JPH047535B2 - - Google Patents

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JPH047535B2
JPH047535B2 JP60049634A JP4963485A JPH047535B2 JP H047535 B2 JPH047535 B2 JP H047535B2 JP 60049634 A JP60049634 A JP 60049634A JP 4963485 A JP4963485 A JP 4963485A JP H047535 B2 JPH047535 B2 JP H047535B2
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JP
Japan
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circuit
voltage
ion beam
diode
series circuit
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JP60049634A
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Japanese (ja)
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JPS61208740A (en
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Yoshizo Sakuma
Ryuzo Aihara
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Jeol Ltd
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Nihon Denshi KK
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は集束イオンビーム装置に関し、更に詳
しくは、イオンビームの集束用静電レンズに改良
を施した集束イオンビーム装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a focused ion beam device, and more particularly to a focused ion beam device in which an electrostatic lens for focusing an ion beam is improved.

(従来の技術) 集束イオンビーム装置は、原子をイオン化さ
せ、それを取出してビームとし、このイオンビー
ムを物質に照射して物質の形や性質を変えようと
する装置である。この種の装置は、近年半導体微
細加工用のマスクレスイオン注入装置として用い
られるようになつてきている。第2図は、従来の
集束イオンビーム装置の電気的構成例を示す図で
ある。図において、1はイオンビーム加速用の高
圧を発生する加速電圧発生回路、2はイオンを出
射するエミツタ、3はエミツタ2から出射された
イオンを取出す引出し電極(エキストラクタ)、
4は該引出し電極3に電位を与える引出し電圧印
加用電源である。加速電圧発生回路1の出力電圧
としては、例えば200KV程度が用いられる。引
出し電圧印加用電源の4の発生電圧としては、例
えば500V程度が用いられる。
(Prior Art) A focused ion beam device is a device that ionizes atoms, extracts them to form a beam, and irradiates a substance with the ion beam to change the shape and properties of the substance. This type of device has recently come to be used as a maskless ion implantation device for semiconductor microfabrication. FIG. 2 is a diagram showing an example of the electrical configuration of a conventional focused ion beam device. In the figure, 1 is an accelerating voltage generation circuit that generates high voltage for accelerating the ion beam, 2 is an emitter that emits ions, 3 is an extraction electrode (extractor) that extracts ions emitted from the emitter 2,
Reference numeral 4 denotes a power source for applying an extraction voltage that applies a potential to the extraction electrode 3. As the output voltage of the accelerating voltage generating circuit 1, for example, about 200 KV is used. For example, about 500V is used as the voltage generated by the power source 4 for applying the extraction voltage.

5はその内部を通過するイオンビームを多段加
速する加速管(アクセラレーシヨン・シユーブ)、
6は該加速管5に多段の加速電圧を与える分圧器
である。該分圧器6としては、例えば、高耐圧用
の分圧抵抗が用いられる。7はイオンビームを集
束させるコンデンサレンズ、8は通過するイオン
のうち質量の違うイオンを分離する質量分離器
(マスフイルタ)である。該質量分離器8は、通
過するイオンビームに直交する磁界を印加し、更
に、この磁界に直交する磁界を与えて不要イオン
を除去するものである。即ち、磁界中を通過する
イオンは、質量の小さいイオンから順に軌道か曲
げられる性質を利用し、更に必要なイオンを直進
させる電界を磁界に直交させて与え不要イオンを
除去するものである。
5 is an acceleration tube that accelerates the ion beam passing through it in multiple stages;
Reference numeral 6 denotes a voltage divider that applies multistage accelerating voltages to the accelerating tube 5. As the voltage divider 6, for example, a high voltage dividing resistor is used. 7 is a condenser lens that focuses the ion beam, and 8 is a mass separator (mass filter) that separates ions with different masses among the passing ions. The mass separator 8 applies a magnetic field perpendicular to the passing ion beam, and further applies a magnetic field perpendicular to this magnetic field to remove unnecessary ions. That is, by utilizing the property that the trajectory of ions passing through a magnetic field is bent in descending order of mass, an electric field is applied perpendicular to the magnetic field to cause the necessary ions to proceed straight, and unnecessary ions are removed.

