KR102521402B1 - 전자 총, 전자선 적용 장치, 전자 총에 의한 전자 사출 방법, 및, 전자 빔의 초점 위치 조정 방법 - Google Patents

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Abstract

전자 총을 상대측 장치에 탑재한 후에, 전자 빔의 초점을 단초점 측 및 장초점 측으로 조정할 수 있는 장치를 제공하는 것을 과제로 한다. 포토캐소드와, 애노드를 포함하는 전자 총으로서, 상기 전자 총은, 상기 포토캐소드와 상기 애노드 사이에 배치하는 중간 전극을 추가로 포함하고, 상기 중간 전극은, 상기 포토캐소드로부터 사출한 전자 빔이 통과하는 전자 빔 통과 구멍을 가지며, 상기 전자 빔 통과 구멍에는, 전압의 인가에 의해 상기 포토캐소드와 상기 애노드 사이에 전계가 형성되었을 때에, 상기 전계의 영향을 무시할 수 있는 드리프트 스페이스가 형성되어 있는, 전자 총에 의해 과제를 해결할 수 있다.

Description

전자 총, 전자선 적용 장치, 전자 총에 의한 전자 사출 방법, 및, 전자 빔의 초점 위치 조정 방법
본 출원에 있어서의 개시는, 전자 총, 전자선 적용 장치, 전자 총에 의한 전자 사출 방법, 및, 전자 빔의 초점 위치 조정 방법에 관한 것이다.
포토캐소드를 탑재한 전자 총, 당해 전자 총을 포함하는 전자 현미경, 자유전자 레이저 가속기, 검사 장치 등의 전자선 적용 장치(이하, 전자선 적용 장치로부터 전자 총을 제거한 장치를 「상대측 장치」로 기재하는 일이 있다)가 알려져 있다(특허문헌 1 참조).
전자 총을 구비한 장치는, 밝은 상, 높은 해상도가 얻어지는 것이 바람직하다. 그로 인해, 전자 총을 처음에 상대측 장치에 탑재했을 때나 전자 총을 교환했을 때에, 전자 총으로부터 사출한 전자 빔이, 상대측 장치의 전자 광학계의 광축과 일치하도록, 전자 빔의 입사축을 조정하는 작업이 일반적으로 행해지고 있다. 또, 전자 빔의 입사축의 조정에 더해, 상대측 장치의 원하는 위치에서 전자 빔이 초점을 맺도록, 초점 위치를 조정하는 작업도 일반적으로 행해지고 있다.
전자 빔의 초점 위치를 조정하는 방법으로서, 전자 총의 장착 위치의 조정 이외에, 포토캐소드와 애노드 사이에 웨넬트 전극을 설치하는 것이 알려져 있다(특허문헌 2 및 3 참조). 웨넬트 전극에 전압을 인가함으로써, 포토캐소드로부터 사출한 전자 빔을 좁힐 수 있고, 그 결과, 웨넬트 전극을 이용하지 않는 경우와 비교하여, 초점 위치를 전자 총 측으로 이동할 수 있다.
국제 공개 제2015/008561호 공보 국제 공개 제2011/034086호 공보 일본국 특허공표 2002-539633호 공보
상기한 대로, 웨넬트 전극을 이용함으로써, 전자 총을 상대측 장치에 탑재 후, 전자 총을 고정한 상태로 전자 총의 초점 위치를 바꿀 수 있다. 그런데, 전자 총의 탑재 위치에 따라서는, 초점을 전자 총으로부터 떨어진 방향(이하, 「장(長)초점 측」으로 기재하는 일이 있다)으로 제어하고 싶은 경우도 있다. 그러나, 본 발명자들은, 웨넬트 전극을 이용한 경우, 다음의 문제점이 있는 것을 찾아냈다.
(1) 웨넬트 전극은, 전압을 인가했을 때에 전자 빔을 좁힘으로써 초점 위치를 전자 총 측(이하, 「단(短)초점 측」으로 기재하는 일이 있다)으로 조정하기 위해서 이용된다. 따라서, 통상은 단초점 측으로의 조정 밖에 할 수 없다.
(2) 전자 총을 상대측 장치에 탑재할 때에, 웨넬트 전극에 인가하는 전압의 상하한값의 중간값 정도의 전압을 인가하는 상태를 초기 설정이라고 가정한다. 그 경우, 웨넬트 전극에 인가하는 전압값을 조정함으로써, 전자 총을 상대측 장치에 탑재한 후에, 전자 빔의 초점을 단초점 측 및 장초점 측으로 조정하는 것은, 원리적으로는 가능하다. 그러나, 웨넬트 전극은, 전극에 전압을 인가함으로써 발생한 전계에 의해 전자 빔을 좁힌다. 그로 인해, 전자 빔의 폭을 조정할 수 있는 것은, 전자 빔이 웨넬트 전극을 통과하는 동안만이 되기 때문에 만약 단초점 측 및 장초점 측으로 초점 위치를 조정할 수 있었다고 해도, 조정하는 범위가 좁다.
(3) 현재 상태로는, 전자 총을 상대측 장치에 탑재한 후에, 전자 빔의 초점을 단초점 측 및 장초점 측, 환언하면, 2개의 상이한 방향으로 조정하는 방법(장치)은, 웨넬트 전극 이외에 알려져 있지 않다.
본 발명자들은, 열심히 연구를 행한 결과, (1) 포토캐소드와 애노드 사이에 중간 전극을 설치하고, (2) 당해 중간 전극에는, 인가한 전압에 의해 포토캐소드와 애노드 사이에 전계가 형성되었을 때에, 전계의 영향을 무시할 수 있는 드리프트 스페이스가 형성되어 있는 전자 빔 통과 구멍을 설치하며, (3) 포토캐소드로부터 사출한 전자 빔을, 드리프트 스페이스가 형성되어 있는 전자 빔 통과 구멍을 통해 애노드 측으로 사출할 때에, 드리프트 스페이스 내에서 전자 빔의 폭을 넓힌다고 하는 새로운 방법(장치)에 의해, 전자 빔의 초점 위치를 단초점 측 및 장초점 측 중 어느 방향으로도 조정할 수 있는 것을 새롭게 찾아냈다.
그래서, 본 출원에 개시된 목적은, 전자 빔의 초점 위치를 단초점 측 및 장초점 측 중 어느 방향으로도 조정할 수 있는 새로운 장치(방법)를 이용한 전자 총, 전자선 적용 장치, 전자 총에 의한 전자 사출 방법, 및, 전자 빔의 초점 위치 조정 방법을 제공하는 것이다. 본 출원에 개시된 그 외의 임의 부가적인 효과는, 발명을 실시하기 위한 형태에 있어서 명백해진다.
본 출원은, 이하에 개시하는, 전자 총, 전자선 적용 장치, 전자 총에 의한 전자 사출 방법, 및, 전자 빔의 초점 위치 조정 방법에 관한 것이다.
(1) 포토캐소드와,
애노드를 포함하는 전자 총으로서,
상기 전자 총은,
상기 포토캐소드와 상기 애노드 사이에 배치하는 중간 전극을 추가로 포함하고,
상기 중간 전극은,
상기 포토캐소드로부터 사출한 전자 빔이 통과하는 전자 빔 통과 구멍을 가지며,
상기 전자 빔 통과 구멍에는, 전압의 인가에 의해 상기 포토캐소드와 상기 애노드 사이에 전계가 형성되었을 때에, 상기 전계의 영향을 무시할 수 있는 드리프트 스페이스가 형성되어 있는, 전자 총.
(2) 상기 중간 전극은,
상기 전자 빔 통과 구멍의 중심축 방향의 길이를 D,
상기 전자 빔 통과 구멍의 전자 빔의 입구의 단면 길이를 a,
상기 전자 빔 통과 구멍의 전자 빔의 출구의 단면 길이를 b로 규정했을 때에,
D/(a/2+b/2)가 1보다 큰 관계를 갖는, 상기 (1)에 기재된 전자 총.
(3) 상기 중간 전극을, 상기 포토캐소드와 상기 애노드 사이에서, 상기 전자 빔 통과 구멍의 중심축 방향으로 구동하기 위한 구동부를 포함하는, 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 전자 총.
(4) 상기 중간 전극의 상기 전자 빔 통과 구멍의 중심축 방향의 길이 D가 가변인, 상기 (1)~(3) 중 어느 하나에 기재된 전자 총.
(5) 상기 포토캐소드와 상기 애노드 사이에 전계를 형성하고, 상기 중간 전극에 전압을 인가하는 전원을 포함하는, 상기 (1)~(4) 중 어느 하나에 기재된 전자 총.
(6) 상기 포토캐소드의 전압을 제1 전압, 상기 애노드의 전압을 제2 전압으로 규정했을 때에,
상기 전원은, 상기 제1 전압보다 상대적으로 플러스이고, 상기 제2 전압보다 상대적으로 마이너스인 범위 내에서 상기 중간 전극에 전압을 인가할 수 있는, 상기 (5)에 기재된 전자 총.
(7) 상기 포토캐소드, 및/또는, 상기 애노드를, 상기 전자 빔 통과 구멍의 중심축 방향으로 구동하기 위한 구동부를 포함하는, 상기 (1)~(6) 중 어느 하나에 기재된 전자 총.
(8) 상기 (1)~(7) 중 어느 하나에 기재된 전자 총을 포함하는 전자선 적용 장치로서,
상기 전자선 적용 장치는,
자유 전자 레이저 가속기,
전자 현미경,
전자선 홀로그래피 장치,
전자선 묘화 장치,
전자선 회절 장치,
전자선 검사 장치,
전자선 금속 적층 조형 장치,
전자선 리소그래피 장치,
전자선 가공 장치,
전자선 경화 장치,
전자선 멸균 장치,
전자선 살균 장치,
플라즈마 발생 장치,
원자상 원소 발생 장치,
스핀 편극 전자선 발생 장치,
캐소드 루미네선스 장치, 또는,
역광 전자 분광 장치인, 전자선 적용 장치.
