粒子ビーム装置
【課題】荷電粒子線装置の高電圧変動を測定する簡単な構造の測定装置を備える高圧電源ユニットを提供する。
【解決手段】高圧電源ユニット１００は、高電圧を供給する少なくとも一つの高電圧ケーブル１０１及び高電圧を測定する測定装置１０５を備え、測定装置１０５はケーブルの長手軸線に沿って延在する内部導体と絶縁体及びシールドより形成されるの少なくとも一つの第１のキャパシタ１０８を有し、第１のキャパシタ１０８のシールド電圧を測定装置１０５により測定する。
【解決手段】高圧電源ユニット１００は、高電圧を供給する少なくとも一つの高電圧ケーブル１０１及び高電圧を測定する測定装置１０５を備え、測定装置１０５はケーブルの長手軸線に沿って延在する内部導体と絶縁体及びシールドより形成されるの少なくとも一つの第１のキャパシタ１０８を有し、第１のキャパシタ１０８のシールド電圧を測定装置１０５により測定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は粒子ビーム装置用の高圧電源ユニット及びこの種の高圧電源ユニットを備える粒子ビーム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特定の状態下における物体の特性及び挙動に関する知見を得るために電子ビーム装置、特に走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）又は透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて前記物体を検査することが行われている。
【０００３】
ＳＥＭの場合もＴＥＭの場合も、電子はビーム発生器によって発生される。電子はビーム発生器から発生し、電子ビームを形成する。電子はビーム発生器と陽極との間の電位差により加速される。この目的のために、ビーム発生器には通常負の高電圧が供給される。ＳＥＭの場合には、前記高電圧は接地電位に対して例えば（−１）ｋＶ〜（−３０）ｋＶの範囲である。ＴＥＭの場合には、前記高電圧は接地電位に対して例えば（−１０）ｋＶ〜（−３００）ｋＶの範囲である。
【０００４】
上述した粒子ビーム装置の場合において高分解能の物体検査を達成するためには、高圧電源ユニットにより得られる高電圧が大きな変動を受けないようにするのが望ましい。高電圧を安定化する対応手段を始めるためには、高電圧の変動を測定することが知られている。一例では、抵抗分圧器又は容量分圧器を有する測定装置が使用される。容量分圧器は高電圧キャパシタの形の第１のキャパシタ及び測定キャパシタの形の第２のキャパシタを備える。第１のキャパシタはハウジング内に収容され、高電圧シールドで被覆される。しかしながら、ハウジング及び高電圧シールドは大きな重量を有するため、容量分圧器が設けられた測定装置は極めて重くなる。一例では、２００ｋＶ用に設計された既知の測定装置の重量は数百キログラムである。このように大きな重量は既知の測定装置の取り扱い及び設置を極めて困難にする。特に、粒子ビーム装置への測定装置の移送が困難になる。従って、既知の測定装置の後からの取り付けは比較的高い費用をかけてのみ可能となる。
【０００５】
更に、既知の測定装置に使用される高電圧キャパシタは調達に費用がかかる。
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、コストエフェクティブで取り扱いが簡単な高電圧の変動を測定する測定装置を備える高圧電源ユニットを提供するという目的に基づく。
【０００７】
本発明によれば、この目的は、請求項１に記載された特徴を備える高圧電源ユニットによって達成される。この種の高圧電源ユニットを備える粒子ビーム装置は請求項１４に記載された特徴によりもたらされる。本発明による高圧電源ユニットの使用方法の特徴は請求項１３に記載されている。本発明の他の特徴は以下の記載から、後記の請求項から及び／又は添付図面から明らかになる。
【０００８】
本発明は粒子ビーム装置用の高圧電源ユニットを提供する。この高圧電源ユニットは、高電圧を供給する少なくとも一つの高電圧ケーブルを有する。更に、この高圧電源ユニットは前記高電圧を測定する少なくとも一つの測定装置を備える。この測定装置は少なくとも一つの第１のキャパシタを有する。この第１のキャパシタは、例えば高電圧キャパシタとして具体化される。更に、第１のキャパシタは、高電圧ケーブルの少なくとも一つの第１の区分で形成される。
【０００９】
本発明は、高圧電源ユニットの高電圧ケーブルをキャパシタとして利用できるという驚くべき洞察に基づいている。高電圧ケーブル自体は、電線として、特性変数、即ち単位長さ当りのキャパシタンスを有する。この特性変数は高電圧ケーブルの単位長さあたりのキャパシタンスを記述する。高電圧ケーブルの上述した第１の区分の長さの適切な選択が与えられるとすれば、第１のキャパシタは高電圧を測定するのに十分なキャパシタンスを有する。
【００１０】
本発明は、第１に、本発明の測定装置は第１のキャパシタの製造が簡単であるためにコストエフェクティブであるという利点を有する。第２に、本発明の測定装置は従来のものと比較して軽い。よって、高圧電源ユニットの移送及び設置が簡単になる。更に、考察の結果、このように形成されたキャパシタは測定される高電圧に僅かな影響を与えるのみであるため、高電圧を高い精度で測定できることが明らかになった。
【００１１】
本発明による高圧電源ユニットの一実施例は、加えて又は代わりに、高電圧ケーブルが下記の構造を有するものとする。高電圧ケーブルは少なくとも一つの第１の絶縁体で取り囲まれた少なくとも一つの内部導体を有する。第１の絶縁体は次に少なくとも一つの第１のシールドで取り囲まれる。上記の高電圧ケーブルは、例えば導電性の外面を有する高電圧ケーブルである。第１のシールドは高電圧ケーブルの第１の区分の少なくとも一つの第１の領域及び／又は少なくとも一つの第２の領域において遮断される。更に、高電圧ケーブルの第１の区分は第２のシールドで取り囲まれる。第１のシールドも第２のシールドも本発明による高圧電源ユニットを扱う仕事をする人を保護する働きをする。
【００１２】
本発明による高圧電源ユニットの他の実施例は、加えて又は代わりに、高電圧ケーブルの第１の区分が高電圧ケーブルの長手軸線に沿って延在し、第１の長さを有するものとする。更に、第１の領域は高電圧ケーブルの長手軸線に沿って延在し、第２の長さを有し、第１の領域の第２の長さは高電圧ケーブルの第１の区分の第１の長さより小さいものとする。これに加えて又は代わりに、第２の領域は高電圧ケーブルの長手軸線に沿って延在し、第３の長さを有し、第２の領域の第３の長さは高電圧ケーブルの第１の区分の第１の長さより小さいものとする。
【００１３】
本発明による高圧電源ユニットの更に他の実施例は、内部導体が少なくとも一つの第２の絶縁体で取り囲まれるものとする。これは、特に、高電圧ケーブルが２つの内部導体を有する場合に与えられる。第２の絶縁体は少なくとも一つの第３のシールドで取り囲まれる。この実施例は、例えば絶縁されシールドされた（即ち第２の絶縁体及び第３のシールドを貫通する）複数の導体を有し、更に他の絶縁体（即ち第１の絶縁体）で取り囲まれ、次に（第１のシールドで）遮蔽された高電圧ケーブルに該当する。更に他の実施例は２つ以上の内部導体の各々を第２の絶縁体で取り囲み、次にこれらの２つ以上の内部導体を共通の第３のシールドで取り囲むものとする。
【００１４】
本発明による高圧電源ユニットの次の実施例では、該高圧電源ユニットは以下の特徴： ・第１のシールドが少なくとも一つの第１のシースで取り囲まれている、又は
・高電圧ケーブルの第１の区分において、第２のシールドが少なくとも一つの第２のシースで取り囲まれている、
の少なくとも一つを有する。
【００１５】
一例として、第１のシース及び第２のシースの少なくとも一つはゴム及び／又はプラスチックによって形成される。
【００１６】
本発明による高圧電源ユニットの更に他の実施例では、加えて又は代わりに、第１のシールドは接地電位にされる。しかしながら、第１のシールドは高電圧ケーブルの第１の区分では接地電位にされない。しかし、加えて又は代わりに、第２のシールドが接地電位にされる。
