KR910007806B1 - Electro-static lens structure for focusing ion beam - Google Patents

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Abstract

The equipotential einzel lens composed of three electrodes, is used for focusing the charged particles such as electron or ion. The lens comprises upper projection (8) on third electrode (3), for removing the line of sight (12) to lower insulating material (5); connecting position, between third electrode (3) and lower insulating material (5), being lower than the center position, which suppresses charge-up of lower insulating material (5) generated by second electron or ion, and prevents the breakdown of insulating material.

Description

하전입자(전자 또는 이온)의 집속을 위한 정전렌즈의 구조Structure of electrostatic lens for focusing charged particles (electrons or ions)

제1도는 등전위 정전렌즈의 개념도.1 is a conceptual diagram of an equipotential electrostatic lens.

제2도는 종래의 등전위 정전렌즈의 실시예.2 is an embodiment of a conventional equipotential electrostatic lens.

제3도는 본 발명에 의한 등전위 정전렌즈의 실시예.3 is an embodiment of an equipotential electrostatic lens according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 정전렌즈의 제1전극 2 : 정전렌즈의 제2전극1: first electrode of electrostatic lens 2: second electrode of electrostatic lens

3 : 정전렌즈의 제3전극 4 : 정전렌즈의 상부절연체3: third electrode of electrostatic lens 4: upper insulator of electrostatic lens

5 : 정전렌즈의 하부절연체 6 : 제1전극의 하부돌출부위5: Lower insulator of electrostatic lens 6: Lower protruding portion of first electrode

7 : 제2전극 하부돌출부 8 : 제3전극의 상부돌출부7: lower protrusion of second electrode 8: upper protrusion of third electrode

9 : 제3전극의 연결부위 10 : 정전렌즈의 적극9 connection portion of third electrode 10 positive electrode of electrostatic lens

11 : 정전렌즈의 절연체 12 : 시선(line of sight)11 insulator of electrostatic lens 12 line of sight

본 발명은 하전입자의 집속을 위해 3개의 전극으로 구성된 등전위 정전렌즈(einzel lens)의 구조에 관한 것이다.The present invention relates to the structure of an equipotential electrostatic lens (einzel lens) consisting of three electrodes for focusing charged particles.

하전입자의 집속을 위한 정전렌즈(electrostatic lens)란 적절하게 전압이 인가된 2개 또는 3개의 적극으로 구성되며 첫전극과 마지막 전극의 전압이 동일하게(일반적으로 접지전위) 인가되는 구성을 등전위 정전렌즈(einzel lens)라 한다.An electrostatic lens for focusing charged particles is composed of two or three positively applied voltages, and an equipotential blackout is applied in which the voltages of the first electrode and the last electrode are equally applied (generally, ground potential). It is called an einzel lens.

제1도는 등전위 정전렌즈의 개념도로서, 전극사이의 세로실선은 등전위 분포를 표현한 것이고, 점선은 입사되는 이온 빔을 나타낸 것이며, 전자빔일 경우는 인가되는 전압의 극성은 반대가 된다.1 is a conceptual diagram of an equipotential electrostatic lens, in which the vertical solid line between the electrodes represents the equipotential distribution, the dotted line represents the incident ion beam, and in the case of the electron beam, the polarity of the applied voltage is reversed.

즉 동일한 구조의 정전렌즈에서 인가전압의 극성을 바꾸면 이온빔 및 전자빔을 집속할 수 있다.That is, the ion beam and the electron beam can be focused by changing the polarity of the applied voltage in the electrostatic lens having the same structure.

일반적인 등전위 정전렌즈는 첫전극과 마지막 전극을 접지전위로 하고, 가운데 전극에 적절한 전압을 인가하며, 전극간 절연 및 전극의 고정을 위하여 전극사이에 절연물을 설치하여 구현한다.In general, an equipotential electrostatic lens is implemented by applying the first electrode and the last electrode as the ground potential, applying an appropriate voltage to the center electrode, and installing an insulator between the electrodes for inter-electrode insulation and fixing of the electrode.

이때 사용되는 전극은 일반으로 탈가스 처리된 스테인레인 스틸이 사용되며, 절연체는 진공중에서 입자 또는 가스의 방출이 작은 재질(예:세라믹)을 사용한다.In this case, the degassed stainless steel is generally used as the electrode, and the insulator is made of a material (eg, ceramic) which emits little particles or gases in vacuum.