(9) 전자 총에 의한 전자 빔의 사출 방법으로서,
상기 사출 방법은,
포토캐소드로부터 애노드를 향해서 전자 빔을 사출하는 전자 빔 사출 공정,
상기 포토캐소드로부터 사출한 전자 빔이, 중간 전극의 전자 빔 통과 구멍에 형성되며, 또한, 전압의 인가에 의해 상기 캐소드와 상기 애노드 사이에 형성된 전계의 영향을 무시할 수 있는 드리프트 스페이스를 통과하는 드리프트 스페이스 통과 공정,
상기 드리프트 스페이스 통과 공정 후의 전자 빔이, 상기 애노드를 향해서 수속(收束)하는 전자 빔 수속 공정을 포함하는, 전자 총에 의한 전자 빔의 사출 방법.
(10) 상기 (9)에 기재된 전자 총에 의한 전자 빔의 사출 방법의 전자 빔 사출 공정(ST1)으로부터 전자 빔 수속 공정(ST3)의 사이에 있어서,
전자 빔 폭 조정 공정을 포함하는, 전자 빔의 초점 위치 조정 방법.
본 출원의 개시에 의해, 전자 총을 상대측 장치에 탑재한 후에 있어서도, 전자 빔의 초점 위치를, 단초점 측 및 장초점 측 중 어느 방향으로도 조정할 수 있다.
도 1은, 전자 총(1), 및, 전자 총(1)을 탑재한 장치를 모식적으로 도시한 도면이다.
도 2는, 전자 총(1), 및, 전자 총(1)을 탑재한 장치를 모식적으로 도시한 도면이다.
도 3은, 중간 전극(2)의 개략에 대해 설명하는 도면이다.
도 4는, 캐소드(3)와 애노드(4) 사이에, 드리프트 스페이스(24)를 갖는 중간 전극(2)을 설치함으로써, 초점 거리를 조정할 수 있는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는, 캐소드(3)와 애노드(4) 사이에, 드리프트 스페이스(24)를 갖는 중간 전극(2)을 설치함으로써, 초점 거리를 조정할 수 있는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은, 초점 위치 조정의 제1 실시 형태의 개략을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은, 초점 위치 조정의 제2 실시 형태의 개략을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은, 초점 위치 조정의 제3 실시 형태의 개략을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는, 초점 위치 조정의 제3 실시 형태의 개략을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은, 초점 위치 조정의 제4 실시 형태의 개략을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은, 초점 위치 조정의 제5 실시 형태의 개략을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는, 전자 빔의 사출 방법의 실시 형태에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 13은, 실시예 1에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 14는, 실시예 2에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 15는, 실시예 3에 대해 설명하기 위한 도면이다.
이하, 도면을 참조하면서, 전자 총, 전자선 적용 장치, 전자 총에 의한 전자 사출 방법, 및, 전자 빔의 초점 위치 조정 방법에 대해 상세히 설명한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 동종의 기능을 갖는 부재에는, 동일 또는 유사한 부호가 붙어 있다. 그리고, 동일 또는 유사한 부호가 붙은 부재에 대해서, 반복되는 설명이 생략되는 경우가 있다.
(전자 총의 실시 형태)
도 1을 참조하여, 전자 총의 구성예의 개략에 대해 설명한다. 도 1은, 전자 총(1), 및, 전자 총(1)을 탑재한 상대측 장치(E)를 모식적으로 도시한 도면이다.
전자 총(1)의 실시 형태는, 중간 전극(2)과, 포토캐소드(3)와, 애노드(4)를 적어도 구비하고 있다. 또, 필요에 따라서, 전원(6)과 광원(7)을, 전자 총(1)을 구성하는 요소로서 구비하고 있어도 된다. 또한, 전원(6)과 광원(7)은, 전자 총(1)을 작동시킬 때에, 별도 장착해도 된다.
중간 전극(2)은, 포토캐소드(3)로부터 사출한 전자 빔이 통과하는 전자 빔 통과 구멍(21)을 갖고 있다. 또, 전자 빔 통과 구멍(21)에는, 포토캐소드(3)와 애노드(4) 사이의 전압차에 의해 형성된 전계의 영향을 무시할 수 있는 드리프트 스페이스가 형성되어 있다. 중간 전극(2)의 구성의 상세에 대해서는 후술한다.
도 1에 기재된 예에서는, 중간 전극(2), 포토캐소드(3), 애노드(4)는, 진공 챔버(CB) 내에 배치되어 있다. 포토캐소드(3)는, 광원(7)으로부터 조사되는 여기광(L)의 수광에 따라, 전자 빔(B)을 사출한다. 보다 구체적으로는, 포토캐소드(3) 중의 전자는, 여기광(L)에 의해서 여기되며, 여기된 전자가, 포토캐소드(3)로부터 사출된다. 사출한 전자는, 애노드(4)와 캐소드(3)에 의해서 형성되는 전계에 의해, 전자 빔(B)을 형성한다. 또한, 본 명세서에 있어서의 「포토캐소드」와 「캐소드」의 기재에 관하여, 전자 빔을 사출한다고 하는 의미로 기재하는 경우에는 「포토캐소드」로 기재하고, 「애노드」의 대극이라는 의미로 기재하는 경우에는 「캐소드」로 기재하는 일이 있으나, 부호에 관해서는, 「포토캐소드」 및 「캐소드」 중 어느 경우에서도 3을 이용한다.
도 1에 기재된 예에서는, 여기광(L)이, 포토캐소드(3)의 정면측으로부터 조사되고 있는데, 대체적으로, 여기광(L)이, 포토캐소드(3)의 배면 측으로부터 조사되도록 해도 된다. 또, 도 1에 기재된 예에서는, 포토캐소드(3)는, 전자 빔 통과 구멍(5h)을 구비한 포토캐소드 수납 용기(5) 내에 배치되어 있다. 포토캐소드 수납 용기(5) 내에는, 포토캐소드(3)를 EA 표면 처리(환언하면, 전자 친화력의 저하 처리)하기 위한 처리 재료(5m)가 배치되어 있어도 된다.
포토캐소드(3)를 형성하기 위한 포토캐소드 재료는, 여기광을 조사함으로써 전자 빔을 사출할 수 있으면 특별히 제한은 없으며, EA 표면 처리가 필요한 재료, EA 표면 처리가 불필요한 재료 등을 들 수 있다. EA 표면 처리가 필요한 재료로는, 예를 들어, III-V족 반도체 재료, II-VI족 반도체 재료를 들 수 있다. 구체적으로는, AlN, Ce2Te, GaN, 1종류 이상의 알칼리 금속과 Sb의 화합물, AlAs, GaP, GaAs, GaSb, InAs 등 및 그들의 혼정 등을 들 수 있다. 그 외의 예로는 금속을 들 수 있고, 구체적으로는, Mg, Cu, Nb, LaB6, SeB6, Ag 등을 들 수 있다. 상기 포토캐소드 재료를 EA 표면 처리함으로써 포토캐소드(3)를 제작할 수 있고, 당해 포토캐소드(3)는, 반도체의 갭 에너지에 따른 근자외-적외 파장 영역에서 여기광의 선택이 가능해질 뿐만 아니라, 전자 빔의 용도에 따른 전자 빔원 성능(양자 수량, 내구성, 단색성, 시간 응답성, 스핀 편극도)이 반도체의 재료나 구조의 선택에 의해 가능해진다.
또, EA 표면 처리가 불필요한 재료로는, 예를 들어, Cu, Mg, Sm, Tb, Y 등의 금속 단체, 혹은, 합금, 금속 화합물, 또는, 다이아몬드, WBaO, Cs2Te 등을 들 수 있다. EA 표면 처리가 불필요한 포토캐소드는, 공지의 방법(예를 들어, 일본국 특허 제3537779호 등을 참조)으로 제작하면 된다. 포토캐소드(3)로서, EA 표면 처리가 불필요한 포토캐소드를 이용한 경우에는, 포토캐소드 수납 용기(5)는 배치하지 않아도 된다.
애노드(4)는, 캐소드(3)와 전계를 형성할 수 있는 것이면 특별히 제한은 없으며, 전자 총의 분야에 있어서 일반적으로 이용되고 있는 애노드를 사용할 수 있다.
전자 총(1)의 실시 형태에서는, 캐소드(3)로부터 애노드(4)를 향해서 전자 빔(B)을 사출할 수 있으면, 전원의 배치에 특별히 제한은 없다. 예를 들어, 캐소드(3)의 전압을 제1 전압, 애노드(4)의 전압을 제2 전압으로 규정했을 때에,
(1) 제1 전압보다 상대적으로 제2 전압이 플러스가 되도록 전위차를 설치함으로써 캐소드(3)와 애노드(4) 사이에 전계가 형성되고,
(2) 중간 전극(2)에는, 제1 전압보다 상대적으로 플러스, 제2 전압보다 상대적으로 마이너스가 되는 범위 내에서 전압이 인가되면 된다.
또한, 중간 전극(2)에 인가되는 전압은, 제1 전압보다 상대적으로 플러스, 제2 전압보다 상대적으로 마이너스의 범위 내이면 가변이어도 된다.
