JPH0156501B2 - - Google Patents
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- JPH0156501B2 JPH0156501B2 JP54168169A JP16816979A JPH0156501B2 JP H0156501 B2 JPH0156501 B2 JP H0156501B2 JP 54168169 A JP54168169 A JP 54168169A JP 16816979 A JP16816979 A JP 16816979A JP H0156501 B2 JPH0156501 B2 JP H0156501B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crossover
- electron beam
- image
- electron
- chip
- Prior art date
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- Expired
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-
- 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
- H01J37/248—Components associated with high voltage supply
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- Electron Beam Exposure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は単結晶ランタンヘキサボライド
（LaB6）電子銃の最適使用条件による調整方法に
関する。
（LaB6）電子銃の最適使用条件による調整方法に
関する。
高輝度及び長寿命の為に単結晶LaB6電子銃が
最近電子線装置に使用されるようになつてきた。
しかしLaB6電子銃の使用最適条件はあまり明確
でない。動作温度については清浄な表面が露出す
る1400℃以上でかつ蒸発速度があまり大きくない
1600℃以下が最適であることが報告されている。
さらに進めて本発明者等はLaB6電子銃の総合特
性評価を行ない、クロスオーバ像を用いる走査型
電子顕微境や電子線露光装置には特有の最適バイ
アス電圧が存在することをみいだした。
最近電子線装置に使用されるようになつてきた。
しかしLaB6電子銃の使用最適条件はあまり明確
でない。動作温度については清浄な表面が露出す
る1400℃以上でかつ蒸発速度があまり大きくない
1600℃以下が最適であることが報告されている。
さらに進めて本発明者等はLaB6電子銃の総合特
性評価を行ない、クロスオーバ像を用いる走査型
電子顕微境や電子線露光装置には特有の最適バイ
アス電圧が存在することをみいだした。
本発明の目的はプローブとしてクロスオーバー
像を用いるかあるいはクリテイカル照明を用いる
電子線装置の単結晶LaB6電子銃の最適なバイア
ス電圧条件による調整方法を提供することであ
る。
像を用いるかあるいはクリテイカル照明を用いる
電子線装置の単結晶LaB6電子銃の最適なバイア
ス電圧条件による調整方法を提供することであ
る。
以下本発明の詳細を図面を参照しながら説明す
る。
る。
第１図にフオーゲルタイプの電子銃を示す。１
０１はLaB6チツプ、１０２はヒーター、１０３
はLaB6チツプ１０１とヒーター１０２の保持具、
１０４はLaB6チツプ、ヒーター、保持具をマウ
ントする碍子である。１０５はウエネルト、１０
６は陽極である。第２図にLaB6チツプの図を示
す。LaB6チツプは代表的には、４角錐の１端を
円錐とし円錐の先端を球面に加工したものであ
る。このような構造の電子銃から得られる電子ビ
ームの特性は、チツプ温度Ｔ、ウエネルト１０５
チツプ１０１間のバイアス電圧Ｖ、ウエネルト１
０５チツプ１０１間の距離Ｌ、ウエネルトの穴径
Wd、ウエネルト１０５陽極１０６間の距離Ｓ、
チツプ先端の曲率半径rt（第２図参照）、チツプ先
端の円錐のなす半頂角θ、LaB6チツプ軸の結晶
方位〈ａ，ｂ，ｃ＞に依存する。このうち、Ｓ，
Wdの変化は輝度とクロスオーバー系に影響を与
えることは既に知られている。発明者等はＶ，
Ｔ，rt，θ，Ｌとチツプの結晶方位をパラメータ
ーとして電子ビームの特性を調べた。まずＳ＝10
mm，Wd＝1.5mm，rt＝15μm，θ＝45゜，Ｌ＝0.2mm
の条件下で、チツプの軸方位が＜100＞である場
