JP4943641B2 - Filament assembly, electron gun, and electron beam apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、電子を放出するためのフィラメントアセンブリ及び当該フィラメントアセンブリを備えた電子銃並びに当該電子銃を具備した電子ビーム装置に関する。   The present invention relates to a filament assembly for emitting electrons, an electron gun including the filament assembly, and an electron beam apparatus including the electron gun.

走査形電子顕微鏡等の電子ビーム装置においては、試料に電子ビームを照射し、これにより試料の情報を取得したり、試料に対して所定の処理を施すことを行っている。このような電子ビーム装置では、電子ビームを所定の加速電圧で加速した状態で試料に向けて放出するための電子銃が備えられている。   In an electron beam apparatus such as a scanning electron microscope, a sample is irradiated with an electron beam, thereby acquiring information on the sample or performing predetermined processing on the sample. Such an electron beam apparatus is provided with an electron gun for emitting an electron beam toward a sample while being accelerated at a predetermined acceleration voltage.

この電子銃において、熱電子放出フィラメントが使用された熱電子銃がある。この熱電子銃では、一例として多結晶タングステン(W)から構成された熱電子放出フィラメント(以下、フィラメントという)が、例えばヘアピン形状となるように取り付けられている。   Among these electron guns, there is a thermionic gun using a thermionic emission filament. In this thermoelectron gun, for example, a thermoelectron emission filament (hereinafter referred to as a filament) composed of polycrystalline tungsten (W) is attached so as to have a hairpin shape, for example.

そして、当該熱電子銃が電子ビーム装置に搭載された後、この熱電子銃内部を真空引きし、所定の真空雰囲気下においてフィラメントに加熱用電流を流し、これにより当該フィラメントにおけるヘアピン形状部の先端を2700℃程度に加熱する。   Then, after the thermoelectron gun is mounted on the electron beam apparatus, the inside of the thermoelectron gun is evacuated, and a heating current is supplied to the filament in a predetermined vacuum atmosphere, whereby the tip of the hairpin shape portion in the filament Is heated to about 2700 ° C.

このようにして加熱されたフィラメントの当該先端からは熱電子が放出される。放出された熱電子は、熱電子銃内において所定の加速電圧により加速されて電子ビームとなる。この電子ビームは、電子ビーム装置に設けられた電子光学系を介して、当該装置内に配置された試料に照射される。   Thermoelectrons are emitted from the tip of the filament thus heated. The emitted thermoelectrons are accelerated by a predetermined acceleration voltage in the thermoelectron gun to become an electron beam. This electron beam is irradiated to a sample disposed in the apparatus via an electron optical system provided in the electron beam apparatus.

このようにフィラメントの先端が加熱された状態で、熱電子銃の使用を継続していた場合、当該フィラメントがその寿命に達して切れるという現象が生じる。このような場合には、熱電子銃に取り付けられているフィラメントの交換を行うこととなる。   When the use of the thermoelectron gun is continued in a state where the tip of the filament is heated in this way, a phenomenon occurs in which the filament reaches its life and breaks. In such a case, the filament attached to the thermionic gun is exchanged.

このフィラメントの平均寿命としては、上記の例(ヘアピン形状のフィラメント)においては、50〜100時間程度となっている。よって、この平均寿命を長くして、フィラメントの交換頻度を小さくすることが望まれている。   The average life of the filament is about 50 to 100 hours in the above example (hairpin-shaped filament). Therefore, it is desired to increase the average life and reduce the replacement frequency of the filament.

なお、熱放出フィラメントの平均寿命を長くする目的で、フィラメントの表面に複数の金属膜を融点の高い順に内側から外側に積層して合金化することも提案されている(特許文献1参照)。   For the purpose of extending the average life of the heat-dissipating filament, it has also been proposed to laminate a plurality of metal films on the surface of the filament from the inner side to the outer side in descending order of melting point (see Patent Document 1).

