JPS59154732A - Magnetic field type deflector - Google Patents
Magnetic field type deflectorInfo
- Publication number
- JPS59154732A JPS59154732A JP2625483A JP2625483A JPS59154732A JP S59154732 A JPS59154732 A JP S59154732A JP 2625483 A JP2625483 A JP 2625483A JP 2625483 A JP2625483 A JP 2625483A JP S59154732 A JPS59154732 A JP S59154732A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- degrees
- coordinate points
- magnetic field
- coil
- angle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
- H01J37/147—Arrangements for directing or deflecting the discharge along a desired path
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、荷電粒子線の走行方向を、偏向コイルに電流
を流すことで発生する磁界により、偏向制御する磁界型
偏向器に関するもので、特に、偏向収差を低減させるこ
とを図ったもので5例えば半導体ICのバタン形成時の
イオンビーム露光装・置、電子と−1・露光装置等に使
用できる。[Detailed Description of the Invention] [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a magnetic field type deflector that controls the traveling direction of a charged particle beam using a magnetic field generated by passing a current through a deflection coil. The present invention is intended to reduce deflection aberrations, and can be used, for example, in ion beam exposure equipment and equipment for forming semiconductor IC patterns, electron beam exposure equipment, and the like.
一般に、荷電粒子源から放出される荷電粒子線を偏向器
により偏向させると7通常の偏向収差以外に各種の偏向
にかかわるfour−fold収差か生じる。Generally, when a charged particle beam emitted from a charged particle source is deflected by a deflector, various four-fold aberrations related to deflection occur in addition to normal deflection aberrations.
本発明は、このうち3次および5次のfour−fol
d収差成分を同時に除去する磁界型偏向器に関するもの
である。The present invention focuses on the third-order and fifth-order four-fol
This invention relates to a magnetic field type deflector that simultaneously removes the d aberration component.
通常、磁界型偏向器には、特殊なものを除けばサドル型
コイルまたはトロイダル型コイルが使用される。第1図
、第2図にそれぞれの基本形として、コイルに電流を流
すことにより(矢印は電流の向きを示す)、y軸方向に
荷電粒子を偏向する1対のコイルを例示する(以後これ
をXコイルと称す)。ここで、1はコイルの中心軸(以
後Z軸と称す)であり通常はこれを光学軸に一致させる
。また2および3は、それぞれ2軸(コイルの中心軸)
に直交する2つの直交座標軸Xおよびy軸であるまた7
両図に於いて、(a)は1対のコイルの斜視開山)は同
コイルの軸方向から見た平面図であり、■は紙面の表か
ら裏への向きをもつ電流の流れを意味し、■はその逆で
ある。また破線はrか一定であることを示す補助線であ
る。以後の説明に於いては1図示するa++<、hをコ
イルの中心軸方向の長さ、rをコイルの中心軸の−・点
からそれを含む中心軸に直交する面上でコイルに至る半
径方向の距離を表すものとし、また、開き半角θとして
。Usually, a saddle-type coil or a toroidal-type coil is used for a magnetic field type deflector, except for special ones. Figures 1 and 2 each illustrate a pair of coils that deflect charged particles in the y-axis direction by passing a current through the coils (arrows indicate the direction of the current) (hereinafter referred to as this). (referred to as the X coil). Here, 1 is the central axis of the coil (hereinafter referred to as the Z axis), which is usually made to coincide with the optical axis. Also, 2 and 3 are each 2 axes (center axis of the coil)
The two orthogonal coordinate axes X and Y axes are also 7
In both figures, (a) is a plan view of a pair of coils viewed from the axial direction, and ■ indicates the flow of current from the front to the back of the paper. , ■ is the opposite. Further, the broken line is an auxiliary line indicating that r is constant. In the following explanation, 1 is shown in the figure a++<, h is the length of the coil in the direction of the central axis, and r is the radius from the - point of the central axis of the coil to the coil on the plane perpendicular to the central axis including that point. Let it represent the distance in the direction, and also as the opening half angle θ.
Xコイルに於いてはx−z面に対称な位置関係にある捲
線か中心軸に張る最大角のいを示すものと定義する。In the case of an X coil, it is defined as the maximum angle between the windings that are symmetrical in the x-z plane or the center axis.
概念的に明瞭なfour−fol、d収差のない偏向器
は。A conceptually clear four-fol, deflector without d aberrations.
それを構成するコイルの巻数の密度分布がθ方向に関し
sinθに比例するように第1図または第2図のコイル
を重ね巻する(いわゆる余弦巻にする)ことにより達成
され、この場合はすべての次数の偏向four−fol
d収差は生じないことが明らかにされている[H,Oh
iwa、 E、 Goto、 and A、 Ono、
Electr:on、 Com・mun、 in J
apan p54−B、 No、 12.44 (19
71)’]。しかし、捲線には有限の太さがあり、また
実際には離散的にコイルを巻くことになるので、連続し
た余弦巻の偏向器を作ることは困AIDである。This is achieved by overlapping the coils in Fig. 1 or 2 (so-called cosine winding) so that the density distribution of the number of turns of the coils constituting it is proportional to sin θ in the θ direction. Deflection of order four-fol
It has been revealed that d aberration does not occur [H, Oh
iwa, E, Goto, and A, Ono,
Electr:on, Com・mun, in J
apan p54-B, No, 12.44 (19
71)']. However, since the winding has a finite thickness and the coils are actually wound discretely, it is difficult to make a continuous cosine-wound deflector.
