JPH0610962B2 - 荷電粒子を集束するための球面格子 - Google Patents
荷電粒子を集束するための球面格子Info
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- JPH0610962B2 JPH0610962B2 JP62077656A JP7765687A JPH0610962B2 JP H0610962 B2 JPH0610962 B2 JP H0610962B2 JP 62077656 A JP62077656 A JP 62077656A JP 7765687 A JP7765687 A JP 7765687A JP H0610962 B2 JPH0610962 B2 JP H0610962B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/44—Energy spectrometers, e.g. alpha-, beta-spectrometers
- H01J49/46—Static spectrometers
- H01J49/48—Static spectrometers using electrostatic analysers, e.g. cylindrical sector, Wien filter
- H01J49/488—Static spectrometers using electrostatic analysers, e.g. cylindrical sector, Wien filter with retarding grids
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 Ａ．産業上の利用分野 本発明は減速格子、具体的には荷電粒子装置におけるエ
ネルギの分解能分析に使用する球面減速格子に関する。
ネルギの分解能分析に使用する球面減速格子に関する。
Ｂ．従来技術 減速格子はオージエ分光器（スペクトロスコピー）、光
放出分光器及びエネルギ損分光器によつて代表される電
子エネルギ計器及び分光器の応用技術のような種々の異
なる荷電粒子装置に共通に使用されている。代表的な従
来装置はワイア・メツシユ減速格子を使用している。こ
のような装置は製造上の不安定性、もしくは動的な制約
により寸法に制限がある。
放出分光器及びエネルギ損分光器によつて代表される電
子エネルギ計器及び分光器の応用技術のような種々の異
なる荷電粒子装置に共通に使用されている。代表的な従
来装置はワイア・メツシユ減速格子を使用している。こ
のような装置は製造上の不安定性、もしくは動的な制約
により寸法に制限がある。
１９６９年８月刊科学計器評論第４０巻、第８号、第１
０７５−１０７９頁のワイ等著の論文「ＬＥＥＤ装置中
の減速格子の計器上の効果」（Wei et al.,“Instrumen
tal Effects of the Retarding Grids in a LEED Appar
atus"The Review of Scientific Instruments,Vol.40,N
o.8,pp.1075-1079,Aug.1969）及び１９６７年１０月刊
応用物理ジヤーナル第３８巻、第１１号、第４３５５−
第４３５８頁のウエーバ等著の論文「表面汚染物の検出
及び固定のためのＬＥＥＤ装置の使用」（Weber et al,
“Use of LEED Apparatus for the Detection and Iden
tification of Surface Contamimants"J.App.Phy.,Vol.
38,No.11,pp.4355-4358,Oct.1967）は低エネルギ電子回
折（ＬＥＥＤ）の場合のワイア・メツシユ格子装置につ
いて論じている。陰極線管にメツシユ電極を使用するこ
とは特開昭５６−１５９０３７号公報に開示されている
が、この方法では平坦なメツシユが高圧気体にさらされ
て、予じめ定まつた空洞部分と形状が一致する曲面の形
状をなすように変形されている。
０７５−１０７９頁のワイ等著の論文「ＬＥＥＤ装置中
の減速格子の計器上の効果」（Wei et al.,“Instrumen
tal Effects of the Retarding Grids in a LEED Appar
atus"The Review of Scientific Instruments,Vol.40,N
o.8,pp.1075-1079,Aug.1969）及び１９６７年１０月刊
応用物理ジヤーナル第３８巻、第１１号、第４３５５−
第４３５８頁のウエーバ等著の論文「表面汚染物の検出
及び固定のためのＬＥＥＤ装置の使用」（Weber et al,
“Use of LEED Apparatus for the Detection and Iden
tification of Surface Contamimants"J.App.Phy.,Vol.
