TWI769728B - 帶電粒子槍及帶電粒子束系統 - Google Patents

帶電粒子槍及帶電粒子束系統 Download PDF

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Abstract

提供一種能夠抑制引出電極中的不均一的溫度分布之電子槍(901)及測長SEM(900)。電子槍(901)，具備：帶電粒子源(1)；及引出電極(3)，從帶電粒子源(1)引出帶電粒子，並且使帶電粒子的一部分通過，而將帶電粒子的其他一部分遮蔽；及輔助構造(5)，與引出電極(3)接觸。測長SEM(900)，具備上述的電子槍(901)、及控制電子槍(901)的電腦系統(920)。

Description

帶電粒子槍及帶電粒子束系統
本揭示有關帶電粒子槍及帶電粒子束系統。
目前，半導體檢查裝置市場中晶圓的觀察面積正在增大。特別是運用極紫外光的EUV微影中，必須做晶圓全面的觀察，因此若依現狀的裝置產出則缺陷或尺寸的檢查會需要數日~數十日。是故，半導體檢查用裝置中，除了檢查裝置的產出提升外，長時間的穩定動作能力，亦即能夠長時間連續以高精度檢查及計測的能力乃成為決定裝置價值的重要指標。
這裡，作為支撐裝置的長時間穩定動作之要素，可舉出穩定的帶電粒子放出。當帶電粒子放出呈現不穩定的舉動的情形下，觀察結果會發生變化而檢查結果變得不穩定。故，為了長時間連續做高精度的檢查，必須將試料觀察結果的品質總是維持一定。為達成這點，需要一種能夠長時間穩定提供帶電粒子放出之帶電粒子槍。
作為像這樣用來提升帶電粒子放出的穩定性的技術的例子，有專利文獻1記載之技術。專利文獻1中，是使引出電極及抑制器(suppressor)的中心軸、與針狀電極 的中心軸一致，藉此使帶電粒子槍的動作穩定性提升。在針狀電極以中心軸為中心而旋轉對稱地被施加電場，來實現穩定的帶電粒子放出。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2002-216686號公報
然而，習知技術中，有著引出電極中發生不均一的溫度分布這樣的待解問題。
為了使裝置的產出提升，有效方式是增大從帶電粒子源放出的帶電粒子量，而以高速觀察試料。然而，當增大從帶電粒子源放出的帶電粒子量的情形下，會發生引出電極的發熱及熱膨脹，而有妨礙帶電粒子槍的穩定動作的可能性。
從帶電粒子源放出的帶電粒子，99%以上會往引出電極衝撞，因此引出電極中會產生電子的流出入所引起之電流。為了從帶電粒子源引出帶電粒子，引出電壓會經常施加數kV的電壓，因此會藉由施加電壓與因帶電粒子而產生的電流而產生電力，在引出電極內引起發熱。
這裡，藉由帶電粒子照射而發生的電力W， 若將施加電壓訂為V、因帶電粒子而產生的電流訂為I，則能夠由W=V×I…式(1)來求出。作為例子，當500μA的電流往被施加了3kV的電壓之引出電極產生的情形下，在引出電極發生的電力成為1.5W，發熱所造成的溫度上昇會超過100℃。
引出電極的主要形狀，為如專利文獻1所示般的杯型的構造，帶電粒子衝撞和光軸垂直配置的面而產生發熱。引出電極的熱傳導的傳導性小，且帶電粒子槍內為真空，因此成為斷熱狀態，熱輻射量小。因此，在引出電極產生的熱無法逃逸，導致被帶電粒子照射的部分(帶電粒子照射部)蓄積熱，而僅有帶電粒子照射部溫度逐漸變高。是故，在高產出觀察的帶電粒子槍的動作條件下，帶電粒子照射部的溫度會變高，而會產生隨著遠離帶電粒子照射部而溫度變低這樣的溫度梯度。藉此，產生引出電極內的不均一的溫度分布。
專利文獻1中，引出電極是藉由螺絲而連接到引出電極基座。按照這樣的構造，螺絲周邊的熱傳導小，故在引出電極與引出電極基座之間會產生溫度差。因此，即使是專利文獻1所示構造中，仍會產生不均一的溫度分布所引起之局部的熱膨脹。