【００１７】
本発明による高圧電源ユニットの更に別の実施例は、加えて又は代わりに、高電圧ケーブル（１０１）が、
１０ｐＦ／ｍ〜１０００ｐＦ／ｍの範囲の単位長さ当たりキャパシタンスを有する、又は
５０ｐＦ／ｍ〜５００ｐＦ／ｍの範囲の単位長さ当たりのキャパシタンスを有する、又は
８０ｐＦ〜２５０ｐＦ／ｍの範囲の単位長さ当たりのキャパシタンスを有する、
ものとする。
【００１８】
本発明は上記の値に限定されないことが明確に指摘される。それどころか、任意の適切な単位長さ当たりのキャパシタンス値を選択することができる。
【００１９】
本発明による高圧電源ユニットの他の実施例は、加えて又は代わりに、前記測定装置は少なくとも一つの容量分圧器を有し、この容量分圧器は第１のキャパシタ及び少なくとも一つの第２のキャパシタを備えるものとする。その代わりとして、測定装置は高電圧を測定するための少なくとも一つの測定抵抗を有するものとし得る。一例として、測定抵抗は電圧測定ユニット内に配置される。それゆえ、測定抵抗は直接電圧測定ユニットの一部分とすることができる。
【００２０】
本発明による高圧電源ユニットの別の実施例は、加えて又は代わりに、高電圧ケーブルが少なくとも一つの第２の区分（１３２）を備えるものとする。第１の区分は前記第２の区分（１３２）から離して配置される。一例として、第２の区分は第１の区分と同一に具体化されるものとする。これらの模範的な実施例は、例えば複数の第１のキャパシタが高電圧ケーブルに形成されるものとする。第１の区分及び第２の区分はそれぞれが第１のキャパシタを構成する。
【００２１】
本発明は、高電圧を測定する及び／又は高圧電源ユニットを調整するために使用される測定信号を発生させるために、上述した特徴の少なくとも一つを備える又は上述した特徴の少なくとも２つを備える高圧電源ユニットを使用する使用方法にも関する。
【００２２】
本発明は、更に、粒子ビームを発生する少なくとも一つのビーム発生器、前記粒子ビームを少なくとも一つの物体の上に集束する少なくとも一つの対物レンズ、及び少なくとも一つの高圧電源ユニットを備える粒子ビーム装置に関し、前記高圧電源ユニットは上述した特徴の少なくとも一つを有する又は上述した特徴の少なくとも２つを有するものとする。
【００２３】
本発明による粒子ビーム装置の一実施例では、加えて又は代わりに、前記高圧電源ユニットが電子源又は電極、例えば引出し電極又はアノードに高電圧を供給するように設計される。それに加えて又は代わりに、前記高圧電源ユニットは粒子ビーム装置の他の構成要素、例えば補正装置又はスペクトロメータの少なくとも一つの電極を給電するように設計される。更に、粒子ビーム装置は、例えば電子ビーム装置として又はイオンビーム装置として具体化される。
【００２４】
以下に、図面を用いて本発明を模範的な実施例に基づいて更に詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】透過型電子顕微鏡の形態の粒子ビーム装置の概略図を示す。
【図２】走査型電子顕微鏡の形態の粒子ビーム装置の概略図を示す。
【図３】本発明による測定装置を備える高圧電源ユニットの概略図を示す。
【図４】本発明による測定装置を備える高圧電源ユニットの概略図を示す。
【図５】キャパシタとして具体化された高電圧ケーブルの第１の実施例の概略図を示す。
【図６】キャパシタとして具体化された高電圧ケーブルの第２の実施例の概略図を示す。
【図７】キャパシタとして具体化された高電圧ケーブルの第３の実施例の拡大断面の概略図を示す。
【図８】キャパシタとして具体化された高電圧ケーブルの第４の実施例の拡大断面の概略図を示す。
【図９】２つの第１のキャパシタを有する高電圧ケーブルの概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明は透過型電子顕微鏡（以後常にＴＥＭと表記する）及び走査型電子顕微鏡（以後常にＳＥＭと表記する）の形態の粒子ビーム装置に基づいて以下に説明される。しかしながら、本発明はＴＥＭ又はＳＥＭに限定されないことを予め指摘しておく。むしろ、本発明は任意の粒子ビーム装置、例えばイオンビーム装置にも使用することができる。
【００２７】
図１はＴＥＭの概略図を示す。ＴＥＭ１１は熱電界放出源の形態の電子源１を有する。しかし、他の任意の電子源を使用することもできる。ＴＥＭ１１の光軸ＯＡに沿って、引出し電極２が電子源１の下流に配置され、電子がこの電極の電位のおかげで電子源１から引き出される。更に、電子源位置を集束するための第１電極３及び電子を加速するための第２電極４が設けられる。第２電極４のおかげで、電子源１から発生する電子は電極電圧によって所望の調整可能なエネルギーに加速される。この目的のために、電子源１は高電圧ケーブルを経て高圧電源ユニット１００に接続される。この点は以下において更に詳しく説明する。
【００２８】
更に光軸ＯＡに沿って、３つの磁気レンズ５〜７（即ち第１磁気レンズ５、第２磁気レンズ６及び第３磁気レンズ７）を有する多段コンデンサが配置され、このコンデンサの後に磁気レンズの形態の対物レンズ８が配置される。対物面９は対物レンズ８に位置し、この対物面に検査すべき物体を試料マニュピレータによって位置させることができる。第１磁気レンズ５、第２磁気レンズ６、第３磁気レンズ７及び対物レンズ８の動作パラメータ（例えばレンズ電流）の対応する設定によって、特に対物面９の照明領域を設定することができる。
【００２９】
磁気レンズとして具体化された回折レンズ１５が対物レンズ８の下流に電子源１と反対方向に配置される。この回折レンズ１５は、最初に、対物レンズ８の後焦点面１０を回折中間像面２１に結像する。更に、対物レンズ８は対物面９の実中間像を形成する。回折レンズ１５は、第２に、対物面９の中間像１４を第１投影レンズ１８及び第２投影レンズ１９からなる投影系の入射像面１７に結像する。投影系１８，１９は次いで、対物面９に配置され対物系１８，１９の入射像面に結像された物体から、検出器２０上に像を生成する。投影系１８，１９を対応して切り替えることによって、後焦点面１０又は回折中間像面２１を検出器２０上（又は最終像面内に）結像することもできる。この種のＴＥＭ１１は他のレンズ及び偏向及び補正系（例えばスチグマート又は補正装置）及び／又はスペクトロメータを有することができる。
【００３０】
図２は本発明が実施されるＳＥＭ１２の形態の他の粒子ビーム装置を示す。この粒子ビーム装置は、光軸２３を備える電子柱２２、電子源（カソード）の形態のビーム発生器、引出し電極２５及びビーム案内管２７の一端も同時に構成するアノード２６を有する。一例では、電子源２４は熱電界放出体である。電子源２４から発生する電子は電子源２４とアノード２６との間の電位差のおかげでアノード電位に加速される。その結果、電子ビームの形の粒子ビームが得られる。この模範的な実施例でも、電子源２４は高電圧ケーブル１０１を経て高圧電源ユニット１００に接続される。
【００３１】
更に、対物レンズ２８が設けられ、この対物レンズはビーム案内管２７が通る孔を有する。対物レンズ２８は更に磁極片２９を有し、この磁極片内にはコイル３０が設けられる。静電遅延装置がビーム案内管２７の下流に接続される。この静電遅延装置は個別電極３１と管電極３２とからなる。管電極３２はビーム案内管２７の端部に位置し、搬送素子３３に向かい合って位置する。搬送素子３３は検査すべき物体を収容する機能をなす。
【００３２】
管電極３２はビーム案内管２７とともにアノード電位にされ、個別電極３１及び搬送素子３３上に配置される物体はアノード電位より低い電位にされる。このようにすると、粒子ビームの電子は搬送素子３３上に配置される物体の検査に必要な所望のエネルギーに減速される。電子柱２２は更に走査手段３４を有し、この走査手段によって電子ビームを偏向し、搬送素子３３上に配置される物体を走査することができる。
【００３３】
イメージングのために、電子ビームと搬送素子３３上の物体との相互作用によって生じる二次電子及び／又は後方散乱電子がビーム案内管２７内に配置された検出器３５によって検出される。検出器３５により発生される信号はイメージングのために電子装置（図示せず）に送られる。
【００３４】
