(57)【要約】【課題】  電子銃室を高真空に維持したまま、簡単な機構で粉塵等発生させることなく簡単にフィラメント交換等を行う。【解決手段】フィラメントＦと、一方の端面にフィラメントＦが取り付けられた絶縁柱体２３と、内部に前記絶縁柱体２３に取り付けられたフィラメントＦを導入するための第１の導入穴と該フィラメントから発生した電子ビームを外部に取り出す導出穴Ｈとを有する電子銃室２１と、該電子銃室に前記第１の導入穴を介して連通する交換室２２であって、前記絶縁柱体２３を外部から導入し前記第１の導入穴を介して前記電子銃室２１内へ到達させるための第２の導入穴とを有する交換室２２と、該交換室内部を真空排気及びリークする手段と、前記第１の導入穴を遮断する弁体２７と、前記絶縁柱体２３を前記フィラメントＦが電子銃室２１内に配置される状態から前記交換室２２に配置される状態に移動させる手段とを備えた事を特徴とする電子ビーム発生装置。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビーム発生体と、一方の端面に前記電子ビーム発生体が取り付けられた絶縁柱体と、真空に維持される電子銃室であって、内部に前記絶縁柱体に取り付けられた前記電子ビーム発生体を導入するための第１の導入穴と該電子ビーム発生体から発生した電子ビームを外部に取り出す導出穴とを有する電子銃室と、該電子銃室に前記第１の導入穴を介して連通する交換室であって、前記絶縁柱体を外部から導入し前記第１の導入穴を介して前記電子銃室内へ到達させるための第２の導入穴とを有する交換室と、該交換室内部を真空排気及びリークする手段と、前記第１の導入穴を遮断する手段と、前記絶縁柱体を前記電子ビーム発生体が電子銃室内に配置される状態から前記交換室に配置される状態に移動させる絶縁柱体移動手段とを備えた事を特徴とする電子ビーム発生装置。
【請求項２】
前記電子ビーム発生体はフィラメントである請求項１記載の電子ビーム発生装置。
【請求項３】
前記電子ビーム発生体を取り囲む様に前記絶縁円柱体にウェネルト電極が取り付けられている請求項１記載の電子ビーム発生装置。
【請求項４】
前記ウェネルト電極は前記絶縁柱体に対し着脱可能に成っている請求項３記載の電子ビーム発生装置。
【請求項５】
前記電子ビーム発生体は電界放出により電子ビームを発生するエミッタである請求項１記載の電子ビーム発生装置。
【請求項６】
前記ウェネルト電極は前記絶縁円柱体に対し着脱可能に成っている請求項３記載の電子ビーム発生装置。
【請求項７】
前記電子ビーム発生体は電界放出により電子ビームを発生するエミッタである請求項１記載の電子ビーム発生装置。
【請求項８】
前記移動手段は、前記絶縁円柱体に取り付けられたラックと、前記交換室壁に取り付けられたモーターの回転軸に繋がるピニオン軸を備え、該ピニオン軸により前記ラックを駆動する様に成してある請求項１記載の電子ビーム発生装置。
【請求項９】
前記開閉手段は、弁体と、該弁体を前記電子銃室に設けられた孔を横切る様に移動させることが出来る弁体往復移動手段から成る請求項１記載の電子ビーム発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子ビーム描画装置等に使用される電子ビーム発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、半導体素子の高密度化は益々進んでおり、この様な高密度化した半導体素子の作成手段として、最近、電子ビーム描画装置が注目されている。
【０００３】
図１は、この様な電子ビーム描画装置の１概略例を示したものである。
【０００４】
図中１は、例えば、陰極フィラメントＦ，ウェネルト電極Ｗ及びアノードＡを備えた電子銃、２は該電子銃からの電子ビームを被描画材料３上に集束させるための集束レンズ２、４Ｘ，４Ｙは、前記電子銃１からの電子ビームで前記被描画材料３上をＸ方向、Ｙ方向に走査させるためのＸ方向偏向器、Ｙ方向偏向器である。
【０００５】
