JPH05275322A - 電子ビーム装置 - Google Patents
電子ビーム装置Info
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- JPH05275322A JPH05275322A JP4189281A JP18928192A JPH05275322A JP H05275322 A JPH05275322 A JP H05275322A JP 4189281 A JP4189281 A JP 4189281A JP 18928192 A JP18928192 A JP 18928192A JP H05275322 A JPH05275322 A JP H05275322A
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- electron
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- emitter
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
- H01J37/3174—Particle-beam lithography, e.g. electron beam lithography
- H01J37/3177—Multi-beam, e.g. fly's eye, comb probe
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- Electron Beam Exposure (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】電子エミッタ部の数を適正化して、その動作不
良に伴う照射領域の欠陥発生を回避する。また、必要最
小限度の部品交換で電子エミッタ部の故障に対応でき、
維持コストを削減する。 【構成】多数個の電子エミッタ部１０をマトリクス状ｎ
×ｍに配列してマルチ電子ビーム発生源１１を構成し、
それに対向して配置された試料の照射領域１２（大さＮ
×Ｍ）を、マルチ電子ビームで分担して照射する装置に
おいて、ｎ及びｍは前記Ｎ及びＭの少なくともそれぞれ
２倍以上に相当する値である。また、前記マルチ電子ビ
ーム発生源を、少なくとも電子エミッタ部を含む第１構
造部と、電子エミッタ部からの電子ビームを収束および
偏向操作するＮ×Ｍ個の鏡筒部を含む第２構造部とに２
分し、且つ、第１および第２構造部の相対的な位置関係
を変更可能に構成する。
良に伴う照射領域の欠陥発生を回避する。また、必要最
小限度の部品交換で電子エミッタ部の故障に対応でき、
維持コストを削減する。 【構成】多数個の電子エミッタ部１０をマトリクス状ｎ
×ｍに配列してマルチ電子ビーム発生源１１を構成し、
それに対向して配置された試料の照射領域１２（大さＮ
×Ｍ）を、マルチ電子ビームで分担して照射する装置に
おいて、ｎ及びｍは前記Ｎ及びＭの少なくともそれぞれ
２倍以上に相当する値である。また、前記マルチ電子ビ
ーム発生源を、少なくとも電子エミッタ部を含む第１構
造部と、電子エミッタ部からの電子ビームを収束および
偏向操作するＮ×Ｍ個の鏡筒部を含む第２構造部とに２
分し、且つ、第１および第２構造部の相対的な位置関係
を変更可能に構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子ビーム装置、特
に、多数のマイクロエミッタ（微小電界放出陰極とも言
う）を平面状に配列してそれぞれのマイクロエミッタか
らの放射電子を、例えば半導体に照射したりフラットパ
ネルディスプレイの発光面に照射したりする微小電界放
出陰極アレイ、例えばスピント型冷陰極と呼ばれる面電
子源（以下、マルチ電子ビーム発生源）を備えた電子ビ
ーム装置に関し、不良のマイクロエミッタを含むアレイ
の救済技術に関する。
に、多数のマイクロエミッタ（微小電界放出陰極とも言
う）を平面状に配列してそれぞれのマイクロエミッタか
らの放射電子を、例えば半導体に照射したりフラットパ
ネルディスプレイの発光面に照射したりする微小電界放
出陰極アレイ、例えばスピント型冷陰極と呼ばれる面電
子源（以下、マルチ電子ビーム発生源）を備えた電子ビ
ーム装置に関し、不良のマイクロエミッタを含むアレイ
の救済技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】近時、超ＬＳＩの微細回路パターンの作
成やその検査に、先鋭な電子ビームを利用する電子ビー
ム描画装置や電子ビーム検査装置などの電子ビーム装置
が使用されている。例えば、電子ビーム描画装置は、任
意の露光データに基づいて偏向電圧を生成し、この偏向
電圧を偏向器に与えることによって、電子ビームを自在
に偏向走査しながら、あたかも１本の筆によってパター
ンを描くようにして試料（チップ）表面に任意パターン
を形成する。
成やその検査に、先鋭な電子ビームを利用する電子ビー
ム描画装置や電子ビーム検査装置などの電子ビーム装置
が使用されている。例えば、電子ビーム描画装置は、任
意の露光データに基づいて偏向電圧を生成し、この偏向
電圧を偏向器に与えることによって、電子ビームを自在
に偏向走査しながら、あたかも１本の筆によってパター
ンを描くようにして試料（チップ）表面に任意パターン
を形成する。
【０００３】ところで、こうした既存の装置では、１本
の電子ビームを使用するために描画に多大な時間を要
し、また、大きな面積を描画しようとすると、走査領域
を逐次に移動しながら描画処理を繰り返すといったいわ
ゆるステップアンドレピートを行う必要があり、スルー
プットの面で満足のいくものではなかった。こうした欠
