SU1084912A1 - Immersion system for focusing charged particle beam - Google Patents

Immersion system for focusing charged particle beam Download PDF

Info

Publication number
SU1084912A1
SU1084912A1 SU823377152A SU3377152A SU1084912A1 SU 1084912 A1 SU1084912 A1 SU 1084912A1 SU 823377152 A SU823377152 A SU 823377152A SU 3377152 A SU3377152 A SU 3377152A SU 1084912 A1 SU1084912 A1 SU 1084912A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
parts
axis
electrodes
focusing
immersion system
Prior art date
Application number
SU823377152A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Любовь Александровна Баранова
Татьяна Яковлевна Фишкова
Евгения Владимировна Шпак
Стелла Яковлевна Явор
Original Assignee
Ордена Ленина физико-технический институт им.А.Ф.Иоффе
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ордена Ленина физико-технический институт им.А.Ф.Иоффе filed Critical Ордена Ленина физико-технический институт им.А.Ф.Иоффе
Priority to SU823377152A priority Critical patent/SU1084912A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1084912A1 publication Critical patent/SU1084912A1/en

Links

Landscapes

  • Electron Beam Exposure (AREA)

Abstract

ИММЕРСИОННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ФОКУСИРОВКИ ПУЧКА ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ , содержаща  последовательно, расположенные на одной оси электроды , выполненные в виде поверхностей, образующа  которых параллельна оси системы, отличающа с  тем, что, с целью уменьшени  аберраций и расширени  диапазона регулировки формы пучка, по крайней мере один из электродов выполнен из четырех частей, при этом противолежащце части равны между собой, а соседние различны, и все части расположены на одинаковом рассто нии от оси системы. (ОIMMERSION SYSTEM FOR FOCUSING A BUNCH OF CHARGED PARTICLES, containing in series electrodes arranged on one axis, made in the form of surfaces, forming which are parallel to the system's axis, characterized in that, in order to reduce aberrations and extend the range of beam shape adjustment, at least one of The electrodes are made of four parts, while the opposite parts are equal to each other, and the neighboring parts are different, and all parts are located at the same distance from the axis of the system. (ABOUT

Description

эоeo

4;:four;:

;about

оabout

Изобретение относитс  к электронной оптике, а именно к электростатическим линзам, и может быть использовано при разработке электростатических анализаторов, ускорителей зар женных частиц и систем транспортировки пучков.The invention relates to electron optics, namely, electrostatic lenses, and can be used in the development of electrostatic analyzers, accelerators of charged particles, and beam transport systems.

. Известна иммерсионна  система дл  фокусировки пучка зар женных частиц, содержаща  несколько цилиндров одинакового диаметра, расположенных последовательно на одной оси Л . . A known immersion system for focusing a beam of charged particles, containing several cylinders of the same diameter arranged in series on the same axis L.

В известном устройстве фокусировка пучка осуществл етс  в результате подачи разности по.тенциалов на цилиндры , что приводит к по влению радиально направленных электрических нолей, воздействующих на пучок.In the known device, the beam is focused as a result of applying the difference in potential to the cylinders, which leads to the appearance of radially directed electric fields acting on the beam.

Недостатком устройства  вл етс  то, что оно работает лишь с пучком круглого сечени  на входе и выходе |И имеет большие аберрации.The disadvantage of the device is that it only works with a beam of circular cross section at the entrance and exit | And has large aberrations.

Наиболее близким техническим решением к изобретению  вл етс  иммерсионна  система дл  фокусировки пучка зар женных частиц, содержаща  последовательно расположенные на одной оси электроды, выполненные в виде поверхностей, образующа  которых параллельна оси системы .The closest technical solution to the invention is an immersion system for focusing a beam of charged particles, containing successively arranged on one axis electrodes, made in the form of surfaces, which form parallel to the axis of the system.

В известном устройстве фокусировка пучка осуществл етс  в результате подачи разности потенциалов на электроды , что приводит к по влению радиально направленных: электрических полей, воздействующих на пучок.In the known device, the beam is focused by applying a potential difference to the electrodes, which leads to the appearance of radially directed: electric fields acting on the beam.

Недостатком известного устройства  вл етс  больша  величина сферической аберрации, котора  не может быть устранена без применени  дополнительных корректирующих электроннооптических элементов.A disadvantage of the known device is the large amount of spherical aberration, which cannot be eliminated without the use of additional corrective electron-optical elements.

