JP2008016324A - Electron beam device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子ビーム装置に関し、特に、装置内の汚れ(コンタミネーション)を防止するために装置内にオゾンを導入している電子ビーム装置に関する。 The present invention relates to an electron beam apparatus, and more particularly to an electron beam apparatus in which ozone is introduced into the apparatus in order to prevent contamination in the apparatus.
半導体素子の製造工程において、電子顕微鏡等の電子ビーム装置による試料の観察や、パターンの線幅等の測定が行われている。電子ビーム装置による試料の観察や測定では、観察する部分に電子ビームを照射させながら走査して、二次電子等の電子量を輝度に変換して表示装置に画像として表示している。 In the manufacturing process of a semiconductor element, observation of a sample with an electron beam apparatus such as an electron microscope and measurement of a line width of a pattern are performed. In the observation and measurement of a sample using an electron beam device, scanning is performed while irradiating the observation portion with an electron beam, and the amount of electrons such as secondary electrons is converted into luminance and displayed on the display device as an image.
このような電子ビーム装置を使用すると、時間の経過に従って電子ビームの光軸アライメントが変化し、線幅の測定値が不安定になるという現象が発生する。このような電子ビームの光軸アライメントのずれは次のようにして発生すると考えられている。 When such an electron beam apparatus is used, a phenomenon occurs in which the optical axis alignment of the electron beam changes with the passage of time, and the measured value of the line width becomes unstable. Such an optical axis alignment shift of the electron beam is considered to occur as follows.
真空にした電子ビーム装置内にはハイドロカーボン(CxHx)が含まれており、このハイドロカーボンの炭素成分が、電子鏡筒部内の電子ビーム光軸付近にある部品の表面に付着し、コンタミネーションが形成される。このコンタミネーションに電荷が蓄積すると、蓄積される電荷量の差によって電界が発生し、電子ビームはこの電界によって偏向される。その結果、電子ビームの光軸アライメントが変動することになる。 The vacuumed electron beam device contains hydrocarbon (C x H x ), and the carbon component of this hydrocarbon adheres to the surface of the component near the electron beam optical axis in the electron column, Contamination is formed. When charges accumulate in this contamination, an electric field is generated due to the difference in the amount of accumulated charges, and the electron beam is deflected by this electric field. As a result, the optical axis alignment of the electron beam varies.
このような問題に対し、電子ビーム装置内でのコンタミネーションの発生を低減させる方法が種々提案されている。 Various methods for reducing the occurrence of contamination in the electron beam apparatus have been proposed for such problems.
これに関する技術として、特許文献1には、電子ビーム露光装置においてオゾンによりチャンバー内をクリーニングする方法が開示されている。
上記した、チャンバー内のコンタミネーションの発生を防止する方法では、装置を稼動させながらチャンバー内にオゾンを注入してコンタミネーションの発生を防止している。すなわち、チャンバー内のオゾンと電子ビームとを衝突させてオゾンを酸素と活性酸素とに分離させる。そして、分離した活性酸素によって試料上や装置内の各部品の表面に付着しようとするコンタミネーションと反応させて、一酸化炭素ガスとして蒸発させている。 In the above-described method for preventing the occurrence of contamination in the chamber, the generation of contamination is prevented by injecting ozone into the chamber while operating the apparatus. That is, the ozone in the chamber collides with the electron beam to separate the ozone into oxygen and active oxygen. And it reacts with the contamination which is going to adhere to the surface of each component in a sample or an apparatus with the separated active oxygen, and is evaporated as carbon monoxide gas.
しかし、例えばレジストパターンが形成されている試料ではオゾンによってレジストパターンが変化するため、パターンの測長値が不安定になるという不都合が発生する。 However, for example, in a sample in which a resist pattern is formed, since the resist pattern changes due to ozone, there is a disadvantage that the length measurement value of the pattern becomes unstable.
これに対し、試料がレジストのようにオゾンガスの影響を受ける場合には、チャンバー内へのオゾンガスの導入を停止するようにしている。 On the other hand, when the sample is affected by ozone gas like a resist, the introduction of ozone gas into the chamber is stopped.
