JPS5818833A - 高密度電子ビ−ムの低温発生方法及びその装置 - Google Patents
高密度電子ビ−ムの低温発生方法及びその装置Info
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- JPS5818833A JPS5818833A JP56117486A JP11748681A JPS5818833A JP S5818833 A JPS5818833 A JP S5818833A JP 56117486 A JP56117486 A JP 56117486A JP 11748681 A JP11748681 A JP 11748681A JP S5818833 A JPS5818833 A JP S5818833A
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- electron beam
- temperature
- electron
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/24—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the tube and not otherwise provided for
- H01J37/241—High voltage power supply or regulation circuits
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- Solid Thermionic Cathode (AREA)
- Electron Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は単結晶内硼化ランタン陰極を電子銃として備
えた電子ビーム発生装櫨において、安定した電子ビーム
を高輝度で長時間発生させる方法及びその装置に関する
。走査型電子顕微鏡（ｓｍ）、電、子プローゾＸ線マイ
クロアナライザー（Ｉｉ！ＰＭＡ）及び電子ビーム露光
機などの電子ビーム応用装置においては一般的に高輝度
の電子プ四−ブビームカ（望ましいとされている。高輝
度電子ビームを実現するものとして近年ＬｍＢ・陰極、
特に単結晶ＬａＢ＠銃に替えて使用されている。
えた電子ビーム発生装櫨において、安定した電子ビーム
を高輝度で長時間発生させる方法及びその装置に関する
。走査型電子顕微鏡（ｓｍ）、電、子プローゾＸ線マイ
クロアナライザー（Ｉｉ！ＰＭＡ）及び電子ビーム露光
機などの電子ビーム応用装置においては一般的に高輝度
の電子プ四−ブビームカ（望ましいとされている。高輝
度電子ビームを実現するものとして近年ＬｍＢ・陰極、
特に単結晶ＬａＢ＠銃に替えて使用されている。
この単結晶ＬａＢ＠陰極はこれまテ１５５０−１６５０
０の温度に固定して用いられているが、このような高い
温度に固定して使用していた理由は従来のヘヤーピン型
タングステン陰極の知識から温度を変化させても放出電
子の量が変化しない空間電荷制限領域で使用することが
ビーム電流を安定化させるのに好適であると考えられて
いるからである。
０の温度に固定して用いられているが、このような高い
温度に固定して使用していた理由は従来のヘヤーピン型
タングステン陰極の知識から温度を変化させても放出電
子の量が変化しない空間電荷制限領域で使用することが
ビーム電流を安定化させるのに好適であると考えられて
いるからである。
事実、このような領域でＬａＢ−陰極を使用すると電子
ビームの安定性は良好で輝度も高い。しかしながら陰極
の消耗量は第一図に、示すように使用雰囲気（真空度）
と使用温度に関係するものであり、傾向としては高い真
空度で且つ低温で使用することが望ましいのである。
ビームの安定性は良好で輝度も高い。しかしながら陰極
の消耗量は第一図に、示すように使用雰囲気（真空度）
と使用温度に関係するものであり、傾向としては高い真
空度で且つ低温で使用することが望ましいのである。
陰極消耗量の抑制即ち陰極の長寿命化は真空度の改善の
みによっては達成されない。
みによっては達成されない。
何故なら第１゛図から判るように消耗に対する陰極温度
の影響が大きい為である。例えば陰極温度を１００℃下
げることが出来れば寿命は１０倍も増大するので、少し
でも陰極温度を下げることが要望されているが、単に陰
極の温度を下げただけでは、ビーム電流値が低下し実用
出来ないものになる。
の影響が大きい為である。例えば陰極温度を１００℃下
げることが出来れば寿命は１０倍も増大するので、少し
でも陰極温度を下げることが要望されているが、単に陰
極の温度を下げただけでは、ビーム電流値が低下し実用
出来ないものになる。
本発明は、′に子ビームの発生軸に対して＜ｉｏｏ＞方
位を有する単結晶ＬａＢ＠を陰極として用い、この陰極
の温度を、＠極の温度を変えてもビーム電流が変化しな
い空間電荷制限領域以下の温度範囲即ち放出電子の量が
空間電荷によって制限されることのない領域に設定し且
つ該温度に基いたノ々イアス電圧を設定することによっ
て電子ビームの安定性を損なうことなく陰極の寿命を著
しく改善し得る方法及び装置を提供するものである。
位を有する単結晶ＬａＢ＠を陰極として用い、この陰極
の温度を、＠極の温度を変えてもビーム電流が変化しな
い空間電荷制限領域以下の温度範囲即ち放出電子の量が
