KR20220069009A - 전자총, 전자선 적용 장치, 포토캐소드로부터 사출된 전자 빔의 사출축 확인 방법, 및, 포토캐소드로부터 사출된 전자 빔의 사출축 정렬 방법 - Google Patents

Abstract

포토캐소드로부터 사출된 전자 빔의, 설계 사출 중심축으로부터의 어긋남의 유무를 확인할 수 있는 전자총을 제공하는 것을 과제로 한다. 광원과, 광원으로부터의 수광에 따라, 전자 빔을 사출하는 포토캐소드와, 애노드를 포함하는 전자총으로서, 당해 전자총은, 포토캐소드와 애노드의 사이에 배치되는 중간 전극과, 전자 빔의 일부를 차폐할 수 있는 전자 빔 차폐 부재와, 전자 빔 차폐 부재에 의하여 차폐한 전자 빔의 강도를 측정하는 측정부와, 애노드와 전자 빔 차폐 부재의 사이에 배치되고, 애노드를 통과한 전자 빔이 전자 빔 차폐 부재에 도달할 때의 위치를 변화시키는 전자 빔 사출 방향 편향 장치를 포함하고, 중간 전극은, 포토캐소드로부터 사출된 전자 빔이 통과하는 전자 빔 통과 구멍을 갖고, 전자 빔 통과 구멍에는, 전압의 인가에 의하여 포토캐소드와 애노드의 사이에 전계가 형성되었을 때에, 전계의 영향을 무시할 수 있는 드리프트 스페이스가 형성되어 있는 전자총에 의하여 과제를 해결할 수 있다.

Description

전자총, 전자선 적용 장치, 포토캐소드로부터 사출된 전자 빔의 사출축 확인 방법, 및, 포토캐소드로부터 사출된 전자 빔의 사출축 정렬 방법

본 출원에 있어서의 개시는, 전자총, 전자선 적용 장치, 포토캐소드로부터 사출된 전자 빔의 사출축 확인 방법, 및, 포토캐소드로부터 사출된 전자 빔의 사출축 정렬 방법에 관한 것이다.

포토캐소드를 탑재한 전자총, 당해 전자총을 포함하는 전자 현미경, 자유 전자 레이저 가속기, 검사 장치 등의 장치(이하, 전자총을 포함하는 장치를, 간단하게 「장치」라고 기재하는 경우가 있다.)가 알려져 있다(특허문헌 1 참조).

전자총을 구비한 장치는, 밝은 상(像), 높은 해상도를 얻을 필요가 있다. 그 때문에, 전자총을 최초로 탑재했을 때, 전자총을 교환했을 때에, 전자총으로부터 사출한 전자 빔이, 장치의 전자 광학계의 광축과 일치하도록, 전자총으로부터 사출하는 전자 빔의 사출축을 조정하는 작업이 필요하다. 또, 통상 운전 시에 있어서도, 경시(經時) 변화 등에 의한 전자총으로부터 사출한 전자 빔과 장치의 전자 광학계의 광축의 어긋남을 조정하기 위하여, 필요에 따라 전자 빔의 축 어긋남의 조정이 행해진다(이하, 전자 빔의 축 어긋남의 조정을 「얼라인먼트」라고 기재하는 경우가 있다).

얼라인먼트는, 전자총을 장치에 탑재한 후에 매뉴얼로 조작되는 경우도 많지만, 최근에는, 자동화의 연구도 많이 이루어지고 있다. 관련된 기술로서, 모터를 구동하여 전자총을 기계적으로 주사시켜, 환상의 애노드 전극의 개구에 대한 전자 빔의 입사축을 조정하고, 애노드 전극의 개구를 통과하는 전류량이 최대가 될 때의 전자총의 최적의 기계적 위치를 자동적으로 취득함으로써, 전자 빔의 애노드 전극에 대한 입사축을 자동으로 최적화하는 방법이 알려져 있다(특허문헌 2 참조).

그 외의 관련된 기술로서, 전자 빔을 사출하는 전자총과, 전자 빔을 집속하는 집속 코일과, 집속 코일의 중심에 전자 빔을 입사시키기 위한 얼라인먼트 수단, 전자 빔의 조사 화상을 관측하는 디지털 관측 광학계, 디지털 관측 광학계로부터의 화상 데이터를 처리하는 화상 처리부, 그리고, 화상 처리부로부터의 처리 데이터에 의거하여, 전자총, 집속 코일 및 얼라인먼트 수단을 제어하는 제어부를 갖는 얼라인먼트 제어 수단을 구비하고, 얼라인먼트 제어 수단의 제어부가, 전자총 및 집속 코일을 제어하고, 소정의 포커스가 상이한 상태에서 전자 빔을 타겟에 조사하고, 이들 조사 화상의 위치 좌표의 차분으로부터 산출한 보정값에 의거하여, 얼라인먼트 수단에, 얼라인먼트 제어 신호를 출력하는 방법도 알려져 있다(특허문헌 3 참조).

국제 공개 제2015/008561호 공보 일본국 특허 제5394763호 공보 일본국 특허공개 2010-125467호 공보

그런데, 전자총으로서는, 열전자 사출형, 전계 방사(FE)형, 쇼트키형이 종래부터 알려져 있다. 그 중에서도, 열전자 사출형은, 프로브 전류량, 전류 안정도, 가격 등의 점에서 우수하고, 범용형 SEM, EPMA, 오제(auger) 분석 장치 등에 많이 사용되고 있다. 그 때문에, 특허문헌 2 및 3에 기재 등, 얼라인먼트의 자동화에 관한 연구는, 열전자 사출형의 전자총이 많다.

한편, 특허문헌 1에 기재된 포토캐소드를 탑재한 전자총은, 포토캐소드에 여기광을 조사함으로써, 밝고, 샤프한 전자 빔을 사출할 수 있다. 그 때문에, 최근 개발이 진행되고 있다. 그러나, 포토캐소드를 탑재한 전자총은 개발 도상에 있고, 포토캐소드로부터 사출하는 전자 빔의 어긋남의 유무를, 포토캐소드의 특징을 이용하여 확인하는 방법은 알려져 있지 않다.

본 발명자들은, 예의 연구를 행한 결과,

(1) 포토캐소드와 애노드의 사이에 배치되는 중간 전극과,

(2) 전자 빔의 일부를 차폐할 수 있는 전자 빔 차폐 부재와,

(3) 전자 빔 차폐 부재에 의하여 차폐한 전자 빔의 강도를 측정하는 측정부와,

(4) 애노드와 전자 빔 차폐 부재의 사이에 배치되고, 애노드를 통과한 전자 빔이 전자 빔 차폐 부재에 도달할 때의 위치를 변화시키는 전자 빔 사출 방향 편향 장치

를 조합함으로써,

(5) 전자총 내에 있어서의 전자 빔의 설계상의 사출 중심축(이하, 「설계 사출 중심축」이라고 기재하는 경우가 있다.)과, 포토캐소드로부터 실제로 사출된 전자 빔의 중심축의 어긋남의 유무를 확인할 수 있는 것

을 새롭게 발견했다.

그래서, 본 출원의 개시의 목적은, 포토캐소드로부터 사출된 전자 빔의, 설계 사출 중심축으로부터의 어긋남의 유무를 확인할 수 있는 전자총, 당해 전자총을 탑재한 전자선 적용 장치, 포토캐소드로부터 사출된 전자 빔의 사출축 확인 방법, 및, 포토캐소드로부터 사출된 전자 빔의 사출축 정렬 방법에 관한 것이다.

본 출원은, 이하에 나타내는, 전자총, 전자선 적용 장치, 포토캐소드로부터 사출된 전자 빔의 사출축 확인 방법, 및, 포토캐소드로부터 사출된 전자 빔의 사출축 정렬 방법에 관한 것이다.

(1) 광원과,

광원으로부터의 수광에 따라, 전자 빔을 사출하는 포토캐소드와,

애노드

를 포함하는 전자총으로서,

당해 전자총은,

포토캐소드와 애노드의 사이에 배치되는 중간 전극과,

전자 빔의 일부를 차폐할 수 있는 전자 빔 차폐 부재와,

전자 빔 차폐 부재에 의하여 차폐한 전자 빔의 강도를 측정하는 측정부와,

애노드와 전자 빔 차폐 부재의 사이에 배치되고, 애노드를 통과한 전자 빔이 전자 빔 차폐 부재에 도달할 때의 위치를 변화시키는 전자 빔 사출 방향 편향 장치

를 포함하고,

중간 전극은,

포토캐소드로부터 사출된 전자 빔이 통과하는 전자 빔 통과 구멍을 갖고,

전자 빔 통과 구멍에는, 전압의 인가에 의하여 포토캐소드와 애노드의 사이에 전계가 형성되었을 때에, 전계의 영향을 무시할 수 있는 드리프트 스페이스가 형성되어 있는

전자총.

(2) 포토캐소드에 조사되는 여기광의 위치를 조정하는 광원 위치 조정 부재, 및/또는, 포토캐소드의 위치를 조정하는 포토캐소드 위치 조정 부재

를 추가로 포함하는, 상기 (1)에 기재된 전자총.

(3) 중간 전극에 인가하는 전압값을 변경 가능한 전원 장치, 및/또는, 포토캐소드와 애노드의 사이에 배치되는 중간 전극의 위치를, 전자 빔의 설계 사출 중심축 방향으로 조정할 수 있는 구동부

를 추가로 포함하는, 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 전자총.

(4) 측정부의 측정 결과에 따라, 전자 빔의 설계 사출 중심축과, 포토캐소드로부터 사출된 전자 빔의 어긋남을 연산하는 연산부

를 추가로 포함하는, 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 전자총.

(5) 연산부의 연산 결과에 따라, 광원 위치 조정 부재, 및/또는, 포토캐소드 위치 조정 부재를 제어하는 제어부

를 추가로 포함하는, 상기 (4)에 기재된 전자총.

(6) 전자총을 탑재하는 상대측 장치의 입사축과 전자총으로부터 사출된 전자 빔의 사출 방향을 일치시키기 위하여, 전자 빔 차폐 부재를 통과한 전자 빔을 편향하는 전자 빔 편향 장치

를 추가로 포함하는, 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 전자총.

(7) 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 전자총을 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.

(8) 광원과,

광원으로부터의 수광에 따라, 전자 빔을 사출하는 포토캐소드와,

애노드와,

포토캐소드와 애노드의 사이에 배치되는 중간 전극과,

전자 빔의 일부를 차폐할 수 있는 전자 빔 차폐 부재와,

전자 빔 차폐 부재에 의하여 차폐한 전자 빔의 강도를 측정하는 측정부와,

애노드와 전자 빔 차폐 부재의 사이에 배치되고, 전자 빔이 전자 빔 차폐 부재에 도달할 때의 위치를 변경하는 전자 빔 사출 방향 편향 장치를 포함하는 포토캐소드로부터 사출된 전자 빔의 사출축 확인 방법으로서,

당해 사출축 확인 방법은,

캐소드와 중간 전극, 중간 전극과 애노드 사이의 전계가 제1 상태에서, 포토캐소드에 여기광을 조사함으로써 제1 상태의 전자 빔을 사출하는 제1 전자 빔 사출 공정과,

전자 빔 사출 방향 편향 장치에 의하여, 전자 빔 차폐 부재에 도달하는 제1 전자 빔의 위치를 변화시키면서, 전자 빔 차폐 부재로 차폐된 제1 전자 빔의 강도의 변화를 측정하는 제1 전자 빔 강도 변화 측정 공정과,

캐소드와 중간 전극, 중간 전극과 애노드 사이의 전계가 제2 상태에서, 포토캐소드에 여기광을 조사함으로써 제2 상태의 전자 빔을 사출하는 제2 전자 빔 사출 공정과,

전자 빔 사출 방향 편향 장치에 의하여, 전자 빔 차폐 부재에 도달하는 제2 전자 빔의 위치를 변화시키면서, 전자 빔 차폐 부재로 차폐된 제2 전자 빔의 강도의 변화를 측정하는 제2 전자 빔 강도 변화 측정 공정과,

제1 전자 빔 강도 변화 측정 공정의 측정 결과와, 제2 전자 빔 강도 변화 측정 공정의 측정 결과를 대비함으로써, 포토캐소드로부터 사출된 전자 빔이 설계 중심축으로부터 어긋나 있는지 여부를 확인하는 어긋남 확인 공정

을 포함하는, 사출축 확인 방법.

