JPS5948508B2 - 高輝度電子ビ−ム発生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高輝度の非常に細い電子ビームを発生する装
置に関する。

走査型電子顕微鏡、電子ビームＸ線マイクロ・アナライ
ザ及び電子ビーム微細回路製造装置等の電子ビーム装置
において電子プローブ・ビームが使われている。

電子プローブ・ビームは、典型的には電子銃中のクロス
・オーバー領域を縮小する電子光学系（ｅｌｅｃｔｒｏ
ｎｏｐｔｉｃａｌｃｏｌｕｍｎ）によつて形成される。
クロス・オーバー領域とは陰極から放出された電子が光
軸上を横切り最小断面積のビーム領域を形成する場所で
ある。電子プローブ・ビームに関して高輝度は一般に望
ましい特性であると認識されている。しかしながら、輝
度の保存は光学の基本的法則なので、電子プローブ・ビ
ームの輝度は、電子光学系の設計に依存しないであろう
という事が、従来技術によつて一様に推定されていた。
これまで、電子プローブ・ビームの輝度は、電子銃のク
ロス・オーバーの輝度を増加させる事によつてしか増加
させる事ができないと推測されていた。電子ビームは、
しばしば物理的アパーチャを照射する事によつて成形さ
れるが、この時、電子銃クロス・オーバーよりはむしろ
アパーチャが電子光学系に関する物体になる。

ビーム成形は主にビームに関して、明確な断面形状作る
ため、そしてある場合には、辺のシャープさを改善する
ために行なわれる。辺のシャープさの改善が平均輝度の
計算に対して有する間接的な効果を除けば、ビーム成形
の結果としての輝度の改善は、従来技術によつて認識さ
れていなかつた。電子銃クロス・オーバーの研究によつ
て、適当な効率条件の下でガウス型及び非ガウス型の両
方の放出パターンが可能である事が認められている。

しかしながら、ガウス型のクロス・オーバーのみが実用
的な電子プローブ・ビームを発生するために適している
と推測されていた。この推測は、明らかに、例え、プロ
フイールのピーク輝度４がより高くても非ガウス型のプ
ロフイールは一般により低い平均輝度を持つという観測
報告、及びクロス・オーバー中の構造（非対称な強度分
布）が最終的なビームの構造に生じ、これが望ましくな
いという推測の結果であつた。電子プローブ・ビームは
、クロス・オーバー内の電子強度の角度分布の一部分し
か利用していないので、最大輝度を得るためには、筒軸
（ＣＯｌｕｍｎａｘｉｓ）に対するクロス・オーバーの
適切な方位が決定的に重要であると、従来技術で認識さ
れていた。

しかし、従来技術は、電子プローブ・ビームが同様にク
ロス・オーバーの空間的な一部分のみから電子を利用す
る必要のある事及び、そこから輝度の改善が生じるかも
しれない事を認識していなかつた。本発明の目的は、よ
り高い輝度を有する電子プローブ・ビームを発生する事
である。

本発明の他の目的は、クロス・オーバーの一部分のみを
使つた電子プローブ・ビームを形成する事である。

本発明の他の目的は、非ガウス型の特性を有するクロス
・オーバーから電子プローブ・ビームを形成する事であ
る。

本発明の他の目的は、電子銃のクロス・オーバー内のピ
ーク輝度に出来るだけ近い輝度を有する電子プローブ・
ビームを形成する事である。

本発明によれば、電子プローブ・ビームの輝度は必ずし
も、それが形成された電子ビーム・クロス・オーバーの
平均輝度によつて決定されない。電子光学系の適切な設
計により、クロス・オーバーの限定された、おそらく小
さな領域から寄与さ．れる電子により最終ビームを形成
でき、そしてこの寄与を行なう正確な領域を制御及び選
択できる。そのような動作モードの結果として、最終ビ
ームの輝度は、クロス・オーバーの最大輝度の領域であ
るように選ばれた寄与領域の輝度により良く一致するこ
とができる。従つて、電子銃も、クロス・オーバーの全
体の平均輝度を最大にするように動作させる代りに、ク
ロス・オーバーの部分領域の輝度を最大にするように動
作させてもよい。本発明による、最終ビームに寄与する
クロス・オーバーの領域を限定し、寄与領域の選択を可
能にする電子光学系は、クロス・オーバーの像面に置か
れたアパーチヤを有する事を特徴とする。

