JPS6228090A - 電子ビ−ムのビ−ム整列装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は電子ビーム加工機に係り、特に高位置精度の加
工のための電子ビームのビーム整列装置に関するもので
ある。

〔発明の背景〕

電子ビームによる加工においては、電子銃を構成するフ
ィラメントを度々交換する必要がある。しかし、フィラ
メントを交換すると電子ビームの照射位置がずれるとい
う問題がある。従って、加工を高い位置精度で行う場合
には、ビームの照射位置を検出し、整列する必要が生じ
る。

従来、電子ビームの照射位置検出方法として、例えば特
公昭４８−２５３５９号公報記載の方法がある。本方法
は、被加工物上に予め設けられた半導体ｐ−ｎｇ合に電
子ビームを照射したとき、そのｐ　−ｎ接合に発生する
励起電圧を検出することにより、当該電子ビームの照射
位置を知るものである。

また、他の方法は、昭４４−２４８５９号公報に記載さ
れている。本方法は、感知板２個をそれに直角方向に入
射する電子ビームよりも？や小さい寸法の平行な隙間を
もたせるように互いに電気的に絶縁して配置し、前記感
知板のそれぞれに流れる電子ビーム電流を検出すること
により、該電子ビームの照射位置を知るものである。

更に他の方法は、特開昭５０−５５２７０号公報に記載
されている。本方法は感知板の上方に電気的に絶縁され
かつビーム径と同等の大きさの開孔をもつ板を設け、感
知板を流れる電流が最大になるようにビーム位置を調整
し、ビームの整列を行うものである。

これらの方法は、電子１１１露光や描画のように、ビー
ムのもつエネルギが小さく、非破壊的である場合には有
効であるが、電子ビーム穿孔や溶接のようにビームエネ
ルギの大きい電子ビームを使用する場合には、ビーム照
射部が溶解あるいは蒸発してしまうので、いずれの方法
も適用できない。また、後二者の方法では、感知板のす
き間、或いは開孔の大きさがビーム径と同程度である必
要があり、ビーム電流の異った、即ちビーム径の異った
ビーム間の位置決めができないという問題もある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、高いパワー密度をもつ電子ビームに対
するビーム整列装置を提供することにある。

〔発明の概要〕 本発明は、高いパワー密度をもつ電子ビームに対するビ
ーム整列のためのビーム照射位置検出を、ビームを円形
偏向することにより行うものである。即ち、４枚の感知
板を互に絶縁し、かつそれぞれが対称な位置になるよう
配置し、そこに円形の偏向をかけた電子ビームを照射し
たときの、４枚の感知板のそれぞれ点対称の位置にある
２対の感知板を流れる電流値が等しくなるようにビーム
位置を調整することにより、ビーム位置決めを行うもの
である。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を図を用いて説明する。第１図
は、本発明に関するビーム位置検出器を備えた電子ビー
ム加工機の構成断面図である。図において、１０は電子
ビーム、１１は電子銃、１２は収束コイル、１３は偏向
コイル、１４はビーム位置検出器２０を載置したＸＹテ
ーブルである。第２図はビーム位置検出器２０の構成を
示す断面図、第３図はビーム位置検出器２０の検出部２
１を示す平面図である。図において、２２は感知板、２
３は絶縁部、２４は側壁、２５は開孔部を有する蓋、２
６は遮蔽板である。第４図はビーム位置検出器２ｏの検
出部の動作を示すための平面図である。図において、３
０は電子ビームの偏向軌跡、３１はビーム中心、４１は
積分器、４２は比較器である。

電子ビーム加工機において、電子ビーム１ｏは、電子銃
１１において発生され、アライメントコイル、絞り、ス
テイグメータなど（図示せず）を経て収束コイル１２を
通って収束される。更に、独立に制御可能な直交する二
方向（ＸＹ方向）に対応した二組（図示せず）の偏向コ
イル１３により偏向される。第１図における破線はビー
ム偏向の様子を示す。上記した経路を経た電子ビームが
ＸＹテーブル１４上に載置した加工物（図示せず）に照
射されて加工が進行する。

加工点の位置決めは偏向コイル１６とＸＹテーブル１４
により行う。しかしながら、電子銃１１に含まれるフィ
ラメント（図示せず）を交換した時などには、フィラメ
ントの形状誤差あるいは取付は誤差、その他によりビー
ムの位置ずれが生ずるため、ビーム位置検出器２０を用
いて位置補正を行う。

