TW202601712A - 電子槍，及電子束描繪裝置 - Google Patents

Abstract

提供一種電子槍及電子束描繪裝置，可抑制通過陽極電極的開口部之後的電子的衝撞所引起而產生的正離子往陰極的逆流。本發明的一個態樣的電子槍，具備：陰極，放出電子束；陽極電極，相對於陰極的電位而言被保持相對正側的電位，其具有和陰極相向的面，在該面形成使從陰極放出的電子束通過的第1開口部，並且在供第1開口部形成的同一面上且和第1開口部相異的位置形成至少1個的第2開口部；限制孔徑基板，配置於比陽極電極還靠電子束的行進方向的下游側，形成供電子束通過的第3開口部而限制電子束的一部分的通過；韋乃特電極，配置於陰極與陽極之間，被施加相對於陽極的電位而言相對負側的電位。

Description

電子槍，及電子束描繪裝置

本發明係電子槍及電子束描繪裝置，例如有關搭載於多射束描繪裝置的電子源。[關連申請案]

本申請案以日本專利申請案2024-028134號(申請日：2024年2月28日)為基礎申請案而享受優先權。本申請案藉由參照此基礎申請案而包含基礎申請案的全部內容。

肩負半導體元件的微細化進展的微影技術，在半導體製造程序當中是唯一生成圖案的極重要程序。近年來隨著LSI(Large Scale Intergration；大規模積體電路)的高度積體化，對半導體元件要求的電路線寬年年在微細化。此處，電子線(電子束)描繪技術本質上具有優良的解析性，使用電子線對晶圓等描繪係行之已久。

例如，有使用多射束的描繪裝置。相較於以一道電子束描繪的情形，藉由運用多射束能夠一次照射許多射束，故能夠使產出大幅提升。該多射束方式的描繪裝置中，例如使從電子槍放出的電子束通過帶有複數個孔的遮罩而形成多射束，各自受到遮沒控制，未被遮蔽的各射束藉由光學系統被縮小，藉由偏向器被偏向而照射到試料上的期望的位置。

此處，在放出電子束的電子槍中，由於電子束的一部分分於通過陽極電極後衝撞孔徑基板而產生的二次電子或是反射電子，會從環境中的氣體分子生成正離子。而若該正離子逆流，衝撞陰極(射極)表面因而導致結晶破損，則會有變得無法確保充分的電流分布的電子束之問題。無法得到充分的電流分布的電子束陰極必須更換。

此處，針對X射線裝置中搭載的電子槍，有人揭示一種技術，係在配置於陽極電極面的陰極側的筒狀的電子通過孔的側面形成複數個排氣路徑，透過排氣路徑使電子通過孔內的壓力降低，而使產生的正離子減少(例如參照日本特開2012-256441號公報)。然而，若在比陽極電極面還靠陰極側存在相對於陰極而言為正電位的筒狀的構件，則有放電的風險升高之問題。

本發明的一個態樣，提供一種電子槍及電子束描繪裝置，可抑制通過陽極電極的開口部之後的電子的衝撞所引起而產生的正離子往陰極的逆流。

本發明的一個態樣的電子槍，具備：陰極，放出電子束；陽極電極，相對於陰極的電位而言被保持相對正側的電位，其具有和陰極相向的面，在該面形成使從陰極放出的電子束通過的第1開口部，並且在供第1開口部形成的同一面上且和第1開口部相異的位置形成至少1個的第2開口部；限制孔徑基板，配置於比陽極電極還靠電子束的行進方向的下游側，形成供電子束通過的第3開口部而限制電子束的一部分的通過；韋乃特電極，配置於陰極與陽極之間，被施加相對於陽極的電位而言相對負側的電位。

本發明的一個態樣的電子束描繪裝置，具備：平台，載置試料；電子槍，具有：陰極，放出電子束；陽極電極，相對於陰極的電位而言被保持相對正側的電位，其具有和陰極相向的面，在該面形成使從陰極放出的電子束通過的第1開口部，並且在供第1開口部形成的同一面上且和第1開口部相異的位置形成至少1個的第2開口部；限制孔徑基板，配置於比陽極電極還靠電子束的行進方向的下游側，形成供電子束通過的第3開口部而限制電子束的一部分的通過；韋乃特電極，配置於陰極與陽極之間，被施加相對於陽極的電位而言相對負側的電位；電子光學系統，將從電子槍放出的電子束引導至試料。

以下，實施方式提供一種裝置，可抑制通過陽極電極的開口部之後的電子的衝撞所引起而產生的正離子往陰極的逆流。

以下，實施方式中說明有關運用多電子束的構成。但，電子束不限於多射束，單射束亦無妨。

實施方式1.圖1為示意實施方式1中的描繪裝置的構成的構成圖。圖1中，描繪裝置100具備描繪機構150與控制系統電路160。描繪裝置100為多電子束描繪裝置的一例，且為多電子束曝光裝置的一例。描繪機構150具備電子槍腔室106、電子鏡筒102(電子束鏡柱)、描繪室103。電子槍腔室106配置於電子鏡筒102上。電子鏡筒102配置於描繪室103上。

