JPH09306803A - 荷電粒子ビーム装置およびその洗浄方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 荷電粒子ビームを用いて高精度のパタ−ンを
描画することを可能とする描画装置、およびその洗浄方
法を提供することを目的とする。 【解決手段】 電子光学鏡筒と、この電子光学鏡筒内を
通過する荷電粒子ビームを偏向させる偏向手段と、前記
電子光学鏡筒内の少なくとも一部をラジカルまたはプラ
ズマを用いて洗浄する洗浄手段と、前記偏向手段により
偏向した荷電粒子ビームの所定測定値の変動を検出する
検出手段と、前記荷電粒子ビームの所定測定値の変動の
検出値が所定の範囲を越えるときに、前記洗浄手段を動
作させる手段とを具備することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、半導体素子の微細
パターンを描画するのに用いられる荷電粒子ビーム描画
装置およびその洗浄方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子ビーム描画装置を用いたパターン形
成技術は、近年の半導体デバイスパターンの微細化に伴
い、必須の技術となっている。このような半導体デバイ
スパターンの形成においては、単に微細なパターンを形
成できるというだけではなく、その形成位置を精密に制
御することが必要となる。ところで、電子光学鏡筒内部
には、運転に伴って、主に炭素から成るコンタミネーシ
ョン層が堆積することがある。このコンタミネーション
層は帯電して、その作る電場が電子の軌道を曲げてしま
い、電子の軌道が所定の位置からずれたものになるとい
うビームドリフトの問題が生ずる。これは、電子ビ−ム
に限らず、荷電粒子ビームを用いた装置においては共通
の問題である。

【０００３】ビームドリフトが生ずると、ビーム寸法の
変動、ビーム電流の変動、及び、ビーム照射位置の変動
が生じてしまう。ビームドリフトの量を許容範囲内に抑
えるには、定期的にコンタミネーション層を除去する必
要がある。その方法として、対象とする部品を鏡筒から
外し、ダウンフロープロセスを用いてコンタミネーショ
ン層を取り除くという手法が既に実用化されている。

【０００４】この手法は、図１１に示すように、ＣＦ₄
＋Ｏ₂ の混合ガス１２０を放電管１３０においてマイク
ロ波を用いて放電させ、下流に流れてくる電気的に中性
なラジカルを鏡筒に導入して反応を鏡筒１００内部で起
こさせ、例えば静電偏向電極１１０を洗浄するいわゆる
ｉｎ−ｓｉｔｕ洗浄法が提案されている。ｉｎ−ｓｉｔ
ｕ洗浄法を用いれば、鏡筒１００を解体することなく洗
浄が行えるので、装置の稼働率を向上させ、且つ解体・
再組立に伴う問題点を回避できるので、信頼性を高くす
ることができる。

【０００５】ところが、これまで洗浄方法そのものにつ
いては種々の提案がなされていたが、必要な精度を得る
ための具体的な洗浄手順について明らかにした提案につ
いては、いまだなされていない。

【０００６】また、洗浄に用いるラジカルを含む洗浄ガ
スの温度は、プラズマに比べて低温ではあるが、それで
も５０〜１００℃もある。従って、洗浄中に洗浄ガスに
曝される部品は、その温度に加熱される。しかし、荷電
粒子ビーム描画装置の機械部品は、極めて高い機械精度
が要求され、このような温度上昇は、機械精度を劣化さ
せる恐れがある。特に、ステージの位置精度は、描画精
度に決定的に影響するため、この問題は極めて深刻であ
る。

【０００７】このように、これまでに使用されている洗
浄方法では、洗浄ガスにさらされる部品の温度が上昇
し、機械精度が劣化するという問題があった。さらに、
鏡筒内部の雰囲気には、炭素水素のみならず、例えばシ
リコンを含む分子が微量に存在しうる。シリコンを含む
ガスが電子と反応して堆積物をつくると、コンタミネー
ション除去する過程でこれらが酸化され、絶縁性のシリ
コンの酸化膜を形成する恐れがある。これは、ＣＦ₄ ＋
Ｏ₂ を用いたコンタミネーション除去プロセスでは、完
全に除くことは困難である。

【０００８】このように、これまでに使用されている洗
浄方法では、残留する恐れのある絶縁性のシリコン酸化
膜を形成してしまい、それが新たなドリフトの原因とな
る恐れがあった。