그 이유는 하전입자빔(이온빔 또는 전자빔)을 이용하는 시스템(예:2차전자현미경(Secondary Electron Microscopy), 집속이온빔 시스템(Focused Ion System)은 빔이 시편(sample)으로 진행하는 중에 시스템내에 잔류하는 가스입자와의 충돌에 의한 산란을 최소화하기 위해 고진공에서 작동하기 때문이다.The reason for this is that systems using charged particle beams (ion beams or electron beams) (eg Secondary Electron Microscopy, Focused Ion System) are used in the system where the beam remains in the sample as it travels through the sample. This is because they operate in high vacuum to minimize scattering by collisions with gas particles.

이와같이 정전렌즈를 구성하는 재질에 대한 고려도 해야 하지만, 절연파괴(breakdown)에 의한 방전 방지와 같은 전기적 측면의 고려가 매우 중요하다.As such, consideration should be given to the material constituting the electrostatic lens, but consideration of electrical aspects such as prevention of discharge by breakdown is very important.

정전렌즈는 적절히 인가된 전압에 의해 형성되는 전기장(electric field)이 하전입자에 미치는 전기력(electrostatic force)에 의해 집속하는 기능을 가지므로 집속전아(전극에 인가된 전압)에 의한 절연파괴의 방지가 중요한 문제가 된다.The electrostatic lens has a function of focusing by an electrostatic force applied to charged particles by an electric field formed by an appropriately applied voltage, thereby preventing breakdown of the insulation by a focused electrode (voltage applied to an electrode). Is an important issue.

절연파괴의 방지를 위해서는 가장 중요한 두가지 사항을 고려해야 한다.The two most important considerations must be considered to prevent breakdown.

그중 하나는 진공의 절연파괴에 의한 전극사이의 방전에 대한 고려이다.One of them is the consideration of the discharge between the electrodes due to the dielectric breakdown of the vacuum.

진공의 절연파괴는 전극에 인가된 과도한 전압에 의해 진공의 절연이 파괴되어 방전현상이 일어난다.Insulation breakdown of vacuum breaks down the insulation of vacuum due to excessive voltage applied to the electrode, and discharge occurs.

이와같은 진공의 절연파괴는 일반적으로 6-10kV/mm범위의 전위차에서 발생하는 것으로 알려져 있다.Such vacuum breakdown is generally known to occur at a potential difference in the range of 6-10 kV / mm.

이러한 진공의 절연파괴를 방지하기 위해서는 렌즈내의 최대 전위차가 위 값보다 작도록 전극간 간격을 유지해야 한다.In order to prevent such breakdown of the vacuum, the distance between electrodes should be maintained so that the maximum potential difference in the lens is smaller than the above value.

상기의 진공절연파괴의 임계전압(6kV/mm-10kV/mm)은 매우 균일하게 간격이 유지되고, 이상적 진공중에서의 값이므로 실제의 정전렌즈에서는 위의 임계값 이하에서 절연파괴가 발생한다.The threshold voltage (6kV / mm-10kV / mm) of the vacuum insulation breakdown is kept evenly spaced, and the ideal vacuum value is such that the breakdown occurs below the above threshold value in the actual electrostatic lens.

따라서 실제의 정전렌즈의 구현에서 진공절연 파괴의 임계전압을 높이기 위해서는 정전렌즈의 주변환경, 즉 진공도를 높이고 각 전극간 간격을 매우 균일하게 유지하여 전극사이에 형성되는 전기장(electric field)분포의 균일성을 유지하여야 한다.Therefore, in order to increase the threshold voltage of the vacuum dielectric breakdown in the actual implementation of the electrostatic lens, the electric field distribution formed between the electrodes is increased by increasing the surrounding environment of the electrostatic lens, that is, the degree of vacuum and maintaining the spacing between the electrodes very uniformly. The castle must be maintained.

즉, 특정부위에 전장의 세기가 커져 예상되는 진공의 절연파괴 임계전압의 예상값보다 낮은 전위차에서 절연파괴가 일어나는 것을 방지하여야 한다.In other words, it is necessary to prevent the occurrence of insulation breakdown at a potential difference lower than the expected value of the dielectric breakdown threshold voltage of the expected vacuum due to the increase of the electric field strength at a specific portion.