これに代わる方法として、最も基本的なfour−fo
ld収差は3次の偏向four−fo1.d収差である
ので、まずこれのみを除去した偏向器とすることか考え
られる。それには、コイルの軸方向の長さ及びコイル゛
の半径方向の距離が等しく、かつ
Σsin色=0・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・(1)を満足する開き半角θ
1のコイルを同一の2軸上において、同一方向への偏向
作用をするように(例えば総てをXコイルとして)集積
することによって3次の偏向four−folcl収差
のない偏向器となることか知られている。ただし1式(
1)では各フィルに流す電流が等しいと仮定している。As an alternative to this, the most basic four-fo
ld aberration is the third-order deflection four-fo1. Since this is a d aberration, it may be possible to create a deflector that removes only this aberration. To do this, the length of the coil in the axial direction and the distance in the radial direction of the coil are equal, and Σsin color = 0...
・・・・・・・・・・・・Opening half-angle θ that satisfies (1)
By integrating one coil on the same two axes so that they perform a deflection action in the same direction (for example, all as an Are known. However, 1 set (
In 1), it is assumed that the current flowing through each fill is equal.
ここで、θ、として一つの角度(i=1)に限定すると
、(1)式はθ1−60において成立し、このことは、
開き角120°の集中巻コイルにおいては、3次の偏向
four−fold収差は生じないと云われていること
と同義である。Here, if we limit θ to one angle (i=1), equation (1) holds true at θ1-60, which means that
This is equivalent to saying that third-order deflection four-fold aberration does not occur in a concentrated winding coil with an opening angle of 120°.
次に、開き半角の異なる2つのコイル(θIとθ2:を
考えると2式(1)は
sin 3θ1−1− sin 3θ2二〇 ・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2+となり
、これを満京する2一つの開き半角θ1.θ2の組み合
わせは無数存在する。これを、第3図の実線4で示す。Next, considering two coils with different half-angles of opening (θI and θ2), Equation 2 (1) is sin 3θ1-1- sin 3θ220...
・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2+, and there are countless combinations of 21 open half angles θ1 and θ2 that satisfy this. Indicated by solid line 4.
ここで、横軸はθ旨縦軸はθ2とし、0°≦θ1.θ2
≦90°の範囲て図示した。即ち2式(2)を満足する
開き半角からなる2対のコイルを適当に多数選ぶことに
より、3次の偏向four−fo1.d収差のない偏向
器を制作する上で、開き半角が分散したコイルを捲くこ
とができる。例えば、θ】として0°〈θ]<30°と
すればθ2は60°〈θ2<90°となり。Here, the horizontal axis is θ and the vertical axis is θ2, and 0°≦θ1. θ2
The range of ≦90° is shown. That is, by selecting an appropriately large number of two pairs of coils each having an opening half angle that satisfies Equation 2 (2), the third-order deflection four-fo1. In order to produce a deflector without d aberration, it is possible to wind a coil with dispersed opening half angles. For example, if θ] is 0°<θ]<30°, θ2 becomes 60°<θ2<90°.
すべてのコイルの開き半角を異なる値とすることができ
る。このことは、捲線の重なりが避けられると云う意味
で高精度な偏向器の制作には重要なことである。しかし
ながら、上記の事柄は、3次のみの偏向four4o1
d収差のない偏向コイルに対する条件であり、大偏向が
要求されるような光学系においては3次のみでは不充分
となる。The opening half-angle of all the coils can be set to different values. This is important in the production of a highly accurate deflector, since overlapping of the windings can be avoided. However, the above matters only for the third-order deflection fouro1
This is a condition for a deflection coil without d aberration, and in an optical system that requires large deflection, only the third order is insufficient.
そこで、5次の偏向four−fold収差を除去する
式(1)および式(2)に相当する条件式を得ると、そ
れぞれ
Σsin 5θ、−0・・・・・・・・・・・・・・・
・ ・・・・・・・・+3+sin 5θ1+5in
5θ2−0 ・・・・・・・・・・・ ・・(4)て表
わされる( E、 Munro、 Advances
in Electronics andElectro
n Physics、 Supplement 13B
、 pp73−131)。この式(4)を満足する2つ
の開き半角θ1.θ2の組み合せも無数存在し、これを
第3図の一点鎖線5で示す。Therefore, if we obtain the conditional expressions corresponding to Equation (1) and Equation (2) for removing the fifth-order deflection four-fold aberration, we obtain Σsin 5θ, -0, respectively.・・・
・・・・・・・・・・+3+sin 5θ1+5in
5θ2-0 ・・・・・・・・・・・・・・・(4) Expressed as (E, Munro, Advances
in Electronics and Electro
n Physics, Supplement 13B
, pp73-131). Two opening half angles θ1 that satisfy this equation (4). There are also an infinite number of combinations of θ2, which are shown by the dashed-dotted line 5 in FIG.
従って5次の偏向four4o1d収差を除去すること
のみを条件とずれば、3次の場合と同様、コイルを適当
に分散させて捲けばよいことになる。Therefore, if the only condition is to remove the fifth-order deflection four-four-o-ld aberration, the coils can be appropriately distributed and wound as in the third-order case.
しかし、3次及び5次両方の偏向four−fold収
差を共に生ぜしめない条件は1式(2)及び式(4)を
同時に満たすことであり、それは直ちに(θ1.θ2)
= (6°。However, the condition that does not cause both third- and fifth-order deflection four-fold aberrations is to simultaneously satisfy Equation 1 (2) and Equation (4), which immediately results in (θ1.θ2)
= (6°.
