特許 6118142 電子銃装置、描画装置、電子銃電源回路のリーク電流測定方法、及び電子銃電源回路のリーク電流判定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6118142

(24)【登録日】2017年3月31日

(45)【発行日】2017年4月19日

(54)【発明の名称】電子銃装置、描画装置、電子銃電源回路のリーク電流測定方法、及び電子銃電源回路のリーク電流判定方法

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/04 20060101AFI20170410BHJP

   H01J 37/305 20060101ALI20170410BHJP

【ＦＩ】

   H01J37/04 A

   H01J37/305 B

【請求項の数】5

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2013-47094(P2013-47094)

(22)【出願日】2013年3月8日

(65)【公開番号】特開2014-175173(P2014-175173A)

(43)【公開日】2014年9月22日

【審査請求日】2016年2月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】504162958

【氏名又は名称】株式会社ニューフレアテクノロジー

(74)【代理人】

【識別番号】100119035

【弁理士】

【氏名又は名称】池上 徹真

(74)【代理人】

【識別番号】100141036

【弁理士】

【氏名又は名称】須藤 章

(74)【代理人】

【識別番号】100088487

【弁理士】

【氏名又は名称】松山 允之

(72)【発明者】

【氏名】溝口 裕規

【審査官】 杉田 翠

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１７１０８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０５４０７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２４２９１６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｊ２７／００−２７／２６

３７／００−３７／１８

３７／２１

３７／２４−３７／２９５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

カソードと、
接地されたアノードと、
前記カソードと前記アノードとの間に配置されたウェネルトと、
前記カソードと前記アノード間に加速電圧を印加する加速電圧電源回路と、
前記加速電圧電源回路の陰極と前記ウェネルトとの間に電気的に接続されるように配置され、前記ウェネルトにバイアス電圧を印加するバイアス電圧電源回路と、
前記カソードにフィラメント電力を供給するフィラメント電力供給部と、
前記加速電圧電源回路と前記カソードとの間に電気的に直列に接続されるように配置された第１の電流検出部と、
前記加速電圧電源回路に対して前記第１の電流検出部と電気的に並列に接続されると共に、前記加速電圧電源回路と前記ウェネルトと前記バイアス電圧電源回路との間に電気的に直列に接続されるように配置された第２の電流検出部と、
前記加速電圧電源回路に対して前記第１の電流検出部と前記第２の電流検出部とにそれぞれ電気的に直列に接続されるように配置された第３の電流検出部と、
を備え、
前記第１と第２と第３の電流検出部は、前記カソードと前記アノード間に前記加速電圧が印加され、前記ウェネルトと前記アノード間に前記加速電圧と同電位のバイアス電圧が印加され、及び前記カソードにフィラメント電力を供給しない状態で、それぞれ電流値を測定することを特徴とする電子銃装置。

【請求項2】

請求項１記載の電子銃装置と、
前記電子銃装置から放出される電子ビームを用いて、試料にパターンを描画する描画部と、
を備えたことを特徴とする描画装置。

【請求項3】

カソードと接地されたアノード間に加速電圧を印加する工程と、
前記カソードと前記アノードとの間に配置されたウェネルトと、前記アノードとの間に、前記加速電圧と同電位の第１のバイアス電圧を印加する工程と、
前記カソードと前記アノード間に前記加速電圧が印加され、前記ウェネルトと前記アノード間に前記第１のバイアス電圧が印加され、及び前記カソードにフィラメント電力を供給しない状態で、前記加速電圧を印加する加速電圧電源回路と前記カソードとの間に流れる第１の電流値を測定する工程と、
前記カソードと前記アノード間に前記加速電圧が印加され、前記ウェネルトと前記アノード間に前記第１のバイアス電圧が印加され、及び前記カソードにフィラメント電力を供給しない状態で、前記加速電圧電源回路と前記ウェネルトとの間に流れる第２の電流値を測定する工程と、
を備えたことを特徴とする電子銃電源回路のリーク電流測定方法。

【請求項4】

前記カソードと前記アノード間に前記加速電圧が印加された状態で、前記ウェネルトと前記アノード間に前記カソードを加熱しても電子が放出しない第２のバイアス電圧を印加する工程と、
前記カソードと前記アノード間に前記加速電圧が印加され、前記ウェネルトと前記アノード間に前記第２のバイアス電圧が印加された状態で、前記加速電圧電源回路と前記カソードとの間に流れる第３の電流値と、前記加速電圧電源回路と前記ウェネルトとの間に流れる第４の電流値と、のうちの少なくとも１つを測定する工程と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項３記載の電子銃電源回路のリーク電流測定方法。

【請求項5】

カソードと接地されたアノード間に加速電圧を印加する工程と、
前記カソードと前記アノードとの間に配置されたウェネルトとアノード間に前記加速電圧と同電位の第１のバイアス電圧を印加する工程と、
前記カソードと前記アノード間に前記加速電圧が印加され、前記ウェネルトと前記アノード間に前記第１のバイアス電圧が印加され、及び前記カソードにフィラメント電力を供給しない状態で、前記加速電圧を印加する加速電圧電源回路と前記カソードとの間に流れる第１の電流値を測定する工程と、
前記カソードと前記アノード間に前記加速電圧が印加され、前記ウェネルトと前記アノード間に前記第１のバイアス電圧が印加され、及び前記カソードにフィラメント電力を供給しない状態で、前記加速電圧電源回路と前記ウェネルトとの間に流れる第２の電流値を測定する工程と、
前記第１の電流値を前記カソードとグランド間の第１のリーク電流と判定する工程と、
前記第２の電流値を前記ウェネルトとグランド間の第２のリーク電流と判定する工程と
を備えたことを特徴とする電子銃電源回路のリーク電流判定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電子銃装置、描画装置、電子銃電源回路のリーク電流測定方法、及び電子銃電源回路のリーク電流判定方法に係り、例えば、荷電粒子ビーム描画装置で用いるビーム源の電源回路のリーク電流の測定手法に関する。