9は対物レンズ、10はイオンビームをX,
Y2方向に走査する偏向器、11は最終的にイオ
ンビームが照射される試料(ターゲツト)であ
る。12は加速電圧発生回路1の出力電圧が印加
される分圧器である。分圧器12としては、分圧
器6と同様に例えば分圧抵抗が用いられる。分圧
器12には、図に示すようなタツプA,Bが設け
られている。タツプAの分圧電圧は対物レンズ9
に印加され、タツプBの分圧電圧はコンデンサレ
ンズ7に印加されている。そして対物レンズ9へ
の印加電圧は加速電圧が200KVの場合、例えば
90KV、コンデンサレンズ7への印加電圧は例え
ば63KV程度である。尚、コンデンサレンズ7及
び対物レンズ9は電解によりビームを絞る静電レ
ンズをなしている。このように構成された装置の
動作を説明すれば、以下のとおりである。
9 is an objective lens, 10 is an ion beam X,
A deflector 11 that scans in the Y2 direction is a sample (target) to which the ion beam is finally irradiated. 12 is a voltage divider to which the output voltage of the accelerating voltage generating circuit 1 is applied. As the voltage divider 12, for example, a voltage dividing resistor is used like the voltage divider 6. The voltage divider 12 is provided with taps A and B as shown in the figure. The divided voltage of tap A is the objective lens 9.
The divided voltage of tap B is applied to the condenser lens 7. When the acceleration voltage is 200KV, the voltage applied to the objective lens 9 is, for example,
The voltage applied to the condenser lens 7 is, for example, about 63 KV. Note that the condenser lens 7 and the objective lens 9 are electrostatic lenses that focus the beam by electrolysis. The operation of the device configured as described above will be explained as follows.

エミツタ2から発生し、引出し電極3の開口部
を通過した高輝度イオンビームは、6段の加速管
5で加速される。多段加速管5を通過した高速イ
オンビームは、コンデンサレンズ7でビーム径が
細く絞られた後、質量分離器8で不要イオンが除
去される。質量分離器8を通過したイオンビーム
は、対物レンズ9で、再度ビーム径が絞られた
後、偏向器10で所定方向に偏向させられた後、
ターゲツト11を照射する。この結果、ターゲツ
ト11の表面は所定方向に走査させられ、イオン
が注入され、或いはイオンビームによるスパツタ
リングが行われる。
A high-intensity ion beam generated from the emitter 2 and passed through the opening of the extraction electrode 3 is accelerated by a six-stage acceleration tube 5. The high-speed ion beam that has passed through the multistage accelerator tube 5 is narrowed down to a beam diameter by a condenser lens 7, and then unnecessary ions are removed by a mass separator 8. The ion beam that has passed through the mass separator 8 is narrowed down to a beam diameter again by an objective lens 9, and then deflected in a predetermined direction by a deflector 10.
Irradiate the target 11. As a result, the surface of the target 11 is scanned in a predetermined direction, and ions are implanted or sputtered with an ion beam.

第3図は、このようにして形成されたイオンビ
ームがターゲツトに照射されるまでの軌跡を示す
図である。図中の番号は、第2図の構成要素の番
号と対応している。
FIG. 3 is a diagram showing the trajectory of the ion beam thus formed until it irradiates the target. The numbers in the figure correspond to the numbers of the components in FIG.

(発明が解決しようとする問題点) ところで、従来の集束イオンビーム装置ではコ
ンデンサレンズ及び対物レンズとして、前述した
ような静電レンズを用いている。静電レンズの場
合、真空絶縁をしなければならず、以下のような
問題が生じる。
(Problems to be Solved by the Invention) By the way, in conventional focused ion beam devices, electrostatic lenses as described above are used as condenser lenses and objective lenses. In the case of an electrostatic lens, it must be vacuum insulated, which causes the following problems.

電極間のスペーサ、絶縁碍子の沿面等に微小
放電が生じる。
Micro discharges occur in the spacer between the electrodes, along the creeping surface of the insulator, etc.

電極間の真空微小放電が生じる。 Vacuum minute discharge occurs between the electrodes.

第2図に示す従来例においては、コンデンサレ
ンズ7及び対物レンズ9への給電は前述したよう
に分圧器12からそれぞれ50KV、100KVが与え
られる。例えば加速電圧200KVの集束イオンビ
ーム装置では、分圧器12として1000MΩ程度の
高抵抗を使用している。従つて、,で説明し
たような微小放電があると、この微小放電の放電
電流のために抵抗による電圧降下が生じ、前記し
た印加電圧50KV、100KVがそれぞれ変動する。
例えば、対物レンズ9で微小放電が生じたものと
する。このときの放電電流のピーク値を1μAとす
ると、100KVを与える分圧抵抗値は1000MΩの
1/2の500MΩであることから、電圧変動量は 500MΩ×1μA=500(V) となる。100KVの定格値に対する誤差は0.5%に
なる。この結果、試料11上のイオンビームは最適
集束条件から外れ、焦点がぼけてしまう。同様の
不具合はコンデンサレンズ7についても起こりう
る。
In the conventional example shown in FIG. 2, the condenser lens 7 and objective lens 9 are supplied with 50 KV and 100 KV, respectively, from the voltage divider 12 as described above. For example, in a focused ion beam device with an accelerating voltage of 200 KV, a high resistance of about 1000 MΩ is used as the voltage divider 12. Therefore, when there is a minute discharge as explained in , a voltage drop occurs due to the resistance due to the discharge current of this minute discharge, and the above-mentioned applied voltages of 50 KV and 100 KV fluctuate, respectively.
For example, assume that a minute discharge occurs in the objective lens 9. If the peak value of the discharge current at this time is 1 μA, the partial voltage resistance value that provides 100 KV is 500 MΩ, which is 1/2 of 1000 MΩ, so the voltage fluctuation amount is 500 MΩ×1 μA = 500 (V). The error for the rated value of 100KV will be 0.5%. As a result, the ion beam on the sample 11 deviates from the optimal focusing conditions and becomes out of focus. A similar problem may also occur with the condenser lens 7.

