JPS636718A - 電子放出装置 - Google Patents
電子放出装置Info
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- JPS636718A JPS636718A JP61148047A JP14804786A JPS636718A JP S636718 A JPS636718 A JP S636718A JP 61148047 A JP61148047 A JP 61148047A JP 14804786 A JP14804786 A JP 14804786A JP S636718 A JPS636718 A JP S636718A
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- electrode
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Landscapes
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- Cold Cathode And The Manufacture (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】
［産業上の利用分野］
本発明は電子放出装置に関し、特に電圧印加により電子
放出が誘起される電子放出素子を有する電子放出装置に
関する。この様な電子放出装置はたとえば電子ビーム露
光装置等の電子ビーム応用装置の１こ子ビーム発生源と
して好適に利用される。
放出が誘起される電子放出素子を有する電子放出装置に
関する。この様な電子放出装置はたとえば電子ビーム露
光装置等の電子ビーム応用装置の１こ子ビーム発生源と
して好適に利用される。
［従来の技術］
電子発生源としては従来８陰極からの熱電子放出が用い
られていた。この様な熱陰極を利用した電子放出は、加
熱によるエネルギーロスが大きい点、加熱手段の形成が
必要である点、及び予備加熱にかなりの時間を要する点
や熱により系が不安定化しやすいという点で問題があっ
た。
られていた。この様な熱陰極を利用した電子放出は、加
熱によるエネルギーロスが大きい点、加熱手段の形成が
必要である点、及び予備加熱にかなりの時間を要する点
や熱により系が不安定化しやすいという点で問題があっ
た。
そこで、加熱によらない電子放出素子の研究が進められ
、いくつかの型の素子が提案されている。
、いくつかの型の素子が提案されている。
たとえば、ＰＮ接合に逆バイアス電圧を印加し電子なだ
れ降伏現象を生ぜしめ素子外へと電子を放出する型のも
のや、金属−絶縁体層−金属層の構成を有し該２つの金
属の間に電圧を印加することによりトンネル効果で絶縁
体層を通過してきた電子を金属層から素子外へと放出す
る型ＣＭＩＭ型）のものや、高抵抗薄膜にその膜厚方向
と直交する方向に電圧を印加し該薄膜表面から素子外へ
と電子を放出させる表面伝導型のものや、電界集中の生
じ易い形状の金属に対し電圧を印加して局所的に高密度
の電界を発生させ該金属から素子外へと電子を放出させ
る電界効果型（ＦＥ型）のものや、その他のものが提案
されている。
れ降伏現象を生ぜしめ素子外へと電子を放出する型のも
のや、金属−絶縁体層−金属層の構成を有し該２つの金
属の間に電圧を印加することによりトンネル効果で絶縁
体層を通過してきた電子を金属層から素子外へと放出す
る型ＣＭＩＭ型）のものや、高抵抗薄膜にその膜厚方向
と直交する方向に電圧を印加し該薄膜表面から素子外へ
と電子を放出させる表面伝導型のものや、電界集中の生
じ易い形状の金属に対し電圧を印加して局所的に高密度
の電界を発生させ該金属から素子外へと電子を放出させ
る電界効果型（ＦＥ型）のものや、その他のものが提案
されている。
これら電子放出素子の応用例として、該素子を複数配列
し、各素子からの電子放出の０Ｎ−ＯＦＦを制御するこ
とにより所望のパターン状に電子放出を行なわせて被加
工物表面に衝突させ電子ビーム露光により表面加工また
は表面変質を行なうことが考えられる。
し、各素子からの電子放出の０Ｎ−ＯＦＦを制御するこ