【背景技術】

【0002】

電子ビーム装置では、ビーム源となる電子銃装置が用いられる。電子ビーム装置には、例えば、電子ビーム描画装置、電子顕微鏡といった種々も装置が存在する。例えば、電子ビーム描画について言えば、本質的に優れた解像性を有しており、高精度の原画パターンの生産に用いられる。

【0003】

半導体デバイスの微細化の進展を担うリソグラフィ技術は半導体製造プロセスのなかでも唯一パターンを生成する極めて重要なプロセスである。近年、ＬＳＩの高集積化に伴い、半導体デバイスに要求される回路線幅は年々微細化されてきている。これらの半導体デバイスへ所望の回路パターンを形成するためには、高精度の原画パターン（レチクル或いはマスクともいう。）が必要となる。電子ビーム描画装置は、かかる高精度の原画パターンの生産に用いられる。

【0004】

図８は、可変成形型電子線描画装置の動作を説明するための概念図である。
可変成形型電子線（ＥＢ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ）描画装置は、以下のように動作する。第１のアパーチャ４１０には、電子線３３０を成形するための矩形の開口４１１が形成されている。また、第２のアパーチャ４２０には、第１のアパーチャ４１０の開口４１１を通過した電子線３３０を所望の矩形形状に成形するための可変成形開口４２１が形成されている。荷電粒子ソース４３０から照射され、第１のアパーチャ４１０の開口４１１を通過した電子線３３０は、偏向器により偏向され、第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１の一部を通過して、所定の一方向（例えば、Ｘ方向とする）に連続的に移動するステージ上に搭載された試料３４０に照射される。すなわち、第１のアパーチャ４１０の開口４１１と第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１との両方を通過できる矩形形状が、Ｘ方向に連続的に移動するステージ上に搭載された試料３４０の描画領域に描画される。第１のアパーチャ４１０の開口４１１と第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１との両方を通過させ、任意形状を作成する方式を可変成形方式（ＶＳＢ方式）という。

【0005】

電子ビーム描画では、集積回路の微細化に伴い、更なる精度向上が求められている。その中には、電子銃装置から放出される電子ビームのエミッション電流の安定化等が挙げられる。しかしながら、電子銃装置内の各構成の絶縁性が弱いとリーク電流が発生してしまう。電子銃装置では、従来から、加速電圧電源と直列に、例えば加速電圧電源の正極とグランド（接地）間に電流計を配置して、エミッション電流を測定している。しかしながら、かかる電流計で測定される値には、エミッション電流とリーク電流との両方が含まれている。よって、エミッション電流とリーク電流との違いが判らない状態でエミッション電流を制御していることになってしまう。よって、リーク電流が発生すると、高精度なエミッション電流の制御が困難になってしまう。そのため、電子銃装置内に発生しているリーク電流を把握する必要がある。また、電子銃装置内といっても各構成部品によって絶縁性が異なるため、構成部品毎にリーク対象相手との間にどれだけのリーク電流がそれぞれ発生しているか把握することが必要となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００２−３０４９６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

そこで、本発明は、上述した問題点を克服し、電子銃装置内の構成部品毎のリーク電流を測定することが可能な装置及び方法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】

【0008】

本発明の一態様の電子銃装置は、
カソードと、
接地されたアノードと、
カソードとアノードとの間に配置されたウェネルトと、
カソードとアノード間に加速電圧を印加する加速電圧電源回路と、
加速電圧電源回路の陰極とウェネルトとの間に電気的に接続されるように配置され、ウェネルトにバイアス電圧を印加するバイアス電圧電源回路と、
カソードにフィラメント電力を供給するフィラメント電力供給部と、
加速電圧電源回路とカソードとの間に電気的に直列に接続されるように配置された第１の電流検出部と、
加速電圧電源回路に対して第１の電流検出部と電気的に並列に接続されると共に、加速電圧電源回路とウェネルトとバイアス電圧電源回路との間に電気的に直列に接続されるように配置された第２の電流検出部と、
加速電圧電源回路に対して第１の電流検出部と第２の電流検出部とにそれぞれ電気的に直列に接続されるように配置された第３の電流検出部と、
を備え、
前記第１と第２と第３の電流検出部は、前記カソードと前記アノード間に前記加速電圧が印加され、前記ウェネルトと前記アノード間に前記加速電圧と同電位のバイアス電圧が印加され、及び前記カソードにフィラメント電力を供給しない状態で、それぞれ電流値を測定することを特徴とする。

【0009】

本発明の一態様の描画装置は、
上述した電子銃装置と、
電子銃装置から放出される電子ビームを用いて、試料にパターンを描画する描画部と、
を備えたことを特徴とする。

【0010】

本発明の一態様の電子銃電源回路のリーク電流測定方法は、
カソードと接地されたアノード間に加速電圧を印加する工程と、
カソードとアノードとの間に配置されたウェネルトと、アノードとの間に、加速電圧と同電位の第１のバイアス電圧を印加する工程と、
カソードとアノード間に加速電圧が印加され、ウェネルトとアノード間に第１のバイアス電圧が印加され、及びカソードにフィラメント電力を供給しない状態で、加速電圧を印加する加速電圧電源回路とカソードとの間に流れる第１の電流値を測定する工程と、
カソードとアノード間に加速電圧が印加され、ウェネルトとアノード間に第１のバイアス電圧が印加され、及びカソードにフィラメント電力を供給しない状態で、加速電圧電源回路とウェネルトとの間に流れる第２の電流値を測定する工程と、
を備えたことを特徴とする。