５は描画すべきパターンデータ（パターンの位置データ及びＸ・Ｙ方向寸法データ等から成る）が貯蔵されたデータメモリ、６は該データメモリから描画すべきパターンデータを読み出し、該パターンデータを走査信号生成指令と共に走査信号生成回路７に供給する制御装置である。
【０００６】
８Ｘは前記走査信号作成回路７からのＸ方向走査信号をアナログ信号に変換し、増幅回路９Ｘを介して前記Ｘ方向偏向器４Ｘに供給するＤＡ変換器、８Ｙは前記走査信号作成回路７からのＹ方向走査信号をアナログ信号に変換し、増幅回路９Ｙを介して前記Ｙ方向偏向器４Ｙに供給するＤＡ変換器である。
【０００７】
尚、図中１０は、ブランキング偏向器ＢＤとブランキング板ＢＰとから成るブランカーで、前記被描画材料３上にパターンを描かない時間帯に、前記電子銃１からの電子ビームを大きく偏向することにより、電子ビームが前記被描画材料３上に達しない様にするためのものである。
【０００８】
この様な装置において、前記制御装置６はデータメモリ５から描画すべきパターンデータを読み出し、該パターンデータを走査信号生成指令と共に走査信号生成回路７に供給する。
【０００９】
該走査信号生成回路は、送られてきたパターンデータに基づいてＸ方向走査信号及びＹ方向走査信号を生成し、前者を前記ＤＡ変換器８Ｘ及び増幅回路９Ｘを介してＸ方向偏向器４Ｘに、後者を前記ＤＡ変換器８Ｙ及び増幅回路９Ｙを介してＹ方向偏向器４Ｙにそれぞれ送る。
【００１０】
すると、前記電子銃１から発生され、前記集束レンズ２で被描画材料３上に集束された電子ビームは、前記Ｘ，Ｙ方向偏向器４Ｘ，４Ｙにより、描くべきパターンの描画位置を起点としてそのパターンのＸ，Ｙ寸法で設定された領域内を走査することになるので、該描画すべきパターンが被描画材料３上の所定位置に描画される。
【００１１】
所で、パターン描画精度向上のためには、前記電子銃１を常に最適な状態に維持しておく必要がある。その為に、例えば、前記陰極フィラメントＦの寿命を考慮して所定の使用時間毎に新しいフィラメントに交換したり、前記ウェネルト電極Ｗを定期的にクリーニングする様にしている。
【００１２】
図２は前記電子銃１が設けられている電子銃室部分の一概略例を示したものである。
【００１３】
図中２１は電子銃室で、前記ブランカー１０，集束レンズ２等を収容した電子光学系鏡筒１２の上に設けられた構成に成っている。
【００１４】
１３は前記陰極フィラメントＦとウェネルト電極Ｗを保持する絶縁円柱体で、高圧導入端子１４を介して送られて来るフィラメント加熱電源（図示せず）からの電流、高圧電源（図示せず）からの電圧をそれぞれ前記フィラメントＦ、該フィラメントとウェネルト電極Ｗ間に供給する導体を内部に備えている。
【００１５】
尚、前記陰極フィラメントＦ自身は、例えば、装着板１５を貫通する様に該装着板に設けられた電極棒Ｄａ，Ｄｂの一端部に取り付けられており、又、前記絶縁円柱体１３には、前記導体が電気的に繋がっているソケット（図示せず）設けられており、前記各電極棒の他端部分を該各ソケットに嵌め込むことにより、前記陰極フィラメントＦを前記絶縁円柱体１３に取り付けることが出来る。
【００１６】
又、前記ウェネルト電極Ｗの一方の端部には雌ねじが切られ、前記絶縁円柱体１３の先端部には前記導体に繋がり且つ外周に雄ねじが切られたウェネルト電極支持体（図示せず）が固定されており、前記ウェネルト電極Ｗの雌ねじ部を該ウェネルト電極支持体の雄ねじ部に螺合させることにより、前記ウェネルト電極Ｗを前記絶縁円柱体１３に取り付けることが出来る。
【００１７】
１６は中央部に孔Ｈが開けられた弁座体で、前記陰極フィラメントＦ側の面上中央部にアノードＡが取り付けられている。
【００１８】
１７はエアシリンダ機構の如き弁体移動器１８の作動によりロッド１９を介して前記弁座体１６の下面上を前記孔Ｈを横切る様に移動して該孔を塞いだり、開放したりする弁体である。
【００１９】
２０は前記電子銃室１１内を排気するための排気ポンプ（例えば、イオンポンプ）である。
【００２０】
この様な装置において、例えば、フィラメントを交換する場合には、前記弁体移動器１８により弁体１７を移動させ、前記弁座体１６の孔Ｈを塞ぐ。この状態で、前記電子銃室１１内をリークして大気圧の状態にする。
