KR102465175B1 - 하전 입자선 장치 - Google Patents
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Abstract
(과제) 본 개시는, 예비 배기에 수반하여 발생하는 장치에의 영향을 억제하는 것이 가능한 하전 입자선 장치의 제공을 목적으로 한다.
(해결 수단) 상기 목적을 달성하기 위해, 하전 입자선의 조사 대상인 시료 주위의 분위기를 진공 상태로 유지하는 진공 시료실(200)과, 진공 시료실에 도입되는 시료 분위기를 진공으로 하기 위한 진공 펌프가 접속된 예비 배기실(100)을 구비한 하전 입자선 장치로서, 상기 진공 시료실은, 천판(203)을 포함하는 상자 형상체이며, 당해 천판과 당해 천판의 아래쪽에 위치하는 상자 형상체의 측벽(210) 사이에는, 당해 천판과 측벽이 비접촉으로 되는 부분(209)이 포함되어 있는 하전 입자선 장치를 제안한다.
(해결 수단) 상기 목적을 달성하기 위해, 하전 입자선의 조사 대상인 시료 주위의 분위기를 진공 상태로 유지하는 진공 시료실(200)과, 진공 시료실에 도입되는 시료 분위기를 진공으로 하기 위한 진공 펌프가 접속된 예비 배기실(100)을 구비한 하전 입자선 장치로서, 상기 진공 시료실은, 천판(203)을 포함하는 상자 형상체이며, 당해 천판과 당해 천판의 아래쪽에 위치하는 상자 형상체의 측벽(210) 사이에는, 당해 천판과 측벽이 비접촉으로 되는 부분(209)이 포함되어 있는 하전 입자선 장치를 제안한다.
Description
본 개시는, 하전 입자선 장치에 관한 것이며, 특히 진공 시료실에 시료를 도입하기 전에 시료가 존재하는 분위기를 진공 배기하는 예비 배기실을 구비한 하전 입자선 장치에 관한 것이다.
주사 전자 현미경 등의 하전 입자선 장치에는, 예비 배기실이 마련되어 있는 것이 있다. 특허문헌 1에는, 예비 배기실이 마련된 하전 입자선 장치가 개시되어 있다. 또한 특허문헌 1에는, 예비 배기실 내의 압력 변화에 의한 진공 시료실과 예비 배기실 사이의 접속면의 변형을 억제하기 위해, 예비 배기실의 진공 시료실측 측벽면을 2층 구조로 함과 함께, 2개의 측벽면간을 이간(離間)시킨 구성이 개시되어 있다.
특허문헌 1은, 예비 배기실의 압력 변동에 의해 예비 배기실로부터 시료실로 전해지는 힘을 저감하는 방법을 나타내고 있다. 예비 배기실의 밸브가 접하는 벽면과, 예비 배기실의 진공 시료실이 접하는 벽면을 이간함으로써, 예비 배기실의 변형의 진공 시료실에의 전파를 억제하는 구성으로 되어 있다. 이러한 구조에 의하면, 예비 배기실 내의 밸브가 변형됨으로써 생기는 힘이 시료실에 전달되는 것을 저감할 수 있지만, 예비 배기실과 시료실 벽면과의 체결부로부터 전해지는 힘에 대해서는 배려되어 있지 않다.
발명자들의 검토에 의해, 체결부로부터 전해지는 힘은 시료실의 측벽을 변형시키고, 또한 천판에 전달되는 것이 확인되었다. 특히 예비 배기실 주변의 시료실 벽면은 시료(웨이퍼 등) 반송을 위한 개구부를 마련할 필요가 있기 때문에, 개구가 없는 부분과 비교하면 강성(剛性)이 낮고, 예비 배기실로부터 전해지는 힘에 의해 변형되기 쉽다.
이와 같이 하여 예비 배기실의 압력 변동에 수반하여 시료실 천판이 힘을 받음으로써, 천판의 변형 및 시료실에 대한 천판의 상대적인 위치 어긋남이 생기는 것을 구조 해석에 의해 확인할 수 있었다.
이하에, 예비 배기실의 압력 변화에 수반하는 시료실 측벽으로부터 시료실 천판에의 힘의 전달에 의한 천판의 변형이나 위치 어긋남 등을 억제하는 것을 목적으로 하는 하전 입자선 장치를 제안한다.
