JP2024070593A - Electron beam irradiation device - Google Patents

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JP2024070593A JP2022181186A JP2022181186A JP2024070593A JP 2024070593 A JP2024070593 A JP 2024070593A JP 2022181186 A JP2022181186 A JP 2022181186A JP 2022181186 A JP2022181186 A JP 2022181186A JP 2024070593 A JP2024070593 A JP 2024070593A
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周一郎 福留
Shuichiro Fukutome
勇仁 安部
Yuji Abe
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Nuflare Technology Inc
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Nuflare Technology Inc
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Abstract

To provide a device capable of suppressing charging of an insulator in an electron beam column.SOLUTION: An electron beam irradiation device includes an electrode that is disposed within an electron beam column, is formed axially symmetrically with respect to the central axis of the electron beam orbit, has an opening in the center through which the electron beam passes, and is formed such that its thickness tapers from the outer periphery toward the opening, a conductive cap that is disposed within the electron beam column at a distance from the electrode, is formed axially symmetrically with respect to the central axis of the electron beam orbit, has an opening in the center through which the electron beam passes, and has a surface that faces the electrode at an angle that is not parallel to the surface of the electrode, a conductive holder that connects the cap on the outer periphery side within the electron beam column, and an insulator that is disposed within the electron beam column between the electrode and the holder to insulate the electrode and the holder, and the insulator is formed so as to narrow the path of reflected electrons emitted when the sample is irradiated with the electron beam toward the insulator.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電子線照射装置に係り、例えば、電子ビームカラム内の絶縁体の帯電を抑制する手法に関する。 The present invention relates to an electron beam irradiation device, and for example, to a method for suppressing charging of an insulator in an electron beam column.

半導体デバイスの微細化の進展を担うリソグラフィ技術は半導体製造プロセスのなかでも唯一パターンを生成する極めて重要なプロセスである。近年、LSIの高集積化に伴い、半導体デバイスに要求される回路線幅は年々微細化されてきている。ここで、電子線(電子ビーム)描画技術は本質的に優れた解像性を有しており、ウェハ或いはウェハにパターンを形成するマスク等へ電子線を使って回路パターンを描画することが行われている。 Lithography technology, which is responsible for the advancement of miniaturization of semiconductor devices, is an extremely important process in the semiconductor manufacturing process that is the only one that generates patterns. In recent years, with the increasing integration density of LSIs, the circuit line width required for semiconductor devices has become finer year by year. Here, electron beam (electron beam) drawing technology inherently has excellent resolution, and circuit patterns are drawn using electron beams on wafers or masks that form patterns on wafers.

電子線描画装置では、電子光学鏡筒(電子ビームカラム)内に、電子ビームの軌道を制御する静電レンズ或いは/及び静電偏向器が配置される。静電レンズ或いは/及び静電偏向器を構成する電極には制御電位が印加される。そして、これらの電極をグランド電位と同電位の周辺部品から絶縁するために絶縁部材が配置される。その際、絶縁部材が帯電しないように、例えば遮蔽部材を使って絶縁部材が電子ビームの軌道空間から隠されることが行われる。しかしながら、電子ビームが例えばアパーチャ基板や試料面に衝突することで放出される反射電子が例えば遮蔽部材と電極との間を通って絶縁部材に到達してしまう場合がある。その結果、絶縁部材が反射電子により帯電し、帯電量が限界を超えると放電し、電子ビーム軌道に影響を及ぼすといった問題があった。その結果、描画精度が劣化してしまう。 In an electron beam lithography device, an electrostatic lens and/or an electrostatic deflector that controls the trajectory of the electron beam are arranged in an electron optical lens tube (electron beam column). A control potential is applied to the electrodes that constitute the electrostatic lens and/or the electrostatic deflector. An insulating member is arranged to insulate these electrodes from peripheral components that have the same potential as the ground potential. In order to prevent the insulating member from becoming charged, the insulating member is hidden from the trajectory space of the electron beam, for example, by using a shielding member. However, there are cases in which reflected electrons emitted when the electron beam collides with, for example, an aperture substrate or a sample surface may reach the insulating member through, for example, a gap between the shielding member and the electrode. As a result, there is a problem that the insulating member becomes charged by the reflected electrons, and when the amount of charge exceeds a limit, it discharges, affecting the electron beam trajectory. As a result, the lithography accuracy deteriorates.

ここで、試料面の上方に配置された反射防止板にV字の切れ込みを形成して、切れ込みに侵入する電子を減衰するといった技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 Here, a technique has been disclosed in which a V-shaped notch is formed in an anti-reflection plate placed above the sample surface to attenuate electrons that enter the notch (see, for example, Patent Document 1).

特開2014-143393号公報JP 2014-143393 A

本発明の一態様は、電子ビームカラム内の絶縁体の帯電を抑制することが可能な装置を提供する。 One aspect of the present invention provides an apparatus capable of suppressing charging of an insulator in an electron beam column.

本発明の一態様の電子線照射装置は、
電子ビームで試料を照射する電子ビームカラムと、
電子ビームカラム内に配置され、電子ビームの軌道中心軸に対し軸対称に形成され、中央部に電子ビームが通過する開口部が形成され、厚さが外周側から開口部に向かって細くなるように形成された電極と、
電子ビームカラム内で、電極に対し離間して配置され、電子ビームの軌道中心軸に対し軸対称に形成され、中央部に電子ビームが通過する開口部が形成され、電極の面と平行ではない角度で対向する面を有する、導電性のキャップと、
電子ビームカラム内で、キャップを外周側で接続する、導電性のホルダと、
電子ビームカラム内で、電極とホルダとの間に配置され、電極とホルダとを絶縁する絶縁体と、
を備え、
電極とキャップは、電極の面とキャップの面との間に侵入する、電子ビームが試料に照射されることによって放出される反射電子の通路を絶縁体に向かって狭めるように形成されることを特徴とする。
An electron beam irradiation apparatus according to one aspect of the present invention comprises:
an electron beam column for irradiating a sample with an electron beam;
an electrode disposed in the electron beam column, formed axially symmetrically with respect to a central axis of the orbit of the electron beam, with an opening formed in the center through which the electron beam passes, and formed so that the thickness of the electrode tapers from the outer periphery toward the opening;
a conductive cap disposed in the electron beam column and spaced apart from the electrode, formed axially symmetrically with respect to a central axis of the electron beam trajectory, having an opening at its center through which the electron beam passes, and having a surface opposed to a surface of the electrode at an angle not parallel to the surface of the electrode;
a conductive holder for connecting the cap to the outer periphery of the electron beam column;
an insulator disposed between the electrode and the holder in the electron beam column to insulate the electrode from the holder;
Equipped with
The electrode and the cap are characterized in that they are formed so as to narrow the path of reflected electrons emitted when the sample is irradiated with an electron beam, which penetrates between the surface of the electrode and the surface of the cap, toward the insulator.

また、導電性のキャップは、
電子ビームカラム内で、電極の下方に離間して配置され、中央部に電子ビームが通過する開口部が形成され、電極の下面と平行ではない角度で対向する上面を有する導電性の下のキャップと、
電子ビームカラム内で、電極の上方に離間して配置され、中央部に電子ビームが通過する開口部が形成され、電極の上面と平行ではない角度で対向する下面を有する、導電性の上のキャップと、
から構成されると好適である。
In addition, the conductive cap is
a conductive lower cap disposed within the electron beam column below the electrode and spaced apart, the conductive lower cap having a central opening through which the electron beam passes and an upper surface opposed at a non-parallel angle to the lower surface of the electrode;
a conductive upper cap disposed in the electron beam column above the electrode in spaced relation thereto, the upper cap having a central opening through which the electron beam passes and a lower surface opposed at a non-parallel angle to the upper surface of the electrode;
It is preferable that the optical fiber 100 be composed of the following components:

或いは、上述した電極として、厚さが中心に向かって細くなるように形成された2極子以上の複数の電極が用いられ、
キャップは、電子ビームカラム内で、複数の電極に対し離間して配置され、電子ビームの軌道中心軸に対し軸対称に形成され、複数の電極の面と平行ではない角度で対向する少なくとも1つの面を有し、
上述した絶縁体として、電子ビームカラム内で、ホルダの外周側でホルダに接続すると共に複数の電極のそれぞれ対応する1つに接続し、複数の電極のそれぞれ対応する1つとホルダとを絶縁する複数の絶縁体が用いられ、
複数の電極とキャップは、複数の電極の面とキャップの少なくとも1つの面との間に侵入する、電子ビームが試料に照射されることによって放出される反射電子の通路を絶縁体に向かって狭めるように形成されると好適である。
Alternatively, as the above-mentioned electrodes, a plurality of electrodes having two or more poles each having a thickness tapering toward the center are used,
the cap is disposed in the electron beam column at a distance from the plurality of electrodes, is formed axially symmetrical with respect to a central axis of the electron beam trajectory, and has at least one surface opposed to the surfaces of the plurality of electrodes at an angle that is not parallel to the surfaces of the electrodes;
As the insulator, a plurality of insulators are used in the electron beam column, the insulators being connected to the holder on the outer periphery side of the holder and connected to corresponding ones of the plurality of electrodes, and insulating the corresponding ones of the plurality of electrodes from the holder,
The multiple electrodes and the cap are preferably configured to narrow the path of reflected electrons emitted by irradiating the sample with an electron beam, which penetrate between the surfaces of the multiple electrodes and at least one surface of the cap, toward the insulator.

また、キャップは、
電子ビームカラム内で、複数の電極の上方に離間して配置され、複数の電極の上面と平行ではない角度で対向する少なくとも1つの下面を有する、導電性の上のキャップと、
電子ビームカラム内で、複数の電極の下方に離間して配置され、複数の電極の下面と平行ではない角度で対向する少なくとも1つの上面を有する、導電性の下のキャップと、
から構成されると好適である。
In addition, the cap is
a conductive upper cap disposed in the electron beam column in spaced relation above the plurality of electrodes and having at least one lower surface opposed at a non-parallel angle to the upper surfaces of the plurality of electrodes;
a conductive lower cap disposed in a spaced relationship below the plurality of electrodes within the electron beam column and having at least one upper surface opposed at a non-parallel angle to the lower surfaces of the plurality of electrodes;
It is preferable that the optical fiber 100 be composed of the following components:

本発明の他の態様の電子線照射装置は、
電子ビームで試料を照射する電子ビームカラムと、
電子ビームカラム内に配置され、電子ビームの軌道中心軸に対し軸対称に形成され、中央部に電子ビームが通過する開口部が形成され、電子ビームのうち開口部から外れた電子を遮蔽する、導電性のアパーチャ基板と、
アパーチャ基板の上面外周部に接続され、電子ビームの軌道中心軸に対し軸対称に形成され、厚さが下方に向かって細くなるように形成された、導電性のアパーチャホルダと、
電子ビームカラム内で、電子ビームの軌道中心軸に対し軸対称に形成され、アパーチャホルダの内周側に離間して配置され、アパーチャホルダの内周面と平行ではない角度で対向する外周面を有する、導電性のリングと、
リング上方でリングを支持するリングホルダと、
電子ビームカラム内で、リングホルダとアパーチャホルダとの間に配置され、リングホルダとアパーチャホルダとの間を絶縁する絶縁体と、
を備え、
アパーチャホルダとリングは、アパーチャホルダの内周面とリングの外周面との間に侵入する、電子ビームがアパーチャ基板に照射されることによって放出される反射電子の通路を絶縁体に向かって狭めるように形成されることを特徴とする。
Another aspect of the electron beam irradiation apparatus of the present invention is
an electron beam column for irradiating a sample with an electron beam;
a conductive aperture substrate disposed within the electron beam column, formed axially symmetrically with respect to a central axis of the electron beam trajectory, having an aperture formed at the center thereof through which the electron beam passes, and blocking electrons of the electron beam that deviate from the aperture;
a conductive aperture holder connected to an outer periphery of an upper surface of the aperture substrate, formed symmetrically with respect to a central axis of the electron beam trajectory, and formed so that its thickness tapers downward;
a conductive ring formed in an electron beam column symmetrically with respect to a central axis of an electron beam trajectory, disposed on an inner peripheral side of the aperture holder at a distance, and having an outer peripheral surface facing the inner peripheral surface of the aperture holder at an angle that is not parallel to the inner peripheral surface of the aperture holder;
a ring holder that supports the ring above the ring;
an insulator disposed between the ring holder and the aperture holder in the electron beam column to provide insulation between the ring holder and the aperture holder;
Equipped with
The aperture holder and the ring are characterized in that they are formed so as to narrow the path of reflected electrons emitted when an electron beam is irradiated onto the aperture substrate, which penetrates between the inner surface of the aperture holder and the outer surface of the ring, toward the insulator.

また、反射電子の通路は、絶縁体に向かって、対向する第1と第2の壁面から形成され、反射電子の通路を狭めるように一定の角度で傾斜されると好適である。 In addition, it is preferable that the path of the reflected electrons is formed from the opposing first and second wall surfaces toward the insulator and is inclined at a certain angle so as to narrow the path of the reflected electrons.

また、反射電子の通路は、対向する第1と第2の壁面から形成され、反射電子が第1と第2の壁面の間に侵入して最初に衝突する壁面の傾斜角が反射電子の入射角θよりも小さい関係であって、
第1の壁面の傾斜角αの正接と第2の壁面の傾斜角βの正接との和が、1から反射電子の入射角θの余弦を差し引いた差分に反射電子が侵入を開始する第1と第2の壁面の間の距離Bを乗じ、第1と第2の壁面の対向する長さHで割った値より大きい関係になるように、第1と第2の壁面を配置すると好適である。
In addition, the path of the reflected electrons is formed by the first and second wall surfaces facing each other, and the inclination angle of the wall surface with which the reflected electrons first collide after penetrating between the first and second wall surfaces is smaller than the incidence angle θ of the reflected electrons,
It is preferable to arrange the first and second wall surfaces so that the sum of the tangent of the inclination angle α of the first wall surface and the tangent of the inclination angle β of the second wall surface is greater than the difference obtained by subtracting the cosine of the incidence angle θ of the reflected electrons from 1, multiplied by the distance B between the first and second wall surfaces where the reflected electrons begin to penetrate, and divided by the opposing length H of the first and second wall surfaces.

