(57)【要約】【課題】電子銃室内におけるパーティクルを効率良く、かつ確実に除去することによって放電の可能性を低減させることができる電子銃、荷電粒子ビーム描画装置及びパーティクルの除去方法を提供する。【解決手段】電子を放出する電子源１１ｃと、電子源１１ｃから放出される電子を収束するウエネルト１１ｄと、を含むカソード１１ａと、電子源１１ｃとの間で加速電圧が印加されるアノード１１ｂと、カソード１１ａとアノード１１ｂとを納める電子銃室１１ｅに接続され、電子銃室１１ｅ内を真空状態に作出する真空排気系１１ｌと、真空排気系１１ｌと対向する位置に設けられ、電子銃室１１ｅ内に気体を導入する気体導入口１１ｍと、を備え、ウエネルト１１ｄには、ウエネルト１１ｄに付着するパーティクルＰを除去する際にウエネルト１１ｄに電圧を印加するパーティクル除去用電源機構２６が接続されている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子を放出する電子源と、前記電子源から放出される電子を収束するウエネルトと、を含むカソードと、
前記電子源との間で加速電圧が印加されるアノードと、
前記カソードと前記アノードとを納める電子銃室に接続され、前記電子銃室内を真空状態に作出する真空排気系と、
前記真空排気系と対向する位置に設けられ、前記電子銃室内に気体を導入する気体導入口と、を備え、
前記ウエネルトには、前記ウエネルトに付着するパーティクルを除去する際に前記ウエネルトに電圧を印加するパーティクル除去用電源機構が接続されていることを特徴とする電子銃。
【請求項２】
前記電子源は、回転自在に配設された回転体上に複数配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電子銃。
【請求項３】
電子を放出する電子源と、前記電子源から放出される電子を収束するウエネルトと、を含むカソードと、
前記電子源との間で加速電圧が印加されるアノードと、
前記カソードと前記アノードとを納める電子銃室に接続され、前記電子銃室内を真空状態に作出する真空排気系と、
前記真空排気系と対向する位置に設けられ、前記電子銃室内に気体を導入する気体導入口と、
前記ウエネルトに接続され、前記ウエネルトに付着するパーティクルを除去する際に前記ウエネルトに電圧を印加するパーティクル除去用電源機構と、
前記パーティクル除去用電源機構を用いて前記ウエネルトに付着する前記パーティクルを除去する際に、併せて前記気体導入口から気体を前記電子銃室内に送り込むとともに、前記気体に乗せて前記ウエネルトから離反した前記パーティクルを前記電子銃室から吸引させるべく前記真空排気系を駆動させる制御計算機と、
を備えることを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項４】
カソードとアノードとを納める電子銃室に接続され、前記電子銃室内を真空状態に作出する真空排気系を駆動させるとともに、前記真空排気系と対向する位置に設けられる気体導入口から前記電子銃室内に気体を導入するステップと、
前記カソードを構成するウエネルトに付着するパーティクルを除去するために前記ウエネルトに電圧を印加するパーティクル除去用電源機構を駆動させるステップと、
前記パーティクル除去用電源機構を用いて前記ウエネルトに電圧を印加するステップと、
を備えることを特徴とするパーティクルの除去方法。
【請求項５】
電子銃のカソードを構成する電子源が回転自在に配設された回転体上に複数配置されている場合に、前記回転体に対向して配置される気体導入口を駆動させて気体を前記回転体に対して送るステップと、
前記回転体を挟み対向する位置に配置される吸引装置を駆動させて前記気体導入口から送られる前記気体を吸引するステップと、
前記回転体に付着するパーティクルを除去するために前記回転体に電圧を印加するパーティクル除去用電源機構を駆動させるステップと、
前記パーティクル除去用電源機構を用いて前記回転体に電圧を印加するステップと、
を備えることを特徴とするパーティクルの除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、電子銃、荷電粒子ビーム描画装置及びパーティクルの除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスに所望の回路パターンを形成するために、リソグラフィー技術が用いられる。リソグラフィー技術では、マスク（レチクル）と称される原画パターンを使用したパターンの転写が行われる。この際、高精度なレチクルを製造するために、優れた解像度を備える電子ビーム（電子線）描画技術が用いられる。
【０００３】
レチクルに電子ビーム描画を行う荷電粒子ビーム描画装置の一方式として、例えば可変成形方式を挙げることができる。すなわち、ここでは図示しないが、この可変成形方式は、第１成形アパーチャの開口と、第２成形アパーチャの開口とを通過することで成形された電子ビームによって可動ステージに載置された試料上に図形パターンが描画される。
【０００４】
ここで電子ビームは、荷電粒子ビーム描画装置の電子銃を構成する電子源から放出される熱電子が加速電圧によって加速されることで試料に照射される。電子源等は、電子銃室内に設けられているが、電子ビームの照射に当たっては安定的な照射を行うべく、この電子銃室内は高真空の状態に維持される必要がある。
