TW201447955A - 陰極的動作溫度調整方法及電子束描繪裝置 - Google Patents

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Abstract

本發眀之一態樣之陰極之動作溫度調整方法係取得使使用陰極的電子束源中之射極電流值，和在如此的射極電流中偏壓電壓飽和之陰極之動作溫度之相關關係近似之近似式，於電子束源被設定第n號(n為自然數)之射極電流值和陰極之第n號之動作溫度之狀態下，測量從陰極被釋放出之電子束之電流密度，判定所測量之電流密度是否在容許範圍內，於電流密度並非在容許範圍內之時，將所設定之第n號之射極電流值變更成第n+1號之射極電流值，使用近似式，運算與第n+1號之射極電流值對應之陰極之動作溫度，作為陰極第n+1號之動作溫度，對電子束源進行設定。

Description

陰極的動作溫度調整方法及電子束描繪裝置
本發眀係關於陰極之動作溫度調整方法及電子束描繪裝置，尤其係關於在電子束描繪裝置中所使用之射束源之陰極之動作溫度的手法。
電子束裝置中，使用成為射束源之電子槍。電子束裝置中存在例如電子束描繪裝置、電子顯微鏡般之各種裝置。例如，就以電子束描繪而言，本身具有優異的解像性，被使用於高精度之原版圖案生產。
背負著半導體裝置之細微化發展的光微影技術，即使在半導體製程中也係唯一用以生成圖案極為重要的製程。近年來，隨著LSI之高積體化，半導體裝置所要求之電路線寬每年朝向微細化。為了形成該些半導體裝置所期待的電路圖案，必須要有高精度之原版圖案(也稱為光柵或光罩)。電子束描繪裝置被使用於如此之高精度之原版圖案的生產。
圖7為用以說明以往之可變成形型電子線描繪裝置之動作的概念圖。
可變成形型電子線(EB：Electron beam)描繪裝置係以下述般動作。在第1孔隙410形成有用以成形電子線330 之矩形之開口411。再者，在第2孔隙420，形成有用以將通過第1孔隙410之開口411之電子線330成形期待之矩形形狀的可變成形開口421。從帶電粒子源430被照射，且通過第1孔隙410之開口411的電子線330，藉由偏轉器被偏轉，通過第2孔隙420之可變成形開口421之一部分，而被照射至搭載在於特定的一方向(例如設為X方向)連續移動之平台上的試料340。即是，可以通過第1孔隙410之開口411和第2孔隙420之可變成形開口421之雙方的矩形形狀，描繪於被搭載在X方向連續移動之平台上的試料340之描繪區域。使通過第1孔隙410之開口411和第2孔隙420之可變成形開口421之雙方，將製作任意形狀之方式稱為可變成形方式(VSB方式)。
為了提升電子束描繪裝置之產量，增大射束之電流密度成為不可欠缺。然後，為了實現其大電流密度，產生必需將電子槍之陰極溫度設定成高溫。但是，當將陰極設定成高溫時，因陰極材料之蒸發速度變大，在描繪期間，陰極前端形狀產生了變化。依此，就算高溫化也有極限。
另外，電流密度係利用調整藉由從陰極被釋放出之電子而流通之射極電流而被調整。依此，以往之電子束描繪裝置，係控制電子槍以使當初所設定之射極電流隨時保持穩定。當以如此之控制方法，在大電流密度條件下進行描繪時，藉由陰極前端形狀之變化等(陰極之惡化)，陰極對當初之射極電流的最佳動作溫度變化。因此，在陰極之劣 化後，在當初之陰極之動作溫度中，射極電流成為不穩定。因此，在如此之陰極之狀態下，產生必須重新求取用以取得穩定之射極電流之陰極之最佳動作溫度。但是，當使陰極溫度變化時，電流密度則變化。當電流密度變化時，因朝試料之照射量(Dose)起了變化，故引起所描繪之圖案的描繪精度劣化之問題。依此，必須維持電流密度。
依此，為了維持期待之電流密度，必須配合陰極之劣化狀態而隨時調整射極電流。但是，當調整射極電流時，因陰極之最佳動作溫度改變，此時必須進行陰極溫度之最佳化。並且，當使陰極溫度變化時，電流密度則變化。因此，為了一面配合陰極之劣化狀態而隨時反覆進行多次的射極電流之調整和陰極溫度之調整，一面成為期待之電流密度，產生了必須使射極電流和陰極溫度予以最佳化。依此，有調整費時之問題。尤其，有在如此地調整射極電流之時而使陰極溫度予以最佳化上較費時之問題。
在此，本案發眀者提案藉由在裝置啟動時的陰極還未劣化之前的階段多次地分別測量射極電流之各值中之陰極之最佳動作溫度而求出，進行在裝置啟動時相對於期待之電流密度的射極電流和陰極溫度之最佳化的技術(例如，參照日本特開2010-62374號公報)。但是，如此之繪製資料在陰極劣化之後不適合。
