特許 7195210 荷電粒子発生装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-15

(45)【発行日】2022-12-23

(54)【発明の名称】荷電粒子発生装置

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/06 20060101AFI20221216BHJP

   H01J 37/305 20060101ALI20221216BHJP

   H01L 21/027 20060101ALI20221216BHJP

   G03F 7/20 20060101ALI20221216BHJP

【ＦＩ】

H01J37/06 Z

H01J37/305 B

H01L21/30 541B

G03F7/20 504

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2019077792

(22)【出願日】2019-04-16

(65)【公開番号】P2020177757

(43)【公開日】2020-10-29

【審査請求日】2022-02-22

(73)【特許権者】

【識別番号】504162958

【氏名又は名称】株式会社ニューフレアテクノロジー

(74)【代理人】

【識別番号】100091982

【弁理士】

【氏名又は名称】永井 浩之

(74)【代理人】

【識別番号】100091487

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 行孝

(74)【代理人】

【識別番号】100105153

【弁理士】

【氏名又は名称】朝倉 悟

(74)【代理人】

【識別番号】100107582

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 毅

(74)【代理人】

【識別番号】100118843

【弁理士】

【氏名又は名称】赤岡 明

(72)【発明者】

【氏名】山光 雅也

(72)【発明者】

【氏名】明野 公信

(72)【発明者】

【氏名】篠原 義明

【審査官】藤本 加代子

(56)【参考文献】

【文献】実公昭４２－００３６００（ＪＰ，Ｙ１）

【文献】特開平０７－１７６２８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２３１１０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－０１３０２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｊ ３７／００－３７／３６

Ｈ０１Ｊ ３７／３０５

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

Ｇ０３Ｆ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

荷電粒子を放出するエミッタに電力を供給する第１端子を有する複数のカソードと、
前記複数のカソードのうち第１カソードの前記第１端子に電気的に接続する第２端子と、
前記複数のカソードを保持し、前記第２端子に接続する前記第１カソードを前記複数のカソードのうち他のカソードへ交換するために回転可能なバレルと、
前記第１端子と前記第２端子との接触部に設けられ、前記第１端子および前記第２端子に電力を供給しているときに少なくとも一部が液状となる金属部と、を備える荷電粒子発生装置。

【請求項2】

前記金属部は、前記第１端子と接触する前記第２端子の接触部、または、前記第２端子と接触する前記第１端子の接触部に設けられる、請求項１に記載の荷電粒子発生装置。

【請求項3】

前記第２端子は、前記第１端子との接触部に凹部または凸部を有し、または、前記第１端子は、前記第２端子との接触部に凹部または凸部を有し、
前記金属部は、前記凹部の内部または凸部間に設けられる、請求項１に記載の荷電粒子発生装置。

【請求項4】

前記第２端子は、前記第１端子との接触部に多孔質体を有し、または、前記第１端子は、前記第２端子との接触部に多孔質体を有し、
前記金属部は、前記多孔質体の表面および内部に設けられる、請求項１に記載の荷電粒子発生装置。

【請求項5】

前記第２端子および前記第１端子の一方または両方は、多孔質体であり、
前記金属部は、前記多孔質体の内部に設けられる、請求項１に記載の荷電粒子発生装置。

【請求項6】

前記金属部の融点は、室温以上であり前記第１端子および前記第２端子に電力を供給しているときにおける前記第１端子および前記第２端子の接点の温度以下である、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の荷電粒子発生装置。

【請求項7】

前記金属部は、前記第１端子に電力を供給していないときに固体状態となっている、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の荷電粒子発生装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明による実施形態は、荷電粒子発生装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電子銃は、電子源から高熱や高電界により放出された電子を電界により加速させ、電子ビームを発する。高熱による電子の放出は、電流を供給する電流端子と電子銃のフィラメントとを接触させ、フィラメントに電流を流すことにより行われる。電流端子とフィラメントとを強く接触させることにより、電流端子とフィラメントとの間の接触電気抵抗が不安定になることを抑制し、電子ビームの出力を安定させることが知られている。

【0003】

しかし、電流端子とフィラメントとを強く接触させると、電流端子とフィラメントとの間に強い摩擦力が生じることになる。従って、複数のカソードを有する電子銃において使用するカソードを交換する際に、電流端子またはフィラメントの金属が摩耗により発塵してしまう場合がある。この場合、金属の塵によってチャンバ内に異常放電が発生する可能性があるという問題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００９－２３１１０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