【０００５】
但し、例えば一般的に金属材料は、水や他の気体分子等の多様な吸着物質や粉塵、微細なゴミ（以下、このような物をまとめて「パーティクル」と表わす）が吸着する可能性がある。そのため電子銃室内に存在する金属材料にもパーティクルが付着している場合がある。このようなパーティクルは例えば、電子銃室内の高真空の状態作出に当たって障害となるばかりではなく、描画処理が行われる際に電子銃から放出される電子ビームを不安定にすることも考えられる。また、電子によりチャージアップした結果、放電が発生する原因となり得る。
【０００６】
この放電に関していえば、例えば電子銃室内で大きな放電が生ずると、電子銃が破損、或いは、電源が故障する等のトラブルが発生する。また、放電の規模が小さくとも瞬間的に加速電圧が低下し、放電の瞬間や放電直後に、例えば露光に異常が生ずる場合もある。このように放電が生ずることによって電子銃の性能が劣化すると、描画処理に支障をきたすばかりではなく、結果として荷電粒子ビーム描画装置の停止を伴う重大な問題が生じかねない。
【０００７】
このような問題が発生することに対して、特許文献１に記載の発明では、以下のように対処している。すなわち、荷電粒子線を照射する荷電粒子線源における放電を検知し、放電を検知した場合にはログを作成するとともに、予め決められたエラー処理を行う。
【０００８】
このように放電を検知してログを作成することによって放電の経過から放電により発生する重大なトラブルを早期に予測し対処することができる。また、放電が起こった場合には、露光動作の停止やチップ検査等のエラー処理を行うことにより、デバイス製造時の歩留まりを向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−９５９８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献１に記載されている発明は、あくまでも放電を検知することを全ての処理の始点としており、放電が生ずる原因そのものを取り除くといった発想はない。例えば、電子銃室内のパーティクルを除去することで放電自体の発生を減少させることができれば、その後に発生が予想できるトラブルを未然に防ぐことも可能となる。
【００１１】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、電子銃室内におけるパーティクルを効率良く、かつ確実に除去することによって放電の可能性を低減させることができる電子銃、荷電粒子ビーム描画装置及びパーティクルの除去方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の実施の形態に係る第１の特徴は、電子銃において、電子を放出する電子源と、電子源から放出される電子を収束するウエネルトと、を含むカソードと、電子源との間で加速電圧が印加されるアノードと、カソードとアノードとを納める電子銃室に接続され、電子銃室内を真空状態に作出する真空排気系と、真空排気系と対向する位置に設けられ、電子銃室内に気体を導入する気体導入口と、を備え、ウエネルトには、ウエネルトに付着するパーティクルを除去する際にウエネルトに電圧を印加するパーティクル除去用電源機構が接続されている。
【００１３】
また、上記電子銃において、電子源は、回転自在に配設された回転体上に複数配置されていることが望ましい。
【００１４】
本発明の実施の形態に係る第２の特徴は、荷電粒子ビーム描画装置において、電子を放出する電子源と、電子源から放出される電子を収束するウエネルトと、を含むカソードと、電子源との間で加速電圧が印加されるアノードと、カソードとアノードとを納める電子銃室に接続され、電子銃室内を真空状態に作出する真空排気系と、真空排気系と対向する位置に設けられ、電子銃室内に気体を導入する気体導入口と、ウエネルトに接続され、ウエネルトに付着するパーティクルを除去する際にウエネルトに電圧を印加するパーティクル除去用電源機構と、パーティクル除去用電源機構を用いてウエネルトに付着するパーティクルを除去する際に、併せて気体導入口から気体を電子銃室内に送り込むとともに、気体に乗せてウエネルトから離反したパーティクルを電子銃室から吸引させるべく真空排気系を駆動させる制御計算機とを備える。
【００１５】
本発明の実施の形態に係る第３の特徴は、パーティクルの除去方法において、カソードとアノードとを納める電子銃室に接続され、電子銃室内を真空状態に作出する真空排気系を駆動させるとともに、真空排気系と対向する位置に設けられる気体導入口から前記電子銃室内に気体を導入するステップと、カソードを構成するウエネルトに付着するパーティクルを除去するためにウエネルトに電圧を印加するパーティクル除去用電源機構を駆動させるステップと、パーティクル除去用電源機構を用いてウエネルトに電圧を印加するステップとを備える。
【００１６】
