JPH10223164A - 電子銃 - Google Patents
電子銃Info
- Publication number
- JPH10223164A JPH10223164A JP9031416A JP3141697A JPH10223164A JP H10223164 A JPH10223164 A JP H10223164A JP 9031416 A JP9031416 A JP 9031416A JP 3141697 A JP3141697 A JP 3141697A JP H10223164 A JPH10223164 A JP H10223164A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cathode
- electron gun
- wehnelt
- electron
- anode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高スループットの電子線転写装置用の電子銃
に適用可能な、高エミッタンス、低輝度、高エネルギー
の電子銃を提供する。 【解決手段】 電子銃１は、電子放出面１６を有するカ
ソード１５と、その周囲にカソードと電気的及び機械的
に接続されて配置されたウェーネルト１３と、を有す
る。そして、カソード１５の電子放出面１６を有効かつ
均一に加熱する一方、ウェーネルト１３はできるだけ低
温とする配慮（くびれ部１４、フィン１７等）がなされ
ている。
に適用可能な、高エミッタンス、低輝度、高エネルギー
の電子銃を提供する。 【解決手段】 電子銃１は、電子放出面１６を有するカ
ソード１５と、その周囲にカソードと電気的及び機械的
に接続されて配置されたウェーネルト１３と、を有す
る。そして、カソード１５の電子放出面１６を有効かつ
均一に加熱する一方、ウェーネルト１３はできるだけ低
温とする配慮（くびれ部１４、フィン１７等）がなされ
ている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子線縮小転写装
置用の電子銃のように、低輝度・高エミッタンスのビー
ム特性が要求される電子銃に関する。
置用の電子銃のように、低輝度・高エミッタンスのビー
ム特性が要求される電子銃に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種の転写装置においては、カ
ソード、ウェーネルト、アノードの３電極を持つ軸対称
構造の電子銃が用いられていた。ここで、カソードとウ
ェーネルトは互いに絶縁され、別々のポテンシャル（電
位）を与える構造となっていた。
ソード、ウェーネルト、アノードの３電極を持つ軸対称
構造の電子銃が用いられていた。ここで、カソードとウ
ェーネルトは互いに絶縁され、別々のポテンシャル（電
位）を与える構造となっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の電
子銃においては、１００μm・mrad程度の低エミッタンス
の電子銃を得るのは容易であったが、電子線縮小転写装
置用の電子銃のような１，０００μm・mrad以上の高エミ
ッタンスの電子銃を得るには問題があった。すなわち、
カソードとウェーネルトが空間的・電気的に分離されて
いるため、両者の境界部での等ポテンシャル線が急激な
変化をして電子線（ビーム）が不均一となり、そのため
高エミッタンス（１，０００μm・mrad以上）の電子銃を
得ることができなかった。
子銃においては、１００μm・mrad程度の低エミッタンス
の電子銃を得るのは容易であったが、電子線縮小転写装
置用の電子銃のような１，０００μm・mrad以上の高エミ
ッタンスの電子銃を得るには問題があった。すなわち、
カソードとウェーネルトが空間的・電気的に分離されて
いるため、両者の境界部での等ポテンシャル線が急激な
変化をして電子線（ビーム）が不均一となり、そのため
高エミッタンス（１，０００μm・mrad以上）の電子銃を
得ることができなかった。
【０００４】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、高スループットの電子線転写装置用の
電子銃に適用可能な、高エミッタンス（例えば１，００
０μm・mrad以上）、低輝度（例えば１×１０4 A/cm2sr
以下）、高エネルギー（例えば１００kV以上）の電子銃
を提供することを目的とする。
なされたもので、高スループットの電子線転写装置用の
電子銃に適用可能な、高エミッタンス（例えば１，００
０μm・mrad以上）、低輝度（例えば１×１０4 A/cm2sr
以下）、高エネルギー（例えば１００kV以上）の電子銃
を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の電子銃は、電子放出面を有するカソード
と、 このカソードの周囲にカソードと電気的及び機械
的に接続されて配置されたウェーネルトと、 カソード
を反電子放出面側から選択的に加熱する手段と、を具備
することを特徴とする。このため、カソードとウェーネ
ルトとの境界部で等ポテンシャル線が急激に乱れること
