JPH11264900A - 汚染防止手段を有する荷電粒子ビ―ム装置 - Google Patents

汚染防止手段を有する荷電粒子ビ―ム装置

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JPH11264900A
JPH11264900A JP11003198A JP319899A JPH11264900A JP H11264900 A JPH11264900 A JP H11264900A JP 11003198 A JP11003198 A JP 11003198A JP 319899 A JP319899 A JP 319899A JP H11264900 A JPH11264900 A JP H11264900A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 汚染物質が拡散して構成要素の機能に悪影響
を及ぼしがちな成形アパーチャや後方散乱電子検出器な
どの構成要素に近接して配置された冷却トラップを有す
る荷電粒子ビーム装置を提供する。 【解決手段】 冷却トラップを冷却材が通過するとき、
汚染物質が冷却トラップの表面上の、成形アパーチャや
後方散乱電子検出器から離れた場所で凝縮する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般には荷電粒子
ビーム装置に関し、詳細には前記装置内の大気の浄化に
関する。
【０００２】
【従来の技術】電子ビーム・リソグラフィ装置、走査電
子顕微鏡、透過電子顕微鏡などの荷電粒子ビーム装置で
は、電子ビームが成形アパーチャに入射し、その像が縮
小されて、マスクやウエハなどの対象物上に投影され
る。使用の前にアパーチャ表面上の酸化物などの汚染物
質が除去されるように、アパーチャの表面を完全にベー
クすることができるが、残存ガス分子中に存在したり封
止継ぎ目のグリースから出る炭化水素ガス分子が、電子
ビームが入射するアパーチャの表面上で重合し、付着す
る。このような汚染は、アパーチャの微小寸法が変化す
る程度にまで累積することがあり、それによってアパー
チャが対象物上に不適正に結像する。汚染層上に蓄積す
る電荷によって、ビームの偏向が生じ、その結果、位置
決め誤りが起こる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】アパーチャの表面上の
汚染物質の蓄積から防護するために、多くの努力がなさ
れてきた。しかし、そのような多くの努力にもかかわら
ず、この問題は望ましい程度にまで解決されていない。
したがって、本発明の目的は汚染を防止する構造を有す
る改良された荷電粒子ビーム装置を提供することであ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記およびその他の必要
を満たすため、その目的に鑑みて、本発明は、電子ビー
ム発生源から対象物へと通過する電子ビームの発生源
と、電子ビームがその中を通って対象物に成形アパーチ
ャの像を投影する成形アパーチャと、成形アパーチャと
対象物との間に配置され、その中を電子ビームが通過す
る縮小レンズとを含む荷電粒子ビーム装置を提供する。
本発明に従って構築された荷電粒子ビーム装置はまた、
電子ビーム発生源と成形アパーチャとの間に成形アパー
チャに近接して配置され、その中を電子ビームが通過す
る冷却トラップを含む。
【０００５】上記の概説と以下の詳細な説明はいずれも
本発明を例示するものであり、限定するものではないこ
とを理解されたい。
【０００６】本発明は、添付図面を参照しながら以下の
詳細な説明を読めば最もよくわかる。慣例により、図面
の様々なフィーチャは一定の縮尺で表してはいず、わか
りやすくするために、様々なフィーチャの寸法は恣意的
に拡大または縮小してある。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１を参照すると、本発明に従っ
て構築された荷電粒子ビーム装置は、従来の電子ビーム
・リソグラフィ装置におけるような電子ビームの発生源
を含み、これは参照番号１０で示されている。発生源１
０は、電源１２によって給電され、発生源から対象物１
４、たとえばマスクやウエハへと通過する電子ビームを
発生させる。
【０００８】本発明に従って構築された荷電粒子ビーム
装置はまた、電子ビームがその中を通過する成形アパー
チャ１６を含む。成形アパーチャ１６の像が対象物１４
に投影され、通常の方式で所望の操作が行われる。
【０００９】本発明に従って構築された荷電粒子ビーム
装置はまた、成形アパーチャ１６と対象物１４との間に
配置され、その中を電子ビームが通過する縮小レンズ１
８を含む。荷電粒子ビーム装置の設計および応用分野に
応じて、追加の縮小レンズを含むことが可能なことを理
解されたい。縮小レンズ１８は電源１２によって駆動さ
れる。偏向増幅器１９が、荷電粒子ビーム装置で一般的
に見られる偏向コイル２０を駆動する。
【００１０】本発明に従って構築された荷電粒子ビーム
装置はまた、電子ビーム発生源１０と成形アパーチャ１
６との間に成形アパーチャ１６の近くに配置され、電子
ビームがその中を通過する冷却トラップ２１を含む。こ
