JP6410176B2

JP6410176B2 - Scanning electron microscope

Info

Publication number: JP6410176B2
Application number: JP2014243848A
Authority: JP
Inventors: 隆大江; 光二小坂
Original assignee: TCK INC.
Current assignee: TCK INC.
Priority date: 2014-12-02
Filing date: 2014-12-02
Publication date: 2018-10-24
Anticipated expiration: 2034-12-02
Also published as: JP2016110695A

Description

本発明は走査型電子顕微鏡に係り、とくに電子線を試料に対して相対的に走査しながら照射し、前記試料からの２次電子を検出器によって検出し、走査位置に対する２次電子の検出出力から画像を形成するようにした走査型電子顕微鏡に関する。 The present invention relates to a scanning electron microscope, and in particular, irradiates an electron beam while scanning it relative to a sample, detects secondary electrons from the sample by a detector, and outputs secondary electrons detected at the scanning position. The present invention relates to a scanning electron microscope that forms an image from the above.

半導体を製造する場合には、シリコンウエハ上に化学処理を施して配線パターンを形成し、シリコンウエハ上に形成された各素子を上記配線パターンを介して接続する。従って、配線パターンが正しく形成されかつ正しく接続されないと、半導体が正しい動作を行なわない状態が発生し、不良品の発生に繋がる。そこで半導体の製造プロセスにおいて、半導体ウエハ上に形成される描画パターンが正しく形成されているかどうかをチェックするために、例えば特開２００６−１３８８６４号公報に開示されているように、走査型電子顕微鏡を用いて検査あるいは評価を行なうようにしている。 In the case of manufacturing a semiconductor, a chemical process is performed on a silicon wafer to form a wiring pattern, and each element formed on the silicon wafer is connected via the wiring pattern. Therefore, if the wiring pattern is not correctly formed and properly connected, a state in which the semiconductor does not operate correctly occurs, leading to the generation of defective products. Therefore, in order to check whether or not the drawing pattern formed on the semiconductor wafer is correctly formed in the semiconductor manufacturing process, a scanning electron microscope is used as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-138864. It is used for inspection or evaluation.

このような用途に用いられる走査型電子顕微鏡は、電子線源からの電子ビームを、収束レンズあるいはコンデンサレンズによって集束させるとともに、偏向コイルによって所定の方向に偏向し、この後対物レンズによってステージ上に配された試料から成る半導体ウエハの所定の位置に照射するようにしている。このような構成は、電子光学系と、ステージを有する真空チャンバとを真空にしなければならない。 A scanning electron microscope used for such an application focuses an electron beam from an electron beam source by a converging lens or a condenser lens, deflects it in a predetermined direction by a deflection coil, and then places it on a stage by an objective lens. Irradiation is performed on a predetermined position of the semiconductor wafer made of the arranged sample. In such a configuration, the electron optical system and the vacuum chamber having the stage must be evacuated.

このような要請において、従来の電子顕微鏡においては、機械式の真空ポンプと組合わせてスパッタイオンポンプを用いるようにしていた。ところがスパッタイオンポンプを小型のものにすると、排気系の性能が低下するようになる。このことは、真空性能を低下させないでしかも電子顕微鏡の小型化を図ることを不可能にするものである。一方で熱電解放出型の電子銃から電子線を放出させるためには、１０^−７Ｐａ台の高真空雰囲気が必要となり、これによってスパッタイオンポンプの小型化が妨げられる結果になっていた。またスパッタイオンポンプを小型化すると、排気速度や到達真空度等の真空性能自体が低下する問題がある。 In order to meet such demands, the conventional electron microscope uses a sputter ion pump in combination with a mechanical vacuum pump. However, if the sputter ion pump is made small, the performance of the exhaust system will decrease. This makes it impossible to reduce the size of the electron microscope without reducing the vacuum performance. On the other hand, in order to emit an electron beam from a thermoelectrolytic emission type electron gun, a high vacuum atmosphere of the order of 10 ⁻⁷ Pa is required, and this has hindered miniaturization of the sputter ion pump. Further, when the sputter ion pump is downsized, there is a problem that the vacuum performance itself such as the exhaust speed and the ultimate vacuum is lowered.

