JP2000133181A

JP2000133181A - 荷電粒子線装置

Info

Publication number: JP2000133181A
Application number: JP10304798A
Authority: JP
Inventors: Takeo Komatsubara; 小松原岳雄
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 1998-10-27
Filing date: 1998-10-27
Publication date: 2000-05-12

Abstract

(57)【要約】【課題】荷電粒子銃、電極群、及び一体型対物レンズの
軸を容易に合わせて製造することのできる多鏡筒型荷電
粒子線装置を提供する。【解決手段】荷電粒子銃と、該荷電粒子銃から発生した
荷電粒子線を収束及び偏向するための収束レンズ、絞り
等を一体化した鏡筒と、対物レンズとから成る荷電粒子
線装置において、前記荷電粒子銃と鏡筒とが作る荷電粒
子線の軸に対して、対物レンズを軸合わせ可能に配置し
た。また、前記対物レンズは、ポールピース部を保持部
材上で位置調節可能に保持するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子線露光装置、
電子顕微鏡、イオンビーム照射装置等の対物レンズを備
えた荷電粒子線装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】荷電粒子線装置においては、荷電粒子銃
のエミッタ部から放出された荷電粒子は、アノードによ
って荷電粒子線として引き出されて加速され、ブランキ
ング用偏向器、絞り、軸補正用偏向器、非点補正器、走
査用偏向器等により成形、走査され、対物レンズで収束
されて、試料等に照射される。

【０００３】前記偏向器群は、互いに絶縁されて荷電粒
子線の通路に沿って多段に配置されており、それぞれの
偏向器には所定の電圧が印加されるように構成されてい
る。そして、荷電粒子銃及び対物レンズ以外の偏向器群
は、一体化されて真空容器中に配設されている。このよ
うな荷電粒子線装置は、半導体の製造工程において、マ
スク及びウェハ上に微細パタンを形成させる目的で汎用
されている。

【０００４】半導体集積回路等の製造過程において、荷
電粒子線で露光してウェハ上に微細パタンを形成させる
方法は、光学的にウェハ上に結像させて微細パタンを形
成させる方法よりも、より微細なパタンを形成させるこ
とができるというメリットがあるが、一方、マスクを使
う光学的方法のように一度に全パタンを露光させる方法
とは異なり、荷電粒子線を走査させて微細パタンを描画
する方法であるため、ウェハ上に微細パタンを形成する
ための処理時間（スループット）が長くなるという欠点
がある。

【０００５】そして、そのような場合、荷電粒子線によ
る露光時間を短縮するために、前述したような一体化さ
れた鏡筒を複数本備えた多鏡筒型（マルチカラム）の荷
電粒子線露光装置を使用して、一度にウェハ上の複数箇
所の露光を行なう方法がある。たとえば、特開昭６２−
１４７７２５号公報に開示されている技術がそれであ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような構成におい
て、多鏡筒型荷電粒子線装置の問題点の一つは、複数存
在している荷電粒子線の軸と対物レンズの軸を互いに合
わせるのが困難なことである。真空容器に複数本の鏡筒
を組み込んだ荷電粒子線装置においては、荷電粒子銃、
収束レンズや走査用偏向器を一体化した電極群、及び対
物レンズの間の軸ズレを、０．０５ｍｍ以下に合わせな
ければならない。

【０００７】そのためには、各鏡筒毎に、荷電粒子銃、
電極群、対物レンズの３者が一体化されることが望まし
いが、対物レンズに印加される電圧が高電圧であるた
め、荷電粒子線照射系の小型化（小径化）ができず、そ
れらを一体化させることは困難である。また、荷電粒子
線の近くに電極群を保持するための絶縁体を置くことで
電極群がチャージアップし易くなり、それを避けようと
すると、鏡筒の構造が複雑になると言う問題を生じる。
そこで別案として、多鏡筒と一体型対物レンズとを組み
合わせることが考えられる。

【０００８】その場合、複数の鏡筒を一つの真空容器に
装着するにあたっては、荷電粒子銃の取り付け位置と電
極群の取り付け位置を、それぞれ絶対寸法化して組み立
てることが望ましい。しかし、現実には、製造上、その
ような組み立て方で高精度の寸法出しをさせることは困
難であるため、荷電粒子銃の取り付け位置を基準にし
て、電極群の取り付け位置を真空容器外で測長して、現
合で機械的軸合わせを行ないながら組み立てることによ
り、所定の組み立て精度を得るようにしている。従っ
て、前記電極群に嵌合される一体型対物レンズ側におい
ても、荷電粒子銃と電極群の間の軸合わせに倣って、何
らかの方法による位置調節機能を備える必要があった。

【０００９】本発明の目的は、上述した点に鑑み、荷電
粒子銃、電極群、及び一体型対物レンズの軸を容易に合
わせて製造することのできる多鏡筒型荷電粒子線装置を
提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明にかかる荷電粒子線装置は、荷電粒子銃と、
該荷電粒子銃から発生した荷電粒子線を収束及び偏向す
るための収束レンズ、絞り等を一体化した鏡筒と、対物
レンズとから成る荷電粒子線装置において、前記荷電粒
子銃と鏡筒とが作る荷電粒子線の軸に対して、対物レン
ズを軸合わせ可能に配置したことを特徴としている。

【００１１】また、前記対物レンズは、ポールピース部
を保持部材上で位置調節可能に保持するようにしたこと
を特徴としている。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を説明する。図１は、本発明にかかる多鏡筒
型荷電粒子線装置の一実施例である。また、図２は、本
発明にかかる多鏡筒型荷電粒子線装置の一実施例の部分
拡大図である。

【００１３】図１において、荷電粒子銃１から加速され
た荷電粒子は、アノード、ブランキング用偏向器、絞
り、軸補正用偏向器、非点補正器、走査用偏向器等から
成る一体の電極群２及び対物レンズ３を通して、図示し
ないウェハ上に照射される。荷電粒子銃１は真空容器４
上に、また電極群２は真空容器４の一部を超高真空に仕
切る仕切り板５上に、それぞれ位置調節可能にネジ止め
固定されている。

【００１４】真空容器４は、仕切り板５によって超高真
空の荷電粒子銃室６と中真空の中間室７とに分けられて
いる。電極群２には、荷電粒子銃室６と中間室７との間
に圧力差を設けるための絞り８が組み込まれていて、荷
電粒子銃室６の真空度を５×１０^-7Ｐａ以下に、また中
間室７の真空度を５×１０^-5Ｐａ以下に、それぞれ維持
できるようになっている。荷電粒子銃室６と中間室７に
は、それぞれ上側排気管９及び下側排気管１０が連通さ
れていて、図示しない２台のイオンポンプによって、両
室内のガスが排気される構造になっている。

【００１５】図１の真空容器４には、３本の鏡筒が組み
込まれているが、実際の装置では、さらに多数の鏡筒が
真空容器内に組み込まれる。そして、多数の鏡筒の対物
レンズが一体に構成された板状の対物レンズ３には、各
鏡筒からの荷電粒子線がそれぞれ最適に収束されて通過
できるように、可動式のポールピースを伴った多数の孔
部が配設されている。

【００１６】図２は、１本の鏡筒部分を拡大したもので
ある。対物レンズ３は、静電型であるため、３ａ、３
ｂ、及び３ｃの３つの保持部材によって三層構造に構成
され、３ａと３ｃは、アース電位に設定されている。ま
た、３ｂには、荷電粒子銃１の加速電圧に連動した高電
圧が印加されていて、図示しない絶縁体を介して、保持
部材３ａ及び３ｃに固定されている。

【００１７】さらに、保持部材３ａ、３ｂ、及び３ｃの
それぞれには、荷電粒子線の軸に対してほぼ直交する方
向に移動させることによって位置調節可能なポールピー
ス３ａａ、３ｂｂ、及び３ｃｃが設けられていて、保持
部材３ａ、３ｂ、及び３ｃのそれぞれに、ポールピース
を固定するための止めネジ１２ａ、１２ｂ、及び１２ｃ
が用意されている。それらの内、ポールピース３ａａ
は、電極群２の最下部に位置する円筒状被ガイド部材１
１と嵌合させることにより、電極群２との間の軸合わせ
を行なうことができるようになっている。

【００１８】また、ポールピース３ａａ、３ｂｂ、及び
３ｃｃは、荷電粒子線が通る孔部の直径が互いに同じに
なるように作られているので、孔部の直径よりもわずか
に細い棒状治具を用いて各ポールピースの孔部を貫通嵌
合して、容易にポールピース軸のセンター出しを行なわ
せることができる。その結果、対物レンズ３のすべての
ポールピースの軸を、荷電粒子銃１の軸及び電極群２の
軸に合わせることが可能である。

【００１９】軸合わせ後は、止めネジ１２ａ、１２ｂ、
及び１２ｃを締めることにより、ポールピース３ａａ、
３ｂｂ、及び３ｃｃを、軸が合った状態のまま、保持部
材３ａ、３ｂ、及び３ｃのそれぞれに固定することがで
きる。

【００２０】このように、本発明では、個々の鏡筒の軸
合わせが容易なので、多鏡筒型荷電粒子線装置において
一体型対物レンズを採用しても、軸合わせ作業が製造上
の問題となることはない。

【００２１】尚、本実施例では、半導体に微細パタンを
形成する多鏡筒型荷電粒子線露光装置について述べた
が、本発明は、荷電粒子顕微鏡の対物レンズや、イオン
ビーム等を光源とする各種荷電粒子線応用装置の対物レ
ンズとしても適用することができる。

【００２２】

【発明の効果】以上述べたごとく、本発明の荷電粒子線
装置によれば、対物レンズのポールピースを位置合わせ
可能に保持したので、多鏡筒型荷電粒子線装置と一体型
対物レンズの組み合わせであっても、対物レンズの軸を
荷電粒子銃及び電極群の軸に簡単に合わせることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多鏡筒型荷電粒子線装置の一実施例
を示す図である。

【図２】本発明の多鏡筒型荷電粒子線装置の一実施例
を示す図である。

【符号の説明】

１・・・荷電粒子銃、２・・・電極群、３・・・対物レンズ、３
ａ・・・保持部材、３ｂ・・・保持部材、３ｃ・・・保持部材、
３ａａ・・・ポールピース、３ｂｂ・・・ポールピース、３ｃ
ｃ・・・ポールピース、４・・・真空容器、５・・・仕切り板、
６・・・荷電粒子銃室、７・・・中間室、８・・・絞り、９・・・上
側排気管、１０・・・下側排気管、１１・・・円筒状被ガイド
部材、１２ａ・・・止めネジ、１２ｂ・・・止めネジ、１２ｃ
・・・止めネジ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】荷電粒子銃と、該荷電粒子銃から発生した
荷電粒子線を収束及び偏向するための収束レンズ、絞り
等を一体化した鏡筒と、対物レンズとから成る荷電粒子
線装置において、前記荷電粒子銃と鏡筒とが作る荷電粒
子線の軸に対して、対物レンズを軸合わせ可能に配置し
たことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項２】前記対物レンズは、ポールピース部を保持
部材上で位置調節可能に保持するようにしたことを特徴
とする請求項１記載の荷電粒子線装置。