JPH0576129B2 - - Google Patents

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JPH0576129B2
JPH0576129B2 JP61311802A JP31180286A JPH0576129B2 JP H0576129 B2 JPH0576129 B2 JP H0576129B2 JP 61311802 A JP61311802 A JP 61311802A JP 31180286 A JP31180286 A JP 31180286A JP H0576129 B2 JPH0576129 B2 JP H0576129B2
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Japan
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electron beam
converging lens
lens
converging
current
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Eitaro Enokido
Hiroshi Sawaragi
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Jeol Ltd
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Nihon Denshi KK
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、電子線測長機や走査電子顕微鏡等に
使用して最適な電界放射電子源を有した電子線装
置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an electron beam device having a field emission electron source that is suitable for use in an electron beam length measuring machine, a scanning electron microscope, or the like.

[従来の技術] 電子線測長機や走査電子顕微鏡等においては、
得られる像のSN比を変えたり、試料によつては
ダメージやコンタミネーシヨンを少なくする必要
があることから、試料に応じ、試料に照射される
電子線電流量を制御できることが望ましい。第4
図は、走査電子顕微鏡の光学系の一例を示してお
り、図中1は電子銃、2は収束レンズ、3は対物
レンズ、4は偏向コイル、5は絞り、6は試料で
ある。電子銃1からの電子線は破線で示すよう
に、収束レンズ2によつて収束され、該電子銃1
の仮想物点(クロスオーバー)の像はP点に結像
され、更に、該電子線は対物レンズ3によつて試
料6上に細く収束される。なお、試料上に照射さ
れる電子線の位置は、偏向コイル4に印加される
走査信号に応じて変えられ、試料6表面は電子線
によつて走査されることになる。
[Prior art] In electron beam length measuring machines, scanning electron microscopes, etc.
It is desirable to be able to control the amount of electron beam current applied to a sample depending on the sample, since it is necessary to change the SN ratio of the image obtained and to reduce damage and contamination depending on the sample. Fourth
The figure shows an example of an optical system of a scanning electron microscope, and in the figure, 1 is an electron gun, 2 is a converging lens, 3 is an objective lens, 4 is a deflection coil, 5 is an aperture, and 6 is a sample. The electron beam from the electron gun 1 is converged by the converging lens 2, as shown by the broken line, and the electron beam from the electron gun 1
The image of the virtual object point (crossover) is formed on point P, and the electron beam is narrowly focused onto the sample 6 by the objective lens 3. Note that the position of the electron beam irradiated onto the sample is changed according to the scanning signal applied to the deflection coil 4, and the surface of the sample 6 is scanned by the electron beam.

ここで、該試料6に照射される電子線の電流量
を変える場合、例えば、収束レンズ2の励磁が強
くされ、クロスオーバーの像の位置は、図中点線
で示す如く、点Pから点P′に移動する。この結
果、絞り5によつて制限される電子線の量が変化
し、結果として試料6に照射される電子線の電流
量が変えられることになる。
Here, when changing the amount of current of the electron beam irradiated to the sample 6, for example, the excitation of the converging lens 2 is strengthened, and the position of the crossover image is changed from point P to point P, as shown by the dotted line in the figure. ’. As a result, the amount of electron beam limited by the aperture 5 changes, and as a result, the amount of current of the electron beam irradiated onto the sample 6 changes.

[発明が解決しようとする問題点] 上記したように、電子線の電流量を変える場合
には、収束レンズ2の励磁が変えられ、クロスオ
ーバーの位置が変化させられるため、その都度、
対物レンズ3の励磁強度を変えて焦点を合さなけ
ればならない。又、対物レンズ3の前段に、電子
線走査系である偏向コイルが位置していると、対
物レンズの励磁強度の変化によつて像の回転、す
なわち、試料面での電子線の走査方向の回転が生
じ、好ましくない。特に、電子線測長機におい
て、測定しようとするパターンに対して、電子線
の偏向の方向が変化すると、充分な測定精度が得
られなくなる。
[Problems to be Solved by the Invention] As described above, when changing the amount of current of the electron beam, the excitation of the converging lens 2 is changed and the position of the crossover is changed.
Focusing must be achieved by changing the excitation intensity of the objective lens 3. Furthermore, if a deflection coil, which is an electron beam scanning system, is located in front of the objective lens 3, changes in the excitation intensity of the objective lens will cause rotation of the image, that is, the scanning direction of the electron beam on the sample surface. Rotation occurs, which is undesirable. In particular, in an electron beam length measuring machine, if the direction of deflection of the electron beam changes with respect to the pattern to be measured, sufficient measurement accuracy cannot be obtained.