지금까지 기술한 진공의 절연파괴와 함께 정전렌즈의 구현에서 고려되어야 할 중요한 사항은 전극간 절연과 고정을 위해 사용되는 절연체의 절연파괴에 의한 방절을 막아야 하는 것이다.In addition to the vacuum breakdown described above, an important consideration in the implementation of the electrostatic lens is to prevent the breakdown caused by the breakdown of the insulator used for inter-electrode insulation and fixing.

절연물의 절연파괴현상은 크게 두가지 경우로 나눌 수 있다.Insulation breakdown of an insulation can be divided into two cases.

그 하나는 절연물의 체적절연파괴(bulk breakdown)이다.One is the bulk breakdown of the insulator.

이는 절연체 양단의 전극에 인가된 전압에 의한 절연파괴로써 순수한 절연체의 내부(bulk) 의 절연파괴, 즉 표면효과(surface effect or skin effect)는 고려하지 않는 경우이다.This is a case where the dielectric breakdown due to the voltage applied to the electrodes across the insulator does not take into account the dielectric breakdown, that is, the surface effect or skin effect.

이때의 절연파괴 임계전압은 절연체 내부가 균일하게 구성되었을 경우에는 상당히 감소한다.The breakdown threshold voltage at this time is considerably reduced when the inside of the insulator is uniformly constructed.

절연체 내부의 결함이나 균열이 없는 경우의 체적 절연파괴의 임계전압은 물질에 따라 차이가 있으나 통상 수십 kV에 이른다.The threshold voltage of volume breakdown in the absence of defects or cracks inside the insulator varies depending on the material, but typically reaches several tens of kV.

두번째의 절연체 절연파괴는 절연체의 표면효과에 의한 절연파괴이다.The second insulation breakdown is insulation breakdown due to the surface effect of the insulator.

이것은 일반적으로, 외부에서 발생되거나 또는 전극의 표면에서 생성된 전자(2차전자)가 전극에 인가된 전압에 의해 형성되는 전기장에 의해 표면을 이동하는, 전자이동(electron hopping)현상에 의해 발생하는 것으로 알려져 있다.This is generally caused by electron hopping, in which electrons (secondary electrons) generated externally or at the surface of the electrode move the surface by an electric field formed by a voltage applied to the electrode. It is known.

즉 절연체 표면을 따라 이동하는 전자가 또 다른 2차전자를 발생시키고, 이러한 현상이 계속적으로 증폭되어, 결국 절연체 표면을 따라 큰 전류가 흐르는 경로가 형성되어 절연파괴에 이르게 된다.That is, electrons moving along the surface of the insulator generate another secondary electron, and this phenomenon is continuously amplified, resulting in a path through which a large current flows along the surface of the insulator, leading to breakdown.

이러한 절연체 표면효과에 의한 절연파괴의 임계전압은 앞서의 체적절연파괴의 경우에 비해 낮은 값을 가지며 세라믹의 경우 약 2kV/mm정도의 값을 가진다.The threshold voltage of the dielectric breakdown due to the insulator surface effect is lower than that of the previous volume dielectric breakdown and is about 2 kV / mm in the ceramic case.

이상에서 기술한 바와 같은 절연체의 절연파괴 현상을 고려하면, 실제로 안정된 정전렌즈 구현을 위해서는 체적절연 파괴의 임계전압이 아닌 표면절연파괴의 임계전압에 의해 절연체를 설계해야 한다.Considering the dielectric breakdown phenomenon of the insulator as described above, in order to implement a stable electrostatic lens, it is necessary to design the insulator by the threshold voltage of the surface dielectric breakdown, not the threshold voltage of the volume dielectric breakdown.

이러한 절연체 표면에서의 전자이동(electron hopping)에 의한 절연파괴를 방지하기 위해서는 전극에서 발생하는 2차전자의 발생원인을 최소화해야 한다.In order to prevent dielectric breakdown due to electron hopping on the surface of the insulator, the cause of the generation of secondary electrons generated in the electrode should be minimized.

즉, 하전입자빔이 전극에 충돌하는 것을 방지하거나 또는 이미 발생한 2차전자들이 절연체 표면으로 이동하는 것을 방지해야 한다.That is, the charged particle beam must be prevented from colliding with the electrode, or the secondary electrons already generated must be prevented from moving to the surface of the insulator.

