WO2018003494A1 - 荷電粒子線装置に取り付けられる振動抑制機構、及び荷電粒子線装置 - Google Patents

荷電粒子線装置に取り付けられる振動抑制機構、及び荷電粒子線装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2018003494A1
WO2018003494A1 PCT/JP2017/021906 JP2017021906W WO2018003494A1 WO 2018003494 A1 WO2018003494 A1 WO 2018003494A1 JP 2017021906 W JP2017021906 W JP 2017021906W WO 2018003494 A1 WO2018003494 A1 WO 2018003494A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
piezoelectric element
charged particle
particle beam
vibration
arc
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/021906
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
弘樹 高橋
周一 中川
利彦 清水
博紀 小川
寿洋 有坂
Original Assignee
株式会社 日立ハイテクノロジーズ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社 日立ハイテクノロジーズ filed Critical 株式会社 日立ハイテクノロジーズ
Priority to US16/099,449 priority Critical patent/US10591018B2/en
Publication of WO2018003494A1 publication Critical patent/WO2018003494A1/ja

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F16F15/03—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using magnetic or electromagnetic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F7/00—Vibration-dampers; Shock-absorbers
    • F16F7/10—Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect
    • F16F7/1005—Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect characterised by active control of the mass
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70858—Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
    • G03F7/709—Vibration, e.g. vibration detection, compensation, suppression or isolation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/16—Vessels; Containers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F2224/00—Materials; Material properties
    • F16F2224/02—Materials; Material properties solids
    • F16F2224/0283—Materials; Material properties solids piezoelectric; electro- or magnetostrictive
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/02—Details
    • H01J2237/0216—Means for avoiding or correcting vibration effects
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/26—Electron or ion microscopes
    • H01J2237/28—Scanning microscopes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
    • H01J2237/317—Processing objects on a microscale
    • H01J2237/3175—Lithography

