(57)【要約】【課題】  電荷担体光線の光線変数を算出するための方法、測定装置、並びに、電荷担体光線装置にて、測定絞りの自動調整を可能とする。【解決手段】  電荷担体光線装置（１）の電荷担体光線（４）は、光線偏向ユニット（３）を用いて、一つ又は複数のスリット絞り（８）を有し、絞り装置（７）内に設けられたスリット絞り装置上へと導かれる。スリット絞り装置を通過して入る光線の一部により、測定平面座標が検出される。測定平面座標を用い、絞り装置に配設された測定絞り（９）を予め与えられた測定基準点上方の位置へ移動させるように、絞り装置が自動で移動される。光線変数の測定は測定絞りを用いて行われる。当該方法に適した測定装置（５）では、スリット絞り装置は少なくとも二つの互いに平行ではないスリット絞り部分（１２、１３、１５、１６）を有し、これらは単独の途切れのないスリット絞りの一部であってもよい。
2015511760.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電荷担体光線（４）の光線変数を算出するための方法において、
ａ）電荷担体光線装置（１）の電荷担体光線（４）が、光線偏向ユニット（３）を用いて、一つ又は複数のスリット絞り（８）を有し、絞り装置（７）内に設けられたスリット絞り装置上へと導かれるステップ、
ｂ）測定平面（１０）を定義する光線センサ（６）を用いて、スリット絞り装置を通過して入り込む光線の一部の光線衝突位置の測定平面座標が、検出されるステップ、
ｃ）絞り装置（７）内に配設された測定絞り（９）が、自動で、測定平面（１０）に与えられた測定基準点上方の位置へ移動され、その際、絞り装置（７）でのスリット絞り（８）並びに測定絞り（９）の既知の幾何学的配置に基いて、測定絞り（９）を操作するための制御データを算出するために、光線衝突位置の測定平面座標が処理されるステップ、及び
ｄ）電荷担体光線（４）が、光線変数を測定するために、ｃ）のステップに従って移動される測定絞り（９）を介して案内されるステップ、
を特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
請求項１のａ）の方法ステップを実行するために、電荷担体光線（４）が複数回、スリット絞り装置上へ導かれること、を特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法において、
請求項１のａ）の方法ステップを実行するために、電荷担体光線（４）が、偏向ユニット（３）の２つの互いに独立した偏向方向で、スリット絞り装置上へ導かれること、を特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の方法において、
請求項１のａ）に従う方法ステップを実行するために、電荷担体光線（４）が振動してスリット絞り装置上に導かれること、を特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の方法において、
偏向されていない電荷担体光線（４）の測定平面（１０）への衝突点が、測定基準点として選ばれること、を特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の方法において、
絞り装置（７）の位置及び／又は配向が、測定平面（１０）に関連付けられて、少なくとも一度、定義されて変更されること、
絞り装置（７）の少なくとも二つの異なる配向及び／又は位置において、請求項１のａ）及びｂ）に従う方法ステップが実行されること、及び、
絞り装置（７）の位置及び／又は配向の変化が、請求項１のｃ）の方法ステップに従う、測定絞り（９）の移動のための制御データを算出するための更なるデータとして処理されること、を特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の方法において、
請求項１のｂ）の方法ステップで検知された光線衝突位置の測定平面座標を処理しながら、光線偏向ユニット（３）の少なくとも一つの較正値が算出されること、を特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の方法において、
更なる光線パラメータを調べるために、特には、光線基準点へ指向された電荷担体光線（４）の角偏向及び／又は焦点位置を調べるために、測定絞り（９）が、測定平面（１０）に対して垂直な構成要素を用いて移動されること、を特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の方法において、
算出された光線変数が、電荷担体光線装置（１）を制御又は調整するために、フィードバックされること、を特徴とする方法。
【請求項１０】
光線センサ（６）並びに絞り装置（７）を備え、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法で使用するために適した測定装置（５）にして、
絞り装置（７）がスリット絞り装置及び測定絞り（９）を有している、測定装置（５）において、
スリット絞り装置が、少なくとも二つの互いに平行ではないスリット絞り部分（１２、１３、１５、１６）を含むこと、を特徴とする測定装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の測定装置において、
