JPS6335064B2 - - Google Patents
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- JPS6335064B2 JPS6335064B2 JP57107163A JP10716382A JPS6335064B2 JP S6335064 B2 JPS6335064 B2 JP S6335064B2 JP 57107163 A JP57107163 A JP 57107163A JP 10716382 A JP10716382 A JP 10716382A JP S6335064 B2 JPS6335064 B2 JP S6335064B2
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- cathode
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Classifications
-
- 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
- H01J37/243—Beam current control or regulation circuits
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
〔発明の技術分野〕
本発明は、電子ビーム描画装置等に用いられる
電子銃の輝度設定方法に関する。 〔発明の技術的背景とその問題点〕 電子ビーム描画装置では、高速描画を可能とす
るため電子銃の高輝度化が要求され、また高精度
描画を可能とするため輝度の安定化が要求され
る。電子ビーム描画装置に用いられる電子銃は、
通常カソード、ウエネルト電極およびアノードか
らなる３電極構造に形成されており、最近高輝度
化をはかる目的でそのカソードとして単結晶ラン
タンヘキサボライド（LaB6）が用いられている。
この種の電子銃では、カソード温度やバイアス電
圧等の僅かな変化によつても輝度が大きく変化す
る。したがつて、輝度の安定化をはかるには、使
用時における実際の輝度を求め、この輝度が所望
の大きさとなるよう各種の条件を設定し直さなけ
ればならない。 電子銃の輝度を求めるには、描画面上において
電子ビームの直径をシヤープエツジ法により測定
し、さらにその電流値を測定する必要があるが、
これらの測定は非常に煩雑であり、その測定に要
する時間も短くはない。また、前述したようにカ
ソード温度やバイアス等の僅かな変化によつても
輝度が大きく変化するため、これらの条件が変化
する毎に上記測定を行う必要がある。このため、
電子銃の輝度の安定化をはかろうとすると、電子
ビーム描画装置の稼動率低下を招き、ひいてはス
ループツトの低下を招いた。 第１図ａ〜ｃは先端曲率15〔μm〕のLaB6カソ
ードを用いた電子銃の輝度と温度、バイアスおよ
び全ビーム電流とのそれぞれの関係を示す特性図
である。第１図ａに示す輝度βの温度依存性にお
いてB1，B2，B3はバイアス抵抗を意味し B1＜B2＜B3 である。また、T1，T2，T3はそれぞれの輝度が
最大となる温度である。第１図ｂに示す輝度βの
バイアス依存性においてT1，T2，T3は同図ａの
それと同一であり、輝度が最大となるバイアスは
温度によらず略等しい。第１図ｃに示す輝度βの
全ビーム全流依存性においてT1，T2，T3は同図
ａ，ｂのそれと同一であり、温度が高くなる程輝
度が最大となる全ビーム電流は増加している。こ
の第１図ａ〜ｃからも判るように輝度βはパラメ
ータとしての温度、バイアス、全ビーム電流の高
次関数であり、さらにその形状は各パラメータに
依存性があり、したがつて必要な輝度を温度、バ
イアス、全ビーム電流のいずれからも一義的に求
めることは困難である。また、ここには一例しか
示していないが、それぞれの曲線にはカソードに
よるバラツキがかなり有り、必要な輝度の条件を
求めることはより以上に困難であつた。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、単結晶LaB6カソードを用い
た電子銃の輝度を容易に求めることができ、輝度
の安定化をはかり得ると共に、電子線描画装置の
稼動率向上等に寄与し得る電子銃の輝度設定方法
を提供することにある。 〔発明の概要〕 本発明は、単結晶LaB6カソードを用いた３電
極構造電子銃の輝度を設定する方法において、上
記カソードの軸方位を＜100＞或いは＜310＞に設
定すると共にカソード先端を直径70〔μm〕以上の
平面に加工し、かつカソード使用温度を1500〔℃〕
