JP2000133187A - 電子顕微鏡の試料ステージ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】一種類のウェーハホールダで、ウェーハサイズ
が数種類のウェーハのパターン計測、及び観察を可能に
し、ウェーハの処理能力であるパターンの計測等の向上
を図ることにある。 【解決手段】一種類のウェーハホールダ６に、ウェーハ
１７の各サイズに対応した同心円状のザグリ穴２４，２
５，２６と、ウェーハを支える支持台２７，２８，２９
を設置し、その材質を導伝体、または導電性樹脂とし
た。さらに、その支持台２７，２８，２９はＺステージ
３ｃの制御と連動するように構成したので、一種類のウ
ェーハホールダで、多種類のサイズのウェーハをウェー
ハホールダの交換を行わないで載置することが可能とな
った。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子顕微鏡の試料
ステージに係り、特に半導体デバイスのウェーハパター
ンの計測、及び観察においての処理効率に好適な電子顕
微鏡等の試料ステージに関する。

【０００２】特に 本発明は、ウェーハホールダのウェ
ーハ載置部に数種類の同心円状のザグリ穴を設けること
により、一種類のウェーハホールダで数種類のサイズの
ウェーハを載置することができ、かつウェーハとウェー
ハホールダの支持台の導電性樹脂を介してコントローラ
によりＺ軸を移動させてウェーハ物面の調整ができるた
め、ウェーハのサイズ間の誤差を最少に抑えてウェーハ
パターンの計測、及び観察を効率良く行えるようにした
電子顕微鏡等の試料ステージに関する。

【０００３】

【従来の技術】一般に半導体デバイスのウェーハパター
ンの計測、及び観察は、ウェーハをウェーハカセットか
ら抜き出し、搬送系を用いてウェーハホールダに一枚毎
搭載され、試料室に搬入される。その後オペレータの希
望とするウェーハのパターンの計測、及び観察位置に、
試料ステージのＸステージ，Ｙステージ駆動により移動
し、測長及び観察される。その移動時におけるウェーハ
の固定は、ウェーハの外周をピン等で押えて行ってい
る。

【０００４】量産工場において、サイズが一種類のウェ
ーハ処理においては上記構造においても問題ないが、研
究所及び評価を専門とする顧客，設備投資を抑えるため
に複数台装置の準備ができない顧客等から、サイズが数
種類のウェーハ処理、すなわちウェーハパターンの計
測、及び観察の希望が高まっている。

【０００５】従来のウェーハホールダにおいては、一種
類のウェーハホールダに、各サイズのウェーハに対する
外周の押えのピンを設けることができないため、ウェー
ハホールダをウェーハのサイズ毎に準備して、必要に応
じてローダ室等の真空を大気圧に戻して交換していた。
その作業を行うため、ウェーハの処理効率が下がり、あ
まり望ましくない。

【０００６】また、一種類のウェーハホールダでサイズ
が数種類のウェーハ処理を可能にしようとすると、ウェ
ーハ固定用の押えのピンを設けることができないため、
ウェーハの裏面接触による摩擦力だけの保持になり、Ｘ
ステージ，Ｙステージ移動時の位置ずれや落下等の危険
があり、ウェーハ破損等のトラブルにより、処理能力の
低下を招くだけでなく、装置を安全に使用することがで
きなかった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、各サ
イズのウェーハに対応し、ウェーハホールダの交換によ
るウェーハの処理中断、及びウェーハが完全に固定され
ていないため、ウェーハ落下による破損等のトラブルに
より、ウェーハの処理能力低下という問題があった。

【０００８】本発明の目的は、一種類のウェーハホール
ダでウェーハサイズが数種類であっても容易にウェーハ
処理を行うことを可能にしたものである。従って、ウェ
ーハのパターンの計測、及び観察の処理能力を向上させ
るだけでなく、装置を安全に使用することができる電子
顕微鏡の試料ステージを提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、一種類のウェーハホールダに、ウェーハパターンの
計測、及び観察が必要なウェーハの各サイズに対応した
同心円状のザグリ穴を設けた。従って、ウェーハホール
ダの交換を行うことなく必要に応じてサイズの異なるウ
ェーハパターンの計測，観察が効率良く行うことができ
る。また、ウェーハの載置される受け台である同心円状
のザグリ穴の深さは、ウェーハの厚みに対応しており、
ウェーハの外周の押えとなるため、試料ステージ（Ｘス
テージ，Ｙステージ）の移動時における際のウェーハの
落下等の危険がない。従って、装置を安全に使用するこ
とができる。

