JPS6331895B2 - - Google Patents
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- JPS6331895B2 JPS6331895B2 JP56192463A JP19246381A JPS6331895B2 JP S6331895 B2 JPS6331895 B2 JP S6331895B2 JP 56192463 A JP56192463 A JP 56192463A JP 19246381 A JP19246381 A JP 19246381A JP S6331895 B2 JPS6331895 B2 JP S6331895B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- quadrupole
- electrodes
- outer cylinder
- octupole
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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
- H01J37/10—Lenses
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は四極子、六極子、八極子等の荷電ビ
ーム用多重極レンズの構造に関する。
ーム用多重極レンズの構造に関する。
四極子、六極子、八極子等はそれらを構成する
電極あるいは磁極に印加する電圧または電流の極
性およびその強度を制御することによつて荷電ビ
ーム用の集束レンズ、偏向器、非点収差レンズと
して利用することができる。この明細書では上記
の作用を行う多重極レンズと四極子質量分析器用
の四極子も含め、多重極レンズとよぶ。
電極あるいは磁極に印加する電圧または電流の極
性およびその強度を制御することによつて荷電ビ
ーム用の集束レンズ、偏向器、非点収差レンズと
して利用することができる。この明細書では上記
の作用を行う多重極レンズと四極子質量分析器用
の四極子も含め、多重極レンズとよぶ。
四極子、八極子等の多重極レンズは通常荷電ビ
ーム装置で使用されている回転対称形の磁界レン
ズ、円筒レンズ、三枚電極レンズ等に比べ多くの
特徴をもつている。例えば、四極子レンズは回転
対称形のレンズに比べ比較的弱い励起で強集束レ
ンズ作用が得られること。八極子レンズまたは開
口電極と組み合わせること（特公昭53−30628号
公報、特公昭55−28179号公報参照）によつて回
転対称レンズでは不可能な三次の収差の補正が可
能である。六極子や八極子は非点補正系として利
用されている。また八極子は従来の平行平板型に
比べ、偏向収差の小さい偏向系として電子ビーム
露光装置等では有効である。
ーム装置で使用されている回転対称形の磁界レン
ズ、円筒レンズ、三枚電極レンズ等に比べ多くの
特徴をもつている。例えば、四極子レンズは回転
対称形のレンズに比べ比較的弱い励起で強集束レ
ンズ作用が得られること。八極子レンズまたは開
口電極と組み合わせること（特公昭53−30628号
公報、特公昭55−28179号公報参照）によつて回
転対称レンズでは不可能な三次の収差の補正が可
能である。六極子や八極子は非点補正系として利
用されている。また八極子は従来の平行平板型に
比べ、偏向収差の小さい偏向系として電子ビーム
露光装置等では有効である。
しかし、このような多重極レンズは構造上の特
異性から高精度化をはかることが回転対称形のレ
ンズに比べて難しく、従来、その利用範囲が限ら
れていた。
異性から高精度化をはかることが回転対称形のレ
ンズに比べて難しく、従来、その利用範囲が限ら
れていた。
このような多重極レンズにおける高精度化を阻
むものは電極、磁極等の配置関係を正確に３次元
で計測、管理することが難しいことである。
むものは電極、磁極等の配置関係を正確に３次元
で計測、管理することが難しいことである。
第１図〜第３図は四極子レンズと八極子レンズ
の従来例を示すものである。
の従来例を示すものである。
第１図は静電型四極子レンズ本体、第２図はレ
ンズ電極をアライメントするための治具である。
図中の１，２，３，４は電極、１１，１２，１
３，１４は電極を固定するための絶縁物、９は固
定用ベースである。第２図の２１は第１図の電極
１，２，３，４の位置を規制するものであり、２
２は９の固定ベースに対する電極配置を決めるた
めのピンである。この場合、電極の位置決めをす
