JPH02139842A - 電子線装置 - Google Patents

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〕 この発明は、走査型電子顕微鏡、電子線アシストエツチ
ング装置等の電子線装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のこの種装置として、絶縁性の試料の帯電を防止す
ると共に、レジスト等からの炭素がコンタミとして試料
に付着することを避けるために、試料室に低圧力の気体
を導入する走査型電子顕微鏡が知られている。

気体としては酸素や水蒸気が用いられ、これらガスのイ
オン化によってガス導電性の生ずる現象を利用して、試
料に帯電した電荷を中和すると共に、レジスト等からの
炭素を炭酸ガスとして放出するようになっている。

そして、試料室の圧力が電子銃側に影響を与えないよう
に、差動排気を用いて電子銃側を高真空にしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の如き、従来の一差動排気を用いた装置では、差動
排気によって気体は容易に排気されるが、イオンは電子
線通路に沿って直進し、電子銃に衝突するためＬａＢａ
等の電子銃では寿命が短くなってしまうため、イオンの
衝突に強い構造を有する。

タングステン（Ｗ）の電子銃しか実質的には使えなかっ
た。

本発明の第１の目的は、試料室に低圧力の気体を充満さ
せた状態で、電子銃から射出された電子線を試料に入射
させる電子線装置において、タングステンの電子銃以外
の電子銃も、上述の差動排気を用いない場合と同程度の
寿命で用いることができるようになした電子線装置を得
ることにある。

本発明の第２の目的は第１の目的を達成するばかりでな
く、電子線装置としての機能をほとんど損なうことのな
い電子線装置を得ることにある。

本発明の第３の目的は、第１の目的を達成するばかりで
なく、電子線の盛衰がきわめて少なく、かつイオンをき
わめて良く阻止することにある。

本発明の第４の目的は第１の目的を達成するばかりでな
く、薄膜による電子ビームのボケを抑えることにある。

【課題を解決する為の手段〕

イオンが試料室から直進してきて電子銃を損傷しないよ
うに、本発明ではまずイオンはほとんど通さないが、電
子線を大部分通す薄膜によって試料室と電子銃との間の
少なくとも１ケ所を封止した。

また、本発明では、薄膜の強度を強くするため、薄膜を
曲面の一部を成す形状とした。

さらに、本発明では、電子の通過及びイオンの阻止の効
率を上げるため、薄膜を金属ベリリウム、カーボン等の
低原子番号の導電性材料で形成した。

さらにまた、本発明では、薄膜による電子線のボケの影
響を小さくするため、薄膜を電子銃が作るクロスオーバ
の像位置に設けた。

〔作　　用〕

低原子番号の薄膜では電子線は大部分透過する。

しかしイオンでは、半径が電子に比べてはるかに大きい
ため、十分薄い金属膜でも遮断できる。このような薄膜
によって試料室と電子銃とを封止することによって電子
線を試料に入射させるという本来の機能を損なうことな
く、ＬａＢ１のようなイオンの衝突に弱い構造の電子銃
の短寿命化は避けられる。また電子銃室と試料室との間
は気体を通さない上述の薄膜で仕切られているので、あ
まり厳密な差動排気を行う必要がなく、大きい排気ポン
プを必要としない。

また、薄膜で仕切られた試料室と電子銃室との圧力差が
あっても、薄膜の形状を曲面状にすることによって強度
が強く、従って、十分薄い薄膜を得ることができる。

さらに、薄膜は金属ベリリウム、カーボン等の低原子番
号の材料を用いることによって、電子の通過、イオンの
阻止をきわめて効率良く行なえる。

さらにまた、薄膜で散乱された電子線はビームのボケの
原因となるが、電子銃のクロスオーバ像位置に薄膜を設
けることによって、薄膜で散乱された電子線も、後置レ
ンズによってビーム位置に集束するため、ビーム径゛を
大きくする原因には全くならない。

〔実　施　例〕

図は本発明の実施例の走査形電子顕微鏡の説明図である
。電子銃１から放出された電子線にはレンズ３によりア
パーチャ５の付近にクロスオーバの像を形成した後、レ
ンズ７により、試料室９内でステージ１４上にＲ置され
た試料８の表面に集束される。試料室９は、不図示のロ
ータリポンプにより排気できると共に、パルプ１５を開
けることにより、ガス源１６から酸素ガス、水蒸気等を
導入できる。試料８はステージ１４によって観測したい
位置に運ばれる。また、試料室８にはゲートパルプ１１
を介して試料交換の予備室１０が接続されており、予備
室１０にはローダ１３により、試料が搬入、搬出され、
また予備室１０を排気するためにロータリポンプ１２が
接続されている。

