JP4963366B2 - Vacuum chamber apparatus, electrostatic latent image forming apparatus, and electrostatic latent image measuring apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、真空チャンバ装置、静電潜像形成装置及び静電潜像測定装置に関し、特に、試料台の取り付けが容易な真空チャンバ装置、静電潜像形成装置及び静電潜像測定装置に関する。 The present invention relates to a vacuum chamber device, an electrostatic latent image forming device, and an electrostatic latent image measuring device, and more particularly, to a vacuum chamber device, an electrostatic latent image forming device, and an electrostatic latent image measuring device in which a sample stage can be easily attached. .
複写機やレーザプリンタといった電子写真方式の画像形成装置は、出力画像を得るために、通常、以下のプロセスを行っている。なお、各プロセスを実行して出力画像を得る電子写真装置の構成を図8に示す。 In order to obtain an output image, an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine or a laser printer normally performs the following process. The configuration of an electrophotographic apparatus that executes each process and obtains an output image is shown in FIG.
1.帯電:電子写真感光体(感光体)を均一に帯電させる。
2.露光:帯電した感光体に光を照射することによって画像に対応して部分的に電荷を逃がし、静電潜像を形成する。
3.現像:帯電した微粒子(以下、トナー)で静電潜像上に可視画像を形成する。
4.転写:トナー像を紙又は他の転写材に移動させる。
5.定着:転写画像を形成しているトナーを融着して、転写材上に画像を固定する。
6.クリーニング:感光体上の残留トナーを清掃する。
7.除電:感光体上の残留電荷を除去する。
1. Charging: The electrophotographic photosensitive member (photosensitive member) is uniformly charged.
2. Exposure: The charged photoreceptor is irradiated with light to partially release charges corresponding to the image to form an electrostatic latent image.
3. Development: A visible image is formed on the electrostatic latent image with charged fine particles (hereinafter, toner).
4). Transfer: Move the toner image to paper or other transfer material.
5. Fixing: The toner forming the transfer image is fused to fix the image on the transfer material.
6). Cleaning: Cleans residual toner on the photoreceptor.
7). Static elimination: Removes residual charge on the photoreceptor.
上記の工程のそれぞれでのプロセスファクターやプロセスクオリティは、最終的な出力画像品質に大きく影響を与える。このため、より高い画質の画像を得るためには、各工程のプロセスクオリティを向上させる必要があり、中でも静電潜像の品質を評価することは、質の高い画像を得る上で極めて重要である。 The process factor and process quality in each of the above steps greatly affect the final output image quality. For this reason, in order to obtain a higher quality image, it is necessary to improve the process quality of each process. In particular, evaluating the quality of the electrostatic latent image is extremely important for obtaining a high quality image. is there.
ところで、露光工程で用いる書き込み光学系は、感光体面上におけるビームスポット径として最適化設計されている。すなわち、本来トナー粒子の挙動に直接影響を与える感光体上の静電潜像として最適なものが形成されるように設計されるべきであるにもかかわらず、そのような設計が行われている訳ではない。また、露光エネルギーが静電潜像へ変換されるときの明確なメカニズムも確立されていない。
従って、静電潜像から得られる情報を光学系設計に取り込むことができれば、さらに高画質化を図れ、画像形成装置の低コスト設計が可能になると期待される。
Incidentally, the writing optical system used in the exposure process is optimized and designed as a beam spot diameter on the surface of the photoreceptor. That is, such a design is performed even though it should be designed so as to form an optimal electrostatic latent image on the photoreceptor that directly affects the behavior of toner particles. Not a translation. In addition, a clear mechanism for converting exposure energy into an electrostatic latent image has not been established.
Therefore, if the information obtained from the electrostatic latent image can be taken into the optical system design, it is expected that the image quality can be further improved and the image forming apparatus can be designed at a low cost.
しかしながら、静電潜像は測定することが極めて困難であり、実際の使用上全く測定できないのが現状である。良く知られている静電潜像の測定方法は、カンチレバーなどのセンサヘッドを、電位分布を有する試料に近づけ、そのとき静電潜像とカンチレバーなどどの間に相互作用として起こる静電引力や誘導電流を計測し、これを電位分布に換算する方式である。静電引力タイプはSPM(Scanning probe microscope)として市販されており、また誘導電流タイプは特許文献1や特許文献2に開示されている。
However, it is extremely difficult to measure an electrostatic latent image, and it is impossible to measure at all in actual use. A well-known method for measuring an electrostatic latent image is to bring a sensor head such as a cantilever close to a sample having a potential distribution, and at that time the electrostatic attraction or induction that occurs as an interaction between the electrostatic latent image and the cantilever. In this method, a current is measured and converted into a potential distribution. The electrostatic attraction type is commercially available as SPM (Scanning probe microscope), and the induced current type is disclosed in
これらの方式を用いるためには、センサヘッドを試料に近接させる必要がある。例えば、10μmの空間分解能を得るためには、センサと試料との距離は10μm以下にする必要がある。
このような条件では、
○絶対距離計測が必要となる。
○測定に時間がかかり、その間に潜像の状態が変化する。
○放電、吸着が起こる。
○センサ自体が磁場を乱す。
といった問題を有しており、他の用途には適用できても、実使用上静電潜像を測定することはできない。
In order to use these methods, it is necessary to bring the sensor head close to the sample. For example, in order to obtain a spatial resolution of 10 μm, the distance between the sensor and the sample needs to be 10 μm or less.