点を補う装置として、多数の微細電極をマトリクス状に
配列したマルチ電子ビーム発生源を備える電子ビーム装
置（以下、従来装置）が注目されている。
の電子ビームを使用するために描画に多大な時間を要
し、また、大きな面積を描画しようとすると、走査領域
を逐次に移動しながら描画処理を繰り返すといったいわ
ゆるステップアンドレピートを行う必要があり、スルー
プットの面で満足のいくものではなかった。こうした欠
点を補う装置として、多数の微細電極をマトリクス状に
配列したマルチ電子ビーム発生源を備える電子ビーム装
置（以下、従来装置）が注目されている。
【０００４】図９はそのマルチ電子ビーム発生源の要部
断面図である。基板１には、先端が鋭く尖った微細電極
２ａと該微細電極２ａの先端部を取り囲むようにして配
置されたゲート２ｂとをペアにした多数の電子エミッタ
部２が形成されており、それぞれの電子エミッタ部２か
ら引き出された多数本の電子ビーム３が、収束電極や偏
向電極４等を通過した後、試料５の表面に同時に照射さ
れるようになっている。
断面図である。基板１には、先端が鋭く尖った微細電極
２ａと該微細電極２ａの先端部を取り囲むようにして配
置されたゲート２ｂとをペアにした多数の電子エミッタ
部２が形成されており、それぞれの電子エミッタ部２か
ら引き出された多数本の電子ビーム３が、収束電極や偏
向電極４等を通過した後、試料５の表面に同時に照射さ
れるようになっている。
【０００５】また、各電子ビーム３の出口付近には、試
料５からの反射電子または２次電子（以下、反射電子で
代表）を検出するための検出器６が取り付けられてお
り、各検出器６からの信号に基づいて電子ビーム３ごと
の照射領域の状態を観測できるようになっている。この
装置では、多数本の電子ビーム３を同時に照射して大き
な領域を一度に処理できるので、スループットを格段に
向上することができる。
料５からの反射電子または２次電子（以下、反射電子で
代表）を検出するための検出器６が取り付けられてお
り、各検出器６からの信号に基づいて電子ビーム３ごと
の照射領域の状態を観測できるようになっている。この
装置では、多数本の電子ビーム３を同時に照射して大き
な領域を一度に処理できるので、スループットを格段に
向上することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来のマルチ電子ビーム発生源にあっては、図１０に示
すように、マトリクス状に配列された多数個（例えばＮ
×Ｍ個）の電子エミッタ部２からの電子ビーム３（黒丸
で示す）を使用し、試料５の表面にＮ×Ｍに相当する面
積の照射領域を形成する構成となっていたため、例えば
電子エミッタ部２が１個でも動作不良になると、照射領
域に欠陥箇所が発生するといった問題点がある。
従来のマルチ電子ビーム発生源にあっては、図１０に示
すように、マトリクス状に配列された多数個（例えばＮ
×Ｍ個）の電子エミッタ部２からの電子ビーム３（黒丸
で示す）を使用し、試料５の表面にＮ×Ｍに相当する面
積の照射領域を形成する構成となっていたため、例えば
電子エミッタ部２が１個でも動作不良になると、照射領
域に欠陥箇所が発生するといった問題点がある。
【０００７】また、多数の電子エミッタ部２と、そのエ
ミッタ部２からの電子ビーム３を収束したり偏向したり
する部分（収束電極や偏向電極４等を含む部分；一般に
鏡筒部）が一体化されていたため、電子エミッタ部２が
１個でも動作不良になると、マルチ電子ビーム発生源全
体をそっくり交換しなければならず、維持コストがかか
るといった問題点がある。 ［目的］本発明の第１の目的は、電子エミッタ部の数を
適正化することにより、欠陥救済を可能にして電子エミ
ッタ部の動作不良に伴う照射領域の欠陥発生を回避する
ことにある。
ミッタ部２からの電子ビーム３を収束したり偏向したり
する部分（収束電極や偏向電極４等を含む部分；一般に
鏡筒部）が一体化されていたため、電子エミッタ部２が
１個でも動作不良になると、マルチ電子ビーム発生源全
体をそっくり交換しなければならず、維持コストがかか
るといった問題点がある。 ［目的］本発明の第１の目的は、電子エミッタ部の数を
適正化することにより、欠陥救済を可能にして電子エミ
ッタ部の動作不良に伴う照射領域の欠陥発生を回避する
ことにある。
【０００８】また、本発明の第２の目的は、必要最小限
度の部品交換で電子エミッタ部の故障に対応でき、維持
コストの削減を図ることにある。
度の部品交換で電子エミッタ部の故障に対応でき、維持
コストの削減を図ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記第１の目
的を達成するためその原理図を図１に示すように、多数
個の電子エミッタ部１０をマトリクス状に配列してマル
チ電子ビーム発生源１１を構成し、該マルチ電子ビーム
発生源１１に対向して配置された試料の照射領域１２
を、前記電子エミッタ部１０からのそれぞれの電子ビー
ムで分担して照射する電子ビーム装置において、前記照
射領域１２の大きさをＮ×Ｍとするとき、前記マルチ電
子ビーム発生源１１を構成する電子エミッタ部１０の数
がｎ×ｍであり、ｎ及びｍは前記Ｎ及びＭの少なくとも
それぞれ２倍以上に相当する値であることを特徴とす
る。
的を達成するためその原理図を図１に示すように、多数
個の電子エミッタ部１０をマトリクス状に配列してマル
チ電子ビーム発生源１１を構成し、該マルチ電子ビーム
発生源１１に対向して配置された試料の照射領域１２
を、前記電子エミッタ部１０からのそれぞれの電子ビー
ムで分担して照射する電子ビーム装置において、前記照
射領域１２の大きさをＮ×Ｍとするとき、前記マルチ電
子ビーム発生源１１を構成する電子エミッタ部１０の数
がｎ×ｍであり、ｎ及びｍは前記Ｎ及びＭの少なくとも
