JPH03276547A - レンズ非対称性補正装置と一体化した電子レンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はレンズ非対称性を補正する装置と一体化した電
子１／ンズに関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、軸対称形電子レンズは静電レンズであれ磁界形
レンズであれ完全な軸対称性をもつことを前提にして諸
機能が設計される。しかし現実のレンズには加工や組立
誤差が必ず存在し、ビームの軸ズレや非点収差を生ずる
。そのため、従来の荷電粒子線装置では、これらの補正
用として軸補正用偏向器や非点補正装置をレンズとは別
のユニットとして光軸上に並べて設置し、適当な制＠装
置を用いて補正を行っていた。

例えば、ビームの軸ズレについて説明すると、非対称性
による偏向成分をもつ電子レンズを通過した荷ｉｔａ子
は、通常の１／ンズ作用できまる軌道から偏向し、この
軌道を元に戻すのが軸補正装置であり、例えば第４図に
おいて、レンズ１が偏向成分をもつために本来の軌道５
から外れて軌道４のような偏向を生じたとすると、Ｘ方
向、ｙ方向に偏向機能をもつ偏向器を２段組合せ、まず
上段の偏向器２で軌道６のように偏向し、さらに下段の
偏向器３で軌道７のように偏向させて本来の軌道５にな
るように調節しており、上下の偏向角比を適当に調節す
ることにより軌道を元に戻すことができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように従来の補正装置では１つのレンズの軸補正を
行うのにＸ方向、ｙ方向に偏向機能をもつ偏向器が２段
必要になってしまう。これは偏向器をレンズと重ねて置
けないためである。このように２段必要となることよっ
て上下段偏向器の偏向角比の調整、偏向方向合わせなど
、非常に手間のかかる調整が必要となり、さらに高安定
度直流電源が各偏向器に２組、合計４組必要となり、非
常に高価なものとなってしまう。また、従来の偏向補正
は、手動軸合わせ装置の場合にはレンズ作用を変えるた
びに調節し直さなければならず、非常に操作性が悪く、
またコンピュータ制御された装置の場合は制御用テーブ
ルが膨大になってしまうなどの問題があった。

本発明は上記課題を解決するためのもので、つの補正装
置により偏向補正、非点補正できるとともに、−度補正
するとその後は自動的に補正が行われ、その結果操作性
を大幅に改善することが可能なレンズ非対称性補正装置
と一体化した電子レンズを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、同軸に積層された複数の電極の中央電極に偏
向を制御する制御用電圧を印加し、電子ビームの偏向を
行う電子レンズにおいて、中央電極を複数電極に分割し
、各電極に制御用電圧に比例した偏向補正電圧、非点補
正電圧を分配するようにしたこと、また、磁界形レンズ
のレンズギャップ近傍に複数に分割した補正用コイルを
配置し、各補正コイルにレンズ電流に比例した偏向補正
電流、非点補正電流を分配するようにしたことを特徴と
する。

〔作用〕

本発明は補正を必要とするレンズの中心に非対称性補正
装置を配置し、偏向補正用信号、非点補正用信号をレン
ズ電圧またはレンズ電流と比例させて重畳させることに
より、非対称性−正装置の構成を簡単化するとともに、
補正動作を容易にし一旦設定した後は自動的に補正が行
われるようにして操作性を向上させるようにしている。

〔実施例〕

以下、実施例を説明する。

第１図は本発明のアインツエル型静電レンズを示す図で
、第１図（ａ）は断面図、第１ｆ！Ｉ（ｂ）は中央電極
の平面図である。図中、１０は絶縁性支持部材、２０は
上側電極、３０は下側電極、５０は中央電極、６０は丸
孔、５０ａ〜５０ｈは分割電極である。

第１図（ａ）において、上側電極２０、下側電極３０、
中央電極５０をそれぞれ絶縁性支持部材１０で固定し、
その中央に電子ビーム通過用の丸孔６０を同軸に開け、
上下の電極を接地し、中央電極５０にレンズ作用を行わ
せる制御用電圧を印加する。この場合、各電極の加工、
取り付け、孔開は等を完全に軸対称に行うことは不可能
であるので、前述したように非対称忙が生じてしまう。

そ―で、本実施例においては、第１図ら）に示すように
、中央電極５０を８分割して各電極に共通にレンズ作用
の大きさを制御する電圧、軸ズレを補正する電圧、非点
補正用の電圧を重畳するようにしたものであり、レンズ
と同位置で補正が行われるので中央電極のみで補正が可
能である。

