(57)【要約】【課題】  チャンバ内の真空状態を維持したままエミッタを交換する。【解決手段】  チャンバ外部からの支持軸５ｂ操作により、運転用エミッタ１と配線端子４との結合を解除し、チャンバ外部からの回転軸７ａ操作により、駆動円盤７を回転させるに伴って従動円盤８及び従動円盤８に連結されたエミッタ支持盤３を従動回転させ、中心軸３ａに関して対称に配置された運転用エミッタ１と交換用エミッタ２との相互位置交換を行ない、支持軸５ｂ操作により交換用エミッタ２と配線端子４を結合する。【選択図】図１
2005079003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子を放射するエミッタを備え、真空に保持されるチャンバ内に設置された電子銃に於いて、
中心軸に関して対称に配置した運転用エミッタと交換用エミッタとを支持するエミッタ支持盤と、
前記エミッタ支持盤の上方に上下移動に配置され、前記チャンバ外から操作される支持軸が固設され、前記運転用エミッタと前記交換用エミッタのいずれか一方のフィラメントと結合可能で、かつ、結合状態で前記フィラメントに電流を供給する配線端子を支持する配線端子支持盤と、
前記配線端子支持盤の上方に回転自在に設けられ、前記チャンバ外から操作される回転軸が固設された駆動円盤と、
前記エミッタ支持盤と前記中心軸を介して連結され、前記駆動円盤の回転に伴って従動回転する従動円盤とを備え、
前記交換用エミッタは、前記配線端子支持盤を上方移動させて、前記運転用エミッタと前記配線端子との結合を解除した状態で、前記駆動円盤の回転により前記従動円盤を従動回転させて、前記運転用エミッタとの位置交換を行い、その後に、前記配線端子支持盤を下方移動させて、前記配線端子と結合される
ことを特徴とする電子銃。
【請求項２】
前記従動円盤は、前記駆動円盤の周囲に４個設けられ、
前記エミッタ支持盤は、前記中心軸を中心とした長軸と短軸を有する略楕円状に形成され、前記従動円盤の各々に対応して４個設けられ、
前記一のエミッタ支持盤と、前記回転軸に関して点対称に配置されたエミッタ支持盤の両長軸は、相互の延長線上にあり、
前記運転用エミッタは、前記回転軸を中心として、等間隔の格子状に計１６個設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の電子銃。
【請求項３】
前記エミッタ支持盤は、４個の運転用エミッタと、４個の交換用エミッタとを備え、
２個の前記運転用エミッタの中心部は、前記エミッタ支持盤の長軸上に配置され、
残り２個の前記運転用エミッタの中心部は、前記エミッタ支持盤の短軸と重ならない、前記回転軸寄りの平行軸上であって、かつ、前記長軸に関して線対称となるように配置され、
前記交換用エミッタは、前記中心軸に関して、前記運転用エミッタと点対称に配置される
ことを特徴とする請求項２に記載の電子銃。
【請求項４】
電子を放射するエミッタを備え、真空に保持されるチャンバ内に設置された電子銃に於いて、
運転用エミッタと交換用エミッタとを交互に、一列横隊に整列させるガイドレールと、
前記運転用エミッタ及び前記交換用エミッタの個別又は一体に支持され、前記チャンバ外からの操作により前記エミッタを前記ガイドレールに沿ってスライド移動させるスライド補助具と、
前記ガイドレールの上方にあって、前記運転用エミッタ及び前記交換用エミッタのいずれかのフィラメントに電流を供給するため、前記フィラメントとの電気的接続を可能とする電極部とを備え、
前記電極部は、前記チャンバ外からの操作による前記スライド補助具のスライド移動に伴い、前記運転用エミッタとの電気的接続を解除した後、前記交換用エミッタとの電気的接続を行う
ことを特徴とする電子銃。
【請求項５】
前記電極部は、前記フィラメントの正極と負極の各々を挟持することが可能なように、前記ガイドレールに沿って平行に形成され、前記エミッタをスライド移動させる際の前記フィラメントの導入ガイドを形成している
ことを特徴とする請求項４に記載の電子銃。
【請求項６】
前記電子銃は、前記ガイドレールの上方にあって、前記ガイドレールに沿って平行に形成された電気絶縁部挟持部を備え、
前記電気絶縁部挟持部と前記ガイドレールの間で前記電気絶縁部を挟持することにより、前記エミッタの浮き上がりを防止する
ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の電子銃。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子銃に関し、特に、電子ビーム装置用の電子銃に於いて、チャンバ外からの操作により真空を破ることなくエミッタの交換を行う技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、加速した電子ビームを利用して、試料に微細加工を行う電子描画装置や、試料の有無を検出する電子顕微鏡等の電子ビーム装置が開発現場や生産現場で用いられている。電子ビームを放射する電子銃の構成要素としては、電子の発生源であるエミッタが必要不可欠である。エミッタは、例えば、ＺｒＯ／Ｗや、ＬａＢ６単結晶からなり、電子ビームの精度を左右する重要な役割を担う。
【０００３】
従って、エミッタの寿命や故障に伴い、エミッタを交換する作業は、電子ビーム装置の保守作業に必然的に含まれることとなる。
【０００４】
電子銃は真空に保持されるチャンバー内に設置されており、従来、エミッタを交換する際には、真空を破ってエミッタ自身の入れ替えを行っていた。この際、チャンバ内には大気が入り込み、しかも大気中には多量の水分が含まれることから、電子銃の各パーツやチャンバ内壁に水分が吸着する。
【０００５】
このため、エミッタ交換後、チャンバ内を再度、高真空状態に戻さなければならないが、真空引き作業の他、吸着した気体や水分子をベイキング等により剥離する作業が発生し、電子ビーム装置の運転を再開するまでにはかなりの時間を要していた。
【０００６】
そこで、真空状態を維持しながらエミッタを交換することが出来る装置としては、特許文献１に開示されているようなイオン化装置があった。
【０００７】
特許文献１に開示されているイオン化装置は、真空室と、第一バルブを隔てた予備真空室とを備え、エミッタを交換する際には、まず、第１バルブを貫通するプローブ先端を予備真空室の位置迄引き抜き、第一バルブを閉塞して真空室を気密にした後に第二バルブを閉塞し、それからプローブを完全に引き抜く。これにより、予備真空室は大気圧になり、その後、エミッタ交換後のプローブを挿入して第二バルブを開放して予備真空室を所定の真空度に高め、それから第一バルブを開放してプローブ先端をイオン化室へ挿入する。
【０００８】
しかし、このようなイオン化装置には、以下に説明する技術的な課題があった。
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−２７５５８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に開示されたイオン化装置では、真空室の他に予備真空室が必要となるため、装置規模が大きくなるという問題があった。更に、予備真空室はエミッタ交換作業中、一度は大気圧になってしまうため、真空引きの作業をしなければならないという点では、結局のところ、従来のエミッタ交換方法と手間は変わらないものであった。
【００１１】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、チャンバ内の真空状態を維持しながらエミッタを交換することが出来、しかも、エミッタ交換にかかる作業時間を従来よりも大幅に短縮することが出来る電子銃を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明は、電子を放射するエミッタを備え、真空に保持されるチャンバ内に設置された電子銃に於いて、中心軸に関して対称に配置した運転用エミッタと交換用エミッタとを支持するエミッタ支持盤と、前記エミッタ支持盤の上方に上下移動に配置され、前記チャンバ外から操作される支持軸が固設され、前記運転用エミッタと前記交換用エミッタのいずれか一方のフィラメントと結合可能で、かつ、結合状態で前記フィラメントに電流を供給する配線端子を支持する配線端子支持盤と、前記配線端子支持盤の上方に回転自在に設けられ、前記チャンバ外から操作される回転軸が固設された駆動円盤と、前記エミッタ支持盤と前記中心軸を介して連結され、前記駆動円盤の回転に伴って従動回転する従動円盤とを備え、前記交換用エミッタは、前記配線端子支持盤を上方移動させて、前記運転用エミッタと前記配線端子との結合を解除した状態で、前記駆動円盤の回転により前記従動円盤を従動回転させて、前記運転用エミッタとの位置交換を行い、その後に、前記配線端子支持盤を下方移動させて、前記配線端子と結合されるようにした。
【００１３】
