JP2667674B2 - 荷電粒子ビーム装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ターゲット室壁面に入って来た外部磁界の
磁束が荷電粒子ビーム光学鏡筒に流れ難くした荷電粒子
ビーム装置に関する。

［従来の技術］ 走査電子顕微鏡や電子ビーム描画装置等の荷電粒子ビ
ーム装置本体は、主に、荷電粒子ビームが照射されるタ
ーゲットが配置されたターゲット室と、荷電粒子ビーム
発生源，該発生源からのビームを前記ターゲット上の所
定位置に適宜絞って照射する為のレンズ等を有する荷電
粒子ビーム光学鏡筒から成っている。

第２図は、この様な荷電粒子ビーム装置の一例として
示した走査電子顕微鏡の概略図で、１は電子ビーム光学
鏡筒、２は試料室である。該電子ビーム光学鏡筒１内に
は、電子銃３、アノード４、集束レンズ５、対物レンズ
６が備えられており、試料室２内には、ステージ７、試
料８が備えられている。図に示さなかったが、前記対物
レンズ６の電子ビーム通過穴９内には偏向レンズが、試
料８の上方には二次的電子を検出するための検出器が備
えられている。この様な装置において、電子銃３からの
電子ビームは、集束レンズ５及び対物レンズ６により試
料８上に集束され、同時に、偏向レンズ（図示せず）に
より、試料８の適宜範囲を走査する。該試料上の走査に
より該試料から発生した二次的電子は、検出器（図示せ
ず）により検出される。該検出器（図示せず）の出力は
陰極線管の如き表示装置に送られれるので、該表示装置
の表面画面に検出された二次的電子に基づく試料像が表
示される。

［発明が解決しようとする課題］ さて、通常、前記電子ビーム光学鏡筒１の一部を成し
ている対物レンズ６の外筒は鉄材で作られており、対物
レンズの磁気回路を構成している。又、試料室２は、外
部の磁界の変動による電子ビームへの影響（例えば、電
子ビームの揺れ）を防ぐ為に鉄材で作られている。そし
て、対物レンズ６の外筒と試料室２とは上記第２図に示
す如く結合されており、磁気回路的にも繋がっている。
所で、この様な走査電子顕微鏡の周囲には各電流やステ
ージを動かすモータ等種々の交流機器が置かれているの
で、これらの交流機器から出てくる交流磁界（外部磁
界）の磁束は、鉄材で作られた電子ビーム光学鏡筒１や
試料室２の壁面から入り込む。この様に入り込んだ磁束
は、夫々主に鏡筒中、試料室側壁中を通過して入って来
た側面と反対の側面から抜けて行くが、試料室の側面か
ら入り込んだ磁束の一部及び該試料室上壁面から入り込
んだ磁束は、該試料室上壁面を通って反対側の側面に抜
けて行く。この様な試料室上壁面を通る磁束の内、可成
のものが対物レンズ６或いは集束レンズ５の外筒（ヨー
ク）を通って反対側の側面に抜けて行く。第３図（ａ）
は対物レンズ６を通る磁界の様子を示した。この対物レ
ンズ６或いは集束レンズ５の外筒（ヨーク）を通って反
対側の側面に抜けて行く磁束の量は、他の荷電粒子ビー
ム装置もそうであるが、試料室（ターゲット室）強いて
は試料室壁面が極めて大きいことから、可成の量であ
り、更に、この様な磁束は、電子ビームに近接して配置
されている対物レンズ６のヨークやポールピース部で集
められた状態で収束されて通過することになる。第３図
（ｂ）は第３図（ａ）のＡ−Ａ断面図であり、磁束が収
束されて通過する様子を示している。

しかし乍ら、上記した様に、電子レンズの外筒（ヨー
ク）は磁気回路を構成する為に鉄（通常、軟鉄）で作ら
れており、該軟鉄の透磁率は、然程大きくないので、第
３図に示す様に、ヨークやポールピース部で集められた
状態で該対物レンズのヨーク中を通過する磁束の内、該
対物レンズの電子ビーム通過穴９に差掛かった磁束の一
部が該穴の部分を通らずに、該穴自身、即ちビーム通路
に漏れてしまう。その為に、対物レンズ６のビーム通過
穴９を通過する電子ビームが該外部磁界の磁束による偏
向を受け、その結果、表示画面の試料像が揺らいでしま
う。

以上の説明は、走査電子顕微鏡を例に上げたが、この
様な外部磁界が電子ビーム描画装置の材料室（描画室）
に入り込んで、上記の様に対物レンズ等の電子レンズの
ビーム通過穴を通過する電子ビームに影響を及ぼすと、
該描画装置ではパターンの描画精度が低下してしまう。

本発明はこのような問題を解決することを目的とした
ものである。

［課題を解決するための手段］ そこで、本発明の荷電粒子ビーム装置は、荷電粒子ビ
ーム発生源と磁界型レンズが備えられている荷電粒子ビ
ーム光学鏡筒と、内部にターゲットが配置されており、
且つ前記荷電粒子ビーム光学鏡筒を結合するための開口
部が設けられているターゲット室とから成り、前記ター
ゲット室を成している材料に比べて、該ターゲット室壁
中に入り込んだ磁束が荷電粒子ビーム通路に漏洩しない
ような磁気抵抗の大きい材料で成した筒状部材を介し
て、前記荷電粒子ビーム光学鏡筒を前記ターゲット室開
口部に結合した。

