KR102698723B1 - 하전 입자선 장치 - Google Patents

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Abstract

이물 회수부로 회수되는 이물의 비산을 저감 가능하게 하는 하전 입자선 장치를 제공하기 위해서, 시료가 배치되는 시료실과, 상기 시료에 하전 입자선을 조사하는 하전 입자선원을 구비하는 하전 입자선 장치이며, 이물이 탈착하는 이물 탈착부와, 상기 시료실에 마련되고, 상기 이물 탈착부로부터 낙하하는 이물을 회수하는 이물 회수부를 더 구비하고, 상기 이물 회수부의 상단부에는, 상기 이물이 통과하는 개구가 마련되고, 상기 개구의 면적은 상기 이물 회수부의 내부 공간의 수평 단면적보다 작은 것을 특징으로 한다.

Description

하전 입자선 장치
본 발명은 하전 입자선 장치에 관한 것으로, 특히 반도체 디바이스의 제조 공정에 있어서 발생하는 이물을 회수하는 기술에 관한 것이다.
전자 현미경이나 이온 현미경 등의 하전 입자선 장치는, 미세한 구조를 갖는 여러가지 시료의 관찰에 사용되고, 특히 반도체 디바이스의 제조 공정에서는, 반도체 웨이퍼에 형성된 패턴의 치수 계측이나 결함 검사 등에 이용된다. 반도체 디바이스의 수율을 유지하기 위해서는, 제조 공정에 있어서 발생하는 이물을 회수할 필요가 있다.
특허문헌 1에는, 이물을 부착시킨 대물 렌즈 아래에 메쉬 전극을 내부에 갖는 이물 회수부를 위치 부여하고, 이물 회수부와 대물 렌즈 사이에 전위차를 발생시킴으로써, 대물 렌즈에 부착되는 이물을 낙하시켜서 이물 회수부에서 회수하는 것이 개시되어 있다.
일본특허공개 제2014-82140호 공보
그러나 특허문헌 1에서는, 이물 회수부로 회수된 이물이 이물 회수부로부터 비산하는 것에 대한 배려가 이루어져 있지 않다. 즉, 용기 형상인 이물 회수부로 이물을 낙하시킬 때에 이물 회수부의 내벽면에 충돌한 이물이 비산하는 경우가 있고, 비산한 이물은 반도체 디바이스의 수율을 저하시킨다.
그래서 본 발명은, 회수되는 이물의 비산을 저감 가능하게 하는 하전 입자선 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명은, 시료가 배치되는 시료실과, 상기 시료에 하전 입자선을 조사하는 하전 입자선원을 구비하는 하전 입자선 장치이며, 이물이 탈착하는 이물 탈착부와, 상기 시료실에 마련되고, 상기 이물 탈착부로부터 낙하하는 이물을 회수하는 이물 회수부를 더 구비하고, 상기 이물 회수부의 상단부에는, 상기 이물이 통과하는 개구가 마련되고, 상기 개구의 면적은 상기 이물 회수부의 내부 공간의 수평 단면적보다 작은 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 시료가 배치되는 시료실과, 상기 시료에 하전 입자선을 조사하는 하전 입자선원을 구비하는 하전 입자선 장치이며, 이물이 탈착하는 이물 탈착부와, 상기 시료실에 마련되고, 상기 이물 탈착부로부터 낙하하는 이물을 회수하는 이물 회수부를 더 구비하고, 상기 이물 회수부의 저면은, 경사면을 갖는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 시료가 배치되는 시료실과, 상기 시료에 하전 입자선을 조사하는 하전 입자선원을 구비하는 하전 입자선 장치이며, 이물이 탈착하는 이물 탈착부와, 상기 시료실에 마련되고, 상기 이물 탈착부로부터 낙하하는 이물을 회수하는 이물 회수부를 더 구비하고, 상기 이물 회수부의 내벽면의 적어도 일부는 경면 또는 상기 이물 회수부와는 다른 재료의 면인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 회수되는 이물의 비산을 저감 가능하게 하는 하전 입자선 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 하전 입자선 장치의 일례인 주사 전자 현미경의 전체 구성도이다.
도 2는 실시예 1의 이물 회수부를 설명하는 도면이다.
도 3은 실시예 1의 처리의 흐름의 일례를 도시하는 도면이다.
도 4는 실시예 2의 이물 회수부를 설명하는 도면이다.
도 5a는 실시예 3의 이물 회수부를 등전위면과 함께 설명하는 도면이다.
도 5b는 실시예 1의 이물 회수부의 등전위면을 설명하는 도면이다.
