JPH0719554B2 - 荷電ビーム装置 - Google Patents
荷電ビーム装置Info
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- JPH0719554B2 JPH0719554B2 JP5090792A JP9079293A JPH0719554B2 JP H0719554 B2 JPH0719554 B2 JP H0719554B2 JP 5090792 A JP5090792 A JP 5090792A JP 9079293 A JP9079293 A JP 9079293A JP H0719554 B2 JPH0719554 B2 JP H0719554B2
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- JP
- Japan
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- chamber
- moving mechanism
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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
- H01J37/02—Details
- H01J37/20—Means for supporting or positioning the objects or the material; Means for adjusting diaphragms or lenses associated with the support
-
- 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
- H01J37/02—Details
- H01J37/18—Vacuum locks ; Means for obtaining or maintaining the desired pressure within the vessel
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/20—Positioning, supporting, modifying or maintaining the physical state of objects being observed or treated
- H01J2237/2005—Seal mechanisms
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electron Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、電子ビーム、イオン
ビーム等の荷電ビームを用いて、被加工試料に微細なビ
ーム加工を施したり半導体基板に微細なパターンを形成
するリソグラフィ装置や、試料の分析・評価を行う試料
分析装置などの荷電ビーム装置に関するものである。
ビーム等の荷電ビームを用いて、被加工試料に微細なビ
ーム加工を施したり半導体基板に微細なパターンを形成
するリソグラフィ装置や、試料の分析・評価を行う試料
分析装置などの荷電ビーム装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体基板に微細な電子回路パターンを
施したり、被加工試料に微細なビーム加工を施す、荷電
ビームを利用したプロセス技術においては、高精度なビ
ーム位置制御と、試料位置制御が可能な試料移動機構を
組み込んだ荷電ビーム装置が、不可欠である。これらの
荷電ビーム装置の高性能化、高機能化は、できあがった
試料の特性を大きく左右するため、重要である。
施したり、被加工試料に微細なビーム加工を施す、荷電
ビームを利用したプロセス技術においては、高精度なビ
ーム位置制御と、試料位置制御が可能な試料移動機構を
組み込んだ荷電ビーム装置が、不可欠である。これらの
荷電ビーム装置の高性能化、高機能化は、できあがった
試料の特性を大きく左右するため、重要である。
【０００３】従来、超高真空の試料チャンバを必要とす
る荷電ビーム装置では、高真空の荷電ビーム鏡体との境
界に微細な穴径を有する絞りを取付け差動排気する手法
が採られている。このような従来の装置では、超高真空
チャンバ内に組み込む各種の機能装置の構造、材料、ガ
ス放出特性、表面処理技術等によって、真空特性が異な
る。従って、真空チャンバ内に組み込む複雑でかつ高精
度な移動機構の高性能化と超高真空の達成とを両立する
ことが難しい。
る荷電ビーム装置では、高真空の荷電ビーム鏡体との境
界に微細な穴径を有する絞りを取付け差動排気する手法
が採られている。このような従来の装置では、超高真空
チャンバ内に組み込む各種の機能装置の構造、材料、ガ
ス放出特性、表面処理技術等によって、真空特性が異な
る。従って、真空チャンバ内に組み込む複雑でかつ高精
度な移動機構の高性能化と超高真空の達成とを両立する
ことが難しい。
【０００４】特に１０-7Ｐａ以下の超高真空を達成する
には、チャンバ内の構造物やチャンバの内面の表面積を
減らすこと、そのために、チャンバ内面や構造物表面の
鏡面仕上げや表面処理を施すこと、チャンバ内の構造物
やチャンバ内面をガス放出の少ない材料で構成するこ
と、が不可欠である。
には、チャンバ内の構造物やチャンバの内面の表面積を
減らすこと、そのために、チャンバ内面や構造物表面の
鏡面仕上げや表面処理を施すこと、チャンバ内の構造物
やチャンバ内面をガス放出の少ない材料で構成するこ
と、が不可欠である。
【０００５】また、移動機構は、通常すべり案内や転が
り案内を使用しているため、案内面には潤滑剤が不可欠
