JP2001283761A

JP2001283761A - 荷電粒子ビーム装置

Info

Publication number: JP2001283761A
Application number: JP2000092601A
Authority: JP
Inventors: Toru Kagawa; 川亨香
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2001-10-12

Abstract

(57)【要約】【課題】被照射対象物等の汚染を防止する。【解決手段】対物レンズの下部２２の底面部、及び試
料室底面の排気口１０上に、軸方向に複数の孔Ｈが開け
られた紫外線透過材料で作製された円柱体２３Ａ，２３
Ｂを取り付ける。円柱体２３Ａ，２３Ｂの各孔Ｈ内には
酸化チタン膜が付着されている。各円柱体２３Ａ，２３
Ｂの一方の側面に対向する試料室壁部には、該側面部を
十分見ることが出来る程度の大きさの覗き窓２４Ａ，２
４Ｂが開けられており、各窓内には気密性を十分に保っ
て透明な板がはめられている。試料室の外部に、紫外光
光源２５が設けられており、光源２５の出光部と前記各
窓２４Ａ，２４Ｂとがライドガイト２６Ａ，２６Ｂで繋
がれている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する分野】本発明は、被照射対象物等の汚染
を防止するようにした荷電粒子ビーム装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、走査電子顕微鏡により試料を観
察したり、電子ビーム描画装置により半導体材料上にＩ
Ｃパターンを描いたり、集束イオンビーム装置により材
料上の所定の箇所をエッチングする等、荷電粒子ビーム
装置を使用して、試料や材料等の被照射対象物の観察や
加工等を行うことは良く知られている。

【０００３】例えば、走査電子顕微鏡による試料の観察
を例に上げて説明する。

【０００４】図１は走査電子顕微鏡の概略を示してい
る。図中１は鏡筒で、該鏡筒内には、電子銃２、該電子
銃からの電子ビームを集束させるための集束レンズ３、
試料４上を電子ビームで走査させるための偏向器５（５
ＸはＸ方向偏向器、５ＹはＹ方向偏向器である）、電子
ビームを試料４上に集束させるための対物レンズ６等が
収容されている。

【０００５】７は試料室で、該室内には、試料４を載置
し、外部の駆動機構（図示せず）により、例えば、Ｘ，
Ｙ，Ｚ方向等に移動可能に構成されているステージ８、
電子ビーム走査による試料４からの二次電子を検出する
二次電子検出器９等が設けられている。尚、１０は排気
装置（図示せず）に繋がっている排気口、１１は走査電
子顕微鏡本体（鏡筒及び試料室）を支持している架台で
ある。

【０００６】１２は前記二次電子検出器９からの信号を
増幅するアンプ、１３は試料像を表示するためのに陰極
線管、１４は中央制御装置１５からの指令によって作動
し、前記偏向器５と陰極線管１３に同期して走査信号を
送る走査信号発生回路である。

【０００７】この様な走査電子顕微鏡において、鏡筒１
内及び試料室７内を排気装置（図示せず）により排気し
て高真空状態にし、この状態で電子銃２から電子を発生
させる。

【０００８】電子銃２からの電子ビームは対物レンズ６
により細く絞られ、走査信号発生回路１４から走査信号
を偏向器５に供給することにより、電子ビームは試料４
上の所定の領域内を走査する。

【０００９】この走査により、試料上から二次電子が発
生し、該二次電子は二次電子検出器９に検出される。該
検出器の出力信号はアンプ１２を介して陰極線管１３に
供給することにより、陰極線管１１の画面上に試料像が
表示される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】さて、上記した走査電
子顕微鏡による試料の観察に限られず、他の荷電粒子ビ
ーム装置による被照射対象物の観察や加工等を行う場合
に、被照射対象物等の汚染が発生し、被照射対象物の観
察や加工等に支障をきたすという問題があった。

【００１１】例えば、前記走査電子顕微鏡の試料観察を
例に上げて説明する。

【００１２】真空中（前記図１の試料室７内や鏡筒１
内）には、グリースや油脂等の炭水化物の蒸気が残存し
ており、これらが電子ビームの衝撃により分解し、試料
表面等に付着し、試料等が汚染される。

【００１３】この様な汚染を低減する為に、試料室７や
鏡筒１等が高真空に維持されるようにすることにより、
試料室７や鏡筒１等の内部の炭水化物の残存量を低くし
ている。例えば、試料室を例に上げると、次の様にして
試料室内を高真空を維持している。