보다 구체적으로는, 도 1에 도시한 예에서는, 제1 전원(6a)과 제2 전원(6b)의 2개의 전원을 구비하고 있다. 도 1에 도시한 예에서는, 제1 전원(6a)에 의해 캐소드(3)(「포토캐소드(3)」, 또는, 「포토캐소드(3)+포토캐소드 수납 용기(5)」)에 전압을 인가함으로써, 캐소드(3)와 애노드(4) 사이에 전위차가 생겨, 전계를 형성할 수 있다. 또, 제2 전원(6b)을 이용하여, 중간 전극(2)에 전압을 인가할 수 있다.
또, 도 2에 도시한 예에서는, 구비하는 전원(6)이 하나의 예를 나타내고 있다. 도 2에 도시한 예에서는, 전원(6)과 중간 전극(2)을 접속하는 회로에 제1 저항(8a)을 설치하고, 전원(6)과 애노드(4)를 접속하는 회로이며, 중간 전극(2)으로의 회로 분기점보다 애노드(4) 측에, 제2 저항(8b)을 설치하고 있다. 제1 저항(8a) 및 제2 저항(8b)의 저항값은,
(1) 제1 전압보다 상대적으로 제2 전압이 플러스가 되도록 전위차를 설치함으로써 캐소드(3)와 애노드(4) 사이에 전계가 형성되고,
(2) 중간 전극(2)에는, 제1 전압보다 상대적으로 플러스, 제2 전압보다 상대적으로 마이너스가 되는 범위 내에서 전압이 인가되도록, 적절히 조정하면 된다. 또, 제1 저항(8a) 및 제2 저항(8b)은, 고정 저항이어도 되고, 가변 저항이어도 된다.
또한, 도시는 생략하나, 캐소드(3)에 전압을 인가하는 전원, 중간 전극(2)에 전압을 인가하는 전원, 및, 애노드(4)에 전압을 인가하는 전원, 즉, 3개의 전원(6)을 구비하고 있어도 된다. 전원(6)은, 전자 총의 분야에서 일반적으로 이용되고 있는 전원을 사용할 수 있다.
광원(7)은, 포토캐소드(3)에 여기광(L)을 조사함으로써, 전자 빔(B)을 사출할 수 있는 것이면 특별히 제한은 없다. 광원(7)은, 예를 들어, 고출력(와트급), 고주파수(수백 MHz), 초단펄스 레이저 광원, 비교적 염가의 레이저 다이오드, LED 등을 들 수 있다. 조사하는 여기광(L)은, 펄스광, 연속광 중 어느 것이어도 되고, 목적에 따라 적절히 조정하면 된다. 도 1에 기재된 예에서는, 광원(2)은, 진공 챔버(CB) 외에 배치되어 있다. 대체적으로, 광원(2)을 진공 챔버(CB) 내에 배치해도 상관없다.
(중간 전극(2)의 개략)
도 3을 참조하여 중간 전극(2)의 개략에 대해 설명한다. 도 3a는, 캐소드(3), 중간 전극(2), 애노드(4)의 개략 단면도, 도 3b는 도 3a의 X-X' 단면도, 도 3c는 도 3a의 Y-Y' 단면도이다. 도 3에 도시한 예에서는, 중간 전극(2)은 중공의 원통으로 형성되어 있다. 중간 전극(2)은, 내부에 포토캐소드(3)로부터 사출한 전자 빔이 통과하는 전자 빔 통과 구멍(21)이 형성되고, 전자 빔 통과 구멍(21)의 포토캐소드(3) 측에는 전자 빔의 입구(22), 전자 빔 통과 구멍(21)의 애노드(4) 측에는 전자 빔의 출구(23)가 형성되어 있다. 캐소드(3)와 애노드(4) 사이에 전위차가 생기도록 전압을 인가하고, 중간 전극(2)에도 전압을 인가함으로써, 도 3a에 도시한 바와 같이, 캐소드(3)와 중간 전극(2) 사이, 중간 전극(2)과 애노드(4) 사이에는, 전계(EF)가 발생한다.
그런데, 발생한 전계(EF)가 공극 내의 전자 빔의 운동에 강하게 미치는 영향의 범위는, 공극의 개구부가 원인 경우, 당해 원을 최대 단면으로서 포함하는 구 내이다. 환언하면, 도 3b에 도시한 전자 빔의 입구(22)의 직경을 a로 규정한 경우, 전자 빔 통과 구멍(21)의 전자 빔의 입구(22)의 중심을 구심으로 한 반경 a/2의 구 내가, 발생한 전계(EF)의 영향을 강하게 받게 된다. 마찬가지로, 도 3c에 도시한 전자 빔의 출구(23)의 직경을 b로 규정한 경우, 전자 빔 통과 구멍(21)의 전자 빔의 출구(23)의 중심을 구심으로 한 반경 b/2의 구 내가, 발생한 전계(EF)의 영향을 받게 된다. 따라서, 전자 빔 통과 구멍(21)의 중심축 방향의 길이를 D로 규정한 경우, D/(a/2+b/2)가 1보다 큰 경우에는, 전자 빔 통과 구멍(21) 내에는, 전계(EF)의 영향을 받지 않는 드리프트 스페이스(24)가 형성된다. 또한, 본 명세서에 있어서, 「중심축 방향」이란, 전자 빔의 입구(22)의 중심과 전자 빔의 출구(23)의 중심을 연결한 방향을 의미한다.
상기와 같이, D/(a/2+b/2)가 1보다 큰 경우에는 드리프트 스페이스(24)가 형성된다. D/(a/2+b/2)는, 1보다 크면 특별히 제한은 없으나, 초점 위치의 조정 범위를 크게 하기 위해서는, 드리프트 스페이스(24)가 어느 정도의 길이가 있는 것이 바람직하고, 예를 들어, 1.5 이상, 2 이상, 3 이상, 4 이상, 5 이상 등, 적절히 설정하면 된다. 한편, 포토캐소드(3)로부터 사출한 전자 빔이, 전자 빔 통과 구멍(21)을 통과할 수 있는 범위 내이면, D/(a/2+b/2)의 상한은 특별히 없다. 그러나, D/(a/2+b/2)가 커지면, 환언하면, 전자 빔 통과 구멍(21)의 길이 D가 너무 길어 지면, 전자 총(1)이 대형화해 버린다고 하는 문제가 있다. 따라서, 장치 설계 상의 관점에서는, D/(a/2+b/2)는 1000 이하로 하는 것이 바람직하고, 필요에 따라서, 500 이하, 100 이하, 50 이하 등, 적절히 설정하면 된다.
또한, 도 3에 도시한 예에서는, 중간 전극(2)은 중공의 원통형이고, 전자 빔 통과 구멍(21)은 원뿔형인데, 중간 전극(2)은, 전자 빔 통과 구멍(21)을 갖고, 또한, 드리프트 스페이스(24)가 형성되면 형상에 특별히 제한은 없다. 예를 들어, 전자 빔 통과 구멍(21)의 단면이 다각형이어도 되고, 그 경우, 「a」와 「b」는, 다각형의 외접원의 직경으로 하면 된다. 그 경우, 외접원의 중심을 연결한 선을 「중심축 방향」으로 하면 된다. 또, 전자 빔 통과 구멍(21)의 단면이 타원인 경우에는, 「a」와 「b」는, 타원의 장축으로 하면 된다. 그 경우, 장축의 중간점을 연결한 선을 「중심축 방향」으로 하면 된다. 또, 도 3에 도시한 예에서는, 전자 빔의 입구(22)가 출구(23)보다 작은데, 환언하면, a<b의 관계로 되어 있는데, a와 b는, a=b 또는 a>b의 관계여도 된다. 또, 도 3a에 도시한 예에서는, 전자 빔의 입구(22)와 출구(23)를 연결한 선은, 단면에서 봤을 때 직선으로 되어 있는데, 단면에서 봤을 때 비직선으로 해도 된다. 예를 들어, 전자 빔 통과 구멍(21)의 중앙부의 단면(드리프트 스페이스를 형성하는 부분의 단면)의 길이를 a와 b보다 길게 함으로써, 전자 빔 통과 구멍(21)이 대략 통형상이 되도록 해도 된다. 또한, 전자 빔의 폭은 드리프트 스페이스(24) 내에서 넓어지는데, 폭이 넓어진 전자 빔이 전자 빔 통과 구멍의 벽면에 충돌하지 않게 하는 것이 바람직하다. 그로 인해, 전자 빔 통과 구멍(21)의 단면의 크기는, 초점 위치의 조정 범위에 의거하여 전자 빔의 폭을 어느 정도까지 넓히는지 계산하여, 적절히 결정하면 된다.
중간 전극(2)은, 캐소드(3)와 애노드(4) 사이에 배치되어 있으면 되는데, 중간 전극(2)의 배치 위치가 캐소드(3) 또는 애노드(4)에 너무 가까우면, 환언하면, 방전 한계를 초과해 버리면, 전자 빔이 날아가지 않게 된다. 따라서, 중간 전극(2)은, 캐소드(3)와 애노드(4)의 거리가 방전 한계를 초과하지 않도록 배치하면 된다.
또, 도 3에 도시한 예에서는, 중간 전극(2)은 단일의 부재로서 형성되어 있는데, 캐소드(3)와 애노드(4) 사이에 형성한 전계(EF)가, 전자 빔의 입구(22)와 출구(23) 이외의 부분으로부터 전자 빔 통과 구멍(21) 내에 들어가지 않으면, 복수의 부재를 조합한 분할 비율 구조로 해도 된다.
