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JP2852144B2 - Objective collimator for charged particle beam - Google Patents
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JP2852144B2 - Objective collimator for charged particle beam - Google Patents

Objective collimator for charged particle beam

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JP2852144B2
JP2852144B2 JP3199428A JP19942891A JP2852144B2 JP 2852144 B2 JP2852144 B2 JP 2852144B2 JP 3199428 A JP3199428 A JP 3199428A JP 19942891 A JP19942891 A JP 19942891A JP 2852144 B2 JP2852144 B2 JP 2852144B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、新素材や半導体技術分
野をはじめ医療やバイオ技術等の分野において、極小ビ
ームに集束させた高エネルギー荷電粒子ビームを用いて
試料の微小領域の分析、加工、異物注入等を行う荷電粒
子ビーム集束装置に関わり、発射源からの荷電粒子ビー
ムをビーム軌道上において所定径のマイクロビームに絞
り込むための対物コリメータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the analysis and processing of a minute area of a sample using a high-energy charged particle beam focused on an extremely small beam in fields such as new materials and semiconductor technology, as well as medical and biotechnology. The present invention relates to a charged particle beam focusing device for injecting foreign matter and the like, and relates to an objective collimator for narrowing a charged particle beam from an emission source to a micro beam having a predetermined diameter on a beam orbit.

【0002】[0002]

【従来の技術】新素材や半導体技術分野では、試料に微
量の異物を注入したり、微細加工を施した上に、異種材
料からなる薄膜を形成させる等といったミクロ領域の加
工プロセスが用いられているが、近年、これら分野のミ
クロ製造プロセスでは、極微小化、多層化の傾向がます
ます加速されている。そして、これらミクロ製造プロセ
スや、細胞中の微量元素組成の定量評価のために微小領
域の分析が必要とされる医療やバイオ技術分野では、集
束荷電粒子ビームを用いた加工および分析が有効な手段
としてますます重要となっている。一方、その微細化の
要請に対応して、荷電粒子ビーム集束装置における荷電
粒子ビーム径の集束も 1μm のオーダまで微小化できる
ようになってきた。
2. Description of the Related Art In the field of new materials and semiconductor technology, processing processes in a micro area such as injecting a minute amount of foreign matter into a sample, forming a thin film made of a different material after performing fine processing, and the like are used. However, in recent years, the tendency of microfabrication processes in these fields to be extremely miniaturized and multilayered has been increasingly accelerated. In the micro-manufacturing process and the medical and biotechnology fields where analysis of minute regions is required for quantitative evaluation of trace element composition in cells, processing and analysis using focused charged particle beams are effective means. As it becomes more and more important. On the other hand, in response to the demand for miniaturization, the focusing of the charged particle beam diameter in the charged particle beam focusing device can be reduced to the order of 1 μm.

【0003】〔図3〕および〔図4〕は代表的な荷電粒
子ビーム集束装置の構成配置例を示す概要図である。
〔図3〕に示す例の装置では、イオン源(31)で発生し、
加速器(32)加速された高エネルギーのイオンビームB
を、偏向分析電磁石(33)にてイオン種・エネルギーを選
別し、次いで対物コリメータ(34)で数十μm 径のビーム
に絞り、数メートルのドリフト空間を介して続く四重極
電磁石レンズ(35)で所期の集束ビームとしてチャンバ(3
6)内に導入し、このチャンバ(36)内に配置された試料(3
7)上に 1μm オーダのビームスポットを結ばせる構成配
置とされている。〔図4〕に示す例の装置では、イオン
源(41)で発生し、加速器(42)加速された高エネルギーの
イオンビームBを、対物コリメータ(43)で数十μm 径の
ビームに絞り、次いでウイーン(E×B)型質量分析器(44)
にてイオン種・エネルギーを選別し、続く四重極電磁石
レンズ(45)で所期の集束ビームとしてチャンバ(46)内に
導入し、このチャンバ(46)内に配置された試料(47)上に
1μm オーダのビームスポットを結ばせる構成配置とさ
れている。なお、これら装置において、イオン源からの
イオンビームは、ここでは図示を省略した真空管路を介
してチャンバに導かれる。
FIG. 3 and FIG. 4 are schematic diagrams showing an example of the arrangement of a typical charged particle beam focusing apparatus.
In the example of the device shown in FIG. 3, it is generated in the ion source (31),
Accelerator (32) Accelerated high energy ion beam B
The ion species and energy are selected by a deflection analysis electromagnet (33), then focused to a beam of several tens of μm diameter by an objective collimator (34), and a quadrupole electromagnet lens (35 ) In the chamber (3
6) and placed in this chamber (36).
7) The configuration is such that a beam spot of the order of 1 μm is connected on top. In the apparatus shown in FIG. 4, the high-energy ion beam B generated by the ion source (41) and accelerated by the accelerator (42) is narrowed down to a beam having a diameter of several tens μm by the objective collimator (43). Next, a Vienna (E × B) mass spectrometer (44)
The ion species and energy are selected at, and then introduced into the chamber (46) as an intended focused beam by the quadrupole electromagnet lens (45), on the sample (47) placed in the chamber (46). To
The configuration is such that a beam spot on the order of 1 μm is connected. In these apparatuses, an ion beam from an ion source is guided to a chamber via a vacuum pipe not shown here.