Under these conditions,
○ Absolute distance measurement is required.
○ Measurement takes time, during which the state of the latent image changes.
○ Discharge and adsorption occur.
○ The sensor itself disturbs the magnetic field.
Even if it can be applied to other uses, an electrostatic latent image cannot be measured in actual use.
このため現実的な測定方法として、有色微粉末であるトナーに電荷を与え、電荷を持ったトナーと静電潜像との間に働くクーロン力によってトナーを感光体に付着させて現像(静電潜像を可視化)し、さらにこのトナー像を紙やテープに転写させる方法が一般的に用いられている。
しかし、この方法は現像及び転写のプロセスを経ているため、静電潜像そのものを計測したことにはならない。
For this reason, as a practical measurement method, a charge is applied to the toner, which is a colored fine powder, and the toner is attached to the photosensitive member by a Coulomb force acting between the charged toner and the electrostatic latent image, and developed (electrostatic A method is generally used in which a latent image is visualized) and the toner image is transferred to paper or tape.
However, since this method has undergone development and transfer processes, the electrostatic latent image itself is not measured.
一方、電子ビームを用いた電位パターンの測定方法が知られている。これは、LSIの故障解析のために既に実用化されている手法である。しかし、この測定方法は試料が導体の場合にのみ適用可能な方法であり、感光体のような誘電体が測定対象であると適用できない。
これは、測定対象が導体であれば、これに定電流を流すことにより電位分布を長時間保持することができ、また、電位量は高々0〜5Vの狭い範囲であるから、チャージアップ現象も発生しないからである。さらに、測定対象が導体であれば、電子ビームの照射によって電位状態が変わることもない。
On the other hand, a method for measuring a potential pattern using an electron beam is known. This is a technique that has already been put to practical use for LSI failure analysis. However, this measurement method is applicable only when the sample is a conductor, and cannot be applied when a dielectric such as a photoreceptor is the object to be measured.
This is because if the object to be measured is a conductor, the potential distribution can be maintained for a long time by passing a constant current through the conductor, and the potential amount is at most a narrow range of 0 to 5 V. This is because it does not occur. Furthermore, if the object to be measured is a conductor, the potential state does not change by irradiation with an electron beam.
電子ビームによる静電潜像の観察方法としては、特許文献3に開示される方法もある。
だが、特許文献3に開示される方法では、試料はLSIサイズのチップや静電潜像を記録・保持できるものに限定されている。すなわち、暗減衰を生じる通常の感光体は測定できない。
通常の誘電体は、電荷を半永久的に保持できるため、電荷分布を形成後、時間をかけて測定しても測定結果に影響は現れない。しかしながら感光体の場合は抵抗値が無限大ではないため、上記のように暗減衰が生じ、時間とともに表面電位が低下してしまう。暗室であっても、感光体が電荷を保持できる時間はせいぜい数十秒である。従って、帯電・露光後に電子顕微鏡(SEM)で観察しようとしても、その準備段階で静電潜像は消失してしまう。
However, in the method disclosed in Patent Document 3, the sample is limited to an LSI-sized chip or an electrostatic latent image that can be recorded / held. That is, it is impossible to measure a normal photoconductor that causes dark decay.
Since a normal dielectric can hold a charge semi-permanently, even if it takes a long time after forming a charge distribution, it does not affect the measurement result. However, since the resistance value is not infinite in the case of the photoconductor, dark decay occurs as described above, and the surface potential decreases with time. Even in the dark room, the time for which the photoconductor can hold the electric charge is at most several tens of seconds. Therefore, even if an attempt is made to observe with an electron microscope (SEM) after charging and exposure, the electrostatic latent image disappears in the preparation stage.