それぞれ２倍以上に相当する値であることを特徴とす
る。
【００１０】また、上記第２の目的を達成するために、
前記マルチ電子ビーム発生源を、少なくとも電子エミッ
タ部を含む第１構造部と、電子エミッタ部からの電子ビ
ームを収束および偏向操作するＮ×Ｍ個の鏡筒部を含む
第２構造部とに２分し、且つ、第１および第２構造部の
相対的な位置関係を変更可能に構成したことを特徴とす
る。
前記マルチ電子ビーム発生源を、少なくとも電子エミッ
タ部を含む第１構造部と、電子エミッタ部からの電子ビ
ームを収束および偏向操作するＮ×Ｍ個の鏡筒部を含む
第２構造部とに２分し、且つ、第１および第２構造部の
相対的な位置関係を変更可能に構成したことを特徴とす
る。
【００１１】
【作用】ｎ×ｍ個の電子エミッタ部の何れか１個が動作
不良となった場合には、その動作不良の電子エミッタ部
位置に応じてマルチ電子ビーム発生源１１（又は試料）
をｘ，ｙ方向に移動させることにより、正常なＮ×Ｍ個
の電子エミッタ部による領域１２の処理が可能になる。
不良となった場合には、その動作不良の電子エミッタ部
位置に応じてマルチ電子ビーム発生源１１（又は試料）
をｘ，ｙ方向に移動させることにより、正常なＮ×Ｍ個
の電子エミッタ部による領域１２の処理が可能になる。
【００１２】また、第２構造部に含まれる鏡筒部の数が
Ｎ×Ｍ個で照射領域と同一のため、鏡筒部に無駄を生じ
ない。しかも、第１構造部に含まれる電子エミッタ部の
故障により、Ｎ×Ｍの照射領域を確保できなくなった場
合には、当該第１構造部のみを交換すればよく、維持コ
ストを削減できる。
Ｎ×Ｍ個で照射領域と同一のため、鏡筒部に無駄を生じ
ない。しかも、第１構造部に含まれる電子エミッタ部の
故障により、Ｎ×Ｍの照射領域を確保できなくなった場
合には、当該第１構造部のみを交換すればよく、維持コ
ストを削減できる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図２〜図６は本発明の請求項１および請求項２に
係る電子ビーム装置の一実施例を示す図である。なお、
以下の説明において、ｎ、ｍ、Ｎ及びＭは整数であり、
ｎは少なくともＮの２倍以上（すなわちｎ≧２Ｎ）、ｍ
は少なくともＭの２倍以上（すなわちｍ≧２Ｍ）に相当
する数である。
する。図２〜図６は本発明の請求項１および請求項２に
係る電子ビーム装置の一実施例を示す図である。なお、
以下の説明において、ｎ、ｍ、Ｎ及びＭは整数であり、
ｎは少なくともＮの２倍以上（すなわちｎ≧２Ｎ）、ｍ
は少なくともＭの２倍以上（すなわちｍ≧２Ｍ）に相当
する数である。
【００１４】図２において、電子ビーム装置２０は、多
数個（Ｎ×Ｍ個）の電子エミッタ部（図９の符号２参
照）をマトリクス状に配列して構成するマルチ電子ビー
ム発生源２１と、電子エミッタ部に必要な各種の電圧
（エミッタ電極電圧、ゲート電圧、集束電圧及び偏向電
圧等）を発生する複数個（Ｎ×Ｍ個）の電源回路を含む
電源部２２と、各電子エミッタ部に設けられた検出器
（図９の符号６参照）からの検出信号を処理する複数個
（Ｎ×Ｍ個）の信号処理回路を含む信号処理部２３と、
マルチプレクサ２４を含み、マルチプレクサ２４は、所
定のアドレス信号に従って、マルチ電子ビーム発生源２
１からのｎ×ｍ組の電源／信号線ＬａのうちのＮ×Ｍ組
を選択すると共に、選択された電源／信号線Ｌａ’に、
電源部２２からのＮ×Ｍ組の電源線Ｌｂ（例えばエミッ
タ電極電圧用、ゲート電圧用、集束電圧用及び偏向電圧
用で１組）と信号処理部２３からのＮ×Ｍ組の信号線Ｌ
ｃ（例えば信号伝達用とコントロール用で１組）を接続
する。
数個（Ｎ×Ｍ個）の電子エミッタ部（図９の符号２参
照）をマトリクス状に配列して構成するマルチ電子ビー
ム発生源２１と、電子エミッタ部に必要な各種の電圧
（エミッタ電極電圧、ゲート電圧、集束電圧及び偏向電
圧等）を発生する複数個（Ｎ×Ｍ個）の電源回路を含む
電源部２２と、各電子エミッタ部に設けられた検出器
（図９の符号６参照）からの検出信号を処理する複数個
（Ｎ×Ｍ個）の信号処理回路を含む信号処理部２３と、
マルチプレクサ２４を含み、マルチプレクサ２４は、所
定のアドレス信号に従って、マルチ電子ビーム発生源２
１からのｎ×ｍ組の電源／信号線ＬａのうちのＮ×Ｍ組
を選択すると共に、選択された電源／信号線Ｌａ’に、
電源部２２からのＮ×Ｍ組の電源線Ｌｂ（例えばエミッ
タ電極電圧用、ゲート電圧用、集束電圧用及び偏向電圧
用で１組）と信号処理部２３からのＮ×Ｍ組の信号線Ｌ
ｃ（例えば信号伝達用とコントロール用で１組）を接続
する。
【００１５】ここで、ｎ×ｍ個の電子エミッタ部のそれ
ぞれに座標（ｘ，ｙ）を与えたとすると、電源／信号線
Ｌａは、Ｌａ(1,1)からＬａ(n,m)までのｎ×ｍ組で構成
され、そのうちのＮ×Ｍ組のＬａがマルチプレクサ２４
によってＬｂ及びＬｃに接続される。なお、Ｌａの各組
は、１組づつのＬｂ及びＬｃを含む。マルチ電子ビーム
発生源２１の枠内に記載したハッチング領域２１ａは、
マルチプレクサ２４によって選択されたＮ×Ｍ個の電子
エミッタ部（以下、電子エミッタ群）を表しており、こ
の領域２１ａの面積は、図示しない試料表面の電子ビー
ム照射領域の面積とほぼ同等である。
ぞれに座標（ｘ，ｙ）を与えたとすると、電源／信号線
Ｌａは、Ｌａ(1,1)からＬａ(n,m)までのｎ×ｍ組で構成
され、そのうちのＮ×Ｍ組のＬａがマルチプレクサ２４
によってＬｂ及びＬｃに接続される。なお、Ｌａの各組
は、１組づつのＬｂ及びＬｃを含む。マルチ電子ビーム
発生源２１の枠内に記載したハッチング領域２１ａは、
マルチプレクサ２４によって選択されたＮ×Ｍ個の電子
エミッタ部（以下、電子エミッタ群）を表しており、こ
の領域２１ａの面積は、図示しない試料表面の電子ビー
ム照射領域の面積とほぼ同等である。
【００１６】図３は照射領域とマルチ電子ビーム発生源
の概念図である。マルチプレクサ２４の選択動作によっ
て、電子エミッタ群の位置をずらすことができ、照射領
域に対応させることができる。今、図４に示すように、
電子エミッタ部の１個（白丸で示す）が動作不良となっ
た場合は、その動作不良の電子エミッタ部の座標位置に
応じた好ましい選択アドレス信号をマルチプレクサ２４
に与えることにより、Ｎ×Ｍ個の電子エミッタ部で構成
される電子エミッタ群の位置（すなわち試料表面におけ
る電子ビーム照射領域）を任意にずらすことができる。
の概念図である。マルチプレクサ２４の選択動作によっ
て、電子エミッタ群の位置をずらすことができ、照射領
域に対応させることができる。今、図４に示すように、
電子エミッタ部の１個（白丸で示す）が動作不良となっ
た場合は、その動作不良の電子エミッタ部の座標位置に
応じた好ましい選択アドレス信号をマルチプレクサ２４
に与えることにより、Ｎ×Ｍ個の電子エミッタ部で構成
される電子エミッタ群の位置（すなわち試料表面におけ
る電子ビーム照射領域）を任意にずらすことができる。
【００１７】マルチ電子ビーム発生源を構成する電子エ
ミッタ部の面積（ｎ×ｍに相当）は、上記「ｎ≧２Ｎ」
及び「ｍ≧２Ｍ」の関係から、少なくとも電子ビーム照
射領域の面積（Ｎ×Ｍに相当）の４倍またはそれ以上に
する。このようにしておけば、動作不良の電子エミッタ
部の位置に制限されることなく、電子エミッタ群を適正
位置に移動して、照射領域の欠陥発生を確実に回避でき
る。
ミッタ部の面積（ｎ×ｍに相当）は、上記「ｎ≧２Ｎ」
及び「ｍ≧２Ｍ」の関係から、少なくとも電子ビーム照
射領域の面積（Ｎ×Ｍに相当）の４倍またはそれ以上に
する。このようにしておけば、動作不良の電子エミッタ
部の位置に制限されることなく、電子エミッタ群を適正
位置に移動して、照射領域の欠陥発生を確実に回避でき
る。
【００１８】図５はマルチプレクサ２４によって選択さ
れた電子エミッタ群の位置と、照射領域の関係を示す図
である。ハッチングの部分が電子エミッタ群の位置であ
る。動作不良の電子エミッタ部を避けながら、電子エミ
ッタ群の位置を適宜にずらすことができる。なお、図示
の照射領域（破線の領域）は、エミッタ群よりも広い面
積を有しているが、同一の面積であっても構わない。ち
なみに、照射領域が広い場合は、マルチ電子ビームの位
置を初期位置（図示の位置）からステップ的に移動させ
ながら、電子ビーム照射を繰り返すことになる。
れた電子エミッタ群の位置と、照射領域の関係を示す図
である。ハッチングの部分が電子エミッタ群の位置であ
る。動作不良の電子エミッタ部を避けながら、電子エミ
ッタ群の位置を適宜にずらすことができる。なお、図示
の照射領域（破線の領域）は、エミッタ群よりも広い面
積を有しているが、同一の面積であっても構わない。ち
なみに、照射領域が広い場合は、マルチ電子ビームの位
置を初期位置（図示の位置）からステップ的に移動させ
ながら、電子ビーム照射を繰り返すことになる。
【００１９】また、照射領域を複数の列に分割して、各
列ごとにステップアンドレピートを繰り返す場合には、
図６に示すように、マルチ電子ビーム発生源３０を構成
する電子エミッタ部３１の数をＡ×Ｍ’個とし、動作不
良の電子エミッタ部を含む電子エミッタ部の列を入れ替
えればよい。ここで、照射領域の大きさをＮ×Ｍとする
とき、Ａは２ないし２以上の数であり、Ｍ’はＭと同数
またはＭの整数倍の数である。
列ごとにステップアンドレピートを繰り返す場合には、
図６に示すように、マルチ電子ビーム発生源３０を構成
する電子エミッタ部３１の数をＡ×Ｍ’個とし、動作不
良の電子エミッタ部を含む電子エミッタ部の列を入れ替
えればよい。ここで、照射領域の大きさをＮ×Ｍとする
とき、Ａは２ないし２以上の数であり、Ｍ’はＭと同数
またはＭの整数倍の数である。
【００２０】図７、図８は本発明の請求項３、請求項４
および請求項５に係る電子ビーム装置の一実施例を示す
図である。なお、以下の説明において、請求項１および
請求項２に係る電子ビーム装置の一実施例と共通する部
分には、同一の符号を付すと共にその説明の重複を避け
るものとする。図７は、マルチ電子ビーム発生源の要部
構造図、並びにその駆動系、検出系および制御系の概略
ブロック線図である。
および請求項５に係る電子ビーム装置の一実施例を示す
図である。なお、以下の説明において、請求項１および
請求項２に係る電子ビーム装置の一実施例と共通する部
分には、同一の符号を付すと共にその説明の重複を避け
るものとする。図７は、マルチ電子ビーム発生源の要部
構造図、並びにその駆動系、検出系および制御系の概略
ブロック線図である。
【００２１】４０はマトリクス状のＸ電極（図示略）を
下面に形成する基板、４１はそのＸ電極上に微小ピッチ
で配列されたシリコンあるいはＴａ等の金属若しくは６
価ホウ素ランタン等からなる多数の微細電極（以下、電
子エミッタ部；代表して１つを示す）、４２はスペー
サ、４３は与えられた電極電圧に応じた大きさのビーム
電流をもつ電子ビーム４４を電子エミッタ部４１から引
き出す引出し電極（Ｙ電極）としてのゲートである。こ
れらの要素は一体として第１構造部４５を構成し、例え
ば図示しないソケットに着脱自在に取り付けられてい
る。第１構造部４５には、第１の駆動機構４６によって
多くの自由度が与えられており、例えば水平の直交２軸
（Ｘ軸、Ｙ軸）と原点回りの１軸（Ｚ軸）の計３軸、好
ましくは、さらにこれらの直交３軸回りの回転の３軸を
加えた計６軸の自由度が与えられる。
下面に形成する基板、４１はそのＸ電極上に微小ピッチ
で配列されたシリコンあるいはＴａ等の金属若しくは６
価ホウ素ランタン等からなる多数の微細電極（以下、電
子エミッタ部；代表して１つを示す）、４２はスペー
サ、４３は与えられた電極電圧に応じた大きさのビーム
電流をもつ電子ビーム４４を電子エミッタ部４１から引
き出す引出し電極（Ｙ電極）としてのゲートである。こ
れらの要素は一体として第１構造部４５を構成し、例え
ば図示しないソケットに着脱自在に取り付けられてい
る。第１構造部４５には、第１の駆動機構４６によって
多くの自由度が与えられており、例えば水平の直交２軸
（Ｘ軸、Ｙ軸）と原点回りの１軸（Ｚ軸）の計３軸、好
ましくは、さらにこれらの直交３軸回りの回転の３軸を
加えた計６軸の自由度が与えられる。
【００２２】４７は電極電圧に応じた電界を発生して電
子ビーム４４を収束させる収束電極、４８は電極電圧に
応じた電界を発生して電子ビーム４４に偏向角を与える
偏向電極、４９は試料５０の表面から放出される反射電
子５１（または２次電子）を捕捉して電気信号５２に変
換する検出器である。また、他の電極（陽極５３、第１
グランド電極５４および第２グランド電極５５）は、ゲ
ート４３の機能を補助したり、収束電極４７との間に電
子を収束する電界分布を形成したりするためのもので、
これらの他の電極には同一の電位（例えばグランド電
位）が与えられる。以上の収束電極４７、偏向電極４
８、検出器４９および他の電極は、非誘電性かつ絶縁性
を有する所定材料５６を保持体としていわゆる鏡筒部を
形成し、全体で第２構造部５７を構成している。この第
２構造部５７は、図示しない電子ビーム装置のシャーシ
または構造体に取り付けられ、あるいは、水平の直交２
軸（Ｘ軸、Ｙ軸）程度の自由度を与えるために、第２の
駆動機構５８を介して取り付けられている。
子ビーム４４を収束させる収束電極、４８は電極電圧に
応じた電界を発生して電子ビーム４４に偏向角を与える
偏向電極、４９は試料５０の表面から放出される反射電
子５１（または２次電子）を捕捉して電気信号５２に変
換する検出器である。また、他の電極（陽極５３、第１
グランド電極５４および第２グランド電極５５）は、ゲ
ート４３の機能を補助したり、収束電極４７との間に電
子を収束する電界分布を形成したりするためのもので、
これらの他の電極には同一の電位（例えばグランド電
位）が与えられる。以上の収束電極４７、偏向電極４
８、検出器４９および他の電極は、非誘電性かつ絶縁性
を有する所定材料５６を保持体としていわゆる鏡筒部を
形成し、全体で第２構造部５７を構成している。この第
２構造部５７は、図示しない電子ビーム装置のシャーシ
または構造体に取り付けられ、あるいは、水平の直交２
軸（Ｘ軸、Ｙ軸）程度の自由度を与えるために、第２の
駆動機構５８を介して取り付けられている。
【００２３】なお、５９は検出器４９からの電気信号を
処理して試料表面の状態を表す観測データ６０を生成す
る信号処理回路、６１は試料５０を載置したＸＹステー
ジ（図示略）を駆動する第３の駆動機構、６２は第１お
よび第２構造部４５、５７に与えるための各種電圧を発
生すると共に、第１〜第３の駆動機構４６、５８、６１
に与えるための制御データ６３〜６５を観測データ６０
に基づいて発生するコントローラである。
処理して試料表面の状態を表す観測データ６０を生成す
る信号処理回路、６１は試料５０を載置したＸＹステー
ジ（図示略）を駆動する第３の駆動機構、６２は第１お
よび第２構造部４５、５７に与えるための各種電圧を発
生すると共に、第１〜第３の駆動機構４６、５８、６１
に与えるための制御データ６３〜６５を観測データ６０
に基づいて発生するコントローラである。
【００２４】ここで、第１構造部４５の電子エミッタ部
４１の個数は、照射領域の大きさに相当するＮ×Ｍ個よ
りも多いｎ×ｍ個であり、そのうちのＮ×Ｍ個が選択的
に使用される（図３参照）。但し、ｎは少なくともＮの
２倍以上の（すなわちｎ≧２Ｎ）、ｍは少なくともＭの
２倍以上（すなわちｍ≧２Ｍ）に相当する整数である。
４１の個数は、照射領域の大きさに相当するＮ×Ｍ個よ
りも多いｎ×ｍ個であり、そのうちのＮ×Ｍ個が選択的
に使用される（図３参照）。但し、ｎは少なくともＮの
２倍以上の（すなわちｎ≧２Ｎ）、ｍは少なくともＭの
２倍以上（すなわちｍ≧２Ｍ）に相当する整数である。
【００２５】使用中の電子エミッタ部４１に故障※が発
生した場合には、その故障した電子エミッタ部４１を除
くＮ×Ｍ個の電子エミッタ部４１を新たに選択して、障
害を復旧するが、電子エミッタ部４１の不良個数が増え
ていくと、正常な電子エミッタ部４１だけでＮ×Ｍ個の
領域を確保できなくなる。※故障の原因は主として電子
エミッタ部４１の破壊によるものであり、他の構成部
品、例えば鏡筒部によるものはきわめてまれにしか起こ
らない。これは、電子エミッタ部４１の形状がイオン衝
撃などによって大きく変化しやすく、その変形部分に電
界が集中して電界放射電流が増大するため、ジュール熱
によって融点を越えるためと考えられている。これに対
し、鏡筒部等では電子ビームの電流密度が相当に低いた
めに、溶解を引き起こして使用不能に陥るといった障害
はまずめったに起こらない。
生した場合には、その故障した電子エミッタ部４１を除
くＮ×Ｍ個の電子エミッタ部４１を新たに選択して、障
害を復旧するが、電子エミッタ部４１の不良個数が増え
ていくと、正常な電子エミッタ部４１だけでＮ×Ｍ個の
領域を確保できなくなる。※故障の原因は主として電子
エミッタ部４１の破壊によるものであり、他の構成部
品、例えば鏡筒部によるものはきわめてまれにしか起こ
らない。これは、電子エミッタ部４１の形状がイオン衝
撃などによって大きく変化しやすく、その変形部分に電
界が集中して電界放射電流が増大するため、ジュール熱
によって融点を越えるためと考えられている。これに対
し、鏡筒部等では電子ビームの電流密度が相当に低いた
めに、溶解を引き起こして使用不能に陥るといった障害
はまずめったに起こらない。
【００２６】以上のように、本実施例では、故障の確率
が最も高い（あるいは寿命が短い）電子エミッタ部４１
を含む第１構造部４５と、ほとんど故障しない鏡筒部を
含む第２構造部５７とを別体としたので、上述したよう
に正常な電子エミッタ部４１だけでＮ×Ｍ個の領域を確
保できなくなった場合には、必要最小限の部品、すなわ
ち第１構造部４５を交換するだけで装置を復旧させるこ
とができ、電子ビーム装置の維持コストを削減すること
ができる。
が最も高い（あるいは寿命が短い）電子エミッタ部４１
を含む第１構造部４５と、ほとんど故障しない鏡筒部を
含む第２構造部５７とを別体としたので、上述したよう
に正常な電子エミッタ部４１だけでＮ×Ｍ個の領域を確
保できなくなった場合には、必要最小限の部品、すなわ
ち第１構造部４５を交換するだけで装置を復旧させるこ
とができ、電子ビーム装置の維持コストを削減すること
ができる。
【００２７】なお、第１構造部４５と第２構造部５７と
を別体としたことにより、電子ビーム４４の軸と鏡筒部
の中心軸との正確な位置合わせが必要になる。位置合わ
せ精度が０．１ｍｍ程度であれば、ステッピングモータ
やＤＣモータ駆動によるボールネジ方式あるいはＶ溝ガ
イド方式でも十分であるが、０．１μｍ以下の精度を満
足するには、ＳＴＭ（走査型トンネル顕微鏡）で実績の
ある圧電駆動方式を併用するのが効果的である。例えば
図８に示すように、ボールネジ方式あるいはＶ溝ガイド
方式で駆動されるステージ６３に、Ｚ軸用の圧電アクチ
ュエータ６４を介して第１構造部４５を取り付けると共
に、同ステージ６３に、平行位置出し用の圧電アクチュ
エータ６５を介して第２構造部５７を取り付ける。な
お、６６は第２構造部５７を保持するための枠体であ
る。これによれば、０．１ｍｍ程度までの位置合わせを
ステージ６４の移動で行うことができ、さらにこれ以下
の微細な位置合わせを圧電アクチュエータ６４、６５に
よって行うことができる。
を別体としたことにより、電子ビーム４４の軸と鏡筒部
の中心軸との正確な位置合わせが必要になる。位置合わ
せ精度が０．１ｍｍ程度であれば、ステッピングモータ
やＤＣモータ駆動によるボールネジ方式あるいはＶ溝ガ
イド方式でも十分であるが、０．１μｍ以下の精度を満
足するには、ＳＴＭ（走査型トンネル顕微鏡）で実績の
ある圧電駆動方式を併用するのが効果的である。例えば
図８に示すように、ボールネジ方式あるいはＶ溝ガイド
方式で駆動されるステージ６３に、Ｚ軸用の圧電アクチ
ュエータ６４を介して第１構造部４５を取り付けると共
に、同ステージ６３に、平行位置出し用の圧電アクチュ
エータ６５を介して第２構造部５７を取り付ける。な
お、６６は第２構造部５７を保持するための枠体であ
る。これによれば、０．１ｍｍ程度までの位置合わせを
ステージ６４の移動で行うことができ、さらにこれ以下
の微細な位置合わせを圧電アクチュエータ６４、６５に
よって行うことができる。
【００２８】また、位置合わせの評価は、以下のように
行うのが望ましい。すなわち、図７の試料５０を載置す
るＸＹステージ上の任意位置、具体的には、試料５０の
載置面以外の位置であって、且つ、マルチ電子ビームの
照射が可能な位置に、少なくともＮ×Ｍの面積をもつ基
準参照面を形成し、この基準参照面からの反射電子また
は２次電子の量をＮ×Ｍ個の検出器４９によって検出す
る。基準参照面が同一材料（例えば反射電子や２次電子
の発生効率が高いタンタルなどの重金属膜）で形成さ
れ、かつその全面が均一に仕上げられていれば、位置合
わせが正確である限り、Ｎ×Ｍの面積を持つ一様の観測
結果が得られるはずである。もし、バラツキが観測され
たときは、そのバラツキをなくすように、第１構造部４
５と第２構造部５７との相対的な位置関係を調節すれば
よい。
行うのが望ましい。すなわち、図７の試料５０を載置す
るＸＹステージ上の任意位置、具体的には、試料５０の
載置面以外の位置であって、且つ、マルチ電子ビームの
照射が可能な位置に、少なくともＮ×Ｍの面積をもつ基
準参照面を形成し、この基準参照面からの反射電子また
は２次電子の量をＮ×Ｍ個の検出器４９によって検出す
る。基準参照面が同一材料（例えば反射電子や２次電子
の発生効率が高いタンタルなどの重金属膜）で形成さ
れ、かつその全面が均一に仕上げられていれば、位置合
わせが正確である限り、Ｎ×Ｍの面積を持つ一様の観測
結果が得られるはずである。もし、バラツキが観測され
たときは、そのバラツキをなくすように、第１構造部４
５と第２構造部５７との相対的な位置関係を調節すれば
よい。
【００２９】また、電子ビームのスポット径は真円でな
ければならないが、第１構造部４５と第２構造部５７を
別体としたことによって楕円に変形することが考えられ
る。電子ビームのスポット径は、試料５０を載置するＸ
Ｙステージ上の任意位置に、反射電子または２次電子の
発生効率の異なる２種類の材料からなる基準パターンを
形成し、その基準パターンを横切るときの検出器４９の
出力から観測することができる。したがって、楕円から
真円への補正は容易に可能である。
ければならないが、第１構造部４５と第２構造部５７を
別体としたことによって楕円に変形することが考えられ
る。電子ビームのスポット径は、試料５０を載置するＸ
Ｙステージ上の任意位置に、反射電子または２次電子の
発生効率の異なる２種類の材料からなる基準パターンを
形成し、その基準パターンを横切るときの検出器４９の
出力から観測することができる。したがって、楕円から
真円への補正は容易に可能である。
【００３０】因みに、これら２つの評価方法によれば、
