JPH09102291A - 対物レンズ及び荷電粒子ビーム装置 - Google Patents
対物レンズ及び荷電粒子ビーム装置Info
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- JPH09102291A JPH09102291A JP7258702A JP25870295A JPH09102291A JP H09102291 A JPH09102291 A JP H09102291A JP 7258702 A JP7258702 A JP 7258702A JP 25870295 A JP25870295 A JP 25870295A JP H09102291 A JPH09102291 A JP H09102291A
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- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
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- H01J37/10—Lenses
-
- H—ELECTRICITY
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- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/10—Lenses
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-
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electron Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電子デバイスは高性能化のために最小加工寸
法を小さくすることが求められている。同時に量産性、
コスト低減を目的として、ウエハの面積を大きくするこ
とも要求されている。これら従来の装置では相矛盾する
要求を同時に解決し、大きな試料上に微細なパターンを
形成する対物レンズを提供する。 【構成】 対物レンズを、電子またはイオンの軌道と垂
直な面で分離し、その間に試料を挿入する。
法を小さくすることが求められている。同時に量産性、
コスト低減を目的として、ウエハの面積を大きくするこ
とも要求されている。これら従来の装置では相矛盾する
要求を同時に解決し、大きな試料上に微細なパターンを
形成する対物レンズを提供する。 【構成】 対物レンズを、電子またはイオンの軌道と垂
直な面で分離し、その間に試料を挿入する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子ビームやイオ
ンビームにより半導体や絶縁体などの上に電子デバイス
やマイクロメカニクスなどの微小構造を形成するための
微細パターンの露光法や直接加工法、ならびに電子ビー
ムによる溶接、溶解、溶断、刻印などの用途において、
電子ビームやイオンビームを集束するための対物レンズ
に関するものである。
ンビームにより半導体や絶縁体などの上に電子デバイス
やマイクロメカニクスなどの微小構造を形成するための
微細パターンの露光法や直接加工法、ならびに電子ビー
ムによる溶接、溶解、溶断、刻印などの用途において、
電子ビームやイオンビームを集束するための対物レンズ
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、電子ビームやイオンビームを応用
した観察装置やパターン形成装置では、細く絞ったビー
ムを得るために対物レンズを設けている。対物レンズは
電子ビームでは磁界型、イオンビームでは静電型が用い
られることが多い。電子は電荷に対する質量の比、すな
わち比電荷が大きいので同じエネルギーのとき速度が大
きく、磁界に対して敏感に軌道が偏向される。
した観察装置やパターン形成装置では、細く絞ったビー
ムを得るために対物レンズを設けている。対物レンズは
電子ビームでは磁界型、イオンビームでは静電型が用い
られることが多い。電子は電荷に対する質量の比、すな
わち比電荷が大きいので同じエネルギーのとき速度が大
きく、磁界に対して敏感に軌道が偏向される。
【０００３】さらに磁界レンズは磁界を発生させるコイ
ルを大気側に設置することができるので、製作や維持が
容易であるので、電子に対しては磁界レンズが用いられ
る。イオンは比電荷が小さく、電子と比較し同じエネル
ギーでは速度が遅いため、効率的にイオンの軌道を偏向
するために電界を用いる電界レンズが通常使用されてい
る。
ルを大気側に設置することができるので、製作や維持が
容易であるので、電子に対しては磁界レンズが用いられ
る。イオンは比電荷が小さく、電子と比較し同じエネル
ギーでは速度が遅いため、効率的にイオンの軌道を偏向
するために電界を用いる電界レンズが通常使用されてい
る。
【０００４】従来の電子ビームまたはイオンビーム装置
