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JP4146103B2 - Electron beam apparatus equipped with a field emission electron gun - Google Patents

Electron beam apparatus equipped with a field emission electron gun Download PDF

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JP4146103B2
JP4146103B2 JP2001153692A JP2001153692A JP4146103B2 JP 4146103 B2 JP4146103 B2 JP 4146103B2 JP 2001153692 A JP2001153692 A JP 2001153692A JP 2001153692 A JP2001153692 A JP 2001153692A JP 4146103 B2 JP4146103 B2 JP 4146103B2
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JP
Japan
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electron beam
condenser lens
electron
lens
sample
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JP2001153692A
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Japanese (ja)
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Inventor
政顕 箕田
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Jeol Ltd
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Jeol Ltd
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電界放射型電子銃を電子ビーム源とした、走査電子顕微鏡、電子プローブマイクロアナライザー、オージェ分光装置などの電子ビーム装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
走査電子顕微鏡では、試料上に電子ビームを細く集束すると共に、試料上の所定範囲を電子ビームで走査するようにしている。試料に電子ビームを照射することによって2次電子が発生するが、この2次電子を検出し、この検出信号を一次電子ビームの走査と同期した陰極線管に供給し、試料の走査像を表示するようにしている。
【0003】
また、電子プローブマイクロアナライザーでは、試料に電子ビームを照射し、試料から発生した特性X線を検出するようにしている。更に、オージェ分光装置では、試料の表面部分からのオージェ電子を検出し、そのエネルギーを測定するようにしている。
【0004】
このような各種の電子ビーム装置では、最近、照射電流量の可変範囲が広い電子ビーム源として電界放射型電子銃を使用している。走査電子顕微鏡、電子プローブマイクロアナライザー、オージェ分光装置などの電子ビーム装置では、照射電流量の可変範囲が、ピコアンペアオーダーから数百ナノアンペアまで広い範囲の照射電流が必要となる。
【0005】
ところで、トータルエミッション電流量の少ない電界放射型電子銃で、軸上の電子ビームを効率よく集光するためには、アノード電極絞りより上に第1のコンデンサレンズを設置することが望ましい。また、電界放射型電子銃を搭載した電子ビーム装置において、ナノアンペア以上の大照射電流時の分解能は、電界放射電子源の角電流密度、および第1のコンデンサレンズの球面収差係数に依存して劣化することが知られている。
【0006】
更に、角電流密度は、電界放射電子源により決まってしまう。このため、大照射電流時の分解能を改善するためには、第1のコンデンサレンズの球面収差係数を改善する必要がある。そのため、従来の2段コンデンサレンズを使用した電子光学系では、第1のコンデンサレンズで照射電流量をコントロールし、第2のコンデンサレンズで最適開き角条件に合わせる制御を行っていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
第1のコンデンサレンズを電界放射エミッタの近傍に設置すると、第1のコンデンサレンズの主面と物点の距離が短すぎるため、第1のコンデンサレンズを実像モードで使用することが難しくなる。このため、従来の第1のコンデンサレンズでは、虚像モードで照射電流を連続的にコントロールしていた。この場合、大照射電流量時の分解能を決める第1のコンデンサレンズの収差係数については考慮することができない。また、エミッタ近傍に第1のコンデンサレンズを設置し、かつ虚像モードで使用した場合、仮に2段コンデンサレンズ系を用いたとしても、照射電流量の可変範囲に制約が生じる。
【0008】
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、どのような照射電流の領域でも無理なく最適に使用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。
【0009】