本発明は、上述した点に鑑みてなされたもの
で、対物レンズの制御を伴わず、加速電圧を任意
に変えたり、試料に照射される電子線の電流量を
任意に制御することができ、且つ、操作性の優れ
た電界放射電子源を有した電子線装置を提供する
ことを目的としている。
The present invention has been made in view of the above points, and it is possible to arbitrarily change the accelerating voltage and arbitrarily control the amount of current of the electron beam irradiated to the sample without controlling the objective lens. Another object of the present invention is to provide an electron beam device having a field emission electron source with excellent operability.

[問題点を解決するための手段] 本発明に基づく電界放射電子源を有した電子線
装置は、電界放射エミツターと、該エミツターか
ら電子線を引出すための引出し電極と、該引出さ
れた電子を加速するための加速電極と、前記引出
し電極と前記加速電極との間に配置された第1と
第2の静電型収束レンズと、該第1の収束レンズ
の電源と、前記第2の収束レンズの電源と、記憶
手段と、加速電圧の設定手段と、試料に照射され
る電子線電流量を設定する電流量設定手段と、前
記加速電圧設定手段によつて設定された加速電圧
と前記電流量設定手段によつて設定された電流量
とに基づいて、前記記憶手段からデータを読み出
し、前記第1の収束レンズの電源と第2の収束レ
ンズの電源とを制御する制御手段とを有してお
り、前記記憶手段には、異なつた加速電圧毎に、
前記第1と第2の収束レンズによつて結像される
クロスオーバーの位置を一定に維持した状態で前
記試料に照射される電子線の電流量を変化させる
ための第1の収束レンズと第2の収束レンズへの
供給電圧の複数の組合せが記憶されており、前記
制御手段は、装置の初期状態あるいは加速電圧を
変化させた際には、前記記憶手段に記憶されてい
る第1と第2の収束レンズへの供給電圧の複数の
組合わせの内、所定番目の組合せを自動的に読み
出し、それに基づいて前記第1と第2の収束レン
ズの電源を制御するように構成されていることを
特徴としている。
[Means for Solving the Problems] An electron beam device having a field emission electron source according to the present invention includes a field emission emitter, an extraction electrode for extracting an electron beam from the emitter, and an extraction electrode for extracting the extracted electrons. an accelerating electrode for acceleration, first and second electrostatic converging lenses disposed between the extraction electrode and the accelerating electrode, a power source for the first converging lens, and a second converging lens. a power supply for the lens, a storage means, an accelerating voltage setting means, a current amount setting means for setting the amount of electron beam current irradiated onto the sample, and an accelerating voltage set by the accelerating voltage setting means and the current. control means for reading data from the storage means and controlling the power supply for the first convergence lens and the power supply for the second convergence lens based on the amount of current set by the amount setting means; The storage means stores information for each different acceleration voltage.
a first converging lens and a second converging lens for changing the amount of current of the electron beam irradiated to the sample while maintaining a constant position of the crossover imaged by the first and second converging lenses; A plurality of combinations of voltages to be supplied to the two converging lenses are stored, and when the initial state of the device or the accelerating voltage is changed, the control means controls the combinations of the first and second voltages stored in the storage means. The first and second converging lenses are configured to automatically read out a predetermined combination of voltages among a plurality of combinations of supply voltages to the second converging lens, and control the power supplies of the first and second converging lenses based on the combination. It is characterized by

[実施例] 以下本発明の一実施例を添附図面に基づいて詳
述する。
[Example] An example of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

