JPS5840819B2 - Ｘ線発生用電子銃 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電子ビームを偏向させてターゲットに照射さ
せ、ターゲツト面上のビームスポット径を連続可変可能
なＸ線発生用電子銃に関するものである。

Ｘ線を発生させるためには、所定の物質よりなるターゲ
ットに電子線を照射すると、照射する電子線の加速電圧
と、ターゲットの材質により定まる波長と強度のＸ線を
得ることが出来る。

従来、Ｘ線回折法や螢光Ｘ線分析法などで物質の解析や
分析を行なう場合、或は非破壊検査や医療に透過法的に
用いられていたのは、多くは短波長の謂ゆるハードＸ線
であり、このために使用する電子銃も殆んどはビーム直
進形で、ビームスポット径を絞る構造のものであった。

最近、波長が数人から数１ＯＡの謂ゆるソフトＸ線を使
用するＸ線露光が行なわれるようになったが、長波長の
ソフトＸ線は物質で吸収され易いので、Ｘ線発生効率の
向上のために、各種のＸ線露光用電子銃が用いられてい
る。

ソフトＸ線を使用する場合、直進形の電子銃を用いると
、ＷやＴａなとの電子銃のフィラメント物質がターゲッ
ト上に付着してソフトＸ線を吸収するので、電子ビーム
を偏句させてフィラメント物質がターゲットに付着しな
いような構造にした偏向形電子銃が用いられている。

第１図及び第２図は、従来用いられている偏向形電子銃
の構成図で、１はフィラメント、２は電子ビーム ３，
３ａ、３ｂは静電偏向板、４はターゲット、５はソフト
Ｘ線、６はターゲット４を冷却するための冷却水、７は
ウェネルト電極、８はアノードを示している。

第１図に示す構成のものでは、フィラメント１より放射
された電子ビーム２は、静電偏向板３で偏向されターゲ
ット４に照射されソフトＸ線５が放出される。

第２図に示す構成のものでは、フィラメント１より放射
された電子ビーム２は、ウェネルト電極７とアノード８
で断面形状整形が行なわれ、静電偏向板３ａ 、 ３ｂ
、で偏向されてターゲット４を照射し、そこからソフ
トＸ線５が放出される。

第１図及び第２図で、静電偏向板３．３ａ、及び３ｂに
印加される電圧は、一般に電子ビーム加速に用いる電圧
をそのまま使用するか、或はそれを抵抗器などで分割し
て使用する。

第１図及び第２図に示す構成の従来用いられている偏向
形電子銃では、電子銃の電極配置が決定すると電子ビー
ム２の軌跡は一定になり、ターゲット４上でビームスポ
ット径を調整することは出来ない。

しかし、Ｘ線露光に使用する電子銃には、大出力化と高
輝度化の２条件が必要とされ、露光領域の大小に応じて
ビームスポット径を変化させ、大出力と高輝度の両条件
を満足させて動作させることが必要であり、この目的に
は従来用いられている偏向形電子銃は、上述のようにビ
ームスポット径を調整出来ないという難点を有している
。

本発明に係るＸ線発生用電子銃は、この従来用いられて
いる偏向形電子銃での難点を解決し、フィラメント１よ
りの電子ビーム２の光路上に電子ビームの広がり角調整
コイル（第１の電子レンダラ９を配設し、その後段に立
体収束作用を有する偏向収束レンズ１０を設置して、広
がり角調整コイル９で偏向収束レンズ１０への電子ビー
ムの入射床がり角を変化させ、ターゲット４上でのビー
ムスポット径を調整可能にしたものである。

以下１本発明に係るＸ線発生用電子銃を、その実施例に
基づいて詳細に説明する。

第３図に１本発明に係るＸ線発生用電子銃の実施例の構
成を示す。

図でフィラメント１より放射された電子ビーム２は、ウ
ェネルト電極７及びアノード８でその形状が整形され、
広がり角調整コイル９の部分を通過する。

広がり角調整コイル９の電流を変化させると。

広がり角調整コイル９を出た電子ビームの広がり角が変
化する。

これによって、偏向収束レンズ１０への入射電子ビーム
の広がり角を調整することができる。

偏向収束レンズ１０は、コイル１２で発生した磁界をポ
ールピース１１を介して、完全に図示はされていないが
２枚の対向平行配列された扇形電極板の間に均一平行磁
界を形成している。

偏向収束レンズ１０に入射した電子ビーム２は９０°偏
向されてターゲット４上に収束される。

このターゲット４上に照射された電子ビーム２によって
、ターゲット４からはソフトＸ線５が放出される。

この場合、広がり角調整コイル９により偏向収束レンズ
１０への入射電子ビーム２の広がり角を変化させること
が出来るので、電子ビーム２の収束点をターゲラｔ”４
面上に合わせることも、又ターゲツト４面内部にずらす
ことも可能である。