端子間の接触電気抵抗が不安定になることを抑制することができ、かつ、端子同士の摩耗による発塵を抑制することができる荷電粒子発生装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本実施形態による荷電粒子発生装置は、荷電粒子を放出するエミッタに電力を供給する第１端子を有する複数のカソードと、複数のカソードのうち第１カソードの第１端子に電気的に接続する第２端子と、複数のカソードを保持し、第２端子に接続する第１カソードを複数のカソードのうち他のカソードへ交換するために回転可能なバレルと、第１端子と第２端子との接触部に設けられ第１端子および第２端子に電力を供給しているときに少なくとも一部が液状となる金属部と、を備える。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１実施形態による電子ビーム描画装置の構成の一例を示す図。

【図2】第１実施形態による電子銃の構成の一例を示す模式図。

【図3】第１実施形態によるカソードおよびバレルの構成の一例を示す模式図。

【図4】第１実施形態によるカソードの構成の一例を示す斜視図。

【図5】第１実施形態によるコンタクトの構成の一例を示す斜視図。

【図6】第１実施形態によるカソードの交換時の接続部およびフィラメントの動作例を示す図。

【図7】第２実施形態によるコンタクトの構成の一例を示す斜視図。

【図8】第３実施形態によるコンタクトの構成の一例を示す斜視図。

【図9】第３実施形態によるカソードの交換時の接続部およびフィラメントの動作例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。

【0009】

図面は模式的または概念的なものであり、各部分の比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。明細書と図面において、既出の図面に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

【0010】

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態による電子ビーム描画装置の構成の一例を示す図である。電子ビーム描画装置は、微細な回路パターンを有するフォトマスクの製造に用いられる。

【0011】

電子ビーム描画装置は、電子銃６１と、電子ビーム制御系６３と、ステージ６５とを備えている。

【0012】

荷電粒子発生装置としての電子銃６１は、荷電粒子ビームとして電子ビーム６２を放出する。尚、電子銃６１の構成については、図２を参照して、後で詳細に説明する。また、電子銃６１は、電子ビーム描画装置に限られず、電子ビームを用いてマスクパターンを検査するマスク検査装置に用いてもよい。荷電粒子ビームは、電子ビームに限定されず、イオンビームであってもよい。

【0013】

電子ビーム制御系６３は、基板６４の所望の位置に所望のパターンを成形するために、電子銃６１から放出された電子ビーム６２を成形する。電子ビーム制御系６３は、正方形の開口部を有する第１アパーチャ６３１と、第１アパーチャ６３１全体に電子ビーム６２を照射するための第１のレンズ６３２とを有している。さらに、第１アパーチャ６３１の下方には、カギ穴型の開口部を有し、正方形に成形された電子ビーム６２をさらに成形するための第２アパーチャ６３３と、第２アパーチャ６３３の任意の箇所に電子ビーム６２を照射するための第１偏向器６３４及び第２レンズ６３５とを有している。さらに、第２アパーチャ６３３の下方には、正方形または二等辺三角形に成形された電子ビーム６２を縮小するための第３、第４レンズ６３６、６３７と、これらのレンズ６３６、６３７によって縮小された電子ビーム６２をステージ６５上に載置された基板６４の所定の箇所に照射するための第２偏向器６３８とを有している。

【0014】

図２は、第１実施形態による電子銃６１の構成の一例を示す模式図である。

【0015】

電子銃６１は、チャンバ１１と、導入碍子２２と、コンタクト２２２と、カソード１４ａ、１４ｂと、金属２２３と、アノード２３と、バレル１３と、回転機構１２とを備えている。図２に示すように、電子銃６１は、複数のカソード１４ａ、１４ｂを備えるタレット電子銃である。

【0016】

チャンバ１１は、カソード１４ａ、１４ｂなどの電子銃６１の各部を収容し、内部を真空状態に保つ。

【0017】

導入碍子２２は、導入配線２２１を被覆することによって導入配線２２１を保護し、かつ、その周囲から導入配線２２１を電気的に絶縁している。導入配線２２１は、チャンバ１１の外部からカソード１４ａに電力（電流）を供給する配線である。

【0018】

第２端子としてのコンタクト２２２は、チャンバ１１の内部における導入碍子２２の先端部に設けられる。コンタクト２２２は、導入配線２２１と接続され、カソード１４ａとも接続されている。これにより、コンタクト２２２は、カソード１４ａに電流を供給する。

【0019】

カソード１４ａは、金属２２３を介してコンタクト２２２と電気的に接続している。カソード１４ａは、電流が供給されると、図２における下方に電子を放出する。尚、カソード１４ａの構成および金属２２３については、図３などを参照して、後で詳細に説明する。

