WO2019016857A1 - 荷電粒子ビーム装置 - Google Patents

荷電粒子ビーム装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2019016857A1
WO2019016857A1 PCT/JP2017/025930 JP2017025930W WO2019016857A1 WO 2019016857 A1 WO2019016857 A1 WO 2019016857A1 JP 2017025930 W JP2017025930 W JP 2017025930W WO 2019016857 A1 WO2019016857 A1 WO 2019016857A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
power supply
extraction electrode
charged particle
voltage
electrode power
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/025930
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
涼 門井
李　ウェン
直也 石垣
Original Assignee
株式会社日立ハイテクノロジーズ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社日立ハイテクノロジーズ filed Critical 株式会社日立ハイテクノロジーズ
Priority to US16/631,256 priority Critical patent/US10973112B2/en
Priority to PCT/JP2017/025930 priority patent/WO2019016857A1/ja
Publication of WO2019016857A1 publication Critical patent/WO2019016857A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H5/00—Direct voltage accelerators; Accelerators using single pulses
    • H05H5/02—Details
    • H05H5/03—Accelerating tubes
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H5/00—Direct voltage accelerators; Accelerators using single pulses
    • H05H5/04—Direct voltage accelerators; Accelerators using single pulses energised by electrostatic generators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/06—Electron sources; Electron guns
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/24—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the tube and not otherwise provided for
    • H01J37/241—High voltage power supply or regulation circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/244—Detectors; Associated components or circuits therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H5/00—Direct voltage accelerators; Accelerators using single pulses
    • H05H5/04—Direct voltage accelerators; Accelerators using single pulses energised by electrostatic generators
    • H05H5/045—High voltage cascades, e.g. Greinacher cascade
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/04—Means for controlling the discharge
    • H01J2237/047—Changing particle velocity
    • H01J2237/0473—Changing particle velocity accelerating