38,No.11,pp.4355-4358,Oct.1967）は低エネルギ電子回
折（ＬＥＥＤ）の場合のワイア・メツシユ格子装置につ
いて論じている。陰極線管にメツシユ電極を使用するこ
とは特開昭５６−１５９０３７号公報に開示されている
が、この方法では平坦なメツシユが高圧気体にさらされ
て、予じめ定まつた空洞部分と形状が一致する曲面の形
状をなすように変形されている。
格子と発生したイオン・プラズマ間の電圧差の関数とし
て格子をたわませることによつてビームを集中させる目
的を持つ可撓性格子の他の例は米国特許第４５３８０６
７号に開示されている。この特許には、収束の程度は、
イオン・プラズマからイオンを抽出し加速する目的を有
する可撓性格子のたわみの関数であり、この結果高エネ
ルギ・イオン・ビームが小領域上に収束されることが述
べられている。格子に曲面のイオン推力部分を与える技
術は米国特許第３８４６７９７号に開示されている。こ
の中で使用されいる技術は弓なりにする格子のブランク
と接触する不侵透性の弾性シートを膨張させる強制液体
を使用することによつて格子対、即ち加速格子及びスク
リーン格子を同時に製造することを含む。このような格
子は米国特許第３８６４７９７号に開示されている宇宙
船のための推力装置として使用される加速装置のイオン
推力装置の一部として使用されている。
て格子をたわませることによつてビームを集中させる目
的を持つ可撓性格子の他の例は米国特許第４５３８０６
７号に開示されている。この特許には、収束の程度は、
イオン・プラズマからイオンを抽出し加速する目的を有
する可撓性格子のたわみの関数であり、この結果高エネ
ルギ・イオン・ビームが小領域上に収束されることが述
べられている。格子に曲面のイオン推力部分を与える技
術は米国特許第３８４６７９７号に開示されている。こ
の中で使用されいる技術は弓なりにする格子のブランク
と接触する不侵透性の弾性シートを膨張させる強制液体
を使用することによつて格子対、即ち加速格子及びスク
リーン格子を同時に製造することを含む。このような格
子は米国特許第３８６４７９７号に開示されている宇宙
船のための推力装置として使用される加速装置のイオン
推力装置の一部として使用されている。
電子スペクトロスコピイの分野で、球面格子の使用は１
９６８年９月刊の応用物理論文集第１３巻、第５号、第
１８３−１８５頁のパルムベルグ著「ＬＥＥＤ装置のオ
ージエ電子スペクトロスコピイの最適化」（Palmberg,
“Optimization of Auger Electron Spectroscopy in L
EED Systems",App.Phy.Let.,Vol.13,No.5,pp.183-185,S
ept.1968;），１９６９年６月刊科学計器評論第４０
巻、第６号、第７９２−８０４頁のテイラ著の論文「表
示ＬＥＥＤオプテイクスに基づくオージエ電子スペクト
ロメータの分解能及び感度の考察」（Taylor,“Resolut
ion and Sensitivity Considerations of an Auger Ele
ctron Spectrometer Based on Display LEED Optics",T
he Review of Scientic Instruments,Vol.40,No.6,pp.7
92-804,June 1969)，１９６８年刊フイジカル・レビユ
ー第１７３巻、第８０−８５頁のサムソン等著の論文
「希ガスの光電子スペクトロスコピイ」（Samson et a
l,“Photo Electron Spectroscopy of the Rare Gase
s",The Physical Review,Vol.173,pp.80-85(1968)）及
び１９７０年５月刊応用物理論文集第１６巻、第９号、
第３４８−３５１頁のフチタル等著の論文「高感度電子
スペクトロメータ」（Huchital et al,“High-Sensitiv
ity Electron Spectrometer",App.Phy Let.,Vol.16,No.
9,pp.348-351,May 1970）。より一般的には、上述の論
文の多くのものを要約し、解説している球面格子減速ア
ナライザの分析は１９７２年５月刊応用物理ジヤーナル
第４３巻、第５号、第２２９１−２３０２号のフチタル
等の論文「球面格子減速電位アナライザの分解能及び感
度」（Huchital et al,“Resolution and Sensitivity
of the Spherical-Grid Retarding Potential Analyze
r"J.Appl.Phys.,Vol.43,No.5,pp.2291-2302,May 1972）
に見出される。この論文の第６図に示され、本文全体に
わたつて説明されているように、球面減速格子アナライ
ザは帯電粒子スペクトロスコピイの種々の応用に使用さ
れている。この装置のエネルギの分解能は次式で与えら
れる。
９６８年９月刊の応用物理論文集第１３巻、第５号、第
１８３−１８５頁のパルムベルグ著「ＬＥＥＤ装置のオ
ージエ電子スペクトロスコピイの最適化」（Palmberg,
“Optimization of Auger Electron Spectroscopy in L
EED Systems",App.Phy.Let.,Vol.13,No.5,pp.183-185,S
ept.1968;），１９６９年６月刊科学計器評論第４０
巻、第６号、第７９２−８０４頁のテイラ著の論文「表
示ＬＥＥＤオプテイクスに基づくオージエ電子スペクト
ロメータの分解能及び感度の考察」（Taylor,“Resolut
ion and Sensitivity Considerations of an Auger Ele
ctron Spectrometer Based on Display LEED Optics",T
he Review of Scientic Instruments,Vol.40,No.6,pp.7
92-804,June 1969)，１９６８年刊フイジカル・レビユ
ー第１７３巻、第８０−８５頁のサムソン等著の論文
「希ガスの光電子スペクトロスコピイ」（Samson et a
l,“Photo Electron Spectroscopy of the Rare Gase
s",The Physical Review,Vol.173,pp.80-85(1968)）及
び１９７０年５月刊応用物理論文集第１６巻、第９号、
第３４８−３５１頁のフチタル等著の論文「高感度電子
スペクトロメータ」（Huchital et al,“High-Sensitiv
ity Electron Spectrometer",App.Phy Let.,Vol.16,No.
