JPH02244547A - 組立式高精度四重極磁気レンズ - Google Patents
組立式高精度四重極磁気レンズInfo
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- JPH02244547A JPH02244547A JP1065654A JP6565489A JPH02244547A JP H02244547 A JPH02244547 A JP H02244547A JP 1065654 A JP1065654 A JP 1065654A JP 6565489 A JP6565489 A JP 6565489A JP H02244547 A JPH02244547 A JP H02244547A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は半導体産業分野等で荷電粒子ビムを用いて物性
分析、微細加工等をする装置に使用される四重極磁気レ
ンズの高精度化のための改良組立式構造に関する。
分析、微細加工等をする装置に使用される四重極磁気レ
ンズの高精度化のための改良組立式構造に関する。
(従来の技術)
膨大な量の情報をコンピュータ〜で処理する場合、記憶
容量を増大し処理速度を高速化することが求められる。
容量を増大し処理速度を高速化することが求められる。
そのためICの高集積化がr−siからVl、S■へ3
次元rcΔ、と進められている。これに伴って1素子、
配線等は極微小化し、また表面から極めて浅い領域が使
われつつある。このような素子の開発、プロセス研究に
おいては、ミクロな領域における原子の分析が極めて重
要でありそのためには、高エネルギー(MeV)の集束
イオンビームを使ってnmの分解能を持つラグフォード
後方散乱法(RBS)や粒子励起X線法(P I XE
)などの分析手法が有効である。
次元rcΔ、と進められている。これに伴って1素子、
配線等は極微小化し、また表面から極めて浅い領域が使
われつつある。このような素子の開発、プロセス研究に
おいては、ミクロな領域における原子の分析が極めて重
要でありそのためには、高エネルギー(MeV)の集束
イオンビームを使ってnmの分解能を持つラグフォード
後方散乱法(RBS)や粒子励起X線法(P I XE
)などの分析手法が有効である。
ところが、高エネルギー(MeV)のイオンビームの収
束には、普通の電子顕微鏡に比べて、1000倍以上の
強いレンズ系が必要となる。そのために四重極レンズの
ような非軸対称レンズの利用が考慮される。(例えばN
uclear instruments area M
ethocls 197(1982)PP65〜77参
照)。
束には、普通の電子顕微鏡に比べて、1000倍以上の
強いレンズ系が必要となる。そのために四重極レンズの
ような非軸対称レンズの利用が考慮される。(例えばN
uclear instruments area M
ethocls 197(1982)PP65〜77参
照)。
第6図は従来の四重極レンズの1例を示し、4つの磁極
(a)を円筒形のリーンヨーク()))に取付ボルト(
C)により固定する構造である。第7図はその分解され
た状態を示す。
(a)を円筒形のリーンヨーク()))に取付ボルト(
C)により固定する構造である。第7図はその分解され
た状態を示す。
一般に、四重極レンズによるイオンビームの収束力には
、 (ここに、e:イオンの電荷、E:ビームエネルギー、
M:イオンの質量、N:コイル巻数、I:コイル電流、
r8 :ボーア半径)で表わされ、ボーア半径rl、す
なわち4磁極の内接円の半径に反比例する。従ってボー
ア半径を小さくするほど、非常に強い収束力が得られる
。
、 (ここに、e:イオンの電荷、E:ビームエネルギー、
M:イオンの質量、N:コイル巻数、I:コイル電流、
r8 :ボーア半径)で表わされ、ボーア半径rl、す
なわち4磁極の内接円の半径に反比例する。従ってボー
ア半径を小さくするほど、非常に強い収束力が得られる
。
高エネルギーのマイクロイオンビームの形成などの目的
で、高精度で収束力の強いボア半径5嗣以下のQレンズ
