JP2023034881A - 放電検出装置および荷電粒子ビーム照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アンテナを保持する保持部材による放電の頻度が低減され得る放電検出装置および荷電粒子ビーム照射装置を提供する。
【解決手段】実施形態の放電検出装置は、真空容器１１と、前記真空容器内での放電に係る第１信号を捉えるアンテナ３２と、前記アンテナを前記真空容器内で保持する抵抗体４１と、前記アンテナに接続される第１端子と、前記真空容器に接続される第２端子と、前記第１端子と前記第２端子とに接続され、前記第１端子と前記第２端子との間の電位差から前記アンテナに係る第２信号を取得するように構成される信号処理部３３とを含み、前記抵抗体の比抵抗は、１×１０^５から１×１０^１１（Ω・ｃｍ）の範囲にある。
【選択図】図２

Description

実施形態は、放電検出装置および荷電粒子ビーム照射装置に関する。

リソグラフィ技術は、半導体デバイスの配線パターンを形成するプロセスに用いられるものであり、半導体デバイスの製造プロセスにおいて極めて重要な役割を担っている。近年、半導体デバイスに要求される配線の線幅は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）の高集積化に伴い年々微細化されてきている。

微細化が図られた線幅の配線パターンの形成には、高精度の原画パターン（レチクルまたはマスクとも称される。）が用いられる。高精度の原画パターンの生産には、例えば、優れた解像性を有する電子線（以下、電子ビームとも称する。）描画技術が用いられる。電子線描画技術を用いて原画パターンを生産する装置として、可変成形型電子線描画装置（以下、電子ビーム描画装置とも称する。）が知られている。

電子ビーム描画装置は、可変成型方式により電子ビームを種々の形状に成形し、当該成形後の電子ビームを試料に照射する。当該照射により試料への描画が行われて原画パターンが生産される。

ここで、電子ビーム描画装置の筐体内には、絶縁物の部品が存在し、さらに、コンタミネーションおよび／またはダスト等の意図しない絶縁物が存在することもある。これら絶縁物は、散乱電子により帯電して放電することがある。放電により当該筐体内で一瞬の電界の変動が生じ、当該変動が原因で電子ビームの経路が変動し得る。放電による発熱で絶縁物の一部が炭化することにより放電パス（沿面距離）が短くなり、徐々に放電の発生頻度が高くなる傾向にある。描画中での電子ビームの経路の変動は、描画パターンエラー等のトラブルにつながる。

このような放電を検出する目的で、放電検出装置が用いられる。放電検出装置は、放電の発生頻度が比較的低い間にも放電を検出可能である。放電が検出された場合には、部品交換等による対処が可能である（例えば、特許文献１から３を参照）。

特開２００８－３１１３６４号公報 特開２００７－３３５７８６号公報 特開２００４－２８８８４９号公報

放電検出装置は、例えば、金属板等であるアンテナと、当該アンテナを筐体から電気的に絶縁しつつ筐体内に保持する絶縁部材とを含む。放電の際に発生する電界の変動は、当該アンテナの電位に影響を及ぼす。当該アンテナの電位に基づく電気信号を、例えば、筐体外の波形測定器が取得する。

ところが、絶縁部材自体も、散乱電子により帯電および放電して、上述したパターンエラー等のトラブルの原因になり得る。このような放電への対策として、例えば、絶縁部材が導電体で覆われて当該導電体が筐体に電気的に接続される構成が用いられることがある。このような構成では、アンテナが筐体に電気的に接続されないようにするため、絶縁部材が当該導電体で完全に覆われることはない。このため、絶縁部材による放電を完全に防ぐことはできない。

この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、アンテナを保持する保持部材による放電の頻度が低減され得る放電検出装置および荷電粒子ビーム照射装置を提供することにある。

実施形態の放電検出装置は、真空容器と、前記真空容器内での放電に係る第１信号を捉えるアンテナと、前記アンテナを前記真空容器内で保持する抵抗体と、前記アンテナに接続される第１端子と、前記真空容器に接続される第２端子と、前記第１端子と前記第２端子とに接続され、前記第１端子と前記第２端子との間の電位差から前記アンテナに係る第２信号を取得するように構成される信号処理部とを含み、前記抵抗体の比抵抗は、１×１０^５から１×１０^１１（Ω・ｃｍ）の範囲にある。

実施形態の放電検出装置および荷電粒子ビーム照射装置は、アンテナを保持する保持部材による放電の頻度を低減させ得る。

第１実施形態に係る電子ビーム描画装置の構成の一例を概略的に示す構成図。 第１実施形態に係る電子ビーム描画装置の放電検出部の構成の一例を概略的に示す構成図。 第１実施形態に係る電子ビーム描画装置の放電検出部の構成の別の例を概略的に示す構成図。 第１実施形態に係る電子ビーム描画装置の絶縁ブッシュの断面構造の一例を示す図。 電圧データをプロットしたグラフの一例を示す図。 第１実施形態に係る電子ビーム描画装置の絶縁ブッシュに捉えられた電子の移動を模式的に説明するための図。 第１実施形態に係る電子ビーム描画装置の放電検出部により検出された放電の回数の総和を時間軸に対してプロットしたグラフの一例を示す図。

