電子線装置
【課題】高分解能、高スループットのマルチビーム検査装置を実現するために、ラングミュア限界を越える高輝度、かつ高エミッタンスの電子ビームを得る。
【解決手段】平面カソード、ウェーネルト、引き出し電極（又はアノード）を有する電子銃の後方に、レンズを設けてクロスオーバを形成することにより高輝度でエネルギー幅の小さい電子ビームを実現した。このビームを得るために、カソード電流Ieとカソード半径Rcは、単位をそれぞれmAとμｍとしたとき、シミュレーション結果に基づいて、0.5＋0.0098Rc＜Ie＜2.3＋0.026Rcとし、電子銃の輝度は前記レンズの強さを変えて調整する。輝度Ｂとカソード電流密度Ｊｃの関係を示すシミュレーション値５７１（破線）は実測値５７２と比較的良く一致し、かつ輝度はラングミュア限界５７３を超えている。
【解決手段】平面カソード、ウェーネルト、引き出し電極（又はアノード）を有する電子銃の後方に、レンズを設けてクロスオーバを形成することにより高輝度でエネルギー幅の小さい電子ビームを実現した。このビームを得るために、カソード電流Ieとカソード半径Rcは、単位をそれぞれmAとμｍとしたとき、シミュレーション結果に基づいて、0.5＋0.0098Rc＜Ie＜2.3＋0.026Rcとし、電子銃の輝度は前記レンズの強さを変えて調整する。輝度Ｂとカソード電流密度Ｊｃの関係を示すシミュレーション値５７１（破線）は実測値５７２と比較的良く一致し、かつ輝度はラングミュア限界５７３を超えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超高輝度が得られる電子銃に関し、またその様な電子銃を用い、表面にパターンが形成された試料の評価をするための電子線装置に関し、より詳細には、半導体製造各工程後等におけるウエハ等の試料に電子ビームを照射し、その表面の性状に応じて変化する二次電子等を捕捉して画像データを形成し、該画像データに基づいて試料表面に形成されたパターンの欠陥等を高スループットで評価するための電子線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造プロセスにおいて、デザインルールは４５ｎｍの時代を迎えようとしており、また生産形態はＤＲＡＭに代表される少品種大量生産からＳＯＣ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ ｃｈｉｐ）のように多品種少量生産へ移行しつつある。それに伴い、製造工程数が増加し、工程毎の歩留まり向上は必須となり、プロセス起因の欠陥検査が重要になる。
そして、半導体デバイスの高集積化及びパターンの微細化に伴い、高分解能、高スループットの検査装置が要求されている。４５ｎｍデザインルールのウエハの欠陥を調べるためには、４０ｎｍ以下の分解能が必要であり、デバイスの高集積化による製造工程の増加により、検査量が増大するため、高スループットが要求されている。また、デバイスの多層化が進むにつれて、層間の配線をつなぐビアのコンタクト不良（電気的欠陥）を検出する機能も、検査装置に要求されている。
このような状況において、１本の光軸の近傍に複数のビームを形成し高スループット化する装置が検討されている。（Mamoru Nakasuji etal, Jpn. J，Appl.,Phys.,Vol 44,No．７B ２００５，Ｐ５５７０）この様なマルチビーム装置では高輝度は勿論、高エミッタンスの電子銃が要求される。
ERL放射光源の入射用に用いる電子源では、超高輝度で大ビーム電流の電子銃が要求される。(西谷他、第53回応用物理学関連講演会講演予講習No2, 2006 春ｐ７９８)
電子銃の輝度に関しては、Langmuir限界と呼ばれる最高値があると、従来から信じられていた。それは、次式で示される値であった。
カソード電流密度をJc,とすると、得られる最大電流密度Jmax は、
Jmax = Jc（１＋eφ/kT）sin2α (1)
最大輝度Bmaxは、
Bmax = Jmax/πsin2α ＝ Jc(1＋eφ/kT)/π （２）
例えば、Jc =10A/cm2, φ＝４５００Vでは、e＝1.6x10-19, k =1.38x10-23
を（２）式に代入すると、Bmax =9.23x104 A/cm2sr となる。
しかし、これらの式は、電子銃が光学モデルに合うと仮定して得られる式で、光学モデルから外れている場合は、このような限界の有無は不明である。言い方を変えれば、このような値より遙かに大きい輝度をうるには、光学モデルから著しくはずれた電子ビームを作れば、得られる可能性がある。
【特許文献１】特開２００３−２９７７２７２号公報
【特許文献２】特開２００４−２２２３５号公報
【特許文献３】特開２００３−３２３８６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記した従来装置における電子銃は、カソード表面に高電界がかかる様曲率半径の小さい凸型の球面形状を有するカソードと平面アノード、平面ウエーネルト電極を有する３電極電子銃が主流であった。しかしながら、この様な電子銃の輝度は限界があり、所望の輝度より遥かに小さいという問題があった。
更に、これに関し曲率半径２５〜４０μRの球面カソードと平面アノード及び平面ウエーネルト電極を有する3電極電子銃で、Langmuir限界を超えるシムレーション結果が提案されている。（特開2003−2977272、特開2004−22235、特開2003−323860）しかしこのような電子銃では、カソード寸法が小さいので、少しの組み立て精度の悪さ等で、シムレーション結果の性能が、実際には得られていない問題があった。
【０００４】
また、従来のタイプの電子銃ではカソードの近辺で電流密度が高いため、カソード付近でビームエネルギーの小さい時に電子同士が相互作用を起こしエネルギー幅が拡がる問題点があった。本発明は上記問題点を解決するためのもので、Langmuir限界を超える輝度を確実に得られる電子銃を提供し、更にマルチビーム発生に適し、エネルギー幅の小さい電子銃を提供する事を目的とし、さらに本発明で得られる電子銃の性能を充分生かせるマルチビームの電子光学系を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記した目的を達成するために、本発明に係る電子線装置においては、円形平面のカソード、凸面の形状を有する引出し電極又はアノード、円錐の一部の形状のウエーネルト電極を有する電子銃とし、電子銃電流を
0.388/Dac -0.046 ≦ Ie ≦ 92.8/Dac + 9.28、 Dac≧３ｍｍ, あるいは
0.388/Dac - 0.046 ≦ Ie ≦22/Dac + 32.7、 Dac <３ｍｍ. の範囲内の値にする様にした。さらに、上記の手段において、上記カソード半径は、20μｍ〜500μmの範囲とした。
【０００６】
また、負の電子親和力を有する光陰極のカソード、平面の一部の形状を有する引出し電極又はアノード、及び円錐台形状のウエーネルト電極を有し、カソード電流をmA, カソード半径Rcをμｍとした時、カソード電流を,
0.5+0.0098Rc＜カソード電流＜2.3+0.026Rc の範囲内の値にした。
更に上記手段において、カソード曲率半径を1.5ｍｍ以上の凹面、凸面あるいは平面とした。
【０００７】
更に、円形のカソード、平面の一部の形状を有する引出し電極又はアノード、及び円錐台形状のウエーネルト電極を有し、上記アノードとカソード間に形成される電界強度を1.6〜5.53ｋV/mmの範囲内とした。
【０００８】
さらに、円形のカソード、平面の一部の形状を有する引出し電極又はアノード、及び円錐台形状のウエーネルト電極を有し、上記カソード直径を、20μｍ〜500μmの範囲とし、カソードとアノード間距離を0.8〜3ｍｍの範囲とした。
【０００９】
円形のカソード、平面の一部の形状を有する引出し電極又はアノード、及び円錐台形状のウエーネルト電極を有し、上記円錐台形状のウエーネルト電極とビーム外周との角度は、69.4〜９3.2度にした。ただし、ビーム外周はカソード外周とアノード位置での光軸とを結んだ円錐で近似した。
【００１０】
光陰極のカソード、ウエーネルト電極、引き出し電極又はアノード電極を有し、上記カソードから放出させた電子線が、カソードから引き出し電極間はそのビーム径を単調に減少させ、引き出し電極の後方で最小ビーム径を形成するよう制御するようにした。
さらに、上記手段において、上記カソード直径は、40μｍ〜1000μmの範囲とした。
また、上記第１の手段の電子銃の後方にレンズを設け、該レンズの励磁あるいは励起電圧を調整して、電子銃輝度を調整するようにした。
【００１１】
更に、光陰極のカソード、ウエーネルト電極、引き出し電極又はアノード電極を有し、カソード電流Ie を
0.5＋0.0098Rc ＞ Ie ＞ 2.4＋0.026Rc
とした。なお、この手段において上記カソード半径は２０〜５００μｍの範囲とした。
【００１２】
更に、光陰極のカソード、ウエーネルト電極、引き出し電極又はアノード電極を有し、カソード電流Ie を
Ie ＞ 1.4＋0.019Rc
とした。なお、上記第1の手段において上記カソードとアノード間にかかる電界強度は、１．６ｋV/mm 以上とした。
【００１３】
更に、円形平面の光電子放出カソード、ウエーネルト電極、平面の形状を有する引出し電極又はアノード、円錐の一部の形状のウエーネルト電極を有する電子銃とし、電子銃電流をカソード半径から決まる所定値流す様にした。また、上記手段の電子銃の後方にレンズを設け、該レンズの励磁あるいは励起電圧を調整して、電子銃輝度を調整するようにした。
【００１４】
また、上記第１の手段の電子銃から放出された電子線で開口を照射しその開口で整形された電子線で試料面を走査し、走査点から放出された２次電子を検出し、試料面の情報を得るようにした。
更に、上記最後の手段において上記電子銃と開口間に2段のコンデンサーレンズを設け、第1コンデンサーレンズと開口間にクロスオーバを形成しないで上記開口を照射する電流密度を調整するようにした。
【００１５】
また、プランクの常数をｈ、照射レーザー波長をν、カソードの仕事関数をeφとしたとき、カソード励起レーザー波長はｈν＝ eφで決まる限界波長の±２０％以内の波長を用いた。
更に、カソードを冷却し、カソード励起レーザー波長はｈν＝ eφで決まる限界波長の0〜−10％以内の波長を用いるようにした。
さらに、光陰極のカソード、平面の一部の形状を有する引出し電極又はアノード、及び円錐台形状のウエーネルト電極を有し、カソード電流をmA, カソード半径Rcをμmとした時、カソード電流を 0.0107Rc＜カソード電流＜0.06Rc の範囲内の値にした。
【００１６】
また、カソード電流:Ieを
0.0062Rc -0.0487 ≦ Ie ≦ 0.101Rc + 4.73 Rc≧ 0.３ｍｍ, あるいは
0.0062Rc - 0.0487 ≦ Ie ≦0.0266Rc -0.225 Rc < 0.３ｍｍ. の範囲内の値にした。さらに、
電子銃電流：Ieを
0.204/Dac - 0.0086 ≦ Ie ≦40/Dac - 2.24 の範囲内の値にした。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
表１は、Langmuir 限界を超える輝度を得るのに用いた電子銃モデル例である。このようなモデルでMEBS社シュミレーションソフト“Source”を用いて、計算を行った。また、”sourcea”を行うための条件も表１の最後に記載した。表１、２で太字はパラメータとして変化させた箇所である。シミュレーション手順は、
・ ウエーネルト電圧をある値に設定し、”SourceV を実行するとカソード電流Ie が算出される。
・ “SourceA“を実行するとカソード電流密度Jc とクロスオーバ径Dco、クロスオーバ位置：Ｚｃｏ が算出される。
・ “SourceB”を実行すると輝度の放出角度依存性が出力される。軸上輝度Bと。輝度が軸上輝度の９０％又は１１０％になる放出角を読み取り、該放出角と上記クロスオーバの積からエミッタンスが算出される。
【表１】
【００１８】
図１は、本発明に係る電子銃の概念的断面モデル図である。形状は光軸４の回わりに回転対称形で、平面引き出し電極電子銃である。カソード１は電子線放出面が平面円板状で、LaB６，CeB６，W−ZrO等の低仕事関数材料あるいは光陰極である。ウエーネルト電極２は、円錐台の内面の一部の形状であるのは従来の電子銃と共通であるが、その位置と寸法は次の特徴がある。カソードの外周からアノード位置で光軸と交わる仮想的な円錐を仮定し、この円錐とθｗ度の角度差を有し、カソード外周と同じZ座標、R座標はカソード外周＋１００μm位置から始まる円錐２で示したウエーネルトを設けた。円錐７は近似的にビームの外周である。ビーム外周面はビーム電流を変えると変化するため仮想円錐は上記の様に定義した。ここでは上記ウエーネルト角：θｗは90.5度とした。アノード電極のカソード側端５には放電を避けるため曲面にした。ビームが通る穴は光軸と平行な０.２ｍｍRの穴とした。カソード１はウエーネルト２に対して組み込み前に大気中で軸あわせ可能の構造とし、これら２電極とアノードとは図示の無い電子銃外側に設けた微調整機構によってビームを見ながら軸調整を行えるようにした。
【００１９】
図１のモデルでの電子銃で、カソード半径Rcを80、100、120、140, 160, 180, 200 μmＲと変化させたシミュレーション結果を図２に示した。アノード電圧：４．５kＶ,カソード：０V, ウエーネルト電圧を変えて電子銃電流を変化させた。電子銃６３１、電流を変えて輝度を変化させた。図２で横軸は電子銃電流Ie（mA）, 縦軸は輝度（ｘ１０５A/cm2sr）、エミッタンス(μmmrad)、及びカソード電流密度Jc(A/cm2)である。図１で、カソードとアノード電極間距離：Dacは１．２ｍｍである。
20はカソード半径８０μm、２1はカソード半径１００μm、２２は、カソード半径１２０μm、２３はカソード半径１４０μm、２４はカソード半径１６０μm、２５はカソード半径１８０μm、２６はカソード半径２００μmの電子銃である。点線はエミッタンスであり、直線に近い実線はカソード電流密度であり、実線の曲線は輝度である。カソード半径に依存して変わるが、８０μmRc以外の各電子銃は特定のIeで輝度が大きくなり、Langmuir限界値を遙かに超えた値が得られている。用いたシミュレーションはカソードでの電子の初期速度分布は無視した計算のため、輝度の絶対値はやや信頼性に欠けるが、初期エネルギー幅は計算に用いられているので相対値は真値に近いと考えられる。
１００μｍRcで６．４ｍA, １２０μｍRc で７．２６ｍA, １４０μｍRc で8.４mA, １６０μｍRc で10.1ｍA, １８０μｍRc で１２mA、２００μｍRc で１２.８mAで高輝度が得られている。これらの電子銃電流は、従来の高輝度電子銃では、数１００μA以下であったのに対して、本結果は、10倍以上の電子銃電流にしているのが特徴である。即ち電子銃電流を大きくすることによって、光学モデルからはずした条件にすることによって、Langmuir限界値を遙かに超えた値が得られたといえる。
１００、120、及び１４０μmＲｃの電子銃ではIe を増加すると輝度は増加し、超高輝度になった直後、急減している。これに対して１８０μmＲｃ と２００μmＲｃ では、電子銃電流Ieを上げていくと一度輝度が大幅に小さくなり、更にIeを上げると超高輝度が得られているのが見られる。従って１８０μmＲｃ と２００μmＲｃ電子銃では、超高輝度条件を探すには、輝度が低下する条件を探し、その電子銃電流より少し大きい電子銃条件を調べればよい。
また、最大輝度が得られるカソード電流Iemaxとそのカソード半径Rcの比（Iemax/Rc）を算出すると、100、120、140,160、180、200μmＲｃで順に、0.064、0.0605、0.06、0.0631、0.066、0.064（mA/μｍ）が得られた。従って、カソード半径（μｍ）に0.0638を掛けた
値のカソード電流で、Langmuir限界値を遙かに超えた輝度が得られる。
【００２０】
図３は図2から、輝度―エミッタンス曲線および輝度―カソード電流密度特性に変えたグラフである。右下がりの曲線は輝度―エミッタンス曲線で、ここでは図の右、あるいは上の曲線が高性能である。水平に近い実線のデータは、輝度―カソード電流密度特性であり、図の下の線が高性能である。31, 32, 33、34の各曲線はわずかに右上がりになっているのは、図2の輝度最大値より低電子銃電流側をグラフ化したからである。3５,3６の各曲線はわずかに右下がりになっているのは、図2の輝度最大値より高電子銃電流側をグラフ化したからである。30, 31、32、33、34、35, 36は順に80μｍRc, 100μｍRc, 120μｍRc, 140μｍRc, 160μｍRc, 180μｍRc, 及び200μｍRcである。37はLangmuir限界値のJc依存性で、従来の理論では、37の右にはB-Jcの曲線は存在しない筈である。38は(輝度)x（エミッタンス）２ に比例する値で、この点線に平行な線が、輝度―エミッタンス特性で、より右上の動作点では、開口でビームを遮らない場合に得られる最大電流が見積もれる。34, 35, 36の曲線の傾斜は、38の傾斜より垂直に近いので同じ電子銃では、低輝度、高エミッタンス条件が大きいビーム電流が得られる。31, 32, 33曲線の傾斜は、38の傾斜より水平に近いので同じ電子銃では、高輝度、低エミッタンス条件が大きいビーム電流が得られる
この図で次のような事が言える。
１）平面カソード平面アノード電極電子銃は、100μmRcから200μmRｃでLangmuir限界値を遙かに超える特性が得られる。
２）カソード半径が大きいほうが、小さいカソード電流密度でLangmuir限界値を超える高輝度が得られる。
３）80μRc では上記条件ではLangmuir限界値を超える高輝度は得られなかった。
４）超高輝度条件を探すには、カソード半径Rc(μｍ)とし、Rc x 0.0638 （ｍA）の電子銃電流を調べればよい。
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図４は高輝度が得られなかった場合、図５は高輝度が得られる場合の電子軌道をカソード半径８０μｍ電子銃で比較した例である。カソード1、ウエーネルト2、アノード3、光軸４は図１と同じである。42、43、４４は、それぞれ0、１００，４４００Vの等電位線である。図４ではクロスオーバ４１がカソードとアノード間に形成されている。図５では光軸に近い軌道４０では、アノード電極を過ぎるまで、クロスオーバを作らず、層流モデルに近い軌道になっている。図４と図５の比較から、クロスオーバを作る光学モデルに近い電子軌道ではなく、層流モデルに近い電子軌道になる様電子銃条件を制御することが、超高輝度を得る1条件であると言える。
