JPH10321174A - 電子銃 - Google Patents
電子銃Info
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- JPH10321174A JPH10321174A JP9139188A JP13918897A JPH10321174A JP H10321174 A JPH10321174 A JP H10321174A JP 9139188 A JP9139188 A JP 9139188A JP 13918897 A JP13918897 A JP 13918897A JP H10321174 A JPH10321174 A JP H10321174A
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- JP
- Japan
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- electron gun
- wehnelt
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 部品製作・組立に求められる精度はそれほど
高くなくても十分な高エミッタンス等の性能を発揮でき
る電子銃を提供する。 【解決手段】 ウェーネルト２に対するカソード３のセ
ンタリング調整を行うアクチュエータ（ピエゾ素子５）
を、ウェーネルト２とカソード５の間に設けた。そし
て、このアクチュエータを真空ケーシング７外からの信
号によって作動させるようにした。
高くなくても十分な高エミッタンス等の性能を発揮でき
る電子銃を提供する。 【解決手段】 ウェーネルト２に対するカソード３のセ
ンタリング調整を行うアクチュエータ（ピエゾ素子５）
を、ウェーネルト２とカソード５の間に設けた。そし
て、このアクチュエータを真空ケーシング７外からの信
号によって作動させるようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子線縮小転写装
置用に適した、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。
置用に適した、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】電子線露光装置における電子銃を例にと
って説明する。図２は、特開平６−２７５２１８号に開
示されている電子線描画装置の構成を示す図である。電
子銃２２はカソード２３、ウェーネルト２４及びアノー
ド２６から構成されており、電子銃２２から放出された
電子ビームは、アライメントコイル２７によりビーム中
心が光軸に調節され、第１アパーチャ２８で周辺のボケ
部分がカットされ、縮小レンズ系２９を経てビーム径が
縮小され、対物レンズ３１により描画面３２上に集束さ
れる。なお、図示しない偏向電極が、第２アパーチャ３
０と描画面３２の間に設けられている。電子銃２２のカ
ソード２３として、最近、例えばＬａＢ6 （ランタンヘ
キサボライド）単結晶が使用されている。なお、この装
置全体は真空容器の中に収容されている。
って説明する。図２は、特開平６−２７５２１８号に開
示されている電子線描画装置の構成を示す図である。電
子銃２２はカソード２３、ウェーネルト２４及びアノー
ド２６から構成されており、電子銃２２から放出された
電子ビームは、アライメントコイル２７によりビーム中
心が光軸に調節され、第１アパーチャ２８で周辺のボケ
部分がカットされ、縮小レンズ系２９を経てビーム径が
縮小され、対物レンズ３１により描画面３２上に集束さ
れる。なお、図示しない偏向電極が、第２アパーチャ３
０と描画面３２の間に設けられている。電子銃２２のカ
ソード２３として、最近、例えばＬａＢ6 （ランタンヘ
キサボライド）単結晶が使用されている。なお、この装
置全体は真空容器の中に収容されている。
【０００３】上記カソード２３は、例えば１，２００℃
といった高温に加熱されているとともに、１０〜１００
kVのマイナス電圧が印加されている。アノード２６の電
位は通常０Ｖである。カソード２３からは、アノード２
６に向けて電子線が放出される。ウェーネルト２４は、
カソード２３よりもやや低い（絶対値）マイナス電圧が
印加されており、カソード２３からアノード２６方向に
向かう電子線を光軸に寄せるような電界を形成する。ア
ノード２６の中央部には孔が開いており、カソード２３
から出た電子線は、アノード２６方向に加速され、アノ
ード２６の中央孔を通過して下方に進行する。
といった高温に加熱されているとともに、１０〜１００
kVのマイナス電圧が印加されている。アノード２６の電
位は通常０Ｖである。カソード２３からは、アノード２
６に向けて電子線が放出される。ウェーネルト２４は、
カソード２３よりもやや低い（絶対値）マイナス電圧が
印加されており、カソード２３からアノード２６方向に