專利文獻1中，記載了持續使引出電極的中心軸與針狀電極的中心軸一致，但若欲達成高產出而增大帶電粒子的放出量的情形下，會由於引出電極內的不均一 的熱膨脹，而變得難以使各中心軸持續一致。其結果，變得難以使帶電粒子槍穩定動作，而會損失工作時間(machine time)，並且會頻繁需要用來對齊帶電粒子源的中心軸與引出電極的中心軸之維護作業。
本揭示係為了解決這樣的待解問題而創作，目的在於提供一種能夠抑制引出電極中的不均一的溫度分布之帶電粒子槍及帶電粒子束系統。
本揭示之帶電粒子槍的一例，其特徵為，具備：帶電粒子源；及引出電極，從前述帶電粒子源引出帶電粒子，並且使前述帶電粒子的一部分通過，而將前述帶電粒子的其他一部分遮蔽；及傳熱構造，與前述引出電極接觸。
此外，本揭示之帶電粒子束系統的一例，其特徵為，具備：上述的帶電粒子槍；及控制前述帶電粒子槍之電腦系統。
本揭示之帶電粒子槍及帶電粒子束系統，係增大在引出電極的帶電粒子照射部之熱傳導，藉此將引出 電極的溫度均一化。藉此，引出電極的熱膨脹會被抑制，或是被均一化，故從帶電粒子源放出的帶電粒子量會被保持一定，或變動會變小。其結果，即使當帶電粒子量大的情形下，帶電粒子槍及帶電粒子束系統仍穩定長時間動作，故生產性及維護性提升。
像這樣，可增大從帶電粒子槍放出的帶電粒子量，而可提升帶電粒子槍及帶電粒子束系統的產出，同時達成跨長時間的高精度的動作(例如高精度的檢查及計測)。
1:帶電粒子源
2:帶電粒子束
3:引出電極
3a:第1部分
3b:第2部分
3c:通過部
4:熱傳導路徑
5:輔助構造(傳熱構造)
5c:開口部
6:傳熱路徑
7:帶電粒子源保持構件
8:溫度測定部
9:帶電粒子照射部
20:導電構件
21:螺絲(傳熱構造)
22:傳熱路徑
31:板狀引出電極(引出電極)
32:導電構件
33:第1輔助零件(傳熱構造)
34:第2輔助零件(傳熱構造)
35:熱傳導端子(傳熱構造)
51:傳熱層
52:金屬層
41:輔助構造(傳熱構造)
41a:散熱鰭片
61:帶電粒子量調整用電極(調整電極)
900:測長SEM(帶電粒子束系統)
901:電子槍(帶電粒子槍)
904:X-Y平台
905:晶圓
906:電子束
907:靜電夾具
920:電腦系統
924:框體
925:高壓電源
926:一次電子加速電極
927:電子透鏡
928:光圈
929:掃描線圈
930:電子對物透鏡
931:二次電子
932:二次電子檢測器
933:晶圓搬送用升降機構
934:搬送機器人
935:載入室
936:晶圓匣
937:微環境
938:搬送機器人
939:表面電位計
A:電子槍901的中心軸
A1:帶電粒子源1的中心軸
A3:引出電極3的中心軸
A20:導電構件20的中心軸
[圖1]實施例1，4，9之電子槍的構成例
[圖2]作為比較例，為具有習知的構成之帶電粒子槍中的發熱狀況的例子
[圖3]針對帶電粒子的放出量的經時變化之比較結果
[圖4]實施例2之電子槍的構成例
[圖5]實施例3之電子槍的構成例
[圖6]實施例5之電子槍的構成例
[圖7]實施例6~8之電子槍的構成例
[圖8]實施例10之電子槍的構成例
[圖9]實施例1之帶電粒子束系統的構成例
以下運用圖面說明本揭示之實施例。圖面中，機能上相同的要素亦可能以相同編號或相對應的編號表示。此外，以下實施例中使用的圖面中，即使是平面圖為了容易看懂圖面亦可能加上陰影線。另，所附圖面雖示意依循本揭示的原理之實施例，但它們是用來理解本揭示，絕非用來限定性地解釋本揭示。本說明書的記述僅是典型的示例，未以任何意義限定本揭示之申請專利範圍或適用例。
以下實施例中，雖充分詳細地撰寫其說明以便所屬技術領域者實施本揭示，但其他建置或形態亦為可能，應當理解可不脫離本揭示的技術思想之範圍與精神而做構成或構造的變更或多樣要素的置換。是故，以下的記述不得限定解釋其字面。
此外，以下實施例的說明中，示意將本揭示的帶電粒子槍(電子槍單元)適用於由使用了電子束的掃描電子顯微鏡(SEM：Scanning Electron Microscope)與電腦系統所構成的帶電粒子束系統(圖樣計測系統)的例子。但，此實施例不應被限定性地解釋，例如對於晶圓的缺陷檢查系統、使用離子束等的帶電粒子束的裝置、一般性的觀察裝置等，本揭示亦可被適用。
