JPH077649B2 - Electron gun - Google Patents
Electron gunInfo
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- JPH077649B2 JPH077649B2 JP62308259A JP30825987A JPH077649B2 JP H077649 B2 JPH077649 B2 JP H077649B2 JP 62308259 A JP62308259 A JP 62308259A JP 30825987 A JP30825987 A JP 30825987A JP H077649 B2 JPH077649 B2 JP H077649B2
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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。The present invention relates to electron guns, and more particularly to electron guns 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エハ等の材料をビーム露光するよう
になっている。(Prior Art) An electron gun generates an electron beam and is used in an electron microscope, an electron beam drawing apparatus, and the like. In this type of apparatus, a sample is irradiated with an electron beam emitted from an electron gun, a reflected signal thereof is captured and reproduced as an image, or a beam itself exposes 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
異なり、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。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。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。By the way, the ratio of energy to the incident beam of the reflected electron signal that irradiates and reflects the material varies depending on the material (sample), and there is a thing (tungsten, etc.) that increases as the atomic number Z increases, such as tungsten. Most of the energy produced becomes heat. This heat can generate heat at a density of 1,000,000 KW / cm 2 if the beam is narrowed down. 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. The vacuum vapor deposition apparatus is an apparatus for performing metal vapor deposition on a substance surface by utilizing the evaporation phenomenon of a material such as a metal by such an electron beam.
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。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。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。FIG. 5 is a diagram showing an example of a conventional structure of an electron gun used for the vacuum vapor deposition as described above. In the figure, reference numeral 1 denotes a linear filament that forms a cathode. A common potential (in the case of a DC power source, a negative electrode) of the acceleration power source 2 and the filament power source 3 is applied to one end of the filament 1. Since the positive polarity side of the acceleration power supply 2 is grounded, a very high negative voltage (acceleration voltage) is applied to the filament 1. Reference numeral 4 denotes a beam shaping electrode (grid) arranged to face each other along the filament 1, to which a negative side potential of a grid power source 5 whose positive side is connected to a negative side of the acceleration power source 2 is applied.
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は金属蒸着用の金属(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。
そして、るつぼ9は接地されている。The positive electrode side of the filament power source 3 is connected to the other end of the filament 1. Reference numeral 6 denotes a beam accelerating electrode (anode) arranged to face the filament 1 and is grounded. A slit 6a for passing the generated electron beam is provided at the center of the beam accelerating electrode 6. 8 is a metal (sample) for metal vapor deposition, 9 is a crucible containing the metal 8, and cooling water 10 is circulated at the bottom thereof.
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
手則に従う力を受け、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
面に線状のスポットを形成するように衝突する。In the device configured as described above, when a current is passed from the filament power supply 3 to the linear filament 1, the filament 1 generates heat and emits thermoelectrons. The generated thermoelectrons pass through the slit 6a of the beam acceleration electrode 6 and are accelerated. In the device shown in the figure, a magnetic field B in the direction of the arrow is generated by a magnetic field generator (for example, a ring coil) not shown, and the electrons passing through the slit 6a receive a force according to Fleming's left-hand rule, The beam locus is rotated to collide with the bundled electron beam Bi so as to form a linear spot on the surface of the metal 8 in the crucible 9.
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 portion where the electron beam Bi collides is gradually heated, the metal is melted, and vaporization of the metal occurs. Here, the generated metal vapor is extremely fine particles at the atomic or molecular level. As described above, metal deposition can be performed by disposing a deposition target member (for example, glass, metal, etc.) on the upper portion in a vacuum where the metal is evaporated.
(発明が解決しようとする問題点) 直線状フィラメントにグリッド及びアノードを並設させ
た上記電子銃(リニアフィラメント型電子銃。以下LFG
と略す)において、大出力化を図る場合は、フィラメン
トを長くするとともに電子光学的レンズを用いて電子ビ
ーム照射面における線状のスポットの形状(長さ)を大
きくすることになる。しかし、フィラメントが長い(数
10mm以上)場合、通常の軸対称型の電子光学的レンズを
用いることは装置の大型化を招く等構造上かなりの困難
を伴うことになる(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図にその様子を示し
た)。(Problems to be Solved by the Invention) The above electron gun (linear filament type electron gun. LFG, hereinafter) in which a grid and an anode are arranged in parallel on a linear filament.
In order to increase the output, the filament is lengthened and the shape (length) of the linear spot on the electron beam irradiation surface is increased by using the electron optical lens. But the filament is long (number
In the case of 10 mm or more), the use of a normal axisymmetric electro-optical lens causes a considerable increase in the size of the device, which causes considerable structural difficulties (the beam deflection angle is the bending angle of the emitted beam). (See Fig. 6).