중간 전극(2)을 제작하는 재료는, 도체이면 특별히 제한은 없으며, 스테인리스·스틸(SUS) 등의 금속을 들 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하여, 캐소드(3)와 애노드(4) 사이에, 드리프트 스페이스(24)를 갖는 중간 전극(2)을 설치함으로써, 초점 거리를 조정할 수 있는 원리를 설명한다. 도 4는, 중간 전극(2)과 애노드(4) 사이의 원리를 설명하기 위한 도면이다. 도 5는, 캐소드(3)와 중간 전극(2) 사이의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
전자 빔이 전계를 통과할 때, 이하의 원리에 의거하여, 전계로부터 힘을 받는 것이 알려져 있다.
원리 1:전자 빔은, 그 중심축으로부터 외측의 부위일수록, 보다 강한 힘을 받는다.
원리 2:전자 빔은, 단위 길이당, 많은 등전위선을 가로지를수록, 보다 강한 힘을 받는다.
원리 3:전자 빔은, 등전위선을 가로지를 때, 그 진행 방향의 에너지가 클수록, 수직 방향(진행 방향에 대해서)으로 받는 힘은 작아진다.
전자 빔의 형상은, 상기 원리에 의거하여 받는 힘의 총합에 의해서 정해진다. 즉, 상기 원리에 의해서 받는 힘의 밸런스를 조정함으로써, 전자 빔 형상을 성형할 수 있고, 그 결과, 초점 위치를 조정할 수 있다.
먼저, 도 4를 참조하여, 중간 전극(2)과 애노드(4) 사이의 원리를 설명한다. 도 4a에 도시한 바와 같이, 중간 전극(2)과 애노드(4) 사이에는, 전위차에 의해 전계(EF)가 발생한다. 그때, 전계(EF) 내에서는 등전위선(EL)이 형성되고 등전위선(EL)에 대해서 법선 방향의 힘(ELV)이 발생한다. 즉, 전자 빔은, 이 법선 방향의 힘(ELV)의 영향을 받는다.
다음으로, 중간 전극(2)으로부터 애노드(4)를 향해서 사출한 전자 빔이 수속하는 움직임에 대해 설명한다. 도 4a에 도시한 바와 같이, 중간 전극(2)의 전자 빔의 출구에는, 등전위선(EL)이 중간 전극(2)의 공극 내에 들어가는데, 중심축 방향으로부터 벗어남에 따라서, 법선 방향의 힘(ELV)의 각도는, 중심축 방향에 대해서 평행으로부터 각도를 갖게 된다. 환언하면, 등전위선(EL)과 중심축 방향이 교차하는 부분의 법선 방향의 힘(ELV)은, 전자 빔에 대해서 직진 방향의 힘을 부여하는데, 교차하는 부분으로부터 벗어날수록, 법선 방향의 힘(ELV)의 벡터 성분에 의해, 전자 빔을 중심축 방향으로 좁히는 힘이 커진다. 따라서, 드리프트 스페이스(24)를 통과한 직후의 전자 빔의 폭이 클수록, 전자 빔에 대해서 부여되는 중심축 방향으로 좁히는 힘이 커지기(원리 1) 때문에, 초점이 단초점 측이 된다.
다음으로, 드리프트 스페이스(24)를 통과한 직후의 전자 빔의 폭의 크기가 같은 경우의 초점 위치의 제1 조정예에 대해 설명한다. 도 4b는, 중간 전극(2)과 애노드(4)의 거리는 같으나, 중간 전극(2)과 애노드(4) 사이의 전위차를 바꾼 예를 도시하고 있다. 도 4b에 도시한 바와 같이, 중간 전극(2)과 애노드(4) 사이의 전위차를 도 4a보다 크게 한 경우, 발생하는 전계가 커지기 때문에 등전위선(EL)의 밀도도 커진다. 환언하면, 전자 빔에 주어지는 힘이 커진다(원리 2). 따라서, 드리프트 스페이스(24)를 통과함으로써 폭이 커진 전자 빔을 중심축 방향으로 좁히는 힘이 도 4a에 도시한 예보다 커지고, 초점은 단초점 측으로 이동한다. 반대로, 중간 전극(2)과 애노드(4) 사이의 전위차를 도 4a보다 작게 한 경우에는, 초점은 장초점 측으로 이동한다.
도 4c는, 드리프트 스페이스(24)를 통과한 직후의 전자 빔의 폭의 크기가 같은 경우의 초점 위치의 제2 조정예에 대해 도시하고 있다. 도 4c는, 중간 전극(2)과 애노드(4) 전위차는 같으나, 중간 전극(2)과 애노드(4) 사이의 거리를 바꾼 예를 도시하고 있다. 도 4c에 도시한 바와 같이, 중간 전극(2)과 애노드(4) 사이의 거리를 도 4a보다 짧게 한 경우, 등전위선(EL)의 밀도가 커진다. 환언하면, 도 4 a보다 단시간(단거리)에, 전자 빔을 중심축 방향으로 좁히는 힘이 주어진다. 따라서, 드리프트 스페이스(24)를 통과함으로써 폭이 커진 전자 빔을 중심축 방향으로 좁히는 단위 거리당 힘이, 도 4a에 도시한 예보다 커지기(원리 2) 때문에, 초점은 단초점 측으로 이동한다. 반대로, 중간 전극(2)과 애노드(4) 사이의 거리를 도 4a보다 길게 한 경우, 초점은 장초점 측으로 이동한다.
다음으로, 도 5를 참조하여, 캐소드(3)와 중간 전극(2) 사이의 원리를 설명한다. 도 5a에 도시한 바와 같이, 캐소드(3)와 중간 전극(2) 사이에는, 전위차에 의해 전계(EF)가 발생한다. 그때, 도 4a와 마찬가지로, 전계(EF) 내에서는 등전위선(EL)이 형성되고, 등전위선(EL)에 대해서 법선 방향의 힘(ELV)이 발생한다. 즉, 사출한 전자 빔은, 이 법선 방향의 힘(ELV)의 영향을 받는다.
다음으로, 캐소드(3)로부터 사출한 전자 빔이 중간 전극(2)에 들어갈 때의 전자 빔의 폭의 제1 조정예에 대해 설명한다. 도 5b는, 캐소드(3)와 중간 전극(2)의 거리는 같으나, 캐소드(3)와 중간 전극(2) 사이의 전위차를 바꾼 예를 도시하고 있다. 도 5b에 도시한 바와 같이, 캐소드(3)와 중간 전극(2) 사이의 전위차를 도 5a보다 크게 한 경우, 발생하는 전계가 커지기 때문에 등전위선(EL)의 밀도도 커진다. 환언하면, 진행 방향의 에너지가 커지기 때문에, 수직 방향(진행 방향에 대해서)으로 받는 힘은 작아진다(원리 3). 즉, 전자 빔을 넓히려고 하는 힘이 작아진다. 이때, 원리 2에 의해서 빔을 넓히려고 하는 힘도 받으나, 그 영향보다, 원리 3이 우위가 되는 조건(전위차, 전극간 거리)으로 함으로써, 도 5b에 도시한 예에서는, 캐소드(3)로부터 사출한 전자 빔이 중간 전극(2)에 들어갈 때의 폭은, 도 5a에 도시한 예보다 작아진다.
반대로, 캐소드(3)와 중간 전극(2) 사이의 전위차를 도 5a보다 작게 한 경우에는, 도 5a에 도시한 예보다 중심축 방향을 따라서 직진하는 힘이 작아지기 때문에, 수직 방향(진행 방향에 대해서)으로 받는 힘은 커진다(원리 3). 즉, 전자 빔을 넓히려고 하는 힘이 커지기 때문에, 도 5a에 도시한 예보다 더욱 넓어진다. 그리고, 드리프트 스페이스(24) 내는 전계가 생겨 있지 않기 때문에, 드리프트 스페이스(24)의 입구에서 넓어지는 방향의 에너지를 갖는 전자 빔의 폭은, 드리프트 스페이스(24) 내에서 더욱 커진다.
다음으로, 캐소드(3)로부터 사출한 전자 빔이 중간 전극(2)에 들어갈 때의 전자 빔의 폭의 제2 조정예에 대해 설명한다. 도 5c는, 캐소드(3)와 중간 전극(2)의 전위차는 같으나, 캐소드(3)와 중간 전극(2) 사이의 거리를 바꾼 예를 도시하고 있다. 도 5c에 도시한 바와 같이, 캐소드(3)와 중간 전극(2) 사이의 거리를 도 5a보다 짧게 한 경우, 등전위선(EL)의 밀도가 커진다. 환언하면, 진행 방향의 에너지가 커지기 때문에, 수직 방향(진행 방향에 대해서)으로 받는 힘은 작아진다(원리 3). 즉, 전자 빔을 넓히려고 하는 힘이 작아진다. 이때, 원리 2에 의해서 빔을 넓히려고 하는 힘도 받으나, 그 영향보다, 원리 3이 우위가 되는 조건(전위차, 전극간 거리)으로 함으로써, 도 5c에 도시한 예에서는, 캐소드(3)로부터 사출한 전자 빔이 중간 전극(2)에 들어갈 때의 폭은, 도 5a에 도시한 예보다 작아진다.
반대로, 캐소드(3)와 중간 전극(2) 사이의 거리를 도 5a보다 길게 한 경우에는, 등전위선(EL)의 밀도가 작아지기 때문에, 도 5a에 도시한 예보다 중심축 방향을 따라서 직진하는 힘이 작아진다. 그 경우, 수직 방향(진행 방향에 대해서)으로 받는 힘이 강해진다(원리 3). 즉, 빔을 넓히려고 하는 힘이 커진다. 따라서, 전자 빔의 폭은, 도 5a에 도시한 예보다 더욱 넓어진다. 그리고, 드리프트 스페이스(24) 내는 전계가 생겨 있지 않기 때문에, 드리프트 스페이스(24)의 입구에서 넓어지는 방향의 에너지를 갖는 전자 빔의 폭은, 드리프트 스페이스(24) 내에서 더욱 커진다.