特開平11−67055号公報JP 11-67055 A

上記フィラメントが取り付けられた熱電子銃は、電子ビーム装置に搭載された後、上述のごとくその内部が真空引きされる。そして、所定の真空雰囲気下においてフィラメントに加熱用電流を流してヘアピン形状部の先端を上記温度に達するまで加熱し、この状態で当該先端から安定して熱電子が放出するようになるまでの間(例えば、30分程度)この状態を保持し、これによりエージングを行っている。   After the thermoelectron gun to which the filament is attached is mounted on the electron beam apparatus, the inside thereof is evacuated as described above. Then, a heating current is supplied to the filament in a predetermined vacuum atmosphere to heat the tip of the hairpin-shaped portion until the temperature reaches the above temperature, and in this state, until thermoelectrons are stably emitted from the tip. This state is maintained (for example, about 30 minutes), and thereby aging is performed.

この場合、熱電子銃の電子ビーム装置への搭載前において、当該熱電子銃に取り付けられたフィラメントの表面は大気に晒された状態となっている。これにより、フィラメントの表面は大気中の水蒸気等に晒されることとなる。よって、当該搭載前において、フィラメントの表面には、大気中の水蒸気に起因する水分等の付着物が微量ながらも存在し、その一部は吸着しているものと考えられる。   In this case, before the thermoelectron gun is mounted on the electron beam apparatus, the surface of the filament attached to the thermoelectron gun is exposed to the atmosphere. Thereby, the surface of a filament will be exposed to the water vapor | steam etc. in air | atmosphere. Therefore, it is considered that a small amount of deposits such as moisture caused by water vapor in the atmosphere exist on the surface of the filament before the mounting, and a part thereof is adsorbed.

このように微小の付着物が表面に存在するフィラメントを備える熱電子銃を電子ビーム装置に搭載した後、上記エージングを実施すると、上記所定の真空雰囲気下において、フィラメント表面に存在する殆どの付着物は蒸発するが、一部の付着物(特に吸着しているもの)は非常に微量ながらも残存するものと考えられる。   When the aging is carried out after mounting a thermoelectron gun having a filament with minute deposits on the surface in the electron beam apparatus as described above, most of the deposits existing on the filament surface in the predetermined vacuum atmosphere. Evaporates, but some deposits (especially those adsorbed) are considered to remain in a very small amount.

この結果、例えば当該エージング時においてフィラメント表面に非常に微量な水分が残存した状態でフィラメントの加熱を行うと、上記温度においてタングステンは、その表面に残存する水分に対して非常に弱いので、このエージング時にフィラメントを構成するタングステンが劣化することとなる。そのため、エージング後に継続してフィラメントを加熱して熱電子銃を使用していると、フィラメントの断線が発生しやすくなり、フィラメントの寿命が短くなってしまう。   As a result, for example, if the filament is heated with a very small amount of moisture remaining on the filament surface at the time of aging, tungsten is very weak against moisture remaining on the surface at the above temperature. Sometimes the tungsten that constitutes the filament will deteriorate. For this reason, if the thermoelectron gun is used by continuously heating the filament after aging, the filament is likely to break, and the life of the filament is shortened.

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、フィラメントの表面に微量な付着物が残存した状態でエージングを行っても、フィラメントを構成するタングステンの劣化を防止することができ、これによりフィラメントの寿命を長くすることのできるフィラメントアセンブリを提供することを目的とする。また、本発明は、このようなフィラメントアセンブリを備えた電子銃並びに当該電子銃を具備した電子ビーム装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such points, and even when aging is performed in a state where a small amount of deposits remain on the surface of the filament, deterioration of tungsten constituting the filament can be prevented, Accordingly, an object of the present invention is to provide a filament assembly capable of extending the life of the filament. It is another object of the present invention to provide an electron gun provided with such a filament assembly and an electron beam apparatus provided with the electron gun.