スリット絞り部分（１２、１３、１５、１６）の少なくとも幾つかが単独の途切れのないスリット絞り（８）の一部であること、を特徴とする測定装置。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の測定装置において、
スリット絞り装置が、それ自身で閉じられて終端部のないスリット絞り（８）を含むこと、を特徴とする測定装置。
【請求項１３】
請求項１０から１２のいずれか一項に記載の測定装置において、
スリット絞り（８）が、又は、複数のスリット絞り（８）のうち少なくとも一つが、少なくとも部分的に円形状であること、を特徴とする測定装置。
【請求項１４】
請求項１０から１３のいずれか一項に記載の測定装置において、
スリット絞り装置及び測定絞り（９）を一時的に閉鎖するための保護シャッターが設けられていること、を特徴とする測定装置。
【請求項１５】
請求項１０から１４のいずれか一項に記載の測定装置において、
電荷担体光線（４）のための専用の偏向ユニットを特徴とする測定装置。
【請求項１６】
電荷担体光線源（２）及び光線偏向ユニット（３）を有する、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法を実行するための電荷担体光線装置において、
請求項１０から１５のいずれか一項に記載の測定装置（５）を特徴とする電荷担体光線装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の電荷担体光線装置において、
電荷担体光線装置（１）を制御するための、測定装置（５）の測定結果をフィードバックするための手段、を特徴とする電荷担体光線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電荷担体光線の光線変数を算出するための方法、請求項１０の前提部分に従う測定装置、並びに、請求項１６の前提部分に従う電荷担体光線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば電子光線といった電荷担体光線（チャージキャリアビーム）は、物質を加工するために、例えば、穿孔や切削のための溶接工程や切断工程において、及び、幾何学的又は冶金学的な表面処理の更なる処理方法において、利用することが出来る。その際、加工結果の質は、主に、電荷担体光線の特性に依存する。従って、用いられる電荷担体光線の特性を可能な限り高精度で特定出来ることに、大きな関心が持たれている。特に、強度分布を有する光線の幾何学、光線のコースティック、及び、焦点の位置、が重要である。
【０００３】
測定される電荷担体光線を絞り装置を介して光線センサへと方向づけることが知られている（Reisgen, Uwe、Olschok, Simon、Backhaus、Alexander、「Ein vielseitiges Werkzeug zur Vermessung des Elektronenstrahls」、Im Blickpunkt - Deutschlands elite-lnstitute、Institut fuer Schweisstechnik und Fuegetechnik der RWTH Aachen、４６頁−４８頁、Institut fuer Wissenschaftliche Veroeffentlichungen、ＩＳＳＮ １６１４−８１８５）。それに従い、絞りとしては、スリット又はピンホールを利用することが出来る。
【０００４】
電荷担体光線が、既知の位置及び調整下にあるスリット絞りをその長手方向に対して横向きに、覆い照らす場合、光線センサを用いて、光線を一次元的に測定すること可能となる。光線を完全に特性特定するためには、光線断面の回転対称性が評価される。
【０００５】
光線断面のより精確な測定は、ピンホールを用いると、可能である。その際、電荷担体光線は、例えば５０行から１００行ずつ、ピンホール絞りを覆い照らす。直径が例えば２０μｍのピンホール絞りを用いると、略１００−２００μｍの直径を有する光線断面を、十分な精度で二次元的に測定することが出来る。しかしながらこれまで、実地おいては、電荷担体光線をピンホール絞りに命中させることが、困難であることが分かっていた。その際、手動で行われ時間の掛かる調整が一般的である。
【０００６】
更に、互いに平行な二つのスリット絞り及び追加的に一つのピンホール絞りを有するブラインド装置が知られている（Dilthey, U.、Boehm, S.、Welters, T.、Roessler, K.、Manoharan, S.、Buvanashekaran, G.、「Electron beam measurements with a diabeam System as a tool for the quality assurance」、Proceedings、ＳＯＪＯＭ  ２０００、Symposium on Joinig of Materials、２０００．０１．２０−２２、ティルチラーパッリ、インド）。スリットの一方は、ビームセンサ上方で、偏向されていない電子ビームの光線中心軸に、配設される、そして、それは実際の一次元的な光線変数の測定のために用いられる。第２のスリットは、両方のスリットの上方で振動（往復）する電子ビームの偏向速度を特定するために、利用される。ピンホールセンサを、二次元的により精確にまたより時間集中的（よりタイムインテンシブ）に、光線パラメータを特定するために利用することが出来る。スリット絞り測定及びピンホール絞り測定は、互いに独立している。