がないのでカソード周辺部からも均一な電子線が放出さ
れ、電子銃のエミッタンスが向上する。また、カソード
とウェーネルトは機械的にも接続されているため、カソ
ードとウェーネルトの同心性不良等の精度不良は生じな
い。また、カソードを選択的に加熱する手段が設けられ
ているので、ウェーネルトが加熱されてウェーネルトか
ら電子放出が行われることはない。
め、本発明の電子銃は、電子放出面を有するカソード
と、 このカソードの周囲にカソードと電気的及び機械
的に接続されて配置されたウェーネルトと、 カソード
を反電子放出面側から選択的に加熱する手段と、を具備
することを特徴とする。このため、カソードとウェーネ
ルトとの境界部で等ポテンシャル線が急激に乱れること
がないのでカソード周辺部からも均一な電子線が放出さ
れ、電子銃のエミッタンスが向上する。また、カソード
とウェーネルトは機械的にも接続されているため、カソ
ードとウェーネルトの同心性不良等の精度不良は生じな
い。また、カソードを選択的に加熱する手段が設けられ
ているので、ウェーネルトが加熱されてウェーネルトか
ら電子放出が行われることはない。
【０００６】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の１実施例に係る
電子銃の構成及び電子線の放出状態を模式的に示す図で
ある。この電子銃１は、同軸上に一列に配列されたアノ
ード３、制御アノード７、カソード１５、ウェーネルト
１３、ヒーター２７等から構成されている。
電子銃の構成及び電子線の放出状態を模式的に示す図で
ある。この電子銃１は、同軸上に一列に配列されたアノ
ード３、制御アノード７、カソード１５、ウェーネルト
１３、ヒーター２７等から構成されている。
【０００７】アノード３は、中央部に穴３ａの開いた板
状のものであり、通常グラウンドレベルの電位を有す
る。アノード３は、マイナス電圧（加速電圧）を印加さ
れたカソード１５から電子線１１を引き出す作用をな
す。また、アノード３の中央穴３ａでは等ポテンシャル
線５が上に凸の形状をしているため、凹レンズの作用を
する。この凹レンズ作用と下記の制御アノード７の凸レ
ンズ作用により、電子線は、アノード３の穴３ａの中央
部で収束し、アノード３の出側（部の上方）で広がる形
となる。なお、これらアノード、制御アノードの穴径や
位置をシミュレーションにより最適化することにより、
レンズ効果の収差を最小として高エミッタンス条件を得
ることができる。
状のものであり、通常グラウンドレベルの電位を有す
る。アノード３は、マイナス電圧（加速電圧）を印加さ
れたカソード１５から電子線１１を引き出す作用をな
す。また、アノード３の中央穴３ａでは等ポテンシャル
線５が上に凸の形状をしているため、凹レンズの作用を
する。この凹レンズ作用と下記の制御アノード７の凸レ
ンズ作用により、電子線は、アノード３の穴３ａの中央
部で収束し、アノード３の出側（部の上方）で広がる形
となる。なお、これらアノード、制御アノードの穴径や
位置をシミュレーションにより最適化することにより、
レンズ効果の収差を最小として高エミッタンス条件を得
ることができる。
【０００８】制御アノード７も、中央部に穴７ａの開い
た板状のものであり、アノード３とカソード１５の間に
アノード３と平行に配置されている。制御アノード７
は、アノード３に対して９９kV程度の負圧を印加されて
いる。制御アノード７の中央穴７ａは、カソード１５の
径よりも広く、この穴からアノード３と制御アノード７
間の等ポテンシャル線９がカソード１５側に滲み出し
て、同穴７ａ部に凸レンズ作用を持たせる。
た板状のものであり、アノード３とカソード１５の間に
アノード３と平行に配置されている。制御アノード７
は、アノード３に対して９９kV程度の負圧を印加されて
いる。制御アノード７の中央穴７ａは、カソード１５の
径よりも広く、この穴からアノード３と制御アノード７
間の等ポテンシャル線９がカソード１５側に滲み出し
て、同穴７ａ部に凸レンズ作用を持たせる。
【０００９】カソード１５は、ウェーネルト１３と同芯
で軸対称かつ一体（単結晶Ｔａの削り出し）に形成され
ている。カソード１５の表面（図の上面）は、電子放出
面１６となっている。この電子放出面１６は、平たい円
形の面である。しかし、同面１６は曲面（凹面又は凸
面）であってもかまわない。
で軸対称かつ一体（単結晶Ｔａの削り出し）に形成され
ている。カソード１５の表面（図の上面）は、電子放出
面１６となっている。この電子放出面１６は、平たい円
形の面である。しかし、同面１６は曲面（凹面又は凸
面）であってもかまわない。
【００１０】カソード１５の裏面２６の下にはヒーター
２７が備えられており、このヒーター２７からのエレク
トロンボンバードが同裏面２６に当る。これにより生じ
た熱が伝熱部２３を通じて電子放出面１６を加熱する。
ヒーター２７には、カソードとの間に５kVの電圧を印加
して２０mAの電流を流し１００Ｗの電力で加熱してい
る。
２７が備えられており、このヒーター２７からのエレク
トロンボンバードが同裏面２６に当る。これにより生じ
た熱が伝熱部２３を通じて電子放出面１６を加熱する。