在電子槍腔室106內配置電子槍201。在電子鏡筒102內例如配置有照明透鏡202、成形孔徑陣列基板203、遮沒孔徑陣列機構204、縮小透鏡205、限制孔徑基板206、對物透鏡207、主偏向器208及副偏向器209這些電子光學系統。

在描繪室103內配置XY平台105。在XY平台105上配置光罩等的試料101，其於描繪時(曝光時)成為描繪對象基板。試料101包括製造半導體裝置時的曝光用光罩，或是供製造半導體裝置的半導體基板(矽晶圓)等。此外，試料101包含已塗布阻劑但尚未受任何描繪的光罩底板。在XY平台105上，更配置XY平台105的位置測定用的鏡210。

控制系統電路160具有控制計算機110、記憶體112、高壓電源電路120、偏向控制電路130、數位／類比變換(DAC)放大器組件132，134、透鏡控制電路136、平台控制機構138、平台位置測定器139及磁碟裝置等的記憶裝置140。控制計算機110、記憶體112、高壓電源電路120、偏向控制電路130、透鏡控制電路136、平台控制機構138、平台位置測定器139及記憶裝置140，透過未圖示的匯流排相互連接。DAC放大器組件132，134及遮沒孔徑陣列機構204連接至偏向控制電路130。副偏向器209由四極以上的電極所構成，在每一電極透過DAC放大器132藉由偏向控制電路130而被控制。主偏向器208由四極以上的電極所構成，在每一電極透過DAC放大器134藉由偏向控制電路130而被控制。照明透鏡202、縮小透鏡205及對物透鏡207這些透鏡群，藉由透鏡控制電路136而被控制。電子槍201藉由高壓電源電路120而被控制。

此外，高壓電源電路120、偏向控制電路130、透鏡控制電路136、平台控制機構138及平台位置測定器139，藉由控制計算機110而被控制。此外，對控制計算機110輸入的資訊及在控制計算機110內演算的資訊，被存儲於記憶體112。

此外，包含複數個圖形圖案的晶片的晶片資料(描繪資料)從外部被輸入至描繪裝置100，存儲於記憶裝置140。晶片資料中定義構成晶片圖案的複數個圖形圖案的資訊。具體而言，依每一圖形圖案例如以構成圖形的順序定義各頂點的座標。或是，依每一圖形圖案例如定義圖形代碼、座標及尺寸等。

控制計算機110從記憶裝置140讀出該描繪資料，進行複數段的資料處理，並且循描繪順序(sequence)控制高壓電源電路120、偏向控制電路130、透鏡控制電路136、平台控制機構138及平台位置測定器139。

此外，照明透鏡202、縮小透鏡205及對物透鏡207皆由電磁透鏡所構成，藉由縮小透鏡205與對物透鏡207而構成縮小光學系統。照明透鏡202作用成為準直透鏡。

XY平台105的位置は藉由受到平台控制機構138所控制的未圖示的各軸的馬達的驅動而受到控制。平台位置測定器139，接收來自鏡210的反射光，藉此藉由雷射干涉法的原理量測XY平台105的位置。

電子槍201具有熱電子放出型的陰極10、韋乃特電極12(Wehnelt)、陽極14(陽極電極)、限制孔徑基板16。韋乃特電極12配置於陰極10與陽極14之間。限制孔徑基板16配置於比陽極14還靠電子束200的行進方向的下游側。韋乃特電極12與陽極14作用成為電極，因此當然由導電性材料所構成。

此處，圖1中記載用以說明實施方式1所必要的構成。對描繪裝置100而言，通常具備必要的其他構成亦無妨。

圖2為示意實施方式1中的電子槍與高壓電源電路的電路構成的一例的圖。圖2例子中，在陽極14形成有通過孔11(第1開口部)，其使從陰極10放出的電子束200通過。陽極14被接地，電位被設定在接地(GND)電位。換言之，陽極14相對於電子束200的電位而言被保持在相對正側的電位。高壓電源電路120連接至電子槍201。高壓電源電路120會對陰極10與陽極14間施加加速電壓。作為加速電壓，對陰極10施加相對於接地電位的陽極14而言負的電位。此外，高壓電源電路120會對韋乃特電極12施加負偏壓。換言之，韋乃特電極12配置於陰極10與陽極14之間，被施加相對於陽極14的電位而言相對負側的電位。以下具體說明之。

在高壓電源電路120內，配置加速電壓電源62與韋乃特電極用電源64與加熱器用電源66。加速電壓電源62的陰極(-)側，在電子槍201內透過加熱器59連接至陰極10。加速電壓電源62的陽極(+)側，連接至電子槍201內的陽極14(陽極電極)並且被連接接地。此外，在加速電壓電源62的陽極(+)與陽極14之間串聯連接有電流計70。此外，加速電壓電源62的陰極(-)亦分歧連接至韋乃特電極用電源64的陽極(+)，韋乃特電極用電源64的陰極(-)連接至配置於陰極10與陽極14之間的韋乃特電極12(Wehnelt)。加熱器用電源66連接至加熱器59。