この像は、アパーチヤよりも大きく、従つてアパーチヤ
と整合した像部分のみがそこを通過し最終ビームに寄与
する。電子光学系はクロス・オーバーの代わりにアパー
チヤをターゲツト面上に結像させる。結像されるアパー
チヤは、電子光学系の特定の構成に依存して寄与領域決
定アパーチヤでも又、ひとみアパーチヤ（Ｐｕｐｉｌｌ
ａｒｙａｐｅｒｔｕｒｅ）でもよい。領域決定アパーチ
ヤを通過し最終ビームに至る像部分は領域決定アパーチ
ヤに対するクロス・オーバー像の位置を変える事によつ
て、変化させられる。クロス・オーバー像の位置は、偏
向ヨークを用いて制御することができ、この偏向ヨーク
はまたクロス・オーバー強度分布の表示を得るためにア
パーチヤを横切つて像を走査するのに使うことができる
。一般に筒軸に関するクロス・オーバーの実効的な角度
整合は、最終輝度に対して以然として重大な効果を有す
る。

クロス・オーバーから出て来るビームが筒軸に対して実
効的に傾けられる時、クロス・オーバーの実効強度分布
が変化する。１つの傾き角におけるタロス・オーバーの
最も輝度の高い領域は必ずしも他の傾き角における最も
輝度の高い領域ではなく、違つた傾き角における最も輝
度の高い領域は一般に違つた輝度を持つ。

従つて、最終ビームで最大の輝度を得るために、傾き角
と寄与領域の最も好ましい組合せが見つけられなければ
ならない。寄与領域の位置に加えて、寄与領域の大きさ
も、輝度の最適化のために同時に変化させる事ができる
であろう。以下図面を参照しながら、本発明をさらに詳
しく説明する。

同一の参照番号は、同一の構造を示す。第１図は、典型
的な熱陰極型電子銃を示す。

陰極１０は、その表面から電子が放出される温度に達す
るまで加熱される。グリツド１２は陰極に対して負電位
に保たれ、陰極先端の頂点近くの制御された領域を除く
陰極先端上のどの場所からの電子放出も抑えるような位
置に配されている。陰極１０は陽極１４に対して負電位
に保たれ、陽極は放出された電子を加速して発散ビーム
１５にするように配されている。電子は、誇張された軌
道１６〜２１に示されるように多くの異なつた軌道を描
く。光学的には、この発散ビーム１５は、 （背後のま
つすぐな軌道に続く）発散ビームが最小の断面積を有す
る位置に対応する源位置から発生するように見える。

電子銃内の電界が電子軌道を曲げてしまつているので、
電子が実際にこの位置で発生するのではないが、後続す
る電子光学系にとつてビームの源は実効的には、みかけ
上最小ビーム・サイズのこの位置である。この位置は電
子軌道がビーム軸を横切る位置にほぼ一致するので、こ
の見かけ上の源は以下「クロス・オーバー」と呼ばれる
。電子軌道は全てが軸上の同じ位置でビーム軸と交差す
るわけでもなく、又、発散ビームは実際にビーム軸を横
切つた電子軌道によつて作られなければならないという
事も必ずしも真ではない事を認識すべきである。発散電
子ビームは、理論的には実際のクロス・オーバーではな
く仮想的クロス・オーバーを有してもよい。とにかく、
実効的クロス・オーバーは、発散ビームから後方へまつ
すぐな経路を辿り、その経路が互いに交差して最小サイ
ズのビームを形成する軸上の位置を決定する事によつて
見い出される。第１図で、クロス・オーバーは矢印２２
で示されている。クロス・オーバーは、後続する電子光
学系に関する物体となる。クロス・オーバーは、電子銃
の構成及び動作条件に依存して、多くの違つた形状を取
り得る。

