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特開2023-38446電子線適用装置における検出データの作成方法および照射対象の画像合成方法、プログラム、記録媒体、並びに、電子線適用装置
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023038446
(43)【公開日】2023-03-17
(54)【発明の名称】電子線適用装置における検出データの作成方法および照射対象の画像合成方法、プログラム、記録媒体、並びに、電子線適用装置
(51)【国際特許分類】
H01J 37/06 20060101AFI20230310BHJP
H01J 37/244 20060101ALI20230310BHJP
H01J 37/28 20060101ALI20230310BHJP
H01J 37/252 20060101ALI20230310BHJP
【ＦＩ】
H01J37/06
H01J37/244
H01J37/28 B
H01J37/28 C
H01J37/252 A
【審査請求】有
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021145169
(22)【出願日】2021-09-07
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2021-11-17
(71)【出願人】
【識別番号】516040121
【氏名又は名称】株式会社Ｐｈｏｔｏ ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｏｕｌ
(74)【代理人】
【識別番号】100167689
【弁理士】
【氏名又は名称】松本 征二
(72)【発明者】
【氏名】西谷智博
【テーマコード（参考）】
5C101
【Ｆターム（参考）】
5C101AA03
5C101AA04
5C101AA05
5C101AA22
5C101DD05
5C101DD38
5C101GG03
5C101GG08
5C101GG09
5C101HH31
(57)【要約】 （修正有）
【課題】検出器の検出感度の切替えを行うことなく、ダイナミックレンジが大きい画像の取得が可能な検出データの作成方法を提供する。
【解決手段】電子銃にフォトカソード３を使用し、電子ビームの照射領域から放出された放出量のデータを検出器５で検出し、検出信号の信号強度が予め設定した値となるように光源２からフォトカソード３に到達する光量を調整し、検出信号の信号強度が予め設定した値となった光量調整データを照射領域の検出データとして画像を合成する。
【選択図】図１
【解決手段】電子銃にフォトカソード３を使用し、電子ビームの照射領域から放出された放出量のデータを検出器５で検出し、検出信号の信号強度が予め設定した値となるように光源２からフォトカソード３に到達する光量を調整し、検出信号の信号強度が予め設定した値となった光量調整データを照射領域の検出データとして画像を合成する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電子線適用装置における検出データの作成方法であって、
電子線適用装置は、
光源と、
前記光源からの受光に応じて、放出可能な電子を生成するフォトカソードと、
前記フォトカソードとの間で電界を形成することができ、形成した電界により前記放出可能な電子を引き出し、電子ビームを形成するアノードと、
電子ビームを照射した照射対象から放出された放出量のデータを検出する検出器と、
制御部と、
を含み、
前記検出データの作成方法は、
前記照射対象の照射領域に、前記電子ビームを照射する電子ビーム照射工程と、
前記電子ビームが照射された照射領域から放出された放出量のデータを前記検出器で検出し、検出信号を生成する検出工程と、
前記検出信号の信号強度が予め設定した値となるように、前記光源から前記フォトカソードに到達する光量を調整する光量調整工程と、
前記検出信号の信号強度が予め設定した値が得られるまで、前記電子ビーム照射工程と、前記検出工程と、前記光量調整工程とを繰り返す工程と、
前記検出信号の信号強度が予め設定した値となった光量調整データを、前記照射領域の検出データとして出力する検出データ出力工程と、
を含む、検出データの作成方法。
電子線適用装置は、
光源と、
前記光源からの受光に応じて、放出可能な電子を生成するフォトカソードと、
前記フォトカソードとの間で電界を形成することができ、形成した電界により前記放出可能な電子を引き出し、電子ビームを形成するアノードと、
電子ビームを照射した照射対象から放出された放出量のデータを検出する検出器と、
制御部と、
を含み、
前記検出データの作成方法は、
前記照射対象の照射領域に、前記電子ビームを照射する電子ビーム照射工程と、
前記電子ビームが照射された照射領域から放出された放出量のデータを前記検出器で検出し、検出信号を生成する検出工程と、
前記検出信号の信号強度が予め設定した値となるように、前記光源から前記フォトカソードに到達する光量を調整する光量調整工程と、
前記検出信号の信号強度が予め設定した値が得られるまで、前記電子ビーム照射工程と、前記検出工程と、前記光量調整工程とを繰り返す工程と、
前記検出信号の信号強度が予め設定した値となった光量調整データを、前記照射領域の検出データとして出力する検出データ出力工程と、
を含む、検出データの作成方法。
【請求項2】
予め設定した値が、前記照射領域の場所を問わず同一となる値である、
請求項１に記載の検出データの作成方法。
請求項１に記載の検出データの作成方法。
【請求項3】
前記電子線適用装置が、
走査電子顕微鏡、
電子線検査装置、
オージェ電子分光装置、
カソードルミネッセンス装置、
Ｘ線分析装置、
透過電子顕微鏡、または、
走査型透過電子顕微鏡、
である、
請求項１または２に記載の検出データの作成方法。
走査電子顕微鏡、