상기 목적을 달성하기 위한 일 태양으로서, 하전 입자선의 조사 대상인 시료 주위의 분위기를 진공 상태로 유지하는 진공 시료실과, 진공 시료실에 도입되는 시료 분위기를 진공으로 하기 위한 진공 펌프가 접속된 예비 배기실을 구비한 하전 입자선 장치로서, 상기 진공 시료실은, 천판을 포함하는 상자 형상체이며, 당해 천판과 당해 천판의 아래쪽에 위치하는 상자 형상체의 측벽 사이에는, 당해 천판과 측벽이 비접촉으로 되는 부분이 포함되어 있는 하전 입자선 장치를 제안한다.
상기 구성에 의하면, 예비 배기에 수반하여 발생하는 장치에의 영향을 억제할 수 있다.
도 1은 하전 입자선 장치의 일례를 나타내는 도면.
도 2는 예비 배기실의 진공 배기에 의해, 예비 배기실과 시료실이 변형된 상태를 나타내는 도면.
도 3은 예비 배기실 내를 대기(大氣)로 했을 때에, 예비 배기실과 시료실이 변형된 상태를 나타내는 도면.
도 4는 진공 시료실의 천판과 측벽 사이에 비접촉으로 되는 부분을 마련한 하전 입자선 장치의 일례를 나타내는 도면.
도 5는 진공 시료실의 천판과 측벽 사이에 비접촉으로 되는 부분을 마련한 하전 입자선 장치의 일례를 나타내는 도면.
도 6은 진공 시료실의 천판과 측벽 사이에 비접촉으로 되는 부분을 마련한 하전 입자선 장치의 일례를 나타내는 도면.
도 7은 진공 시료실의 천판과 측벽 사이에 비접촉으로 되는 부분을 마련한 하전 입자선 장치의 일례를 나타내는 도면.
도 8은 레이저 간섭계를 구비한 하전 입자선 장치의 일례를 나타내는 도면.
도 9는 레이저 간섭계를 구비한 하전 입자선 장치의 일례를 나타내는 도면.
도 10은 레이저 간섭계를 구비한 하전 입자선 장치의 일례를 나타내는 도면.
도 2는 예비 배기실의 진공 배기에 의해, 예비 배기실과 시료실이 변형된 상태를 나타내는 도면.
도 3은 예비 배기실 내를 대기(大氣)로 했을 때에, 예비 배기실과 시료실이 변형된 상태를 나타내는 도면.
도 4는 진공 시료실의 천판과 측벽 사이에 비접촉으로 되는 부분을 마련한 하전 입자선 장치의 일례를 나타내는 도면.
도 5는 진공 시료실의 천판과 측벽 사이에 비접촉으로 되는 부분을 마련한 하전 입자선 장치의 일례를 나타내는 도면.
도 6은 진공 시료실의 천판과 측벽 사이에 비접촉으로 되는 부분을 마련한 하전 입자선 장치의 일례를 나타내는 도면.
도 7은 진공 시료실의 천판과 측벽 사이에 비접촉으로 되는 부분을 마련한 하전 입자선 장치의 일례를 나타내는 도면.
도 8은 레이저 간섭계를 구비한 하전 입자선 장치의 일례를 나타내는 도면.
도 9는 레이저 간섭계를 구비한 하전 입자선 장치의 일례를 나타내는 도면.
도 10은 레이저 간섭계를 구비한 하전 입자선 장치의 일례를 나타내는 도면.
이하에 설명하는 실시예는, 주로 예비 배기실의 압력 변화에 의거하는, 장치에의 영향을 저감하는 하전 입자선 장치에 관한 것이다. 또한, 예비 배기실의 압력 변화에 수반하는 천판의 변위를 보정함으로써 시료에 대한 하전 입자선의 상대적인 시프트를 저감하는 것이 가능한 하전 입자선 장치에 대해서 설명한다.
반도체 검사·계측에 이용되는 주사 전자 현미경으로 대표되는 하전 입자선 장치에는 고분해능이 요구되기 때문에, 고진공 중에서의 하전 입자선 조사가 필요해진다. 이들 하전 입자선 장치에는, 예비 배기실이 마련되어 있으며, 진공 시료실의 고진공 상태를 유지한 상태에 있어서, 예비 배기실과 진공 시료실 사이의 시료 교환을 가능하게 하고 있다. 예비 배기실을 마련함으로써, 진공 시료실의 진공을 파괴하지 않고, 시료 교환이 가능해지기 때문에, 장치의 고스루풋화를 실현하는 것이 가능해진다.
