JPS62296351A

JPS62296351A - 荷電ビ−ム装置

Info

Publication number: JPS62296351A
Application number: JP61140621A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Tamura; 田村　好宏; Tetsuo Ishida; 哲夫石田
Original assignee: Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 1986-06-17
Filing date: 1986-06-17
Publication date: 1987-12-23
Anticipated expiration: 2009-03-16
Also published as: JPH0619962B2

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】３発明の詳細な説明（産業上の利用分野）この発明は、荷電ビームを試料等に照射する荷電ビーム
装置に関するものである。

（従来の技術）第３図に示した従来の装置は、荷電ビーム発生源ｌ、開
孔径を異にした複数の絞り孔４ａ〜４ｃ（その開口径は
例えば１０〜１００　ａｍ　）を形成した絞り部材５（
その厚さは例えばＪｏｇｍ　）　、集束レンズ６、偏向
器７、二次電子検出器９、偏向アンプ１０．ＣＲＴディ
スプレイ１１によって構成されている。

なお１図中符号３は光軸、８は試料である。

そして、上記絞り部材５は水平方向に移動可能にし、上
記絞り孔のうちの一つを荷電ビーム発生源１の下方に位
置させる。

しかして、荷電ビーム発生源１から出力された荷電ビー
ム２は、上記のようにして選択された所望の絞り孔を通
過し、集束レンズ６、偏向器７を経て試料８に照射され
る。そして、この偏向器７には偏向アンプ１０を接続し
ているので、偏向アンプｌＯを制御することによって、
荷電ビーム２を試料８上に走査させることができる。ま
た、集束レンズ６は制御電源１２の信号に基づいて集束
強度が制御される。

上記のように試料８に荷電ビーム２を照射すると、試料
８から二次電子が発生するが、この二次電子は二次電子
検出器９で検出される。そして。

この検出信号をＣＲＴディスプレイ１１に送って。

偏向アンプ１０の走査信号と同期させれば、上記ディス
プレイ１１に試料８の走査二次電子像が写し出される。

このときの試料８に照射される荷電ビーム２のビーム径
および電流量は、絞り部材５上の絞り孔４ａ〜４Ｃの径
に依存している。

したがって、所望のビーム径、あるいは電流量の荷電ビ
ームを得ようとする場合には、絞り部材５を水平移動さ
せて適切な開孔径を有する絞り孔４ａ〜４Ｃのいずれか
一つを荷電ビーム発生源１の下方に位置させる必要があ
る。

しかし、高品質の荷電ビームを得ようとする場合には絞
り孔の中心と光軸３を一致させなければならない、もし
、光軸３と絞り孔の中心が一致していないと、荷電ビー
ム２の軌道が光軸３から外れ、収差の影響が大きくなる
が、この収差の影響が大きくなると、荷電ビームの断面
が非対称に歪んだり、ビーム径を必要以上に大きくした
りして、荷電ビームの品質を低下させてしまう。

そこで、従来は、絞り孔の中心と光軸を一致させる作業
（以下光軸調整と称する）を、次のようにしていた。

まず、所望の絞り孔を単に荷電ビーム発生源１の下に位
置させる。このように絞り孔を荷電ビーム発生源１の下
方に位置させれば、たとえ光軸３と絞り孔中心とが一致
していなくても、当該荷電ビーム２は試料８に到達する
。そこで、上記偏向アンプｌＯを動作させれば、ＣＲＴ
ディスプレイ１１で走査二次電子像を観察することがで
きる。

このとき集束レンズの強度を変化させると、光軸３と絞
り孔の中心とを一致させる光軸調整が正確にされていな
い状態では、走査二次電子像がＣＲＴディスプレイ１１
の画面上で流れる現象が見られる。

したがって、集束レンズの強度を変化させるとともに、
ＣＲＴディスプレイ１１の画面上で走査二次電子像が流
れなくなるまで、光軸３に対する絞り孔の相対位置を制
御すれば、光軸調整ができることになる。

（本発明が解決しようとする問題点）選択した絞り孔の開孔径が大きければ、ビーム径もそれ
に対応して大きくなるが、このようにビーム径が大きく
なればなるほど得られる走査二次電子像の分解能は悪く
なる。走査二次電子像の分解能が悪くなると、前記の走
査二次電子像を基準にした正確な光軸調整ができなくな
る。