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、大出力化に際して電子光学的レンズを用い
なくても照射面でのスポット形状を長くできる電子銃を
実現することにある。The present invention has been made in view of such points,
The purpose thereof is to realize an electron gun capable of lengthening the spot shape on the irradiation surface without using an electro-optical lens when increasing the output.
(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
と該フィラメントに並設されたグリッド及びアノードと
を有した電子銃において、前記フィラメント,前記グリ
ッド及び前記アノードを電子ビームの出射方向に向けて
凸状に湾曲させて電子ビームが略放射状に出るように構
成するとともに、前記フィラメントから出た電子ビーム
を前記フィラメントの長手方向と略同方向の磁界により
偏向させ、電子ビーム照射面に線状のスポットを形成さ
せるようにしたことを特徴とするものである。(Means for Solving the Problems) The present invention for solving the above problems is an electron gun having a linear filament, a grid and an anode arranged in parallel with the filament, and the filament, the grid and the anode. The anode is curved in a convex shape toward the emission direction of the electron beam so that the electron beam is emitted substantially radially, and the electron beam emitted from the filament is deflected by a magnetic field in the same direction as the longitudinal direction of the filament. It is characterized in that a linear spot is formed on the electron beam irradiation surface.
(作用) 本発明の電子銃では、フィラメント,グリッド及びアノ
ードが電子ビームの出射方向に向けて凸状に湾曲してい
るので、電子ビームは、第7図に示すように、フィラメ
ント1から略放射状に広がるように出る。このフィラメ
ント1から出た電子ビームは、フィラメントの長手方向
と略同方向の磁界により偏向され、電子ビーム照射面に
は、電子光学的レンズを用いないにもかかわらず、長い
線状のスポットが形成される。(Operation) In the electron gun of the present invention, since the filament, the grid and the anode are curved in a convex shape toward the emission direction of the electron beam, the electron beam is substantially radial from the filament 1 as shown in FIG. Go out to spread. The electron beam emitted from the filament 1 is deflected by a magnetic field in a direction substantially the same as the longitudinal direction of the filament, and a long linear spot is formed on the electron beam irradiation surface even though no electron optical lens is used. To be done.
(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。
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てある。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
0を中心とした同心円上に配置されていることである。
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。FIG. 1 is a mechanical block diagram showing an embodiment of the present invention.
The same parts 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 apparent from the figure, the structure of the electrode system is the same as that of the conventional example shown in FIG. The only difference is the filament except the crucible 9.
1, the beam shaping electrode 4 and the beam accelerating electrode 6 are all arranged on a concentric circle centered on the point 0.
That is, the filament 1, the beam shaping electrode 4, and the beam accelerating electrode 6 form a part of a circle centered on the point 0, that is, 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。
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,RG,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(フィラメント)1から放射状に出るので、そのビ
ームが照射面上に形成するスポットの長さは従来のもの
より拡大する。ここで、各電極の半径RK,RG,RAの間に
は RK≦RG<RA の関係がある。FIG. 2 is a diagram schematically showing the arrangement of the electrode system.
As described above, the respective electrodes (cathode 1, grid 4, anode 6) are present on the concentric circles with radii R K , R G , and R A with the point O as the center. Since the electron beam radiates from the cathode (filament) 1 as shown in the figure, the length of the spot formed on the irradiation surface by the beam is larger than that of the conventional one. Here, there is a relationship of R K ≤R G <R A between the radii R K , R G , and R A of each electrode.
第3図は本発明にかかる大出力偏向LFGの模式図で、
(a)は正面図、(b)は側面図である。フィラメント
(カソード)1から出射した電子ビームBi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。FIG. 3 is a schematic view of a large output deflection LFG according to the present invention,
(A) is a front view and (b) is a side view. The electron beam Bi emitted from the filament (cathode) 1 is transmitted to the grid 4,
After passing through the anode 6, it is exposed to the metal 8 in the crucible 9 undergoing a large deflection of 270 °, as shown in the figure, due to the force present on the left-hand side of Fleming by the existing magnetic field B. The irradiation point of the metal 8 is heated and melted to generate metal vapor.
ところで、フィラメントから出る電子ビームの放射状の
広がり角は、フィラメント1,グリッド4及びアノード6
の湾曲の程度に応じて変化し、電子ビーム照射面での線
状のスポットの長さは、電子ビームの放射状の広がり角
に応じて変化する。従って、この湾曲の程度は必要とす
るスポットの長さに応じて決めればよい。尚、スポット
の長さは、本発明の場合その構成から明らかなように、
電子ビームの通過経路の長さにも比例することになり、
この経路が長い程、長くなる。例えば、フィラメント1
の長手方向と略同方向の磁界の強度を弱くしたり、フィ
ラメント1・アノード6間の電圧を高くすると、この経
路が長くなるため、電子ビーム照射面でのスポットは長
くなる。By the way, the radial spread angle of the electron beam emitted from the filament is determined by the filament 1, the grid 4 and the anode 6.