第1図は本発明に基づく、熱電界放射型電子銃
を備えた走査電子顕微鏡を示しており、11は電
界放射エミツター、12は該エミツター11を保
持するフイラメント、13は該フイラメント12
に加熱電流を供給する加熱電源、14は熱電子抑
圧電極、15は該エミツター11と熱電子抑圧電
極14間に抑圧電圧を印加するための抑圧電圧電
源、16は引出し電極、17は該エミツター11
と引出し電極16との間に引出し電圧を印加する
ための引出し電圧電源、18は接地電位の加速電
極、19はエミツター11と加速電極18の間に
加速電圧を印加するための加速電圧電源、20,
21は第1と第2の静電型収束レンズ、22は第
1の収束レンズ20の電源、23は第2の収束レ
ンズ21の電源、24は電流量を制限するための
絞り、25はクロスオーバー点P0に配置された
絞り、26は電子線を偏向するための偏向コイ
ル、27は対物レンズ、28は試料、29は試料
28への電子線の照射に伴つて発生する反射電子
を検出するための検出器、30はデイジタル走査
信号発生回路、31は該走査信号発生回路30を
制御したり、該検出器29からの信号と該走査信
号とに基づいて試料の被測定パターンの長さを測
定するためのコンピユータの如き制御装置、32
は検出器29からの検出信号と走査信号発生回路
30からの走査信号が供給される陰極線管、33
はマイクロプロセツサーの如き制御装置、34は
メモリ、35はロータリーエンコーダの如き加速
電圧指示手段、36は電子線電流量設定手段、3
7は初期電流量切換えスイツチである。
FIG. 1 shows a scanning electron microscope equipped with a thermal field emission type electron gun based on the present invention, in which 11 is a field emission emitter, 12 is a filament holding the emitter 11, and 13 is the filament 12.
14 is a thermionic suppression electrode; 15 is a suppression voltage power source for applying a suppression voltage between the emitter 11 and the thermionic suppression electrode 14; 16 is an extraction electrode; 17 is the emitter 11;
18 is an accelerating electrode at ground potential; 19 is an accelerating voltage power source for applying an accelerating voltage between the emitter 11 and the accelerating electrode 18; 20 ,
21 is the first and second electrostatic converging lenses, 22 is a power source for the first converging lens 20, 23 is a power source for the second converging lens 21, 24 is an aperture for limiting the amount of current, and 25 is a cross An aperture located at the over point P 0 , 26 a deflection coil for deflecting the electron beam, 27 an objective lens, 28 a sample, 29 detecting reflected electrons generated when the sample 28 is irradiated with an electron beam. 30 is a digital scanning signal generating circuit; 31 is a detector for controlling the scanning signal generating circuit 30 and detecting the length of the pattern to be measured on the sample based on the signal from the detector 29 and the scanning signal; a control device such as a computer for measuring 32
33 is a cathode ray tube to which the detection signal from the detector 29 and the scanning signal from the scanning signal generation circuit 30 are supplied;
3 is a control device such as a microprocessor, 34 is a memory, 35 is an acceleration voltage indicating means such as a rotary encoder, 36 is an electron beam current amount setting means, 3
7 is an initial current amount changeover switch.