Definitions

  • the present disclosure relates to a vibration suppression mechanism attached to a charged particle beam device such as a scanning electron microscope, and a charged particle beam device, and in particular, a vibration suppression mechanism capable of suppressing the vibration of the device that causes image shaking, and
  • the present invention relates to a charged particle beam apparatus.
  • a scanning electron microscope (Scanning Electron Microscope: SEM), which is one of charged particle beam apparatuses, is used for evaluating the shape dimensions of patterns formed on a semiconductor wafer and inspecting defects.
  • an observation image is acquired by irradiating the wafer with a charged particle beam from an electron gun provided at the top of the column and detecting secondary electrons emitted from the wafer, and changes in brightness Measure pattern dimensions and observe defects.
  • Patent Document 1 discloses a vibration sensor for detecting vibration and an active vibration isolation device that controls an actuator in accordance with the output of the vibration sensor.
  • Patent Document 2 a lithographic apparatus having a tall beam optical system similar to an SEM is provided with an active damping system including a sensor that detects vibration and an actuator that operates based on the signal of the sensor. It is shown.
  • Active vibration isolation devices and active damping systems such as those disclosed in Patent Documents 1 and 2 can effectively suppress the influence on vibration of a device having a tall column (column). Since it is provided in the vicinity of the electron gun which is a part, there are cases where trouble such as removal of the active vibration isolator occurs when the electron gun is replaced. In addition, depending on the type of vibration or the like, there may be a case where an appropriate position where an active vibration isolator or the like is to be attached differs.
  • a first arc-shaped member having an inner wall surface shaped along the outer wall of the barrel of the charged particle beam apparatus, and a shape along the outer wall of the mirror body of the charged particle beam apparatus
  • a second arcuate member that becomes an annular member surrounding the outer wall of the charged particle beam device mirror body by connection with the first arcuate member, the first arcuate member and one end
  • a first connecting member that fastens one end of the second arcuate member, a hinge that connects the other end of the first arcuate member and the other end of the second arcuate member, or the first arcuate shape
  • a second connecting member comprising a fastening member for connecting the other end of the member and the other end of the second arcuate member, a vibration sensor attached to each of the first arcuate member and the second arcuate member, At least two actuators that operate in accordance with the output of the vibration sensor
  • a charged particle beam configured to release the connection between one end of the first arcuate member and one end of the second arcuate member by
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a charged particle beam device in Example 1.
  • FIG. It is a perspective view which shows the example of the damping mechanism in Example 1.
  • FIG. It is a perspective view which shows the example of the damping mechanism in Example 1.
  • FIG. It is sectional drawing which shows the example of the vibrator in Example 1.
  • FIG. It is a figure which shows the example of the applied voltage which drives the vibrator in Example 1.
  • FIG. It is a figure explaining the effect of the vibrator in Example 1.
  • FIG. It is a perspective view which shows the example of the damping mechanism in Example 2.
  • FIG. It is a perspective view which shows the example of the damping mechanism in Example 2.
  • FIG. It is sectional drawing which shows the example of the vibrator in Example 3.
  • FIG. It is sectional drawing which shows the example of the vibrator in Example 4.
  • FIG. It is sectional drawing which shows the modification of the vibrator in Example 4.
  • SEMs used in the measurement and inspection of semiconductor device mass production processes are required to have both high resolution to cope with the most advanced devices and high throughput of measurement and inspection processes.
  • the speed of the stage for moving the wafer is increased in order to improve the throughput, the driving reaction force during the stage operation increases.
  • vibration of the column during wafer observation increases, and as a result, the irradiation position of the charged particle beam varies.
  • vibration damping device On the other hand, it is desirable to install such a vibration damping device on the top of the column where the influence of vibration is large, but an electron source (charged particle source) is installed on the top of the column. Since the electron source is a consumable item, periodic replacement is required. However, if the vibration damping device is attached, it is also necessary to remove the vibration damping device along with the replacement of the electron source. In addition, it is considered that there is an appropriate position according to the installation environment of the electron microscope, etc., for the installation position of the vibration control device.
  • a vibration control mechanism that can be easily handled and that can effectively control a column, and a charged particle beam will be described with reference to the drawings.
  • a charged particle beam apparatus mainly including a column including a charged particle source for irradiating a charged particle beam and one or more vibration control mechanisms installed in the column.
  • the vibration damping mechanism includes an annular member installed on the column, at least two or more actuators installed on the annular member, and at least two or more vibration sensors installed on the annular member;
  • a charged particle beam apparatus including a controller that controls the actuator in accordance with a signal from the vibration sensor and in which the annular member can be attached to and detached from the column will be described.
  • vibration control mechanism vibration suppression mechanism
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a charged particle beam apparatus 100 in the present embodiment.
  • the charged particle beam apparatus 100 includes a sample chamber 1 and a column 2 above the sample chamber 1. Inside the sample chamber 1, a sample stage 5 including an X table 3 movable in the X direction and a Y table 4 movable in the Y direction is provided. The sample 6 is placed on the sample stage 5.
  • the inside of the sample chamber 1 is maintained in a vacuum state by a turbo molecular pump and a dry pump (not shown).
  • An electron gun 7 is provided above the column 2, and the electron gun 7 generates a primary electron beam 8.
  • the wiring 7 a to the electron gun 7 is guided from above the electron gun 7.
  • a condenser lens 9, a scanning deflector 10, and an objective lens 11 are provided inside the column 2.
  • the inside of the column 2 is maintained in an ultrahigh vacuum state by evacuation using the ion pump 12.
  • a vibration damping mechanism 20 is provided at the top of the column 2.
  • the vibration damping mechanism 20 includes a fixed ring 21 for mounting on the column 2, a vibrator 22 installed on the fixed ring 21, and a vibration sensor 23 installed on the fixed ring 21 so as to face the vibrator 22.
  • a controller 24 that drives the vibrator 22 in accordance with a signal from the vibration sensor 23 is provided.
  • FIG. 2 is a view showing a state in which the vibration damping mechanism 20 is attached to the column 2
  • FIG. 3 is a view showing the vibration damping mechanism 20 removed from the column 2.
  • the fixing ring 21 includes arc-shaped members 21 a and 21 b (first arc-shaped member and second arc-shaped member) having flange portions, and is fastened by a bolt 21 c (first connecting member) to the upper end of the column 2. Fixed.
  • one end of each of the two members 21a and 21b is connected with a bolt 21c, and the other end of each of the two members 21a and 21b is similarly connected with a bolt 21c (second connecting member).
  • a vibration suppression mechanism is installed at the upper end portion of the column 2 by providing a flange on the fixing ring 21 will be described.
  • the column 2 can be formed only by fastening the bolt 21c without providing a flange. It is also possible to attach a vibration suppression mechanism. If comprised in this way, it will become possible to install a vibration suppression mechanism in arbitrary positions (arbitrary column height) according to the kind and grade of vibration. Further, as illustrated in FIG. 3, the column side surfaces (inner wall surface 301) of the members 21a and 21b are formed along the outer wall shape of the column 2, and vibration detection is performed via the inner wall surface 301 as described later. And excitation is possible. By connecting between one end and the other end of the member 21a and the member 21b, an annular member surrounding the column 2 is obtained.
  • Two installation surfaces 21d are provided on the outer peripheral surfaces of the arc-shaped members 21a and 21b.
  • the installation surface 21d is formed such that the XY axis is oriented in the direction normal to the installation surface 21d, and the two adjacent installation surfaces 21d are orthogonal to each other.
  • the vibrators 22a and 22b are fixed to the installation surface 21d so as to generate forces in the XY directions, respectively.
  • the vibration sensors 23a and 23b are acceleration sensors and are fixed to the installation surface 21d so as to detect vibrations in the XY directions.
  • the vibration sensors 23a and 23b may be sensors that detect speed and displacement.
  • the arc-shaped members 21a and 21b have ribs 21e at the upper ends so that they do not fall by being hooked on the upper ends of the columns 2.
  • the controller 24 drives the vibrators 22a and 22b according to the signals from the vibration sensors 23a and 23b.
  • the bolt 21c is attached to a position where introduction of a tool such as a wrench from the outside is easy so that the bolt 21c can be easily attached and removed from the outside.
  • the fixing ring 21 is attached to the column. 2 so that it can be removed from 2.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of the vibrator 22 in this embodiment.
  • the vibrator 22 includes a movable element 31 having a through hole in the center, cylindrical laminated piezoelectric elements 32a and 32b arranged so as to sandwich the movable element 31 vertically, and laminated piezoelectric elements 32a and 32b. And stators 33a and 33b arranged so as to be sandwiched between them.
  • the upper stator 33b has a through hole in the center, and the lower stator 33a has a female screw in the center.
  • the fixing bolt 34 fastens the stators 33a and 33b to fix the movable element 31, the laminated piezoelectric elements 32a and 32b, and the stators 33a and 33b so that there is no gap.
  • the fixing bolt 34 serves as a support portion that keeps the distance between the lower surface (first surface) of the stator 33 b and the upper surface (second surface) of the stator 33 a constant regardless of the operation of the mover 31.
  • the lower stator 33 a has a male screw on the bottom surface and is fixed to the fixing ring 21.
  • the vibrator 22 uses the driving reaction force of the mover 31 as a vibration force.
  • the fixing bolt 34 has a bolt diameter selected such that the rigidity in the vibration direction is higher than the rigidity in the vibration direction of the laminated piezoelectric elements 32a and 32b.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a sine wave signal applied to the laminated piezoelectric elements 32a and 32b when the vibrator 22 is driven. Since the laminated piezoelectric elements 32a and 32b have a characteristic that they are strong in compressive force but weak in tensile force, control according to such characteristic is performed. More specifically, half of the maximum drive voltage Vmax Vmax / 2 is applied to the piezoelectric element before operation, and a preload is applied. At the time of driving, voltages having opposite phases in which positive and negative are reversed are applied to the laminated piezoelectric elements 32a and 32b while Vmax / 2 is applied as a bias voltage.
  • the sample 6 is positioned at a desired position by the sample stage 5.
  • the primary electron beam 8 emitted from the electron gun 7 is narrowed down by the condenser lens 9, and the surface of the sample 6 is scanned two-dimensionally by the scanning deflector 10 while being focused on the surface of the sample 6 by the objective lens 11. .
  • Secondary electrons are emitted from the surface of the sample 6 irradiated with the primary electron beam 8, and are detected by a secondary electron detector (not shown).
  • An observation image can be generated by using an output of the secondary electron detector as an image signal synchronized with the scanning signal of the scanning deflector 10.
  • the vibrations generated in the column 2 due to the positioning operation of the sample stage 5, the operation of the ion pump 12, or the disturbance derived from the installation environment are detected by the vibration sensors 23a and 23b.
  • the controller 24 drives the vibrators 22a and 22b in accordance with the signals from the vibration sensors 23a and 23b so as to suppress the vibration of the column 2 (to cancel the vibration).
  • the vibrators 22a and 22b and the vibration sensors 23a and 23b are installed on the fixed ring 21 and unitized as a vibration control mechanism 20. Since the fixed ring 21 can be opened and closed, the wiring 7a to the electron gun 7 is provided. It is easy to attach to and remove from the column 2 while avoiding it, and the charged particle beam device 100 can be easily assembled and maintained.
  • a virtual straight line connecting the vibrator 22a and the vibration sensor 23a and a virtual straight line connecting the vibrator 22b and the vibration sensor 23b are orthogonal to each other, and these virtual straight lines are directed in the XY directions (the vibrator mover). Therefore, vibration in an arbitrary direction in the XY plane of the column 2 can be reduced.