しかしながら、オゾンガスの導入を停止したとき、照射する電子ビームのビーム電流値が変化し、安定するまでに時間がかかることが確認された。このようにビーム電流が変化すると、それに伴って試料から発生する二次電子量が変化するため、二次電子量を基に測長する測長値が不安定になるという不都合が発生する。また、測長を安定して行うためには、ビーム電流が安定するまで待たなければならず、測長処理のスループットが低下する。 However, it was confirmed that when the introduction of ozone gas was stopped, the beam current value of the irradiated electron beam changed and it took time to stabilize. When the beam current changes in this way, the amount of secondary electrons generated from the sample changes accordingly, which causes the inconvenience that the length measurement value measured based on the amount of secondary electrons becomes unstable. Further, in order to perform the length measurement stably, it is necessary to wait until the beam current is stabilized, and the throughput of the length measurement process is reduced.
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑みなされたものであり、試料の材質に応じてチャンバー内へのオゾンの導入量を調整するとともに、安定した電子ビームを照射することのできる電子ビーム装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the problems of the prior art. An electron beam apparatus capable of adjusting the amount of ozone introduced into the chamber according to the material of the sample and irradiating a stable electron beam is provided. The purpose is to provide.
上記した課題は、電子銃から発生させた電子ビームをステージに載置した試料上に照射する電子ビーム装置において、前記電子銃及びステージが収納されているチャンバー内にオゾンガスを導入するオゾンガス導入手段と、前記試料の材質に応じて前記オゾンガス導入手段にオゾン含有ガス又は酸素のいずれかを前記チャンバー内に導入させ、前記チャンバー内のオゾン含有ガス又は酸素のガス量を前記試料の材質によらず一定にさせる制御手段とを有することを特徴とする電子ビーム装置により解決する。 In the electron beam apparatus that irradiates a sample placed on a stage with an electron beam generated from an electron gun, the above-described problem is an ozone gas introduction unit that introduces ozone gas into a chamber in which the electron gun and the stage are housed. The ozone gas introducing means introduces either ozone-containing gas or oxygen into the chamber according to the material of the sample, and the amount of ozone-containing gas or oxygen in the chamber is constant regardless of the material of the sample. This is solved by an electron beam apparatus characterized by having a control means.
上記形態に係る電子ビーム装置において、前記オゾンガス導入手段は、酸素供給手段と、オゾンガスと酸素が所定の比率で構成されるオゾン含有ガスを生成するオゾンガス生成手段と、前記チャンバーに導入するガスの量を調整するガス導入量調整手段とを有するようにしても良い。 In the electron beam apparatus according to the above aspect, the ozone gas introduction unit includes an oxygen supply unit, an ozone gas generation unit that generates an ozone-containing gas composed of ozone gas and oxygen at a predetermined ratio, and an amount of gas introduced into the chamber. It is also possible to have a gas introduction amount adjusting means for adjusting the gas.
また、上記形態に係る電子ビーム装置において、前記制御手段は、前記オゾンガス生成手段に前記酸素供給手段により供給される酸素からオゾンガスを生成させ、前記ガス導入量調整手段に該オゾンガスと酸素とからなるオゾン含有ガスの量を一定にさせて、前記チャンバー内に導入させても良いし、前記制御手段は、前記試料がレジストのとき、前記オゾンガス生成手段にオゾンガスの生成を停止させ、前記ガス導入量調整手段に前記酸素供給手段から供給される酸素の量を一定にさせて、前記チャンバー内に導入させるようにしても良い。 Further, in the electron beam apparatus according to the above aspect, the control means causes the ozone gas generation means to generate ozone gas from oxygen supplied by the oxygen supply means, and the gas introduction amount adjustment means includes the ozone gas and oxygen. The amount of ozone-containing gas may be made constant and introduced into the chamber. When the sample is a resist, the control unit causes the ozone gas generation unit to stop generating ozone gas, and the gas introduction amount. The amount of oxygen supplied from the oxygen supply means to the adjusting means may be made constant and introduced into the chamber.
