(57)【要約】【課題】電子銃のカソードの抵抗値が変動しても、カソードに供給される電力の変動を抑制することが可能な電子ビーム描画装置、その電子ビーム描画装置の電子銃のカソード加熱用の電力制御装置及び電力制御方法を提供する。【解決手段】電源１１から出力された電力が絶縁トランス１２により二次側に伝送され、カソード１に供給される。カソード１に供給される電流値及び電圧値が計測され、計測された電流値及び電圧値がＡＤ変換部１６によりＡＤ変換される。ＡＤ変換された電流値及び電圧値に基づいて、抵抗値算出部１９によりカソード１の抵抗値が算出される。算出された最新の抵抗値とそれよりも前に算出された少なくとも１以上の抵抗値に基づいて、次に算出される抵抗値が最小推定誤差フィルタ２０により推定される。推定された抵抗値に基づいて、制御部２１により電源１１の電流設定値が変更される。【選択図】図６
2010192808.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子銃のカソード加熱用の電力を制御する電力制御装置を備えた電子ビーム描画装置において、
前記電力制御装置は、
電源から出力された電力を二次側に伝送する絶縁トランスと、
前記絶縁トランスの二次側に接続されたカソードに流れる電流値を計測する電流値計測部と、
前記カソードに印加される電圧値を計測する電圧値計測部と、
前記電流値及び電圧値をアナログデジタル変換するＡＤ変換部と、
前記ＡＤ変換部により変換された電流値及び電圧値に基づいて、前記カソードの抵抗値を算出する抵抗値算出部と、
前記抵抗値算出部により算出された抵抗値に基づいて、前記電源の電流設定値を変更する制御部とを備えたことを特徴とする電子ビーム描画装置。
【請求項２】
電子銃のカソード加熱用の電力を制御する電力制御装置を備えた電子ビーム描画装置において、
前記電力制御装置は、
電源から出力された電力を二次側に伝送する絶縁トランスと、
前記絶縁トランスの二次側に接続されたカソードに流れる電流値を計測する電流値計測部と、
前記カソードに印加される電圧値を計測する電圧値計測部と、
前記電流値及び電圧値をアナログデジタル変換するＡＤ変換部と、
前記ＡＤ変換部により変換された電流値及び電圧値に基づいて、前記カソードの抵抗値を算出する抵抗値算出部と、
前記抵抗値算出部により算出された最新の抵抗値とそれよりも前に算出された少なくとも１以上の抵抗値に基づいて、次に算出される抵抗値を推定する抵抗値推定部と、
前記抵抗値推定部により推定された抵抗値に基づいて、前記電源の電流設定値を変更する制御部とを備えたことを特徴とする電子ビーム描画装置。
【請求項３】
電子ビーム描画装置の電子銃のカソード加熱用の電力を制御する電力制御装置において、
電源から出力された電力を二次側に伝送する絶縁トランスと、
前記絶縁トランスの二次側に接続されたカソードに流れる電流値を計測する電流値計測部と、
前記カソードに印加される電圧値を計測する電圧値計測部と、
前記電流値及び電圧値をアナログデジタル変換するＡＤ変換部と、
前記ＡＤ変換部により変換された電流値及び電圧値に基づいて、前記カソードの抵抗値を算出する抵抗値算出部と、
前記抵抗値算出部により算出された抵抗値に基づいて、前記電源の電流設定値を変更する制御部とを備えたことを特徴とする電子ビーム描画装置の電子銃の電力を制御する電力制御装置。
【請求項４】
電子ビーム描画装置の電子銃のカソード加熱用の電力を制御する電力制御装置において、
電源から出力された電力を二次側に伝送する絶縁トランスと、
前記絶縁トランスの二次側に接続されたカソードに流れる電流値を計測する電流値計測部と、
前記カソードに印加される電圧値を計測する電圧値計測部と、
前記電流値及び電圧値をアナログデジタル変換するＡＤ変換部と、
前記ＡＤ変換部により変換された電流値及び電圧値に基づいて、前記カソードの抵抗値を算出する抵抗値算出部と、
前記抵抗値算出部により算出された最新の抵抗値とそれよりも前に算出された少なくとも１以上の抵抗値に基づいて、次に算出される抵抗値を推定する抵抗値推定部と、
前記抵抗値推定部により推定された抵抗値に基づいて、前記電源の電流設定値を変更する制御部とを備えたことを特徴とする電子ビーム描画装置の電子銃の電力を制御する電力制御装置。
【請求項５】
電子ビーム描画装置の電子銃のカソード加熱用の電力を制御する電力制御方法において、
絶縁トランスの二次側に接続されたカソードに供給される電流値及び電圧値を計測するステップと、
前記電流値及び電圧値をアナログデジタル変換するステップと、
アナログデジタル変換後の電流値及び電圧値に基づいて、前記カソードの抵抗値を算出するステップと、
算出した抵抗値に基づいて、絶縁トランスの一次側に接続された電源の電流設定値を変更するステップとを含むことを特徴とする電子ビーム描画装置の電子銃のカソード加熱用の電力制御方法。
【請求項６】
電子ビーム描画装置の電子銃のカソード加熱用の電力を制御する電力制御方法において、
絶縁トランスの二次側に接続されたカソードに供給される電流値及び電圧値を計測するステップと、
前記電流値及び電圧値をアナログデジタル変換するステップと、
アナログデジタル変換後の電流値及び電圧値に基づいて、前記カソードの抵抗値を算出するステップと、
最新の抵抗値とそれより前に算出した少なくとも１以上の抵抗値とに基づいて、次に算出される抵抗値を推定するステップと、
推定された抵抗値に基づいて、絶縁トランスの一次側に接続された電源の電流設定値を変更するステップとを含むことを特徴とする電子ビーム描画装置の電子銃のカソード加熱用の電力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子銃のカソード加熱用の電力を制御する電力制御装置を改良した電子ビーム描画装置、その描画装置の電子銃のカソード加熱用の電力を制御する電力制御装置及び電力制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子ビーム描画装置に用いられる電子銃として、熱電子放射型電子銃や、電界放射型電子銃（ＦＥＧ）が知られている。
【０００３】
図９に示す一般的な熱電子放射型電子銃は、主として、カソード１であるエミッタ（「フィラメント」とも呼ばれる）と、負のバイアス電圧が印加されるウェネルト電極２と、接地されたアノード３とを備えている。
【０００４】
カソードたるエミッタ１は、加熱されると電子を放出するものであり、例えば、ホウ化ランタン（ＬａＢ６）などからなる。電力制御回路４からカソード加熱用の電力を供給することで、カソード１が１８００Ｋ程度の温度に加熱される。
【０００５】
カソード１から放出された電子は、ウェネルト電極２に印加されたバイアス電圧で作られた電界によってクロスオーバポイントＣＰで一旦収束し、加速電圧（例えば、−５０ｋＶ）で作られた電界によってアノード３に向かって加速される。これにより、電子銃から電子ビームＢが発せられる。
【０００６】
この種の熱電子放射型電子銃を適用した電子ビーム描画装置を用いて、ＬＳＩを製造するためのマスクにパターンを描画することが知られている。精度良く描画するためには、電子ビームの電流密度を一定に維持する必要がある。そのためには、カソード１の温度を一定に制御する必要がある。そこで、電力制御回路４からカソード１への供給電力が一定に制御される。
【０００７】
図１０は、従来の電力制御装置４０の構成を示す概略図である。カソード加熱用電源（以下「電源」という）４１からの電力は絶縁トランス４２の二次側（高電圧側）に伝送された後、整流器４３を介してカソード１に供給される。そして、絶縁トランス４２の一次側に設けられた電流計４４及び電圧計４５により電流値及び電圧値が測定される。測定された電流値及び電圧値が乗算器４６により乗算されて電力値が求められ、求められた電力値と所定の電力設定値とに基づいて、電源４１の電流値が変更される。これにより、カソード１への供給電力がフィードバック制御される。
【０００８】
然し、この電力制御装置４０では、絶縁トランス４２の二次側のカソード１に供給される電流値及び電圧値が測定されていないため、フィードバック制御の精度が低下する問題があった。
【０００９】