そのために従来の装置では、絞り孔の開孔径が大きくな
ればなるほど、当該光軸調整の精度が落ちてしまうとい
う問題があった。

この発明は、絞り部材と荷電ビーム発生源との間に、小
径の補助絞り孔を有する補助絞り部材を設けて、絞り部
材に形成した絞り孔の開孔径にかかわらず一定の精度で
前記絞り孔の光軸を合わせを正確に行なうことのできる
荷電ビーム装置を提供することを目的とする。

（問題点を解決する手段）（本発明の実施例）本発明の実施例を第１〜２図に示す。

第１図において、５１は荷電ビーム発生源ｌと絞り部材
５との間に設けた補助絞り部材で、この補助絞り部材５
１には、絞り部材５の最小径の絞り孔４ａと同径かある
いはそれよりも小径（例えば９　ｐ、ｍ　）にした補助
絞り孔４１を形成している。

上記の補助絞り部材５１は駆動装置１３によって水平移
動させて、補助絞り孔４１の中心が光軸３と一致する作
用位置ａと荷電ビーム２の照射位置より外れる不作用位
置すとの２位置に切り換え可能としている。そして、こ
の駆動装置１３は中央制御装置１７の出力信号によって
制御される。

また、絞り部材５は、それに接続し駆動装置１４の駆動
力で、少なくとも２方向に水平移動可能にしている。そ
して、この駆動装置１４も上記駆動装置１３と同様に、
中央制御装置１７の出力信号によって制御される。

さらに、絞り部材５には電流計１５．試料８には電流計
１８が電気的に接続され、これら二つの電流計１５．１
８の信号は中央制御袋４１７に送られる。

上記以外の構成については、従来装膜の説明とほぼ同様
である。

しかして、絞り部材５上の絞り孔４ａ〜４Ｃのいずれか
一つ、例えば絞り孔４ａを選択し、それを荷電ビーム発
生源１の下方に位置させる。これとともに補助絞り部材
５１を作用位置ａにセットして、荷電ビーム発生源１よ
り荷電ビーム２を照射する。

この状態で駆動装！１１４を駆動して絞り部材５を水平
移動させ、荷電ビーム２と絞り部材５とを相対移動させ
る。このようにすれば、当該荷電ビーム２を絞り孔４ａ
のある直径方向に走査したのと同様の結果が得られる。

そして、この荷電ビーム２が絞り孔４ａ内を照射してい
るときには、絞り部材５に当該荷電ビーム２の照射によ
る電流が流れないが、当該荷電ビーム２が絞り孔４ａか
ら外れ、絞り部材５を直接照射しているときには、絞り
部材５に電流が流れる。

したがって、当該荷電ビーム２を絞り孔４ａのある一つ
の直径方向に走査させれば第２図に示すように、当該絞
り孔４ａの直径線の一端Ｘ位Ｍから電流が減少してゼロ
となり、直径線の他端Ｙから再び電流が増加する。この
電流変化を電流計１５で検出し、中央制御装置１７へそ
の信号を送る。

このように電流計１５からの信号を受ける中央制御装置
１７では上記の電流が変化する位置Ｘ、Ｙを記憶すると
ともに、この位置Ｘ、Ｙ間の距離を２で割り、絞り孔４
ａのある一つの直径方向の中心を求め、それを記憶する
。そして、この走査を複数方向について、行なえば絞り
孔４ａの開孔径に関係なく、その中心位置を精度よく特
定するとともに、その精度よく特定した当該絞り孔４ａ
の中心位置を、中央制御袋Ｒ１７に記憶させることがで
きる。

このようにして、絞り部材５の他の絞り孔につども可能
である。各絞り孔の中心位置を全て中央制御装置１７に
記憶させておけば、例えば、荷電ビームで試料を加工し
ている途中で、絞り孔を替えて別のビーム径で加工を続
けるような場合、加工途中で絞り孔を替えても、あらか
じめ絞り孔の中心位置を特定しであるので、その都度光
軸調整をしなくてもよくなるという利点がある。

