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JPH01149347A - Electron gun - Google Patents
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JPH01149347A - Electron gun - Google Patents

Electron gun

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JPH01149347A
JPH01149347A JP62308259A JP30825987A JPH01149347A JP H01149347 A JPH01149347 A JP H01149347A JP 62308259 A JP62308259 A JP 62308259A JP 30825987 A JP30825987 A JP 30825987A JP H01149347 A JPH01149347 A JP H01149347A
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JP
Japan
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filament
electron
electrode
grid
anode
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JP62308259A
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Kazuyuki Toki
土岐 和之
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Jeol Ltd
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Jeol Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide controllability for the shape of an electron beam without use of any electron-optical lens by forming the electrode system including filament, grid, and anode either concentrically or in a concentrical curvature. CONSTITUTION:A filament 1, beam shaping electrode (grid) 4, and beam accelerating electrode (anode) 6 are arranged concentrically with the point 0 as the center. Accordingly the filament 1, grid 4, and anode 6 are on concentrical circles with radii RK, RG, RA with the point 0 as the center, and electron beam is emitted radially from the filament 1, as shown in attached illustration, so that the shape of the beam is wider than in a conventional arrangement. This permits control of the electron beam shape without use of an electron-optical lens.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は電子銃に関し、更に詳しくは、電子ビーム蒸着
用の電子銃に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to an electron gun, and more particularly to an electron gun for electron beam evaporation.

(従来の技術) 電子銃は電子ビームを発生させるものであり、電子顕微
鏡や電子ビーム描画装置等に用いられている。この種の
装置では、電子銃より出射した電子ビームを試料に照射
し、その反射信号を捉えて画像として再生するか、又は
ビームそのものでウェハ等の材料をビーム露光するよう
になっている。
(Prior Art) Electron guns generate electron beams, and are used in electron microscopes, electron beam lithography devices, and the like. In this type of apparatus, a sample is irradiated with an electron beam emitted from an electron gun, and the reflected signal is captured and reproduced as an image, or the beam itself is used to expose a material such as a wafer.

ところで、材料に照射して反射する反射電子信号の入射
ビームに対するエネルギーの割合は材料(試料)により
巽なり、原子番号Zの大きい程大きくなり40〜50%
になるもの(タングステン等)もあり、入射したエネル
ギーは殆ど熱になる。
By the way, the energy ratio of the backscattered electron signal that irradiates and reflects the material to the incident beam varies depending on the material (sample), and increases as the atomic number Z increases, reaching 40 to 50%.
There are some materials (such as tungsten) that cause most of the incident energy to become heat.

この熱は、例えばビームを細かく絞れば100万KW/
cm2もの密度で熱を発生することも可能になる。従っ
て、このような電子ビームを金属等の試料(材料)に照
射すると、その金属等の試料(材料)表面を溶かして蒸
発させることができる。
For example, if the beam is narrowed down, this heat can be reduced to 1 million KW/
It also becomes possible to generate heat at a density as high as cm2. Therefore, when a sample (material) such as metal is irradiated with such an electron beam, the surface of the sample (material) such as metal can be melted and evaporated.

真空蒸着装置はこのような電子ビームによる金属等の材
料の蒸発現象を利用して、物質表面に金属蒸着を行わせ
る装置である。
A vacuum evaporation apparatus is an apparatus that performs metal evaporation on the surface of a material by utilizing the evaporation phenomenon of materials such as metals caused by electron beams.

第5図は前述したような真空蒸着に用いる電子銃の従来
構成例を示す図である。図において、1は線状のフィラ
メントでカソードを形成している。
FIG. 5 is a diagram showing an example of the conventional configuration of an electron gun used for vacuum evaporation as described above. In the figure, 1 forms a cathode with a linear filament.

該フィラメント1の一方の端には加速電源2とフィラメ
ント電源3の共通電位(直流電源の場合負極)が印加さ
れている。加速電源2の正極性側は接地されているので
、フィラメント1には極めて高圧の負電圧(加速電圧)
がかかることになる。
A common potential (a negative electrode in the case of a DC power source) of an acceleration power source 2 and a filament power source 3 is applied to one end of the filament 1. Since the positive side of the acceleration power supply 2 is grounded, an extremely high negative voltage (acceleration voltage) is applied to the filament 1.
It will cost.

