JPH08167396A - 電界放射型電子銃を備えた電子ビーム装置 - Google Patents

電界放射型電子銃を備えた電子ビーム装置

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JPH08167396A
JPH08167396A JP6310356A JP31035694A JPH08167396A JP H08167396 A JPH08167396 A JP H08167396A JP 6310356 A JP6310356 A JP 6310356A JP 31035694 A JP31035694 A JP 31035694A JP H08167396 A JPH08167396 A JP H08167396A
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JP
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field emission
electron gun
flushing
electron beam
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JP6310356A
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Atsushi Yamada
篤 山田
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Jeol Ltd
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Jeol Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 個々の電界放射型電子銃の状態に応じて正確
に自動的にフラッシングを行うことができる電界放射型
電子銃を備えた電子ビーム装置を実現する。 【構成】 電界放射型電子銃1からの一次電子の強度の
変動に応じた信号は積分回路18によって一定時間積分
されメモリー19に記憶される。記憶された信号と次の
一定時間に積分された信号とは、比較回路20において
比較される。比較回路20は電界放射型電子銃1のエミ
ッションノイズの変動量を常に検出していることにな
り、このエミッションノイズの変動量に応じた比較回路
20の出力信号はコンピュータ21に供給される。コン
ピュータ21はエミッションノイズの変動量が所定の値
以上となった場合には、電界放射型電子銃のフラッシン
グが必要と判断し、フラッシング電源25を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子銃として電界放射
型電子銃を備えた走査電子顕微鏡などの電子ビーム装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】最近、走査電子顕微鏡の電子銃として輝
度が高いなどの優れた特徴を有した電界放射型電子銃を
用いるケースが増えている。電界放射型電子銃のエミッ
ション電流特性は、図1に示すように一般的にエミッシ
ョンが安定領域に入った後、最終的にエミッション電流
が不安定となり、電界放射エミッタの破損に繋がる特性
を有している。なお、図1で横軸は時間、縦軸はエミッ
ション電流である。エミッション電流の変動(ノイズ)
は、一般に、エミッタ表面へのガス分子の吸着や、ガス
分子の衝撃などにより生じると考えられている。すなわ
ち、エミッション電流の変動(ノイズ)は、エミッタ表
面の状態や電界放射型電子銃の真空度に関係してくる。
【0003】従って、通常の装置の動作においては、エ
ミッタにガス分子が吸着し、エミッション電流が不安定
になると、エミッタを加熱してエミッタに吸着したガス
分子を除去する操作、すなわちフラッシングを行うよう
にしている。このフラッシングによりエミッタ表面を元
のクリーン状態に戻し、再使用するようにしている。な
お、エミッションの不安定さから生じるエミッション電
流の変動が試料から放出される2次電子量に影響するこ
とから、走査電子顕微鏡の画面上では、輝度変化として
悪影響を及ぼすことになる。そのため、エミッタから試
料までの間で一次電子を検出し、2次電子信号の変動を
一次電子の変動により割算することにより、エミッョン
電流の変動による画面上の輝度変化をキャンセルするよ
うにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記したフラッシング
動作は、手動で行われている。すなわち、エミッタがほ
ぼ安定に動作する時間を予め設定しておき、電界放射型
電子銃の使用開始時間からタイマーにより時間を計測
し、設定時間になった場合に、フラッシング開始を指示