電子線検査装置、
オージェ電子分光装置、
カソードルミネッセンス装置、
Ｘ線分析装置、
透過電子顕微鏡、または、
走査型透過電子顕微鏡、
である、
請求項１または２に記載の検出データの作成方法。
【請求項4】
請求項１～３の何れか一項に記載の検出データの作成方法で得られた検出データから、前記照射対象の照射領域の画像を合成する画像合成工程と、
を含む、電子線適用装置における照射対象の画像合成方法。
を含む、電子線適用装置における照射対象の画像合成方法。
【請求項5】
請求項１～４の何れか一項に記載の各工程を電子線適用装置の制御部に実行させるためのプログラム。
【請求項6】
請求項５に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項7】
光源と、
前記光源からの受光に応じて、放出可能な電子を生成するフォトカソードと、
前記フォトカソードとの間で電界を形成することができ、形成した電界により前記放出可能な電子を引き出し、電子ビームを形成するアノードと、
電子ビームを照射した照射対象から放出された放出量のデータを検出する検出器と、
制御部と、
を含む、電子線適用装置であって、
前記制御部は、
前記照射対象の照射領域に、前記電子ビームを照射する電子ビーム照射工程と、
前記電子ビームが照射された照射領域から放出された放出量のデータを前記検出器で検出し、検出信号を生成する検出工程と、
前記検出信号の信号強度が予め設定した値となるように、前記光源から前記フォトカソードに到達する光量を調整する光量調整工程と、
前記検出信号の信号強度が予め設定した値が得られるまで、前記電子ビーム照射工程と、前記検出工程と、前記光量調整工程とを繰り返す工程と、
前記検出信号の信号強度が予め設定した値となった光量調整データを、前記照射領域の検出データとして出力する検出データ出力工程と、
を実行するように制御する、
電子線適用装置。
前記光源からの受光に応じて、放出可能な電子を生成するフォトカソードと、
前記フォトカソードとの間で電界を形成することができ、形成した電界により前記放出可能な電子を引き出し、電子ビームを形成するアノードと、
電子ビームを照射した照射対象から放出された放出量のデータを検出する検出器と、
制御部と、
を含む、電子線適用装置であって、
前記制御部は、
前記照射対象の照射領域に、前記電子ビームを照射する電子ビーム照射工程と、
前記電子ビームが照射された照射領域から放出された放出量のデータを前記検出器で検出し、検出信号を生成する検出工程と、
前記検出信号の信号強度が予め設定した値となるように、前記光源から前記フォトカソードに到達する光量を調整する光量調整工程と、
前記検出信号の信号強度が予め設定した値が得られるまで、前記電子ビーム照射工程と、前記検出工程と、前記光量調整工程とを繰り返す工程と、
前記検出信号の信号強度が予め設定した値となった光量調整データを、前記照射領域の検出データとして出力する検出データ出力工程と、
を実行するように制御する、
電子線適用装置。
【請求項8】
予め設定した値が、前記照射領域の場所を問わず同一となる値である、
請求項７に記載の電子線適用装置。
請求項７に記載の電子線適用装置。
【請求項9】
前記制御部が、
前記検出データから、前記照射対象の照射領域の画像を合成する画像合成工程、
を実行するように制御する、請求項７または８に記載の電子線適用装置。
前記検出データから、前記照射対象の照射領域の画像を合成する画像合成工程、
を実行するように制御する、請求項７または８に記載の電子線適用装置。
【請求項10】
前記電子線適用装置が、
走査電子顕微鏡、
電子線検査装置、
オージェ電子分光装置、
カソードルミネッセンス装置、
Ｘ線分析装置、
透過電子顕微鏡、または、
走査型透過電子顕微鏡、
である、
請求項７～９の何れか一項に記載の電子線適用装置。
走査電子顕微鏡、
電子線検査装置、
オージェ電子分光装置、
カソードルミネッセンス装置、
Ｘ線分析装置、
透過電子顕微鏡、または、
走査型透過電子顕微鏡、
である、
請求項７～９の何れか一項に記載の電子線適用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願における開示は、電子線適用装置における検出データの作成方法および照射対象の画像合成方法、プログラム、記録媒体、並びに、電子線適用装置に関する。
【背景技術】
【0002】
フォトカソードを搭載した電子銃、当該電子銃を含む電子顕微鏡および検査装置等の電子線適用装置が知られている。例えば、特許文献１には、光源から励起光を照射して電子ビームを射出するフォトカソードを用いた試料検査装置が開示されている。特許文献１に記載の試料検査装置は、電子ビームが照射された試料から放出される電子を検出し検出信号を生成する検出器と、検出信号の中から光源が照射した周波数変調光の変調周波数に対応する周波数の信号を抽出することで、試料から放出された信号ではないノイズ信号を除去することが開示されている。また、特許文献１には、試料が熱損傷を受けやすい等の状況により、パルス光の光量を調整することが開示されている。
【0003】
また、特許文献２には、検査装置の照射領域から放出された２次電子を検出する検出手段について、投影倍率等に応じて検出感度を調整することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第６６０４６４９号公報
【特許文献2】特開平１１－２４２９４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、検出手段の検出感度の調整は、例えば、電子ビームを照射することで照射領域から放出された２次電子の検出結果を参照しながらマニュアル等で実施している。したがって、例えば、照射領域の全体画像の撮影や、照射領域の一部を拡大して撮影する等の調整をする場合、検出感度のダイナミックレンジが大きい検出器が必要との問題がある。
【0006】