Definitions

  • the present invention relates to charged particle beam devices, and more particularly to devices with charged particle guns such as electron guns.
  • the electrode current is measured by the electrode current measurement unit 62, and the measured value of the electrode current is sent to the operation stop circuit 60.
  • the operation stop circuit 60 is an electrode current measurement unit. Based on the electrode current measured according to 62, at least one of the application of the extraction voltage by the extraction voltage source 12 and the supply of the heating current by the heating current source 16 can be stopped.
  • the charged particle generator of Patent Document 1 detects the heating current and the extraction electrode current of the electron source, and when the detection current is small, determines that it is abnormal, and the extraction is performed based on the electrode current measured by the electrode current measurement unit. The application of the extraction voltage by the voltage source or the heating by the heating current source is stopped. As a result, when the extraction electrode power supply fails and the extraction electrode current decreases, the heating of the electron source is stopped.
  • an object of the present invention is to provide a charged particle beam device capable of preventing breakage of a chip with a simple configuration even when the extraction electrode power supply can not apply a voltage to the extraction electrode due to a failure or the like.
  • One aspect of the present invention is a charged particle beam apparatus, comprising: a charged particle source; an extraction electrode for extracting charged particles from the charged particle source; an extraction electrode power supply for applying a voltage to the extraction electrode; An acceleration electrode for accelerating, an acceleration power supply for applying a voltage to the acceleration electrode, a diode and a resistor connected in series between the middle stage of the acceleration power supply and the output side of the extraction electrode power supply.
  • the extraction electrode power supply can not apply a voltage
  • the charged particles can be continued to be extracted, and the breakage of the chip due to the inability to extract the charged particles can be prevented. it can.
  • tip breakage of the charged particle gun will be additionally described.
  • a charged particle beam apparatus used for semiconductor inspection or the like irradiates charged particles to a target using a charged particle gun (for example, an electron gun).
  • the charged particle gun first discharges charged particles from the charged particle source, then generates an electric field by an electrode to which a voltage is applied as an extraction electrode to extract the charged particles in the beam emitting direction, accelerates the particles by an accelerating voltage, and Illuminate the particles.
  • the charged particle source is applied with an acceleration voltage by an acceleration power supply, and the target has a voltage near 0 V.
  • those that discharge particles from the charged particle source by heat electrically heat the charged particle source with electricity to make the charged particles easily jump out.
  • Pull out the charged particles by the extraction electrode there is a problem that the needle-like tip of the charged particle source called a tip is broken if extraction is not performed by the extraction electrode although the charged particle source is kept heated. If the charged particle gun tip breaks, the charged particle beam device will not operate properly.
  • it is necessary to open the high vacuum part of the charged particle beam apparatus once to perform the tip replacement work it takes time and time, and the period in which the charged particle beam apparatus can not be used is extended.
  • the cost of the chip itself is high, and the cost for replacement is high for the device user.
  • FIG. 1 is a view showing a configuration example of the charged particle beam device 10 according to the first embodiment.
  • the charged particle beam device 10 includes an electron source 101, an extraction electrode 102, an extraction electrode power supply 103, an acceleration power supply 104, an extraction electrode power supply node switch 105, an extraction electrode power supply voltage detection unit 106, and a power supply control unit 107. , A diode 109, a resistor 109, a chip 110, a middle stage terminal 111, and an acceleration electrode 113. These components are parts involved in electron emission and acceleration, and can be called an electron gun 112.
  • the electron beam 115 emitted from the electron gun 112 is irradiated to a target 114 such as a sample to be measured mounted on a stage, for example, via a stop.
  • the electron source 101 is an electron emission source.
  • the chip 110 is a needle-like tip portion that becomes an electron emission point of the electron source 101.
  • the extraction electrode 102 extracts electrons generated from the electron source 101 in the direction of the target 114.
  • the extraction electrode power supply 103 applies a voltage positive to the electron source potential to the extraction electrode 102.
  • the acceleration electrode 113 attracts the electrons extracted by the extraction electrode 102 and accelerates the electrons in the direction of the target 114.
  • the acceleration power supply 104 applies a voltage for accelerating the electrons extracted by the extraction electrode 102 to the acceleration electrode 113.
  • the extraction electrode power supply node switch 105 electrically connects or disconnects a node connected to the extraction electrode power supply 103, that is, connects or disconnects the extraction electrode power supply 103 to the circuit.
  • the extraction electrode power supply voltage detection unit 106 detects the voltage of the extraction electrode power supply 103.
  • the power supply control unit 107 controls the output voltage of the acceleration power supply 104 and the extraction electrode power supply 103. Further, the power control unit 107 can turn on / off the heating power for heating the electron source 101.
  • the middle stage terminal 111 is drawn from the middle stage of the acceleration power supply 104 and outputs the voltage of the middle stage of the acceleration power supply 104.
  • the diode 108 and the resistor 109 are connected in series between the middle stage terminal 111 and the positive electrode side of the extraction electrode power supply 103 so that the anode of the diode 108 faces the middle stage terminal 111 side.
  • the diode 108 is turned on to flow current only when the voltage on the anode side is higher than on the cathode side.
  • the resistor 109 is connected to the anode side of the diode 108 to prevent an overcurrent from flowing when the diode 108 is turned on.
  • the diode 108 is not limited to a semiconductor diode element, and may be a diode-connected transistor, an element having a rectifying function such as a vacuum tube, or the like. Further, the series connection order of the diode 108 and the resistor 109 may be reversed.
  • the extraction electrode power supply voltage detection unit 106 detects the output voltage of the extraction electrode power supply 103 as needed, and outputs a detection value to the power supply control unit 107.
  • Power supply control unit 107 is operated to operate with the voltage output value of accelerating power supply 104 and the voltage output value of extraction electrode power supply 103 input from a terminal (not shown) such as an external PC (Personal Computer). Control. Further, the power supply control unit 107 monitors whether or not an abnormality has occurred in the extraction electrode power supply 103. As a specific example, the power supply control unit 107 sets a detection value input from the extraction electrode power supply voltage detection unit 106 and a control value (may be called a voltage value) for setting a voltage output value of the extraction electrode power supply 103. And monitor whether there is a difference (eg, 30% or more) above a predetermined threshold. The power supply control unit 107 continues monitoring while these values do not have a difference equal to or greater than a predetermined threshold.
  • the negative electrode side voltage of the acceleration power supply 104 at normal time is V 0
  • the positive electrode side voltage of the extraction electrode power supply 103 is V 1
  • the voltage of the middle stage terminal 111 is V 0 ′
  • the voltage of the extraction electrode 102 is V 0 + V It can be expressed as 1 .
  • the drawing position of the middle stage terminal 111 from the acceleration power supply 104 is set such that V 0 + V 1 > V 0 ′ holds.
  • V 0 ′ is used as a voltage instead of the positive electrode side voltage of the extraction electrode power supply 103, so a value close to V 0 + V 1 is desirable.
  • the diode 108 is not turned on, so the middle stage terminal 111 and the extraction electrode 102 are not electrically connected.
  • the detection value input from the extraction electrode power supply voltage detection unit 106 and the voltage output value of the extraction electrode power supply 103 are set. If the difference with the control value to be adjusted is equal to or greater than a predetermined threshold (for example, 30% or more), the extraction electrode power supply 103 is stopped, and the extraction electrode power supply node switch 105 is turned off (cut off). The stopping of the extraction electrode power supply 103 and the turning off of the extraction electrode power supply node switch 105 may be performed simultaneously, or may be performed sequentially from either one. The change in voltage when an abnormality occurs will be described with reference to FIG.
  • FIG. 2 is a timing chart showing an example of change in voltage of the extraction electrode power supply 103 according to the first embodiment.
  • the voltage is shown on the vertical axis, and the time is shown on the horizontal axis.
  • the middle stage terminal voltage V 0 ′ is indicated by a solid line 1001
  • the acceleration voltage V 0 is indicated by a broken line 1002
  • the extraction electrode voltage is indicated by an alternate long and short dash line 1003.
  • each voltage is a voltage in a normal operation satisfying V 0 + V 1> V 0 '.
  • failure modes of the extraction electrode power supply 103 there are two types, a short mode in which the positive electrode and the negative electrode are shorted and a open mode in which the positive electrode and the negative electrode are released.
  • the extraction electrode power supply 103 fails in the short mode, the node through which current flows is formed even if the diode 108 conducts, so that the extraction electrode voltage V 0 + V 1 keeps approaching the acceleration voltage V 0 .
  • the resistor 109 does not cause a large current due to a short circuit between the middle stage terminal 111 and the output of the accelerating power supply 104, and the accelerating power supply 104 continues to operate safely.
  • extraction electrode power supply 103 is stopped by the power control unit 107, further the lead electrode power supply node switch 105 is turned off (disconnected), the extraction electrode voltage V 0 + V 1 is the diode 108 is conducting The voltage rises to the middle stage terminal voltage V 0 ′.
  • the extraction electrode power supply 103 at time t 1 is the case of failure in the open mode, the extraction electrode voltage is lowered by the diode 108 is conducting from V 0 + V 1 to the middle terminal voltage V 0 '.
  • the cutting of the stop and the extraction electrode power supply node switch 105 of the lead electrode power supply 103 is extraction electrode voltage V 0 + V 1 is being performed at the timing t 3 when becomes acceleration voltage V 0, the timing It is not limited to.
  • it may be a time t 1 or subsequent timing, or after the time t 3.
  • An earlier time (for example, the earliest time t 1 ) is preferable in the sense that the voltage caused by the failed extraction electrode power supply 103 immediately eliminates the unstable state.
  • the stop of the extraction electrode power supply 103 is not an essential control, it is desirable to stop the extraction electrode power supply 103 in the sense of eliminating the unstable state of the voltage from the failed extraction electrode power supply 103.
  • FIG. 3 is a view showing a configuration example of the extraction electrode power supply 103 according to the first embodiment.
  • the extraction electrode power supply 103 includes a clock generation unit 301, a switching unit 302, an insulation boosting unit 303, a rectification unit 304, an operation power supply switch 305, an operation power supply 306, a power supply positive electrode 307, and a power supply negative electrode. And 308.
  • the clock generation unit 301 generates a clock signal that determines the signal cycle generated by the switching unit 302, and outputs the clock signal to the switching unit 302.
  • the switching unit 302 generates a signal to be input to the insulation boosting unit 303 according to the clock signal, and outputs the signal to the insulation boosting unit 303.
  • the insulation boosting unit 303 boosts the voltage of the input signal at a constant magnification and outputs the boosted voltage to the rectifying unit 304.
  • the rectifying unit 304 rectifies the signal boosted by the insulating boosting unit 303 into a direct current, and outputs it from the power supply positive pole 307 which is a positive voltage terminal and the power supply negative pole 308 which is a negative voltage terminal.
  • the operating power switch 305 turns on or off the power from the operating power 306.
