JPS63224135A - 電子ビ−ム径測定装置 - 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、電子ビーム径測定装置に関するものである。

〔従来の技術〕

電子ビームは走査電子顕微鏡や電子ビーム描画装置など
に広く応用されているが、応用に際してはビーム径を正
しく求めておく必要がある。

電子ビーム径の測定に関しては幾つかの方式が示されて
いるが、そのうちの一つにシャープエツジを用いる方式
がある。

これはナイフェツジのように鋭利な断面を有する金属の
端部をビームの焦点付近に入れて電流変化を直接取出し
て測定し、その急変部分からスポット径を求めたり、あ
るいは上記の金属体によって電子ビームの進路を偏向さ
せ、金属体で遮断されないビームをファラーデー箱に照
射して電流分布を測定し、これからスポット径を測定し
ようとする方式のものである。

なお、この種技術は例えば日本学術振興会第１３２委員
会編、電子イオンビームハンドブック。

第１９９頁〜第２００頁に示されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述したようにナイフェツジを用いて電子ビーム径を測
定する場合は、ナイフェツジの移動距離あるいは電子ビ
ームの走査時間に対して検出電流が最出値の１０％〜９
０％となる値を求め、これより電子ビーム径を求めてい
る。しかしこの方式では、ナイフェツジがビームを遮断
した場合にエツジの厚さによっても電子ビームに散乱を
生じ、また検出部の汚染などの影響が発生してビーム径
が微細化するにつれて測定が困難となり、特に０．１μ
ｍ以下のビーム径を安定に測定することが非常に混難と
なった。

本発明の目的は、極めて細いビーム径を安定に測定する
ことのできる電子ビーム径測定装置を提供することにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、加速、集束された電子ビームの径を測定する
電子ビーム径測定装置において、前記電子ビームを偏向
させる偏向手段と、この電子ビームの進路に設けられた
金属線と、この金属線と前記電子ビームとの衝突により
生じた散乱、透過電子を測定するファラデーカップと、
このファラデーカップの出力信号を検出する放射線検出
器と。

この放射線検出器の出力を分析して電子ビームの照射エ
ネルギーを求め、前記電子ビームの径を測定する波高分
析器とが設けてあることを特徴とし。

０．１−以下の極細のビーム径が安定に測定できるよう
にして目的の達成を計ったものである。

〔作用〕

初期エネルギーＥｏの平行な電子ビームが固体の表面に
入射すると電子は固体の電子と衝突を繰返すことにより
方向が変化し、エネルギーが失われてゆく。

エネルギーＥｏの電子が単位長さの固体内を走行したと
き生ずるエネルギー損失はＢｅｔｈｅによって次のよう
に与えられている（日本電子顕微鏡学会関東支部編：走
査電子顕微鏡の基礎と応用、第２９頁、昭和５８年）。

ここで、ｄＥはエネルギー損失、ｄＳは電子の走行距離
、Ｎ＾はアボガドロ数、Ｊは平均イオン化エネルギーで
ｆ＝１１．５２　、Ｚは原子番号、Ａは原子の原子量で
ある。

第３図は金属薄膜に照射した場合の透過電子のエネルギ
ー分布を示すものでＥ　／　Ｅ　ｏに対して示しである
（例えば紀本訳：走査電子顕微鏡、コロナ社、第１４０
頁）。

同図（ａ）がアルミニウム薄膜の場合、同図（ｂ）が金
の薄膜の場合である。各回においてパラメータは薄厚に
関する定数を示す。

本実施例ではこれらの曲線をもとにして電子ビームの照
射エネルギーを求めるようにしたもので。

電子ビームの照射進路に金線を挿入し金線により偏向さ
れた電子ビームをファラデーカップで検出し、この検出
信号を波高分析器に入力して電子ビーム照射エネルギー
の最大値を求め、これより電流密度分布、したがってビ
ーム径が求められるようにし、さらに第３図に示すよう
なエネルギー分布からこれを電子数の変化として検出す
ることにより、この計数値と電子ビームの走査時間との
関係から電子ビームの径が求められるようにしたもので
ある。