도 6a는 실시예 3의 이물 회수부가 제1 변형예를 설명하는 도면이다.
도 6b는 실시예 3의 이물 회수부의 제2 변형예를 설명하는 도면이다.
도 7은 실시예 4의 이물 회수부를 설명하는 도면이다.
도 8은 실시예 5의 이물 회수부를 설명하는 도면이다.
도 9a는 실시예 6의 이물 회수부를 설명하는 도면이다.
도 9b는 실시예 6의 이물 회수부의 변형예를 설명하는 도면이다.
도 10a는 실시예 7의 이물 회수부를 설명하는 도면이다.
도 10b는 실시예 7의 이물 회수부의 변형예를 설명하는 도면이다.
이하, 첨부 도면을 따라서 본 발명에 관한 하전 입자선 장치의 실시예에 대해서 설명한다. 하전 입자선 장치는, 하전 입자선을 시료에 조사함으로써 시료를 관찰하거나 가공하거나 하는 장치이며, 주사 전자 현미경이나 주사 이온 현미경, 주사 투과 전자 현미경 등 다양한 장치가 있다. 이하에서는, 하전 입자선 장치의 일례로서, 하전 입자선 중 하나인 전자선을 사용해서 시료를 관찰하는 주사 전자 현미경에 대해서 설명한다.
실시예 1
도 1을 사용해서 본 실시예의 주사 전자 현미경의 전체 구성에 대해서 설명한다. 또한 도 1 중의 연직 방향을 Z 방향, 수평 방향을 X 방향 및 Y 방향으로 한다.
주사 전자 현미경의 하우징(110) 안에는, 전자총(101), 제1 콘덴서 렌즈(102), 조리개(103), 제2 콘덴서 렌즈(104), 검출기(105), 주사 편향기(106), 대물 렌즈(107), 실드 전극(108), 시료 스테이지(109), 이물 회수부(122)가 설치된다. 시료 스테이지(109) 상에는, 관찰이나 검사, 계측용 시료가 보유지지된다. 전자총(101)으로부터 방출된 전자선은, 제1 콘덴서 렌즈(102), 조리개(103), 제2 콘덴서 렌즈(104), 주사 편향기(106), 대물 렌즈(107), 실드 전극(108) 등을 통과해서 편향이나 집속되어, 시료 스테이지(109) 상의 시료의 측정 위치에 조사된다.
하우징(110)에는 시료 스테이지(109)가 설치되는 시료실이 포함되고, 시료실 안은 도시하지 않은 진공 펌프에 의해 배기된다. 전자총(101), 제1 콘덴서 렌즈(102), 조리개(103), 제2 콘덴서 렌즈(104), 주사 편향기(106), 대물 렌즈(107), 실드 전극(108), 시료 스테이지(109) 등의 동작은 제어부(111)에 의해 제어된다.
전자선의 조사에 의해 시료로부터 방출되는 2차 전자나 반사 전자와 같은 하전 입자는 검출기(105)에 의해 검출된다. 검출기(105)는 하전 입자의 검출 신호를 제어부(111)에 출력한다. 제어부(111)는 검출 신호에 기초하여 시료의 화상을 형성하고, 입출력부(112)가 구비하는 표시부에 표시시키거나, 기억부(113)에 저장한다. 또한 표시부는 입출력부(112)와 분리된 별체로서 배치되어도 된다. 형성된 화상은, 시료의 치수 계측이나 결함 검사 등의 측정에 사용된다.
이물 회수부(122)는, 시료의 관찰의 방해가 되는 이물을 회수하는 용기이며, 시료실 안, 예를 들어 시료 스테이지(109) 상에 마련된다. 시료실 안에 존재하는 이물은, 시료의 관찰에 앞서 대물 렌즈(107) 등의 이물 탈착부에 일단 부착시키게 한 후, 이물 탈착부 아래로 이동한 이물 회수부(122)로 낙하시키게 하여 회수된다. 또한 이물 탈착부는, 전계 또는 자계에 의해 이물이 탈착하는 부재이며, 대물 렌즈(107)에 한정되지 않는다.
그런데, 이물 탈착부로부터 탈리해서 이물 회수부(122)로 낙하하는 이물은, 이물 회수부(122)의 내벽면인 저면이나 측면에 충돌해서 이물 회수부(122)로부터 비산하는 경우가 있고, 비산한 이물은 시료 관찰의 방해가 된다. 그래서, 이물 회수부(122)로 회수되는 이물의 비산을 저감시키기 위해서, 이물 회수부(122)의 상단부에 마련되어 이물이 통과하는 개구의 면적을, 이물 회수부(122)의 내부 공간의 수평 단면적보다 작게 한다.