And the length of the linear spot on the electron beam irradiation surface changes according to the radial spread angle of the electron beam. Therefore, the degree of this curvature may be determined according to the required spot length. In the case of the present invention, the length of the spot is
It is also proportional to the length of the electron beam passage path,
The longer this path is, the longer it will be. For example, filament 1
When the strength of the magnetic field in the same direction as the longitudinal direction is weakened or the voltage between the filament 1 and the anode 6 is increased, this path becomes longer, and the spot on the electron beam irradiation surface becomes longer.
又、上述の実施例では、フィラメント1,グリッド4及び
アノード6を電子ビームの出射方向に向けて凸状に湾曲
させる構成として、これら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。Further, in the above-described embodiment, the filament 1, the grid 4 and the anode 6 are curved in a convex shape toward the emission direction of the electron beam, and the case where they are arranged concentrically is taken as an example. However, the present invention is not limited to this, and may be an arbitrary curved surface group or polygonal structure arranged in parallel with each other. Fourth
The figure shows another configuration example of the electrode system, (a) shows a curved surface which is not a concentric circle, and (b) shows a polygonal case. In the figure, A is an anode, G is a grid, and K is 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-mentioned embodiment, the application example of the direct heating type electron gun by the direct current heating is explained, but it is also applicable to the direct heating type electron gun by the alternating current heating and the side heating type electron gun such as the electron impact type. 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、フィラメ
ント,グリッド及びアノードが電子ビームの出射方向に
向けて凸状に湾曲しているので、電子ビームがフィラメ
ントから略放射状に広がるように出ることになり、電子
ビーム照射面には、電子光学的レンズを用いないにもか
かわらず、長い線状のスポットが形成される電子銃を実
現することができる。(Effects of the Invention) As described in detail above, according to the present invention, since the filament, the grid and the anode are curved in a convex shape toward the emission direction of the electron beam, the electron beam is emitted substantially radially from the filament. Since the electron beam is spread out, it is possible to realize an electron gun in which a long linear spot is formed on the electron beam irradiation surface without using an electron optical lens.
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LFG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6図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(グリッド) 6…ビーム加速電極(アノード)、8…電極 9…るつぼ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, and FIG. 3 is a schematic diagram of a large output deflection LFG according to the present invention. FIG. 4 is a diagram showing another configuration example of the electrode system, FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a conventional device,
FIG. 6 is an explanatory diagram of the deflection angle of the electron beam, and FIG. 7 is a diagram showing the emission state of the electron beam. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Filament, 4 ... Beam shaping electrode (grid) 6 ... Beam acceleration electrode (anode), 8 ... Electrode 9 ... Crucible
Claims (1)
されたグリッド及びアノードとを有した電子銃におい
て、前記フィラメント,前記グリッド及び前記アノード
を電子ビームの出射方向に向けて凸状に湾曲させて電子
ビームが略放射状に出るように構成するとともに、前記
フィラメントから出た電子ビームを前記フィラメントの
長手方向と略同方向の磁界により偏向させ、電子ビーム
照射面に線状のスポットを形成させるようにしたことを
特徴とする電子銃。1. An electron gun having a linear filament, a grid and an anode arranged in parallel with the filament, wherein the filament, the grid and the anode are curved in a convex shape in a direction of emitting an electron beam. The electron beam is configured to be emitted substantially radially, and the electron beam emitted from the filament is deflected by a magnetic field in a direction substantially the same as the longitudinal direction of the filament to form a linear spot on the irradiation surface of the electron beam. An electron gun characterized by doing.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62308259A JPH077649B2 (en) | 1987-12-04 | 1987-12-04 | Electron gun |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62308259A JPH077649B2 (en) | 1987-12-04 | 1987-12-04 | Electron gun |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01149347A JPH01149347A (en) | 1989-06-12 |
| JPH077649B2 true JPH077649B2 (en) | 1995-01-30 |
Family
ID=17978855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62308259A Expired - Fee Related JPH077649B2 (en) | 1987-12-04 | 1987-12-04 | Electron gun |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH077649B2 (en) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61227354A (en) * | 1985-04-02 | 1986-10-09 | Nec Corp | Linear electron beam generating device |
-
1987
- 1987-12-04 JP JP62308259A patent/JPH077649B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01149347A (en) | 1989-06-12 |
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