である。しかし、潤滑剤は、真空下ではガス放出を伴う
ため問題が多く、超高真空に適用することが困難であ
る。また、コーティング等による無潤滑の移動機構は、
超高真空下でのスティックスリップが生じるため、高精
度な駆動を困難になっている。さらに、超高真空の達成
には、チャンバ内の構造物の表面に吸着した水分を蒸発
させて排気するため、１２０〜２００℃程度のベーキン
グが不可欠であり、そのため、高精度な移動機構を超高
真空下で使用することを難しくしている。
り案内を使用しているため、案内面には潤滑剤が不可欠
である。しかし、潤滑剤は、真空下ではガス放出を伴う
ため問題が多く、超高真空に適用することが困難であ
る。また、コーティング等による無潤滑の移動機構は、
超高真空下でのスティックスリップが生じるため、高精
度な駆動を困難になっている。さらに、超高真空の達成
には、チャンバ内の構造物の表面に吸着した水分を蒸発
させて排気するため、１２０〜２００℃程度のベーキン
グが不可欠であり、そのため、高精度な移動機構を超高
真空下で使用することを難しくしている。
【０００６】特に、微細化、高精度化の要求が厳しい半
導体リソグラフィー装置では、高安定で高精度なレーザ
ー干渉測長系を組み込んで、試料位置や照射ビームの位
置座標をリアルタイムに管理している。これらの装置で
利用されている基準となるミラーや干渉計も固有の温度
係数を持っており、温度変化に対して敏感な部品であ
る。このため、環境温度を大きく変化させるベーキング
は、測長精度の低下を招く大きな要因となっている。電
子ビーム描画装置や集束イオンビーム装置には、高精度
な試料移動を行うＸＹステージが組み込まれているが、
このＸＹステージは、真空排気の上では、複雑な構造を
有することによる表面積の増大が問題であり、また、転
がり軸受け等に使用されている潤滑剤であるオイルによ
るガス放出が発生するため、これら装置の超高真空下の
使用を困難にしている。
導体リソグラフィー装置では、高安定で高精度なレーザ
ー干渉測長系を組み込んで、試料位置や照射ビームの位
置座標をリアルタイムに管理している。これらの装置で
利用されている基準となるミラーや干渉計も固有の温度
係数を持っており、温度変化に対して敏感な部品であ
る。このため、環境温度を大きく変化させるベーキング
は、測長精度の低下を招く大きな要因となっている。電
子ビーム描画装置や集束イオンビーム装置には、高精度
な試料移動を行うＸＹステージが組み込まれているが、
このＸＹステージは、真空排気の上では、複雑な構造を
有することによる表面積の増大が問題であり、また、転
がり軸受け等に使用されている潤滑剤であるオイルによ
るガス放出が発生するため、これら装置の超高真空下の
使用を困難にしている。
【０００７】一方、荷電ビームによるガスアシストエッ
チングやデポジッションでは、活性な塩素系ガスや有機
金属ガス等のガスをチャンバ内に導入するため、チャン
バ内面およびその中に組み込む構造物の耐腐食性が、問
題となる。
チングやデポジッションでは、活性な塩素系ガスや有機
金属ガス等のガスをチャンバ内に導入するため、チャン
バ内面およびその中に組み込む構造物の耐腐食性が、問
題となる。
【０００８】以上述べたように、従来技術を利用して、
超高真空や腐食性ガスに耐性のある試料チャンバや鏡体
を、通常の高真空部に近接して実現することは大変困難
を伴うものである。
超高真空や腐食性ガスに耐性のある試料チャンバや鏡体
を、通常の高真空部に近接して実現することは大変困難
を伴うものである。
【０００９】図１は、従来技術による荷電ビーム装置の
一例である電子ビーム描画装置の構造を示したものであ
る。図中、符号１は電子ビーム光学系を構成する電子光
学鏡体である。１１は高輝度な電子ビームを発生するた
めの電子銃、１２，１３，１４は電子ビームを所望する
形状に集束するための電子レンズ、１５は電子ビームの
オン／オフ制御を行うブランキング系、１６は電子ビー
ムを偏向走査するための偏向器である。１７，１８は電
子光学鏡体を真空に排気するためのポンプである。
一例である電子ビーム描画装置の構造を示したものであ
る。図中、符号１は電子ビーム光学系を構成する電子光
学鏡体である。１１は高輝度な電子ビームを発生するた
めの電子銃、１２，１３，１４は電子ビームを所望する
形状に集束するための電子レンズ、１５は電子ビームの
オン／オフ制御を行うブランキング系、１６は電子ビー
ムを偏向走査するための偏向器である。１７，１８は電
子光学鏡体を真空に排気するためのポンプである。
【００１０】また、図中、２は被加工基板を収納する試
料チャンバである。２１は試料を固定するためのホル
ダ、２２は試料を所望の位置に移動するための試料移動
機構、２３は試料またはビーム位置を測定するための基
準となるレーザ干渉用ミラー、２４はレーザ干渉計、２
５は波長安定化レーザ、２６はレーザ干渉測定用レシー
バである。また、２７は試料ステージを真空外から駆動
するためのモータであり、２８は試料チャンバの真空排
気ポンプである。なお、本構造図には、試料交換用のチ
ャンバの図示は省略してある。
料チャンバである。２１は試料を固定するためのホル
ダ、２２は試料を所望の位置に移動するための試料移動
機構、２３は試料またはビーム位置を測定するための基
準となるレーザ干渉用ミラー、２４はレーザ干渉計、２
５は波長安定化レーザ、２６はレーザ干渉測定用レシー
バである。また、２７は試料ステージを真空外から駆動
するためのモータであり、２８は試料チャンバの真空排
気ポンプである。なお、本構造図には、試料交換用のチ
ャンバの図示は省略してある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】従来の有機レジストに