とにより所望のパターン状に電子放出を行なわせて被加
工物表面に衝突させ電子ビーム露光により表面加工また
は表面変質を行なうことが考えられる。
［発明が解決しようとする問題点］
しかして、上記の様な電子放出素子から放出される電子
は必ずしも十分な運動エネルギをもたないので、−般に
電子ビーム加速のために正の電圧を印加し得る引出し電
極を付設して電子放出装置を構成することが行なわれる
。
は必ずしも十分な運動エネルギをもたないので、−般に
電子ビーム加速のために正の電圧を印加し得る引出し電
極を付設して電子放出装置を構成することが行なわれる
。
これにより電子の運動エネルギは高められるのであるが
、しかし−方からの吸引のみでは十分な加速を行なうこ
とができない。。
、しかし−方からの吸引のみでは十分な加速を行なうこ
とができない。。
更に、電子放出を停止する際の動作を迅速に行なったり
、電子ビームのエネルギを効率よく変化させたりするこ
とのできる電子放出装置が望まれていた。
、電子ビームのエネルギを効率よく変化させたりするこ
とのできる電子放出装置が望まれていた。
〔問題点を解決するための手段］
本発明によれば、以上の如き従来技術の問題点を解決す
るものとして、電子放出素子と、該素子の前方に配置さ
れた第１の電極と、該素子の後方に配置された第２の電
極と、上記第１及び第２の電極に対しそれぞれ電圧を印
加する手段とを有するユニット少なくとも１つからなる
ことを特徴とする。電子放出装置が提供される。
るものとして、電子放出素子と、該素子の前方に配置さ
れた第１の電極と、該素子の後方に配置された第２の電
極と、上記第１及び第２の電極に対しそれぞれ電圧を印
加する手段とを有するユニット少なくとも１つからなる
ことを特徴とする。電子放出装置が提供される。
［実施例］
以下、図面を参照しながら本発明の具体的実施例を説明
する。
する。
第１図（＆）は本発明による電子放出装置の一実施例を
示す部分平面図であり、第１図（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面
図である。
示す部分平面図であり、第１図（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面
図である。
第１図において、２は基板であり、該基板はたとえばガ
ラス、アルミナ、サファイア、マイカ、マグネシア等の
絶縁体、更にはＧａＡｓ、ＧａＳ ｂ 、Ｉ ｎＡｓ、
ＧａＰ、スピネル（ＭｇＡ１２０４）等の結品等からな
る。４は円形の下部電極であり、該電極はたとえばＰｔ
、Ａｕ、Ａｇ等の金属からなる一般的な薄膜電極である
。６は絶縁層であり、該絶縁層は下部電極４の周辺部に
かかる様に基板２上に付されている。該絶縁層６はたと
えば５ｉ０２ 、Ｓｉ３ Ｎ４ 、ＡＩＮ、ＢＮ。
ラス、アルミナ、サファイア、マイカ、マグネシア等の
絶縁体、更にはＧａＡｓ、ＧａＳ ｂ 、Ｉ ｎＡｓ、
ＧａＰ、スピネル（ＭｇＡ１２０４）等の結品等からな
る。４は円形の下部電極であり、該電極はたとえばＰｔ
、Ａｕ、Ａｇ等の金属からなる一般的な薄膜電極である
。６は絶縁層であり、該絶縁層は下部電極４の周辺部に
かかる様に基板２上に付されている。該絶縁層６はたと
えば５ｉ０２ 、Ｓｉ３ Ｎ４ 、ＡＩＮ、ＢＮ。
Ｔａ２ ｏｓ 、Ａｌ１０．３ 、Ｂｅｄ、−３ｉＣ
，ＳｔＯＮ Ｈ、ＳｉＮ Ｈ等からなる。
，ＳｔＯＮ Ｈ、ＳｉＮ Ｈ等からなる。
ｘｙｚ ｘｙ
第１図において、８はｐ型半導体層であり、１０はｎ型
半導体層であり、これら半導体層は上記絶縁層６上にて
順次積層されている。該半導体層８．１０には下部電極
４の上方に逆円錐台形状の穴１１が形成されており、鎖
式に面する部分はｐ十領域及び該ｎ十領域とされている
。上記ｐ型半導体層８の厚さはたとえば１００〜３００
００人程度であり、上記ｎＪ半導体層１０の厚さもたと
えば１００〜３００００人程度である。１２はｐ型半導
体層８とｎ型半導体層ｌＯとの間に逆バイアス電圧を印
加するための電源である。
半導体層であり、これら半導体層は上記絶縁層６上にて
順次積層されている。該半導体層８．１０には下部電極
４の上方に逆円錐台形状の穴１１が形成されており、鎖
