JP2004134417A - Insulating transformer for heating electron gun cathode - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子銃カソードの加熱用絶縁トランスに関し、特に、電子ビームの出射方向の偏向,揺動などの偏位を防止する技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
加速した電子ビームを利用して微細加工を行う電子ビーム式の露光装置や、電子ビーム式の電子顕微鏡などでは、電子銃から出射した電子ビームを加速して、ターゲットに照射させるための、真空雰囲気下に設置される電子銃カラムを備えている。
【0003】
このような電子カラムに用いられる電子銃では、電子を放出させるためにカソードを加熱する必要がある。図6は、この種の電子銃において、電子を放出させるためのカソード加熱装置の一例を示している。
【0004】
同図において、電子銃1は、カソード2と、その前方に配置されたウエネルト3(引出し電極)および加速電極4とを備えている。カソード2には、絶縁トランス5の二次コイルが接続されており、この絶縁トランス5の一次コイルには、交流電源6が接続されており、カソード2を交流電源6で加熱するようになっている。
【0005】
ウエネルト3には、直流の高圧電源7からの高圧電位が加えられていて、カソード2から発生した熱電子をビーム化して、加速電極4側に向けて出射させる。しかしながら、このような構造の従来のカソード加熱装置の、特に、絶縁トランス5には、以下に説明する技術的な課題があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、図6に示した従来のカソード加熱装置では、加熱用絶縁トランス5は、例えば、中心に配置された芯線と、絶縁層を介して前記芯線の外周に設けられたシース線とを備え同軸ケーブルが用いられ、このような構造の同軸ケーブルをU字型に湾曲させて、カソード2の近傍に配置していた。
【0007】
ところが、このような構造の絶縁トランス5は、漏れ磁束が発生し、トランス5の周辺に漏れ磁場が形成される。この場合、特に、トランス5がカソード2の近傍に配置されているので、カソード2から出射した直後の、低エネルギーの電子ビームにこのような漏れ磁場が加わり、電子ビームに偏向,揺動などの悪影響を与え、電子ビームの照射位置の精度が低下するなどの問題があった。
【0008】
このような問題に対して、絶縁トランス5からの漏れ磁場をなくすために、例えば、絶縁トランス自体をパーマロイのような高透磁率の材料で磁気シールドして、遮蔽することが考えられるが、このような手段では、対策のためのコストがかかりすぎる。
【0009】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、漏れ磁束の影響を排除することにより、電子ビームの指向精度の低下を安価に防止することができる電子銃の加熱用絶縁トランスを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、一次コイルに交流電源が接続され、二次コイルに直流の高電位が付与されている電子銃カソードが接続され、前記交流電源から供給される電気エネルギーで前記電子銃カソードを加熱する電子銃カソードの加熱用絶縁トランスにおいて、前記絶縁トランスは、少なくとも同一構成の一対から構成され、前記絶縁トランスのそれぞれに発生する漏れ磁束が、相互に打消されるように、各絶縁トランスの前記一次コイルおよび二次コイル同士をそれぞれ接続するようにした。
【0011】
このように構成した電子銃カソードの加熱用絶縁トランスによれば、絶縁トランスは、少なくとも同一構成の一対から構成され、絶縁トランスのそれぞれに発生する漏れ磁束が、相互に打消されるように、各絶縁トランスの一次コイルおよび二次コイル同士をそれぞれ接続するので、絶縁トランスを介してカソードを交流源で加熱する際に、漏れ磁束によって、電子銃のカソードから出射した電子ビームの偏向,揺動がなくなり、電子ビームの指向精度の低下を回避することができる。
【0012】
この場合、絶縁トランスが電子銃カソードの近傍に設置されていても、電子ビームは、低エネルギー状態の初期に、その指向性に影響を及ぼす漏れ磁場の作用がなくなり、指向性を高精度に維持することができる。
【0013】
前記絶縁トランスは、中心に配置された芯線と、絶縁層を介して前記芯線の外周に設けられたシース線とを備えた同軸ケーブルから構成され、前記同軸ケーブルをU字型に湾曲して、前記シース線を前記一次コイルとし、前記芯線を前記二次コイルとすることができる。
【0014】
前記絶縁トランスは、前記電子銃から出射される電子ビーム軸を中心として、軸対称位置に対向配置し、前記一次コイル同士が逆位相になるように接続するとともに、前記二次コイル同士が同位相になるように接続することができる。
