JPS62160647A - 粒子線装置の絞りの清浄化法および装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、粒子線装置の絞りの清浄化法および装置に関
するものである。

〔発明の背景〕

走査形電子顕微等の電子線装置には電子線の開口角を制
限する絞りが設けられており、対物絞り板には、モリブ
デンの薄板、例えば１０μｍの厚さの板に数１０から数
１００μｍの穴をあけたものを、真空中で焼出し表面の
酸化物等の汚れを除去して使用していた。しかし、電子
線で常に照射されていると真空中のハイドロカーボンが
電子線照射部分に蓄積し、像質の低下、さらに像のドリ
フト等が生じ、特に低加速電圧の電子線の場合には著し
く影響を受け、頻繁に対物絞り板を取りはずして焼出し
清浄化を実施する必要があった。

こうした問題を解決する方法として、例えば実公昭５２
−３：３１５９号公報、特公昭５２−４２６５８号公報
には、対物絞り板の板厚を薄くし、電子線照射時の発熱
でコンタミネーションの付着を軽減する方法あるいは対
物絞り板の両端に電流を通じて加熱しながら使用すると
いう方法が提案されているが、対物絞り板だけでなく、
対物絞り板を支持する保持手段やその近傍の部材にコン
タミネーションが付着し、定期的に対物絞り板等を取り
出し、真空中で焼出して清浄化を行なうことが必要であ
った。

一方、近年に至って走査形電子顕微鏡を半導体プロセス
の評価装置として用いるようになった。

半導体ウェーハ上のパターンを観察する場合には低加速
電圧（〜１００ＯＶ以下）で使用されるが、低加速電圧
で高分解能を維持するために最も障害となっているのが
対物可動絞りのコンタミネーションであり、数日間の連
続使用で再び清浄化しなければならず、各種自動化が進
む中で、最もメンテナンス頻度が多く、このように低加
速電圧の場合には、加熱しながら使用する方法ではその
対物絞り板の汚れだけでなく、電界による影響で非点発
生、軸ずれが生じるなど、低加速電圧を用いる場合に特
有の問題が生じるという欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明は、このような問題を除去し、絞りが装置内に組
込まれたままの状態で、絞りの清浄化を可能とすること
を目的とするものである。

〔発明の概要〕

本発明は、粒子線の開口角を制限する絞りの設けられて
いる粒子線装置の絞りの清浄化法において、該絞りが前
記粒子線装置内に設置された状態で、該絞りの設けられ
ている絞り板、該絞り板の保持手段および、該絞り板の
保持手段の設けられている真空室の内壁のうち、少なく
とも前記絞り板および前記絞り板の保持手段表面に酸化
されにくい貴金属をイオンスパッタにより被着させるこ
とを第１の特徴とし、粒子線の開口角を制限する絞りの
設けられている粒子線装置において、該絞りの設けられ
ている部分を除く部分のうち、少なくとも粒子線源を該
絞りの設けられている部分から真空的に遮断するゲート
バルブと、前記絞りの設けられている部分の真空度を調
整する手段と、該絞りの設けられている部分においてイ
オンスパッタを行い前記絞りの設けられている絞り板、
該絞り板の保持手段および該絞り板の保持手段の設けら
れている真空室の内壁のうち、少なくとも前記絞り板お
よび前記絞り板の保持手段の表面に酸化されにくい貴金
属を被着させるイオンスパッタ装置とを有することを第
２の特徴とするものであその近傍に配置されている絞り
板の存在する真空室内に、イオンスパッタ装置を設け、
コンタミネーションによって汚れた絞り板の表面を酸化
されにくい貴金属で覆い、装置の一切解体することなし
に、常に清浄な絞り板を得ようとするものである。

〔発明の実施例〕

以下、実施例について説明する。

第１図は一実施例の絞りの清浄化装置の設けられている
走査電子顕微鏡の説明図である。この図で、１は電子銃
、２及び３はコンデンサレンズ、４は対物絞り装置、５
は偏向コイル、６は対物レンズ、７は試料室、８は試料
、９は対物絞り板、１０はイオンスパッタ装置、１１は
電源、１２は油回転ポンプ、１３は主排気ポンプ、１４
，１５゜１６はバルブ、１７はリーク弁、１８は真空ゲ
ージを示している。