66°)及び(θ1.θ2)−(42°、78°)のみ
であることが分る(ここでθJくθ2とした)。これら
は、第3図ではそれぞれ実線4と一点鎖線5との交点A
及びB(ご対応している。しかしながら、3次及び5次
の偏向four−fo1.d収差を共に生ぜしめない条
件は、F−、記A、Bの2点のみであるため、具体的な
偏向方向1一定の偏向器を得る場合には2条件を満たず
開き角が固定されコイルがそれら角度位置に集中せさる
を得す、現実的ではない。66°) and (θ1.θ2)−(42°, 78°) (Here, θJ is set to θ2). These are the intersection points A of the solid line 4 and the dashed-dotted line 5 in FIG.
and B (corresponding. However, there are only two conditions that do not cause both the third-order and fifth-order deflection four-fo1.d aberrations, F-, notes A and B, so the specific In order to obtain a deflector with a constant deflection direction, two conditions are not satisfied and the opening angle is fixed and the coils are concentrated at these angular positions, which is not realistic.
本発明の目的は、従来技術での上記した不都合を除去し
、コイルの開き角が集中することな(。An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned disadvantages of the prior art and prevent the opening angles of the coils from concentrating.
しかも3次及び5次の偏向four−rold収差を同
時に除去できる磁界型偏向器を提供することにある。Moreover, it is an object of the present invention to provide a magnetic field type deflector that can simultaneously eliminate third-order and fifth-order deflection four-rold aberrations.
本発明の概要は、上記目的を達成するために。 Summary of the present invention is to achieve the above objects.
偏向コイルの配置位置を、荷電粒子線の光学軸をz I
’lll + このZ軸からコイル座標点に到る半径
方向の距離をr、 z軸を中心とする回転角度をθとす
る円筒座標系(z、r、θ)を用いて、r、zを一定と
し、角θが、Δθを任意の角としたとき、42士Δθ度
、 78J二Δθ度、102±Δθ度、138±Δθ度
で定まる8点の第1群の座標点と、r、zは上記r、
z値と同じで角θが222±Δθ度、258±Δθ度、
282±Δθ度、318±Δθ度で定まる8点の第2群
の座標点との16点の座標点位置とするか、またはr、
zを一定とし、角θか:Δθを6度以下の角としたと
き、6±Δθ度、66±Δθ度、114±Δθ度、17
4±Δθ度で定まる8点の第1群の座標点と、186±
Δθ度、246±Δθ度、294±Δθ度。The placement position of the deflection coil and the optical axis of the charged particle beam are z I
'llll + Using a cylindrical coordinate system (z, r, θ) where r is the radial distance from the Z axis to the coil coordinate point and θ is the rotation angle around the z axis, calculate r and z. When the angle θ is constant and Δθ is an arbitrary angle, the coordinate points of the first group of 8 points determined by 42 degrees Δθ degrees, 78 J degrees Δθ degrees, 102 ± Δθ degrees, and 138 ± Δθ degrees, and r, z is the above r,
The same as the z value, the angle θ is 222 ± Δθ degrees, 258 ± Δθ degrees,
282 ± Δθ degrees, 16 coordinate points with the second group of 8 coordinate points determined by 318 ± Δθ degrees, or r,
When z is constant and angle θ: Δθ is an angle of 6 degrees or less, 6 ± Δθ degrees, 66 ± Δθ degrees, 114 ± Δθ degrees, 17
The coordinate points of the first group of 8 points determined by 4±Δθ degrees and 186±
Δθ degrees, 246±Δθ degrees, 294±Δθ degrees.
354」二Δθ度で定まる8点の第2群の座標点との1
6点の座標点位置とし、かつ、上記第1群の8点の座□
標点に存する電流は全てδiに等しい電流要素ベクトル
を有し、」二記第2群の8点の座標点に存する電流は全
て−δ1に等しい電流要素ベクトルを有し、さらに、」
二記16点の座標点は、電流の流れるコイル導線の太さ
に対応する程度の許差を許容す:る構成の磁界型偏向器
とするにある。354" 1 with the coordinate points of the second group of 8 points determined by 2 Δθ degrees
The coordinate point positions of 6 points, and the positions of the 8 points of the first group □
All the currents existing at the gauge points have current element vectors equal to δi, ``all the currents existing at the eight coordinate points of the second group of paragraph 2 have current element vectors equal to −δ1, and furthermore, ``
The 16 coordinate points mentioned above allow for a tolerance corresponding to the thickness of the coil conducting wire through which the current flows.
いま、第3図において、破線で示すように、対辺がそれ
ぞれθ1軸及びθ2軸に平行で各」−すが実線4と一点
鎖線5の」二にある四辺形P Q RSを想定する。P
点における2対の開き半角をθ3.θb(θ]=θ3.
θ2−θl))とし、R点における2対の開き半角をθ
。、θd(θ1=θ。、θ2−θd)とする。すると(
θa、θb)の組み合せからなるP点と(θC9θd)
の組み合せからなるR点は実線4」二にあるため3次1
の偏向four−fold収差がないことは明らかであ
るがしかし、これら4つの開き半角θ2.θb、θ0.
θdをもつコイルから2対の組み合せとして、(θ3.
