JPH0375387A - 電子線アシスト加工装置 - 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） 本発明は、電子線により試料を加工し、あるいは試料に
デポジションを行う電子線アシスト加工装置に関する。

（従来の技術） 電子線源からの電子線を反応性ガスの導入された試料室
に、圧力制限アパーチャを通して導入させると共に試料
室の試料上に電子線を集束させ、かつ試料上で電子線を
偏向させる集束偏向装置を有し、試料を加工あるいは試
料にデポジションを行う電子線アシスト加工装置が、研
究室レベルで完成している。

（発明が解決しようとする課題） 上記の如き従来の電子線アシスト加工装置では、加工状
態を観察する場合、−旦反応性ガス等を排気して、試料
室を高真空にしてから、２次電子検出器に高電圧を印加
し、電子線で加工部分を走査して観察を行い、加工不足
であれば再度反応性ガスを導入し再加工を行うステップ
をとらざるを得なかった。

（課題を解決するための手段） 上記課題の解決のために本発明では、電子線源からの電
子線を、反応性ガスの導入された試料室に、圧力制限ア
パーチャを通して導入させると共に、前記試料室の試料
上に前記電子線を集束させ、かつ前記試料上で前記電子
線を偏向させる集束偏向装置を有し、前記試料を加工あ
るいは前記試料にデポジションを行う電子線アシスト加
工装置において、前記試料からの２次電子を検出する２
次電子検出器と、前記試料と前記２次電子検出器との間
に、前記試料からの２次電子の軌道を変化させ、前記２
次電子が前記２次電子検出に入射するまでの走行距離を
大きくさせるための磁力線を形成する磁力線形成装置と
、前記２次電子検出器の出力に応じて前記試料像を表示
する表示装置と、を設けたことを特徴とする電子線アシ
スト加工装置である。

（作用） 電子線アシスト加工装置では、反応性ガスと衝突して散
乱された電子線もエツチング、デポジションを助ける作
用を持つため、−１Ｇに反応性ガスの圧力は電子線とほ
とんど衝突を起こさないような低圧力（１０−’ｔａｒ
ｔ以下）で行う必要がある。

本発明では、試料と２次電子検出器との間において、試
料からの２次電子の軌道を変化させ、２次電子が２次電
子検出に入射するまでの走行距離を大きくさせるための
磁力線を形成する磁力線形成装置を設けたため、試料か
ら射出した２次電子は、直接２次電子検出器へ入射する
場合に比し、長い距離を移動するので、反応性ガスの分
子との衝突の機会が増える。すなわち、試料面から放出
された２次電子はこの強磁場に捉えられ、２次電子検出
器に簡単に入射せず、この磁場の磁力線の周りを多重走
行し、反応性ガスの分子とのより多くの衝突から電子−
イオン対をつくり、分子との衝突によりエネルギーを失
った後、２次電子検出器に入射するので、低い圧力の反
応性ガスの中でも、十分大きい２次電子信号を得ること
ができる。

（実施例） 第１図は本発明の電子線アシスト加工装置の実施例であ
る。電子銃１は小さいビーム径で大きいビーム電流が得
られるよう熱電界放出電子銃を用いた。３は圧力制限ア
パーチャで、電子銃室２が１Ｏ−９ｔｏｒｒの真空度に
保たれるよう、下からのコンダクタンスの小さい穴を用
いている。４はコンデンサレンズで対物レンズ７とでビ
ームを細く結像させると同時に、電子源の像を圧力隔壁
６に結像させる。電子銃室２と試料室１３とを連結し、
電子ビームの通路を形成するライナチューブ１６内を５
ａ、５ｂの排気管によって排気することにより、試料室
１３がガスで充たされている状態で電子銃室２を１０−
’ｔｏｒｒ台に排気するのを助ける。

なお、ライナチューブ１６の試料室１３例の先端には、
圧力制限アパーチャ１７が設けられ、ライナチューブ１
６内の圧力の上昇を抑えている。加工時は走査用偏向器
７ａ、７ｂを用いて加工位置あるいは加エバターンを指
定する。観察時はこれらの偏向器で加工位置を含むより
広い領域を走査して観察する。８は対物レンズ上極で上
極８より内径の大きい同下極９との間には図に破線で示
した磁力線１１が形成されている。これらの磁力綿１１
は２次電子検出電極（検出器）１０と交叉しない十分強
い磁場を持っている。そしてこの磁力線ＩＩによって、
試料１２と２次電子検出Ｈ１０との間において、試料１
２からの２次電子の軌道を変化させ、２次電子が２次電
子検出器に入るまでの走行距離を大きくさせることがで
きる。

