JPH0353736B2

JPH0353736B2 -

Info

Publication number: JPH0353736B2
Application number: JP56087627A
Authority: JP
Priority date: 1981-06-08
Filing date: 1981-06-08
Publication date: 1991-08-16
Also published as: JPS57202630A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、荷電粒子ビームの静電偏向装置に関
する。一般に、静電偏向装置は、電子ビーム露光
装置、電子顕微鏡、ブラウン管、撮像管等におい
て、ビームを高速かつ精密に偏向したりあるいは
ビーム断面形状を整えたりするために広く用いら
れている。このような分野に用いられる静電偏向装置で
は、偏向範囲を広くする上で、偏向電界を余弦分
布にして、広い範囲にわたり偏向収差をできるだ
け小さくすることが望ましい。従来、このような偏向装置としては、第１図に
示すように、12個の電極要素D₁〜D₁₂をそれぞれ
絶縁して円周上に順次等間隔に配置した多重極型
の静電偏向装置が知られている（特開昭53−
134369号公報参照）。図示の如く、中心角60゜で相対する４個の電極
要素D₂とD₁₂、D₆とD₈にＸ方向の偏向電圧＋V_x、
−V_xを印刷し、90゜位相を異にする４個の電極要
素D₃とD₅、D₉とD₁₁にＹ方向の偏向電圧＋V_y、−
V_yを印加し、残りの４個の電極要素を接地（零）
電位とすることにより、偏向電界は余弦分布とな
る。この場合、電位分布の角度座標θに対する３
次のフーリエ成分（３次収差に関与する電界成
分）を除去することができる。しかし、この多重極型静電偏向装置では、４個
の電極要素を接地電極にするため、偏向感度が劣
る傾向がある。また、高次のフーリエ成分は５次
以上の項が残ることになつている。この５次以上
の項を消去することにより、より広範囲にわたつ
て収差を小さくすることができる。本発明者等は静電偏向装置について鋭意研究を
重ねた結果、接地電極を設けずに、電位分布の角
度座標θに関する３次の電界成分ばかりでなく、
５次、７次、９次など、より高次の電界成分も除
去することのできる静電偏向装置が得られること
を見出した。すなわち、本発明者等は、中空円筒状電極をそ
の中心軸と平行に４＋8m（ｍ＝１、２、３、４）
個に分割して得られる条片を、交互にＸ方向とＹ
方向の偏向電極とし、このＸ方向の偏向電極を構
成する条片とＹ方向の偏向電極を構成する条片と
を、ｘ、ｙ軸から45゜の角度位置にある軸に対し
て互いに対称な位置関係に配置することによつて
達成されることが判つた。以下、添付図により本発明を詳しく説明する。
第２図Ａは中空円筒状電極１の中心軸２に垂直な
ｘ−ｙ断面で示す斜視図である。いま、ｘ軸に±
αで交わる２本の直線で中空円筒状電極を４つの
条片に分割し、それぞれD₁、D₂、D₃、D₄とす
る。第２図Ｂに示すように、D₁に＋1^V、D₃に−
1^Vを印加し、D₂とD₄をO^Vにした場合、円周上に
ある条片に沿つての電位V₁θは角度座標θに関す
るフーリエ展開の公式から、次式で表わされる。 V₁（θ）＝４／π_∞ 〓〓ⁿ⁼⁰ １／2n＋１cos（2n＋１）θ・sin（2n＋１）α……(
1) また、第３図に示すように、第２図の電極構成
を反時計方向にβだけ回転した場合の電位V₂
（θ）は、 V₂（θ）＝４／π_∞ 〓〓ⁿ⁼⁰ １／2n＋１cos（2n＋１）（θ−β）・sin（2n＋１
）α……(2) となる。逆に、第４図に示すように、第２図の電
極構成を時計方向にβだけ回転した場合の電位
V₃（θ）は、 V₃（θ）＝４／π_∞ 〓〓ⁿ⁼⁰ １／2n＋１cos（2n＋１）（θ＋β）・sin（2n＋１
）α……(3) となる。更に、第５図に示すように、12個の条片
から成る電極構成の場合の電位V₄（θ）は、重ね
合せの原理から、式(1)、(2)、(3)を加え合わすこと
により、 V₄（θ）＝４／π_∞ 〓ⁿ⁼⁰ １／2n＋１｛cos（2n＋１）θ・sin（2n＋１）α₀ ＋cos（2n＋１）（θ−β₁）・sin（2n＋
１）α₁＋cos（2n＋１）（θ＋β₁）・sin（2n＋１）α
₁｝
……(4) と表わされる。(4)式でθ＝０の場合は電極とＸ軸
とが交わる点での電圧を表わすが、円筒の半径を
長さの単位とする場合は、この値は、原点での−
ｘ方向への電界の強さを表わすことになる〔(5)
式〕。 V₄（Ｏ）＝４／π_∞ 〓ⁿ⁼⁰ １／2n＋１｛sin（2n＋１）α₀ ＋2cos（2n＋１）β₁・sin（2n＋１）α₁｝ ……(5) 第５図において、α₀＝25゜、α₁＝10゜、β₁＝55゜
と
おくと、(5)式からｎ＝０、１、２についてθの各
成分は表４のようになり3θの成分が除去される。