[實施例1]
作為本揭示之帶電粒子束系統的一例，舉出利用於半導體元件的閘極或接觸孔的尺寸測定之測長 SEM(Critical-Dimension Scanning Electron Microscope，亦稱CD-SEM)為例，運用圖9說明本揭示之測長SEM900的構成及原理。
圖9示意實施例1之帶電粒子束系統的構成例。本例中，帶電粒子束系統構成作為測長SEM900。測長SEM900，具備電子槍901(帶電粒子槍)。另，本實施例中作為帶電粒子的例子雖使用電子，但針對放出其他的帶電粒子之帶電粒子槍亦可應用。
從被保持在維持高真空的框體924內之電子槍901，放出電子作為帶電粒子。放出的電子，在藉由高壓電源925而被施加高電壓的一次電子加速電極926受到加速。電子束906(帶電粒子束)，在聚焦用的電子透鏡927被聚焦。其後，電子束906的射束電流量在光圈928被調節。其後，電子束906在掃描線圈929被偏向，在試料亦即晶圓905(半導體晶圓)上二維地掃描。
在晶圓905的正上方，配置有電子對物透鏡930。電子束906在電子對物透鏡930被縮窄，而做對焦，入射至晶圓905。一次電子(電子束906)入射之結果，產生的二次電子931會藉由二次電子檢測器932而被檢測。檢測出的二次電子的量，會反映試料表面的形狀，故基於二次電子的資訊能夠將表面的形狀圖像化。
晶圓905，在靜電夾具907上一面確保一定的平坦度一面被保持，而被固定於X-Y平台904上。另，圖9中，以從橫方向觀看框體及其內部構造之截面圖來記述。 晶圓905，可於X方向及Y方向任一者自由移動，而能夠計測晶圓面內的任意位置。此外，X-Y平台904，具備晶圓搬送用升降機構933。在晶圓搬送用升降機構933，裝入有可上下動作的彈性體。運用此彈性體，能夠對於靜電夾具907裝卸晶圓905。藉由晶圓搬送用升降機構933與搬送機器人934之協同動作，能夠與載入室935(預備排氣室)間進行晶圓905的遞交。
以下說明將測定對象亦即晶圓905搬送至靜電夾具907時的動作。首先，將被設置於晶圓匣936的晶圓905，藉由微環境937(mini environment)的搬送機器人938搬入至載入室935。載入室935內，藉由未圖示的真空排氣系統而能夠抽真空及恢復大氣壓。藉由閥(未圖示)的開閉、及搬送機器人934的動作，一面將框體924內的真空度維持在實用上沒有問題的水準，一面將晶圓905搬送至靜電夾具907上。
在框體924，裝配有表面電位計939。表面電位計939，其高度方向的位置受到調節而被固定，以使從探針先端至靜電夾具907或晶圓905的距離成為適當，而能夠以非接觸方式測定靜電夾具907或晶圓905的表面電位。
測長SEM900，亦可具備控制電子槍901的電腦系統920。上述的測長SEM900的各構成要素，能夠運用汎用的電腦來實現。各構成要素，亦可作為在電腦上被執行的程式的機能而實現。圖9例子中，將控制系統的構成藉由電腦系統920而實現。電腦系統920，至少具備 CPU(Central Processing Unit)等的處理器、及記憶體等的記憶部、及硬碟(包含圖像保存部)等的記憶裝置。
又，例如亦可將電腦系統920構成作為多處理器系統。然後，亦可將框體924內的電子光學系統的各構成要素之控制以主處理器來實現。此外，亦可將X-Y平台904、搬送機器人934、搬送機器人938、及表面電位計939之控制以副處理器來實現。此外，亦可將用來基於藉由二次電子檢測器932檢測出的訊號而生成SEM像之圖像處理以副處理器來實現。
此外，電腦系統920，具有用來讓使用者輸入指示等之輸入元件、及顯示用來輸入它們的GUI畫面及SEM圖像等之顯示元件。輸入元件，為能夠藉由使用者而輸入資料或指示之物，例如為滑鼠、鍵盤、語音輸入裝置等。顯示元件，例如為顯示器裝置。這樣的輸出入元件(使用者介面)，亦可為可做資料的輸入及顯示之觸控面板。