以上述べた様に、カソード半径に依存する所定の電子銃電流を流せば、超高輝度が得られることを示した。しかし、これらの電流は大きいので、より小さい電流でLangmuir限界値を超える高輝度が得られるかを調べた。図６は図１のモデルの後方に静電レンズを設けた場合である。3枚の電極６１，６２，６３をもうけ、６１，６３にアノードと同電位、中央電極６２に種々の電圧を与えて、シミュレーションを行った。図６のモデル例を表２に示した。”Sourcea”を実行するための.com データは表１のものと同じである。
【表２】
【００２１】
結果を図７及び図８に示す。図７は輝度(実線)、エミッタンス（点線）及びカソード電流密度(実線)の電子銃電流Ie依存性である。中央電極６２に与えた電位は、それぞれ、71，は１２．５ｋV, ７２は１４kＶ; ７３は１５ｋV; ７４は１２ｋV; ７５は４．５ｋV である。アノード電位が０Vの場合は、これらの値から４．５kＶを差し引く必要がある。カソード半径Rcは140μmの場合についての結果である。レンズの励起が無い７５が９．４mＡで高輝度になっているのに対して、１２．５ｋVでは４．７５ｍA; 14kV では５．７ｍA, １５ｋVでは７．２５ｍA; １２ｋVでは ９．２３mＡ でそれぞれ最高輝度が得られている。つまり、レンズを通すことによって、より小さい電流で最高輝度が得られている。
全てのレンズ条件に共通して、電子銃電流Ieを上げていくと輝度が単純増加し、更にIeを上げると超高輝度が得られ、その後輝度が急減し、最低輝度になる。エミッタンスは輝度が最大になった条件で最小になり、その後輝度の急減に一致して最大になっているのが見られる。従って超高輝度条件を探すには、輝度を測定可能な開口を設け輝度測定を行うか、あるいはエミッタンスが大きくなる条件を探し、その電子銃電流より少し小さい電子銃条件を調べればよい。
【００２２】
図８は図7を輝度B -エミッタンスE特性（ほぼ右下がりの曲線群）とB-Jc(カソード電流密度)で示したものである。８１，８２，８３，８４，８５，８６はそれぞれ、12.5kV, 13kV, 14kV, 12kV, 4.5kV の電圧をレンズの中央電極に印加した場合である。これらの電圧は、カソードを０Vとした場合の値で、カソードがー４．５kＶの場合は、４．５kＶを引いた値となる。３７はLangmuir 限界で、従来の理論ではこの線の右側にはB-Jc特性のデータは存在しない筈である。３８は図３で説明した直線で、ここでもB-E特性の傾斜が３８の傾斜より大きいので、得られる最大ビーム電流は、低輝度、高エミッタンス条件の方が大きくなる。レンズ作用が無い場合のB-E曲線８６がレンズ作用のある場合８１，８２，８３，８４，８５より上にあるので、残念ながらレンズ作用を利用すると、同じ輝度で得られる最大ビーム電流は小さくなる。
【００２３】
図9は、なぜレンズを通すと輝度が向上するかを調べるため、カソードの面から垂直に放出された電子の軌道を示した図である。９１に示した様に、カソードから等間隔で放出された軌道は、空間電荷効果のため中央で密度が小さくなっているのがみられる。しかし、レンズを通過した後、９２に示した様に評価面６では密度分布が大幅に改善され、空間電荷効果による輝度の低下を補っているといえる。９３は正電圧駆動レンズの等ポテンシャル分布である。
【００２４】
図１０は負電圧駆動レンズを用いた場合の軌道を示したものである。図９の場合と同様に、レンズに入射する前１０１に比較してレンズを通過後密度分布が大幅に改善され、高輝度を裏づけている。103は負電圧駆動レンズの等ポテンシャル分布である。
【００２５】
図１１は円錐ウエーネルトの角度を変化させてシュミレーションした結果である。カソード半径Rcは80μmの結果である。ウエーネルト電極とビーム外周の近似的な面との角度を、93.2度、90.5度、83.6度、69.4度及び57.6度の場合を順に、110、111、112，113，114，に示した。点線はエミッタンス、右上がりの実線はカソード電流密度、右肩で急に上昇しているのが輝度である。ウエーネルト電極とビーム外周の近似的な面との角度が93.2度から69.4度のものは、１ｘ１０６A/cm2srを超える超高輝度が得られているが、57.6度の条件では、最高輝度は４．６ｘ１０５A/cm2sr であった。このことから、ウエーネルト電極とビーム外周の近似的な面との角度は69.4度より大きい必要がある。
ここで、ウエーネルト角度：90.5度：111と69.4度：113を比較すると、Langmuir限界を超える輝度が得られるカソード電流の比は2.8mA/3.6mA=0.777倍である。
【００２６】
図１２は、図１１の結果を輝度B−エミッタンスE特性（右下がりの曲線）とB-Jc特性で表したグラフである。120、121、122、123、及び124はそれぞれウエーネルト電極とビーム外周の近似的な面との角度が、93.2度、90.5度、83.6度、69.4度及び57.6度の場合である。37は、カソード温度1800KでのLangmuir 限界で、従来の理論では、この右側にはB-Jc特性は存在しない。121：92度はB-E特性が右側にあり、おなじエミッタンスで大きい輝度が得られ、良い性能である。120：90.5度はカソード電流密度が高すぎる。123：69.5度はカソード電流密度が低い特徴がある。以上から、ウエーネルト電極とビーム外周の近似的な面との角度は、69.4〜90.5度が最適で、67.5度より大きければLangmuir限界を超える輝度が得られる。124: 57.6 度は、値は小さいがLangmuir限界を超える輝度が得られている。
【００２７】
図１３はカソード半径Rcを40、80、120、160、及び200μｍの電子銃について電子銃電流Ieを変化させてシュミレーションした結果である。レンズ電圧は１２．５ｋVであり、図７の説明で述べたように、Langmuir限界を超える輝度が得られるカソード電流が最も小さくなった条件である。また、ウエーネルト角は90.5度、カソードとアノード間隔Dacは１．２ｍｍである。これらの結果は、順に１３０，１３１，１３２，１３３、及び１３４に示した。直線に近い実線はカソード電流密度（単位はA/cm2）実線の曲線は輝度（単位は１０５A/cm2sr）点線の曲線はエミッタンス（μmmrad）であり、横軸はカソード電流Ie,単位はmＡである。輝度が最大になるカソード電流値は、４０〜２００μｍRcに対して、順に1.82, 2.93, 4.24, 5.4, 6.58 mA である。これらの電流値は、
Ie = 0.5 + 0.0304Rc
の直線上にほぼ乗っている。従って Langmuir限界を超える輝度が得られる条件は、カソード電流(mA) ＝0.5 + 0.0304 Xカソード半径（μｍ）にすれば良い。レンズを使わない場合の結果、カソード電流＝0.0658 X Rcを考慮すれば、レンズ条件が最適でない場合は、これら２つの式の間であるから、
0.5＋0.0304Rc＜カソード電流＜0.0658Rc （３）
である。
【００２８】
図１４は図１３の結果を輝度B−エミッタンスE特性（右下がりの曲線）とB-Jc特性で表したグラフである。140, 141, 142, 143,及び144 はカソード半径Rcが４０、８０、１２０、１６０、及び２００μｍの電子銃に対応する。輝度―カソード電流密度特性がほぼ水平に近い所ではLangmuir限界に対応する直線３７の右側にあり、輝度が急速に大きくなる条件にも対応しているので、上で述べた“Langmuir限界を超える輝度が得られる条件は、カソード電流＞0.5 + 0.0304 Xカソード半径（μｍ）にすれば良い。”の主張を支持している。
輝度―カソード電流密度特性で、カソード半径が大きいほうが、小さいカソード電流密度でLangmuir限界を超える輝度が得られる。また、顕著ではないがB-E特性で、カソード半径が小さい方が同じ輝度で大きいエミッタンスが得られる傾向がある。
【００２９】
図１５はカソードとアノード間間隔：Dcaをパラメータとし、電子銃電流Ieを変化させてシュミレーションした結果である。カソード半径Rcは120μｍ、レンズ電圧は１４ｋV, ウエーネルト角度は90.5度の条件とした。Dac は3, 2.8, 1.8, 1.6、1.2, 及び1mmの寸法で行った。これらの結果は、順に150, 151, 152, 153、154及び155 に示した。点線の曲線はエミッタンス（μmmrad）、実曲線は輝度（ｘ１０５A/cm2sr）, 直線に近い曲線はカソード電流密度（A/cm2）で前のグラフも今後のグラフもこれは、光軸近くの値である。カソードとアノード間間隔：Dcaが３ｍｍの電子銃では、輝度は最大でも５．６ｘ１０５A/cm2sr にしかならなかた。カソードとアノード間間隔：Dca が２．８ｍｍ以下の条件では、輝度は１ｘ１０７A/cm2srを遙かに超える値が得られた。カソードとアノード間には４．５kＶの電圧が印加されているので、このことから、カソードとアノード間の電界強度は、ほぼ１．６〜４．５ｋV/mm であれば、Langmuir限界を超える輝度が得られると言える。
更に、151と154をLangmuir限界を超える輝度が得られるIeを比較すると、Dac:1.2mmでは2.5 mＡ に対してDac:2.8 mmでは4.5mＡである。従って、Dac:1.2mmの図１３の結果をDac2.8mmの場合に換算すると、（３）式は（４）式になる。
0.278 + 0.0169Rc＜カソード電流＜0.0658Rc （４）
さらに、最適ウエーネルト角度を用いると、［００２６］で述べた比0.777倍を考慮すると、（４）は、
0.168 + 0.0131Rc＜カソード電流＜0.0658Rc （５）
になる。
【００３０】
図１６は図１５の結果を輝度B−エミッタンスE特性（右下がりの曲線）とB-Jc特性で表したグラフである。Dcaが3, 2.8, 2.2, 1.8, 1.4, 及び1mmの寸法の特性が、順に160, 161, 162, 163及び164 に対応している。輝度B−エミッタンスE特性から１６０のDac が３ｍｍの場合が良くない。また、この条件では、輝度も最大でも５．６ｘ１０５A/cm2sr であるがB-Jc 特性が直線37の右側にあるのでLangmuir限界を超える輝度は得られている。
カソードとアノード間の電界強度が大きいものは、同じ輝度では大きいエミッタンスが得られる傾向がある代わりに高輝度でのカソード電流密度か大きい問題がある。従ってこの図からも、カソードとアノード間の電界強度は、ほぼ１．６〜４．５ｋV/mm の条件が最適である。
【００３１】
次にカソード温度を変化させた場合について図１７及び図１８で述べる。レンズの無い図１のモデルで、カソード半径140μmＲｃ,アノードーカソード間距離Dac: 1.2mm、ウエーネルト角度：90.5度の構造で、カソード温度を、1800K, 1100K, 450K, 292K について計算し、結果を順に170, 171、172、及び173に示した。1800K では、CeB6カソードで、仕事関数は２．３５eV とし、１１００KはBa等の酸化物陰極で仕事関数は１．１５eV ,450K では光陰極カソードを想定したが、仕事関数と照射レーザエネルギーとの差が０．１eV以下のレーザーとカソード材料とを仮定した。２９２Kは。負の電子親和力を有する光陰極を仮定し、仕事関数はー０．０１eVとした。
実線の曲線は輝度（ｘ105A/cm2sr）, 点線はエミッタンス（μmmrad）、直線に近い実線はカソード電流密度であり、各温度条件で同じカソード電流：Ieではほとんど同じ値であった。１８００Kの１７０では、Ieが増加すると輝度が減少し始め、９．２mＡ で最小値になり、その直後最大値になり、その後急速に減少する。エミッタンスはこれと対照的に、一定値から急減し、最初より小さい値に落ち着く。１７１の１１００K ではIeが増加すると輝度が減少し始め、7.25mＡ で最小値になり、その直後7.55mAで最大値になり、その後急速に減少する。エミッタンスはこれと対照的に、一定値から急減し、最初より小さい値に落ち着く。450K の172 では、前記2者と異なり、Ieが増加すると輝度は単調増加し、４．２mＡ で最大値になり、その後急速に減少する。エミッタンスはこれと対照的に、一定値から急減し、すぐ急速増加し、最大値を取る。１７３の２９２K では４５０Kとほぼ同じIe 依存性をしめし、輝度最大になる電子銃電流Ieは4.02mＡで、１８００K の場合9.45ｍAに比べると大幅に減少する。従って、酸化物陰極、光電子カソードあるいは、負の電子親和力をもつカソードでは、LaB6やCeB6の熱カソードに比べて、容易にLangmuir限界を超える輝度が得られると言える。
292K と1800K とをLangmuir限界を超える輝度が得られるIeを比較すれと、
4.02/9.45 = 0.425倍である。従って、負の電子親和力を有する光陰極の場合は、Langmuir限界を超える輝度が得られる条件は、
0.0714 + 0.00557Rc＜カソード電流＜0.0658Rc （６）
になる。これについては図２６で更に詳しく述べる。
【００３２】
図１８は図１７の結果を、輝度B−エミッタンスE特性（右下がりの曲線）とB-Jc特性で表したグラフである。B-Jc 特性では、輝度が最大値を取る値からIeの大きい側のデータのみを使用した。図１８では、カソード温度の1800K, 1100K, 450K, 292K の結果を順に180, 181、182、及び183に示した。カソード温度が1100K, ４５０K, ２９２K の場合のLangmuir限界は、（２）式から算出し、３９，１８５，１８６に示した。
B―E特性から、輝度が１ｘ１０６A/cm2sr 程度の条件では、光電子陰極ではCeB6や酸化物陰極に比較して大きいエミッタンスが得られる。
B-Jc 特性で、１８０は直線３７より右、１８１は直線３９より右、１８２は１８５より右、１８４は１８６より右にそれぞれデータが存在し、低い温度でのLangmuir限界を超える輝度が得られると言える。
【００３３】
図７で静電レンズを設けた場合より小さい電流でLangmuir限界値を超える高輝度が得られることを示した。静電レンズを電磁レンズに変えた場合にLangmuir限界値を超える高輝度が得られるかを調べた。ボーア径１mmＲ,ギャップ１ｍｍの電磁レンズに種々の励磁ATを与えて、シミュレーションを行った。 結果を図１９及び図２０に示す。図１９は輝度(実線)、エミッタンス（点線）及びカソード電流密度の電子銃電流Ie依存性である。励磁ATは、それぞれ、191，は500AT, 192は550AT; 193は600AT; 194は400AT; 195は0AT である。
レンズの励起が無い195が９．４mＡで高輝度になっているのに対して、500ATでは４．6 ｍA; 550AT では5.85 ｍA, 600ATでは7.4 ｍA; 400ATでは 8.6 mＡ でそれぞれ最高輝度が得られている。つまり、磁気レンズを通すことによって、より小さい電流で最高輝度が得られている。
全てのレンズ条件に共通して、電子銃電流Ieを上げていくと輝度が単調増加し、更にIeを上げると超高輝度が得られ、その後輝度が急減し、最低輝度になる。エミッタンスは輝度と逆にIeを増加すると、単調増加し、最小エミッタンスになった後、急増しているのが見られる。従って超高輝度条件を探すには、輝度を測定可能な開口を設け輝度測定を行うか、あるいはエミッタンスが大きくなる条件を探し、その電子銃電流より少し小さい電子銃条件を調べればよい。
【００３４】
図２０は図１９を輝度：B -エミッタンス：E特性（ほぼ右下がりの曲線群）とB-Jc(カソード電流密度)で示したものである。201、202、203、204、205、206はそれぞれ順に、500、550、600、400、0 AT, の励磁をレンズに与えた場合である。３７はLangmuir 限界で、従来の理論ではこの線の右側にはB-Jc特性のデータは存在しない筈である。38は図３で説明した直線で、ここでもB-E特性の傾斜が３８の傾斜より大きいので、得られる最大ビーム電流は、低輝度、高エミッタンス条件の方が大きくなる。レンズ作用が無い場合のB-E曲線206がレンズ作用のある場合201, 202, 203, 204, 205より上にあるので、残念ながらレンズ作用を利用すると、同じ輝度で得られるビーム電流は小さくなる。
【００３５】
図２１は、電磁レンズを用いるとなぜ高輝度条件が得られる場合があるかを調べるため、電子軌道を示したものである。この場合静電レンズの中央電極211に印加される電圧は、この前後の電極電圧と同じで４．５kＶ である。210の縦線は、等磁気ポテンシャル線で、レンズ位置を示している。静電レンズの図４，図５の場合と同じくレンズに入射前と評価面6とでは、後者の軌道の密度のバラツキが大幅に改善されている。更に、光軸近くの軌道のクロスオーバ212が光軸から遠い軌道のクロスオーバ213よりカソードに近い側に形成されているのが見える。これは負の球面収差が発生していることになる。負の球面収差が発生するのは、アノード穴のレンズ作用と空間電荷効果であり、アノード穴のレンズ作用は、ビーム電流に依存しないので、従来の電子銃と大きくことなるのは、電子銃電流が大きいことによる空間電荷効果で発生した大きい負の球面収差を電子銃と磁気レンズが作る正の球面収差で打ち消した条件で高輝度が発生していると解釈できる。この解釈が正しいかは分からないが、レンズで輝度を変えられないとの常識は、少なくともシミュレーション上は否定されたことになる。
【００３６】
図22は、光陰極電子銃を用いた電子銃の実施の形態である。カソード1、ウエーネルト2、アノード3は光軸４のまわりに軸対象である。ウエーネルトとビーム外周との角度が69.4度以上と比較的大きいので、アノードとウエーネルトの間からレンズ222を通し、レーザー光源223からのレーザー光をカソード１の電子線放出面に照射する。電極電圧はハーメチックシール221から供給する。224は電子銃に接続される光学系の一部である。
【００３７】
図23は、高輝度電子銃が使用される電子光学系である。高輝度を有効利用して１本の光軸のまはりに大電流のマルチビームを形成できる。当然光軸から離れた位置にもビームが形成されるので、１本のビームの場合より細かい注意が必要である。電子銃はカソード１、ウエーネルト２、アノード３を有する３電極電子銃である。電子銃から放出されたビームは軸あわせ偏向器２３４でコンデンサーレンズ２３５に軸あわせされる。コンデンサーレンズ２３５で収束されたビームは２段の軸あわせ偏向器２３６，２３７で第２コンデンサーレンズ２３８とマルチ開口239に軸あわせされる。マルチ開口で成型されたマルチビームは回転調整レンズ２４３で縮小され、２段の軸あわせ偏向器245，247でNA 開口242と縮小レンズ243への軸あわせが行われ、244にマルチビームの縮小像を作り、静電偏向器245と電磁偏向器246とで光軸のオフセットが修正され、対物レンズ248に垂直入射し、試料面250にマルチビームを照射し走査する。試料面を走査するのは、静電偏向器245に重畳された走査信号と静電偏向器247とで行われる。249はマルチビームの軸上色収差を低減するための軸対称電極で、正の高電圧が印加される。試料面から放出された２次電子は電磁偏向器246及び251で一次光学系から離され静電偏向器255で垂直に直される。対物レンズ248、静電レンズ253、及び２段レンズ256,258で拡大され検出器259で各マルチビームからの２次電子が独立に検出される。