合の輝度Ｂ、クロスオーバ形状、電子ビームの強
度角度分布パターン（エミツシヨン）とバイアス
電位の関係をそれぞれ第３図Ａ，Ｂ，Ｃ，に示
す。ここでT1＝1400℃，T2＝1500℃，T3＝1600
℃である。第３図Ａに示すように最大輝度Bmax
は温度によらず（1400℃〜1600℃）ある一定のバ
イアス電圧V3で与えられる。バス電圧V4より高
い電圧では温度Ｔによらず輝度はある一定値
Bconstに収束する。第３図Ｂ，Ｃにバイアス電
圧V1，V2，V3，V4に対応するクロスオーバー像
とエミツシヨンパターンを示す。V1Ｖ＜V3で
はクロスオーバー像とエミツシヨンパターンは仕
事函数の結晶面異方性を反映し４回対称パターン
である。V3Ｖ＜V4ではクロスオーバー像の電
流強度分布はガウス分布であるが、エミツシヨン
パターンは４回対称パターンである。V4Ｖで
は共にガウス分布である。注目すべき点はＶ
V3でクロスオーバー像の電流強度はガウス分布
となり、しかも最大輝度となる。このような関係
は発明者等の実験によるとチツプ先端の曲率半径
rt、チツプ先端の円錐のなす半頂角θ、LaB6チ
ツプの結晶方位、チツプ先端とウエネルトの距離
Ｌに依存しなかつた。LaB6チツプの結晶方位は
クロスオーバー像及びエミツシヨンパターンの形
状のみに係り、rtとθは主にバイアス電圧の絶対
値及びクロスオーバー像とエミツシヨンパターン
の異方性の強弱に係り、Ｌはバイアス電圧の絶対
値のみに関係した。結論として第３図に示す関係
は単結晶LaB6電子銃に一般的に成立した。
０１はLaB6チツプ、１０２はヒーター、１０３
はLaB6チツプ１０１とヒーター１０２の保持具、
１０４はLaB6チツプ、ヒーター、保持具をマウ
ントする碍子である。１０５はウエネルト、１０
６は陽極である。第２図にLaB6チツプの図を示
す。LaB6チツプは代表的には、４角錐の１端を
円錐とし円錐の先端を球面に加工したものであ
る。このような構造の電子銃から得られる電子ビ
ームの特性は、チツプ温度Ｔ、ウエネルト１０５
チツプ１０１間のバイアス電圧Ｖ、ウエネルト１
０５チツプ１０１間の距離Ｌ、ウエネルトの穴径
Wd、ウエネルト１０５陽極１０６間の距離Ｓ、
チツプ先端の曲率半径rt（第２図参照）、チツプ先
端の円錐のなす半頂角θ、LaB6チツプ軸の結晶
方位〈ａ，ｂ，ｃ＞に依存する。このうち、Ｓ，
Wdの変化は輝度とクロスオーバー系に影響を与
えることは既に知られている。発明者等はＶ，
Ｔ，rt，θ，Ｌとチツプの結晶方位をパラメータ
ーとして電子ビームの特性を調べた。まずＳ＝10
mm，Wd＝1.5mm，rt＝15μm，θ＝45゜，Ｌ＝0.2mm
の条件下で、チツプの軸方位が＜100＞である場
合の輝度Ｂ、クロスオーバ形状、電子ビームの強
度角度分布パターン（エミツシヨン）とバイアス
電位の関係をそれぞれ第３図Ａ，Ｂ，Ｃ，に示
す。ここでT1＝1400℃，T2＝1500℃，T3＝1600
℃である。第３図Ａに示すように最大輝度Bmax
は温度によらず（1400℃〜1600℃）ある一定のバ
イアス電圧V3で与えられる。バス電圧V4より高
い電圧では温度Ｔによらず輝度はある一定値
Bconstに収束する。第３図Ｂ，Ｃにバイアス電
圧V1，V2，V3，V4に対応するクロスオーバー像
とエミツシヨンパターンを示す。V1Ｖ＜V3で
はクロスオーバー像とエミツシヨンパターンは仕
事函数の結晶面異方性を反映し４回対称パターン
である。V3Ｖ＜V4ではクロスオーバー像の電
流強度分布はガウス分布であるが、エミツシヨン
パターンは４回対称パターンである。V4Ｖで
は共にガウス分布である。注目すべき点はＶ
V3でクロスオーバー像の電流強度はガウス分布
となり、しかも最大輝度となる。このような関係
は発明者等の実験によるとチツプ先端の曲率半径
rt、チツプ先端の円錐のなす半頂角θ、LaB6チ
ツプの結晶方位、チツプ先端とウエネルトの距離
Ｌに依存しなかつた。LaB6チツプの結晶方位は
クロスオーバー像及びエミツシヨンパターンの形
状のみに係り、rtとθは主にバイアス電圧の絶対
値及びクロスオーバー像とエミツシヨンパターン
の異方性の強弱に係り、Ｌはバイアス電圧の絶対
値のみに関係した。結論として第３図に示す関係
は単結晶LaB6電子銃に一般的に成立した。
第４図Ａに本発明に用いられるクロスオーバー
縮小像を用いる電子線露光装置の光学系を示す。
７０１は電子銃、７０２は陽極、７０３は第１ク
ロスオーバー、７０４は第１コンデンサーレン
ズ、７０５は第１コンデンサーレンズアパーチヤ
ー、７０６は第２クロスオーバー、７０７はブラ
ンキング板、７０８は第２コンデンサーレンズ、