本発明の実施の形態に係る第４の特徴は、パーティクルの除去方法において、電子銃のカソードを構成する電子源が回転自在に配設された回転体上に複数配置されている場合に、回転体に対向して配置される気体導入口を駆動させて気体を回転体に対して送るステップと、回転体を挟み対向する位置に配置される吸引装置を駆動させて気体導入口から送られる気体を吸引するステップと、回転体に付着するパーティクルを除去するために回転体に電圧を印加するパーティクル除去用電源機構を駆動させるステップと、パーティクル除去用電源機構を用いて回転体に電圧を印加するステップとを備える。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、電子銃室内におけるパーティクルを効率良く、かつ確実に除去することによって放電の可能性を低減させることができる電子銃、荷電粒子ビーム描画装置及びパーティクルの除去方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態における荷電粒子ビーム描画装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態における制御計算機の内部構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態における電子銃の電子ビームの照射時の状態を示す模式図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における電子銃室内のパーティクルの除去の流れを示すフローチャートである。
【図５】本発明の第１の実施の形態における電子銃室内のパーティクル除去について説明する説明図である。
【図６】本発明の第２実施の形態におけるタレット電子銃のパーティクル除去について説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態における荷電粒子ビーム描画装置Ｓの全体構成を示すブロック図である。なお、以下の実施の形態においては、荷電粒子ビームの一例として電子ビームを用いた構成について説明する。但し、荷電粒子ビームは電子ビームに限られるものではなく、イオンビーム等の荷電粒子を用いたビームであっても良い。
【００２１】
荷電粒子ビーム描画装置Ｓは、試料に所定のパターンを描画する装置であり、特に可変成形型の描画装置の一例である。図１に示すように、荷電粒子ビーム描画装置Ｓは、大きく描画部１と制御部２を備えている。描画部１は、電子鏡筒１０としての電子銃１１及び電子光学系１２と、描画室１３を備えている。
【００２２】
電子銃１１は、詳細は後述するが、電子を放出する電子源や、この電子源から放出される電子を収束するウエネルトから構成されるカソードと、電子源との間で加速電圧が印加されるアノード等から構成されている。
【００２３】
一方電子鏡筒１０を構成する電子光学系１２内には、図１では特に図示していないが、電子銃から照射される電子ビームの光路に沿って、例えば、照明レンズと、ブランキング偏向器と、ブランキングアパーチャと、第１の成形アパーチャと、投影レンズと、成形偏向器と、第２の成形アパーチャと、対物レンズと、位置偏向器とが順に配置されている。
【００２４】
描画室１３の中には、ここでは図示を省略しているが、ステージが配置される。ステージ上には、描画時には描画対象となるマスク等の試料が配置されることになる。
【００２５】
制御部２は、制御計算機２１と、偏向制御部２２と、偏向アンプ（ＤＡＣアンプユニット）２３と、ステージ制御部２４と、高圧電源２５と、パーティクル除去用電源機構２６とを備えている。制御計算機２１、偏向制御部２２、ステージ制御部２４、高圧電源２５、パーティクル除去用電源機構２６は、図示しないバスを介して互いに接続されている。また、偏向制御部２２とＤＡＣアンプユニット２３も図示しないバスを介して互いに接続されている。
【００２６】
なお、図１に示す本発明の実施の形態における荷電粒子ビーム描画装置Ｓには、本発明の実施の形態を説明する上で必要な構成のみを示している。従って、その他の構成、例えば、電子光学系１２内の各レンズを制御する制御回路等が付加されていても良い。
【００２７】
図２は、本発明の実施の形態における制御計算機２１の内部構成を示すブロック図である。制御計算機２１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１ａと、ＲＯＭ(Read Only Memory)２１ｂと、ＲＡＭ（Random Access Memory）２１ｃ及び入出力インターフェイス２１ｄがバス２１ｅを介して接続されている。入出力インターフェイス２１ｄには、入力部２１ｆと、表示部２１ｇと、通信制御部２１ｈと、記憶部２１ｉと、リムーバブルディスク２１ｊとが接続されている。
【００２８】
ＣＰＵ２１ａは、入力部２１ｆからの入力信号に基づいてＲＯＭ２１ｂから荷電粒子ビーム描画装置Ｓを起動するためのブートプログラムを読み出して実行し、記憶部２１ｉに格納されている各種オペレーティングシステムを読み出す。またＣＰＵ２１ａは、入力部２１ｆや入出力インターフェイス２１ｄを介して、図２において図示していないその他の外部機器からの入力信号に基づいて各種装置の制御を行う。
【００２９】
さらにＣＰＵ２１ａは、ＲＡＭ２１ｃや記憶部２１ｉ等に記憶されたプログラム及びデータを読み出してＲＡＭ２１ｃにロードするとともに、ＲＡＭ２１ｃから読み出されたプログラムのコマンドに基づいて、ショットデータを生成するための処理やデータの計算、加工等、一連の処理を実現する処理装置である。
【００３０】