9,pp.348-351,May 1970）。より一般的には、上述の論
文の多くのものを要約し、解説している球面格子減速ア
ナライザの分析は１９７２年５月刊応用物理ジヤーナル
第４３巻、第５号、第２２９１−２３０２号のフチタル
等の論文「球面格子減速電位アナライザの分解能及び感
度」（Huchital et al,“Resolution and Sensitivity
of the Spherical-Grid Retarding Potential Analyze
r"J.Appl.Phys.,Vol.43,No.5,pp.2291-2302,May 1972）
に見出される。この論文の第６図に示され、本文全体に
わたつて説明されているように、球面減速格子アナライ
ザは帯電粒子スペクトロスコピイの種々の応用に使用さ
れている。この装置のエネルギの分解能は次式で与えら
れる。
ここでｒは帯電粒子源の半径及びＲは球面アナライザの
半径である。このフチタル等の論文に述べられているよ
うに、格子のメツシユの寸法は又全分解能に影響を与え
るということが一般に認識されている。この論文は、本
発明にある程度関連があると考えられ、１９７２年時点
の格子エネルギ分解能についての技術の現状を正確に要
約している。代表的な場合、エネルギの分解能は２００
分の１程度である。より高い分解能を達成する際の重要
な制約因子の１つは精巧なメツシユ格子を球面状に形成
する際の精度にある。従つて、従来技術に述べられてい
るように、球面構造を保つような格子の種々の製造方法
が提案されている。上述の米国特許第３８６４７９７号
及び特開昭５６−１５９０３７号公報はこの分野の種々
の寸法の代表的なものを開示している。製造上の制約の
外に、すべての従来技術の製造方法には固有の寸法上の
制約がある。この結果、より大きな装置は申し合せたよ
うにエネルギ分解能が低い。本発明前には球面減速格子
アナライザにおいて得られる、エネルギの分解能の関数
としての寸法の制約を実質上なくした、必要な柔軟性を
与える装置は存在しなかつたものと信ぜられる。
半径である。このフチタル等の論文に述べられているよ
うに、格子のメツシユの寸法は又全分解能に影響を与え
るということが一般に認識されている。この論文は、本
発明にある程度関連があると考えられ、１９７２年時点
の格子エネルギ分解能についての技術の現状を正確に要
約している。代表的な場合、エネルギの分解能は２００
分の１程度である。より高い分解能を達成する際の重要
な制約因子の１つは精巧なメツシユ格子を球面状に形成
する際の精度にある。従つて、従来技術に述べられてい
るように、球面構造を保つような格子の種々の製造方法
が提案されている。上述の米国特許第３８６４７９７号
及び特開昭５６−１５９０３７号公報はこの分野の種々
の寸法の代表的なものを開示している。製造上の制約の
外に、すべての従来技術の製造方法には固有の寸法上の
制約がある。この結果、より大きな装置は申し合せたよ
うにエネルギ分解能が低い。本発明前には球面減速格子
アナライザにおいて得られる、エネルギの分解能の関数
としての寸法の制約を実質上なくした、必要な柔軟性を
与える装置は存在しなかつたものと信ぜられる。
Ｃ．発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は寸法の制約がなくエネルギの分解能が改
良された球面減速格子アナライザを与えることにある。
良された球面減速格子アナライザを与えることにある。
本発明の他の目的は、メツシユ格子が任意の特定のエネ
ルギ分解能のために選択され、球面アーク構造の全体的
な精度に影響を与えない大きな球面減速格子アナライザ
を与えることにある。
ルギ分解能のために選択され、球面アーク構造の全体的
な精度に影響を与えない大きな球面減速格子アナライザ
を与えることにある。
本発明のさらに他の目的は、エネルギの分解能をそこな
うことなく任意の寸法に形成出来る球面減速格子を与え
ることにある。
うことなく任意の寸法に形成出来る球面減速格子を与え
ることにある。
Ｄ．問題点を解決するための手段 本発明による球面格子は、所定パターンの多数の開孔を
表面上に有する剛体フレームの該開孔により保持された
平坦な形状の半導体ウエハを格子として使用している。
フレームは、アルミニウムのような非磁性材料から形成
されている。各半導体ウエハには、メツシユ状の微細な
開孔が異方性、すなわち方向性のエツチングにより形成
されている。このように、エツチング穿孔を有する各半
導体ウエハが格子として機能するが、この構造は、従来
の針金製金網から成るワイヤ・メツシユ格子と完全に異
なる。この半導体ウエハの格子は、可成りの均一性およ
び精度で再現できる。たとえば、従来の細針金製金網よ
りも高分解能であり、かつ、高機械的強度で形のくずれ
ない格子が得られる。装置の全体的なエネルギの分解能
は現在得られる分解能よりもはるかに高い。球面のドー
ム、即ち、構造的に剛体の要素は必要に応じて大きく形
成でき、個々の格子は球面に一致するように位置付ける
だけでよい。この結果、高いエネルギ分解能を有する非
常に大きな球面アナライザが構成できる。
表面上に有する剛体フレームの該開孔により保持された
平坦な形状の半導体ウエハを格子として使用している。