こで説明し、図１に図示する本発明のこの実施形態で
は、冷却トラップ２１は成形アパーチャ１６を囲む円筒
形リング２２と、供給管路２４とを含む。円筒形リング
２２は金属ではなく、渦電流が誘導されない熱伝導性セ
ラミック材料で形成されている。金属であれば、円筒形
リング２２が偏向コイル２０に近接しているために渦電
流が誘導されることになる。このセラミック材料の冷却
トラップは非導電性であるが、その表面全体を被う貴金
属の薄い切れ目のない層を備え、この貴金属層は常時接
地され、本発明の荷電粒子ビーム装置の動作中に生じる
電荷を排出する。
【００１１】冷却トラップ２１の供給管路２４は、冷却
材の供給源へと通じており、円筒形リング２２に冷却材
を供給する機構として機能する。冷却材は、冷ガスまた
は液化ガス、たとえば液体窒素とすることができる。円
筒形リング２２内を冷却材が通過するとき、汚染物質が
円筒形リング２２の表面上の、成形アパーチャ１６から
離れた場所で凝縮する。その結果、成形アパーチャ１６
は清浄なままで、汚染の有害な作用を受けない。
【００１２】荷電粒子ビーム装置を複数の成形アパーチ
ャ１６を使って構成する場合、各成形アパーチャ１６が
それに付随する冷却トラップ２１を有することが好まし
いことに留意されたい。
【００１３】本発明に従って構築された荷電粒子ビーム
装置は、荷電粒子ビーム装置で一般に見られる１対のビ
ーム・ブランキング・プレート２６を含むことが好まし
い。ビーム・ブランキング・プレート２６は、静電偏向
器２８によって駆動され、電子ビームを成形アパーチャ
１６から選択的に偏向させ、その結果、電子ビームを対
象物１４に対して「オン」および「オフ」にする。
【００１４】本発明に従って構築された荷電粒子ビーム
装置はまた、縮小レンズ１８と対象物１４との間に、対
象物１４に近接して配置され、その中を電子ビームが通
過する後方散乱電子検出器３０を含むことが好ましい。
後方散乱電子検出器３０は典型的には、対象物１４から
後方散乱した電子を検出するダイオードから成る構成で
あり、信号を発生し、その信号が対象駆動機構３２によ
って処理される。対象駆動機構３２は後方散乱電子検出
器３０が発生した信号に応答して対象物１４を位置合わ
せする。
【００１５】本発明に従って構築された荷電粒子ビーム
装置の第２の実施形態の一部を示す略図である図２を参
照すると、本発明のこの実施形態は図１に示す実施形態
とほぼ同様であるが、成形アパーチャ１６と後方散乱電
子検出器３０との間に、後方散乱電子検出器３０に近接
して配置された第２の冷却トラップ４１が追加されてお
り、そこを電子ビームが通過する。図１に示す本発明の
第１の実施形態と同様に、第２の冷却トラップ４１は、
後方散乱電子検出器３０を囲む第２の円筒形リング４２
と、液体窒素などの冷却材を第２の円筒形リング４２に
供給する供給管路４２とを含む。冷却材が円筒形リング
４２を通過するとき、汚染物質が円筒形リング４２の表
面上の、後方散乱電子検出器３０から離れた場所で凝縮
する。その結果、後方散乱電子検出器３０は清浄なまま
であり、汚染の有害な作用を受けない。
【００１６】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
【００１７】（１）対象物と相互作用する荷電粒子ビー
ム装置であって、電子ビーム発生源から前記対象物へ向
う電子ビームの発生源と、前記電子ビームがその中を通
過して前記対象物上に成形アパーチャの像を投影する成
形アパーチャと、前記成形アパーチャと対象物との間に
配置され、その中を前記電子ビームが通過する縮小レン
ズと、前記電子ビーム発生源と前記成形アパーチャとの
間にあって前記成形アパーチャに近接して配置され、そ
の中を前記電子ビームが通過する冷却トラップとを含む
荷電粒子ビーム装置。 （２）前記冷却トラップが、（ａ）前記成形アパーチャ
を囲む円筒形リングと、（ｂ）前記円筒形リングに冷却
材を供給する手段とを含む、上記（１）に記載の荷電粒
子ビーム装置。 （３）前記冷却材が液体窒素である、上記（２）に記載
の荷電粒子ビーム装置。 （４）前記円筒形リングが熱伝導セラミック材料で作ら
れている、上記（２）に記載の荷電粒子ビーム装置。 （５）対象物と相互作用する荷電粒子ビーム装置であっ
て、電子ビーム発生源から前記対象物へ向う電子ビーム
の発生源と、前記電子ビームがその中を通過して前記対
象物上に成形アパーチャの像を投影する成形アパーチャ
と、前記成形アパーチャと対象物との間に配置され、そ
の中を前記電子ビームが通過する縮小レンズと、前記電
子ビーム発生源と前記成形アパーチャとの間に前記成形
アパーチャに近接して配置され、その中を前記電子ビー
ムが通過する第１の冷却トラップと、前記縮小レンズと
前記対象物との間にあって前記対象物に近接して配置さ
れ、そこを前記電子ビームが通過する後方散乱電子検出
器と、前記成形アパーチャと前記後方散乱電子検出器と
の間にあって前記後方散乱電子検出器に近接して配置さ
れた第２の冷却トラップとを含む、荷電粒子ビーム装
置。 （６）（ａ）前記第１の冷却トラップが、（１）前記成
形アパーチャを囲む第１の円筒形リングと、（２）前記
第１の円筒形リングに冷却材を供給する手段とを含み、