入力部２１ｆは、荷電粒子ビーム描画装置Ｓの操作者が各種の操作を入力するキーボード、ダイヤル等の入力デバイスにより構成されており、操作者の操作に基づいて入力信号を作成しバス２１ｅを介してＣＰＵ２１ａに送信される。
【００３１】
表示部２１ｇは、例えば液晶ディスプレイである。この表示部２１ｇは、ＣＰＵ２１ａからバス２１ｅを介して出力信号を受信し、例えば電子銃１１に付着したパーティクルを除去する際の諸条件の設定を行うにあたって必要な条件等、或いはＣＰＵ２１ａの処理結果等を表示する。
【００３２】
通信制御部２１ｈは、ＬＡＮカードやモデム等の手段であり、荷電粒子ビーム描画装置ＳをインターネットやＬＡＮ等の通信ネットワークに接続することを可能とする手段である。通信制御部２１ｈを介して通信ネットワークと送受信したデータは入力信号または出力信号として、入出力インターフェイス２１ｄ及びバス２１ｅを介してＣＰＵ２１ａに送受信される。
【００３３】
記憶部２１ｉは、半導体や磁気ディスクで構成されている。記憶部２１ｉには、描画データの基となるレイアウトデータや描画データ、ＣＰＵ２１ａで実行されるプログラムやデータが記憶されている。
【００３４】
リムーバブルディスク２１ｊは、光ディスクやフレキシブルディスクのことであり、ディスクドライブによって読み書きされた信号は、入出力インターフェイス２１ｄ及びバス２１ｅを介してＣＰＵ２１ａに送受信される。
【００３５】
なお、本発明の実施の形態における荷電粒子ビーム描画装置Ｓでは、後述するように制御計算機２１の制御の下、パーティクル除去用電源機構２６を使用して電子銃１１に付着したパーティクルの除去を行う。
【００３６】
但し、パーティクル除去プログラムが記憶部２１ｉ、或いはリムーバブルディスク２１ｊに格納されており、ＣＰＵ２１ａに読み込まれ実行されることにより、パーティクル除去システムが荷電粒子ビーム描画装置Ｓに実装されることでパーティクルの除去が行われても良い。また、パーティクルの除去の際に荷電粒子ビーム描画装置Ｓに上記パーティクル除去プログラムが格納された別体の例えば、パーソナルコンピュータ等の情報端末を接続して、荷電粒子ビーム描画装置Ｓの電子銃室１１ｅ内のパーティクルの除去を行っても良い。
【００３７】
偏向制御部２２は、描画処理の際に電子銃から照射される電子ビームの向き（位置）を偏向するために用いられ、ＤＡＣアンプユニット２３に対して制御用のデジタル信号を出力する。ＤＡＣアンプユニット２３は、偏向制御部２２から入力されたデジタル信号をアナログ電圧信号に変換し、増幅させて偏向電圧として接続された各偏向器に出力する。このようにして、各偏向器には、それぞれ接続されるＤＡＣアンプから偏向電圧が印加される。かかる偏向電圧によって電子ビームが偏向させられる。
【００３８】
なお、ＤＡＣアンプユニット２３にいう「ＤＡＣ」は、「Ｄｉｇｉｔａｌ  ｔｏ  Ａｎａｌｏｇ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ」の頭文字である。また、図１に示す荷電粒子ビーム描画装置Ｓでは、ＤＡＣアンプユニット２３を１つのみ示して他のＤＡＣアンプユニット２３を省略しているが、ＤＡＣアンプユニット２３は、電子光学系１２内に設けられている偏向器ごとに設けられ接続されている。
【００３９】
ステージ制御部２４は、描画室１３内に移動可能に設けられる、図１では図示しないステージと制御計算機２１とに接続し、ステージの動きを検出するとともに制御している。
【００４０】
高圧電源２５は、電子銃１１を構成する各部と接続されており、電子ビームの照射を制御している。図３は、本発明の実施の形態における電子銃の電子ビームの照射時の状態を示す模式図である。図３においては、高圧電源２５は、破線で示されている。また、制御部２のその他各部の図示は省略しているが、高圧電源２５は制御計算機２１による制御が行われる。
【００４１】
電子銃１１は、電子ビームを放出するカソード１１ａとアース電極を備えるアノード１１ｂをと有する。カソード１１ａは、電子を放出する電子源１１ｃとウエネルト１１ｄとから構成される。電子銃１１は、真空チャンバ１１ｅを備え、カソード１１ａ等、電子銃１１を構成する各部を収納する。また、真空チャンバ１１ｅは、電子銃１１を構成する各部の周囲を高真空の状態に保つことができるようにする。なお、以下においては、真空チャンバ１１ｅを適宜「電子銃室１１ｅ」と表わす。
【００４２】
カソード１１ａを構成する電子源１１ｃは、例えば、六硼化ランタン（ＬａＢ６）等からなる。また、電子源１１ｃは、カソード加熱ヒータ１１ｆ，１１ｇに挟持される。カソード加熱ヒータ１１ｆ，１１ｇは、カソード加熱ヒータ電源１１ｈに接続されている。そのため、電子源１１ｃは、カソード加熱ヒータ１１ｆ，１１ｇにより加熱され、高温の状態となるように構成される。
【００４３】
ウエネルト１１ｄは、電子源１１ｃから放出される電子ビームが通過する開口部を備える。この開口部は、電子ビームを収束させるに好適な径が選択される。ウエネルト１１ｄは、電子源１１ｃから所望のビーム電流が得られるように、バイアス電源１１ｉにより制御され、電子源１１ｃから放出される電子を収束させるように機能する。
【００４４】
