JP6420998B2

JP6420998B2 - 電子銃装置

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Publication number: JP6420998B2
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Authority: JP
Inventors: 房雄宮本
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Filing date: 2014-09-03
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Description

本発明は、電子銃用サポート部材および電子銃装置に係り、例えば、荷電粒子ビーム描画装置で用いるビーム源となる電子銃装置に関する。

電子ビーム装置では、ビーム源となる電子銃が用いられる。電子ビーム装置には、例えば、電子ビーム描画装置、電子顕微鏡といった種々も装置が存在する。例えば、電子ビーム描画について言えば、本質的に優れた解像性を有しており、高精度の原画パターンの生産に用いられる。

半導体デバイスの微細化の進展を担うリソグラフィ技術は半導体製造プロセスのなかでも唯一パターンを生成する極めて重要なプロセスである。近年、ＬＳＩの高集積化に伴い、半導体デバイスに要求される回路線幅は年々微細化されてきている。これらの半導体デバイスへ所望の回路パターンを形成するためには、高精度の原画パターン（レチクル或いはマスクともいう。）が必要となる。電子ビーム描画装置は、かかる高精度の原画パターンの生産に用いられる。

図９は、可変成形型電子線描画装置の動作を説明するための概念図である。可変成形型電子線（ＥＢ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｂｅａｍ）描画装置は、以下のように動作する。第１のアパーチャ４１０には、電子線３３０を成形するための矩形の開口４１１が形成されている。また、第２のアパーチャ４２０には、第１のアパーチャ４１０の開口４１１を通過した電子線３３０を所望の矩形形状に成形するための可変成形開口４２１が形成されている。荷電粒子ソース４３０から照射され、第１のアパーチャ４１０の開口４１１を通過した電子線３３０は、偏向器により偏向され、第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１の一部を通過して、所定の一方向（例えば、Ｘ方向とする）に連続的に移動するステージ上に搭載された試料３４０に照射される。すなわち、第１のアパーチャ４１０の開口４１１と第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１との両方を通過できる矩形形状が、Ｘ方向に連続的に移動するステージ上に搭載された試料３４０の描画領域に描画される。第１のアパーチャ４１０の開口４１１と第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１との両方を通過させ、任意形状を作成する方式を可変成形方式（ＶＳＢ方式）という。

電子ビーム描画装置に使用される電子ビームは例えば数１０ｋＶの高電圧により加速される。電子銃装置内では、かかる高電圧の電極をサポート部材によって支持することになるが、かかるサポート部材の表面で沿面放電が生じてしまうといった問題があった。沿面放電が生じると電子ビームの加速電圧が変動し、ビーム電流の変動を引き起こしてしまう。その結果、描画されるパターンの描画精度を劣化させてしまう。従来、電子銃の製造時にオフラインで十分な時間をかけてコンディショニングを行って耐圧の向上を図ってきたが、かかるコンディショニングを行っても、その後の使用により耐圧性が低下してしまっていた。また、電子銃の放電抑制に関連して、高電圧絶縁硝子に溝を形成するといった技術についての開示がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−３１３２６９号公報

そこで、本発明は、上述した問題点を克服し、高電圧電極のサポート部材での沿面放電を抑制することが可能な電子銃用サポート部材および電子銃装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様の電子銃用サポート部材は、
一端がグランド電位の所定の部材に接続され、他端が、電子源から電子を放出させるための負の高電位が印加される高圧電極に接続されて高圧電極を支持する絶縁性支持部材と、
絶縁性支持部材の外表面のうち、高圧電極と前記所定の部材とに接しない一部の領域に形成された金属膜と、
を備えたことを特徴とする。

また、絶縁性支持部材の外表面のうち、金属膜が形成されない領域における抵抗が、かかる高電位とグランド電位間で流れ得る電流が許容暗電流以下になる抵抗になるように金属膜が形成されると好適である。

また、金属膜は、絶縁性支持部材よりも２次電子放出係数が小さい材料が用いられると好適である。

また、本発明の一態様の電子銃装置は、
加速電圧が印加され、電子を放出するカソードと、
加速電圧の負電位よりも負側に大きい電位が印加されるウェネルト電極と、
一端がグランド電位の所定の部材に接続され、他端が、ウェネルト電極に接続されてウェネルト電極を支持する絶縁性支持部材と、
絶縁性支持部材の外表面のうち、ウェネルト電極と所定の部材とに接しない一部の領域に形成された金属膜と、
を備えたことを特徴とする。