圖1示意圖9的電子槍901的構成例。電子槍901具備引出電極3。引出電極3，具備圓筒面狀的第1部分3a、及圓錐面狀或平面狀的第2部分3b(本例中為平面狀)。此外，電子槍901具備輔助構造5。引出電極3及輔助構造5，繞中心軸A配置成呈旋轉對稱或略旋轉對稱。
輔助構造5，與引出電極3接觸。圖1例子中，輔助構造5配置成覆蓋引出電極3。本實施例中，輔助構造5由單一的輔助零件所成。此外，本實施例中，輔助 構造5與引出電極3的第1部分3a及第2部分3b接觸。
此外，本實施例中，輔助構造5配置於引出電極3的外側。所謂「引出電極3的外側」，例如意指相對於引出電極3，為和帶電粒子源1相反側的區域或位置(也就是說，帶電粒子源1配置於引出電極3的內側)。依此方式，帶電粒子不會衝撞輔助構造5，故能夠減低帶電粒子槍的動作變得不穩定之因素。此外，亦能夠抑制輔助構造5的發熱。
電子槍901，具備放出帶電粒子(本例中為電子)之帶電粒子源1。此外，雖圖1中未示意，電子槍901具有用來將帶電粒子源1的中心軸與引出電極3的中心軸於圖1所示電壓施加部的方向對齊之機構。帶電粒子源1，藉由帶電粒子源保持構件7而被保持。
引出電極3，具有使帶電粒子的一部分通過之通過部3c。通過部3c例如為圓形的開口。從帶電粒子源1放出的帶電粒子束2的一部分會通過通過部3c，但其餘則會衝撞引出電極3。也就是說，引出電極3，從帶電粒子源1引出帶電粒子，並且使帶電粒子的一部分通過，而將帶電粒子的其他一部分遮蔽。
在引出電極3施加有高電壓，因此會因帶電粒子束2衝撞而產生電流而發熱。習知的構成中，發生的熱的傳熱路徑，僅限在引出電極3的內部傳遞之熱傳導路徑4，但本實施例中藉由與引出電極3的外面接觸之輔助構造5而存在新的在輔助構造5內傳遞之傳熱路徑6。因此， 傳熱的傳導性變大，而抑制引出電極3的局部的溫度上昇。像這樣，輔助構造5作用成為傳熱構造。
是故，會抑制引出電極3的熱膨脹，引出電極3的中心軸與帶電粒子源1的中心軸不會從初期調整好的狀態變化而會持續一致。藉此，帶電粒子源1可穩定放出帶電粒子束2。
輔助構造5，具有使帶電粒子的一部分通過之開口部5c。開口部5c例如為圓形的開口。開口部5c，從光軸方向觀看，包含引出電極3的通過部3c的全體。這樣的構成，例如藉由下述方式實現，即，將通過部3c及開口部5c皆形成為圓形，將開口部5c的徑做成比通過部3c的徑還大，將通過部3c及開口部5c配置成同心。依此方式，帶電粒子不會衝撞輔助構造5，故能夠減低帶電粒子槍的動作變得不穩定之因素。此外，亦能夠抑制輔助構造5的發熱。
圖2中，作為比較例，示意具有習知的構成之帶電粒子槍中的發熱狀況的例子。圖2(a)示意發熱狀況，圖2(b)示意帶電粒子槍的構成例。此帶電粒子槍中，不同於圖1，未設有輔助構造5。
圖2(a)中，示意在引出電極3發生的電力與溫度之關係。圖2(a)中橫軸表示電力，縱軸表示溫度。電力藉由上述的式(1)求出。圖2(a)中繪製計算結果與實測結果。實線及虛線表示計算結果，此外白圈表示實測結果。實線為帶電粒子照射部9的溫度計算結果，虛線為和帶電 粒子照射部9相異位置的溫度測定部8的溫度計算結果。溫度的實測結果是在圖2(b)的溫度測定部8的位置測定。
由圖2(a)可知，隨著電力的增加而引出電極3的溫度單調地增加。溫度測定部8中的計算結果(虛線)、與實驗結果(白圈)一致，因此確認是因藉由帶電粒子束2而產生的電流(亦即在引出電極3之電力)而發熱，可知計算結果的精度高。
圖2(b)中發熱最大之處，為帶電粒子照射部9，可知6.0W的情形下的計算結果中溫度會上昇至480℃。帶電粒子照射部9達480℃，相對於此，在溫度測定部8頂多280℃，因此帶電粒子槍的動作環境中於引出電極內產生了200℃的溫度差。由於此溫度差而在引出電極3產生不均一的熱膨脹，會對帶電粒子源1施加非旋轉對稱的電場。藉此，帶電粒子源1中的帶電粒子的放出量會變得不穩定。