この不具合を解決するためには、微小放電を少
なくすればよい訳であるが、現状では微小放電を
皆無にすることは不可能であるが実情である。従
つて、微小放電が生じることを前提として対策を
考える必要がある。その対策の1つに以下に述べ
るような方法がある。即ち、微小放電が起きて負
荷電流が増加しても各静電レンズに印加する電圧
が変動しないようにすればよい。このような条件
を満足させるためには、内部抵抗の小さい分圧器
乃至は高圧発生電源を用いる必要がある。
In order to solve this problem, it would be sufficient to reduce the number of minute discharges, but the current situation is that it is impossible to completely eliminate the number of minute discharges. Therefore, it is necessary to consider countermeasures on the premise that minute discharges will occur. One of the countermeasures is the method described below. That is, even if a micro discharge occurs and the load current increases, the voltage applied to each electrostatic lens may be prevented from changing. In order to satisfy these conditions, it is necessary to use a voltage divider or a high voltage generating power source with small internal resistance.

本発明はこのような点に鑑みてなされたもので
あつて、その第1の目的は、静電レンズ部に微小
放電が生じた場合でも、イオンビームの最適集束
条件が外れることがないようにした集束イオンビ
ーム装置を実現することにある。
The present invention has been made in view of the above points, and its first purpose is to prevent the optimal focusing conditions of the ion beam from deviating even if a minute discharge occurs in the electrostatic lens section. The purpose of this research is to realize a focused ion beam device.

本発明の第2の目的は、イオンビームの最適集
束条件が外れることがないだけでなく、これに加
えて分圧点を多くとれる集束イオンビーム装置を
実現することにある。
A second object of the present invention is to realize a focused ion beam device that not only does not deviate from the optimal focusing conditions of the ion beam, but also allows a large number of partial pressure points.

(問題点を解決するための手段) 上記した問題点を解決する本発明は、イオン源
より発射されるイオンビームを加速し、静電レン
ズで集束せしめた後、ターゲツト表面を照射する
集束イオンビーム装置において、加速電圧発生回
路として、直列接続されたコンデンサの直列回路
を並列に配置すると共に両直列回路のコンデンサ
の各段間に整流ダイオードをたすき掛け接続して
なるコツククロフト・ワルトン回路を用い、該コ
ツククロフト・ワルトン回路内の前記コンデンサ
の直列回路の同一位置の段間に、カソードが突き
合うように逆接続した第1のダイオード直列回路
を挿入接続し、且つ、該第1のダイオード直列回
路近傍のたすき掛け接続された前記整流ダイオー
ドを、順方向に直列接続された第2のダイオード
直列回路で置換すると共に該第2のダイオード直
列回路を構成するダイオードの接続点間を接続し
たことを特徴とするものである。
(Means for Solving the Problems) The present invention, which solves the above-mentioned problems, accelerates an ion beam emitted from an ion source, focuses it with an electrostatic lens, and then irradiates the target surface with a focused ion beam. In the device, as an accelerating voltage generating circuit, a Cottcroft-Walton circuit is used, in which series circuits of series-connected capacitors are arranged in parallel, and rectifier diodes are cross-connected between each stage of the capacitors in both series circuits. A first diode series circuit whose cathodes are connected in reverse is inserted and connected between the stages of the series circuit of the capacitors at the same position in the Kotscroft-Walton circuit, and a The cross-connected rectifier diodes are replaced with a second diode series circuit connected in series in the forward direction, and the connection points of the diodes constituting the second diode series circuit are connected. It is something.