電子銃１と試料室９との間には、アパーチャ５と対物ア
パーチャ２２とが設けられ、アパーチャ５の間口は、金
属ベリリウム、カーボン等の低原子番号の導電性薄膜６
によって完全に封止されている。アパーチャ５と対物ア
パーチャ２２との間の部屋には差動排気のために、ター
ボ分子ポンプ１８とロータリポンプ１９とが接続されて
いる。また、電子銃１とアパーチャ５との間の電子銃室
と２つのアパーチャ５．７による部屋との間はバルブ２
１を開くことにより接続することができる。

なお、イオンポンプ１７は電子銃室を排気するためのも
のであり、コイル２０は電子線２を偏向させる偏向コイ
ルである。このような構成であるがら電子銃ｌを射出し
た電子線はレンズ３で集束された後、薄膜６に入射する
が、薄膜６は薄いため少ししか電子を散乱させない、小
数の散乱された電子線はレンズ７で集束され、試料８の
表面で再び小さいビームに集束されるし、より小数の大
きい角度で散乱された電子線はレンズアパーチャ２２で
遮断され、試料室９に至らないので問題はない、薄膜６
は金属ベリリウム、カーボン等の低原子番号の導電性薄
膜であるため、電子線の減衰は少く、逆に、試料室９で
発生したイオンは薄膜６で阻止され、電子銃室にはほと
んど入り込まない。

そして、図に示したように薄膜６は曲面状をしているた
め、薄くても強度の強いものにすることができ、その結
果、電子線の減衰をきわめて少く、また、イオンは十分
阻止できる。この場合、曲面は上に凸に限定されず、下
に凸であってもよい。

バルブ２１は差圧防止用ボルダであり、排気途中や気体
導入の始めに開放するシーケンスでインターロックを取
っであるのでの、薄膜６の両側に大きな圧力差の生じる
ことを避けることができる。

そして、通常動作時は差動排気によって数ｍＴｏｒｒし
か圧力がかからないようになすため、問題はない。

なお、クロスオーバの像４が正しく薄膜６の上に形成さ
れるよう調整するには、コイル２ｏによって電子線をア
パーチャ５のエツジに直交スる方向へ走査した時に、試
料室９で得られる信号波形（試料８からの反射電子、２
次電子の不図示の検出器からの出力信号を増幅等の処理
をした後に得られる波形）の立上りが最も急になるよう
レンズ３の励磁電流を調整することにより行えばよい。

また、曲面形状の薄膜の作り方は、金属ベリリウムある
いはカーボンと化学的性質の差の大きい材質を研磨して
必要な曲率の曲面を作り、その表面に必要十分な厚さに
金属ベリリウムあるいはカーボンを蒸着し、その後、下
地の曲面治具の中央部のみ小さい穴ができるよう薬品で
溶解除去して、曲面治具から薄膜をはく離して製作すれ
ばよい。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、 （１）電子銃がイオン衝撃される事がないため、ＴＦ電
子銃の使用が可能となる。

（２）比較的小型のポンプでＬａＢ、電子銃を長寿命動
作することできる。

（３）対物レンズの下のアパーチャを比較的大きくでき
たので、大きいビーム電流が得られる。

（４）電子銃室と試料室とが気体に関しては分離されて
いるため、差動排気のための排気ポンプを小型にできる
ので、床面積を小さくでき、安価な装置となる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の電子線装置の一例の走査型電子顕微鏡の実
施例である。 〔主要部分の符号の説明〕 ６・・・・・・薄膜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 気体 （１）試料室に低圧力の気体を充満させた状態で、電子
   銃から射出された電子線を試料に入射させる電子線装置
   において、試料室と電子銃との間の少なくとも１カ所を
   薄膜で封止した事を特徴とする電子線装置。 （２）請求項（１）記載の電子線装置において前記薄膜
   は曲面の一部を成す形状であることを特徴とする電子線
   装置。 （３）請求項（１）記載の電子線装置において、前記薄
   膜は金属ベリリウム、カーボン等の低原子番号の導電性
   材料で形成されていることを特徴とする電子線装置。 （４）請求項（１）記載の電子線装置において、前記薄
   膜は電子銃が作るクロスオーバの像位置に設けられてい
   ることを特徴とする電子線装置。