このように構成した電子銃によれば、エミッタとの電気的接続を行う配線端子が支持軸の操作によって上下に移動可能となっており、運転用エミッタと配線端子との結合を解除した後、駆動円盤の回転操作により、従動円盤及び従動円盤に連結されたエミッタ支持盤が従動回転し、エミッタ支持盤の中心軸に関して対称に配置された運転用エミッタと交換用エミッタとは相互に位置交換を行い、その後交換用エミッタと配線端子が結合されるので、チャンバ内の真空状態が維持されたまま、簡単な操作により運転用エミッタと交換用エミッタの交換を行うことが可能となる。
【００１４】
又、本発明では、前記従動円盤は、前記駆動円盤の周囲に４個設けられ、前記エミッタ支持盤は、前記中心軸を中心とした長軸と短軸を有する略楕円状に形成され、前記従動円盤の各々に対応して４個設けられ、前記一のエミッタ支持盤と、前記回転軸に関して点対称に配置されたエミッタ支持盤の両長軸は、相互の延長線上にあり、前記運転用エミッタは、前記回転軸を中心として、等間隔の格子状に計１６個設けられているようにすることが出来る。
【００１５】
この構成によれば、１回の回転軸の操作によって、一度に４個の従動円盤を回転させることが出来るので、隣接するエミッタ支持盤同士が回転中に接触することなく、１６個の運転用エミッタを一度に交換することが可能となる。
【００１６】
又、本発明では、前記エミッタ支持盤は、４個の運転用エミッタと、４個の交換用エミッタとを備え、２個の前記運転用エミッタの中心部は、前記エミッタ支持盤の長軸上に配置され、残り２個の前記運転用エミッタの中心部は、前記エミッタ支持盤の短軸と重ならない、前記回転軸寄りの平行軸上であって、かつ、前記長軸に関して線対称となるように配置され、前記交換用エミッタは、前記中心軸に関して、前記運転用エミッタと点対称に配置されるようにすることが出来る。
【００１７】
この構成によれば、エミッタ支持盤は、４個の運転用エミッタと４個の交換用エミッタを載せることが出来る最小面積形状に維持され、マルチエミッタ方式の電子ビーム装置の小型化が図られる。
【００１８】
又、本発明は、電子を放射するエミッタを備え、真空に保持されるチャンバ内に設置された電子銃に於いて、運転用エミッタと交換用エミッタとを交互に、一列横隊に整列させるガイドレールと、前記運転用エミッタ及び前記交換用エミッタの個別又は一体に支持され、前記チャンバ外からの操作により前記エミッタを前記ガイドレールに沿ってスライド移動させるスライド補助具と、前記ガイドレールの上方にあって、前記運転用エミッタ及び前記交換用エミッタのいずれかのフィラメントに電流を供給するため、前記フィラメントとの電気的接続を可能とする電極部とを備え、前記電極部は、前記チャンバ外からの操作による前記スライド補助具のスライド移動に伴い、前記運転用エミッタとの電気的接続を解除した後、前記交換用エミッタとの電気的接続を行うようにした。
【００１９】
このように構成した電子銃によれば、スライド補助具のスライド移動に伴い、運転用エミッタと交換用エミッタが、ガイドレールに沿って移動するので、運転用エミッタのフィラメントと電極部との電気的接続が解除された後、元々運転用エミッタが配置されていた位置に交換用エミッタが配置され、交換用エミッタのフィラメントと電極部とが電気的に接続される。つまり、スライド補助具の操作のみによって、チャンバ内の真空状態が維持されたまま、エミッタ交換が短時間のうちに簡単に行われることになる。
【００２０】
又、本発明では、前記電極部は、前記フィラメントの正極と負極の各々を挟持することが可能なように、前記ガイドレールに沿って平行に形成され、前記エミッタをスライド移動させる際の前記フィラメントの導入ガイドを形成することが出来る。
【００２１】
この構成によれば、運転用エミッタと交換用エミッタをスライド移動させる際に、交換用エミッタのフィラメントが導入ガイドに沿って円滑にスライドされるので、エミッタの移動及び交換が簡単に行われる。
【００２２】
又、本発明では、前記電子銃は、前記ガイドレールの上方にあって、前記ガイドレールに沿って平行に形成された電気絶縁部挟持部を備え、前記電気絶縁部挟持部と前記ガイドレールの間で前記電気絶縁部を挟持することにより、前記エミッタの浮き上がりを防止することが出来る。
【００２３】
この構成によれば、ガイドレールと電気絶縁部挟持部との間にエミッタの電気絶縁部が挟持されるので、エミッタのスライド移動が円滑に行われるとともに、エミッタの浮き上がりが防止される。
【発明の効果】
【００２４】