한편, 예비 배기실은, 시료 교환 시마다, 진공 배기와 대기 도입을 반복하고, 이때, 외부와의 기압차가 변화하게 되기 때문에, 예비 배기실의 상면, 하면, 혹은 측면이 변형된다.
주사 전자 현미경 등의 하전 입자선 장치의 주요 구성 부재는, 예비 배기실, 시료실 및 전자 광학계를 구비한 경통(鏡筒)이다. 예비 배기실 및 시료실은, 시료 반송용의 개구부를 구비하고 있으며, 개구부를 갖는 측면끼리 접속되어 있다. 대기 중의 시료를 반입할 때에는, 일단, 예비 배기실을 대기 상태로 하기 때문에, 시료실과의 압력차에 의해, 예비 배기실과 시료실과의 접속면이, 시료실을 향하여 변형된다. 이에 따라 생기는 예비 배기실 주변에 있어서의 상자 형상체의 측벽의 변형이 천판에 전해짐으로써 경통의 위치를 변화시켜 버릴 가능성이 있다. 이 변형 등이 관찰 중에 생기면, 하전 입자선의 조사 위치가 변화하기 때문에, 관찰 화상이 시프트한다. 화상의 시프트가 생기고 있을 동안에는, 고정밀도의 관찰이 곤란해진다. 진공 배기나 대기 도입을 행하고 있을 동안에는, 하전 입자선의 조사에 의거하는 측정이나 검사 등을 행하지 않도록 하는 것도 생각할 수 있지만, 대기 시간의 증가에 의해 장치의 스루풋이 저하된다.
이하에, 하전 입자선이 조사되는 시료를 둘러싸는 공간을 진공 상태로 유지하는 시료실과, 당해 시료실에 도입하는 시료를 둘러싸는 공간을 진공 배기하는 예비 배기실을 구비한 하전 입자선 장치로서, 시료실의 천판과, 시료실의 측벽 사이에, 시료실의 천판 이면(裏面)과 상자 형상체의 측벽의 금속면끼리 접촉하는 제1 부분과, 적어도 상기 예비 배기실측에 배치되는 천판과 측벽의 금속면끼리 비접촉으로 되는 제2 부분을 마련한 하전 입자선 장치에 대해서 설명한다. 또한, 천판과 측벽 사이를 봉지(封止)하는 진공 봉지재가 마련되어 있다. 또한, 천판에 설치되는 계측 기준면과, 스테이지에 설치되는 미러와, 상자 형상체에 설치되는 레이저 간섭계를 마련하도록 해도 된다.
상기 구성에 의하면, 압력 변화에 수반하는 예비 배기실의 변형은 시료실의 측벽에 전달되지만, 측벽과 천판 사이의 간극에 의해 측벽의 변형이 천판에 전달되지 않기 때문에 시료실의 변형을 억제할 수 있고, 하전 입자선의 시프트를 억제하는 것이 가능해진다.
예를 들면, 측벽의 변형을 미리 구조 해석에 의해 추정하고, 간극의 치수를 추정값보다 약간 크게 함으로써, 측벽과 천판이 변형됐을 때의 금속면끼리의 접촉을 방지하여, 힘의 전달을 억제하면서, 진공 봉지재에 의해 시료실 내의 진공 상태를 유지하는 것이 가능해진다. 또한 천판의 변위를 레이저 간섭계로 계측하고, 하전 입자선의 시프트량 또는 스테이지 위치에 피드백함으로써, 천판의 변위에 수반하여 생기는 하전 입자선과 시료와의 상대 변위를 고정밀도로 보정할 수 있다. 보정의 정밀도는 천판의 변형이 작을수록 개선되기 때문에, 천판의 변형을 억제하는 상기의 방법과 조합하여 이용함으로써 큰 효과를 발휘한다.
이하에 설명하는 실시예는, 예비 배기실을 구비한 하전 입자선 장치에 관한 것이며, 예비 배기실의 변형에 의하지 않고, 정확한 위치에 빔 조사를 행하는 하전 입자선 장치에 관한 것이다. 그 일례로서, 상시 진공 상태의 시료실과, 진공 상태와 대기 상태로 전환하는 것이 가능한 예비 배기실과, 광학계를 갖는 경통을 구비하고, 상기 시료실의 천판과 측벽 사이의 간극에 의해 진공 봉지재 이외에는 금속 접촉이 없는 부분을 마련함으로써, 예비 배기실의 압력 변화에 수반하는 천판의 변형을 억제하고, 천판의 변위를 보정함으로써, 화상의 시프트를 저감하는 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치에 대해서 설명한다.