【０００９】

【発明の解決しようとする課題】本発明は、以上の事情
の下になされたもので、荷電粒子ビームを用いて高精度
のパタ−ンを描画することを可能とする描画装置、およ
びその洗浄方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決する為の手段】上記課題を解決するため、
本発明（請求項１）は、電子光学鏡筒と、この電子光学
鏡筒内を通過する荷電粒子ビームを偏向させる偏向手段
と、前記電子光学鏡筒内の少なくとも一部をラジカルま
たはプラズマを用いて洗浄する洗浄手段と、前記偏向手
段により偏向した荷電粒子ビームの所定測定値の変動を
検出する検出手段と、前記荷電粒子ビームの所定測定値
の変動の検出値が所定の範囲を越えるときに、前記洗浄
手段を動作させる手段とを具備することを特徴とする荷
電粒子ビーム装置を提供する。

【００１１】本発明（請求項２）は、上記荷電粒子ビー
ム装置（請求項１）において、前記偏向手段が、所定の
寸法の成形ビームを得るための成形偏向手段であり、前
記検出手段が、成形偏向手段を動作させてビーム寸法を
変化させた後の成形ビームの寸法の時間変動を検出する
手段であり、前記洗浄手段を動作させる手段が、検出さ
れたビーム寸法の変動が所定の範囲を越えるときに、前
記成形偏向手段または前記成形偏向手段を動作させたと
きに荷電粒子ビームの流入量が変化する領域のすくなく
とも一部にプラズマまたはラジカルを流す機能を有する
ことを特徴とする。

【００１２】本発明（請求項３）は、上記荷電粒子ビー
ム装置（請求項１）において、前記偏向手段が、荷電粒
子ビームをブランク状態からアンブランク状態にするビ
ームブランキング用偏向手段であり、前記検出手段が、
ビームブランキング用偏向手段を動作させてビームをブ
ランク状態からアンブランク状態にした後のブランキン
グ用のアパーチャよりも下流のビーム電流の変動を検出
する手段であり、前記洗浄手段を動作させる手段が、検
出されたビーム電流の変動が所定の範囲を越えるとき
に、前記ビームブランキング用偏向手段またはビームブ
ランキング用偏向手段を動作させるときに電子の流入量
が変化する領域のすくなくとも一部にプラズマまたはラ
ジカルを流す機能を有することを特徴とする。

【００１３】本発明（請求項４）は、上記荷電粒子ビー
ム装置（請求項１）において、前記偏向手段が、荷電粒
子ビームを試料上の所定位置に照射するための対物偏向
手段であり、前記検出手段が、対物偏向手段を動作させ
てビームの試料上の位置を変化させた後の試料上のビー
ム位置の変動を検出する手段であり、前記洗浄手段を動
作させる手段が、検出されたビーム位置の変動が所定の
範囲を越えるときに、前記対物偏向手段または対物偏向
手段を動作させるときに電子の流入量が変化する領域の
すくなくとも一部にプラズマまたはラジカルを流す機能
を有することを特徴とする。

【００１４】本発明（請求項５）は、荷電粒子ビーム装
置の電子光学鏡筒内の少なくとも一部をラジカルまたは
プラズマを用いて洗浄する工程と、前記電子光学鏡筒内
の洗浄された部分に冷却ガスを流す工程とを具備するこ
とを特徴とする荷電粒子ビーム装置の洗浄方法を提供す
る。

【００１５】本発明（請求項６）は、原料ガスを放電さ
せてプラズマを形成する工程と、前記プラズマまたはプ
ラズマにより生じたラジカルを含むガスを用いて、荷電
粒子ビーム装置の電子光学鏡筒内の少なくとも一部を洗
浄する工程とを具備し、前記原料ガスは、フッ化ゼノン
を含有することを特徴とする荷電粒子ビーム装置の洗浄
方法を提供する。

【００１６】本発明の第１の態様（請求項１）では、偏
向手段により偏向した荷電粒子ビームの所定測定値の変
動を検出し、この変動の検出値が所定の範囲を越えると
きに、前記洗浄手段を動作させ、電子光学鏡筒内の少な
くとも一部をラジカルまたはプラズマを用いて洗浄す
る。

【００１７】すなわち、本発明の第１の態様では、電子
光学鏡筒内のコンタミネ−ションの堆積により生じた荷
電粒子ビームの所定測定値の変動を検出し、精度を確認
する作業と、洗浄ガスを用いる洗浄プロセスとを交互に
行うものである。洗浄プロセスは、荷電粒子ビームの所
定測定値の変動が所定の範囲内となるまで繰り返し行な
われる。このように、精度の向上が確認されるまで洗浄
が行われるので、洗浄によって確実に高い機械精度を得
ることが可能となる。

