JP2005277293A

JP2005277293A - 電子線装置

Info

Publication number: JP2005277293A
Application number: JP2004091732A
Authority: JP
Inventors: Takashi Onishi; 崇大西; Shinichi Kato; 慎一加藤; Masami Katsuyama; 正己勝山
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2004-03-26
Filing date: 2004-03-26
Publication date: 2005-10-06

Abstract

【課題】電子線装置において、再反射電子の標的への再入射を少なくすることを目的とする。
【解決手段】電子線を発生し、かつ標的に照射する照射機構と、前記標的に向くところに位置し、かつ標的から反射して来る反射電子が来た方向と異なる方向に再反射する再反射防止機構とを有する電子線装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子線を用いて回路パターン等を半導体ウェハ等に描画する電子線描画装置、および電子線を用いて物体の拡大像を得る電子顕微鏡を含む電子線装置に関する。

内部に電子線の発生機構を備え、電磁レンズ等を用いて細く絞って標的に照射する電子線描画装置、電子顕微鏡等を含む電子線装置の課題の一つとして、反射電子による標的へのダメージがある。電子線装置によって発生された電子線は、電子線装置が備える電子光学系を通じて標的に照射されるが、照射された電子線の一部は、標的に吸収されることなく反射し、周囲に散乱される。

電子顕微鏡は、この反射電子を観測して標的の像を取得するが、電子線描画装置においても、反射電子を観測して標的への電子線の照射を確認する機構が備わっていることが多く、このどちらの場合も、標的付近に電子線観測装置を置かねばならない。

また、そもそも電子線の通り道は、電子の平均自由行程を高く確保するため、一般によい真空に保たれている必要がある。このため、標的の周囲は純鉄、パーマロイ、銅、チタン等の金属製の真空容器によって囲われていることが多い。

しかしながら、これらの電子線観測装置ならびに真空容器を構成する物質は、標的によって反射された電子線を再反射する。特に標的近傍にこのような物質があった場合、この再反射された電子の影響は大きい。再反射電子によって、電子顕微鏡の場合は像の歪み、電子線描画装置の場合は描画パターンの歪み（かぶり）を生じる。これらの効果は、それぞれの装置において大きな問題になっている。

このため、真空容器等は通常標的からできるだけ離した構造にし、また形状を工夫することで標的への再反射を少なくしている（特許文献１参照）。しかし、電子線観測装置に関しては、性能向上のため標的の近くに置く必要があり、スペースが限られているため形状の工夫に限界がある。また、複雑な形状の反射電子防止板は高価なものになってしまう。

特開２０００−１２３７７６号公報

本発明は、電子線装置において、再反射電子の標的への再入射を少なくすることを目的とする。

本発明は、標的から反射して来る反射電子が来た方向と異なる方向に再反射させる再反射防止機構を設けることを特徴とする。

本発明によれば、再反射電子が標的に再入射するのが少なくなる。

本発明の実施形態に係る実施例について、図を引用して説明する。

まず、図１に沿って荷電粒子線装置の一例である電子線描画装置について説明する。

電子光学系６は電子線を生成、収束させる機能を持つ。電子銃１０１によって生成された電子線３は、陽極１０２との電位差によってエネルギー数十キロ電子ボルトに加速され、絞り１０４、電磁レンズ１０３、１０５、電子線偏向器１０６によって成形、縮小、偏向を受けて、標的１に照射され、それにより、回路パターン等が描画される。また、標的１は試料室７の中で、保持機構１０７に固定され、移動機構１０８の上で水平の前後方向１０９、水平の左右方向１１０に移動可能である。

ここで、電子線３の標的１への照射によって、照射された電子線の一部が、反射電子４として放出されている。この反射電子４は内部の構造、たとえば反射電子検知装置２によって再度反射され、さらに一部が再反射電子５として標的１に再入射する。

図２は電子線を照射された物質の模式図である。

（イ）の図では、電子線４が物質２０１に入射すると、一般に電子は物質内部の点２０３で物質中の電子と衝突し、反射する。反射した電子は物質中で、進行距離に比例したエネルギーを失ってから物質２０１を出るため、そのエネルギーは物質表面と反射電子の進行角度に依存した関係を持つ。図では概念的な再反射電子のエネルギー分布を点線矢印２０２で示した。すなわち、電子線の物質による反射は、光のそれと異なり、入射電子線４の入射角度によらず、物質の表面の方向に最も大きなエネルギーの電子線が反射されることになる。

（ロ）の図では９０度位置を変えた状態を示す。

角度変えされた物質２０４に対する再反射電子のエネルギー分布を点線矢印２０５で示している。

図２の説明から理解できるように、図１の再反射電子５が標的１に与えるダメージは、再反射電子５のエネルギーに比例するため、再反射電子による「かぶり」防止のためには、エネルギーの大きい再反射電子が多数標的１に入射することを防ぐことが重要になる。

以上から、再反射電子５を少なくする設計においては、物質表面の標的に対してなす角度が重要であり、具体的には標的と正対する表面を少なくすることが必要であることがわかる。従来は、正対する表面を階段状に加工したり、ハニカム構造にすることで反射電子を少なくするとしているのは、電子線のこの性質による。

次に、図３に沿って再反射電子５の防止について説明する。

図３の（ａ）は、再反射防止機構に含まれる再反射防止板３０１を示す。この再反射防止板３０１は、丸みの帯びたチタン粒子の集合体である。丸みの帯びたチタン粒子３０１１は、粒径が数μｍ〜数百μｍで焼結されている。再反射防止板３０１は、厚みが０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度である。

再反射防止板３０１は、丸みの帯びたチタン粒子の集合体であるので、再反射防止板３０１の表面には、微細な凹凸が一面に存在する。また再反射防止板３０１は、多数の貫通穴を有する。この貫通穴は、丸みの帯びたチタン粒子の集まりによってできるので、迷路のような穴になる。

図３の（ｂ）は、再反射防止機構に含まれる再反射防止板３０２を示す。この再反射防止板３０２は、先の再反射防止板３０１と類似している。再反射防止板３０２は、金型でプレスして形成する。このため、表側のチタン粒子３０２１は、ミクロ的には平坦な表面になっている。この点の形状の違いを除くと、再反射防止板３０２は再反射防止板３０１と同じ構成であり、再反射防止板３０２の表面に微細な凹凸が一面に存在する。この再反射防止板３０２にも、前記再反射防止板３０１と同じ迷路のような穴ができる。

図３の（Ｃ）は、再反射防止機構に含まれる再反射防止板３０３を示す。この再反射防止板３０３は、酸化チタンにカーボンを加えて加熱焼結する。多数の貫通する孔３０３１は、酸化ガスやカーボンに燃焼ガスが抜ける際にできるもので、種々方向を向くように形成されている。この多数の孔により再反射防止板３０３の表面に微細な凹凸が一面にできる。また、再反射防止板３０３は、ミクロ的に見ると孔と孔の間は再反射防止板３０２と同様に平坦な表面になっている。

この再反射防止板３０１、３０２、３０３は、前述した図１の反射電子検知装置２の表面や標的室７の内面に張るように設ける。再反射防止板は、標的１から反射する反射電子が来るところに選んで設けるようにする。

再反射防止板の再反射について、図３に沿って説明する。

（ａ）に示すように標的１から反射した反射電子４は、再反射防止板３０１に表面に当たって再反射電子５となって再反射する。この再反射電子５は、標的から反射して来た方向とは明らかに異なる向に再反射する。このため、再反射電子５が標的の元の位置に再入射することが生じ難くなる。また一部の再反射電子は、凹の内部で消滅する。

（ｂ）、（ｃ）においても、（ａ）と同様、再反射防止板３０１に表面に当たって再反射する再反射電子５は、標的から反射して来た方向と異なる向に再反射するが、（ａ）の方が反射電子４と再反射電子５の角度差が大きくなる。このため、（ａ）の方が再反射による影響はさらに少なく、像の歪み、かぶり等が更に改善されるのである。

なお、（ａ）の方が反射電子４と再反射電子５の角度差が大きくなるのは、（ａ）の表面には（ｂ）、（ｃ）と違って、平坦なところがなく、標的と正対する表面が少ないからである。

本発明の実施例では、直径が数μｍ〜数百μｍの粒状のチタンを焼結して形成したので、従来の階段状加工や機械による穴あけに比べ、多孔質チタン板の場合凹凸は小さいものの、電子に比べれば巨大な構造であり、物質表面を標的に向けないという機能は十分果たすことができる。さらに、反射電子防止板に対する微細加工を伴わないので遥かに安価である。

この再反射電子防止効果（機能）は、再反射防止板の表面形状によるものなので、アルミニウムなど、チタン以外の金属でも行うことができる。また、白金などの貴金属／金属／導電性の物質を再反射防止板の表面に蒸着（厚みは１／１００ μｍ）することによって、触媒効果により、反射電子防止板の汚染を防止し、不純物、特に炭化物の付着によるビームの偏向を防止することができる。

これらのことから、セラミック（非金属）等不導体でも、表面に凹凸があれば金属メッキにより、反射電子防止機能を持たせることができる。また表面に粒状の金属球を焼結ないし吹き付けにより固定することによって同様の効果をもたせることができる。

なお、蒸着やメッキによって形成される貴金属の被膜は極めて薄い。このため、前述した再反射防止板の表面の微細な凹凸が、そのまま残り、再反射電子防止効果（機能）は失われないのである。

以上のように、本実施例によれば、電子線描画装置または電子顕微鏡において、安価で設計が容易な反射電子防止板を用いて、標的への反射電子の再入射を少なくしつつ、電子線観測装置などの装置を標的に近づける実装を行うことができ、効率のよい電子線描画装置または電子顕微鏡を提供することができる。

本発明の実施例に係わるもので、電子線描画装置の概略を示す縦断面図。本発明の実施例に係わるもので、物質によって反射される電子線のエネルギーの角度依存性を示す概念図。本発明の実施例に係わるもので、三種類の再反射防止板を示す図。

符号の説明

１…標的、２…反射電子検出装置、３…標的に照射される電子線、４…反射電子、５…反射電子検出装置から反射した再反射電子、６…電子光学系、７…標的室、１０１…電子銃、１０２…陽極、１０３…電磁レンズ、１０４…絞り、１０５…電磁レンズ、１０６…電子線偏向器、１０７…標的保持機構、１０８…標的位置合わせ機構、１０９…前後方向１０９、１１０…左右方向、２０１…反射電子を反射する物質、２０２…再反射電子の反射角度に対するエネルギー分布を矢印の長さで表現したもの、２０３…再反射電子のエネルギー分布を示す点線矢印、２０４…反射電子を反射する物質、２０５…再反射電子のエネルギー分布を示す点線矢印、３０１…再反射防止板、３０２…再反射防止板、３０３…再反射防止板。

Claims

電子線を発生し、かつ標的に照射する照射機構と、前記標的に向くところに位置し、かつ標的から反射して来る反射電子が来た方向と異なる方向に再反射させる再反射防止機構とを有する電子線装置。
請求項１記載の電子線装置において、
前記再反射防止機構は、表面に微細な凹凸が存在する金属の再反射防止板であることを特徴とする電子線装置。
請求項２記載の電子線装置において、
前記金属の再反射防止板は、チタンを素材とすることを特徴とする電子線装置。
請求項１記載の電子線装置において、
前記再反射防止機構は、チタン粒子を固めたものであることを特徴とする電子線装置。
請求項１記載の電子線装置において、
前記再反射防止機構は、チタン粒子を焼結したものであることを特徴とする電子線装置。
請求項１記載の電子線装置において、
前記再反射防止機構は、チタンを含む金属の粒子、またはセラミックスを含む非金属の粒子、あるいは金属／非金属の混ざった粒子の集合体であることを特徴とする電子線装置。
請求項１ないし６のいずれか一つに記載された電子線装置において、
前記再反射防止機構の少なくとも表面に、白金等の貴金属を含む金属または導電性の物質を蒸着したことを特徴とする電子線装置。
電子線を発生し、かつ標的に照射する照射機構と、標的から反射して来る反射電子を再反射させる物体の反射面に、金属粒子を焼き付けまたは吹き付け固定したことを特徴とする電子線装置。