(57)【要約】【課題】電子ビームシステムにおいて好適に使用される回転可能な構造を有する電子銃を提供する。【解決手段】この構造２００は、第１回転軸の周りで概ね円形の断面を有すると共に、その両端部に第１係合端部及び第１外端部を含む第１部分４００と、第２回転軸の周りで概ね円形の断面を有すると共に、その両端部に第２係合端部及び第２外端部を含む第２部分４０２と、を具備する。第１及び第２外端部の夫々は環状突部３０２、３０４を含む。第１及び第２係合端部は、実質的に同じ内径と実質的に同じ外径とを有すると共に、夫々に沿って等間隔に間隔をおいて形成された凹部４１８、４２０を含む。第１及び第２回転軸が位置合わせされ且つ第１及び第２係合端部の対応する凹部４１８、４２０が位置合わせされるように、第１及び第２係合端部が接合された状態において、位置合わせされた凹部が電子ソースを受け入れるように夫々が構成された開口３００を形成する。【選択図】      図４
2008034343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１回転軸の周りで概ね円形の断面を有すると共に、その両端部に第１係合端部及び第１外端部を含む第１部分と、
第２回転軸の周りで概ね円形の断面を有すると共に、その両端部に第２係合端部及び第２外端部を含む第２部分と、
を具備し、
前記第１及び第２外端部の夫々は環状突部を含み、
前記第１及び第２係合端部は、実質的に同じ内径と実質的に同じ外径とを有すると共に、夫々に沿って等間隔に間隔をおいて形成された凹部を含み、
前記第１及び第２回転軸が位置合わせされ且つ前記第１及び第２係合端部の対応する凹部が位置合わせされるように、前記第１及び第２係合端部が接合された状態において、前記位置合わせされた凹部が電子ソースを受け入れるように夫々が構成された開口を形成することを特徴とする電子ビームシステムに使用される回転可能な構造を有する電子銃。
【請求項２】
回転軸の周りで同心状に概ね環状の断面を有する概ねバレル形状の中央部分と、ここで、前記中央部分の外面は、前記回転軸に対して直角な平面において第１湾曲を有することと、前記第１湾曲の湾曲中心は前記回転軸上にあることと、前記外面の直径は、前記回転軸に対して概ね平行な方向に沿った中間点において最大であり且つ前記中央部分の両端部に向かって減少することと、前記回転軸に対して概ね平行な方向に沿った前記外面の第２湾曲は、前記回転軸からずらされた湾曲中心を有することと、
前記中央部分の前記中間点において全周に沿って前記中央部分に環状に配置された複数の開口と、ここで、前記開口の夫々は電子ソースを受け入れるように構成されることと、
を具備することを特徴とする電子ビームシステムに使用される回転可能な構造を有する電子銃。
【請求項３】
回転軸の周りで同心状に概ね環状の断面を有する概ねバレル形状の中央部分と、
前記中央部分の両端部に夫々配設された第１及び第２端部分と、ここで、前記第１及び第２端部分の夫々は、前記中央部分に対して同心状の概ね環状の断面を有すると共に、前記第１または第２端部分が前記中央部分と出会う平面における前記中央部分の直径より大きい外径を有する突部を含むことと、
を具備し、前記中央部分は、前記中央部分の前記中間点において全周に沿って環状に配置された複数の開口を含み、前記開口の夫々は電子ソースを受け入れるように構成されることを特徴とする電子ビームシステムに使用される回転可能な構造を有する電子銃。
【請求項４】
電子ビームを発生させるための電子銃と、
前記発生された電子ビームを受け入れると共に、ビーム成形及び進路付け機能を行うビーム光学部品と、
前記ビーム成形及び進路付け機能を制御するように少なくとも前記ビーム光学部品に結合されたコントローラと、
を具備し、前記電子銃は回転可能な構造を具備し、前記回転可能な構造は、
回転軸の周りで同心状に概ね環状の断面を有する概ねバレル形状の中央部分と、ここで、前記中央部分の外面は、前記回転軸に対して直角な平面において第１湾曲を有することと、前記第１湾曲の湾曲中心は前記回転軸上にあることと、前記外面の直径は、前記回転軸に対して概ね平行な方向に沿った中間点において最大であり且つ前記中央部分の両端部に向かって減少することと、前記回転軸に対して概ね平行な方向に沿った前記外面の第２湾曲は、前記回転軸からずらされた湾曲中心を有することと、
前記中央部分の前記中間点において全周に沿って前記中央部分に環状に配置された複数の開口と、ここで、前記開口の夫々は電子ソースを受け入れるように構成されることと、
を具備することを特徴とする電子ビームシステム。
【請求項５】
電子ビームを発生させるための電子銃と、
前記発生された電子ビームを受け入れると共に、ビーム成形及び進路付け機能を行うビーム光学部品と、
前記ビーム成形及び進路付け機能を制御するように少なくとも前記ビーム光学部品に結合されたコントローラと、
を具備し、前記電子銃は回転可能な構造を具備し、前記回転可能な構造は、
回転軸の周りで同心状に概ね環状の断面を有する概ねバレル形状の中央部分と、
前記中央部分の両端部に夫々配設された第１及び第２端部分と、ここで、前記第１及び第２端部分の夫々は、前記中央部分に対して同心状の概ね環状の断面を有すると共に、前記第１または第２端部分が前記中央部分と出会う平面における前記中央部分の直径より大きい外径を有する突部を含むことと、