対物レンズ248は、レンズギャップ467が試料250の側に形成された電磁レンズであり、軸上色収差が小さく、さらに、軸対称電極249に高電圧を印加することにより、軸上色収差がより低減される構成を有している。該対物レンズの断面図を図４６に示す。レンズ励磁コイル４６１の周りをパーマロイコア460の外側磁極とパメンジュールコアより成る内側磁極４６２で囲まれた構造で、断面がＬ字型の非磁性金属部材463と2本のＯ−リング465とで真空封じされる。Оーリングの当たる面464はコア460とコア462間の磁気抵抗を小さくするため、図示したテーパー状、あるいはＯーリング側に凹の曲面形状が良い。固定ねじ468で光軸方向に2個のコア460と462を固定できるので、高精度に製作できる。以上をまとめると、内側磁極と外側磁極で形成される磁気ギャップが試料方向にある磁気レンズで、内側磁極を飽和磁束密度の大きい強磁性体で、外側磁極を高透磁率材料で製作し、内側磁極の外側で外側磁極コアとの接続部に断面が3角形あるいは該3角形の最大辺が凹面形状の強磁性体リングを有する様にすればよい。この結果、2つの磁極の接続部での磁気抵抗が小さくなり、このレンズの軸上磁場分布が単１ピークになり、このレンズの収差を小さくできる。
図24は図23の電子光学系の１次系のみを偏向を無視単純化した図を詳細にした図である。
図２４で244はマルチ開口239の結像を示す線である。241はクロスオーバの結像を示した線である。電子銃から放出されるビームのクロスオーバを２段のレンズ235及び238でマルチ開口239の先で拡大像にし、かつ拡大率を調整可能にした。この結果、マルチ開口での電流密度を大きくし、照射強度一様性の良い領域をマルチ開口全体に丁度広げる調整を可能にした。この場合、2段のコンデンサーレンズの間でクロスオーバを作らないので、空間電荷効果によるエネルギー幅の増加が少なく、負の電子親和力を有する光陰極を用いた効果が大きい。
【００３８】
図２５はカソード曲率半径を平面：252 のみでなく、５mmＲの凸面：253、凹面：251；
1.5mmの凸面：250、凹面：254と変化させシミュレーションした結果を示したものである。カソード半径は200μmに固定した。レンズ電圧は12.5kV, ウエーネルト角度θwは90.5度、Dac は1.2mmである。平面カソード252ではカソード電流7.6mA で最大輝度になるのに対して、1.5mm凸面では6.4mA で最大輝度になっている。Langmuir限界を超える輝度が得られるカソード電流条件は、6.4/7.6 = 0.842倍に減少している。従って、Dac:2.5mm,最適ウエーネルト角度：69.5度の（5）式は、左辺が0.842倍され、
0.141 + 0.0142Rc＜カソード電流＜0.0658Rc （7）
になる。
1.5mmRの凹面ではLangmuir限界を超える輝度が得られるカソード電流条件Ieは9.38mＡと大きいが、その場合のカソード電流密度Jc は26A/cm2 から23A/cm2 に減少する特徴がある。Ie は9.38/7.6 = 1.234 倍になるので、（５）式は、左辺が1.234 倍され、
0.207 + 0.0162Rc＜カソード電流＜0.06Rc （8）
になる。
【００３９】
図２６は図２５を輝度：B -エミッタンス：E特性（ほぼ右下がりの曲線群）とB-Jc(カソード電流密度)特性：ほぼ水平の線とで示したものである。260、261, 262, 263, 264, 265 ＆ 266はそれぞれカソード曲率半径：1.5mmの凸、3mmの凸、5mmの凸、フラット、5mmの凹、3mmの凹、1.5mmの凹に対応する。260の1.5mmの凸カソードでは、B-E曲線が最も左側に位置し、同じ輝度で得られる最大電流は小さく、最悪であり、B-Jc特性も上側に位置し、最悪、これに対して266の1.5mm凹面カソードは、B-E特性は右側に位置し、しかもB-Jc特性も最も下側に位置し、最良である。
【００４０】
図２７は負の電子親和力を有する光陰極のカソード、平面の一部の形状を有する引出し電極又はアノード、及び円錐台形状のウエーネルト電極を有する電子銃のシミュレーション結果である。Dac:1.2mm、θｗ：90.2度、レンズ；６．５kＶ , カソード温度293K 、カソード仕事関数：−0.01 eV の条件で、カソード半径Rcを30, 40、80, 120, 160, 200 μｍと変化させた。結果を順に、270、271、272、273、274、275、276、277に示す。点線はエミッタンス（μmmrad）、実線は輝度（1x106A/cm2sr）、少し右上がりの線はカソード電流密度（A/cm2）である。各カソード半径での最大輝度が得られるカソード電流Ie を図から読み取ると、順に1.85、2.2、2.95、3.55、4.4、6.1、7.05、8.9 mＡ、が得られた。これらの数字は、後(図４５)で使う。
図２８は図２７を輝度：B -エミッタンス：E特性（ほぼ右下がりの曲線群）とB-Jc(カソード電流密度)特性：ほぼ水平の線とで示したものである。カソード半径Rcを30, 40、80, 120, 160, 200 μｍと変化させた結果を順に、280、281、282、283、284、285、2876、287に示す。
【００４１】
図２９はカソード仕事関数:−0.01eV, 動作温度２９３K, Dac:2.5mm, θw：90.5度、でカソード半径Rcをパラメータとしたシミュレーション結果である。Rc を、20, 100, 200, 300, 400,及び500μｍとした結果を、順に290, 291, 292, 293, 294,及び295に示した。各カソード半径で、最大輝度が得られるカソード電流Ie は順に、0.361, 1.8, 2.45, 3.39, 4.34及び5.36mＡであった。これらの数字は後(図４５)で使う。
図３０は図２９を輝度：B -エミッタンス：E特性（ほぼ右下がりの曲線群）とB-Jc(カソード電流密度)特性：ほぼ水平の線とで示したものである。カソード半径Rcを20, 100、200, 300, 400,及び 500 μｍと変化させた結果を順に、300、301、302、303、304、及び305、に示す。Langmuir 限界の線：１８６の右側に非常に小さいカソード電流密度Jc でB-Jc 曲線が存在している。即ち、Rcが20, 100、200, 300, 400,及び 500 μｍと変化させた時、カソード電流密度Jc は順に、30、13、7.7、6、5.1、4.6 A/cm2 でLangmuir 限界をこえている。このように、小さい電流密度でLangmuir 限界を超える輝度がえられるのは非常に実用性がある。
【００４２】
図３１はカソード仕事関数:−0.01eV, 動作温度２９３K, Dac: 0.8 mm, θw：90.5度、でカソード半径Rcをパラメータとしたシミュレーション結果である。Rc を、20, 30、40、120, 200, 300, 400,及び500μｍとした結果を、順に310, 311, 312, 313, 314,及び315に示した。各カソード半径で、最大輝度が得られるカソード電流Ie は順に、1.78、2.98、3.42、5.38、7.69、10.2, 12.76、及び15.4mＡであった。これらの数字は後(図４５)で使う。
図３２は図３１を輝度：B -エミッタンス：E特性（ほぼ右下がりの曲線群）とB-Jc(カソード電流密度)特性：ほぼ水平の線とで示したものである。カソード半径Rcを20, 30、40、120, 200, 300, 400,及び500μｍとした結果を、順に320, 321, 322, 323, 324,及び325に示した。Langmuir 限界の線：１８６の右側にB-Jc 曲線が存在している。即ち、Rcを20, 30、40、120、200, 300, 400,及び 500 μｍと変化させた時、カソード電流密度Jc は順に、160、100、49、38、30、27、26 A/cm2 でLangmuir 限界をこえている。このカソードとアノード間距離Dac：0.8mmでの特徴は、Langmuir 限界を超える輝度でのエミッタンスEが非常に大きいことである。例えば輝度1x107A/cm2srで図３０と図３２を比較すると、前者のDac:2.5mmでは1.4 〜9μmmrad であるのに対して、後者のDac:0.8ｍｍでは、12〜65μmmradの値である。高輝度で高エミッタンスが得られるのは非常に実用性がある。
ここで光陰極について検討する。カソードの仕事関数をeφ、照射レーザー波長をλ、そのホトンエネルギーをｈν(eV), カソード温度をT（K）、とすると、ベルシェ効果を無視したビームエネルギー幅δEは
δE2 =（ kT）2 + (hν-eφ)2 （７）
になる。従ってエネルギー幅δEを小さくするにはレーザー波長のエネルギーをカソード材料の仕事関数より僅かに大きい値とし、かつカソード温度を低くすればよい。
カソード温度が低い場合の結果を次に示す。図３３はカソード仕事関数:―０．０１eV, 動作温度７７K, Dac: 2.5 mm, θw：90.5度、でカソード半径Rcをパラメータとしたシミュレーション結果である。Rc を、2, 100, 200, 300, 400,及び500μｍとした結果を、順に330, 331, 332, 333, 334,及び335に示した。各カソード半径で、最大輝度が得られるカソード電流Ie は順に、0.321、0.923、1.485、2.13、2.83及び3.69 mＡであった。これらの数字は後(図４５)で使う。
図３４は図３３を輝度：B -エミッタンス：E特性（ほぼ右下がりの曲線群）とB-Jc(カソード電流密度)特性：ほぼ水平の線とで示したものである。カソード半径Rcを20, 100, 200, 300, 400,及び500μｍとした結果を、順に340, 341, 342, 343, 344,及び345に示した。Langmuir 限界の線：１８６の右側にB-Jc 曲線が存在している。即ち、Rcを20, 100、200, 300, 400,及び 500 μｍと変化させた時、カソード電流密度Jc は順に、28、91、59、46、30、27 A/cm2 でLangmuir 限界をこえている。このカソードとアノード間距離Dac：2.5mmでの特徴は、Langmuir 限界を超える輝度での電流密度Ｊｃとカソード電流Ｉｅが非常に小さいことである。このように高輝度が小さい電流密度Ｊｃとカソード電流Ｉｅで高エミッタンスが得られるのは非常に実用性がある。
図３５はカソード材料の仕事関数をeφと光電限界波長との関係を示したものである。350, 351, 352, 353, 354, 355,及び356は順にＰｔ上のＣｓ，Ｐｔ上のＫ，Ｂａ，Ａｌ，Ａｇ，Ｐｔ及びＷである（電気通信学会編、通信工学ハンドブック、丸善、1957年、ｐ４７０）。太い線はｈν＝ eφで決まる限界波長である。金属材料ではＷ以外はこの直線より限界波長は長波長側へ20％程度シフトしている。逆にタングステン：Ｗでは短波長側にシフトしている。これらは表面の汚染によって仕事関数が変化した結果、及びカソード温度に依存する熱運動のためより小さいエネルギーの光子で電子放出を可能にする効果だと推測できる。この様に仕事関数の変化を考慮し、３６７、３５８で示した範囲内のレーザー波長でカソードを励起するのが好ましい。例えばＣｅＢ６カソード359では、４９０〜５５０ｎｍの範囲で、527nm,532nm；ＬａＢ６では４１０〜５５０ｎｍの範囲で、532nm, 527nmの波長で、いずれも半導体励起固体レーザ（緑色）が良い。プランクの常数をｈ、波長をν、カソードの仕事関数をeφとしたとき、カソード励起レーザー波長はｈν＝ eφで決まる限界波長の±２０％以内の波長を用いればよい。カソードを冷却した場合は、カソード励起レーザー波長はｈν＝ eφで決まる限界波長の0〜-10％以内の波長を用いればよい。
【００４３】
次に高輝度がなぜ得られるかを調べるため、カソード仕事関数−0.01eV, 動作温度293K, Dac: 0.8 mm, θw：90.5、カソード半径Rc: 0.5mm での条件で、普通輝度、中程度の輝度、及び高輝度での電子軌道を比較する。これらの軌道を作成する場合、カソード中心付近の軌道のみを出力するため、表２の斜体字で２２と記した数字を55に変更した結果である。レンズは励起していない。
これに関連して、空間電荷効果を低減するため、アノード後面に小開口を設け、不要な周辺ビームをなるべく早く取り除くのが良い。
図３６は普通輝度で、３６０の軌道で乱れがあるのが見られる。
図３７は中程度の輝度で、３７０、３７１で軌道は密集し過ぎ、３７２で軌道は疎になっているのが見られる。
図３８は高輝度での軌道で、非常に乱れの無い層流に近い軌道が得られた。層流に近い軌道では、軌道が互いに交差することが無いので、電子同士の衝突が少なくベルシェ効果でエネルギー幅が拡がる効果が少なく、しかもビームが最小径になるのがカソードから1.5mmで、アノード位置：0.8mm より後方でビームは充分に加速されているので電子同志の相互作用はさらに小さい。当然この様な層流に近い電子軌道では、光学モデルから大きくはずれているので、Langmuir 限界を超える輝度が得られても何も矛盾はない。結局カソードでは電流密度が小さく、ビーム径がアノードを過ぎるまでは単調減少する軌道になるようウエーネルト電圧を制御すれば、高輝度でエネルギー幅の小さいビームが得られ、軸上色収差が小さく、大電流を小さく絞れる。
【００４４】
図３９は熱電子カソードでLangmuir 限界を超える輝度のカソード電流Ｉｅの各カソード半径での最小値を調べた結果である。カソード半径Rcを80、100、200、300、400及び500μｍにし、レンズ条件は12.5ｋＶ，Ｄａｃ：2.5ｍｍ、2.35 eV, ウエーネルト角度：90.5度の電子銃について電子銃電流Ieを変化させてシュミレーションした。結果は、順に390, 391, 392,393,394,395 及び396に示した。直線に近い実線はカソード電流密度（単位はA/cm2）実線の曲線は輝度（単位は１０５A/cm2sr）点線の曲線はエミッタンス（μmmrad）であり、横軸はカソード電流Ie,単位はmＡである。輝度が大きくなるカソード電流値は、順に1.81, 2.31, 3.26, 4.69,6.25 mA である。500μｍ半径カソードはこの条件では上記限界を超えられなかった。これらの数字は後（図４５）で使用する。
図４０は図３９の結果を輝度B−エミッタンスE特性（右下がりの曲線）とB-Jc特性で表したグラフである。400、401、402、403、404、及び405 はカソード半径Rcが80、100、200、300、400、及び500μｍの電子銃に対応する。輝度―カソード電流密度特性がほぼ水平に近い所ではLangmuir限界に対応する直線３７の右側にあり、“Langmuir限界を超える輝度が得られている。カソード半径500μｍの405の曲線は、37の右には出ていなく上記限界を超えられなかった。
【００４５】
図４１は熱電子カソードでLangmuir 限界を超える輝度の各カソード半径での最大値を調べた結果である。カソード半径Rcを80、100、200、300、400及び500μｍにし、レンズ励起なし，Ｄａｃ：0.8ｍｍ、仕事関数：2.35 eV, ウエーネルト角度：90.5度の電子銃について電子銃電流Ieを変化させてシュミレーションした。結果は、順に410, 411, 412, 413, 414, 415 及び416に示した。直線に近い実線はカソード電流密度（単位はA/cm2）実線の曲線は輝度（単位は１０５A/cm2sr）点線の曲線はエミッタンス（μmmrad）であり、横軸はカソード電流Ie,単位はmＡである。輝度が大きくなるカソード電流値は、順に
1.81, 2.31, 3.26, 4.69,6.25 mA である。500μｍ半径カソードはこの条件では上記限界を超えられなかった。これらの数字は後（図４５）で使用する。
図４２は図４１の結果を輝度B−エミッタンスE特性（右下がりの曲線）とB-Jc特性で表したグラフである。420、421、422、423、424、及び425 はカソード半径Rcが80、100、200、300、400、及び500μｍの電子銃に対応する。輝度―カソード電流密度特性がほぼ水平に近い所ではLangmuir限界に対応する直線３７の右側にあり、“Langmuir限界を超える輝度が得られている。カソード半径500μｍの405の曲線は、37の右には出ていなく上記限界を超えられなかった。
【００４６】
図４３は図３３と同様にカソード仕事関数:―０．０１eV, 動作温度７７K, Dac: 2.5 mm, θw：90.5度、でカソード半径Rcをパラメータとしたシミュレーション結果である。但し、ここでは、空間電荷効果を減少させるため、アノード後面に小開口（43.1μｍＲ）を設け、ビーム電流を1/10 以下に減少させた。Rc を、2, 100, 200, 300, 400,及び500μｍとした結果を、順に430, 431, 432, 433, 434,及び435に示した。各カソード半径で、最大輝度が得られるカソード電流Ie は順に、0.323、0.868、1.47、2.038、2.791及び3.561 mＡであった。これらの数字は図３３の結果とほとんど差はない。また、この図では、クロスオーバＺ位置：Ｚｃｏ の値（ほぼ山形の実線）も表示した。20μｍＲｃでは、Ｚｃｏ が負の値になったが、Ｒｃが100〜400μｍでは、10ｍｍ前後の値であった。500μｍＲｃ では表示しなかった。開口位置は、アノード後面Ｚ＝3.6ｍｍであるから、クロスオーバを形成する前でビーム電流を1/10 以下に減少させた場合も“Langmuir限界を超える輝度が得られている。