７０９は第２コンデンサーレンズパーチヤー、７
１０は第３クロスオーバー、７１１は偏向系７１
２は対物レンズ、８１３は対物レンズアパーチヤ
ー、７１４は第４クロスオーバー、７１５は試料
面である。正確な描画を行なう為には第３図Ｂに
示したようにクロスオーバー像７１４の電流強度
分布がガウス分布、すなわち円形に近い形状であ
る必要がある。（即ち第１クロスオーバーの電流
強度分布がガウス分布であること）。エミツシヨ
ンパターンの電流強度分布も第３図ＣのＶ＝V4
で与えられるようにガウス分布であることが望ま
しいが、第３図Ａ，Ｃで示したように、高輝度を
得ようとする場合はＶV3で与えられるように
エミツシヨンパターンが異方性を示す形状である
必要がある。Ｖ＝V4の場合第４図Ｂに示すよう
に電子ビームの光路が７２１から７２２へ変化し
ても第２クロスオーバー７０６に流れ込む電流は
変化しない。これに反しエミツシヨンパターンに
異方性があると第４図Ｃに示すように電子ビーム
光路が７２３（実線）から７２４（点線）へ変化
すると、第２クロスオーバー７０６へ流れ込む電
流が変化してしまう。エミツシヨンパターンに異
方性があると電流安定性が劣るとされ、従来異方
性が無視できるようなバイアス領域で使用されて
いた。しかしながら、発明者等の実験によればエ
ミツシヨンパターンに異方性がある場合でも、第
４図Ａに示すように電子銃７０２から対物レンズ
７１２の空間の真空度がおおむね１×10-6Torr
より良ければ十分安定することが分つた。１×
10-6Torrより悪い場合は時間と共に鏡体内のよ
ごれがめだち、ビーム電流の安定性が悪くなつ
た。クロスオーバー像やエミツシヨンパターンの
形状の検出については後述する。
縮小像を用いる電子線露光装置の光学系を示す。
７０１は電子銃、７０２は陽極、７０３は第１ク
ロスオーバー、７０４は第１コンデンサーレン
ズ、７０５は第１コンデンサーレンズアパーチヤ
ー、７０６は第２クロスオーバー、７０７はブラ
ンキング板、７０８は第２コンデンサーレンズ、
７０９は第２コンデンサーレンズパーチヤー、７
１０は第３クロスオーバー、７１１は偏向系７１
２は対物レンズ、８１３は対物レンズアパーチヤ
ー、７１４は第４クロスオーバー、７１５は試料
面である。正確な描画を行なう為には第３図Ｂに
示したようにクロスオーバー像７１４の電流強度
分布がガウス分布、すなわち円形に近い形状であ
る必要がある。（即ち第１クロスオーバーの電流
強度分布がガウス分布であること）。エミツシヨ
ンパターンの電流強度分布も第３図ＣのＶ＝V4
で与えられるようにガウス分布であることが望ま
しいが、第３図Ａ，Ｃで示したように、高輝度を
得ようとする場合はＶV3で与えられるように
エミツシヨンパターンが異方性を示す形状である
必要がある。Ｖ＝V4の場合第４図Ｂに示すよう
に電子ビームの光路が７２１から７２２へ変化し
ても第２クロスオーバー７０６に流れ込む電流は
変化しない。これに反しエミツシヨンパターンに
異方性があると第４図Ｃに示すように電子ビーム
光路が７２３（実線）から７２４（点線）へ変化
すると、第２クロスオーバー７０６へ流れ込む電
流が変化してしまう。エミツシヨンパターンに異
方性があると電流安定性が劣るとされ、従来異方
性が無視できるようなバイアス領域で使用されて
いた。しかしながら、発明者等の実験によればエ
ミツシヨンパターンに異方性がある場合でも、第
４図Ａに示すように電子銃７０２から対物レンズ
７１２の空間の真空度がおおむね１×10-6Torr
より良ければ十分安定することが分つた。１×
10-6Torrより悪い場合は時間と共に鏡体内のよ
ごれがめだち、ビーム電流の安定性が悪くなつ
た。クロスオーバー像やエミツシヨンパターンの
形状の検出については後述する。
又エミツシヨンパターンに異方性がある場合の
自動軸合わせの方法は、アパーチヤーを通過する
電流が最大となるような帰還回路が最適であるこ
とがわかつた。第５図にその１つの例を示す。こ
こでは８０１はｍ番目（ｍ＝１，２，…）のクロ
スオーバー、８０２は軸合わせコイル、８０３は
レンズ、８０４はレンズ８０３のアパーチヤー
で、電子ビーム電流を検出する機能も有してい
る。８０５は（ｍ＋１）番目のクロスオーバー、
８０６は増幅器、８０７はアナログ・デイジタル
変換器、８０８は増幅器８０９はデイジタルアナ
ログ変換器、８１０は計算機８１１とこれら回路
を結びつけるインタフエースである。まず軸合わ
せコイル８０２を操作して電子ビームをアパーチ
ヤー８０４上で２次元走査し、アパーチヤー８０
４を流れる電流が最小となるような軸合わせコイ
ル励磁条件をみいだし、これを初期設定値とす
る。もし必要ならばアパーチヤー８０４に流れた