上述した如き構成において、フイラメント12
は、加熱電源13からの加熱電流の供給によつて
加熱され、その結果、該フイラメント12に支持
されたエミツター11は間接的に加熱されること
になる。該エミツター11からは、該エミツター
11と引出し電極16の間に印加された引出し電
圧によつて電子が引出される。ここで、該エミツ
ター11からは加熱に伴つて熱電子も発生する
が、該熱電子は抑圧電極14に印加された抑圧電
圧によつて押えられ、結局、主として引出し電極
16を介して電界放射に基づく電子のみが得られ
ることになる。該引出された電子は、加速電極1
8によつて加速されると共に、2段の収束レンズ
20,21と対物レンズ27によつて試料28表
面に細く収束されることになる。該試料28の電
子線の照射位置は、走査信号発生回路30からの
走査信号によつて2次元的あるいはライン状に走
査される。該走査に伴つて発生した反射電子およ
び2次電子は検出器29によつて検出され、その
検出信号は走査信号が供給されている陰極線管3
2に送られ、試料の反射電子像、2次電子像やラ
インプロフアイルが表示される。又、該検出信号
は制御装置31に供給され、該制御装置によつて
試料上のパターンの幅等の測長が行われる。該測
長結果は陰極線管32の画面上に表示されたり、
図示しないが、レコーダ等の記録手段によつて記
録される。
In the configuration as described above, the filament 12
is heated by the supply of heating current from the heating power source 13, and as a result, the emitter 11 supported by the filament 12 is indirectly heated. Electrons are extracted from the emitter 11 by an extraction voltage applied between the emitter 11 and the extraction electrode 16. Here, thermoelectrons are also generated from the emitter 11 as it is heated, but these thermoelectrons are suppressed by the suppression voltage applied to the suppression electrode 14, and eventually emit field radiation mainly through the extraction electrode 16. Only the base electrons will be obtained. The extracted electrons are transferred to the accelerating electrode 1
8, and is narrowly focused onto the surface of the sample 28 by the two stages of converging lenses 20 and 21 and the objective lens 27. The electron beam irradiation position on the sample 28 is scanned two-dimensionally or in a line by a scanning signal from a scanning signal generating circuit 30. The reflected electrons and secondary electrons generated during the scanning are detected by the detector 29, and the detection signal is transmitted to the cathode ray tube 3 to which the scanning signal is supplied.
2, and the reflected electron image, secondary electron image, and line profile of the sample are displayed. The detection signal is also supplied to the control device 31, and the control device measures the width of the pattern on the sample. The length measurement result is displayed on the screen of the cathode ray tube 32,
Although not shown, it is recorded by a recording means such as a recorder.

第2図は第1図に示した走査電子顕微鏡の光学
概念図であり、エミツター11から放射される電
子線は、第1と第2の収束レンズ20,21によ
つて点P0にクロスオーバーの像を結ぶが、該第
1の収束レンズ20の強度は、該第1と第2の収
束レンズの間にクロスオーバーの像が形成されな
い程度の強さとされている。ここで第1図におい
て、電子線の加速電圧は、加速電圧設定手段35
によつて設定され、制御装置33は該設定手段3
5からの信号に応じて加速電源19を制御し、所
望の加速電圧をエミツター11と加速電極18の
間に印加する。又、試料28に照射される電子線
の電流量は、電流量設定手段36から入力され、
この設定手段36からの信号によつて制御装置3
3は、メモリ34から第1と第2の収束レンズ2
0,21のレンズ強度に関連した信号を読み出
す。該メモリ34には、各加速電圧に応じ、第1
と第2の収束レンズのレンズ強度の組合せが記憶
されている。この組合せは、電子線電流量を変え
るために収束レンズのレンズ強度を変化させて
も、クロスオーバー像が常に点P0に結ばれる値
となつており、特定の加速電圧においては、第1
の収束レンズ20のレンズ強度V1と第2の収束
レンズ21のレンズ強度V2は、例えば、第3図
に示すような関係となつている。なお、この図に
おいて、第1の収束レンズ20のレンズ強度V1
は、所望の電流量に対応している。このメモリ3
4から読み出されたレンズ強度に関係した信号に
基づいて、制御装置33は、第1の収束レンズ2
0と第2の収束レンズ21に所望の電圧が印加さ
れるように、該収束レンズの電源22と23を制
御する。なお、メモリ34に記憶されている収束
レンズのレンズ強度に関係したデータは、メモリ
の容量の関係上、飛び飛びの組合せ、例えば、
100組の組合せとなつているが、その中間の電流
量が必要な場合は、制御装置33が補間法によつ
て設定されたV1に対するV2を演算し、その演算
結果に基づいて各収束レンズのレンズ電源を制御
するようにしている。又、組合せデータ(V1
V0,V2=0)がメモリ34に記憶されていない
場合は、補外法によつて必要なデータを演算する
ようにしている。
FIG. 2 is an optical conceptual diagram of the scanning electron microscope shown in FIG . However, the strength of the first converging lens 20 is set to such a level that no crossover image is formed between the first and second converging lenses. Here, in FIG. 1, the acceleration voltage of the electron beam is set by the acceleration voltage setting means 35.
The control device 33 is set by the setting means 3.
The accelerating power supply 19 is controlled according to the signal from the emitter 11 and the accelerating electrode 18 to apply a desired accelerating voltage. Further, the amount of current of the electron beam irradiated onto the sample 28 is inputted from the current amount setting means 36,
The control device 3 is controlled by the signal from the setting means 36.
3 is the first and second converging lens 2 from the memory 34.
Read out signals related to lens intensities of 0 and 21. The memory 34 stores a first memory according to each acceleration voltage.
and the lens strength of the second converging lens are stored. With this combination, even if the lens strength of the converging lens is changed to change the electron beam current amount, the crossover image is always focused on the point P 0 , and at a specific accelerating voltage, the first
The lens strength V 1 of the second converging lens 20 and the lens strength V 2 of the second converging lens 21 have a relationship as shown in FIG. 3, for example. In addition, in this figure, the lens strength V 1 of the first converging lens 20
corresponds to the desired amount of current. This memory 3
Based on the signal related to the lens strength read out from the first converging lens 2
The power supplies 22 and 23 of the converging lens 21 are controlled so that a desired voltage is applied to the converging lens 21 and the second converging lens 21. Note that, due to the capacity of the memory, the data related to the lens strength of the convergent lens stored in the memory 34 may be in random combinations, for example,
There are 100 combinations, but if an intermediate current amount is required, the control device 33 calculates V 2 for the set V 1 by interpolation, and based on the calculation result, each convergence I am trying to control the lens power supply for the lens. Also, combination data (V 1 =
V 0 , V 2 =0) is not stored in the memory 34, the necessary data is calculated by extrapolation.