Кроме того, в известном устройстне ограничен диапазон регулировани  формы пучка. 1In addition, in the known device, the range of adjustment of the beam shape is limited. one

Целью изобретени   вл етс  уменьшение аберраций и расширение диапазона регулировки формы пучка.The aim of the invention is to reduce aberrations and expand the range of adjustment of the beam shape.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в иммерсионной системе дл  фокусировки пучка зар женных частиц, содержащей последовательно расположенные на одной оси электроды, выполненные в виде поверхностей, образующа  которых параллельна оси системы, по крайней мере один из электродов выполнен из четырех частей, приThe goal is achieved by the fact that in an immersion system for focusing a beam of charged particles containing successively arranged on one axis electrodes, made in the form of surfaces, forming which are parallel to the axis of the system, at least one of the electrodes is made of four parts, with

этом противолежащие части равны между собой, а соседние различны, и все части расположены на одинаковом рассто нии от оси системы.In this case, the opposite parts are equal to each other, and the neighboring parts are different, and all parts are located at the same distance from the axis of the system.

На фиг.1 и 2 изображена иммерсионна  система с круглыми электродами; на фиг.З - сечени  А-А, Б-Б и В-В на фиг. Г. на фиг.4 - сечени  Г-Г и Д-Д на фиг. 2 , на фиг. 5 - предлагаема  система с квадратными электродами J на фиг.6 - сечени  Е-Е Ж-Ж и 3-3 на фиг.З.Figures 1 and 2 depict an immersion system with round electrodes; in FIG. 3, sections A-A, B-B and B-B in FIG. G. in FIG. 4 — sections of GG and DD in FIG. 2, in FIG. 5 — the proposed system with square electrodes J in FIG. 6 —E-E sections of FIG. And 3-3 in FIG. 3.

. Устройство содержит расположенные на общей оси электроды 1-3. The device contains located on a common axis electrodes 1-3

по крайней мере один из которых выполнен из четырех частей.at least one of which is made of four parts.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

На электроды 1 и 2 подаютс Electrodes 1 and 2 are supplied

потенциалы Ф, и которые определ ют энергию пучка на входе и выходе системы, т.е. замедл ют или ускор ют пучок зар женных частиц, и одновременно участвуют в фокусировке. Наthe potentials Ф, and which determine the beam energy at the input and output of the system, i.e. they slow down or accelerate the beam of charged particles, and at the same time participate in focusing. On

средний разрезанный на четыре части электрод 3 (дл  1-го и Ш-го вариантов) подаютс  потенциалы так, что две одинаковые противолежащие части имеют потенциал j а две другиеthe middle four electrode cut into 3 parts (for the 1st and Sh variants) the potentials are supplied so that two identical opposite parts have potential j and the other two

. одинаковые противолежащие части имеют потенциал Vj где Фа осесимметрична , а V - квадрупольна  составл ющие. Потенциалы . подбираютс  таким образом, чтобы пучок зар женных частиц заданной формы фокусировалс  в определенном месте. Все сказанное остаетс  верным и в том случае, если разрезан первый или третий электроды.. the same opposite parts have potential Vj where Fa is axisymmetric and V is quadrupole component. Potentials. are selected in such a way that the beam of charged particles of a given shape is focused at a certain place. All this remains true even if the first or third electrodes are cut.

Дл  Г) -го варианта предлагаемойFor G) -th option proposed

системы (фиг.З), в котором оба электрода выполнены разрезанными, подача потенциалов осуществл етс  следующим образом: на электрод 1 подаетс  потенциал: Ф i V на электрод ± 2. При изменении энергии пучка Яг/Р потенциалы Vj и Vg подбираютс  так, чтобы пучок с данными начальными услови ми фокусировалЬ  в требуемомthe system (Fig. 3), in which both electrodes are cut, the potentials are supplied as follows: a potential is applied to electrode 1: Φ i V to an electrode ± 2. When the beam energy Yag / P is changed, the potentials Vj and Vg are chosen so that the beam with the given initial conditions was focused in the required

месте. :place :

Длины соседних сторон разрезанньк электродов выбираютс  из условий минимизации коэффициентов аберрации третьего пор дка. Угловой зазор обThe lengths of the adjacent sides of the cut electrodes are chosen from the conditions of minimizing third order aberration coefficients. Angular clearance of