さらに、電子写真プロセスで用いられる感光体試料は、一般的に円筒形状をしており、円筒形状の感光体に生じる静電潜像分布を非破壊で、高分解能に測定することが望まれる。また、電荷分布形成手段が同じであっても、感光体の経時的な劣化により、静電潜像は変化する。このため、経時的な静電潜像の変動を評価することも望まれている。 Furthermore, the photoreceptor sample used in the electrophotographic process generally has a cylindrical shape, and it is desired that the electrostatic latent image distribution generated on the cylindrical photoreceptor is measured at a high resolution in a nondestructive manner. Even if the charge distribution forming means is the same, the electrostatic latent image changes due to the deterioration of the photoreceptor over time. For this reason, it is also desired to evaluate the variation of the electrostatic latent image over time.
本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、潜像形成後の短い時間内で静電潜像を測定できる静電潜像測定装置を提供することを目的とする。
また、真空試料台ユニットの真空チャンバに対する着脱を容易化するとともに、被検物である感光体の設置条件設定、露光光学系の設定等に関わるチャンバ外での作業性の向上を図ることを目的とする。
The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide an electrostatic latent image measuring apparatus capable of measuring an electrostatic latent image within a short time after the latent image is formed.
It is also intended to facilitate attachment / detachment of the vacuum sample stage unit to / from the vacuum chamber and to improve workability outside the chamber for setting the installation conditions of the photoconductor as the test object and setting the exposure optical system. And
上記目的を達成するため、本発明は、第1の態様として、試料を保持し一側の開口部を通して真空チャンバ内に収容され任意の方向へ移動可能とする試料台を備えた真空チャンバ装置であって、前記真空チャンバの外壁部に、載置台と、前記試料台が前記開口部を通して前記真空チャンバ内に収容されるように前記載置台を前記開口部に直交する方向に案内するためのガイドレールとが設置され、前記載置台には、前記開口部に取り付けられ該開口部を密閉するフランジと、前記試料台と、該試料台の駆動機構と、前記フランジを支持する構造体とを有する真空試料台ユニットが搭載され、前記取り付けフランジは、基準ピンが植設され該基準ピンが前記真空チャンバの外壁部に設けられた基準穴に嵌合されて位置決めされる構造であり、前記載置台は、前記ガイドレールに案内される載置台基部と、該載置台基部の前記フランジ側に備えられ前記フランジを支持するフランジ支持部と、前記載置台基部の前記フランジ支持部から前記ガイドレールの案内方向に離間した側に備えられ前記構造体を支持する構造体支持部と、を含み、鉛直方向を第1の方向、ガイドレールにより載置台が案内される方向を第2の方向、前記第1の方向及び前記第2の方向に垂直な方向を第3の方向としたとき、前記フランジ支持部により前記フランジを前記第1の方向および前記第3の方向において位置決めし、かつ、前記構造体支持部により前記構造体を前記第1の方向、前記第2の方向において位置決めし、かつ、前記構造体の一端部を前記載置台基部に嵌合することにより第3の方向における位置決めをすること
を特徴とする真空チャンバ装置を提供するものである。
In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, there is provided a vacuum chamber apparatus including a sample stage that holds a sample and is accommodated in the vacuum chamber through an opening on one side and movable in an arbitrary direction. there are, on the outer wall of the vacuum chamber, the stage and the sample stage guide for guiding the mounting table so as to be accommodated in the vacuum chamber through the opening in a direction orthogonal to the opening and the rail is installed, the mounting table, has a flange for sealing the opening is attached to the opening, and the sample stage, and the sample table drive mechanism, and a structure for supporting the flange vacuum sample stage unit is mounted, the mounting flange, the reference pin has a structure in which the reference pins implanted is positioned fitted into a reference hole provided in the outer wall of the vacuum chamber, before The mounting table includes a mounting table base guided by the guide rail, a flange supporting unit provided on the flange side of the mounting table base and supporting the flange, and the guide rail from the flange supporting unit of the mounting table base. A structure support portion provided on the side spaced apart in the guide direction, and supporting the structure, wherein the vertical direction is the first direction, the direction in which the mounting table is guided by the guide rail is the second direction, When the direction perpendicular to the first direction and the second direction is the third direction, the flange is positioned in the first direction and the third direction by the flange support portion, and the structure By positioning the structure in the first direction and the second direction by a body support portion, and fitting one end of the structure to the mounting base, the third direction There is provided a vacuum chamber and wherein the <br/> to the Me-decided.
