JPH01105448A

JPH01105448A - 荷電粒子線装置

Info

Publication number: JPH01105448A
Application number: JP62261037A
Authority: JP
Inventors: Ryuzo Aihara; 相原　龍三; Haruo Kasahara; 春生笠原
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 1987-10-16
Filing date: 1987-10-16
Publication date: 1989-04-21

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は電子ビームやイオンビーム等の荷電粒子線装置
に関し、特に、減速した荷電粒子線をターゲットに照射
するようにした荷電粒子線装置に関する。

［従来の技術］電子ビーム装置では、ターゲットに電子ビームを照射し
、更に、その照射位置を移動させることによって、所望
図形の描画を行ったり、該電子ビームの照射に伴って発
生した２次電子等を検出し、該ターゲットの表面観察等
を行っている。ところで、加速電圧３０ｋＶで加速され
た電子ビームをターゲットに照射した場合、電子ビーム
の高いエネルギーのためにターゲットの表面部分がエツ
チングされてしまい、ターゲット表面の形状を変化させ
てしまう。このため、電子ビームの加速電圧を低くし、
ターゲットに照射される電子ビームのエネルギーを低下
させることも考えられるが、加速電圧を低くすると、集
束レンズで電子ビームを細く集束することができなくな
り、ターゲットのエツチングは回避されるものの、微細
部分への高精度の電子の照射を行うことができなくなる
。

このため、第２図に示すような電子ビーム装置が考えら
れている。図中、１は陰極、２はウェーネルト電極、３
は加速電極であり、該陰極１と加速電極３との間には、
加速電圧電源４から加速電圧が印加されている。５は対
物レンズで、アインツエル型の静電レンズであって、接
地電位の外側電極６と、レンズ電源７からレンズ電圧が
印加される中心電極８から成っている。９は偏向電極、
１０は電子ビームが照射される被描画材料や被観察試料
等のターゲット、１１は減速電場電源である。

上述した構成において、陰極１から発生し、加速電極３
によって加速された電子ビームは、中心電極８の電ｍ７
からレンズ電圧が印加されている対物レンズ５によって
ターゲット１０上に細く集束される。該電子ビームは、
該偏向電極９に印加される電圧によって偏向され、該電
子ビームのターゲット１０上の照射位置は任意に変更す
ることができ、その結果、電子ビーム描画装置では所望
の図形を描画することができ、電子ビームで表面の観察
を行う場合では、所望の観察表面が電子ビームによって
走査される。

さて、加速電圧電源４からは、例えば−３０ｋＶの加速
電圧が陰極１と加速電極３との間に印加され、電子ビー
ムは比較的高いエネルギーで対物レンズ５に入射し、従
って、該電子ビームはターゲット１０上に細く集束され
る。ここで、該ターゲット１０には電源１１から、例え
ば、−２７ｋＶの減速電圧が印加されており、その結果
、対物レンズ５の接地電位の外側電極６と該ターゲット
１０との間には電子ビームの減速電場が形成され、電子
ビームは、エネルギーが低くされてターゲット１０に照
射されることになる。すなわち、ターゲット１０に照射
される電子ビームの加速電圧は、実質的に一３ｋＶとな
る。

このように、この装置では、電子ビームは高いエネルギ
ーの状態で静電レンズに入射することから細く集束され
る一方、ターゲット１０には低いエネルギーの状態で照
射されることから、該ターゲット表面のエツチングは防
止される。従って、該ターゲットの表面形状を変えるこ
となく電子ビームをターゲットに連続して照射すること
ができる。