상술한 바와 같은 구조에 의하면, 예비 배기실의 압력 변동에 수반하는 천판의 변형이 억제됨과 함께, 천판의 변위의 영향을 보정할 수 있다. 이에 따라 화상의 시프트를 저감하여, 대기 시간을 단축함으로써, 장치의 스루풋 향상의 실현이 가능해진다. 이하, 다른 실시예도 포함시켜, 도면을 이용하여 예비 배기실을 구비한 하전 입자선 장치를 상세하게 설명한다.
도 1은 하전 입자선 장치의 개요를 나타내는 도면이며, 도 1의 (a)는 측면 단면도, 도 1의 (b)는 하전 입자선 장치의 빔 칼럼 방향에서 본 상시도이다. 도 1의 (a)에 나타내는 바와 같이, 본 장치는, 예비 배기실(100), 시료실(200) 및 경통(300)(빔 칼럼)으로 구성되어 있다. 시료실(200)은, 하전 입자선(302)이 조사되는 시료를 둘러싸는 공간을 진공 상태로 유지하기 위한 것이며, 예비 배기실(100)은, 시료실(200)에 도입하는 시료를 둘러싸는 공간을 진공 배기하기 위한 것이다.
이하, 예비 배기실(100)과 시료실(200)의 구체적인 구성을 설명한다. 상기 예비 배기실(100) 및 시료실(200)은, 도 1의 (b)에 나타내는 바와 같이 서로의 시료 반송구인 101과 201을 대향시켜, 볼트(109)에 의해 체결부(108)에서 고정됨과 함께, 진공 봉지재(102)에 의해 봉지된다. 또한, 시료실(200)은 상자 형상체(202)와 천판(203)으로 구성되고, 이들 사이는 진공 봉지재(204)에 의해 봉지됨과 함께, 접촉면(205)에 있어서 각각의 금속면끼리 접촉하고 있다. 진공 봉지재(204)는 예를 들면 진공 봉지용으로 이용되는 O링이다.
예비 배기실(100)에는, 밸브(104, 105)가 마련되어 있다. 밸브(104)는, 예비 배기실(100)을 대기 상태로 해도, 시료실(200)의 진공을 유지한다. 밸브(105)는, 예비 배기실(100)에의 시료(207)의 반입·반출을 가능하게 한다. 예비 배기실(100)은, 진공 펌프(106)에 의해 진공 배기되고, 리크 밸브(107)에 의해 대기 해방된다. 시료실(200)은, 진공 펌프(208)에 의해 상시 진공 배기된다. 상기 구성에 의해, 시료실(200)에서의 관찰과, 예비 배기실(100)에서의 시료(207)의 반입·반출을 동시에 행하는 것이 가능해진다.
관찰 중에 예비 배기실(100) 내의 압력이 변화하면, 도 2∼3에 나타내는 바와 같이 예비 배기실(100) 및 시료실(200)이 변형된다. 여기에서, 밸브(104)의 변형은 슬릿(103)에 의해 흡수되지만, 슬릿(103)이 힘을 받음으로써 예비 배기실(100)이 변형되고, 체결부(108)를 거쳐 상자 형상체(202)를 변형시킨다. 여기에서, 상자 형상체(202)의 측벽(210)과 천판(203)의 면이 금속 접촉하고 있을 경우, 상자 형상체(202)의 변형이 금속 접촉부의 마찰력에 의해 천판(203)에 전달되고, 천판(203)의 변형 및 시료(207)에 대한 상대 변위를 생기게 한다. 이 변형 및 변위가 관찰 중에 생김으로써 경통(300)의 자세 및 위치가 변화하고, 하전 입자선(302)의 조사 위치가 변동하여, 화상이 시프트한다.