또, 상세한 설명은 생략하나, 드리프트 스페이스(24)를 길게 할수록, 드리프트 스페이스(24)를 통과하는 동안에, 전자 빔의 폭은 커진다. 따라서, 본 명세서에서 개시하는 전자 총은, 중간 전극(2)과 애노드(4) 사이의 등전위선(EL)의 밀도의 조정(중간 전극(2)과 애노드(4)의 거리의 조정, 전위차의 조정), 캐소드(3)와 중간 전극(2) 사이의 등전위선(EL)의 밀도의 조정(캐소드(3)와 중간 전극(2)의 거리의 조정, 전위차의 조정), 및, 드리프트 스페이스(24)의 길이의 조정을 조합함으로써, 전자 총을 상대측 장치에 탑재한 후에, 초점 위치를, 장초점 측 및 단초점 측 중 어느 방향으로도 적절히 조정할 수 있다.
다음으로, 초점 위치의 조정의 각종 실시 형태에 대해 설명한다.
(초점 위치 조정의 제1 실시 형태)
도 6은, 초점 위치 조정의 제1 실시 형태의 개략을 설명하기 위한 도면이다. 도 6에서는, 캐소드(3)와 애노드(4)에 인가하는 전압차는 일정하고, 중간 전극(2)에 인가하는 전압값을 변화시킴으로써, 초점 위치를 조정하는 예를 도시하고 있다. 도 6a 내지 6c에 도시한 바와 같이, 캐소드(3)의 전압을 -50kV, 애노드(4)의 전압을 0kV로 설정하고, 중간 전극(2)에는, 도 6a에서는 -20kV, 도 6b에서는 -30kV, 도 6c에서는 -40kV의 전압을 인가했다고 한다. 그렇다면, 캐소드(3)와 중간 전극(2) 사이의 전압차는, 도 6a에서는 30kV, 도 6b에서는 20kV, 도 6c에서는 10kV가 된다. 즉, 중간 전극(2)에 인가하는 전압을, 캐소드(3)의 전압에 가까운 값으로 할수록, 캐소드(3)와 중간 전극(2) 사이의 전위차는 작아진다. 그리고, 전위차가 작을수록, 캐소드(3)와 중간 전극(2) 사이의 등전위선의 밀도는 작아지기 때문에, 포토캐소드(3)로부터 사출한 전자 빔(B)은, 도 6a로부터 도 6c의 순으로, 중간 전극(2)을 향해 넓어지기 쉬워진다. 또한, 중간 전극(2)에는 드리프트 스페이스가 형성되어 있기 때문에, 넓어지기 쉬운 전자 빔(B)은, 드리프트 스페이스 내에서 더욱 넓어진다.
한편, 캐소드(3)와 애노드(4)의 전위차는 일정하기 때문에, 중간 전극(2)과 애노드(4) 사이의 전위차는, 캐소드(3)와 중간 전극(2) 사이의 전위차와는 반대로 된다. 즉, 도 6a로부터 도 6C의 순으로, 중간 전극(2)과 애노드(4) 사이의 전위차는 커지기 때문에, 중간 전극(2)과 애노드(4) 사이의 등전위선의 밀도도 커진다. 또한, 드리프트 스페이스를 나온 후의 전자 빔의 폭은, 도 6a로부터 도 6c의 순으로 커지기 때문에, 중간 전극(2)을 나온 전자 빔(B)은, 도 6a와 비교하여 도 6c에 도시한 예가 수속되기 쉽다. 즉, 중간 전극(2)과 애노드(4) 사이의 전위차가 클수록, 초점 위치(F)를 단초점 측으로 이동할 수 있다. 이상과 같이, 초점 위치 조정의 제1 실시 형태에서는, 캐소드(3), 중간 전극(2), 애노드(4)의 배치를 변경하는 일 없이, 중간 전극(2)에 인가하는 전압을 변화시키는 것만으로, 초점 위치(F)를 조정할 수 있다.
(초점 위치 조정의 제2 실시 형태)
도 7은, 초점 위치 조정의 제2 실시 형태의 개략을 설명하기 위한 도면이다. 도 7에서는, 캐소드(3)와 애노드(4) 사이의 전압차 및 중간 전극(2)에 인가하는 전압값을 일정하게 하고, 캐소드(3)와 애노드(4) 사이에서, 중간 전극(2)을 전자 빔 통과 구멍(21)의 중심축 방향으로 구동하는 구동부(9)를 구비한 예를 도시하고 있다. 도 7에 도시한 예에서는, 중간 전극(2)에 모터(9a)를 고정하고, 모터(9a)의 축에 고정한 피니언을 랙(9b)에 걸어맞추는 랙 앤드 피니언 구조에 의해, 중간 전극(2)을 구동하는 예를 나타내고 있는데, 중간 전극(2)을 중심축 방향으로 구동할 수 있으면 구동부(9)는 특별히 제한은 없다.
도 7에 도시한 예에서는, 캐소드(3)와 애노드(4) 사이에 중간 전극(2)의 위치를 바꿈에 따라, 캐소드(3)와 중간 전극(2)의 거리, 중간 전극(2)과 애노드(4) 사이의 거리가 바뀐다. 한편, 캐소드(3)와 애노드(4)의 전위차, 중간 전극(2)에 인가하는 전압은 일정하기 때문에, 중간 전극(2)의 위치를 변경함으로써, 캐소드(3)와 중간 전극(2) 사이의 등전위선의 밀도, 및, 중간 전극(2)과 애노드(4) 사이의 등전위선의 밀도가 바뀐다. 보다 구체적으로는, 캐소드(3)와 중간 전극(2)의 전위차는 같으나, 도 7a로부터 도 7c의 순으로 캐소드(3)와 중간 전극(2) 사이의 등전위선의 밀도가 작아지기 때문에, 전자 빔(B)은 넓어지기 쉬워진다. 또한, 중간 전극(2)에는 드리프트 스페이스가 형성되어 있기 때문에, 넓어지기 쉬운 전자 빔(B)은, 드리프트 스페이스 내에서 더욱 넓어진다.
한편, 중간 전극(2)과 애노드(4) 사이의 등전위선의 밀도는, 캐소드(3)와 중간 전극(2)과는 반대로 된다. 즉, 도 7a로부터 도 7c의 순으로, 중간 전극(2)과 애노드(4) 사이의 등전위선의 밀도는 커진다. 또한, 드리프트 스페이스를 나온 후의 전자 빔의 폭은, 도 7a로부터 도 7c의 순으로 커지기 때문에, 중간 전극(2)을 나온 전자 빔(B)은, 도 7a로부터 도 7c의 순으로 수속되기 쉬워진다. 즉, 중간 전극(2)과 애노드(4) 사이의 거리가 짧을수록, 초점 위치를 단초점 측으로 할 수 있다. 이상과 같이, 초점 위치 조정의 제2 실시 형태에서는, 중간 전극(2)의 위치를 중심축 방향으로 변화시킴으로써, 초점 위치를 조정할 수 있다.
(초점 위치 조정의 제3 실시 형태)
도 8 및 도 9는, 초점 위치 조정의 제3 실시 형태의 개략을 설명하기 위한 도면이다. 먼저, 도 8a 및 도 8b를 참조하여, 제3 실시 형태에서 이용하는 중간 전극(2)의 개략을 설명한다. 제3 실시 형태의 중간 전극(2)은, 중심축 방향의 길이가 가변이 되는 기구를 갖고 있다. 도 8a 및 도 8b에 도시한 예에서는, 중간 전극(2)은, 중간 전극 제1 부분(2a)과 중간 전극 제2 부분(2b)으로 분할되어 있다. 그리고, 중간 전극 제2 부분(2b)이, 제2 실시 형태와 같은 랙 앤드 피니언 구조에 의해, 중간 전극 제1 부분(2a)에 대해서 슬라이드 가능하게 되어 있다. 따라서, 중간 전극(2)의 중심축 방향의 길이를 바꿀 수 있다. 또한, 도 8에 도시한 예는, 단순한 예시로, 중간 전극(2)의 중심축 방향의 길이를 바꾸는 것이 가능하면, 중심축 방향의 길이가 가변이 되는 기구는 특별히 제한은 없다. 예를 들어, 랙 앤드 피니언 구조를 구성하는 모터(9a)가, 중간 전극 제1 부분(2a)에 고정되어 있어도 된다. 또, 중간 전극 제1 부분(2a)의 외주면과 중간 전극 제2 부분(2b)의 내주면이 회전 가능하게 걸어맞춰지도록 나사가 잘리고, 중간 전극 제1 부분(2a) 또는 중간 전극 제2 부분(2b)의 한쪽을 전자 총(1)에 고정하여, 중간 전극 제1 부분(2a) 또는 중간 전극 제2 부분(2b)의 다른쪽에 회전 방향의 힘을 부여함으로써, 중간 전극 제1 부분(2a) 또는 중간 전극 제2 부분(2b)이 회전하면서 신축하도록 해도 된다. 혹은, 중간 전극(2)을 주름 상자형상으로 형성하고, 중심축 방향으로 신축 가능해지도록 형성해도 된다.