【0011】

また、カソードとアノード間に加速電圧が印加された状態で、ウェネルトとアノード間にカソードを加熱しても電子が放出しない第２のバイアス電圧を印加する工程と、
カソードとアノード間に加速電圧が印加され、ウェネルトとアノード間に第２のバイアス電圧が印加された状態で、加速電圧電源回路とカソードとの間に流れる第３の電流値と、加速電圧電源回路とウェネルトとの間に流れる第４の電流値と、のうちの少なくとも１つを測定する工程と、
をさらに備えると好適である。

【0012】

本発明の一態様の電子銃電源回路のリーク電流判定方法は、
カソードと接地されたアノード間に加速電圧を印加する工程と、
カソードとアノードとの間に配置されたウェネルトとアノード間に加速電圧と同電位の第１のバイアス電圧を印加する工程と、
カソードとアノード間に加速電圧が印加され、ウェネルトとアノード間に第１のバイアス電圧が印加され、及びカソードにフィラメント電力を供給しない状態で、加速電圧を印加する加速電圧電源回路とカソードとの間に流れる第１の電流値を測定する工程と、
カソードとアノード間に加速電圧が印加され、ウェネルトとアノード間に第１のバイアス電圧が印加され、及びカソードにフィラメント電力を供給しない状態で、加速電圧電源回路とウェネルトとの間に流れる第２の電流値を測定する工程と、
第１の電流値をカソードとグランド間の第１のリーク電流と判定する工程と、
第２の電流値をウェネルトとグランド間の第２のリーク電流と判定する工程と
を備えたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0013】

本発明の一態様によれば、少なくともカソードとグランド間およびウェネルトとグランド間のリーク電流をそれぞれ把握できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】実施の形態１における描画装置の構成を示す概念図である。

【図2】実施の形態１における電子銃装置の内部構成とリーク電流の一例とを示す図である。

【図3】実施の形態１における電子銃電源回路のリーク電流判定方法（手法１）の要部工程を示すフローチャート図である。

【図4】実施の形態１における電子銃電源回路のリーク電流判定方法（手法２）の要部工程を示すフローチャート図である。

【図5】実施の形態１におけるエミッション電流とバイアス電圧との関係を示すグラフ図である。

【図6】実施の形態１における検出電流とリーク電流との関係を示した図である。

【図7】実施の形態１における電子銃装置の内部構成とリーク電流の他の一例とを示す図である。

【図8】可変成形型電子線描画装置の動作を説明するための概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、実施の形態では、電子ビーム装置の一例として、可変成形型（ＶＳＢ方式）の描画装置について説明する。

【0016】

実施の形態１．
図１は、実施の形態１における描画装置の構成を示す概念図である。図１において、描画装置１００は、電子銃装置１１２と描画部１５０と制御回路１６０（制御部）を備えている。描画装置１００は、電子ビーム描画装置の一例である。特に、可変成形型の描画装置の一例である。描画部１５０は、電子鏡筒１０２と描画室１０３を備えている。電子鏡筒１０２内には、照明レンズ２０２、第１のアパーチャ２０３、投影レンズ２０４、偏向器２０５、第２のアパーチャ２０６、対物レンズ２０７、主偏向器２０８及び副偏向器２０９が配置されている。電子鏡筒１０２内には、その他、上述した電子銃装置１１２のうちのハード構造部分である電子銃２０１が配置される。描画室１０３内には、ＸＹステージ１０５が配置される。ＸＹステージ１０５上には、描画時には描画対象となるマスク等の試料１０１が配置される。試料１０１には、半導体装置を製造する際の露光用マスクが含まれる。また、試料１０１には、レジストが塗布された、まだ何も描画されていないマスクブランクスが含まれる。

【0017】

電子銃装置１１２は、電子銃２０１と電子銃電源装置１１０とを有している。電子銃２０１内には、カソード１０（カソード電極）と、ウェネルト１２（ウェネルト電極）と、アノード１４（アノード電極）と、が配置される。カソード１０として、例えば、六ホウ化ランタン（ＬａＢ_６）結晶等を用いると好適である。ウェネルト１２は、カソード１０とアノード１４との間に配置される。また、アノード１４は、接地され、電位がグランド電位に設定されている。電子銃２０１には、電子銃電源装置１１０が接続される。

