JP5450322B2

JP5450322B2 - 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

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Publication number: JP5450322B2
Application number: JP2010195189A
Authority: JP
Inventors: 裕介立道
Original assignee: Nuflare Technology Inc
Current assignee: Nuflare Technology Inc
Priority date: 2010-08-31
Filing date: 2010-08-31
Publication date: 2014-03-26
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Also published as: JP2012054076A

Description

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。

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。

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を生じることもある。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。

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。

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することが行われている（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て電子銃の耐電圧特性を向上するのに効果がある。

コンディショニング処理には、ガスコンディショニング方法と真空コンディショニング方法がある。ガスコンディショニング方法は、電子銃の内部を真空排気した後、放電を起こしやすいガスを導入して所定の圧力のガス雰囲気を形成し、コンディショニング処理する方法である。導入するガスとしては、例えば、窒素（Ｎ_２）ガスなどが用いられる。一方、真空コンディショニング方法は、電子銃の内部を高真空にしてコンディショニング処理する方法である。これらの方法は、それぞれ単独で行うこともあるが、組み合わせて行うこともある。

特開２００５−０２６１１２号公報特開平３−１３３０４０号公報

しかしながら、こうした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かった。このため、電子銃の実使用時において、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。

例えば、真空コンディショニングには、電子銃内を真空排気しながら、時間とともに、電圧を低電圧から高電圧へ徐々に増加させる方法がある。しかし、このような方法では、コンディショニング処理中に大きな放電が高い頻度で発生することがあり、電子銃の電極などに表面荒れなどの損傷を与えることがあった。

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。

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。

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。

本発明の第１の態様は、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するとともに印加電圧を徐々に増加させ、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、
任意のタイミングで電子銃内の圧力を測定し、現在の圧力測定の前までに測定された圧力の測定値の中の最小値を定めるとともに、現在の圧力測定における測定値と最小値とを比較し、印加電圧を制御することを特徴とするものである。

本発明の第１の態様において、アノードとウェネルトの間への電圧の印加は、電子銃内の圧力が所定値より低くなったところで行うことが好ましい。

本発明の第１の態様では、電子銃内の圧力の測定値と最小値とを比較し、印加電圧を所定時間維持するか、または、降圧したうえで所定時間維持することが好ましい。

本発明の第２の態様は、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、
電子銃内の圧力を検出する検出部と、
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、検出部において任意のタイミングで測定された測定値のうち、現在の圧力測定の前までに測定された圧力の測定値の中の最小値を記憶するとともに、現在の圧力測定における測定値と最小値とを比較して調整部を制御することを特徴とするものである。

本発明の第２の態様において、制御部は、最小値と測定値とを比較して、供給部から
の電圧が維持または低下されるよう、調整部を制御することが好ましい。

本発明の第１の態様によれば、電子銃の異常放電を高い作業効率で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。

本発明の第２の態様によれば、電子銃の異常放電を高い作業効率で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。

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。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。本実施のコンディショニング方法の主要部分を示すフローチャートである。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模式的に示す図である。本実施のコンディショニング方法の別の例の主要部分を説明するフローチャートである。本実施のコンディショニング方法の別の例である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模式的に示す図である。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。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。真空コンディショニングの基準値を説明する、電子銃内の圧力の経時変化を示す図である。

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。

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の電極としてのアノード１０７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。

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、１×１０^−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（ＬａＢ_６）が用いられる。

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。

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。

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。

そこで、こうした異常放電を抑制または防止するためにコンディショニング処理を行う。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。

電子銃のコンディショニング方法としては、ガスコンディショニングや真空コンディショニングなどがある。これらを併用する場合、微小な突起などのガスコンディショニング時に除去しきれなかった放電要因を、所定の高真空条件下における真空コンディショニングによって除去する。

ところで、真空コンディショニングでは、放電に伴うリーク電流を利用してコンディショニング処理を制御する方法が検討されている。しかし、放電が小さい場合、リーク電流を検出するのは難しい。すなわち、微小な放電によって電子銃内で真空度が悪化しても、これを検知することができないことがある。したがって、リーク電流を利用してコンディショニング処理を制御するのみでは、高真空下で十分な真空コンディショニングができないというという懸念を有する。