或いは、反射電子の通路は、対向する第1と第2の壁面から形成され、反射電子が第1と第2の壁面の間に侵入して最初に衝突する壁面の傾斜角が反射電子の入射角θ以上の関係になるように、第1と第2の壁面を配置すると好適である。 Alternatively, the path of the reflected electrons is formed by opposing first and second wall surfaces, and it is preferable to arrange the first and second wall surfaces so that the inclination angle of the wall surface with which the reflected electrons first collide after penetrating between the first and second wall surfaces is equal to or greater than the incidence angle θ of the reflected electrons.

或いは、反射電子の通路は、対向する第1と第2の壁面から形成され、反射電子が第1と第2の壁面の間に侵入して最初に衝突する壁面の傾斜角が反射電子の入射角θよりも小さい関係であって、
第1の壁面の傾斜角αの正接と第2の壁面の傾斜角βの正接との和が、1から反射電子の入射角θの余弦を差し引いた差分に反射電子が侵入を開始する第1と第2の壁面の間の距離Bを乗じ、第1と第2の壁面の対向する長さHで割った値以下の関係になるように、第1と第2の壁面を配置すると好適である。
Alternatively, the path of the reflected electrons is formed by first and second wall surfaces facing each other, and the inclination angle of the wall surface with which the reflected electrons first collide after penetrating between the first and second wall surfaces is smaller than the incidence angle θ of the reflected electrons,
It is preferable to arrange the first and second wall surfaces so that the sum of the tangent of the inclination angle α of the first wall surface and the tangent of the inclination angle β of the second wall surface is less than or equal to the difference obtained by subtracting the cosine of the incidence angle θ of the reflected electrons from 1, multiplying it by the distance B between the first and second wall surfaces where the reflected electrons begin to penetrate, and dividing the result by the opposing length H of the first and second wall surfaces.

本発明の一態様によれば、電子ビームカラム内の絶縁体の帯電を抑制或いは低減できる。よって、高精度なビーム照射ができる。その結果、高精度に描画できる。 According to one aspect of the present invention, charging of the insulator in the electron beam column can be suppressed or reduced. This allows for highly accurate beam irradiation. As a result, highly accurate drawing can be achieved.

実施の形態1における描画装置の構成を示す概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration of a drawing device according to a first embodiment. 実施の形態1における静電レンズの構成の一例を示す図である。2 is a diagram showing an example of a configuration of an electrostatic lens in the first embodiment; 実施の形態1における静電レンズの構成の一例を示す上面図である。2 is a top view showing an example of a configuration of an electrostatic lens in the first embodiment. FIG. 実施の形態1における静電レンズの構成の一例の一部を示す断面図である。2 is a cross-sectional view showing a portion of an example of the configuration of an electrostatic lens in the first embodiment. FIG. 実施の形態1における壁面の傾斜角の一例と反射電子の侵入の様子とを説明するための図である。5A to 5C are diagrams for explaining an example of an inclination angle of a wall surface and a state in which reflected electrons enter in the first embodiment. 実施の形態1における壁面の傾斜角の他の一例と反射電子の侵入の様子とを説明するための図である。10A to 10C are diagrams for explaining another example of the inclination angle of the wall surface and the penetration of reflected electrons in the first embodiment. 実施の形態1における反射電子の侵入モデルの一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of a penetration model of reflected electrons in the first embodiment. 実施の形態1における壁面の傾斜角の他の一例と反射電子の侵入の様子とを説明するための図である。10A to 10C are diagrams for explaining another example of the inclination angle of the wall surface and the penetration of reflected electrons in the first embodiment. 実施の形態1の変形例における偏向器の断面構成の一例と反射電子の侵入の様子とを説明するための図である。10A to 10C are diagrams for explaining an example of a cross-sectional configuration of a deflector in a modification of the first embodiment and a state in which reflected electrons enter the deflector; 実施の形態1の変形例における偏向器のCC断面の構成の一例を示す上面断面図である。13 is a top cross-sectional view showing an example of a configuration of a CC cross section of a deflector in a modified example of the first embodiment. FIG. 実施の形態1の変形例における下のキャップの他の一例を示す上面図である。FIG. 13 is a top view showing another example of the lower cap in the modified example of the first embodiment. 実施の形態1における制限アパーチャ機構の断面構成の一例と反射電子の侵入の様子とを説明するための図である。4A to 4C are diagrams for explaining an example of a cross-sectional configuration of a limiting aperture mechanism in the first embodiment and a state in which reflected electrons enter the limiting aperture mechanism; 実施の形態1における制限アパーチャ機構の構成の一例の上面図である。4 is a top view of an example of the configuration of a limiting aperture mechanism in the first embodiment. FIG.

以下、実施の形態では、荷電粒子ビームの一例として、電子ビームを用いた構成について説明する。但し、荷電粒子ビームは、電子ビームに限るものではなく、イオンビーム等の荷電粒子を用いたビームでも構わない。また、以下、電子線照射装置の一例として、電子ビーム描画装置を説明するが、これに限るものではない。例えば、電子ビーム検査装置等の電子線を照射する装置であればよい。 In the following embodiments, a configuration using an electron beam will be described as an example of a charged particle beam. However, the charged particle beam is not limited to an electron beam, and may be a beam using charged particles such as an ion beam. In addition, an electron beam drawing device will be described as an example of an electron beam irradiation device, but the present invention is not limited to this. For example, any device that irradiates an electron beam, such as an electron beam inspection device, may be used.

実施の形態1.
図1は、実施の形態1における描画装置の構成を示す概念図である。図1において、描画装置100は、描画機構150と制御系回路160を備えている。描画装置100は、電子線照射装置の一例である。描画機構150は、電子ビームカラム102(電子鏡筒)と描画室103を備えている。電子ビームカラム102内には、電子銃201、照明レンズ202、制限アパーチャ機構212、偏向器204、静電レンズ214、及び対物レンズ206が配置されている。
Embodiment 1.
Fig. 1 is a conceptual diagram showing a configuration of a drawing apparatus in the first embodiment. In Fig. 1, the drawing apparatus 100 includes a drawing mechanism 150 and a control circuit 160. The drawing apparatus 100 is an example of an electron beam irradiation apparatus. The drawing mechanism 150 includes an electron beam column 102 (electron lens barrel) and a drawing chamber 103. In the electron beam column 102, an electron gun 201, an illumination lens 202, a limiting aperture mechanism 212, a deflector 204, an electrostatic lens 214, and an objective lens 206 are arranged.

描画室103内には、ステージ105が配置される。ステージ105上には、描画時(露光時)には描画対象基板となるマスク等の試料101が配置される。試料101には、半導体装置を製造する際の露光用マスク、或いは、半導体装置が製造される半導体基板(シリコンウェハ)等が含まれる。また、試料101には、レジストが塗布された、まだ何も描画されていないマスクブランクスが含まれる。 A stage 105 is placed in the drawing chamber 103. A sample 101, such as a mask, which will be the substrate to be drawn on during drawing (exposure) is placed on the stage 105. The sample 101 includes an exposure mask used when manufacturing a semiconductor device, or a semiconductor substrate (silicon wafer) on which a semiconductor device is manufactured. The sample 101 also includes mask blanks on which resist is applied and on which nothing is yet drawn.

電子ビームカラム102は、例えば下部の一部が描画室103内に位置するように描画室103によって支持される。 The electron beam column 102 is supported by the drawing chamber 103, for example, so that a portion of its lower portion is located within the drawing chamber 103.

描画室103内及び電子ビームカラム102内は、図示しない真空ポンプによって真空引きされ、描画処理時は、真空状態で使用される。 The drawing chamber 103 and the electron beam column 102 are evacuated by a vacuum pump (not shown), and are used in a vacuum state during drawing processing.

制御系回路160は、制御計算機110、メモリ112、レンズ制御回路124、偏向制御回路130、及び磁気ディスク装置等の記憶装置140を有している。制御計算機110、メモリ112、レンズ制御回路124、偏向制御回路130、及び記憶装置140は、バス120を介して互いに接続されている。偏向器204は、4極以上の電極により構成され、電極毎に図示しないDAC(デジタル・アナログ・コンバータ)アンプを介して偏向制御回路130により制御される。照明レンズ202、制限アパーチャ機構212、静電レンズ214、及び対物レンズ206は、レンズ制御回路124により制御される。ステージ105の位置は図示しないステージ制御機構によって制御される。また、ステージ105は、図示しない各軸のモータの駆動によって制御される。また、図示しないレーザ干渉計を用いて、レーザ干渉法の原理でステージ105の位置が測長される。 The control system circuit 160 has a control computer 110, a memory 112, a lens control circuit 124, a deflection control circuit 130, and a storage device 140 such as a magnetic disk device. The control computer 110, the memory 112, the lens control circuit 124, the deflection control circuit 130, and the storage device 140 are connected to each other via a bus 120. The deflector 204 is composed of four or more electrodes, and is controlled by the deflection control circuit 130 via a DAC (digital-analog converter) amplifier (not shown) for each electrode. The illumination lens 202, the limiting aperture mechanism 212, the electrostatic lens 214, and the objective lens 206 are controlled by the lens control circuit 124. The position of the stage 105 is controlled by a stage control mechanism (not shown). The stage 105 is also controlled by driving motors for each axis (not shown). The position of the stage 105 is measured by a laser interferometer (not shown) based on the principle of laser interferometry.

制御計算機110に入出力される情報および演算中の情報はメモリ112にその都度格納される。 Information input and output to the control computer 110 and information being calculated are stored in memory 112 each time.

描画装置100の描画動作は、描画装置100全体を制御する制御計算機110によって制御される。 The drawing operation of the drawing device 100 is controlled by a control computer 110 that controls the entire drawing device 100.

また、描画装置100の外部からチップデータが入力され、記憶装置140に格納される。チップデータには、描画対象となるチップを構成する複数の図形パターンの情報が定義される。具体的には、図形パターン毎に、例えば、図形コード、座標、及びサイズ等が定義される。 In addition, chip data is input from outside the drawing device 100 and stored in the memory device 140. The chip data defines information on multiple graphic patterns that make up the chip to be drawn. Specifically, for each graphic pattern, for example, a graphic code, coordinates, size, etc. are defined.

ここで、図1では、実施の形態1を説明する上で必要な構成を記載している。描画装置100にとって、通常、必要なその他の構成を備えていても構わない。 Here, FIG. 1 shows the configuration necessary for explaining the first embodiment. The drawing device 100 may also be provided with other configurations that are normally required.

次に、描画機構150の動作の具体例について説明する。電子ビームカラム102は、試料101を電子ビーム200で照射する。具体的には、例えば、以下のように動作する。電子銃201(放出源)から放出された電子ビーム200は、照明レンズ202と対物レンズ206とによって所望の倍率のビームとなって、試料101を照射する。その際、対物レンズ206は、電子ビーム200を試料101面に結像する。 Next, a specific example of the operation of the drawing mechanism 150 will be described. The electron beam column 102 irradiates the sample 101 with an electron beam 200. Specifically, for example, it operates as follows. The electron beam 200 emitted from the electron gun 201 (emission source) is converted into a beam of the desired magnification by the illumination lens 202 and the objective lens 206, and irradiates the sample 101. At that time, the objective lens 206 forms an image of the electron beam 200 on the surface of the sample 101.

また、制限アパーチャ機構212には、中央部に電子ビーム200が通過する開口部が形成される。そして、開口部から外れた散乱電子等を遮蔽する。また、磁気レンズである対物レンズ206よりも応答性の優れた静電レンズ214によって、基板上の凹凸に応じて電子ビーム200の焦点位置をダイナミックに補正する。 The limiting aperture mechanism 212 also has an opening in the center through which the electron beam 200 passes. It blocks scattered electrons and the like that miss the opening. The electrostatic lens 214, which has better responsiveness than the objective lens 206, which is a magnetic lens, dynamically corrects the focal position of the electron beam 200 in response to the unevenness on the substrate.

また、制御計算機110によって制御された偏向制御回路130から図示しないDACアンプを介して、所望の電位が偏向器204に印加される。偏向器204は、印加される電位に応じて、電子ビームを試料101面上の所望の位置に偏向する。 In addition, a desired potential is applied to the deflector 204 from the deflection control circuit 130 controlled by the control computer 110 via a DAC amplifier (not shown). The deflector 204 deflects the electron beam to a desired position on the surface of the sample 101 according to the applied potential.

例えば、制御計算機110は、記憶装置140からチップデータを読み出し、データ変換処理によって、ショット毎のショットデータを生成する。ショットデータには、電子ビームの当該ショットの照射位置が定義される。試料面上の各位置は、測定されるステージ位置からの距離が固定される。よって、ステージ位置がわかれば、相対的に試料面上の位置がわかる。ショット同士間のブランキング動作は、図示しないブランキングアパーチャとブランキング偏向器によって制御されればよい。 For example, the control computer 110 reads the chip data from the storage device 140 and generates shot data for each shot through a data conversion process. The shot data defines the irradiation position of the electron beam for that shot. Each position on the sample surface has a fixed distance from the stage position being measured. Therefore, if the stage position is known, the relative position on the sample surface can be known. The blanking operation between shots may be controlled by a blanking aperture and blanking deflector (not shown).