本出願は上記問題点を解決するためになされたものであり、鋭意研究を行ったところ、後述する原理に示すとおり、（１）フォトカソードは受光する励起光の光量を調整することで、放出する電子ビームの強度（電子量）を簡単に調整できること、（２）照射領域から放出された放出量の検出信号の信号強度を予め設定した値となるようにフォトカソードに到達する光量を調整し、（３）検出信号の信号強度が予め設定した値となった時の光量調整データは、照射領域の試料状態を反映したデータとなることから、光量調整データを照射領域の検出データとして使用できること、（４）したがって、検出器の検出感度のダイナミックレンジが小さくても、照射領域の検出データが得られること、を新たに見出した。
【0007】
本出願における開示は、新たな原理による電子線適用装置における検出データの作成方法および照射対象の画像合成方法、プログラム、記録媒体、並びに、電子線適用装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本出願は、以下に示す、電子線適用装置における検出データの作成方法および照射対象の画像合成方法、プログラム、記録媒体、並びに、電子線適用装置に関する。
【0009】
（１）電子線適用装置における検出データの作成方法であって、
電子線適用装置は、
光源と、
前記光源からの受光に応じて、放出可能な電子を生成するフォトカソードと、
前記フォトカソードとの間で電界を形成することができ、形成した電界により前記放出可能な電子を引き出し、電子ビームを形成するアノードと、
電子ビームを照射した照射対象から放出された放出量のデータを検出する検出器と、
制御部と、
を含み、
前記検出データの作成方法は、
前記照射対象の照射領域に、前記電子ビームを照射する電子ビーム照射工程と、
前記電子ビームが照射された照射領域から放出された放出量のデータを前記検出器で検出し、検出信号を生成する検出工程と、
前記検出信号の信号強度が予め設定した値となるように、前記光源から前記フォトカソードに到達する光量を調整する光量調整工程と、
前記検出信号の信号強度が予め設定した値が得られるまで、前記電子ビーム照射工程と、前記検出工程と、前記光量調整工程とを繰り返す工程と、
前記検出信号の信号強度が予め設定した値となった光量調整データを、前記照射領域の検出データとして出力する検出データ出力工程と、
を含む、検出データの作成方法。
（２）予め設定した値が、前記照射領域の場所を問わず同一となる値である、
上記（１）に記載の検出データの作成方法。
（３）前記電子線適用装置が、
走査電子顕微鏡、
電子線検査装置、
オージェ電子分光装置、
カソードルミネッセンス装置、
Ｘ線分析装置、
透過電子顕微鏡、または、
走査型透過電子顕微鏡、
である、
上記（１）または（２）に記載の検出データの作成方法。
（４）上記（１）～（３）の何れか一つに記載の検出データの作成方法で得られた検出データから、前記照射対象の照射領域の画像を合成する画像合成工程と、
を含む、電子線適用装置における照射対象の画像合成方法。
（５）上記（１）～（４）の何れか一つに記載の各工程を電子線適用装置の制御部に実行させるためのプログラム。
（６）上記（５）に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
（７）光源と、
前記光源からの受光に応じて、放出可能な電子を生成するフォトカソードと、
前記フォトカソードとの間で電界を形成することができ、形成した電界により前記放出可能な電子を引き出し、電子ビームを形成するアノードと、
電子ビームを照射した照射対象から放出された放出量のデータを検出する検出器と、
制御部と、
を含む、電子線適用装置であって、
前記制御部は、
前記照射対象の照射領域に、前記電子ビームを照射する電子ビーム照射工程と、
前記電子ビームが照射された照射領域から放出された放出量のデータを前記検出器で検出し、検出信号を生成する検出工程と、
前記検出信号の信号強度が予め設定した値となるように、前記光源から前記フォトカソードに到達する光量を調整する光量調整工程と、
前記検出信号の信号強度が予め設定した値が得られるまで、前記電子ビーム照射工程と、前記検出工程と、前記光量調整工程とを繰り返す工程と、
前記検出信号の信号強度が予め設定した値となった光量調整データを、前記照射領域の検出データとして出力する検出データ出力工程と、
を実行するように制御する、
電子線適用装置。
（８）予め設定した値が、前記照射領域の場所を問わず同一となる値である、
上記（７）に記載の電子線適用装置。
（９）前記制御部が、
前記検出データから、前記照射対象の照射領域の画像を合成する画像合成工程、
を実行するように制御する、上記（７）または（８）に記載の電子線適用装置。
（１０）前記電子線適用装置が、
走査電子顕微鏡、
電子線検査装置、
オージェ電子分光装置、
カソードルミネッセンス装置、
Ｘ線分析装置、
透過電子顕微鏡、または、
走査型透過電子顕微鏡、
である、
上記（７）～（９）の何れか一つに記載の電子線適用装置。
電子線適用装置は、
光源と、
前記光源からの受光に応じて、放出可能な電子を生成するフォトカソードと、
前記フォトカソードとの間で電界を形成することができ、形成した電界により前記放出可能な電子を引き出し、電子ビームを形成するアノードと、
電子ビームを照射した照射対象から放出された放出量のデータを検出する検出器と、
制御部と、
を含み、
前記検出データの作成方法は、
前記照射対象の照射領域に、前記電子ビームを照射する電子ビーム照射工程と、
前記電子ビームが照射された照射領域から放出された放出量のデータを前記検出器で検出し、検出信号を生成する検出工程と、
前記検出信号の信号強度が予め設定した値となるように、前記光源から前記フォトカソードに到達する光量を調整する光量調整工程と、
前記検出信号の信号強度が予め設定した値が得られるまで、前記電子ビーム照射工程と、前記検出工程と、前記光量調整工程とを繰り返す工程と、