フレームは、アルミニウムのような非磁性材料から形成
されている。各半導体ウエハには、メツシユ状の微細な
開孔が異方性、すなわち方向性のエツチングにより形成
されている。このように、エツチング穿孔を有する各半
導体ウエハが格子として機能するが、この構造は、従来
の針金製金網から成るワイヤ・メツシユ格子と完全に異
なる。この半導体ウエハの格子は、可成りの均一性およ
び精度で再現できる。たとえば、従来の細針金製金網よ
りも高分解能であり、かつ、高機械的強度で形のくずれ
ない格子が得られる。装置の全体的なエネルギの分解能
は現在得られる分解能よりもはるかに高い。球面のドー
ム、即ち、構造的に剛体の要素は必要に応じて大きく形
成でき、個々の格子は球面に一致するように位置付ける
だけでよい。この結果、高いエネルギ分解能を有する非
常に大きな球面アナライザが構成できる。
本発明の他の長所は格子が電気的にバイアスされるか、
その一部がバイアスされる点にある。本発明は現存の格
子には見出されない制御機構を与えることができる。必
要ならば、シリコン・ウエハ上にカウンタ、センサ及び
増幅器のような能動回路を与えることができる。
その一部がバイアスされる点にある。本発明は現存の格
子には見出されない制御機構を与えることができる。必
要ならば、シリコン・ウエハ上にカウンタ、センサ及び
増幅器のような能動回路を与えることができる。
固定フレームを有する全体的な格子構造が与えられる
と、装置は使用中に変化せず、環境の変化に相対的に敏
感でない固定焦点に保持される。例えば本発明の装置は
磁場中の小さなかく乱の影響を受けず、フリンジ磁場の
収差は単一のワイア・メツシユ格子装置ほど重大でなく
なる。
と、装置は使用中に変化せず、環境の変化に相対的に敏
感でない固定焦点に保持される。例えば本発明の装置は
磁場中の小さなかく乱の影響を受けず、フリンジ磁場の
収差は単一のワイア・メツシユ格子装置ほど重大でなく
なる。
Ｅ．実施例 本発明の好ましい実施例の図面、特に第１図及び第２図
を参照すると、金属の非磁性の共球面をなすフレーム要
素１０が示されている。フレーム１０は球面部分１２を
定める半径ｒを有する。フランジ部分１４は隣接表面等
に取付けるための必要な表面を与えるのに使用される。
を参照すると、金属の非磁性の共球面をなすフレーム要
素１０が示されている。フレーム１０は球面部分１２を
定める半径ｒを有する。フランジ部分１４は隣接表面等
に取付けるための必要な表面を与えるのに使用される。
第１図及び第３図に示したように、球面状の表面１２を
有する剛体フレーム１０は、その表面において等間隔で
複数の環列状に配列された多数の等径の開孔１６（第３
図では１８）が穿設されている。具体的にいえば、第２
図に示したように、球面の最頂点を幾何学中心とし、球
の中心Ｃから半径Ｒ′とその接線との交点である接線点
Ｔ′の各位置において等間隔に複数の開孔１６が環状に
配列されている。第１の環は６個の開孔１６から成る。
同じように、半径Ｒ″の交点である接点Ｔ″には、等し
い間隔の開孔の第２の環が位置付けられている。図示の
例では第２の環は等しい間隔の１２の開孔を、第３の環
は等しい間隔の１８の開孔を、第４の環は等しい間隔の
２４の開孔を含む。任意の環中の開孔の数及び環の数は
各開孔中に置かれる要素の寸法及び減速格子の全体的な
寸法の関数であることは明らかである。この結果、開孔
の数及び環の数は装置の全体的な寸法及び各開孔中に置
かれる平坦な要素の寸法に依存して変化する。さらに円
形の開孔が図示されているが、これ等は任意の形状でよ
い。開孔の充填密度は形状の関数であり、格子の応用に
従つて最適化される。
有する剛体フレーム１０は、その表面において等間隔で
複数の環列状に配列された多数の等径の開孔１６（第３
図では１８）が穿設されている。具体的にいえば、第２
図に示したように、球面の最頂点を幾何学中心とし、球
の中心Ｃから半径Ｒ′とその接線との交点である接線点
Ｔ′の各位置において等間隔に複数の開孔１６が環状に
配列されている。第１の環は６個の開孔１６から成る。
同じように、半径Ｒ″の交点である接点Ｔ″には、等し
い間隔の開孔の第２の環が位置付けられている。図示の
例では第２の環は等しい間隔の１２の開孔を、第３の環
は等しい間隔の１８の開孔を、第４の環は等しい間隔の
２４の開孔を含む。任意の環中の開孔の数及び環の数は
各開孔中に置かれる要素の寸法及び減速格子の全体的な
寸法の関数であることは明らかである。この結果、開孔
の数及び環の数は装置の全体的な寸法及び各開孔中に置
かれる平坦な要素の寸法に依存して変化する。さらに円
形の開孔が図示されているが、これ等は任意の形状でよ
い。開孔の充填密度は形状の関数であり、格子の応用に
従つて最適化される。
各開孔には、平坦なシリコン半導体ウエハが格子要素と
して装着される。しかしながら、第２図に示したよう
に、装置の全体的な球面性を保持する必要がある。した
がつて、後述するように、装置の寸法の大小に従つて、
ウエハの寸法ないし開孔の寸法も大小にしなければなら
ない。シリコン・ウエハの各々は個々の格子として働
く。第１図は開孔の部分中に位置付けられたウエハ２０
を示す。第１図及び第３図に示した開孔の各々は装置を
完成した時はこのようなウエハ収容していることを理解