切期最小電流を計算機に格納し、アパーチヤー８
０４を流れる電流を常にこの初期最小電流と等し
くなるよう軸合わせコイル８０２を制御してもよ
い。検出電極とレンズアパーチヤーを兼用させた
が、独立させてもよい。又計算機を用いない帰還
回路を設けてもよい。
自動軸合わせの方法は、アパーチヤーを通過する
電流が最大となるような帰還回路が最適であるこ
とがわかつた。第５図にその１つの例を示す。こ
こでは８０１はｍ番目（ｍ＝１，２，…）のクロ
スオーバー、８０２は軸合わせコイル、８０３は
レンズ、８０４はレンズ８０３のアパーチヤー
で、電子ビーム電流を検出する機能も有してい
る。８０５は（ｍ＋１）番目のクロスオーバー、
８０６は増幅器、８０７はアナログ・デイジタル
変換器、８０８は増幅器８０９はデイジタルアナ
ログ変換器、８１０は計算機８１１とこれら回路
を結びつけるインタフエースである。まず軸合わ
せコイル８０２を操作して電子ビームをアパーチ
ヤー８０４上で２次元走査し、アパーチヤー８０
４を流れる電流が最小となるような軸合わせコイ
ル励磁条件をみいだし、これを初期設定値とす
る。もし必要ならばアパーチヤー８０４に流れた
切期最小電流を計算機に格納し、アパーチヤー８
０４を流れる電流を常にこの初期最小電流と等し
くなるよう軸合わせコイル８０２を制御してもよ
い。検出電極とレンズアパーチヤーを兼用させた
が、独立させてもよい。又計算機を用いない帰還
回路を設けてもよい。
このような単結晶LaB6の使用条件と軸合わせ
方法はクリテイカル照明を用いた電子線装置にも
有効である。第６図にクリテイカル照明を用いた
電子線露光装置を示す。９０１は電子銃、９０２
は陽極、９０３は第１クロスオーバー、９０４は
クロスオーバー拡大レンズ、９０５は散乱防止ア
パーチヤー、９０６はブランキング電極、９０７
はコンデンサーレンズ、９０８は電子ビーム整形
アパーチヤー、９０９は電子ビーム整形アパーチ
ヤー上に結像された第２のクロスオーバー、９１
０は偏向系、９１１は対物レンズ、９１２は散乱
防止アパーチヤー、９１３は試料面、９１４は電
子ビーム整形アパーチヤーの投影像すなわち、整
形像である。このような電子線装置ではクロスオ
ーバーの形状が円形で軸対称であることが必要で
ある。クロスオーバーに異方性があると電子ビー
ム整形アパーチヤー９０８を一様に照明できず、
結果として描画する為の電子ビーム９１４の強度
分布が一様でなくなり正確な描画ができなくな
る。エミツシヨンパターンも円形であることが望
ましいが、クロスオーバー縮小型の装置と同様の
条件で異方性があつてもよい。
方法はクリテイカル照明を用いた電子線装置にも
有効である。第６図にクリテイカル照明を用いた
電子線露光装置を示す。９０１は電子銃、９０２
は陽極、９０３は第１クロスオーバー、９０４は
クロスオーバー拡大レンズ、９０５は散乱防止ア
パーチヤー、９０６はブランキング電極、９０７
はコンデンサーレンズ、９０８は電子ビーム整形
アパーチヤー、９０９は電子ビーム整形アパーチ
ヤー上に結像された第２のクロスオーバー、９１
０は偏向系、９１１は対物レンズ、９１２は散乱
防止アパーチヤー、９１３は試料面、９１４は電
子ビーム整形アパーチヤーの投影像すなわち、整
形像である。このような電子線装置ではクロスオ
ーバーの形状が円形で軸対称であることが必要で
ある。クロスオーバーに異方性があると電子ビー
ム整形アパーチヤー９０８を一様に照明できず、
結果として描画する為の電子ビーム９１４の強度
分布が一様でなくなり正確な描画ができなくな
る。エミツシヨンパターンも円形であることが望
ましいが、クロスオーバー縮小型の装置と同様の
条件で異方性があつてもよい。
第３図Ａで示すバイアス電圧V3で電子銃を動
作させれば、同一チツプ温度でもつとも高い輝度
が得られ、しかもクロスオーバー像は円形でエミ
ツシヨンパターンに異方性がある。場合により最
高輝度より低い条件で使用する場合は、V3より
高くV4より低い領域にバイアス電圧を設定すれ
ばエミツシヨンパターンには異方性があるが、ク
ロスオーバー像は円形となる。即わちV3Ｖ
V4の条件で電子銃を動作させてもよいことにな
る。
作させれば、同一チツプ温度でもつとも高い輝度
が得られ、しかもクロスオーバー像は円形でエミ
ツシヨンパターンに異方性がある。場合により最
高輝度より低い条件で使用する場合は、V3より
高くV4より低い領域にバイアス電圧を設定すれ
ばエミツシヨンパターンには異方性があるが、ク
ロスオーバー像は円形となる。即わちV3Ｖ
V4の条件で電子銃を動作させてもよいことにな
る。
第７図に第４図に示す光学系において本発明を