【０００７】
更に、互いに平行な二つのスリット絞り及び１つのピンホール絞りを有するブラインド装置、及び、電子ビームを診断する方法は、論文「Electron beam diagnostics：A new release of the diabeam system」（U. Dilthey他、Vacuum、６２（２００１）７７頁−８５頁）に詳しく説明されている。ピンホール絞りを自動で調整については開示されていない。
【０００８】
特許文献１からは、１つのスリット絞りを用いて光線を診断するための方法が知られている。その際、電荷担体光線は、一つの単独のスリットへと指向され、そして、通り抜ける電荷光線が確定される。この後で、スリットは回転され、新たな測定が実行される。複数回の単独の測定から、トモグラフィ的な方法で、光線の強度プロフィールが算出される。その際、測定システムの調整は手動で行われる。
【０００９】
更に、光線を特徴付けるために、互いに垂直な二つのスリット絞りを有する絞り装置を用いることが知られている（E. Koleva他、「Emittance Calculation Besed on the Current Distribution Measurements at Changes of the Meam Technologies」、Proceedings at the 8th International Conference on Electron Beam Technologies、バルナ（２００６年）、５１頁−６５頁」）。その際二つの測定が行われ、この測定はそれぞれ、両方のスリットのそれぞれに対して垂直な光線ガイドを用いて、行われる。調整可能なピンホール絞りは、設けられていない。
【００１０】
更に、光線状に放射状に延びるスリットを備えた絞りを用いることが知られおり、その際、電荷担体光線は円軌道上でスリットに対して垂直に案内される（特許文献２）。個別の測定経過の評価は、同様にトモグラフィ的に実行可能で、また、光線の強度プロフィールを導くことが出来る。測定設備の調整については取り上げられていない。
【００１１】
更に、電子光線内の放射状の電流分布を測定するために、複数のスリット絞りを備える二つのプレートを光線方向に相前後して配設することが知られている（S. Wojcicki他）。スリット絞りは直線的であり、互いに直角である。更にそれぞれのスリット絞りは、スリット絞りによって測定中に実行される動きに対して垂直である。ピンホール絞りの使用及び光線に対するその調整については取り上げられていない。
【００１２】
電子光線のエミッタンスを測定するために、ピンホール絞りを光線方向でスリット絞りの前方に組み入れることが知られている（K. Fiedel他）。電子光線内でピンホール絞りを自動で調節することについては取り上げられていない。
【００１３】
特許文献３からは、電子光線の強度プロフィルを測定するための方法が知られており、これは電子光線のための光学系の調整についても言及している。その際、電子光線はグラファイトシートへ向けられ、また、後方散乱電子の流れは、偏向ユニットの領域に配設されたセンサリングを用いて、電子光線と測定構造の間の相対移動とは無関係に測定される。光線の測定の前に行われる調製プロセス自体は記載されていない。電荷担体光線も、ピンホール絞り又はスリット絞りを通って光線センサに指向されてはいない。
【００１４】
特許文献４は、電荷担体光線をセンタリングするための方法を開示しており、その際、クロススリットを有する材料ブロックが用いられている。電荷担体光線は、円運動で、当該ブロックを覆っているクロススリットのスリットに当たる。円環レシーバーを用いて、電子の後方散乱の流れが検知される。この後方散乱の流れは、クロススリットの位置とは無関係であり、光線の動きの円に対して相対的であることで、センタリングを確認することが出来る。
【００１５】
特許文献５からは、ターゲット上での電荷担体光線の衝突位置を認識するための装置が知られている。その際、衝突位置に由来するレントゲン光線は、検出器を用いて認識され、その信号は評価回路へ供される。レントゲン光線が直線的なスリット絞りを通って、又は、ピンホール絞りを通って、導かれることが開示されている。しかし、電荷担体光線のためのスリット絞りは開示されていない。
【００１６】
特許文献６は、溶接プロセスにおける突合せ継手に関する電荷担体光線の調整を開示する。二つのセンサを用いて振動性の電荷担体光線によって発生される後方散乱が確認され、その際、信号パターンは、電荷担体光線の中心経路が突合せ継手に対してどのように位置決めされているかに、依存する。測定結果から修正を行うことが可能である。
【００１７】
特許文献７は、マスキング（遮蔽）された電子検出器を用いて、電子プローブを調節するための装置を開示する。マスク（絞り）は、複数の正方形の開口部を有している。電子光線は、十字状に導かれ、そして、開口部を通過して、光線センサに当たる。電子光線によって形成された十字形状の、それぞれの照射された開口部に対する、相対位置から、電子光線装置の焦点及び偏向に関するパラメータを算出する可能性がもたらされる。
【００１８】