式に面する部分はｐ十領域及び該ｎ十領域とされている
。上記ｐ型半導体層８の厚さはたとえば１００〜３００
００人程度であり、上記ｎＪ半導体層１０の厚さもたと
えば１００〜３００００人程度である。１２はｐ型半導
体層８とｎ型半導体層ｌＯとの間に逆バイアス電圧を印
加するための電源である。
ｎ型半導体層ｌＯ上には絶縁層１４が付されている。該
絶縁層は絶縁層６と同様な材料からなる。該絶縁層重４
の穴１１の周辺部の上面上には該周辺部を４等分した形
状の４つの上部電極１６−１．１６−２．１６−３．１
６−４が配置されている。これら電極は下部電極４と同
様な材料からなる。
絶縁層は絶縁層６と同様な材料からなる。該絶縁層重４
の穴１１の周辺部の上面上には該周辺部を４等分した形
状の４つの上部電極１６−１．１６−２．１６−３．１
６−４が配置されている。これら電極は下部電極４と同
様な材料からなる。
第１図において、１８はｎ型半導体層１０と下部電極４
との間に電圧を印加するための電源であり、その電圧を
Ｖとする。また、ｎ型半導体層１０と上部電極１６−１
〜エロー４との間にそれぞれ電圧ｖ１〜ｖ４をするため
の２０−１〜２〇−４（２０−１及び２０−３のみ図示
されている）がｖｃ続されている。
との間に電圧を印加するための電源であり、その電圧を
Ｖとする。また、ｎ型半導体層１０と上部電極１６−１
〜エロー４との間にそれぞれ電圧ｖ１〜ｖ４をするため
の２０−１〜２〇−４（２０−１及び２０−３のみ図示
されている）がｖｃ続されている。
以上の様な本実施例装置においては、電源１２によりｐ
ｎ接合にしきい値以上の電圧（たとえば１〜２０Ｖ）を
印加することによりｐ中領域とｎ十鋼域との境界におい
て電子なだれ降伏現象が発生し、穴１１へと電子が放出
される。
ｎ接合にしきい値以上の電圧（たとえば１〜２０Ｖ）を
印加することによりｐ中領域とｎ十鋼域との境界におい
て電子なだれ降伏現象が発生し、穴１１へと電子が放出
される。
−方、電子放出時において、上部電極１６−１〜１Ｂ−
４には電源２０−１〜２０−４によりｎ型半導体層１０
に対し正の電圧（Ｖｌ ＝Ｖ２ ＝Ｖ３＝Ｖ４）が印加
され、且つ下部電極４には電源１８によりｎ型半導体層
１０に対し負の電圧が印加される。これにより、穴１１
中には下部電極から上部′ｒｒ、極へと向かう強い電界
が発生し、従ってｐｎ接合の電子放出素子から穴１１中
へと放出された電子は該電界により加速されて上方へと
飛び出す、尚、この際電圧Ｖ１〜ｖ４の大きさを制御す
ることにより電子ビームの集束度を適宜設定することが
できる。更に、下部電極４に印加する電圧を変化させる
（場合によってはｎ型半導体層１０に対し正となる様に
）ことにより、電子の加速状態を変化させることができ
、かくして下部電極４は制御電極としての作用をなすこ
とができる。また、上部電極１６−１〜１６−４に印加
する電圧ｖ１〜ｖ４のうちの少なくとも１つを他と異な
らせることにより、電子ビームを偏向させることができ
る。即ち、電子ビームは電圧ｖ１〜ｖ４のうちの比較的
大きい方の電極の側へと偏向され、その方向は電圧ｖ１
〜■４を適宜設定することにより制御することができる
。
４には電源２０−１〜２０−４によりｎ型半導体層１０
に対し正の電圧（Ｖｌ ＝Ｖ２ ＝Ｖ３＝Ｖ４）が印加
され、且つ下部電極４には電源１８によりｎ型半導体層
１０に対し負の電圧が印加される。これにより、穴１１
中には下部電極から上部′ｒｒ、極へと向かう強い電界
が発生し、従ってｐｎ接合の電子放出素子から穴１１中
へと放出された電子は該電界により加速されて上方へと
飛び出す、尚、この際電圧Ｖ１〜ｖ４の大きさを制御す
ることにより電子ビームの集束度を適宜設定することが
できる。更に、下部電極４に印加する電圧を変化させる
（場合によってはｎ型半導体層１０に対し正となる様に
）ことにより、電子の加速状態を変化させることができ
、かくして下部電極４は制御電極としての作用をなすこ
とができる。また、上部電極１６−１〜１６−４に印加
する電圧ｖ１〜ｖ４のうちの少なくとも１つを他と異な
らせることにより、電子ビームを偏向させることができ
る。即ち、電子ビームは電圧ｖ１〜ｖ４のうちの比較的
大きい方の電極の側へと偏向され、その方向は電圧ｖ１