レンズ作用の大きさを制御する電圧Ｖｃは各電極５０ａ
〜５０ｈに共通に分配し、分割しない場合と同様にレン
ズ作用を行わせるようにする。

レンズの加工、組み立て誤差に起因する電場の偏向成分
を補正するための電圧νｄ’（ｘ電極５０ｂ、５０ｆＥ
ｌ］加用）、Ｖｄ’（ｙ電極５０ｄ、５０ｈ印加用）は
、通常の軸ズレ補正と同様に各対向する電極に逆極性に
なるよデに印加する。これで偏向補正は可能であるが、
これだけでは電極端部で電場が不均一となるのでｘ１１
１極とｙ電極の中間の電極５０ａと５０ｅに±（ｖｄＸ
＋ｖｄｙ＞　／　、／Ｔを、また５０ｃと５０ｇ”ニー
　（Ｖｃ　−Ｖｄ’　）　／　（Ｅを互いに逆極性にな
るように印加して光軸近辺に均一な電場ができるように
する。

また、非点補正用の電圧Ｖｓ’は互いに直交する２組の
４電極に対して各組互いに逆極性に分配され、同様にＶ
ｓ２も残りの２組の４電極に各組互いに逆極性に分配さ
れる。即ち、ｘｉｔｉ５ｏｂ、５０ｆにＶｓ’、、ｙ電
極５０ｄ、５０ｈに−Ｖｓ’、中間電極５０ａ、５０ｅ
にｈ’　、中間電極５０ｃ１５０ｇに−Ｖｓ２をそれぞ
れ印加することにより非点補正ができる。その結果、各
電極に印加される重畳電圧は次のようになる。

Ｘ電極 ５０ｂニジｃ＋ＶｄＸ＋Ｖｓ’ ５０　ｆ　：　１ｌｃ−Ｖｄ１１−１−ｖｓ’ｙ電極 ５（ｌｄ　ニジｃ−Ｖｄｙ−ｖｓ ５０１］：ｌｌｃ＋νｄ’　−Ｉｔｓ’中間電極 ５０　ａ　：　Ｖｃ−ｉ−（Ｖｄ’＋νｄ’　）　／　
、／Ｔ＋Ｖｓ２５　０　　ｅ　　：　　Ｖｃ−（Ｖｄ’
　　＋Ｖｄテ　）　／　７Ｔ＋シｓ２中間電掘 ５０　ｃ　：　Ｖｃ±（Ｖｄ”−Ｖｄｙ）　／　７Ｔ−
Ｖｓ２５０　ｇ　：　Ｖｃ±（ＶｄＸ−Ｖｄ’　）　／
　、ｆＴ　−Ｖｓ２そして、これらの偏向電圧、非点補
正電圧をレンズ作用制御用電圧Ｖｃに比例させる。すな
わち、Ｖｄ”　＝ｋｄ”　・Ｖｃ Ｖｓ”　＝ｋｓ”　・Ｖｃ とする。比例定数Ｍ″、ｋｄγはＶｃをＩｌｃ、からＶ
ｃａへと切り換えたとき、像中心の動きがなくなるよう
に調節する。また、ｋＳ’　、ｋｓ２は任意のｌｌｃに
おいて像に非点がないように調節する。このようにする
ことにより、次にＶＣを別の値に変化させた時も自動的
にレンズの偏向成分、非点成分が補正されることになる
。これは中央電極が他の電極ｉご対して偏芯している場
合、発生する偏向成分の大きさはシロに比例し、同様ｊ
ご中央電極の孔が楕円状に変形している場合、発生する
非点成分の大きさはＶｃに比例するからである。また、
外側電極に機械誤差がある場合にも、それらの成分の大
きさも同様にＶｃに比例するからである。なお、補正の
方向はｋｄ”とｋｄツの比、ｋｓ’　、ｋｓ２の比でき
まり、Ｖｃの大きさには依存しない。

このように、本実施例では中央電極を８分割Ｉ５て１／
ンズ電圧、偏向補正電圧、非点補正電圧を重畳するよう
にしたため、構成部品を大幅に削減し、装置の縦寸法を
短くし、耐震性や耐磁＠佐を向上させることができる。

また、偏向補正、非点補正用信号をレンズ電圧に比例さ
せるようにしたので偏向補正、非点補正を一度設定すれ
ば、その後はレンズ強度を任意の大きさに変化させても
自動的に補正が行われる。

第２図は本発明の磁界形レンズを示す図で、第２図（ａ
）は断面図、第２図らンは補正装置の平面図、第２図（
Ｃ）は補正用の一つのコイルを示す図である。図中、７
０は１ノンズ、７１はレンズコイル、８０は軸・非点補
正コイル、８０８〜８０ｈは分割コイルである。

磁界形レンズの場合には、第１図の静電形レンズの場合
と違ってレンズコイル自体を分割することはできないの
で、８分割１．た補正用コイルをレンズギャップ近傍に
配蓋し、Ｉノンズ７０に供給される偏向を制御する電流
■、に対して、各分割コイルに第１図の場合と同様に偏
向補正用、非点補正用の電流を流し、磁場を重畳して第
１図の場合と同様の作用を行わせることができる。