以上の説明は、絞り部材５に流れる電流を電流計１５に
よって検出しながら、当該絞り孔の中心を求めるように
したが、試料８に接続した電流計ＩＢを用いて、当該絞
り孔の中心を求めるようにしてもよい。

そして、電流計１６を用いて光軸調整を行なう場合には
次のようになる。すなわち、補助絞り孔４１を通過した
小径の荷電ビームが絞り孔４ａの孔内にあるときは、そ
の荷電ビームが試料８に照射されるので、当該試料８に
電流が流れる。逆に、上記荷電ビームが絞り孔から外れ
ているときは、絞り部材５によりこの荷電ビームは遮断
されるので、試料８には電流は流れない、したがって、
電流計１６の出力信号は前記第２図に示した特性に対し
て、ｉｔ流の高低が逆の特性となる。

上記のようにした電流計１６に替えて二次電子検出器９
あるいは二次イオン検出器１９を用いてもよいし、これ
らｔ流計１８、二次電子検出器９あるいは二次イオン検
出器１８を組み合わせて用いてもよい。

さらに、絞り部材５の駆動装置１４．補助絞り部材５１
の駆動装置１３を少なくとも２方向の微動を可能にした
周知の圧電素子利用装置（Ｊ、Ｊ、ＡＰＰＬ。

Ｐ）ＩＹｓ、２４（１９８５）Ｐ１５２〜Ｐ１５５参照
）をもって構成すれば、その絞り部材、あるいは補助絞
り部材と光軸との相対位置の制御を高精度で行なうこと
ができるし、レーザー測長器を併用するものでは、更に
絞り部材位置の測長の精度は向上する。

なお、前記補助絞り孔４１および絞り孔４ａ〜４Ｃの形
状は円形に限らず四角形等のような他の形状でもよい。

また、本発明は絞り部材を有する全ての荷電ビーム装置
に対して有効である。

【図面の簡単な説明】

図面第１．２図はこの発明の実施例を示すもので、第１
図は概略図、第２図は絞り部材の移動量に対する電流変
化の状況を示すグラフ、第３図は従来の装置の概略図で
ある。１・・・荷電ビーム発生源、２・・・荷電ビーム、３・
・・光軸、４ａ〜４Ｃ・・・絞り孔、５絞り部材、１３
．１４・・・駆動装置、１７・・・制御装置、４１・・
・補助孔、５１・・・補助絞り部材。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）絞り部材に形成した絞り孔と荷電ビームの光軸と
の相対位置を制御する手段を有し、その絞り部材に設け
たそれぞれ開孔形状と開孔寸法、もしくはどちらか一方
が異なる複数の絞り孔の内の一つを選定し、該絞り孔で
荷電ビーム発生源から発生する荷電ビームを絞り、この
絞られた荷電ビームを試料に照射する荷電ビーム装置に
おいて、前記荷電ビーム発生源と前記絞り部材との間に
補助絞り部材を設け、この補助絞り部材には補助絞り孔
を形成し、かつ、この補助絞り部材は作用位置と不作用
位置の切り換えが可能であり、その作用位置では前記補
助絞り孔の中心が荷電ビームの光軸と一致し、不作用位
置では前記荷電ビームの照射部分より外れて該荷電ビー
ムに作用をもたらさない構成にしたことを特徴とした荷
電ビーム装置。
（２）前記補助絞り孔が円形孔で、その寸法が、前記絞
り孔の一番小さいものと同径かあるいはそれよりも小径
である特許請求の範囲第１項記載の荷電ビーム装置。
（３）特許請求範囲第１項に記載の荷電ビーム装置にお
いて、絞り部材の位置の切り変え、および絞り孔と荷電
ビーム光軸の相対位置の制御が駆動機構により行なわれ
ることを特徴とした荷電ビーム装置。
（４）特許請求の範囲第２項記載の荷電ビーム装置にお
いて、駆動機構が少なくとも２方向以上の微動を可能と
する圧電素子によって構成されていることを特徴とした
荷電ビーム装置。
（５）特許請求の範囲第２項又は第３項の荷電ビーム装
置において、駆動機構を制御する制御装置を設けたこと
を特徴とした荷電ビーム装置。