ヒーター２７には、カソードとの間に５kVの電圧を印加
して２０mAの電流を流し１００Ｗの電力で加熱してい
る。
【００１１】本発明の電子銃においては、カソード１５
の電子放出面１６を有効かつ均一に加熱する一方、カソ
ード１５の外周に接続しているウェーネルト１３はでき
るだけ低温とすることが一つの要点である。このため
に、図１の実施例では以下の配慮を行っている。なお、
これらの配慮は、全てカソードの裏面側で行っており、
表面側は電子銃の特性を決める等ポテンシャル面の形成
を高エミッタンスに適した形としている。
の電子放出面１６を有効かつ均一に加熱する一方、カソ
ード１５の外周に接続しているウェーネルト１３はでき
るだけ低温とすることが一つの要点である。このため
に、図１の実施例では以下の配慮を行っている。なお、
これらの配慮は、全てカソードの裏面側で行っており、
表面側は電子銃の特性を決める等ポテンシャル面の形成
を高エミッタンスに適した形としている。
【００１２】 電子放出面１６の裏側に伝熱部２３を
設け、ヒーター２７からの熱を均一かつ高い熱伝導によ
り電子放出面に到達させる。 カソード１５とウェーネルト１３との接続部は、厚
さの薄い（例えば０．３mm）くびれ部１４として、カソ
ード１５からウェーネルト１３への熱伝導を少なくして
いる。
設け、ヒーター２７からの熱を均一かつ高い熱伝導によ
り電子放出面に到達させる。 カソード１５とウェーネルト１３との接続部は、厚
さの薄い（例えば０．３mm）くびれ部１４として、カソ
ード１５からウェーネルト１３への熱伝導を少なくして
いる。
【００１３】 ウェーネルト１３を薄いフィン構造と
して、放熱性を向上している。すなわち、ウェーネルト
１３の外周には、中心方向に向けて深い肉盗み溝１９を
加工しており、この溝１９の上下に表フィン１７と裏フ
ィン２１とを形成している。これらのフィンは肉薄で表
面積が大きいため放熱性に優れており、カソード１５よ
りの伝熱を外に逃がしてウェーネルト１３の温度が上昇
しないようになっている。特に、裏フィン２１がヒータ
ー２７方向から、表フィン１７への熱輻射を遮るという
構造的配慮もなされている。 ヒーター２７の外周部を覆うカバー２５を設けてい
る。
して、放熱性を向上している。すなわち、ウェーネルト
１３の外周には、中心方向に向けて深い肉盗み溝１９を
加工しており、この溝１９の上下に表フィン１７と裏フ
ィン２１とを形成している。これらのフィンは肉薄で表
面積が大きいため放熱性に優れており、カソード１５よ
りの伝熱を外に逃がしてウェーネルト１３の温度が上昇
しないようになっている。特に、裏フィン２１がヒータ
ー２７方向から、表フィン１７への熱輻射を遮るという
構造的配慮もなされている。 ヒーター２７の外周部を覆うカバー２５を設けてい
る。
【００１４】このような構造のため、カソード１５の周
辺部は、同部に接続されているウェーネルトト１３が放
熱フィンの役割を果すため温度が下がり、電子放出が少
なくなる。しかしカソード１５周辺から放出された電子
は一様な照明に寄与する分は少なく、無駄な電流となる
傾向がある。したがってカソード周辺から放出される電
子が少なくなるのは当然好ましい。
辺部は、同部に接続されているウェーネルトト１３が放
熱フィンの役割を果すため温度が下がり、電子放出が少
なくなる。しかしカソード１５周辺から放出された電子
は一様な照明に寄与する分は少なく、無駄な電流となる
傾向がある。したがってカソード周辺から放出される電
子が少なくなるのは当然好ましい。
【００１５】ところで、ウェーネルト１３の表面は、外
周に行くほど高くなる円錐面となっている。これは、ウ
ェーネルト３上における等ポテンシャル線を光軸側に低
い形として、電子線１１に光軸へ寄る加速度を与えるた
めである。なお、この光軸方向への加速度は、電子線１
１相互間に働くクーロン力（電子線を拡げる方向に働
く）によって打ち消され、結局カソード１５から出た電
子線は、制御アノード７方向に平行電子線束となって進
む。このウェーネルト１３の円錐面の傾き（図中のθ、
電子線は光軸に平行）は、この例ではθ＝７１°であ
る。
周に行くほど高くなる円錐面となっている。これは、ウ
ェーネルト３上における等ポテンシャル線を光軸側に低
い形として、電子線１１に光軸へ寄る加速度を与えるた
めである。なお、この光軸方向への加速度は、電子線１
１相互間に働くクーロン力（電子線を拡げる方向に働
く）によって打ち消され、結局カソード１５から出た電
子線は、制御アノード７方向に平行電子線束となって進
む。このウェーネルト１３の円錐面の傾き（図中のθ、
電子線は光軸に平行）は、この例ではθ＝７１°であ
る。
【００１６】本発明の電子銃においては、電子銃電流が
カソード温度で決まる温度制限領域で使ってもよく、ま
た、カソード近傍の電界で電子銃電流が決まる空間電荷
制限領域で使用してもよい。
カソード温度で決まる温度制限領域で使ってもよく、ま
た、カソード近傍の電界で電子銃電流が決まる空間電荷
制限領域で使用してもよい。
【００１７】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、高スループットの電子線転写装置用の電子銃に適用
