(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024147366
(43)【公開日】2024-10-16
(54)【発明の名称】電子ビーム加工装置および電子ビーム照射方法
(51)【国際特許分類】
H01J 37/30 20060101AFI20241008BHJP
H01J 37/073 20060101ALI20241008BHJP
H01J 37/302 20060101ALI20241008BHJP
H01J 37/315 20060101ALI20241008BHJP
H01J 37/317 20060101ALI20241008BHJP
【ＦＩ】
H01J37/30 A
H01J37/073
H01J37/302
H01J37/315
H01J37/317 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023060332
(22)【出願日】2023-04-03
(71)【出願人】
【識別番号】000006013
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100118762
【弁理士】
【氏名又は名称】高村 順
(72)【発明者】
【氏名】遠山 健
(72)【発明者】
【氏名】田中 啓祐
(72)【発明者】
【氏名】中井 秀和
(72)【発明者】
【氏名】山口 博
(72)【発明者】
【氏名】二村 政範
(72)【発明者】
【氏名】坂本 光隆
(72)【発明者】
【氏名】仙田 卓也
【テーマコード（参考）】
5C101
【Ｆターム（参考）】
5C101AA31
5C101AA35
5C101BB05
5C101BB10
5C101DD05
5C101DD19
5C101DD25
5C101DD38
5C101EE13
5C101EE22
5C101EE42
5C101EE53
5C101EE63
5C101GG15
5C101GG44
5C101HH04
5C101HH21
(57)【要約】
【課題】光陰極型の電子線源から出射される電子ビームの電流密度分布を従来に比して均一にすることができる電子ビーム加工装置を得ること。
【解決手段】電子ビーム加工装置は、光源と、像形成パターンを形成する像変更装置と、光の出射のタイミングを切り替えるパルス発生器と、光源からの光によって像形成パターンが投影された像の位置から電子を放出する光陰極と、光陰極から放出される電子を加速させる電界を生成する電極群と、像変更装置に像形成パターンを設定し、パルス発生器にタイミングを設定する制御装置と、を備える。制御装置は、像形成パターンが複数存在する場合に、複数の像形成パターンのそれぞれが順に光陰極に投影されるとともに、複数の像形成パターンを切り替えるときに切り替え前の像形成パターンの投影が終了してから遅延時間が経過した後に切り替え後の像形成パターンの投影を開始するように像変更装置およびパルス発生器を制御する。
【選択図】図１
【解決手段】電子ビーム加工装置は、光源と、像形成パターンを形成する像変更装置と、光の出射のタイミングを切り替えるパルス発生器と、光源からの光によって像形成パターンが投影された像の位置から電子を放出する光陰極と、光陰極から放出される電子を加速させる電界を生成する電極群と、像変更装置に像形成パターンを設定し、パルス発生器にタイミングを設定する制御装置と、を備える。制御装置は、像形成パターンが複数存在する場合に、複数の像形成パターンのそれぞれが順に光陰極に投影されるとともに、複数の像形成パターンを切り替えるときに切り替え前の像形成パターンの投影が終了してから遅延時間が経過した後に切り替え後の像形成パターンの投影を開始するように像変更装置およびパルス発生器を制御する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光源と、
前記光源からの光を、加工対象に照射する電子ビームのパターンに対応した光のパターンに変更する像形成パターンを形成する像変更装置と、
前記光源からの光の出射のタイミングを切り替えるパルス発生器と、
前記光源からの光によって前記像形成パターンが投影された像の位置から電子を放出する光陰極と、
前記光陰極から放出される前記電子を加速させる電界を生成する電極群と、
前記像変更装置に前記像形成パターンを設定し、前記パルス発生器に前記タイミングを設定する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記像形成パターンが複数存在する場合に、前記複数の像形成パターンのそれぞれが順に前記光陰極に投影されるとともに、前記複数の像形成パターンを切り替えるときに切り替え前の像形成パターンの投影が終了してから定められた時間である遅延時間が経過した後に切り替え後の像形成パターンの投影を開始するように前記像変更装置および前記パルス発生器を制御することを特徴とする電子ビーム加工装置。
前記光源からの光を、加工対象に照射する電子ビームのパターンに対応した光のパターンに変更する像形成パターンを形成する像変更装置と、
前記光源からの光の出射のタイミングを切り替えるパルス発生器と、
前記光源からの光によって前記像形成パターンが投影された像の位置から電子を放出する光陰極と、
前記光陰極から放出される前記電子を加速させる電界を生成する電極群と、
前記像変更装置に前記像形成パターンを設定し、前記パルス発生器に前記タイミングを設定する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記像形成パターンが複数存在する場合に、前記複数の像形成パターンのそれぞれが順に前記光陰極に投影されるとともに、前記複数の像形成パターンを切り替えるときに切り替え前の像形成パターンの投影が終了してから定められた時間である遅延時間が経過した後に切り替え後の像形成パターンの投影を開始するように前記像変更装置および前記パルス発生器を制御することを特徴とする電子ビーム加工装置。
【請求項2】
光源と、
前記光源からの光を、加工対象に照射する電子ビームのパターンに対応した光のパターンに変更する像形成パターンを形成する像変更装置と、
前記光源からの光によって前記像形成パターンが投影された像の位置から電子を放出する光陰極と、
前記光陰極から放出される前記電子を加速させる電界を生成する電極群と、
前記像変更装置に前記像形成パターンを設定する制御装置と、
前記加工対象の位置での前記電子ビームの進行方向に垂直な面内における前記電子ビームの電流密度を測定するビームプロファイラと、
前記ビームプロファイラによる測定結果を用いて前記電子ビームの電流密度分布を算出し、各位置における算出した前記電子ビームの電流密度分布と目標値とを比較するフィードバック装置と、
を備え、
前記像変更装置は、２次元面内でマトリックス状に配置された複数の画素の前記光源から透過する光の輝度を変更することによって前記像形成パターンを形成し、
前記制御装置は、前記各位置における算出した前記電子ビームの電流密度分布と前記目標値との比較結果を用いて、前記電子ビームの電流密度分布が均一となるように前記像形成パターンの画素の輝度を変更することを特徴とする電子ビーム加工装置。
前記光源からの光を、加工対象に照射する電子ビームのパターンに対応した光のパターンに変更する像形成パターンを形成する像変更装置と、
前記光源からの光によって前記像形成パターンが投影された像の位置から電子を放出する光陰極と、
前記光陰極から放出される前記電子を加速させる電界を生成する電極群と、
前記像変更装置に前記像形成パターンを設定する制御装置と、
前記加工対象の位置での前記電子ビームの進行方向に垂直な面内における前記電子ビームの電流密度を測定するビームプロファイラと、
前記ビームプロファイラによる測定結果を用いて前記電子ビームの電流密度分布を算出し、各位置における算出した前記電子ビームの電流密度分布と目標値とを比較するフィードバック装置と、
を備え、
前記像変更装置は、２次元面内でマトリックス状に配置された複数の画素の前記光源から透過する光の輝度を変更することによって前記像形成パターンを形成し、
前記制御装置は、前記各位置における算出した前記電子ビームの電流密度分布と前記目標値との比較結果を用いて、前記電子ビームの電流密度分布が均一となるように前記像形成パターンの画素の輝度を変更することを特徴とする電子ビーム加工装置。
【請求項3】
前記加工対象の位置での前記電子ビームの進行方向に垂直な面内における前記電子ビームの電流密度を測定するビームプロファイラと、
前記ビームプロファイラによる測定結果を用いて前記電子ビームの電流密度分布を算出し、各位置における算出した前記電子ビームの電流密度分布と目標値とを比較するフィードバック装置と、
をさらに備え、
前記像変更装置は、２次元面内でマトリックス状に配置された複数の画素の前記光源から透過する光の輝度を変更することによって前記像形成パターンを形成し、
前記制御装置は、前記各位置における算出した前記電子ビームの電流密度分布と前記目標値との比較結果を用いて、前記電子ビームの電流密度分布が均一となるように前記像形成パターンの画素の輝度または前記遅延時間を変更することを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム加工装置。
前記ビームプロファイラによる測定結果を用いて前記電子ビームの電流密度分布を算出し、各位置における算出した前記電子ビームの電流密度分布と目標値とを比較するフィードバック装置と、
をさらに備え、
前記像変更装置は、２次元面内でマトリックス状に配置された複数の画素の前記光源から透過する光の輝度を変更することによって前記像形成パターンを形成し、
前記制御装置は、前記各位置における算出した前記電子ビームの電流密度分布と前記目標値との比較結果を用いて、前記電子ビームの電流密度分布が均一となるように前記像形成パターンの画素の輝度または前記遅延時間を変更することを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム加工装置。
【請求項4】
前記制御装置は、前記光陰極に不良領域がある場合に、前記不良領域を含まないように形成した新たな像形成パターンを前記像変更装置に設定することを特徴とする請求項２または３に記載の電子ビーム加工装置。
【請求項5】
前記電極群と前記加工対象との間に配置され、前記電子ビームを収束させる電子レンズと、
前記電極群と前記加工対象との間に配置され、前記電子ビームの向きを変える偏向コイルと、
をさらに備え、
前記制御装置は、前記不良領域を含む領域に前記像形成パターンが投影されたときに形成される電子ビームの照射位置に、前記新たな像形成パターンが前記光陰極に投影されたときに形成される電子ビームが照射されるように、前記電子レンズおよび前記偏向コイルを制御することを特徴とする請求項４に記載の電子ビーム加工装置。
前記電極群と前記加工対象との間に配置され、前記電子ビームの向きを変える偏向コイルと、
をさらに備え、
前記制御装置は、前記不良領域を含む領域に前記像形成パターンが投影されたときに形成される電子ビームの照射位置に、前記新たな像形成パターンが前記光陰極に投影されたときに形成される電子ビームが照射されるように、前記電子レンズおよび前記偏向コイルを制御することを特徴とする請求項４に記載の電子ビーム加工装置。
【請求項6】
前記制御装置は、前記光陰極上を前記像が移動するように前記像形成パターンを変化させて、前記電子ビームを走査することを特徴とする請求項２または３に記載の電子ビーム加工装置。
【請求項7】
前記制御装置は、前記偏向コイルを制御して、前記電子ビームを走査することを特徴とする請求項５に記載の電子ビーム加工装置。
【請求項8】
前記遅延時間は、前記切り替え前の像形成パターンが投影されたときに形成される電子ビームと、前記切り替え後の像形成パターンが投影されたときに形成される電子ビームと、の間がクーロン力による影響を無視することができる間隔となるように設定されることを特徴とする請求項１または３に記載の電子ビーム加工装置。
【請求項9】
光源と、
前記光源からの光を、加工対象に照射する電子ビームのパターンに対応した光のパターンに変更する像形成パターンを形成する像変更装置と、
前記光源からの光の出射のタイミングを切り替えるパルス発生器と、
前記光源からの光によって前記像形成パターンが投影された像の位置から電子を放出する光陰極と、
前記光陰極から放出される前記電子を加速させる電界を生成する電極群と、
前記像変更装置に前記像形成パターンを設定し、前記パルス発生器に前記タイミングを設定する制御装置と、
を備える電子ビーム加工装置での電子ビーム照射方法であって、