以上に設定しておき、予め上記カソードに流れる
全ビーム電流に対する輝度を測定し、使用時に上
記全ビーム電流を検出し、この検出電流値と上記
測定結果に基づく所望の輝度に対する設定電流値
とが一致するよう全ビーム電流を制御するように
した方法である。 上記に述べた条件、すなわち軸方位＜100＞、＜
310＞、カソード先端直径70〔μm〕以上、カソー
ド使用温度1500〔℃〕以上の条件で電子銃を用い
ると、輝度の温度およびバイアス依存性に関して
は前記第１図ａ，ｂに示したのと同様に複雑な変
化を示し、かつバラツキが見られるが、輝度の全
ビーム電流依存性について見ると非常に単純な関
係が得られる。第２図はこの結果を示す特性図で
あり、図中曲線Ｐはカソード先端平面領域の直径
が70〔μm〕、曲線Ｑは90〔μm〕、曲線Ｒは150〔μm〕
の場合を示している。この図から判るようにいず
れも単調増加であり、LaB6カソードの温度が
1500〔℃〕以上であるならば温度による差異は殆
んどなく、第２図の曲線とよく一致する。また、
軸方位が＜100＞、＜310＞ならばこれによる差異
も見られない。 かくして前記条件下でLaB6カソードを用いれ
ば、電子銃の輝度は測定が非常に容易な全ビーム
電流から一義的に求められることになる。なお、
カソード先端平面領域の直径が70〔μm〕より小さ
い場合、輝度の全ビーム電流依存性が前記第１図
ｃに示すのと同様になる。また、70〔μm〕以上の
直径であつても軸方位が＜100＞、＜310＞以外の
場合にはさらに複雑な変化を示す。したがつて、
軸方位、カソード先端直径およびカソード温度等
は前述した条件でなければならない。 〔発明の効果〕 本発明によれば、電子銃の輝度を容易に測定す
ることができ、かつ輝度を所望の大きさに容易に
設定することができる。このため、電子銃の輝度
安定化をはかり得ると共に、描画プロセスの単縮
化をはかり得る。そして、輝度安定化を容易かつ
短時間で行い得ることから、電子ビーム描画装置
の稼動率向上およびスループツト向上に寄与し得
る等の効果を奏する。 〔発明の実施例〕 第３図は本発明の一実施例に用いた電子銃およ
びその制御系を示す概略構成図である。図中１は
単結晶LaB6カソード２、ヒータ３、ウエネルト
電極４およびアノード５からなる電子銃であり、
この電子銃１のヒータ３にはカソード加熱用電源
６が接続されている。また、カソード２はその軸
方位が＜100＞に設定され、先端が直径90〔μm〕
の平面に加工されている。ウエネルト電極４とア
ノード５との間には図示極性の高圧電源７が接続
され、カソード２とウエネルト電極４との間には
バイアス抵抗８が接続されている。そして、この
バイアス抵抗８の抵抗値はCPU９からの制御指
令により可変せられるものとなつている。なお、
図中１０はカソード２に流れる全ビーム電流を検
出するための電流計、１１は試料を示している。 このような構成とし、まずカソード２の使用温
度を1500〔℃〕以上に保持し、この状態でカソー
ド―ウエネルト間に適当なバイアスを印加し、周
知の方法により輝度を測定した。そして、このと
きの全ビーム電流を電流計１０にて検出した。次
に、上記バイアスを適宜可変し上記と同様にして
輝度に対する全ビーム電流の検出値を測定した。
この結果が前記第２図中に示した曲線Ｑである。
そして、この曲線は最小２乗法により次の３次式
で近似される。 輝度β〔Ａ／cm2・str〕＝AIt3＋BIt2＋CIt＋Ｄ
……(1) ただし、Itは全ビーム電流の大きさ、Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄは係数であり、本発明者等の実験によれば
カソード先端直径に応じて次表のように規定され
た。
電子銃の輝度設定方法に関する。 〔発明の技術的背景とその問題点〕 電子ビーム描画装置では、高速描画を可能とす
るため電子銃の高輝度化が要求され、また高精度
描画を可能とするため輝度の安定化が要求され
る。電子ビーム描画装置に用いられる電子銃は、
通常カソード、ウエネルト電極およびアノードか
らなる３電極構造に形成されており、最近高輝度
化をはかる目的でそのカソードとして単結晶ラン
タンヘキサボライド（LaB6）が用いられている。
この種の電子銃では、カソード温度やバイアス電
圧等の僅かな変化によつても輝度が大きく変化す
る。したがつて、輝度の安定化をはかるには、使
用時における実際の輝度を求め、この輝度が所望
の大きさとなるよう各種の条件を設定し直さなけ
ればならない。 電子銃の輝度を求めるには、描画面上において
電子ビームの直径をシヤープエツジ法により測定