本発明では、電子ビーム装置内のステージに載置した試料の材質に応じて、チャンバー内にオゾン含有ガス又は酸素ガスを導入するようにしている。試料がオゾンガスによってダメージを受ける場合、オゾンガスの導入を停止すると同時に、導入されていたオゾンガスと同量の酸素を導入するようにしている。これにより、チャンバー内の圧力が試料の入れ替えの前後で一定となり、電子銃のカソード付近の圧力に変化がなくなり、安定した電子ビームを試料に照射することが可能となる。 In the present invention, ozone-containing gas or oxygen gas is introduced into the chamber according to the material of the sample placed on the stage in the electron beam apparatus. When the sample is damaged by ozone gas, the introduction of the ozone gas is stopped, and at the same time, the same amount of oxygen as the introduced ozone gas is introduced. Thereby, the pressure in the chamber becomes constant before and after the replacement of the sample, the pressure in the vicinity of the cathode of the electron gun is not changed, and the sample can be irradiated with a stable electron beam.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。本実施の形態では、電子ビーム装置として、電子ビーム寸法測定装置を例にとって説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, an electron beam size measuring device will be described as an example of the electron beam device.
はじめに、電子ビーム寸法測定装置の構成について説明する。次に、オゾンガス導入装置の構成について説明する。次に、オゾンガスの導入を止めたときに電子ビームを安定に照射する処理について説明する。次に、オゾンガス導入装置の変形例について説明し、最後に、ビーム電流特性を用いて本発明の効果を説明する。 First, the configuration of the electron beam dimension measuring apparatus will be described. Next, the configuration of the ozone gas introduction device will be described. Next, a process for stably irradiating an electron beam when the introduction of ozone gas is stopped will be described. Next, a modified example of the ozone gas introducing device will be described, and finally, the effect of the present invention will be described using the beam current characteristics.
(電子ビーム寸法測定装置の構成)
図1は、本実施形態に係る電子ビーム寸法測定装置の構成図である。
(Configuration of electron beam size measuring device)
FIG. 1 is a configuration diagram of an electron beam dimension measuring apparatus according to the present embodiment.
この電子ビーム寸法測定装置100は、電子走査部10と、信号処理部30と、表示部40と、電子走査部10、信号処理部30、及び表示部40の各部を制御する制御部20とに大別される。このうち、電子走査部10は、電子鏡筒部(コラム)15と試料室16とで構成される。また、試料室16には、ゲート41を介して予備排気室42が接続され、MFC52を介してオゾンガス導入装置50が接続されている。
The electron beam
電子鏡筒部15は、電子銃1とコンデンサレンズ2と偏向コイル3と対物レンズ4とを有し、試料室16は、XYステージ5と試料支持部6とを有している。
The
試料室16にはXYステージ5を移動させるためのモーター(不図示)、及び試料室16内を所定の減圧雰囲気に保持するための真空排気ポンプ(不図示)がそれぞれ接続されている。
A motor (not shown) for moving the
電子銃1から照射された電子ビーム9をコンデンサレンズ2、偏向コイル3、対物レンズ4を通して、XYステージ5上の試料7に照射するようになっている。
An
電子ビーム9が照射されて試料7から出た二次電子又は反射電子の量は、二次電子制御電極やシンチレータ等で構成される電子検出器8によって検出され、信号処理部30においてその検出量がAD変換器によってデジタル量に変換され、さらに輝度信号に変換されて表示部40で表示される。偏向コイル3の電子偏向量と表示部40の画像スキャン量は制御部20によって制御される。
The amount of secondary electrons or reflected electrons emitted from the
制御部20はマイクロコンピュータで構成され、測長を実行するためのプログラムが格納されている。
The
また制御部20は、オゾンガス導入装置50を制御し、試料室16内に搬入される試料の材質に応じて、試料室16内へのオゾンガスの導入量を調整する。
The
(オゾンガス導入装置の構成)
図2はオゾンガス導入装置50のブロック構成図を示している。
(Configuration of ozone gas introduction device)
FIG. 2 shows a block configuration diagram of the ozone