  • the vibration control mechanism 20 is installed with the vibrators 22a and 22b and the vibration sensors 23a and 23b facing the XY directions, but the vibration control mechanism 20 is installed in a state of being rotated around the column 2 axis. It doesn't matter. Since the vibration mode direction of the column 2 does not necessarily coincide with the XY direction, the vibrators 22a and 22b and the vibration sensors 23a and 23b should be installed so as to follow the vibration mode direction of the column 2, respectively. Therefore, it is possible to reduce the interference between the orthogonal vibrator 22a and the vibration sensor 23b, and between the vibrator 22b and the vibration sensor 23a, thereby facilitating the control system design.
  • the column 2 is a columnar structure, generally the amplitude of the upper part tends to be large, and the upper part of the large amplitude is desirable for effective damping as the installation location of the damping mechanism 20.
  • the electron gun 7 is positioned above the column 2, if an electromagnetic actuator that generates a magnetic field is used as the vibrator 22, the primary electron beam 8 is affected and the observation image is adversely affected.
  • a non-magnetic actuator By using a non-magnetic actuator, it is possible to suppress the influence on the observation image.
  • the laminated piezoelectric elements 32a and 32b are used for the vibrator 22, vibration can be suppressed without adversely affecting the observation image.
  • the laminated piezoelectric elements 32a and 32b have a high response speed, it is possible to reduce vibration at a relatively high frequency.
  • the vibration damping mechanism 20 is installed only at the top of the column 2, but depending on the vibration mode and vibration frequency of the column 2, the vibration damping mechanism 20 is installed at a position other than the top of the column 2. You may make it do. If there is a place (height) where the amplitude is the largest other than the top of the column 2, the vibration damping mechanism 20 may be attached to the height. In addition, a plurality of vibration control mechanisms 20 may be installed in the column 2. ⁇ By using a plurality of vibration suppression mechanisms 20, vibrations in a plurality of vibration modes can be effectively suppressed. According to the removable vibration control mechanism (vibration suppression mechanism) as described above, it is possible to perform appropriate vibration control according to the type of vibration, the installation environment of the electron microscope, and the like.
  • FIG. 6 is a graph obtained by measuring the relationship between the displacement amount of the laminated piezoelectric element and the applied voltage.
  • the displacement of the laminated piezoelectric element is not completely proportional to the applied voltage and has a hysteresis characteristic. Therefore, when a vibrator that vibrates the mover with a single laminated piezoelectric element is used, the excitation force includes harmonic components of the driving frequency. As shown in FIG. 6, this hysteresis characteristic is different at the time of step-up and step-down, and is closer to a linear characteristic at the time of step-up than at the time of step-down.
  • the maximum stroke of the laminated piezoelectric elements 32a and 32b is generally on the order of about 0.1%, and for example, only about 10 ⁇ m can be obtained for a length of 10 mm.
  • a bias voltage of Vmax / 2 it is necessary to assemble the laminated piezoelectric elements 32a and 32b so that there are no gaps at both ends.
  • the laminated piezoelectric elements 32a and 32b can be assembled without a gap even if the thickness tolerance is large, and the assembly is also facilitated.
  • the rigidity in the vibration direction of the fixing bolt 34 is set higher than the rigidity in the vibration direction of the laminated piezoelectric elements 32a and 32b, so that the stators 33a and 33b positioned at both ends of the laminated piezoelectric elements 32a and 32b are arranged.
  • 33 b can be regarded as an integral rigid body with respect to the mover 31. As a result, it is possible to drive the mover 31 by reducing the hysteresis characteristics of the laminated piezoelectric elements 32a and 32b without causing the stators 33a and 33b to vibrate individually.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a state in which the vibration damping mechanism 20 in this embodiment is attached to the column 2
  • FIG. 8 is a perspective view of the vibration damping mechanism 20 removed from the column 2.
  • the fixing ring 21 includes a flange portion and arc-shaped members 21 a and 21 b having hinges 21 f (second connecting members), and is fastened by bolts 21 c and fixed to the upper end of the column 2.
  • the arc-shaped members 21a and 21b each have two installation surfaces 21d, and are installed so that the XY axes are in the normal direction of the installation surface 21d.
  • the vibrators 22a and 22b are fixed to the installation surface 21d so as to generate forces in the XY directions, respectively.
  • the vibration sensors 23a and 23b are fixed to the installation surface 21d so as to detect vibrations in the XY directions, respectively.
  • the arc-shaped members 21a and 21b have ribs 21e at their upper ends so that they do not fall by being hooked on the upper ends of the columns 2.
  • the controller 24 drives the vibrators 22a and 22b according to the signals from the vibration sensors 23a and 23b.
  • the arc-shaped members 21a and 21b are connected to each other by the hinge 21f so as to be opened and closed, they are not divided even when the vibration control mechanism 20 is removed, and attachment and removal are easy. Other effects are the same as those of the first embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing an example of the vibrator 22 in the present embodiment.
  • the vibrator 22 illustrated in FIG. 9 is disposed so as to sandwich the movable element 31, the laminated piezoelectric elements 32 a and 32 b arranged so as to sandwich the movable element 31 up and down, and the laminated piezoelectric elements 32 a and 32 b further up and down.
  • Stators 33a and 33b are provided.
  • Both the stators 33a and 33b have a cylindrical shape with a bottom.
  • the lower stator 33a has a male screw portion 33c on the outer periphery
  • the upper stator 33b has a female screw portion 33d on the inner periphery. It is comprised so that the part 33d may mesh.
  • the movable element 31 and the laminated piezoelectric elements 32a and 32b are housed in an internal space formed by the stators 33a and 33b, and the male screw part 33c and the female screw part 33d are fastened.
  • the movable element 31 and the laminated piezoelectric element 32a, 32b and between the stators 33a and 33b and the laminated piezoelectric elements 32a and 32b are fixed so that there is no gap.
  • the lower stator 33a includes a through hole 33e in a part of the side surface, and wiring to the laminated piezoelectric elements 32a and 32b is guided to the outside through the through hole 33e.
  • the stator 33a and the stator 33b fastened by screws serve as a support portion that maintains the distance between the opposing surfaces.
  • the lower stator 33 a has a male screw on the bottom surface and is fixed to the fixing ring 21.
  • a voltage is applied to the laminated piezoelectric elements 32a and 32b, the laminated piezoelectric elements 32a and 32b expand and contract in the vertical direction in the figure to vibrate the movable element 31.
  • the vibrator 22 uses the driving reaction force of the mover 31 as a vibration force.
  • the rigidity for fastening the stators 33a and 33b in the vibration direction is set higher than the rigidity in the vibration direction of the laminated piezoelectric elements 32a and 32b.
  • the vibrating movable element 31 and the laminated piezoelectric elements 32a and 32b are not exposed to the outside but housed in the stators 33a and 33b, the possibility of contact with other members can be reduced. . Further, by adhering the gap between the male screw portion 33c and the female screw portion 33d, the inside can be made airtight, and as a result, the laminated piezoelectric elements 32a and 32b are prevented from absorbing moisture, and the reliability is improved. be able to.
  • the stators 33a and 33b are fixed by the male screw portion 33c and the female screw portion 33d so as to be fastened in the vibration direction. And the assembly work becomes easy.
  • the rigidity in the state where the stators 33a and 33b are fastened in the vibration direction is set higher than the rigidity in the vibration direction of the multilayer piezoelectric elements 32a and 32b, so
  • the fixed stators 33a and 33b can be regarded as an integral rigid body with respect to the movable element 31.
  • Other effects are the same as those of the first and second embodiments.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing an example of the vibrator 22 in this embodiment. 10, the same components as those in FIGS. 4 and 9 or those having the same functions are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
  • the vibrator 22 includes a cylindrical stator 33 having a disk portion, cylindrical laminated piezoelectric elements 32a and 32b disposed so as to sandwich the disk portion of the stator 33, and a laminated piezoelectric element. Movable elements 31a and 31b arranged so as to further sandwich 32a and 32b therebetween.
  • Both the movers 31a and 31b have a cylindrical shape with a bottom, and are provided with through holes 31f and 31g, respectively, at the bottom.
  • the lower mover 31a has a male screw portion 31c on the outer periphery
  • the upper mover 31b has a female screw portion 31d on the inner periphery so that the male screw portion 31c and the female screw portion 31d are engaged with each other.
  • the stator 33 and the laminated piezoelectric elements 32a and 32b are accommodated in the movable elements 31a and 31b, and the male screw part 31c and the female screw part 31d are fastened.
  • the movable elements 31a and 31b and the laminated piezoelectric elements 32a and 32b are connected to each other.
  • the lower movable element 31a includes a through hole 31e in a part of the side surface, and wiring from the outside to the laminated piezoelectric elements 32a and 32b is guided through the through hole 31e.
  • the stator 33 has a male screw at the bottom, the male screw protrudes from the through hole 31f, and is fixed to the fixing ring 21 by screwing the stator 33 through the through hole 31g.
  • a portion such as a head of a hexagon socket head bolt is prepared on the upper surface of the upper surface of the stator 33, and the penetration provided in the mover 31 is prepared. It is preferable to screw with a hexagon wrench through the hole 31f.
  • the laminated piezoelectric elements 32a and 32b expand and contract in the vertical direction in the figure to vibrate the movers 31a and 31b.
  • the vibration exciter 22 uses the driving reaction force of the movers 31a and 31b as the excitation force.
  • the rigidity for fastening the movers 31a and 31b in the vibration direction is set to be higher than the rigidity in the vibration direction of the laminated piezoelectric elements 32a and 32b.
  • the vibrating movers 31a and 31b are located outside the vibrator 22, so that the movers 31a and 31b can be enlarged to increase the mass, It is easy to increase the force generated by the vibrator 22.
  • the movable elements 31a and 31b are fixed so as to be fastened in the vibration direction by the male thread part 31c and the female thread part 31d. And the assembly work becomes easy.
  • the rigidity for fastening the movers 31a and 31b in the vibration direction higher than the rigidity in the vibration direction of the multilayer piezoelectric elements 32a and 32b, the movable elements positioned at both ends of the multilayer piezoelectric elements 32a and 32b.
  • the children 31a and 31b can be regarded as the inertial mass of one rigid body. Accordingly, it is possible to drive the movers 31a and 31b by reducing the hysteresis characteristics of the laminated piezoelectric elements 32a and 32b without individually vibrating the movers 31a and 31b. Other effects are the same as those in the first to third embodiments.
  • FIG. 11 shows a cross-sectional view of a modified example of the vibrator 22 of this embodiment.
  • the vibrator 22 further includes a stator 33 having a through hole in the center, cylindrical laminated piezoelectric elements 32a and 32b arranged so as to sandwich the stator 33 vertically, and laminated piezoelectric elements 32a and 32b.
  • Movers 31a and 31b arranged so as to be sandwiched between them.
  • the upper mover 31b has a through hole in the center, and the lower mover 31a has a female screw in the center.
  • the fixing bolt 34 is fastened between the movers 31a and 31b so that there is a gap between the movers 31a and 31b and the laminated piezoelectric elements 32a and 32b and between the stator 33 and the laminated piezoelectric elements 32a and 32b. Fix so that there is no.
  • the stator 33 includes a mounting portion 33f and is fixed to the fixing ring 21.
  • a voltage is applied to the laminated piezoelectric elements 32a and 32b, the laminated piezoelectric elements 32a and 32b expand and contract in the vertical direction in the figure to vibrate the movers 31a and 31b.
  • the vibrator 22 uses the driving reaction force of the movers 31a and 31b as the vibration force.
  • the fixing bolt 34 is set so that the rigidity in the vibration direction is higher than the rigidity in the vibration direction of the laminated piezoelectric elements 32a and 32b.
  • the vibrating movers 31a and 31b are located outside the vibrator 22, so that the movers 31a and 31b can be enlarged to increase the mass, The force generated by the vibrator 22 can be increased.
  • the movable elements 31a and 31b are fixed by fastening bolts 34 so as to be fastened in the vibration direction, so that the laminated piezoelectric elements 32a and 32b can be assembled without gaps even if the thickness tolerance is large. Easy to assemble. Further, by making the rigidity in the vibration direction of the fixing bolt 34 higher than the rigidity in the vibration direction of the laminated piezoelectric elements 32a and 32b, the movers 31a and 31b positioned at both ends of the laminated piezoelectric elements 32a and 32b, respectively. 31b can be regarded as the inertial mass of one rigid body.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Atmospheric Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