이하, 빔 시프트를 억제할 수 있는 하전 입자선 장치의 구체예를 설명한다. 도 4의 (a)는, 예비 배기실(100)의 변형에 의한 천판(203)의 변형을 억제하고, 또한 천판의 변위를 보정하는 피드백 시스템을 마련한 예를 나타내는 도면이다. 본 예에서는, 측벽(210)과 천판(203) 사이에 간극(209)(천판(203)과 측벽(210)이 비접촉으로 되는 부분)이 생길 수 있도록 측벽(210)을 약간 깎고 있다. 또한, 천판(203)의 변위를 보정하기 위해, 레이저 간섭계(215)에 의해 천판(203)에 마련된 계측 기준면(213) 및 스테이지(206)에 마련된 미러(214)의 상대 변위를 계측하고, 컨트롤러(216)를 통해 편향기(303)에 피드백하고, 하전 입자선(302)을 제어하는 시스템을 마련하고 있다. 그 밖의 구성은, 도 1에서 설명한 장치 구성과 같다.
간극(209)을 마련함으로써, 예비 배기실(100)의 변형에 의해 상자 형상체(202)가 변형되어도, 그 변형이 천판(203)에 전달되지 않는다. 상자 형상체(202)와 천판(203)을 격리함으로써, 상자 형상체(202)의 측벽으로부터의 변형의 영향의 전파를 억제할 수 있다. 여기에서, 상자 형상체(202)와 천판(203) 사이에는 진공 봉지재(204)가 개재(介在)되어, 양자에 접촉한 상태에 있지만, 진공 봉지재의 강성은 다른 부품과 비교하여 상대적으로 저강성이기 때문에, 진공 봉지재의 변형에 의해 힘을 흡수할 수 있다. 상기 구조는, 천판(203)의 변형을 억제하고, 화상 시프트의 저감을 가능하게 한다.
도 4의 (b)는, 하전 입자 빔의 조사 방향에서 본 하전 입자선 장치의 상시도이며, 상자 형상체와 천판 사이에 마련하는 간극의 영역의 예를 나타내는 도면이다. 도 4의 (b)에 나타내는 바와 같이, 절삭 영역(211)(도면에서는 사선으로 나타낸 영역)은 적어도 예비 배기실(100)이 부착되어 있는 측의 상자 형상체(202)의 상면을 포함하고 있다. 환언하면, 상자 형상체(202)의 예비 배기실(100)측 측벽으로서, 적어도 예비 배기실이 접해 있는 부분의 천판(203)측에, 천판(203)과 상자 형상체(202)의 비접촉 영역이 마련되어 있다.
단, 절삭 영역(211)이 지나치게 크면 천판(203)의 자중(自重) 및 시료실(200) 내외의 압력차에 의해 천판(203)이 상자 형상체(202)를 향하여 변형되어, 천판(203)과 상자 형상체(202)가 접촉해 버리기 때문에, 접촉이 생기지 않을 정도로 비절삭 영역(212)을 배치하고 있다. 즉, 비절삭 영역(212)(접촉 영역)에서 천판(203)의 하중을 지탱하는 구성에 의해, 절삭 영역(211)의 비접촉 상태를 유지하는 구성으로 되어 있다.
도 4의 (c)∼(f)는, 측벽(210)과 천판(203)이 근접하는 부분의 단면도이다. 도 4의 (c)는, 도 4의 (b)의 B-B' 단면을 나타내는 도면이며, 상자 형상체(202)의 측벽(210)과 천판(203)의 하면이 접촉한 상태를 나타내고 있다. 측벽(210)과 천판(203)은 금속으로 형성되어 있으며, 금속끼리 접촉한 상태로 되어 있다.
또한, 도 4의 (d)∼(f)는, 도 4의 (b)의 A-A' 단면의 각종 형태예를 나타내는 도면이다. 도 4의 (d)는, 상자 형상체(202)의 측벽 상면을 절삭(혹은 접촉 영역과 비교하여, 상면이 낮아지도록 형성)함으로써, 간극(209)을 마련한 예를 나타내는 도면이다. 도 4의 (e)는, 천판(203)의 하면측을 절삭함으로써, 간극(209)을 마련한 예를 나타내는 도면이다. 또한, 도 4의 (f)는, 상자 형상체(202)의 측벽 상면을 절삭함으로써 형성한 간극에, 예를 들면 점탄성 부재로 구성된 감쇠재(217)를 삽입한 예를 나타내고 있다. 간극(비접촉 부분)에, 진동의 전파를 억제하는 감쇠재(217)를 개재시킴으로써, 비접촉 상태와 동(同)정도의 낮은 강성을 유지하면서, 진동 특성을 개선할 수 있다. 결과적으로, 천판에의 변형의 영향의 전달을 억제하는 것이 가능해진다.