微細パターンを描画し、マスクパターンを形成する電子
ビーム描画技術に比べ、無機レジストへのパターン描画
は、より微細化や清浄化処理が可能である。このような
無機レジストへのパターン描画では、加工基板表面の酸
化やガス吸着による汚染を防いだ清浄処理技術が、重要
となる。このような新しい展開では、超高真空下のリソ
グラフィ技術の開発が重要である。また、荷電ビームに
よるガスアシストエッチングやデポジッションにおいて
も、清浄表面に活性な塩素系ガスや有機金属ガス等を導
入してパターンを形成するには、チャンバおよびその中
に組み込む構造物の耐腐食性対策を施した装置が、不可
欠である。
微細パターンを描画し、マスクパターンを形成する電子
ビーム描画技術に比べ、無機レジストへのパターン描画
は、より微細化や清浄化処理が可能である。このような
無機レジストへのパターン描画では、加工基板表面の酸
化やガス吸着による汚染を防いだ清浄処理技術が、重要
となる。このような新しい展開では、超高真空下のリソ
グラフィ技術の開発が重要である。また、荷電ビームに
よるガスアシストエッチングやデポジッションにおいて
も、清浄表面に活性な塩素系ガスや有機金属ガス等を導
入してパターンを形成するには、チャンバおよびその中
に組み込む構造物の耐腐食性対策を施した装置が、不可
欠である。
【００１２】本発明は、超高真空あるいはガス導入機構
等が付帯したチャンバを有する荷電ビーム装置におい
て、清浄環境内での処理や高度なガスプロセス等を行う
ためのチャンバと、高精度な試料移動機構およびこれに
類する高度な機構を具備するチャンバとを、真空維持の
上で分離することによって、実現が困難な超高真空の維
持あるいはガス導入に伴うチャンバ内構造物の損傷の低
減を実現する荷電ビーム装置を、提供することを特徴と
している。
等が付帯したチャンバを有する荷電ビーム装置におい
て、清浄環境内での処理や高度なガスプロセス等を行う
ためのチャンバと、高精度な試料移動機構およびこれに
類する高度な機構を具備するチャンバとを、真空維持の
上で分離することによって、実現が困難な超高真空の維
持あるいはガス導入に伴うチャンバ内構造物の損傷の低
減を実現する荷電ビーム装置を、提供することを特徴と
している。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の荷電ビーム装置
は、真空度の異なるチャンバ間あるいは真空とガス導入
チャンバ間を分割して差動排気を可能にするために、一
方のチャンバ部に開口を有するフランジを取付け、この
フランジ面に対向する他方のチャンバ内にある移動機構
に移動範囲をカバーする平面を形成し、これによって、
前記チャンバの開口フランジ部と移動機構平面間を微小
な間隙に維持させ、この微小な間隙によって排気コンダ
クタンスを小さくして、真空度の異なるチャンバ間の排
気と移動機構の駆動とを同時に実現することを特徴とす
る。
は、真空度の異なるチャンバ間あるいは真空とガス導入
チャンバ間を分割して差動排気を可能にするために、一
方のチャンバ部に開口を有するフランジを取付け、この
フランジ面に対向する他方のチャンバ内にある移動機構
に移動範囲をカバーする平面を形成し、これによって、
前記チャンバの開口フランジ部と移動機構平面間を微小
な間隙に維持させ、この微小な間隙によって排気コンダ
クタンスを小さくして、真空度の異なるチャンバ間の排
気と移動機構の駆動とを同時に実現することを特徴とす
る。
【００１４】すなわち、本発明の荷電ビーム装置は、内
部に移動機構を有する真空チャンバと、試料チャンバと
を有し、前記試料チャンバ中の試料に荷電ビームを照射
する荷電ビーム装置であって、前記移動機構の前記試料
チャンバに面する表面に平面が形成され、平坦な開口面
を有するフランジが、該開口面を前記移動機構に制約を
与えることなく真空排気を可能とする微小な間隙で前記
平面に対向させて、前記真空チャンバと試料チャンバと
の間に取り付けられていることを特徴とする。
部に移動機構を有する真空チャンバと、試料チャンバと
を有し、前記試料チャンバ中の試料に荷電ビームを照射
する荷電ビーム装置であって、前記移動機構の前記試料
チャンバに面する表面に平面が形成され、平坦な開口面
を有するフランジが、該開口面を前記移動機構に制約を
与えることなく真空排気を可能とする微小な間隙で前記
平面に対向させて、前記真空チャンバと試料チャンバと
の間に取り付けられていることを特徴とする。
【００１５】なお、前記試料チャンバが超高真空下に置
かれる構成である場合と、ガス雰囲気下に置かれる構成
である場合がある。
かれる構成である場合と、ガス雰囲気下に置かれる構成
である場合がある。
【００１６】
【作用】隣接する２つの真空チャンバをそれぞれ異なっ
た真空度に維持する差動排気系では、従来、真空チャン
バ間に微小開口を有するオリフィスを介して接続するこ
とで、それぞれのチャンバの真空度を維持していた。こ
の場合、高真空側のチャンバの真空度は、隣接する低真
空側のチャンバの真空度とオレフィスの真空コンダクタ
ンス、および高真空側の容積、ガス放出量、真空ポンプ
の排気能力、リーク量によって到達真空度が決まってし
まう。
た真空度に維持する差動排気系では、従来、真空チャン
バ間に微小開口を有するオリフィスを介して接続するこ
とで、それぞれのチャンバの真空度を維持していた。こ
の場合、高真空側のチャンバの真空度は、隣接する低真
空側のチャンバの真空度とオレフィスの真空コンダクタ
ンス、および高真空側の容積、ガス放出量、真空ポンプ
の排気能力、リーク量によって到達真空度が決まってし
まう。
【００１７】本発明では、隣接する荷電ビーム鏡体また
はそれに付属するチャンバと、試料移動機構およびそれ
に類する可動機構を取付けた隣接するチャンバとの間
に、平面を有する開口フランジと移動機構部の平面を微
小な間隙で対向させて排気コンダクタンスを小さくし、
２つのチャンバ間の差動排気を実現することによって、
試料移動機構のように複雑な構造や、高精度を要するた
めに加熱したり、超高真空やガス雰囲気に維持すること
が困難である構造物を、１０-5Ｐａ程度以上の通常の真
空度のチャンバ内に設置することが可能となり、移動機
構の精度や特性を損なうことがなくなる。
はそれに付属するチャンバと、試料移動機構およびそれ
に類する可動機構を取付けた隣接するチャンバとの間
に、平面を有する開口フランジと移動機構部の平面を微
小な間隙で対向させて排気コンダクタンスを小さくし、
２つのチャンバ間の差動排気を実現することによって、
試料移動機構のように複雑な構造や、高精度を要するた
めに加熱したり、超高真空やガス雰囲気に維持すること
が困難である構造物を、１０-5Ｐａ程度以上の通常の真
空度のチャンバ内に設置することが可能となり、移動機
構の精度や特性を損なうことがなくなる。
【００１８】従来、移動機構と超高真空系との間をベロ
ーズを介して接続することで、真空維持上の問題と移動
機構の性能維持の両立を図った装置もある。しかし、こ
のような機構は、微細で高精度なパターン形成を目的と
なる半導体リソグラフィ装置や分解能が問題となる顕微
鏡等の分析・評価装置では、ベローズの変形、振動等が
移動機構の位置決め精度を低下させるため、適さない。
ーズを介して接続することで、真空維持上の問題と移動
機構の性能維持の両立を図った装置もある。しかし、こ
のような機構は、微細で高精度なパターン形成を目的と
なる半導体リソグラフィ装置や分解能が問題となる顕微
鏡等の分析・評価装置では、ベローズの変形、振動等が
移動機構の位置決め精度を低下させるため、適さない。
【００１９】これに対し、本発明では、真空度の異なる
２つのチャンバ間は微小間隙によって物理的に隔離され
ているため、ベローズのように変形による位置ズレや移
動機構の駆動や外部振動による影響を回避することがで
きる。また、本発明では、チャンバ内を排気する場合、
真空チャンバ外から平面間の間隙を大きくすることによ
って真空排気口として利用することができるため、排気
系の構造および制御を容易にすることもできる。
２つのチャンバ間は微小間隙によって物理的に隔離され
ているため、ベローズのように変形による位置ズレや移
動機構の駆動や外部振動による影響を回避することがで
きる。また、本発明では、チャンバ内を排気する場合、
真空チャンバ外から平面間の間隙を大きくすることによ
って真空排気口として利用することができるため、排気
系の構造および制御を容易にすることもできる。
【００２０】
【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。
に説明する。
【００２１】図２は、本発明の一実施例である電子ビー
ム描画装置の構造を示したものである。この装置は、超
高真空およびガス導入を可能とする試料チャンバを有す
る装置である。
ム描画装置の構造を示したものである。この装置は、超
高真空およびガス導入を可能とする試料チャンバを有す
る装置である。
【００２２】図中、３は電子ビーム光学系を構成する電
子光学鏡体である。３１は高輝度な電子ビームを発生す
るための電子銃、３２，３３，３４は電子ビームを所望
する形状に集束するための電子レンズ、３５は電子ビー
ムのオン／オフ制御を行うブランキング系、３６は電子
ビームを偏向走査するための偏向器である。３７，３８
は電子光学鏡体を真空に排気するためのポンプである。
子光学鏡体である。３１は高輝度な電子ビームを発生す
るための電子銃、３２，３３，３４は電子ビームを所望
する形状に集束するための電子レンズ、３５は電子ビー
ムのオン／オフ制御を行うブランキング系、３６は電子
ビームを偏向走査するための偏向器である。３７，３８
は電子光学鏡体を真空に排気するためのポンプである。
【００２３】また、４は被加工基板を収納する超高真空
またはガス等を導入する試料チャンバであり、５は試料
移動機構等の構造物を有するステージチャンバである。
４１は試料を固定するための試料ホルダ、４２は前記試
料ホルダ４１を後出の試料移動機構（ＸＹステージ）５
１に連動させるためのシャフトである。４３は試料移動
機構の上面と対向する平面を有する開口フランジであ
る。４４はベローズである。４５は後出の微小間隙距離
５０を制御するためのモータ等のアクチュエータであ
り、４６は前記アクチュエータ４５による駆動量を真空
中に伝える導入機構、４７は駆動量を縮小して駆動位置
へ伝える伝達機構、４８は前記伝達機構４７の動きを開
口フランジ４３に伝えるシャフトである。
またはガス等を導入する試料チャンバであり、５は試料
移動機構等の構造物を有するステージチャンバである。
４１は試料を固定するための試料ホルダ、４２は前記試
料ホルダ４１を後出の試料移動機構（ＸＹステージ）５
１に連動させるためのシャフトである。４３は試料移動
機構の上面と対向する平面を有する開口フランジであ
る。４４はベローズである。４５は後出の微小間隙距離
５０を制御するためのモータ等のアクチュエータであ
り、４６は前記アクチュエータ４５による駆動量を真空
中に伝える導入機構、４７は駆動量を縮小して駆動位置
へ伝える伝達機構、４８は前記伝達機構４７の動きを開
口フランジ４３に伝えるシャフトである。
【００２４】前記ステージチャンバ５には、試料位置の
検出とＸＹステージ５１と電子ビームの相対位置検出と
のためのレーザ干渉計として、レーザ干渉用ミラー５２
とレーザ干渉計５３とを取付けてある。また、図中、５
４は波長安定化レーザ、５５はレーザ干渉測定用レシー