オゾンガス導入装置50は、オゾンを生成する原料となる酸素を格納している酸素ボンベ60と、酸素からオゾンを生成する放電ユニット51と、試料室16に導入するガスの量を制御するMFC(マスフローコントローラ)52と、放電ユニット51を通って生成されたオゾンと酸素との混合ガス(オゾン含有ガス)の一部を排気するオゾン処理装置53で構成されている。
The ozone
酸素ボンベ60の出力側と放電ユニット51の入力側の間はMFC54を介して接続されている。また、放電ユニット51の出力側はオゾン処理装置53に接続されるとともに、MFC52を介して試料室16に接続される。これらの各部は導管61で接続されている。
The output side of the
放電ユニット51は二枚の電極55と電極55に接続される発振器56及び発振器56のオン・オフスイッチ57で構成される。
The
酸素ボンベ60から供給される酸素はMFC54を介して放電ユニット51に供給される。放電ユニット51の電極55間には発振器56から高電圧の高周波信号が印加され、電極55間で放電を発生させる。酸素ボンベ60から供給された酸素は、電極55間を通過するときにその一部がオゾン化される。
Oxygen supplied from the
放電ユニット51の電極55に印加する電圧を制御することにより、発生するオゾンの量を制御する。ここでは、オゾンガスと酸素との割合を1対9になるように設定する。
By controlling the voltage applied to the
放電ユニット51で生成されたオゾンガスと酸素との混合ガス(オゾン含有ガス)は、一部がMFC52を介して試料室16に導入され、その他の大部分はオゾン処理装置53に送られる。オゾン処理装置53でオゾンガスを酸素に戻す処理が施された後、大気中に排気される。
A part of the mixed gas (ozone-containing gas) of ozone gas and oxygen generated by the
オゾン含有ガスの流量は、MFC52で制御されて、所定の量のオゾン含有ガスが試料室16に導入される。
The flow rate of the ozone-containing gas is controlled by the
試料室16に導入されたオゾンは、不安定な物質であるため、経時的に酸素と活性酸素とに分解される。この分解された活性酸素と、コンタミネーションの原因物質である有機系物質のCとが結合して蒸発する。この結果、図3(a)に示すように試料上に存在している有機系物質のCが、図3(b)に示すように試料の表面から除去される。
Since ozone introduced into the
オゾン含有ガスの導入後、試料を試料室16に搬入する。まず、ゲート43を開放し、試料を予備排気室42に搬入する。次に、予備排気室42を真空にし、試料室16と同じ真空度になった段階でゲート41を開放して試料室16に搬入する。
After introducing the ozone-containing gas, the sample is carried into the
搬入される試料の材質によって、オゾン含有ガスの導入を継続するか否かを制御部20が判定する。試料がオゾンによって変形するなどの影響を受ける材質でない場合には、継続してオゾン含有ガスの導入を行う。
The
一方、試料が有機系物質のレジストの場合には、オゾンによってパターンが変形するなどの影響を受けるため、オゾン含有ガスを導入する代わりに、酸素を導入する。酸素の導入は、オゾンガス導入装置50における放電ユニット51での放電を停止することにより行う。放電を停止することにより、酸素からオゾンが生成されることなく、酸素の状態で放電ユニット51を通過し、MFC52を介して試料室16に導入されることになる。
On the other hand, when the sample is a resist made of an organic material, oxygen is introduced instead of introducing the ozone-containing gas because the pattern is affected by ozone. The introduction of oxygen is performed by stopping the discharge in the
なお、試料室16に導入するオゾン含有ガスのオゾンと酸素との割合を1対9に設定したが、これに限らず、放電ユニット51における電極55に印加する電圧を調整してその割合を2対8や3対7のように変化させるようにしてもよい。例えば、長時間使用したことによりコラム15や試料室16内にコンタミネーション量が多くなる場合にオゾン含有ガスの割合を3対7のようにし、その後、2対8から1対9になるように変化させるようにしてもよい。
The ratio of ozone and oxygen of the ozone-containing gas introduced into the
(オゾンガスの導入を止めたときに、電子ビームを安定に照射する処理)
上記したように、試料室16内のXYステージに載置した試料の材質によって試料室16内に導入するガスをオゾン含有ガス又は酸素ガスに切り替えるが、これにより、試料に照射する電子ビームを試料の材質によらずに安定させることができる理由を以下に説明する。
(Process to stably irradiate an electron beam when the introduction of ozone gas is stopped)
As described above, the gas introduced into the
従来は、試料の材質によって、試料室16及びコラム15内にオゾン含有ガスを導入したり、停止したりしていた。オゾンガスの導入を停止するのは、コンタミネーションの排除のために導入するオゾンガスによって、レジストがダメージを受けてしまうためである。
Conventionally, an ozone-containing gas is introduced into the
しかし、オゾン含有ガスの導入を停止すると、試料に照射する電子ビームのビーム電流が、オゾン含有ガスを導入している場合に比べて大きく変化することがわかった。 However, it was found that when the introduction of the ozone-containing gas was stopped, the beam current of the electron beam applied to the sample changed greatly compared to the case where the ozone-containing gas was introduced.