前記検出信号の信号強度が予め設定した値となった光量調整データを、前記照射領域の検出データとして出力する検出データ出力工程と、
を含む、検出データの作成方法。
（２）予め設定した値が、前記照射領域の場所を問わず同一となる値である、
上記（１）に記載の検出データの作成方法。
（３）前記電子線適用装置が、
走査電子顕微鏡、
電子線検査装置、
オージェ電子分光装置、
カソードルミネッセンス装置、
Ｘ線分析装置、
透過電子顕微鏡、または、
走査型透過電子顕微鏡、
である、
上記（１）または（２）に記載の検出データの作成方法。
（４）上記（１）～（３）の何れか一つに記載の検出データの作成方法で得られた検出データから、前記照射対象の照射領域の画像を合成する画像合成工程と、
を含む、電子線適用装置における照射対象の画像合成方法。
（５）上記（１）～（４）の何れか一つに記載の各工程を電子線適用装置の制御部に実行させるためのプログラム。
（６）上記（５）に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
（７）光源と、
前記光源からの受光に応じて、放出可能な電子を生成するフォトカソードと、
前記フォトカソードとの間で電界を形成することができ、形成した電界により前記放出可能な電子を引き出し、電子ビームを形成するアノードと、
電子ビームを照射した照射対象から放出された放出量のデータを検出する検出器と、
制御部と、
を含む、電子線適用装置であって、
前記制御部は、
前記照射対象の照射領域に、前記電子ビームを照射する電子ビーム照射工程と、
前記電子ビームが照射された照射領域から放出された放出量のデータを前記検出器で検出し、検出信号を生成する検出工程と、
前記検出信号の信号強度が予め設定した値となるように、前記光源から前記フォトカソードに到達する光量を調整する光量調整工程と、
前記検出信号の信号強度が予め設定した値が得られるまで、前記電子ビーム照射工程と、前記検出工程と、前記光量調整工程とを繰り返す工程と、
前記検出信号の信号強度が予め設定した値となった光量調整データを、前記照射領域の検出データとして出力する検出データ出力工程と、
を実行するように制御する、
電子線適用装置。
（８）予め設定した値が、前記照射領域の場所を問わず同一となる値である、
上記（７）に記載の電子線適用装置。
（９）前記制御部が、
前記検出データから、前記照射対象の照射領域の画像を合成する画像合成工程、
を実行するように制御する、上記（７）または（８）に記載の電子線適用装置。
（１０）前記電子線適用装置が、
走査電子顕微鏡、
電子線検査装置、
オージェ電子分光装置、
カソードルミネッセンス装置、
Ｘ線分析装置、
透過電子顕微鏡、または、
走査型透過電子顕微鏡、
である、
上記（７）～（９）の何れか一つに記載の電子線適用装置。
【発明の効果】
【0010】
本出願で開示する新たな原理による電子線適用装置における検出データの作成方法および照射対象の画像合成方法、プログラム、記録媒体、並びに、電子線適用装置を用いることで、検出器の検出感度のダイナミックレンジが小さくても照射領域の検出データが得られる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、図面を参照しつつ、電子線適用装置における検出データの作成方法（以下、「検出データ作成方法」と記載することがある。）および照射対象の画像合成方法、プログラム、記録媒体、並びに、電子線適用装置について詳しく説明する。なお、本明細書において、同種の機能を有する部材には、同一または類似の符号が付されている。そして、同一または類似の符号の付された部材について、繰り返しとなる説明が省略される場合がある。
【0013】
また、図面において示す各構成の位置、大きさ、範囲などは、理解を容易とするため、実際の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、本出願における開示は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。
【0014】
（電子線適用装置および検出データ作成方法の実施形態）
図１～図４を参照して、電子線適用装置および検出データ作成方法の実施形態について説明する。図１は、実施形態に係る電子線適用装置１を模式的に示す図である。図２Ａ乃至図２Ｄは従来の電子線適用装置における検出感度の調整の概略を示す図である。図３Ａ乃至図３Ｃは、本出願で開示する検出データ作成方法の原理を説明するための図である。図４は、検出データ作成方法のフローチャートである。
図１～図４を参照して、電子線適用装置および検出データ作成方法の実施形態について説明する。図１は、実施形態に係る電子線適用装置１を模式的に示す図である。図２Ａ乃至図２Ｄは従来の電子線適用装置における検出感度の調整の概略を示す図である。図３Ａ乃至図３Ｃは、本出願で開示する検出データ作成方法の原理を説明するための図である。図４は、検出データ作成方法のフローチャートである。
【0015】
図１に示す電子線適用装置１の実施形態は、光源２と、フォトカソード３と、アノード４と、検出器５と、制御部６と、を少なくとも含んでいる。なお、図１には、電子線適用装置１が電子銃部分１ａと相手側装置１ｂ（電子線適用装置１から電子銃部分１ａを除いた部分）に分けて形成した例が示されている。代替的に、電子線適用装置１は一体的に形成されてもよい。また、電子線適用装置１は、任意付加的に、フォトカソード３とアノード４との間に電界を発生させるための電源７、電子ビームＢを照射対象Ｓ上で走査するための電子ビーム偏向装置８を設けてもよい。更に、図示は省略するが、電子線適用装置１の種類に応じた公知の構成部材を含んでもよい。
【0016】