この走査形電子顕微鏡では、電子銃１で作られた電子ビ
ームはコンデンサレンズ２．および３、さらに対物レン
ズ６で収束され試料８の表面に照射される。対物絞り装
置４によってコンデンサレンズ３と対物レンズ６の間に
設けられた空間の電子光学的軸上にその開口を有する対
物絞り板９が配置され、この対物絞り板９によって電子
線の対物レンズ６に対する開口が決定される。この対物
絞り板９の近傍にイオンスパッタ装置１ｏが設けられて
いる。この走査電子顕微鏡の排気系は荒引用の油回転ポ
ンプ１２、主蒸気ポンプ１３（油拡散ポンプあるいはタ
ーボ分子ポンプなど）バルブ１４．１５．１６、リーク
弁１７および真空ゲージ１８から構成されている。

第２図は第１図における対物絞り装置４とイオンスパッ
タ装置１０が配置される部分の詳細を示している。この
図で、第１図と同一の部分には同一の符号が付してあり
、１９は真空室、２ｏは固定絞り、２１は対物絞り装置
４の真空室１９への取り付は板、２２は電極支持体、２
３は電極、２４は蒸着源、２５は絶縁体を示している。

電極支持体２２によって支持された電極２３は絞り板９
の上面に位置して設けられ、中央に電子線の通過用の開
口を有しており、電極２３には例えば。

金、白金、白金バラジュームなど、表面が酸化しにくい
貴金属類よりなる蒸着源２４が取り付けられており、電
極支持体２２は絶縁体２５により電気的にアースに対し
て絶縁されており、これに電源１１によって負の電圧が
印加される。電極２３の近傍の真空度を低下させ０．２
〜Ｑ　、　Ｑ　２ｔｏｒｒ（２７〜２．７Ｐａ）にし、
負の電圧５００〜２０００Ｖを印加するとグロー放電が
生じ、蒸着源２４から金属原子がスパッタされて対物絞
り板９を含む対物絞り装置４全体に金属が被着され、電
子線の照射によって付着していたハイドロカーボン等に
よるコンタミネーションを金属膜で覆い、清浄な表面を
得ることができる。この際、対物絞り装置４の設けられ
ている真空室の内壁にも金属が被着される。第２図には
この際発イするイオン２６及び蒸着粒子２７が模式的に
示しである。

この走査電子顕微鏡は、通常は主排気ポンプ１３により
高真空に排気されているが、蒸着を実施する時には、油
回転ポンプ１２で排気しつつ、リーク弁１７より、空気
、あるいは窒素ガスを導入して０．２〜０．０２ｔｏｒ
ｒに真空度を低下させ、グロー放電を起こさせることに
より、対物絞り装Ｗ、４を全く取りはずすことなく、装
置に組込まれたままで、絞り板９の表面を清浄な蒸着膜
で覆うことができる。

第３図（ａ）は絞り板の斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−
Ａ断面図で、２８はハイドロカーボン膜、２９は蒸着膜
を示している。電子線照射によってハイドロカーボン膜
２８により汚れた表面をスパッタによる蒸着膜３１で覆
うことにより、清浄な絞り板９が得られる状態を示しで
ある。

この蒸着膜２９はスパッタによって金属原子を打込んで
形成されているため、強固に被着しており簡単に剥離す
ることはない。

第４図は他の一実施例の断面図で、第１図及び第２図と
同一部分には同一符号が付しである。この実施例は１例
えば、電子銃部が電界放射形、あるいは、ランタンへキ
サポライド等の超高真空を必要とする装置に適合する。

すなわち、対物絞り装置４が取り付けられる真空室１２
の電子線の上下に設けられた通過孔にゲートバルブ３０
、およびゲートバルブ３１を設けることにより、電子銃
室、および試料室の真空を破ることなく、絞り板９の清
浄化を実施することができる。この場合には真空室１９
からバルブ１５を介して排気径路を油回転ポンプ２０側
に接続し、真空室１２をスパッタに適した真空度にする
調整はり−ク弁１７により実施する。

また、ゲートバルブ３１を設けず、ゲートバルブ３０の
み設けて、電子銃室のみ超高真空に維持するようにして
も良い、この場合には、電子銃室を除いた全体をスパッ
タに適した真空度にすることにより目的を達成すること
ができる。

