JP2005201944A - 荷電粒子ビーム装置。 - Google Patents

Abstract

【課題】 差動排気ブロックと被ビーム照射物との間に放電を発生させない荷電粒子ビーム装置を提供する。
【解決手段】 荷電子光学鏡筒１、荷電子光学鏡筒下で被照射体２を載置するステージ１７、荷電子光学鏡筒と被照射体２との隙間の間の空気を排気すべく荷電子光学鏡筒１の端部に配置される差動排気ブロック１７を備えた荷電粒子ビーム装置において、差動排気ブロック１７を絶縁材料で形成し、排気ブロックの、荷電子光学鏡筒端部外周面に対向する面と被照射体２に対向する面に金属膜３３，３４を塗布し、両面間の表面に高抵抗部材膜３５を塗布し、荷電子光学鏡筒１端部と対向する金属膜３３を荷電子光学鏡筒１端部と同電位に成し、被照射体２と対向する金属膜３４を被照射体２と同電位に成した。
【選択図】図２

Description

本発明は、荷電粒子光学鏡筒の端部に排気ブロックを配置した荷電粒子ビーム装置に関する。

回転台に着脱自在に固定されたＣＤ（コンパクトディスク）の原盤やＤＶＤ（デジタルビデオディスク又はデジタルバーサタイルディスク）の原盤等の被照射体（被ビーム照射物）に、電子ビームを照射する電子ビーム露光装置の如き荷電粒子ビーム装置がある。

この様な電子ビーム露光装置においては、被照射体を気密の真空チャンバーに配置し、該被照射体に電子ビームを照射している。

この様に、真空チャンバーに被照射体を配置するのは、真空チャンバー内の被照射体を交換する機構の構成が複雑になるばかりか、交換作業も面倒であった。

前記被照射体の交換を容易に行うことができる機構を備えた電子ビーム照射装置として、例えば、特開昭６０−８９９２２号公報記載の装置が知られている。

この装置において、電子光学鏡筒からの電子線が、大気に妨げられずに被照射体に照射されるように、電子光学鏡筒の下端部に電子光学鏡筒内部を排気する排気ブロックを設け、この排気ブロックにより電子光学鏡筒と被照射体との隙間を排気している。この公報の第３図に記載された装置では、前記隙間の空気を吸引することにより被照射体の電子ビーム照射部分を１０のマイナス６乗Ｔｏｒｒ程度の高真空にすることが出来る。又、この公報の第４図に記載された装置では、前記隙間の外周部から吹き出す空気により生じるベルヌーイの負圧を利用して、前記隙間を１０のマイナス２乗Ｔｏｒｒ程度の真空にすることが出来る。

前述の電子ビーム照射装置においては、被照射体がＸＹステージに着脱自在に固定され、このＸＹステージを縦横に駆動して被照射体の位置を調整している。そして、被照射体をＸＹステージに取り付けたり、また、外したりする際には、ＸＹステージを駆動して、被照射体を電子光学鏡筒の排気ブロックから外れた位置に移動させている。

さて、被照射体が略円形の記憶媒体であるＣＤやＤＶＤ等の原盤の場合には、前述のＸＹステージではなく、特開２００３−１４２０２２号公報記載の電子ビーム照射装置に示す様に、回転台に取り付けられる。

図１は、その様な回転台を備えた電子ビーム照射装置の概略を示している。

図中１は、例えば、ＴＦＥタイプの電子銃（図示せず）、該電子銃からの電子ビームを被照射体２上に集束させるための集束レンズ（図示せず）、該被照射体上を該電子ビームで走査させるための偏向器（図示せず）等を備えた電子光学鏡筒で、架台３の上部にビス４で固定されている。

この電子光学鏡筒１の内部空間は、スパッタイオンポンプ５，６により排気される。

この電子光学鏡筒１の電子銃（図示せず）からの電子ビームは電子ビーム通路７を通って電子光学鏡筒１の下端から下方に配置されている被照射体２上に照射される。この電子ビーム通路７には、ターボモレキュラポンプ８が接続されており、前記ポンプ５，６と共に電子ビーム通路の空気を排気している。

