JPH0619962B2

JPH0619962B2 - 荷電ビ−ム装置

Info

Publication number: JPH0619962B2
Application number: JP61140621A
Authority: JP
Inventors: 好宏田村; 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: 1994-03-16
Anticipated expiration: 2009-03-16
Also published as: JPS62296351A

Description

【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１、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10〜100μｍ）を形成した絞り部材５（その厚さ
は例えば10μｍ）、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、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10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10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た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。

（問題点を解決するための手段）上記の目的を達成するために、この発明は、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て
いる。

（本発明の作用）この発明は上記のように構成したので、補助絞り部材を
作用位置にして、荷電ビーム発生源からのビームを照射
する。補助絞り部材が作用位置にあり、絞り孔径よりも
小さい補助絞り部材の絞り孔の光軸合わせが完了してい
る状態では、絞り部材の絞り孔の開孔径にかかわらない
一定精度の光軸合わせが達成される。

そして、補助絞り部材の絞り孔を通過した荷電ビームで
光軸合わせをする。

（本発明の目的）この発明の荷電ビーム装置によれば、補助絞り部材の補
助絞り孔の光軸合わせの精度が向上するので、補助絞り
部材の補助絞り孔を通過した荷電ビームによって、その
光軸合わせをする絞り部材の絞り孔の光軸合わせが正確
にできる。

（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１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51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９μｍ）にした補助絞り孔41を
形成している。もし、補助絞り孔41の孔径が、絞り部材
５の絞り孔径よりも大きければ、補助絞り孔41の光軸合
わせの精度が絞り孔部材５の光軸合わせの精度よりも低
下することが起こる。

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ｂと
の２位置に切り換え可能としている。そして、その駆動
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16
が電気的に接続され、これら二つの電流計15、16の信号
は中央制御装置17に送られる。

上記以外の構成については、従来装置の説明とほぼ同様
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。

この状態で駆動装置14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位置から電流が減少してゼロ
となり、直線線の他端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４ａ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、中央制御装置17に記憶させることができる。

このようにして、絞り部材５の他の絞り孔についても、
この孔の中心位置を特定しておき、中央制御装置に接続
された記憶装置18に記憶しておくことも可能である。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てあるので、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16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、電
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、これら電
流計16、二次電子検出器９あるいは二次イオン検出器19
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.PHYS.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】

【請求項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。
【請求項２】特許請求の範囲第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。
【請求項３】特許請求の範囲第１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。
【請求項４】特許請求の範囲第１項又は第２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。