本発明は、取り付け、取り外しを容易に行うことが可能な荷電粒子線装置に取り付けられる振動抑制機構の提供を目的とする。上記目的を達成するための一態様として、荷電粒子線装置の鏡筒の外壁に沿った形状の内壁面を有する第１の弧状部材（２１ａ）と、前記荷電粒子線装置の鏡体の外壁に沿った形状の内壁面を有し、前記第１の弧状部材との接続によって、前記荷電粒子線装置鏡体の外壁を包囲する環状部材となる第２の弧状部材（２１ｂ）と、両者を締結する締結部材（２１ｃ）と、弧状部材に取り付けられる振動センサ（２３）と、振動センサの出力に応じて動作するアクチュエータ（２２）を備え、接続部材による接続を解除することによって取り外しが可能な振動抑制機構を提案する。

Description

荷電粒子線装置に取り付けられる振動抑制機構、及び荷電粒子線装置
　本開示は、走査型電子顕微鏡などの荷電粒子線装置に取り付けられる振動抑制機構、及び荷電粒子線装置に係り、特に像ゆれの要因となる装置の振動を抑制することができる振動抑制機構、及び荷電粒子線装置に関する。
　近年の半導体素子の微細化に伴い、半導体の製造装置や検査装置にも高精度化やスループットの向上が要求されている。半導体ウェハ上に形成したパターンの形状寸法の評価や、欠陥の検査のために、荷電粒子線装置の一つである走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＥＭ）が用いられている。
　ＳＥＭによるウェハの測定や検査工程では、カラム上部に備えた電子銃より荷電粒子線をウェハ上に照射し、ウェハから放出された二次電子を検出することによって観察画像を取得、その明暗の変化からパターン寸法の測定や、欠陥の観察を行う。
　一方、測定対象や検査対象が微細になる程、振動の影響が顕著となる。例えば外部の振動が電子顕微鏡筺体に伝わると、電子ビームの走査領域と試料との相対的な位置関係が変位し、像ゆれが発生する。このような像ゆれを抑制するために、特許文献１には振動を検知するための振動センサと、振動センサの出力に応じてアクチュエータを制御するアクティブ除振装置が開示されている。また、特許文献２には、ＳＥＭと同様に背の高いビーム光学系を持つリソグラフィ装置に、振動を検知するセンサと、センサの信号に基づいて作用するアクチュエータを備えた能動減衰システムを取り付けた構成が示されている。
特開２００１－２７２８０号公報 特許第４９５４９６７号公報（対応米国特許ＵＳＰ８，０５９，２５９）
　特許文献１、２に開示されているようなアクティブ除振装置や能動減衰システムは、特に背の高い鏡筒（カラム）を持つ装置の振動に対する影響を効果的に抑制することができるが、交換部品である電子銃近傍に設けられているため、電子銃交換時に、アクティブ除振装置の取り外しを行う等の手間が発生する場合がある。また、振動の種類等によってはアクティブ除振装置等を取り付けるべき適切な位置が異なる場合も考えられる。
　以下に、取り付け、取り外しを容易に行うことを目的とする荷電粒子線装置に取り付けられる振動抑制機構、及び荷電粒子線装置を提案する。
　上記目的を達成するための一態様として、荷電粒子線装置の鏡筒の外壁に沿った形状の内壁面を有する第１の弧状部材と、前記荷電粒子線装置の鏡体の外壁に沿った形状の内壁面を有し、前記第１の弧状部材との接続によって、前記荷電粒子線装置鏡体の外壁を包囲する環状部材となる第２の弧状部材と、前記第１の弧状部材と一端と、前記第２の弧状部材の一端とを締結する第１の接続部材と、前記第１の弧状部材の他端と前記第２の弧状部材の他端を接続するヒンジ、或いは当該第１の弧状部材の他端と当該第２の弧状部材の他端を接続する締結部材からなる第２の接続部材と、前記第１の弧状部材と前記第２の弧状部材のそれぞれに取り付けられる振動センサと、当該振動センサの出力に応じて動作する少なくとも２つのアクチュエータを備え、前記第１の接続部材による接続を解除することによって、前記第１の弧状部材の一端と前記第２の弧状部材の一端の接続が解除されるように構成されている荷電粒子線装置に取り付けられる振動抑制機構、及び当該振動抑制機構が取り付けられた荷電粒子線装置を提案する。
　上記構成によれば、荷電粒子線装置への取り付け、取り外しが容易な振動抑制機構の提供が可能となる。
実施例１における荷電粒子線装置の例を示す断面図である。 実施例１における制振機構の例を示す斜視図である。 実施例１における制振機構の例を示す斜視図である。 実施例１における加振器の例を示す断面図である。 実施例１における加振器を駆動する印加電圧の例を示す図である。 実施例１における加振器の効果を説明する図である。 実施例２における制振機構の例を示す斜視図である。 実施例２における制振機構の例を示す斜視図である。 実施例３における加振器の例を示す断面図である。 実施例４における加振器の例を示す断面図である。 実施例４における加振器の変形例を示す断面図である。
　半導体デバイスの量産工程の測定や検査に用いられるＳＥＭは、最先端のデバイスに対応するための高分解能化と、測定、検査工程の高スループット化の双方が求められている。一方、スループット向上のためにウェハ移動用のステージを高速化すると、ステージ動作時の駆動反力が増加する。その結果、ウェハ観察時のカラムの振動が増加し、結果として荷電粒子線の照射位置が変動する。照射位置の変動は、パターンの測定精度や欠陥の検出精度を低下させるため、意図しない振動を検知するセンサと、当該センサによって検知された振動を相殺する振動を生じさせる振動素子を設けることが望ましい。一方、このような制振装置は、振動の影響が大きいカラム上部に設置することが望ましいが、カラム上部には電子源（荷電粒子源）が設置されている。電子源は消耗品であるため、定期的な交換を要するが、制振装置が取り付けられていると、電子源交換に伴って制振装置も取り外す必要がある。また、制振装置の取り付け位置も電子顕微鏡の設置環境等に応じた適切な位置があると考えられる。
　以下に、取り扱いが容易でカラムの効果的な制振が可能な制振機構、及び荷電粒子線を図面を用いて説明する。 
　以下に説明する実施例では、主に、荷電粒子線を照射するための荷電粒子源を備えたカラムと、前記カラムに設置された１つ以上の制振機構とを備えた荷電粒子線装置であって、前記制振機構は、前記カラムに設置された環状部材と、前記環状部材に設置された少なくとも２つ以上のアクチュエータと、前記環状部材に設置された少なくとも２つ以上の振動センサと、前記振動センサの信号に応じて前記アクチュエータを制御するコントローラとを備え、前記環状部材が前記カラムから着脱可能である荷電粒子線装置について説明する。
　本実施例によれば、取り扱いが容易でカラムの効果的な制振が可能な制振機構を有した荷電粒子線装置を提供することができる。
　本実施例では取り扱いが容易でカラムの効果的な制振が可能な制振機構（振動抑制機構）と、制振機構を備えた荷電粒子線装置の例について、図１～６を用いて詳細に説明する。
　図１は本実施例における荷電粒子線装置１００の例を示す断面図である。荷電粒子線装置１００は、試料室１と、試料室１の上部にカラム２とを備える。試料室１の内部には、Ｘ方向に移動可能なＸテーブル３と、Ｙ方向に移動可能なＹテーブル４とを備えた試料ステージ５を備える。試料６は試料ステージ５に載せられる。
　試料室１の内部は、図示しないターボ分子ポンプとドライポンプにより真空状態に維持される。カラム２上部には電子銃７が備えられ、電子銃７は一次電子線８を発生させる。電子銃７への配線７ａは、電子銃７の上方より導かれる。カラム２内部には、コンデンサレンズ９と走査偏向器１０と対物レンズ１１とを備える。カラム２内部は、イオンポンプ１２を用いた真空排気により、超高真空状態に維持される。カラム２上部には、制振機構２０が備えられている。制振機構２０は、カラム２に取り付けるための固定リング２１と、固定リング２１に設置された加振器２２と、加振器２２と対向するように固定リング２１に設置される振動センサ２３と、振動センサ２３の信号に応じて加振器２２を駆動するコントローラ２４が備えられている。
　図２は制振機構２０がカラム２に取り付けられた状態を示す図、図３はカラム２から取り外された制振機構２０を示す図である。
　固定リング２１は，フランジ部を有する円弧状の部材２１ａ、２１ｂ（第１の弧状部材と第２の弧状部材）を備え、ボルト２１ｃ（第１の接続部材）により締結されてカラム２の上端に固定される。本実施例の場合は、２つの部材２１ａ、２１ｂの一端同士をボルト２１ｃで接続すると共に、２つの部材２１ａ、２１ｂの他端同士を、同様にボルト２１ｃ（第２の接続部材）で接続する例について説明する。なお、本実施例では、固定リング２１にフランジを設けることによって、カラム２の上端部に振動抑制機構を設置する例を説明するが、フランジを設けることなく、ボルト２１ｃの締結のみで、カラム２に振動抑制機構を取り付けることも可能である。このように構成すれば、振動の種類や程度に応じて任意の位置（任意のカラム高さ）に振動抑制機構を設置することが可能となる。また、図３に例示するように、部材２１ａ、２１ｂのカラム側面（内壁面３０１）はカラム２の外壁形状に沿って形成されており、後述するように内壁面３０１を介して、振動の検知、及び加振が可能となっている。部材２１ａと部材２１ｂの一端と他端間が接続されることによって、カラム２を包囲する環状部材となる。