光源２は、フォトカソード３に励起光Ｌを照射することで、電子ビームＢを射出できるものであれば特に制限はない。光源２は、例えば、高出力（ワット級）、高周波数（数百ＭＨｚ）、超短パルスレーザー光源、比較的安価なレーザーダイオード、ＬＥＤ等があげられる。照射する励起光Ｌは、パルス光、連続光のいずれでもよく、目的に応じて適宜調整すればよい。なお、図１に示す例では、光源２が、真空チャンバーＣＢ外に配置され励起光Ｌが、フォトカソード３の第１面（アノード４側の面）側に照射されている。代替的に、光源２を真空チャンバーＣＢ内に配置してもよい。また、励起光Ｌは、フォトカソード３の第２面（アノード４とは反対側の面）側に照射されてもよい。
【0017】
フォトカソード３は、光源２から照射される励起光Ｌの受光に応じて、放出可能な電子を生成する。フォトカソード３が励起光Ｌの受光に応じて放出可能な電子を生成する原理は公知である（例えば、特許第５８０８０２１号公報等を参照）。
【0018】
フォトカソード３は、石英ガラスやサファイアガラス等の基板と、基板の第１面（アノード４側の面）に接着したフォトカソード膜（図示は省略）で形成されている。フォトカソード膜を形成するためのフォトカソード材料は、励起光を照射することで放出可能な電子を生成できれば特に制限はなく、ＥＡ表面処理が必要な材料、ＥＡ表面処理が不要な材料等が挙げられる。ＥＡ表面処理が必要な材料としては、例えば、ＩＩＩ－Ｖ族半導体材料、ＩＩ－ＶＩ族半導体材料が挙げられる。具体的には、ＡｌＮ、Ｃｅ２Ｔｅ、ＧａＮ、１種類以上のアルカリ金属とＳｂの化合物、ＡｌＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＡｓ等およびそれらの混晶等が挙げられる。その他の例としては金属が挙げられ、具体的には、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｎｂ、ＬａＢ６、ＳｅＢ６、Ａｇ等が挙げられる。前記フォトカソード材料をＥＡ表面処理することでフォトカソード３を作製することができ、該フォトカソード３は、半導体のギャップエネルギーに応じた近紫外－赤外波長領域で励起光の選択が可能となるのみでなく、電子ビームの用途に応じた電子ビーム源性能（量子収量、耐久性、単色性、時間応答性、スピン偏極度）が半導体の材料や構造の選択により可能となる。
【0019】
また、ＥＡ表面処理が不要な材料としては、例えば、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｙ等の金属単体、或いは、合金、金属化合物、又は、ダイアモンド、ＷＢａＯ、Ｃｓ２Ｔｅ等が挙げられる。ＥＡ表面処理が不要であるフォトカソードは、公知の方法（例えば、特許第３５３７７７９号等を参照）で作製すればよい。特許第３５３７７７９号に記載の内容は参照によりその全体が本明細書に含まれる。
【0020】
なお、本明細書中における「フォトカソード」と「カソード」との記載に関し、電子ビームを射出するという意味で記載する場合には「フォトカソード」と記載し、「アノード」の対極との意味で記載する場合には「カソード」と記載することがあるが、符号に関しては、「フォトカソード」および「カソード」のいずれの場合でも３を用いる。
【0021】
アノード４は、カソード３と電界を形成できるものであれば特に制限はなく、電子銃の分野において一般的に用いられているアノード４を使用すればよい。カソード３とアノード４との間で電界を形成することで、励起光Ｌの照射によりフォトカソード３に生成した放出可能な電子を引き出し、電子ビームＢを形成する。
【0022】
図１には、カソード３とアノード４との間に電界を形成するため、電源７をカソード３に接続した例が示されているが、カソード３とアノード４との間に電位差が生じれば電源７の配置に特に制限はない。
【0023】
検出器５は、電子ビームＢを照射した照射対象Ｓから放出された放出量のデータＳＢを検出する。放出量のデータＳＢは、電子ビームＢを照射することで照射対象Ｓから発せられる信号を意味し、例えば、二次電子、反射電子、特性Ｘ線、オージェ電子、カソードルミネセンス、透過電子等が挙げられる。検出器５は、これらの放出量のデータＳＢを検出できるものであれば特に制限はなく、公知の検出器・検出方法を用いればよい。
【0024】
次に、図２および図３を参照し、本出願で開示する検出データ作成方法（換言すると、制御部６の制御内容）の原理について、従来技術と対比しながら説明する。図２Ａは照射対象Ｓをフォトカソード３側から見た図である。図２Ａに示す電子線適用装置１は、照射対象Ｓの照射領域Ｒに対し、電子ビームＢを偏向しながらライン状に照射する。照射領域Ｒに回路Ｃ等の凹凸が形成されている場合、照射する電子ビームＢの強度が同じ場合、凹凸部分から放出される放出量のデータＳＢは他の部分と異なる。したがって、従来の電子線適用装置１では、図２Ｂに示すように、放出量のデータＳＢを時系列（Ｘ）に検出器５で検出すると、凹凸部分は検出信号の強度（Ｚ）の差として検出できる。
【0025】
ところで、従来の電子線適用装置１では、照射領域Ｒのある部分の放出量のデータＳＢの強度が検出器５の処理可能な信号の最大値（ダイナミックレンジ、図２Ｂに示す例では縦軸の１０。）を超えると、図２Ｂの矢印に示すように、本来得られるはずのピークが検出できない場合がある。その場合、従来の電子線適用装置１では、本来得られるはずのピークが検出できるように、検出器５の検出感度を調整している。しかしながら、本来得られるはずのピークが検出できるように検出感度を調整する（下げる）と、図２Ｂの矢印に示すピークは図２Ｃに示すように検出できるものの、白抜き矢印に示すピークは、検出強度が下がるという問題がある。
【0026】
そのため、従来の電子線適用装置１では、図２Ｄに示すように、図２Ｂに示すデータの中でダイナミックレンジの範囲内のデータはそのまま用い、図２Ｂでダイナミックレンンジを超えたデータ部分に関しては検出感度を下げた図２Ｃに示すデータを用いて合成する場合もある。しかしながら、その場合、例えば、図２Ｄに示す例では、矢印および白抜き矢印のピークはほぼ同じになり、実際の照射領域Ｒの状態を正確に反映していないという問題がある。