  • the operating power supply 306 supplies power to the clock generation unit 301 and the switching unit 302 via the operating power switch 305.
  • the operation power supply switch 305 When the power supply control unit 107 detects an abnormality in the extraction electrode power supply 103, the operation power supply switch 305 is turned off to stop the extraction electrode power supply 103.
  • the method of stopping the extraction electrode power supply 103 is not limited to this.
  • the power control unit 107 may stop the operation power supply 306 itself without providing the operation power switch 305.
  • FIG. 4 is a view showing a configuration example of the acceleration power supply 104 according to the first embodiment.
  • the acceleration power supply 104 includes a Cockcroft-Walton circuit (CW circuit) 401, an insulation boosting unit 402, a signal source 403, an acceleration voltage output terminal 404, and a middle stage terminal 111.
  • CW circuit Cockcroft-Walton circuit
  • a signal source 403 generates an alternating current signal.
  • the insulation booster unit 402 boosts the alternating current signal generated by the signal source 403 at a constant magnification.
  • the Cockcroft-Walton circuit 401 further boosts while rectifying the AC signal boosted by the isolation booster 402.
  • the acceleration voltage output terminal 404 outputs an acceleration voltage from the Cockcroft-Walton circuit 401.
  • the middle stage terminal 111 outputs a middle to middle stage voltage of the Cockcroft-Walton circuit 401. Since the Cockcroft-Walton circuit 401 has a multistage configuration, if the voltage is taken out from the middle stage by the middle stage terminal 111, a voltage divided from the output voltage of the Cockcroft-Walton circuit 401 can be obtained.
  • the acceleration power supply 104 is not limited to the above configuration, and may be, for example, a configuration in which a plurality of DC power supplies are connected in series, or a configuration in which the outputs of output transformers are respectively rectified and connected in series.
  • the first embodiment of the present invention has been described above. According to the charged particle beam device 10 of the present embodiment, even when the extraction electrode power supply 103 fails in either the short mode or the open mode, the voltage for extracting electrons can be continuously applied to the extraction electrode 102. As a result, it is possible to prevent damage to the tip 110 of the electron gun 112 due to the drop in the extraction electrode voltage and the inability to extract electrons.
  • the accelerating power supply 104 has a sufficient ability to flow a current for extracting electrons even in a state where the extracting electrode power supply 103 is stopped and the extracting electrode power supply node switch 105 is disconnected. doing.
  • the second embodiment relates to the case where the accelerating power supply 104 does not have this capability.
  • differences from the first embodiment will be mainly described.
  • FIG. 5 is a view showing a configuration example of the charged particle beam device 10 according to the second embodiment.
  • the charged particle beam device 10 has a condenser 501 in addition to the configuration of FIG.
  • the capacitor 501 is connected between the negative electrode side of the acceleration power supply 104 and the middle stage terminal 111.
  • a potential difference between the middle stage terminal 111 and the output of the acceleration power supply 104 causes charge to be accumulated in the capacitor 501.
  • the charge accumulated in the capacitor 501 is discharged even when the current value that can be discharged from the middle stage terminal 111 of the acceleration power supply 104 is limited. Thereby, the current for extracting electrons can be temporarily compensated.
  • a necessary current is output to the lead-out electrode 102 for a predetermined period according to the capacity of the capacitor 501.
  • the required current can not be continuously output after the predetermined period has elapsed, the electron enters a state where it is not extracted. Therefore, in the present embodiment, when the power supply control unit 107 determines that an abnormality has occurred in the extraction electrode power supply 103, it is desirable that heating of the electron source 101 be stopped by turning off the heating power supply immediately thereafter. .
  • the second embodiment even after the heating of the electron source 101 is stopped and the cooling is started, electrons can be extracted by the capacitor 501 and the accelerating power supply 104, so that the chip 110 of the electron gun 112 is prevented from being damaged. be able to.
  • the extraction electrode power supply voltage detection unit 106 and the extraction electrode power supply node switch 105 of the first embodiment are shown in a specific circuit configuration example. Hereinafter, differences from the first embodiment will be mainly described. Of course, the configuration of the third embodiment can also be applied to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a view showing a configuration example of the charged particle beam device 10 according to the third embodiment.
  • the extraction electrode power supply voltage detection unit 106 can be configured of a voltage dividing resistor 601 connected in parallel to both sides of the extraction electrode power supply 103.
  • the voltage dividing resistor 601 divides the voltage of the extraction electrode power supply 103 and outputs it as a detection voltage to the power supply control unit 107.
  • the extraction electrode power supply node switch 105 includes a relay switch 602 that electrically connects or disconnects a node connected to the extraction electrode power supply 103, a transistor 603 that controls the on / off of the relay switch 602, and a transistor 603.
  • a load resistor 604 and a transistor power supply 605 can be used.
  • the relay switch 602 is turned on when the control current is flowing, and is turned off when the control current is not flowing.
  • the on / off of the transistor 603 is controlled by the power supply control unit 107, whereby the control current is controlled.
  • the voltage that the voltage dividing resistor 601 divides and outputs is V 0 + V 1 ⁇ R r , where R r is a voltage dividing ratio.
  • Power supply control unit 107 can determine the output voltage V 1 of the extraction electrode power supply 103 and calculated back this output value. In the case where the lead electrode power supply 103 fails in short mode, the voltage dividing resistor 601 is divided output is changed so as to approach the V 0. When the extraction electrode power supply 103 fails in the open mode, the voltage divided and output by the voltage dividing resistor 601 changes so as to approach V 0 ′.
  • the power supply control unit 107 calculates the voltage value of the extraction electrode power supply 103 calculated as described above and the control value (which may be called a voltage value) for setting the voltage output value of the extraction electrode power supply 103. Compare and monitor whether there is a difference (eg, 30% or more) above a predetermined threshold. The power supply control unit 107 continues monitoring while these values do not have a difference greater than or equal to a predetermined threshold value, outputs a HIGH signal to the gate of the transistor 603, and turns on the transistor 603. When the transistor 603 is turned on, a control current flows from the transistor power supply 605 to the relay switch 602 through the load resistor 604. When the control current flows, the relay switch 602 is turned on, and the negative electrode of the extraction electrode power supply 103 and the negative node of the acceleration power supply 104 are connected.
  • the control value which may be called a voltage value
  • the power supply control unit 107 determines that the difference between the voltage value of the extraction electrode power supply 103 calculated as described above and a control value (which may be called a voltage value) for setting the voltage output value of the extraction electrode power supply 103 is predetermined.
  • a control value which may be called a voltage value
  • the threshold voltage is equal to or higher than (for example, 30% or more)
  • a LOW signal is output to the gate of the transistor 603, and the transistor 603 is turned off.
  • the control current of the relay switch 602 is stopped because the current path flowing from the transistor power supply 605 is lost.
  • the relay switch 602 is turned off, and the negative electrode of the extraction electrode power supply 103 and the negative node of the acceleration power supply 104 are disconnected.
  • the relay switch 602 may be used which is turned off when the control current is flowing, and turned on when the current is not flowing. In this case, the control of HIGH / LOW of the gate of the transistor 603 is reversed.
  • the fourth embodiment is a modification of the third embodiment, in which the function of monitoring the voltage of the extraction electrode power supply 103 of the power supply control unit 107 is performed by a unit different from the power supply control unit 107. .
  • differences from the third embodiment will be mainly described.
  • the configuration of the fourth embodiment can also be applied to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a view showing a configuration example of the charged particle beam device 10 according to the fourth embodiment.
  • the charged particle beam device 10 relating to the fourth embodiment has a falling edge detection unit 701.
  • the falling detection unit 701 is connected between the voltage dividing resistor 601 and the transistor 603.
  • the power supply control unit 107 is not connected to the voltage dividing resistor 601 and the transistor 603.
  • the voltage dividing resistor 601 divides the voltage of the extraction electrode power supply 103 and outputs it as a detection voltage to the falling detection unit 701.
  • the on / off of the transistor 603 is controlled by the falling edge detection unit 701, whereby the control current is controlled.
  • the extraction electrode power supply 103 fails in the short mode, the voltage output from the voltage dividing resistor 601 is changed so as to approach V 0 . Further, when the extraction electrode power supply 103 fails in the open mode, the voltage output from the voltage dividing resistor 601 is changed so as to approach V 0 ′.
  • the falling detection unit 701 detects the falling of the output signal of the voltage dividing resistor 601.
  • the fall detection unit 701 outputs a LOW signal to the gate of the transistor 603 when it detects fall and operates to cut off the relay switch 602 to cut off the node on the negative electrode side of the extraction electrode power supply 103.
  • the fall detection unit 701 stops the extraction electrode power supply 103 when a fall is detected.
  • FIG. 8 is a view showing a configuration example of the falling edge detection unit 701 according to the fourth embodiment.
  • FIG. 8 shows a configuration for detecting the falling of the output signal of the voltage dividing resistor 601.
  • the falling edge detection unit 701 includes a NOT circuit 801 to which the output signal of the voltage dividing resistor 601 is input, and a D-type flip flop circuit 802 to which the output signal of the NOT circuit 801 is input to the clock (CK) terminal. .
  • CK clock
  • a HIGH signal is input to the D terminal of the D-type flip flop circuit 802.
  • the occurrence of an abnormality in the power supply control unit 107 and the disconnection of the relay switch 602 can be avoided, and the falling edge detection unit 701 causes the relay electrode 102 to relay.
  • the switch 602 can be disconnected to continue applying a voltage to the extraction electrode 102.
  • FIG. 9 is a view showing a configuration example of the charged particle beam device 10 according to the fifth embodiment.
  • the fifth embodiment is a modification of the first embodiment, and includes a middle stage switch 901 controlled by the power control unit 107 and disconnected during normal operation, instead of the diode 108.
  • the power supply control unit 107 determines that an abnormality has occurred in the extraction electrode power supply 103, as a specific example, the detection value input from the extraction electrode power supply voltage detection unit 106 and the voltage output value of the extraction electrode power supply 103 are set.
  • the difference with the control value for setting is not less than a predetermined threshold (for example, 30% or more).
  • the switch 901 is turned on (connected).
  • connection timing can be arbitrarily determined.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, but includes various modifications.
  • the above-described embodiments are described in detail to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the described configurations.
  • part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. .
  • part of the configuration of each embodiment it is possible to add, delete, and replace other configurations.
  • the present invention is not limited to electrons, and can be applied to charged particle beam devices that handle charged particles. Unlike with electrons having a negative charge, when handling charged particles having a positive charge, the positive electrode and the negative electrode of each power source shown in FIG. 1 etc. are configured reversely, and the cathode and anode of diode 108 shown in FIG. Direction is connected.
  • the present invention is not limited to the charged particle beam apparatus, and can be provided in various aspects such as its control method.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)