圖3示意針對帶電粒子的放出量的經時變化之比較結果。圖3(a)為按照作為比較例而不具備輔助構造5的構成(例如圖2所示構成)之結果，圖3(b)為按照具備輔助構造5的構成(例如實施例1的構成)之結果。
實線表示從電子源放出的電流量，虛線示意從式(1)求出的電力。藉由對電子源的電壓施加而使電子放出，測定從電子源放出的電流量的經時變化。
圖3(a)所示情形(無輔助構造5)中，可知若使電力逐漸增加，則在電力成為接近1W的時間點電流量會 降低，而呈不穩定的舉動。圖3(a)中電流量變小，可以說這是因為引出電極3發生熱膨脹，藉此帶電粒子源1與引出電極3之位置關係變化了的緣故。
相對於此，圖3(b)所示情形(有輔助構造5)中，於經過約0.5日後使電力增加至約6.5W這樣的大電力，但可知即使維持此大電力，電流仍長期間穩定。這樣的大電力下，可知若為不具備輔助構造5的構成則在引出電極3內會發生200℃以上的溫度差，而電流變得不穩定，但若為具備輔助構造5的構成，則可提供穩定的帶電粒子放出。
另，圖3(b)中雖只示意到第5日為止的資料，但本發明團隊確認了即使就這樣使其繼續動作1年以上仍沒有電力的變動。由這些結果，可以說實施例1之電子槍901，有助於需要大帶電粒子量的高產出觀察條件的裝置中的帶電粒子束系統的長時間的穩定運轉。
是故，按照本實施例之電子槍901及測長SEM900，會抑制引出電極中的不均一的溫度分布。特別是，圖1例子中，輔助構造5與引出電極3的第1部分3a及第2部分3b雙方接觸，故會促進從先端附近的第2部分3b往根部側的第1部分3a之熱傳導，溫度分布會更加均一化。依此方式，可兼顧增大帶電粒子的放出量所致之裝置的高產出、與基於穩定的帶電粒子放出之長時間的穩定運轉這二者。
[實施例2]
實施例2，係將實施例1中引出電極3周邊的構成變更一部分。以下，說明與實施例1之差異點。
圖4示意實施例2之電子槍的構成例。電子槍，具備用來對引出電極3施加電壓之導電構件20。導電構件20例如被稱為電壓導入電極。引出電極3，藉由螺絲21被固定到導電構件20。在引出電極3發生的熱，如在螺絲21傳遞之傳熱路徑22所示，通過螺絲21往導電構件20傳導。
然而，螺絲21與導電構件20之接觸面積小，熱傳導性低。鑑此，使輔助構造5與引出電極3及導電構件20接觸，而更加增大接觸面積，藉此熱傳導性會大幅改善，而可更有效率地抑制引出電極3的溫度上昇。藉由抑制引出電極3的溫度上昇，熱膨脹會被抑制，從帶電粒子源1可獲得穩定的電子放出。
這裡，螺絲21為將引出電極3及導電構件20互相固定之固定構件，但亦能夠構成為作用成為調整引出電極3與導電構件20之位置關係的調整機構。例如如圖4所示，在引出電極3與導電構件20互相接觸，且引出電極3的中心軸A3、及導電構件20的中心軸A20、及帶電粒子源1的中心軸A1一致的狀態下，螺絲21將引出電極3與導電構件20之位置關係予以調整而固定。依此方式，便能容易地調整引出電極3與導電構件20之位置關係。
另，輔助構造5配置成覆蓋引出電極3。因 此，能夠先調整帶電粒子源1與引出電極3之相對位置，其後再安裝輔助構造5。是故，輔助構造5的安裝，不會對帶電粒子源1的中心軸與引出電極3的中心軸之整合造成影響。
螺絲21的配置的朝向可任意變更，能夠從任意的方向將引出電極3固定於導電構件20。圖4中，螺絲21於光軸徑方向從外側朝向內側***，但螺絲21亦可於光軸方向，例如從和帶電粒子源1相反側朝向帶電粒子源1之朝向***至引出電極3。
[實施例3]
實施例3，係設計成將實施例1中輔助構造5的構成變更，以複數個零件構成。以下，說明與實施例1之差異點。
圖5示意兩種實施例3之電子槍的構成例。圖5(a)及圖5(b)任一者的電子槍，皆具備板狀引出電極31作為引出電極。此外，雖未圖示，圖5(a)及圖5(b)任一者的構成，皆於電壓施加部的方向具有用來將帶電粒子源1的中心軸與板狀引出電極31的中心軸對齊之機構。藉由導電構件32(作用成為電壓導入端子)對板狀引出電極31施加電壓，從帶電粒子源1放出電子。