を具備し、前記中央部分は、前記中央部分の前記中間点において全周に沿って環状に配置された複数の開口を含み、前記開口の夫々は電子ソースを受け入れるように構成されることを特徴とする電子ビームシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は荷電粒子ビームを発生させるためのシステムに関し、特に、電子ビームを利用する装置において使用される電子銃アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
多種多様の装置が、荷電粒子ビーム、例えば電子ビームを使用して所望の機能を果たしている。その様な装置の例は、電子ビームリソグラフィシステム、走査電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡、質量分析計、マイクロ波管、及び粒子加速器を含む。その様な装置の夫々は、電子ビームのための電子源として機能するカソードを含む電子ソースを必要とする。電子ソースの１つのタイプは熱イオンソースであり、この場合、電子が放出される温度まで原料が加熱される。電子ソースの他のタイプは電界放出ソースであり、ここでは、電子を引き出すために非常に高い電界がエミッタの鋭い先端に印加される。
【０００３】
関連する電極、電気接続機器、及び真空ハウジングを伴う電子ソースは、一般的に電子銃として言及される。電子銃が直面する１つの問題は、電子ソースの寿命が限られると共に、これに伴ってその交換が必要となることである。電子ソースの交換が必要であると、装置の利用性が損なわれると共に、交換にかなりの時間が掛る可能性がある。例えば、その様な装置は、正確に位置合わせされた構成部材を含むため、電子ソースの交換の後にこの位置合わせを再構築する必要がある。また、その様な装置において電子ビームが発生されて送られる部分は、典型的には、操作中に真空を維持するように、真空ベッセル内に収納される。その結果、電子ソースの交換にはまた、真空ベッセルの分解及び組立とシステムの再較正とが必要となる
電子ソースの寿命が限られることに起因する問題を克服するために提案された１つの解決策は、回転可能な構造に複数の電子ソースを取り付けることである。そして、現在操作中の電子ソースが故障すると、この構造が回転されて新たな電子ソースが所定位置に移動され、これにより、再位置合わせや真空ベッセルの開放を必要とすることなく、操作を継続することができる。このような回転可能な構造を使用すると、電子ソースの故障に関連する問題を抑制することができるが、一方で、この構造は、特に、以下のような事項からもたらされる問題に直面する可能性がある。即ち、それらは、電子を発生させるのに必要な高い電界集中による故障や、反射されて散乱された電子や散乱された電子によってもたらされるイオンによって引き起こされる表面帯電効果による故障である。
【０００４】
その結果、電子ソースの故障に関連する上述の問題に対して、依然解決策が求められている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、電子ビームシステムにおいて好適に使用される回転可能な構造を有する電子銃と、これを含む電子ビームシステムとを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の視点によれば、電子ビームシステムにおいて使用される回転可能な構造を有する電子銃が提供され、これは、第１回転軸の周りで概ね円形の断面を有すると共に、その両端部に第１係合端部及び第１外端部を含む第１部分と、第２回転軸の周りで概ね円形の断面を有すると共に、その両端部に第２係合端部及び第２外端部を含む第２部分と、を具備し、前記第１及び第２外端部の夫々は環状突部を含み、前記第１及び第２係合端部は、実質的に同じ内径と実質的に同じ外径とを有すると共に、夫々に沿って等間隔に間隔をおいて形成された凹部を含み、前記第１及び第２回転軸が位置合わせされ且つ前記第１及び第２係合端部の対応する凹部が位置合わせされるように、前記第１及び第２係合端部が接合された状態において、前記位置合わせされた凹部が電子ソースを受け入れるように夫々が構成された開口を形成することを特徴とする。
【０００７】
本発明の第２の視点によれば、電子ビームシステムにおいて使用される回転可能な構造を有する電子銃が提供され、これは、回転軸の周りで同心状に概ね環状の断面を有する概ねバレル形状の中央部分と、ここで、前記中央部分の外面は、前記回転軸に対して直角な平面において第１湾曲を有することと、前記第１湾曲の湾曲中心は前記回転軸上にあることと、前記外面の直径は、前記回転軸に対して概ね平行な方向に沿った中間点において最大であり且つ前記中央部分の両端部に向かって減少することと、前記回転軸に対して概ね平行な方向に沿った前記外面の第２湾曲は、前記回転軸からずらされた湾曲中心を有することと、前記中央部分の前記中間点において全周に沿って前記中央部分に環状に配置された複数の開口と、ここで、前記開口の夫々は電子ソースを受け入れるように構成されることと、を具備することを特徴とする。
【０００８】