されたい。この結果、合成格子は複数の平坦なウエハ２
０を含む。
して装着される。しかしながら、第２図に示したよう
に、装置の全体的な球面性を保持する必要がある。した
がつて、後述するように、装置の寸法の大小に従つて、
ウエハの寸法ないし開孔の寸法も大小にしなければなら
ない。シリコン・ウエハの各々は個々の格子として働
く。第１図は開孔の部分中に位置付けられたウエハ２０
を示す。第１図及び第３図に示した開孔の各々は装置を
完成した時はこのようなウエハ収容していることを理解
されたい。この結果、合成格子は複数の平坦なウエハ２
０を含む。
ウエハ２０の各々はウエハを異方性にエツチングするこ
とによつて形成した複数の格子開孔を有する。シリコン
のような材料のこのようなエツチング方法はこの分野で
良く知られている。これ等の格子の開孔は概略的に要素
２２として示されているが各ウエハ中には非常に多くの
小さな開孔が存在することを理解されたい。
とによつて形成した複数の格子開孔を有する。シリコン
のような材料のこのようなエツチング方法はこの分野で
良く知られている。これ等の格子の開孔は概略的に要素
２２として示されているが各ウエハ中には非常に多くの
小さな開孔が存在することを理解されたい。
このように個々の格子要素は半導体ウエハから形成さ
れ、ウエハの各々はその中に適切なエツチング技術によ
つて画定された格子開孔を有する。シリコン以外の材
料、例えばグラフアイトの棒が使用される。
れ、ウエハの各々はその中に適切なエツチング技術によ
つて画定された格子開孔を有する。シリコン以外の材
料、例えばグラフアイトの棒が使用される。
本発明のアナライザの１つの実施例において、全体のド
ームの直径は５２．３８ｃｍである。ウエハの直径は
５．５２ｃｍである。このような基本的な幾何学形状が
与えられた場合、第２図に寸法ｈで示したドームの全体
的高さは１４．６１ｃｍである。開孔の環間の半径方向
の間隔である、第２図のアーチ状の距離αは９゜３４′
３０″である。装置のこの例における内側の半径ｒは３
４．９９ｃｍである。ウエハ中の格子の寸法は５０メツ
シユである。この実施例に従う球面格子アナライザの分
解能は２０００分の１より良好である。装置の透過率は
３％の程度である。装置の分解能は格子の寸法と間隔の
関数であることを理解されたい。シリコン・ウエハのよ
うな平坦な剛体材料を使用することによつて、本発明は
設計上の柔軟性を与える。
ームの直径は５２．３８ｃｍである。ウエハの直径は
５．５２ｃｍである。このような基本的な幾何学形状が
与えられた場合、第２図に寸法ｈで示したドームの全体
的高さは１４．６１ｃｍである。開孔の環間の半径方向
の間隔である、第２図のアーチ状の距離αは９゜３４′
３０″である。装置のこの例における内側の半径ｒは３
４．９９ｃｍである。ウエハ中の格子の寸法は５０メツ
シユである。この実施例に従う球面格子アナライザの分
解能は２０００分の１より良好である。装置の透過率は
３％の程度である。装置の分解能は格子の寸法と間隔の
関数であることを理解されたい。シリコン・ウエハのよ
うな平坦な剛体材料を使用することによつて、本発明は
設計上の柔軟性を与える。
以上の実施例は説明の目的のために与えられたものであ
り、構成されるアナライザの寸法には上限が存在しな
い。この結果、分解能にも既知の上限はない。代表的に
はアルミニウムである剛体フレームを使用し、個々の格
子を平坦な部材で構成する場合の唯一の幾何学的制限は
個々の格子を球面と略一致するように位置付ける能力に
ある。装置の寸法が減少すると、球面が依然保たれるよ
うにするには個々の平坦な格子要素の寸法も減少しなく
てはならない。しかしながら、装置の寸法が増大して曲
率の小さい球面を使用する場合には、各格子寸法、すな
わち各ウエハ寸法、の増大ないし格子数の増加が可能に
なり、全体として球面を形成するように各格子を配列す
ることが容易になる。
り、構成されるアナライザの寸法には上限が存在しな
い。この結果、分解能にも既知の上限はない。代表的に
はアルミニウムである剛体フレームを使用し、個々の格
子を平坦な部材で構成する場合の唯一の幾何学的制限は
個々の格子を球面と略一致するように位置付ける能力に
ある。装置の寸法が減少すると、球面が依然保たれるよ
うにするには個々の平坦な格子要素の寸法も減少しなく
てはならない。しかしながら、装置の寸法が増大して曲
率の小さい球面を使用する場合には、各格子寸法、すな
わち各ウエハ寸法、の増大ないし格子数の増加が可能に
なり、全体として球面を形成するように各格子を配列す
ることが容易になる。
本発明の重要な態様は、平坦な半導体要素を使用するの
でウエハ２０上の任意のものの上に能動回路が位置付け
られることである。このような回路はセンサもしくは検
出器より成り、任意のウエハ上の格子開孔間もしくはウ
エハの周辺上に置かれる。第１図は概略的に回路の存在
を要素２４で示している。シリコン基板の場合には、標
準の半導体処理技術を使用してウエハ中に必要な回路を
形成することができる。このような検出器は放射線の存
在の検出、格子内の特定の位置の検出、増幅もしくはエ
ンハンスメントに使用される。さらにウエハ上の回路が
存在すると、全格子もしくはその一部を電気的にバイア
スできる。このような機構は現在の格子には存在しない