【００２１】
次に、例えば、リフト（図示せず）により電子銃室２１を前記電子光学系鏡筒１２から切り離す様につり上げ、この状態で、前記装着板１５を絶縁円柱体１３から取り外し、該絶縁円柱体に新しい装着板を取り付ける。そして、リフト（図示せず）により前記電子銃室１１を前記電子光学系鏡筒１２上に戻し、前記排気ポンプ２０により前記電子銃室１１内を高真空状態にする。
【００２２】
尚、前記ウェネルト電極Ｗをクリーニングしたり交換する場合もほぼ同様に行われる。
【００２３】
しかし、フィラメント交換等の後、前記電子銃室１１内を高真空状態にするのに極めて多くの時間を費やすことになり、パターン描画におけるスループット向上の妨げとなっている。
【００２４】
【特許文献１】特開昭５５−６８０９６号公報
【特許文献２】特開昭５８−３５８５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
所で、電子銃室の真空を破ることなくフィラメントやウェネルト電極の交換或いは、ウェネルト電極のクリーニング等を行うことが出来る機構が考えられている。
【００２６】
例えば、特開５８−３５８５１号では、電子銃室の側壁に孔を開け、該孔を仕切弁で塞いだり開放出来る様に成し、更に、前記電子銃室の側壁に予備室を取り付け、且つ、該予備室内に操作機構を有する筒体を設けて前記孔を通じてウェネルト操作体を駆動出来る様に成し、該ウェネルト操作体でフィラメントとウェネルト電極を備えたウェネルト取付台を絶縁円柱体から取り外すことが出来る様にしている。そして、前記電子銃室内で取り外したウェネルト取付台を前記予備室に移動させ、前記仕切弁で前記孔を塞ぎ、その後、前記予備室内をリークして、前記筒体を前記予備室から抜き取り、前記ウェネルト取付台を新しいフィラメントと交換している。そして、前記筒体を前記予備室内に挿入して該予備室内を排気し、その後、前記仕切弁で前記孔を開放し、前記ウェネルト操作体を操作して、ウェネルト取付台を前記絶縁円柱体に取り付ける様にしている。
【００２７】
しかしながら、前記ウェネルト操作体をウェネルト取付台に接触させることにより、前記絶縁円柱体に対して該ウェネルト取付台の取り外し及び取付を行っているので、接触による粉塵が前記電子銃内で発生し、結果的に該粉塵がパターン描画に悪影響を与えてしまう。又、前記の如きウェネルト操作体の駆動機構は複雑な機構であり、操作が難しく、費用も掛かってしまう。
【００２８】
本発明は、この様な問題点を解決するために成されたもので、新規な電子ビーム発生装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
本発明の電子ビーム発生装置は、電子ビーム発生体と、一方の端面に前記電子ビーム発生体が取り付けられた絶縁柱体と、真空に維持される電子銃室であって、内部に前記絶縁柱体に取り付けられた前記電子ビーム発生体を導入するための第１の導入穴と該電子ビーム発生体から発生した電子ビームを外部に取り出す導出穴とを有する電子銃室と、該電子銃室に前記第１の導入穴を介して連通する交換室であって、前記絶縁柱体を外部から導入し前記第１の導入穴を介して前記電子銃室内へ到達させるための第２の導入穴とを有する交換室と、該交換室内部を真空排気及びリークする手段と、前記第１の導入穴を遮断する手段と、前記絶縁柱体を前記電子ビーム発生体が電子銃室内に配置される状態から前記交換室に配置される状態に移動させる絶縁柱体移動手段とを備えた事を特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、電子銃室を高真空に維持したまま、簡単な機構で絶縁円柱体を電子銃室に取り外したり取り付けたり出来るので、粉塵等発生させることなく簡単にフィラメントの如き電子ビーム発生体の交換等を行うことが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００３２】