適用し、最適バイアス電圧に自動設定できるよう
にした電子線露光装置の構成図を示す。この電子
線露光装置は第４図Ａに示したものと同様にクロ
スオーバー縮小像を用いた装置である。１００１
は電子銃、１００２は陽極、１００３は第１コン
デンサー軸合わせコイル、１００４は第１コンデ
ンサー、１００５は散乱防止及び電子ビーム検出
アパーチヤー、１００６は第２コンデンサー軸合
わせコイル、１００７はブランキング電極、１０
０８は第２コンデンサー、１００９は散乱防止及
び電子ビーム検出アパーチヤー、１０１０は対物
レンズ軸合わせコイル、１０１１は偏向電極、１
０１２は対物レンズ、１０１３は対物レンズアパ
ーチヤー、１０１４はフアラデーカツプ、１０１
５はナイフエツジ、１０１６は反射電子検出器で
ある。次に制御系の説明を行なう。１０１７及び
１０２６は第１コンデンサー軸合わせコイルを操
作する為の増幅器とＤ―Ａ変換器、１０１８と１
０２７は検出アパーチヤー１００５に流れる電流
を検出する為の増幅器とＡ―Ｄ変換器、１０１９
と１０２８は第２コンデンサーレンズ軸合わせコ
イルを操作する為の増幅器とＤ―Ａ変換器、１０
２０と１０２９は検出アパーチヤーを流れる電流
を検出する為の増幅器とＡ―Ｄ変換器、１０２１
と１０３０は対物レンズ軸合わせコイルを操作す
る為の増幅器とＤ―Ａ変換器、１０２２，１０２
３，１０３１は偏向電極に走査波を与える為の増
幅器１０２２と１０２３とＤ―Ａ変換器、１０２
４と１０３２は反射信号を検出する為の増幅器と
Ａ―Ｄ変換器、１０２５と１０３３はフアラデー
カツプに流れる電流を検出する為の増幅器とＡ―
Ｄ変換器である。１０３５は所定のバイアス抵抗
Ｒを設定する為のバイアス抵抗制御機構で、計算
機１０４１の指令により望むバイアス抵抗を設定
することができる。１０３７は高圧回路、１０３
８は高圧回路を流れる負荷電流Itを検出し、デイ
ジタル信号を計算機へ送る機能を有する検出機構
である。バイアス電圧ＶはＶ＝IpＲで与えられ
る。輝度Ｂはビームの直径をｄ、ビーム電流を
IP、電子ビームの収束半頂角をαとしたとき Ｂ＝4Ip／（παd）2 …(1) で与えられる。IPはフアラデーカツプにより検出
され、ｄはナイフエツジを電子ビームが偏向によ
り横断した時の反射電子信号の立ち上がりから観
測される。なおIPを測定する為には各検出アパー
チヤー１００５，１００９，１０１２を通過する
電流が最大となるよう各軸合わせコイル１００
３，１００６，１０１０は操作される。ＢをＶの
函数としてサンプリングし、V3，V4の値を求め
る。
適用し、最適バイアス電圧に自動設定できるよう
にした電子線露光装置の構成図を示す。この電子
線露光装置は第４図Ａに示したものと同様にクロ
スオーバー縮小像を用いた装置である。１００１
は電子銃、１００２は陽極、１００３は第１コン
デンサー軸合わせコイル、１００４は第１コンデ
ンサー、１００５は散乱防止及び電子ビーム検出
アパーチヤー、１００６は第２コンデンサー軸合
わせコイル、１００７はブランキング電極、１０
０８は第２コンデンサー、１００９は散乱防止及
び電子ビーム検出アパーチヤー、１０１０は対物
レンズ軸合わせコイル、１０１１は偏向電極、１
０１２は対物レンズ、１０１３は対物レンズアパ
ーチヤー、１０１４はフアラデーカツプ、１０１
５はナイフエツジ、１０１６は反射電子検出器で
ある。次に制御系の説明を行なう。１０１７及び
１０２６は第１コンデンサー軸合わせコイルを操
作する為の増幅器とＤ―Ａ変換器、１０１８と１
０２７は検出アパーチヤー１００５に流れる電流
を検出する為の増幅器とＡ―Ｄ変換器、１０１９
と１０２８は第２コンデンサーレンズ軸合わせコ
イルを操作する為の増幅器とＤ―Ａ変換器、１０
２０と１０２９は検出アパーチヤーを流れる電流
を検出する為の増幅器とＡ―Ｄ変換器、１０２１
と１０３０は対物レンズ軸合わせコイルを操作す
る為の増幅器とＤ―Ａ変換器、１０２２，１０２
３，１０３１は偏向電極に走査波を与える為の増
幅器１０２２と１０２３とＤ―Ａ変換器、１０２
４と１０３２は反射信号を検出する為の増幅器と
Ａ―Ｄ変換器、１０２５と１０３３はフアラデー
カツプに流れる電流を検出する為の増幅器とＡ―
Ｄ変換器である。１０３５は所定のバイアス抵抗
Ｒを設定する為のバイアス抵抗制御機構で、計算
機１０４１の指令により望むバイアス抵抗を設定
することができる。１０３７は高圧回路、１０３
８は高圧回路を流れる負荷電流Itを検出し、デイ
ジタル信号を計算機へ送る機能を有する検出機構
である。バイアス電圧ＶはＶ＝IpＲで与えられ
る。輝度Ｂはビームの直径をｄ、ビーム電流を