【0018】

ここで、図１では、実施の形態１を説明する上で必要な構成を記載している。描画装置１００にとって、通常、必要なその他の構成を備えていても構わない。

【0019】

図２は、実施の形態１における電子銃装置の内部構成とリーク電流の一例とを示す図である。図２において、電子銃電源装置１１０内では、加速電圧電源回路６２とバイアス電圧電源回路６４とフィラメント電力供給回路６６（フィラメント電力供給部）とが配置される。加速電圧電源回路６２の陰極（−）側が電子鏡筒１０２内のカソード１０に接続される。加速電圧電源回路６２の陽極（＋）側は、電子鏡筒１０２内のアノード１４に接続されると共に接地（グランド接続）されている。また、加速電圧電源回路６２の陰極（−）は、バイアス電圧電源回路６４の陽極（＋）にも分岐して接続され、バイアス電圧電源回路６４の陰極（−）は、カソード１０とアノード１４との間に配置されたウェネルト１２に電気的に接続される。言い換えれば、バイアス電圧電源回路６４は、加速電圧電源回路６２の陰極（−）とウェネルト１２との間に電気的に接続されるように配置される。また、カソード１０の電子放出面とは反対側の部分は図示しないヒータ部材に覆われている。そして、フィラメント電力供給回路６６は、かかるカソード１０のヒータ部材に接続される。加速電圧電源回路６２は、カソード１０とアノード１４間に加速電圧を印加することになる。バイアス電圧電源回路６４は、ウェネルト１２にバイアス電圧を印加することになる。そして、フィラメント電力供給回路６６は、ヒータ部材を介してカソード１０にフィラメント電力を供給することになる。

【0020】

ここで、実施の形態１では、さらに、加速電圧電源回路６２とカソード１０との間に電気的に直列に接続されるように電流計７０（第１の電流検出部）が配置される。電流計７０は、加速電圧電源回路６２の陰極（−）側であって、バイアス電圧電源回路６４の陽極（＋）側に分岐した後のカソード１０側の回路上に電気的に直列に接続される。

【0021】

そして、加速電圧電源回路６２に対して電流計７０と電気的に並列に接続されると共に、加速電圧電源回路６２とウェネルト１２との間に電気的に直列に接続されるように電流計７２（第２の電流検出部）が配置される。図２の例では、電流計７２は、バイアス電圧電源回路６４の陰極（−）とウェネルト１２との間に電気的に直列に接続される。

【0022】

そして、加速電圧電源回路６２に対して電流計７０と電流計７２とにそれぞれ電気的に直列に接続されるように電流計７４（第３の電流検出部）が配置される。図２の例では、電流計７４は、加速電圧電源６２の陽極（＋）とアノード５４（グランド）との間に直列に接続される。

【0023】

加速電圧電源回路６２からカソード１０に負の加速電圧が印加され、バイアス電圧電源回路６４からウェネルト１２に負のバイアス電圧が印加された状態で、フィラメント電力供給回路６６から供給された電力によってカソード１０を加熱すると、カソード１０から電子（電子群）が放出され、放出電子（電子群）は加速電圧によって加速されて電子ビームとなってアノード１４に向かって進む。そして、アノード１４に設けられた開口部を電子ビームが通過して、電子ビーム２００が電子銃２０１から放出されることになる。これにより、エミッション電流Ｉｅがカソード１０とアノード１４間に流れる。電子銃電源装置１１０内では、描画中、エミッション電流Ｉｅを一定に維持すべく、バイアス電圧電源回路６４がバイアス電圧を制御する。

【0024】

ここで、電子銃２０１内のリーク電流としては、図２に示すように、カソード１０とグランド間のリーク電流Ｉｃｇ、カソード１０とウェネルト１２間のリーク電流Ｉｃｗ、及び、ウェネルト１２とグランド間のリーク電流Ｉｗｇが想定できる。従来の電子銃装置では、これら複数種のリーク電流を個別に把握することは困難であった。そのため、どの箇所の絶縁性が弱いのか判定することが困難である。そこで、実施の形態１では、３つの電流計７０，７２，７４を上述した位置に配置して、以下に示すように、測定することで複数種のリーク電流を個別に把握する。

【0025】

図３は、実施の形態１における電子銃電源回路のリーク電流判定方法（手法１）の要部工程を示すフローチャート図である。図３において、実施の形態１における電子銃電源回路のリーク電流判定方法（手法１）は、加速電圧印加工程（Ｓ１０２）と、バイアス電圧印加（短絡接続）工程（Ｓ１０４）と、電流測定工程（Ｓ１０６）と、判定工程（Ｓ１１４）と、いう一連の工程を実施する。また、かかる工程のうち、加速電圧印加工程（Ｓ１０２）と、バイアス電圧印加（短絡接続）工程（Ｓ１０４）と、電流測定工程（Ｓ１０６）とによって、電子銃電源回路のリーク電流測定方法（手法１）を構成する。

【0026】

また、電流測定工程（Ｓ１０６）は、内部工程として、電流Ｉｄ測定工程（Ｓ１０８）と、電流Ｉｗ測定工程（Ｓ１１０）と、電流Ｉｒ測定工程（Ｓ１１２）とを実施する。なお、手法１では、電流Ｉｒ測定工程（Ｓ１１２）を省略してもよい。また、判定工程（Ｓ１１４）の内部工程として、リーク電流Ｉｃｇ判定工程（Ｓ１１６）と、リーク電流Ｉｗｇ判定工程（Ｓ１１８）とを実施する。かかるリーク電流判定方法（手法１）は、描画装置１００で試料１０１にパターンを描画する前（例えば、装置立ち上げ時）に、実施すると好適である。

【0027】

加速電圧印加工程（Ｓ１０２）として、手法１では、まず、加速電圧電源回路６２からカソード１０と接地されたアノード１４間に加速電圧Ｖ_ＡＣＣを印加する。言い換えれば、加速電圧電源回路６２からカソード１０に負の加速電圧Ｖ_ＡＣＣを印加する。