特開２００６−１３８８６４号公報JP 2006-138864 A

本願発明の課題は、高い真空性能を有しながら、しかも小型化を可能にした走査型電子顕微鏡を提供することである。 An object of the present invention is to provide a scanning electron microscope that has high vacuum performance and can be miniaturized.

本願発明の別の課題は、小型の真空装置であって、しかも排気速度と到達真空度とがともに十分な性能を有する真空装置を備えた走査型電子顕微鏡を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a scanning electron microscope provided with a vacuum device that is a small vacuum device and has sufficient performance in both exhaust speed and ultimate vacuum.

本願発明のさらに別の課題は、スパッタイオンポンプの排気機能を別の手段によって補うことにより、スパッタイオンポンプの小型化を達成した真空装置を有する走査型電子顕微鏡を提供することである。 Still another object of the present invention is to provide a scanning electron microscope having a vacuum apparatus that achieves miniaturization of the sputter ion pump by supplementing the exhaust function of the sputter ion pump with another means.

本願発明の上記の課題および別の課題は、以下に述べる本願発明の技術的思想、およびその実施の形態によって明らかにされる。 The above-described problems and other problems of the present invention will be made clear by the technical idea of the present invention described below and the embodiments thereof.

本願の主要な発明は、電子線を試料に対して相対的に走査しながら照射し、前記試料からの２次電子を検出器によって検出し、走査位置に対する前記２次電子の検出出力から画像を形成するようにした走査型電子顕微鏡において、
前記電子線を発射する電子光学系の内部を真空にするための真空装置をスパッタイオンポンプとゲッタポンプとの組合わせから構成した走査型電子顕微鏡に関するものである。 In the main invention of the present application, an electron beam is irradiated while being scanned relative to a sample, secondary electrons from the sample are detected by a detector, and an image is obtained from the detection output of the secondary electrons with respect to a scanning position. In a scanning electron microscope designed to form,
The present invention relates to a scanning electron microscope in which a vacuum device for evacuating the inside of an electron optical system that emits the electron beam comprises a combination of a sputter ion pump and a getter pump.

ここで、前記スパッタイオンポンプが、スパッタで生じた金属がガスを吸着して気体を空間からなくすポンプであってよい。また前記ゲッタポンプが気体分子と反応して化合物となる物質を筐体内に配したポンプであってよい。また前記真空装置が筒状の筐体を有し、該筐体の軸線方向の一端の蓋体内に前記スパッタイオンポンプが組込まれていてよい。また前記スパッタイオンポンプが、互いに対向して配される両側のチタン製の陰極間に複数の円筒状の陽極を配したポンプであってよい。また前記ゲッタポンプの気体分子と反応して化合物となる物質が、バナジウムとジルコニアと鉄の合金であってよい。また前記筐体の内側に金網製の２重の筒体が配され、該２重の筒体の間にペレット状に成形された前記気体分子と反応して化合物となる物質が収納されていてよい。 Here, the sputter ion pump may be a pump in which metal generated by sputtering adsorbs a gas and eliminates the gas from the space. Further, the getter pump may be a pump in which a substance that becomes a compound by reacting with gas molecules is arranged in a housing. The vacuum apparatus may have a cylindrical casing, and the sputter ion pump may be incorporated in a lid at one end in the axial direction of the casing. The sputter ion pump may be a pump in which a plurality of cylindrical anodes are arranged between titanium cathodes on both sides arranged opposite to each other. The substance that reacts with the gas molecules of the getter pump to form a compound may be an alloy of vanadium, zirconia, and iron. In addition, a double cylinder made of wire mesh is arranged inside the casing, and a substance that reacts with the gas molecules formed into a pellet shape between the double cylinders and becomes a compound is stored. Good.

なお本願の各請求項に係る発明は、独立行政法人産業技術総合研究所の主導のもとになされた戦略的基盤技術高度化支援事業の中で創出されたものである。 The invention according to each claim of the present application was created in a strategic basic technology advancement support project that was made under the leadership of the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology.