図３は本発明の電子ビーム発生装置の一概略例を示す。尚、図中、前記図２で使用した記号と同一記号を付したものは同一構成要素である。
【００３３】
図中２１は電子光学系鏡筒１２の上に設けられた電子銃室で、該電子銃室の上には交換室２２が設けられており、該交換室の上壁と底壁（前記電子銃室２１の上壁でもある）の中央部には孔が開けられている。
【００３４】
２３は陰極フィラメントＦが取り付けられた装着板１５とウェネルト電極Ｗを保持する絶縁円柱体で、前記交換室２２の上壁と底壁（前記電子銃室２１の上壁でもある）の中央部に開けられた孔に上下移動可能且つ上方に引き抜き可能に嵌め込まれている。尚、フィラメントの交換等を行い、前記絶縁円柱体２３を前記孔内に嵌め込んだ時に、前記ウェネルト電極Ｗが前記アノードＡに衝突することなく、互いに所定の距離を保つ様に、該絶縁円柱体上部には交換室２２上壁上面に接触する鍔部２３Ｔが設けられている。
【００３５】
２４は前記交換室２２内を排気するための排気ポンプである。
【００３６】
前記交換室２２の側壁には、孔２２Ｈが開けられており、該孔内において、エアシリンダ機構の如き弁体移動器２５の作動によりロッド２６を介して弁体２７が前記交換室２２の下壁（前記電子銃室２１の上壁）の上面上を該交換室下壁の孔を横切る様に移動して該孔を塞いだり、開放したり出来る様に成してある。
【００３７】
２９は前記絶縁円柱体２３の上面に取り付けられたラック、３０は前記交換室２２の上壁上面にモーター保持台３１を介して取り付けられたモーター３２の回転軸に繋がるピニオン軸で、該ピニオン軸とラックは、該ピニオン軸が前記ラック２９に噛み合う様な位置に配置されている。
【００３８】
尚、図中Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３はＯリングである。又、図示しなかったが、前記交換室２２には該交換室内をリークすることが出来るリーク機構が備えられている。
【００３９】
この様な装置において、例えば、フィラメントを交換する場合には、前記弁体移動器１８により弁体１７を移動させ、前記弁座体１６の孔Ｈを塞ぐ。
【００４０】
次に、前記排気ポンプ２４により前記交換室２２内が前記電子銃室２１内と大差の無い真空度になる様に前記交換室２２内を排気する。
【００４１】
この状態において、前記モーター３２を作動し、前記ラック２９とピニオン軸の噛み合いの関係に基づいて前記絶縁円柱体２３を上昇させ、前記ウェネルト電極Ｗが前記交換室２２内に位置した時に一旦前記モーター３２の作動を停止させる。
【００４２】
この状態において、前記弁体移動器２５により弁体２７を移動させ、前記交換室２２の下壁に開けられた孔を該弁体で塞ぐ。
この状態で、前記交換室２２内を図示しないリーク機構により、リークして大気圧の状態にする。
【００４３】
次に、前記モーター３２を再び作動させ、前記絶縁円柱体２３を更に上昇させ、該絶縁円柱体２３を手動で前記交換室２２から引き抜ける位置に来たら、前記モーター３２の作動を停止させる。
【００４４】
そして、前記絶縁円柱体２３を前記交換室２２から引き抜き、該絶縁円柱体２３から装着板１５を取り外し、新しい装着板に交換する。
【００４５】
そして、該新しい装着板が取り付けられた絶縁円柱体２３を前記交換室２２に嵌め込み、前記モーター３２を作動させる。そして、前記ウェネルト電極Ｗが前記交換室２２内の所定の位置に来たら、前記モーターの作動を一旦停止させ、前記排気ポンプ２４により該交換室２２内を前記電子銃室２１内と大差の無い真空度になる様に排気する。
【００４６】
この状態において、前記弁体移動器２５により弁体２７を移動させ、前記交換室２２の下壁に開けられた孔を開放する。
【００４７】
次に、前記モーター３２を再び作動させ、前記ウェネルト電極Ｗが電子銃室２１内の所定に来たら該モーターの作動を停止させる。
【００４８】
尚、前記ウェネルト電極Ｗをクリーニングしたり交換する場合もほぼ同様に行われる。
【００４９】