図３は、ＴＥＭ１１及び／又はＳＥＭ１２の高電圧を測定するためにこれまで使用されてきた従来技術を示す概略図である。高圧電源ユニット１００は高電圧ケーブル１０１を経てＴＥＭ１１又はＳＥＭ１２に接続される。高圧電源ユニット１００は高電圧発生器１０２、高電圧調整器１０４及び高電圧調整器１０４のための抵抗１０３を有する。高電圧調整器１０４及び抵抗１０３は高圧電源ユニット１００により使用可能にされる高電圧を調整するように機能する。この場合、一例では、高電圧調整器１０４において、基準信号が抵抗１０３を経て得られる実際の信号と比較され、高電圧調整器１０４は、実際の信号が基準信号に一致するように高電圧発生器１０２を設定する。高電圧を測定するために、測定装置１０５が設けられ、この測定装置は高電圧キャパシタ１０６を有する。高電圧キャパシタ１０６はタップを経て測定ユニット１０７に接続される。高電圧キャパシタ１０６を有する測定装置１０５は高圧電源ユニット１００内に直接組み込むこともでき、その場合には別個のハウジングが不要になる。
【００３５】
測定ユニット１０７は高圧電源ユニット１００により使用可能にされる高電圧の変動を示す。この場合、変動は、例えば約１／１０Ｈｚから何１００ｋＨｚの範囲の振動（即ち低速変動（約１／１０Ｈｚ）から極めて高い周波数の変動（１００ｋＨｚ超）を意味するものと考えられる。測定ユニット１０７のこの測定信号は高圧電源ユニット１００の安定性を評価するために使用することができる。加えて又は代わりに、この測定信号は高圧電源ユニット１００の調整を安定化するために使用することもできる。
【００３６】
図４は本発明による高圧電源ユニット１００を示す概略図である。図４は図３に基づくものであり、同一の構成要素には同じ参照符号が付与されている。従来技術と対照的に、本発明では高電圧ケーブル１０１に高電圧キャパシタとして具体化された第１の区分を設ける。
【００３７】
図５は高電圧ケーブル１０１の第１の実施例を示す概略図であり、この高電圧ケーブルは長手軸線１１６に対して対称に構成される。高電圧ケーブル１１０は内部胴体１０９を有し、この内部導体は第１の絶縁体１１０で取り囲まれる。第１の絶縁体１１０は次に第１のシールド１１１により取り囲まれる。高電圧ケーブル１０１は第１のキャパシタを構成する第１の区分１０８を有する。
【００３８】
高電圧ケーブル１０１の第１の区分１０８は第１の端部１１４及び第２の端部１１５を有する。第１の領域１１２が第１の端部１１４に配置される。他方、第２の領域１１３が第２の端部１１５に配置される。第１のシールド１１１が第１の領域１１２及び第２の領域１１３の両領域において分離される。別の言い方をすれば、第１のシールド１１１は第１の領域及び第２の領域１１３において遮断される。第１の領域１１２及び第２の領域１１３の間に位置する第１のシールド１１１の部分１１７は第１のキャパシタとして具体化される第１の区分１０８の電極を構成する。
【００３９】
第１のシールド１１１は高電圧ケーブル１０１の全長に亘って第１のシース１１８により取り囲まれる。しかし、本発明では第１のシース１１８も第１の領域１１２及び第２の領域１１３において分離される。第１の区分１０８において、第２のシールド１１９が第１のシース１１８の上に配置され、前記第２のシールドは長手軸線１１６に沿って第１の領域１１２及び第２の領域１１３を横切って延在する。第２のシールド１１９は次に第２のシース１２０で取り囲まれる。第１のシールド１１１及び第２のシールド１１９は両方とも接地され、高圧電源ユニット１００を扱う人を保護する働きをする。
【００４０】
第１のシース１１８及び／又は第２のシース１２０は本発明に絶対に必要とは限らないことを明記する。いくつかの実施例は上述した２つのシースの少なくとも一つは含まない。
【００４１】
高電圧ケーブル１０１は、第１の区分１０８において、例えば１０ｐＦ／ｍ〜１０００ｐＦ／ｍの範囲、又は５０ｐＦ／ｍ〜５００ｐＦ／ｍの範囲、又は８０ｐＦ〜２５０ｐＦ／ｍの範囲の単位長さ当たりのキャパシタンスを有するものとすることができる。
【００４２】
図５には、２つの可能な電圧測定形式も概略図で示されている。第１の測定形式Ａでは、測定装置１０５は容量分圧器１２１を有する。容量分圧器１２１は第１のキャパシタ（高電圧キャパシタ）として具体化された第１の区分１０８と第２のキャパシタ１２２（低電圧キャパシタ）を有する。この第２のキャパシタ１２２の両端間の降下電圧が測定ユニット１０７によって測定される。第２の測定形式Ｂでは、測定抵抗１２３が測定装置１０５内に設けられ、この抵抗の両端間の降下電圧が測定ユニット１０７によって測定される。加えて又は代わりに、測定抵抗１２３は測定ユニット１０７の一部分とすることができ、別の言い方をすれば、測定ユニット１０７の内部抵抗をそのまま測定抵抗とすることができる。
【００４３】
図６は高電圧ケーブル１０１の他の実施例を示す。図６は図５に基づくものであり、同一の構成要素には同一の参照符号が付与されている。図５の模範的な実施例と対照的に、図６の実施例は内部導体１０９を取り囲む第２の絶縁体１２４を有する。代替例では、複数の内部導体１０９が高電圧ケーブル１０１内に設けられる。第３のシールド１２５が第２の絶縁体１２４の周りに配置される。他の模範的な実施例では、複数の内部導体１０９が設けられ、内部導体の各々が個別に第２の絶縁体１２４で取り囲まれるものとし得る。あるいはまた、内部導体のすべてを共通の第３のシールド１２５で取り囲んでもよい。測定ユニット１０７の高電圧は測定装置１０５によって測定される。更に、電圧フラッシュオーバの場合における測定装置１０５の過電圧保護として保護回路（図示せず）を設けることもできる。この目的のために、例えばダイオード保護回路が使用され、この保護回路もキャパシタ回路及び／又は抵抗回路で補うことができる
【００４４】
図７は高電圧ケーブル１０１の第１の区分１０８の第２の端部１１５の拡大概略図を示す。図７は図５に基づくものであり、同一の構成要素には同一の参照符号が付与されている。可成形絶縁体１２６が第２の領域１１３内に配置され、この絶縁体は第２の領域１１３を完全に充填し第１の絶縁体１１０に隣接する。更に、可成形絶縁体１２６は第１のシールド１１１、第２のシールド１１９及び第１のシース１１８に隣接する。第２のシールド１１９は、第２のシールド１１９の第１の端部１２７が第１のシールド１１１で支えられるように第１の端部１２７においてＳ字状に曲げられる。その結果、第１のシールド１１１及び第２のシールド１１９は互いに接触する。従って、両シールドは互いに電気的に接続される。この電気的接触は異なる方法、例えばケーブル接続によって形成することもできる。第２のシース１２０は第１のシース１１８で支えられ、次いで第２のシールド１１９を覆うように設けられる。この実施例は、高い電界強度が個々の構成要素の移行部位で発生し得ないという利点を有する。
【００４５】
図８は、高電圧ケーブル１０１の第１の区分１０８の第２の端部１１５の他の拡大概略図を示す。図７は図５に基づくものであり、同一の構成要素には同一の参照符号が付与されている。図７の模範的な実施例と対照的に、図８の模範的な実施例では、第１のシールド１１１及び第１のシールド１１１の第１の領域１１２及び第２の領域１１３の間に位置する部分１１７は第１のシールド１１１と第１の絶縁体１１０との間及び第１のシールド１１１の部分１１７と第１の絶縁体１１０との間の境界領域に切欠き部１３０を有する。第１のシールド１１１の領域における切欠き部１３０に導電層１２８が形成され、この導電層は可成形絶縁体１２６の突部１３１に接触するとともに、第１のシールド１１１の部分１１７に沿う切欠き部１３０まで広がる。更に、切欠き部１３０内の第１のシールド１１１の部分１１７に、導電層１２８を部分的に覆うとともに可成形絶縁体１２６の突部１３１に隣接する絶縁層１２９が付加される。これにより、第１のシールド１１１の部分１１７は第１のシールド１１１から更に絶縁される。この実施例では、個々の構成要素の移行部位が一層狭くなり、つまり互いに近接配置される。この実施例も、高い電界強度が個々の構成要素の移行部位で発生し得ないという利点を有する。
【００４６】
