JPH0564414B2 - - Google Patents
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- JPH0564414B2 JPH0564414B2 JP59078588A JP7858884A JPH0564414B2 JP H0564414 B2 JPH0564414 B2 JP H0564414B2 JP 59078588 A JP59078588 A JP 59078588A JP 7858884 A JP7858884 A JP 7858884A JP H0564414 B2 JPH0564414 B2 JP H0564414B2
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- Japan
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- needle
- voltage
- field emission
- electron beam
- power source
- Prior art date
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- 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
- H01J37/242—Filament heating power supply or regulation circuits
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、針状に形成された電界放射陰極から
電子ビーム放射を得る電界放射方法およびそれに
用いる電子線装置に関する。
電子ビーム放射を得る電界放射方法およびそれに
用いる電子線装置に関する。
従来、電界放射陰極に用いられる高圧電源は、
いわゆる冷電界放射の陰極用が主であり、陰極尖
針の清浄化のための１秒間程度の瞬間高温加熱
（フラツシング）、放射電流の制御、あるいは放電
による尖針の破壊を防止するための電流の制限ま
たは遮断という機能を持つている。これに対し
て、フイラメントに通電して尖針を加熱して行
う、いわゆる熱電界放射陰極用電源の場合には、
フイラメント加熱用の電源すなわちフイラメント
電源が組み込まれたものが大半である。
いわゆる冷電界放射の陰極用が主であり、陰極尖
針の清浄化のための１秒間程度の瞬間高温加熱
（フラツシング）、放射電流の制御、あるいは放電
による尖針の破壊を防止するための電流の制限ま
たは遮断という機能を持つている。これに対し
て、フイラメントに通電して尖針を加熱して行
う、いわゆる熱電界放射陰極用電源の場合には、
フイラメント加熱用の電源すなわちフイラメント
電源が組み込まれたものが大半である。
熱電界放射陰極の中で、軸方位が＜100＞であ
るタングステン(W)単結晶を尖針に用い、尖針表面
に酸素を介してチタン（Ti）などの金属原子を
単原子層程度吸着させた電界放射（FE）陰極が
特開昭56−61733号に開示されている。この電界
放射陰極は、放射角電流度度10ｍＡ／sr程度を電
流変動率１％以下で得ることのできる高い性能を
有するが、尖針を支持するヘアピン型フイラメン
トに通電して該尖針およそ1100℃に加熱して用い
る（特開昭56−143638号参照）。なお、電界放射
電流を長時間安定に維持するためには、上記フイ
ラメント電流を一定に保つ必要がある。また、上
記フイラメント電源を含む高圧電源と、電子線装
置の陰極を含む電子銃部とは、何らかのコネクタ
によつて機械的に接続されている。したがつて、
両者の間に接触電位差が発生することから、フイ
ラメント電源としてはフイラメントに一定電流を
供給する定電流源を用いなければならない。
るタングステン(W)単結晶を尖針に用い、尖針表面
に酸素を介してチタン（Ti）などの金属原子を
単原子層程度吸着させた電界放射（FE）陰極が
特開昭56−61733号に開示されている。この電界
放射陰極は、放射角電流度度10ｍＡ／sr程度を電
流変動率１％以下で得ることのできる高い性能を
有するが、尖針を支持するヘアピン型フイラメン