本願の主要な発明は、電子線を試料に対して相対的に走査しながら照射し、前記試料からの２次電子を検出器によって検出し、走査位置に対する前記２次電子の検出出力から画像を形成するようにした走査型電子顕微鏡において、前記電子線を発射する電子光学系の内部を真空にするための真空装置をスパッタイオンポンプとゲッタポンプとの組合わせから構成したものである。 In the main invention of the present application, an electron beam is irradiated while being scanned relative to a sample, secondary electrons from the sample are detected by a detector, and an image is obtained from the detection output of the secondary electrons at a scanning position In the scanning electron microscope formed, a vacuum device for evacuating the inside of the electron optical system that emits the electron beam is constituted by a combination of a sputter ion pump and a getter pump.

従ってこのような走査型電子顕微鏡によると、電子光学系の内部をスパッタイオンポンプとゲッタポンプとの組合わせから成る真空装置によって真空にすることが可能になり、とくにスパッタイオンポンプによる排気性能を、ゲッタポンプによって補うことが可能になる。従ってスパッタイオンポンプを小型化しても、排気速度や到達真空度等の性能自体を低下させることがなくなる。これによって、より小型化した走査型電子顕微鏡を提供できるようになる。 Therefore, according to such a scanning electron microscope, the inside of the electron optical system can be evacuated by a vacuum device comprising a combination of a sputter ion pump and a getter pump. Makes it possible to compensate. Therefore, even if the sputter ion pump is downsized, the performance itself such as the exhaust speed and the ultimate vacuum is not lowered. As a result, a more compact scanning electron microscope can be provided.

本発明の一実施の形態に係る走査型電子顕微鏡のブロック図である。1 is a block diagram of a scanning electron microscope according to an embodiment of the present invention. 同電子顕微鏡の外観斜視図（Ａ）、および各ユニットの筐体内における配置を示す縦断面図（Ｂ）である。It is the external appearance perspective view of the electron microscope (A), and the longitudinal cross-sectional view (B) which shows arrangement | positioning in the housing | casing of each unit. 電子光学系の内部を真空にする真空装置の平面図である。It is a top view of the vacuum device which makes the inside of an electron optical system a vacuum. 同真空装置の胴の部分を破断した正面図である。It is the front view which fractured | ruptured the trunk | drum part of the vacuum apparatus. 同真空ポンプの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the vacuum pump. 真空装置の内部のスパッタイオンポンプの外観斜視図である。It is an external appearance perspective view of the sputter ion pump inside a vacuum apparatus. 同スパッタイオンポンプの動作を示す要部縦断面図である。It is a principal part longitudinal cross-sectional view which shows the operation | movement of the sputter ion pump.

以下本願発明を図示の実施の形態によって説明する。図１は本実施の形態に係る走査型電子顕微鏡のシステム構成を示すものであって、この走査型電子顕微鏡は電子光学系１０を備えている。電子光学系１０は、電子を発生させる電子線源を有するとともに、高真空ポンプ１１を備え、この高真空ポンプ１１によって内部を真空状態に維持するようにしている。そして電子光学系１０の下側には真空チャンバ１４が配され、この真空チャンバ１４の内部であって底面側にステージ１５が配されている。 The present invention will be described below with reference to embodiments shown in the drawings. FIG. 1 shows a system configuration of a scanning electron microscope according to the present embodiment, and this scanning electron microscope includes an electron optical system 10. The electron optical system 10 includes an electron beam source that generates electrons, and includes a high vacuum pump 11. The inside of the electron optical system 10 is maintained in a vacuum state by the high vacuum pump 11. A vacuum chamber 14 is disposed below the electron optical system 10, and a stage 15 is disposed on the bottom side inside the vacuum chamber 14.

