JPS6010418B2 - electron beam equipment - Google Patents

electron beam equipment

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JPS6010418B2
JPS6010418B2 JP55038417A JP3841780A JPS6010418B2 JP S6010418 B2 JPS6010418 B2 JP S6010418B2 JP 55038417 A JP55038417 A JP 55038417A JP 3841780 A JP3841780 A JP 3841780A JP S6010418 B2 JPS6010418 B2 JP S6010418B2
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JP
Japan
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emitter
current
signal
electron beam
circuit
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JP55038417A
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Japanese (ja)
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JPS56134461A (en
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純一 大山
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Jeol Ltd
Original Assignee
Nihon Denshi KK
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Publication date
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    • 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 or ion-optical arrangement

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電界放射ェミツターを備えた電子線装置に関し
、特にイオン衝撃等で劣化したェミツターを強力フラツ
シングにより再生する電子線装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an electron beam device equipped with a field emission emitter, and more particularly to an electron beam device that regenerates an emitter deteriorated by ion bombardment or the like by powerful flashing.

走査電子線顕微鏡等の電子線装置においては電界放射ェ
ミッタ−から放射される全電子の電流を検出し、該電流
が一定になるようにェミツターと電子線引出電極との間
の電圧を制御している。
In an electron beam device such as a scanning electron beam microscope, the current of all electrons emitted from a field emission emitter is detected, and the voltage between the emitter and the electron beam extraction electrode is controlled so that the current is constant. There is.

ところが、ェミッターの先端から離れたェミツター部分
の表面にイオン衝撃によって突起が生じるとこの部分か
ら放射電子電流が増大し、全放射電子電流を一定にして
もェミツターの先端部からの放射電流は逆に減少するこ
とがある。このような場合、実際に試料に照射されるプ
ローブ電流が減少するため、像質が低下する。従って、
従釆においてはこのような像質の低下によってェミツタ
ーの劣化を操作者が経験的に検出し、ェミツターを再生
させるために所謂強力フラツシングを行っていた。強力
フラッシングはェミッターを構成する原子を移動(ml
gratlon)させてイオン衝撃によって生じた好ま
しから前記突起を除去するもので、そのためかなりのパ
ワーの加熱電流をェミツターに流す。
However, if a protrusion is generated by ion bombardment on the surface of the emitter part away from the emitter tip, the emitted electron current increases from this part, and even if the total emitted electron current is kept constant, the emitted current from the emitter tip becomes May decrease. In such a case, the probe current that is actually irradiated onto the sample decreases, resulting in a decrease in image quality. Therefore,
In the conventional system, an operator would empirically detect deterioration of the emitter due to such a decline in image quality, and perform so-called strong flashing to regenerate the emitter. Powerful flushing moves the atoms that make up the emitter (ml
gratlon) to remove the protrusions caused by ion bombardment, thereby passing a heating current of considerable power through the emitter.

この際ェミツターの先端部等も加熱によって尖鋭度が鈍
り、電界を集中させる上で好ましくないため、強力フラ
ツシングを行う回数はできるだけ少ないことが望まれて
いる。しかるに、ェミッタープロープ電流の減少による
像資の低下が起こっても、ェミツターそのものはイオン
衝撃によって劣化していない場合も多く発見され、従釆
の経験的な劣イq険出方法では必要以上に強力フラツシ
ングを行って、ェミツターの寿命を短かくしていたこと
が判明した。
At this time, the sharpness of the tip of the emitter is also dulled by heating, which is not preferable for concentrating the electric field, so it is desirable to perform strong flashing as few times as possible. However, even if the image quality decreases due to a decrease in the emitter probe current, it has often been discovered that the emitter itself has not deteriorated due to ion bombardment, and the conventional empirical method of detecting inferiority may cause the emitter to deteriorate more than necessary. It was discovered that the lifespan of the emitter was shortened by strong flashing.

このような検出の誤りは、ェミッターからの全放射電子
電流を一定にするため、引出し電圧が変更されるに伴っ
て、ェミツターと引出電極との間の電界によって形成さ
れるレンズの作用が変化し、ェミツター先端部からの放
射電子電流が殆んど変化しないのに、プローブ電流が減
少する場合を考慮しないために生じたものである。本発
明はこのよな点に鑑みなされたもので、強力フラッシン
グを自動的に行う等のために、ェミッタ−の劣化を自動
的に検出した強力フラツシングするタイミング信号を発
生する電子線装置を提供するもので、以下図面に基づき
走査電子線顕微鏡における実施例を説明する。
Such detection errors are caused by the fact that the action of the lens formed by the electric field between the emitter and the extraction electrode changes as the extraction voltage is changed, in order to keep the total emitted electron current from the emitter constant. This is due to not taking into account the case where the probe current decreases even though the emitted electron current from the emitter tip hardly changes. The present invention has been made in view of these points, and provides an electron beam device that automatically detects emitter deterioration and generates a timing signal for strong flashing in order to automatically perform strong flashing. Embodiments of the scanning electron beam microscope will be described below based on the drawings.