本発明の第1の態様の上記のいずれの構成においても、前記第1の方向において前記フランジの底面と前記構造体の底面が同じ高さであり、
前記載置台に搭載した状態の前記真空試料台ユニットの姿勢と前記載置台から取り外し水平面に設置した状態の前記真空試料台ユニットの姿勢とが略同一となることが好ましく、また、前記フランジ支持部は、第3の方向において前記フランジの両端を挟むように支持していることが好ましく、また、前記構造体支持部は、前記第1の方向に対して傾きを有する傾斜部を備えたことが好ましく、また、前記ガイドレールに沿った前記載置台の動きを規制する部材と、前記載置台と前記真空試料台ユニットとを連結固定するロック部材とを有することが好ましい。
In any of the above configurations of the first aspect of the present invention, the bottom surface of the flange and the bottom surface of the structure are the same height in the first direction,
It is preferable that the attitude of the vacuum sample stage unit in the state mounted on the mounting table is substantially the same as the attitude of the vacuum sample stage unit removed from the mounting table and installed on a horizontal plane, and the flange support unit Is preferably supported so as to sandwich both ends of the flange in the third direction, and the structure support portion includes an inclined portion having an inclination with respect to the first direction. preferably, also, preferably has a member for restricting the movement of the mounting table along the leading SL guide rail, and a lock member connected and fixed to the mounting table and said vacuum sample stage unit.
また、上記目的を達成するため、本発明は、第3の態様として、上記本発明の第1の態様のいずれかの構成にかかる真空チャンバ装置を用いた静電潜像測定装置であって、荷電子ビームを出力・走査する手段を有し、該荷電子ビームの走査によって得られる検出信号に基づいて試料面上の静電潜像を検出し、該静電潜像は、帯電させた試料を露光光学系で露光して試料上に電荷分布を発生させて形成することを特徴とする静電潜像測定装置を提供するものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides, as a third aspect, an electrostatic latent image measuring apparatus using the vacuum chamber device according to any one of the first aspect of the present invention, A means for outputting and scanning a valence electron beam, and detecting an electrostatic latent image on a sample surface based on a detection signal obtained by scanning the valence electron beam; An electrostatic latent image measuring device is provided, which is formed by exposing a light to an exposure optical system to generate a charge distribution on a sample.
本発明によれば、潜像形成後の短い時間内で静電潜像を測定できる静電潜像測定装置を提供できる。また、真空試料台ユニットの真空チャンバに対する着脱を容易化するとともに、被検物である感光体の設置条件設定、露光光学系の設定等に関わるチャンバ外での作業性の向上を図れる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electrostatic latent image measuring apparatus which can measure an electrostatic latent image within the short time after latent image formation can be provided. In addition, the vacuum sample stage unit can be easily attached to and detached from the vacuum chamber, and workability outside the chamber can be improved for setting the installation conditions of the photoconductor as the test object and setting the exposure optical system.
本発明の好適な実施の形態について説明する。
図6に、静電潜像測定方法の一例を示す。この静電潜像測定方法には、荷電粒子ビームを照射する荷電粒子照射部10と、露光部20と、試料設置部16と、二次電子検出部18とを備えた測定装置を用いる。これらは全て同一のチャンバ内に配置されており、チャンバ内は真空となっている。
A preferred embodiment of the present invention will be described.
FIG. 6 shows an example of an electrostatic latent image measurement method. In this electrostatic latent image measurement method, a measurement apparatus including a charged
ここでいう荷電粒子とは、電子やイオンなど、電界や磁界の影響を受ける粒子を指す。以下の説明においては、荷電粒子照射部10は電子ビームを照射するものとし、電子ビーム照射部10とも表記する。
The charged particles herein refer to particles that are affected by an electric field or magnetic field, such as electrons and ions. In the following description, the charged
電子ビーム照射部10は、電子銃11、コンデンサレンズ12、ビームブランカ13、走査レンズ14及び対物レンズ15を有する。電子銃11は、電子ビームを発生させる。コンデンサレンズ12は、電子銃11から発射された電子ビームを収束させる。ビームブランカ13は、電子ビームをON/OFFさせる。走査レンズ14は、ビームブランカ13を通過した電子ビームを走査させる。対物レンズ15は、走査レンズ14を通過した電子ビームを再び集光させる。なお、走査レンズ14は、いわゆる偏向コイルである。なお、他のそれぞれのレンズなどには、不図示の駆動用電源が接続されている。