【0004】これら荷電粒子ビーム集束装置では、上述
した構成配置のもとで1μm オーダのビームスポットを
得て試料の微小加工や分析を行うのであるが、いずれに
ついても、試料上のビームスポットのサイズは、対物コ
リメータにて絞り込むビーム径と四重極電磁石レンズに
よるビームの縮小率とによって定まる。従って、イオン
ビームを試料上で 1μm オーダの精度で集束させるため
には、対物コリメータにおいても同レベルの精度でビー
ム径を制御することが必要となる。
In these charged particle beam focusing apparatuses, a beam spot on the order of 1 μm is obtained and micromachining and analysis of the sample are performed under the above-described configuration. In any case, the size of the beam spot on the sample is Is determined by the beam diameter narrowed down by the objective collimator and the beam reduction rate by the quadrupole electromagnet lens. Therefore, in order to focus the ion beam on the sample with an accuracy of the order of 1 μm, it is necessary to control the beam diameter with the same level of accuracy in the objective collimator.

【0005】これら荷電粒子ビーム集束装置に装着され
る従来の対物コリメータの構成の代表例を〔図5〕に示
す。なお、〔図5〕は従来の対物コリメータの概要構成
および装着状態を示す要部断面図であって、 (a)図は正
断面図、 (b)図は (a)図のA−A断面図である。この従
来の対物コリメータは、平行に対向配置された対のスリ
ット(51)と、これら対のスリット(51)の基端部に連結さ
れた精密並進駆動機構(52)とを備えてなり、対のスリッ
ト(51)をビームを導く真空ダクト(53)内に位置させて、
該真空ダクト(53)に軸方向に隣接して2対装着されてい
る。また、これら2対の対物コリメータ(51)は、真空ダ
クト(53)に直交して対向させられて対をなし、かつ、上
下方向と左右方向と互いに90度角度を違えて設けられた
2対のポート(54)を介して、該真空ダクト(53)に装着さ
れてあり、2対のスリット(51)それぞれの間隔を精密並
進駆動機構(52)により微調整し、真空ダクト(53)内を通
過する荷電粒子ビームBを、上下、左右からμm 単位の
精度で切り出して、所定の数十μm 径のビームB’に絞
るものとされている。
A typical example of the configuration of a conventional objective collimator mounted on these charged particle beam focusing devices is shown in FIG. FIG. 5 is a sectional view of a main part showing a schematic configuration and a mounted state of a conventional objective collimator. FIG. 5A is a front sectional view, and FIG. 5B is a sectional view taken along line AA of FIG. FIG. This conventional objective collimator includes a pair of slits (51) arranged in parallel and opposed to each other, and a precision translation drive mechanism (52) connected to the base ends of these pairs of slits (51). Position the slit (51) in the vacuum duct (53) that guides the beam,
Two pairs are mounted adjacent to the vacuum duct (53) in the axial direction. The two pairs of objective collimators (51) are orthogonally opposed to the vacuum duct (53) to form a pair, and the two pairs are provided at a 90-degree angle from each other in the vertical and horizontal directions. The vacuum duct (53) is attached to the vacuum duct (53) through a port (54), and the distance between each of the two pairs of slits (51) is finely adjusted by a precision translation drive mechanism (52). Is cut out from the top and bottom, left and right with a precision of μm unit, and narrowed down to a beam B ′ having a predetermined diameter of several tens μm.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の対物コリメータでは、荷電粒子ビームを上下、左
右、すなわちX−Yの2方向から絞るため、2対のスリ
ット(51)を90度角度位相を違えて配置すると共に、これ
ら対のスリット(51)それぞれの間隔を制御するための精
密並進駆動機構(52)を備える必要があるので、その構成
が複雑になって操作性に劣り、かつ装置コストが多く要
するものとなる。更にまた、その装着のために真空ダク
ト(53)に設けるポート(54)の数が多くなり、これが該真
空ダクト(53)に対し、アウトガスの増加やコンダクタン
スの減少等の悪影響を及ぼす要因となり易い。
However, in the above-mentioned conventional objective collimator, the two pairs of slits (51) have a 90-degree angular phase because the charged particle beam is narrowed down, up and down, left and right, that is, in two directions XY. In addition, it is necessary to provide a precise translation drive mechanism (52) for controlling the distance between each pair of slits (51), and the configuration is complicated, the operability is inferior, and the equipment cost is reduced. Is required. Furthermore, the number of ports (54) provided in the vacuum duct (53) for installation thereof is increased, and this tends to be a factor that adversely affects the vacuum duct (53), such as an increase in outgas and a decrease in conductance. .