【００１８】本発明の第２の態様（請求項５）では、電
子光学鏡筒内のコンタミネ−ションを洗浄する工程の後
に、洗浄された部分に冷却ガスを流す工程が行なわれ、
この２つの工程の組合せが少なくとも１サイクル行なわ
れる。

【００１９】すなわち、本発明の第２の態様では、洗浄
する工程の後に冷却ガスを流す工程が行なわれるので、
洗浄の際の化学反応により生じた洗浄された部分の温度
の上昇が抑えられ、それによって、高い機械的精度を維
持することができる。

【００２０】本発明の第３の態様（請求項６）では、電
子光学鏡筒内のコンタミネ−ションの洗浄に用いられる
原料ガスが、フッ化ゼノンを含有している。そのため、
従来のＣＦ₄ とＯ₂ との組合せによっては行なうことが
困難であったシリコンを含むコンタミネ−ションを効果
的に洗浄・除去することが可能となった。

【００２１】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例につ
いて説明する。図１は、本発明の方法を適用した描画装
置の電子光学鏡筒の構成を概念的に示したものである。
図１において、カソード１より引き出された電子ビーム
３は、アノード２との間の電場により加速され、コンデ
ンサーレンズ４，５によってクロスオーバがブランキン
グアパーチャ７に来るように収束され、上流側の第１成
形アパーチャ８を照射する。第１成形成形アパーチャ８
の像は、プロジェクタレンズ９，１１によって下流側の
第２成形アパーチャ１２上に結像される。

【００２２】第２成形アパーチャ１２を通過したビーム
は、アパーチャ１３を通過した後、縮小レンズ１４によ
って縮小され、さらに対物レンズ１６によって縮小され
て、可動ステージ３６上の試料上に照射される。但し、
この例では試料の代わりにファラデーカップ２１にビー
ムを入射させている場合が示されている。

【００２３】ここで、ブランキング用偏向電極６の間に
電圧が加えられると、電子ビームの軌道が曲げられ、電
子ビームはブランキングアパーチャ７またはアパーチャ
１３によって遮断される。また、成形偏向電極１０の間
に電圧を加えることにより、第１成形アパーチャ８の像
と、第２成形アパーチャ１２との重なりを調整し、これ
によってビームの寸法を変化させる。また、対物偏向電
極１６に電圧を加えることにより、試料上のビームの照
射位置を変更する。

【００２４】ゲートバルブ２６，２７，２８は、洗浄対
象領域にラジカルを含むガスを導入する場合に開けるゲ
ートバルブである。また、ゲートバルブ２９，３０，３
１はその際に洗浄後のガスを排気するために開けるゲー
トバルブである。以上のように構成される描画装置の電
子光学鏡筒を用いて、本実施例に係る洗浄方法を説明す
る。

【００２５】まず、ビームが成形偏向器１０を含む領域
を常に通過している状態に保つ。対物偏向器１５には電
圧を加えず、ビームはすべてファラデーカップ２１に入
射させ、ビーム電流を測定する。次に、成形偏向器１０
に電圧を加えてビームを偏向させ、ビームの第２成形ア
パーチャ１２に対する透過量を変化させる。この時、ア
パーチャ８，１２での散乱・反射電子も軌道が変化し、
結果として、成形偏向電極１０の表面やその周囲への流
入電流が変化する。

【００２６】流入電流が変化する領域に高抵抗のコンタ
ミネーション膜が存在すると、その帯電量が変化し、従
って、帯電したコンタミネーション層によって発生する
電場が変化し、その結果、ビーム軌道も変化する。多く
の場合に帯電量の変化の時定数は、電極に加えた電圧の
変化の時定数よりも遙かに長く、数秒から数分である。
ビーム軌道の変化は、即ち、第２成形アパーチャ１２に
対する透過電流の変化につながる。従って、ファラデー
カップ２１で観測される電流は、時間軸の原点を成形偏
向電極に加える電圧を変化させた時にとると、図２に示
すようなものとなる。この例では、４分間の変動を測定
している。許容される変動幅が図に示した程度である
と、この例では許容範囲を越えている。成形偏向電極付
近のビームドリフトは、ビーム寸法の変動として現れ
る。従って、変動幅の許容範囲は、予め描画時のビーム
寸法測定等から決めておくことができる。この状態にな
ると、洗浄作業を開始する。