【0020】

アノード２３は、カソード１４ａに対向して設けられる。アノード２３は、カソード１４から放出された電子が通過する開口部２４を有する。カソード１４ａおよびバレル１３には、図示しない配線から－５０ｋＶの加速電圧が印加される。一方、アノード２３はグラウンドに接続される。カソード１４ａとアノード２３との間に発生する電界により、カソード１４ａから放出された電子が加速される。加速された電子は、アノード２３の開口部２４を通過して、射出される。

【0021】

バレル１３は、側部に複数のカソード１４を保持する円筒形の回転体である。バレル１３は、バレル１３の中心軸Ｂを回転軸として回転可能である。複数のカソード１４の内の１つのカソード１４ａが、電子ビーム６２の放出に用いられる。バレル１３は、回転機構１２と接続されている。これにより、そのカソード１４ａが劣化したときに、ユーザは、チャンバ１１の外部から中心軸Ｂを回転軸としてバレル１３を回転させ、チャンバ１１内を真空に保ちながらコンタクト２２２と接続するカソード１４ａを、他のカソード１４ｂに交換することができる。すなわち、ユーザは、バレル１３を回転させることで、コンタクト２２２と接続する（第１）カソード１４ａを、（第１）カソード１４ａとは異なる（第２）カソード１４ｂに交換することができる。尚、特に断りがない限り、カソードの交換とは、バレル１３の回転により、チャンバ１１の内部でコンタクト２２２と接続するカソードを変更することを意味する。

【0022】

１つのカソード１４ａを使用し続けると、電子ビーム６２の出力の低下や不安定化などの寿命の問題が発生する。これは、エミッタ１７の合金の蒸発などによりエミッタ１７に劣化や異常が生じるためである。電子ビーム６２の出力が低下しても、図３に示すフィラメント１８とウェネルト１５との間にバイアス電圧を変化させることにより、電子ビーム６２の出力が略一定になるように調整することができる。この補正によっても電子ビーム６２の出力を略一定にすることが困難になると、カソード１４ａは寿命に達したと判断される。寿命は、例えば、３か月である。寿命に達したカソード１４ａは、複数のカソード１４の内の未使用のカソード１４ｂに交換され得る。従って、バレル１３を回転させるだけでチャンバ１１内の真空を維持しつつ、カソード１４ａを簡単に交換することができる。これにより、カソード１４ａの交換のためにチャンバ１１内の真空状態を開放させる必要は無く、長期間にわたって電子ビーム描画装置を稼働し続けることができる。即ち、電子ビーム描画装置のダウンタイムを減少させることができる。尚、バレル１３の全てのカソード１４が劣化し、バレル１３または電子銃全体を交換する際には、チャンバ１１は開放される。

【0023】

図３は、第１実施形態によるカソード１４およびバレル１３の構成の一例を示す模式図である。図３は、図２におけるカソード１４およびバレル１３をＡ－Ａ線で切断した断面図でもある。

【0024】

カソード１４は、フィラメント１８と、碍子１９と、エミッタ１７と、ウェネルト１５とを備えている。複数のカソード１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、円筒形のバレル１３の周に亘って略等間隔に設けられている。尚、図３において、４つのカソード１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄがバレル１３に設けられている。しかし、カソードの数はこれに限られない。カソードの数は、複数であればよく、例えば、８つであってもよい。

【0025】

図３に示すように、フィラメント１８およびコンタクト２２２は、互いに接触して電気的に接続されている。第１端子としてのフィラメント１８は、碍子１９に被覆され、エミッタ１７と接続している。フィラメント１８は、コンタクト２２２から供給された電流を電子源としてのエミッタ１７に供給する。エミッタ１７に電流が供給されると、エミッタ１７が加熱され、エミッタ１７から熱電子が放出される。ウェネルト１５は、エミッタ１７から放出される電子が通過する開口部１６を有し、エミッタ１７から放出される電子を収束させる。

【0026】

図１の電子銃６１が電子ビーム６２を放出している間、電子ビーム６２の出力は安定していることが好ましい。電子ビーム６２の出力は、コンタクト２２２とフィラメント１８との間の接触電気抵抗に依存する。これは、電子ビーム６２の放出時に接触電気抵抗が変化すると、フィラメント１８全体としての電気抵抗およびエミッタ１７の温度が変化し、エミッタ１７から放出される熱電子の数が変化するためである。従って、電子ビーム６２の出力を安定させるために、コンタクト２２２とフィラメント１８との間の接触電気抵抗が不安定になることを抑制させる必要がある。