トに通電して該尖針およそ1100℃に加熱して用い
る（特開昭56−143638号参照）。なお、電界放射
電流を長時間安定に維持するためには、上記フイ
ラメント電流を一定に保つ必要がある。また、上
記フイラメント電源を含む高圧電源と、電子線装
置の陰極を含む電子銃部とは、何らかのコネクタ
によつて機械的に接続されている。したがつて、
両者の間に接触電位差が発生することから、フイ
ラメント電源としてはフイラメントに一定電流を
供給する定電流源を用いなければならない。
ところで、上記Ti等の単原子層吸着型FEカソ
ードを動作させるときは、前述の如く尖針すなわ
ちフイラメントを室温からおそよ1100℃に温度上
昇させなければならないが、安定した電界放射電
流を再現性（常に一定の性能を発揮すること）良
く得るには、フイラメントが100℃近傍に達した
とき、高電圧を印加して電界放射電流を得るよう
にする必要がある。
ードを動作させるときは、前述の如く尖針すなわ
ちフイラメントを室温からおそよ1100℃に温度上
昇させなければならないが、安定した電界放射電
流を再現性（常に一定の性能を発揮すること）良
く得るには、フイラメントが100℃近傍に達した
とき、高電圧を印加して電界放射電流を得るよう
にする必要がある。
第１図は、フイラメントに流す定電流によつて
フイラメントすなわち尖針の温度上昇の様子を示
し、同時に高電圧をを印加する時間t1，t2，t3の
違いによる電界放射電流の差を示す。図から明ら
かなように、まずフイラメント温度が未だ低い状
態にある時間t1で高電圧を印加すると、電界放射
電流は小さな値に始まり長時間（１〜２時間）か
けて一定値に達する。次に、フイラメント温度が
1100℃に達した後、およそ10分以上経過した時間
t3で高電圧を印加すると、電界放射電流は低い値
で一定値に達し、そのままの状態では電界放射電
流は増加することがない。これに対して、フイラ
メント温度が丁度1100℃に達する近傍（前後どち
らでもよい）の時刻t2で高電圧を印加すると、図
示のように、短時間で再現性のある最大電流を引
き出すことができる。
フイラメントすなわち尖針の温度上昇の様子を示
し、同時に高電圧をを印加する時間t1，t2，t3の
違いによる電界放射電流の差を示す。図から明ら
かなように、まずフイラメント温度が未だ低い状
態にある時間t1で高電圧を印加すると、電界放射
電流は小さな値に始まり長時間（１〜２時間）か
けて一定値に達する。次に、フイラメント温度が
1100℃に達した後、およそ10分以上経過した時間
t3で高電圧を印加すると、電界放射電流は低い値
で一定値に達し、そのままの状態では電界放射電
流は増加することがない。これに対して、フイラ
メント温度が丁度1100℃に達する近傍（前後どち
らでもよい）の時刻t2で高電圧を印加すると、図
示のように、短時間で再現性のある最大電流を引
き出すことができる。
すなわち、本発明に係るTi等の単原子層吸着
型FE陰極では、通常のFE陰極で行うフラツシン
グ操作のような高温加熱（約2000℃）による尖針
の表面洗浄化は、Ti等の単原子層を破壊するこ
とになり行わない。その代わり、1100℃近傍へ温
度上昇させる過程で尖針の表面に付着している残
留ガス分子を脱離させる。一方、尖針の温度が
1100℃に達したとき、非常に微量ではあるが、
Ti単原子層の蒸発が始まり、またフイラメント
に設けたTi補給源からの表面拡散によつてTi単
原子層へのTi補給が行われる。このようにして、
ti単原子層が尖針表面に安定して存在すること
が、電界放射電流の安定性、再現性に重要であ
る。なお、実際に電子を放射させる過程では、印
加電圧によつて生ずる強い電界が尖針に掛けられ
る。この電界による引力は、Ｗ尖針上を表面拡散
しているTi原子に働くので、上記した単原子層
は、さらに電界強度による影響を含めて平衡状態
を保つている。
型FE陰極では、通常のFE陰極で行うフラツシン
グ操作のような高温加熱（約2000℃）による尖針
の表面洗浄化は、Ti等の単原子層を破壊するこ
とになり行わない。その代わり、1100℃近傍へ温
度上昇させる過程で尖針の表面に付着している残
留ガス分子を脱離させる。一方、尖針の温度が