이상과 같이, 하전 입자 빔의 조사 방향(z 방향)에서 볼 때, 적어도 예비 배기실이 접해 있는 측벽 부분과, 천판 사이에 간극을 마련함으로써, 천판에의 변동의 영향의 전파를 억제할 수 있다. 비접촉부에 대해서는, 상자 형상체(202)의 측벽 상면과, 천판(203)의 하면은 비접촉으로 하는 한편, 시료실(200) 내부의 진공은 유지하도록, 진공 봉지재(204)는 상자 형상체(202)의 측벽(210)과 천판(203)의 하면의 쌍방에 접촉시키도록 배치한다.
상술한 바와 같이, 하전 입자 빔의 조사 방향에서 볼 때, 적어도 예비 배기실이 접해 있는 측벽 부분과, 천판 사이에 간극을 마련하면서, 천판을 지지하는 구성으로 할 수 있으면 되므로, 도 5에 예시하는 바와 같은 구성으로 하는 것도 가능하다. 도 5의 예에서는, 사각형의 상자 형상체(202)의 네 변에 절삭 영역(211)을 마련하고, 상자 형상체(202)의 네 모서리에 비절삭 영역(212)을 마련함으로써, 상기 조건을 충족시키고 있다. 도 5의 예에서는, 상자 형상체(202)의 네 모서리에 마련된 기둥에 의해, 천판(203)을 지탱하는 구성으로 되어 있다.
또한, 도 6의 (a)에 예시하는 바와 같이, 상자 형상체(202)의 상면 모두를 절삭 영역(211)(사선부)으로 하고, 상자 형상체(202) 내부에 다른 지지 부재를 마련함으로써, 접촉 영역(비절삭 영역(212))을 준비하도록 해도 된다. 도 6의 (b)는, 도 6의 (a)의 A-A' 단면도이며, 천판(203)과의 접촉 영역(212)을 마련하기 위해, 상자 형상체(202)의 측벽(601) 내부에, 기둥 형상체(602)를 구비한 예를 나타내고 있다. 접촉 영역(212)이 측벽(601)의 상면보다 높은 위치가 되도록 기둥 형상체(602)를 설치함으로써, 예비 배기실의 형상 변화의 천판(203)에의 영향을 억제하는 것이 가능해진다.
도 7은, 상자 형상체(202)의 외부(대기측)에 접촉 영역(212)을 마련하고, 당해 접촉 영역(212)에 의해, 천판(203)을 지지하는 예를 나타내고 있다. 도 7의 예의 경우, 예를 들면 상자 형상체(202)의 외벽에 기둥 형상체를 부착하고, 당해 기둥 형상체 상의 접촉 영역(212)에서 천판(203)을 지지하고 있다. 이와 같이, 상자 형상체(202)의 내부 및 외부의 적어도 한쪽에, 지지 부재를 마련함으로써, 절삭 영역(211)을 마련하면서, 천판(203)을 지지하는 것이 가능해진다.
지지 부재는, 예를 들면 기둥 형상체를 상자 형상체(202)의 측벽에 고정하거나, 혹은 상자 형상체 내부의 바닥에 고정함으로써 설치하도록 해도 된다.
도 8∼10은, 레이저 간섭계를 이용한 피드백 시스템의 구성예를 나타낸 도면이다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 천판(203)에 계측 기준면(213)을, 스테이지(206)에 미러(214)를 마련하고, 상자 형상체(202)에 부착된 레이저 간섭계(215)에 의해, 레이저 간섭계(215)와 계측 기준면(213)의 거리 (B) 및 레이저 간섭계(215)와 미러(214)의 거리 (C)를 각각 계측한다. 거리 (B) 및 거리 (C)의 차가 예비 배기실(100)의 진공 배기 또는 대기 개방 시에 변화했을 경우, 이들 거리의 차의 변화량을 컨트롤러(216)(제어 장치)에 입력하고, 편향기(303)에의 입력을 제어함으로써, 거리의 변화를 캔슬하는 방향으로 하전 입자선(302)을 시프트시킨다.