The electron
電子ビームの代わりにイオンビームを使用する場合には、電子銃11の代わりに液体金属イオン銃などを用いる。
When an ion beam is used instead of the electron beam, a liquid metal ion gun or the like is used instead of the
2次電子検出部18には、シンチレータや光電倍増管などが用いられる。
A scintillator, a photomultiplier tube, or the like is used for the
露光部20は、感光体(構成は後述)に関して感度を持つ波長の光源21、コリメートレンズ22、アパーチャ23、結像レンズ25を有しており、試料設置部16に設置された試料30上に、所望のビーム径、ビームプロファイルを形成する。光源21としては、LD(レーザ・ダイオード)などが用いられる。また、LD制御手段などによって光源21を制御し、適切な露光時間、露光エネルギーを照射できるようになっている。試料30上に静電潜像からなるライン状のパターンを形成するために、露光部20の光学系にガルバノミラーやポリゴンミラーを用いたスキャニング機構を設けても良い。
The
試料30の実体をなす感光体の構成を図9に示す。
感光体は、導電性支持体の上に電荷発生層(CGL)、電荷輸送層(CTL)が形成された構造である。表面に電荷が帯電している状態で露光されると、電荷発生層の電荷発生材料(CGM)によって光が吸収され、正負両極性のチャージキャリアが発生する。このキャリアは電界によって、一方は電荷輸送層に、他方は導電性支持体に注入される。電荷輸送層に注入されたキャリアは、電界によって電荷輸送層の表面にまで移動し、感光体表面の電荷と結合して消滅する。これにより、感光体表面には電荷分布、すなわち静電潜像が形成される。
FIG. 9 shows the configuration of the photoconductor constituting the
The photoreceptor has a structure in which a charge generation layer (CGL) and a charge transport layer (CTL) are formed on a conductive support. When the surface is exposed in a charged state, light is absorbed by the charge generation material (CGM) of the charge generation layer, and positive and negative charge carriers are generated. One of these carriers is injected into the charge transport layer by the electric field, and the other is injected into the conductive support. The carriers injected into the charge transport layer move to the surface of the charge transport layer by an electric field, and are combined with the charge on the surface of the photoreceptor to disappear. Thereby, a charge distribution, that is, an electrostatic latent image is formed on the surface of the photoreceptor.
図11に静電潜像測定装置の構成を示す。この装置を用いて静電潜像を測定する際の手順について説明する。
まず、電子ビーム照射部10によって感光体試料30に電子ビームを照射する。このときの加速電圧と2次電子放出比δとの関係を図7に示す。加速電圧E1を2次電子放出比δが1となる加速電圧E0よりも高く設定することにより、入射電子量が放出電子量を上回るため、電子が感光体試料30に蓄積されてチャージアップを起こす。この結果、試料30はマイナスの電荷で一様に帯電する。なお、感光体試料30は、加速電圧と照射時間とを変化させることにより、所望の帯電電位に帯電させることが可能である。
FIG. 11 shows the configuration of the electrostatic latent image measuring apparatus. A procedure for measuring an electrostatic latent image using this apparatus will be described.
First, the electron
感光体試料30に帯電電位が形成されたら、電子ビームを一旦OFFとする。
When a charged potential is formed on the
次に、露光部20の光学系を用いて感光体試料30を露光する。光学系は、所望のビーム径及びビームプロファイルを形成するように調整されている。露光により感光体試料30に静電潜像が形成される。
Next, the
感光体試料30に静電潜像を形成した後、測定装置を観測モードに切り替える。観測モードでは、感光体試料30を電子ビームで走査し、放出される2次電子をシンチレータや光電子倍増管などからなる2次電子検出部18で検出し、これを電気信号に変換して電位コントラスト像を観察する。
After the electrostatic latent image is formed on the
電位コントラスト像から電位に変換するために、予め電位と信号強度との相関関係を表す変換テーブルを用意しておき、それを基に信号強度から電位分布を算出しても良い。 In order to convert a potential contrast image into a potential, a conversion table representing the correlation between the potential and the signal intensity may be prepared in advance, and the potential distribution may be calculated from the signal intensity based on the conversion table.
また、電子ビームスキャン領域内に既知となる参照電位を配置し、2次電子信号強度を参照電位と比較することによって電位分布を算出する方法を用いても良い。
参照電位を配置する方法としては、図10に示すように、絶縁体33上に複数の導電性基板34を配置し、それぞれの導電性基板34に基準となる電位を設定する方法がある。具体的には、基準電圧源の電圧を抵抗で分圧し、導電性基板34ごとに基準となる電位をそれぞれ印加する。
Alternatively, a known reference potential may be arranged in the electron beam scan region, and a method of calculating the potential distribution by comparing the secondary electron signal intensity with the reference potential may be used.