【００２７】洗浄作業は、次のようにして行なわれる。
まず、ゲートバルブ１９を閉じる。次いで、図１には示
していない鏡筒及び試料室の高真空排気用のポンプのゲ
ートバルブを閉じる。次に、ゲートバルブ２７及び２９
〜３１を開き、ラジカルを含むガス３４を鏡筒内部に導
入する。ラジカルを含むガスは、成形偏向電極表面及び
その付近の表面に堆積したコンタミネーション層と反応
してこれを取り除く。反応後のガスは、ドライポンプ２
２により外部に排気される。

【００２８】このような洗浄操作を適当な時間行った
後、ゲートバルブ２７を閉じ、鏡筒内を排気した後、ゲ
ートバルブ２９〜３１を閉じ、真空排気用のポンプのゲ
ートバルブを開けて、鏡筒内部及び試料室を排気する。
所定の圧力が得られた後、ゲートバルブ１９を開け、ビ
ームをファラデーカップ２１まで通す。次に、再び、成
形偏向器を動作させてビーム電流の変動があるかどうか
を測定する。もし、変動が許容範囲よりも大きければ、
変動が許容範囲よりも小さくなるまで洗浄を繰り返す。
変動が許容範囲よりも小さければ、次のようにして、ブ
ランキング用偏向電極６を動作させた時のビームドリフ
トを測定する。

【００２９】まず、ブランキング用偏向電極６に電圧を
印加して、ビームをブランキングアパーチャ７若しくは
アパーチャ１３により遮断する。例えば、数分後、ブラ
ンキング用電極６を接地してビームをアンブランク状態
にする。この時、ブランキング用偏向電極６の表面及び
その付近の表面に、高抵抗のコンタミネーション層が堆
積していると、成形偏向器の場合の説明で述べたと同様
の理由により、ビーム軌道が変化する。このとき、ファ
ラデーカップ２１で観測される電流は、時間軸の原点を
ブランキング用偏向電極へ加えた電圧を変化させた時に
とると、図３に示すようなものとなる。この例では、４
分間の変動を測定している。

【００３０】許容される変動幅が図３に示した程度であ
ると、この例では許容範囲を越えている。ブランキング
用偏向電極付近でビームドリフトがあると、試料上の電
流密度の変動が生じ、結果として照射量の変動が起き
る。従って、許容範囲は予め描画時の照射量測定等から
決めておくことができる。この状態から洗浄作業を開始
する。

【００３１】まず、図１のゲートバルブ１９を閉じる。
次に、図には示していない鏡筒及び試料室の高真空排気
用のポンプのゲートバルブを閉じる。次いで、ゲートバ
ルブ２６及び２９〜３１を開き、ラジカルを含むガス３
４を鏡筒内部に導入する。ラジカルを含むガスは、成形
偏向電極表面及びその付近の表面に堆積したコンタミネ
ーション層と反応してこれを取り除く。反応後のガス
は、ドライポンプ２２により外部に排気される。このよ
うな洗浄操作を適当な時間行った後、ゲートバルブ２６
を閉じ、鏡筒内を排気した後、ゲートバルブ２９〜３１
を閉じ、高真空排気用のポンプのゲートバルブを開け
て、鏡筒内部及び試料室を排気する。

【００３２】所定の圧力が得られた後、ゲートバルブ１
９を開け、ビームをファラデーカップ２１まで通す。次
いで、再びブランキング用偏向器を動作させて、ビーム
電流の変動があるかどうかを測定する。もし、変動が許
容範囲よりも大きければ、変動が許容範囲よりも小さく
なるまで洗浄を繰り返す。変動が許容範囲よりも小さけ
れば、次に、対物偏向電極１５を動作させた時のビーム
ドリフトを測定する。このとき、成形偏向器１０付近を
洗浄しないのは、既に洗浄を行っているからである。

【００３３】対物偏向電極を動作させた時の試料上のビ
ーム位置の変動の測定方法は、次の通りである。図４
（ａ）は、試料上のマーク３５の上を矩形ビーム３７を
走査する様子を示す。マーク３５の位置は、予め測定し
てあるものとする。対物偏向電極を動作させて、このマ
ーク３５上にビーム３７を移動させ、次いで、対物偏向
電極を用いてビームを一定の微小振幅で互いに垂直な二
方向に振動させる。この時のマーク信号は、両方向とも
図４（ｂ）に示すようになる。この信号の面積中心の位
置がビームの相対位置を与える。

