JP2856544B2 - 電子ビーム装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、超LSI回路の製造過程の検査に使用して好
適な走査電子顕微鏡などの電子ビーム装置に関する。

（従来の技術） 電子ビーム測長機や走査電子顕微鏡などにおいては、
電子ビームを試料に照射し、そこから得られる２次電子
や反射電子を検出し、この検出信号に基づいて試料表面
の像を得るようにしている。この様な装置では、試料を
無蒸着の状態で観察する必要から、照射ビームによって
試料がチャージアップすることを防がねばならず、その
ため、電子ビームは低加速電圧（0.6〜1.2KV）とされて
いる。一方、検査や観察しようとする対象の線やパター
ンの幅は、１μｍ以下となってきており、観察倍率は５
万〜10万倍の高倍率が必要となる。

（発明が解決しようとする課題） このような装置で、加速電圧が低くなれば低くなるほ
ど、外部の磁場に対する電子ビームの影響が増してく
る。磁場の影響は、加速電圧を変えた場合、加速電圧の
比の平方根に反比例して大きくなることが知られてい
る。例えば、加速電圧が25KVと1KVとを比較した場合、
磁場の影響は、 となり、1KVの加速電圧の時は、25KVの加速電圧の時に
比べ、５倍磁場の影響を受けることになる。すなわち、
同一条件で、25KVと同じ磁場の影響力とするためには、
1KVの時には、外部磁場を1/5にする必要がある。言い換
えれば、外部要因である外部磁場を変えられない場合に
は、５倍の磁場遮蔽能力を持つ必要がある。

ところで、超LSI回路の検査対象であるウエハのサイ
ズは、６″から８″へと大口径化している。８″ウエハ
全面を水平ないし高角度傾斜して観察するためには、約
50cm立方の試料室が必要となる。この場合、試料室の上
面，底面，四側面が大気から受ける力は、1cm²当り1kg
であるから、50cm角では、約2500kgとなる。従って、試
料室の各面の機械的歪（反り）をできるだけ少なくする
ために、各面の材質として、機械的強度の大きいものを
選ぶ必要がある。まあ、この試料室壁の材料として、こ
の機械的強度のほかに、磁気シールド効果が大きいこ
と、安価であることが要求される。

以上の観点から、試料室には、圧延鋼材、あるいは、
鍛造鋼などが選ばれて用いられている。このような鋼材
を用いた場合でも、真空対大気の機械的強度を確保する
ためには、板厚約5cmとしなければならない。すなわ
ち、壁材の大きさは、50cm×50cm×5cmとなる。この大
きさに加工されたままの鋼材は、加工による応力歪みや
電磁チャッキングによる着磁などを伴っているため、磁
気シールド効果が十分でない。不正な着磁を除去した
り、磁気シールド効果を高めるために、鋼材をキューリ
ー点以上の高温に加熱する磁気的熱処理を施すことも考
えられる。しかし、この大きくて厚い鋼材を熱処理する
と、加工寸法が狂ってしまい、カラムの取り付けができ
なくなることもある。更に、鋼材の加熱には、大型の加
熱炉設備が必要となり、このようなことから、壁材の熱
処理を行うことはできず、必然的に試料室壁による磁気
シールド効果を期待することはできない。

第２図は、上述したような鋼材を用いた試料室１の断
面を示している。この試料室１に外部磁場Ｂが加えられ
ると、磁場は、透磁率の高い試料室１の壁内を通り抜け
る。試料室の天井中心付近には、カラムＣ部分が入るた
めの円形の穴Ｈが開いている。このような状態で各部の
磁場を測定すると、図中丸で囲ったエッジ部分での磁場
が多いことが分かった。すなわち、試料室壁内を通った
磁場がエッジの部分から外部に漏洩している。この漏洩
磁場が対物レンズと試料間の電子ビームに大きな影響を
与えることになる。

本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、そ
の目的は、試料室内への磁場の漏洩を防止し、試料に照
射される電子ビームの不正な偏向をなくすことができる
電子ビーム装置を実現するにある。

（課題を解決するための手段） 本発明に基づく電子ビーム装置は、電子ビームカラム
中に配置され、電子ビームを試料上に集束する集束手段
と、試料室内の試料上で電子ビームを２次元的に走査す
るための走査手段とを備えた電子ビーム装置において、
試料室の上部とカラムとを低透磁率部材で接続すると共
に、該接続部分の試料室上壁の上下に、リング状の高透
磁率部材を密着させたことを特徴としている。