As a method of arranging the reference potential, as shown in FIG. 10, there is a method of arranging a plurality of
一般的に、電位が高い部分よりも低い部分の方が2次電子の放出量が多くなるため明るくなる。図10では、相対的に電位の低い部分を白、電位の高い部分を黒で表示している。図10において、符号30は感光体試料を、31は静電潜像を、32は電子ビームスキャン領域をそれぞれ示している。感光体試料30の表面を電子ビームでスキャンしながら2次電子検出部18で2次電子を検出する。そのときの検出信号の変化の様子も図10に示す。
2次電子検出部18上での信号強度は、設定条件により変化する場合には補正しても良い。また、事前にキャリブレーションしても良い。
In general, a portion having a lower potential than a portion having a high potential becomes brighter because the amount of secondary electrons emitted is larger. In FIG. 10, a portion having a relatively low potential is displayed in white and a portion having a high potential is displayed in black. In FIG. 10,
The signal intensity on the
測定終了後は、図11に示す光源17(LEDなど)を用いて感光体試料30の面全体に光を照射することにより、感光体試料30の残留電荷を除去する。
After the measurement is completed, the residual charge on the
図11には、測定装置の制御系も示している。
測定装置の制御系は、LD制御部36、荷電粒子制御部37、LED制御部38及び試料台制御部39を有する。LD制御部36は、光源21を制御する。荷電粒子制御部37は、走査レンズ14を制御する。LED制御部38は、残留電荷除去用の光源17を制御する。試料台制御部39は、試料台16の移動を制御する。
LD制御部36、荷電粒子制御部37、LED制御部38及び試料台制御部39は、ホストコンピュータ35によって制御される。また、2次電子検出部18の出力は、2次電子検出器41で検出され、この検出信号は信号処理部42で処理されて測定結果出力部43から2次電子測定結果として出力される。
FIG. 11 also shows a control system of the measuring apparatus.
The control system of the measuring apparatus includes an
The
2次電子放出比δは、
δ=放出電子/入射電子
として表されるが、より厳密に言えば、透過電子と反射電子とを考慮する必要があるため、
放出電子=透過電子+反射電子+2次電子
としてδを算出すると良い。
The secondary electron emission ratio δ is
δ = emitted electrons / incident electrons, but more strictly speaking, it is necessary to consider transmitted electrons and reflected electrons,
It is preferable to calculate δ as emission electrons = transmission electrons + reflection electrons + secondary electrons.
正電荷で帯電させたい場合には、図7に示すような2次電子放出比が1以上となる加速電圧で電子ビームを感光体試料30に照射すれば良い。通常のSEMによる試料観察では、チャージアップの影響を避けるためδ=1の条件下で観察することが一般的で、それ以外の加速電圧を用いないことが知られている。本実施形態では、意図的にチャージアップさせて帯電電位を形成するようにしている。
When it is desired to charge with positive charge, the
なお、上記方式では、帯電電位形成後に一旦電子ビームをOFFにしているが、OFFにすることなく、δ=1となる加速電圧に変更してチャージアップの起きない観察条件とし、その状態で露光させるようにしてもよい。
また、帯電方法は、接触帯電など別の手法を用いても良い。
In the above method, the electron beam is once turned off after the charged potential is formed. However, without changing it to the off state, the acceleration voltage is changed to δ = 1 so that the observation condition does not cause charge-up and exposure is performed in that state. You may make it make it.
As the charging method, another method such as contact charging may be used.
図1〜図5に、真空チャンバ装置の構成を示す。
図1は、真空チャンバ50に真空試料台ユニット60を装着した状態を示す。図4は、真空チャンバ50から真空試料台ユニット60を引き出した状態を示す。
真空チャンバは円筒状の材料に内径加工を行い、上方からDカット(上面視D字状に切断)することで、開口部とフランジ取り付け部とが形成されている。真空チャンバ50の底面と平行な面にガイドレール取り付け部が設けられ、開口部と直交する方向にガイドレール52が取り付けられている。本実施形態においては、真空試料台ユニットの位置決め精度向上及び耐荷重性向上のため2本のガイドレール52と補強板53とで構成している。ガイドレール52のそれぞれには各1個の移動台54がセットされ、2個の移動台54をブリッジした載置台55がガイドレール52にねじによって締結されている。
1 to 5 show the configuration of the vacuum chamber apparatus.
