(57)【要約】【課題】高分解能で小型化できる電子ビーム装置、ならびに、これを備えるＸ線発生装置および走査電子顕微鏡を提供する。【解決手段】電子ビーム装置１は、電子を放出する陰極２１と、陰極２１から放出された電子により電子ビームが形成されるように電界を形成する電極であり、電子ビームが通過する第１の孔２３ａが形成された陽極２３と、陽極２３を通過した電子ビームの外周部を遮る開口３１が形成されたアパーチャ部材３０と、開口３１を通過した電子ビームが集束するように電界を形成する電極であり、電子ビームが通過する第２の孔４１が形成された１つの単孔電極からなる集束電極４０と、を備える。【選択図】図１
2019003863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子を放出する陰極と、
前記陰極から放出された前記電子により電子ビームが形成されるように電界を形成する電極であり、前記電子ビームが通過する第１の孔が形成された陽極と、
前記陽極を通過した前記電子ビームの一部を遮蔽する開口が形成されたアパーチャ部材と、
前記開口を通過した前記電子ビームが集束するように電界を形成する電極であり、前記電子ビームが通過する第２の孔が形成された１つの単孔電極からなる最終段の電子レンズと、を備える
電子ビーム装置。
【請求項２】
前記アパーチャ部材と前記単孔電極とが同電位である
請求項１に記載の電子ビーム装置。
【請求項３】
前記アパーチャ部材と前記単孔電極とが真空中で導通する、電位を与える配線とは異なる第１導通部材を備える
請求項２に記載の電子ビーム装置。
【請求項４】
前記陽極と前記アパーチャ部材とが同電位である
請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子ビーム装置。
【請求項５】
前記陽極と前記アパーチャ部材とが真空中で導通する、電位を与える配線とは異なる第２導通部材を備える
請求項４に記載の電子ビーム装置。
【請求項６】
前記電子ビームの光軸に沿う方向における前記アパーチャ部材と前記単孔電極との距離は、前記第２の孔の半径よりも長い
請求項１〜５のいずれか一項に記載の電子ビーム装置。
【請求項７】
前記陰極は、前記電子を放出可能な平面である放出面を有し、
前記放出面の面積は、前記第１の孔の開口面積よりも大きい
請求項１〜６のいずれか一項に記載の電子ビーム装置。
【請求項８】
前記陰極は、熱電子放出型である
請求項１〜７のいずれか一項に記載の電子ビーム装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の電子ビーム装置を備えるＸ線発生装置。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の電子ビーム装置を備える走査電子顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビーム装置、ならびに、これを備えるＸ線発生装置および走査電子顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査電子顕微鏡やＸ線発生装置等に用いられる電子ビーム装置では、電子ビームを集束させる電子レンズとして磁界レンズや電界レンズが用いられる。一般に、電界レンズは、磁界レンズと比較して小型化しやすい。特許文献１に記載の走査電子顕微鏡では、電子銃レンズおよび対物レンズのそれぞれを電界レンズとすることにより、電子ビーム装置を小型化している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１１１７４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電子ビーム装置は、Ｘ線発生装置および走査電子顕微鏡をはじめとして様々な機器に搭載される。このような背景から、電子ビーム装置自体のさらなる小型化が望まれている。