第1図は本発明の−実施例を示すためのもので、図面に
おいて、1は電界放射ェミッターであり、2は引出電極
、3は接地された加速電極である。
FIG. 1 is for showing an embodiment of the present invention. In the drawing, 1 is a field emission emitter, 2 is an extraction electrode, and 3 is a grounded acceleration electrode.

ェミッター1と引出電極2との間には引出し電源4によ
って引出電圧が印加されており、又ェミッター1と加速
電極3との間には加速電源5によって高電圧が印加され
ている。引出し電極によって引出された電子6は加速電
極3によって加速され更に対物レンズ7によって試料8
上に収束される。9は試料に照射される電流(プローブ
電流L)に比例した電流が流れるため、プローブ電流検
出器として使用されるアパーチャ−であり、該アパーチ
ャー9の出力信号は増幅器10を介して、第1の割算回
路11に供給される。
An extraction voltage is applied between the emitter 1 and the extraction electrode 2 by an extraction power supply 4, and a high voltage is applied between the emitter 1 and the acceleration electrode 3 by an acceleration power supply 5. The electrons 6 extracted by the extraction electrode are accelerated by the accelerating electrode 3 and are further transferred to the sample 8 by the objective lens 7.
It is converged on top. 9 is an aperture used as a probe current detector because a current proportional to the current irradiated to the sample (probe current L) flows, and the output signal of the aperture 9 is sent to the first The signal is supplied to the division circuit 11.

即ち該割算回路11にはlp/K(但し、Kはアパーチ
ヤーの開口の大きさと、電子線の抜き角と決定される比
例定数)なる信号が供給される。12はヱミッター1か
ら放射される全電子電流を検出するための検出抵抗であ
り、該検出抵抗よりの信号は差動増幅器13の一方の入
力端に導入されている。
That is, the dividing circuit 11 is supplied with a signal lp/K (where K is a proportionality constant determined by the size of the aperture and the extraction angle of the electron beam). Reference numeral 12 denotes a detection resistor for detecting the total electron current emitted from the emitter 1, and a signal from the detection resistor is introduced into one input terminal of the differential amplifier 13.

該差動増幅器13の他方の入力機には、基準電源14か
らの基準信号が導入されている。該差動増幅器13の出
力信号は引出し電源4に供給されており、引出し電源4
は差動増幅器13の出力信号に基づいてその出力電圧を
変更し、常に検出抵抗12によって検出されるェミツタ
ー1の全放射電子電流が基準電源14によって設定され
た一定値になるように制御される。該検出抵抗12より
のェミッターーの全放射電子電流Lを表す信号は増幅器
15を介して第1の割算回路11に供給される。該第1
の割算回路11の出力信号は第2の割算回路16に供聯
合されている。更に引出し亀源4の引き出し電圧に比例
した信号は増幅器17を介して関数発生器18に供給さ
れている。ヱミッターーの先端部から放射された電子の
うち、試料に照射される電子の割合Lは、ェミッター1
と引出し電極2との間の電界によって形成されるレンズ
の作用により大きく影響されるため、該Lは引出し電極
Vwの関数である。LをVwの関数として理論的或るし
、は実験的に求めたものが第2図であり、関数発生器1
8は折線近以等を使って、供給されたVwを表す信号に
対して前記Lを出力するための回路であり、該回路18
よりの出力信号は第2の割算回路16に供給される。該
割算回路16の出力信号はコンパレータ19の一方の入
力端に導入されている。該コンパレータ19の他方の入
力端には基準電源20よりの基準信号も導入されている
。該コンパレータ19の出力信号はスイッチ回路21に
供給される。該スイッチ回路21はェミッタ−1に強力
フラッシングを行うための加熱電源22に直列に接続さ
れている。このような構成においてスイッチ回路21は
通常は開かれており、加熱電源22よりのパワーはェミ
ッターに供給されないようになっている。
A reference signal from a reference power source 14 is introduced into the other input device of the differential amplifier 13. The output signal of the differential amplifier 13 is supplied to the extraction power supply 4, and
changes its output voltage based on the output signal of the differential amplifier 13, and is controlled so that the total emitted electron current of the emitter 1, which is always detected by the detection resistor 12, is a constant value set by the reference power supply 14. . A signal representative of the total emitted electron current L of the emitter from the detection resistor 12 is supplied via an amplifier 15 to a first divider circuit 11 . The first
The output signal of the divider circuit 11 is coupled to a second divider circuit 16. Further, a signal proportional to the drawing voltage of the drawing main source 4 is supplied to a function generator 18 via an amplifier 17. Among the electrons emitted from the tip of the emitter, the ratio L of electrons irradiated to the sample is
L is a function of the extraction electrode Vw, since it is greatly influenced by the action of the lens formed by the electric field between the extraction electrode Vw and the extraction electrode 2. Figure 2 shows that L is theoretically or experimentally determined as a function of Vw, and the function generator 1
Reference numeral 8 denotes a circuit for outputting the above-mentioned L in response to a signal representing the supplied Vw using a broken line or the like;
The output signals from the above are supplied to a second divider circuit 16. The output signal of the divider circuit 16 is introduced into one input terminal of a comparator 19. A reference signal from a reference power supply 20 is also introduced into the other input terminal of the comparator 19. The output signal of the comparator 19 is supplied to a switch circuit 21. The switch circuit 21 is connected in series to a heating power source 22 for powerfully flushing the emitter 1. In such a configuration, switch circuit 21 is normally open so that power from heating power source 22 is not supplied to the emitter.