또한, 도 8a 및 도 8b에 도시한 예에서는, 캐소드(3)와 애노드(4) 사이의 거리는 고정이다. 따라서, 중간 전극(2)을 신장하면, 중간 전극(2)과 애노드(4)의 거리는 짧아진다. 즉, 도 8a 및 도 8b는, 드리프트 스페이스의 길이, 및, 중간 전극(2)과 애노드(4) 사이의 거리의 조정을 조합한 예를 도시하고 있다. 대체적으로, 도시는 생략하나, 중간 전극 제2 부분(2b)과 애노드(4)를, 절연성 재료 등으로 접속해도 된다. 그 경우, 중간 전극(2)과 애노드(4) 사이의 거리가 일정해지기 때문에, 드리프트 스페이스의 길이의 조정만으로, 초점 위치를 조정하게 된다. 물론, 중간 전극 제2 부분(2b)과 애노드(4)의 접속을 대신하여, 캐소드(3)와 중간 전극 제1 부분(2a)을, 절연성 재료 등으로 접속해도 된다.
다음으로, 도 9를 참조하여, 초점 위치 조정의 제3 실시 형태에 대해 설명한다. 또한, 도 9a 내지 도 9c에 있어서는, 설명을 간략화하기 위해, 중간 전극(2)의 세세한 구조의 기재는 생략하고, 중간 전극(2)의 길이를 바꾼 도면으로 설명한다. 또, 도 9a 내지 도 9c에서는, 도시는 생략하나, 중간 전극(2)과 애노드(4)를 절연성 재료로 접속함으로써, 중간 전극(2)과 애노드(4)의 거리가 일정해지는 경우의 예를 도시하고 있다. 즉, 중간 전극(2)의 길이로 초점 위치를 조정하는 예를 나타내고 있다. 초점 위치 조정의 제3 실시 형태에서는, 캐소드(3)와 애노드(4)의 전위차, 중간 전극(2)에 인가하는 전압은 일정하게 하고 있다. 그로 인해, 캐소드(3)와 중간 전극(2) 사이의 등전위선의 밀도는 같기 때문에, 도 9a 내지 도 9c에 도시한 바와 같이, 드리프트 스페이스에 도달할 때의 전자 빔(B)의 폭(넓어짐 상태)은 같다. 한편, 도 9a로부터 도 9c의 순으로 드리프트 스페이스는 길어지기 때문에, 전자 빔(B)이 드리프트 스페이스를 통과 중에, 도 9a로부터 도 9c의 순으로 전자 빔(B)은 드리프트 스페이스 내에서 더욱 넓어진다. 한편, 중간 전극(2)과 애노드(4)의 거리는 일정하기 때문에, 중간 전극(2)과 애노드(4) 사이의 등전위선의 밀도는 같다. 그러나, 드리프트 스페이스가 도 9a로부터 도 9c의 순으로 길어지기 때문에, 드리프트 스페이스를 나올 때의 전자 빔(B)의 폭은 도 9a로부터 도 9c의 순으로 커지고, 그 결과, 도 9c로부터 도 9a의 순으로, 드리프트 스페이스를 나온 후의 전자 빔(B)을 중심축 방향으로 좁히는 힘이 커진다. 따라서, 중간 전극(2)을 나온 전자 빔(B)은, 도 9c일수록 수속되기 쉬워진다. 즉, 중간 전극(2)의 드리프트 스페이스의 거리를 길게 할수록, 초점 위치(F)를 단초점 측으로 이동할 수 있다. 이상과 같이, 초점 위치 조정의 제3 실시 형태에서는, 중간 전극(2)의 길이를 중심축 방향으로 변화시켜, 드리프트 스페이스의 길이를 조정함으로써, 초점 위치(F)를 조정할 수 있다.
(초점 위치 조정의 제4 실시 형태)
도 10은, 초점 위치 조정의 제4 실시 형태의 개략을 설명하기 위한 도면이다. 초점 위치 조정의 제4 실시 형태에서는, 애노드(4)를 중심축 방향으로 이동함으로써, 중간 전극(2)과 애노드(4)의 거리를 조정하는 예를 나타내고 있다. 또한, 도시는 생략하나, 애노드(4)의 중심축 방향으로의 이동은, 애노드(4)를 이동할 수 있으면 특별히 제한은 없으며, 도 8에 도시한 구동부를 이용하면 된다. 도 10a 내지 도 10c에 도시한 예에서는, 캐소드(3)와 애노드(4)의 전위차, 중간 전극(2)의 길이, 및, 중간 전극(2)에 인가하는 전압은 일정하게 하고 있다. 그로 인해, 캐소드(3)와 중간 전극(2) 사이의 등전위선의 밀도, 및, 드리프트 스페이스의 길이는 같기 때문에, 도 10a 내지 도 10c에 도시한 바와 같이, 드리프트 스페이스를 나올 때까지의 전자 빔(B)의 폭(넓어짐 상태)은 같다.
한편, 중간 전극(2)과 애노드(4)의 거리는, 도 10a로부터 도 10c의 순으로 커지기 때문에, 중간 전극(2)과 애노드(4) 사이의 등전위선의 밀도는, 도 10a로부터 도 10c의 순으로 작아진다. 따라서, 드리프트 스페이스를 나올 때까지의 전자 빔의 폭은, 도 10a로부터 도 10c와 같으나, 전자 빔(B)을 중심축 방향으로 수속하는 힘은, 도 10a로부터 도 10c의 순으로 약해진다. 즉, 중간 전극(2)과 애노드(4) 사이의 거리가 길어질수록, 초점 위치(F)를 장초점 측으로 할 수 있다. 이상과 같이, 초점 위치 조정의 제4 실시 형태에서는, 애노드(4)의 위치를 중심축 방향으로 변화시킴으로써, 초점 위치(F)를 조정할 수 있다.
(초점 위치 조정의 제5 실시 형태)
도 11은, 초점 위치 조정의 제5 실시 형태의 개략을 설명하기 위한 도면이다. 초점 위치 조정의 제5 실시 형태에서는, 제4 실시 형태의 애노드(4)를 대신하여 캐소드(3)를 중심축 방향으로 이동함으로써, 캐소드(3)와 중간 전극(2)의 거리를 조정하는 예를 나타내고 있다. 또한, 도시는 생략하나, 캐소드(3)의 중심축 방향으로의 이동은, 캐소드(3)를 이동할 수 있으면 특별히 제한은 없으나, 도 8에 도시한 구동부를 이용하면 된다. 도 11a 내지 도 11c에 도시한 예에서는, 캐소드(3)와 애노드(4)의 전위차, 중간 전극(2)의 길이, 및, 중간 전극(2)에 인가하는 전압은 일정하게 하고 있다. 그로 인해, 캐소드(3)와 중간 전극(2)의 전위차는 같으나, 도 11a로부터 도 11c의 순으로 캐소드(3)와 중간 전극(2) 사이의 등전위선의 밀도가 커지기 때문에, 전자 빔이 중간 전극(2)의 드리프트 스페이스에 들어갈 때의 폭은, 도 11a로부터 도 11c의 순으로 작아진다. 따라서, 드리프트 스페이스로부터 나올 때의 전자 빔(B)의 폭도, 도 11a로부터 도 11c의 순으로 작아진다.
한편, 중간 전극(2)과 애노드(4)의 거리는 일정하기 때문에, 중간 전극(2)과 애노드(4) 사이의 등전위선의 밀도는 같다. 그러나, 드리프트 스페이스를 나올 때의 전자 빔(B)의 폭은, 도 11a로부터 도 11c의 순으로 커지고, 그 결과, 도 11a로부터 도 11c의 순으로, 드리프트 스페이스를 나온 후의 전자 빔(B)을 중심축 방향으로 좁히는 힘이 커진다. 따라서, 중간 전극(2)을 나온 전자 빔(B)은, 도 11a일수록 수속되기 쉬워진다. 즉, 캐소드(3)와 중간 전극(2) 사이의 거리를 짧게 할수록, 초점 위치(F)를 장초점 측으로 할 수 있다. 이상과 같이, 초점 위치 조정의 제5 실시 형태에서는, 캐소드(3)의 위치를 중심축 방향으로 변화시킴으로써, 초점 위치(F)를 조정할 수 있다.
또한, 초점 위치 조정의 제1 내지 제5 실시 형태는, 각각, 단독으로 실시되어도 되고, 제1 실시 형태 내지 제5 실시 형태를 조합하여 실시해도 된다.
(전자 빔의 사출 방법의 실시 형태)
도 12를 참조하여, 전자 빔의 사출 방법의 실시 형태에 대해 설명한다. 사출 방법의 실시 형태는, 전자 빔 사출 공정(ST1), 드리프트 스페이스 통과 공정(ST2), 전자 빔 수속 공정(ST3)을 적어도 포함하고 있다. 전자 빔 사출 공정(ST1)에서는, 광원으로부터 여기광을 포토캐소드에 조사함으로써, 포토캐소드로부터 애노드를 향해서 전자 빔을 사출한다. 드리프트 스페이스 통과 공정(ST2)에서는, 포토캐소드로부터 사출한 전자 빔이, 캐소드와 애노드 사이에 배치한 중간 전극(2)의 전자 빔 통과 구멍에 형성된 드리프트 스페이스를 통과한다. 드리프트 스페이스는, 전압의 인가에 의해 캐소드와 애노드 사이에 형성된 전계의 영향을 무시할 수 있기 때문에, 전자 빔은 드리프트 스페이스 내에서 넓어진다. 그리고, 전자 빔 수속 공정(ST3)에서는, 드리프트 스페이스 통과 후의 전자 빔이 애노드를 향해서 수속하고, 그 결과, 상대측 장치로 초점을 맺도록 할 수 있다.