そこで、偏向制御回路130は、ステージ105の位置に応じて、試料101上での電子ビーム200の照射位置を補正するように偏向器204を制御する。具体的には、ショットデータに定義される照射位置を電子ビーム200で照射可能な位置にステージ105が到達したら、偏向器204で当該照射位置に向けて電子ビーム200を偏向する。これにより、所望の位置を電子ビーム200で照射できる。 The deflection control circuit 130 therefore controls the deflector 204 to correct the irradiation position of the electron beam 200 on the sample 101 according to the position of the stage 105. Specifically, when the stage 105 reaches a position where the electron beam 200 can irradiate the irradiation position defined in the shot data, the deflector 204 deflects the electron beam 200 toward the irradiation position. This allows the electron beam 200 to irradiate the desired position.

図2は、実施の形態1における静電レンズの構成の一例を示す図である。図2の例では、例えば3段の電極基板により構成される静電レンズ214を説明する。図2において、静電レンズ214は、導電性の上のキャップ16(上段電極基板部材)、導電性の電極10(中段電極部材)、導電性の下のキャップ14(下段電極基板部材)、絶縁体12、及び導電性のホルダ18(連結部材)を有する。 Figure 2 is a diagram showing an example of the configuration of an electrostatic lens in embodiment 1. In the example of Figure 2, an electrostatic lens 214 is described that is configured, for example, with three stages of electrode substrates. In Figure 2, the electrostatic lens 214 has a conductive upper cap 16 (upper stage electrode substrate member), a conductive electrode 10 (middle stage electrode member), a conductive lower cap 14 (lower stage electrode substrate member), an insulator 12, and a conductive holder 18 (connecting member).

図3は、実施の形態1における静電レンズの構成の一例を示す上面図である。
図4は、実施の形態1における静電レンズの構成の一例の一部を示す断面図である。上のキャップ16、電極10、下のキャップ14、絶縁体12、及びホルダ18は、電子ビーム200の軌道中心軸に対して、軸対称に形成される。図4では、断面のうち右側部分を示している。断面のうちの左側の部分の図示を省略している。
FIG. 3 is a top view showing an example of the configuration of the electrostatic lens in the first embodiment.
Fig. 4 is a cross-sectional view showing a part of an example of the configuration of the electrostatic lens in embodiment 1. The upper cap 16, the electrode 10, the lower cap 14, the insulator 12, and the holder 18 are formed symmetrically with respect to the central axis of the orbit of the electron beam 200. Fig. 4 shows the right side of the cross section. The left side of the cross section is not shown.

図3に示すように、上のキャップ16、電極10、及び下のキャップ14は、例えば円盤状に形成される。また、図3及び図4に示すように、上のキャップ16、電極10、及び下のキャップ14には、それぞれ中央部に電子ビーム200が通過するための円形の開口部7,5,6が形成される。ホルダ18は、例えばリング状に形成される。また、絶縁体12は、例えばリング状に形成される。上のキャップ16は、静電レンズ214の上段電極基板として機能する。電極10は、静電レンズ214の中段電極基板として機能する。下のキャップ14は、静電レンズ214の下段電極基板として機能する。 As shown in FIG. 3, the upper cap 16, the electrode 10, and the lower cap 14 are formed, for example, in a disk shape. Also, as shown in FIG. 3 and FIG. 4, the upper cap 16, the electrode 10, and the lower cap 14 each have a circular opening 7, 5, 6 formed in the center for the electron beam 200 to pass through. The holder 18 is formed, for example, in a ring shape. Also, the insulator 12 is formed, for example, in a ring shape. The upper cap 16 functions as an upper electrode substrate of the electrostatic lens 214. The electrode 10 functions as a middle electrode substrate of the electrostatic lens 214. The lower cap 14 functions as a lower electrode substrate of the electrostatic lens 214.

そして、図2及び図4に示すように、上のキャップ16は、電子ビームカラム102内で、電極10の上方に離間して配置される。下のキャップ14は、電子ビームカラム102内で、電極10の下方に離間して配置される。ホルダ18は、電子ビームカラム102内で、上のキャップ16と下のキャップ14とに外周側で接続する。図2~図4の例では、上のキャップ16は、筒状のホルダ18の上方からホルダ18に蓋をするように配置される。下のキャップ14は、筒状のホルダ18の下方からホルダ18に蓋をするように配置される。言い換えると、上のキャップ16及び下のキャップ14は、電極10を上下方向から隙間を空けて挟むように配置され、外周側が、導電性のホルダ18に接続される。これにより、上のキャップ16及び下のキャップ14は、ホルダ18を介して電気的に接続される。なお、下のキャップ14、上のキャップ16とホルダ18は、それぞれ別部品である必要はなく、同一素材からの削り出し加工により一体化形成された部品でもよい。 2 and 4, the upper cap 16 is disposed above the electrode 10 in the electron beam column 102 at a distance. The lower cap 14 is disposed below the electrode 10 in the electron beam column 102 at a distance. The holder 18 is connected to the upper cap 16 and the lower cap 14 on the outer periphery side in the electron beam column 102. In the example of FIGS. 2 to 4, the upper cap 16 is disposed so as to cover the cylindrical holder 18 from above. The lower cap 14 is disposed so as to cover the cylindrical holder 18 from below. In other words, the upper cap 16 and the lower cap 14 are disposed so as to sandwich the electrode 10 from above and below with a gap therebetween, and the outer periphery side is connected to the conductive holder 18. As a result, the upper cap 16 and the lower cap 14 are electrically connected via the holder 18. The lower cap 14, upper cap 16, and holder 18 do not need to be separate parts, but may be integrally formed by machining from the same material.

また、電極10は、外周側に絶縁体12を介してホルダ18に接続される。そして、絶縁体12は、電子ビームカラム102内で、電極10とホルダ18との間に配置され、電極10とホルダ18とを絶縁する。よって、電極10は、絶縁体12により上のキャップ16及び下のキャップ14から絶縁される。言い換えれば、電極10の下面となる下のキャップ14側の壁面(第1の壁面の一例)と下のキャップ14の上面となる電極10側の壁面(第2の壁面の一例)とは、互いに非接触に配置される。また、かかる壁面同士の間は、絶縁体12により電気的に絶縁される。 The electrode 10 is connected to the holder 18 via the insulator 12 on the outer periphery. The insulator 12 is disposed between the electrode 10 and the holder 18 in the electron beam column 102, and insulates the electrode 10 from the holder 18. Thus, the electrode 10 is insulated from the upper cap 16 and the lower cap 14 by the insulator 12. In other words, the wall surface on the lower cap 14 side that is the lower surface of the electrode 10 (an example of a first wall surface) and the wall surface on the electrode 10 side that is the upper surface of the lower cap 14 (an example of a second wall surface) are disposed in a non-contact manner. Furthermore, the walls are electrically insulated from each other by the insulator 12.

同様に、上のキャップ16の下面となる電極10側の壁面(第1の壁面の他の一例)と電極10の上面となる上のキャップ16側の壁面(第2の壁面の他の一例)とは、互いに非接触に配置される。また、かかる壁面同士の間は、絶縁体12により電気的に絶縁される。 Similarly, the wall surface on the electrode 10 side (another example of the first wall surface) which forms the lower surface of the upper cap 16 and the wall surface on the upper cap 16 side (another example of the second wall surface) which forms the upper surface of the electrode 10 are arranged in a non-contact manner. In addition, these wall surfaces are electrically insulated from each other by the insulator 12.

また、上のキャップ16及び下のキャップ14には、ホルダ18を介してグランド電位(GND)に接続される。言い換えれば、上のキャップ16及び下のキャップ14は、地絡される。そして、レンズ制御回路124は、電極10に所望の制御電位を印加する。これにより、電子ビーム200の焦点位置を調整できる。 The upper cap 16 and the lower cap 14 are connected to a ground potential (GND) via the holder 18. In other words, the upper cap 16 and the lower cap 14 are grounded. The lens control circuit 124 then applies a desired control potential to the electrode 10. This allows the focal position of the electron beam 200 to be adjusted.

ここで、電子ビーム200で試料101(物体の一例)を照射することによって反射電子300が放出される。放出された反射電子300は、所定の入射角度で、上のキャップ16と電極10との間の空間に侵入する。その際、上のキャップ16と電極10との対向する面同士が平行に配置される場合、反射電子300は、電極10と下のキャップ14との間の空間を通路として壁面への衝突を繰り返しながら進む。そして、反射電子300は、絶縁体12に到達し、絶縁体12を帯電させる。そして、絶縁体12の帯電量が一定量を超えると放電し、電子ビーム200の軌道上の空間Aの電場を乱すことになる。これにより、電子ビーム200が影響を受け、電子ビーム200の軌道にずれが生じる。その結果、その結果、描画精度が劣化してしまう。 Here, the reflected electrons 300 are emitted by irradiating the sample 101 (an example of an object) with the electron beam 200. The emitted reflected electrons 300 enter the space between the upper cap 16 and the electrode 10 at a predetermined angle of incidence. At that time, if the opposing surfaces of the upper cap 16 and the electrode 10 are arranged parallel to each other, the reflected electrons 300 move forward while repeatedly colliding with the wall surface through the space between the electrode 10 and the lower cap 14 as a passage. Then, the reflected electrons 300 reach the insulator 12 and charge the insulator 12. Then, when the charge amount of the insulator 12 exceeds a certain amount, it discharges, disturbing the electric field in the space A on the trajectory of the electron beam 200. This affects the electron beam 200, causing a deviation in the trajectory of the electron beam 200. As a result, the drawing accuracy is deteriorated.

同様に、放出された反射電子300は、ある入射角度で、電極10と下のキャップ14との間の空間に侵入する。その際、電極10と下のキャップ14との対向する面同士が平行に配置される場合、反射電子300は、電極10と下のキャップ14との間の空間を通路として壁面への衝突を繰り返しながら進む。そして、反射電子300は、絶縁体12に到達し、絶縁体12を帯電させる。そして、絶縁体12の帯電量が一定量を超えると放電し、電子ビーム200の軌道上の空間Aの電場を乱すことになる。これにより、電子ビーム200が影響を受け、電子ビーム200の軌道にずれが生じる。その結果、その結果、描画精度が劣化してしまう。 Similarly, the emitted reflected electrons 300 enter the space between the electrode 10 and the lower cap 14 at a certain angle of incidence. In this case, if the opposing surfaces of the electrode 10 and the lower cap 14 are arranged parallel to each other, the reflected electrons 300 use the space between the electrode 10 and the lower cap 14 as a passage and move forward while repeatedly colliding with the wall surface. The reflected electrons 300 then reach the insulator 12 and charge the insulator 12. When the charge on the insulator 12 exceeds a certain amount, it discharges, disturbing the electric field in space A on the trajectory of the electron beam 200. This affects the electron beam 200, causing a deviation in the trajectory of the electron beam 200. As a result, the drawing accuracy deteriorates.

そこで、実施の形態1では、上のキャップ16と電極10との間の空間に侵入した反射電子300が絶縁体12に到達することを防止する。或いは、到達する場合でも反射電子300のエネルギーを減衰させた上で到達させる。電極10と下のキャップ14との間の空間に侵入した反射電子300についても同様である。以下、具体的に説明する。 Therefore, in the first embodiment, the reflected electrons 300 that have entered the space between the upper cap 16 and the electrode 10 are prevented from reaching the insulator 12. Or, even if they do reach the insulator 12, the energy of the reflected electrons 300 is attenuated before they reach the insulator 12. The same applies to the reflected electrons 300 that have entered the space between the electrode 10 and the lower cap 14. This will be explained in detail below.

図4において、電極10は、厚さが外周側から開口部5に向かって細くなるように形成される。下のキャップ14は、電極10の下面と平行ではない角度で対向する上面を有する。具体的には、電極10の下面となる下のキャップ14側の壁面11(第1の壁面の一例)と、下のキャップ14の上面となる電極10側の壁面13(第2の壁面の一例)とは、電子ビームカラム102内に配置され、互いに非接触で、平行ではない角度で面同士が対向する。そして、対向する面同士の間の距離が広い方が電子ビーム200の軌道上の空間Aに露出する。壁面11は、水平方向に対して傾斜角αでテーパー状に形成される。壁面13は、水平方向に対して傾斜角βでテーパー状に形成される。言い換えれば、電子ビーム200の軌道上の空間Aから壁面11,13間の空間の奥に向かって壁面11,13間の空間が先細りするように壁面11,13が形成される。 In FIG. 4, the electrode 10 is formed so that its thickness tapers from the outer periphery toward the opening 5. The lower cap 14 has an upper surface that faces the lower surface of the electrode 10 at a non-parallel angle. Specifically, the wall surface 11 (an example of a first wall surface) on the lower cap 14 side that is the lower surface of the electrode 10 and the wall surface 13 (an example of a second wall surface) on the electrode 10 side that is the upper surface of the lower cap 14 are arranged in the electron beam column 102, and the surfaces face each other at a non-parallel angle without contacting each other. The surface with the wider distance between the facing surfaces is exposed to the space A on the trajectory of the electron beam 200. The wall surface 11 is formed in a tapered shape with an inclination angle α with respect to the horizontal direction. The wall surface 13 is formed in a tapered shape with an inclination angle β with respect to the horizontal direction. In other words, the wall surfaces 11 and 13 are formed so that the space between the wall surfaces 11 and 13 tapers from the space A on the trajectory of the electron beam 200 toward the back of the space between the wall surfaces 11 and 13.

そして、絶縁体12は、電子ビームカラム102内に配置されると共に、対向する壁面11,13の間の距離が狭くなる側に配置される。そして、絶縁体12は、対向する壁面11,13の間の距離が狭くなる側で、壁面11,13の間を電気的に絶縁する。また、絶縁体12は、電子ビームカラム102内から壁面11,13の間を介して続く空間に露出される。 The insulator 12 is disposed within the electron beam column 102 and is disposed on the side where the distance between the opposing wall surfaces 11, 13 is narrowed. The insulator 12 electrically insulates the wall surfaces 11, 13 on the side where the distance between the opposing wall surfaces 11, 13 is narrowed. The insulator 12 is also exposed to the space that continues from within the electron beam column 102 through the space between the wall surfaces 11, 13.

また、上のキャップ16は、電極10の上面と平行ではない角度で対向する下面を有する。具体的には、上のキャップ16の下面となる電極10側の壁面17(第1の壁面の他の一例)と、電極10の上面となる上のキャップ16側の壁面15(第2の壁面の他の一例)とは、電子ビームカラム102内に配置され、互いに非接触で、平行ではない角度で面同士が対向し、対向する面同士の間の距離が広い方が電子ビーム200の軌道上の空間Aに露出する。壁面17は、水平方向に対して例えば傾斜角αでテーパー状に形成される。壁面15は、水平方向に対して例えば傾斜角βでテーパー状に形成される。言い換えれば、電子ビーム200の軌道上の空間Aから壁面15,17間の空間の奥に向かって壁面15,17間の空間が先細りするように壁面15,17が形成される。 The upper cap 16 also has a lower surface that faces the upper surface of the electrode 10 at an angle that is not parallel to the upper surface of the electrode 10. Specifically, the wall surface 17 (another example of a first wall surface) on the electrode 10 side that is the lower surface of the upper cap 16 and the wall surface 15 (another example of a second wall surface) on the upper cap 16 side that is the upper surface of the electrode 10 are arranged in the electron beam column 102, and the surfaces face each other at an angle that is not parallel to each other without contacting each other, and the surface with the wider distance between the facing surfaces is exposed to the space A on the trajectory of the electron beam 200. The wall surface 17 is formed in a tapered shape with an inclination angle α, for example, with respect to the horizontal direction. The wall surface 15 is formed in a tapered shape with an inclination angle β, for example, with respect to the horizontal direction. In other words, the wall surfaces 15 and 17 are formed so that the space between the wall surfaces 15 and 17 tapers from the space A on the trajectory of the electron beam 200 toward the back of the space between the wall surfaces 15 and 17.

そして、絶縁体12は、電子ビームカラム102内に配置されると共に、対向する壁面15,17の間の距離が狭くなる側に配置される。そして、絶縁体12は、対向する壁面15,17の間の距離が狭くなる側で、壁面15,17の間を電気的に絶縁する。また、絶縁体12は、電子ビームカラム102内から壁面15,17の間を介して続く空間に露出される。 The insulator 12 is disposed within the electron beam column 102 and is disposed on the side where the distance between the opposing wall surfaces 15, 17 is narrowed. The insulator 12 electrically insulates the opposing wall surfaces 15, 17 on the side where the distance between the opposing wall surfaces 15, 17 is narrowed. The insulator 12 is also exposed to the space that continues from within the electron beam column 102 through the space between the wall surfaces 15, 17.

図4の例では、例えば、電極10と下のキャップ14との間の空間に反射電子300が侵入する場合について説明する。電子ビーム200で試料101(物体の一例)が照射されることによって反射電子300が放出される。放出された反射電子300は、対向する壁面11,13の間の距離が広い方から入射角θで壁面11,13の間に侵入する。実施の形態1において、電極10と下のキャップ14は、電極10の下面と下のキャップ14の上面との間に侵入する反射電子300の通路を絶縁体12に向かって狭めるように形成される。具体的には、図4に示すように、壁面11,13が、絶縁体12に向かって壁面11,13の間の反射電子300の通路を狭めるように配置される。侵入した反射電子300は、壁面11,13に衝突しながら壁面11,13間の空間を進む。反射電子300が壁面11(或いは壁面13)に衝突する度に壁面11(或いは壁面13)から放射状に改めて反射電子が放出される。図4の例では、衝突点から放射状に放出される反射電子のうち、壁面11(或いは壁面13)に対して入射角と反射角と同じになる鏡面反射と同様の方向に放出される反射電子300の軌道を示す。かかる方向に放出される反射電子300が最もエネルギーが大きい。その他の方向に放出される反射電子はエネルギーが小さく、衝突を繰り返すことでさらにエネルギーが小さくなるので帯電への影響が無視できる程度となる。よって、説明を省略する。 In the example of FIG. 4, for example, a case where reflected electrons 300 penetrate into the space between the electrode 10 and the lower cap 14 will be described. The reflected electrons 300 are emitted by irradiating the sample 101 (an example of an object) with the electron beam 200. The emitted reflected electrons 300 penetrate between the opposing wall surfaces 11 and 13 at an incidence angle θ from the side where the distance between the opposing wall surfaces 11 and 13 is wider. In the first embodiment, the electrode 10 and the lower cap 14 are formed so as to narrow the path of the reflected electrons 300 penetrating between the lower surface of the electrode 10 and the upper surface of the lower cap 14 toward the insulator 12. Specifically, as shown in FIG. 4, the wall surfaces 11 and 13 are arranged so as to narrow the path of the reflected electrons 300 between the wall surfaces 11 and 13 toward the insulator 12. The penetrating reflected electrons 300 proceed through the space between the wall surfaces 11 and 13 while colliding with the wall surfaces 11 and 13. Each time the reflected electrons 300 collide with the wall surface 11 (or wall surface 13), new reflected electrons are emitted radially from the wall surface 11 (or wall surface 13). The example in FIG. 4 shows the trajectory of the reflected electrons 300, among the reflected electrons emitted radially from the collision point, emitted in the same direction as the specular reflection, where the angle of incidence and the angle of reflection are the same with respect to the wall surface 11 (or wall surface 13). The reflected electrons 300 emitted in this direction have the highest energy. The reflected electrons emitted in other directions have low energy, and as the energy decreases further with repeated collisions, the effect on charging becomes negligible. Therefore, a description thereof will be omitted.

例えば、上のキャップ16と電極10との間の空間に反射電子300が侵入する場合についても同様である。実施の形態1において、電極10と上のキャップ16は、電極10の上面と上のキャップ16の下面との間に侵入する反射電子300の通路を絶縁体12に向かって狭めるように形成される。 For example, the same applies to the case where reflected electrons 300 enter the space between the upper cap 16 and the electrode 10. In the first embodiment, the electrode 10 and the upper cap 16 are formed so as to narrow the path of the reflected electrons 300 that enter between the upper surface of the electrode 10 and the lower surface of the upper cap 16 toward the insulator 12.

ここで、壁面11,13間の空間に侵入した反射電子300を絶縁体12に到達させないためには、以下のケース1,2の構成が好適である。また、反射電子300が絶縁体12に到達してしまう場合でも、そのエネルギーを減衰させるためには、以下のケース3の構成が好適である。各ケースについて、以下、具体的に説明する。 Here, the configurations of Cases 1 and 2 below are suitable for preventing the reflected electrons 300 that have entered the space between the wall surfaces 11 and 13 from reaching the insulator 12. Furthermore, even if the reflected electrons 300 do reach the insulator 12, the configuration of Case 3 below is suitable for attenuating their energy. Each case will be described in detail below.

(ケース1)
図5は、実施の形態1における壁面の傾斜角の一例と反射電子の侵入の様子とを説明するための図である。図5では、電極10と下のキャップ14と絶縁体12とホルダ18とのそれぞれ断面の一部を示している。上のキャップ16の断面は図示を省略している。図5の例では、反射電子300が最初に衝突する壁面11の傾斜角αが、反射電子300が侵入する入射角θ以上の場合を示している。この場合、反射電子300が最初に壁面11に衝突した時点で、反射電子300は元の空間にはじき返される。よって、ケース1では、壁面11,13のうち、反射電子300が壁面11,13の間に侵入して最初に衝突する壁面11の傾斜角αが、反射電子300の入射角θよりも大きい関係になるように、壁面11,13を配置する。これにより、反射電子300を絶縁体12に到達させないようにできる。
(Case 1)
5 is a diagram for explaining an example of the inclination angle of the wall surface and the state of the reflected electrons entering in the first embodiment. FIG. 5 shows a part of the cross section of the electrode 10, the lower cap 14, the insulator 12, and the holder 18. The cross section of the upper cap 16 is omitted. The example of FIG. 5 shows a case where the inclination angle α of the wall surface 11 with which the reflected electrons 300 first collide is equal to or larger than the incidence angle θ at which the reflected electrons 300 enter. In this case, the reflected electrons 300 are repelled back to the original space at the time when the reflected electrons 300 first collide with the wall surface 11. Therefore, in case 1, the wall surfaces 11 and 13 are arranged so that the inclination angle α of the wall surface 11 with which the reflected electrons 300 first collide after entering between the wall surfaces 11 and 13 is larger than the incidence angle θ of the reflected electrons 300. This makes it possible to prevent the reflected electrons 300 from reaching the insulator 12.

(ケース2)
図6は、実施の形態1における壁面の傾斜角の他の一例と反射電子の侵入の様子とを説明するための図である。図6では、電極10と下のキャップ14と絶縁体12とホルダ18とのそれぞれ断面の一部を示している。上のキャップ16の断面は図示を省略している。図6の例では、壁面11,13のうち、反射電子300が壁面11,13の間に侵入して最初に衝突する壁面11の傾斜角αが反射電子300の入射角θよりも小さい関係である。図6において、反射電子300が侵入を開始する壁面11,13の間の距離Bと壁面11,13の対向する長さHが示されている。
(Case 2)
Fig. 6 is a diagram for explaining another example of the inclination angle of the wall surface in the first embodiment and the state of the penetration of the reflected electrons. Fig. 6 shows a part of the cross section of each of the electrode 10, the lower cap 14, the insulator 12, and the holder 18. The cross section of the upper cap 16 is omitted. In the example of Fig. 6, the inclination angle α of the wall surface 11, which the reflected electron 300 first collides with after penetrating between the wall surfaces 11 and 13, is smaller than the incidence angle θ of the reflected electron 300. Fig. 6 shows the distance B between the wall surfaces 11 and 13 at which the reflected electron 300 starts penetrating, and the opposing length H of the wall surfaces 11 and 13.

図7は、実施の形態1における反射電子の侵入モデルの一例を示す図である。図7において、各パラメータは以下のように定義される。
反射電子300が侵入を開始する壁面11,13の間の距離(開口幅):B
壁面11,13の対向する長さ(高さ):H
最初に衝突する壁面11の傾斜角:α
次に衝突する壁面13の傾斜角:β
ここで、壁面傾斜角αおよびβの台形状の壁面11,13間の空間を左右両壁面で繰り返し折り返すと左右両壁面の延長線の交点Oを中心に図7のように展開される。
壁面11,13間の空間に反射電子300が角度θで入射し、鏡面反射を繰り返す反射電子の軌道は展開図では1本の直線で表され、総反射回数は2θ/(α+β)となる。
ここで、点Oから壁面11,13間の空間までの距離:r
点Oから反射電子300の展開軌道直線に下した垂線の長さ:R
とすると、距離rは、以下の式(1)で定義できる。
(1) r=B/(tanα+tanβ)-H
7 is a diagram showing an example of a penetration model of reflected electrons in the embodiment 1. In FIG. 7, each parameter is defined as follows.
The distance between the wall surfaces 11 and 13 where the reflected electrons 300 start to penetrate (opening width): B
Length (height) of opposing walls 11 and 13: H
The inclination angle of the wall surface 11 that first collides: α
The inclination angle of the wall surface 13 that will collide next is β
When the space between the trapezoidal wall surfaces 11 and 13 having wall surface inclination angles α and β is repeatedly folded back on both the left and right wall surfaces, it is developed as shown in FIG. 7 with an intersection O of the extension lines of both the left and right wall surfaces as the center.
A reflected electron 300 enters the space between the wall surfaces 11 and 13 at an angle θ, and the trajectory of the reflected electron that repeats specular reflection is represented by a single straight line in a development, and the total number of reflections is 2θ/(α+β).
Here, the distance from point O to the space between the walls 11 and 13 is r
The length of the perpendicular line from point O to the straight line of the development trajectory of the reflected electron 300 is R.
Then, the distance r can be defined by the following equation (1).
(1) r = B / (tan α + tan β) - H

また、長さRは、以下の式(2)で定義できる。
(2) R=Bcosθ/(tanα+tanβ)
Moreover, the length R can be defined by the following formula (2).
(2) R = B cos θ / (tan α + tan β)

ここで、反射電子300の軌道が壁面11,13間の空間の高さHを超えないためには、次の式(3)を満たせばよい。
(3) r<R
In order for the orbit of the reflected electron 300 not to exceed the height H of the space between the wall surfaces 11 and 13, the following formula (3) should be satisfied.
(3) r < R

よって、式(3)を式(1)と式(2)を用いて変形した式(4)を満たせばよい。
(4) (tanα+tanβ)>B(1-cosθ)/H
Therefore, it is only necessary to satisfy the formula (4) obtained by transforming the formula (3) using the formulas (1) and (2).
(4) (tan α + tan β) > B (1 - cos θ) / H

式(4)を満たす範囲で(α+β)の最小値を取るとき、総反射回数2θ/(α+β)は最大となる。 When (α+β) takes the minimum value within the range that satisfies equation (4), the total number of reflections 2θ/(α+β) is maximized.

そこで、ケース2では、式(4)を満たすように、壁面11の傾斜角αの正接(tanα)と壁面13の傾斜角βの正接(tanβ)との和が、1から反射電子300の入射角θの余弦(cosθ)を差し引いた差分に反射電子300が侵入を開始する壁面11,13の間の距離Bを乗じ、壁面11,13の対向する長さHで割った値より大きい関係になるように、壁面11,13を配置する。これにより、総反射回数2θ/(α+β)の反射を行った後、反射電子300は元の空間に戻される。よって、反射電子300を絶縁体12に到達させないようにできる。 Therefore, in case 2, the walls 11 and 13 are arranged so that the sum of the tangent (tan α) of the inclination angle α of the wall surface 11 and the tangent (tan β) of the inclination angle β of the wall surface 13 is greater than the difference obtained by subtracting the cosine (cos θ) of the incidence angle θ of the reflected electron 300 from 1, multiplying the difference by the distance B between the walls 11 and 13 at which the reflected electron 300 starts to penetrate, and dividing the result by the opposing length H of the walls 11 and 13. As a result, the reflected electron 300 is returned to the original space after a total of 2θ/(α+β) reflections. This makes it possible to prevent the reflected electron 300 from reaching the insulator 12.

(ケース3)
図8は、実施の形態1における壁面の傾斜角の他の一例と反射電子の侵入の様子とを説明するための図である。図8では、電極10と下のキャップ14と絶縁体12とホルダ18とのそれぞれ断面の一部を示している。上のキャップ16の断面は図示を省略している。図8の例では、壁面11,13のうち、反射電子300が壁面11,13の間に侵入して最初に衝突する壁面11の傾斜角αが反射電子300の入射角θよりも小さい関係である。図8において、反射電子300が侵入を開始する壁面11,13の間の距離Bと壁面11,13の対向する長さHが示されている。
(Case 3)
Fig. 8 is a diagram for explaining another example of the inclination angle of the wall surface in the first embodiment and the state of the penetration of the reflected electrons. Fig. 8 shows a part of the cross section of each of the electrode 10, the lower cap 14, the insulator 12, and the holder 18. The cross section of the upper cap 16 is not shown. In the example of Fig. 8, the inclination angle α of the wall surface 11, which the reflected electron 300 first collides with after penetrating between the wall surfaces 11 and 13, is smaller than the incidence angle θ of the reflected electron 300. Fig. 8 shows the distance B between the wall surfaces 11 and 13 at which the reflected electron 300 starts penetrating, and the opposing length H of the wall surfaces 11 and 13.

但し、図8では、以下の式(5)を満たす関係となる。
(5) (tanα+tanβ)≦B(1-cosθ)/H
However, in FIG. 8, the relationship satisfies the following formula (5).
(5) (tan α + tan β)≦B(1−cos θ)/H

かかる関係では、r>Rとなり、反射電子300の軌道が壁面11,13間の空間の高さHを超える。しかし、傾斜角α,βを有する壁面11,13により、反射電子300の反射回数(衝突回数)が平行平板の空間に比べて多くなる。反射電子300は、反射(衝突)の度にエネルギーを減衰する。壁面11,13の電子吸収率をa、総反射回数をnとすると、反射電子は(1-a)倍に減衰する。よって、反射回数(衝突回数)を多くすることで、絶縁体12に到達する反射電子300のエネルギーを小さくできる。 In this relationship, r>R, and the trajectory of the reflected electron 300 exceeds the height H of the space between the wall surfaces 11 and 13. However, due to the wall surfaces 11 and 13 having the inclination angles α and β, the number of reflections (number of collisions) of the reflected electron 300 becomes greater than in the space of parallel plates. The reflected electron 300 attenuates its energy with each reflection (collision). If the electron absorption rate of the wall surfaces 11 and 13 is a and the total number of reflections is n, the reflected electron is attenuated by (1-a) n times. Therefore, by increasing the number of reflections (number of collisions), the energy of the reflected electron 300 reaching the insulator 12 can be reduced.

そこで、ケース3では、式(5)を満たすように、壁面11の傾斜角αの正接と壁面13の傾斜角βの正接との和が、1から反射電子300の入射角θの余弦を差し引いた差分に反射電子300が侵入を開始する壁面11,13の間の距離Bを乗じ、壁面11,13の対向する長さHで割った値以下の関係になるように、壁面11,13を配置する。これにより、反射電子300は絶縁体12に到達するものの、絶縁体12に到達する反射電子300のエネルギーを小さくできる。よって、帯電による放電が生じるまでの期間を長くすることができる。 Therefore, in case 3, to satisfy formula (5), the walls 11 and 13 are arranged so that the sum of the tangent of the inclination angle α of the wall 11 and the tangent of the inclination angle β of the wall 13 is equal to or less than the difference obtained by subtracting the cosine of the incidence angle θ of the reflected electrons 300 from 1, multiplying this difference by the distance B between the walls 11 and 13 at which the reflected electrons 300 start to penetrate, and dividing this by the opposing length H of the walls 11 and 13. As a result, although the reflected electrons 300 reach the insulator 12, the energy of the reflected electrons 300 reaching the insulator 12 can be reduced. Therefore, the period until a discharge due to charging occurs can be extended.

反射電子300が壁面15,17の間に侵入する場合、最初に衝突する壁面17の傾斜角をα、次に衝突する壁面15の傾斜角をβとして、同様に、上述したケース1~3に適用できる。 When the reflected electron 300 penetrates between the wall surfaces 15 and 17, the inclination angle of the wall surface 17 that it first collides with is α, and the inclination angle of the wall surface 15 that it next collides with is β. This can be similarly applied to the above cases 1 to 3.

電子ビーム200で試料101を照射することにより放出される反射電子300が侵入する部品は、静電レンズ214に限るものではない。例えば、偏向器204に反射電子300が侵入する場合もある。偏向器204を構成する絶縁体の帯電量が一定量を超えると放電し、電子ビーム200の軌道上の空間Aの電場を乱すことになる。これにより、電子ビーム200が影響を受け、電子ビーム200の軌道にずれが生じる。その結果、描画精度が劣化してしまう。 The components into which the reflected electrons 300 emitted by irradiating the sample 101 with the electron beam 200 enter are not limited to the electrostatic lens 214. For example, the reflected electrons 300 may enter the deflector 204. When the charge on the insulator that constitutes the deflector 204 exceeds a certain amount, discharge occurs, disturbing the electric field in space A on the trajectory of the electron beam 200. This affects the electron beam 200, causing a deviation in the trajectory of the electron beam 200. As a result, the drawing accuracy deteriorates.

そこで、実施の形態1の変形例では、偏向器204内に侵入した反射電子300が絶縁体に到達することを防止する。或いは、到達する場合でも反射電子300のエネルギーを減衰させた上で到達させる。以下、具体的に説明する。 Therefore, in a modification of the first embodiment, the reflected electrons 300 that have entered the deflector 204 are prevented from reaching the insulator. Or, even if they do reach the insulator, the energy of the reflected electrons 300 is attenuated before they reach the insulator. This is explained in detail below.

図9は、実施の形態1の変形例における偏向器の断面構成の一例と反射電子の侵入の様子とを説明するための図である。
図10は、実施の形態1の変形例における偏向器のCC断面の構成の一例を示す上面断面図である。図9及び図10において、偏向器204は、2極子以上の複数の電極30(電極の他の一例である)と、導電性の上のキャップ36と、導電性の下のキャップ34と、ホルダ38(連結部材)と、複数の絶縁体32と、を有する。図9及び図10の例では、複数の電極30が、例えば、8極子の電極で構成される場合を示している。
FIG. 9 is a diagram for explaining an example of a cross-sectional configuration of a deflector in a modification of the first embodiment and a state in which reflected electrons enter.
Fig. 10 is a top cross-sectional view showing an example of the configuration of a CC cross section of a deflector in a modified example of the first embodiment. In Figs. 9 and 10, a deflector 204 has a plurality of dipole or more electrodes 30 (another example of electrodes), a conductive upper cap 36, a conductive lower cap 34, a holder 38 (connecting member), and a plurality of insulators 32. In the example of Figs. 9 and 10, a case is shown in which the plurality of electrodes 30 are, for example, octupole electrodes.

複数の電極30は、電子ビームカラム102内に配置され、厚さが中心に向かって細くなるように形成される。また、図9の例では、複数の電極30は、上面及び下面ともに中心に向かって先細りする形状に形成される場合を示している。但し、これに限るものではない。例えば、上面は水平のまま、下面が中心に向かって上方に斜面を形成するように構成しても構わない。図9及び図10に示すように、複数の電極30は、電子ビーム200の軌道中心軸に対して軸対称に位相をずらして配置される。複数の電極30には、それぞれ図示しないDACアンプを介して偏向制御回路130に接続される。そして、電子ビーム200の偏向量に応じた個別の電位が各電極30に印加される。 The electrodes 30 are arranged in the electron beam column 102 and are formed so that their thickness tapers toward the center. In the example of FIG. 9, the electrodes 30 are formed so that both the upper and lower surfaces taper toward the center. However, this is not limited to this. For example, the upper surface may be horizontal, and the lower surface may be configured to form an upward slope toward the center. As shown in FIG. 9 and FIG. 10, the electrodes 30 are arranged symmetrically with respect to the central axis of the orbit of the electron beam 200, with a phase shift. Each of the electrodes 30 is connected to the deflection control circuit 130 via a DAC amplifier (not shown). An individual potential according to the amount of deflection of the electron beam 200 is applied to each electrode 30.

上のキャップ36は、電子ビームカラム102内で、複数の電極30の上方に離間して配置される。そして、上のキャップ36は、複数の電極30の上面と平行ではない角度で対向する少なくとも1つの下面を有する。上のキャップ36は、上方から見た場合に正8角形のつば部を有する。正8角形のつば部は、断面が正8角形の筒状のホルダ38と例えば同じサイズに形成される。そして、上のキャップ36は、断面が正8角形の筒状のホルダ38を上方から例えばホルダ38全体に蓋をするように形成される。上のキャップ36の下面は、例えば、円錐台の斜面のように外周側から内周側に向かって厚さが小さくなるようにテーパー形状に形成される。なお、上のキャップ36とホルダ38は、それぞれ別部品である必要はなく、同一素材からの削り出し加工により一体化形成された部品でもよい。 The upper cap 36 is disposed above the electrodes 30 in the electron beam column 102 at a distance. The upper cap 36 has at least one lower surface that faces the upper surfaces of the electrodes 30 at an angle that is not parallel to the upper surfaces of the electrodes 30. The upper cap 36 has a regular octagonal flange when viewed from above. The regular octagonal flange is formed to be, for example, the same size as the cylindrical holder 38 having a regular octagonal cross section. The upper cap 36 is formed so as to cover, for example, the entire holder 38 from above. The lower surface of the upper cap 36 is formed in a tapered shape such that the thickness decreases from the outer periphery to the inner periphery, for example, like the inclined surface of a truncated cone. The upper cap 36 and the holder 38 do not need to be separate parts, and may be integrally formed parts by machining from the same material.

下のキャップ34は、電子ビームカラム102内で、複数の電極30の下方に離間して配置される。そして、下のキャップ34は、複数の電極30の下面と平行ではない角度で対向する少なくとも1つの上面を有する。下のキャップ34は、下方から見た場合に正8角形のつば部を有する。正8角形のつば部は、断面が正8角形の筒状のホルダ38と例えば同じサイズに形成される。そして、下のキャップ34は、断面が正8角形の筒状のホルダ38を下方から例えばホルダ38全体に蓋をするように形成される。下のキャップ34の上面は、例えば、円錐台の斜面のように外周側から内周側に向かって厚さが小さくなるようにテーパー形状に形成される。なお、下のキャップ34とホルダ38は、それぞれ別部品である必要はなく、同一素材からの削り出し加工により一体化形成された部品でもよい。 The lower cap 34 is disposed below the electrodes 30 in the electron beam column 102 at a distance. The lower cap 34 has at least one upper surface that faces the lower surfaces of the electrodes 30 at an angle that is not parallel to the lower surfaces of the electrodes 30. The lower cap 34 has a regular octagonal flange when viewed from below. The regular octagonal flange is formed to be, for example, the same size as the cylindrical holder 38 having a regular octagonal cross section. The lower cap 34 is formed so as to cover, for example, the entire holder 38 from below. The upper surface of the lower cap 34 is formed in a tapered shape such that the thickness decreases from the outer periphery to the inner periphery, for example, like the inclined surface of a truncated cone. The lower cap 34 and the holder 38 do not need to be separate parts, and may be integrally formed parts by machining from the same material.

図11は、実施の形態1の変形例における下のキャップの他の一例を示す上面図である。図10の例では、下のキャップ34は、筒状のホルダ38を下方から例えばホルダ38全体に蓋をするように形成する場合を示したがこれに限るものではない。図11の例では、下のキャップ34は、正8角形の外周枠37と、外周枠37から中心に向かって例えば8つの凸部39とを有する。8つの凸部39は、複数の電極30と同じ幅サイズ及び中心方向へ同じ長さで形成される。8つの凸部39は、複数の電極30と同じ位相で配置される。かかる構成では、下のキャップ34は、複数の電極30の下面と平行ではない角度で対向する8つの上面を有する。 Figure 11 is a top view showing another example of the lower cap in the modified example of the first embodiment. In the example of Figure 10, the lower cap 34 is formed so as to cover the entire cylindrical holder 38 from below, but this is not limited to this. In the example of Figure 11, the lower cap 34 has a regular octagonal outer peripheral frame 37 and, for example, eight protrusions 39 from the outer peripheral frame 37 toward the center. The eight protrusions 39 are formed with the same width size as the multiple electrodes 30 and the same length toward the center. The eight protrusions 39 are arranged in the same phase as the multiple electrodes 30. In this configuration, the lower cap 34 has eight upper surfaces that face the lower surfaces of the multiple electrodes 30 at an angle that is not parallel to them.

また、図10の例では、上のキャップ36は、断面が正8角形の筒状のホルダ38を上方から例えばホルダ38全体に蓋をするように形成される場合を示したがこれに限るものではない。図11の例では、上のキャップ36を下方から見た場合の他の一例にも相当する。この場合、上のキャップ36は、下のキャップ34と同様、正8角形の外周枠37と、外周枠37から中心に向かって例えば8つの凸部39とを有することになる。8つの凸部39は、複数の電極30と同じ幅サイズ及び中心方向へ同じ長さで形成される。上のキャップ36の8つの凸部39は、複数の電極30と同じ位相で配置される。かかる構成では、上のキャップ36は、複数の電極30の上面と平行ではない角度で対向する8つの下面を有する。 In the example of FIG. 10, the upper cap 36 is formed to cover the entire holder 38, which is a cylindrical holder with a regular octagonal cross section, from above, but this is not limited to the above. The example of FIG. 11 corresponds to another example of the upper cap 36 viewed from below. In this case, the upper cap 36, like the lower cap 34, has a regular octagonal outer peripheral frame 37 and, for example, eight protrusions 39 extending from the outer peripheral frame 37 toward the center. The eight protrusions 39 are formed with the same width as the multiple electrodes 30 and the same length toward the center. The eight protrusions 39 of the upper cap 36 are arranged in the same phase as the multiple electrodes 30. In this configuration, the upper cap 36 has eight lower surfaces that face the upper surfaces of the multiple electrodes 30 at angles that are not parallel to them.

図9~図11において、ホルダ38は、電子ビームカラム102内で、上のキャップ36と下のキャップ34とを外周側で支持し、上のキャップ36と下のキャップ34とを電気的に接続する。また、ホルダ38の外周面を構成する8つの面の中央部にそれぞれ中心に向かって開口部が形成される。上のキャップ36及び下のキャップ34には、ホルダ38を介してグランド電位(GND)に接続される。言い換えれば、上のキャップ36及び下のキャップ34は、地絡される。なお、なお、下のキャップ34、上のキャップ36とホルダ38は、それぞれ別部品である必要はなく、同一素材からの削り出し加工により一体化形成された部品でもよい。 In Figures 9 to 11, the holder 38 supports the upper cap 36 and the lower cap 34 on the outer periphery side within the electron beam column 102, and electrically connects the upper cap 36 and the lower cap 34. In addition, openings are formed toward the center of each of the eight faces that make up the outer periphery of the holder 38. The upper cap 36 and the lower cap 34 are connected to a ground potential (GND) via the holder 38. In other words, the upper cap 36 and the lower cap 34 are grounded. Note that the lower cap 34, the upper cap 36, and the holder 38 do not need to be separate parts, and may be parts that are integrally formed by machining from the same material.

図9~図11において、複数の絶縁体32は、電子ビームカラム102内で、ホルダ38の外周側でホルダ38に接続する。そして、複数の絶縁体32は、さらに複数の電極30のそれぞれ対応する1つに接続する。具体的には、ホルダ38の外周面を構成する8つの面の各開口部にそれぞれ電極30が差し込まれる。各電極30の外側端部はそれぞれ対応する絶縁体32に固定される。そして、各絶縁体32は、ホルダ38の外周面を構成する8つの面の開口部を塞ぐようにホルダ38の外周側からホルダ38の外周面を構成する8つの面のうち対応する面に固定される。複数の絶縁体32は、複数の電極30のそれぞれ対応する1つとホルダ38とを絶縁する。そのために、各絶縁体32は、接続され電極30がホルダ38に接触しないように電極30とホルダ38とを離間して配置する。 9 to 11, the multiple insulators 32 are connected to the holder 38 on the outer periphery side of the holder 38 in the electron beam column 102. The multiple insulators 32 are further connected to corresponding ones of the multiple electrodes 30. Specifically, the electrodes 30 are inserted into the openings of the eight faces constituting the outer periphery of the holder 38. The outer ends of the electrodes 30 are fixed to the corresponding insulators 32. The insulators 32 are fixed to the corresponding faces of the eight faces constituting the outer periphery of the holder 38 from the outer periphery side of the holder 38 so as to close the openings of the eight faces constituting the outer periphery of the holder 38. The multiple insulators 32 insulate the corresponding ones of the multiple electrodes 30 from the holder 38. For this reason, the insulators 32 are arranged to separate the electrodes 30 from the holder 38 so that the electrodes 30 connected to the holder 38 do not come into contact with the holder 38.

そして、図9に示すように、複数の電極30と下のキャップ34は、複数の電極30の下面と下のキャップ34の少なくとも1つの上面との間に侵入する反射電子300の通路をそれぞれの対応する絶縁体32に向かって狭めるように形成される。言い換えれば、電子ビーム200の軌道上の空間Aから電極30の下面となる壁面31(第1の壁面の他の一例)と下のキャップ34の上面となる壁面33(第2の壁面の他の一例)との間の空間の奥に向かって壁面31,33間の空間が先細りするように壁面31,33が形成される。 9, the electrodes 30 and the lower cap 34 are formed so as to narrow the path of the reflected electrons 300 penetrating between the lower surfaces of the electrodes 30 and at least one upper surface of the lower cap 34 toward the corresponding insulators 32. In other words, the walls 31 and 33 are formed so that the space between the walls 31 and 33 tapers from space A on the trajectory of the electron beam 200 toward the back of the space between the wall 31 (another example of the first wall) which is the lower surface of the electrode 30 and the wall 33 (another example of the second wall) which is the upper surface of the lower cap 34.

同様に、複数の電極30と上のキャップ36は、複数の電極30の上面と上のキャップ36の少なくとも1つの下面との間に侵入する反射電子300の通路をそれぞれの対応する絶縁体32に向かって狭めるように形成される。言い換えれば、電子ビーム200の軌道上の空間Aから上のキャップ36の下面となる壁面37(第1の壁面の他の一例)と電極30の上面となる壁面35(第2の壁面の他の一例)との間の空間の奥に向かって壁面35,37間の空間が先細りするように壁面35,37が形成される。 Similarly, the electrodes 30 and the upper cap 36 are formed so as to narrow the path of the reflected electrons 300 penetrating between the upper surfaces of the electrodes 30 and at least one lower surface of the upper cap 36 toward the corresponding insulator 32. In other words, the walls 35 and 37 are formed so that the space between the walls 35 and 37 tapers from space A on the trajectory of the electron beam 200 toward the back of the space between the wall 37 (another example of the first wall) which is the lower surface of the upper cap 36 and the wall 35 (another example of the second wall) which is the upper surface of the electrode 30.

ここで、上述した静電レンズ214の場合と同様、壁面31,33間の空間に侵入した反射電子300を絶縁体32に到達させないためには、上述したケース1,2の構成が好適である。また、反射電子300が絶縁体32に到達してしまう場合でも、そのエネルギーを減衰させるためには、上述したケース3の構成が好適である。 As in the case of the electrostatic lens 214 described above, the configurations of cases 1 and 2 described above are suitable for preventing the reflected electrons 300 that have entered the space between the wall surfaces 31 and 33 from reaching the insulator 32. Also, even if the reflected electrons 300 do reach the insulator 32, the configuration of case 3 described above is suitable for attenuating their energy.

ケース1では、壁面31,33のうち、反射電子300が壁面31,33の間に侵入して最初に衝突する壁面31の傾斜角αが、反射電子300の入射角θよりも大きい関係になるように、壁面31,33を配置する。これにより、反射電子300を絶縁体32に到達させないようにできる。 In case 1, the wall surfaces 31 and 33 are arranged so that the inclination angle α of the wall surface 31, with which the reflected electron 300 first collides after penetrating between the wall surfaces 31 and 33, is greater than the incidence angle θ of the reflected electron 300. This makes it possible to prevent the reflected electron 300 from reaching the insulator 32.

ケース2では、壁面31,33のうち、反射電子300が壁面31,33の間に侵入して最初に衝突する壁面31の傾斜角αが反射電子300の入射角θよりも小さい関係である。図9において、反射電子300が侵入を開始する壁面31,33の間の距離Bと壁面31,33の対向する長さHが示されている。 In case 2, the inclination angle α of the wall surface 31 where the reflected electron 300 first collides after penetrating between the wall surfaces 31 and 33 is smaller than the incidence angle θ of the reflected electron 300. In FIG. 9, the distance B between the wall surfaces 31 and 33 where the reflected electron 300 starts penetrating and the opposing length H of the wall surfaces 31 and 33 are shown.

図9において、各パラメータは以下のように定義される。
反射電子300が侵入を開始する壁面31,33の間の距離(開口幅):B
壁面31,33の対向する長さ(高さ):H
最初に衝突する壁面31の傾斜角:α
次に衝突する壁面33の傾斜角:β
In FIG. 9, the parameters are defined as follows:
The distance between the wall surfaces 31 and 33 where the reflected electrons 300 start to penetrate (opening width): B
Length (height) of opposing wall surfaces 31 and 33: H
The inclination angle of the wall surface 31 that first collides is α
The inclination angle of the wall surface 33 that will collide next is β

ケース2では、上述したように、式(4)を満たせばよい。式(4)を満たす範囲で(α+β)の最小値を取るとき、総反射回数2θ/(α+β)は最大となる。これにより、総反射回数2θ/(α+β)の反射を行った後、反射電子300は元の空間に戻される。よって、反射電子300を絶縁体12に到達させないようにできる。 In case 2, as described above, it is sufficient to satisfy formula (4). When (α+β) takes the minimum value within the range that satisfies formula (4), the total number of reflections 2θ/(α+β) is maximized. As a result, after a total number of reflections of 2θ/(α+β), the reflected electrons 300 are returned to the original space. This makes it possible to prevent the reflected electrons 300 from reaching the insulator 12.

ケース3では、壁面31,33のうち、反射電子300が壁面31,33の間に侵入して最初に衝突する壁面31の傾斜角αが反射電子300の入射角θよりも小さい関係である。そして、ケース3では、上述したように、式(5)を満たす関係となる。 In case 3, the inclination angle α of the wall surface 31 with which the reflected electron 300 first collides after penetrating between the wall surfaces 31 and 33 is smaller than the incidence angle θ of the reflected electron 300. In case 3, as described above, the relationship satisfies formula (5).

かかる関係では、r>Rとなり、反射電子300の軌道が壁面31,33間の空間の高さHを超える。しかし、傾斜角α,βを有する壁面31,33により、反射電子300の反射回数(衝突回数)が平行平板の空間に比べて多くなる。反射電子300は、反射(衝突)の度にエネルギーを減衰する。よって、反射回数(衝突回数)を多くすることで、絶縁体32に到達する反射電子300のエネルギーを小さくできる。よって、ケース3では、帯電による放電が生じるまでの期間を長くすることができる。 In this relationship, r>R, and the trajectory of the reflected electrons 300 exceeds the height H of the space between the wall surfaces 31 and 33. However, due to the wall surfaces 31 and 33 having the inclination angles α and β, the number of reflections (number of collisions) of the reflected electrons 300 is greater than in the space of parallel plates. The reflected electrons 300 attenuate their energy with each reflection (collision). Therefore, by increasing the number of reflections (number of collisions), the energy of the reflected electrons 300 that reach the insulator 32 can be reduced. Therefore, in case 3, the period until discharge due to charging occurs can be extended.

反射電子300が壁面35,37の間に侵入する場合、最初に衝突する壁面37の傾斜角をα、次に衝突する壁面35の傾斜角をβとして、同様に、上述したケース1~3に適用できる。 When the reflected electron 300 penetrates between the wall surfaces 35 and 37, the inclination angle of the wall surface 37 that it first collides with is α, and the inclination angle of the wall surface 35 that it next collides with is β. This can be similarly applied to the above cases 1 to 3.

上述した例では、電子ビーム200の軌道中心軸の方向(-z方向)に対して直交する例えばx方向に先細りする空間内を反射電子300が進む場合を説明したが、これに限るものではない。 In the above example, the reflected electrons 300 travel through a space that tapers in, for example, the x direction perpendicular to the direction of the central axis of the orbit of the electron beam 200 (-z direction), but the present invention is not limited to this.

図12は、実施の形態1における制限アパーチャ機構の断面構成の一例と反射電子の侵入の様子とを説明するための図である。
図13は、実施の形態1における制限アパーチャ機構の構成の一例の上面図である。図12及び図13において、制限アパーチャ機構212は、導電性のアパーチャ基板21と、導電性のアパーチャホルダ20と、導電性のリング26と、リングホルダ28(連結部材)と、絶縁体22と、を有する。制限アパーチャ基板21は、例えば円盤状に形成される。制限アパーチャ基板21には、中央部に電子ビーム200が通過するための円形の開口部4が形成される。アパーチャホルダ20は、例えばリング状に形成される。絶縁体22は、例えばリング状に形成される。リングホルダ28は、例えばリング状に形成される。アパーチャ基板21、アパーチャホルダ20、リング26、リングホルダ28、及び絶縁体22は、電子ビーム200の軌道中心軸に対して、軸対称に形成される。図12では、断面のうち右側部分を示している。断面のうちの左側の部分の図示を省略している。
FIG. 12 is a diagram for explaining an example of a cross-sectional configuration of the limiting aperture mechanism in the first embodiment and the state of intrusion of reflected electrons. In FIG.
13 is a top view of an example of the configuration of the limiting aperture mechanism in the first embodiment. In FIG. 12 and FIG. 13, the limiting aperture mechanism 212 has a conductive aperture substrate 21, a conductive aperture holder 20, a conductive ring 26, a ring holder 28 (connecting member), and an insulator 22. The limiting aperture substrate 21 is formed, for example, in a disk shape. The limiting aperture substrate 21 has a circular opening 4 in the center for the electron beam 200 to pass through. The aperture holder 20 is formed, for example, in a ring shape. The insulator 22 is formed, for example, in a ring shape. The ring holder 28 is formed, for example, in a ring shape. The aperture substrate 21, the aperture holder 20, the ring 26, the ring holder 28, and the insulator 22 are formed axially symmetrically with respect to the central axis of the orbit of the electron beam 200. In FIG. 12, the right side portion of the cross section is shown. The left side portion of the cross section is omitted from the illustration.

アパーチャ基板21は、電子ビームカラム102内に配置され、図12及び図13に示すように、電子ビーム200のうち開口部3から外れた電子を遮蔽する。アパーチャ基板21には、図示しない電源装置から所望の電位が印加されても好適である。 The aperture substrate 21 is disposed within the electron beam column 102, and as shown in Figures 12 and 13, blocks electrons from the electron beam 200 that miss the aperture 3. It is also suitable for a desired potential to be applied to the aperture substrate 21 from a power supply device (not shown).

アパーチャホルダ20は、アパーチャ基板21の上面外周部に接続され、厚さが下方に向かって細くなるように形成される。アパーチャホルダ20は、アパーチャ基板21と電気的に接続される。 The aperture holder 20 is connected to the outer periphery of the upper surface of the aperture substrate 21 and is formed so that its thickness tapers downward. The aperture holder 20 is electrically connected to the aperture substrate 21.

リング26は、電子ビームカラム102内で、アパーチャホルダ20の内周側に離間して配置され、アパーチャホルダ20の内周面と平行ではない角度で対向する外周面を有する。 The ring 26 is disposed within the electron beam column 102 at a distance from the inner circumference of the aperture holder 20 and has an outer circumferential surface that faces the inner circumference of the aperture holder 20 at an angle that is not parallel to the inner circumference of the aperture holder 20.

リングホルダ28は、リング26上方でリング26と連結しリング26を支持する。リングホルダ28は、リング26と電気的に接続される。リングホルダ28は、内周面の径サイズがリング26の内径と同サイズに形成されると好適である。また、外周面の径サイズが絶縁体22の外径と同サイズに形成されると好適である。リング26には、リングホルダ28を介してグランド電位(GND)に接続される。言い換えればリング26は、地絡される。リングホルダ28とリング26は、一体で形成されても好適である。 The ring holder 28 is connected to the ring 26 above the ring 26 to support the ring 26. The ring holder 28 is electrically connected to the ring 26. It is preferable that the diameter size of the inner circumferential surface of the ring holder 28 is the same as the inner diameter of the ring 26. It is also preferable that the diameter size of the outer circumferential surface of the ring holder 28 is the same as the outer diameter of the insulator 22. The ring 26 is connected to a ground potential (GND) via the ring holder 28. In other words, the ring 26 is grounded. It is also preferable that the ring holder 28 and the ring 26 are formed integrally.

絶縁体22は、電子ビームカラム102内で、リングホルダ28とアパーチャホルダ20との間に配置され、リングホルダ28とアパーチャホルダ20との間を絶縁する。言い換えれば、リング26と絶縁体22はリングホルダ28によって連結される。リングホルダ28は、リング26と絶縁体22を連結する連結部材として機能する。 The insulator 22 is disposed between the ring holder 28 and the aperture holder 20 in the electron beam column 102, and provides insulation between the ring holder 28 and the aperture holder 20. In other words, the ring 26 and the insulator 22 are connected by the ring holder 28. The ring holder 28 functions as a connecting member that connects the ring 26 and the insulator 22.

開口部3から外れた電子ビーム200でアパーチャ基板21(物体の他の一例)を照射することによって反射電子300が放出される。例えば、図示しない偏向器により電子ビーム200がアパーチャ基板21よりも電子ビーム軌道の上流側で偏向されることによって電子ビーム200がブランキングされた場合が挙げられる。或いは、電子ビームの軌道中心軸にずれが生じていた場合に、電子ビーム200の少なくとも一部が開口部3から外れることもあり得る。
ここで、例えば、リング26が無い状態では、絶縁体22が電子ビーム200の軌道上の空間Aに直接露出しているので、反射電子300が絶縁体22に到達する。その結果、絶縁体22が帯電してしまう。そこで、絶縁体22が帯電しないように、絶縁体22の内側に絶縁体22を空間Aから隠すようにリング26が配置される。リング26は遮蔽部材として機能する。
Reflected electrons 300 are emitted by irradiating the aperture substrate 21 (another example of an object) with the electron beam 200 that has missed the opening 3. For example, the electron beam 200 may be blanked by being deflected by a deflector (not shown) upstream of the aperture substrate 21 in the electron beam trajectory. Alternatively, at least a part of the electron beam 200 may miss the opening 3 when a deviation occurs in the central axis of the electron beam trajectory.
Here, for example, without the ring 26, the insulator 22 is directly exposed to the space A on the trajectory of the electron beam 200, and the reflected electrons 300 reach the insulator 22. As a result, the insulator 22 becomes charged. Therefore, in order to prevent the insulator 22 from becoming charged, the ring 26 is disposed inside the insulator 22 so as to hide the insulator 22 from the space A. The ring 26 functions as a shielding member.

制限アパーチャ基板21及びアパーチャホルダ20は、絶縁体22によりリング26から絶縁される。言い換えれば、アパーチャホルダ20のリング26側の壁面23(第1の壁面の一例)とリング26のアパーチャホルダ20側の壁面25(第2の壁面の一例)とは、互いに非接触に配置される。また、かかる壁面同士の間は、絶縁体22により電気的に絶縁される。 The limiting aperture substrate 21 and the aperture holder 20 are insulated from the ring 26 by the insulator 22. In other words, the wall surface 23 (an example of a first wall surface) of the aperture holder 20 on the ring 26 side and the wall surface 25 (an example of a second wall surface) of the ring 26 on the aperture holder 20 side are arranged so as not to contact each other. In addition, the walls are electrically insulated from each other by the insulator 22.

ここで、上述したように、電子ビーム200で制限アパーチャ基板21(物体の他の一例)が照射されることによって反射電子300が放出される。放出された反射電子300は、所定の入射角度で、アパーチャホルダ20とリング26との間の空間に侵入する。その際、アパーチャホルダ20とリング26との対向する面同士が平行に配置される場合、反射電子300は、アパーチャホルダ20とリング26との間の空間を通路として壁面への衝突を繰り返しながら上方へ進む。そして、反射電子300は、絶縁体22に到達し、絶縁体22を帯電させる。そして、絶縁体22の帯電量が一定量を超えると放電し、電子ビーム200の軌道上の空間Aの電場を乱すことになる。これにより、電子ビーム200が影響を受け、電子ビーム200の軌道にずれが生じる。その結果、その結果、描画精度が劣化してしまう。 Here, as described above, the electron beam 200 irradiates the limiting aperture substrate 21 (another example of an object) to emit reflected electrons 300. The emitted reflected electrons 300 enter the space between the aperture holder 20 and the ring 26 at a predetermined angle of incidence. At that time, when the opposing surfaces of the aperture holder 20 and the ring 26 are arranged parallel to each other, the reflected electrons 300 move upward while repeatedly colliding with the wall surface through the space between the aperture holder 20 and the ring 26 as a passage. Then, the reflected electrons 300 reach the insulator 22 and charge the insulator 22. Then, when the charge amount of the insulator 22 exceeds a certain amount, it discharges, disturbing the electric field in the space A on the trajectory of the electron beam 200. This affects the electron beam 200, causing a deviation in the trajectory of the electron beam 200. As a result, the drawing accuracy is deteriorated.

そこで、実施の形態1では、アパーチャホルダ20とリング26との間の空間に侵入した反射電子300が絶縁体22に到達することを防止する。或いは、到達する場合でも反射電子300のエネルギーを減衰させた上で到達させる。 Therefore, in the first embodiment, the reflected electrons 300 that have entered the space between the aperture holder 20 and the ring 26 are prevented from reaching the insulator 22. Or, even if they do reach the insulator, the energy of the reflected electrons 300 is attenuated before they reach the insulator 22.

図12において、アパーチャホルダ20とリング26は、アパーチャホルダ20の内周面とリング26の外周面との間に侵入する反射電子300の通路を絶縁体22に向かって狭めるように形成される。具体的には、アパーチャホルダ20の壁面23(第1の壁面の他の一例)と、リング26の壁面25(第2の壁面の他の一例)とは、電子ビームカラム102内に配置され、互いに非接触で、平行ではない角度で面同士が対向する。そして、対向する面同士の間の距離が広い方が電子ビーム200の軌道上の空間Aに露出する。壁面23は、高さ方向(z方向)に対して傾斜角αでテーパー状に形成される。壁面25は、高さ方向に対して傾斜角βでテーパー状に形成される。言い換えれば、電子ビーム200の軌道上の空間Aから壁面23,25間の空間の奥に向かって壁面23,25間の空間が先細りするように壁面23,25が形成される。図12では、壁面23,25間の空間がz方向に先細りする場合を示している。 12, the aperture holder 20 and the ring 26 are formed so as to narrow the passage of the reflected electrons 300 penetrating between the inner peripheral surface of the aperture holder 20 and the outer peripheral surface of the ring 26 toward the insulator 22. Specifically, the wall surface 23 (another example of the first wall surface) of the aperture holder 20 and the wall surface 25 (another example of the second wall surface) of the ring 26 are arranged in the electron beam column 102, and the surfaces face each other at a non-parallel angle without contacting each other. The surface with a wider distance between the facing surfaces is exposed to the space A on the trajectory of the electron beam 200. The wall surface 23 is formed in a tapered shape with an inclination angle α with respect to the height direction (z direction). The wall surface 25 is formed in a tapered shape with an inclination angle β with respect to the height direction. In other words, the wall surfaces 23 and 25 are formed so that the space between the wall surfaces 23 and 25 tapers from the space A on the trajectory of the electron beam 200 toward the back of the space between the wall surfaces 23 and 25. Figure 12 shows a case where the space between the walls 23 and 25 tapers in the z direction.

そして、絶縁体22は、電子ビームカラム102内に配置されると共に、対向する壁面23,25の間の距離が狭くなる側に配置される。そして、絶縁体22は、対向する壁面23,25の間の距離が狭くなる側で、壁面23,25の間を電気的に絶縁する。また、絶縁体22は、電子ビームカラム102内から壁面23,25の間を介して続く空間に露出される。 The insulator 22 is disposed within the electron beam column 102 and is disposed on the side where the distance between the opposing wall surfaces 23, 25 is narrowed. The insulator 22 electrically insulates the wall surfaces 23, 25 on the side where the distance between the opposing wall surfaces 23, 25 is narrowed. The insulator 22 is exposed to the space that continues from within the electron beam column 102 through the space between the wall surfaces 23, 25.

電子ビーム200で制限アパーチャ基板21が照射されることによって放出された反射電子300は、対向する壁面23,25の間の距離が広い方から入射角θで壁面23,25の間に侵入する。実施の形態1では、図12に示すように、壁面23,25が、絶縁体22に向かって壁面23,25の間の反射電子300の通路を狭めるように配置される。侵入した反射電子300は、壁面23,25に衝突しながら壁面23,25間の空間を進む。反射電子300が壁面23(或いは壁面25)に衝突する度に壁面23(或いは壁面25)から放射状に改めて反射電子が放出される。図12の例では、衝突点から放射状に放出される反射電子のうち、壁面23(或いは壁面25)に対して入射角と反射角とが同じになる最もエネルギーが大きい方向に放出される反射電子300の軌道を示す。その他の方向に放出される反射電子はエネルギーが小さく、衝突を繰り返すことでさらにエネルギーが小さくなるので帯電への影響が無視できる程度となる。よって、説明を省略する。 The reflected electrons 300 emitted by irradiating the limiting aperture substrate 21 with the electron beam 200 penetrate between the opposing wall surfaces 23 and 25 at an incident angle θ from the side where the distance between the opposing wall surfaces 23 and 25 is wider. In the first embodiment, as shown in FIG. 12, the wall surfaces 23 and 25 are arranged so as to narrow the path of the reflected electrons 300 between the wall surfaces 23 and 25 toward the insulator 22. The reflected electrons 300 that penetrate proceed through the space between the wall surfaces 23 and 25 while colliding with the wall surfaces 23 and 25. Every time the reflected electrons 300 collide with the wall surface 23 (or the wall surface 25), the reflected electrons are emitted radially from the wall surface 23 (or the wall surface 25). The example in FIG. 12 shows the trajectory of the reflected electrons 300 that are emitted in the direction of the largest energy where the angle of incidence and the angle of reflection are the same with respect to the wall surface 23 (or the wall surface 25) among the reflected electrons emitted radially from the collision point. The reflected electrons emitted in other directions have low energy, and as they collide repeatedly, their energy becomes even smaller, so their effect on charging is negligible. Therefore, we will omit the explanation here.

ここで、壁面23,25間の空間に侵入した反射電子300を絶縁体22に到達させないためには、上述したケース1,2の関係になるように、壁面23,25を配置する。また、反射電子300が絶縁体22に到達してしまう場合でも、そのエネルギーを減衰させるためには、上述したケース3の関係になるように、壁面23,25を配置する。 Here, in order to prevent the reflected electrons 300 that have entered the space between the wall surfaces 23 and 25 from reaching the insulator 22, the wall surfaces 23 and 25 are arranged so as to satisfy the relationship of cases 1 and 2 described above. Also, even if the reflected electrons 300 do reach the insulator 22, in order to attenuate their energy, the wall surfaces 23 and 25 are arranged so as to satisfy the relationship of case 3 described above.

以上のように、実施の形態1によれば、電子ビームカラム102内の絶縁体12(22)の帯電を抑制或いは低減できる。よって、高精度なビーム照射ができる。その結果、高精度に描画できる。 As described above, according to the first embodiment, charging of the insulator 12 (22) in the electron beam column 102 can be suppressed or reduced. This allows for highly accurate beam irradiation. As a result, highly accurate drawing can be achieved.

以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。上述した例では、シングルビームの電子ビームを用いたが、これに限るものではない。電子ビームによるマルチビームを用いた照射装置(描画装置)であっても良い。 The above describes the embodiment with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples. In the above example, a single electron beam is used, but the present invention is not limited to this. An irradiation device (drawing device) using multiple electron beams may also be used.

また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。例えば、描画装置100を制御する制御部構成については、記載を省略したが、必要とされる制御部構成を適宜選択して用いることは言うまでもない。 In addition, although the description of the device configuration, control method, and other parts that are not directly necessary for the explanation of the present invention have been omitted, the required device configuration and control method can be appropriately selected and used. For example, although the description of the control unit configuration that controls the drawing device 100 has been omitted, it goes without saying that the required control unit configuration can be appropriately selected and used.

その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての電子線照射装置は、本発明の範囲に包含される。 In addition, all electron beam irradiation devices that incorporate the elements of the present invention and that can be appropriately modified by a person skilled in the art are included within the scope of the present invention.