【0027】

そこで、本実施形態では、図２を参照して説明したように、コンタクト２２２およびフィラメント１８は、金属２２３を介して電気的に接続されている。金属部としての金属２２３は、コンタクト２２２とフィラメント１８との間に設けられる。金属２２３は、コンタクト２２２およびフィラメント１８に電力が供給されているときに熱によって液体状態（液体金属）となっている。コンタクト２２２およびフィラメント１８は固体である。従って、コンタクト２２２およびフィラメント１８は、線接触や点接触で接触するので、コンタクト２２２とフィラメント１８との接触面積は小さい。従って、金属２２３が設けられていない場合、接触電気抵抗は、大きくかつ不安定な値になる。しかし、金属２２３が設けられていれば、液体状態となっている金属２２３は流動性があるため、コンタクト２２２とフィラメント１８との間の接触面積を大きくすることができる。これにより、コンタクト２２２とフィラメント１８との間の接触電気抵抗を減少させ、接触電気抵抗が不安定になることを抑制することができる。

【0028】

次に、図４および図５を参照して、コンタクト２２２とフィラメント１８との接続について説明する。

【0029】

図４は、第１実施形態によるカソード１４ａの構成の一例を示す斜視図である。 図４に示すように、２本のフィラメント１８が碍子１９から突出している。フィラメント１８は、例えば、円柱形状である。フィラメント１８の直径は、例えば、１ｍｍであり、２本のフィラメント１８の間の距離は、例えば、４ｍｍである。フィラメント１８の材料には、例えば、コバールなどの鉄、コバルトおよびニッケルを含む合金が用いられる。尚、フィラメント１８の形状は、平坦な板状であってもよい。

【0030】

図５は、第１実施形態によるコンタクト２２２の構成の一例を示す斜視図である。図５の２つのコンタクト２２２は、図３の２本のフィラメント１８のそれぞれに接続する。コンタクト２２２は、板バネ２２４と接続部２２５とを有し、導入配線２２１と電気的に接続されている。

【0031】

押付部としての板バネ２２４の一端は、図５に示す板状部材２２６の奥の面において、板状部材２２６に固定されている。板状部材２２６は、図２に示す導入碍子２２に対して固定された部材である。板バネ２２４の他端は、接続部２２５と接続している。板バネ２２４は、導電性材料であり、或る程度可撓性のある材料であることが好ましい。板バネ２２４には、例えば、ニッケルめっきされたベリリウム銅が用いられる。フィラメント１８が接続部２２５と接触すると、板バネ２２４は、弾性力により接続部２２５をフィラメント１８に押し付ける押圧力を加える。これにより、コンタクト２２２とフィラメント１８との間の接触電気抵抗を安定させることができる。

【0032】

接続部２２５は、フィラメント１８と接触し、フィラメント１８に電流を供給する。接続部２２５におけるフィラメント１８との接触面Ｓは、フィラメント１８に向けて山型に突出している。これにより、接続部２２５とフィラメント１８とを接触させつつ、フィラメント１８が板バネ２２４を変形させながら移動しやすくすることができる（図６を参照）。また、接続部２２５におけるフィラメント１８との接触部には、金属２２３が設けられている（塗布されている）。金属２２３が設けられた接触部にフィラメント１８が接触することにより、接続部２２５とフィラメント１８とが電気的に接続される。接続部２２５の材料にも、板バネ２２４と同様に、例えば、ニッケルめっきされたベリリウム銅が用いられる。

【0033】

コンタクト２２２およびフィラメント１８に電力が供給されているとき、金属２２３は液体金属となっている。このとき金属２２３は流動性があるため、接続部２２５から垂れてしまう可能性がある。従って、金属２２３は、液体状態において粘性が高いことが好ましい。また、接続部２２５に塗布される金属２２３の量は、金属２２３の垂れやカソード１４の交換時の金属２２３の飛散が発生しづらくなるよう調整される。

【0034】

電子銃６１が電子ビーム６２を放出する際、高電圧が印加されるエミッタ１７の温度は、例えば、約１８００Ｋになり、接続部２２５およびフィラメント１８の接点は、例えば、約３８０Ｋ（約１００℃）になる。このとき、金属２２３は、液体状態となっており、コンタクト２２２とフィラメント１８との間の電気抵抗を低下させる。一方、金属２２３は、フィラメント１８に電流を供給していない間は固体になっていることが好ましい。従って、金属２２３の融点は、室温（雰囲気温度）以上でありコンタクト２２２およびフィラメント１８に電力を供給しているときにおけるコンタクト２２２およびフィラメント１８の接点の温度以下であることが好ましい。例えば、上記例の場合、金属２２３の融点は、室温以上であり約１００℃以下であることが好ましい。尚、室温は、例えば、約２０℃～約３０℃である。この場合、電子ビーム６２の放出時に金属２２３は液体であるため、電子ビーム６２の出力は安定する。電子ビーム６２を止めるためにエミッタ１７への電流の供給を止めると、接続部２２５およびフィラメント１８の接点の温度が低下する。この接点の温度が室温付近まで低下すると、金属２２３は固体になる。このように、金属２２３は、フィラメント１８およびコンタクト２２２に電力を供給している使用時に液体金属となっており、フィラメント１８およびコンタクト２２２に電力を供給していない不使用時に固体金属となっている。これにより、金属２２３が液体である期間を短くし、金属２２３の垂れを抑制することができる。また、電子ビーム６２の停止直後であれば、金属２２３は液体であるため、バレル１３を回転させてカソード１４を交換することができる。カソード１４の交換時に金属２２３が固体になっている場合、フィラメント１８へ電流を流して金属２２３を溶かせばよい。尚、金属２２３は、垂れない程度に粘性が高い場合には、電力供給していない不使用時においても液体状態であってもよい。

