專利名稱：帶電粒子束用靜電透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于SEM(掃描電子顯微鏡)或離子槍等的帶電粒子聚束用的 靜電透鏡。
背景技術(shù)：
以往，公知的用于SEM或離子槍等的電子透鏡是磁透鏡和專利文獻1、2(專利 文獻1 日本專利公開公報特開平10-241616號、專利文獻2 日本專利公開公報特開 2000-340152號)所示的靜電透鏡。前者的磁透鏡雖然能減小像差，但由于受到磁極形狀的 限制，所以難以小型化或輕便化。另一方面，后者的靜電透鏡雖然在小型化或輕便化方面具 有優(yōu)勢，但減速型難以減小像差，而加速型由于必須向電極施加高電壓，所以不容易進行耐 壓設(shè)計。例如，在以往的三電極減速型單電位靜電透鏡的情況下，如果對焦距F進行透鏡 設(shè)計，使球面像差系數(shù)Cs、色像差系數(shù)Cc等為最小，則可以得到Cs = 7. IXF0并且，如果電 子的加速電壓Va = 5kV、焦距F = 5mm、圖9中的各貫通孔的半徑R = 4. 54mm、電極之間的 間隔s =中間電極厚度t = 2. 27mm，則在透鏡電極電壓為-8250V條件下，可以得到Cs = 35. 54mm。如果將該值(Cs = 35. 54mm)與孔徑為10mm、磁極之間間隙為5mm的同一焦距的強 勵磁磁場型透鏡的Cs = 4. 3mm進行比較，則減速型靜電透鏡的球面像差系數(shù)為磁場型透鏡 的球面像差系數(shù)的大約8. 3倍。減速型靜電透鏡的球面像差系數(shù)變大是由于當(dāng)與中心軸保持距離r0并行入射 的電子依次通過入射側(cè)電極VI、中間電極V2和出射側(cè)電極V3時，受到這些電極的作用(電 場力)，如圖9所示，在入射側(cè)電極vl和中間電極v2之間，電子e向離開中心軸m的方向前 進，在離開中心軸m的距離r為最大之后，一邊描繪朝向中心軸m或者是接近中心軸m的山 形軌跡，一邊進行聚束。從以下算式(1)所確定的球面像差系數(shù)Cs的計算公式中，也可以 看出如果r變大則球面像差系數(shù)Cs也變大。算式m
權(quán)利要求
一種帶電粒子束用靜電透鏡，在該靜電透鏡的中心軸上并排設(shè)置有多個電極，所述多個電極分別具有使帶電粒子通過的貫通孔，其特征在于，利用所述電極中的設(shè)置在帶電粒子入射側(cè)的多個電極形成有第一電場區(qū)域和第二電場區(qū)域，所述第一電場區(qū)域使帶電粒子的軌道半徑縮小，以便不會在中途超出作為入射時軌道半徑的初始軌道半徑，所述第二電場區(qū)域向通過了所述第一電場區(qū)域的帶電粒子提供朝向與所述中心軸平行方向前進的力，并且利用所述電極中的設(shè)置在出射側(cè)的多個電極形成有第三電場區(qū)域，所述第三電場區(qū)域使帶電粒子的軌道半徑不會在中途超出所述初始軌道半徑，且使帶電粒子的軌道彎曲，并以比所述帶電粒子從所述第二電場區(qū)域出射時的相對于中心軸的軌道角度大的角度，使所述帶電粒子的軌道與中心軸相交。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶電粒子束用靜電透鏡，其特征在于，與中心軸平行入射的 帶電粒子，在所述第二電場區(qū)域中與中心軸基本平行地前進。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶電粒子束用靜電透鏡，其特征在于，在所述第二電場區(qū)域 中的帶電粒子的軌道半徑是所述初始軌道半徑的45 60%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶電粒子束用靜電透鏡，其特征在于，設(shè)定電極的形狀、電極 之間的距離和電極的施加電壓中的至少一個，形成所述各電場區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶電粒子束用靜電透鏡，其特征在于，在中間電極的兩側(cè)配置有電位比所述中間電極低的入射側(cè)電極和出射側(cè)電極，形成三 電極減速型靜電透鏡，并且在所述中間電極和入射側(cè)電極之間，配置有電位比所述入射側(cè) 電極高的軌道控制電極，由所述入射側(cè)電極和軌道控制電極形成所述第一電場區(qū)域和第二電場區(qū)域，由所述中 間電極和出射側(cè)電極形成所述第三電場區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的帶電粒子束用靜電透鏡，其特征在于，所述軌道控制電極的形狀是在中心軸方向上內(nèi)周端部的壁厚比外周一側(cè)厚，所述中間電極的形狀是在中心軸方向上內(nèi)周端部的壁厚比外周一側(cè)薄。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的帶電粒子束用靜電透鏡，其特征在于，設(shè)置在所述軌道控制 電極中央的帶電粒子貫通孔的孔徑比其他三個電極的貫通孔的孔徑小。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的帶電粒子束用靜電透鏡，其特征在于，所述軌道控制電極配 置在比所述入射側(cè)電極和所述中間電極的中間位置更靠向入射側(cè)電極的位置上。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的帶電粒子束用靜電透鏡，其特征在于，所述入射側(cè)電極的貫 通孔為錐形，其孔徑為入射側(cè)小、出射側(cè)大。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的帶電粒子束用靜電透鏡，其特征在于，所述出射側(cè)電極的貫 通孔為錐形，其孔徑為入射側(cè)大、出射側(cè)小。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶電粒子束用靜電透鏡，其特征在于，從帶電粒子的入射側(cè)開始依次配置有第一級電極和電位比所述第一級電極高的第二 級電極，形成所述第一電場區(qū)域和第二電場區(qū)域，在所述第一級電極和第二級電極的后方，依次配置有電位比所述第二級電極低的入射 側(cè)電極、電位比所述入射側(cè)電極高的中間電極、電位比所述中間電極低的出射側(cè)電極，形成 三電極加速型靜電透鏡，由所述三電極加速型靜電透鏡形成所述第三電場區(qū)域。
全文摘要
本發(fā)明提供一種透鏡性能相對不遜色于磁場型透鏡的帶電粒子束用靜電透鏡。利用設(shè)置在帶電粒子的入射側(cè)的多個電極(V1、V4)形成有第一電場區(qū)域(AR1)和第二電場區(qū)域(AR2)，所述第一電場區(qū)域(AR1)使帶電粒子的軌道半徑縮小，以便不會在中途超出作為入射時軌道半徑的初始軌道半徑，所述第二電場區(qū)域(AR2)向通過了該第一電場區(qū)域(AR1)的帶電粒子提供朝向與所述中心軸平行方向前進的力，并且利用設(shè)置在出射側(cè)的多個電極(V2、V3)形成有第三電場區(qū)域(AR3)，該第三電場區(qū)域(AR3)使帶電粒子的軌道半徑不會在中途超出所述初始軌道半徑，且使帶電粒子的軌道彎曲，并以比所述帶電粒子從所述第二電場區(qū)域(AR2)出射時的相對于中心軸(m)的軌道角度大的角度，使所述帶電粒子的軌道與中心軸(m)相交。
文檔編號H01J37/12GK101981650SQ20098011086
公開日2011年2月23日 申請日期2009年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月26日
發(fā)明者大堀謙一, 大橋聰史, 小野口彰, 松本浩一, 粟田正吾 申請人:株式會社堀場制作所