JP2007207673A - 電子顕微鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】電子ビーム鏡筒を移動させて、試料保持部に保持される試料の観察面上の各箇所を観察する位置に電子ビーム鏡筒を位置付けることによって装置の床面積を節約する電子顕微鏡において、真空試料室に試料を搬入する際にロードロック室を介さなくとも、真空試料室内の真空引き作業による電子顕微鏡のスループット低減を防止する。
【解決手段】電子顕微鏡１は、電子ビーム鏡筒１０を移動させる電子ビーム鏡筒移動部６０、６１、７０、７１と、試料Ｓａ、Ｓｂをそれぞれ収納する複数の試料室２０ａ、２０ｂと、複数の試料室の内部を個別に真空状態にする真空ポンプ３２、３３と、を備えて構成する。電子ビーム鏡筒１０を移動させて、複数の試料室２０ａ、２０ｂ内のいずれかを大気状態にしている間に真空状態にされた他の試料室内に収納された試料を観察する。
【選択図】図３

Description

本発明は一般に電子顕微鏡に関する。特に半導体製造装置などに設けられ、これら半導体製造装置により製造された半導体装置の外観を検査するために使用される電子顕微鏡装置に関する。

近年、半導体装置に形成されるパターンの微細化が進むのに伴って、より微細な形状を扱うことができる電子線を用いた製造装置や、検査装置、評価装置などが製造過程において欠くことができない装置となっている。例えば半導体装置の表面に形成された微細パターンの外観を観察するために走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）が使用されている。図１に従来の走査型電子顕微鏡の概略構成を示す。
走査型電子顕微鏡１は、試料Ｓ上で照射位置が走査するように電子ビームＥＢを照射する電子ビーム鏡筒１０と、試料Ｓからの２次電子又は反射電子を検出するための電子検出器ＥＤと、を備え、試料Ｓ上で走査される電子ビームＥＢの各時点の照射位置と、それぞれの時点において電子線検出器ＥＤにて検出した電子量とを同期させて２次元の顕微鏡像を得る。

走査型電子顕微鏡１には、真空中で試料Ｓに電子ビームＥＢを照射するための真空試料室２０が設けられる。観察中の試料Ｓは、筐体２１によって外部と遮断された真空試料室２０内に置かれ、試料室２０の内部は不図示の真空ポンプにより高真空度に保たれている。
試料室２０を真空状態に保ったまま試料Ｓを搬入するために、図１に示す走査型電子顕微鏡１にはロードロック室５０が設けられる場合もある。試料Ｓを試料室２０に搬入する際には、まずロードロック室５０と試料室２０とを遮断した後にロードロック室５０を大気状態に開放にして試料Ｓを搬入する。そしてロードロック室５０と外部とを遮断してから内部を真空引きし、真空状態となった後にロードロック室５０と試料室２０との間を開放して、試料室２０へ試料Ｓを搬入する。

試料Ｓを試料室２０から搬出する際には、まずロードロック室５０と外部とを遮断してから内部を真空引きし、真空状態となった後にロードロック室５０と試料室２０との間を開放して、試料室２０から試料Ｓを搬出する。そして、ロードロック室５０と試料室２０とを遮断した後にロードロック室５０を大気状態に開放にして試料Ｓを外部へ搬出する。

電子ビーム鏡筒１０によって電子ビームＥＢを偏向できる範囲はごく狭いため、試料全体を観察するためには、試料Ｓと電子ビーム鏡筒１０とを相対移動させて試料Ｓ上の所望の観察位置へ電子ビーム鏡筒１０を位置付ける必要がある。このため従来の走査型電子顕微鏡１は、電子ビーム鏡筒１０の真下に試料を移動させるためのステージ２２を備えている。ステージ２２は静電チャックなどの手段によって試料Ｓを保持したまま、水平に支持されたベース（定盤）３０上を２次元移動することによって、試料上の所望の観察位置を電子ビーム鏡筒１０の真下に位置付ける。