4はフィラメント1に沿って対向して配されたビーム成
形電極(グリッド)で、該グリッドには正極性側が加速
電源2の負極と接続されたグリッド電源5の負極側電位
が印加されている。
Reference numeral 4 denotes a beam shaping electrode (grid) arranged oppositely along the filament 1, and a negative potential of a grid power source 5 whose positive polarity side is connected to the negative electrode of the acceleration power source 2 is applied to the grid.

フィラメント電源3の正極側はフィラメント1の他方の
端に接続されている。6はフィラメント1と対向して配
されたビーム加速電極〈アノード)で、接地されている
。そして、該ビーム加速電極6の中央部には発生した電
子ビームを通過させるためのスリット6aが設けられて
いる。8は金属蒸着用の金rfR(試料)、9は該金属
8を入れたるつぼでその底部には冷却水10が循環して
いる。
The positive electrode side of the filament power supply 3 is connected to the other end of the filament 1. 6 is a beam accelerating electrode (anode) arranged opposite to the filament 1, and is grounded. A slit 6a is provided in the center of the beam accelerating electrode 6 for passing the generated electron beam. 8 is a gold rfR (sample) for metal deposition; 9 is a crucible containing the metal 8; cooling water 10 is circulated at the bottom of the crucible;

そして、るつぼ9は接地されている。Further, the crucible 9 is grounded.

このように構成された装置において、フィラメント電源
3から線状のフィラメント1に電流を流すと、該フィラ
メント1は発熱し、熱電子を放射する。発生した熱電子
はビーム加速電極6のスリット6aを通過して加速され
る。ここで、図に示す装置には図示しない磁界発生器〈
例えばリングコイル)により矢印方向の磁界Bが発生し
ており、スリット6aを通過した電子はフレミングの左
手側に従う力を受け、図のようにビーム軌跡が回転させ
られ、束になった電子ビームBiがるつぼ9内の金属8
表面に線状に衝突する。
In the device configured in this way, when a current is passed through the linear filament 1 from the filament power supply 3, the filament 1 generates heat and emits thermoelectrons. The generated thermoelectrons pass through the slit 6a of the beam accelerating electrode 6 and are accelerated. Here, the device shown in the figure includes a magnetic field generator (not shown).
For example, a ring coil) generates a magnetic field B in the direction of the arrow, and the electrons passing through the slit 6a receive a force that follows Fleming's left hand side, causing the beam trajectory to rotate as shown in the figure, resulting in a bundle of electron beams Bi. metal 8 in crucible 9
It collides with the surface in a linear fashion.

そして、電子ビームBiが衝突した箇所は次第に加熱さ
せられ、金属が溶解し、金属の蒸発を発生するようにな
る=ここで、発生する金属蒸気は原子乃至は分子レベル
の極めて細かい微粒子である。このように金属が蒸発し
ている真空中の上部に蒸着対象部材(例えばガラス、金
属等)を配置すれば金属蒸着をすることができる。
Then, the part where the electron beam Bi collides is gradually heated, the metal melts, and the metal evaporates. Here, the metal vapor generated is extremely fine particles at the atomic or molecular level. Metal vapor deposition can be performed by placing a member to be vapor-deposited (for example, glass, metal, etc.) above the vacuum where the metal is evaporating.

(発明が解決しようとする問題点) このような電子銃(リニアフィラメント型電子銃。以下
LPGと略す)を用いて大出力(数10KW以上)で大
偏向(少なくとも90°以上。−般には180°〜27
0’)の照射面におけるビーム形状を制御する確立した
方法がなかった。即ち、フィラメントの長さが大きい(
数10mn+以上)場合、通常の軸対称型の電子光学的
レンズを用いることは構造上かなりの困難を伴っていた
。尚、前述のビーム偏向角は出射したビームの曲り角を
意味し、第6図にその様子を示す。
(Problems to be Solved by the Invention) Using such an electron gun (linear filament type electron gun, hereinafter abbreviated as LPG), a large output (several tens of kilowatts or more) and a large deflection (at least 90 degrees or more. - Generally speaking, 180°~27
There was no established method to control the beam shape at the irradiation surface of 0'). That is, the length of the filament is large (
(several 10 m+ or more), the use of a normal axially symmetric electro-optical lens is accompanied by considerable structural difficulties. The above-mentioned beam deflection angle means the bending angle of the emitted beam, and the situation is shown in FIG.