の構成を図６に示す。電子またはイオン銃１は電源１６
で駆動され引出電圧をかけられ電子またはイオンを放出
する。電子銃またはイオン銃１から放出された電子また
はイオンビーム４は集束レンズ３を通って集束される。
ビームは必要に応じてブランキング電源７より供給され
る電圧でブランキング電極５により偏向されブランキン
グアパチャ６で阻止される。また、ブランキング電源７
は制御用計算機１０により制御される。ブランキングア
パチャ６を通過したビームは、制御用計算機１０により
制御された偏向電源８により電源が供給され偏向され
る。ビームは対物レンズ２３で集束され試料１１上に到
達する。これらの対物レンズはレンズの入射面と出射面
があるが、試料は通常その外側に置かれている。
の構成を図６に示す。電子またはイオン銃１は電源１６
で駆動され引出電圧をかけられ電子またはイオンを放出
する。電子銃またはイオン銃１から放出された電子また
はイオンビーム４は集束レンズ３を通って集束される。
ビームは必要に応じてブランキング電源７より供給され
る電圧でブランキング電極５により偏向されブランキン
グアパチャ６で阻止される。また、ブランキング電源７
は制御用計算機１０により制御される。ブランキングア
パチャ６を通過したビームは、制御用計算機１０により
制御された偏向電源８により電源が供給され偏向され
る。ビームは対物レンズ２３で集束され試料１１上に到
達する。これらの対物レンズはレンズの入射面と出射面
があるが、試料は通常その外側に置かれている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】一般にレンズの中心も
しくはレンズの下端から試料までの距離を作動距離と呼
び、通常の対物レンズでは試料は対物レンズの外側に置
かれている。そのため作動距離を縮めることには構造上
限界があり、微細なビームを得ることが難しかった。
しくはレンズの下端から試料までの距離を作動距離と呼
び、通常の対物レンズでは試料は対物レンズの外側に置
かれている。そのため作動距離を縮めることには構造上
限界があり、微細なビームを得ることが難しかった。
【０００６】作動距離を小さくし微細なビームを得るた
めに、レンズの構造体の中に試料を入れる、いわゆるイ
ンレンズタイプのレンズが電子顕微鏡に用いられてい
る。図５にインレンズタイプの対物レンズの例を示す。
図中、４はイオンビーム、１１は試料、１４は対物レン
ズ、電源２０はポールピース、２１はコイル、２２は冷
却水パイプを示している。インレンズタイプでは試料は
レンズを構成する磁界もしくは電界が分布しているとこ
ろに配置している。
めに、レンズの構造体の中に試料を入れる、いわゆるイ
ンレンズタイプのレンズが電子顕微鏡に用いられてい
る。図５にインレンズタイプの対物レンズの例を示す。
図中、４はイオンビーム、１１は試料、１４は対物レン
ズ、電源２０はポールピース、２１はコイル、２２は冷
却水パイプを示している。インレンズタイプでは試料は
レンズを構成する磁界もしくは電界が分布しているとこ
ろに配置している。
【０００７】しかし、インレンズタイプでは作動距離は
小さくできるが、挿入できる試料の大きさが制限されて
おり、電子デバイスに用いられるウエハが現在用いられ
ている直径６インチから、将来、１２インチなどの大口
径ウエハ上で作製されるような場合ではこのような大き
な試料を入れることができず、量産性及びコスト低減を
目的とした大面積ウエハに対応できないという問題点を
生じていた。
小さくできるが、挿入できる試料の大きさが制限されて
おり、電子デバイスに用いられるウエハが現在用いられ
ている直径６インチから、将来、１２インチなどの大口
径ウエハ上で作製されるような場合ではこのような大き
な試料を入れることができず、量産性及びコスト低減を
目的とした大面積ウエハに対応できないという問題点を
生じていた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、荷電粒子ビー
ム装置に用いる対物レンズにおいて、ビーム軌道に対し
て垂直な面に分割され、分割された間に試料を配置する
ことを特徴とする対物レンズである。
ム装置に用いる対物レンズにおいて、ビーム軌道に対し
て垂直な面に分割され、分割された間に試料を配置する
ことを特徴とする対物レンズである。
【０００９】また、前記対物レンズ及び前記対物レンズ
が分割された各レンズを可動させる対物レンズ可動機構
を備えることを特徴とする荷電粒子ビーム装置である。
が分割された各レンズを可動させる対物レンズ可動機構
を備えることを特徴とする荷電粒子ビーム装置である。
【００１０】
【作用】対物レンズを電子またはイオンの軌道と垂直な
面で分割した構造とし、上下に２分割することによりそ
の間に面積の大きい試料を挿入することができる。磁界
レンズの場合、試料上で磁界強度が高くなり、磁場歪み
が少なくなるようにレンズ電極を設計する。磁界または
電界分布は試料の上下で連続となるようにする。