(9) 캐소드와 중간 전극, 중간 전극과 애노드 사이의 전계가 제1 상태와,

캐소드와 중간 전극, 중간 전극과 애노드 사이의 전계가 제2 상태

가, 중간 전극에 인가하는 전압값을 변화시킴으로써 변경되는

상기 (8)에 기재된 사출축 확인 방법.

(10) 캐소드와 중간 전극, 중간 전극과 애노드 사이의 전계가 제1 상태와,

캐소드와 중간 전극, 중간 전극과 애노드 사이의 전계가 제2 상태

가, 캐소드와 애노드 사이의 중간 전극의 위치를 변화시킴으로써 변경되는

상기 (8)에 기재된 사출축 확인 방법.

(11) 포토캐소드로부터 사출된 전자 빔의 사출축 정렬 방법으로서,

당해 사출축 정렬 방법은,

상기 (8) 내지 (10) 중 어느 하나에 기재된 사출축 확인 방법에 기재된 어긋남 확인 공정 후에,

광원 위치 조정 공정 및/또는 포토캐소드 위치 조정 공정

을 추가로 포함하는, 사출축 정렬 방법.

본 출원에 있어서의 개시에 의하여, 설계 사출 중심축과, 포토캐소드로부터 실제로 사출된 전자 빔의 중심축의 어긋남의 유무를 확인할 수 있다.

도 1은, 제1 실시 형태에 있어서의 전자총(1A), 및, 전자총(1A)을 탑재한 상대측 장치(E)를 모식적으로 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는, 제1 실시 형태에 있어서의 전자총(1A)에 있어서, Z축 방향에 수직인 방향에서 본 전자 빔 차폐 부재(5)와 Z축 방향에서 본 전자 빔 차폐 부재(5)를 나타내는 도면이다.
도 3에 있어서, 도 3의 A는, 전자총(1A)을 구성하는 부재의 위치 관계가 올바를 때에 사출되는 전자 빔의 개략을 나타내는 도면이다. 도 3의 B는, 전자총(1A)을 구성하는 부재의 위치 관계가 올바르지 않을 때에 사출되는 전자 빔의 개략을 나타내는 도면이다.
도 4는, 확인 방법의 제1 실시 형태의 플로차트이다.
도 5는, 확인 방법의 제1 실시 형태의 원리를 설명하기 위한 도면이다. 도 5의 A는, 캐소드(3), 중간 전극(7), 애노드(4)의 개략 단면도이다. 도 5의 B는 도 5의 A의 X-X' 단면도이다. 도 5의 C는 도 5의 A의 Y-Y' 단면도이다.
도 6은, 확인 방법의 제1 실시 형태의 원리를 설명하기 위한 도면이다. 도 6의 A는, 캐소드(3), 중간 전극(7), 및, 애노드(4)의 사이에 발생하는 전계의 개략을 설명하기 위한 개략 단면도이다. 도 6의 B 및 도 6의 C는, 전계의 영향을 받은 전자의 움직임을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은, 확인 방법의 제1 실시 형태의 원리를 설명하기 위한 도면이다. 도 7의 A는 제1 전자 빔 사출 공정, 도 7의 B는 제2 전자 빔 사출 공정에 있어서, 캐소드(3)로부터 전자 빔 차폐 부재(5)를 향하여 비상하는 전자 빔의 설명을 하기 위한 개략 단면도이다.
도 8은 확인 방법의 제1 실시 형태의 원리를 설명하기 위한 도면이고, 전자 빔 단면과 전자 빔의 강도 분포를 나타내는 도면이다.
도 9는, 확인 방법의 제1 실시 형태의 원리를 설명하기 위한 도면이다. 도 9의 A 및 도 9의 B는, 전자총(1A)을 구성하는 부재의 위치 관계가 올바른 경우의 제1 전자 빔 강도 변화 측정 공정(ST2)의 개략을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은, 확인 방법의 제1 실시 형태의 원리를 설명하기 위한 도면이다. 도 10의 A 및 도 10의 B는, 전자총(1A)을 구성하는 부재의 위치 관계가 올바른 경우의 제2 전자 빔 강도 변화 측정 공정(ST4)의 개략을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은, 확인 방법의 제1 실시 형태의 원리를 설명하기 위한 도면이다. 도 11의 A 및 도 11의 B는, 전자총(1A)을 구성하는 부재의 위치 관계가 올바르지 않은 경우의 제1 전자 빔 강도 변화 측정 공정(ST2)의 개략을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는, 확인 방법의 제1 실시 형태의 원리를 설명하기 위한 도면이다. 도 12의 A 및 도 10의 B는, 전자총(1A)을 구성하는 부재의 위치 관계가 올바르지 않은 경우의 제2 전자 빔 강도 변화 측정 공정(ST4)의 개략을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은, 전자총(1A)의 제1 실시 형태의 변형예 및 전자총의 사출축 확인 방법의 제1 실시 형태의 변형예를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는, 제2 실시 형태에 따른 전자총(1B)의 개략 단면도이다.
도 15에 있어서, 도 15의 A는, 제1 실시 형태에 따른 축 정렬 방법의 플로차트이다. 도 15의 B는, 축 정렬 방법의 제1 실시 형태의 변형예의 플로차트이다.
도 16은, 제3 실시 형태에 따른 전자총(1C)의 개략 단면도이다.
도 17은, 제4 실시 형태에 따른 전자총(1D)의 개략 단면도이다.
도 18은, 제5 실시 형태에 따른 전자총(1E)의 개략 단면도이다.

이하, 도면을 참조하면서, 전자총, 전자선 적용 장치, 포토캐소드로부터 사출된 전자 빔의 사출축 확인 방법, 및, 포토캐소드로부터 사출된 전자 빔의 사출축 정렬 방법에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 실시 형태에서는, 「포토캐소드로부터 사출된 전자 빔의 사출축 확인 방법」 및 「포토캐소드로부터 사출된 전자 빔의 사출축 정렬 방법」은, 「전자총의 사출축 확인 방법」 및 「전자총의 사출축 정렬 방법」으로서 설명한다. 또, 본 명세서에 있어서, 동종의 기능을 갖는 부재에는, 동일 또는 유사한 부호가 붙여져 있다. 그리고, 동일 또는 유사한 부호가 붙여진 부재에 대하여, 반복이 되는 설명이 생략되는 경우가 있다.

또, 도면에 있어서 나타내는 각 구성의 위치, 크기, 범위 등은, 이해를 용이하게 하기 위하여, 실제의 위치, 크기, 범위 등을 나타내고 있지 않은 경우가 있다. 이 때문에, 본 출원에 있어서의 개시는, 반드시, 도면에 개시된 위치, 크기, 범위 등에 한정되지 않는다.

(방향의 정의)

본 명세서에 있어서, 포토캐소드로부터 사출된 전자 빔이, 도중에 구부러지는 일 없이 애노드를 향하여 진행하는 방향을 Z축 방향으로 정의한다. 또한, Z축 방향은, 예를 들면, 연직 하향 방향이지만, Z축 방향은, 연직 하향 방향에 한정되지 않는다. 또, Z축 방향과 직교하는 방향을 X축 방향, Z축 방향 및 X축 방향과 직교하는 방향을 Y축 방향으로 정의한다.

(전자총(1A)의 제1 실시 형태)

도 1 및 도 2를 참조하여, 제1 실시 형태에 있어서의 전자총(1A)에 대하여 설명한다. 도 1은, 제1 실시 형태에 있어서의 전자총(1A), 및, 전자총(1A)을 탑재한 상대측 장치(E)를 모식적으로 나타내는 개략 단면도이다. 도 2는, Z축 방향에 수직인 방향에서 본 전자 빔 차폐 부재(5)와 Z축 방향에서 본 전자 빔 차폐 부재(5)를 나타내는 도면이다.

제1 실시 형태에 있어서의 전자총(1A)은, 광원(2)과, 포토캐소드(3)와, 애노드(4)와, 전자 빔 차폐 부재(5)와, 측정부(6)와, 중간 전극(7)과, 전자 빔 사출 방향 편향 장치(이하, 「편향 장치」라고 기재하는 경우가 있다.)(8)를 적어도 구비한다. 임의 부가적으로, 포토캐소드(3)를 수용하는 포토캐소드 수납 용기(9)를 포함하고 있어도 된다. 또, 임의 부가적으로, 포토캐소드(3)와 중간 전극(7), 중간 전극(7)과 애노드(4)의 사이에 전계를 발생시키기 위한 전원 장치(11a, 11b)를 포함하고 있어도 된다.

광원(2)은, 포토캐소드(3)에 여기광(L)을 조사함으로써, 전자 빔(B)을 사출할 수 있는 것이면 특별히 제한은 없다. 광원(2)은, 예를 들면, 고출력(와트급), 고주파수(수백 MHz), 초단 펄스 레이저 광원, 비교적 저렴한 레이저 다이오드, LED 등을 들 수 있다. 조사하는 여기광(L)은, 펄스광, 연속광 중 어느 것이어도 되고, 목적에 따라 적절히 조정하면 된다. 또한, 도 1에 나타내는 예에서는, 광원(2)이, 진공 챔버(CB) 외에 배치되고 여기광(L)이, 포토캐소드(3)의 제1 면(애노드(4)측의 면)으로부터 조사되고 있다. 대체적으로, 후술하는 포토캐소드 기판(31)이 투명 재료로 형성되어 있는 경우는, 광원(2)을 진공 챔버(CB)의 상방에 배치하고, 여기광(L)을, 포토캐소드(3)의 배면(제1 면과는 반대측의 면)으로부터 조사되도록 해도 된다. 또, 광원(2)은 진공 챔버(CB) 내에 배치해도 된다.

도 1에 나타내는 예에서는, 포토캐소드(3), 애노드(4), 전자 빔 차폐 부재(5), 중간 전극(7), 편향 장치(8)는, 진공 챔버(CB) 내에 배치되어 있다. 포토캐소드(3)는, 광원(2)으로부터 조사되는 여기광(L)의 수광에 따라, 전자 빔(B)을 사출한다. 보다 구체적으로는, 포토캐소드(3) 중의 전자는, 여기광(L)에 의하여 여기되고, 여기된 전자가, 포토캐소드(3)로부터 사출된다. 사출한 전자는, 애노드(4)와 캐소드(3)에 의하여 형성되는 전계에 의하여, 전자 빔(B)을 형성한다. 또한, 본 명세서 중에 있어서의 「포토캐소드」와 「캐소드」의 기재에 관하여, 전자 빔을 사출한다고 하는 의미로 기재하는 경우에는 「포토캐소드」로 기재하고, 「애노드」의 대극(對極)이라는 의미로 기재하는 경우에는 「캐소드」로 기재하는 경우가 있지만, 부호에 관해서는, 「포토캐소드」 및 「캐소드」 중 어느 경우여도 3을 이용한다.

포토캐소드(3)는, 석영 유리나 사파이어 유리 등의 기판(31)과, 기판(31)의 제1 면(애노드(4)측의 면)에 접착한 포토캐소드막(도시는 생략)으로 형성되어 있다. 포토캐소드막을 형성하기 위한 포토캐소드 재료는, 여기광을 조사함으로써 전자 빔을 사출할 수 있으면 특별히 제한은 없고, EA 표면 처리가 필요한 재료, EA 표면 처리가 불필요한 재료 등을 들 수 있다. EA 표면 처리가 필요한 재료로서는, 예를 들면, 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 예로서는 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 따라 가능해진다.

또, EA 표면 처리가 불필요한 재료로서는, 예를 들면, 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 들면, 일본국 특허 제3537779호 등을 참조)으로 제작하면 된다. 일본국 특허 제3537779호에 기재된 내용은 참조에 의하여 그 전체가 본 명세서에 포함된다.