なお、電子源１１ｃの形状としては、例えば、図１或いは、図３に示すような形状のもの（以下、このような形状を持つ電子源を「シングル」と表わし、このような電子源を備える電子銃を「シングル電子銃」と表わす。）の他、回転体に複数の電子源が設けられる形状のもの（以下、このような形状を持つ電子源を「タレット」と表わし、このような電子源を備える電子銃を「タレット電子銃」と表わす。図６参照。）のいずれであっても構わない。本発明の第１の実施の形態においては、シングル電子銃を例に挙げて説明する。
【００４５】
荷電粒子ビーム描画装置Ｓの描画動作時において、カソード１１ａ等の各部を収納する電子銃室１１ｅ内は高真空の状態となる。この状態でカソード加熱ヒータ１１ｆ，１１ｇを介して電子源１１ｃとアノード１１ｂとの間に、例えば、５０ｋＶ程度の高電圧（加速電圧）が印加される。加速電圧の印加には、加速電源１１ｊが用いられる。また、カソード加熱ヒータ電源１１ｈを用いてカソード加熱電流１１ｋを供給することにより、カソード加熱ヒータ１１ｆ，１１ｇを通電加熱する。
【００４６】
なお、高圧電源２５には、図３に示されるように、上述したカソード加熱ヒータ電源１１ｈ、バイアス電源１１ｉ、及び加速電源１１ｊが含まれる。
【００４７】
その結果、電子源１１ｃが加熱され、電子源１１ｃから熱電子が放出される。この熱電子は加速電圧により加速されてカソード１１ａから電子ビームとして放出される。放出された電子ビームは、例えば、上述した電子光学系１２を構成する各部を通過してステージ上の対象へ描画を行う。
【００４８】
電子ビームは、ブランキング偏向器内を通過する際、ブランキング偏向器がＯＮの状態にされている場合にブランキングアパーチャを通過するように制御される。一方、ブランキング偏向器がＯＦＦの状態では、電子ビーム全体がブランキングアパーチャで遮蔽されるように偏向される。ブランキングアンプからの偏向電圧がＯＦＦからＯＮとなり、その後再度ＯＦＦになるまでにブランキングアパーチャを通過した電子ビームが１回の電子ビームのショットとなる。
【００４９】
かかる電子ビームがブランキングアパーチャを通過する状態、ブランキングアパーチャによって遮蔽される状態を交互に生成する偏向電圧がブランキングアンプから出力される。そしてブランキング偏向器は、ブランキングアンプから出力された偏向電圧によって、通過する電子ビームの向きを制御して、電子ビームがブランキングアパーチャを通過する状態、ブランキングアパーチャによって遮蔽される状態を交互に生成する。
【００５０】
以上のようにブランキング偏向器とブランキングアパーチャとを通過することによって生成された各ショットの電子ビームは、照明レンズにより矩形、例えば、長方形の孔を持つ第１の成形アパーチャ全体を照射する。ここで電子ビームをまず矩形、例えば長方形に成形する。そして、第１の成形アパーチャを通過した第１のアパーチャ像の電子ビームは、投影レンズにより第２の成形アパーチャ上に投影される。第１の成形アパーチャを通過した電子ビームの向きを制御するための偏向電圧がＤＡＣアンプユニットから印加された成形偏向器によって、かかる第２の成形アパーチャ上での第１のアパーチャ像は偏向制御され、ビーム形状と寸法を変化させることができる。
【００５１】
第２の成形アパーチャを通過した電子ビームの照射位置を制御するための偏向電圧がＤＡＣアンプユニットから位置偏向器に対して出力される。第２の成形アパーチャを通過し第２のアパーチャ像とされた電子ビームは、対物レンズにより焦点を合わせられ、ステージ制御部２４によって制御され連続的に移動するステージに載置された試料の所望する位置に照射される。
【００５２】
また、電子銃室１１ｅには、真空排気系１１ｌと、気体導入口１１ｍとが設けられている。真空排気系１１ｌは、電子ビームの放出を行う際に電子銃室１１ｅ内に高真空状態を作出するために用いられる。電子銃室１１ｅ内に高真空状態を作出するのは、真空度が低い、或いは、大気下では熱電子の適切な放出ができず描画処理に困難を来すからである。そこで、電子銃室１１ｅに接続される真空排気系１１ｌを用いて電子銃室１１ｅ内を高真空の状態とする。
【００５３】
一方、電子銃室１１ｅ内を点検等のため大気に開放する場合には、例えば、電子銃室１１ｅ内に窒素（Ｎ２）やアルゴン（Ａｒ）といった気体を導入する。そのため電子銃室１１ｅには気体導入口１１ｍが設けられている。この気体導入口１１ｍから気体を導入することで電子銃室１１ｅを大気開放する。気体導入口１１ｍから導入される気体は、寿絵に挙げた気体だけでなく、例えば、パーティクルの少ない洗浄度の高い気体であれば良い。
【００５４】
なお、本発明の実施の形態においては、気体導入口１１ｍは、放出される電子ビームを挟み真空排気系１１ｌの対向する位置に設けられる。真空排気系１１ｌと気体導入口１１ｍとが電子ビームを挟む対向した位置に設けられるのは、後述するように、電子銃室１１ｅ内のパーティクルを発生させた気流に乗せて除去する際に効果的だからである。また、真空排気系１１ｌ、或いは、気体導入口１１ｍの駆動、制御は、制御計算機２１によって行われる。
【００５５】
パーティクル除去用電源機構２６は、電子銃室１１ｅ内、特に、ウエネルト１１ｄに付着するパーティクルを除去する際に使用される。具体的な構成は、後述するパーティクル除去の流れを図を用いて説明する際に説明するが、パーティクルの除去処理を行う際に、ウエネルト１１ｄに電圧を印加することによって、ウエネルト１１ｄに付着したパーティクルをウエネルト１１ｄからはがし易くする（離反させ易くする）ためにパーティクル除去用電源機構２６を用いる。