又，於電子束放出時，在電子槍201的配置環境藉由未圖示的真空泵浦而被維持成規定壓力的真空狀態之後，在對韋乃特電極12從韋乃特電極用電源64施加一定的負的韋乃特電極電壓(偏壓)，對陰極10從加速電壓電源62施加一定的負的加速電壓之狀態下，藉由加熱器59加熱陰極10，則從陰極10會放出電子束(電子群)，放出電子束(電子群)藉由加速電壓受到加速而朝向陽極14前進。

圖3為示意實施方式1中的陽極電極的構成的一例的上視圖。圖2及圖3例子中，陽極14例如具有圓盤狀的電極基板7。又，電極基板7的表面和陰極10相向。換言之，陽極14具有和陰極10相向的面，在該面形成通過孔11(第1開口部)，其使從陰極10放出的電子束200通過。通過孔11合適是形成於電極基板7的中心。與此同時在陽極14，在供通過孔11形成的同一面上且和通過孔11相異的位置，形成至少1個開口部15(第2開口部)。例如，形成比通過孔11還大的尺寸的至少1個開口部15(第2開口部)。

此外，如圖2及圖3例子所示般，作為至少1個開口部15，合適是相對於通過孔11的中心而言旋轉對稱地形成複數個開口部15。

通過陽極14的通過孔11的電子束200，朝向限制孔徑基板16前進。在限制孔徑基板16形成供電子束200通過的通過孔17(第3開口部)，而限制電子束200的一部分的通過。例如，遮蔽比期望的放射角還擴散過頭的射束。此外，遮蔽散射電子等。

圖2例子中，陽極14具有支撐筒8，其從電極基板7的外周部朝電子束200的行進方向下游側以筒狀延伸。陽極14介著支撐筒8被支撐於限制孔徑基板16上。限制孔徑基板16合適是由導電性材料所構成。該情形下，對限制孔徑基板16會透過陽極14施加接地電位。

圖4為示意實施方式1的比較例中的電子槍的內部構成的一例的圖。圖5為示意實施方式1中的電子槍的內部構成的一例的圖。圖4中，從陰極510放出的電子束500，藉由加速電壓與施加於韋乃特電極512的偏壓而受到加速，通過陽極514的通過孔511。然後，朝限制孔徑基板516前進。圖4中，省略在韋乃特電極512鄰近形成的交叉點的圖示。以下的各圖中亦同。圖4中，通過陽極514的電子束500的一部分衝撞限制孔徑基板516，放出二次電子或是反射電子。一般而言，會將電子槍腔室做烘烤處理，藉此促進腔室放出的釋氣體(outgas)，以將內部高真空化，極力減少離子的根源亦即氣體分子。然而，二次電子或是反射電子會衝撞未排氣完全而殘留的氣體分子，而產生正離子521。在陽極514下生成的正離子521，會被空間電荷吸引，導致通過通過孔511沿著電子束500衝撞陰極510。如此，會導致構成陰極510的結晶破損，局部性地產生窪陷。因此，會有導致無法得到充分的電流分布的問題。一旦成為此損傷的狀態則必須更換陰極510。

圖5所示實施方式1中，亦如同比較例般，從陰極10放出的電子束200藉由加速電壓與施加於韋乃特電極12的偏壓而受到加速，通過陽極14的通過孔11。然後，朝限制孔徑基板16前進。然後，通過陽極14的電子束200的一部分衝撞限制孔徑基板16，放出二次電子或是反射電子。故，即使是實施方式1，當將電子槍腔室106做烘烤處理的情形下仍如同比較例般，二次電子或是反射電子會衝撞未排氣完全而殘留的氣體分子，而產生正離子21。然而，實施方式1中如圖5所示，在陽極14的通過孔11的周邊形成有和通過孔11相異尺寸的至少1個開口部15。例如，形成有比通過孔11還大的尺寸的至少1個開口部15。開口部15例如以圓形為理想，惟不限於此。只要可得比通過孔11的面積還大的面積，則形狀不限定。例如為橢圓、矩形的開口部15亦無妨。或是，例如為圓弧狀的開口部15亦無妨。

此外，開口部15其尺寸比通過孔11還大。故，開口面積大，相應地傳導性(conductance)亦變大，並且正離子通過的機率亦上升。因此，能夠使多數的正離子21從形成於和電子束軌道相異位置的開口部15逃逸至陽極14的外部的電子槍腔室106內。

此外，如圖5所示，在陰極10及韋乃特電極12側被保持相對於陽極14而言相對負的電位，在陽極14被保持相對正的電位。故，在兩者之間會產生電場。又，在和陰極10相向的面形成開口部15，藉此電場E亦會漏出至開口部15內。如此，正離子21會受到電場E牽引。另，若開口部15的尺寸比通過孔11還小，則會導致正離子21被引誘至通過孔11，惟實施方式1中開口部15的尺寸比通過孔11還大，故除了改善上述的傳導性外，還能夠藉由電場所造成的牽引效果將更多的正離子21引誘至開口部15。因此，能夠使更多的正離子21從形成於和電子束軌道相異位置的開口部15逃逸至陽極14的外部的電子槍腔室106內。其結果，能夠抑制或是減低通過通過孔11而衝撞陰極10的正離子的數量。另，當將開口部15做成通過孔11以下的尺寸的情形下，可形成複數個開口部15，使得合計的開口面積比通過孔11還大。