一方、リーク電流以外にも、真空圧力を利用してコンディショニング処理を制御する方法も検討されている。この方法は、放電に伴う電子銃内の圧力変化を検知してコンディショニングの制御を行うものであり、高い感度を有するために、微小な異常放電の検出も可能である。真空圧力を利用する方法は、リーク電流を利用する方法と組み合わせてコンディショニング処理の制御に用いられることもある。

真空圧力を利用してコンディショニング処理を制御する場合、まず、電子銃内の圧力について所定の基準値（例えば１×１０^−５Ｐａ）を定め、その基準値に到達するよう電子銃内を真空排気する。

図９は、真空コンディショニングの基準値を説明する図であり、電子銃内の圧力の経時変化を示している。

図９に示すように、基準値は、電子銃内の真空排気によって到達される十分に小さい値から経験的に定められる。

上記の方法では、電子銃内の圧力が基準値以下になってから、電子銃の所定の電極への印加電圧を徐々に増加させる。その場合、異常放電が発生すると、電子銃内の圧力は上昇するが、高真空を回復するよう真空排気がなされているため、図９に示すように、放電により一旦上昇した圧力は徐々に低下する。一方、電子銃内の圧力が基準値以下となるまで印加電圧の増加は停止され、ある時間帯において一定の印加電圧が維持されることになる。

したがって、電子銃内の圧力が基準値に回復するまで長い時間がかかると、コンディショニング作業の効率は低下することになる。そこで、本実施の形態では、真空圧力を利用してコンディショニング処理を制御する場合において、コンディショニング処理の効率改善を図ることを目的とする。

以下、本実施の形態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ついてより詳細に説明する。

図２は、本実施の形態におけるコンディショニング装置の構成図である。この図において、コンディショニング装置２００は、電子ビーム描画装置の電子銃１００のコンディショニングを行うものである。

図２に示すように、電子銃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供給部としての電圧供給部１１と、この電圧供給部１１の電圧値を調整する調整部としての電圧調整部１２と、電子銃１００の電極間を流れるリーク電流を検出する電流検出部１３とを備えている。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に負の高い電圧が印加される。

コンディショニング装置２００は、電子銃１００内の圧力（真空度）を検出する検出部としての圧力検出部１６を備えている。電子銃１００内は、電子ビーム描画装置の真空排気部１５により真空排気される。真空排気部１５は、例えば、イオンポンプ、ターボ分子ポンプ等の真空ポンプを備えた真空排気装置であり、電子銃１００内の真空度を１×１０^−１Ｐａ以下の低圧力で制御できることが好ましい。

また、コンディショニング装置２００は、電流検出部１３に接続された第１の制御部１７と、圧力検出部１６に接続された第２の制御部１８とを備えている。これら第１および第２の制御部１７、１８は、ＡＮＤ回路１９に接続されている。

電圧供給部１１は、負の高電圧に昇圧することが可能な直流の高電圧源を備えている。この高電圧源の負極は、接続部１４を介して電子銃１００の第１の電極１０２およびウェネルト１０４に接続されている。高電圧源の正極は、例えば、放電保護用の抵抗を介して接地されている。そして、コンディショニングの際には、電子銃１００の内部を減圧しながら、真空圧力の低いところ（すなわち、真空度の高いところ）で、第１の電極１０２およびウェネルト１０４とアノード１０７との間に高電圧が印加される。高電圧源は、例えば、コンデンサを介して昇圧される周知の多段昇圧式構造を有する。この高電圧源としては、電子銃１００の実動作に使用される高電圧源１０８を用いてもよく、実動作に使用される高電圧源とは別個の高電圧源を用いてもよい。

電圧調整部１２は、ＡＮＤ回路１９を介して入力される指令により電圧供給部１１の高電圧源から出力される直流電圧を昇圧、降圧あるいは維持する。例えば、その出力電圧を、徐々に昇圧したり、ステップ状に一段または数段低い電圧に降圧する。このようにして、電子銃１００の電極間の高電圧が徐々に増加して印加される。

電流検出部１３は、電流計を備えており、電子銃１００の第１の電極１０２およびウェネルト１０４とアノード１０７との間に流れるリーク電流を検出する。この電流検出部１３は、Ａ／Ｄ変換器を内蔵しており、このＡ／Ｄ変換器によりリーク電流をＡ／Ｄ変換して得られたデジタル信号を第１の制御部１７に出力するように構成されている。ここで、電流計は、上記高電圧源の正極側の抵抗体に生じる電位を検出するものであってもよく、例えば高電圧源の正極側が接地される導線と電磁結合した誘導コイルの電流を計測するように構成されていてもよい。

圧力検出部１６は、例えば、Ｂ−Ａ真空計のような電離真空計を備えている。圧力検出部１６は、電子銃１００内の圧力（真空度）を検出し、検出した圧力を第２の制御部１８に出力する。

第１の制御部１７は、電流検出部１３で検出されたリーク電流やリーク電流の基準値との大小関係等のデータを受けてデータ処理し、電圧調整部１２に指令を与えて電圧供給部１１の出力電圧が所望の電圧になるように制御する。そして、第１の制御部１７は、タイマーを内蔵し、コンディショニング処理の経過時間を制御する。

第２の制御部１８は、圧力検出部１６で検出された電子銃１００内の圧力と、後述する、記憶された圧力の最小値とを任意のタイミングで比較し、その比較結果に基づいて電圧調整部１２に指令を与える。そして、電圧供給部１１の出力電圧が所望の電圧になるように制御する。また、第２の制御部１８は、電子銃１００内の真空度に基づき真空排気部１５を制御し、電子銃１００内の真空度が、例えば１×１０^−５Ｐａ程度の一定圧力になるように制御する。そして、第２の制御部１８は、上記第１の制御部１７と同様に、タイマーを内蔵しており、コンディショニング処理の経過時間を制御する。

ＡＮＤ回路１９は、第１の制御部１７からの指令と第２の制御部１８からの指令とをＡＮＤ演算し、その演算結果たる最終指令を電圧調整部１２に出力するものである。

次に、本実施の形態の電子銃のコンディショニング方法について説明する。

図３は、本実施のコンディショニング方法の主要部分を説明する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模式的に示す図である。

本実施の形態におけるコンディショニング方法では、電子銃１００のアノード１０７とウェネルト１０４との間に最小負電圧を電圧（Ｖ）として印加してスタートする。最小負電圧は、コンディショニング処理において絶対値が最小の電圧であり、予め第２の制御部１８により設定入力した電圧である。

第２の制御部１８による制御によって、圧力検出部１６を制御し、任意のタイミングで、電子銃１００内の真空度（圧力（Ｐ））を測定する。測定のタイミングとしては、例えば、１秒毎の等間隔とすることが可能である（Ｓ１０１）。

ステップＳ１０２では、上記のタイミングで測定された圧力（Ｐ）を用い、記憶されている圧力（Ｐ）の最小値（Ｍｉｎ）との比較を行い、最小値（Ｍｉｎ）より小さいか否かの判定を行う。

尚、圧力（Ｐ）の最小値は、現在の圧力（Ｐ）測定の前までに測定された圧力（Ｐ）の測定値の中の最小値であり、初めての圧力（Ｐ）測定においては、この測定値が最小値（Ｍｉｎ）として、第２の制御部１８に記憶される。

ステップＳ１０２での判定がＹｅｓであると、ステップＳ１０５において最小値（Ｍｉｎ）の書き換えが行われる。新しい最小値（Ｍｉｎ）は第２の制御部１８に記憶される。

ステップＳ１０２での判定がＮｏであると、そのままステップＳ１０３に移行する。
ステップＳ１０３では、上記のタイミングで測定された圧力（Ｐ）を用い、記憶されている圧力（Ｐ）の最小値（Ｍｉｎ）との比較を行う。そして、その差が所定値、例えば、コンディショニング装置２００に入力された設定値を超えたか否かの判定を行う。このとき、設定値としては、１０〜２０％とすることが好ましい。例えば、設定値を１５％とした場合、圧力（Ｐ）の最小値（Ｍｉｎ）との比較判定は、Ｐ／Ｍｉｎ≧１．１５を満たすか否かを判定することによってなされる。

ステップＳ１０３での判定がＹｅｓであると、ステップＳ１０６に移行し、第２の制御部１８からＡＮＤ回路１９を介して電圧調整部１２に指令が入力される。そして、図４に示すように、印加する電圧（Ｖ）の値が、予め決められた所定時間、例えば１０秒間維持されるように、電圧供給部１１の高電圧源から出力される直流電圧が維持され、電子銃１００内の真空圧力が回復するのを待つ。ここで、所定時間は、測定値と最小値との差が所定値より大きくなった時点から、この差が所定値より小さくなり印加電圧を増加させるまでの時間である。

ステップＳ１０６における電圧調整部１２への指令と所定時間の電圧（Ｖ）維持の後、ステップＳ１０１に再び移行する。

一方、測定値と最小値との差が設定値より小さくなったら、印加電圧を増加させる。換言すると、圧力が所定値より低くなったところ（すなわち、真空度が所定値より高くなったところ）で印加電圧を増加させる。所定値は、例えば、１×１０^−４Ｐａ〜１×１０^−５Ｐａ程度である。具体的には、次のような処理を行う。すなわち、ステップＳ１０３での判定がＮｏであると、そのままステップＳ１０４に移行し、第２の制御部１８からＡＮＤ回路１９を介して電圧調整部１２に印加電圧の昇圧指令が送られる。その指令により電圧供給部１１の出力電圧を所定の電圧だけ増加させる。

ステップＳ１０４での昇圧の後、増加した印加電圧により上述したのと同様の圧力（Ｐ）測定を行う。

Ｓ１０１〜Ｓ１０４を繰り返した後、ステップＳ１０４において印加電圧が最大印加電圧に到達すると、昇圧は終了する。ここで、最大印加電圧は、電子銃１００の実使用電圧を、例えば５０ｋＶとすると、例えば、その１．６倍程度の電圧である８０ｋＶである。

昇圧終了後、最大印加電圧を電子銃１００のアノード１０７とウェネルト１０４との間に印加し保持する。その後、予め定めた所定の時間において、電子銃１００内の圧力変化が所定の範囲内であることが確認されれば、一連の真空コンディショニング処理を終了する。

次に、本実施の形態の電子銃のコンディショニング方法の別の例について説明する。このコンディショニング方法においても、本実施の形態におけるコンディショニング装置２００を使用する。

図５は、本実施のコンディショニング方法の別の例の主要部分を説明するフローチャートである。また、図６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模式的に示す図である。

本実施の形態におけるコンディショニング方法の別の例では、電子銃１００のアノード１０７とウェネルト１０４との間に最小負電圧を電圧（Ｖ）として印加してスタートする。

第２の制御部１８による制御によって、圧力検出部１６を制御し、任意のタイミングで、電子銃内の真空度（圧力（Ｐ））を測定する。測定のタイミングとしては、例えば、１秒毎の等間隔とすることが可能である（Ｓ２０１）。

ステップＳ２０２では、上記のタイミングで測定された圧力（Ｐ）を用い、記憶されている圧力（Ｐ）の最小値（Ｍｉｎ）との比較を行い、最小値（Ｍｉｎ）より小さいか否かの判定を行う。

尚、圧力（Ｐ）の最小値は、上述の方法と同様、現在の圧力（Ｐ）測定の前までに測定された圧力（Ｐ）の測定値の中の最小値であり、初めての圧力（Ｐ）測定においては、この測定値が最小値（Ｍｉｎ）として、第２の制御部１８に記憶される。

ステップＳ２０２での判定がＹｅｓであると、ステップＳ２０５において最小値（Ｍｉｎ）の書き換えが行われる。新しい最小値（Ｍｉｎ）は第２の制御部１８に記憶される。

ステップＳ２０２での判定がＮｏであると、そのままステップＳ２０３に移行する。
ステップＳ２０３では、上記のタイミングで測定された圧力（Ｐ）を用い、記憶されている圧力（Ｐ）の最小値（Ｍｉｎ）との比較を行う。そして、その差が設定値を超えたか否かの判定を行う。このとき、設定値としては、１０〜２０％とすることが好ましい。例えば、設定値を１５％とした場合、圧力（Ｐ）の最小値（Ｍｉｎ）との比較判定は、Ｐ／Ｍｉｎ≧１．１５を満たすか否かを判定することによってなされる。

ステップＳ２０３での判定がＹｅｓであると、ステップＳ２０６に移行し、第２の制御部１８からＡＮＤ回路１９を介して電圧調整部１２に指令が入力される。その結果、印加電圧は降圧される。そして、図６に示すように、その降圧された状態で予め決められた所定の時間、例えば１０秒間その状態が維持されるよう、電圧供給部１１の高電圧源から出力される直流電圧が維持され、電子銃１００内の真空圧力が回復するのを待つ。ここで、印加電圧（Ｖ）の降圧は、予め決められた所定の大きさだけなされる。

ステップＳ２０６における電圧調整部１２への指令と所定時間の降圧状態の維持の後、ステップＳ２０１に再び移行する。そして、ステップＳ２０３における判定が再びＹｅｓであると、図６に示すように、ステップＳ２０６で再び印加電圧（Ｖ）は所定の大きさだけ低下され、その状態で所定の時間維持される。

ステップＳ２０３での判定がＮｏであると、ステップＳ２０４に移行し、第２の制御部１８からＡＮＤ回路１９を介して電圧調整部１２に印加電圧の昇圧指令が送られる。その指令により電圧供給部１１の出力電圧を所定の電圧だけ増加させる。

ステップＳ２０４での昇圧の後、増加した印加電圧により上述したのと同様の圧力（Ｐ）測定を行う。

Ｓ２０１〜Ｓ２０４を繰り返した後、ステップＳ２０４において印加電圧が最大印加電圧に到達すると、昇圧は終了する。

このように、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、電子銃内を真空排気しながら、ウェネルトとアノードとの間に電圧を印加する。このとき、電子銃内の圧力と、それ以前に測定された圧力の最小値とを比較し、その比較結果に基づいて印加電圧を調整するように制御する。すなわち、予め定められた電子銃内の圧力の基準値との比較結果ではなく、電子銃内の圧力の測定値とそれ以前に測定された圧力の最小値との比較結果に基づいて印加電圧調整を行う。

以上のようにして制御された電圧印加により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ことで、高い作業効率で微小放電要因を除去することのできるコンディショニング方法が提供される。したがって、このコンディショニング方法を実施することにより、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。

図７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３０は、図１および図２で説明した本実施の形態の電子銃１００およびコンディショニング装置２００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。

図７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。

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。

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内を真空排気しながらアノード１０７とウェネルト１０４との間に電圧を印加して、電子銃１００に放電を誘起する。

電圧の印加は、アノード１０７とウェネルト１０４間のリーク電流と所定の基準値との比較結果、ならびに電子銃１００内の圧力を測定して得られた測定値と、それ以前に測定され記憶されていた圧力の最小値との比較結果に基づいて制御される。尚、この圧力の最小値は、電子銃１００内の圧力測定毎に得られた測定値と比較され、より小さい値に書き換えられる。よって、記憶された最小値が測定により得られた圧力値より小さい場合は、その最小値が上書きされ、そのまま維持される。

こうした操作は、印加する電圧が所定の最大値に達するまで行われる。そして、印加電圧が最大値に達した後、放電が所定時間起こらないことが確認される。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。

図８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８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。

図８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。

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。

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７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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、真空排気しながら電子銃のアノードとウェネルトと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、電圧の印加は、アノードとウェネルト間のリーク電流と所定の基準値との比較結果、ならびに電子銃内の圧力を測定して得られた測定値と、それ以前に測定され記憶されていた圧力の最小値との比較結果に基づいて制御される。

尚、上記圧力の最小値は、電子銃内の圧力測定毎に得られた測定値と比較されそのまま維持されるか、より小さい値に書き換えられる。こうした操作は、印加する電圧が所定の最大値に達するまで行われる。そして、印加電圧が最大値に達した後、放電が所定時間起こらないことが確認される。

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を効果的に抑制することができる。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。

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。

１１電圧供給部
１２電圧調整部
１３電流検出部
１４接続部
１５真空排気部
１６圧力検出部
１７第１の制御部
１８第２の制御部
１９ＡＮＤ回路
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

Claims

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するとともに印加電圧を徐々に増加させ、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、
任意のタイミングで前記電子銃内の圧力を測定し、現在の圧力測定の前までに測定された前記圧力の測定値の中の最小値を定めるとともに、現在の圧力測定における測定値と前記最小値とを比較し、前記印加電圧を制御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。
前記アノードと前記ウェネルトの間への電圧の印加は、前記電子銃内の圧力が所定値よ
り低くなったところで行う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。
前記電子銃内の圧力の測定値と前記最小値とを比較し、前記印加電圧を所定時間維持す
るか、または、降圧したうえで所定時間維持す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。
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、
前記電子銃内の圧力を検出する検出部と、
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、前記検出部において任意のタイミングで測定された測定値のうち、現在の圧力測定の前までに測定された圧力の測定値の中の最小値を記憶するとともに、現在の圧力測定における測定値と前記最小値とを比較して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。
前記制御部は、前記最小値と前記測定値とを比較して、前記供給部からの電圧が維持または低下されるよう、前記調整部を制御することを特徴とする請求項４に記載の電子ビーム描画装置。