JP2010092633A - Method for measuring gas component in vacuum chamber, and vacuum device - Google Patents

Method for measuring gas component in vacuum chamber, and vacuum device Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: a method for accurately measuring gas components in a vacuum chamber capable of high evacuation; and a vacuum device. <P>SOLUTION: In the method for measuring gas component of the device provided with a gas component measuring device to measure the gas components in the vacuum chamber, upon measuring gas components, the speed of evacuation in the vacuum chamber is lowered. That is, after creating an environment in which residual gas is not easily exhausted, analysis of the gas components is carried out. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、荷電粒子線装置等に用いられる真空装置に係り、特に真空装置内のガスを測定する方法、及び装置に関する。   The present invention relates to a vacuum apparatus used in a charged particle beam apparatus or the like, and more particularly to a method and apparatus for measuring a gas in a vacuum apparatus.

電子ビームを試料上に走査して、得られた二次電子または反射電子像により試料上に形成されたパターンまたはコンタクトホールの寸法、及び形状を測定,観察する荷電粒子線装置は、半導体素子の微細化が進むにつれて、その役割の重要性が増している。   A charged particle beam apparatus that scans an electron beam on a sample and measures and observes the size and shape of a pattern or a contact hole formed on the sample from the obtained secondary electron or reflected electron image is a semiconductor element. As miniaturization progresses, the role becomes more important.

一方、電子顕微鏡を用いて観察を行う場合、試料の電子線を照射した部分に汚染物が付着する。例えば非特許文献1に説明されているように、試料汚染の原因となるのは、試料に付着していたハイドロカーボンの分子と、装置内の残留ガス中のハイドロカーボンの試料への吸着によるものが考えられる。いずれの場合も、吸着ガスが電子線エネルギーを受けることにより固体化するといわれており、この付着物により真の表面像を捕らえることができなくなる。特に半導体の検査装置の場合は、寸法計測,外観検査が目的であるため重大な問題となる。   On the other hand, when observation is performed using an electron microscope, contaminants adhere to the portion of the sample irradiated with the electron beam. For example, as explained in Non-Patent Document 1, the cause of sample contamination is due to adsorption of hydrocarbon molecules adhering to the sample and hydrocarbons in the residual gas in the apparatus to the sample. Can be considered. In any case, it is said that the adsorbed gas is solidified by receiving electron beam energy, and a true surface image cannot be captured by the attached matter. Particularly in the case of a semiconductor inspection apparatus, it is a serious problem because it is intended for dimension measurement and appearance inspection.

また、非特許文献2に説明されているように、装置内部で用いられている部材に含まれる成分が放出したり、クリーンルーム雰囲気から装置内に入り込む分子状化学汚染物質のDOP(フタル酸ジオクチル),DBP(フタル酸ジブチル),シロキサンなどが試料に付着し、半導体の性能劣化を引き起こす事も指摘されている。その他、試料自体が持ち込むガス成分が別の試料に対して問題を引き起こす可能性もある。   Further, as described in Non-Patent Document 2, DOP (dioctyl phthalate), a molecular chemical pollutant that releases components contained in members used inside the apparatus or enters the apparatus from a clean room atmosphere. It has also been pointed out that DBP (dibutyl phthalate), siloxane, and the like adhere to the sample and cause semiconductor performance deterioration. In addition, a gas component brought into the sample itself may cause a problem with another sample.

さらに昨今では、特許文献1に開示されているように半導体用の荷電粒子線装置において測定や検査工程を経た半導体ウェハに、フッ素系化合物が付着し、その後のレジスト塗布工程において、レジスト膜内に気泡を発生させる場合がある。この気泡によってレジストが薄く形成され、その後の工程のドライエッチング処理で下地にピットが生じるというような問題が発生する可能性がある。   Furthermore, recently, as disclosed in Patent Document 1, a fluorine-based compound adheres to a semiconductor wafer that has undergone measurement and inspection processes in a semiconductor charged particle beam apparatus, and in the resist coating process, Bubbles may be generated. There is a possibility that a problem arises that the resist is thinly formed by the bubbles, and pits are formed in the base in the subsequent dry etching process.

以上のような種々のガス成分を、質量分析計等を用いて計測法が、特許文献1及び2に説明されている。   Patent Documents 1 and 2 explain how to measure various gas components as described above using a mass spectrometer or the like.

