JPH01221848A

JPH01221848A - 荷電粒子線装置

Info

Publication number: JPH01221848A
Application number: JP63047959A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sawaragi; 宏澤良木
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 1988-03-01
Filing date: 1988-03-01
Publication date: 1989-09-05

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、荷電粒子線装置に関し、特に、減速した荷電
粒子線をターゲットに照射するようにした荷電粒子線装
置に関する。

［従来の技術］イオンビーム装置や電子ビーム装置では、ターゲットに
イオンビームや電子ビームを照射し、更に、その照射位
置を移動させることによって、所望図形の描画を行った
り、該イオンビームや電子ビームの照射に伴って発生し
た２次電子等を検出し、該ターゲットの表面観察等を行
っている。ところで、例えば、３０ｋＶ程度で加速され
たビームをターゲットに照射した場合、このビームの高
いエネルギーのために、ターゲットの表面を損傷させた
り、ターゲットの表面部分をエツチングして形状を変化
させてしまう。このため、ビームの加速電圧を低くシ、
ターゲットに照射されるビームのエネルギーを低下させ
ることも考えられるが、加速電圧を低くすると、ビーム
の色収差量が増加し、集束レンズでビームを細く集束す
ることができなくなり、ターゲットの損傷やエツチング
は回避されるものの、微細部分への高精度のビームの照
射を行うことができなくなる。

このため、ビームを高い加速電圧で加速する一方、集束
レンズとターゲットとの間に減速電場を形成することが
考えられている。例えば、電子ビームの場合、−３０ｋ
Ｖで加速し、ターゲットに一２７ｋＶを印加することに
より、電子ビームは比較的高いネルギーで対物レンズに
入射して細く集束され、その後、電子ビームは、ターゲ
ットに実質的に加速電圧−３ｋＶで照射される。この結
果、電子ビームをターゲット上に細く集束できると共に
、ターゲットの損傷も回避される。イオンビームにおい
ても、対物レンズとターゲットとの間に減速電場を形成
することにより、電子ビームと同様な効果が得られる。

しかしながら、上述した減速電場を用いた装置において
、ターゲットへのビームの照射に基づいて発生する２次
電子を検出するため、対物レンズとターゲットとの間に
２次電子検出器を配置すると、イオンビームの場合には
、ターゲットの電位が対物レンズ側より高い電位となっ
ているため、ターゲットからの２次電子は、該ターゲッ
トに引き戻さ°れてしまい、有効に２次電子を検出する
ことができない。又、電子ビームの場合には、ターゲッ
トに高い電圧が印加されているため、２次電子は高いエ
ネルギーで加速されて飛び出し、検出器に入射するため
、該検出器が急速に劣化してしまう。このため、第５図
に示す如き荷電粒子線装置が考えられた。この図には改
良されたイオンビーム装置が示されており、図中１はイ
オンビーム、２は接地電位の外側電極３．４と、電源５
から高電圧が印加されている中間電極６から成る静電型
対物レンズ、７はターゲット、８は減速電極、９は該タ
ーゲットと減速電極８に減速電場用の高電圧を印加する
ための電源、１０は該ターゲット７と減速電極８との間
の空間に配置されたマイクロチャンネルプレート等の２
次電子検出器である。

このように構成することにより、２次電子検出器は、タ
ーゲット７と減速電極８との間の等電位空間にｊ配置さ
れることから、該ターゲット７へのイオンビームの照射
によって発生した２次電子は、ターゲット７に戻される
ことなく、該２次電子検出器に印加される収集電界によ
って該検出器に向かう。なお、該減速電極８は、該減速
電極とターゲット７との間の等電位空間により、イオン
ビームの集束が乱されることを防止するために、該減速
電極８とターゲット７との距離はできるだけ短くする必
要がある。この要求と、２次電子検出器を配置する空間
を確保する必要から、該減速電極８の形状は、中心部が
ターゲット側に凸のコーン状に形成されている。

又、図示しないが、電子ビーム装置の場合でも、ターゲ
ットと対物レンズとの間に減速電極を配置し、該ターゲ
ットと対物レンズとの間の等電位空間に２次電子検出器
を配置することにより、ターゲットから発生した２次電
子は高いエネルギーで加速されることはなく、検出器が
急速に劣化することは防止される。