さて、第1の割算回路11には増幅器10,15を介し
て各々プローブ電流に比列した信号lp/Kとヱミッタ
ーより全放射電子流を表わす信号loとが供給されるた
め、その出力信号はlp/K1。となる。該出力信号は
第2の割算回路16の一方の入力端に供給されるが、該
第2の割算回路16には関数発生器18からのL(Vw
)なる信号が供給されるため、第2の割算回路16の出
力信号はlp/KI↓となる。該第2の割算回路16の
出力信号はコンパレータ19に供給され、もし、この出
力信号が基準電源20よりの基準信号以下になるコンパ
レータ19から劣化したェミッター1を強力フラツシン
グするためのタイミング信号が出力され、スイッチ回路
21に供給される。スイッチ回路21はコンパレータ1
9からのタイミング信号の到達によって閉じられ、加熱
電源22からの加熱電流がェミッター1に供給されてヱ
ミッター1の強力フラッシングが行なわれる。尚、この
際、引出し電源4及び加速電源5は周知のようにオフに
される。さて、上述したような走査電子線顕微鏡におい
ては、ェミツターと引出し電極間のレンズ作用によって
失われる電流分を補償したプローブ電流lp/Lを各引
出し電圧ywに対して導出し、この補償されたプローブ
電流lp/Lの全放射電子電流L‘こ対する割合lp/
loLを基準と比較するようにしているため常に正確な
ヱミッターの劣化検出を行い、これに基づいて強力フラ
ッシングするためのタイミング信号を発生し得る。
Now, since the first divider circuit 11 is supplied with a signal lp/K proportional to the probe current through amplifiers 10 and 15, and a signal lo representing the total radiated electron flow from the emitter, its output signal is lp/K1. becomes. The output signal is supplied to one input terminal of the second divider circuit 16, and the second divider circuit 16 receives L(Vw) from the function generator 18.
) is supplied, so the output signal of the second division circuit 16 becomes lp/KI↓. The output signal of the second dividing circuit 16 is supplied to a comparator 19, and if this output signal becomes less than the reference signal from the reference power source 20, a timing signal for strongly flashing the deteriorated emitter 1 is sent from the comparator 19. The signal is output and supplied to the switch circuit 21. Switch circuit 21 is comparator 1
The emitter 1 is closed by the arrival of the timing signal from the heating power source 22, and a heating current from the heating power source 22 is supplied to the emitter 1, thereby performing a strong flushing of the emitter 1. At this time, the extraction power source 4 and the acceleration power source 5 are turned off as is well known. Now, in the above-mentioned scanning electron microscope, a probe current lp/L that compensates for the current lost due to the lens action between the emitter and the extraction electrode is derived for each extraction voltage yw, and this compensated probe current lp/L is derived for each extraction voltage yw. The ratio of the current lp/L to the total radiated electron current L' is lp/
Since the loL is compared with the reference, deterioration of the emitter can always be accurately detected, and based on this, a timing signal for powerful flushing can be generated.

尚、上述した実施例は本発明の一実施列に過ぎず、実施
にあたっては他の態様もとり得る。
It should be noted that the above-described embodiment is only one embodiment of the present invention, and other embodiments may be adopted when implementing the present invention.

第3図は、他の実施例を説明するためのもので、第3図
において第2図と同一の構成要素に対しては同一番号が
付されている。第3図において23はコンパレータであ
り、該コンパレータ23には関数発生器18よりの信号
L(Vw)と基準電源26よりの信号が供給されている
。24もコンパレータであり、該コンパレータ24には
第1の割算回路11の出力信号lp/K1。
FIG. 3 is for explaining another embodiment, and the same components in FIG. 3 as in FIG. 2 are given the same numbers. In FIG. 3, 23 is a comparator, to which the signal L (Vw) from the function generator 18 and the signal from the reference power supply 26 are supplied. 24 is also a comparator, and the comparator 24 receives the output signal lp/K1 of the first division circuit 11.