【００３４】ここで、対物偏向電極表面或いはその近傍
表面に高抵抗のコンタミネーション層が堆積している
と、対物偏向電極を働かせたことにより、その帯電量が
変化し、それに伴い、試料上のビーム位置が移動したと
すると、上記の信号の面積中心の位置は変動する。これ
を２次元的に図示すれば、例えば図５に示すようにな
る。もし、この変動が許容される値より大きい場合は、
洗浄作業を開始する。対物偏向器付近でのビームドリフ
トは、ビーム照射位置の変動を起こす。従って、許容範
囲は、試料描画時の必要な描画位置精度から決定する。

【００３５】まず、図１のゲートバルブ１９を閉じる。
次いで、図には示していない鏡筒及び試料室の高真空排
気用のポンプのゲートバルブを閉じる。次に、ゲートバ
ルブ２８及び２９〜３１を開き、ラジカルを含むガス３
４を鏡筒内部に導入する。ラジカルを含むガスは対物偏
向電極表面及びその付近の表面に堆積したコンタミネー
ション層と反応させてこれを取り除く。反応後のガス
は、ドライポンプ２２により外部に排気される。適当な
時間洗浄を行った後、ゲートバルブ２８を閉じ、鏡筒内
を排気した後、ゲートバルブ２９〜３１を閉じ、高真空
排気用のポンプのゲートバルブを開けて、鏡筒内部及び
試料室を排気する。

【００３６】所定の圧力が得られた後、ゲートバルブ１
９を開け、ビーム試料上に通す。次に、再び、対物偏向
器を働かせてビーム位置の変動があるかどうかを測定す
る。もし、変動が許容範囲よりも大きければ、変動が許
容範囲よりも小さくなるまで洗浄を繰り返す。

【００３７】以上の洗浄工程により、鏡筒内部でのビー
ムドリフトを取り除くことができる。これにより、高い
ビーム寸法精度、照射量精度、及び描画位置精度が得ら
れる。これら一連の作業を図６に流れ図で示す。

【００３８】ここまでは鏡筒内の３種類の洗浄工程を連
続して行う場合を示した。この場合、まず、成形偏向電
極付近の洗浄を先に行うのは、次の理由による。ブラン
キング用偏向電極６を動作させてビームをブランクある
いはアンブランクする場合には、成形偏向器付近の表面
への電流の流入量も変化する。従って、もし、電流変化
が観測された場合にも、それが成形偏向器付近のコンタ
ミネーション層によるものか、ブランキング用電極付近
のコンタミネーション層によるものかが判別できない。
よって、まず、成形偏向器付近の洗浄を行う必要があ
る。

【００３９】もちろん、経験的にどれか一カ所のみを洗
浄すべきことが分かっている時には、その箇所のみを洗
浄すればよいことは言うまでもない。以上のように、本
発明の第１の態様に係る洗浄方法を用いることにより、
高い描画精度を保つことができる。

【００４０】以下、本発明の第２の態様に係る実施例に
ついて説明する。図７は、本発明の第２の態様に係る方
法を適用した電子光学鏡筒の構成を示す図である。この
例では、被洗浄物である静電偏向電極４３，４４、及び
ステージ４６には温度センサー５９ａ，５９ｂ，５９ｃ
が設けられており、これら温度センサー５９ａ，５９
ｂ，５９ｃにより、洗浄時の電極４３，４４、ステージ
４６の温度変化を測定するようにされている。

【００４１】測定回路５４は、マイクロ波電源の他、ガ
ス供給バルブ４９〜５１、マスフローコントローラ５５
ａ，５５ｂ，５５ｃ及び原料ガスの温度も制御する。こ
こで行われる洗浄工程は、２つの工程からなる。第２の
工程は、ＣＦ₄ ＋Ｏ₂ を流しながら放電管４７で放電さ
せて、ＯやＦのラジカルを発生させ、これを鏡筒内に流
してコンタミネーション層を除去する前工程である。第
２の工程は、Ｎ₂ を流しながら放電管４７で放電させ
て、Ｎのラジカルを発生させ、これを鏡筒内に流して、
前工程で形成された金の酸化膜を除去する後工程であ
る。

【００４２】前工程では、ＣＦ₄ ＋Ｏ₂ を放電管に導入
して放電させ、ＯやＦのラジカルを発生させ、鏡筒内部
に流すが、このとき制御回路５４は、測定個所のいずれ
かの温度が許容出来る最高温度Ｔ_H を越えた場合に、マ
イクロ波電源４８のスイッチを切り、放電管４７での放
電を停止する。マイクロ波電源４８を切った後、バルブ
４９，５０が閉じられ、バルブ５１が開かれ、冷却用の
Ｎ₂ が鏡筒内部に導かれる。

