KR830002441B1

KR830002441B1 - Automatic Shaft Alignment of Electron Beam Device

Info

Publication number: KR830002441B1
Application number: KR1019800002732A
Authority: KR
Inventors: 모리히로 오까다
Original assignee: 니혼 덴시 가부시끼 가이샤; 가세이 다다오
Priority date: 1980-07-09
Filing date: 1980-07-09
Publication date: 1983-10-26

Abstract

내용 없음.No content.

Description

Automatic Shaft Alignment of Electron Beam Device

제 1 도는 종래의 구성을 나타내는 도면.1 is a diagram showing a conventional configuration.

제 2 도는 본 발명의 일실시예의 구성을 나타내는 도면.2 is a diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention.

제 3 도는 본 발명의 동작을 설명하기 위한 도면.3 is a view for explaining the operation of the present invention.

제 4 도는 제 3(a)도, 제3(b)도를 포개어 나타낸 도면.4 is a view showing the third (a) and the third (b) in a superimposed manner.

본 발명은 전자현미경, 주사전자현미경 등의 전자선장치의 자동축 맞춤장치에 관한 것이다.The present invention relates to an automatic axis alignment device of an electron beam apparatus such as an electron microscope and a scanning electron microscope.

전자현미경 등의 자동축 맞춤장치에 관한여는 종래에 많이 제안이 된 것으로, 예를들면 제 1 도에 도시한 바와 같은 구성이 알려져 있다. 제 1 도에서 (1 및 2)는 각각 광축(0)에 인접하여 배치된 X 방향, Y 방향의 편향기, (3 및 4)는 그 편향기에 직류전압을 공급하는 전원, (5,6,7,8)은 금속원판을 4분할한 위치 검출전극, (9,10)은 대향된 전극끼리 유입하는 전자선 전류의 차륜 검출하여, 얻어진 차신호를 상기 전원(3 및 4)으로 제어신호로서 각각 보내는 차등증폭기이다. 그렇게 구성되면 전극(5 및 7)에 유입되는 전류는 등원하게 되도록 편향기(1)에 공급되는 전압이 제어되며, 전극(6 및 8)에 유입되는 전류도 등일하게 되도록 편향기(2)에 공급되는 전압에 제어되기 때문에, 그 결과 전자선속의 최대강도를 나타내는 부분(빔(beam)중심)은 4개의 위치 검출전극으로 둘러싸인 빔통로의 중심 즉, 광축 0을 통하게 되어 축맞춤이 자동적으로 행해진다.BACKGROUND ART Many proposals regarding automatic shaft alignment devices such as electron microscopes have been made in the related art, and for example, a configuration as shown in FIG. 1 is known. In Fig. 1, reference numerals 1 and 2 denote deflectors in the X and Y directions disposed adjacent to the optical axis 0, respectively, and power supplies for supplying a DC voltage to the deflectors (5, 6, 7,8 are the position detection electrodes in which the metal disc is divided into four, and (9, 10) are the wheels of the electron beam current flowing between the opposing electrodes, and the difference signals obtained as the control signals to the power sources 3 and 4, respectively. It is a differential amplifier to send. If so configured, the voltage supplied to the deflector 1 is controlled so that the current flowing into the electrodes 5 and 7 is equal, and the current flowing into the electrodes 6 and 8 is equal to the deflector 2. As a result of being controlled by the voltage supplied, the portion showing the maximum intensity of the electron beam (beam center) passes through the center of the beam path surrounded by the four position detection electrodes, that is, the optical axis 0, so that the alignment is automatically performed. .

이와 같은 종래장치는 전자선속의 빔중심이 항상 4개의 전극으로 둘러싸인 빔통로의 중심을 통하도록 제어하는 경우에는 문제가 없다.Such a conventional apparatus has no problem when controlling the beam center of the electron beam to always pass through the center of the beam path surrounded by four electrodes.