애노드(4)는, 캐소드(3)와 전계를 형성할 수 있는 것이면 특별히 제한은 없고, 전자총의 분야에 있어서 일반적으로 이용되고 있는 애노드를 사용할 수 있다.

캐소드(3)로부터 중간 전극(7)을 통과하고, 애노드(4)를 향하여 전자 빔(B)을 사출할 수 있으면, 전원의 배치에 특별히 제한은 없다. 도 1에 나타내는 예에서는, 캐소드(3)와 중간 전극(7), 및, 중간 전극(7)과 애노드(4)의 사이에 전위차가 생기도록 전원(11a 및 11b)을 배치함으로써, 전계를 형성할 수 있다.

전자 빔 차폐 부재(5)는, 포토캐소드(3)로부터 사출된 전자 빔(B)의 일부가 통과하는 구멍(51)을 구비한다.

제1 실시 형태에 있어서, 구멍(51)의 폭은, 전자 빔(B)의 폭보다 작은 것으로 되어 있다. 도 2에 예시되는 바와 같이, 전자 빔 차폐 부재(5)에 도달 시의 전자 빔(B)의 폭을 D1, 구멍(51)의 폭을 D2로 한 경우, 전자 빔(B) 내, 구멍(51)과 겹치는 부분이, 전자 빔 차폐 부재(5)를 통과한다. 한편, 전자 빔(B) 내, 구멍(51)을 통과하지 않았던 차분이 전자 빔 차폐 부재(5)에 의하여 차폐된다. 그리고, 전자 빔 차폐 부재(5)에 의하여 차폐된 전자 빔(B)의 일부가 「측정용 전자 빔」으로서 이용되고, 측정부(6)에 있어서 강도가 측정된다.

대체적으로, 전자 빔(B)의 폭을, 구멍(51)보다 작게 해도 된다. 본원에서 개시하는 전자총(1)은, 편향 장치(8)를 이용하여 전자 빔의 사출 방향을 편향한다. 따라서, 전자 빔(B)의 폭이 구멍(51)보다 작아도, 전자 빔 차폐 부재(5)로 차폐되는 측정용 전자 빔이 얻어진다. D1과 D2의 크기는, 전자총(1A)의 사출축의 확인에 더하여, 전자총(1A)의 운전 효율 등을 고려하여, 적절히 설정하면 된다.

전자 빔 차폐 부재(5)의 재료는, 도체나 반도체이면 특별히 제한은 없다. 예를 들면, 도체라면, 스테인리스·스틸(SUS)이나 구리 등의 금속을 들 수 있다.

측정부(6)는, 전자 빔 차폐 부재(5)에 의하여 차폐된 전자 빔(B)의 일부인 측정용 전자 빔의 강도를 측정한다. 측정부(6)는, 측정용 전자 빔의 강도를 측정할 수 있으면 특별히 제한은 없다. 예를 들면, 전자 빔 차폐 부재(5)가 도체인 경우, 측정용 전자 빔에 의하여, 전자 빔 차폐 부재(5)와 측정부(6)의 사이에 전류가 생긴다. 그 때문에, 전자 빔(B)의 강도는, 측정부(6)에 있어서 전류값으로서 측정할 수 있다. 또한, 전류값은, 도시는 생략하지만 공지의 전류계를 이용하여 측정하면 된다. 그리고, 측정한 전류값은, 전자 빔 차폐 부재(5)로 차폐한 전자 빔(B)의 양에 의존한다. 또, 전자 빔 차폐 부재(5)로서 반도체를 이용하여, 측정용 전자 빔이 반도체에 닿음으로써 생긴 전류값을 측정할 수도 있다.

측정부(6)는, 전류값 대신에, 형광 강도에 의하여 측정용 전자 빔의 강도를 측정해도 된다. 보다 구체적으로는, 전자 빔 차폐 부재(5)로서 형광 재료를 미리 도포한 도체를 이용하여, 측정용 전자 빔이 형광 재료에 닿음으로써 발광한 형광 강도를 측정부(6)로 측정해도 된다. 또한, 형광 강도는 공지의 형광 광도계를 이용하여 측정하면 된다.

중간 전극(7)은, 포토캐소드(3)로부터 사출한 전자 빔(B)이 통과하는 전자 빔 통과 구멍을 갖고, 전자 빔 통과 구멍에는, 전압의 인가에 의하여 포토캐소드(3)와 애노드(4)의 사이에 전계가 형성되었을 때에, 전계의 영향을 무시할 수 있는 드리프트 스페이스가 형성되어 있다. 중간 전극(7)을 제작하는 재료는, 도체이면 특별히 제한은 없고, 스테인리스·스틸(SUS) 등의 금속을 들 수 있다. 또한, 중간 전극(7)의 구조는, 일본국 특허 제6466020호에 기재된 바와 같이, 공지이다. 그러나, 일본국 특허 제6466020호에서는, 중간 전극(7)은 전자 빔(B)의 초점 거리를 조정하기 위하여 이용되고 있다. 한편, 제1 실시 형태에 따른 전자총(1A)에서는, 후술하는 바와 같이, 중간 전극(7)과, 전자 빔 차폐 부재(5)와, 측정부(6)와, 편향 장치(8)를 조합하여 이용함으로써, 포토캐소드(3)로부터 사출된 전자 빔(B)이, 설계 사출 중심축과 어긋나 있는지 여부의 확인에도 이용할 수 있는 점에서, 중간 전극(7)의 사용 목적이 상이하다. 물론, 중간 전극(7)을 전자 빔(B)의 어긋남의 확인과 함께, 전자 빔(B)의 초점 거리의 조정에 이용해도 된다. 일본국 특허 제6466020호에 기재된 내용은 참조에 의하여 그 전체가 본 명세서에 포함된다.

편향 장치(8)는, 애노드(4)를 통과한 전자 빔(B)이, 전자 빔 차폐 부재(5)에 도달할 때의 위치를, X축 방향 및 Y축 방향으로 변화시킬 수 있으면 특별히 제한은 없다. 편향 장치(8)의 예로서는, 직교하는 2조(組)의 코일을 세트로 하여, 2차원적인 편향에 의하여 축 정렬을 행할 수 있는 지장형의 편향 코일, 혹은, 정전형의 빔 디플렉터 등을 들 수 있다. 또한, 편향 장치는, 노이즈의 영향이 적은 것, 장치가 간편한 점에서, 정전형이 바람직하다.

(전자총의 사출축 확인 방법의 제1 실시 형태)

도 1 내지 도 12를 참조하여, 전자총의 사출축 확인 방법(이하, 간단하게 「확인 방법」이라고 기재하는 경우가 있다.)의 제1 실시 형태의 개략에 대하여 설명한다.

먼저, 도 3을 참조하여, 제1 실시 형태에 따른 확인 방법이 필요한 이유를 설명한다. 도 3의 A는, 전자총(1A)을 구성하는 부재의 위치 관계가 올바를 때에 사출되는 전자 빔의 개략을 나타내는 도면이고, 도 3의 B는, 전자총(1A)을 구성하는 부재의 위치 관계가 올바르지 않을 때에 사출되는 전자 빔의 개략을 나타내는 도면이다. 또한, 도 3의 A 및 B는, 설명을 간략화하기 위하여, 전자총(1A)의 일부 구성의 기재를 생략하고 있다.

전자총(1A)은, 광원(2)으로부터의 여기광(L)이 조사된 부분의 포토캐소드(포토캐소드막)(3)가 여기되어, 전자 빔을 사출한다. 전자총(1A)을 조립할 때에는, 포토캐소드(3)로부터 사출한 전자 빔이 애노드(4)의 중심을 향하여 Z축 방향으로 사출되도록, 여기광(L)이 조사되어야 하는 포토캐소드(3)의 설계 조사 위치(3c)를 결정한다. 그리고, 광원(2)으로부터의 여기광(L)이 포토캐소드(3)의 설계 조사 위치(3c)에 조사되도록, 광원(2)의 위치 결정이 된다. 도 3의 A에 나타내는 바와 같이, 여기광(L)이 설계 조사 위치(3c)에 올바르게 조사되었을 때에는, 포토캐소드(3)로부터 애노드(4)의 중심을 향하여 Z축 방향, 환언하면, 사출한 전자 빔이 도중에 구부러지는 일 없이 애노드(4)를 향하여 직선 형상으로 사출한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 포토캐소드(3)의 설계 조사 위치(3c)의 여기광(L)이 조사되고, 사출한 전자 빔이 도중에 구부러지는 일 없이 애노드(4)를 향하여 직선 형상으로 사출할 때의 전자 빔의 중심축을, 설계 사출 중심축(Bc)으로 정의한다.

한편, 도 3의 B에 나타내는 바와 같이, 예를 들면,

(1) 전자총(1A)을 구성하는 부재의 경시 변화,

(2) 포토캐소드(3)의 EA 표면 처리나 가열 세정 시에 포토캐소드(3)를 이동시키지만, 처리 후에 포토캐소드(3)를 원래의 장소로 되돌릴 때의 위치 어긋남, 혹은,

(3) 기계적인 충격 등에 기인하는 구성 부재의 어긋남,

에 의하여, 여기광(L)이, 설계 조사 위치(3c)로부터 어긋난 위치에 조사되었을 때에는, 포토캐소드(3)로부터 사출된 전자 빔은, 캐소드(3)와 애노드(4)의 전계의 영향에 의하여, 구부러져 버린다. 그 때문에, 전자총(1A)을 상대측 장치에 탑재했을 때에, 상대측 장치의 광축에 일치시키는 것이 곤란해진다. 제1 실시 형태에 따른 확인 방법은, 포토캐소드(3)로부터 사출한 전자 빔(B)이, 설계 사출 중심축(Bc)과 어긋나 있는지 확인하기 위한 방법이다.

다음으로, 도 1 및 도 4를 참조하여, 확인 방법의 제1 실시 형태의 각 공정에 대하여 설명한다. 도 4는, 확인 방법의 제1 실시 형태의 플로차트이다. 또한, 확인 방법의 제1 실시 형태에 의하여, 사출한 전자 빔(B)과 설계 사출 중심축(Bc)의 어긋남의 유무를 확인할 수 있는 원리에 대해서는 후술한다.

제1 단계(ST1)에서는, 제1 전자 빔 사출 공정이 행해진다. 제1 전자 빔 사출 공정(ST1)에서는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 광원(2)으로부터 포토캐소드(3)를 향하여 여기광(L)이 조사되고, 포토캐소드(3)로부터 전자 빔(B)이 사출된다. 그때에, 캐소드(3)와 중간 전극(7), 중간 전극(7)과 애노드(4)의 사이에서, 제1 상태의 전계가 형성된다. 그 때문에, 포토캐소드(3)로부터 사출된 전자 빔(B)은, 중간 전극(7), 애노드(4)를 통과하여, 전자 빔 차폐 부재(5)에 도달한다. 또한, 본 명세서에서는, 캐소드(3)와 중간 전극(7), 중간 전극(7)과 애노드(4) 사이의 전계가 제1 상태에서 사출되었을 때의 전자 빔을 「제1 전자 빔(B1)」으로 정의한다.

제2 단계(ST2)에서는, 제1 전자 빔 강도 변화 측정 공정이 행해진다. 제1 전자 빔 강도 변화 측정 공정(ST2)에서는, 제1 전자 빔(B1) 내, 전자 빔 차폐 부재(5)로 차폐된 측정용 전자 빔의 강도를 측정부(6)로 측정한다. 그때에, 도 1에 나타내는 편향 장치(8)에 의하여, 전자 빔 차폐 부재(5)에 도달하는 제1 전자 빔(B1)의 위치를 X축 방향, Y축 방향으로 변화시킨다. 따라서, 편향 장치(8)에 의한 제1 전자 빔(B1)의 편향량에 따라, 측정부(6)로 측정하는 강도가 변화한다.