이에 따라, 가령 천판(203)이 상자 형상체(202) 또는 시료(207)에 대하여 상대적으로 변위해도, 관찰 화상의 시프트를 억제할 수 있다. 이 보정 방법은 하전 입자선의 축으로부터 계측 기준면(213)의 거리 (A)의 변화를 무시할 수 있을 때에 효과적인 방법이며, 천판의 변형에 의해 거리 (A)가 변화하면 계측 오차를 포함하여, 보정 정밀도가 저하된다. 따라서, 거리 (A)의 변화의 영향을 가급적 작게 하기 위해, 계측 기준면(213)은 가능한 한 경통(300)에 가까운 위치에 배치하는 것이 바람직하다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 이 보정 방법은 복수의 축에 대하여 적용할 수 있다. 도 8에서는, 두 개의 서로 다른 축에 대하여 각각 보정을 실시하는 예를 나타내고 있다. 구체적으로는, 레이저 간섭계(215)로부터 천판(203)에 마련된 계측 기준면(213)을 향하는 광축과, 미러(214)를 향하는 광축의 각각에 대하여 보정을 실시한다.
다음으로 도 9에 나타내는 바와 같이, 천판(203)에 직접 레이저 간섭계(215)를 부착하고, 스테이지(206)에 마련한 미러(214)와의 거리 (C')를 계측하는 구성으로 해도 된다. 이 경우, 거리 (C')의 변화량을 컨트롤러(216)에 입력한다. 이 구성이어도 하전 입자선의 축으로부터 레이저 간섭계까지의 거리 (A')의 변화의 영향을 작게 하기 위해, 레이저 간섭계(215)는 가능한 한 경통(300)에 가까운 위치에 배치하는 것이 바람직하다.
또한 도 10에 나타내는 바와 같이, 레이저 간섭계(215)에 의해 얻어진 거리의 변화의 피드백처를 스테이지로 하는 구성으로 해도 된다. 이 경우, 스테이지(206)의 액추에이터에의 입력을 제어함으로써, 거리의 변화를 캔슬하는 방향으로 스테이지(206)의 위치를 변화시킨다.
상술한 바와 같이, 예비 배기실측의 천판과 시료실 측벽을 비접촉 구조로 함으로써, 천판에 마련된 레이저 간섭계의 계측 기준, 혹은 레이저 간섭계의 위치의 변동을 억제할 수 있으므로, 스테이지 위치 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
100: 예비 배기실 101: 시료 반송구
102: 진공 봉지재 103: 슬릿
104: 밸브 105: 밸브
106: 진공 펌프 107: 리크 밸브
108: 체결부 109: 볼트
200: 시료실 201: 시료 반송구
202: 상자 형상체 203: 천판
204: 진공 봉지재 205: 접촉면
206: 스테이지 207: 시료
208: 진공 펌프 209: 간극
210: 측벽 211: 절삭 영역
212: 비절삭 영역 213: 계측 기준면
214: 미러 215: 레이저 간섭계
216: 컨트롤러 217: 감쇠재
300: 경통 301: 필라멘트
302: 하전 입자선 303: 편향기
102: 진공 봉지재 103: 슬릿
104: 밸브 105: 밸브
106: 진공 펌프 107: 리크 밸브
108: 체결부 109: 볼트
200: 시료실 201: 시료 반송구
202: 상자 형상체 203: 천판
204: 진공 봉지재 205: 접촉면
206: 스테이지 207: 시료
208: 진공 펌프 209: 간극
210: 측벽 211: 절삭 영역
212: 비절삭 영역 213: 계측 기준면
214: 미러 215: 레이저 간섭계
216: 컨트롤러 217: 감쇠재
300: 경통 301: 필라멘트
302: 하전 입자선 303: 편향기
Claims (13)
- 하전 입자선의 조사 대상인 시료 주위의 분위기를 진공 상태로 유지하는 진공 시료실과, 진공 시료실에 도입되는 시료 분위기를 진공으로 하기 위한 진공 펌프가 접속된 예비 배기실을 구비한 하전 입자선 장치에 있어서,