自動の光線調整は、更には、Ｅ．Ｋｏｌｅｖａ、他によって開示されており（E. Koleva他、「Emittance Calculation Based on the Current Distribution Measurements at changes of the beam focusing」、 Proceedings of the 8th International Conference on Electron Beam Technologies、バルナ（２００６）、５１頁−６４頁）、溶接される部材から電子光学的な像が発生すること、及び、像の加工により部材の位置及び方向（幾何学的配置）を算出すること、及び、コンピュータ数値制御の基礎をなすこと、が開示されている。更に、溶接プロセスのために自動的に光線の位置調整をするために、電子光線を対物レンズの焦点距離を変化させて、一つのセンサ上で測定することが、提案される。その際、工程として、焦点調節（集束）、続く大まかセンタリング及び大まかな非点補正（非点収差補正）、及び、引き続き正確なセンタリング及び正確な非点補正、が実行することが提案される。ピンホール絞り及びスリット絞りの使用、及び、電子光線に対するピンホール絞りの自動の位置調整については、触れられていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】ＵＳ  ５，３８２，８９５
【特許文献２】ＵＳ  ７，３４８，５６８
【特許文献３】ＤＥ  １０２  ３２  ２３０  Ａ１
【特許文献４】ＤＤ  ２０６  ９６０
【特許文献５】ＤＥ  ３４  ４２  ２０７  Ａ１
【特許文献６】ＤＥ  ２６  ３４  ３４１  Ａ１
【特許文献７】ＤＤ  ２２６  ４２８  Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明は、冒頭で述べられた種類の、電荷担体光線の光線変数を算出するための方法、測定装置、並びに、電荷担体光線装置、を利用可能とし、それが、従来技術と比較して代替となる、測定絞り（測定開口部）の自動的な自己調整を可能とする、という技術的な課題に基いている。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
電荷担体光線の光線変数を算出するための方法においては、この技術的な課題は、請求項１の特徴により解決される。この方法の好ましい実施形態は、従属請求項２から９からもたらされる。
【００２２】
冒頭述べた種類の、上述の方法に使用するために適した測定装置では、請求項１０の特徴によって、上記の技術的な課題が解決される。本発明に従う測定装置の有利な構成形態は、請求項１１から１５に定義されている。
【００２３】
冒頭述べた種類の電荷担体光線装置においては、技術的な課題は、請求項１６の特徴によって解決される。本発明に従う電荷担体光線装置の有利な構成形態は、請求項１７からもたらされる。
【００２４】
電荷担体光線の光線変数を算出するための、本発明に従う方法では、絞り装置が使用され、これは、例えばピンホール絞りの形状の測定絞りを有する同様に、一つ又は複数のスリット絞りを備えたスリット絞り装置をも有している。スリット絞りは、電荷担体光線を用いて、光線センサによって定義された測定平面に関する絞り装置の位置を、測定基準点に対して確定するために利用される。
【００２５】
測定基準点は、特には、後に測定絞りを介して光線変数の測定が行われる、測定平面内の位置である。通常は、このために、偏向されていない電荷担体光線の光線中心軸の、測定平面との交点が考慮される。例えば、電荷担体光線の偏向角度に対する光線変数の従属関係（依存関係）を算出するために、異なる複数の測定基準点においても、光線変数を測定することは、有効であり得る。
【００２６】
測定基準点に対する絞り装置の位置が一義的に特定可能である場合、引き続き光線変数の測定を実行するために、絞り装置を有する測定絞りを、自動的に、そして、機械制御で、正確に測定基準点の上方に配置することが出来る。従って、測定絞りを光線変数の測定のために全自動で調整することが可能であり、それによって従来技術において周知の、通常時間が係る手動の調整行為を行わずに済ませることが出来る。
【００２７】
測定基準点に対する絞り装置の位置を算出するために、電荷担体光線は、スリット絞り装置の位置及び／又は幾何学的配置に応じて、一回又は複数回、スリット絞り装置上へと導かれ、その際、スリット絞り装置を通過して測定平面へ衝突する電荷担体光線の光線の一部の、光線衝突位置の測定平面座標が、検知される。測定基準点に対する絞り装置の位置を一義的に特定するためには、スリット絞り装置の幾何学的配置に応じて、３つの光線衝突位置が十分であり得る。
【００２８】
適切な幾何学的配置においては、電荷担体光線で、スリット絞り装置を一度覆い照らすことで、光線衝突位置の必要な総数を達成することが出来る。
【００２９】
これに関連した発明の意味では、電荷担体光線でスリット絞り装置を一度覆い照らすという概念、又は、スリット絞り装置を介して電荷担体光線を一度導くという概念は、一方向でスリット絞り装置上方へ、電荷担体光線を一度移動させることと同様に、スリット絞り装置に対する振動運動の配向が変更されない限りにおいて、振動性の移動をも含む。
【００３０】
スリット絞り装置への一度の又は振動性の投光は、好ましくは直線的に行われる。