도 2를 사용해서 본 실시예의 이물 회수부(122)에 대해서 설명한다. 도 2는 이물 탈착부로서 기능하는 대물 렌즈(107) 아래에 배치된 이물 회수부(122)의 단면도이다. 본 실시예의 이물 회수부(122)의 상단부에는, 이물이 통과하는 구멍(202)이 중앙에 마련되는 덮개(201)가 설치된다. 구멍(202)의 면적은, 이물 회수부(122)의 내부 공간의 수평 단면적보다 작다. 또한 이물 회수부(122)의 저면은, 시료 스테이지(109)나 시료실로 구성되어도 된다.
이와 같은 구성에 의해, 대물 렌즈(107)로부터 낙하하여, 이물 회수부(122)의 저면에서 튀어 올라서, 이물 회수부(122) 밖으로 비산하려고 하는 이물은, 덮개(201)의 하면에 충돌한다. 그리고 덮개(201)의 하면에 충돌한 이물은, 이물 회수부(122)의 측면이나 저면, 덮개(201)의 하면으로의 충돌을 반복하면서 감속하여, 이물 회수부(122)의 내부 공간에 머무른다.
또한 덮개(201)를 포함하는 이물 회수부(122)와 이물 탈착부는 도전성의 부재이며, 이물 회수부(122)와 이물 탈착부에 다른 전압이 인가 가능한 것이 바람직하다. 이와 같은 구성에 따르면, 이물 회수부(122)와 이물 탈착부 사이에 전계를 형성할 수 있으므로, 이물 탈착부로부터의 이물의 탈리나, 이물 회수부(122)에 의한 이물의 회수가 용이해진다. 또한, 덮개(201)를 포함하는 이물 회수부(122)는 연직축에 대하여 대칭의 형상인 것이 바람직하고, 예를 들어 덮개(201)는 원환 형상, 이물 회수부(122)는 저면을 갖는 원통 형상인 것이 보다 바람직하다. 이물 회수부(122)가 연직축에 대하여 대칭의 형상인 점에서, 이물 회수부(122)와 이물 탈착부 사이에 형성되는 전계가 균일해져서, 이물 회수부(122)에 의한 이물의 회수율을 균일하게 할 수 있다.
또한 대물 렌즈(107)가 이물 탈착부로서 기능하는 경우, 이물은 대물 렌즈(107)의 하단부(107a)에 보다 많이 부착되므로, 구멍(202)의 크기는 대물 렌즈(107)의 하단부(107a)보다 큰 것이 바람직하다. 대물 렌즈(107)의 하단부(107a)보다 구멍(202)을 크게 함으로써, 대물 렌즈(107)로부터 낙하하는 대부분의 이물이 이물 회수부(122)로 회수된다.
도 3을 사용하여, 도 1 및 도 2를 사용해서 설명한 구성에 의한 본 실시예의 처리의 흐름의 일례에 대해서 설명한다.
(S301)
제어부(111)는 이물이 부착된 이물 탈착부, 예를 들어 대물 렌즈(107) 아래로, 이물 회수부(122)를 이동시킨다. 이물 회수부(122)가 시료 스테이지(109) 상에 마련되어 있는 경우, 제어부(111)는 시료 스테이지(109)의 이동을 제어함으로써, 이물 회수부(122)를 이물 탈착부 아래로 이동시킨다.
(S302)
제어부(111)는 자계를 형성하는 대물 렌즈(107)에 대한 여자 전류를 0으로 해서, 시료실 안에 형성되는 자계를 소실시킨다. 대물 렌즈(107) 등의 이물 탈착부에 자계에 의해 부착되어 있던 이물은, 자계의 소실에 의해 부착력을 상실한다.
(S303)
제어부(111)는 이물 회수부(122)와 이물 탈착부의 각각에 전압을 인가한다. 이물 회수부(122)와 이물 탈착부에 인가되는 전압은, 시료를 관찰할 때와는 다른 전압이며, 이물 탈착부에 부착되는 이물을 탈리시키는 강도의 전계를 이물 회수부(122)와 이물 탈착부 사이에 형성한다. 즉, 전압이 각각 인가되는 이물 회수부(122)와 이물 탈착부 사이에 형성되는 전계에 의해, 이물이 이물 탈착부로부터 탈리하고, 이물 회수부(122)의 상단부에 설치되는 덮개(201)의 중앙에 마련되는 구멍(202) 속으로 낙하한다. 낙하한 이물은, 이물 회수부(122)의 내벽면과의 충돌을 반복함으로써 감속하고, 이물 회수부(122)로 회수된다.