本発明に基づくフィラメントアセンブリは、真空下において加熱され、電子を放出するフィラメントを備えたフィラメントアセンブリであって、当該フィラメントには少なくともタングステンが含まれており、前記真空下における加熱により溶融されて蒸発し、フィラメント表面から除去される金属保護膜として、金、白金、若しくはチタンからなる膜が当該フィラメントの表面に形成されていることを特徴とする。 The filament assembly according to the present invention is a filament assembly including a filament that is heated under vacuum and emits electrons, and the filament contains at least tungsten, and is melted and evaporated by heating under the vacuum. In addition, as a metal protective film to be removed from the filament surface, a film made of gold, platinum, or titanium is formed on the surface of the filament.

また、本発明に基づく電子銃は、当該フィラメントアセンブリを備えたことを特徴とする。   In addition, an electron gun according to the present invention includes the filament assembly.

そして、本発明に基づく電子ビーム装置は、当該電子銃を具備したことを特徴とする。   An electron beam apparatus according to the present invention includes the electron gun.

本発明においては、フィラメントには少なくともタングステンが含まれており、電子が放出されることとなる真空下における加熱により溶融されて蒸発し、フィラメント表面から除去される金属保護膜として、金、白金、若しくはチタンからなる膜が当該フィラメントの表面に形成されている。
In the present invention, the filament contains at least tungsten, and is melted and evaporated by heating under vacuum in which electrons are emitted. As a metal protective film removed from the filament surface, gold, platinum, Alternatively, a film made of titanium is formed on the surface of the filament.

よって、当該フィラメントが取り付けられた電子銃を電子ビーム装置に搭載してエージングを行っても、この搭載前に大気に晒されることによる水分等の付着物は、フィラメント表面に形成された保護膜上に付着しているので、当該エージング中に保護膜の蒸発とともに当該付着物も完全に除去される。   Therefore, even if the electron gun with the filament attached is mounted on the electron beam apparatus and aging is performed, deposits such as moisture due to exposure to the atmosphere before the mounting are on the protective film formed on the filament surface. Therefore, the deposit is completely removed together with the evaporation of the protective film during the aging.

従って、タングステンを含むフィラメントの表面には水分等の付着物が無い状態でエージングが実行されるので、フィラメントを構成するタングステンの劣化を防止することができ、これによりフィラメントの寿命を長くすることができる。   Therefore, since the aging is performed in the state where there is no deposit such as moisture on the surface of the filament containing tungsten, it is possible to prevent the tungsten constituting the filament from being deteriorated, thereby prolonging the life of the filament. it can.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明における電子ビーム装置を示す概略構成図である。本実施の形態において、当該電子ビーム装置は、走査形電子顕微鏡の例である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an electron beam apparatus according to the present invention. In the present embodiment, the electron beam apparatus is an example of a scanning electron microscope.

この電子ビーム装置は、電子銃1を備えている。電子銃1は、図示しないフィラメントアセンブリを備えており、フィラメントアセンブリに取り付けられたフィラメントから電子が引き出される。   The electron beam apparatus includes an electron gun 1. The electron gun 1 includes a filament assembly (not shown), and electrons are extracted from the filament attached to the filament assembly.

本実施の形態においては、電子銃1は、熱電子放出フィラメントが使用された熱電子銃とされている。この熱電子銃においては、内部に設けられたフィラメントに加熱用電流(例えば2〜3A)を流して、後述するフィラメントの先端部を2700〜2800℃程度に加熱する。このとき、熱電子銃内部の真空引きが行われ、フィラメントは所定の真空雰囲気下に置かれる。この状態で、フィラメントから電子が引き出される。   In the present embodiment, the electron gun 1 is a thermionic gun using a thermionic emission filament. In this thermoelectron gun, a heating current (for example, 2 to 3 A) is passed through a filament provided inside, and the tip of the filament described later is heated to about 2700 to 2800 ° C. At this time, the inside of the thermoelectron gun is evacuated, and the filament is placed in a predetermined vacuum atmosphere. In this state, electrons are extracted from the filament.

このようにして引き出された電子は、電子銃1内において加速され、電子ビーム7として電子銃1から試料6に向けて放出される。   The electrons extracted in this way are accelerated in the electron gun 1 and emitted from the electron gun 1 toward the sample 6 as an electron beam 7.

