(57)【要約】    【課題】  研磨時に金属チップにバリを発生させないカソードチップの製造方法を提供する。    【解決手段】  円筒状金属チップ１０の内周面とこの円筒状金属チップ１０内に挿入された円柱状金属チップ１１の外周面との間に形成される隙間ｓにみつろう５を充填した状態で、円筒状金属チップ１０及び円柱状金属チップ１１のラップ面１０ｃ、１１ｃをみつろう５とともに研磨する。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状金属チップの内周面と、この円筒状金属チップ内に挿入された電子を放出可能な円柱状金属チップの外周面との間に、形成される隙間に、所定の機能を有する充填材を充填した状態で、前記円筒状金属チップ及び前記円柱状金属チップの挿入方向前側の各々の面を同一工程で研磨することを特徴とするカソードチップの製造方法。
【請求項２】
前記円筒状金属チップの外周面に前記充填材を付着させた状態で、前記円筒状金属チップ及び前記円柱状金属チップを同一工程で研磨することを特徴とする請求項１記載のカソードチップの製造方法。
【請求項３】
前記所定の機能を有する充填材はみつろうであることを特徴とする請求項１又は２記載のカソードチップの製造方法。
【請求項４】
前記所定の機能を有する充填材は紫外線硬化樹脂であることを特徴とする請求項１又は２記載のカソードチップの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はカソードチップの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子線露光装置の電子銃の電子源としてカソードチップが用いられている。
【０００３】
図７はカソードチップの断面を示す概念図である。
【０００４】
このカソードチップ１０１は円筒状金属チップ１１０と円柱状金属チップ１１１とで構成される。
【０００５】
円筒状金属チップ１１０の材料は例えばタンタルである。円筒状金属チップ１１０は大径穴１１０ａと小径穴１１０ｂとを有する。
【０００６】
円柱状金属チップ１１１の材料は例えばタンタルである。円柱状金属チップ１１１は大径部１１１ａと小径部１１１ｂとを有する。円柱状金属チップ１１１の大径部１１１ａは円筒状金属チップ１１０の大径穴１１０ａ内に圧入されている。
【０００７】
両金属チップ１１０，１１１のラップ面１１０ｃ，１１１ｃはいずれも鏡面に研磨されている。
【０００８】
円筒状金属チップ１１０の小径穴１１０ｂの内周面と円柱状金属チップ１１１の小径部１１１ｂの外周面との間には５０μｍ程度の隙間ｓが形成されている。この隙間ｓがあることによって、円柱状金属チップ１１１のラップ面１１１ｃから均一に電子を放出させるために円柱状金属チップ１１１が加熱されたとき、円柱状金属チップ１１１のラップ面１１１ｃの温度分布が均一に保たれる。
【０００９】
従来の電子線露光装置の電子銃のカソードチップは以下のようにして製造されていた。
【００１０】
図８はカソードチップの従来の製造方法を説明する図であって、円筒状金属チップと円柱状金属チップとの断面を示す概念図である。
【００１１】
まず、ほぼ同じ高さの円筒状金属チップ１１０と円柱状金属チップ１１１とを保持板１５０にみつろうで貼り付ける。
【００１２】
その後、ラップ皿と金属チップ１１０，１１１のラップ面１１０ｃ，１１１ｃとの間に研磨剤（図示せず）を入れて保持板１５０を回転させ、ラップ皿とラップ面１１０ｃ，１１１ｃとの間に生じる摩耗作用を利用して、ラップ面１１０ｃ，１１１ｃの凸部（図示せず）を除き、ラップ面１１０ｃ，１１１ｃを平滑化する。
【００１３】
最後に、円柱状金属チップ１１１を円筒状金属チップ１１０に圧入することによってカソードチップ１０１が完成する。
【００１４】
図９は研磨後の円筒状金属チップの断面を示す概念図、図１０は研磨後の円柱状金属チップの断面を示す概念図である。
【００１５】
ラップ面１１０ｃの外周縁及び内周縁には研磨によってバリ１１２，１１３が発生している（図９参照）。
【００１６】