이를 위해 제2도의 (12)와 같은 전극에서 절연체에 대한 시선(line of sight)을 가능한 한 없애야 하는 것이다.For this purpose, the line of sight to the insulator should be eliminated as much as possible in the electrode as shown in FIG.

지금까지 기술한 과정에 의한 절연체의 절연파괴, 즉, 절연체의 체적절연파괴 및 표면절연파괴 외에도 집속을 위해 정전렌즈를 통과하는 하전입지빕이 전극과의 충돌에 의한 하전입자의 산란 또는 이에 의한 2차전자 또는 이온들이 절연체에 축적됨이로써 전하축적(charge-up)에 위한 절연파괴가 발생된다.In addition to the dielectric breakdown of the insulator by the above-described process, that is, the volume breakdown and the surface insulation breakdown of the insulator, the charged jib passing through the electrostatic lens for the purpose of focusing is the scattering of the charged particles due to the collision with the electrode, or 2 As the electrons or ions accumulate in the insulator, an insulation breakdown for charge-up occurs.

이와같은 절연체의 전하축적(charge-up)에 의해 발생하는 절연파괴는 절연체에 도달한 전하가 외부로 빠져 나가지 못하고 계속적으로 절연체 내부에 전하가 축적되어 절연파괴가 일어나며, 이를 방지하기 위해서는 하전입자 또는 2차전자나 이온이 절연체에 도달하지 못하게 해야한다.In the breakdown caused by the charge-up of the insulator, the charge that reaches the insulator does not escape to the outside and the charge continuously accumulates inside the insulator, causing the breakdown. Do not allow secondary electrons or ions to reach the insulator.

이는 절연체의 전하축적 현상에 의한 절연파괴를 방지하는 것은 물론, 앞서 기술한 표면전자이동에 의한 절연파괴를 방지하기 위한 것이기도 하다.This is not only to prevent the breakdown caused by the charge accumulation phenomenon of the insulator, but also to prevent the breakdown caused by the surface electron transfer described above.

이러한 목적을 위해서 앞에서 기술한 바와 같이 시선(line of sight)을 없애야 하는 것이다.For this purpose, the line of sight must be eliminated as described above.

지금까지는 실제의 정전렌즈 구현에서 고려되어야 할 사항중에서 절연파괴에 의한 방전현상을 방지하기 위한 것, 즉 전기적 측면을 기술하였다.Up to now, the electrical aspects have been described to prevent the discharge phenomenon due to dielectric breakdown, which should be considered in actual electrostatic lens implementation.

이러한 전기적 측면과 함께 더 고려되어야 할 것은 다른 이온광학 모듈과의 연결에 유의해야 한다는 점이다.Further consideration with this electrical aspect is that care must be taken in connection with other ionoptical modules.

즉, 정전렌즈에 의해 집속되는 하전입자빔의 형상(원형)을 좋게하기 위해서, 정전렌즈로 입사되는 빔의 형상을 보정해야 한다.That is, in order to improve the shape (circle) of the charged particle beam focused by the electrostatic lens, the shape of the beam incident on the electrostatic lens should be corrected.

정전렌즈로 입사되는 하전입자빔의 단면에 찌그러짐이 생기는 원인으로는 많은 이유가 있지만, 주된 이유는 하전입자원(beam source)에서 출발된 빔이 시편(sample)에 도달하기까지 거치는 모듈(예 : 가속기)에서의 전기장 분포의 불균일에 의해 발생하는 찌그러짐과 하전입자빔의 중심축과 하전입자빔이 거치는 모듈들의 중심축이 일치하지 않기 때문이다.There are many reasons for distortion of the cross section of the charged particle beam incident on the electrostatic lens, but the main reason is a module (eg, a module which passes through a beam from a beam source until it reaches a sample). This is because the distortion caused by uneven distribution of the electric field in the accelerator and the central axis of the charged particle beam do not coincide with the central axis of the modules through which the charged particle beam passes.

이와같이 찌그러짐이 발생된 하전입자빔의 단면형상을 보정하기 위한 형상 보정기(stigmator)가 정전렌즈의 바로 위에 설치된다.A shape corrector is provided directly above the electrostatic lens to correct the cross-sectional shape of the charged particle beam in which the dent is generated.