제3 단계(ST3)에서는, 제2 전자 빔 사출 공정이 행해진다. 제2 전자 빔 사출 공정(ST3)에서는, 제1 전자 빔 사출 공정(ST1)의 캐소드(3)와 중간 전극(7), 중간 전극(7)과 애노드(4) 사이의 전계가, 제2 상태에서 실시되는 것 이외에는, 제1 전자 빔 사출 공정(ST1)과 같다. 그 때문에, 중복이 되는 기재는 생략한다. 또한, 본 명세서에서는, 캐소드(3)와 중간 전극(7), 중간 전극(7)과 애노드(4) 사이의 전계가 제2 상태에서 사출되었을 때의 전자 빔을 「제2 전자 빔(B2)」으로 정의한다.

제4 단계(ST4)에서는, 제2 전자 빔 강도 변화 측정 공정(ST4)이 행해진다. 제2 전자 빔 강도 변화 측정 공정(ST4)에서는, 전자 빔 차폐 부재(5)에 도달하는 전자 빔이, 제2 전자 빔(B2)인 것 이외에는, 제1 전자 빔 강도 변화 측정 공정(ST2)과 같다. 그 때문에, 중복이 되는 기재는 생략한다.

제5 단계(ST5)에서는, 어긋남 확인 공정(ST5)이 행해진다. 어긋남 확인 공정(ST5)에서는, 제1 전자 빔 강도 변화 측정 공정(ST2)의 측정 결과와, 제2 전자 빔 강도 변화 측정 공정(ST4)의 측정 결과를 대비함으로써, 포토캐소드(3)로부터 사출된 전자 빔이 설계 사출 중심축(Bc)으로부터 어긋나 있는지 여부를 확인한다.

도 5 내지 도 12를 참조하여, 확인 방법의 제1 실시 형태에 의하여, 포토캐소드(3)로부터 사출된 전자 빔(B)이 설계 사출 중심축(Bc)으로부터 어긋나 있는지 여부를 확인할 수 있는 원리에 대하여 설명한다.

(중간 전극(7)의 개략)

먼저, 도 5를 참조하여, 중간 전극(7)의 개략에 대하여 설명한다. 도 5의 A는, 캐소드(3), 중간 전극(7), 애노드(4)의 개략 단면도, 도 5의 B는 도 5의 A의 X-X' 단면도, 도 5의 C는 도 5의 A의 Y-Y' 단면도이다. 도 5에 나타내는 예에서는, 중간 전극(7)은 중공의 원통으로 형성되어 있다. 중간 전극(7)은, 내부에 포토캐소드(3)로부터 사출된 전자 빔이 통과하는 전자 빔 통과 구멍(71)이 형성되고, 전자 빔 통과 구멍(71)의 포토캐소드(3) 측에는 전자 빔의 입구(72), 전자 빔 통과 구멍(71)의 애노드(4) 측에는 전자 빔의 출구(73)가 형성되어 있다. 캐소드(3)와 애노드(4)의 사이에 전위차가 생기도록 전압을 인가하고, 중간 전극(7)에도 전압을 인가함으로써, 도 5의 A에 나타내는 바와 같이, 캐소드(3)와 중간 전극(7)의 사이, 중간 전극(7)과 애노드(4)의 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(球) 내이다. 환언하면, 도 5의 B에 나타내는 전자 빔의 입구(72)의 직경을 a로 규정한 경우, 전자 빔 통과 구멍(71)의 전자 빔의 입구(72)의 중심을 구심으로 한 반경 a/2의 구 내가, 발생한 전계(EF)의 영향을 강하게 받게 된다. 마찬가지로, 도 5의 C에 나타내는 전자 빔의 출구(73)의 직경을 b로 규정한 경우, 전자 빔 통과 구멍(71)의 전자 빔의 출구(73)의 중심을 구심으로 한 반경 b/2의 구 내가, 발생한 전계(EF)의 영향을 받게 된다. 따라서, 전자 빔 통과 구멍(71)의 중심축 방향의 길이를 D로 규정한 경우, D/(a/2+b/2)가 1보다 큰 경우에는, 전자 빔 통과 구멍(71) 내에는, 전계(EF)의 영향을 받지 않는 드리프트 스페이스(74)가 형성된다. 또한, 본 명세서에 있어서, 「중심축 방향」이란, 전자 빔의 입구(72)의 중심과 전자 빔의 출구(73)의 중심을 연결한 방향을 의미한다. 또, 「중심축 방향」과 「설계 사출 중심축」은 일치한다.

상기와 같이, D/(a/2+b/2)가 1보다 큰 경우에는 드리프트 스페이스(74)가 형성된다. D/(a/2+b/2)는, 1보다 크면 특별히 제한은 없지만, 전자 빔 차폐 부재(5)에 도달할 때의 제1 전자 빔(B1)과 제2 전자 빔(B2)의 중심축의 어긋남의 범위를 크게 하기 위해서는, 드리프트 스페이스(74)가 어느 정도의 길이가 있는 것이 바람직하고, 예를 들면, 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(71)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(71)의 길이 D가 너무 길어지면, 전자총(1A)이 대형화해 버린다고 하는 문제가 있다. 따라서, 장치 설계상의 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 5에 나타내는 예에서는, 중간 전극(7)은 중공의 원통형이고, 전자 빔 통과 구멍(71)은 원뿔 형상이지만, 중간 전극(7)은, 전자 빔 통과 구멍(71)을 갖고, 또한, 드리프트 스페이스(74)가 형성되면 형상에 특별히 제한은 없다. 예를 들면, 전자 빔 통과 구멍(71)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(71)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 5에 나타내는 예에서는, 전자 빔의 입구(72) 쪽이 출구(73)보다 작은, 환언하면, a<b의 관계로 되어 있지만, a와 b는, a=b 또는 a>b의 관계여도 된다. 또, 도 5의 A에 나타내는 예에서는, 전자 빔의 입구(72)와 출구(73)를 연결한 선은, 단면에서 보았을 때 직선으로 되어 있지만, 단면에서 보았을 때 비직선으로 해도 된다. 예를 들면, 전자 빔 통과 구멍(71)의 중앙부의 단면(드리프트 스페이스를 형성하는 부분의 단면)의 길이를 a와 b보다 길게 함으로써, 전자 빔 통과 구멍(71)이 대략 통 형상이 되도록 해도 된다. 또한, 전자 빔의 폭은 드리프트 스페이스(74) 내에서 넓어지는데, 폭이 넓어진 전자 빔이 전자 빔 통과 구멍의 벽면에 충돌하지 않도록 하는 것이 바람직하다. 그 때문에, 전자 빔 통과 구멍(71)의 단면의 크기는, 초점 위치의 조정 범위에 의거하여 전자 빔의 폭을 어느 정도까지 넓힐지 계산하여, 적절히 결정하면 된다.

중간 전극(7)은, 캐소드(3)와 애노드(4)의 사이에 배치되어 있으면 되지만, 중간 전극(7)의 배치 위치가 캐소드(3) 또는 애노드(4)에 너무 가까운, 환언하면, 방전 한계를 초과해 버리면, 전자 빔이 날아가지 않게 된다. 따라서, 중간 전극(7)은, 캐소드(3)와 애노드(4)의 거리가 방전 한계를 초과하지 않도록 배치하면 된다.

또, 도 5에 나타내는 예에서는, 중간 전극(7)은 단일의 부재로서 형성되어 있는데, 캐소드(3)와 애노드(4)의 사이에 형성한 전계(EF)가, 전자 빔의 입구(72)와 출구(73) 이외의 부분으로부터 전자 빔 통과 구멍(71) 내에 들어가지 않으면, 복수의 부재를 조합한 분할 구조로 해도 된다.

다음으로, 도 6 및 도 7을 참조하여, 캐소드(3)와 애노드(4)의 사이에 드리프트 스페이스(74)를 갖는 중간 전극(7)을 설치한 경우의 전자(전자 빔)의 움직임에 대하여 설명한다. 도 6의 A는, 캐소드(3), 중간 전극(7), 및, 애노드(4)의 사이에 발생하는 전계의 개략을 설명하기 위한 개략 단면도이고, 도 6의 B 및 도 6의 C는, 전계의 영향을 받은 전자의 움직임을 설명하기 위한 도면이다. 도 7의 A는 제1 전자 빔 사출 공정, 도 7의 B는 제2 전자 빔 사출 공정에 있어서, 캐소드(3)로부터 전자 빔 차폐 부재(5)를 향하여 비상하는 전자 빔의 설명을 하기 위한 개략 단면도이다.

전자 빔(전자)이 전계(EF)를 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 대하여)으로 받는 힘은 작아진다.

보다 구체적으로는, 도 6의 A에 나타내는 바와 같이, 캐소드(3)와 중간 전극(7), 및, 중간 전극(7)과 애노드(4)의 사이에는, 전위차에 의하여 전계(EF)가 발생한다. 그때, 전계(EF) 내에서는 등전위선(EL)가 형성되고, 등전위선(EL)에 대하여 법선 방향의 힘(ELV)이 발생한다. 즉, 전자 빔(전자)은, 이 법선 방향의 힘(ELV)의 영향을 받는다.

도 6의 B는, 전자총(1A)을 구성하는 부재의 위치 관계가 올바르고, 여기광이 포토캐소드(3)의 설계 조사 위치(3c)에 조사된 경우의 전자의 움직임을 나타내고 있다. 또한, 전자 빔은 넓어지지만, 설명의 관계상, 도 6의 B에 나타내는 예에서는, 사출된 전자 빔의 중심의 전자의 움직임만을 나타낸다. 후술하는 도 6의 C도 동일하다. 도 6의 B에 나타내는 바와 같이, 여기광이 포토캐소드(3)의 설계 조사 위치(3c)에 올바르게 조사되고, 설계 조사 위치(3c)로부터 사출된 전자 빔은, 법선 방향의 힘(ELV)을 받지 않는다. 따라서, 전자총(1A)을 구성하는 부재의 위치 관계가 올바른 경우, 포토캐소드(3)로부터 사출된 전자 빔(B)의 중심의 전자는, 중심축 방향으로 나아가는 힘만 받게 된다. 이때의 전자 빔의 중심의 전자가 움직이는 축이, 설계 사출 중심축(Bc)이 된다.

한편, 도 6의 C는, 전자총(1A)을 구성하는 부재의 위치 관계가 어긋나 있고, 여기광이 포토캐소드(3)의 설계 조사 위치(3c)에 조사되지 않는 경우의 전자의 움직임을 나타내고 있다. 도 6의 C에 나타내는 바와 같이, 포토캐소드(3)의 설계 조사 위치(3c)로부터 어긋난 위치에 여기광이 조사된 경우, 포토캐소드(3)로부터 사출된 전자 빔은, 법선 방향의 힘(ELV)을 받는다. 따라서, 전자총(1A)을 구성하는 부재의 위치 관계가 올바르지 않은 경우, 포토캐소드(3)로부터 사출된 전자 빔(B)의 중심의 전자는, 법선 방향의 힘(ELV)을 받게 되어, 중심축 방향에서 어긋난다.

다음으로, 도 7을 참조하여, 제1 전자 빔 사출 공정과 제2 전자 빔 사출 공정의 차이에 대하여 설명한다. 도 7의 A는 전자총(1A)을 구성하는 부재의 위치 관계가 올바를 때의 제1 전자 빔 사출 공정, 도 7의 B는 전자총(1A)을 구성하는 부재의 위치 관계가 올바를 때의 제2 전자 빔 사출 공정의, 전자 빔의 움직임을 나타내는 개략 단면도이다. 도 7의 A 및 도 7의 B에 나타내는 예에서는, 캐소드(3)와 중간 전극(7), 중간 전극(7)과 애노드(4) 사이의 전계를, 제1 상태에서 제2 상태로 변경하는 방법으로서, 중간 전극(7)에 인가하는 전압을 변경하고 있다. 도 7의 A 및 도 7의 B에 나타내는 예에서는, 캐소드(3)에 인가하는 전압(-50kV)과 애노드(4)(0kV)에 인가하는 전압차는 일정하고, 중간 전극(7)에 인가하는 전압값을, 제1 전압값(도 7의 A, -20kV), 제2 전압값(도 7의 B, -40kV)으로 변경하고 있다. 캐소드(3)와 중간 전극(7) 사이의 전압차는, 도 7의 A에서는 30kV, 도 7의 B에서는 10kV가 된다. 즉, 중간 전극(7)에 인가하는 전압을, 캐소드(3)의 전압에 가까운 값으로 할수록, 캐소드(3)와 중간 전극(7) 사이의 전위차는 작아진다. 그리고, 전위차가 작을수록, 캐소드(3)와 중간 전극(7) 사이의 등전위선의 밀도는 작아지는 점에서, 포토캐소드(3)로부터 사출된 전자 빔은, 도 7의 A에 나타내는 제1 전자 빔(B1)보다, 도 7의 B에 나타내는 제2 전자 빔(B2) 쪽이 넓어지기 쉬워진다. 또한, 중간 전극(7)에는 드리프트 스페이스가 형성되어 있는 점에서, 넓어지기 쉬운 제1 전자 빔(B1), 제2 전자 빔(B2)은, 드리프트 스페이스 내에서 더욱 넓어진다.

