電子銃用のエミッタ製造方法
【課題】製造直後における電流密度の変動を低減することのできる電子銃用のエミッタ製造方法を提供する。
【解決手段】エミッタの構成材料として六硼化ランタンを準備し（Ｓ１０１）、次いで、六硼化ランタンにカーボンをコートする（Ｓ１０２）。次に、エミッタを機械加工し、カーボンの一部から六硼化ランタンを露出させる（Ｓ１０３）。その後、電子ビーム描画装置の実際の動作条件に近い温度および圧力で加熱処理を行う（Ｓ１０４）。加熱処理は、１×１０−２Ｐａ以下の圧力で１５００Ｋ〜１９００Ｋの温度で行うことが好ましい。
【解決手段】エミッタの構成材料として六硼化ランタンを準備し（Ｓ１０１）、次いで、六硼化ランタンにカーボンをコートする（Ｓ１０２）。次に、エミッタを機械加工し、カーボンの一部から六硼化ランタンを露出させる（Ｓ１０３）。その後、電子ビーム描画装置の実際の動作条件に近い温度および圧力で加熱処理を行う（Ｓ１０４）。加熱処理は、１×１０−２Ｐａ以下の圧力で１５００Ｋ〜１９００Ｋの温度で行うことが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子銃用のエミッタ製造方法に関し、例えば、電子ビーム描画装置に用いられる電子銃のエミッタ製造方法に関する。
【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で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は、微細パターンを描画可能な電子ビーム描画装置が用いられる。また、レーザビームを用いて描画するレーザビーム描画装置の開発も試みられている。尚、電子ビーム描画装置は、ウェハに直接パターン回路を描画する場合にも用いられる。
【０００３】
電子ビームリソグラフィ技術は、利用する電子ビームが荷電粒子ビームであるために、本質的に優れた解像度を有している。このため、ウェハにＬＳＩパターンを転写する際の原版となるマスクまたはレチクルの製造現場においても、電子ビームリソグラフィ技術が広く一般に使われている。さらに、電子ビームリソグラフィ技術を用いて、ウェハ上にパターンを直接描画する電子ビーム描画装置がＤＲＡＭを代表とする最先端デバイスの開発に適用されている他、一部ＡＳＩＣの生産にも用いられている。
【０００４】
電子銃は、電子源であるカソードと、アース電極をもつアノードを備える。また、カソードは、電子を放出するエミッタと、カソードに印加する電圧よりも低い電位を与えられてカソードから出射される電子を収束させるウェネルトを有する。
【０００５】
電子ビーム描画装置の描画動作時において、電子銃の周囲は高真空となる。この状態で、カソードとアノードの間に高電圧（加速電圧）を印加するとともにエミッタを加熱する。すると、エミッタから熱電子が出射し、この熱電子が加速電圧により加速されて電子ビームとして放出される。電子ビームは、電子ビーム描画装置内に設けられた各種レンズ、各種偏向器、ビーム成形用アパーチャ等により所要の形状に成形される。成形された電子ビームは、電子ビーム描画装置の下部に配置された試料室内の試料に照射され、これにより試料にパターンが描画される。
【０００６】
エミッタを構成する材料としては、従来より六硼化ランタン（ＬａＢ６）が知られている。この材料は、高い融点と低い仕事関数（２．６８ｅＶ）を持ち、また、残留ガスに対して比較的安定で、長寿命でもあり、さらに優れたイオン衝撃性を有することから、電子ビーム描画装置だけでなく、電離真空計やオメガトロンのフィラメントなどの熱カソードにも使用されている。
【０００７】
ところで、電子銃では、輝度を向上させるために、エミッタを構成する材料の表面をこの材料より仕事関数の大きい材料で被覆して、エミッタからの電子の放出面積を制限することが行われる。例えば、非特許文献１には、六硼化ランタン（ＬａＢ６）をカーボン（Ｃ）で被覆することが記載されている。具体的な被覆方法としては、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃｈａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によりカーボン（Ｃ）を六硼化ランタン（ＬａＢ６）の表面に蒸着したり、この表面にカーボン（Ｃ）を含む液を塗布したり、あるいは、この液の中に六硼化ランタン（ＬａＢ６）を浸漬したりすることが挙げられる。被覆後は、機械加工によってカーボン（Ｃ）の一部から六硼化ランタン（ＬａＢ６）を露出させ、この部分を通じて電子が放出されるようにする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｐ．Ｂ．Ｓｅｗｅｌｌ ｅｔ．ａｌ（ピー・ビー・セウェルら）、「微細平面を有する六硼化ランタン単結晶における熱的エミッションの研究」、Ｅｌｅｃｔｏｒｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ，ｐｐ．１６３−１７０、ＳＥＭ Ｉｎｃ．， ＡＭＦ Ｏ’Ｈａｒｅ （Ｃｈｉｃａｇｏ）， ＩＬ６０６６６−０５０７，Ｕ．Ｓ．Ａ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記エミッタを用いたカソードを組み込んだ電子ビーム描画装置では、使用開始直後に電子銃から放出される電子ビームの電流密度に大きな変動が見られるという問題があった。図８は、この様子を示したものであり、横軸に時間を、縦軸に電流密度をとっている。図８から分かるように、電子ビームを出射した直後に電流密度は急激に減少する。このように電流密度の変動が大きい状態で描画を行うと、ドーズ量の変動を引き起こして描画精度を低下させる。このため、電子ビーム描画装置は、電流密度の変動が小さくなってからでないと運転できない。図８に示すように、時間の経過に伴って電流密度は次第に回復するが、回復までには数日以上を要する場合があり、装置のダウンタイムが大きくなることから改善が急務となっていた。
【００１０】
本発明は、こうした点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、カソード組込み直後における電流密度の変動を低減することのできる電子銃用のエミッタ製造方法を提供することにある。
【００１１】
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】
【００１２】
本発明は、電子銃用のエミッタ製造方法であって、
電子放射特性を有する第１の材料を、この材料より仕事関数が大きく電子銃の動作温度で安定な第２の材料で被覆する工程と、
機械加工により第２の材料の一部から第１の材料を露出させる工程と、
機械加工後の第１の材料および第２の材料を、電子銃の動作温度から上下２００℃の範囲で加熱処理する工程とを有することを特徴とするものである。
【００１３】
第１の材料は、金属六硼化物またはタングステンであることが好ましい。
【００１４】
金属六硼化物は、六硼化ランタン（ＬａＢ６）、六硼化セリウム（ＣｅＢ６）、六硼化ガドリニウム（ＧｄＢ６）および六硼化イットリウム（ＹＢ６）よりなる群から選ばれることが好ましい。
【００１５】
第２の材料は、カーボン（Ｃ）であることが好ましい。
【００１６】
電子銃は電子ビーム描画装置に用いられ、
加熱処理は、１×１０−２Ｐａ以下の圧力で１５００Ｋ〜１９００Ｋの温度で行われることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、機械加工後の第１の材料および第２の材料を、電子銃の動作温度から上下２００℃の範囲で加熱処理するので、製造直後における電流密度の変動を低減することのできる電子銃用のエミッタが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】機械加工後のエミッタの模式的断面図である。
【図２】電子ビーム描画装置を動作させた後のエミッタの模式的断面図である。
【図３】加熱処理をしたエミッタをカソードに用い、これを電子ビーム描画装置に組み込んで動作させたときの電流密度の経時変化である。
【図４】本実施の形態によるエミッタの製造方法を示すフローチャートである。
【図５】本実施の形態の電子ビーム描画装置における熱電子放射陰極型の電子銃の概略構成を示す図である。
【図６】本実施の形態の電子ビーム描画装置の構成図である。
【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。
【図８】従来法によるエミッタをカソードに用い、これを電子ビーム描画装置に組み込んで動作させたときの電流密度の経時変化である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
電子銃に用いられるエミッタの製造工程では、上記したように、例えば、六硼化ランタン（ＬａＢ６）をカーボン（Ｃ）で被覆した後、機械加工によってカーボン（Ｃ）の一部から六硼化ランタン（ＬａＢ６）を露出させることが行われる。機械加工には、機械研削または機械研磨などが用いられる。
【００２０】
図１は、機械加工後のエミッタの模式的断面図である。機械加工を行うと、六硼化ランタン（ＬａＢ６）層１とカーボン（Ｃ）層２には、これらの境界付近に脆弱な層３が生じると考えられる。ここで、脆弱な層３には、脆弱な六硼化ランタン（ＬａＢ６）の層と、脆弱なカーボン（Ｃ）の層の両方がある。このようなエミッタをカソードに用い、電子ビーム描画装置の電子銃に組み込む。そして、電子ビーム描画装置を動作させてエミッタを加熱すると、脆弱な層３から蒸発または離脱が起こると考えられる。すると、図２に示すように、カーボン（ｃ）層２から六硼化ランタン（ＬａＢ６）層１が露出している面積、すなわち、エミッタからの電子放出面積が増大する。このため、エミッション電流が一定であれば、電子放出面積が増えることによって電流密度が低下する結果となる。
【００２１】
尚、脆弱な層３の詳細については必ずしも明らかでないが、例えば、下記のようなことが考えられる。
六硼化ランタン（ＬａＢ６）は、６つの硼素が各頂点に位置した八面体が三次元的に連なった構造において、硼素（Ｂ）原子間の大きな隙間にランタン（Ｌａ）原子が占める結晶構造をとる。機械加工時の作用によって六硼化ランタン（ＬａＢ６）の結晶構造が部分的に崩れると、この部分が脆弱になることが考えられる。また、結晶構造が崩れた部分では、ランタン（Ｌａ）原子と炭素（Ｃ）原子とが反応しやすくなることが予想され、その結果、脆弱な部分を形成することも考えられる。
【００２２】
そこで、本実施の形態においては、機械加工後に真空中でエミッタを加熱処理する。エミッタを構成する材料として六硼化ランタン（ＬａＢ６）を用い、この表面をカーボン（Ｃ）で被覆した場合、例えば、２×１０−５Ｐａの圧力下、１７００Ｋ程度の温度で熱処理することができる。
【００２３】
図３に、加熱処理をしたエミッタをカソードに用い、これを電子ビーム描画装置に組み込んで動作させたときの電流密度の経時変化を示す。図８では、電子ビームを出射した直後に電流密度が急激に減少していたのに対し、図３ではこうした電流密度の減少が見られない。このことは、本実施の形態の加熱処理によってエミッタの脆弱な部分が消失し、電子ビーム描画装置の動作中においてエミッタからの電子放出面積が大きく変動しなくなったためと言える。つまり、図８の例では、電子ビーム描画装置を動作させることにより、エミッタが加熱され、この段階で脆弱な部分が蒸発または離脱するために、カーボン（ｃ）から六硼化ランタン（ＬａＢ６）が露出している面積が増加する。すなわち、エミッタからの電子放出面積が装置の動作中に大きく変動して、電子銃から放出される電子ビームの電流密度に変動を生じる。一方、本実施の形態の加熱処理を行うと、電子ビーム描画装置にカソードを組み込む前の段階でエミッタの脆弱な部分が除去されるので、装置の動作段階で電子放出面積が大きく変動することはない。したがって、電子ビームの電流密度に急激な変動が生じないようにすることができる。それ故、電子ビーム描画装置のダウンタイムを従来に比べて大幅に短縮することができる。
【００２４】
図４は、本実施の形態によるエミッタの製造方法を示すフローチャートである。
【００２５】
図４に示すように、まず、エミッタの構成材料として六硼化ランタン（ＬａＢ６）を準備し（Ｓ１０１）、次いで、六硼化ランタン（ＬａＢ６）にカーボン（Ｃ）をコートする（Ｓ１０２）。例えば、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃｈａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によりカーボン（Ｃ）を六硼化ランタン（ＬａＢ６）の表面に形成したり、この表面にカーボン（Ｃ）を含む液を塗布したり、または、この液の中に六硼化ランタン（ＬａＢ６）を浸漬したりする。
【００２６】
次に、機械研削または機械研磨などによってエミッタを機械加工し、カーボン（Ｃ）の一部から六硼化ランタン（ＬａＢ６）を露出させる（Ｓ１０３）。
【００２７】
その後、本発明の特徴である加熱処理を行う（Ｓ１０４）。加熱は、電子ビーム描画装置の実際の動作条件に近い温度で行う。具体的には、電子銃の動作温度から上下２００℃の範囲で加熱処理する。加熱温度が低すぎると、機械加工後に生じた脆弱な部分を十分に除去することができない。一方、加熱温度が高すぎると、六硼化ランタン（ＬａＢ６）の結晶性が損なわれて電子放出特性が低下する。したがって、少なくとも六硼化ランタン（ＬａＢ６）の融点より低い温度で加熱する。尚、加熱時の圧力を高くすると加熱時間を短くすることができるが、電子ビーム描画装置の実際の動作条件に近い圧力で行うことが好ましい。電子ビームによる描画は、例えば、１×１０−５Ｐａ〜１×１０−４Ｐａの圧力で１７５０Ｋ程度の温度で行われることから、加熱処理も同様の条件で行うことが好ましい。具体的には、１×１０−２Ｐａ以下の圧力で１５００Ｋ〜１９００Ｋの温度で加熱処理することが好ましい。
【００２８】
本実施の形態においては、エミッタを構成する材料として六硼化ランタン（ＬａＢ６）以外のものを用いることができ、その場合、加熱処理の条件が適宜変わることは言うまでもない。エミッタの構成材料には、高い電気伝導、高温における機械的強度と化学的安定性が求められる。ここで、高温における機械的強度と化学的安定性は、高い融点を有することによって実現可能である。尚、高い融点とは、具体的には、電子ビーム描画装置の動作温度より高い融点を言う。こうした特性を満たし、さらに六硼化ランタン（ＬａＢ６）と同程度に低い仕事関数を有する材料としては、六硼化セリウム（ＣｅＢ６）、六硼化ガドリニウム（ＧｄＢ６）、六硼化イットリウム（ＹＢ６）などの金属六硼化物が挙げられる。また、タングステン（Ｗ）などをエミッタの構成材料として用いることも可能である。タングステン（Ｗ）は、六硼化ランタン（ＬａＢ６）や六硼化セリウム（ＣｅＢ６）に比べて融点が高いので、例えば、２０００Ｋ程度の温度で加熱処理することも可能である。
【００２９】
一方、六硼化ランタン（ＬａＢ６）などの電子を放出する材料は、カーボン（Ｃ）以外の材料によって被覆されてもよい。但し、電子ビーム描画装置の動作時において機械的にも化学的にも安定であって、六硼化ランタン（ＬａＢ６）などの電子を放出する材料に比べて仕事関数の大きいもの、例えば、１．５〜２倍程度の大きさの仕事関数を有する材料を用いる。
【００３０】
図４で加熱処理を終えた後は、このエミッタを用いて公知の方法によりカソードを製造する（Ｓ１０５）。さらに、このカソードを用いて電子銃を製造し、得られた電子銃を組込んで用いて電子ビーム描画装置を製造することができる（Ｓ１０６）。Ｓ１０６の電子銃および電子ビーム描画装置の製造方法には、それぞれ公知の方法が適用できる。
【００３１】
図５は、本実施の形態の電子ビーム描画装置における熱電子放射陰極型の電子銃の概略構成を示す図である。この図に示すように、電子銃は、電子源であるカソード１０１と、アース電極をもつアノード１０６とを備える。また、カソード１０１は、電子を放出するエミッタ１０４と、カソード１０１に印加する電圧よりも低い電位を与えられてカソード１０１から出射される電子を収束させるウェネルト１０５と、支持電極１０７、１０８を支持するベース１１２とを有する。ウェネルト１０５はエミッタ１０４から射出される電子ビームが通過する開口部分を具備し、この開口部分は電子ビームを収束させるのに適当なように径が選択されている。そして、エミッタ１０４は、支持電極１０７と支持電極１０８に支持され、ヒータ１０９およびヒータ１１０によって加熱可能な構成となっている。
【００３２】
電子ビーム描画装置の描画動作時において、電子銃の周囲は高真空となる。この状態で、カソード１０１とアノード１０６の間に、例えば５０ｋＶ程度の高電圧（加速電圧）を加速電源１１１を用いて印加する。また、加熱電源１０３を用いて支持電極１０７、１０８の間に加熱電圧を印加することにより、ヒータ１０９、１１０を通電加熱してエミッタ１０４を加熱する。すると、エミッタ１０４から熱電子が出射し、この熱電子が加速電圧により加速されて電子ビームとして放出される。電子ビームは、後述するように、電子ビーム描画装置内に設けられた各種レンズ、各種偏向器、ビーム成形用アパーチャ等により所要の形状に成形される。成形された電子ビームは、電子ビーム描画装置の下部に配置された試料室内の試料に照射され、これにより試料にパターンが描画される。
【００３３】
このとき、アノード１０６は上述のように接地されているので、エミッタ１０４には支持電極１０７、１０８を介して負の高電圧が印加されていることになる。そして、ウェネルト１０５の電位は、バイアス電源１０２の作用によりカソード電位よりもさらに１００Ｖ〜１０００Ｖ程度低い。これにより、エミッタ１０４から放出される電子ビームが制限されると同時に、収束作用を有するレンズとして動作し、ウェネルト１０５の開口部分を通過する電子ビームにおいては、焦点、すなわち、クロスオーバが形成される。
【００３４】
尚、描画動作時の加熱によりエミッタ１０４の構成材料は徐々に蒸発し、これに伴って電子ビームの電流密度も徐々に変化する。図３で電流密度が徐々に増加しているのはこのためである。しかし、このような電流密度の変化はある程度予測可能であり、公知の補正処理によって描画精度の低下を防ぐことができる。
【００３５】
次に、本実施の形態の電子銃を用いた電子ビーム描画装置について説明する。
【００３６】
図６は、本実施の形態の電子ビーム描画装置の構成図である。この図において、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。
【００３７】
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。この光学系４０は、本実施の形態の方法により製造されたエミッタを用いた電子銃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。
【００３８】
電子銃１００では、カソードを構成するエミッタの製造工程において、機械加工後に加熱処理を行っている。このため、電子銃１００にカソードを組み込む前の段階でエミッタの脆弱な部分が除去されている。したがって、電子ビーム描画装置３０の動作段階で、エミッタから放出される電子の放出面積が大きく変動することはない。したがって、電子ビーム８４の電流密度に急激な変動が生じないようにすることができ、電子ビーム描画装置３０のダウンタイムを従来に比べて大幅に短縮することができる。
【００３９】
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８４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。
【００４０】
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８４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８４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。
【００４１】
副偏向領域８３内での電子ビーム８４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８４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。
【００４２】
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、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８４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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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８４の形状と寸法が制御される。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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８４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８４を繰り返し照射することによって行われる。
【００４９】
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。
【００５０】
また、本実施の形態によって製造されたエミッタの適用例は、電子ビーム描画装置の電子銃に限られるものではなく、電子顕微鏡なども好適である。
【符号の説明】
【００５１】
１ 六硼化ランタン層
２ カーボン層
３ 脆弱な層
１００ 電子銃
１０１ カソード
１０２ バイアス電源
１０３ 加熱電源
１０４ エミッタ
１０５ ウェネルト
１０６ アノード
１０７、１０８ 支持電極
１０９、１１０ ヒータ
１１１ 加速電源
８４ 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 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 第１のアパーチャ
４８ 第２のアパーチャ
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、電子銃用のエミッタ製造方法に関し、例えば、電子ビーム描画装置に用いられる電子銃のエミッタ製造方法に関する。
【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で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は、微細パターンを描画可能な電子ビーム描画装置が用いられる。また、レーザビームを用いて描画するレーザビーム描画装置の開発も試みられている。尚、電子ビーム描画装置は、ウェハに直接パターン回路を描画する場合にも用いられる。
【０００３】
電子ビームリソグラフィ技術は、利用する電子ビームが荷電粒子ビームであるために、本質的に優れた解像度を有している。このため、ウェハにＬＳＩパターンを転写する際の原版となるマスクまたはレチクルの製造現場においても、電子ビームリソグラフィ技術が広く一般に使われている。さらに、電子ビームリソグラフィ技術を用いて、ウェハ上にパターンを直接描画する電子ビーム描画装置がＤＲＡＭを代表とする最先端デバイスの開発に適用されている他、一部ＡＳＩＣの生産にも用いられている。
【０００４】
電子銃は、電子源であるカソードと、アース電極をもつアノードを備える。また、カソードは、電子を放出するエミッタと、カソードに印加する電圧よりも低い電位を与えられてカソードから出射される電子を収束させるウェネルトを有する。
【０００５】
電子ビーム描画装置の描画動作時において、電子銃の周囲は高真空となる。この状態で、カソードとアノードの間に高電圧（加速電圧）を印加するとともにエミッタを加熱する。すると、エミッタから熱電子が出射し、この熱電子が加速電圧により加速されて電子ビームとして放出される。電子ビームは、電子ビーム描画装置内に設けられた各種レンズ、各種偏向器、ビーム成形用アパーチャ等により所要の形状に成形される。成形された電子ビームは、電子ビーム描画装置の下部に配置された試料室内の試料に照射され、これにより試料にパターンが描画される。
【０００６】
エミッタを構成する材料としては、従来より六硼化ランタン（ＬａＢ６）が知られている。この材料は、高い融点と低い仕事関数（２．６８ｅＶ）を持ち、また、残留ガスに対して比較的安定で、長寿命でもあり、さらに優れたイオン衝撃性を有することから、電子ビーム描画装置だけでなく、電離真空計やオメガトロンのフィラメントなどの熱カソードにも使用されている。
【０００７】
ところで、電子銃では、輝度を向上させるために、エミッタを構成する材料の表面をこの材料より仕事関数の大きい材料で被覆して、エミッタからの電子の放出面積を制限することが行われる。例えば、非特許文献１には、六硼化ランタン（ＬａＢ６）をカーボン（Ｃ）で被覆することが記載されている。具体的な被覆方法としては、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃｈａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によりカーボン（Ｃ）を六硼化ランタン（ＬａＢ６）の表面に蒸着したり、この表面にカーボン（Ｃ）を含む液を塗布したり、あるいは、この液の中に六硼化ランタン（ＬａＢ６）を浸漬したりすることが挙げられる。被覆後は、機械加工によってカーボン（Ｃ）の一部から六硼化ランタン（ＬａＢ６）を露出させ、この部分を通じて電子が放出されるようにする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｐ．Ｂ．Ｓｅｗｅｌｌ ｅｔ．ａｌ（ピー・ビー・セウェルら）、「微細平面を有する六硼化ランタン単結晶における熱的エミッションの研究」、Ｅｌｅｃｔｏｒｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ，ｐｐ．１６３−１７０、ＳＥＭ Ｉｎｃ．， ＡＭＦ Ｏ’Ｈａｒｅ （Ｃｈｉｃａｇｏ）， ＩＬ６０６６６−０５０７，Ｕ．Ｓ．Ａ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記エミッタを用いたカソードを組み込んだ電子ビーム描画装置では、使用開始直後に電子銃から放出される電子ビームの電流密度に大きな変動が見られるという問題があった。図８は、この様子を示したものであり、横軸に時間を、縦軸に電流密度をとっている。図８から分かるように、電子ビームを出射した直後に電流密度は急激に減少する。このように電流密度の変動が大きい状態で描画を行うと、ドーズ量の変動を引き起こして描画精度を低下させる。このため、電子ビーム描画装置は、電流密度の変動が小さくなってからでないと運転できない。図８に示すように、時間の経過に伴って電流密度は次第に回復するが、回復までには数日以上を要する場合があり、装置のダウンタイムが大きくなることから改善が急務となっていた。
【００１０】
本発明は、こうした点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、カソード組込み直後における電流密度の変動を低減することのできる電子銃用のエミッタ製造方法を提供することにある。
【００１１】
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】
【００１２】
本発明は、電子銃用のエミッタ製造方法であって、
電子放射特性を有する第１の材料を、この材料より仕事関数が大きく電子銃の動作温度で安定な第２の材料で被覆する工程と、
機械加工により第２の材料の一部から第１の材料を露出させる工程と、
機械加工後の第１の材料および第２の材料を、電子銃の動作温度から上下２００℃の範囲で加熱処理する工程とを有することを特徴とするものである。
【００１３】
第１の材料は、金属六硼化物またはタングステンであることが好ましい。
【００１４】
金属六硼化物は、六硼化ランタン（ＬａＢ６）、六硼化セリウム（ＣｅＢ６）、六硼化ガドリニウム（ＧｄＢ６）および六硼化イットリウム（ＹＢ６）よりなる群から選ばれることが好ましい。
【００１５】
第２の材料は、カーボン（Ｃ）であることが好ましい。
【００１６】
電子銃は電子ビーム描画装置に用いられ、
加熱処理は、１×１０−２Ｐａ以下の圧力で１５００Ｋ〜１９００Ｋの温度で行われることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、機械加工後の第１の材料および第２の材料を、電子銃の動作温度から上下２００℃の範囲で加熱処理するので、製造直後における電流密度の変動を低減することのできる電子銃用のエミッタが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】機械加工後のエミッタの模式的断面図である。
【図２】電子ビーム描画装置を動作させた後のエミッタの模式的断面図である。
【図３】加熱処理をしたエミッタをカソードに用い、これを電子ビーム描画装置に組み込んで動作させたときの電流密度の経時変化である。
【図４】本実施の形態によるエミッタの製造方法を示すフローチャートである。
【図５】本実施の形態の電子ビーム描画装置における熱電子放射陰極型の電子銃の概略構成を示す図である。
【図６】本実施の形態の電子ビーム描画装置の構成図である。
【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。
【図８】従来法によるエミッタをカソードに用い、これを電子ビーム描画装置に組み込んで動作させたときの電流密度の経時変化である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
電子銃に用いられるエミッタの製造工程では、上記したように、例えば、六硼化ランタン（ＬａＢ６）をカーボン（Ｃ）で被覆した後、機械加工によってカーボン（Ｃ）の一部から六硼化ランタン（ＬａＢ６）を露出させることが行われる。機械加工には、機械研削または機械研磨などが用いられる。
【００２０】
図１は、機械加工後のエミッタの模式的断面図である。機械加工を行うと、六硼化ランタン（ＬａＢ６）層１とカーボン（Ｃ）層２には、これらの境界付近に脆弱な層３が生じると考えられる。ここで、脆弱な層３には、脆弱な六硼化ランタン（ＬａＢ６）の層と、脆弱なカーボン（Ｃ）の層の両方がある。このようなエミッタをカソードに用い、電子ビーム描画装置の電子銃に組み込む。そして、電子ビーム描画装置を動作させてエミッタを加熱すると、脆弱な層３から蒸発または離脱が起こると考えられる。すると、図２に示すように、カーボン（ｃ）層２から六硼化ランタン（ＬａＢ６）層１が露出している面積、すなわち、エミッタからの電子放出面積が増大する。このため、エミッション電流が一定であれば、電子放出面積が増えることによって電流密度が低下する結果となる。
【００２１】
尚、脆弱な層３の詳細については必ずしも明らかでないが、例えば、下記のようなことが考えられる。
六硼化ランタン（ＬａＢ６）は、６つの硼素が各頂点に位置した八面体が三次元的に連なった構造において、硼素（Ｂ）原子間の大きな隙間にランタン（Ｌａ）原子が占める結晶構造をとる。機械加工時の作用によって六硼化ランタン（ＬａＢ６）の結晶構造が部分的に崩れると、この部分が脆弱になることが考えられる。また、結晶構造が崩れた部分では、ランタン（Ｌａ）原子と炭素（Ｃ）原子とが反応しやすくなることが予想され、その結果、脆弱な部分を形成することも考えられる。
【００２２】
そこで、本実施の形態においては、機械加工後に真空中でエミッタを加熱処理する。エミッタを構成する材料として六硼化ランタン（ＬａＢ６）を用い、この表面をカーボン（Ｃ）で被覆した場合、例えば、２×１０−５Ｐａの圧力下、１７００Ｋ程度の温度で熱処理することができる。
【００２３】
図３に、加熱処理をしたエミッタをカソードに用い、これを電子ビーム描画装置に組み込んで動作させたときの電流密度の経時変化を示す。図８では、電子ビームを出射した直後に電流密度が急激に減少していたのに対し、図３ではこうした電流密度の減少が見られない。このことは、本実施の形態の加熱処理によってエミッタの脆弱な部分が消失し、電子ビーム描画装置の動作中においてエミッタからの電子放出面積が大きく変動しなくなったためと言える。つまり、図８の例では、電子ビーム描画装置を動作させることにより、エミッタが加熱され、この段階で脆弱な部分が蒸発または離脱するために、カーボン（ｃ）から六硼化ランタン（ＬａＢ６）が露出している面積が増加する。すなわち、エミッタからの電子放出面積が装置の動作中に大きく変動して、電子銃から放出される電子ビームの電流密度に変動を生じる。一方、本実施の形態の加熱処理を行うと、電子ビーム描画装置にカソードを組み込む前の段階でエミッタの脆弱な部分が除去されるので、装置の動作段階で電子放出面積が大きく変動することはない。したがって、電子ビームの電流密度に急激な変動が生じないようにすることができる。それ故、電子ビーム描画装置のダウンタイムを従来に比べて大幅に短縮することができる。
【００２４】
図４は、本実施の形態によるエミッタの製造方法を示すフローチャートである。
【００２５】
図４に示すように、まず、エミッタの構成材料として六硼化ランタン（ＬａＢ６）を準備し（Ｓ１０１）、次いで、六硼化ランタン（ＬａＢ６）にカーボン（Ｃ）をコートする（Ｓ１０２）。例えば、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃｈａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によりカーボン（Ｃ）を六硼化ランタン（ＬａＢ６）の表面に形成したり、この表面にカーボン（Ｃ）を含む液を塗布したり、または、この液の中に六硼化ランタン（ＬａＢ６）を浸漬したりする。
【００２６】
次に、機械研削または機械研磨などによってエミッタを機械加工し、カーボン（Ｃ）の一部から六硼化ランタン（ＬａＢ６）を露出させる（Ｓ１０３）。
【００２７】
その後、本発明の特徴である加熱処理を行う（Ｓ１０４）。加熱は、電子ビーム描画装置の実際の動作条件に近い温度で行う。具体的には、電子銃の動作温度から上下２００℃の範囲で加熱処理する。加熱温度が低すぎると、機械加工後に生じた脆弱な部分を十分に除去することができない。一方、加熱温度が高すぎると、六硼化ランタン（ＬａＢ６）の結晶性が損なわれて電子放出特性が低下する。したがって、少なくとも六硼化ランタン（ＬａＢ６）の融点より低い温度で加熱する。尚、加熱時の圧力を高くすると加熱時間を短くすることができるが、電子ビーム描画装置の実際の動作条件に近い圧力で行うことが好ましい。電子ビームによる描画は、例えば、１×１０−５Ｐａ〜１×１０−４Ｐａの圧力で１７５０Ｋ程度の温度で行われることから、加熱処理も同様の条件で行うことが好ましい。具体的には、１×１０−２Ｐａ以下の圧力で１５００Ｋ〜１９００Ｋの温度で加熱処理することが好ましい。
【００２８】
本実施の形態においては、エミッタを構成する材料として六硼化ランタン（ＬａＢ６）以外のものを用いることができ、その場合、加熱処理の条件が適宜変わることは言うまでもない。エミッタの構成材料には、高い電気伝導、高温における機械的強度と化学的安定性が求められる。ここで、高温における機械的強度と化学的安定性は、高い融点を有することによって実現可能である。尚、高い融点とは、具体的には、電子ビーム描画装置の動作温度より高い融点を言う。こうした特性を満たし、さらに六硼化ランタン（ＬａＢ６）と同程度に低い仕事関数を有する材料としては、六硼化セリウム（ＣｅＢ６）、六硼化ガドリニウム（ＧｄＢ６）、六硼化イットリウム（ＹＢ６）などの金属六硼化物が挙げられる。また、タングステン（Ｗ）などをエミッタの構成材料として用いることも可能である。タングステン（Ｗ）は、六硼化ランタン（ＬａＢ６）や六硼化セリウム（ＣｅＢ６）に比べて融点が高いので、例えば、２０００Ｋ程度の温度で加熱処理することも可能である。
【００２９】
一方、六硼化ランタン（ＬａＢ６）などの電子を放出する材料は、カーボン（Ｃ）以外の材料によって被覆されてもよい。但し、電子ビーム描画装置の動作時において機械的にも化学的にも安定であって、六硼化ランタン（ＬａＢ６）などの電子を放出する材料に比べて仕事関数の大きいもの、例えば、１．５〜２倍程度の大きさの仕事関数を有する材料を用いる。
【００３０】
図４で加熱処理を終えた後は、このエミッタを用いて公知の方法によりカソードを製造する（Ｓ１０５）。さらに、このカソードを用いて電子銃を製造し、得られた電子銃を組込んで用いて電子ビーム描画装置を製造することができる（Ｓ１０６）。Ｓ１０６の電子銃および電子ビーム描画装置の製造方法には、それぞれ公知の方法が適用できる。
【００３１】
図５は、本実施の形態の電子ビーム描画装置における熱電子放射陰極型の電子銃の概略構成を示す図である。この図に示すように、電子銃は、電子源であるカソード１０１と、アース電極をもつアノード１０６とを備える。また、カソード１０１は、電子を放出するエミッタ１０４と、カソード１０１に印加する電圧よりも低い電位を与えられてカソード１０１から出射される電子を収束させるウェネルト１０５と、支持電極１０７、１０８を支持するベース１１２とを有する。ウェネルト１０５はエミッタ１０４から射出される電子ビームが通過する開口部分を具備し、この開口部分は電子ビームを収束させるのに適当なように径が選択されている。そして、エミッタ１０４は、支持電極１０７と支持電極１０８に支持され、ヒータ１０９およびヒータ１１０によって加熱可能な構成となっている。
【００３２】
電子ビーム描画装置の描画動作時において、電子銃の周囲は高真空となる。この状態で、カソード１０１とアノード１０６の間に、例えば５０ｋＶ程度の高電圧（加速電圧）を加速電源１１１を用いて印加する。また、加熱電源１０３を用いて支持電極１０７、１０８の間に加熱電圧を印加することにより、ヒータ１０９、１１０を通電加熱してエミッタ１０４を加熱する。すると、エミッタ１０４から熱電子が出射し、この熱電子が加速電圧により加速されて電子ビームとして放出される。電子ビームは、後述するように、電子ビーム描画装置内に設けられた各種レンズ、各種偏向器、ビーム成形用アパーチャ等により所要の形状に成形される。成形された電子ビームは、電子ビーム描画装置の下部に配置された試料室内の試料に照射され、これにより試料にパターンが描画される。
【００３３】
このとき、アノード１０６は上述のように接地されているので、エミッタ１０４には支持電極１０７、１０８を介して負の高電圧が印加されていることになる。そして、ウェネルト１０５の電位は、バイアス電源１０２の作用によりカソード電位よりもさらに１００Ｖ〜１０００Ｖ程度低い。これにより、エミッタ１０４から放出される電子ビームが制限されると同時に、収束作用を有するレンズとして動作し、ウェネルト１０５の開口部分を通過する電子ビームにおいては、焦点、すなわち、クロスオーバが形成される。
【００３４】
尚、描画動作時の加熱によりエミッタ１０４の構成材料は徐々に蒸発し、これに伴って電子ビームの電流密度も徐々に変化する。図３で電流密度が徐々に増加しているのはこのためである。しかし、このような電流密度の変化はある程度予測可能であり、公知の補正処理によって描画精度の低下を防ぐことができる。
【００３５】
次に、本実施の形態の電子銃を用いた電子ビーム描画装置について説明する。
【００３６】
図６は、本実施の形態の電子ビーム描画装置の構成図である。この図において、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。
【００３７】
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。この光学系４０は、本実施の形態の方法により製造されたエミッタを用いた電子銃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。
【００３８】
電子銃１００では、カソードを構成するエミッタの製造工程において、機械加工後に加熱処理を行っている。このため、電子銃１００にカソードを組み込む前の段階でエミッタの脆弱な部分が除去されている。したがって、電子ビーム描画装置３０の動作段階で、エミッタから放出される電子の放出面積が大きく変動することはない。したがって、電子ビーム８４の電流密度に急激な変動が生じないようにすることができ、電子ビーム描画装置３０のダウンタイムを従来に比べて大幅に短縮することができる。
【００３９】
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８４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。
【００４０】
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８４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８４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。
【００４１】
副偏向領域８３内での電子ビーム８４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８４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。
【００４２】
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、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８４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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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８４の形状と寸法が制御される。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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８４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８４を繰り返し照射することによって行われる。
【００４９】
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。
【００５０】
また、本実施の形態によって製造されたエミッタの適用例は、電子ビーム描画装置の電子銃に限られるものではなく、電子顕微鏡なども好適である。
【符号の説明】
【００５１】
１ 六硼化ランタン層
２ カーボン層
３ 脆弱な層
１００ 電子銃
１０１ カソード
１０２ バイアス電源
１０３ 加熱電源
１０４ エミッタ
１０５ ウェネルト
１０６ アノード
１０７、１０８ 支持電極
１０９、１１０ ヒータ
１１１ 加速電源
８４ 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 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 第１のアパーチャ
４８ 第２のアパーチャ
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】
電子銃用のエミッタ製造方法であって、
電子放射特性を有する第１の材料を、この材料より仕事関数が大きく前記電子銃の動作温度で安定な第２の材料で被覆する工程と、
機械加工により前記第２の材料の一部から前記第１の材料を露出させる工程と、
前記機械加工後の前記第１の材料および前記第２の材料を、前記電子銃の動作温度から上下２００℃の範囲で加熱処理する工程とを有することを特徴とするエミッタ製造方法。
【請求項２】
前記第１の材料は、金属六硼化物またはタングステンであることを特徴とする請求項１に記載のエミッタ製造方法。
【請求項３】
前記金属六硼化物は、六硼化ランタン（ＬａＢ６）、六硼化セリウム（ＣｅＢ６）、六硼化ガドリニウム（ＧｄＢ６）および六硼化イットリウム（ＹＢ６）よりなる群から選ばれることを特徴とする請求項２に記載のエミッタ製造方法。
【請求項４】
前記第２の材料は、カーボン（Ｃ）であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のエミッタ製造方法。
【請求項５】
前記電子銃は電子ビーム描画装置に用いられ、
前記加熱処理は、１×１０−２Ｐａ以下の圧力で１５００Ｋ〜１９００Ｋの温度で行われることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のエミッタ製造方法。
【請求項１】
電子銃用のエミッタ製造方法であって、
電子放射特性を有する第１の材料を、この材料より仕事関数が大きく前記電子銃の動作温度で安定な第２の材料で被覆する工程と、
機械加工により前記第２の材料の一部から前記第１の材料を露出させる工程と、
前記機械加工後の前記第１の材料および前記第２の材料を、前記電子銃の動作温度から上下２００℃の範囲で加熱処理する工程とを有することを特徴とするエミッタ製造方法。
【請求項２】
前記第１の材料は、金属六硼化物またはタングステンであることを特徴とする請求項１に記載のエミッタ製造方法。
【請求項３】
前記金属六硼化物は、六硼化ランタン（ＬａＢ６）、六硼化セリウム（ＣｅＢ６）、六硼化ガドリニウム（ＧｄＢ６）および六硼化イットリウム（ＹＢ６）よりなる群から選ばれることを特徴とする請求項２に記載のエミッタ製造方法。
【請求項４】
前記第２の材料は、カーボン（Ｃ）であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のエミッタ製造方法。
【請求項５】
前記電子銃は電子ビーム描画装置に用いられ、
前記加熱処理は、１×１０−２Ｐａ以下の圧力で１５００Ｋ〜１９００Ｋの温度で行われることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のエミッタ製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−６５８９９（Ｐ２０１１−６５８９９Ａ）
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１６２９２（Ｐ２００９−２１６２９２）
【出願日】平成２１年９月１８日（２００９．９．１８）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成２１年度独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「マスク設計・描画・検査総合最適化技術開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願）
【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２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１８日（２００９．９．１８）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成２１年度独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「マスク設計・描画・検査総合最適化技術開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願）
【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）】
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