の必要が住して来たのは最近であって、第6図の従来構
造ではボーア半径10mm以上が一般的な限度であった
。
で、高精度で収束力の強いボア半径5嗣以下のQレンズ
の必要が住して来たのは最近であって、第6図の従来構
造ではボーア半径10mm以上が一般的な限度であった
。
(発明が解決しようとする問題点)
四重極レンズに関してイオンビームの強い収束力を得る
ため、リターンヨーク半径に較べて非常に小さなボーア
半径にしようとすると、第6図の従来の構造では例えば
リターンヨーク半径は充分な起磁力すなわちコイル断面
積を与える必要から15(bw以上のままでボーア半径
だけ10mm以下にしようとすると、磁極は細長い形状
になってしまい、磁極先端の位置精度はリターンヨーク
との接合精度に微妙に依存するようになるので、構造精
度上、所定の磁極関係精度(半径方向±1μm、相対角
0.01’以下)を確保できない3゜従来構造では、磁
極配置精度が不良のため、磁場分布が双曲線分布よりず
れ、収差が大きくなり、微小スポットの形成が困難であ
る。
ため、リターンヨーク半径に較べて非常に小さなボーア
半径にしようとすると、第6図の従来の構造では例えば
リターンヨーク半径は充分な起磁力すなわちコイル断面
積を与える必要から15(bw以上のままでボーア半径
だけ10mm以下にしようとすると、磁極は細長い形状
になってしまい、磁極先端の位置精度はリターンヨーク
との接合精度に微妙に依存するようになるので、構造精
度上、所定の磁極関係精度(半径方向±1μm、相対角
0.01’以下)を確保できない3゜従来構造では、磁
極配置精度が不良のため、磁場分布が双曲線分布よりず
れ、収差が大きくなり、微小スポットの形成が困難であ
る。
例えば、2.5闘φのボーア半径のレンズの1μmのマ
イクロビームを得る光学系においては、磁極先端の僅か
数μmのずれがビームスポットを数μm以上にぼかして
しまう。 四重極レンズの磁極配置を高精度にする他の
構造としては、第8図に示すように、一体の磁性材(d
)から磁極およびリターンヨークをワイヤーソー(e)
による放電加工により制り抜く精密加工技術を用いて製
作することが考慮される。この加工法、構造は、従来技
術によって満足できる精度を確保できる唯一・−の可能
性があるが、加工自体に高い費用がかかるのにもまして
、コイルの巻線作業が手巻きを余儀なくされることから
、非常にコスト・の高いものになる。
イクロビームを得る光学系においては、磁極先端の僅か
数μmのずれがビームスポットを数μm以上にぼかして
しまう。 四重極レンズの磁極配置を高精度にする他の
構造としては、第8図に示すように、一体の磁性材(d
)から磁極およびリターンヨークをワイヤーソー(e)
による放電加工により制り抜く精密加工技術を用いて製
作することが考慮される。この加工法、構造は、従来技
術によって満足できる精度を確保できる唯一・−の可能
性があるが、加工自体に高い費用がかかるのにもまして
、コイルの巻線作業が手巻きを余儀なくされることから
、非常にコスト・の高いものになる。
本発明は、上記従来技術の諸問題を解決し、製作が容易
で極めて精度良く磁極配置を定めることができ、従って
双曲線磁界に極めて近い磁場分布を形成し得る構造の四
電極レンズを創作することを目的とする。
で極めて精度良く磁極配置を定めることができ、従って
双曲線磁界に極めて近い磁場分布を形成し得る構造の四
電極レンズを創作することを目的とする。
(問題点を解決するための手段)
前記l」的達成のため、本発明においては、次の諸手段
から成立つ構造とする。
から成立つ構造とする。
H)磁極を先端部とリターンヨークに固定される後部と
の2つに分割する。
の2つに分割する。
(■)4つの磁極先端部は、(!l−1)非磁性材料製
の円筒状のスペーサに外接し、かつ(II−2)非磁性
材料製の4つの角度位置決めはめあい■字形山まに溝の
形成された円盤により端面から押さえて組立てる。その
」−で、(III)分割された2つの磁極が、テーバー
壱持つ接合面で、片面から挿入する磁極後部と結合され
るようにする。
の円筒状のスペーサに外接し、かつ(II−2)非磁性