　円弧状の部材２１ａ、２１ｂの外周面には、設置面２１ｄがそれぞれ２つずつ備えられている。設置面２１ｄは、ＸＹ軸が設置面２１ｄの法線方向となる向きとなるように形成され、隣接する２つの設置面２１ｄは直交している。加振器２２ａ、２２ｂはそれぞれＸＹ方向に力を発生するように設置面２１ｄに固定される。また、振動センサ２３ａ、２３ｂは加速度センサであり、それぞれＸＹ方向の振動を検出するように設置面２１ｄに固定される。振動センサ２３ａ、２３ｂは、速度や変位を検出するセンサであっても良い。円弧状の部材２１ａ、２１ｂは、上端にリブ２１ｅを有し，カラム２の上端に引掛かって落下しないようになっている。コントローラ２４は、振動センサ２３ａ、２３ｂの信号に応じて，加振器２２ａ、２２ｂを駆動する。
　ボルト２１ｃは、振動抑制機構の外部から取り付け、取り外しが容易なように、レンチ等の工具の外部からの導入が容易な位置に取り付けられており、ボルト２１ｃを取り外すことによって、固定リング２１をカラム２から取り外せるように構成されている。このように構成することによって、電子顕微鏡等の設置環境等に応じた取り付け、取り外し、及び位置調整を行うことが可能となる。
　図４は本実施例における加振器２２の例を示す断面図である。加振器２２は、中央に貫通穴を有した可動子３１と、可動子３１を上下に挟むように配置された円筒形の積層圧電素子３２ａ、３２ｂと、積層圧電素子３２ａ、３２ｂを更に上下に挟むように配置された固定子３３ａ、３３ｂとを備える。
　上側の固定子３３ｂは中央に貫通穴を有し、下側の固定子３３ａは中央にメネジを備える。固定用ボルト３４は、固定子３３ａ、３３ｂ間を締結して、可動子３１と積層圧電素子３２ａ、３２ｂと固定子３３ａ、３３ｂとを、隙間が無いように固定する。固定用ボルト３４は、固定子３３ｂの下面（第１の面）と、固定子３３ａの上面（第２の面）との間隔を可動子３１の動作によらず、一定に保つ支持部となる。下側の固定子３３ａは底面にオネジを備え、固定リング２１に固定される。積層圧電素子３２ａ、３２ｂは電圧を加えると図中の上下方向に伸縮し、可動子３１を振動させる。加振器２２は、可動子３１の駆動反力を加振力として用いる。固定用ボルト３４は、振動方向の剛性が積層圧電素子３２ａ、３２ｂの振動方向の剛性よりも高くなるようなボルト径が選択される。
　図５は、加振器２２を駆動する際に、積層圧電素子３２ａ、３２ｂに印加される正弦波信号の一例を示す図である。積層圧電素子３２ａ、３２ｂは圧縮力には強いが、引張力が弱いという特徴があるため、このような特徴に応じた制御を行う。具体的には、圧電素子に動作前に最大駆動電圧Ｖｍａｘの半分Ｖｍａｘ／２を印加し、予圧を加えた状態としておく。駆動時には、Ｖｍａｘ／２をバイアス電圧として加えたまま、積層圧電素子３２ａ、３２ｂにはそれぞれ正負が反転した逆相の電圧を印加する。下側の積層圧電素子３２ａが伸びる（可動子を押圧する）と、上側の積層圧電素子３２ｂが縮み（可動子を引っ張る）、可動子３１を正弦波状に振動させる。ランダムな信号で加振器２２を動作させる際も同様に、Ｖｍａｘ／２をバイアス電圧として加えて、積層圧電素子３２ａ、３２ｂにはそれぞれ正負が反転した逆相の電圧を印加する。
　本実施例の効果について説明する。試料６は試料ステージ５により所望の位置に位置決めされる。電子銃７より放出された一次電子線８は、コンデンサレンズ９により絞られ、対物レンズ１１により試料６表面に焦点を合わせた状態で走査偏向器１０により試料６表面を二次元的に走査される。
　一次電子線８を照射された試料6表面からは二次電子が放出され、図示しない二次電子検出器により検出される。二次電子検出器の出力は、走査偏向器１０の走査信号と同期した画像信号とすることによって、観察画像を生成することができる。試料ステージ５の位置決め動作や、イオンポンプ１２の動作、または設置環境由来の外乱などによりカラム２に発生した振動は、振動センサ２３ａ、２３ｂにより検出される。コントローラ２４は、振動センサ２３ａ、２３ｂの信号に応じて、カラム２の振動を抑えるように（振動を相殺するように）加振器２２ａ、２２ｂを駆動する。試料６の観察時のカラム２の振動が低減されることにより、試料６に対する一次電子線８の照射位置における振動も低減し、像ゆれを抑えて観察画像を得ることができる。
　加振器２２ａ、２２ｂと振動センサ２３ａ、２３ｂが固定リング２１に設置されて制振機構２０としてユニット化されており、固定リング２１を開閉して設置できるため、電子銃７への配線７ａを避けながらカラム２への取り付けや取り外しが容易であり、荷電粒子線装置１００の組み立てやメンテナンスが容易となる。また、加振器２２ａと振動センサ２３ａを結ぶ仮想直線と、加振器２２ｂと振動センサ２３ｂを結ぶ仮想直線が直交し、それらの仮想直線がＸＹ方向を向いている（加振器の可動子の振動方向がＸＹ方向を向いている）ため、カラム２のＸＹ平面内の任意の方向の振動を低減することができる。本実施例では、加振器２２ａ、２２ｂと振動センサ２３ａ、２３ｂがそれぞれＸＹ方向を向いた状態で制振機構２０が設置されているが、カラム２の軸周りに回転させた状態で設置しても構わない。カラム２の振動モードの方向は必ずしもＸＹ方向に一致しているとは限らないため、加振器２２ａ、２２ｂと振動センサ２３ａ、２３ｂがそれぞれカラム２の振動モードの方向に沿う様に設置することで、直交する加振器２２ａと振動センサ２３ｂ、加振器２２ｂと振動センサ２３ａ間の干渉を小さくし、制御系設計を容易とすることができる。
　カラム２は柱状構造物であるため、一般に上部の振幅が大きくなりやすく、制振機構２０の設置個所としては振幅の大きな上部が効果的な制振には望ましい。カラム２上部には電子銃７が位置しているため、磁場を発生する電磁式のアクチュエータを加振器２２として用いると、一次電子線８に影響して観察画像に悪影響を与える。非磁性のアクチュエータを用いることで、観察画像への影響を抑えることが可能である。本実施例では、加振器２２に積層圧電素子３２ａ、３２ｂを用いているため、観察画像への悪影響を与えることなく制振が可能である。また、積層圧電素子３２ａ、３２ｂは応答も高速であるため、比較的高周波の振動の低減も可能である。
　図１、２ではカラム２の最上部にのみ制振機構２０が設置されているが、カラム２の振動モードや振動の周波数によっては、制振機構２０をカラム２の最上部以外の位置に設置するようにしても良い。カラム２の最上部以外に、振幅が最も大きくなる個所（高さ）が存在する場合には、その高さに制振機構２０を取り付けるようにしても良い。また、カラム２に複数の制振機構２０を設置するようにしても良い。 複数の制振機構２０を用いることで、複数の振動モードの振動を効果的に制振することができる。上述のような着脱可能な制振機構（振動抑制機構）によれば、振動の種類や電子顕微鏡の設置環境等に応じた適切な制振を行うことが可能となる。
　図６は積層圧電素子の変位量と、印加電圧との関係を測定したグラフである。図６に示すように、積層圧電素子の変位は印加電圧に完全に比例せず、ヒステリシス特性を有する。従って、単一の積層圧電素子で可動子を振動させるような加振器を用いた場合、加振力にはその駆動周波数の高調波成分も含まれることとなる。図６に示すように、このヒステリシス特性は昇圧時と降圧時で異なっており、昇圧時は降圧時よりも線形な特性に近くなっている。そのため、本実施例のように積層圧電素子３２ａ、３２ｂを対向して用いることで、ヒステリシス特性の影響を低減し、加振力への高調波成分の影響を低減することができる。また、積層圧電素子３２ａ、３２ｂの最大ストロークは、一般に０．１％程度のオーダであり、例えば１０ｍｍの長さに対して１０μｍ程度しか得られない。Ｖｍａｘ／２のバイアス電圧を加えて予圧を得るためには、組立時に積層圧電素子３２ａ、３２ｂの両端に隙間が無いように組み立てておく必要がある。固定用ボルト３４を用いて振動方向に締結するように固定することで、積層圧電素子３２ａ、３２ｂの厚みの公差が大きくても隙間なく組み立てることが可能であり、組み立ても容易となる。また、固定用ボルト３４の振動方向の剛性を、積層圧電素子３２ａ、３２ｂの振動方向の剛性よりも高くなるようにしておくことで、積層圧電素子３２ａ、３２ｂの両端に位置した固定子３３ａ、３３ｂを、可動子３１に対して一体の剛体とみなせるようになる。これにより、固定子３３ａ、３３ｂがそれぞれ個別に振動することなく、積層圧電素子３２ａ、３２ｂのヒステリシス特性を低減して可動子３１を駆動することが可能となる。
　本実施例では、実施例１に対して、より取り扱いの容易な制振機構を有した荷電粒子線装置の例を説明する。図７は本実施例における制振機構２０が、カラム２に取り付けられた状態を示す斜視図、図８はカラム２から取り外された制振機構２０の斜視図である。図７、８において、図２、３と同じもの、または同一機能のものは同一の符号を付して重複する説明を省略する。固定リング２１は、フランジ部と、ヒンジ２１ｆ（第２の接続部材）を有する円弧状の部材２１ａ、２１ｂとを備え、ボルト２１ｃにより締結されてカラム２の上端に固定される。円弧状の部材２１ａ、２１ｂは設置面２１ｄをそれぞれ２つずつ備え、ＸＹ軸が設置面２１ｄの法線方向となるように設置される。加振器２２ａ、２２ｂはそれぞれＸＹ方向に力を発生するように設置面２１ｄに固定される。