此外，實施方式1中，將陽極14的電極基板7配置成和陰極10相向，而沒有在電極基板7上配置同電位的構造物，故能夠避免或是減低放電的風險。

此外，如圖3例子所示般，旋轉對稱(均等分配)地配置複數個開口部15，藉此放出的正離子的分布不易發生偏頗，能夠從陽極14的背面側有效率地放出正離子21。

接著，說明開口部15的最佳化。

圖6為示意實施方式1的比較例中的正離子的逆流的情況的模擬結果的一例的圖。圖7為示意實施方式1中的當在和電子束通過孔相距距離y1的位置形成開口部的情形下示意正離子的逆流的情況的模擬結果的一例的圖。圖8為示意實施方式1中的當在和電子束通過孔相距距離y2的位置形成開口部的情形下示意正離子的逆流的情況的模擬結果的一例的圖。圖9為示意實施方式1中的當在和電子束通過孔相距距離y3的位置形成開口部的情形下示意正離子的逆流的情況的模擬結果的一例的圖。圖7～9中，存在y3＞y2＞y1的關係。此外，此處例如示意y1=3mm、y2=5mm、y3=10mm的情形作為一例。此外，圖7～9例子中，示意陽極‐韋乃特電極間的距離皆為例如15mm的情形作為一例。比較例中如圖6所示，可知多數的正離子從電子束通過孔朝向陰極逆流。相對於此，藉由在相距距離y1的位置形成開口部15，可知能夠增多從開口部15的正離子的放出量，反之能夠減少從電子束通過孔的正離子的放出量。又，藉由在相距距離y2的位置形成開口部15，可知能夠進一步增多從開口部15的正離子的放出量，反之能夠進一步減少從電子束通過孔的正離子的放出量。但，當在相距距離y3的位置形成開口部15的情形下，可知從開口部15的正離子的放出量雖比距離y2的情形還少，從電子束通過孔的正離子的放出量相較於比較例能夠減少，但反之會導致從電子束通過孔11的正離子的放出量變得比距離y1，y2的情形還多。像這樣，可知從電子束通過孔11到開口部15為止的距離存在最佳解。

圖10為示意實施方式1中的當以徑尺寸D21形成開口部的情形下示意正離子的逆流的情況的模擬結果的一例的圖。圖11為示意實施方式1中的當以徑尺寸D22形成開口部的情形下示意正離子的逆流的情況的模擬結果的一例的圖。圖12為示意實施方式1中的當以徑尺寸D23形成開口部的情形下示意正離子的逆流的情況的模擬結果的一例的圖。圖10至圖12中，存在D21＜D22＜D23的關係。徑尺寸皆為比電子束通過孔11還大的尺寸。圖10例子中，示意徑尺寸D21比電子束通過孔11的徑尺寸D1還大1mm的情形。圖11例子中，示意徑尺寸D22比電子束通過孔11的徑尺寸D1還大2mm的情形。圖12例子中，示意徑尺寸D23比電子束通過孔11的徑尺寸D1還大3mm的情形。如圖10至圖12例子所示般，可知開口部15的徑尺寸的變化對於從電子束通過孔11的正離子的放出量造成的影響小。

圖13為示意實施方式1中的電子槍內的位置關係的圖。圖13中，示意韋乃特電極12與陽極14之間的距離x，以及從陽極14的通過孔11到開口部15為止的距離y。距離y示意彼此中心間的距離。此外，示意電子束通過孔11的徑尺寸D1與開口部15的徑尺寸D2。

圖14為示意實施方式1中的示意從陽極的通過孔到開口部為止的最佳距離與陽極‐韋乃特電極間的距離之關係的圖表的一例的圖。另，陽極的通過孔11的直徑為2mm。圖14中，縱軸示意從陽極14的通過孔11到開口部15為止的距離y。橫軸示意陽極‐韋乃特電極間的距離x。如圖14所示，從通過孔11的中心到開口部15的中心為止的最佳的距離y滿足運用陽極14與韋乃特電極12之間的距離x作為參數的2次方程式。具體而言，從通過孔11的中心到開口部15的中心為止的最佳的距離y，滿足運用陽極14與韋乃特電極12之間的距離x作為參數的以下的式(1)。

此外，當陽極‐韋乃特電極間(x)為15mm的情形下，如圖7及圖8所示，在距離y為3mm的情形與距離y2為5mm的情形下，兩者的效果沒有大幅差異而皆為良好。另，雖未圖示，但當距離y為1mm的情形下，從電子束通過孔11的正離子的放出量多，無法得到良好的效果。由該結果可知，針對距離y係容許2mm的裕度。換言之，距離y容許最佳值的±1mm的裕度。故，從通過孔11的中心到開口部15的中心為止的距離y，合適是滿足運用陽極14與韋乃特電極12之間的距離x作為參數的以下的式(2)。距離x，y的單位皆訂為mm。