ところで、メモリ34に記憶されたデータの組
合せは、V2が零となるV1の値V0までしか記憶さ
れていない。従つて、ロータリーエンコーダーの
如き電流量設定手段を変化させ、V0より小さな
値を指定した場合でも、その時のV2の値は常に
零となり、クロスオーバー像を一定に維持する条
件から外れてしまう。この実施例では、このよう
な弊害を解決するために、電流量設定手段によつ
てV0より小さな値が設定された場合は、V2は零
となるが、V1は常にV0となるように制御装置3
3が制御するようにしている。
By the way, the combinations of data stored in the memory 34 are only stored up to the value V 0 of V 1 where V 2 becomes zero. Therefore, even if you change the current amount setting means such as a rotary encoder and specify a value smaller than V 0 , the value of V 2 at that time will always be zero, which will deviate from the conditions for maintaining a constant crossover image. . In this embodiment, in order to solve this problem, when a value smaller than V 0 is set by the current amount setting means, V 2 becomes zero, but V 1 always becomes V 0 . Control device 3
3 is under control.

再び第2図において、収束レンズ20と21を
透過した電子線は、絞り24によつてその電流量
が制限されるが、収束レンズ20と収束レンズ2
1のレンズ強度を変えることによつて電子線のク
ロスオーバーが点P0に結像された状態で電流量
が変えられる。例えば、大電流の場合は、I3に示
す経路の電子線が試料に照射され、I4,I5になる
ほど、絞り24によつて遮断される電子線の量が
増加し、結果として試料28に照射される電子線
の電流量は少なくなる。このように、どのような
加速電圧や電子線の電流量を選択しても、クロス
オーバー像を常に点P0に結ぶことができる。
Referring again to FIG. 2, the amount of current of the electron beam transmitted through the convergent lenses 20 and 21 is limited by the aperture 24;
By changing the strength of the lens 1, the amount of current can be changed while the crossover of the electron beam is focused on the point P0 . For example, in the case of a large current, the sample is irradiated with an electron beam along the path shown by I 3 , and as I 4 and I 5 increase, the amount of electron beam blocked by the aperture 24 increases, resulting in the sample 28 The amount of current of the electron beam irradiated to the area decreases. In this way, no matter what accelerating voltage or electron beam current amount is selected, the crossover image can always be tied to point P 0 .