図８に示す実施例は図示の配置の導電層１２８及び絶縁層１２９に限定されない。それどころか、任意所望の配置の導電層１２８及び絶縁層１２９を設けることができる。一例として、導電層１２８及び絶縁層１２９は図８に示す配置に対して鏡面反転された配置で具現することができる。
【００４７】
図８及び図７に示す実施例は第１の区分１０８の第１の領域１１２に対して実施することもできる。
【００４８】
図９に示す実施例では、第１の区分１０８及び第２の区分１３２が高電圧ケーブル１０１に設けられ、第２の区分１３２は第１の区分１０８と構造的に同一に具現することができる。第１の区分１０８及び第２の区分１３２はいずれも第１のキャパシタ（高電圧キャパシタ）を構成する。両区分はいずれも高圧電源ユニット１００の高電圧の測定、調整及び安定化に使用される（図４参照）。
【００４９】
本発明は、高圧電源ユニット１００の高電圧ケーブル１０１はキャパシタとして使用できるという驚くべき洞察に基づくものである。高電圧ケーブル１０１自体は単位長さ当たりのキャパシタンスを有する。高電圧ケーブル１０１の第１の区分及び／又は第２の区分１３２の長さの適切な選択を与えれば、第１のキャパシタは高電圧測定用に十分なキャパシタンスを有する。
【符号の説明】
【００５０】
１ 電子源
２ 引出し電極
３ 第１電極
４ 第２電極
５ 第１磁気レンズ
６ 第２磁気レンズ
７ 第３磁気レンズ
８ 対物レンズ
９ 対物面
１０ 後焦点面
１１ ＴＥＭ
１２ ＳＥＭ
１４ 実中間像
１５ 回折レンズ
１７ 投影レンズ用入射像面
２０ 検出器／最終像面
２１ 回折中間像面
２２ 電子柱
２３ 光軸
２４ 電子源
２５ 引出し電極
２６ アノード
２７ ビーム案内管
２８ 対物レンズ
２９ 磁極片
３０ コイル
３１ 個別電極
３２ 管電極
３３ 搬送素子
３４ 走査手段
３５ 検出器
１００ 高圧電源ユニット
１０１ 高電圧ケーブル
１０２ 高電圧発生器
１０３ 抵抗
１０４ 高電圧調整器
１０５ 測定装置
１０６ 高電圧キャパシタ
１０７ 測定ユニット
１０８ 高電圧ケーブルの第１の区分
１０９ 内部導体
１１０ 第１の絶縁体
１１１ 第１のシールド
１１２ 第１の領域
１１３ 第２の領域
１１４ 第１の端部
１１５ 第２の端部
１１６ 長手軸線
１１７ 第１のシールドの一部分
１１８ 第１のシース
１１９ 第２のシールド
１２０ 第２のシース
１２１ 容量分圧器
１２２ 第２のキャパシタ
１２３ 測定抵抗
１２４ 第２の絶縁体
１２５ 第３のシールド
１２６ 可成形絶縁体
１２７ 第２のシールドの第１の端部
１２８ 導電層
１２９ 絶縁層
１３０ 切欠き部
１３１ 突部
１３２ 高電圧ケーブルの第２の区分
ＯＡ 光軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は粒子ビーム装置用の高圧電源ユニット及びこの種の高圧電源ユニットを備える粒子ビーム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特定の状態下における物体の特性及び挙動に関する知見を得るために電子ビーム装置、特に走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）又は透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて前記物体を検査することが行われている。
【０００３】
ＳＥＭの場合もＴＥＭの場合も、電子はビーム発生器によって発生される。電子はビーム発生器から発生し、電子ビームを形成する。電子はビーム発生器と陽極との間の電位差により加速される。この目的のために、ビーム発生器には通常負の高電圧が供給される。ＳＥＭの場合には、前記高電圧は接地電位に対して例えば（−１）ｋＶ〜（−３０）ｋＶの範囲である。ＴＥＭの場合には、前記高電圧は接地電位に対して例えば（−１０）ｋＶ〜（−３００）ｋＶの範囲である。
【０００４】
上述した粒子ビーム装置の場合において高分解能の物体検査を達成するためには、高圧電源ユニットにより得られる高電圧が大きな変動を受けないようにするのが望ましい。高電圧を安定化する対応手段を始めるためには、高電圧の変動を測定することが知られている。一例では、抵抗分圧器又は容量分圧器を有する測定装置が使用される。容量分圧器は高電圧キャパシタの形の第１のキャパシタ及び測定キャパシタの形の第２のキャパシタを備える。第１のキャパシタはハウジング内に収容され、高電圧シールドで被覆される。しかしながら、ハウジング及び高電圧シールドは大きな重量を有するため、容量分圧器が設けられた測定装置は極めて重くなる。一例では、２００ｋＶ用に設計された既知の測定装置の重量は数百キログラムである。このように大きな重量は既知の測定装置の取り扱い及び設置を極めて困難にする。特に、粒子ビーム装置への測定装置の移送が困難になる。従って、既知の測定装置の後からの取り付けは比較的高い費用をかけてのみ可能となる。
【０００５】
更に、既知の測定装置に使用される高電圧キャパシタは調達に費用がかかる。
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、コストエフェクティブで取り扱いが簡単な高電圧の変動を測定する測定装置を備える高圧電源ユニットを提供するという目的に基づく。
【０００７】
本発明によれば、この目的は、請求項１に記載された特徴を備える高圧電源ユニットによって達成される。この種の高圧電源ユニットを備える粒子ビーム装置は請求項１４に記載された特徴によりもたらされる。本発明による高圧電源ユニットの使用方法の特徴は請求項１３に記載されている。本発明の他の特徴は以下の記載から、後記の請求項から及び／又は添付図面から明らかになる。
【０００８】
本発明は粒子ビーム装置用の高圧電源ユニットを提供する。この高圧電源ユニットは、高電圧を供給する少なくとも一つの高電圧ケーブルを有する。更に、この高圧電源ユニットは前記高電圧を測定する少なくとも一つの測定装置を備える。この測定装置は少なくとも一つの第１のキャパシタを有する。この第１のキャパシタは、例えば高電圧キャパシタとして具体化される。更に、第１のキャパシタは、高電圧ケーブルの少なくとも一つの第１の区分で形成される。
【０００９】
本発明は、高圧電源ユニットの高電圧ケーブルをキャパシタとして利用できるという驚くべき洞察に基づいている。高電圧ケーブル自体は、電線として、特性変数、即ち単位長さ当りのキャパシタンスを有する。この特性変数は高電圧ケーブルの単位長さあたりのキャパシタンスを記述する。高電圧ケーブルの上述した第１の区分の長さの適切な選択が与えられるとすれば、第１のキャパシタは高電圧を測定するのに十分なキャパシタンスを有する。
【００１０】
本発明は、第１に、本発明の測定装置は第１のキャパシタの製造が簡単であるためにコストエフェクティブであるという利点を有する。第２に、本発明の測定装置は従来のものと比較して軽い。よって、高圧電源ユニットの移送及び設置が簡単になる。更に、考察の結果、このように形成されたキャパシタは測定される高電圧に僅かな影響を与えるのみであるため、高電圧を高い精度で測定できることが明らかになった。
【００１１】
本発明による高圧電源ユニットの一実施例は、加えて又は代わりに、高電圧ケーブルが下記の構造を有するものとする。高電圧ケーブルは少なくとも一つの第１の絶縁体で取り囲まれた少なくとも一つの内部導体を有する。第１の絶縁体は次に少なくとも一つの第１のシールドで取り囲まれる。上記の高電圧ケーブルは、例えば導電性の外面を有する高電圧ケーブルである。第１のシールドは高電圧ケーブルの第１の区分の少なくとも一つの第１の領域及び／又は少なくとも一つの第２の領域において遮断される。更に、高電圧ケーブルの第１の区分は第２のシールドで取り囲まれる。第１のシールドも第２のシールドも本発明による高圧電源ユニットを扱う仕事をする人を保護する働きをする。
【００１２】
本発明による高圧電源ユニットの他の実施例は、加えて又は代わりに、高電圧ケーブルの第１の区分が高電圧ケーブルの長手軸線に沿って延在し、第１の長さを有するものとする。更に、第１の領域は高電圧ケーブルの長手軸線に沿って延在し、第２の長さを有し、第１の領域の第２の長さは高電圧ケーブルの第１の区分の第１の長さより小さいものとする。これに加えて又は代わりに、第２の領域は高電圧ケーブルの長手軸線に沿って延在し、第３の長さを有し、第２の領域の第３の長さは高電圧ケーブルの第１の区分の第１の長さより小さいものとする。