1100℃に達したとき、非常に微量ではあるが、
Ti単原子層の蒸発が始まり、またフイラメント
に設けたTi補給源からの表面拡散によつてTi単
原子層へのTi補給が行われる。このようにして、
ti単原子層が尖針表面に安定して存在すること
が、電界放射電流の安定性、再現性に重要であ
る。なお、実際に電子を放射させる過程では、印
加電圧によつて生ずる強い電界が尖針に掛けられ
る。この電界による引力は、Ｗ尖針上を表面拡散
しているTi原子に働くので、上記した単原子層
は、さらに電界強度による影響を含めて平衡状態
を保つている。
したがつて、第１図に示したごとく、尖針が低
い温度にある時間t1に高電圧を印加した場合に
は、尖針表面の清浄なTi単原子層が現れるまえ
に陽極からの放出ガスや雰囲気ガスが吸着してし
まい、尖針表面に付着している残留ガス分子の脱
離のしかたが遅くなるので、最大放射電流に達す
るまでに長時間かかつてしまう。また、尖針の温
度が1100℃に達してから長い時間経過してから
（時刻t3）高電圧を印加した場合には、Tiの蒸発
量が非常に多くなり、Ti補給源からの拡散が追
いつかなくなつて、Tiの蒸発と表面拡散による
平衡状態で形成された準単原子層が初期値とな
り、放射電流値は低い値のまま一定値に達してし
まう。この状態から、放射電流を早期に増大させ
るためには、フイラメントを温度を上昇させて
Tiの補給量を増加し、酸素を導入して酸素ガス
分子を付着させることが必要となる。
い温度にある時間t1に高電圧を印加した場合に
は、尖針表面の清浄なTi単原子層が現れるまえ
に陽極からの放出ガスや雰囲気ガスが吸着してし
まい、尖針表面に付着している残留ガス分子の脱
離のしかたが遅くなるので、最大放射電流に達す
るまでに長時間かかつてしまう。また、尖針の温
度が1100℃に達してから長い時間経過してから
（時刻t3）高電圧を印加した場合には、Tiの蒸発
量が非常に多くなり、Ti補給源からの拡散が追
いつかなくなつて、Tiの蒸発と表面拡散による
平衡状態で形成された準単原子層が初期値とな
り、放射電流値は低い値のまま一定値に達してし
まう。この状態から、放射電流を早期に増大させ
るためには、フイラメントを温度を上昇させて
Tiの補給量を増加し、酸素を導入して酸素ガス
分子を付着させることが必要となる。
以上述べたように、本発明に係る熱電界放射陰
極においては、フイラメントに通電して予熱し、
フイラメント温度すなわち尖針温度が1100℃近傍
に達する時刻で電界放射を行わせる高電圧を印加
することが重要であるが、このような特性を知ら
ない操作者が電子線装置を用いると、初期の放射
電流の安定性、再現性を得られないという欠点が
あつた。電子線装置のうちでも、特にこの種の
FE陰極の装着によつて大きな性能向上をもたら
す半導体微細加工用の電子線露光装置または描画
装置などの半導体製造装置、およびマイクロ・オ
ージエ分析装置などの理化学機器において、上記
の操作を操作者が手動によつて行うことは、誤操
作によつて装置全体の機能低下を招く危険性が大
きかつた。
極においては、フイラメントに通電して予熱し、
フイラメント温度すなわち尖針温度が1100℃近傍
に達する時刻で電界放射を行わせる高電圧を印加
することが重要であるが、このような特性を知ら
ない操作者が電子線装置を用いると、初期の放射
電流の安定性、再現性を得られないという欠点が
あつた。電子線装置のうちでも、特にこの種の
FE陰極の装着によつて大きな性能向上をもたら
す半導体微細加工用の電子線露光装置または描画
装置などの半導体製造装置、およびマイクロ・オ
ージエ分析装置などの理化学機器において、上記
の操作を操作者が手動によつて行うことは、誤操
作によつて装置全体の機能低下を招く危険性が大
きかつた。
本発明の目的は、高性能の熱電界放射陰極を、
その最良の状態で、安定にかつ再現性良く用いる
ことができる電源を提供することにある。
その最良の状態で、安定にかつ再現性良く用いる
ことができる電源を提供することにある。
上記目的を達成するには、第１図を用いて説明
したことから明らかなように、Ti等の単原子層
吸着型FE陰極をフイラメントへの通電によつて