真空チャンバ１４の側部には搬送系１７が設けられ、真空チャンバ１４の真空を破ることなく搬送系１７から試料１６が供給され、ステージ１５上に載置されるようになっている。真空チャンバ１４は、その下部に配されたダイヤフラムポンプ１８とターボ分子ポンプ１９とによって真空吸引されて所定の真空度に維持されるようになっている。そして真空チャンバ１４が載置台２０上に載置されるとともに、とくにダイヤフラムポンプ１８とターボ分子ポンプ１９とによる振動の影響を受けないように、除振システム２１を介して支持されている。 A transport system 17 is provided on the side of the vacuum chamber 14, and the sample 16 is supplied from the transport system 17 without breaking the vacuum of the vacuum chamber 14 and is placed on the stage 15. The vacuum chamber 14 is vacuum-sucked by a diaphragm pump 18 and a turbo molecular pump 19 disposed at the lower part thereof, and is maintained at a predetermined degree of vacuum. The vacuum chamber 14 is mounted on the mounting table 20 and is supported via a vibration isolation system 21 so as not to be affected by vibrations caused by the diaphragm pump 18 and the turbo molecular pump 19 in particular.

真空チャンバ１４の側部には２次電子検出器２３が取付けられている。２次電子検出器２３は、試料１６に電子光学系１０によって電子線を照射したときに発生する２次電子の強度を検出するためのものであって、その検出出力が制御系の中の信号処理系２４に供給され、この後信号処理系２４で処理された信号が画像処理系２５に転送される。画像処理系２５は、信号処理系２４を介して取り出した２次電子の強度であって、各走査位置における試料１６の表面の２次電子の強度から画像を形成し、この画像を表示装置２６に出力する。 A secondary electron detector 23 is attached to the side of the vacuum chamber 14. The secondary electron detector 23 is for detecting the intensity of secondary electrons generated when the sample 16 is irradiated with an electron beam by the electron optical system 10, and the detection output is a signal in the control system. The signal supplied to the processing system 24 and then processed by the signal processing system 24 is transferred to the image processing system 25. The image processing system 25 forms an image from the intensity of secondary electrons taken out via the signal processing system 24, and the intensity of secondary electrons on the surface of the sample 16 at each scanning position. Output to.

制御系は、さらに高圧電源２９、レンズ制御系３０、ステージ制御系３１、真空制御系３２を備えている。高圧電源２９は、電子光学系１０の部分に高圧電源を印加するためのものである。レンズ制御系３０は、電子光学系１０内の各レンズの制御を行なう。ステージ制御系３１は、真空チャンバ１４内のステージ１５の制御を行ない、試料１６を電子光学系１０の電子線に対して所定の方向に走査させる。 The control system further includes a high voltage power supply 29, a lens control system 30, a stage control system 31, and a vacuum control system 32. The high voltage power source 29 is for applying a high voltage power source to the electron optical system 10. The lens control system 30 controls each lens in the electron optical system 10. The stage control system 31 controls the stage 15 in the vacuum chamber 14 to scan the sample 16 in a predetermined direction with respect to the electron beam of the electron optical system 10.

このような構成に係る走査型電子顕微鏡の各ユニットは、図２Ａに示す外筐３５内に収納される。なお外筐３５はその下部に４つの支持脚３６を備えるとともに、外筐３５の前面側に凹部３７が形成されている。この凹部３７には操作子３８が設けられている。そして凹部３７の上部に上記表示装置２６が取付けられている。 Each unit of the scanning electron microscope having such a configuration is housed in an outer casing 35 shown in FIG. 2A. The outer casing 35 includes four support legs 36 at a lower portion thereof, and a recess 37 is formed on the front side of the outer casing 35. An operation element 38 is provided in the recess 37. The display device 26 is attached to the upper portion of the recess 37.

外筐３５内における各ブロックの配置は、図２Ｂに示すようになっており、最上部には高圧電源２９が収納され、その下にレンズ制御系３０と信号処理系２４とが収納されている。そしてその下側には中間搬送系１７が配置されており、その下側に電子光学系１０が取付けられている。上記電子光学系１０の側部には高真空ポンプ１１が接続されている。そして電子光学系１０の下側に真空チャンバ１４が設けられている。真空チャンバ１４は、載置台２０上に載置されるとともに、載置台２０の下側に防振システム２１、ターボ分子ポンプ１９、ダイヤフラムポンプ１８が収納される構造になっている。 The arrangement of each block in the outer casing 35 is as shown in FIG. 2B. The high voltage power supply 29 is accommodated at the top, and the lens control system 30 and the signal processing system 24 are accommodated below the high voltage power supply 29. . An intermediate transport system 17 is disposed below the electron transport system 10, and an electron optical system 10 is mounted below the intermediate transport system 17. A high vacuum pump 11 is connected to the side of the electron optical system 10. A vacuum chamber 14 is provided below the electron optical system 10. The vacuum chamber 14 is mounted on the mounting table 20, and has a structure in which a vibration isolation system 21, a turbo molecular pump 19, and a diaphragm pump 18 are housed on the lower side of the mounting table 20.