IP、電子ビームの収束半頂角をαとしたとき Ｂ＝4Ip／（παd）2 …(1) で与えられる。IPはフアラデーカツプにより検出
され、ｄはナイフエツジを電子ビームが偏向によ
り横断した時の反射電子信号の立ち上がりから観
測される。なおIPを測定する為には各検出アパー
チヤー１００５，１００９，１０１２を通過する
電流が最大となるよう各軸合わせコイル１００
３，１００６，１０１０は操作される。ＢをＶの
函数としてサンプリングし、V3，V4の値を求め
る。
ここで、クロスオーバー像の形状検出は例え
ば、第７図に示したフアラデーカツプ１０１４お
よびナイフエツジ１０１５を用いて行なうことが
できる。すなわち、電子ビームをナイフエツジ１
０１５で切るように偏向走査させた時に得られる
電子ビームの電流量をフアラデーカツプで検出す
ることによりクロスオーバー像の形状が円形であ
るかどうかを調べることができる。もし、前記ク
ロスオーバー像が円形でない場合は、フアラデー
カツプに流れる電流を検出するための増幅器１０
２５とＡ―Ｄ変換器１０３３よび計算機を介して
バイアス電圧を変えて、クロスオーバー像が円形
となるように調整する。
ば、第７図に示したフアラデーカツプ１０１４お
よびナイフエツジ１０１５を用いて行なうことが
できる。すなわち、電子ビームをナイフエツジ１
０１５で切るように偏向走査させた時に得られる
電子ビームの電流量をフアラデーカツプで検出す
ることによりクロスオーバー像の形状が円形であ
るかどうかを調べることができる。もし、前記ク
ロスオーバー像が円形でない場合は、フアラデー
カツプに流れる電流を検出するための増幅器１０
２５とＡ―Ｄ変換器１０３３よび計算機を介して
バイアス電圧を変えて、クロスオーバー像が円形
となるように調整する。
また、エミツシヨンパターン像の検出について
は、例えば、ビーム検出アパーチヤ１００５に対
して、電子ビームを偏向により横断せしめた時に
得られるビーム電流から、前述したクロスオーバ
ー像の場合とほぼ同様にして、その形状の検出を
行なうことができる。エミツシヨンパターン像に
関しては、その形状が、異方性を示すように調整
すればよい。
は、例えば、ビーム検出アパーチヤ１００５に対
して、電子ビームを偏向により横断せしめた時に
得られるビーム電流から、前述したクロスオーバ
ー像の場合とほぼ同様にして、その形状の検出を
行なうことができる。エミツシヨンパターン像に
関しては、その形状が、異方性を示すように調整
すればよい。
電子線露光装置において制御すべき量はビーム
径ｄとビーム電流IPである。ところで(1)式が成立
する領域ではｄとIPの代りにＢとIPを制御すれば
よい。電子線露光装置では必ずしもＢ＝Bmaxで
使用されるとは限らない。レジスト感度条件から
Ｂ＜Bmaxで使用される場合もある。この場合に
はV3＜Ｖの範囲で必要なくどを与えるＶを選べ
ばよい。
径ｄとビーム電流IPである。ところで(1)式が成立
する領域ではｄとIPの代りにＢとIPを制御すれば
よい。電子線露光装置では必ずしもＢ＝Bmaxで
使用されるとは限らない。レジスト感度条件から
Ｂ＜Bmaxで使用される場合もある。この場合に
はV3＜Ｖの範囲で必要なくどを与えるＶを選べ
ばよい。
バイアス電圧Ｖはバイアス抵抗Ｒの増加関数で
ある。従つて第８図のように輝度Ｂとバイアス抵
抗Ｒの関係を求め、バイアス抵抗Ｒを操作して電
子銃を制御してもよい。第８図でR1，R2，R3，
R4はそれぞれバイアス電圧V1，V2，V3，V4に対
応する。ただしR1，R2，R3，R4はチツプ温度に
より変るので、チツプ温度を変えるたびに求め直
さねばならない。
ある。従つて第８図のように輝度Ｂとバイアス抵
抗Ｒの関係を求め、バイアス抵抗Ｒを操作して電
子銃を制御してもよい。第８図でR1，R2，R3，
R4はそれぞれバイアス電圧V1，V2，V3，V4に対
応する。ただしR1，R2，R3，R4はチツプ温度に
より変るので、チツプ温度を変えるたびに求め直
さねばならない。
単結晶LaB6につき述べてきたが、第２図のよ
うな構造のチツプでかつ単結晶材料であるチツプ
から電子ビームを放出させる電子銃ならすべて電
子ビーム特性は第３図のような性質を示す。従つ
て電子銃に有効なタンタルカーバイドTaC，チ
タンカーバイドTiC，ジルコニウムカーバイド
ZrC，ハフニウムカーバイドHfC，ランタンの１
部をネオジムでおきかえた結晶La0.3Nb0.7B6等の
単結晶も本発明に有効である。
うな構造のチツプでかつ単結晶材料であるチツプ
から電子ビームを放出させる電子銃ならすべて電
子ビーム特性は第３図のような性質を示す。従つ
て電子銃に有効なタンタルカーバイドTaC，チ
タンカーバイドTiC，ジルコニウムカーバイド