【0035】

また、コンタクト２２２から分離された使用済みのカソード１４のフィラメント１８に金属２２３が付着している場合がある。しかし、電子ビーム６２の放出時であっても、使用済みのカソード１４はコンタクト２２２と接触していないので、バレル１３の熱伝導による使用済みのカソード１４の温度上昇はわずかである。従って、使用済みのカソード１４のフィラメント１８に付着した金属２２３は固体状態を維持し、金属２２３の垂れは抑制される。

【0036】

金属２２３は、例えば、ガリウム、インジウム、スズ、ビスマス等の軟金属の少なくとも１種類を含む金属または合金である。金属２２３の融点は、金属の種類によって異なる。例えば、ガリウムの融点は２９．８℃であり、インジウムの融点は１５６．６℃である。しかし、合金にすることにより、金属２２３の融点が変化する。従って、所望の融点となるように、合金の組成を調整すればよい。

【0037】

次に、図６を参照して、カソードの交換時における動作について説明する。

【0038】

図６（Ａ）～図６（Ｅ）は、第１実施形態によるカソードの交換時の接続部２２５およびフィラメント１８の動作例を示す図である。図６は、接続部２２５およびフィラメント１８を上方または下方から見た図である。図６（Ａ）～図６（Ｅ）は、バレル１３の回転により、２本のフィラメント１８が図６の左から右へ移動する様子を示す。図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、未使用のカソードへの交換時における接続部２２５および未使用のカソードのフィラメント１８＿１、１８＿２の位置を示す。図６（Ｃ）は、電子ビーム６２の放出時における接続部２２５およびフィラメント１８＿１、１８＿２の位置を示す。図６（Ｄ）および図６（Ｅ）は、寿命に達したカソードから別のカソードへの交換時における接続部２２５およびフィラメント１８＿１、１８＿２の位置を示す。

【0039】

尚、バレル１３を回転させてカソードを交換するときに、最初に接続部２２５に接触するフィラメント１８を第１フィラメント１８＿１とし、その次に接続部２２５に接触するフィラメント１８を第２フィラメント１８＿２とする。また、最初にフィラメント１８に接触する接続部２２５を第１接続部２２５＿１とし、その次にフィラメント１８に接触する接続部２２５を第２接続部２２５＿２とする。

【0040】

まず、図６（Ａ）に示すように、第１フィラメント１８＿１が第１接続部２２５＿１に接触する。

【0041】

次に、図６（Ｂ）に示すように、第１フィラメント１８＿１のＸ方向への移動により、第１フィラメント１８＿１が第１接続部２２５＿１を第１フィラメント１８＿１の移動方向に対して略垂直方向（－Ｙ方向）へ押し、図５の板バネ２２４が撓む。これにより、図６（Ｂ）の下方（－Ｙ方向）に向かって第１接続部２２５＿１の位置がずれ、第１フィラメント１８＿１がＸ方向へさらに移動することができる。

【0042】

その後、同様に、第２フィラメント１８＿２も移動し、第２フィラメント１８＿２が第１接続部２２５＿１を－Ｙ方向へ押し、板バネ２２４が撓む。これにより、－Ｙ方向に向かって第１接続部２２５＿１の位置がずれ、第２フィラメント１８＿２もＸ方向へ移動することができる。

【0043】

フィラメント１８＿１、１８＿２がともに第１接続部２２５＿１をＸ方向に越えると、フィラメント１８＿１、１８＿２は、図５に示す接続部２２５＿１、２２５＿２の表面Ｓの山型部分の傾斜と接続部２２５＿１、２２５＿２の押圧力とによって、図６（Ｃ）に示すように接続部２２５＿１、２２５＿２の表面Ｓの山型部分の間に嵌まる。板バネ２２４の弾性力により、フィラメント１８＿１、１８＿２は、接続部２２５＿１、２２５＿２から＋Ｙ方向に押圧力を受ける。上記のように、エミッタ１７に電流が供給されると、接続部２２５とフィラメント１８とは、液体状態の金属２２３を介して低抵抗で電気的に接続される。これにより、エミッタ１７から電子が放出される。このように、電力を供給する接続部２２５とフィラメント１８との間の金属２２３は、熱で溶融して液体金属となり、接続部２２５とフィラメント１８との間を低抵抗で電気的に接続することができる。