θd)及び(θ。、θb)を選べば、それは、それぞれ
一点鎖線5の上にあるQ点及び8点となっており、従□
って5次の偏向four−fold収差も消える組み合
ぜである。即ち、第3図において」一連のような四辺形
を描くことができるなら、そのコーナによって定まる開
き半角からなる4対のコイルは3次及び5次の偏向fo
ur−fold収差を共に生ぜしめない偏向器となって
いる。このことは2次に述へることと同義である。即ち
5式(2)及び式(4)か成立する・ことを前提とする
と、任意のΔθについて
5in3(θlトΔの+5in3(θ1−Δθ)4−5
in3 (θ2+Δの+5in3(θ2−Δの=O15
)sin5(θl十Δの1−5in5 (θ1−Δの一
1sin5(θ2トΔの+5in5(θ2−Δの−0−
=+61か成立することは、三角関数の公式より明らか
である。また、この式(5)2式(6)は、それぞれに
4なるときの式(1)および式(3)を共に満足する−
っの解であることも明らかで、3次および5次の偏向r
our−fold収差を生じない偏向器が得られること
を示している。そして、ここで云う4つの開き半角とは
2式(2)および式(4)か成立することを前提とした
こ々から
6+Δθ度、66±Δθ度 ・・・・・・・・・ ・・
・・・ (7)または
42−1=Δθ度、78±Δθ度・ ・・・・・・・・
(8)である。従って、これらの式(7)又は式(8)
により、一つのΔθに対して4勾のコイルからなる偏向
器を得ることかてき、また、異なるΔθの値により別の
4対のコイルからなる偏向器を得ることができる。そし
て。Now, in FIG. 3, a quadrilateral P Q RS is assumed whose opposite sides are parallel to the θ1 axis and the θ2 axis, respectively, and whose sides are at the 2nd point of the solid line 4 and the dashed-dotted line 5, as shown by the broken lines in FIG. P
The opening half angle of the two pairs at the point is θ3. θb(θ]=θ3.
θ2−θl)), and the opening half angle of the two pairs at point R is θ
. , θd (θ1=θ., θ2−θd). Then (
Point P consisting of the combination of θa, θb) and (θC9θd)
Since the R point consisting of the combination is on the solid line 4'2, it is cubic 1
It is clear that there is no deflection four-fold aberration, but these four half-angles θ2. θb, θ0.
As a combination of two pairs from the coil with θd, (θ3.
If we choose θd) and (θ., θb), they become point Q and point 8, which are on the dashed line 5, respectively, and follow □
This is a combination in which the fifth-order deflection four-fold aberration also disappears. In other words, if a series of quadrilaterals can be drawn in Fig. 3, the four pairs of coils consisting of the opening half angle determined by the corner will have the third and fifth order deflections fo.
This deflector does not cause any ur-fold aberration. This is synonymous with what will be described in the second section. In other words, assuming that Equation 5 (2) and Equation (4) hold true, for any Δθ, 5in3(θl + 5in3(θ1−Δθ) of Δθ)4−5
in3 (θ2+Δ+5in3(θ2−Δ=O15
) sin5(θl+Δ1-5in5 (θ1−Δ−1sin5(θ2−Δ+5in5(θ2−Δ−0−
It is clear from the formula of trigonometric functions that =+61 holds true. Moreover, these equations (5) and 2 equations (6) both satisfy equation (1) and equation (3) when each becomes 4.
It is also clear that the solution is the 3rd and 5th order deflection r
This shows that a deflector that does not cause our-fold aberration can be obtained. The four opening half angles mentioned here are 6 + Δθ degrees, 66 ± Δθ degrees, assuming that equations (2) and (4) hold true.
... (7) or 42-1=Δθ degrees, 78±Δθ degrees...
(8). Therefore, these equations (7) or (8)
Accordingly, it is possible to obtain a deflector consisting of four coils for one Δθ, and it is also possible to obtain a deflector consisting of another four pairs of coils depending on the value of Δθ. and.
これらは全て[1的とする3次及び5次の偏向four
fo1.d収差が生じない偏向器となっている。なお。All of these are [3rd and 5th order deflection four
fo1. This is a deflector that does not produce d aberration. In addition.
式(7)または式(8)によって定まる開き半角θはΔ
θの選び方によりθ〉9o°となることもあるが、その
場合には180°−θを開き半角θとして採用すること
により3次及び5次のfour−fol、d収差のない
4対の偏向セットとなることは明らがである。特に、開
き半角が負、または90°以上になることを避ける条1
件を付し2式(7)においてはoo〈Δθ〈6°2式(
8)においてはOo〈Δθ〈12°なる範囲とすること
により、各セントに含まれるコイルの全ての開き半角は
互いに異なったものとすることができる。例えば、Δθ
として、1°、2°、3°とすると、各コイルの開き半
角1は5式(8)の場合それぞれ(41°、43°、7
7°、79°)、(4044°、76°、 80’)、
(39°、45°、75°、81°)となり、開き半
角か同一の値を有すことはない。第4図にΔθ−3°に
より4対のコイルからなる偏向器の軸方向がら見た平面
図を示す。The opening half angle θ determined by equation (7) or equation (8) is Δ
Depending on how θ is selected, θ may be 9o°, but in that case, by adopting 180°-θ as the opening half-angle θ, four pairs of deflections without third- and fifth-order four-fol and d aberrations can be obtained. It is obvious that it is a set. In particular, the first rule is to avoid opening half angles that are negative or greater than 90°.
In Equation 2 (7), oo〈Δθ〈6° Equation 2 (
In 8), all opening half angles of the coils included in each cent can be made different from each other by setting the range Oo<Δθ<12°. For example, Δθ
Assuming 1°, 2°, and 3°, the opening half angle 1 of each coil is (41°, 43°, 7
7°, 79°), (4044°, 76°, 80'),
(39°, 45°, 75°, 81°), and the opening half angles do not have the same value. FIG. 4 shows a plan view of a deflector made up of four pairs of coils viewed from the axial direction at an angle of Δθ-3°.