向かう電子線を光軸に寄せるような電界を形成する。ア
ノード２６の中央部には孔が開いており、カソード２３
から出た電子線は、アノード２６方向に加速され、アノ
ード２６の中央孔を通過して下方に進行する。
【０００４】このような電子銃においては、ウェーネル
トに対してカソードを高い精度でセンタリングするこ
と、及び、カソードの電子放出面を光軸に対して角度出
しすることが、放出される電子線の均一性・方向性等を
確保する上で重要であった。このような精度出しは、当
然、設計・組立て段階でも考慮するのであるが、実際に
電子銃や電子線露光装置を動かした段階では、カソード
周りの高度上昇による変形なども生じて、調整が狂うこ
ともあった。
トに対してカソードを高い精度でセンタリングするこ
と、及び、カソードの電子放出面を光軸に対して角度出
しすることが、放出される電子線の均一性・方向性等を
確保する上で重要であった。このような精度出しは、当
然、設計・組立て段階でも考慮するのであるが、実際に
電子銃や電子線露光装置を動かした段階では、カソード
周りの高度上昇による変形なども生じて、調整が狂うこ
ともあった。
【０００５】そこで、特開平６−２７５２１８号には、
カソードとウェーネルトの位置をネジ式に調整できる機
構を有し、真空容器外からネジを回してやることによ
り、運転中においてもカソードのセンタリングを行うこ
とのできる電子銃が提案されている。
カソードとウェーネルトの位置をネジ式に調整できる機
構を有し、真空容器外からネジを回してやることによ
り、運転中においてもカソードのセンタリングを行うこ
とのできる電子銃が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のよう
に、カソードやウェーネルトには数十〜数百kVの電圧が
かかっているため、真空容器外からネジを回してカソー
ド等を動かす機構においては、その機構のどこかで高圧
絶縁を行う必要がある。このような高圧絶縁に伴って、
絶縁破壊や表面の帯電による電場の歪、真空低下（絶縁
材はポーラスなものがない）等といった問題が生じる。
に、カソードやウェーネルトには数十〜数百kVの電圧が
かかっているため、真空容器外からネジを回してカソー
ド等を動かす機構においては、その機構のどこかで高圧
絶縁を行う必要がある。このような高圧絶縁に伴って、
絶縁破壊や表面の帯電による電場の歪、真空低下（絶縁
材はポーラスなものがない）等といった問題が生じる。
【０００７】一方、設計上の改善によりカソードセンタ
リングが無調整で済むような方向にも技術は進んでお
り、従来の電子線描画装置用の電子銃のごとき高輝度・
低エミッタンスの電子銃では上述のような問題はなくな
ってきている。しかし、ある程度広い範囲のマスクパタ
ーンを転写露光する方式の電子線露光装置用の超高エミ
ッタンス・低輝度の電子銃では、カソードのウェーネル
トに対するセンタリングの誤差の許容値が小さく（１０
〜５０μm 以下）、無調整では必要なエミッタンスの値
が得られない。特に、電子銃が空間電荷制限領域で作動
する場合には、電子銃の性能（エミッタンス等）がカソ
ードとウェーネルト間の静電場の対称性に大きく依存す
るので、カソードのセンタリング調整は不可欠であっ
た。
リングが無調整で済むような方向にも技術は進んでお
り、従来の電子線描画装置用の電子銃のごとき高輝度・
低エミッタンスの電子銃では上述のような問題はなくな
ってきている。しかし、ある程度広い範囲のマスクパタ
ーンを転写露光する方式の電子線露光装置用の超高エミ
ッタンス・低輝度の電子銃では、カソードのウェーネル
トに対するセンタリングの誤差の許容値が小さく（１０
〜５０μm 以下）、無調整では必要なエミッタンスの値
が得られない。特に、電子銃が空間電荷制限領域で作動
する場合には、電子銃の性能（エミッタンス等）がカソ
ードとウェーネルト間の静電場の対称性に大きく依存す
るので、カソードのセンタリング調整は不可欠であっ
た。
【０００８】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、部品製作・組立に求められる精度はそれほ
ど高くなくても十分な高エミッタンス等の性能を発揮で
きる電子銃を提供することを目的とする。
れたもので、部品製作・組立に求められる精度はそれほ
ど高くなくても十分な高エミッタンス等の性能を発揮で
きる電子銃を提供することを目的とする。
【０００９】
【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、 真空ケーシング内に配置され
た、少なくともカソード、ウェーネルト及びアノードを
含む電子銃であって；ウェーネルトに対するカソードの
センタリング、及び／又は、光軸に対するカソードの傾
き調整を行うアクチュエータを真空ケーシング内に配置
し、このアクチュエータを真空ケーシング外からの信号