また、ラップ面１１１ｃの外周縁にも研磨によってバリ１１４が発生している（図１０参照）。
【００１７】
この円柱状金属チップ１１１を円筒状金属チップ１１０に圧入すると、隙間ｓはバリ１１３，１１４によって埋まり、このバリ１１３，１１４を介して円筒状金属チップ１１０の小径穴１１０ｂの内周面と円柱状金属チップ１１１の小径部１１１ｂの外周面とが接触する。
【００１８】
円筒状金属チップ１１０の小径穴１１０ｂの内周面と円柱状金属チップ１１１の小径部１１１ｂの外周面との隙間ｓが接触した場合、円柱状金属チップ１１１を加熱したときに円柱状金属チップ１１１から円筒状金属チップ１１０へバリ１１３，１１４を介して熱が逃げてラップ面１１１ｃの温度分布が変化する。ラップ面１１１ｃの温度分布が変化すると、電子銃の電子源としての円柱状金属チップ１１１のラップ面１１１ｃから熱電子（以下単に電子という）のビームが均一に放出されなくなる。
【００１９】
図１１はカソードチップの従来の他の製造方法を説明する図であって、円柱状金属チップを円筒状金属チップに挿入した状態の断面を示す概念図である。
【００２０】
まず、円柱状金属チップ１１１を円筒状金属チップ１１０に圧入した状態で保持板１５０にみつろうで貼り付ける。
【００２１】
その後、ラップ皿と金属チップ１１０，１１１のラップ面１１０ｃ，１１１ｃとの間に研磨剤（図示せず）を入れて保持板１５０を回転させ、ラップ皿とラップ面１１０ｃ，１１１ｃとの間に生じる摩耗作用を利用して、ラップ面１１０ｃ，１１１ｃの凸部を除き、ラップ面１１０ｃ，１１１ｃを平滑化する。
【００２２】
図１２は研磨後のカソードチップの断面を示す概念図である。
【００２３】
円筒状金属チップ１１０の内周面と円柱状金属チップ１１１の外周面との隙間ｓには研磨の際に研磨剤１４０が入り込む。この研磨剤１４０を研磨中に取り除くことは難しい。そのため、隙間ｓに入り込んだ大径の粒子の研磨剤（研磨の初期の段階で使用する研磨剤）が研磨の後期の段階で隙間ｓから抜け出し、ラップ面１１０ｃ，１１１ｃを傷付ける。
【００２４】
また、ラップ面１１０ｃの外周縁及び内周縁並びにラップ面１１１ｃの外周縁には研磨によってバリ１１２，１１３，１１４が発生する。バリ１１３，１１４が円筒状金属チップ１１０の内周面と円筒状金属チップ１１０の外周面との隙間ｓに入り込んだ場合（図１２参照）、前述の製造方法の場合と同様にラップ面１１１ｃの温度分布が変化し、ラップ面１１１ｃから電子ビームが均一に放出されなくなる。
【特許文献１】特開平１０―２２３１６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
前述の問題を解決するため、従来、円筒状金属チップ１１０のラップ面１１０ｃの内周縁及び円柱状金属チップ１１１のラップ面１１１ｃの外周縁に発生したバリ１１３，１１４を除去することを行っているが、金属チップ１１０，１１１の材料であるタンタルの延性が大きく、バリ１１３，１１４を完全に除去することは難しい。また、円筒状金属チップ１１０の内周縁及び円柱状金属チップ１１１の外周縁の稜角を削って、外周縁をいわゆるＣ面やＲ面とする方法も考えられるが、Ｃ面やＲ面からの微小放電によるノイズが発生するため、この方法を採用することはできない。
【００２６】
この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は金属チップの研磨時にバリを発生させないカソードチップの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
上記課題を解決するため請求項１記載の発明は、円筒状金属チップの内周面と、この円筒状金属チップ内に挿入された電子を放出可能な円柱状金属チップの外周面との間に、形成される隙間に、所定の機能を有する充填材を充填した状態で、前記円筒状金属チップ及び前記円柱状金属チップの挿入方向前側の各々の面を同一工程で研磨する。