また、上記の条件を満たす4対のコイルから成る偏向器
相互間には軸方向のコイルの長さh(おヨヒコイル半径
r)についての制約事項はないと云うことも重要である
。すなわち、コイル半径rを一定にして偏向器を製作す
ることは多々あるがこのとき、各偏向器のコイルの長さ
hを異にすることによって、サドル型偏向器の場合でも
その円弧部を重ならないようにすることが出来る(正確
には、サドル型コイルの場合には、1偏向器に含まれる
4対のコイルに関してのみその円弧部が重なり合うが、
プリントコイルなとを用いることにより製作−I−の問
題を取り除(ことができる)。It is also important to note that there is no restriction on the length h (coil radius r) of the coils in the axial direction between the deflectors made up of four pairs of coils that satisfy the above conditions. That is, although deflectors are often manufactured with a constant coil radius r, in this case, by varying the length h of the coil of each deflector, even in the case of a saddle-type deflector, the arc portion can be made heavier. (To be precise, in the case of saddle-type coils, the arc parts overlap only for the four pairs of coils included in one deflector, but
The manufacturing problem can be eliminated by using printed coils.
次ぎに2以上述べて来た事項はサドル型又はトロイタル
型の如き偏向器に限ることなく、偏向器であれは一般の
偏向器の場合に於いても成立することに言及してお(。Next, it should be mentioned that the above two points are not limited to deflectors such as saddle type or troital type, but also apply to general deflectors.
以下の説明では座標系として円筒座標系(r+θ、 z
)を用いることとし、2は円筒面の軸、rは半径方向、
θは回転方向を示すものとする。そしてr、θ、り各軸
方向の単位ベクトルをn、 to、 cとする。また円
筒座標の一座標点を通る電流の流れを仮定し、その座標
点での電流の各方向成分をδ14.δ】θ、δ12とし
たときδ1−a・δir+b・δiθ十C・δ12
・ ・・・・ ・・・・+91をその座標点を流れる電
流要素ベクトルと呼ぶことにする。In the following explanation, the coordinate system is a cylindrical coordinate system (r+θ, z
), 2 is the axis of the cylindrical surface, r is the radial direction,
Let θ indicate the direction of rotation. Let the unit vectors in the r, θ, and r axis directions be n, to, and c. Further, assuming that a current flows through one coordinate point of the cylindrical coordinates, each direction component of the current at that coordinate point is δ14. δ] When θ and δ12, δ1-a・δir+b・δiθ0C・δ12
・ ・・・・ ・・・+91 will be called the current element vector flowing through that coordinate point.
すると、偏向器とは、r、z値が等しく、θが18o。Then, the deflector has the same r and z values, and θ is 18o.
異なる2点(rO’+θo+Zo)と(ro、θ。+1
80. Z□う とでの電流要素ベクトルがそれぞれδ
1及び−δ1なる1対の電流から構成されるものである
と定義することができるが、第5図には説明の簡便のた
め。Two different points (rO'+θo+Zo) and (ro, θ.+1
80. The current element vectors at Z□U and are respectively δ
Although it can be defined as consisting of a pair of currents 1 and -δ1, FIG. 5 is shown for ease of explanation.
2対の電流要素ベクトルからなる偏向器の一例を示した
。即ち、 U(ro、θI + zO) + U′(r
O’+θr)18Q、 Zo)V (ro、−θ]+
ZO)、V’(ro+−θ、−180. z(+)なる
4点に於いて2点U8点V′には蕃7点U′2点Vには
一δ1なる電流が流れているものとする。このように4
座標点を定める角度θ(ここではδ1)は第1図での定
義に於ける開き半角と意味としては同しである。ここで
、矢印は電流の向きを示し、また破線は円筒座標系であ
ることを示すための補助線である。図中6で示す実線は
回転角θの基準として書き加えたものである。第5図t
alは斜視図であり、同図+b+は2軸方向からみたZ
”ZOでの平面図である。ここて■及び■は第1図での
定義と同じであるが、この場合紙面に垂直であることは
意味□していない。この第5図で示す如き2対の電流要
素から成る偏向器をθのみを変化させて(θ−θ1゜θ
2.・・・・)多数重畳したときに、これら各電流要素
が作る総合のポテンシャル(ここでは磁位)6Mは
δφ−Σ(δφ) Sinθ、+δφ3S1n3θ1」
−δφ5sin5θF山・・’) −(11JIとなる
。ここてδφm (m=1.3.5・・・)はr、θ、
Zの関数て、δφ1は回転不変な偏向成分てあり、δφ
3゜δφ5・・・・・はそれぞれ3次、5次・・・・の
偏向にががゎるfour−fold収差を生ぜしめる成
分である。この弐(10)より得られる3次及び5次の
偏向にががゎるfour−fol、d収差のない偏向器
の条件式は、それぞれ式(1)及び(3)と同形となっ
ている。An example of a deflector consisting of two pairs of current element vectors is shown. That is, U(ro, θI + zO) + U'(r
O'+θr)18Q, Zo)V (ro, -θ]+
ZO), V'(ro+-θ, -180.Z(+), 2 points U8, 7 points V', 7 points U', 1 δ1 current flowing at 2 points V'. In this way, 4
The angle θ (here δ1) defining the coordinate point has the same meaning as the opening half angle defined in FIG. Here, the arrow indicates the direction of the current, and the broken line is an auxiliary line to indicate the cylindrical coordinate system. The solid line indicated by 6 in the figure is added as a reference for the rotation angle θ. Figure 5 t
al is a perspective view, and +b+ in the same figure is Z seen from the two-axis direction.
