电子源及其制造方法、以及具备电子源的装置制造方法及图纸

电子源的制造方法，其包括：利用一对焊接电极对电子发射材料的芯片与钨丝以直接接触的方式叠合的被焊接物进行夹持的工序；和一边利用一对焊接电极对被焊接物施加按压力一边使电流流过，由此焊接芯片和钨丝的工序，被焊接物的厚度为50～500μm的范围。接物的厚度为50～500μm的范围。接物的厚度为50～500μm的范围。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电子源及其制造方法、以及具备电子源的装置


[0001]本专利技术涉及电子源及其制造方法以及具备电子源的装置。

技术介绍

[0002]电子源例如用于电子显微镜及半导体检查装置。电子源具备由电子发射材料构成的芯片。作为电子发射材料的具体例，可举出LaB6(六硼化镧)的单晶、HfC的单晶及IrCe化合物。
[0003]使用LaB6单晶的电子源例如由LaB6单晶的芯片、用于通过通电来将该芯片加热的钨丝、和用于将芯片相对于钨丝固定的接合材料构成。专利文献1的制造例1中记载了在LaB6单晶的芯片的下部侧面使用包含TaC粉末的糊剂来设置中间层，并且使用Ta箔来设置支承金属层。在该制造例1中，将直径150μm的W线点焊于支承金属层来组装成热电子放射阴极。专利文献2中记载了包含90质量％以上的由铱和铈形成的化合物的电子束生成用阴极部件用的烧结材料。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本特开平1
‑
7450号公报
[0007]专利文献2：日本专利第6805306号公报

技术实现思路

[0008]专利技术所要解决的课题
[0009]如专利文献1的制造例1所述，在LaB6的芯片与钨丝(W线)之间存在包含钽(Ta)的层的情况下，通过在通电加热时钽与LaB6发生反应，从而真空度劣化，成为阴极的发射不稳定性的原因。因此，希望的是电子发射材料的芯片直接接合于钨丝的构造。但是，以往不能通过焊接来将电子发射材料的芯片和钨丝牢固地接合，存在芯片落下的风险。因此，这种构造的电子源尚未达到实用化。
[0010]本专利技术提供电子发射材料的芯片直接接合于钨丝的构造的电子源的制造方法。另外，本专利技术提供与在芯片的固定中使用了钽的以往的电子源相比能够抑制真空度的劣化、且能够得到稳定的发射电流的电子源及具备该电子源的装置。
[0011]用于解决课题的手段
[0012]本专利技术的一个方面涉及的电子源的制造方法包括：利用一对焊接电极对电子发射材料的芯片与钨丝以直接接触的方式叠合的被焊接物进行夹持的工序；和一边利用一对焊接电极对被焊接物施加按压力一边使电流流过，由此焊接芯片和钨丝的工序，被焊接物的厚度为50～500μm的范围。作为电子发射材料，例如可举出LaB6的单晶、HfC的单晶及IrCe化合物。IrCe化合物例如为Ir2Ce、Ir3Ce、Ir7Ce2、Ir5Ce。
[0013]本申请的专利技术人尝试使用图3的(a)及图3的(b)示出的构成的电阻焊机将电子发射材料(LaB6的单晶)的芯片与钨丝直接焊接。其结果为，若被焊接物的厚度(芯片和钨丝的
厚度的合计)为50～500μm的范围，则能够利用基于一对焊接电极的通电来使被焊接物局部地成为高温，能够通过焊接将芯片和钨丝进行牢固地接合。
[0014]芯片中的被焊接于钨丝的部分的截面形状例如是一边的长度为10～300μm的正方形或长方形。
[0015]本专利技术的一个方面涉及的电子源具备电子发射材料的芯片、钨丝、和芯片与钨丝直接接合的焊接部，焊接部的厚度为50～500μm。由于芯片与钨丝直接接合，因此与在两者之间存在包含钽的层的以往的电子源相比，能够抑制真空度的劣化，能够得到稳定的发射电流。
[0016]根据所需性能，本专利技术的钨丝也可以包含钨以外的元素(例如，铼、铝、硅及钾)。
[0017]本专利技术的一个方面涉及的装置具备上述电子源。作为具备电子源的装置，例如可举出电子显微镜及半导体制造装置及检查装置。
[0018]专利技术的效果
[0019]根据本专利技术，提供电子发射材料的芯片直接接合于钨丝的构造的电子源的制造方法。另外，根据本专利技术，提供与在芯片的固定中使用了钽的以往的电子源相比能够抑制真空度的劣化、且能够得到稳定的发射电流的电子源及具备该电子源的装置。
附图说明
[0020][图1]图1是示意性地示出本专利技术涉及的电子源的一个实施方式的俯视图。
[0021][图2]图2是示意性地示出图1示出的电子源的焊接部的剖视图。
[0022][图3]图3的(a)是示意性地示出利用一对焊接电极对芯片与钨丝以直接接触的方式叠合的被焊接物进行夹持的状态的剖视图，图3的(b)是示意性地示出一边利用一对焊接电极对被焊接物施加按压力一边使电流流过，由此焊接芯片和钨丝的情况的剖视图。
[0023][图4]图4是示意性地示出电子源的焊接部的其它方式的剖视图。
[0024][图5]图5是示出实施例1涉及的电子源的SEM照片。
[0025][图6]图6是示出实施例2涉及的电子源的SEM照片。
[0026][图7]图7是示出实施例3涉及的电子源的SEM照片。
具体实施方式
[0027]以下，参照附图对本专利技术的实施方式进行说明。在以下的说明中，对相同要素或具有相同功能的要素使用相同的附图标记，省略重复的说明。需要说明的是，本专利技术不限定于以下的实施方式。
[0028]<电子源>
[0029]图1是示意性地示出本实施方式涉及的电子源的俯视图。图1示出的电子源10具备LaB6的芯片1、钨丝2、和芯片1与钨丝2直接接合的焊接部3。芯片1通过焊接固定于弯曲成环状的钨丝2的顶部。作为具备电子源10的装置，可举出电子显微镜、半导体制造装置、检查装置及加工装置。
[0030]芯片1通过利用钨丝2的通电进行加热来发射电子。芯片1由LaB6的单晶体形成，是以容易发射电子的<100>方位与电子发射方向一致的方式进行了加工的单晶体，这是优选的。就芯片1的侧面而言，由于考虑到蒸发速度变慢，因此优选(100)面为结晶面。芯片1具有
大致长方体形状。需要说明的是，芯片1的前端部也可以加工成圆锥状或四棱锥状。另外，芯片1的形状没有特别限制，能够通过放电加工等制成所希望的形状。
[0031]钨丝2用于通过通电来加热芯片1。根据所需性能，钨丝2也可以包含钨以外的元素(例如，铼、铝、硅及钾)。钨丝2也可以是掺杂用于组织稳定化的碱金属(例如，钾)。在钨丝2包含铼的情况下，钨丝2的铼含有率例如也可以2～30质量％、2～10质量％或2～5质量％。铼发挥增大钨丝2的电阻率的效果。
[0032]焊接部3是芯片1和钨丝2通过焊接而接合的部分。焊接部3是芯片1及钨丝2中的至少一者通过加热而暂时熔化后，通过固化而形成的。焊接部3的厚度(图2中的厚度T3)例如也可以为50～500μm、50～400μm或110～250μm。芯片1的熔点例如为2210℃左右。钨丝2的熔点例如为3422℃左右。
[0033]<电子源的制造方法>
[0034]接下来，对于电子源10的制造方法进行说明。电子源10经以下的工序制造。
[0035](A)利用一对焊接电极6a、6b夹持以芯片1和钨丝2直接接触的方式叠合的被焊接物5的工序(参见图3的(a))。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.电子源的制造方法，其包括：利用一对焊接电极对电子发射材料的芯片与钨丝以直接接触的方式叠合的被焊接物进行夹持的工序；和一边利用所述一对焊接电极对所述被焊接物施加按压力一边使电流流过，由此焊接所述芯片和所述钨丝的工序，所述被焊接物的厚度为50～500μm的范围。2.如权利要求1所述的电子源的制造方法，其中，所述芯片中的被焊接于所述钨丝的部分的截面形状是一边的长度为10～300μm的正方形或长方形。3.如权利要求1或2所述的电子源的制造方法，其中，所述电子发射材料为选自由...

【专利技术属性】
技术研发人员：茶谷洋光，
申请(专利权)人：电化株式会社，
类型：发明
国别省市：