請求項1に基づく発明は、電界放射エミッタと、エミッタから電子を引き出すための引出電極と、エミッタから放出された電子ビームを加速するためのアノード電極と、アノード電極の上方に主面が位置し、引出電極により引き出された電子ビームを平行ビームまたは平行状態よりも集束性が与えられた実像モードビームとするための磁界型の第1のコンデンサレンズと、アノード電極の下方に設けられた第2のコンデンサレンズと、開き角制御レンズと、試料上に電子ビームを集束するための対物レンズとを有した電子光学系を備えており、第1のコンデンサレンズにより電子ビームを平行ビームまたは当該実像モードビームとするようにされ、当該電子ビームがアノード電極を通過し、第2のコンデンサレンズによりビーム電流量が制御された状態で、開き角制御レンズによる集束作用により試料上での開き角が最適になるように、開き角制御レンズ及び対物レンズにより試料上に集束されることを特徴とする。
【0010】
請求項1の発明では、第1のコンデンサレンズにより、エミッタからの電子ビームを平行ビームまたは実像モードビームとするので、従来の虚像モードで使用することに比べて分解能を改善することができる。
【0011】
請求項2の発明では、第1のコンデンサレンズにより電子ビームを平行ビームまたは実像モードビームとするモードと実質的に第1のコンデンサレンズの動作を停止させるモードとを切り替え得るようにしており、微少電流の使用領域から、大照射電流照射領域まで分解能を損なうことなく電流量の可変が可能となる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1、図2は、本発明に基づく電子ビーム装置の電子光学系の一例を示したもので、図1は大電流を試料に照射するモードを、図2は微少電流を試料に照射する際のモードを示している。
【0015】
この図1,図2において、1は電界放射エミッタであり、2は引出電極である。図示していないがエミッタ1と引出電極2との間には、引出電圧が印加されている。3はアノード電極であり、エミッタ1とアノード電極3との間には、電子ビームの加速電圧が印加されている。
【0016】
引出電極2とアノード電極3との間には、第1のコンデンサレンズ4が配置され、アノード電極3の下方には、第2のコンデンサレンズ5が配置されている
【0017】
第2のコンデンサレンズ5の下方には、対物レンズ絞り6が配置され、その下方には開き角制御レンズ7が配置されている。開き角制御レンズ7の下方には対物レンズ8が設けられており、対物レンズ8によって集束された電子ビームが試料9に照射される。
【0018】
図示されていないが、走査電子顕微鏡では電子ビームEBを試料9上で2次元的に走査するための偏向器が備えられている。また、試料9の近傍には、電子ビームの試料9への照射によって発生した2次電子を検出するための2次電子検出器が配置されている。更に、電子プローブマイクロアナライザーでは、電子ビームの試料への照射によって発生した特性X線を分光するためのX線分光器が取り付けられ、オージェ分析装置では、試料9からのオージェ電子を分光するための電子分光装置が取り付けられる。
【0019】
さて、図1、図2の電子光学系においては、エミッタ1と引出電極2との間の引出電圧に応じてエミッタ1から電子が放出される。エミッタ1からの電子はアノード電極3によって加速され、第2のコンデンサレンズ5,開き角制御レンズ7,対物レンズ8によって試料9上に細く集束される。
【0020】
走査電子顕微鏡では、電子ビームEBは図示していない偏向器によって偏向され、試料9上の電子ビームは2次元的に走査される。試料9への電子ビームの照射によって発生した例えば2次電子は、2次電子検出器によって検出される。図示していないが、検出器の検出信号は、増幅器によって増幅された後、信号処理回路に供給され、コントラストや輝度調整等の信号処理が施される。信号処理回路からの映像信号は、陰極線管14に供給される。この結果、陰極線管には試料の2次電子像が得られることになる。
【0021】
また、電子プローブマイクロアナライザーでは、試料9への電子ビームの照射によって発生した特性X線が分光結晶に導かれ、特性X線の波長応じたスペクトルが得られる。更に、オージェ分光装置にあっては、試料9への電子ビームの照射によって発生したオージェ電子がエネルギーアナライザーに導かれ、オージェ電子のエネルギー分析が行われる。
【0022】
さて、図1の状態は、試料に大電流の電子ビームを照射するモードにされている。すなわち、数百ナノアンペアオーダーの大照射電流を得るためには、エミッタ1から放出された電子をできる限り集めることが必要であるが、エミッタ1から放出された電子は、はじめにアノード電極3上の絞りでカットされてしまう。
【0023】
そのため、本発明では、図1(b)に示すように電界放射エミッタ1から発生した電子ビームは、第1のコンデンサレンズ4によって平行ビーム(実線)または平行状態よりも若干集束性が与えられた実像モードビーム(点線)とされる。その結果、アノード電極3により制限される電子線を最小限に抑えることができる。
【0024】
平行ビームまたは実像モードビームとされた電子ビームは、アノード電極3の開口を通過し、第2のコンデンサレンズ5によって集束される。この第2のコンデンサレンズ5による電子ビームの集束の度合いと対物レンズ絞り6の開口径により、試料9に照射されるビーム電流量が定められる。
【0025】
対物レンズ絞り6の開口を通過した電子ビームEBは、開き角制御レンズ7によって適宜集束され、対物レンズ8によって試料9上に細く集束される。このとき、開き角制御レンズ7で図の実線で示すように比較的強く電子ビームを集束させれば、試料9に照射される電子ビームの開き角は比較的小さくなる。一方、点線で示すように比較的弱く電子ビームを集束させれば、試料9に照射される電子ビームの開き角は比較的大きくなる。
【0026】
このように、図1に示したモードでは、エミッタ1から放出された電子ビームを第1コンデンサレンズ4で平行ビームまたは実像モードビームとすることにより、大電流が得られると共に、収差係数を低く抑えることができる。なお、第1のコンデンサレンズ4で電子ビームを平行ビームまたは実像モードビームとした場合、電流量の可変は、第2のコンデンサレンズ5の結像位置と対物レンズ絞り6の開口径との関係で決まる。
【0027】