``This is a plan view at ZO. Here ■ and ■ are the same as the definitions in Figure 1, but in this case □ does not mean that they are perpendicular to the plane of the paper. By changing only θ of the deflector consisting of a pair of current elements (θ−θ1°θ
2. ...) When multiple current elements are superimposed, the total potential (magnetic potential in this case) 6M created by these current elements is δφ−Σ(δφ) Sinθ, +δφ3S1n3θ1.
-δφ5sin5θF mountain...') -(11JI. Here, δφm (m=1.3.5...) is r, θ,
As a function of Z, δφ1 is a rotationally invariant deflection component, and δφ
3.delta..phi.5... are components that cause four-fold aberrations that are affected by third-order, fifth-order, etc. deflections, respectively. The conditional expressions for a deflector with no four-fol and d aberrations in the third- and fifth-order deflections obtained from this second (10) are isomorphic to equations (1) and (3), respectively. .
従って以−Lを要約すると、3次及び5次の偏向にかか
わるfour−fold収差が共に消えており、かつ同
一のベクトルを持つ電流が同一の座標点を占めることな
く偏向器が得られる条件は、基本的にはZ軸を円筒面の
軸とし、rは半径方向、θは回転方向を示す円筒座標系
に於いて、r、zを一定とし角θが、Δθを任意な角と
したとき。Therefore, to summarize the following, the conditions for obtaining a deflector in which the four-fold aberrations related to third- and fifth-order deflections both disappear and currents with the same vector do not occupy the same coordinate points are: Basically, in a cylindrical coordinate system where the Z axis is the axis of the cylindrical surface, r is the radial direction, and θ is the rotation direction, when r and z are constant and the angle θ is an arbitrary angle, Δθ is an arbitrary angle. .
42±Δθ度、78±Δθ度、1o2±Δシ度、138
士Δθ度・・・・・・・・(II)
で定まる8点の座標点に存する電流の電流要素ベクトル
が全て等しく、この電流要素ヘクトルを社としたとき、
r、zは」―記r、 z値と同じて、かつ角θが
222±Δθ度、258±Δθ度、282±Δθ度、3
+s−+−Δθ度・・・・・・・(I2)
で定まる8点の座標点での電流は全て一名に等しい電M
【要素ベクトルを有すること、または、r、zを−・定
とし、角θが
6±Δθ度、66±Δθ度、114±Δθ度、174L
Δθ度・−・・・・・(1:3+
て定まる8点の座標点に存する電流の電流要素ベクトル
か全て等しく、この電流要素ベクトルをδ1としたとき
、r、ziiJ二記r、 z値と同しで、かつ角θか
186±Δθ度、246±Δθ度、294±Δθ度、3
54±Δθ度・・・・・・・(14)
で定まる8点の座標点での電流はすべて−δ1に等しい
電流要素ベクトルを有することであると腓える。また、
このことはサドル型偏向器の円弧部にも適用できること
は明らかであるか9回転角θの□基?4/Sとしては、
第5図fblの実線6から90°回転した実線7で示す
位置を基準とすることによって。42±Δθ degrees, 78±Δθ degrees, 1o2±Δshi degrees, 138
When all the current element vectors of the current existing at the eight coordinate points determined by Δθ degrees are equal and this current element hector is defined as
r and z are the same as the r and z values, and the angle θ is 222 ± Δθ degrees, 258 ± Δθ degrees, 282 ± Δθ degrees, 3
The currents at the eight coordinate points determined by +s-+-Δθ degrees...(I2) are all equal to one electric current M
[It has an element vector, or r and z are - constant, and the angle θ is 6 ± Δθ degrees, 66 ± Δθ degrees, 114 ± Δθ degrees, 174L
The current element vectors of the current existing at the eight coordinate points determined by Δθ degrees are all equal, and when this current element vector is δ1, r, ziiJ2 r, z values and the angle θ is 186 ± Δθ degrees, 246 ± Δθ degrees, 294 ± Δθ degrees, 3
It can be seen that the currents at the eight coordinate points determined by 54±Δθ degrees (14) all have current element vectors equal to −δ1. Also,
Is it clear that this can also be applied to the arc portion of a saddle-type deflector? As 4/S,
By using the position shown by the solid line 7 rotated by 90 degrees from the solid line 6 in FIG. 5 fbl as a reference.
その意味を明確にすることができる。このように回転角
θの基準は任意に採ることができるのて式(1〜式04
)に於けるθをθ→−α(αは任意な角)とした方がよ
り一般性かある。なお、これまで説明してきた16の座
標点を連続的に変化させる等をすることにより、具体的
な偏向器となるが、サドル型の円弧部なとは場合により
捲線の重なりが生ずることがある。この場合実際に偏向
器を構成するためには、電流の流れる導線の太さ又はそ
の数倍程度の座標値のずれを認めることは当然である。The meaning can be clarified. In this way, the reference for the rotation angle θ can be arbitrarily adopted as shown in equations (1 to 04
), it is more general to set θ to θ→−α (α is an arbitrary angle). Note that by continuously changing the 16 coordinate points that have been explained so far, a concrete deflector can be obtained, but due to the saddle-shaped arc portion, overlapping of the windings may occur in some cases. . In this case, in order to actually construct a deflector, it is a matter of course that a deviation in coordinate values of the thickness of the conductor through which the current flows or several times the thickness of the conductive wire is allowed.
また、このように通常偏向器は捲線の中を流れる連続し
た電流により偏向作用を示すが、このとき上述したこと
からは、異なったr、 zでは角度θ以外は、電流要素
ベクトルを含めて何も規定していないことから、2また
はr値も任意に変化しても良く、従ってコイルの形状か
第6図に示すようなコーン状(ここでは−例として1対
のコイルのみを示す)をしていても良いことは云うまで
もない。In addition, normally a deflector exhibits a deflection effect by a continuous current flowing through the winding, but from what has been said above, at different r and z, there is no difference between the angle θ and the current element vector. 2 or r value may also be changed arbitrarily, so the shape of the coil may be a cone shape as shown in Figure 6 (here - only one pair of coils is shown as an example). Needless to say, it's fine to do so.