加熱して昇温させるとき、1100℃近傍に達したこ
とを尖針の温度を示すパラメータによつて検出し
て所要の電界放射電流を得るように高電圧を自動
的に印加するようにすれば良い。なお、この場
合、直接尖針の温度を熱電対などを用いて測定す
るのは、実用上困難なので、以下の方法を用い
る。
したことから明らかなように、Ti等の単原子層
吸着型FE陰極をフイラメントへの通電によつて
加熱して昇温させるとき、1100℃近傍に達したこ
とを尖針の温度を示すパラメータによつて検出し
て所要の電界放射電流を得るように高電圧を自動
的に印加するようにすれば良い。なお、この場
合、直接尖針の温度を熱電対などを用いて測定す
るのは、実用上困難なので、以下の方法を用い
る。
1100℃程度の温度ではＷフイラメントからの熱
電子放出は皆無であるのに対して、Ｗ尖針の表面
に酸素を介して吸着したTi等の単原子層表面で
は仕事関数が低下し、Ｗフイラメントで約4.5eV
であるのに対して2.6〜3.6eVという小さな値にな
つている。なお、この仕事関数の低下は、尖針表
面のみならず、フイラメントを形成する多結晶線
上すなわちTi補給源から尖針までの間のTiが表
面拡散しているフイラメント領域でも同様であ
る。したがつて、1100℃という低い温度でも微量
ではあるが、尖針およびフイラメントの多結晶線
上から熱電子放射が観測される。予め、フイラメ
ント加熱後から尖針が1100℃近傍に温度上昇する
までのTiからの熱電子放射量を調べておくこと
によつて、フイラメントの予熱の間に発生する熱
電子放射量を検出し、所定の値に達したとき、所
要の電界放射電流を得るように高電圧を自動的に
印加するようにシステムを構成すればよい。一
方、フイラメント加熱後、尖針の温度が1100℃に
達するまでの時間を予め調べておいて、該所定の
時間経過したときに高電圧を自動的に印加する構
成にしてもよい。
電子放出は皆無であるのに対して、Ｗ尖針の表面
に酸素を介して吸着したTi等の単原子層表面で
は仕事関数が低下し、Ｗフイラメントで約4.5eV
であるのに対して2.6〜3.6eVという小さな値にな
つている。なお、この仕事関数の低下は、尖針表
面のみならず、フイラメントを形成する多結晶線
上すなわちTi補給源から尖針までの間のTiが表
面拡散しているフイラメント領域でも同様であ
る。したがつて、1100℃という低い温度でも微量
ではあるが、尖針およびフイラメントの多結晶線
上から熱電子放射が観測される。予め、フイラメ
ント加熱後から尖針が1100℃近傍に温度上昇する
までのTiからの熱電子放射量を調べておくこと
によつて、フイラメントの予熱の間に発生する熱
電子放射量を検出し、所定の値に達したとき、所
要の電界放射電流を得るように高電圧を自動的に
印加するようにシステムを構成すればよい。一
方、フイラメント加熱後、尖針の温度が1100℃に
達するまでの時間を予め調べておいて、該所定の
時間経過したときに高電圧を自動的に印加する構
成にしてもよい。
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。
第２図は、本発明の一実施例を示す。図におい
て、６はＷのヘアピン型フイラメント、７はフイ
ラメント６の中央に接続された、軸方位＜100＞
のＷ単結晶からなる尖針、８はフイラメント６に
融着されたTi補給源、９は第１の陽極（引出電
極）、１０は第２の陽極、１１は尖針７から放射
される電子線によつて処理される試料、１はフイ
ラメント６を加熱する定電流源のフイラメント電
源（第１の電源）、２はフイラメント電源投入時、
尖針７と第１陽極９間に100V程度の電圧を与え
て尖針１から熱電子放射を生じさせる電源、３は
電界放射電圧を与える電源（電源２と３により第
２の電源が構成される）、４は加速電圧を与える
電源、５は検出抵抗、１２は増幅器、１３はリレ
ー、１４，１５はスイツチである。
第２図は、本発明の一実施例を示す。図におい
て、６はＷのヘアピン型フイラメント、７はフイ
ラメント６の中央に接続された、軸方位＜100＞
のＷ単結晶からなる尖針、８はフイラメント６に
融着されたTi補給源、９は第１の陽極（引出電
極）、１０は第２の陽極、１１は尖針７から放射