그러나 4개의 위치 검출 전극의 중심을 광축에 정확히 일치시키는 것이 극히 곤란하며, 실제의 장치에서는 위치 검출 전극의 중심이 광축으로부터 벗어나 있는 것으로 간주해도 무방하다. 이와 같이 실제의 장치에서는 결국 전자선의 빔중심이 4개의 검출 전극의 중심으로부터 벗어난 P점(즉, 광축임)을 통하도록 제어하는 것이 필요하다. 그러나 종래장치에서는, 앞에서 설명한 바와 같은 방향으로 일치된 전극에 유입되는 전류의 차가 일정하게 되도록 제어가 행해지기 때문에, 빔전류가 변하지 않으면 괜찮지만, 빔전류를 약간만 변화하면 상기 방향으로 일치된 전극으로 유입되는 전루의 차가 변화하여, 그에 대응한여 전자선의 빔중심의 동각 위치가 점P로부터 벗어나는 결점이 있었다.However, it is extremely difficult to exactly match the centers of the four position detection electrodes with the optical axis, and in the actual apparatus, the center of the position detection electrodes may be regarded as deviating from the optical axis. Thus, in the actual apparatus, it is necessary to control so that the beam center of the electron beam passes through the P point (that is, the optical axis) deviated from the center of the four detection electrodes. However, in the conventional apparatus, since the control is performed so that the difference of the current flowing into the electrodes matched in the direction described above is constant, it is fine if the beam current does not change, but if the beam current changes only slightly, the electrodes matched in the direction are There was a defect that the difference between the incoming flows and the corresponding concentric position of the beam center of the electron beam deviated from the point P.

본 발명은 이 점에 감안하여 빔전류를 변화시키더라도 빔 통로의 임의의 위치에 항상 전자선이 빔 중심을 통할 수 있는 자등축 맞춤장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In view of this point, it is an object of the present invention to provide an isoaxial alignment device that allows an electron beam to pass through the beam center at any position in the beam path even when the beam current is changed.

이하 도면을 참고로 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제 2 도는 본 발명의 일실시예의 구성을 나타내고 있다. 이 도면에서 (5,6,7,8)은 제 1 도와 등원한 위치검출전극이며, 그중 (5,7)의 조로서 X 방향, (6,8)의 조로서 Y방향 위치검출이 각각 행해진다. 전극(5,7)에 유입된 전류 I₁, I₂는 증폭기(11,12)를 동하여 제산기(13)로 보내지며, 전극(6,8)에 유입된 전류 I₃, I₄는 증폭기(14 및 15) 를 통하여 제산기(16)로 보내진다. 제산기(13 및 16)의 출력은 가변전원(17 및 18)으로부터의 참조신호가 각각 공급되는 차등증폭기(19 및 20)에 공급된다. 그리하여 그 차동증폭기(19 및 20)의 출력은 구등회로(21 및 22)를 통하여 2단 구성의 편향코일(23X 및 23Y)로 각각 보내진다.2 shows a configuration of an embodiment of the present invention. In this figure, (5,6,7,8) is the position detection electrode which is equal to the first degree, and among them, the position detection electrode is performed in the X direction as the pair of (5,7) and the pair of (6,8) in the Y direction. All. The currents I ₁ and I ₂ introduced into the electrodes 5 and 7 are sent to the divider 13 by driving the amplifiers 11 and 12, and the currents I ₃ and I ₄ introduced into the electrodes 6 and 8 are It is sent to the divider 16 via amplifiers 14 and 15. The outputs of the dividers 13 and 16 are supplied to the differential amplifiers 19 and 20 to which reference signals from the variable power sources 17 and 18 are supplied, respectively. Thus, the outputs of the differential amplifiers 19 and 20 are sent to the deflection coils 23X and 23Y of the two-stage configuration through the bulb circuits 21 and 22, respectively.