尚、絶縁トランスの一次側の電流値を測定し、測定した電流値から二次側の電流値を近似する電界放射型電子銃が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１０】
ところで、経時変化により、カソードの抵抗値が大きく変動する（図４参照）。場合によっては、１％程度も抵抗値が変動することもある。このようにカソードの抵抗値が変動すると、図１０に示す電力制御装置４０による電力制御では、カソードへの供給電力が大きく変動する。その結果、カソードの温度変動を招き、電子ビームの電流密度が変動する。上述したように電流密度の変動は描画精度を低下させるため、カソードを交換しなければならない。カソードを交換する間は電子ビーム描画装置を使用することができないため、カソードの長寿命化が望まれている。
【００１１】
上述したように、カソードの長寿命化を図るためには、カソードの抵抗値が変動しても、カソードに供給される電力の変動を抑制する必要があるが、従来の電力制御装置ではカソードへの供給電力の変動を抑制することが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平５−２８３０３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の課題は、上記課題に鑑み、電子銃のカソードの抵抗値が変動しても、カソードに供給される電力の変動を抑制することが可能な電子ビーム描画装置、その電子ビーム描画装置の電子銃のカソード加熱用の電力制御装置及び電力制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、本発明の第１の態様は、電子銃のカソード加熱用の電力を制御する電力制御装置を備えた電子ビーム描画装置において、電力制御装置は、電源から出力された電力を二次側に伝送する絶縁トランスと、絶縁トランスの二次側に接続されたカソードに流れる電流値を計測する電流値計測部と、カソードに印加される電圧値を計測する電圧値計測部と、電流値及び電圧値をアナログデジタル変換するＡＤ変換部と、ＡＤ変換部により変換された電流値及び電圧値に基づいて、カソードの抵抗値を算出する抵抗値算出部と、抵抗値算出部により算出された抵抗値に基づいて、電源の電流設定値を変更する制御部とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の第２の態様は、電子銃のカソード加熱用の電力を制御する電力制御装置を備えた電子ビーム描画装置において、電力制御装置は、電源から出力された電力を二次側に伝送する絶縁トランスと、絶縁トランスの二次側に接続されたカソードに流れる電流値を計測する電流値計測部と、カソードに印加される電圧値を計測する電圧値計測部と、電流値及び電圧値をアナログデジタル変換するＡＤ変換部と、ＡＤ変換部により変換された電流値及び電圧値に基づいて、カソードの抵抗値を算出する抵抗値算出部と、抵抗値算出部により算出された最新の抵抗値とそれよりも前に算出された少なくとも１以上の抵抗値に基づいて、次に算出される抵抗値を推定する抵抗値推定部と、抵抗値推定部により推定された抵抗値に基づいて、電源の電流設定値を変更する制御部とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
この第２の態様において、抵抗値推定部は、逐次最小二乗アルゴリズムに従って抵抗値を推定する最小推定誤差フィルタにより構成することができる。
【００１７】
また、本発明の第３の態様は、電子ビーム描画装置の電子銃のカソード加熱用の電力を制御する電力制御装置において、電源から出力された電力を二次側に伝送する絶縁トランスと、絶縁トランスの二次側に接続されたカソードに流れる電流値を計測する電流値計測部と、カソードに印加される電圧値を計測する電圧値計測部と、電流値及び電圧値をアナログデジタル変換するＡＤ変換部と、ＡＤ変換部により変換された電流値及び電圧値に基づいて、カソードの抵抗値を算出する抵抗値算出部と、抵抗値算出部により算出された抵抗値に基づいて、電源の電流設定値を変更する制御部とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の第４の態様は、電子ビーム描画装置の電子銃のカソード加熱用の電力を制御する電力制御装置において、電源から出力された電力を二次側に伝送する絶縁トランスと、絶縁トランスの二次側に接続されたカソードに流れる電流値を計測する電流値計測部と、カソードに印加される電圧値を計測する電圧値計測部と、電流値及び電圧値をアナログデジタル変換するＡＤ変換部と、ＡＤ変換部により変換された電流値及び電圧値に基づいて、カソードの抵抗値を算出する抵抗値算出部と、抵抗値算出部により算出された最新の抵抗値とそれよりも前に算出された少なくとも１以上の抵抗値に基づいて、次に算出される抵抗値を推定する抵抗値推定部と、抵抗値推定部により推定された抵抗値に基づいて、電源の電流設定値を変更する制御部とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
この第４の態様において、抵抗値推定部は、逐次最小二乗アルゴリズムに従って抵抗値を推定する最小推定誤差フィルタにより構成することができる。
【００２０】
また、本発明の第５の態様は、電子ビーム描画装置の電子銃のカソード加熱用の電力を制御する電力制御方法において、絶縁トランスの二次側に接続されたカソードに供給される電流値及び電圧値を計測するステップと、電流値及び電圧値をアナログデジタル変換するステップと、アナログデジタル変換後の電流値及び電圧値に基づいて、カソードの抵抗値を算出するステップと、算出した抵抗値に基づいて、絶縁トランスの一次側に接続された電源の電流設定値を変更するステップとを含むことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の第６の態様は、電子ビーム描画装置の電子銃のカソード加熱用の電力を制御する電力制御方法において、絶縁トランスの二次側に接続されたカソードに供給される電流値及び電圧値を計測するステップと、電流値及び電圧値をアナログデジタル変換するステップと、アナログデジタル変換後の電流値及び電圧値に基づいて、カソードの抵抗値を算出するステップと、最新の抵抗値とそれより前に算出した少なくとも１以上の抵抗値とに基づいて、次に算出される抵抗値を推定するステップと、推定された抵抗値に基づいて、絶縁トランスの一次側に接続された電源の電流設定値を変更するステップとを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の第１及び第３の態様によれば、カソードの電流値及び電圧値をＡＤ変換部によりＡＤ変換し、ＡＤ変換後の電流値及び電圧値に基づいて抵抗値算出部によりカソードの抵抗値を算出し、算出された抵抗値に基づいて、電源の電流設定値を制御部により変更するように構成したため、電子銃のカソードの抵抗値が変動しても、カソードに供給される電力の変動を抑制することができる。
【００２３】
本発明の第２及び第４の態様によれば、カソードの電流値及び電圧値をＡＤ変換部によりＡＤ変換し、ＡＤ変換後の電流値及び電圧値に基づいて抵抗値算出部によりカソードの抵抗値を算出し、最新の抵抗値とそれよりも前に算出された少なくとも１以上の抵抗値に基づいて、次に算出される抵抗値を抵抗値推定部により推定し、推定された抵抗値に基づいて、電源の電流設定値を制御部により変更するように構成したため、電子銃のカソードの抵抗値が変動しても、カソードに供給される電力の変動を上記第１及び第３の態様よりも更に抑制することができる。
【００２４】
本発明の第５の態様によれば、カソードの電流値及び電圧値をＡＤ変換し、ＡＤ変換後の電流値及び電圧値に基づいてカソードの抵抗値を算出し、算出した抵抗値に基づいて電源の電流設定値を変更することで、電子銃のカソードの抵抗値が変動しても、カソードに供給される電力の変動を抑制することができる。
【００２５】