이러한 빔형상보정기(stigmator)외에 집속된 하전입자빔을 시편(sample)에 주사시키기 위한 편향기(scanner)가 보통 정전렌즈의 하단에 설치된다.In addition to such a beam stator, a deflector for scanning the charged particle beams onto a sample is usually installed at the bottom of the electrostatic lens.

빔단면 형상보정기(stigmator)는 4개 또는 8개의 전극으로 구성된 평행평탄형 편향기 2쌍으로 구성되는 것이 일반적이다.A beam cross-section corrector is typically composed of two pairs of parallel flat deflectors consisting of four or eight electrodes.

구성된 평행평판형 편향기(electrostatic scarnner), 빔형상보정기(stigmator)에서의 하나와 유사하게 구성되거나 또는 자계코일에 의한 편향기(magnetic scanner)로 구성된다.It is constructed similar to one in a configured electrostatic scarnner, a beam stigmator or a magnetic scanner by a magnetic coil.

이러한 편향기는 편향범위를 크게 하기 위해 정전렌즈의 출구에서 가능하면 가깝게 위치시키는 것이 좋다.Such deflectors should be located as close as possible to the exit of the electrostatic lens in order to increase the deflection range.

따라서 이와같은 모듈(빔형상 보정기, 편향기 등)들의 설치에 필요한 공간을 확보하는 것이 실제의 정전렌즈의 구성에서 고려되어야 한다.Therefore, to secure the space necessary for the installation of such modules (beam shape corrector, deflector, etc.) should be considered in the configuration of the actual electrostatic lens.

제2도는 종래의 정전렌즈의 일예를 도시한 것으로 각 전극간 간격은 진공의 절연파괴를 견딜수 있도록 유지되지만 전극(10)에서의 절연체(11)에 대한 시선(line of sight) (12)이 열려져 있으므로 절연체의 절연파괴가 2차전자 또는 이온에 의한 전하축적(charge-up) 또는 표면전자이동(surface electron hopping)에 의해 절연체의 이상적 절연파괴 임계전압보다 낮은 전압에서 절연파괴가 유발될 수 있어 정전렌즈가 매우 불안정하다.2 shows an example of a conventional electrostatic lens, wherein the distance between electrodes is maintained to withstand vacuum breakdown, but the line of sight 12 to the insulator 11 at the electrode 10 is opened. Therefore, the dielectric breakdown of the insulator may be caused by charge-up or surface electron hopping by secondary electrons or ions, which may cause the dielectric breakdown at a voltage lower than the ideal dielectric breakdown voltage of the insulator. The lens is very unstable.

본 발명의 목적은 등전위 정전렌즈(einzel lens)의 구현에 있어서 각 전극의 간격을 균일하게 유지하여 진공 절연파괴에 의한 방전 현상이 발생하는 것을 억제하며, 또한 하전입자선에서의 어떠한 시선(line of sight)에 대해서도 절연체가 보이지 않게하고 동시에 경사면을 없애므로써 2차전자 또는 이온에 의한 절연체에서의 전하축적(charge-up)을 억제하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to maintain an even interval of each electrode in the implementation of an equipotential electrostatic lens (einzel lens) to suppress the occurrence of a discharge phenomenon by vacuum insulation breakdown, and also to prevent any line of In order to suppress the insulator from the sight and at the same time eliminate the inclined surface, the charge-up in the insulator by the secondary electrons or ions is suppressed.

이와같이 함으로써 절연체의 절연파괴 임계전압을 높여 보다 안정화된 정전렌즈를 설계 제작할 수 있다.In this way, it is possible to design and manufacture a more stable electrostatic lens by increasing the dielectric breakdown voltage of the insulator.

이하에서 본 말명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments for achieving the object of the present invention will be described.

제3도는 본 발명에 의한 등전위 정전렌즈의 실시예를 나타낸다.3 shows an embodiment of an equipotential electrostatic lens according to the present invention.

도시된 바와 같이 제1전극(1)과 제3전극(3)을 접지전위로 하고 제2전극(2)에 전압이 인가되는 구성이다.As shown in the drawing, a voltage is applied to the second electrode 2 with the first electrode 3 and the third electrode 3 as the ground potential.

이와같은 구성에서 각 전극간 간격(G)은 제2전극(2)에 인가되는 접속전압에 의해 진공의 절연파괴가 일어나지 않게 균일하게 유지되어야 한다.In such a configuration, the distance G between the electrodes must be uniformly maintained so that vacuum breakdown does not occur due to the connection voltage applied to the second electrode 2.