以下、図面を参照して実施形態について説明する。以下の説明において、同一の機能および構成を有する構成要素には共通する参照符号を付す。共通する参照符号を有する複数の構成要素を区別する場合には、当該共通する参照符号に添え字を付して区別する。複数の構成要素について特に区別を要さない場合には、当該複数の構成要素には、共通する参照符号のみを付し、添え字は付さない。以下に示す各実施形態は、技術思想を具体化するための装置および方法を例示したものであって、構成部品の形状、構造、および配置は示されるものに限定されるものではない。

各機能ブロックを、ハードウェアおよびソフトウェアのいずれかまたは両方を組み合わせたものにより実現することが可能である。また、各機能ブロックが以下に説明されるように区別されていることは必須ではない。例えば、一部の機能が例示の機能ブロックとは別の機能ブロックにより実行されてもよい。さらに、例示の機能ブロックがさらに細かい機能サブブロックに分割されていてもよい。また、以下の説明における各機能ブロックおよび各構成要素の名称は便宜的なものであり、各機能ブロックおよび各構成要素の構成および動作を限定するものではない。

以下の説明において、数値が示される場合、有効数字を考慮してその数値が解釈されることを意図している。

＜第１実施形態＞
以下、本実施形態に係る荷電粒子ビーム照射装置の非限定的な例として或る電子ビーム描画装置について説明する。しかしながら、本実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、本実施形態により開示される技術は、電子ビームおよびイオンビーム等の荷電粒子ビームを用いる他の装置にも適用可能である。これらの装置には、例えば、収束イオンビーム描画装置、原画パターンの検査装置、電子顕微鏡、および電解放出イオン顕微鏡等が含まれる。これらの装置で用いられるビームはシングルビームに限定されずマルチビームであってもよい。

［構成例］
（１）電子ビーム描画装置
図１は、第１実施形態に係る電子ビーム描画装置１の構成の一例を概略的に示す構成図である。図１に示される電子ビーム描画装置１の構成は一例に過ぎず、電子ビーム描画装置１の構成は図示されるものに限定されない。例えば、図示されるもの以外の、電子ビーム描画装置に通常設けられ得る他の構成要素を、電子ビーム描画装置１が含んでいてもよい。さらに、電子ビーム描画装置１の構成要素の各々の配置が、図示されるものと相違していてもよい。

電子ビーム描画装置１は、例えば、描画部１０、描画制御部１３、および高圧電源１４を含む。描画部１０は、電子鏡筒１１および描画室１２からなる筐体を含む。

描画部１０は、電子鏡筒１１の内側の領域において、電子銃１１１、照明レンズ１１２、第１アパーチャ部材１１３、投影レンズ１１４、第１偏向器１１５、第２アパーチャ部材１１６、対物レンズ１１７、および第２偏向器１１８を含む。描画部１０は、描画室１２内に、ステージ１２１を含む。ステージ１２１上には、試料２０が固定され得る。電子鏡筒１１および描画室１２内は、図示しない真空ポンプによって真空引きされ、大気よりも十分に低圧の状態（いわゆる真空状態）に維持される。電子ビーム描画装置１は、電子銃１１１から放出される電子ビーム１１０を用いて、ステージ１２１上に固定される試料２０への描画を行う。

以下では、ステージ１２１のうち試料２０が固定される面に平行な、例えば互いに直交する２方向をそれぞれ、Ｘ方向およびＹ方向として定義する。当該面に交わり当該面から電子銃１１１側に向かう方向をＺ方向として定義する。Ｚ方向は、Ｘ方向およびＹ方向に直交するものとして説明するが、必ずしもこれに限定されない。以下では、Ｚ方向を「上」とし、Ｚ方向と反対方向を「下」として説明を行うが、この表記は便宜的なものに過ぎず、例えば重力の方向とは無関係である。

高圧電源１４は、電子銃１１１に接続され、電子銃１１１に高電圧を印加する。当該高電圧の印加に応じて、電子銃１１１から電子ビーム１１０が放出される。描画制御部１３は、第１偏向器１１５および第２偏向器１１８、の各々に含まれる各電極に印加される電圧を制御することにより、電子ビーム１１０が通過する領域の電界を制御する。

電子銃１１１とステージ１２１との間に、上方から順に、第１アパーチャ部材１１３および第２アパーチャ部材１１６が設けられる。

照明レンズ１１２は、例えば、第１アパーチャ部材１１３の上方に設けられる。第１アパーチャ部材１１３には、例えば矩形の開口が設けられている。照明レンズ１１２は、電子ビーム１１０が第１アパーチャ部材１１３全体を照明するようにする。第１アパーチャ部材１１３を通過した電子ビーム１１０は、当該開口に応じた例えば矩形に成形される。

投影レンズ１１４および第１偏向器１１５は、例えば、第１アパーチャ部材１１３と第２アパーチャ部材１１６との間に設けられる。第２アパーチャ部材１１６には開口が設けられている。投影レンズ１１４は、例えば、第１アパーチャ部材１１３の開口を通過した後の電子ビーム１１０の焦点を調整して、当該電子ビーム１１０が第２アパーチャ部材１１６の上面を含む平面上に投影されるようにする。第１偏向器１１５は、第１偏向器１１５に含まれる複数の電極に挟まれる領域の電界を変化させることにより、この領域を通過する当該電子ビーム１１０の経路を変化させ得る。第１偏向器１１５は、当該経路を変化させることにより、第２アパーチャ部材１１６の上面を含む平面上に電子ビーム１１０が投影される位置を制御する。当該平面上に投影された電子ビーム１１０のうち、第２アパーチャ部材１１６の開口の領域に投影された部分が第２アパーチャ部材１１６を通過する。当該制御により、第２アパーチャ部材１１６を通過する電子ビーム１１０の形状および寸法を変化させることが可能である。

対物レンズ１１７および第２偏向器１１８は、例えば、第２アパーチャ部材１１６とステージ１２１との間に設けられる。ステージ１２１は、例えばＸ方向およびＹ方向に連続移動可能である。対物レンズ１１７は、例えば、第２アパーチャ部材１１６の開口を通過した後の電子ビーム１１０の焦点を調整する。第２偏向器１１８は、第２偏向器１１８に含まれる複数の電極に挟まれる領域の電界を変化させることにより、この領域を通過する当該電子ビーム１１０の経路を変化させ得る。第２偏向器１１８は、当該経路を変化させることにより、連続移動するステージ１２１上の試料２０に電子ビーム１１０が照射される位置を制御する。

描画部１０内では、電子ビーム１１０の散乱電子により絶縁物が帯電して放電することがある。このような放電を検出する目的で、電子ビーム描画装置１は、放電検出部３０を含む。以下では、放電検出部３０のことを放電検出装置とも称する。

放電検出部３０は、例えば、放電検出制御部３１、センサ３２、信号処理部３３、記憶部３４、およびモニタ３５を含む。放電検出制御部３１は、放電の検出に係る制御を行う。

センサ３２は、アンテナまたは電極として用いられるものである。ここで言うアンテナとは、金属等導電性物質から成り、空間中の電磁波もしくは電界の変動もしくは磁界の変動を捉えて電圧信号または電流信号に変換して出力可能なものである。このようなアンテナは、放電に係る信号を捉えることが可能である。本明細書では、センサ３２が金属板であるものとして説明するが、センサ３２の形状は、板状に限定されるものではなく、ケーブルや銅の単線などがコイル状とされたものであってもよい。センサ３２は、例えば、電子鏡筒１１内で電子銃１１１の近傍かつ上方に設けられる。センサ３２の配置はこれに限定されるものではなく、センサ３２は、電子ビーム１１０の経路にない限り電子ビーム描画装置１の筐体内の任意の位置に配置されることが可能である。

信号処理部３３は、例えばオシロスコープであり、センサ３２に電気的に接続され、センサ３２に係る信号を取得する。以下、信号処理部３３がオシロスコープである場合の一例について説明するが、信号処理部３３は電流計または電圧計等であってもよい。信号処理部３３は、例えば、センサ３２の電位に基づく電流のアナログデータを取得し、当該アナログデータにアナログデジタル変換処理を行い、当該処理により生成されるデータ（以下、電圧データとも称する。）を記憶部３４に記憶させる。当該電圧データは、例えば、センサ３２の電位と時間との関係を表す。

放電検出制御部３１は、記憶部３４に記憶される電圧データを読み出し、当該電圧データに基づいて、放電に由来する電界の変動を検出する放電検出処理を行い、当該処理の結果を記憶部３４に記憶させる。記憶部３４に記憶される当該処理の結果が、例えば、モニタ３５に表示される。あるいは、記憶部３４に記憶される電圧データが表す電位と時間との関係がモニタ３５に表示されてもよい。モニタ３５上での当該表示に基づいて、放電検出処理が実行されることも可能である。

（２）放電検出装置
図２は、第１実施形態に係る電子ビーム描画装置１の放電検出部３０の構成の一例を概略的に示す構成図である。以下、センサ３２を保持する保持部材の非限定的な例として、絶縁ブッシュを挙げて説明する。以下で絶縁ブッシュに関連して開示する技術は、２つの導電体の隙間に設けられることにより、当該２つの導電体を互いに絶縁しつつ一方の導電体を他方の導電体に対して固定するような、他の保持部材にも適用可能である。このような保持部材には、例えばフィードスルーと称される部材が含まれる。

例えば、設置部材１１９が、電子鏡筒１１の内壁に接するように設けられる。設置部材１１９は、例えば電子銃１１１の上方に設けられる。センサ３２は、絶縁ブッシュ４１およびビス４２により設置部材１１９に固定される。センサ３２は、例えば、電子鏡筒１１内に設けられる複数の設置部材１１９にこのように固定されて、真空容器である電子鏡筒１１内で保持される。絶縁ブッシュ４１のことを、または、絶縁ブッシュ４１とセンサ３２との組み合わせのことを、アンテナ保持装置と称してもよい。アンテナ保持装置は、これらに限定されるものではなく、他の構成を含むものであってもよい。

センサ３２は、例えばケーブル４３に接続される。ケーブル４３は、例えば導電体で構成される。ケーブル４３は、電子鏡筒１１から絶縁されつつ、電子鏡筒１１に設けられるコネクタＣ１に接続される。コネクタＣ１は、電子ビーム描画装置１の外部で、ケーブル４４に接続されるコネクタＣ２に接続される。ケーブル４４は信号処理部３３に接続される。コネクタＣ１およびＣ２は、例えば、電子鏡筒１１の内部で捉えられた信号の、電子ビーム描画装置１の外部への伝送のために用いられる。