次のこの走査型電子顕微鏡の電子光学系１０を真空引きするための真空装置１１について説明する。真空装置１１は、図３〜図５に示すように、ほぼ円筒状を成す外筐４２を備えている。そして外筐４２の上端側の開口部が上蓋４３によって閉塞され、外筐４２の下側の部分の開口が下蓋４４によって閉塞されるようになっている。そして、外筐４２の外側部には円形の連通孔４５が形成され、この連通孔４５に嵌合される連通管によって電子光学系１０の内部と連通されるようになっている。このような外筐内に、スパッタイオンポンプ４７とゲッタポンプ４８とが収納される。 Next, a vacuum device 11 for evacuating the electron optical system 10 of the scanning electron microscope will be described. As shown in FIGS. 3 to 5, the vacuum device 11 includes an outer casing 42 having a substantially cylindrical shape. The opening on the upper end side of the outer casing 42 is closed by the upper lid 43, and the opening of the lower portion of the outer casing 42 is closed by the lower lid 44. A circular communication hole 45 is formed on the outer side of the outer casing 42, and is communicated with the inside of the electron optical system 10 by a communication tube fitted in the communication hole 45. A sputter ion pump 47 and a getter pump 48 are accommodated in such an outer casing.

まずスパッタイオンポンプ４７について説明すると、図３〜図５に示す上蓋４３の上部には上方に突出するように突部５１が形成され、この突部５１の内側が凹部５２になっている。そして凹部５２内には、上記スパッタイオンポンプ４７が収納されている。スパッタイオンポンプ４７は、一対の円筒状陽極５３を備えている。そして円筒状陽極５３の軸線方向の両端に対向するように、チタンから成る陰極５４が配置されている。さらに陰極５４の背面側の部分には、直方体状を成す扁平な磁極５５が取付けられている。そして一対の円筒状陽極５３は取付け金具５６によって上蓋４３の内側に取付けられている。 First, the sputter ion pump 47 will be described. A protrusion 51 is formed on the upper cover 43 shown in FIGS. 3 to 5 so as to protrude upward, and a recess 52 is formed inside the protrusion 51. The sputter ion pump 47 is accommodated in the recess 52. The sputter ion pump 47 includes a pair of cylindrical anodes 53. A cathode 54 made of titanium is disposed so as to face both ends of the cylindrical anode 53 in the axial direction. Further, a flat magnetic pole 55 having a rectangular parallelepiped shape is attached to the back side of the cathode 54. The pair of cylindrical anodes 53 are attached to the inner side of the upper lid 43 by means of attachment fittings 56.

これに対してゲッタポンプ４８は、図５に示す保持体６０によって保持される。保持体６０は、外側の円筒状の金網６１と、内側の円筒状の金網６２とを同心円状に組合わせたものであって、両側の金網６１、６２間には、半径方向に所定の隙間が形成されている。そしてこの隙間の部分にペレット状のゲッタ材６３が収納保持される。また保持体６０には、その外側部に円形孔６５が形成され、この円形孔６５が、連通孔４５と整合されるようになっている。 On the other hand, the getter pump 48 is held by the holding body 60 shown in FIG. The holding body 60 is a concentric combination of an outer cylindrical wire mesh 61 and an inner cylindrical wire mesh 62, and a predetermined gap in the radial direction is provided between the metal meshes 61, 62 on both sides. Is formed. The pellet-like getter material 63 is stored and held in the gap. The holding body 60 is formed with a circular hole 65 on the outer side thereof, and the circular hole 65 is aligned with the communication hole 45.