【0027】
一方、本出願で開示する検出データ作成方法では、図３Ａに示すように、照射領域Ｒから放出された放出量のデータＳＢの検出信号の信号強度が予め設定した値となるように、光源２からフォトカソード３に到達する光量を調整する。なお、図３Ａは、検出信号の信号強度の予め設定した値が、照射領域Ｒの場所を問わず同一となる例を示している。照射領域Ｒに凹凸があるにもかかわらず検出信号の信号強度が同一になるということは、図３Ｂに示すように、照射領域Ｒの凹凸に応じて光源２からフォトカソード３に到達する光量を調整していることになる。したがって、図３Ａに示す検出信号の信号強度が同じとなるように、フォトカソード３に到達する光量を調整した図３Ｂに示す光量調整データは、照射領域Ｒの試料状態を反映したデータとなる。そのため、光量調整データは、照射領域Ｒの検出データとして使用できる。
【0028】
電子線適用装置１が、例えば、半導体回路等の検査を行う電子線検査装置の場合、検出データは上記のとおり照射領域Ｒの試料状態を反映したデータであることから、検出データに基づき半導体回路の欠陥の有無等を検査できる。また、電子線適用装置１が走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）の場合、検出データに基づき照射領域Ｒの画像を合成できる。なお、検出データは照射領域Ｒの試料状態を反映したデータであることから、画像合成の際には、照射領域Ｒの試料状態を正確に反映するように合成すればよいが、必要に応じて図２Ｄに示すように一部加工して合成してもよい。合成した画像が、検出データをどの様に反映した画像であるのか明らかであれば、画像の合成方法に特に制限はない。
【0029】
なお、図３Ａは検出信号の信号強度の予め設定した値が照射領域Ｒの場所を問わず同一の例を示しているが、予め設定した値は同一でなくてもよい。例えば、図３Ｃのａおよびｂに示すように、照射領域Ｒが明らかに異なる試料状態の領域を含む場合は、領域に応じた異なる値を予め設定した値としてもよい。
【0030】
また、電子線適用装置１が走査電子顕微鏡の場合、照射領域Ｒがチャージアップすることを避けるため、特定の領域に照射する電子ビームの量を少なくしたい場合がある。後述する検出データ作成方法に記載のとおり、制御部６は、検出信号の信号強度が予め設定した値が得られるまで、電子ビーム照射工程と、検出工程と、光量調整工程とを繰り返す。つまり、制御部６は、検出信号に基づき光量をフィードバック制御していることから、電子ビームＢの照射位置、検出信号および光量の関係を常に記憶できる。したがって、特定の領域のみ検出信号が小さくなる（換言すると、予め設定した値が異なる）ようにしても、記憶した電子ビームＢの照射位置、検出信号および光量の関係に基づき検出データを解析することで、照射領域Ｒの試料状態を反映したデータが得られる。
【0031】
なお、本出願で開示する電子線適用装置１の制御部６は、照射領域Ｒから放出された放出量のデータＳＢの検出信号の信号強度が予め設定した値となるように、光源２からフォトカソード３に到達する光量を常に調整する必要はない。例えば、放出量のデータＳＢの強度が検出器５の処理可能な信号の最大値（ダイナミックレンジ）を超えた場合または予め設定した閾値を超えた場合のみ、本出願で開示する制御を行うように切り替えてもよい。つまり、放出量のデータＳＢの強度が検出器５の処理可能な信号の最大値（ダイナミックレンジ）または閾値を超えない場合は、従来と同様に検出器５の検出信号を照射領域Ｒの試料状態を反映した検出データとしてもよい。
【0032】
上記実施形態は、電子線適用装置１として走査電子顕微鏡および電子線検査装置の例を用いて説明したが、電子線適用装置１は、二次電子、反射電子、特性Ｘ線、オージェ電子、カソードルミネセンス、透過電子を検出できるものであれば特に制限はない。走査電子顕微鏡および電子線検査装置以外の電子線適用装置１としては、例えば、オージェ電子分光装置、カソードルミネッセンス装置、Ｘ線分析装置、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）、走査型透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）等が挙げられる。
【0033】
なお、図２Ａには、照射対象Ｓの照射領域Ｒに、電子ビームＢを偏向しながら照射する走査型の電子線適用装置の例が示されている。代替的に、光源２からフォトカソード３に照射される励起光Ｌの位置を走査してもよい。更に代替的に、フォトカソード３に複数の励起光が同時に照射されるようにしてもよい。励起光Ｌを走査、或いは、複数の励起光Ｌが同時に照射される場合でも、照射領域Ｒから放出された放出量のデータＳＢの検出信号の信号強度が予め設定した値となるように、光源２からフォトカソード３に到達する光量を調整することで、照射領域Ｒの試料状態を反映した光量調整データが得られる。
【0034】
次に、図４を参照して、検出データ作成方法を説明する。検出データ作成方法は、電子ビーム照射工程（ＳＴ１）と、検出工程（ＳＴ２）と、光量調整工程（ＳＴ３）と、検出データ出力工程（ＳＴ４）と、を含む。電子ビーム照射工程（ＳＴ１）は、照射対象Ｓの照射領域Ｒに、電子ビームＢを照射する。検出工程（ＳＴ２）は、電子ビームＢが照射された照射領域Ｓから放出された放出量のデータＳＢを検出器５で検出し、検出信号を生成する。光量調整工程（ＳＴ３）は、検出信号の信号強度が予め設定した値となるように、光源２からフォトカソード３に到達する光量を調整する。なお、光量調整工程は、光源２からフォトカソード３に到達する光量を調整できれば特に制限はない。例えば、光源２のパワーを直接制御することで光量を調整すればよい。また、光源２とフォトカソード３との間に液晶シャッター等の光量調整部材２１を配置し、制御部６が光量調整部材２１を制御することでフォトカソード３に到達する光量を調整してもよい。制御部６が光量調整部材２１を制御する場合は、光量調整部材２１の調整データが照射領域Ｒの試料状態を反映したデータとなる。電子ビーム照射工程（ＳＴ１）と、検出工程（ＳＴ２）と、光量調整工程（ＳＴ３）は、検出信号の信号強度が予め設定した値が得られるまで繰り返せばよい。検出データ出力工程（ＳＴ４）は、検出信号の信号強度が予め設定した値となった光量調整データを、照射領域Ｒの検出データとして出力する。