このため、第1のコンデンサレンズ4で電子ビームを平行ビームまたは実像モードビームにした場合の試料9に照射される電子ビームの電流量の可変範囲は、エミッタ1の角電流密度、エミッタ1と第1のコンデンサレンズ4との間の距離、第2のコンデンサレンズ5と対物レンズ絞り6との間の距離で決まる。なお、エミッタ1と第1のコンデンサレンズ4との間の距離が短い方が、大照射電流量を得やすくなる。また、第2のコンデンサレンズ5と対物レンズ絞り6との間の距離は、できる限り短い方が、外乱などに対して強くなる。
【0028】
ところで、第2のコンデンサレンズ5と対物レンズ絞り6との間の距離が短いと、第2のコンデンサレンズ5と対物レンズ絞り6との間の距離が短いと、第2のコンデンサレンズを最強励磁にしても、ピコアンペアオーダーの微弱電流を得ることができなくなる。すなわち、第1図に示すように第1のコンデンサレンズ4により平行ビームまたは実像モードビームにされた電子ビームを第2のコンデンサレンズ5だけで照射電流量の制御をしようとすると、第2のコンデンサレンズ5に非常に大きな起磁力が必要となり、現実的でなくなる。また、第2のコンデンサレンズ5と対物絞り6との距離を離すと、鏡筒の高さが高くなり、外乱の影響を受けやすくなってしまう。
【0029】
しかしながら、微弱電流領域での分解能を決める一番の原因は、対物レンズの収差になるので、第1のコンデンサレンズ4の収差係数が大きくなっても分解能には影響しない。
【0030】
上記の理由から、本発明では、微弱電流領域では、図2に示すように、第1のコンデンサレンズ4の励磁をオフにして、第2のコンデンサレンズ5のみで照射電流のコントロールを行うようにしている。このような制御により、ピコアンペアオーダーの微弱照射電流領域から、数百ナノアンペア領域の大照射電流領域まで、常に最適な分解能を提供することができる。なお、図2では、第1のコンデンサレンズ4の励磁を完全にオフにしたが、加速電圧に比例した一定の微弱な励磁状態としても良い。
【0031】
図3,図4は本発明の他の実施の形態を示す図である。この実施の形態では、第1のコンデンサレンズ4をアノード電極3の下方に配置している。図3は大電流照射時の光線図であり、図4は微少電流照射時の光線図である。図1,図2の形態では、第1のコンデンサレンズ4の主面をアノード電極3の上に設けるようにしたが、そのためには、第1のコンデンサレンズの構造、耐熱性等種々の制約が生じるが、図3,図4の構造では、そのような制約が軽減される。
【0032】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1の発明に基づく電界放射型電子銃を備えた電子ビーム装置では、第1のコンデンサレンズにより、エミッタからの電子ビームを平行ビームまたは実像モードビームとするので、従来の虚像モードで使用することに比べて分解能を改善することができる。
【0033】
また、請求項2の発明では、第1のコンデンサレンズにより電子ビームを平行ビームまたは実像モードビームとするモードと実質的に第1のコンデンサレンズの動作を停止させるモードとを切り替え得るようにしており、微少電流の使用領域から、大照射電流照射領域まで分解能を損なうことなく電流量の可変が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に基づく電子ビーム装置の大電流照射時の光線図を示す図である。
【図2】本発明に基づく電子ビーム装置の微少電流照射時の光線図を示す図である。
【図3】本発明に基づく電子ビーム装置の大電流照射時の光線図を示す図である。
【図4】本発明に基づく電子ビーム装置の微少電流照射時の光線図を示す図である。
【符号の説明】
1 エミッタ
2 引出電極
3 アノード電極
4 第1のコンデンサレンズ
5 第2のコンデンサレンズ
6 対物レンズ絞り
7 開き角制御レンズ
8 対物レンズ
9 試料
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electron beam apparatus such as a scanning electron microscope, an electron probe microanalyzer, and an Auger spectrometer using a field emission electron gun as an electron beam source.
[0002]
[Prior art]
In a scanning electron microscope, an electron beam is finely focused on a sample, and a predetermined range on the sample is scanned with the electron beam. Secondary electrons are generated by irradiating the sample with an electron beam. This secondary electron is detected, and this detection signal is supplied to a cathode ray tube synchronized with the scanning of the primary electron beam to display a scanned image of the sample. I am doing so.
[0003]
In the electron probe microanalyzer, the sample is irradiated with an electron beam to detect characteristic X-rays generated from the sample. Further, the Auger spectrometer detects Auger electrons from the surface portion of the sample and measures the energy.
[0004]