(S304)
제어부(111)는 자계를 형성하는 대물 렌즈(107)에 대한 여자 전류를 통상 시의 값으로 하고, 시료실 안에 형성되는 자계를 원상태로 돌린다.
이상 설명한 처리의 흐름에 의해, 이물 탈착부, 예를 들어 대물 렌즈(107)에 부착된 이물이 이물 회수부(122)로 회수된다. 이물 회수부(122)에 의한 이물의 회수 과정에 있어서, 이물 회수부(122)로 낙하하고, 이물 회수부(122)의 저면이나 측면, 덮개(201)의 하면과의 충돌을 반복한 이물은, 비산하지 않고 이물 회수부(122) 안에 머무른다. 즉 본 실시예에 의하면, 회수되는 이물의 비산을 저감 가능하게 하는 하전 입자선 장치를 제공할 수 있다.
실시예 2
실시예 1에서는, 이물을 통과시키는 구멍(202)이 중앙에 마련된 덮개(201)가 상단부에 설치된 이물 회수부(122)에 대해서 설명했다. 본 실시예에서는, 이물 회수부(122)의 측면을 저면측에 경사지게 하는 것에 대해서 설명한다. 또한, 실시예 1에 기재되어 본 실시예에 미기재의 사항은 특별한 사정이 없는 한 본 실시예에도 적용할 수 있다.
도 4를 사용해서 본 실시예의 이물 회수부(122)에 대해서 설명한다. 도 4는 이물 탈착부로서 기능하는 대물 렌즈(107) 아래에 배치된 이물 회수부(122)의 단면도이다. 본 실시예의 이물 회수부(122)는, 도 4에 도시되는 바와 같이, 측면(401)이 저면측으로 경사진다. 측면(401)이 저면측으로 경사짐으로써, 이물 회수부(122)의 상단부의 개구는, 내부 공간의 수평 단면적보다 작은 면적이 된다. 또한 이물 탈착부가 대물 렌즈(107)인 경우, 이물 회수부(122)의 상단부의 개구는, 보다 많은 이물이 부착되는 대물 렌즈(107)의 하단부(107a)의 외경보다 큰 것이 바람직하다. 또한 본 실시예의 이물 회수부(122)의 상단부에는, 중앙에 구멍(202)을 갖는 덮개(201)가 설치되지 않아도 된다.
본 실시예의 이물 회수부(122)에서는, 이물 탈착부로부터 탈리해서 낙하하는 이물이 이물 회수부(122)의 저면에서 튀어 오른 뒤, 저면측에 경사져 있는 측면(401)이나 저면과의 충돌을 반복한다. 이물 회수부(122)의 내벽면과의 충돌을 반복하는 이물은 결국 감속하므로, 비산하지 않고 이물 회수부(122)의 내부 공간에 머무른다. 즉 본 실시예에 있어서도, 실시예 1과 마찬가지로, 회수되는 이물의 비산을 저감 가능하게 하는 하전 입자선 장치를 제공할 수 있다.
실시예 3
실시예 1에서는, 이물을 통과시키는 구멍(202)이 중앙에 마련된 덮개(201)가 상단부에 설치된 이물 회수부(122)에 대해서 설명했다. 본 실시예에서는, 이물 회수부(122)의 상단부에 메쉬 전극을 마련하는 것에 대해서 설명한다. 또한, 실시예 1에 기재되어 본 실시예에 미기재의 사항은 특별한 사정이 없는 한 본 실시예에도 적용할 수 있다.
도 5a를 사용해서 본 실시예의 이물 회수부(122)에 대해서 설명한다. 도 5a는 대물 렌즈(107) 아래에 배치된 본 실시예의 이물 회수부(122)의 단면도이다. 본 실시예의 이물 회수부(122)는, 도 5a에 도시되는 바와 같이, 덮개(201)의 구멍(202)에 메쉬 전극(501)이 마련된다. 또한 메쉬 전극(501)의 공극은, 이물을 통과할 수 있을 정도의 크기를 갖는다. 즉, 메쉬 전극(501)의 공극이 이물 회수부(122)의 상단부의 개구이며, 메쉬 전극(501)의 공극은 이물 회수부(122)의 내부 공간의 수평 단면적보다 작은 면적이 된다.
