(57)【要約】【課題】  本発明は、ガス導入やヒーター電源等を用いることなく、偏向器を清浄化することを目的とする静電偏向器、及び当該静電偏向器を備えた荷電粒子線装置の提供を目的とする。【解決手段】  上記目的を達成するために本発明では、荷電粒子ビームを偏向するための電圧が印加される少なくとも２つの電極（１、２）を含む静電偏向器、或いは当該静電偏向器を備えた荷電粒子線装置であって、前記２つの電極間の接続と非接続を切り替える接続機構（５）と、当該接続機構によって前記２つの電極が接続された状態で、前記２つの電極に電流を流すための電源が接続される供給端子（３、４）を備えた静電偏向器、或いは荷電粒子線装置を提案する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビームを偏向するための電圧が印加される少なくとも２つの電極を含む静電偏向器において、
前記２つの電極間の接続と非接続を切り替える接続機構と、当該接続機構によって前記２つの電極が接続された状態で、前記２つの電極に電流を流すための電源が接続される供給端子を備えたことを特徴とする静電偏向器。
【請求項２】
請求項１において、
前記静電偏向器は前記荷電粒子ビーム光軸を対称軸とする２つの偏向器を一対とする偏向器の組を複数備え、当該偏向器の組毎に、前記２つの電極に電流を流すことを特徴とする静電偏向器。
【請求項３】
請求項１において、
前記電極の前記荷電粒子ビーム光軸とは反対の面側に、前記電極よりも抵抗の高い電熱板を備え、前記２つの電極が接続された状態で、前記電流が流されたときに、併せて前記電熱板に電流を流すことを特徴とする静電偏向器。
【請求項４】
荷電粒子源から放出されたビームを偏向するための少なくとも２つの電極を含む偏向器と、前記ビーム光軸から前記ビームを離軸させるブランキング偏向器を備えた荷電粒子線装置において、
前記ブランキング偏向器によるブランキングが行われているときに、前記前記２つの電極を導通させ、当該２つの電極が導通した状態で、前記２つの電極に電流を流す制御装置を備えた荷電粒子線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電偏向器及び静電偏向器を備えた荷電粒子線装置に係り、特に、偏向電極のクリーニング機能を備えた静電偏向器及び荷電粒子線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査電子顕微鏡等の荷電粒子ビーム装置において、試料に電子線が照射されると装置内部にガスが発生することがある。このガスは装置内部の構造物に付着するとコンタミネーションとなる。このコンタミネーションは帯電してチャージアップすると、電子ビームの軌道に影響を与える。特に電子ビームの軌道を制御する偏向器電極などに付着した場合、ビームドリフトの原因となり偏向精度に悪影響を与える。そのため偏向器電極に付着したコンタミネーションを除去する必要がある。方法としては、例えば特許文献１に記載されているように電極周囲に反応性ガスを導入してコンタミネーションを除去する提案がされている。また特許文献２では電極周囲にヒーターを設けて加熱することでコンタミネーションを蒸発除去する提案がされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２３１１７０号公報
【特許文献２】特開平１１−１６２３８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１や特許文献２に開示の手法によれば、偏向器に付着したコンタミネーションを除去することができるが、反応ガス導入のために高価で大掛かりな設備を用意したり、偏向器電極を加熱するために別途ヒーターや電源を用意する必要があり、設備や構成の大幅な変更を要する。このため装置が大規模となり、またコスト高となる。
【０００５】
以下に、ガス導入やヒーター電源等、偏向器によるビーム偏向に直接用いられることのない構成を用いなくても、偏向器の清浄化を可能とすることを目的とする静電偏向器、及び当該静電偏向器を備えた荷電粒子線装置を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための一態様として、荷電粒子ビームを偏向するための電圧が印加される少なくとも２つの電極を含む静電偏向器、或いは当該静電偏向器を備えた荷電粒子線装置であって、前記２つの電極間の接続と非接続を切り替える接続機構と、当該接続機構によって前記２つの電極が接続された状態で、前記２つの電極に電流を流すための電源が接続される供給端子を備えた静電偏向器、或いは荷電粒子線装置を提案する。
【発明の効果】
【０００７】
上記構成によれば、簡単な構成で静電偏向器の清浄化を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】静電偏向器の構成を示す図。
【図２】静電偏向器に接続される回路構成の一例を示す図。