一般に、半導体装置製造工程に使用される製造装置や、検査装置、評価装置は、クリーンルームと呼ばれる特別な部屋に収容される。クリーンルームはその中の空気中に存在する塵の個数を半導体装置製造に支障のないレベルまで低減させるとともに、室内の温度及び湿度を許容範囲内に制御する。このようなクリーンルームの設置及び維持には多大のコストを要するため、クリーンルームへ収容される製造装置等の小型化を図ることは、半導体装置の製造コストを削減する上の重要な課題となる。

しかしながら、近年の半導体製造分野では、原価低減の必要性から、より寸法の大きな試料が用いられるようになっており、このような試料寸法の増大が電子線装置の真空試料室の寸法を大幅に増大させ、電子線装置の床面積（フットプリント）を増大させている。
例えば、上述の走査型電子顕微鏡１において試料Ｓの全面を観察範囲内に収めるためには、ステージ２２は試料Ｓをその直径寸法と同程度に移動する必要があるが、このことは、真空試料室２０の寸法が試料Ｓの直径の２倍以上になることを意味する。例えば、最近用いられるようになった直径３００ｍｍを扱う場合には、６００ｍｍ以上の寸法を有する大きな真空試料室２０を設ける必要がある。

電子線装置の小型化を図る事例は、特許第３０３９５６２号公報（下記特許文献１）、特開平１０−１５４４８１号公報（下記特許文献２）、国際公開第ＷＯ９９／３４４１８号パンフレット（下記特許文献３）に開示されている。
例えば下記特許文献３に開示される例を図２に示すと、電子線露光装置２は、電子ビーム鏡筒１０を試料Ｓの観察面と平行な水平面（ＸＹ面）で移動させるためのＸ方向直動機構６０ａ、６０ｂ）及びＹ方向直動機構７０を備える。
電子線露光装置２によれば、試料Ｓを保持するステージ２２を移動させることなく電子ビーム鏡筒１０を試料Ｓ上の所望の観察位置へ位置付けることが可能となり、上述のステージ２２を移動させる方式と比べて、フットプリントを１／４程度に低減することが可能となる。

特許第３０３９５６２号公報 特開平１０−１５４４８１号公報 国際公開第ＷＯ９９／３４４１８号パンフレット 特開平８−１０１１２８号公報 特開平３−２５７１７０号公報 特開平４−３３３２６号公報

上記特許文献３に記載の電子線装置のように、電子ビーム鏡筒１０を２次元平面内で駆動することにより、試料室の床面積を低減するのに加えて、上記のロードロック室を省くことによっても電子線装置の床面積を低減することが可能である。
しかしながらロードロック室を省くと、真空試料室内に試料を搬入出する都度必要となる真空試料室内の真空引き作業によって、電子線装置による作業のスループットが低減する。すなわちロードロック室が設けられている場合には、真空試料室内に搬入されている試料に対する作業と、ロードロック室から他の試料の搬出及び搬入、並びに必要な真空引き作業を平行して行うことができるが、ロードロック室を省くと、これらの作業を平行して行うことができなくなるためである。

上記問題点に鑑み、本発明では、電子ビーム鏡筒を移動させることによって、試料保持部に保持される試料の観察面上の各箇所を観察する位置に電子ビーム鏡筒を位置付けることにより、装置の床面積を節約する電子顕微鏡において、真空試料室に試料を搬入する際にロードロック室を介さなくとも、真空試料室内の真空引き作業による電子顕微鏡のスループット低減を防止することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明による電子顕微鏡は、電子ビーム鏡筒を移動させる電子ビーム鏡筒移動部と、試料をそれぞれ収納する複数の試料室と、複数の試料室の内部を個別に真空状態にする真空ポンプと、を備える。そして、電子ビーム鏡筒移動部によって電子ビーム鏡筒を移動させることにより、複数の試料室内のいずれかを大気状態にしている間に真空状態にされた他の試料室内に収納された試料を観察する位置に、前記電子ビーム鏡筒を位置付ける。