するメッセージを表示するようにしている。装置のオペ
ーレータはこの表示に基づいてフラッシング操作を手動
で行う。しかしながら、このような方式は、ある特定の
条件下では適切なタイミングでフラッシングを行うこと
ができるが、フラッシングを行うタイミングは個々の電
界放射型電子銃によって必ずしも同一ではない。
【0005】すなわち、個々の電界放射型電子銃では、
エミッタの形状や真空度が相違し、エミッタが安定に動
作する時間はそれぞれ相違する。従って予め設定された
時間でフラッシングを行うようにしていると、フラッシ
ングが手遅れになり、エミッタが破損したり逆に未だ使
用できる状態であるにも拘らず、フラッシングを行うこ
とになる。もちろん、従来の方式では、フラッシング指
示の表示を見てオペレータがフラッシング動作を手動で
行うので、甚だ面倒な作業となる。
【0006】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、その目的は、個々の電界放射型電子銃の状態に
応じて正確に自動的にフラッシングを行うことができる
電界放射型電子銃を備えた電子ビーム装置を実現するに
ある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1の発明
は、電界放射型電子銃と電界放射型電子銃からの電子ビ
ームの一部を検出する検出手段と、一定時間ごとの検出
手段からの検出信号の周波数成分を積分する積分手段
と、積分手段からの積分値の変化に応じて自動的に電界
放射型電子銃のフラッシングを行う手段とを有したこと
を特徴としている。
【0008】本発明の請求項2の発明は、積分値の増加
量が所定以上となった場合に自動的にフラッシングを行
うようにしたことを特徴としている。本発明の請求項3
の発明は、積分値がある値以上の場合に自動的にフラッ
シングを行うようにしたことを特徴としている。
【0009】本発明の請求項4の発明は、積分値変化の
傾きに応じて自動的にフラッシングを行うようにしたこ
とを特徴としている。本発明の請求項5の発明は、電界
放射型電子銃と電界放射型電子銃からの電子ビームの一
部を検出する検出手段と、一定時間ごとの検出手段から
の検出信号の周波数成分を積分する積分手段と、積分手
段からの積分値の変化に応じて自動的に電界放射型電子
銃のフラッシングを行う手段と、フラッシング後の積分
値が一定値以上の場合に真空度に関する表示を行う手段
とを有したことを特徴としている。
【0010】
【作用】本発明の請求項1の発明は、電界放射型電子銃
からの電子ビームの一部を検出し、その検出信号の周波
数成分を積分し、この積分値の変化に応じて自動的に電
界放射型電子銃のフラッシングを行う。
【0011】本発明の請求項2の発明は、積分値の増加
量が所定以上となった場合に自動的にフラッシングを行
う。本発明の請求項3の発明は、積分値がある値以上の
場合に自動的にフラッシングを行う。
【0012】本発明の請求項4の発明は、積分値変化の
傾きに応じて自動的にフラッシングを行う。本発明の請
求項5の発明は、フラッシング後の積分値が一定値以上
の場合に真空度に関する表示を行う。
【0013】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図2は本発明の一実施例である走査電子顕
微鏡を示しており、1は電界放射型電子銃である。電界
放射型電子銃1はエミッタ2、引出電極3、接地電位の
加速電極4より構成されている。エミッタ2と加速電極
4との間には図示していないが加速電圧電源から加速電
圧が印加され、エミッタ2と引出電極3との間には図示
していない引出電圧電源から引出電圧が印加される。
【0014】電界放射型電子銃1のエミッタ2から引き
出され、加速電極4から発生した電子ビームEBは、集
束レンズ5と対物レンズ6によって試料7上に細く集束
される。また、電子ビームEBは、偏向コイル8によっ
て偏向され、試料7上の電子ビームの照射位置は走査さ
れる。試料7への電子ビームの照射によって発生した2
次電子は、2次電子検出器9によって検出される。検出
器9の検出信号は、増幅器10によって増幅された後、
割算回路11に供給される。割算回路11の出力信号
は、増幅器12,加算回路13を介して陰極線管14に
供給される。
【0015】電界放射型電子銃1と集束レンズ5との間
には、絞り板15が配置されている。絞り板15は電界
放射型電子銃1からの一次電子の一部を検出する。絞り
板15によって検出された信号は、フィルター(ハイパ
スフィルター)16によって検出信号の周波数成分のみ
が通過させられる。フィルター16の出力信号は、絶対
値回路17を介して積分回路18に供給される。
【0016】積分回路18の出力はメモリー19と比較
回路20に供給される。比較回路20の結果はコンピュ