可能な、高エミッタンス（例えば１，０００μm・mrad以
上）、低輝度（例えば１×１０4 A/cm2sr 以下）、高エ
ネルギー（例えば１００kV以上）の電子銃を提供するこ
とができる。
は、高スループットの電子線転写装置用の電子銃に適用
可能な、高エミッタンス（例えば１，０００μm・mrad以
上）、低輝度（例えば１×１０4 A/cm2sr 以下）、高エ
ネルギー（例えば１００kV以上）の電子銃を提供するこ
とができる。
【図１】本発明の１実施例に係る電子銃の構成及び電子
線の放出状態を模式的に示す図である。
線の放出状態を模式的に示す図である。
１ 電子銃 ３ アノード ５、９ 等ポテンシャル線 ７ 制御アノード １１ 電子線 １３ ウェーネル
ト １４ くびれ部 １５ カソード １６ 電子放出面 １７ 表フィン １９ 肉盗み溝 ２１ 裏フィン ２３ 伝熱部 ２５ カバー ２６ 裏面 ２７ ヒーター
ト １４ くびれ部 １５ カソード １６ 電子放出面 １７ 表フィン １９ 肉盗み溝 ２１ 裏フィン ２３ 伝熱部 ２５ カバー ２６ 裏面 ２７ ヒーター
Claims (4)
- 【請求項１】 電子放出面を有するカソードと、 このカソードの周囲にカソードと電気的及び機械的に接
続されて配置されたウェーネルトと、 カソードを反電子放出面側から選択的に加熱する手段
と、 を具備することを特徴とする電子銃。 - 【請求項２】 上記カソードとウェーネルトとの接続部
が、カソードからウェーネルトへの熱伝導が少なくなる
ように薄肉となっていることを特徴とする請求項１記載
の電子銃。 - 【請求項３】 上記ウェーネルトの外周部が放熱性の良
い薄肉フィン状となっていることを特徴とする請求項１
又は２記載の電子銃。 - 【請求項４】 上記カソードが温度制限領域で作動する
ことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の電子
銃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9031416A JPH10223164A (ja) | 1997-01-31 | 1997-01-31 | 電子銃 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9031416A JPH10223164A (ja) | 1997-01-31 | 1997-01-31 | 電子銃 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10223164A true JPH10223164A (ja) | 1998-08-21 |
Family
ID=12330666
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9031416A Pending JPH10223164A (ja) | 1997-01-31 | 1997-01-31 | 電子銃 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10223164A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000048224A1 (fr) * | 1999-02-09 | 2000-08-17 | Nikon Corporation | Canon electronique et dispositif d'exposition a faisceau electronique |
| JP2005038638A (ja) * | 2003-07-16 | 2005-02-10 | Toshiba Corp | 電子銃とそれを用いた電子ビーム照射装置 |
-
1997
- 1997-01-31 JP JP9031416A patent/JPH10223164A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000048224A1 (fr) * | 1999-02-09 | 2000-08-17 | Nikon Corporation | Canon electronique et dispositif d'exposition a faisceau electronique |
| US6707240B1 (en) | 1999-02-09 | 2004-03-16 | Nikon Corporation | Electron gun and electron beam exposure device |
| JP2005038638A (ja) * | 2003-07-16 | 2005-02-10 | Toshiba Corp | 電子銃とそれを用いた電子ビーム照射装置 |
| JP4601923B2 (ja) * | 2003-07-16 | 2010-12-22 | 株式会社東芝 | 電子銃とそれを用いた電子ビーム照射装置 |
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