また、本発明による電子顕微鏡は、電子ビーム鏡筒を移動させる電子ビーム鏡筒移動部を備え、該電子ビーム鏡筒移動部によって試料の観察面上の各箇所を観察する位置に前記電子ビーム鏡筒を位置付けるように構成され、さらに電子ビーム鏡筒には、この鏡筒内を真空引きする真空ポンプを備える。
電子ビーム鏡筒には、試料室内を大気状態にするときに電子ビーム出射口を閉じるためのシャッター部を設けてもよい。

本発明による電子顕微鏡のように真空試料室を複数設けることによって、一つの試料室に試料の搬入出作業と平行して、他の試料室に搬入された試料を観察することが可能となるため、ロードロック室を設けなくとも真空試料室内の真空引き作業による電子顕微鏡のスループット低減が防止される。試料室を複数設けることによって電子顕微鏡の床面積は増大するが、例えば試料室を２個とすれば従来の床面積の１／２で済み、かつロードロック室の設置スペースも節約される。
また、電子ビーム鏡筒を移動させて、複数の試料室に搬入されたどの試料に対しても共通の電子ビーム鏡筒を用いて観察するので、電子ビーム鏡筒を複数設ける必要が省かれる。

電子ビーム鏡筒内を真空引きする真空ポンプを設け、電子ビーム鏡筒内の真空度を真空試料室全体の真空度よりも高めることにより、電子ビーム鏡筒の内部の電子銃を破損することなく試料室全体の真空度を低くすることが可能となる。そして、試料室全体の真空度を低く設定することにより、ロードロック室を省略しても試料室内に試料を搬入出の際に行う試料室全体の真空引きに要する時間を低減することが可能となる。
また、電子ビーム鏡筒の電子ビーム出射口をシャッターで閉じることにより、試料の搬入出の際に試料室内を大気状態に開放しても、電子ビーム鏡筒内を真空に保ち内部の電子銃を保護することが可能となる。

以下、添付する図面を参照して本発明の実施例を説明する。図３及び図４には、本発明の第１実施例による走査型電子顕微鏡の概略構成が示される。このうち図３には走査型電子顕微鏡１の筐体２１の手前側の壁が取り除かれた状態の正面図が示され、図４には走査型電子顕微鏡１の筐体２１の上面の壁が取り除かれた状態の平面図が示される。
走査型電子顕微鏡１は、試料上で照射位置が走査するように電子ビームＥＢを照射する電子ビーム鏡筒１０を備える。電子ビーム鏡筒１０には試料からの電子を検出するための電子検出器ＥＤが設けられており（図５を参照して後述する）、試料上で走査される電子ビームＥＢの各時点の照射位置と、それぞれの時点において電子線検出器ＥＤにて検出した電子量とを同期させることにより２次元の顕微鏡像を得る。

電子ビーム鏡筒１０による電子ビームＥＢの照射のために、電子ビーム鏡筒１０を収容する走査型電子顕微鏡１の筐体２１の内部は真空状態に保たれる。
走査型電子顕微鏡１の筐体２１内部の空間は、電子ビーム鏡筒１０が収容される電子ビーム鏡筒収容部２８と、２つの真空試料室２０ａ及び２０ｂとに分割され、電子ビーム鏡筒収容部２８と真空試料室２０ａとは上壁８０ａ及び側壁８１ａにより区分けされ、電子ビーム鏡筒収容部２８と真空試料室２０ｂとは上壁８０ｂ及び側壁８１ｂにより区分けされており、さらに２つの試料室２０ａと２０ｂとの間もまた隔壁８２によって遮断されている。これら区分けされた電子ビーム鏡筒収容部２８、２つの真空試料室２０ａ及び２０ｂは、それぞれ真空ポンプ３１、３２及び３３によってそれぞれ個別に真空引きされ、高真空状態に維持することが可能である。
各真空試料室２０ａ及び２０ｂには、試料を保持するための試料保持台２２ａ及び２２ｂが設けられる。これら保持台２２ａ及び２２ｂには、試料の観察面と電子ビーム鏡筒１０との間隔を調節するための上下方向（Ｚ方向）の昇降手段を有する。