【００３１】
本発明に従う方法は、十分な数の光線衝突位置を得るため、電荷担体光線が複数回渡って、スリット絞り装置に対する異なる位置及び方向や方位で、その上方へ導かれるように実行されてもよい、これは例えば、さもなければ光線衝突位置の総数が充分でないためである。
【００３２】
本発明に従う方法は、電荷担体光線が偏向ユニットの二つの互いに独立した偏光方向でスリット絞り装置上へ導かれるように実行されてもよい。電荷担体光線装置の偏向ユニットは、二つの異なる、特には互いに垂直な偏向方向のために、幾つかの偏向要素を有しており、これらは例えば、コイルのようなそれぞれの磁場を発生させるための誘導要素、又は、例えばプレートコンデンサといった電場を発生させる個々の要素、である。両偏向方向は、例えばカルテシアン座標系のＸ軸及びＹ軸に対して平行に、選択される。電荷担体光線がまずはじめに第１の方向（例えばＸ方向）でスリット絞り装置上へ導かれ、そして引き続きそれに対して垂直な方向（ｙ方向）に導かれる場合、それぞれの偏向要素は、アクティブではない、すなわち、例えばコイルは通電されていない。Ｘ方向で絞り装置を照らす際には、見つけ出された光線衝突位置は、従ってＹ座標として、偏向されていない電荷担体光線のまさにそのＹ座標を有する。Ｙ方向で絞り装置を照らす際には、対応的に、偏向されていない電荷担体光線のＸ座標がもたらされる。この方法では、偏向されていない電荷担体光線の光線中心軸の、測定平面との交点を、自動的に算出することが出来る。偏向されていない電荷担体光線の光線中心軸の、測定平面との交点は、カルテシアン座標系の原点として、定義され得る。
【００３３】
十分な数の光線衝突位置を維持するために、本発明に従う方法は、絞り装置の位置及び／又は配向が、測定平面に関して、少なくとも一度、定義されて変更され、絞り装置の、少なくとも二つの異なる位置及び／又は配向で、電荷担体光線が振動して又は振動せず、スリット絞り装置上へと案内され、そして、少なくとも一つの光線衝突位置の測定平面座標が検知されるようにも、実行され得る。絞り装置の位置及び／又は配向の途中の変更は、ここからもたらされる運動情報を、測定絞りを測定基準点上方の位置へ移動するための制御データを算出するための更なるデータとして、考慮することを必要とする。絞り装置の位置及び／又は配向の変化は、並進運動、及び／又は、測定平面に対して垂直な軸の周りでの回転運動を介して、実行され得る。
【００３４】
本発明に従う方法を、光線衝突位置の検出された測定平面座標が光線偏向ユニットの少なくともひとつの較正値（キャリブレーション値）を算出するために利用されるようにも、実行出来る。このため、電荷担体光線がスリット絞りに衝突する時点にして、対応する光線衝突位置の測定平面座標が確定される時点に対して、偏向ユニットのアクティブな偏向要素のための関連する制御量が検出される、例えば、偏向コイルの電流、又は、電場を発生する要素の電圧が検出される。偏向されていない電荷担体光線の光線中心軸の既知の断面位置では、較正値が直接的にもたらされる、すなわち、電荷担体光線の偏向と偏向制御量の間の一義的な関係がもたらされる、なお、上記電荷担体光線の偏向は、例えば、角度ユニット内で偏向されていない光線中心軸に対して測定されたもの、又は、測定平面上でラインユニット内で測定されたものであり、また、上記偏向制御量は、例えば、コイル内の電流や電気的な偏向場を発生する構成要素内の電圧である。
【００３５】
図示された種類及び方法においては、電荷担体光線装置の較正値もまた、測定絞りにおける後の測定とは独立して決定することが出来る。
【００３６】
本発明に従う方法は、更なる光線変数を調べるために、特には測定基準点へ指向される電荷担体光線の角偏向及び／又は焦点位置を調べるために、測定絞りが測定平面に対して垂直な座標で移動されるようにも実行され得る。偏向されていない電荷担体光線で測定する場合、絞り装置は、ｚ方向で、つまり測定平面に対して垂直に、移動される。ｚ方向の移動のためには、測定絞りは光線センサと共に移動される。しかしながら、測定絞りを光線センサに対して移動させることも考えられる。
【００３７】
更に、測定によって算出された光線変数を電荷担体光線装置の制御や調整のために利用することが有利であり得る。算出された光線変数は、例えば電荷担体光線装置の光線発生ユニットのための制御へ、フィードバックされ得る、これは例えば印加される電圧を制御するため、又は、例えばフィラメントといった電荷担体光線放出部（電荷担体光線エミッター）の位置を操作するためである。算出された光線変数を、ビームライン及び／又はビーム形状の制御や調整のために使用することも出来る、これは例えばフォーカシングユニット、調整ユニット、偏向ユニット、及び／又は、非点補正装置（スティグマトール）のために使用される。供されている特性曲線を用いて、例えば光線の調整や光線の補正を、自動的に実行することが出来る。
【００３８】
スリット絞り装置のためには、示された自動的な調整を可能にする、様々な幾何学的配置が考えられる。例えば、合目的な長さ方向の延伸部を備えた、二つの互いに平行ではないスリット絞り部分が十分である。異なるスリット絞り部分は、例えば蛇行形状の延伸部を有する一つの共通のスリット絞りに属していてもよいし、別々のスリット絞りに属していてもよい。
【００３９】