【0015】
前記絶縁トランスは、上下方向に積層配置され、前記一次コイル同士が逆位相になるように接続するとともに、前記二次コイル同士が同位相になるように接続することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図1から図3は、本発明にかかる電子銃カソードの加熱用絶縁トランスの第1実施例を示している。
【0017】
同図に示した加熱用絶縁トランス10は、図3に電気系統の回路図を示すように、前述した従来の絶縁トランスと同様に、一次コイルに交流電源12が接続され、二次コイルに電子銃14のカソード16が接続され、交流電源12から供給される電気エネルギーで、カソード16を加熱して、発熱電子を放出させるために用いられる。
【0018】
本実施例の加熱用絶縁トランス10は、第1および第2絶縁トランス10a,10bからなる同一構成の一対から構成されている。各絶縁トランス10a,10bは、中心に配置された芯線100a,100bと、絶縁層101a,101bを介在させて、芯線100a,100bの外周に被覆形成された網目金属からなるシース線102a,102bと、シース線102a,102bの外周に被覆形成された外装被覆層103a,103bとを備えた同軸ケーブルから構成されている。
【0019】
このような構成の同軸ケーブルは、外周に複数の相互インダクタンス可変用のリングコア104a,104bを挿入して、U字型に湾曲形成されて、加熱用トランス10とされ、シース線102a,102bが絶縁トランス10の一次コイルとして用いられ、芯線100a,100bが同様にトランス10の二次コイルとして用いられる。
【0020】
このような構成の絶縁トランス10a,10bは、電子銃14から出射した電子ビームを加速して、ターゲットに照射させるための電子銃カラムが内蔵された容器18の上端に設置されている。
【0021】
この設置状態の詳細を図1および図2に示している。同図において、容器18内に内蔵された電子銃14から出射される電子ビームは、容器18の中心軸上を上方から下方に向けて鉛直方向を指向して加速される。
【0022】
本実施例の場合、この電子ビームの軸Oを中心として、第1および第2絶縁トランス10a,10bを軸対称位置に対向配置し、一次コイル同士が逆位相になるように接続するとともに、二次コイル同士が同位相になるように接続する。
【0023】
このときの電気的な接続状態を図3に示している。本実施例の場合、第1絶縁トランス10aのシース線102a(一次コイル)の一端側には、交流電源12が接続され、同シース線102a(一次コイル)の他端側がアースされている。
【0024】
第2絶縁トランス10bのシース線102b(一次コイル)の一端側は、アースされ、同シース線102b(一次コイル)の他端側に交流電源12が接続されている。
【0025】
一方、第1および第2絶縁トランス10a,10bの芯線100a,100b(二次コイル)は、直列接続されている。このように接続された第1および第2絶縁トランス10a,10bを、各トランス10a,10bのU字形開口部分が対向するようにして、かつ、電子ビームの軸Oを中心として軸対称に設置すると、各絶縁トランス10a,10bに交流電源12から交流を供給すると、第1および第2絶縁トランス10a,10bの一次コイルには、常時逆位相で電流が流れる。
【0026】
一対の絶縁トランス10a,10bの一次コイル(シース線102a,102b)をこのような接続形態にすると、以下の作用効果が得られる。すなわち、この種のトランスにおいては、漏れ磁束は、外周側に配置されている一次コイルからその殆どが発生する。
【0027】
ところが、トランスの外周側に配置されている一次コイル(シース線102a,10bb)には、常時逆位相で電流が流れるので、一方のトランス10aから発生した漏れ磁束は、他方のトランス10bで発生する漏れ磁束と相殺されて、消滅し、その結果、漏れ磁束に伴う磁場の形成がなくなることになる。
【0028】
一方、二次コイルは、芯線100a,100bが直接接続されていて、同位相となっており、その結果、2倍の電圧が出力される。このような絶縁トランス10a,10bの出力側(二次コイル側)は、本実施例の場合、図3に示すように、整流器20を介して、電子銃14のカソード16が接続されている。
【0029】
なお、本実施例の場合、二次コイルの接続点は、ブリッジ整流器20の整流後における直流出力の中点に接続されていて、この電位は、仮想カソード電位として使用される。また、カソード16の前方に設置される加速電極22には、高圧直流電源24が接続されている。
【0030】
さて、以上のように構成された加熱用絶縁トランス10では、電子銃14により電子ビームを出射させる際には、交流電源12が一次コイルに加えられ、このときの電気エネルギーを整流器20で整流した後にカソード16に印加して、加熱され、カソード16から熱電子が放出されて、電子ビームが形成される。
【0031】
このとき、本実施例の電子銃カソードの加熱用絶縁トランスによれば、絶縁トランス10は、同一構成の一対10a,10bから構成され、絶縁トランス10a,10bのそれぞれに発生する漏れ磁束が、相互に打消すように、各絶縁トランス10a,10bの一次コイルおよび二次コイル同士をそれぞれ接続するので、絶縁トランス10a,10bを介してカソード16を交流電源12で加熱する際に、漏れ磁束によって、電子銃14のカソード16から出射した電子ビームの偏向,揺動がなくなり、電子ビームの指向精度の低下を回避することができる。
【0032】
この場合、絶縁トランス10a,10bが電子銃カソード16の近傍に設置されていると、低エネルギー状態の電子ビームは、小さい磁場の乱れでも、大きく偏向,揺動して、初期状態で指向性に乱れが発生する恐れがあるが、本実施例のように漏れ磁束を消滅させると、電子ビームの指向性を高精度に維持することができる。
【0033】
また、このような作用効果は、一対の同一構成の同軸ケーブルで構成した絶縁トランス10a,10bの一次コイルを逆位相になるように接続することだけで得られ、構成が簡単で、しかも、高価な透磁率部材を必要としないので、経済的な面においても非常に有利になる。
【0034】
なお、上記第1実施例では、同一構成の一対の絶縁トランス10a,10bを、電子ビームの軸Oを中心として、軸対称に配置した場合を例示したが、本発明の実施は、この構成に限ることはなく、例えば、4個の絶縁トランスを90°間隔に配置しても同様な効果が得られる。
【0035】
図4および図5は、本発明にかかる電子銃カソードの加熱用絶縁トランスの第2実施例を示しており、上記実施例と同一もしくは相当する部分には、同一符号を付してその説明を省略するとともに、以下にその特徴点についてのみ説明する。
【0036】
同図に示した絶縁トランス10は、上記実施例と同様に、同一構成の一対の第1および第2絶縁トランス10a,10bを備えている。
【0037】
各絶縁トランス10a,10bは、上記第1実施例と同様に、同軸ケーブルから構成され、U字型に湾曲形成されている。本実施例の場合、絶縁トランス10a,10bは、上下方向に積層配置されている。
【0038】
また、第1および第2絶縁トランス10a,10bは、上記実施例と同様に、一次コイル(シース線)同士が逆位相になるように接続されるとともに、二次コイル(芯線)同士が同位相になるように接続される。
【0039】
このように構成した加熱用絶縁トランスにおいても、絶縁トランス10a,10bのそれぞれに発生する漏れ磁束が、相互に打消されるので、上記実施例と同等の作用効果が得られるが、この際に、本実施例の場合には、絶縁トランス10a,10bが、上下方向に積層配置されていて、隣接しているので、漏れ磁束を直接的に相殺することができる。
【0040】
なお、上記実施例では、一対の絶縁トランス10a,10bの二次コイルは、同位相で直列接続する場合を例示したが、本発明の実施は、これに限定されることはなく、例えば、二次コイルも一次コイルと同様に逆位相に接続しても良い。
【0041】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明にかかる電子銃カソードの加熱用絶縁トランスによれば、漏れ磁束の影響を排除することにより、電子ビームの指向精度の低下を安価に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる電子銃カソードの加熱用絶縁トランスの第1実施例を示す設置状態の上面図である。
【図2】図1の側面図である。
【図3】図1に示した第1実施例の電気系統の接続図である。
【図4】本発明にかかる電子銃カソードの加熱用絶縁トランスの第2実施例を示す設置状態の上面図である。
【図5】図4の側面図である。
【図6】電子銃カソードの加熱用絶縁トランスの一例を示す説明図である。
【符号の説明】
10 加熱用絶縁トランス
10a 第1絶縁トランス
10b 第2絶縁トランス
12 交流電源
14 電子銃
16 カソード
18 容器[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an insulating transformer for heating a cathode of an electron gun, and more particularly to a technique for preventing deflection such as deflection and oscillation of an emission direction of an electron beam.
[0002]
[Prior art]
In an electron beam type exposure apparatus that performs microfabrication using an accelerated electron beam or an electron beam type electron microscope, a vacuum atmosphere is used to accelerate the electron beam emitted from the electron gun and irradiate the target with the electron beam. It has an electron gun column installed below.
[0003]
In the electron gun used in such an electron column, it is necessary to heat the cathode to emit electrons. FIG. 6 shows an example of a cathode heating device for emitting electrons in this type of electron gun.
[0004]
In FIG. 1, an electron gun 1 includes a
[0005]
A high-voltage potential from a DC high-
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
That is, in the conventional cathode heating device shown in FIG. 6, the
[0007]
However, in the
[0008]
In order to eliminate the leakage magnetic field from the
[0009]
The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to eliminate the influence of leakage magnetic flux, thereby preventing a decrease in the pointing accuracy of an electron beam at low cost. To provide an insulating transformer for heating an electron gun.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, an AC power supply is connected to a primary coil, an electron gun cathode provided with a high DC potential is connected to a secondary coil, and electric energy supplied from the AC power supply is connected. In the insulating transformer for heating the electron gun cathode for heating the electron gun cathode, the insulating transformer includes at least a pair having the same configuration, and leakage magnetic fluxes generated in each of the insulating transformers are mutually canceled. Then, the primary coil and the secondary coil of each insulating transformer are connected to each other.
[0011]
According to the insulating transformer for heating the electron gun cathode configured in this way, the insulating transformers are formed of at least a pair of the same configuration, and the leakage magnetic fluxes generated in each of the insulating transformers are canceled each other. Since the primary coil and the secondary coil of the insulating transformer are connected to each other, when the cathode is heated by an AC source via the insulating transformer, deflection and oscillation of the electron beam emitted from the cathode of the electron gun are caused by leakage magnetic flux. As a result, it is possible to avoid a decrease in the pointing accuracy of the electron beam.
[0012]
In this case, even if the insulating transformer is installed near the electron gun cathode, the electron beam loses the effect of the stray magnetic field affecting its directivity at the beginning of the low energy state, and the directivity is maintained with high accuracy. can do.
[0013]
The insulating transformer is constituted by a coaxial cable having a core wire arranged at the center and a sheath wire provided on the outer periphery of the core wire via an insulating layer, and bending the coaxial cable into a U-shape. The sheath wire may be the primary coil, and the core wire may be the secondary coil.
[0014]
The insulating transformer is disposed opposite to an axially symmetric position with respect to an axis of an electron beam emitted from the electron gun, and connected so that the primary coils are in opposite phases, and the secondary coils are in phase. Can be connected.
[0015]
The insulating transformers may be vertically stacked and connected such that the primary coils are in opposite phases and connected such that the secondary coils are in phase.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 1 to 3 show a first embodiment of an insulating transformer for heating an electron gun cathode according to the present invention.