(фиг.З) или рассто ние между сосед- ними плоскими электродами d-d должны быть малыми ( оС О, 1 рад 0,8 & f . 0,9 иО, 1,0). В про31 тивом случае помехонесущие пол  будут проникать в область, занимаемую пучком , и нарушать услови  фокусировки и коррекции. Коэффициенты сферической аберрации третьего пор дка вплоскости X О Z предлагаемой системы padсчитываютс  по следующим формулам с,,,Ал;;,. 27 ..)-0 суммарные коэффицие ты сферической аберрации,СхпиС . коэффициенты сферической аберрации отдельНЫХ линз , 1Г(п л- И , линейные увеличени  час ти системы, расположен П АЛ„-ной перед h й линзой в плоскости ) соответственно. Выражени  дл  ко.ффициентов аберрации в плоскости у О т; получаютс  из выражени  (1) путем замены индексов X у Ниже приведены результаты расчета режимов работы рассматриваемой систе124 мы, преобразующей круглый пучок в клинообразный (пучкопараллельный оси 2 в плоскости, ГДЕ квадруполь;на  составл юща   вл етс  рассеивающей, и сход щийс  в плоскости, где оНа  вл етс  собирающей) и в эллиптический ,о Вариант 1. Система состоит из трех цилиндров одинакового диаметра D , последний из которых (электрод 2, фиг.1) разрезан на четыре части, длина среднего элект р рассто ние между соседними цилиндрами равно О, ID. отношени  потенциалов а выбраны следующими: 1) Яг/Ф 10. It. Рассто ни  от предмета до центра среднего электрода в плоскост х, квадрупольна  составл юща   вл етс  собирающей ( О(с) и рассеиваю .щей ( ) равны (3с - D , рассто ни  от центра среднего электрода до изображени  в тех же плоскост х .5D, oo. , Параметры, характеризующие электронно-оптические свойства первого пор дка, даны в табл.1. Таблица 1(FIG. 3) or the distance between adjacent flat d-d electrodes should be small (о С О, 1 rad 0.8 і f. 0.9 оО, 1,0). In the opposite case, the interfering fields will penetrate into the area occupied by the beam and violate the conditions of focusing and correction. The third order spherical aberration coefficients in the X O Z plane of the proposed system are calculated using the following formulas with ,,, Al ;;,. 27 ..) - 0 total coefficients of spherical aberration, Ships. spherical aberration coefficients of individual lenses, 1Г (nl-l, linear increases in the part of the system, located frn-h in front of the h-th lens in the plane), respectively. The expressions for the coefficients of aberration in the plane y O t; are obtained from the expression (1) by replacing the X and Y indices. Below are the results of calculating the operating modes of the system under consideration, which converts a round beam into a wedge-shaped one (beam parallel to axis 2 in the plane, WHERE is a quadrupole; It is collecting) and elliptical, o Option 1. The system consists of three cylinders of the same diameter D, the last of which (electrode 2, Fig. 1) is cut into four parts, the length of the average electric p is the distance between adjacent cylinders Oh oh, ID. Potential ratios of a are chosen as follows: 1) π / 10. 10. It. The distance from the object to the center of the middle electrode in the planes, the quadrupole component is collecting (O (c) and scattering) () equal to (3c - D, the distance from the center of the middle electrode to the image in the same planes. 5D , oo., Parameters characterizing the first-order electron-optical properties are given in Table 1. Table 1

Здесь1о и io (Fo)HZ( фокусные рассто ни  и положени  фокусов осесимметричной составл ющей в пространстве предмета и изображени , соответственно fp иZ(fc) фокусные рассто ни  и положени  фокусов квадрупольной составл ющей в собирающей плоскости,IQC - фокусное рассто ниеHere, 1o and io (Fo) HZ (the focal lengths and focal positions of the axisymmetric component in the object and image space, respectively, fp and Z (fc), the focal lengths and positions of the quadrupole component foci in the collecting plane, IQC is the focal distance

3десь MO. Увеличение осесимметричной составл ющей;3here MO. An increase in the axisymmetric component;

(i- угловой размер противолежащих частей разрезансистемы в целом. Все электронно-оптические параметры здесь и в дальнейшем даны в единицах D (i is the angular size of the opposite parts of the cut-off system as a whole. All the electron-optical parameters here and hereinafter are given in units of D

Коэффициенты, характеризующие сферическую аберрацию третьего пор дка системы в плоскости, где квадрупольна  составл юща   вл етс  собирающей , даны в табл.2.The coefficients characterizing the spherical aberration of the third order of the system in the plane, where the quadrupole component is collecting, are given in Table 2.

