JPS6146934B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、特に電子ビーム利用の装置におけ
る、電子ビーム系調整機構の駆動装置の改良に関
するものであり、特に上記装置の電子ビーム絞り
位置調整機構の駆動装置の改良に関するものであ
る。電子顕微鏡あるいは電子ビーム露光装置等、
電子ビームを用いる装置におては、電子光学系を
調整する上で、各段のレンズ相互位置関係、電子
銃の位置関係、そして必要な大きさおよび形状の
電子ビームスポツトを、対象試料面上に照射する
上で電子ビーム用絞りの位置関係の調整が必要で
ある。以下絞りを例にとつて本発明が対象とする
装置を説明する。第１図に示すような可変整形ス
ポツトタイプの電子ビーム露光装置の電子光学系
の例において、電子ビーム用絞り２，５および８
を基本的に用いている。絞り２および絞り５は、
これによつて電子ビームの寸法を矩形に可変とす
るための絞りで、絞りの開口形状は第２図ａ，ｂ
に示すように矩形もしくは一個の直角をもつ形状
となつている。また絞り８は、試料１２上に照射
される電子ビームのシヤープネスを確保するため
に、電子ビームの不要な発散成分を除くためのも
ので、第２図Ｃに示すように通常円形の開口部を
もつている。なおそれぞれの開口部の大きさは、
電子ビームの必要寸法、電子レンズ３，６，７，
９，１０の構成あるいは強度、その他によつて決
定される。このように絞りは電子光学系において
は必須のものであるが、このとき、絞りを電子ビ
ーム通過路の適正位置に、配置、調整することが
重要である。この位置は、第１図における上下方
向、即ち電子ビーム照射方向に平行な方向での位
置調整とともに、とくにその定められた位置での
横方向、即ち照射電子ビームを横切る方向での平
面内で、絞りの開口位置を適正に調整すること
が、ビーム寸法の適正化（絞り２、および絞り５
の場合）や、ビームのシヤープネス向上等（絞り
８の場合）において必要となる。絞り２および絞
り５の場合は、開口部と方向性をもつており、こ
れが一組となつて電子ビームの矩形を形成するた
め、ビームが通過する開口部の相互の位置関係の
調整が、とくに重要である。

従来、これらの位置調整のためには、マイクロ
メータ等を用いた手動による回転送り機構によつ
てなされている。

しかし、電子ビーム露光装置等長期に高安定に
稼動させる高精度電子ビーム装置においては、こ
れらの絞りの調整を比較的ひんぱんに、すみやか
に、かつ高精度に実施する必要があり、従つて電
子ビームのモータ系と連動した自動調整もしくは
リモートコントロールによる調整が必要となる。

本発明はかかる目的を達成せんとするものであ
り、本発明では、電子ビームを用いた装置の電子
ビーム系微調整装置において、該電子ビーム系を
構成する機械的可動機構内に、移動すべく移動軸
をその上下方向より挾むように配置し、駆動電圧
の印加により該移動軸に対して垂直方向に収縮す
る一対の第１の圧電効果素子と、上下に位置する
該一対の第１の圧電効果素子それぞれに剛体を介
して連結され、駆動電圧の印加により前記移動軸
に対して平行方向に伸縮する一対の第２の圧電効
果素子とを駆動源とする微調整機構が備えられた
ことを特徴とする電子ビーム系微調整装置とする
もので、本発明の他の特徴は、以下の説明から明
らかとなるであろう。

本発明は、自動微調整の駆動源として圧電素子
を用いることが操作及び装置構成上非常に効果が
あることを認識し、これに立脚して上記発明をな
したものである。

本発明に用いる圧電素子は、PZT結晶その他の
圧電結晶に、電圧を印加することによつて、その
結晶が歪むことを用いた駆動素子で、その特長と
して、(1)１μｍより良い精度で、比較的容易に距
離の駆動制御が可能であり(2)素子が小さいため、
伝達メカニズムも含めて比較的小型に構成でき、
(3)振動の発生が無く、停止安定性が良く、他の機
構への影響がない点さらに本適用に際してとくに
長所となる点として、(4)電子ビームに悪影響を与
える残留磁界や印加電圧による電界を発生せしめ
ないこと、などをあげることができる。とくに第
(4)項については、電子光学系ではその付近に磁界
が加わることによつて電子ビームの軌道が変化を
うけるためモータ類の設置はできるだけ避ける
か、距離をおいてなされなければならない。

これらの特長から本発明におけるように、圧電
素子の適用において、その効果は明らかである。
絞りの調整の従来メカニズムはそのまま使用し、
駆動部分に圧電素子を付加することで、本発明の
実施は可能であるしまたは、絞り板に圧電素子を
直結する形でも、可能となる。その他本発明の思
想の範囲でいろいろな状況に適したメカニズムと
の組合せで実施できよう。その結果、電圧制御に
よつて、１μｍより良に精度で、ビームに影響を
与えることなく、小型にかつ迅速に、自動制御あ
るいはリモートコントロールが可能となる。さら
に、調整機構上、数mm程度のストロークによる高
精度位置調整が必要とする場合には、圧電素子
を、尺取虫の移動と類似の移動を行なわせるよう
に構成した構成部品を用いることも有効である。

さらに、以上のような圧電効果素子による構成
においては、圧電効果素子のひずみ特性の方位性
を考慮すると圧電効果素子への印加電圧を切断し
ても、絞り位置調整後所定位置にそのまま固定す
ることは容易に可能である。

第３図によつてその原理的な実施構成例を示
す。第３図において移動軸１を剛体２および２′
と圧電効果素子３，４，５の構成素子によつて図
のように形成する。（この例は移動軸を中心に線
対称構成とし、その断面図を示す）圧電効果素子
は、駆動電圧を印加することによつて剛体２およ
び２′に固定された素子３，４は収縮して１と分
離し、電圧を切断すると伸長して１を押しつけ固
定する。素子５は電圧を印加することによつてそ
れに比例して伸長するもので両端は２，２′に固
定している。第３図ａの状態で電圧無印加の状態
で移動軸１は固定されている。第３図ｂの状態で
圧電素子４に電圧印加しさらに圧電素子５に加え
る電圧を調整して、圧電素子５を伸長せしめる。
次に圧電素子５をその状態で素子４の電圧を切断
し、移動軸１を固定する（第３図ｃ）。そののち
素子３に電圧を印加して軸１から分離せしめてか
ら素子５の電圧を切断する（第３図ｄ）そして素
子の電圧を切断することで移動軸１を固定する。
（第３図ｅ） 以上のことによつて移動軸１は、剛体および圧
電効果素子からなる構成系に対し相対的に、第３
図ｂにおける素子５の伸長分だけ移動することと
なる。上述の例で、剛体２が基準となるときは、
軸１が左が移動し、剛体２′を固定すれば最初に
素子３を駆動させて同様の手順を行えば軸１は右
に移動する。しかも移動後は、印加電圧はすべて
切断され移動軸は固定されている。また以上のく
り返しで、構成素子５の伸長距離のみでは得られ
ない長距離の移動が可能である。絞り位置調整後
圧電素子への印加電圧を切断しうることは、前述
の特長をさらに増大せしめ、電圧印加による付近
の誘起電界が皆無となることにより、電子ビーム
利用装置においては実際の装置化において非常に
有益となる。また第３図の構成は小型であり、電
子ビーム鏡筒への設置は極めて容易である。この
発明の思想の範囲で、その他の構成によつて適用
が可能であることは勿論である。

以上のように電子ビームを利用した装置におい
て、とくに自動もしくはリモートコントロールに
よつて電子ビーム絞りの位置調整をする場合、そ
の駆動機構に圧電素子を用いることまたとくに圧
電素子への印加電圧を切断しても、調整状態で固
定しうるように、それらを構成して実施すること
は大きな効果を期待できる。

以上絞りを例に説明したが位置調整の上から、
試料１２の微調整等電子ビーム装置の他の可動部
分へも利用できることはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の電子ビーム露光装置の電子光
学系の装置構成を示す断面図、第２図は、開口部
を定める種々の絞りの上面図、第３図は本発明の
実施例により構成される微調整機構を示す断面図
である。 図中、１は移動軸、２と２′は剛体、３と４は
電圧印加で収縮する圧電素子、５は電圧印加で伸
長する圧電素子である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電子ビームを用いた装置の電子ビーム系微調
   整装置において、該電子ビーム系を構成する機械
   的可動機構内に移動すべく移動軸をその上下方向
   より挾むように配置され駆動電圧の印加により該
   移動軸に対して垂直方向に収縮する一対の第１の
   圧電効果素子と、上下に位置する該一対の第１の
   圧電効果素子それぞれに剛体を介して連結され、
   駆動電圧の印加により前記移動軸に対して平行方
   向に伸縮する一対の第２の圧電効果素子とを駆動
   源とする微調整機構が備えられていることを特徴
   とした電子ビーム系微調整装置。