クロス・オーバー内の特定の位置を通過する （実効的
にそこから発生する）電子の密度は一般に位置に応じて
変化する。さらに、クロス・オーバーの特定の位置から
発生する （実際には、そこを通過する）電子の角度分
布も一般に（必ずしも大きくはないが）場所から場所へ
変化する。この状況は第２図に説明されている。但し、
クロス・オーバー２２の５つの離散位置の各々から出て
いる矢印は、その方向が各位置から出て行＜電子の５つ
の可能な離散的方向を表わし、その長さが各５つの方向
の電子ビーム強度を表わしている。実際のクロス・オー
バーは、離散的な点ではなく、クロス・オーバーの各点
を電子が通過し、各点の角度分布も離散的ではなく連続
的である。第３図は、電子プローブ・ビームを発生させ
るために電子ビーム・クロス・オーバーを使用する典型
的な従来技術の電子光学系を示す。

磁界レンズ２３は、典型的には２０〜１００分のｌにク
ロス・オーバー２２を縮小し、それを像２４として新し
い位置に結像させる。磁界レンズ２５は、像２４を再び
典型的には２０〜１００分の１に縮小し、それを像２６
として別の位置に結像させる。磁界レンズ２７は、もう
一度典型的には２０〜１００分の１に像２６を縮小し、
それを像２８として、ターゲツト面上に結像させる。第
３図の磁界レンズの各々は、その物体面において利用可
能な電子の角度分布の一部分しか集めない事は明らかで
ある。

この事は、第４図に説明されている。クロス・オーバー
２２からの全ての発散電子ビームが、レンズ２３で集め
られるわけではない。例えば、方向２９，３０の電子は
、レンズ２３に入らない。レンズ２３に入る電子のうち
多くは、方向３１〜３６のように、レンズ２５で集めら
れない。実際、電子ビームが受ける大きな縮小により、
電子光学系において、電子の方向が実質的に選択されそ
して、クロス・オーバーにおいて選択された方向に非常
に近い運動をしている電子のみが最終ビームまで通過さ
れる。第２図を参照すると、この事は例えば、もし選択
された方向が垂直方向であるならば、矢印４０Ｃ，４１
ｃ，４２Ｃ，４３ｃ及び４４Ｃに相当する電子が通過し
て最終ビームになり、他の矢印に相当する電子は失なわ
れるであろうという事を意味する。第５図は、偏向ヨー
クが電子ビームに力を及ぼす時、何が起きるかを示す。
偏向がない場合、物体４６は、図示されるように、方向
４０Ｃ，４１Ｃ，４２Ｃ，４３Ｃ及び４４Ｃに相当する
電子を使つて像４６Ｃを作る。しかし偏向される時、違
つた方向の電子が像形成のために選択される。第５図で
、この時、新しい像４６ｄが方向４０ｄ，４１ｄ，４２
ｄ，４３ｄ及び４４ｄに相当する電子を使つて形成され
る。第５図に示されるスケール及び大きな角度の場合、
レンズ４５が大きな範囲の角度方向を集めるように見え
るであろう。実際、用いられた角度及びスケールは、レ
ンズが非常に小さな範囲の方向からの電子しか有効に集
めないという結果を生じるが、ビームの偏向が範囲の位
置を非常に大きく変化させる事ができる。事実上起きる
事は、第５図に示される事である。像４６ｄは、像４６
Ｃに対して、位置が変位している。これは、ビームの偏
向が存在しない時の異なつた物体位置４７に実質的に一
致する。像の横方向移動は普通ビームの最終位置に関し
て何の問題も生じさせない。というのは、プローブ・ビ
ームは一般にターゲツト面上をずつと大きな量の走査を
行なうからである。従つて、最終のプローブ・ビームの
公称位置の少しの変位は、システムに影響を与えない。
クロス・オーバー自身も電子光学系に対して物理的に変
位させ、又は、傾ける事ができ、光学系によつて選択さ
れ、最終ビームに至るクロス・オーバーの電子放出方向
を変化させるという同様の効果を有する。選択される放
出角を変える事は一般に最終ビームの輝度に影響する。
第２図を参照すると、５つの離散的に表現された放出方
向の各々の中の最終ビームに寄与する電子は、各方向を
指す５つの矢印の和によつて表現される。例えば、垂直
放出方向において、最終ビームに寄与する電子は４０Ｃ
，４１Ｃ，４２Ｃ，４３Ｃ及び４４Ｃの和である。一方
「ｄ」方向が選択された時、最終ビームに寄与する電子
は４０ｄ，４１ｄ，４２ｄ，４３ｄ及び４４ｄであろう
。これら２つの和は異なり、クロス・オーバーを実効的
に傾ける事から生じる異なつた輝度に５対応する。ビー
ムを実際に、もしくは実効的に、シフトもしくは傾斜さ
せる事によつて、クロス・オーバーの特性を変えずに通
常のシステムにおいて輝度を最大にすることができる。