空間電荷によって制限されることのない領域に設定し且
つ該温度に基いたノ々イアス電圧を設定することによっ
て電子ビームの安定性を損なうことなく陰極の寿命を著
しく改善し得る方法及び装置を提供するものである。
以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。
第２図は電子ビーム装置の説明図である。単結晶Ｌ ａ
Ｂ＠陰極（１）から放射された電子線は、クロスオー
ノー（２）を形成し、電子レンズ（３）と（４）で集束
され、所定の大きさに縮少された電子プローブビーム（
５）を形成する。このプローブビーム（５）は偏向コイ
ル（６）ニよって試料（７）の上を平面で走査される。
Ｂ＠陰極（１）から放射された電子線は、クロスオー
ノー（２）を形成し、電子レンズ（３）と（４）で集束
され、所定の大きさに縮少された電子プローブビーム（
５）を形成する。このプローブビーム（５）は偏向コイ
ル（６）ニよって試料（７）の上を平面で走査される。
陰極から放射される電子線の量は加熱電源（９）、及び
ノ々イアス電圧設定回路萌によって決定される。なお本
発明では陰極（１）はビームの発生軸に対しく１００＞
方位をもった単結晶Ｌ ａ Ｂ＠から成っておシ、その
先端形状は一例を示すと円錐角は９０° で最先端の曲
率半径は１５μｍである。この陰極は加熱電源（９）を
制Ｕ子る加熱電源制御回路α１）によってその温度を可
変制御されさらに、ウェーネルト（２）Ｆｉｄイアス電
圧制御回路（ＩｓＫよってウェーネルトＫかかる／々イ
アス電圧を可変制御することができるようになっている
。またビームの軸合せのために７ライメ／トコイルＱ４
がビーム軸合せ制御回路（至）によって可変制御される
。上記の制御系は工ξツシ四ン電流測定系（至）とビー
ム電流測定系Ｑ７）Ｋ対応して中央制御装置（至）によ
って指示される動作モードに応じて庚定僅に設定される
。
ノ々イアス電圧設定回路萌によって決定される。なお本
発明では陰極（１）はビームの発生軸に対しく１００＞
方位をもった単結晶Ｌ ａ Ｂ＠から成っておシ、その
先端形状は一例を示すと円錐角は９０° で最先端の曲
率半径は１５μｍである。この陰極は加熱電源（９）を
制Ｕ子る加熱電源制御回路α１）によってその温度を可
変制御されさらに、ウェーネルト（２）Ｆｉｄイアス電
圧制御回路（ＩｓＫよってウェーネルトＫかかる／々イ
アス電圧を可変制御することができるようになっている
。またビームの軸合せのために７ライメ／トコイルＱ４
がビーム軸合せ制御回路（至）によって可変制御される
。上記の制御系は工ξツシ四ン電流測定系（至）とビー
ム電流測定系Ｑ７）Ｋ対応して中央制御装置（至）によ
って指示される動作モードに応じて庚定僅に設定される
。
第３図は上記の構成を有する装置における陰極温度、エ
ミッション電流（全放射電流）及びビーム電流（試料電
流）の関係を表わしたグラフで６、る。この第３図から
明らかなように陰極温度が一定でもエミッション電流を
変えることＫよりビーム電流が変化する。換言すれば陰
極温度とエミッション′１流を変化させることによって
ビーム電流を変化させることが出来る。
ミッション電流（全放射電流）及びビーム電流（試料電
流）の関係を表わしたグラフで６、る。この第３図から
明らかなように陰極温度が一定でもエミッション電流を
変えることＫよりビーム電流が変化する。換言すれば陰
極温度とエミッション′１流を変化させることによって
ビーム電流を変化させることが出来る。
従って加熱電源を制御し、ノ々イアス電圧を制御するこ
とによって任意のビーム電流値を定めることが出来る。
とによって任意のビーム電流値を定めることが出来る。
中央制御装置（コンピューター）囮は少なくとも中央演
算素子及びメモリーを備えており第３図に示す情報及び
次の項で示す輝度に関する情報が記憶されている。そし
て所定のビーム電流が得られるように中央制御装置に指
定すると、第３図にしたがってカッー°ド温度が低い条
件でノ々イアス電圧（エミッション電流値に対応する）
が設定され、所定のビーム電流が得られるのである。
算素子及びメモリーを備えており第３図に示す情報及び
次の項で示す輝度に関する情報が記憶されている。そし
て所定のビーム電流が得られるように中央制御装置に指
定すると、第３図にしたがってカッー°ド温度が低い条
件でノ々イアス電圧（エミッション電流値に対応する）
が設定され、所定のビーム電流が得られるのである。
第４図はカッーＰ＠度とノ１イアス電圧（エミッション
電流値に対応する）を変えた際の輝度の変化を示す。輝
度Ｂは単位面積あたり、単位立体角あたりの電流値と定
義され、次式により求められる。
電流値に対応する）を変えた際の輝度の変化を示す。輝
度Ｂは単位面積あたり、単位立体角あたりの電流値と定
義され、次式により求められる。
■
輝度Ｂ ” 、 、、 、 ｇ（１１１（Ａ／ｃｊ、
Ｓ ｔ ）ここでｒはクロスオーツ９−倫を集束レンズ
で試料向上に拡大し、この像をナイフエッヂＣ線走食し
て得られる反射電子の量的変化から得られるビームの半
径、■はその時ファラデーカップで得られたビームの電
流値、αは開き角である。
Ｓ ｔ ）ここでｒはクロスオーツ９−倫を集束レンズ
で試料向上に拡大し、この像をナイフエッヂＣ線走食し
て得られる反射電子の量的変化から得られるビームの半
径、■はその時ファラデーカップで得られたビームの電
流値、αは開き角である。
この時性に従って、所定の輝度が得られるように中央制