ビーム位置検出器２０の検出部２１は、第３図に示すが
如く、わずかのすき間を隔てて構成された４枚の感知板
２２からなる。４枚の感知板２２はそれぞれ点対称かつ
線対称に配置されている。感知板間のすき間は例えば１
！程度であるが、これよりある程度大きくても小さくて
も良い。Ｍ縁［２５（例えばアルミナセラミックにより
構成される）は４枚の感知板を互いに絶縁するために存
在する。第２図における側壁２４及び開孔部を有する蓋
２５は、電子ビーム１Ｑが感知板２２に照射したときの
反射電子を捕集する目的で存在する。側壁２４もＭ２Ｓ
も絶縁部２３で区切られ、それぞれ４枚の感知板と導通
していることが望ましい。また蓋２５の開口部は、入射
ビーム１０が直接蓋２５に当らない程度に大きい必要が
ある。遮蔽板２６は感知板２２の隙間を通過した電子ビ
ームがＸＹテーブルを損傷するのを防止するためにあり
、遮蔽板２６によりビーム位置検出器２０はＸＹテーブ
ル１４に固定されている。

このように構成されたビーム位置検出器に円形偏向をか
けた電子ビームを照射して位置検出を行う。円形偏向は
、偏向コイル１５のＸＹ２軸の一方には正弦波形の電流
、他方には同一振幅の余弦波形の電流を与えることによ
り実現される。例えば、０．１ｍｍの径のビームを２０
ｍ＋の円形偏向を行うことにより材料に投下されるビー
ムのパワー密度は約１０００分の１になる。従って穴加
工を行うような高いエネルギ密度をもつ電子ビームを照
射しても感知板２２は損傷されない。

第４図は、円形偏向のビーム軌跡３０と感知板２２の位
置関係及び検出の原理を示す平面図である。図において
４枚の感知板をそれぞれ２２α〜２２ｄで表わす。第４
図のように、ビーム中心３１が検出部２１の中央にない
場合には、ビームが円を１周する間に４枚の感知板を横
切る長さが異るため、４枚の感知板を流れる電流は等し
くならない。そこで、第４図における感知板２２αと２
２Ｃの電流の差を比較器４２で比較して、その電流差に
対応する移動量をテーブルのＸ方向指令に与え、感知板
２２αと２２Ｃに流れる電流を等しくする。同様に、感
知板２２Ｊと２２ｄに流れる電流の差に対応する移動量
をテーブルのＹ方向指令に与えて、感知板２２４と２２
ｄに流れる電流を等しくすることにより、電子ビーム１
０が検出器２１の中心に整列される。

検出に際しては、各感知板を流れる電流を積分器４１を
用いである一定時間積算し、然るのちに比較器４２に入
力すると検出の精度が上げられる。

本検出法を用いた整列方法は、ビーム電流が変化してビ
ーム径が変っても、全く検出器の構成を変えずに検出並
びに整列可能であるという特徴をもつ。

以上、本実施例では、検出器からの移動指令はＸＹテー
ブルに与える場合について説明したが、前記移動指令を
対応する偏向コイル１３のオフセット量として与えても
同様の効果を生じさせることが可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、 （１）高エネルギ密度の電子ビームの整列を容易かつ精
度良く行うことができる。電子ビームによるビーム検出
器の損傷が防止できる。

（２）ビーム電流が変化してビーム径が変っても検出器
の構成を変えずに整列可能である。異ったビーム電流ｆ
ｉＪＪの整列も可能である。

という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は電子ビーム加工機の構成断面図、第２図は位置
検出器の断面図、第３図は位置検出器の検出部の平面図
、第４図は検出部の動作原理を示す平面図である。 １０・・・電子ビーム、１３・・・偏向コイル、１４・
・・ＸＹテーブル、２０・・・位置検出器、２１・・・
検出部、２２・・・感知板、２５・・・絶縁部、３１・
・・ビーム中心、４１・・・積分器、４２・・・比較器
。 ＼、；　パ ゝ−−−ｌ′ 代理人弁理士　小　　川　　勝　　男 男１図 １←ｚ４

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　ビームを偏向するための互に直交する２組の偏向コ
   イルを付設した電子ビーム加工機において、互に絶縁さ
   れ、各々が対称の位置にあるように配置された４枚の感
   知板を設け、これに円形偏向をかけた電子ビームを照射
   し、各感知板を流れる電流値を検出することにより電子
   ビームの照射位置を調整する構成を特徴とする電子ビー
   ムのビーム整列装置。