又、最終ビームの輝度．は、クロス・オーバーの特性を
変える事によつて変化させることもできる。電子銃の構
成を変え、陰極の材料を変える事は全て、クロス・オー
バー特性を変化させる。最終ビームの輝度を増大させる
ための従来技術の研究は明るいクロス・オーバ，一を作
るための電子銃及びその技術及び材料に集中していた。
本発明はそれに代わつて、タロス・オーバー特性を変化
させずに最終ビームの最大輝度を得る問題を指向する。
最良の放出角が見い出される時、輝度は、クロス・オー
バーの特性を変ｚ化させずにそれ以上増加させる事はで
きないと常に推測されてきた。この命題は、明らかに基
本的な光学上の考察及び輝度の定義から導かれる。ビー
ムの輝度は、ビーム中の電子電流密度に比例するが、又
、ビーム収束半角（ＢｅａｍｃＯｎｖｅｒｇｅｎｃｅｈ
ａｌｆ−Ａｎｇｌｅ）の２乗に逆比例する。ビームが２
０の因子で縮小される時、結像されたビームの断面積は
４００の因子で減少し、従つて、平均電流密度は４００
の因子で上昇する。しかしながら、縮小は、又、２０の
因子で収束半角を増加させる。従つて輝度は変化しない
。収束半角が絞りによつて減少される時、絞りによつて
阻止された電子は角度の減少の２乗に従つて、電流密度
を減少させるので、輝度は再び変化しない。これらの考
察は、輝度の増加がタロス・オーバーの特性又は筒軸に
対するその実効的な位置もしくは角度を変化させる事に
よつて、なされ得るだけであるという結論を導く。熱陰
極が陽極の加速電界中にそれほど深く侵入していない時
、タロス・オーバーは形状が丸くなり、位置および角度
の両者における強度分布がほぼガウス型になる傾向を有
する。

陰極が加速電界中に深く侵入している時、状況はかなり
異なる。ビーム内の電子密度は甚だしく不均一になり、
角度分布も変化し、クロス・オーバー内で場所から場所
へ非常に変動する。ターゲツト面でビームは不均一にな
り、これは一般に望ましくない。その結果、電子銃は普
通タロス・オーバーの特性をガウス型に保つように動作
される。本発明は、クロス・オーバー全体を最終ビーム
に寄与させる必要はなく、クロス・オーバーの適当に選
択された小領域からの電子のみを最終ビームのために受
け取ると最終ビームの輝度を増大させ得る事を認識した
。

第２図を参照すると、これは１つだけの離散位置、例え
ば「４３」位置から電子を受け取る事に等価である。

従つて、電子光学系に関する物体の大きさは５の因子だ
け減少する。もし最終のスポツト・サイズが不変ならば
、縮小度は５倍低くなければならない。この結果、受け
入れ角はそれに対応して５倍増加する。第２図で、この
事は方向４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ及び４３ｅか
らの電子を受け取る事に対応する。実際は従来のシステ
ムの受け入れ角度は非常に小さいので、５倍もしくは５
０倍大きな角度でも絶対量は依然として小さな角度であ
る。従つて、各矢印４０ｄ，４１ｄ，４２ｄ，４３ｄ及
び４４ｄの５分の１の和をそのままの矢印４３ｄと比較
すれば良い。もし選択された位置及び方向が平均電流密
度よりも高ければ、最終ビームの輝度の増加する事が容
易に理解できるであろう。従つて、クロス・オーバーが
不均一になるような高電流放出モードで電子銃を動作さ
せると実用的である。そのような動作の結果、ある角度
及び／又は位置の組合せが他よりも非常に高い電流密度
を有する事が期待できる。この事は実際に観測されてい
る。この新しいアプローチに基本的なのは、クロス・オ
ーバーの寄与領域及び受け取られる放出角−を制御でき
るようにする再設計された電子光学系である。

これら２つの変数は実際には、互いに完全に独立ではあ
り得ないが、良く設計された電子光学系では、互いにほ
ぼ独立に各変数を選択できる。第６図及び第７図は、本
発明の要求を満足する電子光学系を説明している。