本発明の目的は、高分解能な小型電子ビーム装置、ならびに、これを備えるＸ線発生装置および走査電子顕微鏡を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の電子ビーム装置の一形態は、電子を放出する陰極と、前記陰極から放出された前記電子により電子ビームが形成されるように電界を形成する電極であり、前記電子ビームが通過する第１の孔が形成された陽極と、前記陽極を通過した前記電子ビームの一部を遮蔽する開口が形成されたアパーチャ部材と、前記開口を通過した前記電子ビームが集束するように電界を形成する電極であり、前記電子ビームが通過する第２の孔が形成された１つの単孔電極からなる最終段の電子レンズと、を備える。
【０００６】
この構成によれば、電子ビームが集束するように電界を形成する最終段の電子レンズが１つの単孔電極で構成されているため、例えばアインツェルレンズのように電子レンズを複数の単孔電極により構成する場合に比べ、小型化できる。したがって、電子ビーム装置を小型化できる。
【０００７】
また、この構成によれば、アパーチャ部材により、集束特性が悪い電子ビームの外周部の電子ビームが遮蔽され、集束特性のよい電子ビームの中心部分のみがアパーチャ部材の開口を通過したうえで、最終段の電子レンズによって電子ビームが集束する。このため、分解能の低下を抑制できる。
【０００８】
前記電子ビーム装置の一例によれば、前記アパーチャ部材と前記単孔電極とが同電位である。
この構成によれば、単孔電極とアパーチャ部材との間の放電を防ぐための絶縁距離を設ける必要がなくなる。このため、単孔電極とアパーチャ部材との間の距離を短くできる。したがって、電子ビーム装置を小型化できる。
【０００９】
前記電子ビーム装置の一例によれば、前記同電位を与える方法として、前記アパーチャ部材と前記単孔電極とが真空中で導通する、電位を与える配線とは異なる第１導通部材を備える。
この構成によれば、１つの配線で単孔電極とアパーチャ部材との両方に電位を与えることができるため、配線を少なくでき、電子ビーム装置の構成を簡略化できる。
【００１０】
前記電子ビーム装置の一例によれば、前記陽極と前記アパーチャ部材とが同電位である。
この構成によれば、陽極とアパーチャ部材との間の放電を防ぐための絶縁距離を設ける必要がなくなる。このため、陽極とアパーチャ部材との間の距離を短くできる。したがって、電子ビーム装置を小型化できる。
【００１１】
前記電子ビーム装置の一例によれば、前記同電位を与える方法として、前記陽極と前記アパーチャ部材とが真空中で導通する、電位を与える配線とは異なる第２導通部材を備える。
この構成によれば、１つの配線で陽極とアパーチャ部材との両方に電位を与えることができるため、配線を少なくでき、電子ビーム装置の構成を簡略化できる。
【００１２】
前記電子ビーム装置の一例によれば、前記電子ビームの光軸に沿う方向における前記アパーチャ部材と前記単孔電極との距離は、前記第２の孔の半径よりも長い。
この構成によれば、アパーチャ部材による電界レンズの作用が無視できるようになるため、レンズ作用を考慮することなくアパーチャ部材の開口径を設計することができる。
【００１３】
前記電子ビーム装置の一例によれば、前記陰極は、前記電子を放出可能な平面である放出面を有し、前記放出面の面積は、前記第１の孔の開口面積よりも大きい。
この構成によれば、例えば陰極が尖った金属で構成される場合に比べ、第１の孔に対する陰極の高精度な位置調整が不要となるため、電子ビーム装置を容易に組立てることができる。
【００１４】
前記電子ビーム装置の一例によれば、前記陰極は、熱電子放出型である。
この構成によれば、例えば電界放出型の陰極を用いる構成に比べ、電子ビーム装置内の真空度が低くてもよいため、電子ビーム装置内を真空にするための真空ポンプを小型化できる。
【００１５】
本発明のＸ線発生装置は、上記電子ビーム装置を備える。