しかしながら、例えば三角形形状で、閉じた又は広範囲に渡って閉じたスリット絞りを設けることも有利であり得る。閉じたスリット絞り、すなわち終端部のないスリット絞りは、スリット絞りを経由して案内される電荷担体光線がスリット絞りのスリットに二度当たる可能性を高める。
【００４０】
測定装置の特に好ましい構成形状は、スリット絞り装置として、閉じた円形状のスリット絞りを備えた絞り装置を有する。この回転対称なスリット絞りは、測定平面に関連付けられた絞り装置の位置及び配向を、特に簡潔に算定することを可能にする。
【００４１】
代替として、閉じたまたは開いた、半円形状又は広範囲に渡って円形状の、絞りスリットの一つ又は複数の中断部（開放部）を備えている、スリット絞りを設けることも出来る。
【００４２】
測定装置内には、温度監視装置が組み込まれていてもよい。それによって、装置の熱膨張に起因する測定誤差を、既知の材料物性値を用いて計算的に修正することが可能となる。加えて、温度監視装置によって測定装置における損傷が防止され得る。
【００４３】
絞り装置によって覆われた光線センサは、測定装置に配設された保護シャッターによって、非駆動時における汚染から、保護され得る。特に、そのように保護されたセンサは、持続的に電荷担体装置内に存在してもよく、これは、測定結果の再現性及び精度を向上することが可能で、また、品質管理措置として効果的な使用を可能とする。保護シャッターは、機械制御式であってもよい。
【００４４】
更に、測定装置のために電荷担体光線に適した専用の偏向ユニットを設けることが、有利であり得る。測定装置のこの専用の偏向ユニットは、電荷担体装置に対して固定されることも可能であり、また、電荷担体装置の偏向ユニットとは無関係にその電荷担体光線を制御出来る。それに伴い、本発明に従うまさにこの測定装置は、独立して、異なる電荷担体装置に利用され得る。電荷担体装置の偏向ユニットは、取り囲まれている必要はなく、また、光線変数を測定する間は非駆動状態であってもよい。
【００４５】
以下においては、概略図を用いて、電荷担体光線の光線変数を算出するための本発明に従う方法、並びに、本発明に従う測定装置の有利な構成形状を示す。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】光線変数を特定するための測定装置を備えた電子光線装置を示す。
【図２】絞り装置を示す。
【図３】測定基準点に対する始点位置における円形状のスリット絞りを示す。
【図４】測定位置における、図３に従うスリット絞りを示す。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
図１は、光線誘導及び光線成形のための光線操作ユニット１８及び電子光線発生ユニット２を備える電子光線装置１を示す。偏向ユニット３は、光線操作ユニット１８に属しており、それを用いて、電子光線４は偏向されていない電子光線４の光線中心軸から偏向される。光線操作ユニット１８には更に、ここでは非図示の、フォーカシング、調整、及び、非点収差補正のための装置が属していてもよい。ここでは概略的にのみ示されている偏向ユニット３は、例えば、ここでは個別に図示されてはいない偏向コイル要素によって実現されており、その際、それぞれ一つの偏向コイル要素が、（カルテシアン座標系のｘ軸に対して平行、並びに、ｙ軸に対して平行な）二つの独立した偏向装置のうちの一つのために、利用される。偏向コイル要素はそれぞれ、定義された電流の流入を介して、電子光線４を偏向させる磁場を発生する。
【００４８】
電子光線４の光線変数を特定するために、測定装置５が使用され、これは光線センサ６並びに絞り装置７を含んでいる。光線センサは測定面１０を定義し、そこへ絞り装置７を通過して入り込む電子光線４の電子が衝突する。絞り装置７は、図２において上面図で概略的に図示されており、また、円形状のスリット絞り８並びにスリット絞り８に対して同心に配されたピンホール絞り９を有している。
【００４９】
例えば光線断面における強度の分布といった、光線パラメータを算出するために、電子光線４を一行ずつピンホール絞り９上へ導くことによって、ピンホール絞り９が既知の方法で用いられる。
【００５０】
ピンホール絞り９を用いた光線パラメータの測定を実行可能とする前に、当初は光線変数を算出するためには適していない始点位置にあるピンホール絞り９は、電子光線４に対して調整される、すなわち測定位置へと運ばれる。これは好ましくはまさに偏向されていない電子光線４の光線中心軸にある。偏向されていない電子光線４の光線中心軸の、測定平面１０との接点は、以下においては、測定基準点と称される。
【００５１】
ピンホール９の測定位置に対する始点位置を算出可能とするために、まずはじめに、電子光線４はスリット絞り８上で所定の方法で振動される。この方法は、図３において詳細に説明されている。電子光線４はまず、ここでは非図示の偏向コイル要素のうち一つのみを用いて、スリット８上で、例えばｘ軸方向に振動される。図３では、測定平面１０（図１参照）に又は絞り装置７に与えられる、図３では図示されていない電子光線４の第１の光線軌道１１が、二重矢印を用いて、象徴化されている。それに対し垂直な方向（例えばｙ方向）では、電子光線４は、偏向せずにとどまる。
【００５２】