第６図でクロス・オーバー２２は磁界レンズ２３によつ
て、像２４に結像される。像２４は、アパーチヤ５０の
面内もしくはその近くにできる。アパーチヤ５０の開口
．の大きさは、像２４よりも小さい。このアパーチヤは
、最終ビームに寄与するクロス・オーバーの領域を、ア
パーチヤ５０を通過する像２４の部分に制限する。もし
アパーチヤ開口が像２４に対して小さければ、クロス・
オーバーの選択された領．域はそれに対応して小さいで
あろう。もし適度に小さな開口を持つアパーチヤ５０が
製造できるならば、像２４は、クロス・オーバーよりも
大きい必要はない。又、ある場合には、像の面内もしく
はその近くの代わりにクロス・オーバー２２の面内もし
くはその近くに、部分領域限定アパーチヤ５０を置く事
もできる。又、アパーチヤ５０をさらに下方のクロス・
オーバーの後の像の面内もしくはその近＜に置く事もで
きる。像２４の一部分５２は、レンズ２５によつて、像
５４に結像され、そして、クロス・オーバーの結像され
た部分は最終的にターゲツト面上に、さらに縮小された
像５６として結像される。

最終のビームに寄与するクロス・オーバーの空間部分は
、クロス・オーバー又はクロス・オーバーの像の位置を
除いてアパーチヤ５０上の任意の点でビームを偏向する
事によつて変化させられる。この目的のために、偏向ヨ
ーク５８が使われている。最終ビームに寄与する角度分
布の部分を変えるために、ビームは再び偏向される。し
かし、この時、偏向は、クロス・オーバー又はその像の
位置もしくはそれに適度に近い位置で行なわれる。この
目的のため偏向ヨーク６０が使われている。偏向ヨーク
６０は、像２４の位置にできるだけ影響を与えないよう
に、可能な限りクロス・オーバーに接近させるべきであ
る。偏向ヨーク５８は、逆の理由からクロス・オーバー
から離すべきであり、アパーチヤ５０から作業距離（Ｗ
Ｏｒｋｉｎｇｄｉｓｔａｎｃｅ）にもなければならない
。理想的には、偏向ヨーク５８はレンズ２３の中心にあ
るべきであるが、これは実用的でない。偏向ヨーク５８
が、レンズ２３に近ければ近いほど、それは角度選択に
影響を与えないようである。さらに下方の、アパーチヤ
５０又はその後に位置させた偏向ヨークを用いて、電子
光学系で選択される放出角度を変える事もできる。

一般に、放出角度選択ヨークの位置が下がれば下がるほ
ど、ヨークは選択される角度に影響を与えにくくなる。
もしヨークがアパーチヤ５０等のアパーチヤの位置にあ
れば、角度選択ヨークは、最終ビーム位置に影響しない
。アパーチヤ５０の下に角度選択ヨークを置いて放出角
度の微調整のために使つてもよい。アパーチヤの下に置
かれた偏向ヨークは明らかに空間的視野の選択に影響を
及ぽさないい 第７図は、他の型の光学系の設計を示す。

この実施例において、クロス・オーバー２２は、レンズ
２５の前面で結像される。クロス・オーバーの”像２４
は、次にレンズ２５によつて、最終アパーチヤ絞り６２
の面に結像される。最終ビームのために光学系によつて
受け取られるクロス・オーバーの空間部分は、アパーチ
ヤ６８又は６２等のアパーチヤに非常に近い位置を除い
たアパーチヤ６２の上部の筒内のどこかでビームを偏向
させる事によつて変化させられる。アパーチヤの位置に
置かれた偏向ヨークは、放出角度の選択にしか影響しな
い。偏向ヨーク６４を最終ビームに寄与するクロス・オ
ーバーの空間的分布の一部分を選択する目的で使うこと
ができる。ヨーク６４は、アパーチヤ６２の遥か上方、
レンズ２３の近辺にさえ配置してもよいが、既に説明し
たように、アパーチヤ６８にあまり接近させてはならな
い。放出領域選択ヨーク６４をどのアパーチヤからもで
きるだけ離して（例えば、レンズ２５の中心に）配置す
る事によつて、ヨークは、放出角度選択に可能な限り少
ししか影響を与えない。放出角度選択は、前の実施例の
ように、クロス・オーバーを実際に変位もしくは傾斜さ
せる事によつて、又はクロス・オーバーの近くのヨーク
６６を用いてビームを偏向させる事によつて達成される
。実用的な事柄として、電子銃内部で陽極の位置を物理
的に動かす事によつて、選択される角度を都合よく変化
させられる。この事は、実際は、クロス・オーバーをご
く些か変位させるが、主要な効果は、電子銃からビーム
が放出される方向に対して存在する。この効果は、クロ
ス・オーバーでビームを偏向させる事と非常に似ている
。好ましくは、磁界レンズ２３の中心近くに配置されて
いるアパーチヤ６８は、レンズ２３によつて位置７０に
結像され、それはさらに、レンズ２７によつてターゲツ
ト面上に結像される。