し、さらにその電流値を測定する必要があるが、
これらの測定は非常に煩雑であり、その測定に要
する時間も短くはない。また、前述したようにカ
ソード温度やバイアス等の僅かな変化によつても
輝度が大きく変化するため、これらの条件が変化
する毎に上記測定を行う必要がある。このため、
電子銃の輝度の安定化をはかろうとすると、電子
ビーム描画装置の稼動率低下を招き、ひいてはス
ループツトの低下を招いた。 第１図ａ〜ｃは先端曲率15〔μm〕のLaB6カソ
ードを用いた電子銃の輝度と温度、バイアスおよ
び全ビーム電流とのそれぞれの関係を示す特性図
である。第１図ａに示す輝度βの温度依存性にお
いてB1，B2，B3はバイアス抵抗を意味し B1＜B2＜B3 である。また、T1，T2，T3はそれぞれの輝度が
最大となる温度である。第１図ｂに示す輝度βの
バイアス依存性においてT1，T2，T3は同図ａの
それと同一であり、輝度が最大となるバイアスは
温度によらず略等しい。第１図ｃに示す輝度βの
全ビーム全流依存性においてT1，T2，T3は同図
ａ，ｂのそれと同一であり、温度が高くなる程輝
度が最大となる全ビーム電流は増加している。こ
の第１図ａ〜ｃからも判るように輝度βはパラメ
ータとしての温度、バイアス、全ビーム電流の高
次関数であり、さらにその形状は各パラメータに
依存性があり、したがつて必要な輝度を温度、バ
イアス、全ビーム電流のいずれからも一義的に求
めることは困難である。また、ここには一例しか
示していないが、それぞれの曲線にはカソードに
よるバラツキがかなり有り、必要な輝度の条件を
求めることはより以上に困難であつた。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、単結晶LaB6カソードを用い
た電子銃の輝度を容易に求めることができ、輝度
の安定化をはかり得ると共に、電子線描画装置の
稼動率向上等に寄与し得る電子銃の輝度設定方法
を提供することにある。 〔発明の概要〕 本発明は、単結晶LaB6カソードを用いた３電
極構造電子銃の輝度を設定する方法において、上
記カソードの軸方位を＜100＞或いは＜310＞に設
定すると共にカソード先端を直径70〔μm〕以上の
平面に加工し、かつカソード使用温度を1500〔℃〕
以上に設定しておき、予め上記カソードに流れる
全ビーム電流に対する輝度を測定し、使用時に上
記全ビーム電流を検出し、この検出電流値と上記
測定結果に基づく所望の輝度に対する設定電流値
とが一致するよう全ビーム電流を制御するように
した方法である。 上記に述べた条件、すなわち軸方位＜100＞、＜
310＞、カソード先端直径70〔μm〕以上、カソー
ド使用温度1500〔℃〕以上の条件で電子銃を用い
ると、輝度の温度およびバイアス依存性に関して
は前記第１図ａ，ｂに示したのと同様に複雑な変
化を示し、かつバラツキが見られるが、輝度の全
ビーム電流依存性について見ると非常に単純な関
係が得られる。第２図はこの結果を示す特性図で
あり、図中曲線Ｐはカソード先端平面領域の直径
が70〔μm〕、曲線Ｑは90〔μm〕、曲線Ｒは150〔μm〕
の場合を示している。この図から判るようにいず
れも単調増加であり、LaB6カソードの温度が
1500〔℃〕以上であるならば温度による差異は殆
んどなく、第２図の曲線とよく一致する。また、
軸方位が＜100＞、＜310＞ならばこれによる差異
も見られない。 かくして前記条件下でLaB6カソードを用いれ
ば、電子銃の輝度は測定が非常に容易な全ビーム
電流から一義的に求められることになる。なお、
カソード先端平面領域の直径が70〔μm〕より小さ
い場合、輝度の全ビーム電流依存性が前記第１図
ｃに示すのと同様になる。また、70〔μm〕以上の
直径であつても軸方位が＜100＞、＜310＞以外の
場合にはさらに複雑な変化を示す。したがつて、
軸方位、カソード先端直径およびカソード温度等
は前述した条件でなければならない。 〔発明の効果〕 本発明によれば、電子銃の輝度を容易に測定す
ることができ、かつ輝度を所望の大きさに容易に
設定することができる。このため、電子銃の輝度
安定化をはかり得ると共に、描画プロセスの単縮
化をはかり得る。そして、輝度安定化を容易かつ
短時間で行い得ることから、電子ビーム描画装置
の稼動率向上およびスループツト向上に寄与し得
る等の効果を奏する。 〔発明の実施例〕 第３図は本発明の一実施例に用いた電子銃およ
びその制御系を示す概略構成図である。図中１は
単結晶LaB6カソード２、ヒータ３、ウエネルト
電極４およびアノード５からなる電子銃であり、
