JPS60112236A - パルスビ−ム発生装置 - Google Patents

パルスビ−ム発生装置

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JPS60112236A
JPS60112236A JP58217724A JP21772483A JPS60112236A JP S60112236 A JPS60112236 A JP S60112236A JP 58217724 A JP58217724 A JP 58217724A JP 21772483 A JP21772483 A JP 21772483A JP S60112236 A JPS60112236 A JP S60112236A
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JP
Japan
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voltage
delay
pulse
high frequency
time
Prior art date
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Pending
Application number
JP58217724A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideo Todokoro
秀男 戸所
Tsutomu Komoda
菰田 孜
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS60112236A publication Critical patent/JPS60112236A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/04Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/045Beam blanking or chopping, i.e. arrangements for momentarily interrupting exposure to the discharge

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、パルスビーム発生装置に係り、特にストロボ
走査形電子顕微鏡に好適なパルスビーム発生装置に関す
る。
〔発明の背景〕
ストロボ走食形巾;子顕微鏡は、通常の走査形電子顕倣
廓にビームのパルス化装置と同期回路を付加して構成さ
れる。以下、図を用いて説明する。
第1図は、ストロボ走葺形電子顕微鏡の基本構成図であ
る。電子銃1から出射された電子ビーム2を電子レンズ
6を用いて検鏡試料10上に焦点を結ばせ、かつ走査コ
イル8でテレビジョンの撮像管と同じ要領で矩形状に走
査させる。電子ビームは固体に衝突すると、そこから二
次電子又は反射電子を放出させる。この二次電子あるい
は反射電子を検出器9で検知し、この信号強度で、走査
コイル8と同期して動作しているディスプレイ装置7上
に試料像を表示する。これが走査形電子顕微鏡の基本原
理である。
ところが、この走査形電子顕微鋭で高速変化する試料(
レリえば、集積回路ICなど)を観察すると、走査速度
が試料の変化速度に追従できず、試料の全変化が重複し
て表示されてしまう。そこで、試料変化(1タリえば、
第1図において位置がA、 B。
Cと変化)を与えている駆動装置11と同期したパルス
回路12の出力を偏向板3に与えて電子ビームを偏向さ
せる。・電子ビームがアパーチャ4の開孔上に一同され
たときのみ下方に通過するので、ここで電子ビームはパ
ルス化される。このパルス化した電子ビームで試料上を
走査すると、試料変化のある一定の位相のときのみ電子
照射されているので、全動作が重なることなく、試料状
態のある時点(位相)の像のみを選択表示できる。これ
がストロボ走査形電子顕微鏡である。
上記の方式を用いて、試料変化の全貌を観察するだめの
、遅延回路5を発振器12と駆動装置11の間に挿入す
る。第2図は最も一般に用いられている遅延の発生回路
である。端子16に駆動回路11からのトリカーパルス
が入力される。このトリガーパルスによシ鋸耐状波発振
器13は駆動回路11に同期した鋸歯状波を発生する。
この鋸1貧状波が移相回路15の一方の入力となる。も
う一方の人力には直流電源14の出力が入っている。直
流電源14は手動あるいはコンピュータでその出力がi
IT制御され不。移相器15はこの2つの入力を比較し
そのレベルが一致したときにパルスを発する。第3図に
これらの信号間の時間関係を示した。aは鋸歯状波発振
器13に入るトリガーパルス、bは鋸歯状波発振器13
の出力、Cは直流電源14の出力、dは移相器15の出
力である。
aとdとの間でtdの時間遅れが生じている。このtd
はCのレベルを変えることで任意の値にすることができ
る。
ところが、との移相器で制御できる最小の時間Δtは、
鋸歯状波の雑音ΔV8.直流電圧の雑音Δvd、移相器
のジッタΔtpで決まる。鋸歯状波の立上りをk(nS
/■)とするとΔtはΔt=に−zΔVS2+Δ■d2
+Δtpとなる。ここで、ΔVdはΔVSに比較すると
小すイノテ無視でき、ΔVsを10mV、kf:0.2
とするとk・ΔVsは20pSとなる。また、Δtpは
移相器に用いる素子によって異るが小さくても20〜3
0pSあり、8敗としてΔtは約50pSが限界となる
ここでは移相器の限界を説明したが、遅延線を用いる方
法でも50pS前後が限界といわれている。これは聴単
位の遅延線路長の調整の困難さによるものである。試料
、例えばICの端子の長さのバラツキは3聴以上もあシ
、ここで遅延量に20pSのバラツキを生じる。
〔発明の目的〕
本発明は、前述の制御時間の限界を越え、よシ微少な時
間1.I11制御を達成し得るパルスビーム発生装置を
提供することを目的とするものである。
〔発明の概要〕
上記目的を達成するために、本発明では、前述した移相
回路の機能を電子ビームの偏向を利用して行おうという
もので、荷電粒子ビームを高周波電圧を偏向する!一同
手段、かかる高周波の偏向手段と同一方向に直流電圧あ
るいは低周波の鋸歯状波電圧でml向するjJil向手
段と、−向された荷電粒子ビームの一部分のみを取り出
すだめのアパーチャ手段を具備し、前記直流電圧もしく
は低周波のWA図状波゛賊圧により^周波で発生するパ
ルスビームの発生時刻を任意に調整する如く構成したも
のである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明を実施ρ1を参照して説明する。
第4図は、遅延の総量が2nSを越えるような長時間の
遅延は遅延量の組合せで行い、2nSを越えない短時間
の遅延は電子ビームの一同で行なう如く構成した例を示
す。
まず、遅延線による遅延回路を説明する。遅延回路のバ
ッファ・アンプ17には試料、駆動回路11からのトリ
ガーパルスが入力される。バツフア・アンプの後方には
3列のマルチプレクサ21゜22.23があり、マルチ
プレクサ間と出力にもバッファ・アンプ18,19.2
0が設けられている。マルチプレクサ21,22.23
は4ビツトで、CPUのパスライン27を通して制御さ
れる。初段のマルチプレクサ21で0.125 n s
の遅延線24を15本、中段のマルチプレクサ22で2
nsの遅延線25を15本、終段のマルチプレクサ23
で32nSの遅延線26’に15本を備え、これらを組
合せて、総量で512nsの遅延が得られる。
次に、この遅延されたトリカーパルスで電子ビーム(必
るいは荷電粒子ビーム)をパルス化する構成を説明する
。ここでは、1周期に1つのパルスビームを作るために
2つの・−向板が用いられている。上方のY紬調向板3
4a、34bの下方にはY@アパーチャ35が、上方の
X紬調向板38a、38bの下方にはX軸アパーチャ3
9が設けられている。こnらの・訓向板には第5図に示
すような波形の′電圧が印加されている。■は発振器2
8、■は発振器29の出力で、遅延回路を通ったトリガ
ーパルスで駆動されている。■はY8偏向板に、■はX
線偏向・阪に印加されている。Y軸調回板34a、34
bにより、電子ビームはY軸アパーチャ35上の開孔3
6と周辺部37の間を往復する。この結果、Y軸アパー
チャ35の開孔37を通過する電子ビームは0に示すよ
うにデユーティが約50%のパルスビームになる。この
4子ビームがさらにX@偏向板38 a、 38bで偏
向される。この偏向で成子ビームはX軸アパーチャ39
上の2点41.42を往復し、偏向板電圧が零をよぎる
ときにX軸アパーチャ39の開孔40を通過する。この
結果、X軸アパーチャ39を通過した電子ビームは、0
 に示すように非常に短いパルス状で、しかも偏向重圧
の1周期に1回のパルスビームになっている。例えば、
加速電圧1kVの成子ビームではX@扁向板38a。
38bの電極間隔を2咽、電極の長さを12mmxX軸
調向板38a、38bとX軸アパーチャ39との距離を
50胴、開孔40を30μmとすると、立上、92.5
nS(第5図中のt 、 、) O,%L形波を、用い
るとo、 i n sのパルスビームが得られる。
0、 I n sのパルスビームになっているので、遅
延時間の制御は、さらに1桁短かいことが望葦しいが、
遅延線や移相器による方法では限界である。
そこでこの限界を解消するためになさnたのが以下に述
べる4子ビーム調同による遅延である。以下、この動作
葡再び第4図をもって説明する。X軸−同板の対極38
bに低周波の鋸−状波電圧(あるいは直流電圧)を印加
する。この鋸歯状波電圧はCPUのパスライン27を通
して8ビツトのレジスタ30を動かし、これをLl/A
回路31でアナログ化して得る。この出力は減設器32
で微調蟹される。ここでは、例えば4vに設定する。
第6図にXll1lIll扁向板38aに与える高周波
電圧波形■と、X軸向向板の対極38bの波形■を示し
た。■波形と■波形が一致したときに慰子ビームの一同
:社が零になり、開孔40を通過する。@に成子ビーム
が開孔40を通過する時刻を示しだ。
ここでは、例えば■波形の振幅が5■で立上シ2.5n
S%■波形が4vの振幅である。パルスビーム(第6図
のド図中の太線で示す。)が■〜■に進む間に、発生時
刻が基準時刻(第6図の下図中の細i腺で示す。)に対
して、−1nsから+IHsへ変化する。犬際には、■
波形と■波形の周期の差は大きいので、時間のきざみは
ずっと細かい。この最小の時間分解能は、主に■波形の
雑音(〜10mV)で決筐り、0.01nSである。こ
