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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ladungsträgerstrahlvorrichtung, wie z. B. ein Rasterelektronenmikroskop, und insbesondere auf eine Ladungsträgerstrahlvorrichtung, die eine Schwingung der Vorrichtung, die eine Bildunschärfe verursacht, unterdrücken kann.
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Technischer Hintergrund
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Mit der Miniaturisierung von Halbleiterelementen in den letzten Jahren ist es auch erforderlich, dass Halbleiterherstellungsvorrichtungen und -prüfvorrichtungen eine hohe Genauigkeit und einen hohen Durchsatz aufweisen. Um die Form und die Abmessungen eines auf einem Halbleiter-Wafer erzeugten Musters zu bewerten und Defekte zu untersuchen, wird ein Rasterelektronenmikroskop (REM) verwendet, das eine der Ladungsträgerstrahlvorrichtungen ist.
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In einem Prozess des Messens oder Prüfens eines Wafers durch das REM wird der Wafer mit einem Ladungsträgerstrahl aus einer Elektronenkanone bestrahlt, die im oberen Abschnitt einer Säule vorgesehen ist, wird ein Beobachtungsbild durch das Detektieren von Sekundärelektronen, die vom Wafer emittiert werden, erfasst und werden aus einer Helligkeitsänderung die Musterabmessungen gemessen und die Defekte beobachtet.
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Wenn übrigens eine Ladungsträgerstrahlkorrekturvorrichtung oder dergleichen hinzugefügt ist, um die Auflösung des REM weiter zu erhöhen, nimmt die Größe der Säule zu, wobei dies eine Abnahme der Steifigkeit der Säule verursacht. Wenn zusätzlich die Geschwindigkeit eines Tisches zum Bewegen des Wafers erhöht wird, um den Durchsatz zu erhöhen, nimmt eine Antriebsreaktionskraft während eines Tischbetriebs zu. Im Ergebnis nimmt die Schwingung der Säule zum Zeitpunkt der Wafer-Beobachtung zu, wobei aufgrund der Variation der Bestrahlungsposition des Ladungsträgerstrahls eine Verzerrung des Beobachtungsbildes und die Schwingung einer Musterkante (die im Folgenden außerdem als „Bildunschärfe“ bezeichnet werden) auftreten.
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Als der Stand der Technik des vorliegenden technischen Gebiets gibt es z. B. eine Technik, wie z. B. PTL 1. PTL 1 offenbart eine Ladungsträgerstrahlvorrichtung, die einen Schwingungsunterdrückungsmechanismus enthält, der einfach abgenommen wird.
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Liste der Entgegenhaltungen
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Patentliteratur
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Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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In einem Fall, in dem ein aktiver Schwingungsunterdrückungsmechanismus unter Verwendung eines Schwingungssensors und eines Schwingungserregers (Aktuators) wie in PTL 1 angewendet wird, ist es notwendig, die Lebensdauer des Aktuators zu berücksichtigen. In einem Fall, in dem der Aktuator aufgrund eines Ausfalls oder der Lebensdauer ersetzt werden muss, ist es wünschenswert, dass der Aktuator einfach ersetzt wird.
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Zusätzlich sind, wie oben beschrieben worden ist, in einer Ladungsträgerstrahlvorrichtung, wie z. B. einem REM, eine weitere Verbesserung der Genauigkeit (hohe Auflösung) und eine Verbesserung des Durchsatzes erforderlich, wobei die Unterdrückung einer Vorrichtungsschwingung, insbesondere die Unterdrückung der Schwingung einer Säule, die Bildunschärfe verursacht, ein wichtiges Problem ist.
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Der Schwingungsunterdrückungsmechanismus in PTL 1 weist eine Struktur auf, die durch einen Befestigungsring und einen Bolzen einfach an einer Säule befestigt und von ihr gelöst werden kann. Es ist jedoch nur ein Satz eines Schwingungserregers (Aktuators), der mit einem Schwingungssensor gepaart ist, in jeder einer X-Richtung und einer Y-Richtung angeordnet, wobei die Wirkung der Schwingungsverringerung begrenzt ist.
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Folglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schwingungsunterdrückungsmechanismus, der eine ausgezeichnete Wartungsfähigkeit aufweist und die Schwingung einer Säule wirksam steuern kann, und eine Ladungsträgerstrahlvorrichtung unter Verwendung desselben zu schaffen.