測定装置５は、振動する電子光線４が異なる二つのスリットの一部分１２及び１３にてスリット８を覆い照らすように位置決めされる。絞り装置７の下部に存する測定平面１０では、スリット８を通過して入り込む光線の一部が、光線衝突位置に衝突し、測定平面１０でのその座標が検出される。測定基準点をカルテシアン座標系の原点として定義する場合、スリットの一部分１２の下部では、そこでの光線衝突位置の測定平面座標として、（ｘ１１／０）が、また、スリットの一部分１３の下部では、（ｘ１２／０）が、もたらされる。これらの測定平面座標は、図３に記載されており、その際、絞り装置７と測定平面１０の間の間隔（図１参照）に基づくずれ（偏移）は無視された。
【００５３】
引き続き、電子光線４は、ｘ方向での偏向なしに、ｙ方向に沿って振動され、これは図３において更なる二重矢印を用いて光線軌道１４として象徴化されている。その際、電子光線４は、スリット絞りの一部分１５及び１６においてスリット絞り８を覆い照らし、これは測定平面１０にて、測定平面座標（０／ｙ１１）及び（０／ｙ１２）を有する光線衝突位置へ導く。
【００５４】
上述の３つの測定平面座標を用いて既に、その直径については既知の円形状のスリット絞り８の位置は、偏向されていない電子光線４の光線中心軸の交点（０／０）に対して、一義的に確定されている。従って、第４の光線衝突位置の測定平面座標の検出は放棄され得る。それに伴い、スリット絞り８によって画定される円の中心点に配されているピンホール絞り９の測定基準点（０／０）に対する位置も確定されている。従って、簡潔な幾何学的な計算によって、測定装置７のための移動経路１７を算出可能であり、それを用いて、ピンホール９は機械制御で測定基準点（０／０）の上方に精確に位置決めされる。適宜移動するピンホール絞り９を用いた状態は、図４に図示されている。ここで、ピンホール９の与えられた位置では、光線変数の測定を実行することが可能であり、当該測定の際、電子光線は、例えばｘ方向において、多くの列で、ピンホール９上方に案内される。
【００５５】
図３に従い、測定基準点（０／０）に対する絞り装置７の位置を算出する間に、同時に、偏向ユニット３の較正値を確定することが出来る。このために、電子光線４がスリット絞り８を通って測定平面に衝突する時点に対してその都度、例えば使用される電流といった、振動運動を担当する偏向ユニット３の偏向コイル要素のための、該当する各々の制御量、が記録される。このために、基本的には、光線軌跡１１或いは１４上で検出可能な座標ペアのうち、それぞれ一つで十分である。
【００５６】
図３に従う測定の際に測定装置７が、光線の軌跡１１及び１４が３回よりも少なくスリット絞り８を覆い照らすように、位置決めされている場合、光線軌跡１１及び／又は光線軌跡１４を用いて引き続き更なる測定を実行するため、測定装置７は定義された方法で、間隔区間分だけ移動される。この場合、測定基準点に対するピンホール絞り９の移動経路１７を算出するために、間隔区間が取り入れられる。
【００５７】
上述の考察においては、絞り装置７と測定平面１０の間の垂直方向の距離は無視されている。これは必要であれば計算的に取り入れることが出来る。
【符号の説明】
【００５８】
１        電子光線装置（電荷担体光線装置）
２        電子光線発生ユニット
３        偏向ユニット
４        電子光線（電荷担体光線）
５        測定装置
６        光線センサ
７        絞り装置（測定装置）
８        スリット絞り
９        ピンホール絞り
１０      測定平面
１１      第１の光線軌跡（ｘ方向）
１２      スリット絞りの一部分
１３      スリット絞りの一部分
１４      第２の光線軌跡（ｙ方向）
１５      スリット絞りの一部分
１６      スリット絞りの一部分
１７      測定位置に対する移動距離
１８      光線操作ユニット
【図１】
2015511760.tif 000003
【図２】
2015511760.tif 000004
【図３】
2015511760.tif 000005
【図４】
2015511760.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成26年1月27日(2014.1.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電荷担体光線（４）の光線変数を算出するための方法において、
ａ）電荷担体光線装置（１）の電荷担体光線（４）が、光線偏向ユニット（３）を用いて、一つ又は複数のスリット絞り（８）を有し、絞り装置（７）内に設けられたスリット絞り装置上へと導かれるステップ、
ｂ）測定平面（１０）を定義する光線センサ（６）を用いて、スリット絞り装置を通過して入り込む光線の一部の光線衝突位置の測定平面座標が、検出されるステップ、
ｃ）絞り装置（７）内に配設され、ピンホール絞りとして形成された測定絞り（９）が、自動で、測定平面（１０）に与えられた測定基準点上方の位置へ移動され、その際、絞り装置（７）でのスリット絞り（８）並びに測定絞り（９）の既知の幾何学的配置に基いて、測定絞り（９）を操作するための制御データを算出するために、光線衝突位置の測定平面座標が処理されるステップ、及び
ｄ）電荷担体光線（４）が、光線変数を測定するために、ｃ）のステップに従って移動される測定絞り（９）を介して案内されるステップ、
