[发明专利]电子枪及电子束装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种放射电子的电子枪。此外，本发明涉及一种使用了电子枪的、包括电子束曝光装置、电子显微镜等的电子束检测装置在内的电子束装置。

背景技术

在对半导体（LSI）制造工序的电路图案进行曝光的平版印刷技术领域中，利用了电子束曝光技术。即，在半导体平版印刷技术中，主要使用了照相制版技术（光刻法），所述照相制版技术为，通过电子束曝光装置而制作通常成为元图的掩膜，并通过光而将该掩膜图像转印在半导体基板（晶片）上的技术。

电子束曝光方式始于由缩小得较细的电子束而实施的被称作单行扫描的方式，至今发展出可变矩形方式、以及被称作可变形束（CP）的将微小掩膜所占据的几平方微米一并曝光的方式等的曝光方式。

在此，在这种电子束曝光装置中，产生电子束的电子枪尤为重要。例如，在非专利文献1中，使用了被称作Vogel安装型的电子枪阴极的保持方法与加热方法。该电子枪采用了如下构造，即，用成为发热体的PG（热解）石墨从两侧夹持成为电子发生源的电子枪阴极，再用金属的弹簧从两侧按压而对电气强阴极进行保持。其为通过流通于PG石墨上的电流而对PG石墨的发热状态进行控制，从而获得热电子放射条件的电子枪。根据图13，对该现有的电子枪进行说明。

在该电子枪阴极中，形成了如下的结构，即，用被垂直于C轴方向的面来切断而形成的两个热解石墨802a、802b，对具有导电性或产生电子的、功函数存在于2.6eV附近的LaB6或者CeB6的单晶芯片801进行夹持。用金属的支承体803a、803b对该两个热解石墨802a、802b进行按压，并用构成了弹簧的部件804a、804b而以适当的压力压紧。弹簧的力通过如下方式进行调节，所述方式为，通过使从支承体805a、805b伸出的紧固用的螺钉806a、806b进行旋转，从而改变突出量的方式。支承体805a、805b的端部被固定在氧化铝陶瓷圆板807上且使805a和805b相互地电绝缘。支承体805a、805b的脚部与电导入端子808a、808b电接触，并且通过流通数安培的电流而对热解石墨802a、802b进行加热，由此使LaB6或CeB6的单晶芯片801保持在1500℃附近的高温下，从而作为热电子枪阴极或热电场放射阴极而进行动作。

在以上所说明的Vogel安装型的电子枪阴极中，由于用弹簧来对从两侧夹持LaB6或CeB6的单晶芯片的两个热解石墨进行固定，因此存在电子枪阴极结构比较复杂且电子的中心轴的对齐比较难的缺点。此外，由于进行电流加热，因此还存在如下的缺点，即，因为在制作几十根以上的多根多柱用的高压电源时，将在几十kV（例如，大致-50kV）的高压电源上搭载产生共计几十安培～几百安培这样的大电流的电路，所以将导致高压电源的容量大型化。此外，为了向单个的电子枪输送几安培的电流，需要例如几mm以上的直径的电线，而如果连高压绝缘也考虑到，则需要用橡胶等的绝缘材料来进行包覆，从而达到至少直径大致10mm以上的粗细，且为了实现电流加热而设定为2倍，从而将需要几十根以上的电线，成为大致十几cm以上的粗细的截面积的电源电缆，由此将从电源电缆向被搭载于防振台上的多柱传递机械性振动，从而无法以1nm以下的精度绘制图案。

此外，在专利文献1和专利文献2中公开了如下的技术，即，从电子枪阴极材料的顶端部分的表面侧或背面侧以非接触的方式照射激光而有效地进行加热，从而产生出多个电子束。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平8-212952号公报

专利文献2：日本特开平6-181029号公报

非专利文献

非专利文献1：“电子·离子束手册 第3版”日本学术振兴会第132委員会编 日刊工业报社 平成10年10月28日 P119

发明内容

发明所要解决的课题

在此，作为电子枪阴极材料，在多数情况下使用LaB6（LaB₆）、CeB6（CeB₆）等的六硼化镧化合物，尤其是通常以LaB6的顶端尖锐的热电子枪在1800K以上的高温下使用。此外，在通过电场而引出电子的电场放射电子枪中，电子枪阴极（例如，LaB6）具有几平方毫米的较大的表面积，并且整体暴露而被使用。