Abstract

故障などで引出電極電源が引出電極に電圧を印加できなくなった場合でも、簡単な構成でチップの破損を防ぐ。　荷電粒子ビーム装置は、荷電粒子源と、前記荷電粒子源から荷電粒子を引き出す引出電極と、前記引出電極に電圧を印加する引出電極電源と、前記荷電粒子を加速するための加速電極と、前記加速電極に電圧を印加する加速電源と、前記加速電源の中段と前記引出電極電源の出力側との間に直列接続されるダイオード及び抵抗とを備える。

Description

荷電粒子ビーム装置
　本発明は、荷電粒子ビーム装置に関し、特に電子銃などの荷電粒子銃をもつ装置に関する。
　特許文献１には、荷電粒子発生装置に関して、「電極電流は、電極電流測定部６２により測定され、電極電流の測定値が動作停止回路６０に送られる。動作停止回路６０は、電極電流測定部６２により測定された電極電流に基づいて、引出電圧源１２による引出電圧の印加、又は加熱電流源１６による加熱電流の供給の少なくとも一方を停止させることができる。」と記載されている。
特開２０００－２３５８３８号公報
　特許文献１の荷電粒子発生装置は、電子源の加熱電流や引出電極電流を検出し、検出電流が小さい場合は、異常と判断し、電極電流測定部により測定された電極電流に基づいて、引出電圧源による引出電圧の印加、又は加熱電流源による加熱を停止させる。これにより、引出電極電源が故障して引出電極電流が低下した場合、電子源の加熱が停止するように動作する。
　しかしながら、特許文献１の荷電粒子発生装置では、電子源の加熱が停止した後も、チップと呼ばれる電子源の針状の先端が冷却されるまでの間、熱電子が出やすい状態が続き、チップの破損が起こる可能性が高くなってしまう。
　そこで、本発明は、故障などで引出電極電源が引出電極に電圧を印加できなくなった場合でも、簡単な構成でチップの破損を防ぐことができる荷電粒子ビーム装置を提供することを目的とする。
　本願は、上記課題の少なくとも一部を解決する手段を複数含んでいるが、その例を挙げるならば、以下のとおりである。
　本発明の一態様は、荷電粒子ビーム装置であって、荷電粒子源と、前記荷電粒子源から荷電粒子を引き出す引出電極と、前記引出電極に電圧を印加する引出電極電源と、前記荷電粒子を加速するための加速電極と、前記加速電極に電圧を印加する加速電源と、前記加速電源の中段と前記引出電極電源の出力側との間に直列接続されるダイオード及び抵抗とを備える。
　本発明によれば、簡易な構成で、引出電極電源が電圧を印加できなくなった場合でも荷電粒子を引き出し続けることができ、荷電粒子の引き出しができないことに起因するチップの破損を防止することができる。
　上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
第１実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の構成例を示す図である。 第１実施形態に係る引出電極電源の電圧の変化の例を示すタイミングチャートである。 第１実施形態に係る引出電極電源の構成例を示す図である。 第１実施形態に係る加速電源の構成例を示す図である。 第２実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の構成例を示す図である。 第３実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の構成例を示す図である。 第４実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の構成例を示す図である。 第４実施形態に係る立下り検出部の構成例を示す図である。 第５実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の構成例を示す図である。
　実施形態の理解を向上するため、最初に、荷電粒子銃のチップ破損について補足的に説明する。
　一般的に、半導体検査等に使用される荷電粒子ビーム装置は、荷電粒子銃（例えば電子銃）を用いて、荷電粒子をターゲットに照射する。荷電粒子銃は、まず荷電粒子源から荷電粒子を放出させ、その後引出電極という電圧を印加した電極によって電界を生じさせてビームを出す方向へ荷電粒子を引き出し、加速電圧によって粒子を加速させ、ターゲットに粒子を照射する。この際、荷電粒子源は、加速電源により加速電圧を印加されており、ターゲットは、０Ｖ付近の電圧となっている。
　ここで、荷電粒子銃の中でも熱により荷電粒子源から粒子を放出する方式のもの（例えばショットキー電子銃や熱電子銃）は、荷電粒子源を電気により加熱して荷電粒子が飛び出しやすい状態にし、引出電極によって荷電粒子を引き出す。このとき、荷電粒子源を熱したままにもかかわらず引出電極による引き出しを行わなかった場合、チップと呼ばれる荷電粒子源の針状の先端が破損するという問題がある。荷電粒子銃のチップ破損が起きた場合、荷電粒子ビーム装置が正常に動作しなくなる。また、荷電粒子ビーム装置の高真空部分を一度開放してチップの交換作業を行う必要があるため、手間と時間を要し、さらに荷電粒子ビーム装置を使用できない期間が長くなってしまう。また、チップ自体の価格が高く、装置使用者にとって交換にかかる費用が高くなってしまう。
　このことから、加熱されている粒子源には引出電極によって電界がかかっている必要があり、引出電極電源の故障などによって意図しない装置の停止が生じてしまった場合でも、荷電粒子の引き出しを継続できるようにするのが望ましい。
　以下、本発明の複数の実施形態について、図面を参照して説明する。各実施形態では、電子を照射する電子銃を備える荷電粒子ビーム装置を例に説明する。
［第１実施形態］
　図１は、第１実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１０の構成例を示す図である。
　荷電粒子ビーム装置１０は、電子源１０１と、引出電極１０２と、引出電極電源１０３と、加速電源１０４と、引出電極電源ノードスイッチ１０５と、引出電極電源電圧検出部１０６と、電源制御部１０７と、ダイオード１０８と、抵抗１０９と、チップ１１０と、中段端子１１１と、加速電極１１３とを有する。これらの構成要素は、電子の放出及び加速に関わる部分であり、電子銃１１２と呼ぶことができる。電子銃１１２から放出される電子ビーム１１５は、例えば、絞りを介して、ステージ上に載置された測定対象の試料などのターゲット１１４に照射される。
　電子源１０１は、電子の放出源である。チップ１１０は、電子源１０１の電子放出点となる針状の先端部分である。引出電極１０２は、電子源１０１から生じた電子をターゲット１１４の方向に引き出す。引出電極電源１０３は、電子源電位に対して正の電圧を引出電極１０２に対して印加する。加速電極１１３は、引出電極１０２により引き出された電子を引き寄せてターゲット１１４の方向に加速させる。加速電源１０４は、引出電極１０２により引き出された後の電子を加速するための電圧を加速電極１１３に印加する。
　引出電極電源ノードスイッチ１０５は、引出電極電源１０３につながるノードを電気的に接続又は切断する、すなわち、引出電極電源１０３を回路に接続又は回路から切断する。引出電極電源電圧検出部１０６は、引出電極電源１０３の電圧を検出する。電源制御部１０７は、加速電源１０４と引出電極電源１０３の出力電圧を制御する。また、電源制御部１０７は、電子源１０１を加熱するための加熱電源をオン／オフすることができる。
　中段端子１１１は、加速電源１０４の中段から引き出され、加速電源１０４の中段の電圧を出力する。ダイオード１０８及び抵抗１０９は、ダイオード１０８のアノードが中段端子１１１側を向くように、中段端子１１１と引出電極電源１０３の正極側との間に直列接続される。ダイオード１０８は、カソード側よりもアノード側の電圧が高いときのみにオンして電流を流す。抵抗１０９は、ダイオード１０８のアノード側に接続され、ダイオード１０８がオンしたときに過電流が流れるのを防ぐ。
　なお、ダイオード１０８は、半導体ダイオード素子に限定されず、ダイオード接続したトランジスタや真空管などの整流作用のある素子であってもよい。また、ダイオード１０８と抵抗１０９の直列接続順は、逆にしてもよい。
　次に、荷電粒子ビーム装置１０の動作について説明する。
　通常時には、引出電極電源電圧検出部１０６は、引出電極電源１０３の出力電圧を随時検出し、電源制御部１０７に検出値を出力する。電源制御部１０７は、外部のＰＣ（Personal Computer）などの端末（図示せず）から入力された加速電源１０４の電圧出力値と引出電極電源１０３の電圧出力値で動作するように、それぞれの電源を制御する。また、電源制御部１０７は、引出電極電源１０３に異常が発生したかどうかを監視する。具体例としては、電源制御部１０７は、引出電極電源電圧検出部１０６から入力された検出値と、引出電極電源１０３の電圧出力値を設定するための制御値（電圧値と呼んでもよい）とを比較し、所定の閾値以上（例えば３０％以上）差があるかどうかを監視する。電源制御部１０７は、これらの値に所定の閾値以上の差がない間、監視を継続する。