制御機構を与える。第３図は静電減速格子アナライザ中
の本発明の１つの応用例を示す。球面フレーム１０及び
フランジ１４が誘導体の脚２６上に取付けられている。
円周上に間隔を置いて一連のタブがフランジ１４に取付
けらる。脚２６は石英もしくは他の誘電体材料から形成
される。脚２６の他端はフランジ要素３２によつてベー
ス板３０上に固定されている。ベース板は格子を図示さ
れていない真空室に取付ける取付け点である。
でウエハ２０上の任意のものの上に能動回路が位置付け
られることである。このような回路はセンサもしくは検
出器より成り、任意のウエハ上の格子開孔間もしくはウ
エハの周辺上に置かれる。第１図は概略的に回路の存在
を要素２４で示している。シリコン基板の場合には、標
準の半導体処理技術を使用してウエハ中に必要な回路を
形成することができる。このような検出器は放射線の存
在の検出、格子内の特定の位置の検出、増幅もしくはエ
ンハンスメントに使用される。さらにウエハ上の回路が
存在すると、全格子もしくはその一部を電気的にバイア
スできる。このような機構は現在の格子には存在しない
制御機構を与える。第３図は静電減速格子アナライザ中
の本発明の１つの応用例を示す。球面フレーム１０及び
フランジ１４が誘導体の脚２６上に取付けられている。
円周上に間隔を置いて一連のタブがフランジ１４に取付
けらる。脚２６は石英もしくは他の誘電体材料から形成
される。脚２６の他端はフランジ要素３２によつてベー
ス板３０上に固定されている。ベース板は格子を図示さ
れていない真空室に取付ける取付け点である。
第３図には一連の磁場を画定するリング３４が示されて
いる。リング３４は磁場の端を画定し、フレームが完全
に球状をなくしていないのを補償している。第３図は同
心円をなし、焦点に向つて直径が減少するリングを示し
ている。リング３４の形状及び間隔、即ち幾何学形状は
応用及び所望の磁場の形状によつて変化する。第３図に
示したように、リングは脚２６上に存在する。
いる。リング３４は磁場の端を画定し、フレームが完全
に球状をなくしていないのを補償している。第３図は同
心円をなし、焦点に向つて直径が減少するリングを示し
ている。リング３４の形状及び間隔、即ち幾何学形状は
応用及び所望の磁場の形状によつて変化する。第３図に
示したように、リングは脚２６上に存在する。
本発明の利点により、アナライザは任意の帯電粒子のエ
ネルギ分析もしくは運動量分析に使用できる。本発明に
より高いエネルギの分解能が与えられるので、従来想到
することの出来なかつた多くの分野での特定の応用が可
能になる。本発明の装置は高分解能の立体角粒子アナラ
イザとして使用できる。表面科学の分野では、焦点を有
するという本発明の装置の独自の能力によつて、ビーム
の実験に使用できる。従つてＵＰＳ、ＳＰＸ技術はより
高エネルギの電子に拡張できる。従つて表面科学の実験
に十分な情報を有する高エネルギ電極を使用して深部コ
アの研究のための表面についての基礎情報を与えること
ができる。
ネルギ分析もしくは運動量分析に使用できる。本発明に
より高いエネルギの分解能が与えられるので、従来想到
することの出来なかつた多くの分野での特定の応用が可
能になる。本発明の装置は高分解能の立体角粒子アナラ
イザとして使用できる。表面科学の分野では、焦点を有
するという本発明の装置の独自の能力によつて、ビーム
の実験に使用できる。従つてＵＰＳ、ＳＰＸ技術はより
高エネルギの電子に拡張できる。従つて表面科学の実験
に十分な情報を有する高エネルギ電極を使用して深部コ
アの研究のための表面についての基礎情報を与えること
ができる。
アナライザの他の用途は大気圏外粒子の集束検出器であ
る。即ち本発明の装置は集束検出器として逆モードで使
用できる。又宇宙空間で使用する時は、装置の寸法は真
空室の寸法によつて制約されない。従つて任意の寸法の
装置、例えば直径が１００ｍの装置を形成することがで
きる。
る。即ち本発明の装置は集束検出器として逆モードで使
用できる。又宇宙空間で使用する時は、装置の寸法は真
空室の寸法によつて制約されない。従つて任意の寸法の
装置、例えば直径が１００ｍの装置を形成することがで
きる。
Ｆ．発明の効果 以上のように、本発明に従えば、寸法上の制約がなく、
エネルギの分解能が改良された球面減速格子アナライザ
が与えられる。
エネルギの分解能が改良された球面減速格子アナライザ
が与えられる。
第１図は本発明の減速格子の上面図である。第２図は第
１図の線Ａ−Ａに沿つてみた本発明の減速格子の側面図
である。第３図は本発明の静電減速格子アナライザとし
ての実施例の斜視図である。 １０……フレーム要素、１２……球面部分、１４……フ
ランジ、１６……開孔、２０……ウエハ、２２……格子
開孔、２４……回路。
１図の線Ａ−Ａに沿つてみた本発明の減速格子の側面図
である。第３図は本発明の静電減速格子アナライザとし
ての実施例の斜視図である。 １０……フレーム要素、１２……球面部分、１４……フ
ランジ、１６……開孔、２０……ウエハ、２２……格子