以上説明したように2本発明は一般の荷電粒子光学系に
於いて、3次および5次両者の偏向にかかわるfour
−fold収差のない磁界型偏向器を離散的な開き角を
もつコイルの集積で作り得るものであるから、捲線が多
数重なり合うことなく高精度な偏向器を製作することが
でき、これを、特に大偏向を要する光学系の偏向器に適
用することにより低収差の偏向性能を有する光学系を提
供できる刊点かある。As explained above, two aspects of the present invention can be applied to four-dimensional optical systems that are related to both third-order and fifth-order deflection in general charged particle optical systems.
Since a magnetic field type deflector without -fold aberration can be made by integrating coils with discrete opening angles, a high-precision deflector can be manufactured without overlapping a large number of windings. There is a publication that can provide an optical system with low aberration deflection performance by applying it to a deflector of an optical system that requires large deflection.
第1図は従来のサドル型コイルの説明図でta+は斜視
図、山)は平面図、第2図は従来のl−oイタル型コイ
ルの説明図で+a+は斜視図、 [blは平面図、第3
図は本発明における3次及び5次のfour−fold
収差を除去する条件を示す図、第4図は本発明の一実施
例を示し4対のコイルからなるサドル型偏向コイルを軸
方向から見た図、第5図は本発明による2対の電流要素
ヘクトルから構成される偏向コlイルを示しくa]は斜
視図、 (blは平面図、第6図は本発明の他の実施例
を示し、コイルの中心軸からコイルまでの距離1〜が2
軸と共に変化する一対のコイルの斜視図である。
符号の説明
■・コイルの中心軸(2軸)
2 、、、 x軸 3− Y jM114・
・3次の偏向four−fo1.d収差を除去する条件
5・・5次の偏向four−fold収差を除去する条
件6.7・・基準線
中2あ
(b)
1′F3図
第4 図
矛5図
〜〜−−−−−、、/Fig. 1 is an explanatory diagram of a conventional saddle type coil, ta+ is a perspective view, and crest) is a plan view. Fig. 2 is an explanatory diagram of a conventional lo ital type coil, +a+ is a perspective view, [bl is a plan view] , 3rd
The figure shows 3rd and 5th order four-folds in the present invention.
Figure 4 shows the conditions for removing aberrations. Figure 4 shows an embodiment of the present invention, as seen from the axial direction of a saddle-type deflection coil consisting of four pairs of coils. Figure 5 shows the conditions for eliminating two pairs of currents according to the present invention. A] is a perspective view, (bl is a plan view, and FIG. 6 shows another embodiment of the present invention. The distance from the central axis of the coil to the coil is 1 to 1. is 2
FIG. 3 is a perspective view of a pair of coils that change with the axis. Explanation of symbols■・Coil center axis (2 axes) 2,,, x-axis 3- Y jM114・
- Third-order deflection four-fo1. Condition 5 for removing d aberration...Condition 6.7 for removing fifth-order deflection four-fold aberration...Reference line middle 2A (b) 1'F3 Figure 4 Figure 5 ~~~--- -,,/
Claims (4)
流すことで発生する磁界により偏向制御する磁界型偏向
器において、偏向コイルの配置位置を荷電粒子線の光学
軸を2軸、この2軸からコイル座標点に到る半径方向の
距離をr、z軸を中心とする回転角度をθとする円筒座
標系(z+r+ θ)を用いてr、 zを一定とし、角
θが、Δθを任意の角としたとき、 42d:Δθ度、
78±Δθ度、102±Δθ度。 138±Δθ度て定まる8点の第1群の座標点と、r、
zは上記r、 z値と同じで角θが222±Δθ度、2
58±Δθ度、282±Δθ度、318±Δθ度で定ま
る8点の第2群の座標点との16点の座標点位置とする
か、またはr。 2を一定とし、角θが、Δθを任意の角としたとき6±
Δθ度、66±Δθ度、114±Δθ度、174±Δθ
度で定まる8点の第1群の座標点と、186±Δθ度、
246±Δθ度294±Δθ度、354±Δθ度で定ま
る8点の第2群の座標点との16点の座標点位置とし、
がっ、−1−記第1群の8点の座標点に存する電流は全
てmlに等しい電流要素ヘクトルを有し、−」二記第2
■¥の8点の座標点に存する電流は全て一δlに等しい
電流要素ベクトルを有し、さらに、上記16点の座標点
は、電流の流れるコイル導線の太さに対応する程度の誤
差を許容することを特徴とする磁界型偏向器。(1) In a magnetic field type deflector that controls the traveling direction of a charged particle beam using a magnetic field generated by passing a current through a deflection coil, the position of the deflection coil is set so that the optical axis of the charged particle beam is aligned with the optical axis of the charged particle beam. Using a cylindrical coordinate system (z + r + θ) in which the radial distance from these two axes to the coil coordinate point is r, and the rotation angle around the z axis is θ, r and z are constant, and the angle θ is When Δθ is an arbitrary angle, 42d: Δθ degrees,
78±Δθ degrees, 102±Δθ degrees. The coordinate points of the first group of 8 points determined by 138 ± Δθ degrees, and r,
z is the same as the r and z values above, and the angle θ is 222 ± Δθ degrees, 2
16 coordinate point positions with the second group of 8 coordinate points determined by 58±Δθ degrees, 282±Δθ degrees, and 318±Δθ degrees, or r. 2 is constant and the angle θ is 6± when Δθ is an arbitrary angle.