通常使用されるモリブデン板よりなる絞り板９の穴径は
１００μｍ程度であり、また厚さは１０μｍ程度である
から、１回のスパッタによる蒸着厚さを１０ｎｍ（１０
０人）とすると穴径１００μｍの１０％程度の穴径の減
少を許容したとして。

半径で５μｍとなり、５００回までスパッタによる被着
を実施することができるから、半永久的に使用すること
ができ、絞り板９を清浄化するために真空をやふり、対
物絞り装置４を解体することなしに使用することができ
る。

このようなスパッタによる被着は単に絞り板９だけでな
く、絞り板９を含む、真空室１９の内面すべてに被着が
施されるので、常に、低い加速電圧においても、高性能
を維持することができる。

装置から絞り板９を取り出し、別の真空室で焼出し処理
を施して、清浄化して、真空室から取り出し再び取り付
ける場合でも表面酸化が進行し、低加速電圧（〜１００
０Ｖ以下）では完全な清浄化ができなかったが１本発明
では、完全な清浄面を得ることができる。

なお、以上の実施例においては、走査形電子顕微鏡を例
にして説明したが、透過形電子顕微鏡。

電子線描画装置等粒子線を用い４装置において。

その粒子線の開口角を決めるような絞り装置であれば全
く同様の効果を発揮することができる。また、これらの
装置にはすべて、真空排気系を有しているので、スパッ
タを実施させる真空度を得ることも容易にできるので安
価に実現することが可能である。

また、以上の実施例のイオンスパッタ装置では、電極の
中央に電子線通過用の孔が設けられているので、イオン
スパッタ装置が設けられている状態で電子線装置として
使用できるが、対物絞り装置の絞り板を電子線通路から
はずれた位置に引き出し、別の真空室内で蒸着装置を設
けて、蒸着させ、絞り板の清浄化を実施するようにして
も良い６以上の如く、これらの実施例によれば、（１）
対物絞り板の清浄化の為に、真空をやぶり解体すること
が一切不要になるので、保守が極めて簡単になる。

（２）低加速電圧においても、常に清浄な面を有する絞
りを得ることができるので、高性能を維持することがで
きる。

という効果があり、保守が容易で、高性能な装置を提供
することができる。

〔発明の効果〕

本発明は、絞りが装置内に組込まれたままの状態で、絞
りの清浄化を可能とする粒子線装置の絞りの清浄化法お
よび装置を提供可能とするもので。

産業上の効果の大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の走査形電子顕微鏡の概略説
明図、第２図は第１図の要部の断面図、第３図（ａ）は
第２図の要部斜視図、第３図（ｂ）は第３図（ａ）のＡ
−Ａ断面図、第４図は本発明の他の実施例の要部の断面
図である。 ４・・・対物絞り装置、９・・・対物絞り板、１０・・
・イオンスパッタ装置、１１・・電源、２２・・・電極
支持体、２３・・・電極、２４・・・蒸着源、２８・・
・ハイドロカーｚ６２７ 第３　回 ｑ 第４図 ３θ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、粒子線の開口角を制限する絞りの設けられている粒
   子線装置の絞りの清浄化法において、該絞りが前記粒子
   線装置内に設置された状態で、該絞りの設けられている
   絞り板、該絞り板の保持手段および該絞り板の保持手段
   の設けられている真空室の内壁のうち、少なくとも前記
   絞り板および前記絞り板の保持手段の表面に酸化されに
   くい貴金属をイオンスパッタにより被着させることを特
   徴とする粒子線装置の絞りの清浄化法。 ２、粒子線の開口角を制限する絞りの設けられている粒
   子線装置において、該絞りの設けられている部分を除く
   部分のうち、少なくとも粒子線源を該絞りの設けられて
   いる部分から真空的に遮断するゲートバルブと、前記絞
   りの設けられている部分の真空度を調整する手段と、該
   絞りの設けられている部分においてイオンスパッタを行
   い、前記絞りの設けられている絞り板、該絞り板の保持
   手段および該絞り板の保持手段の設けられている真空室
   の内壁のうち、少なくとも前記絞り板および前記絞り板
   の保持手段の表面に酸化されにくい貴金属を被着させる
   イオンスパッタ装置とを有することを特徴とする粒子線
   装置の絞りの清浄化装置。 ３、前記粒子線が、電子線である特許請求の範囲第２項
   記載の粒子線装置の絞りの清浄化装置。