図４４は図４３を輝度：B -エミッタンス：E特性（ほぼ右下がりの曲線群）とB-Jc(カソード電流密度)特性：ほぼ水平の線とで示したものである。カソード半径Rcを20, 100, 200, 300, 400,及び500μｍとした結果を、順に440, 441, 442, 443, 444,及び445に示した。Langmuir 限界の線：１８６の右側にB-Jc 曲線が存在している。即ち、Rcを20, 100、200, 300, 400,及び 500 μｍと変化させた時、カソード電流密度Jc は順に、28、91、59、46、30、27 A/cm2 でLangmuir 限界をこえている。この場合と図４をエミッタンスで比較すると、ビーム電流が1/10 以下に減少しているにもかかわらず、エミッタンスは減少せず、むしと微増している。ビーム電流が1/10 以下に減少すれば、確実に、空間電荷効果は1/10 以下に減少するので、この様に電子銃が作るクロスオーバより手前にビームの大部分を取り除く開口を設けることは実用性がある。
今まで説明してきたLangmuir 限界をこえる輝度が得られるカソード電流のカソード半径依存性を図４５にまとめた。
450：図４１の結果をまとめた。 ； Ie = 10.5 + 0.0296Rc 120 < Rc ≦ 500
451：図４１の結果をまとめた。 ; Ie = 0.116Rc Rc ≦ 120 μｍ
452：図２図の結果をまとめた。 ； Ie = 0.0645Rc
453：図３１の結果をまとめた。 ; Ie = 2.6 + 0.0254Rc
454: 図13の結果をまとめた。 ； Ie = 0.9 + 0.027Rc
455: 図 27の結果をまとめた。 ; Ie = 1.5 + 0.0183Rc
456: 図 29の結果をまとめた。 ; Ie = 1 + 0.0086Rc
457: 図 33 & 34図の結果をまとめた。 ; Ie = 0.4 + 0.0064Rc
この図から、カソード半径Ｒｃが、120μｍよりちいさいかあるいは等しいとき、
0.4 +0.0064Rc ≦ Ie ≦ 0.116 Rc の範囲で、Langmuir 限界をこえる輝度が得られる条件を作れる。
また、カソード半径Ｒｃが、120μｍより大きいとき、
0.4 + 0.0064Rc ≦ Ie ≦ 10.5＋0.0296 Rc の範囲で、Langmuir 限界をこえる輝度が得られる条件を作れる。
さらに、高輝度、高エミッタンスを得たい場合は、451又は450と453の間の範囲のカソード電流にすればよい、即ちカソード半径Ｒｃが、120μｍより小さいかあるいは等しいとき、
2.6 ＋ 0.0254Rc ≦ Ie ≦ 0.116 Rc の範囲 にすればよく、カソード半径Ｒｃが、120μｍより大きいとき、
2.6 + 0.0254Rc ≦ Ie ≦ 10.5＋0.0296 Rc の範囲にすればよい。
また、比較的小さいカソード電流あるいは、比較的小さいカソード電流密度で、Langmuir 限界をこえる輝度を得たい場合は、457と453の間の範囲のカソード電流にすればよい。即ち、0.4 + 0.0064Rc ≦ Ｉｅ ≦ 2.6 + 0.0254Rc の範囲にすればよい。
さらに、カソード半径は、比較的小さいカソード電流でLangmuir 限界をこえる輝度が得られるのは、20≦Ｒｃ（μｍ）≦200であり、比較的小さいカソード電流密度でLangmuir 限界をこえる輝度が得られるのは、200≦Ｒｃ（μｍ）≦500である。
【００４７】
以上の実施の形態では電子銃電流の比較的大きい範囲で超高輝度が得られた。より使い易い電子銃を得るには、より小さい電子銃電流でLangmuir limitを超える超高輝度を得る条件を調べた。電子銃モデルは図４７に示した。カソード：471, ウエーネルト: 472, 凸型球面アノード: 473, の後方に静電レンズ: 474を設け、静電レンズ電極474に与える電圧やウエーネルトと光軸との角度を最適化した。475は光軸であり、476は評価面である。
【００４８】
図４８はカソード半径Rcを１０μmに固定し、カソードとアノード間距離Dacを１０mm、６mm、４ｍｍ及び３ｍｍと変化した結果をそれぞれ481, 482, 483 及び484に示す。これらのDac の条件ではそれぞれ電子銃電流が13.3, 24, 40.8 及び61 μAで超高輝度が得
ではではの逆数（１/Dac）を横軸にプロットした図を図５３、５４に示した。
【００４９】
図４９はカソード半径Rcを３００μmに固定し、カソードとアノード間距離Dacを１０mm、６mm及び４ｍｍと変化した結果をそれぞれ491, 492, 及び493に示す。これらのDac の条件ではそれぞれ電子銃電流が1.82, 4.55 及び7.76 mAで超高輝度が得られている。超高輝度が得られた電子銃電流Ie(max B)を縦軸、カソードとアノード間距離の逆数（１/Dac）を横軸にプロットした図を図５３と５４に示した。
【００５０】
図５０はカソードとアノード間距離Dacを１０mmに固定し、カソード半径Rcを１０μm、３００μm及び５００μmと変化した結果をそれぞれ501, 502, 及び503に示す。これらのRc の条件ではそれぞれ電子銃電流が0.00133, 1.82 及び3.05 mAで超高輝度が得られている。超高輝度が得られた電子銃電流Ie(max B)を縦軸、カソード半径Rcを横軸にプロットした図を図５２に示した。
【００５１】
図５１はカソードとアノード間距離Dacを４ mmに固定し、カソード半径Rcを１０μm、１００μm、２００μm、３００μm、５００μm及び７００μmと変化した結果をそれぞれ511, 512, 513, 514, 515及び516に示す。これらのRc の条件ではそれぞれ電子銃電流が0.0408, 2.4, 5.23, 9.75 及び11.8 mAで超高輝度が得られている。超高輝度が得られた電子銃電流Ie(max B)を縦軸、カソード半径Rcを横軸にプロットした図を図５２の直線522及び523に示した。
【００５２】
図５２において、カソードとアノード間隔Dacが１０ｍｍの場合はカソード半径Rcと最大輝度を与える電子銃電流Ieの関係はほぼ直線５２１に乗っている。またカソードとアノード間隔Dacが４ｍｍの場合はカソード半径Rcと最大輝度を与える電子銃電流Ieの関係はRcが３００μm以下ではほぼ直線５２２に乗り、Rcが３００μm以上ではほぼ直線５２３に乗っている。直線５２１、５２２及び５２３はそれぞれ次式で与えられる。
５２１： Ie = 0.0062Rc - 0.0487、
５２２： Ie = 0.0266Rc -0.225,
５２３： Ie = 0.0101Rc + 4.73, ここでIe : mA, Rc: μｍ
従ってカソードとアノード間隔Dacが４ｍｍから１０ｍｍの範囲
では超高輝度が得られるIeの条件は、
0.0062Rc -0.0487 ≦ Ie ≦ 0.101Rc + 4.73 Rc≧ 0.３ｍｍ, あるいは
0.0062Rc - 0.0487 ≦ Ie ≦0.0266Rc -0.225 Rc < 0.３ｍｍ. の範囲内の値にすればよい。
【００５３】
図５３，５４において最大輝度が得られる電子銃電流Ieを縦軸、カソードとアノード間間隔Dacの逆数（１/Dac）を横軸で表示すると、カソード半径３００μmの場合は直線５３１に、カソード半径１０μmの場合は直線５３２にほぼ乗っている。直線５３１及び５３２はそれぞれ次式で与えられる。
５３１： Ie = 0.0204/Dac - 0.0086、
５３２： Ie = 40/Dac - 2.24, ここでIe : mA, Dac: mm
従ってカソード半径Rcが１０μｍから３００μmの範囲
では超高輝度が得られるIeの条件は、
電子銃電流：Ieを
0.204/Dac - 0.0086 ≦ Ie ≦40/Dac - 2.24 の範囲内の値にすればよい。
図５４の縦軸は１００μm以下であり、非常に小さい電子銃電流で超高輝度が得られている。このような条件では空間電荷効果によるエネルギー幅の増加も小さくなる。
【００５４】
以上はシミュレーションについてのみ述べた。過去の実験結果とシミュレーション結果とを比較した結果を次に示す。
図５５はM. Nakasuji and H. Wada, J. Vac. Sci. & Technol., 17(6) Nov. /Dec. 1980 p1367に掲載された図である。実測データ５５１と５５２についてシミュレーションを行った。結果を図５６と５７に示す。ここでカソード電流密度は実測がないのでシミュレーションの値を用いた。図５６で５６１はビームエネルギー２０keV, カソード温度１８００KでのLangmuir limit, 562は シミュレーションの値、５６３は実測である。輝度の実測値はシミュレーションの値よりやや小さい値であるが、Langmuir limitは十分超えている。輝度がシミュレーションの値より小さいのは電子銃電極の組立て精度の不十分さ等で予想できる。
図５７で、５７３はビームエネルギー２０keV, カソード温度１８００KでのLangmuir limit, 571は シミュレーションの値、572は実測である。輝度が小さい領域ではシミュレーション値５７１と実測値５７２は比較的良く一致しているので、これらの実験値は信頼でき、１点のみだがLangmuir limitを十分超えた実測値もある。これらの比較から前に述べたシムレーションは実現可能であると言える。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
以上、本発明に係る電子線装置の発明を実施するための最良の形態を説明したところから理解されるように、本発明は、Langmuir限界を超える輝度が得られる電子銃を利用可能にし、エネルギー幅が小さいと予想される電子銃が得られる。従って、１本の光軸の周りに複数の細く絞った大電流のマルチビームを形成し、また光軸から遠い位置にあるビームからの２次電子検出も問題なく可能にし、電子銃から試料面までの距離を短くでき空間電荷効果でのボケも小さくできる。さらに、アノード背面に小開口を設け光軸から遠いビームを電子銃に近い場所で取り除けば、空間電荷効果によるエネルギー幅の増加も小さくなる。さらに、１００μm以下の小さい電子銃電流で超高輝度が得られるので空間電荷効果によるエネルギー幅の増加も小さくなる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明に係る電子銃のモデル図である。
【図２】図１に示した電子銃で、カソード半径をパラメータとしたシミュレーション例である。
【図３】図２の結果をB-E表示とB-Jc表示とした図。
【図４】Langmuir限界を超えていない場合の電子軌道図である。
【図５】Langmuir限界を超えた輝度が得られた場合の電子軌道図である。
【図６】図１に示した電子銃に静電レンズを追加したモデル図である。
【図７】図６に示した電子銃で、レンズ電圧をパラメータとしたシミュレーション例である。
【図８】図７の結果をB-E表示とB-Jc表示とした図。横軸は、輝度（x105A/cm2sr）、縦軸はエミッタンス（μｍｍｒaｄ）とカソード電流密度：Jc(A/cm2)
【図９】Langmuir限界を超えた輝度が得られた場合の電子軌道図で、レンズは正の高電圧を与えた場合。
【図１０】Langmuir限界を超えた輝度が得られた場合の電子軌道図で、レンズは負の高電圧を与えた場合。
【図１１】図６に示した電子銃で、ウエーネルト角度をパラメータとしたシミュレーション例である。
【図１２】図１１の結果をB-E表示とB-Jc表示とした図。
【図１３】図６に示した電子銃で、カソード半径をパラメータとしたシミュレーション例である。
【図１４】図１３の結果をB-E表示とB-Jc表示とした図。横軸は、輝度（x105A/cm2sr）、縦軸はエミッタンス（μｍｍｒaｄ）とカソード電流密度：Jc(A/cm2)
【図１５】図６に示した電子銃で、カソードとアノード間距離をパラメータとしたシミュレーション例である。
【図１６】図１５の結果をB-E表示とB-Jc表示とした図。横軸は、輝度（x105A/cm2sr）、縦軸はエミッタンス（μｍｍｒaｄ）とカソード電流密度：Jc(A/cm2)
【図１７】図１に示した電子銃で、カソード温度をパラメータとしたシミュレーション例である。
【図１８】図１７の結果をB-E表示とB-Jc表示とした図。横軸は、輝度（x105A/cm2sr）、縦軸はエミッタンス（μｍｍｒaｄ）とカソード電流密度：Jc(A/cm2)
【図１９】図６に示した電子銃に電磁レンズを追加し、レンズ励磁ATをパラメータとしたシミュレーション例であり、静電レンズは動作していない。
【図２０】図１９の結果をB-E表示とB-Jc表示とした図。横軸は、輝度（x105A/cm2sr）、縦軸はエミッタンス（μｍｍｒaｄ）とカソード電流密度：Jc(A/cm2)
【図２１】Langmuir限界を超えた輝度が得られた場合の電子軌道図で、電磁レンズが動作した場合。
【図２２】光陰極電子銃を用いた電子銃の実施の形態である。
【図２３】高輝度電子銃が使用される電子光学系である。
【図２４】高輝度電子銃が使用される電子光学系の1次光学系である。
【図２５】図６に示した電子銃で、カソード曲率半径をパラメータとしたシミュレーション例である。
【図２６】図２５の結果をB-E表示とB-Jc表示とした図。横軸は、輝度（x10５A/cm2sr）、縦軸はエミッタンス（μｍｍｒaｄ）とカソード電流密度：Jc(A/cm2)。
【図２７】光陰極を用いた電子銃で、カソード半径：Rcをパラメータとしたシミュレーション結果である。
【図２８】図２５の結果をB-E表示とB-Jc表示とした図。横軸は、輝度（x10６A/cm2sr）、縦軸はエミッタンス（μｍｍｒaｄ）とカソード電流密度：Jc(A/cm2)。
【図２９】光陰極を用いた電子銃で、カソード半径：Rcをパラメータとしたシミュレーション結果である。Dac: ２．５ｍｍ。
【図３０】図２９の結果をB-E表示とB-Jc表示とした図。横軸は、輝度（x10５A/cm2sr）、縦軸はエミッタンス（μｍｍｒaｄ）とカソード電流密度：Jc(A/cm2)。
【図３１】光陰極を用いた電子銃で、カソード半径：Rcをパラメータとしたシミュレーション結果である。Dac: ０．８ｍｍ。
【図３２】図３１の結果をB-E表示とB-Jc表示とした図。横軸は、輝度（x10５A/cm2sr）、縦軸はエミッタンス（μｍｍｒaｄ）とカソード電流密度：Jc(A/cm2)。
【図３３】７７Kに冷却した光陰極を用いた電子銃で、カソード半径：RcとLangmuir限界を超えた輝度が得られるカソード電流Ieとの関係。
【図３４】図３３の結果をB-E表示とB-Jc表示とした図。横軸は、輝度（x10５A/cm2sr）、縦軸はエミッタンス（μｍｍｒaｄ）とカソード電流密度：Jc(A/cm2)。
【図３５】仕事関数と光電限界波長との関係
【図３６】普通輝度電子銃での電子軌道
【図３７】中程度の輝度の電子銃での電子軌道高輝度
【図３８】高輝度電子銃での電子軌道
【図３９】熱電子カソードでの輝度、エミッタンス、カソード電流密度のカソード電流依存性
【図４０】図３９の結果をB-E表示とB-Jc表示とした図。横軸は、輝度（x10５A/cm2sr）、縦軸はエミッタンス（μｍｍｒaｄ）とカソード電流密度：Jc(A/cm2)。
【図４１】1800Ｋ，Ｄａｃ：．８ｍｍ、θｗ：90.5度での光陰極を用いた電子銃で、カソード半径：Rcをパラメータとしたシミュレーション結果。
【図４２】図４１の結果をB-E表示とB-Jc表示とした図。横軸は、輝度（x10５A/cm2sr）、縦軸はエミッタンス（μｍｍｒaｄ）とカソード電流密度：Jc(A/cm2)。
【図４３】光陰極を用いたカソードを77Ｋに冷却し、アノード後面に小開口を設けた電子銃で、カソード半径：Rcをパラメータとしたシミュレーション結果であり、Dac: 2.5 ｍｍ。
【図４４】図４３の結果をB-E表示とB-Jc表示とした図。横軸は、輝度（x10５A/cm2sr）、縦軸はエミッタンス（μｍｍｒaｄ）とカソード電流密度：Jc(A/cm2)。
【図４５】カソード半径：RcとLangmuir限界を超える輝度が得られるカソード電流Ieとの関係。
【図４６】磁気ギャップが試料側にある対物レンズ。
【図４７】電子銃モデル。
【図４８】図４７に示した電子銃で、カソードとアノード間隔Dacをパラメータとしたシミュレーション例である。
【図４９】図４７に示した電子銃で、カソード半径Rcを0.3 mmとし、カソードとアノード間隔Dacをパラメータとしたシミュレーション例である。
【図５０】図４７に示した電子銃で、カソード半径Rcをパラメータとしたシミュレーション例である。
【図５１】図４７に示した電子銃で、カソードとアノード間隔Dacを4 mmに固定し、カソード半径Rc をパラメータとしたシミュレーション例である。
【図５２】カソード半径：RcとLangmuir限界を超える輝度が得られるカソード電流Ieとの関係。
【図５３】カソードとアノード間間隔DacとLangmuir限界を超える輝度が得られるカソード電流Ieとの関係。
【図５４】図５３の縦軸を拡大した図。
【図５５】過去の実測データ。
【図５６】過去の実測データとシミュレーションとの比較。
【図５７】カソード曲率半径４８０μmでの過去の実測データとシミュレーションとの比較。
【符号の説明】
【００５７】
７：仮想円錐台、５：アノード穴の放電回避の曲面、６：評価面、６１，６２，６３：静電レンズ、２５４：１次ビームの走査に同期して軸を補正する２段の静電偏向器、２５９：マルチビームの検出器、２４２：電子銃のクロスオーバの結像を示す線、２４４：マルチ開口からのビームの結像線、
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超高輝度が得られる電子銃に関し、またその様な電子銃を用い、表面にパターンが形成された試料の評価をするための電子線装置に関し、より詳細には、半導体製造各工程後等におけるウエハ等の試料に電子ビームを照射し、その表面の性状に応じて変化する二次電子等を捕捉して画像データを形成し、該画像データに基づいて試料表面に形成されたパターンの欠陥等を高スループットで評価するための電子線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造プロセスにおいて、デザインルールは４５ｎｍの時代を迎えようとしており、また生産形態はＤＲＡＭに代表される少品種大量生産からＳＯＣ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ ｃｈｉｐ）のように多品種少量生産へ移行しつつある。それに伴い、製造工程数が増加し、工程毎の歩留まり向上は必須となり、プロセス起因の欠陥検査が重要になる。
そして、半導体デバイスの高集積化及びパターンの微細化に伴い、高分解能、高スループットの検査装置が要求されている。４５ｎｍデザインルールのウエハの欠陥を調べるためには、４０ｎｍ以下の分解能が必要であり、デバイスの高集積化による製造工程の増加により、検査量が増大するため、高スループットが要求されている。また、デバイスの多層化が進むにつれて、層間の配線をつなぐビアのコンタクト不良（電気的欠陥）を検出する機能も、検査装置に要求されている。
このような状況において、１本の光軸の近傍に複数のビームを形成し高スループット化する装置が検討されている。（Mamoru Nakasuji etal, Jpn. J，Appl.,Phys.,Vol 44,No．７B ２００５，Ｐ５５７０）この様なマルチビーム装置では高輝度は勿論、高エミッタンスの電子銃が要求される。
ERL放射光源の入射用に用いる電子源では、超高輝度で大ビーム電流の電子銃が要求される。(西谷他、第53回応用物理学関連講演会講演予講習No2, 2006 春ｐ７９８)
電子銃の輝度に関しては、Langmuir限界と呼ばれる最高値があると、従来から信じられていた。それは、次式で示される値であった。
カソード電流密度をJc,とすると、得られる最大電流密度Jmax は、
Jmax = Jc（１＋eφ/kT）sin2α (1)
最大輝度Bmaxは、
Bmax = Jmax/πsin2α ＝ Jc(1＋eφ/kT)/π （２）
例えば、Jc =10A/cm2, φ＝４５００Vでは、e＝1.6x10-19, k =1.38x10-23
を（２）式に代入すると、Bmax =9.23x104 A/cm2sr となる。
しかし、これらの式は、電子銃が光学モデルに合うと仮定して得られる式で、光学モデルから外れている場合は、このような限界の有無は不明である。言い方を変えれば、このような値より遙かに大きい輝度をうるには、光学モデルから著しくはずれた電子ビームを作れば、得られる可能性がある。
【特許文献１】特開２００３−２９７７２７２号公報
【特許文献２】特開２００４−２２２３５号公報
【特許文献３】特開２００３−３２３８６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記した従来装置における電子銃は、カソード表面に高電界がかかる様曲率半径の小さい凸型の球面形状を有するカソードと平面アノード、平面ウエーネルト電極を有する３電極電子銃が主流であった。しかしながら、この様な電子銃の輝度は限界があり、所望の輝度より遥かに小さいという問題があった。
更に、これに関し曲率半径２５〜４０μRの球面カソードと平面アノード及び平面ウエーネルト電極を有する3電極電子銃で、Langmuir限界を超えるシムレーション結果が提案されている。（特開2003−2977272、特開2004−22235、特開2003−323860）しかしこのような電子銃では、カソード寸法が小さいので、少しの組み立て精度の悪さ等で、シムレーション結果の性能が、実際には得られていない問題があった。
【０００４】
また、従来のタイプの電子銃ではカソードの近辺で電流密度が高いため、カソード付近でビームエネルギーの小さい時に電子同士が相互作用を起こしエネルギー幅が拡がる問題点があった。本発明は上記問題点を解決するためのもので、Langmuir限界を超える輝度を確実に得られる電子銃を提供し、更にマルチビーム発生に適し、エネルギー幅の小さい電子銃を提供する事を目的とし、さらに本発明で得られる電子銃の性能を充分生かせるマルチビームの電子光学系を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記した目的を達成するために、本発明に係る電子線装置においては、円形平面のカソード、凸面の形状を有する引出し電極又はアノード、円錐の一部の形状のウエーネルト電極を有する電子銃とし、電子銃電流を
0.388/Dac -0.046 ≦ Ie ≦ 92.8/Dac + 9.28、 Dac≧３ｍｍ, あるいは
0.388/Dac - 0.046 ≦ Ie ≦22/Dac + 32.7、 Dac <３ｍｍ. の範囲内の値にする様にした。さらに、上記の手段において、上記カソード半径は、20μｍ〜500μmの範囲とした。
【０００６】
また、負の電子親和力を有する光陰極のカソード、平面の一部の形状を有する引出し電極又はアノード、及び円錐台形状のウエーネルト電極を有し、カソード電流をmA, カソード半径Rcをμｍとした時、カソード電流を,
0.5+0.0098Rc＜カソード電流＜2.3+0.026Rc の範囲内の値にした。
更に上記手段において、カソード曲率半径を1.5ｍｍ以上の凹面、凸面あるいは平面とした。
【０００７】
更に、円形のカソード、平面の一部の形状を有する引出し電極又はアノード、及び円錐台形状のウエーネルト電極を有し、上記アノードとカソード間に形成される電界強度を1.6〜5.53ｋV/mmの範囲内とした。
【０００８】
さらに、円形のカソード、平面の一部の形状を有する引出し電極又はアノード、及び円錐台形状のウエーネルト電極を有し、上記カソード直径を、20μｍ〜500μmの範囲とし、カソードとアノード間距離を0.8〜3ｍｍの範囲とした。
【０００９】
円形のカソード、平面の一部の形状を有する引出し電極又はアノード、及び円錐台形状のウエーネルト電極を有し、上記円錐台形状のウエーネルト電極とビーム外周との角度は、69.4〜９3.2度にした。ただし、ビーム外周はカソード外周とアノード位置での光軸とを結んだ円錐で近似した。
【００１０】
光陰極のカソード、ウエーネルト電極、引き出し電極又はアノード電極を有し、上記カソードから放出させた電子線が、カソードから引き出し電極間はそのビーム径を単調に減少させ、引き出し電極の後方で最小ビーム径を形成するよう制御するようにした。
さらに、上記手段において、上記カソード直径は、40μｍ〜1000μmの範囲とした。
また、上記第１の手段の電子銃の後方にレンズを設け、該レンズの励磁あるいは励起電圧を調整して、電子銃輝度を調整するようにした。
【００１１】
更に、光陰極のカソード、ウエーネルト電極、引き出し電極又はアノード電極を有し、カソード電流Ie を
0.5＋0.0098Rc ＞ Ie ＞ 2.4＋0.026Rc
とした。なお、この手段において上記カソード半径は２０〜５００μｍの範囲とした。
【００１２】
更に、光陰極のカソード、ウエーネルト電極、引き出し電極又はアノード電極を有し、カソード電流Ie を
Ie ＞ 1.4＋0.019Rc
とした。なお、上記第1の手段において上記カソードとアノード間にかかる電界強度は、１．６ｋV/mm 以上とした。
【００１３】
更に、円形平面の光電子放出カソード、ウエーネルト電極、平面の形状を有する引出し電極又はアノード、円錐の一部の形状のウエーネルト電極を有する電子銃とし、電子銃電流をカソード半径から決まる所定値流す様にした。また、上記手段の電子銃の後方にレンズを設け、該レンズの励磁あるいは励起電圧を調整して、電子銃輝度を調整するようにした。
【００１４】
また、上記第１の手段の電子銃から放出された電子線で開口を照射しその開口で整形された電子線で試料面を走査し、走査点から放出された２次電子を検出し、試料面の情報を得るようにした。
更に、上記最後の手段において上記電子銃と開口間に2段のコンデンサーレンズを設け、第1コンデンサーレンズと開口間にクロスオーバを形成しないで上記開口を照射する電流密度を調整するようにした。
【００１５】
また、プランクの常数をｈ、照射レーザー波長をν、カソードの仕事関数をeφとしたとき、カソード励起レーザー波長はｈν＝ eφで決まる限界波長の±２０％以内の波長を用いた。
更に、カソードを冷却し、カソード励起レーザー波長はｈν＝ eφで決まる限界波長の0〜−10％以内の波長を用いるようにした。
さらに、光陰極のカソード、平面の一部の形状を有する引出し電極又はアノード、及び円錐台形状のウエーネルト電極を有し、カソード電流をmA, カソード半径Rcをμmとした時、カソード電流を 0.0107Rc＜カソード電流＜0.06Rc の範囲内の値にした。
【００１６】
また、カソード電流:Ieを
0.0062Rc -0.0487 ≦ Ie ≦ 0.101Rc + 4.73 Rc≧ 0.３ｍｍ, あるいは
0.0062Rc - 0.0487 ≦ Ie ≦0.0266Rc -0.225 Rc < 0.３ｍｍ. の範囲内の値にした。さらに、
電子銃電流：Ieを
0.204/Dac - 0.0086 ≦ Ie ≦40/Dac - 2.24 の範囲内の値にした。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
表１は、Langmuir 限界を超える輝度を得るのに用いた電子銃モデル例である。このようなモデルでMEBS社シュミレーションソフト“Source”を用いて、計算を行った。また、”sourcea”を行うための条件も表１の最後に記載した。表１、２で太字はパラメータとして変化させた箇所である。シミュレーション手順は、
・ ウエーネルト電圧をある値に設定し、”SourceV を実行するとカソード電流Ie が算出される。
・ “SourceA“を実行するとカソード電流密度Jc とクロスオーバ径Dco、クロスオーバ位置：Ｚｃｏ が算出される。
・ “SourceB”を実行すると輝度の放出角度依存性が出力される。軸上輝度Bと。輝度が軸上輝度の９０％又は１１０％になる放出角を読み取り、該放出角と上記クロスオーバの積からエミッタンスが算出される。
【表１】
【００１８】
図１は、本発明に係る電子銃の概念的断面モデル図である。形状は光軸４の回わりに回転対称形で、平面引き出し電極電子銃である。カソード１は電子線放出面が平面円板状で、LaB６，CeB６，W−ZrO等の低仕事関数材料あるいは光陰極である。ウエーネルト電極２は、円錐台の内面の一部の形状であるのは従来の電子銃と共通であるが、その位置と寸法は次の特徴がある。カソードの外周からアノード位置で光軸と交わる仮想的な円錐を仮定し、この円錐とθｗ度の角度差を有し、カソード外周と同じZ座標、R座標はカソード外周＋１００μm位置から始まる円錐２で示したウエーネルトを設けた。円錐７は近似的にビームの外周である。ビーム外周面はビーム電流を変えると変化するため仮想円錐は上記の様に定義した。ここでは上記ウエーネルト角：θｗは90.5度とした。アノード電極のカソード側端５には放電を避けるため曲面にした。ビームが通る穴は光軸と平行な０.２ｍｍRの穴とした。カソード１はウエーネルト２に対して組み込み前に大気中で軸あわせ可能の構造とし、これら２電極とアノードとは図示の無い電子銃外側に設けた微調整機構によってビームを見ながら軸調整を行えるようにした。
【００１９】
図１のモデルでの電子銃で、カソード半径Rcを80、100、120、140, 160, 180, 200 μmＲと変化させたシミュレーション結果を図２に示した。アノード電圧：４．５kＶ,カソード：０V, ウエーネルト電圧を変えて電子銃電流を変化させた。電子銃６３１、電流を変えて輝度を変化させた。図２で横軸は電子銃電流Ie（mA）, 縦軸は輝度（ｘ１０５A/cm2sr）、エミッタンス(μmmrad)、及びカソード電流密度Jc(A/cm2)である。図１で、カソードとアノード電極間距離：Dacは１．２ｍｍである。
20はカソード半径８０μm、２1はカソード半径１００μm、２２は、カソード半径１２０μm、２３はカソード半径１４０μm、２４はカソード半径１６０μm、２５はカソード半径１８０μm、２６はカソード半径２００μmの電子銃である。点線はエミッタンスであり、直線に近い実線はカソード電流密度であり、実線の曲線は輝度である。カソード半径に依存して変わるが、８０μmRc以外の各電子銃は特定のIeで輝度が大きくなり、Langmuir限界値を遙かに超えた値が得られている。用いたシミュレーションはカソードでの電子の初期速度分布は無視した計算のため、輝度の絶対値はやや信頼性に欠けるが、初期エネルギー幅は計算に用いられているので相対値は真値に近いと考えられる。
１００μｍRcで６．４ｍA, １２０μｍRc で７．２６ｍA, １４０μｍRc で8.４mA, １６０μｍRc で10.1ｍA, １８０μｍRc で１２mA、２００μｍRc で１２.８mAで高輝度が得られている。これらの電子銃電流は、従来の高輝度電子銃では、数１００μA以下であったのに対して、本結果は、10倍以上の電子銃電流にしているのが特徴である。即ち電子銃電流を大きくすることによって、光学モデルからはずした条件にすることによって、Langmuir限界値を遙かに超えた値が得られたといえる。
１００、120、及び１４０μmＲｃの電子銃ではIe を増加すると輝度は増加し、超高輝度になった直後、急減している。これに対して１８０μmＲｃ と２００μmＲｃ では、電子銃電流Ieを上げていくと一度輝度が大幅に小さくなり、更にIeを上げると超高輝度が得られているのが見られる。従って１８０μmＲｃ と２００μmＲｃ電子銃では、超高輝度条件を探すには、輝度が低下する条件を探し、その電子銃電流より少し大きい電子銃条件を調べればよい。
また、最大輝度が得られるカソード電流Iemaxとそのカソード半径Rcの比（Iemax/Rc）を算出すると、100、120、140,160、180、200μmＲｃで順に、0.064、0.0605、0.06、0.0631、0.066、0.064（mA/μｍ）が得られた。従って、カソード半径（μｍ）に0.0638を掛けた
値のカソード電流で、Langmuir限界値を遙かに超えた輝度が得られる。
【００２０】
図３は図2から、輝度―エミッタンス曲線および輝度―カソード電流密度特性に変えたグラフである。右下がりの曲線は輝度―エミッタンス曲線で、ここでは図の右、あるいは上の曲線が高性能である。水平に近い実線のデータは、輝度―カソード電流密度特性であり、図の下の線が高性能である。31, 32, 33、34の各曲線はわずかに右上がりになっているのは、図2の輝度最大値より低電子銃電流側をグラフ化したからである。3５,3６の各曲線はわずかに右下がりになっているのは、図2の輝度最大値より高電子銃電流側をグラフ化したからである。30, 31、32、33、34、35, 36は順に80μｍRc, 100μｍRc, 120μｍRc, 140μｍRc, 160μｍRc, 180μｍRc, 及び200μｍRcである。37はLangmuir限界値のJc依存性で、従来の理論では、37の右にはB-Jcの曲線は存在しない筈である。38は(輝度)x（エミッタンス）２ に比例する値で、この点線に平行な線が、輝度―エミッタンス特性で、より右上の動作点では、開口でビームを遮らない場合に得られる最大電流が見積もれる。34, 35, 36の曲線の傾斜は、38の傾斜より垂直に近いので同じ電子銃では、低輝度、高エミッタンス条件が大きいビーム電流が得られる。31, 32, 33曲線の傾斜は、38の傾斜より水平に近いので同じ電子銃では、高輝度、低エミッタンス条件が大きいビーム電流が得られる
この図で次のような事が言える。
１）平面カソード平面アノード電極電子銃は、100μmRcから200μmRｃでLangmuir限界値を遙かに超える特性が得られる。
２）カソード半径が大きいほうが、小さいカソード電流密度でLangmuir限界値を超える高輝度が得られる。
３）80μRc では上記条件ではLangmuir限界値を超える高輝度は得られなかった。
４）超高輝度条件を探すには、カソード半径Rc(μｍ)とし、Rc x 0.0638 （ｍA）の電子銃電流を調べればよい。
3
図４は高輝度が得られなかった場合、図５は高輝度が得られる場合の電子軌道をカソード半径８０μｍ電子銃で比較した例である。カソード1、ウエーネルト2、アノード3、光軸４は図１と同じである。42、43、４４は、それぞれ0、１００，４４００Vの等電位線である。図４ではクロスオーバ４１がカソードとアノード間に形成されている。図５では光軸に近い軌道４０では、アノード電極を過ぎるまで、クロスオーバを作らず、層流モデルに近い軌道になっている。図４と図５の比較から、クロスオーバを作る光学モデルに近い電子軌道ではなく、層流モデルに近い電子軌道になる様電子銃条件を制御することが、超高輝度を得る1条件であると言える。
以上述べた様に、カソード半径に依存する所定の電子銃電流を流せば、超高輝度が得られることを示した。しかし、これらの電流は大きいので、より小さい電流でLangmuir限界値を超える高輝度が得られるかを調べた。図６は図１のモデルの後方に静電レンズを設けた場合である。3枚の電極６１，６２，６３をもうけ、６１，６３にアノードと同電位、中央電極６２に種々の電圧を与えて、シミュレーションを行った。図６のモデル例を表２に示した。”Sourcea”を実行するための.com データは表１のものと同じである。
【表２】
【００２１】
結果を図７及び図８に示す。図７は輝度(実線)、エミッタンス（点線）及びカソード電流密度(実線)の電子銃電流Ie依存性である。中央電極６２に与えた電位は、それぞれ、71，は１２．５ｋV, ７２は１４kＶ; ７３は１５ｋV; ７４は１２ｋV; ７５は４．５ｋV である。アノード電位が０Vの場合は、これらの値から４．５kＶを差し引く必要がある。カソード半径Rcは140μmの場合についての結果である。レンズの励起が無い７５が９．４mＡで高輝度になっているのに対して、１２．５ｋVでは４．７５ｍA; 14kV では５．７ｍA, １５ｋVでは７．２５ｍA; １２ｋVでは ９．２３mＡ でそれぞれ最高輝度が得られている。つまり、レンズを通すことによって、より小さい電流で最高輝度が得られている。
全てのレンズ条件に共通して、電子銃電流Ieを上げていくと輝度が単純増加し、更にIeを上げると超高輝度が得られ、その後輝度が急減し、最低輝度になる。エミッタンスは輝度が最大になった条件で最小になり、その後輝度の急減に一致して最大になっているのが見られる。従って超高輝度条件を探すには、輝度を測定可能な開口を設け輝度測定を行うか、あるいはエミッタンスが大きくなる条件を探し、その電子銃電流より少し小さい電子銃条件を調べればよい。
【００２２】
図８は図7を輝度B -エミッタンスE特性（ほぼ右下がりの曲線群）とB-Jc(カソード電流密度)で示したものである。８１，８２，８３，８４，８５，８６はそれぞれ、12.5kV, 13kV, 14kV, 12kV, 4.5kV の電圧をレンズの中央電極に印加した場合である。これらの電圧は、カソードを０Vとした場合の値で、カソードがー４．５kＶの場合は、４．５kＶを引いた値となる。３７はLangmuir 限界で、従来の理論ではこの線の右側にはB-Jc特性のデータは存在しない筈である。３８は図３で説明した直線で、ここでもB-E特性の傾斜が３８の傾斜より大きいので、得られる最大ビーム電流は、低輝度、高エミッタンス条件の方が大きくなる。レンズ作用が無い場合のB-E曲線８６がレンズ作用のある場合８１，８２，８３，８４，８５より上にあるので、残念ながらレンズ作用を利用すると、同じ輝度で得られる最大ビーム電流は小さくなる。
【００２３】
図9は、なぜレンズを通すと輝度が向上するかを調べるため、カソードの面から垂直に放出された電子の軌道を示した図である。９１に示した様に、カソードから等間隔で放出された軌道は、空間電荷効果のため中央で密度が小さくなっているのがみられる。しかし、レンズを通過した後、９２に示した様に評価面６では密度分布が大幅に改善され、空間電荷効果による輝度の低下を補っているといえる。９３は正電圧駆動レンズの等ポテンシャル分布である。
【００２４】
図１０は負電圧駆動レンズを用いた場合の軌道を示したものである。図９の場合と同様に、レンズに入射する前１０１に比較してレンズを通過後密度分布が大幅に改善され、高輝度を裏づけている。103は負電圧駆動レンズの等ポテンシャル分布である。
【００２５】
図１１は円錐ウエーネルトの角度を変化させてシュミレーションした結果である。カソード半径Rcは80μmの結果である。ウエーネルト電極とビーム外周の近似的な面との角度を、93.2度、90.5度、83.6度、69.4度及び57.6度の場合を順に、110、111、112，113，114，に示した。点線はエミッタンス、右上がりの実線はカソード電流密度、右肩で急に上昇しているのが輝度である。ウエーネルト電極とビーム外周の近似的な面との角度が93.2度から69.4度のものは、１ｘ１０６A/cm2srを超える超高輝度が得られているが、57.6度の条件では、最高輝度は４．６ｘ１０５A/cm2sr であった。このことから、ウエーネルト電極とビーム外周の近似的な面との角度は69.4度より大きい必要がある。
ここで、ウエーネルト角度：90.5度：111と69.4度：113を比較すると、Langmuir限界を超える輝度が得られるカソード電流の比は2.8mA/3.6mA=0.777倍である。
【００２６】
図１２は、図１１の結果を輝度B−エミッタンスE特性（右下がりの曲線）とB-Jc特性で表したグラフである。120、121、122、123、及び124はそれぞれウエーネルト電極とビーム外周の近似的な面との角度が、93.2度、90.5度、83.6度、69.4度及び57.6度の場合である。37は、カソード温度1800KでのLangmuir 限界で、従来の理論では、この右側にはB-Jc特性は存在しない。121：92度はB-E特性が右側にあり、おなじエミッタンスで大きい輝度が得られ、良い性能である。120：90.5度はカソード電流密度が高すぎる。123：69.5度はカソード電流密度が低い特徴がある。以上から、ウエーネルト電極とビーム外周の近似的な面との角度は、69.4〜90.5度が最適で、67.5度より大きければLangmuir限界を超える輝度が得られる。124: 57.6 度は、値は小さいがLangmuir限界を超える輝度が得られている。
【００２７】
図１３はカソード半径Rcを40、80、120、160、及び200μｍの電子銃について電子銃電流Ieを変化させてシュミレーションした結果である。レンズ電圧は１２．５ｋVであり、図７の説明で述べたように、Langmuir限界を超える輝度が得られるカソード電流が最も小さくなった条件である。また、ウエーネルト角は90.5度、カソードとアノード間隔Dacは１．２ｍｍである。これらの結果は、順に１３０，１３１，１３２，１３３、及び１３４に示した。直線に近い実線はカソード電流密度（単位はA/cm2）実線の曲線は輝度（単位は１０５A/cm2sr）点線の曲線はエミッタンス（μmmrad）であり、横軸はカソード電流Ie,単位はmＡである。輝度が最大になるカソード電流値は、４０〜２００μｍRcに対して、順に1.82, 2.93, 4.24, 5.4, 6.58 mA である。これらの電流値は、
Ie = 0.5 + 0.0304Rc
の直線上にほぼ乗っている。従って Langmuir限界を超える輝度が得られる条件は、カソード電流(mA) ＝0.5 + 0.0304 Xカソード半径（μｍ）にすれば良い。レンズを使わない場合の結果、カソード電流＝0.0658 X Rcを考慮すれば、レンズ条件が最適でない場合は、これら２つの式の間であるから、
0.5＋0.0304Rc＜カソード電流＜0.0658Rc （３）
である。
【００２８】
図１４は図１３の結果を輝度B−エミッタンスE特性（右下がりの曲線）とB-Jc特性で表したグラフである。140, 141, 142, 143,及び144 はカソード半径Rcが４０、８０、１２０、１６０、及び２００μｍの電子銃に対応する。輝度―カソード電流密度特性がほぼ水平に近い所ではLangmuir限界に対応する直線３７の右側にあり、輝度が急速に大きくなる条件にも対応しているので、上で述べた“Langmuir限界を超える輝度が得られる条件は、カソード電流＞0.5 + 0.0304 Xカソード半径（μｍ）にすれば良い。”の主張を支持している。
輝度―カソード電流密度特性で、カソード半径が大きいほうが、小さいカソード電流密度でLangmuir限界を超える輝度が得られる。また、顕著ではないがB-E特性で、カソード半径が小さい方が同じ輝度で大きいエミッタンスが得られる傾向がある。
【００２９】
図１５はカソードとアノード間間隔：Dcaをパラメータとし、電子銃電流Ieを変化させてシュミレーションした結果である。カソード半径Rcは120μｍ、レンズ電圧は１４ｋV, ウエーネルト角度は90.5度の条件とした。Dac は3, 2.8, 1.8, 1.6、1.2, 及び1mmの寸法で行った。これらの結果は、順に150, 151, 152, 153、154及び155 に示した。点線の曲線はエミッタンス（μmmrad）、実曲線は輝度（ｘ１０５A/cm2sr）, 直線に近い曲線はカソード電流密度（A/cm2）で前のグラフも今後のグラフもこれは、光軸近くの値である。カソードとアノード間間隔：Dcaが３ｍｍの電子銃では、輝度は最大でも５．６ｘ１０５A/cm2sr にしかならなかた。カソードとアノード間間隔：Dca が２．８ｍｍ以下の条件では、輝度は１ｘ１０７A/cm2srを遙かに超える値が得られた。カソードとアノード間には４．５kＶの電圧が印加されているので、このことから、カソードとアノード間の電界強度は、ほぼ１．６〜４．５ｋV/mm であれば、Langmuir限界を超える輝度が得られると言える。
更に、151と154をLangmuir限界を超える輝度が得られるIeを比較すると、Dac:1.2mmでは2.5 mＡ に対してDac:2.8 mmでは4.5mＡである。従って、Dac:1.2mmの図１３の結果をDac2.8mmの場合に換算すると、（３）式は（４）式になる。
0.278 + 0.0169Rc＜カソード電流＜0.0658Rc （４）
さらに、最適ウエーネルト角度を用いると、［００２６］で述べた比0.777倍を考慮すると、（４）は、
0.168 + 0.0131Rc＜カソード電流＜0.0658Rc （５）
になる。
【００３０】
図１６は図１５の結果を輝度B−エミッタンスE特性（右下がりの曲線）とB-Jc特性で表したグラフである。Dcaが3, 2.8, 2.2, 1.8, 1.4, 及び1mmの寸法の特性が、順に160, 161, 162, 163及び164 に対応している。輝度B−エミッタンスE特性から１６０のDac が３ｍｍの場合が良くない。また、この条件では、輝度も最大でも５．６ｘ１０５A/cm2sr であるがB-Jc 特性が直線37の右側にあるのでLangmuir限界を超える輝度は得られている。
カソードとアノード間の電界強度が大きいものは、同じ輝度では大きいエミッタンスが得られる傾向がある代わりに高輝度でのカソード電流密度か大きい問題がある。従ってこの図からも、カソードとアノード間の電界強度は、ほぼ１．６〜４．５ｋV/mm の条件が最適である。
【００３１】
次にカソード温度を変化させた場合について図１７及び図１８で述べる。レンズの無い図１のモデルで、カソード半径140μmＲｃ,アノードーカソード間距離Dac: 1.2mm、ウエーネルト角度：90.5度の構造で、カソード温度を、1800K, 1100K, 450K, 292K について計算し、結果を順に170, 171、172、及び173に示した。1800K では、CeB6カソードで、仕事関数は２．３５eV とし、１１００KはBa等の酸化物陰極で仕事関数は１．１５eV ,450K では光陰極カソードを想定したが、仕事関数と照射レーザエネルギーとの差が０．１eV以下のレーザーとカソード材料とを仮定した。２９２Kは。負の電子親和力を有する光陰極を仮定し、仕事関数はー０．０１eVとした。
実線の曲線は輝度（ｘ105A/cm2sr）, 点線はエミッタンス（μmmrad）、直線に近い実線はカソード電流密度であり、各温度条件で同じカソード電流：Ieではほとんど同じ値であった。１８００Kの１７０では、Ieが増加すると輝度が減少し始め、９．２mＡ で最小値になり、その直後最大値になり、その後急速に減少する。エミッタンスはこれと対照的に、一定値から急減し、最初より小さい値に落ち着く。１７１の１１００K ではIeが増加すると輝度が減少し始め、7.25mＡ で最小値になり、その直後7.55mAで最大値になり、その後急速に減少する。エミッタンスはこれと対照的に、一定値から急減し、最初より小さい値に落ち着く。450K の172 では、前記2者と異なり、Ieが増加すると輝度は単調増加し、４．２mＡ で最大値になり、その後急速に減少する。エミッタンスはこれと対照的に、一定値から急減し、すぐ急速増加し、最大値を取る。１７３の２９２K では４５０Kとほぼ同じIe 依存性をしめし、輝度最大になる電子銃電流Ieは4.02mＡで、１８００K の場合9.45ｍAに比べると大幅に減少する。従って、酸化物陰極、光電子カソードあるいは、負の電子親和力をもつカソードでは、LaB6やCeB6の熱カソードに比べて、容易にLangmuir限界を超える輝度が得られると言える。
292K と1800K とをLangmuir限界を超える輝度が得られるIeを比較すれと、
4.02/9.45 = 0.425倍である。従って、負の電子親和力を有する光陰極の場合は、Langmuir限界を超える輝度が得られる条件は、
0.0714 + 0.00557Rc＜カソード電流＜0.0658Rc （６）
になる。これについては図２６で更に詳しく述べる。
【００３２】
図１８は図１７の結果を、輝度B−エミッタンスE特性（右下がりの曲線）とB-Jc特性で表したグラフである。B-Jc 特性では、輝度が最大値を取る値からIeの大きい側のデータのみを使用した。図１８では、カソード温度の1800K, 1100K, 450K, 292K の結果を順に180, 181、182、及び183に示した。カソード温度が1100K, ４５０K, ２９２K の場合のLangmuir限界は、（２）式から算出し、３９，１８５，１８６に示した。
B―E特性から、輝度が１ｘ１０６A/cm2sr 程度の条件では、光電子陰極ではCeB6や酸化物陰極に比較して大きいエミッタンスが得られる。
B-Jc 特性で、１８０は直線３７より右、１８１は直線３９より右、１８２は１８５より右、１８４は１８６より右にそれぞれデータが存在し、低い温度でのLangmuir限界を超える輝度が得られると言える。
【００３３】
図７で静電レンズを設けた場合より小さい電流でLangmuir限界値を超える高輝度が得られることを示した。静電レンズを電磁レンズに変えた場合にLangmuir限界値を超える高輝度が得られるかを調べた。ボーア径１mmＲ,ギャップ１ｍｍの電磁レンズに種々の励磁ATを与えて、シミュレーションを行った。 結果を図１９及び図２０に示す。図１９は輝度(実線)、エミッタンス（点線）及びカソード電流密度の電子銃電流Ie依存性である。励磁ATは、それぞれ、191，は500AT, 192は550AT; 193は600AT; 194は400AT; 195は0AT である。
レンズの励起が無い195が９．４mＡで高輝度になっているのに対して、500ATでは４．6 ｍA; 550AT では5.85 ｍA, 600ATでは7.4 ｍA; 400ATでは 8.6 mＡ でそれぞれ最高輝度が得られている。つまり、磁気レンズを通すことによって、より小さい電流で最高輝度が得られている。
全てのレンズ条件に共通して、電子銃電流Ieを上げていくと輝度が単調増加し、更にIeを上げると超高輝度が得られ、その後輝度が急減し、最低輝度になる。エミッタンスは輝度と逆にIeを増加すると、単調増加し、最小エミッタンスになった後、急増しているのが見られる。従って超高輝度条件を探すには、輝度を測定可能な開口を設け輝度測定を行うか、あるいはエミッタンスが大きくなる条件を探し、その電子銃電流より少し小さい電子銃条件を調べればよい。
【００３４】
図２０は図１９を輝度：B -エミッタンス：E特性（ほぼ右下がりの曲線群）とB-Jc(カソード電流密度)で示したものである。201、202、203、204、205、206はそれぞれ順に、500、550、600、400、0 AT, の励磁をレンズに与えた場合である。３７はLangmuir 限界で、従来の理論ではこの線の右側にはB-Jc特性のデータは存在しない筈である。38は図３で説明した直線で、ここでもB-E特性の傾斜が３８の傾斜より大きいので、得られる最大ビーム電流は、低輝度、高エミッタンス条件の方が大きくなる。レンズ作用が無い場合のB-E曲線206がレンズ作用のある場合201, 202, 203, 204, 205より上にあるので、残念ながらレンズ作用を利用すると、同じ輝度で得られるビーム電流は小さくなる。
【００３５】
図２１は、電磁レンズを用いるとなぜ高輝度条件が得られる場合があるかを調べるため、電子軌道を示したものである。この場合静電レンズの中央電極211に印加される電圧は、この前後の電極電圧と同じで４．５kＶ である。210の縦線は、等磁気ポテンシャル線で、レンズ位置を示している。静電レンズの図４，図５の場合と同じくレンズに入射前と評価面6とでは、後者の軌道の密度のバラツキが大幅に改善されている。更に、光軸近くの軌道のクロスオーバ212が光軸から遠い軌道のクロスオーバ213よりカソードに近い側に形成されているのが見える。これは負の球面収差が発生していることになる。負の球面収差が発生するのは、アノード穴のレンズ作用と空間電荷効果であり、アノード穴のレンズ作用は、ビーム電流に依存しないので、従来の電子銃と大きくことなるのは、電子銃電流が大きいことによる空間電荷効果で発生した大きい負の球面収差を電子銃と磁気レンズが作る正の球面収差で打ち消した条件で高輝度が発生していると解釈できる。この解釈が正しいかは分からないが、レンズで輝度を変えられないとの常識は、少なくともシミュレーション上は否定されたことになる。
【００３６】
図22は、光陰極電子銃を用いた電子銃の実施の形態である。カソード1、ウエーネルト2、アノード3は光軸４のまわりに軸対象である。ウエーネルトとビーム外周との角度が69.4度以上と比較的大きいので、アノードとウエーネルトの間からレンズ222を通し、レーザー光源223からのレーザー光をカソード１の電子線放出面に照射する。電極電圧はハーメチックシール221から供給する。224は電子銃に接続される光学系の一部である。
【００３７】
図23は、高輝度電子銃が使用される電子光学系である。高輝度を有効利用して１本の光軸のまはりに大電流のマルチビームを形成できる。当然光軸から離れた位置にもビームが形成されるので、１本のビームの場合より細かい注意が必要である。電子銃はカソード１、ウエーネルト２、アノード３を有する３電極電子銃である。電子銃から放出されたビームは軸あわせ偏向器２３４でコンデンサーレンズ２３５に軸あわせされる。コンデンサーレンズ２３５で収束されたビームは２段の軸あわせ偏向器２３６，２３７で第２コンデンサーレンズ２３８とマルチ開口239に軸あわせされる。マルチ開口で成型されたマルチビームは回転調整レンズ２４３で縮小され、２段の軸あわせ偏向器245，247でNA 開口242と縮小レンズ243への軸あわせが行われ、244にマルチビームの縮小像を作り、静電偏向器245と電磁偏向器246とで光軸のオフセットが修正され、対物レンズ248に垂直入射し、試料面250にマルチビームを照射し走査する。試料面を走査するのは、静電偏向器245に重畳された走査信号と静電偏向器247とで行われる。249はマルチビームの軸上色収差を低減するための軸対称電極で、正の高電圧が印加される。試料面から放出された２次電子は電磁偏向器246及び251で一次光学系から離され静電偏向器255で垂直に直される。対物レンズ248、静電レンズ253、及び２段レンズ256,258で拡大され検出器259で各マルチビームからの２次電子が独立に検出される。
対物レンズ248は、レンズギャップ467が試料250の側に形成された電磁レンズであり、軸上色収差が小さく、さらに、軸対称電極249に高電圧を印加することにより、軸上色収差がより低減される構成を有している。該対物レンズの断面図を図４６に示す。レンズ励磁コイル４６１の周りをパーマロイコア460の外側磁極とパメンジュールコアより成る内側磁極４６２で囲まれた構造で、断面がＬ字型の非磁性金属部材463と2本のＯ−リング465とで真空封じされる。Оーリングの当たる面464はコア460とコア462間の磁気抵抗を小さくするため、図示したテーパー状、あるいはＯーリング側に凹の曲面形状が良い。固定ねじ468で光軸方向に2個のコア460と462を固定できるので、高精度に製作できる。以上をまとめると、内側磁極と外側磁極で形成される磁気ギャップが試料方向にある磁気レンズで、内側磁極を飽和磁束密度の大きい強磁性体で、外側磁極を高透磁率材料で製作し、内側磁極の外側で外側磁極コアとの接続部に断面が3角形あるいは該3角形の最大辺が凹面形状の強磁性体リングを有する様にすればよい。この結果、2つの磁極の接続部での磁気抵抗が小さくなり、このレンズの軸上磁場分布が単１ピークになり、このレンズの収差を小さくできる。
図24は図23の電子光学系の１次系のみを偏向を無視単純化した図を詳細にした図である。
図２４で244はマルチ開口239の結像を示す線である。241はクロスオーバの結像を示した線である。電子銃から放出されるビームのクロスオーバを２段のレンズ235及び238でマルチ開口239の先で拡大像にし、かつ拡大率を調整可能にした。この結果、マルチ開口での電流密度を大きくし、照射強度一様性の良い領域をマルチ開口全体に丁度広げる調整を可能にした。この場合、2段のコンデンサーレンズの間でクロスオーバを作らないので、空間電荷効果によるエネルギー幅の増加が少なく、負の電子親和力を有する光陰極を用いた効果が大きい。
【００３８】
図２５はカソード曲率半径を平面：252 のみでなく、５mmＲの凸面：253、凹面：251；
1.5mmの凸面：250、凹面：254と変化させシミュレーションした結果を示したものである。カソード半径は200μmに固定した。レンズ電圧は12.5kV, ウエーネルト角度θwは90.5度、Dac は1.2mmである。平面カソード252ではカソード電流7.6mA で最大輝度になるのに対して、1.5mm凸面では6.4mA で最大輝度になっている。Langmuir限界を超える輝度が得られるカソード電流条件は、6.4/7.6 = 0.842倍に減少している。従って、Dac:2.5mm,最適ウエーネルト角度：69.5度の（5）式は、左辺が0.842倍され、