御装置に指定すると第４図にしたがってカソード温度を
低くおさえた条件でノ々イアス電圧を設定し、所定の輝
度が得られるようにしている。
御装置に指定すると第４図にしたがってカソード温度を
低くおさえた条件でノ々イアス電圧を設定し、所定の輝
度が得られるようにしている。
前述したように電子プローブビームに関しては高輝度が
一般に望ましい特性であるとｇｗＩｔされ°ているがゾ
ローブビームを使用する時は高輝度だけで全てが解決さ
れるものではない、その例を第１表によって説明する。
一般に望ましい特性であるとｇｗＩｔされ°ているがゾ
ローブビームを使用する時は高輝度だけで全てが解決さ
れるものではない、その例を第１表によって説明する。
カソード温度を１５９０℃に設定した場合と１４８０℃
に設定した場合を比較すると前者は高＃度であるがビー
ム電流値が低く、後者は輝度は低いがビーム電流値（試
料電流値）は大きい。
に設定した場合を比較すると前者は高＃度であるがビー
ム電流値が低く、後者は輝度は低いがビーム電流値（試
料電流値）は大きい。
第１表
８ＭＭは試料に電子プローブビームをあて、そこから発
生する二次電子を増巾回路を介してＯＲＴに画像を書か
せるものであり、輝度が低くてもビーム電流が大きい場
合、増巾率を低くおさえることが出き、結果的には画質
がきわめて良好な写真が撮れた。このことは輝度の値の
みで１！！！Ｉ論されてきたこれまでの知識が妥当でな
いことを示すものである。
生する二次電子を増巾回路を介してＯＲＴに画像を書か
せるものであり、輝度が低くてもビーム電流が大きい場
合、増巾率を低くおさえることが出き、結果的には画質
がきわめて良好な写真が撮れた。このことは輝度の値の
みで１！！！Ｉ論されてきたこれまでの知識が妥当でな
いことを示すものである。
以上は加速電圧が２０ Ｋ Ｖ ｓ ウェーネルトは１
０鰭径をもった１４００ コニカル型、カッ−Ｐの深さ
はウェーネルトの先端から０．２ｍｍ深さの条件での特
性を示し九が、加速電圧を習えても、また電子銃の娩可
形状を変えても、この特性は本質的に変わることはない
。
０鰭径をもった１４００ コニカル型、カッ−Ｐの深さ
はウェーネルトの先端から０．２ｍｍ深さの条件での特
性を示し九が、加速電圧を習えても、また電子銃の娩可
形状を変えても、この特性は本質的に変わることはない
。
しかし結晶軸が＜１００＞方位以外の例えば＜１１０＞
＜１１１＞などの方位ではこのような低温で使用出来る
特性はもってい々かった。
＜１１１＞などの方位ではこのような低温で使用出来る
特性はもってい々かった。
これを要するに本発明は、陰極に軸方向が＜１００＞の
単結晶ＬａＢａｔ用い、第５図の実着で示す範囲の低い
温度で加熱すると共にビーム電流がビータ位置にあるよ
うなバイアス電圧を設定して使用することによって所望
の高輝度電子ビームを長時間安定して発生させることが
できるものである。
単結晶ＬａＢａｔ用い、第５図の実着で示す範囲の低い
温度で加熱すると共にビーム電流がビータ位置にあるよ
うなバイアス電圧を設定して使用することによって所望
の高輝度電子ビームを長時間安定して発生させることが
できるものである。
以上は本発明を８ＢＭＫ適用した場合についての実施例
でありビーム特性をそこなうことなくむしろ従来よ〕優
れた特性をもって陰極の寿命ｔ１桁長くすることが出来
たことを説明したが、高いビーム電流が要求されるＢＰ
ＭＡあるいは♂−ム露光装置に本発明上適用することは
８１Ｍ 以上に効果的であることは言うまでもない。
でありビーム特性をそこなうことなくむしろ従来よ〕優
れた特性をもって陰極の寿命ｔ１桁長くすることが出来
たことを説明したが、高いビーム電流が要求されるＢＰ
ＭＡあるいは♂−ム露光装置に本発明上適用することは
８１Ｍ 以上に効果的であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
第１図は陰極の消耗量を示すグラフ％嬉２図はこの発明
装置管概略的に示すブロック図、第３図はビーム電流の
変化を示す特性図、第４図は輝度の変化を示す特性図、
第５図は陰極温度とビーム東ｍＬとの関係を示すグラフ
である。 （１）は陰極 ０２はウェーネルト（７）は試料特許出
願人 電気化学工業株式会社 ２２図 才１図 才４図 ■ ユミ、７シ（し噂ヒｊ崩しく／ＪＡ） 才３図 ユミッソヨン中！ （／ＪＡ）
装置管概略的に示すブロック図、第３図はビーム電流の
変化を示す特性図、第４図は輝度の変化を示す特性図、
第５図は陰極温度とビーム東ｍＬとの関係を示すグラフ
である。 （１）は陰極 ０２はウェーネルト（７）は試料特許出
願人 電気化学工業株式会社 ２２図 才１図 才４図 ■ ユミ、７シ（し噂ヒｊ崩しく／ＪＡ） 才３図 ユミッソヨン中！ （／ＪＡ）
Claims (3)
- （１）電子銃に単結晶Ｌ ａ Ｂ＠陰極を備えた螺子ビ
ーム発生装置において、前記陰極の結晶軸が電子ビーム
の発生軸に対して＜ｉｏｏ＞方位にあるように設け、更
にカソード温度を空間電荷制限領域以下の範囲に設定す
ると共にこれに基い九ノ々イアス電圧によって所望の電
子ビームを得ることを特徴とする高密度電子ビームの低
温発生方法。 - （２） ’に子銃に単結晶ＬａＢ・陰極を備えた電子
ビニム発生装置において、前記陰極の結晶軸方位が電子
ビームの発生軸に対して＜１００＞方位であり且つビー
ム電流を測定する装置と工ンツション電ｔＩＬｔ−測定
する装置と前記ｐｉ極の電子放出特性を記憶させた中央
