(57)【要約】【課題】出力電圧の変動を大幅に低減すること。【解決手段】高電圧発生回路１０の出力側は、直列にされた出力抵抗Ｒ０を介して、電子銃１２の加速電圧Ｖ１として用いられる。高電圧発生回路１０の出力側には、フィルタ抵抗Ｒと複数のフィルタコンデンサＣとで構成された、高周波の除去用フィルタ１３が介装されている。高電圧発生回路１０の出力電圧、は、２段状に配置された２個の第１および第２帰還回路１４，１６により制御される。第１帰還回路１４は、帰還抵抗１４ａと、帰還増幅器１４ｂとを備えている。帰還増幅器１４ｂには、所定の帰還率β１で分圧された高電圧発生回路１０の出力電圧が入力されていて、ゲインＡ１を有している。第２帰還回路１６は、帰還抵抗１６ａと、帰還増幅器１６ｂとを備えている。帰還増幅器１６ｂには、所定の帰還率β２で分圧された高電圧発生回路１０の出力電圧と、基準電源１８からの基準電圧とが入力されていて、ゲインＡ２を有している。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビーム加速用の直流高電圧を発生する高電圧発生回路の出力側に、所定の帰還率とゲインとを備えた帰還回路を接続して、前記高電圧発生回路の出力電圧を前記帰還回路により帰還制御する出力電圧の安定化方法であって、　前記帰還回路を多段状に接続して、複数段の帰還回路により、前記高電圧発生回路の出力電圧を制御することを特徴とする高電圧発生回路の出力電圧の安定化方法。
【請求項２】
前記帰還回路は、前記高電圧発生回路の出力側に接続される帰還抵抗と、出力側が前記高電圧発生回路の接続された帰還増幅器とを備え、前記帰還増幅器は、前記帰還抵抗の分圧を入力電圧として、この入力電圧と基準電圧との差に基づいて、前記高電圧発生回路に制御信号を送出することを特徴とする請求項１記載の高電圧発生回路の出力電圧の安定化方法。
【請求項３】
前記高電圧発生回路は、電子銃，イオンビーム発生装置、電子顕微鏡などの電子ビームの加速用電源として用いることを特徴とする請求項１または２記載の高電圧発生回路の出力電圧の安定化方法。
【請求項４】
前記高電圧発生回路は、出力側に出力抵抗を備え、この出力側に、フィルタ抵抗とフィルタコンデンサとで構成した高周波除去用フイルタが接続され、前記フィルタ抵抗を前記出力抵抗に直列接続したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の高電圧発生回路の出力電圧の安定化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は、高電圧発生回路の出力電圧の安定化方法に関し、特に、電子銃やイオンビーム方発生装置，電子顕微鏡などで電子ビームを加速する際に、電源として用いる高電圧発生回路の出力電圧の安定化方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
加速した電子ビームを利用して微細加工を行う電子ビーム式の露光装置や、電子ビーム式の電子顕微鏡などでは、電子銃から出射した電子ビームを加速して、ターゲットに照射させるための、真空雰囲気下に設置される電子銃カラムを備えている。
【０００３】
このような電子カラムにおいて、電子ビームを出射させる電子銃には、カソードの加熱により放出された熱電子を加速するために、直流の高電圧を必要とする。このような用途に用いられる高電圧発生回路としては、複数のコンデンサとダイオードとを多段状に組合わせたコッククロフト・ウオルトン型逓倍回路（以下、ＣＷ回路と略す）が知られている。
図２は、ＣＷ回路からなる高電圧発生回路を用いて電子銃に、直流の高電圧を印加する際の回路図の一例を示している。同図に示した高電圧発生回路（ＣＷ回路）１では、電子銃２に安定した直流高電圧を供給するために、その出力電圧を帰還回路３により制御していた。
【０００４】
帰還回路３は、高電圧発生回路１の出力側に接続された帰還抵抗４と、出力側が高電圧発生回路１に接続された帰還増幅器５とを備えている。帰還増幅器５には、所定の帰還率βで分圧された高電圧発生回路１の出力電圧が、帰還抵抗４を介して入力されるとともに、基準電源６からの基準電圧が入力されていて、ゲインＡを有している。
このように構成した高電圧発生回路１では、その出力電圧が変動すると、この変動に対応した出力信号が、帰還増幅器５から高電圧発生回路１に送出されて、その出力電圧の安定化が図れる。
【０００５】
しかしながら、このような構成の従来の安定化方法には、以下に説明する技術的な課題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、図２に示した高電圧発生回路１の安定化方法では、ＣＷ回路は、その性質上出力抵抗（内部抵抗）Ｒ０が、数ＭΩ〜数１００ＭΩ程度になる。一方、帰還回路３は、そのゲインＡが、通常、１０００程度までが使い易い領域である。