（作用） 本発明に基づく電子ビーム装置においては、試料室の
上部とカラムとを低透磁率部材で接続すると共に、該接
続部分の試料室上壁の上下に、リング状の高透磁率部材
を密着させ、試料室の上壁を通る磁場をこのリング状の
高透磁率部材を通過させ、試料室内への磁場の漏洩を防
止する。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。第１図は本発明の一実施例を示したもので、２は試
料室１に取り付けられた電子ビームカラムである。該カ
ラム２の上部には、電子銃３が設けられ、該電子銃３か
ら発生した電子ビームは、集束レンズ4,対物レンズ５に
よって試料室１内の試料６上に細く集束される。該試料
６上の電子ビーム照射位置は、偏向コイル７に供給され
る信号に応じて変化させられる。該偏向コイル７には、
図示しないの走査信号発生回路から走査信号が供給され
る。該試料６への電子ビームの照射によって発生した２
次電子は、２次電子検出器（図示せず）によって検出さ
れる。該検出器によって検出された信号は、走査信号が
供給されている陰極線管などに供給される。

該試料室１のカラム２との接続部分には、真鍮などの
低透磁率部材８が設けられており、カラム２を磁場経路
から遮蔽するようにしている。該試料室１の上部壁1aの
カラム２に近い部分の上下には、それぞれ、パーマロ
イ，μメタルなどの高透磁率材料で形成されたリング状
の円板9,10が試料室の壁部分に密着して取り付けられて
いる。また、対物レンズ５の下部には、パーマロイなど
の高透磁率材料で形成されたシールド板11が設けられて
いる。このような構成の電子ビーム装置の動作は次の通
りである。

上記したように、試料６には電子ビームが細く集束し
て照射され、この電子ビームは、偏向コイル７への走査
信号に応じて走査される。この走査に応じて試料６から
発生した、例えば、２次電子は検出され、この検出信号
を走査と同期した陰極線管に供給することにより、試料
の２次電子像が得られる。さて、試料室１に外部磁場が
加えられると、磁場は試料室１の壁内を通り抜ける。試
料室１の上壁1aを通る磁場は、カラム２に近い位置で上
壁1aの上下に張り付けられたリング状の円板9,10内に導
かれてこの円板内を通過し、再び上壁1a内に入り、試料
室のエッジ部分から試料室外部へと漏洩する。従って、
試料室の上壁1aのカラムの接続部分で漏洩する磁場は極
端に少なくなり、電子ビームがこの漏洩磁場によって不
正に偏向されるのは防止される。なお、試料室のカラム
２との接続部分で仮に僅かに磁場が漏洩しても、この漏
洩磁場は、対物レンズ５の下部に設けられたシールド板
11内に入り込み、電子ビームの通路には影響を及ぼさな
いので、より完全に電子ビームへの漏洩磁場の影響を防
ぐことができる。

以上本発明の実施例を説明したが、本発明はこの実施
例に限定されない。例えば、シールド板11はなくても良
い。また、走査電子顕微鏡などの装置のみならず、電子
ビーム描画装置などにも本発明を適用することができ
る。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明に基づく電子ビーム装置
においては、試料室の上部とカラムとを低透磁率部材で
接続すると共に、該接続部分の試料室上壁の上下に、リ
ング状の高透磁率部材を密着させ、試料室の上壁を通る
磁場をこのリング状の高透磁率部材を通過させ、試料室
内への磁場の漏洩を防止するようにしているので、電子
ビームが漏洩磁場によって不正に偏向されるのを防止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に基づく電子ビーム装置の構成図、第
２図は、試料室からの漏洩磁場の様子を示す図である。 １……試料室、２……カラム ３……電子銃、４……集束レンズ ５……対物レンズ、６……試料 ７……偏向コイル、８……低透磁率部材 9,10……円板、11……シールド板

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子ビームカラム中に配置され、電子ビー
   ムを試料上に集束する集束手段と、試料室内の試料上で
   電子ビームを２次元的に走査するための走査手段とを備
   えた電子ビーム装置において、試料室の上部とカラムと
   を低透磁率部材で接続すると共に、該接続部分の試料室
   上壁の上下に、リング状の高透磁率部材を密着させたこ
   とを特徴とする電子ビーム装置。