ZrC，ハフニウムカーバイドHfC，ランタンの１
部をネオジムでおきかえた結晶La0.3Nb0.7B6等の
単結晶も本発明に有効である。
以上は第４図Ａに示した如きクロスオーバー縮
小像を用いた電子線露光装置での最適バイアス電
圧の自動化例であつたが、第６図に示した如きク
リテイカル照明を用いた電子線露光装置、すなわ
ちクロスオーバー整形像投影型の電子線露光装置
で第７図のように最適バイアス電圧に自動設定す
るようにしてもよい。
小像を用いた電子線露光装置での最適バイアス電
圧の自動化例であつたが、第６図に示した如きク
リテイカル照明を用いた電子線露光装置、すなわ
ちクロスオーバー整形像投影型の電子線露光装置
で第７図のように最適バイアス電圧に自動設定す
るようにしてもよい。
この場合、アパーチヤー像は、第７図と同様に
フアラデーカツプからのビーム電流で測定でき、
エミツシヨンパターン像はアパーチヤ９０４や９
１２からのビーム電流で測定することができる。
フアラデーカツプからのビーム電流で測定でき、
エミツシヨンパターン像はアパーチヤ９０４や９
１２からのビーム電流で測定することができる。
第１図はフオーゲル型LaB6電子銃の構成例を
示す断面図、第２図はLaB6チツプの構成を示す
斜視図、第３図に於いてＡは第１図の電子銃のチ
ツプから得られる電子ビームの輝度とバイアス電
圧の関係を示す特性図、Ｂはクロスオーバー像と
バイアス電圧の関係を示す説明図、Ｃはエミツシ
ヨンパターンとバイアス電圧の関係を示す特性
図、第４図Ａはクロスオーバー像の縮小像を用い
る電子線露光装置の光学系を示す構成図、Ｂ及び
Ｃは電子ビームの整形を示す説明図、第５図はエ
ミツシヨンパターンに異方性がある場合の軸合せ
方式を示すブロツク図、第６図クリテイカル照明
を用いた電子線露光装置の光学系を示す構成図、
第７図は本発明による電子線装置の一実施例を示
す配置図、第８図はバイアス抵抗と輝度の関係を
示す特性図である。
示す断面図、第２図はLaB6チツプの構成を示す
斜視図、第３図に於いてＡは第１図の電子銃のチ
ツプから得られる電子ビームの輝度とバイアス電
圧の関係を示す特性図、Ｂはクロスオーバー像と
バイアス電圧の関係を示す説明図、Ｃはエミツシ
ヨンパターンとバイアス電圧の関係を示す特性
図、第４図Ａはクロスオーバー像の縮小像を用い
る電子線露光装置の光学系を示す構成図、Ｂ及び
Ｃは電子ビームの整形を示す説明図、第５図はエ
ミツシヨンパターンに異方性がある場合の軸合せ
方式を示すブロツク図、第６図クリテイカル照明
を用いた電子線露光装置の光学系を示す構成図、
第７図は本発明による電子線装置の一実施例を示
す配置図、第８図はバイアス抵抗と輝度の関係を
示す特性図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 先端を細くした単結晶チツプからなる陰極、
ウエネルト電極および陽極を備えた電子銃が形成
する電子ビームのクロスオーバーの像もしくはそ
の整形像を電子レンズを通じて試料面に結像する
電子銃の調整方法において、前記陰極の温度を
1400〜1600℃に設定するとともに前記クロスオー
バーの像もしくはその整形像および前記電子ビー
ムのエミツシヨンパターン像の形状を検出し、こ
の検出結果に基いて前記電子ビームのクロスオー
バーが円形に近く、前記エミツシヨンパターン像
が異方性形状を示すように前記陰極とウエネルト
電極間のバイアス電圧を設定することを特徴とす
る電子銃の調整方法。 ２ 単結晶チツプがランタンヘキサボライド単結
晶で構成されることを特徴とする特許請求の範囲
１項に記載した電子銃の調整方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16816979A JPS5691363A (en) | 1979-12-26 | 1979-12-26 | Use of electron gun and electron beam device |
| US06/216,948 US4424448A (en) | 1979-12-26 | 1980-12-16 | Electron beam apparatus |
| DE8585109319T DE3072128D1 (en) | 1979-12-26 | 1980-12-22 | A method for determining the optimum operative conditions of an electron gun |