이와 같은 구성에 있어 제산기(13)으로부터는 I₁/I₂의 신호가, 제산기(16)로부터는 I₃/I₄의 신호가 얻어진다. 예를들면 가변전원(17)으로부터의 참조신호값을 "4"로 한다면 제산기(13)→차등증폭기(19)→편향코일(23X)→전자선→전극(5 및 7)→제산기(13)…로계속하여 자등제어 우프에 의해 전자선은 전극(5 및 7)에 대하여 제 3(a)도에 보인 바와 같은 위치 관계로서 조사된다. 즉, 제 3 도에 있어서 사선부분 A 는 전극(5)에 유입되는 전류 I₁에 대응하고, 사선부분 B 는 전극(7)에 유입되는 전류 I₂에 대응한다. 그리하여 상기 자등 제어루프에 의해 I₁/I₂=4 다시말하면 A/B=4 로 되는 위치에 전자선이 조사된다.In such a configuration, the signal of I ₁ / I ₂ is obtained from the divider 13 and the signal of I ₃ / I ₄ is obtained from the divider 16. For example, if the reference signal value from the variable power supply 17 is " 4 ", divider 13 → differential amplifier 19 → deflection coil 23X → electron beam → electrodes 5 and 7 → divider 13 )… Subsequently, by the lamp control woofer, the electron beam is irradiated with respect to the electrodes 5 and 7 as a positional relationship as shown in FIG. 3 (a). That is, in FIG. 3, the diagonal portion A corresponds to the current I ₁ flowing into the electrode 5, and the diagonal portion B corresponds to the current I ₂ flowing into the electrode 7. Thus, by the lamp control loop, the electron beam is irradiated to a position where I ₁ / I ₂ = 4, namely A / B = 4.

이때 전자총의 바이어스를 얄개 하면 빔전류는 제 3(b)도에 도시한 바와 같이 그 분포는 변화하는 강도만이 높아진다. 그 때문에 사선부분도 A', B' 와 같이 크게 되어, 당연히 I₁, I₂도 증가한다. 그러나 본 발명으로서는 제산기(13)에 의해 I₁과 I₂의 비를 구하여, 이 비의 값은 빔전류를 변화시켜도 일정해진다. 따라서 빔전류를 변화시켜도 전자선의 빔중심의 위치는 변화하지 않고 광축으로부터 벗어나는 일이 없다.At this time, if the bias of the electron gun is narrowed, as shown in FIG. 3 (b), only the intensity in which the distribution changes is high. Therefore, the slanted portion also becomes large like A 'and B', and of course, I ₁ and I ₂ also increase. However, in the present invention, even if the ratio of I ₁ to I ₂ is determined by the divider 13, the value of this ratio becomes constant even if the beam current is changed. Therefore, even if the beam current is changed, the position of the beam center of the electron beam does not change and does not deviate from the optical axis.

또한 상술한 설명으로서는 X 방향에서 본 것이나 마찬가지로 Y 방향도 완전히 동일한 양상이며, 가변전원(18)을 조절하는 것에 의해서 전자선의 Y 방향 빔 중심의 위치는 임의로 설정되며, 빔전류를 변화시켜도 그의 위치는 변화하지 않는다.In addition, in the above description, the view in the X direction is the same as in the Y direction, and the position of the beam center in the Y direction of the electron beam is arbitrarily set by adjusting the variable power source 18. Does not change.