ここで、装置を最初に動作させる初期状態や加
速電圧を変えた時には、制御装置33は、例え
ば、100組の組合せデータの内、50番目の組合せ
データを読み出し、該データに基づいて各収束レ
ンズを制御するようにしている。この50番目のデ
ータは、使用頻度の高い試料に最適な電子線電流
量となるようなデータが格納されている。なお、
走査電子顕微鏡や電子線測長機における試料表面
の材質は導電物質、半導体、絶縁物等があるが、
夫々の材質によつて最適な電子線電流量は異なつ
ている。そのため、本実施例においては、初期電
流量切換えスイツチ37によつて、初期状態や加
速電圧を変化させた場合において制御装置33が
読み出す組合せデータを例えば、導電物質、半導
体、絶縁物に応じ、50番目、40番目、30番目のよ
うに選択できるように構成している。その結果、
各種試料に応じた最適なあるいはそれに近い電子
線電流量が初期状態や加速電圧を変えた際に瞬時
に得られることになり、操作性の優れた装置が提
供されることになる。
Here, when changing the initial state in which the device is operated for the first time or the accelerating voltage, the control device 33 reads out the 50th combination data among the 100 sets of combination data, and based on the data, each converging lens I'm trying to control it. This 50th data stores data that provides the optimum electron beam current amount for frequently used samples. In addition,
The material of the sample surface in scanning electron microscopes and electron beam length measuring machines includes conductive materials, semiconductors, and insulators.
The optimum amount of electron beam current varies depending on the material. Therefore, in this embodiment, when the initial current amount changeover switch 37 changes the initial state or acceleration voltage, the combination data read by the control device 33 is set to 50% depending on the conductive material, semiconductor, or insulating material. It is configured so that you can select the number, 40th, 30th, etc. the result,
The optimal or nearly optimal electron beam current amount for each type of sample can be instantaneously obtained by changing the initial state or accelerating voltage, thereby providing an apparatus with excellent operability.

以上詳述した実施例においては、引出し電極と
加速電極の間に2段の静電型収束レンズを配置
し、該2段の収束レンズのレンズ強度を加速電圧
と所望とする電子線の電流量に応じて変化させ、
常に該2段の収束レンズによつて形成されるクロ
スオーバー像の位置を一定としているため、任意
に加速電圧や電流量を変化させても対物レンズの
調整を行う必要がなくなる。従つて、対物レンズ
による像の回転がなくなり、電子線の走査方向を
一定に維持することができる。この結果、電子線
測長機であれば、試料に応じて加速電圧や電子線
電流量を変えても、被測定パターンに対する電子
線の走査方向は変化せず、精度の高い測定を行う
ことができる。また、装置の初期状態や加速電圧
を変更した際においても、常に測定あるいは観察
しようとする試料に最適かあるいはそれに近い電
子線電流量を瞬時に設定することができる。な
お、本発明は上述した実施例に限定されず幾多の
変形が可能である。例えば、収束レンズの位置は
引出し電極と加速電極の間に限定されない。
In the embodiment described in detail above, two stages of electrostatic converging lenses are arranged between the extraction electrode and the accelerating electrode, and the lens strength of the two stages of converging lenses is defined as the accelerating voltage and the desired current amount of the electron beam. change according to
Since the position of the crossover image formed by the two stages of convergent lenses is always kept constant, there is no need to adjust the objective lens even if the accelerating voltage or current amount is arbitrarily changed. Therefore, rotation of the image by the objective lens is eliminated, and the scanning direction of the electron beam can be maintained constant. As a result, with an electron beam length measuring machine, even if the accelerating voltage or electron beam current amount is changed depending on the sample, the scanning direction of the electron beam with respect to the pattern to be measured does not change, making it possible to perform highly accurate measurements. can. Further, even when changing the initial state of the apparatus or the accelerating voltage, it is possible to always instantaneously set the electron beam current amount that is optimal or close to the optimum for the sample to be measured or observed. Note that the present invention is not limited to the embodiments described above, and can be modified in many ways. For example, the position of the converging lens is not limited to between the extraction electrode and the acceleration electrode.