【図３】ビームを偏向する際の回路の接続状態を示す図。
【図４】コンタミネーションを除去するときの回路の接続状態を示す図。
【図５】ブランキングに連動してコンタミネーション除去を行うときの供給信号のタイミングチャートを示す。
【図６】一対の電極の組が複数ある偏向器の回路構成の一例を示す図。
【図７】電熱板を含む清浄機構の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
荷電粒子ビームを走査する偏向器、荷電粒子ビームの走査領域の位置をシフトさせる視野移動用偏向器、軸調整に用いられるアライメント用の偏向器、収差補正器に含まれる偏向器等、荷電粒子線装置の内部には様々な偏向器が用いられている。このような偏向器にコンタミネーションが付着すると、偏向精度が低下し、本来の性能を発揮できない場合がある。例えば走査用偏向器にコンタミネーションが付着すると、ビームドリフトが発生することがある。高精度な偏向のためにはコンタミネーションを除去、或いは抑制する必要がある。
【００１０】
以下に説明する実施例では、静電偏向電極同士を接続することで、電流を流し発熱させる機能を備えた荷電粒子線装置について説明する。このような機能を備えた偏向器、或いは荷電粒子線装置によれば、偏向器電極のコンタミネーションの除去が可能となる。既存の電極同士を接続するだけでコンタミネーション除去効果が期待できる。さらに、それぞれの電極に流れる電流が等しいので発熱量も等しくなり、均一にコンタミネーションを除去することができる。また発熱量が等しいので電極の熱膨張が対称になり、これによるビームドリフトを抑えることができる。以下、コンタミネーション除去機能を備えた荷電粒子線装置について、図面を用いて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は静電偏向器の構成図である。全体の構成は、静電偏向電極の本体である電極１および電極２、電源供給端子３および電源供給端子４、静電偏向電極同士を接続する接続機構５から成る。また、このような静電偏向器は、荷電粒子線装置内にて走査偏向器、視野移動用偏向器、アライナー、収差補正器等に採用される。荷電粒子線の一種である走査電子顕微鏡には、電子源、当該電子源から電子を引き出すための引き出し電極、引き出された電子を加速する加速電極、加速された電子ビームを集束するレンズ等が備えられている。電子ビームは静電偏向器等によって試料上を一次元的、或いは二次元的に走査され、電子ビームの走査によって得られた電子は、検出器によって検出される。検出信号は、走査偏向器に供給される走査信号に同期した表示装置の輝度信号に変換することによって、画像信号を生成する。走査電子顕微鏡には、検出信号を画像化する画像処理装置が備えられている。また、上記光学素子の他に、走査電子顕微鏡には、電子ビームをビームの理想光軸から離軸させることによって、電子源からビームを照射した状態で、ビームの試料への到達を制限するブランキング電極（ブランキング偏向器）が備えられている。走査電子顕微鏡の光学素子、及び関連する回路は、図示しない制御装置によって制御される。制御内容は後述する。
【００１２】
電極１と電源供給端子３は電気的に接続される。同様に電極２と電源供給端子４は電気的に接続される。また電極１と電極２は接続機構５を介して電気的に接続される。この状態で電源供給端子４の電圧よりも電源供給端子３の電圧を高く設定することで、電極１、接続機構５、電極２を通る電流６が流れる。このとき図１における電気的な接続について回路図を用いて図２に示す。電極１および電極２が持つ抵抗値をＲ、電流６の電流値をＩとしたとき、電極１および電極２はそれぞれＩ２Ｒ（Ｗ）の電力により発熱する。この発熱により電極１および電極２に付着しているコンタミネーションを除去するとともに、新たなコンタミネーションの付着を抑制する。
【００１３】
図１に例示するように電極１、電極２、電源供給端子３、電源供給端子４に加え、静電偏向器の新たな構成要件として、接続機構５を設けることによって、新たにヒーターや電源などを設けることなく、コンタミネーション除去を行うことができる。
【００１４】
図１のように電極同士を電気的に接続する構成とすることで電極１および電極２には等しく電流６が流れるので、電極１および電極２のそれぞれの発熱量が等しくなる特徴がある。これにより第一に、電極１および電極２のコンタミネーション除去を対称に行うことができる。第二に、電極１および電極２の熱膨張が均一になるので、電極の変形により生じるビームドリフト等の影響を抑えることができる。
【００１５】
なお電極１に対して電源供給端子３および接続機構５を電気的に接続する際は、電極１と電源供給端子３との接続点と、電極１と接続機構５との接続点とをできるだけ離して設けることが望ましい。これにより電極１が持つ抵抗値Ｒが大きくなるので、発熱によるコンタミネーション除去効果が最大限期待できる。言うまでもなく、電極２に対して電源供給端子４および接続機構５を電気的に接続する際も同様である。