前記制御装置は、前記像形成パターンが複数存在する場合に、前記複数の像形成パターンのそれぞれが順に前記光陰極に投影されるとともに、前記複数の像形成パターンを切り替えるときに切り替え前の像形成パターンの投影が終了してから定められた時間である遅延時間が経過した後に切り替え後の像形成パターンの投影を開始するように前記像変更装置および前記パルス発生器を制御することを特徴とする電子ビーム照射方法。
前記光源からの光を、加工対象に照射する電子ビームのパターンに対応した光のパターンに変更する像形成パターンを形成する像変更装置と、
前記光源からの光の出射のタイミングを切り替えるパルス発生器と、
前記光源からの光によって前記像形成パターンが投影された像の位置から電子を放出する光陰極と、
前記光陰極から放出される前記電子を加速させる電界を生成する電極群と、
前記像変更装置に前記像形成パターンを設定し、前記パルス発生器に前記タイミングを設定する制御装置と、
を備える電子ビーム加工装置での電子ビーム照射方法であって、
前記制御装置は、前記像形成パターンが複数存在する場合に、前記複数の像形成パターンのそれぞれが順に前記光陰極に投影されるとともに、前記複数の像形成パターンを切り替えるときに切り替え前の像形成パターンの投影が終了してから定められた時間である遅延時間が経過した後に切り替え後の像形成パターンの投影を開始するように前記像変更装置および前記パルス発生器を制御することを特徴とする電子ビーム照射方法。
【請求項10】
光源と、
前記光源からの光を、加工対象に照射する電子ビームのパターンに対応した光のパターンに変更する像形成パターンを形成する像変更装置と、
前記光源からの光によって前記像形成パターンが投影された像の位置から電子を放出する光陰極と、
前記光陰極から放出される前記電子を加速させる電界を生成する電極群と、
前記像変更装置に前記像形成パターンを設定する制御装置と、
前記加工対象の位置での前記電子ビームの進行方向に垂直な面内における前記電子ビームの電流密度を測定するビームプロファイラと、
前記ビームプロファイラによる測定結果を用いて前記電子ビームの電流密度分布を算出し、各位置における算出した前記電子ビームの電流密度分布と目標値とを比較するフィードバック装置と、
を備え、
前記像変更装置は、２次元面内でマトリックス状に配置された複数の画素の前記光源から透過する光の輝度を変更することによって前記像形成パターンを形成する電子ビーム加工装置での電子ビーム照射方法であって、
前記制御装置は、前記各位置における算出した前記電子ビームの電流密度分布と前記目標値との比較結果を用いて、前記電子ビームの電流密度分布が均一となるように前記像形成パターンの画素の輝度を変更することを特徴とする電子ビーム照射方法。
前記光源からの光を、加工対象に照射する電子ビームのパターンに対応した光のパターンに変更する像形成パターンを形成する像変更装置と、
前記光源からの光によって前記像形成パターンが投影された像の位置から電子を放出する光陰極と、
前記光陰極から放出される前記電子を加速させる電界を生成する電極群と、
前記像変更装置に前記像形成パターンを設定する制御装置と、
前記加工対象の位置での前記電子ビームの進行方向に垂直な面内における前記電子ビームの電流密度を測定するビームプロファイラと、
前記ビームプロファイラによる測定結果を用いて前記電子ビームの電流密度分布を算出し、各位置における算出した前記電子ビームの電流密度分布と目標値とを比較するフィードバック装置と、
を備え、
前記像変更装置は、２次元面内でマトリックス状に配置された複数の画素の前記光源から透過する光の輝度を変更することによって前記像形成パターンを形成する電子ビーム加工装置での電子ビーム照射方法であって、
前記制御装置は、前記各位置における算出した前記電子ビームの電流密度分布と前記目標値との比較結果を用いて、前記電子ビームの電流密度分布が均一となるように前記像形成パターンの画素の輝度を変更することを特徴とする電子ビーム照射方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、光陰極に光を照射して放出される電子を用いて電子ビームを生成する電子ビーム加工装置および電子ビーム照射方法に関する。
【背景技術】
【0002】
電子ビーム加工機の電子線源は、熱陰極タイプのタングステンなどが用いられてきた。熱陰極は加熱された領域から電子が放出されるため、電子の放出面を変更することは容易ではない。一方、特許文献１には、光電効果を利用した光陰極型の電子線源を用いる電子ビーム露光装置が開示されている。光陰極型の電子線源では、光陰極に当てる光の強度によって、電子の放出面を自在に変えて電子ビームの像を制御することができる。
【0003】
光陰極型の電子線源は、半導体の製造工程および分析装置に適用されているが、電子ビーム加工機の用途では寿命、量子効率等に課題があり、製品化が難しい。一方で、電子ビームの像を自在に制御できることで、余熱工程の短縮、リードタイムの短縮および品質向上の利点を有するため、光陰極型の電子線源の製品化が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】米国特許第７８２９８６３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、光陰極型の電子線源から出射される電子ビームの電流密度が高い場合には、クーロン力による電子間の反力を無視することができず、電子ビームの電流密度分布が歪んでしまう。つまり、特許文献１に記載の技術では、電子ビームの電流密度が高い場合の電子ビームの電流密度分布の補正ができないという問題があった。また、電子ビームの電流密度分布は、光陰極型の電子線源の位置依存性、経年劣化によっても歪むことがある。特許文献１に記載の技術では、これらの電子ビームの電流密度分布の歪みの補正についても考慮されていない。
【0006】
本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、光陰極型の電子線源から出射される電子ビームの電流密度分布を従来に比して均一にすることができる電子ビーム加工装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る電子ビーム加工装置は、光源と、光源からの光を、加工対象に照射する電子ビームのパターンに対応した光のパターンに変更する像形成パターンを形成する像変更装置と、光源からの光の出射のタイミングを切り替えるパルス発生器と、光源からの光によって像形成パターンが投影された像の位置から電子を放出する光陰極と、光陰極から放出される電子を加速させる電界を生成する電極群と、像変更装置に像形成パターンを設定し、パルス発生器にタイミングを設定する制御装置と、を備える。制御装置は、像形成パターンが複数存在する場合に、複数の像形成パターンのそれぞれが順に光陰極に投影されるとともに、複数の像形成パターンを切り替えるときに切り替え前の像形成パターンの投影が終了してから定められた時間である遅延時間が経過した後に切り替え後の像形成パターンの投影を開始するように像変更装置およびパルス発生器を制御する。
【発明の効果】
【0008】
本開示によれば、光陰極型の電子線源から出射される電子ビームの電流密度分布を従来に比して均一にすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】実施の形態１に係る電子ビーム加工装置の構成の一例を模式的に示す図
【図2】同時に２つの像を形成するパターンを含む光が光陰極に照射された場合の電子軌道解析の結果の一例を示す図
【図3】１つの像を形成するパターンを含む光が光陰極に照射された場合の電子軌道解析の結果の一例を示す図
【図4】実施の形態１に係る電子ビーム照射方法の概要を示す図
【図5】実施の形態１に係る電子ビーム照射方法における投影機での光照射の一例を示すタイミングチャート
【図6】実施の形態１に係る電子ビーム照射方法の手順の一例を示すフローチャート
【図7】実施の形態２に係る電子ビーム加工装置の構成の一例を模式的に示す図
【図8】実施の形態２に係る電子ビーム照射方法の手順の一例を示すフローチャート
【図9】光陰極の電子放出面の量子効率および電子放出面に投影される像の一例をＬ軸の正方向から見た図
【図10】光陰極からの電子ビームがビームプロファイラに到達する様子の一例を示す図
【図11】像変更装置の一例を示す図
【図12】実施の形態３に係る電子ビーム加工装置の構成の一例を模式的に示す図
【図13】実施の形態３に係る電子ビーム照射方法の一例を示すフローチャート
【図14】実施の形態３に係る電子ビーム照射方法の一例を示すフローチャート
【図15】実施の形態３に係る電子ビーム照射方法の一例を示すフローチャート
【図16】実施の形態３に係る電子ビーム照射方法の一例を示すフローチャート
【図17】光陰極に投影する光のパターンの一例を示す図
【図18】実施の形態４に係る電子ビーム加工装置の構成の一例を模式的に示す図
【図19】実施の形態４に係る電子ビーム照射方法の手順の一例を示すフローチャート
【図20】実施の形態４に係る電子ビーム照射方法の手順の一例を示すフローチャート
【図21】実施の形態４に係る電子ビーム照射方法の手順の一例を示すフローチャート
【図22】実施の形態４に係る電子ビーム照射方法の手順の一例を示すフローチャート
【図23】光陰極の電子放出面の量子効率および電子放出面に投影される像の一例をＬ軸の正方向から見た図
【図24】実施の形態１から４に係る電子ビーム加工装置の制御装置のハードウェア構成の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下に、本開示の実施の形態に係る電子ビーム加工装置および電子ビーム照射方法を図面に基づいて詳細に説明する。
【0011】
実施の形態１．
実施の形態１では、従来では困難であった電流密度の増加による電子ビーム電流密度分布の歪みを抑えることができる電子ビーム加工装置および電子ビーム照射方法について説明する。
実施の形態１では、従来では困難であった電流密度の増加による電子ビーム電流密度分布の歪みを抑えることができる電子ビーム加工装置および電子ビーム照射方法について説明する。
【0012】
図１は、実施の形態１に係る電子ビーム加工装置の構成の一例を模式的に示す図である。電子ビーム加工装置１は、電子ビームＥＢの照射対象であり、加工対象であるワークＷに電子ビームＥＢを照射して、ワークＷの加工を行う装置である。電子ビーム加工装置１の一例は、溶接装置、積層造形装置である。電子ビーム加工装置１は、投影機１０と、光電子銃２０と、加工室３０と、制御装置４０と、を備える。なお、図１において、光電子銃２０の光陰極２２からワークＷに向かう方向をＬ軸とし、Ｌ軸に垂直な面内における互いに直交する２つの方向のそれぞれをｘ軸およびｙ軸とする。Ｌ軸は、光陰極２２の電子放出面２２１に垂直であるとする。
【0013】
投影機１０は、光源１１と、像変更装置１２と、パルス発生器１３と、を有する。
【0014】
光源１１は、光を出射する。光源１１から出射される光は、後述する光電子銃２０の光陰極２２に照射されたときに、電子を放出することができる波長を有する。光源１１の一例は、パルスレーザ光源、レーザダイオード、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）である。
【0015】
像変更装置１２は、光源１１からの光を、ワークＷに照射する電子ビームＥＢのパターンに対応した光のパターンに変更する像形成パターンを形成する。像形成パターンは、光電子銃２０に投影される像を形成するためのパターンである。像変更装置１２は、像形成パターンに光源１１からの光を通過させた光Ｌを光電子銃２０に照射する。ここでいう光のパターンは、像変更装置１２から光電子銃２０までの光路に垂直な２次元の面内で、光が存在するところと存在しないところとに分けられたものである。実施の形態１では、後述する制御装置４０からの指示にしたがって、像変更装置１２は複数の像を形成することが可能である。像変更装置１２には、一例では、各画素を透過させる光の量を液晶によって変化させる透過型液晶パネルを用いることができる。像変更装置１２の各画素を透過した光Ｌの強度は、以下では輝度と称される。これによって、像変更装置１２は、２次元面内でマトリックス状に配置された複数の画素の光源１１から透過する光Ｌの輝度を変更することによって像形成パターンを形成する。
【0016】
パルス発生器１３は、光源１１と接続され、光源１１からの光の出射のタイミングを切り替える。具体的には、制御装置４０からの指示にしたがって、パルス発生器１３は、光源１１から光が出射される時間と、光が出射されない時間と、を切り替える。一例では、パルス発生器１３は、光源１１から光が出射される時間には光源１１に電流を流し、光源１１から光が出射されない時間には光源１１に電流を流さないようにするパルス信号を発生させ、パルス信号を光源１１に供給する。
【0017】
光電子銃２０は、鏡２１と、光陰極２２と、補助電極２３と、陽極２４と、筐体２５と、電圧制御装置２６と、を有する。
【0018】
鏡２１は、投影機１０から出力される光Ｌを光陰極２２へと照射させるために設けられる光学素子である。
【0019】
光陰極２２は、投影機１０からの光Ｌによって像形成パターンが投影された像の位置から電子を放出する。つまり、光Ｌが照射された光陰極２２の位置からは光電効果によって電子が放出され、光Ｌが照射されなかった光陰極２２の位置からは電子は放出されない。この結果、光陰極２２から放出される電子は、投影された像に応じたパターンを有している。光陰極２２は、石英ガラス等の基板と、基板の光Ｌが照射される面に設けられる金属または半導体からなるフォトカソード層と、を有する。光陰極２２のフォトカソード層が配置される面は、電子放出面２２１とも称される。
【0020】
補助電極２３は、光陰極２２から放出された電子をワークＷに向かわせる電界を形成するための電極である。
【0021】
陽極２４は、光陰極２２および補助電極２３との間で電界を形成する電極である。陽極２４は、光陰極２２および補助電極２３との間で形成した電界によって、光陰極２２から放出された電子を加速させ、電子ビームＥＢを形成する。補助電極２３および陽極２４は、光陰極２２から放出される電子をワークＷに向かって加速する電界を生成する電極群に対応する。
【0022】
筐体２５は、光陰極２２、鏡２１、補助電極２３および陽極２４を収容する。筐体２５の内部は、真空にされる。筐体２５は、投影機１０からの光Ｌを入射する入射窓２５１を有する。筐体２５は、陽極２４によって形成される電子ビームＥＢを加工室３０に照射する開口部２５２を有する。
【0023】
ここで、光陰極２２、補助電極２３および陽極２４は、Ｌ軸に対して軸対称の形状を有している。一例では、光陰極２２は、Ｌ軸を中心とする円板状であり、補助電極２３は、光陰極２２の電子放出面２２１の外周を円環状に囲む。筐体２５の開口部２５２がＬ軸を中心とする円形状であるとすると、陽極２４は、開口部２５２の縁に沿って円環状に配置される。つまり、図１において、紙面の左右に描かれている補助電極２３および陽極２４は同一部品である。
【0024】
電圧制御装置２６は、光陰極２２から放出される電子が加工室３０に向かう電子ビームＥＢとなるように、光陰極２２、補助電極２３および陽極２４に印加する電圧を制御する。電圧制御装置２６は、電線２７ａを介して光陰極２２と接続され、電線２７ｂを介して補助電極２３と接続され、電線２７ｃを介して陽極２４と接続されている。
【0025】
加工室３０は、ステージ３１と、筐体３２と、真空排気装置３３と、を有する。ステージ３１は、ワークＷを載置する。加工室３０は、図示していないが、ステージ３１をｘ方向、ｙ方向およびＬ方向に移動させる移動機構を有していてもよい。筐体３２は、ステージ３１を収容する。筐体３２の光電子銃２０の筐体２５との接続面には、筐体２５の開口部２５２に対応して開口部３２１が設けられている。開口部３２１の縁には、光電子銃２０の陽極２４が接続されている。
【0026】
真空排気装置３３は、筐体２５，３２の内部を真空の状態、すなわち大気圧よりも低い定められた圧力の状態となるように、筐体２５，３２の内部を排気する。真空排気装置３３は、真空ポンプ、真空計、真空機構の制御装置等を有するが、実施の形態１とは直接に関係ない部分であるため省略する。また、投影機１０、電圧制御装置２６および真空排気装置３３に接続されている電源ケーブルについても、実施の形態１とは関係がない部分であるので省略する。
【0027】
制御装置４０は、投影機１０と通信線４１を介して接続され、像変更装置１２に像形成パターンを設定し、パルス発生器１３に光源１１からの光の出射のタイミングを設定する。実施の形態１では、制御装置４０は、投影機１０から複数のパターンの光Ｌの出射の切り替えが周期的に行われるように、像変更装置１２およびパルス発生器１３の動作を制御する。ワークＷ上の異なる位置に２つのパターンの電子ビームＥＢ、すなわち第１電子ビームおよび第２電子ビームを照射する場合を例に挙げて説明する。１周期は、第１電子ビームを形成するための第１パターンの光を照射する第１照射期間と、第１パターンの光の照射が終了してから第２電子ビームを形成するための第２パターンの光を照射するまでの第１遅延時間と、第２パターンの光を照射する第２照射期間と、第２パターンの光の照射が終了してから第１パターンの光を照射するまでの第２遅延時間と、を含むものとする。制御装置４０は、１周期における光Ｌの出射および像形成パターンの変更が行われるように像変更装置１２およびパルス発生器１３の動作を制御する。制御装置４０の処理の詳細については、後述する。ここでは、２つのパターンの電子ビームＥＢを照射する場合を例に挙げたが、３つ以上のパターンの電子ビームＥＢを照射する場合も同様に行うことができる。
【0028】
このように、制御装置４０は、像形成パターンが複数存在する場合に、複数の像形成パターンのそれぞれが順に光陰極２２に投影されるとともに、複数の像形成パターンを切り替えるときに切り替え前の像形成パターンの投影が終了してから定められた時間である遅延時間が経過した後に切り替え後の像形成パターンの投影を開始するように像変更装置１２およびパルス発生器１３を制御する。
【0029】
次に図１に示される電子ビーム加工装置１の動作について説明する。制御装置４０からの指示にしたがって、投影機１０の像変更装置１２は、光陰極２２に投影される像を形成するための像形成パターンを形成する。具体的には、像変更装置１２が透過型液晶パネルである場合には、像変更装置１２は、制御装置４０からの指示にしたがって、各画素の輝度を調整することによって、ワークＷに照射させる電子ビームＥＢのパターンに対応した像形成パターンを形成する。つまり、像変更装置１２は、電子ビームＥＢが照射される部分に対応する画素では光を透過させ、電子ビームＥＢが照射されない部分に対応する画素では光を透過させないように、各画素の輝度を設定する。また、パルス発生器１３は、制御装置４０からの指示にしたがって、光源１１から光を出射させる照射期間と、光源１１から光を出射させない期間である非出射期間と、を設定する。これによって、照射期間には、光源１１からの光が像変更装置１２で形成された像形成パターンを通過することで、像形成パターンに対応したパターンの光Ｌが出力される。また非出射期間には、光源１１から光は出射されないので、投影機１０からも光Ｌは出力されない。非出射期間は、遅延時間に対応する。
【0030】
投影機１０から出力された光Ｌは、入射窓２５１を透過して光電子銃２０の筐体２５内に入射する。筐体２５内に入射した光Ｌは、鏡２１で反射され、光陰極２２の電子放出面２２１に照射される。光Ｌは、像形成パターンと同じパターンを有しており、像形成パターンが電子放出面２２１に投影される。この結果、電子放出面２２１には、光Ｌが照射される部分と照射されない部分とが形成される。電子放出面２２１の光Ｌが照射されない部分からは電子は放出されないが、光Ｌが照射される部分からは光電効果によって電子が放出される。このとき、光陰極２２、補助電極２３および陽極２４には電圧制御装置２６によって定められた電圧が印加されており、光陰極２２、補助電極２３および陽極２４によって発生した静電界によって、電子は、加速され、電子ビームＥＢとして陽極２４に設けられた孔を通過し、加工室３０へと向かう。
【0031】
光電子銃２０の筐体２５および加工室３０の筐体３２の内部は、電子ビームＥＢがワークＷまで到達できるように、真空排気装置３３で真空が保たれている。電子ビームＥＢは、ワークＷに到達すると熱に変わり、溶接、積層造形等の熱源として利用される。以上が、一般的な電子ビーム加工装置１における動作である。
【0032】
ここで、２つの像を形成するパターンを含む光Ｌを光陰極２２に照射した場合の電子ビームＥＢの軌跡について説明する。図２は、同時に２つの像を形成するパターンを含む光が光陰極に照射された場合の電子軌道解析の結果の一例を示す図である。ここでは、電子ビーム加工装置１の光陰極２２の電子放出面２２１に垂直で、光陰極２２からワークＷに向かう方向をＬ軸とし、光陰極２２のＬ軸に垂直な任意の方向に取った軸をｒ軸としている。図２には、光陰極２２、補助電極２３および陽極２４によって発生した静電界を等電位線ＥＰとして示している。図２には、Ｌ軸に対して軸対称の２つの像ＩＭａ，ＩＭｂを形成するパターンを含む光Ｌを照射した場合の電子軌道解析の結果が示されている。像ＩＭａは、光陰極２２のＬ軸と交わる位置付近に形成される円形の像である。像ＩＭｂは、像ＩＭａからｒ軸方向に離れた位置に形成される環状の像である。像ＩＭａからの電子によって生成される電子ビームＥＢの軌道は、電子ビームＥＢａ－１として示される。像ＩＭｂからの電子によって生成される電子ビームＥＢの軌道は、電子ビームＥＢｂ－１として示される。
【0033】
図３は、１つの像を形成するパターンを含む光が光陰極に照射された場合の電子軌道解析の結果の一例を示す図である。図３も、図２と同様に、Ｌ軸およびｒ軸を取り、光陰極２２、補助電極２３および陽極２４によって発生した静電界を等電位線ＥＰとして示している。図３の場合には、光陰極２２のＬ軸と交わる位置付近に形成される円形の像ＩＭａを形成するパターンのみを含む光Ｌが光陰極２２に照射された場合の光陰極２２の像ＩＭａの部分で発生した電子ビームＥＢａの軌道が示されている。
【0034】
図３の電子ビームＥＢａの軌道と図２の電子ビームＥＢａ－１の軌道とを比較すると、図２の電子ビームＥＢａ－１は、同時に照射された電子ビームＥＢｂ－１によってクーロン力を受け、軌道がｒ軸方向に広がっている。つまり、電子ビームＥＢａの軌道を基準とすると、電子ビームＥＢａ－１の軌道、すなわち電流密度分布は歪んでいる。このように、２つ以上の像を形成するパターンが存在する光Ｌを光陰極２２に照射する場合には、光陰極２２に形成された像から放出される電子によって形成される電子ビームＥＢのうち、１つの像に対応する電子ビームＥＢは他の像に対応する電子ビームＥＢの影響を受けて、電子ビームＥＢの電流密度分布に歪みが生じてしまう場合がある。このような場合には、所望のパターンの電子ビームＥＢをワークＷ上に照射することが困難となる。
【0035】
次に、電子ビームＥＢの電流密度分布の歪みを抑える時間制御について説明する。図４は、実施の形態１に係る電子ビーム照射方法の概要を示す図である。図４も、図２と同様に、Ｌ軸およびｒ軸を取っている。図５は、実施の形態１に係る電子ビーム照射方法における投影機での光照射の一例を示すタイミングチャートである。図５において、横軸は時刻を示し、縦軸は、光陰極２２に投影される像に対応する像変更装置１２の画素の輝度を示している。
【0036】
実施の形態１では、光Ｌに複数の像を形成するパターンが含まれ、複数の像の電子ビームＥＢが存在することによって電流密度分布が影響を受ける場合には、複数の像が別々に形成されるように、複数の光Ｌに分ける。つまり、複数の像を、互いに電流密度分布に影響を与えない像にグループ分けし、各グループの像を形成するパターンを含む光Ｌを形成する。図４の例では、像ＩＭａを形成するパターン含む第１光Ｌａと、像ＩＭｂを形成するパターンを含む第２光Ｌｂと、に分ける。つまり、第１光Ｌａを形成する第１像形成パターンと、第２光Ｌｂを形成する第２像形成パターンと、を用意しておく。
【0037】
制御装置４０は、像変更装置１２に第１光Ｌａを形成する第１像形成パターンを設定する。その後、時刻ｔ１で、定められた時間ΔｔＡの間、パルス発生器１３によって光源１１から光が出射される。これによって、図４の第１光Ｌａが光陰極２２に照射され、光陰極２２の電子放出面２２１に円型の像ＩＭａが形成される。このとき、第１像形成パターンには、第２光Ｌｂが含むパターンがないので、第２光Ｌｂによる像ＩＭｂは形成されない。像ＩＭａによって発生した電子ビームＥＢａはワークＷの方向へと向かう。定められた時間ΔｔＡは、第１照射時間に対応する。
【0038】
次に、時刻ｔ２で、パルス発生器１３は、光源１１からの光の出射を休止する。このとき、制御装置４０は、像変更装置１２に第２光Ｌｂを形成する第２像形成パターンを設定する。時刻ｔ２から定められた時間Δｔｄが経過した時刻ｔ３で、定められた時間ΔｔＢの間、パルス発生器１３によって光源１１から光が出射される。これによって、図４の第２光Ｌｂが光陰極２２に照射され、光陰極２２の電子放出面２２１に環型の像ＩＭｂが形成される。このとき、第２像形成パターンには、第１光Ｌａが含むパターンがないので、第１光Ｌａによる像ＩＭａは形成されない。像ＩＭｂによって発生した電子ビームＥＢｂはワークＷの方向へ向かう。定められた時間Δｔｄは、遅延時間と称される。また、定められた時間ΔｔＢは、第２照射時間に対応する。
【0039】
その後、時刻ｔ４で、パルス発生器１３は、光源１１からの光の出射を休止する。このとき、制御装置４０は、像変更装置１２に第１光Ｌａを形成する第１像形成パターンを設定する。時刻ｔ４から遅延時間Δｔｄが経過した時刻ｔ５で、再び第１光Ｌａが出射される。このように、時刻ｔ１から時刻ｔ５までに行われる処理が繰り返し実行される。時刻ｔ１から時刻ｔ５までが１周期となる。
【0040】
ここで、第１光Ｌａの照射が終了してから第２光Ｌｂの照射を開始するまでの間と、第２光Ｌｂの照射が終了してから第１光Ｌａの照射を開始するまでの間と、には、それぞれ遅延時間Δｔｄが設けられている。図４に示されるように、第１光Ｌａの照射時に生成される電子ビームＥＢａと、第２光Ｌｂの照射時に生成される電子ビームＥＢｂと、は、遅延時間に対応してＬ軸上の位置が異なっており、２つの電子ビームＥＢａ，ＥＢｂ間には隙間ΔＬが生じている。このように２つの電子ビームＥＢａ，ＥＢｂ間に隙間ΔＬを設けることで、２つの電子ビームＥＢａ，ＥＢｂ間のクーロン力の影響は無視することができる。つまり、遅延時間Δｔｄをおいて２つの第１光Ｌａおよび第２光Ｌｂを交互に光陰極２２に照射することで、像ＩＭａによって形成される電子ビームＥＢａは、他の像ＩＭｂによって形成される電子ビームＥＢｂの影響を受けなくなるので、電流密度分布に歪みが生じなくなる。
【0041】
このように、遅延時間Δｔｄは、切り替え前の像形成パターンが投影されたときに形成される電子ビームＥＢと、切り替え後の像形成パターンが投影されたときに形成される電子ビームＥＢと、の間がクーロン力による影響を無視することができる間隔となるように設定される。
【0042】
なお、ここでは、パターンを有する２つの光Ｌを交互に遅延時間Δｔｄをおいて照射する場合を例に挙げたが、パターンを有する３つ以上の光Ｌを交互に遅延時間Δｔｄをおいて照射してもよい。
【0043】
図６は、実施の形態１に係る電子ビーム照射方法の手順の一例を示すフローチャートである。ここでは、図４に示したように、２つのパターンの光Ｌを用いる場合を説明する。まず、制御装置４０は、第１光Ｌａの像が光陰極２２に形成されるように第１像形成パターンを像変更装置１２に設定する（ステップＳ１１）。次いで、制御装置４０は、パルス発生器１３に時間ΔｔＡの間、光を照射するように指示する（ステップＳ１２）。これによって、投影機１０から光陰極２２に第１光Ｌａが照射され、光陰極２２の電子放出面２２１に像ＩＭａが形成される。そして、像ＩＭａに対応した電子が光陰極２２から放出され、光陰極２２、補助電極２３および陽極２４によって形成される電界によって、ワークＷの方に向かって加速される電子ビームＥＢａが生成される。
【0044】
制御装置４０は、第１光Ｌａを時間ΔｔＡの間照射した後、パルス発生器１３に遅延時間Δｔｄの間、光を出射しないように指示する（ステップＳ１３）。また、この間に、制御装置４０は、第２光Ｌｂの像が光陰極２２に投影されるように第２像形成パターンを像変更装置１２に設定する（ステップＳ１４）。遅延時間Δｔｄの後、制御装置４０は、パルス発生器１３に時間ΔｔＢの間、光を出射するように指示する（ステップＳ１５）。これによって、投影機１０から光陰極２２に第２光Ｌｂが照射され、光陰極２２の電子放出面２２１に像ＩＭｂが形成される。そして、像ＩＭｂに対応した電子が光陰極２２から放出され、光陰極２２、補助電極２３および陽極２４によって形成される電界によって、ワークＷの方に向かって加速される電子ビームＥＢｂが生成される。
【0045】
その後、制御装置４０は、電子ビームＥＢの照射処理が終了したかを判定する（ステップＳ１６）。電子ビームＥＢの照射処理が終了していない場合（ステップＳ１６でＮｏの場合）には、ステップＳ１１に処理が戻る。また、電子ビームＥＢの照射処理が終了した場合（ステップＳ１６でＹｅｓの場合）には、処理が終了する。
【0046】
実施の形態１の電子ビーム加工装置１は、光源１１と、光源１１からの光を、ワークＷに照射される電子ビームＥＢのパターンに対応した光Ｌのパターンに変更する像形成パターンを形成する像変更装置１２と、光源１１からの光の出射のタイミングを切り替えるパルス発生器１３と、光源１１からの光によって像形成パターンが投影された像の位置から電子を放出する光陰極２２と、光陰極２２から放出される電子を加速させる電界を生成する電極群である補助電極２３および陽極２４と、像変更装置１２に像形成パターンを設定し、パルス発生器１３にタイミングを設定する制御装置４０と、を備える。そして、制御装置４０は、像形成パターンが複数存在する場合に、複数の像形成パターンのそれぞれが順に光陰極２２に投影されるとともに、複数の像形成パターンを切り替えるときに切り替え前の像形成パターンの投影が終了してから定められた時間である遅延時間が経過した後に切り替え後の像形成パターンの投影を開始するように像変更装置１２およびパルス発生器１３を制御する。これによって、切り替え前の像形成パターンの投影によって生じる電子ビームＥＢと、切り替え後の像形成パターンの投影によって生じる電子ビームＥＢと、は互いにクーロン力の影響を無視できる位置に存在することになり、それぞれの電子ビームＥＢの電流密度分布の歪みの発生を抑制することができる。つまり、電子ビームＥＢの電流密度が高くなるパターンを有する光Ｌの投影によって電子ビームＥＢのパターンを形成する場合には、電流密度が低くなるようにパターンをグループ分けし、グループ分けしたパターンを含む光Ｌを遅延時間を挟んで順に光陰極２２に投影する。これによって、形状の異なる電子ビームＥＢの電流密度分布を重ね合わせることができ、均一な電流密度分布の電子ビームＥＢを生成することができる。この結果、電子ビーム加工装置１による加工の品質を向上させ、リードタイムを削減することができる。
【0047】
実施の形態２．
実施の形態２では、従来では困難であった光陰極２２の量子効率の位置依存性、経年劣化による電子ビームＥＢの電流密度分布の歪みを補正し、均一な電流密度分布を持つ電子ビームＥＢを走査することができる電子ビーム加工装置および電子ビーム照射方法について説明する。
実施の形態２では、従来では困難であった光陰極２２の量子効率の位置依存性、経年劣化による電子ビームＥＢの電流密度分布の歪みを補正し、均一な電流密度分布を持つ電子ビームＥＢを走査することができる電子ビーム加工装置および電子ビーム照射方法について説明する。
【0048】
図７は、実施の形態２に係る電子ビーム加工装置の構成の一例を模式的に示す図である。なお、実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略し、実施の形態１と異なる部分について説明する。電子ビーム加工装置１Ａは、投影機１０Ａと、光電子銃２０と、加工室３０Ａと、制御装置４０Ａと、フィードバック装置５０と、を備える。
【0049】
投影機１０Ａは、実施の形態１の投影機１０と比較して、パルス発生器１３が除去されている。
【0050】
加工室３０Ａは、実施の形態１の加工室３０の構成に加えて、筐体３２の内部に、ビームプロファイラ３４をさらに有する。ビームプロファイラ３４は、ワークＷの位置での電子ビームＥＢのＬ軸に垂直な面内における電流密度を測定する。つまり、ビームプロファイラ３４は、ステージ３１上に照射される電子ビームＥＢのｘｙ面内における電子ビームＥＢの電流密度を測定する。ビームプロファイラ３４は、電子ビームＥＢの電流密度の測定結果を示す信号をフィードバック装置５０に通信線３５を介して出力する。ビームプロファイラ３４の一例は、電子ビームＥＢの照射位置に設置されるスリットまたは金属ワイヤである。ビームプロファイラ３４は、図示しない移動機構によってｘｙ面内で移動可能である。一例では、ワークＷに電子ビームＥＢを照射する前に、ワークＷ表面における電子ビームＥＢのプロファイルを測定し、制御装置４０Ａおよび後述するフィードバック装置５０による電子ビームＥＢの電流密度分布の調整が終了した後、電子ビームＥＢがワークＷに照射されるようにビームプロファイラ３４をステージ３１上から退避させる。
【0051】
フィードバック装置５０は、ビームプロファイラ３４による測定結果を用いて電子ビームＥＢの電流密度分布を算出し、各位置における算出した電子ビームＥＢの電流密度分布と目標値とを比較する装置である。フィードバック装置５０は、ビームプロファイラ信号処理装置５１と、電子ビーム分布比較装置５２と、を備える。ビームプロファイラ信号処理装置５１は、ビームプロファイラ３４と通信線３５を介して接続されている。ビームプロファイラ信号処理装置５１は、ビームプロファイラ３４からの電子ビームＥＢの電流密度の測定結果を示す信号を受信すると、受信した信号を用いてステージ３１上のｘｙ面内における電子ビームＥＢの電流密度分布を算出する。算出した電子ビームＥＢの電流密度分布は、電流密度分布算出値と称される。電子ビームＥＢの電流密度分布の目標値は、一例では、複数の像を含む像形成パターンを光陰極２２に投影した複数の像によって生成される複数の電子ビームＥＢにおけるクーロン力による影響を無視したときの電流密度分布である。
【0052】
電子ビーム分布比較装置５２は、ビームプロファイラ信号処理装置５１で算出された電流密度分布算出値と、目標となる電子ビームＥＢの電流密度分布である電流密度分布目標値と、を比較する。電子ビーム分布比較装置５２は、一例では、ｘｙ面内の各位置における電流密度分布算出値の電流密度分布目標値に対するずれの量を示す情報を比較結果として生成する。電子ビーム分布比較装置５２は、通信線５３を介して比較結果を制御装置４０Ａに送信する。
【0053】
制御装置４０Ａは、各位置における算出した電子ビームＥＢの電流密度分布と目標値との比較結果を用いて、電子ビームＥＢの電流密度分布が均一となるように像形成パターンの画素の輝度を変更する。つまり、制御装置４０Ａは、比較結果のずれの量を用いて、電子ビームＥＢの電流密度分布が均一となるように像形成パターンを変更し、像変更装置１２に設定する。具体的には、制御装置４０Ａは、電子ビーム分布比較装置５２から受信した比較結果において、すべてのｘｙ面内の位置のずれの量が規定値以下である場合には、像変更装置１２に設定している像形成パターンの設定が適切であると判定する。一方、制御装置４０Ａは、比較結果において、ずれの量が規定値を超える部分がある場合には、ずれの量が規定値を超えている位置を特定し、特定した位置に対応する像変更装置１２の画素の輝度値を、ずれの量が規定値以内となるように変更する。ずれの量が規定値を超える要因として、光陰極２２の量子効率の位置依存性がある場合、光陰極２２の経年劣化による場合等が考えられる。また、ここで使用される規定値は、電流密度分布算出値と電流密度分布目標値との差の絶対値が誤差の範囲で一致すると考えられる値である。
【0054】
また、制御装置４０Ａは、同じ形状の像が光陰極２２上で走査されるように、同じ形状で位置が異なる像形成パターンを定められた時間間隔で切り替えることによって、光陰極２２上に形成された像で生成される電子ビームＥＢを走査させる。つまり、制御装置４０Ａは、光陰極２２上を像が移動するように像形成パターンを変化させて、電子ビームＥＢを走査する。このとき使用される像形成パターンは、電流密度分布算出値と電流密度分布目標値との間のずれの量が規定値以内となるように補正されたものが使用される。
【0055】
なお、実施の形態１と同様に、投影機１０Ａ、電圧制御装置２６、真空排気装置３３、ビームプロファイラ３４、ビームプロファイラ信号処理装置５１、電子ビーム分布比較装置５２に接続されている電源ケーブルは実施の形態２の内容とは直接に関係がないので省略する。
【0056】
次に、図７に示される電子ビーム加工装置１Ａの動作について説明する。図８は、実施の形態２に係る電子ビーム照射方法の手順の一例を示すフローチャートである。図８には、電子ビーム照射方法のうち、電子ビームＥＢの電流密度分布を補正し、電子ビームＥＢを走査する方法が示されている。
【0057】
加工室３０Ａでは、ステージ３１上にビームプロファイラ３４が設置される。制御装置４０Ａは、像が光陰極２２に投影されるように像形成パターンを像変更装置１２に設定する（ステップＳ３１）。一例では、像変更装置１２が透過型液晶パネルである場合には、制御装置４０Ａは、ワークＷに照射させる電子ビームＥＢのパターンに対応したパターンの光Ｌとなるように、各画素の輝度値を設定する。ここでは、像形成パターンにおいて、光陰極２２で像が形成される位置に対応する画素の輝度値はすべて同一の値であるものとする。
【0058】
その後、制御装置４０Ａは、光源１１から光を出射させる（ステップＳ３２）。これによって、光源１１からの光は像変更装置１２で像形成パターンに対応したパターンの光Ｌとなり、光電子銃２０へと出力される。投影機１０Ａから出力された光Ｌは、入射窓２５１を透過して光電子銃２０の筐体２５内に入射する。筐体２５内に入射した光Ｌは、鏡２１で反射され、光陰極２２の電子放出面２２１に照射され、像形成パターンに対応する像が形成される。光陰極２２の電子放出面２２１では、像が形成された位置で光電効果によって電子が放出される。このとき、光陰極２２、補助電極２３および陽極２４には電圧制御装置２６によって定められた電圧が印加されており、光陰極２２、補助電極２３および陽極２４によって発生した静電界によって、電子が加速され、電子ビームＥＢとなる。電子ビームＥＢは、陽極２４に設けられた孔を通過し、加工室３０Ａへと向かう。光電子銃２０の筐体２５および加工室３０Ａの筐体３２の内部は、電子ビームＥＢがビームプロファイラ３４まで到達できるように、真空排気装置３３で真空が保たれている。そして、電子ビームＥＢがビームプロファイラ３４に到達する。
【0059】
電子ビームＥＢがビームプロファイラ３４に到達すると、ビームプロファイラ３４は、ステージ３１上のｘｙ方向の電流密度を測定し、測定結果をフィードバック装置５０のビームプロファイラ信号処理装置５１に送信する（ステップＳ３３）。ビームプロファイラ信号処理装置５１は、測定結果を受信すると、ステージ３１上のｘｙ方向の電流密度から、電子ビームＥＢの電流密度分布である電流密度分布算出値を算出し、電流密度分布算出値を電子ビーム分布比較装置５２に送信する（ステップＳ３４）。
【0060】
電子ビーム分布比較装置５２は、電流密度分布算出値を電流密度分布目標値と比較し、各位置における電流密度分布算出値の電流密度分布目標値からのずれの量を算出した比較結果を生成し、比較結果を制御装置４０Ａに送信する（ステップＳ３５）。
【0061】
制御装置４０Ａは、比較結果からずれの量が規定値を超える部分があるかを判定する（ステップＳ３６）。図９は、光陰極の電子放出面の量子効率および電子放出面に投影される像の一例をＬ軸の正方向から見た図である。光陰極２２の電子放出面２２１の中心を原点Ｏとして、光陰極２２内の量子効率比を等値線で表している。量子効率比は量子効率の最高値を１とした相対的値である。量子効率は、一例では、光陰極２２に入射する光Ｌの光子数に対して発生する電子の数の比である。図９では、ｘｙ面内の各位置における量子効率比が示されている。
【0062】
図９に示されるように、輝度が均一な像ＩＭｃを光陰極２２の電子放出面２２１に照射した場合に、像ＩＭｃ内には、量子効率比が０．９以上の領域と、０．９未満の領域と、が存在している。このため、像ＩＭｃが照射される領域において、光電効果で発生する電子の違いが生じる。つまり、輝度が均一であるので、量子効率が０．９未満の領域から発生する電子の数は、量子効率が０．９以上の領域から発生する電子の数に比して少なくなるような電子数分布が発生する。
【0063】
図１０は、光陰極からの電子ビームがビームプロファイラに到達する様子の一例を示す図である。光陰極２２に形成された像によって電子ビームＥＢが生成される。このうち、電子ビームＥＢｃは、像ＩＭｃによって生成されたものであることを示している。像ＩＭｃで発生した電子数分布は、図１０の電子ビームＥＢｃに示されるようにビームプロファイラ３４に転写される。つまり、像ＩＭｃ内の量子効率比の違いによって生じた電子数分布の歪みは、電子ビームＥＢの電流密度分布の歪みとして現れる。制御装置４０Ａは、この歪みを補正する処理を行う。
【0064】
図８に戻り、ずれの量が規定値を超える部分がある場合（ステップＳ３６でＹｅｓの場合）には、制御装置４０Ａは、ずれの量が規定値を超える該当箇所に対応する画素の輝度を補正する（ステップＳ３７）。
【0065】
図９の像ＩＭｃを例に挙げて画素の輝度の補正についてさらに詳しく説明する。像ＩＭｃは、均一な輝度となっている。図１１は、像変更装置の一例を示す図である。図１１に示されるように、像変更装置１２は、複数の画素１２１が２次元面内にマトリックス状に配置されている。像ＩＭｃを表現する場合には、像変更装置１２は、像ＩＭｃに対応する位置の画素１２１が均一な輝度値で光るように、すなわち光源１１からの光が同じ透過率で透過するように、各画素１２１の透過率が設定される。図１１では、円形の像ＩＭｃに対応する位置の画素１２１のみを抜き出して示している。抜き出された画素１２１が、円形の像ＩＭｃを形成するために同一の輝度値となるように設定される。
【0066】
ずれの量が規定値を超える部分がある場合には、ずれの量が規定値を超える部分に対応する像変更装置１２の画素１２１を取得し、取得した画素１２１の輝度を変更する。一例では、図９の像ＩＭｃで、量子効率が０．９未満の領域が原因で電流密度分布算出値が電流密度分布目標値から規定値以上ずれている場合には、量子効率比が０．９未満の領域に対応する画素１２１の輝度値を上げるか、量子効率比が０．９以上の領域に対応する画素１２１の輝度値を下げるか、の処理を行う。
【0067】
図８に戻り、その後、ステップＳ３２に処理が戻り、ずれの量が規定値を超える部分がなくなるまで、上記した処理が繰り返し実行される。
【0068】
ステップＳ３６で、ずれの量が規定値を超える部分がない場合（ステップＳ３６でＮｏの場合）には、制御装置４０Ａは、現在設定されている像形成パターンの各画素の輝度値を、像ＩＭｃを形成する設定値として保存する（ステップＳ３８）。その後、制御装置４０Ａは、光陰極２２の他の位置でも同じ像の補正が必要かを判定する（ステップＳ３９）。一例では、同じ像を光陰極２２上で走査させることで電子ビームＥＢを走査させる場合には、光陰極２２の像を走査させる各位置で同様の補正が必要となる。
【0069】
光陰極２２の他の位置でも同じ像の補整が必要である場合（ステップＳ３９でＹｅｓの場合）には、制御装置４０Ａは、光陰極２２の他の位置に同じ像が投影されるように他の像形成パターンを像変更装置１２に設定する（ステップＳ４０）。その後、処理がステップＳ３２に戻り、他の像形成パターンについての補正処理が実行される。一例では、図９に示されるように、像ＩＭｃと形状が同じで位置が異なる像ＩＭｄなどの像についても上記で示した処理と同様の処理を実行する。ただし、この場合には、図１０に示されるように、電子ビームＥＢｄは、像ＩＭｄから発生するが、電流密度分布の中心位置は、像ＩＭｃの場合とは異なる。
【0070】
光陰極２２の他の位置で同じ像の補整が必要ではない場合（ステップＳ３９でＮｏの場合）には、制御装置４０Ａは、保存された設定値を用いて加工処理を行う（ステップＳ４１）。このとき、ビームプロファイラ３４はステージ３１上から退避され、ステージ３１上にはワークＷが載置されることになる。また、保存した像形成パターンの各画素の輝度値を像変更装置１２に設定することで、電子ビームＥＢの電流密度分布が均一となる。また、各位置で保存した像形成パターンの各画素の輝度値を順に像変更装置１２に設定することで、電子ビームＥＢをワークＷ上で走査することが可能となる。加工処理が終了すると、処理が終了する。
【0071】
このように光陰極２２の電子放出面２２１上の各位置に光Ｌを順に照射して像を形成して、像を走査させるときに、電流密度分布が均一となるように、像変更装置１２の像形成パターンの各画素の輝度値の設定をフィードバック制御によって変えるようにした。これによって、同じ像を走査させる場合にも、均一な電流密度分布の電子ビームＥＢを走査させることが可能となる。
【0072】
実施の形態２に係る電子ビーム加工装置１Ａは、光源１１と、光源１１からの光を、ワークＷに照射される電子ビームＥＢのパターンに対応した光Ｌのパターンに変更する像形成パターンを形成する像変更装置１２と、光源１１からの光によって像形成パターンが投影された像の位置から電子を放出する光陰極２２と、光陰極２２から放出される電子を加速させる電界を生成する電極群と、像変更装置１２に像形成パターンを設定する制御装置４０Ａと、ワークＷの位置での電子ビームＥＢの進行方向に垂直な面内における電子ビームＥＢの電流密度を測定するビームプロファイラ３４と、ビームプロファイラ３４による測定結果を用いて電子ビームＥＢの電流密度分布を算出し、各位置における算出した電子ビームＥＢの電流密度分布と目標値とを比較するフィードバック装置５０と、を備える。像変更装置１２は、２次元面内でマトリックス状に配置された複数の画素の光源１１から透過する光の輝度を変更することによって像形成パターンを形成する。制御装置４０Ａは、各位置における算出した電子ビームＥＢの電流密度分布と目標値との比較結果を用いて、電子ビームＥＢの電流密度分布が均一となるように像形成パターンの各画素の輝度を変更する。これによって、光Ｌが照射される像内における光陰極２２の量子効率の位置依存性による電子ビームＥＢの電流密度分布の歪み、光陰極２２の経年劣化による電子ビームＥＢの電流密度分布の歪み、光陰極２２への光Ｌの照射位置の変更による電子ビームＥＢの電流密度分布の歪みを補正することができる。この結果、光陰極２２の電子放出面２２１上に像を走査させた場合でも、電子放出面２２１上での像の位置にかかわらず、ワークＷ上に均一な電流密度分布を有する電子ビームＥＢを走査させることができる。つまり、従来では困難であった光陰極２２の量子効率の位置依存性または経年劣化による電流密度分布の歪みを補正し、光陰極２２に投影される像を投影機１０で動かすことで、電子ビームＥＢを均一な電流密度分布で走査させることができる。
【0073】
実施の形態３．
実施の形態３では、従来では困難であった複数の電子ビームＥＢを走査することができる電子ビーム加工装置および電子ビーム照射方法について説明する。
実施の形態３では、従来では困難であった複数の電子ビームＥＢを走査することができる電子ビーム加工装置および電子ビーム照射方法について説明する。
【0074】
図１２は、実施の形態３に係る電子ビーム加工装置の構成の一例を模式的に示す図である。なお、実施の形態１，２と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略し、実施の形態１，２と異なる部分について説明する。実施の形態３に係る電子ビーム加工装置１Ｂは、実施の形態１の構成と実施の形態２の構成とを組み合わせたものである。すなわち、実施の形態３に係る電子ビーム加工装置１Ｂは、実施の形態１の加工室３０に代えて加工室３０Ａを備える。加工室３０Ａは、実施の形態２で説明したように、ビームプロファイラ３４をさらに備える。実施の形態３に係る電子ビーム加工装置１Ｂは、実施の形態１の構成に、フィードバック装置５０をさらに備える。
【0075】
実施の形態３に係る電子ビーム加工装置１Ｂは、制御装置４０に代えて制御装置４０Ｂを備える。制御装置４０Ｂは、制御装置４０，４０Ａの機能に加えて、像変更装置１２に設定した、複数の像を形成するパターンを含む像形成パターンを光陰極２２に投影して得られる複数の電子ビームＥＢの電流密度分布算出値に歪みがある場合に、像変更装置１２の対応する位置の画素の輝度値を変更するか、あるいは像形成パターンを複数の像を別々に個々の像として形成するパターンを含む像形成パターンに分け、分けた像形成パターンの光陰極２２への投影に遅延時間を設定する。以下では、元の複数の像を形成するパターンを含む像形成パターンは、全体像形成パターンと称される。全体像形成パターンを複数の像形成パターンに分けた個々の像形成パターンは、個別像形成パターンと称される。また、全体像形成パターンおよび個別像形成パターンは、ここに区別する必要がない場合には、像形成パターンと称される。
【0076】
また、制御装置４０Ｂは、同じ形状の複数の像が光陰極２２上で走査されるように、同じ形状で位置が異なる像形成パターンを定められた時間間隔で切り替えることによって、光陰極２２上に形成された像で生成される電子ビームＥＢを走査させる。このとき使用される像形成パターンは、電流密度分布算出値と電流密度分布目標値との間のずれの量が規定値以内となるように補正されたものが使用される。
【0077】
次に、図１２に示される電子ビーム加工装置１Ｂの動作について説明する。図１３から図１６は、実施の形態３に係る電子ビーム照射方法の一例を示すフローチャートである。図１７は、光陰極に投影する光のパターンの一例を示す図である。ここでは、図１７に示されるように２つの像ＩＭｅ，ＩＭｆに対応する２つの電子ビームＥＢが照射される場合を例に挙げて説明を行う。
【0078】
まず、加工室３０Ａでは、ステージ３１上にビームプロファイラ３４が設置される。この状態で、制御装置４０Ｂは、像ＩＭｅおよび像ＩＭｆが同時に光陰極２２に投影されるように像変更装置１２に全体像形成パターンを設定する（ステップＳ５１）。次いで、制御装置４０Ｂは、パルス発生器１３に光を出射するように指示する（ステップＳ５２）。これによって、光源１１からの光は像変更装置１２で全体像形成パターンに対応したパターンの光Ｌとなり、光電子銃２０へと出力される。投影機１０から出力された光Ｌは、入射窓２５１を透過して光電子銃２０の筐体２５内に入射する。筐体２５内に入射した光Ｌは、鏡２１で反射され、光陰極２２の電子放出面２２１に照射され、全体像形成パターンに対応する像ＩＭｅおよび像ＩＭｆが同時に形成される。そして、像ＩＭｅおよび像ＩＭｆに対応した電子が光陰極２２から放出され、光陰極２２、補助電極２３および陽極２４によって形成される電界によって、ステージ３１の方に向かって加速される電子ビームＥＢが生成される。電子ビームＥＢは、陽極２４に設けられた孔を通過し、加工室３０Ａへと向かう。
【0079】
光電子銃２０の筐体２５および加工室３０Ａの筐体３２の内部は、電子ビームＥＢがビームプロファイラ３４まで到達できるように、真空排気装置３３で真空が保たれている。電子ビームＥＢがビームプロファイラ３４に到達する。
【0080】
電子ビームＥＢがビームプロファイラ３４に到達すると、ビームプロファイラ３４は、ステージ３１上のｘｙ方向の電流密度を測定し、測定結果をフィードバック装置５０のビームプロファイラ信号処理装置５１に送信する（ステップＳ５３）。ビームプロファイラ信号処理装置５１は、測定結果を受信すると、ステージ３１上のｘｙ方向の電流密度から、電流密度分布を算出し、電流密度分布算出値を電子ビーム分布比較装置５２に送信する（ステップＳ５４）。
【0081】
電子ビーム分布比較装置５２は、電流密度分布算出値を電流密度分布目標値と比較し、各位置における電流密度分布算出値の電流密度分布目標値からのずれの量を算出した比較結果を生成し、比較結果を制御装置４０Ｂに送信する（ステップＳ５５）。
【0082】
制御装置４０Ｂは、比較結果からずれの量が規定値を超える部分があるかを判定する（ステップＳ５６）。ずれの量が規定値を超える部分がある場合（ステップＳ５６でＹｅｓの場合）には、制御装置４０Ｂは、ずれの量が規定値を超える該当箇所に対応する画素を特定する（ステップＳ５７）。制御装置４０Ｂは、特定した画素での輝度値による変更が不可能であるかを判定する（ステップＳ５８）。輝度値による変更が不可能ではない場合（ステップＳ５８でＮｏの場合）には、制御装置４０Ｂは、特定した画素の輝度値を補正する（ステップＳ５９）。その後、ステップＳ５２に処理が戻る。特定した画素の輝度値による変更が可能な場合には、上記したステップＳ５２からステップＳ５９までの処理が繰り返し実行される。
【0083】
ステップＳ５６で、ずれの量が規定値を超える部分がない場合（ステップＳ５６でＮｏの場合）には、制御装置４０Ｂは、現在設定されている全体像形成パターンの各画素の輝度値を、像ＩＭｅおよび像ＩＭｆを同時に形成する設定値として保存する（ステップＳ６０）。
【0084】
その後、制御装置４０Ｂは、光陰極２２の他の位置でも同じ像の補正が必要かを判定する（ステップＳ６１）。ここで、他の位置の同じ像は、像ＩＭｅおよび像ＩＭｆと同じ形状を有し、光陰極２２上での照射位置が異なる像である。一例では、像ＩＭｅおよび像ＩＭｆを走査する際に、異なる位置の同じ像の全体像形成パターンが使用される。
【0085】
光陰極２２の他の位置でも同じ像の補整が必要である場合（ステップＳ６１でＹｅｓの場合）には、制御装置４０Ｂは、異なる位置に同じ像ＩＭｅおよび像ＩＭｆを同時に形成する他の全体像形成パターンを像変更装置１２に設定する（ステップＳ６２）。その後、処理がステップＳ５２に戻り、他の全体像形成パターンについても同様の処理が実行される。
【0086】
一方、ステップＳ５８で、輝度値による変更が不可能である場合（ステップＳ５８でＹｅｓの場合）は、実施の形態１の図２および図３で説明したように、像ＩＭｅによる電子ビームＥＢと像ＩＭｆによる電子ビームＥＢとの間のクーロン力の影響が無視できない場合である。この場合には、像ＩＭｅと像ＩＭｆとを別々に投影し、像ＩＭｅを形成するパターンを含む光Ｌの照射と像ＩＭｆを形成するパターンを含む光Ｌの照射との間に遅延時間を設ける。つまり、制御装置４０Ｂは、ステップＳ５１で設定した全体像形成パターンを、像ＩＭｅを形成する個別像形成パターンと、像ＩＭｆを形成する個別像形成パターンと、に分ける（ステップＳ７１）。また、制御装置４０Ｂは、光陰極２２に像ＩＭｅ用の個別像形成パターンを投影する照射時間と、像ＩＭｆ用の個別像形成パターンを投影する照射時間と、の間の遅延時間を変更する（ステップＳ７２）。最初の状態は、遅延時間が０であるとしており、この状態から遅延時間を設けるようにする処理である。遅延時間を最初に変更する場合には、遅延時間を任意の時間とすることができるが、予め定められた値を初期値として設定することもできる。
【0087】
次いで、制御装置４０Ｂは、像ＩＭｅ用の個別像形成パターンによる像ＩＭｅと、像ＩＭｆ用の個別像形成パターンによる像ＩＭｆと、が遅延時間Δｔｄをあけて順に光陰極２２に投影されるように、像変更装置１２およびパルス発生器１３を設定する（ステップＳ７３）。これによって、実施の形態１の図４および図５に示されるように、像ＩＭｅ用の個別像形成パターンによる光Ｌと、像ＩＭｆ用の個別像形成パターンによる光Ｌと、が光陰極２２に交互に投影される。またこれに伴って、光陰極２２からは、像ＩＭｅによる電子ビームＥＢと像ＩＭｆによる電子ビームＥＢとが交互に生成されることになる。そして、これらの電子ビームＥＢがビームプロファイラ３４に到達する。
【0088】
電子ビームＥＢがビームプロファイラ３４に到達すると、ビームプロファイラ３４は、ステージ３１上のｘｙ方向の電流密度を測定し、測定結果をフィードバック装置５０のビームプロファイラ信号処理装置５１に送信する（ステップＳ７４）。ビームプロファイラ信号処理装置５１は、測定結果を受信すると、ステージ３１上のｘｙ方向の電流密度から、電流密度分布算出値を算出し、電流密度分布算出値を電子ビーム分布比較装置５２に送信する（ステップＳ７５）。
【0089】
電子ビーム分布比較装置５２は、電流密度分布算出値を電流密度分布目標値と比較し、各位置における電流密度分布算出値の電流密度分布目標値からのずれの量を算出した比較結果を生成し、比較結果を制御装置４０Ｂに送信する（ステップＳ７６）。
【0090】
制御装置４０Ｂは、比較結果からずれの量が規定値を超える部分があるかを判定する（ステップＳ７７）。ずれの量が規定値を超える部分がある場合（ステップＳ７７でＹｅｓの場合）には、制御装置４０Ｂは、特定した画素での輝度値による変更が不可能であるかを判定する（ステップＳ７８）。輝度値による変更が不可能ではない場合（ステップＳ７８でＮｏの場合）には、制御装置４０Ｂは、ずれの量が規定値を超える該当箇所に対応する画素の輝度を補正する（ステップＳ７９）。その後、ステップＳ７４に処理が戻り、ずれの量が規定値を超える部分がなくなるまで、上記した処理が繰り返し実行される。
【0091】
輝度値による変更が不可能である場合（ステップＳ７８でＹｅｓの場合）には、制御装置４０Ｂは、遅延時間を補正する（ステップＳ８０）。その後、ステップＳ７４に処理が戻り、ずれの量が規定値を超える部分がなくなるまで、上記した処理が繰り返し実行される。
【0092】
ステップＳ７７で、ずれの量が規定値を超える部分がない場合（ステップＳ７７でＮｏの場合）には、制御装置４０Ｂは、現在設定されている像ＩＭｆ用の個別像形成パターンの各画素の輝度、像ＩＭｆ用の個別像形成パターンの各画素の輝度および遅延時間をそれぞれ像ＩＭｅおよび像ＩＭｆを形成する設定値として保存する（ステップＳ８１）。
【0093】
その後、制御装置４０Ｂは、光陰極２２の他の位置でも同じ像の補正が必要かを判定する（ステップＳ８２）。光陰極２２の他の位置でも同じ像の補整が必要である場合（ステップＳ８２でＹｅｓの場合）には、制御装置４０Ｂは、同じ像ＩＭｅおよび同じ像ＩＭｆがそれぞれ光陰極２２の他の位置に投影されるように新たな像ＩＭｅ用の個別像形成パターンおよび新たな像ＩＭｆ用の個別像形成パターンを像変更装置１２に設定し、遅延時間をパルス発生器１３に設定する（ステップＳ８３）。遅延時間は、ステップＳ８１で保存された遅延時間を用いることができる。その後処理がステップＳ７４に戻り、他の位置で同様の処理が実行される。
【0094】
ステップＳ８２で光陰極２２の他の位置で同じ像の補整が必要ではない場合（ステップＳ８２でＮｏの場合）、あるいはステップＳ６１で光陰極２２の他の位置で同じ像の補整が必要ではない場合（ステップＳ６１でＮｏの場合）には、制御装置４０Ｂは、保存された設定値を用いて加工処理を行う（ステップＳ８４）。このとき、ビームプロファイラ３４は退避され、ステージ３１上にはワークＷが載置されることになる。また、各位置で保存した像形成パターンの各画素の輝度を順に像変更装置１２に設定することで、電子ビームＥＢをワークＷ上で走査することが可能となる。一例では、像ＩＭｅおよび像ＩＭｆが同時に投影されても電子ビームＥＢの電流密度分布が歪まない場合には、像ＩＭｅおよび像ＩＭｆの光陰極２２上での投影位置が変わるように、像ＩＭｅおよび像ＩＭｆを含む全体像形成パターンを用いて走査を行う。また、像ＩＭｅおよび像ＩＭｆが同時に投影されると、電子ビームＥＢの電流密度分布が歪む場合には、光陰極２２上での像ＩＭｅおよび像ＩＭｆの投影位置が変わるとともに、像ＩＭｅと像ＩＭｆとを遅延時間をおいて光陰極２２に投影されるように、像ＩＭｅ用の個別像形成パターンと像ＩＭｆ用の個別像形成パターンとを用いて走査を行う。その後、加工処理が終了すると、処理が終了する。
【0095】
以上のように、実施の形態３では、複数の像を同時に光陰極２２に投影したときに生成される電子ビームＥＢの電流密度分布が目標値に対して規定値以上離れている場合には、像変更装置１２の画素の輝度値を変更するか、当該画素の輝度調整では不可能な場合に複数の像を個々の像として別々に遅延時間を設けて光陰極２２に投影するようにした。これによって、光陰極２２への像の投影によって生成する電子ビームＥＢの電流密度分布の歪みを検出し、均一な電流密度分布となる電子ビームＥＢをワークＷに照射することが可能となる。
【0096】
また、複数の像の投影位置を光陰極２２上で変えることによって、電子ビームＥＢを走査する場合に、複数の像の投影位置のそれぞれで電子ビームＥＢの電流密度分布の歪みが生じないように、像変更装置１２の画素の輝度を設定し、あるいは複数の像を個々の像として別々に投影するように遅延時間を設定するようにした。これによって、従来では困難であった、投影機１０と光陰極２２とで複数の電子ビームＥＢをそれぞれ均一な電流密度分布で走査させることができる。
【0097】
実施の形態４．
実施の形態４では、光陰極２２を長寿命化することができる電子ビーム加工装置および電子ビーム照射方法を説明する。
実施の形態４では、光陰極２２を長寿命化することができる電子ビーム加工装置および電子ビーム照射方法を説明する。
【0098】
図１８は、実施の形態４に係る電子ビーム加工装置の構成の一例を模式的に示す図である。なお、実施の形態１から３と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略し、実施の形態１から３と異なる部分について説明する。実施の形態４に係る電子ビーム加工装置１Ｃは、投影機１０と、光電子銃２０と、加工室３０Ａと、制御装置４０Ｃと、フィードバック装置５０と、を備える。加工室３０Ａは、実施の形態３の加工室３０Ａの構成に加えて、電子レンズ３６および偏向コイル３７をさらに有する。電子レンズ３６は、電子ビームＥＢを収束させる機能を有する。偏向コイル３７は、電子ビームＥＢの向き、すなわちワークＷ上の照射位置を変える機能を有する。
【0099】
制御装置４０Ｃは、電子レンズ３６および偏向コイル３７を制御する機能をさらに有する。一例では、制御装置４０Ｃは、電子ビームＥＢを電子レンズ３６で収束させ、電子ビームＥＢの向きを偏向コイル３７で変えることで、電子ビームＥＢをワークＷ上で走査させる。電子レンズ３６および偏向コイル３７は、補助電極２３および陽極２４を含む電極群とステージ３１またはステージ３１に載置されるワークＷとの間に配置される。
【0100】
また、制御装置４０Ｃは、光陰極２２の電子放出面２２１の不良領域を検知すると、不良領域に像が照射されないように像変更装置１２の像形成パターンを変更し、変更した像形成パターンによる像を光陰極２２に投影する。つまり、制御装置４０Ｃは、光陰極２２に不良領域がある場合に、不良領域を含まないように形成した新たな像形成パターンを像変更装置１２に設定する。
【0101】
光陰極２２に不良領域がある場合には、実施の形態２，３のように投影機１０，１０Ａから出力される光Ｌを光陰極２２の電子放出面２２１上で走査させる方法は使用できない。しかし、実施の形態４では、光陰極２２の不良領域を避けた領域に固定した像を投影して電子ビームＥＢを生成し、偏向コイル３７を用いてワークＷ上に電子ビームＥＢを走査させることが可能となる。すなわち、制御装置４０Ｃは、偏向コイル３７を制御して、電子ビームＥＢを走査する。不良領域は、量子効率が著しく低下した領域で、光陰極２２の寿命によって、あるいは加工室３０Ａで発生した陽イオンが光陰極２２に衝突することによって生じる。光Ｌを当てても電流密度分布の変化がない、あるいは、対応する像変更装置１２の画素が最大輝度でも電子ビームＥＢの電流密度が規定値を超えない領域は、不良領域であると判定することができる。
【0102】
つまり、制御装置４０Ｃは、不良領域を含む領域に像形成パターンが投影されたときに形成される電子ビームＥＢの照射位置に、新たな像形成パターンが光陰極２２に投影されたときに形成される電子ビームＥＢが照射されるように、電子レンズ３６および偏向コイル３７を制御する。
【0103】
次に、実施の形態４に係る電子ビーム照射方法について説明する。図１９から図２２は、実施の形態４に係る電子ビーム照射方法の手順の一例を示すフローチャートである。なお、実施の形態３の図１３から図１６と同一の処理には同一のステップ番号を付して、その説明を省略する。
【0104】
複数の像を同時に投影する際の電子ビームＥＢの電流密度分布の歪みを補正する場合のステップＳ５７の後、制御装置４０Ｃは、不良領域が光陰極２２の像が投影される領域に存在するか判定する（ステップＳ９１）。不良領域が像に存在しない場合（ステップＳ９１でＮｏの場合）には、ステップＳ５８に処理が移る。
【0105】
一方、不良領域が像に存在する場合（ステップＳ９１でＹｅｓの場合）には、制御装置４０Ｃは、不良領域に像が投影されない全体像形成パターンを像変更装置１２に設定する（ステップＳ９２）。図２３は、光陰極の電子放出面の量子効率および電子放出面に投影される像の一例をＬ軸の正方向から見た図である。光陰極２２の中心を原点Ｏとして、光陰極２２内の量子効率比を等値線で表している。図２３において、原点Ｏを含む領域が不良領域Ｒｂになったものとする。この場合には、制御装置４０Ｃは、不良領域Ｒｂ以外の領域に像ＩＭｇが投影されるように像変更装置１２に像形成パターンを設定する。その後、ステップＳ５２に処理が移る。すなわち、不良領域Ｒｂを含まない像からの電子ビームＥＢが均一な電流密度分布となるように補正が行われる。
【0106】
図２２の全体像形成パターンを複数の個別像形成パターンに分け、複数の個別像形成パターンのそれぞれを遅延時間を設けて投影する際の電子ビームＥＢの電流密度分布の歪みを補正する場合のステップＳ７７で、ずれの量が規定値を超える部分がある場合（ステップＳ７７でＹｅｓの場合）に、制御装置４０Ｃは、不良領域が光陰極２２の像が投影される領域に存在するか判定する（ステップＳ１０１）。不良領域が像に存在しない場合（ステップＳ１０１でＮｏの場合）には、ステップＳ７８に処理が移る。
【0107】
一方、不良領域が像に存在する場合（ステップＳ１０１でＹｅｓの場合）には、制御装置４０Ｃは、像ＩＭｅ用の個別像形成パターンによる像ＩＭｅと、像ＩＭｆ用の個別像形成パターンによる像ＩＭｆと、が不良領域に像が投影されないように像形成パターンを像変更装置１２に設定する（ステップＳ１０２）。その後、ステップＳ７４に処理が移る。
【0108】
なお、ステップＳ５９およびステップＳ７９の処理は、制御装置４０Ｃは、像変更装置１２の画素の輝度値を補正し、または電子レンズ３６の焦点距離を変更する処理（ステップＳ５９Ａ，ステップＳ７９Ａ）となる。このような処理によって、電子ビームＥＢの電流密度分布の歪みが補正される。
【0109】
また、実施の形態４では、光陰極２２に投影する像を走査するのではなく、偏向コイル３７によって電子ビームＥＢを走査する。このため、ステップＳ６０の後またはステップＳ８１の後に、保存した設定値を用いて加工処理を行うステップＳ８４が実行される。すなわち、ステップＳ８４の加工処理では、偏向コイル３７を用いて、電子ビームＥＢをワークＷ上で走査する。
【0110】
一例では、不良領域を含む第１領域に円形の像を投影して電子ビームＥＢを形成していた場合には、不良領域以外の他の第２領域に円形の像を投影し、第２領域に投影された円形の像によって形成される電子ビームＥＢを偏向コイル３７によって照射位置を変化させる。これによって、第１領域に像を投影して得られる電子ビームＥＢの照射位置と同じ位置に、不良領域を使用せずに形成した電子ビームＥＢを照射することができる。
【0111】
実施の形態４では、光陰極２２に不良領域が存在する場合に、不良領域を含まないように光陰極２２に投影する像を形成する像形成パターンを変更し、光陰極２２に投影される像によって形成される電子ビームＥＢが均一な電流分布密度となるように補正を行う。また、実施の形態４では、電子ビームＥＢを収束させる電子レンズ３６と、電子ビームＥＢの向きを変える偏向コイル３７と、を備えるようにした。実施の形態２，３のように、投影機１０によって投影される像を光陰極２２上で動かすことで電子ビームＥＢを走査するのではなく、偏向コイル３７で電子ビームＥＢを走査することが可能となる。これによって、不良領域を含まないように照射された像によって形成される電子ビームＥＢの照射位置を、偏向コイル３７によって、本来、像が投影されるはずの光陰極２２の位置から生成される電子ビームＥＢの照射位置と同じ位置とすることができる。このように、光陰極２２の不良領域以外の領域に像を形成しても、偏向コイル３７によって所望のパターンの電子ビームＥＢをワークＷ上の所望の位置に照射することが可能となる。この結果、光陰極２２に不良領域が生じても、不良領域以外の領域を活用して像を形成することが可能となるので、光陰極２２を長寿命化することができる。
【0112】
ここで、電子ビーム加工装置１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃの制御装置４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃのハードウェア構成について説明する。図２４は、実施の形態１から４に係る電子ビーム加工装置の制御装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【0113】
制御装置４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃは、図２４に示される制御回路４００、すなわちプロセッサ４０１およびメモリ４０２により実現することができる。プロセッサ４０１の例は、ＣＰＵ（中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）ともいう）またはシステムＬＳＩ（Large Scale Integration）である。メモリ４０２の例は、ＲＡＭ（Random Access Memory）またはＲＯＭ（Read Only Memory）である。
【0114】
プロセッサ４０１がメモリ４０２に記憶されている、制御装置４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃでの処理を実行するためのプログラムである制御プログラムを読み出して実行することによって、制御装置４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃの機能は実現される。また、この制御プログラムは、制御装置４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃにおける電子ビーム照射方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。制御装置４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃで実行される制御プログラムは、電子ビーム加工装置１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃの電子ビームＥＢの照射処理をモジュール化したモジュール構成となっており、これらが主記憶装置上にロードされ、これらが主記憶装置上に生成される。
【0115】
メモリ４０２は、電子ビームＥＢの照射処理を行う際に、像変更装置１２に設定するデータ、パルス発生器１３に設定するデータ等を記憶したり、フィードバック装置５０からの比較結果を用いて像を形成する設定値を補正する際に使用するデータを記憶したりする。メモリ４０２は、プロセッサ４０１が各種処理を実行する際の一時メモリにも使用される。
【0116】
プロセッサ４０１が実行する制御プログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルで、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記憶されてコンピュータプログラムプロダクトとして提供されてもよい。また、プロセッサ４０１が実行する制御プログラムは、インターネットなどのネットワーク経由で電子ビーム加工装置１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃの制御装置４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃに提供されてもよい。
【0117】
また、制御装置４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃを専用のハードウェアで実現してもよい。また、制御装置４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃの機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。
【0118】
以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【0119】
以下、本開示の諸態様を付記としてまとめて記載する。
【0120】
［付記１］
光源と、
前記光源からの光を、加工対象に照射する電子ビームのパターンに対応した光のパターンに変更する像形成パターンを形成する像変更装置と、
前記光源からの光の出射のタイミングを切り替えるパルス発生器と、
前記光源からの光によって前記像形成パターンが投影された像の位置から電子を放出する光陰極と、
前記光陰極から放出される前記電子を加速させる電界を生成する電極群と、
前記像変更装置に前記像形成パターンを設定し、前記パルス発生器に前記タイミングを設定する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記像形成パターンが複数存在する場合に、前記複数の像形成パターンのそれぞれが順に前記光陰極に投影されるとともに、前記複数の像形成パターンを切り替えるときに切り替え前の像形成パターンの投影が終了してから定められた時間である遅延時間が経過した後に切り替え後の像形成パターンの投影を開始するように前記像変更装置および前記パルス発生器を制御することを特徴とする電子ビーム加工装置。
［付記２］
光源と、
前記光源からの光を、加工対象に照射する電子ビームのパターンに対応した光のパターンに変更する像形成パターンを形成する像変更装置と、
前記光源からの光によって前記像形成パターンが投影された像の位置から電子を放出する光陰極と、
前記光陰極から放出される前記電子を加速させる電界を生成する電極群と、
前記像変更装置に前記像形成パターンを設定する制御装置と、
前記加工対象の位置での前記電子ビームの進行方向に垂直な面内における前記電子ビームの電流密度を測定するビームプロファイラと、
前記ビームプロファイラによる測定結果を用いて前記電子ビームの電流密度分布を算出し、各位置における算出した前記電子ビームの電流密度分布と目標値とを比較するフィードバック装置と、
を備え、
前記像変更装置は、２次元面内でマトリックス状に配置された複数の画素の前記光源から透過する光の輝度を変更することによって前記像形成パターンを形成し、
前記制御装置は、前記各位置における算出した前記電子ビームの電流密度分布と前記目標値との比較結果を用いて、前記電子ビームの電流密度分布が均一となるように前記像形成パターンの画素の輝度を変更することを特徴とする電子ビーム加工装置。
［付記３］
前記加工対象の位置での前記電子ビームの進行方向に垂直な面内における前記電子ビームの電流密度を測定するビームプロファイラと、