〜■４を適宜設定することにより制御することができる
。
また、電子放出を停止する時には、電源１２の電圧をし
きい値以下とすると同時に、上部電極１６−１〜１６−
４に電源２０−１〜２０−４によりｎ型半導体層１０に
対し負の電圧を印加し且つ下部電極４には電源１８によ
りｎ型半導体層１０に対し正の電圧を印加することによ
り、穴１１中に上部電極から下部電極へと向かう電界を
発生させ、ｐｎ接合から放出され穴ｌｌ中にある電子を
下部電極側へと吸引し、上方への飛び出しを迅速、確実
且つ十分に抑制することができる。
きい値以下とすると同時に、上部電極１６−１〜１６−
４に電源２０−１〜２０−４によりｎ型半導体層１０に
対し負の電圧を印加し且つ下部電極４には電源１８によ
りｎ型半導体層１０に対し正の電圧を印加することによ
り、穴１１中に上部電極から下部電極へと向かう電界を
発生させ、ｐｎ接合から放出され穴ｌｌ中にある電子を
下部電極側へと吸引し、上方への飛び出しを迅速、確実
且つ十分に抑制することができる。
以上の様な電子放出装置をユニットとして、該ユニット
を１列状または複数列状（２次元的）に配夕１し、各ユ
ニットからの電子放出の０Ｎ−ＯＦＦを適宜制御するこ
とにより、全体として所望のパターンにて電子ビーム露
光を行なうことができる。
を１列状または複数列状（２次元的）に配夕１し、各ユ
ニットからの電子放出の０Ｎ−ＯＦＦを適宜制御するこ
とにより、全体として所望のパターンにて電子ビーム露
光を行なうことができる。
この場合、各ユニットの配列精度を厳密にすることなし
に電子ビーム露光位置の配列精度を高めることができる
。即ち、予め各ユニットの配列ずれを測定しておき、当
該ユニットに関する電子ビーム露光位置を上記配列ずれ
を打消す位置とする様に各上部電極に印加する電圧を適
宜補正すればよい。
に電子ビーム露光位置の配列精度を高めることができる
。即ち、予め各ユニットの配列ずれを測定しておき、当
該ユニットに関する電子ビーム露光位置を上記配列ずれ
を打消す位置とする様に各上部電極に印加する電圧を適
宜補正すればよい。
上記実施例においてはｐｎＢ合を用いた電子放出素子の
電子放出パターンが円環形状であり、上部電極がこれに
対応した形状を有する場合が示されているが、電子放出
パターンは円環形状以外のたとえば多角環形状であって
もよく、上部電極もそれに応じた適宜の形状が可能であ
る。また、環形状とは必ずしも完全に閉じたものである
必要はなく１部分的に切れ目があってもよい。
電子放出パターンが円環形状であり、上部電極がこれに
対応した形状を有する場合が示されているが、電子放出
パターンは円環形状以外のたとえば多角環形状であって
もよく、上部電極もそれに応じた適宜の形状が可能であ
る。また、環形状とは必ずしも完全に閉じたものである
必要はなく１部分的に切れ目があってもよい。
更に、上記実施例においては電子放出素子がＰＮ接合型
である場合が示されているが、本発明においては電子放
出素子は他のたとえばＭＩＭ型や表面伝導型その他であ
ってもよいことはもちろんである。
である場合が示されているが、本発明においては電子放
出素子は他のたとえばＭＩＭ型や表面伝導型その他であ
ってもよいことはもちろんである。
［発明の効果］
以上の様な本発明によれば、簡単な構成で電子の放出及
びその停止を迅速且つ確実に行なうことができ、更に放
出電子ビームのエネルギを効率よく制御することができ
るとともに装置の小型化が可能である。
びその停止を迅速且つ確実に行なうことができ、更に放
出電子ビームのエネルギを効率よく制御することができ
るとともに装置の小型化が可能である。
第１図（ａ）は本発明電子放出装置の部分平面図であり
、第１図（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。 ２二基板、 ４：下部電極 ６．１４：絶縁層、８，１０：半導体層、１２．１８．
２０−１．２０−３：電源、１６−１〜ｌ ６−４ ：
上部電極。 代理人 弁理士 山 下 穣 子 弟１図（０） 第１図（ｂン
、第１図（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。 ２二基板、 ４：下部電極 ６．１４：絶縁層、８，１０：半導体層、１２．１８．