【0035】
本出願で開示する電子線適用装置および検出データ作成方法（以下においては、「電子線適用装置」と記載する。）は、以下の効果を奏する。
（１）従来の電子線適用装置は、照射領域Ｒから放出された放出量のデータの検出信号に基づき照射対象Ｒの試料状態の情報を得ていることから、検出器５の検出感度はある程度のダイナミックレンジが必要であった。一方、本出願の電子線適用装置１では、照射対象Ｒの試料状態の情報は検出器５の検出信号から直接得る必要はなく、検出器５は単に検出信号が得られれば良い。したがって、検出器５のダイナミックレンジを小さくできる一方で、電子線適用装置１としてのダイナミックレンジを大きくできる。また、検出器５のダイナミックレンジを小さくできることから、コストダウンにもなる。
（２）従来の電子線適用装置１を用いた場合、検出感度の調整は、基本的にはユーザーがマニュアルで調整している。一方、本出願の電子線適用装置１は、検出信号に基づき光量をフィードバック制御することから、自動制御により照射対象Ｒの試料状態の検出データが得られる。
（３）照射対象Ｓが、電子ビームＢにより損傷を受けやすい試料の場合がある。本出願の電子線適用装置１は、検出器５で検出した検出信号の信号強度が予め設定した値となるように光量を調整することから、照射対象Ｓに必要以上の強度の電子ビームＢを照射することが避けられる。したがって、照射対象Ｓが受けるダメージが低減できる。また、照射対象Ｓが受ける電子量が低減できることから、低ドーズ化できる。
（４）フォトカソード３は励起光Ｌの照射により劣化することが知られている。本出願の電子線適用装置１は、検出器５で検出した検出信号の信号強度が予め設定した値となるように光量を調整することから、フォトカソード３に必要以上に励起光Ｌを照射することが避けられる。したがって、フォトカソード３の寿命が長くなる。
（５）本出願の電子線適用装置１では、フォトカソード３が受光する励起光Ｌの光量の変化に応じて、放出する電子ビームＢの強度（放出する電子の量）を迅速に変更できるという特徴を用いている。一方、従来の電界放出型陰極および熱電子放出型陰極を用いた電子線適用装置では、検出器５で検出した検出信号の信号強度に基づき、電界放出型陰極および熱電子放出型陰極から放出する電子ビームの強度を迅速に変更できない。したがって、本出願における開示は、フォトカソード３を用いることで初めて実施ができる、新たな原理による検出データの作成方法および電子線適用装置である。
（１）従来の電子線適用装置は、照射領域Ｒから放出された放出量のデータの検出信号に基づき照射対象Ｒの試料状態の情報を得ていることから、検出器５の検出感度はある程度のダイナミックレンジが必要であった。一方、本出願の電子線適用装置１では、照射対象Ｒの試料状態の情報は検出器５の検出信号から直接得る必要はなく、検出器５は単に検出信号が得られれば良い。したがって、検出器５のダイナミックレンジを小さくできる一方で、電子線適用装置１としてのダイナミックレンジを大きくできる。また、検出器５のダイナミックレンジを小さくできることから、コストダウンにもなる。
（２）従来の電子線適用装置１を用いた場合、検出感度の調整は、基本的にはユーザーがマニュアルで調整している。一方、本出願の電子線適用装置１は、検出信号に基づき光量をフィードバック制御することから、自動制御により照射対象Ｒの試料状態の検出データが得られる。
（３）照射対象Ｓが、電子ビームＢにより損傷を受けやすい試料の場合がある。本出願の電子線適用装置１は、検出器５で検出した検出信号の信号強度が予め設定した値となるように光量を調整することから、照射対象Ｓに必要以上の強度の電子ビームＢを照射することが避けられる。したがって、照射対象Ｓが受けるダメージが低減できる。また、照射対象Ｓが受ける電子量が低減できることから、低ドーズ化できる。
（４）フォトカソード３は励起光Ｌの照射により劣化することが知られている。本出願の電子線適用装置１は、検出器５で検出した検出信号の信号強度が予め設定した値となるように光量を調整することから、フォトカソード３に必要以上に励起光Ｌを照射することが避けられる。したがって、フォトカソード３の寿命が長くなる。
（５）本出願の電子線適用装置１では、フォトカソード３が受光する励起光Ｌの光量の変化に応じて、放出する電子ビームＢの強度（放出する電子の量）を迅速に変更できるという特徴を用いている。一方、従来の電界放出型陰極および熱電子放出型陰極を用いた電子線適用装置では、検出器５で検出した検出信号の信号強度に基づき、電界放出型陰極および熱電子放出型陰極から放出する電子ビームの強度を迅速に変更できない。したがって、本出願における開示は、フォトカソード３を用いることで初めて実施ができる、新たな原理による検出データの作成方法および電子線適用装置である。
【0036】
（プログラムおよび記録媒体の実施形態）
上記電子線適用装置および検出データ作成方法の実施形態は、電子線適用装置１の制御部６の制御により実施することができる。したがって、制御部６には、図４に示す各工程が実施できるように作成したプログラムがインストールされていればよい。また、プログラムは、読み取り可能な記録媒体に記録して提供してもよい。従来の電子線適用装置１の制御部６に本出願で開示するプログラムをインストールすることで、本出願で開示する新たな原理による照射領域Ｒの検出データ作成方法を実施できる。
