電子銃とは

Electron Gun

最終更新:2026-10-03・計測装置・マスク描画装置(EB描画)|用語集のExcel・PDF版をダウンロード

電子銃とは?

電子銃とは、電子を放出させ、加速・収束して電子ビームとして取り出す装置で、SEMやCD-SEM、電子線描画装置、電子線検査装置、電子ビーム蒸着装置の心臓部です。加熱して電子を出す熱電子放出型、加熱と電界を使うショットキー放出型、電界だけで引き出す冷陰極電界放出型があり、明るさと分解能が異なります。

定義・解説

電子銃(Electron Gun)とは、電子を放出させ、それを加速・収束して細い電子の流れ(電子ビーム)として取り出す装置のことです。かつてのブラウン管テレビの映像を描く部品として知られ、半導体では、走査電子顕微鏡(SEM)や寸法を測るCD-SEM、透過電子顕微鏡(TEM)、電子線でマスクやウェハにパターンを描く電子線描画装置、電子線による欠陥検査装置、金属を蒸発させて膜を作る電子ビーム蒸着装置などの心臓部として使われます。

電子銃は、電子を取り出す方式によって主に3つに分けられます。(1)熱電子放出型:タングステンのフィラメントや六ホウ化ランタン(LaB₆)の結晶を高温に加熱して電子を放出させる方式で、安価で扱いやすく大きな電流が得られます。(2)ショットキー放出型:酸化ジルコニウムを付けたタングステンの針を加熱しながら強い電界をかける方式で、明るく安定したビームが得られ、CD-SEMや電子線描画装置で主流です。(3)冷陰極電界放出型:加熱せずに鋭い針先に強い電界をかけて電子を引き出す方式で、ビームのエネルギーのばらつきが小さく、最も高い分解能が得られます。

電子銃の性能は、ビームの明るさ(輝度)、電子のエネルギーのそろい具合、放出の安定性と寿命で評価されます。明るく小さな点から電子を出せるほど、ビームを細く絞っても十分な電流が得られ、高い分解能と速い測定・描画が両立します。電界放出型は針先を清浄に保つために非常に高い真空が必要で、電子銃の部分には専用のイオンポンプなどを備えます。電子ビーム蒸着では、数kWの電子ビームを金属に当てて溶かし蒸発させるため、より大電流の熱電子型の電子銃が使われます。

よくある質問(FAQ)

電子銃にはどんな種類がありますか?▾
フィラメントを加熱して電子を出す熱電子放出型(タングステン・LaB₆)、加熱しながら強い電界をかけるショットキー放出型、加熱せずに針先の強い電界で電子を引き出す冷陰極電界放出型の3つが代表的です。後者ほどビームが明るくエネルギーのそろいが良く、高い分解能が得られます。
CD-SEMにはどの電子銃が使われますか?▾
明るく安定したビームが長時間得られるショットキー放出型の電子銃が主に使われます。CD-SEMは量産ラインで多数のウェハを長時間安定して測る必要があるため、分解能と並んでビームの安定性と寿命が重視されます。

設備の製造メーカー

日本電子(JEOL)日本

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日立ハイテク日本

世界をリードする計測・検査技術のパイオニア。電子顕微鏡技術を核とした「見る・測る・分析する」の総合力で、2nm…

ニューフレアテクノロジー日本

半導体マスク(レチクル)製造用の電子線(EB)描画装置の世界最大手。浜松ホトニクスグループ。EUV対応マスクブ…

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