FIG. 1 shows a state in which the vacuum
The vacuum chamber performs inner diameter processing on a cylindrical material and D-cuts (cut into a D-shape when viewed from above) from above to form an opening and a flange mounting portion. A guide rail attachment portion is provided on a surface parallel to the bottom surface of the
図2に、真空チャンバ50の構成を示す。また、図3に、真空試料台ユニット60の構成を示す。
真空試料台ユニットのフランジ61(真空チャンバに連結するためのフランジ)には、真空チャンバ50内で試料を3方向に移動させるためのステージ部62が取り付けられる。フランジ61のステージとは反対側には箱型の構造体が形成され、ステージ駆動部63(ステッピングモータやマイクロヘッドなど)がOリングでリーク防止した上で取り付けられる構造となっている。真空チャンバ50内部への電力及び信号取り出しのためのハーネスは、フィールドスルー64で真空を保ったまま中継されている。
FIG. 2 shows the configuration of the
A
図5に示すように、箱型構造体69の底部に断面がL字の位置決め部材65が締結され、短辺側の両サイドの角が面取りされ、端面底部の高さとフランジ下端の底面高さとが略同一とされている。さらに、位置決め部材64の端部底面とフランジ61下端の底面とを結んで形成する台形面の中に真空試料台ユニット60全体の重心が位置しており、これによって、真空試料台ユニット60の姿勢を略水平に保ったまま机などの上に設置できるため、組み付け調整やその他の作業を容易に行えるようになっている。
As shown in FIG. 5, a positioning
次に、載置台55と真空試料台ユニット60との位置決めについて説明する。
載置台55は真空試料台ユニット60を容易にセットするためのガイド部、真空試料台ユニット60を水平に保持するための受け部及び載置時の安定、安全性を確保するための部分から成り立っている。
ガイド部はスライド方向前後に2カ所設けられている。真空チャンバ50側にはU字型に開いた突起形状のU字型ガイド部56が設けられ、真空試料台ユニット60のフランジ61のステージと反対面の突起部に外側からガイドしながら突き当たる。互いの角部はR形状になっているため、スライド方向と直交する方向にズレが生じてもガイドされる。もう一方のガイドは、U字型ガイド部56の真空チャンバ50側の端部と載置台55の真空チャンバ50とは反対側の端部とにそれぞれ切り欠きを設けてそれぞれ斜面56a、55aを形成し、載置台55とU字型ガイド部56とがこの切り欠き部に沿って真空試料台ユニット60の位置決め部材65とフランジ61との間に嵌ることでガイドされる。
ガイドレール52に沿った方向の位置決めは、フランジ61のステージの反対面と位置決め部材65との間に載置台55を挟持することで行われる。
鉛直方向の真空試料台ユニット60の位置決めは、載置台55の受け面高さを適正に設定することで、自重によって水平に保持される。
Next, positioning of the mounting table 55 and the vacuum
The mounting table 55 includes a guide part for easily setting the vacuum
Two guide portions are provided before and after the sliding direction. On the
Positioning in the direction along the
The positioning of the vacuum
載置台55と真空試料台ユニット60の位置決め部65がガイドレール52に沿った方向及びそれに直交する方向で挟持し互いに嵌合しているため、着脱時の負荷や通常の衝撃によって載置台から真空試料台ユニット60が落下することはない。
また、載置台55の後端部にタップを設け、真空試料台ユニット60の位置決め部材65に穴を設けツマミねじ66で互いに締結することで更なる安全性を確保できる。
Since the
Further, by providing a tap at the rear end portion of the mounting table 55, providing a hole in the positioning
載置台55の中央にタップを設け、ツマミねじ66で補強板53の穴にねじを差し込む、又は補強板53の表面に突き当てることで、載置台55のロックあるいは任意の位置でブレーキをかけることができる。このような安全装置が備えられているため、重量物である真空試料台ユニット60を載置台55から取り外さなくとも、真空チャンバ50から取り出した状態で各種作業を行うことができ、安全性と作業効率とが向上する。
A tap is provided at the center of the mounting table 55, and a screw is inserted into the hole of the reinforcing
真空試料台ユニット60の真空チャンバ50への装着は、載置台55に搭載した状態で箱型構造体の左右に取り付けられた取っ手67を用いて真空試料台ユニット60を真空チャンバ50側へ押し込み、フランジ61の基準面(突き当て面)が真空チャンバ50のフランジ取り付け面(接触面)にOリングを所定量圧縮してねじ締結されることによってなされる。このとき真空チャンバ50のフランジ取り付け面には主基準となる穴と従基準となる長穴とが所定ピッチであけられ(これらを基準穴57と言う)、フランジ61に植設された先端がテーパ状の基準ピン68と嵌合することで高精度に位置決めされ、真空チャンバ50内に設けられた不図示の電子銃との位置関係を、着脱によるバラツキを抑えて高精度に維持している。
The vacuum
このように、本実施形態にかかる静電潜像測定装置によれば、重量物である真空試料台ユニット60と載置台55との位置決めを高精度に行い、更にガイドレール52に沿って容易に移動させることができる。真空チャンバ50に設けられた基準穴57にフランジ61に植設された基準ピン68が嵌合することで、電子銃と真空試料台との位置関係が高精度に保たれる。
また、操作性も大きく向上する。
As described above, according to the electrostatic latent image measuring apparatus according to the present embodiment, the vacuum
In addition, operability is greatly improved.
なお、上記の説明は本発明の好適な実施の一例であり、本発明はこれに限定されることはない。
例えば、上記実施形態では載置台及びU字型ガイド部を切り欠いて斜面を形成したが、面取りの代わりに丸め(R加工)を施してもよい。
このように、本発明は様々な変形が可能である。
In addition, said description is an example of suitable implementation of this invention, and this invention is not limited to this.