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Lösung des Problems
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Um die obigen Probleme zu lösen, enthält die vorliegende Erfindung eine Probenkammer zum Aufnehmen einer Probe, die als ein darin zu beobachtendes Objekt dient, eine Säule, die an einem oberen Abschnitt der Probenkammer angeordnet ist und die Probe mit einem Ladungsträgerstrahl, der durch eine Ladungsträgerquelle erzeugt wird, bestrahlt und abtastet, und einen Schwingungsunterdrückungsmechanismus, der abnehmbar an derSäule vorgesehen ist. Der Schwingungsunterdrückungsmechanismus enthält einen an der Säule befestigten Stator, einen ringförmigen Antrieb, der so getragen wird, dass er in einer Richtung senkrecht zu einer axialen Richtung der Säule beweglich ist, mehrere Aktuatoren, die den Antrieb veranlassen, in der Richtung senkrecht zur axialen Richtung der Säule zu schwingen, mehrere am Stator befestigte Schwingungssensoren und einen Controller, der die Aktuatoren gemäß den Ausgangssignalen von den Schwingungssensoren steuert.
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Ferner ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Schwingungsunterdrückungsmechanismus abnehmbar an einer Säule einer Ladungsträgerstrahlvorrichtung vorgesehen, der eine in der Säule erzeugte Schwingung unterdrückt. Der Schwingungsunterdrückungsmechanismus enthält einen an der Säule befestigten Stator, einen ringförmigen Antrieb, der so getragen wird, dass er in einer Richtung senkrecht zu einer axialen Richtung der Säule beweglich ist, mehrere Aktuatoren, die den Antrieb veranlassen, in der Richtung senkrecht zu der axialen Richtung der Säule zu schwingen, mehrere an dem Stator befestigte Schwingungssensoren, und einen Controller, der die Aktuatoren gemäß den Ausgangssignalen der Schwingungssensoren steuert.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Schwingungsunterdrückungsmechanismus, der eine ausgezeichnete Wartungsfähigkeit aufweist und die Schwingung einer Säule effektiv steuern kann, und eine Ladungsträgerstrahlvorrichtung unter Verwendung desselben zu schaffen.
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Folglich ist es möglich, die Genauigkeit (Auflösung) und den Durchsatz der Ladungsträgerstrahlvorrichtung zu erhöhen.
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Andere Aufgaben, Konfigurationen und vorteilhafte Wirkungen als die oben beschriebenen werden durch die Beschreibungen der folgenden Ausführungsformen verdeutlicht.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Querschnittsansicht, die eine schematische Konfiguration einer Ladungsträgerstrahlvorrichtung gemäß einer Ausführungsform 1 veranschaulicht.
- 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Schwingungsunterdrückungsmechanismus in der Ausführungsform 1.
- 3 ist eine Seitenansicht des Schwingungsunterdrückungsmechanismus in der Ausführungsform 1.
- 4 ist ein Grundriss (eine Draufsicht) des Schwingungsunterdrückungsmechanismus in der Ausführungsform 1.
- 5 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts A in 4.
- 6 ist eine perspektivische Ansicht eines Schwingungsunterdrückungsmechanismus in einer Ausführungsform 2.
- 7 ist eine Draufsicht auf den Schwingungsunterdrückungsmechanismus in der Ausführungsform 2.
- 8 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts B in 7.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bezüglich der Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen sind die gleichen Komponenten durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei die ausführliche Beschreibung der sich wiederholenden Abschnitte weggelassen wird.
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Ausführungsform 1
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Ein Schwingungsunterdrückungsmechanismus und eine Ladungsträgerstrahlvorrichtung gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung werden bezüglich der 1 bis 5 beschrieben.
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1 ist eine Querschnittsansicht, die eine schematische Konfiguration einer Ladungsträgerstrahlvorrichtung 100 in der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. Die 2 und 3 sind eine perspektivische Ansicht bzw. eine Seitenansicht eines Schwingungsunterdrückungsmechanismus 20 und veranschaulichen einen Zustand, in dem er an einer Säule 2 befestigt ist. 4 ist ein Grundriss (eine Draufsicht) des Schwingungsunterdrückungsmechanismus 20, und 5 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts A in 4. Ein Koordinatensystem (X, Y, Z) ist so definiert, wie in jeder Zeichnung veranschaulicht ist.