ータ21に供給される。コンピュータ21はタイマー2
2を制御しているが、タイマー22はリセット回路23
を制御している。リセット回路23からのリセット信号
は積分回路18に供給されると共に、遅延回路24を介
してメモリー19に供給される。なお、コンピュータは
エミッタ2に接続されているフラッシング電源25を制
御する。このような構成の動作は次の通りである。
【0017】通常の2次電子像を観察する場合、図示し
ていない偏向制御回路から所定の走査信号が偏向コイル
8に供給され、試料7上の任意の2次元領域が電子ビー
ムEBによってラスター走査される。試料7への電子ビ
ームの照射によって発生した2次電子は、検出器9によ
って検出される。その検出信号は、増幅器10を介して
偏向コイル8への走査信号と同期した陰極線管14に供
給され、陰極線管14には試料の任意の領域の2次電子
像が表示される。
【0018】このとき、電界放射型電子銃1からのエミ
ッション電流は微妙に変動している。この変動は、絞り
板15に入射する一次電子の強度変化により検出するこ
とができる。絞り板15によって検出された信号は、割
算回路11に供給され、2次電子検出信号との比が求め
られる。この比に応じた信号は、電界放射型電子銃のエ
ミッション電流の変動がキャンセルされた信号となり、
陰極線管14にはエミッションの変動に影響されない2
次電子像が表示される。
【0019】さて、絞り板15によって検出された電界
放射型電子銃1からの一次電子の強度に応じた信号は、
ハイパスフィルター16に供給されて周波数成分のみが
絶対値回路17に供給される。絶対値回路17では供給
された信号の負の信号を反転して積分回路18に供給す
る。積分回路18は一定時間ごとに供給された信号を積
分処理する。この積分処理は、コンピュータ21によっ
て制御されているタイマー22に基づき行われ、一定時
間ごとに積分回路18の値はリセットされる。この積分
回路18によって積分された信号の時間変化は、例え
ば、図3に示すようになる。
【0020】積分回路18によって一定時間積分された
信号はメモリー19に供給されて記憶されると共に、積
分回路19はリセット回路23からのリセット信号によ
りリセットされる。例えば、ある一定時間に積分された
信号はメモリー19に記憶されており、次の一定時間に
積分された信号とは、比較回路20において比較され
る。この比較が終了すると、メモリー19に記憶された
信号は遅延回路24によって一定時間遅延されたリセッ
ト信号により消去される。
【0021】このように、比較回路20は電界放射型電
子銃1のエミッションノイズの一定時間ごとの変動量を
常に検出していることになり、このエミッションノイズ
の変動量に応じた比較回路20の出力信号はコンピュー
タ21に供給される。コンピュータ21はエミッション
ノイズの変動量が所定の値以上となった場合には、電界
放射型電子銃1のフラッシングが必要と判断し、フラッ
シング電源25を制御する。この結果、フラッシング電
源25からエミッタ2にはフラッシング用の高電圧が印
加され、エミッタ2に吸着したガス分子などが取り除か
れる。なお、上記では、エミッションノイズの変動量に
応じてフラッシング電源25を制御したが、エミッショ
ンノイズの大きさ(積分値の大きさ)によってフラッシ
ング電源25を制御しても良い。
【0022】ここで、上記したステップによってエミッ
タ2のフラッシングを行うことにより、エミッタ2の表
面は清浄化するが、このフラッシングの後に絞り板15
によって検出された信号を積分した場合に、その積分値
が予め定めた以上の値を示す場合がある。この場合は電
界放射型電子銃1の真空度が比較的悪い場合であり、そ
のため、フラッシングによりエミッタの表面を清浄化し
たとしても、直ちにエミッタ表面にガス分子が吸着し、
エミッションノイズが多くなる。このような場合には、
コンピュータ21は真空度悪化についてのメッセージを
加算回路13に供給し、陰極線管14に供給される映像
信号に真空度悪化のメッセージを加え、陰極線管14上
にそのメッセージを表示する。オペレータは陰極線管1
4上の表示に基づいて電界放射型電子銃の真空度を向上
させる手当て、例えば、電界放射型電子銃1のベーキン
グなどを行うことができる。
【0023】図4は本発明の他の実施例を示しており、
この実施例では、積分回路18の出力信号は直接コンピ
ュータ21に供給され、コンピュータ21に接続された
メモリー26に記憶される。この結果、メモリー26に
は図3に示した積分結果が記憶されることになる。コン
ピュータ21はメモリー26に記憶された積分値の変化
を監視しており、積分値の変動が所定以上となった場合
には、フラッシング電源25を制御してエミッタ2のフ
ラッシングを実行する。また、コンピュータ21は、積