圖5(a)例子中，輔助構造被分割成複數個零件，而具備第1輔助零件33、及第2輔助零件34。第1輔助零件33及第2輔助零件34互相接觸而被固定。第1輔助零件 33與板狀引出電極31接觸，第2輔助零件34與導電構件32接觸。藉由這些輔助零件，在板狀引出電極31發生的熱會有效率地被傳導到導電構件32。第1輔助零件33及第2輔助零件34，例如能夠藉由螺絲、熔接等而固定。
這裡，圖5(a)所示例子中，板狀引出電極31及導電構件32的形狀差異很大，難以藉由單一的輔助零件來形成有效率地涵蓋它們的表面之形狀，但藉由如本實施例般將輔助構造分割成第1輔助零件33及第2輔助零件34，製造就變得更容易。
圖5(a)中，將導電構件32、及與它接觸的輔助零件(亦即第2輔助零件34)以同一材質形成，藉此便能更有效率地提升熱傳遞係數。
圖5(b)例子中，輔助構造具備複數個熱傳導端子35。熱傳導端子35，各自與板狀引出電極31及導電構件32雙方接觸，將在板狀引出電極31發生的熱傳導到導電構件32。熱傳導端子35例如為金屬製，例如構成作為金屬絲或板。金屬絲或板，藉由熔接或螺絲等而被固定於板狀引出電極31及導電構件32。
另，圖5(a)及圖5(b)中導電構件32是做成棒狀形狀，但形狀或個數不必限定於圖示者。例如導電構件32亦可為圓柱形狀或角形狀，個數只要是一個以上則多少個皆無妨。
此外，構成輔助構造的輔助零件的數量沒有限制。此外，不必將各輔助零件的材質訂為同一。
[實施例4]
實施例4，係限定實施例1中輔助構造5的材質。以下，說明與實施例1之差異點。
實施例4中，輔助構造5，包含如圖1所示熱傳導率為10W/mK以上的材料，例如輔助構造5的全體由這樣的材料所成。作為引出電極3的材料，一般廣泛運用SUS或鈦。因此，輔助構造5理想是包含像這樣熱傳導率高的材料。特別是，銅、銀、鋁、金、等熱傳導性高的材質為有效。
實施例4，對於實施例2中的輔助構造5、對於實施例3中的第1輔助零件33及第2輔助零件34亦能同樣地適用。
[實施例5]
實施例5，係在實施例1中的輔助構造5設置鰭片。以下，說明與實施例1之差異點。
圖6示意實施例5之電子槍的構成例。本實施例中，增大輔助構造的表面積，來使熱輻射效率提升。更具體而言，輔助構造41具備散熱鰭片41a。藉由散熱鰭片41a，熱輻射的效率會提升。作為散熱鰭片41a的形狀，若考量加工性則理想是圓板狀，但不必是圓板狀。亦可是多角形狀，亦可是突起形狀。
作為散熱鰭片41a的表面積優選是訂為420mm2以上。圖6例子中散熱鰭片41a為1片，但亦可設置2片以上 的鰭片。輔助構造，亦可構成為將鰭片做成另一零件，而能夠從輔助構造本體將鰭片拆卸。
另，本實施例中輔助構造41具備散熱鰭片41a，但亦可替代此或除此之外而引出電極3具備散熱鰭片。此外，當電子槍具備導電構件(例如圖4的導電構件20等)的情形下，導電構件亦可具備散熱鰭片。
[實施例6]
實施例6，係在實施例1中的輔助構造5的表面設置特定的構造。以下，說明與實施例1之差異點。
圖7(a)~(c)示意實施例6之電子槍的構成例。如圖7(b)所示，輔助構造5中，在與引出電極3及導電構件20接觸的表面的至少一部分，形成包含熱傳導率為10W/mK以上的材料之傳熱層51。
此外，如圖7(c)所示，螺絲21具備傳熱層51。傳熱層51例如設於螺絲21的表面，作為更具體的例子，係設於螺絲頭的徑方向外側表面全體。像這樣，本實施例中，螺絲21包含傳熱構造。螺絲21，配置成使得傳熱層51與引出電極3及導電構件20雙方接觸。
像這樣，在輔助構造5的表面，設置熱傳導率特別高的傳熱層51，且在螺絲21的表面亦設置傳熱層51，藉此能夠使熱傳導的效率更加提升，而可更有效率地傳導引出電極的發熱。