２つの真空試料室２０ａ及び２０ｂの前面には、試料Ｓａ及びＳｂを搬入出するための開閉可能な搬入出口８５ａ及び８５ｂが設けられている。また真空試料室２０ａ及び２０ｂの上壁８０ａ及び８０ｂには、それぞれの真空試料室２０ａ及び２０ｂに搬入された試料を観察するための窓部８３ａ及び８３ｂが設けられている。
各窓部８３ａ及び８３ｂには、試料の搬入出の際に各窓部８３ａ及び８３ｂを閉じることによって、電子ビーム鏡筒収容部２８を真空状態に維持するためのシャッター機構８４ａ及び８４ｂがそれぞれ設けられている。

例えば試料Ｓａを真空試料室２０ａに搬入出する際には、シャッター機構８４ａを閉じて窓部８３ａを遮断してから真空試料室２０ａを大気状態にする。そして真空試料室２０ａを大気状態になった後に搬入出口８５ａを開けて試料Ｓａを出し入れする。
また真空試料室２０ａに搬入した試料Ｓａを観察する際には、搬入出口８５ａを閉じてから真空試料室２０ａ内を真空状態にしてから、シャッター機構８４ａを開けて窓部８３ａを開放する。真空試料室２０ｂに試料Ｓｂを搬入出する際も同様である。

走査型電子顕微鏡１は、真空試料室２０ａ及び２０ｂにそれぞれ収容された試料Ｓａ及びＳｂのいずれも、共通の電子ビーム鏡筒１０によって観察可能とするために、電子ビーム鏡筒１０を移動させる移動機構を有する。
この移動機構は、試料Ｓの観察面を成す第１方向であるＸ方向と第２方向であるＹ方向のうち、Ｘ方向に沿って電子ビーム鏡筒１０を移動させるためのＸ方向ガイド６０と、Ｙ方向に沿って電子ビーム鏡筒１０を移動させるための可動Ｙ方向ガイド７０と、可動Ｙ方向ガイド７０を支持したままＸ方向に延在するＸ方向ガイド６０に沿って移動するＸ方向移動部６１と、電子ビーム鏡筒１０を支持したままＹ方向に延在する可動Ｙ方向ガイド７０に沿って移動するＹ方向移動部７１と、を備えて構成される。

Ｘ方向移動部６１のＸ方向への移動、及びＹ方向移動部７１のＹ方向への移動のために様々な直線駆動機構を使用することが可能である。
例えば、Ｘ方向ガイド６０に回転可能なボールネジ（図示せず）をＸ方向に沿って設け、Ｘ方向各移動部６１ａにナット（図示せず）を設けてボールネジと螺合させる。そしてＸ方向ガイド６０を固定した状態で、図示しないモータによってボールネジを回転させることによって、Ｘ方向各移動部６１に対してＸ方向の駆動力を加えることとしてよい。
また可動Ｙ方向ガイド７０に、回転可能なボールネジ（図示せず）をＹ方向に沿って設け、Ｙ方向各移動部７１にナット（図示せず）を設けてボールネジと螺合させる。そしてＹ方向について可動Ｙ方向ガイドを固定した状態で、図示しないモータによってボールネジを回転させることによって、Ｙ方向各移動部７１に対してＹ方向の駆動力を加えることとしてよい。
なお直線駆動機構としてベルト駆動機構を使用してもよい。
走査型電子顕微鏡１は、これら直線駆動機構の駆動量を制御することによって、電子ビーム鏡筒１０を、試料Ｓの観察面上の所望の観察位置に位置付ける電子ビーム鏡筒位置制御部６５を備える。電子ビーム鏡筒位置制御部６５は、コンピュータ等のデータ処理装置で実現され、所望の移動量だけ直線駆動機構を駆動する駆動信号を出力することによって、電子ビーム鏡筒１０を所望の位置に移動させる。