【0007】ところで、高エネルギービームを用いる装
置の中には、発射源からのビームを四重極電磁石レンズ
等でマイクロビームに集束せず、対物コリメータにより
直接的に数mmオーダの径のビームに絞って用いるものが
ある。このような装置では、高融点材料(モリブテンや
タンタル等)からなる単層板に所定径のビーム通過孔を
設けた対物コリメータが用いられている。この対物コリ
メータでは一軸方向のみ位置制御で良いので、その構成
が簡易になって操作性が良く、しかも真空ダクトに装着
するためのポートが1つで済むという利点を得ることが
できる。しかし本発明者等が、これら利点を得んとし
て、この構成の対物コリメータの前記荷電粒子ビーム集
束装置への適用を検討したところ、次の問題点が派生
し、そのままでは適用し難いことが判明した。すなわ
ち、前記荷電粒子ビーム集束装置に用いる対物コリメー
タでは、荷電粒子ビームを絞る開口部の寸法を 1μm オ
ーダの精度に仕上げ、しかもそのエッジ部分はビームの
散乱を防ぐため表面粗度をRmax 0.1 μmm程度の加工し
なければならず、このような精度と粗度とを同時に満た
す数十μm 径の孔加工を、難加工材である高融点材料
(モリブテンやタンタル等)からなる単層板に施すこと
は非常に困難であり、その加工コストも大幅に高くつく
ものとなる。更にまた、ビームの照射によりそのエッジ
部分の表面が荒れた場合、該エッジ部分を再研磨するこ
とで表面粗度は復元できるものの、開口部の寸法が拡大
変化して所期の機能を失するため消耗部品として取り替
えざるを得ないと言う不都合も生じる。
Some devices using high-energy beams do not focus a beam from a radiation source into a microbeam with a quadrupole electromagnet lens or the like, but directly convert the beam into a beam having a diameter on the order of several mm by an objective collimator. Some are squeezed. In such an apparatus, an objective collimator having a single-layer plate made of a high melting point material (molybdenum, tantalum, or the like) provided with a beam passage hole having a predetermined diameter is used. In this objective collimator, the position can be controlled only in one axial direction. Therefore, it is possible to obtain an advantage that the configuration is simplified and the operability is good, and that only one port for mounting the vacuum duct is required. However, the present inventors have studied the application of the objective collimator of this configuration to the charged particle beam focusing apparatus in order to obtain these advantages, and found that the following problems are derived, and it is difficult to apply the objective collimator as it is. did. That is, in the objective collimator used in the charged particle beam focusing device, the size of the aperture for narrowing the charged particle beam is finished to the order of 1 μm, and the edge portion has a surface roughness of R max 0.1 μmm in order to prevent scattering of the beam. A single-layer plate made of a high-melting-point material (molybdenum, tantalum, etc.), which is a difficult-to-machine material, must be drilled to a diameter of several tens of μm that satisfies such accuracy and roughness at the same time. This is very difficult and the processing costs are significantly higher. Furthermore, when the surface of the edge portion is roughened by the irradiation of the beam, the surface roughness can be restored by re-polishing the edge portion, but the dimension of the opening portion changes and the intended function is lost. For this reason, there is also a disadvantage that it must be replaced as a consumable part.