本発明の走査電子顕微鏡は、上記電子ビーム装置を備える。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の電子ビーム装置、ならびに、これを備えるＸ線発生装置および走査電子顕微鏡によれば、高分解能でありながら小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】電子ビーム装置の一実施形態の概略構成図。
【図２】図１の集束電極およびその周辺の拡大図。
【図３】比較例の集束電極およびその周辺の拡大図。
【図４】変形例の電子ビーム装置の一部の概略構成図。
【図５】変形例の電子ビーム装置の一部の概略構成図。
【図６】変形例の電子ビーム装置の一部の概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１に示されるように、電子ビーム装置１は、真空ポンプ（図示略）によって内部が真空状態となる真空チャンバ１０と、真空チャンバ１０に収容された電子銃２０、アパーチャ部材３０、および、集束電極４０とを備える。電子ビーム装置１は、電子銃２０、アパーチャ部材３０、集束電極４０、および、対象物５０に通電する制御装置６０をさらに備える。電子ビーム装置１は、電子銃２０から射出される電子ビームを、アパーチャ部材３０を通すことで、電子ビームの外周部を遮蔽したうえで集束電極４０によって集束させて対象物５０の表面である集束面５１に照射する。電子ビーム装置１は、例えばＸ線発生装置および走査電子顕微鏡に用いられる。電子ビーム装置１がＸ線発生装置に用いられた場合、対象物５０はＸ線発生ターゲット部材であり、電子ビーム装置１が走査電子顕微鏡に用いられた場合、対象物５０は披検査物である。
【００１９】
電子銃２０は、平板状の陰極２１、環状の制御電極２２、環状の陽極２３、および、電熱部２４を有する。陰極２１は、電子の発生源であり、電界放出型、ショットキー型、および、熱電子放出型のいずれかを用いることができる。本実施形態では、陰極２１として熱電子放出型を用いている。本実施形態では、陰極２１は直接通電加熱せず、近傍に配置された電熱部２４の通電加熱により所定の温度まで加熱されて熱電子を放出する。陰極２１、制御電極２２、および、陽極２３は、電子ビームの光軸（図１の一点鎖線）に沿った方向である光軸方向Ｚにおいて互いに離間して並べて配置されている。制御電極２２は、光軸方向Ｚにおいて陰極２１と陽極２３との間に配置されている。制御電極２２には、陰極２１に対して負の電位が与えられ、陰極２１から放出される電子の量を調整する。制御電極２２と陰極２１との電位差が小さくなるにつれて、陰極２１から放出される電子の量は多くなる。
【００２０】
陰極２１は、電子を放出可能な平面である放出面２１ａを有する。制御電極２２には、陰極２１から放出された熱電子が通過する第３の孔２２ａが形成されている。第３の孔２２ａの形状は、例えば円である。陽極２３には、電子ビームが通過する第１の孔２３ａが形成されている。第１の孔２３ａの形状は、例えば円である。好ましい例では、陰極２１の放出面２１ａの面積は、陰極２１に最も近い電極、つまり本実施形態では制御電極２２に形成された第３の孔２２ａの開口面積Ｂよりも広い。第３の孔２２ａの形状が円であり、第３の孔２２ａの半径がｒｂである場合、第３の孔２２ａの開口面積Ｂを求める計算式は、「Ｂ＝π×ｒｂ２」である。
【００２１】
アパーチャ部材３０は、陽極２３に対して制御電極２２とは反対側に配置されている。集束電極４０は、アパーチャ部材３０に対して陰極２１とは反対側に配置されている。言い換えれば、アパーチャ部材３０は、集束電極４０よりも陰極２１側に配置されている。アパーチャ部材３０には、陽極２３を通過した電子ビームの一部を遮蔽する開口３１が形成されている。開口３１の形状は、例えば円である。開口３１の直径は、分解能および光量を考慮し、任意に設定可能である。一例では、開口３１の直径は、２ｍｍである。
【００２２】