　ここで、通常時の加速電源１０４の負極側電圧をＶ０、引出電極電源１０３の正極側電圧をＶ１、中段端子１１１の電圧をＶ０´とすると、引出電極１０２の電圧はＶ０＋Ｖ１と表せる。中段端子１１１の加速電源１０４からの引き出し位置は、Ｖ０＋Ｖ１＞Ｖ０´が成り立つように設定されている。後述するが、Ｖ０´は、引出電極電源１０３の正極側電圧の代わりの電圧として利用されるので、Ｖ０＋Ｖ１に近い値が望ましい。このような電圧設定で荷電粒子ビーム装置１０を動作させると、ダイオード１０８はオンしないため、中段端子１１１と引出電極１０２は電気的につながらない。
　電源制御部１０７は、引出電極電源１０３に異常が発生したと判定した場合、具体例としては、引出電極電源電圧検出部１０６から入力された検出値と、引出電極電源１０３の電圧出力値を設定するための制御値との差が所定の閾値以上（例えば３０％以上）である場合、引出電極電源１０３を停止させ、さらに引出電極電源ノードスイッチ１０５をオフ（切断）する。引出電極電源１０３の停止と引出電極電源ノードスイッチ１０５のオフは、同時に実行されてもよいし、いずれか一方から順に実行されてもよい。図２を参照して異常発生時の電圧の変化について説明する。
　図２は、第１実施形態に係る引出電極電源１０３の電圧の変化の例を示すタイミングチャートである。図２では、電圧を縦軸で示し、時間を横軸で示す。また、図２では、中段端子電圧Ｖ０´を実線１００１、加速電圧Ｖ０を破線１００２、引出電極電圧を一点鎖線１００３で示す。
　時刻ｔ１までは、それぞれの電圧は、Ｖ０＋Ｖ１＞Ｖ０´を満たす通常動作時の電圧である。時刻ｔ１で引出電極電源１０３が故障したとすると、その出力電圧Ｖ１が低下していくため、引出電極電圧Ｖ０＋Ｖ１は加速電圧Ｖ０に近づいていく。その後、Ｖ０＋Ｖ１＝Ｖ０´となった時刻ｔ２から、ダイオード１０８がオンして導通する。
　ここで、引出電極電源１０３の故障モードとしては、正極と負極間が短絡した状態になるショートモードと、解放した状態となるオープンモードの２種類がある。引出電極電源１０３がショートモードで故障した場合は、ダイオード１０８が導通しても電流が流れるノードが形成されたままになるため、引出電極電圧Ｖ０＋Ｖ１は加速電圧Ｖ０に近づき続ける。この際、ダイオード１０８が導通状態になっていても、抵抗１０９によって中段端子１１１と加速電源１０４出力の間にショートによる大電流が流れることはなく、加速電源１０４は安全に動作し続ける。
　時刻ｔ３で、電源制御部１０７によって引出電極電源１０３が停止され、さらに引出電極電源ノードスイッチ１０５がオフ（切断）されると、引出電極電圧Ｖ０＋Ｖ１は、導通しているダイオード１０８によって中段端子電圧Ｖ０´まで上昇する。なお、時刻ｔ１で引出電極電源１０３がオープンモードで故障した場合は、引出電極電圧は、Ｖ０＋Ｖ１から導通しているダイオード１０８によって中段端子電圧Ｖ０´まで下降する。
　図２の例では、引出電極電源１０３の停止と引出電極電源ノードスイッチ１０５の切断は、引出電極電圧Ｖ０＋Ｖ１が加速電圧Ｖ０になったタイミングｔ３で行われているが、このタイミングに限られない。例えば、時刻ｔ１又はその後のタイミングであってもよく、時刻ｔ３の後でもよい。故障した引出電極電源１０３による電圧が不安定な状態を直ぐに排除するという意味では、より早い時刻（例えば、最も早い時刻ｔ１）が好ましい。なお、引出電極電源１０３の停止は、必須の制御ではないが、故障した引出電極電源１０３による電圧が不安定な状態を排除するという意味では、停止させるのが望ましい。
　図３は、第１実施形態に係る引出電極電源１０３の構成例を示す図である。
　引出電極電源１０３は、クロック生成部３０１と、スイッチング部３０２と、絶縁昇圧部３０３と、整流部３０４と、動作用電源スイッチ３０５と、動作用電源３０６と、電源プラス極３０７と、電源マイナス極３０８とを有する。
　クロック生成部３０１は、スイッチング部３０２が生成する信号周期を決めるクロック信号を生成し、スイッチング部３０２に出力する。スイッチング部３０２は、クロック信号に従って絶縁昇圧部３０３に入力する信号を生成し、絶縁昇圧部３０３に出力する。絶縁昇圧部３０３は、入力信号の電圧を一定の倍率で昇圧し、整流部３０４に出力する。整流部３０４は、絶縁昇圧部３０３で昇圧された信号を整流して直流にし、プラス電圧端子である電源プラス極３０７とマイナス電圧端子である電源マイナス極３０８から出力する。動作用電源スイッチ３０５は、動作用電源３０６からの電力をオン又はオフする。動作用電源３０６は、クロック生成部３０１とスイッチング部３０２に動作用電源スイッチ３０５を介して電源を供給する。
　電源制御部１０７は、引出電極電源１０３の異常を検出したときは、動作用電源スイッチ３０５をオフすることにより、引出電極電源１０３を停止させる。もちろん、引出電極電源１０３を停止させる方法はこれに限らず、例えば、動作用電源スイッチ３０５を設けずに、電源制御部１０７が動作用電源３０６自体を停止させてもよい。
　図４は、第１実施形態に係る加速電源１０４の構成例を示す図である。
　加速電源１０４は、コッククロフト・ウォルトン回路（ＣＷ回路）４０１と、絶縁昇圧部４０２と、信号源４０３と、加速電圧出力端子４０４と、中段端子１１１とを有する。
　信号源４０３は、交流信号を生成する。絶縁昇圧部４０２は、信号源４０３で生成された交流信号を一定倍率で昇圧する。コッククロフト・ウォルトン回路４０１は、絶縁昇圧部４０２で昇圧された交流信号を整流しながらさらに昇圧する。加速電圧出力端子４０４は、コッククロフト・ウォルトン回路４０１から加速電圧を出力する。中段端子１１１は、コッククロフト・ウォルトン回路４０１の中段から中段電圧を出力する。コッククロフト・ウォルトン回路４０１は、多段構成になっているため、途中の段から中段端子１１１により電圧を取り出せば、コッククロフト・ウォルトン回路４０１の出力電圧から分圧された電圧を得ることができる。
　もちろん、加速電源１０４は、上記の構成に限られず、例えば、直流電源を複数段直列接続した構成や、出力トランスの出力を各々整流して直列接続する構成でもよい。
　以上、本発明の第１実施形態について説明した。本実施形態の荷電粒子ビーム装置１０によれば、引出電極電源１０３がショートモードとオープンモードのどちらで故障した場合でも、電子を引き出すための電圧を引出電極１０２へ印加し続けることができる。これにより、引出電極電圧が低下して電子の引き出しができなくなることによる電子銃１１２のチップ１１０の破損を防ぐことができる。
［第２実施形態］
　第１実施形態は、引出電極電源１０３が停止され、かつ引出電極電源ノードスイッチ１０５が切断された状態でも、電子を引き出すための電流を加速電源１０４が十分に流す能力を持っている場合を想定している。一方、第２実施形態は、加速電源１０４がこの能力を持たない場合に関する。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
　図５は、第２実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１０の構成例を示す図である。荷電粒子ビーム装置１０は、図１の構成に加え、コンデンサ５０１を有する。コンデンサ５０１は、加速電源１０４の負極側と中段端子１１１との間に接続される。
　通常動作時は、中段端子１１１と加速電源１０４の出力との間の電位差により、コンデンサ５０１に電荷が蓄積される。引出電極電源１０３の異常発生時には、加速電源１０４の中段端子１１１から吐出できる電流値に限りがある場合でも、コンデンサ５０１に蓄積された電荷が吐出される。これにより、電子を引き出すための電流を、一時的に補うことができる。
　なお、中段端子１１１の電圧に切り替わった直後は、コンデンサ５０１の容量に応じて所定期間、引出電極１０２に対し必要な電流が出力される。しかし、所定期間の経過後は必要な電流を出力し続けることはできないため、電子が引き出されない状態に入ってしまう。そこで、本実施形態では、電源制御部１０７は、引出電極電源１０３に異常が発生したと判定した場合に、その直後に、加熱電源をオフすることにより電子源１０１の加熱を停止させることが望ましい。
　第２実施形態によれば、電子源１０１の加熱が停止されて冷却が開始された後も、コンデンサ５０１と加速電源１０４によって電子を引き出すことができるので、電子銃１１２のチップ１１０の破損を防ぐことができる。
［第３実施形態］