【0008】本発明は、構成が簡単で操作性に優れ、し
かもスリット間隔を高精度に設定し得て、荷電粒子ビー
ムを所定径のビームに絞り込むことのできる荷電粒子ビ
ーム用対物コリメータの提供を目的とするものである。
An object of the present invention is to provide a charged particle beam objective collimator which has a simple structure, is excellent in operability, can set a slit interval with high precision, and can narrow a charged particle beam to a beam having a predetermined diameter. It is the purpose.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は以下の構成とされている。すなわち、請
求項1記載の発明に係る荷電粒子ビーム用対物コリメー
タは、ビームを導く真空ダクトに直交して装着された駆
動装置と、この駆動装置の出力部に基端部を連結され
て、主体部を前記真空ダクト内に向けて進退可能とされ
たアパーチャ板と、このアパーチャ板の表裏面上それぞ
れで対向して取着された対のスリットバーとを備えてな
り、前記アパーチャ板が、主体部にビーム通過穴を有す
る一方、その平面を前記真空ダクトの軸線に直交させて
配され、前記対のスリットバーが、アパーチャ板のビー
ム通過穴を挟んで間隔を隔てて平行に対向し、かつ、こ
のアパーチャ板の表面上の対と裏面上の対とを互いに交
差させて、アパーチャ板に着脱可能に取着されたもので
ある。
In order to achieve the above object, the present invention has the following arrangement. That is, the charged particle beam objective collimator according to the first aspect of the present invention includes a driving device mounted orthogonally to a vacuum duct for guiding a beam, and a base end connected to an output portion of the driving device. An aperture plate capable of moving forward and backward toward the inside of the vacuum duct, and a pair of slit bars attached to the front and back surfaces of the aperture plate so as to face each other. While having a beam passage hole in the portion, the plane thereof is disposed perpendicular to the axis of the vacuum duct, the pair of slit bars are opposed to each other in parallel with a space between the beam passage holes of the aperture plate, and The pair on the front surface and the pair on the back surface of the aperture plate are crossed with each other and detachably attached to the aperture plate.

【0010】また、請求項2記載の発明に係る荷電粒子
ビーム用対物コリメータは、上記アパーチャ板が、主体
部に進退方向に並設させた複数のビーム通過穴を有する
と共に、このアパーチャ板の各ビーム通過穴それぞれを
表裏面上において挟んで取着された複数対のスリットバ
ーを備えてなるものである。
In the objective collimator for a charged particle beam according to the present invention, the aperture plate has a plurality of beam passage holes arranged in the main body in parallel in the forward and backward directions. It is provided with a plurality of pairs of slit bars attached to each other so as to sandwich each of the beam passage holes on the front and back surfaces.

【0011】[0011]

【作用】請求項1記載の発明では、ビームを導く真空ダ
クト内に向けて進退可能とされたアパーチャ板の主体部
にビーム通過穴を設けると共に、このアパーチャ板の表
裏面上それぞれに、そのビーム通過穴を挟んで間隔を隔
てて平行に対向して配され、かつ互いに交差させた2対
のスリットバーを取着するので、真空ダクト内を通過さ
せられる荷電粒子ビームを2対のスリットバーにて交差
する2方向から所定径のビームに絞ることができる。ま
た、アパーチャ板は1つの駆動装置にて一軸方向に位置
制御することで、そのビーム通過穴の中心を真空ダクト
の中心軸線に合致させることができるので、操作が容易
であり、更にまた、駆動装置の真空ダクトに対する装着
部位は最小の1箇所で済み、装着が容易で、かつ真空ダ
クトの気密維持が容易となる。また、荷電粒子ビームを
絞る対のスリットバーは、アパーチャ板の表裏面上に平
行に着脱可能に取着されるので、その取着に際する両者
間の間隔の調整が容易で高精度のビーム絞り込みが果た
せ、更には、ビームの照射により表面が荒れた場合で
も、取り外して再研磨することで容易に機能を復元させ
て再使用することができる。
According to the first aspect of the present invention, a beam passage hole is provided in a main portion of an aperture plate which can advance and retreat toward a vacuum duct for guiding a beam, and the beam is provided on each of the front and back surfaces of the aperture plate. Since two pairs of slit bars, which are arranged in parallel and face each other with a space between the passage holes and cross each other, are attached, the charged particle beam passed through the vacuum duct is converted into two pairs of slit bars. The beam can be narrowed down to a beam having a predetermined diameter from two directions crossing each other. In addition, by controlling the position of the aperture plate in one axis direction by one driving device, the center of the beam passage hole can be made to coincide with the center axis of the vacuum duct, so that the operation is easy and the driving is further facilitated. At least one mounting portion for the vacuum duct of the apparatus is required, and mounting is easy, and airtightness of the vacuum duct is easily maintained. In addition, the pair of slit bars for narrowing the charged particle beam is detachably attached in parallel on the front and back surfaces of the aperture plate. Even if the surface can be narrowed down and the surface becomes rough due to the irradiation of the beam, the function can be easily restored and reused by removing and repolishing.