이와 같은 구성에 의해, 대물 렌즈(107)로부터 낙하해서 메쉬 전극(501)의 공극을 통과하고, 이물 회수부(122)의 저면에서 튀어 오른 이물은, 덮개(201)나 메쉬 전극(501)의 하면에 충돌한다. 그리고 덮개(201)나 메쉬 전극(501)의 하면에 충돌한 이물은, 이물 회수부(122)의 측면이나 저면, 덮개(201)의 하면으로의 충돌을 반복하면서 감속하고, 이물 회수부(122)의 내부 공간에 머무른다.
또한 본 실시예의 이물 회수부(122) 및 대물 렌즈(107) 등의 이물 탈착부에 전압을 인가한 경우, 도 5b에 도시되는 실시예 1의 이물 회수부(122)에 비하여, 이물 회수부(122)와 이물 탈착부 사이에 형성되는 전계의 강도를 크게 할 수 있다. 도 5a와 도 5b에는, 이물 회수부(122)나 대물 렌즈(107), 실드 전극(108)에 전압이 인가되었을 때의 등전위면(502)이 점선으로 나타나고, 도 5b보다 도 5a의 쪽이 등전위면(502)의 간격이 좁고, 전계의 강도가 크다. 즉, 본 실시예의 이물 회수부(122)는 실시예 1에 비하여, 이물 탈착부로부터 이물을 탈리시키기 쉽고, 이물 회수부(122)에 의해 이물을 회수하기 쉽다.
도 6을 사용해서 본 실시예의 이물 회수부(122)의 변형예에 대해서 설명한다. 도 6a는 대물 렌즈(107) 아래에 배치된 제1 변형예의 이물 회수부(122)의 단면도이고, 도 6b는 대물 렌즈(107) 아래에 배치된 제2 변형예의 이물 회수부(122)의 단면도이다. 도 6a와 도 6b에서는, 이물 회수부(122)의 상단부에는, 중앙에 구멍(202)을 갖는 덮개(201)가 설치되지 않고, 이물을 통과할 수 있는 공극을 갖는 메쉬 전극(501)만이 마련된다. 즉, 메쉬 전극(501)의 공극이 이물 회수부(122)의 상단부의 개구이며, 메쉬 전극(501)의 공극의 면적의 합계는 이물 회수부(122)의 내부 공간의 수평 단면적보다 작다.
또한 도 6a의 메쉬 전극(501)은 등피치이고, 도 6b의 메쉬 전극(501)은 부등피치이고, 이물 회수부(122)의 주변부보다 중앙부 쪽이 메쉬 전극(501)의 공극이 크다. 이물 회수부(122)의 중앙부의 공극을 주변부의 공극보다 크게 함으로써, 이물 회수부(122)의 중앙부로 낙하하는 이물이 메쉬 전극(501)의 공극을 통과하기 쉬워, 이물 회수부(122)의 저면에서 주변부를 향해서 튀어 오르는 이물이 이물 회수부(122)로부터 비산하기 어려워진다. 이물 탈착부가 대물 렌즈(107)인 경우, 대물 렌즈(107)의 하단부(107a)에 보다 많은 이물이 부착되어 있으므로, 도 6b의 구조에 의해 이물 회수부(122)에 의한 이물의 회수율을 향상시킬 수 있다.
실시예 4
실시예 1에서는, 이물을 통과시키는 구멍(202)이 중앙에 마련된 덮개(201)가 상단부에 설치된 이물 회수부(122)에 대해서 설명했다. 본 실시예에서는, 이물 회수부(122)의 내부 공간에 슬릿을 마련하는 것에 대해서 설명한다. 또한, 실시예 1에 기재되어 본 실시예에 미기재의 사항은 특별한 사정이 없는 한 본 실시예에도 적용할 수 있다.
도 7을 사용해서 본 실시예의 이물 회수부(122)에 대해서 설명한다. 도 7은 대물 렌즈(107) 아래에 배치된 이물 회수부(122)의 단면도이다. 본 실시예의 이물 회수부(122)는, 도 7에 도시되는 바와 같이, 중앙에 구멍(202)을 갖는 덮개(201)가 상단부에 설치됨과 함께, 이물의 낙하 방향으로 연장하는 공극을 갖는 슬릿(701)이 내부 공간에 마련된다. 슬릿(701)이 갖는 공극은, 이물을 통과할 수 있을 정도의 크기를 갖는다.