本発明の第３の視点によれば、電子ビームシステムにおいて使用される回転可能な構造を有する電子銃が提供され、これは、回転軸の周りで同心状に概ね環状の断面を有する概ねバレル形状の中央部分と、前記中央部分の両端部に夫々配設された第１及び第２端部分と、ここで、前記第１及び第２端部分の夫々は、前記中央部分に対して同心状の概ね環状の断面を有すると共に、前記第１または第２端部分が前記中央部分と出会う平面における前記中央部分の直径より大きい外径を有する突部を含むことと、を具備し、前記中央部分は、前記中央部分の前記中間点において全周に沿って環状に配置された複数の開口を含み、前記開口の夫々は電子ソースを受け入れるように構成されることを特徴とする。
【０００９】
本発明の第４の視点によれば、電子ビームシステムが提供され、これは、電子ビームを発生させるための電子銃と、前記発生された電子ビームを受け入れると共に、ビーム成形及び進路付け機能を行うビーム光学部品と、前記ビーム成形及び進路付け機能を制御するように少なくとも前記ビーム光学部品に結合されたコントローラと、を具備し、前記電子銃は回転可能な構造を具備し、前記回転可能な構造は、回転軸の周りで同心状に概ね環状の断面を有する概ねバレル形状の中央部分と、ここで、前記中央部分の外面は、前記回転軸に対して直角な平面において第１湾曲を有することと、前記第１湾曲の湾曲中心は前記回転軸上にあることと、前記外面の直径は、前記回転軸に対して概ね平行な方向に沿った中間点において最大であり且つ前記中央部分の両端部に向かって減少することと、前記回転軸に対して概ね平行な方向に沿った前記外面の第２湾曲は、前記回転軸からずらされた湾曲中心を有することと、前記中央部分の前記中間点において全周に沿って前記中央部分に環状に配置された複数の開口と、ここで、前記開口の夫々は電子ソースを受け入れるように構成されることと、を具備することを特徴とする。
【００１０】
本発明の第５の視点によれば、電子ビームシステムが提供され、これは、電子ビームを発生させるための電子銃と、前記発生された電子ビームを受け入れると共に、ビーム成形及び進路付け機能を行うビーム光学部品と、前記ビーム成形及び進路付け機能を制御するように少なくとも前記ビーム光学部品に結合されたコントローラと、を具備し、前記電子銃は回転可能な構造を具備し、前記回転可能な構造は、回転軸の周りで同心状に概ね環状の断面を有する概ねバレル形状の中央部分と、前記中央部分の両端部に夫々配設された第１及び第２端部分と、ここで、前記第１及び第２端部分の夫々は、前記中央部分に対して同心状の概ね環状の断面を有すると共に、前記第１または第２端部分が前記中央部分と出会う平面における前記中央部分の直径より大きい外径を有する突部を含むことと、を具備し、前記中央部分は、前記中央部分の前記中間点において全周に沿って環状に配置された複数の開口を含み、前記開口の夫々は電子ソースを受け入れるように構成されることを特徴とする。
【００１１】
更に、本発明に係る実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が省略されることで発明が抽出された場合、その抽出された発明を実施する場合には省略部分が周知慣用技術で適宜補われるものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電子ビームシステムにおいて好適に使用される回転可能な構造を有する電子銃と、これを含む電子ビームシステムとを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、添付の図面に例が示された本発明の代表的な実施形態に対して詳細に参照する。添付の図面において、可能な限り、同一または類似の構成要素について同一符号が付されている。
【００１４】
図１は、所望の機能を行う電子ビームを使用する代表的な電子ビーム装置１００を示す。装置１００は、電子銃１０２からなる電子銃を有する。電子銃１０２は、電子ビームを作成する電子ソースを含み、電子は、ビーム光学部品１０４によって加速されると共に集束されて所望の形状となり、被処理体上の所望の場所に投射される。図１に示される代表的な装置１００において、電子ビームは、例えば電子ビームリソグラフィシステムまたはウエハ検査システムにおいて、加工または検査を受けている半導体ウエハ１０６に対して方向付けされる。特定のビーム装置の用途に依存して、ビーム光学部品１０４は、電子ビームの成形、平行化、位置合わせ、加速、及び走査を含む多種多様の機能を行うように設計することができる。例えば、装置１００のビーム光学部品１０４は、電子ビームを焦点合わせ、拡大または縮小、及び投影するための種々のレンズと、ビームをオン及びオフするためのビームブランカー（blanker）と、ビーム進路付け及び成形を行うための種々の開口と、ウエハ１０６上にビームを位置付けするためのビーム偏向システムとを含む可能性がある。装置１００の全体の操作を制御するため、制御コンピュータ１０８が配設可能である。しかし、本発明の実施形態は、本発明が実施される可能性のあるビーム光学部品のいかなる特定の構成や電子ビーム装置のいかなる特定の機能にも限定されるものではない。
【００１５】
