【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高真空が保たれている真空チャンバ内で、電子放出部材から放出する電子を測定するために、ＸＹステージで電子計測器を移動させ、電子分布を観測するための技術分野に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来の技術を図４により説明する。
図４は、Ｘ方向に駆動するＸ送り機構１と、Ｘ方向とほぼ直交するＹ方向に駆動するＹ送り機構２を有するＸＹ方向に移動可能なＸＹステージ３の上に、剛性支持部材４と電子計測器の一例としてのファラデーカップ７を設置した装置を真上から見た図である。
【０００３】
ファラデーカップ７による電子計測では、ファラデーカップ７が振動していると正しい電子量を捕えることができないため、振動がある一定値以下のもとで測定する必要がある。
【０００４】
しかしながら、ファラデーカップ７は全面が電極であり、ファラデーカップ内に閉じ込められた電子を測定する以外にも、ファラデーカップの側面にぶつかった電子量も電流値として測定することが可能であるため、ファラデーカップに直接振動を検知するセンサをつけることができず、ファラデーカップ７の振動を直接捕えることができない。このため、ＸＹステージ３の振動を各ＸＹ静電容量センサ１５からの連続値で捕え、このＸＹステージ３の振動をファラデーカップ７の振動と見なし、ＸＹステージ３を移動させてファラデーカップ７を電子放出部材の真下に移動させた後、各静電容量センサ１５の出力が一定値以下（あるいはほぼ０：無振動）となってから、電子計測を実行する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来技術では、以下のような問題がある。
（１）ＸＹステージ３の周囲に静電容量センサ１５があるため、ＸＹステージ３の移動量が物理的に制限される。このため、ＸＹステージ３を移動させファラデーカップ７で電子を計測する装置において、電子放出部材の測定範囲が狭まり、作業効率が悪い。
（２）静電容量センサ１５は、被測定物との相対距離を近づけないと、そのもっている高分解能を発揮できない。このため、測定精度を高めるためには、静電容量センサ１５と被測定物との相対距離を大きくできないので、ＸＹステージの可動範囲が制限され、上記と同様に電子放出部材の測定範囲が狭まり、作業効率が悪い。
（３）特に、真空チャンバ内において電子量を計測する装置では、静電容量センサを取り付けるのが困難な場合が多い。
【０００６】
本発明は、上述の従来技術における問題に鑑みてなされたもので、真空チャンバ内での電子計測の精度を高め且つ効率良く計測し得る電子計測装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために成された本発明は、真空チャンバ内で電子放出部材からの放出電子量を計測する電子計測装置であって、ＸＹ方向に移動可能なＸＹステージの上に、剛性支持部材と、圧電素子を間に固定する圧電素子固定部材と、電子計測器をＺ方向に重ねるユニットを有し、前記電子計測器の近傍に、該電子計測器の振動を検知するための圧電素子を配置したことを特徴としているものである。
【０００８】
従来装置のように、ファラデーカップのような電子計測器を載置したＸＹステージの振動を検知しても、ファラデーカップの振動を検知しているとは限らない（支点であるＸＹステージの振動を圧電素子で検知しても、作用点であるファラデーカップの振動を検知しているとは限らない。）が、本発明の電子計測装置ではファラデーカップの底面近くに圧電素子を設置したことにより、より精確なファラデーカップの振動を捕えるが可能である。また、ＸＹステージの周囲に静電容量センサが無いため、ＸＹステージの移動範囲を広くすることができる。このため、ファラデーカップのような電子計測器による電子計測の精確性が向上すると共に、高真空内での電子計測の作業効率が向上する。
【０００９】
本発明の電子計測装置においては、前記ＸＹステージの前記電子計測器を有する側の反対側に半球状部材を固定し、前記電子放出部材が配列された面から均一な距離に保たれるＺ方向平行部材の上面全体に第２の圧電素子を固定し、該第２の圧電素子上に前記半球状部材が載置された状態で前記ＸＹステージを移動させた時のＺ方向のズレを、前記第２の圧電素子の変位量より検知するように構成することが好ましい。また、前記第２の圧電素子の変位量を連続で捕えることにより、前記ＸＹステージの振動を検知することも好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を具体的な実施例に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００１１】
【実施例】
（実施例１）
図１は本実施例の電子計測装置の全体構成を示す斜視図であり、図２は図１の要部を真横から見た図である。
【００１２】
本装置は、Ｘ方向に駆動するＸ送り機構１と、Ｘ方向とほぼ直交するＹ方向に駆動するＹ送り機構２を有するＸＹ方向に移動可能なＸＹステージ３の上に、剛性支持部材４と、圧電素子５を間に固定する圧電素子固定部材６と、ファラデーカップ７をＺ方向に重ねるユニットを有しており、圧電素子５の変位量はケーブル８を介して電圧計９で計測される。