ここで今、仮に、出力抵抗Ｒ０が１００ＭΩで、ゲインＡが１０００であったとすると、出力電圧は、電子ビームが１μＡ変動すると、０．１Ｖ（＝（出力抵抗Ｒ０／ゲインＡ）×電流ｉ）変動することになる。
【０００７】
このような高電圧発生回路１の出力電圧の変動は、例えば、電子ビームの微細加工においては、高精度化を図る場合の障害となる。このような問題を回避する手段としては、例えば、帰還増幅器５のゲインＡを大きくすることが考えられるが、ゲインＡを大きくすると、出力変動に対する安定性は増すが、発振しやすくなって、使い勝手が悪くなるという別の問題が発生する。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、使い勝手の悪化を回避しつつ、電圧変動を大幅に低減することができる高電圧発生回路の出力電圧の安定化方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、電子ビーム加速用の直流高電圧を発生する高電圧発生回路の出力側に所定の帰還率とゲインとを備えた帰還回路を接続して、前記高電圧発生回路の出力電圧を前記帰還回路により帰還制御する出力電圧の安定化方法であって、前記帰還回路を多段状に接続して、複数段の帰還回路により、前記高電圧発生回路の出力電圧を制御するようにした。
【００１０】
このように構成した高電圧発生回路の出力電圧の安定化方法によれば、高電圧発生回路の出力電圧を帰還回路により制御する際に、帰還回路を多段状に接続して、複数段の帰還回路により、高電圧発生回路の出力電圧を制御するので、高電圧発生回路の出力電圧の変動は、電子銃に流れ込む電流と出力抵抗の乗算値を、複数段の帰還回路の各ゲインの乗算値で除算した値になり、設置する帰還回路の段数およびゲインの大きさに応じて、電圧変動の大きさを大幅に小さくすることができる。
【００１１】
前記帰還回路は、前記高電圧発生回路の出力側に接続される帰還抵抗と、出力側が前記高電圧発生回路の接続された帰還増幅器とを備え、前記帰還増幅器は、前記帰還抵抗の分圧を入力電圧として、この入力電圧と基準電圧との差に基づいて、前記高電圧発生回路に制御信号を送出するように構成することができる。
【００１２】
前記高電圧発生回路は、電子銃，イオンビーム発生装置、電子顕微鏡などの電子ビームの加速用電源として用いることができる。
前記高電圧発生回路は、出力側に出力抵抗を備え、この出力側に、フィルタ抵抗とフィルタコンデンサとで構成した高周波除去用フィルタが接続され、前記フィルタ抵抗を前記出力抵抗に直列接続することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明にかかる高電圧発生回路の出力電圧の安定化方法の一実施例を示している。
同図に示した安定化方法は、高電圧発生回路１０として、複数のコンデンサとダイオードとを多段状に組合わせたコッククロフト・ウオルトン型逓倍回路を用い、その出力電圧を安定化させる際に適用した場合を示している。
【００１４】
図１に示した高電圧発生回路１０は、例えば、百数十ＫＶ程度の直流の高電圧が送出されるものであって、その出力側は、直列にされた出力抵抗Ｒ０を介して、電子銃１２の加速電圧Ｖ１として用いられる。
【００１５】
電子銃１２は、カソード１２ａと、ウエネルト（引出し電極）１２ｂおよび加速電極１２ｃとを備えている。高電圧発生回路１０の出力側には、フィルタ抵抗Ｒと複数のフィルタコンデンサＣとで構成された、高周波の除去用フィルタ１３が介装されている。
このフィルタ１３は、フィタルタ抵抗Ｒが、高電圧発生回路１０の出力抵抗に直列接続され、このフィルタ抵抗ＲにフィルタコンデンサＣの一端が接続されている。フィルタコンデンサＣは、多数個が直列接続されていて、他端が接地されている。
【００１６】
本実施例では、高電圧発生回路１０の出力電圧、すなわち、加速電圧Ｖ１を制御するために、２段状に配置された２個の第１および第２帰還回路１４，１６が用いられている。
第１帰還回路１４は、帰還抵抗１４ａと、出力側が高電圧発生回路１０に接続された帰還増幅器１４ｂとを備えている。帰還増幅器１４ｂには、所定の帰還率β１で分圧された高電圧発生回路１０の出力電圧が、帰還抵抗１４ａを介して入力されていて、ゲインＡ１を有している。
【００１７】
帰還抵抗１４ａは、複数の抵抗器が直列接続されたものであって、一端が接地されるとともに、他端が、フィルタコンデンサＣの接続ノードの後方側で、高電圧発生回路１０の出力側に接続されている。
【００１８】