본 실시예의 이물 회수부(122)에서는, 이물 탈착부로부터 탈리해서 낙하하고 슬릿(701)의 공극을 통과하는 이물이 이물 회수부(122)의 저면에서 튀어 오른 뒤, 슬릿(701)과의 충돌을 반복한다. 슬릿(701)과의 충돌을 반복하는 이물은 결국 감속하므로, 비산하지 않고 이물 회수부(122)의 내부 공간에 머무른다. 즉 본 실시예에 있어서도, 실시예 1과 마찬가지로, 회수되는 이물의 비산을 저감 가능하게 하는 하전 입자선 장치를 제공할 수 있다.
또한, 슬릿(701)은 도전성의 부재이며 전압이 인가 가능하게 구성되어도 된다. 슬릿(701)에 전압을 인가함으로써, 이물 회수부(122)에 의한 이물의 회수율을 향상시키게 하는 전계를 형성할 수 있다.
실시예 5
실시예 1에서는, 이물을 통과시키는 구멍(202)이 중앙에 마련된 덮개(201)가 상단부에 설치된 이물 회수부(122)에 대해서 설명했다. 본 실시예에서는, 이물 회수부(122)와 이물 탈착부 사이에 형성되는 전계를 제어하기 위한 전극을 마련하는 것에 대해서 설명한다. 또한, 실시예 1에 기재되어 본 실시예에 미기재의 사항은 특별한 사정이 없는 한 본 실시예에도 적용할 수 있다.
도 8을 사용해서 본 실시예의 이물 회수부(122)에 대해서 설명한다. 도 8은 대물 렌즈(107) 아래에 배치된 이물 회수부(122)의 단면도이다. 본 실시예의 이물 회수부(122)는, 도 8에 도시되는 바와 같이, 중앙에 구멍(202)을 갖는 덮개(201)가 상단부에 설치됨과 함께, 전계 제어 전극(801)이 마련된다. 전계 제어 전극(801)은 이물 회수부(122)와 대물 렌즈(107) 사이에 형성되는 전계의 강도를 제어하는 전압이 인가되는 전극이다. 즉 전계 제어 전극(801)에 인가되는 전압이 제어됨으로써, 이물 회수부(122)와 대물 렌즈(107) 사이의 전계의 강도를 보다 크게 하고, 이물 탈착부로부터 이물을 탈리시키기 쉽게 하거나, 이물 회수부(122)에 의한 이물의 회수율을 향상시키거나 한다.
본 실시예에서는, 전계 제어 전극(801)에 인가되는 전압을 제어함으로써, 이물 회수부(122)와 대물 렌즈(107) 사이의 전계를 적절한 강도로 설정할 수 있으므로, 이물 탈착부로부터의 이물의 탈리나 이물 회수부(122)에 의한 이물의 회수가 용이해진다. 즉 본 실시예에 있어서도, 회수되는 이물의 비산을 저감 가능하게 하는 하전 입자선 장치를 제공할 수 있다.
또한, 전계 제어 전극(801)은 대물 렌즈(107)의 내측에 마련되는 것이 바람직하다. 대물 렌즈(107)의 내측에 전계 제어 전극(801)이 마련되는 것에 의해, 대물 렌즈(107) 근방의 전계의 강도를 제어하기 쉬워지므로, 대물 렌즈(107)로부터 이물을 탈리시키기 쉬워진다. 또한, 전계 제어 전극(801)은 이물 탈착부로서 사용되어도 된다.
실시예 6
실시예 1에서는, 이물을 통과시키는 구멍(202)이 중앙에 마련된 덮개(201)가 상단부에 설치된 이물 회수부(122)에 대해서 설명했다. 본 실시예에서는, 이물 회수부(122)의 저면에 경사면을 형성하는 것에 대해서 설명한다. 또한, 실시예 1에 기재되어 본 실시예에 미기재의 사항은 특별한 사정이 없는 한 본 실시예에도 적용할 수 있다.
도 9a를 사용해서 본 실시예의 이물 회수부(122)에 대해서 설명한다. 도 9a는 이물 탈착부로서 기능하는 대물 렌즈(107) 아래에 배치된 이물 회수부(122)의 단면도이다. 본 실시예의 이물 회수부(122)는, 도 9a에 도시되는 바와 같이, 저면이 경사면을 갖는다. 이물 탈착부가 대물 렌즈(107)인 경우, 보다 많은 이물이 부착되는 대물 렌즈(107)의 하단부(107a)의 바로 아래가 경사면인 것이 바람직하다.
저면이 경사면을 가짐으로써, 대물 렌즈(107)로부터 낙하하고 이물 회수부(122)의 저면에 충돌하는 이물은, 이물 회수부(122)의 측면을 향해서 튀어 올라, 저면이나 측면과의 충돌을 반복한다. 이물 회수부(122)의 내벽면과의 충돌을 반복하는 이물은 결국 감속하므로, 비산하지 않고 이물 회수부(122)의 내부 공간에 머무른다. 즉 본 실시예에 있어서도, 실시예 1과 마찬가지로, 회수되는 이물의 비산을 저감 가능하게 하는 하전 입자선 장치를 제공할 수 있다.