電子銃1から放出された電子ビーム7は、集束レンズ2及び対物レンズ4によって試料6上に細く集束された状態で照射される。このとき、走査コイル3により電子ビーム7は適宜偏向される。これにより、電子ビーム1は試料6上を走査することとなる。ここで、集束レンズ2、走査コイル3、及び対物レンズ4により電子光学系9が構成される。   The electron beam 7 emitted from the electron gun 1 is irradiated in a state of being finely focused on the sample 6 by the focusing lens 2 and the objective lens 4. At this time, the electron beam 7 is appropriately deflected by the scanning coil 3. As a result, the electron beam 1 scans the sample 6. Here, the focusing lens 2, the scanning coil 3, and the objective lens 4 constitute an electron optical system 9.

電子ビーム7が走査された試料6からは、2次電子等の被検出電子8が発生する。この被検出電子8は、電子検出器5により検出される。そして、電子検出器5による被検出電子8の検出結果に基づいて試料8の走査像が作成される。   From the sample 6 scanned with the electron beam 7, detected electrons 8 such as secondary electrons are generated. The detected electrons 8 are detected by the electron detector 5. Then, a scanning image of the sample 8 is created based on the detection result of the detected electrons 8 by the electron detector 5.

上記構成からなる電子ビーム装置に搭載された電子銃1には、上述のごとく、フィラメントアセンブリが備えられている。   As described above, the electron gun 1 mounted on the electron beam apparatus having the above-described configuration includes the filament assembly.

本発明におけるフィラメントアセンブリの構成を図2に示す。同図において、11はフィラメントアセンブリである。   The configuration of the filament assembly in the present invention is shown in FIG. In the figure, reference numeral 11 denotes a filament assembly.

このフィラメントアセンブリ11は、絶縁体から構成される台座12を備えている。そして、金属からなる2本のステムポール13が、この台座12を貫通するように設けられている。これらのステムポール13は、台座12に溶着材料14によって溶着されている。   The filament assembly 11 includes a pedestal 12 made of an insulator. Two stem poles 13 made of metal are provided so as to penetrate the pedestal 12. These stem poles 13 are welded to the base 12 with a welding material 14.

ステムポール13の先端部13aには、多結晶タングステン(W)から構成されるフィラメント15の基端部が取り付けられている。本実施の形態においては、このフィラメント15はペアピン形状となっている。そして、ヘアピン形状とされた当該フィラメント15の先端部16から電子が引き出されるようになっている。フィラメント15の直径は100〜150μmである。   A proximal end portion of a filament 15 made of polycrystalline tungsten (W) is attached to the distal end portion 13 a of the stem pole 13. In the present embodiment, the filament 15 has a pair pin shape. Then, electrons are drawn out from the distal end portion 16 of the filament 15 having a hairpin shape. The diameter of the filament 15 is 100 to 150 μm.

また、このフィラメント15の表面には、上述のように電子が引き出されて放出される際の温度に加熱することによって溶融される金属保護膜が形成されている。この金属保護膜は、真空中においてフィラメント15が上記温度に加熱されることにより溶融され、フィラメント15の表面から蒸発する。これにより、当該金属保護膜はフィラメント15の表面から除去されることとなる。   Further, a metal protective film is formed on the surface of the filament 15 to be melted by heating to a temperature at which electrons are drawn out and emitted as described above. This metal protective film is melted by heating the filament 15 to the above temperature in a vacuum, and evaporates from the surface of the filament 15. As a result, the metal protective film is removed from the surface of the filament 15.

フィラメント15の当該先端部16の拡大断面図を図3に示す。同図に示すように、ヘアピン形状とされたフィラメント15には、金属保護膜17が形成されている。この金属保護膜17は、本実施の形態においては金(Au)薄膜からなる。この金属保護膜17は、10nm〜1000nmの膜厚を備えている。   An enlarged sectional view of the tip 16 of the filament 15 is shown in FIG. As shown in the figure, a metal protective film 17 is formed on the hairpin-shaped filament 15. The metal protective film 17 is made of a gold (Au) thin film in the present embodiment. The metal protective film 17 has a thickness of 10 nm to 1000 nm.