図4は、オゾン含有ガスを導入しているとき及び停止したときの電子ビームのビーム電流の変化を示している。図4に示すように、オゾン含有ガスを導入しているときと停止したときとでは、電子ビームのビーム電流値が大きく異なる。オゾンを導入している間は、約4.5[pA]で安定している(図4のA)のに対し、オゾン導入を停止した時点から、その値は、図4のBに示すようにビーム電流が上昇し、7[h]経過後に約5.3[pA]で安定するように変化している。 FIG. 4 shows changes in the beam current of the electron beam when the ozone-containing gas is introduced and when it is stopped. As shown in FIG. 4, the beam current value of the electron beam differs greatly between when the ozone-containing gas is introduced and when it is stopped. While the ozone is being introduced, the value is stable at about 4.5 [pA] (A in FIG. 4), but from the time when the ozone introduction is stopped, the value is as shown in FIG. 4B. The beam current rises and changes to stabilize at about 5.3 [pA] after 7 [h].
オゾン含有ガスの導入・停止の切り替えによって電子銃のカソード周囲におけるオゾンの分圧が変化する。またカソードを構成する金属の仕事関数は、カソード周囲のオゾン分圧の影響を受けると考えられる。オゾン分圧の変化による仕事関数の値の変動は、結果的にビーム電流を変化させると考えられる。 The partial pressure of ozone around the cathode of the electron gun changes by switching between introduction and stop of the ozone-containing gas. The work function of the metal constituting the cathode is considered to be affected by the partial pressure of ozone around the cathode. The change in the work function value due to the change in the ozone partial pressure is considered to change the beam current as a result.
オゾンが存在しているときの試料室16内の圧力は、約10-3パスカルである。一方、オゾンが存在していないときの試料室16内の圧力は、約10-4パスカルである。本発明者は、このように、オゾンガスの有無で試料室16及びコラム15内の圧力が変化することにより、電子銃のカソード周囲におけるオゾンの分圧、すなわちオゾンの量が変化し、ビーム電流が不安定になることを見出した。
The pressure in the
そこで、オゾンガスの導入を停止するとともに、試料室16及びコラム15内の圧力を変化させないために、オゾンガスの代わりに酸素を導入することを考えた。導入する酸素の量は、オゾンガスと同量であり、試料室16及びコラム15内のガスの量はオゾンガスを導入していたときと酸素を導入するときとで同じになるようにする。
Therefore, in order to stop the introduction of the ozone gas and not to change the pressure in the
オゾンガス導入装置50では、放電ユニット51の電極55間に放電を発生させ、その電極55間に酸素を通すことによって、酸素をオゾン化している。従って、この放電が起きないように放電ユニット51の電極55間に印加する電圧をオフすることによって、酸素を試料室16内に導入する。
In the ozone
これにより、オゾンガスを試料室16及びコラム15内へ導入することを停止した場合であっても、試料室16及びコラム15内の圧力は変化しないため、電子ビームのビーム電流が不安定になることを防止することが可能となる。
As a result, even when the introduction of ozone gas into the
なお、酸素はオゾンに比較して、酸化力が弱いため、酸素が増えたことによって、試料のダメージが大きくなるということはない。 Since oxygen has a weaker oxidizing power than ozone, the increase in oxygen does not increase sample damage.