【0028】

バイアス電圧印加（短絡接続）工程（Ｓ１０４）として、ウェネルト１２とアノード１４との間に、加速電圧Ｖ_ＡＣＣと同電位のバイアス電圧（第１のバイアス電圧）を印加する。言い換えれば、バイアス電圧電源回路６４からウェネルト１２に加速電圧Ｖ_ＡＣＣと同電位の負のバイアス電圧Ｖ_Ｂが印加される。バイアス電圧電源回路６４は、陽極（＋）と陰極（−）を短絡（ショート）させることで、ウェネルト１２に加速電圧Ｖ_ＡＣＣと同電位の負のバイアス電圧Ｖ_Ｂが印加される。

【0029】

なお、手法１では、フィラメント電力供給回路６６からカソード１０にフィラメント電力を供給しない。すなわち、ヒータ部材にフィラメント電力が供給されないのでカソード１０を加熱しない。

【0030】

電流測定工程（Ｓ１０６）として、かかる状態で、３つの各電流計の電流値を測定する。具体的には以下の通りである。

【0031】

電流Ｉｄ測定工程（Ｓ１０８）として、カソード１０とアノード１４間に加速電圧Ｖ_ＡＣＣが印加され、ウェネルト１２とアノード１４間に加速電圧と同電位のバイアス電圧Ｖ_Ｂが印加され、及びカソード１０にフィラメント電力を供給しない状態で、加速電圧電源回路６２とカソード１０との間に流れる電流Ｉｄ（第１の電流値）を電流計７０によって測定する。

【0032】

電流Ｉｗ測定工程（Ｓ１１０）として、カソード１０とアノード１４間に加速電圧Ｖ_ＡＣＣが印加され、ウェネルト１２とアノード１４間に加速電圧と同電位のバイアス電圧Ｖ_Ｂが印加され、及びカソード１０にフィラメント電力を供給しない状態で、加速電圧電源回路６２とウェネルトとの間に流れる電流Ｉｗ（第２の電流値）を電流計７２によって測定する。

【0033】

電流Ｉｒ測定工程（Ｓ１１２）として、カソード１０とアノード１４間に加速電圧Ｖ_ＡＣＣが印加され、ウェネルト１２とアノード１４間に加速電圧と同電位のバイアス電圧Ｖ_Ｂが印加され、及びカソード１０にフィラメント電力を供給しない状態で、加速電圧電源回路６２とグランドとの間に流れる電流Ｉｒを電流計７４によって測定する。

【0034】

カソード１０とアノード１４間に加速電圧が印加され、ウェネルト１２とアノード１４間に加速電圧と同電位のバイアス電圧が印加され、及びカソード１０にフィラメント電力を供給しない状態では、電子ビームは放出されない。よって、エミッション電流は流れない。そのため、各電流計には、リーク電流が検出される。電流計７０には、図２に示すように、グランドとカソード１０間の漏れ５０として、グランドからカソード１０に向かって流れるリーク電流Ｉｃｇが測定される。同様に、電流計７２には、図２に示すように、グランドとウェネルト１２間の漏れ５４として、グランドからウェネルト１２に向かって流れるリーク電流Ｉｗｇが測定される。そして、電流計７４には、図２に示すように、グランドからカソード１０に向かって流れるリーク電流Ｉｃｇとグランドからウェネルト１２に向かって流れるリーク電流Ｉｗｇとの合計が測定される。

【0035】

よって、判定工程（Ｓ１１４）として、かかる状態で、３つの電流計７０，７２，７４で測定された電流値を用いて、以下のようにリーク電流を判定する。なお、手法１では、電流計７４の測定は省略しても構わないので、少なくとも２つの電流計７０，７２で測定された電流値を用いて、以下のように判定できる。

【0036】

リーク電流Ｉｃｇ判定工程（Ｓ１１６）として、電流Ｉｄをカソード１０とグランド間のリーク電流Ｉｃｇと判定する。

【0037】

リーク電流Ｉｗｇ判定工程（Ｓ１１８）として、電流Ｉｗをウェネルト１２とグランド間のリーク電流Ｉｗｇと判定する。

【0038】

以上のように、手法１によれば、カソード１０とグランド間のリーク電流Ｉｃｇと、ウェネルト１２とグランド間のリーク電流Ｉｗｇとを測定および判定できる。しかし、手法１では、カソード１０とウェネルト１２間に電位差が生じないのでリーク電流が流れない。そのため、カソード１０とウェネルト１２間のリーク電流Ｉｃｗを測定することが困難である。そこで、手法２として、以下のようにリーク電流Ｉｃｗを測定する。

【0039】

図４は、実施の形態１における電子銃電源回路のリーク電流判定方法（手法２）の要部工程を示すフローチャート図である。図４において、実施の形態１における電子銃電源回路のリーク電流判定方法（手法２）は、加速電圧印加工程（Ｓ１０２）と、バイアス電圧（エミッションカット電圧）印加工程（Ｓ１０５）と、電流測定工程（Ｓ１０６）と、判定工程（Ｓ１１４）と、いう一連の工程を実施する。また、かかる工程のうち、加速電圧印加工程（Ｓ１０２）と、バイアス電圧（エミッションカット電圧）印加工程（Ｓ１０５）と、電流測定工程（Ｓ１０６）とによって、電子銃電源回路のリーク電流測定方法（手法２）を構成する。

【0040】

また、電流測定工程（Ｓ１０６）は、内部工程として、電流Ｉｄ測定工程（Ｓ１０９）と、電流Ｉｗ測定工程（Ｓ１１１）と、電流Ｉｒ測定工程（Ｓ１１３）とを実施する。なお、手法２では、電流Ｉｗ測定工程（Ｓ１１１）と電流Ｉｒ測定工程（Ｓ１１３）とを省略してもよい。或いは、電流Ｉｄ測定工程（Ｓ１０９）と電流Ｉｒ測定工程（Ｓ１１３）とを省略してもよい。