【００５６】
図４は、本発明の第１の実施の形態における電子銃室１１ｅ内のパーティクルＰの除去の流れを示すフローチャートである。また、図５は、本発明の第１の実施の形態における電子銃室１１ｅ内のパーティクルＰの除去について説明する説明図である。図５では、図３に示されている電子銃１１に接続されている高圧電源２５の記載を省略し、替わりにパーティクル除去用電源機構２６が接続されている状態を示している。また、ウエネルト１１ｄには、帯電して付着しているパーティクルＰが示されている。
【００５７】
電子銃室１１ｅ内のパーティクルＰの除去処理は、電子銃室１１ｅが電子銃の交換等のために大気開放された後、新たな電子銃が設置され改めて描画処理を行うために真空状態の作出が行われる際に行われる。これはシングル電子銃、或いは、タレット電子銃の別を問わない。但し、後述するようにタレット電子銃は複数の電子源を備えていることから、シングル電子銃に比べて電子銃室１１ｅ内のパーティクルＰの除去処理の回数は少なくなる。
【００５８】
パーティクルＰは、電子銃室１１ｅ内の金属材料、例えばウエネルト１１ｄに付着し易い。これは、パーティクルＰが帯電しているからであり、また、ウエネルト１１ｄの表面にも凹凸の傷等が形成されており、パーティクルＰが付着し易い状態となっているからである。
【００５９】
電子銃の交換等が終了した後、まず電子銃室１１ｅに接続される真空装置がＯＮされ（ＳＴ１）、さらに気体導入口１１ｍから例えば窒素（Ｎ２）等の気体を導入する（ＳＴ２）。このように気体を導入しつつ、真空引きを行うことによって、電子銃室１１ｅ内に気体の流れ（気流）が発生する。真空排気系１１ｌによって吸引される気合いの流量としては、例えば、５ないし７０ｌ／ｍｉｎ程度が好ましい。
【００６０】
また、本発明の実施の形態においては、上述したように、真空排気系１１ｌと気体導入口１１ｍとは放出される電子ビームを挟んで対向する位置に設けられている。従って、気体導入口１１ｍから気体が導入され発生した気流は、図５の破線の矢印で示すように、その多くがウエネルト１１ｄ付近を流れて真空排気系１１ｌによって電子銃室１１ｅの外へと排気される。このように気流が発生していれば、この気流に乗せてパーティクルＰを電子銃室１１ｅの外へと排出することがより容易になる。
【００６１】
次に、パーティクル除去用電源機構２６がＯＮされる（ＳＴ３）。このパーティクル除去用電源機構２６の電源のＯＮ、或いは、ＯＦＦについては、制御計算機２１が電子銃室１１ｅ内の真空度を計測し、必要な真空度が確保されてことを確認した上でパーティクル除去用電源機構２６の電源をＯＮにする。
【００６２】
なお、本発明の実施の形態においては、パーティクル除去用電源機構２６の制御は、制御計算機２１によって行われる。但し、例えば、上述したように、情報端末を荷電粒子ビーム描画装置Ｓに接続して、電子銃室１１ｅ内のパーティクルの除去が行われる場合には、パーティクル除去用電源機構２６の制御は、当該情報端末によって行われる。従って、このように情報端末を用いてパーティクルの除去処理が行われる場合には、例えば、荷電粒子ビーム描画装置Ｓは必要な真空度が確保された場合に、その旨を報知するにとどめ、別途情報端末の操作者にパーティクル除去用電源機構２６の電源をＯＮにするように促しても良い。
【００６３】
図５において、パーティクル除去用電源機構２６は一点鎖線で示されている。パーティクル除去用電源機構２６は、ウエネルト１１ｄ及びカソード加熱ヒータ１１ｆ，１１ｇに接続されている。なお、図３に示されている配線とは異なり、ウエネルト１１ｄにもカソード加熱ヒータ１１ｆ，１１ｇにもパーティクル除去用電源機構２６が接続されている。これは、パーティクルの除去処理においては、ウエネルト１１ｄの電位とカソード加熱ヒータ１１ｆ，１１ｇの電位とを特に異ならせる必要はないからである。
【００６４】
パーティクル除去用電源機構２６には、正の電圧を印加する電源２６ａと負の電圧を印加する電源２６ｂとが設けられている。これは、正負の電圧を交互にウエネルト１１ｄに印加することによって、ウエネルト１１ｄに付着しているパーティクルＰをウエネルト１１ｄから離反させ易くするためである。正負の電圧を印加する際には、スイッチ２６ｃによって切り替えを行う。なお、図５においては、スイッチ２６ｃを機械的なスイッチとして表わしているが、電子的なスイッチング素子を利用しても良い。
【００６５】
ウエネルト１１ｄに正負の電圧を交互に印加することによって、ウエネルト１１ｄに帯電して付着しているパーティクルは、静電斥力によってウエネルト１１ｄから引き離される。ウエネルト１１ｄから引き離されたパーティクルＰは、気流に乗って真空排気系１１ｌを介して電子銃１１の外へと排出される。パーティクル除去用電源機構２６によって印加される電圧は、例えば１ｋＶ程度が好ましい。また正負の電圧は、予め定められた時間ごとに交互に印加される。
【００６６】
制御計算機２１では、パーティクル除去用電源機構２６を制御し、ウエネルト１１ｄに対して予め定められた回数、電圧を印加する（ＳＴ４）。どのくらいの回数電圧を印加するかについては、例えば、電子銃の種類や印加される電圧値等を勘案して任意に設定することができる。また、ここでは印加される電圧の回数を取り上げているが、例えば、ウエネルト１１ｄに印加された電圧値の合計を加算し、所定の値になるまで電圧を印加する、といった方法も採用することができる。