In such various electron beam apparatuses, a field emission electron gun is recently used as an electron beam source with a wide variable range of irradiation current. In an electron beam apparatus such as a scanning electron microscope, an electron probe microanalyzer, an Auger spectrometer, etc., a variable range of the irradiation current amount requires an irradiation current in a wide range from picoampere order to several hundred nanoamperes.
[0005]
By the way, in order to efficiently collect the on-axis electron beam with a field emission electron gun having a small total emission current amount, it is desirable to install the first condenser lens above the anode electrode stop. In an electron beam apparatus equipped with a field emission electron gun, the resolution at a large irradiation current of nanoampere or more depends on the angular current density of the field emission electron source and the spherical aberration coefficient of the first condenser lens. It is known to deteriorate.
[0006]
Furthermore, the angular current density is determined by the field emission electron source. For this reason, in order to improve the resolution at the time of a large irradiation current, it is necessary to improve the spherical aberration coefficient of the first condenser lens. Therefore, in the conventional electron optical system using the two-stage condenser lens, the irradiation current amount is controlled by the first condenser lens, and the second condenser lens is controlled to match the optimum opening angle condition.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
If the first condenser lens is installed in the vicinity of the field emission emitter, the distance between the main surface of the first condenser lens and the object point is too short, making it difficult to use the first condenser lens in the real image mode. For this reason, in the conventional first condenser lens, the irradiation current is continuously controlled in the virtual image mode. In this case, the aberration coefficient of the first condenser lens that determines the resolution at the time of a large irradiation current cannot be considered. Further, when the first condenser lens is installed in the vicinity of the emitter and used in the virtual image mode, even if a two-stage condenser lens system is used, there is a restriction on the variable range of the irradiation current amount.
[0008]
The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to realize an electron beam apparatus including a field emission electron gun that can be used optimally without any difficulty in any irradiation current region. .