される電子線によつて処理される試料、１はフイ
ラメント６を加熱する定電流源のフイラメント電
源（第１の電源）、２はフイラメント電源投入時、
尖針７と第１陽極９間に100V程度の電圧を与え
て尖針１から熱電子放射を生じさせる電源、３は
電界放射電圧を与える電源（電源２と３により第
２の電源が構成される）、４は加速電圧を与える
電源、５は検出抵抗、１２は増幅器、１３はリレ
ー、１４，１５はスイツチである。
このような構成の電源においてその動作を説明
する。まず、フイラメント電源１を投入すると、
フイラメント６が加熱され、該フイラメント６に
融着されたTi補給源８からTiが表面拡散によつ
て尖針７の表面を酸素を介して単原子層程度覆う
ようになる。フイラメント６の点灯時すなわちフ
イラメント６の加熱後所定時間経過したとき、リ
レー１３およびスイツチ１４の作動により、尖針
７と第１陽極９間に電源２の電圧100V程度が印
加されることにより、フイラメント６および尖針
７が温度上昇し、それに伴つて微量ながら尖針７
からの熱電子放射による電流が検出抵抗５によつ
て検出される。この検出抵抗５の両端の起電力は
増幅器１２によつて増幅される。上記の熱電子放
射による電流すなわち放射電流が0.5μAにたつた
ときに、フイラメント６の温度が1100℃であるこ
とを予め確認してあるので、該放射電流が0.5μA
になつたとき、増幅器１２の出力がリレー１３を
作動して、スイツチ１４が投入され、電源３の電
圧3kVが尖針７と第１陽極９との間に印加され
る。この電圧印加によつて電界放射電流が得ら
れ、数分〜数10分後には一定電流100μAに達す
る。リレー１３が動作すると、スイツチ１５も作
動し、加速電圧を供給する電源４の電圧10kVも
印加される。このようにして尖針７から放射され
た電子は、第１陽極９および接地された第２陽極
１０で構成される静電レンズ作用により細く収束
されて電子ビームとなり、試料１１に照射され
る。
する。まず、フイラメント電源１を投入すると、
フイラメント６が加熱され、該フイラメント６に
融着されたTi補給源８からTiが表面拡散によつ
て尖針７の表面を酸素を介して単原子層程度覆う
ようになる。フイラメント６の点灯時すなわちフ
イラメント６の加熱後所定時間経過したとき、リ
レー１３およびスイツチ１４の作動により、尖針
７と第１陽極９間に電源２の電圧100V程度が印
加されることにより、フイラメント６および尖針
７が温度上昇し、それに伴つて微量ながら尖針７
からの熱電子放射による電流が検出抵抗５によつ
て検出される。この検出抵抗５の両端の起電力は
増幅器１２によつて増幅される。上記の熱電子放
射による電流すなわち放射電流が0.5μAにたつた
ときに、フイラメント６の温度が1100℃であるこ
とを予め確認してあるので、該放射電流が0.5μA
になつたとき、増幅器１２の出力がリレー１３を
作動して、スイツチ１４が投入され、電源３の電
圧3kVが尖針７と第１陽極９との間に印加され
る。この電圧印加によつて電界放射電流が得ら
れ、数分〜数10分後には一定電流100μAに達す
る。リレー１３が動作すると、スイツチ１５も作
動し、加速電圧を供給する電源４の電圧10kVも
印加される。このようにして尖針７から放射され
た電子は、第１陽極９および接地された第２陽極
１０で構成される静電レンズ作用により細く収束
されて電子ビームとなり、試料１１に照射され
る。
以上、第２図をもとに説明した角電源の電圧、
フイラメント電流、放射電流および試料に照射さ
れるビーム電流の様子を時間経過によつてまとめ
て示したものが第３図である。なお、この図にお
いては、フイラメント電の通電を行う電源２の投
入時を基準として示した。その後の経過は上記で
説明したとおりである。すなわち、この図に示す
ように、電源２（第２図）の投入により、フイラ
メント６に電流が流れ、尖針７からの熱電子放射
による放射電流が0.5μAになつたとき（時刻te）
に、電源３の電圧3kVが印加され、この電圧印加
によつて電界放射電流が得られ、その後一定電流
100μAに達する。その後時刻thにおいて、電源４
の加速電圧10kVが印加され、この時点で電子ビ
ームが照射される。なお、本実施例において、電
