(57)【要約】【課題】電子ビームの遮断性を確保しつつ、コンダクタンスを高めることが可能なアパーチャを提供すること。【解決手段】一実施形態のアパーチャは、電子ビームを発生させる電子銃が収容される電子銃室と、前記電子銃室に隣接し前記電子ビームが照射される被処理体が配置される処理室とを仕切り、前記電子ビームを所望の形状に成形するアパーチャであって、前記所望の形状に対応する貫通孔が形成された多孔質金属シートを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームを発生させる電子銃が収容される電子銃室と、前記電子銃室に隣接し前記電子ビームが照射される被処理体が配置される処理室とを仕切り、前記電子ビームを所望の形状に成形するアパーチャであって、
前記所望の形状に対応する貫通孔が形成された多孔質金属シートを含む、アパーチャ。
【請求項２】
前記多孔質金属シートは、金属繊維により形成されている、
請求項１に記載のアパーチャ。
【請求項３】
前記多孔質金属シートは、金属繊維が無配向に分散して配置したシートである、
請求項１又は２に記載のアパーチャ。
【請求項４】
前記多孔質金属シートは、金属繊維の不織布、又は金属繊維の焼結体である、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のアパーチャ。
【請求項５】
前記多孔質金属シートは、連通した多数の気孔を有する金属材料により構成され、前記電子銃室から前記処理室への曲線流路を形成する、
請求項１に記載のアパーチャ。
【請求項６】
前記貫通孔と前記曲線流路とから、前記電子銃室に供給されるガスを前記処理室に流す、
請求項５に記載のアパーチャ。
【請求項７】
前記金属材料は、発泡金属である、
請求項５又は６に記載のアパーチャ。
【請求項８】
前記多孔質金属シートは、拡散光を透過し、平行光を透過しない、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載のアパーチャ。
【請求項９】
複数の前記多孔質金属シートが積層されて形成されている、
請求項１乃至８のいずれか一項に記載のアパーチャ。
【請求項１０】
前記多孔質金属シートの外周側に接続され、導電性材料を円環板状に形成した導電性部材を有する、
請求項１乃至９のいずれか一項に記載のアパーチャ。
【請求項１１】
前記電子ビームを通過させるために離散的に配置される複数の電子ビーム通過領域部の少なくとも一つの前記電子ビーム通過領域部内に前記多孔質金属シートを設ける、
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のアパーチャ。
【請求項１２】
電子ビームを発生させる電子銃が収容される電子銃室と、
前記電子銃室に隣接し前記電子ビームが照射される被処理体が配置される処理室と、
前記電子銃室と前記処理室とを仕切り、前記電子ビームを所望の形状に成形するアパーチャと、
を備え、
前記アパーチャは、前記所望の形状に対応する貫通孔が形成された多孔質金属シートを含む、電子ビーム描画装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アパーチャ及び電子ビーム描画装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子銃室に収容された電子銃により発せられる電子ビームを、アパーチャに形成された貫通孔により所望の形状に成形して、電子銃室に隣接する処理室内の被処理体に照射する電子ビーム描画装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。アパーチャとしては、例えば重金属素材が用いられており、貫通孔が形成された位置以外に照射される電子ビームの通過を遮断している。
【０００３】
このような電子ビーム描画装置では、電子銃室と処理室とをアパーチャで仕切り、電子銃室内のガスをアパーチャの貫通孔を介して、処理室に接続された排気装置により排気する構成を有するものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−７６０６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記構成の電子ビーム描画装置においては、ビーム径の小さい電子ビームを被処理体に照射する場合、アパーチャの貫通孔の孔径を小さくする必要がある。しかしながら、アパーチャが電子銃室と処理室とを仕切る構成の場合、アパーチャの貫通孔の孔径が小さくなると、コンダクタンスが低下し、電子銃室から処理室へのガス流量を十分に確保できなくなる虞がある。その結果、電子銃室の圧力が高くなり、電子の運動が阻害される。
【０００６】
本発明は上記に鑑みてなされたものであって、電子ビームの遮断性を確保しつつ、コンダクタンスを高めることが可能なアパーチャを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るアパーチャは、電子ビームを発生させる電子銃が収容される電子銃室と、前記電子銃室に隣接し前記電子ビームが照射される被処理体が配置される処理室とを仕切り、前記電子ビームを所望の形状に成形するアパーチャであって、前記所望の形状に対応する貫通孔が形成された多孔質金属シートを含む。
【発明の効果】
【０００８】
開示のアパーチャによれば、電子ビームの遮断性を確保しつつ、コンダクタンスを高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る電子ビーム描画装置の概略図
【図２】本発明の実施形態に係るアパーチャの一例を示す図
【図３】本発明の実施形態に係るアパーチャの別の例を示す図
【図４】多孔質金属シートの効果を説明するための図
【図５】従来のバルクの金属板を説明するための図
【図６】電子の遮断性及びコンダクタンスを評価するための装置を示す概略図
【図７】実施例に係るアパーチャの一例を示す平面図
【図８】比較例に係るアパーチャを示す平面図
【図９】実施例及び比較例のアパーチャを用いた電子の遮断効果の評価結果を示す図
【図１０】実施例に係るアパーチャの一例を示す平面図
【図１１】比較例に係るアパーチャを示す平面図
【図１２】実施例及び比較例のアパーチャを用いたコンダクタンスの評価結果を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
【００１１】
本発明の実施形態に係るアパーチャは、電子ビームを発生させる電子銃が収容される電子銃室と、電子銃室に隣接し電子ビームが照射される被処理体が配置される処理室とを仕切り、電子ビームを所望の形状に成形するものである。そして、アパーチャが所望の形状に対応する貫通孔を有する多孔質金属シートを含むことを特徴とする。これにより、電子ビームの遮断性を確保しつつ、コンダクタンスを高めることができる。
【００１２】
以下では、本発明の実施形態に係るアパーチャを好適に用いることが可能な電子ビーム描画装置を例に挙げて説明するが、これに限定されない。例えば、本発明の実施形態に係るアパーチャは、電子銃を所望の形状に成形して被処理体に照射する装置、例えば電子ビーム加工装置、走査型電子顕微鏡にも適用可能である。
【００１３】
（電子ビーム描画装置）
最初に、本発明の実施形態に係るアパーチャが適用される電子ビーム描画装置の一例について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る電子ビーム描画装置の概略図である。
【００１４】
図１に示されるように、本発明の実施形態に係る電子ビーム描画装置１は、電子銃室１０と、電子銃室１０の下方に隣接して配置される処理室２０と、電子銃室１０と処理室２０とを仕切るアパーチャ１００とを有する。
【００１５】
電子銃室１０には、被処理体Ｐに向けて照射する電子ビームＥＢを発生させる電子銃１２が設けられている。電子銃室１０には、アルゴン（Ａｒ）等の不活性ガスを供給するガス供給部１４が接続されている。
【００１６】
処理室２０には、電子ビームＥＢが照射される被処理体Ｐを載置するステージ２２が設けられている。ステージ２２は、例えばＸＹＺステージ等の可動ステージであってよい。処理室２０の底部には、排気管２４が接続されており、排気管２４には排気装置２６が接続されている。排気装置２６はターボ分子ポンプ等の真空ポンプを備えており、処理室２０内を所定の減圧雰囲気まで真空引き可能なように構成されている。
【００１７】
アパーチャ１００は、電子銃室１０と処理室２０とを仕切り、電子ビームＥＢを所望の形状に成形する。アパーチャ１００の詳細については後述する。
【００１８】
また、電子ビーム描画装置１は、電子銃１２とステージ２２との間に、ブランキング機構、電子レンズ、偏向器（デフレクタ）等を有していてもよい。
【００１９】
係る構成を有する電子ビーム描画装置１では、電子銃１２から発せられる電子ビームＥＢをアパーチャ１００、電子レンズ、デフレクタ等を通過させ、ステージ２２を制御しながら被処理体Ｐに照射する。これにより、被処理体Ｐに所望のパターンの電子ビームＥＢが照射される。
【００２０】
ところで、アパーチャに形成された貫通孔により電子ビームを所望の形状に成形する電子ビーム描画装置においては、ビーム径の小さい電子ビームを被処理体に照射する場合、アパーチャの貫通孔の孔径を小さくする必要がある。しかしながら、アパーチャが電子銃室と処理室とを仕切る構成の場合、アパーチャの貫通孔の孔径が小さくなると、コンダクタンスが低下し、電子銃室から処理室へのガス流量を十分に確保できなくなる虞がある。その結果、電子銃室の圧力が高くなり、電子の運動が阻害される。
【００２１】
そこで、本発明者らは、従来技術に対する問題点を鋭意検討した結果、所望の形状に対応する貫通孔を有する多孔質金属シートを含むアパーチャを用いることで、電子ビームの遮断性を確保しつつ、コンダクタンスを高めることができることを見出した。以下、電子ビームの遮断性を確保しつつ、コンダクタンスを高めることが可能なアパーチャについて詳細に説明する。
【００２２】
（アパーチャ）
本発明の実施形態に係るアパーチャについて説明する。図２は、本発明の実施形態に係るアパーチャの一例を示す図である。図２（ａ）はアパーチャの平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）における一点鎖線２Ｂ−２Ｂにおいて切断した断面図である。図３は、本発明の実施形態に係るアパーチャの別の例を示す図である。図３（ａ）はアパーチャの平面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）における一点鎖線３Ｂ−３Ｂにおいて切断した断面図である。図４は、多孔質金属シートの効果を説明するための図である。図５は、従来のバルクの金属板を説明するための図である。
【００２３】
本発明の実施形態に係るアパーチャ１００は、中央部に円形の貫通孔１１２を有する多孔質金属シート１１０を含む。貫通孔１１２は、電子銃室１０から処理室２０への直線流路を形成し、電子銃１２から発せられる電子ビームＥＢ、及び電子銃室１０のガスを通過させる。なお、貫通孔１１２の形状は円形に限定されず、被処理体に照射する電子ビームＥＢの形状に対応して定められる。また、貫通孔１１２の数は１つに限定されず、被処理体に照射する電子ビームＥＢの形状に応じて複数であってもよい。アパーチャ１００は、例えば図２に示されるように、中央部に貫通孔１１２を有する円板状の多孔質金属シート１１０であってよい。また、アパーチャ１００は、例えば図３に示されるように、中央部に貫通孔１１２を有する多孔質金属シート１１０と、多孔質金属シート１１０の外周側に接続され、バルクの導電性材料を円環板状に形成した導電性部材１１４とにより形成されていてもよい。アパーチャ１００が、多孔質金属シート１１０及び導電性部材１１４により形成されている場合、アパーチャ１００の強度を高めることができる。
【００２４】
本実施形態では、多孔質金属シート１１０は、金属繊維により形成されている。この場合、金属繊維が折り重なり、金属繊維間を連通する空間は曲線流路又はランダムな流路を形成する。このため、多孔質金属シート１１０を貫通する直線流路はほとんど存在せず、図４に示されるように、直進性の高い電子は多孔質金属シート１１０を通過することができない。そのため、多孔質金属シート１１０に形成された貫通孔１１２に照射される電子はアパーチャ１００を通過し、貫通孔１１２が形成されていない位置に照射される電子は多孔質金属シート１１０によって遮断され、アパーチャ１００を通過しない。一方、直進性の低いガスは、多孔質金属シート１１０内の金属繊維間を連通する空間を通過する。そのため、電子銃室１０のガスはアパーチャ１００により遮断されずに処理室２０に接続された排気装置２６により排出される。その結果、電子ビームＥＢを照射しない位置における電子ビームＥＢの遮断性を確保しつつ、コンダクタンスを高めることができる。さらに、金属繊維により形成された多孔質金属シート１１０は表面積が大きいので、電子ビームＥＢを被処理体Ｐに照射することで生じ得る反応生成物のゲッターとして機能する。言い換えると、電子ビームＥＢを被処理体Ｐに照射することで生じ得る反応生成物を、多孔質金属シート１１０により吸着して除去することができる。
【００２５】
これに対し、図５に示されるように、アパーチャが、中央部に貫通孔９１２を有する金属板９１０により形成されている場合、電子銃室１０のガスは貫通孔９１２以外から処理室２０へ通過することができない。そのため、貫通孔９１２の孔径が小さい場合、コンダクタンスが低下し、電子銃室１０から処理室２０へのガス流量を十分に確保できなくなる虞がある。その結果、電子銃室１０の圧力が高くなり、電子の運動が阻害される。
【００２６】
金属繊維の材料は、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）等であってよい。金属繊維の繊維径は、金属繊維に電子ビームＥＢの瞬間的な電流が流れた場合の交流抵抗値を下げるために、周波数に応じて定められる表皮深さよりも大きいことが好ましい。
【００２７】
また、多孔質金属シート１１０は、金属繊維が無配向（ランダム）に分散して配置したシートにより形成されていることが好ましい。金属繊維が無配向である場合、格子状等のように規則的に配向している場合と比較して、近接する金属繊維に生じる渦電流による近接効果の影響が小さいため、交流抵抗を小さくすることができる。金属繊維が無配向に分散して配置したシートとしては、例えば金属繊維の不織布、金属繊維の焼結体を用いることが好ましい。
【００２８】
また、多孔質金属シート１１０は、連通した多数の気孔を有する金属材料により構成され、処理空間Ｓ１から排気空間Ｓ２への曲線流路を形成することが好ましい。この場合、所望の形状の電子ビームＥＢを通過させるための貫通孔１１２以外に、多孔質金属シート１１０の厚み方向に沿って貫通する貫通孔が存在しない、又はほとんど存在しない。そのため、直進性の高い電子は貫通孔１１２を除いて多孔質金属シート１１０を通過することができない。一方、処理空間Ｓ１から排気空間Ｓ２への曲線流路が形成されているので、直進性の低いガスは多孔質金属シート１１０内を通過する。そのため、電子銃１２から発せられる電子ビームＥＢは、多孔質金属シート１１０により遮断されて貫通孔１１２の形状に対応する形状に成形される。一方、電子銃室１０内のガスは、多孔質金属シート１１０に形成された貫通孔１１２（直線流路）に加えて、多孔質金属シート１１０の曲線流路からも排気空間Ｓ２に排出される。その結果、電子ビームＥＢを照射しない位置における電子ビームＥＢの遮断性を確保しつつ、コンダクタンスを高めることができる。連通した多数の気孔を有する金属材料としては、例えば発泡金属を用いることが好ましい。
【００２９】
また、多孔質金属シート１１０は、拡散光を透過し、平行光を透過しない光学特性を有することが好ましい。これにより、電子ビームの遮断性を確保しつつ、コンダクタンスを特に高めることができる。
【００３０】
また、アパーチャ１００は、複数の多孔質金属シート１１０が積層されて形成されていてもよい。
【００３１】
（効果）
本発明の実施形態に係るアパーチャを用いたときの電子の遮断性について、多孔質金属シートによる電子の遮断性を評価することにより確認した。また、アパーチャのコンダクタンスについて、多孔質金属シートのコンダクタンスを評価することにより確認した。
【００３２】