[効果] 以上詳述した如く、本発明によれば、2段の収
束レンズのレンズ強度を加速電圧と所望とする電
子線電流量に応じて変化させ、常に該2段の収束
レンズによつて形成されるクロスオーバー像の位
置を一定としているため、加速電圧や電流量の変
化によつても対物レンズの調整を行う必要がなく
なる。従つて、対物レンズによる像の回転がなく
なり、電子線の走査方向を一定に維持することが
できる。この結果、本発明を電子線測長機に用い
た場合には、試料に応じて加速電圧や電子線電流
量を変えても、被測定パターンに対する電子線の
走査方向は変化せず、精度の高い測定を行うこと
ができる。又、本発明では、加速電圧設定手段に
よつて設定された加速電圧と電流量設定手段によ
つて設定された電流量とに基づいて、記憶手段か
らデータを読み出し、第1の収束レンズの電源と
第2の収束レンズの電源とを制御する制御手段制
御手段が、装置の初期状態あるいは加速電圧を変
化させた際には、前記記憶手段に記憶されている
第1と第2の収束レンズへの供給電圧の複数の組
合わせの内、所定番目の組合せを自動的に読み出
し、それに基づいて前記第1と第2の収束レンズ
の電源を制御するように構成されているので、装
置の初期状態や加速電圧を変更した際において
も、常に測定あるいは観察しようとする試料に最
適かあるいはそれに近い電子線電流量を瞬時に設
定する事ができ、操作性が著しく向上する。
[Effect] As detailed above, according to the present invention, the lens strength of the two-stage converging lens is changed according to the accelerating voltage and the desired electron beam current amount, and the two-stage converging lens always Since the position of the formed crossover image is kept constant, there is no need to adjust the objective lens even when the accelerating voltage or amount of current changes. Therefore, rotation of the image by the objective lens is eliminated, and the scanning direction of the electron beam can be maintained constant. As a result, when the present invention is used in an electron beam length measuring machine, even if the accelerating voltage or the amount of electron beam current is changed depending on the sample, the scanning direction of the electron beam with respect to the pattern to be measured does not change, resulting in improved accuracy. Can perform high measurements. Further, in the present invention, data is read from the storage means based on the acceleration voltage set by the acceleration voltage setting means and the current amount set by the current amount setting means, and the power source of the first converging lens is adjusted. and the power source of the second converging lens When the control means changes the initial state of the device or the accelerating voltage, the control means controls the power source of the first and second converging lenses stored in the storage means. The device is configured to automatically read out a predetermined combination of supply voltages among a plurality of combinations of supply voltages, and control the power supplies of the first and second converging lenses based on the combination, so that the initial state of the device is Even when changing the acceleration voltage or acceleration voltage, the electron beam current amount that is optimal or close to the optimum value for the sample to be measured or observed can be instantly set, which significantly improves operability.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明に基づく走査電子顕微鏡を示す
図、第2図は第1図の走査電子顕微鏡の電子光学
概念図、第3図は収束レンズに印加する電圧の関
係を示す図、第4図は従来の走査電子顕微鏡の光
学系の一例を示す図である。 11……エミツター、12……フイラメント、
13……加熱電源、14……熱電子抑圧電極、1
5……抑圧電圧電源、16……引出し電極、17
……引出し電圧電源、18……加速電極、19…
…加速電圧電源、20,21……静電型収束レン
ズ、22……収束レンズ20の電源、23……収
束レンズ21の電源、24,25……絞り、26
……偏向コイル、27……対物レンズ、28……
試料、29……検出器、30……デイジタル走査
信号発生回路、31……制御装置、32……陰極
線管、33……制御装置、34……メモリ、35
……加速電圧指示手段、36……電子線電流量設
定手段。
Fig. 1 is a diagram showing a scanning electron microscope based on the present invention, Fig. 2 is a conceptual diagram of electron optics of the scanning electron microscope shown in Fig. 1, Fig. 3 is a diagram showing the relationship between voltages applied to the converging lens, and Fig. The figure shows an example of an optical system of a conventional scanning electron microscope. 11... emitter, 12... filament,
13... Heating power source, 14... Thermionic suppression electrode, 1
5... Suppression voltage power supply, 16... Extraction electrode, 17