【実施例２】
【００１６】
電極同士の導通、非導通を切り替える機能を有する実施例について図３、図４、図５を用いて説明する。
【００１７】
図３および図４は静電偏向器の構成である。全体の構成は基本的に図１と同様で、静電偏向電極の本体である電極１および電極２、電源供給端子３および電源供給端子４から成る。ただし電極１と電極２は任意に切り替え可能なスイッチ７を介して電気的に接続される。また図３および図４には電極１および２を上方から見た様子も合わせて描写する。
【００１８】
図３ではスイッチ７がオープンである。このとき電極１と電極２の間には電気的な接続がないので、この間に電流は流れない。この状態を第一のモードと呼ぶこととする。第一のモードでは電極１に対して電源供給端子３から、電極２に対して電源供給端子４から、それぞれ電位が与えられる。このとき電極１と電極２の間の空間には電界８が生じる。この電界８によって電子ビームの軌道を変化させることで、電極１および電極２は静電偏向器としての機能を発揮する。
【００１９】
図４ではスイッチ７がクローズである。このとき電極１と電極２は電気的に接続されるので、電流６が流れる。この状態を第二のモードと呼ぶこととする。第二のモードでは実施例１で説明したように、電極１および電極２が発熱することでコンタミネーション除去機能を発揮する。
【００２０】
しかしながら、電極１および電極２に電流６が流れることで、電極１周辺に磁界９が、電極２周辺に磁界１０が発生する。これらの磁界は電極を上方から見たとき、例えば図４のように電極１には紙面表から裏へ電流６が流れているとすると、電極１周辺には時計回りの磁界９が発生する。このとき電極２には紙面裏から表へ電流６が流れるので、電極２周辺には反時計回りの磁界１０が発生する。つまり磁界９および磁界１０は、電極１と電極２の間の空間において強めあう向きに発生する。この状態で電子ビームが電極間を通過すると、磁界９および磁界１０による力を受けて、電子ビームの軌道が予期せぬ変化をしてしまう。この現象は高精度な静電偏向を行ううえで障害となるので、通常の静電偏向を行う第一のモードと、コンタミ除去を行う第二のモードを切り替えながら運用するのが望ましい。
【００２１】
第一のモードと第二のモードを切り替えながら運用するためのタイミングチャートを図５に示す。図５では一例として、ＳＥＭ像のスキャンを停止している状態から、スキャンを行い、再びスキャンを停止するまでの流れを取り上げている。図５のグラフは、スキャンの開始・終了タイミングを指示するシグナル波形２３、電子ビームを撮像領域へ照射するかどうかを選択するブランキング電圧波形２４、電子ビームを走査するスキャン電圧波形２５、スイッチ７のオープン・クローズを切り替えるためのスイッチ信号波形２６をそれぞれ示している。これらは横軸に共通の時間軸を持つ。縦軸はそれぞれスケールが異なる電圧軸を持つ。
【００２２】
はじめに、それぞれの波形単体について説明する。シグナル波形２３は、スキャンの開始・終了のタイミングを指示する信号の時間波形を示している。電圧値は最初y１６の位置にある。時刻t１１で電圧y１５まで立ち上がり時刻t１２で電圧y１６まで立ち下がる第一のパルス信号と、時刻t１３で電圧y１５まで立ち上がり時刻t１４で電圧y１６まで立ち下がる第二のパルス信号で構成されている。
【００２３】
ブランキング電圧波形２４の電圧値は最初y１７の位置にある。時刻t１２でy１８まで立ち下がり時刻t１４でy１７まで立ち上がる。電圧がy１７にあるときはブランキング電極に電圧が印加されていることを意味し、電子ビームの軌道を変化させ電子ビームを撮像領域に照射しない。電圧がy１８にあるときはブランキング電極に電圧が印加されていないことを意味し、電子ビームの軌道を変化させない。
【００２４】
スキャン電圧波形２５の電圧値は最初y２０の位置にある。時刻１２以降はノコギリ波状の波形で電圧y１９まで立ち上がってはy２０まで立ち下がる挙動を繰り返す。時刻t１４以降は電圧y２０を維持する。時刻t１２からt１４までのノコギリ波は電子ビームを走査するためであり、この間はスキャン中である。
【００２５】
スイッチ信号波形２６の電圧値は最初y２１の位置にある。時刻t１２でy２２まで立ち下がり時刻t１４でy２１まで立ち上がる。電圧がy２１にあるときはスイッチ７がクローズであり、静電偏向器がコンタミ除去を行う第二のモードであることを意味する。電圧がy２２にあるときはスイッチ７がオープンであり、静電偏向器が通常の静電偏向を行う第一のモードであることを意味する。
【００２６】
次に、各々の動作の関連性について説明する。t１２まではスキャン停止中なので静電偏向器が第二のモードであっても偏向精度に影響はない。t１２でシグナル波形２３が立ち下がったことをトリガーとして、ブランキング電圧波形２４が立ち下がりスキャン電圧波形２５が動き始めることでスキャンを行う。このときは偏向精度の悪化を防ぐために、シグナル波形２３の立ち下がりもしくはブランキング電圧波形２４の立ち下がりをトリガーとしてスイッチ信号波形２７をＯＦＦし、静電偏向器を第一のモードとする。t１４でシグナル波形２３が立ち下がったことをトリガーとして、ブランキング電圧波形２４が立ち上がり、スキャン電圧波形２５が動作をやめることでスキャンを停止する。
