JPH11224629A - 拡散補給型電子源、その製造方法および電子線装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】高電流密度及びエネルギー幅の狭い電子放出の
可能な拡散補給型電子源を提供し，電子線描画装置の描
画速度，透過型電子顕微鏡，走査型電子顕微鏡の観察速
度，及び分解能を向上させる。 【解決手段】先端を針状にした金属からなる針状電極２
と，これを加熱する発熱体１と，それら又は近傍に付着
させた拡散源３により構成し，拡散源として，酸素を含
むアルカリ金属の化合物とその還元剤，酸素を含むアル
カリ土類金属の化合物とその還元剤，又はこれらの混合
物を用い，又は酸素を含むアルカリ土類金属の化合物，
アルカリ土類金属の酸化物，又はこれらの混合物を用
い，拡散源を加熱することによりアルカリ金属，アルカ
リ土類金属のうちの元素を熱分解，又は還元することに
より生成し，針状電極先端まで拡散させ，その元素を含
む吸着層を形成させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子線を利用した計
測装置，特に高電流密度，およびエネルギー幅の狭い放
出電子を必要とする電子線描画装置，走査型電子顕微
鏡，および透過型電子顕微鏡等の電子線応用装置に使用
する電子源，その製造方法、およびその電子源を用いた
電子線装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子源から高電流密度の電子ビームを得
ることは，電子線描画装置の描画速度向上，および走査
型電子顕微鏡，透過型電子顕微鏡等の観察速度向上のた
めに重要である。高電流密度の電子放出のためには，電
子放出面の仕事関数を減少させることが必要である。こ
のため最近では，拡散補給型と呼ばれる電子源が使用さ
れてきている。これは，図１のようにＶ字型に成形され
たＷフィラメント１に，先端が＜１００＞方位であるＷ
＜１００＞単結晶の針状電極２を点溶接し，先端を尖鋭
化し，針状電極２の根元に拡散源３として酸化ジルコニ
ウムＺｒＯ₂を付着させたものである（特開昭５９−４
９０６５号公報）。以下，Ｚｒ／Ｏ／Ｗと略記する。

【０００３】動作時に，拡散源３のＺｒおよびＯを熱拡
散（加熱温度約１８００Ｋ）により針状電極２の先端の
（１００）表面まで拡散，吸着させる。すると，仕事関
数の小さい吸着層（仕事関数は約２．８ｅＶ）が形成さ
れ，電場を印加することによって針状電極先端から電子
が放出される。この電子源は，電子線描画装置，走査型
電子顕微鏡，透過型電子顕微鏡等において用いられてい
る。

【０００４】電子源からエネルギー幅の狭い放出電子を
得ることが，電子線応用装置の分解能向上のために必要
である。前述のＺｒ／Ｏ／Ｗの場合，エネルギー幅の狭
いショットキー放出領域でのエネルギー幅は約０．４ｅ
Ｖである。ショットキー放出電子は熱励起されたもので
あるから，エネルギー幅を狭めるには動作温度の低下が
必要となる。しかし，動作温度の低下は放出電流を減少
させるので，それを補うために仕事関数の減少が必要と
なる。

【０００５】ＺｒおよびＯよりも仕事関数を減少させる
吸着物質としては，アルカリ金属，およびアルカリ土類
金属が知られている（ザ・ジャーナル・オブ・ケミカル
・フィジックス，ボリューム４８，ｐ２４２１，１９６
８年）。例えば，アルカリ土類金属としてＢａをＷ表面
に蒸着させると仕事関数は約２ｅＶになる。しかし，所
望の電子線を取り出すために、上記仕事関数を減少させ
る吸着物質の針状電極先端表面へ吸着手段の、より容易
化が求めれていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術によるア
ルカリ金属，およびアルカリ土類金属をＷ表面に吸着さ
せる方法では蒸着することが必要であり，工程が複雑で
ある。本発明はこの問題を解決し，Ｚｒ／Ｏ／Ｗよりも
電子放出面の仕事関数を減少させ，高電流密度，および
狭いエネルギー幅の放出電子をもたらし、かつ容易に製
作出来る電子源を提供する。

【０００７】一方，従来型電子源Ｚｒ／Ｏ／Ｗは，電子
線応用装置，例えば可変成形ビーム方式の電子線描画装
置において用いられているが，放出電流が少なく描画速
度が遅いという欠点があった。そのため，例えば，２５
６メガバイト（Ｍｂｙｔｅ）のＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉ
ｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）の配
線パターンを描画すると数時間かかってしまう。しか
し，このＤＲＡＭを生産ラインに組み込むためには描画
速度を数分にすることが望まれている。さらに，半導体
基板外観検査用走査型顕微鏡においても，検査時間の短
縮のために放出電流の増加が必要である。この装置は，
回路パターン基板の上を収束された電子線で走査して，
発生する二次電子を検出することによって画像を形成す
る。この際，従来のＺｒ／Ｏ／Ｗを用いていたのでは放
出電流が少ないため発生する二次電子が少なく，検査時
間が長いという問題点があった。その他，走査型電子顕
微鏡，透過型電子顕微鏡においても，放出電流の増加に
よる観察速度の向上が課題となっている。また，Ｚｒ／
Ｏ／Ｗを搭載した電子線応用装置では，放出電子のエネ
ルギー幅が狭くても約０．４ｅＶであり，分解能の向上
が限界に来ている。本発明は，これら描画速度や観察速
度，および分解能に関する課題を解決する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】針状電極と発熱体により
構成された電子源の、針状電極，発熱体，もしくはそれ
らの近傍に，酸素を含むアルカリ金属の化合物とその還
元剤，酸素を含むアルカリ土類金属の化合物とその還元
剤，もしくはこれらの混合物を拡散源として付着させ
る。還元剤は，原子番号３〜６，１１〜１６，１９〜３
４，３７〜５３，５５〜８４，８８〜９４の元素，もし
くはこれら元素を含む化合物のうちの，一種類，もしく
は二種類以上の混合物であり，この還元剤の拡散源に占
める割合は０．００１〜９９ｍｏｌ％の範囲とする。拡
散源としてアルカリ土類金属の酸化物を用いる場合は，
アルカリ土類金属の過酸化物，水酸化物，炭酸塩，もし
くはこれらの混合物を還元剤と一緒に上記針状電極，上
記発熱体，もしくはそれら近傍に付着させた後，加熱す
ることにより酸化物を生成しても良い。他にも，拡散源
として酸素を含むアルカリ土類金属の化合物，アルカリ
土類金属の酸化物，もしくはこれらの混合物を用いても
良い。拡散源としてアルカリ土類金属の酸化物を用いる
場合は，アルカリ土類金属の過酸化物，水酸化物，炭酸
塩，もしくはこれらの混合物を、上記針状電極，上記発
熱体，もしくはそれらの近傍に付着させた後，加熱する
ことにより酸化物を生成しても良い。付着させる手段
は，拡散源材料を純水もしくはニトロセルロースを含む
有機物によりペースト状にしたものを用いる。針状電極
としては，その先端の結晶表面が（１００），（１１
０），（２１１），（１１１）面となるようなＷ，Ｍ
ｏ，Ｎｉ，Ｔａ，Ｐｔ，Ｉｒ単結晶，もしくは（０００
１），（１０−１１），（１１−２０），（１０−１
０），（１１−２２）面となるようなＲｅ，Ｏｓ単結晶
を用いても良い。ただし，ここで用いた結晶面は表１の
表記に従う。

【０００９】

【表１】

【００１０】電子源動作時にあたっては，まずその発熱
体の加熱により拡散源の付着に用いた純水もしくは有機
溶剤を蒸発させる。その後，熱分解，もしくは還元作用
により，アルカリ金属，アルカリ土類金属のうち少なく
とも一種類の元素を生成させ，針状電極先端まで拡散さ
せる。

【００１１】本発明は、以下の構成により上記課題を解
決する。

【００１２】すなわち、本発明の請求項１に記載の第１
の発明は、先端を針状にした金属から成る針状電極と，
該針状電極を加熱する発熱体からなる電子源において、
該電子源は該発熱体により加熱可能な拡散源を有し，該
拡散源は、酸素を含むアルカリ金属の化合物とその還元
剤，酸素を含むアルカリ土類金属の化合物とその還元
剤，もしくはこれらの混合物を備え、かつ該拡散源は、
加熱されることにより、前記アルカリ金属，前記アルカ
リ土類金属のうち少なくとも一種類の元素を還元し，該
還元した元素を該針状電極先端まで拡散させて、該針状
電極先端に、該還元された元素が存在する吸着層を形成
するよう配設されていることを特徴とする拡散補給型電
子源である。

【００１３】また、本発明の請求項２に記載の第２の発
明は、先端を針状にした金属から成る針状電極と，該針
状電極を加熱する発熱体からなる電子源において，該電
子源は該発熱体により加熱可能な拡散源を有し，該拡散
源は、酸素を含むアルカリ土類金属の化合物とその還元
剤，もしくはこれらの混合物を備え、かつ該拡散源は、
加熱されることにより、前記アルカリ土類金属のうち少
なくとも一種類の元素を還元し，該還元した元素を該針
状電極先端まで拡散させて、該針状電極先端に、該還元
された元素が存在する吸着層を形成するよう配設されて
いることを特徴とする拡散補給型電子源である。

【００１４】また、本発明の請求項３に記載の第３の発
明は、前記酸素を含むアルカリ土類金属の化合物の少な
くとも一つが、アルカリ土類金属の酸化物であることを
特徴とする請求項２記載の拡散補給型電子源である。

【００１５】また、本発明の請求項４に記載の第４の発
明は、先端を針状にした金属から成る針状電極と，該針
状電極を加熱する発熱体とを備え、アルカリ土類金属の
過酸化物，水酸化物もしくは炭酸塩、またはこれらの混
合物を、該アルカリ土類金属の還元剤と一緒に、上記針
状電極，上記発熱体もしくはそれらの近傍に付着させた
ことを特徴とする拡散補給型電子源中間体である。

【００１６】また、本発明の請求項５に記載の第５の発
明は、前記炭酸塩が、ＢａＣＯ₃，ＣａＣＯ₃もしくはＳ
ｒＣＯ₃、またはこれらの混合物であることを特徴とす
る請求項４記載の拡散補給型電子源中間体である。

【００１７】また、本発明の請求項６に記載の第６の発
明は、前記炭酸塩に占めるＢａＣＯ₃，ＣａＣＯ₃，Ｓｒ
ＣＯ₃の割合は，それぞれ１０〜１００ｍｏｌ％，０〜
４５ｍｏｌ％，０〜４５ｍｏｌ％であることを特徴とす
る請求項５に記載の拡散補給型電子源中間体である。

【００１８】また、本発明の請求項７に記載の第７の発
明は、請求項４に記載の拡散補給型電子源中間体におけ
る前記アルカリ土類金属の過酸化物，水酸化物，炭酸塩
もしくはこれらの混合物を加熱することにより前記アル
カリ土類金属の酸化物を生成させることを特徴とする拡
散補給型電子源の製造方法である。

【００１９】また、本発明の請求項８に記載の第８の発
明は、請求項５または６に記載の拡散補給型電子源中間
体における前記アルカリ土類金属の炭酸塩もしくはこれ
らの混合物を加熱することにより前記アルカリ土類金属
の酸化物を生成させることを特徴とする拡散補給型電子
源の製造方法である。

【００２０】また、本発明の請求項９に記載の第９の発
明は、先端を針状にした金属から成る針状電極と，該針
状電極を加熱する発熱体からなる電子源において、該電
子源は該発熱体により加熱可能な拡散源を有し，該拡散
源は、酸素を含むアルカリ土類金属Be，Ca，Sr，Baもし
くはＲａの化合物，またはこれら化合物の混合物を備
え、かつ該拡散源は、加熱されることにより前記アルカ
リ土類金属のうち少なくとも一種類の元素を熱分解によ
り生成し，該生成した元素を該針状電極先端まで拡散さ
せて、該針状電極先端に、該生成した元素が存在する吸
着層を形成するよう配設されていることを特徴とする拡
散補給型電子源である。

【００２１】また、本発明の請求項１０に記載の第１０
の発明は、先端を針状にした金属から成る針状電極と，
該針状電極を加熱する発熱体からなる電子源において、
該電子源は該発熱体により加熱可能な拡散源を有し，該
拡散源は、酸素を含むアルカリ土類金属BeもしくはMgの
化合物と，酸素を含むアルカリ土類金属Ba, Sr，Caもし
くはRaの化合物との混合物を備え、かつ該拡散源は、加
熱されることにより、前記アルカリ土類金属Be及びMgの
中の少なくとも一つの元素と前記アルカリ土類金属Ba,
Sr，Ca 及びRaの中の少なくとも一つの元素とを熱分解
により生成し，該生成した元素を該針状電極先端まで拡
散させて、該針状電極先端に、該生成した元素が存在す
る吸着層を形成するよう配設されていることを特徴とす
る拡散補給型電子源である。

【００２２】また、本発明の請求項１１に記載の第１１
の発明は、前記酸素を含むアルカリ土類金属の化合物の
少なくとも一つがアルカリ土類金属の酸化物であること
を特徴とする請求項９あるいは１０記載の拡散補給型電
子源である。

【００２３】また、本発明の請求項１２に記載の第１２
の発明は、先端を針状にした金属から成る針状電極と，
該針状電極を加熱する発熱体とを備え、アルカリ土類金
属の過酸化物，水酸化物，炭酸塩もしくはこれらの混合
物を、上記針状電極，上記発熱体もしくはそれらの近傍
に付着させたことを特徴とする拡散補給型電子源中間体
である。

【００２４】また、本発明の請求項１３に記載の第１３
の発明は、前記炭酸塩が、ＢａＣＯ₃，ＣａＣＯ₃もしく
はＳｒＣＯ₃、またはこれらの混合物であることを特徴
とする請求項１２記載の拡散補給型電子源中間体であ
る。

【００２５】また、本発明の請求項１４に記載の第１４
の発明は、上記炭酸塩に占めるＢａＣＯ₃，ＣａＣＯ₃，
ＳｒＣＯ₃の割合は、それぞれ１０〜９９ｍｏｌ％，
０．５〜４５ｍｏｌ％，０．５〜４５ｍｏｌ％であるこ
とを特徴とする請求項１３記載の拡散補給型電子源中間
体である。

【００２６】また、本発明の請求項１５に記載の第１５
の発明は、請求項１２に記載の拡散補給型電子源中間体
における前記アルカリ土類金属の過酸化物，水酸化物，
炭酸塩もしくはこれらの混合物を加熱することにより前
記アルカリ土類金属の酸化物を生成させることを特徴と
する拡散補給型電子源の製造方法である。

【００２７】また、本発明の請求項１６に記載の第１６
の発明は、請求項１３または１４に記載の拡散補給型電
子源中間体における前記炭酸塩の混合物を加熱すること
により前記アルカリ土類金属の酸化物を生成させること
を特徴とする拡散補給型電子源の製造方法である。

【００２８】また、本発明の請求項１７に記載の第１７
の発明は、請求項１から３および９から１１のうちのい
ずれかに記載の拡散補給型電子源において、上記針状電
極としてＷ，Ｍｏ，Ｎｉ，Ｔａ，Ｐｔ，Ｉｒ，Ｒｅ，も
しくはＯｓを用いることを特徴とする拡散補給型電子源
である。

【００２９】また、本発明の請求項１８に記載の第１８
の発明は、請求項４から６および１２から１４のうちの
いずれかに記載の拡散補給型電子源中間体において、上
記針状電極としてＷ，Ｍｏ，Ｎｉ，Ｔａ，Ｐｔ，Ｉｒ，
Ｒｅ，もしくはＯｓを用いることを特徴とする拡散補給
型電子源中間体である。

【００３０】また、本発明の請求項１９に記載の第１９
の発明は、請求項１７に記載の拡散補給型電子源におい
て、上記針状電極として，その先端の結晶表面が（１０
０），（１１０），（２１１），（１１１）面となるよ
うなＷ，Ｍｏ，Ｎｉ，Ｔａ，Ｐｔ，Ｉｒ単結晶，もしく
は（０００１），（１０−１１），（１１−２０），
（１０−１０），（１１−２２）面となるようなＲｅ，
Ｏｓ単結晶を用いることを特徴とする拡散補給型電子源
である。

【００３１】また、本発明の請求項２０に記載の第２０
の発明は、請求項１８に記載の拡散補給型電子源中間体
において、上記針状電極として，その先端の結晶表面が
（１００），（１１０），（２１１），（１１１）面と
なるようなＷ，Ｍｏ，Ｎｉ，Ｔａ，Ｐｔ，Ｉｒ単結晶，
もしくは（０００１），（１０−１１），（１１−２
０），（１０−１０），（１１−２２）面となるような
Ｒｅ，Ｏｓ単結晶を用いることを特徴とする拡散補給型
電子源中間体である。

【００３２】また、本発明の請求項２１に記載の第２１
の発明は、請求項１から３のうちのいずれかに記載の拡
散補給型電子源において、上記還元剤は，原子番号３〜
６，１１〜１６，１９〜３４，３７〜５３，５５〜８
４，８８〜９４の元素もしくはこれら元素を含む化合物
のうちの、一種類，もしくは二種類以上の混合物であ
り、かつ該還元剤の上記拡散源に占める割合は０．００
１〜９９ｍｏｌ％の範囲内であることを特徴とする拡散
補給型電子源である。

【００３３】また、本発明の請求項２２に記載の第２２
の発明は、上記還元剤の上記拡散源に占める割合が０．
００１〜１０ｍｏｌ％の範囲内であることを特徴とする
請求項２１記載の拡散補給型電子源である。

【００３４】また、本発明の請求項２３に記載の第２３
の発明は、請求項１から３のうちのいずれかに記載の拡
散補給型電子源において、上記還元剤は，Ｌｉ，Ｎａ，
Ｋ，Ｒｂ，Ｃｓ，Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｍｇ，Ｚｒ，Ａ
ｌ，Ｓｉ，Ｔｈ，Ｂｅ，Ｈｆ，Ｓｃ，Ｙ，Ｓｍ，Ｎｄ，
Ｐｒ，Ｌａ，Ｕ，Ｃｅ，Ｔｉ，Ｃ，Ｔａ，Ｍｎ，Ｂ，Ｎ
ｂ，Ｗ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｇａ，Ｚｎ，Ｖ，Ｆｅ，Ｓｎ，Ｎ
ｉ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｃｄ，Ｓｂ，Ｐｂ，Ｂ
ｉ，Ｉｒ，Ｔｌ，Ｐｄ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｏｓ，Ｒｅの元素
もしくはこれら元素を含む化合物のうちの、一種類，も
しくは二種類以上の混合物であり、かつ該還元剤の上記
拡散源に占める割合は０．００１〜９９ｍｏｌ％の範囲
内であることを特徴とする拡散補給型電子源である。

【００３５】また、本発明の請求項２４に記載の第２４
の発明は、上記還元剤の上記拡散源に占める割合が０．
００１〜１０ｍｏｌ％の範囲内であることを特徴とする
請求項２３記載の拡散補給型電子源である。

【００３６】また、本発明の請求項２５に記載の第２５
の発明は、請求項１から３，９から１１，１７，１９お
よび２１から２３のうちのいずれかに記載の拡散補給型
電子源における上記拡散源に用いる材料を、純水と混合
して上記針状電極，上記発熱体もしくはそれらの近傍に
塗布することを特徴とする拡散補給型電子源の製造法で
ある。

【００３７】また、本発明の請求項２６に記載の第２６
の発明は、請求項４から６，１２から１４，１８および
２０のうちのいずれかに記載の拡散補給型電子源中間体
の製造法における上記拡散源に用いる材料を純水と混合
して、上記針状電極，上記発熱体もしくはそれらの近傍
に塗布することを特徴とする拡散補給型電子源中間体の
製造法である。

【００３８】また、本発明の請求項２７に記載の第２７
の発明は、請求項１から３，９から１１，１７，１９お
よび２１から２３のうちのいずれかに記載の拡散補給型
電子源の製造法において、上記拡散源に用いる材料を有
機物と混合して、上記針状電極，上記発熱体もしくはそ
れらの近傍に塗布することを特徴とする拡散補給型電子
源の製造法である。

【００３９】また、本発明の請求項２８に記載の第２８
の発明は、請求項４から６，１２から１４，１８および
２０のうちのいずれかに記載の拡散補給型電子源中間体
の製造法において、上記拡散源に用いる材料を上記針状
電極，上記発熱体，もしくはそれらの近傍に、該材料を
有機物と混合して塗布することを特徴とする拡散補給型
電子源中間体の製造法である。

【００４０】また、本発明の請求項２９に記載の第２９
の発明は、請求項２７に記載の拡散補給型電子源の製造
法において、上記有機物には，ニトロセルロースを含む
ことを特徴とする拡散補給型電子源の製造法である。

【００４１】また、本発明の請求項３０に記載の第３０
の発明は、請求項２８に記載の拡散補給型電子源中間体
の製造法において、上記有機物には，ニトロセルロース
を含むことを特徴とする拡散補給型電子源中間体の製造
法である。

【００４２】また、本発明の請求項３１に記載の第３１
の発明は、請求項１から３，９から１１，１７，１９お
よび２１から２４のうちのいずれかに記載の拡散補給型
電子源を動作させる際、上記拡散源の中の上記酸素を含
む化合物，酸化物もしくはこれらの混合物を熱分解もし
くは還元させるために，動作温度よりも一時的に高温に
することを特徴とする拡散補給型電子源の動作方法であ
る。

【００４３】また、本発明の請求項３２に記載の第３２
の発明は、請求項３１に記載の拡散補給型電子源を動作
させる際、上記一時的に高温にする温度は１２００Ｋ以
上であることを特徴とする拡散補給型電子源の動作方法
である。

【００４４】また、本発明の請求項３３に記載の第３３
の発明は、請求項１から３，９から１１，１７，１９お
よび２１から２４のうちのいずれかに記載の拡散補給型
電子源を動作させる際、上記拡散源の中の上記酸素を含
む化合物，酸化物，もしくはこれらの混合物を熱分解，
もしくは還元させ，かつ生成した金属を上記針状電極先
端まで拡散させて吸着させることの可能な温度範囲で動
作させることを特徴とする拡散補給型電子源の動作方法
である。

【００４５】また、本発明の請求項３４に記載の第３４
の発明は、請求項１から３，９から１１，１７，１９お
よび２１から２４のうちのいずれかに記載の拡散補給型
電子源を動作させる際、一時的には高温にすることがあ
っても定常的には，１５００Ｋ以下の温度で動作させる
ことを特徴とする拡散補給型電子源の動作方法である。
また、本発明の請求項３５に記載の第３５の発明は、
請求項１から３，９から１１，１７，１９および２１か
ら２４のうちのいずれかに記載の拡散補給型電子源を動
作させる際、一時的には高温にする事があっても定常的
には，５００Ｋ以上，１２００Ｋ以下の温度で動作させ
ることを特徴とする拡散補給型電子源の動作方法であ
る。

【００４６】また、本発明の請求項３６に記載の第３６
の発明は、請求項１から３，９から１１，１７，１９お
よび２１から２４のうちのいずれかに記載の拡散補給型
電子源を動作させる際、一時的には高温にする事があっ
ても定常的には，２５０Ｋ以上，３５０Ｋ以下の温度で
動作させることを特徴とする拡散補給型電子源の動作方
法である。

【００４７】また、本発明の請求項３７に記載の第３７
の発明は、請求項１から３，９から１１，１７，１９お
よび２１から２４のうちのいずれかに記載の拡散補給型
電子源を搭載し，該拡散補給型電子源から電子を引き出
すためのアノードと，該拡散補給型電子源からの放出電
子を収束させるためのレンズと，収束させた該放出電子
を試料の所定位置に照射させるための偏向器およびステ
ージで構成されていることを特徴とする電子線装置であ
る。

【００４８】また、本発明の請求項３８に記載の第３８
の発明は、請求項３７に記載の電子線装置において、上
記拡散補給型電子源の近傍に，該拡散補給型電子源の先
端以外からの熱電子放出を抑制するためのサプレッサ電
極を備えることを特徴とする電子線装置である。

【００４９】また、本発明の請求項３９に記載の第３９
の発明は、請求項３７または３８に記載の電子線装置の
使用方法において、上記試料にレジスト付きウエハを用
い，上記収束させた放出電子を該試料上に照射させ，露
光することを特徴とする電子線装置の使用方法である。

【００５０】また、本発明の請求項４０に記載の第４０
の発明は、請求項３７たは３８に記載の電子線装置にお
いて、上記試料に回路パターンが形成された基板を用
い，該基板表面の第一の領域を一次電子線で走査する工
程と、該一次電子線により該第一の領域から二次的に発
生する信号を検出する工程と、この検出された信号を記
憶する工程と、該基板の第二の領域を一次電子線で走査
する工程と、該一次電子線により該第二の領域から二次
的に発生する信号を検出する工程と、この検出された信
号を記憶する工程と、該第一の領域の記憶された信号と
該第二の領域の記憶された信号を比較する工程と、比較
結果から基板上回路パターンの欠陥を判定する工程とを
含む検査を行うことを特徴とする電子線装置の使用方法
である。

【００５１】また、本発明の請求項４１に記載の第４１
の発明は、請求項３７または３８に記載の電子線装置の
使用方法において、上記試料に回路パターンが形成され
た基板を用い，該基板表面の第一の領域を一次電子線で
走査する工程と、該一次電子線により該第一の領域から
二次的に発生する信号を検出する工程と、検出された信
号から該第一の領域の電子線画像を形成する工程と、該
第一の領域の電子線画像を記憶する工程と、該基板の第
二の領域を一次電子線で走査する工程と、該一次電子線
により該第二の領域から二次的に発生する信号を検出す
る工程と、検出された信号から該第二の領域の電子線画
像を形成する工程と、該第二の領域の電子線画像を記憶
する工程と、該第一の領域の記憶された画像と該第二の
領域の記憶された画像を比較する工程と、比較結果から
基板上回路パターンの欠陥を判定する工程を含む検査を
行うことを特徴とする電子線装置の使用方法である。

【００５２】また、本発明の請求項４２に記載の第４２
の発明は、請求項３７または３８に記載の電子線装置に
おいて、参照回路パタ−ンに対応する信号を記憶する工
程と、上記試料に回路パターンが形成された基板を用
い，該基板表面の特定の領域を一次電子線で走査する工
程と、該一次電子線により該特定の領域から二次的に発
生する信号を検出する工程と、この検出された信号を記
憶する工程と、上記特定の領域に対応して検出，記憶さ
れた上記信号と上記記憶された参照回路パタ−ン信号を
比較する工程と、比較結果から上記基板上回路パターン
の欠陥を判定する工程とを含む検査を行うことを特徴と
する電子線装置の使用方法である。

【００５３】また、本発明の請求項４３に記載の第４３
の発明は、請求項３７または３８に記載の電子線装置の
使用方法において、参照回路パタ−ンに対応する信号を
記憶する工程と、上記試料に回路パターンが形成された
基板を用い，該基板表面の特定の領域を一次電子線で走
査する工程と、該一次電子線により上記特定の領域から
二次的に発生する信号を検出する工程と、この検出され
た信号から上記特定の領域の電子線画像を形成する工程
と、上記特定の領域の電子線画像を記憶する工程と、上
記特定の領域の記憶された電子線画像と上記記憶された
参照回路パタ−ンを比較する工程と、比較結果から上記
基板上回路パターンの欠陥を判定する工程を含む検査を
行うことを特徴とする電子線装置の使用方法である。

【００５４】

【発明の実施の形態】（実施例１）図１（ａ），（ｂ）
により，本発明の第一の実施例を説明する。まず，Ｖ字
型に成形された直径０．１２７ｍｍのタングステン
（Ｗ）製発熱体１の先端に、直径０．１２７ｍｍで長さ
方向の結晶方位が＜１００＞であるＷ＜１００＞単結晶
を点熔接し，その先端を濃度５％の水酸化ナトリウム水
溶液中に浸し電解研磨により曲率半径２００ｎｍ程度に
鋭く尖らせて針状電極２（長さ約１ｍｍ）を作成した
（図１（ａ））。次に，拡散源３として炭酸塩ＢａＣＯ
₃，ＣａＣＯ₃，ＳｒＣＯ₃，および還元剤Ａｌの粉末
を，それぞれ，６０ｍｏｌ％，２０ｍｏｌ％，１５ｍｏ
ｌ％，５ｍｏｌ％で混合し，純水，もしくはニトロセル
ロースを含む有機物によりペースト状にし，発熱体１と
針状電極２の接合部近傍に付着させた（図１（ｂ））。

【００５５】その後，真空度１０の−１０乗Ｔｏｒｒ以
上の真空中で発熱体１を通電加熱して，針状電極２の温
度を１５００Ｋ程度にし，水分，もしくは有機物を蒸発
させ，拡散源をＷに焼結させる。このとき炭酸塩（Ｂ
ａ，Ｃａ，Ｓｒ）ＣＯ₃は酸化物（Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ）
Ｏとなる。

【００５６】その後，１０００Ｋで，酸化物はＡｌによ
り還元され，上記アルカリ土類金属の中の少なくとも一
つを針状電極２の先端部へ拡散，吸着させた。このよう
にして針状電極２先端の（１００）表面の仕事関数を減
少させた。

【００５７】この状態の針状電極先端に対向してアノー
ドを配置し，アノードを接地したまま電子源に負の引出
電圧を加えることにより，針状電極先端から電子を放出
させた。

【００５８】その結果，図２（ａ）に示した（Ｂａ，Ｃ
ａ，Ｓｒ）／Ｏ／Ｗのようになった。参考のために拡散
材料として酸化ジルコニウムを使用した結果（図中Ｚｒ
／Ｏ／Ｗ，動作温度１８００Ｋ）も示した。ここで，横
軸は引出電圧の絶対値，縦軸は放射角電流密度である。
例えば，１ｋＶの電圧をかけると，本電子源（Ｂａ，Ｃ
ａ，Ｓｒ）／Ｏ／Ｗは，Ｚｒ／Ｏ／Ｗよりも１００倍程
度大きな放射角電流密度が得られた。

【００５９】次に，放射角電流密度とエネルギー幅の関
係を図２（ｂ）に示す。横軸が放射角電流密度，縦軸が
エネルギー幅である。（Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ）／Ｏ／Ｗ
は，Ｚｒ／Ｏ／Ｗよりも狭いエネルギー幅が得られた。

【００６０】この方法によると、前記文献における如き
真空容器内での蒸着の手間を必要とせず，取り扱いが容
易になった。

【００６１】拡散源としては、一般に、酸素を含むアル
カリ金属の化合物とその還元剤，酸素を含むアルカリ土
類金属の化合物とその還元剤，もしくはこれらの混合物
を用いて同様の効果が得られた。

【００６２】還元剤は，原子番号３〜６，１１〜１６，
１９〜３４，３７〜５３，５５〜８４，８８〜９４の元
素，もしくはこれら元素を含む化合物のうち，一種類，
もしくは二種類以上の混合物であり，さらに、特に，Ｌ
ｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｒｂ，Ｃｓ，Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｍｇ，
Ｚｒ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｔｈ，Ｂｅ，Ｈｆ，Ｓｃ，Ｙ，Ｓ
ｍ，Ｎｄ，Ｐｒ，Ｌａ，Ｕ，Ｃｅ，Ｔｉ，Ｃ，Ｔａ，Ｍ
ｎ，Ｂ，Ｎｂ，Ｗ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｇａ，Ｚｎ，Ｖ，Ｆ
ｅ，Ｓｎ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｃｄ，Ｓ
ｂ，Ｐｂ，Ｂｉ，Ｉｒ，Ｔｌ，Ｐｄ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｏ
ｓ，Ｒｅの元素もしくはこれら元素を含む化合物のうち
の、一種類，もしくは二種類以上の混合物が好適であ
る。

【００６３】これら還元剤の拡散源に占める割合は０．
００１〜９９ｍｏｌ％の範囲が有効であり、とくに、
０．００１〜１０ｍｏｌ％の範囲内が好適である。

【００６４】（実施例２）本実施例は、実施例１におけ
る拡散源の還元剤を省いたものに相当し、拡散源には，
酸素を含むアルカリ土類金属Be，Ca，Sr，Baもしくは
Ｒａの化合物，またはこれら化合物の混合物を備える。
この拡散源を加熱することにより上記アルカリ土類金属
のうちの少なくとも一種類の元素を熱分解により生成
し，生成した元素を針状電極先端まで拡散させて、針状
電極先端に、生成した元素が存在する吸着層を形成する
ことにより針状電極先端表面の仕事関数を減少させる。

【００６５】（実施例３）本実施例は、実施例１におけ
る拡散源の還元剤を省いたものに相当し、拡散源には、
酸素を含むアルカリ土類金属BeもしくはMgの化合物と，
酸素を含むアルカリ土類金属Ba, Sr，CaもしくはRaの化
合物との混合物を備える。この拡散源を加熱することに
より、上記アルカリ土類金属Be及びMgの中の少なくとも
一つの元素とアルカリ土類金属Ba, Sr，Ca 及びRaの中
の少なくとも一つの元素とを熱分解により生成し，生成
した元素を針状電極先端まで拡散させて、針状電極先端
に、生成した元素が存在する吸着層を形成することによ
り針状電極先端表面の仕事関数を減少させる。

【００６６】本実施例は、MgおよびBeのみでは仕事関数
の減少量が少ないので、アルカリ土類金属Ba, Sr，Ca
及びRaの中の少なくとも一つの元素と併用するものであ
る。

【００６７】Ｗ表面（仕事関数４．５eV）に、元素Ba,
Sr, Ca, Mg, Beを吸着させた場合の仕事関数は、Baのと
き2.1eV, Srのとき2.3eV, Caのとき2.7eV, Mgのとき3.6
eV,Beのとき4.7eVとなる(Journal of Chemical Physic
s, vol. 48 p. 2421, 1968)。 さらに、実施例１〜３
について補足すると： （１）酸素を含むアルカリ土類金属の化合物の例として
は、アルカリ土類金属の酸化物が好適である。

【００６８】（２）上記実施例１では、炭酸塩を用いた
が、その他に、アルカリ土類金属の過酸化物，水酸化物
などが好適である。

【００６９】（３）上記実施例１の如く、炭酸塩ＢａＣ
Ｏ₃，ＣａＣＯ₃，ＳｒＣＯ₃を用いる場合、それらの割
合が，それぞれ１０〜１００ｍｏｌ％，０〜４５ｍｏｌ
％，０〜４５ｍｏｌ％のとき、特に良好な結果が得られ
た。

【００７０】（４） 針状電極２としてその先端の結晶
表面が（１００），（１１０），（２１１），（１１
１）面となるようなＷ，Ｍｏ，Ｎｉ，Ｔａ，Ｐｔ，Ｉｒ
単結晶，もしくは（０００１），（１０−１１），（１
１−２０），（１０−１０），（１１−２２）面となる
ようなＲｅ，Ｏｓ単結晶を用いても同様の効果が得られ
た。

【００７１】（５）上記実施例１では、拡散源３を発熱
体１と針状電極２の接合部付近に付着させたが、本発明
は、これに限定されるものではなく、針状電極２，発熱
体１，もしくはそれらの近傍であっても良い。

【００７２】（６）拡散源の中の酸素を含む化合物，酸
化物もしくはこれらの混合物を熱分解もしくは還元させ
るためには、拡散補給型電子源の定常動作温度よりも一
時的に高温にすることが好ましい。その一時的な高温
は、１２００Ｋ以上が好適である。

【００７３】（７）拡散補給型電子源の動作温度は、拡
散源の中の酸素を含む化合物，酸化物，もしくはこれら
の混合物を熱分解，もしくは還元させ，かつ生成した金
属を針状電極先端まで拡散させて吸着させることの可能
な温度範囲で動作させることを好ましい。その際、一時
的には高温にすることがあっても定常的には，１５００
Ｋ以下の温度で動作させることが好ましい。さらに、そ
の際、５００K以上、１２００K以下の範囲で動作させる
ことがより好ましい。

【００７４】（８）拡散補給型電子源の動作温度を、２
５０K以上、３５０K以下の範囲に設定することにより、
放出電子エネルギー幅を十分に狭めることが出来た。

【００７５】（実施例４）実施例１〜３に記載の拡散補
給型電子源を搭載した電子線描画装置の例を図３に示
す。拡散補給型電子源３０１には電子源先端以外からの
熱電子放出を抑制するためのサプレッサ電極３１８があ
る。拡散補給型電子源３０１の直下にはアノード３０２
があり，拡散補給型電子源３０１とアノード３０２の間
には高圧の引出電圧が与えられている。

【００７６】拡散補給型電子源３０１より引き出された
電子３１６は、アノード３０２の中心に開けられた穴を
通過し，第１転写マスク３０３および第２転写マスク３
０８を用いたビーム成形が施された後，対物レンズ３１
２によりターゲット３１３(ホトレジスト付きウエハな
ど)上に投射され，露光を行う。

【００７７】なお，拡散補給型電子源３０１の加熱温
度，サプッレサ電極３１８，アノード３０２の引出電
圧，各投射レンズ３０５，３０７，対物レンズ３１２，
ブランカー３０４，転写偏向器３０６，偏向器３１１お
よび反射電子検出器３１５は、制御計算機３１７により
制御されている。さらに、図中、３０９はブランキング
アパーチャー，３１０は鏡筒，３１４はステージであ
る。

【００７８】この電子線装置を用いて，２５６メガバイ
ト（Ｍｂｙｔｅ）のＤＲＡＭの配線パターン描画を試み
た。その結果，拡散補給型電子源として従来のＺｒ／Ｏ
／Ｗを用いた場合と本装置を比較すると，３時間かかっ
ていたものが５分に短縮できた。

【００７９】なお，電子線描画装置以外にも半導体ディ
バイス評価検査用の走査型電子顕微鏡，もしくは透過型
電子顕微鏡等に本拡散補給型電子源を利用することによ
り検査スループット（観察速度）向上が実現できた。さ
らに，エネルギー幅もＺｒ／Ｏ／Ｗと比較して狭いの
で，分解能の向上も実現できた。

【００８０】（実施例５）実施例１による拡散補給型電
子源を搭載した半導体基板外観検査用走査型電子顕微鏡
の例を図４に示す。この装置は、室内が真空排気される
検査室４０３と、検査室４０３内に被検査基板４０９を
搬送するための予備室（本実施例では図示せず）を備え
ており、この予備室は検査室４０３とは独立して真空排
気できるように構成されている。また、この装置は上記
検査室４０３と予備室の他に制御部４０６、画像処理部
４０５から構成されている。

【００８１】検査室４０３内は大別して、電子光学系４
０４、二次電子検出部４０７、試料室４０８から構成さ
れている。電子光学系４０４は、拡散補給型電子源４０
１，サプッレサ電極４０２、アノード４１１、コンデン
サレンズ４１２、ブランキング用偏向器４１３、走査偏
向器４１５、絞り４１４、対物レンズ４１６、反射板４
１７、Ｅ×Ｂ偏向器４１８から構成されている。

【００８２】二次電子検出部４０７のうち、二次電子検
出器４２０が検査室４０３内の対物レンズ４１６の上方
に配置されている。二次電子検出器４２０の出力信号
は、検査室４０３の外に設置された二次電子検出部４０
７により増幅され、ＡＤ変換機によりデジタルデータと
なり画像処理部４０５に送られる。

【００８３】試料室４０８は、試料台４３０、ＸＹステ
ージ４３１、ステージ制御部４３３、被検査基板高さ測
定器４３４から構成されている。

【００８４】装置各部の動作命令および動作条件は、制
御部４０６から入出力される。制御部４０６には、あら
かじめ電子線発生時の加速電圧、電子線偏向幅、偏向速
度、二次電子検出装置の信号取り込みタイミング、試料
台移動速度等々の条件が、目的に応じて任意にあるいは
選択して設定できるよう入力されている。制御部４０６
は、補正制御回路４３２を用いて、ステージ制御部４３
３、被検査基板高さ測定器４３４の信号から位置や高さ
のずれをモニタし、その結果より補正信号を生成し、電
子線が常に正しい位置に照射されるよう対物レンズ電源
４４２や走査回路４４１に補正信号を送る。

【００８５】被検査基板４０９の画像を取得するために
は、細く絞った電子線４１９を該被検査基板４０９に照
射し、二次電子４５１を発生させ、これらを電子線４１
９の走査およびステージ４３１の移動と同期して検出す
ることで該被検査基板４０９表面の画像を得る。なお、
図中、４３５はリターデイング電源である。

【００８６】この電子線装置を用いて，半導体回路の基
板の画像の取得を試みた。その結果，本装置では従来の
Ｚｒ／Ｏ／Ｗを用いた場合と比較して，約１００倍の高
速化が可能となった。なお，この装置以外にも走査型電
子顕微鏡，もしくは透過型電子顕微鏡等に本拡散補給型
電子源を利用することにより検査スループット（観察速
度）向上が実現できた。さらに，エネルギー幅もＺｒ／
Ｏ／Ｗと比較して狭いので，分解能の向上も実現でき
た。

【００８７】（実施例６）本実施例は、実施例５による
走査型電子顕微鏡を用い、被検査基板４０９として、繰
り返される回路パターンが形成された基板を用い，その
欠陥を検出するものである。

【００８８】該基板表面の第一の領域を一次電子線４１
９で走査し、この第一の領域から二次的に発生する信号
４５１を検出することにより第一の領域の電子線画像を
形成、これを記憶しておき、つぎに、同様に同じ被検査
基板４０９の第二の領域を一次電子線４１９で走査し、
この第二の領域から二次的に発生する信号４１９を検出
することにより第二の領域の電子線画像を形成、これを
記憶し、前記第一の領域からの記憶された画像と該第二
の領域からの記憶された画像を比較することにより、基
板上の繰り返し回路パターンの一部に発生した欠陥を検
出する。

【００８９】（実施例７）本実施例は、実施例５による
走査型電子顕微鏡を用い、被検査基板４０９として、回
路パターンが形成された基板を用い，その欠陥を検出す
るものである。

【００９０】先ず、検査する回路パタ−ンに対応する参
照回路パタ−ン、例えば、パタ−ン原図を予め記憶して
置く。次いで、基板表面の特定の領域を一次電子線４１
９で走査し、この領域から二次的に発生する信号４５１
を検出することにより、その領域の電子線画像を形成、
これを記憶する。次いで、この基板から検出され，記憶
された画像と上記記憶された参照回路パタ−ン画像を比
較することにより、基板上の回路パターンに発生した欠
陥を検出する。

【００９１】

【発明の効果】本発明によれば，容易に電子放出面の仕
事関数を減少させ，高電流密度およびエネルギー幅の狭
い電子放出の可能な電子源を製作することができる。ま
た，高電流密度およびエネルギー幅が狭い電子放出が必
要な電子線応用装置の性能向上，例えば電子線描画装置
の描画速度向上，透過型電子顕微鏡，走査型電子顕微鏡
の観察速度向上，および分解能向上を可能にする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の拡散補給型電子源実施例１の製作工程
図である。

【図２】本発明に係わる拡散補給型電子源の引出電圧と
放射角電流密度，および放射角電流密度とエネルギー幅
の実験結果である。

【図３】本発明の拡散補給型電子源を搭載した電子線描
画装置の構成図である。

【図４】本発明の拡散補給型電子源を搭載した半導体基
板外観検査用走査型顕微鏡の構成図である。

【符号の説明】

１：発熱体、２：針状電極、３：拡散源、３０１：拡散
補給型電子源、３０２：アノード、３０３：第一転写マ
スク、３０４：ブランカー、３０５：投射レンズ、３０
６：転写偏向器、３０７：投射レンズ、３０８：第二転
写マスク、３０９：ブランキングアパーチャー、３１
０：鏡筒、３１１：偏向器、３１２：対物レンズ、３１
３：ターゲット、３１４：ステージ、３１５：反射電子
検出器、３１６：電子、３１７：制御計算機、３１８：
サプッレサ電極、４０１：拡散補給型電子源、４０２：
サプッレサ電極、４０３：検査室、４０４：電子光学
系、４０５：画像処理部、４０６：制御部、４０７：二
次電子検出部、４０８：試料室、４０９：被検査基板、
４１１：アノード、４１２：コンデンサレンズ、４１
３：ブランキング偏向器、４１４：絞り、４１５：走査
偏向器、４１６：対物レンズ、４１７：反射板、４１
８：Ｅ×Ｂ偏向器、４１９：電子線、４２０：二次電子
検出器、４３０：試料台、４３１：ＸＹステージ、４３
２：補正制御回路、４３３：ステージ制御部、４３４：
被検査基板高さ測定器、４３５：リターディング電源、
４４１：走査偏向器、４４２：対物レンズ電源、４５
１：二次電子

Claims (43)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】先端を針状にした金属から成る針状電極
   と，該針状電極を加熱する発熱体からなる電子源におい
   て、該電子源は該発熱体により加熱可能な拡散源を有
   し，該拡散源は、酸素を含むアルカリ金属の化合物とそ
   の還元剤，酸素を含むアルカリ土類金属の化合物とその
   還元剤，もしくはこれらの混合物を備え、かつ該拡散源
   は、加熱されることにより、前記アルカリ金属，前記ア
   ルカリ土類金属のうち少なくとも一種類の元素を還元
   し，該還元した元素を該針状電極先端まで拡散させて、
   該針状電極先端に、該還元された元素が存在する吸着層
   を形成するよう配設されていることを特徴とする拡散補
   給型電子源。
2. 【請求項２】先端を針状にした金属から成る針状電極
   と，該針状電極を加熱する発熱体からなる電子源におい
   て，該電子源は該発熱体により加熱可能な拡散源を有
   し，該拡散源は、酸素を含むアルカリ土類金属の化合物
   とその還元剤，もしくはこれらの混合物を備え、かつ該
   拡散源は、加熱されることにより、前記アルカリ土類金
   属のうち少なくとも一種類の元素を還元し，該還元した
   元素を該針状電極先端まで拡散させて、該針状電極先端
   に、該還元された元素が存在する吸着層を形成するよう
   配設されていることを特徴とする拡散補給型電子源。
3. 【請求項３】前記酸素を含むアルカリ土類金属の化合物
   の少なくとも一つが、アルカリ土類金属の酸化物である
   ことを特徴とする請求項２記載の拡散補給型電子源。
4. 【請求項４】先端を針状にした金属から成る針状電極
   と，該針状電極を加熱する発熱体とを備え、 アルカリ土類金属の過酸化物，水酸化物もしくは炭酸
   塩、またはこれらの混合物を、該アルカリ土類金属の還
   元剤と一緒に、上記針状電極，上記発熱体もしくはそれ
   らの近傍に付着させたことを特徴とする拡散補給型電子
   源中間体。
5. 【請求項５】前記炭酸塩が、ＢａＣＯ₃，ＣａＣＯ₃もし
   くはＳｒＣＯ₃、またはこれらの混合物であることを特
   徴とする請求項４記載の拡散補給型電子源中間体。
6. 【請求項６】前記炭酸塩に占めるＢａＣＯ₃，ＣａＣ
   Ｏ₃，ＳｒＣＯ₃の割合は，それぞれ１０〜１００ｍｏｌ
   ％，０〜４５ｍｏｌ％，０〜４５ｍｏｌ％であることを
   特徴とする請求項５に記載の拡散補給型電子源中間体。
7. 【請求項７】請求項４に記載の拡散補給型電子源中間体
   における前記アルカリ土類金属の過酸化物，水酸化物，
   炭酸塩もしくはこれらの混合物を加熱することにより前
   記アルカリ土類金属の酸化物を生成させることを特徴と
   する拡散補給型電子源の製造方法。
8. 【請求項８】請求項５または６に記載の拡散補給型電子
   源中間体における前記アルカリ土類金属の炭酸塩もしく
   はこれらの混合物を加熱することにより前記アルカリ土
   類金属の酸化物を生成させることを特徴とする拡散補給
   型電子源の製造方法。
9. 【請求項９】先端を針状にした金属から成る針状電極
   と，該針状電極を加熱する発熱体からなる電子源におい
   て、該電子源は該発熱体により加熱可能な拡散源を有
   し，該拡散源は、酸素を含むアルカリ土類金属Be，Ca，
   Sr，BaもしくはＲａの化合物，またはこれら化合物の混
   合物を備え、かつ該拡散源は、加熱されることにより前
   記アルカリ土類金属のうち少なくとも一種類の元素を熱
   分解により生成し，該生成した元素を該針状電極先端ま
   で拡散させて、該針状電極先端に、該生成した元素が存
   在する吸着層を形成するよう配設されていることを特徴
   とする拡散補給型電子源。
10. 【請求項１０】先端を針状にした金属から成る針状電極
    と，該針状電極を加熱する発熱体からなる電子源におい
    て、該電子源は該発熱体により加熱可能な拡散源を有
    し，該拡散源は、酸素を含むアルカリ土類金属Beもしく
    はMgの化合物と，酸素を含むアルカリ土類金属Ba, Sr，
    CaもしくはRaの化合物との混合物を備え、かつ該拡散源
    は、加熱されることにより、前記アルカリ土類金属Be及
    びMgの中の少なくとも一つの元素と前記アルカリ土類金
    属Ba, Sr，Ca 及びRaの中の少なくとも一つの元素とを
    熱分解により生成し，該生成した元素を該針状電極先端
    まで拡散させて、該針状電極先端に、該生成した元素が
    存在する吸着層を形成するよう配設されていることを特
    徴とする拡散補給型電子源。
11. 【請求項１１】前記酸素を含むアルカリ土類金属の化合
    物の少なくとも一つがアルカリ土類金属の酸化物である
    ことを特徴とする請求項９あるいは１０記載の拡散補給
    型電子源。
12. 【請求項１２】先端を針状にした金属から成る針状電極
    と，該針状電極を加熱する発熱体とを備え、 アルカリ土類金属の過酸化物，水酸化物，炭酸塩もしく
    はこれらの混合物を、上記針状電極，上記発熱体もしく
    はそれらの近傍に付着させたことを特徴とする拡散補給
    型電子源中間体。
13. 【請求項１３】前記炭酸塩が、ＢａＣＯ₃，ＣａＣＯ₃も
    しくはＳｒＣＯ₃、またはこれらの混合物であることを
    特徴とする請求項１２記載の拡散補給型電子源中間体。
14. 【請求項１４】上記炭酸塩に占めるＢａＣＯ₃，ＣａＣ
    Ｏ₃，ＳｒＣＯ₃の割合は、それぞれ１０〜９９ｍｏｌ
    ％，０．５〜４５ｍｏｌ％，０．５〜４５ｍｏｌ％であ
    ることを特徴とする請求項１３記載の拡散補給型電子源
    中間体。
15. 【請求項１５】請求項１２に記載の拡散補給型電子源中
    間体における前記アルカリ土類金属の過酸化物，水酸化
    物，炭酸塩もしくはこれらの混合物を加熱することによ
    り前記アルカリ土類金属の酸化物を生成させることを特
    徴とする拡散補給型電子源の製造方法。
16. 【請求項１６】請求項１３または１４に記載の拡散補給
    型電子源中間体における前記炭酸塩の混合物を加熱する
    ことにより前記アルカリ土類金属の酸化物を生成させる
    ことを特徴とする拡散補給型電子源の製造方法。
17. 【請求項１７】請求項１から３および９から１１のうち
    のいずれかに記載の拡散補給型電子源において、上記針
    状電極としてＷ，Ｍｏ，Ｎｉ，Ｔａ，Ｐｔ，Ｉｒ，Ｒ
    ｅ，もしくはＯｓを用いることを特徴とする拡散補給型
    電子源。
18. 【請求項１８】請求項４から６および１２から１４のう
    ちのいずれかに記載の拡散補給型電子源中間体におい
    て、上記針状電極としてＷ，Ｍｏ，Ｎｉ，Ｔａ，Ｐｔ，
    Ｉｒ，Ｒｅ，もしくはＯｓを用いることを特徴とする拡
    散補給型電子源中間体。
19. 【請求項１９】請求項１７に記載の拡散補給型電子源に
    おいて、上記針状電極として，その先端の結晶表面が
    （１００），（１１０），（２１１），（１１１）面と
    なるようなＷ，Ｍｏ，Ｎｉ，Ｔａ，Ｐｔ，Ｉｒ単結晶，
    もしくは（０００１），（１０−１１），（１１−２
    ０），（１０−１０），（１１−２２）面となるような
    Ｒｅ，Ｏｓ単結晶を用いることを特徴とする拡散補給型
    電子源。
20. 【請求項２０】請求項１８に記載の拡散補給型電子源中
    間体において、上記針状電極として，その先端の結晶表
    面が（１００），（１１０），（２１１），（１１１）
    面となるようなＷ，Ｍｏ，Ｎｉ，Ｔａ，Ｐｔ，Ｉｒ単結
    晶，もしくは（０００１），（１０−１１），（１１−
    ２０），（１０−１０），（１１−２２）面となるよう
    なＲｅ，Ｏｓ単結晶を用いることを特徴とする拡散補給
    型電子源中間体。
21. 【請求項２１】請求項１から３のうちのいずれかに記載
    の拡散補給型電子源において、 上記還元剤は，原子番号３〜６，１１〜１６，１９〜３
    ４，３７〜５３，５５〜８４，８８〜９４の元素もしく
    はこれら元素を含む化合物のうちの、一種類，もしくは
    二種類以上の混合物であり、かつ該還元剤の上記拡散源
    に占める割合は０．００１〜９９ｍｏｌ％の範囲内であ
    ることを特徴とする拡散補給型電子源。
22. 【請求項２２】上記還元剤の上記拡散源に占める割合が
    ０．００１〜１０ｍｏｌ％の範囲内であることを特徴と
    する請求項２１記載の拡散補給型電子源。
23. 【請求項２３】請求項１から３のうちのいずれかに記載
    の拡散補給型電子源において、 上記還元剤は，Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｒｂ，Ｃｓ，Ｂａ，Ｃ
    ａ，Ｓｒ，Ｍｇ，Ｚｒ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｔｈ，Ｂｅ，Ｈ
    ｆ，Ｓｃ，Ｙ，Ｓｍ，Ｎｄ，Ｐｒ，Ｌａ，Ｕ，Ｃｅ，Ｔ
    ｉ，Ｃ，Ｔａ，Ｍｎ，Ｂ，Ｎｂ，Ｗ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｇ
    ａ，Ｚｎ，Ｖ，Ｆｅ，Ｓｎ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ａｇ，
    Ｐｔ，Ｃｄ，Ｓｂ，Ｐｂ，Ｂｉ，Ｉｒ，Ｔｌ，Ｐｄ，Ｒ
    ｕ，Ｒｈ，Ｏｓ，Ｒｅの元素もしくはこれら元素を含む
    化合物のうちの、一種類，もしくは二種類以上の混合物
    であり、かつ該還元剤の上記拡散源に占める割合は０．
    ００１〜９９ｍｏｌ％の範囲内であることを特徴とする
    拡散補給型電子源。
24. 【請求項２４】上記還元剤の上記拡散源に占める割合が
    ０．００１〜１０ｍｏｌ％の範囲内であることを特徴と
    する請求項２３記載の拡散補給型電子源。
25. 【請求項２５】請求項１から３，９から１１，１７，１
    ９および２１から２３のうちのいずれかに記載の拡散補
    給型電子源における上記拡散源に用いる材料を、純水と
    混合して上記針状電極，上記発熱体もしくはそれらの近
    傍に塗布することを特徴とする拡散補給型電子源の製造
    法。
26. 【請求項２６】請求項４から６，１２から１４，１８お
    よび２０のうちのいずれかに記載の拡散補給型電子源中
    間体の製造法における上記拡散源に用いる材料を純水と
    混合して、上記針状電極，上記発熱体もしくはそれらの
    近傍に塗布することを特徴とする拡散補給型電子源中間
    体の製造法。
27. 【請求項２７】請求項１から３，９から１１，１７，１
    ９および２１から２３のうちのいずれかに記載の拡散補
    給型電子源の製造法において、上記拡散源に用いる材料
    を有機物と混合して、上記針状電極，上記発熱体もしく
    はそれらの近傍に塗布することを特徴とする拡散補給型
    電子源の製造法。
28. 【請求項２８】請求項４から６，１２から１４，１８お
    よび２０のうちのいずれかに記載の拡散補給型電子源中
    間体の製造法において、上記拡散源に用いる材料を上記
    針状電極，上記発熱体，もしくはそれらの近傍に、該材
    料を有機物と混合して塗布することを特徴とする拡散補
    給型電子源中間体の製造法。。
29. 【請求項２９】請求項２７に記載の拡散補給型電子源の
    製造法において、上記有機物には，ニトロセルロースを
    含むことを特徴とする拡散補給型電子源の製造法。
30. 【請求項３０】請求項２８に記載の拡散補給型電子源中
    間体の製造法において、上記有機物には，ニトロセルロ
    ースを含むことを特徴とする拡散補給型電子源中間体の
    製造法。
31. 【請求項３１】請求項１から３，９から１１，１７，１
    ９および２１から２４のうちのいずれかに記載の拡散補
    給型電子源を動作させる際、上記拡散源の中の上記酸素
    を含む化合物，酸化物もしくはこれらの混合物を熱分解
    もしくは還元させるために，動作温度よりも一時的に高
    温にすることを特徴とする拡散補給型電子源の動作方
    法。
32. 【請求項３２】請求項３１に記載の拡散補給型電子源を
    動作させる際、上記一時的に高温にする温度は１２００
    Ｋ以上であることを特徴とする拡散補給型電子源の動作
    方法。
33. 【請求項３３】請求項１から３，９から１１，１７，１
    ９および２１から２４のうちのいずれかに記載の拡散補
    給型電子源を動作させる際、上記拡散源の中の上記酸素
    を含む化合物，酸化物，もしくはこれらの混合物を熱分
    解，もしくは還元させ，かつ生成した金属を上記針状電
    極先端まで拡散させて吸着させることの可能な温度範囲
    で動作させることを特徴とする拡散補給型電子源の動作
    方法。
34. 【請求項３４】請求項１から３，９から１１，１７，１
    ９および２１から２４のうちのいずれかに記載の拡散補
    給型電子源を動作させる際、一時的には高温にする事が
    あっても定常的には，１５００Ｋ以下の温度で動作させ
    ることを特徴とする拡散補給型電子源の動作方法。
35. 【請求項３５】請求項１から３，９から１１，１７，１
    ９および２１から２４のうちのいずれかに記載の拡散補
    給型電子源を動作させる際、一時的には高温にする事が
    あっても定常的には，５００Ｋ以上，１２００Ｋ以下の
    温度で動作させることを特徴とする拡散補給型電子源の
    動作方法。
36. 【請求項３６】請求項１から３，９から１１，１７，１
    ９および２１から２４のうちのいずれかに記載の拡散補
    給型電子源を動作させる際、一時的には高温にする事が
    あっても定常的には，２５０Ｋ以上，３５０Ｋ以下の温
    度で動作させることを特徴とする拡散補給型電子源の動
    作方法。
37. 【請求項３７】請求項１から３，９から１１，１７，１
    ９および２１から２４のうちのいずれかに記載の拡散補
    給型電子源を搭載し，該拡散補給型電子源から電子を引
    き出すためのアノードと，該拡散補給型電子源からの放
    出電子を収束させるためのレンズと，収束させた該放出
    電子を試料の所定位置に照射させるための偏向器および
    ステージで構成されていることを特徴とする電子線装
    置。
38. 【請求項３８】請求項３７に記載の電子線装置におい
    て、上記拡散補給型電子源の近傍に，該拡散補給型電子
    源の先端以外からの熱電子放出を抑制するためのサプレ
    ッサ電極を備えることを特徴とする電子線装置。
39. 【請求項３９】請求項３７または３８に記載の電子線装
    置の使用方法において、上記試料にレジスト付きウエハ
    を用い，上記収束させた放出電子を該試料上に照射さ
    せ，露光することを特徴とする電子線装置の使用方法。
40. 【請求項４０】請求項３７または３８に記載の電子線装
    置において、 上記試料に回路パターンが形成された基板を用い，該基
    板表面の第一の領域を一次電子線で走査する工程と、 該一次電子線により該第一の領域から二次的に発生する
    信号を検出する工程と、 この検出された信号を記憶す
    る工程と、 該基板の第二の領域を一次電子線で走査する工程と、 該一次電子線により該第二の領域から二次的に発生する
    信号を検出する工程と、 この検出された信号を記憶す
    る工程と、 該第一の領域の記憶された信号と該第二の領域の記憶さ
    れた信号を比較する工程と、 比較結果から基板上回路パターンの欠陥を判定する工程
    とを含む検査を行うことを特徴とする電子線装置の使用
    方法。
41. 【請求項４１】請求項３７または３８に記載の電子線装
    置の使用方法において、 上記試料に回路パターンが形成された基板を用い，該基
    板表面の第一の領域を一次電子線で走査する工程と、 該一次電子線により該第一の領域から二次的に発生する
    信号を検出する工程と、 検出された信号から該第一の
    領域の電子線画像を形成する工程と、 該第一の領域の電子線画像を記憶する工程と、 該基板の第二の領域を一次電子線で走査する工程と、 該一次電子線により該第二の領域から二次的に発生する
    信号を検出する工程と、 検出された信号から該第二の
    領域の電子線画像を形成する工程と、 該第二の領域の電子線画像を記憶する工程と、 該第一の領域の記憶された画像と該第二の領域の記憶さ
    れた画像を比較する工程と、 比較結果から基板上回路パターンの欠陥を判定する工程
    を含む検査を行うことを特徴とする電子線装置の使用方
    法。
42. 【請求項４２】請求項３７または３８に記載の電子線装
    置において、 参照回路パタ−ンに対応する信号を記憶する工程と、 上記試料に回路パターンが形成された基板を用い，該基
    板表面の特定の領域を一次電子線で走査する工程と、 該一次電子線により該特定の領域から二次的に発生する
    信号を検出する工程と、 この検出された信号を記憶す
    る工程と、 上記特定の領域に対応して検出，記憶された上記信号と
    上記記憶された参照回路パタ−ン信号を比較する工程
    と、 比較結果から上記基板上回路パターンの欠陥を判定する
    工程とを含む検査を行うことを特徴とする電子線装置の
    使用方法。
43. 【請求項４３】請求項３７または３８に記載の電子線装
    置の使用方法において、 参照回路パタ−ンに対応する信号を記憶する工程と、 上記試料に回路パターンが形成された基板を用い，該基
    板表面の特定の領域を一次電子線で走査する工程と、 該一次電子線により上記特定の領域から二次的に発生す
    る信号を検出する工程と、 この検出された信号から上記特定の領域の電子線画像を
    形成する工程と、 上記特定の領域の電子線画像を記憶する工程と、 上記特定の領域の記憶された電子線画像と上記記憶され
    た参照回路パタ−ンを比較する工程と、 比較結果から上記基板上回路パターンの欠陥を判定する
    工程を含む検査を行うことを特徴とする電子線装置の使
    用方法。