이때 전극간 간격(G)은 전체 정전렌즈에서 가장 좁은 부분이 최고의 집속전압에 견딜 수 있게 유지되어야 한다.At this time, the inter-electrode gap G should be maintained so that the narrowest part of the entire electrostatic lens can withstand the highest focusing voltage.

또한, 전극에 뾰족한 부분이 있을 경우는 절연파괴를 견딜 수 있는 간격에서도 절연파괴가 일어날 수 있으며 이는 뾰족한 부분에서는 전기장(electric field)의 집중 현상이 일어나기 때문이다.In addition, if the electrode has a pointed portion, the dielectric breakdown may occur even at intervals capable of withstanding the dielectric breakdown, because in the pointed portion, an electric field is concentrated.

즉 전극사이에 형성되는 전기장의 분포가 균일하게 유지되어야 주어진 전극간 간격에서 이상적 한계 임계전압(6-10kV/mm)에 가까운 절연파괴 임계전압을 얻을 수 있다.In other words, the distribution of the electric field formed between the electrodes must be maintained uniformly to obtain the dielectric breakdown threshold voltage close to the ideal limit threshold voltage (6-10 kV / mm) at a given inter-electrode spacing.

따라서 정전렌즈를 구성하는 전극의 간격(G)은 최소간격에서 집속전압에 견딜 수 있게 유지되야 하며, 그 간격은 균일해야 한다.Therefore, the distance G between the electrodes constituting the electrostatic lens must be maintained to withstand the focusing voltage at the minimum distance, and the distance must be uniform.

또한 일부분에서의 전기장의 집중현상을 방지하기 위해 뾰족한 모서리 부분은 원호처리(rounding)해야한다.In addition, the sharp edges should be rounded to prevent concentration of the electric field in the part.

그리고 전극간 절연을 위해 사용되는 절연체의 절연파괴를 방지하기 위하여 절연체(4,5)의 길이(L)도 매우 신중하게 결정해야 한다.In addition, the length L of the insulators 4 and 5 should also be determined very carefully in order to prevent breakdown of the insulator used for inter-electrode insulation.

앞에서 기술한 바와 같이 절연체의 체적절연파괴(bulk breakdown)의 임계전압은 상당히 높지만, 정전렌즈에서의 절연체의 절연파괴는 표면절연파괴에 주도되므로 세심한 주의가 요구된다.As described above, the threshold voltage of the bulk breakdown of the insulator is quite high, but careful attention is required because the breakdown of the insulator in the electrostatic lens is driven by the surface breakdown.

일반적으로 절연체의 길이(L)는 전극간 간격(G)의 수배로 한다.In general, the length L of the insulator is made several times the distance G between the electrodes.

그러나 절연체의 절연파괴는 앞서 기술한 것처럼 표면전자이동(surface electron hopping) 또는 절연체의 전하축적(charge-up)에 의해서도 발생하며 이러한 현상은 통상 알려진 임계전압 이하에서 절연파괴를 유발한다.However, insulation breakdown of an insulator is also caused by surface electron hopping or charge-up of the insulator, as described above, and this phenomenon usually causes breakdown below a known threshold voltage.

따라서 이미 기술한 바와 같이 하전입자선에서의 어떠한 시선(line of sight)에 대해서도 절연체가 보이지 않게 함으로써, 하전입자빔이 전극과의 충돌에 의해 발생하는 2차전자 또는 이온이 절연체에 도달하는 것을 방지해야 한다.Therefore, as described above, the insulator is not visible to any line of sight in the charged particle beam, thereby preventing the charged particle beam from reaching the insulator due to secondary electrons or ions generated by collision with the electrode. Should be.

따라서 제3도의 제1전극(1)에서는 전극의 경사면 끝단에 원호처리(rounding)된 하부돌출부위(6)를 형성하여 제2전극(2)의 상부표면에서 발생하는 2차전자 또는 이온이 상부절연체(4)에 도달하는 것을 방지하였다.Therefore, in the first electrode 1 of FIG. 3, secondary electrons or ions generated at the upper surface of the second electrode 2 are formed by forming a lower protrusion 6 rounded at the end of the inclined surface of the electrode. Reaching the insulator 4 was prevented.