開孔、２４……回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェローム・ジョン・クオモ アメリカ合衆国ニューヨーク州リンカンデ ール、ラブル・ストリート、ピー・オー・ ボックス353番地 (72)発明者 マーガレット・アン・フリッシュ アメリカ合衆国ニューヨーク州マホパッ ク、ウエスト・レーク・ブールバード（番 地なし) (72)発明者 ジェームズ・ルイス・スパイデル アメリカ合衆国ニューヨーク州カーメル、 ウエバー・ヒル・ロード1527番地 (56)参考文献 特開 昭60−240047（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】所定形状の多数の開孔が実質的に等間隔
に、かつ、環状に表面上に穿設されている球状表面を有
する剛体フレームと、 上記各開孔に配置された平坦な半導体ウエハと、 とを具備し、 上記各半導体ウエハは、エツチングによりメツシユ状に
穿孔された微細パターンの格子開孔を含んでおり、 微細エツチング開孔を有する半導体ウエハが格子として
機能する事を特徴とする荷電粒子を集束するための球面
格子。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/859,102 US4714831A (en) | 1986-05-01 | 1986-05-01 | Spherical retarding grid analyzer |
| US859102 | 1986-05-01 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62262000A JPS62262000A (ja) | 1987-11-14 |
| JPH0610962B2 true JPH0610962B2 (ja) | 1994-02-09 |
Family
ID=25330040
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62077656A Expired - Fee Related JPH0610962B2 (ja) | 1986-05-01 | 1987-04-01 | 荷電粒子を集束するための球面格子 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4714831A (ja) |
| EP (1) | EP0247316B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0610962B2 (ja) |
| DE (1) | DE3771930D1 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5444258A (en) * | 1992-08-24 | 1995-08-22 | Societe Europeenne De Propulsion | Ion-optics system for a source of ions to be discharged into a gas |
| WO1994005032A1 (fr) * | 1992-08-24 | 1994-03-03 | Societe Europeenne De Propulsion, S.A. | Systeme d'optique ionique pour une source d'ions a decharge dans un gaz |
| IT1269413B (it) | 1994-10-21 | 1997-04-01 | Proel Tecnologie Spa | Sorgente di plasma a radiofrequenza |
| GB9915925D0 (en) * | 1999-07-08 | 1999-09-08 | Univ Loughborough | Flow field plates |
| EP1605492B1 (en) * | 2004-06-11 | 2015-11-18 | ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH | Charged particle beam device with retarding field analyzer |
| US8309937B2 (en) * | 2010-10-05 | 2012-11-13 | Veeco Instruments, Inc. | Grid providing beamlet steering |
| JP2013236053A (ja) * | 2012-04-13 | 2013-11-21 | Canon Inc | 荷電粒子光学系、描画装置及び物品の製造方法 |
| CN113092125B (zh) * | 2021-04-06 | 2023-06-20 | 江苏深蓝航天有限公司 | 一种可多方向采集的阻滞势分析仪 |
| CN116594062B (zh) * | 2023-04-19 | 2026-01-02 | 山东大学 | 一种多分辨率网格紧凑型阻滞势分析仪及探测方法 |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2261154A (en) * | 1939-07-22 | 1941-11-04 | Univ Leland Stanford Junior | Grid structure for high frequency apparatus |