集束電極４０は、対象物５０の最も近くに配置され、対象物５０の集束面５１に電子ビームを集束するように電界を形成する最終段の電極である。集束電極４０は、例えば平板に第２の孔４１が形成された単孔電極である。第２の孔４１の形状は、例えば円である。第２の孔４１の直径は、アパーチャ部材３０の開口３１の直径よりも大きい。第２の孔４１の直径は、アパーチャ部材３０の開口３１を通過した電子ビームの外周部を遮らない大きさに決められることが好ましい。一例では、第２の孔４１の直径は、陽極２３の第１の孔２３ａの直径と等しいか、第１の孔２３ａの直径よりも大きい。他の一例では、集束電極４０の第２の孔４１の直径は、制御電極２２の第３の孔２２ａの直径と等しいか、第３の孔２２ａの直径よりも大きい。図１に示されるとおり、制御電極２２の第３の孔２２ａ、陽極２３の第１の孔２３ａ、アパーチャ部材３０の開口３１、および、集束電極４０の第２の孔４１のそれぞれの中心軸は、同軸である。
【００２３】
電子ビーム装置１は、アパーチャ部材３０と集束電極４０とを真空中で導通する第１導通部材７０を含む。第１導通部材７０は、例えばアパーチャ部材３０と集束電極４０とを繋げる円筒状の部材である。また電子ビーム装置１は、陽極２３とアパーチャ部材３０とを真空中で導通する第２導通部材８０を含む。第２導通部材８０は、例えば陽極２３とアパーチャ部材３０とを繋げる円筒状の部材である。本実施形態では、陽極２３、アパーチャ部材３０、集束電極４０、第１導通部材７０、および、第２導通部材８０は、同一の金属材料により形成された１つの部材で構成されている。
【００２４】
制御装置６０は、ハーネス等の接続部材６１、６２、６３、６４、６５を介して陰極２１、制御電極２２、陽極２３、電熱部２４、および、対象物５０に電気的に接続されている。制御装置６０は、電子ビーム装置１に設けられた操作部（図示略）の操作に基づいて、陰極２１、制御電極２２、陽極２３、電熱部２４、および、対象物５０に与える電位を変更できる。以下、制御装置６０による陰極２１、制御電極２２、陽極２３、電熱部２４、および、対象物５０への通電態様、および、この通電態様によって対象物５０の集束面５１に照射される電子ビームについて説明する。
【００２５】
制御装置６０は、電熱部２４に通電して陰極２１を加熱し、かつ、陰極２１の電位に対して制御電極２２に負の電位を、陽極２３に対して正の電位を与えるよう構成されている。また制御装置６０は、対象物５０の電位に対して集束電極４０に負の電位を与えて、対象物５０と集束電極４０との間の電位差で電子が加速される構成となっている。なお、本実施形態では、上述のように陽極２３と集束電極４０とは同電位である。また、陰極２１、制御電極２２、陽極２３、および、対象物５０のいずれか１つは、制御装置６０と接続せず、接地電位でもよい。
【００２６】
このような電位差により、陰極２１から放出された電子は陽極２３により引き出されて電子ビームを形成する。制御電極２２および陽極２３の間に電位差が生じることにより電界が形成される。制御電極２２および陽極２３の電位差に起因する制御電極２２と陽極２３との間の等電位面の一部が制御電極２２の第３の孔２２ａを介して制御電極２２と陰極２１との間に湾曲状に膨らみ、電子ビームを集束させるための電界レンズが形成される。また、集束電極４０と対象物５０との電位差が生じることにより電界が形成される。図２に示されるように、集束電極４０および対象物５０の電位差に起因する集束電極４０と対象物５０との間の等電位面の一部が、集束電極４０の第２の孔４１を介して集束電極４０とアパーチャ部材３０との間に湾曲状に膨らみ、電子ビームを対象物５０の集束面５１に集束させるための最終段の電界レンズが形成される。なお、本実施形態では、上述のように陽極２３、アパーチャ部材３０、および、集束電極４０は同電位であるため、この間で電子ビームはおおよそ直進する。
【００２７】
図１に示されるとおり、電子ビームは、制御電極２２および陽極２３の間で集束してクロスオーバーを形成したうえで、陽極２３の第１の孔２３ａを通過する。このため、陽極２３から集束電極４０に向けておおよそ直進する電子ビームのビーム径は、集束電極４０に近づくほど広くなる。