【0012】また、請求項2記載の発明では、アパーチ
ャ板が、主体部に進退方向に並設させた複数のビーム通
過穴を有すると共に、このアパーチャ板の各ビーム通過
穴それぞれを表裏面上において挟んで取着された複数対
のスリットバーを備えるので、各ビーム通過穴に配置す
る対のスリットバー間の間隔をそれぞれ異なる寸法に設
定することで、当該アパーチャ板の一軸方向の位置制御
のもとで、ビーム径を複数種に選択することができる。
In the invention according to the second aspect, the aperture plate has a plurality of beam passage holes arranged in the main body in the reciprocating direction, and the respective beam passage holes of the aperture plate are formed on the front and back surfaces. Since there are provided a plurality of pairs of slit bars that are sandwiched and attached, by setting the intervals between the pair of slit bars arranged in each beam passage hole to different dimensions, the position control of the aperture plate in the uniaxial direction can also be performed. Thus, a plurality of types of beam diameters can be selected.

【0013】[0013]

【実施例】以下に、本発明の対物コリメータの実施例に
ついて図面を参照して説明する。
Embodiments of the objective collimator of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0014】〔図1〕は本発明の実施例の対物コリメー
タの概要構成および装着状態を示す図であって、 (a)図
は正断面図、 (b)図は (a)図のA−A矢視部分図、 (c)
図は(a)図のC−C矢視部分図である。
FIG. 1 is a view showing a schematic configuration and a mounted state of an objective collimator according to an embodiment of the present invention, wherein FIG. 1A is a front sectional view, and FIG. Partial view from arrow A, (c)
The figure is a partial view taken on line CC of FIG.

【0015】〔図1〕において、(1) は駆動装置であっ
て、この駆動装置(1) は、ここでは図示を省略したモー
タにて駆動されて、冷却手段を内設した出力端部(1a)を
微小ピッチで進退させるネジシリンダの構成を採るもの
で、ビームBを導く真空ダクトDに直交して設けられた
ポートPに気密に装着され、出力端部(1a)の下端部をポ
ートP内に位置させて真空ダクトDの軸線に直交する方
向に配置されている。なお、この駆動装置(1) は、絶縁
部材を介してポートPに装着され、このポートPおよび
真空ダクトDと電気的に絶縁されている。
In FIG. 1, (1) is a drive device, which is driven by a motor (not shown), and has an output end (in which cooling means is provided). It adopts a screw cylinder configuration that advances and retreats 1a) at a minute pitch, and is hermetically mounted on a port P provided orthogonal to a vacuum duct D for guiding a beam B, and a port at the lower end of the output end (1a). It is located in P and arranged in a direction perpendicular to the axis of the vacuum duct D. The driving device (1) is mounted on the port P via an insulating member, and is electrically insulated from the port P and the vacuum duct D.

【0016】(2) はアパーチャ板であって、このアパー
チャ板(2)は、高熱伝導性材料からなる平板状(本例で
は銅板製)のもので、その基端部を駆動装置(1) の出力
端部(1a)に連結されて、主体部を真空ダクトD内に向け
て進退可能とされている。また、このアパーチャ板(2)
は、その主体部に複数(本例では3個)のビーム通過穴
(2a)を進退方向に並列させて設ける一方、その平面を真
空ダクトDの軸線に直交させて配されている。
Reference numeral (2) denotes an aperture plate. The aperture plate (2) is a flat plate (made of copper plate in this example) made of a material having a high thermal conductivity, and its base end is connected to a drive unit (1). Is connected to the output end (1a), and the main body can be advanced and retracted into the vacuum duct D. Also, this aperture plate (2)
Is a plurality of (three in this example) beam passage holes
(2a) is provided in parallel in the forward and backward directions, while its plane is arranged perpendicular to the axis of the vacuum duct D.