〔実施例〕

以下１本発明の一実施例を図により説明する。

第１図は本発明の電子ビーム径測定装置の一実施例のブ
ロック図である。

図において１は電子ビームで、電子銃より投射され各レ
ンズ系を経て整形集束されて試料に照射される。２は偏
向制御回路で偏向板３に加わる電位を制御し、電子ビー
ム１を制御する。偏向制御回路２．偏向板３の動作によ
り電子ビーム１は矢印Ａの方向に走査されることになる
。

４は金線で、電子ビーム１の照射進路に取付られてその
進路を偏向させるものである。５はファラデーカップで
、電子ビーム１を調節する絞り６と電子ビームｌの照射
により発光するシンチレータ７とが設けられている。８
はシンチレータ７の光を伝送するライトガイド、９はラ
イトガイド８を伝送する光信号を検出する放射線検出器
、１０は放射線検出器９を動作させる高圧電源、１１゜
１２は放射線検出器９の出力を増幅する前置増幅器およ
び主増幅器である。１３は波高分析器で、Ａ／Ｄコンバ
ータ、入出力変換器、チャネル切換器、計数回路、メモ
リおよびディスプレイ回路などを内蔵しており、放射線
検出器９．増幅器１１゜１２による出力信号を分析して
電子ビームの照射エネルギーを求めるものである。

この実施例では、直径１■φの金線４の挿入によって電
子ビーム１は図示のように金線４の左方に進路が曲げら
れてファラデーカップ５のシンチレータフに到達する。

シンチレータ７に達した電子ビーム１は光に変換されラ
イトガイド８を経て放射線検出器９に入力され光電変換
される。

放射線検出器９の出力信号は増幅器１１．１２を経て波
高分析器１３に入力されるが、波高分析器１３はこの入
力信号を分析演算して第３図に示すようなエネルギーを
出力する。このとき波高分析器１３の動作しきい値をエ
ネルギーを最大にするＥ　／　Ｅ　ｏと同じ値になるよ
うに設定しておけば、波高分析器１３は増幅器１２から
の入力がこのＥ　／　Ｅ　ｏの値と等しくなったとき動
作するので。

その出力には第３図に示すような各曲線に対して、例え
ばＥ　ａｌｅ　Ｅａｔに示すような最大値が得られるこ
とになる。

エネルギーの最大値が求まればこれより電子ビームの電
流密度が求められ、したがってビーム径が求められるこ
とになる。

また、波高分析器１３は計数回路を内蔵しているので、
放射線検出器９、増幅器１１．１２の出力を入力として
電子ビームを走査した場合のシンチレータフに照射され
る電子数を計数することができる。

第２図は横軸が走査時間ｔを表わし、縦軸が電子の計数
値Ｎを表わすものであるｓＴｏはＮの値が最大値の９０
％に相当するＮ、と１０％に相当するＮ、における走査
時間を示すもので、このＴｏの期間に発生する電子数Ｎ
を求めることにより電子ビーム径が測定できることにな
る。

以上、本実施例を用いることにより、照射される電子ビ
ームのエネルギ分布および照射電子数を電子ビームに擾
乱を与えずに求めることができ、これによって極めて細
いビーム径を安定に測定することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、極細のビームを安定に測定する電子ビ
ーム径測定装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電子ビーム径測定装置の一実施例のブ
ロック図、第２図は電子ビーム走査時の電子数の計数説
明図、第３図は照射エネルギー分布図である。 １・・・電子ビーム、４・・・金属線、５・・・ファラ
デーカップ・７゛°シンチレータ・８°°°ライトガイ
ド・　　ｊ′“９・・・放射線検出器、１３・・・波高
分析器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、加速、集束された電子ビームの径を測定する電子ビ
   ーム径測定装置において、前記電子ビームを偏向させる
   偏向手段と、該電子ビームの進路に設けられた金属線と
   、該金属線と前記電子ビームとの衝突により生じた散乱
   、透過電子を測定するファラデーカップと、該ファラデ
   ーカップの出力信号を検出する放射線検出器と、該放射
   線検出器の出力を分析して電子ビームの照射エネルギー
   を求め、前記電子ビームの径を測定する波高分析器とが
   設けてあることを特徴とする電子ビーム径測定装置。 ２、前記波高分析器は、設定されたしきい値に達する信
   号により前記照射エネルギの最大値を求めるものである
   特許請求の範囲第１項記載の電子ビーム径測定装置。