【００２８】
電子ビーム装置１のようにアパーチャ部材３０が設けられる場合、および、電子ビーム装置１とは異なりアパーチャ部材３０が設けられていない場合のいずれの構成においても、集束電極４０により形成された最終段の電界レンズにより電子ビームが集束し、電子ビームのビーム径が小さくなった状態で対象物５０の集束面５１に照射される。ただし、集束電極４０により形成された電界により集束する電子ビームは、その電界に到達する前の電子ビームのビーム径が大きいほど、球面収差の影響が大きくなり、高分解能を得られない。アパーチャ部材３０が設けられた電子ビーム装置１では、陽極２３により形成された
電子ビームがアパーチャ部材３０の開口３１を通過する場合に、電子ビームの外周部がアパーチャ部材３０により遮られ、電子ビームの中心部のみが開口３１を通過する。このため、電子ビームのビーム径が、開口３１を通過する前のビーム径よりも小さい開口３１の直径に絞られる。これにより、集束電極４０により形成された最終段の電界レンズに到達する電子ビームのビーム径が小さくなるため、球面収差の影響が小さくなり、高分解能を得られる。
【００２９】
次に、陽極２３、アパーチャ部材３０、および、集束電極４０の関係について説明する。なお、以降の説明において、陽極２３、アパーチャ部材３０、および、集束電極４０の各部材間の距離は、光軸方向Ｚにおける各部材間の距離を示す。
【００３０】
本実施形態では上述のように、第１導通部材７０および第２導通部材８０によって、陽極２３、アパーチャ部材３０、および、集束電極４０が互いに同電位となるため、陽極２３とアパーチャ部材３０との間を放電防止のために絶縁しなくてもよく、またアパーチャ部材３０と集束電極４０との間を放電防止のために絶縁しなくてもよい。すなわち、放電防止の観点においては、陽極２３とアパーチャ部材３０との間の距離、および、アパーチャ部材３０と集束電極４０との間の距離のそれぞれは任意に変更でき、放電防止のために必要な絶縁距離よりも短くできる。本実施形態では、陽極２３とアパーチャ部材３０との間の距離がアパーチャ部材３０と集束電極４０との間の距離よりも大きく、電子ビームがより広がった箇所において、アパーチャ部材３０は電子ビームを遮っている。
【００３１】
一方、アパーチャ部材３０と集束電極４０との間の距離は、次のような制約がある。図３に示されるように、アパーチャ部材３０と集束電極４０との間の距離が近いと、集束電極４０の第２の孔４１からアパーチャ部材３０に向けて漏れる電界の等電位面の各々がアパーチャ部材３０の下面に沿う方向に延びる直線状となり、電子ビームが集束しにくくなる。加えて、集束電極４０の第２の孔４１からアパーチャ部材３０に向けて漏れる電界の等電位面の一部がアパーチャ部材３０の開口３１によって湾曲に変化してしまう。これにより、アパーチャ部材３０の開口３１を通過する電子ビームが集束してしまう。アパーチャ部材３０の開口３１の孔径は、球面収差の低減による分解能の向上、および、対象物５０に到達させる電子量の兼ね合いのみを考慮して設計されるのがよいが、レンズとしても同時に作用すると、焦点距離などのレンズ特性の制約も同時に満たす必要がでてくるため、結果的に十分な分解能を得られなくなる可能性がある。
【００３２】
そこで、アパーチャ部材３０と集束電極４０との間の距離は、集束電極４０の第２の孔４１の半径よりも長くなるように設定される。より好ましくは、アパーチャ部材３０と集束電極４０との間の距離は、集束電極４０の第２の孔４１の直径以上に設定される。本実施形態では、アパーチャ部材３０と集束電極４０との間の距離は、集束電極４０の第２の孔４１の直径よりも長い。これにより、図２に示されるように、集束電極４０の第２の孔４１からアパーチャ部材３０に向けて漏れる電界の等電位面の一部によって形成された最終段の電界レンズがアパーチャ部材３０の開口３１に形成されにくくなり、開口３１でのレンズ作用は無視できるようになる。したがって、アパーチャ部材３０の開口３１の孔径は、分解能と光量のみを考慮して設計することができ、所望の電子銃性能を得られやすい。