【0017】(3) はスリットバーであって、このスリッ
トバー(3)は、高融点材料からなる棒状体で、その一方
の側辺にあたる前縁に断面半球状のエッジ部(3a)を有
し、アパーチャ板(2) の各ビーム通過穴(2a)を挟んで平
行に所定間隔を隔てて対向配置されて、対でもってビー
ムBを所定幅に切り出すものとされている。また、これ
らスリットバー(3) は、アパーチャ板(2) の一方の面上
では該アパーチャ板(2)の進退方向に直交する方向に、
他方の面上では該アパーチャ板(2)の進退方向に平行な
方向に、各ビーム通過穴(2a)を挟んでアパーチャ板(2)
に着脱可能に取着されている。すなわち、同一ビーム通
過穴(2a)の表裏面上において互いに直交して配置され、
真空ダクト内Dを通過させられるビームBを表裏2対の
スリットバー(3) にて直交する2方向から所定径のマイ
クロビームB’に絞るものとされている。なお、各ビー
ム通過穴(2a)に配置された2対のスリットバー(3) 間の
間隔は、各ビーム通過穴(2a)においてそれぞれ異なる寸
法に設定されるている。また、各対のスリットバー(3)
間の間隔を設定するについては、各対のスリットバー
(3)をアパーチャ板(2) に取着する際に、これらスリッ
トバー(3) のエッジ部(3a)間に精密隙間ゲージを挿入す
ることで、μm 単位の精度で間隔設定した。
The slit bar (3) is a rod-shaped body made of a high melting point material, and has a hemispherical edge (3a) at the front edge corresponding to one side. The beam B is arranged opposite to each other at a predetermined interval in parallel with each beam passing hole (2a) of the aperture plate (2) therebetween, and the beam B is cut into a predetermined width by the pair. Further, these slit bars (3) are arranged on one surface of the aperture plate (2) in a direction orthogonal to the advance / retreat direction of the aperture plate (2).
On the other surface, the aperture plate (2) is sandwiched between the beam passing holes (2a) in a direction parallel to the advance / retreat direction of the aperture plate (2).
It is detachably attached to. That is, they are arranged orthogonally to each other on the front and back surfaces of the same beam passage hole (2a),
The beam B passed through the inside of the vacuum duct D is narrowed to a micro beam B 'having a predetermined diameter from two orthogonal directions by two pairs of slit bars (3). The distance between the two pairs of slit bars (3) arranged in each beam passage hole (2a) is set to a different size in each beam passage hole (2a). Also, each pair of slit bars (3)
For setting the spacing between the pairs of slit bars
When attaching (3) to the aperture plate (2), a precision gap gauge was inserted between the edge portions (3a) of these slit bars (3) to set the interval with an accuracy of μm unit.

【0018】上記構成を具備する本実施例の対物コリメ
ータでは、駆動装置(1) によりアパーチャ板(2) のいず
れかのビーム通過穴(2a)の中心を真空ダクトDの中心軸
線上に位置させ、当該ビーム通過穴(2a)の表裏に配され
た2対のスリットバー(3) により真空ダクトD内を通過
させられるビームBを、直交する2方向からμm 単位の
精度で切り出して、所定の数十μm 径のマイクロビーム
B’に絞り込む。また、ビームBの衝突によりスリット
バー(3) に生じた熱は、高熱伝動性材料からなるアパー
チャ板(2) および冷却手段を内設した駆動装置(1) の出
力端部(1a)を介して外部に汲み出し、スリットバー(3)
の熱膨張を抑制してビームBの絞り込み機能を安定なも
のとするのである。
In the objective collimator of this embodiment having the above configuration, the center of one of the beam passage holes (2a) of the aperture plate (2) is positioned on the center axis of the vacuum duct D by the driving device (1). The beam B passed through the vacuum duct D by two pairs of slit bars (3) arranged on the front and back of the beam passage hole (2a) is cut out from two orthogonal directions with a precision of μm unit, and The beam is narrowed down to a microbeam B 'having a diameter of several tens of μm. The heat generated in the slit bar (3) by the collision of the beam B is transmitted through an aperture plate (2) made of a highly heat-conductive material and an output end (1a) of a driving device (1) provided with cooling means. Pump outside and slit bar (3)
Is suppressed and the function of narrowing down the beam B is stabilized.