傳熱層51例如能夠藉由金屬而構成。傳熱層 51，理想是包含熱傳導率為10W/mK以上的材料。作為這樣的材料的例子，可舉出銦、銀、鉬、鉿、鋁、鎳、鎢、金、銅、等熱傳導率大的金屬。實施例6所示傳熱層51的成膜方法及厚度沒有限定。作為成膜方法的例子，可舉出濺鍍法、真空蒸鍍法、鍍覆等。
特別是，傳熱層51，優選是設計成由熱傳導率比其以外的部分(也就是說，輔助構造5當中傳熱層51以外的部分、及螺絲21當中傳熱層51以外的部分)還高的材料所成。作為這樣的材料優選為銅。
另，輔助構造5的傳熱層51，優選是形成在與引出電極3及導電構件20接觸的表面的全體，但亦可形成在這樣的表面的至少一部分。同樣地，螺絲21的傳熱層51，優選是形成在與引出電極3及導電構件20接觸的表面的全體，但亦可形成在這樣的表面的至少一部分。
作為實施例6的變形例，輔助構造5的傳熱層51，亦可僅形成在與引出電極3或導電構件20的其中一方接觸的表面。此外，亦可省略輔助構造5的傳熱層51或螺絲21的傳熱層51的其中一者。
實施例6中運用的傳熱層51，在將輔助構造分割成複數個零件的情形下亦可利用。這樣的情形下，亦可在輔助零件彼此的接觸面設置傳熱層51。依此方式，在輔助零件間的熱傳導的效率會提升。另，這樣的構成中，各個的輔助零件的傳熱層51的材質不必為同一。
[實施例7]
實施例7，係在實施例1中的輔助構造5的表面設置特定的構造。以下，說明與實施例1之差異點。
圖7(a)及圖7(d)示意實施例7之電子槍的構成例。在輔助構造5的外面(特別是，不與引出電極3接觸的表面)，設置金屬層52。金屬層52，和輔助構造5當中金屬層52以外的部分由相異材料所構成。
作為具體例，金屬層52，能夠包含放射率為0.1以上的金屬而構成。依此方式，除了輔助構造5內部的熱傳導之外，藉由金屬層52所致之熱輻射亦能使引出電極3的熱逸散，而可將引出電極3的溫度上昇抑制得更小。作為金屬層52的材料，較佳為放射率大的金屬，例如優選為鎳、不鏽鋼、鉻、黃銅等。
實施例7中，亦可將輔助構造5分割成複數個輔助零件。在該情形下，金屬層52的材質於所有的輔助零件不必訂為同一。
實施例7，亦可與實施例6組合實施。在該情形下，傳熱層51及金屬層52的材質不必為同一。
若將實施例7與實施例5組合，則可使熱輻射的效率更加提升。
另，金屬層52，優選是形成在輔助構造5的外面全體(特別是，不與引出電極3接觸的表面的全體)，但亦可形成在外面的至少一部分。
[實施例8]
實施例8，係限定實施例6或7中輔助構造本體的材質。以下，說明與實施例6及7之差異點。
如圖7(實施例6及7)般，當在輔助構造(輔助構造5或螺絲21)的表面具有傳熱層51或金屬層52的情形下，作為輔助構造中的其以外的部分的材質，優選是比熱小，且密度小的材料(亦即熱容量小的材料)。例如，輔助構造優選是包含比熱為0.6J/kgK以下，且比重為5g/cm3以下的材料。輔助構造，亦可其全體由這樣的材料所構成。
作為代表性的材料可舉出鈦。鈦的熱容量小因此溫度會快速上昇，但熱傳導率低，因此具有距熱源遠之處難以升溫這樣的特性。鑑此，於鈦等的熱容量小的材料，在其表面形成使熱傳導的傳熱層51或金屬層52，藉此便能均一地將熱傳遞至輔助構造全體。藉此，短時間內輔助構造全體的溫度會上昇，因此作為傳熱構造之熱傳導性能良好。
[實施例9]
實施例9，係在實施例1中對輔助構造5施以表面處理。以下，說明與實施例1之差異點。
如圖1所示，實施例9中，為了增大放射率，在輔助構造5施以表面處理。表面處理，為減小表面粗糙度之處理，例如為鏡面加工。特別是若進行鏡面加工，則放射率會變大因此熱輻射變大。當電極的表面粗糙的情形 下有發生帶電粒子槍的放電的可能性，但藉由表面處理則能抑制，故動作會更加穩定。
[實施例10]
實施例10，係在實施例1中追加設置帶電粒子量調整用電極。以下，說明與實施例1之差異點。
圖8示意實施例10之電子槍的構成例。電子槍具備帶電粒子量調整用電極61(調整電極)。帶電粒子量調整用電極61，具有調整帶電粒子源1的先端的電場強度之機能、或調整從帶電粒子源1放出的帶電粒子的量之機能。例如，帶電粒子量調整用電極61，調整帶電粒子源1的先端周邊的電場強度，藉此能夠調整從帶電粒子源1放出的帶電粒子的量。帶電粒子量調整用電極61，例如亦可為被稱為抑制器(suppressor)之物。