従って、ターゲット４面上でこれを観察すると電子ビー
ム径が変化することになる。

第４図で１本発明に係るＸ線発生用電子銃の実施例の偏
向収束レンズの作用を詳細に説明する。

図で２ａ、２ｂ、２ｃは電子ビーム、４はターゲット、
９は広がり角調整コイル １０は偏向収束レンズ、１１
はポールピース、１２はコイルである。

又、第５図は１本発明に係るＸ線発生用電子銃の実施例
で得られたビームスポットの電子ビームの進行方向に垂
直なｘｙ面での形状を示したものである。

一般に、荷電粒子を第５図のｘｙ同面上１点で収束させ
る。

謂ゆる立体収束を行なわせる電磁界レンズには各種のも
のが考えられているが、ここでは磁界レンズを例示して
説明する。

第４図で、Ａ０点より電子ビームが放出されて２ａのよ
うな軌跡を描いている場合を考える。

この電子ビーム２ａの中心軸の法線に対して、偏向収束
レンズ１０の端面が２６．５°になるように偏向収束レ
ンズ１０を配設する。

コイル１２を使用して、偏向収束レンズ１０の磁場の強
さを変化して電子ビーム２ａを９０°偏向させ、偏向後
の電子ビーム２ａの中心軸の法線と偏向収束レンズ１０
の他の端面が２６．５°になるようにすると、偏向収束
レンズ１０の端面よりａｌの距離にあるＡ１点より放出
された電子ビーム２ａは、偏向収束レンズ１０の他の端
面より距離ｂ１の所に立体収束する。

同様にして、偏向収束レンズ１０の端面よりａ２の距離
にあるＡ２点より放出された電子ビーム２ｂは、偏向収
束レンズ１０の他の端面より距離ｂ２の所に立体収束す
る。

電子ビームの放出点Ａ１． Ａ２から偏向収束レンズ１
０の端面までの距離ａ１． ａ２と、偏向後偏向収束レ
ンズ１０の他の端面から電子ビームが立体収束するまで
の距離す、 、 ｂ２との関係は、磁気レンズ系の理論
より算出することが可能である。

例えば、電子ビーム２ａ、２ｂの偏向半径をＲとし、ａ
１＝３Ｒとするとｂ１＝１．４Ｈになる。

又ａ ２ ＝２ Ｒとするとｂ２−２Ｒとなる。

従って、例えば偏向収束レンズ１０の他の端面よりｂｌ
の点にターゲット４を配設すると、Ａ０点から放出され
た電子ビーム２ａはターゲット４面上に立体収束する。

この時、 Ａ２点から放出された電子ビーム２ｂは、タ
ーゲット４の内部で立体収束することになるので、ター
ゲット４上では電子ビーム２ｂは広がった像を形成する
ので、ターゲット４上で点焦点とはならず、ビームスポ
ット径が大きくなる。

調整作用させていない広がり角調整コイル９に電子ビー
ムが入射した時の軌跡を２０とすると。

広がり角調整コイル９の磁界を調整することにより、電
子ビームの軌跡を２ａ或は２ｂのように調整することは
容易に行ない得る。

このようにして、広がり角調整コイル（第１の電子レン
ズ）９により偏向収束レンズ１０への電子ビームの入射
角を変化させてターゲット４面上でのビームスポット径
を調整することが可能である。

第５図に本発明に係るＸ線発生用電子銃の実施例で得ら
れたビームスポット形状を示す。

ターゲット４面上で立体収束させた場合のビームスポッ
ト形状は１３ａのようになり、ターゲット４面前方で立
体収束させると１３ｂのように。

ターゲツト４面内部で立体収束させると１３ｃのような
形状が得られる。

このように、ターゲツト面外で立体収束させた場合のビ
ームスポットの形状が楕円形になるのは偏向収束レンズ
１０のＸ方向とｙ方向の収束作用が完全に一致していな
いためである。

以上詳細に説明したように１本発明に係るＸ線発生用電
子銃では、偏向収束レンズへの入射電子ビームの広がり
角を調整して、ターゲツト面上のビームスポット径を連
続的に変化させることが出来る。

従って１例えば軟Ｘ線露光装置に適用すると。

露光面積と転写精度の要求を満足した最適の強度のＸ線
が使用可能である。

又、許容範囲内でビームスポット径を調整することによ
り、ターゲツト面へのＸ線の入射エネルギ密度を変化さ
せて、ターゲットの損害を少なくしＸ線源としての寿命
と安定性を向上させることも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来用いられている偏向形電子銃の
構成を示す図、第３図は本発明に係るＸ線発生用電子銃
の実施例の構成を示す図、第４図は本発明に係るＸ線発
生用電子銃の実施例の偏向収束レンズの作用を詳細に説
明する図、第５図は本発明に係るＸ線発生用電子銃の実
施例で得られたビームスポット形状を示す図である。 符号の説明、１・・・・・・フィラメント、２・・・・
・・電子ビーム、３，３ａ、３ｂ・・・・・・静電偏向
板、４・・・・・・ターゲット、５・・・・・・ソフト
Ｘ線、６・・・・・・冷却水。 ７・・・・・・ウェネルト電極、８・・・・・・アノー
ド、９・・・・・・広がり角調整コイル（第１の電子レ
ンズ）、１０・・・・・・偏向収束レンズ、１１・・・
・・・ポールピース、１２・・・・・・コイル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電子ビーム通路に配設され前記電子ビームの広がり
   角を調整可能にした第１の電子レンズと、前記第１の電
   子レンズ後段に配設され前記第１の電子レンズで設定さ
   れた広がり角を有する入射電子ビームの収束点を調整し
   その後段に配設されたターゲット上での電子ビームの実
   効スポット径を調整可能にした立体収束作用をもつ偏向
   収束レンズとを有することを特徴とするＸ線発生用電子
   銃。