本発明が実施される可能性のある電子ビーム装置は、電子ビームリソグラフィシステムを含む。代表的な電子ビームリソグラフィシステムは、２００５年５月２６日公開の米国特許公開第２００５/０１０９９５５号の「CHARGED PARTICLE BEAM LITHOGRAPHY SYSTEM、PATTERN DRAWING METHOD、AND METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE」、及び２００３年８月２８日公開の米国特許公開第２００３/０１６０１９２号の「CHARGED PARTICLE BEAM EXPOSURE METHOD AND METHOD FOR PRODUCING CHARGED PARTICLE BEAM EXPOSURE DATA」に記載されており、これら開示の全体が参照としてここに組み込まれる。
【００１６】
図２は、本発明の実施形態に係る電子銃１０２の代表的な構造を示す断面図である。電子銃１０２は回転可能なバレルアセンブリ２００を含み、バレルアセンブリ２００は環状に配置された複数の電子ソース２０２を含む。各電子ソース２０２は、電子源として機能するカソードを含む。電子銃１０２はチャンバ２０６を構成する真空ベッセル２０４を含み、チャンバ２０６内に回転可能なバレルアセンブリ２００が支持される。回転可能なバレルアセンブリ２００は、真空中でその操作が行えるように、チャンバ２０６内に支持される。真空ベッセル２０４は、真空ベッセル２０４の一体性を維持する一方で、発生された電子ビームをビーム光学部品１０４に送ることができるのに適した態様で、電子ビーム装置１００の他の構成部材（ビーム光学部品１０４を含む）と一体的にまたは接続可能に構成することができる。
【００１７】
高電圧フィードスルー２０８が真空ベッセル２０４の壁部を通して導入され、環状に配置された電子ソース２０２の活動する１つである指定されたソース２１０に高電圧及び電流を提供すると共に、バレルアセンブリ２００に高電圧を印加するように構成される。活動ソース２１０は、開口２１４を有するアノード２１２の上方に位置し、ビーム放射軸２１６を有する電子ビーム２１５が開口２１４を通過する。アノード２１２は、電子ビーム装置１００の特定の用途の必要に応じて、接地されるまたは所望の電位に維持される可能性がある。環状に配置されたソース２０２は等間隔に離間され、この間隔は、活動ソース２１０からの蒸発された原料または反射されて散乱された電子からの汚染を防止するのに十分なだけ大きく、且つ電子ソースの数を最大化するのに十分なだけ小さくなるように選択される。その結果、活動ソース２１０に隣接する不使用のソース２０２が、活動ソース２１０による電子ビームの発生中に汚染から保護される一方で、電子ソース２０２の数を最大化することができるようになる。
【００１８】
高電圧フィードスルー２０８は、バレルアセンブリ２００の第１端部分２２０を通して導入される。高電圧フィードスルー２０８は、特定の用途の必要に応じて、多数の導電体を支持することができる。例えば、限定的なものではないが、高電圧フィードスルー２０８は３つの導電体を支持し、その内２つは活動ソース２１０に接続されてこれを通して電流を伝導するためのものであり、第３の導電体はバレルアセンブリ２００に接続されてバレルアセンブリ２００を高電圧に維持するためのものである。このような代表的な接続は、図２において、活動ソース２１０に接触する電気接触素子２２２及びバレルアセンブリ２００の内壁２２６に接触する追加の電気接触素子２２４によって線図的に示される。その様な代表的な接続によれば、電子ソース２０２の夫々は、活動ソース２１０になった時に接触素子２２２に接続されるための２つ電気接触素子を含む可能性がある。電気接触素子２２２は板バネ型接触素子からなることができ、これにより、後に詳述するように、活動ソース２１０上の接触素子とスライド接触（wiping contact）し、バレルアセンブリ２００の回転を可能とする。同様に、接触素子２２４もまた板バネ型接触素子からなることができ、バレルアセンブリ２００の内壁２２６とスライド接触するように構成される。
【００１９】
電気絶縁体２３０が、例えばボルト２３１によって内壁２２６に固定的に取り付けられる。絶縁体２３０は、特定の用途の操作条件に適したいかなる材料から作成することが可能である。例えば、限定的なものではないが、絶縁体２３０はセラミック絶縁体として提供可能である。一方、絶縁体２３０は回転シャフト２３２に固定的に取り付けられる。回転シャフト２３２は、シャフト２３２の回転を容易にするボールベアリングアセンブリ２３４に支持される。その結果、バレルアセンブリ２００、絶縁体２３０、及び回転シャフト２３２は、１つの剛体として回転する。駆動機構２３６、例えばステッピングモータ、が回転シャフト２３２を駆動するように結合され、回転シャフト２３２がバレルアセンブリ２００を回転させる。駆動機構２３６は、図１に示される制御コンピュータ１０８によって制御可能である。代わりに、回転シャフト２３２は真空ベッセル２０４の外部から手動式に回転させることができる。
【００２０】