【００１３】
本発明による高圧電源ユニットの更に他の実施例は、内部導体が少なくとも一つの第２の絶縁体で取り囲まれるものとする。これは、特に、高電圧ケーブルが２つの内部導体を有する場合に与えられる。第２の絶縁体は少なくとも一つの第３のシールドで取り囲まれる。この実施例は、例えば絶縁されシールドされた（即ち第２の絶縁体及び第３のシールドを貫通する）複数の導体を有し、更に他の絶縁体（即ち第１の絶縁体）で取り囲まれ、次に（第１のシールドで）遮蔽された高電圧ケーブルに該当する。更に他の実施例は２つ以上の内部導体の各々を第２の絶縁体で取り囲み、次にこれらの２つ以上の内部導体を共通の第３のシールドで取り囲むものとする。
【００１４】
本発明による高圧電源ユニットの次の実施例では、該高圧電源ユニットは以下の特徴： ・第１のシールドが少なくとも一つの第１のシースで取り囲まれている、又は
・高電圧ケーブルの第１の区分において、第２のシールドが少なくとも一つの第２のシースで取り囲まれている、
の少なくとも一つを有する。
【００１５】
一例として、第１のシース及び第２のシースの少なくとも一つはゴム及び／又はプラスチックによって形成される。
【００１６】
本発明による高圧電源ユニットの更に他の実施例では、加えて又は代わりに、第１のシールドは接地電位にされる。しかしながら、第１のシールドは高電圧ケーブルの第１の区分では接地電位にされない。しかし、加えて又は代わりに、第２のシールドが接地電位にされる。
【００１７】
本発明による高圧電源ユニットの更に別の実施例は、加えて又は代わりに、高電圧ケーブル（１０１）が、
１０ｐＦ／ｍ〜１０００ｐＦ／ｍの範囲の単位長さ当たりキャパシタンスを有する、又は
５０ｐＦ／ｍ〜５００ｐＦ／ｍの範囲の単位長さ当たりのキャパシタンスを有する、又は
８０ｐＦ〜２５０ｐＦ／ｍの範囲の単位長さ当たりのキャパシタンスを有する、
ものとする。
【００１８】
本発明は上記の値に限定されないことが明確に指摘される。それどころか、任意の適切な単位長さ当たりのキャパシタンス値を選択することができる。
【００１９】
本発明による高圧電源ユニットの他の実施例は、加えて又は代わりに、前記測定装置は少なくとも一つの容量分圧器を有し、この容量分圧器は第１のキャパシタ及び少なくとも一つの第２のキャパシタを備えるものとする。その代わりとして、測定装置は高電圧を測定するための少なくとも一つの測定抵抗を有するものとし得る。一例として、測定抵抗は電圧測定ユニット内に配置される。それゆえ、測定抵抗は直接電圧測定ユニットの一部分とすることができる。
【００２０】
本発明による高圧電源ユニットの別の実施例は、加えて又は代わりに、高電圧ケーブルが少なくとも一つの第２の区分（１３２）を備えるものとする。第１の区分は前記第２の区分（１３２）から離して配置される。一例として、第２の区分は第１の区分と同一に具体化されるものとする。これらの模範的な実施例は、例えば複数の第１のキャパシタが高電圧ケーブルに形成されるものとする。第１の区分及び第２の区分はそれぞれが第１のキャパシタを構成する。
【００２１】
本発明は、高電圧を測定する及び／又は高圧電源ユニットを調整するために使用される測定信号を発生させるために、上述した特徴の少なくとも一つを備える又は上述した特徴の少なくとも２つを備える高圧電源ユニットを使用する使用方法にも関する。
【００２２】
本発明は、更に、粒子ビームを発生する少なくとも一つのビーム発生器、前記粒子ビームを少なくとも一つの物体の上に集束する少なくとも一つの対物レンズ、及び少なくとも一つの高圧電源ユニットを備える粒子ビーム装置に関し、前記高圧電源ユニットは上述した特徴の少なくとも一つを有する又は上述した特徴の少なくとも２つを有するものとする。
【００２３】
本発明による粒子ビーム装置の一実施例では、加えて又は代わりに、前記高圧電源ユニットが電子源又は電極、例えば引出し電極又はアノードに高電圧を供給するように設計される。それに加えて又は代わりに、前記高圧電源ユニットは粒子ビーム装置の他の構成要素、例えば補正装置又はスペクトロメータの少なくとも一つの電極を給電するように設計される。更に、粒子ビーム装置は、例えば電子ビーム装置として又はイオンビーム装置として具体化される。
【００２４】
以下に、図面を用いて本発明を模範的な実施例に基づいて更に詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】透過型電子顕微鏡の形態の粒子ビーム装置の概略図を示す。
【図２】走査型電子顕微鏡の形態の粒子ビーム装置の概略図を示す。
【図３】本発明による測定装置を備える高圧電源ユニットの概略図を示す。
【図４】本発明による測定装置を備える高圧電源ユニットの概略図を示す。
【図５】キャパシタとして具体化された高電圧ケーブルの第１の実施例の概略図を示す。
【図６】キャパシタとして具体化された高電圧ケーブルの第２の実施例の概略図を示す。
【図７】キャパシタとして具体化された高電圧ケーブルの第３の実施例の拡大断面の概略図を示す。
【図８】キャパシタとして具体化された高電圧ケーブルの第４の実施例の拡大断面の概略図を示す。
【図９】２つの第１のキャパシタを有する高電圧ケーブルの概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明は透過型電子顕微鏡（以後常にＴＥＭと表記する）及び走査型電子顕微鏡（以後常にＳＥＭと表記する）の形態の粒子ビーム装置に基づいて以下に説明される。しかしながら、本発明はＴＥＭ又はＳＥＭに限定されないことを予め指摘しておく。むしろ、本発明は任意の粒子ビーム装置、例えばイオンビーム装置にも使用することができる。
【００２７】
図１はＴＥＭの概略図を示す。ＴＥＭ１１は熱電界放出源の形態の電子源１を有する。しかし、他の任意の電子源を使用することもできる。ＴＥＭ１１の光軸ＯＡに沿って、引出し電極２が電子源１の下流に配置され、電子がこの電極の電位のおかげで電子源１から引き出される。更に、電子源位置を集束するための第１電極３及び電子を加速するための第２電極４が設けられる。第２電極４のおかげで、電子源１から発生する電子は電極電圧によって所望の調整可能なエネルギーに加速される。この目的のために、電子源１は高電圧ケーブルを経て高圧電源ユニット１００に接続される。この点は以下において更に詳しく説明する。
【００２８】
更に光軸ＯＡに沿って、３つの磁気レンズ５〜７（即ち第１磁気レンズ５、第２磁気レンズ６及び第３磁気レンズ７）を有する多段コンデンサが配置され、このコンデンサの後に磁気レンズの形態の対物レンズ８が配置される。対物面９は対物レンズ８に位置し、この対物面に検査すべき物体を試料マニュピレータによって位置させることができる。第１磁気レンズ５、第２磁気レンズ６、第３磁気レンズ７及び対物レンズ８の動作パラメータ（例えばレンズ電流）の対応する設定によって、特に対物面９の照明領域を設定することができる。
【００２９】
磁気レンズとして具体化された回折レンズ１５が対物レンズ８の下流に電子源１と反対方向に配置される。この回折レンズ１５は、最初に、対物レンズ８の後焦点面１０を回折中間像面２１に結像する。更に、対物レンズ８は対物面９の実中間像を形成する。回折レンズ１５は、第２に、対物面９の中間像１４を第１投影レンズ１８及び第２投影レンズ１９からなる投影系の入射像面１７に結像する。投影系１８，１９は次いで、対物面９に配置され対物系１８，１９の入射像面に結像された物体から、検出器２０上に像を生成する。投影系１８，１９を対応して切り替えることによって、後焦点面１０又は回折中間像面２１を検出器２０上（又は最終像面内に）結像することもできる。この種のＴＥＭ１１は他のレンズ及び偏向及び補正系（例えばスチグマート又は補正装置）及び／又はスペクトロメータを有することができる。
【００３０】