特開2007−141741号公報JP 2007-141741 A 特開2007−149571号公報JP 2007-149571 A Specimen Protection in the Electron Microscope(HEYWOOD J A,Pract Metallogr 19(1982)465)Specimen Protection in the Electron Microscope (HEYWOOD J A, Pract Metallogr 19 (1982) 465) 新版シリコンウェハ表面のクリーン化技術(服部毅編著(株)リアライズ社(2000)37)New version of silicon wafer surface cleaning technology (Satoshi Hattori, Realize Inc. (2000) 37)

特許文献1及び2には、真空室内に残るガス成分を検出するための手法が説明されているが、真空排気系の排気速度によっては、ガス成分を十分に検出することができないことが、発明者らの実験により明らかになった。特に、排気速度が早いと、検出可能なガス成分が減少する。一方、真空室の真空度を一定以上に保つためには、所定値以上の排気速度が必要である。   Patent Documents 1 and 2 describe a method for detecting a gas component remaining in a vacuum chamber, but it is an invention that the gas component cannot be sufficiently detected depending on the exhaust speed of the vacuum exhaust system. It became clear by their experiment. In particular, when the exhaust speed is high, the detectable gas component decreases. On the other hand, in order to keep the degree of vacuum in the vacuum chamber above a certain level, an exhaust speed higher than a predetermined value is required.

以下に、高真空排気が可能な真空室内のガス成分を、高精度に測定することを目的とするガス測定方法、及び真空装置を説明する。   Hereinafter, a gas measuring method and a vacuum apparatus for measuring a gas component in a vacuum chamber capable of high vacuum evacuation with high accuracy will be described.

上記目的を達成するための一態様として、真空室に当該真空室内のガス成分を測定する測定装置を備えた装置のガス成分測定法において、ガス成分測定時に、前記真空室の真空排気速度を下げることを特徴とするガス成分測定方法、及び装置を提案する。即ち、残留ガスの排気がされづらい環境を作り出した上で、ガス成分分析を実施する。   As an aspect for achieving the above object, in a gas component measurement method for a device having a measurement device for measuring a gas component in the vacuum chamber in the vacuum chamber, the vacuum exhaust rate of the vacuum chamber is lowered during the measurement of the gas component. A gas component measuring method and apparatus are proposed. That is, the gas component analysis is performed after creating an environment in which it is difficult to exhaust the residual gas.

上記構成によれば、ガス成分測定時に排気速度を下げることによるガス分析精度の向上を図ることが可能となる。   According to the above configuration, it is possible to improve the gas analysis accuracy by lowering the exhaust speed when measuring the gas component.

発明者らが行った真空容器にケイ素系ガスを放出する部材と清浄なシリコンウェハを入れて真空排気した実験によれば、ケイ素系ガスに曝したウェハをGC−MS(Gas Chromatography-Mass Spectrometry)で分析した結果、質量数73(Si(CH33),146(Si2(CH36)のケイ素を主とするガスの付着が検出された。しかし、別の真空装置(排気速度300L/s)で同様に装置内にケイ素系ガスを放出する部材を入れ真空排気中の残留ガスを質量分析計で質量数200までの測定を実施したところ、質量数73のガスは検出できたものの質量数146のガスは測定できず、さらに別の真空排気装置(排気速度48L/s)で同じ部材からの放出ガスを質量分析計で測定したところ、僅かだが質量数146のガスを検出した。 According to the experiment conducted by the inventors, a silicon gas-releasing member and a clean silicon wafer were placed in a vacuum container and evacuated, and the wafer exposed to the silicon gas was subjected to GC-MS (Gas Chromatography-Mass Spectrometry). As a result, the adhesion of gas mainly containing silicon having mass numbers 73 (Si (CH 3 ) 3 ) and 146 (Si 2 (CH 3 ) 6 ) was detected. However, when a member for releasing a silicon-based gas was similarly put into the apparatus with another vacuum apparatus (pumping speed 300 L / s), the residual gas in the vacuum exhaust was measured up to a mass number of 200 with a mass spectrometer. Although the gas with mass number of 73 could be detected, the gas with mass number of 146 could not be measured. Further, when the gas released from the same member was measured with a mass evacuator with another vacuum evacuation device (evacuation speed: 48 L / s) However, a gas having a mass number of 146 was detected.