２０−１．２０−３：電源、１６−１〜ｌ ６−４ ：
上部電極。 代理人 弁理士 山 下 穣 子 弟１図（０） 第１図（ｂン
Claims (4)
- （１）電子放出素子と、該素子の前方に配置された第１
の電極と、該素子の後方に配置された第２の電極と、上
記第１及び第２の電極に対しそれぞれ電圧を印加する手
段とを有することを特徴とする、電子放出装置。 - （２）第１の電極が略環形状をなし且つ複数に分割され
ており、電圧印加手段が上記第１の電極の各分割部分ご
とにそれぞれ独立に電圧を印加し得るものである、特許
請求の範囲第１項の電子放出装置。 - （３）電子放出素子と、該素子の前方に配置された第１
の電極と、該素子の後方に配置された第２の電極と、上
記第１及び第２の電極に対しそれぞれ電圧を印加する手
段とを有するユニットを複数配列してなることを特徴と
する、電子放出装置。 - （４）各ユニットにおいて、第１の電極が略環形状をな
し且つ複数に分割されており、電圧印加手段が上記第１
の電極の各分割部分ごとにそれぞれ独立に電圧を印加し
得るものである、特許請求の範囲第３項の電子放出装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14804786A JP2760395B2 (ja) | 1986-06-26 | 1986-06-26 | 電子放出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14804786A JP2760395B2 (ja) | 1986-06-26 | 1986-06-26 | 電子放出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS636718A true JPS636718A (ja) | 1988-01-12 |
| JP2760395B2 JP2760395B2 (ja) | 1998-05-28 |
Family
ID=15443953
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14804786A Expired - Fee Related JP2760395B2 (ja) | 1986-06-26 | 1986-06-26 | 電子放出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2760395B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0301545A2 (en) * | 1987-07-28 | 1989-02-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Surface conduction electron-emitting device |
| JP2013164981A (ja) * | 2012-02-10 | 2013-08-22 | Tohoku Univ | 電子ビーム発生装置、電子ビーム照射装置、電子ビーム露光装置、および製造方法 |
| JP2020509557A (ja) * | 2017-03-03 | 2020-03-26 | フラウンホーファー−ゲゼルシャフト ツル フェルデルング デル アンゲヴァンテン フォルシュング エー ファウＦｒａｕｎｈｏｆｅｒ−Ｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ ｚｕｒ Ｆｏｅｒｄｅｒｕｎｇ ｄｅｒ ａｎｇｅｗａｎｄｔｅｎ Ｆｏｒｓｃｈｕｎｇ ｅ．Ｖ． | 加速電子発生装置 |
| WO2024007758A1 (zh) * | 2022-07-06 | 2024-01-11 | 华为技术有限公司 | 电子源、控制方法、芯片检测设备及芯片制造设备 |
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1986
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