この金属保護膜17の形成は、イオンプレーティング法、スパッタリング法若しくは蒸着法により行うことができる。本実施の形態の場合、フィラメントアセンブリ11を構成するステムポール13の先端部13aにフィラメント15をヘアピン形状にて取り付けた後、この状態でフィラメント15に対してその表面に金属保護膜17の形成を行う。このとき、2つのステムポール13間で短絡が生じないように、台座12の所定の箇所にマスクを設けておく。   The metal protective film 17 can be formed by an ion plating method, a sputtering method, or a vapor deposition method. In this embodiment, after the filament 15 is attached to the tip 13a of the stem pole 13 constituting the filament assembly 11 in a hairpin shape, the metal protective film 17 is formed on the surface of the filament 15 in this state. Do. At this time, a mask is provided at a predetermined position of the base 12 so that a short circuit does not occur between the two stem poles 13.

このようにしてフィラメント15の表面に金属保護膜17を形成する際には、イオンプレーティング法、スパッタリング法若しくは蒸着法のいずれの手法を用いたとしても、フィラメント15は真空中に置かれ、この状態でその表面に金属保護膜17が形成されることとなる。   When the metal protective film 17 is formed on the surface of the filament 15 in this way, the filament 15 is placed in a vacuum regardless of the ion plating method, sputtering method, or vapor deposition method. In this state, the metal protective film 17 is formed on the surface.

すなわち、イオンプレーティング装置、スパッタリング装置若しくは蒸着装置を構成する真空室に、フィラメント15が取り付けられたフィラメントアセンブリを配置し、真空室内部を真空引きする。その後、当該真空室内において、イオンプレーティング、スパッタリング若しくは蒸着によりフィラメント15の表面に金属保護膜17が形成される。この金属保護膜17の形成時には、フィラメント15の加熱は行われず、フィラメント15が常温(20〜25℃)の状態で金属保護膜17の形成が実施される。   That is, the filament assembly to which the filament 15 is attached is arranged in a vacuum chamber constituting an ion plating apparatus, sputtering apparatus, or vapor deposition apparatus, and the inside of the vacuum chamber is evacuated. Thereafter, a metal protective film 17 is formed on the surface of the filament 15 by ion plating, sputtering or vapor deposition in the vacuum chamber. When the metal protective film 17 is formed, the filament 15 is not heated, and the metal protective film 17 is formed while the filament 15 is at room temperature (20 to 25 ° C.).

従って、この金属保護膜形成工程において、フィラメント15が真空中に置かれることにより、その表面に存在する水分等の微量な付着物が蒸発して除去される。この結果、フィラメント15の表面は、金属保護膜17の形成前において清浄化された状態となる。このとき、フィラメント15の加熱は行われていないので、フィラメント15を構成するタングステンの劣化は生じない。   Accordingly, in this metal protective film forming step, when the filament 15 is placed in a vacuum, a very small amount of deposits such as moisture existing on the surface of the filament 15 are evaporated and removed. As a result, the surface of the filament 15 is cleaned before the metal protective film 17 is formed. At this time, since the filament 15 is not heated, the tungsten constituting the filament 15 does not deteriorate.

このように一旦清浄化されたフィラメント15の表面に、イオンプレーティング、スパッタリング若しくは蒸着により金属保護膜17が形成されることとなる。上記真空室内においてフィラメント15の表面に金属保護膜17が形成された後、当該真空室内を大気圧に戻し、フィラメントアセンブリ11を真空室から取り出す。   Thus, the metal protective film 17 is formed on the surface of the filament 15 once cleaned by ion plating, sputtering or vapor deposition. After the metal protective film 17 is formed on the surface of the filament 15 in the vacuum chamber, the vacuum chamber is returned to atmospheric pressure, and the filament assembly 11 is removed from the vacuum chamber.