次に以上のような構成に係る走査型電子顕微鏡の概略の動作を、図１および図２によって説明する。電子光学系１０の電子線源によって出射された電子線は、この電子光学系１０の各ユニットを通過し、対物レンズによって集束されて、ステージ１５上に載置された試料１６に照射される。ここでステージ１５がステージ制御系３１によって所定の方向に試料１６を移動させるために、対物レンズを通して照射される電子線は、ステージ１５上の試料１６に対して相対的に所定の方向に走査されることになる。そしてこのときの各走査位置における試料１６から出射される２次電子が２次電子検出器２３によって検出され、その検出出力が信号処理系２４で処理される。処理された信号が画像処理系２５に供給され、この画像処理系２５によって、各走査位置に応じた２次電子の強度から画像が形成される。画像処理系２５で形成された画像は表示装置２６によって表示される。 Next, a schematic operation of the scanning electron microscope according to the above configuration will be described with reference to FIGS. The electron beam emitted from the electron beam source of the electron optical system 10 passes through each unit of the electron optical system 10, is focused by the objective lens, and is irradiated onto the sample 16 placed on the stage 15. Here, in order for the stage 15 to move the sample 16 in a predetermined direction by the stage control system 31, the electron beam irradiated through the objective lens is scanned in a predetermined direction relative to the sample 16 on the stage 15. Will be. The secondary electrons emitted from the sample 16 at each scanning position at this time are detected by the secondary electron detector 23, and the detection output is processed by the signal processing system 24. The processed signal is supplied to the image processing system 25, and the image processing system 25 forms an image from the intensity of secondary electrons corresponding to each scanning position. An image formed by the image processing system 25 is displayed on the display device 26.

次にこのような走査型電子顕微鏡の電子光学系１０および真空チャンバ１４の真空動作について説明する。まず全体的な真空動作について説明すると、電子光学系１０と真空チャンバ１４との間に設けられているシャッタバルブ（図示せず）を開放した状態で、載置台２０の下側に配置されているダイヤフラムポンプ１８とターボ電子ポンプ１９とによって真空チャンバ１４内を真空引きする。するとこの真空チャンバ１４と連通する電子光学系１０の内部も真空吸引され、いわゆる粗引きが行なわれる。 Next, the vacuum operation of the electron optical system 10 and the vacuum chamber 14 of such a scanning electron microscope will be described. First, the overall vacuum operation will be described. The shutter valve (not shown) provided between the electron optical system 10 and the vacuum chamber 14 is opened, and is disposed below the mounting table 20. The inside of the vacuum chamber 14 is evacuated by the diaphragm pump 18 and the turbo electronic pump 19. Then, the inside of the electron optical system 10 communicating with the vacuum chamber 14 is also vacuumed, so-called roughing is performed.

電子光学系１０および真空チャンバ１４の真空度が１０^−４Ｐａ程度になった段階で、電子光学系１０と真空チャンバ１４との間のシャッタバルブを閉じる。そしてこの後は、真空装置１１のみによって、電子光学系１０の真空引きを行なう。この真空引きの動作は、ゲッタポンプ４８を４００℃に加熱し、これによってゲッタポンプ４８のゲッタ材６３を活性化する。これによってゲッタポンプ４８は作動状態となる。さらに真空装置１１を構成するスパッタイオンポンプ４７を稼動し、電子光学系１０の筐体内に浮遊する気体分子を吸着除去する。 When the degree of vacuum of the electron optical system 10 and the vacuum chamber 14 is about 10 ⁻⁴ Pa, the shutter valve between the electron optical system 10 and the vacuum chamber 14 is closed. After that, the electron optical system 10 is evacuated only by the vacuum device 11. In this vacuuming operation, the getter pump 48 is heated to 400 ° C., thereby activating the getter material 63 of the getter pump 48. As a result, the getter pump 48 is activated. Further, the sputter ion pump 47 constituting the vacuum device 11 is operated to adsorb and remove gas molecules floating in the housing of the electron optical system 10.