図２は本発明が実施されるＳＥＭ１２の形態の他の粒子ビーム装置を示す。この粒子ビーム装置は、光軸２３を備える電子柱２２、電子源（カソード）の形態のビーム発生器、引出し電極２５及びビーム案内管２７の一端も同時に構成するアノード２６を有する。一例では、電子源２４は熱電界放出体である。電子源２４から発生する電子は電子源２４とアノード２６との間の電位差のおかげでアノード電位に加速される。その結果、電子ビームの形の粒子ビームが得られる。この模範的な実施例でも、電子源２４は高電圧ケーブル１０１を経て高圧電源ユニット１００に接続される。
【００３１】
更に、対物レンズ２８が設けられ、この対物レンズはビーム案内管２７が通る孔を有する。対物レンズ２８は更に磁極片２９を有し、この磁極片内にはコイル３０が設けられる。静電遅延装置がビーム案内管２７の下流に接続される。この静電遅延装置は個別電極３１と管電極３２とからなる。管電極３２はビーム案内管２７の端部に位置し、搬送素子３３に向かい合って位置する。搬送素子３３は検査すべき物体を収容する機能をなす。
【００３２】
管電極３２はビーム案内管２７とともにアノード電位にされ、個別電極３１及び搬送素子３３上に配置される物体はアノード電位より低い電位にされる。このようにすると、粒子ビームの電子は搬送素子３３上に配置される物体の検査に必要な所望のエネルギーに減速される。電子柱２２は更に走査手段３４を有し、この走査手段によって電子ビームを偏向し、搬送素子３３上に配置される物体を走査することができる。
【００３３】
イメージングのために、電子ビームと搬送素子３３上の物体との相互作用によって生じる二次電子及び／又は後方散乱電子がビーム案内管２７内に配置された検出器３５によって検出される。検出器３５により発生される信号はイメージングのために電子装置（図示せず）に送られる。
【００３４】
図３は、ＴＥＭ１１及び／又はＳＥＭ１２の高電圧を測定するためにこれまで使用されてきた従来技術を示す概略図である。高圧電源ユニット１００は高電圧ケーブル１０１を経てＴＥＭ１１又はＳＥＭ１２に接続される。高圧電源ユニット１００は高電圧発生器１０２、高電圧調整器１０４及び高電圧調整器１０４のための抵抗１０３を有する。高電圧調整器１０４及び抵抗１０３は高圧電源ユニット１００により使用可能にされる高電圧を調整するように機能する。この場合、一例では、高電圧調整器１０４において、基準信号が抵抗１０３を経て得られる実際の信号と比較され、高電圧調整器１０４は、実際の信号が基準信号に一致するように高電圧発生器１０２を設定する。高電圧を測定するために、測定装置１０５が設けられ、この測定装置は高電圧キャパシタ１０６を有する。高電圧キャパシタ１０６はタップを経て測定ユニット１０７に接続される。高電圧キャパシタ１０６を有する測定装置１０５は高圧電源ユニット１００内に直接組み込むこともでき、その場合には別個のハウジングが不要になる。
【００３５】
測定ユニット１０７は高圧電源ユニット１００により使用可能にされる高電圧の変動を示す。この場合、変動は、例えば約１／１０Ｈｚから何１００ｋＨｚの範囲の振動（即ち低速変動（約１／１０Ｈｚ）から極めて高い周波数の変動（１００ｋＨｚ超）を意味するものと考えられる。測定ユニット１０７のこの測定信号は高圧電源ユニット１００の安定性を評価するために使用することができる。加えて又は代わりに、この測定信号は高圧電源ユニット１００の調整を安定化するために使用することもできる。
【００３６】
図４は本発明による高圧電源ユニット１００を示す概略図である。図４は図３に基づくものであり、同一の構成要素には同じ参照符号が付与されている。従来技術と対照的に、本発明では高電圧ケーブル１０１に高電圧キャパシタとして具体化された第１の区分を設ける。
【００３７】
図５は高電圧ケーブル１０１の第１の実施例を示す概略図であり、この高電圧ケーブルは長手軸線１１６に対して対称に構成される。高電圧ケーブル１１０は内部胴体１０９を有し、この内部導体は第１の絶縁体１１０で取り囲まれる。第１の絶縁体１１０は次に第１のシールド１１１により取り囲まれる。高電圧ケーブル１０１は第１のキャパシタを構成する第１の区分１０８を有する。
【００３８】
高電圧ケーブル１０１の第１の区分１０８は第１の端部１１４及び第２の端部１１５を有する。第１の領域１１２が第１の端部１１４に配置される。他方、第２の領域１１３が第２の端部１１５に配置される。第１のシールド１１１が第１の領域１１２及び第２の領域１１３の両領域において分離される。別の言い方をすれば、第１のシールド１１１は第１の領域及び第２の領域１１３において遮断される。第１の領域１１２及び第２の領域１１３の間に位置する第１のシールド１１１の部分１１７は第１のキャパシタとして具体化される第１の区分１０８の電極を構成する。
【００３９】
第１のシールド１１１は高電圧ケーブル１０１の全長に亘って第１のシース１１８により取り囲まれる。しかし、本発明では第１のシース１１８も第１の領域１１２及び第２の領域１１３において分離される。第１の区分１０８において、第２のシールド１１９が第１のシース１１８の上に配置され、前記第２のシールドは長手軸線１１６に沿って第１の領域１１２及び第２の領域１１３を横切って延在する。第２のシールド１１９は次に第２のシース１２０で取り囲まれる。第１のシールド１１１及び第２のシールド１１９は両方とも接地され、高圧電源ユニット１００を扱う人を保護する働きをする。
【００４０】
第１のシース１１８及び／又は第２のシース１２０は本発明に絶対に必要とは限らないことを明記する。いくつかの実施例は上述した２つのシースの少なくとも一つは含まない。
【００４１】
高電圧ケーブル１０１は、第１の区分１０８において、例えば１０ｐＦ／ｍ〜１０００ｐＦ／ｍの範囲、又は５０ｐＦ／ｍ〜５００ｐＦ／ｍの範囲、又は８０ｐＦ〜２５０ｐＦ／ｍの範囲の単位長さ当たりのキャパシタンスを有するものとすることができる。
【００４２】
図５には、２つの可能な電圧測定形式も概略図で示されている。第１の測定形式Ａでは、測定装置１０５は容量分圧器１２１を有する。容量分圧器１２１は第１のキャパシタ（高電圧キャパシタ）として具体化された第１の区分１０８と第２のキャパシタ１２２（低電圧キャパシタ）を有する。この第２のキャパシタ１２２の両端間の降下電圧が測定ユニット１０７によって測定される。第２の測定形式Ｂでは、測定抵抗１２３が測定装置１０５内に設けられ、この抵抗の両端間の降下電圧が測定ユニット１０７によって測定される。加えて又は代わりに、測定抵抗１２３は測定ユニット１０７の一部分とすることができ、別の言い方をすれば、測定ユニット１０７の内部抵抗をそのまま測定抵抗とすることができる。
【００４３】
図６は高電圧ケーブル１０１の他の実施例を示す。図６は図５に基づくものであり、同一の構成要素には同一の参照符号が付与されている。図５の模範的な実施例と対照的に、図６の実施例は内部導体１０９を取り囲む第２の絶縁体１２４を有する。代替例では、複数の内部導体１０９が高電圧ケーブル１０１内に設けられる。第３のシールド１２５が第２の絶縁体１２４の周りに配置される。他の模範的な実施例では、複数の内部導体１０９が設けられ、内部導体の各々が個別に第２の絶縁体１２４で取り囲まれるものとし得る。あるいはまた、内部導体のすべてを共通の第３のシールド１２５で取り囲んでもよい。測定ユニット１０７の高電圧は測定装置１０５によって測定される。更に、電圧フラッシュオーバの場合における測定装置１０５の過電圧保護として保護回路（図示せず）を設けることもできる。この目的のために、例えばダイオード保護回路が使用され、この保護回路もキャパシタ回路及び／又は抵抗回路で補うことができる
【００４４】
図７は高電圧ケーブル１０１の第１の区分１０８の第２の端部１１５の拡大概略図を示す。図７は図５に基づくものであり、同一の構成要素には同一の参照符号が付与されている。可成形絶縁体１２６が第２の領域１１３内に配置され、この絶縁体は第２の領域１１３を完全に充填し第１の絶縁体１１０に隣接する。更に、可成形絶縁体１２６は第１のシールド１１１、第２のシールド１１９及び第１のシース１１８に隣接する。第２のシールド１１９は、第２のシールド１１９の第１の端部１２７が第１のシールド１１１で支えられるように第１の端部１２７においてＳ字状に曲げられる。その結果、第１のシールド１１１及び第２のシールド１１９は互いに接触する。従って、両シールドは互いに電気的に接続される。この電気的接触は異なる方法、例えばケーブル接続によって形成することもできる。第２のシース１２０は第１のシース１１８で支えられ、次いで第２のシールド１１９を覆うように設けられる。この実施例は、高い電界強度が個々の構成要素の移行部位で発生し得ないという利点を有する。