圖8中雖未特別示意，但電子槍於電壓施加部的方向具有用來調整帶電粒子源1及引出電極3的位置之機構。此外，電子槍亦具有用來調整帶電粒子量調整用電極61的位置之機構。這樣的構成，可與實施例1~9的任一者組合。
按照實施例10，能夠更適當地調整帶電粒子束的強度。
以上，實施例1~10的說明中，說明了特定的實施例的組合，但各實施例可藉由任意的組合而實施。
1:帶電粒子源
2:帶電粒子束
3:引出電極
3a:第1部分
3b:第2部分
3c:通過部
4:熱傳導路徑
5:輔助構造(傳熱構造)
5c:開口部
6:傳熱路徑
7:帶電粒子源保持構件
901:電子槍(帶電粒子槍)

Claims (14)

  1. 一種帶電粒子槍，其特徵為，具備：帶電粒子源；及引出電極，從前述帶電粒子源引出帶電粒子，並且使前述帶電粒子的一部分通過，而將前述帶電粒子的其他一部分遮蔽；及一系列的傳熱構造，為有別於前述引出電極之一系列的傳熱構造，在前述引出電極的外側，相對於從前述帶電粒子源被引出的前述帶電粒子的行進方向，至少與包含面向行進方向的垂直的面及平行於行進方向的面之二面以上接觸。
  2. 如請求項1記載之帶電粒子槍，其中，前述引出電極，具有使前述帶電粒子的前述一部分通過之通過部，前述傳熱構造，與前述引出電極中和帶電粒子源相反側的表面接觸，前述傳熱構造，具有從光軸方向觀看包含前述通過部的全體之開口部。
  3. 如請求項1或2記載之帶電粒子槍，其中，前述帶電粒子槍，更具備：導電構件，用來對前述引出電極施加電壓；及調整機構，調整前述引出電極與前述導電構件之位置關係； 前述調整機構，在前述引出電極與前述導電構件互相接觸，且前述引出電極的中心軸及前述導電構件的中心軸及前述帶電粒子源的中心軸一致的狀態下，將前述引出電極與前述導電構件之位置關係予以調整而固定。
  4. 如請求項1記載之帶電粒子槍，其中，前述引出電極或前述傳熱構造，在外周具備散熱鰭片。
  5. 如請求項1記載之帶電粒子槍，其中，前述傳熱構造，以金、銀、銅或鋁作為母材。
  6. 如請求項1記載之帶電粒子槍，其中，前述傳熱構造中，與前述引出電極之接觸面，包含銦、銀、鉬、鉿、鋁、鎳、鎢、金或銅。
  7. 如請求項1記載之帶電粒子槍，其中，前述傳熱構造中，在不與前述引出電極接觸的表面的至少一部分，包含放射率為0.1以上的金屬。
  8. 如請求項1或2記載之帶電粒子槍，其中，前述傳熱構造，以比熱為0.6J/kgK以下且比重為5g/cm3以下的材料作為母材，前述傳熱構造，藉由熱傳導率為10W/mK以上的材料而被覆蓋。
  9. 如請求項1記載之帶電粒子槍，其中，前述帶電粒子槍，更具備：導電構件，用來對前述引出電極施加電壓；及固定構件，將前述引出電極及前述導電構件互相固 定；前述固定構件包含前述傳熱構造，前述傳熱構造與前述引出電極接觸，包含熱傳導率10W/mK以上的金屬。
  10. 如請求項1記載之帶電粒子槍，其中，前述帶電粒子槍，更具備調整電極，前述調整電極，調整前述帶電粒子源的先端周邊的電場強度，藉此能夠調整從前述帶電粒子源放出的前述帶電粒子的量。
  11. 如請求項1記載之帶電粒子槍，其中，前述帶電粒子源，更具備：導電構件，用來對前述引出電極施加電壓；前述傳熱構造，更在平行於光軸方向的面與前述導電構件接觸。
  12. 如請求項1記載之帶電粒子槍，其中，前述傳熱構造，為將複數個零件組合而成之傳熱構造體。
  13. 如請求項1記載之帶電粒子槍，其中，在前述傳熱構造施以表面處理。
  14. 一種帶電粒子束系統，其特徵為，具備：如請求項1記載之帶電粒子槍；及控制前述帶電粒子槍之電腦系統。
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