(전자 빔의 초점 위치 조정 방법의 실시 형태)
상기와 같이, 전자 빔을 드리프트 스페이스 내에서 넓히는 드리프트 스페이스 통과 공정(ST2)은, 본 발명자가 찾아낸 신규의 공정이기 때문에, 당해 공정을 포함하는 전자 빔의 사출 방법은 신규의 방법이다. 그리고, 당해 신규의 전자 빔의 사출 방법에 더해, 전자 빔의 폭을 적극적으로 조정하는, 전자 빔 폭 조정 공정을 추가함으로써, 전자 빔의 사출 방법을, 전자 빔의 초점 위치 조정 방법으로써 이용할 수 있다. 전자 빔 폭 조정 공정은, 전자 빔 사출 공정(ST1)으로부터 전자 빔 수속 공정(ST3)의 사이에서 실시되면, 임의의 공정 사이 및/또는 행정 중에 실시하면 된다.
예를 들어, 전자 빔 사출 공정(ST1)과 드리프트 스페이스 통과 공정(ST2) 사이에서 전자 빔 폭 조정 공정을 실시하는 경우에는, 캐소드와 중간 전극 사이의 전위차 및/또는 거리를 변경하는 공정을 실시하면 된다. 당해 공정에 의해, 캐소드와 중간 전극 사이의 등전위선의 밀도가 바뀌기 때문에, 전자 빔의 폭을 조정할 수 있다(이하, 「제1 전자 빔 폭 조정 공정」으로 기재한다).
또, 드리프트 스페이스 통과 공정(ST2) 중에 전자 빔 폭 조정 공정을 실시하는 경우에는, 중간 전극(2)의 길이를 변경하는 공정을 실시하면 된다. 당해 공정에 의해, 전계의 영향을 무시할 수 있는 드리프트 스페이스의 길이가 바뀌기 때문에, 드리프트 스페이스의 길이를 조정함으로써, 전자 빔의 폭을 조정할 수 있다(이하, 「제2 전자 빔 폭 조정 공정」으로 기재한다).
또, 전자 빔 수속 공정(ST3) 중에 전자 빔 폭 조정 공정을 실시하는 경우에는, 중간 전극과 애노드 사이의 전위차 및/또는 거리를 변경하는 공정을 실시하면 된다. 당해 공정에 의해, 중간 전극과 애노드 사이의 등전위선의 밀도가 바뀌기 때문에, 전자 빔의 폭을 조정할 수 있다(이하, 「제3 전자 빔 폭 조정 공정」으로 기재한다).
제1 전자 빔 폭 조정 공정, 제2 전자 빔 폭 조정 공정, 및, 제3 전자 빔 폭 조정 공정은, 단독으로 실시되어도 되고, 조합하여 실시해도 된다.
전자 총을 탑재하는 전자선 적용 장치(E)는, 전자 총을 탑재하는 공지의 장치를 들 수 있다. 예를 들어, 자유 전자 레이저 가속기, 전자 현미경, 전자선 홀로그래피 장치, 전자선 묘화 장치, 전자선 회절 장치, 전자선 검사 장치, 전자선 금속 적층 조형 장치, 전자선 리소그래피 장치, 전자선 가공 장치, 전자선 경화 장치, 전자선 멸균 장치, 전자선 살균 장치, 플라즈마 발생 장치, 원자상 원소 발생 장치, 스핀 편극 전자선 발생 장치, 캐소드 루미네선스 장치, 역광 전자 분광 장치 등을 들 수 있다.
이하에 실시예를 들어, 본 출원에서 개시하는 실시 형태를 구체적으로 설명하는데, 이 실시예는 단순히 실시 형태의 설명을 위한 것이다. 본 출원에서 개시하는 발명의 범위를 한정하거나, 혹은 제한하는 것을 나타내는 것은 아니다.
실시예
<실시예 1>
도 13을 참조하여, 실시예 1에 대해 설명한다. 도 13a는, 실시예 1의 조건을 도시하기 위한 도면이고, 캐소드(3)에 인가하는 전압은 -50kV, 애노드(4)의 전압은 0kV, 캐소드(3)와 중간 전극(2)의 간격은 2mm, 중간 전극(2)의 길이는 40mm, 전자 빔 통과 구멍은 직경 4mm의 원통 형상, 중간 전극(2)과 애노드(4)의 간격은 8mm의 고정값으로 하고, 중간 전극(2)에 인가하는 전압만 가변값으로 하여, 시뮬레이션을 행했다. 도 13b는 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다. 도 13b의 종축이 전자 빔의 직경, 횡축이 포토캐소드(3)로부터의 거리이며, 도 13b 중의 화살표가 애노드(4)의 위치가 되어, 화살표보다 우측이 상대측 장치 내에서 전자 빔이 초점을 맺는 위치를 나타낸다. 도 13b에 도시한 바와 같이, 중간 전극(2)에 인가하는 전압값 이외의 조건이 같은 경우, 중간 전극(2)에 인가하는 전압값이 캐소드(3)의 전압값에 가까울수록 초점 위치가 단초점 측으로 이동하고, 중간 전극(2)에 인가하는 전압값이 캐소드(3)의 전압값으로부터 멀어질수록 초점 위치가 장초점 측으로 이동했다. 따라서, 중간 전극(2)에 인가하는 전압을 조정하는 것, 환언하면, 캐소드(3)와 중간 전극(2) 사이의 등전위선의 밀도를 조정(제1 전자 빔 폭 조정 공정), 및, 중간 전극(2)과 애노드(4) 사이의 등전위선의 밀도를 조정(제3 전자 빔 폭 조정 공정)함으로써, 초점 위치를 단초점 측과 장초점 측 중 어느 방향으로도 조정할 수 있는 것을 확인했다.
<실시예 2>
도 14를 참조하여, 실시예 2에 대해 설명한다. 도 14a는, 실시예 2의 조건을 도시하기 위한 도면이고, 캐소드(3)에 인가하는 전압은 -50kV, 애노드(4)의 전압은 0kV, 중간 전극(2)의 길이는 25mm, 전자 빔 통과 구멍은 직경 4mm의 원통형상, 중간 전극(2)에 인가하는 전압은 -38kV의 고정값으로 하며, 포토캐소드(3)와 중간 전극의 간격은 dmm, 중간 전극(2)과 애노드(4)의 간격은 15-dmm의 가변값으로 하여, 시뮬레이션을 행했다. 도 14b는 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다. 도 14b의 종축이 전자 빔의 직경, 횡축이 캐소드(3)로부터의 거리이고, 도 14b 중의 화살표가 애노드(4)의 위치가 되어, 화살표보다 우측이 상대측 장치 내에서 전자 빔이 초점을 맺는 위치를 나타낸다. 도 14b에 도시한 바와 같이, 중간 전극(2)의 위치 이외의 조건이 같은 경우, 캐소드(3)와 중간 전극(2)의 간격이 넓을수록 초점 위치가 단초점 측으로 이동하고, 캐소드(3)와 중간 전극(2)의 간격이 좁을수록 초점 위치가 장초점 측으로 이동했다. 따라서, 캐소드(3)와 애노드(4) 사이에서 중간 전극(2)의 위치를 조정하는 것, 환언하면, 캐소드(3)와 중간 전극(2) 사이의 등전위선의 밀도를 조정(제1 전자 빔 폭 조정 공정), 및, 중간 전극(2)과 애노드(4) 사이의 등전위선의 밀도를 조정(제3 전자 빔 폭 조정 공정)함으로써, 초점 위치를 단초점 측과 장초점 측 중 어느 방향으로도 조정할 수 있는 것을 확인했다.
<실시예 3>
도 15를 참조하여, 실시예 3에 대해 설명한다. 도 15a는, 실시예 3의 조건을 도시하기 위한 도면이고, 캐소드(3)에 인가하는 전압은 -50kV, 애노드(4)의 전압은 0kV, 캐소드(3)와 중간 전극(2)의 거리는 2mm, 중간 전극(2)과 애노드(4)의 거리는 8mm, 전자 빔 통과 구멍은 직경 4mm의 원통형상, 중간 전극(2)에 인가하는 전압은 -38kV의 고정값으로 하고, 중간 전극(2)의 길이를 25mm, 30mm, 40mm의 가변값으로 하여, 시뮬레이션을 행했다. 도 15b는 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다. 도 15b의 종축이 전자 빔의 직경, 횡축이 캐소드(3)로부터의 거리이고, 도 15b 중의 화살표가 애노드(4)의 위치가 되어, 화살표보다 우측이 상대측 장치 내에서 전자 빔이 초점을 맺는 위치를 나타낸다. 도 15b에 도시한 바와 같이, 중간 전극(2)의 길이 이외의 조건이 같은 경우, 중간 전극(2)의 길이가 짧을수록 초점 위치가 장초점 측으로 이동하고, 중간 전극(2)의 길이가 길수록 초점 위치가 단초점 측으로 이동했다. 따라서, 중간 전극(2)의 길이를 조정하는 것, 환언하면, 전계의 영향을 무시할 수 있는 드리프트 스페이스의 길이를 조정(제2 전자 빔 폭 조정 공정)함으로써, 초점 위치를 단초점 측과 장초점 측 중 어느 방향으로도 조정할 수 있는 것을 확인했다.
본 명세서에서 개시하는 전자 총, 전자선 적용 장치, 및, 전자 총에 의한 전자 사출 방법을 이용하면, 전자 총을 상대측 장치에 탑재한 후에 있어도, 전자 빔의 초점 위치를, 단초점 측 및 장초점 측 중 어느 방향으로도 조정할 수 있다. 따라서, 전자 총을 탑재한 장치를 제조하는 업자, 당해 장치 또는 입사축 맞댐 방법을 이용하는 업자에게 있어서 유용하다.
