JPS6132947A - 荷電粒子線装置用超高真空装置 - Google Patents

荷電粒子線装置用超高真空装置

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JPS6132947A
JPS6132947A JP15284584A JP15284584A JPS6132947A JP S6132947 A JPS6132947 A JP S6132947A JP 15284584 A JP15284584 A JP 15284584A JP 15284584 A JP15284584 A JP 15284584A JP S6132947 A JPS6132947 A JP S6132947A
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JP
Japan
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ion pump
shield
pump
high vacuum
scattering
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JP15284584A
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English (en)
Inventor
Yutaka Kaneko
豊 金子
Shigeo Kubota
重雄 窪田
Mikio Ichihashi
幹雄 市橋
Yoshio Hokotani
鉾谷 義雄
Sakae Saito
栄 斉藤
Kunio Harada
邦男 原田
Takeo Irie
入江 建夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/18Vacuum locks ; Means for obtaining or maintaining the desired pressure within the vessel
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J41/00Discharge tubes for measuring pressure of introduced gas or for detecting presence of gas; Discharge tubes for evacuation by diffusion of ions
    • H01J41/12Discharge tubes for evacuating by diffusion of ions, e.g. ion pumps, getter ion pumps

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、理化学装置、半導体製造装置等の荷電粒子線
装置に用いられる超高真空装置に係り、特に、荷電粒子
線を用いa祭または加工処理が行なわれる真空排気手段
として好適な超高真空装置に関するものである。
〔発明の背景〕
一般に、電子線走査形顕微鏡等の理化学装置や電子線描
画装置等の半導体−造装置等の荷電粒子線装置は、超高
真空室内で荷電粒子線を用い試料の観察評価、あるいは
加工処理が行われている。
第1図は、これら装置のうち、−例として半導体製造装
置として用いられている電子線描画装置の概略的な断面
構成を示したものである。同図において、電子銃1から
引き出された電子線2は、鏡体3に組み込まれた電子レ
ンズ4より試料室6内の移動台7に取付けられた試料8
上に細く集束される。電子ビーム2は同時に偏向器9に
より二次元的に高精度で偏向され、試料8の加工処理を
行なう。試料8は荒引ポンプ11で予備排気された予備
室5を介して交換される。斯かる半導体試料の高精密・
高精度な加工処理には、清浄な超高真空雰囲気(1,3
X 10−5P a (I X 10−’Torr)以
下)を達成する必要があり、また電子線2に対する外部
浮遊磁場の影響を極めて小さくする必要がある。
従来、電子線描画装置等の半導体製造装置では、超高真
空達成手段として主排気ポンプ系にイオンポンプ10が
用いられることが多い。
第2図にイオンポンプ10の排気原理の一例を示す(参
照:堀越源−9「物理工学実験4.真空技術J 、p、
82−85.1981)、チタン板で形成された陰極1
2と陽極13との間の高電圧によって陰極12に発した
電子は、磁界14の作用によって螺旋運動をしながら、
対向する陰極の間を往復運動し、気体分子15に衝突し
て電離し。
生じたイオンは陰極12に向かって電界により加速され
、チタンをたたき、極めて清浄なチタン膜が形成される
。清浄なチタン蒸着膜の持つゲッター作用で、また気体
分子が陰極に飛び込み、自己の入射エネルギーによって
、チタン内部にもぐり込み捕獲され超高真空を得ている
。このようにイオンポンプは、清浄な超高真空を得るに