のように、この回路′f:用いると211sの範囲の遅
延i0.0insの時間分解能で行うことができる。
この2Hsの遅延と遅延課による遅延を組合せることに
より512nSまでの遅延を連続して作ることができる
第7図は、本発明の他の実施例である。この実施例の特
徴は、簡単な構成でストロボ走査形電子顕微鏡が実現で
きることである。この実施例では偏向板は1個だけでよ
い。−同板の一方の電極38Hには試料駆動回路のトリ
ガーで同期した鋸歯状波電圧を発振器46で発振させる
。−向板の他方の電極38bには、直流電源または低周
波の鋸歯状波発振器47の出力が与えられる。第8図に
このときのパルスビーム発生の様子を示した。
偏向板の成極38aの@lJ$波亀圧A電圧から5Vの
jμα囲にある。・偏向板の電極38bの酸比を2.5
Vに設定すると、tl・・・・・・tl2の時刻に電子
ビームはアパーチャ39の開孔4oを通過する。
この様子を示したのが、第8図のCである。鋸歯状波A
の立上シはゆっくりしているが立下υは速いので、’1
+’3+ t5・川・・tllのパルスビームはt2+
”4・・・・・・tl2のパルスビームより充分に5重
い。そのため11.13・旧・・tllのパルスビーム
による信号が支配的になるので、第4図の例のようにY
@−向板を設ける必要はない。直流重圧Bを変えること
によりパルスビームの発生時刻を任、蛭に変えることが
できる。この螺圧を低周波の鋸歯状波とすれば電圧波形
をX−Y記録計48に記録することができる。このとき
X−Y記録計48のX軸には鋸爾状波電圧をY軸には2
次電子検出器9の出力を入れる。
なお、前述の実施例では、X紬調向手段を38a、38
bの一対の偏向板による1向手段で作用させたが、本発
明では、高周波用の訓向手段と低周波あるいは直流用の
ml向手段とを同一方向に別々に設けて行なってもよい
。また、前記X紬調向手段を、筒周波屈圧に低周波の鋸
歯状波直圧あるいは直流重圧を重畳して印加するように
してもよい。この場合には、前記一対のlJ格格子手段
うち一方にその重畳した酸比を印加し、他方は接地とす
る。
さらにまだ、前述の央〃出例では、X軸−同手段38a
、38bi共に静電偏向板で、構成したが、前記高周波
用のi桶向手段を静電形で構成し、低周波あるいは直流
用の制子手段を磁界形で構成するようにしてもよい。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明によれば、従来法で41丁能
であった5ops以下の時間制御が可能となる。また、
本発明は短時間の制御ばかりでなく、従来法に代って用
いれば、非常に前半なストロボ走査形成子顕微鏡が実現
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はストロボ走査形電子顕微鏡の原理を説明する図
、第2図は移相器の侮或を示す図、第3図は移相器の遅
延の原理を説明する図、第4図は本発明の一実施例を示
す図、第5図は第4図の実施例のパルス化の原理を説明
する図、第6図は10pSの遅延を実行する遅延回路の
原理を説明する図、第7図は本発明の他の央ノI瓜例を
示す図、第8図は第7図の実施例で行なわれている遅延
の原理を説明する図である。 2・・・電子ビーム、27・・・CPUのパスライン、
30・・・レジスタ、31・・・D/A回路、32・・
・減衰器、34a、34b・・・Y軸扇同板、35・・
・Y軸アパーチャ、38 a 、 38 b−・−Xi
lll+−向板、39−・・卒1目

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、荷電粒子ビームを高周波電圧で偏向する偏向手段と
    、前記高周波の偏向手段と同一方向に直流電圧あるいは
    低周波の鋸歯状波電圧で偏向する偏向手段と、偏向され
    た荷電粒子ビームの一部分のみを取シ出すためのアパー
    チャ手段を具備し、前記直流電圧あるいは低周波の鋸歯
    状波電圧により、高周波で発生するパルスビームの発生
    時刻を任意に調整するように構成したことを特徴とする
    パルスビーム発生装置。 2、前記高周波電圧に直流電圧あるいは低周波の鋸歯状
    波電圧を重畳して一対の前記−向手段を駆動するように
    構成したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    パルスビーム発生装置。 3、前記高周波用の偏向手段と、前記直流あるいは低周
    波用の偏向手段とを、対向する一対の静電偏向板で構成
    したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のパル
    スビーム発生装置。 4、前記高周波用の偏向手段を静電形の偏向板で構成し
    、前記直流あるいは低周波用の偏向手段を磁界形で構成
    したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のパル
    スビーム発生装置。
JP58217724A 1983-11-21 1983-11-21 パルスビ−ム発生装置 Pending JPS60112236A (ja)

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