ケーブル４４は例えば同軸ケーブルである。ケーブル４４が同軸ケーブルの場合、コネクタＣ１およびＣ２は各々、例えば、ＢＮＣコネクタ、７／１６ ＤＩＮコネクタ、およびＦコネクタ等、の同軸コネクタである。以下では、ケーブル４４が同軸ケーブルであり、コネクタＣ１およびＣ２が各々、同軸コネクタであるものとして説明を行う。

以下、ケーブル４４ならびにコネクタＣ１およびＣ２の構成を説明した後に、信号処理部３３により取得される信号の伝送に着目した説明を行う。

ケーブル４４は、導電体４４１および４４２を含む。導電体４４１は同軸ケーブルの内部導体（芯線）である。導電体４４２は、同軸ケーブルにおいて、芯線の周囲に絶縁体を介して設けられ、例えば電磁シールドとして機能する外部導体である。図２では、参照を容易にするため、導電体４４２は１本の実線により示されている。

コネクタＣ１は、例えば、同軸ケーブルの内部導体との電気的な接続に用いられる第１端子５１１と、当該第１端子５１１から絶縁され、同軸ケーブルの外部導体との電気的な接続に用いられる第２端子５１２とを有する。

コネクタＣ２は、例えば、同軸ケーブルの内部導体との電気的な接続に用いられる第１端子５２１と、当該第１端子５２１から絶縁され、同軸ケーブルの外部導体との電気的な接続に用いられる第２端子５２２とを有する。

以下、信号処理部３３により取得される信号の伝送に着目してより詳細に説明する。
センサ３２が接続されるケーブル４３は、電子鏡筒１１から絶縁されつつ、コネクタＣ１の第１端子５１１に電気的に接続される。当該第１端子５１１は、電子鏡筒１１から絶縁されつつ、コネクタＣ２の第１端子５２１に接続される。当該第１端子５２１は、ケーブル４４内の導電体４４１に電気的に接続される。導電体４４１は信号処理部３３に接続される。このように、センサ３２は、電子鏡筒１１から絶縁されつつ、ケーブル４３、コネクタＣ１の第１端子５１１、コネクタＣ２の第１端子５２１、および、ケーブル４４内の導電体４４１を介して、信号処理部３３に電気的に接続される。図２では、ケーブル４３が導電体４４１に電気的に接続される様子が破線で示されている。ケーブル４３、コネクタＣ１の第１端子５１１、コネクタＣ２の第１端子５２１、および、導電体４４１は、センサ３２に係る信号の伝送経路として用いられる。当該信号には、例えば、センサ３２により捉えられた信号が反映される。このような伝送経路を介して、信号処理部３３は、センサ３２に係る信号を取得する。

一方、電子鏡筒１１は、コネクタＣ１の第２端子５１２に電気的に接続される。当該第２端子５１２は、コネクタＣ２の第２端子５２２に接続される。当該第２端子５２２は、ケーブル４４内の導電体４４２に電気的に接続される。導電体４４２もまた、信号処理部３３に接続される。このように、電子鏡筒１１が、コネクタＣ１の第２端子５１２、コネクタＣ２の第２端子５２２、および、ケーブル４４内の導電体４４２を介して、信号処理部３３に電気的に接続される。図２では、電子鏡筒１１が導電体４４２に電気的に接続される様子が破線で示されている。コネクタＣ１の第２端子５１２、コネクタＣ２の第２端子５２２、および、導電体４４２は、例えば接地電位にある電子鏡筒１１に係る信号の伝送経路として用いられる。このような伝送経路を介して、信号処理部３３は、電子鏡筒１１に係る信号を取得する。

信号処理部３３は、電子鏡筒１１に係る信号から得られる電子鏡筒１１の電圧を基準電位として用いて、センサ３２に係る信号から得られるセンサ３２の電圧から、上述した、センサ３２の電位と時間との関係を表す電圧データを生成する。すなわち、信号処理部３３は、上記第１端子５１１および５２１と、上記第２端子５１２および５２２との間の電位差から当該電圧データを生成する。

信号処理部３３がこのように電子鏡筒１１の電圧を基準電位として用いるのは、例えば、次の理由による。
放電源の帯電および放電、ならびに、放電によるビームの変動は、電子鏡筒１１の電圧を基準に発生する。信号処理部３３が電子鏡筒１１の電圧以外の電圧を基準電位として用いると、上記電圧データには、目的とする放電ノイズに加えて、当該電圧と電子鏡筒１１の電圧との差がのってしまう。また、電圧データの波形の高周波成分が観測されなくなり得る。このような場合に放電検出を行うためには、基準電位として用いる電圧が、電子鏡筒１１の電圧に対してどのように変動しているかを考慮する必要がある。これは、電子鏡筒１１の電圧を基準電位として用いるのと実質的に同一のことである。このような理由で、信号処理部３３は、電子鏡筒１１の電圧を基準電位として用いる。

以下の説明では、放電検出部３０が絶縁ブッシュ４１、ビス４２、ケーブル４３、コネクタＣ１およびＣ２、ならびにケーブル４４も含むものとして説明を行う。上記で放電検出部３０のことを放電検出装置とも称するとの説明を行ったが、放電検出装置は、電子鏡筒１１のような真空容器も含むものであってもよい。

図２では、コネクタＣ１が電子鏡筒１１の外壁に設けられているように示されているが、本実施形態はこれに限定されない。例えば、電子鏡筒１１の外壁から電子ビーム描画装置１の外側にケーブルが伸びており、コネクタＣ１が当該ケーブルの先に設けられていてもよい。

上記では、信号処理部３３により取得される信号の伝送に同軸ケーブルおよび同軸コネクタが用いられる場合について説明したが、本実施形態はこれに限定されない。

例えば、同軸ではない２本のケーブルをそれぞれ介してセンサ３２および電子鏡筒１１が信号処理部３３に接続されていてもよい。この場合、当該接続には、コネクタＣ１とコネクタＣ２とによる１つのコネクタの組に代えて、物理的に独立した２つのコネクタの組（コネクタＣ３とコネクタＣ４との組、コネクタＣ５とコネクタＣ６との組）が用いられる。図３は、この場合の、第１実施形態に係る電子ビーム描画装置１の放電検出部３０の構成の一例を、概略的に示す構成図である。以下、図２を参照して説明したのと相違する箇所について説明する。

ケーブル４３は、電子鏡筒１１から絶縁されつつ、電子鏡筒１１に設けられるコネクタＣ３に接続される。当該接続では、ケーブル４３の導電体が、コネクタＣ３の端子５３１に電気的に接続される。コネクタＣ３は、電子鏡筒１１の外部で、ケーブル４５に接続されるコネクタＣ４に接続される。当該接続では、コネクタＣ３の端子５３１がコネクタＣ４の端子５４１に接続される。端子５４１は、ケーブル４５内の導電体に電気的に接続される。ケーブル４５は信号処理部３３に接続される。このように、センサ３２は、電子鏡筒１１から絶縁されつつ、ケーブル４３、コネクタＣ３およびＣ４、ならびに、ケーブル４５を介して、信号処理部３３に電気的に接続される。

一方、電子鏡筒１１は、電子鏡筒１１に設けられるコネクタＣ５の端子５５１に電気的に接続される。コネクタＣ５は、電子鏡筒１１の外部で、ケーブル４６に接続されるコネクタＣ６に接続される。当該接続では、コネクタＣ５の端子５５１が、コネクタＣ６の端子５６１に接続される。端子５６１は、ケーブル４６内の導電体に電気的に接続される。ケーブル４６もまた、信号処理部３３に接続される。このように、電子鏡筒１１が、コネクタＣ５およびＣ６、ならびに、ケーブル４６を介して、信号処理部３３に電気的に接続される。

このように、放電検出部３０は、コネクタＣ１およびＣ２、ならびにケーブル４４の代わりに、コネクタＣ３、Ｃ４、Ｃ５、およびＣ６、ならびにケーブル４５および４６を含んでもよい。

なお、図３の例では同軸ではない２本のケーブルをそれぞれ介してセンサ３２および電子鏡筒１１が信号処理部３３に接続されるとしたが、２本のケーブルを用いる場合には、ノイズ耐量を増すためと伝搬信号の高速化の為にはシールド同軸ケーブルを用いるのが好ましい。

第１実施形態に係る電子ビーム描画装置１の放電検出部３０の構成は上述したものに限定されない。センサ３２は、センサ３２に接触され電子鏡筒１１の壁を貫通する金属針と、電子鏡筒１１の外部で例えばコネクタを介して当該金属針に接続される何らかのケーブルとを介して、信号処理部３３に電気的に接続されてもよい。あるいは、センサ３２は、このような金属針を介する場合、ケーブルを介さずに、当該金属針がＢＮＣコネクタ等の端子を介して信号処理部３３に接続されることにより、信号処理部３３に電気的に接続されてもよい。

このように、信号処理部３３がセンサ３２に係る信号を取得可能なように、センサ３２と信号処理部３３とが何らかの端子等を介して電気的に接続されている。また、信号処理部３３が電子鏡筒１１に係る信号を取得可能なように、電子鏡筒１１と信号処理部もまた何らかの端子等を介して電気的に接続されている。ここで用いられる端子には、例えばセンサ３２とケーブル４３との接点のような、導電性接着剤、導電性エポキシ等を用いて接続、或いは直付けされるような部分が含まれていてもよい。

（３）絶縁ブッシュ
図４の下側の図は、当該固定のために用いられている絶縁ブッシュ４１をＹ方向に垂直な面で切断した場合の絶縁ブッシュ４１の断面構造の一例を示す。図４では、絶縁ブッシュ４１に関連する他の構成要素の断面構造も併せて示されている。図４の上側にはまた、絶縁ブッシュ４１の構造を上方から見た場合の平面図も併せて図示する。

絶縁ブッシュ４１は、第１ブッシュ４１１および第２ブッシュ４１２を含む。

設置部材１１９および電子鏡筒１１は、例えば導電体である。設置部材１１９および電子鏡筒１１の各々の電位は、例えば接地電位である。設置部材１１９の上面上に第１ブッシュ４１１が設けられる。第１ブッシュ４１１は、例えば、Ｘ方向およびＹ方向に延び、上方から見た場合に、中心部分に円形の開口がある円板の形状をしている。