は、最適な排気ポンプである。
イオンポンプ10は上記動作原理から、磁界14の印加
が必須である。しか−るに、該磁界は、ポンプ内にとど
まらず、外部に漏洩磁束を生ずる。
この外部漏洩磁束密度は、第3図に一例を示すように、
イオンポンプ10の排気口17の位置において、0.1
〜10ガウス程の漏洩磁束があることが知られている。
なお、イオンポンプ排気特性・速度に関する技術には日
本特許534618号、日本特許585335号、日本
特許644066号などがある。真空排気ポンプとして
イオンポンプを用いる場合、イオンポンプの排気速度を
充分発揮させる為には、第1図電子線描画装置に示すよ
うに、イオンポンプ10を鏡体3および試料室6等、排
気される装置本体に直接取付けるのが排気抵抗を小さく
でき最も効果がある。
しかしながら、この漏洩磁束により電子線2は乱され、
正しい電子光学系が形成されず、高精度な加工処理がで
きなくなる。また、イオンポンプ10動作時に発生する
イオン化された気体分子15やチタン原子16等の他に
、汚染物質もイオンポンプ10の排気口より放出され、
鏡筒3に取り付けられたイオンポンプ10では、鏡筒3
内構成部品への帯電を発生し、漏洩磁界と同様、電子線
2を乱す結果となる。同様に試料室6に取り付けられた
イオンポンプ10では、試料8の汚染の原因となり、高
精度・高精密加工が出来ないばかりか、素子欠陥の発生
の原因となりさらに不良率の増大や装置の性能低下をき
たし、稼動率の著しい低下となる。
〔発明の目的〕
したがって、本発明の目的は上記問題点を解消した荷電
粒子線装置用超高真空装置を提供することにある。
〔発明の概要〕
上記目的を達成するために、本発明では超高真空排気装
置排気口内に高透磁材料で構成し、外部浮遊磁場、漏洩
磁場を軽減する磁気シールド手段と汚染物質の逆流・飛
散を防止する手段とを兼ね備えたことを特徴としている
さらに、イオンポンプの排気口より漏洩する磁束を軽減
する手段として、イオンポンプ排気口内に高透磁材料で
構成し、且つイオンポンプの排気速度低下が極小となる
ように形成した磁気シール段と、前記シールド手段を用
いて、イオンポンプ排気口より放出される汚染物質を遮
断する様に構成している。
また、イオンポンプ本体からの漏洩磁束を低減する手段
として、イオンポンプ外周に磁気シールド函を設け、さ
らにイオンポンプ本体と磁気シールド面間に、イオンポ
ンプ加熱用ヒータを具備するように構成したことを特徴
としている。
〔発明の実施例〕
以下、本発明を実施例を参照して詳細に説明する。
第4図は、本発明の一実施例の基本構成を示す鳥敞図で
ある。第4図以後の図において、第1図。
第2図、第3図と同じ参照番号を有するものは。
同じものを表わしているため、ここではそれらの説明を
省略する。
第4図に示すように一般的なイオンポンプの基本構成は
、ポンプ容器18の内部に設けられたチタン板で形成さ
れた陰極12と、陽極13から成るイオンポンプセル1
9と、磁界14を印加するための磁石20と、磁路21
及び排気ポート16から成っている。チタン陰極12と
、陽極13との間に高電圧を印加し、陰極12で発した
電子は磁界14の作用により、気体分子に衝突して分離
し、電界により加速され、陰極12のチタンをスパッタ
し、チタン原子は陽極面やその他に付着して、極めて清
浄なチタン膜が形成され、チタン膜のゲッター作用と気
体分子の陰極12への飛び込み入射エネルギーにより、
チタン内部にもぐり込み捕獲され、超真空を得、排気口
1Gより次々と気体分子が排気される。このようにイオ
ンポンプの特質からイオンポンプセル19に矢印の方向
の磁界14が印加され、磁路21を通る磁気回路が形成
されているが、第3図で説明した如く、漏洩磁束を皆無
とすることは出来ない。また、気体分子はチタン膜のゲ
ッター作用やチタン内部へのもぐり込み、捕獲作用によ
る真空排気を行なうため、排気口17より汚染物質の放
出は避けられない。
そこで、本発明の特徴とするところは、これらの欠点を
軽減するため、第4図に示すイオンポンプの排気口17
内へ高透磁材料の薄板(実施例ではパーマロイ(78%
N1−Fe)、板厚0.3〜0.5m)で形成したシー
ルド筒22を設け、漏洩磁束をシールド筒内に吸収させ
、排圧口17より外側に漏洩する磁束を軽減させる。さ
らに、第5図に示すように、シールド筒22を形成する
パイプ23の内側に同一材料で形成した。ねじられた遮
蔽板24を設け、イオンポンプ内で発生し、飛散する気
体分子を吸収した活性金属分子など、汚染物質を遮蔽板
24で遮断し、排気口より外へ出さないように構成して
いる。このように、ポンプ排気速度の低下を極小にし、
排気口より漏洩する磁束と飛散する汚染物質を軽減でき
る。本実施例の他に、第6図に示すような磁気シールド
を形成するパイプ25を排気口内で斜めに設けるように
構成したものであり、第7図はバッフルリング26を設
けたもので、第4図、第5図で説明した同様の効果を得
ることも可能である。