【0019】このようにして、真空ダクトD内を通過さ
せられるビームBを所定の数十μm径のマイクロビーム
B’に絞り込む本実施例の対物コリメータでは、アパー
チャ板(2) の一軸方向の位置制御のもとで、マイクロビ
ームB’の径を複数種(本例では3種)に選択すること
ができる。
In this way, in the objective collimator of the present embodiment for narrowing the beam B passed through the vacuum duct D to a predetermined micro-beam B 'having a diameter of several tens of μm, the position of the aperture plate (2) in one axial direction is reduced. Under the control, the diameter of the micro beam B 'can be selected from a plurality of types (three types in this example).

【0020】また、そのアパーチャ板(2) は1つの駆動
装置(1) にて一軸方向に位置制御することで、各ビーム
通過穴(2a) の中心を真空ダクトDの中心軸線に合致さ
せることができるので、操作が容易であり、更にまた、
真空ダクトに対して駆動装置を取着するためのポート
を、従来技術のように複数箇所に設ける必要がなく、真
空ダクトの気密維持が格段に容易となり、かつ装着も簡
単になる。
Further, the position of the aperture plate (2) is controlled in one axial direction by one driving device (1) so that the center of each beam passage hole (2a) coincides with the center axis of the vacuum duct D. Is easy to operate.
It is not necessary to provide a plurality of ports for attaching the drive device to the vacuum duct as in the related art, so that the airtight maintenance of the vacuum duct becomes much easier and the installation becomes easier.

【0021】また、ビームBを絞る高融点材料からなる
スリットバー(3) は、アパーチャ板(2) に対をなして着
脱可能に取着されるので、その取着に際するエッジ部(3
a)間の間隔の調整が容易で高精度のビーム絞り込みが果
たせ、更には、ビームの照射によりエッジ部(3a)の表面
が荒れた場合でも、取り外して再研磨することで容易に
機能を復元させることができて、保守管理も容易であ
る。
The slit bar (3) made of a high melting point material for narrowing the beam B is detachably attached to the aperture plate (2) in pairs, so that the edge portion (3) at the time of the attachment is removed.
a) Easy adjustment of the distance between the two, achieving high-precision beam narrowing.Even if the surface of the edge part (3a) becomes rough due to beam irradiation, the function can be easily restored by removing and re-polishing. And maintenance is easy.

【0022】以上に述べたように、本実施例の対物コリ
メータは、その構成が簡単で操作性に優れ、しかも保守
管理も容易で高い経済性を得ることができる。
As described above, the objective collimator of the present embodiment has a simple structure, is excellent in operability, is easy to maintain, and can achieve high economic efficiency.

【0023】なお、本実施例では、アパーチャ板にスリ
ットバーを配置する3個のビーム通過穴を設けたが、こ
れは1例であって、1個以上であれば、当該対物コリメ
ータを装着する荷電粒子ビーム集束装置の規模および用
途に応じて選択されて良い。
In this embodiment, three apertures for arranging slit bars are provided in the aperture plate. However, this is an example. If the number is one or more, the objective collimator is mounted. The selection may be made according to the size and application of the charged particle beam focusing device.

【0024】また、アパーチャ板に取着する対のスリッ
トバーは、対向する前縁に断面半球状のエッジ部を有す
る棒状体のものとしたが、これは、絞り込むビームの散
乱を防ぐに効果的な曲面が得られるからであり、同様効
果が得られるものであれば、例えば、その要部断面であ
る〔図2〕に示すように、前縁にナイフエッジ状のエッ
ジ部(23a) を有する平角状のスリットバー(23)を採用す
ることもできる。
The pair of slit bars to be attached to the aperture plate is a rod-like body having a semi-spherical cross-section at the opposing front edge. This is effective in preventing scattering of the narrowed beam. If a similar effect can be obtained, for example, as shown in FIG. 2 which is a cross-sectional view of the main part, a knife edge-shaped edge portion (23a) is provided at the front edge. A rectangular slit bar (23) may be employed.

【0025】更にまた、本実施例では、アパーチャ板に
取着する表裏2対のスリットバーを互いに直交させて配
置したが、これは異なる2方向からビームを所定のマイ
クロビームに絞り込むことができれば、これら表裏2対
のスリットバーは必ずしも直交させる必要はない。
Furthermore, in the present embodiment, two pairs of front and back slit bars attached to the aperture plate are arranged perpendicular to each other. However, if the beam can be narrowed down to a predetermined micro beam from two different directions, These two pairs of slit bars need not always be orthogonal.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上に述べたように、本発明に係る実施
例の対物コリメータは、スリット間隔を高精度に設定し
得て荷電粒子ビームを所定径のマイクロビームに絞り込
むことのできてなお、その構成が簡単で装着が容易であ
り、かつ操作性に優れ、その適用により高い経済的利得
を得ることができる。
As described above, the objective collimator of the embodiment according to the present invention can set the slit interval with high precision and can narrow the charged particle beam to a micro beam having a predetermined diameter. The structure is simple, the mounting is easy, and the operability is excellent, and a high economical gain can be obtained by applying the structure.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例の対物コリメータの概要構成お
よび装着状態を示す図であって、 (a)図は正断面図、
(b)図は (a)図のA−A矢視部分図、 (c)図は (a)図の
C−C矢視部分図である。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration and a mounted state of an objective collimator according to an embodiment of the present invention, wherein FIG.
(b) is a partial view taken along the line AA in (a), and (c) is a partial view taken along the line CC in (a).

【図2】本発明の実施例の対物コリメータの別の実施態
様を説明するための要部断面である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a principal part for describing another embodiment of the objective collimator according to the embodiment of the present invention.

【図3】代表的な荷電粒子ビーム集束装置の構成配置例
を示す概要図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of the configuration and arrangement of a typical charged particle beam focusing device.

【図4】代表的な荷電粒子ビーム集束装置の構成配置例
を示す概要図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration example of a typical charged particle beam focusing apparatus.

【図5】従来の対物コリメータの概要構成および装着状
態を示す要部断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of a main part showing a schematic configuration and a mounted state of a conventional objective collimator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

(1) --駆動装置 (1a)--出力端部 (2) --アパーチャ板 (2a)--ビーム通過
穴 (3) --スリットバー (3a)--エッジ部 D --真空ダクト P --ポート B --ビーム B’--マイクロビ
ーム
(1)-Drive (1a)-Output end (2)-Aperture plate (2a)-Beam passage hole (3)-Slit bar (3a)-Edge D-Vacuum duct P --Port B --Beam B '-Microbeam

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−209200(JP,A) 実開 昭59−4500(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G21K 1/02 - 1/04 G21K 5/04 H01J 37/09──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-3-209200 (JP, A) Japanese Utility Model Application Sho 59-4500 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) G21K 1/02-1/04 G21K 5/04 H01J 37/09

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ビームを導く真空ダクトに直交して装着
された駆動装置と、この駆動装置の出力部に基端部を連
結されて、主体部を前記真空ダクト内に向けて進退可能
とされたアパーチャ板と、このアパーチャ板の表裏面上
それぞれで対向して取着された対のスリットバーとを備
えてなり、前記アパーチャ板が、主体部にビーム通過穴
を有する一方、その平面を前記真空ダクトの軸線に直交
させて配され、前記対のスリットバーが、アパーチャ板
のビーム通過穴を挟んで間隔を隔てて平行に対向し、か
つ、このアパーチャ板の表面上の対と裏面上の対とを互
いに交差させて、アパーチャ板に着脱可能に取着された
ことを特徴とする荷電粒子ビーム用対物コリメータ。
1. A drive device mounted orthogonally to a vacuum duct for guiding a beam, a base end portion of which is connected to an output portion of the drive device, and a main body portion can be advanced and retracted into the vacuum duct. An aperture plate, and a pair of slit bars attached to each other on the front and back surfaces of the aperture plate, wherein the aperture plate has a beam passage hole in the main body portion, and the flat surface thereof The slit bars are arranged perpendicular to the axis of the vacuum duct, and the pair of slit bars are opposed to each other in parallel with a space between the beam passage holes of the aperture plate, and the pair on the front surface and the back surface on the aperture plate. An objective collimator for a charged particle beam, wherein said objective collimator is detachably attached to an aperture plate with a pair intersecting each other.
【請求項2】 アパーチャ板が、主体部に進退方向に並
設させた複数のビーム通過穴を有すると共に、このアパ
ーチャ板の各ビーム通過穴それぞれを表裏面上において
挟んで取着された複数対のスリットバーを備えてなる請
求項1記載の荷電粒子ビーム用対物コリメータ。
2. An aperture plate having a plurality of beam passage holes arranged in the main body in the advancing and retreating directions, and a plurality of pairs attached to each other by sandwiching each of the beam passage holes of the aperture plate on the front and back surfaces. 2. The objective collimator for a charged particle beam according to claim 1, further comprising a slit bar.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101742128B1 (en) * 2016-08-05 2017-05-31 한국원자력연구원 collimator

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