[0009]
The invention according to claim 1 includes a field emission emitter, an extraction electrode for extracting electrons from the emitter, an anode electrode for accelerating an electron beam emitted from the emitter, and a main surface above the anode electrode. , A magnetic field type first condenser lens for converting the electron beam extracted by the extraction electrode into a parallel beam or a real image mode beam that is more focused than the parallel state, and a second provided below the anode electrode a condenser lens, aperture angle control lens and comprises an electronic optical system having an objective lens for focusing the electron beam onto the sample, parallel beams with the electron beam by the first condenser lens or the real image mode The electron beam passes through the anode electrode and the amount of beam current is controlled by the second condenser lens. In a state, as opening angle on the specimen by focusing action by the angular aperture control lens is optimized, characterized in that it is focused on the sample by the opening angle control lens and the objective lens.
[0010]
According to the first aspect of the present invention, since the electron beam from the emitter is converted into a parallel beam or a real image mode beam by the first condenser lens, the resolution can be improved as compared with the conventional use in the virtual image mode.
[0011]
In the invention of claim 2, so as to be switched to a mode for stopping the operation of the mode substantially first condenser lens for the electron beam and the parallel beam or the real mode beam by the first condenser lens, minute The amount of current can be changed without losing resolution from the current use region to the large irradiation current irradiation region.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 and 2 show an example of an electron optical system of an electron beam apparatus according to the present invention. FIG. 1 shows a mode in which a sample is irradiated with a large current, and FIG. 2 shows a case in which a sample is irradiated with a minute current. Shows the mode.
[0015]
In FIG. 1 and FIG. 2, 1 is a field emission emitter, and 2 is an extraction electrode. Although not shown, an extraction voltage is applied between the emitter 1 and the extraction electrode 2. Reference numeral 3 denotes an anode electrode, and an acceleration voltage of an electron beam is applied between the emitter 1 and the anode electrode 3.
[0016]
A first condenser lens 4 is disposed between the extraction electrode 2 and the anode electrode 3, and a second condenser lens 5 is disposed below the anode electrode 3 .
[0017]
An objective lens aperture 6 is disposed below the second condenser lens 5, and an opening angle control lens 7 is disposed below the objective lens aperture 6. An objective lens 8 is provided below the opening angle control lens 7, and the sample 9 is irradiated with an electron beam focused by the objective lens 8.
[0018]
Although not shown, the scanning electron microscope includes a deflector for two-dimensionally scanning the electron beam EB on the sample 9. Further, a secondary electron detector for detecting secondary electrons generated by irradiation of the sample 9 with an electron beam is disposed in the vicinity of the sample 9. Furthermore, the electron probe microanalyzer is equipped with an X-ray spectrometer for spectroscopically analyzing characteristic X-rays generated by irradiating the sample with an electron beam. An electron spectrometer is attached.
[0019]
In the electron optical systems of FIGS. 1 and 2, electrons are emitted from the emitter 1 in accordance with the extraction voltage between the emitter 1 and the extraction electrode 2. Electrons from the emitter 1 are accelerated by the anode electrode 3 and finely focused on the sample 9 by the second condenser lens 5, the opening angle control lens 7, and the objective lens 8.
[0020]
In the scanning electron microscope, the electron beam EB is deflected by a deflector (not shown), and the electron beam on the sample 9 is scanned two-dimensionally. For example, secondary electrons generated by irradiation of the sample 9 with the electron beam are detected by a secondary electron detector. Although not shown, the detection signal of the detector is amplified by an amplifier and then supplied to a signal processing circuit to be subjected to signal processing such as contrast and luminance adjustment. The video signal from the signal processing circuit is supplied to the cathode ray tube 14. As a result, a secondary electron image of the sample is obtained in the cathode ray tube.
[0021]
In the electron probe microanalyzer, the characteristic X-ray generated by the electron beam irradiation to the sample 9 is guided to the spectroscopic crystal, and a spectrum corresponding to the wavelength of the characteristic X-ray is obtained. Further, in the Auger spectroscopic device, Auger electrons generated by irradiation of the sample 9 with the electron beam are guided to the energy analyzer, and energy analysis of the Auger electrons is performed.
[0022]
The state shown in FIG. 1 is set to a mode in which a sample is irradiated with a high-current electron beam. That is, in order to obtain a large irradiation current of the order of several hundred nanoamperes, it is necessary to collect electrons emitted from the emitter 1 as much as possible. It will be cut by the aperture.
[0023]
For this reason, in the present invention, as shown in FIG. 1B, the electron beam generated from the field emission emitter 1 is given a convergence property by the first condenser lens 4 slightly more than the parallel beam (solid line) or the parallel state. A real image mode beam (dotted line) is used. As a result, the electron beam limited by the anode electrode 3 can be minimized.
[0024]
Electron beam into a parallel beam or real mode beam passes through the aperture of the anode electrode 3, it is focused by the second condenser lens 5. The amount of beam current applied to the sample 9 is determined by the degree of focusing of the electron beam by the second condenser lens 5 and the aperture diameter of the objective lens aperture 6.
[0025]
The electron beam EB that has passed through the aperture of the objective lens aperture 6 is appropriately focused by the opening angle control lens 7 and is finely focused on the sample 9 by the objective lens 8. At this time, if the opening angle control lens 7 focuses the electron beam relatively strongly as shown by the solid line in the figure, the opening angle of the electron beam irradiated on the sample 9 becomes relatively small. On the other hand, if the electron beam is focused relatively weakly as indicated by the dotted line, the opening angle of the electron beam irradiated on the sample 9 becomes relatively large.
[0026]
As described above, in the mode shown in FIG. 1, the electron beam emitted from the emitter 1 is converted into a parallel beam or a real image mode beam by the first condenser lens 4, so that a large current can be obtained and the aberration coefficient can be kept low. be able to. When the electron beam is converted into a parallel beam or a real image mode beam by the first condenser lens 4, the amount of current varies depending on the relationship between the imaging position of the second condenser lens 5 and the aperture diameter of the objective lens aperture 6. Determined.
[0027]
For this reason, when the electron beam is converted into a parallel beam or a real image mode beam by the first condenser lens 4, the variable range of the current amount of the electron beam applied to the sample 9 is the angular current density of the emitter 1, the emitter 1 and the first It is determined by the distance between the first condenser lens 4 and the distance between the second condenser lens 5 and the objective lens aperture 6. In addition, the one where the distance between the emitter 1 and the 1st condenser lens 4 is short becomes easy to obtain large irradiation current amount. Further, the shorter the distance between the second condenser lens 5 and the objective lens stop 6 is, the stronger it is against disturbances.
[0028]
By the way, when the distance between the second condenser lens 5 and the objective lens diaphragm 6 is short, the second condenser lens is most excited when the distance between the second condenser lens 5 and the objective lens diaphragm 6 is short. Even so, it is impossible to obtain a weak current of picoampere order. That is, as shown in FIG. 1, when an electron beam converted into a parallel beam or a real image mode beam by the first condenser lens 4 is controlled only by the second condenser lens 5, the second condenser lens 5 is controlled. The lens 5 requires a very large magnetomotive force, which is not realistic. Further, if the distance between the second condenser lens 5 and the objective aperture 6 is increased, the height of the lens barrel increases, and it becomes easy to be affected by disturbance.
[0029]
However, since the primary cause of determining the resolution in the weak current region is the aberration of the objective lens, the resolution is not affected even if the aberration coefficient of the first condenser lens 4 is increased.
[0030]
For the above reasons, in the present invention, in the weak current region, as shown in FIG. 2, the excitation of the first condenser lens 4 is turned off, and the irradiation current is controlled only by the second condenser lens 5. ing. By such control, it is possible to always provide an optimum resolution from a weak irradiation current region of picoampere order to a large irradiation current region of several hundred nanoamperes. In FIG. 2, the excitation of the first condenser lens 4 is completely turned off, but it may be in a certain weak excitation state proportional to the acceleration voltage.