【0044】

フィラメント１８＿１、１８＿２に接続されたエミッタ１７が劣化すると、カソード１４が交換される。このとき、図６（Ｄ）に示すように、第１フィラメント１８＿１のＸ方向への移動により、第１フィラメント１８＿１が第２接続部２２５＿２を－Ｙ方向へ押し、図５の板バネ２２４が撓む。これにより、－Ｙ方向に向かって第２接続部２２５＿２の位置がずれ、第１フィラメント１８＿１がＸ方向へさらに移動することができる。

【0045】

同様に、第２フィラメント１８＿２も移動し、第２フィラメント１８＿２が第２接続部２２５＿２を－Ｙ方向へ押し、板バネ２２４が撓む。これにより、－Ｙ方向に向かって第２接続部２２５＿２の位置がずれ、第２フィラメント１８＿２もＸ方向へ移動する。

【0046】

フィラメント１８＿１、１８＿２がともに第２接続部２２５＿２をＸ方向に越えると、フィラメント１８＿１、１８＿２は、図６（Ｅ）に示すように、接続部２２５＿１、２２５＿２から離脱する。

【0047】

このように、接続部２２５の表面Ｓが山型であるので、フィラメント１８は、接続部２２５から受ける摩擦が小さく、接続部２２５に容易に嵌まり、あるいは、離脱することができる。

【0048】

以上のように、第１実施形態によれば、バレル１３に設けられた複数のカソード１４のうち、電子ビームの生成に用いられるカソード１４ａのフィラメント１８は、液体状態の金属２２３を介して接続部２２５に電気的に接続する。金属２２３は、コンタクト２２２およびフィラメント１８に電力が供給されているときは液体金属となっているので、フィラメント１８と接続部２２５との接触面積を大きくする。従って、金属２２３によりコンタクト２２２とフィラメント１８との間の接触電気抵抗を減少させ、接触電気抵抗が不安定になることを抑制することができる。

【0049】

もし、金属２２３を用いない場合、接続部２２５とフィラメント１８とは、固体状態で接触するため、それらの接触面積は小さくなり、接触抵抗は不安定になる。接触電気抵抗を低下させ安定させるために板バネ２２４の弾性力を強くしたり（剛性を高くしたり）、フィラメント１８両側からフィラメント１８を接続部２２５で挟むと、カソード１４の交換時に接続部２２５とフィラメント１８とが強い力で擦れる。従って、接続部２２５またはフィラメント１８の金属が摩耗して発塵する可能性がある。この金属の塵がチャンバ１１の内面や導入碍子２２などに付着すると、チャンバ１１内で異常放電が発生する可能性がある。

【0050】

これに対して、第１実施形態による電子銃６１は、液体状態の金属２２３により低く安定した接触電気抵抗が得られるため、強い力で接続部２２５とフィラメント１８とを接触させる必要がない。従って、板バネ２２４の弾性力（押圧力）を弱くすることができ、カソード１４の交換時におけるコンタクト２２２またはフィラメント１８の金属の摩耗による発塵を抑制することができる。従って、第１実施形態による電子銃６１は、金属２２３により端子間の接触電気抵抗が不安定になることを抑制することができ、かつ、カソード１４の交換時における端子同士の摩耗による発塵を抑制することができる。この結果、電子ビーム６２の出力を安定させ、チャンバ１１内の異常放電の発生を抑制することができる。

【0051】

尚、第１実施形態では、接続部２２５におけるフィラメント１８との接触部に金属２２３が塗布されている。しかし、フィラメント１８における接続部２２５との接触部に金属２２３が塗布されていてもよく、接続部２２５およびフィラメント１８の両方に金属２２３が塗布されていてもよい。

【0052】

また、金属２２３は、例えば、流動性のあるペースト状の金属や、金属を含む導電性ペーストであってもよい。

【0053】

（第２実施形態）
第２実施形態によれば、接続部２２５の表面が凹部または凸部を有する点で、第１実施形態とは異なる。

【0054】

図７は、第２実施形態によるコンタクト２２２の構成の一例を示す斜視図である。

【0055】

フィラメント１８と接触する接続部２２５の表面には複数の凹部または凸部が設けられている。金属２２３は、凹部または凸部の内部に保持されるため、接続部２２５とフィラメント１８との接触を妨げることはない。尚、凹部の形状は、図７に示す円形に限られず、例えば、楕円、多角形、線状など他の形状であってもよい。凸部の形状も任意でよい。凹部の深さおよび形状、あるいは、凸部の高さおよび形状は、例えば、液体状態の金属２２３の粘性や濡れ性を考慮して、液体状態の金属２２３が凹部内または凸部間に保持されるように設定される。凹部または凸部の数は、フィラメント１８の形状や接触電気抵抗の安定性により変更されてもよい。また、凸部の高さや形状によっては、接続部２２５とフィラメント１８との接触が妨げられる場合がある。この場合、接続部２２５の接触部は、凸部よりも凹部を有する方が好ましい。