上記電子線適用装置および検出データ作成方法の実施形態は、電子線適用装置１の制御部６の制御により実施することができる。したがって、制御部６には、図４に示す各工程が実施できるように作成したプログラムがインストールされていればよい。また、プログラムは、読み取り可能な記録媒体に記録して提供してもよい。従来の電子線適用装置１の制御部６に本出願で開示するプログラムをインストールすることで、本出願で開示する新たな原理による照射領域Ｒの検出データ作成方法を実施できる。
【0037】
以下に実施例を掲げ、本出願で開示する実施形態を具体的に説明するが、この実施例は単に実施形態の説明のためのものである。本出願で開示する発明の範囲を限定したり、あるいは制限することを表すものではない。
【実施例0038】
［電子線適用装置１の作製］
＜実施例１＞
光源２には、レーザー光源（Ｔｏｐｔｉｃａ製ｉＢｅａｍＳｍａｒｔ）を用いた。フォトカソード３は、Ｄａｉｋｉ ＳＡＴＯ ｅｔ ａｌ． ２０１６ Ｊｐｎ． Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． ５５ ０５ＦＨ０５に記載された公知の方法で、ＩｎＧａＮフォトカソードを作製した。フォトカソード表面のＥＡ処理は、公知の方法により行った。作製した電子銃部分を、市販のＳＥＭの電子銃部分と置き換えた。なお、市販ＳＥＭの仕様は、電子銃がコールド型電界放出電子源（ＣＦＥ）を用いており、電子ビーム偏向装置８として偏向コイルを備えていた。電子ビームの加速電圧は最大で３０ｋｖ、最大で１００万倍での観察が可能である。電子線適用装置１の制御部６は、実施形態で説明した各工程が実施できるように、プログラムを作成・改良した。
＜実施例１＞
光源２には、レーザー光源（Ｔｏｐｔｉｃａ製ｉＢｅａｍＳｍａｒｔ）を用いた。フォトカソード３は、Ｄａｉｋｉ ＳＡＴＯ ｅｔ ａｌ． ２０１６ Ｊｐｎ． Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． ５５ ０５ＦＨ０５に記載された公知の方法で、ＩｎＧａＮフォトカソードを作製した。フォトカソード表面のＥＡ処理は、公知の方法により行った。作製した電子銃部分を、市販のＳＥＭの電子銃部分と置き換えた。なお、市販ＳＥＭの仕様は、電子銃がコールド型電界放出電子源（ＣＦＥ）を用いており、電子ビーム偏向装置８として偏向コイルを備えていた。電子ビームの加速電圧は最大で３０ｋｖ、最大で１００万倍での観察が可能である。電子線適用装置１の制御部６は、実施形態で説明した各工程が実施できるように、プログラムを作成・改良した。
【0039】
＜比較例１＞
制御部６のプログラムを改良しなかった以外は、実施例１と同様に電子線適用装置１を作成した。
制御部６のプログラムを改良しなかった以外は、実施例１と同様に電子線適用装置１を作成した。
【0040】
［検出データの作成方法および画像合成方法の実施］
＜実施例２＞
実施例１で作製した電子線適用装置１を用いて、照射対象Ｓに電子ビームＢを照射した。そして、検出器５で検出した検出信号の信号強度が予め設定した値（照射領域Ｒの場所を問わず検出信号が同一となる値）となるように、光源２の光量を調整した。検出信号の信号強度が予め設定した値となった光量調整データを、照射領域の検出データとして出力した。そして、検出データ（光源２の光量（強度）を調整するデータ）に基づき、画像を合成した。図５の上段に実施例２で合成した画像データを示す。なお、実験条件は以下の通りである。
・加速電圧：２５ｋＶ
・倍率：２５、０００倍
・１ｍＷ～１００ｍＷで光源２の強度を変調
＜実施例２＞
実施例１で作製した電子線適用装置１を用いて、照射対象Ｓに電子ビームＢを照射した。そして、検出器５で検出した検出信号の信号強度が予め設定した値（照射領域Ｒの場所を問わず検出信号が同一となる値）となるように、光源２の光量を調整した。検出信号の信号強度が予め設定した値となった光量調整データを、照射領域の検出データとして出力した。そして、検出データ（光源２の光量（強度）を調整するデータ）に基づき、画像を合成した。図５の上段に実施例２で合成した画像データを示す。なお、実験条件は以下の通りである。
・加速電圧：２５ｋＶ
・倍率：２５、０００倍
・１ｍＷ～１００ｍＷで光源２の強度を変調
【0041】
＜比較例２＞
比較例１で作製した電子線適用装置を用いて、従来の手順で照射対象ＳのＳＥＭ像を撮影した。図５の下段に比較例２で撮影した画像データを示す。なお、実験条件は以下の通りである。
・加速電圧：２５ｋＶ
・倍率：２５、０００倍
・プローブ電流：１００ｐＡ（ＳＥＭ像の取得の際の電流）
比較例１で作製した電子線適用装置を用いて、従来の手順で照射対象ＳのＳＥＭ像を撮影した。図５の下段に比較例２で撮影した画像データを示す。なお、実験条件は以下の通りである。
・加速電圧：２５ｋＶ
・倍率：２５、０００倍
・プローブ電流：１００ｐＡ（ＳＥＭ像の取得の際の電流）
【0042】
図５に示す通り、実施例２および比較例２では、画像を形成する原理は全く異なるものの、照射対象Ｓの画像を得ることができた。
【産業上の利用可能性】
【0043】
本出願で開示する電子線適用装置における検出データの作成方法および照射対象の画像合成方法、プログラム、記録媒体、並びに、電子線適用装置により、検出器のダイナミックレンジに応じて検出感度を調整する必要のない、新しい原理で照射対象Ｓの試料状態の情報を得ることができる。したがって、電子顕微鏡や電子線検査装置等の試料状態の検査・撮影等を行う業者にとって有用である。
【符号の説明】
【0044】
１…電子線適用装置、１ａ…電子銃部分、１ｂ…相手側装置、２…光源、２１…光源調整部材、３…フォトカソード（カソード）、４…アノード、５…検出器、６…制御部、７…電源、８…電子ビーム偏向装置、Ｂ…電子ビーム、Ｃ…回路、ＣＢ…真空チャンバー、Ｌ…励起光、Ｓ…照射対象、ＳＢ…放出量のデータ、Ｒ…照射領域
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図4】
【図5】