0.141 + 0.0142Rc＜カソード電流＜0.0658Rc （7）
になる。
1.5mmRの凹面ではLangmuir限界を超える輝度が得られるカソード電流条件Ieは9.38mＡと大きいが、その場合のカソード電流密度Jc は26A/cm2 から23A/cm2 に減少する特徴がある。Ie は9.38/7.6 = 1.234 倍になるので、（５）式は、左辺が1.234 倍され、
0.207 + 0.0162Rc＜カソード電流＜0.06Rc （8）
になる。
【００３９】
図２６は図２５を輝度：B -エミッタンス：E特性（ほぼ右下がりの曲線群）とB-Jc(カソード電流密度)特性：ほぼ水平の線とで示したものである。260、261, 262, 263, 264, 265 ＆ 266はそれぞれカソード曲率半径：1.5mmの凸、3mmの凸、5mmの凸、フラット、5mmの凹、3mmの凹、1.5mmの凹に対応する。260の1.5mmの凸カソードでは、B-E曲線が最も左側に位置し、同じ輝度で得られる最大電流は小さく、最悪であり、B-Jc特性も上側に位置し、最悪、これに対して266の1.5mm凹面カソードは、B-E特性は右側に位置し、しかもB-Jc特性も最も下側に位置し、最良である。
【００４０】
図２７は負の電子親和力を有する光陰極のカソード、平面の一部の形状を有する引出し電極又はアノード、及び円錐台形状のウエーネルト電極を有する電子銃のシミュレーション結果である。Dac:1.2mm、θｗ：90.2度、レンズ；６．５kＶ , カソード温度293K 、カソード仕事関数：−0.01 eV の条件で、カソード半径Rcを30, 40、80, 120, 160, 200 μｍと変化させた。結果を順に、270、271、272、273、274、275、276、277に示す。点線はエミッタンス（μmmrad）、実線は輝度（1x106A/cm2sr）、少し右上がりの線はカソード電流密度（A/cm2）である。各カソード半径での最大輝度が得られるカソード電流Ie を図から読み取ると、順に1.85、2.2、2.95、3.55、4.4、6.1、7.05、8.9 mＡ、が得られた。これらの数字は、後(図４５)で使う。
図２８は図２７を輝度：B -エミッタンス：E特性（ほぼ右下がりの曲線群）とB-Jc(カソード電流密度)特性：ほぼ水平の線とで示したものである。カソード半径Rcを30, 40、80, 120, 160, 200 μｍと変化させた結果を順に、280、281、282、283、284、285、2876、287に示す。
【００４１】
図２９はカソード仕事関数:−0.01eV, 動作温度２９３K, Dac:2.5mm, θw：90.5度、でカソード半径Rcをパラメータとしたシミュレーション結果である。Rc を、20, 100, 200, 300, 400,及び500μｍとした結果を、順に290, 291, 292, 293, 294,及び295に示した。各カソード半径で、最大輝度が得られるカソード電流Ie は順に、0.361, 1.8, 2.45, 3.39, 4.34及び5.36mＡであった。これらの数字は後(図４５)で使う。
図３０は図２９を輝度：B -エミッタンス：E特性（ほぼ右下がりの曲線群）とB-Jc(カソード電流密度)特性：ほぼ水平の線とで示したものである。カソード半径Rcを20, 100、200, 300, 400,及び 500 μｍと変化させた結果を順に、300、301、302、303、304、及び305、に示す。Langmuir 限界の線：１８６の右側に非常に小さいカソード電流密度Jc でB-Jc 曲線が存在している。即ち、Rcが20, 100、200, 300, 400,及び 500 μｍと変化させた時、カソード電流密度Jc は順に、30、13、7.7、6、5.1、4.6 A/cm2 でLangmuir 限界をこえている。このように、小さい電流密度でLangmuir 限界を超える輝度がえられるのは非常に実用性がある。
【００４２】
図３１はカソード仕事関数:−0.01eV, 動作温度２９３K, Dac: 0.8 mm, θw：90.5度、でカソード半径Rcをパラメータとしたシミュレーション結果である。Rc を、20, 30、40、120, 200, 300, 400,及び500μｍとした結果を、順に310, 311, 312, 313, 314,及び315に示した。各カソード半径で、最大輝度が得られるカソード電流Ie は順に、1.78、2.98、3.42、5.38、7.69、10.2, 12.76、及び15.4mＡであった。これらの数字は後(図４５)で使う。
図３２は図３１を輝度：B -エミッタンス：E特性（ほぼ右下がりの曲線群）とB-Jc(カソード電流密度)特性：ほぼ水平の線とで示したものである。カソード半径Rcを20, 30、40、120, 200, 300, 400,及び500μｍとした結果を、順に320, 321, 322, 323, 324,及び325に示した。Langmuir 限界の線：１８６の右側にB-Jc 曲線が存在している。即ち、Rcを20, 30、40、120、200, 300, 400,及び 500 μｍと変化させた時、カソード電流密度Jc は順に、160、100、49、38、30、27、26 A/cm2 でLangmuir 限界をこえている。このカソードとアノード間距離Dac：0.8mmでの特徴は、Langmuir 限界を超える輝度でのエミッタンスEが非常に大きいことである。例えば輝度1x107A/cm2srで図３０と図３２を比較すると、前者のDac:2.5mmでは1.4 〜9μmmrad であるのに対して、後者のDac:0.8ｍｍでは、12〜65μmmradの値である。高輝度で高エミッタンスが得られるのは非常に実用性がある。
ここで光陰極について検討する。カソードの仕事関数をeφ、照射レーザー波長をλ、そのホトンエネルギーをｈν(eV), カソード温度をT（K）、とすると、ベルシェ効果を無視したビームエネルギー幅δEは
δE2 =（ kT）2 + (hν-eφ)2 （７）
になる。従ってエネルギー幅δEを小さくするにはレーザー波長のエネルギーをカソード材料の仕事関数より僅かに大きい値とし、かつカソード温度を低くすればよい。
カソード温度が低い場合の結果を次に示す。図３３はカソード仕事関数:―０．０１eV, 動作温度７７K, Dac: 2.5 mm, θw：90.5度、でカソード半径Rcをパラメータとしたシミュレーション結果である。Rc を、2, 100, 200, 300, 400,及び500μｍとした結果を、順に330, 331, 332, 333, 334,及び335に示した。各カソード半径で、最大輝度が得られるカソード電流Ie は順に、0.321、0.923、1.485、2.13、2.83及び3.69 mＡであった。これらの数字は後(図４５)で使う。
図３４は図３３を輝度：B -エミッタンス：E特性（ほぼ右下がりの曲線群）とB-Jc(カソード電流密度)特性：ほぼ水平の線とで示したものである。カソード半径Rcを20, 100, 200, 300, 400,及び500μｍとした結果を、順に340, 341, 342, 343, 344,及び345に示した。Langmuir 限界の線：１８６の右側にB-Jc 曲線が存在している。即ち、Rcを20, 100、200, 300, 400,及び 500 μｍと変化させた時、カソード電流密度Jc は順に、28、91、59、46、30、27 A/cm2 でLangmuir 限界をこえている。このカソードとアノード間距離Dac：2.5mmでの特徴は、Langmuir 限界を超える輝度での電流密度Ｊｃとカソード電流Ｉｅが非常に小さいことである。このように高輝度が小さい電流密度Ｊｃとカソード電流Ｉｅで高エミッタンスが得られるのは非常に実用性がある。
図３５はカソード材料の仕事関数をeφと光電限界波長との関係を示したものである。350, 351, 352, 353, 354, 355,及び356は順にＰｔ上のＣｓ，Ｐｔ上のＫ，Ｂａ，Ａｌ，Ａｇ，Ｐｔ及びＷである（電気通信学会編、通信工学ハンドブック、丸善、1957年、ｐ４７０）。太い線はｈν＝ eφで決まる限界波長である。金属材料ではＷ以外はこの直線より限界波長は長波長側へ20％程度シフトしている。逆にタングステン：Ｗでは短波長側にシフトしている。これらは表面の汚染によって仕事関数が変化した結果、及びカソード温度に依存する熱運動のためより小さいエネルギーの光子で電子放出を可能にする効果だと推測できる。この様に仕事関数の変化を考慮し、３６７、３５８で示した範囲内のレーザー波長でカソードを励起するのが好ましい。例えばＣｅＢ６カソード359では、４９０〜５５０ｎｍの範囲で、527nm,532nm；ＬａＢ６では４１０〜５５０ｎｍの範囲で、532nm, 527nmの波長で、いずれも半導体励起固体レーザ（緑色）が良い。プランクの常数をｈ、波長をν、カソードの仕事関数をeφとしたとき、カソード励起レーザー波長はｈν＝ eφで決まる限界波長の±２０％以内の波長を用いればよい。カソードを冷却した場合は、カソード励起レーザー波長はｈν＝ eφで決まる限界波長の0〜-10％以内の波長を用いればよい。
【００４３】
次に高輝度がなぜ得られるかを調べるため、カソード仕事関数−0.01eV, 動作温度293K, Dac: 0.8 mm, θw：90.5、カソード半径Rc: 0.5mm での条件で、普通輝度、中程度の輝度、及び高輝度での電子軌道を比較する。これらの軌道を作成する場合、カソード中心付近の軌道のみを出力するため、表２の斜体字で２２と記した数字を55に変更した結果である。レンズは励起していない。
これに関連して、空間電荷効果を低減するため、アノード後面に小開口を設け、不要な周辺ビームをなるべく早く取り除くのが良い。
図３６は普通輝度で、３６０の軌道で乱れがあるのが見られる。
図３７は中程度の輝度で、３７０、３７１で軌道は密集し過ぎ、３７２で軌道は疎になっているのが見られる。
図３８は高輝度での軌道で、非常に乱れの無い層流に近い軌道が得られた。層流に近い軌道では、軌道が互いに交差することが無いので、電子同士の衝突が少なくベルシェ効果でエネルギー幅が拡がる効果が少なく、しかもビームが最小径になるのがカソードから1.5mmで、アノード位置：0.8mm より後方でビームは充分に加速されているので電子同志の相互作用はさらに小さい。当然この様な層流に近い電子軌道では、光学モデルから大きくはずれているので、Langmuir 限界を超える輝度が得られても何も矛盾はない。結局カソードでは電流密度が小さく、ビーム径がアノードを過ぎるまでは単調減少する軌道になるようウエーネルト電圧を制御すれば、高輝度でエネルギー幅の小さいビームが得られ、軸上色収差が小さく、大電流を小さく絞れる。
【００４４】
図３９は熱電子カソードでLangmuir 限界を超える輝度のカソード電流Ｉｅの各カソード半径での最小値を調べた結果である。カソード半径Rcを80、100、200、300、400及び500μｍにし、レンズ条件は12.5ｋＶ，Ｄａｃ：2.5ｍｍ、2.35 eV, ウエーネルト角度：90.5度の電子銃について電子銃電流Ieを変化させてシュミレーションした。結果は、順に390, 391, 392,393,394,395 及び396に示した。直線に近い実線はカソード電流密度（単位はA/cm2）実線の曲線は輝度（単位は１０５A/cm2sr）点線の曲線はエミッタンス（μmmrad）であり、横軸はカソード電流Ie,単位はmＡである。輝度が大きくなるカソード電流値は、順に1.81, 2.31, 3.26, 4.69,6.25 mA である。500μｍ半径カソードはこの条件では上記限界を超えられなかった。これらの数字は後（図４５）で使用する。
図４０は図３９の結果を輝度B−エミッタンスE特性（右下がりの曲線）とB-Jc特性で表したグラフである。400、401、402、403、404、及び405 はカソード半径Rcが80、100、200、300、400、及び500μｍの電子銃に対応する。輝度―カソード電流密度特性がほぼ水平に近い所ではLangmuir限界に対応する直線３７の右側にあり、“Langmuir限界を超える輝度が得られている。カソード半径500μｍの405の曲線は、37の右には出ていなく上記限界を超えられなかった。
【００４５】
図４１は熱電子カソードでLangmuir 限界を超える輝度の各カソード半径での最大値を調べた結果である。カソード半径Rcを80、100、200、300、400及び500μｍにし、レンズ励起なし，Ｄａｃ：0.8ｍｍ、仕事関数：2.35 eV, ウエーネルト角度：90.5度の電子銃について電子銃電流Ieを変化させてシュミレーションした。結果は、順に410, 411, 412, 413, 414, 415 及び416に示した。直線に近い実線はカソード電流密度（単位はA/cm2）実線の曲線は輝度（単位は１０５A/cm2sr）点線の曲線はエミッタンス（μmmrad）であり、横軸はカソード電流Ie,単位はmＡである。輝度が大きくなるカソード電流値は、順に
1.81, 2.31, 3.26, 4.69,6.25 mA である。500μｍ半径カソードはこの条件では上記限界を超えられなかった。これらの数字は後（図４５）で使用する。
図４２は図４１の結果を輝度B−エミッタンスE特性（右下がりの曲線）とB-Jc特性で表したグラフである。420、421、422、423、424、及び425 はカソード半径Rcが80、100、200、300、400、及び500μｍの電子銃に対応する。輝度―カソード電流密度特性がほぼ水平に近い所ではLangmuir限界に対応する直線３７の右側にあり、“Langmuir限界を超える輝度が得られている。カソード半径500μｍの405の曲線は、37の右には出ていなく上記限界を超えられなかった。
【００４６】
図４３は図３３と同様にカソード仕事関数:―０．０１eV, 動作温度７７K, Dac: 2.5 mm, θw：90.5度、でカソード半径Rcをパラメータとしたシミュレーション結果である。但し、ここでは、空間電荷効果を減少させるため、アノード後面に小開口（43.1μｍＲ）を設け、ビーム電流を1/10 以下に減少させた。Rc を、2, 100, 200, 300, 400,及び500μｍとした結果を、順に430, 431, 432, 433, 434,及び435に示した。各カソード半径で、最大輝度が得られるカソード電流Ie は順に、0.323、0.868、1.47、2.038、2.791及び3.561 mＡであった。これらの数字は図３３の結果とほとんど差はない。また、この図では、クロスオーバＺ位置：Ｚｃｏ の値（ほぼ山形の実線）も表示した。20μｍＲｃでは、Ｚｃｏ が負の値になったが、Ｒｃが100〜400μｍでは、10ｍｍ前後の値であった。500μｍＲｃ では表示しなかった。開口位置は、アノード後面Ｚ＝3.6ｍｍであるから、クロスオーバを形成する前でビーム電流を1/10 以下に減少させた場合も“Langmuir限界を超える輝度が得られている。
図４４は図４３を輝度：B -エミッタンス：E特性（ほぼ右下がりの曲線群）とB-Jc(カソード電流密度)特性：ほぼ水平の線とで示したものである。カソード半径Rcを20, 100, 200, 300, 400,及び500μｍとした結果を、順に440, 441, 442, 443, 444,及び445に示した。Langmuir 限界の線：１８６の右側にB-Jc 曲線が存在している。即ち、Rcを20, 100、200, 300, 400,及び 500 μｍと変化させた時、カソード電流密度Jc は順に、28、91、59、46、30、27 A/cm2 でLangmuir 限界をこえている。この場合と図４をエミッタンスで比較すると、ビーム電流が1/10 以下に減少しているにもかかわらず、エミッタンスは減少せず、むしと微増している。ビーム電流が1/10 以下に減少すれば、確実に、空間電荷効果は1/10 以下に減少するので、この様に電子銃が作るクロスオーバより手前にビームの大部分を取り除く開口を設けることは実用性がある。
今まで説明してきたLangmuir 限界をこえる輝度が得られるカソード電流のカソード半径依存性を図４５にまとめた。
450：図４１の結果をまとめた。 ； Ie = 10.5 + 0.0296Rc 120 < Rc ≦ 500
451：図４１の結果をまとめた。 ; Ie = 0.116Rc Rc ≦ 120 μｍ
452：図２図の結果をまとめた。 ； Ie = 0.0645Rc
453：図３１の結果をまとめた。 ; Ie = 2.6 + 0.0254Rc
454: 図13の結果をまとめた。 ； Ie = 0.9 + 0.027Rc
455: 図 27の結果をまとめた。 ; Ie = 1.5 + 0.0183Rc
456: 図 29の結果をまとめた。 ; Ie = 1 + 0.0086Rc
457: 図 33 & 34図の結果をまとめた。 ; Ie = 0.4 + 0.0064Rc
この図から、カソード半径Ｒｃが、120μｍよりちいさいかあるいは等しいとき、
0.4 +0.0064Rc ≦ Ie ≦ 0.116 Rc の範囲で、Langmuir 限界をこえる輝度が得られる条件を作れる。
また、カソード半径Ｒｃが、120μｍより大きいとき、
0.4 + 0.0064Rc ≦ Ie ≦ 10.5＋0.0296 Rc の範囲で、Langmuir 限界をこえる輝度が得られる条件を作れる。
さらに、高輝度、高エミッタンスを得たい場合は、451又は450と453の間の範囲のカソード電流にすればよい、即ちカソード半径Ｒｃが、120μｍより小さいかあるいは等しいとき、
2.6 ＋ 0.0254Rc ≦ Ie ≦ 0.116 Rc の範囲 にすればよく、カソード半径Ｒｃが、120μｍより大きいとき、
2.6 + 0.0254Rc ≦ Ie ≦ 10.5＋0.0296 Rc の範囲にすればよい。
また、比較的小さいカソード電流あるいは、比較的小さいカソード電流密度で、Langmuir 限界をこえる輝度を得たい場合は、457と453の間の範囲のカソード電流にすればよい。即ち、0.4 + 0.0064Rc ≦ Ｉｅ ≦ 2.6 + 0.0254Rc の範囲にすればよい。
さらに、カソード半径は、比較的小さいカソード電流でLangmuir 限界をこえる輝度が得られるのは、20≦Ｒｃ（μｍ）≦200であり、比較的小さいカソード電流密度でLangmuir 限界をこえる輝度が得られるのは、200≦Ｒｃ（μｍ）≦500である。
【００４７】
以上の実施の形態では電子銃電流の比較的大きい範囲で超高輝度が得られた。より使い易い電子銃を得るには、より小さい電子銃電流でLangmuir limitを超える超高輝度を得る条件を調べた。電子銃モデルは図４７に示した。カソード：471, ウエーネルト: 472, 凸型球面アノード: 473, の後方に静電レンズ: 474を設け、静電レンズ電極474に与える電圧やウエーネルトと光軸との角度を最適化した。475は光軸であり、476は評価面である。