【0056】

第２実施形態による電子銃６１のその他の構成は、第１実施形態による電子銃６１の対応する構成と同様であるため、その詳細な説明を省略する。

【0057】

第２実施形態による電子銃６１は、第１実施形態による電子銃６１と同様の効果を得ることができる。

【0058】

尚、第２実施形態では、接続部２２５がフィラメント１８との接触部に凹部または凸部を有する。しかし、フィラメント１８が接続部２２５との接触部に凹部または凸部を有してもよく、接続部２２５およびフィラメント１８の両方が凹部または凸部を有してもよい。

【0059】

（変形例）
第２実施形態の変形例は、接続部２２５が表面に多孔質体を有する点で、第２実施形態とは異なる。

【0060】

接続部２２５は、フィラメント１８との接触部に多孔質体を有する。多孔質体は、例えば、マグネシウムの粉末の焼結体であり、拡散接合によって接続部２２５に接着される。金属２２３は、液体状態のときに多孔質体に含浸されている。含浸によって金属２２３が多孔質体の表面および内部に保持されるため、第２実施形態による凹部または凸部よりも金属２２３の垂れを抑制することができる。

【0061】

尚、多孔質体の材料は、フィラメント１８やコンタクト２２２と同じ材料であってもよく、異なる材料であってもよい。多孔質体は、例えば、金属であるが、樹脂などの絶縁体であってもよい。多孔質体は、例えば、焼結、放電加工、３Ｄプリンタなどにより作製される。

【0062】

変形例による電子銃６１は、第１実施形態および第２実施形態による電子銃６１と同様の効果を得ることができる。

【0063】

尚、変形例では、接続部２２５がフィラメント１８との接触部に多孔質体を有する。しかし、フィラメント１８が接続部２２５との接触部に多孔質体を有してもよく、接続部２２５およびフィラメント１８の両方が多孔質体を有してもよい。

【0064】

また、コンタクト２２２自体が多孔質体であってもよい。この場合、コンタクト２２２が多孔質体で作製される。尚、この場合も、フィラメント１８自体が多孔質体であってもよく、コンタクト２２２およびフィラメント１８の両方が多孔質体であってもよい。

【0065】

（第３実施形態）
第３実施形態によれば、互いに対向する複数のコンタクト２２２が２対設けられており、互いに対向する複数のコンタクト２２２がフィラメント１８を両側から挟むように構成されている。

【0066】

図８は、第３実施形態によるコンタクト２２２の構成の一例を示す斜視図である。

【0067】

コンタクト２２２は、互いに対向する第１コンタクト２２７と、第２コンタクト２２８とを有する。第３端子としての第１コンタクト２２７および第４端子としての第２コンタクト２２８のそれぞれの構成は、第１実施形態によるコンタクト２２２の構成と同じでよい。図８に示すように、第２コンタクト２２８の板バネ２２４は、板状部材２２６の手前の面で板状部材２２６に固定されている。フィラメント１８は、第１コンタクト２２７と第２コンタクト２２８との間に挟まれることにより、第１コンタクト２２７および第２コンタクト２２８と電気的に接続される。

【0068】

金属２２３は、第１実施形態によるコンタクト２２２と同様に、第１コンタクト２２７および第２コンタクト２２８の接続部２２５におけるフィラメント１８との接触部に設けられる。尚、金属２２３は、第１コンタクト２２７および第２コンタクト２２８の一方に設けられてもよい。

【0069】

第３実施形態による電子銃６１のその他の構成は、第１実施形態による電子銃６１の対応する構成と同様であるため、その詳細な説明を省略する。

【0070】

第３実施形態によるフィラメント１８は、第１コンタクト２２７および第２コンタクト２２８に対して多くの接点を有する。従って、第３実施形態による電子銃６１は、第１実施形態による電子銃６１と比較して、接触電気抵抗が不安定になることをさらに抑制することができる。また、第３実施形態による板バネ２２４の弾性力は、第１実施形態における板バネ２２４の弾性力よりも弱くすることができる。従って、金属の摩耗による発塵をさらに抑制することができる。