従つてターゲツト面上の像７２は、クロス・オーバーの
像（通常の動作態様）又は、クロス・オーバーの一部分
の像（第６図の実施例）の代わりに、アパーチヤ６８の
像である。これは、放出角度の受け入れ範囲が充分に小
さく、そのため受け取られる角度に亘つて、輝度の変化
が存在しない事を仮定すると、最終ビームに寄与するよ
うにアパーチヤ６２によつて選択されたクロス・オーバ
ーの領域の大きさに無関係に且つクロス・オーバーの選
択された領域における輝度の変化に無関係に、ターゲツ
ト面上のプローブ・ビーム・スポツト上の電子密度及び
輝度の一様分布が存在する事を意味している。第８図は
、本発明を走査型電子顕微鏡 （ＳＥＭ）に応用した例を示す。

顕微鏡の動作中に２重偏向ヨーク７６，７８及びＣＲＴ
偏向ヨーク７９と共に普通使われる走査発生器７４及び
ＣＲＴ７５を、適切なクロス・オーバー部分領域及び適
切な放出角を見い出す目的でビーム調整モード中に使用
してもよい。偏向ヨーク８０，８１，８２及び８３並び
にアパーチヤ８４が既存のＳＥＭに付加されている。本
発明の動作モードに変換するために、磁界レンズ２３は
、クロス・オーバーの像が最終絞リアパーチヤ６２の位
置に一致するまでパワーを減少される。アパーチヤ６２
は最終ビームに関してクロス・オーバーの空間的分布の
一部分のみを受け取る。一方、アパーチヤ８４は、最終
ビームに関してクロス・オーバーの角度分布の一部分の
みを受け取る。第８図の光学系は、第７図の光学系と基
本的に同一である。走査発生器７４でヨーク８３を駆動
させ、最終ビームのために光学系によつて受け取られる
空間分布の部分を走査方式で変化させるために、スイツ
チ８５が１の位置に来る。空間分布の受け取られる部分
はヨーク８２を駆動する分圧器８９を変動させる事によ
つて緩やかに変化させてもよい。電子検出器８６は、ア
パーチヤ６２を通過した最終ビームの強度を測定し増幅
器８、７を経て、ＣＲＴのグリツドを駆動する。クロス
・オーバーがアパーチヤ６２上に結像される時、特定の
放出角（実際には小さな角度範囲）におけるクロス・オ
ーバーの空間的強度分布の明瞭な映像がＣＲＴスクリー
ン上に現われる。最終ビームとして、電子光学系により
受け取られる角度分布の部分は、偏向ヨーク８０を駆動
する分圧器８８を用いて、緩やかに変化させることがで
きる。

選択される放出角が緩やかに変化する時、空間的強度分
布をＣＲＴスクリーン上で観察し、表示される空間的パ
ターン内のどこかに強い放出スポツトが生じる放出角を
見つけ出してもよい。分圧器８８をここで決定されたセ
ツト状態に保つ事によつて他の動作モード中光学系は、
最終ビームのために角度分布のこの部分を受け入れるよ
うにされる。次に偏向ヨーク８２が強いスポツトをスク
リーン上の中心に位置付けるように、分圧器８９が調節
される。スクリーンの中心は、ヨーク８３から走査発生
器駆動を取り除く事によつて決定してもよい。分圧器を
このセツト状態に保つ事によつて、光学系は空間分布の
この部分を受け取るようにされる。ＳＥＭを使用するた
めに、レンズ２７のパワーは、アパーチヤ８４がターゲ
ツト面９０に結像されるまで増加される。