によって作動させるようにしたことを特徴とする。すな
わち、センタリング用のアクチュエータを真空容器内に
入れ、これを電気信号等によってコントロールすること
とした。
め、本発明の電子銃は、 真空ケーシング内に配置され
た、少なくともカソード、ウェーネルト及びアノードを
含む電子銃であって；ウェーネルトに対するカソードの
センタリング、及び／又は、光軸に対するカソードの傾
き調整を行うアクチュエータを真空ケーシング内に配置
し、このアクチュエータを真空ケーシング外からの信号
によって作動させるようにしたことを特徴とする。すな
わち、センタリング用のアクチュエータを真空容器内に
入れ、これを電気信号等によってコントロールすること
とした。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の１態様の電子銃は、ウェ
ーネルトとカソードの間にピエゾ素子を設け、このピエ
ゾ素子間に与える電圧を変えてピエゾ素子を伸縮させる
ことによってカソードとウェーネルト間のセンタリング
を調整する。したがって、これらの電極の位置関係で決
まる静電ポテンシャルの軸対称性を高精度に調整でき
る、高エミッタンスの電子線が得られる。また、室温の
時に高精度に組立ててもカソードを１，２００℃程度の
高温にした時にはセンタリングが狂うという問題点も解
決される。なお、本発明の電子銃を組み込んだ、センタ
リング等の経時変化を自動的に調整するようなコントロ
ールシステムも構築しうる。
ーネルトとカソードの間にピエゾ素子を設け、このピエ
ゾ素子間に与える電圧を変えてピエゾ素子を伸縮させる
ことによってカソードとウェーネルト間のセンタリング
を調整する。したがって、これらの電極の位置関係で決
まる静電ポテンシャルの軸対称性を高精度に調整でき
る、高エミッタンスの電子線が得られる。また、室温の
時に高精度に組立ててもカソードを１，２００℃程度の
高温にした時にはセンタリングが狂うという問題点も解
決される。なお、本発明の電子銃を組み込んだ、センタ
リング等の経時変化を自動的に調整するようなコントロ
ールシステムも構築しうる。
【００１１】ピエゾ素子（アクチュエータ）はカソード
とウェーネルトの間に設けることとすれば、この間は高
々１００Ｖ程度しか電位差がないため、絶縁破壊の問題
もない。またピエゾ素子（アクチュエータ）を複数個使
うことによって、平行移動や傾き（精度１mrad以下）
等、種々の調整が可能である。
とウェーネルトの間に設けることとすれば、この間は高
々１００Ｖ程度しか電位差がないため、絶縁破壊の問題
もない。またピエゾ素子（アクチュエータ）を複数個使
うことによって、平行移動や傾き（精度１mrad以下）
等、種々の調整が可能である。
【００１２】以下、図面を参照しつつ説明する。図１
は、本発明の１実施例に係る電子銃（電子線転写装置
用）の構造を示す側面断面図である。この電子銃は、同
軸上に配置された回転対称形のアノード１、ウェーネル
ト２及びカソード３を有する。これらの部品は、真空ケ
ーシング７の中に収められている。
は、本発明の１実施例に係る電子銃（電子線転写装置
用）の構造を示す側面断面図である。この電子銃は、同
軸上に配置された回転対称形のアノード１、ウェーネル
ト２及びカソード３を有する。これらの部品は、真空ケ
ーシング７の中に収められている。
【００１３】アノード１は、中央に電子線の通過する孔
１ａを有し、カソード側の面が球面１ｂとなっている。
この球面１ｂは、アノードの出側の中心点１ｃを中心と
する面である。後述のウェーネルト２の内凹底面２ｂや
カソード３の電子放出面３ａも、同じ点１ｃを中心とす
る球面にすることもできる。このようにすると、アノー
ド１〜カソード３間の電場を光軸近傍では同心球面とし
て、無収差レンズ系とすることができる。このアノード
１は、ＭｏやＷ、ステンレス等の材料で作製できる。通
常、アノードは０Ｖ（グラウンドレベル）である。
１ａを有し、カソード側の面が球面１ｂとなっている。
この球面１ｂは、アノードの出側の中心点１ｃを中心と
する面である。後述のウェーネルト２の内凹底面２ｂや
カソード３の電子放出面３ａも、同じ点１ｃを中心とす
る球面にすることもできる。このようにすると、アノー
ド１〜カソード３間の電場を光軸近傍では同心球面とし
て、無収差レンズ系とすることができる。このアノード
１は、ＭｏやＷ、ステンレス等の材料で作製できる。通
常、アノードは０Ｖ（グラウンドレベル）である。
【００１４】ウェーネルト２は、上部中央が大きくえぐ
られており、その内側壁面２ａは光軸に平行な円周面で
ある。側壁面２ａは、中央に向かって図の下方（反アノ
ード側）に傾斜した底面２ｂにつながっている。同底面
２ｂの中央部には、比較的細いカソード孔２ｃが開いて
いる。このカソード孔２ｃの中心部に、カソード３が配
置されている。カソード孔２ｃの下方には、一段広くな
ったアクチュエータセット凹部２ｄが形成されている。