位置合わせやスポット径の調節だけでなく、マルチ電子
ビームの欠損（すなわち電子エミッタ部４１の故障）を
簡単に検出できるから、故障状態の自動判定（したがっ
て電子エミッタ部４１の自動置換）も可能であり、故障
の度にオペレータの手を煩わすことのない電子ビーム装
置を提供できる。
位置合わせやスポット径の調節だけでなく、マルチ電子
ビームの欠損（すなわち電子エミッタ部４１の故障）を
簡単に検出できるから、故障状態の自動判定（したがっ
て電子エミッタ部４１の自動置換）も可能であり、故障
の度にオペレータの手を煩わすことのない電子ビーム装
置を提供できる。
【００３１】
【発明の効果】本発明によれば、電子エミッタ部の数を
適正化したので、欠陥救済が可能になり、電子エミッタ
部の動作不良に伴う照射領域の欠陥発生を回避できる。
また、必要最小限度の部品交換で電子エミッタ部の故障
に対応でき、維持コストの削減を図ることができる。
適正化したので、欠陥救済が可能になり、電子エミッタ
部の動作不良に伴う照射領域の欠陥発生を回避できる。
また、必要最小限度の部品交換で電子エミッタ部の故障
に対応でき、維持コストの削減を図ることができる。
【図１】請求項１および請求項２の発明の原理図であ
る。
る。
【図２】請求項１および請求項２の発明に係る一実施例
の構成図である。
の構成図である。
【図３】請求項１および請求項２の発明に係る一実施例
の照射領域と電子エミッタ群の概念図である。
の照射領域と電子エミッタ群の概念図である。
【図４】請求項１および請求項２の発明に係る一実施例
の位置をずらした電子エミッタ群を示す図である。
の位置をずらした電子エミッタ群を示す図である。
【図５】請求項１および請求項２の発明に係る一実施例
の電子エミッタ群の位置と照射領域の関係図である。
の電子エミッタ群の位置と照射領域の関係図である。
【図６】請求項１および請求項２の発明に係る列単位に
ステップアンドレピートを行う場合の好ましい態様図で
ある。
ステップアンドレピートを行う場合の好ましい態様図で
ある。
【図７】請求項３、請求項４および請求項５の発明に係
るマルチ電子ビーム発生源の要部構造図、並びにその駆
動系、検出系および制御系の概略ブロック線図である。
るマルチ電子ビーム発生源の要部構造図、並びにその駆
動系、検出系および制御系の概略ブロック線図である。
【図８】請求項３、請求項４および請求項５の発明に係
る第１構造部と第２構造部の好ましい取り付け構造図で
ある。
る第１構造部と第２構造部の好ましい取り付け構造図で
ある。
【図９】従来例のマルチ電子ビーム発生源の断面図であ
る。
る。
【図１０】従来例の電子エミッタ部と照射領域の関係図
である。
である。
１０：電子エミッタ部 １１：マルチ電子ビーム発生源 １２：照射領域 ４５：第１構造部 ５７：第２構造部
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｊ 37/305 9172−5Ｅ Ｈ０１Ｌ 21/28 7738−4Ｍ
Claims (5)
- 【請求項１】多数個の電子エミッタ部をマトリクス状に
配列してマルチ電子ビーム発生源を構成し、該マルチ電
子ビーム発生源に対向して配置された試料の照射領域
を、前記電子エミッタ部からのそれぞれの電子ビームで
分担して照射する電子ビーム装置において、 前記照射領域の大きさをＮ×Ｍとするとき、 前記マルチ電子ビーム発生源を構成する電子エミッタ部
の数がｎ×ｍであり、 ｎ及びｍは前記Ｎ及びＭの少なくともそれぞれ２倍以上
に相当する値であることを特徴とする電子ビーム装置。 - 【請求項２】前記照射領域の大きさをＮ×Ｍとすると
き、 前記マルチ電子ビーム発生源を構成する電子エミッタ部
の数がＡ×Ｍ’であり、 Ａは少なくとも２ないし２以上の数であって、且つ、
Ｍ’は前記Ｍと同数か又はＭの整数倍の数であることを
特徴とする請求項１記載の電子ビーム装置。 - 【請求項３】前記マルチ電子ビーム発生源を、少なくと
も電子エミッタ部を含む第１構造部と、電子エミッタ部
からの電子ビームを収束および偏向操作するＮ×Ｍ個の
鏡筒部を含む第２構造部とに２分し、且つ、第１および
第２構造部の相対的な位置関係を変更可能に構成したこ
とを特徴とする請求項１または２記載の電子ビーム装
置。 - 【請求項４】試料を載置するＸＹステージ上の任意位置
に、請求項１または２記載の照射領域と同程度の面積を
持つ基準参照面を設け、 該基準参照面からの反射電子または２次電子を検出する
検出器の出力に基づいて、前記第１構造部と第２構造部
の位置関係を調節することを特徴とする請求項３記載の
電子ビーム装置。 - 【請求項５】試料を載置するＸＹステージ上の任意位置
に、反射電子または２次電子の発生効率の異なる２種類
の材料からなる基準パターンを設け、 該基準パターンからの反射電子または２次電子を検出す
る検出器の出力に基づいて、前記第２構造部における収
束量および偏向量を調節することを特徴とする請求項３
記載の電子ビーム装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18928192A JP3145491B2 (ja) | 1992-01-31 | 1992-07-16 | 電子ビーム装置 |
| US08/238,349 US5384463A (en) | 1991-06-10 | 1994-05-05 | Pattern inspection apparatus and electron beam apparatus |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1627092 | 1992-01-31 | ||
| JP4-16270 | 1992-01-31 | ||