한편, 캐소드(3)와 애노드(4)의 전위차는 일정한 점에서, 중간 전극(7)과 애노드(4) 사이의 전위차는, 캐소드(3)와 중간 전극(7) 사이의 전위차와는 반대가 된다. 즉, 도 7의 A보다 도 7의 B 쪽이, 중간 전극(2)과 애노드(4) 사이의 전위차는 커지는 점에서, 중간 전극(7)과 애노드(4) 사이의 등전위선의 밀도도 커진다. 또한, 드리프트 스페이스를 나온 후의 전자 빔의 폭은, 도 7의 A보다 도 7의 B 쪽이 커지는 점에서, 중간 전극(7)을 나온 전자 빔은, 도 7의 A의 제1 전자 빔(B1)과 비교하여 도 7의 B에 나타내는 제2 전자 빔(B2) 쪽이 수속(收束)되기 쉽다. 즉, 중간 전극(7)과 애노드(4) 사이의 전위차가 클수록, 초점 위치(F)를 단초점측으로 이동시킬 수 있다. 그 때문에, 전자 빔 차폐 부재(5)에 도달했을 때의 제1 전자 빔(B1)과 제2 전자 빔(B2)의 크기는 상이하고, 전자 빔 차폐 부재(5)에 차폐되는 측정용 전자 빔의 양도 상이하다. 그러나, 도 6의 B에 나타내는 바와 같이, 전자총(1A)을 구성하는 부재의 위치 관계가 올바른 경우는, 전자 빔의 중심의 전자는 법선 방향의 힘은 받지 않는다. 그 때문에, 전자 빔 차폐 부재(5)를 통과하는 제1 전자 빔(B1)과 제2 전자 빔(B2)의 중심은 일치하고 있다.

한편, 도 6의 C에 나타내는 상태에서, 제1 전자 빔 사출 공정과 제2 전자 빔 사출 공정을 실시한 경우에 대하여 설명한다. 도 6의 C에 나타내는 바와 같이, 포토캐소드(3)의 설계 조사 위치(3c)와 어긋난 장소로부터 전자 빔이 사출된 경우, 전자 빔의 중심의 전자는 법선 방향의 힘(ELV)을 받는다. 그리고, 도 7의 A 및 도 7의 B에 나타내는 바와 같이, 캐소드(3)와 중간 전극(7), 중간 전극(7)과 애노드(4) 사이의 전계가, 제1 전자 빔 사출 공정과, 제2 전자 빔 사출 공정에서는 상이하다. 따라서, 전자 빔의 중심의 전자가 받는 법선 방향의 힘(ELV)은, 제1 전자 빔 사출 공정과, 제2 전자 빔 사출 공정에서는 상이하다. 따라서, 도 6의 C에 나타내는 실시 형태의 전자 빔의 경우, 전자 빔 차폐 부재(5)에 도달했을 때의 제1 전자 빔(B1)과 제2 전자 빔(B2)의 중심은 일치하지 않는다.

다음으로, 도 8 내지 도 12를 참조하여, 제1 전자 빔 강도 변화 측정 공정(ST2), 제2 전자 빔 강도 변화 측정 공정(ST4), 및, 어긋남 확인 공정(ST5)에 대하여 설명한다.

먼저, 도 8은, 전자 빔 단면과 전자 빔의 강도 분포를 나타내는 도면이다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 전자 빔의 사출 조건 등에 따라,

a: 전자 빔의 조사 영역 내의 어느 위치에서도 전자 빔의 강도가 같아지는,

b: 조사 영역의 주변부가 약해지는,

c: 조사 영역의 주변부가 약해지는,

경우가 있다. 그러나, a~c에 나타내는 어느 경우여도, 전자 빔의 단면 중심에서 보아, 좌우의 전자 빔 강도의 분포는 거의 같아진다.

도 9의 A 및 도 9의 B는, 전자총(1A)을 구성하는 부재의 위치 관계가 올바른 경우의 제1 전자 빔 강도 변화 측정 공정(ST2)의 개략을 설명하기 위한 도면이다. 도 10의 A 및 도 10의 B는, 전자총(1A)을 구성하는 부재의 위치 관계가 올바른 경우의 제2 전자 빔 강도 변화 측정 공정(ST4)의 개략을 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 9의 A 및 도 9의 B는, 전자 빔 차폐 부재(5)에 도달했을 때의 제1 전자 빔(B1)의 크기(폭)와, 전자 빔 차폐 부재(5)의 구멍(51)의 크기(폭)가 같다고 가정한 경우의 도면이다. 도 9의 A에 나타내는 바와 같이, 편향 장치(8)에 인가하는 플러스 또는 마이너스의 전압을 크게 할수록, 제1 전자 빔(B1)의 편향량은 커진다. 따라서, 도 9의 a에 나타내는, 전자 빔 차폐 부재(5)로 차폐되는 제1 전자 빔(B1)이 없는 상태에서는, 측정부로 측정하는 전류값은 0이 된다. 한편, 편향 장치(8)에 인가하는 전압을 크게 할수록, 도 9의 A의 b 및 c에 나타내는 바와 같이, 제1 전자 빔(B1)의 편향량은 커진다. 그 결과, 도 9의 B에 나타내는 바와 같이, 편향 장치(8)에 인가하는 전압을 크게 할수록, 측정 전류값도 커진다. 그리고, 제1 전자 빔(B1) 모두가 구멍(51)에서 벗어난 후에는, 측정부로 측정하는 전류값은 일정해진다. 또, 편향 장치(8)에 인가하는 전압을 바꾸고, a~c에 나타내는 예와는 반대의 방향으로 제1 전자 빔(B1)을 편향한 경우여도, 도 8에 나타내는 바와 같이, 전자 빔의 강도는 전자 빔의 단면 중심에서 보아, 좌우의 분포는 거의 같은 점에서, 도 9의 B에 나타내는 바와 같이 편향 장치(8)에 인가하는 전압 0을 중심으로, 측정 전류값은 대략 좌우 대칭이 된다.

다음으로, 도 10의 A 및 도 10의 B를 참조하여, 제2 전자 빔 강도 변화 측정 공정(ST4)의 개략을 설명한다. 또한, 도 10의 A 및 도 10의 B는, 전자 빔 차폐 부재(5)에 도달했을 때의 제2 전자 빔(B2)의 크기(폭)가, 전자 빔 차폐 부재(5)의 구멍(51)의 크기(폭)보다 작다고 가정한 예를 나타내고 있다. 제2 전자 빔 강도 변화 측정 공정(ST4)은, 전자 빔 차폐 부재(5)에 도달하는 전자 빔이 제1 전자 빔(B1)과는 면적이 상이한 제2 전자 빔(B2)인 것 이외에는, 제1 전자 빔 강도 변화 측정 공정(ST2)과 같다. 그리고, 도 10의 A에 나타내는 예에서는, 전자 빔 차폐 부재(5)의 구멍보다 제2 전자 빔(B2)이 작은 점에서, 편향 장치(8)에 소정의 크기의 전압을 인가할 때까지는 측정 전류값은 0이다. 또, 전자 빔 차폐 부재(5)에 도달한 제2 전자 빔(B2)의 사이즈는, 제1 전자 빔(B1)보다 작지만, 포토캐소드(3)로부터 사출된 제2 전자 빔(B2)의 강도는 제1 전자 빔(B1)과 같다. 따라서, 그래프의 기울기(측정 전류값/인가 전압)는, 제1 전자 빔 강도 측정 공정(ST2)에 있어서의 기울기보다 커진다.

그러나, 도 9의 B 및 도 10의 B에 나타내는 바와 같이, 전자총(1A)을 구성하는 부재의 위치 관계가 올바른 경우는, 편향 장치(8)에 인가하는 전압 0을 중심으로, 그래프는 대략 좌우 대칭이 된다.

또한, 도 9 및 도 10에서는, 설명의 관계상, 전자 빔 차폐 부재(5)에 도달했을 때의 제1 전자 빔(B1) 및 제2 전자 빔(B2)의 크기(폭)를, 차폐 부재의 구멍(51)의 크기(폭) 이하로 하여 설명을 했다. 한편, 전자 빔 차폐 부재(5)에 도달했을 때의 제1 전자 빔(B1) 및 제2 전자 빔(B2)의 크기(폭)가, 차폐 부재의 구멍(51)의 크기(폭)보다 큰 경우는, 편향 장치(8)에 인가하는 전압이 0인 경우여도 측정 전류값은 0이 아니다. 그러나, 그래프의 형상은 상이하지만, 편향 장치(8)에 인가하는 전압 0을 중심으로, 측정 전류값의 측정 결과가 좌우 대칭이 되는 것은, 상기 도 9 및 도 10의 설명으로부터 분명하다.

다음으로, 도 11의 A 및 도 11의 B를 참조하여, 전자총(1A)을 구성하는 부재의 위치 관계가 올바르지 않은 경우의 제1 전자 빔 강도 변화 측정 공정(ST2)의 개략을 설명한다. 또한, 도 11의 A 및 도 11의 B에서는, 전자 빔 차폐 부재(5)에 도달했을 때의 제1 전자 빔(B1)의 크기(폭)와, 전자 빔 차폐 부재(5)의 구멍(51)의 크기(폭)가 같다고 가정한 경우의 예를 나타내고 있다. 도 9에 나타내는 예와 상이하게, 도 11에 나타내는 예에서는, 전자 빔 차폐 부재(5)에 도달했을 때의 제1 전자 빔(B1)의 중심(점선)이, 구멍(51)의 중심과 어긋나 있다. 따라서, 편향 장치(8)에 인가하는 플러스 또는 마이너스의 전압의 크기를 변화시킴으로써 제1 전자 빔(B1)을 편향했을 때에, 측정 전류값이 가장 작아질 때의 편향 장치(8)에 인가하는 전압값은, 0이 아니다.

다음으로, 도 12의 A 및 도 12의 B를 참조하여, 전자총(1A)을 구성하는 부재의 위치 관계가 올바르지 않은 경우의 제2 전자 빔 강도 변화 측정 공정(ST4)의 개략을 설명한다. 또한, 도 12의 A 및 도 12의 B에서는, 전자 빔 차폐 부재(5)에 도달했을 때의 제2 전자 빔(B2)의 크기(폭)가, 전자 빔 차폐 부재(5)의 구멍(51)의 크기(폭)보다 작다고 가정한 경우의 예를 나타내고 있다. 도 6 및 도 7에 나타내는 바와 같이, 포토캐소드(3)의 설계 조사 위치(3c)에 여기광이 조사되지 않으면, 전자 빔 차폐 부재(5)에 도달했을 때의 제1 전자 빔(B1)과 제2 전자 빔(B2)의 중심은 일치하지 않는다. 그 때문에, 도 12의 A 및 도 12의 B에 나타내는 바와 같이, 편향 장치(8)에 인가하는 플러스 또는 마이너스의 전압의 크기를 변화시킴으로써 제2 전자 빔(B2)을 편향했을 때에, 측정 전류값이 가장 작아질 때의 편향 장치(8)에 인가하는 전압값(측정 전류값 0이 계속되는 경우는, 측정 전류값이 0이 되는 전압값의 범위의 중앙값)은, 도 11의 B에 나타내는 제1 전자 빔(B1)의 전압값과는 상이하다.