【００４３】Ｎ₂ の温度は、例えば運転時の部品の温度
よりも２度低くする。Ｔ_H としては、例えば運転時の温
度よりも５度程度高くとる。放電時は鏡筒内部の圧力は
数トル程度であるが、冷却時には大気圧に近くすること
が冷却効率を高くする上で望ましい。但し、急激に冷却
することが好ましくない場合には、冷却ガスの流量を徐
々に増加する様にすれば良い。

【００４４】この冷却工程において、温度の最も高い点
の温度が最低温度Ｔ_L よりも低くなった時点で、Ｎ₂ の
温度はほぼＴ_L に設定され、すべての測定点での温度が
ほぼＴ_L になるまで流される。Ｔ_L としては、例えば装
置の運転時の温度とする。この時点で、バルブ５１が閉
じられて、一旦鏡筒内を排気され、その後、バルブ４
９，５０が開かれ、ＣＦ₄ とＯ₂ が放電管４７に導入さ
れる。

【００４５】次に、マイクロ波電源４８のスイッチが入
れられ、洗浄工程が再開する。以上述べたプロセスをコ
ンタミネーション層が除去されるまで繰り返す。これに
より、前工程において鏡筒内部の被洗浄物の温度上昇を
最小限に抑えながら、十分な洗浄効果が得られる。

【００４６】ところで、発明者らは先に、ＣＦ₄ ＋Ｏ₂
を用いた洗浄によって金の表面が酸化されるが、Ｎ₂ の
ラジカルを流すことで金の酸化膜を除去できることを見
いだした。従って、図７〜９に示す例では、ＣＦ₄ ＋Ｏ
₂ を用いた洗浄工程の後にＮ₂ を流して放電させ、窒素
ラジカルを発生させて鏡筒内に流すという後工程を行な
う構成となっている。

【００４７】この後工程においても、被洗浄物の温度上
昇は前工程と同様に起こる。この場合にも、前工程を行
う場合と全く同様に、測定個所の温度がＴ_H を越えた時
点で、マイクロ波電源４８のスイッチを切った後、Ｎ₂
の流量を増やして、被洗浄物の温度上昇を抑えることが
できる。必要に応じて後工程と冷却工程を繰り返すこと
は前工程の場合と全く同様である。これらを含めた洗浄
工程の概略フローチャートを図８に示す。

【００４８】また、対象とする部分の温度の変化を直接
測定することが難しい場合には、予め被洗浄物の温度変
化を計算或いは実験によって求めておき、そのデータに
基づいて洗浄工程と冷却工程の時間配分をプログラムす
ることも可能である。

【００４９】図７に示す実施例は、洗浄機構を有する鏡
筒について説明したが、本発明はこれに限定されること
なく、例えば図９に示すような、洗浄室５６内に被洗浄
物５７を収容し、被洗浄物５７表面のコンタミネ−ショ
ン層を洗浄する場合にも同様に適用可能である。

【００５０】以上、ＣＦ₄ ＋Ｏ₂ を用いた前工程と、Ｎ
₂ を用いた後工程とからなる洗浄工程に冷却工程を組み
合わせた場合について説明したが、本発明は上記の実施
例に限定されない。例えば、冷却工程は洗浄工程と同じ
ガスを用いる必要はなく、例えばＡｒ等の希ガスを用い
てもよい。また、実施例では冷却ガスを放電管を通して
供給したが、異なる供給系から供給してもよい。本発明
の第２の態様の本質は、被洗浄物の温度が上昇するドラ
イ洗浄プロセスにおいて、対象とする部分の温度が許容
範囲に収まる様に、冷却ガスを流して温度上昇を抑制す
ることにある。この思想のもとに適当な変形が許される
ことはいうまでもない。また、上記の説明の中のＴ_H 、
Ｔ_L の設定値、冷却ガスの温度は、装置の要求に合わせ
て適宜決定することが可能である。

【００５１】以上のように、本発明の第２の態様に係る
実施例によると、被洗浄物の温度上昇を効果的に抑制で
きるので、高い機械精度を維持することが可能である。
以下、本発明の第３の態様に係る実施例について説明す
る。