【0071】

図９（Ａ）～図９（Ｅ）は、第３実施形態によるカソード１４の交換時の接続部２２５およびフィラメント１８の動作例を示す図である。尚、図６と重複する内容についての詳細な説明は省略する。

【0072】

まず、図９（Ａ）に示すように、第１フィラメント１８＿１が第１コンタクト２２７および第２コンタクト２２８の第１接続部２２５＿１に接触する。

【0073】

次に、図９（Ｂ）に示すように、第１フィラメント１８＿１のＸ方向への移動により、第１フィラメント１８＿１が第１コンタクト２２７および第２コンタクト２２８の第１接続部２２５＿１を－Ｙ方向および＋Ｙ方向のそれぞれへ押し、図８の板バネ２２４が撓む。これにより、－Ｙ方向に向かって第１コンタクト２２７の第１接続部２２５＿１の位置がずれ、＋Ｙ方向に向かって第２コンタクト２２８の第１接続部２２５＿１の位置がずれ、第１フィラメント１８＿１がＸ方向へさらに移動することができる。

【0074】

その後、同様に、第２フィラメント１８＿２も移動し、第２フィラメント１８＿２が第１コンタクト２２７および第２コンタクト２２８の第１接続部２２５＿１を－Ｙ方向および＋Ｙ方向のそれぞれへ押し、板バネ２２４が撓む。これにより、－Ｙ方向に向かって第１コンタクト２２７の第１接続部２２５＿１の位置がずれ、＋Ｙ方向に向かって第２コンタクト２２８の第１接続部２２５＿１の位置がずれ、第２フィラメント１８＿２もＸ方向へ移動することができる。

【0075】

フィラメント１８＿１、１８＿２がともに第１接続部２２５＿１をＸ方向に越えると、フィラメント１８＿１、１８＿２は、接続部２２５＿１、２２５＿２の表面Ｓの山型部分の傾斜と接続部２２５＿１、２２５＿２の押圧力とによって、図９（Ｃ）に示すように第１コンタクト２２７および第２コンタクト２２８の接続部２２５＿１、２２５＿２の表面Ｓの山型部分の間に嵌まる。また、フィラメント１８＿１は、互いに対向する接続部２２５＿２に挟まれ、フィラメント１８＿２は、互いに対向する接続部２２５＿１に挟まれる。板バネ２２４の弾性力により、フィラメント１８＿１、１８＿２は、第１コンタクト２２７の接続部２２５＿１、２２５＿２から＋Ｙ方向に押圧力を受け、第２コンタクト２２８の接続部２２５＿１、２２５＿２から－Ｙ方向に押圧力を受ける。

【0076】

フィラメント１８＿１、１８＿２に接続されたエミッタ１７が劣化すると、カソード１４が交換される。このとき、図９（Ｄ）に示すように、第１フィラメント１８＿１のＸ方向への移動により、第１フィラメント１８＿１が第１コンタクト２２７および第２コンタクト２２８の第２接続部２２５＿２を－Ｙ方向および＋Ｙ方向のそれぞれへ押し、図５の板バネ２２４が撓む。これにより、－Ｙ方向に向かって第１コンタクト２２７の第２接続部２２５＿２の位置がずれ、＋Ｙ方向に向かって第２コンタクト２２８の第２接続部２２５＿２の位置がずれ、第１フィラメント１８＿１がＸ方向へさらに移動することができる。

【0077】

同様に、第２フィラメント１８＿２も移動し、第２フィラメント１８＿２が第１コンタクト２２７および第２コンタクト２２８の第２接続部２２５＿２を－Ｙ方向および＋Ｙ方向のそれぞれへ押し、板バネ２２４が撓む。これにより、－Ｙ方向に向かって第１コンタクト２２７の第２接続部２２５＿２の位置がずれ、＋Ｙ方向に向かって第２コンタクト２２８の第２接続部２２５＿２の位置がずれ、第２フィラメント１８＿２もＸ方向へ移動する。

【0078】

フィラメント１８＿１、１８＿２がともに第２接続部２２５＿２をＸ方向に越えると、フィラメント１８＿１、１８＿２は、図９（Ｅ）に示すように、第１コンタクト２２７および第２コンタクト２２８の接続部２２５＿１、２２５＿２から離脱する。

【0079】

また、第３実施形態による電子銃６１は、第２実施形態または変形例と組み合わせてもよい。

【0080】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0081】

１３ バレル、１４ カソード、１７ エミッタ、１８ フィラメント、６１ 電子銃、６２ 電子ビーム、２２２ コンタクト、２２３ 金属、２２４ 板バネ、２２５ 接続部、２２７ 第１コンタクト、２２８ 第２コンタクト

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】