　また、振動センサ２３ａ、２３ｂはそれぞれＸＹ方向の振動を検出するように設置面２１ｄに固定される。円弧状の部材２１ａ、２１ｂは、上端にリブ２１ｅを有し、カラム２の上端に引掛かって落下しないようになっている。コントローラ２４は、振動センサ２３ａ、２３ｂの信号に応じて、加振器２２ａ、２２ｂを駆動する。本実施例では、円弧状の部材２１ａ、２１ｂがヒンジ２１ｆで開閉可能に結合されているため、制振機構２０を取り外した場合にも分かれず、取り付けや取り外しが容易となる。その他の効果については、実施例１と同じである。
　本実施例では、実施例１、２に対して，より取り扱いが容易な制振機構について説明する。図９は本実施例における加振器２２の例を示す断面図である。図９において、図４と同じもの、または同一機能のものは同一の符号を付して重複する説明を省略する。図９に例示する加振器２２は、可動子３１と、可動子３１を上下に挟むように配置された積層圧電素子３２ａ、３２ｂと、積層圧電素子３２ａ、３２ｂを更に上下に挟むように配置された固定子３３ａ、３３ｂとを備える。
　固定子３３ａ、３３ｂはどちらも底のある円筒形状であり、下側の固定子３３ａは外周にオネジ部３３ｃを、上側の固定子３３ｂは内周にメネジ部３３ｄを備え、オネジ部３３ｃとメネジ部３３ｄが噛み合うように構成されている。可動子３１と積層圧電素子３２ａ、３２ｂは、固定子３３ａ、３３ｂによって形成される内部空間に納められた状態で、オネジ部３３ｃとメネジ部３３ｄが締結され、可動子３１と積層圧電素子３２ａ、３２ｂとの間、及び固定子３３ａ、３３ｂと積層圧電素子３２ａ、３２ｂとの間は、隙間が無いように固定されている。下側の固定子３３ａは側面の一部に貫通穴３３ｅを備え、積層圧電素子３２ａ、３２ｂへの配線は貫通穴３３ｅを通じて外部に導かれる。本実施例の場合、ねじによって締結された固定子３３ａと固定子３３ｂが、両者の対向面間の間隔を維持する支持部となる。
　下側の固定子３３ａは底面にオネジを備え、固定リング２１に固定される。積層圧電素子３２ａ、３２ｂは電圧を加えると図中の上下方向に伸縮し、可動子３１を振動させる。加振器２２は、可動子３１の駆動反力を加振力としている。固定子３３ａ、３３ｂを振動方向に締結する剛性が、積層圧電素子３２ａ、３２ｂの振動方向の剛性よりも高くなるようにしておく。積層圧電素子３２ａ、３２ｂを、中央に貫通穴を有する円筒形状とすることによって、低剛性とすることができる。
　本実施例では、振動する可動子３１や積層圧電素子３２ａ、３２ｂが外部に露出せずに固定子３３ａ、３３ｂの内部に納められるため、他部材との接触の可能性を低減することができる。また、オネジ部３３ｃとメネジ部３３ｄとの間の隙間を接着することによって、内部を気密状態にすることができ、結果として積層圧電素子３２ａ、３２ｂが吸湿することを防止し、信頼性を高めることができる。
　組立時には、オネジ部３３ｃとメネジ部３３ｄにより、固定子３３ａ、３３ｂを振動方向に締結するように固定することで、積層圧電素子３２ａ、３２ｂの厚みの公差が大きくても隙間なく組み立てることが可能であり、組み立て作業が容易になる。また、固定子３３ａ、３３ｂを振動方向に締結した状態における剛性を、積層圧電素子３２ａ、３２ｂの振動方向の剛性よりも高くなるようにしておくことで、積層圧電素子３２ａ、３２ｂの両端に位置した固定子３３ａ、３３ｂが、可動子３１に対して一体の剛体とみなせるようになる。これにより、固定子３３ａ、３３ｂがそれぞれ個別に振動することなく、積層圧電素子３２ａ、３２ｂのヒステリシス特性を低減して可動子３１を駆動することが可能となる。その他の効果については、実施例１、２と同じである。
　本実施例では、実施例１～３に対して、より大きな加振力を得やすい制振機構について説明する。図１０は本実施例における加振器２２の例を示す断面図である。図１０において、図４、９と同じもの、または同一機能のものは同一の符号を付して重複する説明を省略する。加振器２２は、円板部を備えた円柱状の固定子３３と、固定子３３の円板部を上下に挟むように配置された円筒形の積層圧電素子３２ａ、３２ｂと、積層圧電素子３２ａ、３２ｂを更に上下に挟むように配置された可動子３１ａ、３１ｂとを備える。
　可動子３１ａ、３１ｂはどちらも底のある円筒形状であり、底部にそれぞれ貫通穴３１ｆ、３１ｇを備える。下側の可動子３１ａは外周にオネジ部３１ｃを、上側の可動子３１ｂは内周にメネジ部３１ｄを備え、オネジ部３１ｃとメネジ部３１ｄが噛み合うようになっている。固定子３３と積層圧電素子３２ａ、３２ｂは可動子３１ａ、３１ｂの内部に納められた状態で、オネジ部３１ｃとメネジ部３１ｄが締結され、可動子３１ａ、３１ｂと積層圧電素子３２ａ、３２ｂとの間、及び固定子３３と積層圧電素子３２ａ、３２ｂとの間を、隙間が無いように固定している。下側の可動子３１ａは側面の一部に貫通穴３１ｅを備え、積層圧電素子３２ａ、３２ｂへの外部からの配線は貫通穴３１ｅを通じて導かれる。
　固定子３３は底部にオネジを備え、オネジは貫通穴３１ｆより突出し、貫通穴３１ｇを通じて固定子３３をねじ込むことで、固定リング２１に固定される。その際、固定子３３が可動子３１の内側に位置しているため、固定子３３の上面の上面に六角穴付きボルトの頭のような部位を用意しておき、可動子３１に設けた貫通孔３１ｆを通して、六角レンチでねじ込むようにすると良い。
　積層圧電素子３２ａ、３２ｂは電圧を加えると図中の上下方向に伸縮し、可動子３１ａ、３１ｂを振動させる。加振器２２は、可動子３１ａ、３１ｂの駆動反力を加振力としている。可動子３１ａ、３１ｂを振動方向に締結する剛性が、積層圧電素子３２ａ、３２ｂの振動方向の剛性よりも高くなるようにしておく。
　本実施例では実施例１～３と比較して、振動する可動子３１ａ、３１ｂが加振器２２の外側に位置しているため、可動子３１ａ、３１ｂを大型化して質量を大きくしやすく、加振器２２の発生する力を大きくすることが容易である。組立時には、オネジ部３１ｃとメネジ部３１ｄにより、可動子３１ａ、３１ｂを振動方向に締結するように固定することで、積層圧電素子３２ａ、３２ｂの厚みの公差が大きくても隙間なく組み立てることが可能であり、組み立て作業が容易になる。また、可動子３１ａ、３１ｂを振動方向に締結する剛性を、積層圧電素子３２ａ、３２ｂの振動方向の剛性よりも高くなるようにしておくことで、積層圧電素子３２ａ、３２ｂの両端に位置した可動子３１ａ、３１ｂが、一つの剛体の慣性質量とみなせるようになる。これにより、可動子３１ａ、３１ｂがそれぞれ個別に振動することなく、積層圧電素子３２ａ、３２ｂのヒステリシス特性を低減して可動子３１ａ、３１ｂを駆動することが可能となる。その他の効果については、実施例１～３と同じである。
　また、本実施例の加振器２２の変形例の断面図を図１１に示す。図１１において、図４、９、１０と同じもの、または同一機能のものは同一の符号を付して重複する説明を省略する。加振器２２は、中央に貫通穴を有した固定子３３と、固定子３３を上下に挟むように配置された円筒形の積層圧電素子３２ａ、３２ｂと、積層圧電素子３２ａ、３２ｂを更に上下に挟むように配置された可動子３１ａ、３１ｂとを備える。上側の可動子３１ｂは中央に貫通穴を有し、下側の可動子３１ａは中央にメネジを備える。固定用ボルト３４は、可動子３１ａ、３１ｂ間を締結して、可動子３１ａ、３１ｂと積層圧電素子３２ａ、３２ｂとの間、及び固定子３３と積層圧電素子３２ａ、３２ｂとの間を、隙間が無いように固定する。
　固定子３３は取付部３３ｆを備え、固定リング２１に固定される。積層圧電素子３２ａ、３２ｂは電圧を加えると図中の上下方向に伸縮し、可動子３１ａ、３１ｂを振動させる。加振器２２は、可動子３１ａ、３１ｂの駆動反力を加振力として用いる。固定用ボルト３４は、振動方向の剛性が、積層圧電素子３２ａ、３２ｂの振動方向の剛性よりも高くなるようにしておく。
　本実施例では実施例１～３と比較して、振動する可動子３１ａ、３１ｂが加振器２２の外側に位置しているため、可動子３１ａ、３１ｂを大型化して質量を大きくしやすく、加振器２２の発生する力を大きくすることができる。
　組立時には，固定用ボルト３４により、可動子３１ａ、３１ｂを振動方向に締結するように固定することで、積層圧電素子３２ａ、３２ｂの厚みの公差が大きくても隙間なく組み立てることが可能であり、組み立てが容易となる。また、固定用ボルト３４の振動方向の剛性を、積層圧電素子３２ａ、３２ｂの振動方向の剛性よりも高くなるようにしておくことで、積層圧電素子３２ａ、３２ｂの両端に位置した可動子３１ａ、３１ｂが、一つの剛体の慣性質量とみなせるようになる。これにより、可動子３１ａ、３１ｂがそれぞれ個別に振動することなく、積層圧電素子３２ａ、３２ｂのヒステリシス特性を低減して可動子３１ａ、３１ｂを駆動することが可能となる。その他の効果については，実施例１～３と同じである。
１…試料室、２…カラム、３…Ｘテーブル、４…Ｙテーブル、 ５…試料ステージ、６・・・試料、７…電子銃、８…一次電子線、9…コンデンサレンズ、１０…走査偏光器、１１…対物レンズ、１２…イオンポンプ、２０…制振機構、２１…固定リング、２２、２２ａ、２２ｂ…加振器，２３、２３ａ、２３ｂ…振動センサ、２４…コントローラ、３１、３１ａ、３１ｂ…可動子、３２ａ、３２ｂ…積層圧電素子、３３、３３ａ、３３ｂ…固定子、３４…固定用ボルト、１００…荷電粒子線装置