る治具の加工において、正確な位置決めテーブル
を有するジグボーラー等を利用しても、穴のたお
れを小さくすることが難しい。また電極を治具に
よつて位置決めを行い固定した後で、治具とレン
ズを分離するため、治具と電極との嵌合部の隙間
によつてズレを生じることが多い。
ンズ電極をアライメントするための治具である。
図中の１，２，３，４は電極、１１，１２，１
３，１４は電極を固定するための絶縁物、９は固
定用ベースである。第２図の２１は第１図の電極
１，２，３，４の位置を規制するものであり、２
２は９の固定ベースに対する電極配置を決めるた
めのピンである。この場合、電極の位置決めをす
る治具の加工において、正確な位置決めテーブル
を有するジグボーラー等を利用しても、穴のたお
れを小さくすることが難しい。また電極を治具に
よつて位置決めを行い固定した後で、治具とレン
ズを分離するため、治具と電極との嵌合部の隙間
によつてズレを生じることが多い。
第３図は治具を使用しない構造の静電型八極子
レンズの従来例である。この場合、電極３１，３
２，３３，３４，３５，３６，３７，３８はジグ
ボーラー等によつて加工された絶縁物３９に直接
固定されるため第１図に比べて、誤差を小さくす
ることが可能である。しかし、位置精度を10μｍ
以下にしようとすると、ジグボーラによる加工お
よび研磨仕上げ後に正確に測定する手段がないこ
とや、電極径と絶縁物の電極固定面とのズレによ
つて位置精度の低下をきたすことが避けられな
い。また、四極子レンズのように多段レンズ系を
組み立てる場合では、上下の四極子間におけるア
ライメント、すなわちレンズ中心の変位がなく、
かつ回転方向のズレ（アジマスエラー）を小さく
することが大変難しいことである。
レンズの従来例である。この場合、電極３１，３
２，３３，３４，３５，３６，３７，３８はジグ
ボーラー等によつて加工された絶縁物３９に直接
固定されるため第１図に比べて、誤差を小さくす
ることが可能である。しかし、位置精度を10μｍ
以下にしようとすると、ジグボーラによる加工お
よび研磨仕上げ後に正確に測定する手段がないこ
とや、電極径と絶縁物の電極固定面とのズレによ
つて位置精度の低下をきたすことが避けられな
い。また、四極子レンズのように多段レンズ系を
組み立てる場合では、上下の四極子間におけるア
ライメント、すなわちレンズ中心の変位がなく、
かつ回転方向のズレ（アジマスエラー）を小さく
することが大変難しいことである。
この発明は上記のような問題点を除去し、円柱
または球形の形状を組み合わせることによつて高
精度な多重極レンズを実現するものである。現
在、最も高い精度の得られる加工は円筒形や球形
といつた丸物である。これらの加工は旋盤、研
削、研磨等の技術の発達に伴つてサブミクロン台
の精度を得ることが可能である。また真円度、真
球度は0.01μｍ台の分解能で測定可能である。
または球形の形状を組み合わせることによつて高
精度な多重極レンズを実現するものである。現
在、最も高い精度の得られる加工は円筒形や球形
といつた丸物である。これらの加工は旋盤、研
削、研磨等の技術の発達に伴つてサブミクロン台
の精度を得ることが可能である。また真円度、真
球度は0.01μｍ台の分解能で測定可能である。
以下に、本発明の実施例によつて詳細に説明す
る。第４図は静電型四極子レンズの場合の一実施
例を示したものである。図中の４１，４２，４
３，４４は電極、５１，５２，５３，５４，５
５，５６，５７，５８は絶縁物、５９，６０，６
１，６２は前記絶縁物と同じ径のロツド、６３，
６４，６５，６６は電極固定と電圧印加用を兼ね
たネジ、６７，６８，６９，７０は絶縁物、７１
Ｂはレンズ固定用外筒である。
る。第４図は静電型四極子レンズの場合の一実施
例を示したものである。図中の４１，４２，４
３，４４は電極、５１，５２，５３，５４，５
５，５６，５７，５８は絶縁物、５９，６０，６
１，６２は前記絶縁物と同じ径のロツド、６３，
６４，６５，６６は電極固定と電圧印加用を兼ね
たネジ、６７，６８，６９，７０は絶縁物、７１
Ｂはレンズ固定用外筒である。
四極子レンズの電極または磁極の理想形状は双
曲線形状であるが、実用的にはレンズの開口径
（ボア）の1.145〜1.15倍の径を有する円として近
似することが出来る。いま、レンズのボア半径を
ａ、電極又は磁極の半径をRL、レンズ固定用外
筒の内側の半径をＲ、これに内接するように配置
する絶縁物または非磁性材料の個数をｎ、その半
径をRDとするとＲ、RL、RDとの間には次のよう
な関係が成り立つ。