[0031]
3 and 4 are diagrams showing another embodiment of the present invention. In this embodiment, the first condenser lens 4 is disposed below the anode electrode 3. FIG. 3 is a ray diagram at the time of irradiation with a large current, and FIG. 4 is a ray diagram at the time of irradiation with a minute current. 1 and 2, the main surface of the first condenser lens 4 is provided on the anode electrode 3. However, various restrictions such as the structure and heat resistance of the first condenser lens are required for this purpose. Although this occurs, such a restriction is alleviated in the structure of FIGS.
[0032]
【The invention's effect】
As described above, in the electron beam apparatus provided with a field emission electron gun based on the first aspect of the invention, the first condenser lens, because the electron beam from the emitter into parallel beams or real mode beam, conventional The resolution can be improved compared to the use in the virtual image mode.
[0033]
In the invention of claim 2, the first condenser lens can be switched between a mode in which the electron beam is a parallel beam or a real image mode beam and a mode in which the operation of the first condenser lens is substantially stopped. The amount of current can be varied without impairing the resolution from the region where the minute current is used to the region where the large irradiation current is irradiated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a ray diagram when an electron beam apparatus according to the present invention is irradiated with a large current.
FIG. 2 is a diagram showing a light ray diagram of the electron beam apparatus according to the present invention when a minute current is irradiated.
FIG. 3 is a diagram showing a light ray diagram when an electron beam apparatus according to the present invention is irradiated with a large current.
FIG. 4 is a view showing a light ray diagram when an electron beam apparatus according to the present invention is irradiated with a minute current.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Emitter 2 Extraction electrode 3 Anode electrode 4 1st condenser lens 5 2nd condenser lens 6 Objective lens diaphragm 7 Opening angle control lens 8 Objective lens 9 Sample

Claims (2)

電界放射エミッタと、エミッタから電子を引き出すための引出電極と、エミッタから放出された電子ビームを加速するためのアノード電極と、アノード電極の上方に主面が位置し、引出電極により引き出された電子ビームを平行ビームまたは平行状態よりも集束性が与えられた実像モードビームとするための磁界型の第1のコンデンサレンズと、アノード電極の下方に設けられた第2のコンデンサレンズと、開き角制御レンズと、試料上に電子ビームを集束するための対物レンズとを有した電子光学系を備えており、第1のコンデンサレンズにより電子ビームを平行ビームまたは当該実像モードビームとするようにされ、当該電子ビームがアノード電極を通過し、第2のコンデンサレンズによりビーム電流量が制御された状態で、開き角制御レンズによる集束作用により試料上での開き角が最適になるように、開き角制御レンズ及び対物レンズにより試料上に集束されることを特徴とする電界放射型電子銃を備えた電子ビーム装置。A field emission emitter; an extraction electrode for extracting electrons from the emitter; an anode electrode for accelerating an electron beam emitted from the emitter; and an electron extracted by the extraction electrode with a main surface located above the anode electrode Magnetic field type first condenser lens for converting the beam into a parallel beam or a real image mode beam that is more focused than a parallel state, a second condenser lens provided below the anode electrode, and opening angle control a lens provided with an electronic optical system having an objective lens for focusing the electron beam on the sample, is the first condenser lens such that the electron beam and the parallel beam or the real mode beam, the electron beam passes through the anode electrode, the second condenser lens in a state where the amount of beam current is controlled, the opening angle control As opening angle on the specimen is optimal by focusing action by lens, the electron beam apparatus provided with a field emission electron gun, characterized in that it is focused on the sample by the opening angle control lens and the objective lens. 第1のコンデンサレンズにより電子ビームを平行ビームまたは実像モードビームとするモードと実質的に第1のコンデンサレンズの動作を停止させるモードとを切り替え得るようにされていることを特徴とする請求項1記載の電界放射型電子銃を備えた電子ビーム装置。  2. A mode in which an electron beam is converted into a parallel beam or a real image mode beam and a mode in which the operation of the first condenser lens is substantially stopped can be switched by the first condenser lens. An electron beam apparatus comprising the field emission electron gun described.
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