圖15為示意實施方式1中的示意從陽極的通過孔到開口部為止的最佳距離與陽極‐韋乃特電極間的距離之關係的表的一例的圖。圖15中，示意陰極10與陽極14之間的加速電壓V0為-50kV≦V0＜0的情形的結果。圖15例子中，由圖14的圖表的結果，當陽極‐韋乃特電極間的距離為6～12mm的情形下，從陽極14的通過孔11到開口部15為止的最佳距離成為5～10mm。此外，當陽極‐韋乃特電極間的距離為12～15mm的情形下，從陽極14的通過孔11到開口部15為止的最佳距離成為3～5mm。另，還可知當陽極‐韋乃特電極間的距離為未滿6mm的情形下，距離過近而中心部的電場變強，使正離子從開口部15逃逸的效果小。另，當加速電壓V0比-50kV還往負側更大的情形下，圖15的關係仍成立。

圖16為示意實施方式1的變形例1中的電子槍的內部構成的一例的圖。圖16的實施方式1的變形例中，形成有陽極14的支撐筒8的側面的至少1個開口部17，除這點以外如同圖5。藉由形成支撐筒8的側面的至少1個開口部17，當藉由未圖示的真空泵浦排氣時能夠提高支撐筒8內的釋氣體的排氣效率。其結果，能夠減低正離子21本身的產生數。作為至少1個開口部17，若均等分配地配置複數個開口部17則更佳合適。

圖17為示意實施方式1的變形例2中的電子槍的內部構成的一例的圖。圖17的變形例2中，更具備反折18(凸部)，其從陽極14的和陰極10相向面為相反側的背面上以朝限制孔徑基板16側延伸之方式形成。其他的構成如同圖5。反折18配置於至少1個開口部15的外周鄰近。圖17例子中，示意反折18沿著開口部15的外周配置成筒狀的情形。藉由在各開口部15配置反折18，能夠容易地將正離子21暫時性地封閉在由電極基板7背面、支撐筒8內側面及限制孔徑基板16所圍成的空間。如此，能夠增多正離子衝撞電極基板7背面及支撐筒8內側面的次數。如此，能夠使正離子21的能量衰減。如此，即使正離子21從電子束通過孔11朝陰極10逆流的情形下，仍能夠減低對於陰極10亦即結晶的影響。藉由配置反折18，雖正離子21會變得不易從開口部15通過，但還是能夠從開口部15放出比通過電子束通過孔11的正離子的數量還更多數量的正離子。反折18的長度L，如果過長會導致正離子21變得太難從開口部15放出，故合適是形成為開口部15的徑尺寸D2以下。

圖18為示意實施方式1的變形例2中的陽極背面的反折的另一例的圖。圖18例子中，示意藉由徑尺寸比開口部15的外周還大的筒狀的反折18而以圍繞開口部15之方式配置的情形。像這樣，反折18的配置位置不必使其一致於開口部15外周。

此外，上述例子中雖示意各反折18以圍繞任一開口部15的周圍全體之方式配置的情形，惟不限於此。在開口部15的周圍的一部分設置不被反折18堵塞之處亦無妨。此外，不在所有的開口部15配置反折18，而在一部分的開口部15配置反折18亦無妨。

圖19為示意實施方式1中的成形孔徑陣列基板的構成的概念圖。圖19中，在成形孔徑陣列基板203，有縱(y方向)p列×橫(x方向)q列(p，q≧2)的孔(開口部)22以規定的排列間距形成為矩陣狀。圖2例子中，例如示意於縱橫(x，y方向)形成24×24列的孔22的情形。孔22的數量不限於此。例如，形成512×512列的孔22的情形亦無妨。各孔22皆藉由相同尺寸形狀的矩形而形成。或是為相同直徑的圓形亦無妨。電子束200的一部分各自通過該些複數個孔22，藉此會形成多射束20。換言之成形孔徑陣列基板203係形成多射束20。

圖20為示意實施方式1中的遮沒孔徑陣列基板的構成的剖視圖。遮沒孔徑陣列機構204如圖20所示般，係在支撐台33上配置運用由矽等構成的半導體基板而得的遮沒孔徑陣列基板31。在遮沒孔徑陣列基板31的中央部的薄膜區域330，在和圖19所示的成形孔徑陣列基板203的各孔22相對應的位置，有多射束20的各個射束通過用的通過孔25(開口部)開口。又，在隔著複數個通過孔25當中的相對應的通過孔25而相向的位置，各自配置控制電極24與相向電極26的組(遮沒器：遮沒偏向器)。此外，在各通過孔25的鄰近的遮沒孔徑陣列基板31內部，配置對各通過孔25用的控制電極24施加偏向電壓的控制電路41(邏輯電路)。各射束用的相向電極26被連接接地。