この時、ビームはターゲツト面において最小のサイズを
取り、走査発生器は、ＳＥＭモード動作のために、偏向
ヨーク７６，７８を駆動するように切り換える事ができ
る。走査発生器７４でヨーク８３を駆動させた上記の手
順の代わりに、走査発生器が偏向ヨータ８１を駆動する
ように、スイツチ８５を位置２に動かす事によつて、最
終ビームのために光学系が受け取る角度分布の部分を変
化させる事ができる。

この動作モードでは、分圧器８９及びヨーク８２を、Ｃ
ＲＴ７５に表示された角度分布が、そのどこかに強いス
ポツトを示すまで、空間分布の受け取られる部分を緩や
かに変化させるために使つてもよい。このセツト状態に
分圧器８９を保持する事によつて、光学系は空間分布の
決定された部分を受け取るようにされる。次に角度分布
の強いスポツトが、ＣＲＴスクリーンの中心に来るまで
分圧器８８が調節される。中心は、ヨーク８１への走査
駆動を除く事によつて決定できる。強いスポツトが中心
に来る時（又は、ビームの走査が存在しない時の位置に
一致する時）、ヨーク８１による走査は停止し、分圧器
８８がこのセツト状態に保持される。空間分布の受け取
られる部分を走査し空間分布の決定された部分を光学系
に受け取らせるという両方の目的のために、別々のヨー
ク８２，８３を設ける必要がない事は明らかである，適
切に変型した回路を用いれば、単一のヨークを両機能の
ために使う事ができる。

同様に、角度分布の受け取られる部分を走査するため及
び角度分布の決定された部分を光学系に受け取らせるた
めに、別々のヨーク８０，８１を設ける必要もない。こ
れらの機能のために、単一のヨークを使つてもよい。さ
らに、角度受け取り機能及び空間的受け取り機能のため
に別々の偏向装置を設ける必要もない。例えば、各々角
度受け取りと空間的受け取りの両機能に影響を与えるよ
うに動作する２つの離間して配置されたヨークを設け、
正昧の効果が単に角度受け取りか又は、空間的受け取り
のいずれかにしか及ばないような方式で一緒に電子制御
する事ができる。放出角及びクロス・オーバー部分領域
の適切な選択は、逐次近似による方法と同様に同時に行
なつてもよく、装置及び方法は計算機化に容易に適合す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、電子銃の図、第２図は、電子銃クロス・オー
バーの電子強度の角度及び空間分布を表現する図、第３
図は、従来技術の電子光学系の図、第４図は、電子ビー
ム縮小を拡大して表現する図、第５図は、ビーム偏向の
効果を説明する図、第６図は、本発明の原理に従つて設
計された電子光学系の図、第７図は、本発明に従つ設計
された別の電子光学系の図、第８図は、本発明に従う完
全な電子プローブ・ビーム発生装置の図である。 １０・・・電子銃の陰極、１２・・・電子銃のグリツド
、１４・・・電子銃の陽極、２２・・・クロス・オーバ
ー、２３，２５，２７・・・磁界レンズ、５０，６２，
６８，８４・・・アパーチヤ、５８，６０，６４，６６
，７６，７８，８０，８１，８２，８３・・・偏向ヨー
ク、９０・・・ターゲツト面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電子銃から発生される電子ビームの電子強度の角度
   分布の一部分及び空間分布の一部分のみを最終的ビーム
   のために受け取り、上記電子ビームをターゲット面上に
   結像される上記最終的ビームに縮小するための電子光学
   系と、上記最終的ビームのために、上記光学系によつて
   受け取られる上記角度分布の一部分を変化させるための
   手段と、上記最終的ビームのために、上記光学系によつ
   て受け取られる上記空間分布の一部分を変化させるため
   の手段と、上記最終的ビームの強度を最大にする、上記
   空間分布の一部分及び上記角度分布の一部分を決定する
   ために、上記空間分布の一部分及び上記角度分布の一部
   分を変化させる時、上記最終的ビームの強度を測定する
   ための手段と、を備え、上記決定された角度分布の一部
   分及び空間分布の一部分を上記光学系に受け取らせるこ
   とにより、上記最終的ビームの輝度を最大にするように
   したことを特徴とする高輝度電子ビーム発生装置。