【0041】

また、判定工程（Ｓ１１４）の内部工程として、リーク電流Ｉｃｗ判定工程（Ｓ１２０）を実施する。かかるリーク電流判定方法（手法２）は、手法１に続き、描画装置１００で試料１０１にパターンを描画する前（例えば、装置立ち上げ時）に、実施すると好適である。

【0042】

加速電圧印加工程（Ｓ１０２）として、手法２では、まず、加速電圧電源回路６２からカソード１０と接地されたアノード１４間に加速電圧を印加する。言い換えれば、加速電圧電源回路６２からカソード１０に負の加速電圧を印加する。

【0043】

バイアス電圧（エミッションカット電圧）印加工程（Ｓ１０５）として、ウェネルト１２とアノード１４との間にカソード１０を加熱しても電子が放出しないバイアス電圧（第２のバイアス電圧）を印加する。

【0044】

図５は、実施の形態１におけるエミッション電流とバイアス電圧との関係を示すグラフ図である。所定の加速電圧Ｖ_ＡＣＣが印加された状態で、カソード１０が例えば動作温度になるように加熱するためのフィラメント電力を供給する場合、バイアス電圧Ｖ_Ｂを大きくしていくに従い、エミッション電流Ｉｅは小さくなる。そして、バイアス電圧Ｖ_Ｂがある値を超えると、それ以上のバイアス電圧では、カソード１０をいくら加熱しても電子が放出しない。すなわち、エミッション電流Ｉｅが流れなくなる。実施の形態１では、かかるカソード１０をいくら加熱しても電子が放出しないバイアス電圧Ｖ_Ｂをエミッションカット電圧（以下、同様）と定義する。ここでは、例えば、エミッション電流Ｉｅが流れなくなる分岐点の電圧よりも若干大きなバイアス電圧Ｖ_Ｂ’をウェネルト１２に印加する。これにより、エミッション電流Ｉｅの流れ（電子の放出）を完全に停止させることができる。

【0045】

なお、手法２では、フィラメント電力供給回路６６からカソード１０にフィラメント電力を供給しない。すなわち、ヒータ部材にフィラメント電力が供給されないのでカソード１０を加熱しない。但し、これに限るものではない。ウェネルト１２にエミッションカット電圧を印加しているため、仮にカソード１０を加熱してもエミッション電流Ｉｅは流れない。よって、リーク電流を測定する上では必要性はないが、フィラメント電力供給回路６６からカソード１０にフィラメント電力を供給しても構わない。

【0046】

電流測定工程（Ｓ１０６）として、かかる状態で、３つの各電流計の電流値を測定する。具体的には以下の通りである。

【0047】

電流Ｉｄ測定工程（Ｓ１０９）として、カソード１０とアノード１４間に加速電圧が印加され、ウェネルト１２とアノード１４間にエミッションカット電圧のバイアス電圧（第２のバイアス電圧）が印加され、及びカソード１０にフィラメント電力を供給しない状態で、加速電圧電源回路６２とカソード１０との間に流れる電流Ｉｄ（第３の電流値）を電流計７０によって測定する。なお、カソード１０にフィラメント電力を供給して測定しても良いことは上述した通りである。

【0048】

電流Ｉｗ測定工程（Ｓ１１１）として、カソード１０とアノード１４間に加速電圧が印加され、ウェネルト１２とアノード１４間にエミッションカット電圧のバイアス電圧が印加され、及びカソード１０にフィラメント電力を供給しない状態で、加速電圧電源回路６２とウェネルトとの間に流れる電流Ｉｗ（第４の電流値）を電流計７２によって測定する。なお、カソード１０にフィラメント電力を供給して測定しても良いことは上述した通りである。

【0049】

電流Ｉｒ測定工程（Ｓ１１２）として、カソード１０とアノード１４間に加速電圧が印加され、ウェネルト１２とアノード１４間にエミッションカット電圧のバイアス電圧が印加され、及びカソード１０にフィラメント電力を供給しない状態で、加速電圧電源回路６２とグランドとの間に流れる電流Ｉｒを電流計７４によって測定する。なお、カソード１０にフィラメント電力を供給して測定しても良いことは上述した通りである。

【0050】

カソード１０とアノード１４間に加速電圧が印加され、ウェネルト１２とアノード１４間にエミッションカット電圧のバイアス電圧が印加された状態では、電子ビームは放出されない。よって、エミッション電流は流れない。しかし、手法２では、カソード１０とウェネルト１２との間に電位差が生じているので、カソード１０とウェネルト１２との間にカソード１０からウェネルト１２に向かってリーク電流Ｉｃｗが流れている可能性がある。そのため、電流計７０には、図２に示すように、グランドとカソード１０間の漏れ５０としてのグランドからカソード１０に向かって流れるリーク電流Ｉｃｇと、カソード１０とウェネルト１２間の漏れ５２としてのカソード１０からウェネルト１２に向かって流れるリーク電流Ｉｃｗとの差分が測定される。電流が流れるループの向きが逆になるので差分となる。また、電流計７２には、図２に示すように、カソード１０とウェネルト１２間の漏れ５２としてのカソード１０からウェネルト１２に向かって流れるリーク電流Ｉｃｗと、グランドとウェネルト１２間の漏れ５４としてのグランドからウェネルト１２に向かって流れるリーク電流Ｉｗｇとの和が測定される。電流が流れるループの向きが同じになるので和となる。そして、電流計７４には、図２に示すように、グランドからカソード１０に向かって流れるリーク電流Ｉｃｇとグランドからウェネルト１２に向かって流れるリーク電流Ｉｗｇとの合計が測定される。