상기 진공 시료실은, 천판을 포함하는 상자 형상체이며, 당해 천판과 당해 천판의 아래쪽에 위치하는 상자 형상체의 측벽 사이에는, 당해 천판과 측벽이 비접촉으로 되는 부분이 포함되어 있는 하전 입자선 장치. - 제1항에 있어서,
상기 천판과 측벽 사이에는, 당해 천판과 측벽이 접촉하는 부분이 포함되어 있으며, 상기 천판은, 상기 측벽과의 접촉 부분에 의해 지지되는 하전 입자선 장치. - 제2항에 있어서,
상기 비접촉으로 되는 부분은, 상기 예비 배기실이 접속되는 상기 측벽에 마련되어 있는 하전 입자선 장치. - 제3항에 있어서,
상기 비접촉으로 되는 부분은, 상기 하전 입자선의 광축 방향에서 볼 때, 상기 예비 배기실이 접속되는 측벽의 상기 천판측에 형성되는 하전 입자선 장치. - 제1항에 있어서,
상기 천판과 상기 측벽 사이에는, 진공 봉지재(封止材)가 상기 천판과 상기 측벽에 접촉하도록 배치되는 하전 입자선 장치. - 제5항에 있어서,
상기 진공 봉지재는, O링인 하전 입자선 장치. - 제5항에 있어서,
상기 비접촉으로 되는 부분에, 상기 천판과 상기 측벽에 접촉하도록 감쇠재가 배치되는 하전 입자선 장치. - 제1항에 있어서,
상기 상자 형상체의 내부 및 외부의 적어도 한쪽에, 상기 천판을 지지하는 지지 부재가 마련되어 있는 하전 입자선 장치. - 제1항에 있어서,
상기 천판에 설치된 계측 기준과, 상기 진공 시료실 내에 배치되어, 하전 입자선의 조사 대상이 되는 시료를 올려놓는 스테이지와, 당해 스테이지 상에 설치된 미러와, 상기 계측 기준과 상기 미러에 레이저를 조사하는 레이저 간섭계와, 상기 계측 기준과 상기 미러에 대한 레이저의 조사에 의거하여 구해지는, 상기 계측 기준과 상기 레이저 간섭계 사이의 거리와, 상기 미러와 상기 레이저 간섭계 사이의 거리의 차분의 변화에 따라, 상기 스테이지의 위치를 제어하는 제어 장치를 구비한 하전 입자선 장치. - 제1항에 있어서,
상기 시료에 조사되는 하전 입자선의 조사 위치를 편향하는 편향기와, 상기 천판에 설치된 계측 기준과, 상기 진공 시료실 내에 배치되어, 하전 입자선의 조사 대상이 되는 시료를 올려놓는 스테이지와, 당해 스테이지 상에 설치된 미러와, 상기 계측 기준과 상기 미러에 레이저를 조사하는 레이저 간섭계와, 상기 계측 기준과 상기 미러에 대한 레이저의 조사에 의거하여 구해지는, 상기 계측 기준과 상기 레이저 간섭계 사이의 거리와, 상기 미러와 상기 레이저 간섭계 사이의 거리의 차분의 변화에 따라, 상기 하전 입자선의 조사 위치를 편향하도록 상기 편향기를 제어하는 제어 장치를 구비한 하전 입자선 장치. - 제1항에 있어서,
상기 천판에 설치된 레이저 간섭계와, 상기 진공 시료실 내에 배치되어, 하전 입자선의 조사 대상이 되는 시료를 올려놓는 스테이지와, 당해 스테이지 상에 설치되어, 상기 레이저 간섭계의 레이저가 조사되는 미러와, 상기 레이저 간섭계의 상기 미러에 대한 레이저의 조사에 의거하여 얻어지는 레이저 간섭계와 미러와의 거리에 따라 상기 스테이지의 위치를 제어하는 제어 장치를 구비한 하전 입자선 장치. - 제1항에 있어서,
상기 시료에 조사되는 하전 입자선의 조사 위치를 편향하는 편향기와, 상기 천판에 설치된 레이저 간섭계와, 상기 진공 시료실 내에 배치되어, 하전 입자선의 조사 대상이 되는 시료를 올려놓는 스테이지와, 당해 스테이지 상에 설치되어, 상기 레이저 간섭계의 레이저가 조사되는 미러와, 상기 레이저 간섭계의 상기 미러에 대한 레이저의 조사에 의거하여 얻어지는 레이저 간섭계와 미러와의 거리에 따라, 상기 하전 입자선의 조사 위치를 편향하도록 상기 편향기를 제어하는 제어 장치를 구비한 하전 입자선 장치. - 제1항에 있어서,
상기 비접촉으로 되는 부분은, 상기 진공 시료실과 상기 예비 배기실의 체결부의 직상(直上) 영역을 적어도 포함하도록 형성되는 하전 입자선 장치.
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