【００６７】
また、印加される電圧の正負をも設定することができるようにされていても良い。例えば、パーティクルＰが付着するウエネルト１１ｄが、例えば負の状態にある場合には、当該ウエネルト１１ｄに帯電して付着しているパーティクルＰは正に帯電している。従ってこのような場合には、ウエネルト１１ｄに印加する電圧として、例えば負の電圧よりも正の電圧を多く印加するといった方法も採用することができる。
【００６８】
ウエネルト１１ｄに対して所定回数電圧が印加された後（ＳＴ４のＹＥＳ）、パーティクルＰがウエネルト１１ｄから除去されたか否か確認する（ＳＴ５）。ここで除去の確認方法としては、例えば、レーザ等を使用したパーティクルカウンターを利用してウエネルト１１ｄに付着しているパーティクルＰを計数する、或いは、電荷量の推移をみる、といった方法を挙げることができる。但し、いずれの方法を採用しても構わない。また、そもそも所定回数、或いは、所定の電圧をウエネルト１１ｄに印加したことでウエネルト１１ｄからパーティクルＰが引き離されたと判断しても良い。
【００６９】
パーティクルＰが除去されていない場合には（ＳＴ５のＮＯ）、再びウエネルト１１ｄへ電圧を印加する（ＳＴ４参照）。一方、パーティクルＰが除去されたと判断された場合には（ＳＴ５のＹＥＳ）、電子銃室１１ｅ内に付着したパーティクルＰの除去は終了する。従って、パーティクル除去用電源機構２６をＯＦＦするとともに（ＳＴ６）、気体導入口１１ｍから気体の導入を停止する（ＳＴ７）。
【００７０】
また、真空装置の動きも停止させる（ＳＴ８）。但し、ウエネルト１１ｄに付着したパーティクルＰの除去処理が終了したことに続いて電子銃室１１ｅ内を真空状態へと移行させるべく真空引きを行う場合であれば、気体導入口１１ｍからの気体の導入が停止された後、引き続き真空排気系１１ｌを介して真空排気を行うことも可能である。
【００７１】
以上説明した通り、既設の真空排気系及び気体導入口を利用して電子銃室内に気流を生じさせるとともに、ウエネルトに対して正負の電圧を印加することで、ウエネルトに付着しているパーティクルを引き離し発生している気流に乗せて電子銃室外へと排出させることによって、電子銃室内におけるパーティクルを効率良く、かつ確実に除去することによって放電の可能性を低減させることができる電子銃、荷電粒子ビーム描画装置及びパーティクルの除去方法を提供することができる。
【００７２】
（第２の実施の形態）
次に本発明における第２の実施の形態について説明する。なお、第２の実施の形態において、上述の第１の実施の形態において説明した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、同一の構成要素の説明は重複するので省略する。
【００７３】
図６は、本発明の第２実施の形態におけるタレット電子銃３０のパーティクル除去について説明する説明図である。図６に示す電子銃は、タレット型の電子銃である。タレット電子銃は、複数のカソード３１と、複数のカソード３１を保持する円筒形状の回転体であるバレル３２と、を備える。
【００７４】
なお、電子銃室に当該タレット電子銃が備え付けられた場合には、シングル電子銃と同様、アース電極を備えるアノードと、電子放出部とを備えることになるが、図６に示すタレット電子銃３０は電子銃室に備え付けられた状態ではないので（製造後、電子銃室に備え付けられる前の状態であることから）、これらは備えられていない。
【００７５】
複数のカソード３１はそれぞれ電子を放出する電子源を備える。なお、電子源及び電子源から放出される電子を収束するためのウエネルトの役割は、バレル３２の所定の部分が各カソード３１に対してその機能を果たすようにされている。その意味では、カソード３１は上述した第１の実施の形態において説明したシングル電子銃のカソード１１ａと同様の構成を有する。
【００７６】
一般に電子銃においては、カソードの電子源に異常や寿命の問題が発生することがある。電子銃にカソードが１つのみ搭載されたシングル電子銃の場合、カソードの異常や寿命の問題が生ずると、電子銃から電子ビームを放出することができなくなる。この場合、荷電粒子ビーム描画装置自体の稼働を停止しなければならない。
【００７７】
そこで複数のカソードを１つのバレルに搭載して構成された電子銃がタレット電子銃である。上述したように、タレット電子銃では、複数のカソードが回転可能なバレルに間隔をあけて設けられている。電子源で異常が発生した場合は寿命の問題によって現在使用しているカソードを交換しなければならなくなった場合、バレルを回転させることによって未使用のカソードをアノードに対向して配置させることができる。
【００７８】
このようにタレット電子銃であれば、個々のカソードの異常発生頻度や寿命がシングル電子銃におけるカソードと同等であっても、バレルを回転させてバレルに複数設けられたカソードを交換しながら使用することが可能である。そのため、シングル電子銃に比べて長期間に亘って電子銃及び当該タレット電子銃を搭載した荷電粒子ビーム描画装置を停止させることなく稼働させることができる。従って、荷電粒子ビーム描画装置の稼働効率も上げることができる。
【００７９】