【表】また、第６図に示すように、20個の条片D₁、
D₂……D₂₀から成る電極構成において、D₁、D₃、
D₅、D₁₉、D₁₇の条片に＋X^V、D₇、D₉、D₁₁、
D₁₃、D₁₅の条片に−X^Vの偏向電圧を印加し、他
の条片をO^Vにした場合、α₀＝11.67゜、α₁＝11.83°、
α₂＝4.84゜、β₁＝34.17°、β₂＝73.49゜とすると、
表２
に示すように、θに関する各電界成分の中、3θと
5θの成分が除去される。

【表】また、第７図に示すように、28個の条片D₁、
D₂……D₂₈から成る電極構成において、D₁、D₃、
D₅、D₇、D₂₃、D₂₅、D₂₇の条片に＋X^V、D₉、
D₁₁、D₁₃、D₁₅、D₁₇、D₁₉、D₂₁の条片に−X^Vの
偏向電圧を印加し、他の条片をO^Vにした場合、 α₀＝2.38゜ α₁＝19.39゜ β₁＝11.63゜ α₂＝51.99゜ β₂＝6.99゜ α₃＝84.93゜ β₃＝2.69゜とすると、表３に示すように、θに関する電界成
分の中、3θ、5θ、7θの成分が除去される。

【表】また、第８図に示すように、36個の条片D₁、
D₂……D₃₆から成る電極構成において、D₁、D₃、
D₅、D₇、D₁₁、D₂₇、D₃₁、D₃₃、D₃₅の条片に＋
X^V、D₉、D₁₃、D₁₅、D₁₇、D₁₉、D₂₁、D₂₃、D₂₇
の条片に−X^Vの偏向電圧を印加し、他の条片を
O^Vにした場合、 α₀＝1.94゜ α₁＝12.54゜ β₁＝8.14゜ α₂＝37.27゜ β₂＝7.74゜ α₃＝64.90゜ β₃＝4.43゜ α₄＝87.24゜ β₄＝1.42゜とすると、表４に示すように、θに関する電界成
分の中、3θ、5θ、7θ、9θの成分が除去される。

【表】なお、Ｙ方向の偏向電界分布については、90゜
位相を異にするだけであり、上記したＸ方向の場
合と同様に3θ、5θ、7θ、9θ、の成分が除去され
る。また、偏向感度については、第５図の12極の場
合に0.792、第６図の20極の場合に0.755、第７図
の28極の場合に0.738、第８図の36極の場合に
0.729となり、第１図の従来装置が0.571程度であ
るのに比較して、いずれも優れていることが判つ
た。以上説明したように、本発明の静電偏向装置
は、第１図に示した従来の静電偏向装置と同様
に、分割抵抗回路を付加しないで電極要素にその
まゝＸ、Ｙ両方向の偏向電圧を印加するので、そ
れだけ荷電粒子ビームを高精度、高速度で偏向す
ることができるという効果は勿論のこと、３次収
差だけでなく、より高次の収差に関与する高次の
フーリエ成分も除去することができるので、より
広い範囲にわたつて収差の少ない偏向ができると
いう効果を有する。更に、接地電極を設けずに全
ての条片を偏向電極として構成するので、それだ
け偏向感度に優れる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の静電偏向装置の平面図、第２図
〜第４図は本発明の原理説明図、第５図〜第８図
は本発明の静電偏向装置の実施態様例を示す平面
図。図中の符号：１……中空円筒状電極、２……中
心軸、D₁〜D₃₆……条片。

Claims

【特許請求の範囲】

１４＋8m（ｍ＝１、２、３、４…）個の条片を
円周上に間隔を置いて配置し、１つ置きの条片が
Ｘ方向の偏向電極を構成し、残りの１つ置きの条
片がＹ方向の偏向電極を構成し、前記のＸ方向の
偏向電極を構成する条片と前記のＹ方向の偏向電
極を構成する条片とが、Ｘ、Ｙ軸から45゜の角度
位置にある軸に対して互いに対称関係にあること
を特徴とする静電偏向装置。