以上説明したように、本実施形態の電子ビーム装置では、試料室16内のステージに載置した試料の材質に応じて、試料室16に導入するオゾンと酸素の比率を決定し、導入するガスの量を一定にしている。これにより、試料室16及びコラム15内の圧力が一定となり、電子銃のカソード付近の圧力に変化がなくなるため、安定した電子ビームを試料に照射することが可能となる。
As described above, in the electron beam apparatus according to the present embodiment, the ratio of ozone and oxygen introduced into the
次に、本実施形態の電子ビーム装置における導入ガス切り替え方法について図5のフローチャートを用いて説明する。ここでは、試料室16及びコラム15内にオゾン含有ガスが導入されているものとする。
Next, an introduction gas switching method in the electron beam apparatus of the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. Here, it is assumed that an ozone-containing gas is introduced into the
まず、ステップS11において、試料室16内に搬入する試料の材質を判定する。試料がレジストの場合はステップS12に移行し、試料がレジストでない場合はステップS13に移行する。
First, in step S11, the material of the sample carried into the
次のステップS12では、オゾンガス導入装置50の放電ユニット51の電源をオフにする。これにより、オゾンガス導入装置50ではオゾンが生成されず、試料室16内に酸素が導入される。
In the next step S12, the power supply of the
一方、ステップS13では、ステップS11で試料がレジストでないと判定されたため、オゾンガスを試料室16内に導入しても問題がない。よって、オゾンガス導入装置50の放電ユニット51の電源がオンの状態を継続し、オゾンを発生させて試料室16内にオゾン含有ガスを導入する。
On the other hand, in step S13, since it is determined in step S11 that the sample is not a resist, there is no problem even if ozone gas is introduced into the
次のステップS14において、試料室16内に試料を搬入する。
In the next step S <b> 14, the sample is carried into the
次のステップS15では、試料の処理、たとえば測長処理が終了したか否かを判定する。処理が終了した場合は、次のステップS16に移行し、処理が終了していない場合には、処理が終了するまで待機する。 In the next step S15, it is determined whether or not the sample processing, for example, the length measurement processing is completed. When the process is finished, the process proceeds to the next step S16. When the process is not finished, the process waits until the process is finished.
次のステップS16では、試料室16から試料を搬出する。
In the next step S <b> 16, the sample is carried out from the
次のステップS17では、すべての試料についての処理が終了したか否かを判定する。すべての処理が終了していなければ、ステップS11に戻り、本処理を継続し、すべての処理が終了していれば本処理は終了する。 In the next step S17, it is determined whether or not the processing for all the samples has been completed. If all the processes are not completed, the process returns to step S11 to continue the present process, and if all the processes are completed, the present process is terminated.
(変形例)
上記実施形態では、オゾンガス導入装置50の放電ユニット51の電源をオンオフすることによってオゾンガスの生成を制御していた。
(Modification)
In the above embodiment, the generation of ozone gas is controlled by turning on and off the power supply of the
本変形例では、オゾンと酸素をそれぞれ個別に生成し、それぞれのガスを供給する装置に接続されるバルブの開口量を調節することによりオゾンと酸素の割合を決定する。そして、MFCでガスの量を制御してオゾンと酸素の混合ガスを試料室16に導入する。