　第３実施形態は、第１実施形態の引出電極電源電圧検出部１０６及び引出電極電源ノードスイッチ１０５を、具体的な回路構成例で示したものである。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。もちろん、第３実施形態の構成は、第２実施形態にも適用できる。
　図６は、第３実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１０の構成例を示す図である。
　第１実施形態の引出電極電源電圧検出部１０６は、引出電極電源１０３の両側に並列に接続される分圧抵抗６０１から構成することができる。分圧抵抗６０１は、引出電極電源１０３の電圧を分圧して検出電圧として電源制御部１０７に出力する。
　第１実施形態の引出電極電源ノードスイッチ１０５は、引出電極電源１０３につながるノードを電気的に接続又は切断するリレースイッチ６０２と、リレースイッチ６０２のオン／オフを制御するトランジスタ６０３と、トランジスタ６０３の負荷抵抗６０４と、トランジスタ電源６０５とから構成することができる。リレースイッチ６０２は、制御電流が流れているときはオンし、制御電流が流れていないときはオフする。トランジスタ６０３のオン／オフは、電源制御部１０７により制御され、これにより制御電流が制御される。
　分圧抵抗６０１が分圧して出力する電圧は、分圧比をＲｒとすると、Ｖ０＋Ｖ１×Ｒｒとなる。電源制御部１０７は、この出力値を逆算して引出電極電源１０３の出力電圧Ｖ１を求めることができる。なお、引出電極電源１０３がショートモードで故障した場合、分圧抵抗６０１が分圧し出力する電圧は、Ｖ０に近づくように変化する。引出電極電源１０３がオープンモードで故障した場合、分圧抵抗６０１が分圧し出力する電圧は、Ｖ０´に近づくように変化する。
　第３実施形態の荷電粒子ビーム装置１０の動作について説明する
　通常時には、電源制御部１０７は、上述のように算出された引出電極電源１０３の電圧値と、引出電極電源１０３の電圧出力値を設定するための制御値（電圧値と呼んでもよい）とを比較し、所定の閾値以上（例えば３０％以上）差があるかどうかを監視する。電源制御部１０７は、これらの値に所定の閾値以上の差がない間、監視を継続するとともに、トランジスタ６０３のゲートにＨＩＧＨ信号を出力し、トランジスタ６０３をオンさせる。トランジスタ６０３がオンすると、トランジスタ電源６０５から負荷抵抗６０４を介してリレースイッチ６０２へ制御電流が流れる。制御電流が流れると、リレースイッチ６０２はオン状態となり、引出電極電源１０３の負極側と加速電源１０４の負極のノードがつながった状態となる。
　電源制御部１０７は、上述のように算出された引出電極電源１０３の電圧値と、引出電極電源１０３の電圧出力値を設定するための制御値（電圧値と呼んでもよい）との差が所定の閾値以上（例えば３０％以上）である場合、トランジスタ６０３のゲートにＬＯＷ信号を出力し、トランジスタ６０３をオフさせる。トランジスタ６０３がオフすると、トランジスタ電源６０５から流れる電流経路がなくなるため、リレースイッチ６０２の制御電流が止まる。制御電流が止まると、リレースイッチ６０２はオフの状態となり、引出電極電源１０３の負極側と加速電源１０４の負極のノードが切り離された状態となる。
　なお、本実施形態では、制御電流が流れているときはオフし、電流が流れていないときはオンするように動作するリレースイッチ６０２を使ってもよい。この場合、トランジスタ６０３のゲートのＨＩＧＨ／ＬＯＷの制御が逆になる。
［第４実施形態］
　第４実施形態は、第３実施形態の変形であり、電源制御部１０７の引出電極電源１０３の電圧を監視する機能を、電源制御部１０７とは別のユニットで実行するようにしたものである。以下、第３実施形態と異なる点を中心に説明する。もちろん、第４実施形態の構成は、第２実施形態にも適用できる。
　図７は、第４実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１０の構成例を示す図である。
　第４実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１０は、立下り検出部７０１を有する。立下り検出部７０１は、分圧抵抗６０１とトランジスタ６０３との間に接続される。電源制御部１０７は、分圧抵抗６０１及びトランジスタ６０３と接続されていない。分圧抵抗６０１は、引出電極電源１０３の電圧を分圧して検出電圧として立下り検出部７０１に出力する。トランジスタ６０３のオン／オフは、立下り検出部７０１により制御され、これにより制御電流が制御される。
　上述したように、引出電極電源１０３がショートモードで故障した場合、分圧抵抗６０１が分圧し出力する電圧は、Ｖ０に近づくように変化する。また、引出電極電源１０３がオープンモードで故障した場合、分圧抵抗６０１が分圧し出力する電圧は、Ｖ０´に近づくように変化する。立下り検出部７０１は、この分圧抵抗６０１の出力信号の立下りを検出する。立下り検出部７０１は、立下りを検出した場合、トランジスタ６０３のゲートにＬＯＷ信号を出力し、リレースイッチ６０２を切断するよう動作することで、引出電極電源１０３の負極側のノードを切断する。また、立下り検出部７０１は、立下りを検出した場合、引出電極電源１０３を停止させる。
　図８は、第４実施形態に係る立下り検出部７０１の構成例を示す図である。図８は、分圧抵抗６０１の出力信号の立下りを検出するための構成を示している。立下り検出部７０１は、分圧抵抗６０１の出力信号が入力されるＮＯＴ回路８０１と、ＮＯＴ回路８０１の出力信号がクロック（ＣＫ）端子に入力されるＤ型フリップフロップ回路８０２とから構成される。Ｄ型フリップフロップ回路８０２のＤ端子には、ＨＩＧＨ信号を入力しておく。
　本実施形態によれば、第３実施形態と比べて、電源制御部１０７に異常が発生してリレースイッチ６０２を切断することができない事態を回避し、立下り検出部７０１により引出電極１０２によってリレースイッチ６０２を切断して、引出電極１０２に電圧を印加し続けることができる。
［第５実施形態］
　図９は、第５実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１０の構成例を示す図である。
　第５実施形態は、第１実施形態の変形であり、ダイオード１０８の代わりに、電源制御部１０７により制御され、通常動作時は切断されている中段スイッチ９０１を備える。
　第１実施形態の動作と異なる点を中心に説明する。電源制御部１０７は、引出電極電源１０３に異常が発生したと判定した場合、具体例としては、引出電極電源電圧検出部１０６から入力された検出値と、引出電極電源１０３の電圧出力値を設定するための制御値との差が所定の閾値以上（例えば３０％以上）である場合、引出電極電源１０３を停止させ、さらに引出電極電源ノードスイッチ１０５をオフ（切断）するのに加えて、中段スイッチ９０１をオン（接続）する。
　本実施形態によれば、第１の実施形態に比べ、制御により明示的に中段端子１１１と引出電極１０２を接続することができるため、接続のタイミングを任意に決めることができる。
　なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
　また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
　また、上述の各実施形態は、電子を照射する電子銃を例に説明したが、本発明は、電子に限らず荷電粒子を扱う荷電粒子ビーム装置にも適用できる。負の電荷を持つ電子と異なり、正の電荷を持つ荷電粒子を扱う場合は、図１等に示す各電源の正極と負極は逆に構成され、図１等に示すダイオード１０８のカソードとアノードの向きが接続される。
　本発明は、荷電粒子ビーム装置に限らず、その制御方法などの様々な態様で提供することができる。
１０…荷電粒子ビーム装置、１０１…電子源、１０２…引出電極、１０３…引出電極電源、１０４…加速電源、１０５…引出電極電源ノードスイッチ、１０６…引出電極電源電圧検出部、１０７…電源制御部、１０８…ダイオード、１０９…抵抗、１１０…チップ、１１１…中段端子、１１２…電子銃、１１３…加速電極、１１４…ターゲット、１１５…電子ビーム、３０１…クロック生成部、３０２…スイッチング部、３０３…絶縁昇圧部、３０４…整流部、３０５…動作用電源スイッチ、３０６…動作用電源、３０７…電源プラス極、３０８…電源マイナス極、４０１…コッククロフト・ウォルトン回路、４０２…絶縁昇圧部、４０３…信号源、４０４…加速電圧出力端子、５０１…コンデンサ、６０１…分圧抵抗、６０２…リレースイッチ、６０３…トランジスタ、６０４…負荷抵抗、６０５…トランジスタ電源、７０１…立下り検出部、８０１…ＮＯＴ回路、８０２…Ｄ型フリップフロップ回路、９０１…中段スイッチ