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであって、
その目的は、電子光学的レンズを用いなくても電子ビー
ム形状を制御することができる電子銃を実現することに
ある。
The present invention has been made in view of these points, and
The purpose is to realize an electron gun that can control the electron beam shape without using an electron optical lens.

(問題点を解決するための手段) 前記した問題点を解決する本発明は、線状フィラメント
を有する電子銃において、フィラメント。
(Means for Solving the Problems) The present invention, which solves the above problems, provides an electron gun having a linear filament.

グリッド及びアノード等の電子銃を構成する電極系の形
状を同心円状に或いは同心円状の曲面で構成したことを
特徴とするものである。
This is characterized in that the shape of the electrode system constituting the electron gun, such as the grid and anode, is concentric or concentrically curved.

(作用) フィラメント(カソード)、ビーム成形電極くグリッド
)、ビーム加速電極(7ノード)よりなる電極系の形状
を同心円状に或いは同心円状の曲面で構成する。これに
より、第7図に示すようにフィラメント1から放射され
る電子ビームの幅が広がり、電子光学的レンズを用いる
ことなく電子ビームの形状を変えることができる。
(Function) The shape of the electrode system consisting of a filament (cathode), a beam shaping electrode (grid), and a beam accelerating electrode (7 nodes) is concentric or concentrically curved. As a result, as shown in FIG. 7, the width of the electron beam emitted from the filament 1 is increased, and the shape of the electron beam can be changed without using an electro-optical lens.

(実施例) 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例を示す機械的構成図である。FIG. 1 is a mechanical configuration diagram showing an embodiment of the present invention.

第5図と同一のものは、同一の符号を付して示す。尚、
図では電源とその電位接続図は省略しである。図より明
らかなように、電極系の構成は第5図に示す従来例と同
一である。異なるのは、るつぼ9を除いてフィラメント
1.ビーム成形電極4及びビーム加速電極6が、何れも
点Oを中心とした同心円上に配置されていることである
Components that are the same as those in FIG. 5 are designated by the same reference numerals. still,
In the figure, the power supply and its potential connection diagram are omitted. As is clear from the figure, the structure of the electrode system is the same as the conventional example shown in FIG. The difference is that except for crucible 9, filament 1. The beam shaping electrode 4 and the beam accelerating electrode 6 are both arranged on concentric circles centered on the point O.

つまり、フィラメント1.ビーム成形電極4及びビーム
加速電極6が点0を中心とする円の一部、即ち円弧をな
していることである。
That is, filament 1. The beam shaping electrode 4 and the beam accelerating electrode 6 form part of a circle centered on point 0, that is, form an arc.

第2図は前記電極系の配置を模式的に示した図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing the arrangement of the electrode system.

このように、点Oを中心として、それぞれの電極(カソ
ード1.グリッド4.アノード6)が半径RK 、R(
、、RAの同心円上に存在している。電子ビームは図に
示すようにカソードくフィラメント)1から放射状に出
るので、そのビーム形状は従来のものより拡大する。こ
こで、各電極の半径RK、R,R^の間には RK ≦Re、 < RA の関係がある。
In this way, centering on point O, each electrode (cathode 1. grid 4. anode 6) has a radius RK, R(
,, exist on concentric circles of RA. As the electron beam is emitted radially from the cathode (filament) 1 as shown in the figure, the beam shape is larger than that of the conventional one. Here, the relationship RK≦Re, <RA exists between the radii RK, R, and R^ of each electrode.

第3図は本発明にかかる大出力偏向LPGの模式図で、
(a)は正面図、(b)は側面図である。
FIG. 3 is a schematic diagram of a high-output deflection LPG according to the present invention,
(a) is a front view, and (b) is a side view.

フィラメント(カソード)1から出射した電子ビームB
iはグリッド4.アノード6を通過した後、存在する磁
界Bによりフレミングの左手側に従う力を受け、図に示
すように270°の大偏向を受けてるつぼ9内の金属8
に照射される。金属8の照射点は加熱融解されて金属蒸
気が発生する。
Electron beam B emitted from filament (cathode) 1
i is grid 4. After passing through the anode 6, the metal 8 in the crucible 9 is subjected to a force following Fleming's left hand side due to the existing magnetic field B, and is subjected to a large deflection of 270° as shown in the figure.
is irradiated. The irradiated point of the metal 8 is heated and melted to generate metal vapor.