（ｂ）前記第２の冷却トラップが、（１）前記後方散乱
電子検出器を囲む第２の円筒形リングと、（２）前記第
２の円筒形リングに冷却材を供給する手段とを含む、上
記（５）に記載の荷電粒子ビーム装置。 （７）前記円筒形リングに供給される前記冷却材が液体
窒素である、上記（６）に記載の荷電粒子ビーム装置。 （８）前記第１の円筒形リングと前記第２の円筒形リン
グのそれぞれが熱伝導セラミック材料で作られている、
上記（７）に記載の荷電粒子ビーム装置。 （９）前記円筒形リングがその表面を貴金属層で被覆さ
れている、上記（４）に記載の荷電粒子ビーム装置。 （１０）前記第１の円筒形リングと前記第２の円筒形リ
ングのそれぞれがその表面を貴金属で被覆されている、
上記（８）に記載の荷電粒子ビーム装置。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構築された荷電粒子ビーム装置
の第１の実施形態を示す略図である。
【図２】本発明に従って構築された荷電粒子ビーム装置
の第２の実施形態の一部を示す略図である。
【符号の説明】
１０ 電子ビーム発生源 １２ 電源 １４ 対象物 １６ 成形アパーチャ １８ 縮小レンズ １９ 偏向増幅器 ２０ 偏向コイル ２１ 冷却トラップ ２２ 円筒形リング ２６ ビーム・ブランキング・プレート ２８ 静電偏向器 ３０ 後方散乱電子検出器 ４１ 冷却トラップ ４２ 円筒形リング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チェスター・ティー・ジオブコウスキー アメリカ合衆国12533 ニューヨーク州ホ ープウェル・ジャンクション ケンジント ン・ドライブ 52

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】対象物と相互作用する荷電粒子ビーム装置
    であって、 電子ビーム発生源から前記対象物へ向う電子ビームの発
    生源と、 前記電子ビームがその中を通過して前記対象物上に成形
    アパーチャの像を投影する成形アパーチャと、 前記成形アパーチャと対象物との間に配置され、その中
    を前記電子ビームが通過する縮小レンズと、 前記電子ビーム発生源と前記成形アパーチャとの間にあ
    って前記成形アパーチャに近接して配置され、その中を
    前記電子ビームが通過する冷却トラップとを含む荷電粒
    子ビーム装置。
  2. 【請求項２】前記冷却トラップが、 （ａ）前記成形アパーチャを囲む円筒形リングと、 （ｂ）前記円筒形リングに冷却材を供給する手段とを含
    む、請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置。
  3. 【請求項３】前記冷却材が液体窒素である、請求項２に
    記載の荷電粒子ビーム装置。
  4. 【請求項４】前記円筒形リングが熱伝導セラミック材料
    で作られている、請求項２に記載の荷電粒子ビーム装
    置。
  5. 【請求項５】対象物と相互作用する荷電粒子ビーム装置
    であって、 電子ビーム発生源から前記対象物へ向う電子ビームの発
    生源と、 前記電子ビームがその中を通過して前記対象物上に成形
    アパーチャの像を投影する成形アパーチャと、 前記成形アパーチャと対象物との間に配置され、その中
    を前記電子ビームが通過する縮小レンズと、 前記電子ビーム発生源と前記成形アパーチャとの間に前
    記成形アパーチャに近接して配置され、その中を前記電
    子ビームが通過する第１の冷却トラップと、 前記縮小レンズと前記対象物との間にあって前記対象物
    に近接して配置され、そこを前記電子ビームが通過する
    後方散乱電子検出器と、 前記成形アパーチャと前記後方散乱電子検出器との間に
    あって前記後方散乱電子検出器に近接して配置された第
    ２の冷却トラップとを含む、荷電粒子ビーム装置。
  6. 【請求項６】（ａ）前記第１の冷却トラップが、 （１）前記成形アパーチャを囲む第１の円筒形リング
    と、 （２）前記第１の円筒形リングに冷却材を供給する手段
    とを含み、 （ｂ）前記第２の冷却トラップが、 （１）前記後方散乱電子検出器を囲む第２の円筒形リン
    グと、 （２）前記第２の円筒形リングに冷却材を供給する手段
    とを含む、請求項５に記載の荷電粒子ビーム装置。
  7. 【請求項７】前記円筒形リングに供給される前記冷却材
    が液体窒素である、請求項６に記載の荷電粒子ビーム装
    置。
  8. 【請求項８】前記第１の円筒形リングと前記第２の円筒
    形リングのそれぞれが熱伝導セラミック材料で作られて
    いる、請求項７に記載の荷電粒子ビーム装置。
  9. 【請求項９】前記円筒形リングがその表面を貴金属層で
    被覆されている、請求項４に記載の荷電粒子ビーム装
    置。
  10. 【請求項１０】前記第１の円筒形リングと前記第２の円
    筒形リングのそれぞれがその表面を貴金属で被覆されて
    いる、請求項８に記載の荷電粒子ビーム装置。
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