Claims (10)

  1. 　荷電粒子源と、
    　前記荷電粒子源から荷電粒子を引き出す引出電極と、
    　前記引出電極に電圧を印加する引出電極電源と、
    　前記荷電粒子を加速するための加速電極と、
    　前記加速電極に電圧を印加する加速電源と、
    　前記加速電源の中段と前記引出電極電源の出力側との間に直列接続されるダイオード及び抵抗と
    を備える荷電粒子ビーム装置。
  2. 　請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置であって、
    　前記引出電極電源及び前記加速電源を制御する電源制御部と、
    　前記引出電極電源を回路から切断するための引出電極電源ノードスイッチとを備え、
    　前記電源制御部は、前記引出電極電源の異常の発生を検出した場合に、前記引出電極電源ノードスイッチをオフする
    荷電粒子ビーム装置。
  3. 　請求項２に記載の荷電粒子ビーム装置であって、
    　前記電源制御部は、前記引出電極電源の異常の発生を検出した場合に、前記引出電極電源ノードスイッチをオフするとともに、前記引出電極電源を停止させる
    荷電粒子ビーム装置。
  4. 　請求項２に記載の荷電粒子ビーム装置であって、
    　前記引出電極電源の電圧を検出する引出電極電源電圧検出部を備え、
    　前記電源制御部は、前記引出電極電源電圧検出部により検出された電圧を用いて前記引出電極電源の異常の発生を検出する
    荷電粒子ビーム装置。
  5. 　請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置であって、
    　前記ダイオードは、そのカソードが前記引出電極電源の出力側に接続されている
    荷電粒子ビーム装置。
  6. 　請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置であって
    　前記加速電源の中段と出力の間を接続するコンデンサ
    を備える荷電粒子ビーム装置。
  7. 　請求項６に記載の荷電粒子ビーム装置であって、
    　前記引出電極電源及び前記加速電源を制御する電源制御部と、
    　前記引出電極電源を回路から切断するための引出電極電源ノードスイッチとを備え、
    　前記電源制御部は、前記引出電極電源の異常の発生を検出した場合に、前記引出電極電源ノードスイッチをオフするとともに、前記荷電粒子源の加熱を停止させる
    荷電粒子ビーム装置。
  8. 　請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置であって、
    　前記引出電極電源及び前記加速電源を制御する電源制御部と、
    　前記引出電極電源を回路から切断するための引出電極電源ノードスイッチと、
    　前記引出電極電源の電圧の立下りを検出する立下り検出部とを備え、
    　前記立下り検出部は、前記引出電極電源の電圧の立下りを検出した場合に、前記引出電極電源ノードスイッチをオフする
    荷電粒子ビーム装置。
  9. 　請求項８に記載の荷電粒子ビーム装置であって、
    　前記立下り検出部は、前記引出電極電源の電圧の立下りを検出した場合に、前記引出電極電源ノードスイッチをオフするとともに、前記引出電極電源を停止させる
    荷電粒子ビーム装置。
  10. 　荷電粒子源と、
    　前記荷電粒子源から荷電粒子を引き出す引出電極と、
    　前記引出電極に電圧を印加する引出電極電源と、
    　前記荷電粒子を加速するための加速電極と、
    　前記加速電極に電圧を印加する加速電源と、
    　前記加速電源の中段と前記引出電極電源の出力側との間に直列接続されるスイッチ及び抵抗と
    を備える荷電粒子ビーム装置。
PCT/JP2017/025930 2017-07-18 2017-07-18 荷電粒子ビーム装置 WO2019016857A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/631,256 US10973112B2 (en) 2017-07-18 2017-07-18 Charged particle beam device
PCT/JP2017/025930 WO2019016857A1 (ja) 2017-07-18 2017-07-18 荷電粒子ビーム装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2017/025930 WO2019016857A1 (ja) 2017-07-18 2017-07-18 荷電粒子ビーム装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019016857A1 true WO2019016857A1 (ja) 2019-01-24