第8図は、また、イオンポンプ27からの漏洩磁束を低
減する手段として、イオンポンプ27の外周を高透磁材
料で構成した磁気シールド函27を設け、漏洩磁界をこ
の磁気シールド面内で磁気ループさせ、外部への磁束洩
れを軽減させる。さらに、イオンポンプ27を活性化し
、排気性能を向上させるために、通常イオンポンプ27
の焼出し作業が行なわれるが、本発明では、イオンポン
プ27と磁気シールド函28の間にヒータ29を設ける
ように構成し、焼出し時の空気の対流を防止し、シール
ド函28を熱反射板として用いることにより、ヒータ2
9の熱効率を上げることが出来る。
第9図は、本発明のイオンポンプ30を電子線描画装置
に一適応した場合の構成図である。電子銃+1から引き
出された電子線2は、鏡体3に組み込まれた電子レンズ
4を通して細く絞られ、予備室5を介して荒引ポンプ1
1により予備排気され、試料室6の中の移動台7の上に
取り付けられた試料8の面に集束され、偏向機9により
二次元的に高精密・高精度に偏向され、試料8の加工が
行なわれる6電子線2を走査するための超高雰囲気を達
成するには、漏洩磁束を軽減し、汚染物質の飛散を遮断
したイオンポンプ30を取り付け、漏洩磁界による電子
線の乱れを防止し、鏡体内構成部品の汚染防止を図るこ
とにより、機械部品の帯電防止がなされ、安定な電子光
学系を得ることが出来る。さらに、試料室6の排気ポン
プに本発明のイオンポンプを用いることにより材料の汚
染が軽減され、素子欠陥を少なく出来、稼動率の向上が
図られる。
以上説明した如く、前記実施例によれば、電界、磁界に
よる気体分子の励起・イオン化を用い、ゲッター作用を
利用するイオンポンプにおいて、イオンポンプの漏洩磁
束を軽減し、さらにイオンポンプの排気口より飛散する
気体分子を吸収した活性金属分子などを遮断し、汚染物
質を低減することが出来る。また、イオンポンプの焼出
し時のヒータ効率を上げ、作業が簡便に行なわれ、ポン
プ作用の再生・活性化力5容易に行なわれる。
さらに、半導体製造装置に不可決な汚染物質による素子
欠陥を少なく出来、高信頼性の半導体を生産することが
出来、良品率の向上に伴い製造コストの低減にも寄与出
来るなどの効果が得られる。
〔発明の効果〕
以上の結果、本発明によれば、荷電粒子線を用いた理化
学装置や、半導体製造装置の超高真空排気として用いて
最適な超高真空装置であり、装置への磁界の影響を極め
て軽減し、汚染物質を防止することにより、装置の性能
と稼動率の向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は電子線描画装置の断面構成を示す図、第2図は
イオンポンプの排気原理の一例を示す図、第3図は漏洩
磁束密度特性を一般的に示す図、第4図は本発明による
一実施例の基本構成を示す鳥睡図、第5図はシールド筒
の例を示す図、第6図。 第7図は本実施例の他に磁気シールドを形成するパイプ
の断面構成を示す図、第8図はイオンポンプの断面構成
を示す図、第9図は本発明を電子線描画装置に適用した
場合の一例を示す構成図である。 2・・・電子線、8・・・試料、10・・・イオンポン
プ。 12・・・陰極、13・・・陽極、14・・・磁界、1
5・・・気体分子、16・・・チタン原子、17・・・
排気口、18・・・ポンプ容器、19・・・ポンプセル
、20・・・磁石、21・・・磁路、22・・・シール
ド筒、24・・・遮蔽板、26・・・バッフルリング、
27・・・イオンポンプ、28・・・磁気シールド函、
29・・・ヒータ、30・・・イ第 3 の なン79からの距麹(cm) 第、。   第7カ 第9目

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、真空排気口内に浮遊磁場を含む外部磁場及び汚染物
    質の逆流を防止する手段を設け、該手段を高透磁材料で
    構成し、かつ真空排気速度低下が極小となる如く構成し
    たことを特徴とする荷電粒子線装置用超高真空装置。
JP15284584A 1984-07-25 1984-07-25 荷電粒子線装置用超高真空装置 Pending JPS6132947A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3614397A1 (en) * 2018-08-21 2020-02-26 FEI Company X-ray and particle shield for improved vacuum conductivity
JP2020038776A (ja) * 2018-09-03 2020-03-12 株式会社ニューフレアテクノロジー 荷電粒子装置
US11972920B2 (en) 2021-11-23 2024-04-30 Fei Company Vacuum compatible X-ray shield

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