(実施例) まず、実施例の説明に先立ち、前記第1の目的
のみを達成する装置について説明する。第4図
は、前記第1の目的のみを達成した改良装置の一
例を示す電気回路図である。図に示す回路は、第
2図の加速電圧発生回路1に相当する部分の具体
的構成を示しており、それ以外の部分は、第2図
の構成がそのまま用いられる。図において、20
は、ダイオードとコンデンサを多段接続して構成
した周知のコツククロフト・ワルトン回路であ
る。コツククロフト・ワルトン回路は、図に示す
ようにその両端に直列接続されたコンデンサC1
〜Cn(nは整数、以下同じ)とC1′〜Cn′の各段間
に図に示すように整流ダイオードD1〜Dn′,D1
Dn′のたすき掛け接続をしたもので、高倍電圧整
流回路として用いられる。
(Example) First, prior to describing an example, an apparatus that achieves only the first objective will be described. FIG. 4 is an electrical circuit diagram showing an example of an improved device that achieves only the first objective. The circuit shown in the figure shows a specific configuration of a portion corresponding to the accelerating voltage generation circuit 1 of FIG. 2, and the configuration of FIG. 2 is used as is for the other portions. In the figure, 20
is a well-known Kotscroft-Walton circuit constructed by connecting diodes and capacitors in multiple stages. The Kotscroft-Walton circuit consists of a capacitor C 1 connected in series across it as shown in the figure.
~Cn (n is an integer, the same applies hereinafter) and between each stage of C 1 ′ to Cn′, rectifier diodes D 1 to Dn′, D 1 to
This is a cross-connection of Dn′ and is used as a high voltage doubler rectifier circuit.

21,22はそれぞれ位相が180゜異なる高周波
高電圧を発生する高周波電源である。高周波電源
22はコンデンサC1〜Cnの直列回路の一端に、
高周波電源21はコンデンサC1′〜Cn′の直列回路
の一端にそれぞれ接続されている。Dc1,Dc1′は
コツククロフト・ワルトン回路20の第3段目カ
ラムから高圧整流出力を取出すダイオード、Dc2
Dc2′は同じく第6段目カラムから高圧整流出力を
取出すダイオードDck、,Dck′は第k段目(最上
段)から高圧整流出力を取出すダイオードであ
る。コツククロフト・ワルトン回路20の最上段
から取出された高圧電圧は、多段加速管(第2図
の5参照)へ印加され、更に抵抗号Rを介して出
力電圧制御回路23に負帰還される。該出力電圧
制御回路23は高周波電源21,22の出力振幅
を制御してコツククロフト・ワルトン回路20の出
力が一定になるように制御する。Cm1〜Cm6
Cm1′〜Cm6′はそれぞれコンデンサC1〜C6,C1′〜
C6′にそれぞれ並列接続された容量アツプ用コン
デンサである。このように構成された回路の動作
を説明すれば、以下のとおりである。
Reference numerals 21 and 22 are high frequency power supplies that generate high frequency high voltages with phases different by 180 degrees. The high frequency power supply 22 is connected to one end of the series circuit of capacitors C 1 to Cn.
The high frequency power supply 21 is connected to one end of the series circuit of capacitors C 1 ' to Cn', respectively. D c1 , D c1 ′ are diodes that take out the high-pressure rectified output from the third stage column of the Kotscroft-Walton circuit 20; D c2 ,
Similarly, D c2 ' is a diode Dck that takes out the high-pressure rectified output from the sixth stage column, and Dck' is a diode that takes out the high-pressure rectified output from the k-th stage (top stage). The high voltage taken out from the top stage of the Kotscroft-Walton circuit 20 is applied to a multistage accelerator tube (see 5 in FIG. 2), and is further negatively fed back to the output voltage control circuit 23 via a resistor R. The output voltage control circuit 23 controls the output amplitudes of the high frequency power supplies 21 and 22 so that the output of the Cottcroft-Walton circuit 20 is constant. Cm 1 ~ Cm 6 ,
Cm 1 ′ to Cm 6 ′ are capacitors C 1 to C 6 , C 1 ′ to
These are capacitors connected in parallel to C 6 ' to increase the capacity. The operation of the circuit configured as described above will be explained as follows.

図に示すコツククロフト・ワルトン回路20
に、それぞれ高周波電源21,22から高周波高
電圧を印加すると、該コツククロフト・ワルトン
回路20は段数に応じた高電圧を最上段に発生す
る。この高電圧を分圧したものが、それぞれ3段
目カラム、6段目カラムから取出されてそれぞれ
コンデンサレンズ及び対物レンズへ直接印加され
る。これら、印加電圧としては、例えは前述した
ように50KV、100KVがとられる。
Kotscroft-Walton circuit 20 shown in the figure
When a high frequency high voltage is applied from the high frequency power sources 21 and 22, respectively, the Kotscroft-Walton circuit 20 generates a high voltage at the top stage corresponding to the number of stages. Partial voltages of this high voltage are taken out from the third column and the sixth column, respectively, and directly applied to the condenser lens and the objective lens, respectively. These applied voltages are, for example, 50KV and 100KV as described above.