【００３３】
本実施形態の電子ビーム装置１によれば、以下の効果を奏する。
（１）集束電極４０が１つの単孔電極であるため、集束電極４０を例えばアインツェルレンズのような複数の単孔電極により構成すると仮定した場合に比べ、光軸方向Ｚにおいて集束電極４０を小型化できる。したがって、電子ビーム装置１を小型化できる。加えて、光軸方向Ｚにおける陽極２３と対象物５０との間に、電子ビームを集束するための電極が集束電極４０の１つのみであるため、電子ビーム装置１をより小型化できる。
【００３４】
また、陽極２３からアパーチャ部材３０に向けて放出される電子ビームのビーム径は、アパーチャ部材３０に近づくほど広がる。そして、電子ビームの中心部のみがアパーチャ部材３０の開口３１を通過したうえで、集束電極４０によって電子ビームが集束する。このため、球面収差の影響を低減できる。このように、アパーチャ部材３０を設けるようにしたため、アパーチャ部材３０と対象物５０の集束面５１との間に存在する電極が１つであっても、高分解能を得ることができる。これにより、高分解能でありながら電子ビーム装置１を小型化できる。
【００３５】
また、アパーチャ部材３０が集束電極４０よりも対象物５０側に配置され、アパーチャ部材３０に対象物５０と同電位を与えたと仮定した場合、球面収差の影響を小さくするためには集束電極４０によって集束された電子ビームの外周部をアパーチャ部材３０によって遮る必要がある。このため、アパーチャ部材３０の開口３１は、集束された電子ビームよりもさらに小さな径にしたうえで電子ビームの中心位置に配置する必要があり、加工精度および位置精度を高めなければならない。また、それに加えて電子ビームをアパーチャ部材３０の開口３１に通過させるために電子ビームの位置調整用の偏向器を設けるなどの構成部品の追加が必要になる可能性がある。
【００３６】
本実施形態では、集束電極４０で集束される直前の電子ビーム、すなわち電子銃２０により一度集束されて拡径された電子ビームがアパーチャ部材３０の開口３１を通過する。このため、アパーチャ部材３０の開口３１の加工精度および位置精度が低くても電子ビームを所望の量だけ遮ることができる。したがって、電子ビーム装置１を容易に組立てることができる。また偏向器を設ける必要もなく、電子ビーム装置１の構成を簡略化できる。
【００３７】
（２）アパーチャ部材３０と集束電極４０とに同電位を与えることにより、集束電極４０とアパーチャ部材３０との間の放電を防ぐための絶縁距離を設ける必要がなくなる。このため、光軸方向Ｚにおける集束電極４０とアパーチャ部材３０との間の距離を短くできる。したがって、電子ビーム装置１を小型化できる。
【００３８】
（３）第１導通部材７０によってアパーチャ部材３０と集束電極４０とが真空中で導通していることにより、制御装置６０と集束電極４０およびアパーチャ部材３０とを電気的に接続する配線を少なくしても、集束電極４０とアパーチャ部材３０とは同電位となる。したがって、電子ビーム装置１の構成を簡略化できる。
【００３９】
（４）アパーチャ部材３０と集束電極４０との間の距離が集束電極４０の第２の孔４１の半径よりも長いことにより、アパーチャ部材３０による電界レンズの作用は無視できる。したがって、アパーチャ部材３０の開口３１の孔径を、分解能および光量のみを考慮して設計することができる。
【００４０】
（５）陽極２３とアパーチャ部材３０とに同電位を与えることにより、陽極２３とアパーチャ部材３０との間の放電を防ぐための絶縁距離を設ける必要がなくなる。このため、光軸方向Ｚにおける陽極２３とアパーチャ部材３０との間の距離を短くできる。したがって、電子ビーム装置１を小型化できる。
【００４１】
（６）第２導通部材８０によって陽極２３とアパーチャ部材３０とが真空中で導通していることにより、制御装置６０と陽極２３およびアパーチャ部材３０とを電気的に接続する配線を少なくしても、陽極２３およびアパーチャ部材３０とは同電位となる。したがって、電子ビーム装置１の構成を簡略化できる。