이상과 같이, 제1 전자 빔 강도 변화 측정 공정(ST2) 및 제2 전자 빔 강도 변화 측정 공정(ST4)에서는, 측정한 전류값과 편향 장치(8)에 인가하는 전압을 그래프화 등 함으로써, 측정부에서 측정한 전류값과 편향 장치(8)에 인가하는 전압의 상관관계를 구한다. 그리고, 제1 전자 빔 강도 변화 측정 공정(ST2) 및 제2 전자 빔 강도 변화 측정 공정(ST4)에 있어서, 전자총(1A)을 구성하는 부재의 위치 관계가 올바른 경우는, 그래프가 좌우 대칭이 되는 편향 장치(8)의 전압은 같아지는 것에 대하여, 전자총(1A)을 구성하는 부재의 위치 관계가 올바르지 않은 경우는, 그래프가 좌우 대칭이 되는 편향 장치(8)의 전압값은 상이하다. 따라서, 어긋남 확인 공정(ST5)에 있어서, 제1 전자 빔 강도 변화 측정 공정(ST2) 및 제2 전자 빔 강도 변화 측정 공정(ST4)의 측정 결과를 비교하여, 그래프가 좌우 대칭이 되는 편향 장치(8)의 전압이 같은 경우는, 전자총(1A)을 구성하는 부재의 위치 관계는 올바르다고 확인할 수 있고, 전압값이 상이한 경우는 전자총(1A)을 구성하는 부재의 위치 관계가 올바른 상태로부터 어긋나 있다고 확인할 수 있다.

또한, 상기 설명에서는 이해를 용이하게 하기 위하여, 전자총(1A)을 구성하는 부재의 위치 관계가 올바른 경우는, 그래프가 좌우 대칭이 되는 편향 장치(8)의 전압은 같은 (0)으로 하여 설명했다. 대체적으로, 설계의 허용 범위 내이면, 제1 전자 빔 강도 변화 측정 공정(ST2) 및 제2 전자 빔 강도 변화 측정 공정(ST4)으로 측정한 그래프가 좌우 대칭이 되는 편향 장치(8)의 전압값은, 엄밀하게 0이 아니어도 되고, 또한, 상이해도 된다. 어느 정도의 어긋남을 허용 범위 내로 하는지는, 설계 시에 적절히 조정하면 된다.

또, 도 9 내지 도 12는, 편향 장치(8)를 이용하여, X축 및 Y축 중 어느 한쪽으로 편향한 예를 나타내고 있지만, 제1 전자 빔 강도 변화 측정 공정(ST2) 및 제2 전자 빔 강도 변화 측정 공정(ST4)에서는, X축 방향 및 Y축 방향의 2개의 방향에서 실시하는 것은 말할 필요도 없다.

그런데, 도 1 및 도 9 내지 도 12는, 1조의 편향 장치(8)를 이용하여, 제1 전자 빔(B1) 및 제2 전자 빔(B2)을 X축 방향 및 Y축 방향으로 편향한 예를 나타내고 있다. 대체적으로, 애노드(4)와 전자 빔 차폐 부재(5)의 사이에, 2조의 편향 장치(8)를 Z축 방향으로 배치해도 된다. Z축 방향으로 2조의 편향 장치(8)를 배치한 경우,

(1) 애노드(4)측의 편향 장치(8)(이하, 「제1 편향 장치(8a)」라고 기재하는 경우가 있다.)를 이용하여, X축 방향 및 Y축 방향으로 제1 전자 빔(B1) 및 제2 전자 빔(B2)을 편향한 후,

(2) 전자 빔 차폐 부재(5)측의 편향 장치(8)(이하, 「제2 편향 장치(8b)」라고 기재하는 경우가 있다.)를 이용하여, 제1 편향 장치(8a)를 이용한 편향에 의하여 Z축 방향으로부터 기울어진(혹은, 추가로 기울기를 가진) 제1 전자 빔(B1) 및 제2 전자 빔(B2)을, Z축 방향과 대략 평행한 방향으로 재차 편향함으로써,

(3) 제1 전자 빔(B1) 및 제2 전자 빔(B2)을, 전자 빔 차폐 부재(5)에 대략 연직 방향으로부터 조사할 수 있다.

편향 장치(8)에 인가하는 전압을 크게 할수록, 제1 전자 빔(B1) 및 제2 전자 빔(B2)의 편향량이 커진다. 따라서, 전자 빔 차폐 부재(5)에 도달했을 때의 제1 전자 빔(B1) 및 제2 전자 빔(B2)의 설계 사출 중심축(Bc)으로부터의 기울어지고, 환언하면, 전자 빔 차폐 부재(5)에 대한 조사 각도는, 편향 장치(8)에 대한 인가 전압이 커질수록, 연직 방향에서 어긋난다. 그 때문에, 편향 장치(8)의 인가 전압에 따라, 전자 빔 차폐 부재(5)에 도달했을 때의 제1 전자 빔(B1) 및 제2 전자 빔(B2)의 조사 조건이 바뀌게 된다.

전자총(1A)은, 구성하는 부재의 위치 관계를 확인하면서 조립하는 점에서, 포토캐소드(3)로부터 사출되는 전자 빔(B)이, 설계 사출 중심축(Bc)으로부터 큰 폭으로는 어긋나지 않는다. 그 때문에, 1조의 편향 장치(8)를 이용하여 제1 전자 빔(B1) 및 제2 전자 빔(B2)을 편향한 경우여도, 전자 빔 차폐 부재(5)에 도달했을 때의 제1 전자 빔(B1) 및 제2 전자 빔(B2)의 조사 조건이 극단적으로 바뀌는 것은 아닌 점에서, 제1 실시 형태에 따른 확인 방법을 실시하는 것은 가능하다.

한편, 2조의 편향 장치(8a) 및 편향 장치(8b)를 이용한 경우, 제1 전자 빔(B1) 및 제2 전자 빔(B2)을, 대략 연직 방향으로부터 전자 빔 차폐 부재(5)에 조사할 수 있다. 환언하면, 편향 장치(8)에 인가하는 전압에 상관없이, 전자 빔 차폐 부재(5)에 도달할 때의 제1 전자 빔(B1) 및 제2 전자 빔(B2)의 조사 조건을 같게 할 수 있다. 따라서, 2조의 편향 장치(8a) 및 편향 장치(8b)를 이용하면, 확인 방법의 정밀도를 보다 높게 할 수 있다.

(전자총(1A)의 제1 실시 형태의 변형예 및 전자총의 사출축 확인 방법의 제1 실시 형태의 변형예)

전자총(1A)의 제1 실시 형태 및 전자총의 사출축 확인 방법의 제1 실시 형태(이하, 간단하게 「제1 실시 형태」라고 기재하는 경우가 있다.)에서는, 캐소드(3)와 중간 전극(7) 및 중간 전극(7)과 애노드(4) 사이의 전계에 관하여, 제1 상태와 제2 상태는, 중간 전극(7)에 인가하는 전압을 바꿈으로써 실시하고 있다. 제1 실시 형태의 변형예(이하, 간단하게 「변형예」라고 기재하는 경우가 있다.)에서는, 포토캐소드(3)와 애노드(4)의 사이에 배치되는 중간 전극(7)의 위치를, 전자 빔의 설계 사출 중심축 방향으로 이동하는 구동부(방법)를 채용함으로써, 제1 상태와 제2 상태를 변경하고 있는 점에서 제1 실시 형태와 상이하고, 그 외의 점은 같다. 따라서, 변형예에서는, 제1 실시 형태와 상이한 점을 중심으로 설명하고, 제1 실시 형태에 있어서 설명 완료된 사항에 대한 반복이 되는 설명은 생략한다. 따라서, 변형예에 있어서 명시적으로 설명되지 않았다고 하더라도, 변형예에 있어서, 제1 실시 형태에서 설명 완료된 사항을 채용 가능한 것은 말할 필요도 없다.

도 13을 참조하여, 변형예에 대하여 보다 구체적으로 설명한다. 도 13에 나타내는 예에서는, 캐소드(3)와 애노드(4) 사이의 전압차 및 중간 전극(7)에 인가하는 전압값을 일정하게 하고, 캐소드(3)와 애노드(4)의 사이에서, 중간 전극(7)을 전자 빔 통과 구멍(71)의 중심축 방향(설계 사출 중심축 방향)으로 구동하는 구동부(12)를 구비하고 있다. 도 13에 나타내는 예에서는, 중간 전극(7)에 모터(12a)를 고정하고, 모터(12a)의 축에 고정한 피니언을 랙(12b)에 결합하는 랙 앤드 피니언 구조에 의하여, 중간 전극(7)을 구동하는 예를 나타내고 있지만, 중간 전극(7)을 중심축 방향으로 구동할 수 있으면 구동부(12)는 특별히 제한은 없다.

도 13에 나타내는 예에서는, 캐소드(3)와 애노드(4)의 사이에서 중간 전극(7)의 위치를 바꿈으로써, 캐소드(3)와 중간 전극(7)의 거리, 중간 전극(7)과 애노드(4) 사이의 거리가 바뀐다. 한편, 캐소드(3)와 애노드(4)의 전위차, 중간 전극(7)에 인가하는 전압은 일정한 점에서, 중간 전극(7)의 위치를 변경함으로써, 캐소드(3)와 중간 전극(7) 사이의 등전위선의 밀도, 및, 중간 전극(7)과 애노드(4) 사이의 등전위선의 밀도가 바뀐다. 보다 구체적으로는, 캐소드(3)와 중간 전극(7)의 전위차는 같지만, 도 13의 A로부터 도 13의 C의 순으로 캐소드(3)와 중간 전극(7) 사이의 등전위선의 밀도가 작아진다. 또한, 중간 전극(7)에는 드리프트 스페이스가 형성되어 있는 점에서, 넓어지기 쉬운 전자 빔(B)은, 드리프트 스페이스 내에서 더욱 넓어진다.

한편, 중간 전극(7)과 애노드(4) 사이의 등전위선의 밀도는, 캐소드(3)와 중간 전극(7)과는 반대가 된다. 즉, 도 13의 A로부터 도 13의 C의 순으로, 중간 전극(7)과 애노드(4) 사이의 등전위선의 밀도는 커진다. 또한, 드리프트 스페이스를 나온 후의 전자 빔의 폭은, 도 13의 A로부터 도 13의 C의 순으로 커지는 점에서, 중간 전극(7)을 나온 전자 빔(B)은, 도 13의 A로부터 도 13의 C의 순으로 수속되기 쉬워진다. 즉, 중간 전극(7)과 애노드(4) 사이의 거리가 짧을수록, 초점 위치를 단초점측으로 할 수 있다. 따라서, 여기광이 포토캐소드(3)의 설계 조사 위치(3c)에 조사되지 않은 경우는, 도 6 및 도 7에 있어서의 설명과 동일하게, 전자 빔 차폐 부재(5)에 도달했을 때의 제1 전자 빔(B1)의 중심과 제2 전자 빔(B2)의 중심은 일치하지 않는다.

이상과 같이, 변형예에 있어서도, 캐소드(3)와 중간 전극(7) 및 중간 전극(7)과 애노드(4) 사이의 전계에 관하여, 제1 상태와 제2 상태의 조정을 할 수 있다.

제1 실시 형태 및 변형예에 따른 전자총(1A) 그리고 확인 방법에 의하여, 전자총(1A)을 구성하는 부재의 경시 변화, 혹은, 기계적인 충격 등에 의한 설계 사출 중심축의 어긋남의 유무를 확인할 수 있다고 하는 효과를 나타낸다.