今、このコツククロフト・ワルトン回路20の
6段目から取出す分圧回路の内部抵抗R6を求め
てみる。一般に、図に示すようなコツククロフ
ト・ワルトン回路20の段数をN、高周波電源2
1,22の周波数をf、コンデンサの容量をCと
すると、内部抵抗RNは次式で表わされる。
Now, let's find the internal resistance R 6 of the voltage divider circuit taken out from the 6th stage of this Kotscroft-Walton circuit 20. Generally, the number of stages of the Kotscroft-Walton circuit 20 as shown in the figure is N, and the high frequency power supply is 2.
When the frequency of 1 and 22 is f and the capacitance of the capacitor is C, the internal resistance R N is expressed by the following equation.

RN=1/(f・C)×{(N3/+4) −(N2/2)+(N/2)} ……(1) N=6、f=20KHz、コンデンサC1〜Cn,
C1′〜Cn′,Cm1〜Cm6,Cm1′〜Cm6′の容量を何
れも4000PFとすると、上式よりN=6として6
段の分圧抵抗R6を求めると、 R6=1/(2×104×8×10-9) ×(63/4−62/2+6/2)=244(K
Ω) となる。そこで、6段目の対物レンズに微小放電
が生じて、ピークで1μAの放電電流が流れたもの
とすると、変動電圧量は 224KΩ×1μA=0.244(V) となり、100KVの定格値に対する誤差は無視で
きる。液体金属形電解放射イオン源による集束イ
オンビーム装置では、イオン源より発生するイオ
ンの初速度分布の半値幅は、通常10eVであり、
各静電レンズで生じる1μA程度の放電電流による
電圧変動は、せいぜい0.2〜0.3V程度であり全く
問題にならない。
R N =1/(f・C)×{(N 3 /+4) −(N 2 /2)+(N/2)} ……(1) N=6, f=20KHz, capacitor C 1 ~Cn ,
If the capacities of C 1 ′ to Cn ′, Cm 1 to Cm 6 , and Cm 1 ′ to Cm 6 ′ are all 4000PF, then from the above formula, N=6 and 6
Calculating the voltage dividing resistance R 6 of the stage, R 6 = 1/(2 x 10 4 x 8 x 10 -9 ) x (6 3 /4 - 6 2 /2 + 6/2) = 244 (K
Ω) becomes. Therefore, if a minute discharge occurs in the objective lens of the 6th stage, and a discharge current of 1μA flows at its peak, the amount of fluctuation voltage will be 224KΩ x 1μA = 0.244 (V), and the error with respect to the rated value of 100KV is ignored. can. In a focused ion beam device using a liquid metal electrolytic radiation ion source, the half-width of the initial velocity distribution of ions generated from the ion source is usually 10 eV.
The voltage fluctuation caused by the discharge current of about 1 μA that occurs in each electrostatic lens is about 0.2 to 0.3 V at most, and is not a problem at all.

図中に示す抵抗Rは、出力電圧を一定にするた
めの出力電圧制御回路(図示せず)に出力電圧を
帰還させるための帰還抵抗として機能している。
即ち、コツククロフト・ワルトン回路20の最上
断出力を出力電圧制御回路23に与える。出力電
圧制御回路23は、入力された実際の出力電圧を
基準電圧と比較して、出力電圧が基準電圧に等し
くなるように高周波電源21,22の出力振幅を
制御する負帰還制御を行う。
A resistor R shown in the figure functions as a feedback resistor for feeding back the output voltage to an output voltage control circuit (not shown) for keeping the output voltage constant.
That is, the highest cutoff output of the Kotscroft-Walton circuit 20 is given to the output voltage control circuit 23. The output voltage control circuit 23 compares the input actual output voltage with a reference voltage and performs negative feedback control to control the output amplitudes of the high frequency power supplies 21 and 22 so that the output voltage becomes equal to the reference voltage.

コンデンサC1〜C6及びC1′〜C6′の両端にそれぞ
れ並列接続されたコンデンサCm1〜Cm6
Cm1′〜Cm6′は(1)式の容量Cの値を増やして、全
体として分圧回路の内部抵抗RNの値を小さくす
るためのものである。コンデンサC1〜C6及び
C1′〜C6′の容量を予め大きくしておけば必ずしも
このような並列接続用コンデンサを設ける必要は
ない。
Capacitors Cm 1 to Cm 6 are connected in parallel to both ends of capacitors C 1 to C 6 and C 1 ′ to C 6 , respectively.
Cm 1 ′ to Cm 6 ′ are for increasing the value of capacitance C in equation (1) and reducing the value of internal resistance R N of the voltage dividing circuit as a whole. Capacitors C 1 to C 6 and
If the capacitances of C 1 ′ to C 6 ′ are increased in advance, it is not necessary to provide such parallel connection capacitors.