本發明係提供可短時間實施為了取得期待之電流密度 而調整射極電流之時之電子槍之陰極溫度之最佳化的陰極之動作溫度調整方法及電子束描繪裝置。
本發眀之一態樣之陰極之動作溫度調整方法係取得使使用陰極的電子束源中之射極電流值，和在如此射極電流中偏壓電壓飽和之陰極之動作溫度之相關關係近似之近似式，於電子束源被設定第n號(n為自然數)之射極電流值和陰極之第n號之動作溫度之狀態下，測量從陰極被釋放出之電子束之電流密度，判定所測量到之電流密度是否在容許範圍內，於電流密度並非在容許範圍內之時，將所設定之第n號之射極電流值變更成第n+1號之射極電流值，使用近似式，運算與第n+1號之射極電流值的陰極之動作溫度，作為陰極之第n+1號之動作溫度，而對電子束源進行設定之步驟。
本發明之一態樣之帶電粒子束描繪裝置具備：電子束源，其係使用陰極；記憶部，其係記憶使在電子束源中之射極電流值，和在射極電流中偏壓電壓飽和之陰極之動作溫度的相關關係近似的近似式或近似式之係數；判定部，其係於電子束源被設定第n號之射極電流值和陰極之第n號之動作溫度之狀態下，判定從上述陰極被釋放出之電子束之電流密度是否在容許範圍內；射極電流設定變更部，其係電流密度並非在容許範圍內之時，將所設定之第n號之射極電流值變更成第n+1號之射極電流值；取得手段，其係使用近似式，取得與第n+1號之射極電流值對應之陰極之動作溫度；動作溫度設定變更部，其係將所設定之第 n號之動作溫度變更至所取得之動作溫度以作為第n+1號之動作溫度；及描繪部，其係使用容許範圍內之電流密度之電子束而在試料描繪圖案。
50‧‧‧射極電流Ie設定部
52‧‧‧燈絲電力W設定部
54‧‧‧近似運算部
56‧‧‧判定部
58‧‧‧射極電流Ie變更部
60‧‧‧判定部
62‧‧‧燈絲電力W運算部
64‧‧‧判定部
66‧‧‧燈絲電力W變更部
68‧‧‧加速電壓VA控制部
69‧‧‧偏壓電壓VB控制部
70‧‧‧燈絲電力W控制部
100‧‧‧描繪裝置
102‧‧‧電子鏡筒
103‧‧‧描繪室
105‧‧‧描繪部
110‧‧‧電子槍電源裝置
112‧‧‧記憶體
120‧‧‧描繪控制電路
122‧‧‧描繪資料處理部
124‧‧‧描繪控制部
130‧‧‧控制電路
140‧‧‧記憶装置
150‧‧‧描繪部
160‧‧‧控制部
200‧‧‧電子束
201‧‧‧電子槍
202‧‧‧照明透鏡
203‧‧‧第1成形孔隙
204‧‧‧成形透鏡
205‧‧‧成形偏轉器
206‧‧‧第2成形孔隙
207‧‧‧對物透鏡
209‧‧‧法拉第杯
212‧‧‧副偏轉器
214‧‧‧主偏轉器
222‧‧‧陰極
224‧‧‧韋乃特電極
226‧‧‧陽極
231‧‧‧燈絲電力供給電路
232‧‧‧控制計算機
234‧‧‧偏壓電壓電源電路
236‧‧‧加速電壓電源電路
238‧‧‧電流計
242‧‧‧電流密度測量部
330‧‧‧電子線
340‧‧‧試料
410‧‧‧第1孔隙
411‧‧‧開口
420‧‧‧第2孔隙
421‧‧‧可變成形開口
430‧‧‧帶電粒子源
圖1為表示實施形態中之描繪裝置之構成的概念圖。
圖2為表示實施形態中之射極電流和燈絲電力之關係的曲線圖。
圖3為表示實施形態中之電流密度和燈絲電力之關係的概念圖。
圖4為表示實施形態中之描繪方法之重要部分工程之流程圖。
圖5表示實施形態中在最大射極電流Ie(max)和最小射極電流Ie(min)之偏壓電壓和陰極溫度(燈絲電力W)之關係的曲線圖。
圖6表示實施形態中之射極電流Ie和動作溫度之相關之一例的曲線圖。
圖7為用以說明可變成形型電子線描繪裝置之動作的概念圖。
以下，在實施形態中，針對可短時間實施為了取得期待之電流密度而調整射極電流之時之電子槍之陰極溫度之最佳化的裝置及方法，進行說明。
圖1為表示實施形態中之描繪裝置之構成的概念圖。在第1圖中，描繪裝置100具備有描繪部150和控制部160。描繪裝置100為電子束描繪裝置之一例。然後，描繪裝置100在試料描繪期待之圖案。描繪部150具備有電子鏡筒102和描繪室103。在電子鏡筒102內，配置電子槍201、照明透鏡202、第1成形孔隙203、成形透鏡204、成形偏轉器205、第2成形孔隙206、對物透鏡207、副偏轉器212及主偏轉器214。再者，描繪室103內配置有被配置成可移動之XY平台105。再者，在XY平台105，配置有用以測量電子束200之電流之射束吸收電極(法拉第杯209)。電子槍201(電子束源)具有陰極222、韋乃特電極224(Wehnelt cathode)及陽極226(陽極電極)。再者，陽極226被接地(通地)。再者，在XY平台105上配置成為描繪對象之試料。作為試料，包含例如在晶圓轉印圖案之曝光用之光罩基板。就以光罩基板而言，包含被塗佈光阻，還未被描繪之空白光罩。
控制部160具有電子槍電源裝置110、描繪控制電路120及控制電路130。電子槍電源裝置110、描繪控制電路120及控制電路130藉由無圖示之匯流排互相連接。
在電子槍電源裝置110內，配置控制計算機232、記憶體112、磁碟裝置等之記憶裝置140、加速電壓電源電路236、偏壓電壓電源電路234、燈絲電力供給電路231(燈絲電力供給部)及電流計238。在控制計算機232藉 由無圖示之匯流排連接有記憶體112、記憶裝置140、加速電壓電源電路236、偏壓電壓電源電路234、燈絲電力供給電路231及電流計238。
在控制計算機232內，配置射極電流Ie設定部50、燈絲電力W設定部52、近似運算部54、判定部56、燈絲電流Ie變更部58、判定部60、燈絲電力W運算部62、判定部64、燈絲電力W變更部66、加速電壓VA控制部68、偏壓電壓VB控制部69及燈絲電力W控制部70。射極電流Ie設定部50、燈絲電力W設定部52、近似運算部54、判定部56、燈絲電流Ie變更部58、判定部60、燈絲電力W運算部62、判定部64、燈絲電力W變更部66、加速電壓VA控制部68、偏壓電壓VB控制部69及燈絲電力W控制部70之各功能，即使以電路等之硬體所構成亦可，即使以實行該些功能之程式等之軟體所構成亦可。或是，即使藉由硬軟和軟體之組合來構成亦可。被輸入輸出至射極電流Ie設定部50、燈絲電力W設定部52、近似運算部54、判定部56、燈絲電流Ie變更部58、判定部60、燈絲電力W運算部62、判定部64、燈絲電力W變更部66、加速電壓VA控制部68、偏壓電壓VB控制部69及燈絲電力W控制部70之資訊及運算中之資訊，隨時被儲存於記憶體112。
加速電壓電源電路236之陰極(-)側被連接於電子鏡筒102內之陰極222之兩極。加速電壓電源電路236之陽極(+)經串聯連接之電流計238而被接地(地面連接)。再者， 加速電壓電源電路236之陰極(-)也被分歧連接於偏壓電壓電源電路234之陽極(+)，偏壓電壓電源電路234之陰極(-)被電性連接於配置在陰極222和陽極226之間的韋乃特電極224。換言之，偏壓電壓電源電路234係被配置在加速電壓電源電路236之陰極(-)和韋乃特電極224之間電性連接。然後，藉由燈絲電力W控制部70而被控制之燈絲電力供給電路231係在如此之陰極222之兩極間流通電流而將陰極222加熱至特定溫度。換言之，燈絲電力供給電路231係對陰極222供給燈絲電力W。燈絲電力W和陰極溫度可在穩定之關係下來定義，藉由燈絲電力W，可以加熱至期待之陰極溫度。依此，陰極溫度藉由燈絲電力W被控制。燈絲電力W係以流通於陰極222之兩極間之電流和藉由燈絲電力供給電路231而施加至陰極222之兩極間之電壓之積而被定義。藉由加速電壓VA控制部68而被控制之加速電壓電源電路236係對陰極222和陽極226間施加加速電壓。藉由偏壓電壓VB控制部69而被控制之偏壓電壓電源電路234對韋乃特電極224施加負的偏壓電壓。
在描繪控制電路120內配置描繪資料處理部122、描繪控制部124及電流密度測量部242。描繪資料處理部122、描繪控制部124及電流密度測量部242之各功能即使以電路等之硬體來構成亦可，即使以實行該些功能之程式等之軟體來構成亦可。或是，即使藉由硬軟和軟體之組合來構成亦可。被輸入輸出至描繪資料處理部122、描繪 控制部124及電流密度測量部242之資訊及運算中之資訊隨時被儲存至無圖示之記憶體。
在圖1中，說明本實施形態並且針對所需的構成部分予以記載。對描繪裝置100而言，通常即使包含所需之其他構成亦可。
圖2為表示實施形態中之射極電流和燈絲電力之關係的曲線圖。如上述般，陰極溫度藉由燈絲電力W而決定。依此，在控制系統中，藉由燈絲電力W控制陰極溫度。射極電流Ie之陰極最佳動作溫度藉由偏壓飽和特性而求出。當對射極電流Ie，提升偏壓電壓和燈絲電力W(陰極溫度)時，偏壓電壓終究會飽和。如此的射極電流Ie中之陰極之最佳動作溫度可以由當緩緩提高燈絲電力之時的最大偏壓電壓例如在99.6%之值之時點的燈絲電力(陰極溫度)來定義。當設定成較如此的陰極最佳動作溫度低之溫度時，射極電流Ie成為不穩定，無法取得穩定之射束電流，描繪精度劣化。如圖2所示般，當射極電流Ie從射極電流Ie(1)往射極電流Ie(4)升高時，隨此，最佳燈絲電力(陰極最佳動作溫度)例如變化成從W1朝W4依序變高。若陰極之狀態為相同之狀態時，則可以忽視如此之關係。當陰極劣化時，在各射極電流Ie中之偏壓飽和特性變化。例如，針對射極電流Ie(1)，偏壓飽和特性從圖2之實線曲線朝虛線曲線變化。隨著如此之變化，陰極最佳動作溫度也變化。
圖3為表示實施形態中之電流密度和燈絲電力之關 係的概念圖。在圖3中，電流密度J具有當燈絲電力(陰極溫度)變化時則產生變化的關係。在此，雖以右上方之直線表示，但此只不過係為了方便顯示，並不限定於此。
如上述般，當陰極劣化時，在各射極電流Ie中之偏壓飽和特性變化。並且，電流密度J伴隨著燈絲電力(陰極溫度)之變化而變化。依此，配合陰極222之劣化狀態，產生必須求出取得期待電流密度J之射極電流Ie和其最佳燈絲電力(陰極最佳動作溫度)。但是，如上述般，取得期待之電流密度J之射極電流Ie和燈絲電力(陰極動作溫度)之最佳化費時。在此，在實施形態中，藉由如下述般實施各工程，縮短所需之時間。
圖4為表示實施形態中之描繪方法之重要部分工程之流程圖。在圖4中，實施形態之描繪方法係實施成為陰極之動作溫度調整方法之各工程和描繪工程(S130)。陰極之動作溫度調整方法係實施如下述一連串之工程，以作為其內部工程，最大射極電流Ie(max)和最小射極電流Ie(min)輸入工程(S102)、在最大射極電流Ie(max)中之動作溫度測量工程(S104)、在最小射極電流Ie(min)之動作溫度測量工程(S106)、射極電流Ie-動作溫度相關式取得工程(S108)、初期值設定工程(S110)、電流密度J測量工程(S112)、判定工程(S114)、射極電流Ie變更(設定)工程(S116)、判定工程(S118)、動作溫度(燈絲電力W)取得工程(S120)、判定工程(S122)、動作溫度(燈絲電力W)變 更(設定)工程(S124)、光軸調整工程(S126)。
就以最大射極電流Ie(max)和最小射極電流Ie(min)輸入工程(S102)而言，射極電流Ie設定部50輸入被容許之最大射極電流Ie(max)和最小射極電流Ie(min)之值。
就以在最大射極電流Ie(max)之動作溫度測量工程(S1104)而言，射極電流Ie設定部50係設定被輸入之最大射極電流Ie(max)以作為目標值。然後，測量在被容許之最大射極電流值Ie(max)中偏壓電壓飽和之陰極的動作溫度(燈絲電力W)。具體而言，藉由加速電壓VA控制部68而被控制之加速電壓電源電路236係對陰極222和陽極226間施加加速電壓。然後，從藉由燈絲電力W控制部70而被控制之燈絲電力供給電路231對陰極222供給燈絲電力W。在如此之狀態下，藉由偏壓電壓VB控制部69而被控制之偏壓電壓電源電路234，係以利用電流計238被檢測出之電流值成為最大射極電流Ie(max)之方式，調整施加於韋乃特電極224之負的偏壓電壓。使燈絲電力W和偏壓電壓分別成為可調整，至偏壓電壓飽和為止，依序測量出以電流計238所檢測出之電流值成為最大射極電流Ie(max)之燈絲電力W和偏壓電壓的組合。
圖5表示實施形態中在最大射極電流Ie(max)和最小射極電流Ie(min)之偏壓電壓和陰極溫度(燈絲電力W)之關係的曲線圖。當使燈絲電力W和偏壓電壓分別成為可調整，依序測量成為最大射極電流Ie(max)之燈絲電力W和偏壓電壓之組合時，如圖5所示般，針對陰極溫度(燈絲 電力W)在某溫度(電力)以上，不管陰極溫度(燈絲電力W)如何，偏壓電壓飽和。如此的最大射極電流Ie(max)中之陰極之最佳動作溫度(燈絲電力W1(max)可以由當緩緩提高燈絲電力之時的最大偏壓電壓例如在99.6%之值之時點的燈絲電力(陰極溫度)來定義。
就以在最小射極電流Ie(min)之動作溫度測量工程(S106)而言，射極電流Ie設定部50係設定被輸入之最小射極電流Ie(min)以作為目標值。然後，測量在被容許之最小射極電流值Ie(min)中偏壓電壓飽和之陰極的動作溫度(燈絲電力W)。具體而言，藉由加速電壓VA控制部68而被控制之加速電壓電源電路236係對陰極222和陽極226間施加加速電壓。然後，從藉由燈絲電力W控制部70而被控制之燈絲電力供給電路231對陰極222供給燈絲電力W。在如此之狀態下，藉由偏壓電壓VB控制部69而被控制之偏壓電壓電源電路234，係以利用電流計238被檢測出之電流值成為最小射極電流Ie(min)之方式，調整施加於韋乃特電極224之負的偏壓電壓。使燈絲電力W和偏壓電壓分別成為可調整，至偏壓電壓飽和為止，依序測量出以電流計238所檢測出之電流值成為最小射極電流Ie(min)之燈絲電力W和偏壓電壓的組合。
如圖5所示般，針對陰極溫度(燈絲電力W)為某溫度(電力)以上，不管陰極溫度(燈絲電力W)如何，偏壓電壓飽和。如此的最小射極電流Ie(min)中之陰極之最佳動作溫度(燈絲電力W1(min))可以由當緩緩提高燈絲電力之時 的最大偏壓電壓例如在99.6%之值之時點的燈絲電力(陰極溫度)來定義。
就以射極電流Ie-動作溫度相關式取得工程(S108)而言，近似運算部54係取得使射極電流值和在射極電流中偏壓電壓飽和之陰極之動作溫度的相關關係近似的近似式。近似式使用與最大射極電流值對應之陰極之動作溫度和與最小射極電流值對應之陰極之動作溫度而取得。
圖6表示實施形態中之射極電流Ie和動作溫度之相關之一例的曲線圖。在圖6中，縱軸表示陰極溫度(燈絲電力W)。在橫軸表示射極電流Ie。在實施形態中，如圖6所示般，藉由擬合與最大射極電流Ie(max)和最小射極電流Ie(min)之兩點射極電流值Ie對應之陰極之動作溫度(燈絲電力W)之測量結果而所取得之一次多項式而定義近似式(1)。
(1)W=a．Ie+b
所取得之近似式(1)或近似式(1)之係數a、b被記憶在記憶裝置140(記憶部)。在實施形態中，因在最大射極電流Ie(max)和最小射極電流Ie(min)之兩點近似，故可以回避多次測量射極電流Ie中之陰極之最佳動作溫度。藉由減少使陰極之最佳動作溫度予以最佳化之射極電流Ie之數量，可以縮短測量時間。若因應陰極222之劣化狀態而取得如此的近似式(1)時，可以更短時間取得在該時點之射極電流Ie和動作溫度之相關式。
就以初期值設定工程(S110)而言，射極電流Ie設定部50設定電流Ie之初期值(第1號(n=1)之射極電流Ie)。射極電流Ie之初期值以設為在經驗上被預測成相當於期待之電流密度J之值為佳。但是，並不限定於此，即使例如設定成最小射極電流Ie(min)或最大射極電流Ie(max)亦可。同樣，燈絲電力W設定部52設定與射極電流Ie之初期值對應之陰極之動作溫度(燈絲電力W)之初期值(第1號(n=1)之燈絲電力W)。陰極之動作溫度(燈絲電力W)之初期值若將射極電流Ie之初期值代入至上述近似式(1)而算出即可。
就以電流密度J測量工程(S122)而言，於電子槍裝置被設定第n號(n為自然數)之射極電流值和陰極222之第n號之動作溫度之狀態下，測量從陰極222被釋放出之電子束之電流密度J。在此，首先，在電子槍裝置被設定在射極電流值之初期值(n=1)和陰極之動作溫度(燈絲電力W)之初期值(n=1)之狀態下，測量從陰極222被釋放出之電子束之電流密度J。具體而言，藉由加速電壓VA控制部68而被控制之加速電壓電源電路236係對陰極222和陽極226間施加加速電壓。然後，從藉由燈絲電力W控制部70而被控制之燈絲電力供給電路231對陰極222供給燈絲電力W之初期值(n=1)。在如此之狀態下，藉由偏壓電壓VB控制部69而被控制之偏壓電壓電源電路234，係以利用電流計238被檢測出之電流值成為射極電流值之初期值(n=1)之方式，調整施加於韋乃特電極224之負的偏 壓電壓。如此一來，從電子槍201釋放出電子束200。然後，電流密度測量部242測量電子束200之電流密度J。即是，利用法拉第杯209接受通過設定了開口尺寸之第1成形孔隙203的全射束。具體而言，從電子槍201被照射之電子束200藉由照明透鏡202被照明在第1成形孔隙203上。然後，以通過第1成形孔隙203之第1成形孔隙203像不被第2成形孔隙206遮蔽之方式，利用成形偏轉器205使電子束200偏轉。然後，利用法拉第杯209測量通過第2成形孔隙206之全射束之射束電流。然後，法拉第杯209之輸出被發送至電流密度測量部242。然後，在電流密度測量部242藉由第1成形孔隙電流值除以第1成形孔隙203之開口面積，算出電流密度J。藉由測量第1成形孔隙電流，可以回避成形透鏡204或成形偏轉器205之變動(雜音)對電流密度算出精度造成壞影響。
在此，在上述之例中，從通過第1成形孔隙203之全射束算出電流密度J，但並不限定於此。例如，藉由第1成形孔隙203和第2成形孔隙206成形1μm見方之射束。然後，即使以法拉第杯209測量其被成形之射束亦可。然後，若以所成形之面積除以射束電流值時，可以求出電流密度J。如此一來，若是事先決定所成形之面積，則可以測量電流密度J。
就以判定工程(S114)而言，判定部56判定所測量之電流密度是否在容許範圍內。於電流密度非容許範圍內之時，朝射極電流Ie變更(設定)工程(S116)前進。於電流密 度在容許範圍內之時，朝描繪工程(S130)前進。
就以射極電流Ie變更(設定)工程(S116)而言，於電流密度非容許範圍內之時，於電流密度非容許範圍內之時，將所設定之第n號之射極電流值變更成第n+1號之射極電流值。於設定初期值(n=1)之時，變更成第2號之射極電流值。
就以判定工程(S118)而言，判定部60判定所變更之第n+1號之射極電流值是否在容許值內。通常，雖然對射極電流值進行可調控制，以使第2號之射極電流值在容許值內之方式，但也有可能藉由重複變更，被變更之射極電流值終究偏離容許值之情形。被變更之第n+1號之射極電流值非容許值內之時，以NG結束處理。然後，例如進行陰極222之交換。於被變更之第n+1號之射極電流值在容許值內之時，朝動作溫度(燈絲電力W)取得工程(S120)前進。
就以動作溫度(燈絲電力W)取得工程(S120)而言，燈絲電力W運算部62使用近似式(1)，運算與被變更之第n+1號之射極電流值對應之陰極之第n+1號之動作溫度。燈絲電力W運算部62從記憶裝置140讀出近似式(1)或係數a、b，藉由代入被變更成近似式(1)之第n+1號之射極電流值Ie，可以運算出燈絲電力W。如上述般，若藉由實施形態，可以從近似式(1)立即運算出燈絲電力W。依此，如上述般，每次變更射極電流值Ie，重複進行求出偏壓電壓和燈絲電力W之組合的測量，可以消除必須求出 偏壓電壓之飽和曲線之情形。依此，於每次變更射極電流值Ie，可以在短時間謀求燈絲電力W之最佳化。
就以判定工程(S122)而言，判定部64判定所運算之陰極之動作溫度(燈絲電力W)是否在容許值內。通常，預測被運算之第2號之燈絲電力W在容許值內，但是也有可能藉由重複變更射極電流，所對應之動作溫度(燈絲電力W)終究會偏離容許值之情形。於被運算之動作溫度(燈絲電力W)非容許值內之時，以NG結束處理。陰極222之動作溫度在容許值內之範圍被調整。然後，例如進行陰極222之交換。於被運算之動作溫度(燈絲電力W)在容許值內之時，朝動作溫度(燈絲電力W)變更(設定)工程(S124)前進。
就以動作溫度(燈絲電力W)變更(設定)工程(S124)而言，燈絲電力W變更部66(動作溫度設定變更部)，將現在所設定之第n號之動作溫度(燈絲電力W)變更至所運算出之陰極222之動作溫度(燈絲電力W)，作為陰極222之第n+1號之動作溫度(燈絲電力W)而予以設定。
就以光軸調整工程(S126)而言，因應所需調整隨著變更射極電流和動作溫度(燈絲電力W)而導致光軸的偏離。
然後，返回至電流密度J測定工程(S112)，在判定工程(S114)測量之電流密度在容許範圍內，重複從電流密度J測定工程(S112)至光軸調整工程(S126)之各工程。然後，電流密度成為容許範圍內之後，朝向描繪工程(S130) 前進。
就以描繪工程(S130)而言，描繪部150係使用容許範圍內之電流密度之電子束，而在試料101上描繪圖案。具體而言，如下述般動作。首先，藉由描繪資料處理部122，輸入無圖示之描繪資料，對如此的描繪資料，進行複數段之資料轉換處理而生成裝置固有之射擊資料。在此，在描繪資料通常被定義複數之圖形圖案。為了以描繪裝置100描繪圖形圖案，必須將各圖形圖案分割成可以以1次射束之射擊照射的尺寸。在此，在描繪資料處理部122內，為了實際描繪，將各圖形圖案分割成可以以1次之射束之射擊照射之尺寸而生成射擊圖形。然後，在每射擊圖形，生成射擊資料。射擊資料被定義例如圖形種類、圖形尺寸及照射位置之圖形資料。其他，定義照射量(照射時間)資料等。被生成之射擊資料被記憶在無圖示之記憶裝置。經控制電路130被描繪控制部124控制之描繪部150依如此的射擊資料，動作成下述。
在電子槍201內，在韋乃特電極224被施加負的韋乃特電壓(偏壓電壓)，在陰極222被施加穩定之負的加速電壓之狀態下，當以被設定之動作溫度(燈絲電力W)加熱陰極222之時，電子(電子群)從陰極222被釋放出，釋放電子(電子群)藉由加速電壓被加速而成為電子束，朝向陽極226前進。依此，電子束200從電子槍201被釋放出。被施加至韋乃特電極224之偏壓電路藉由偏壓電壓電源電路234被可調控制成所設定之射極電流流通。
從電子槍201(釋放部)釋放出之電子束200藉由照明透鏡202照明持有矩形之孔的第1孔隙203全體。在此，使電子束200先成形矩形。然後，通過第1成形孔隙203之第1孔隙像之電子束200，藉由投影透鏡204投影於第2成形孔隙206上。藉由成形偏轉器205，可偏轉控制在如此的第2成形孔隙206上之第1孔隙像，使射束形狀與尺寸變化(進行可變成形)。然後，通過第2成形孔隙206之第2孔隙像之電子束200，係藉由物鏡207對焦，並藉由主偏轉器214及副偏轉器212而偏轉，照射於配置於連續移動之XY平台105之試料101之所期待的位置。在圖1中，表示位置偏轉使用主副2段之多段偏轉之情形。於如此之時，若在又將試料之描繪區域被分割成長條狀之帶狀區域進行假設性分割之子域(SF)之基準位置，一面藉由主偏轉器214隨著平台移動，一面使該射擊之電子束200偏轉，使以副偏轉器212而施加在SF內之各照射位置的該射擊之射束偏轉即可。
描繪工程(S130)，若定期性地返回至電流密度J測定工程(S112)，在判定工程(S114)所測量之電流密度成為容許範圍內為止，重複從電流密度J測定工程(S112)至光軸調整工程(S126)為止之各工程即可。然後，電流密度成為容許範圍內之後，若朝向之後的描繪工程(S130)前進即可。再者，也可能有於進行複數次描繪工程(S130)之後，於進行電流密度調整之時，在判定工程(S118)或判定工程(S122)中被變更之射極電流值或燈絲電力從容許值偏離為 止，在判定工程(S114)中所測量之電流密度不在容許範圍內的情形。在如此之情形，有可能陰極222產生劣化，近似式(1)不成立。此時，即使再次實施圖4之各工程亦可。如此一來，直到陰極222無法使用，若配合陰極222之劣化狀態，實施圖4之各工程即可。
如上述般，若藉由實施形態時，可以在短時間實施調整射極電流之時之電子槍之陰極之最佳動作溫度之最佳化。依此，可以縮短取得期待之電流密度之時的調整時間。
以上，邊參照具體例邊針對實施形態予以說明。但是，本發明並不限定於該些具體例。搭載被挑選出之陰極之電子束裝置，並不限定於描繪裝置，亦可以適用於電子顯微鏡等之其他之電子束裝置。再者，就以陰極材料而言，以使用六硼化鑭(LaB6)結晶為佳。除了LaB6結晶之外，亦可以適用於鎢(W)、六硼化鈰(CeB6)等，其它之熱電子釋放材料。
再者，針對裝置構成或控制手法等，非本發明之說明直接所需之部分等，雖然省略記載，但是可以適當選擇使用所需之裝置構成或控制手法。例如，針對控制描繪裝置100之控制部構成，雖然省略記載，但是適當選擇使用所需之控制部構成當然亦可。
其他，具備本發明之要素，且本領域技術人員可適當變更設計之所有電子束描繪裝置、電子束描繪方法及陰極之動作溫度調整方法皆包含於本發明之範圍內。
50‧‧‧射極電流Ie設定部
52‧‧‧燈絲電力W設定部
54‧‧‧近似運算部
56‧‧‧判定部
58‧‧‧射極電流Ie變更部
60‧‧‧判定部
62‧‧‧燈絲電力W運算部
64‧‧‧判定部
66‧‧‧燈絲電力W變更部
68‧‧‧加速電壓VA控制部
69‧‧‧偏壓電壓VB控制部
70‧‧‧燈絲電力W控制部
100‧‧‧描繪裝置
102‧‧‧電子鏡筒
103‧‧‧描繪室
105‧‧‧描繪部
110‧‧‧電子槍電源裝置
112‧‧‧記憶體
120‧‧‧描繪控制電路
122‧‧‧描繪資料處理部
124‧‧‧描繪控制部
130‧‧‧控制電路
140‧‧‧記憶裝置
150‧‧‧描繪部
160‧‧‧控制部
200‧‧‧電子束
201‧‧‧電子槍
202‧‧‧照明透鏡
203‧‧‧第1成形孔隙
204‧‧‧成形透鏡
205‧‧‧成形偏轉器
206‧‧‧第2成形孔隙
207‧‧‧對物透鏡
209‧‧‧法拉第杯
212‧‧‧副偏轉器
214‧‧‧主偏轉器
222‧‧‧陰極
224‧‧‧韋乃特電極
226‧‧‧陽極
231‧‧‧燈絲電力供給電路
232‧‧‧控制計算機
234‧‧‧偏壓電壓電源電路
236‧‧‧加速電壓電源電路
238‧‧‧電流計
242‧‧‧電流密度測量部

Claims (11)

  1. 一種陰極之動作溫度調整方法，其特徵在於：具有：取得使使用陰極的電子束源中之射極電流值，和在上述射極電流中偏壓電壓飽和之上述陰極之動作溫度之相關關係近似之近似式的步驟；於上述電子束源被設定第n號(n為自然數)之射極電流值和上述陰極之第n號之動作溫度之狀態下，測量從上述陰極被釋放出之電子束之電流密度的步驟；判定所測量之電流密度是否在容許範圍內之步驟；於上述電流密度並非在容許範圍內之時，將所設定之上述第n號之射極電流值變更成第n+1號之射極電流值的步驟；及使用上述近似式，運算與上述第n+1號之射極電流值的陰極之動作溫度，作為陰極之第n+1號之動作溫度，而對上述電子束源進行設定之步驟。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之陰極之動作溫度調整方法，其中又具有：測量在所容許之最大射極電流值中偏壓電壓飽和之陰極之動作溫度的步驟；及測量在所容許之最小射極電流值中偏壓電壓飽和之陰極之動作溫度的步驟，上述近似式使用與上述最大射極電流值對應之陰極之動作溫度和與上述最小射極電流值對應之陰極之動作溫度而取得。
  3. 如申請專利範圍第1項所記載之陰極之動作溫度調整方法，其中又具有判定所運算之陰極之動作溫度是否在容許值內之步驟，上述陰極之動作溫度在容許值內之範圍被調整。
  4. 如申請專利範圍第2項所記載之陰極之動作溫度調整方法，其中上述近似式係藉由擬合與兩射極電流值對應之陰極之動作溫度之測量結果而取得的一次多項式而被定義。
  5. 如申請專利範圍第1項所記載之陰極之動作溫度調整方法，其中又具有輸入被容許之最大射極電極和最小射極電流之值的步驟。
  6. 如申請專利範圍第1項所記載之陰極之動作溫度調整方法，其中又具有判定被變更之第n+1號之射極電流值是否在容許值內之步驟。
  7. 一種電子束描繪裝置，其特徵在於：具備電子束源，其係使用陰極；記憶部，其係記憶使在上述電子束源中之射極電流值，和在上述射極電流中偏壓電壓飽和之陰極之動作溫度的相關關係近似的近似式或上述近似式之係數；判定部，其係於上述電子束源被設定第n號之射極電流值和陰極之第n號之動作溫度之狀態下，判定從上述陰 極被釋放出之電子束之電流密度是否在容許範圍內；射極電流設定變更部，其係於上述電流密度並非在容許範圍內之時，將所設定之上述第n號之射極電流值變更成第n+1號之射極電流值；取得部，其係使用上述近似式，取得與上述第n+1號之射極電流值對應之陰極之動作溫度；動作溫度設定變更部，其係將所設定之上述第n號之動作溫度變更至所取得之動作溫度以作為第n+1號之動作溫度；及描繪部，其係使用上述容許範圍內之電流密度之電子束而在試料描繪圖案。
  8. 如申請專利範圍第7項所記載之電子束描繪裝置，其中又具備輸入被容許之最大射極電流和最小射極電流之值，設定上述最大射極電流之值和上述最小射極電流之值的至少一個以作為目標值的設定部。
  9. 如申請專利範圍第8項所記載之電子束描繪裝置，其中又具備使用與最大射極電流值對應之陰極之動作溫度和與最小射極電流值對應之陰極的動作溫度而運算上述近似式的近似運算部。
  10. 如申請專利範圍第9項所記載之電子束描繪裝置，其中又具備判定所取得之陰極之動作溫度是否在容許值內 的第2判定部。
  11. 一種電子束描繪裝置，其特徵在於：具備電子束源，其係使用陰極；記憶手段，其係記憶使在上述電子束源中之射極電流值，和在上述射極電流中偏壓電壓飽和之陰極之動作溫度的相關關係近似的近似式或上述近似式之係數；判定手段，其係於上述電子束源被設定第n號之射極電流值和陰極之第n號之動作溫度之狀態下，判定從上述陰極被釋放出之電子束之電流密度是否在容許範圍內；射極電流設定變更手段，其係於上述電流密度並非在容許範圍內之時，將所設定之上述第n號之射極電流值變更成第n+1號之射極電流值；取得手段，其係使用上述近似式，取得與上述第n+1號之射極電流值對應之陰極之動作溫度；動作溫度設定變更手段，其係將所設定之上述第n號之動作溫度變更至所取得之動作溫度以作為第n+1號之動作溫度；及描繪手段，其係使用上述容許範圍內之電流密度之電子束而在試料描繪圖案。
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