또한 본 실시예의 이물 회수부(122)의 상단부에는, 도 9b에 도시한 바와 같이, 중앙에 구멍(202)을 갖는 덮개(201)가 설치되어도 된다. 이물 회수부(122)의 상단부에 덮개(201)가 설치되는 경우, 덮개(201)의 구멍(202)의 바로 아래가 경사면인 것이 바람직하다.
본 실시예의 이물 회수부(122)에서는, 이물 탈착부로부터 탈리해서 낙하하는 이물이 이물 회수부(122)의 저면이 갖는 경사면에서 튀어 오른 뒤, 이물 회수부(122)의 측면이나 저면, 덮개(201)의 하면과의 충돌을 반복한다. 이물 회수부(122)의 내벽면이나 덮개(201)와의 충돌을 반복하는 이물은 결국 감속하므로, 비산하지 않고 이물 회수부(122)의 내부 공간에 머무른다. 즉 본 실시예에 있어서도, 실시예 1과 마찬가지로, 회수되는 이물의 비산을 저감 가능하게 하는 하전 입자선 장치를 제공할 수 있다.
실시예 7
실시예 1에서는, 이물을 통과시키는 구멍(202)이 중앙에 마련된 덮개(201)가 상단부에 설치된 이물 회수부(122)에 대해서 설명했다. 본 실시예에서는, 이물 회수부(122)의 내벽면의 적어도 일부의 부착력을 다른 부분보다 크게 하는 것에 대해서 설명한다. 또한, 실시예 1에 기재되어 본 실시예에 미기재의 사항은 특별한 사정이 없는 한 본 실시예에도 적용할 수 있다.
도 10a를 사용해서 본 실시예의 이물 회수부(122)에 대해서 설명한다. 도 10a는 이물 탈착부로서 기능하는 대물 렌즈(107) 아래에 배치된 이물 회수부(122)의 단면도이다. 본 실시예의 이물 회수부(122)는, 도 10a에 도시되는 바와 같이, 내벽면이 경면이 된 면(1001)이다. 경면이 된 면(1001)의 표면 조도는, 예를 들어 산술 평균 조도 Ra값으로 1㎚ 이하이다. 경면이 된 면(1001)인 내벽면은, 입경이 수㎚ 내지 수십㎛의 이물과의 사이의 실효적인 접촉 면적이 커지고, 반데르발스력 등에 의한 부착력이 2 내지 10배로 증가한다. 즉, 본 실시예의 이물 회수부(122)에서는, 이물 회수부(122)의 내벽면에 접촉하는 이물의 부착력이 커지기 때문에, 이물 회수부(122)로부터의 비산을 저감할 수 있다.
또한 본 실시예의 이물 회수부(122)의 상단부에는, 도 10b에 도시한 바와 같이, 중앙에 구멍(202)을 갖는 덮개(201)가 설치되어도 된다. 이물 회수부(122)의 상단부에 덮개(201)가 설치되는 경우, 적어도 대물 렌즈(107) 등의 이물 탈착부로부터 낙하하는 이물이 통과하는 덮개(201)의 구멍의 바로 아래가 경면이 된 면(1001)인 것이 바람직하다.
또한 이물 회수부(122)의 내벽면의 부착력을 크게 하는 것은 경면이 된 면(1001)에 한정되지 않는다. 예를 들어 이물 회수부(122)의 내벽면의 일부, 특히 덮개(201)의 구멍의 바로 아래의 부분을 다른 면과는 다른 재료, 예를 들어 이물보다 강성이 작게 변형하기 쉬운 재료로 해도 된다. 이물보다 강성이 작게 변형하기 쉬운 재료인 개소에서는, 이물과의 실효적인 표면적이 증가하므로 이물의 부착력이 커진다. 또한 이물 회수부(122)의 내벽면의 일부를, 이물 회수부(122) 안의 진공도나 온도에 따라서 물분자가 흡착하기 쉬운 재료로 해도 된다. 물분자가 흡착하기 쉬운 재료인 개소에서는 액 가교력에 의한 부착력이 커진다. 또한, 이물 회수부(122)의 내벽면의 일부를, 직쇄 분자이며 분자량이 보다 큰 재료로 해도 된다. 직쇄 분자이며 분자량이 보다 큰 재료인 개소에서는 반데르발스력에 의한 부착력이 커진다.