このように、質量分析計での残留ガス測定では真空排気系の排気速度によって検出の可否が生じてしまうことが明らかとなり、装置構成により問題の有無が誤判断される可能性があることが判った。排気速度を制御し残留ガスを測定することは、実験装置においては排気速度の異なる真空ポンプを用いたり、真空ポンプ吸込口にオリフィスを設置するなどの手段を備えれば実現が可能となる。   In this way, in residual gas measurement with a mass spectrometer, it becomes clear that detection is possible depending on the pumping speed of the vacuum pumping system, and it can be seen that the presence or absence of a problem may be misjudged depending on the device configuration. It was. Control of the exhaust speed and measurement of residual gas can be realized in the experimental apparatus by using means such as vacuum pumps having different exhaust speeds or installing an orifice in the vacuum pump suction port.

以下には、特に質量分析計による残留ガスの測定を高感度で行う方法、並びにそれにより装置の状態を正確に監視する機能を備えた荷電粒子線装置を説明する。   In the following, a method for measuring the residual gas with a mass spectrometer with high sensitivity, and a charged particle beam apparatus having a function for accurately monitoring the state of the apparatus will be described.

当該荷電粒子線装置の一例として、測定対象となる真空チャンバに開度を任意に設定できる可変バルブを介して質量分析計を取り付け、通常はバルブ開度を全開にしておき質量分析計を測定対象と同じ真空雰囲気に保つ機構を備えた装置を説明する。ガス分析を行う場合には、バルブ開度を絞り、バルブから質量分析計側の空間の真空排気コンダクタンスを小さくすることで残留ガスが排気されにくい環境を形成する。その上でこの空間のガス分析を行うことにより高感度測定を達成することができる。   As an example of the charged particle beam device, a mass spectrometer is attached to a vacuum chamber to be measured via a variable valve that can arbitrarily set the opening, and the mass spectrometer is usually measured with the valve opening fully opened. An apparatus equipped with a mechanism for maintaining the same vacuum atmosphere will be described. When performing gas analysis, the valve opening is reduced, and the vacuum exhaust conductance of the space from the valve to the mass spectrometer side is reduced to form an environment in which residual gas is not easily exhausted. A high sensitivity measurement can be achieved by performing a gas analysis of this space.

このような残留ガス測定方法を荷電粒子線装置の試料測定前後や、任意に設定した時刻または時間間隔で自動的に測定操作を行えるようにし装置の状態監視を行う。また、装置保守作業の前後に任意のタイミングで測定を行うことで、装置性能の維持,管理を達成することができる。   Such a residual gas measuring method can be automatically performed at the time or time interval before and after the sample measurement of the charged particle beam apparatus or arbitrarily set, and the state of the apparatus is monitored. Further, by performing measurement at an arbitrary timing before and after the apparatus maintenance work, it is possible to maintain and manage the apparatus performance.

以下、残留ガス検知する測定装置を備えた装置を、図面を用いて説明する。   Hereinafter, an apparatus provided with a measuring apparatus for detecting residual gas will be described with reference to the drawings.

図1は、真空チャンバ1と真空排気装置2の間に可変バルブ3を設置した本発明の例を示す。残留ガス測定のための質量分析計4を備えた取付管5は真空チャンバに取り付けてある。取付管5は質量分析計4が入るサイズであれば良い。通常、可変バルブ3は全開の状態で真空排気を行っているが、質量分析計4で残留ガスを測定する場合、可変バルブ3の開度を絞ることで真空チャンバ1内の残留ガスを排気させ難くする。真空チャンバ1内の残留ガスの分子密度が増加して残留ガス測定の高感度を達成することが可能となる。   FIG. 1 shows an example of the present invention in which a variable valve 3 is installed between a vacuum chamber 1 and a vacuum exhaust device 2. A mounting tube 5 equipped with a mass spectrometer 4 for measuring residual gas is attached to a vacuum chamber. The attachment tube 5 may be any size that can accommodate the mass spectrometer 4. Normally, the variable valve 3 is evacuated with the valve fully opened. However, when the residual gas is measured by the mass spectrometer 4, the residual gas in the vacuum chamber 1 is exhausted by reducing the opening of the variable valve 3. Make it difficult. The molecular density of the residual gas in the vacuum chamber 1 is increased, and high sensitivity for residual gas measurement can be achieved.

また、所定の排気速度で継続的に真空ポンプによる真空排気が行われている場合、その排気速度を一時的に小さくすることで、残留ガスが排気されにくい環境を作り、その上で残留ガスの分析を行う。質量分析計4と可変バルブ3とは、或る一定以上の空間を設け、当該空間に残留するガスを検知する。なお、本実施例の1つの態様として、真空チャンバ1における可変バルブ3の取り付け側の壁面と、質量分析計4の取り付け側壁面とを異ならせて、上記空間を作り出すことが考えられる。また、排気速度を所定値とすることで、定量的なガス分析を行うことが可能となる。   Also, when the vacuum pump is continuously evacuated at a predetermined pumping speed, temporarily reducing the pumping speed creates an environment in which residual gas is difficult to be exhausted. Perform analysis. The mass spectrometer 4 and the variable valve 3 provide a certain space or more and detect gas remaining in the space. As one aspect of the present embodiment, it is conceivable to create the space by making the wall surface on the mounting side of the variable valve 3 in the vacuum chamber 1 different from the mounting side wall surface of the mass spectrometer 4. Moreover, quantitative gas analysis can be performed by setting the exhaust speed to a predetermined value.

なお図1の例では、真空チャンバ1は例えば走査電子顕微鏡の試料室であり、真空チャンバ1内には、試料を移動させるための試料ステージ等が設けられている。また、上記可変バルブは、図示しない制御装置によってその開度を制御される。   In the example of FIG. 1, the vacuum chamber 1 is, for example, a sample chamber of a scanning electron microscope, and a sample stage for moving the sample is provided in the vacuum chamber 1. The opening of the variable valve is controlled by a control device (not shown).

図4は、荷電粒子線装置の一態様である走査電子顕微鏡に、残留ガス検出用の質量分析計を取り付けた例を説明する図である。図4の例では、可変バルブ3を質量分析計4側に設置した例を説明しているが、この態様については後述する。本実施例では、真空排気装置側に可変バルブを設置した例について、主に説明する。   FIG. 4 is a diagram for explaining an example in which a mass spectrometer for residual gas detection is attached to a scanning electron microscope which is an embodiment of the charged particle beam apparatus. In the example of FIG. 4, an example in which the variable valve 3 is installed on the mass spectrometer 4 side is described, but this aspect will be described later. In this embodiment, an example in which a variable valve is installed on the vacuum exhaust device side will be mainly described.

図4では、試料室8に可変バルブ3を介し質量分析計4を備えた取付管5を取り付けた例を示している。荷電粒子線装置は、電子銃室6,コンデンサレンズ室7,試料室8が配置され、コンデンサレンズ室7と試料室8の間は中間室9となっている。試料室8には隣接して予備排気室10があり、上部には試料交換室11が設置される。   FIG. 4 shows an example in which the attachment tube 5 having the mass spectrometer 4 is attached to the sample chamber 8 via the variable valve 3. The charged particle beam apparatus includes an electron gun chamber 6, a condenser lens chamber 7, and a sample chamber 8, and an intermediate chamber 9 is provided between the condenser lens chamber 7 and the sample chamber 8. A sample exhaust chamber 10 is adjacent to the sample chamber 8, and a sample exchange chamber 11 is installed at the top.

電子銃室6には、電子銃12,引出電極13,加速電極14及び固定絞り15が、コンデンサレンズ室7にはコンデンサレンズ16が、中間室9には偏向コイル17,対物レンズ18および対物レンズ絞り19が設置される。電子銃室6には真空ポンプ24,25が、コンデンサレンズ室7には真空ポンプ26が真空排気を行い、安定した電子線29が得られるようになっている。   The electron gun chamber 6 has an electron gun 12, an extraction electrode 13, an acceleration electrode 14, and a fixed aperture 15. The condenser lens chamber 7 has a condenser lens 16. The intermediate chamber 9 has a deflection coil 17, an objective lens 18, and an objective lens. A diaphragm 19 is installed. Vacuum pumps 24 and 25 are evacuated in the electron gun chamber 6 and a vacuum pump 26 is evacuated in the condenser lens chamber 7 so that a stable electron beam 29 is obtained.