材料製の4つの角度位置決めはめあい■字形山まに溝の
形成された円盤により端面から押さえて組立てる。その
」−で、(III)分割された2つの磁極が、テーバー
壱持つ接合面で、片面から挿入する磁極後部と結合され
るようにする。
これらを総合し7て、本発明の組立式高精度四重極磁気
レンズは、構成」二、四重極磁気レンズの4つの磁極を
それぞれ磁極先端部と磁極後部とに2分割し、4つの磁
極先端部を先端で非磁性材料製の円筒形のスペーサ部材
に外接させ、かつ両端で非磁性材料製の原板形の固定盤
部材に相互間の■字形の山と溝とのはめあいにより角度
位置決めをして結合固定して内部アセンブリを形成し、
磁極後部を外周のリターンヨーク部材に結合固定して外
部アセンブリを形成し、前記内部アセンブリと外部アセ
ンブリとをテーパーめあいの加工後にはめあわせて磁極
先端部と磁極後部とが結合されるように組立てたことを
特徴とする。
レンズは、構成」二、四重極磁気レンズの4つの磁極を
それぞれ磁極先端部と磁極後部とに2分割し、4つの磁
極先端部を先端で非磁性材料製の円筒形のスペーサ部材
に外接させ、かつ両端で非磁性材料製の原板形の固定盤
部材に相互間の■字形の山と溝とのはめあいにより角度
位置決めをして結合固定して内部アセンブリを形成し、
磁極後部を外周のリターンヨーク部材に結合固定して外
部アセンブリを形成し、前記内部アセンブリと外部アセ
ンブリとをテーパーめあいの加工後にはめあわせて磁極
先端部と磁極後部とが結合されるように組立てたことを
特徴とする。
(作用)
本発明によると、次の詩作用が生ずる。
2分割された磁極の4つの磁極先端部の固定に際して、
(II−1)円筒形スペーサに外接させるので半径方向
に精度よく位置が決まり、([−2)端部の円盤に設け
る4つのV字形山または溝と磁極先端部に設ける対応す
るV字形溝または山とをはめあわせるので、磁極相互の
相対角が精度良く直角に固定されるので、精度のよい双
曲線磁場が生ずるようになる。
(II−1)円筒形スペーサに外接させるので半径方向
に精度よく位置が決まり、([−2)端部の円盤に設け
る4つのV字形山または溝と磁極先端部に設ける対応す
るV字形溝または山とをはめあわせるので、磁極相互の
相対角が精度良く直角に固定されるので、精度のよい双
曲線磁場が生ずるようになる。
そして磁極先端部アセンブリとリターンヨークに固定さ
れた磁極後部アセンブリとは、接合前に旋盤加工等によ
りテーパー接合面を仕上加工できるので、密着性良(結
合でき、非対称な磁気抵抗が生じ難いので、磁場の対称
性が確保される。
れた磁極後部アセンブリとは、接合前に旋盤加工等によ
りテーパー接合面を仕上加工できるので、密着性良(結
合でき、非対称な磁気抵抗が生じ難いので、磁場の対称
性が確保される。
そして組立式としたことにより、各部品単位で精密加工
することができコイルもボビン巻で磁極後部に装着可能
であるので、精度が高くしかも製作コストが安価となる
。
することができコイルもボビン巻で磁極後部に装着可能
であるので、精度が高くしかも製作コストが安価となる
。
(実施例)
以下、本発明を実施例により第1〜5図を参照して製作
の順序に従って組立て構造をさらに具体的に明らかにす
る。
の順序に従って組立て構造をさらに具体的に明らかにす
る。
第1図は2分割した磁極の先端部の形成過程を示し、一
体の磁性素材(1゛)にNCフライス等により双曲線形
プロフィル面を削り出したのち4本に切断し、この4つ
の断片の両端面の双曲線の軸位置にそれぞれV字形溝(
la)を掘ることによって、第2図の内部アセンブリ(
八)の分解図中に示すような、磁極先端部(1)に形成
する。4つの磁極先端部(1)をボーア半径と同じ半径
を持つ円筒形の非磁性材料製のスペーサ部材(2)に4
方向から先端を外接させ、またその両端面にはV字形溝
(1a)に適合する4つの■字形山(3a)を形成した
非磁性材料製の円環形の固定盤部材(3)を接して押さ
え込み、4つの磁極先端部(1)を■字形内溝のはめあ
いにより精度良く角度位置決めした上で、ボルト孔(4
)に非磁性ボルト(図示せず)等を適用して結合固定し