また、絶縁性支持部材の端部には、ウェネルト電極に接触することによって加速電圧よりも負側に大きい電圧が印加されると好適である。

本発明の他の態様の電子銃装置は、
加速電圧が印加され、電子を放出するカソードと、
前記加速電圧の負電位よりも負側に大きい電位が印加されるウェネルト電極と、
一端がグランド電位の所定の部材に接続され、他端が、電子源から電子を放出させるための負の高電位が印加される前記ウェネルト電極への配線を支持する絶縁性支持部材と、
絶縁性支持部材の外表面のうち、配線と所定の部材とに接しない一部の領域に形成された金属膜と、
を備えたことを特徴とする。

本発明の一態様によれば、高電圧電極のサポート部材での沿面放電を抑制できる。よって、電子ビームの加速電圧の変動を抑制し、ひいては、ビーム電流の変動を抑制できる。

実施の形態１における描画装置の構成を示す概念図である。実施の形態１における電子銃装置の内部構成の一例を示す図である。実施の形態１における電子銃装置と高圧電源回路の回路構成の一例を示す図である。実施の形態１におけるサポート部材の構成を示す図である。実施の形態１におけるサポート部材と比較例との耐圧特性の実験結果の一例を示す図である。実施の形態２におけるサポート部材の構成を示す図である。実施の形態３におけるサポート部材の構成を示す図である。実施の形態４におけるサポート部材の金属膜形成位置を説明するための図である。可変成形型電子線描画装置の動作を説明するための概念図である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１における描画装置の構成を示す概念図である。ここでは、電子ビーム装置の一例として、電子ビーム描画装置を示している。図１において、描画装置１００は、描画部１５０と制御部１６０を備えている。描画装置１００は、電子ビーム描画装置の一例である。特に、可変成形型（ＶＳＢ方式）の描画装置の一例である。描画部１５０は、電子銃装置１０４と電子鏡筒１０２と描画室１０３を備えている。電子銃装置１０４は、電子鏡筒１０２上に配置される。また、電子鏡筒１０２は、描画室１０３上に配置される。電子銃装置１０４内には、電子銃２０１が配置される。電子鏡筒１０２内には、照明レンズ２０２、第１のアパーチャ２０３、投影レンズ２０４、偏向器２０５、第２のアパーチャ２０６、対物レンズ２０７、主偏向器２０８及び副偏向器２０９が配置されている。描画室１０３内には、ＸＹステージ１０５が配置される。ＸＹステージ１０５上には、描画時には描画対象となるマスク等の試料１０１が配置される。試料１０１には、半導体装置を製造する際の露光用マスクが含まれる。また、試料１０１には、レジストが塗布された、まだ何も描画されていないマスクブランクスが含まれる。

制御部１６０は、高圧電源回路１２０と制御回路１１０を有している。高圧電源回路１２０は制御回路１１０によって制御され、電子銃２０１に高電圧を印加する。

電子銃装置１０４内の電子銃２０１（放出部）から放出された電子ビーム２００は、照明レンズ２０２により矩形の穴を持つ第１のアパーチャ２０３全体を照明する。ここで、電子ビーム２００をまず矩形に成形する。そして、第１のアパーチャ２０３を通過した第１のアパーチャ像の電子ビーム２００は、投影レンズ２０４により第２のアパーチャ２０６上に投影される。偏向器２０５によって、かかる第２のアパーチャ２０６上での第１のアパーチャ像は偏向制御され、ビーム形状と寸法を変化させる（可変成形させる）ことができる。そして、第２のアパーチャ２０６を通過した第２のアパーチャ像の電子ビーム２００は、対物レンズ２０７により焦点を合わせ、主偏向器２０８及び副偏向器２０９によって偏向され、連続的に移動するＸＹステージ１０５に配置された試料１０１の所望する位置に照射される。図１では、位置偏向に、主副２段の多段偏向を用いた場合を示している。かかる場合には、主偏向器２０８でストライプ領域をさらに仮想分割したサブフィールド（ＳＦ）の基準位置にステージ移動に追従しながら該当ショットの電子ビーム２００を偏向し、副偏向器２０９でＳＦ内の各照射位置にかかる該当ショットのビームを偏向すればよい。

図２は、実施の形態１における電子銃装置の内部構成の一例を示す図である。図２において、電子銃装置１０４は、カソード１０、ウェネルト電極５６（高圧電極）、ヒータ５９、サポート部材３００，３１０、及び筺体５０を有している。また、筺体５０は、導電性材料により構成され、接地（グランド接続）され、その電位がグランド電位に保持される。また、筺体５０は、真空容器として機能する。ウェネルト電極５６は、筺体５０内で、サポート部材３００に支持される。また、サポート部材３００（絶縁性支持部材）は、一端がグランド電位の筺体５０（所定の部材）のに接続され、他端が、電子源となるカソード１０から電子を放出させるための負の高電圧が印加されるウェネルト電極５６（高圧電極）に接続されてウェネルト電極５６を支持する。カソード１０として、例えば、単結晶の六ホウ化ランタン（ＬａＢ_６）結晶等を用いると好適である。サポート部材３００は、一端が筺体５０の例えば内壁面に固定される。他端がウェネルト電極５６の壁面に接続される。サポート部材３１０は、筺体５０に外部から差し込まれた後、一端側のフランジ部分で筺体５０の外壁面に固定され、他端に、ウェネルト電極５６に接続される高電圧が印加される配線が固定部材５８によって、ろう付け（固定）される。また、サポート部材３１０は、内部にコネクタ６０が差し込み可能に配置され、コネクタ６０内の配線が後述するようにカソード１０等に接続されることになる。また、筺体５０内では、カソード１０の電子放出面とは反対側の一部分の周囲がヒータ５９として機能するカソードホルダに覆われている。ヒータ５９は、ウェネルト電極５６に支持される。これにより、カソード１０は、電子放出面を下にしてウェネルト電極５６に支持される。また、筺体５０は、電子放出面側（図２の下側）の中央部に電子が通過可能な開口部が形成されたフランジ部分を構成し、かかるフランジ部分がアノード電極５４として機能する。ウェネルト電極５６には、カソード１０の電子放出面から放出された電子がアノード電極５４側へと通過するための開口部が形成されている。電子銃２０１は、かかるカソード１０とウェネルト電極５６とアノード電極５４とを有している。

図３は、実施の形態１における電子銃装置と高圧電源回路の回路構成の一例を示す図である。高圧電源回路１２０内では、加速電圧電源６２とウェネルト用電源６４とヒータ用電源６６とが配置される。加速電圧電源６２の陰極（−）側が、筺体５０内でヒータ５９を介してカソード１０に接続される。加速電圧電源６２の陽極（＋）側は、筺体５０内のアノード電極５４に接続されると共に接地されている。また、加速電圧電源６２の陽極（＋）とアノード電極５４との間に電流計７０が直列に接続されている。また、加速電圧電源６２の陰極（−）は、ウェネルト用電源６４の陽極（＋）にも分岐して接続され、ウェネルト用電源６４の陰極（−）は、カソード１０とアノード電極５４との間に配置されたウェネルト電極５６に接続される。ヒータ用電源６６は、ヒータ５９に接続される。そして、電子ビーム放出時には、筺体５０内が図示しない真空ポンプによって所定の圧力の真空状態に維持された後、ウェネルト電極５６にウェネルト用電源６４から一定の負のウェネルト電圧（バイアス電圧）が印加され、カソード１０に加速電圧電源６２から一定の負の加速電圧が印加された状態で、ヒータ５９によりカソード１０を加熱すると、カソード１０から電子（電子群）が放出され、放出電子（電子群）は加速電圧によって加速されて電子ビームとなってアノード電極５４に向かって進む。これにより、ウェネルト電極５６には、負の加速電圧、例えば５０ｋＶの負電位の他にさらにバイアス電圧の負の電位が付加された高電位が印加されることになる。言い換えれば、ウェネルト電極５６には、加速電圧の負電位よりも負側に大きい電位が印加される。かかる電子ビームを用いて、描画装置１００では試料１０１にパターンを描画することになる。

図４は、実施の形態１におけるサポート部材の構成を示す図である。図４では、一例として、サポート部材３００が示されている。サポート部材３００において、本体３０２の一端側には接続用の取り付け金具３０４が配置される。本体３０２（絶縁性支持部材）は、絶縁性材料を用いて中実の例えば円筒状に形成される。例えば、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）（硝子材）を用いると好適である。取り付け金具３０４は導電性材料（金属）で構わない。ウェネルト電極５６を支持する際には、本体３０２の一端側で取り付け金具３０４を介してウェネルト電極５６に接続され、本体３０２の他端側が筺体５０の内壁面に接続される。本体３０２（絶縁性支持部材）の外表面である外周側面（曲面）のうち、ウェネルト電極５６（高圧電極）と筺体５０（所定の部材）とに接しない一部の領域に金属膜３０６が形成される。金属膜３０６は、電位的に浮いている浮遊状態（フローティング状態）で配置される。図４の例では、長さＬ１の本体３０２のウェネルト電極５６接続側（陰極側）の端からＬ２の距離離れた位置から幅Ｌ３の外周面に金属膜３０６が形成される。すなわち、本体３０２のウェネルト電極５６接続側（陰極側）の端からＬ２の幅（長さ）が、金属膜３０６が形成されない絶縁距離（沿面距離）となる。また、本体３０２の筺体５０接続側（陽極側：グランド側）の端からＬ４の幅（長さ）が、金属膜３０６が形成されない絶縁距離（沿面距離）となる。金属膜３０６は、本体３０２（絶縁性支持部材）よりも２次電子放出係数が小さい材料が用いられる。例えば、窒化チタン（ＴｉＮ）或いは炭化モリブデン（Ｍｏ_２Ｃ）等が好適である。

ここで、ウェネルト電極５６に負の高電位が印加されると、本体３０２のウェネルト電極５６接続側（陰極側）にも負の高電位が印加されることになる。かかる高電位とグランド電位間の電圧Ｖに対して沿面放電を抑制する必要がある。そのため、本体３０２の外表面のうち、金属膜３０６が形成されない領域（長さＬ２＋Ｌ４の領域）における抵抗が、ウェネルト電極５６に印加される高電位とグランド電位間の高電圧Ｖで流れ得る電流Ｉが許容暗電流Ｉ’以下になる抵抗Ｒになるように金属膜３０６が形成される。本体３０２の抵抗Ｒは、金属膜３０６が形成されない領域長さ（Ｌ２＋Ｌ４）と断面積Ｓと本体３０２材料の抵抗率ρとを用いて以下の式（１）で定義できる。
（１）Ｒ＝ρ（Ｌ２＋Ｌ４）／Ｓ

よって、高電圧Ｖに対して本体３０２に流れ得る電流Ｉは、以下の式（２）で定義できる。
（２）Ｉ＝Ｖ・Ｓ／｛ρ（Ｌ２＋Ｌ４）｝

よって、かかる電流Ｉが許容暗電流Ｉ’以下になるためには、以下の式（３）を満たす領域長さ（Ｌ２＋Ｌ４）が必要となる。
（３）（Ｌ２＋Ｌ４）＞Ｉ’・ρ／（Ｖ・Ｓ）

よって、金属膜３０６が形成される領域幅（長さ）Ｌ３は、以下の式（４）で求めることができる。
（４）Ｌ３＝Ｌ１−（Ｌ２＋Ｌ４）

また、Ｌ２，Ｌ４の値は、式（３）を満たす値であって、それぞれ数ｍｍ以上に設定すると好適である。式（３）を満たす値であって、例えば、それぞれ５ｍｍ以上に設定する。また、Ｌ３の値は、式（４）を満たす値であって、できるだけ大きい値に設定すると好適である。これにより、後述するように、より２次電子の放出を抑制できる。

なお、サポート部材３１０についても、サポート部材３００と同様、ウェネルト電極５６に接続された配線を本体３１２の一端側で固定部材５８を介して接続し、支持している。よって、本体３１２の一端側にもかかる配線に印加されるウェネルト電極５６用の高電圧が印加されることになる。そして、本体３１２の他端側のフランジ部が筺体５０の外壁面に接続される。本体３１２（絶縁性支持部材）の外表面である外周側面（曲面）のうち、ウェネルト電極５６（高圧電極）への配線（或いは固定部材５８）と筺体５０（所定の部材）とに接しない一部の領域に金属膜３１６が形成される。金属膜３１６の使用材料は、金属膜３０６と同様で構わない。金属膜３１６の配置位置関係は、金属膜３０６と同様の計算手法で求めることができる。

図５は、実施の形態１におけるサポート部材と比較例との耐圧特性の実験結果の一例を示す図である。図５（ｃ）には、実施の形態１におけるサポート部材３００を示す。ここでは２つのサンプル２，３を用意した。図５（ｂ）には、実施の形態１におけるサポート部材３００の比較例となるサンプル１を示す。サンプル１では、サンプル２，３の金属膜３０６が形成されていないものを用意した。かかる３つのサンプル１，２，３について耐圧を測定した。測定は、製造後の新品の状態での耐圧と、真空中でのコンディショニング後で大気開放前の状態での耐圧と、一旦、大気開放後に再度、真空状態にした状態での耐圧とを測定した。コンディショニングとして、実際に使用する電圧よりも大きい８０ｋＶを印加して沿面放電させ、その後、３０分間にわたって沿面放電がおきなくなるまで電圧を印加した状態を継続した。そして、各条件のもとで耐圧を測定した。その結果、図５（ａ）に示すように、コンディショニングによって耐圧が向上することがわかる。かかる耐圧についても、金属膜３０６が形成された実施の形態１におけるサンプル２，３の方が、金属膜３０６が形成されないサンプル１よりも高いことがわかる。さらに、金属膜３０６が形成されないサンプル１では、大気開放により耐圧が大幅に低下（６７％低下）するのに対し、金属膜３０６が形成された実施の形態１におけるサンプル２，３では耐圧の低下がほとんど無い良好な状態（１〜３％低下）のまま維持できることがわかる。本体３０２（絶縁性支持部材）のウェネルト電極５６接続側（陰極側）の端に負の高電位が印加されると、外表面を通じて２次電子がグランド電位となる本体３０２の筺体５０接続側（陽極側：グランド側）に向けて伝搬するものの、伝搬中の外表面の途中で、本体３０２（絶縁性支持部材）よりも２次電子放出係数が小さい材料の電位的に浮いている金属膜３０６によって、２次電子の放出が抑制される。よって、筺体５０接続側（陽極側：グランド側）に向けての２次電子の伝搬を抑制できる。その結果、沿面放電を抑制できる。

以上のように、本体３０２の外表面のうち、ウェネルト電極５６（高圧電極）と筺体５０（所定の部材）とに接しない一部の領域に金属膜３０６を所定の幅（長さ）内で形成することで、サポート部材３００の耐圧特性を向上させることができる。さらには、大気開放後でも耐圧低下を抑制できる。サポート部材３１０についても同様に本体３０２の外表面の一部の領域に金属膜３０６を所定の幅（長さ）内で形成することで、耐圧特性を向上させることができる。

以上のように、実施の形態１によれば、高圧電極のサポート部材での沿面放電を抑制できる。よって、電子ビームの加速電圧の変動を抑制し、ひいては、ビーム電流の変動を抑制できる。その結果、描画されるパターンの描画精度の劣化を抑制できる。

実施の形態２．
実施の形態１では、円筒状のサポート部材の一端と他端との間で高電圧Ｖを絶縁し、サポート部材の外周側面（曲面）が沿面放電の生じ得る面とする場合を示したが、サポート部材の絶縁方向はこれに限るものではない。実施の形態２では、他の場合について説明する。描画装置１００の構成は図１と同様である。また、以下、特に説明する点以外の内容は実施の形態１と同様である。

図６は、実施の形態２におけるサポート部材の構成を示す図である。図６に示すように、サポート部材３２０において、本体３２２の一端側の中央部には接続用の取り付け金具３２４が配置される。本体３２２（絶縁性支持部材）は、絶縁性材料を用いて中実の例えば扁平な円筒状に形成される。例えば、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）（硝子材）を用いると好適である。取り付け金具３２４は導電性材料（金属）で構わない。実施の形態２では、ウェネルト電極５６を支持する際には、本体３２２の一端側の中央部で取り付け金具３２４を介してウェネルト電極５６に接続され、本体３２２の外周側面がグランド電位となる筺体５０の内壁面に接続される。図２に示したサポート部材３００の代わりに、サポート部材３２０をウェネルト電極５６の上方に配置して、ウェネルト電極５６の上面と取り付け金具３２４を接続することによってウェネルト電極５６を支持すればよい。

よって、実施の形態２におけるサポート部材３２０では、本体３２２の一端側の平面の中央部がウェネルト電極５６に接続されることで陰極となり、本体３２２の一端側の平面上を通じて外周側面に向かって放射状に電子が移動可能となる。言い換えれば、本体３２２の一端側の平面上において中央と外周円との間で沿面放電が生じ得る。すなわち、実施の形態２では、円筒状の本体３２２の一端側の平面が沿面放電の生じ得る面になる。

そこで、実施の形態２では、沿面放電が生じ得る本体３２２の外表面である本体３２２の一端側の円状の平面のうち、ウェネルト電極５６（高圧電極）と筺体５０（所定の部材）とに接しない一部の領域に環状の金属膜３２６を配置する。図６の例では、取り付け金具３２４外周端から半径方向に長さＬ１の本体３２２の一端側の平面において、ウェネルト電極５６接続側（陰極側）の取り付け金具３２４外周端からＬ２の距離離れた位置から幅Ｌ３の環状の領域に金属膜３２６が形成される。すなわち、本体３２２のウェネルト電極５６接続側（陰極側）の取り付け金具３２４外周端から半径方向にＬ２の幅（長さ）が、金属膜３２６が形成されない絶縁距離（沿面距離）となる。また、本体３２２の筺体５０接続側（陽極側：グランド側）の外周位置からＬ４の幅（長さ）が、金属膜３２６が形成されない絶縁距離（沿面距離）となる。金属膜３２６は、上述したように、本体３２２（絶縁性支持部材）よりも２次電子放出係数が小さい材料が用いられる。例えば、ＴｉＮ或いはＭｏ_２Ｃ等が好適である。本体３２２の一端側の平面におけるＬ２からＬ４までの値は、実施の形態１と同様に計算すればよい。

以上のように実施の形態２によれば、サポート部材３２０の一端側の平面上において中央と外周円との間で沿面放電が生じ得る場合であっても、環状の金属膜３２６をかかる平面上に形成することで、高電圧電極のサポート部材での沿面放電を抑制できる。

実施の形態３．
実施の形態１では、本体３０２の外周側面の一部の１つの領域に金属膜３０６を形成する場合を示したがこれに限るものではない。実施の形態３では、本体３０２の外周側面のうち、複数の領域に金属膜３０６を形成する場合について説明する。描画装置１００の構成は図１と同様である。また、以下、特に説明する点以外の内容は実施の形態１と同様である。

図７は、実施の形態３におけるサポート部材の構成を示す図である。図７では、一例として、サポート部材３００が示されている。図７に示すように、サポート部材３００は、金属膜３０６が互いに接触しない複数の金属膜３０５，３０７に分かれて形成されても構わない。複数の金属膜３０５，３０７の合計幅が、実施の形態１で説明したＬ３となればよい。

以上のように実施の形態３によれば、複数の金属膜３０５，３０７により構成される場合でも、高電圧電極のサポート部材での沿面放電を抑制できる。

実施の形態４．
実施の形態１では、上述したＬ１からＬ４の関係が満たされれば、金属膜３０６を形成する位置を特に指定していない場合を示したが、実施の形態４では、特に、位置を指定する場合について説明する。描画装置１００の構成は図１と同様である。また、以下、特に説明する点以外の内容は実施の形態１と同様である。

図８は、実施の形態４におけるサポート部材の金属膜形成位置を説明するための図である。負の高電位がウェネルト電極５６に印加されると、ウェネルト電極５６の形状によっては、サポート部材の本体碍子表面に電界が集中する箇所が発生してしまう場合がある。電界集中する場所があると、そこに電子が飛んできやすくなる。例えば、図８（ａ）に示すウェネルト電極５６の形状の場合、ウェネルト端部に電界集中がおきる。その結果として、碍子表面に電界が強くなる部分が発生することがある。図８（ａ）に示すウェネルト電極５６の形状の場合、図８（ｂ）に示すようにウェネルト電極５６の端部の直近の対象物面に対して、やや陰極側から離れる位置に電界集中が生じる。そこで、実施の形態４では、図８（ｃ）に示すように、ウェネルト電極５６の端部に近い電界集中位置に金属膜３０６を配置する。図８（ａ）に示すような電極の場合、電極形状により碍子上に電界が強くなる場所が発生する。電界が強い場所には電子が集まりやすくなるので、金属膜３０６を配置するのはそういう場所を選べばよい。これにより、ウェネルト電極５６の端部から電子が飛来した場合でも金属膜３０６により２次電子の放出を抑えることができる。その結果、２次電子放出量を低減し、より沿面放電を抑制できる。

以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。選別されたカソードを搭載する電子ビーム装置は、描画装置に限るものではなく、電子顕微鏡等のその他の電子ビーム装置にも適用できる。また、カソード材料として、ＬａＢ_６単結晶を例に説明したが、タングステン（Ｗ）、六ホウ化セリウム（ＣｅＢ_６）等の単結晶、その他の熱電子放出材料にも適用できる。また、カソードの電子放出面はカーボンによって限定されるとよい。但し、カーボンに限定されるものではない。その他、レニウム（Ｒｅ）等、電子放出材料よりも高い仕事関数を持つ材料であればよい。

また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。例えば、描画装置１００を制御する制御部構成については、記載を省略したが、必要とされる制御部構成を適宜選択して用いることは言うまでもない。

その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての電子銃用サポート部材、電子銃装置、電子ビーム描画装置、及び方法は、本発明の範囲に包含される。

１０カソード
５０筺体
５４アノード電極
５６ウェネルト電極
５８固定部材
５９ヒータ
６０電子銃電源
６２加速電圧電源
６４ウェネルト用電源
６６ヒータ用電源
７０電流計
１００描画装置
１０１，３４０試料
１０２電子鏡筒
１０３描画室
１０４電子銃装置
１０５ＸＹステージ
１１０制御回路
１２０高圧電源回路
１５０描画部
１６０制御部
２００電子ビーム
２０１電子銃
２０２照明レンズ
２０３，４１０第１のアパーチャ
２０４投影レンズ
２０５偏向器
２０６，４２０第２のアパーチャ
２０７対物レンズ
２０８主偏向器
２０９副偏向器
３００，３１０，３２０サポート部材
３０２，３１２，３２２本体
３０４，３２４取り付け金具
３０５，３０６，３０７，３１６，３２６金属膜
３３０電子線
４１１開口
４２１可変成形開口
４３０荷電粒子ソース

Claims

加速電圧が印加され、電子を放出するカソードと、
前記加速電圧の負電位よりも負側に大きい電位が印加されるウェネルト電極と、
一端がグランド電位の所定の部材に接続され、他端が、前記ウェネルト電極に接続されて前記ウェネルト電極を支持する絶縁性支持部材と、
前記絶縁性支持部材の外表面のうち、前記ウェネルト電極と前記所定の部材とに接しない一部の領域に形成された金属膜と、
を備えたことを特徴とする電子銃装置。
前記絶縁性支持部材の端部には、前記ウェネルト電極に接触することによって前記加速電圧よりも負側に大きい電圧が印加されることを特徴とする請求項１記載の電子銃装置。
加速電圧が印加され、電子を放出するカソードと、
前記加速電圧の負電位よりも負側に大きい電位が印加されるウェネルト電極と、
一端がグランド電位の所定の部材に接続され、他端が、電子源から電子を放出させるための負の高電位が印加される前記ウェネルト電極への配線を支持する絶縁性支持部材と、
前記絶縁性支持部材の外表面のうち、前記配線と前記所定の部材とに接しない一部の領域に形成された金属膜と、
を備えたことを特徴とする電子銃装置。