源３によつて電界放射電圧を与える時刻teと、電
源４によつて加速電圧を与える時刻thが同時刻で
あつても、実質的にその効果に大きな差はない。
フイラメント電流、放射電流および試料に照射さ
れるビーム電流の様子を時間経過によつてまとめ
て示したものが第３図である。なお、この図にお
いては、フイラメント電の通電を行う電源２の投
入時を基準として示した。その後の経過は上記で
説明したとおりである。すなわち、この図に示す
ように、電源２（第２図）の投入により、フイラ
メント６に電流が流れ、尖針７からの熱電子放射
による放射電流が0.5μAになつたとき（時刻te）
に、電源３の電圧3kVが印加され、この電圧印加
によつて電界放射電流が得られ、その後一定電流
100μAに達する。その後時刻thにおいて、電源４
の加速電圧10kVが印加され、この時点で電子ビ
ームが照射される。なお、本実施例において、電
源３によつて電界放射電圧を与える時刻teと、電
源４によつて加速電圧を与える時刻thが同時刻で
あつても、実質的にその効果に大きな差はない。
第４図に本発明の他の実施例を示す。図におい
て、１６は電界放射電圧を与える電源（第２の電
源）、１７は加速電圧を与える電源、１８，１９
は時間制御リレー（タイマ）である。その他のも
ので第２図と同一の符号を付してあるものは、同
一のものを示す。第３図を見て分かるように、フ
イラメント電流が一定で、室温などの周囲条件が
一定であれば、時刻teおよびthも一定の値であ
る。したがつて、第２図で示した実施例のよう
に、初期に熱電子放射量すなわち放射電流値を検
出しなくても、予め尖針の温度が1100℃近傍にな
る時間を調べておいて、第４図に示すごとく、時
間制御リレー１７および１８のスイツチ接続によ
つて、それぞれ電源１６および１７の電圧を時刻
teとthにおいて印加することにより第２図に示し
た上記実施例と同様の効果を得ることができる。
て、１６は電界放射電圧を与える電源（第２の電
源）、１７は加速電圧を与える電源、１８，１９
は時間制御リレー（タイマ）である。その他のも
ので第２図と同一の符号を付してあるものは、同
一のものを示す。第３図を見て分かるように、フ
イラメント電流が一定で、室温などの周囲条件が
一定であれば、時刻teおよびthも一定の値であ
る。したがつて、第２図で示した実施例のよう
に、初期に熱電子放射量すなわち放射電流値を検
出しなくても、予め尖針の温度が1100℃近傍にな
る時間を調べておいて、第４図に示すごとく、時
間制御リレー１７および１８のスイツチ接続によ
つて、それぞれ電源１６および１７の電圧を時刻
teとthにおいて印加することにより第２図に示し
た上記実施例と同様の効果を得ることができる。
なお、上記実施例では、Ｗ＜100＞尖針にTi単
原子層が吸着したFE陰極を例示したが、他にZr、
Hfが単原子層吸着した場合であつても、尖針の
加熱温度が異なるだけで、その効果に関しては同
等である。
原子層が吸着したFE陰極を例示したが、他にZr、
Hfが単原子層吸着した場合であつても、尖針の
加熱温度が異なるだけで、その効果に関しては同
等である。
以上説明したように、本発明によれば、Ti単
原子層吸着型FE陰極のような高性能の熱電界FE
陰極を電子線装置に装着して用いるとき、操作者
が陰極に対する何の知識をも持たずに、最初に電
源のスイツチを接続するだけで最適条件に設定さ
れた安定な電界放射電流を再現性良く得ることが
でき、電子線装置における電子放射部分の自動化
を測ることができる。したがつて、従来のように
操作者が手動によつて電源操作を行う場合起こり
がちであつた誤操作や装置の機能低下を防止する
ことができ、電子線描画装置などのような半導体
製造装置や、マイクロ・オージエ分析装置などの
理化学機器の高性能化、高信頼化に対して大きな
効果がある。
原子層吸着型FE陰極のような高性能の熱電界FE
陰極を電子線装置に装着して用いるとき、操作者
が陰極に対する何の知識をも持たずに、最初に電
源のスイツチを接続するだけで最適条件に設定さ
れた安定な電界放射電流を再現性良く得ることが
でき、電子線装置における電子放射部分の自動化
を測ることができる。したがつて、従来のように