3,4,5,6,7 開口部
10 電極
11,13,15,17 壁面
12 絶縁体
14 下のキャップ
16 上のキャップ
18 ホルダ
20 アパーチャホルダ
21 制限アパーチャ基板
22 絶縁体
23,25 壁面
26 リング
28 リングホルダ
30 電極
31,33,35,37 壁面
32 絶縁体
34 下のキャップ
36 上のキャップ
38 ホルダ
100 描画装置
101 試料
102 電子ビームカラム
103 描画室
105 ステージ
110 制御計算機
112 メモリ
120 バス
124 レンズ制御回路
130 偏向制御回路
140 記憶装置
150 描画機構
160 制御系回路
201 電子銃
202 照明レンズ
204 偏向器
206 対物レンズ
212 制限アパーチャ機構
214 静電レンズ
300 反射電子
3, 4, 5, 6, 7 Opening 10 Electrode 11, 13, 15, 17 Wall surface 12 Insulator 14 Lower cap 16 Upper cap 18 Holder 20 Aperture holder 21 Limiting aperture substrate 22 Insulator 23, 25 Wall surface 26 Ring 28 Ring holder 30 Electrode 31, 33, 35, 37 Wall surface 32 Insulator 34 Lower cap 36 Upper cap 38 Holder 100 Drawing device 101 Sample 102 Electron beam column 103 Drawing chamber 105 Stage 110 Control computer 112 Memory 120 Bus 124 Lens control circuit 130 Deflection control circuit 140 Storage device 150 Drawing mechanism 160 Control system circuit 201 Electron gun 202 Illumination lens 204 Deflector 206 Objective lens 212 Limiting aperture mechanism 214 Electrostatic lens 300 Reflected electrons

Claims (10)

電子ビームで試料を照射する電子ビームカラムと、
前記電子ビームカラム内に配置され、前記電子ビームの軌道中心軸に対し軸対称に形成され、中央部に前記電子ビームが通過する開口部が形成され、厚さが外周側から前記開口部に向かって細くなるように形成された電極と、
前記電子ビームカラム内で、前記電極に対し離間して配置され、電子ビームの軌道中心軸に対し軸対称に形成され、中央部に前記電子ビームが通過する開口部が形成され、前記電極の面と平行ではない角度で対向する面を有する、導電性のキャップと、
前記電子ビームカラム内で、前記キャップを外周側で接続する、導電性のホルダと、
前記電子ビームカラム内で、前記電極と前記ホルダとの間に配置され、前記電極と前記ホルダとを絶縁する絶縁体と、
を備え、
前記電極と前記キャップは、前記電極の面と前記キャップの面との間に侵入する、前記電子ビームが試料に照射されることによって放出される反射電子の通路を前記絶縁体に向かって狭めるように形成されることを特徴とする電子線照射装置。
an electron beam column for irradiating a sample with an electron beam;
an electrode disposed in the electron beam column, formed axially symmetrically with respect to a central axis of the orbit of the electron beam, having an opening at its center through which the electron beam passes, and having a thickness tapering from an outer periphery toward the opening;
a conductive cap disposed in the electron beam column and spaced apart from the electrode, formed axially symmetrically with respect to a central axis of an electron beam trajectory, having an opening at its center through which the electron beam passes, and having a surface opposed to a surface of the electrode at an angle not parallel to the surface of the electrode;
a conductive holder that connects the cap to an outer periphery of the cap within the electron beam column;
an insulator disposed between the electrode and the holder in the electron beam column to insulate the electrode from the holder;
Equipped with
An electron beam irradiation device characterized in that the electrode and the cap are formed so as to narrow a path of reflected electrons emitted when the electron beam is irradiated onto a sample, which penetrates between a surface of the electrode and a surface of the cap, toward the insulator.
前記導電性のキャップと前記ホルダは、一体化形成されることを特徴とする請求項1記載の電子線照射装置。 The electron beam irradiation device according to claim 1, characterized in that the conductive cap and the holder are integrally formed. 前記導電性のキャップは、
前記電子ビームカラム内で、前記電極の下方に離間して配置され、中央部に前記電子ビームが通過する開口部が形成され、前記電極の下面と平行ではない角度で対向する上面を有する導電性の下のキャップと、
前記電子ビームカラム内で、前記電極の上方に離間して配置され、中央部に前記電子ビームが通過する開口部が形成され、前記電極の上面と平行ではない角度で対向する下面を有する、導電性の上のキャップと、から構成されることを特徴とする請求項1記載の電子線照射装置。
The conductive cap is
a conductive lower cap disposed within the electron beam column below the electrode and spaced apart, the lower cap having a central opening through which the electron beam passes and an upper surface opposed to and at a non-parallel angle to a lower surface of the electrode;
2. The electron beam irradiation device according to claim 1, further comprising: a conductive upper cap disposed above the electrode in the electron beam column at a distance, the conductive upper cap having an opening at a central portion through which the electron beam passes and a lower surface facing the upper surface of the electrode at an angle that is not parallel to the upper surface of the electrode.
前記電極として、厚さが中心に向かって細くなるように形成された2極子以上の複数の電極が用いられ、
前記キャップは、前記電子ビームカラム内で、前記複数の電極に対し離間して配置され、前記電子ビームの軌道中心軸に対し軸対称に形成され、前記複数の電極の面と平行ではない角度で対向する少なくとも1つの面を有し、
前記絶縁体として、前記電子ビームカラム内で、前記ホルダの外周側で前記ホルダに接続すると共に前記複数の電極のそれぞれ対応する1つに接続し、前記複数の電極のそれぞれ対応する前記1つと前記ホルダとを絶縁する複数の絶縁体が用いられ、
前記複数の電極と前記キャップは、前記複数の電極の面と前記キャップの前記少なくとも1つの面との間に侵入する、前記電子ビームが試料に照射されることによって放出される反射電子の通路を前記絶縁体に向かって狭めるように形成されることを特徴とする請求項1記載の電子線照射装置。
As the electrodes, a plurality of electrodes having two or more poles each having a thickness tapering toward the center are used,
the cap is disposed in the electron beam column at a distance from the electrodes, is formed axially symmetrical with respect to a central axis of the electron beam, and has at least one surface opposed to the electrodes at an angle that is not parallel to the surfaces of the electrodes;
As the insulator, a plurality of insulators are used in the electron beam column, the insulators being connected to the holder on the outer circumferential side of the holder and connected to corresponding ones of the plurality of electrodes, and insulating the corresponding ones of the plurality of electrodes from the holder,
2. The electron beam irradiation device according to claim 1, wherein the plurality of electrodes and the cap are formed so as to narrow a path of reflected electrons emitted when the electron beam is irradiated onto a sample, the path entering between the surfaces of the plurality of electrodes and the at least one surface of the cap, toward the insulator.
前記キャップは、
前記電子ビームカラム内で、前記複数の電極の上方に離間して配置され、前記複数の電極の上面と平行ではない角度で対向する少なくとも1つの下面を有する、導電性の上のキャップと、
前記電子ビームカラム内で、前記複数の電極の下方に離間して配置され、前記複数の電極の下面と平行ではない角度で対向する少なくとも1つの上面を有する、導電性の下のキャップと、
から構成されることを特徴とする請求項4記載の電子線照射装置。
The cap is
a conductive upper cap disposed in the electron beam column in spaced relation above the plurality of electrodes and having at least one lower surface opposed at a non-parallel angle to upper surfaces of the plurality of electrodes;
a conductive lower cap disposed in the electron beam column in a spaced relationship below the plurality of electrodes and having at least one upper surface opposed at a non-parallel angle to lower surfaces of the plurality of electrodes;
5. The electron beam irradiation apparatus according to claim 4, further comprising:
電子ビームで試料を照射する電子ビームカラムと、
前記電子ビームカラム内に配置され、前記電子ビームの軌道中心軸に対し軸対称に形成され、中央部に前記電子ビームが通過する開口部が形成され、前記電子ビームのうち前記開口部から外れた電子を遮蔽する、導電性のアパーチャ基板と、
前記アパーチャ基板の上面外周部に接続され、前記電子ビームの軌道中心軸に対し軸対称に形成され、厚さが下方に向かって細くなるように形成された、導電性のアパーチャホルダと、
前記電子ビームカラム内で、前記電子ビームの軌道中心軸に対し軸対称に形成され、前記アパーチャホルダの内周側に離間して配置され、前記アパーチャホルダの内周面と平行ではない角度で対向する外周面を有する、導電性のリングと、
前記リング上方で前記リングを支持するリングホルダと、
前記電子ビームカラム内で、前記リングホルダと前記アパーチャホルダとの間に配置され、前記リングホルダと前記アパーチャホルダとの間を絶縁する絶縁体と、
を備え、
前記アパーチャホルダと前記リングは、前記アパーチャホルダの内周面と前記リングの外周面との間に侵入する、前記電子ビームが前記アパーチャ基板に照射されることによって放出される反射電子の通路を前記絶縁体に向かって狭めるように形成されることを特徴とする電子線照射装置。
an electron beam column for irradiating a sample with an electron beam;
a conductive aperture substrate disposed within the electron beam column, formed axially symmetrically with respect to a central axis of the orbit of the electron beam, having an aperture formed at its center through which the electron beam passes, and blocking electrons of the electron beam that deviate from the aperture;
a conductive aperture holder connected to an outer periphery of an upper surface of the aperture substrate, formed symmetrically with respect to a central axis of the orbit of the electron beam, and formed so that a thickness thereof decreases downward;
a conductive ring formed in the electron beam column symmetrically with respect to a central axis of the orbit of the electron beam, disposed on an inner peripheral side of the aperture holder at a distance, and having an outer peripheral surface that faces the inner peripheral surface of the aperture holder at an angle that is not parallel to the inner peripheral surface of the aperture holder;
a ring holder that supports the ring above the ring;
an insulator disposed between the ring holder and the aperture holder in the electron beam column to provide insulation between the ring holder and the aperture holder;
Equipped with
An electron beam irradiation device characterized in that the aperture holder and the ring are formed so as to narrow the path of reflected electrons emitted when the electron beam is irradiated onto the aperture substrate, which penetrates between the inner surface of the aperture holder and the outer surface of the ring, toward the insulator.
前記反射電子の通路は、前記絶縁体に向かって、対向する第1と第2の壁面から形成され、前記反射電子の通路を狭めるように一定の角度で傾斜されることを特徴とする請求項1、4又は6に記載の電子線照射装置。 The electron beam irradiation device according to claim 1, 4 or 6, characterized in that the path of the reflected electrons is formed from the opposing first and second wall surfaces toward the insulator and is inclined at a certain angle so as to narrow the path of the reflected electrons. 前記反射電子の通路は、対向する第1と第2の壁面から形成され、前記反射電子が前記第1と第2の壁面の間に侵入して最初に衝突する壁面の傾斜角が前記反射電子の入射角θよりも小さい関係であって、
前記第1の壁面の傾斜角αの正接と前記第2の壁面の傾斜角βの正接との和が、1から前記反射電子の入射角θの余弦を差し引いた差分に前記反射電子が侵入を開始する前記第1と第2の壁面の間の距離Bを乗じ、前記第1と第2の壁面の対向する長さHで割った値より大きい関係になるように、前記第1と第2の壁面を配置することを特徴とする請求項1、4又は6に記載の電子線照射装置。
a path of the reflected electrons is formed by first and second wall surfaces facing each other, and an inclination angle of a wall surface with which the reflected electrons first collide after penetrating between the first and second wall surfaces is smaller than an incidence angle θ of the reflected electrons,
7. The electron beam irradiation device according to claim 1, 4 or 6, wherein the first and second wall surfaces are arranged so that the sum of the tangent of the inclination angle α of the first wall surface and the tangent of the inclination angle β of the second wall surface is greater than the difference obtained by subtracting the cosine of the incidence angle θ of the reflected electron from 1, multiplying the difference by the distance B between the first and second wall surfaces at which the reflected electron begins to penetrate, and dividing the result by the opposing length H of the first and second wall surfaces.
前記反射電子の通路は、対向する第1と第2の壁面から形成され、前記反射電子が前記第1と第2の壁面の間に侵入して最初に衝突する壁面の傾斜角が前記反射電子の入射角θ以上の関係になるように、前記第1と第2の壁面を配置することを特徴とする請求項1、4又は6に記載の電子線照射装置。 The electron beam irradiation device according to claim 1, 4 or 6, characterized in that the path of the reflected electrons is formed by opposing first and second wall surfaces, and the first and second wall surfaces are arranged so that the inclination angle of the wall surface with which the reflected electrons first collide after penetrating between the first and second wall surfaces is equal to or greater than the incidence angle θ of the reflected electrons. 前記反射電子の通路は、対向する第1と第2の壁面から形成され、前記反射電子が前記第1と第2の壁面の間に侵入して最初に衝突する壁面の傾斜角が前記反射電子の入射角θよりも小さい関係であって、
前記第1の壁面の傾斜角αの正接と前記第2の壁面の傾斜角βの正接との和が、1から前記反射電子の入射角θの余弦を差し引いた差分に前記反射電子が侵入を開始する前記第1と第2の壁面の間の距離Bを乗じ、前記第1と第2の壁面の対向する長さHで割った値以下の関係になるように、前記第1と第2の壁面を配置することを特徴とする請求項1、4又は6に記載の電子線照射装置。
a path of the reflected electrons is formed by first and second wall surfaces facing each other, and an inclination angle of a wall surface with which the reflected electrons first collide after penetrating between the first and second wall surfaces is smaller than an incidence angle θ of the reflected electrons,
7. The electron beam irradiation device according to claim 1, 4 or 6, wherein the first and second wall surfaces are arranged so that the sum of the tangent of the inclination angle α of the first wall surface and the tangent of the inclination angle β of the second wall surface is equal to or smaller than the difference obtained by subtracting the cosine of the incidence angle θ of the reflected electron from 1, multiplying the difference by the distance B between the first and second wall surfaces at which the reflected electron begins to penetrate, and dividing the result by the opposing length H of the first and second wall surfaces.
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