を特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
請求項１のａ）の方法ステップを実行するために、電荷担体光線（４）が複数回、スリット絞り装置上へ導かれること、を特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法において、
請求項１のａ）の方法ステップを実行するために、電荷担体光線（４）が、偏向ユニット（３）の２つの互いに独立した偏向方向で、スリット絞り装置上へ導かれること、を特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の方法において、
請求項１のａ）に従う方法ステップを実行するために、電荷担体光線（４）が振動してスリット絞り装置上に導かれること、を特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の方法において、
偏向されていない電荷担体光線（４）の測定平面（１０）への衝突点が、測定基準点として選ばれること、を特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の方法において、
絞り装置（７）の位置及び／又は配向が、測定平面（１０）に関連付けられて、少なくとも一度、定義されて変更されること、
絞り装置（７）の少なくとも二つの異なる配向及び／又は位置において、請求項１のａ）及びｂ）に従う方法ステップが実行されること、及び、
絞り装置（７）の位置及び／又は配向の変化が、請求項１のｃ）の方法ステップに従う、測定絞り（９）の移動のための制御データを算出するための更なるデータとして処理されること、を特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の方法において、
請求項１のｂ）の方法ステップで検知された光線衝突位置の測定平面座標を処理しながら、光線偏向ユニット（３）の少なくとも一つの較正値が算出されること、を特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の方法において、
更なる光線パラメータを調べるために、特には、光線基準点へ指向された電荷担体光線（４）の角偏向及び／又は焦点位置を調べるために、測定絞り（９）が、測定平面（１０）に対して垂直な構成要素を用いて移動されること、を特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の方法において、
算出された光線変数が、電荷担体光線装置（１）を制御又は調整するために、フィードバックされること、を特徴とする方法。
【請求項１０】
光線センサ（６）並びに絞り装置（７）を備え、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法で使用するために適した、光線変数を測定するための測定装置（５）にして、
絞り装置（７）がスリット絞り装置及び測定絞り（９）を有しており、その際測定絞り（９）がピンホール絞りであるような、測定装置（５）において、
スリット絞り装置が、少なくとも二つの互いに平行ではないスリット絞り部分（１２、１３、１５、１６）を含むこと、を特徴とする測定装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の測定装置において、
スリット絞り部分（１２、１３、１５、１６）の少なくとも幾つかが単独の途切れのないスリット絞り（８）の一部であること、を特徴とする測定装置。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の測定装置において、
スリット絞り装置が、それ自身で閉じられて終端部のないスリット絞り（８）を含むこと、を特徴とする測定装置。
【請求項１３】
請求項１０から１２のいずれか一項に記載の測定装置において、
スリット絞り（８）が、又は、複数のスリット絞り（８）のうち少なくとも一つが、少なくとも部分的に円形状であること、を特徴とする測定装置。
【請求項１４】
請求項１０から１３のいずれか一項に記載の測定装置において、
スリット絞り装置及び測定絞り（９）を一時的に閉鎖するための保護シャッターが設けられていること、を特徴とする測定装置。
【請求項１５】
請求項１０から１４のいずれか一項に記載の測定装置において、
電荷担体光線（４）のための専用の偏向ユニットを特徴とする測定装置。
【請求項１６】
電荷担体光線源（２）及び光線偏向ユニット（３）を有する、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法を実行するための電荷担体光線装置において、
請求項１０から１５のいずれか一項に記載の測定装置（５）を特徴とする電荷担体光線装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の電荷担体光線装置において、
電荷担体光線装置（１）を制御するための、測定装置（５）の測定結果をフィードバックするための手段、を特徴とする電荷担体光線装置。
【国際調査報告】
2015511760.tif 000007
2015511760.tif 000008
2015511760.tif 000009
2015511760.tif 000010