【００２８】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載のカソードチップの製造方法において、前記円筒状金属チップの外周面に前記充填材を付着させた状態で、前記円筒状金属チップ及び前記円柱状金属チップを同一工程で研磨することを特徴とする。
【００２９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２記載のカソードチップの製造方法において、前記所定の機能を有する充填材はみつろうであることを特徴とする。
【００３０】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は２記載のカソードチップの製造方法において、前記所定の機能を有する充填材は紫外線硬化樹脂であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
この発明によれば、金属チップの研磨時にバリが発生しない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３３】
図１はカソードの断面を示す概念図、図２はカソードチップの断面を示す概念図、図３はホルダの側面図、図４は抑え環の側面図である。
【００３４】
カソードはカソードチップ１とホルダ２０と抑え環３０とで構成されている。カソードチップ１は円筒状金属チップ１０と円柱状金属チップ１１とで構成される。
【００３５】
円筒状金属チップ１０の材料は例えばタンタルである。円筒状金属チップ１０は大径穴１０ａと小径穴１０ｂとを有する。なお、ラップ面１０ｃには（１１０）面の結晶面が出ている。
【００３６】
円柱状金属チップ１１の材料は例えばタンタルである。円柱状金属チップ１１は大径部１１ａと小径部１１ｂとを有する。ホルダ２０内にはヒータコイル（図示せず）が配置され、ラップ面１１ｃが（１１１）面の結晶面となっているので、円柱状金属チップ１１のラップ面１１ｃから電子を放出可能である。
【００３７】
金属チップ１０，１１の材料として用いられているタンタルは耐熱性が高く、しかも電子放出のための仕事関数が小さいという性質を有する。
【００３８】
円柱状金属チップ１１の大径部１１ａは円筒状金属チップ１０の大径穴１０ａに圧入されている。
【００３９】
このとき、円筒状金属チップ１０のラップ面１０ｃと円柱状金属チップ１１のラップ面１１ｃとはほぼ面一である。なお、円柱状金属チップ１１のラップ面１１ｃが円筒状金属チップ１０のラップ面１０ｃより５μｍ以下の範囲で突出することは許容される。
【００４０】
両金属チップ１０，１１のラップ面１０ｃ，１１ｃはいずれも平滑に研磨されている。
【００４１】
円筒状金属チップ１０の小径穴１０ｂの内周面と円柱状金属チップ１１の小径部１１ｂの外周面との間には５０μｍ程度の隙間ｓが形成されている。この隙間ｓがあることによって、円柱状金属チップ１１のラップ面１１ｃから電子を放出させるために金属チップ１０，１１が加熱されたとき、円柱状金属チップ１１のラップ面１１ｃの温度分布が均一に保たれる。
【００４２】
なお、両金属チップ１０，１１の材料はタンタルに限られるものではなく、線膨張係数の小さい材料、たとえばタングステンやモリブデン等でもよい。
【００４３】
ホルダ２０の材料は例えばモリブデンであり、ホルダ２０は円筒状の筐体である。ホルダ２０には円筒状金属チップ１０のラップ面１０ｃを外部へ逃がす穴２０ａが形成されている。また、ホルダ２０の内周面にはめねじ（図示せず）が形成されている。
【００４４】
抑え環３０の材料は例えばモリブデンである。抑え環３０は環状であり、その外周面にはホルダ２０のめねじと螺合可能なおねじ（図示せず）が形成されている。
【００４５】
カソードチップ１をホルダ２０の穴２０ａに嵌め込んだ後、抑え環３０でカソードチップ１をホルダ２０の平面部２０ｂに押し付けることによってカソードは組み立てられる。
【００４６】
図５はこの発明の第１実施形態に係るカソードチップの製造方法を説明するための図であって、製造途中のカソードチップの断面を示す概念図である。
【００４７】
カソードチップ１は以下の方法によって製造される。
【００４８】