在控制電路41內配置未圖示的放大器(切換電路的一例)。作為放大器的一例，配置作為切換電路的CMOS(Complementary MOS；互補式金氧半導體)反相器電路。對CMOS反相器電路的輸入(IN)，施加比閾值電壓還低的L(low)電位(例如接地電位)以及閾值電壓以上的H(high)電位(例如1.5V)的其中一者以作為控制訊號。實施方式1中，在對CMOS反相器電路的輸入(IN)施加L電位的狀態下，對控制電路41施加的CMOS反相器電路的輸出(OUT)會成為正電位(Vdd)，而藉由與相向電極26的接地電位之電位差所造成的電場將相對應射束偏向，並藉由限制孔徑基板206遮蔽，藉此控制成為射束OFF。另一方面，在對CMOS反相器電路的輸入(IN)施加H電位的狀態(主動狀態)下，CMOS反相器電路的輸出(OUT)會成為接地電位，與相向電極26的接地電位之電位差消失而不將相對應射束偏向，故會通過限制孔徑基板206，藉此控制成為射束ON。藉由該偏向而受到遮沒控制。

接著，說明描繪機構150的動作的具體例。藉由電子光學系統將從電子槍201放出的電子束引導至試料101。具體而言如以下般動作。從電子槍201(放出源)放出的電子束200，藉由照明透鏡202而近乎垂直地照明成形孔徑陣列基板203全體。在成形孔徑陣列基板203形成矩形的複數個孔22(開口部)，電子束200照明包含所有的複數個孔22在內的區域。照射至複數個孔22的位置的電子束200的各一部分，分別通過該成形孔徑陣列基板203的複數個孔22，藉此形成例如矩形形狀的多射束(複數個電子束)20。該多射束20通過遮沒孔徑陣列機構204的分別對應的遮沒器內。該遮沒器分別在設定好的描繪時間(照射時間)的期間，將個別通過的射束做遮沒控制以使得射束成為ON狀態。

通過遮沒孔徑陣列機構204的多射束20，藉由縮小透鏡205被縮小，朝向形成於限制孔徑基板206的中心的孔前進。此處，藉由遮沒孔徑陣列機構204的遮沒器而被偏向的電子束，其位置會偏離限制孔徑基板206的中心的孔，而藉由限制孔徑基板206被遮蔽。另一方面，未藉由遮沒孔徑陣列機構204的遮沒器被偏向的電子束，如圖1所示般通過限制孔徑基板206的中心的孔。像這樣，限制孔徑基板206將藉由遮沒孔徑陣列機構204的遮沒器而被偏向成為射束OFF的狀態的各射束予以遮蔽。然後，藉由從成為射束ON起至成為射束OFF為止所形成的通過限制孔徑基板206的射束，形成1次份的擊發的各射束。通過限制孔徑基板206的多射束20，藉由對物透鏡207被合焦而成為期望的縮小率的圖案像，藉由主偏向器208及副偏向器209而讓通過限制孔徑基板206的多射束20全體朝同方向集體被偏向，照射至各射束於試料101上的各自的照射位置。此外，例如當XY平台105做連續移動時，藉由主偏向器208進行追蹤控制，使得射束的照射位置跟隨XY平台105的移動。一次所照射的多射束20，理想上會依照成形孔徑陣列基板203的複數個孔22的排列間距乘以上述的期望的縮小率而得的間距而並排。

圖21為用來說明實施方式1中的描繪動作的一例的概念圖。如圖21所示般，試料101的描繪區域30(粗線)例如朝向y方向以規定的寛度被假想分割成長條狀的複數個條紋區域32。圖21例子中，示意試料101的描繪區域30例如於y方向依照和1次的多射束20照射所能夠照射的設計上的照射區域34(描繪照野)的尺寸實質相同的寬度尺寸而被分割成複數個條紋區域32的情形。接著，說明描繪動作的一例。

首先，使XY平台105移動，調整使得多射束20的照射區域34位於第1個的條紋區域32的左端或是更左側的位置。然後，當描繪第1條紋區域32時，使XY平台105朝例如-x方向移動，藉此相對地往x方向進展描繪。XY平台105例如令其以等速做連續移動。

第1條紋區域32的描繪結束後，使平台位置朝-y方向移動恰好條紋區域32的寬度的尺寸。藉此，將欲描繪的條紋區域32朝y方向挪移恰好條紋區域32的寬度的尺寸。

然後，接著調整使得多射束20的照射區域34位於第2個的條紋區域32的右端或是更右側的位置。然後，使XY平台105朝例如+x方向移動，藉此相對地往-x方向進展描繪。藉此，進行第2個的條紋區域32的描繪。其後，依同樣方式重複，進行所有的條紋區域32的描繪。

像這樣一面交互改變方向一面描繪，藉此能夠縮短平台移動時間，乃至於能夠縮短描繪時間。1次的擊發中，藉由由於通過成形孔徑陣列基板203的各孔22而形成的多射束，最大會一次形成和各孔22同數量的複數個擊發圖案。

此外，圖21例子中雖示意一面交互改變方向一面依序描繪各條紋區域32的情形，惟不限於此。朝向相同方向進展各條紋區域32的描繪的情形亦無妨。

此外，圖21例子中雖示意對各像素各進行1次描繪的情形，惟不限於此。亦可各讓XY平台105通過條紋區域複數次，藉此進行多重描繪，亦即對各像素各進行複數次描繪。另，此時根據多重次數而挪移條紋區域的位置亦合適。此外，進行在1次的平台走行中對同一像素進行複數次的描繪這樣的多重描繪亦合適。

圖22為示意實施方式1中的多射束的照射區域與描繪對象像素之一例的圖。圖22中，條紋區域32例如以多射束20的射束尺寸被分割成網目狀的複數個網目區域。該各網目區域，成為描繪對象的像素36(射束照射單位區域；照射位置)。描繪對象像素36的尺寸不限定於射束尺寸，藉由和射束尺寸無關的任意大小來構成亦無妨。例如，以射束尺寸的1/n(n為1以上的整數)的尺寸來構成亦無妨。圖22例子中，示意試料101的描繪區域例如於y方向依照和1次的多射束20照射所能夠照射的照射區域34(描繪照野)的尺寸實質相同的寬度尺寸而被分割成複數個條紋區域32的情形。矩形的照射區域34的x方向的尺寸，能夠以x方向的射束數×x方向的射束間間距來定義。矩形的照射區域34的y方向的尺寸，能夠以y方向的射束數×y方向的射束間間距來定義。圖22例子中，將例如24×24列的多射束的圖示省略成8×8列的多射束來示意。又，在照射區域34內示意藉由1次的多射束20擊發所能夠照射的複數個像素28(射束的描繪位置)。相鄰像素28間的間距便成為多射束的各射束間間距。藉由於x，y方向以射束間間距的尺寸圍出的矩形的區域，構成1個子照射區域29(間距單元區域)。圖22例子中，示意各子照射區域29例如藉由4×4像素來構成的情形。

圖23為用來說明實施方式1中的多射束描繪動作的一例的圖。圖23例子中，示意將各子照射區域29內藉由4個相異的射束來描繪的情形。此外，圖23例子中示意的描繪動作，是在描繪各子照射區域29內的1/4(照射所使用的射束道數份之1)的區域的期間，XY平台105以恰好移動8射束間距份的距離L的速度做連續移動。圖23例子所示的描繪動作中，例如在XY平台105移動8射束間距份的距離L的期間，一面藉由副偏向器209依序使照射位置(像素36)移位一面以擊發周期T將多射束20做4次擊發，藉此描繪(曝光)同一子照射區域29內的相異的4個像素。在描繪(曝光)該4個像素的期間，藉由主偏向器208將多射束20全體集體偏向，藉此使照射區域34跟隨XY平台105的移動，以免照射區域34因XY平台105的移動而與試料101之相對位置偏離。換言之，進行追蹤控制。一旦1次的追蹤周期結束則做追蹤重置，回到前次的追蹤開始位置。另，各子照射區域29的右邊數來第1個像素列的描繪已結束，故做追蹤重置後，在下次的追蹤周期中，首先副偏向器209將射束的描繪位置偏向而對齊(移位)，以便描繪各子照射區域29的尚未受到描繪的例如右邊數來第2個像素列。條紋區域32的描繪中，藉由重複該動作，多射束20的照射區域34的位置依序如圖21的下圖所示的照射區域34a，34b，34c，…34o所示般逐漸移動，而逐漸進行描繪。

像以上這樣，按照實施方式1，能夠抑制或是減低通過陽極14的通過孔11後的電子的衝撞所引起而產生的正離子21往陰極10的逆流。

以上已參照具體例說明了實施方式。但，本發明不限定於該些具體例。

此外，有關裝置構成或控制手法等本發明的說明中非直接必要的部分等雖省略記載，惟能夠適宜選擇運用必要的裝置構成或控制手法。例如，有關控制描繪裝置100的控制部構成雖省略記載，惟當然會適宜選擇運用必要的控制部構成。

其他具備本發明的要素，而所屬技術領域者得適宜設計變更的所有的電子槍及電子束描繪裝置，皆包含於本發明的範圍。

7:電極基板8:支撐筒10:陰極11,17:通過孔12:韋乃特電極14:陽極15:開口部16:限制孔徑基板18:反折20:多射束21:正離子22:孔24:控制電極25:通過孔26:相向電極29:子照射區域30:描繪區域32:條紋區域34:照射區域36:像素41:控制電路59:加熱器62:加速電壓電源64:韋乃特電極用電源66:加熱器用電源70:電流計100:描繪裝置101:試料102:電子鏡筒103:描繪室105:XY平台106:電子槍腔室110:控制計算機112:記憶體120:高壓電源電路130:偏向控制電路132,134:DAC放大器組件136:透鏡控制電路138:平台控制機構139:平台位置測定器140:記憶裝置150:描繪機構160:控制系統電路200:電子束201:電子槍202:照明透鏡203:成形孔徑陣列基板204:遮沒孔徑陣列機構205:縮小透鏡206:限制孔徑基板207:對物透鏡208:主偏向器209:副偏向器210:鏡330:薄膜區域