[0017]
As shown in the circuit diagram of the electric system in FIG. 3, the
[0018]
The
[0019]
In the coaxial cable having such a configuration, a plurality of
[0020]
The insulating
[0021]
Details of this installation state are shown in FIGS. In the figure, an electron beam emitted from an electron gun 14 built in a
[0022]
In the case of the present embodiment, the first and second insulating
[0023]
FIG. 3 shows an electrical connection state at this time. In the case of the present embodiment, an
[0024]
One end of the
[0025]
On the other hand, the
[0026]
When the primary coils (
[0027]
However, since currents always flow in opposite phases in the primary coils (
[0028]
On the other hand, in the secondary coil, the
[0029]
In the case of this embodiment, the connection point of the secondary coil is connected to the midpoint of the rectified DC output of the
[0030]
By the way, in the insulating transformer for
[0031]
At this time, according to the insulating transformer for heating the cathode of the electron gun of the present embodiment, the insulating
[0032]
In this case, if the insulating
[0033]
Such an operation and effect can be obtained only by connecting the primary coils of the insulating
[0034]
In the first embodiment, the case where the pair of insulating
[0035]
FIGS. 4 and 5 show a second embodiment of an insulating transformer for heating an electron gun cathode according to the present invention, in which the same or corresponding parts as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. A description thereof will be omitted, and only the characteristic points will be described below.
[0036]
The insulating
[0037]
Each of the insulating
[0038]
Further, the first and second insulating
[0039]
Also in the heating insulating transformer configured as described above, the leakage magnetic flux generated in each of the insulating
[0040]
In the above embodiment, the case where the secondary coils of the pair of insulating
[0041]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the insulating transformer for heating the electron gun cathode according to the present invention, it is possible to inexpensively prevent a decrease in the directivity of the electron beam by eliminating the influence of the leakage magnetic flux. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a top view of an installed state showing a first embodiment of an insulating transformer for heating an electron gun cathode according to the present invention.
FIG. 2 is a side view of FIG.
FIG. 3 is a connection diagram of the electric system of the first embodiment shown in FIG.
FIG. 4 is a top view of an installed state showing a second embodiment of an insulating transformer for heating an electron gun cathode according to the present invention.
FIG. 5 is a side view of FIG. 4;
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of an insulating transformer for heating an electron gun cathode.
[Explanation of symbols]
Claims (4)
前記絶縁トランスは、少なくとも同一構成の一対から構成され、
前記絶縁トランスのそれぞれに発生する漏れ磁束が、相互に打消されるように、各絶縁トランスの前記一次コイルおよび二次コイル同士をそれぞれ接続することを特徴とする電子銃カソードの加熱用絶縁トランス。An AC power supply is connected to the primary coil, an electron gun cathode to which a high DC potential is applied is connected to the secondary coil, and an electron gun cathode for heating the electron gun cathode with electric energy supplied from the AC power supply. In a heating insulation transformer,
The insulating transformer is composed of at least a pair of the same configuration,
An insulation transformer for heating an electron gun cathode, wherein the primary coil and the secondary coil of each insulation transformer are connected to each other so that leakage magnetic flux generated in each of the insulation transformers is mutually canceled.
前記同軸ケーブルをU字型に湾曲して、前記シース線を前記一次コイルとし、前記芯線を前記二次コイルとすることを特徴とする請求項1記載の電子銃カソードの加熱用絶縁トランス。The insulating transformer is constituted by a coaxial cable including a core wire arranged at the center and a sheath wire provided on the outer periphery of the core wire via an insulating layer,
2. The insulating transformer for heating an electron gun cathode according to claim 1, wherein the coaxial cable is bent into a U shape, the sheath wire is used as the primary coil, and the core wire is used as the secondary coil.
前記一次コイル同士が逆位相になるように接続するとともに、前記二次コイル同士が同位相になるように接続することを特徴とする請求項2記載の電子銃カソードの加熱用絶縁トランス。The insulating transformer is opposed to an axially symmetric position with respect to an electron beam axis emitted from the electron gun,
3. The insulating transformer for heating an electron gun cathode according to claim 2, wherein the primary coils are connected so as to be in opposite phases, and the secondary coils are connected so as to be in phase.
前記一次コイル同士が逆位相になるように接続するとともに、前記二次コイル同士が同位相になるように接続することを特徴とする請求項2記載の電子銃カソードの加熱用絶縁トランス。The insulating transformer is stacked and arranged in a vertical direction,
3. The insulating transformer for heating an electron gun cathode according to claim 2, wherein the primary coils are connected so as to be in opposite phases, and the secondary coils are connected so as to be in phase.
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Date | Code | Title | Description |
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A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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