（１）まず、温められて溶けた状態のみつろう（所定の機能を有する充填材）を満たした皿（図示せず）に円筒状金属チップ１０のラップ面１０ｃを押し付け、円筒状金属チップ１０の小径穴１０ｂの内周面にみつろう５を付着させる。みつろう５は金属チップ１０，１１とともに研磨され、みつろう５の削りカスはラップ面１０ｃ，１１ｃを傷付けないし、水等に溶けない。
【００４９】
（２）次に、円柱状金属チップ１１を円筒状金属チップ１０に圧入し、それらを冷却する。
【００５０】
その結果、円筒状金属チップ１０の小径穴１０ｂの内周面と円柱状金属チップ１１の小径部１１ｂの外周面との隙間ｓにみつろう５が固まった状態で充填される。すなわち、円筒状金属チップ１０の小径穴１０ｂの内周面と円柱状金属チップ１１の小径部１１ｂの外周面との隙間が硬化したみつろう５で埋まる。
【００５１】
（３）その後、ラップ皿と金属チップ１０，１１のラップ面１０ｃ，１１ｃとの間に研磨剤（図示せず）を入れ、金属チップ１０，１１を保持する保持板（図示せず）を回転させ、ラップ皿とラップ面１０ｃ，１１ｃとの間に生じる摩耗作用を利用して、ラップ面１０ｃ，１１ｃの凸部（図示せず）を除き、ラップ面１０ｃ，１１ｃを平滑にする。
【００５２】
（４）ラップ面１０ｃ，１１ｃの研磨が終了した後、金属チップ１０，１１を再び８０℃程度に温めてみつろう５を溶かす。そして、円柱状金属チップ１１を円筒状金属チップ１０から外す。
【００５３】
（５）次に、金属チップ１０，１１を洗浄（みつろう５を除去）する。
【００５４】
（６）最後に、円柱状金属チップ１１を円筒状金属チップ１０に再び圧入する。
【００５５】
その結果、カソードチップ１が完成する。なお、円筒状金属チップ１０のラップ面１０ｃの外周縁に発生するバリは除去される。
【００５６】
この製造方法により製造したカソードチップ１を例えば電子線露光装置（図示せず）の電子銃の電子源として用いた場合、内蔵されたヒータコイルによって円柱状金属チップ１１を加熱する。その結果、円柱状金属チップ１１のラップ面１１ｃから電子が放射される。このとき、ラップ面１１ｃの温度分布が一定であるから、放射される電子の均一性が保たれる。電子銃の最終電極のアノード電圧によって電子ビームは加速される。電子銃を出た電子ビームは一定の速さで進み、偏光コイル（図示せず）によって偏向され、レチクル（図示せず）を介してウエハ（図示せず）上に照射される。
【００５７】
この実施形態によれば、研磨の際、円筒状金属チップ１０の小径穴１０ｂの内周面と円柱状金属チップ１１の小径部１１ｂの外周面との隙間ｓにみつろう５が充填されているので、円筒状金属チップ１０のラップ面１０ｃの内周縁及び円柱状金属チップ１１のラップ面１１ｃの外周縁にバリが発生しない。
【００５８】
また、円筒状金属チップ１０の小径穴１０ｂの内周面と円柱状金属チップ１１の小径部１１ｂの外周面との隙間ｓに研磨の初期の段階で使用される大径の粒子の研磨剤が入り込まないので、研磨の後期の段階で隙間ｓから抜け出した大径の粒子の研磨剤によってラップ面１０ｃ，１１ｃが傷付かない。
【００５９】
なお、変形例として、所定の機能を有する充填材としてみつろう５に代えて紫外線硬化樹脂６を用い、カソードチップ１を下記のような方法で製造してもよい。
【００６０】
（１）まず、紫外線硬化樹脂６を満たした皿に円筒状金属チップ１０のラップ面１０ｃを押し付け、円筒状金属チップ１０の小径穴１０ｂの内周面に紫外線硬化樹脂６を付着させる。硬化後の紫外線硬化樹脂６は金属チップ１０，１１とともに研磨され、紫外線硬化樹脂６の削りカスはラップ面１０ｃ，１１ｃを傷付けないし、水等に溶けない。なお、円筒状金属チップ１０の内周面及び円柱状金属チップ１１の外周面には予め離型剤が塗布するのが好ましい。離型剤によって円筒状金属チップ１０の内周面及び円柱状金属チップ１１の外周面と紫外線硬化樹脂６との接着力を弱めることができるからである。
【００６１】
（２）次に、円柱状金属チップ１１を円筒状金属チップ１０に圧入し、紫外線硬化樹脂６に紫外線を照射し、紫外線硬化樹脂６を硬化させる。
【００６２】