【0051】

よって、判定工程（Ｓ１１４）として、かかる状態で、３つの電流計７０，７２，７４で測定された電流値を用いて、以下のようにリーク電流を判定する。なお、手法２では、電流計７４の測定は省略しても構わず、かつ、電流計７０の測定と電流計７２の測定の少なくとも一方を行えばよい。よって、２つの電流計７０，７２で測定された電流値の一方を用いて、以下のように判定できる。

【0052】

リーク電流Ｉｃｗ判定工程（Ｓ１２０）として、以下のように、リーク電流Ｉｃｗを判定する。電流Ｉｄを測定した場合には、電流Ｉｄは、リーク電流Ｉｃｇとリーク電流Ｉｃｗとの差分になるので、手法１で求めたリーク電流Ｉｃｇから電流Ｉｄを引くことで、リーク電流Ｉｃｗを演算できる。よって、手法１で求めたリーク電流Ｉｃｇと電流Ｉｄとの差分をリーク電流Ｉｃｗと判定する。

【0053】

或いは、電流Ｉｗを測定した場合には、電流Ｉｗは、リーク電流Ｉｗｇとリーク電流Ｉｃｗとの和になるので、電流Ｉｗから手法１で求めたリーク電流Ｉｗｇを引くことで、リーク電流Ｉｃｗを演算できる。よって、電流Ｉｗと手法１で求めたリーク電流Ｉｗｇとの差分をリーク電流Ｉｃｗと判定する。

【0054】

図６は、実施の形態１における検出電流とリーク電流との関係を示した図である。図６に示すように、手法１では、電流計７０で計測される電流Ｉｄは、グランドからカソード１０に向かって流れるリーク電流Ｉｃｇとして検出できる。同様に、電流計７２で計測される電流Ｉｗは、グランドからウェネルト１２に向かって流れるリーク電流Ｉｗｇとして検出できる。そして、電流計７４で計測される電流Ｉｒは、グランドからカソード１０に向かって流れるリーク電流Ｉｃｇとグランドからウェネルト１２に向かって流れるリーク電流Ｉｗｇとの合計として検出できる。

【0055】

また、図６に示すように、手法２では、電流計７０で計測される電流Ｉｄは、グランドからカソード１０に向かって流れるリーク電流Ｉｃｇと、カソード１０からウェネルト１２に向かって流れるリーク電流Ｉｃｗとの差分として検出できる。また、電流計７２で計測される電流Ｉｗは、カソード１０からウェネルト１２に向かって流れるリーク電流Ｉｃｗと、グランドからウェネルト１２に向かって流れるリーク電流Ｉｗｇとの和として検出できる。そして、電流計７４で計測される電流Ｉｒは、グランドからカソード１０に向かって流れるリーク電流Ｉｃｇとグランドからウェネルト１２に向かって流れるリーク電流Ｉｗｇとの合計として検出できる。

【0056】

以上のようにして、実施の形態１によれば、複数種のリーク電流を個別に把握することができる。そのため、どの箇所の絶縁性が弱いのか判定することができる。そして、描画装置１００によって描画前に測定した各リーク電流がそれぞれの閾値よりも大きいかどうかを判定し、大きければその箇所の部品交換或いは絶縁性を上げるための改良を行えばよい。その結果、例えば、装置立ち上げ時の初期トラブルを防止できる。

【0057】

以上のようにして、各リーク電流がそれぞれ閾値以下であることを確認或いは閾値以下であるようにメンテナンスした後、描画装置１００において描画動作を実施することになる。

【0058】

描画工程として、描画部１５０は、電子銃装置１１２から放出される電子ビーム２００を用いて、試料１０１にパターンを描画する。具体的には、以下のように動作する。まず、制御回路１６０によって、図示しない描画データを入力して、かかる描画データに対して、複数段のデータ変換処理を行って装置固有のショットデータを生成する。ここで、描画データには、通常、複数の図形パターンが定義される。描画装置１００で図形パターンを描画するためには、１回のビームのショットで照射できるサイズに各図形パターンを分割する必要がある。そこで、制御回路１６０内では、実際に描画するために、各図形パターンを１回のビームのショットで照射できるサイズに分割してショット図形を生成する。そして、ショット図形毎にショットデータを生成する。ショットデータには、例えば、図形種、図形サイズ、及び照射位置といった図形データが定義される。その他、照射量（照射時間）データ等が定義される。生成されたショットデータは、図示しない記憶装置に記憶される。制御回路１６０に制御された描画部１５０は、かかるショットデータに従って、以下のように動作する。

【0059】

電子銃装置１１２内では、ウェネルト１２に一定の負のウェネルト電圧（バイアス電圧）が印加され、カソード１０に一定の負の加速電圧が印加された状態で、カソード１０を加熱すると、カソード１０から電子（電子群）が放出され、放出電子（電子群）は加速電圧によって加速されて電子ビームとなってアノード１４に向かって進む。これによって電子ビーム２００が電子銃２０１から放出される。ウェネルト１２に印加されるバイアス電圧は、エミッション電流が流れる定電流制御電圧が印加される。定電流制御電圧は、例えば、所望するエミッション電流によって最適値が設定される。かかる最適値は、上述したエミッションカット電圧よりも小さい値であることは言うまでもない。また、カソード１０が所望するエミッション電流に最適な動作温度になるようにフィラメント電力がカソード１０（或いは図示しないヒータ）に供給される。