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Wie in 1 veranschaulicht ist, enthält die Ladungsträgerstrahlvorrichtung 100 eine Probenkammer 1 und eine Säule 2, die am oberen Abschnitt der Probenkammer 1 vorgesehen ist, als Hauptkomponenten. Ein Probentisch 5, der durch einen in der X-Richtung beweglichen X-Tisch 3 und einen in der Y-Richtung beweglichen Y-Tisch 4 konfiguriert ist, ist innerhalb der Probenkammer 1 vorgesehen.
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Eine Probe 6, die als ein zu beobachtendes Objekt dient, ist auf den Probentisch 5 gelegt. Das Innere der Probenkammer 1 wird durch eine Turbomolekularpumpe (Hauptpumpe) und eine (nicht veranschaulichte) Trockenpumpe (Hilfspumpe) in einem Vakuumzustand aufrechterhalten.
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Am oberen Abschnitt der Säule 2 ist eine Elektronenkanone 7 vorgesehen. Die Elektrönenkanone 7 erzeugt einen Primärelektronenstrahl 8 und bestrahlt die Probe 6 durch das Innere der Säule 2. Ein Kabel 7a zur Elektronenkanone 7 wird von oberhalb der Elektronenkanone 7 geführt.
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Im Inneren der Säule 2 sind eine Kondensorlinse 9, ein Abtast-Ablenkelement 10 und eine Objektivlinse 11 vorgesehen. Das Innere der Säule 2 wird durch Evakuierung unter Verwendung einer lonenpumpe 12 in einem Ultrahochvakuum aufrechterhalten. Ein Befestigungsring 25 ist am oberen Abschnitt der Säule 2 angebracht, wobei der Schwingungsunterdrückungsmechanismus 20 über einen Abstandshalter 26 am oberen Abschnitt der Säule 2 angebracht ist.
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Wie in den 2 und 3 veranschaulicht ist, enthält der Schwingungsunterdrückungsmechanismus 20 ein Trägheitsmassenelement 21, die an dem Trägheitsmassenelement 21 vorgesehenen Aktuatoren 22a und 22b, die an dem Trägheitsmassenelement 21 vorgesehenen Schwingungssensoren 23a und 23b und einen Controller 24, der die Aktuatoren 22a und 22b gemäß den Ausgangssignalen der Schwingungssensoren 23a und 23b antreibt und steuert.
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Eine ausführliche Konfiguration des Schwingungsunterdrückungsmechanismus 20 und ein Betrieb (Vorgang) davon werden bezüglich der 4 und 5 beschrieben. 5 ist eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts A in 4 und veranschaulicht.die Einzelheiten eines Befestigungsabschnitts des Aktuators 22a.
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Das Trägheitsmassenelement 21 enthält einen ringförmigen Antrieb 21a und einen Stator 21b außerhalb des Antriebs 21a. Der Stator 21b ist über den Abstandshalter 26 an dem Befestigungsring 25 befestigt (siehe 3). Der Antrieb 21a und der Stator 21b sind über einen X-Richtungs-Antrieb 21c, einen Y-Richtungs-Antrieb 21d und eine Blattfeder 21e aneinandergekoppelt. Das Trägheitsmassenelement 21 kann als eine einteilige Komponente ausgebildet sein, bei der ein Abschnitt für die Blattfeder 21e verdünnt ist.
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Der X-Richtungs-Antrieb 21c ist durch die Blattfeder 21e, die eine parallele flache Plattenstruktur aufweist, an den Stator 21b gekoppelt und ist in der X-Richtung bezüglich des Stators 21b mit geringer Steifigkeit getragen. Der Y-Richtungs-Antrieb 21d ist ähnlich durch die Blattfeder 21e mit einer parallelen flachen Plattenstruktur an den Stator 21b gekoppelt und ist in der Y-Richtung bezüglich des Stators 21b mit geringer Steifigkeit getragen.
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Der ringförmige Antrieb 21a ist durch die Blattfeder 21e, die eine parallele Plattenstruktur aufweist, an den X-Richtungs-Antrieb 21c gekoppelt und ist mit einer geringen Steifigkeit in der Y-Richtung bezüglich des X-Richtungs-Antriebs 21c getragen. Zusätzlich ist der Antrieb 21a durch die Blattfeder 21e, die eine parallele Plattenstruktur aufweist, an den Y-Richtungs-Antrieb 21d gekoppelt und mit einer geringen Steifigkeit in der X-Richtung bezüglich des Y-Richtungs-Antriebs 21d getragen.