と基準電源27よりの信号が供給されており、これら両
コンパレータ23,24の出力信号はアンド回路25に
供給されている。該アンド回路25の出力信号はスイッ
チ回路21に供給されている。このような構成の装置に
おいては、演算回路11の出力信号lp/KLが基準値
以下になり且つL(Vw)が基準値以下である場合に、
両コンパレータ23,24のパルスに基づいてアンド回
路25より出力パルスをとりだし、スイッチ回路21を
閉じる如き動作を行う。
and signals from a reference power supply 27 are supplied, and output signals of both comparators 23 and 24 are supplied to an AND circuit 25. The output signal of the AND circuit 25 is supplied to the switch circuit 21. In a device having such a configuration, when the output signal lp/KL of the arithmetic circuit 11 is below the reference value and L(Vw) is below the reference value,
Based on the pulses from both comparators 23 and 24, an output pulse is taken out from the AND circuit 25, and an operation such as closing the switch circuit 21 is performed.

アンド回路25より出力パルスが得られるのは、プロー
プ電流がその時設定されている全放射電流に対して一定
値以下になり、その原因もレンズ効果による寄与が殆ん
どない場合に対応しているため、このように構成しても
本発明を実施することができる。
An output pulse is obtained from the AND circuit 25 when the probe current is less than a certain value with respect to the total radiation current set at that time, and the reason for this is that there is almost no contribution from the lens effect. Therefore, even with this configuration, the present invention can be implemented.

更に又、第1の割算回路11の出力信号を直接コンパレ
ータ19に供期高すると共に、関数発生器18よりの信
号に基づいて基準電源20の出力信号を制御するように
構成しても良い。
Furthermore, the output signal of the first dividing circuit 11 may be directly supplied to the comparator 19, and the output signal of the reference power supply 20 may be controlled based on the signal from the function generator 18. .

又、上述した実施例は関数発生器をアナログ回路で構成
したが、デジタル回路で構成することもできる。
Furthermore, although the function generator in the above-described embodiment is constructed from an analog circuit, it may also be constructed from a digital circuit.

図面の簡単な説賜 第1図は本発明の一実施列を示すための図、第2図は引
出し電圧VwとLとの関係を示す図、第3図は本発明の
他の実施例を示すための図である。
Brief Description of the Drawings Fig. 1 is a diagram showing one embodiment of the present invention, Fig. 2 is a diagram showing the relationship between the extraction voltage Vw and L, and Fig. 3 is a diagram showing another embodiment of the present invention. FIG.

1:ェミツター、2:引出し電極、3:加速電極、4:
引出し電源、5:加速電源、6:電子、7:対物レンズ
、8:試料、9:アパーチャー、10,13,15,1
7:増幅器、11,16:割算回路、12:検出抵抗、
14,20,26,27:基準電源、18:関数発生器
、19,23,24:コンパレータ、21:スイッチ回
路、22:加熱電源、25:アンド回路。
1: emitter, 2: extraction electrode, 3: acceleration electrode, 4:
Extraction power supply, 5: Acceleration power supply, 6: Electron, 7: Objective lens, 8: Sample, 9: Aperture, 10, 13, 15, 1
7: Amplifier, 11, 16: Divider circuit, 12: Detection resistor,
14, 20, 26, 27: reference power supply, 18: function generator, 19, 23, 24: comparator, 21: switch circuit, 22: heating power supply, 25: AND circuit.

次1図 グ2図 グ3図Next figure 1 Figure 2 Figure 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 エミツターの全放射電流が一定となるように引出電
圧が制御されると共に、試料に照射される電子線電流を
検出するプローブ電流検出手段を具備した装置において
、該エミツターと該引出電極との間の電圧を表わす信号
に基ずいて該エミツターと引出電極間のレンズ作用によ
り失われる電流分を補償したプローブ電流を表わす信号
を実質的に求めて該信号を基準値と比較する手段と、該
手段よりの出力信号に基づいて該エミツターをフラツシ
ングするための手段を具備したことを特徴とする電子線
装置。
1. In an apparatus in which the extraction voltage is controlled so that the total emission current of the emitter is constant and is equipped with a probe current detection means for detecting the electron beam current irradiated onto the sample, the distance between the emitter and the extraction electrode is means for substantially determining a signal representing a probe current that compensates for the current lost due to the lens action between the emitter and the extraction electrode based on the signal representing the voltage of the emitter and the extraction electrode, and comparing the signal with a reference value; 1. An electron beam apparatus comprising means for flashing said emitter based on an output signal from said emitter.
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