【0060】

電子銃２０１（放出部）から放出された電子ビーム２００は、照明レンズ２０２により矩形の穴を持つ第１のアパーチャ２０３全体を照明する。ここで、電子ビーム２００をまず矩形に成形する。そして、第１のアパーチャ２０３を通過した第１のアパーチャ像の電子ビーム２００は、投影レンズ２０４により第２のアパーチャ２０６上に投影される。偏向器２０５によって、かかる第２のアパーチャ２０６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（可変成形させる）ことができる。そして、第２のアパーチャ２０６を通過した第２のアパーチャ像の電子ビーム２００は、対物レンズ２０７により焦点を合わせ、主偏向器２０８及び副偏向器２０９によって偏向され、連続的に移動するＸＹステージ１０５に配置された試料１０１の所望する位置に照射される。図１では、位置偏向に、主副２段の多段偏向を用いた場合を示している。かかる場合には、試料１０１の描画領域が短冊上に分割されたストライプ領域をさらに仮想分割したサブフィールド（ＳＦ）の基準位置に主偏向器２０８によってステージ移動に追従しながら該当ショットの電子ビーム２００を偏向し、副偏向器２０９でＳＦ内の各照射位置にかかる該当ショットのビームを偏向すればよい。

【0061】

また、かかる描画中においても、手法３として、各電流計７０，７２，７４の値を検出すると好適である。手法３において、図６に示すように、電流計７０で計測される電流Ｉｄは、エミッション電流Ｉｅとリーク電流Ｉｃｇとの和からリーク電流Ｉｃｗを引いた値として検出できる。また、電流計７２で計測される電流Ｉｗは、リーク電流Ｉｃｗとリーク電流Ｉｗｇとの和として検出できる。そして、電流計７４で計測される電流Ｉｒは、エミッション電流Ｉｅとリーク電流Ｉｃｇとリーク電流Ｉｗｇとの和として検出できる。よって、電流Ｉｄからリーク電流Ｉｃｇとリーク電流Ｉｃｗとの差分を引いた値が、実際のエミッション電流Ｉｅとして検出できる。或いは、電流Ｉｒからリーク電流Ｉｃｇとリーク電流Ｉｗｇとの和を引いた値が、実際のエミッション電流Ｉｅとして検出できる。試料１０１への描画開始前に、予め、各リーク電流の値が個別に分っているので、高精度なエミッション電流Ｉｅを把握できる。よって、描画中、リアルタイムに高精度なエミッション電流の制御が可能となる。

【0062】

図７は、実施の形態１における電子銃装置の内部構成とリーク電流の他の一例とを示す図である。図７において、電流計７２，７４の配置位置が異なる点以外は、図２と同様である。図２の例では、電流計７２は、バイアス電圧電源回路６４の陰極（−）とウェネルト１２との間に電気的に直列に接続される。但し、これに限るものではなく、図７に示すように、電流計７２は、加速電圧電源回路６２の陰極（−）側であって、バイアス電圧電源回路６４の陽極（＋）側に分岐した後のバイアス電圧電源回路６４の陽極（＋）までの回路上に電気的に直列に接続されてもよい。

【0063】

また、図２の例では、電流計７４は、加速電圧電源６２の陽極（＋）とアノード５４（グランド）との間に直列に接続される。但し、これに限るものではなく、電流計７４は、図７に示すように、加速電圧電源回路６２の陰極（−）側であっても、バイアス電圧電源回路６４の陽極（＋）側に分岐する前の回路上に電気的に直列に接続されるのであれば構わない。

【0064】

以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。選別されたカソードを搭載する電子銃装置は、描画装置に限るものではなく、電子顕微鏡等のその他の電子ビーム装置にも適用できる。また、カソード材料として、ＬａＢ_６結晶を例に説明したが、タングステン（Ｗ）、六ホウ化セリウム（ＣｅＢ_６）等、その他の熱電子放出材料にも適用できる。また、カソードの電子放出面を限定するためにカーボン膜を使用したが、カーボンに限定されるものではない。その他、レニウム（Ｒｅ）等、電子放出材料よりも高い仕事関数を持つ材料であればよい。

【0065】

また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。例えば、描画装置１００を制御する制御部構成については、記載を省略したが、必要とされる制御部構成を適宜選択して用いることは言うまでもない。

【0066】

その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全てのカソード選別方法、カソード選別用の測定装置、電子ビーム描画装置、及び方法は、本発明の範囲に包含される。

【符号の説明】

【0067】

１０ カソード
１２ ウェネルト
１４ アノード電極
６２ 加速電圧電源回路
６４ バイアス電圧電源回路
６６ フィラメント電力供給回路
７０，７２，７４ 電流計
１００ 描画装置
１０１，３４０ 試料
１０２ 電子鏡筒
１０３ 描画室
１０５ ＸＹステージ
１１２ 電子銃電源
１５０ 描画部
１６０ 制御回路
２００ 電子ビーム
２０１ 電子銃
２０２ 照明レンズ
２０３，４１０ 第１のアパーチャ
２０４ 投影レンズ
２０５ 偏向器
２０６，４２０ 第２のアパーチャ
２０７ 対物レンズ
２０８ 主偏向器
２０９ 副偏向器
３００ 測定装置
３３０ 電子線
４１１ 開口
４２１ 可変成形開口
４３０ 荷電粒子ソース

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】