最後更新:2026年10月8日設備零組件・耗材檢測・量測中國大陸:电子枪

電子槍是什麼

Electron Gun

電子槍是使電子放出,並加以加速、聚焦而取出成電子束的裝置,是SEM、CD-SEM、電子束微影設備、電子束檢測設備、電子束蒸鍍設備的核心。分為加熱放出電子的熱游離發射型、結合加熱與電場的蕭特基發射型,以及僅以電場引出電子的冷陰極場發射型,亮度與解析度各不相同。

目錄4 項
  1. 定義與原理
  2. 常見問題
  3. 相關用語
  4. 比較文章

定義與原理

電子槍(Electron Gun)是使電子放出,再加以加速、聚焦,取出成細束電子流(電子束)的裝置。過去以映像管電視中描繪影像的零件而為人所知,在半導體領域,則作為掃描式電子顯微鏡(SEM)、量測尺寸的CD-SEM、穿透式電子顯微鏡(TEM)、以電子束在光罩或晶圓上描繪圖案的電子束微影設備、電子束缺陷檢測設備,以及使金屬蒸發成膜的電子束蒸鍍設備等的核心零組件。

電子槍依取出電子的方式,主要分為3種。(1)熱游離發射型:將鎢絲或六硼化鑭(LaB₆)晶體加熱至高溫以放出電子,價格低廉、易於使用,且可得到大電流。(2)蕭特基發射型:一邊加熱附有氧化鋯的鎢針,一邊施加強電場,可得到明亮而穩定的電子束,是CD-SEM與電子束微影設備的主流。(3)冷陰極場發射型:不加熱,而在尖銳針尖施加強電場引出電子,電子束的能量分散小,可得到最高的解析度。

電子槍的性能以電子束的亮度、電子能量的一致程度、發射的穩定性與壽命來評估。越能從明亮而小的點放出電子,即使將電子束聚得很細也能得到足夠電流,兼顧高解析度與快速量測、描繪。場發射型為了維持針尖潔淨,需要極高的真空,電子槍部分配備專用的離子幫浦等。在電子束蒸鍍中,是以數kW的電子束照射金屬使其熔化蒸發,因此使用電流更大的熱游離型電子槍。

電子槍的常見問題

電子槍有哪些種類?
代表性的有3種:加熱燈絲放出電子的熱游離發射型(鎢、LaB₆)、一邊加熱一邊施加強電場的蕭特基發射型,以及不加熱、以針尖強電場引出電子的冷陰極場發射型。越後者電子束越亮、能量一致性越好,可得到越高的解析度。
CD-SEM使用哪種電子槍?
主要使用可長時間得到明亮且穩定電子束的蕭特基發射型電子槍。CD-SEM需要在量產線上長時間穩定量測大量晶圓,因此除了解析度之外,也重視電子束的穩定性與壽命。

相關設備・材料

比較文章

所屬主題