Contribution a l'etude des cathodes a emission de champ a effet schottky : utilisation a basse tension, dans un canon a lentille magnetique incorporee

Contribution to the study of field emission cathodes working in the schottky emission mode: utilization at low voltage in a magnetic field superimposed field emission gun

• Auteur / Autrice : Jean-Pierre Orlikowski
• Direction : Michel Troyon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1990
• Etablissement(s) : Reims

Résumé

L'objectif du travail qui est presente ici a ete d'etudier les performances a basse tension (10 kv) d'une colonne de microscope electronique a balayage, utilisant une source d'emission intense et parfaitement stable, pour essayer d'obtenir un courant de faisceau electronique important dans des tailles de sonde de l'ordre de 100 nm. Les qualites du faisqceau electronique emis sont en effet primordiales dans plusieurs domaines comme la spectroscopie des electrons auger, la microanalyse x, la microlithographie et, en particulier, le test des circuits integres par stroboscopie du faisceau d'electrons. Les deux principaux chapitres de la these sont conscares a l'etude et au test de cathodes a oxyde permettant d'obtenir des courants de faisceau intenses et stables puis, ensuite, a l'evaluation des performances a basse tension (de 1 a 10 kv) d'une colonne de microscope a balayage equipe d'un canon a emission de champ a lentille magnetique fonctionnant avec ce type de cathode. Le troisieme volet de la these concerne le test d'un nouveau type de canon a emission de champ qui permet le filtrage en energie des electrons. Grace a un dispositif imagine par troyon, on montre qu'il est possible de diminuer assez fortement la dispersion energetique des electrons du faisceau. Typiquement, cette dispersion peut devenir 0,30 ev au lieu de 1,50 ev. Ceci est au detriment de l'intensite globale transportee par le faisceau qui malgre tout reste appreciable (on obtient encore 20 na avec une ouverture angulaire de 1,2 mrad). Il est aussi demontre que l'utilisation des cathodes a oxyde en association a un canon a emission de champ a lentille magnetique incorporee permet d'obtenir des courants de faisceau intenses et tres stables. L'ensemble de ce travail sur les cathodes a oxyde permet de mieux dominer les conditions optimales de fonctionnement et permet d'envisager rapidement un developpement de leur utilisation dans les domai