第３図に示した装置は、第２図の装置の変形であり、こ
の装置では、ターゲット１０を接地電位に保つようにし
ている。この第３図において、加速電極３に電源１２か
ら所定の電圧が印加されると共に、アインツエルレンズ
である対物レンズ５の外側電極６にも、電源１３から電
圧が印加されている。各電極に印加される電圧は、例え
ば、電源４から陰極１には一３ｋＶ、電源１２から加速
電極３には＋２７ｋＶ、電源１３からレンズ５の外側電
極６には＋２７ｋＶ、電源７から中心電極８には一１２
ｋＶが印加される。このような構成において、電子ビー
ムは加速電圧−３０ｋＶで加速され、該電子ビームは高
いエネルギーで対物レンズ５に入射し、細く集束される
。該対物レンズを透過した電子ビームは、＋２７ｋＶが
印加された外側電極６と接地電位のターゲット１０との
間に形成された減速電場によって減速され、実質的に一
３ｋＶの加速電圧でターゲットに照射される。

従って、この第３図の装置においても、電子ビームは高
いエネルギーで対物レンズに入射することから細く集束
される一方、ターゲット１０には低いエネルギーの状態
で照射されることから、該ターゲット表面のエツチング
は防止される。その結果、該ターゲット１０上の微細な
部分に、ターゲットの表面形状を変えることなく高精度
に電子を照射することができる。

上述した構成において、対物レンズ５とターゲット１０
との間には減速電場が形成されるが、該ターゲット１０
の表面の形状に凹凸があると、減速電場が乱されて不均
一となり、電子ビームを精度良く細く集束することが困
難となる。又、ターゲット１０が減速電場の電界に露出
しており、該ターゲットと対物レンズの外側電極との間
で微小放電が発生した時に、該ターゲットが損傷するこ
ともある。更に、該ターゲット近傍に２次電子検土器と
して接地電位のマイクロチャンネルプレートを配置した
場合、ターゲットからの２次電子は２７ｋＶの高いエネ
ルギーで加速されて検出器に入射するため、該検出器が
急速に劣化してしまう。

このような問題があるため、第４図に示すような構成が
考えられている。この構成は、第２図の装置を改良した
もので、第２図と同一部分には同一番号を付してその詳
細な説明を省略する。この構成において、対物レンズと
して磁界型レンズ２０を使用しており、該対物レンズ２
０の磁極は接地電位とされている。２１．２２．２３は
偏向コイル、アライメントコイルであり、又、２４はタ
ーゲット１０と同電位の補助電極である。２５は該ター
ゲット１０より数ｋＶ高電位のシンチレータ２６、ライ
トパイプ２７．接地電位のフォトマルチプライヤ−２８
より成る２次電子検出器である。

この構成では、電子ビームの減速電場は対物レンズ２０
の磁極と補助電極２４との間に形成され、該補助電極２
４とターゲット１０との間は等電位空間となるため、タ
ーゲット１０の表面に凹凸が存在していても減速電場は
乱されることはなく、電子ビームが不正に偏向されたり
、ボケが生じたりすることは防止される。又、ターゲッ
ト１０が減速電界に露出していないので、ターゲットと
他の部分との間で微小放電が生じることはなく、該ター
ゲットの損傷は防止される。更に、ターゲット１０への
電子ビームの照射に伴って発生した２次電子は、ターゲ
ット表面近傍に減速電場がないために、高いエネルギー
で加速されることはなく、２次電子検出器は急速に劣化
することはない。なお、第４図の装置のように、ターゲ
ット１０を接地電位とするには、対物レンズ２０の磁極
に、電子ビーム減速用の高電圧を印加すれば良い。

なお、ここまでは電子ビームを例に説明したが、イオン
ビームであっても同様である。イオンビームの場合、第
２図、第３図の構成では、各電源から印加される電圧の
極性が電子ビームと逆になり、又、第４図の例では、イ
オンビームの場合、対物レンズとして磁界型レンズに代
え、静電レンズが使用される。

［発明が解決しようとする問題点］ところで、走査電子顕微鏡やイオンビーム装置でターゲ
ットの形態観察を行う場合には、ターゲットを傾斜させ
る必要がある。しかしながら、第４図の構成では、補助
電極２４の存在によって試料傾斜の自由度がなく、ター
ゲット表面の形態観察に支障を来たす。