| US2617955A (en) * | 1950-08-24 | 1952-11-11 | Nuclear Res Corp | Apparatus for detecting atomic and nuclear radiations |
| US2975277A (en) * | 1955-05-10 | 1961-03-14 | Vakutronik Veb | Ion source |
| US2912743A (en) * | 1955-08-01 | 1959-11-17 | Westinghouse Electric Corp | Grid electrodes for electron discharge devices |
| US3238410A (en) * | 1962-11-21 | 1966-03-01 | Gen Electric | Grid for electric discharge device and method of making |
| US3484645A (en) * | 1967-03-06 | 1969-12-16 | Us Army | Non-intercepting grid structure for an electron tube |
| US3818228A (en) * | 1973-08-17 | 1974-06-18 | Physical Electronics Ind Inc | Field termination plates for charged particle analyzers |
| FR2437060A1 (fr) * | 1978-09-19 | 1980-04-18 | Thomson Csf | Procede de fabrication de grilles planes en graphite pyrolytique pour tubes electroniques |
| US4224518A (en) * | 1978-12-21 | 1980-09-23 | Varian Associates, Inc. | Multistage cylindrical mirror analyzer incorporating a coaxial electron gun |
| US4330708A (en) * | 1980-04-28 | 1982-05-18 | Meisburger William D | Electron lens |
| DE3018623C2 (de) * | 1980-05-16 | 1983-03-24 | Kernforschungsanlage Jülich GmbH, 5170 Jülich | Beschleunigungsgitter |
| DE3138901A1 (de) * | 1981-09-30 | 1983-04-14 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Verbessertes gegenfeld-spektrometer fuer die elektronenstrahl-messtechnik |
| DE3236273A1 (de) * | 1982-09-30 | 1984-04-05 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Spektrometerobjektiv mit parallelen objektiv- und spektrometerfeldern fuer die potentialmesstechnik |
| JPS60240047A (ja) * | 1984-05-14 | 1985-11-28 | Fujitsu Ltd | エネルギ−分析器 |
-
1986
- 1986-05-01 US US06/859,102 patent/US4714831A/en not_active Expired - Fee Related
-
1987
- 1987-03-24 DE DE8787104306T patent/DE3771930D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1987-03-24 EP EP87104306A patent/EP0247316B1/en not_active Expired
- 1987-04-01 JP JP62077656A patent/JPH0610962B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62262000A (ja) | 1987-11-14 |
| US4714831A (en) | 1987-12-22 |
| EP0247316A2 (en) | 1987-12-02 |
| EP0247316B1 (en) | 1991-08-07 |
| DE3771930D1 (de) | 1991-09-12 |
| EP0247316A3 (en) | 1989-02-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |