(57)【要約】【課題】真空状態の維持と、相互の連通とを長期に亘って確保すること。【解決手段】仕切弁装置は、電子銃から発生した電子ビームを加速する電子銃カラムと、電子ビームを収束させてターゲットに照射する収束カラムとの間に介装されて、両者間を真空状態で連通、ないしは、遮断する。仕切弁装置の仕切弁体４４は、第１貫通孔４０ａを開閉する上面４４ｄと、第１貫通孔４０ａを閉塞した際に、第２貫通孔４２ａの外周を周回するように密着するシール用Ｏリング５０を保持する下面４４ｃとを有しており、スライド移動して第１貫通孔４０ａを開閉する面と、気密性を確保して、真空状態を維持するＯリング５０を保持する面とが、異なった面に配置されている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームを加速する電子銃カラムと、前記電子ビームを収束させてターゲットに照射する収束カラムと、前記電子銃カラムと前記収束カラムとの間に介装されて、両者間を真空状態で連通、ないしは、遮断する仕切弁装置とを備えた電子銃において、
前記仕切弁装置は、前記電子銃カラム側に配置される上弁座ブロックと、
前記上弁座ブロックと対向するように、前記収束カラム側に配置された下弁座ブロックと、
前記上，下弁座ブロック間に設けられた間隙部にスライド移動自在に挿入される仕切弁体とを備え、
前記上弁座ブロックには、前記電子銃カラムに連通し、前記電子ビームの通過が可能な第１貫通孔が設けられ、
前記下弁座ブロックには、前記収束カラムに連通し、前記第１貫通孔と同軸上に設けられ、前記電子ビームの通過が可能な第２貫通孔が設けられ、
前記仕切り弁体は、前記第１貫通孔を開閉する上面と、前記第１貫通孔を閉塞した際に、前記第２貫通孔の外周を周回するように密着するシール用Ｏリングを保持する下面とを有することを特徴とする電子銃の仕切弁装置。
【請求項２】
前記上弁座ブロックに、前記仕切弁体のスライド移動に伴って、前記第１貫通孔を開閉するとともに、
前記仕切弁体が前記第１貫通孔を開放した際に、前記間隙部を閉塞して、前記Ｏリングが、前記電子ビーム側に露出するのを阻止するシャッタを設けたことを特徴とする請求項１記載の電子銃の仕切弁装置。
【請求項３】
前記シャッタは、前記第１貫通孔を開放する方向に常時付勢されていて、前記仕切弁体のスライド移動に伴って、自動的に前記間隙部を閉塞することを特徴とする請求項２記載の電子銃の仕切弁装置。
【請求項４】
前記下弁座ブロックは、前記上弁座ブロックと対向する上面に、前記間隙部が前記仕切弁体の挿入端から奥側に向けて間隔が漸次狭くなるようにするテーパ面を有し、
前記Ｏリングを保持する前記仕切弁体の下面を、前記テーパ面と密着可能な逆テーパ面としたことを特徴とする請求項２から３のいずれか１項記載の電子銃の仕切弁装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子銃の仕切弁装置に関し、特に、電子銃の２つの真空領域を連通ないしは遮断する仕切弁装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
加速した電子ビームを利用して微細加工を行う電子ビーム式の描画装置においては、通常、電子ビームを加速する電子銃カラムと、電子ビームを収束させてターゲットに照射する収束カラムとを備えていて、一般的には、電子銃カラムと収束カラムとの間に、両者間を真空状態で連通、ないしは、遮断する仕切弁装置が介装されている。
【０００３】
この仕切弁装置は、電子ビームの発生源を交換する際に、収束カラム側の真空状態を破壊しないで、交換を可能にするためや、これとは逆に、収束カラム側のメンテナンスなどで、電子銃側の真空状態を破壊しないようにするために設けられている。
【０００４】
このような仕切弁装置としては、特許文献１に示されているものがある。この文献１に開示されている仕切弁装置は、電子銃カラムと収束カラムとの間に、両者を真空状態で遮断し得るビームシャッターを設けており、このビームシャッターは、電子銃カラムと収束カラムとの間を開閉するシャッター板と、このシャッター板をスライド移動させる移動手段とを備えている。
【０００５】
ところが、このような構造の従来の仕切弁装置には、以下に説明する技術的な課題が内在していた。
【０００６】
【特許文献１】
実開平２−７４７５８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、上記特許文献１に開示されている仕切弁装置では、収束カラムを隔成するチャンバーの開口部分に、シャッター板を当接させて、電子銃カラムとの間を真空遮断すると共に、シャッター板をこの状態からスライド移動させて、開口部分を開放することで、両者間が連通するようになっている。
【０００８】
この場合、両者間で真空状態を確保しつつ遮断するためには、シャッター板とチャンバーとの間に気密性のシール材を介装しなければならないが、特許文献１に開示されている仕切弁装置では、スライド移動する面にシール材を介装することになる。
【０００９】
ところが、このような構造の場合には、シャッター板をスライド移動可能にしつつ、しかも気密性を確保しなければならないので、それぞれの機能を十分に満足させることが難しい構造になっていた。
【００１０】
また、この種のシール材には、一般的に、ゴム系の材料が採用されているが、このような材質のシール材を用い、シール材が電子ビームの通過している空間に露出していると、散乱電子がシール材に堆積する恐れがあって、シール材が散乱電子の堆積で帯電すると、電子ビームとの間のクーロン効果で、電子ビームの走行方向が偏向されるという問題もあった。
【００１１】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、電子銃カラムと収束カラムとの個別の真空状態の維持と、相互の連通とが長期に亘って確保できる電子銃の仕切弁装置を提供することにある。
【００１２】
また、別の目的として、シール材に散乱電子が帯電することを防止できる電子銃の仕切弁装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、電子ビームを加速する電子銃カラムと、前記電子ビームを収束させてターゲットに照射する収束カラムと、前記電子銃カラムと前記収束カラムとの間に介装されて、両者間を真空状態で連通、ないしは、遮断する仕切弁装置とを備えた電子銃において、前記仕切弁装置は、前記電子銃カラム側に配置される上弁座ブロックと、前記上弁座ブロックと対向するように、前記収束カラム側に配置された下弁座ブロックと、前記上，下弁座ブロック間に設けられた間隙部にスライド移動自在に挿入される仕切弁体とを備え、前記上弁座ブロックには、前記電子銃カラムに連通し、前記電子ビームの通過が可能な第１貫通孔が設けられ、前記下弁座ブロックには、前記収束カラムに連通し、前記第１貫通孔と同軸上に設けられ、前記電子ビームの通過が可能な第２貫通孔が設けられ、前記仕切り弁体は、前記第１貫通孔を開閉する上面と、前記第１貫通孔を閉塞した際に、前記第２貫通孔の外周を周回するように密着するシール用Ｏリングを保持する下面とを有している。
【００１４】
このように構成した電子銃の仕切弁装置によれば、仕切り弁体は、第１貫通孔を開閉する上面と、第１貫通孔を閉塞した際に、第２貫通孔の外周を周回するように密着するシール用Ｏリングを保持する下面とを有しており、スライド移動して第１貫通孔を開閉する面と、気密性を確保して、真空状態を維持するＯリングを保持する面とが、異なった面に配置されているので、スライド移動させる条件と、気密性を維持する条件とに、それぞれ個別に対応することができる。
【００１５】
前記上弁座ブロックには、前記仕切弁体のスライド移動に伴って、前記第１貫通孔を開閉するとともに、前記仕切弁体が前記第１貫通孔を開放した際に、前記間隙部を閉塞して、前記Ｏリングが、前記電子ビーム側に露出するのを阻止するシャッタを設けることができる。
【００１６】
この構成によれば、仕切弁体が第１貫通孔を開放した際に、Ｏリングが、電子ビーム側に露出するのを阻止するシャッタを設けているので、Ｏリングに散乱電子が堆積することが防止される。
【００１７】
前記シャッタは、前記第１貫通孔を開放する方向に常時バネ付勢されていて、前記仕切弁体のスライド移動に伴って、前記間隙部を自動的に閉塞することができる。
【００１８】
この構成によれば、シャッタは、仕切弁体のスライド移動に伴って、間隙部を自動的に閉塞するので、確実にＯリングに散乱電子が堆積することが防止される。
【００１９】
前記下弁座ブロックは、前記上弁座ブロックと対向する上面に、前記間隙部が前記仕切弁体の挿入端から奥側に向けて間隔が漸次狭くなるようにするテーパ面を有し、前記Ｏリングを保持する前記仕切弁体の下面を、前記テーパ面と密着可能な逆テーパ面とすることができる。
【００２０】
この構成によれば、Ｏリングを保持する仕切弁体の下面を、下弁座ブロックのテーパ面と密着可能な逆テーパ面としているので、仕切弁体のスライド移動に伴って、Ｏリングが下弁座ブロックのテーパ面に接触しながら移動することが防止される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１から図３は、本発明にかかる電子銃の仕切弁装置の一実施例を示している。
【００２２】
同図に示した仕切弁装置１０は、電子銃カラム１２と収束カラム１４との間に介装されて、電子銃カラム１２と収束カラム１４との間を、真空状態で連通、ないしは、遮断するものである。
【００２３】
電子銃カラム１２は、真空ポンプ１５により真空状態にされる外部から隔成された第１チャンバ１６を備え、第１チャンバ１６内には、電子ビームＢを発生させる電子銃１８と、電子銃１８から発射した電子ビームＢを加速する加速電極２０とを備えている。
【００２４】
また、加速電極１８の前方には、電子ビームＢをオン／オフするブランキング電極２２が配置され、さらにその前方に、電子ビームＢの幅を規制するアパーチャ２４が配置されている。
【００２５】
なお、図１に符号２６で示した部材は、電子ビームＢの走行経路を変える偏向電極であり、また、符号２８で示した部材は、電子ビームＢの走行収差を補正する電磁ないしは静電レンズである。
【００２６】
一方、収束カラム１４は、第１チャンバ１６の下方に配置され、真空ポンプ３０により真空状態にされる外部から画成された第２チャンバ３２を備え、第２チャンバ３２内には、電子ビームＢが照射されるターゲット３４と、ターゲット３４を搭載して、これを３次元方向に移動させるステージ３６が配置されている。
【００２７】
仕切弁装置１０は、第１チャンバ１６と第２チャンバ３２との間に配置されていて、図２および図３に、その詳細を示すように、電子銃カラム１２側に配置された上弁座ブロック４０と、上弁座ブロック４０と対向するように、収束カラム１４側に配置された下弁座ブロック４２と、上，下弁座ブロック４０，４２間に設けられた間隙部４５間に、スライド移動自在に挿入される仕切弁体４４とを備えている。
【００２８】
上弁座ブロック４０は、平板状に形成され、そのほぼ中心に電子ビームＢの通過が可能な第１貫通孔４０ａが貫通形成されているとともに、第１チャンバ１６の下端に設けられた開口部１６ａの直下に配置されていて、電子銃カラム１２と間隙部４５とに連通している。
【００２９】
下弁座ブロック４２は、そのほぼ中心に電子ビームＢの通過が可能な第２貫通孔４２ａが貫通形成されており、この第２貫通孔４２ａは、上弁座ブロック４０の第１貫通孔４０ａと同軸上に設けられていて、収束カラム１４と間隙部４５とに連通している。
【００３０】
本実施例の場合、下弁座ブロック４２は、円盤部４２ｂと、この円盤部４２ｂの上部に一体に形成された円筒状の突起部４２ｃとを備えていて、円盤部４２ｂの外周が、第２チャンバ３２の上端に設けられた開口部３２ａ内に嵌着固定されている。
【００３１】
第２貫通孔４２ａは、突起部４２ｃと円盤部４２ｂとを貫通するようにして形成されている。突起部４２ｃの上端には、テーパ面４２ｄが形成されているとともに、このテーパ面４２ｄの端部に、上弁座ブロック４０の一端が固定されている。
【００３２】
このようなテーパ面４２ｄを設けることで、対向配置された上，下弁座ブロック４０，４２間に形成される間隙部４５は、仕切弁体４４の挿入端から奥側に向けて、漸次間隔が狭くなるようになっている。
【００３３】
一方、仕切弁体４４は、断面が楔状に形成された本体４４ａと、本体４４ａの一端に設けられた凸部４４ｂとを備え、本体４４ａには、図外のシリンダにより伸縮駆動されるシリンダーロッド４６の一端が固設されている。
【００３４】
本体４４ａの下面４４ｃには、下弁座ブロック４２のテーパ面４２ｄと密着可能な逆テーパ面が形成され、本体４４ａの上面４４ｄは、上弁座ブロック４０の下面に当接するようになっている。
【００３５】
凸部４４ｂは、逆テーパ状の下面４４ｃの下端側にあって、その先端は、下弁座ブロック４２の円盤部４２ｂの上面に固設されたガイド板４８の上面に摺接している。
【００３６】
本体４４ａの下面４４ｃには、Ｏリング５０が保持されている。このＯリング５０は、下面４４ｃに環状に設けられた凹溝内に収納されていて、下弁座ブロック４２の第２貫通孔４２ａの直径よりも大きな内径を有しいる。
【００３７】
Ｏリング５０は、仕切弁体４４が空隙部４５の奥側にスライド移動して、下面４４ｃが第２貫通孔４２ａを閉塞した際に、第２貫通孔４２ａの外周を周回するように密着して、シール機能を発揮する。
【００３８】
本実施例の場合には、上記構成に加えて、上弁座ブロック４２にシャッタ５２が配置されている。シャッタ５２は、上弁座ブロック４０の第１貫通孔４０ａの一端に係止したバネにより、常時、この第１貫通孔４０ａを開放する方向に付勢されている。
【００３９】
シャッタ５２は、第１貫通孔４０ａを閉塞できる幅と長さとを備え、図２に示すように、仕切弁体４４が第１貫通孔４０ａを開放した際には、バネの弾性力により下方側に回動して、その先端が下弁座ブロック４２のテーパ面４２ｄに当接して、間隙部４５を閉塞する。
【００４０】
シャッタ５２が間隙部４５を閉塞すると、その後方に後退しているＯリング５０は、電子ビームＢ側に露出するのが阻止され、Ｏリング５０に散乱電子が堆積することが防止されるようになっている。
【００４１】
以上のように構成された仕切弁装置１０において、電子銃カラム１２と収束カラム１４とを、真空状態で遮断する態様について説明する。カラム１２，１４間を遮断する際には、図２に示すように、シリンダーロッド４６を矢印方向（同図の左方向）に移動させることで、仕切弁体４４を同じ方向にスライド移動させて、本体４４ａを間隙部４５の奥側に挿入する。
【００４２】
この場合、仕切弁体４４は、本体４４ａの上面が４４ｄが、上弁座ブロック４０の下面に摺接しながらスライド移動し、また、凸部４４ｄがガイド板４８の上面に摺接しながらスライド移動する。
【００４３】
そして、本体４４ａの逆テーパ状の下面４４ｃが、下弁座ブロック４２のテーパ面４２ｄに当接すると、それ以上仕切弁体４４を奥側へスライド移動することが規制され、このときの状態が図２に示されている。
【００４４】
この場合、第１貫通孔４０ａを開放する方向に常時付勢されているシャッタ５２は、本体４４ａのスライド移動に伴って、付勢力に抗して、第１貫通孔４０ａ側に回動させられ、第１貫通孔４０ａを閉塞するようになる。
【００４５】
また、これと同時に、第１貫通孔４０ａは、仕切弁体４４の上面４４ｃにより閉塞される。一方、仕切弁体４４の下面４４ｃに保持されているＯリング５０は、下面４４ｃとテーパ面４２ｄとが当接することにより、第２貫通孔４２ａの外周を周回するように密着して、シール機能を発揮する。
【００４６】
このような状態になると、電子銃カラム１２ないしは収束カラム１４のチャンバ１６，３２のいずれか一方を大気に開放しても、他方は、Ｏリング５０によりシールされているので、気密性が保たれる。なお、図２，３においては、第１および第２チャンバ１６，３２間は、気密性のスペーサ部材などを介装することにより気密性が確保されている。
【００４７】
一方、電子銃カラム１２と収束カラム１４とを、真空状態で連通させる場合には、図２に示した状態から、図３に示すように、シリンダーロッド４６を矢印方向（図２の場合と逆方向）に移動させる。
【００４８】
シリンダーロッド４６の移動に伴って、仕切弁体４４も同じ方向にスライド移動する。この際には、仕切弁体４４の本体４４ａは、上面４４ｄが、上弁座ブロック４０の下面に摺接しながら案内され、かつ、凸部４４ｄがガイド板４８の上面に摺接しながら案内移動される。
【００４９】
そして、本体４４ａの下面４４ｃが、下弁座ブロック４２のテーパ面４２ｄから所定間隔だけ離間すると、第２貫通孔４２ａの閉塞が解除されると共に、本体４４ａの上面４４ｄは、第１貫通孔１６ａを開放する。このようにして第１，２貫通孔１６ａ，４２ａが開放されと、電子銃カラム１２と収束カラム１４とが相互に連通する。
【００５０】
この場合、シャッタ５２は、本体４４ａが移動すると、その移動に伴って、バネ付勢により下方側に回動して、その先端が下弁座ブロック４２のテーパ面４２ｄに当接して、間隙部４５を閉塞して、Ｏリング５０が電子ビームＢ側に露出するのを阻止する。
【００５１】
さて、以上のように構成された仕切弁装置１０によれば、仕切り弁体４４は、第１貫通孔４０ａを開閉する上面４４ｄと、第１貫通孔４０ａを閉塞した際に、第２貫通孔４２ａの外周を周回するように密着するシール用Ｏリング５０を保持する下面４４ｃとを有しており、スライド移動して第１貫通孔４０ａを開閉する面と、気密性を確保して、真空状態を維持するＯリング５０を保持する面とが、異なった面に配置されているので、スライド移動させる条件と、気密性を維持する条件とに、それぞれ個別に対応することができる。
【００５２】
このようにして、個別対応が可能になると、それぞれに最も適した特性を採用することができ、これにより、電子銃カラムと収束カラムとの個別の真空状態の維持と、相互の連通とが長期に亘って確保できる。
【００５３】
また、本実施例の場合には、上弁座ブロック４０には、仕切弁体４４のスライド移動に伴って、第１貫通孔４０ａを開閉するとともに、仕切弁体４４が第１貫通孔４０ａを開放した際に、間隙部４５を閉塞して、Ｏリング５０が、電子ビームＢ側に露出するのを阻止するシャッタ５２を設けている。
【００５４】
このため、Ｏリング５０に電子ビームＢからの散乱電子が堆積することが防止され、帯電に伴う電子ビームＢの走行方向の偏向の発生を排除できる。
【００５５】
また、本実施例の場合には、シャッタ５２は、第１貫通孔４０ａを開放する方向に常時バネ付勢されていて、仕切弁体４４のスライド移動に伴って、間隙部４５を自動的に閉塞するので、確実にＯリング５０に散乱電子が堆積することが防止される。
【００５６】
さらに、本実施例では、下弁座ブロック４２は、上弁座ブロック４０と対向する上面に、間隙部４５が仕切弁体４４の挿入端から奥側に向けて間隔が漸次狭くなるようにするテーパ面４２ｄを有し、Ｏリング５０を保持する仕切弁体４４の下面４４ｃを、テーパ面４２ｄと密着可能な逆テーパ面としている。
【００５７】
このため、仕切弁体４４のスライド移動に伴って、Ｏリング５０が下弁座ブロック４２のテーパ面４２ｄに接触しながら移動することが防止され、これにより、スライド移動に伴って、Ｏリング５０が磨耗することがなくなり、気密性を長期に確保することができる。
【００５８】
なお、上記実施例では、Ｏリング５０の帯電を防止するシャッタ５２を備えた仕切弁装置１０を例示したが、例えば、Ｏリング５０に帯電が非常に少ない材質を採用する場合や、帯電に伴う電子ビームＢの偏向が問題になら場合には、シャッタ５２は、必ずしも必要としない。
【００５９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明にかかる電子銃の仕切弁装置によれば、電子銃カラムと収束カラムとの個別の真空状態の維持と、相互の連通とを長期に亘って確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる電子銃の仕切弁装置の配置位置の説明図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】図１の要部拡大図である。
【符号の説明】
１０        仕切弁装置
１２        電子銃カラム
１４        収束カラム
１６        第１チャンバ
３２        第２チャンバ
４０        上弁座ブロック
４０ａ      第１貫通孔
４２        下弁座ブロック
４２ａ      第２貫通孔
４４        仕切弁体
４５        間隙部
５０        Ｏリング
５２        シャッタ
【図１】
2004171938.tif 000003
【図２】
2004171938.tif 000004
【図３】
2004171938.tif 000005