In this modified example, ozone and oxygen are generated individually, and the ratio of ozone and oxygen is determined by adjusting the amount of opening of a valve connected to a device that supplies each gas. Then, the amount of gas is controlled by MFC, and a mixed gas of ozone and oxygen is introduced into the
図6は本変形例のオゾンガス導入装置50aのブロック構成図である。オゾンガス導入装置50aは、酸素ボンベ72、オゾン発生装置71、酸素バルブ74、オゾンバルブ73、及びMFC52で構成される。
FIG. 6 is a block diagram of an ozone
オゾンバルブ73及び酸素バルブ74の調節は、制御部20が試料の材質を判定し、試料がオゾンによって影響を受ける場合に、オゾン発生装置71に接続されるオゾンバルブ73を閉じ、酸素ボンベ72に接続される酸素バルブ74の開口率を保持または高くして酸素のみ試料室16内に導入させるようにする。また、試料がオゾンの影響を受けない場合に、オゾン発生装置71に接続されるオゾンバルブ73の開口率と酸素ボンベ72に接続される酸素バルブ74の開口率とを所定の値、例えば、オゾンバルブ73の開口率と酸素バルブの開口率74を1対9と設定する。
Adjustment of the
なお、試料室16に導入するオゾンガスと酸素との混合ガスの割合を1対9に設定したが、これに限らず、バルブを調整して混合ガスの割合を2対8や3対7のように変化させるようにしてもよい。例えば、長時間使用したことにより試料室16及びコラム15内にコンタミネーション量が多くなる場合に混合ガスの割合を3対7のようにし、その後、2対8から1対9になるように変化させるようにしてもよい。
The ratio of the mixed gas of ozone gas and oxygen introduced into the
(ビーム電流特性)
図7はオゾンガス導入装置50の放電ユニット51の電源およびMFC52を制御してガスの導入を制御したときのビーム電流の変化を示した図である。図7の横軸は時間、縦軸はステージ上のビーム電流の値を示している。図7では、試料室16内に酸素を導入している状態、オゾン含有ガスを導入している状態、及びオゾン含有ガスの導入を停止している状態の3つの状態に遷移させたときのビーム電流の変化を示している。
(Beam current characteristics)
FIG. 7 is a diagram showing changes in the beam current when the introduction of gas is controlled by controlling the power supply of the
まず、酸素を導入している状態(図7のA)では、多少の変化はあるもののほぼ一定の値(4.4〜4.5[pA])となっている。酸素を導入している状態から、t2の時点で放電ユニット51の電源をオンにしてオゾンを発生させ、試料室16内にオゾンガスを導入する。t2の前後で試料室16に導入するガスの量は一定にした。図7からわかるように、切り替えた時点からビーム電流が大きな変化をすることなく、ほぼ安定した値(4.5〜4.6[pA])となっている(図7のB)。
First, in a state where oxygen is introduced (A in FIG. 7), the value is almost constant (4.4 to 4.5 [pA]) although there is some change. From the state in which oxygen is introduced, the power source of the
次に、t3の時点でオゾンガス導入装置50のバルブ58を閉じて、オゾン含有ガスの導入を停止した。オゾン含有ガスの導入を停止した直後、ビーム電流が上昇を初め、約6[h]で5.3[pA]に安定した(図7のC)。
Next, at time t3, the
次に、t4の時点でオゾンガス導入装置50のバルブ58を開放し、MFC52を制御してオゾン含有ガスの導入を開始した。オゾン含有ガスを導入した直後、ビーム電流が下降を始めた(図7のD)。
Next, at time t4, the
図7のt3及びt4の時点でのオゾン含有ガスの導入・停止の切り替えによって電子銃のカソード周囲におけるオゾンの分圧が変化する。またカソードを構成する金属の仕事関数は、カソード周囲のオゾン分圧の影響を受けると考えられる。オゾン分圧の変化による仕事関数の値の変動は、結果的にビーム電流を変化させると考えられる。 The partial pressure of ozone around the cathode of the electron gun is changed by switching between introduction and stop of the ozone-containing gas at time points t3 and t4 in FIG. The work function of the metal constituting the cathode is considered to be affected by the partial pressure of ozone around the cathode. The change in the work function value due to the change in the ozone partial pressure is considered to change the beam current as a result.
図7のt2時点の前後のビーム電流値からわかるように、試料室16及びコラム15に導入するガスの量を一定にして試料室16及びコラム15内の圧力を一定にすることにより、ビーム電流を安定にすることができる。
As can be seen from the beam current values before and after time t2 in FIG. 7, the beam current is increased by keeping the amount of gas introduced into the
以上説明したように、本実施形態の電子ビーム装置では、試料室16内のステージに載置した試料の材質に応じて、試料室16に導入するガスのオゾンと酸素の比率を決定し、導入するガスの量を一定にしている。例えば、オゾンによって変形するようなレジストの場合には試料室16に導入するガスを酸素だけにするとともに、導入する酸素の量をそれまで導入していたオゾン含有ガスと同量とする。これにより、試料室16及びコラム15内の圧力が一定となり、電子銃のカソード付近の圧力に変化がなくなるため、カソードを構成する金属の仕事関数が変化することなく、安定した電子ビームを試料に照射することが可能となる。
As described above, in the electron beam apparatus according to the present embodiment, the ratio of ozone and oxygen of the gas introduced into the
なお、本実施形態では、電子ビーム装置として電子ビーム寸法測定装置を例として説明したが、これに限定されるものではなく、電子ビームを照射して処理を行う装置に適用でき、例えば電子顕微鏡に適用することも可能である。 In this embodiment, the electron beam size measuring device is described as an example of the electron beam device. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to a device that performs processing by irradiating an electron beam. It is also possible to apply.
1…電子銃、2…コンデンサレンズ、3…偏向コイル、4…対物レンズ、5…XYステージ、6…試料支持部、7…試料、8…電子検出器、9…電子ビーム、10…電子走査部、15…電子鏡筒部(チャンバー)、16…試料室(チャンバー)、20…制御部、30…信号処理部、40…表示部、50…オゾンガス導入装置、51…放電ユニット(放電装置、オゾンガス生成手段)、52,54…MFC(ガス導入量調整手段)、53…オゾン処理装置、55…電極、56…発振器、57…スイッチ(切り替えスイッチ)、60…酸素ボンベ、61、75…導管、71…オゾン供給部、72…酸素供給部、73…オゾンバルブ、74…酸素バルブ、100…電子ビーム寸法測定装置。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記電子銃及びステージが収納されているチャンバー内にオゾンガスを導入するオゾンガス導入手段と、
前記試料の材質に応じて前記オゾンガス導入手段にオゾン含有ガス又は酸素のいずれかを前記チャンバー内に導入させ、前記チャンバー内のオゾン含有ガス又は酸素のガス量を前記試料の材質によらず一定にさせる制御手段と
を有することを特徴とする電子ビーム装置。 In an electron beam apparatus that irradiates a sample placed on a stage with an electron beam generated from an electron gun,
Ozone gas introduction means for introducing ozone gas into the chamber in which the electron gun and the stage are housed;
Depending on the material of the sample, the ozone gas introduction means introduces either ozone-containing gas or oxygen into the chamber, and the amount of ozone-containing gas or oxygen in the chamber is constant regardless of the material of the sample. And an electron beam apparatus characterized by comprising:
酸素供給手段と、
オゾンガスと酸素が所定の比率で構成されるオゾン含有ガスを生成するオゾンガス生成手段と、
前記チャンバーに導入するガスの量を調整するガス導入量調整手段と
を有することを特徴とする請求項1に記載の電子ビーム装置。 The ozone gas introducing means is
Oxygen supply means;
Ozone gas generating means for generating an ozone-containing gas composed of ozone gas and oxygen in a predetermined ratio;
The electron beam apparatus according to claim 1, further comprising: a gas introduction amount adjusting unit that adjusts an amount of gas introduced into the chamber.
前記放電装置に供給する電源をオンオフする切り替えスイッチと
を有し、
前記制御手段は、前記オゾンガス生成手段に、前記切り替えスイッチをオンにさせてオゾンガスを生成させ、前記切り替えスイッチをオフにさせてオゾンガスの生成を停止させることを特徴とする請求項3又は4に記載の電子ビーム装置。 The ozone gas generation means includes a discharge device that generates ozone from oxygen;
A changeover switch for turning on and off the power supplied to the discharge device;
5. The control unit according to claim 3, wherein the control unit causes the ozone gas generation unit to turn on the changeover switch to generate ozone gas and turn off the changeover switch to stop generation of ozone gas. 6. Electron beam equipment.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012151102A (en) * | 2010-12-28 | 2012-08-09 | Param Co Ltd | Electron beam device |
| JP2016201316A (en) * | 2015-04-13 | 2016-12-01 | 株式会社Param | Vacuum system |
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2006
- 2006-07-06 JP JP2006186555A patent/JP2008016324A/en not_active Withdrawn
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