Family

ID=65016440

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2017/025930 WO2019016857A1 (ja) 2017-07-18 2017-07-18 荷電粒子ビーム装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10973112B2 (ja)
WO (1) WO2019016857A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021070223A1 (ja) * 2019-10-07 2021-04-15 株式会社日立ハイテク 電源供給モジュールおよび荷電粒子ビーム装置

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3761148B1 (en) * 2019-07-04 2023-06-07 Advanced Energy Industries, Inc. High voltage power supply
JP7441756B2 (ja) * 2020-08-27 2024-03-01 株式会社日立ハイテク 荷電粒子ビーム装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5578452A (en) * 1978-12-07 1980-06-13 Jeol Ltd Electron gun
JPS57203453U (ja) * 1981-06-22 1982-12-24
JPS6142770U (ja) * 1984-08-24 1986-03-19 日本電子株式会社 電子銃におけるカソ−ドの異常検出装置
JP2000235838A (ja) * 1998-12-16 2000-08-29 Advantest Corp 荷電粒子発生装置
JP2004164960A (ja) * 2002-11-12 2004-06-10 Tokyo Seimitsu Co Ltd 電子ビーム装置

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1287262A (en) * 1968-09-05 1972-08-31 Atomic Energy Authority Uk Improvements in or relating to non-thermionic glow discharge devices
US3946268A (en) * 1974-10-21 1976-03-23 American Optical Corporation Field emission gun improvement
US4551606A (en) * 1983-05-26 1985-11-05 Inoue-Japax Research Incorporated Beamed energy radiation control method and apparatus
US4864228A (en) * 1985-03-15 1989-09-05 Fairchild Camera And Instrument Corporation Electron beam test probe for integrated circuit testing
US5504340A (en) * 1993-03-10 1996-04-02 Hitachi, Ltd. Process method and apparatus using focused ion beam generating means
US5440124A (en) * 1994-07-08 1995-08-08 Wisconsin Alumni Research Foundation High mass resolution local-electrode atom probe
TW548679B (en) 1998-12-16 2003-08-21 Advantest Corp Generation apparatus of charged particles
US8003934B2 (en) * 2004-02-23 2011-08-23 Andreas Hieke Methods and apparatus for ion sources, ion control and ion measurement for macromolecules
US8253057B1 (en) * 2004-09-03 2012-08-28 Jack Hunt System and method for plasma generation
JP5100963B2 (ja) * 2004-11-30 2012-12-19 株式会社Ｓｅｎ ビーム照射装置
US7667209B2 (en) * 2006-07-06 2010-02-23 Hitachi High-Technologies Corporation Focused ION beam apparatus
JP2008226683A (ja) * 2007-03-14 2008-09-25 Hitachi High-Technologies Corp 荷電粒子線装置
JP5537050B2 (ja) * 2008-04-11 2014-07-02 株式会社日立ハイテクノロジーズ 集束イオンビーム装置
JP5410786B2 (ja) * 2009-02-27 2014-02-05 株式会社日立ハイテクサイエンス 集束イオンビーム装置
JP5383419B2 (ja) * 2009-10-14 2014-01-08 株式会社日立ハイテクノロジーズ イオンビーム装置
US10121635B2 (en) * 2013-09-30 2018-11-06 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Charged particle beam system and method of operating the same
JP6257411B2 (ja) * 2014-03-27 2018-01-10 住友重機械イオンテクノロジー株式会社 イオン注入装置、最終エネルギーフィルター、及びイオン注入方法
JP6324231B2 (ja) * 2014-06-23 2018-05-16 住友重機械イオンテクノロジー株式会社 イオン注入装置
TW201618153A (zh) * 2014-09-03 2016-05-16 Nuflare Technology Inc 多重帶電粒子束的遮沒裝置，多重帶電粒子束描繪裝置，及多重帶電粒子束的不良射束遮蔽方法
WO2016158421A1 (ja) * 2015-04-03 2016-10-06 株式会社日立ハイテクノロジーズ 光量検出装置、それを用いた免疫分析装置および荷電粒子線装置
MX360753B (es) * 2015-05-22 2018-11-15 Nissan Motor Dispositivo de conversión de energía.

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5578452A (en) * 1978-12-07 1980-06-13 Jeol Ltd Electron gun
JPS57203453U (ja) * 1981-06-22 1982-12-24
JPS6142770U (ja) * 1984-08-24 1986-03-19 日本電子株式会社 電子銃におけるカソ−ドの異常検出装置
JP2000235838A (ja) * 1998-12-16 2000-08-29 Advantest Corp 荷電粒子発生装置
JP2004164960A (ja) * 2002-11-12 2004-06-10 Tokyo Seimitsu Co Ltd 電子ビーム装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021070223A1 (ja) * 2019-10-07 2021-04-15 株式会社日立ハイテク 電源供給モジュールおよび荷電粒子ビーム装置
JPWO2021070223A1 (ja) * 2019-10-07 2021-04-15
TWI760869B (zh) * 2019-10-07 2022-04-11 日商日立全球先端科技股份有限公司 電源供給模組及帶電粒子束裝置
KR20220051241A (ko) * 2019-10-07 2022-04-26 주식회사 히타치하이테크 전원 공급 모듈 및 하전 입자 빔 장치
GB2602906A (en) * 2019-10-07 2022-07-20 Hitachi High Tech Corp Power supply module and charged particle beam device
JP7190061B2 (ja) 2019-10-07 2022-12-14 株式会社日立ハイテク 電源供給モジュールおよび荷電粒子ビーム装置
KR102602482B1 (ko) 2019-10-07 2023-11-16 주식회사 히타치하이테크 전원 공급 모듈 및 하전 입자 빔 장치

Also Published As

Publication number Publication date
US10973112B2 (en) 2021-04-06
US20200221566A1 (en) 2020-07-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101308783B1 (ko) 무정전 전원 장치
US9246402B2 (en) Converter and semiconductor device
WO2019016857A1 (ja) 荷電粒子ビーム装置
EP3021346B1 (en) High-frequency circuit system and heater voltage control method
CN109600046B (zh) 故障自动切换dc-dc变换器
EP1814134A2 (en) Power supply apparatus and high frequency circuit system
JP5151729B2 (ja) 電源装置、及びこれを備えた機器
US9583324B2 (en) High-voltage power unit and mass spectrometer using the power unit
JPWO2016189980A1 (ja) 電源装置及び除電器
JP5645425B2 (ja) 電力変換装置
JP2010279167A (ja) 電力変換装置および電力変換装置の故障検出方法
US8648618B1 (en) Method and module for judging status of power supplies
JP2009037754A (ja) 電源装置及び高周波回路システム
US10075054B1 (en) Power supply capable of maintaining its output voltage
US9716445B2 (en) Inverter grid-connected system and method for implementing three-phase alternating current grid-connected transition
JP6942269B2 (ja) 電力変換装置
TWI655827B (zh) 不斷電電源裝置
JP2018007422A (ja) 絶縁同期整流型ｄｃ／ｄｃコンバータ、その保護方法、電源アダプタおよび電子機器
JP6827300B2 (ja) 整流装置、電源装置、及び、整流装置の制御方法
JP6273100B2 (ja) 照明装置
JP6353094B2 (ja) スイッチ装置
JP2008011595A (ja) 高電圧パルス発生装置
JP6598742B2 (ja) 直流電圧変換器の試験方法及びその制御装置
WO2021240909A1 (ja) 給電装置、マイクロ波管装置、給電方法及び記録媒体
JP6354174B2 (ja) 非常用照明装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17918572

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17918572

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP