電子銃のコンディショニング方法および電子ビーム描画装置
【課題】電子銃の異常放電を効果的に抑制することのできる電子銃のコンディショニング方法および電子ビーム描画装置を提供する。
【解決手段】加熱により電子を放出するカソードと、カソードとの間でバイアス電圧が印加されるウェネルトと、カソードとの間に加速電圧が印加され、カソードから放出された電子を集束して電子ビームを形成するアノードとを備えた電子銃に対し、アノードとウェネルトの間に電圧を印加してこれらの表面に放電を生じさせる電子銃のコンディショニング方法である。アノードとウェネルトの間への電圧の印加は、電圧を所定値まで増加させた後にこの所定値を超えない範囲で電圧を周期的に変化させて行う。そして、放電の停止を確認し所定時間が経過してから、電圧を周期的に変化させての電圧の印加を停止する。
【解決手段】加熱により電子を放出するカソードと、カソードとの間でバイアス電圧が印加されるウェネルトと、カソードとの間に加速電圧が印加され、カソードから放出された電子を集束して電子ビームを形成するアノードとを備えた電子銃に対し、アノードとウェネルトの間に電圧を印加してこれらの表面に放電を生じさせる電子銃のコンディショニング方法である。アノードとウェネルトの間への電圧の印加は、電圧を所定値まで増加させた後にこの所定値を超えない範囲で電圧を周期的に変化させて行う。そして、放電の停止を確認し所定時間が経過してから、電圧を周期的に変化させての電圧の印加を停止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子銃のコンディショニング方法および電子ビーム描画装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大規模集積回路（ＬＳＩ）の高集積化および大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路線幅は益々狭く微細なものとなっている。半導体素子は、回路パターンが形成された原画パターン（マスクまたはレチクルを指す。以下では、マスクと総称する。）を用い、いわゆるステッパと呼ばれる縮小投影露光装置によって、ウェハ上にパターンを露光転写して回路形成することにより製造される。こうした微細な回路パターンをウェハに転写するためのマスクの製造に電子ビーム描画装置が用いられている。
【０００３】
電子ビーム描画装置には、電子ビームを放出する電子銃が配置される。電子銃に高電圧が印加されると、電極表面におけるバリや傷などの突起部、塵埃等の付着物などの放電要因に起因した異常放電が発生することがある。また、電極間の絶縁体表面における不純物や付着物などが放電要因となって大きな沿面放電が生じることもある。このような異常放電の発生頻度は、新しい電子銃の取り付け後や交換後または電子銃のメンテナンス後であって、電子銃の使用開始から数十時間程度といった初期段階で高くなる。
【０００４】
電子銃に異常放電が発生すると、電子ビーム描画装置の高電圧源に電圧ドロップが引き起こされて稼動停止となる。その結果、電子ビーム描画装置の稼働率が低下する。また、描画工程で本来必要な電子ビームが消えてしまうことにより、描画精度が低下して製品歩留まりも低下する。
【０００５】
そこで、こうした異常放電を抑制または防止するために、新しい電子銃を取り付けたり、交換したりした後、あるいは、電子銃をメンテナンスした後に、電子銃に対してコンディショニング処理を行う（例えば、特許文献１および２参照。）。コンディショニング処理は、電極表面や絶縁体表面における放電要因を除去し、電子銃の耐電圧特性を向上するのに効果的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−０２６１１２号公報
【特許文献２】特開平３−１３３０４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のコンディショニング方法では、微小放電の要因となる微小な突起部や不純物あるいは付着物を十分に取り去ることができない。このため、電子銃の実使用時において、かかる微小放電の要因に起因した異常放電が発生し易いという問題があった。
【０００８】
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、電子銃の異常放電を効果的に抑制することのできる電子銃のコンディショニング方法を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の目的は、電子銃の異常放電を効果的に抑制することのできるコンディショニング装置を備えた電子ビーム描画装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様は、加熱により電子を放出するカソードと、カソードとの間でバイアス電圧が印加されるウェネルトと、カソードとの間に加速電圧が印加され、カソードから放出された電子を集束して電子ビームを形成するアノードとを備えた電子銃に対し、アノードとウェネルトの間に電圧を印加してこれらの表面に放電を生じさせる電子銃のコンディショニング方法であって、
アノードとウェネルトの間への電圧の印加は、電圧を所定値まで増加させた後にこの所定値を超えない範囲で電圧を周期的に変化させて行うものであり、
放電の停止を確認し所定時間が経過してから、電圧を周期的に変化させての電圧の印加を停止することを特徴としている。
【００１２】
本発明の第１の態様において、放電の有無は、電子銃内の圧力変化により検知することが好ましい。
【００１３】
本発明の第１の態様では、電圧増加時の変化を急峻にして電圧を周期的に変化させることが好ましい。
【００１４】
本発明の第２の態様は、加熱により電子を放出するカソード、カソードとの間でバイアス電圧が印加されるウェネルト、カソードとの間に加速電圧が印加され、カソードから放出された電子を集束して電子ビームを形成するアノードを備えた電子銃と、
電子銃のコンディショニングを行うコンディショニング装置とを有する電子ビーム描画装置であって、
コンディショニング装置は、アノードとウェネルトの間に電圧を印加してこれらの表面に放電を生じさせるものであり、
アノードとウェネルトの間に電圧を供給する供給部と、
供給部から供給される電圧を調整する調整部と、
調整部を制御する制御部とを有し、
制御部は、供給部から供給される電圧が、所定値まで増加した後にこの所定値を超えない範囲で周期的に変化するように、また、放電の停止から所定時間経過後に電圧を周期的に変化させての電圧の印加を停止するように調整部を制御することを特徴としている。
【００１５】
本発明の第２の態様は、電子銃内の圧力を検出する検出部を有し、
制御部は、検出部の検出結果から放電の有無を判定することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の第１の態様によれば、電子銃の異常放電を効果的に抑制することのできる電子銃のコンディショニング方法が提供される。
【００１７】
本発明の第２の態様によれば、電子銃の異常放電を効果的に抑制することのできるコンディショニング装置を備えた電子ビーム描画装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施の形態における電子銃の構成を模式的に示す図である。
【図２】本実施の形態におけるコンディショニング装置の構成を示す図である。
【図３】本実施のコンディショニング方法を示すフローチャートである。
【図４】本実施の形態のコンディショニング方法において、電子銃に印加する電圧と圧力の時間変化を示す図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、電子銃に印加する電圧波形の例である。
【図６】本実施の形態の電子ビーム描画装置の構成を示す図である。
【図７】本実施の形態における電子ビーム描画方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、本実施の形態における電子銃の構成を模式的に示す図である。
【００２０】
図１に示すように、電子銃１００は、電子光学鏡筒１０１の上方部に配設されており、一対の第１の電極１０２（１０２ａ、１０２ｂ）と、第２の電極としてのコラム１０３と、第３の電極としてのウェネルト（または引き出し電極）１０４とを有する。
【００２１】
電子ビーム描画装置の動作時には、電子銃１００および電子光学鏡筒１０１の内部が高真空（例えば、１０−７Ｐａ程度）になる。そして、第１の電極１０２の先端に取り付けられたカソード１０５と、アノード１０７との間に、例えば、５０ｋＶ程度の高電圧（加速電圧）が印加される。これにより、アノード１０７は、カソード１０５から放出された電子を集束して電子ビームを形成する。また、ウェネルト１０４には、カソード１０５との間で所望のビーム電流を放出するためのバイアス電圧が印加される。尚、カソード１０５には、例えば、六硼化ランタン（ＬａＢ６）が用いられる。
【００２２】
第１の電極１０２ａ、１０２ｂの間に電圧が印加されると、カソード１０５から熱電子が出射する。この熱電子は、上記高電圧により加速され、電子ビーム１０６となって電子光学鏡筒１０１内に放出される。その後、電子ビーム１０６は、電子光学鏡筒１０１内に設けられた各種レンズ、各種偏向器、ビーム成形アパーチャなど（図示せず）によって所望の形状に成形された後、描画対象となるマスク（図示せず）上の所望の位置に照射される。
【００２３】
電子銃１００において、ウェネルト１０４は、高電圧源１０８の負極側に接続されており、第１の電極１０２は、バイアス電源１０９を介して、高電圧源１０８の負極側に接続されている。ここで、ウェネルト１０４は、第１の電極１０２よりも、例えば、５００Ｖ程度負側に高くなる。また、アノード１０７およびコラム１０３は、高電圧源１０８の正極側に接続されるとともに接地電位にされる。ここで、図示しないが、第１の電極１０２ａ、１０２ｂと、コラム１０３と、ウェネルト１０４との間は、例えば、セラミックス絶縁体によって絶縁分離されている。
【００２４】
電子銃１００に上記高電圧が印加されると、電極間、特に、アノード１０７とウェネルト１０４との間において、電極表面におけるバリや傷などの突起部、塵埃などの付着物などに起因した異常放電が発生する。あるいは、電極間の絶縁体表面における不純物、付着物などの放電要因に起因した大きな沿面放電が生じる。このような異常放電の発生頻度は、新しい電子銃の取り付け後や交換後、または、電子銃のメンテナンス後において、電子銃の使用を開始してから数十時間といった初期段階で高い。
【００２５】
そこで、こうした異常放電を抑制または防止するためコンディショニング処理を行う。以下では、本実施の形態における電子銃のコンディショニング方法について述べる。本実施の形態では、新しい電子銃の取り付け後や交換後、または、電子銃のメンテナンス後にこのコンディショニング方法を実施することが好ましい。
【００２６】
図２に、本実施の形態におけるコンディショニング装置の構成を示す。
【００２７】
図２において、コンディショニング装置２００は、電子銃１００のコンディショニングを行う。このコンディショニング装置２００は、電子銃１００に高電圧を供給する電圧供給手段としての電圧供給部１１と、電圧供給部１１の電圧値を調整する電圧調整手段としての電圧調整部１２とを有する。電圧調整部１２は、後述する制御ＰＣ１７からの指令によって、電圧供給部１１の出力電圧を自在に昇圧したり降圧したりする。また、接続部１４は、図１の第１の電極１０２とウェネルト１０４とを短絡し、電圧供給部１１から接続部１４によって第１の電極１０２とウェネルト１０４に負極の高い電圧が印加される。
【００２８】
また、コンディショニング装置２００は、真空排気部１５と、圧力検出部１６とを有する。圧力検出部１６は電子銃１００内の圧力を検出し、真空排気部１５は電子銃１００内を所定の減圧状態に調節する。ここで、真空排気部１５は、イオンポンプおよびターボ分子ポンプなどの真空ポンプを備えた真空排気装置とすることができ、電子銃１００内の真空度を１０−１Ｐａ以下の低圧力で制御できることが好ましい。尚、かかる真空排気装置は、電子銃１００が搭載される装置、例えば、図１の電子光学鏡筒１０１の減圧に使用される真空排気装置と兼用されてもよく、または、これとは別個の真空排気装置として設けられていてもよい。一方、圧力検出部１６は、通常のＢ−Ａ真空計のような電離真空計を備えており、電子銃１００内の真空度を検出してその検出データを制御ＰＣ１７に供給する。
【００２９】
コンディショニング装置２００は、データ処理手段として、例えば、制御用のパーソナルコンピュータ（以下、制御ＰＣと称する。）１７を備える。制御ＰＣ１７は、圧力検出部１６で検出された検出値を用いて演算処理を行い、真空排気部１５を制御して電子銃１００内を所定の真空度にする他、電圧調整部１２を制御して電子銃１００に所定の電圧を供給する。
【００３０】
制御ＰＣ１７は、例えば、ノートパソコンとすることができ、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）を内蔵して各種データ処理を行うとともに、メモリ部、入出力部、表示部を備えている。そして、制御ＰＣ１７は、電子銃１００のコンディショニング処理に関する全体制御を行う。例えば、圧力検出部１６から送られた電子銃１００内の真空度に基づき、真空排気部１５を制御して、電子銃１００内の真空度が例えば１０−５Ｐａ程度の一定圧力になるように制御する。また、制御ＰＣ１７は、内部にタイマーを備えており、コンディショニング処理の経過時間を制御する。
【００３１】
図３は、本実施のコンディショニング方法を示すフローチャートである。また、図４は、このコンディショニング方法において、電子銃１００に印加する電圧と圧力の時間変化を示す図である。
【００３２】
本実施の形態におけるコンディショニング方法では、制御ＰＣ１７による自動制御によって、電子銃１００の電極間、具体的には、アノード１０７とウェネルト１０４との間に電圧を印加する。このとき、本実施の形態においては、まず、印加電圧をコンディショニング電圧まで増加させる（Ｓ１０１）。このときの印加電圧の増加は、単調増加、すなわち、一次関数的増加とすることができる。次いで、コンディショニング電圧を超えない範囲で印加電圧の値を周期的に変化させる（Ｓ１０２）。これにより、電子銃１００に放電を発生させる。
【００３３】
Ｓ１０２では、例えば、コンディショニング電圧が８０ｋＶである場合に、印加電圧の振幅を１０ｋＶ、周期を１秒とすることができる。すなわち、７０〜８０ｋＶの範囲で印加電圧を１秒周期で変化させることができる。このときの電圧波形に特に制限はなく、例えば、図５（ａ）〜（ｃ）に示すいずれの波形も用いることができる。但し、電圧が急峻に増加するほど放電が起こり易いことから、図５（ｃ）、（ａ）、（ｂ）の順で、図５（ｃ）が最も好ましい。
【００３４】
Ｓ１０３では、印加電圧を変化させた後、放電が起きたか否かを判定する。図４に示すように、印加電圧をコンディショニング電圧まで増加した後、この電圧を超えない範囲で電圧を周期的に変化させると、電子銃１００内で圧力変化が生じる。これにより、電子銃１００に放電が生じたことが検知される。尚、この圧力変化は、図２の圧力検出部１６で検出可能である。
【００３５】
Ｓ１０３において、圧力変化が生じていると判定された場合には、放電が起こらなくなるまで判定を繰り返す。そして、Ｓ１０３で放電が起こらなくなったと判定された後も、放電が起こらなくなってからの時間ｔが、所定の無放電時間（例えば、１時間）Ｔを過ぎるまで判定を繰り返す。
【００３６】
時間ｔが無放電時間Ｔを過ぎたか否かの判定はＳ１０４で行う。無放電時間Ｔを過ぎていないと判定された場合には、Ｓ１０３に戻って同様の工程を繰り返す。一方、Ｓ１０４で時間ｔが無放電時間Ｔを過ぎたと判定された場合には、Ｓ１０５に進み、印加電圧を周期的に変化させるルーチンを停止する。その後、Ｓ１０６で印加電圧を０Ｖにし、一連のコンディショニング処理を終了する。
【００３７】
以上述べたように、本実施の形態における電子銃のコンディショニング方法では、新しい電子銃の取り付け後や交換後、または、電子銃のメンテナンス後において、電子銃のアノードとウェネルトの間に電圧を印加する。このとき、印加する電圧を、コンディショニング電圧まで単調に増加させてから、コンディショニング電圧を超えない範囲でその大きさを周期的に変化させる。コンディショニング電圧は、電子銃の実使用時に印加する電圧よりも高い電圧である。
【００３８】
かかるコンディショニング方法は、図２で説明したコンディショニング装置２００によって行われる。ここで、コンディショニング装置２００は、電子銃１００のアノードとウェネルトの間に電圧を印加してこれらの表面に放電を生じさせるものである。コンディショニング装置２００は、アノードとウェネルトの間に電圧を供給する電圧供給部１１と、電圧供給部１１から供給される電圧を調整する電圧調整部１２と、電圧調整部１２を制御する制御部としての制御ＰＣ１７とを有する。制御ＰＣ１７は、電圧供給部１１から電子銃１００に供給される電圧が、所定値（コンディショニング電圧値）まで増加した後にこの所定値を超えない範囲で周期的に変化するように、また、放電の停止から所定時間（例えば１時間）経過後に電圧を周期的に変化させての電圧の印加を停止するように電圧調整部１２を制御する。また、図２のコンディショニング装置２００において、圧力検出部１６は、電子銃１００内の圧力を検出するものであり、制御部ＰＣ１７は、圧力検出部１６の検出結果から放電の有無を判定する。
【００３９】
上記のようにして、アノードとウェネルトの間に電圧を印加することで、電子銃に放電を誘起して、電極表面や絶縁体表面における放電要因を除去する。大きさを周期的に変化させての電圧印加は、放電が所定時間起こらなくなったことが確認されるまで行う。このようにすることにより、従来のコンディショニング方法では、十分に取り去ることのできなかった微小放電要因まで除去することが可能である。したがって、電子銃の実使用時において、かかる微小放電要因に起因する異常放電を抑制することができる。
【００４０】
尚、特許文献２には、−５０ｋＶの直流電源に１０〜１５ｋＶの交流電源を重畳させてコンディショニングを行うことが記載されている。しかしながら、特許文献２では、電子銃側の終端部をコンディショニングの対象としている。一方、本実施の形態は、電子銃のアノードとウェネルトの間に電圧を印加して、アノードとウェネルトの表面のコンディショニングを行うものであり、特許文献２とは異なる。
【００４１】
図６は、本実施の形態の電子ビーム描画装置について、主として描画制御部の構成を示す図である。この電子ビーム描画装置は、図１および図２で説明した本実施の形態の電子銃およびコンディショニング装置を備えており、本実施の形態による電子銃のコンディショニング方法の実施が可能である。
【００４２】
図６において、電子ビーム描画装置３０の試料室３１内には、試料であるマスク基板３２が設置されたステージ３３が設けられている。ステージ３３は、ステージ駆動回路３４によりＸ方向（紙面における左右方向）とＹ方向（紙面における垂直方向）に駆動される。ステージ３３の移動位置は、レーザ測長計等を用いた位置回路３５により測定される。
【００４３】
試料室３１の上方には、電子ビーム光学系４０が設置されている。この電子ビーム光学系４０は、本実施の形態の電子銃１００、各種レンズ３７、３８、３９、４１、４２、ブランキング用偏向器４３、成形偏向器４４、ビーム走査用の主偏向器４５、ビーム走査用の副偏向器４６、および、２個のビーム成形用アパーチャ４７、４８等から構成されている。
【００４４】
電子銃１００は、図１の電子銃１００に対応するものであり、図２のコンディショニング装置２００が接続している。これらによって、電子ビーム描画装置３０では、電子銃１００のコンディショニングを行うことができる。すなわち、電子銃１００のアノードとウェネルトの間に電圧を印加して、電子銃１００に放電を誘起する。印加する電圧は、コンディショニング電圧まで単調に増加させてから、コンディショニング電圧を超えない範囲でその大きさを周期的に変化させる。この操作は、放電が所定時間起こらなくなったことが確認されるまで行う。これにより、微小放電要因まで除去できるので、電子銃１００の実使用時において、かかる微小放電要因に起因した異常放電を抑制可能である。
【００４５】
図７は、本実施の形態における電子ビーム描画方法の説明図である。この描画方法は、本実施の形態の電子ビーム描画装置３０を使用することにより実現される。すなわち、図７に示す電子ビーム２０は、本実施の形態の電子ビーム描画装置３０の電子銃１００によって放出された電子ビームである。
【００４６】
図７に示すように、マスク基板３２上に描画されるパターン８１は、短冊状のフレーム領域８２に分割されている。電子ビーム描画装置３０の電子銃１００によって放出される電子ビーム２０による描画は、ステージ３３が一方向（例えば、Ｘ方向）に連続移動しながら、フレーム領域８２毎に行われる。フレーム領域８２は、さらに副偏向領域８３に分割されており、電子ビーム２０は、副偏向領域８３内の必要な部分のみを描画する。尚、フレーム領域８２は、主偏向器４５の偏向幅で決まる短冊状の描画領域であり、副偏向領域８３は、副偏向器４６の偏向幅で決まる単位描画領域である。
【００４７】
副偏向領域８３内での電子ビーム２０の位置決めは、副偏向器４６で行われる。副偏向領域８３の位置制御は、主偏向器４５によってなされる。すなわち、主偏向器４５によって、副偏向領域８３の位置決めがされ、副偏向器４６によって、副偏向領域８３内でのビーム位置が決められる。さらに、成形偏向器４４とビーム成形用アパーチャ４７、４８によって、電子ビーム２０の形状と寸法が決められる。そして、ステージ３３を一方向に連続移動させながら、副偏向領域８３内を描画し、１つの副偏向領域８３の描画が終了したら、次の副偏向領域８３を描画する。フレーム領域８２内の全ての副偏向領域８３の描画が終了したら、ステージ３３を連続移動させる方向と直交する方向（例えば、Ｙ方向）にステップ移動させる。その後、同様の処理を繰り返して、フレーム領域８２を順次描画して行く。
【００４８】
電子ビームによる描画を行う際には、まず、ＣＡＤシステムを用いて設計された半導体集積回路などのパターンデータ（ＣＡＤデータ）が、図６の電子ビーム描画装置３０に入力することのできる形式のデータ（レイアウトデータ）に変換される。次いで、レイアウトデータが変換されて描画データが作成された後、描画データは実際に電子ビーム２０がショットされるサイズに分割された後、ショットサイズ毎に描画が行われる。
【００４９】
レイアウトデータから変換された描画データは、記憶媒体である入力部５１に記録された後、制御計算機５０によって読み出され、フレーム領域８２毎にパターンメモリ５２に一時的に格納される。パターンメモリ５２に格納されたフレーム領域８２毎のパターンデータ、すなわち、描画位置や描画図形データ等で構成されるフレーム情報は、データ解析部であるパターンデータデコーダ５３と描画データデコーダ５４に送られる。次いで、これらを介して、副偏向領域偏向量算出部６０、ブランキング回路５５、ビーム成形器ドライバ５６、主偏向器ドライバ５７、副偏向器ドライバ５８に送られる。
【００５０】
また、制御計算機５０には、偏向制御部６２が接続している。偏向制御部６２は、セトリング時間決定部６１に接続し、セトリング時間決定部６１は、副偏向領域偏向量算出部６０に接続し、副偏向領域偏向量算出部６０は、パターンデータデコーダ５３に接続している。また、偏向制御部６２は、ブランキング回路５５と、ビーム成形器ドライバ５６と、主偏向器ドライバ５７と、副偏向器ドライバ５８とに接続している。
【００５１】
パターンデータデコーダ５３からの情報は、ブランキング回路５５とビーム成形器ドライバ５６に送られる。具体的には、パターンデータデコーダ５３で描画データに基づいてブランキングデータが作成され、ブランキング回路５５に送られる。また、描画データに基づいて所望とするビーム寸法データも作成されて、副偏向領域偏向量算出部６０とビーム成形器ドライバ５６に送られる。そして、ビーム成形器ドライバ５６から、電子ビーム光学系４０の成形偏向器４４に所定の偏向信号が印加されて、電子ビーム２０の形状と寸法が制御される。
【００５２】
副偏向領域偏向量算出部６０は、パターンデータデコーダ５３で作成したビーム形状データから、副偏向領域８３における、１ショット毎の電子ビームの偏向量（移動距離）を算出する。算出された情報は、セトリング時間決定部６１に送られ、副偏向による移動距離に対応したセトリング時間が決定される。
【００５３】
セトリング時間決定部６１で決定されたセトリング時間は、偏向制御部６２へ送られた後、パターンの描画のタイミングを計りながら、偏向制御部６２より、ブランキング回路５５、ビーム成形器ドライバ５６、主偏向器ドライバ５７、副偏向器ドライバ５８のいずれかに適宜送られる。
【００５４】
描画データデコーダ５４では、描画データに基づいて副偏向領域８３の位置決めデータが作成され、このデータは、主偏向器ドライバ５７と副偏向器ドライバ５８に送られる。そして、主偏向器ドライバ５７から、電子ビーム光学系４０の主偏向器４５に所定の偏向信号が印加されて、電子ビーム２０が所定の主偏向位置に偏向走査される。また、副偏向器ドライバ５８から、副偏向器４６に所定の副偏向信号が印加されて、副偏向領域８３内での描画が行われる。この描画は、具体的には、設定されたセトリング時間が経過した後、電子ビーム２０を繰り返し照射することによって行われる。
【００５５】
以上述べたように、本実施の形態の電子ビーム描画装置は、本実施の形態の電子銃のコンディショニング方法を実施可能なコンディショニング装置を有する。したがって、電子銃のアノードとウェネルトの間に電圧を印加して、電子銃に放電を誘起させることができる。このとき、印加する電圧は、コンディショニング電圧まで単調に増加させてから、コンディショニング電圧を超えない範囲でその大きさを周期的に変化させる。そして、放電が所定時間起こらなくなったことを確認するまでこの操作を行う。これにより、微小放電要因まで除去できるので、電子銃の実使用時において、かかる微小放電要因に起因する異常放電することができる。したがって、電子銃の異常放電による電子ビーム描画装置の稼動停止や、描画工程で本来必要な電子ビームが消えてしまうことによる描画精度の低下を抑制して、製品歩留まりを向上させることができる。
【００５６】
尚、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々変形して実施することができる。例えば、上記実施の形態では電子ビームを用いたが、本発明は、イオンビームなどの他の荷電粒子ビームを用いた荷電粒子銃のコンディショニング方法やこの荷電粒子銃を備えた荷電粒子ビーム描画装置にも適用可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１１ 電圧供給部
１２ 電圧調整部
１４ 接続部
１５ 真空排気部
１６ 圧力検出部
１７ 制御ＰＣ
１００ 電子銃
１０１ 電子光学鏡筒
１０２、１０２ａ、１０２ｂ 第１の電極
１０３ コラム
１０４ ウェネルト
１０５ カソード
１０６ 電子ビーム
１０７ アノード
１０８ 高電圧源
１０９ バイアス電源
２００ コンディショニング装置
２０ 電子ビーム
３０ 電子ビーム描画装置
３１ 試料室
３２ マスク基板
３３ ステージ
３４ ステージ駆動回路
３５ 位置回路
３７、３８、３９、４１、４２ 各種レンズ
４０ 電子ビーム光学系
４３ ブランキング用偏向器
４４ 成形偏向器
４５ 主偏向器
４６ 副偏向器
４７、４８ ビーム成形用アパーチャ
５０ 制御計算機
５１ 入力部
５２ パターンメモリ
５３ パターンデータデコーダ
５４ 描画データデコーダ
５５ ブランキング回路
５６ ビーム成形器ドライバ
５７ 主偏向器ドライバ
５８ 副偏向器ドライバ
６０ 副偏向領域偏向量算出部
６１ セトリング時間決定部
６２ 偏向制御部
８１ 描画されるパターン
８２ フレーム領域
８３ 副偏向領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子銃のコンディショニング方法および電子ビーム描画装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大規模集積回路（ＬＳＩ）の高集積化および大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路線幅は益々狭く微細なものとなっている。半導体素子は、回路パターンが形成された原画パターン（マスクまたはレチクルを指す。以下では、マスクと総称する。）を用い、いわゆるステッパと呼ばれる縮小投影露光装置によって、ウェハ上にパターンを露光転写して回路形成することにより製造される。こうした微細な回路パターンをウェハに転写するためのマスクの製造に電子ビーム描画装置が用いられている。
【０００３】
電子ビーム描画装置には、電子ビームを放出する電子銃が配置される。電子銃に高電圧が印加されると、電極表面におけるバリや傷などの突起部、塵埃等の付着物などの放電要因に起因した異常放電が発生することがある。また、電極間の絶縁体表面における不純物や付着物などが放電要因となって大きな沿面放電が生じることもある。このような異常放電の発生頻度は、新しい電子銃の取り付け後や交換後または電子銃のメンテナンス後であって、電子銃の使用開始から数十時間程度といった初期段階で高くなる。
【０００４】
電子銃に異常放電が発生すると、電子ビーム描画装置の高電圧源に電圧ドロップが引き起こされて稼動停止となる。その結果、電子ビーム描画装置の稼働率が低下する。また、描画工程で本来必要な電子ビームが消えてしまうことにより、描画精度が低下して製品歩留まりも低下する。
【０００５】
そこで、こうした異常放電を抑制または防止するために、新しい電子銃を取り付けたり、交換したりした後、あるいは、電子銃をメンテナンスした後に、電子銃に対してコンディショニング処理を行う（例えば、特許文献１および２参照。）。コンディショニング処理は、電極表面や絶縁体表面における放電要因を除去し、電子銃の耐電圧特性を向上するのに効果的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−０２６１１２号公報
【特許文献２】特開平３−１３３０４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のコンディショニング方法では、微小放電の要因となる微小な突起部や不純物あるいは付着物を十分に取り去ることができない。このため、電子銃の実使用時において、かかる微小放電の要因に起因した異常放電が発生し易いという問題があった。
【０００８】
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、電子銃の異常放電を効果的に抑制することのできる電子銃のコンディショニング方法を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の目的は、電子銃の異常放電を効果的に抑制することのできるコンディショニング装置を備えた電子ビーム描画装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様は、加熱により電子を放出するカソードと、カソードとの間でバイアス電圧が印加されるウェネルトと、カソードとの間に加速電圧が印加され、カソードから放出された電子を集束して電子ビームを形成するアノードとを備えた電子銃に対し、アノードとウェネルトの間に電圧を印加してこれらの表面に放電を生じさせる電子銃のコンディショニング方法であって、
アノードとウェネルトの間への電圧の印加は、電圧を所定値まで増加させた後にこの所定値を超えない範囲で電圧を周期的に変化させて行うものであり、
放電の停止を確認し所定時間が経過してから、電圧を周期的に変化させての電圧の印加を停止することを特徴としている。
【００１２】
本発明の第１の態様において、放電の有無は、電子銃内の圧力変化により検知することが好ましい。
【００１３】
本発明の第１の態様では、電圧増加時の変化を急峻にして電圧を周期的に変化させることが好ましい。
【００１４】
本発明の第２の態様は、加熱により電子を放出するカソード、カソードとの間でバイアス電圧が印加されるウェネルト、カソードとの間に加速電圧が印加され、カソードから放出された電子を集束して電子ビームを形成するアノードを備えた電子銃と、
電子銃のコンディショニングを行うコンディショニング装置とを有する電子ビーム描画装置であって、
コンディショニング装置は、アノードとウェネルトの間に電圧を印加してこれらの表面に放電を生じさせるものであり、
アノードとウェネルトの間に電圧を供給する供給部と、
供給部から供給される電圧を調整する調整部と、
調整部を制御する制御部とを有し、
制御部は、供給部から供給される電圧が、所定値まで増加した後にこの所定値を超えない範囲で周期的に変化するように、また、放電の停止から所定時間経過後に電圧を周期的に変化させての電圧の印加を停止するように調整部を制御することを特徴としている。
【００１５】
本発明の第２の態様は、電子銃内の圧力を検出する検出部を有し、
制御部は、検出部の検出結果から放電の有無を判定することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の第１の態様によれば、電子銃の異常放電を効果的に抑制することのできる電子銃のコンディショニング方法が提供される。
【００１７】
本発明の第２の態様によれば、電子銃の異常放電を効果的に抑制することのできるコンディショニング装置を備えた電子ビーム描画装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施の形態における電子銃の構成を模式的に示す図である。
【図２】本実施の形態におけるコンディショニング装置の構成を示す図である。
【図３】本実施のコンディショニング方法を示すフローチャートである。
【図４】本実施の形態のコンディショニング方法において、電子銃に印加する電圧と圧力の時間変化を示す図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、電子銃に印加する電圧波形の例である。
【図６】本実施の形態の電子ビーム描画装置の構成を示す図である。
【図７】本実施の形態における電子ビーム描画方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、本実施の形態における電子銃の構成を模式的に示す図である。
【００２０】
図１に示すように、電子銃１００は、電子光学鏡筒１０１の上方部に配設されており、一対の第１の電極１０２（１０２ａ、１０２ｂ）と、第２の電極としてのコラム１０３と、第３の電極としてのウェネルト（または引き出し電極）１０４とを有する。
【００２１】
電子ビーム描画装置の動作時には、電子銃１００および電子光学鏡筒１０１の内部が高真空（例えば、１０−７Ｐａ程度）になる。そして、第１の電極１０２の先端に取り付けられたカソード１０５と、アノード１０７との間に、例えば、５０ｋＶ程度の高電圧（加速電圧）が印加される。これにより、アノード１０７は、カソード１０５から放出された電子を集束して電子ビームを形成する。また、ウェネルト１０４には、カソード１０５との間で所望のビーム電流を放出するためのバイアス電圧が印加される。尚、カソード１０５には、例えば、六硼化ランタン（ＬａＢ６）が用いられる。
【００２２】
第１の電極１０２ａ、１０２ｂの間に電圧が印加されると、カソード１０５から熱電子が出射する。この熱電子は、上記高電圧により加速され、電子ビーム１０６となって電子光学鏡筒１０１内に放出される。その後、電子ビーム１０６は、電子光学鏡筒１０１内に設けられた各種レンズ、各種偏向器、ビーム成形アパーチャなど（図示せず）によって所望の形状に成形された後、描画対象となるマスク（図示せず）上の所望の位置に照射される。
【００２３】
電子銃１００において、ウェネルト１０４は、高電圧源１０８の負極側に接続されており、第１の電極１０２は、バイアス電源１０９を介して、高電圧源１０８の負極側に接続されている。ここで、ウェネルト１０４は、第１の電極１０２よりも、例えば、５００Ｖ程度負側に高くなる。また、アノード１０７およびコラム１０３は、高電圧源１０８の正極側に接続されるとともに接地電位にされる。ここで、図示しないが、第１の電極１０２ａ、１０２ｂと、コラム１０３と、ウェネルト１０４との間は、例えば、セラミックス絶縁体によって絶縁分離されている。
【００２４】
電子銃１００に上記高電圧が印加されると、電極間、特に、アノード１０７とウェネルト１０４との間において、電極表面におけるバリや傷などの突起部、塵埃などの付着物などに起因した異常放電が発生する。あるいは、電極間の絶縁体表面における不純物、付着物などの放電要因に起因した大きな沿面放電が生じる。このような異常放電の発生頻度は、新しい電子銃の取り付け後や交換後、または、電子銃のメンテナンス後において、電子銃の使用を開始してから数十時間といった初期段階で高い。
【００２５】
そこで、こうした異常放電を抑制または防止するためコンディショニング処理を行う。以下では、本実施の形態における電子銃のコンディショニング方法について述べる。本実施の形態では、新しい電子銃の取り付け後や交換後、または、電子銃のメンテナンス後にこのコンディショニング方法を実施することが好ましい。
【００２６】
図２に、本実施の形態におけるコンディショニング装置の構成を示す。
【００２７】
図２において、コンディショニング装置２００は、電子銃１００のコンディショニングを行う。このコンディショニング装置２００は、電子銃１００に高電圧を供給する電圧供給手段としての電圧供給部１１と、電圧供給部１１の電圧値を調整する電圧調整手段としての電圧調整部１２とを有する。電圧調整部１２は、後述する制御ＰＣ１７からの指令によって、電圧供給部１１の出力電圧を自在に昇圧したり降圧したりする。また、接続部１４は、図１の第１の電極１０２とウェネルト１０４とを短絡し、電圧供給部１１から接続部１４によって第１の電極１０２とウェネルト１０４に負極の高い電圧が印加される。
【００２８】
また、コンディショニング装置２００は、真空排気部１５と、圧力検出部１６とを有する。圧力検出部１６は電子銃１００内の圧力を検出し、真空排気部１５は電子銃１００内を所定の減圧状態に調節する。ここで、真空排気部１５は、イオンポンプおよびターボ分子ポンプなどの真空ポンプを備えた真空排気装置とすることができ、電子銃１００内の真空度を１０−１Ｐａ以下の低圧力で制御できることが好ましい。尚、かかる真空排気装置は、電子銃１００が搭載される装置、例えば、図１の電子光学鏡筒１０１の減圧に使用される真空排気装置と兼用されてもよく、または、これとは別個の真空排気装置として設けられていてもよい。一方、圧力検出部１６は、通常のＢ−Ａ真空計のような電離真空計を備えており、電子銃１００内の真空度を検出してその検出データを制御ＰＣ１７に供給する。
【００２９】
コンディショニング装置２００は、データ処理手段として、例えば、制御用のパーソナルコンピュータ（以下、制御ＰＣと称する。）１７を備える。制御ＰＣ１７は、圧力検出部１６で検出された検出値を用いて演算処理を行い、真空排気部１５を制御して電子銃１００内を所定の真空度にする他、電圧調整部１２を制御して電子銃１００に所定の電圧を供給する。
【００３０】
制御ＰＣ１７は、例えば、ノートパソコンとすることができ、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）を内蔵して各種データ処理を行うとともに、メモリ部、入出力部、表示部を備えている。そして、制御ＰＣ１７は、電子銃１００のコンディショニング処理に関する全体制御を行う。例えば、圧力検出部１６から送られた電子銃１００内の真空度に基づき、真空排気部１５を制御して、電子銃１００内の真空度が例えば１０−５Ｐａ程度の一定圧力になるように制御する。また、制御ＰＣ１７は、内部にタイマーを備えており、コンディショニング処理の経過時間を制御する。
【００３１】
図３は、本実施のコンディショニング方法を示すフローチャートである。また、図４は、このコンディショニング方法において、電子銃１００に印加する電圧と圧力の時間変化を示す図である。
【００３２】
本実施の形態におけるコンディショニング方法では、制御ＰＣ１７による自動制御によって、電子銃１００の電極間、具体的には、アノード１０７とウェネルト１０４との間に電圧を印加する。このとき、本実施の形態においては、まず、印加電圧をコンディショニング電圧まで増加させる（Ｓ１０１）。このときの印加電圧の増加は、単調増加、すなわち、一次関数的増加とすることができる。次いで、コンディショニング電圧を超えない範囲で印加電圧の値を周期的に変化させる（Ｓ１０２）。これにより、電子銃１００に放電を発生させる。
【００３３】
Ｓ１０２では、例えば、コンディショニング電圧が８０ｋＶである場合に、印加電圧の振幅を１０ｋＶ、周期を１秒とすることができる。すなわち、７０〜８０ｋＶの範囲で印加電圧を１秒周期で変化させることができる。このときの電圧波形に特に制限はなく、例えば、図５（ａ）〜（ｃ）に示すいずれの波形も用いることができる。但し、電圧が急峻に増加するほど放電が起こり易いことから、図５（ｃ）、（ａ）、（ｂ）の順で、図５（ｃ）が最も好ましい。
【００３４】
Ｓ１０３では、印加電圧を変化させた後、放電が起きたか否かを判定する。図４に示すように、印加電圧をコンディショニング電圧まで増加した後、この電圧を超えない範囲で電圧を周期的に変化させると、電子銃１００内で圧力変化が生じる。これにより、電子銃１００に放電が生じたことが検知される。尚、この圧力変化は、図２の圧力検出部１６で検出可能である。
【００３５】
Ｓ１０３において、圧力変化が生じていると判定された場合には、放電が起こらなくなるまで判定を繰り返す。そして、Ｓ１０３で放電が起こらなくなったと判定された後も、放電が起こらなくなってからの時間ｔが、所定の無放電時間（例えば、１時間）Ｔを過ぎるまで判定を繰り返す。
【００３６】
時間ｔが無放電時間Ｔを過ぎたか否かの判定はＳ１０４で行う。無放電時間Ｔを過ぎていないと判定された場合には、Ｓ１０３に戻って同様の工程を繰り返す。一方、Ｓ１０４で時間ｔが無放電時間Ｔを過ぎたと判定された場合には、Ｓ１０５に進み、印加電圧を周期的に変化させるルーチンを停止する。その後、Ｓ１０６で印加電圧を０Ｖにし、一連のコンディショニング処理を終了する。
【００３７】
以上述べたように、本実施の形態における電子銃のコンディショニング方法では、新しい電子銃の取り付け後や交換後、または、電子銃のメンテナンス後において、電子銃のアノードとウェネルトの間に電圧を印加する。このとき、印加する電圧を、コンディショニング電圧まで単調に増加させてから、コンディショニング電圧を超えない範囲でその大きさを周期的に変化させる。コンディショニング電圧は、電子銃の実使用時に印加する電圧よりも高い電圧である。
【００３８】
かかるコンディショニング方法は、図２で説明したコンディショニング装置２００によって行われる。ここで、コンディショニング装置２００は、電子銃１００のアノードとウェネルトの間に電圧を印加してこれらの表面に放電を生じさせるものである。コンディショニング装置２００は、アノードとウェネルトの間に電圧を供給する電圧供給部１１と、電圧供給部１１から供給される電圧を調整する電圧調整部１２と、電圧調整部１２を制御する制御部としての制御ＰＣ１７とを有する。制御ＰＣ１７は、電圧供給部１１から電子銃１００に供給される電圧が、所定値（コンディショニング電圧値）まで増加した後にこの所定値を超えない範囲で周期的に変化するように、また、放電の停止から所定時間（例えば１時間）経過後に電圧を周期的に変化させての電圧の印加を停止するように電圧調整部１２を制御する。また、図２のコンディショニング装置２００において、圧力検出部１６は、電子銃１００内の圧力を検出するものであり、制御部ＰＣ１７は、圧力検出部１６の検出結果から放電の有無を判定する。
【００３９】
上記のようにして、アノードとウェネルトの間に電圧を印加することで、電子銃に放電を誘起して、電極表面や絶縁体表面における放電要因を除去する。大きさを周期的に変化させての電圧印加は、放電が所定時間起こらなくなったことが確認されるまで行う。このようにすることにより、従来のコンディショニング方法では、十分に取り去ることのできなかった微小放電要因まで除去することが可能である。したがって、電子銃の実使用時において、かかる微小放電要因に起因する異常放電を抑制することができる。
【００４０】
尚、特許文献２には、−５０ｋＶの直流電源に１０〜１５ｋＶの交流電源を重畳させてコンディショニングを行うことが記載されている。しかしながら、特許文献２では、電子銃側の終端部をコンディショニングの対象としている。一方、本実施の形態は、電子銃のアノードとウェネルトの間に電圧を印加して、アノードとウェネルトの表面のコンディショニングを行うものであり、特許文献２とは異なる。
【００４１】
図６は、本実施の形態の電子ビーム描画装置について、主として描画制御部の構成を示す図である。この電子ビーム描画装置は、図１および図２で説明した本実施の形態の電子銃およびコンディショニング装置を備えており、本実施の形態による電子銃のコンディショニング方法の実施が可能である。
【００４２】
図６において、電子ビーム描画装置３０の試料室３１内には、試料であるマスク基板３２が設置されたステージ３３が設けられている。ステージ３３は、ステージ駆動回路３４によりＸ方向（紙面における左右方向）とＹ方向（紙面における垂直方向）に駆動される。ステージ３３の移動位置は、レーザ測長計等を用いた位置回路３５により測定される。
【００４３】
試料室３１の上方には、電子ビーム光学系４０が設置されている。この電子ビーム光学系４０は、本実施の形態の電子銃１００、各種レンズ３７、３８、３９、４１、４２、ブランキング用偏向器４３、成形偏向器４４、ビーム走査用の主偏向器４５、ビーム走査用の副偏向器４６、および、２個のビーム成形用アパーチャ４７、４８等から構成されている。
【００４４】
電子銃１００は、図１の電子銃１００に対応するものであり、図２のコンディショニング装置２００が接続している。これらによって、電子ビーム描画装置３０では、電子銃１００のコンディショニングを行うことができる。すなわち、電子銃１００のアノードとウェネルトの間に電圧を印加して、電子銃１００に放電を誘起する。印加する電圧は、コンディショニング電圧まで単調に増加させてから、コンディショニング電圧を超えない範囲でその大きさを周期的に変化させる。この操作は、放電が所定時間起こらなくなったことが確認されるまで行う。これにより、微小放電要因まで除去できるので、電子銃１００の実使用時において、かかる微小放電要因に起因した異常放電を抑制可能である。
【００４５】
図７は、本実施の形態における電子ビーム描画方法の説明図である。この描画方法は、本実施の形態の電子ビーム描画装置３０を使用することにより実現される。すなわち、図７に示す電子ビーム２０は、本実施の形態の電子ビーム描画装置３０の電子銃１００によって放出された電子ビームである。
【００４６】
図７に示すように、マスク基板３２上に描画されるパターン８１は、短冊状のフレーム領域８２に分割されている。電子ビーム描画装置３０の電子銃１００によって放出される電子ビーム２０による描画は、ステージ３３が一方向（例えば、Ｘ方向）に連続移動しながら、フレーム領域８２毎に行われる。フレーム領域８２は、さらに副偏向領域８３に分割されており、電子ビーム２０は、副偏向領域８３内の必要な部分のみを描画する。尚、フレーム領域８２は、主偏向器４５の偏向幅で決まる短冊状の描画領域であり、副偏向領域８３は、副偏向器４６の偏向幅で決まる単位描画領域である。
【００４７】
副偏向領域８３内での電子ビーム２０の位置決めは、副偏向器４６で行われる。副偏向領域８３の位置制御は、主偏向器４５によってなされる。すなわち、主偏向器４５によって、副偏向領域８３の位置決めがされ、副偏向器４６によって、副偏向領域８３内でのビーム位置が決められる。さらに、成形偏向器４４とビーム成形用アパーチャ４７、４８によって、電子ビーム２０の形状と寸法が決められる。そして、ステージ３３を一方向に連続移動させながら、副偏向領域８３内を描画し、１つの副偏向領域８３の描画が終了したら、次の副偏向領域８３を描画する。フレーム領域８２内の全ての副偏向領域８３の描画が終了したら、ステージ３３を連続移動させる方向と直交する方向（例えば、Ｙ方向）にステップ移動させる。その後、同様の処理を繰り返して、フレーム領域８２を順次描画して行く。
【００４８】
電子ビームによる描画を行う際には、まず、ＣＡＤシステムを用いて設計された半導体集積回路などのパターンデータ（ＣＡＤデータ）が、図６の電子ビーム描画装置３０に入力することのできる形式のデータ（レイアウトデータ）に変換される。次いで、レイアウトデータが変換されて描画データが作成された後、描画データは実際に電子ビーム２０がショットされるサイズに分割された後、ショットサイズ毎に描画が行われる。
【００４９】
レイアウトデータから変換された描画データは、記憶媒体である入力部５１に記録された後、制御計算機５０によって読み出され、フレーム領域８２毎にパターンメモリ５２に一時的に格納される。パターンメモリ５２に格納されたフレーム領域８２毎のパターンデータ、すなわち、描画位置や描画図形データ等で構成されるフレーム情報は、データ解析部であるパターンデータデコーダ５３と描画データデコーダ５４に送られる。次いで、これらを介して、副偏向領域偏向量算出部６０、ブランキング回路５５、ビーム成形器ドライバ５６、主偏向器ドライバ５７、副偏向器ドライバ５８に送られる。
【００５０】
また、制御計算機５０には、偏向制御部６２が接続している。偏向制御部６２は、セトリング時間決定部６１に接続し、セトリング時間決定部６１は、副偏向領域偏向量算出部６０に接続し、副偏向領域偏向量算出部６０は、パターンデータデコーダ５３に接続している。また、偏向制御部６２は、ブランキング回路５５と、ビーム成形器ドライバ５６と、主偏向器ドライバ５７と、副偏向器ドライバ５８とに接続している。
【００５１】
パターンデータデコーダ５３からの情報は、ブランキング回路５５とビーム成形器ドライバ５６に送られる。具体的には、パターンデータデコーダ５３で描画データに基づいてブランキングデータが作成され、ブランキング回路５５に送られる。また、描画データに基づいて所望とするビーム寸法データも作成されて、副偏向領域偏向量算出部６０とビーム成形器ドライバ５６に送られる。そして、ビーム成形器ドライバ５６から、電子ビーム光学系４０の成形偏向器４４に所定の偏向信号が印加されて、電子ビーム２０の形状と寸法が制御される。
【００５２】
副偏向領域偏向量算出部６０は、パターンデータデコーダ５３で作成したビーム形状データから、副偏向領域８３における、１ショット毎の電子ビームの偏向量（移動距離）を算出する。算出された情報は、セトリング時間決定部６１に送られ、副偏向による移動距離に対応したセトリング時間が決定される。
【００５３】
セトリング時間決定部６１で決定されたセトリング時間は、偏向制御部６２へ送られた後、パターンの描画のタイミングを計りながら、偏向制御部６２より、ブランキング回路５５、ビーム成形器ドライバ５６、主偏向器ドライバ５７、副偏向器ドライバ５８のいずれかに適宜送られる。
【００５４】
描画データデコーダ５４では、描画データに基づいて副偏向領域８３の位置決めデータが作成され、このデータは、主偏向器ドライバ５７と副偏向器ドライバ５８に送られる。そして、主偏向器ドライバ５７から、電子ビーム光学系４０の主偏向器４５に所定の偏向信号が印加されて、電子ビーム２０が所定の主偏向位置に偏向走査される。また、副偏向器ドライバ５８から、副偏向器４６に所定の副偏向信号が印加されて、副偏向領域８３内での描画が行われる。この描画は、具体的には、設定されたセトリング時間が経過した後、電子ビーム２０を繰り返し照射することによって行われる。
【００５５】
以上述べたように、本実施の形態の電子ビーム描画装置は、本実施の形態の電子銃のコンディショニング方法を実施可能なコンディショニング装置を有する。したがって、電子銃のアノードとウェネルトの間に電圧を印加して、電子銃に放電を誘起させることができる。このとき、印加する電圧は、コンディショニング電圧まで単調に増加させてから、コンディショニング電圧を超えない範囲でその大きさを周期的に変化させる。そして、放電が所定時間起こらなくなったことを確認するまでこの操作を行う。これにより、微小放電要因まで除去できるので、電子銃の実使用時において、かかる微小放電要因に起因する異常放電することができる。したがって、電子銃の異常放電による電子ビーム描画装置の稼動停止や、描画工程で本来必要な電子ビームが消えてしまうことによる描画精度の低下を抑制して、製品歩留まりを向上させることができる。
【００５６】
尚、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々変形して実施することができる。例えば、上記実施の形態では電子ビームを用いたが、本発明は、イオンビームなどの他の荷電粒子ビームを用いた荷電粒子銃のコンディショニング方法やこの荷電粒子銃を備えた荷電粒子ビーム描画装置にも適用可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１１ 電圧供給部
１２ 電圧調整部
１４ 接続部
１５ 真空排気部
１６ 圧力検出部
１７ 制御ＰＣ
１００ 電子銃
１０１ 電子光学鏡筒
１０２、１０２ａ、１０２ｂ 第１の電極
１０３ コラム
１０４ ウェネルト
１０５ カソード
１０６ 電子ビーム
１０７ アノード
１０８ 高電圧源
１０９ バイアス電源
２００ コンディショニング装置
２０ 電子ビーム
３０ 電子ビーム描画装置
３１ 試料室
３２ マスク基板
３３ ステージ
３４ ステージ駆動回路
３５ 位置回路
３７、３８、３９、４１、４２ 各種レンズ
４０ 電子ビーム光学系
４３ ブランキング用偏向器
４４ 成形偏向器
４５ 主偏向器
４６ 副偏向器
４７、４８ ビーム成形用アパーチャ
５０ 制御計算機
５１ 入力部
５２ パターンメモリ
５３ パターンデータデコーダ
５４ 描画データデコーダ
５５ ブランキング回路
５６ ビーム成形器ドライバ
５７ 主偏向器ドライバ
５８ 副偏向器ドライバ
６０ 副偏向領域偏向量算出部
６１ セトリング時間決定部
６２ 偏向制御部
８１ 描画されるパターン
８２ フレーム領域
８３ 副偏向領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱により電子を放出するカソードと、前記カソードとの間でバイアス電圧が印加されるウェネルトと、前記カソードとの間に加速電圧が印加され、前記カソードから放出された電子を集束して電子ビームを形成するアノードとを備えた電子銃に対し、前記アノードと前記ウェネルトの間に電圧を印加してこれらの表面に放電を生じさせる電子銃のコンディショニング方法であって、
前記アノードと前記ウェネルトの間への電圧の印加は、電圧を所定値まで増加させた後に該所定値を超えない範囲で電圧を周期的に変化させて行うものであり、
前記放電の停止を確認し所定時間が経過してから、前記電圧を周期的に変化させての前記電圧の印加を停止することを特徴とする電子銃のコンディショニング方法。
【請求項２】
前記放電の有無は、前記電子銃内の圧力変化により検知することを特徴とする請求項１に記載の電子銃のコンディショニング方法。
【請求項３】
電圧増加時の変化を急峻にして前記電圧を周期的に変化させることを特徴とする請求項１または２に記載の電子銃のコンディショニング方法。
【請求項４】
加熱により電子を放出するカソード、前記カソードとの間でバイアス電圧が印加されるウェネルト、前記カソードとの間に加速電圧が印加され、前記カソードから放出された電子を集束して電子ビームを形成するアノードを備えた電子銃と、
前記電子銃のコンディショニングを行うコンディショニング装置とを有する電子ビーム描画装置であって、
前記コンディショニング装置は、前記アノードと前記ウェネルトの間に電圧を印加してこれらの表面に放電を生じさせるものであり、
前記アノードと前記ウェネルトの間に電圧を供給する供給部と、
前記供給部から供給される電圧を調整する調整部と、
前記調整部を制御する制御部とを有し、
前記制御部は、前記供給部から供給される電圧が、所定値まで増加した後に該所定値を超えない範囲で周期的に変化するように、また、前記放電の停止から所定時間経過後に前記電圧を周期的に変化させての前記電圧の印加を停止するように前記調整部を制御することを特徴とする電子ビーム描画装置。
【請求項５】
前記電子銃内の圧力を検出する検出部を有し、
前記制御部は、前記検出部の検出結果から前記放電の有無を判定することを特徴とする請求項４に記載の電子ビーム描画装置。
【請求項１】
加熱により電子を放出するカソードと、前記カソードとの間でバイアス電圧が印加されるウェネルトと、前記カソードとの間に加速電圧が印加され、前記カソードから放出された電子を集束して電子ビームを形成するアノードとを備えた電子銃に対し、前記アノードと前記ウェネルトの間に電圧を印加してこれらの表面に放電を生じさせる電子銃のコンディショニング方法であって、
前記アノードと前記ウェネルトの間への電圧の印加は、電圧を所定値まで増加させた後に該所定値を超えない範囲で電圧を周期的に変化させて行うものであり、
前記放電の停止を確認し所定時間が経過してから、前記電圧を周期的に変化させての前記電圧の印加を停止することを特徴とする電子銃のコンディショニング方法。
【請求項２】
前記放電の有無は、前記電子銃内の圧力変化により検知することを特徴とする請求項１に記載の電子銃のコンディショニング方法。
【請求項３】
電圧増加時の変化を急峻にして前記電圧を周期的に変化させることを特徴とする請求項１または２に記載の電子銃のコンディショニング方法。
【請求項４】
加熱により電子を放出するカソード、前記カソードとの間でバイアス電圧が印加されるウェネルト、前記カソードとの間に加速電圧が印加され、前記カソードから放出された電子を集束して電子ビームを形成するアノードを備えた電子銃と、
前記電子銃のコンディショニングを行うコンディショニング装置とを有する電子ビーム描画装置であって、
前記コンディショニング装置は、前記アノードと前記ウェネルトの間に電圧を印加してこれらの表面に放電を生じさせるものであり、
前記アノードと前記ウェネルトの間に電圧を供給する供給部と、
前記供給部から供給される電圧を調整する調整部と、
前記調整部を制御する制御部とを有し、
前記制御部は、前記供給部から供給される電圧が、所定値まで増加した後に該所定値を超えない範囲で周期的に変化するように、また、前記放電の停止から所定時間経過後に前記電圧を周期的に変化させての前記電圧の印加を停止するように前記調整部を制御することを特徴とする電子ビーム描画装置。
【請求項５】
前記電子銃内の圧力を検出する検出部を有し、
前記制御部は、前記検出部の検出結果から前記放電の有無を判定することを特徴とする請求項４に記載の電子ビーム描画装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−３８８５８（Ｐ２０１２−３８８５８Ａ）
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７６４５３（Ｐ２０１０−１７６４５３）
【出願日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【出願人】（５０４１６２９５８）株式会社ニューフレアテクノロジー (669)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【出願人】（５０４１６２９５８）株式会社ニューフレアテクノロジー (669)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]