【００１４】（イ）観察すべき試料に付着している炭水
化物が試料室内に持ち込まれないように、予め観察すべ
き試料を加熱する等の前処理を施す。

【００１５】（ロ）試料室を真空中での放出ガス量の少
ない材料で作製するか、或いは、メッキ等の表面処理を
施した材料で作製する。

【００１６】（ハ）試料室内に冷却部材を配置し、試料
室内に残存する気体を凝縮させて該冷却部材に吸着させ
る。

【００１７】所で、走査電子顕微鏡等では、到達真空を
考慮して、通常、油回転ポンプと油拡散ポンプを組み合
わせて試料室内を排気している。しかし、これらの油回
転ポンプや油拡散ポンプにおいては、起動時に僅かでは
あるが、該ポンプに使用している真空用オイルが試料室
７に繋がる排気口１０側に気体となって流れ、汚染を汚
染する。

【００１８】そこで、前記排気口１０に一番近い所で繋
がっている油拡散ポンプと排気口の間にバッフルを設
け、更に水冷するようにして、真空用オイルをバッフル
に付着させたり、或いは油拡散ポンプを、真空オイルを
使用しないターボ分子ポンプに変更したりしている。

【００１９】しかし、バッフルを設けても真空オイルが
試料室内に入るのを完全に防止することは難しい。又、
ターボ分子ポンプは油拡散ポンプに比べ、その価格が著
しく高い。

【００２０】尚、前記試料室内に設けられる冷却部材と
して、液体窒素トラップを使用し、試料室内に残存する
炭水化物と同時に真空ポンプ側から侵入してくる真空オ
イルによる気体を該液体窒素トラップに吸着させる方法
もあるが、該トラップに液体窒素を投入した後、暫くの
間（例えば、２０分程度）、液体窒素の沸騰に伴う振動
が発生するので、その間、試料観察が出来ない。

【００２１】本発明は、この様な問題点を解決する為に
なされたもので、新規な荷電粒子ビーム装置を提供する
ことを目的とするものである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明の荷電粒子ビーム
装置は、荷電粒子ビーム装置の真空空間部内に紫外光照
射により電子を励起し、周辺に存在する酸素を活性酸素
にする光触媒作用物質を存在させる成したことを特徴と
する。又、本発明の荷電粒子ビーム装置は、荷電粒子ビ
ーム装置の真空空間部内に紫外光照射により電子を励起
し、周辺に存在する酸素を活性酸素にする光触媒作用物
質を付けた部材を設けるように成したことを特徴とす
る。又、本発明の荷電粒子ビーム装置は、荷電粒子発生
手段及び電子光学系等を備えた鏡筒と、荷電粒子ビーム
被照射対象物及びステージ等を備えた被照射対象物室と
を備えた荷電粒子ビーム装置において、該装置の外部に
紫外光光源を設け、荷電粒子ビーム装置の真空空間部内
に紫外光照射により電子を励起し、周辺に存在する酸素
を活性酸素にする光触媒作用物質を存在させるように成
し、前記紫外光源からの紫外光を前記光触媒作用物質に
照射するように成したことを特徴とする。

【００２３】又、本発明の荷電粒子ビーム装置は、荷電
粒子発生手段及び電子光学系等を備えた鏡筒と、荷電粒
子ビーム被照射対象物及びステージ等を備えた被照射対
象物室とを備えた荷電粒子ビーム装置において、該装置
の外部に紫外光光源を設け、荷電粒子ビーム装置の真空
空間部内に紫外光照射により電子を励起し、周辺に存在
する酸素を活性酸素にする光触媒作用物質を付けた部材
を設け、前記紫外光源からの紫外光を前記光触媒作用物
質を塗布した部材に照射するように成したことを特徴と
する。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。

【００２５】図２は本発明の荷電粒子ビーム装置の一例
として示した走査電子顕微鏡の主要部（試料室）の概略
例を示したものである。尚、図中前記図１にて使用され
た記号と同一記号の付されたものは同一構成要素を示
す。

【００２６】図中２１は試料室で、２２は該試料室の上
に設けられている鏡筒内に設けられた対物レンズの下部
を示している。

【００２７】該対物レンズの下部２２の底面部、及び試
料室底面の排気口１０上には、そのＡ−Ａ断面，Ｂ−Ｂ
断面がそれぞれ図３の（ａ），（ｂ）に示す様な、軸方
向に複数の孔Ｈが開けられた紫外線透過材料（例えば、
紫外線透過ガラス）で作製された円柱体２３Ａ，２３Ｂ
が取り付けられている。これらの円柱体２３Ａ，２３Ｂ
の各孔Ｈ内には酸化チタン膜が焼き付け等により付着さ
れている。尚、対物レンズの下部２２の底面部に取り付
けられた円柱体２３Ａの中心には電子ビーム通過孔ＥＨ
が開けられており、該電子ビーム通過孔内には酸化チタ
ン膜は付着されておらずにチャージアップ防止用の金属
膜が付着されている。

【００２８】該各円柱体２３Ａ，２３Ｂの一方の側面に
対向する試料室壁部には、該側面部を十分見ることが出
来る程度の大きさの覗き窓２４Ａ，２４Ｂが開けられて
おり、各窓内には気密性を十分に保って紫外線透過板
（例、紫外線透過ガラス板）がはめられている。

【００２９】２５は紫外光を発生する紫外光光源で、該
光源の出光部と前記各窓２４Ａ，２４Ｂとがライトガイ
ド２６Ａ，２６Ｂで繋がれている。

【００３０】さて、この様な走査電子顕微鏡において、
鏡筒１内及び試料室７内を排気装置（図示せず）により
排気して高真空状態にし、この状態で、電子銃２から電
子を発生させる。電子銃２からの電子ビームは対物レン
ズ６により細く絞られ、走査信号発生回路１４から走査
信号を偏向器５に供給することにより、電子ビームは試
料４上の所定の領域内を走査する。この走査により、試
料上から二次電子が発生し、該二次電子は二次電子検出
器９に検出される。該検出器の出力信号はアンプ１２を
介して陰極線管１３に供給することにより、陰極線管１
１の画面上に試料像が表示される。

【００３１】さて、この際（試料上を電子ビームで走査
している最中及び／若しくはその前後）、紫外光光源２
５を作動させ、該光源からの紫外光をライトガイド２６
Ａ及び覗き窓２４Ａを介して円柱体２３Ａの側面に、該
光源からの紫外光をライトガイド２６Ｂ及び覗き窓２４
Ｂを介して円柱体２３Ｂの側面にそれぞれ照射する。

【００３２】この様な照射により、紫外光は各円柱体の
各孔Ｈ内に付着した酸化チタン膜に当たる。すると、酸
化チタン膜から電子が励起され、該電子により酸化チタ
ン膜近傍に存在する酸素が還元され、活性酸素（水酸ラ
ジカル）が発生する。該活性酸素は酸化チタン膜近傍の
炭水化物を分解する。該分解によって生成された炭素原
子は酸素分子と反応して二酸化炭素になり、該分解によ
って生成された水素分子は酸素分子と反応して水（実際
にはガス状になっている）となる。これらの二酸化炭素
とガス状の水は排気装置（図示せず）により排気口１０
を通って排気口１０に繋がった排気管（図示せず）中に
排出される。

【００３３】この結果、少なくとも、対物レンズ下部２
２と試料４の間の電子ビーム通路における残存炭水化物
が、電子ビームが当たっても汚染物質を生成しない二酸
化炭素や水となり、同時に、排気口１０と試料４の間に
存在する残存炭水化物と排気口を通じて排気装置（図示
せず）から侵入してくる真空用オイルガス（炭水化物か
ら成る）も二酸化炭素や水となり、試料４等の汚染が避
けられる。

【００３４】尚、前記例では各円柱体２３Ａ，２３Ｂの
各孔Ｈ内に酸化チタンを付着させたが、付着させる物質
としては酸化チタンに限定されない。要は、紫外線照射
により電子を励起し、その電子が周辺に存在する酸素を
活性酸素に変える反応が行われるもの（例えば、酸化亜
鉛等）であれば良い。

【００３５】又、前記円柱体を試料真上と排気口上の２
カ所に設ける様にしたが、該２カ所に限定されない。
又、何れか１カ所でも良く、それでも可成りの汚染防止
効果がある。

【００３６】又、前記円柱体の取り付け場所は、試料真
上や排気口上だけに限定されない。例えば、真空空間部
内に炭水化物の放出する部品があれば、その部品の近く
に取り付ければよい。但し、その取り付け箇所に紫外線
光が照射されるように成す必要がある。

【００３７】又、前記例では酸化チタンを円柱体２３
Ａ，２３Ｂに開けられた孔Ｈ内に付着させるようにした
が、該孔内及び／若しくは該各円柱体の表面に付着させ
ても良い。又、該孔内及び／若しくは試料室内壁、該孔
内及び／若しくはステージ８の表面に付着させるように
しても良い。又、他の真空空間内、例えば、鏡筒１内の
電子ビーム通路、即ち、ライナーチューブの内壁にも付
着させるようにしても良い。但し、その付着箇所に紫外
線光が照射されるように成す必要がある。

【００３８】又、前記例では紫外光が照射される酸化チ
タンを付着させる部材を円柱体で成したが、この様な形
に限定されない。例えば、板状にして、該板状体の表面
に酸化チタンを付着させるようにしても良い。

【００３９】又、前記例では紫外光光源２５からの紫外
光を円柱体１２３Ａ，２３Ｂに導く場合、それぞれ専用
のライトガイド２６Ａ，２６Ｂ及び覗き窓２４Ａ，２４
Ｂを介して行ったが、ライトガイドと覗き窓を１個に
し、共通のライトガイドと覗き窓を介して試料室７内に
導かれた紫外光を反射ミラー等で分離して各円柱体１２
３Ａ，２３Ｂに導く様に成しても良い。

【００４０】又、円柱体に付着される酸化チタンの膜厚
や付着面積、及び紫外光の出力等は炭水化物の分解量や
分解効率などにより変えても良い。

【００４１】又、前記例では本発明を走査電子顕微鏡を
使用した試料観察を例に上げて説明したが、この様な例
に限定されず、電子ビーム描画装置、集束イオンビーム
装置、Ｘ線マイクロアナライザー等にも使用可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】走査電子顕微鏡の１概略例を示している。

【図２】本発明の荷電粒子ビーム装置の一例として示
した走査電子顕微鏡の主要部の概略を示したものであ
る。

【図３】図２に示した走査電子顕微鏡の主要部の一部
詳細を示している。

【符号の説明】

１…鏡筒２…電子銃３…集束レンズ４…試料５…偏向器６…対物レンズ７…試料室８…ステージ９…二次電子検出器１０…排気口１１…架台１２…アンプ１３…陰極線管１４…走査信号発生回路１５…中央制御装置２１…試料室２２…対物レンズ下部２３Ａ，２３Ｂ…円柱体Ｈ…孔ＥＨ…電子通過孔２４Ａ，２４Ｂ…覗き窓２５…紫外光光源２６Ａ，２６Ｂ…ライトガイド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】荷電粒子ビーム装置の真空空間部内に紫
外光照射により電子を励起し、周辺に存在する酸素を活
性酸素にする光触媒作用物質を存在させる様に成した荷
電粒子ビーム装置。
【請求項２】荷電粒子ビーム装置の真空空間部内に紫
外光照射により電子を励起し、周辺に存在する酸素を活
性酸素にする光触媒作用物質を付けた部材を設けるよう
に成した荷電粒子ビーム装置。
【請求項３】荷電粒子発生手段及び電子光学系等を備
えた鏡筒と、荷電粒子ビーム被照射対象物及びステージ
等を備えた被照射対象物室とを備えた荷電粒子ビーム装
置において、該装置の外部に紫外光光源を設け、荷電粒
子ビーム装置の真空空間部内に紫外光照射により電子を
励起し、周辺に存在する酸素を活性酸素にする光触媒作
用物質を存在させるように成し、前記紫外光源からの紫
外光を前記光触媒作用物質に照射するように成した荷電
粒子ビーム装置。
【請求項４】荷電粒子発生手段及び電子光学系等を備
えた鏡筒と、荷電粒子ビーム被照射対象物及びステージ
等を備えた被照射対象物室とを備えた荷電粒子ビーム装
置において、該装置の外部に紫外光光源を設け、荷電粒
子ビーム装置の真空空間部内に紫外光照射により電子を
励起し、周辺に存在する酸素を活性酸素にする光触媒作
用物質を付けた部材を設け、前記紫外光源からの紫外光
を前記光触媒作用物質を塗布した部材に照射するように
成した荷電粒子ビーム装置。
【請求項５】前記光触媒作用物質を真空空間部の内壁
に付けた請求項１若しくは３に記載の荷電粒子ビーム装
置。
【請求項６】前記光触媒作用物質を被照射対象物質室
内のステージに付けた請求項１若しくは３に記載の荷電
粒子ビーム装置。
【請求項７】前記真空空間部は荷電粒子が通過するラ
イナーチューブ内である請求項１，２，３若しくは４に
記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項８】前記真空空間部は被照射対象物室内であ
る請求項１，２，３若しくは４に記載の荷電粒子ビーム
装置。
【請求項９】前記光触媒作用物質を付けた部材は紫外
光透過材料から成る請求項２若しくは４に記載の荷電粒
子ビーム装置。
【請求項１０】前記光触媒作用物質を付けた部材は、
円柱状に形成されており、軸方向に複数の孔が開けられ
ており、各孔内に光触媒作用物質が付けられている請求
項２若しくは４に記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項１１】前記光触媒作用物質を付けた部材が被
照射対象物室に複数個設けられている請求項２若しくは
４に記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項１２】前記光触媒作用物質を付けた部材が被
照射対象物室の被照射物の真上に設けられている請求項
２若しくは４に記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項１３】前記光触媒作用物質を付けた部材が被
照射対象物室の排気口上に設けられている請求項２若し
くは４に記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項１４】前記光触媒作用物質は酸化物質である
請求項１，２，３若しくは４に記載の荷電粒子ビーム装
置。
【請求項１５】前記光触媒作用物質は酸化チタンであ
る請求項１４に記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項１６】前記光触媒作用物質は酸化亜鉛である
請求項１４に記載の荷電粒子ビーム装置。