本発明の第６の態様によれば、カソードの電流値及び電圧値をＡＤ変換し、ＡＤ変換後の電流値及び電圧値に基づいてカソードの抵抗値を算出し、最新の抵抗値とそれよりも前に算出された少なくとも１以上の抵抗値に基づいて次に算出される抵抗値を推定し、推定された抵抗値に基づいて、電源の電流設定値を変更することで、電子銃のカソードの抵抗値が変動しても、カソードに供給される電力の変動を上記第５の態様よりも更に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態１において、電子ビーム描画装置１００の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の実施形態１において、電子銃のカソード加熱用の電力制御装置１０の構成を示す概略図である。
【図３】本発明の実施形態１において、カソード加熱用の電力制御方法について説明するフローチャートである。
【図４】カソードの抵抗値の変化を示す図である。
【図５】本発明の実施形態１において、（ａ）は電源の設定電流値の変化を示す図であり、（ｂ）はカソードに供給される電力の変動を示す図である。
【図６】本発明の実施形態２において、電子銃のカソード加熱用の電力制御装置３０の構成を示す概略図である。
【図７】本発明の実施形態２において、カソード加熱用の電力制御方法について説明するフローチャートである。
【図８】本発明の実施形態２において、（ａ）は電源の設定電流値の変化を示す図であり、（ｂ）はカソードに供給される電力の変動を示す図である。
【図９】一般的な熱電子放射型電子銃の構成を示す概略図である。
【図１０】従来のカソード加熱用の電力制御装置４０の構成を示す概略図である。
【図１１】電子銃のカソード加熱用の電力制御装置５０の構成を示す概略図である。
【図１２】（ａ）は電源の設定電流値の変化を示す図であり、（ｂ）はカソードに供給される電力の変動を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００２８】
上述したように、絶縁トランスの一次側で測定した電流値及び電圧値から電力値を求め、求めた電力値と設定電力値とに基づいて電源の電流を変化させても、カソードへの供給電力の変動を抑制することが困難であった。
【００２９】
そこで、図１１に示すように、カソード１に供給される電流値及び電圧値を絶縁トランス５２の二次側で計測する電力制御装置５０が考えられる。この電力制御装置５０では、絶縁トランス５２の二次側に設けられた電流計５４及び電圧計５５により電流値及び電圧値を測定し、測定した電流値及び電圧値を電圧／周波数（以下「Ｖ／Ｆ」という）変換部５６Ａ、５６Ｂにより周波数信号に変換して、光ファイバケーブル等の伝送路を介して絶縁トランス５２の一次側に伝送する。伝送された信号は、周波数／電圧（以下「Ｆ／Ｖ」という）変換部５７Ａ、５７Ｂにより電圧信号に変換され、演算部５８に入力される。演算部５８は、電流値及び電圧値からカソード１の抵抗値を演算し、演算した抵抗値に基づいて、電源５１の電流設定値を変更する。
【００３０】
図１１に示す電力制御装置５０によれば、通常、１ｓｅｃ〜１０ｓｅｃの周期Ｂで、電源５１の電流設定値の変更が行われる。つまり、図４において実線Ｌ１で示すようなカソードの抵抗値の変動があると、図１２（ａ）に示すように電源５１の電流設定値が周期Ｂで変更される。このように電源５１の電流設定値を変更すると、カソード１に供給される電力は、図１２（ｂ）に示すように変化する。
【００３１】
図１は、本発明の実施形態１における電子ビーム描画装置の構成を示す概念図である。図１に示す電子ビーム描画装置１００は、描画部１５０と制御部１６０を備えている。
【００３２】
描画部１５０は、電子鏡筒１０２、描画室１０３を有している。電子鏡筒１０２内には、電子銃２０１、照明レンズ２０２、ブランキング（ＢＬＫ）偏向器２１８、ブランキング（ＢＬＫ）アパーチャ２１９、第１の成形アパーチャ２０３、成形レンズ２０４、成形偏向器２０５、第２の成形アパーチャ２０６、縮小レンズ２１６、対物レンズ２０７、副偏向器２１２、及び主偏向器２１４が配置されている。また、描画室１０３内には、ＸＹ方向に移動可能に配置され、試料Ｍであるマスクブランクスが載置されるＸＹステージ１０５が配置されている。
【００３３】
電子銃２０１は、カソード１であるエミッタと、ウェネルト電極２と、アノード３とを有している。アノード３は、接地（地絡）されている。
【００３４】
制御部１６０は、電子銃電源２３０と、描画制御回路２４０とを有している。電子銃電源２３０内には、カソード加熱用電力制御装置（以下「電力制御装置」という）１０と、加速電源２３２と、バイアス電源２３４とが設けられている。電力制御装置１０は、カソード（エミッタ）１を例えば１８００Ｋ程度に加熱するために、カソード１への供給電力を一定に制御する。加速電源２３２は、カソード１に所定の加速電圧（例えば、−５０ｋＶ）を印加する。バイアス電源２３４は、図示省略する電流計で検出されたエミッション電流が目標値となるように、ウェネルト電極２にバイアス電圧（ウェネルト電圧）を印加する。
【００３５】
尚、図１では、本実施形態１を説明する上で必要な構成部分について記載している。電子ビーム描画装置１００にとって、通常、必要なその他の構成が含まれることは言うまでもない。
【００３６】
電子銃２０１から出た電子ビーム２００は、照明レンズ２０２により矩形例えば長方形の穴を持つ第１の成形アパーチャ２０３全体を照明する。ここで、電子ビーム２００をまず矩形例えば長方形に成形する。そして、第１の成形アパーチャ２０３を通過した第１のアパーチャ像の電子ビーム２００は、成形レンズ２０４により第２の成形アパーチャ２０６上に投影される。かかる第２の成形アパーチャ２０６上での第１のアパーチャ像の位置は、成形偏向器２０５によって偏向制御され、ビーム形状と寸法を変化させることができる。その結果、電子ビーム２００は成形される。そして、第２の成形アパーチャ２０６を通過した第２のアパーチャ像の電子ビーム２００は、縮小レンズ２１６で縮小され、対物レンズ２０７により焦点を合わせ、主偏向器２１４及び副偏向器２１２により偏向される。その結果、連続移動するＸＹステージ１０５上の試料Ｍ上の所望の位置に電子ビーム２００が照射される。主偏向器２１４及び副偏向器２１２の偏向電圧は、描画制御部２４０によって制御される。
【００３７】
また、試料上の電子ビーム２００が、所望する照射量を試料Ｍに入射させる照射時間に達すると、ＢＬＫ偏向器２１８で電子ビーム２００を偏向すると共にＢＬＫアパーチャ２１９で電子ビーム２００をカットする。ＢＬＫ偏向器２１８の偏向電圧は、描画制御部２４０によって制御される。また、電子鏡筒１０２内および描画室１０３内は、図示していない真空ポンプにより真空引きされ、大気圧よりも低い圧力となる真空雰囲気となっている。
【００３８】
図２は、上記電子ビーム描画装置１００における電力制御装置１０の構成を示す概略図である。
【００３９】
電力制御装置１０は、電源１１からの電力を二次側（高電圧側）に伝送する絶縁トランス１２を備えている。絶縁トランス１２の二次側に伝送された電力は、整流器１３により整流された後、カソード１に供給される。絶縁トランス１２の二次側には、カソード１に供給される電流値及び電圧値を測定する電流計１４及び電圧計１５と、測定された電流値及び電圧値をアナログ／デジタル（以下「Ａ／Ｄ」という）変換する２０ビットのＡ／Ｄ変換部１６と、Ａ／Ｄ変換後のデジタル信号をパラレル／シリアル（以下「Ｐ／Ｓ」という）変換するＰ／Ｓ変換部１７とが設けられている。このような構成によれば、カソード１に供給される電流値及び電圧値をμｓｅｃオーダでサンプリングすることができる。
【００４０】
絶縁トランス１２の一次側（低電圧側）には、上記Ｐ／Ｓ変換部１７と光ファイバケーブル等の伝送路を介して接続されたシリアル／パラレル（以下「Ｓ／Ｐ」という）変換するＳ／Ｐ変換部１８と、Ｓ／Ｐ変換後の電流値及び電圧値から抵抗値を算出する抵抗値算出部１９と、抵抗値算出部１９により演算された抵抗値に基づいて、電源１１の電流値を変更することで、カソード１に供給される電力が所定の電力設定値となるように制御する制御部２１とを備えている。
【００４１】
次に、図３を参照して、カソード加熱用の電力制御方法について説明する。
【００４２】