즉 제2전극(2)상부에서의 상부절연체(4)에 대한 시선(line of sight)을 제거하였다.That is, the line of sight to the upper insulator 4 above the second electrode 2 was removed.

또한 하부절연체(5)에 대한 시선(line of sight)을 제거하기 위해서 제2전극(2)의 하부끝단에 하부돌출부(7)와 제3전극(3)의 상부끝단에 제1전극에서와 유사하게 원호처리(rounding)된 상부돌출부(8)를 형성시킨다.Also similar to that of the first electrode at the lower end of the second electrode 2 and the upper end of the third electrode 3 to remove the line of sight to the lower insulator 5. To form an upper projection 8 rounded.

그러나 이와같이 형성된 돌출부(7)(8)에서의 간격도 인가된 집속전압에서의 진공의 절연파괴가 일어나지 않도록 최소의 간격(G)과 동일하거나 또는 그 이상으로 유지되어야 한다.However, the spacing in the protrusions 7 and 8 thus formed should also be kept equal to or greater than the minimum spacing G so as not to cause breakdown of the vacuum at the applied focus voltage.

이와같은 정전렌즈의 구성에 의해 절연체의 절연파괴전압을 향상시킬 수 있으므로 정전렌즈를 보다 안정하게 동작시킬 수 있다.Such a structure of the electrostatic lens can improve the dielectric breakdown voltage of the insulator, so that the electrostatic lens can be operated more stably.

아울러 제3전극(3)의 상단에 형성시킨 상부돌출부(8)에 의해 하부절연체(5)에 대한 시선(line of sight)을 제거했으므로 종래의 제2도와는 다르게 제3전극(3)과 하부절연체(5)의 연결부위(9)를 낮출수 있다.In addition, since the line of sight to the lower insulator 5 is removed by the upper protrusion 8 formed at the upper end of the third electrode 3, unlike the conventional second embodiment, the third electrode 3 and the lower portion of the third electrode 3 are removed. The connection 9 of the insulator 5 can be lowered.

이러한 효과에 의해 동일한 절연체의 길이(L)에 대해서 제1전극(1)의 깊이(D)를 감소시킬 수 있다.By this effect, the depth D of the first electrode 1 can be reduced with respect to the length L of the same insulator.

따라서 제1전극(1)의 제작시 문제가 되는 깊이(D)가 감소했으므로, 제1전극(1)의 가공이 용이해지고 깊이(D)가 감소함으로써 빔형상 조절기의 설치 및 유지, 보수가 쉬워지는 잇점도 가지고 있다.Therefore, since the depth D, which is a problem in manufacturing the first electrode 1, is reduced, the processing of the first electrode 1 is easy and the depth D is reduced, so that the installation, maintenance, and repair of the beam shape regulator is easy. It also has the advantage of losing.

이상과 같이 본 발명의 등전위 정전렌즈의 구성은 각 전극간 간격을 균일하게 유지하면서, 하전입자빔에서의 절연체에 대한 시선(line of sight)을 제거하여 절연체의 절연파괴 임계전압을 향상시키는 효과를 얻을 수 있으므로 정전렌즈의 안정성을 개선할 수 있다.As described above, the configuration of the equipotential electrostatic lens of the present invention has the effect of improving the dielectric breakdown voltage of the insulator by eliminating the line of sight to the insulator in the charged particle beam while maintaining a uniform interval between the electrodes. As a result, the stability of the electrostatic lens can be improved.

또한 제1전극(1)의 깊이(D)를 감소시켜 빔형상조절기(stigmator)의 설치와 유지 및 보수의 간편성을 도모하고, 이와함께 제1전극(1)의 가공을 용이하게 하였다.In addition, the depth D of the first electrode 1 is reduced to facilitate the installation, maintenance, and repair of the beam shaper, and also facilitate the processing of the first electrode 1.