操作者が手動によつて電源操作を行う場合起こり
がちであつた誤操作や装置の機能低下を防止する
ことができ、電子線描画装置などのような半導体
製造装置や、マイクロ・オージエ分析装置などの
理化学機器の高性能化、高信頼化に対して大きな
効果がある。
第１図は、フイラメント加熱による温度上昇と
電界放射電流との関係を示す図、第２図は本発明
の一実施例を示すブロツク図、第３図は第２図の
実施例を動作させたときの各電流、電圧の制御状
態を説明する図、第４図は本発明の他の実施例を
示す図である。 １……フイラメント電源（第１の電源）、２…
…熱電子放射を行なわせる電源、３，１６……電
界放射電圧を与える電源（第２の電源）、４，１
７……加速電圧を与える電源、５……検出抵抗、
６……フイラメント、７……Ｗ＜100＞尖針、８
……Ti補給源、９……第１陽極、１０……第２
陽極、１１……試料、１２……増幅器、１３……
リレー、１４，１５……リレースイツチ、１８，
１９……時間制御リレー（タイマ）。
電界放射電流との関係を示す図、第２図は本発明
の一実施例を示すブロツク図、第３図は第２図の
実施例を動作させたときの各電流、電圧の制御状
態を説明する図、第４図は本発明の他の実施例を
示す図である。 １……フイラメント電源（第１の電源）、２…
…熱電子放射を行なわせる電源、３，１６……電
界放射電圧を与える電源（第２の電源）、４，１
７……加速電圧を与える電源、５……検出抵抗、
６……フイラメント、７……Ｗ＜100＞尖針、８
……Ti補給源、９……第１陽極、１０……第２
陽極、１１……試料、１２……増幅器、１３……
リレー、１４，１５……リレースイツチ、１８，
１９……時間制御リレー（タイマ）。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 軸方位が＜100＞であるＷ単結晶から成り、
かつ、表面にTi、Zr、Hfの少なくとも１つの金
属が酸素を介してほぼ単原子層吸着された尖針を
用い、前記尖針と試料との間に電圧を印加し、電
子ビーム放射を得る電解放射方法において、前記
尖針に接合したフイラメントを加熱する工程と、
前記尖針から熱電子放射を行わせる電圧を前記尖
針と引出電極との間に印加する工程と、前記尖針
から放射される熱電子の放射量が所定の値に達し
たときに、前記尖針から電界放射を行わせる電界
放射電圧を印加する工程と、前記尖針と前記引出
電極との間の電界放射による電流が所定の値に達
したときに、前記尖針と前記試料間に流れる電子
ビームを得るための加速電圧を印加する工程とか
らなることを特徴とする電界放射方法。 ２ 軸方位が＜100＞であるＷ単結晶から成り、
かつ、表面にTi、Zr、Hfの少なくとも１つの金
属が酸素を介してほぼ単原子層吸着された尖針
と、前記尖針からの電子ビームを制御する手段
と、制御された電子ビームを試料に照射する手段
とからなる電子線装置において、前記尖針に接合
したフイラメントと、前記フイラメントを加熱す
る第１の電源と、前記尖針の下に配置した引出電
極と、前記尖針から熱電子放射を行なわせる電圧
と前記尖針から電界放射を行なわせる電圧のいず
れか一方を前記尖針と前記引出電極間に供給する
第２の電源と、前記尖針と前記試料間に流れる電
子ビームを得るための加速電圧を前記尖針と前記
試料間に供給する第３の電源と、前記尖針から放
射される前記熱電子放射量が所定の値に達したこ
とを検出する手段と、前記熱電子放射量が前記所
定の値に達したときに前記熱電子放射電圧から前
記電界放射電圧に前記第２の電源を切り換える手
段と、前記電界放射量が所定の値に達したことを
検出する手段と、前記電界放射量が前記所定の値
に達したときに前記電子ビームを得る前記第３の
電源の前記加速電圧を印加する手段とを含んでな
ることを特徴とする電子線装置。 ３ 前記第２の電源は、前記熱電子放射電圧を得
る電源と、前記電界放射電圧を得る電源との２個
の電源を有し、前記電源を切り換えて前記電圧を
供給することを特徴とする特許請求の範囲第２項
記載の電子線装置。 ４ 前記第２の電源は、前記熱電子放射電圧と、
前記電界放射電圧とを有し、前記電圧を選択して
供給することを特徴とする特許請求の範囲第２項