、第3図に示すような内部アセンブリ(A) とする。
体の磁性素材(1゛)にNCフライス等により双曲線形
プロフィル面を削り出したのち4本に切断し、この4つ
の断片の両端面の双曲線の軸位置にそれぞれV字形溝(
la)を掘ることによって、第2図の内部アセンブリ(
八)の分解図中に示すような、磁極先端部(1)に形成
する。4つの磁極先端部(1)をボーア半径と同じ半径
を持つ円筒形の非磁性材料製のスペーサ部材(2)に4
方向から先端を外接させ、またその両端面にはV字形溝
(1a)に適合する4つの■字形山(3a)を形成した
非磁性材料製の円環形の固定盤部材(3)を接して押さ
え込み、4つの磁極先端部(1)を■字形内溝のはめあ
いにより精度良く角度位置決めした上で、ボルト孔(4
)に非磁性ボルト(図示せず)等を適用して結合固定し
、第3図に示すような内部アセンブリ(A) とする。
第4図の外部アセンブリ(B)の分解図に示すように、
4つの2分割の磁極後部(5)はリターンヨーク部材(
6)の内部に角度位置決めして結合固定し、第5図に示
す外部アセンブリ(B)とする。
4つの2分割の磁極後部(5)はリターンヨーク部材(
6)の内部に角度位置決めして結合固定し、第5図に示
す外部アセンブリ(B)とする。
上記の内部アセンブリ(八)の磁極先端(1)の外周面
および外部アセンブリ(B)の磁極後部(5)の内周面
は、アセンブリの組上げ後、旋盤等により円錐状にテー
パーはめあい面の仕上加工を行い、一端からの挿入によ
り組合せて結合することにより本発明の四重極硼気レン
ズを完成する。
および外部アセンブリ(B)の磁極後部(5)の内周面
は、アセンブリの組上げ後、旋盤等により円錐状にテー
パーはめあい面の仕上加工を行い、一端からの挿入によ
り組合せて結合することにより本発明の四重極硼気レン
ズを完成する。
このようにして得られる本発明の四重極磁気レンズの磁
極先端部(1)の位置精度は、精度良く形成できる円筒
スペーサ部材(2)の真円性と■字形内溝(la) (
3a)の加工精度により決まり、磁極のリターンヨーク
部材への取付精度とは無関係に晶精度にすることができ
、磁極後部(5)とはデーバーにより密着接合できるこ
とになる。
極先端部(1)の位置精度は、精度良く形成できる円筒
スペーサ部材(2)の真円性と■字形内溝(la) (
3a)の加工精度により決まり、磁極のリターンヨーク
部材への取付精度とは無関係に晶精度にすることができ
、磁極後部(5)とはデーバーにより密着接合できるこ
とになる。
(発明の効果)
以」−のように、本発明によると、製作が容易で、極め
て精度良く磁極配置を定めることができ、従って双曲線
磁界に極めて近い磁場分布を形成し、収束力が強く収差
が小さい荷電粒子ビーム四重極磁気レンズを構成するこ
とができる。
て精度良く磁極配置を定めることができ、従って双曲線
磁界に極めて近い磁場分布を形成し、収束力が強く収差
が小さい荷電粒子ビーム四重極磁気レンズを構成するこ
とができる。
第1図は本発明実施例の組立式高精度四重極磁気レンズ
の6イl極先端部の形成過程を示す斜視図、第2図は磁
極先端部を含む内部アセンブリの分解斜視図、第3図は
組立状態の内部アセンブリの斜視図、第4図はその磁極
後部を含む外部アセンブリの分解斜視図、第5図は組立
状態の外部アセンブリの斜視図、第6図は従来技術の四
重極磁気レンズの1例の斜視図、第7図はその分解斜視
図、第8図は考慮される他の加工方法を示す斜視図であ
る。 (1)・・・磁極先端部、(1“)・・・磁性素材、(
1a)・・・■字形溝、(2)・・・スペーサ部材、(
3)・・・固定盤部材、(38)・・・V字形中、(4
)・・・ボルト札、(5)・・・磁極後部、(6)・・
・リターンヨーク部材、(A)・・・内部アセンブリ、
(B)・・・外部アセンブリ、(a)・・・磁極、0〕
)・・・リターンヨーク、(C)・・・取付ボルト、(
d)・・・磁性材、(e)・・・ワイヤーソー、(r、
)・・・ボーア半径。 第4 タト部アセンアリ 第5
の6イl極先端部の形成過程を示す斜視図、第2図は磁
極先端部を含む内部アセンブリの分解斜視図、第3図は