...Extraction voltage power supply, 18...Acceleration electrode, 19...
...Acceleration voltage power supply, 20, 21...Electrostatic converging lens, 22...Power supply for converging lens 20, 23...Power supply for converging lens 21, 24, 25...Aperture, 26
... Deflection coil, 27 ... Objective lens, 28 ...
Sample, 29...Detector, 30...Digital scanning signal generation circuit, 31...Control device, 32...Cathode ray tube, 33...Control device, 34...Memory, 35
. . . Acceleration voltage instruction means, 36 . . . Electron beam current amount setting means.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 電界放射エミツターと、該エミツターからの
電子線を引出すための引出し電極と、該引出され
た電子を加速するための加速電極と、前記引出し
電極と前記加速電極との間に配置された第1と第
2の静電型収束レンズと、該第1の収束レンズの
電源と、前記第2の収束レンズの電源と、記憶手
段と、加速電圧の設定手段と、試料に照射される
電子線電流量を設定する電流量設定手段と、前記
加速電圧設定手段によつて設定された加速電圧と
電流量設定手段によつて設定された電流量とに基
づいて、前記記憶手段からデータを読み出し、前
記第1の収束レンズの電源と第2の収束レンズの
電源とを制御する制御手段とを有しており、前記
記憶手段には、異なつた加速電圧毎に、前記第1
と第2の収束レンズによつて結像されるクロスオ
ーバーの位置を一定に維持した状態で前記試料に
照射される電子線の電流量を変化させるための前
記第1の収束レンズと第2の収束レンズへの供給
電圧の複数の組合せが記憶されており、前記制御
手段は、装置の初期状態あるいは加速電圧を変化
させた際には、前記記憶手段に記憶されている第
1と第2の収束レンズへの供給電圧の複数の組合
わせの内、所定番目の組合せを自動的にに読み出
し、それに基づいて前記第1と第2の収束レンズ
の電源を制御するように構成されたことを特徴と
する電界放射電子源を有した電子線装置。 2 前記制御手段が、装置の初期状態あるいは加
速電圧を変化させた際に前記記憶手段から読み出
す所定番目の前記第1と第2の収束レンズへの供
給電圧の組合せは複数設定されており、その組合
せの内の一つを指定する切換え手段が備えられた
特許請求の範囲第1項記載の電界放射電子線を有
した電子線装置。
[Claims] 1. A field emission emitter, an extraction electrode for extracting an electron beam from the emitter, an acceleration electrode for accelerating the extracted electrons, and between the extraction electrode and the acceleration electrode. a first and a second electrostatic converging lens disposed in the sample, a power supply for the first convergence lens, a power supply for the second convergence lens, a storage means, an accelerating voltage setting means; a current amount setting means for setting the amount of electron beam current to be irradiated; and the storage means based on the acceleration voltage set by the acceleration voltage setting means and the current amount set by the current amount setting means. control means for reading data from the first converging lens and controlling a power source for the first converging lens and a power source for the second converging lens;
the first converging lens and the second converging lens for changing the amount of current of the electron beam irradiated to the sample while maintaining a constant position of the crossover imaged by the first converging lens and the second converging lens; A plurality of combinations of voltages to be supplied to the converging lens are stored, and when the initial state of the device or the accelerating voltage is changed, the control means controls the first and second combinations stored in the storage means. It is characterized in that it is configured to automatically read out a predetermined combination of voltages among a plurality of combinations of voltages supplied to the converging lens, and control the power supplies of the first and second converging lenses based on the combination. An electron beam device with a field emission electron source. 2. A plurality of combinations of voltages to be supplied to the first and second converging lenses are set, and the control means reads out the predetermined number from the storage means when changing the initial state of the device or the accelerating voltage. An electron beam apparatus having a field emission electron beam according to claim 1, further comprising a switching means for specifying one of the combinations.
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