前記ビームプロファイラによる測定結果を用いて前記電子ビームの電流密度分布を算出し、各位置における算出した前記電子ビームの電流密度分布と目標値とを比較するフィードバック装置と、
をさらに備え、
前記像変更装置は、２次元面内でマトリックス状に配置された複数の画素の前記光源から透過する光の輝度を変更することによって前記像形成パターンを形成し、
前記制御装置は、前記各位置における算出した前記電子ビームの電流密度分布と前記目標値との比較結果を用いて、前記電子ビームの電流密度分布が均一となるように前記像形成パターンの画素の輝度または前記遅延時間を変更することを特徴とする付記１に記載の電子ビーム加工装置。
［付記４］
前記制御装置は、前記光陰極に不良領域がある場合に、前記不良領域を含まないように形成した新たな像形成パターンを前記像変更装置に設定することを特徴とする付記２または３に記載の電子ビーム加工装置。
［付記５］
前記電極群と前記加工対象との間に配置され、前記電子ビームを収束させる電子レンズと、
前記電極群と前記加工対象との間に配置され、前記電子ビームの向きを変える偏向コイルと、
をさらに備え、
前記制御装置は、前記不良領域を含む領域に前記像形成パターンが投影されたときに形成される電子ビームの照射位置に、前記新たな像形成パターンが前記光陰極に投影されたときに形成される電子ビームが照射されるように、前記電子レンズおよび前記偏向コイルを制御することを特徴とする付記４に記載の電子ビーム加工装置。
［付記６］
前記制御装置は、前記光陰極上を前記像が移動するように前記像形成パターンを変化させて、前記電子ビームを走査することを特徴とする付記２から４のいずれか１つに記載の電子ビーム加工装置。
［付記７］
前記制御装置は、前記偏向コイルを制御して、前記電子ビームを走査することを特徴とする付記５に記載の電子ビーム加工装置。
［付記８］
前記遅延時間は、前記切り替え前の像形成パターンが投影されたときに形成される電子ビームと、前記切り替え後の像形成パターンが投影されたときに形成される電子ビームと、の間がクーロン力による影響を無視することができる間隔となるように設定されることを特徴とする付記１または３に記載の電子ビーム加工装置。
［付記９］
光源と、
前記光源からの光を、加工対象に照射する電子ビームのパターンに対応した光のパターンに変更する像形成パターンを形成する像変更装置と、
前記光源からの光の出射のタイミングを切り替えるパルス発生器と、
前記光源からの光によって前記像形成パターンが投影された像の位置から電子を放出する光陰極と、
前記光陰極から放出される前記電子を加速させる電界を生成する電極群と、
前記像変更装置に前記像形成パターンを設定し、前記パルス発生器に前記タイミングを設定する制御装置と、
を備える電子ビーム加工装置での電子ビーム照射方法であって、
前記制御装置は、前記像形成パターンが複数存在する場合に、前記複数の像形成パターンのそれぞれが順に前記光陰極に投影されるとともに、前記複数の像形成パターンを切り替えるときに切り替え前の像形成パターンの投影が終了してから定められた時間である遅延時間が経過した後に切り替え後の像形成パターンの投影を開始するように前記像変更装置および前記パルス発生器を制御することを特徴とする電子ビーム照射方法。
［付記１０］
光源と、
前記光源からの光を、加工対象に照射する電子ビームのパターンに対応した光のパターンに変更する像形成パターンを形成する像変更装置と、
前記光源からの光によって前記像形成パターンが投影された像の位置から電子を放出する光陰極と、
前記光陰極から放出される前記電子を加速させる電界を生成する電極群と、
前記像変更装置に前記像形成パターンを設定する制御装置と、
前記加工対象の位置での前記電子ビームの進行方向に垂直な面内における前記電子ビームの電流密度を測定するビームプロファイラと、
前記ビームプロファイラによる測定結果を用いて前記電子ビームの電流密度分布を算出し、各位置における算出した前記電子ビームの電流密度分布と目標値とを比較するフィードバック装置と、
を備え、
前記像変更装置は、２次元面内でマトリックス状に配置された複数の画素の前記光源から透過する光の輝度を変更することによって前記像形成パターンを形成する電子ビーム加工装置での電子ビーム照射方法であって、
前記制御装置は、前記各位置における算出した前記電子ビームの電流密度分布と前記目標値との比較結果を用いて、前記電子ビームの電流密度分布が均一となるように前記像形成パターンの画素の輝度を変更することを特徴とする電子ビーム照射方法。
光源と、
前記光源からの光を、加工対象に照射する電子ビームのパターンに対応した光のパターンに変更する像形成パターンを形成する像変更装置と、
前記光源からの光の出射のタイミングを切り替えるパルス発生器と、
前記光源からの光によって前記像形成パターンが投影された像の位置から電子を放出する光陰極と、
前記光陰極から放出される前記電子を加速させる電界を生成する電極群と、
前記像変更装置に前記像形成パターンを設定し、前記パルス発生器に前記タイミングを設定する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記像形成パターンが複数存在する場合に、前記複数の像形成パターンのそれぞれが順に前記光陰極に投影されるとともに、前記複数の像形成パターンを切り替えるときに切り替え前の像形成パターンの投影が終了してから定められた時間である遅延時間が経過した後に切り替え後の像形成パターンの投影を開始するように前記像変更装置および前記パルス発生器を制御することを特徴とする電子ビーム加工装置。
［付記２］
光源と、
前記光源からの光を、加工対象に照射する電子ビームのパターンに対応した光のパターンに変更する像形成パターンを形成する像変更装置と、
前記光源からの光によって前記像形成パターンが投影された像の位置から電子を放出する光陰極と、
前記光陰極から放出される前記電子を加速させる電界を生成する電極群と、
前記像変更装置に前記像形成パターンを設定する制御装置と、
前記加工対象の位置での前記電子ビームの進行方向に垂直な面内における前記電子ビームの電流密度を測定するビームプロファイラと、
前記ビームプロファイラによる測定結果を用いて前記電子ビームの電流密度分布を算出し、各位置における算出した前記電子ビームの電流密度分布と目標値とを比較するフィードバック装置と、
を備え、
前記像変更装置は、２次元面内でマトリックス状に配置された複数の画素の前記光源から透過する光の輝度を変更することによって前記像形成パターンを形成し、
前記制御装置は、前記各位置における算出した前記電子ビームの電流密度分布と前記目標値との比較結果を用いて、前記電子ビームの電流密度分布が均一となるように前記像形成パターンの画素の輝度を変更することを特徴とする電子ビーム加工装置。
［付記３］
前記加工対象の位置での前記電子ビームの進行方向に垂直な面内における前記電子ビームの電流密度を測定するビームプロファイラと、
前記ビームプロファイラによる測定結果を用いて前記電子ビームの電流密度分布を算出し、各位置における算出した前記電子ビームの電流密度分布と目標値とを比較するフィードバック装置と、
をさらに備え、
前記像変更装置は、２次元面内でマトリックス状に配置された複数の画素の前記光源から透過する光の輝度を変更することによって前記像形成パターンを形成し、
前記制御装置は、前記各位置における算出した前記電子ビームの電流密度分布と前記目標値との比較結果を用いて、前記電子ビームの電流密度分布が均一となるように前記像形成パターンの画素の輝度または前記遅延時間を変更することを特徴とする付記１に記載の電子ビーム加工装置。
［付記４］
前記制御装置は、前記光陰極に不良領域がある場合に、前記不良領域を含まないように形成した新たな像形成パターンを前記像変更装置に設定することを特徴とする付記２または３に記載の電子ビーム加工装置。
［付記５］
前記電極群と前記加工対象との間に配置され、前記電子ビームを収束させる電子レンズと、
前記電極群と前記加工対象との間に配置され、前記電子ビームの向きを変える偏向コイルと、
をさらに備え、
前記制御装置は、前記不良領域を含む領域に前記像形成パターンが投影されたときに形成される電子ビームの照射位置に、前記新たな像形成パターンが前記光陰極に投影されたときに形成される電子ビームが照射されるように、前記電子レンズおよび前記偏向コイルを制御することを特徴とする付記４に記載の電子ビーム加工装置。
［付記６］
前記制御装置は、前記光陰極上を前記像が移動するように前記像形成パターンを変化させて、前記電子ビームを走査することを特徴とする付記２から４のいずれか１つに記載の電子ビーム加工装置。
［付記７］
前記制御装置は、前記偏向コイルを制御して、前記電子ビームを走査することを特徴とする付記５に記載の電子ビーム加工装置。
［付記８］
前記遅延時間は、前記切り替え前の像形成パターンが投影されたときに形成される電子ビームと、前記切り替え後の像形成パターンが投影されたときに形成される電子ビームと、の間がクーロン力による影響を無視することができる間隔となるように設定されることを特徴とする付記１または３に記載の電子ビーム加工装置。
［付記９］
光源と、
前記光源からの光を、加工対象に照射する電子ビームのパターンに対応した光のパターンに変更する像形成パターンを形成する像変更装置と、
前記光源からの光の出射のタイミングを切り替えるパルス発生器と、
前記光源からの光によって前記像形成パターンが投影された像の位置から電子を放出する光陰極と、
前記光陰極から放出される前記電子を加速させる電界を生成する電極群と、
前記像変更装置に前記像形成パターンを設定し、前記パルス発生器に前記タイミングを設定する制御装置と、
を備える電子ビーム加工装置での電子ビーム照射方法であって、
前記制御装置は、前記像形成パターンが複数存在する場合に、前記複数の像形成パターンのそれぞれが順に前記光陰極に投影されるとともに、前記複数の像形成パターンを切り替えるときに切り替え前の像形成パターンの投影が終了してから定められた時間である遅延時間が経過した後に切り替え後の像形成パターンの投影を開始するように前記像変更装置および前記パルス発生器を制御することを特徴とする電子ビーム照射方法。
［付記１０］
光源と、
前記光源からの光を、加工対象に照射する電子ビームのパターンに対応した光のパターンに変更する像形成パターンを形成する像変更装置と、
前記光源からの光によって前記像形成パターンが投影された像の位置から電子を放出する光陰極と、
前記光陰極から放出される前記電子を加速させる電界を生成する電極群と、
前記像変更装置に前記像形成パターンを設定する制御装置と、
前記加工対象の位置での前記電子ビームの進行方向に垂直な面内における前記電子ビームの電流密度を測定するビームプロファイラと、
前記ビームプロファイラによる測定結果を用いて前記電子ビームの電流密度分布を算出し、各位置における算出した前記電子ビームの電流密度分布と目標値とを比較するフィードバック装置と、
を備え、
前記像変更装置は、２次元面内でマトリックス状に配置された複数の画素の前記光源から透過する光の輝度を変更することによって前記像形成パターンを形成する電子ビーム加工装置での電子ビーム照射方法であって、
前記制御装置は、前記各位置における算出した前記電子ビームの電流密度分布と前記目標値との比較結果を用いて、前記電子ビームの電流密度分布が均一となるように前記像形成パターンの画素の輝度を変更することを特徴とする電子ビーム照射方法。
【符号の説明】
【0121】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 電子ビーム加工装置、１０，１０Ａ 投影機、１１ 光源、１２ 像変更装置、１３ パルス発生器、２０ 光電子銃、２１ 鏡、２２ 光陰極、２３ 補助電極、２４ 陽極、２５，３２ 筐体、２６ 電圧制御装置、２７ａ，２７ｂ，２７ｃ 電線、３０，３０Ａ，３０Ｂ 加工室、３１ ステージ、３３ 真空排気装置、３４ ビームプロファイラ、３５，４１，５３ 通信線、３６ 電子レンズ、３７ 偏向コイル、４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ 制御装置、５０ フィードバック装置、５１ ビームプロファイラ信号処理装置、５２ 電子ビーム分布比較装置、１２１ 画素、２２１ 電子放出面、２５１ 入射窓、２５２，３２１ 開口部、４００ 制御回路、４０１ プロセッサ、４０２ メモリ、ＥＢ，ＥＢａ，ＥＢｂ，ＥＢｃ，ＥＢｄ 電子ビーム、ＥＰ 等電位線、ＩＭａ，ＩＭｂ，ＩＭｃ，ＩＭｄ，ＩＭｅ，ＩＭｆ，ＩＭｇ 像、Ｌ 光、Ｌａ 第１光、Ｌｂ 第２光、Ｒｂ 不良領域、Ｗ ワーク。
【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】