第２帰還回路１６は、帰還抵抗１６ａと、出力側が第１帰還回路１４の帰還増幅器１４ｂに接続された帰還増幅器１６ｂとを備えている。帰還増幅器１６ｂには、所定の帰還率β２で分圧された高電圧発生回路１０の出力電圧が、帰還抵抗１６ａを介して入力されているとともに、基準電源１８からの基準電圧とが入力されていて、ゲインＡ２を有している。
【００１９】
帰還増幅器１６ｂの出力側は、帰還増幅器１４ｂの入力側に接続されている。帰還抵抗１６ａは、複数の抵抗器が直列接続されたものであって、一端が接地されるとともに、他端が、第１帰還回路１４の帰還抵抗１４ａの接続ノードの後方側で、高電圧発生回路１０の出力側に接続されている。
【００２０】
以上のように構成した高電圧発生回路１０では、加速電圧Ｖ１が変動すると、この変動に対応した出力信号が、帰還増幅器１４ｂ，１６ｂから高電圧発生回路１０に送出されて、その出力電圧の安定化が図れる。
【００２１】
この場合、本実施例では、２段状に配置された第１および第２帰還回路１４，１６を有しているので、加速電圧Ｖ１の変動に対しては、第２段目の帰還回路１６の制御が、実質的上効果的に機能するので、第１段目の帰還回路１４は、その帰還率β１やゲインＡ１は、比較的ラフに設定しても問題はない。
【００２２】
一方、高電圧発生回路１０の加速電圧Ｖ１の変動は、電子銃１２に流れ込む電流ｉと出力抵抗Ｒ０の乗算値（ｉ×Ｒ０）を、複数段の帰還回路１４，１６の各ゲインＡ１，Ａ２の乗算値（Ａ１×Ａ２）で除算（ｉ×Ｒ０／Ａ１×Ａ２）した値になり、設置する帰還回路１４，１６の段数およびゲインの大きさに応じて、電圧変動の大きさを大幅に小さくすることができる。
【００２３】
ここで今、仮に、出力抵抗Ｒ０が１００ＭΩで、ゲインＡ１，Ａ２がともに１０００であったとし、電流ｉが、１μＡ変動した場合には、加速電圧Ｖ１は、
（１μＡ×１００ＭΩ）／（１０００×１０００）＝０．０００１Ｖ変動することになる。
【００２４】
この変動値は、前述した従来の場合の、１／１０００であって、殆ど出力抵抗Ｒ０の存在を無視することができる変動値となる。このようにして、高電圧発生回路１０の出力抵抗Ｒ０の存在を無視することができると、以下の利点が生じる。
【００２５】
すなわち、本実施例のように、コッククロフト・ウオルトン型の逓倍回路を採用した高電圧発生回路１０では、電子銃１２の加速電圧Ｖ１をより一層高電圧化させる場合には、コンデンサとダイオードで組立てた回路の段数を増加することで対処する。
【００２６】
この場合、段数を増加させると、内部抵抗（出力抵抗Ｒ０に同じ）が大きくなって、内部電圧降下による電圧変動が懸念されるが、上述したように、複数の帰還回路１４，１６を段状に配置すると、内部抵抗の存在を無視することができるので、このような懸念がなくなり、大幅な高電圧化を出力電圧の変動が非常に少ない状態で達成することができる。
また、本実施例では、段状に配置する複数の帰還回路１４，１６は、そのゲインを発振が起こり易くなるほどに大きくしなくても、上述した効果が得られるので、使い勝手の悪化を回避することもできる。
【００２７】
さらに、高電圧発生回路１０の出力抵抗Ｒ０の存在を無視することができると、これに直列接続されているフィルタ１３のフィルタ抵抗Ｒの値も出力電圧の変動に対しては、無視することができる。
【００２８】
フィルタ抵抗Ｒの大きさが無視できると、出力電圧の変動に影響を与えることなく、これを大きくすることが可能になり、フィルタ抵抗Ｒを大きくすると、フィルタ１３の効果を大きくすることができ、しかも、リップルの軽減にも寄与することができる。
【００２９】
なお、上記実施例では、帰還回路を２段状に配置した場合を例示したが、本発明の実施は、これに限定されることはなく、帰還回路の段数は、２以上であれば、任意に設定することができる。
【００３０】
また、上記実施例では、本発明を電子銃１２の加速用として用いる高電圧発生回路１０に適用した場合を例示したが、本発明実施は、これに限定されることはなく、たとえば、イオンビーム発生装置や電子顕微鏡の電子ビーム加速用などの高電圧発生回路にも適用することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明にかかる高電圧発生回路の出力電圧の安定化方法によれば、使い勝手の悪化を回避しつつ、電圧変動を大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる高電圧発生回路の出力電圧の安定化方法の一実施例を示す回路図である。
【図２】従来の高電圧発生回路の出力電圧の安定化方法の一例を示す回路図である。。
【符号の説明】
１０　　　　硬で圧発生回路
１２　　　　電子銃
１４　　　　第１帰還回路
１６　　　　第２帰還回路
【図１】
2004087317.tif 000003
【図２】
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