For example, in the above embodiment, the mounting table and the U-shaped guide portion are cut out to form the inclined surface, but rounding (R processing) may be performed instead of chamfering.
As described above, the present invention can be variously modified.
11 電子銃
12 コンデンサレンズ
13 ビームブランカ
14 走査レンズ
15 対物レンズ
16 試料台
17 光源
18 2次電子検出部
20 露光部
21 光源
22 コリメートレンズ
23 アパーチャ
25 結像レンズ
30 試料
31 静電潜像
32 ビームスキャン領域
33 絶縁体
34 導電性基板
35 コンピュータ
36 LD制御部
37 荷電粒子制御部
38 LED制御部
39 試料台制御部
41 2次電子検出器
42 信号処理部
43 測定結果出力部
50 真空チャンバ
52 ガイドレール
53 補強板
54 移動台
55 載置台
56 U字型ガイド部
57 基準穴
60 真空試料台ユニット
61 フランジ
62 ステージ部
63 ステージ駆動部
64 フィールドスルー
65 位置決め部材
66 ツマミねじ
67 取っ手
68 基準ピン
69 箱型構造体
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記真空チャンバの外壁部に、載置台と、前記試料台が前記開口部を通して前記真空チャンバ内に収容されるように前記載置台を前記開口部に直交する方向に案内するためのガイドレールとが設置され、
前記載置台には、前記開口部に取り付けられ該開口部を密閉するフランジと、前記試料台と、該試料台の駆動機構と、前記フランジを支持する構造体とを有する真空試料台ユニットが搭載され、
前記取り付けフランジは、基準ピンが植設され該基準ピンが前記真空チャンバの外壁部に設けられた基準穴に嵌合されて位置決めされる構造であり、
前記載置台は、前記ガイドレールに案内される載置台基部と、該載置台基部の前記フランジ側に備えられ前記フランジを支持するフランジ支持部と、前記載置台基部の前記フランジ支持部から前記ガイドレールの案内方向に離間した側に備えられ前記構造体を支持する構造体支持部と、を含み、
鉛直方向を第1の方向、ガイドレールにより載置台が案内される方向を第2の方向、前記第1の方向及び前記第2の方向に垂直な方向を第3の方向としたとき、
前記フランジ支持部により前記フランジを前記第1の方向および前記第3の方向において位置決めし、かつ、前記構造体支持部により前記構造体を前記第1の方向、前記第2の方向において位置決めし、かつ、前記構造体の一端部を前記載置台基部に嵌合することにより第3の方向における位置決めをすること
を特徴とする真空チャンバ装置。 A vacuum chamber device comprising a sample stage that holds a sample and is accommodated in a vacuum chamber through an opening on one side and is movable in any direction,
A mounting table and a guide rail for guiding the mounting table in a direction perpendicular to the opening so that the sample table is accommodated in the vacuum chamber through the opening on the outer wall of the vacuum chamber. Installed,
The mounting table is mounted with a vacuum sample table unit having a flange attached to the opening and sealing the opening, the sample table, a driving mechanism for the sample table, and a structure that supports the flange. And
The mounting flange has a structure in which a reference pin is implanted and the reference pin is fitted and positioned in a reference hole provided in an outer wall portion of the vacuum chamber.
The mounting table includes a mounting base that is guided by the guide rail, a flange support that is provided on the flange side of the mounting base, and supports the flange, and the guide from the flange support of the mounting base. A structure support part that is provided on the side of the rail that is spaced apart in the guide direction and supports the structure,
When the vertical direction is the first direction, the direction in which the mounting table is guided by the guide rail is the second direction, and the first direction and the direction perpendicular to the second direction are the third direction,
Positioning the flange in the first direction and the third direction by the flange support part, and positioning the structure in the first direction and the second direction by the structure support part; And the vacuum chamber apparatus characterized by positioning in a 3rd direction by fitting the one end part of the said structure to the mounting base mentioned above.
荷電子ビームを出力・走査する手段を有し、該荷電子ビームの走査によって得られる検出信号に基づいて試料面上の静電潜像を検出し、
該静電潜像は、帯電させた試料を露光光学系で露光して前記試料上に電荷分布を発生させて形成することを特徴とする静電潜像測定装置。 An electrostatic latent image measuring device using the vacuum chamber device according to any one of claims 1 to 5 ,
A means for outputting and scanning the valence electron beam, and detecting an electrostatic latent image on the sample surface based on a detection signal obtained by scanning the valence electron beam;
The electrostatic latent image is formed by exposing a charged sample with an exposure optical system to generate a charge distribution on the sample.
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