本発明にかかる電子銃によれば、チャンバ内の真空状態を維持しながらエミッタを交換することが出来、しかも、エミッタ交換にかかる作業時間を従来よりも大幅に短縮することが出来る。
【００２５】
更に、マルチエミッタ方式の電子銃では、チャンバ外からの簡単な操作により、一度に全てのエミッタを交換することが可能となり、電子銃の運転効率が上がる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１、図２、図３は、本発明にかかる電子銃の第１実施例を示している。
【００２７】
図１、図２、図３は、電子ビームを試料に照射する電子銃の要部を示しており、図２は、図１のａ方向矢視図である。又、図３は、図１の電子銃のａ方向矢視図であって、エミッタ支持盤３と、エミッタ支持盤３に支持されているエミッタ１とエミッタ２の詳細説明図である。
【００２８】
電子銃は、電子ビームを用いた電子描画装置、電子顕微鏡等の電子ビーム装置に用いられる。このような構成の電子銃部分は、通常、チャンバ（図示せず）内に設置され、電子銃運転中のチャンバ内は高真空に維持されている。
【００２９】
更に、図１から図３に示した電子銃はマルチエミッタ方式の電子銃であって、電子を放射する１６個の運転用エミッタ１と１６個の交換用エミッタ２を備えている。これら１６個の運転用エミッタ１又は１６個の交換用エミッタ２から放射される電子が加速されて電子ビームとなり、１つのカラムで集束、面走査されることにより、電子描画装置では、通常のシングルエミッタを用いる場合の１６倍の面積のウェハ（試料）上に同時に電子ビームを描画することが出来、描画時間の短縮、描画面積の効率化が図られる。
【００３０】
運転用エミッタ１と交換用エミッタ２とは、ともに同一材料でつくられた同一構造のエミッタであるが、交換用エミッタ２は、運転用エミッタ１の故障時や寿命経過時に、チャンバの外部からの操作により、チャンバ内の真空状態を破ることなく、運転用エミッタ１を交換する際に用いられる、交換用の補助エミッタである。以下、明細書では、運転用エミッタ１と交換用エミッタ２の共通構成部分に関する説明をする際には、運転用エミッタ１の説明をもって、交換用エミッタ２の説明を省略するものとする。
【００３１】
運転用エミッタ１は、ヘアピン状のタングステンフィラメント１ａのニードル１ｄ先端にＺｒＯ／Ｗコンポジションが形成されたタイプや、パイログラファイト等の加熱発熱体の間にＬａＢ６単結晶を挟みこんだタイプがある。又、運転用エミッタ１のフィラメント１ａには、インシュレータ１ｆと呼ばれる電気絶縁部材が介装されている。
【００３２】
運転用エミッタ１は、電子銃の運転時、放射した電子を集束して電子密度の高い電子ビームを生成するためのウェーネルト電極６間の微細孔６ａの上方に配置されるよう、電気絶縁材料で形成されたエミッタ支持盤３に支持される。インシュレータ１ｆより下方にあるフィラメント１ａとニードル１ｄ部分は、エミッタ支持盤３から突出している。ウェーネルト電極６間の微細孔６ａは、試料への電子ビーム照射軸上にある。
【００３３】
ここで、運転用エミッタ１、交換用エミッタ２から電子を発生させる方法は、フィラメント１ａ、２ａを加熱する方式（熱電子放射型）、ニードル１ｄ、２ｄ先端に強電界をかける方式（電界放射型）の他、両者の特徴を合わせ持つ熱電界放射型がある。電界放射型を除いては、フィラメント１ａ、２ａを加熱する必要があり、運転用エミッタ１及び交換用エミッタ２のいずれかのフィラメント１ａ、２ａに電流を供給するための配線端子４がフィラメント１ａ、２ａの正極１ｂ、２ｂ、負極１ｃ、２ｃの各々と結合及び結合解除が可能に設けられている。
【００３４】
配線端子４は、配線材４ａを介して、チャンバ外部の加熱電源に接続されている。又、配線端子４は、運転用エミッタ１及び交換用エミッタ２を支持するエミッタ支持盤３の上方にある配線端子支持盤５に支持され、電子銃運転時には運転用エミッタ１のフィラメント１ａと結合している。本実施例では、１６個の運転用エミッタ１が一度に稼動するため、配線端子４及び配線材４ａは、１６個の運転用エミッタ１に対応して計１６組ある。
【００３５】
配線端子支持盤５は、配線端子４を支持する下面５ａと、下面５ａに固設された下面支持軸５ｂとにより構成され、下面支持軸５ｂはチャンバ外まで伸びており、チャンバ外からの上下移動操作が可能である。図１、図２の電子銃に於いては、下面支持軸５ｂは円柱形状をしており、略正方形状の下面５ａの四辺沿いに計４本固設されている。
【００３６】