このようにして金属保護膜17が表面に形成されたフィラメント15が、フィラメントアセンブリ11に備えられることとなる。その後、フィラメントアセンブリ11は電子銃1に取り付けられる。そして、その電子銃1は電子ビーム装置に搭載される。   Thus, the filament 15 having the metal protective film 17 formed on the surface is provided in the filament assembly 11. Thereafter, the filament assembly 11 is attached to the electron gun 1. The electron gun 1 is mounted on an electron beam device.

電子銃1が電子ビーム装置に搭載された後、電子銃1内部の真空引きが行われ、その後フィラメント15に加熱用電流を流してフィラメント15の加熱を行い、これによりフィラメント15のエージングを行う。このときの電子銃15内部の圧力は、1*10−3Pa以下とする。また、フィラメント15の先端部が2700〜2800℃前後となるように加熱用電流を流す。 After the electron gun 1 is mounted on the electron beam device, the inside of the electron gun 1 is evacuated, and then the filament 15 is heated by supplying a heating current to the filament 15, thereby aging the filament 15. The pressure inside the electron gun 15 at this time is 1 * 10 −3 Pa or less. Further, a heating current is passed so that the tip of the filament 15 is around 2700 to 2800 ° C.

このとき、フィラメント15の表面に形成された金属保護膜17は溶融されて蒸発する。すなわち、この金属保護膜17の融点は、フィラメントの加熱温度よりも遙かに低いからである。ここで、本実施の形態における金属保護膜17を構成する金の融点は1063℃である。これにより、金属保護膜17は、フィラメント15の表面から除去されることとなる。また、これと同時に、電子銃1の電子ビーム装置への搭載時に金属保護膜17の表面に付着していた水分等の微量な付着物も蒸発する。   At this time, the metal protective film 17 formed on the surface of the filament 15 is melted and evaporated. That is, the melting point of the metal protective film 17 is much lower than the heating temperature of the filament. Here, the melting point of gold constituting the metal protective film 17 in the present embodiment is 1063 ° C. As a result, the metal protective film 17 is removed from the surface of the filament 15. At the same time, a very small amount of adhering substances such as moisture adhering to the surface of the metal protective film 17 when the electron gun 1 is mounted on the electron beam apparatus also evaporates.

これにより、エージングの最中にフィラメント15の表面が露出することとなるが、当該フィラメント15の表面は上述した金属保護膜形成工程において既に清浄化されており、当該表面には水分等の付着物は残存していない。   As a result, the surface of the filament 15 is exposed during the aging, but the surface of the filament 15 has already been cleaned in the above-described metal protective film forming step, and the surface is attached with an adhering substance such as moisture. Does not remain.

よって、エージング工程において、フィラメント15を真空雰囲気化で高温加熱しても、フィラメント15を構成するタングステンの劣化は生じない。従って、エージング工程後、フィラメント15を使用し続けても、フィラメント15の断線が発生しにくくなり、フィラメント15の寿命が延びる。   Therefore, even if the filament 15 is heated to a high temperature in a vacuum atmosphere in the aging process, the tungsten constituting the filament 15 does not deteriorate. Therefore, even if the filament 15 is continuously used after the aging process, the filament 15 is hardly broken and the life of the filament 15 is extended.

従来例におけるフィラメントの平均寿命は50〜100時間であったが、本実施の形態においては、実験の結果、フィラメントの平均寿命は200〜550時間程度となることが確認されている。   Although the average life of the filament in the conventional example is 50 to 100 hours, in the present embodiment, as a result of the experiment, it has been confirmed that the average life of the filament is about 200 to 550 hours.

ここで、以下に実験結果の一部を実施例として示す。   Here, some of the experimental results are shown as examples below.

タングステンから構成されたフィラメントの表面に、イオンプレーティング法により金からなる金属保護膜を形成した。このときのフィラメントの寿命は520時間となった。   A metal protective film made of gold was formed on the surface of the filament made of tungsten by an ion plating method. The lifetime of the filament at this time was 520 hours.

タングステンから構成されたフィラメントの表面に、蒸着法により金からなる金属保護膜を形成した。このときのフィラメントの寿命は270時間となった。   A metal protective film made of gold was formed on the surface of the filament made of tungsten by vapor deposition. The lifetime of the filament at this time was 270 hours.