図３は、バレルアセンブリ２００を示す斜視図である。バレルアセンブリ２００は、電子ソース２０２を受け入れるため、複数の等間隔に離間され且つ環状に配置された開口３００を含む。第１端部分２２０は、図２に示す高電圧フィードスルー２０８を受け入れる断面が円形の開口を含む。第２端部分２２８は、図２に示す絶縁体２３０を受け入れる断面が円形の開口を含む。第１端部分２２０及び第２端部分２２８は、バレルアセンブリ２００の回転軸３０６を中心として同心状となるように形成された突部３０２及び３０４を夫々含む。第１端部分２２０及び第２端部分２２８及びそれらの夫々の突部３０２及び３０４は、回転軸３０６を中心として同心状の概ね環状の断面を有する。
【００２１】
バレルアセンブリ２００の中央部分３１０の外面３０８は、回転軸３０６に対して概ね平行及び概ね直角な両方向に沿った湾曲を有する。中央部分３１０は概ねバレルとして成形され、断面が環状で、回転軸３０６を中心として同心状である。中央部分の外径は、回転軸３０６に対して直角な平面において、回転軸に対して概ね平行な方向に沿った中間点においてより大きい。外面３０８の形状は、中間点の両側で対称的である。バレルアセンブリ２００の全体は、回転軸３０６を中心として回転可能である。
【００２２】
回転軸３０６に対して概ね平行な湾曲は、図３において破線３１２によって表される一方、回転軸３０６に対して概ね直角な湾曲は、図３において破線３１４によって表される。以下により詳細に説明するように、線３１２の湾曲の中心及び半径は、線３１４の湾曲の中心及び半径と相違する。
【００２３】
図４の（Ａ）乃至（Ｃ）は、組み立て前後におけるバレルアセンブリ２００を示す斜視図である。バレルアセンブリ２００は、端部に突部３０４及び３０２が夫々形成されたハブ部４００及びリム部４０２を一体的に接合することにより形成される。ハブ部４００及びリム部４０２は、例えば、限定的なものではないが、適当な構造的特性を有する任意の金属またはステンレス鋼合金から形成される。ハブ部４００及びリム部４０２の夫々は、対象とする回転軸３０６を中心として概ね断面が円形である。
【００２４】
ハブ部４００及びリム部４０２は、例えば、ソケットヘッドキャップ型ネジ（図示せず）の様な留め具を用いて一体的に接合される。図４の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ネジは、まず、挿入ウエル４０４を通して穴４０６に挿入することができる。各穴４０６は、対応する挿入ウエル４０４及びリム部４０２の平坦係合面４０８に連通する。対応する穴４０６に通された各ネジは、ハブ部４００の平坦係合面４１２内の穴４１０に係合して締め付けるように構成される（図４の（Ｂ））。
【００２５】
ハブ部４００は更にディスク状に成形された内壁２２６を含み、これは、回転軸３０６に対して概ね直角で且つその中心に穴４１６を有する。穴４１６は、バレルアセンブリ２００の回転軸３０６を中心とする。穴４１６は、留め具、例えばボルト２３１を受け入れるように構成され、図２に示すように、絶縁体２３０をハブ部４００の端部２２８に固定的に取り付ける。
【００２６】
ハブ部４００は、平坦係合面４１２間に等間隔に間隔をおいて配置された凹部４１８を含む。同様に、リム部４０２は、凹部４１８と同じ間隔で、平坦係合面４０８間に等間隔に間隔をおいて配置された凹部４２０を含む。
【００２７】
ハブ部４００及びリム部４０２の一体的に接合に先立って、これらは、所望の平滑さを達成するように電解研磨される。この様な平滑さによって、表面積を最小化すると共に、バレルアセンブリ２００が操作中に高電圧に維持される時に電子ソースとなり得る突部が存在しないようにすることにより、真空性能が改善される。
【００２８】
ハブ部４００及びリム部４０２は、穴４０６及び４１０を位置合わせし、これによって対応する平坦係合面４０８及び４１２を位置合わせすると共に、穴４０６を通して穴４１０にネジを係合させることにより一体的に組み立てられる。ハブ部４００及びリム部４０２が一体的に接合されると、図４（Ｃ）に示すように、凹部４１８及び４２０が位置合わせされて電子ソース２０２を受け入れるための開口３００が形成される。従って、凹部４１８及び４２０の形状は、開口３００に挿入される電子ソース２０２の形状によって決定される。例えば、電子ソース２０２が円筒状で円形の断面を有する場合、凹部４１８及び４２０の夫々は、半円形の断面を有することとなる。電子ソース２０２は、ハブ部４００及びム部４０２が係合された後で且つ穴４１０に係合するネジが締め付けられる前に、開口３００内に挿入することができる。代わりに、電子ソース２０２は、ネジが締め付けられた後で、開口３００内に押し込むことができる。
【００２９】
ハブ部４００及びリム部４０２が一体的に接合された状態において、それらの夫々の端部は、実質的に同じ内径及び実質的に同じ外径を有する。ハブ部４００及びリム部４０２を接合した後、バレルアセンブリ２００の外面３０８が加工され且つ研磨され、平滑な輪郭表面が得られるようにする。
【００３０】
図５は、バレルアセンブリ２００の単純化した断面を示す図であり、これはバレル構造の寸法を示す。以下に述べる種々の寸法的特徴を明確に示す目的から、図５からはバレルアセンブリ２００の種々の特徴が除かれている。従って、ウエル４０４、開口３００、及び穴４１０の夫々の代表的な１つが図５に示される。図５に示すように、バレルアセンブリ２００は直径（ａ）及び回転半径（ｂ）を有する。回転半径（ｂ）は、図３において破線３１４で表され且つ回転軸３０６に対して概ね直角な外面３０８の曲率半径である。回転半径（ｂ）の湾曲の中心は、中央部分３１０の最大直径に沿って通過する任意の軸、例えば軸５０２と回転軸３０６との交点における、バレルアセンブリ２００の幾何中心５００である。軸５０２は、回転軸３０６に対して概ね平行な方向に沿った中間点５０４において外面３０８と交差する。外面３０８の直径は中間点５０４で最大であり（これは直径（ａ）である）、破線３１２（図３）に沿ったその湾曲は、中間点５０４の両側において対称的である。図５に示すように、第１端部分２２０または第２端部分２２８を横切る距離もまた、最大点において直径（ａ）と等しい。
【００３１】
破線３１２で表され且つ回転軸３０６に対して概ね平行な外面３０８の湾曲の曲率半径５０６は、幾何中心５００から、即ち回転軸３０６上の湾曲中心から、長さ（ｃ）だけずらされた湾曲中心を有する。その結果、回転軸３０６の方向と概ね平行な表面３０８の湾曲の曲率半径は、回転半径（ｂ）及び長さ（ｃ）を合計したものとなる。この長さ（ｃ）分のずれの目的は、バレルアセンブリ２００の表面とアノード開口２１４との間の高い電界集中を最適化することにある。特に、その様な電界集中は、バレルアセンブリ２００の中央部分３１０の表面が球状である場合に、最適化される可能性がある。しかし、球状表面を形成すると、中央部分３１０と突部３０２及び３０４と夫々を結合する形状的遷移部５１０及び５１２が比較的鋭いものとなるであろう。その様な鋭い遷移部は、好ましくない高い電界集中をもたらす可能性がある。従って、破線３１２に沿った曲率半径５０６は、破線３１４に沿ったものより大きくなるように形成され、これにより、許容可能な電界集中をもたらす程度に遷移部５１０及び５１２の鋭さが軽減される。これと共に、より大きい曲率半径５０６により、正確に球状ではない中央部分３１０がもたらされる。しかし、結果として得られる表面輪郭は、バレルアセンブリ２００の表面とアノード開口２１４との間の電界均一性を、許容可能な程度まで僅かに低下させるだけである。
【００３２】
例えば、限定的なものではないが、直径（ａ）、半径（ｂ）、及び長さ（ｃ）の代表的な値は、夫々７５ｃｍ、３７．５ｃｍ、及び１２．５ｃｍである。その様な寸法を有する代表的なバレルアセンブリ２００は、電子ソース２０２を受け入れるための１０個の開口３００を含むこととなる。
【００３３】
電子ビーム装置１００の操作において、活動ソース２１０による電子の発生の必要に応じて、電子銃１０２のチャンバ２０６内で真空が維持される。高電圧及び電流が、高電圧フィードスルー２０８によって、電気接触素子２２２を介して活動ソース２１０に提供されると共に、高電圧が電気接触素子２２４を介してバレルアセンブリ２００に印加される。その結果、アノード２１２に向かうと共にアノード開口２１４を通過するように方向付けされた電子ビーム２１５が発生される。
【００３４】
活動ソース２１０が故障した場合またはその交換が望ましい場合、駆動機構２３６が例えば制御コンピュータ１０８によって操作され、バレルアセンブリ２００を回転することにより、次の電子ソース２０２をアノード２１２に対して位置合わせされた位置に移動させる。次に、操作が再開され、高電圧及び電流が電気接触素子２２２を介して新たな活動ソース２１０に提供されると共に、高電圧が電気接触素子２２４を介してバレルアセンブリ２００に提供される。電気接触素子２２２及び２２４は、活動ソース２１０及び内壁２２６に対してスライド係合するため、バレルアセンブリ２００を自由に回転させて、次の活動ソース２１０を電気接触素子２２２とスライド係合させることができる。
【００３５】
例えば、限定的なものではないが、操作中、高電圧フィードスルーは、活動ソース２１０に約５０，０００ボルトの電圧を印加し、またバレルアセンブリ２００に約５１，０００ボルトの電圧を印加することができる。
【００３６】
電子の発生中、電子は、アノード２１２の領域から散乱されて絶縁体２３０に向かう可能性がある。しかし、バレルアセンブリ２００の突部３０４が絶縁体２３０を部分的に反射された電子から遮蔽する。その結果、この遮蔽が絶縁体２３０の表面に過剰な電荷が蓄積されるのを防止する。その様な過剰な電荷は、もし蓄積を許すと、絶縁体２３０の表面に亘って放電をもたらし、電子銃１０２の操作を乱す可能性がある。同様に、突部３０２が高電圧フィードスルー２０８を散乱された電子から遮蔽し、この表面に過剰な電荷が蓄積されるのを防止する。
【００３７】
なお、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。  
例えば、本発明によれば、前記課題を解決するための手段に記載の前記第１乃至第５の視点に係る構成に対して次のような態様を採用することができる。
【００３８】
（１）前記第１の視点の回転可能な構造を有する電子銃において、前記第１及び第２係合端部は、前記等間隔に間隔をおいて形成された凹部間に第１及び第２係合面を夫々含み、
前記第１部分は、その内面上に配置されると共に前記第１係合面の対応する幾つかに位置合わせされた複数のウエル領域を含み、前記第１係合面の幾つかは、前記ウエル領域及び対応する第１係合面間に連通する第１穴を含み、前記第１穴の夫々は留め具を受け入れるように構成され、
前記第２部分は、前記第１穴を有する前記第１係合面の幾つかに対応する前記第２係合面の幾つかの夫々に第２穴を含み、前記第２穴の夫々はこれと係合する前記留め具を受け入れるように構成され、
前記第１及び第２回転軸が位置合わせされ且つ前記第１及び第２穴が位置合わせされるように、前記第１及び第２係合面が接合された状態において、前記ウエルから前記第１穴の対応する１つに挿入された前記留め具が、前記第２係合面の対応する１つの前記第２穴中に挿入されて係合する。
【００３９】
（２）前記第１の視点の回転可能な構造を有する電子銃において、前記第１及び第２部分はステンレス鋼製である。
【００４０】
（３）前記第２の視点の回転可能な構造を有する電子銃において、前記中央部分の両端部に夫々配設された第１及び第２端部分を更に含み、前記第１及び第２端部分の夫々は、概ね円形の断面を有すると共に、前記第１または第２端部分が前記中央部分と出会う平面における前記中央部分の直径より大きい外径を有する突部を含む。
【００４１】
（４）上記（３）に記載の回転可能な構造を有する電子銃において、前記第１及び第２端部分は概ね環状であり、前記回転可能な構造は、前記回転軸に対して概ね直角で且つ前記第１及び第２端部分の一方に近接して前記中央部分内に配設されたディスク形状の壁を更に含む。
【００４２】
（５）上記（４）に記載の回転可能な構造を有する電子銃において、前記ディスク形状の壁は、前記回転可能な構造を回転させるための構造を結合するための開口を、その中央部分に含む。
【００４３】
（６）前記第２の視点の回転可能な構造を有する電子銃において、前記第２湾曲の前記湾曲中心は、前記回転軸からずらされ、前記第２湾曲の曲率半径は、前記中央部分の中央に沿った前記回転軸上の点から前記外面の前記中間点までの距離より大きい。
【００４４】
（７）前記第２の視点の回転可能な構造を有する電子銃において、前記中央部分はステンレス鋼製である。
【００４５】
（８）前記第２の視点の回転可能な構造を有する電子銃において、前記中央部分の前記外面は電解研磨される。
【００４６】
（９）前記第３の視点の回転可能な構造を有する電子銃において、前記回転軸に対して概ね直角で且つ前記第１及び第２端部分の一方に近接して前記中央部分内に配設されたディスク形状の壁を更に含む。
【００４７】
（１０）上記（９）に記載の回転可能な構造を有する電子銃において、前記ディスク形状の壁は、前記回転可能な構造を回転させるための構造を結合するための開口を、その中央部分に含む。
【００４８】
（１１）前記第３の視点の回転可能な構造を有する電子銃において、前記中央部分及び第１及び第２端部分はステンレス鋼製である。
【００４９】
（１２）前記第３の視点の回転可能な構造を有する電子銃において、前記中央部分の外面は電解研磨される。
【００５０】
（１３）前記第４の視点の電子ビームシステムにおいて、前記回転可能な構造は、前記複数の開口の幾つかに夫々支持された電子ソースを更に含む。
【００５１】
（１４）前記第４の視点の電子ビームシステムにおいて、
前記回転可能な構造は、
前記中央部分の両端部に夫々配設された第１及び第２端部分と、ここで、前記第１及び第２端部分の夫々は、概ね環状であると共に、前記第１または第２端部分が前記中央部分と出会う平面における前記中央部分の直径より大きい外径を有する突部を含むことと、
前記回転軸に対して概ね直角で且つ前記第１端部分に近接して前記中央部分内に配設されたディスク形状の壁と、
前記第１端部分中に導入されると共に前記ディスク形状の壁に結合された第１端部を有する電気絶縁体と、
を更に含み、
前記電子銃は、
前記回転可能な構造が内部に配置される真空ベッセルと、
前記電気絶縁体の第２端部に結合された第１端部を有する駆動シャフトと、ここで、前記駆動シャフトの第２端部は、前記回転可能な構造を回転するために駆動されるように、前記真空ベッセルの壁を通して結合可能であることと、
を更に含む。
【００５２】
（１５）上記（１４）に記載の電子ビームシステムにおいて、前記第１端部分の前記突部は、前記電子銃の操作中に反射された電子から前記電気絶縁体を遮蔽するように構成される。
【００５３】
（１６）上記（１４）に記載の電子ビームシステムにおいて、前記回転可能な構造は、前記複数の開口の幾つかに夫々支持された電子ソースを更に含み、前記駆動シャフトは、前記電子ビームを発生させための位置に前記電子ソースの活動する１つを移動するために、前記回転可能な構造を回転するように駆動可能である。
【００５４】
（１７）前記第４の視点の電子ビームシステムにおいて、
前記回転可能な構造は、
前記中央部分の両端部に夫々配設された第１及び第２端部分と、ここで、前記第１及び第２端部分の夫々は、概ね円形の断面を有すると共に、前記第１または第２端部分が前記中央部分と出会う平面における前記中央部分の直径より大きい外径を有する突部を含むことと、
前記複数の開口の幾つかに夫々支持された電子ソースと、
を更に含み、
前記電子銃は、
前記回転可能な構造が内部に配置される真空ベッセルと、
前記第１端部分中に導入されると共に、高電圧を印加するために前記電子ソースの活動する１つに対して接触を形成するための電気接触素子を含む高電圧フィードスルーと、
を更に含む。
【００５５】
（１８）前記第４の視点の電子ビームシステムにおいて、