下面５ａと下面５ａに支持された配線端子４は、下面支持軸５ｂをチャンバ外から上下に操作するに伴い、運転用エミッタ１のフィラメント１ａ及び交換用エミッタ２のフィラメント２ａのいずれかと、電気的接続及び接続解除が自在となる。
【００３７】
符号７は、配線端子支持盤５の上方にある駆動円盤である。駆動円盤７の中心部には、チャンバ外まで伸び、チャンバ外から操作される回転軸７ａが固設されており、チャンバ外から回転軸７ａを操作して駆動円盤７を回転させることが可能となる。
【００３８】
符号８は、駆動円盤７と相互に当接して回転する従動円盤である。従動円盤８は、エミッタ支持盤３の中心部に固設された中心軸３ａを介装して、エミッタ支持盤３と連結している。従動円盤８は、駆動円盤７の回転軸７ａの回転操作により、駆動円盤７とともに回転し、更に、連結されたエミッタ支持盤３も共に回転する。本実施例では、中心軸３ａは従動円盤８とエミッタ支持盤３の同心上にある。
【００３９】
尚、図２に示されている駆動円盤７と従動円盤８は、歯車状となっているが、上述したギヤとしての特性、機能を満足するような材料、形状であれば、歯車状である必要はなく、例えばノンスリップベルトが用いられてもよい。
【００４０】
本実施例では、１個の駆動円盤７の周囲に、４個の従動円盤８が配置されている。従動円盤８は、回転軸７ａを中心に４等分された駆動円盤７の周囲にそれぞれ駆動円盤８と当接するように配置され、各々、中心軸３ａを共有するエミッタ支持盤３が対応している。つまり、エミッタ支持盤３も４個ある。尚、同一電子銃に含まれる複数のエミッタ支持盤３はいずれも同一構成であるので、以下、一のエミッタ支持盤３の説明をもって、残りのエミッタ支持盤３の説明に代えることとする。
【００４１】
エミッタ支持盤３は、図３に示したように、長軸Ａと短軸Ｂを有する略楕円状に形成されている。
【００４２】
エミッタ支持盤３にはそれぞれ、４個の運転用エミッタ１０１〜１０４と４個の交換用エミッタ２０１〜２０４が配置されている。尚、図３に於いて、運転用エミッタ１０１〜１０４は実線で描かれ、交換用エミッタ２０１〜２０４は点線で描かれている。又、例えば、運転用エミッタ１０１と交換用エミッタ２０１とが相互交換の対象となるように、エミッタに付した符号の下二桁が同一となる運転用エミッタ１と交換用エミッタ２とが対応するようになっている。
【００４３】
４個の運転用エミッタ１０１〜１０４は、正方形の頂点上に置かれるように、つまり、格子状等間隔に配置される。更に、このように運転用エミッタ１０１〜１０４が配置されたエミッタ支持盤３は、回転軸７ａの周囲に、向かい合うエミッタ支持盤３同士が回転軸７ａに対して点対称となるようにして、しかも、各々の長軸Ａ同士が、相互の延長線上にあるように配置されるので、電子銃全体としては、１６個の運転用エミッタ１が回転軸７ａを中心として格子状等間隔に配列されることになる。
【００４４】
尚、運転用エミッタ１が格子状等間隔に配置されているのは、均一な電子ビームを予め決められた面積及びビーム強度で試料に照射するための電子ビーム装置側の要請によるものであり、電子ビーム装置側の要求仕様によってエミッタ間隔は決められる。
【００４５】
それぞれのエミッタ支持盤３上での運転用エミッタ１の配置としては、まず、運転用エミッタ１０１の位置は、その他のエミッタ支持盤３上に配置された運転用エミッタ１０１との相互関係、つまり、電子ビーム装置の仕様で決められたエミッタ間隔を維持するように決められる。本実施例では、運転用エミッタ１０１は、回転軸７ａ寄りの、エミッタ支持盤３の長軸Ａ端に配置される。
【００４６】
その上で、エミッタ支持盤３の長軸Ａ上には、２個の運転用エミッタ１０１、１０３の中心部が配置される。残りの２個の運転用エミッタ１０２、１０４の中心部は、エミッタ支持盤３の短軸Ｂと重ならない、回転軸７ａ寄りの平行軸上であって、かつ、長軸Ａに関して線対称となるような位置に配置される。
【００４７】
以上により、４個のエミッタ支持盤３が回転軸７ａの周囲に配置されると、１６個の運転用エミッタ１は、格子状等間隔の配列を形成する。
【００４８】
交換用エミッタ２０１〜２０４は、交換対象となる運転用エミッタ１０１〜１０４とは、エミッタ支持盤３の中心軸３ａに関して対称に配置されている。尚、本実施例に於いては、運転用エミッタ１と交換用エミッタ２は中心軸３ａに関して点対称の関係にある。
【００４９】
但し、全てのエミッタは同一エミッタ支持盤３上に載っていなければならないため、いずれかの運転用エミッタ１といずれかの交換用エミッタ２とは、相互に位置が重ならないように配置されなければならない。