このように本発明においては、フィラメントには少なくともタングステンが含まれており、電子が放出されることとなる真空下における加熱により溶融されて蒸発する金属からなる金属保護膜が当該フィラメントの表面に形成されている。   As described above, in the present invention, the filament contains at least tungsten, and a metal protective film made of a metal that is melted and evaporated by heating under vacuum in which electrons are emitted is formed on the surface of the filament. Has been.

よって、当該フィラメントが取り付けられた電子銃を電子ビーム装置に搭載してエージングを行っても、この搭載前に大気に晒されることによる水分等の付着物は、フィラメント表面に形成された保護膜上に付着しているので、当該エージング中に保護膜の蒸発とともに当該付着物も完全に除去される。   Therefore, even if the electron gun with the filament attached is mounted on the electron beam apparatus and aging is performed, deposits such as moisture due to exposure to the atmosphere before the mounting are on the protective film formed on the filament surface. Therefore, the deposit is completely removed together with the evaporation of the protective film during the aging.

従って、タングステンを含むフィラメントの表面には水分等の付着物が無い状態でエージングが実行されるので、フィラメントを構成するタングステンの劣化を防止することができ、これによりフィラメントの寿命を長くすることができる。   Therefore, since the aging is performed in the state where there is no deposit such as moisture on the surface of the filament containing tungsten, it is possible to prevent the tungsten constituting the filament from being deteriorated, thereby prolonging the life of the filament. it can.

なお、上記実施の形態においては、フィラメント15は多結晶タングステンから構成されるものであったが、これの他にタングステンとレニウム(Re)とからなる合金から構成されるものであってもよい。   In the above embodiment, the filament 15 is made of polycrystalline tungsten, but may be made of an alloy made of tungsten and rhenium (Re).

また、フィラメント15の表面に形成される金属保護膜は、上述した金の他に、白金(Pt)もしくはチタン(Ti)から構成されているものであってもよい。ここで、白金の融点は1774℃であり、またチタンの融点は1725℃である。これらの金属も、イオンプレーティング法、スパッタリング法若しくは蒸着法により、フィラメント15の表面に形成することができる。   Further, the metal protective film formed on the surface of the filament 15 may be made of platinum (Pt) or titanium (Ti) in addition to the above-described gold. Here, the melting point of platinum is 1774 ° C., and the melting point of titanium is 1725 ° C. These metals can also be formed on the surface of the filament 15 by ion plating, sputtering, or vapor deposition.

さらに、上記実施の形態において、フィラメント15はヘアピンフィラメントの例であったが、これに限らず、例えばポイントフィラメント、シャープドフィラメント、セミポイントフィラメントの内の何れかの形態のものであってもよい。   Furthermore, in the said embodiment, although the filament 15 was an example of a hairpin filament, it is not restricted to this, For example, the thing of any form in a point filament, a sharped filament, and a semi point filament may be sufficient. .

そして、上記実施の形態においては、電子銃1として熱電子銃の例として説明したが、熱陰極電界放出銃又は冷陰極電界放出銃の例においても適用することができる。   In the above embodiment, the electron gun 1 has been described as an example of a thermionic gun, but the present invention can also be applied to an example of a hot cathode field emission gun or a cold cathode field emission gun.

ここで、冷陰極電界放出銃の例においては、当該冷陰極電界放出銃(以下、電子銃という)が電子ビーム装置に搭載された後、該電子銃内部の真空引きが行われてエージングが実行される。このときの電子銃内部の圧力は1*10−8Pa以下とする。このエージング工程において、当該電子銃のフィラメントを数秒間加熱するフラッシングが行われる。このフラッシングにおいては、フィラメントに2〜3Aの電流を1〜3秒間流すことにより、フィラメントが2000〜3000℃に加熱される。 Here, in the example of the cold cathode field emission gun, after the cold cathode field emission gun (hereinafter referred to as an electron gun) is mounted on the electron beam apparatus, the inside of the electron gun is evacuated to perform aging. Is done. The pressure inside the electron gun at this time is 1 * 10 −8 Pa or less. In this aging process, flushing is performed in which the filament of the electron gun is heated for several seconds. In this flushing, the filament is heated to 2000 to 3000 ° C. by passing a current of 2 to 3 A through the filament for 1 to 3 seconds.