この電子銃１のヒータ３にはカソード加熱用電源
６が接続されている。また、カソード２はその軸
方位が＜100＞に設定され、先端が直径90〔μm〕
の平面に加工されている。ウエネルト電極４とア
ノード５との間には図示極性の高圧電源７が接続
され、カソード２とウエネルト電極４との間には
バイアス抵抗８が接続されている。そして、この
バイアス抵抗８の抵抗値はCPU９からの制御指
令により可変せられるものとなつている。なお、
図中１０はカソード２に流れる全ビーム電流を検
出するための電流計、１１は試料を示している。 このような構成とし、まずカソード２の使用温
度を1500〔℃〕以上に保持し、この状態でカソー
ド―ウエネルト間に適当なバイアスを印加し、周
知の方法により輝度を測定した。そして、このと
きの全ビーム電流を電流計１０にて検出した。次
に、上記バイアスを適宜可変し上記と同様にして
輝度に対する全ビーム電流の検出値を測定した。
この結果が前記第２図中に示した曲線Ｑである。
そして、この曲線は最小２乗法により次の３次式
で近似される。 輝度β〔Ａ／cm2・str〕＝AIt3＋BIt2＋CIt＋Ｄ
……(1) ただし、Itは全ビーム電流の大きさ、Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄは係数であり、本発明者等の実験によれば
カソード先端直径に応じて次表のように規定され
た。
【表】
このように定められた情報をCPU９に格納し
ておき、実際の電子銃使用に際し、電流計１０に
よる検出電流値がCPU９に格納された所望の輝
度に対する設定電流値と一致するよう前記バイア
ス抵抗８の抵抗値を可変する。これにより、電子
銃１の輝度を所望の大きさに容易、かつ安定に設
定することが可能となる。 なお、本発明は上述した実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々
変形して実施することができる。例えば、前記
LaB6カソードの先端平面は円形に限るものでは
なく、直径70〔μm〕の円と同等以上の面積を持つ
ならば矩形であつてもよい。
ておき、実際の電子銃使用に際し、電流計１０に
よる検出電流値がCPU９に格納された所望の輝
度に対する設定電流値と一致するよう前記バイア
ス抵抗８の抵抗値を可変する。これにより、電子
銃１の輝度を所望の大きさに容易、かつ安定に設
定することが可能となる。 なお、本発明は上述した実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々
変形して実施することができる。例えば、前記
LaB6カソードの先端平面は円形に限るものでは
なく、直径70〔μm〕の円と同等以上の面積を持つ
ならば矩形であつてもよい。
第１図ａ〜ｃは従来の問題点を説明するための
もので輝度と温度・バイアス・全ビーム電流との
関係を示す特性図、第２図は本発明方法に係わる
電子銃の輝度と全ビーム電流との関係を示す特性
図、第３図は本発明の一実施例に用いた電子銃お
よびその制御系を示す概略構成図である。 １…電子銃、２…単結晶LaB6カソード、３…
ヒータ、４…ウエネルト電極、５…アノード、６
…カソード加熱用電源、７…高圧電源、８…バイ
アス抵抗、９…CPU、１０…電流計、１１…試
料。
もので輝度と温度・バイアス・全ビーム電流との
関係を示す特性図、第２図は本発明方法に係わる
電子銃の輝度と全ビーム電流との関係を示す特性
図、第３図は本発明の一実施例に用いた電子銃お
よびその制御系を示す概略構成図である。 １…電子銃、２…単結晶LaB6カソード、３…
ヒータ、４…ウエネルト電極、５…アノード、６
…カソード加熱用電源、７…高圧電源、８…バイ
アス抵抗、９…CPU、１０…電流計、１１…試
料。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 単結晶ランタンヘキサボライドからなるカソ
ードを用いた３電極構造電子銃の輝度を設定する
方法において、上記カソードの軸方位を＜100＞
或は＜310＞に設定すると共にカソード先端を直
径70［μm］以上の平面に加工し、かつカソード使
用温度を1500［℃］以上に設定しておき、予め上
記カソードに流れる全ビーム電流に対する輝度を
測定してビーム電流と輝度との関係式を求め、使
用時に上記全ビーム電流を検出し、この検出電流
値と上記関係式に基づく所望の輝度に対する設定
電流値とが一値するよう上記全ビーム電流を制御
することを特徴とする電子銃の輝度設定方法。 ２ 前記全ビーム電流を制御する手段は、前記電
子銃のウエネルトバイアスを可変するものである