【００５０】
以上のように構成された電子銃では、回転軸７ａをチャンバ外部から１８０度回転操作すると、回転軸７ａと一体化された駆動円盤７は１８０度回転し、更に従動円盤８は、駆動円盤７の回転に伴い、駆動円盤７と当接しながら駆動円盤７の回転方向とは反対方向に１８０度回転する。
【００５１】
従動円盤８には、上述したように、中心軸３ａを介装して、エミッタ支持盤３が連結されており、エミッタ支持盤３には、中心軸３ａに関して運転用エミッタ１と交換用エミッタ２が点対称、つまり、中心軸３ａに対して１８０度隔てた位置に配置されている。
【００５２】
つまり、回転軸７ａの１８０度回転操作に伴い、運転用エミッタ１と交換用エミッタ２の位置は相互に交換されることになる。
【００５３】
そこで、電子銃の運転中に、ウェーネルト電極６間の孔６ａの位置上（試料への電子ビーム照射軸上）にある運転用エミッタ１が故障して、未使用の交換用エミッタ２に交換する必要が生じた場合には、まず、電子銃の運転を停止させ、運転用エミッタ１のフィラメント１ａに接続されている配線端子４を、下面支持軸５ｂのチャンバ外からの操作により上方移動させ、フィラメント１ａとの結合を解除する。
【００５４】
次に、回転軸７ａを１８０度回転させることにより、交換用エミッタ２は、元々運転用エミッタ１があった位置に移動し、運転用エミッタ１は、元々交換用エミッタ２があった位置に移動する。そして、下面支持軸５ｂを再度操作して、下面５ａを元の位置に移動させれば、交換用エミッタ２のフィラメント２ａと配線端子４とが結合し、電気的に接続され、交換用エミッタ２により電子銃の運転が再開される。
【００５５】
つまり、下面支持軸５ｂの操作と、回転軸７ａの操作という単純かつ簡単な操作により、チャンバ内の真空状態が維持されたまま、エミッタ同士の交換が行われる。しかも、従来の交換方法のように真空引きを行う作業や、チャンバ内に入り込んだ水分を剥離する作業が不要となり、交換にかかる作業時間を従来よりも大幅に短縮することが出来、電子銃の運転効率が上がる。
【００５６】
しかも、本実施例では、１本の回転軸７ａを１８０度回転させるという操作のみで、エミッタ支持盤３同士が接触することなく、４個のエミッタ支持盤３を一斉に１８０度回転させ、計１６個の運転用エミッタ１を一度に交換用エミッタ２に交換することが可能となるので、エミッタ交換にかかる作業時間は大幅に削減される。
【００５７】
更に、図３に示したような略楕円形状のエミッタ支持盤と、エミッタ支持盤内のエミッタ配置構成により、１６個の運転用エミッタ１と１６個の交換用エミッタ２を搭載した電子銃としては、最小のエミッタ支持盤面積を維持しながら、１６個のエミッタを同時に交換することが出来るので、装置規模が大きくなりがちなマルチエミッタ方式の電子ビーム装置全体としての小型化にも寄与する。
【００５８】
ここで、図４、図５、図６は、図３に示したエミッタ支持盤３の固定状態から、回転軸７ａを右回りにそれぞれ１５度、３０度、４５度回転させ、エミッタ支持盤３が左回りにそれぞれ１５度、３０度、４５度回転した状態を示す図であるが、いずれの回転状態に於いても、エミッタ支持盤３同士は接触していないことが分かる。
【００５９】
仮に、図３に示したエミッタ支持盤３が、略楕円形状ではなく、中心軸３ａを中心とする円形状であるとすれば、隣接するエミッタ支持盤３は接触してしまい、双方のエミッタ支持盤３の回転が妨げられることになる。逆に、エミッタ支持盤３同士が接触しないような大きさの円形状にエミッタ支持盤３を形成した場合には、運転用エミッタ１０１、交換用エミッタ２０１を載せることが出来ず、１６個の運転用エミッタ１の格子状配列は実現されない。
【００６０】
尚、回転軸７ａの操作角度を１８０度回転ではなく、例えば３０度、４５度、６０度、９０度等に設定することも可能である。その場合には、運転用エミッタ１と交換用エミッタ２は、エミッタ支持盤３上で、中心軸３ａに対して対称となるよう、かつ、それぞれの回転角度分隔てた位置に配置されていればよい。
【００６１】
又、シングルエミッタ方式の電子銃のエミッタを交換する場合には、複数の従動円盤８やエミッタ支持盤３は不要であり、運転用エミッタ１と交換用エミッタ２とが、交換されるエミッタ同士で、中心軸３ａに関して対称に配置されていればよく、エミッタ支持盤３の形状も略楕円形状である必要はない。
【００６２】