【００１３】
本装置は不図示の真空チャンバ内に配置され、所定の真空雰囲気下において、電子放出部材１０から放出される電子１１を、ＸＹステージ３を任意の位置に移動させファラデーカップ７で捕えることにより、電子放出部材１０からの放出電子量を計測することができる。
【００１４】
この計測時に、ファラデーカップ７が振動していると、正しい電子量を捕えることができない。このため、ファラデーカップ７の振動を精確に捕えるために、圧電素子５をファラデーカップ７に近接して配置している。即ち、図２に示されるように、ファラデーカップ７を直接支持している圧電素子固定部材６の間に圧電素子５を挟んでいる。
【００１５】
上記のような構成によれば、圧電素子５の変位量を測定することにより、より精確にファラデーカップ７の振動を捕えることが可能である。そして、振動がある一定値以下（あるいはほぼ０：無振動）となってから電子計測を実行することにより、測定精度を高めることができる。
【００１６】
また、従来装置のようにＸＹステージ３の周囲に静電容量センサが無いため、ＸＹステージの移動範囲を広くすることが可能となり、高真空内での電子計測を効率良く行うことができる。即ち、図４に示した装置では、ＸＹステージ３または剛性支持部材４からの距離を各ＸＹ静電容量センサ１５で連続で計測することにより振動検知を行うが、各ＸＹ静電容量センサ１５がＸＹステージ３の周囲にあるため、ファラデーカップ７の可動範囲は符号１６の範囲に限定されるが、本実施例の装置ではファラデーカップ７の可動範囲は符号１７の範囲まで広げることができる。
【００１７】
（実施例２）
図３は本実施例の電子計測装置の要部を真横から見た図である。
【００１８】
本装置では、ＸＹステージ３のファラデーカップ７を有する側の反対側に半球状部材１２を固定している。また、電子放出部材の面から均一な距離に保たれるＺ方向平行部材１３を有し、このＺ方向平行部材１３の上面全体には圧電素子１４が接着固定されている。
【００１９】
ＸＹステージ３の移動は、圧電素子１４上に半球状部材１２が載置された状態で行われる。理想状態では、ＸＹステージ３のＺ方向への変位はゼロであり、ＸＹどのポイントにおいても圧電素子１４の変位量は一定値である。
【００２０】
ここで、多少でもＺ方向へのズレが発生した場合、圧電素子１４の変位量は変化する。この場合は、ＸＹステージ３を停止させる、若しくは、圧電素子１４の変位量を連続で捕え、ＸＹステージ３のＺ方向の振動を捕える。このようなＸＹステージ３のＺ方向のズレ若しくは振動を検知することにより、電子計測の精度をより一層高めることができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ＸＹステージ上にある電子計測器に、圧電素子を近接して配置したことにより、電子計測器の振動をより精確に捕えるが可能である。また、ＸＹステージの周囲に静電容量センサが無いため、ＸＹステージの移動範囲を広くすることができる。よって、電子計測の精確性が向上すると共に、高真空内での電子計測の作業効率が向上する。
【００２２】
また、特に、ＸＹステージの電子計測器を有する側の反対側に半球状部材を固定し、電子放出部材が配列された面から均一な距離に保たれるＺ方向平行部材の上面全体に第２の圧電素子を固定し、該第２の圧電素子上に半球状部材が載置された状態でＸＹステージを移動させた時のＺ方向のズレを、第２の圧電素子の変位量より検知するように構成したり、第２の圧電素子の変位量を連続で捕えることにより、ＸＹステージの振動を検知するように構成した場合には、高真空内での電子計測の精度をより一層高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の振動検知装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】図１の振動検知装置の要部を真横から見た図である。
【図３】実施例２の振動検知装置の要部を真横から見た図である。
【図４】従来の振動検知装置を真上から見た図である。
【符号の説明】
１ Ｘ送り機構
２ Ｙ送り機構
３ ＸＹステージ
４ 剛性支持部材
５ 圧電素子（第１の圧電素子）
６ 圧電素子固定部材
７ ファラデーカップ（電子計測器）
８ ケーブル
９ 電圧計
１０ 電子放出部材
１１ 電子
１２ 半球状部材
１３ Ｚ方向平行部材
１４ 圧電素子（第２の圧電素子）
１５ ＸＹ静電容量センサ
１６ 従来装置におけるファラデーカップの可動範囲
１７ 本発明の装置におけるファラデーカップの可動範囲[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a technical field for observing an electron distribution by moving an electronic measuring instrument on an XY stage to measure electrons emitted from an electron emitting member in a vacuum chamber in which a high vacuum is maintained.
[0002]
[Prior art]
The conventional technique will be described with reference to FIG.
FIG. 4 shows a rigid support member 4 on an XY stage 3 movable in the XY direction having an X feed mechanism 1 driven in the X direction and a Y feed mechanism 2 driven in the Y direction substantially orthogonal to the X direction. It is the figure which looked at the apparatus which installed the Faraday cup 7 as an example of an electronic measuring instrument from right above.
[0003]
In the electronic measurement using the Faraday cup 7, the correct amount of electrons cannot be captured if the Faraday cup 7 is vibrating. Therefore, it is necessary to measure the vibration under a certain value or less.
[0004]
However, the entire surface of the Faraday cup 7 is an electrode, and in addition to measuring the electrons trapped in the Faraday cup, the amount of electrons hitting the side surface of the Faraday cup can be measured as a current value. A sensor for directly detecting vibration cannot be attached to the cup, and the vibration of the Faraday cup 7 cannot be directly captured. For this reason, the vibration of the XY stage 3 is captured as a continuous value from each of the XY capacitance sensors 15, and the vibration of the XY stage 3 is regarded as the vibration of the Faraday cup 7. After being moved to just below the discharge member, the electronic measurement is performed after the output of each capacitance sensor 15 becomes equal to or less than a certain value (or almost 0: no vibration).
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional techniques as described above have the following problems.
(1) Since the capacitance sensor 15 is provided around the XY stage 3, the movement amount of the XY stage 3 is physically limited. For this reason, in a device that moves the XY stage 3 and measures electrons with the Faraday cup 7, the measurement range of the electron emission member is narrowed, and work efficiency is poor.
(2) The capacitance sensor 15 cannot exhibit its high resolution unless the relative distance to the measured object is reduced. Therefore, in order to increase the measurement accuracy, the relative distance between the capacitance sensor 15 and the object to be measured cannot be increased, so that the movable range of the XY stage is limited, and the measurement range of the electron-emitting member is narrowed as described above. , Work efficiency is poor.
(3) Particularly, in a device for measuring the amount of electrons in a vacuum chamber, it is often difficult to attach a capacitance sensor.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems in the related art, and has as its object to provide an electronic measurement device capable of improving the accuracy of electronic measurement in a vacuum chamber and efficiently performing measurement.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention made in order to solve the above-mentioned problem is an electronic measuring device for measuring an amount of electrons emitted from an electron-emitting member in a vacuum chamber, and has a rigidity on an XY stage movable in XY directions. A support member, a piezoelectric element fixing member for fixing the piezoelectric element therebetween, and a unit for stacking an electronic measuring instrument in the Z direction, and a piezoelectric element for detecting vibration of the electronic measuring instrument near the electronic measuring instrument. It is characterized in that elements are arranged.
[0008]
Even if the vibration of the XY stage on which the electronic measuring device such as the Faraday cup is mounted is detected as in the conventional apparatus, the vibration of the Faraday cup is not necessarily detected. The detection by the piezoelectric element does not necessarily mean that the vibration of the Faraday cup, which is the point of action, is detected.) However, in the electronic measuring device of the present invention, by installing the piezoelectric element near the bottom of the Faraday cup, It is possible to more accurately capture the vibration of the Faraday cup. Further, since there is no capacitance sensor around the XY stage, the moving range of the XY stage can be widened. Therefore, the accuracy of electronic measurement by an electronic measuring instrument such as a Faraday cup is improved, and the work efficiency of electronic measurement in a high vacuum is improved.
[0009]
In the electronic measuring device of the present invention, a hemispherical member is fixed to the XY stage on the side opposite to the side having the electronic measuring device, and the Z direction is maintained at a uniform distance from the surface on which the electron emitting members are arranged. The second piezoelectric element is fixed on the entire upper surface of the parallel member, and the displacement in the Z direction when the XY stage is moved while the hemispherical member is placed on the second piezoelectric element, It is preferable to detect from the displacement amount of the second piezoelectric element. It is also preferable that the vibration of the XY stage is detected by continuously capturing the displacement of the second piezoelectric element.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on specific examples, but the present invention is not limited to these examples.
[0011]
【Example】
(Example 1)
FIG. 1 is a perspective view showing the overall configuration of the electronic measuring apparatus of the present embodiment, and FIG. 2 is a view of the main part of FIG. 1 as viewed from the side.
[0012]
The apparatus comprises a rigid support member 4 on a movable XY stage 3 having an X feed mechanism 1 driven in the X direction and a Y feed mechanism 2 driven in the Y direction substantially orthogonal to the X direction. , A piezoelectric element fixing member 6 for fixing the piezoelectric element 5 therebetween, and a unit for stacking the Faraday cup 7 in the Z direction. The displacement of the piezoelectric element 5 is measured by a voltmeter 9 via a cable 8. .
[0013]
The present apparatus is disposed in a vacuum chamber (not shown), and by moving the XY stage 3 to an arbitrary position and capturing the electrons 11 emitted from the electron emitting member 10 in a predetermined vacuum atmosphere by the Faraday cup 7, The amount of electrons emitted from the electron emission member 10 can be measured.
[0014]
If the Faraday cup 7 is vibrating during this measurement, the correct amount of electrons cannot be captured. Therefore, in order to accurately capture the vibration of the Faraday cup 7, the piezoelectric element 5 is arranged close to the Faraday cup 7. That is, as shown in FIG. 2, the piezoelectric element 5 is sandwiched between the piezoelectric element fixing members 6 which directly support the Faraday cup 7.
[0015]
According to the above configuration, it is possible to more accurately capture the vibration of the Faraday cup 7 by measuring the amount of displacement of the piezoelectric element 5. Then, by performing the electronic measurement after the vibration becomes equal to or less than a certain value (or almost 0: no vibration), the measurement accuracy can be improved.
[0016]
Further, since there is no capacitance sensor around the XY stage 3 as in the conventional apparatus, it is possible to widen the moving range of the XY stage, and it is possible to efficiently perform electronic measurement in a high vacuum. That is, in the device shown in FIG. 4, vibration is detected by continuously measuring the distance from the XY stage 3 or the rigid support member 4 with each XY capacitance sensor 15. Since the Faraday cup 7 is located around the XY stage 3, the movable range of the Faraday cup 7 is limited to the range of reference numeral 16, but the movable range of the Faraday cup 7 can be expanded to the range of reference numeral 17 in the apparatus of the present embodiment.
[0017]
(Example 2)
FIG. 3 is a view of a main part of the electronic measuring device according to the present embodiment as viewed from the side.
[0018]
In this apparatus, a hemispherical member 12 is fixed to the XY stage 3 on the side opposite to the side having the Faraday cup 7. In addition, a Z-direction parallel member 13 that is kept at a uniform distance from the surface of the electron-emitting member is provided, and a piezoelectric element 14 is bonded and fixed to the entire upper surface of the Z-direction parallel member 13.
[0019]
The movement of the XY stage 3 is performed with the hemispherical member 12 placed on the piezoelectric element 14. In the ideal state, the displacement of the XY stage 3 in the Z direction is zero, and the displacement of the piezoelectric element 14 is a constant value at any point of XY.
[0020]
Here, if the displacement in the Z direction occurs to some extent, the displacement of the piezoelectric element 14 changes. In this case, the XY stage 3 is stopped, or the displacement of the piezoelectric element 14 is continuously captured, and the vibration of the XY stage 3 in the Z direction is captured. By detecting such displacement or vibration of the XY stage 3 in the Z direction, the accuracy of electronic measurement can be further improved.
[0021]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the vibration of the electronic measuring instrument can be more accurately captured by disposing the piezoelectric element in close proximity to the electronic measuring instrument on the XY stage. Further, since there is no capacitance sensor around the XY stage, the moving range of the XY stage can be widened. Therefore, the accuracy of the electronic measurement is improved, and the work efficiency of the electronic measurement in a high vacuum is improved.
[0022]
Also, in particular, a hemispherical member is fixed on the opposite side of the XY stage having the electronic measuring device, and the second surface is arranged on the entire upper surface of the Z-direction parallel member which is kept at a uniform distance from the surface on which the electron-emitting members are arranged. Is fixed, and the displacement in the Z direction when the XY stage is moved with the hemispherical member placed on the second piezoelectric element is detected from the displacement amount of the second piezoelectric element. In this case, when the vibration of the XY stage is detected by continuously capturing the displacement of the second piezoelectric element, the accuracy of electronic measurement in a high vacuum can be further improved. Can be.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view illustrating an overall configuration of a vibration detection device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a diagram of a main part of the vibration detection device of FIG. 1 as viewed from the side.
FIG. 3 is a diagram of a main part of a vibration detection device according to a second embodiment, viewed from the side.
FIG. 4 is a diagram of a conventional vibration detection device viewed from directly above.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 X feed mechanism 2 Y feed mechanism 3 XY stage 4 Rigid support member 5 Piezoelectric element (first piezoelectric element)
6 Piezoelectric element fixing member 7 Faraday cup (electronic measuring instrument)
Reference Signs List 8 Cable 9 Voltmeter 10 Electron emission member 11 Electron 12 Hemispherical member 13 Z direction parallel member 14 Piezoelectric element (second piezoelectric element)
15 XY capacitance sensor 16 Movable range of Faraday cup in conventional device 17 Movable range of Faraday cup in device of the present invention