そして、電子ビーム鏡筒位置制御部６５は、電子ビーム鏡筒１０を支持するＹ方向移動部７１を可動Ｙ方向ガイド７０に沿って駆動し、この可動Ｙ方向ガイド７０を支持するＸ方向移動部６１をＸ方向ガイド６０に沿って駆動することにより、電子ビーム鏡筒１０を試料Ｓの観察面に平行なＸＹ平面内で駆動して、その位置を決定する。

図５は、図３に示す電子ビーム鏡筒１０の内部構成例を示す図である。図示の電子ビーム鏡筒１０の例は、その鏡筒内の空間１３に電子銃１４、電磁レンズや静電レンズで実現される第１レンズ１５及び第２レンズ１６を備えたガウシアンビーム方式（ペンシルビーム方式）の電子光学系を備える。電子銃１４で発生した電子ビームＥＢを、第１レンズ１５及び第２レンズ１６からなる電磁レンズ系によって絞ることによってスポット状の電子ビームＥＢを作り鏡筒開口部から試料Ｓへ照射する。
また電子ビーム鏡筒１０には電子検出器ＥＤが設けられ、電子検出器ＥＤによって電子ビーム鏡筒１０の開口部１７から電子を発射した際の試料Ｓからの電子を検出する。
実際には、電子ビーム鏡筒１０に対物アパーチャ、偏向電極や非点補正コイル等が設けられる。

電子ビーム鏡筒１０には鏡筒内の空間１３を真空引きする真空ポンプ１１を備える。そして、電子ビーム鏡筒１０は、その内部空間１３を真空引きして電子ビーム鏡筒１０を取り囲む試料室２０内との間に気圧差を設けることができるように、空間１３の径を非常に狭く構成する。このように構成することによって、電子ビーム鏡筒１０の内部の真空度を試料室２０の真空度よりも高めることが可能となる。
また、電子ビーム鏡筒１０には、電子ビームＥＢを出射する開口部１７を開閉するシャッター部１８が設けられており、試料室２０内を大気状態に開放しても、シャッター部１８により開口部１７を閉じて真空ポンプ１１で真空引きすることによって電子ビーム鏡筒１０内の空間１３を真空状態に維持する。

図３及び図４に戻り、複数の真空試料室２０ａ及び２０ｂに収納された複数の試料Ｓａ及びＳｂを、共通の電子ビーム鏡筒１０によって観察する際の、電子ビーム鏡筒位置制御部６５による位置制御方法を説明する。
複数の真空試料室のうちのひとつの真空試料室２０ａに試料Ｓａを搬入出する際には、試料Ｓａを搬入出して真空試料室２０ａを真空引きする間、シャッター機構８４ａにより試料室２０ａと電子ビーム鏡筒収容部２８とを遮断して電子ビーム鏡筒収容部２８を真空状態に保ったまま、電子ビーム鏡筒位置制御部６５が、他方の真空試料室２０ｂの窓部８３ｂの位置に電子ビーム鏡筒１０を移動させて、真空試料室２０ｂに搬入された試料Ｓｂを観察する。
反対に真空試料室２０ｂに試料Ｓｂを搬入出する際には、試料Ｓｂを搬入出して真空試料室２０ｂを真空引きする間、シャッター機構８４ｂにより試料室２０ｂと電子ビーム鏡筒収容部２８とを遮断して電子ビーム鏡筒収容部２８を真空状態に保ったまま、電子ビーム鏡筒位置制御部６５が、真空試料室２０ａの窓部８３ａの位置に電子ビーム鏡筒１０を移動させて、真空試料室２０ａに搬入された試料Ｓａを観察する。