第１図の場合と同様に各コイルに流す補正用の重畳電流
は次のようになる。

Ｘ方向コイル ８０　ｂ　：　＋ｌｄＸ＋ｌｓ ８０　ｆ　：　−１ｉｔ”　＋ｌｓ ｙ方向コイル ８０　ｄ　：　−１ｄ’　−Ｉｓ’ ８０ｈ：＋Ｉｄツ　−Ｉｓ 中間コイル ８０　ａ　：　＋　（ｌｄ’　＋Ｉｄ’　）　／　ＩＴ
　＋Ｉｓ”８　０　　ｅ　　：　　−（ｌｄ’　　±［
ｄツ　）／　　ｖ／Ｔ＋Ｉｓ’中間コイル ８０　ｃ　：　＋　（［ｄ”　−１ｄ’　）　／　、’
Ｔ−Ｉｓ２８０　ｔｇ　：　−（［ｄＸ−１ｄ’　）　
／　、／Ｔ−ｌｓ２そして、これらの偏向電流、非点補
正電流をレンズ電流■、に比例させる。すなわち、Ｉｄ
”’　　＝ｋｄ”−ツ　・　　１゜ｌｓ”　＝ｋｓ”　
・ＩＩ。

とする。比例定数ｋｄ’″、ｋｄ’はＩ、をＩＬＬから
ＩＬ２へと切り換えたとき、像中心の動きがなくなるよ
うに調節する。また、ｋｓ’　、ｋｓ”は任意のＩＬに
おいて像に非点がないように調節する。このようにする
ことにより、次にＩＬを別の値に変化させた時も自動的
にレンズの偏向成分、非点成分が補正されることになる
。これは第２図のレンズの上下磁極が互いに偏芯してい
る場合発生する偏向場成分の大きさはＩｔに比例し、同
様に中央電極の孔が楕円状に変形している場合、発生す
る非点成分の大きさはＩＬに比例するからである。また
、上または下の磁極の穴が楕円状に変形している場合発
生する非点成分の大きさはＩＬに比例するからである。

なお、補正の方向はｋｄ″とｋｄ”の肚、ｋｓ’　、ｋ
ｓ’の比できまり、■、の大きさには依存しない。

また、第３１！Ｉに示すように偏向補正用コイルと非点
補正用コイルを分離し、非点補正用８分割コイル９０ａ
〜９０ｈと偏向補正用４分割コイル１００〜１０３を設
けるようにしてもよい。この場合は、 〔非点補正電流〕 Ｘ方向コイル（９０ｂ、９０ｆ）：Ｉｓ’ｙ方向コイル
（９０ｄ、９０　ｈ）　　：　−Ｉｓ’中間コイル（９
０ａ、９０ｅ）　　　：Ｉｓ２中間コイル（８０ｃ、８
０ｇ）　　　：　−Ｉｓ’〔偏向補正電流〕 Ｘ方向コイル（１００）　　コＩＸ ｙ方向コイル（１０１）：　−１ｘ 中間コイル（１０２）　　　：Ｉｙ 中間コイル（１０３）　　　：　−１ｙをそれぞれ分配
すればよく、各補正電流をＩＬに比例させることは第２
図の場合と同様である。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、補正を必要とするレンズ
の中心に非対称性補正装置を設け、レンズと一体化した
ので、一つの補正装置のみにより非対称性の補正を行う
ことができ、従来２段必要であった電源を１段にして連
動比調整や偏向方向調整を不要にすることができる。ま
た偏向補正、非点補正用信号をレンズ電圧またはレンズ
電流と比例させるようにした゛ので、−度比例定数の設
定を行えば、その後はレンズ強度を任意の大きさに変化
させても自動的に補正が行われるため、操作性を大幅に
向上させることができる。また静電レンズの場合には中
央電極を８分割してレンズ電圧、偏向補正電圧、非点補
正電圧を重畳するようにしたため、構成部品を大幅に削
減し、装置の縦寸法を短くし、耐震性や耐磁場性を向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるアインツエル型静電レ
ンズを示す図、第２図、第３図は本発明の他の実施例で
ある磁界形レンズを示す図、第４図は従来の偏向補正を
説明するための図である。 １０・・・絶縁性支持部材、２０・・・上側電極、３０
・・・下側電極、５０・・・中央電極、５０ａ〜５０ｈ
・・・分割電極、６０・・・丸孔、７０・・・レンズ、
７１・・・レンズコイル、８０・・・軸・非点補正コイ
ル、８０ａ〜８０ｈ・・・分割コイル。 第 図 （ａ） （ｂ） 第 ２ 図 （ａ） ０ （ｂ） （ｃ） 第 図 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）同軸に積層された複数の電極の中央電極に偏向を
   制御する制御用電圧を印加し、電子ビームの偏向を行う
   電子レンズにおいて、中央電極を複数電極に分割し、各
   電極に制御用電圧に比例した偏向補正電圧、非点補正電
   圧を分配するようにしたことを特徴とするレンズ非対称
   性補正装置と一体化した電子レンズ。
2. （２）磁界形レンズのレンズギャップ近傍に複数に分割
   した補正用コイルを配置し、各補正コイルにレンズ電流
   に比例した偏向補正電流、非点補正電流を分配するよう
   にしたことを特徴とするレンズ非対称性補正装置と一体
   化した電子レンズ。