Claims (5)

3개의 전극으로 구성된 정전렌즈에 있어서, 제3전극(3)의 상단에 형성시킨 상부돌출부(8)에 의해 하부절연체(5)에 대한 시선을 제거하고, 제3전극(3)과 하부절연체(5)의 연결부위(9)를 가운데 부분보다 낮추어 2차전자 또는 이온에 의한 하부절연체(5)의 전하축적을 억제하여 절연파괴를 방지할 수 있도록 함을 특징으로 하는 하전입자의 집속을 위한 정전렌지의 구조.In the electrostatic lens composed of three electrodes, the line of sight of the lower insulator 5 is removed by the upper protrusion 8 formed on the upper end of the third electrode 3, and the third electrode 3 and the lower insulator ( 5) lowering the connection portion 9 of the lower portion than the center portion to suppress the charge accumulation of the lower insulator (5) by the secondary electrons or ions to prevent the breakdown of the electrostatic charge The structure of the stove. 제1항에 있어서, 제1전극(1)의 돌출부위(6), 제2전극(2)의 돌출부(7), 제3전극(3)의 상부돌출부(8)와 같이 각 전극 끝단에 1개이상의 돌출부를 갖도록 하여 2차전자 또는 이온에 의한 상·하부 절연체(4,5)의 전하축적을 억제하여 절연파괴를 방지할 수 있도록 함을 특징으로 하는 하전입자의 집속을 위한 정전렌지의 구조.2. The end of each electrode according to claim 1, wherein the protrusions 6 of the first electrode 1, the protrusions 7 of the second electrode 2, and the upper protrusions 8 of the third electrode 3 are formed at the end of each electrode. The structure of the electrostatic stove for focusing charged particles, characterized by having more than two protrusions to prevent the charge accumulation of the upper and lower insulators (4,5) by the secondary electrons or ions to prevent the breakdown. . 제1항에 있어서, 제1전극(1), 제2전극(2), 제3전극(3)면에 경사면을 없애고 수직면과 수평면으로 처리하면서 전극간 간격을 균일하게 하여 2차전자 또는 이온에 의한 상·하부 절연체(4,5)의 전하축적을 억제하여 절연파괴를 방지할 수 있도록 함을 특징으로 하는 하전입자의 집속을 위한 정전렌지의 구조.The method according to claim 1, wherein the inclined planes are removed from the first electrode 1, the second electrode 2, and the third electrode 3, and the gap between the electrodes is uniformly treated in the vertical plane and the horizontal plane, so that the secondary electrons or ions The structure of the electrostatic range for focusing the charged particles, characterized in that the charge accumulation of the upper and lower insulators (4,5) to suppress the breakdown. 제1전극(1), 제2전극(2), 제3전극(3)중 2개의 전극을 이용하거나 새로운 전극을 추가하여 3개이상의 전극으로 구성된 전자렌지에 있어서, 제1전극의 하부돌출부위(6), 제2전극하부돌출부(7), 제3전극의 상부돌출부(8)와 같이 전극의 끝단에 적어도 1개의 돌출부를 갖도록 하고, 전극면에 경사면을 없애고 수직면과 수평면으로 처리하면서 전극간 간격을 균일하게 하여 2차전자 또는 이온에 의한 상·하부 절연체(4,5)의 전하축적을 억제하여 절연파괴를 방지할 수 있도록 함을 특징으로 하는 하전입자의 집속을 위한 정전렌지의 구조.In a microwave oven composed of three or more electrodes by using two electrodes of the first electrode 1, the second electrode 2, and the third electrode 3 or by adding a new electrode, the lower protrusion part of the first electrode (6) The second electrode lower projections 7 and the upper projections 8 of the third electrode have at least one protrusion at the end of the electrode, and the inclined surface is removed from the electrode surface and treated in the vertical and horizontal planes. The structure of the electrostatic range for focusing charged particles, characterized in that to prevent the breakdown by preventing the charge accumulation of the upper and lower insulators (4,5) by the secondary electrons or ions by uniformly spaced. 제4항에 있어서, 제3전극(3)의 상단에 형성시킨 상부돌출부(8)에 의해 하부절연체(5)에 대한 시선을 제거하고, 제3전극(3)과 하부절연체(5)의 연결부위(9)를 가운데 부분보다 낮추어 2차전자 또는 이온에 의한 하부절연체(5)의 전하축적을 억제하여 절연파괴를 방지할 수 있도록 함을 특징으로 하는 하전입자의 집속을 위한 정전렌지의 구조.5. The method of claim 4, wherein the line of sight of the lower insulator 5 is removed by the upper protrusion 8 formed on the upper end of the third electrode 3, and the third electrode 3 is connected to the lower insulator 5. A structure of an electrostatic range for focusing charged particles, characterized in that the portion (9) is lowered from the center portion to prevent charge breakdown by inhibiting charge accumulation of the lower insulator (5) by secondary electrons or ions.
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