この凹部２ｄには、絶縁リング８を介してピエゾ素子５
が組み込まれている。ウェーネルト２は、アルミナ製等
の高圧碍子９を介して、その周囲をケーシング７に固定
されている。ウェーネルト２はアノード１と同様の材料
で作製できる。ウェーネルト２には、−１００．０２kV
の負電圧が印加されている。
られており、その内側壁面２ａは光軸に平行な円周面で
ある。側壁面２ａは、中央に向かって図の下方（反アノ
ード側）に傾斜した底面２ｂにつながっている。同底面
２ｂの中央部には、比較的細いカソード孔２ｃが開いて
いる。このカソード孔２ｃの中心部に、カソード３が配
置されている。カソード孔２ｃの下方には、一段広くな
ったアクチュエータセット凹部２ｄが形成されている。
この凹部２ｄには、絶縁リング８を介してピエゾ素子５
が組み込まれている。ウェーネルト２は、アルミナ製等
の高圧碍子９を介して、その周囲をケーシング７に固定
されている。ウェーネルト２はアノード１と同様の材料
で作製できる。ウェーネルト２には、−１００．０２kV
の負電圧が印加されている。
【００１５】カソード３は、長細い丸棒のＬａＢ6 単結
晶品であり、ウェーネルト２の下部中心孔２ｃ中に配置
されている。カソード３の上端面は電子放出面３ａであ
り、その高さ位置は、ウェーネルト内底面２ｂの底とほ
ぼ面一である。カソード３の上半部外周には、Ｗ線コイ
ルからなるヒータ４が外周を取り巻くように配置されて
いる。このヒータ４に、図示せぬ電源から加熱電力を供
給してカソード３を１，２００℃前後に加熱する。カソ
ード３の根本部外周は、ピエゾ素子（アクチュエータ）
５によって支持されている。カソード３には−１００kV
の負電圧が印加されている。
晶品であり、ウェーネルト２の下部中心孔２ｃ中に配置
されている。カソード３の上端面は電子放出面３ａであ
り、その高さ位置は、ウェーネルト内底面２ｂの底とほ
ぼ面一である。カソード３の上半部外周には、Ｗ線コイ
ルからなるヒータ４が外周を取り巻くように配置されて
いる。このヒータ４に、図示せぬ電源から加熱電力を供
給してカソード３を１，２００℃前後に加熱する。カソ
ード３の根本部外周は、ピエゾ素子（アクチュエータ）
５によって支持されている。カソード３には−１００kV
の負電圧が印加されている。
【００１６】ピエゾ素子５は、上下２段、円周方向に
３、４個配置されている。各ピエゾ素子５は、外側の絶
縁リング８とカソード３の間を突っ張るような形で配置
されている。絶縁リング８は、ウェーネルト２とピエゾ
素子５との間を絶縁するためのものであり、アルミナセ
ラミックス等で作製できる。上下のピエゾ素子５の両端
に印加する電圧を変化させて、数１００nmのピッチで素
子５の長さを変えることにより、カソード３を光軸に対
して傾ける方向に調整できる。円周方向に配置されたピ
エゾ素子５の長さを変えることにより、カソード３の軸
を光軸に対して平行に移動させることができる。
３、４個配置されている。各ピエゾ素子５は、外側の絶
縁リング８とカソード３の間を突っ張るような形で配置
されている。絶縁リング８は、ウェーネルト２とピエゾ
素子５との間を絶縁するためのものであり、アルミナセ
ラミックス等で作製できる。上下のピエゾ素子５の両端
に印加する電圧を変化させて、数１００nmのピッチで素
子５の長さを変えることにより、カソード３を光軸に対
して傾ける方向に調整できる。円周方向に配置されたピ
エゾ素子５の長さを変えることにより、カソード３の軸
を光軸に対して平行に移動させることができる。
【００１７】各ピエゾ素子５には、電圧信号を送る高圧
の電流導入端子（図示されず）からリード線１１が接続
されている。これらのリード線１１が真空ケーシング７
を通過する部分にはリードスルー６（シール）を設けら
れており、ケーシング７内の真空を保っている。
の電流導入端子（図示されず）からリード線１１が接続
されている。これらのリード線１１が真空ケーシング７
を通過する部分にはリードスルー６（シール）を設けら
れており、ケーシング７内の真空を保っている。
【００１８】次に、この実施例の電子銃の調整方法につ
いて説明する。カソードを加熱してビームを出した状態
で、転写パターンの形成されているレチクル（図示され
ず）の共役面において、ビーム強度の角度分布を、マー
クと電子線検出器を用いて評価しながら、ピエゾ素子に
電気信号を真空外から与えることによってビーム強度の
角度分布が平坦（均等度±１あるいは±３％以内）にな
るように調整した。なお、この電子銃は空間電荷制限条
件で動作させているので電子線の雑音（強度のゆらぎ、
方向のゆらぎ）が少なく、安定度の良い電子線が得られ
た。
いて説明する。カソードを加熱してビームを出した状態
で、転写パターンの形成されているレチクル（図示され
ず）の共役面において、ビーム強度の角度分布を、マー
クと電子線検出器を用いて評価しながら、ピエゾ素子に
電気信号を真空外から与えることによってビーム強度の