次にスパッタイオンポンプ４７による排気の機構を説明すると、円筒状陽極５３に対する電圧の印加に伴って生ずる放電によって図７Ａに示すようにイオンが生成される。そして化学的に極めて活性な材料であるチタンで作られた陰極５４のイオンによるスパッタが行なわれ、このスパッタされた金属によるガスの吸着によって、内部空間に浮遊する気体分子が除去される。 Next, the exhaust mechanism by the sputter ion pump 47 will be described. As shown in FIG. 7A, ions are generated by the discharge generated in response to the voltage application to the cylindrical anode 53. Sputtering is performed by ions of the cathode 54 made of titanium, which is a chemically extremely active material, and gas molecules floating in the internal space are removed by adsorption of the gas by the sputtered metal.

上記スパッタイオンポンプ４７の排気動作を助けるゲッタポンプ４８は、ペレット状のゲッタ材６３による活性ガスの吸着を用いるものである。ゲッタ材６３は、パナジウム、ジルコニア、鉄の合金から構成されており、活性合金であって、昇温による活性化で、表面の不活性層を内部拡散させ、周囲の各種の活性ガスを吸着するようにしたものである。ここで吸着されたガスは、合金と化学結合しており、飽和してもまた再活性することにより何回も再活性が可能になっている。吸着されるガスは、ＣＯ、ＣＯ_２、Ｏ_２、Ｎ_２、Ｈ_２、Ｈ_２Ｏ等のガスである。 The getter pump 48 that assists the exhaust operation of the sputter ion pump 47 uses adsorption of an active gas by a pellet-like getter material 63. The getter material 63 is composed of an alloy of panadium, zirconia, and iron, and is an active alloy. When activated by a temperature rise, the surface inactive layer is internally diffused to adsorb various active gases around it. It is what I did. The gas adsorbed here is chemically bonded to the alloy and can be reactivated many times by being reactivated even when saturated. The gas to be adsorbed is a gas such as CO, CO ₂ , O ₂ , N ₂ , H ₂ , and H ₂ O.

このように本実施の形態の電子光学系１０の真空装置１１は、より小型化されたスパッタイオンポンプ４７とゲッタポンプ４８との組合わせから構成されているために、高い排気速度と到達真空度とを同時に達成するようにしている。すなわちスパッタイオンポンプ４７を小型化すると、排気速度と到達真空度がともに低下する。このような排気速度や到達真空度の低下を、併用するゲッタポンプ４８によって補うことが可能になり、小型でありながらしかも排気性能を高く維持することが可能になる。 As described above, the vacuum device 11 of the electron optical system 10 according to the present embodiment is composed of a combination of the sputter ion pump 47 and the getter pump 48 which are further miniaturized. To achieve at the same time. That is, when the sputter ion pump 47 is downsized, both the exhaust speed and the ultimate vacuum are lowered. Such a decrease in exhaust speed and ultimate vacuum can be compensated for by the combined getter pump 48, and it is possible to maintain high exhaust performance while being small.

以上本願発明を図示の実施の形態によって説明したが、本願発明は上記実施の形態によって限定されることなく、本願発明の技術的思想の範囲内において各種の変更が可能である。例えば上記実施の形態は、半導体ウエハ上に形成されるパターンの幅等を測定するための測長用の顕微鏡として用いるものであるが、本願発明に係る走査型電子顕微鏡は、その他各種の用途に広く利用することが可能な走査型電子顕微鏡に利用することができる。またスパッタイオンポンプ４７とゲッタポンプ４８との組合わせから成る真空装置１１についても、上記実施の形態および図面に示されたものに限定されることなく、各種の設計変更が可能である。 Although the present invention has been described above with reference to the illustrated embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention. For example, although the above embodiment is used as a length measuring microscope for measuring the width of a pattern formed on a semiconductor wafer, the scanning electron microscope according to the present invention is used for various other purposes. It can be used for a scanning electron microscope that can be widely used. Further, the vacuum apparatus 11 including the combination of the sputter ion pump 47 and the getter pump 48 is not limited to the one shown in the embodiment and the drawings, and various design changes can be made.

本願発明は、測長用顕微鏡、また各種の試料の拡大画像を得るための走査型電子顕微鏡として広く利用することが可能である。 The present invention can be widely used as a measuring microscope and a scanning electron microscope for obtaining enlarged images of various samples.