Таблица 2table 2

кого цилиндра,whom cylinder

aJ - угловое рассто ние между соседними част ми (фиг. 1). При угле jf коэффициент сферической аберрации предлагаемой системы в 7-8 раз меньше, чем при |90, когда последний электрод разрезан на четьфе равные части, т.е. отсутствует октупольна  составл юща . Сферическа  аберраци  предлагаемой системы меньше аберрации осесимметричной линзы C.j известной системы более, чем в два раза. Вариант И, Система состоит из двух цилиндров, каждый из которых разрезан на четьфе части. Отношени  потенциалов 2 второго цилиндра и TI - йервого выбраны следующими: 1)92/Pi 0,5, 2), Длины обоих цилиндров равны 1,bD рассто ние между цилиндрами О,ID. Следующие геометрические параметры оставались посто нными в обоих случа х; рассто ние от предмета до первого цилиндраа 2,5D, рассто ние от второго цилиндра до изображени  (101). Расчет потенциалов V и V,, обеспечивающих формирование эллипти ческого пучка с заданными параметра мр, проведенный на ЭВМ путем числен него решени  уравнени  движени  аал 1),5,V,№,0,042,,Of8; 2)2W 0,2,v;(9,0,019, 0,004. В системе, содержащей два разрезанных на четыре неравные части цилиндра можно уменьшить (а дл  отдел Hi)K режимов и полностью скорректиро вать) два коэффициента сферической аберрации, определ ющих ширину лиФг/г .2 нейного изображени  по всей длине линии.Так при углах у, 68 и у 94° коэффициенты сферической аберрации Схг . 1 0,2 по абсолютной величине меньше, чем при )f, 2 90° в 5,3 раза и в 2,3 раза соответственно. ,5 оба коэффициента Сд и равны нулю при 5f 68° и f2 94 Сферическа  аберраци  предлагаемой системы меньше аберрации известной более чем в 4 раза в обоих случа х. Вариант 111. Система состоит из трех электродов квадратного сечени . Разрезан на четьфе части последний электрод. При тех же исходных значени х геометрических и электрических параметров, которые были вз ты дл  варианта I, фокусирующие свойства первого пор дка остаютс  без изменени  (таблица О .Аберрационные свойства системы мен ютс . Коэффициент сферической аберрации Cxjr предлагаемой системы меньше по абсолютной величине аберрации линзы, состо щей из трех Электродов квадратного сечени  (4 1), в 1,7 раз при91/Ф1 2 и в 1,2 раза при 10). Таким образом, предлагаема  иммерсионна  система формирует пучки различной формы (круглый, эллиптический, клинообразный и т.д.) и при этом обладает меньшими в 1,2-4 раза аберраци ми по сравнению с известной системой.aJ is the angular distance between adjacent parts (Fig. 1). At angle jf, the spherical aberration coefficient of the proposed system is 7-8 times less than at | 90, when the last electrode is cut into equal parts, i.e. octupole component missing. The spherical aberration of the proposed system is less than the aberration of the axisymmetric lens C.j of the known system more than twice. Option And, The system consists of two cylinders, each of which is cut into a four-piece part. The ratios of potentials 2 of the second cylinder and TI - Yervoi are selected as follows: 1) 92 / Pi 0.5, 2) The lengths of both cylinders are 1, bD is the distance between the cylinders O, ID. The following geometrical parameters remained constant in both cases; the distance from the object to the first cylinder is 2.5 D, the distance from the second cylinder to the image (101). The calculation of the potentials V and V, ensuring the formation of an elliptical beam with the given parameter mp, carried out on a computer by numerical solution of the motion equation aal 1), 5, V, №, 0.042,, Of8; 2) 2W 0.2, v; (9.0.019, 0.004. In a system containing two cylinders cut into four unequal parts, you can reduce (and for the Hi section) K modes and completely correct) two spherical aberration coefficients that determine li Fg / g. 2 linear images along the entire length of the line. So at angles y, 68 and y 94 °, the coefficients of spherical aberration Shg. 1 0.2 in absolute value less than at) f, 2 90 ° by 5.3 times and 2.3 times, respectively. , 5 both coefficients Cd and are zero at 5f 68 ° and f2 94 Spherical aberration of the proposed system is less than the aberration known more than 4 times in both cases. Option 111. The system consists of three square electrodes. Cut on the chip part of the last electrode. At the same initial values of the geometric and electrical parameters that were taken for option I, the first-order focusing properties remain unchanged (Table O. The aberration properties of the system change. The spherical aberration coefficient Cxjr of the proposed system is less consisting of three square electrodes (4 1), 1.7 times at 91 / F1 2 and 1.2 times at 10). Thus, the proposed immersion system forms beams of various shapes (round, elliptical, wedge-shaped, etc.) and, at the same time, has 1.2-4 times less aberrations compared to the known system.