前記回転可能な構造は、
前記複数の開口の幾つかに夫々支持された電子ソースと、
前記回転軸に対して概ね直角で且つ前記第１端部分に近接して前記中央部分内に配設されたディスク形状の壁と、
前記第１端部分中に導入されると共に前記ディスク形状の壁に結合された第１端部を有する電気絶縁体と、
を更に含み、
前記電子銃は、
前記回転可能な構造が内部に配置される真空ベッセルと、
前記電気絶縁体の第２端部に結合された第１端部を有する駆動シャフトと、ここで、前記駆動シャフトの第２端部は、前記回転可能な構造を回転するために駆動されるように、前記真空ベッセルの壁を通して結合可能であることと、
前記電子ソースの活動する１つによって発生された電子ビームを受け入れように、前記真空ベッセル内に配置されたアノード構造と、
を更に含み、前記駆動シャフトは、前記活動電子ソースを前記アノード構造に位置合わせするために前記回転可能な構造を回転するように駆動可能である。
【００５６】
（１９）前記第５の視点の電子ビームシステムにおいて、前記回転可能な構造は、前記複数の開口の幾つかに夫々支持された電子ソースを更に含む。
【００５７】
（２０）前記第５の視点の電子ビームシステムにおいて、
前記回転可能な構造は、
前記回転軸に対して概ね直角で且つ前記第１端部分に近接して前記中央部分内に配設されたディスク形状の壁と、
前記第１端部分中に導入されると共に前記ディスク形状の壁に結合された第１端部を有する電気絶縁体と、
を更に含み、
前記電子銃は、
前記回転可能な構造が内部に配置される真空ベッセルと、
前記電気絶縁体の第２端部に結合された第１端部を有する駆動シャフトと、ここで、前記駆動シャフトの第２端部は、前記回転可能な構造を回転するために駆動されるように、前記真空ベッセルの壁を通して結合可能であることと、
を更に含む。
【００５８】
（２１）上記（２０）に記載の電子ビームシステムにおいて、前記第１端部分の前記突部は、前記電子銃の操作中に反射された電子から前記電気絶縁体を遮蔽するように構成される。
【００５９】
（２２）上記（２０）に記載の電子ビームシステムにおいて、前記回転可能な構造は、前記複数の開口の幾つかに夫々支持された電子ソースを更に含み、前記駆動シャフトは、前記電子ビームを発生させための位置に前記電子ソースの活動する１つを移動するために、前記回転可能な構造を回転するように駆動可能である。
【００６０】
（２３）前記第５の視点の電子ビームシステムにおいて、
前記回転可能な構造は、前記複数の開口の幾つかに夫々支持された電子ソースを更に含み、
前記電子銃は、
前記回転可能な構造が内部に配置される真空ベッセルと、
前記第１端部分中に導入されると共に、高電圧を印加するために前記電子ソースの活動する１つに対して接触を形成するための電気接触素子を含む高電圧フィードスルーと、
を更に含む。
【００６１】
（２４）前記第５の視点の電子ビームシステムにおいて、
前記回転可能な構造は、
前記複数の開口の幾つかに夫々支持された電子ソースと、
前記回転軸に対して概ね直角で且つ前記第１端部分に近接して前記中央部分内に配設されたディスク形状の壁と、
前記第１端部分中に導入されると共に前記ディスク形状の壁に結合された第１端部を有する電気絶縁体と、
を更に含み、
前記電子銃は、
前記回転可能な構造が内部に配置される真空ベッセルと、
前記電気絶縁体の第２端部に結合された第１端部を有する駆動シャフトと、ここで、前記駆動シャフトの第２端部は、前記回転可能な構造を回転するために駆動されるように、前記真空ベッセルの壁を通して結合可能であることと、
前記電子ソースの活動する１つによって発生された電子ビームを受け入れように、前記真空ベッセル内に配置されたアノード構造と、
を更に含み、前記駆動シャフトは、前記活動電子ソースを前記アノード構造に位置合わせするために前記回転可能な構造を回転するように駆動可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】電子ビームを使用する代表的な装置を示す図である。
【図２】電子ソースの代表的な構造を示す断面図である。
【図３】バレルアセンブリを示す斜視図である。
【図４】（Ａ）乃至（Ｃ）は、組み立て前後におけるバレルアセンブリを示す斜視図である。
【図５】バレルアセンブリの単純化した断面を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０２…電子銃、２００…回転可能なバレルアセンブリ、２０２…電子ソース、２０４…真空ベッセル、２０８…高電圧フィードスルー、２１０…活動ソース、２１２…アノード、２１６…ビーム放射軸、２２０…第１端部分、２２２、２２４…電気接触素子、２２８…第２端部分、２３０…電気絶縁体、２３２…回転シャフト、３００…開口、３０２、３０４…突部、３１０…中央部分、４００…ハブ部、４０２…リム部、４０４…挿入ウエル、４０８、４１２…平坦係合面、４１８、４２０…凹部。
【図１】
2008034343.tif 000003
【図２】
2008034343.tif 000004
【図３】
2008034343.tif 000005
【図４】
2008034343.tif 000006
【図５】
2008034343.tif 000007