曲線形状であるが、実用的にはレンズの開口径
（ボア）の1.145〜1.15倍の径を有する円として近
似することが出来る。いま、レンズのボア半径を
ａ、電極又は磁極の半径をRL、レンズ固定用外
筒の内側の半径をＲ、これに内接するように配置
する絶縁物または非磁性材料の個数をｎ、その半
径をRDとするとＲ、RL、RDとの間には次のよう
な関係が成り立つ。
RD＝tanθ｛RL（tanθ＋１）＋ａ
＋√L 2（＋１）2＋2L ｝
……(1) 但し、θ＝π／ｎ Ｒ＝RD（１＋１／sinθ） ……(2) 第４図においてRL＝1.1463aにとり、電極半径
RLを６mmとすると51〜62の絶縁物及びロツドの
半径RDを5.757mm、レンズ固定用外筒の半径Ｒを
28mmにすればよいことがわかる。
……(1) 但し、θ＝π／ｎ Ｒ＝RD（１＋１／sinθ） ……(2) 第４図においてRL＝1.1463aにとり、電極半径
RLを６mmとすると51〜62の絶縁物及びロツドの
半径RDを5.757mm、レンズ固定用外筒の半径Ｒを
28mmにすればよいことがわかる。
このように本発明によれば電極や磁極、絶縁物
や非磁性材料等の真円度とその直径を正確に決
め、それに合わせてレンズ固定用外筒の内径を決
めることによつて、多重極レンズにおける電極や
磁極の位置決めが高精度にできるわけである。
や非磁性材料等の真円度とその直径を正確に決
め、それに合わせてレンズ固定用外筒の内径を決
めることによつて、多重極レンズにおける電極や
磁極の位置決めが高精度にできるわけである。
ところで、荷電ビームの経路内に設けられた絞
り板等の部材によつて散乱された荷電ビームの一
部は、レンズ光軸から大きく外れ、第４図におけ
る電極４１，４２，４３，４４だけでなく、それ
らの間を通過してロツド５９，６０，６１，６２
等を照射する。このとき、ロツド５９〜６２に電
気絶縁材を用いていると荷電ビームの照射によつ
て、チヤージアツプ現象が起り、静電レンズの電
界が乱されてしまうが、第４図の装置では、ロツ
ド５９〜６２に非磁性の導電性金属を用いている
ため、チヤージアツプ現象の発生が抑えられる。
しかし、ロツド５９〜６２に絶縁材を用いた場合
でも、抵抗材料をロツドの表面に蒸着することに
より絶縁物近傍の電界を一様にすれば、チヤージ
アツプ現象の影響を低く抑えることができるの
で、ロツド５９〜６２に導電性の金属を用いるこ
とは必ずしも必要ではない。
り板等の部材によつて散乱された荷電ビームの一
部は、レンズ光軸から大きく外れ、第４図におけ
る電極４１，４２，４３，４４だけでなく、それ
らの間を通過してロツド５９，６０，６１，６２
等を照射する。このとき、ロツド５９〜６２に電
気絶縁材を用いていると荷電ビームの照射によつ
て、チヤージアツプ現象が起り、静電レンズの電
界が乱されてしまうが、第４図の装置では、ロツ
ド５９〜６２に非磁性の導電性金属を用いている
ため、チヤージアツプ現象の発生が抑えられる。
しかし、ロツド５９〜６２に絶縁材を用いた場合
でも、抵抗材料をロツドの表面に蒸着することに
より絶縁物近傍の電界を一様にすれば、チヤージ
アツプ現象の影響を低く抑えることができるの
で、ロツド５９〜６２に導電性の金属を用いるこ
とは必ずしも必要ではない。
また、第４図のような静電レンズを複数個用い
て多段レンズ系に組み立てる場合には、円柱状の
絶縁物５１〜５８の組、又はロツド５９〜６２の
組をレンズ光軸方向に長く伸ばすことにより各段
のレンズに通しロツドとして共用するように構成
し、前述したアジマスエラーを低く抑える効果を
得ることが可能となる。このように、多段レンズ
系の共用部材として使用される場合を除き、絶縁
物５１〜５８やロツド５９〜６２として円柱状で
なく、球状に形成されたものを使用することも可
能である。
て多段レンズ系に組み立てる場合には、円柱状の
絶縁物５１〜５８の組、又はロツド５９〜６２の
組をレンズ光軸方向に長く伸ばすことにより各段
のレンズに通しロツドとして共用するように構成
し、前述したアジマスエラーを低く抑える効果を
得ることが可能となる。このように、多段レンズ
系の共用部材として使用される場合を除き、絶縁
物５１〜５８やロツド５９〜６２として円柱状で
なく、球状に形成されたものを使用することも可
能である。
尚、第４図の装置についての側面図は示されて
いないが、絶縁物６３，６４，６５，６６のネジ
が通る部分の径は当然細く形成してある。
いないが、絶縁物６３，６４，６５，６６のネジ
が通る部分の径は当然細く形成してある。
第５図と第６図の実施例はレンズ固定用外筒と