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電
子銃の輝度設定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10716382A JPS58223247A (ja) | 1982-06-22 | 1982-06-22 | 電子銃の輝度設定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10716382A JPS58223247A (ja) | 1982-06-22 | 1982-06-22 | 電子銃の輝度設定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58223247A JPS58223247A (ja) | 1983-12-24 |
| JPS6335064B2 true JPS6335064B2 (ja) | 1988-07-13 |
Family
ID=14452081
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10716382A Granted JPS58223247A (ja) | 1982-06-22 | 1982-06-22 | 電子銃の輝度設定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58223247A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03190044A (ja) * | 1989-12-19 | 1991-08-20 | Ebara Corp | 電子線加速器 |
| JP2005026241A (ja) * | 2001-04-13 | 2005-01-27 | Advantest Corp | 電子ビーム生成装置、及び電子ビーム露光装置 |
| JP2003297272A (ja) * | 2002-04-04 | 2003-10-17 | Ebara Corp | 電子線装置及び該装置を用いたデバイス製造方法 |
| JP6190040B2 (ja) * | 2015-01-09 | 2017-08-30 | 技術研究組合次世代３Ｄ積層造形技術総合開発機構 | 電子銃、電子銃の制御方法および制御プログラム並びに３次元造形装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51127671A (en) * | 1975-04-30 | 1976-11-06 | Hitachi Ltd | Power supply for electron gun |
| JPS5671236A (en) * | 1979-11-14 | 1981-06-13 | Toshiba Corp | Electron gun |
| JPS5679828A (en) * | 1979-12-05 | 1981-06-30 | Toshiba Corp | Electron gun |
| JPS5682539A (en) * | 1979-12-07 | 1981-07-06 | Toshiba Corp | Electron gun |
-
1982
- 1982-06-22 JP JP10716382A patent/JPS58223247A/ja active Granted
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51127671A (en) * | 1975-04-30 | 1976-11-06 | Hitachi Ltd | Power supply for electron gun |
| JPS5671236A (en) * | 1979-11-14 | 1981-06-13 | Toshiba Corp | Electron gun |
| JPS5679828A (en) * | 1979-12-05 | 1981-06-30 | Toshiba Corp | Electron gun |
| JPS5682539A (en) * | 1979-12-07 | 1981-07-06 | Toshiba Corp | Electron gun |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58223247A (ja) | 1983-12-24 |
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