さて、第５図の構成における２次電子検出効率を考慮し
た場合、この効率は、２次電子のエネルギーに応じて異
なることが予想される。本発明者は、ターゲットから発
生し、２次電子検出器に向う２次電子の軌道の計算を行
った。第６図はその結果であり、第５図と同一構成要素
には同一番号を付しである。この構成で、減速電極８は
、ターゲット７と同電位となっており、又、マイクロチ
ャンネルプレート１０には、２次電子吸収電圧として、
１００ｖが印加されている。イオンビームの照射点Ｐか
ら発生した２次電子の内、実線で示した軌道Ｔｌは２ｅ
Ｖのエネルギーの２次電子、点線で示した軌道Ｔ２は４
ｅＶのエネルギーの２次電子である。この図から明らか
なように、出射角が小さい（光軸Ｏに近い角度に出射す
る）２次電子は、マイクロチャンネルプレート１０のシ
ールド部材１１等に衝突し、効率良くマイクロチャンネ
ルプレートに入射できない。

本発明は上述した点に鑑みてなされたもので、２次電子
の検出効率が優れた荷電粒子線装置を提供することを目
的としている。

［問題点を解決するための手段］本発明に基づく荷電粒子線装置は、荷電粒子線発生源か
ら発生し加速された荷電粒子線を集束するための集束レ
ンズと、該荷電粒子線が照射されるターゲットと、該集
束レンズと該ターゲットとの間に減速電場を形成するた
めの手段と、該ターゲットと該集束レンズとの間に配置
され、該ターゲットと略同電位の補助電極と、該ターゲ
ットと該補助電極との間に配置された２次電子検出器と
、該補助電極に該ターゲットに対してマイナスの微小電
圧を印加する電源手段とを備えたことを特徴としている
。

［実施例］第１図は本発明の一実施例であるイオンビーム装置を示
している。この第１図の装置と第５図の装置との相異は
、ターゲット７と減速電極８との間に該減速電極８に該
ターゲット７よりマイナスの微小電圧を印加する電源１
２が備えられている点である。第２図は、減速電極８に
ターゲット７に対して一２ｖを印加した場合の２次電子
の軌道を計算によって求めた結果を示している。減速電
極８やマイクロチャンネルプレート１０の構造は第５図
と同一であり、イオンビームの照射点Ｐから発生した２
次電子の内、実線で示した軌道Ｔｌは２ｅＶのエネルギ
ーの２次電子、点線で示した軌道Ｔｚは４ｅＶのエネル
ギーの２次電子である。

この図から明らかなように、出射角が小さい（光軸Ｏに
近い角度に出射する）２次電子も、マイクロチャンネル
プレート１０のシールド部材１１等に衝突することなく
、効率良くマイクロチャンネルプレート１０に入射して
いる。すなわち、出射角が小さい２次電子は、減速電極
８に印加されたマイナスの電位によってターゲット方向
に戻されることによってマイクロチャンネルプレート１
０への入射が可能となったものである。なお、このこと
は、２次電子検出器としてマイクロチャンネルプレート
を用いた場合に限られるものではなく、シンチレータと
フォトマルチプライアとの組合せによる２次電子検出器
を用いても同様な効果が得られる。

第３図は本発明の他の実施例を示している。この実施例
において、１５はコンピュータの如き制御装置、１６は
ＲＯＭの如き記憶手段、１７はキーボード等の入力手段
である。ここで、ターゲットから発生する２次電子のエ
ネルギー分布は、照射するイオンビームのイオン種、エ
ネルギーによって相異することから、記憶手段１６には
、使用するイオン種とターゲットに照射されるイオンビ
ームの加速電圧に応じた、電源１２に印加する最適電圧
が記憶されている。入力手段１７によって該イオン種と
加速電圧とを入力すると、制御装置１５は記憶手段から
該イオン種と加速電圧に応じた電圧を読み出し、この電
圧となるように電源１２を制御する。

第４図は本発明の他の実施例を示している。図中２１は
コンピュータ等の制御装置、２２はマイクロチャンネル
プレートの出力信号を増幅する増幅器、２２は掃引回路
である。制御装置２１は掃引回路２２を制御して該制御
回路２２から鋸歯状波を発生させ、電源１２の出力電圧
を所定範囲繰返し掃引させる。この電圧の掃引に伴って
、マイクロチャンネルプレート１０の検出信号は変化す
る。この検出信号は制御装置２０に供給され、該制御装
置２０では、検出信号が最大の時の電源１２の電圧が検
出される。その後、該制御装置２０は、該電源１２の電
圧が該検出された最大検出信号の時の値となるように、
該掃引回路２２の出力信号を固定する。

以上本発明の実施例をイオンビーム装置を例に説明した
が、本発明は電子ビーム装置にも適用できるものである
。電子ビーム装置の場合には、減速電極８に印加される
電圧の極性が逆となる。この電子ビーム装置の場合、対
物レンズとしては電磁レンズを用いることが好ましい。