【００４２】
特に、陽極２３、アパーチャ部材３０、および、集束電極４０が互いに導通しているた
め、制御装置６０と陽極２３、アパーチャ部材３０、および、集束電極４０とを１つの配線で電気的に接続できる。したがって、電子ビーム装置１の構成をさらに簡略化できる。
【００４３】
（７）陰極２１は熱電子放出型が望ましい。陰極２１に熱を与える方法は、直接通電加熱する直熱型でもよいし、陰極２１を加熱する電熱部２４をさらに備えた傍熱型でもよい。いずれの場合でも、陰極２１が熱電子放出型であることにより、例えば陰極２１が電界放出型の場合に比べ、真空チャンバ１０内の真空度が低くてもよい。このため、真空チャンバ１０内を真空にするための真空ポンプを小型化できる。
【００４４】
（８）また、陰極２１の形状は平面であることが望ましい。陰極２１の放出面２１ａの面積を陰極２１に最も近い電極、つまり制御電極２２の第３の孔２２ａの開口面積よりも大きくすることにより、光軸方向Ｚに直交する方向において、陰極２１が制御電極２２に対して予め設定された位置からずれたとしても、陰極２１から放出される電子ビームの光軸と制御電極２２の第３の孔２２ａの中心軸とが一致した状態で、電子を第３の孔２２ａに通過させることができる。このように、制御電極２２に対する陰極２１の高精度な位置調整が不要となるため、電子ビーム装置１を容易に組立てることができる。
【００４５】
（９）また寿命や光学特性の長期安定性の観点からは、陰極２１は含浸型平面熱陰極が望ましい。例えば電子銃２０としてメンテナンスフリーとなる密閉型電子銃に適用した場合、密閉型電子銃の交換頻度が少なくなるため、電子ビーム装置１の維持費を低減できる。なお、密閉型電子銃は、電子銃の一部の構成要素が故障等で交換が必要となった場合に電子銃全体を交換する構成である。
【００４６】
（変形例）
上記実施形態に関する説明は、本発明の電子ビーム装置、Ｘ線発生装置、および、走査電子顕微鏡が取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本発明の電子ビーム装置、Ｘ線発生装置、および、走査電子顕微鏡は、例えば以下に示される上記実施形態の変形例、および、相互に矛盾しない少なくとも２つの変形例が組み合せられた形態を取り得る。
【００４７】
・上記実施形態では、電子銃２０の制御電極２２により電子ビームのクロスオーバーを形成して分解能を高めていたが、電子銃２０の構成はこれに限られない。電子銃２０から制御電極２２を省略してもよい。これにより、電子銃２０の小型化を図ることができる。
【００４８】
・上記実施形態では、陽極２３、アパーチャ部材３０、および、集束電極４０が互いに導通していたが、陽極２３、アパーチャ部材３０、および、集束電極４０の電気的な構成はこれに限られず、次の（Ａ）〜（Ｈ）のように変更できる。
【００４９】
（Ａ）図４に示されるように、アパーチャ部材３０、集束電極４０、および、第１導通部材７０が一体に形成され、陽極２３がアパーチャ部材３０、集束電極４０、および、第１導通部材７０とは別体に形成される。すなわち、第２導通部材８０が省略されている。制御装置６０は、例えばハーネス等の接続部材６３ａによって陽極２３と電気的に接続され、接続部材６３ｂによってアパーチャ部材３０、集束電極４０、および、第１導通部材７０と電気的に接続される。制御装置６０は、陽極２３と、アパーチャ部材３０および集束電極４０とが互いに同電位となるように陽極２３と、アパーチャ部材３０および集束電極４０とを通電する。この構成によれば、上記実施形態の（１）〜（５）、（７）、（８）、および、（９）と同様の効果が得られる。
【００５０】
（Ｂ）図５に示されるように、陽極２３、アパーチャ部材３０、および、集束電極４０が個別に形成され、互いに導通されていない。すなわち、第１導通部材７０および第２導