分値変化の傾きが一定以上となった場合にも、エミッタ
2のフラッシングが必要と判断し、フラッシング電源2
5を制御してエミッタ2のフラッシングを実行する。
【0024】以上本発明の一実施例を詳述したが、本発
明はこの実施例に限定されない。例えば、2次電子を検
出したが、反射電子を検出してもよい。また、走査電子
顕微鏡のみならず、電界放射型電子銃を用いた電子ビー
ム装置の全てに本発明を適用することができる。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項1
の発明では、電界放射型電子銃からの電子ビームの一部
を検出し、その検出信号の周波数成分を積分し、この積
分値の変化に応じて自動的に電界放射型電子銃のフラッ
シングを行うように構成したので、個々の電界放射型電
子銃の状態に応じて適切なタイミングで自動的にエミッ
タのフラッシングを行うことができる。従って、フラッ
シングのタイミングが遅れてエミッタが破損するような
ことはなくなり、また、早まってフラッシングを行うこ
とも防止される。すなわち、エミッタの安定領域の間を
十分に効率良く使用し続けることができる。更に、フラ
ッシングを自動的に行うことができるので、オペレータ
の負担が軽減される。
【0026】本発明の請求項2の発明では、積分値の増
加量が所定以上となった場合に自動的にフラッシングを
行うように構成したので、請求項1と同様な効果が得ら
れる。
【0027】本発明の請求項3の発明では、積分値があ
る値以上の場合に自動的にフラッシングを行うように構
成したので、請求項1と同様な効果が得られる。本発明
の請求項4の発明では、積分値変化の傾きに応じて自動
的にフラッシングを行うように構成したので、請求項1
と同様な効果が得られる。。
【0028】本発明の請求項5の発明では、フラッシン
グ後の積分値が一定値以上の場合に真空度に関する表示
を行うように構成したので、請求項1の効果に加えて、
電界放射型電子銃の真空度悪化についても検出すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】エミッション電流の変化を示す図である。
【図2】本発明に基づく走査電子顕微鏡の一実施例を示
す図である。
【図3】積分値変化を示す図である。
【図4】本発明に基づく走査電子顕微鏡の他の実施例を
示す図である。
【符号の説明】
1 電界放射型電子銃 2 エミッタ 3 引出電極 4 加速電極 5 集束レンズ 6 対物レンズ 7 試料 8 偏向コイル 9 2次電子検出器 11 割算回路 13 加算回路 14 陰極線管 15 絞り板 16 ハイパスフィルター 17 絶対値回路 18 積分回路 19 メモリー 20 比較回路 21 コンピュータ 22 タイマー 23 リセット回路 24 遅延回路 25 フラッシング電源

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電界放射型電子銃と電界放射型電子銃か
    らの電子ビームの一部を検出する検出手段と、一定時間
    ごとの検出手段からの検出信号の周波数成分を積分する
    積分手段と、積分手段からの積分値の変化に応じて自動
    的に電界放射型電子銃のフラッシングを行う手段とを有
    した電界放射型電子銃を備えた電子ビーム装置。
  2. 【請求項2】 積分値の増加量が所定以上となった場合
    に自動的にフラッシングを行うようにした請求項1記載
    の電界放射型電子銃を備えた電子ビーム装置。
  3. 【請求項3】 積分値がある値以上の場合に自動的にフ
    ラッシングを行うようにした請求項1記載の電界放射型
    電子銃を備えた電子ビーム装置。
  4. 【請求項4】 積分値変化の傾きに応じて自動的にフラ
    ッシングを行うようにした請求項1記載の電界放射型電
    子銃を備えた電子ビーム装置。
  5. 【請求項5】 電界放射型電子銃と電界放射型電子銃か
    らの電子ビームの一部を検出する検出手段と、一定時間
    ごとの検出手段からの検出信号の周波数成分を積分する
    積分手段と、積分手段からの積分値の変化に応じて自動
    的に電界放射型電子銃のフラッシングを行う手段と、フ
    ラッシング後の積分値が一定値以上の場合に真空度に関
    する表示を行う手段とを有した電界放射型電子銃を備え
    た電子ビーム装置。
JP6310356A 1994-12-14 1994-12-14 電界放射型電子銃を備えた電子ビーム装置 Withdrawn JPH08167396A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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