バである。５６は開口フランジ４３と対向して微小な間
隙を形成するための試料移動機構５１のフランジ面であ
る。５７は試料移動機構５１を真空外から駆動するため
のモータである。５８はステージチャンバ５の排気用真
空ポンプである。また、６１は試料交換のためのサブチ
ャンバ、６２は試料チャンバ４とサブチャンバ６１との
間を隔離する仕切り弁、６３は試料交換機構である。こ
の構成図には、外部振動を減衰させるための徐振架台、
制御用エレクトロニクス、試料チャンバや試料交換サブ
チャンバの真空排気ポンプ等は省略してある。
検出とＸＹステージ５１と電子ビームの相対位置検出と
のためのレーザ干渉計として、レーザ干渉用ミラー５２
とレーザ干渉計５３とを取付けてある。また、図中、５
４は波長安定化レーザ、５５はレーザ干渉測定用レシー
バである。５６は開口フランジ４３と対向して微小な間
隙を形成するための試料移動機構５１のフランジ面であ
る。５７は試料移動機構５１を真空外から駆動するため
のモータである。５８はステージチャンバ５の排気用真
空ポンプである。また、６１は試料交換のためのサブチ
ャンバ、６２は試料チャンバ４とサブチャンバ６１との
間を隔離する仕切り弁、６３は試料交換機構である。こ
の構成図には、外部振動を減衰させるための徐振架台、
制御用エレクトロニクス、試料チャンバや試料交換サブ
チャンバの真空排気ポンプ等は省略してある。
【００２５】図３は、図２に示した実施例における試料
ホルダ４１のある試料チャンバ４と試料移動機構５１を
設置するステージチャンバ部を拡大した構成図を示した
ものである。
ホルダ４１のある試料チャンバ４と試料移動機構５１を
設置するステージチャンバ部を拡大した構成図を示した
ものである。
【００２６】図３から明らかなように、試料チャンバ４
とステージチャンバ５とは、真空排気上、開口フランジ
４３と試料移動機構５１のフランジ５６との間隙５０に
よって隔てられている。開口フランジ４３と試料チャン
バ４とは、ベローズ４４で接続することによって、前記
フランジ面５６の位置調整が可能となっている。本実施
例には、この微小間隙距離５０を真空外から調整するた
めの機構を取付けてある。その機構は、前記した微小間
隙距離５０を制御するためのモータ等のアクチュエータ
４５と、このアクチュエータ４５による駆動量を真空中
に伝える導入機構４６と、駆動量を縮小して駆動位置へ
伝える伝達機構４７と、前記伝達機構４７の動きを開口
フランジ４３に伝えるシャフト４８とからなる。フラン
ジ面を下方に押し付けるバネ機構等は省略してある。
とステージチャンバ５とは、真空排気上、開口フランジ
４３と試料移動機構５１のフランジ５６との間隙５０に
よって隔てられている。開口フランジ４３と試料チャン
バ４とは、ベローズ４４で接続することによって、前記
フランジ面５６の位置調整が可能となっている。本実施
例には、この微小間隙距離５０を真空外から調整するた
めの機構を取付けてある。その機構は、前記した微小間
隙距離５０を制御するためのモータ等のアクチュエータ
４５と、このアクチュエータ４５による駆動量を真空中
に伝える導入機構４６と、駆動量を縮小して駆動位置へ
伝える伝達機構４７と、前記伝達機構４７の動きを開口
フランジ４３に伝えるシャフト４８とからなる。フラン
ジ面を下方に押し付けるバネ機構等は省略してある。
【００２７】また、図３に示していないが、微小間隙５
０の距離は、通常使用されているギャップセンサ等によ
って直接的な測定および制御が可能である。また、微小
間隙５０の距離の調整機構を複数個取付けることによっ
て高精度な間隙調整が可能である。前記調整機構が不要
な場合は省略することが可能である。また、試料移動機
構５１のフランジ５６は、本発明の構造を分かりやすく
するために分離したものであり、試料移動機構５１と一
体構造をとることが可能なことは言うまでもない。
０の距離は、通常使用されているギャップセンサ等によ
って直接的な測定および制御が可能である。また、微小
間隙５０の距離の調整機構を複数個取付けることによっ
て高精度な間隙調整が可能である。前記調整機構が不要
な場合は省略することが可能である。また、試料移動機
構５１のフランジ５６は、本発明の構造を分かりやすく
するために分離したものであり、試料移動機構５１と一
体構造をとることが可能なことは言うまでもない。
【００２８】ところで、現在実用化されている従来の電
子ビーム描画装置の試料ステージでは、６インチ程度の
移動範囲での高さ方向の変位は１０μｍ程度である。
子ビーム描画装置の試料ステージでは、６インチ程度の
移動範囲での高さ方向の変位は１０μｍ程度である。
【００２９】そこで、図３に示したような本発明装置の
系において、アクチュエータ４５の試料移動のためのシ
ャフト径をφ２０ｍｍ、試料移動機構５１の駆動範囲を
Ｘ、Ｙ軸方向ともに±１インチ（±２５．４ｍｍ）とし
た場合、問題となるコンダクタンスを決める微小間隙５
０を０．１５ｍｍ程度に調整することは可能である。こ
こで、微小間隙５０の幅を１０ｍｍとすると、試料チャ
ンバ４とステージチャンバ５の間を仕切る微小間隙５０
の排気コンダクタンスは、Ｃ＝０．３３ ｌｉｔｅｒ／
ｓｅｃ程度となる。従って、試料移動機構５１を取付け
てあるステージチャンバ５の真空度を、４×１０-5Ｐａ
程度に維持した状態で、試料チャンバ４を１０-7Ｐａ以
下の超高真空からガス導入によって１０-3Ｐａ程度の範
囲で使用することも可能である。開口フランジ４３の形
状は、移動機構５１の移動範囲に依存するため、円形で
も矩形でもよい。
系において、アクチュエータ４５の試料移動のためのシ
ャフト径をφ２０ｍｍ、試料移動機構５１の駆動範囲を
Ｘ、Ｙ軸方向ともに±１インチ（±２５．４ｍｍ）とし
た場合、問題となるコンダクタンスを決める微小間隙５
０を０．１５ｍｍ程度に調整することは可能である。こ
こで、微小間隙５０の幅を１０ｍｍとすると、試料チャ
ンバ４とステージチャンバ５の間を仕切る微小間隙５０
の排気コンダクタンスは、Ｃ＝０．３３ ｌｉｔｅｒ／
ｓｅｃ程度となる。従って、試料移動機構５１を取付け
てあるステージチャンバ５の真空度を、４×１０-5Ｐａ
程度に維持した状態で、試料チャンバ４を１０-7Ｐａ以
下の超高真空からガス導入によって１０-3Ｐａ程度の範
囲で使用することも可能である。開口フランジ４３の形
状は、移動機構５１の移動範囲に依存するため、円形で
も矩形でもよい。
【００３０】以上の構成により、試料移動機構５１には
従来の電子ビームやイオンビーム装置で使用されている
蒸気圧の低い耐真空用グリスやオイルの使用が可能とな
る。また、前記実施例のような構造をとることによっ
て、試料ステージやレーザ干渉用ミラー部をベーキング
時の高温にさらす必要がなくなり、高安定で高精度な測
長が可能となる。本実施例のように、ベーキングやガス
導入による影響を小さくするために、レーザ干渉計ミラ
ーを熱絶縁した位置や微小間隙からのガス等による影響
の少ない位置に取付けることが可能である。直接レーザ
測長位置と試料位置の違いによるアッベの誤差は予め描
画試料パターンの計測や高さ方向の変位の測定によって
校正可能である。ベーキングが必要な試料ホルダ４１や
シャフト４２の材料には、熱膨張係数の小さいアルミナ
・セラミックや炭化硅素、石英または耐腐食性のあるチ
タン等を使用することができる。
従来の電子ビームやイオンビーム装置で使用されている
蒸気圧の低い耐真空用グリスやオイルの使用が可能とな
る。また、前記実施例のような構造をとることによっ
て、試料ステージやレーザ干渉用ミラー部をベーキング
時の高温にさらす必要がなくなり、高安定で高精度な測
長が可能となる。本実施例のように、ベーキングやガス
導入による影響を小さくするために、レーザ干渉計ミラ
ーを熱絶縁した位置や微小間隙からのガス等による影響
の少ない位置に取付けることが可能である。直接レーザ
測長位置と試料位置の違いによるアッベの誤差は予め描
画試料パターンの計測や高さ方向の変位の測定によって
校正可能である。ベーキングが必要な試料ホルダ４１や
シャフト４２の材料には、熱膨張係数の小さいアルミナ
・セラミックや炭化硅素、石英または耐腐食性のあるチ
タン等を使用することができる。
【００３１】図２に示した実施例では、電子ビーム描画
装置の場合について説明したが、集束イオンビームによ
る微細加工またはマスクレスプロセス装置においても、
図２の電子光学鏡体３の代わりにイオンビーム鏡体を取
付けることによって同様に実施することができる。ま
た、試料表面処理や超高真空下での分析・評価を必要と
する走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）、走査オージェ電子顕微
鏡（ＳＡＭ）、イオンマイクロプローブ質量分析器（Ｉ
ＭＭＡ）、拡張Ｘ線吸収端微細構造解析装置（ＥＸＡＦ
Ｓ）等についても同様に実施することができる。
装置の場合について説明したが、集束イオンビームによ
る微細加工またはマスクレスプロセス装置においても、
図２の電子光学鏡体３の代わりにイオンビーム鏡体を取
付けることによって同様に実施することができる。ま
た、試料表面処理や超高真空下での分析・評価を必要と
する走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）、走査オージェ電子顕微
鏡（ＳＡＭ）、イオンマイクロプローブ質量分析器（Ｉ
ＭＭＡ）、拡張Ｘ線吸収端微細構造解析装置（ＥＸＡＦ
Ｓ）等についても同様に実施することができる。
【００３２】顕微鏡装置では、試料移動機構の移動範囲
が電子ビーム描画装置に比べ小さいため、開口フランジ
の開口寸法を小さくすることができ、そのため、装置を
構造的に簡略化することも可能である。
が電子ビーム描画装置に比べ小さいため、開口フランジ
の開口寸法を小さくすることができ、そのため、装置を
構造的に簡略化することも可能である。
【００３３】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、荷電ビームによる微細加工や半導体リソグラフィパ
ターンの形成や分析評価を行うための荷電ビーム装置に
おいて、超高真空を要する、あるいはガス等を導入する
試料チャンバと、超高真空に維持することやガスに被爆
することが困難な真空チャンバとの間に、同心状の平面
から構成される間隙を形成し、この間隙が作る小さな排
気コンダクタンスによって、真空度の異なるそれぞれの
チャンバを所望の真空度に維持すると共に、超高真空に
維持することやガスに被爆することなく試料移動機構等
の内蔵機構の高精度を要するまたは高度な機能を有する
構造物の駆動を両立することができる。
ば、荷電ビームによる微細加工や半導体リソグラフィパ
ターンの形成や分析評価を行うための荷電ビーム装置に
おいて、超高真空を要する、あるいはガス等を導入する
試料チャンバと、超高真空に維持することやガスに被爆
することが困難な真空チャンバとの間に、同心状の平面
から構成される間隙を形成し、この間隙が作る小さな排
気コンダクタンスによって、真空度の異なるそれぞれの
チャンバを所望の真空度に維持すると共に、超高真空に
維持することやガスに被爆することなく試料移動機構等
の内蔵機構の高精度を要するまたは高度な機能を有する
構造物の駆動を両立することができる。
【図１】従来技術による荷電ビーム装置である電子ビー
ム描画装置の断面構成図である。
ム描画装置の断面構成図である。
【図２】この発明による実施例の一つである電子ビーム
描画装置の断面構成図である。
描画装置の断面構成図である。
【図３】図２に示した実施例装置のチャンバ間の微小間
隙部周辺の拡大断面構成図である。
隙部周辺の拡大断面構成図である。
１ 電子光学鏡体 ２ 試料チャンバ ３ 電子光学鏡体 ４ 試料チャンバ ５ ステージチャンバ １１ 電子銃 １２，１３，１４ 電子レンズ １５ ビームブランキング系 １６ ビーム偏向器 １７，１８ 真空ポンプ ２１ 試料ホルダ ２２ 試料移動機構 ２３ レーザ干渉ミラ ２４ レーザ干渉計 ２５ レーザ発振器 ２６ レーザ干渉測定用レシーバ ２７ 試料移動機構駆動用モータ ２８ 真空ポンプ ３１ 電子銃 ３２，３３，３４ 電子レンズ ３５ ビームブランキング系 ３６ ビーム偏向器 ３７，３８ 真空ポンプ ４１ 試料ホルダ ４２ シャフト ４３ 開口フランジ ４４ ベローズ ４５ アクチュエータ ４６ 真空導入機構 ４７ 伝達機構 ４８ シャフト ５０ 微小間隙 ５１ 試料移動機構 ５２ レーザ干渉ミラー ５３ レーザ干渉計 ５４ レーザ発振器 ５５ レーザ干渉測定用レシーバ ５６ 移動機構フランジ ５７ 試料移動機構駆動用モータ ５８ 真空ポンプ ６１ 試料交換室 ６２ 仕切り弁 ６３ 試料交換機構
Claims (3)
- 【請求項１】 内部に移動機構を有する真空チャンバ
と、試料チャンバとを有し、前記試料チャンバ中の試料
に荷電ビームを照射する荷電ビーム装置であって、 前記移動機構の前記試料チャンバに面する表面に平面が
形成され、平坦な開口面を有するフランジが、該開口面
を前記移動機構に制約を与えることなく真空排気を可能
とする微小な間隙で前記平面に対向させて、前記真空チ
ャンバと試料チャンバとの間に取り付けられていること
を特徴とする荷電ビーム装置。 - 【請求項２】 前記試料チャンバが超高真空下に置かれ
る構成であることを特徴とする請求項１に記載の荷電ビ
ーム装置。 - 【請求項３】 前記試料チャンバがガス雰囲気下に置か
れる構成であることを特徴とする請求項１に記載の荷電
ビーム装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5090792A JPH0719554B2 (ja) | 1993-03-25 | 1993-03-25 | 荷電ビーム装置 |
| US08/206,161 US5493125A (en) | 1993-03-25 | 1994-03-07 | Charged beam apparatus |
| NL9400393A NL194745C (nl) | 1993-03-25 | 1994-03-11 | Inrichting voor een geladen deeltjesbundel. |
| DE4408523A DE4408523C2 (de) | 1993-03-25 | 1994-03-14 | Vorrichtung mit geladenem Teilchenstrahl |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5090792A JPH0719554B2 (ja) | 1993-03-25 | 1993-03-25 | 荷電ビーム装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06283124A JPH06283124A (ja) | 1994-10-07 |
| JPH0719554B2 true JPH0719554B2 (ja) | 1995-03-06 |
Family
ID=14008442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5090792A Expired - Lifetime JPH0719554B2 (ja) | 1993-03-25 | 1993-03-25 | 荷電ビーム装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5493125A (ja) |
| JP (1) | JPH0719554B2 (ja) |
| DE (1) | DE4408523C2 (ja) |
| NL (1) | NL194745C (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3774558B2 (ja) * | 1998-01-23 | 2006-05-17 | 日本電子株式会社 | 荷電粒子ビーム装置における試料装置 |
| JP2002175770A (ja) | 2000-12-08 | 2002-06-21 | Hitachi Ltd | 気体排気用試料室及びそれを用いた回路パターン形成装置 |
| JP3886777B2 (ja) * | 2001-11-02 | 2007-02-28 | 日本電子株式会社 | 電子線照射装置および方法 |
| JP4262158B2 (ja) * | 2004-07-13 | 2009-05-13 | 株式会社日立ハイテクサイエンスシステムズ | 低真空走査電子顕微鏡 |
| JP4875886B2 (ja) * | 2005-11-22 | 2012-02-15 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 荷電粒子線装置 |
| JP2008166062A (ja) * | 2006-12-27 | 2008-07-17 | Hitachi High-Technologies Corp | 真空容器を持つ装置 |
| US8921811B2 (en) * | 2007-02-06 | 2014-12-30 | Fei Company | High pressure charged particle beam system |
| EP2565900B1 (en) * | 2007-11-13 | 2016-02-03 | Carl Zeiss Microscopy Limited | Beam device and system comprising a particle beam device and an optical microscope |
| US9679741B2 (en) * | 2010-11-09 | 2017-06-13 | Fei Company | Environmental cell for charged particle beam system |
| US10614995B2 (en) * | 2016-06-27 | 2020-04-07 | Cameca Instruments, Inc. | Atom probe with vacuum differential |
| CN106783493B (zh) * | 2016-12-01 | 2018-07-10 | 聚束科技（北京）有限公司 | 一种真空气氛处理装置、样品观测系统及方法 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1052542A (ja) * | 1964-01-21 | |||
| US3787696A (en) * | 1972-03-15 | 1974-01-22 | Etec Corp | Scanning electron microscope electron-optical column construction |
| US3939353A (en) * | 1972-05-22 | 1976-02-17 | Kabushiki Kaisha Akashi Seisakusho | Electron microscope specimen mounting apparatus |
| US4584479A (en) * | 1982-10-19 | 1986-04-22 | Varian Associates, Inc. | Envelope apparatus for localized vacuum processing |
| US4560880A (en) * | 1983-09-19 | 1985-12-24 | Varian Associates, Inc. | Apparatus for positioning a workpiece in a localized vacuum processing system |
| US4524261A (en) * | 1983-09-19 | 1985-06-18 | Varian Associates, Inc. | Localized vacuum processing apparatus |
| JPS6089922A (ja) * | 1983-10-24 | 1985-05-20 | Teru Barian Kk | 電子ビ−ム照射装置 |
| US4818838A (en) * | 1988-01-11 | 1989-04-04 | The Perkin-Elmer Corporation | Apparatus for preselecting and maintaining a fixed gap between a workpiece and a vacuum seal apparatus in particle beam lithography systems |
| US4833362A (en) * | 1988-04-19 | 1989-05-23 | Orchid One | Encapsulated high brightness electron beam source and system |
| JPH02139842A (ja) * | 1988-11-18 | 1990-05-29 | Nikon Corp | 電子線装置 |
| NL9000056A (nl) * | 1990-01-10 | 1991-08-01 | Philips Nv | Afsluitinrichting voor deeltjesbundel apparaat. |
-
1993
- 1993-03-25 JP JP5090792A patent/JPH0719554B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-03-07 US US08/206,161 patent/US5493125A/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-03-11 NL NL9400393A patent/NL194745C/nl not_active IP Right Cessation
- 1994-03-14 DE DE4408523A patent/DE4408523C2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NL194745C (nl) | 2003-01-07 |
| DE4408523A1 (de) | 1994-09-29 |
| JPH06283124A (ja) | 1994-10-07 |
| DE4408523C2 (de) | 2002-11-28 |
| NL9400393A (nl) | 1994-10-17 |
| US5493125A (en) | 1996-02-20 |
| NL194745B (nl) | 2002-09-02 |
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