角度分布が平坦（均等度±１あるいは±３％以内）にな
るように調整した。なお、この電子銃は空間電荷制限条
件で動作させているので電子線の雑音（強度のゆらぎ、
方向のゆらぎ）が少なく、安定度の良い電子線が得られ
た。
【００１９】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、部品・組立に求められる精度はそれほど高く
なくても十分なエミッタンス等の性能を発揮できる電子
銃を提供することができる。
によれば、部品・組立に求められる精度はそれほど高く
なくても十分なエミッタンス等の性能を発揮できる電子
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（電子線転写装
置用）の構造を示す側面断面図である。
置用）の構造を示す側面断面図である。
【図２】特開平６−２７５２１８号に開示されている電
子線描画装置の構成を示す図である。
子線描画装置の構成を示す図である。
１ アノード ２ ウェーネルト ３ カソード ４ ヒータ ５ ピエゾ素子 ６ リードスルー ７ 真空ケーシング ８ 絶縁リング ９ 高圧碍子 １１ リード線
Claims (4)
- 【請求項１】 真空ケーシング内に配置された、少なく
ともカソード、ウェーネルト及びアノードを含む電子銃
であって；ウェーネルトに対するカソードのセンタリン
グ、及び／又は、光軸に対するカソードの傾き調整を行
うアクチュエータを真空ケーシング内に配置し、このア
クチュエータを真空ケーシング外からの信号によって作
動させるようにしたことを特徴とする電子銃。 - 【請求項２】 上記アクチュエータがピエゾ素子を備え
ることを特徴とする請求項１記載の電子銃。 - 【請求項３】 上記電子銃が空間電荷制限領域で動作す
ることを特徴とする請求項１記載の電子銃。 - 【請求項４】 上記アクチュエータをカソードとウェー
ネルトの間に配置したことを特徴とする請求項１、２又
は３記載の電子銃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9139188A JPH10321174A (ja) | 1997-05-15 | 1997-05-15 | 電子銃 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9139188A JPH10321174A (ja) | 1997-05-15 | 1997-05-15 | 電子銃 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10321174A true JPH10321174A (ja) | 1998-12-04 |
Family
ID=15239612
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9139188A Pending JPH10321174A (ja) | 1997-05-15 | 1997-05-15 | 電子銃 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10321174A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004152608A (ja) * | 2002-10-30 | 2004-05-27 | Ebara Corp | 電子線装置及び該装置を用いたデバイス製造方法 |
| DE112010002981T5 (de) | 2009-06-30 | 2013-01-03 | Hitachi High-Technologies Corporation | Gasfeldionisations-Ionenquellenvorrichtung und damit ausgestattetesRasterladungsteilchenmikroskop |
-
1997
- 1997-05-15 JP JP9139188A patent/JPH10321174A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004152608A (ja) * | 2002-10-30 | 2004-05-27 | Ebara Corp | 電子線装置及び該装置を用いたデバイス製造方法 |
| DE112010002981T5 (de) | 2009-06-30 | 2013-01-03 | Hitachi High-Technologies Corporation | Gasfeldionisations-Ionenquellenvorrichtung und damit ausgestattetesRasterladungsteilchenmikroskop |
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