このフラッシングの実行により、フィラメントの表面に形成されていた金属保護膜は溶融されて蒸発することとなる。また、これと同時に、電子銃の電子ビーム装置への搭載時に金属保護膜の表面に付着していた水分等の微量な付着物も蒸発することとなる。これにより、上述と同様の効果を得ることができる。   By performing this flushing, the metal protective film formed on the surface of the filament is melted and evaporated. At the same time, a very small amount of adhering matter such as moisture adhering to the surface of the metal protective film when the electron gun is mounted on the electron beam apparatus is also evaporated. Thereby, the effect similar to the above can be acquired.

本発明における電子ビーム装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the electron beam apparatus in this invention. 本発明におけるフィラメントアセンブリの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the filament assembly in this invention. 本発明におけるフィラメントの先端部を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the front-end | tip part of the filament in this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…電子銃、2…集束レンズ、3…走査コイル、4…対物レンズ、5…電子検出器、6…試料、7…電子ビーム、8…被検出電子、11…フィラメントアセンブリ、12…台座、13…ステムポール、14…溶着材料、15…フィラメント、16…フィラメント先端部、17…金属保護膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electron gun, 2 ... Focusing lens, 3 ... Scanning coil, 4 ... Objective lens, 5 ... Electron detector, 6 ... Sample, 7 ... Electron beam, 8 ... Electron to be detected, 11 ... Filament assembly, 12 ... Base DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 ... Stem pole, 14 ... Welding material, 15 ... Filament, 16 ... Filament tip part, 17 ... Metal protective film

Claims (7)

真空下において加熱され、電子を放出するフィラメントを備えたフィラメントアセンブリにおいて、当該フィラメントには少なくともタングステンが含まれており、前記真空下における加熱により溶融されて蒸発し、フィラメント表面から除去される金属保護膜として、金、白金、若しくはチタンからなる膜が当該フィラメントの表面に形成されていることを特徴とするフィラメントアセンブリ。 In a filament assembly comprising a filament that is heated under vacuum and emits electrons, the filament contains at least tungsten, and the metal protection that is melted and evaporated by heating under the vacuum and removed from the filament surface A filament assembly, wherein a film made of gold, platinum, or titanium is formed on the surface of the filament as the film . 前記金属保護膜は、イオンプレーティング、スパッタリング若しくは蒸着により前記フィラメントの表面に形成されていること特徴とする請求項1記載のフィラメントアセンブリ。 2. The filament assembly according to claim 1, wherein the metal protective film is formed on the surface of the filament by ion plating, sputtering or vapor deposition. 前記金属保護膜は、10〜1000nmの膜厚で前記フィラメントの表面に形成されていることを特徴とする請求項1又は2記載のフィラメントアセンブリ。 The metal protective film, filament assembly according to claim 1 or 2, characterized in that formed on the surface of the filaments at a film thickness of 10 to 1000 nm. 前記フィラメントは、ヘアピンフィラメント、ポイントフィラメント、シャープドフィラメント、若しくはセミポイントフィラメントの内の何れかの形態を有することを特徴とする請求項1乃至何れか記載のフィラメントアセンブリ。 The filament assembly according to any one of claims 1 to 3 , wherein the filament has one of a hairpin filament, a point filament, a sharped filament, and a semipoint filament. 請求項1乃至何れか記載のフィラメントアセンブリを具備する電子銃。 Claims 1 to 4 electron gun having a filament assembly according to any one. 前記電子銃は、熱電子銃であることを特徴とする請求項5記載の電子銃。The electron gun according to claim 5, wherein the electron gun is a thermal electron gun. 請求項5又は6記載の電子銃を具備する電子ビーム装置。 An electron beam apparatus comprising the electron gun according to claim 5 .
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