その結果、円筒状金属チップ１０の小径穴１０ｂの内周面と円柱状金属チップ１１の小径部１１ｂの外周面との隙間ｓが硬化した紫外線硬化樹脂６で埋まる。
【００６３】
（３）その後、ラップ皿と金属チップ１０，１１のラップ面１０ｃ，１１ｃとの間に研磨剤（図示せず）を入れ、金属チップ１０，１１を保持する保持板（図示せず）を回転させ、ラップ皿とラップ面１０ｃ，１１ｃとの間に生じる摩耗作用を利用して、ラップ面１０ｃ，１１ｃの凸部を除き、ラップ面１０ｃ，１１ｃを平滑化する。
【００６４】
（４）ラップ面１０ｃ，１１ｃの研磨が終了した後、円柱状金属チップ１１を円筒状金属チップ１０から外す。
【００６５】
（５）次に、金属チップ１０，１１を洗浄（紫外線硬化樹脂６を除去）する。
【００６６】
（６）最後に、円柱状金属チップ１１を円筒状金属チップ１０に再び圧入する。
【００６７】
その結果、カソードチップ１が完成する。なお、円筒状金属チップ１０のラップ面１０ｃの外周縁に発生するバリは除去される。
【００６８】
この変形例によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００６９】
図６はこの発明の第２実施形態に係るカソードチップの製造方法を説明するための図であって、製造途中のカソードチップの断面を示す概念図である。第１実施形態と共通する部分には同一符合を付してその説明を省略する。
【００７０】
この実施形態の製造方法は、円筒状金属チップ１０の小径穴１０ｂの内周面と円柱状金属チップ１１の小径部１１ｂの外周面との隙間ｓだけでなく、円筒状金属チップ１０の外周面にもみつろう５（又は紫外線硬化樹脂６）を供給するようにした点で、第１実施形態の製造方法と相違する。
【００７１】
この実施形態の製造方法は、円筒状金属チップ１０の外周面にもみつろう５（又は紫外線硬化樹脂６）を供給するようにした点を除き、第１実施形態の製造方法と共通するので、その説明を省略する。
【００７２】
この実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏するとともに、円筒状金属チップ１０のラップ面１０ｃの外周縁にもバリが発生しないため、カソードチップ１をホルダ２０の穴２０ａ（図１、３参照）に挿入したときに円筒状金属チップ１０のラップ面１０ｃの外周縁に生じたバリによってラップ面１０ｃを傷付けるおそれがない。
【００７３】
なお、上記各実施形態の製造方法を電子線露光装置以外の電子銃を有する装置のカソードチップ１の製造方法に適用できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】図１はカソードの断面を示す概念図である。
【図２】図２はカソードチップの断面を示す概念図である。
【図３】図３はホルダの側面図である。
【図４】図４は抑え環の側面図である。
【図５】図５はこの発明の第１実施形態に係るカソードチップの製造方法を説明するための図である。
【図６】図６はこの発明の第２実施形態に係るカソードチップの製造方法を説明するための図である。
【図７】図７はカソードチップの断面を示す概念図である。
【図８】図８はカソードチップの従来の製造方法を説明する図である。
【図９】図９は研磨後の円筒状金属チップの断面を示す概念図である。
【図１０】図１０は研磨後の円柱状金属チップの断面を示す概念図である。
【図１１】図１１はカソードチップの従来の他の製造方法を説明する図である。
【図１２】図１２は研磨後のカソードチップの断面を示す概念図である。
【符号の説明】
【００７５】
５  みつろう（所定の機能を有する充填材）
６  紫外線硬化樹脂（所定の機能を有する充填材）
１０  円筒状金属チップ
１１  円柱状金属チップ  
１０ｃ，１１ｃ  ラップ面
ｓ  隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2006221895.tif 000012
【図１１】
2006221895.tif 000013
【図１２】
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