それに内接させる絶縁物は同一のものを使用し
て、四極子と八極子相互のアライメントをとるよ
うにした静電型四極子と静電型八極子である。
それに内接させる絶縁物は同一のものを使用し
て、四極子と八極子相互のアライメントをとるよ
うにした静電型四極子と静電型八極子である。
第７図と第８図は磁界型四極子レンズの実施例
を示している。第７図の７１，７２，７３，７４
は磁極、７５，７６，７７，７８は電磁コイル、
７９はヨークを併ねたレンズ固定用外筒である。
第８図は電磁コイルをレンズ固定用外筒の外に出
したもので、８１，８２，８３，８４が磁極、８
５，８６，８７，８８はコイル、８９は非磁性材
料によるレンズ固定外筒、９０がヨークである。
を示している。第７図の７１，７２，７３，７４
は磁極、７５，７６，７７，７８は電磁コイル、
７９はヨークを併ねたレンズ固定用外筒である。
第８図は電磁コイルをレンズ固定用外筒の外に出
したもので、８１，８２，８３，８４が磁極、８
５，８６，８７，８８はコイル、８９は非磁性材
料によるレンズ固定外筒、９０がヨークである。
以上のように本発明によつて得られる高精度な
多重極レンズは荷電ビーム装置等の性能を向上さ
せるばかりでなく、始めに前述したような収差補
正レンズ系や電子ビーム露光装置、集積回路検査
装置等の高精度ビーム偏光器等その利用範囲は広
い。静電型四極子レンズ系の高精度化は電界放射
型電子銃を使つた走査型電子顕微鏡や電子ビーム
露光装置等の超高真空系では電子光学系を小型化
できることによつて大幅な特性改善が期待でき
る。また最近の高輝度イオン源の開発に伴つてイ
オンビーム装置のレンズ系として重要である。
多重極レンズは荷電ビーム装置等の性能を向上さ
せるばかりでなく、始めに前述したような収差補
正レンズ系や電子ビーム露光装置、集積回路検査
装置等の高精度ビーム偏光器等その利用範囲は広
い。静電型四極子レンズ系の高精度化は電界放射
型電子銃を使つた走査型電子顕微鏡や電子ビーム
露光装置等の超高真空系では電子光学系を小型化
できることによつて大幅な特性改善が期待でき
る。また最近の高輝度イオン源の開発に伴つてイ
オンビーム装置のレンズ系として重要である。
四極子質量分析器では一般的に四極子レンズに
比べ電極が極端に長く、ミスアライメントが分解
能、感度に大きく影響するため、本発明による高
精度化はメリツトが大きい。
比べ電極が極端に長く、ミスアライメントが分解
能、感度に大きく影響するため、本発明による高
精度化はメリツトが大きい。
第１図は静電型四極子レンズの従来例を示す
図。１〜４は電極、１１〜１４は絶縁物、９はレ
ンズ固定用ベースである。第２図は第１図の四極
子をアライメントするための治具である。２１は
四極子電極を位置決めするためのもので、２２は
固定ベースと電極との位置関係を決めるピンであ
る。第３図は静電型八極子レンズの従来例を示す
図である。３１〜３８は八極子電極、３９は電極
固定用の絶縁物である。 第４図は本発明による静電型四極子の実施例で
ある。４１〜４４は四極子電極、５１〜５８は同
一径の絶縁物、５９〜６２は絶縁物と同一径のア
ジマス規制用のロツド、６３〜６６はネジ、６７
〜７０は電圧印加用の絶縁物である。７１Ｂはレ
ンズ固定用外筒である。第５図と第６図は本発明
による四極子と八極子の実施例を示すもので同一
のレンズ固定用外筒と絶縁物によつて四極子と八
極子相互のアライメントがとれるようにしたもの
である。第７図と第８図は磁界型四極子における
本発明による実施例を示すもので、第８図は電磁
コイルをレンズ固定用外筒の外に取り付けたもの
である。図中の７１〜７４は磁極、７５〜７８は
電磁コイル、７９はレンズ固定用外筒でありヨー
クの役目もはたす。第８図では８１〜８４が磁
極、８５〜８８が電磁コイル、８９はレンズ固定
用外筒、９０はヨークである。
図。１〜４は電極、１１〜１４は絶縁物、９はレ
ンズ固定用ベースである。第２図は第１図の四極
子をアライメントするための治具である。２１は
四極子電極を位置決めするためのもので、２２は
固定ベースと電極との位置関係を決めるピンであ
る。第３図は静電型八極子レンズの従来例を示す
図である。３１〜３８は八極子電極、３９は電極
固定用の絶縁物である。 第４図は本発明による静電型四極子の実施例で
ある。４１〜４４は四極子電極、５１〜５８は同
一径の絶縁物、５９〜６２は絶縁物と同一径のア
ジマス規制用のロツド、６３〜６６はネジ、６７
〜７０は電圧印加用の絶縁物である。７１Ｂはレ
ンズ固定用外筒である。第５図と第６図は本発明
による四極子と八極子の実施例を示すもので同一
のレンズ固定用外筒と絶縁物によつて四極子と八
極子相互のアライメントがとれるようにしたもの
である。第７図と第８図は磁界型四極子における
本発明による実施例を示すもので、第８図は電磁
コイルをレンズ固定用外筒の外に取り付けたもの
である。図中の７１〜７４は磁極、７５〜７８は
電磁コイル、７９はレンズ固定用外筒でありヨー
クの役目もはたす。第８図では８１〜８４が磁
極、８５〜８８が電磁コイル、８９はレンズ固定
用外筒、９０はヨークである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 四極子、六極子、八極子構造を有する荷電ビ
ーム用の静電型多重極レンズにおいて、略同一径
を有する円柱形又は球形に形成された複数個の部
材をリング状外筒の内側面に隙間なく内接するよ
うに配置し、前記複数個の部材のうち絶縁材から
成り互いに隣接する各２組の部材上に、複数の電
極の夫々を取付けたことを特徴とする多重極レン
ズ。 ２ 四極子、六極子、八極子構造を有する荷電ビ
ーム用の磁界型多重極レンズにおいて、略同一径
を有する円柱形又は球形に形成された複数個の部
材をリング状外筒の内側面に隙間なく内接するよ
うに配置し、前記複数個の部材のうち非磁性材か
ら成り互いに隣接する各２組の部材上に、複数の
磁極の夫々を取付けたことを特徴とする多重極レ
ンズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56192463A JPS5894745A (ja) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | 多重極レンズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56192463A JPS5894745A (ja) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | 多重極レンズ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5894745A JPS5894745A (ja) | 1983-06-06 |
| JPS6331895B2 true JPS6331895B2 (ja) | 1988-06-27 |
Family
ID=16291711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56192463A Granted JPS5894745A (ja) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | 多重極レンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5894745A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001222970A (ja) * | 1999-12-21 | 2001-08-17 | Axcelis Technologies Inc | イオン注入装置用の電極アセンブリおよび静電四極レンズアセンブリ |
| JP2007287365A (ja) * | 2006-04-13 | 2007-11-01 | Jeol Ltd | 多極子レンズ及び多極子レンズの製造方法 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3901980C2 (de) * | 1989-01-24 | 2001-06-28 | Ceos Gmbh | Multipolelement und Verfahren zur Herstellung eines Multipolelements |
| JPH03100353U (ja) * | 1990-01-30 | 1991-10-21 | ||
| EP0843887A1 (en) * | 1995-08-11 | 1998-05-27 | Mds Health Group Limited | Spectrometer with axial field |
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Also Published As
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