面で分割した構造とし、上下に２分割することによりそ
の間に面積の大きい試料を挿入することができる。磁界
レンズの場合、試料上で磁界強度が高くなり、磁場歪み
が少なくなるようにレンズ電極を設計する。磁界または
電界分布は試料の上下で連続となるようにする。
【００１１】磁界レンズの磁場を発生させるコイルの電
線は上下にまたがるように配線し磁界強度を変えた時に
レンズ中心が移動しないようにする。またウエハにでき
るだけ電極構造を近づけるとともに、ポールピースの対
向する面積を大きくし試料の上下で磁界分布に不要なう
ねりが生じないようにする。磁場に影響を及ぼさないた
めには試料としては非磁性のものが好ましい。このよう
な構成にすることにより試料の大きさに対する制限がな
くなり、微細なパターンを大きな試料上に形成すること
が可能となる。これにより加工寸法が小さい電子デバイ
スの製造において、量産性の向上、コストの低減が計れ
る。
線は上下にまたがるように配線し磁界強度を変えた時に
レンズ中心が移動しないようにする。またウエハにでき
るだけ電極構造を近づけるとともに、ポールピースの対
向する面積を大きくし試料の上下で磁界分布に不要なう
ねりが生じないようにする。磁場に影響を及ぼさないた
めには試料としては非磁性のものが好ましい。このよう
な構成にすることにより試料の大きさに対する制限がな
くなり、微細なパターンを大きな試料上に形成すること
が可能となる。これにより加工寸法が小さい電子デバイ
スの製造において、量産性の向上、コストの低減が計れ
る。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の対物レンズを用いた電子
ビームあるいはイオンビーム装置の実施例を図１に示
す。
ビームあるいはイオンビーム装置の実施例を図１に示
す。
【００１３】電子またはイオン銃１は電源１６で駆動さ
れ引出電極２に引出電圧がかけられ電子またはイオンを
放出する。電子銃またはイオン銃１から放出された電子
またはイオンビーム４は集束レンズ３を通って集束され
る。ビームは必要に応じてブランキング電源７より供給
される電圧でブランキング電極５により偏向されブラン
キングアパチャ６で阻止される。ブランキング電源７は
制御用計算機１０により制御される。ブランキングアパ
チャ６を通過したビームは、偏向電極９で偏向される。
れ引出電極２に引出電圧がかけられ電子またはイオンを
放出する。電子銃またはイオン銃１から放出された電子
またはイオンビーム４は集束レンズ３を通って集束され
る。ビームは必要に応じてブランキング電源７より供給
される電圧でブランキング電極５により偏向されブラン
キングアパチャ６で阻止される。ブランキング電源７は
制御用計算機１０により制御される。ブランキングアパ
チャ６を通過したビームは、偏向電極９で偏向される。
【００１４】偏向電極９には制御用計算機１０により制
御された偏向電源８より電源が供給される。ビームは対
物レンズ１２，１３で集束され試料１１上に到達する。
対物レンズには対物レンズ電源１４より電源が供給され
る。
御された偏向電源８より電源が供給される。ビームは対
物レンズ１２，１３で集束され試料１１上に到達する。
対物レンズには対物レンズ電源１４より電源が供給され
る。
【００１５】対物レンズは上部と下部に分離されてい
る。試料はこの間に挿入されるので大きさの制限がな
い。
る。試料はこの間に挿入されるので大きさの制限がな
い。
【００１６】図１に示した本発明の対物レンズの構成を
図２に示す。
図２に示す。
【００１７】本実施例の対物レンズは対物レンズ上部と
対物レンズ下部に分離されており、間に試料１１が挿入
されている。対物レンズ上部１２と対物レンズ下部１３
は対物レンズ可動機構により各々独立に可動することが
できる。試料１１はウエハホルダ１９と呼ばれる治具に
より固定されウエハ可動機構１８により搬送される。
対物レンズ下部に分離されており、間に試料１１が挿入
されている。対物レンズ上部１２と対物レンズ下部１３
は対物レンズ可動機構により各々独立に可動することが
できる。試料１１はウエハホルダ１９と呼ばれる治具に
より固定されウエハ可動機構１８により搬送される。
【００１８】ウエハ１１そのものは通常１mm以下の厚み
であるがそれを固定する治具の厚みはそれ以上になる可
能性がある。微細ビームを形成するためには分割した上
下の対物レンズ１２，１３になるべく近づけることが望
ましい。そこで、本発明では、試料１１を挿入するとき
は分割した対物レンズ１２，１３の間隔を広げ、試料１
１を挿入し、ビーム４を照射するときは、分割した対物
レンズ１２，１３の一方または両方を移動し対物レンズ
とウエハ１１を近づける。
であるがそれを固定する治具の厚みはそれ以上になる可
能性がある。微細ビームを形成するためには分割した上
下の対物レンズ１２，１３になるべく近づけることが望
ましい。そこで、本発明では、試料１１を挿入するとき
は分割した対物レンズ１２，１３の間隔を広げ、試料１
１を挿入し、ビーム４を照射するときは、分割した対物
レンズ１２，１３の一方または両方を移動し対物レンズ
とウエハ１１を近づける。
【００１９】ビーム照射の後は試料を取り出すために再
び対物レンズ１２，１３間を広げる。このようにして、
ウエハ１１の支持機構の構成に制限が少ない対物レンズ
を提供することができる。
び対物レンズ１２，１３間を広げる。このようにして、
ウエハ１１の支持機構の構成に制限が少ない対物レンズ
を提供することができる。
【００２０】図３は具体的な磁界レンズの構成の一例で
ある。本発明の磁界レンズは対物レンズの磁区回路を上
下に分け、対物レンズ下部１２、対物レンズ上部１３に
分割された構造となっている。試料１１は対物レンズ下
部１２、対物レンズ上部１３に挟まれている。このとき
対物レンズのコイル２１は上下に２分割されるが対物レ
ンズ電源１４からは同じ電源が流れるようにする。ま
た、試料を挟んだときにできるだけ磁場が漏れないよう
に高透磁率材料を用いる。
ある。本発明の磁界レンズは対物レンズの磁区回路を上
下に分け、対物レンズ下部１２、対物レンズ上部１３に
分割された構造となっている。試料１１は対物レンズ下
部１２、対物レンズ上部１３に挟まれている。このとき
対物レンズのコイル２１は上下に２分割されるが対物レ
ンズ電源１４からは同じ電源が流れるようにする。ま
た、試料を挟んだときにできるだけ磁場が漏れないよう
に高透磁率材料を用いる。
【００２１】図４は具体的な静電レンズの構成の一例で
ある。本発明の静電レンズは通常３つの電極で構成され
る静電レンズの２番目の電極と３番目の電極間に試料１
１を挿入する。３番目の電極は電子またはイオンが通過
する必要が無いので穴を開ける必要はない。
ある。本発明の静電レンズは通常３つの電極で構成され
る静電レンズの２番目の電極と３番目の電極間に試料１
１を挿入する。３番目の電極は電子またはイオンが通過
する必要が無いので穴を開ける必要はない。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように本発明の対物レンズ
は、作動距離を小さくして微細なビームを形成できると
同時に試料の大きさに制限がない。これにより、デバイ
スの高性能化のために小さくなる電子デバイスの加工に
対応できる。また同時に量産性ならびにコスト低減を目
的としてウエハの面積が大きくなる傾向にあるが、この
ような大面積ウエハに対応できる。
は、作動距離を小さくして微細なビームを形成できると
同時に試料の大きさに制限がない。これにより、デバイ
スの高性能化のために小さくなる電子デバイスの加工に
対応できる。また同時に量産性ならびにコスト低減を目
的としてウエハの面積が大きくなる傾向にあるが、この
ような大面積ウエハに対応できる。
【図１】本発明の対物レンズを用いた電子ビームまたは
イオンビーム装置の構成図である。
イオンビーム装置の構成図である。
【図２】本発明の可動式対物レンズを示す説明図であ
る。
る。
【図３】本発明を適用した磁界レンズの構成例を示す。
【図４】具体的に適用した静電レンズの構成例を示す。
【図５】従来のインレンズタイプの構成例である。
【図６】従来の電子ビームまたはイオンビーム装置の構
成例である。
成例である。
１ 電子源またはイオン源 ２ 引出電極 ３ 集束レンズ ４ 電子ビームまたはイオンビーム ５ ブランキング電源 ６ ブランキングアパチャ ７ ブランキング電源 ８ 偏向電源 ９ 偏向電極 １０ 制御用計算機 １１ 試料（ウエハ） １２ 対物レンズ下部 １３ 対物レンズ上部 １４ 対物レンズ電源 １５ 集束レンズ用電源 １６ 電子源またはイオン源用電源ならびに加速電源 １７ 対物レンズ可動機構 １８ ウエハ可動機構 １９ ウエハホルダ ２０ ポールピース ２１ コイル ２２ 冷却水パイプ ２３ 対物レンズ
Claims (2)
- 【請求項１】荷電粒子ビーム装置に用いる対物レンズに
おいて、ビーム軌道に対して垂直な面に分割され、分割
された間に試料を配置することを特徴とする対物レン
ズ。 - 【請求項２】請求項１記載の対物レンズ及び前記対物レ
ンズが分割された各レンズを可動させる対物レンズ可動
機構を備えることを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7258702A JPH09102291A (ja) | 1995-10-05 | 1995-10-05 | 対物レンズ及び荷電粒子ビーム装置 |
| US08/729,670 US5736742A (en) | 1995-10-05 | 1996-10-03 | Objective lens and charged particle beam system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7258702A JPH09102291A (ja) | 1995-10-05 | 1995-10-05 | 対物レンズ及び荷電粒子ビーム装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09102291A true JPH09102291A (ja) | 1997-04-15 |