組立状態の内部アセンブリの斜視図、第4図はその磁極
後部を含む外部アセンブリの分解斜視図、第5図は組立
状態の外部アセンブリの斜視図、第6図は従来技術の四
重極磁気レンズの1例の斜視図、第7図はその分解斜視
図、第8図は考慮される他の加工方法を示す斜視図であ
る。 (1)・・・磁極先端部、(1“)・・・磁性素材、(
1a)・・・■字形溝、(2)・・・スペーサ部材、(
3)・・・固定盤部材、(38)・・・V字形中、(4
)・・・ボルト札、(5)・・・磁極後部、(6)・・
・リターンヨーク部材、(A)・・・内部アセンブリ、
(B)・・・外部アセンブリ、(a)・・・磁極、0〕
)・・・リターンヨーク、(C)・・・取付ボルト、(
d)・・・磁性材、(e)・・・ワイヤーソー、(r、
)・・・ボーア半径。 第4 タト部アセンアリ 第5
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 四重極磁気レンズの4つの磁極をそれぞれ 磁極先端部と磁極後部とに2分割し、4つの磁極先端部
を先端で非磁性材料製の円筒形のスペーサ部材に外接さ
せ、かつ両端で非磁性材料製の環板形の固定盤部材に相
互間のV字形の山と溝とのはめあいにより角度位置決め
をして結合固定して内部アセンブリを形成し、磁極後部
を外周のリターンヨーク部材に結合固定して外部アセン
ブリを形成し、前記内部アセンブリと外部アセンブリと
をテーパーはめあいの加工後にはめあわせて磁極先端部
と磁極後部とが結合されるように組立てたことを特徴と
する組立式高精度四重極磁気レンズ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1065654A JPH02244547A (ja) | 1989-03-16 | 1989-03-16 | 組立式高精度四重極磁気レンズ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1065654A JPH02244547A (ja) | 1989-03-16 | 1989-03-16 | 組立式高精度四重極磁気レンズ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02244547A true JPH02244547A (ja) | 1990-09-28 |
Family
ID=13293210
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1065654A Pending JPH02244547A (ja) | 1989-03-16 | 1989-03-16 | 組立式高精度四重極磁気レンズ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02244547A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019215893A1 (ja) * | 2018-05-10 | 2019-11-14 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 多極子レンズ及びそれを用いた収差補正器、荷電粒子線装置 |
-
1989
- 1989-03-16 JP JP1065654A patent/JPH02244547A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019215893A1 (ja) * | 2018-05-10 | 2019-11-14 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 多極子レンズ及びそれを用いた収差補正器、荷電粒子線装置 |
JPWO2019215893A1 (ja) * | 2018-05-10 | 2021-05-13 | 株式会社日立ハイテク | 多極子レンズ及びそれを用いた収差補正器、荷電粒子線装置 |
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