１４は反応性ガスを試料室１３へ導入するバルブで、試
料１２のエツチングを行う時はＸｅＦ。

等を導入する。１５は排気用バルブで、導入バルブ１４
、排気用バルブ１５を用いて試料室１３内のガス圧を一
定に制御する。。

２次電子検出電極１０には＋４００Ｖが印加され、試料
室１３内のガス圧が０．　ｌ　ｔｏｒｒの時、２次電子
増倍率３００以上が得られた。

反応性ガスが満たされていて且つ反射電子、２次電子、
１次電子が飛んで来る可能性のある場所、例えば、圧力
制限アパーチャ１７、試料１２の近傍、検出器１０の表
面の部材には、レジスト、金、白金等の貴金属、セラく
ツク等のガスに犯されない材料でコーティングを行った
。

以上のような構成であるから、電子銃１からの電子ビー
ムは電子銃室２からライナチューブ１６に入り、圧力制
限アパーチャ３、Ｂｅ薄膜製隔壁６、圧力制限アパーチ
ャ１７を通り、試料１２へ入射する。電子ビームはコン
デンサレンズ４、対物レンズ７により試料１２上に合焦
され、走査用偏向器７ａ、７ｂにより試料１２上を走査
される。

その結果、試料１２を加工あるいは試料１２にデポジシ
ョンを行なうことができる。

試料１２の表面から放出された２次電子は、２次電子検
出電極１０の方向へ電界の方向が向いているので、電極
１０の方向へ加速されるが、電極１０へ達するまでの間
に磁力線１１を横切ろうとするため、２次電子はこの強
磁場に捕えられ、電極１０に簡単には入射せず、この磁
場の磁力線にからまりながら多重走行し、その間に試料
室１３内のガスの分子と衝突してこれをイオン化し、多
くの電子−イオン対を作り、エネルギーを失った後、電
極１０に入射する。

電極１０には上述の２次電子の衝突によりイオン化され
た電子も入射し、結果として、２次電子がガス中で増幅
されたことになる。

従って、電子線アシスト加工装置のような低い圧力の反
応性ガス中でも十分大きい２次電子信号を得ることがで
きる。

電極１０から得られた電気信号は、周知の電子顕微鏡と
同様に処理をされ、ＣＲＴ等の不図示の表示器に試料１
２の像が表示される。

このようにして、加工もしくはデポジションと同時に試
料１２の観察が行なえる。

また、試料近傍、圧力制限アパーチャ等電子線が入射し
易い場所には、反応性ガスによる腐蝕やデポジション（
堆積）を低減するため、反応性ガスに犯されない材料を
使用しているので、このような電子線の入射し易い場所
が犯されることによる分解掃除あるいは部品交換を行う
回数が従来より格段に減少する。

さらに、電子銃１として熱電界放出電子銃を用いている
ため、細いビームで大きいビーム電流を出すことができ
、スループットが向上する。具体的には、例えばビーム
を０．０１ｔＩｍ以下の細い直径に絞った時も、１０ｎ
Ａ以上のビーム電流を得ることができ、特に加工面積が
あまり大きくない場合にはスループントを大きくできる
。

さらにまた、電子銃ｌと試料室１３との間にＢｅの薄膜
で壁６を設けたので、正イオン等の比較的エネルギーの
低いイオンの通過を阻止することができるため、電子銃
１を保護でき、寿命を長くできる。

（発明の効果） 以上の如く本発明によれば、２次電子信号が大きい値で
得られるので、加工の進行状況を圧力が増加や真空排気
を行う事なく、加工時の圧力のままで、短時間で高分解
能の観察が可能である。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の電子線アシスト加工装置の実施例の光学系
を主として示す図である。 （主要部分の符号の説明） １・・・・・・・・・・・・・・・・・・ＴＦ電子銃、
４・・・・・・・・・・・・・・・・・・コンデンサレ
ンズ、７ａ、７ｂ・・・・・・走査用偏向器、７・・・
・・・・・・・・・・・・・・・対物レンズ、８・・・
・・・・・・・・・・・・・・・対物レンズ上極、９・
・・・・・・・・・・・・・・・・・対物レンズ下極、
１０・・・・・・・・・・・・・・・２次電子検出電極
、１１・・・・・・・・・・・・・・・磁力線、１２・
・・・・・・・・・・・・・・試料。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　電子線源からの電子線を、反応性ガスの導入された試
   料室に、圧力制限アパーチャを通して導入させると共に
   、前記試料室の試料上に前記電子線を集束させ、かつ前
   記試料上で前記電子線を偏向させる集束偏向装置を有し
   、前記試料を加工あるいは前記試料にデポジションを行
   う電子線アシスト加工装置において、 前記試料からの２次電子を検出する２次電子検出器と、 前記試料と前記２次電子検出器との間において、前記試
   料からの２次電子の軌道を変化させ、前記２次電子が前
   記２次電子検出器に入射するまでの走行距離を大きくさ
   せるための磁力線を形成する磁力線形成装置と、 前記２次電子検出器の出力に応じて前記試料像を表示す
   る表示装置と、 を設けたことを特徴とする電子線アシスト加工装置。