【００５２】図１０は、本発明の第３の態様に係る実施
例を示す図である。図７に示す装置との違いは、温度測
定および制御のための機構が設けられていないことと、
放電管にＸｅＦ₂ を含むガスを導入するようにしたこと
である。この例では、ＸｅＦ₂ を含むガスとして、Ｘｅ
Ｆ₂ とＡｒとの混合ガスを用いている。このような装置
による洗浄プロセスは、次の様になる。

【００５３】まず、ＣＦ₄ ＋Ｏ₂ を用いる洗浄プロセス
により炭素を含むコンタミネーション層を除去する。こ
の工程により、コンタミネーション層はほぼ完全に除去
される。しかし、シリコン酸化膜層は、若干量エッチン
グされるが、かなりの量残留してしまう。ここで、洗浄
ガスとしてＸｅＦ₂ ＋Ａｒを導入する。これにより効率
良くシリコン酸化膜を除去することができる。

【００５４】以上のように、通常のＣＦ₄ ＋Ｏ₂ を用い
たコンタミネーション層の除去工程と、ＸｅＦ₂ を用い
たシリコン酸化膜の除去工程とを組み合わせることによ
り、鏡筒内部品のより完全な洗浄が可能となる。ここで
はＸｅＦ₂ を含むガスとして、ＸｅＦ₂ とＡｒの混合ガ
スを例に示したが、Ａｒ以外の希ガスやＮ₂ ガスをＸｅ
Ｆ₂ と混合したものでも同様の効果が得られる。また、
ガス系の種類を節約するために、プロセス最適化のため
の圧力調整範囲は狭くなるという欠点はあるが、ＣＦ₄
＋Ｏ₂ の代わりにＸｅＦ₂ ＋Ｏ₂ を用いることも可能で
ある。さらに、ＸｅＦ₂ に限らず、Ｆを含むガスを用い
ることも可能である。

【００５５】また、本発明の第３の態様に係る洗浄方法
は、必ずしも図１０に示す鏡筒に対し適用されるだけで
はなく、図９に示すような洗浄装置においても適用可能
なことは言うまでもない。

【００５６】以上のように、本発明の第３の態様に係る
洗浄方法によると、従来の洗浄プロセスでは除去しきれ
なかったシリコン酸化物を効率よく除去することが可能
となる。これにより、電子光学鏡筒に於けるビームドリ
フトを大幅に低減することが可能となる。

【００５７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の第１の態
様によると、偏向手段により偏向した荷電粒子ビームの
所定測定値の変動を検出し、この変動の検出値が所定の
範囲を越えるときに、前記洗浄手段を動作させ、電子光
学鏡筒内の少なくとも一部をラジカルまたはプラズマを
用いて洗浄しているため、電子光学鏡筒内のコンタミネ
−ションは確実に除去され、それによって高い機械的精
度を得ることが可能である。

【００５８】また、本発明の第２の態様によると、電子
光学鏡筒内のコンタミネ−ションを洗浄する工程の後
に、洗浄された部分に冷却ガスを流す工程が行なわれる
ため、洗浄の際の化学反応により生じた洗浄された部分
の温度の上昇が抑えられ、それによって、高い機械的精
度を維持することができる。

【００５９】更に、本発明の第３の態様によると、電子
光学鏡筒内のコンタミネ−ションの洗浄に用いられる原
料ガスが、フッ化ゼノンを含有しているため、従来のＣ
Ｆ₄とＯ₂ との組合せによっては行なうことが困難であ
ったシリコンを含むコンタミネ−ションを効果的に洗浄
・除去することができ、それによって電子光学鏡筒に於
けるビームドリフトを大幅に低減することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の態様に係る荷電粒子ビーム装置
の構成を示す図。

【図２】図１に示す荷電粒子ビーム装置の成形偏向電極
を動作させた時のファラデーカップ電流の変動を示す
図。

【図３】図１に示す荷電粒子ビーム装置のブランキング
用偏向電極を動作させた時のファラデーカップ電流の変
動を示す図。

【図４】試料上のマーク、及び試料上のマークをビーム
を走査させた時の反射信号を示す図。

【図５】対物偏向電極を動作させた時のビーム位置の変
動を示す図。

【図６】図１に示す荷電粒子ビーム装置を用いた洗浄プ
ロセスを示す流れ図。

【図７】本発明の第２の態様に係る荷電粒子ビーム装置
の構成を示す図。

【図８】図７に示す荷電粒子ビーム装置を用いた洗浄プ
ロセスを示す流れ図。

【図９】本発明の第２の態様に係る荷電粒子ビーム装置
の他の例を示す図。

【図１０】本発明の第３の態様に係る荷電粒子ビーム装
置の構成を示す図。

【図１１】従来の荷電粒子ビーム装置の構成を示す図。

【符号の説明】

１…カソ−ド ２…アノード ３…電子ビーム ４，５…コンデンサーレンズ ６…ブランキング用偏向電極 ７…ブランキングアパーチャ ８…第１成形アパーチャ ９，１１…プロジェクタレンズ １０…成形偏向電極 １２…第２成形アパーチャ １３…アパーチャ １４…縮小レンズ １６…対物レンズ ２１…ファラデーカップ ２６，２７，２８，２９，３０，３１…ゲートバルブ ３６…可動ステージ ４３，４４…静電偏向電極 ４６…ステージ ４９，５０，５１…ガス供給バルブ ５４…測定回路 ５５ａ，５５ｂ，５５ｃ…マスフローコントローラ ５９ａ，５９ｂ，５９ｃ…温度センサー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 滝川 忠宏 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子光学鏡筒と、この電子光学鏡筒内を
   通過する荷電粒子ビームを偏向させる偏向手段と、前記
   電子光学鏡筒内の少なくとも一部をラジカルまたはプラ
   ズマを用いて洗浄する洗浄手段と、前記偏向手段により
   偏向した荷電粒子ビームの所定測定値の変動を検出する
   検出手段と、前記荷電粒子ビームの所定測定値の変動の
   検出値が所定の範囲を越えるときに、前記洗浄手段を動
   作させる手段とを具備することを特徴とする荷電粒子ビ
   ーム装置。
2. 【請求項２】 前記偏向手段は、所定の寸法の成形ビー
   ムを得るための成形偏向手段であり、前記検出手段は、
   成形偏向手段を動作させてビーム寸法を変化させた後の
   成形ビームの寸法の時間変動を検出する手段であり、前
   記洗浄手段を動作させる手段は、検出されたビーム寸法
   の変動が所定の範囲を越えるときに、前記成形偏向手段
   または前記成形偏向手段を動作させたときに荷電粒子ビ
   ームの流入量が変化する領域のすくなくとも一部にプラ
   ズマまたはラジカルを流す機能を有することを特徴とす
   る請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置。
3. 【請求項３】 前記偏向手段は、荷電粒子ビームをブラ
   ンク状態からアンブランク状態にするビームブランキン
   グ用偏向手段であり、前記検出手段は、ビームブランキ
   ング用偏向手段を動作させてビームをブランク状態から
   アンブランク状態にした後のブランキング用のアパーチ
   ャよりも下流のビーム電流の変動を検出する手段であ
   り、前記洗浄手段を動作させる手段は、検出されたビー
   ム電流の変動が所定の範囲を越えるときに、前記ビーム
   ブランキング用偏向手段またはビームブランキング用偏
   向手段を動作させるときに電子の流入量が変化する領域
   のすくなくとも一部にプラズマまたはラジカルを流す機
   能を有することを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子
   ビーム装置。
4. 【請求項４】 前記偏向手段は、荷電粒子ビームを試料
   上の所定位置に照射するための対物偏向手段であり、前
   記検出手段は、対物偏向手段を動作させてビームの試料
   上の位置を変化させた後の試料上のビーム位置の変動を
   検出する手段であり、前記洗浄手段を動作させる手段
   は、検出されたビーム位置の変動が所定の範囲を越える
   ときに、前記対物偏向手段または対物偏向手段を動作さ
   せるときに電子の流入量が変化する領域のすくなくとも
   一部にプラズマまたはラジカルを流す機能を有すること
   を特徴とする請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置。
5. 【請求項５】 荷電粒子ビーム装置の電子光学鏡筒内の
   少なくとも一部をラジカルまたはプラズマを用いて洗浄
   する工程と、前記電子光学鏡筒内の洗浄された部分に冷
   却ガスを流す工程とを具備することを特徴とする荷電粒
   子ビーム装置の洗浄方法。
6. 【請求項６】 原料ガスを放電させてプラズマを形成す
   る工程と、前記プラズマまたはプラズマにより生じたラ
   ジカルを含むガスを用いて、荷電粒子ビーム装置の電子
   光学鏡筒内の少なくとも一部を洗浄する工程とを具備
   し、前記原料ガスは、フッ化ゼノンを含有することを特
   徴とする荷電粒子ビーム装置の洗浄方法。