このようにして、多段加速管に印可する高圧出
力は一定に制御されるが、コンデンサレンズ及び
対物レンズへの給電部の出力電圧は負帰還制御さ
れない。しかしながら、コツククロフト・ワルト
ン回路の内部抵抗が前述したように200KΩ〜
300KΩと低く、10μA程度のかなり大き微小放電
でも変動電圧量は2〜3V程度であるので、10eV
程度の加速度分布を持つイオンを加速集束するイ
オンビーム装置においては、その集束作用には殆
んど影響しない。
In this way, the high voltage output applied to the multistage accelerator tube is controlled to be constant, but the output voltage of the power supply section to the condenser lens and the objective lens is not controlled by negative feedback. However, as mentioned above, the internal resistance of the Kotscroft-Walton circuit is 200KΩ~
It is low at 300KΩ, and even with a fairly large micro discharge of about 10μA, the fluctuation voltage is about 2 to 3V, so 10eV
In an ion beam device that accelerates and focuses ions with a certain degree of acceleration distribution, this has almost no effect on the focusing effect.

以上詳細に説明したように第4図に示す改良装
置は、微小放電の影響を受けない秀れたものであ
るが、静電レンズに印加する電圧が、区切りの悪
い値であつた場合、図に示す分圧点から給電する
ことができない。例えば前述の例においては、コ
ンデンサレンズへの印加電圧50V、対物レンズへ
の印加電圧100Vと区切りのよい値であつた。こ
こで、コンデンサレンズへの印加電圧を63KV、
対物レンズの印加電圧を90KVと区切りの悪い値
に設定したものとすると、第4図の改良装置から
つくり出すことはできない。従つて、第5図に示
すように従前の分圧点から取出した電圧に直列に
可変電源E1,E2を図に示すように接続し、これ
ら可変電源の出力を調節して、3段目及び6段目
から取出される50KV、100KVをそれぞれ63KV、
90KVにすることが考えられる。この場合、可変
電源E1は+13KVをつくり出し、可変電源E2は−
10KVをつくり出している。このような可変電源
を取付けることは、構成が複雑化し、且つ電源
E1,E2を浮かして直列に接続する必要があるこ
とから、絶縁対策等を確実に行う必要があり、高
価なものになつてしまう。又、可変電源E1,E2
の可変範囲にも一定の限度があり可変範囲をそれ
ほど広げることができない。このような不具合を
避けるためにコツククロフト・ワルトン回路の段
数を増やすことも考えられるが、現実には分圧点
の数をそれほど増やすことができない。このた
め、希望の分圧電圧をきめ細かく設定することは
不可能である。
As explained in detail above, the improved device shown in FIG. Power cannot be supplied from the voltage dividing point shown in . For example, in the above example, the voltage applied to the condenser lens was 50V, and the voltage applied to the objective lens was 100V, which were values that were well separated. Here, the voltage applied to the condenser lens is 63KV,
If the voltage applied to the objective lens is set to a value of 90 KV, which is in a poor range, it cannot be produced using the improved device shown in Figure 4. Therefore, as shown in Figure 5, variable power supplies E 1 and E 2 are connected in series with the voltage taken out from the previous voltage dividing point as shown in the figure, and the outputs of these variable power supplies are adjusted to create a three-stage system. 50KV and 100KV taken out from the 6th and 6th stages are respectively 63KV,
It is possible to make it 90KV. In this case, variable power supply E 1 produces +13KV and variable power supply E 2 produces -
It produces 10KV. Installing such a variable power supply complicates the configuration and increases the power supply.
Since it is necessary to float E 1 and E 2 and connect them in series, it is necessary to take proper insulation measures, which results in an expensive product. Also, variable power supplies E 1 , E 2
There is also a certain limit to the variable range of , and the variable range cannot be expanded that much. In order to avoid such problems, it may be possible to increase the number of stages in the Kotscroft-Walton circuit, but in reality it is not possible to increase the number of voltage dividing points that much. Therefore, it is impossible to finely set the desired divided voltage.

第1図は、本発明の一実施例を示す電気回路図
である。図に示す実施例は、第5図のコツククロ
フト・ワルトン回路20に改良を加えたもので、
図に示されていないその他の回路部分は第5図の
構成生図と同一であるので省略してある。図に示
す回路は、第5図のダイオードD3をD31,D31′な
る2個のダイオードで置換し、ダイオードD2′を
D42,D42′なる2個のダイオードで置換し、これ
らダイオード直列回路の交点P1を共通接続した
ものである。この間の事情はダイオードD41
D41′,D42,D42′についても同様でP3はこれらダ
イオード直列回路の交点である。尚、P2は従来
の分圧点(給電点)である。即ち、本発明回路
は、分圧点近傍の上下の整流ダイオード回路のみ
を4個のダイオードでブリツジ状に構成したもの
である。
FIG. 1 is an electrical circuit diagram showing one embodiment of the present invention. The embodiment shown in the figure is an improved version of the Kotscroft-Walton circuit 20 shown in FIG.
Other circuit parts not shown in the figure are omitted because they are the same as the configuration diagram of FIG. 5. The circuit shown in the figure replaces the diode D 3 in Figure 5 with two diodes D 31 and D 31 ', and replaces the diode D 2 ' with
Two diodes D 42 and D 42 ' are used instead, and the intersection point P 1 of the series circuit of these diodes is commonly connected. The circumstances during this time are diode D 41 ,
The same applies to D 41 ′, D 42 , and D 42 ′, and P 3 is the intersection of these diode series circuits. Note that P 2 is a conventional voltage dividing point (power feeding point). That is, in the circuit of the present invention, only the upper and lower rectifier diode circuits near the voltage dividing point are configured in a bridge shape using four diodes.