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Die Aktuatoren 22a und 22b sind piezoelektrische Mehrschichtelemente, die in einem Zustand, in dem eine Vorbelastung angelegt ist, in einem zylindrischen Metallgehäuse untergebracht sind. Die aus dem , Metallgehäuse vorstehenden spitzen Endabschnitte dehnen sich und ziehen sich zusammen, wenn eine Spannung angelegt ist. Die Aktuatoren 22a und 22b sind von der Außenseite des Stators 21b in einem Zustand eingesetzt, in dem die spitzen Endabschnitte dem Antrieb 21a zugewandt sind. Die Metallgehäuse der Aktuatoren 22a und 22b sind am Stator 21b befestigt.
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Der spitze Endabschnitt des Aktuators 22a ist mit dem X-Richtungs-Antrieb 21c verbunden, während der spitze Endabschnitt des Aktuators 22b mit dem Y-Richtungs-Antrieb 21d verbunden ist. Der maximale Hub des piezoelektrischen Mehrschichtelements liegt im Allgemeinen in der Größenordnung von etwa 0,1 % der Gesamtlänge, wobei die DehnungsjKontraktionsbeträge der Aktuatoren 22a und 22b so klein wie etwa einige zehn µm bis höchstens einige hundert µm sind.
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Wenn sich der Aktuator 22a dehnt und zusammenzieht, arbeitet der mit dem spitzen Endabschnitt des Aktuators 22a verbundene X-Richtungs-Antrieb 21c in der X-Richtung, wobei der Antrieb 21a außerdem in der X-Richtung arbeitet. Weil zu diesem Zeitpunkt der Antrieb 21a und der Y-Richtungs-Antrieb 21d mit geringer Steifigkeit in der X-Richtung gekoppelt sind, behindert der Y-Richtungs-Antrieb 21d den Betrieb des Antriebs 21a in der X-Richtung nicht.
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In der ähnlichen Weise arbeitet der mit dem spitzen Endabschnitt des Aktuators 22b verbundene Y-Richtungs-Antrieb 21d in der Y-Richtung, wenn der Aktuator 22b gedehnt und zusammengezogen wird, während der Antrieb 21a außerdem in der Y-Richtung arbeitet. Weil die Dehnungs-/Kontraktionsbeträge der Aktuatoren 22a und 22b winzig sind, kann der Antrieb 21a durch die Aktuatoren 22a und 22b in der X- und der Y-Richtung unabhängig betrieben werden.
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Der Schwingungsunterdrückungsmechanismus 20 verwendet die Antriebsreaktionskraft des Antriebs 21a als Dämpfungskraft gegen die in der Säule 2 erzeugte Schwingung. Die Schwingungssensoren 23a und 23b sind z. B. Beschleunigungssensoren und sind am Stator 21b befestigt, um eine Schwingung in der X-Richtung bzw. der Y-Richtung zu detektieren. Die Schwingungssensoren 23a und 23b können an der Säule 2 oder dem Befestigungsring 25 befestigt sein, um eine Schwingung der Säule 2 zu detektieren. Zusätzlich kann ein anderer Sensor als der Beschleunigungssensor verwendet werden, solange wie die Geschwindigkeit und die Verschiebung detektiert werden können.
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Es werden die Wirkungen der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Die Probe 6, die ein zu beobachtendes Objekt ist, ist durch den Probentisch 5 an einer Sollposition positioniert. Der durch die Elektronenkanone 7 erzeugte Primärelektronenstrahl 8 wird durch die Kondensorlinse 9 in der Säule 2 verengt, wird durch die Objektivlinse 11 emittiert, während er auf die Oberfläche der Probe 6 fokussiert wird, und verursacht ein zweidimensionales Abtasten der Oberfläche der Probe 6 durch den Abtastpolarisator 10. Von der Oberfläche der mit dem primären Elektronenstrahl 8 bestrahlten Probe 6 werden Sekundärelektronen emittiert, wobei sie durch einen (nicht veranschaulichten) Sekundärelektrönendetektor detektiert werden, um ein Beobachtungsbild zu erhalten.
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Eine Schwingung, die in der Säule 2 aufgrund einer Positionierungsoperation des Probentischs 5, einer Operation der lonenpumpe 12, einer von einer Installationsumgebung abgeleitete Störung oder dergleichen erzeugt wird, wird durch die Schwingungssensoren 23a und 23b detektiert.
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Der Controller 24 steuert die Aktuatoren 22a und 22b, um die Schwingung der Säule 2 zu unterdrücken, gemäß den Ausgangssignalen der Schwingungssensoren 23a und 23b an und veranlasst den Antrieb 21a, zu schwingen, um eine Dämpfungskraft zu erzeugen. Weil die Schwingung der Säule 2 zum Zeitpunkt des Beobachtens der Probe 6 verringert ist, ist außerdem die Schwingung der Bestrahlungsposition des Primärelektronenstrahls 8 bezüglich der Probe 6 verringert, wobei die Bildunschärfe unterdrückt wird. Folglich ist es möglich, ein Beobachtungsbild mit höherer Genauigkeit zu erhalten.
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Weil die Aktuatoren 22a und 22b von der Außenseite des Trägheitsmassenelements 21 vorgesehen sind, ist es möglich, die Aktuatoren 22a und 22b einfach zu befestigen und zu entfernen, ohne den Schwingungsunterdrückungsmechanismus 20 zu demontieren. Deshalb ist es einfach, die Aktuatoren 22a und 22b zum Zeitpunkt des Herstellens der Säule 2 vorübergehend abzunehmen oder die Aktuatoren 22a und 22b zum Zeitpunkt des Ausfalls oder bei der Lebensdauer (zum Zeitpunkt des periodischen Ersetzens) zu ersetzen, wobei es folglich möglich ist, die Wartungsfähigkeit zu verbessern.
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Weil der Aktuator 22a und der Schwingungssensor 23a in der X-Richtung einander zugewandt sind und der Aktuator 22b und der Schwingungssensor 23b in der Y-Richtung einander zugewandt sind, ist es möglich, eine Schwingung in einer XY-Ebene der Säule 2 in jeder Richtung zu detektieren und zu verringern.
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Wie oben beschrieben worden ist, enthält die Ladungsträgerstrahlvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Probenkammer 1 zum Aufnehmen der Probe 6, die als ein darin zu beobachtendes Objekt dient, die Säule 2, die im oberen Abschnitt der Probenkammer 1 angeordnet ist und die Probe 6 mit dem von einer Ladungsträgerquelle (Elektronenkanone 7) erzeugten Ladungsträgerstrahl (Primärelektronenstrahl 8) bestrahlt und abtastet, und den Schwingungsunterdrückungsmechanismus 20, der abnehmbar an der Säule 2 vorgesehen ist. Der Schwingungsunterdrückungsmechanismus 20 ist so konfiguriert, dass er den an der Säule 2 befestigten Stator 21b, den ringförmigen Antrieb 21a, der so getragen wird, dass er in der Richtung (X- und Y-Richtung) senkrecht zur axialen Richtung der Säule 2 beweglich ist, und die mehreren Aktuatoren 22a und 22b, die den Antrieb 21a veranlassen, in der Richtung (X- und Y-Richtung) senkrecht zur axialen Richtung der Säule 2 zu schwingen, die mehreren Schwingungssensoren 23a und 23b, die an dem Stator 21b befestigt sind, und den Controller 24, der die Aktuatoren 22a und 22b gemäß den Ausgangssignalen der Schwingungssensoren 23a und 23b steuert, enthält.
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Bei Betrachtung der Säule 2 aus der axialen Richtung ist der Antrieb 21a innerhalb des Stators 21b angeordnet, wobei die Aktuatoren 22a und 22b von außen an dem Stator 21b vorgesehen sind.
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Zusätzlich ist der Antrieb 21a durch ein elastisches Element (Blattfeder 21e) mit geringer Steifigkeit bezüglich des Stators 21b in den Operationsrichtungen der Aktuatoren 22a und 22b getragen, wobei die Aktuatoren 22a und 22b die in der Säule 2 erzeugte Schwingung dämpfen, indem sie den Antrieb 21a veranlassen, bezüglich des Stators 21b zu schwingen.
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Zusätzlich enthalten die Aktuatoren 22a und 22b ein piezoelektrisches Element, ein Gehäuse, das eine Vorbelastung auf das piezoelektrische Element ausübt, um das piezoelektrische Element zu schützen, und einen spitzen Endabschnitt, der von einem Ende des Gehäuses vorsteht und eine Verschiebung ausgibt, wobei sie so konfiguriert sind, dass sich der spitze Endabschnitt durch das piezoelektrische Element ausdehnt und zusammenzieht.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist der Schwingungsunterdrückungsmechanismus 20 in einem Zustand vorgesehen, in dem der Aktuator 22a und der Schwingungssensor 23a in der X-Richtung einander zugewandt sind, während der Aktuator 22b und der Schwingungssensor 23b in der Y-Richtung einander zugewandt sind, wobei er aber in einem Zustand vorgesehen sein kann, in dem er um die Achse der Säule 2 gedreht ist. Das heißt, es ist nicht notwendigerweise erforderlich; eine virtuelle Gerade, die den Aktuator 22a und den Schwingungssensor 23a verbindet, und eine virtuelle Gerade, die den Aktuator 22b und den Schwingungssensor 23b verbindet, so anzuordnen, dass sie zueinander senkrecht sind.
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Weil eine Schwingungsmode (Schwingungsrichtung) der Säule 2 nicht notwendigerweise mit der X- und der Y-Richtung übereinstimmt, ist es möglich, den Entwurf eines Steuersystems durch das Vorsehen der Aktuatoren 22a und 22b und der Schwingungssensoren 23a und 23b entlang der Schwingungsmode (Schwingungsrichtung) der Säule 2 zu erleichtern.
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Bei der Schwingungsunterdrückungswirkung der Säule 2 arbeitet der ringförmige Antrieb 21a als ein „Gewicht“, das die Schwingung verringert (dämpft). Weil die Schwingung der Säule 2 durch das Betreiben eines Antriebs 21a in zwei Richtungen, der X-Richtung und der Y-Richtung, gesteuert wird, ist es möglich, das Gewicht des Schwingungsunterdrückungsmechanismus 20 im Vergleich zu einem Fall zu verringern, in dem die Antriebe separat in der X-Richtung und der Y-Richtung bereitgestellt sind. Weil der Antrieb 21a, der arbeitet, innerhalb des Stators 21b angeordnet ist, stört zusätzlich ein beweglicher Abschnitt kaum die umgebenden Komponenten, wobei es folglich möglich ist, die Zuverlässigkeit und Sicherheit der Vorrichtung sicherzustellen.
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Die mehreren Aktuatoren 22a und 22b sind wünschenswert so angeordnet, dass sich der Schwerpunkt des Antriebs 21a im Wesentlichen an einem Schnittpunkt der Schublinien der mehreren Aktuatoren 22a und 22b befindet. Bei einer derartigen Anordnung ist es möglich, die in der Säule 2 erzeugte Schwingung nur durch die Operationen der Aktuatoren 22a und 22b effektiv zu dämpfen.
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Weil die Säule 2 eine säulenförmige Struktur ist, ist es zusätzlich im Allgemeinen wahrscheinlich, dass die Schwingungsamplitude des oberen Abschnitts zunimmt, wobei der obere Abschnitt mit einer großen Amplitude als ein Bereitstellungsort des Schwingungsunterdrückungsmechanismus 20 für eine effektive Dämpfung wünschenswert ist.
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Zusätzlich wird, wenn die Elektronenkanone 7 im oberen Abschnitt der Säule 2 angeordnet ist und ein elektromagnetischer Aktuator, der ein Magnetfeld erzeugt, für den Schwingungsunterdrückungsmechanismus 20 verwendet wird, der Primärelektronenstrahl 8 beeinflusst, wobei das Beobachtungsbild nachteilig beeinflusst wird. Unter Verwendung eines nichtmagnetischen Aktuators ist es möglich, den Einfluss auf das Beobachtungsbild zu unterdrücken. Weil die Aktuatoren 22a und 22b in der vorliegenden Ausführungsform durch das piezoelektrische Mehrschichtelement angetrieben sind, ist es möglich, die Schwingungen zu steuern, ohne das Beobachtungsbild nachteilig zu beeinflussen. Weil das piezoelektrische Mehrschichtelement eine hohe Ansprechgeschwindigkeit aufweist, ist es außerdem möglich, Schwingungen mit einer relativ hohen Frequenz zu verringern.