前記電子光学鏡筒１の下端部には、差動排気ブロック９が前記架台３にビス１０で取り付けられて配置されている。この差動排気ブロック９には、本引き室１１、第２粗引き室１２及び第１粗引き室１３が備えられており、それぞれ、電子光学鏡筒１の下端部の周囲に設けられている。

本引き室１１の端部開口、第２粗引き室１２の端部開口および第１粗引き室１３の端部開口は、略リング状をしているとともに、電子ビーム通路７の端部開口を中心として順次外側に配置されている。そして、これら本引き室１１、第２粗引き室１２および第１粗引き室１３には、それぞれ、ターボモレキュラポンプ１４、ドライポンプ１５及びドライポンプ１６がそれぞれ接続されており、電子ビーム通路７が一番圧力が低く（即ち、真空度が一番高く）、本引き室１１、第２粗引き室１２、第１粗引き室１３の順で気圧が高く（すなわち、真空度が低く）なっている。

電子光学鏡筒１及び差動排気ブロック９の下方には、ステージ１７が、近接（たとえば隙間約１０μｍ）して設けられている。このステージ１７は、回転台１８、この回転台１８を回転可能に支持する支持台１９、この支持台１９をスライド可能にガイドするガイド体２０等を具備している。

回転台１８は平面図視で略円形をし、図示しないモータにより回転駆動されるとともに、その上面には略円形の凹部が形成されている。この回転台１８の凹部に被照射体２が静電吸着や真空吸着などにより着脱自在に且つ外周が前記凹部内周に密着するように固定されており、回転台１８の凹部に固定された被照射体２の上面は回転台１８の上面と略面一となっている。

そして、支持台１９は、支持台１９を貫通する一対のガイドレール２１および前記ガイド体２０により回転台１８の径方向に摺動可能にガイドされる。また、駆動ネジ２２が支持台１９を螺合した状態で貫通しており、駆動ネジ２２が図示しないモータで回転されると、支持台１９が移動する様に成っている。

この様に構成されている電子線照射装置で、略円形のＣＤの原盤やＤＶＤの原盤等の被照射体を露光する場合、ポンプ５，６，８，１４，１５，１６を作動させて、回転台１８上の被照射体２と電子光学鏡筒１との間の圧力を低下させる。ついで、電子光学鏡筒１の電子銃から電子線を適宜照射するとともに、回転台１８を回転させながら、駆動ネジ２２を回転させて支持台１９を一定速度で移動させる。すると、被照射体２の表面上は電子線により渦巻き状に露光される。

露光が完了すると、被照射体２を交換するが、その交換の際には、ポンプ５，６，８，１４，１５，１６の稼働を維持しながら、駆動ネジ２２を駆動して支持台１９を移動させて、被照射体２を差動排気ブロック９の外径の外側に位置させている。そして、再び、支持台１９を移動させて、新しい被照射体を電子光学鏡筒１に対向する位置、即ち、作業位置（露光位置）に戻している。
特開昭６０−８９９２２号公報 特開２００３−１４２０２２号公報

さて、前記電子ビーム照射装置において、電子光学鏡筒１の被照射体側端部は対物レンズ部の磁極に成っており、アース電位にある。又、前記排気ブロック９は金属材料（例えば、ステンレス）で作成されており、アース電位にある。更に、被照射体２もアース電位にある。

最近、電子ビーム照射装置において、被照射体へのチャージアップや被照射体の電子ビーム損傷を少なくするために、低加速電圧（例えば、１ＫＶ程度）で電子ビームを被照射体に照射することが行われている。即ち、電子銃からの電子ビームを高加速で被照射体方向に走らせるが、試料に負のバイアスをかけることにより、試料の直前で電子ビームを減速させている。

しかし、前述した様に、差動排気ブロック９とステージ１７（このステージ１７の上に被照射体２が載っている）との間は近接（たとえば隙間約１０μｍ）しており、アース電位にある差動排気ブロック９に対して、被照射体２に負のバイアス（例えば、１．５ＫＶ前後）が印加されると、差動排気ブロック９と被照射体２間に放電が発生し、被照射体の露光等に支障を来したり、被照射体２が破壊される等の問題が発生した。

本発明は、この様な問題を解決する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。

本発明の荷電粒子ビーム装置は、荷電粒子光学鏡筒と、該荷電粒子光学鏡筒下で被ビーム照射物を載置するステージと、前記荷電粒子光学鏡筒と前記被ビーム照射物との隙間の間の空気を排気すべく荷電粒子光学鏡筒の端部に配置される排気ブロックとを備え、前記荷電粒子光学鏡筒からの荷電粒子ビームが被ビーム照射物に照射されるように成した荷電粒子ビーム装置において、前記排気ブロックを絶縁材料で形成し、該排気ブロックの、前記荷電粒子光学鏡筒端部外周面に対向する面と前記被ビーム照射物に対向する面に導電性部材を取付け、該両面間の表面に高抵抗部材を取り付け、前記荷電粒子光学鏡筒端部と対向する導電部材を該荷電粒子光学鏡筒端部と同電位に成し、前記被ビーム照射物と対向する導電部材を該被ビーム照射物と同電位に成した。

本発明の荷電粒子ビーム装置は、排気ブロックを絶縁材料で形成し、該排気ブロックの、荷電粒子光学鏡筒端部外周面に対向する面と被ビーム照射物に対向する面に導電性部材を取付け、該両面間の表面に高抵抗部材を取り付け、前記荷電粒子光学鏡筒端部と対向する導電部材を該荷電粒子光学鏡筒端部と同電位に成し、前記被ビーム照射物と対向する導電部材を該被ビーム照射物と同電位に成したので、前記被ビーム照射物に、照射される荷電粒子の電荷に対し、同極性の電圧を印加して、加速されて飛んでくる荷電粒子ビームを減速させる様にしても、差動排気ブロックと被ビーム照射物の間に放電が発生することが無く、被ビーム照射物の露光等に支障を来したり、被ビーム照射物が破壊する等の問題が発生しない。

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。

図２は本発明の荷電粒子ビーム装置の一例である電子ビーム露光装置の主要部の概略を示している。図中、図１にて使用した記号と同一記号の付されたものは同一構成要素である。

図中３１は電子光学鏡筒１の端部を成す対物レンズの磁極部、９′は本引き室１１′、第２粗引き室１２′及び第１粗引き室１３′を備えた差動排気ブロック、２は回転テーブル（図示せず）上に載置された被照射体である。

前記対物レンズの磁極部３１はアースに落とされており、前記被照射体２には直流電圧源３２から負の電圧（例えば、−１．５ＫＶ程度）が印加されている。

前記差動排気ブロック９′は絶縁性材料（例えば、鋳物若しくはセラミックス）で作成されており、該差動排気ブロック９′の、対物レンズ磁極部３１の外面に対向する面の内、対物レンズ磁極部３１の外面に平行な面上と、被照射体２の被露光面に対向する該被露光面に平行な面上に、それぞれ、金属膜３３，３４（例えば、Ｔｉ膜）が塗布されており、これらの金属膜３３，３４の間の面上には、高抵抗材料（例えば、カーボン若しくは炭化物）の膜３５が塗布されている。

前記金属膜３３は対物レンズ磁極部３１と同じ電位、即ち、アース電位に落とされており、前記金属膜３４は被照射体２と同じ電位、即ち、直流電源３２から負の電圧が印加されている。

この様な構成の装置において、電子光学鏡筒１の電子銃（図示せず）からの電子ビームが集束レンズ（図示せず）により、被照射体上に集束され、偏向器（図示せず）により被照射体上の所定の位置に照射される。この時、回転台（図示せず）を回転させながら、該回転台（図示せず）を支持している支持台（図示せず）を一定速度で移動させる。すると、被照射体２の表面上は電子線により渦巻き状に露光される
さて、前記金属膜３３は対物レンズ磁極部３１と同じ電位、即ち、アース電位に落とされており、前記金属膜３４は被照射体２と同じ電位、即ち、直流電源３２から負の電圧が印加されており、且つ、前記金属膜３３，３４の間の面上には、高抵抗材料の膜３５が塗布されているので、差動排気ブロック９′の金属膜３３と３４の間、即ち、差動排気ブロック９′の、対物レンズ磁極部３１と被照射体２各々に対向する両平行面の間には、飛んで来る電子を減速させる電界が形成されている。

従って、電子光学鏡筒１の電子ビーム通路７を通じて被照射体２方向に高加速で向かって飛ん来る電子ビームは、被照射体２に到達するまでに、段階的に減速して被照射体２を照射することに成る。その為、被照射体の破損が避けられ、被照射体が絶縁物や半導体の場合、チャージアップが低減される。

又、差動排気ブロック９′と被照射体２との間は近接（たとえば隙間約１０μｍ）しているが、被照射体２の露光面に対向する差動排気ブロック９′の金属膜面３４は、被照射体２と同電位に成っているので、差動排気ブロック９と被照射体２間の隙間には放電が発生しない。

尚、上記荷電粒子ビーム装置として電子ビーム露光装置を例に上げたが、本発明は、他の荷電粒子ビーム装置、例えば、透過型電子顕微鏡，走査型電子顕微鏡，集束イオンビーム装置等にも応用可能である。

又、上記電子ビーム露光装置は、一概略例であって、図２のものに限定されない。例えば、排気ブロック９′の高抵抗膜部分３５は、図３の３５′に示す様に、光軸Ｏに平行になる様に形成しても良い。

又、前記差動排気ブロック９′の、対物レンズ磁極部３１の外面に対向する面の内、対物レンズ磁極部３１の外面に平行な面上と、被照射体２の被露光面に対向する該被露光面に平行な面上に、それぞれ、金属膜３３，３４（例えば、Ｔｉ膜）を塗布し、これらの金属膜３３，３４の間の面上に、高抵抗材料（例えば、カーボン若しくは炭化物）の膜３５を塗布する様に成したが、金属膜３３，３４を塗布する代わりに、板状の導電性材料を貼り付けたり、高抵抗膜３５を塗布する代わりに、板状の高抵抗材料を貼り付けても良い。

従来の荷電粒子ビーム装置の一概略例を示している。 本発明の荷電粒子ビーム装置の主要部の一概略例を示している。 本発明の荷電粒子ビーム装置の主要部の他の概略例を示している

符号の説明

１…電子光学鏡筒、２…被照射体、３…架台、４，１０…ビス、５…スパッタイオンポンプ、６…スパッタイオンポンプ、７…電子ビーム通路、８，１４…ターボモレキュラポンプ、９，９′…差動ブロック、１１，１１′…本引き室、１２，１２′…第２粗引き室、１３，１３′…第１粗引き室、１５，１６…ドライポンプ、１７…ステージ、１８…回転台、１９…支持台、２０…ガイド体、２１…ガイドレール、２２…駆動ネジ、３１…対物レンズの磁極部、３２…直流電圧源、３３，３４…金属膜、３５，３５′…高抵抗膜

Claims (6)

1. 荷電粒子光学鏡筒と、該荷電粒子光学鏡筒下で被ビーム照射物を載置するステージと、前記荷電粒子光学鏡筒と前記被ビーム照射物との隙間の間の空気を排気すべく荷電粒子光学鏡筒の端部に配置される排気ブロックとを備え、前記荷電粒子光学鏡筒からの荷電粒子ビームが被ビーム照射物に照射されるように成した荷電粒子ビーム装置において、前記排気ブロックを絶縁材料で形成し、該排気ブロックの、前記荷電粒子光学鏡筒端部外周面に対向する面と前記被ビーム照射物に対向する面に導電性部材を取付け、該両面間の表面に高抵抗部材を取り付け、前記荷電粒子光学鏡筒端部と対向する導電部材を該荷電粒子光学鏡筒端部と同電位に成し、前記被ビーム照射物と対向する導電部材を該被ビーム照射物と同電位に成した荷電粒子ビーム装置。
2. 前記ステージは、被ビーム照射物を直接載せる回転台を有する請求項１記載の荷電粒子ビーム装置。
3. 前記導電性部材は膜状である請求項１記載の荷電粒子ビーム装置。
4. 前記高抵抗部材は膜状である請求項１記載の荷電粒子ビーム装置。
5. 前記被ビーム照射物には照射される荷電粒子の電荷に対し、同極性の電圧が印加されている請求項１記載の荷電粒子ビーム装置。
6. 前記被ビーム照射物に印加される電圧は、荷電粒子光学鏡筒から加速されて飛んでくる荷電粒子ビームを、荷電粒子光学鏡筒端部と前記被ビーム照射物の間で減速させるものである請求項１記載の荷電粒子ビーム装置。
   

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