Δθ degrees, 66±Δθ degrees, 114±Δθ degrees, 174±Δθ
The coordinate points of the first group of 8 points determined by degrees, and 186 ± Δθ degrees,
246 ± Δθ degrees, 294 ± Δθ degrees, 354 ± Δθ degrees, and 16 coordinate points with the second group of 8 coordinate points,
-1- The currents existing at the eight coordinate points of the first group all have a current element hector equal to ml, and -''2, the second
■The currents existing at the 8 coordinate points of ¥ all have a current element vector equal to 1 δl, and furthermore, the above 16 coordinate points allow an error corresponding to the thickness of the coil conductor wire through which the current flows. A magnetic field type deflector characterized by:
おいて、前記電流要素ベクトルが、前記r、 z、θ値
の一つ又は複数の連続的な変化に伴って変化する電流要
素ベクトルであるがあるいは一定ベクトル値を保持する
電流要素ベクトルであることを特徴とする磁界型偏向器
。(2) In the magnetic field type deflector according to claim 1, the current element vector is a current element vector that changes with continuous changes of one or more of the r, z, and θ values. A magnetic field type deflector characterized in that the current element vector maintains a certain or constant vector value.
て、前記16点の座標点と一つのΔθとで決:まる1組
の偏向コイルと、16点の座標点は同じで上記Δθとは
異なるΔθで決まる少なくとも11以」二の別の偏向コ
イルとを備えたことを特徴とする磁界型偏向器。(3) In the magnetic field type deflector according to claim 1, the 16 coordinate points and one Δθ determine: A complete set of deflection coils and the 16 coordinate points are the same and the Δθ is determined by the 16 coordinate points and one Δθ. and at least 11 or more deflection coils determined by Δθ different from Δθ.
おいて+ 1iii記偏向コイルか、ザ[゛ル型または
トロイダル型の形状を有する偏向コイルであることを特
徴とする磁界型偏向器。(4) In the magnetic field type deflector according to claim 1, the magnetic field type deflector is characterized in that it is a deflection coil as described in +1iii above, or a deflection coil having a round shape or a toroidal shape. vessel.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2625483A JPS59154732A (en) | 1983-02-21 | 1983-02-21 | Magnetic field type deflector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2625483A JPS59154732A (en) | 1983-02-21 | 1983-02-21 | Magnetic field type deflector |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59154732A true JPS59154732A (en) | 1984-09-03 |
JPH0345859B2 JPH0345859B2 (en) | 1991-07-12 |
Family
ID=12188124
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2625483A Granted JPS59154732A (en) | 1983-02-21 | 1983-02-21 | Magnetic field type deflector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59154732A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018042505A1 (en) * | 2016-08-30 | 2018-03-08 | 株式会社 日立ハイテクノロジーズ | Electromagnetic deflector, and charged particle ray device |
DE112021008127T5 (en) | 2021-12-07 | 2024-05-29 | Hitachi High-Tech Corporation | MULTIPOLE LENS AND DEVICE WITH A BEAM OF CHARGED PARTICLES |
-
1983
- 1983-02-21 JP JP2625483A patent/JPS59154732A/en active Granted
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018042505A1 (en) * | 2016-08-30 | 2018-03-08 | 株式会社 日立ハイテクノロジーズ | Electromagnetic deflector, and charged particle ray device |
DE112021008127T5 (en) | 2021-12-07 | 2024-05-29 | Hitachi High-Tech Corporation | MULTIPOLE LENS AND DEVICE WITH A BEAM OF CHARGED PARTICLES |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0345859B2 (en) | 1991-07-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6003968B2 (en) | Magnetic field detection device and current sensor | |
US20150097560A1 (en) | Magnetic sensor device | |
US10401441B2 (en) | Magnetic sensor | |
JP6224717B2 (en) | Charged particle beam equipment | |
US9678177B2 (en) | Magnetic sensor device for suppressing magnetic saturation | |
JPH0399229A (en) | Electromagnetic flowmeter | |
US2925542A (en) | Deflection and dynamic convergence system for multi-beam cathode ray tubes | |
CN108807119A (en) | Compact deflecting magnet | |
US4486664A (en) | Arrangement and process for adjusting imaging systems | |
US4251728A (en) | Compensated magnetic deflection coil for electron beam lithography system | |
JPS59154732A (en) | Magnetic field type deflector | |
US11977136B2 (en) | Magnetic sensor | |
US4153889A (en) | Method and device for generating a magnetic field of a potential with electric current components distributed according to a derivative of the potential | |
US11686787B2 (en) | Magnetic sensor | |
JPH09147779A (en) | Electromagnetic deflection unit | |
US5530252A (en) | Inductively coupled dual-stage magnetic deflection yoke | |
JPH1032117A (en) | Coil | |
US3781732A (en) | Coil arrangement for adjusting the focus and/or correcting the aberration of streams of charged particles by electromagnetic deflection, particularly for sector field lenses in mass spectrometers | |
Ohiwa | The design of deflection coils | |
USRE30466E (en) | Method and device for generating a magnetic field of a potential with electric current components distributed according to a derivative of the potential | |
Ritz Jr | Recent advances in electron beam deflection | |
WO2023105632A1 (en) | Multipole lens and charged particle beam device | |
JP2021158210A (en) | Multipolar electromagnet and accelerator using the same | |
JP3040245B2 (en) | Vienna filter | |
Hutter | Deflection defocusing effects in cathode-ray tubes at large deflection angles |