…排気口 100…記憶ディスク(対象物) 110…記憶トラック

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電子を放出する陰極が基板上に形成さ
    れ、当該陰極を囲うように絶縁層を介して制御極が積層
    形成され、当該制御極に隣接して前記陰極を囲うように
    絶縁層を介して陽極が積層形成され、前記陰極から放出
    される電子の電子ビームを対象物に照射する微小電子射
    出手段(1)と、 前記微小電子射出手段(1)の陽極上に絶縁層を介して
    形成され、電子ビームが照射された対象物から放出され
    る二次電子を検出する検出手段(2)と、 前記微小電子射出手段(1)から対象物に電子ビームが
    照射される射出空間を低真空状態とする差動排気手段
    (3)と、を備えることを特徴とする電子ビーム投射装
    置。
  2. 【請求項2】 前記請求項1記載の電子ビーム投射装置
    において、 前記差動排気手段(3)は、前記微小電子射出手段
    (1)の基板と同一基板上に微小電子射出手段(1)を
    囲う複数の環状突起部が形成され、当該複数の環状突起
    部相互間の凹状溝部に排気口部が形成されることを特徴
    とする電子ビーム投射装置。
JP3319011A 1991-12-03 1991-12-03 電子ビーム投射装置 Pending JPH05159735A (ja)

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US07/982,964 US5319198A (en) 1991-12-03 1992-11-30 Electron beam projection apparatus

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US5319198A (en) 1994-06-07

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