【００４８】
図４８はカソード半径Rcを１０μmに固定し、カソードとアノード間距離Dacを１０mm、６mm、４ｍｍ及び３ｍｍと変化した結果をそれぞれ481, 482, 483 及び484に示す。これらのDac の条件ではそれぞれ電子銃電流が13.3, 24, 40.8 及び61 μAで超高輝度が得
ではではの逆数（１/Dac）を横軸にプロットした図を図５３、５４に示した。
【００４９】
図４９はカソード半径Rcを３００μmに固定し、カソードとアノード間距離Dacを１０mm、６mm及び４ｍｍと変化した結果をそれぞれ491, 492, 及び493に示す。これらのDac の条件ではそれぞれ電子銃電流が1.82, 4.55 及び7.76 mAで超高輝度が得られている。超高輝度が得られた電子銃電流Ie(max B)を縦軸、カソードとアノード間距離の逆数（１/Dac）を横軸にプロットした図を図５３と５４に示した。
【００５０】
図５０はカソードとアノード間距離Dacを１０mmに固定し、カソード半径Rcを１０μm、３００μm及び５００μmと変化した結果をそれぞれ501, 502, 及び503に示す。これらのRc の条件ではそれぞれ電子銃電流が0.00133, 1.82 及び3.05 mAで超高輝度が得られている。超高輝度が得られた電子銃電流Ie(max B)を縦軸、カソード半径Rcを横軸にプロットした図を図５２に示した。
【００５１】
図５１はカソードとアノード間距離Dacを４ mmに固定し、カソード半径Rcを１０μm、１００μm、２００μm、３００μm、５００μm及び７００μmと変化した結果をそれぞれ511, 512, 513, 514, 515及び516に示す。これらのRc の条件ではそれぞれ電子銃電流が0.0408, 2.4, 5.23, 9.75 及び11.8 mAで超高輝度が得られている。超高輝度が得られた電子銃電流Ie(max B)を縦軸、カソード半径Rcを横軸にプロットした図を図５２の直線522及び523に示した。
【００５２】
図５２において、カソードとアノード間隔Dacが１０ｍｍの場合はカソード半径Rcと最大輝度を与える電子銃電流Ieの関係はほぼ直線５２１に乗っている。またカソードとアノード間隔Dacが４ｍｍの場合はカソード半径Rcと最大輝度を与える電子銃電流Ieの関係はRcが３００μm以下ではほぼ直線５２２に乗り、Rcが３００μm以上ではほぼ直線５２３に乗っている。直線５２１、５２２及び５２３はそれぞれ次式で与えられる。
５２１： Ie = 0.0062Rc - 0.0487、
５２２： Ie = 0.0266Rc -0.225,
５２３： Ie = 0.0101Rc + 4.73, ここでIe : mA, Rc: μｍ
従ってカソードとアノード間隔Dacが４ｍｍから１０ｍｍの範囲
では超高輝度が得られるIeの条件は、
0.0062Rc -0.0487 ≦ Ie ≦ 0.101Rc + 4.73 Rc≧ 0.３ｍｍ, あるいは
0.0062Rc - 0.0487 ≦ Ie ≦0.0266Rc -0.225 Rc < 0.３ｍｍ. の範囲内の値にすればよい。
【００５３】
図５３，５４において最大輝度が得られる電子銃電流Ieを縦軸、カソードとアノード間間隔Dacの逆数（１/Dac）を横軸で表示すると、カソード半径３００μmの場合は直線５３１に、カソード半径１０μmの場合は直線５３２にほぼ乗っている。直線５３１及び５３２はそれぞれ次式で与えられる。
５３１： Ie = 0.0204/Dac - 0.0086、
５３２： Ie = 40/Dac - 2.24, ここでIe : mA, Dac: mm
従ってカソード半径Rcが１０μｍから３００μmの範囲
では超高輝度が得られるIeの条件は、
電子銃電流：Ieを
0.204/Dac - 0.0086 ≦ Ie ≦40/Dac - 2.24 の範囲内の値にすればよい。
図５４の縦軸は１００μm以下であり、非常に小さい電子銃電流で超高輝度が得られている。このような条件では空間電荷効果によるエネルギー幅の増加も小さくなる。
【００５４】
以上はシミュレーションについてのみ述べた。過去の実験結果とシミュレーション結果とを比較した結果を次に示す。
図５５はM. Nakasuji and H. Wada, J. Vac. Sci. & Technol., 17(6) Nov. /Dec. 1980 p1367に掲載された図である。実測データ５５１と５５２についてシミュレーションを行った。結果を図５６と５７に示す。ここでカソード電流密度は実測がないのでシミュレーションの値を用いた。図５６で５６１はビームエネルギー２０keV, カソード温度１８００KでのLangmuir limit, 562は シミュレーションの値、５６３は実測である。輝度の実測値はシミュレーションの値よりやや小さい値であるが、Langmuir limitは十分超えている。輝度がシミュレーションの値より小さいのは電子銃電極の組立て精度の不十分さ等で予想できる。
図５７で、５７３はビームエネルギー２０keV, カソード温度１８００KでのLangmuir limit, 571は シミュレーションの値、572は実測である。輝度が小さい領域ではシミュレーション値５７１と実測値５７２は比較的良く一致しているので、これらの実験値は信頼でき、１点のみだがLangmuir limitを十分超えた実測値もある。これらの比較から前に述べたシムレーションは実現可能であると言える。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
以上、本発明に係る電子線装置の発明を実施するための最良の形態を説明したところから理解されるように、本発明は、Langmuir限界を超える輝度が得られる電子銃を利用可能にし、エネルギー幅が小さいと予想される電子銃が得られる。従って、１本の光軸の周りに複数の細く絞った大電流のマルチビームを形成し、また光軸から遠い位置にあるビームからの２次電子検出も問題なく可能にし、電子銃から試料面までの距離を短くでき空間電荷効果でのボケも小さくできる。さらに、アノード背面に小開口を設け光軸から遠いビームを電子銃に近い場所で取り除けば、空間電荷効果によるエネルギー幅の増加も小さくなる。さらに、１００μm以下の小さい電子銃電流で超高輝度が得られるので空間電荷効果によるエネルギー幅の増加も小さくなる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明に係る電子銃のモデル図である。
【図２】図１に示した電子銃で、カソード半径をパラメータとしたシミュレーション例である。
【図３】図２の結果をB-E表示とB-Jc表示とした図。
【図４】Langmuir限界を超えていない場合の電子軌道図である。
【図５】Langmuir限界を超えた輝度が得られた場合の電子軌道図である。
【図６】図１に示した電子銃に静電レンズを追加したモデル図である。
【図７】図６に示した電子銃で、レンズ電圧をパラメータとしたシミュレーション例である。
【図８】図７の結果をB-E表示とB-Jc表示とした図。横軸は、輝度（x105A/cm2sr）、縦軸はエミッタンス（μｍｍｒaｄ）とカソード電流密度：Jc(A/cm2)
【図９】Langmuir限界を超えた輝度が得られた場合の電子軌道図で、レンズは正の高電圧を与えた場合。
【図１０】Langmuir限界を超えた輝度が得られた場合の電子軌道図で、レンズは負の高電圧を与えた場合。
【図１１】図６に示した電子銃で、ウエーネルト角度をパラメータとしたシミュレーション例である。
【図１２】図１１の結果をB-E表示とB-Jc表示とした図。
【図１３】図６に示した電子銃で、カソード半径をパラメータとしたシミュレーション例である。
【図１４】図１３の結果をB-E表示とB-Jc表示とした図。横軸は、輝度（x105A/cm2sr）、縦軸はエミッタンス（μｍｍｒaｄ）とカソード電流密度：Jc(A/cm2)
【図１５】図６に示した電子銃で、カソードとアノード間距離をパラメータとしたシミュレーション例である。
【図１６】図１５の結果をB-E表示とB-Jc表示とした図。横軸は、輝度（x105A/cm2sr）、縦軸はエミッタンス（μｍｍｒaｄ）とカソード電流密度：Jc(A/cm2)
【図１７】図１に示した電子銃で、カソード温度をパラメータとしたシミュレーション例である。
【図１８】図１７の結果をB-E表示とB-Jc表示とした図。横軸は、輝度（x105A/cm2sr）、縦軸はエミッタンス（μｍｍｒaｄ）とカソード電流密度：Jc(A/cm2)
【図１９】図６に示した電子銃に電磁レンズを追加し、レンズ励磁ATをパラメータとしたシミュレーション例であり、静電レンズは動作していない。
【図２０】図１９の結果をB-E表示とB-Jc表示とした図。横軸は、輝度（x105A/cm2sr）、縦軸はエミッタンス（μｍｍｒaｄ）とカソード電流密度：Jc(A/cm2)
【図２１】Langmuir限界を超えた輝度が得られた場合の電子軌道図で、電磁レンズが動作した場合。
【図２２】光陰極電子銃を用いた電子銃の実施の形態である。
【図２３】高輝度電子銃が使用される電子光学系である。
【図２４】高輝度電子銃が使用される電子光学系の1次光学系である。
【図２５】図６に示した電子銃で、カソード曲率半径をパラメータとしたシミュレーション例である。
【図２６】図２５の結果をB-E表示とB-Jc表示とした図。横軸は、輝度（x10５A/cm2sr）、縦軸はエミッタンス（μｍｍｒaｄ）とカソード電流密度：Jc(A/cm2)。
【図２７】光陰極を用いた電子銃で、カソード半径：Rcをパラメータとしたシミュレーション結果である。
【図２８】図２５の結果をB-E表示とB-Jc表示とした図。横軸は、輝度（x10６A/cm2sr）、縦軸はエミッタンス（μｍｍｒaｄ）とカソード電流密度：Jc(A/cm2)。
【図２９】光陰極を用いた電子銃で、カソード半径：Rcをパラメータとしたシミュレーション結果である。Dac: ２．５ｍｍ。
【図３０】図２９の結果をB-E表示とB-Jc表示とした図。横軸は、輝度（x10５A/cm2sr）、縦軸はエミッタンス（μｍｍｒaｄ）とカソード電流密度：Jc(A/cm2)。
【図３１】光陰極を用いた電子銃で、カソード半径：Rcをパラメータとしたシミュレーション結果である。Dac: ０．８ｍｍ。
【図３２】図３１の結果をB-E表示とB-Jc表示とした図。横軸は、輝度（x10５A/cm2sr）、縦軸はエミッタンス（μｍｍｒaｄ）とカソード電流密度：Jc(A/cm2)。
【図３３】７７Kに冷却した光陰極を用いた電子銃で、カソード半径：RcとLangmuir限界を超えた輝度が得られるカソード電流Ieとの関係。
【図３４】図３３の結果をB-E表示とB-Jc表示とした図。横軸は、輝度（x10５A/cm2sr）、縦軸はエミッタンス（μｍｍｒaｄ）とカソード電流密度：Jc(A/cm2)。
【図３５】仕事関数と光電限界波長との関係
【図３６】普通輝度電子銃での電子軌道
【図３７】中程度の輝度の電子銃での電子軌道高輝度
【図３８】高輝度電子銃での電子軌道
【図３９】熱電子カソードでの輝度、エミッタンス、カソード電流密度のカソード電流依存性
【図４０】図３９の結果をB-E表示とB-Jc表示とした図。横軸は、輝度（x10５A/cm2sr）、縦軸はエミッタンス（μｍｍｒaｄ）とカソード電流密度：Jc(A/cm2)。
【図４１】1800Ｋ，Ｄａｃ：．８ｍｍ、θｗ：90.5度での光陰極を用いた電子銃で、カソード半径：Rcをパラメータとしたシミュレーション結果。
【図４２】図４１の結果をB-E表示とB-Jc表示とした図。横軸は、輝度（x10５A/cm2sr）、縦軸はエミッタンス（μｍｍｒaｄ）とカソード電流密度：Jc(A/cm2)。
【図４３】光陰極を用いたカソードを77Ｋに冷却し、アノード後面に小開口を設けた電子銃で、カソード半径：Rcをパラメータとしたシミュレーション結果であり、Dac: 2.5 ｍｍ。
【図４４】図４３の結果をB-E表示とB-Jc表示とした図。横軸は、輝度（x10５A/cm2sr）、縦軸はエミッタンス（μｍｍｒaｄ）とカソード電流密度：Jc(A/cm2)。
【図４５】カソード半径：RcとLangmuir限界を超える輝度が得られるカソード電流Ieとの関係。
【図４６】磁気ギャップが試料側にある対物レンズ。
【図４７】電子銃モデル。
【図４８】図４７に示した電子銃で、カソードとアノード間隔Dacをパラメータとしたシミュレーション例である。
【図４９】図４７に示した電子銃で、カソード半径Rcを0.3 mmとし、カソードとアノード間隔Dacをパラメータとしたシミュレーション例である。
【図５０】図４７に示した電子銃で、カソード半径Rcをパラメータとしたシミュレーション例である。
【図５１】図４７に示した電子銃で、カソードとアノード間隔Dacを4 mmに固定し、カソード半径Rc をパラメータとしたシミュレーション例である。
【図５２】カソード半径：RcとLangmuir限界を超える輝度が得られるカソード電流Ieとの関係。
【図５３】カソードとアノード間間隔DacとLangmuir限界を超える輝度が得られるカソード電流Ieとの関係。
【図５４】図５３の縦軸を拡大した図。
【図５５】過去の実測データ。
【図５６】過去の実測データとシミュレーションとの比較。
【図５７】カソード曲率半径４８０μmでの過去の実測データとシミュレーションとの比較。
【符号の説明】
【００５７】
７：仮想円錐台、５：アノード穴の放電回避の曲面、６：評価面、６１，６２，６３：静電レンズ、２５４：１次ビームの走査に同期して軸を補正する２段の静電偏向器、２５９：マルチビームの検出器、２４２：電子銃のクロスオーバの結像を示す線、２４４：マルチ開口からのビームの結像線、
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子銃の後方にレンズを設けた装置であって、カソード、引出し電極又はアノード、ウエーネルト電極を有し、上記電子銃は上記レンズを通すことによりレンズの励起が無い場合より小さい電子銃電流で最高輝度が得られ事を特徴とする電子線装置。
【請求項２】
請求項１において、カソード電流:Ieの単位をmA, カソード半径Rcの単位をμmとした時、カソード電流Ieを,
0.5+0.0098Rc＜ Ie ＜2.3+0.026Rc
の範囲内の値にした事を特徴とする電子線装置。
【請求項３】
請求項１において、上記レンズの励磁あるいは励起電圧を調整して、電子銃輝度を調整する事を特徴とする電子線装置。
【請求項４】
請求項２において、カソード電流：Ieを
Ie ＞ 1.4＋0.019Rc
とした事を特徴とする電子線装置。
【請求項５】
請求項１において、上記カソードとアノード間にかかる電界強度を、1.6 ｋV/mm 以上とした事を特徴とする電子線装置。
【請求項６】
請求項１において、カソード電流：Ieを
カソード電流を 0.0107Rc＜ Ie ＜0.06Rc の範囲内の値にした事を特徴とする電子線装置。
【請求項７】
請求項１において、上記レンズは内側磁極と外側磁極で形成される磁気ギャップが試料方向にある磁気レンズで、内側磁極を飽和磁束密度の大きい強磁性体で、外側磁極を高透磁率材料で製作し、内側磁極の外側で外側磁極コアとの接続部に断面が3角形あるいは該3角形の最大辺が凹面形状の強磁性体リングを有する事を特徴とする電子線装置。
【請求項８】
請求項１において、上記内側磁極をパーメンジュールとし、外側磁極をパーマロイとする事を特徴とする電子線装置。
【請求項１】
電子銃の後方にレンズを設けた装置であって、カソード、引出し電極又はアノード、ウエーネルト電極を有し、上記電子銃は上記レンズを通すことによりレンズの励起が無い場合より小さい電子銃電流で最高輝度が得られ事を特徴とする電子線装置。
【請求項２】
請求項１において、カソード電流:Ieの単位をmA, カソード半径Rcの単位をμmとした時、カソード電流Ieを,
0.5+0.0098Rc＜ Ie ＜2.3+0.026Rc
の範囲内の値にした事を特徴とする電子線装置。
【請求項３】
請求項１において、上記レンズの励磁あるいは励起電圧を調整して、電子銃輝度を調整する事を特徴とする電子線装置。
【請求項４】
請求項２において、カソード電流：Ieを
Ie ＞ 1.4＋0.019Rc
とした事を特徴とする電子線装置。
【請求項５】
請求項１において、上記カソードとアノード間にかかる電界強度を、1.6 ｋV/mm 以上とした事を特徴とする電子線装置。
【請求項６】
請求項１において、カソード電流：Ieを
カソード電流を 0.0107Rc＜ Ie ＜0.06Rc の範囲内の値にした事を特徴とする電子線装置。
【請求項７】
請求項１において、上記レンズは内側磁極と外側磁極で形成される磁気ギャップが試料方向にある磁気レンズで、内側磁極を飽和磁束密度の大きい強磁性体で、外側磁極を高透磁率材料で製作し、内側磁極の外側で外側磁極コアとの接続部に断面が3角形あるいは該3角形の最大辺が凹面形状の強磁性体リングを有する事を特徴とする電子線装置。
【請求項８】
請求項１において、上記内側磁極をパーメンジュールとし、外側磁極をパーマロイとする事を特徴とする電子線装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【図５２】
【図５３】
【図５４】
【図５５】
【図５６】
【図５７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
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【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【図５２】
【図５３】
【図５４】
【図５５】
【図５６】
【図５７】
【公開番号】特開２００９−１１０９７１（Ｐ２００９−１１０９７１Ａ）
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２６７７４（Ｐ２００８−３２６７７４）
【出願日】平成２０年１２月２４日（２００８．１２．２４）
【分割の表示】特願２００７−１９３４５２（Ｐ２００７−１９３４５２）の分割
【原出願日】平成１９年７月２５日（２００７．７．２５）
【出願人】（５００１５９７７２）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２４日（２００８．１２．２４）
【分割の表示】特願２００７−１９３４５２（Ｐ２００７−１９３４５２）の分割
【原出願日】平成１９年７月２５日（２００７．７．２５）
【出願人】（５００１５９７７２）
【Ｆターム（参考）】
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