【００２７】
このときはコンタミネーション除去を行うために、シグナル波形２３の立ち下がりもしくはブランキング電圧波形２４の立ち上がりをトリガーとしてスイッチ信号波形２７をＯＮし、静電偏向器を第二のモードとする。以上のようなシーケンスで静電偏向器の第一のモードと第二のモードを切り替えながら運用することで、高精度な静電偏向とコンタミネーション除去機能を両立することができる。
【００２８】
なおシグナル波形２３のトリガーを立ち上がりとするか立ち下がりとするかは回路構成で変更可能である。またスイッチ信号波形２６が電圧y２１にあるときとy２２にあるときのどちらをスイッチ７のオープンとクローズに対応させるかは回路構成で変更可能である。
【実施例３】
【００２９】
静電偏向電極が２組以上ある場合の接続において、互いに対応する１対の電極同士を接続する実施例について説明する。
【００３０】
例として図６には電極が４枚ある場合の構成を示す。電極１および電極２は向かい合って配置され、互いに対応する１対の偏向電極である。これらはスイッチ７を介して電気的に接続される。また電極２７および電極２８は向かい合って配置され、かつ電極２７および電極２８によって生じる電界の向きが電極１および電極２によって生じる電界の向きと異なるように配置されている。電極２７および電極２８はスイッチ２９を介して電気的に接続される。
【００３１】
１対の偏向電極を用いて均一な電界を作りたいとき、通常は互いの電極形状を完全に一致させる必要がある。図６で言えば、電極１と電極２の形状は一致させる必要があり、また電極２７と電極２８の形状は一致させる必要がある。そして用途にもよるが、電極１と電極２に対して電極２７と電極２８の形状は必ずしも一致させる必要はない。ここで、互いに対応する電極の発熱量を一定にし、コンタミネーションを均一に除去するという観点から、抵抗値および熱容量が等しい電極１と電極２とを接続、電極２７と電極２８とを接続する必要がある。
【００３２】
電極の数が図６の例より多い場合でも同様に、互いに向かい合って対応する電極の組み合わせ同士を接続して電流を流すことで、電極の発熱量を一定にし、コンタミネーションを均一に除去することが可能となる。
【実施例４】
【００３３】
静電偏向器の電極同士そのものを接続するだけでなく、電極裏面に電極よりも抵抗値の高い電熱板を設けて電熱板同士を接続して電流を導通させることで、より大きな発熱を生み出しコンタミネーション除去効果を大きくする実施例について説明する。
【００３４】
図７は図２の回路図に加えて電極１の裏面に電熱板３０を、電極２の裏面に電熱板３１を設けた例である。電熱板３０と電熱板３１はスイッチ３４を介して電気的に接続される。この状態でスイッチ７をクローズすると、電極１および電極２には電流３２が流れるので、それぞれの電極は自身の抵抗値Ｒ１によりＩ１２Ｒ１ （Ｗ）の電力で発熱する。またスイッチ３４をクローズすると、電熱板３０および電熱板３１には電流３３が流れるので、それぞれの電熱板は自身の抵抗値Ｒ２によりＩ２２Ｒ２（Ｗ）の電力で発熱する。電熱板３０および電熱板３１の発熱を電極に完全に伝えることは困難とはいえ、電極単体で発熱するよりも大きな温度上昇が期待できるので、コンタミネーション除去機能が強化される。
【００３５】
電熱板同士を電気的に接続する構成とすることで電熱板３０および電熱板３１には等しく電流３３が流れるので、電熱板３０および電熱板３１のそれぞれの発熱量が等しくなる特徴がある。これにより第一に、電極１および電極２のコンタミネーション除去を対称に行うことができる。第二に、電極１および電極２の熱膨張が均一になるので、電極の変形により生じるビームドリフト等の影響を抑えることができる。
【００３６】
なおスイッチ７とスイッチ３４は必ずしも同時に動作させる必要はない。
【符号の説明】
【００３７】
１：電極、２：電極、３：電源供給端子、４：電源供給端子、５：接続機構、６：電流、７：スイッチ、８：電界、９：磁界、１０：磁界、t１１：時刻、t１２：時刻、t１３：時刻、t１４：時刻、y１５：電圧、y１６：電圧、y１７：電圧、y１８：電圧、y１９：電圧、y２０：電圧、y２１：電圧、y２２：電圧、２３：シグナル波形、２４：ブランキング電圧波形、２５：スキャン電圧波形、２６：スイッチ信号波形、２７：電極、２８：電極、２９：スイッチ、３０：電熱板、３１：電熱板、３２：電流、３３：電流、３４：スイッチ
【図１】
2018018686.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2018018686.tif 000008
【図７】
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