(전자총(1)의 제2 실시 형태 및 전자총의 사출축 정렬 방법)

도 14를 참조하여, 전자총(1)의 제2 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 14는 제2 실시 형태에 따른 전자총(1B)의 개략 단면도이다. 전자총(1B)은, 여기광의 위치를 조정하는 광원 위치 조정 부재(21)를 구비하는 것 이외에는, 제1 실시 형태에 따른 전자총(1A)과 같다. 따라서, 제2 실시 형태에서는, 광원 위치 조정 부재(21)를 중심으로 설명을 하지만, 제1 실시 형태에 있어서 설명 완료된 사항에 대한 반복이 되는 설명은 생략한다.

상기와 같이, 제1 실시 형태 및 변형예에 의하여, 전자총(1A)이 사출하는 전자 빔(B)이, 설계 사출 중심축(Bc)으로부터 어긋나 있는지 여부를 확인할 수 있다. 따라서, 제1 실시 형태 및 변형예를 이용함으로써, 전자총(1)을 상대측 장치(E)에 탑재한 초기 설정 시의 사출축 정렬 방법에도 이용할 수 있다.

도 11 및 도 12에 나타내는 바와 같이, 편향 장치(8)에 인가하는 전압에 따라 측정부(6)로 측정하는 전류값의 변화를 확인할 수 있다. 또, 확인 방법을 실시할 때에는,

(1) 캐소드(3), 중간 전극(7), 및, 애노드(4)에 인가하는 전압값,

(2) 캐소드(3)와 중간 전극(7) 사이의 거리, 및, 중간 전극(7)과 애노드(4) 사이의 거리,

(3) 중간 전극(7)의 드리프트 스페이스의 길이,

는 미리 정해져 있다. 그 때문에, 전자 빔 차폐 부재(5)를 Z축 방향의 상방에서 본 경우, 전자 빔(B1(B2))이 구멍(51)의 중심으로부터, X축 방향 및 Y축 방향으로 어느 정도 어긋나 있는지, 환언하면, 설계 사출 중심축으로부터의 어긋남의 양을 계산할 수 있다.

제2 실시 형태에 따른 전자총(1B)에서는, 광원 위치 조정 부재(21)를 구비하고 있다. 따라서, 상기의 계산에 의거하여, 광원 위치 조정 부재(21)를 구동하여 광원(2)으로부터 조사되는 여기광(L)이, 포토캐소드(3)의 설계 조사 위치(3c)에 조사되도록 조정할 수 있다.

광원 위치 조정 부재(21)는, 광원(2)으로부터 조사되는 여기광을 X축 방향, Y축 방향으로 조정할 수 있으면 특별히 제한은 없다. 예를 들면, 공지의 XY축 스테이지에 광원(2)을 장착하고, 광원(2)의 위치를 변경하면 된다. 혹은, 도시는 생략하지만, 광원(2)과 포토캐소드(3)의 사이에, 반사 미러를 배치함으로써, 여기광(L)의 사출 방향을 편향해도 된다. 또한, 도 14에 나타내는 예에서는, 광원(2)으로부터의 여기광(L)은, 포토캐소드(3)의 제1 면에 조사되는 위치에 배치되어 있지만, 광원(2)과 광원 위치 조정 부재(21)를 진공 챔버(CB)의 상방에 배치하고, 포토캐소드(3)의 배면으로부터 여기광(L)을 조사해도 된다.

제2 실시 형태에 따른 전자총(1B)은, 전자총의 사출축 정렬 방법(이하, 「축 정렬 방법」이라고 기재하는 경우가 있다.)에 이용할 수 있다. 도 15의 A는, 제1 실시 형태에 따른 축 정렬 방법의 플로차트를 나타내고 있다. 축 정렬 방법은, 확인 방법을 실시 후, 광원 위치 조정 공정(ST6)을 실시한다. 광원 위치 조정 공정(ST6)은, 상기 계산에 의하여 구한 설계 사출 중심축으로부터의 전자 빔의 어긋남의 양에 의거하여, 광원 위치 조정 부재(21)를 이용하여 광원(2)으로부터 조사되는 여기광의 위치를 조정하면 된다.

도 15의 B는, 축 정렬 방법의 제1 실시 형태의 변형예의 플로차트이다. 도 15의 B에 나타내는 바와 같이, 광원 위치 조정 공정(ST6) 실시 후에, 재차 제1 전자 빔 사출 공정(ST1)으로 되돌아와, 어긋남 확인 공정(ST5)에서 어긋남이 있다(Yes)고 판단한 경우는, ST6→ST1을 반복하고, 어긋남 확인 공정(ST5)에서 어긋남이 없다(No)고 판단할 때까지, 각 공정을 반복해도 된다.

(전자총(1)의 제3 실시 형태 및 전자총의 사출축 정렬 방법의 제2 실시 형태)

도 16을 참조하여, 전자총(1)의 제3 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 16은 제3 실시 형태에 따른 전자총(1C)의 개략 단면도이다. 도 16에 나타내는 전자총(1C)은, 포토캐소드 키트(3a), 포토캐소드(3)(포토캐소드 키트(3a))의 위치를 조정하는 포토캐소드 위치 조정 부재(35)를 구비하는 것 이외에는, 제2 실시 형태에 따른 전자총(1B)과 같다. 따라서, 제3 실시 형태에서는, 포토캐소드 키트(3a) 및 포토캐소드 위치 조정 부재(35)를 중심으로 설명하고, 제2 실시 형태에 있어서 설명 완료된 사항에 대한 반복이 되는 설명은 생략한다.

포토캐소드 키트(3a)는, 포토캐소드(3)(포토캐소드막)와 포토캐소드막에 초점을 맞추는 렌즈(32)와, 홀더(33)를 적어도 포함하고, 포토캐소드(3)와 렌즈(32)의 거리가 불변이 되도록, 홀더(33)에 유지되어 있다. 도 16에 나타내는 예에서는, 렌즈(32)와 포토캐소드(3)의 사이에, 스페이서(34)를 설치한 예를 나타내고 있다. 또한, 포토캐소드 키트(3a)의 상세는, 일본국 특허출원 2019-150764호에 기재되어 있다. 일본국 특허출원 2019-150764호에 기재된 내용은 참조에 의하여 그 전체가 본 명세서에 포함된다.

도 16에 나타내는 예에서는, 포토캐소드 키트(3a)에는 포토캐소드막에 초점을 맞추는 렌즈가 내장되어 있다. 따라서, 광원(2)과 광원 위치 조정 부재(21)는, 진공 챔버(CB)의 상방에 배치된다.

포토캐소드 위치 조정 부재(35)는, 진공 챔버(CB)(진공 영역) 내에 배치되는 포토캐소드 키트(3a)를 진공 챔버(CB)(진공 영역)의 외부에서 위치 조정을 할 필요가 있다. 따라서, 포토캐소드 위치 조정 부재(35)는, 진공 챔버(CB)(진공 영역)의 밖에 배치되는 챔버 외 동력 전달 부재(35a)와, 진공 챔버(CB)(진공 영역) 중에 배치되는 챔버 내 동력 전달 부재(35b)를 구비하는 것이 바람직하다. 도 16에 나타내는 예에서는, 벨로스 등의 신축 부재(35c)와 구멍 없는 벽(35d)을 이용하여, 챔버 내 구동력 전달 부재(35b)의 단부를 구멍 없는 벽(35d)에 고정하고 있다. 그 때문에, 진공 챔버(CB), 신축 부재(35c) 및 구멍 없는 벽(35d)으로 형성되는 진공 영역 내에 챔버 내 동력 전달 부재(35b)를 배치한 상태에서, 진공 챔버(CB)(진공 영역)의 외측으로부터 구동력을 전달할 수 있다. 또한, 진공 챔버(CB)(진공 영역)의 외측으로부터, 진공 챔버(CB)(진공 영역) 내에 배치한 챔버 내 동력 전달 부재(35b)에 구동력을 전달할 수 있는 원리는, 국제 공개 제2018/186294호에 기재되어 있다. 국제 공개 제2018/186294호에 기재된 내용은 참조에 의하여 그 전체가 본 명세서에 포함된다.

국제 공개 제2018/186294호에서는, 챔버 내 동력 전달 부재(35b)는, 주로 Z축 방향으로 구동하는 예가 기재되어 있다. 그러나, 챔버 내 구동력 전달 부재(35b)가 진공 챔버(CB)를 삽입 통과하는 개소의 구멍의 사이즈를, 챔버 내 구동력 전달 부재(35b)보다 크게 해 두면, 챔버 내 구동력 전달 부재(35b)를 Z축 방향에 더하여, X축 방향 및 Y축 방향으로 이동시킬 수 있다. 그 결과, 포토캐소드(3)의 위치를, X축 방향 및 Y축 방향으로도 조정할 수 있다. 챔버 외 동력 전달 부재(35a)는, 구멍 없는 벽(35d)을, X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향으로 구동을 할 수 있으면 특별히 제한은 없고, 공지의 XYZ 스테이지를 이용하면 된다. 또한, 상기의 예는, 포토캐소드 위치 조정 부재(35)의 일례를 나타낸 것이다. 진공 챔버(CB)(진공 영역)의 외측으로부터 포토캐소드(3)의 위치를 조정할 수 있으면, 포토캐소드 위치 조정 부재(35)는, 상기의 예에 한정되지 않는다.

제3 실시 형태에 따른 전자총(1C)을 이용하는 경우, 설계 사출 중심축으로부터의 어긋남의 양에 따라, 광원 위치 조정 부재(21)를 조정하면 된다. 또한, 제1 실시 형태에 따른 전자총(1A)과 상이하게, 제3 실시 형태에 따른 전자총(1C)은, 포토캐소드막에 초점을 맞추도록 렌즈(32)가 설치되어 있다. 그 때문에, 광원 위치 조정 부재(21)만의 조정으로는, 여기광(L)을 설계 조사 위치(3c)에 조사할 수 없는 경우가 있다. 그 경우는, 포토캐소드 위치 조정 부재(35)도 아울러 조정하면 된다. 혹은, 광원(2)의 위치는 올바르지만, 포토캐소드 키트(3a)의 설치 위치가 어긋나 있는 경우도 상정된다. 그 경우는, 포토캐소드 위치 조정 부재(35)만을 이용하여, 포토캐소드(3)의 위치를 조정해도 된다.

전자총의 사출축 정렬 방법의 제2 실시 형태는, 전자총의 사출축 정렬 방법의 제1 실시 형태의 광원 위치 조정 공정(ST6)을, 광원 위치 조정 공정 및/또는 포토캐소드 위치 조정 공정(ST6)으로 대체하면 된다.

(전자총(1)의 제4 실시 형태)

도 17을 참조하여, 전자총(1)의 제4 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 17은 제4 실시 형태에 따른 전자총(1D)의 개략 단면도이다. 도 17에 나타내는 전자총(1D)은, 연산부(13), 제어부(14)를 구비하는 것 이외에는, 제2 실시 형태에 따른 전자총(1B)과 같다. 따라서, 제4 실시 형태에서는, 연산부(13) 및 제어부(14)를 중심으로 설명하고, 제2 실시 형태에 있어서 설명 완료된 사항에 대한 반복이 되는 설명은 생략한다.

전자 빔의 설계 사출 중심축과, 포토캐소드(3)로부터 사출된 전자 빔(B)의 어긋남의 크기는, 매뉴얼로도 계산할 수 있지만, 제4 실시 형태에 따른 전자총(1D)에서는, 측정부(6)로 측정한 측정값에 의거하여, 연산부(13)로 어긋남의 유무 및 어긋남의 양을 연산한다. 그리고, 연산부(13)의 연산 결과에 따라, 광원 위치 조정 부재(21)를 구동 제어하는 제어부(14)를 구비하고 있다. 따라서, 제4 실시 형태에 따른 전자총(1D)을 이용한 경우는, 어긋남 확인 공정(ST5)과 광원 위치 조정 공정(ST6)을 자동화할 수 있다고 하는 효과를 나타낸다. 또한, 제4 실시 형태에 따른 전자총(1D)은, 제3 실시 형태에 따른 전자총(1C)에 적용 가능한 것은 말할 필요도 없다. 그 경우, 제어부(14)는, 광원 위치 조정 부재(21) 및/또는 포토캐소드 위치 조정 부재(35)를 구동 제어한다.