Claims (1)

ИММЕРСИОННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ФОКУСИРОВКИ ПУЧКА ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ, содержащая последовательно, расположенные на одной оси электроды, выполненные в виде поверхностей, образующая которых параллельна оси системы, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения аберраций и расширения диапазона регулировки формы пучка, по крайней мере один из электродов выполнен из четырех частей, при этом противолежащие части равны между собой, а соседние различны, и все части расположены на одинаковом расстоянии от оси системы.IMMERSION SYSTEM FOR FOCUSING A BEAM OF CHARGED PARTICLES, comprising sequentially arranged on one axis electrodes made in the form of surfaces, the generatrix of which is parallel to the axis of the system, characterized in that, in order to reduce aberrations and expand the range of adjustment of the beam shape, at least one of the electrodes made of four parts, while the opposite parts are equal to each other, and the neighboring ones are different, and all parts are located at the same distance from the axis of the system. SU „„ 1084912 ίSU „„ 1084912 ί
SU823377152A 1982-01-06 1982-01-06 Immersion system for focusing charged particle beam SU1084912A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823377152A SU1084912A1 (en) 1982-01-06 1982-01-06 Immersion system for focusing charged particle beam

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823377152A SU1084912A1 (en) 1982-01-06 1982-01-06 Immersion system for focusing charged particle beam

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1084912A1 true SU1084912A1 (en) 1984-04-07

Family

ID=20990690

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU823377152A SU1084912A1 (en) 1982-01-06 1982-01-06 Immersion system for focusing charged particle beam

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1084912A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Финк Кискер Метод быстрого расчета траекторий электронов в многоэлементных электростатических цилиндрических линзах. Rev.Sci. Instr. V.51, 1980, №7, p.918-920.. 2. Адаме, Рид Электростатические цилиндрические линзы FII: трехэлектродные линзы с несимметричным -напр жением. I.Phys.E. Scientific. Instrum, V.5, 1972, №2, p.156-160 (ПРОТОТИП). *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0470299B1 (en) Energy filter for charged particle beam apparatus
CA1187543A (en) Multiple sextupole system for the correction of third and higher order aberration
JPS575012A (en) Four component zoom lens system
US6184975B1 (en) Electrostatic device for correcting chromatic aberration in a particle-optical apparatus
KR890012346A (en) Color cathode ray tube
SU1084912A1 (en) Immersion system for focusing charged particle beam
DE255981T1 (en) OPTICAL SYSTEM FOR LOADED PARTICLES WITH DEVICE FOR CORRECTING THE ABERRATION.
DE50205295D1 (en) SLICING LINE ARRANGEMENT FOR PARTICLE RAYS
JPH02152144A (en) Multistage focusing type electron gun for cathode ray tube
JPH09213263A (en) Omega type energy filter
JPS5760648A (en) Electron microscope
SU619984A1 (en) Magnetic focusing system
SU1436148A2 (en) Power analyzer with electrostatic mirror
US20040051985A1 (en) Electrostatic corrector
SE8204107L (en) FERGBILDPRESENTATIONSSYSTEM
SU1048533A1 (en) Apparatus for aberration correction
SU600638A1 (en) Double-stage electrostatic energy analyzer
GB2114361A (en) Electron gun for color picture tube
KANAYA et al. Focusing Properties of Acceleration Tube for High Voltage, Electron Microscope
Johnson A ring lens for focusing ion beams to uniform densities
JPS57176647A (en) In-line-type three-beam electron gun
SU408393A1 (en) ELECTROSTATIC FOCUSING SYSTEM
JP2002025485A (en) Energy filter
JPH04109545A (en) Mass spectrometer
SU903785A1 (en) Wide angle hydrophotographic lens