最初に、多孔質金属シートによる電子の遮断性の評価、及び多孔質金属シートのコンダクタンスの評価を行うために使用した評価装置について説明する。図６は、電子の遮断性及びコンダクタンスを評価するための装置を示す概略図である。
【００３３】
図６に示されるように、評価装置５００は、電子銃５０２が配置されるアノード空間Ｓａとアノード空間Ｓａに連通する排気空間Ｓｅとの間に多孔質金属シートを含むアパーチャを配置可能に構成されている。図６では、アパーチャが配置される位置を領域Ａで示す。
【００３４】
アノード空間Ｓａには、電子銃５０２が設けられている。電子銃５０２は、所定のエネルギー（例えば１５ｋｅＶ）で電子を加速させて発生させた電子ビームを排気空間Ｓｅに向けて照射する。また、アノード空間Ｓａには、ガス供給部５０４と、キャパシタンスマノメータ５０６とが接続されている。ガス供給部５０４は、マスフローコントローラ５０４ａにより流量が調整されたＡｒガスを、ガス供給管５０４ｂを介してアノード空間Ｓａに供給する。キャパシタンスマノメータ５０６は、アノード空間Ｓａの圧力を検出する。
【００３５】
排気空間Ｓｅには、載置台５０８が設けられている。載置台５０８は、被処理体Ｐを載置する。また、排気空間Ｓｅには、ターボ分子ポンプ５１０と、Ｂ−Ａゲージ５１２とが接続されている。ターボ分子ポンプ５１０は、排気空間Ｓｅのガスを排気する。Ｂ−Ａゲージ５１２は、排気空間Ｓｅの圧力を検出する。
【００３６】
次に、前述の評価装置５００を用いた多孔質金属シートによる電子の遮断性の評価について説明する。まず、評価に使用した多孔質金属シートを含むアパーチャについて説明する。図７は、実施例に係る多孔質金属シートを含むアパーチャの一例を示す平面図である。図７（ａ）はアパーチャをアノード空間Ｓａ側から見たときの図であり、図７（ｂ）はアパーチャを排気空間Ｓｅ側から見たときの図である。
【００３７】
図７（ａ）及び図７（ｂ）に示されるように、アパーチャ１５０は、金属製の円板状部材１５４と、多孔質金属シート１５８とを有する。円板状部材１５４は、電子ビームＥＢを通過させるために離散的に配置される複数の電子ビーム通過領域部である貫通孔１５２を有する。多孔質金属シート１５８は、中央部に位置する貫通孔１５２を塞ぐように張り付けられ、中央部に位置する貫通孔１５２よりも小さい開口部１５６を有する。中央部に位置する貫通孔１５２の孔径は６０ｍｍであり、開口部１５６の開口径は６ｍｍである。多孔質金属シート１５８としては、繊維径が８μｍ、繊維長さが３ｍｍ、占積率が８％、厚みが０．５ｍｍの金属繊維の不織布を使用した。
【００３８】
図８は、比較例に係るアパーチャを示す平面図である。図８に示されるように、アパーチャ９５０は、実施例に係るアパーチャ１５０から多孔質金属シート１５８を除いたものであり、実施例に係るアパーチャ１５０と同様の金属製の円板状部材１５４により構成されている。
【００３９】
次に、前述の評価装置５００を用いて、１５ｋｅＶで電子を加速させて発生させた電子ビームを、アパーチャ１５０，９５０を介して排気空間Ｓｅに配置された被処理体Ｐに照射することで、アパーチャ１５０，９５０による電子の遮断性を評価した。このとき、アパーチャ１５０，９５０の中央部に位置する貫通孔１５２に対して電子ビームを照射した。図９は、実施例及び比較例のアパーチャ１５０，９５０を用いた電子の遮断効果の評価結果を示す図である。図９（ａ）は実施例に係るアパーチャ１５０を介して被処理体Ｐに電子ビームを照射したときの被処理体Ｐの表面状態を示しており、図９（ｂ）は比較例に係るアパーチャ９５０を介して被処理体Ｐに電子ビームを照射したときの被処理体Ｐの表面状態を示している。
【００４０】
図９（ａ）に示されるように、実施例に係るアパーチャ１５０を介して被処理体Ｐに電子ビームを照射した場合、多孔質金属シート１５８に形成された開口部１５６に対応する位置（図中の領域Ｂ参照。）のみが黒色に変質し、その他の位置は変質していないことが分かる。一方、図９（ｂ）に示されるように、比較例に係るアパーチャ９５０を介して被処理体Ｐに電子ビームを照射した場合、円板状部材１５４の貫通孔１５２に対応する位置（図中の領域Ｃ参照。）が黒色に変色していることが分かる。これは、円板状部材１５４の貫通孔１５２に多孔質金属シート１５８が設けられていないためである。これらのことから、電子ビームは、多孔質金属シート１５８を通過することなく、多孔質金属シート１５８によって遮断されていることが確認できた。
【００４１】
次に、前述の評価装置５００を用いたアパーチャのコンダクタンスの評価について説明する。まず、評価に使用したアパーチャについて説明する。図１０は、実施例に係るアパーチャの一例を示す平面図である。図１０に示されるように、アパーチャ１６０は、中央部に貫通孔１６２を有する金属製の円環板状部材１６４と、円環板状部材１６４の貫通孔１６２を塞ぐように張り付けられ、貫通孔１６２よりも小さい開口部１６６を有する金属繊維シート１６８とを有する。円環板状部材１６４の内径は６０ｍｍであり、外径は１００ｍｍである。開口部１６６の開口径は６ｍｍである。金属繊維シート１６８としては、繊維径が８μｍ、繊維長さが３ｍｍ、占積率が８％、厚みが０．５ｍｍの金属繊維の不織布を使用した。
【００４２】
図１１は、比較例に係るアパーチャを示す平面図である。図１１に示されるように、比較例に係るアパーチャ９６０は、実施例に係るアパーチャ１６０から金属繊維シート１６８を除いたものであり、実施例に係るアパーチャ１６０と同様の金属製の円環板状部材１６４により構成されている。
【００４３】
次に、前述の評価装置５００を用いて、アノード空間Ｓａと排気空間Ｓｅとの間に実施例又は比較例のアパーチャ１６０，９６０を配置し、ガス供給部５０４からアノード空間ＳａにＡｒガスを供給すると共にターボ分子ポンプ５１０により排気空間Ｓｅを排気した。このときのキャパシタンスマノメータ５０６により検出されるアノード空間Ｓａの圧力と、Ｂ−Ａゲージにより検出される排気空間Ｓｅの圧力とにより、アパーチャ１６０，９６０のコンダクタンスを評価した。
【００４４】
図１２は、実施例及び比較例のアパーチャ１６０，９６０を用いたコンダクタンスの評価結果を示す図である。図１２において、横軸は排気空間Ｓｅの圧力（ｍＰａ）を示し、縦軸はアノード空間Ｓａの圧力（ｍＰａ）を示す。また、図１２中、太い実線は実施例に係るアパーチャ１６０を用いたときの結果を示し、細い実線は比較例に係るアパーチャ９６０を用いたときの結果を示し、破線はアパーチャを配置しなかったときの結果を示す。
【００４５】
図１２に示されるように、実施例に係るアパーチャ１６０を用いた場合、比較例に係るアパーチャ９６０を用いた場合又はアパーチャを配置しなかった場合と比較して、アノード空間Ｓａと排気空間Ｓｅとの間の圧力差は若干大きくなっている。しかしながら、実施例に係るアパーチャ１６０を用いた場合であっても、アノード空間Ｓａと排気空間Ｓｅとの圧力差は小さく、十分なコンダクタンスが確保されているが確認できた。このときのコンダクタンスは、２．１Ｌ／ｓ・ｃｍ２であった。
【００４６】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１０    電子銃室
１２    電子銃
２０    処理室
１００  アパーチャ
１１０  多孔質金属シート
１１２  貫通孔
１１４  導電性部材
ＥＢ    電子ビーム
Ｐ      被処理体
【図１】
2019009283.tif 000003
【図２】
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【図３】
2019009283.tif 000005
【図４】
2019009283.tif 000006
【図５】
2019009283.tif 000007
【図６】
2019009283.tif 000008
【図７】
2019009283.tif 000009
【図８】
2019009283.tif 000010
【図９】
2019009283.tif 000011
【図１０】
2019009283.tif 000012
【図１１】
2019009283.tif 000013
【図１２】
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