制御装置と、咳熱装置及びノ々イアス電圧設定回路を備
え、前記カンード加熱装置によりカソード温度を空間電
荷制限領域以下の温度に設定すると共にこれに基いてノ
々イアス電圧が設定制御されて所望の電子ビームをうる
ようにしたことを特徴とする電子ビーム発生装置。 - （３） カソード温度が１４００〜１５５０℃である
特許請求の範囲第２項記載の電子ビーム発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56117486A JPS5818833A (ja) | 1981-07-27 | 1981-07-27 | 高密度電子ビ−ムの低温発生方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56117486A JPS5818833A (ja) | 1981-07-27 | 1981-07-27 | 高密度電子ビ−ムの低温発生方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5818833A true JPS5818833A (ja) | 1983-02-03 |
Family
ID=14712898
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56117486A Pending JPS5818833A (ja) | 1981-07-27 | 1981-07-27 | 高密度電子ビ−ムの低温発生方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5818833A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002045153A1 (en) * | 2000-12-01 | 2002-06-06 | Ebara Corporation | Inspection method and apparatus using electron beam, and device production method using it |
| US8368031B2 (en) | 2000-06-27 | 2013-02-05 | Ebara Corporation | Inspection system by charged particle beam and method of manufacturing devices using the system |
| EP3065161A4 (en) * | 2015-01-09 | 2017-08-02 | Technology Research Association For Future Additive Manufacturing | Electron gun, electron gun control method and control program, and three-dimensional sculpting device |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5648029A (en) * | 1979-09-26 | 1981-05-01 | Toshiba Corp | Electron gun |
| JPS5691363A (en) * | 1979-12-26 | 1981-07-24 | Toshiba Corp | Use of electron gun and electron beam device |
-
1981
- 1981-07-27 JP JP56117486A patent/JPS5818833A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5648029A (en) * | 1979-09-26 | 1981-05-01 | Toshiba Corp | Electron gun |
| JPS5691363A (en) * | 1979-12-26 | 1981-07-24 | Toshiba Corp | Use of electron gun and electron beam device |
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| US8803103B2 (en) | 2000-06-27 | 2014-08-12 | Ebara Corporation | Inspection system by charged particle beam and method of manufacturing devices using the system |
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| US10217599B2 (en) | 2015-01-09 | 2019-02-26 | Technology Research Association For Future Additive Manufacturing | Electron gun, control method and control program thereof, and three-dimensional shaping apparatus |
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