記載の電子線装置。 ５ 前記熱電子放射量が前記所定の値に達したこ
とを検出する手段として、前記尖針を流れる電流
値が所定の値に達したことを検出する手段、所定
の時間の経過を検出する手段、前記フイラメント
あるいは前記尖針の温度がほぼ1100℃に達したこ
とを検出する手段のいずれかを用いたことを特徴
とする特許請求の範囲第２項記載の電子線装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59078588A JPS60225345A (ja) | 1984-04-20 | 1984-04-20 | 電界放射方法およびそれに用いる電子線装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59078588A JPS60225345A (ja) | 1984-04-20 | 1984-04-20 | 電界放射方法およびそれに用いる電子線装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60225345A JPS60225345A (ja) | 1985-11-09 |
| JPH0564414B2 true JPH0564414B2 (ja) | 1993-09-14 |
Family
ID=13666068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59078588A Granted JPS60225345A (ja) | 1984-04-20 | 1984-04-20 | 電界放射方法およびそれに用いる電子線装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60225345A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2718144B2 (ja) * | 1989-02-21 | 1998-02-25 | 松下電器産業株式会社 | 電界放出型冷陰極 |
| JPH1196892A (ja) | 1997-09-17 | 1999-04-09 | Nec Corp | フィールドエミッタ |
| JP4939565B2 (ja) * | 2009-04-06 | 2012-05-30 | キヤノン株式会社 | 電子ビーム露光装置 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3817592A (en) * | 1972-09-29 | 1974-06-18 | Linfield Res Inst | Method for reproducibly fabricating and using stable thermal-field emission cathodes |
| JPS52128047A (en) * | 1976-04-21 | 1977-10-27 | Hitachi Ltd | Field emission type electron gun device |
| JPS5626096A (en) * | 1979-08-02 | 1981-03-13 | Dainippon Ink & Chemicals | Sizing agent for cationic paper making |
| JPS56143638A (en) * | 1980-04-09 | 1981-11-09 | Hitachi Ltd | Fabrication of field emission cathode |
| JPS58102452A (ja) * | 1981-12-14 | 1983-06-18 | Jeol Ltd | 電界放射型電子銃 |
-
1984
- 1984-04-20 JP JP59078588A patent/JPS60225345A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60225345A (ja) | 1985-11-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |