WO2007055154A1 - 電子銃、電子ビーム露光装置及び露光方法 - Google Patents

電子銃、電子ビーム露光装置及び露光方法 Download PDF

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WO2007055154A1
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electron source
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electrons
electron gun
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Hiroshi Yasuda
Takeshi Haraguchi
Yoshihisa Ooae
Takamasa Satoh
Yoshinori Terui
Seiichi Sakawa
Ryozo Nonogaki
Original Assignee
Advantest Corporation
Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha
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    • H01J2237/317—Processing objects on a microscale
    • H01J2237/3175—Lithography

Definitions

  • the present invention relates to an electron gun used in a lithographic process for manufacturing a semiconductor device, an electron beam exposure apparatus including the electron gun, and an exposure method.
  • a variable rectangular opening or a plurality of mask patterns are prepared in a mask, selected by beam deflection, and transferred and exposed on a wafer.
  • an electron beam exposure apparatus that performs partial batch exposure has been proposed.
  • the pattern is transferred to the sample surface as follows. That is, a plurality of pattern forces arranged on a mask are irradiated with a beam on one pattern region selected by beam deflection, and a beam cross section is formed into a pattern shape. Further, the beam that has passed through the mask is deflected back by a deflector at the subsequent stage, and reduced to a fixed reduction rate determined by the electron optical system and transferred to the sample surface.
  • ensuring the line width accuracy is also important for improving the throughput.
  • Electron gun force Generally, methods for emitting electrons are roughly classified into a thermal electron emission type and a field emission type. Among them, thermionic emission electron gun is composed of a force sword that emits electrons by heating, a Wehnelt that converges the electrons emitted from the force sword to produce an electron beam bundle, and an anode that accelerates the converged electron beam.
  • Patent Document 1 discloses an electron gun in which a chip surface is covered with a two-layer structure film made of tungsten (W) and rhodium (Re) to reduce chip consumption.
  • the chip constituting the electron gun may not only emit electrons but also the chip material itself may sublime. This is thought to be because in the case of thermionic emission, sublimation occurs in the chip because the electron is emitted at a temperature higher than the sublimation start temperature of the electron generating material.
  • This sublimation changes the shape of the chip that emits electrons, making it impossible to uniformly irradiate the variable rectangular beam and the partial pattern beam, and the intensity of the emitted electron beam decreases.
  • lanthanum hexaboride (LaB) is used as a chip and the temperature is set to 1500 ° C.
  • a chip material such as LaB or cerium hexaboride (CeB) is used.
  • the chip surface is covered with a two-layer structure consisting of tungsten and rhenium, thereby reducing the consumption of the chip.
  • a two-layer structure consisting of tungsten and rhenium
  • Patent Document 1 JP-A-8-184699
  • the present invention has been made in view of the problems of the related art, and an electron gun that can be used stably for a long period of time by reducing the amount of sublimation due to heat of an electron source that emits electrons. Electric An object of the present invention is to provide an electron beam exposure apparatus and exposure method using a child gun.
  • An electron emission region that emits electrons and an electron emission restriction region that restricts electron emission, and the electron emission restriction region is a side surface of the electron source other than the electron emission surface at the tip of the electron source.
  • the electric field is applied to the tip portion while being covered with a substance different from the electron source and kept at a low temperature that does not cause sublimation of the material of the electron source to emit a thermal field emission electron. It solves with the electron gun characterized by.
  • the material of the electron source is lanthanum hexaboride (LaB) or
  • CeB 6 cerium hexaboride (CeB), and the electron emission limiting region is carbon.
  • the temperature may be 1100 ° C or 1300 ° C.
  • the electron emission restriction region includes a side surface and a back surface of the electron source except for a portion sandwiched between the electron emission surface and a carbon chip for energization heating. As an area.
  • the electron emission surface of the tip of the chip of the electron generating material is exposed, and the other side surface portion is covered with a different substance.
  • LaB is used as an electron generating material.
  • this foreign material is, for example, carbon (C). Because the electron gun operates at low temperatures, chip sublimation hardly occurs. As a result, the electron emission surface of the electron gun is not deformed and can be used stably for a long time. Moreover, since the side surface of the chip is covered with carbon, even when a strong electric field is applied, the side force of the chip does not emit electrons. As a result, it is possible to prevent a phenomenon that an unnecessary portion where the shape of the electron beam does not change becomes high temperature and the degree of vacuum is lowered. Except for the electron emission part at the tip, it is better that the whole chip, except the side, is covered with a protective film. This is more effective for reducing sublimation and reducing the amount of deposits on Wehnelt than the problem of not emitting electrons.
  • C carbon
  • the above-described problems include an electron source that emits electrons, an extraction electrode that is installed at a predetermined distance from the electron emission surface of the electron source and extracts electrons, and the extraction electrode and the electron emission surface.
  • a sub-losser electrode disposed above to suppress electron emission of side force of the electron source; an acceleration electrode disposed below the extraction electrode to accelerate the electrons;
  • An exposure that exposes the sample by emitting an electric field emission electron by applying an electric field to the tip of the electron source while maintaining the temperature at a low temperature that does not cause sublimation of the material of the electron source.
  • the potential of the extraction electrode is higher than the potential of the tip of the electron source.
  • the potential of the extraction electrode is made lower than the potential of the electron source before performing exposure. This makes it possible to prevent the electron source from being melted or damaged even if conditioning is performed in which the electron source power is not drawn out.
  • FIG. 1 is a block diagram of an electron beam exposure apparatus according to the present invention.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of an electron gun according to the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of an electric field intensity distribution of an electron gun.
  • FIG. 4 is a configuration diagram of an electron source and electrodes according to the electron gun of FIG. 2.
  • FIG. 5 (a) and FIG. 5 (b) are cross-sectional views showing the shape of the tip of the electron source.
  • FIG. 6 is a configuration diagram of an electron source and electrodes according to another embodiment of the electron gun of FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of an electron source for explaining a region where electron emission is restricted.
  • the configuration of the electron beam exposure apparatus will be described.
  • the configuration of the electron gun will be described, and the configuration of the electron source which is a characteristic part of the present invention will be described.
  • an exposure method of the exposure apparatus using the electron gun of the present invention will be described.
  • a method for forming a region for limiting electron emission on the surface of the electron source will be described.
  • the effect when the electron gun of this embodiment is used will be described.
  • FIG. 1 shows a block diagram of an electron beam exposure apparatus according to this embodiment.
  • This electron beam exposure apparatus is roughly classified into an electron optical system column 100 and a control unit 200 that controls each part of the electron optical system column 100.
  • the electron optical system column 100 is an electron.
  • the beam generating unit 130, the mask deflecting unit 140, and the substrate deflecting unit 150 are configured, and the inside thereof is decompressed.
  • the electron beam EB generated from the electron gun 101 is converged by the first electromagnetic lens 102, then passes through the rectangular aperture 103a of the beam shaping mask 103, and is transmitted through the electron beam EB.
  • the cross section is shaped into a rectangle.
  • the electron beam EB is imaged on the exposure mask 110 by the second electromagnetic lens 105 of the mask deflection unit 140.
  • the electron beam EB is deflected to a specific pattern Si formed on the exposure mask 110 by the first and second electrostatic deflectors 104 and 106, and the cross-sectional shape thereof is shaped into the shape of the pattern Si.
  • the exposure mask 110 has a force to be fixed to the mask stage 123.
  • the mask stage 123 can be moved in a horizontal plane, and the deflection range (beam) of the first and second electrostatic deflectors 104 and 106 can be changed.
  • the pattern S is moved into the beam deflection area by moving the mask stage 123.
  • the third and fourth electromagnetic lenses 108 and 111 disposed above and below the exposure mask 110 play a role of forming an image of the electron beam EB on the substrate W by adjusting their current amounts.
  • the electron beam EB that has passed through the exposure mask 110 is returned to the optical axis C by the deflecting action of the third and fourth electrostatic deflectors 112 and 113, and then reduced in size by the fifth electromagnetic lens 114. To be small.
  • the mask deflector 140 is provided with first and second correction coils 107 and 109, and the beams generated by the first to fourth electrostatic deflectors 104, 106, 112, and 113 by them. Deflection aberration is corrected.
  • the electron beam EB passes through the aperture 115 a of the shielding plate 115 constituting the substrate deflecting unit 150, and is projected onto the substrate W by the first and second projection electromagnetic lenses 116 and 121.
  • the image power of the pattern of the exposure mask 110 is transferred to the substrate W at a predetermined reduction rate, for example, a reduction rate of 1Z10.
  • the substrate deflecting unit 150 is provided with a fifth electrostatic deflector 119 and an electromagnetic deflector 120, and the deflector 119, 120 deflects the electron beam EB so that the substrate W has a predetermined position. An image of the pattern of the exposure mask is projected onto the screen. Furthermore, the substrate deflection unit 150 is provided with third and fourth correction coils 117 and 118 for correcting the deflection aberration of the electron beam EB on the substrate W.
  • the substrate W is a wafer stage 12 that can be moved in the horizontal direction by a driving unit 125 such as a motor.
  • the control unit 200 includes an electron gun control unit 202, an electron optical system control unit 203, a mask deflection control unit 204, a mask stage control unit 205, a blanking control unit 206, a substrate deflection control unit 206, and a wafer.
  • a stage control unit 208 is included.
  • the electron gun control unit 202 controls the electron gun 101 to control the acceleration voltage of the electron beam EB, beam emission conditions, and the like.
  • the electron optical system control unit 203 controls the amount of current to the electromagnetic lenses 102, 105, 108, 111, 114, 116, and 121, etc., and the magnification of the electron optical system in which these electromagnetic lenses are configured. Adjust the focus position.
  • the blanking control unit 206 controls the voltage applied to the blanking electrode 127 to deflect the electron beam EB generated before the exposure start force onto the shielding plate 115, and to the electron beam on the substrate before the exposure. Prevents EB from being irradiated.
  • the substrate deflection control unit 207 controls the voltage applied to the fifth electrostatic deflector 119 and the amount of current to the electromagnetic deflector 120 to deflect the electron beam EB onto a predetermined position on the substrate W. To be.
  • the wafer / stage control unit 208 adjusts the driving amount of the driving unit 125 to move the substrate W in the horizontal direction so that a desired position on the substrate W is irradiated with the electron beam EB.
  • the above-described units 202 to 208 are controlled in an integrated manner by an integrated control system 201 such as a workstation.
  • FIG. 2 shows a configuration diagram of the electron gun 101.
  • the electron gun 101 uses a thermal electric field emission type.
  • the electron gun 101 supports an electron source 20, an extraction electrode 21, a carbon electron source heating heating element 22 disposed on both sides of the electron source 20, and an electron source 20 and an electron source heating heating element 22.
  • a supporter electrode 24 which surrounds and supports the support 23.
  • single crystal LaB or CeB is used as the electron source.
  • the electron gun control unit 202 continuously applies the electron source heating current to the electron source heating heating element 22 to heat the electron source 20 to 1300 ° C.
  • Source 2 While maintaining 0 at a constant temperature, a strong electric field is applied between the suppressor electrode 24 and the extraction electrode 21 to extract electrons from the electron source 20. Further, a voltage is applied to the accelerating electrode 25 disposed below the extraction electrode 21, and an electron beam 29 having a predetermined energy is taken out.
  • Electron beam exposure is performed by irradiating the substrate W coated with a resist fixed on the wafer stage 124 with 29.
  • the voltage applied to the suppressor electrode 24 is 0.1 to 0.5 kV, and the extraction electrode 2
  • the voltage applied to 1 is 3.0 to 6. OkV. These voltages are relative to the potential of the electron source 20, and normally the electron source 20 is -50kV to a true earth ground,
  • electrons are emitted by applying a strong electric field while heating the electron source 20. For this reason, it is possible to prevent gas molecules from adsorbing to the surface of the electron source 20, and it is possible to prevent a decrease in the brightness of the electron beam.
  • an electrostatic lens electrode 26 may be provided between the extraction electrode 21 and the acceleration electrode 25.
  • the electrostatic lens electrode 26 is for adjusting the opening angle of the electron irradiation irradiated from the electron source 20, and has a voltage for preventing the acceleration electrode 25 from being irradiated with electrons. Apply.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the electric field intensity distribution.
  • the horizontal axis in FIG. 3 indicates the distance from the electron emission surface of the electron source 20, and the vertical axis indicates the potential.
  • xl indicates the position of the extraction electrode 21, and
  • X 2 indicates the position of the electrostatic lens electrode 26.
  • FIG. 3 also shows that the potential of the accelerating electrode 25 is 0 [kV], and the potential of the electron emission surface of the electron source 20 is 50 [kV]!
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a part of the electron source 20 and electrodes constituting the electron gun 101.
  • the tip of the electron source 20 is formed in a conical shape, and the periphery is covered with carbon 30.
  • the carbon 30 is formed on the surface of the electron source 20 by, for example, a CVD method.
  • the material of the electron source 20 is exposed, and the exposed portion is flattened.
  • the tip of the electron source 20 is disposed so as to be positioned between the suppressor electrode 24 and the extraction electrode 21.
  • a zero or negative voltage is applied to the suppressor electrode 24 and functions to shield electrons emitted from portions other than the tip of the electron source 20.
  • the electric field strength is determined by the voltage difference between the extraction electrode 21 and the suppressor electrode 24, the height and angle of the tip of the electron source 20, and the diameter of the flat portion of the tip.
  • the tip flat portion of the electron source 20 is arranged so as to be parallel to the dresser electrode 24 and the bow I extraction electrode 21.
  • the tip of the electron source 20 has a conical shape, and the electron emission surface 20a that emits electrons is flat.
  • the periphery of the conical electron source 20 is covered with a material different from the material constituting the electron source 20. It is desirable that the cone portion has a cone angle of 50 degrees or less.
  • the surface from which electrons are emitted should have a diameter of 10 ⁇ m and a force of 100 ⁇ m, usually 40 ⁇ m.
  • the thickness of the material covering the periphery of the electron source 20 is preferably 10 m. However, this coating with different materials has two purposes: (1) preventing electrons from being emitted from the electron source 20, and (2) suppressing sublimation 'evaporation of the material of the base electron source 20.
  • the thickness value of the covering material depends on the electric field strength and the material used. If the coating material is less likely to evaporate at the operating temperature, it is better to make it thinner in order to increase the electric field strength.
  • the temperature applied to the electron source 20 is lower than the temperature at which the material constituting the electron source 20 sublimes. This is because, when a high temperature is applied to emit thermionic electrons from the electron source 20, the electron source 20 undergoes sublimation, and the electron emission surface 20a wears out and deforms, so that sublimation does not occur. This is because the temperature is set at a certain level. Even when the temperature is lowered, it is necessary to achieve the current density and brightness obtained when a high temperature is applied. For this purpose, a strong electric field is applied to the tip of the electron source 20 to extract electrons.
  • the work function can be reduced by 0.3 eV when the temperature is decreased from 1500 ° C to 200 ° C, the temperature of the same electron beam as that obtained by thermionic emission is not decreased at 1500 ° C. Brightness You can get a degree.
  • a high electric field is applied to the electron source 20 to emit electrons.
  • the material other than the electron emission portion of the electron source 20 is covered with a material different from the material of the electron source 20. As this different material, a substance having a work function larger than that of the material constituting the electron source 20 is selected.
  • carbon (C) is also preferred to use carbon (C) with a large work function. Since this carbon reacts with oxygen, if the carbon film is thin, it will not evaporate as carbon dioxide (CO).
  • the thickness of the carbon film is preferably 2 ⁇ m and 10 ⁇ m.
  • a similar carbon material is used as a coating material for CeB, which has similar properties to LaB.
  • FIG. 5 shows a cross-sectional view of the electron source 20 in which the size of the cone angle of the tip portion of the electron source 20 is changed.
  • the smaller the tip radius of the cone-shaped electron source 20 and the smaller the tip angle force S the stronger the electric field concentration occurs at the tip, and the electrons in the electron source 20 cause the work function barrier on the surface to be tunneled. Easy to pass.
  • the strength of the electron source 20 itself becomes weak. Therefore, the angle of the tip of the electron source 20 is determined in consideration of the strength of the electron source 20 and the electric field strength.
  • FIG. 5 (a) shows a case where the cone angle of the tip portion of the electron source 20 is about 90 degrees.
  • FIG. 5 (b) shows a case where the cone angle at the tip of the electron source 20 is made smaller than in FIG. 5 (a).
  • the cone angle at the tip of the electron source 20 has been used at about 90 degrees.
  • the smaller the tip angle the stronger the electric field and the easier it is to emit electrons.
  • fine particles such as ions existing in the lens barrel do not collide with the tip of the electron source, it is possible to reduce the consumption and deformation effect of the surface of the electron source due to ions and the like.
  • the angle of the tip of the electron source 20 is set to about 30 degrees. Although it depends on the material of the electron source 20 and the size of the electron source 20 such as length and width, the electron source 20 can be used stably for a longer period of time than those conventionally used.
  • the electron gun 101 is cleaned in an electron gun chamber (not shown) in which the suppressor electrode 24, the extraction electrode 21, the electrostatic lens electrode 26, and the acceleration electrode 25 are stored. Therefore, conditioning is performed at the start of use.
  • a high voltage for example, a voltage (50 kV) during normal use, is used between the electrodes (electron source 20, suppressor electrode 24, extraction electrode 21, electrostatic lens electrode 26) constituting the electron gun 101 and the acceleration electrode 25. 1. About 6 times the voltage (80kV) is applied to cause discharge, and dust inside the electron gun chamber is removed.
  • the extraction electrode 21 is installed during conditioning.
  • the potential of the extraction electrode 21 is set lower than the potential of the electron source 20 so that electrons are not extracted from the electron source 20.
  • the potential of the extraction electrode 21 is set to a potential higher than the potential of the electron source 20 so as to be in a normal use state.
  • the potential of the extraction electrode 21 is made lower than the potential of the electron source 20, so that the extraction of electrons from the electron source 20 can be suppressed, The dissolution of the electron source 20 can be prevented.
  • an electron source having the structure shown in FIG. 5 is taken as an example, and a single crystal of LaB is used as the electron source 20. The case will be described.
  • the LaB single crystal is processed so that the tip has a conical shape.
  • carbon 30 is made of LaB single crystal.
  • This coating may be any method such as a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, a vacuum deposition method, or a sputtering method.
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • vacuum deposition method a vacuum deposition method
  • sputtering method a method that can sufficiently change the work function of the electron emission surface (make it larger than LaB).
  • the carbon reacts with oxygen and evaporates as CO.
  • the thickness should be 2 ⁇ m force and 10 ⁇ m! / ⁇ .
  • the tip of the electron source 20 is polished together with the coated film so as to be flat with a force of 1 ⁇ m in diameter and 200 ⁇ m.
  • the electron source 20 is LaB
  • carbon is used as the foreign substance.
  • the electron gun operation is performed at a low temperature, chip sublimation hardly occurs.
  • the electron gun 101 in which the electron emission surface 20a of the electron source 20 is not deformed can be used stably for a long period of time.
  • the carbon 30 covers the side surface of the electron source 20, even when a strong electric field is applied, the side force of the electron source 20 does not emit electrons. As a result, it is possible to prevent a phenomenon that an unnecessary portion where the shape of the electron beam does not change becomes a high temperature and the degree of vacuum is lowered.
  • the electron gun 101 of the present embodiment When the electron gun 101 of the present embodiment is used, the occurrence of sublimation of the electron source 20 can be suppressed, and the LaB and CeB materials constituting the electron source 20 can be prevented from adhering to the back surface of the grid.
  • the period until such a micro discharge occurred was considered to be from lOOh to 500h.
  • the electron gun 101 of the present embodiment when used, the sublimation of the electron source 20 hardly occurs as described above. Therefore, the period until the minute discharge occurs is 100 times longer than before. It becomes possible. This is because the sublimation of the electron source is 1/100 because the temperature is lower by 200 ° C than before. This makes it possible to extend the period during which the electron beam exposure apparatus can be used stably.
  • the use of the electron gun 101 of the present embodiment enables a stable use period. It will extend significantly compared to.
  • a minute discharge occurs from 100h to 500h as described above, so adjustment is required for each short-term use. Therefore, even when a plurality of electron guns are used, if one electron gun becomes unstable, the entire apparatus must be stopped, the operating rate is lowered, and the throughput cannot be improved.
  • the electron gun of the present embodiment for a multi-column electron beam exposure apparatus, it is possible to substantially improve the throughput of the exposure process without lowering the operating rate.
  • the tip of the electron gun 101 is flattened, and the electron emission surface 20 a and the foreign material covering the side surface of the electron source 20 are formed on the same plane.
  • the heat applied to the electron source 20 is such that the material constituting the electron source 20 does not cause sublimation, and therefore the electron source 20 is not deformed even when the electron beam is emitted. The above structure was adopted.
  • the temperature may exceed the predetermined temperature for some reason, and the consumption of the electron source material actually exceeds the predicted range. It can be predicted that the flat surface will not be maintained and the center will collapse over time. Therefore, in consideration of such a case, the electron emission surface 20a at the tip of the electron source 20 Instead of forming the surrounding foreign material surface on the same plane, as shown in FIG. 6, the tip including the electron emission surface 20a may be formed so as to protrude from the foreign material surface! /.
  • the side surface (81, 81a) of the electron source 80 and the back surface 8 lb may be covered with a different substance. In this way, sublimation of the electron source 80 can be reduced and the amount of deposits on the wall nelt can be reduced.

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Description

明 細 書
電子銃、電子ビーム露光装置及び露光方法
技術分野
[0001] 本発明は、半導体デバイス製造のリソグラフイエ程において用いられる電子銃、該 電子銃を備えた電子ビーム露光装置及び露光方法に関する。
背景技術
[0002] 近年、電子ビーム露光装置において、スループットの向上を図るために、マスクに可 変矩形開口又は複数のマスクパターンを用意し、ビーム偏向によりそれらを選択して ウェハに転写露光して 、る。このような複数のマスクパターンを用いる露光方法の一 つとして、部分一括露光をする電子ビーム露光装置が提案されている。部分一括露 光では次のようにしてパターンを試料面に転写している。すなわち、マスク上に配置 した複数個のパターン力 ビーム偏向により選択した一つのパターン領域にビームを 照射してビーム断面をパターンの形状に成形する。さらにマスクを通過したビームを 後段の偏向器で偏向振り戻し、電子光学系で決まる一定の縮小率に縮小して試料 面に転写する。
[0003] ところで、このような露光装置においては、線幅精度を確保することも、スループット を向上させるために重要となる。線幅精度を確保するためには、電子銃から放射され る電子ビームの強さに経時変化がないことが要求される。電子ビームの強度が経時 変化して弱くなると、露光の程度が漸次低下する。これを補うために、露光時間を増 やそうとすると、制御が面倒になるば力りではなぐスループットが低下してしまうから である。
[0004] 電子銃力 電子を放出させる方法として、一般に、熱電子放射型と電界放射型に 大別される。このうち、熱電子放射型電子銃は、加熱することにより電子を放射する力 ソードと、力ソードから放出した電子を収束して電子線束を作り出すウェーネルト及び 収束した電子線を加速するアノードから構成される。
[0005] 上記の熱電子放射型電子銃を使用すると、電子銃に使用されている電子源 (チッ プ)が電子を放出するに伴い、チップを構成する物質が昇華、蒸発し、量が減るので 、電子放出部が変形する現象が発生する。この現象を防止するために種々の対策が 検討されている。例えば、特許文献 1には、チップの表面をタングステン (W)及びレ -ゥム (Re)からなる二層構造膜で覆い、チップの消耗を少なくするようにした電子銃 が開示されている。
[0006] 上述したように、熱電子放射型電子銃を使用すると、電子銃を構成するチップは電 子を放出するだけでなくチップ物質自体が昇華する場合がある。これは、熱電子放 射の場合には電子発生物質の昇華開始温度以上に温度を高くして電子を放出する ために、チップにおいて昇華が起こるためであると考えられている。
[0007] この昇華により、電子を放出するチップの形状が変化し、可変矩形ビームや部分一 括パターンビームが均一に照射できなくなり、放射される電子ビームの強度が低下し ていく。例えば、チップとして六ホウ化ランタン (LaB )を使用し、温度を 1500°Cとした
6
熱電子放射型電子銃の場合、 1ヶ月の使用で 10 mの昇華が発生していた。
[0008] また、上述した昇華により、チップ物質、例えば、 LaBや六ホウ化セリウム（CeB )
6 6 がグリッドの裏面に付着する。この付着物がウイスカになり、この上に電子がチャージ され、微小放電を起こす場合がある。このような微小放電が発生すると、電子ビーム の量と照射位置が安定しないという現象が起こり、電子ビーム露光装置が正常に使 用できなくなる。また、調整等に時間がかかり、スループットが低下してしまう。最大の 問題点は微小放電発生時に描画されたパターンでは信頼度が損なわれると言うこと であるので、電子銃付近の微小放電の撲滅が電子ビーム露光装置の高信頼度化に は不可欠のことになる。即ち電子銃材料の昇華量をいかに削減するか力 高信頼度 ィ匕 ·高安定ィ匕には不可欠な開発要件となる。
[0009] なお、特許文献 1ではチップの表面をタングステンとレニウム力 なる二層構造で覆 うことにより、チップの消耗を少なくしている力 二層構造で覆われていない電子放出 面の昇華による形状の変化を防止することはできない。
特許文献 1 :特開平 8— 184699号公報
発明の開示
[0010] 本発明は、カゝかる従来技術の課題に鑑みなされたものであり、電子を放出する電子 源の熱による昇華量を削減し、長期間安定に使用することのできる電子銃、その電 子銃を用いた電子ビーム露光装置及び露光方法を提供することを目的とする。
[0011] 上記した課題は、電子を放出する電子源を有する電子銃において、前記電子源は
、電子を放出する電子放出領域と電子放出を制限する電子放出制限領域を有し、前 記電子放出制限領域は、前記電子源の先端部の電子放出面以外の該電子源の側 面であって、前記電子源とは異なる物質で覆われ、前記電子源の材料の昇華が発 生しない程度の低い温度に保ちながら前記先端部に電界を印カロして熱電界放射電 子を放出させることを特徴とする電子銃により解決する。
[0012] この形態に係る電子銃において、前記電子源の材料は六ホウ化ランタン (LaB )又
6 は六ホウ化セリウム (CeB )としてもよぐ前記電子放出制限領域は、カーボンであつ
6
てもよい。また、前記温度は、 1100°C力ら 1300°Cとしてもよい。
[0013] また、この形態に係る電子銃において、前記電子放出制限領域は、前記電子放出 面と通電加熱のためのカーボンチップで挟まれる部分を除 、た、前記電子源の側面 及び裏面を含む領域としてもょ ヽ。
[0014] 本発明では、電子発生材料のチップの先端部の電子放出面のみを露出させ、その 他の側面部分は異種物質でカバーしている。例えば、電子発生材料として LaBを使
6 用した場合、この異種物質は例えばカーボン (C)である。低温で電子銃動作をさせる ため、チップの昇華がほとんど起こらない。これにより、電子銃の電子放出面が変形 することもなく、長期間安定して使用することができる。また、カーボンでチップの側面 を覆っているため、強電界をかけても、チップの側面力も電子が放出されることはな い。これにより、電子ビームの形状が変わることがなぐ不必要な箇所が高温になって 真空度が下がるという現象を防止することができる。先端の電子放出部分を除いた、 チップの全体は側面以外もなるベく全体が保護膜で覆われている方が良い。これは 電子が出るでないの問題よりも、昇華を削減してウェーネルトへの付着物の量を削減 するために有効である。
[0015] また、上記した課題は、電子を放出する電子源と、前記電子源の電子放出面から 所定の距離に設置されて電子を引出す引出し電極と、前記引出し電極及び前記電 子放出面の上方に配置されて前記電子源の側面力 の電子放出を抑制するサブレ ッサー電極と、前記引出し電極の下方に配置されて前記電子を加速する加速電極と を有する電子銃により、前記電子源の材料の昇華が発生しない程度の低い温度に 保ちながら前記電子源の先端部に電界を印カロして熱電界放射電子を放出させて試 料を露光する露光方法において、所定の時間、前記引出し電極の電位が前記電子 源の先端部の電位よりも低くなるように電圧を印加した後、前記引出し電極の電位が 前記電子源の先端部の電位よりも高くなるように電圧を印カロして露光を行うことを特 徴とする露光方法により解決する。
[0016] 本発明では、露光を行う前に、引出し電極の電位を電子源の電位より低い電位に なるようにしている。これにより、電子源力も電子が引出されることがなぐコンディショ ユングを実施しても電子源が溶解したり破損することを防ぐことが可能となる。
図面の簡単な説明
[0017] [図 1]本発明に係る電子ビーム露光装置の構成図である。
[図 2]本発明に係る電子銃の構成図である。
[図 3]電子銃の電界強度分布の一例を示す図である。
[図 4]図 2の電子銃に係る電子源及び電極の構成図である。
[図 5]図 5 (a)及び図 5 (b)は、電子源の先端部の形状を示す断面図である。
[図 6]図 2の電子銃に係る他の実施例の電子源及び電極の構成図である。
[図 7]電子の放出を制限する領域を説明する電子源の断面図である。
発明を実施するための最良の形態
[0018] 以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
[0019] はじめに、電子ビーム露光装置の構成について説明する。次に、電子銃の構成に ついて説明し、電子銃のうち本発明の特徴部分の電子源の構成について説明する。 次に、本発明の電子銃を使用した露光装置の露光方法について説明する。次に、電 子源の表面に電子放出を制限する領域を形成する方法について説明する。最後に 、本実施形態の電子銃を使用した場合の効果について説明する。
[0020] (電子ビーム露光装置の構成）
図 1に、本実施形態に係る電子ビーム露光装置の構成図を示す。
[0021] この電子ビーム露光装置は、電子光学系コラム 100と、電子光学系コラム 100の各 部を制御する制御部 200とに大別される。このうち、電子光学系コラム 100は、電子 ビーム生成部 130、マスク偏向部 140及び基板偏向部 150によって構成され、その 内部が減圧される。
[0022] 電子ビーム生成部 130では、電子銃 101から生成した電子ビーム EBが第 1電磁レ ンズ 102で収束作用を受けた後、ビーム整形用マスク 103の矩形アパーチャ 103aを 透過し、電子ビーム EBの断面が矩形に整形される。
[0023] その後、電子ビーム EBは、マスク偏向部 140の第 2電磁レンズ 105によって露光マ スク 110上に結像される。そして、電子ビーム EBは、第 1、第 2静電偏向器 104、 106 により、露光マスク 110に形成された特定のパターン Siに偏向され、その断面形状が パターン Siの形状に整形される。
[0024] なお、露光マスク 110はマスクステージ 123に固定される力 そのマスクステージ 12 3は水平面内において移動可能であって、第 1、第 2静電偏向器 104、 106の偏向範 囲（ビーム偏向領域)を超える部分にあるパターン Sを使用する場合、マスクステージ 123を移動することにより、そのパターン Sをビーム偏向領域内に移動させる。
[0025] 露光マスク 110の上下に配された第 3、第 4電磁レンズ 108、 111は、それらの電流 量を調節することにより、電子ビーム EBを基板 W上で結像させる役割を担う。
[0026] 露光マスク 110を通った電子ビーム EBは、第 3、第 4静電偏向器 112、 113の偏向 作用によって光軸 Cに振り戻された後、第 5電磁レンズ 114によってそのサイズが縮 小される。
[0027] マスク偏向部 140には、第 1、第 2補正コイル 107、 109が設けられており、それらに より、第 1〜第 4静電偏向器 104、 106、 112、 113で発生するビーム偏向収差が補 正される。
[0028] その後、電子ビーム EBは、基板偏向部 150を構成する遮蔽板 115のアパーチャ 1 15aを通過し、第 1、第 2投影用電磁レンズ 116、 121によって基板 W上に投影される 。これにより、露光マスク 110のパターンの像力 所定の縮小率、例えば 1Z10の縮 小率で基板 Wに転写されることになる。
[0029] 基板偏向部 150には、第 5静電偏向器 119と電磁偏向器 120とが設けられており、 これらの偏向器 119、 120によって電子ビーム EBが偏向され、基板 Wの所定の位置 に露光マスクのパターンの像が投影される。 [0030] 更に、基板偏向部 150には、基板 W上における電子ビーム EBの偏向収差を補正 するための第 3、第 4補正コイル 117、 118が設けられる。
[0031] 基板 Wは、モータ等の駆動部 125により水平方向に移動可能なウェハステージ 12
4に固定されており、ウェハステージ 124を移動させることで、基板 Wの全面に露光を 行うことが可能となる。
[0032] 一方、制御部 200は、電子銃制御部 202、電子光学系制御部 203、マスク偏向制 御部 204、マスクステージ制御部 205、ブランキング制御部 206、基板偏向制御部 2 07及びウェハステージ制御部 208を有する。これらのうち、電子銃制御部 202は電 子銃 101を制御して、電子ビーム EBの加速電圧やビーム放射条件等を制御する。 また、電子光学系制御部 203は、電磁レンズ 102、 105、 108、 111、 114、 116及 び 121への電流量等を制御して、これらの電磁レンズが構成される電子光学系の倍 率や焦点位置等を調節する。ブランキング制御部 206は、ブランキング電極 127へ の印加電圧を制御することにより、露光開始前力 発生している電子ビーム EBを遮 蔽板 115上に偏向し、露光前に基板上に電子ビーム EBが照射されるのを防ぐ。
[0033] 基板偏向制御部 207は、第 5静電偏向器 119への印加電圧と、電磁偏向器 120へ の電流量を制御することにより、基板 Wの所定の位置上に電子ビーム EBが偏向され るようにする。ウエノ、ステージ制御部 208は、駆動部 125の駆動量を調節して、基板 Wを水平方向に移動させ、基板 Wの所望の位置に電子ビーム EBが照射されるよう にする。上記の各部 202〜208は、ワークステーション等の統合制御系 201によって 統合的に制御される。
[0034] (電子銃の構成）
図 2に、電子銃 101の構成図を示す。本実施形態において、電子銃 101は熱電界放 射型を使用する。電子銃 101は、電子源 20と、引出電極 21と、電子源 20の両側に 配されたカーボン製の電子源加熱用発熱体 22と、電子源 20と電子源加熱用発熱体 22とを支持する支持具 23と、支持具 23を支持して囲んで 、るサブレッサー電極 24 とを有している。電子源は、例えば単結晶の LaBまたは CeBを用いる。
6 6
[0035] このように構成された電子銃 101において、電子銃制御部 202は電子源加熱用電 流を電子源加熱用発熱体 22に加え続けて電子源 20を 1300°Cに加熱し、電子源 2 0を一定温度に保った状態で、サプレッサー電極 24と引出電極 21の間に強電界を 印加して電子源 20から電子を引き出す。さらに、引出電極 21の下方に配した加速電 極 25に電圧を印加して、所定のエネルギーの電子ビーム 29を取り出し、電子ビーム
29をウェハステージ 124上に固定されているレジストが塗布された基板 Wに照射さ せることによって電子ビーム露光がなされる。
[0036] ここで、サプレッサー電極 24にかける電圧は 0. 1〜一 0. 5kVであり、引出電極 2
1に力ける電圧は 3. 0〜6. OkVである。これらの電圧は電子源 20の電位に対する 値であって、通常は真のアースグランドに対しては電子源 20がー 50kVであるので、
- 50kVを加算した値になる。
[0037] なお、本実施形態では、電子源 20を加熱しながら強電界をかけて電子放射させて いる。このため、電子源 20の表面にガス分子が吸着することを防止でき、電子ビーム の輝度の低下を防止することができる。
[0038] また、上記した電極に加えて、引出し電極 21と加速電極 25の間に、静電レンズ電 極 26を設置するようにしてもょ 、。
[0039] この静電レンズ電極 26は、電子源 20から照射される電子照射の開き角度を調整す るためのものであり、加速電極 25に電子が照射されな 、ようにするような電圧を印加 する。
[0040] 図 3は、電界強度分布の一例を示す図である。図 3の横軸は電子源 20の電子放出 面からの距離を示し、縦軸は電位を示している。図 3の xlは引出し電極 21の位置、 X 2は静電レンズ電極 26の位置を示している。また、図 3では、加速電極 25の電位を 0[ kV]とし、電子源 20の電子放出面の電位を一 50[kV]とした場合につ!、て示して!/、る
[0041] 図 3に示すように、静電レンズ電極 26の位置に、電圧が電子放出面の力ソード電圧 よりごくわずか高い電位を持つような電子レンズを形成することにより、電子照射の開 き角度が小さくなり、加速電極 25に電子があたらないようにすることができる。これに より、加速電極 25に電子ビームが照射されて熱が発生することがなくなり、露光装置 内の真空度の低下を防御することが可能となる。
[0042] (電子源の構成） 以下に、本実施形態で使用する電子源 20の構成について説明する。
[0043] 図 4は電子銃 101を構成する電子源 20の部分及び電極を示す断面図である。
[0044] 電子源 20は先端部が円錐状に形成され、周囲はカーボン 30で覆われている。この カーボン 30は、例えば CVD法により電子源 20上表面に形成される。電子源 20の先 端は、電子源 20の材料が露出し、露出部分は平坦化される。
[0045] 電子源 20の先端は、サプレッサー電極 24と引出し電極 21の間に位置するように配 置される。サプレッサー電極 24には 0又はマイナスの電圧が印加され、電子源 20の 先端以外の部分から放出される電子を遮蔽する働きをする。電界強度は、引出し電 極 21とサプレッサー電極 24との間の電圧差と、電子源 20の先端の高さ、角度及び 先端の平坦部の直径で決定される。電子源 20の先端平坦部はサブレッサー電極 24 と弓 I出し電極 21と平行になるように配置される。
[0046] 電子源 20は先端が円錐状になっており、電子を放出する電子放出面 20aは平坦 になっている。円錐状の電子源 20の周囲には電子源 20を構成する材料とは異なる 材料で覆われている。円錐状の部分は円錐角が 50度以下であることが望ましい。電 子を放出する面は直径 10 μ m力 100 μ mが望ましぐ通常は 40 μ mが望ましい。 また、電子源 20の周囲を覆う材料の厚さは 10 mが望ましい。ただし、この異なる材 料による被覆は、（1)電子源 20から電子が放出されないようにすること、及び、（2)基 体の電子源 20の材料の昇華'蒸発を抑えることの 2つの目的のためのものであり、被 覆材料の厚さの値は、電界強度、使用する材料に依存する。被覆材料が使用温度 で蒸発して消耗することが少なければ、電界強度を上げるためには薄い方が良い。
[0047] 電子源 20に加えられる温度は、電子源 20を構成する材料が昇華する温度よりも低 い温度としている。これは、電子源 20から熱電子を放出させるために高温を与えた場 合には、電子源 20が昇華を起こし、電子放出面 20aが減耗し、変形してしまうので、 昇華を起こさな 、程度の温度にして 、るためである。温度を下げた場合であっても、 高温を与えた場合に得られた電流密度及び輝度を達成する必要がある。このために 、強電界を電子源 20の先端部にかけて、電子を引き出すようにしている。例えば、温 度を 1500°Cから 200°C落とした場合に、仕事関数を 0. 3eV低減することができれば 、 1500°Cで温度を落とさず、熱電子放射によって得られるのと同じ電子ビームの輝 度を得ることができる。仕事関数を 0. 3eV低減しても電子を放出させるために、電子 源 20に高電界を印加して電子を放出させている。
[0048] このとき、高い電界をかけるため、電子放出部分となる電子源 20の先端部分だけで なぐ円錐状に形成した電子源 20の側面部分力 も電子が引き出されてしまうことに なる。このため、所望の電子ビームの量及び形状が得られなくなったり、周辺からの 余分な電子による空間電荷効果の発生により中心部力 発生する電子ビームの輝度 が低くなつたりすることがある。これを防ぐために、電子源 20の電子放出部分以外を 電子源 20の材料とは異なる材料で覆うようにする。この異なる材料としては、電子源 2 0を構成する材料よりも仕事関数が大き ヽ物質を選択する。
[0049] なお、電子源 20として LaBを使用した場合には、 LaBと反応を起こさず、 LaBより
6 6 6 も仕事関数の大きなカーボン (C)を用いることが好ま 、。このカーボンは酸素と反 応するため、カーボン膜の厚さが薄いと二酸ィ匕炭素 (CO )として蒸発してなくなること
2
が予想される。このため、カーボン膜の厚さは、 2 μ m力 10 μ mにすることが好まし い。 LaBと似た性質を有する CeBについても同様のカーボン材料が被覆物質として
6 6
有効である。
[0050] 図 5は電子源 20の先端部分の円錐角の大きさを変えた電子源 20の断面図を示し ている。一般的に、円錐形状の電子源 20の先端半径が小さいほど、また、先端角度 力 S小さいほど先端部分に強い電界集中が起こり、電子源 20内の電子が表面の仕事 関数障壁をトンネル現象により通過しやすくなる。しかし、極端に先端部分を細くする と、電子源 20自体の強度が弱くなつてしまう。そこで、電子源 20の強度及び電界強 度を考慮して、電子源 20の先端の角度を決定している。
[0051] 図 5 (a)は、電子源 20の先端部分の円錐角を 90度程度にした場合である。図 5 (b) は図 5 (a)よりも電子源 20の先端部分の円錐角を小さくした場合である。従来、図 5 ( a)のように、電子源 20の先端部分の円錐角は 90度程度で使用していた。図 5 (b)の ように先端角度を小さくするほど、強い電界になり電子を容易に放出することが可能 になる。さらに、鏡筒内に存在するイオン等の微粒子が電子源の先端部分に衝突し に《なるため、イオン等による電子源表面の消耗と変形効果を低減することが可能 となる。 [0052] 本実施形態では、電子源 20の先端部の角度を 30度程度にしている。電子源 20の 材質、電子源 20の長さや幅等のサイズにも依存するが、従来使用されてきたものより も長期間安定して使用することができる。
[0053] (露光方法）
次に、本実施形態の電子銃を使用した露光装置の露光方法について説明する。
[0054] 一般に、電子ビーム露光装置においては、電子銃 101ゃサプレッサー電極 24、引 出し電極 21、静電レンズ電極 26、加速電極 25が格納される電子銃室（不図示）内の クリーニングをするために、使用開始時にコンディショニングを実施している。コンディ ショユングでは、電子銃 101を構成する電極 (電子源 20、サプレッサー電極 24、引 出し電極 21、静電レンズ電極 26)と加速電極 25間に高電圧、例えば通常使用時の 電圧（50kV)の 1. 6倍程度の電圧（80kV)を印加して放電を起こさせ、電子銃室内 のごみを除去している。
[0055] このコンディショニングにおいて、もし、引出し電極 21、静電レンズ電極 26が省略さ れ、これらの電極が設置されておらず、電子源 20と加速電極 25が直接相対する構 造である場合には、電子源 20から放電が起こり、電子源 20が溶解したり破損したり するおそれがある。
[0056] これを防止するため、コンディショニング時には、引出し電極 21を設置するとともに
、この引出し電極 21の電位を電子源 20の電位よりも低い電位になるようにして、電子 源 20から電子を引出さな 、ようにして 、る。
[0057] 所定の時間、例えば 1から数十時間のコンディショニングが終了した後は、引出し 電極 21の電位を電子源 20の電位よりも高 、電位にして通常の使用状態にする。
[0058] このように、高電圧を電極に印加するコンディショニングにおいて、引出し電極 21の 電位を電子源 20の電位よりも低くしているため、電子源 20から電子が引出されること を抑制でき、電子源 20の溶解を防ぐことができる。
[0059] (電子源の表面に電子放出を制限する領域を形成する方法）
次に、上記の電子放出を制限する領域を電子源 20に形成する方法について説明す る。
[0060] ここでは、図 5に示した構造の電子源を例とし、電子源 20として LaBの単結晶を用 いた場合について説明する。
[0061] まず、 LaB単結晶を先端が円錐状になるように加工する。
6
[0062] 次に、電子放出を制限する領域を形成するために、カーボン 30を LaB単結晶の
6 表面にコーティングする。このコーティングは、 CVD(Chemical Vapor Deposition)法、 真空蒸着法、スパッタリング法等いずれの方法であっても良い。このとき、コーティン グする膜の厚さは、電子放出表面の仕事関数を十分変える (LaBよりも大きくする）こ
6
とと LaB材料の蒸発を防ぐことができる厚さであればよい。なお、カーボンを使用す
6
る場合は、カーボンが酸素と反応して COとなって蒸発することを考慮し、カーボンの
2
厚さは 2 μ m力ら 10 μ mにすることが好まし!/ヽ。
[0063] 次に、電子源 20の先端部を直径 1 μ m力ら 200 μ mの平坦になるように、コーティ ングした膜とともに研磨する。
[0064] (効果）
以上説明したように、本実施形態では、電子源 20のチップの先端部のみを露出させ 、その他の側面部分は異種物質でカバーしている。例えば、電子源 20を LaBとした
6 場合、この異種物質として例えばカーボンを使用する。
[0065] 本実施形態では、電子銃動作を低温で行うため、チップの昇華がほとんど起こらな い。これにより、電子源 20の電子放出面 20aが変形することもなぐ電子銃 101を長 期間安定して使用することができる。また、カーボン 30で電子源 20の側面を覆って いるため、強電界をかけても、電子源 20の側面力も電子が放出されることはない。こ れにより、電子ビームの形状が変わることがなぐ不必要な箇所が高温になって真空 度が下がるという現象を防止することができる。
[0066] また事実上 LaBの露出表面が電子銃先端中心部のみであるので、従来のように、
6
側壁部分や裏面などの大きな面積部分力 の昇華 ·蒸発によるウェーネルトの内面 への LaBの付着を防止することができる。
6
[0067] 本実施形態の電子銃 101を使用すると、電子源 20の昇華の発生を抑え、電子源 2 0を構成する LaBや CeBの物質がグリッドの裏面に付着することを防ぐことが出来る
6 6
。もし、これらの物質がグリッドの裏面に付着すると、この付着物がウイスカとなり、この 上に電子がたまり、微小放電を起こすおそれがある。その場合には、電子ビーム露光 装置を使用したときに、電子ビームの量と照射位置が安定しないという現象が起こつ てしまう。従って、たとえ、電子銃 101の電子源 20の変形が小さくとも、微小放電を起 こす状態になった場合には、電子ビーム露光装置は安定した使用ができないことに なる。
[0068] 従来の電子銃では、このような微小放電が起こるまでの期間は lOOhから 500hと考 えられていた。これに対し、本実施形態の電子銃 101を用いると、上述したように電 子源 20の昇華がほとんど発生しないようになるため、微小放電が起こるまでの期間も 従来に比べて 100倍長くすることが可能になる。これは、従来よりも温度を 200°C下 げて使用するため、電子源の昇華が 100分の 1になるためである。これにより、安定し て電子ビーム露光装置を使用できる期間を長くすることが可能となる。
[0069] さらに、電子銃 101を複数使用して一つのウェハ上に露光するマルチコラム型電子 ビーム露光装置において、本実施形態の電子銃 101を使用することにより、安定して 使用できる期間が従来に比べて格段に延びることになる。従来の電子銃を使用する と、上記のように 100hから 500hで微小放電が起こるため、短期間の使用ごとに調整 が必要となる。そのため、複数の電子銃を使用した場合であっても、一つの電子銃が 不安定になれば装置全体を停止しなければならず、稼働率が低下し、スループットを 向上させることができない。これに対し、本実施形態の電子銃をマルチコラム型電子 ビーム露光装置に使用することにより、稼働率が低下せず、実質的に露光処理のス ループットを向上させることが可能となる。
[0070] なお、上記実施形態では、電子銃 101の先端部を平坦にし、かつ、電子放出面 20 aと電子源 20の側面を覆う異種物質とを同一の平面上になるように形成した。上記実 施形態では、電子源 20に加える熱は電子源 20を構成する材料が昇華を起こさな ヽ 程度であるため、電子ビームを放射しても電子源 20が変形することはな 、ものとみな して、上記のような構造とした。
[0071] し力しながら、昇華が発生しない所定の温度の熱を加えたとしても、何らかの原因 で所定の温度以上になることも考えられ、実際上予測の範囲を超えて電子源材料の 消耗が起こり平坦面が維持できなくなり、時間とともに中心が陥没していくことが予測 されうる。そこで、このような場合も考慮して、電子源 20の先端の電子放出面 20aと周 囲の異種物質面とを同一平面上に形成しないで、図 6に示すように、電子放出面 20 aを含む先端部分が異種物質面よりも突出するように形成してもよ！/、。
また、本実施形態では、電子源の側面を電子の放出を制限する領域として説明し た力 図 7に示すように、電子放出面 80aおよび通電して加熱するカーボンチップ 82 で挟まれる部分を除いた電子源 80の側面（81、 81a)、及び裏面 8 lbを異種物質で 覆うようにしても良い。このようにすることにより、電子源 80の昇華を削減してゥヱーネ ルト等への付着物の量を削減することが可能となる。

Claims

請求の範囲
[1] 電子を放出する電子源を有する電子銃において、
前記電子源は、電子を放出する電子放出領域と電子放出を制限する電子放出制 限領域を有し、
前記電子放出制限領域は、前記電子源の先端部の電子放出面以外の該電子源 の側面であって、前記電子源とは異なる物質で覆われ、
前記電子源の材料の昇華が発生しな 、程度の低!、温度に保ちながら前記先端部 に電界を印加して熱電界放射電子を放出させることを特徴とする電子銃。
[2] 前記電子源の材料は六ホウ化ランタン (LaB )又は六ホウ化セリウム (CeB )である
6 6 ことを特徴とする請求項 1に記載の電子銃。
[3] 前記電子放出制限領域は、カーボンで覆われていることを特徴とする請求項 1又は 2に記載の電子銃。
[4] 前記温度は、 1100°Cから 1300°Cであることを特徴とする請求項 1から 3のいずれ か一項に記載の電子銃。
[5] 前記先端部は、直径が 1 mから 200 μ mの平坦部分を有することを特徴とする請 求項 1から 4の 、ずれか一項に記載の電子銃。
[6] 前記電子源の先端部は略円錐形であり、円錐角が 50度以下であることを特徴とす る請求項 1から 5の 、ずれか一項に記載の電子銃。
[7] 前記電子放出制限領域は、前記電子放出面と通電加熱のためのカーボンチップ で挟まれる部分を除 ヽた、前記電子源の側面及び裏面を含む領域であることを特徴 とする請求項 1から 6のいずれか一項に記載の電子銃。
[8] 請求項 1から 7の 、ずれか一項に記載の電子銃を有することを特徴とする電子ビー ム露光装置。
[9] 電子を放出する電子源と、
前記電子源の電子放出面力 所定の距離に配置されて電子を引出す引出し電極 と、
前記引出し電極及び前記電子放出面の上方に配置されて前記電子源の側面から の電子放出を抑制するサブレッサー電極と、 前記引出し電極の下方に配置されて前記電子を加速する加速電極と を有する電子銃において、
前記電子源の先端部の電子放出面以外の電子源の側面は前記電子源と異なる物 質で覆われ、
前記電子源の材料の昇華が発生しな 、程度の低!、温度に保ちながら前記先端部 に電界を印加して熱電界放射電子を放出させることを特徴とする電子銃。
[10] 前記電子源の材料は六ホウ化ランタン (LaB )又は六ホウ化セリウム (CeB )である
6 6 ことを特徴とする請求項 9に記載の電子銃。
[11] 前記異なる物質は、カーボンであることを特徴とする請求項 9又は 10に記載の電子 銃。
[12] 前記温度は、 1100°Cから 1300°Cであることを特徴とする請求項 9から 11のいずれ か一項に記載の電子銃。
[13] 前記引出し電極は、前記電子放出面から 2mm以下の距離に設置されることを特徴 とする請求項 9から 12のいずれか一項に記載の電子銃。
[14] 前記引出し電極と前記加速電極との間に、静電レンズ電極が設置されることを特徴 とする請求項 9から 13のいずれか一項に記載の電子銃。
[15] 請求項 9から 14のいずれか一項に記載の電子銃を有することを特徴とする電子ビ ーム露光装置。
[16] 電子を放出する電子源と、前記電子源の電子放出面から所定の距離に設置されて 電子を引出す引出し電極と、前記引出し電極及び前記電子放出面の上方に配置さ れて前記電子源の側面からの電子放出を抑制するサブレッサー電極と、前記引出し 電極の下方に配置されて前記電子を加速する加速電極とを有する電子銃により、前 記電子源の材料の昇華が発生しない程度の低い温度に保ちながら前記電子源の先 端部に電界を印加して熱電界放射電子を放出させて試料を露光する露光方法にお いて、
所定の時間、前記引出し電極の電位が前記電子源の先端部の電位よりも低くなる ように電圧を印力 tlした後、
前記引出し電極の電位が前記電子源の先端部の電位よりも高くなるように電圧を 印カロして露光を行うことを特徴とする露光方法。
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