また、シングル電子銃に比べて長期間稼働可能ということは、電子銃の交換に伴う電子銃室の真空状態から大気開放への遷移回数が減る。従って、電子銃室内が外気汚染される可能性を低減させることにもつながる。
【００８０】
図６に示すタレット電子銃３０は、製造直後の状態であり、未だ荷電粒子ビーム描画装置に搭載されていない。すなわち、第２の実施の形態においては、タレット電子銃３０の製造工程で付着したパーティクルを荷電粒子ビーム描画装置へ搭載する前に除去する場合を説明する。なお、搭載後のタレット電子銃３０のパーティクルの除去処理は、上述した第１の実施の形態における流れと同一である。
【００８１】
タレット電子銃３０は、ガンハウジング４０内に円筒形状の回転体であるバレル３２が回転自在に収納される。また、バレル３２は、動力部３３に接続される回転軸３４と、支持部３５によって支持される。バレル３２は、ステンレス（ＳＵＳ）、チタン（Ｔｉ）、或いは、モリブデン（Ｍｏ）等の材料で構成される。
【００８２】
バレル３２の外周面には、開口部３６が円周上に略等間隔に複数設けられている。図６に示すバレル３２では、開口部３６が４つ設けられているが、どのくらいの数を設けるかは自由である。開口部３６の内部には、電子ビームを放出するカソード３１が設けられている。
【００８３】
バレル３２を支持する支持部３５には、カソード３１に高電圧を印加するための高圧端子が設けられている（図６においては図示せず）。図６においては、支持部３５に高圧電源２５の代わりにパーティクル除去用電源機構２６が接続されており、パーティクル除去用電源機構２６によってパーティクルを除去するための電圧が印加される。
【００８４】
また、このガンハウジング４０には、当該空間に存在する気体を吸引する吸引装置５０と、タレット電子銃３０を挟んで対向する位置に気体導入口６０が設けられている。
【００８５】
本発明の第２の実施の形態におけるタレット電子銃３０のパーティクル除去処理は、第１の実施の形態において説明したように真空排気がなされる空間にて行われるわけではなく、大気開放下で行われる。そのため、吸引装置５０としては、例えば、ＣＲ用の掃除機や既設のセントラルバキュームシステム等を利用することができる。また、気体導入口６０からガンハウジング４０内に導入される気体も、窒素（Ｎ２）やアルゴン（Ａｒ）に限られず、パーティクルが予め除去されている純度の高い気体であれば、例えば、高洗浄度エアー等であっても良い。
【００８６】
吸引装置５０と気体導入口６０とがタレット電子銃３０を挟んで対向する位置に設けられていることから、ガンハウジング４０内に気体が導入され吸引装置５０が吸引を開始すると、タレット電子銃３０の周囲に気流が発生する（図６の破線の矢印参照）。吸引装置５０によって吸引される気合いの流量としては、例えば、５ないし７０ｌ／ｍｉｎ程度が好ましい。
【００８７】
また、パーティクル除去用電源機構２６によって正負の電圧がタレット電子銃３０に印加されることによって、バレル３２や開口部３６、カソード３１等に付着しているパーティクルＰが引き離され、気流に乗ってガンハウジング４０の外へと排出される（図６の矢印参照）。パーティクルＰ除去の流れは、第１の実施の形態において図４を用いて説明した通りである。
【００８８】
以上説明した通り、既設の真空排気系及び気体導入口を利用して電子銃室内に気流を生じさせるとともに、ウエネルトに対して正負の電圧を印加することで、ウエネルトに付着しているパーティクルを引き離し発生している気流に乗せて電子銃室外へと排出させることによって、電子銃室内におけるパーティクルを効率良く、かつ確実に除去することによって放電の可能性を低減させることができる電子銃、荷電粒子ビーム描画装置及びパーティクルの除去方法を提供することができる。
【００８９】
特に、その製造工程においてパーティクルが付着しやすいとされるタレット電子銃に対して、製造後荷電粒子ビーム描画装置に搭載されるまでの間にパーティクルの除去処理を行っておくことで、搭載時にタレット電子銃に付着するパーティクルの量を大きく減少させることができる。荷電粒子ビーム描画装置への搭載後は、第１の実施の形態において説明したように適宜パーティクルの除去処理を行うことで、ますます長期間の使用に耐えうるというタレット電子銃の長所を発揮させやすくなる。
【００９０】
本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９１】
１１    電子銃
１１ａ  カソード
１１ｂ  アノード
１１ｃ  電子源
１１ｄ  ウエネルト
１１ｅ  電子銃室（真空チャンバ）
１１ｆ  カソード加熱ヒータ
１１ｇ  カソード加熱ヒータ
１１ｌ  真空排気系
１１ｍ  気体導入口
２６    パーティクル除去用電源機構
２６ａ  電源
２６ｂ  電源
２６ｃ  スイッチ
Ｐ    パーティクル
【図１】
2012248724.tif 000003
【図２】
2012248724.tif 000004
【図３】
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【図４】
2012248724.tif 000006
【図５】
2012248724.tif 000007
【図６】
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