このような構成にすると、従来の分圧点P2
上下に更に2個(点P1,P3)の分圧点(給電点)
をつくることができる。点P1からコンデンサレ
ンズへ給電を行うものとすると給電電圧V1は V1=50(KV)−8.3(KV)=41.7(KV) 点P2から給電を行うものとすると給電電圧V2
は50KV、点P3から給電するときの給電電圧V3は V3=50(KV)−8.3(KV)=58.3(KV) となり、第5図の回路よりも、より細かい分解で
分圧点を選択することができる。本発明によれ
ば、コツククロフト・ワルトン回路の1つの段か
ら3種類の分圧電圧を引出せるので、可変電源
E1の可変範囲も狭くすることができ、構成が容
易になる。例えばコンデンサレンズの給電電圧
が、前述したように63Vであつた場合、点P3から
電圧を取出すと、可変電源E1で負担する電圧は、 63(KV)−58.3(KV)=4.7(KV) となり、負担が軽減する。このように本発明によ
れば可変電源E1の可変範囲が狭くてよいので、
回路構成が容易になる。この間の事情は、対物レ
ンズの給電回路についても同様である。尚、これ
ら分圧点の給電電圧が静電レンズへの印加電圧に
一致すれば、可変電源E1,E2は不要となる。
With this configuration, there are two more voltage dividing points (power feeding points) above and below the conventional voltage dividing point P 2 (points P 1 and P 3 ).
can be created. If power is supplied to the condenser lens from point P 1 , the supply voltage V 1 is V 1 = 50 (KV) - 8.3 (KV) = 41.7 (KV) If power is supplied from point P 2 , the supply voltage V 2
is 50KV, and the supply voltage V 3 when power is supplied from point P 3 is V 3 = 50 (KV) − 8.3 (KV) = 58.3 (KV). can be selected. According to the present invention, since three types of divided voltages can be drawn from one stage of the Kotscroft-Walton circuit, a variable power supply
The variable range of E1 can also be narrowed, making the configuration easier. For example, if the power supply voltage of the condenser lens is 63V as mentioned above, when the voltage is taken from point P3 , the voltage borne by variable power supply E1 is 63 (KV) - 58.3 (KV) = 4.7 (KV ), which reduces the burden. As described above, according to the present invention, the variable range of the variable power source E1 may be narrow, so
Circuit configuration becomes easier. The same situation applies to the power supply circuit for the objective lens. Note that if the power supply voltages at these voltage dividing points match the voltage applied to the electrostatic lens, the variable power supplies E 1 and E 2 are unnecessary.