1…전자 총, 2…중간 전극, 2a…중간 전극 제1 부분, 2b…중간 전극 제2 부분, 3…포토캐소드, 4…애노드, 5…포토캐소드 수납 용기, 5h…전자 빔 통과 구멍, 5m…처리 재료, 6…전원, 6a…제1 전원, 6b…제2 전원, 7…광원, 8a…제1 저항, 8b…제2 저항, 9…구동부, 9a…모터, 9b…랙, 21…전자 빔 통과 구멍, 22…전자 빔의 입구, 23…전자 빔의 출구, 24…드리프트 스페이스, B…전자 빔, CB…진공 챔버, D…전자 빔 통과 구멍의 중심축 방향의 길이, E…전자선 적용 장치, EF…전계, EL…등전위선, ELV…등전위선에 대한 법선 방향의 힘, F…초점, L…여기광, a…전자 빔의 입구의 직경, b…전자 빔의 출구의 직경,

Claims (21)

  1. 포토캐소드와,
    애노드를 포함하는 전자 총으로서,
    상기 전자 총은,
    상기 포토캐소드와 상기 애노드 사이에 배치하는 중간 전극을 추가로 포함하고,
    상기 중간 전극은,
    상기 포토캐소드로부터 사출한 전자 빔이 통과하는 전자 빔 통과 구멍을 가지며,
    상기 전자 빔 통과 구멍에는, 전압의 인가에 의해 상기 포토캐소드와 상기 애노드 사이에 전계가 형성되었을 때에, 상기 전계의 영향을 무시할 수 있고, 또한, 통과하는 전자 빔의 폭을 넓히기 위한 드리프트 스페이스가 형성되어 있는, 전자 총.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 중간 전극은,
    상기 전자 빔 통과 구멍의 중심축 방향의 길이를 D,
    상기 전자 빔 통과 구멍의 전자 빔의 입구의 단면 길이를 a,
    상기 전자 빔 통과 구멍의 전자 빔의 출구의 단면 길이를 b로 규정했을 때에,
    D/(a/2+b/2)가 1보다 큰 관계를 갖는, 전자 총.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 중간 전극을, 상기 포토캐소드와 상기 애노드 사이에서, 상기 전자 빔 통과 구멍의 중심축 방향으로 구동하기 위한 구동부를 포함하는, 전자 총.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 중간 전극을, 상기 포토캐소드와 상기 애노드 사이에서, 상기 전자 빔 통과 구멍의 중심축 방향으로 구동하기 위한 구동부를 포함하는, 전자 총.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 중간 전극의 상기 전자 빔 통과 구멍의 중심축 방향의 길이 D가 가변인, 전자 총.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 중간 전극의 상기 전자 빔 통과 구멍의 중심축 방향의 길이 D가 가변인, 전자 총.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 중간 전극의 상기 전자 빔 통과 구멍의 중심축 방향의 길이 D가 가변인, 전자 총.
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 중간 전극의 상기 전자 빔 통과 구멍의 중심축 방향의 길이 D가 가변인, 전자 총.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 포토캐소드와 상기 애노드 사이에 전계를 형성하고, 상기 중간 전극에 전압을 인가하는 전원을 포함하는, 전자 총.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 포토캐소드의 전압을 제1 전압, 상기 애노드의 전압을 제2 전압으로 규정했을 때에,
    상기 전원은, 상기 제1 전압보다 상대적으로 플러스이고, 상기 제2 전압보다 상대적으로 마이너스인 범위 내에서 상기 중간 전극에 전압을 인가할 수 있는, 전자 총.
  11. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 포토캐소드, 및/또는, 상기 애노드를, 상기 전자 빔 통과 구멍의 중심축 방향으로 구동하기 위한 구동부를 포함하는, 전자 총.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 포토캐소드, 및/또는, 상기 애노드를, 상기 전자 빔 통과 구멍의 중심축 방향으로 구동하기 위한 구동부를 포함하는, 전자 총.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 포토캐소드, 및/또는, 상기 애노드를, 상기 전자 빔 통과 구멍의 중심축 방향으로 구동하기 위한 구동부를 포함하는, 전자 총.
  14. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 기재된 전자 총을 포함하는 전자선 적용 장치로서,
    상기 전자선 적용 장치는,
    자유 전자 레이저 가속기,
    전자 현미경,
    전자선 홀로그래피 장치,
    전자선 묘화 장치,
    전자선 회절 장치,
    전자선 검사 장치,
    전자선 금속 적층 조형 장치,
    전자선 리소그래피 장치,
    전자선 가공 장치,
    전자선 경화 장치,
    전자선 멸균 장치,
    전자선 살균 장치,
    플라즈마 발생 장치,
    원자상 원소 발생 장치,
    스핀 편극 전자선 발생 장치,
    캐소드 루미네선스 장치, 또는,
    역광 전자 분광 장치인, 전자선 적용 장치.
  15. 청구항 9에 기재된 전자 총을 포함하는 전자선 적용 장치로서,
    상기 전자선 적용 장치는,
    자유 전자 레이저 가속기,
    전자 현미경,
    전자선 홀로그래피 장치,
    전자선 묘화 장치,
    전자선 회절 장치,
    전자선 검사 장치,
    전자선 금속 적층 조형 장치,
    전자선 리소그래피 장치,
    전자선 가공 장치,
    전자선 경화 장치,
    전자선 멸균 장치,
    전자선 살균 장치,
    플라즈마 발생 장치,
    원자상 원소 발생 장치,
    스핀 편극 전자선 발생 장치,
    캐소드 루미네선스 장치, 또는,
    역광 전자 분광 장치인, 전자선 적용 장치.
  16. 청구항 10에 기재된 전자 총을 포함하는 전자선 적용 장치로서,
    상기 전자선 적용 장치는,
    자유 전자 레이저 가속기,
    전자 현미경,
    전자선 홀로그래피 장치,
    전자선 묘화 장치,
    전자선 회절 장치,
    전자선 검사 장치,
    전자선 금속 적층 조형 장치,
    전자선 리소그래피 장치,
    전자선 가공 장치,
    전자선 경화 장치,
    전자선 멸균 장치,
    전자선 살균 장치,
    플라즈마 발생 장치,
    원자상 원소 발생 장치,
    스핀 편극 전자선 발생 장치,
    캐소드 루미네선스 장치, 또는,
    역광 전자 분광 장치인, 전자선 적용 장치.
  17. 청구항 11에 기재된 전자 총을 포함하는 전자선 적용 장치로서,
    상기 전자선 적용 장치는,
    자유 전자 레이저 가속기,
    전자 현미경,
    전자선 홀로그래피 장치,
    전자선 묘화 장치,
    전자선 회절 장치,
    전자선 검사 장치,
    전자선 금속 적층 조형 장치,
    전자선 리소그래피 장치,
    전자선 가공 장치,
    전자선 경화 장치,
    전자선 멸균 장치,
    전자선 살균 장치,
    플라즈마 발생 장치,
    원자상 원소 발생 장치,
    스핀 편극 전자선 발생 장치,
    캐소드 루미네선스 장치, 또는,
    역광 전자 분광 장치인, 전자선 적용 장치.
  18. 청구항 12에 기재된 전자 총을 포함하는 전자선 적용 장치로서,
    상기 전자선 적용 장치는,
    자유 전자 레이저 가속기,
    전자 현미경,
    전자선 홀로그래피 장치,
    전자선 묘화 장치,
    전자선 회절 장치,
    전자선 검사 장치,
    전자선 금속 적층 조형 장치,
    전자선 리소그래피 장치,
    전자선 가공 장치,
    전자선 경화 장치,
    전자선 멸균 장치,
    전자선 살균 장치,
    플라즈마 발생 장치,
    원자상 원소 발생 장치,
    스핀 편극 전자선 발생 장치,
    캐소드 루미네선스 장치, 또는,
    역광 전자 분광 장치인, 전자선 적용 장치.
  19. 청구항 13에 기재된 전자 총을 포함하는 전자선 적용 장치로서,
    상기 전자선 적용 장치는,
    자유 전자 레이저 가속기,
    전자 현미경,
    전자선 홀로그래피 장치,
    전자선 묘화 장치,
    전자선 회절 장치,
    전자선 검사 장치,
    전자선 금속 적층 조형 장치,
    전자선 리소그래피 장치,
    전자선 가공 장치,
    전자선 경화 장치,
    전자선 멸균 장치,
    전자선 살균 장치,
    플라즈마 발생 장치,
    원자상 원소 발생 장치,
    스핀 편극 전자선 발생 장치,
    캐소드 루미네선스 장치, 또는,
    역광 전자 분광 장치인, 전자선 적용 장치.
  20. 전자 총에 의한 전자 빔의 사출 방법으로서,
    상기 사출 방법은,
    포토캐소드로부터 애노드를 향해서 전자 빔을 사출하는 전자 빔 사출 공정,
    상기 포토캐소드로부터 사출한 전자 빔이, 중간 전극의 전자 빔 통과 구멍에 형성되며, 전압의 인가에 의해 상기 포토캐소드와 상기 애노드 사이에 형성된 전계의 영향을 무시할 수 있고, 또한, 통과하는 전자 빔의 폭을 넓히기 위한 드리프트 스페이스를 통과하는 드리프트 스페이스 통과 공정,
    상기 드리프트 스페이스 통과 공정 후의 전자 빔이, 상기 애노드를 향해서 수속(收束)하는 전자 빔 수속 공정을 포함하는, 전자 총에 의한 전자 빔의 사출 방법.
  21. 청구항 20에 기재된 전자 총에 의한 전자 빔의 사출 방법의 전자 빔 사출 공정(ST1)으로부터 전자 빔 수속 공정(ST3)의 사이에 있어서,
    전자 빔 폭 조정 공정을 포함하는, 전자 빔의 초점 위치 조정 방법.
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