１０電子光学系
１１真空装置
１４真空チャンバ
１５ステージ
１６試料
１７搬送系
１８ダイヤフラムポンプ
１９ターボ分子ポンプ
２０載置台
２１除振システム
２３２次電子検出器
２４信号処理系
２５画像処理系
２６表示装置
２９高圧電源
３０レンズ制御系
３１ステージ制御系
３２真空制御系
３５外筐
３６支持脚
３７凹部
３８操作子
４２外筐
４３上蓋
４４下蓋
４５連通孔
４７スパッタイオンポンプ
４８ゲッタポンプ
５１突部
５２凹部
５３円筒状陽極
５４陰極（チタン）
５５磁極
５６取付け金具
６０保持体
６１金網（外）
６２金網（内）
６３ゲッタ材（ペレット）
６５円形孔 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Electro-optical system 11 Vacuum apparatus 14 Vacuum chamber 15 Stage 16 Sample 17 Conveyance system 18 Diaphragm pump 19 Turbo molecular pump 20 Mounting stand 21 Vibration isolation system 23 Secondary electron detector 24 Signal processing system 25 Image processing system 26 Display apparatus 29 High pressure Power supply 30 Lens control system 31 Stage control system 32 Vacuum control system 35 Outer casing 36 Support leg 37 Concavity 38 Operating element 42 Outer casing 43 Upper lid 44 Lower lid 45 Communication hole 47 Sputter ion pump 48 Getter pump 51 Protrusion 52 Concavity 53 Cylindrical anode 54 Cathode (Titanium)
55 Magnetic pole 56 Mounting bracket 60 Holder 61 Wire mesh (outside)
62 Wire mesh (inside)
63 Getter material (pellet)
65 circular holes

Claims

電子線を試料に対して相対的に走査しながら照射し、前記試料からの２次電子を検出器によって検出し、走査位置に対する前記２次電子の検出出力から画像を形成するようにした走査型電子顕微鏡において、
前記電子線を発射する電子光学系の内部を真空にするための真空装置をスパッタイオンポンプとゲッタポンプとの組合せから構成し，前記スパッタイオンポンプが、スパッタで生じた金属がガスを吸着して気体を空間からなくすポンプであり，前記ゲッタポンプが気体分子と反応して化合物となる物質を筐体内に配したポンプであり，前記真空装置が筒状の筐体を有し、該筐体の軸線方向の一端の蓋体内に前記スパッタイオンポンプが組込まれている走査型電子顕微鏡。A scanning type in which an electron beam is irradiated while scanning relative to a sample, secondary electrons from the sample are detected by a detector, and an image is formed from the detection output of the secondary electrons at a scanning position. In electron microscope,
A vacuum device for evacuating the inside of the electron optical system that emits the electron beam is composed of a combination of a sputter ion pump and a getter pump, and the sputter ion pump absorbs the gas by the gas generated by the sputter. The getter pump is a pump in which a substance that reacts with gas molecules to form a compound is disposed in a casing, and the vacuum device has a cylindrical casing, and the axial direction of the casing A scanning electron microscope in which the sputter ion pump is incorporated in a lid body at one end of the scanning electron microscope.

前記スパッタイオンポンプが、互いに対向して配される両側のチタン製の陰極間に複数の円筒状の陽極を配したポンプである請求項１に記載の走査型電子顕微鏡。The scanning electron microscope according to claim 1 , wherein the sputter ion pump is a pump in which a plurality of cylindrical anodes are arranged between titanium cathodes on both sides arranged to face each other .

前記ゲッタポンプの気体分子と反応して化合物となる物質が、バナジウムとジルコニアと鉄の合金である請求項１に記載の走査型電子顕微鏡。The scanning electron microscope according to claim 1 , wherein the substance that reacts with gas molecules of the getter pump to form a compound is an alloy of vanadium, zirconia, and iron .

前記筐体の内側に金網製の２重の筒体が配され、該２重の筒体の間にペレット状に成形された前記気体分子と反応して化合物となる物質が収納されている請求項１に記載の走査型電子顕微鏡。 A double cylinder made of wire mesh is arranged inside the casing, and a substance that reacts with the gas molecules formed into pellets and becomes a compound is accommodated between the double cylinders. Item 2. A scanning electron microscope according to Item 1 .