(전자총(1)의 제5 실시 형태)

도 18을 참조하여, 전자총(1)의 제5 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 18은 제5 실시 형태에 따른 전자총(1E)의 개략 단면도이다. 도 18에 나타내는 전자총(1E)은, 전자 빔 편향 장치(81)를 구비하는 것 이외에는, 제2 실시 형태에 따른 전자총(1B)과 같다. 따라서, 제5 실시 형태에서는, 전자 빔 편향 장치(81)를 중심으로 설명하고, 제2 실시 형태에 있어서 설명 완료된 사항에 대한 반복이 되는 설명은 생략한다.

상기 제2 내지 제4 실시 형태에 따른 전자총(1)에 의하여, 전자총(1)은 설계 사출 중심축(Bc)을 따라 전자 빔(B)을 사출할 수 있다. 그러나, 전자총(1)을 상대측 장치(E)에 탑재했을 때에, 설계 사출 중심축(Bc)과, 상대측 장치(E)의 입사축(BE)이 어긋나 있는 경우가 있다. 그 경우, 상대측 장치(E)의 설정한 양의 전자 빔(B)을 입사할 수 없게 된다. 제5 실시 형태에 따른 전자총(1E)은, 전자 빔 차폐 부재(5)를 통과한 전자 빔(B)을 편향하는 전자 빔 편향 장치(81)를 구비하고 있는 점에서, 전자총(1E)을 탑재하는 상대측 장치(E)의 입사축(BE)과 전자총(1E)으로부터 사출된 전자 빔(B)의 사출 방향을 일치시킬 수 있다.

상대측 장치(E)의 입사축(BE)과 전자총(1E)으로부터 사출된 전자 빔(B)의 사출 방향이 어긋나 있는지 여부는, 상대측 장치(E)가 구비하는 패러데이 컵 등의 전자 빔 강도의 검출기에, 소정의 양의 전자 빔이 도달했는지 여부 등에 의하여 검출하면 된다. 또, 전자 빔 편향 장치(81)는, 공지의 전자 빔을 편향할 수 있는 장치를 이용할 수 있고, 예를 들면, 전자 빔 사출 방향 편향 장치(8)와 동일한 장치를 이용하면 된다. 또한, 도 18에 나타내는 예에서는, 전자 빔 편향 장치(81)는, 전자총(1E)의 부재로 하고 있다. 대체적으로, 상대측 장치(E)의 입사축(BE)과 전자총(1E)으로부터 사출된 전자 빔(B)의 사출 방향의 어긋남은, 상대측 장치(E)가 구비하는 전자 빔 편향 장치(81)를 이용해도 된다.

전자총을 탑재하는 전자선 적용 장치(E)는, 전자총을 탑재하는 공지의 장치를 들 수 있다. 예를 들면, 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.

또한, 상기의 확인 방법 및 축 정렬 방법의 실시 형태에서는, 중간 전극(7), 전자 빔 차폐 부재(5), 측정부(6) 및 편향 장치(8)를, 모두 전자총(1)에 배치함으로써, 전자총(1)의 확인 방법 및 축 정렬 방법으로서 설명을 했다. 대체적으로, 중간 전극(7) 이외의 모든 부재, 혹은, 일부의 부재는, 전자총(1)에 구비되지 않아도 된다. 보다 구체적으로는, 전자 빔 차폐 부재(5), 측정부(6) 및 편향 장치(8)의 모든 부재, 혹은, 일부의 부재는, 상대측 장치(E)가 구비해도 된다. 또, 전자 빔 차폐 부재(5), 측정부(6) 및 편향 장치(8)의 모든 부재, 혹은, 일부의 부재는, 전자총(1) 및 상대측 장치(E)와는 별체의 키트로서 제공되어도 된다.

상기의 확인 방법 및 축 정렬 방법의 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 중간 전극(7)과, 전자 빔 차폐 부재(5)와, 측정부(6)와, 편향 장치(8)를 조합하여 이용함으로써, 포토캐소드(3)로부터 사출된 전자 빔(B)이, 설계 사출 중심축(Bc)으로부터 어긋나 있는지 확인을 할 수 있다. 따라서, 전자 빔 차폐 부재(5), 측정부(6) 및 편향 장치(8)의 일부 혹은 모두가 전자총(1) 이외에 배치된 경우는, 「전자총의 사출축 확인 방법」 및 「전자총의 사출축 정렬 방법」은, 「포토캐소드로부터 사출된 전자 빔의 사출축 확인 방법」 및 「포토캐소드로부터 사출된 전자 빔의 사출축 정렬 방법」으로 대체할 수 있다.

본 출원에서 개시하는 전자총, 전자선 적용 장치, 포토캐소드로부터 사출된 전자 빔의 사출축 확인 방법, 및, 포토캐소드로부터 사출된 전자 빔의 사출축 정렬 방법을 이용하면, 설계 사출 중심축을 따라 전자 빔을 사출하고 있는지 확인을 할 수 있다. 따라서, 전자총 등의 포토캐소드로부터 사출된 전자 빔을 취급하는 업자에게 있어서 유용하다.

1, 1A~1E 전자총
2 광원
21 광원 위치 조정 부재
3 포토캐소드
31 기판
32 렌즈
33 홀더
34 스페이서
35 포토캐소드 위치 조정 부재
3a 포토캐소드 키트
3c 설계 조사 위치
35a 챔버 외 동력 전달 부재
35b 챔버 내 동력 전달 부재
35c 신축 부재
35d 구멍 없는 벽
4 애노드
5 전자 빔 차폐 부재
51 구멍
6 측정부
7 중간 전극
71 전자 빔 통과 구멍
72 전자 빔의 입구
73 전자 빔의 출구
74 드리프트 스페이스
8 전자 빔 사출 방향 편향 장치
81 전자 빔 편향 장치
9 포토캐소드 수납 용기
11a, 11b 전원 장치
12 구동부
12a 모터
12b 랙
13 연산부
14 제어부
B 전자 빔
B1 제1 전자 빔
B2 제2 전자 빔
Bc 설계 사출 중심축
BE 상대측 장치(E)의 입사축
CB 진공 챔버
D1 전자 빔의 폭
D2 구멍의 폭
E 상대측 장치
EF 전계
EL 등전위선
ELV EL에 대한 법선 방향의 힘
F 초점
L 여기광

Claims (11)

1. 광원과,
   광원으로부터의 수광에 따라, 전자 빔을 사출하는 포토캐소드와,
   애노드
   를 포함하는 전자총으로서,
   당해 전자총은,
   포토캐소드와 애노드의 사이에 배치되는 중간 전극과,
   전자 빔의 일부를 차폐할 수 있는 전자 빔 차폐 부재와,
   전자 빔 차폐 부재에 의하여 차폐한 전자 빔의 강도를 측정하는 측정부와,
   애노드와 전자 빔 차폐 부재의 사이에 배치되고, 애노드를 통과한 전자 빔이 전자 빔 차폐 부재에 도달할 때의 위치를 변화시키는 전자 빔 사출 방향 편향 장치
   를 포함하고,
   중간 전극은,
   포토캐소드로부터 사출된 전자 빔이 통과하는 전자 빔 통과 구멍을 갖고,
   전자 빔 통과 구멍에는, 전압의 인가에 의하여 포토캐소드와 애노드의 사이에 전계가 형성되었을 때에, 전계의 영향을 무시할 수 있는 드리프트 스페이스가 형성되어 있는,
   전자총.
2. 청구항 1에 있어서,
   포토캐소드에 조사되는 여기광의 위치를 조정하는 광원 위치 조정 부재, 및/또는, 포토캐소드의 위치를 조정하는 포토캐소드 위치 조정 부재를 추가로 포함하는, 전자총.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   중간 전극에 인가하는 전압값을 변경 가능한 전원 장치, 및/또는, 포토캐소드와 애노드의 사이에 배치되는 중간 전극의 위치를, 전자 빔의 설계 사출 중심축 방향으로 조정할 수 있는 구동부를 추가로 포함하는, 전자총.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   측정부의 측정 결과에 따라, 전자 빔의 설계 사출 중심축과, 포토캐소드로부터 사출된 전자 빔의 어긋남을 연산하는 연산부를 추가로 포함하는, 전자총.
5. 청구항 4에 있어서,
   연산부의 연산 결과에 따라, 광원 위치 조정 부재, 및/또는, 포토캐소드 위치 조정 부재를 제어하는 제어부를 추가로 포함하는, 전자총.
6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
   전자총을 탑재하는 상대측 장치의 입사축과 전자총으로부터 사출된 전자 빔의 사출 방향을 일치시키기 위하여, 전자 빔 차폐 부재를 통과한 전자 빔을 편향하는 전자 빔 편향 장치를 추가로 포함하는, 전자총.
7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 기재된 전자총을 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.
8. 광원과,
   광원으로부터의 수광에 따라, 전자 빔을 사출하는 포토캐소드와,
   애노드와,
   포토캐소드와 애노드의 사이에 배치되는 중간 전극과,
   전자 빔의 일부를 차폐할 수 있는 전자 빔 차폐 부재와,
   전자 빔 차폐 부재에 의하여 차폐한 전자 빔의 강도를 측정하는 측정부와,
   애노드와 전자 빔 차폐 부재의 사이에 배치되고, 전자 빔이 전자 빔 차폐 부재에 도달할 때의 위치를 변경하는 전자 빔 사출 방향 편향 장치
   를 포함하는 포토캐소드로부터 사출된 전자 빔의 사출축 확인 방법으로서,
   당해 사출축 확인 방법은,
   캐소드와 중간 전극, 중간 전극과 애노드 사이의 전계가 제1 상태에서, 포토캐소드에 여기광을 조사함으로써 제1 상태의 전자 빔을 사출하는 제1 전자 빔 사출 공정과,
   전자 빔 사출 방향 편향 장치에 의하여, 전자 빔 차폐 부재에 도달하는 제1 전자 빔의 위치를 변화시키면서, 전자 빔 차폐 부재로 차폐된 제1 전자 빔의 강도의 변화를 측정하는 제1 전자 빔 강도 변화 측정 공정과,
   캐소드와 중간 전극, 중간 전극과 애노드 사이의 전계가 제2 상태에서, 포토캐소드에 여기광을 조사함으로써 제2 상태의 전자 빔을 사출하는 제2 전자 빔 사출 공정과,
   전자 빔 사출 방향 편향 장치에 의하여, 전자 빔 차폐 부재에 도달하는 제2 전자 빔의 위치를 변화시키면서, 전자 빔 차폐 부재로 차폐된 제2 전자 빔의 강도의 변화를 측정하는 제2 전자 빔 강도 변화 측정 공정과,
   제1 전자 빔 강도 변화 측정 공정의 측정 결과와, 제2 전자 빔 강도 변화 측정 공정의 측정 결과를 대비함으로써, 포토캐소드로부터 사출된 전자 빔이 설계 중심축으로부터 어긋나 있는지 여부를 확인하는 어긋남 확인 공정
   을 포함하는, 사출축 확인 방법.
9. 청구항 8에 있어서,
   캐소드와 중간 전극, 중간 전극과 애노드 사이의 전계가 제1 상태와,
   캐소드와 중간 전극, 중간 전극과 애노드 사이의 전계가 제2 상태
   가, 중간 전극에 인가하는 전압값을 변화시킴으로써 변경되는, 사출축 확인 방법.
10. 청구항 8에 있어서,
    캐소드와 중간 전극, 중간 전극과 애노드 사이의 전계가 제1 상태와,
    캐소드와 중간 전극, 중간 전극과 애노드 사이의 전계가 제2 상태
    가, 캐소드와 애노드 사이의 중간 전극의 위치를 변화시킴으로써 변경되는, 사출축 확인 방법.
11. 포토캐소드로부터 사출된 전자 빔의 사출축 정렬 방법으로서,
    당해 사출축 정렬 방법은,
    청구항 8 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 기재된 사출축 확인 방법에 기재된 어긋남 확인 공정 후에,
    광원 위치 조정 공정 및/또는 포토캐소드 위치 조정 공정
    을 추가로 포함하는, 사출축 정렬 방법.

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