第１ブッシュ４１１の上面上にセンサ３２が設けられる。センサ３２にも、上方から見た場合に円形の開口が設けられている。第１ブッシュ４１１の開口とセンサ３２の開口は少なくとも一部において重なっている。

第２ブッシュ４１２は、円柱部４１２１および円板部４１２２を含む。当該区分けおよび名称は便宜的なものに過ぎない。円柱部４１２１は、Ｘ方向およびＹ方向に平行な２つの円形の面をそれぞれ底面および上面としＺ方向に延びる円柱の形状である。例えば、円柱部４１２１をＸ方向およびＹ方向に平行な或る面で切断した面の外径は、第１ブッシュ４１１の開口の直径より小さいが、これは必ずしも必要とされない。円柱部４１２１の上面上に円板部４１２２が設けられている。円板部４１２２は、Ｘ方向およびＹ方向に延び、上方から見た場合に例えば円板の形状をしている。上方から見た場合、例えば、円柱部４１２１の中心と円板部４１２２の中心が重なる。第２ブッシュ４１２には、上方から見た場合に、例えば、円柱部４１２１および円板部４１２２それぞれの中央部分をＺ方向に貫く円形の開口が設けられている。図４に図示される平面図は、円柱部４１２１、円板部４１２２、および第１ブッシュ４１１それぞれの中心が重なる場合の例を示している。

例えば、センサ３２の開口内に円柱部４１２１が挿入され、センサ３２の上面に円板部４１２２の下面が接している。

ビス４２は、例えば導電体であり、ネジ部４２１および頭部４２２を含む。設置部材１１９には、例えば、ネジ部４２１の雄ネジに螺合可能な雌ネジとして機能する構造の開口が設けられている。ネジ部４２１が第２ブッシュ４１２の開口内を通るように、ビス４２が上方から第２ブッシュ４１２に差し込まれている。ネジ部４２１は、第１ブッシュ４１１の開口内を通り設置部材１１９の開口に達し、設置部材１１９の開口と螺合する。頭部４２２が円板部４１２２の上面に接触している。このようにして、センサ３２が設置部材１１９に固定されている。

センサ３２は設置部材１１９に接触せず、センサ３２と設置部材１１９との間には第１ブッシュ４１１がある。センサ３２はビス４２に接触せず、センサ３２とビス４２との間には第２ブッシュ４１２がある。

上記では、絶縁ブッシュ４１の構成の一例について説明したが、絶縁ブッシュ４１の構成は上述したものに限定されない。例えば、絶縁ブッシュ４１は、上記で説明したのと異なる形状であってもよい。

第１ブッシュ４１１および第２ブッシュ４１２の構成についてさらに説明する。
第１ブッシュ４１１および第２ブッシュ４１２の各々は、放電検出部３０を用いる放電検出に影響を及ぼさない程度の絶縁性を有する。例えば、第１ブッシュ４１１および第２ブッシュ４１２の各々の電気伝導率は、放電検出の間に絶縁ブッシュ４１を介して電子鏡筒１１および設置部材１１９とセンサ３２との間で移動する電子の数が、センサ３２の電位の変動に影響がないとみなし得る程度に少なくなるような値である。さらに、第１ブッシュ４１１および第２ブッシュ４１２の各々の電気伝導率は、当該ブッシュにより捉えられる電子が、当該ブッシュが放電し得るほどの数の電子を捉える前に、当該ブッシュから移動可能な程度の大きさである。

このような目的で、第１ブッシュ４１１および第２ブッシュ４１２の各々として、例えば、比抵抗が１×１０^４から１×１０^１２（Ω・ｃｍ）の範囲にある物質（以下、説明を簡潔にするため、「抵抗体」とも称する。）が用いられる。より好ましくは、第１ブッシュ４１１および第２ブッシュ４１２の各々として、例えば、比抵抗が１×１０^５から１×１０^１１（Ω・ｃｍ）の範囲にある物質が用いられる。このような比抵抗の範囲は室温でのものとする。しかしながら、絶縁ブッシュ４１が図２に示されるのと異なる箇所に配置され当該箇所が高温となるような場合があれば、上述した比抵抗の範囲は当該箇所の温度でのものとしてもよい。以下、第１ブッシュ４１１および／または第２ブッシュ４１２として用いられ得る抵抗体の例について説明する。

第１ブッシュ４１１は、例えば炭化ケイ素（ＳｉＣ）、タングステン（Ｗ）、カーボン（Ｃ）、リン（Ｐ）、および金（Ａｕ）のいずれかである。第１ブッシュ４１１は、例えば紙を原料とするものであってもよい。あるいは、第１ブッシュ４１１は、このような化学物質を任意に組み合わせたものであってもよい。第１ブッシュ４１１は、第１ブッシュ４１１の上述した電気伝導率に関する物性に影響を与えない程度に他の物質を含んでいてもよい。第１ブッシュ４１１を例に挙げて説明を行ったが、第２ブッシュ４１２についても同様である。

絶縁ブッシュ４１全体の抵抗値は、好ましくは、例えば、ケーブル４３の特性インピーダンスと実質的に同等であり、ケーブル４４の特性インピーダンスとも実質的に同等である。絶縁ブッシュ４１は、例えば、絶縁ブッシュ４１全体の抵抗値がこのような条件を満たすように設けられる。絶縁ブッシュ４１全体の抵抗値は、絶縁ブッシュ４１とセンサ３２との全体の抵抗値に読み替えてもよい。絶縁ブッシュ４１全体の抵抗値は、例えば、センサ３２および設置部材１１９の間の電位差と設置部材１１９を流れる電流とから求められ得る。上述したように読み替えた場合も同様に抵抗値を求められ得る。実質的に同等とは、必ずしも同一でなくとも、同等となるように生成または製造される場合に生じ得る誤差を許容するために用いている表現である。以下の同様の表現についても同じである。センサ３２の抵抗値は、例えば、絶縁ブッシュ４１とセンサ３２との全体の抵抗値が、絶縁ブッシュ４１全体の抵抗値と実質的に同等であるといってもよい程度に小さい。

［動作例］
電子ビーム描画装置１により実行される、放電が検出される或る動作について説明する。当該動作は、例えば、電子ビーム１１０を用いて試料２０への描画が行われている間に実行される。

放電検出制御部３１は、例えば、描画が行われている間、或る時間間隔で常に記憶部３４に記憶される電圧データを読み出し、当該電圧データに基づいて、センサ３２の近傍での放電が検出されるか否かを判定する。より具体的には、次の通りである。放電検出制御部３１は、例えば、或る時間内におけるセンサ３２の電位の最大値と最小値との差が閾値を上回るという条件が満たされた場合にセンサ３２の近傍での放電が検出されたと判定し、当該条件が満たされていない場合には放電が検出されていないと判定する。あるいは、放電検出制御部３１は、放電が検出されるか否かを、例えば、センサ３２の電位の変動の高周波成分の解析に基づいて判定してもよい。ここでは、描画が行われている間に放電検出処理が行われる場合について説明したが、放電検出制御部３１は、例えば、描画が行われている間のセンサ３２の電位と時間との関係を表す電圧データに基づいて、描画後に、上述したような放電検出処理を行ってもよい。

図５は、電圧データをプロットしたグラフの一例を示す。当該グラフにおいて、横軸は時間に対応し、縦軸はセンサ３２の電位に対応している。当該グラフにプロットされる電圧データでは、例えば破線で囲った部分において上記条件が満たされている。このため、放電検出制御部３１により、破線で囲った部分において放電が検出されたと判定される。

［効果］
以下、例えば、絶縁ブッシュ４１により奏される効果について説明するが、上述した抵抗体が絶縁ブッシュ以外の他の保持部材に用いられた場合にも、同様の説明が成り立つ。

第１実施形態の比較例に係る電子ビーム描画装置は、電子ビーム描画装置１において絶縁ブッシュ４１を別の或る絶縁ブッシュに変更した構成を有している。当該絶縁ブッシュとして、例えば、比抵抗が１×１０^１３（Ω・ｃｍ）以上である物質が用いられているものとする。

当該電子ビーム描画装置内では、電子ビームの散乱電子により当該絶縁ブッシュが帯電することがある。当該絶縁ブッシュとして上述した比抵抗の物質が用いられているので、当該絶縁ブッシュに捉えられた電子は移動できない。このため、当該絶縁ブッシュに捉えられている電子の数は次第に多くなり、当該絶縁ブッシュは放電する。

図６は、第１実施形態に係る電子ビーム描画装置１の絶縁ブッシュ４１に捉えられた電子の移動を模式的に説明するための図である。

絶縁ブッシュ４１により捉えられた電子は、絶縁ブッシュ４１が放電し得るほどの数の電子を捉える前に、設置部材１１９に移動し得る。設置部材１１９に移動した電子は、電子鏡筒１１に移動していく。このような移動は、絶縁ブッシュ４１として上述した抵抗体が用いられているため可能となる。このため、絶縁ブッシュ４１は、電子ビーム１１０の散乱電子により帯電しても、上記比較例の場合の絶縁ブッシュと比べて放電する頻度が遥かに低い。

図７は、第１実施形態に係る電子ビーム描画装置１の放電検出部３０により検出された放電の回数の総和を時間軸に対してプロットしたグラフの一例を示す。当該グラフにおいて、横軸が時間を示し、縦軸が、検出された放電の回数の総和を示している。当該グラフは、例えば、センサ３２近傍で絶縁物の部品を取り除きさらに他の意図しない絶縁物もできる限り存在しないようにした条件での放電の検出状況を示す。図７は、比較のため、実質的に同一の条件で第１実施形態の比較例に係る電子ビーム描画装置の放電検出部により検出された放電の回数の総和を同様にプロットしたグラフの一例も示す。

図７に示されるように、比較例の場合に放電が１２回検出された時間期間で、第１実施形態に係る電子ビーム描画装置１では放電が１回しか検出されていない。このように放電の検出の回数が大きく異なるのは、比較例の場合の絶縁ブッシュと電子ビーム描画装置１の絶縁ブッシュ４１との違いによるものである。図７の例では、絶縁ブッシュ４１が例え放電していたとしても、第１実施形態の場合の放電の回数の総和は、比較例の場合の絶縁ブッシュによる放電の回数の総和の１／１０以下に抑えられていたことが分かる。

このように、第１実施形態に係る電子ビーム描画装置１の放電検出部３０の絶縁ブッシュ４１は、比較例の場合の絶縁ブッシュと比べて放電する頻度が遥かに低い。電子ビーム描画装置１は、このような絶縁ブッシュ４１を用いてセンサ３２が電子鏡筒１１内に固定された構成を有している。このため、電子ビーム描画装置１では、放電検出部３０を設けるようにしたからといって描画パターンエラー等のトラブルにつながり得る放電が実質的に増えることがない。このように設けられた放電検出部３０により検出される放電は、放電検出部３０の設置にかかわらず存在していた絶縁物等によるものに限られ得る。ゆえに、放電検出部３０が放電を検出した場合に、当該放電の原因の箇所を予測することが容易になり得る。このような高精度な放電検出処理は、例えば電子銃１１１の近傍のような散乱電子が多く、故に放電が発生する頻度が高いと予想される領域内にセンサ３２が配置される場合であっても行われ得る。

さらに、第１実施形態に係る電子ビーム描画装置１の放電検出部３０では、例えば、絶縁ブッシュ４１全体の抵抗値が、センサ３２に係る信号の伝送経路であるケーブル４３およびケーブル４４の各々の特性インピーダンスと実質的に同等である。このため、放電検出部３０によると、センサ３２で捉えられた信号の波形が信号処理部３３に適時に正確に伝送される。したがって、信号処理部３３により生成される電圧データに基づき放電に由来する電界の変動を捉える放電検出処理が、高精度かつ高速で行われ得る。

＜他の実施形態＞
上記では、電子ビーム描画装置の筐体内に放電検出部のセンサを固定するのに用いられる絶縁ブッシュとして、抵抗体が用いられることを説明した。同様に、電子ビーム描画装置内に従来設けられる絶縁物の部品が抵抗体で構成されるようにしてもよい。このような絶縁物の部品には、当該部品が漏れ電流を生じさせても、当該部品の周辺の各構成要素の機能に悪影響を及ぼさない箇所に配置されているものもあり得る。当該箇所に配置される絶縁物の部品が抵抗体で構成されるようにする場合、抵抗体として用いられる物質の比抵抗は上記で示した範囲の下限より小さくてもよい。あるいは、絶縁ブッシュおよび／または他の絶縁物の部品が抵抗体で構成されるようにする代わりに、絶縁ブッシュおよび／または当該部品が、例えば抵抗体の板等で隙間なく覆われるような構成が採用されてもよい。

本明細書において“接続”とは、電気的な接続のことを示しており、例えば間に別の素子を介することを除外しない。

本明細書において、同一、一致、一定、および維持等の表記は、実施形態に記載の技術を実施する際に設計の範囲での誤差がある場合も含むことを意図して用いている。また、或る電圧を印加または供給するとの表記は、当該電圧を印加または供給するような制御を行うことと、当該電圧が実際に印加または供給されることとの両方を含むことを意図して用いている。さらに、或る電圧を印加または供給することは、例えば０Ｖの電圧を印加または供給することを含んでいてもよい。

上記ではいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことが出来る。これら実施形態およびその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…電子ビーム描画装置、１０…描画部、１１…電子鏡筒、１２…描画室、１３…描画制御部、１４…高圧電源、１１０…電子ビーム、１１１…電子銃、１１２…照明レンズ、１１３…第１アパーチャ部材、１１４…投影レンズ、１１５…第１偏向器、１１６…第２アパーチャ部材、１１７…対物レンズ、１１８…第２偏向器、１１９…設置部材、１２１…ステージ、２０…試料、３０…放電検出部、３１…放電検出制御部、３２…センサ、３３…信号処理部、３４…記憶部、３５…モニタ、４１…絶縁ブッシュ、４１１…第１ブッシュ、４１２…第２ブッシュ、４１２１…円柱部、４１２２…円板部、４２…ビス、４２１…ネジ部、４２２…頭部、４３，４４，４５，４６…ケーブル、４４１，４４２…導電体、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６…コネクタ、５１１，５１２，５２１，５２２，５３１，５４１，５５１，５６１…端子。

Claims (4)

1. 真空容器と、
   前記真空容器内での放電に係る第１信号を捉えるアンテナと、
   前記アンテナを前記真空容器内で保持する抵抗体と、
   前記アンテナに接続される第１端子と、
   前記真空容器に接続される第２端子と、
   前記第１端子と前記第２端子とに接続され、前記第１端子と前記第２端子との間の電位差から前記アンテナに係る第２信号を取得するように構成される信号処理部と
   を備え、
   前記抵抗体の比抵抗は、１×１０^５から１×１０^１１（Ω・ｃｍ）の範囲にある、
   放電検出装置。
2. 前記信号処理部はさらに、前記第２信号に基づいて前記放電を検出するように構成される、請求項１に記載の放電検出装置。
3. 前記抵抗体の抵抗値は、前記アンテナから前記信号処理部への信号の伝送経路の特性インピーダンスと実質的に同等である、請求項１または２に記載の放電検出装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の放電検出装置と、
   前記真空容器内で荷電粒子のビームを放出する放出源と
   を備える、荷電粒子ビーム照射装置。

Images