図３に示すフローチャートによれば、先ず、制御部２１に目標電力値を設定する（ステップＳ１０）。この目標電力値は、カソード１を所望の温度（例えば、１８００Ｋ）に制御するための値である。ステップＳ１０で電力値が設定されると、電源１１から電力が出力される。この電力は絶縁トランス１２の二次側に伝送され、更に整流器１３により整流された後、カソード１に供給される。
【００４３】
次いで、電流計１４及び電圧計１５によりカソード１に供給される電流値及び電圧値を計測する（ステップＳ１１）。計測された電流値及び電圧値は、Ａ／Ｄ変換部１６によりＡ／Ｄ変換される（ステップＳ１２）。Ａ／Ｄ変換後の信号は、Ｐ／Ｓ変換部１７によりＰ／Ｓ変換された後、伝送路を介してＳ／Ｐ変換部１８に伝送される。そして、Ｓ／Ｐ変換部１８によりＳ／Ｐ変換された電流値及び電圧値から、抵抗値算出部１９によりカソード１の抵抗値が算出される（ステップＳ１３）。
【００４４】
次いで、上記ステップＳ１３で最新の抵抗値が算出されたタイミングが、所定のタイミングであるか否かが判別される（ステップＳ１４）。このステップＳ１４では、前回の電源１１の電流設定値を変更したタイミングから所定時間Ａだけ経過しているか否か、つまり、フィードバック制御を行うか否かが判別される。所定時間Ａは、例えば、１ｍｓｅｃ〜１０ｍｓｅｃの範囲内で設定することができる。このステップＳ１４で所定のタイミングであると判別された場合、上記ステップＳ１３で算出された抵抗値に基づいて、電源１１の電流設定値を変更する（ステップＳ１５）。つまり、フィードバック制御が実行される。その後、本ルーチンを一旦終了する。
【００４５】
一方、上記ステップＳ１４で所定のタイミングではないと判別された場合、電源１１の電流設定値の変更を行うことなく、つまり、フィードバック制御を行うことなく、本ルーチンを一旦終了する。この場合、電流値及び電圧値のサンプリングと、抵抗値の算出とが行われる。従って、フィードバック周期Ａよりもサンプリング周期は短い。
【００４６】
次回以降本ルーチンが再び起動されると、先ず、上記ステップＳ１０で前回と同じ目標電力値が設定される。その後、上記ステップＳ１１で電流値及び電圧値が計測され、更にステップＳ１２以降の処理が行われる。
【００４７】
上記電力制御装置１０によれば、通常、上記の周期Ｂよりも短い１ｍｓｅｃ〜１０ｍｓｅｃの周期Ａで、電源１１の電流設定値の変更が行われる。つまり、図４において実線Ｌ１で示すようなカソード１の抵抗値の変動があると、図５（ａ）に示すように電源１１の電流設定値が周期Ａで変更される。このように電源１１の電流設定値を変更すると、カソード１に供給される電力は、図５（ｂ）に変化する。尚、図４に示す時刻ｔ０と、図５に示す時刻ｔ０とは同一時刻である。
【００４８】
このように、本実施形態１では、絶縁トランス１２の二次側で計測した電流値及び電圧値を２０ビットのＡ／Ｄ変換部１６によりＡ／Ｄ変換した後、一次側で抵抗値を算出し、この算出した抵抗値に基づいて、１ｍｓｅｃ〜１０ｍｓｅｃの周期Ａで電源１１の電流値を変更することで、上記電力制御装置５０により制御される電力変動（図１２（ｂ）参照）に比べて、カソード１に供給される電力の変動を抑制することができる（図５（ｂ）参照）。これにより、カソード１の温度変動を小さくすることができ、電子ビームの電流密度の変動を抑制することができるため、電子ビーム描画装置の描画精度を向上させることができる。また、電力変動が抑制されるため、供給電力の発振を防ぐことができる。
【００４９】
次に、図６を参照して、本発明の実施形態２における電子銃のカソード加熱用の電力制御装置３０について説明する。この電力制御装置３０は、図１に示した電力制御装置１０に代えて、電子ビーム描画装置１００に適用することができる。
【００５０】
本実施形態２の電力制御装置３０は、抵抗値算出部１９と制御部２１との間に最小推定誤差フィルタ２０を備える点において、上記実施形態１の電力制御装置１０と相違する。
【００５１】
最小推定誤差フィルタ２０は、抵抗値算出部１９により最新の抵抗値を算出した時刻をｔｉとすると、この時刻ｔｉにおいて算出された最新の抵抗値と、それ以前の時刻ｔｉ−１、ｔｉ−２、…に算出された少なくとも１以上の抵抗値とを用いて、逐次最小二乗（ＲＬＳ：Recrusive Least Squares）アルゴリズムに従って、次の時刻ｔｉ＋１に算出される抵抗値を推定するデジタルフィルタである。これら時刻ｔｉ−１、ｔｉ−２、…に算出された抵抗値は、図示省略する内部或いは外部のメモリに格納したものを読み出して用いればよい。読み出す抵抗値の数は、数百〜数千の範囲で設定することができる。この最小推定誤差フィルタ２０によれば、図４において破線Ｌ２で示すように、カソード１の抵抗値の変化を推定することができる。制御部２１は、この推定された抵抗値に基づいて、電源１１の電流設定値を変更するものである。
【００５２】
次に、図７を参照して、上記電力制御装置３０を用いたカソード加熱用の電力制御方法について説明する。図７に示すフローチャートは、ステップＳ１６及びＳ１７を有する点において、図３に示すフローチャートと相違する。
【００５３】
図７に示すフローチャートによれば、図３に示すフローチャートと同様に、制御部２１に目標電力値が設定され（ステップＳ１０）、電流値及び電圧値が計測され（ステップＳ１１）、Ａ／Ｄ変換され（ステップＳ１２）、カソード１の抵抗値が算出される（ステップＳ１３）。
【００５４】
そして、最小推定誤差フィルタ２０により、最新の抵抗値が算出された時刻ｔｉにおける最新の抵抗値と、それ以前の時刻ｔｉ−１、ｔｉ−２、…に算出された抵抗値とを用いて、ＲＬＳアルゴリズムに従って、次の時刻ｔｉ＋１に算出される抵抗値を推定する（ステップＳ１６）。
【００５５】
次いで、図３に示すフローチャートと同様に、上記ステップＳ１３で最新の抵抗値が算出されたタイミング（時刻ｔｉ）が所定のタイミングであるか否かが判別される（ステップＳ１４）。つまり、前回の電源１１の電流設定値を変更したタイミングから所定時間Ａだけ経過しているか否か、つまり、フィードバック制御を行うか否かが判別される。所定時間Ａは、例えば、１ｍｓｅｃ〜１０ｍｓｅｃの範囲内で設定することができる。
【００５６】
上記ステップＳ１４で所定のタイミングであると判別された場合、上記ステップＳ１６で推定された抵抗値に基づいて、制御部２１により電源１１の電流設定値を変更する（ステップＳ１７）。つまり、フィードバック制御が実行される。その後、本ルーチンを一旦終了する。
【００５７】
一方、上記ステップＳ１４で所定のタイミングではないと判別された場合、電源１１の電流設定値の変更を行うことなく、本ルーチンを一旦終了する。
【００５８】
上記電力制御装置３０によれば、図４において実線Ｌ１で示すようなカソード１の抵抗値の変動がある場合、図４において破線Ｌ２で示すように抵抗値の変動を事前に推定することができる。そして、この推定された抵抗値に基づいて、図８（ａ）に示すように電源１１の電流設定値が上記周期Ａで変更される。このように推定抵抗値に基づいて電流設定値を変更することで、上記電力制御装置１０により制御される電力変動（図５（ｂ）参照）に比べて、カソード１に供給される電力の変動を更に抑制することができる（図８（ｂ参照）。これにより、上記実施形態１に比べて、カソード１の温度変動を更に小さくすることができ、電子ビームの電流密度の変動を更に抑制することができるため、電子ビーム描画装置１００の描画精度を更に向上させることができる。また、上記実施形態１と同様に、カソード１に供給される電力の変動が抑制されるため、供給電力の発振を防ぐことができる。
【符号の説明】
【００５９】
１  カソード
１０、３０  電力制御装置
１１  電源
１２  絶縁トランス
１３  整流器
１４  電流計（電流値計測部）
１５  電圧計（電圧値計測部）
１６  Ａ／Ｄ変換部
１９  抵抗値算出部
２０  最小推定誤差フィルタ（抵抗値予測部）
２１  制御部
１００  電子ビーム描画装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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