尚、前記例では、陰極フィラメントＦを取り付けた装着板１５とウェネルト電極Ｗをそれぞれ独立して絶縁円柱体２３に取付、取り外し出来る電子ビーム発生装置を示したが、前記陰極フィラメントＦとウェネルト電極Ｗを一緒に取り付けた共通装着体を絶縁円柱体２３に取付、取り外し出来る電子ビーム発生装置に本発明を応用することも可能である。
前記ウェネルト電極Ｗをクリーニングしたり交換したりする際、電子銃室２１から抜き挿しする部分は、面積を小さくする事によって表面からのガス放出が少なくなり、真空排気時間短くなる。そのためには大気中に引き出す部分を小さく作り表面積を減らす事が考えられる。
しかし、ウェネルト電極Ｗを小さくすると電界集中が起こりウェネルト電極Ｗ、アノードＡ間との電界強度が大きくなってしまう。
そこで図４にウェネルト電極Ｗを分割構造とする実施例を示す。
図４の構成は図３とほぼ同様であるが、電子銃室２１の上壁に絶縁円柱体２３と同心円状に配置された絶縁円筒体３３が取り付けられており、その先端に中心に穴があいたリング状金属体３４が取り付けられている。絶縁円柱体２３を電子銃室２１内に挿入すると、リング状金属体３４の中央穴の内壁部分が、ウェネルト電極Ｗと接触し、電気的に導通し、電子線照射時にリング状金属体３４はウェネルト電極Ｗの一部として機能する事を特徴とする。
それはウェネルトを大きくした事と同等に機能し、ウェネルト電極Ｗを小型化してもアノードＡ間との電界強度増大を防止できる。
【００５０】
又、前記例では、陰極フィラメント，ウェネルト電極及びアノードＡを備えた電子ビーム発生装置のフィラメント及び／若しくはウェネルト電極を交換したりクリーニングするものを取り上げたが、本発明は、エミッタ，引出電極及び補助電極を備えた電界放出型の電子ビーム発生装置のエミッタを交換する場合にも応用可能である。
【００５１】
又、前記電子銃室２１と交換室２２の境に開けられた孔の開閉を、弁体２７，ロッド及び弁体移動器２５で行う様にしたが、この様な機構に限定されず、例えば、前記孔近傍にドアを取付け、該ドアをドア回転駆動機構で回転させて前記孔の開閉を行う様にしても良いし、或いは、前記電子銃室２１と交換室２２の境の壁の中央部に真空バルブを設けても良い。
【００５２】
又、前記絶縁円柱体２３を移動させる機構は前記図２に示す機構に限定されない。例えば、前記絶縁円柱体２３をリフトで移動させる様に成しても良い。
【００５３】
又、前記例では電子ビーム描画装置に使用される電子ビーム発生装置について説明したが、本発明の電子ビーム発生装置は走査型電子顕微鏡や電子ビーム検査装置等の電子ビーム装置に使用される電子ビーム発生装置にも応用可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】電子ビーム描画装置の１概略例を示したものである。
【図２】図１に示す装置に使用される電子ビーム発生装置の１概略例を示したものである。
【図３】本発明の電子ビーム発生装置の１概略例を示したものである。
【図４】本発明の電子ビーム発生装置の１概略例を示したものである。
【符号の説明】
【００５５】
１…電子銃、Ｆ…フィラメント陰極、Ｗ…ウェネルト電極、Ａ…アノード、２…集束レンズ、３…被描画材料、４Ｘ…Ｘ方向偏向器、４Ｙ…Ｙ方向偏向器、５…データメモリ、６…制御装置、７…走査信号生成回路、８Ｘ，８Ｙ…ＤＡ変換器、９Ｘ，９Ｙ…増幅回路、１０…ブランカー、１１…電子銃室、ＢＤ…ブランキング偏向器、ＢＰ…ブランキング板、１２…電子光学系鏡筒、１３…絶縁円柱体、１４…高圧導入端子、１５…装着板、１６…弁座体、１７…弁体、１８…弁体移動器、１９…ロッド、２０…排気ポンプ、２１…電子銃室、２２…交換室、２３…絶縁円柱体、２４…排気ポンプ、２５…弁体移動器、２６…ロッド、２７…弁体、２９…ラック、３０…ピニオン軸、３１…モーター保持台、３２…モーター、３３…絶縁円筒体、３４…リング状金属体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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