Claims (12)

  1. 　荷電粒子線装置の鏡筒の外壁に沿った形状の内壁面を有する第１の弧状部材と、前記荷電粒子線装置の鏡体の外壁に沿った形状の内壁面を有し、前記第１の弧状部材との接続によって、前記荷電粒子線装置鏡体の外壁を包囲する環状部材となる第２の弧状部材と、前記第１の弧状部材と一端と、前記第２の弧状部材の一端とを締結する第１の接続部材と、前記第１の弧状部材の他端と前記第２の弧状部材の他端を接続するヒンジ、或いは当該第１の弧状部材の他端と当該第２の弧状部材の他端を接続する締結部材からなる第２の接続部材と、前記第１の弧状部材と前記第２の弧状部材のそれぞれに取り付けられる振動センサと、当該振動センサの出力に応じて動作する少なくとも２つのアクチュエータを備え、
    　前記第１の接続部材による接続を解除することによって、前記第１の弧状部材の一端と前記第２の弧状部材の一端の接続が解除されるように構成されていることを特徴とする荷電粒子線装置に取り付けられる振動抑制機構。
  2. 　請求項１において、
    　前記アクチュエータは、対向する第１の面と第２の面を有すると共に前記弧状部材に取り付けられる固定子と、当該第１の面と第２の面との間に配置される可動子と、前記第１の面と当該第１の面に対向する可動子の面との間を接続する第１の圧電素子と、前記第２の面と当該第２の面に対向する可動子の面との間を接続する第２の圧電素子を有することを特徴とする荷電粒子線装置に取り付けられる振動抑制機構。
  3. 　請求項２において、
    　前記第１の圧電素子と前記第２の圧電素子に電圧を印加するコントローラを備え、当該コントローラは、前記アクチュエータによる前記弧状部材への加振を行う際に、前記第１の圧電素子によって前記可動子を押圧するときには、前記第２の圧電素子によって前記可動子を引っ張るような駆動信号を供給し、前記第２の圧電素子によって前記可動子を押圧するときには、前記第１の圧電素子によって前記可動子を引っ張るような駆動信号を供給することを特徴とする荷電粒子線装置に取り付けられる振動抑制機構。
  4. 　請求項２において、
    　前記第１の圧電素子と前記第２の圧電素子に電圧を印加するコントローラを備え、当該コントローラは、前記第１の圧電素子と前記第２の圧電素子にバイアス電圧を印加した状態で、それぞれ逆相の電圧を前記第１の圧電素子と前記第２の圧電素子に印加することを特徴とする荷電粒子線装置に取り付けられる振動抑制機構。
  5. 　請求項２において、
    　前記固定子は、前記第１の面と前記第２の面との間隔を維持する支持部を有することを特徴とする荷電粒子線装置に取り付けられる振動抑制機構。
  6. 　請求項５において、
    　前記第１の圧電素子と前記第２の圧電素子は、前記支持部を包囲する筒状、或いは筒状の支持部によって包囲されるものであることを特徴とする荷電粒子線装置に取り付けられる振動抑制機構。
  7. 　請求項１において、
    　前記アクチュエータは、対向する第１の面と第２の面を有する可動子と、当該第１の面と第２の面との間に配置されると共に前記弧状部材に取り付けられる固定子と、前記第１の面と当該第１の面に対向する固定子の面との間を接続する第１の圧電素子と、前記第２の面と当該第２の面に対向する固定子の面との間を接続する第２の圧電素子を有することを特徴とする荷電粒子線装置に取り付けられる振動抑制機構。
  8. 　請求項７において、
    　前記第１の圧電素子と前記第２の圧電素子に電圧を印加するコントローラを備え、当該コントローラは、前記アクチュエータによる前記弧状部材への加振を行う際に、前記第１の圧電素子によって前記可動子を押圧するときには、前記第２の圧電素子によって前記可動子を引っ張るような駆動信号を供給し、前記第２の圧電素子によって前記可動子を押圧するときには、前記第１の圧電素子によって前記可動子を引っ張るような駆動信号を供給することを特徴とする荷電粒子線装置に取り付けられる振動抑制機構。
  9. 　請求項７において、
    　前記第１の圧電素子と前記第２の圧電素子に電圧を印加するコントローラを備え、当該コントローラは、前記第１の圧電素子と前記第２の圧電素子にバイアス電圧を印加した状態で、それぞれ逆相の電圧を前記第１の圧電素子と前記第２の圧電素子に印加することを特徴とする荷電粒子線装置に取り付けられる振動抑制機構。
  10. 　請求項７において、
    　前記可動子は、前記第１の面と前記第２の面との間隔を維持する支持部を有することを特徴とする荷電粒子線装置に取り付けられる振動抑制機構。
  11. 　請求項１０において、
    　前記第１の圧電素子と前記第２の圧電素子は、前記支持部を包囲する筒状、或いは筒状の支持部によって包囲されるものであることを特徴とする荷電粒子線装置に取り付けられる振動抑制機構。
  12. 　荷電粒子源を有する荷電粒子線カラムを備えた荷電粒子線装置において、
    　荷電粒子線カラムの外壁に沿った形状の内壁面を有する第１の弧状部材と、前記荷電粒子線装置の鏡体の外壁に沿った形状の内壁面を有し、前記第１の弧状部材との接続によって、前記荷電粒子線装置鏡体の外壁を包囲する環状部材となる第２の弧状部材と、前記第１の弧状部材と一端と、前記第２の弧状部材の一端とを締結する第１の接続部材と、前記第１の弧状部材の他端と前記第２の弧状部材の他端を接続するヒンジ、或いは当該第１の弧状部材の他端と当該第２の弧状部材の他端を接続する締結部材からなる第２の接続部材と、前記第１の弧状部材と前記第２の弧状部材のそれぞれに取り付けられる振動センサと、当該振動センサの出力に応じて動作する少なくとも２つのアクチュエータを備え、前記第１の接続部材による接続を解除することによって、前記第１の弧状部材の一端と前記第２の弧状部材の一端の接続が解除されるように構成されていることを特徴とする荷電粒子線装置。
PCT/JP2017/021906 2016-06-27 2017-06-14 荷電粒子線装置に取り付けられる振動抑制機構、及び荷電粒子線装置 WO2018003494A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/099,449 US10591018B2 (en) 2016-06-27 2017-06-14 Vibration-suppressing mechanism to be attached to charged particle beam device, and charged particle beam device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016126168A JP2018005975A (ja) 2016-06-27 2016-06-27 荷電粒子線装置に取り付けられる振動抑制機構、及び荷電粒子線装置
JP2016-126168 2016-06-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018003494A1 true WO2018003494A1 (ja) 2018-01-04