通部材８０が省略されている。制御装置６０は、陽極２３、アパーチャ部材３０、および、集束電極４０のそれぞれと例えばハーネス等の接続部材６３ｃ，６３ｄ，６３ｅを介して電気的に接続されている。制御装置６０は、陽極２３、アパーチャ部材３０、および、集束電極４０が互いに同電位となるように陽極２３、アパーチャ部材３０、および、集束電極４０のそれぞれを通電する。この構成によれば、上記実施形態の（１）、（２）、（４）、（５）、（７）、（８）、および、（９）と同様の効果が得られる。
【００５１】
（Ｃ）図４の変形例において、制御装置６０は、アパーチャ部材３０および集束電極４０と、陽極２３とが互いに異なる電位となるように、アパーチャ部材３０および集束電極４０と、陽極２３との間に電位差を生じさせる。この構成によれば、上記実施形態の（１）〜（４）、（７）、（８）、および、（９）と同様の効果が得られる。
【００５２】
（Ｄ）図５の変形例において、制御装置６０は、アパーチャ部材３０および集束電極４０が同電位となるようにアパーチャ部材３０、集束電極４０、および、第１導通部材７０のいずれかに通電し、かつアパーチャ部材３０と陽極２３とが互いに異なる電位となるように陽極２３と、アパーチャ部材３０および集束電極４０との間に電位差を生じさせる。この構成によれば、上記実施形態の（１）、（２）、（４）、（７）、（８）、および、（９）と同様の効果が得られる。
【００５３】
（Ｅ）図５の変形例において、制御装置６０は、陽極２３およびアパーチャ部材３０が同電位となるように陽極２３およびアパーチャ部材３０のそれぞれに通電し、かつアパーチャ部材３０と集束電極４０とが互いに異なる電位となるようにアパーチャ部材３０と集束電極４０との間に電位差を生じさせる。この構成によれば、上記実施形態の（１）、（４）、（５）、（７）、（８）、および、（９）と同様の効果が得られる。
【００５４】
（Ｆ）図５の変形例において、制御装置６０は、陽極２３、アパーチャ部材３０、および、集束電極４０の電位が互いに異なるように陽極２３、アパーチャ部材３０、および、集束電極４０の間に電位差を生じさせる。この構成によれば、上記実施形態の（１）、（４）、（７）、（８）、および、（９）と同様の効果が得られる。
【００５５】
（Ｇ）図６に示されるように、陽極２３およびアパーチャ部材３０が一体に形成され、集束電極４０が陽極２３およびアパーチャ部材３０とは別体に形成される。すなわち第１導通部材７０が省略されている。制御装置６０は、例えばハーネス等の接続部材６３ｆによって陽極２３およびアパーチャ部材３０と電気的に接続され、接続部材６３ｇによって集束電極４０と電気的に接続される。制御装置６０は、陽極２３およびアパーチャ部材３０と集束電極４０とが互いに同電位となるように陽極２３およびアパーチャ部材３０と集束電極４０とに通電する。この構成によれば、上記実施形態の（１）、（２）、および、（４）〜（９）と同様の効果が得られる。
【００５６】
（Ｈ）図６の変形例において、制御装置６０は、陽極２３およびアパーチャ部材３０が同電位となるように陽極２３およびアパーチャ部材３０のいずれかに通電し、かつアパーチャ部材３０と集束電極４０とが互いに異なる電位となるように陽極２３およびアパーチャ部材３０と集束電極４０との間に電位差を生じさせる。この構成によれば、上記実施形態の（１）、および、（４）〜（９）と同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００５７】
１        電子ビーム装置
２１      陰極
２１ａ    放出面
２３      陽極
２３ａ    第１の孔
２４      電熱部
３０      アパーチャ部材
３１      開口
４０      集束電極（最終段の電子レンズ）
４１      第２の孔
７０      第１導通部材
８０      第２導通部材
【図１】
2019003863.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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