本発明は上述した点に鑑みてなされたもので、ターゲッ
ト近傍に等電位空間を形成するために補助電極を設けて
も、ターゲットを傾斜させることが可能な荷電粒子線装
置を提供することを目的している。

［問題点を解決するための手段］本発明に基づく荷電粒子線装置は、荷電粒子線発生源か
ら発生し加速された荷電粒子線を集束するための集束レ
ンズと、該荷電粒子線が照射されるターゲットとを備え
、該集束レンズと該ターゲットとの間に減速電場を形成
するように構成した荷電粒子線装置において、該ターゲ
ットと該集束レンズとの間に配置され、該ターゲットと
略同電位で、荷電粒子線通過孔を有した補助電極と、該
補助電極と該ターゲットとの間に配置された２次電子検
出器とを備え、該補助電極を該荷電粒子線通過孔部分を
頂点とした傘状に形成したことを特徴としている。

［実施例］以下本発明の一実施例を添附図面に基づいて詳述する。

第１図の装置は第４図に示した装置を改良したもので、
第４゛図と同一部分には同一番号を付してその詳細な説
明は省略する。第１図の装置と第４図の装置との相異点
は、補助電極２４を電子ビーム通過孔Ｏを頂点とした傘
状に形成した点であり、該補助電極は対物レンズ２０の
磁極に碍子３０を介して固定されている。

このように、本実施例では、補助電極２４を重上に形成
したので、ターゲットの形態観察を行う場合にターゲッ
ト１０を図中点線の如く傾斜させても、該ターゲットが
補助電極２４に衝突することは防止される。なお、この
実施例では、シンチレータ２６には試料電位からみて数
ｋＶ高い電位を印加しているものの、絶縁体であるライ
トパイプ２７を介してシンチレータ２６からの信号を伝
達するようにしているため、フォトマルチプライヤ−２
８を接地電位で動作させることができ、検出回路系を簡
単にすることができる。

以上本発明の一実施例を詳述したが、本発明は上述した
実施例に限定されず幾多の変形が可能である。例えば、
単一の２次電子検出器を配置したが、描画装置などでタ
ーゲットのマークを検出する場合には、軸対称に複数の
検出器を配置することは望ましい。又、電子ビームを例
に説明したが、イオンビーム装置にも本発明は適用でき
る。その場合、対物レンズとしては、通常静電型のレン
ズが使用される。

［効果］以上詳述した如く、本発明においては、補助電極を傘状
とし、該補助電極とターゲットとの間の等電位中周を広
げるようにしたので、ターゲットを傾斜させての荷電粒
子線の照射を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す図、第２図。第３図および第４図は、電子ビームを減速してターゲッ
トに照射する装置を示す図である。１・・・エミッタ　　　２・・・引出し電極３・・・加
速電極　　　５・・・対物レンズ６・・・外側電極　　
　８・・・中心電極９・・・偏向電極　　１０・・・タ
ーゲット４．７．１．１．１２．１３・・・電源２０・
・・対物レンズ　２５・・・２次電子検出器２６・・・
シンチレータ２７・・・ライトパイプ２８・・・フォトマルチプライヤ− ３０・・・碍子

Claims

【特許請求の範囲】

（１）荷電粒子線発生源から発生し加速された荷電粒子
線を集束するための集束レンズと、該荷電粒子線が照射
されるターゲットとを備え、該集束レンズと該ターゲッ
トとの間に減速電場を形成するように構成した荷電粒子
線装置において、該ターゲットと該集束レンズとの間に
配置され、該ターゲットと略同電位で、荷電粒子線通過
孔を有した補助電極と、該補助電極と該ターゲットとの
間に配置された２次電子検出器とを備え、該補助電極を
該荷電粒子線通過孔部分を頂点とした傘状に形成したこ
とを特徴とする電子ビーム装置。
（２）該荷電粒子線は電子ビームである特許請求の範囲
第１項記載の電子ビーム装置。
（３）該荷電粒子線はイオンビームである特許請求の範
囲第１項記載の電子ビーム装置。