(57)【要約】【課題】絞り装置の交換や洗浄を必要とせず、絞り装置のカーボン等のコンタミネーションを除去することができるようにする。【解決手段】荷電粒子ビーム装置の内部に設けられた絞り装置に付着するカーボン等のコンタミネーションを除去するために、絞り装置にフッ素化合物系ガスを注ぐ。それにより、絞り装置に付着したコンタミネーションを除去する。【選択図】図１
2008091270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビーム装置の内部に設けられた絞り装置に付着するカーボン等のコンタミネーションを除去するために、絞り装置にフッ素化合物系ガスを注いで、絞り装置に付着したコンタミネーションを除去することを特徴とする、荷電粒子ビーム装置の絞り装置のコンタミネーション除去方法。
【請求項２】
荷電粒子ビーム装置の内部に設けられた絞り装置に付着するカーボン等のコンタミネーションを除去するために、絞り装置にフッ素化合物系ガスを注ぐとともに、絞り装置を加熱して、コンタミネーションを除去することを特徴とする荷電粒子ビーム装置の絞り装置のコンタミネーション除去方法。
【請求項３】
荷電粒子ビーム装置の内部に設けられた絞り装置にカーボン等のコンタミネーションが付着することを予防するために、絞り装置にフッ素化合物系ガスを注いで、絞り装置にフッ素化合物のコーティングを形成し、絞り装置にコンタミネーションが直接付着しないようにしてコンタミネーションを除去することを特徴とする荷電粒子ビーム装置の絞り装置のコンタミネーション除去方法。
【請求項４】
請求項１、２、３のいずれか１項に記載の荷電粒子ビーム装置内の絞り装置のコンタミネーション除去方法において、
前記フッ素化合物系のガスは、ＨＦ、ＣｌＦ３、ＮＦ３、ＳｉＦ４、ＷＦ６、又はＸｅＦ２であることを特徴とする、荷電粒子ビーム装置の絞り装置のコンタミネーション除去方法。
【請求項５】
請求項２に記載の荷電粒子ビーム装置の絞り装置のコンタミネーション除去方法において、
前記絞り装置の加熱方法は、光を絞り装置に照射し吸収させ、熱を発生させることを特徴とする、荷電粒子ビーム装置の絞り装置のコンタミネーション除去方法。
【請求項６】
請求項３に記載の荷電粒子ビーム装置の絞り装置のコンタミネーション除去方法において、絞り装置にコーティングするフッ素化合物は、ＨＦ、ＣｌＦ３、ＮＦ３、ＳｉＦ４、ＷＦ６、又はＸｅＦ２であることを特徴とする荷電粒子ビーム装置の絞り装置のコンタミネーション除去方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の荷電粒子ビーム装置の絞り装置のコンタミネーション除去方法において、荷電粒子ビーム装置の内部をフッ素化合物系のガスで複数回パージしてコンタミネーションを除去することを特徴とする荷電粒子ビーム装置の絞り装置のコンタミネーション除去方法。
【請求項８】
荷電粒子ビーム装置の内部に設けられた絞り装置に付着するカーボン等のコンタミネーションを除去するために、荷電粒子ビーム装置の内部にフッ素化合物系ガスを供給するガス供給手段を設け、絞り装置にフッ素化合物系ガスを注いで、絞り装置のコンタミネーションを除去することを特徴とする、荷電粒子ビーム装置の絞り装置のコンタミネーション除去装置。
【請求項９】
請求項８に記載の荷電粒子ビーム装置の絞り装置のコンタミネーション除去装置において、絞り装置に光を照射する光照射手段を設け、絞り装置を加熱し、絞り装置のコンタミネーションを除去することを特徴とする、荷電粒子ビーム装置の絞り装置のコンタミネーション除去装置。
【請求項１０】
荷電粒子ビーム装置の内部に設けられた絞り装置にカーボン等のコンタミネーションが付着するのを予防するために、荷電粒子ビーム装置の内部にフッ素化合物系ガスを供給するガス供給手段を設け、絞り装置にフッ素化合物系ガスを注いで、絞り装置にフッ素化合物のコーティングを形成して、絞り装置へのコンタミネーションを除去することを特徴とする荷電粒子ビーム装置の絞り装置のコンタミネーション除去装置。
【請求項１１】
請求項８又は９に記載の荷電粒子ビーム装置の絞り装置のコンタミネーション除去装置において、
前記フッ素化合物系のガスは、ＨＦ、ＣｌＦ３、ＮＦ３、ＳｉＦ４、ＷＦ６、又はＸｅＦ２であることを特徴とする、荷電粒子ビーム装置の絞り装置のコンタミネーション除去装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載の、荷電粒子ビーム装置の絞り装置のコンタミネーション除去装置において、
絞り装置にコーティングするフッ素化合物は、ＳｉＦ４又はＷＦ６であることを特徴とする荷電粒子ビーム装置の絞り装置のコンタミネーション除去装置。
【請求項１３】
請求項８〜１２のいずれか１項に記載の荷電粒子ビーム装置の絞り装置のコンタミネーション除去装置において、フッ素化合物系のガスを導入するガス導入装置を有し、荷電粒子ビーム装置内部をフッ素化合物系のガスで複数回パージすることを特徴とする荷電粒子ビーム装置の絞り装置のコンタミネーション除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査型又は透過型電子顕微鏡、半導体検査装置、電子ビーム描画装置、半導体製造装置等の荷電粒子ビーム装置において、電子ビーム等の荷電粒子ビーム照射により絞り装置を汚染するカーボン等のコンタネーションを除去する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査型又は透過型電子顕微鏡、半導体検査装置、電子ビーム描画装置、半導体製造装置等の荷電粒子ビーム装置において、真空装置である試料室（真空チャンバー)内部で炭化水素系の物質が電子ビームによって分解されて装置内の試料、試料ステージ、絞り装置などに堆積する。これは、一般にコンタミネーションと呼ばれている。
【０００３】
荷電粒子ビームを用いた荷電粒子ビーム装置において、電子線等の荷電粒子ビーム照射による試料上のコンタミネーションが課題になっている。例えば、可動絞り装置などの絞り装置の開口部周縁にコンタミネーションが付着してしまう。とくに、開口部周縁に不均一にコンタミネーションが付着している場合には、チャージアップ（帯電）が発生して、電子ビーム等の荷電粒子ビームの形状などが変化してしまう可能性がある。
【０００４】
そこで、定期的に絞り装置を交換したり、例えば特許文献１や特許文献２に示すように、加熱して洗浄したり、特許文献３の段落００１９〜００２０に示すように、液体窒素により冷却された冷却プレートを絞り装置の周辺に配置し、トラップ部として機能させ、絞り装置の開口部周辺の残留ガスを除去してコンタミネーションをトラップしていた。
【０００５】
また、例えば、特許文献４に示すように、大気中の酸素を、プラズマにより活性酸素にして試料室に導入し、試料室の内壁、ステージ部材、そして試料表面自体に付着している炭化水素系と活性酸素との化学作用を起こさせ、ＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２０を生成させて、真空排気することによって、コンタミネーションを除去できる技術もある。
【０００６】
また、例えば特許文献５に示すように、大気雰囲気と接続・隔離が選択できる試料交換室と、試料交換室と接続・隔離が選択でき、試料の測長、加工、分析、観察等を行うための試料室とも接続・隔離が選択できる試料交換室を備え、それぞれの試料交換室の内部の真空引きを行える手段を備えた電子顕微鏡などが公知である。試料交換室内にガス導入手段によりガスを導入し、特許文献５の段落００７９に示すように、ガスの具体例として、コンタミネーションの原因となるハイドロカーボンを含み、比較的質量の大きいガス（特許文献５の段落００７６参照）がＣの場合は、コンタミネーション低減のためのガスはＣよりも質量の小さいＨ、Ｈｅ、Ｂ等があり、ガスがＣｍＨｎ（ｍ、ｎは自然数）の場合は、ガスはさらに多くの種類のガスが考えられ、例えば、Ｈ、Ｂ、Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｆ等がある。このガスは、理想的には、他の物質と反応しにくい不活性ガス（Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｒｎ）が望ましい旨記載されている。
【０００７】
また、特許文献６の段落００１８の後段、特許文献７の段落００１０に示すように、窒素ガス、ヘリウムガス等の不活性ガスを用いてコンタミネーションを低減させる技術もある。
【０００８】
また、例えば特許文献８の段落０００８や００１９に示すように、半導体製造装置において、反応室の大気開放時における汚染防止を図るために、反応室に処理残留物を稀釈するための例えば窒素ガスを室内に供給する技術が公知である。
【０００９】
また、例えば特許文献９の特許請求の範囲、実施例の説明（とくに特許文献９の第２頁右上欄第６行〜同文献同頁左下欄第１１行、第２図参照）に示すように、絞り装置の絞り板表面に導電性を与える目的で絞り板に白金、白金−パラジウム、金、金−パラジウムなどの貴金属薄膜をイオンスパッタコーティング等により形成する技術も公知である。
【００１０】
同様に、特許文献１０においても、絞り板に導電性物質、金をイオンコーティングし、汚れた絞り板を完全な状態にクリーニングすることができる技術も知られている。
【００１１】
さらに、例えば特許文献１１の特許請求の範囲、段落００１２〜００１６に示すように、絞りプレートに導電性の良好な四酸化オスミウムなどのアモルファス薄膜をコーティングする旨記載され、特許文献１１の段落００１７には、帯電やコンタミネーション、コーティング剥離等の問題が減少する旨記載されている。
【００１２】
また、コンタミネーションを取り除く方法として、例えば特許文献２特許請求の範囲には、導電性薄膜絞り板を配置し、絞り受けは絶縁材に接続され、絶縁体には加熱体が組み込まれ、薄膜絞りが加熱されるように構成される旨記載されており、例えば特許文献５段落００４４には、ヒータによって常時又は定期的に試料ホルダ固定位置に載置された試料ホルダ、試料固定アームを加熱し、付着しているコンタミネーションの原因となるハイドロカーボンを取り除く旨記載され、例えば特許文献１第２頁右上欄第１９行〜同文献同頁左下欄第１３行において、
対物レンズ絞りに電子線が照射され、余分な電子が対物レンズ絞り等に吸収され、対物レンズ絞りの温度が上昇し、対物レンズ絞りの汚染（コンタミネーション）を除去する旨記載されている。また、特許文献１２段落００１６において、対物絞りや電子検出器、対物レンズ内の壁を光触媒作用をもつ物質で構成し、光源１４Ｆ、光源１４Ｇを設置し光を照射し、光触媒反応を引き起こして、コンタミネーションの除去を行うことができる旨記載されている。
【特許文献１】特開昭６３−７６２５０号公報
【特許文献２】特開平３−１０５８３４号公報
【特許文献３】特開平８−３１３５９号公報
【特許文献４】特開平１−１０５４５１号公報
【特許文献５】特開平９−６３５２７号公報
【特許文献６】特許３７２３８４６号公報
【特許文献７】特開平８−３３５４４９号公報
【特許文献８】特開平９−３３０８５９号公報
【特許文献９】特開平４−２０６２４４号公報
【特許文献１０】特開昭６２−１８４７４９号公報
【特許文献１１】特許３１１７６８７号公報
【特許文献１２】特許３０４７２９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記特許文献１〜３の絞り装置では、交換や洗浄に時間や手間が掛かってしまい、さらにトラップ部の冷却装置を設けなればならず、本来の試料の観察検査作業に支障をきたすとともに、製造コストがかさみ、装置が大型化する虞があった。
【００１４】
また、特許文献４では、活性酸素を導入する場合、高温、もしくは、多量の酸素を導入しなければならず、試料室内部に配置された部材にダメージが生じる。
【００１５】
また、特許文献５に示すようなＨ、Ｈｅ、Ｂ、Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｆ、その他の不活性ガス（Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｒｎ）では、炭化水素系との化学反応の効率が低く、炭化水素系の除去効率が低い。
【００１６】
また、不揮発性の潤滑材が、試料室の真空装置の内部に残存している場合には、活性酸素では効率よく除去できない。さらに、活性酸素では、真空装置内部にある部材に対するダメージが大きい。
【００１７】
さらに、特許文献９、１０における白金、白金パラジウムなどをコーティングしても、電子ビーム等の荷電粒子ビームの照射により加熱されやすく、剥離しやすい問題がある。
【００１８】
また、特許文献１１の四酸化オスミウムなどのアモルファス薄膜をコーティングする場合、コーティング材である四酸化オスミウムが高価であり、特許文献９、１０に開示された白金、白金パラジウムなどをコーティング技術と同様、絞り装置を荷電粒子ビーム装置から取り出し、カーボン等の洗浄を行い、真空蒸着装置などの成膜装置でコーティングしなければならず、工程作業が煩雑である。
【００１９】
また、コンタミネーションを取り除く方法として、特許文献１の電子線を対物レンズ絞りに照射し加熱し除去する方法や、特許文献１２の光触媒作用をもつ物質で構成した対物絞りに光を照射し除去する方法では、絞り装置を構成する物質を電気抵抗率の高い物質や光触媒作用をもつ物質に限定されてしまい、また上述と同様に、コンタミネーションの入り組んだ複雑な多層構造内までフッ素分子が行き渡らないため、コンタミネーションを完全に除去するまでに時間を掛けなければならず、作業効率が低下してしまう。
【００２０】
そこで、本発明は、上記課題を解決すべく、絞り装置の交換や洗浄、新たな装置・設備を必要とせず、絞り装置のカーボン等のコンタミネーションを除去することができる荷電粒子ビーム装置内の絞り装置のコンタミネーション除去方法及びそのための装置を提供することを目的とする。
【００２１】
また、本発明は、絞り装置がカーボン等のコンタミネーションにより汚染されることを予防することができる荷電粒子ビーム装置内の絞り装置のコンタミネーション除去方法及びそのための装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記課題を解決するため、本発明は、特許請求の範囲の各請求項に記載する事項を特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、絞り装置を交換したり、洗浄したりする必要がなくなる。さらに、高コストを招く新たな装置や設備を必要とせずに、絞り装置に付着するカーボン等のコンタミネーションを除去することができる。
【００２４】
また、例えばＷＦ６等のフッ素化合物の単分子が絞り装置の表面に積層し、単分子の膜（コート）が形成され、絞り装置にフッ素化合物のコーティングも同時に行うことができ、絞り装置の寿命が延び、メンテナンスを不要とし、使用期間が延びて、交換等に伴うコスト削減を図ることができる。
【００２５】
また、一般にフッ素化合物系ガスでの反応はゆるやかであり、生成したフッ素ラジカル（Ｆ−）（遊離基）は確実に反応するため、炭化水素系の除去の効率が高い。また、不揮発性潤滑材が、装置の内部に残存していた場合にも、活性酸素に比べて、効率の良い除去が可能である。また、活性酸素に比べ、装置内部にある部材に対する、ダメージが比較的少ない。さらに、非常に希薄なフッ素化合物系ガスによる複数回パージを行うことから、複雑に入り組んだ細かな構造体においても効率良くまたダメージなくコンタミネーションを除去することができる。
【００２６】
よって、絞り装置表面や装置内部へのダメージも少なく、従来の炭化水素系ガスによりも効率よくコンタミネーションを除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
【００２８】
図１は、本発明の１つの実施例による荷電粒子ビーム装置の内部に設けられた絞り装置とその関連部分を概略的に示す。
【００２９】
例えば、走査型電子顕微鏡の鏡筒１、可動式の絞り装置２、フッ素化合物系ガス（例えばＣｌＦ３）を鏡筒１内に注入するためのタンク３、バルブ４、ノズル９を示す。
【００３０】
絞り装置２は、図２に示すように、鏡筒１の内部に進退可能に移動する可動式の絞りである。絞り装置２は、これに限定されず、固定した絞り装置でもよい。
【００３１】
フッ素化合物系ガスは、例えばＣｌＦ３でなく、それ以外のガス、例えばＨＦ、ＸｅＦ２などでもよい。
【００３２】
電子線のような荷電粒子ビームが、図示しない電子銃などから照射され、絞り装置２の開口部２ａを通過する際、絞り装置２の開口部２ａに、図３に示すように不均一にカーボン等の汚染物質であるコンタミネーション５が付着する。その場合、チャージング（帯電）が生じてしまい、ビームの形状が変わったり、図示しない試料面上でのビーム位置が変動してしまう可能性がある。
【００３３】
また、図４に示すように、絞り装置の開口部２ａの内部にも、盛り上る形でコンタミネーション５が付着することがある。
【００３４】
通常、矢印方向から、バルブ４を通って、Ｎ２等の不活性ガスを鏡筒１内に満たしている。Ｎ２等の不活性ガスに代えて、バルブ４を操作して、タンク３からバルブ４を経てフッ素化合物系ガス（例えばＣｌＦ３）を鏡筒１の内部に注入することで、生成したフッ素ラジカル（Ｆ−）（遊離基）は確実に炭化水素と反応するため、炭化水素系の除去の効率が高い。絞り装置２は、加熱されていると、コンタミネーション５を効率よく除去する。
【００３５】
とくにＣｌＦ３の場合、熱によりフッ素ラジカル（Ｆ−）が発生し、加熱した開口部２ａの周辺だけ選択的にコンタミネーション５を除去することが可能となる。
【００３６】
また、フッ素化合物系ガス（例えば、ＨＦ、ＮＦ３、ＳｉＦ４、ＸｅＦ２など）を鏡筒１内に注入するときは、絞り装置２の加熱なしに、フッ素ラジカル（Ｆ−）が発生する。この場合は、絞り装置２を加熱する必要がなく、コンタミネーション５を除去することができる。
【００３７】
また、フッ素化合物系ガスを導入する際に、複数回パージする。例えば、２〜３回フッ素化合物系ガスでパージを行う。
【００３８】
これは、試料上にコンタミネーションがわずかに発生した場合、非常に希薄なフッ素化合物系ガスによるコンタミネーション除去を複数回繰り返すことにより、過剰なパージガスを装置へ導入することが無いため、装置へのダメージを極力無くすと共に、より効果的にコンタミネーションを軽減することができる。
【００３９】
なお、それぞれのフッ素化合物系ガスの分子量、沸点、融点、その他特性に応じて取り扱い等を留意することが望ましい。
【００４０】
また、本発明の別の実施例として、フッ素化合物系のガス（例えばＳｉＦ４又はＷＦ６）を鏡筒１の内部に注入すると、絞り装置２に付着したカーボン等のコンタミネーション５が除去される。
【００４１】
また、図５の（Ａ）に示すように、フッ素化合物系のガスＷＦ６を鏡筒１の内部に注入すると、タングステンがコンタミネーション５の上に堆積し、タングステンの導電性コート（成膜）６がカーボン等のコンタミネーション５の表面上に形成され、チャージング（帯電）を防止することができる。
【００４２】
図５の（Ｂ）に示すように、タングステンはカーボン等のコンタミネーション５の表面に単分子で積層し、単分子コート（成膜）７を形成する。したがって、タングステンは稠密にコンタミネーション５の表面に付着し、チャージング（帯電）を確実に防止することができる。
【００４３】
また、別の変形例として、図６の（Ａ）に示すように、絞り装置２の開口部２ａに着実にフッ素化合物系ガスが到達するように、フッ素化合物系ガスのタンク３からのノズル８を絞り装置２の開口部２ａ近傍まで伸ばし、フッ素化合物系ガスのタンク３からバルブ４を経て開口部２ａ付近のみに吹き付けるようにしてもよい。装置全体の構成を示すと、図７のように表わされる。
【００４４】
また、図６の（Ｂ）に示すように、例えば、絞り装置２の移動方向に直交する位置に、複数のノズル８を設け、複数の方向から絞り装置２の開口部２ａ付近のみにフッ素化合物系ガスを吹付けてもよい。
【００４５】
また、図８に示すように、絞り装置２の開口部２ａの近傍に光ファイバー１０を設け、光源１１からの光を絞り装置２の開口部２ａ付近に照射し、絞り装置２を加熱し、コンタミネーションを化学分解し、除去することができる。光源からの光は、例えば６５０ｎｍ〜８００ｎｍ程度の遠赤外線を用いることが望ましい。
【００４６】
なお、光ファイバー１０を鏡筒１内部に通す際、真空シールする。
【００４７】
また、図９に示すように、鏡筒１の内部に集光レンズ１２、鏡筒１の外部にコンデンサーレンズ１３を配置して、光源１１からの光を窓材１４を通して絞り装置２の開口部２ａ付近に照射し、絞り装置２を加熱してもよい。
【００４８】
なお、窓材１４の周囲と鏡筒１の境界には、真空シールされている。
【００４９】
以上により、絞り装置２の開口部２ａにカーボン等のコンタミネーションが付着することを確実に回避できる。その結果、絞り装置の交換が不要になる。絞り装置寿命が延びる。したがって、メンテナンスや交換時期が延びるので、コストを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の１つの実施例による荷電粒子ビーム装置の一部、とくに鏡筒、絞り装置、フッ素化合物系ガスのタンクを示す。
【図２】可動式の絞り装置を示す。
【図３】図１〜２に示す絞り装置の開口部を拡大した図。
【図４】図３に示した、絞り装置の開口部を拡大した断面図。
【図５】タングステンのコート（膜）がカーボン等のコンタミネーションの表面にコーティングされた様子を示す。
【図６】（Ａ）（Ｂ）は、絞り装置の開口部に直接フッ素化合物系ガスを吹き付ける本発明の変形例を示す。
【図７】図６の（Ａ）をより詳細に装置全体の構成として表した本発明の変形例を示す。
【図８】絞り装置の開口部の加熱方法の一例を示す。
【図９】絞り装置の開口部の加熱方法の別の例を示す。
【符号の説明】
【００５１】
１  鏡筒
２  絞り装置
２ａ  絞り装置の開口部
３  タンク
４  バルブ
５  コンタミネーション
６  導電性コート
７  単分子コート
８  ノズル
９  ノズル
【図１】
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【図２】
2008091270.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2008091270.tif 000007
【図６】
2008091270.tif 000008
【図７】
2008091270.tif 000009
【図８】
2008091270.tif 000010
【図９】
2008091270.tif 000011