又、例えば、４個のマルチエミッタ等、上記実施例以外の個数のエミッタにより構成される電子銃であれば、エミッタ支持盤３上のエミッタ配置は上述したものに限らない。もちろん、図３に示した１６個の運転用エミッタ１の配置のうち、必要な個数の運転用エミッタ１を抽出して、所望の電子銃が構成されてもよい。
【００６３】
図７、図８、図９は、本発明にかかる電子銃の第２実施例を示している。尚、図８は、図７の電子銃の要部のｂ−ｂ線側面図であり、又、図９は、図８の電子銃の要部のｃ方向矢視図である。
【００６４】
図７から図９に示した電子銃は、先の実施例同様、電子ビームを試料に照射する電子ビーム装置に用いられるものであり、電子銃は真空に保持されるチャンバ内に設置されている。
【００６５】
又、電子を発生させる運転用エミッタ１と交換用エミッタ２の構成についても、先の実施例と同様であるので、先の実施例に於けるエミッタと同一符号を付して詳細説明を省略するが、図８に示したように、電子を放射するエミッタチップ１ｅ（先の実施例のニードル１ｄ先端に相当）、電流を流してエミッタチップ１ｅを加熱するためのフィラメント１ａ、フィラメント１ａ間に介装されるインシュレータ１ｆからなる。又、フィラメント１ａは正極１ｂ及び負極１ｃからなり、エミッタチップ１ｅを挟持している。
【００６６】
ここで、本実施例の電子銃に於いては、試料への電子ビーム照射軸上にある運転用エミッタ１と、運転用エミッタ１の故障時等に交換される交換用エミッタ２とは交互に一列横隊になって、ガイドレール１１上に整列している。尚、交換用エミッタ２の構成については、先の実施例と同様、運転用エミッタ１と同一であるので説明を省略する。
【００６７】
ガイドレール１１は、運転用エミッタ１、交換用エミッタ２の両脇に固設された計２本のレールで構成されている。運転用エミッタ１、交換用エミッタ２は、インシュレータ１ｆ、２ｆを２本のレール間に挟持させ、かつ、後述するスライド補助具１２をガイドレール１１の上面に当接させて、ガイドレール１１上に衝止可能となっている。尚、図８に示したガイドレール１１の態様の他、ガイドレール１１を構成する２本のレールが、インシュレータ１ｆ、２ｆを側面及び下面から挟持して係止させることが出来るようなＬ字型に形成され、インシュレータ１ｆ、２ｆを介装可能な間隔に配置されていてもよい。
【００６８】
符号１２は、運転用エミッタ１、交換用エミッタ２を個別又は一体に保持するスライド補助具１２である。本実施例に於いて、スライド補助具１２は、インシュレータ１ｆ、２ｆに固設されており、スライド補助具１２の下面とガイドレール１１の上面とは当接するようになっている。又、スライド補助具１２のＬ字縦部分１２ａは、チャンバ外まで届き、Ｌ字縦部分１２ａをチャンバ外から操作することにより、運転用エミッタ１、交換用エミッタ２をガイドレール１１に沿って、スライドさせることが可能となる。
【００６９】
電極部１３は、運転用エミッタ１及び交換用エミッタ２のいずれかのフィラメント１ａ、２ａの正極１ｂ、２ｂと負極１ｃ、２ｃの各々を電気的に接続可能な導電部材であり、ガイドレール１１の上方かつ、試料への電子ビーム照射軸上に配置されている。図８に示されるように、電極部１３は、ガイドレール１１を構成する２本のレールの一方に固設された電極支持部１３ｂによって支持され、又、配線材（図示せず）を介してチャンバ外部の加熱電源に接続されており、これによりフィラメント１ａ、２ａへの電流供給が行われる。
【００７０】
以上のように構成された電子銃では、スライド補助具１２をスライド移動させるに伴い、運転用エミッタ１と交換用エミッタ２が、インシュレータ１ｆ、２ｆとガイドレール１１上面を当接させながら、ガイドレール１１に沿ってスライド移動するので、電極部１３は、運転用エミッタ１との電気的接続を解除した後、元々運転用エミッタ１が配置されていた位置に交換用エミッタ２が配置されることにより、交換用エミッタ２のフィラメント２ａと電気的に接続される。
【００７１】
つまり、スライド補助具１２の操作のみによって、エミッタ交換が短時間のうちに簡単に行われることになる。
【００７２】
尚、図７から図９には、運転用エミッタ１、交換用エミッタ２が一列横隊に整列された電子銃の一部分を切り取った様子が示されているが、運転用エミッタ１、交換用エミッタ２の個数はこれらの図に示された個数には限定されない。
【００７３】
従って、１組のシングルエミッタを交換する場合には、少なくとも、１個の運転用エミッタ１と１個の交換用エミッタ２と、これら各々に固設される計２個のスライド補助具１２と、３個分のエミッタを収容可能な長さを有するガイドレール１１があればよい。