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Zusätzlich ist in der vorliegenden Ausführungsform der Schwingungsunterdrückungsmechanismus 20 am oberen Abschnitt der Säule 2 vorgesehen. Abhängig von der Schwingungsmode der Säule 2 und der Schwingungsfrequenz kann die Schwingungsamplitude jedoch in einem anderen Abschnitt als dem oberen Abschnitt der Säule 2 groß sein, wobei der Schwingungsunterdrückungsmechanismus 20 an der anderen Position als dem oberen Abschnitt der Säule 2 vorgesehen sein kann. In diesem Fall kann der Innendurchmesser des Trägheitsmassenelements 21 so festgelegt werden, dass er größer als der Außendurchmesser der Säule 2 ist.
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Zusätzlich können mehrere Schwingungsunterdrückungsmechanismen 20 in der Säule 2 vorgesehen sein. Unter Verwendung der mehreren Schwingungsunterdrückungsmechanismen 20 ist es möglich, die Schwingung in mehreren Schwingungsmoden wirksam zu steuern.
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Ausführungsform 2
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Ein Schwingungsunterdrückungsmechanismus gemäß der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung wird bezüglich der 6 bis 8 beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Beispiel eines Schwingungsunterdrückungsmechanismus beschrieben, der eine größere Dämpfungskraft als in der Ausführungsform 1 erhalten kann.
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Die 6 und 7 sind eine perspektivische Ansicht und ein Grundriss (eine Draufsicht) eines Schwingungsunterdrückungsmechanismus 30 in der vorliegenden Ausführungsform und entsprechen den 2 bzw. 4 in der Ausführungsform 1. 8 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts B in 7.
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Wie in 6 veranschaulicht ist, ist der Befestigungsring 25 an dem oberen Abschnitt der Säule 2 befestigt, während der Schwingungsunterdrückungsmechanismus 30 über den (in 6 nicht veranschaulichten) Abstandshalter 26 an dem oberen Abschnitt der Säule 2 befestigt ist.
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Der Schwingungsunterdrückungsmechanismus 30 enthält ein Trägheitsmassenelement 31, die an dem Trägheitsmassenelement 31 vorgesehenen Aktuatoren 22a und 22b, die an dem Trägheitsmassenelement 31 vorgesehenen Schwingungssensoren 23a und 23b und den Controller 24, der die Aktuatoren 22a und 22b gemäß den Ausgangssignalen der Schwingungssensoren 23a und 23b antreibt und steuert.
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Das Trägheitsmassenelement 31 enthält einen Stator 31b und einen ringförmigen Antrieb 31a außerhalb des Stators 31b. Der Stator 31b ist über den (nicht veranschaulichten) Abstandshalter 26 an dem Befestigungsring 25 befestigt. Der Antrieb 31a und der Stator 31b sind über einen X-Richtungs-Antrieb 31c, einen Y-Richtungs-Antrieb 31d und eine Blattfeder 31e aneinandergekoppelt. Das Trägheitsmassenelement 31 kann als einteilige Komponente ausgebildet sein, bei der ein Abschnitt für die Blattfeder 31e verdünnt ist.
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Der X-Richtungs-Antrieb 31c ist durch die Blattfeder 31e, die eine parallele flache Plattenstruktur aufweist, an den Stator 31b gekoppelt und ist in der X-Richtung bezüglich des Stators 31b mit geringer Steifigkeit getragen. Ähnlich ist der Y-Richtungs-Antrieb 31d durch die Blattfeder 31e, die eine parallele flache Plattenstruktur aufweist, an den Stator 31b gekoppelt und mit geringer Steifigkeit in der Y-Richtung bezüglich des Stators 31b getragen.
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Der ringförmige Antrieb 31a ist durch die Blattfeder 31e, die eine parallele Plattenstruktur aufweist, an den X-Richtungs-Antrieb 31c gekoppelt und ist mit geringer Steifigkeit in der Y-Richtung bezüglich des X-Richtungs-Antriebs 31c getragen. Zusätzlich ist der Antrieb 31a durch die Blattfeder 31e, die eine parallele Plattenstruktur aufweist, an den Y-Richtungs-Antrieb 31d gekoppelt und mit einer geringen Steifigkeit in der X-Richtung bezüglich des Y-Richtungs-Antriebs 31d getragen.
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Die Aktuatoren 22a und 22b sind von der Außenseite des Antriebs 31a in einem Zustand eingesetzt, in dem die spitzen Endabschnitte dem Stator 31b zugewandt sind. Die Metallgehäuse der Aktuatoren 22a und 22b sind an dem Antrieb 31a befestigt
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Der spitze Endabschnitt des Aktuators 22a ist mit dem Y-Richtungs-Antrieb 31d verbunden, während der spitze Endabschnitt des Aktuators 22b mit dem X-Richtungs-Antrieb 31c verbunden ist.
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Wenn sich der Aktuator 22a ausdehnt und zusammenzieht, arbeiten der Antrieb 31a und der X-Richtungs-Antrieb 31c in der X-Richtung. Wenn sich der Aktuator 22b ausdehnt und zusammenzieht, arbeiten der Antrieb 31a und der Y-Richtungs-Antrieb 31d in der Y-Richtung. Weil die Ausdehnungs-/Kontraktionsbeträge der Aktuatoren 22a und 22b winzig sind, kann der Antrieb 31a durch die Aktuatoren 22a und 22b in der X- und der Y-Richtung unabhängig betrieben werden.
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Der Schwingungsunterdrückungsmechanismus 30 verwendet die Antriebsreaktionskraft des Antriebs 31a als eine Dämpfungskraft gegen die in der Säule 2 erzeugte Schwingung. Die Schwingungssensoren 23a und 23b sind so am Stator 31b befestigt, dass sie eine Schwingung in der X-Richtung bzw. der Y-Richtung detektieren. Die Schwingungssensoren 23a und 23b können an der Säule 2 oder am Befestigungsring 25 befestigt sein, um die Schwingung der Säule 2 zu detektieren.
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Wie oben beschrieben worden ist, ist bei der Ladungsträgerstrahlvorrichtung in der vorliegenden Ausführungsform bei Betrachtung der Säule 2 aus der axialen Richtung der Antrieb 31a außerhalb des Stators 31b angeordnet, während die Aktuatoren 22a und 22b von außen an dem Antrieb 31a vorgesehen sind.
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Weil sich der Antrieb 31a außerhalb des Stators 31b befindet, ist es in der vorliegenden Ausführungsform notwendig, der Störung zwischen dem beweglichen Abschnitt und den umgebenden Komponenten Beachtung zu schenken, wobei es aber durch das Vergrößern der Größe des Antriebs 31a einfach ist, die Dämpfungskraft des Schwingungsunterdrückungsmechanismus 30 zu erhöhen. Die anderen Wirkungen sind die gleichen wie jene in der Ausführungsform 1.
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Es wird angegeben, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die obigen Ausführungsformen eingeschränkt ist und dass verschiedene Modifikationen geschaffen werden können. Die obigen Ausführungsformen sind z. B. ausführlich beschrieben worden, um das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu unterstützen, und sind nicht notwendigerweise auf einen Fall eingeschränkt, der alle beschriebenen Komponenten enthält. Ferner können einige Komponenten in einer Ausführungsform durch die Komponenten in einer weiteren Ausführungsform ersetzt werden, während die Konfiguration einer weiteren Ausführungsform zu der Konfiguration einer Ausführungsform hinzugefügt werden kann. Hinsichtlich einiger Komponenten in den Ausführungsformen können andere Komponenten hinzugefügt, gelöscht und ersetzt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Probenkammer
- 2
- Säule
- 3
- X-Tisch
- 4
- Y-Tisch
- 5
- Probentisch
- 6
- Probe
- 7
- Elektronenkanone
- 7a
- Kabel (der Elektronenkanone)
- 8
- Primärelektronenstrahl
- 9
- Kondensorlinse
- 10
- Abtast-Ablenkelement
- 11
- Objektivlinse
- 12
- Ionenpumpe
- 20, 30
- Schwingungsunterdrückungsmechanismus
- 21, 31
- Trägheitsmassenelement
- 21a, 31a
- Antrieb
- 21b, 31b
- Stator
- 21c, 31c
- X-Richtungs-Antrieb
- 21d, 31d
- Y-Richtungs-Antrieb
- 21e, 31e
- Blattfeder
- 22a, 22b
- Aktuator
- 23a, 23b
- Schwingungssensor
- 24
- Controller
- 25
- Befestigungsring
- 26
- Abstandshalter
- 100
- Ladungsträgerstrahlvorrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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