［実施例］ 第１図（ａ）は本発明の一実施例の要部を示した走査
電子顕微鏡の対物レンズと試料室部分の概略図で、図
中、前記第３図（ａ）で使用された番号と同一番号の付
されたものは同一構成要素である。

図中10は、対物レンズ６の外筒（ヨーク）と試料室２
の結合部の間に、試料室の内と外との気密が保たれる様
にシールを施して挿入された筒状部材で、試料室を成し
ている材料に比べて磁気抵抗の可成大きい材料で成す。
この様な材料としては、例えば、ステンレス，アルミニ
ウム，プラスチック等がある。

而して、外部磁界による磁束の内、試料室２の側面か
ら入り込んだ磁束の一部及び該試料室上壁面から入り込
んだ磁束は、該試料室上壁面を通るが、その際、上記磁
気抵抗の大きい材料で作られた筒状部材10が挿入されて
いない場合には対物レンズ６の外筒（ヨーク）を通って
反対側の側面に抜けて行く磁束は全て、該磁気抵抗の大
きい材料で作られた筒状部材10が挿入されていることに
より、筒状部材10を通過すること無く、第１図（ａ）の
Ｂ−Ｂ断面を表した第１図（ｂ）に示す様に、該筒状部
材の周囲の試料室上壁面上を通過して反対側の側面を抜
けていく。即ち、鉄材で作られているので磁気抵抗の小
さい試料室の上壁面を通る磁束は、対物レンズ６の外筒
部に差掛かった時、鉄に比べ極めて大きな磁気抵抗の材
料で作られた筒状部材10が該対物レンズの外筒の周りを
覆っているので、該筒状部材に入ることが出来ず、該筒
状部材の周囲の試料室上壁面上を通過して反対側の側面
を抜けていくのである。従って、対物レンズ６のビーム
通過穴９に外部磁界の磁束が漏れることがないので、該
穴９を通過する電子ビームが上記外部磁界の磁束による
影響（偏向）を受けることがない。又、この時、同じ様
に該筒状部材により、集束レンズ５の外筒（ヨーク）に
入り込む磁束もなくなる。

上記実施例では、試料室上壁面と対物レンズ外筒が結
合されている装置を例に本発明を説明したが、試料上壁
面と単なる電子レンズの外筒が位置していない鏡筒部分
が結合されている装置や、電子ビーム描画装置やその他
の荷電粒子ビーム装置にも実施できる。

［発明の効果］ 本発明の荷電粒子ビーム装置は、荷電粒子ビーム発生
源と磁界型レンズが備えられている荷電粒子ビーム光学
鏡筒と、内部にターゲットが配置されており、且つ前記
荷電粒子ビーム光学鏡筒を結合するための開口部が設け
られているターゲット室とから成り、前記ターゲット室
を成している材料に比べて、該ターゲット室壁中に入り
込んだ磁束が荷電粒子ビーム通路に漏洩しないような磁
気抵抗の大きい材料で成した筒状部材を介して、前記荷
電粒子ビーム光学鏡筒を前記ターゲット室開口部に結合
したので、ターゲット室壁面から入って来る外部磁界の
磁束が荷電粒子通路に漏れることがないので、ターゲッ
トに照射される荷電粒子ビームが該外部磁界の影響を受
けない。その為、例えば、本発明を走査電子顕微鏡に応
用した場合には、外部磁界の影響による試料像の揺れが
無くなる。又、本発明を荷電粒子ビーム描画装置に応用
した場合、外部磁界の影響によるパターンの描画精度の
低下が無くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の一実施例の要部を示した走査電
子顕微鏡の対物レンズと試料室部分の概略図、第１図
（ｂ）は第１図（ａ）のＢ−Ｂ断面を表したもの、第２
図は従来の荷電粒子ビーム装置の一例として示した走査
電子顕微鏡の概略図、第３図は該第２図に示した走査電
子顕微鏡の対物レンズと試料室部を示したもの、第３図
（ｂ）は第３図（ａ）のＡ−Ａ断面を表したものであ
る。 1:電子ビーム光学鏡筒、2:試料室、3:電子銃、4:アノー
ド、5:集束レンズ、6:対物レンズ、7:ステージ、8:試料 9:電子ビーム通過穴 10:筒状部材

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】荷電粒子ビーム発生源と磁界型レンズが備
   えられている荷電粒子ビーム光学鏡筒と、内部にターゲ
   ットが配置されており、且つ前記荷電粒子ビーム光学鏡
   筒を結合するための開口部が設けられているターゲット
   室とから成り、前記ターゲット室を成している材料に比
   べて、該ターゲット室壁中に入り込んだ磁束が荷電粒子
   ビーム通路に漏洩しないような磁気抵抗の大きい材料で
   成した筒状部材を介して、前記荷電粒子ビーム光学鏡筒
   を前記ターゲット室開口部に結合した荷電粒子ビーム装
   置。