| EP85109319A EP0168064B1 (en) | 1979-12-26 | 1980-12-22 | A method for determining the optimum operative conditions of an electron gun |
| EP80108139A EP0031579B1 (en) | 1979-12-26 | 1980-12-22 | Method for determining the optimum operative conditions of the electron gun of an electron beam apparatus |
| DE8080108139T DE3071935D1 (en) | 1979-12-26 | 1980-12-22 | Method for determining the optimum operative conditions of the electron gun of an electron beam apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16816979A JPS5691363A (en) | 1979-12-26 | 1979-12-26 | Use of electron gun and electron beam device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5691363A JPS5691363A (en) | 1981-07-24 |
| JPH0156501B2 true JPH0156501B2 (ja) | 1989-11-30 |
Family
ID=15863073
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16816979A Granted JPS5691363A (en) | 1979-12-26 | 1979-12-26 | Use of electron gun and electron beam device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5691363A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5818833A (ja) * | 1981-07-27 | 1983-02-03 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 高密度電子ビ−ムの低温発生方法及びその装置 |
| US4423305A (en) * | 1981-07-30 | 1983-12-27 | International Business Machines Corporation | Method and apparatus for controlling alignment of an electron beam of a variable shape |
| JPS5840729A (ja) * | 1981-09-02 | 1983-03-09 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 単結晶ランタンボライド陰極を備えた高輝度電子銃の処理方法 |
| JPS58129736A (ja) * | 1982-01-28 | 1983-08-02 | Toshiba Corp | 電子光学鏡筒 |
| JP2003297272A (ja) * | 2002-04-04 | 2003-10-17 | Ebara Corp | 電子線装置及び該装置を用いたデバイス製造方法 |
| JP2011040341A (ja) * | 2009-08-18 | 2011-02-24 | Nuflare Technology Inc | 電子銃、荷電粒子ビーム描画装置および荷電粒子ビーム描画方法 |
| JP5912835B2 (ja) * | 2012-05-14 | 2016-04-27 | 日本電子株式会社 | 電子銃、その駆動装置、およびその制御方法 |
| JP7068069B2 (ja) * | 2018-06-27 | 2022-05-16 | 株式会社日立製作所 | 電子顕微鏡 |
-
1979
- 1979-12-26 JP JP16816979A patent/JPS5691363A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5691363A (en) | 1981-07-24 |
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