上述の実施例では、第2図に示すように電極系の構造を
フィラメント側からみて凸形に構成した場合を例にとっ
たが凹形(R^<R,≦RK)の構成も可能である。又
、上述の実施例では電極系を同心円状に配置した場合を
例にとったが、同心円に限らず互いに平行に配置された
任意の曲面群乃至は多角形状の構成としてもよい。第4
図は電極系の他の構成例を示す図で、(a )は同心円
ではない曲面、(b)は多角形の場合をそれぞれ示して
いる。図中、Aはアノード、Gはグリッド、Kはカソー
ドを表わしている。
In the above-mentioned embodiment, as shown in Fig. 2, the structure of the electrode system is constructed in a convex shape when viewed from the filament side, but a concave structure (R^<R, ≦RK) is also possible. be. Further, in the above-described embodiments, the electrode system is arranged concentrically, but the structure is not limited to concentric circles, but may be any group of curved surfaces or polygons arranged parallel to each other. Fourth
The figures show other configuration examples of the electrode system, in which (a) shows a curved surface that is not concentric, and (b) shows a polygon. In the figure, A represents an anode, G represents a grid, and K represents a cathode.

尚、上記実施例では直流加熱による直熱式の電子銃につ
いての応用例を説明したが、交流加熱による直熱式の電
子銃や、電子衝撃式等の傍熱式の電子銃にも応用可能で
ある。
In the above embodiment, an application example was explained for a directly heated electron gun using direct current heating, but it can also be applied to a directly heated electron gun using alternating current heating or an indirectly heated electron gun such as an electron impact type. It is.

(発明の効果) 以上詳細に説明したように、本発明によれば、カソード
(フィラメント)、グリッド(ビーム成形型1)及びア
ノード(ビーム加速電極)よりなる電極系を同心円状に
乃至はそれに近い形状に構成することにより電子光学的
レンズを用いなくても電子ビーム形状を制御することが
できる電子銃を実現することができる。
(Effects of the Invention) As described above in detail, according to the present invention, the electrode system consisting of the cathode (filament), the grid (beam shaping mold 1), and the anode (beam accelerating electrode) is arranged concentrically or close to it. By configuring the shape, it is possible to realize an electron gun that can control the shape of the electron beam without using an electron optical lens.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例を示す機械的構成図、第2図
は電極系の配置を模式的に示した図、第3図は本発明に
かかる大出力偏向LPGの模式図、第4図は電極系の他
の構成例を示す図、第5図は従来装置の構成例を示す図
、第61i!!Iは電子ビームの偏向角の説明図、第7
図は電子ビームの放射状態を示す図である。 1・・・フィラメント   4・・・ビーム成形電極6
・・・ビーム加速電極  8・・・金属9・・・るつぼ 特許出願人  日  本  電  子  株  式  
会  社代  理  人   弁  理  士   井
  島  藤  胎外1名 (a)@心円では躯1曲面             
(b)多角形第5図 第2区 O 第3図 第6図 第7図
FIG. 1 is a mechanical configuration diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram schematically showing the arrangement of an electrode system, FIG. 3 is a schematic diagram of a high output deflection LPG according to the present invention, and FIG. 4 is a diagram showing another example of the configuration of the electrode system, FIG. 5 is a diagram showing an example of the configuration of the conventional device, and 61i! ! I is an explanatory diagram of the deflection angle of the electron beam, 7th
The figure shows the radiation state of an electron beam. 1... Filament 4... Beam shaping electrode 6
... Beam accelerating electrode 8 ... Metal 9 ... Crucible patent applicant Japan Electronics Co., Ltd.
Company representative Patent attorney Fuji Ijima 1 person outside the womb (a) @ 1 curved body in Shinen
(b) Polygon Figure 5 Section 2 O Figure 3 Figure 6 Figure 7

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  線状フィラメントを有する電子銃において、フィラメ
ント、グリッド及びアノード等の電子銃を構成する電極
系の形状を同心円状に或いは同心円状の曲面で構成した
ことを特徴とする電子銃。
An electron gun having a linear filament, characterized in that the shape of an electrode system constituting the electron gun, such as a filament, a grid, and an anode, is concentric or concentrically curved.
JP62308259A 1987-12-04 1987-12-04 Electron gun Expired - Fee Related JPH077649B2 (en)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61227354A (en) * 1985-04-02 1986-10-09 Nec Corp Linear electron beam generating device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS61227354A (en) * 1985-04-02 1986-10-09 Nec Corp Linear electron beam generating device

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