[圖1]為示意實施方式1中的描繪裝置的構成的構成圖。[圖2]為示意實施方式1中的電子槍與高壓電源電路的電路構成的一例的圖。[圖3]為示意實施方式1中的陽極電極的構成的一例的上視圖。[圖4]為示意實施方式1的比較例中的電子槍的內部構成的一例的圖。[圖5]為示意實施方式1中的電子槍的內部構成的一例的圖。[圖6]為示意實施方式1的比較例中的正離子的逆流的情況的模擬結果的一例的圖。[圖7]為示意實施方式1中的當在和電子束通過孔相距距離y1的位置形成開口部的情形下示意正離子的逆流的情況的模擬結果的一例的圖。[圖8]為示意實施方式1中的當在和電子束通過孔相距距離y2的位置形成開口部的情形下示意正離子的逆流的情況的模擬結果的一例的圖。[圖9]為示意實施方式1中的當在和電子束通過孔相距距離y3的位置形成開口部的情形下示意正離子的逆流的情況的模擬結果的一例的圖。[圖10]為示意實施方式1中的當以徑尺寸D21形成開口部的情形下示意正離子的逆流的情況的模擬結果的一例的圖。[圖11]為示意實施方式1中的當以徑尺寸D22形成開口部的情形下示意正離子的逆流的情況的模擬結果的一例的圖。[圖12]為示意實施方式1中的當以徑尺寸D23形成開口部的情形下示意正離子的逆流的情況的模擬結果的一例的圖。[圖13]為示意實施方式1中的電子槍內的位置關係的圖。[圖14]為示意實施方式1中的示意從陽極的通過孔到開口部為止的最佳距離與陽極‐韋乃特電極間的距離之關係的圖表的一例的圖。[圖15]為示意實施方式1中的示意從陽極的通過孔到開口部為止的最佳距離與陽極‐韋乃特電極間的距離之關係的表的一例的圖。[圖16]為示意實施方式1的變形例1中的電子槍的內部構成的一例的圖。[圖17]為示意實施方式1的變形例2中的電子槍的內部構成的一例的圖。[圖18]為示意實施方式1的變形例2中的陽極背面的反折的另一例的圖。[圖19]為示意實施方式1中的成形孔徑陣列基板的構成的概念圖。[圖20]為示意實施方式1中的遮沒孔徑陣列基板的構成的剖視圖。[圖21]為用來說明實施方式1中的描繪動作的一例的概念圖。[圖22]為示意實施方式1中的多射束的照射區域與描繪對象像素之一例的圖。[圖23]為用來說明實施方式1中的多射束描繪動作的一例的圖。

7:電極基板

8:支撐筒

10:陰極

11:通過孔

12:韋乃特電極

14:陽極

15:開口部

16:限制孔徑基板

21:正離子

200:電子束

E:電場

Claims (10)

1. 一種電子槍，具備：陰極，放出電子束；陽極電極，相對於前述陰極的電位而言被保持相對正側的電位，其具有和前述陰極相向的面，在前述面形成使從前述陰極放出的電子束通過的第1開口部，並且在供前述第1開口部形成的同一面上且和前述第1開口部相異的位置形成至少1個的第2開口部；限制孔徑基板，配置於比前述陽極電極還靠前述電子束的行進方向的下游側，形成供前述電子束通過的第3開口部而限制前述電子束的一部分的通過；韋乃特電極，配置於陰極與陽極之間，被施加相對於前述陽極的電位而言相對負側的電位。
2. 如請求項1記載的電子槍，其中，前述至少1個的第2開口部，為比前述第1開口部還大的尺寸。
3. 如請求項1記載的電子槍，其中，從前述第1開口部的中心到前述第2開口部的中心為止的距離，滿足運用前述陽極電極與前述韋乃特電極之間的距離作為參數的2次方程式。
4. 如請求項1記載的電子槍，其中，從前述第1開口部的中心到前述第2開口部的中心為止的距離y，滿足運用前述陽極電極與前述韋乃特電極之間的距離x作為參數的以下的式。
5. 如請求項1記載的電子槍，其中，作為前述至少1個的第2開口部，係相對於前述第1開口部的中心而言旋轉對稱地形成複數個第2開口部。
6. 如請求項1或2記載的電子槍，其中，更具備：凸部，從前述陽極電極的和前述面為相反側的背面上以朝前述限制孔徑基板側延伸之方式形成，配置於前述至少1個的第2開口部的外周鄰近。
7. 如請求項6記載的電子槍，其中，前述凸部沿著前述第2開口部的外周形成為筒狀。
8. 如請求項1或2記載的電子槍，其中，前述陽極電極，具有從外周部朝前述限制孔徑基板側以筒狀延伸的支撐筒。
9. 一種電子束描繪裝置，具備：平台，載置試料；電子槍，具有：陰極，放出電子束；陽極電極，相對於前述陰極的電位而言被保持相對正側的電位，其具有和前述陰極相向的面，在前述面形成使從前述陰極放出的電子束通過的第1開口部，並且在供前述第1開口部形成的同一面上且和前述第1開口部相異的位置形成至少1個的第2開口部；限制孔徑基板，配置於比前述陽極電極還靠前述電子束的行進方向的下游側，形成供前述電子束通過的第3開口部而限制前述電子束的一部分的通過；韋乃特電極，配置於陰極與陽極之間，被施加相對於前述陽極的電位而言相對負側的電位；電子光學系統，將從前述電子槍放出的電子束引導至前述試料。
10. 如請求項9記載的電子束描繪裝置，其中，前述至少1個的第2開口部，為比前述第1開口部還大的尺寸。