JP2003288856A - 荷電粒子ビーム装置 - Google Patents

荷電粒子ビーム装置

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JP2003288856A
JP2003288856A JP2002090750A JP2002090750A JP2003288856A JP 2003288856 A JP2003288856 A JP 2003288856A JP 2002090750 A JP2002090750 A JP 2002090750A JP 2002090750 A JP2002090750 A JP 2002090750A JP 2003288856 A JP2003288856 A JP 2003288856A
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vibration
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particle beam
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Mitsuru Uji
持 満 羽
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 振動系(ステージ移動系)の減衰振動(残留
振動)及び/若しくは外乱振動による固有振動の励起振
動を速やかに減衰させる。 【解決手段】 ステージ24に、ピエゾ素子31と重り
33付き金属板32とから成る機械的動吸振器を取り付
ける。又、ピエゾ素子31を容量分としたLCR共振回
路を形成する。機械的動吸振器の固有振動周波数がステ
ージの固有振動周波数に一致若しくは近似するように機
械的動吸振器を構成する。又、LCR共振回路の共振周
波数が機械的動吸振器の固有振動周波数に一致若しくは
近似するようにLCR共振回路を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する分野】本発明は、動吸振器を備えた荷電
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】図1は走査電子顕微鏡の1概略例を示して
いる。図中1は試料チャンバーで、2は該試料チャンバ
ーの上に載置された電子光学系鏡筒である。該試料チャ
ンバー1及び電子光学系鏡筒2内は共に排気装置(図示
せず)により高真空状態になるように排気されている。
【0004】図示されていないが、該電子光学系鏡筒内
には、電子ビームを発生させるための電子銃、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、前記
試料チャンバー1内に配置された試料S上を電子ビーム
で走査させるための偏向器、電子ビームを該試料S上に
集束させるための対物レンズ等が設けられている。
【0005】前記試料チャンバー1の対向する両側部に
は孔3,4が開けられており、該各孔にベアリング5,
6を介して傾斜台支持軸7,8が回転可能にはめ込まれ
ている。
【0006】これらの傾斜台支持軸7,8の一端部は、
試料チャンバー1内において、断面がコの字状の傾斜台
9の側面部に固定されており、傾斜台9を支持するよう
に成っている。
【0007】傾斜台支持軸8は円筒形を成しており、そ
の他端部は、試料チャンバー1外において、周囲にギア
が切られたハウジングHに取り付けられている。
【0008】ハウジングHの外周に切られたギアは、試
料チャンバー1の側面に取り付けられた支持台10に支
持されたモーター11の回転軸12の周囲に設けられた
歯車13に噛み合っている。
【0009】ハウジングHにはモーター14が取り付け
られており、該モーターの回転軸15の中心軸が傾斜台
支持軸8の中心軸と一致するように、該モーターの回転
軸15は傾斜台支持軸8の中心及び傾斜台9の側面に開
けられた孔16を貫通している。
【0010】このモーターの回転軸15の先端部にはプ
ーリー17が取り付けられている。このプーリー17の
直下には、ボールネジ18に取り付けられた別のプーリ
ー19が配置されており、2つのプーリーには金属ベル
ト20が懸架されている。ボールネジ18は、傾斜台9
の底面上に取り付けられた軸受け21(例えば、スラス
トアンギュラ玉軸受け)と22(例えば、深溝玉軸受