又、減速電極８として、コーン状の電極を用いたが、平
行平板状の電極を用いても良い。更に、ターゲット７や
減速電極８に高電圧を印加し、イオンや電子を発生する
エミッタの電位を接地電位としたが、ターゲット７の電
位を接地電位とし、イオンや電子が発生するエミッタに
高電圧を印加しても良い。

［効果］以上詳述した如く、本発明は、簡単な構成により、２次
電子の検出効率を向上させることができる。又、ターゲ
ットに照射するイオンビームの種類やイオンビーム、電
子ビームの加速電圧に最適な状態に装置をセットするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す図、第２図は本発明に
基づく２次電子の軌道を示す図、第３図。第４図は本発明の他の実施例を示す図、第５図は従来装
置を示す図、第６図は従来装置における２次電子の軌道
を示す図である。１・・・イオンビーム　　　２・・・対物レンズ３．４
・・・外側電極　　　５・・・レンズ電源６・・・中間
電極　　　　　７・・・ターゲット８・・・減速電極　
　　　　９・・・減速電源１０・・・マイクロチャンネ
ルプレート１２・・・電源　　　　　　１５・・・制御
装置１６・・・記憶手段　　　　１７・・・入力手段２
０・・・制御装置　　　　２１・・・増幅器２２・・・
掃引回路

Claims

【特許請求の範囲】（１）荷電粒子線発生源から発生し加速された荷電粒子
線を集束するための集束レンズと、該荷電粒子線が照射
されるターゲットと、該集束レンズと該ターゲットとの
間に減速電場を形成するための手段と、該ターゲットと
該集束レンズとの間に配置され、該ターゲットと略同電
位の補助電極と、該ターゲットと該補助電極との間に配
置された２次電子検出器と、該補助電極に該ターゲット
に対してマイナスの微小電圧を印加する電源手段とを備
えた荷電粒子線装置。（２）該荷電粒子線は電子ビームであり、該集束レンズ
は電磁レンズが使用される請求項１記載の電子ビーム装
置。（３）該荷電粒子線はイオンビームであり、該集束レン
ズは静電レンズが使用される請求項１記載の荷電粒子線
装置。（４）荷電粒子線発生源から発生し加速された荷電粒子
線を集束するための集束レンズと、該荷電粒子線が照射
されるターゲットと、該集束レンズと該ターゲットとの
間に減速電場を形成するための手段と、該ターゲットと
該集束レンズとの間に配置され、該ターゲットと略同電
位の補助電極と、該ターゲットと該補助電極との間に配
置された２次電子検出器と、該補助電極に該ターゲット
に対してマイナスの微小電圧を印加する電源手段と、該
ターゲットに照射する荷電粒子線のエネルギーに応じた
該補助電極に印加する微小電圧の値を記憶した記憶手段
と、該荷電粒子線のエネルギーの指定に基づいて、該記
憶手段から対応する電圧値を読み出し、該電源手段を制
御する制御手段とを備えた荷電粒子線装置。（５）イオ
ンビーム発生源から発生し加速されたイオンビームを集
束するための集束レンズと、該イオンビームが照射され
るターゲットと、該集束レンズと該ターゲットとの間に
減速電場を形成するための手段と、該ターゲットと該集
束レンズとの間に配置され、該ターゲットと略同電位の
補助電極と、該ターゲットと該補助電極との間に配置さ
れた２次電子検出器と、該補助電極に該ターゲットに対
してマイナスの微小電圧を印加する電源手段と、該ター
ゲット照射するイオンビームのイオン種およびエネルギ
ーに応じた該補助電極に印加する微小電圧の値を記憶し
た記憶手段と、該イオンビームのイオン種およびエネル
ギーの指定に基づいて、該記憶手段から対応する電圧値
を読み出し、該電源手段を制御する制御手段とを備えた
イオンビーム装置。（６）イオンビーム発生源から発生し加速されたイオン
ビームを集束するための集束レンズと、該イオンビーム
が照射されるターゲットと、該集束レンズと該ターゲッ
トとの間に減速電場を形成するための手段と、該ターゲ
ットと該集束レンズとの間に配置され、該ターゲットと
略同電位の補助電極と、該ターゲットと該補助電極との
間に配置された２次電子検出器と、該補助電極に該ター
ゲットに対してマイナスの微小電圧を印加する電源手段
と、該微小電圧を掃引する手段と、該２次電子検出器の
出力信号が供給され、該微小電圧の掃引に伴って該検出
信号が最大となる微小電圧を検知し、該検出信号強度が
最大となるように該微小電圧をセットする制御手段とを
備えた荷電粒子線装置。