【００７４】
更に、シングルエミッタ方式の電子銃に於いて、真空状態を維持したまま２回までのエミッタ交換を可能とするには、１個の運転用エミッタ１と、この運転用エミッタ１の左右両側にそれぞれ交換用エミッタ２を配置し、これら各々に固設される計３個のスライド補助具１２と、４個分のエミッタを収容可能な長さを有するガイドレール１１があればよい。尚、この場合は、１回目のエミッタ交換と、２回目のエミッタ交換の際に、スライド補助具１２のスライド方向を逆にすることによって、ガイドレール１１の長さをエミッタ４個分の収容長さにすることが出来る。
【００７５】
又、マルチエミッタ方式の電子銃に於いても、必要な数の運転用エミッタ１と、対応する交換用エミッタ２とをガイドレール１１上に交互に整列させ、ガイドレール１１を複数並設させれば、格子状配列を実現させることが出来る。この場合は、各ガイドレール１１につき、運転用エミッタ１の数＋交換用エミッタ２の数＋エミッタ１個の合計数のエミッタを収容可能な長さを有するガイドレール１１が必要となる。
【００７６】
スライド補助具１２は、本実施例では、エミッタ毎に保持されているが、Ｌ字縦部分１２ａが、隣接するエミッタ同士で接続されてガイドレール１１毎に１個の一体化されたスライド補助具が形成されてもよい。これにより、１回のスライド補助具の操作により、ガイドレール１１上に整列された全てのエミッタを一度にスライド移動させることが出来る。又、インシュレータ１ｆ、２ｆが、隣接するエミッタ同士で接続されて、１個の一体化されたインシュレータが形成されていてもよく、この場合も、全てのエミッタを一斉にスライド移動させることが出来る。
【００７７】
更に、本実施例では、電極部１３は、フィラメント１ａ、２ａの正極１ｂ、２ｂと負極１ｃ、２ｃの各々を挟持することが可能なように、ガイドレール１１に沿って平行に形成され、更に、運転用エミッタ１、交換用エミッタ２の円滑なスライド移動及び電極部１３へのフィラメント導入を円滑にするため、電極部１３の入口は、正極１ｂ、２ｂと負極１ｃ、２ｃのそれぞれに、ハの字型のエミッタ導入ガイド１３ａを形成している。
【００７８】
又、本実施例では、ガイドレール１１の上方に、ガイドレール１１に沿って平行に、ニッケル基合金等の耐熱性バネ部材で構成されたインシュレータ挟持部１４（電気絶縁部挟持部）が固設されている。これにより、ガイドレール１１上をスライド移動する運転用エミッタ１、交換用エミッタ２のインシュレータ１ｆ、２ｆは、インシュレータ挟持部１４とガイドレール１１の間に挟持される状態となり、エミッタのガイドレール１１に沿ったスライド移動が円滑になるのみならず、エミッタの浮き上がりが防止され、ガイドレール１１とインシュレータ挟持部１４との間で固定されるので安定な状態で電子銃運転が行われる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明にかかる電子銃の第１実施例を示す要部構成図である。
【図２】図１に示した電子銃要部のａ方向矢視図である。
【図３】エミッタ支持盤と、エミッタ支持盤に支持されているエミッタの詳細説明図である。
【図４】図３に示したエミッタ支持盤を、１５度回転させた状態の説明図である。
【図５】図３に示したエミッタ支持盤を、３０度回転させた状態の説明図である。
【図６】図３に示したエミッタ支持盤を、４５度回転させた状態の説明図である。
【図７】本発明にかかる電子銃の第２実施例を示す要部構成図である。
【図８】図７に示した電子銃要部のｂ−ｂ線側面図である。
【図９】図８に示した電子銃要部のｃ方向矢視図である。
【符号の説明】
【００８０】
１、２：エミッタ
１ａ、２ａ：フィラメント
１ｂ、２ｂ：正極
１ｃ、２ｃ：負極
１ｄ、２ｄ：ニードル
１ｅ、２ｅ：エミッタチップ
１ｆ、２ｆ：インシュレータ
３：エミッタ支持盤
３ａ：中心軸
４：配線端子
４ａ：配線材
５：配線端子支持盤
５ａ：下面
５ｂ：下面支持軸
６：ウェーネルト電極
６ａ：孔
７：駆動円盤
７ａ：回転軸
８：従動円盤
１１：ガイドレール
１２：スライド補助具
１２ａ：Ｌ字縦部分
１３：電極部
１３ａ：エミッタ導入ガイド
１３ｂ：電極支持部
１４：インシュレータ挟持部
【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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