け)により回転可能に支持されている。
【0011】このボールネジ18にはボールナット23
が螺合されており、このボールナット23は、試料Sを
支持したステージ24に取り付けられたハウジング25
に取り付けられている。
【0012】ステージ24は、試料チャンバー1に取り
付けられたレール(図示せず)に、該レール上を移動可
能に支持されている。
【0013】尚、当然のことながら、試料チャンバーに
開けられた孔3,4等を通じて試料チャンバ内に大気が
漏れないように工夫されているが、ここでは、特に、説
明及び図示はしない。
【0014】又、試料チャンバー1には図示しないが、
試料Sを電子ビームで走査した時に試料Sから発生した
二次電子を検出する二次電子検出器等が取り付けられて
いる。
【0015】又、モーター14,回転軸15,プーリー
17,金属ベルト20,プーリー19,ボールネジ1
8,軸受け21,軸受け22,レール(図示せず)は、
試料Sを一方方向に移動させるための機構であり、説明
の都合上、試料の一方方向移動機構しか示さなかった
が、実際には、該方向に対し垂直な方向の移動機構も設
けられている。
【0016】この様な構成の走査電子顕微鏡により試料
Sを観察する場合には、電子銃からの電子ビームを集束
レンズにより試料S上に集束させ、偏向器により該電子
ビームで試料S上の所定領域を走査し、該走査により試
料Sから発生した二次電子を二次電子検出器で検出し、
CRT(図示せず)の如き表示装置画面上に二次電子に
基づく試料像を表示させる。
【0017】この際、観察すべき視野の選択は、前記試
料移動機構(モーター14,回転軸15,プーリー1
7,金属ベルト20,プーリー19,ボールネジ18,
軸受け21,軸受け22,ボールナット23,ハウジン
グ25,レール(図示せず))により、ステージ24を
移動させることにより行う。即ち、モーター14の作動
により回転軸15が回転し、その回転をプーリー17,
金属ベルト20及びプーリー19によりボールネジ18
に伝え、該ボールネジ18の回転をボールナット23に
より直線運動に変換し、ハウジング25を介してステー
ジ24をレール(図示せず)に沿って移動させている。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】所で、この様な試料移
動機構とステージ24から成るステージ移動系は有限な
剛性を持つため、ばね−質量振動系を成しており、ばね
成分として無視できないものとしては、ハウジング2
5,ボールナット23,ボールネジ18,軸受け21,
及び金属ベルト20等が考えられる。
【0019】さて、試料移動機構によりステージを所定
量移動させ、ステージを停止させた際、この振動系(ス
テージ移動系)の固有振動数に相当する減衰振動が生じ
ることがある。又、床振動や騒音等の外乱振動の侵入に
よりこの振動系(ステージ移動系)の固有振動が励起さ
れる場合がある。
【0020】この様に振動系(ステージ移動系)に減衰
振動(残留振動)及び/若しくは外乱振動による固有振
動の励起が発生すると観察像にノイズが入る。
【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、荷電粒子ビームが照射される被照射物を支持
し、ステージ移動機構により少なくとも一方向に移動可
能に成されたステージが設けられた被照射物チャンバー
を備えた荷電粒子ビーム装置において、ステージに動吸
振器が取り付けられており、その動吸振器はピエゾ素子
を備え且つ該ピエゾ素子を容量分としたLCR共振回路
が形成されており、動吸振器の固有振動周波数がステー
ジの固有振動周波数に一致若しくは近似するように動吸
振器が構成され、LCR共振回路の共振周波数が動吸振
器の固有振動周波数に一致若しくは近似するようにLC
R共振回路が構成されていることを特徴とする。
【0023】
【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。
【0024】図2は本発明の一例として走査電子顕微鏡
の1概略例を示したもので、図中前記図1と同一記号の
付されたものは同一構成要素を示す。
【0025】図中31は梁状のピエゾ素子で、ステージ
24′の側面の一部に金属板32を介してネジ止めされ
ている。33は金属板32の端部に取り付けられた重り
ある。
【0026】これらピエゾ素子31と重り33が取り付
けられた金属板32をステージ24′に取り付ける時に
は、このステージ24′の固有振動周波数と、これらピ
エゾ素子31と重り33が取り付けられた金属板32か
ら成る一体物の固有振動周波数が一致若しくは近似する
ように、ピエゾ素子31や金属板32の厚さや長さ、或
いは、重り33大きさを考慮して、ピエゾ素子31、金
属板32及び重り33を選択することにより、ピエゾ素
子31及び重り付き金属板32で機械的動吸振器を形成
する。
【0027】尚、金属板32を設けずに、ピエゾ素子に
直接重りを付けて、機械的動吸振器を形成しても良い
し、或いは、ステージ24′の固有振動周波数に一致若
しくは近似するピエゾ素子31が入手可能なら、ピエゾ
素子のみで機械的動吸振器を形成しても良い。
【0028】このピエゾ素子31の両面には電極(図示
せず)が付けられており、ピエゾ素子に機械的振動が与
えられることにより、電極間に、該機械的振動周波数に
対応した周波数の電圧が発生する様に成してある。
【0029】又、図3に示す様に、ピエゾ素子31を容
量成分Cとし、この容量成分Cに並列にインダクタンス
成分Lと抵抗成分Rを接続し、端子T,T間に或る
周波数(共振周波数)の電圧Vが掛かった時に、共振状
態となる並列共振回路が形成されている。図4は並列共
振回路の等価回路を示す。この並列共振回路の共振周波
数が、前記ステージ24′の固有振動周波数、即ち、前
記動吸振器の固有振動周波数に一致若しくは近似するよ
うに、インダクタンス成分L及び抵抗成分Rが選択され
る。
【0030】尚、ステージ24′の固有振動周波数の測
定は、モーダル解析等により行われる。
【0031】この様な構成の走査電子顕微鏡において、
試料移動機構によりステージ24′を所定量移動させ、
ステージ24′を停止させた際、振動系(ステージ移動
系)の固有振動周波数に相当する減衰振動がステージ2
4′に生じることがある。又、床振動や騒音等の外乱振
動の侵入によりこの振動系(ステージ移動系)の固有振
動が励起される場合がある。
【0032】この時、ステージ24′に取り付けられた
機械的動吸振器(ピエゾ素子31,金属板32及び重り
33から成る)の固有振動周波数は、ステージ24′の
固有振動周波数と一致若しくは近似しているために、こ
の機械的動吸振器はステージ24′に対し比較的大きな
相対振動を発生する。
【0033】この時、ピエゾ素子31の電極(図示せ
ず)間に、ステージ24′の固有振動周波数と一致若し
くは近似した周波数で振動する電圧Vが発生する。
【0034】すると、並列共振回路の端子TとT
にこの並列共振回路の共振周波数に一致若しくは近似し
た周波数の電圧が掛かることとなり、大きな電流Iが流
れ、抵抗成分Rによりジュール熱(IR)として消費
される。
【0035】即ち、ステージ移動系の固有振動周波数若
しくはその近傍の振動周波数の機械的振動は、並列共振
回路の抵抗成分Rでジュール熱(電気的エネルギー)に
変換される。従って、機械的動吸振器の機械的振動の振
幅が速やかに減衰し、この結果、ステージ24′の機械
的振動の振動も速やかに減衰する。
【0036】尚、ステージ24′の移動位置によって、
ばね成分として無視できない部材の1つであるボールネ
ジ18の圧縮・伸張の具合が異なり、その圧縮・伸張の
具合によってステージ24′の固有振動周波数が僅かな
がら変化することがある。
【0037】そこで、図5に示す様に、それぞれ異なっ
た固有振動周波数(ステージの位置により起こりうる複
数の異なった固有振動周波数)を有する複数の機械的動
吸振器40(ピエゾ素子41,金属板42及び重り43
から成る)、50(ピエゾ素子51,金属板52及び重
り53から成る)、60(ピエゾ素子61,金属板62
及び重り63から成る)、70(ピエゾ素子71,金属
板72及び重り73から成る)、…………………を互い
に並列にステージ24″に取り付け(この際、各々の機
械的動吸振器には機械的動吸振器の固有周波数に一致若
しくは近似した周波数を共振周波数とする共振回路が接
続されている)、ステージ24がどこの位置に移動され
ても、ステージの固有振動を速やかに減衰させるように
成している。
【0038】又、図5の様に複数の機械的動吸振器を設
けず、図2に示す様に機械的動吸振器は1個だけ設け、
コンデンサ成分であるピエゾ素子と並列に繋がることに
より、各々異なった周波数の電圧で共振する複数の並列
共振回路をそれぞれ並列に接続し、ステージ24がどこ
の位置に移動されても、ステージの固有振動を速やかに
減衰させるようにしても良い。この様に成せば、構造的
にシンプルとなる。尚、この時、機械的動吸振器の固有
振動周波数は、ステージの固有振動周波数のバラツキの
中心周波数近傍の周波数に設定しておく。
【0039】尚、前記例ではピエゾ素子が発生した電圧
で共振する並列共振回路を形成するように成したが、直
列共振回路を形成するように成しても良い。
【0040】又、前記例では本発明を走査電子顕微鏡を
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、集束イオンビームによる分析装置等、
他の荷電粒子ビームにも応用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来の走査電子顕微鏡の1概略例を示す。
【図2】 本発明の一例である走査電子顕微鏡の1概略
例を示す。
【図3】 本発明の要部(制振機構)を示す。
【図4】 図3に示した要部(制振機構)の等価回路を
示す。
【図5】 本発明の要部(制振機構)の他の例を示す。
【符号の説明】
1…試料チャンバー 2…電子光学系鏡筒 3,4…孔 S…試料 5,6…ベアリング 7,8…傾斜支持軸 9…傾斜台 H…ハウジング 10…支持台 11…モーター 12…回転軸 13…歯車 14…モーター 15…回転軸 16…孔 17,19…プーリー 18…ボールネジ 20…金属ベルト 21,22…軸受け 23…ボールナット 24,24′,24″…ステージ 25…ハウジング 31,41,51,61,71…ピエゾ素子 32,42,52,62,72…金属板 33,43,53,63,73…重り 40,50,60,70…機械的動吸振器 C…容量分 L…インダクタンス分 R…抵抗分
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/027 H01L 21/68 K 5F056 21/68 21/30 541L 503F

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 荷電粒子ビームが照射される被照射物を
    支持し、ステージ移動機構により少なくとも一方向に移
    動可能に成されたステージが設けられた被照射物チャン
    バーを備えた荷電粒子ビーム装置において、ステージに
    動吸振器が取り付けられており、その動吸振器はピエゾ
    素子を備え且つ該ピエゾ素子を容量分としたLCR共振
    回路が形成されており、動吸振器の固有振動周波数がス
    テージの固有振動周波数に一致若しくは近似するように
    動吸振器が構成され、LCR共振回路の共振周波数が動
    吸振器の固有振動周波数に一致若しくは近似するように
    LCR共振回路が構成されている荷電粒子ビーム装置。
  2. 【請求項2】 各々固有振動周波数の異なった複数の動
    吸振器をステージに取り付け、且つ、各々の動吸振器に
    LCR共振回路が形成されている請求項1記載の荷電粒
    子ビーム装置。
  3. 【請求項3】 1個の動吸振器に対し、各々共振周波数
    の異なった複数のLCR共振回路が並列に繋がれている
    請求項1記載の荷電粒子ビーム装置。
  4. 【請求項4】 LCR共振回路は並列共振回路である請
    求項1記載の荷電粒子ビーム装置。
  5. 【請求項5】 動吸振器はピエゾ素子及び重りから成る
    請求項1記載の荷電粒子ビーム装置。
  6. 【請求項6】 動吸振器はピエゾ素子及び重りを取り付
    けた金属板から成る請求項記載の荷電粒子ビーム装置。
  7. 【請求項7】 動吸振器はステージの移動方向に垂直な
    面に取り付けられている請求項1記載の荷電粒子ビーム
    装置。
  8. 【請求項8】 動吸振器はステージの移動方向に垂直な
    両面に対向するように取り付けられている請求項2記載
    の荷電粒子ビーム装置。
JP2002090750A 2002-03-28 2002-03-28 荷電粒子ビーム装置 Withdrawn JP2003288856A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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