제 4 도는 명세서 제 3(a)도, 제3(b)도를 쪼개어 나타낸 것으로 0은 전자 광학계의 광측을 나타낸다. 전자총이나 콘덴서 렌즈를 조정하여 전자선의 전류치를 변화시키면 검출전극(5 및 7)상의 전자선 강도분포는 E, F와 감이 변화하고, 편향장치를 조정하여 바른 축맞춤이 행하여지고 있는 경우에는 그 피이리 즉 전자선의 중심은 도시된 바와 같이 광축 0 와 일치한다. 그런데 검출전극(7 및 8)의 간극의 중심 C는 광축 0와는 일치하지 않고 예컨대 X 축 방향으로 어긋나 있는 것이 보통이다. 그 때문에 E의 상태에서 축맞춤을 행하고, 검출전극(5 및 7)에 검출되는 전류(도시된 A, B의 면적에 대응한다)의 차 d=A-B 가 특정의 치가 되도록 설정하여도, 전자선을 F 의 상태로 변화시키면 검출전극(7 및 8)상에 검출되는 전류의 차 d'(…A-B')는 이와 일치하지 않게되고 바른 축맞춤이 행하여지지 않게된다. 본 발명에서는 검출판에 검출되는 전류의 "차"가 아니라 "비 (比)" (A/B=A'/B')를 사용하므로서 종래장치의 결점을 해결하는 것이다.4 is a diagram showing a third (a) and a third (b) of the specification, and 0 represents the light side of the electro-optical system. If the electron gun or the condenser lens is adjusted to change the current value of the electron beam, the electron beam intensity distribution on the detection electrodes 5 and 7 will change with E and F. If the deflector is adjusted, the correct alignment will be avoided. Thus the center of the electron beam coincides with the optical axis 0 as shown. By the way, the center C of the gap of the detection electrodes 7 and 8 does not coincide with the optical axis 0 and is usually shifted in the X-axis direction, for example. Therefore, even if the alignment is performed in the state of E and the difference d = AB of the current (corresponding to the areas of A and B shown) detected by the detection electrodes 5 and 7 is set to be a specific value, the electron beam can be set. When the state of F is changed, the difference d '(... A-B') of the currents detected on the detection electrodes 7 and 8 does not coincide with this and correct alignment is not performed. The present invention solves the drawbacks of the conventional apparatus by using "ratio" (A / B = A '/ B') rather than "difference" of the current detected by the detection plate.

상술한 실시예는 전자형(電磁型)의 편향기를 이용했으나 정전형의 편향기를 이용하는 것도 가능하다. 또한 실제의 전자선의 빔 중심의 축맞춤으로로서는 수평축 맞춤과 경사축맞춤이 있으며 여러 용도로 용되는 편향기를 이용하는 것에 의해 수평축맞춤, 경사축맞춤 또는 양자를 고려한 축 맞춤이 행해질 수 있다는 것은 말할 필요도 없다.Although the above-described embodiment uses an electromagnetic deflector, it is also possible to use an electrostatic deflector. Also, it is necessary to say that the alignment of the beam center of the actual electron beam includes the horizontal alignment and the tilt alignment, and by using a deflector used for various purposes, the alignment of the horizontal alignment, the tilt alignment, or both may be performed. none.

이상 상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 전자선의 통로를 임의의 위치에 설정하기 위한 것이며, 더구나 그때 빔 전류를 변화시켜도 위치변화를 야기시키지 않는 자동 축맞춤 장치가 실현된다.As described above, according to the present invention, an automatic alignment device is provided for setting the passage of the electron beam at an arbitrary position. Furthermore, an automatic alignment device that does not cause a change in position even when the beam current is changed at that time is realized.

Claims

The deflectors 1 and 2 of the electron beam are arranged so as to be connected to the path of the electron beam, and a pair of detection electrodes 5, 7, 6, and 8 are disposed behind the deflectors 1 and 2. And a device arranged so as to face each other and having an apparatus for automatically controlling the outputs of the power sources 21 and 22 of the electron beam deflectors 1 and 2 based on detection signals obtained from the respective detection electrodes. 13 and 16 are provided so that the ratio of the detection signal is calculated from the pair of detection electrodes, and the differential amplifiers 19 and 20 are compared with the ratio of the detection signal and the output reference signal values of the variable power sources 17 and 18. An automatic alignment device for an electron beam apparatus provided with a control signal supplied to the power sources (21 and 22) based on the comparison result.