(発明の効果) 以上詳細に説明したように、本発明では、加速
電圧発生回路として、直列接続されたコンデンサ
の直列回路を並列に配置すると共に両直列回路の
コンデンサの各段間に整流ダイオードをたすき掛
け接続してなるコツククロフト・ワルトン回路を
用い、該コツククロフト・ワルトン回路内の前期
コンデンサの直列回路の同一位置の段間に、カソ
ードが突き合うように逆接続した第1のダイオー
ド直列回路を挿入接続し、且つ、該第1のダイオ
ード直列回路近傍のたすき掛け接続された前記整
流ダイオードを、順方向に直列接続された第2の
ダイオード直列回路で置換すると共に該第2のダ
イオード直列回路を構成するダイオードの接続点
間を接続したので、前記第1及び第2のダイオー
ド直列回路を構成するダイオードの接続点から、
抵抗を介さずに直接静電レンズに給電すること
で、分圧回路部分の内部抵抗を低く抑えることが
でき、静電レンズに微小放電が生じても電圧変動
を小さくすることができる。従つて、イオンビー
ムの最適集束条件が常に外れることのない集束イ
オンビーム装置を実現することができる。しか
も、本発明によれば、1つの段から複数個の分圧
点をつくることができるので、可変電源を接続す
るにしても、その可変範囲は狭くて済み、構成は
容易になる。
(Effects of the Invention) As explained in detail above, in the present invention, as an accelerating voltage generation circuit, a series circuit of series-connected capacitors is arranged in parallel, and a rectifier diode is installed between each stage of the capacitors of both series circuits. A cross-connected Kotscroft-Walton circuit is used, and a first diode series circuit connected in reverse so that the cathodes face each other is inserted between stages at the same position in the series circuit of the first capacitor in the Kotscroft-Walton circuit. and replacing the cross-connected rectifier diodes near the first diode series circuit with a second diode series circuit connected in series in the forward direction, and forming the second diode series circuit. Since the connection points of the diodes that constitute the first and second diode series circuits are connected,
By supplying power directly to the electrostatic lens without going through a resistor, the internal resistance of the voltage divider circuit can be kept low, and even if a minute discharge occurs in the electrostatic lens, voltage fluctuations can be reduced. Therefore, it is possible to realize a focused ion beam device in which the optimum focusing conditions of the ion beam are always maintained. Moreover, according to the present invention, a plurality of voltage dividing points can be created from one stage, so even if a variable power source is connected, the variable range can be narrow, and the configuration can be simplified.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す電気回路図、
第2図は従来装置の構成例を示す図、第3図はイ
オンビームの軌跡を示す図、第4図、第5図は従
来装置の改良例を示す図である。 1……加速電圧発生回路、2……エミツタ、3
……引出し電極、4……電極、5……加速管、
6,12……分圧器、7……コンデンサレンズ、
8……質量分離器、9……対物レンズ、10……
偏向器、11……試料、20……コツククロフ
ト・ワルトン回路、21,22……高周波電源、
23……出力電圧制御回路、C1〜Cn,C1′〜Cn′,
Cm1〜Cm6,Cm1′〜Cm6′……コンデンサ、D1
Dn,D1′〜Dn′,Dc1〜Dck,Dc1′〜Dck′,D31
D32,D31′,D32′,D41,D42,D41′,D42′……ダイ
オード、E1,E2……可変電源。
FIG. 1 is an electric circuit diagram showing an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of a conventional device, FIG. 3 is a diagram showing the trajectory of an ion beam, and FIGS. 4 and 5 are diagrams showing improved examples of the conventional device. 1... Accelerating voltage generation circuit, 2... Emitter, 3
...extraction electrode, 4...electrode, 5...acceleration tube,
6, 12... Voltage divider, 7... Condenser lens,
8... Mass separator, 9... Objective lens, 10...
Deflector, 11... Sample, 20... Cottcroft-Walton circuit, 21, 22... High frequency power supply,
23... Output voltage control circuit, C 1 ~ Cn, C 1 ′ ~ Cn′,
Cm 1 ~ Cm 6 , Cm 1 ′ ~ Cm 6 ′...Capacitor, D 1 ~
Dn, D 1 ′ ~ Dn ′, D c1 〜 Dck, D c1 ′ ~ Dck′, D 31 ,
D 32 , D 31 ′, D 32 ′, D 41 , D 42 , D 41 ′, D 42 ′...Diode, E 1 , E 2 ... Variable power supply.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 イオン源より発射されるイオンビームを加速
し、静電レンズで集束せしめた後、ターゲツト表
面を照射する集束イオンビーム装置において、加
速電圧発生回路として、直列接続されたコンデン
サの直列回路を並列に配置すると共に両直列回路
のコンデンサの各段間に整流ダイオードをたすき
掛け接続してなるコツククロフト・ワルトン回路
を用い、該コツククロフト・ワルトン回路内の前
記コンデンサの直列回路の同一位置の段間に、カ
ソードが突き合うように逆接続した第1のダイオ
ード直列回路を挿入接続し、且つ、該第1のダイ
オード直列回路近傍のたすき掛け接続された前記
整流ダイオードを、順方向に直列接続された第2
のダイオード直列回路で置換すると共に該第2の
ダイオード直列回路を構成するダイオードの接続
点間を接続したことを特徴とする集束イオンビー
ム装置。
1. In a focused ion beam device that accelerates an ion beam emitted from an ion source, focuses it with an electrostatic lens, and then irradiates the target surface, a series circuit of series-connected capacitors is connected in parallel as an accelerating voltage generation circuit. A Kotscroft-Walton circuit is used in which a rectifier diode is cross-connected between each stage of the capacitors in both series circuits, and a cathode is connected between stages at the same position in the series circuit of the capacitors in the Kotscroft-Walton circuit. A first diode series circuit connected in reverse so that the diode series circuits face each other is inserted and connected, and the rectifier diodes cross-connected near the first diode series circuit are connected to a second diode series circuit connected in the forward direction.
A focused ion beam device characterized in that the second diode series circuit is replaced with a diode series circuit, and connection points of the diodes constituting the second diode series circuit are connected.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5662069A (en) * 1979-10-25 1981-05-27 Jeol Ltd Generating device for high voltage
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