【００４５】
図８は、高電圧ケーブル１０１の第１の区分１０８の第２の端部１１５の他の拡大概略図を示す。図７は図５に基づくものであり、同一の構成要素には同一の参照符号が付与されている。図７の模範的な実施例と対照的に、図８の模範的な実施例では、第１のシールド１１１及び第１のシールド１１１の第１の領域１１２及び第２の領域１１３の間に位置する部分１１７は第１のシールド１１１と第１の絶縁体１１０との間及び第１のシールド１１１の部分１１７と第１の絶縁体１１０との間の境界領域に切欠き部１３０を有する。第１のシールド１１１の領域における切欠き部１３０に導電層１２８が形成され、この導電層は可成形絶縁体１２６の突部１３１に接触するとともに、第１のシールド１１１の部分１１７に沿う切欠き部１３０まで広がる。更に、切欠き部１３０内の第１のシールド１１１の部分１１７に、導電層１２８を部分的に覆うとともに可成形絶縁体１２６の突部１３１に隣接する絶縁層１２９が付加される。これにより、第１のシールド１１１の部分１１７は第１のシールド１１１から更に絶縁される。この実施例では、個々の構成要素の移行部位が一層狭くなり、つまり互いに近接配置される。この実施例も、高い電界強度が個々の構成要素の移行部位で発生し得ないという利点を有する。
【００４６】
図８に示す実施例は図示の配置の導電層１２８及び絶縁層１２９に限定されない。それどころか、任意所望の配置の導電層１２８及び絶縁層１２９を設けることができる。一例として、導電層１２８及び絶縁層１２９は図８に示す配置に対して鏡面反転された配置で具現することができる。
【００４７】
図８及び図７に示す実施例は第１の区分１０８の第１の領域１１２に対して実施することもできる。
【００４８】
図９に示す実施例では、第１の区分１０８及び第２の区分１３２が高電圧ケーブル１０１に設けられ、第２の区分１３２は第１の区分１０８と構造的に同一に具現することができる。第１の区分１０８及び第２の区分１３２はいずれも第１のキャパシタ（高電圧キャパシタ）を構成する。両区分はいずれも高圧電源ユニット１００の高電圧の測定、調整及び安定化に使用される（図４参照）。
【００４９】
本発明は、高圧電源ユニット１００の高電圧ケーブル１０１はキャパシタとして使用できるという驚くべき洞察に基づくものである。高電圧ケーブル１０１自体は単位長さ当たりのキャパシタンスを有する。高電圧ケーブル１０１の第１の区分及び／又は第２の区分１３２の長さの適切な選択を与えれば、第１のキャパシタは高電圧測定用に十分なキャパシタンスを有する。
【符号の説明】
【００５０】
１ 電子源
２ 引出し電極
３ 第１電極
４ 第２電極
５ 第１磁気レンズ
６ 第２磁気レンズ
７ 第３磁気レンズ
８ 対物レンズ
９ 対物面
１０ 後焦点面
１１ ＴＥＭ
１２ ＳＥＭ
１４ 実中間像
１５ 回折レンズ
１７ 投影レンズ用入射像面
２０ 検出器／最終像面
２１ 回折中間像面
２２ 電子柱
２３ 光軸
２４ 電子源
２５ 引出し電極
２６ アノード
２７ ビーム案内管
２８ 対物レンズ
２９ 磁極片
３０ コイル
３１ 個別電極
３２ 管電極
３３ 搬送素子
３４ 走査手段
３５ 検出器
１００ 高圧電源ユニット
１０１ 高電圧ケーブル
１０２ 高電圧発生器
１０３ 抵抗
１０４ 高電圧調整器
１０５ 測定装置
１０６ 高電圧キャパシタ
１０７ 測定ユニット
１０８ 高電圧ケーブルの第１の区分
１０９ 内部導体
１１０ 第１の絶縁体
１１１ 第１のシールド
１１２ 第１の領域
１１３ 第２の領域
１１４ 第１の端部
１１５ 第２の端部
１１６ 長手軸線
１１７ 第１のシールドの一部分
１１８ 第１のシース
１１９ 第２のシールド
１２０ 第２のシース
１２１ 容量分圧器
１２２ 第２のキャパシタ
１２３ 測定抵抗
１２４ 第２の絶縁体
１２５ 第３のシールド
１２６ 可成形絶縁体
１２７ 第２のシールドの第１の端部
１２８ 導電層
１２９ 絶縁層
１３０ 切欠き部
１３１ 突部
１３２ 高電圧ケーブルの第２の区分
ＯＡ 光軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電圧を供給する少なくとも一つの高電圧ケーブル（１０１）及び
前記高電圧を測定する少なくとも一つの測定装置（１０５）を備え、前記測定装置は少なくとも一つの第１のキャパシタ（１０８，１３２）を有する、粒子ビーム装置（１１，１２）用の高圧電源ユニット（１００）において、
前記第１のキャパシタが前記高電圧ケーブル（１０１）の少なくとも一つの第１の区分（１０８）で形成されている、
高圧電源ユニット（１００）。
【請求項２】
前記高電圧ケーブル（１０１）は少なくとも一つの内部導体（１０９）を有し、
前記内部導体（１０９）は少なくとも一つの第１の絶縁体（１１０）で取り囲まれ、
前記第１の絶縁体（１１０）は少なくとも一つの第１のシールド（１１１）で取り囲まれ、
前記第１のシールド（１１１）は前記高電圧ケーブル（１０１）の前記第１の区分（１０８）の少なくとも一つの第１の領域（１１２）及び／又は少なくとも一つの第２の領域（１１３）で遮断され、
前記高電圧ケーブル（１０１）の前記第１の区分（１０８）は少なくとも一つの第２のシールド（１１９）で取り囲まれている、
請求項１記載の高圧電源ユニット（１００）。
【請求項３】
前記高電圧ケーブル（１０１）の前記第１の区分（１０８）は前記高電圧ケーブル（１０１）の長手軸線（１０６）に沿って延在し、第１の長さを有し、
前記第１の領域（１１２）は前記高電圧ケーブル（１０１）の長手軸線（１０６）に沿って延在し、第２の長さを有し、前記第１の領域の第２の長さは前記高電圧ケーブル（１０１）の前記第１の区分（１０８）の前記第１の長さより小さい、及び／又は、
前記第２の領域（１１３）は前記高電圧ケーブル（１０１）の長手軸線（１０６）に沿って延在し、第３の長さを有し、前記第２の領域の前記第３の長さは前記高電圧ケーブル（１０１）の前記第１の区分（１０８）の前記第１の長さより小さい、
請求項２記載の高圧電源ユニット（１００）。
【請求項４】
前記内部導体（１０９）は少なくとも一つの第２の絶縁体（１２４）で取り囲まれ、
前記第２の絶縁体（１２４）は少なくとも一つの第３のシールド（１２５）で取り囲まれている、
請求項２又は３記載の高圧電源ユニット（１００）。
【請求項５】
前記高圧電源ユニット（１００）は、
前記第１のシールド（１１１）が少なくとも一つの第１のシース（１１８）で取り囲まれている、又は
前記高電圧ケーブル（１０１）の前記第１の区分（１０８）において、前記第２のシールド（１１９）が少なくとも一つの第２のシースで取り囲まれている、
という特徴のうちの少なくとも一つを有する請求項２−４のいずれかに記載の高圧電源ユニット（１００）。
【請求項６】
前記第１のシールド（１１１）が接地される、及び／又は、
前記第２のシールド（１１９）が接地される、
請求項２−５のいずれかに記載の高圧電源ユニット（１００）。
【請求項７】
前記高電圧ケーブル（１０１）は、１０ｐＦ／ｍ〜１０００ｐＦ／ｍの範囲の単位長さ当たりキャパシタンスを有する、又は
前記高電圧ケーブル（１０１）は、５０ｐＦ／ｍ〜５００ｐＦ／ｍの範囲の単位長さ当たりのキャパシタンスを有する、又は
前記高電圧ケーブル（１０１）は、８０ｐＦ〜２５０ｐＦ／ｍの範囲の単位長さ当たりのキャパシタンスを有する、
請求項１−６のいずれかに記載の高圧電源ユニット（１００）。
【請求項８】
前記測定装置（１０５）は少なくとも一つの容量分圧器（１２１）を有し、前記容量分圧器（１２１）は前記第１のキャパシタ（１０８）及び少なくとも一つの第２のキャパシタ（１２２）を備える、請求項１−７のいずれかに記載の高圧電源ユニット（１００）。
【請求項９】
前記測定装置（１０５）は前記高電圧を測定するための少なくとも一つの測定抵抗を備える、請求項１−８のいずれかに記載の高圧電源ユニット（１００）。