이상 설명한 바와 같이 본 실시예에서는, 이물 회수부(122)의 내벽면의 적어도 일부의 이물에 대한 부착력이 커지므로, 이물 회수부(122)로부터의 이물의 비산을 저감할 수 있다. 또 다른 재료로 하는 개소를, 이물 회수부(122)의 내벽면의 일부로 한정함으로써, 재료비나 가공비의 비용을 삭감할 수 있다.
이상, 본 발명의 하전 입자선 장치의 복수의 실시예에 대해서 설명했다. 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성 요소를 변형해서 구체화할 수 있다. 또한, 상기 실시예에 개시되어 있는 복수의 구성 요소를 적절히 조합해도 된다. 또한, 상기 실시예에 나타내지는 전체 구성 요소로부터 몇 가지의 구성 요소를 삭제해도 된다.
101 : 전자총
102 : 제1 콘덴서 렌즈
103 : 조리개
104 : 제2 콘덴서 렌즈
105 : 검출기
106 : 주사 편향기
107 : 대물 렌즈
107a : 하단부
108 : 실드 전극
109 : 시료 스테이지
110 : 하우징
111 : 제어부
112 : 입출력부
113 : 기억부
122 : 이물 회수부
201 : 덮개
202 : 구멍
401 : 측면
501 : 메쉬 전극
502 : 등전위면
701 : 슬릿
801 : 전계 제어 전극
901 : 경사면
1001 : 경면이 된 면

Claims (15)

  1. 시료가 배치되는 시료실과,
    상기 시료에 하전 입자선을 조사하는 하전 입자선원을 구비하는 하전 입자선 장치이며,
    이물이 탈착하는 이물 탈착부와,
    상기 시료실에 마련되고, 상기 이물 탈착부로부터 낙하하는 이물을 회수하는 이물 회수부를 더 구비하고,
    상기 이물 회수부의 상단부에는, 상기 이물이 통과하는 개구가 마련되고,
    상기 개구의 면적은 상기 이물 회수부의 내부 공간의 수평 단면적보다 작은 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 개구는, 상기 상단부에 설치되는 덮개의 중앙에 마련되는 구멍인 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 구멍에는, 메쉬 전극이 마련되는 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 구멍에 대향하는 저면은, 상기 이물 회수부의 측면과 마주 향하는 경사면을 갖는 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 이물 탈착부는, 상기 하전 입자선을 집속하는 대물 렌즈이며,
    상기 구멍의 크기는, 상기 대물 렌즈의 하단부보다 큰 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 이물 회수부는, 저면측으로 경사지는 측면을 갖는 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 개구는, 상기 상단부에 설치되는 메쉬 전극의 공극인 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 메쉬 전극의 공극은 상기 이물 회수부의 주변부보다 중앙부쪽이 큰 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 이물 회수부는, 이물의 낙하 방향으로 연장하는 공극을 갖는 슬릿이 내부 공간에 마련되는 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 이물 회수부의 내벽면의 적어도 일부는 경면 또는 상기 이물 회수부와는 다른 재료의 면인 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 이물 탈착부는, 상기 하전 입자선을 집속하는 대물 렌즈이며,
    상기 이물 회수부에는, 상기 대물 렌즈로부터 상기 이물을 탈리시키기 위한 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 이물 회수부와 상기 대물 렌즈 사이의 전계의 강도를 보다 크게 하는 전압이 인가되는 전극인 전계 제어 전극을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 전계 제어 전극은 상기 대물 렌즈의 내측에 마련되는 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
  14. 시료가 배치되는 시료실과,
    상기 시료에 하전 입자선을 조사하는 하전 입자선원을 구비하는 하전 입자선 장치이며,
    이물이 탈착하는 이물 탈착부와,
    상기 시료실에 마련되고, 상기 이물 탈착부로부터 낙하하는 이물을 회수하는 이물 회수부를 더 구비하고,
    상기 이물 회수부의 저면은, 경사면을 갖는 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
  15. 시료가 배치되는 시료실과,
    상기 시료에 하전 입자선을 조사하는 하전 입자선원을 구비하는 하전 입자선 장치이며,
    이물이 탈착하는 이물 탈착부와,
    상기 시료실에 마련되고, 상기 이물 탈착부로부터 낙하하는 이물을 회수하는 이물 회수부를 더 구비하고,
    상기 이물 회수부의 내벽면의 적어도 일부는 경면 또는 상기 이물 회수부와는 다른 재료의 면인 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
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