【００１０】さらに、ウェーハホールダ上の同心円状の
ザグリ穴には、導伝体または導電性樹脂製のウェーハを
支える支持台を各サイズ毎に設け、Ｚステージのコント
ローラと接続させている。従って、ウェーハがウェーハ
ホールダに載置されるとウェーハは裏面によって導通し
てそのウェーハサイズの厚さに対応した量だけＺステー
ジを上下方向に移動することができる。

【００１１】そのため、ウェーハサイズの違いによる物
面の違いをコントロールすることができるので、ザグリ
穴の位置の違い、及びウェーハの各サイズ間の厚みに違
いによる物面の差がないため、ウェーハ間の倍率誤差等
も最小限に抑えることができる。また、支持台を導伝体
または導電性樹脂にしたことにより、ウェーハのパター
ンの計測、及び観察時の帯電防止にもなり、像質への影
響も全くない。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図１、及
び図２により説明する。

【００１３】図１は電子顕微鏡等の試料ステージと周辺
機構部の縦断面図であり、図２は前記試料ステージのウ
ェーハホールダと、周辺機構部の詳細図を表わしたもの
である。

【００１４】パターン計測を使用しているウェーハ１７
は、ウェーハカセット１６に収納されカセット台１８に
載置されている。

【００１５】ウェーハ移載機１３は、ウェーハ１７を搬
送するためのアーム１４をウェーハ移載機１３のリンク
機構部１２に取り付けられ、ローダ室１０の下部に真空
シールされて取り付けられている。また、ローダ室１０
のカセット台１８側の横穴と、試料室４側の横穴にはそ
れぞれゲートバルブ１５とゲートバルブ８がＯリング１
９，１１を介して取り付けられている。ローダ室１０は
ネジ（図示せず）を介して試料室４に接続されている。

【００１６】試料室４には試料室上蓋５がＯリング７を
介して取り付けられており、その中心部には鏡体１と対
物レンズ２が取り付けられている。試料室４の内部に
は、ウェーハホールダ６が試料ステージ３の上部に取り
付けられている。なお、試料ステージ３は、Ｘ軸駆動の
Ｘステージ３ａ，Ｙ軸駆動のＹステージ３ｂ、及びＺ軸
駆動のＺステージ３ｃとで構成されている。

【００１７】ウェーハホールダ６には、同心円状のザグ
リ穴でウェーハを載置するためのウェーハ受け台２４，
２５，２６と各々のウェーハ受け台２４，２５，２６に
対応して導伝体または導伝性樹脂製の支持台２７，２
８，２９が取り付けられている。前記支持台２７，２
８，２９は各々コントローラ２２と、Ｚステージ３ｃの
駆動用ドライバ２１に接続されている。

【００１８】次に一連の動作を説明する。

【００１９】制御系（図示せず）からウェーハのロード
命令を出すと、ローダ室１０は真空リークして大気圧に
なる。その後ゲートバルブ１５が下降して、ウェーハ移
載機１３のリンク機構部１２が回転し、アーム１４にて
ウェーハ１７をウェーハカセット１６から取り出しロー
ダ室１０に搬送する。

【００２０】次にゲートバルブ１５が閉じて真空が引か
れ、所定の圧力になると試料室４側のゲートバルブ１５
が開き、ウェーハ移載機１３のリンク機構部１２が回転
し、アーム１４に搭載したウェーハ１７を試料室４に搬
送してウェーハホールダ６のウェーハ受け台２４（また
は２５，２６のいずれか）にセットされる。その後前記
受け台に対応する支持台２７（または２８，２９のいず
れか）がウェーハ裏面からの導通信号をコントローラ２
２に伝え、ドライバ２１を介してＺステージ３ｃを上下
方向の適正位置に駆動させる。

【００２１】それと併行動作で試料ステージ３のＸ，Ｙ
ステージ３ａ，３ｂを測定点に移動させ、ウェーハ１７
のパターンを計測または観察を行う。観察後のウェーハ
１７のウェーハカセット１６への収納は、制御系（図示
せず）からウェーハのアンロード命令にて上記の逆工程
を搬送する。

【００２２】本発明のポイントは、ウェーハサイズを変
更したときに、それに対応するウェーハ受け台２５（ま
たは２６）にセットされる。その後前記受け台に対応す
る支持台２８（または２９）が、ウェーハ裏面からの導
通信号をコントローラ２２に伝え、ドライバ２１を介し
て、Ｚステージ３ｃを上下方向の適正位置に駆動させる
ため、物面の変化が生じないのでサイズ変更前と同じ条
件でパターンの計測、及び観察が可能である。従って、
ウェーハホールダ６の交換を行うことなく必要に応じて
サイズの異なるウェーハ１７のパターンの計測，観察が
効率良く行うことができる。

【００２３】また、支持台２７，２８，２９を導伝体、
または導電性樹脂にしたことにより、ウェーハパターン
の計測、及び観察におけるウェーハ表面の帯電を緩和さ
せるため、像質への影響も全くない。

【００２４】なお、ウェーハホールダ６が、ローダ室１
０側から試料室４にボールネジ等の機構系にて搬送され
る方法においても、ウェーハホールダ６は同じ構造で良
いため、同等の結果が得られる。

【００２５】応用例について図３により説明する。

【００２６】近年、ウェーハのほかに磁気ヘッド，マス
ク等のパターン形状の計測、及び観察の希望がある。こ
の場合、ウェーハ受け台２４，２５，２６に対応して取
り付けられている導伝体または導伝性樹脂製の支持台２
７，２８，２９とコントローラ２２との間に切換えＳＷ
２０を接続し、コントローラ２２に切換えＳＷ２３を取
り付ける。このことにより、ウェーハと磁気ヘッド，マ
スク等の切り分けは切換えＳＷ２０で行い、かつ基板の
厚みの違いは切換えＳＷ２３にて指定することで対応が
できる。従って、ウェーハと同等の効果が得られる。ま
た、ウェーハと磁気ヘッド，マスク等が混在（混流）し
て評価する場合においても、上記切換えＳＷ２０，ＳＷ
２３の操作で簡単に行うことができる。

【００２７】

【発明の効果】１．ウェーハサイズが異なる数種類のウ
ェーハ処理においても、ウェーハホールダの交換を行わ
ないで容易に処理できるため、ウェーハのパターンの計
測、及び観察の処理能力を向上させた。

【００２８】２．ウェーハホールダの同心円状のザグリ
穴の深さが、ウェーハの押えとなるため、試料ステージ
の移動時におけるウェーハの落下等の危険がなく、装置
を安全に使用することができる。

【００２９】３．支持台を導伝体、または導電性樹脂に
したことにより、測長、及び観察時における表面の帯電
を緩和させるため、像質への影響も全くない。

【００３０】４．ウェーハホールダが一種類ですみ、経
済的である。

【００３１】５．同上理由から、ウェーハホールダを交
換するためのサービス費が削減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すもので電子顕微鏡等の
試料ステージと周辺機構部の縦断面図を表わす。

【図２】本発明の一実施例を示すもので電子顕微鏡等の
試料ステージのウェーハホールダと周辺機構部の詳細断
面図を表わす。

【図３】本発明の一実施例を示すもので電子顕微鏡等の
試料ステージのウェーハホールダと周辺機構部の応用詳
細図を表わす。

【符号の説明】

１…鏡体、２…対物レンズ、３…試料ステージ、３ａ…
Ｘステージ、３ｂ…Ｙステージ、３ｃ…Ｚステージ、４
…試料室、５…試料室上蓋、６…ウェーハホールダ、
７，９，１１，１９…Ｏリング、８，１５…ゲートバル
ブ、１０…ローダ室、１２…リンク機構部、１３…ウェ
ーハ移載機、１４…アーム、１６…ウェーハカセット、
１７…ウェーハ、１８…カセット台、２０，２３…切換
えＳＷ、２１…ドライバ、２２…コントローラ、２４，
２５，２６…ウェーハ受け台、２７，２８，２９…支持
台。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ウェーハを載置するためのウェーハホール
   ダと、ウェーハを少なくてもＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸へ移動さ
   せるためのＸステージ，Ｙステージ，Ｚステージとを有
   する電子顕微鏡の試料ステージにおいて、ウェーハホー
   ルダにウェーハサイズに合わせた同心円状の数種類の凹
   部を設けて、ウェーハを保持することを特徴とする電子
   顕微鏡の試料ステージ。
2. 【請求項２】前記ウェーハホールダのウェーハ裏面接触
   部は、導伝体であること、又は導電性樹脂であることを
   特徴とする請求項１記載の電子顕微鏡の試料ステージ。
3. 【請求項３】前記ウェーハホールダのウェーハ裏面接触
   部は、数種類の同心円状の凹部に対応して各々設けられ
   ていることを特徴とする請求項１記載の電子顕微鏡の試
   料ステージ。