Family
ID=17323920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7258702A Pending JPH09102291A (ja) | 1995-10-05 | 1995-10-05 | 対物レンズ及び荷電粒子ビーム装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5736742A (ja) |
| JP (1) | JPH09102291A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998013854A1 (fr) * | 1996-09-24 | 1998-04-02 | Hitachi, Ltd. | Emetteur de faisceau a particules chargees |
| US6426501B1 (en) * | 1998-05-27 | 2002-07-30 | Jeol Ltd. | Defect-review SEM, reference sample for adjustment thereof, method for adjustment thereof, and method of inspecting contact holes |
| US6452175B1 (en) * | 1999-04-15 | 2002-09-17 | Applied Materials, Inc. | Column for charged particle beam device |
| DE102007010873B4 (de) * | 2007-03-06 | 2009-07-30 | Carl Zeiss Nts Gmbh | Objektivlinse |
| US8921782B2 (en) | 2012-11-30 | 2014-12-30 | Kla-Tencor Corporation | Tilt-imaging scanning electron microscope |
| US10297413B2 (en) * | 2015-03-10 | 2019-05-21 | North-Western International Cleaner Production Centre | Method and device for the production of highly charged ions |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0374035A (ja) * | 1988-09-28 | 1991-03-28 | Anelva Corp | 電子ビーム装置 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1614122B1 (de) * | 1967-02-24 | 1970-06-25 | Max Planck Gesellschaft | Magnetische,insbesondere elektromagnetische,Polschuhlinse fuer Korpuskularstrahlgeraete,insbesondere fuer Elektronenmikroskope und Verfahren zu ihrer Justierung |
| JP2561699B2 (ja) * | 1988-04-28 | 1996-12-11 | 日本電子株式会社 | 電子顕微鏡用試料装置 |
| US5004919A (en) * | 1989-07-05 | 1991-04-02 | Jeol, Ltd. | Transmission electron microscope |
| JP2984083B2 (ja) * | 1991-04-04 | 1999-11-29 | 日本電子株式会社 | 電子顕微鏡用試料駆動装置 |
-
1995
- 1995-10-05 JP JP7258702A patent/JPH09102291A/ja active Pending
-
1996
- 1996-10-03 US US08/729,670 patent/US5736742A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0374035A (ja) * | 1988-09-28 | 1991-03-28 | Anelva Corp | 電子ビーム装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5736742A (en) | 1998-04-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19980804 |