| JP18928192A JP3145491B2 (ja) | 1992-01-31 | 1992-07-16 | 電子ビーム装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05275322A true JPH05275322A (ja) | 1993-10-22 |
| JP3145491B2 JP3145491B2 (ja) | 2001-03-12 |
Family
ID=26352572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18928192A Expired - Fee Related JP3145491B2 (ja) | 1991-06-10 | 1992-07-16 | 電子ビーム装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3145491B2 (ja) |
Cited By (18)
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|---|---|---|---|---|
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| EP0780879A3 (en) * | 1995-12-21 | 1998-01-07 | Nec Corporation | Electron beam exposure apparatus |
| WO2001075950A1 (fr) * | 2000-04-04 | 2001-10-11 | Advantest Corporation | Appareil d'exposition multifaisceau comprenant une lentille electronique multiaxe, procede de fabrication de ladite lentille, et procede de fabrication d'un dispositif a semi-conducteur |
| WO2001075951A1 (fr) * | 2000-04-04 | 2001-10-11 | Advantest Corporation | Appareil d'exposition de plusieurs faisceaux comprenant une lentille electromagnetique multiaxiale |
| WO2001075948A1 (fr) * | 2000-04-04 | 2001-10-11 | Advantest Corporation | Appareil d'exposition a des faisceaux multiples a objectif a plusieurs axes, objectif a plusieurs axes de focalisation de faisceaux d'electrons, et procede de fabrication de dispositifs semi-conducteurs |
| WO2001075947A1 (fr) * | 2000-04-04 | 2001-10-11 | Advantest Corporation | Appareil d'exposition multifaisceau comprenant une lentille elctronique multi-axiale, une lentille electronique multi-axiale pour la focalisation de faisceaux d'electrons, et procede de fabrication de dispositif semi-conducteur |
| WO2001075949A1 (fr) * | 2000-04-04 | 2001-10-11 | Advantest Corporation | Appareil d'exposition multifaisceau comprenant une lentille electronique multiaxe, et procede de fabrication d'un dispositif a semi-conducteur |
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| US6787780B2 (en) | 2000-04-04 | 2004-09-07 | Advantest Corporation | Multi-beam exposure apparatus using a multi-axis electron lens, fabrication method of a semiconductor device |
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| JP2021007073A (ja) * | 2019-06-28 | 2021-01-21 | 株式会社荏原製作所 | 電子ビーム照射装置 |
| JP2021096939A (ja) * | 2019-12-16 | 2021-06-24 | 株式会社ニューフレアテクノロジー | マルチ電子ビーム画像取得装置 |
-
1992
- 1992-07-16 JP JP18928192A patent/JP3145491B2/ja not_active Expired - Fee Related
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