【請求項１０】
前記測定抵抗は電圧測定ユニット（１０７）内に配置されている、請求項１−９のいずれかに記載の高圧電源ユニット（１００）。
【請求項１１】
前記高電圧ケーブル（１０１）は少なくとも一つの第２の区分（１３２）を備え、
前記第１の区分（１０８）は前記第２の区分（１３２）から離れて位置する、
請求項１−１０のいずれかに記載の高圧電源ユニット（１００）。
【請求項１２】
前記第２の区分（１３２）は前記第１の区分（１０８）と同一に具体化されている、
請求項１１記載の高圧電源ユニット（１００）。
【請求項１３】
高電圧の変動を測定するため及び／又は高圧電源ユニット（１００）を調整するために使用される測定信号を発生させるために請求項１−１２のいずれかに記載の高圧電源ユニット（１００）を使用する使用方法。
【請求項１４】
粒子ビームを発生する少なくとも一つのビーム発生器（１，２４）、
前記粒子ビームを少なくとも一つの物体の上に集束する少なくとも一つの対物レンズ（８，２８）、及び
請求項１−１２のいずれかに記載の少なくとも一つの高圧電源ユニット（１００）、
を備える、粒子ビーム装置（１１，１２）。
【請求項１５】
前記高圧電源ユニット（１００）は前記ビデオ発生器（１，２４）に高電圧を供給するように設計されている、請求項１４記載の粒子ビーム装置（１１，１２）。
【請求項１６】
前記粒子ビーム装置は電子ビーム装置として又はイオンビーム装置として具体化されている、請求項１４又は１５記載の粒子ビーム装置（１１，１２）。
【請求項１】
高電圧を供給する少なくとも一つの高電圧ケーブル（１０１）及び
前記高電圧を測定する少なくとも一つの測定装置（１０５）を備え、前記測定装置は少なくとも一つの第１のキャパシタ（１０８，１３２）を有する、粒子ビーム装置（１１，１２）用の高圧電源ユニット（１００）において、
前記第１のキャパシタが前記高電圧ケーブル（１０１）の少なくとも一つの第１の区分（１０８）で形成されている、
高圧電源ユニット（１００）。
【請求項２】
前記高電圧ケーブル（１０１）は少なくとも一つの内部導体（１０９）を有し、
前記内部導体（１０９）は少なくとも一つの第１の絶縁体（１１０）で取り囲まれ、
前記第１の絶縁体（１１０）は少なくとも一つの第１のシールド（１１１）で取り囲まれ、
前記第１のシールド（１１１）は前記高電圧ケーブル（１０１）の前記第１の区分（１０８）の少なくとも一つの第１の領域（１１２）及び／又は少なくとも一つの第２の領域（１１３）で遮断され、
前記高電圧ケーブル（１０１）の前記第１の区分（１０８）は少なくとも一つの第２のシールド（１１９）で取り囲まれている、
請求項１記載の高圧電源ユニット（１００）。
【請求項３】
前記高電圧ケーブル（１０１）の前記第１の区分（１０８）は前記高電圧ケーブル（１０１）の長手軸線（１０６）に沿って延在し、第１の長さを有し、
前記第１の領域（１１２）は前記高電圧ケーブル（１０１）の長手軸線（１０６）に沿って延在し、第２の長さを有し、前記第１の領域の第２の長さは前記高電圧ケーブル（１０１）の前記第１の区分（１０８）の前記第１の長さより小さい、及び／又は、
前記第２の領域（１１３）は前記高電圧ケーブル（１０１）の長手軸線（１０６）に沿って延在し、第３の長さを有し、前記第２の領域の前記第３の長さは前記高電圧ケーブル（１０１）の前記第１の区分（１０８）の前記第１の長さより小さい、
請求項２記載の高圧電源ユニット（１００）。
【請求項４】
前記内部導体（１０９）は少なくとも一つの第２の絶縁体（１２４）で取り囲まれ、
前記第２の絶縁体（１２４）は少なくとも一つの第３のシールド（１２５）で取り囲まれている、
請求項２又は３記載の高圧電源ユニット（１００）。
【請求項５】
前記高圧電源ユニット（１００）は、
前記第１のシールド（１１１）が少なくとも一つの第１のシース（１１８）で取り囲まれている、又は
前記高電圧ケーブル（１０１）の前記第１の区分（１０８）において、前記第２のシールド（１１９）が少なくとも一つの第２のシースで取り囲まれている、
という特徴のうちの少なくとも一つを有する請求項２−４のいずれかに記載の高圧電源ユニット（１００）。
【請求項６】
前記第１のシールド（１１１）が接地される、及び／又は、
前記第２のシールド（１１９）が接地される、
請求項２−５のいずれかに記載の高圧電源ユニット（１００）。
【請求項７】
前記高電圧ケーブル（１０１）は、１０ｐＦ／ｍ〜１０００ｐＦ／ｍの範囲の単位長さ当たりキャパシタンスを有する、又は
前記高電圧ケーブル（１０１）は、５０ｐＦ／ｍ〜５００ｐＦ／ｍの範囲の単位長さ当たりのキャパシタンスを有する、又は
前記高電圧ケーブル（１０１）は、８０ｐＦ〜２５０ｐＦ／ｍの範囲の単位長さ当たりのキャパシタンスを有する、
請求項１−６のいずれかに記載の高圧電源ユニット（１００）。
【請求項８】
前記測定装置（１０５）は少なくとも一つの容量分圧器（１２１）を有し、前記容量分圧器（１２１）は前記第１のキャパシタ（１０８）及び少なくとも一つの第２のキャパシタ（１２２）を備える、請求項１−７のいずれかに記載の高圧電源ユニット（１００）。
【請求項９】
前記測定装置（１０５）は前記高電圧を測定するための少なくとも一つの測定抵抗を備える、請求項１−８のいずれかに記載の高圧電源ユニット（１００）。
【請求項１０】
前記測定抵抗は電圧測定ユニット（１０７）内に配置されている、請求項１−９のいずれかに記載の高圧電源ユニット（１００）。
【請求項１１】
前記高電圧ケーブル（１０１）は少なくとも一つの第２の区分（１３２）を備え、
前記第１の区分（１０８）は前記第２の区分（１３２）から離れて位置する、
請求項１−１０のいずれかに記載の高圧電源ユニット（１００）。
【請求項１２】
前記第２の区分（１３２）は前記第１の区分（１０８）と同一に具体化されている、
請求項１１記載の高圧電源ユニット（１００）。
【請求項１３】
高電圧の変動を測定するため及び／又は高圧電源ユニット（１００）を調整するために使用される測定信号を発生させるために請求項１−１２のいずれかに記載の高圧電源ユニット（１００）を使用する使用方法。
【請求項１４】
粒子ビームを発生する少なくとも一つのビーム発生器（１，２４）、
前記粒子ビームを少なくとも一つの物体の上に集束する少なくとも一つの対物レンズ（８，２８）、及び
請求項１−１２のいずれかに記載の少なくとも一つの高圧電源ユニット（１００）、
を備える、粒子ビーム装置（１１，１２）。
【請求項１５】
前記高圧電源ユニット（１００）は前記ビデオ発生器（１，２４）に高電圧を供給するように設計されている、請求項１４記載の粒子ビーム装置（１１，１２）。
【請求項１６】
前記粒子ビーム装置は電子ビーム装置として又はイオンビーム装置として具体化されている、請求項１４又は１５記載の粒子ビーム装置（１１，１２）。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−１６４７９（Ｐ２０１３−１６４７９Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−１３６２３３（Ｐ２０１２−１３６２３３）
【出願日】平成２４年６月１５日（２０１２．６．１５）
【出願人】（５１２１５８５０５）カール ツァイス マイクロスコーピー ゲーエムベーハー (2)
【氏名又は名称原語表記】Ｃａｒｌ Ｚｅｉｓｓ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ ＧｍｂＨ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１３６２３３（Ｐ２０１２−１３６２３３）
【出願日】平成２４年６月１５日（２０１２．６．１５）
【出願人】（５１２１５８５０５）カール ツァイス マイクロスコーピー ゲーエムベーハー (2)
【氏名又は名称原語表記】Ｃａｒｌ Ｚｅｉｓｓ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ ＧｍｂＨ
【Ｆターム（参考）】
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