このように、本実施例による走査型電子顕微鏡１は、複数の真空試料室のうちのひとつの真空試料室内に収容された試料の観察作業や検査作業と、他の真空試料室への試料の搬入出作業とを、平行して実行することができるので、従来のようなロードロック室を設けなくとも真空試料室内の真空引き作業による電子顕微鏡のスループット低減が防止される。

図６及び図７には、本発明の第２実施例による走査型電子顕微鏡の概略構成が示される。このうち図６には走査型電子顕微鏡１の筐体２１の手前側の壁が取り除かれた状態の正面図が示され、図７には走査型電子顕微鏡１の筐体２１の上面の壁が取り除かれた状態の平面図が示される。
本実施例では、電子ビーム鏡筒１０は、試料保持台２２と同じ真空試料室２０内に収容される。そして、走査型電子顕微鏡１はその床面積を縮小するためにロードロック室を省略しており、走査型電子顕微鏡１の筐体２１の前面には、真空試料室２０内へ試料Ｓを搬入出するための搬入出口２４が設けられる。

真空試料室２０内へ試料Ｓを搬入する際には、真空試料室２０を大気状態にしてから搬入出口２４を開放して試料Ｓを真空試料室２０内へ搬入する。その後搬入出口２４を遮断してから真空試料室２０内を真空引きし、真空状態にしてから電子ビーム鏡筒１０から電子ビームＥＢを放射する。
真空試料室２０外へ試料Ｓを搬出する際には、電子ビーム鏡筒１０からの電子ビームＥＢの放射を停止してから真空試料室２０を大気状態にする。その後、搬入出口２４を開放して試料Ｓを真空試料室２０内へ搬入する。

ここで、図５を参照して上述したように、電子ビーム鏡筒１０は、鏡筒内の空間１３を真空引きする真空ポンプ１１を備えている。かかる真空ポンプ１１によって、電子ビーム鏡筒１０の内部の真空度を試料室２０の真空度よりも高めることにより、電子ビーム鏡筒１０内の電子銃１５を破損することなく試料室２０全体の真空度を低くすることが可能となる。
そこで、本実施例では試料室２０全体の真空度を低く設定することにより、試料室２０内に直接試料Ｓを搬入出の際に行う試料室２０全体の真空引きに要する時間を低減する。

なお、試料Ｓの搬入出の際に試料室２０内を大気状態に開放したときは、電子ビーム鏡筒１０の開口部１７をシャッター部１８で閉じることにより、電子ビーム鏡筒１０内を真空に保ち電子銃１４を保護することも可能である。

走査型電子顕微鏡１は、電子ビーム鏡筒１０を、試料Ｓの観察面（ＸＹ面）に平行な面内で２次元移動させるための移動機構を備える。この移動機構によって、電子ビームＥＢを偏向できる範囲が狭い電子ビーム鏡筒１０を試料Ｓ上の所望の観察位置へ電子ビーム鏡筒１０を位置付けて、試料全体を観察する。
このように、本実施例の走査型電子顕微鏡１では電子ビーム鏡筒１０側を移動させることにより、上述のステージ２２を移動させる方式と比べて床面積を１／４程度に低減し、かつそれに加えて、ロードロック室の設置スペースを省くことにより、床面積の大幅な低減を実現する。

かかる移動機構は、試料Ｓの観察面を成す第１方向であるＸ方向と第２方向であるＹ方向のうち、Ｘ方向に沿って電子ビーム鏡筒１０を移動させるための１対のＸ方向ガイド６０ａ及び６０ｂと、Ｙ方向に沿って電子ビーム鏡筒１０を移動させるための可動Ｙ方向ガイド７０と、可動Ｙ方向ガイド７０を支持したままＸ方向に延在するＸ方向ガイド６０ａ及び６０ｂにそれぞれ沿って移動する１対のＸ方向移動部６１ａ及び６１ｂと、電子ビーム鏡筒１０を支持したままＹ方向に延在する可動Ｙ方向ガイド７０に沿って移動するＹ方向移動部７１と、を備えて構成される。

各移動部６１ａ、６１ｂ及び可動Ｙ方向ガイド７０からなる組立体のＸ方向への駆動、並びにＹ方向移動部７１のＹ方向への駆動のために、様々な直線駆動機構を使用することが可能である。
例えば、Ｘ方向ガイドの一方の６０ａに回転可能なボールネジ（図示せず）をＸ方向に沿って設け、Ｘ方向各移動部６１ａにナット（図示せず）を設けてボールネジと螺合させる。そしてＸ方向ガイド６０ａを固定した状態で、図示しないモータによってボールネジを回転させることによって、Ｘ方向各移動部６１ａに対してＸ方向の駆動力を加えることとしてよい。
また可動Ｙ方向ガイド７０に、回転可能なボールネジ（図示せず）をＹ方向に沿って設け、Ｙ方向各移動部７１にナット（図示せず）を設けてボールネジと螺合させる。そしてＹ方向について可動Ｙ方向ガイドを固定した状態で、図示しないモータによってボールネジを回転させることによって、Ｙ方向各移動部７１に対してＹ方向の駆動力を加えることとしてよい。
なお直線駆動機構としてベルト駆動機構を使用してもよい。
電子ビーム鏡筒位置制御部６５は、これら直線駆動機構の駆動量を制御することによって、電子ビーム鏡筒１０を、試料Ｓの観察面上の所望の観察位置に位置付ける。すなわち電子ビーム鏡筒位置制御部６５は、電子ビーム鏡筒１０を支持するＹ方向移動部７１を可動Ｙ方向ガイド７０に沿って駆動し、この可動Ｙ方向ガイド７０を支持するＸ方向移動部６１ａ及び６１ｂをＸ方向ガイド６０ａ及び６０ｂにそれぞれ沿って駆動することにより、電子ビーム鏡筒１０を試料Ｓの観察面に平行なＸＹ平面内で駆動する。

図６及び図７に戻り、電子ビーム鏡筒１０の２次元移動は、Ｘ方向ガイド６０ａ及び６０ｂ並びに可動Ｙ方向ガイド７０によってガイドされるが、このうち可動のガイドである可動Ｙ方向ガイド７０は、可動Ｙ方向ガイド７０がＸ方向に移動しても試料Ｓやこれを保持する試料保持台２２によってその移動が妨げられることがないように、すなわち試料Ｓや試料保持台２２が可動Ｙ方向ガイド７０に干渉しないように、試料Ｓの上方に架かるように設けられる。

そして、試料Ｓ上の観察位置のＹ座標を変更する場合には、電子ビーム鏡筒１０を支持するＹ方向移動部７１を可動Ｙ方向ガイド７０に沿って駆動するが、このとき可動Ｙ方向ガイド７０が試料Ｓの直上に位置する状態でＹ方向移動部７１を駆動すると、Ｙ方向移動部７１と可動Ｙ方向ガイド７０の摺動面から発生する異物やパーティクルが試料Ｓの表面上に直接落ちる結果となり、走査型電子顕微鏡１による観察結果やその後試料Ｓに施される製造工程に悪影響を及ぼす。

このため本顕微鏡１では、Ｙ方向移動部７１を可動Ｙ方向ガイド７０に沿って駆動する間、可動Ｙ方向ガイド７０を試料Ｓの上方から退避させるための退避領域Ｒを設ける。例えば顕微鏡１は図７に示すように、可動Ｙ方向ガイド７０の移動をガイドするＸ方向ガイド６０ａ及び６０ｂを、本来試料Ｓの全面を観察するための移動量よりも長く設けることにより、試料保持台２２の設置領域よりもＸ方向にずれた位置に退避領域Ｒを設けることとしてよい。

図８は、電子ビーム鏡筒１０をＹ方向に駆動する場合の、各移動部６１ａ、６１ｂ及び７１の動きを説明する図である。
図示するように、試料Ｓの直上に位置する電子ビーム鏡筒１０をΔｙだけＹ方向に移動させる場合を想定する。その場合、電子ビーム鏡筒位置制御部６５は、可動Ｙ方向ガイド７０が試料Ｓの直上に位置したまま電子ビーム鏡筒１０をＹ方向に移動することを避けて、Ｘ方向移動部６１ａ及び６１ｂを駆動して、可動Ｙ方向ガイド７０を退避領域Ｒに一旦退避させる（矢印９１）。

そして、可動Ｙ方向ガイド７０が退避領域Ｒに退避した状態で、電子ビーム鏡筒位置制御部６５はＹ方向移動部７１を駆動して、電子ビーム鏡筒１０をΔｙだけＹ方向に移動させた後（矢印９２）、Ｘ方向移動部６１ａ及び６１ｂを駆動して、電子ビーム鏡筒１０を最終的な観察位置に位置付ける（矢印９３）。
このようにＹ方向移動部７１が移動する間、可動Ｙ方向ガイド７０を退避領域Ｒに退避させることによって、Ｙ方向移動部７１と可動Ｙ方向ガイド７０の摺動面から発生しる異物やパーティクルが試料Ｓの表面上に直接落ちることが防止される。

本発明は一般に電子顕微鏡に利用可能である。特に半導体製造装置などに設けられ、これら半導体製造装置により製造された半導体装置の外観を検査するために使用される電子顕微鏡装置に利用可能である。

従来の走査型電子顕微鏡の概略構成図である。 他の従来の走査型電子顕微鏡の概略構成図である。 本発明の第１実施例による走査型電子顕微鏡の概略構成を示す正面図である。 図３に示す走査型電子顕微鏡の筐体の上面の壁を取り除いた状態の平面図である。 図３に示す電子ビーム鏡筒の内部構成例を示す図である。 本発明の第２実施例による走査型電子顕微鏡の概略構成を示す正面図である。 図６に示す走査型電子顕微鏡の筐体の上面の壁を取り除いた状態の平面図である。 図７に示す電子ビーム鏡筒をＹ方向に駆動する場合の各移動部の動きを説明する図である。

符号の説明

１ 走査型電子顕微鏡
１０ 電子ビーム鏡筒
１１、３１、３２、３３ 真空ポンプ
２０ 真空試料室
２１ 筐体
２２ 試料保持台
３０ 定盤
６０、６０ａ、６０ｂ Ｘ方向ガイド
６１、６１ａ、６１ｂ Ｘ方向移動部
７０ 移動Ｙ方向ガイド
７１ Ｙ方向移動部

Claims (3)

1. 電子ビーム鏡筒を移動させる電子ビーム鏡筒移動部を備え、該電子ビーム鏡筒移動部によって試料の観察面上の各箇所を観察する位置に前記電子ビーム鏡筒を位置付ける電子顕微鏡であって、
   前記試料をそれぞれ収納する複数の試料室と、
   前記複数の試料室の内部を個別に真空状態にする真空ポンプと、
   を備え、
   前記電子ビーム鏡筒移動部によって前記電子ビーム鏡筒を移動させることにより、前記複数の試料室内のいずれかを大気状態にしている間、真空状態にされた他の前記試料室内に収納された試料を観察する位置に、前記電子ビーム鏡筒を位置付けることを特徴とする電子顕微鏡。
2. 電子ビーム鏡筒を移動させる電子ビーム鏡筒移動部を備え、該電子ビーム鏡筒移動部によって試料の観察面上の各箇所を観察する位置に前記電子ビーム鏡筒を位置付ける電子顕微鏡であって、
   該電子ビーム鏡筒は、該鏡筒内を真空引きする真空ポンプを備えることを特徴とする電子顕微鏡。
3. 前記電子ビーム鏡筒は、前記試料室内を大気状態にするときに電子ビーム出射口を閉じるシャッター部を有することを特徴とする請求項２に記載の電子顕微鏡。

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