Family

ID=60786309

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2017/021906 WO2018003494A1 (ja) 2016-06-27 2017-06-14 荷電粒子線装置に取り付けられる振動抑制機構、及び荷電粒子線装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10591018B2 (ja)
JP (1) JP2018005975A (ja)
WO (1) WO2018003494A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112020005518T5 (de) 2020-01-30 2022-09-01 Hitachi High-Tech Corporation Ladungsträgerstrahlvorrichtung und schwingungsunterdrückungsmechanismus
JP2022102511A (ja) * 2020-12-25 2022-07-07 株式会社日立ハイテク 荷電粒子線装置の制振システム
EP4310360A1 (de) * 2022-07-18 2024-01-24 Robert Bosch GmbH Schwingungskompensatorvorrichtung

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6313929A (ja) * 1986-07-03 1988-01-21 Meiritsu Seiki Kk 除振装置
JP2013026150A (ja) * 2011-07-25 2013-02-04 Hitachi High-Technologies Corp 荷電粒子装置
JP2016039686A (ja) * 2014-08-07 2016-03-22 株式会社日立製作所 加振器及びそれを用いたアクティブ制振装置
JP2016051536A (ja) * 2014-08-29 2016-04-11 株式会社日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子線装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5310157A (en) * 1989-08-16 1994-05-10 Minus K Technology, Inc. Vibration isolation system
JP3726207B2 (ja) 1999-07-14 2005-12-14 株式会社日立製作所 アクティブ除振装置
EP1304717A4 (en) * 2000-07-27 2009-12-09 Ebara Corp FLOOR BEAM ANALYSIS APPARATUS
JP2003318080A (ja) * 2002-04-22 2003-11-07 Hitachi High-Technologies Corp 電子ビーム描画装置
NL1036160A1 (nl) 2007-11-20 2009-05-25 Asml Netherlands Bv Combination of structure and two or more active damping systems, lithographic apparatus, and projection assembly.
US8760629B2 (en) * 2008-12-19 2014-06-24 Nikon Corporation Exposure apparatus including positional measurement system of movable body, exposure method of exposing object including measuring positional information of movable body, and device manufacturing method that includes exposure method of exposing object, including measuring positional information of movable body

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6313929A (ja) * 1986-07-03 1988-01-21 Meiritsu Seiki Kk 除振装置
JP2013026150A (ja) * 2011-07-25 2013-02-04 Hitachi High-Technologies Corp 荷電粒子装置
JP2016039686A (ja) * 2014-08-07 2016-03-22 株式会社日立製作所 加振器及びそれを用いたアクティブ制振装置
JP2016051536A (ja) * 2014-08-29 2016-04-11 株式会社日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子線装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20190145490A1 (en) 2019-05-16
JP2018005975A (ja) 2018-01-11
US10591018B2 (en) 2020-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018003494A1 (ja) 荷電粒子線装置に取り付けられる振動抑制機構、及び荷電粒子線装置
JP3726207B2 (ja) アクティブ除振装置
US10056226B2 (en) Charged particle beam apparatus and vibration damper for charged particle beam apparatus
JP5947128B2 (ja) 帯電粒子を用いて試料を結像、検査又は処理する装置及び方法
JP2000249185A (ja) アクティブ型除振装置
JP2001050334A (ja) アクティブ型除振装置
WO2018020625A1 (ja) 荷電粒子線装置
WO2021152793A1 (ja) 荷電粒子線装置及び振動抑制機構
JP6362941B2 (ja) 荷電粒子線装置
US10622185B2 (en) Charged particle beam device
TWI744591B (zh) 制振系統以及具備該制振系統的光學裝置
JP2020532822A (ja) 電子ビーム検査装置のステージ位置決め
EP1451848B1 (en) Device and method for reducing the impact of distortions in a microscope
JPH08195179A (ja) 電子顕微鏡のアクティブ除振装置
JP2004138523A (ja) アクティブ防振システムの加速度検出装置
WO2019138656A1 (ja) アクティブ除振装置
JP6118169B2 (ja) 荷電粒子線装置
JP2016114141A (ja) アクティブ除振装置
JPH1194014A (ja) 免震性能を有する除振台
EP4012219A1 (en) Active vibration isolation system
JP2006286503A (ja) 荷電粒子線装置
JP6491890B2 (ja) 荷電粒子線装置
JP5544238B2 (ja) 試料ステージ
JP2016051535A (ja) 荷電粒子線装置
JPH10318324A (ja) アクティブ除振装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17819854

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17819854

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1