試料室8は真空ポンプ27により真空排気され、中間室9は排気バイパス32を経て試料室8に繋がり真空ポンプ27によって排気される。予備排気室10は真空ポンプ28によって排気される。試料21の導入は、始め試料交換室11に入れられ、ゲートバルブ23を経て予備排気室10の試料ホルダ20上に載置され、ゲートバルブ22を開けることにより、試料21は試料ホルダ20と共に試料室8へ移動し測定位置にセットされる。中間室9には電子線29を照射した時に、試料21の表面からの二次電子または反射電子30を検出する反射電子・二次電子検出器31が取り付けられており、得られた情報から顕微鏡画像が作成される。   The sample chamber 8 is evacuated by the vacuum pump 27, and the intermediate chamber 9 is connected to the sample chamber 8 via the exhaust bypass 32 and is evacuated by the vacuum pump 27. The preliminary exhaust chamber 10 is exhausted by a vacuum pump 28. The sample 21 is first introduced into the sample exchange chamber 11, placed on the sample holder 20 in the preliminary exhaust chamber 10 through the gate valve 23, and the sample 21 is sampled together with the sample holder 20 by opening the gate valve 22. Move to chamber 8 and set to measurement position. A reflected electron / secondary electron detector 31 for detecting secondary electrons or reflected electrons 30 from the surface of the sample 21 when the electron beam 29 is irradiated is attached to the intermediate chamber 9. An image is created.

このように荷電粒子線装置の内部は多くの部品で構成され、さらに可動機構や信号配線などの部品が内蔵され複雑な構造をしている。装置内部に設置される部品は真空や試料に悪影響を与えることが無いように洗浄,清掃され十分管理されている。しかし、何らかのトラブルにより洗浄,清掃不足の部品からのガスや、可動部の異常によるガス放出などが考えられる。   As described above, the interior of the charged particle beam apparatus is composed of many parts, and has a complicated structure including parts such as a movable mechanism and signal wiring. The parts installed inside the equipment are thoroughly cleaned and cleaned so that they do not adversely affect the vacuum or sample. However, due to some trouble, gas from parts that are insufficiently cleaned or cleaned, or gas release due to abnormalities in moving parts, etc. can be considered.

このような場合に速やかに装置内部の真空の状態を質量分析計を用いて測定し、異常の状態を把握し対処しなければならない。   In such a case, the state of the vacuum inside the apparatus must be measured quickly using a mass spectrometer, and the abnormal state must be grasped and dealt with.

図4では試料室8にガス検出用の計測装置を適用しているが、電子銃室6,コンデンサレンズ室7,中間室9,予備排気室10,試料交換室11に付替えれば、それぞれの室内の残留ガスを測定することができ、状態を監視することができる。   In FIG. 4, a gas detection measuring device is applied to the sample chamber 8. However, if the measurement device is replaced with the electron gun chamber 6, the condenser lens chamber 7, the intermediate chamber 9, the preliminary exhaust chamber 10, and the sample replacement chamber 11, Residual gas in the room can be measured and the condition can be monitored.

以下に、予備排気室に残留ガスの測定装置を取り付けた例を説明する。半導体測定,検査装置においては、試料を測定,検査するための真空チャンバ(試料室)に導入する試料周囲の雰囲気を、予備排気する予備排気室(以下、ロードロック室と称することもある)が設けられていることが多い。当該予備排気室に上述のような測定装置を取り付けて、ガス分析を行うように構成すると、通常の測定,検査工程の中で、ガス分析を実施することが可能となる。   An example in which a residual gas measuring device is attached to the preliminary exhaust chamber will be described below. In a semiconductor measurement / inspection apparatus, there is a preliminary exhaust chamber (hereinafter also referred to as a load lock chamber) for pre-exhausting the atmosphere around the sample introduced into a vacuum chamber (sample chamber) for measuring and inspecting the sample. Often provided. If the above-described measuring device is attached to the preliminary exhaust chamber and the gas analysis is performed, the gas analysis can be performed in the normal measurement and inspection process.

ロードロック室は、試料室に試料を導入する前に、試料周囲の雰囲気を真空状態にするためのものであり、このような排気室を設けることによって、試料室の真空を破ることなく、試料室への試料の搬入,搬出が可能となる。即ち、ロードロック室は、試料が導入される度に、真空排気が行われる部屋であるため、当該ロードロック室の排気系に質量分析計を取り付けることで、通常のロードロック室の排気プロセスの中で、ガス分析を実施することが可能となる。   The load lock chamber is for making the atmosphere around the sample into a vacuum state before introducing the sample into the sample chamber. By providing such an exhaust chamber, the sample chamber can be broken without breaking the vacuum in the sample chamber. Samples can be brought into and out of the chamber. In other words, since the load lock chamber is a chamber that is evacuated each time a sample is introduced, a mass spectrometer is attached to the exhaust system of the load lock chamber, so that the normal load lock chamber exhaust process can be performed. It becomes possible to carry out gas analysis.

以上のように構成することで、特に試料からの脱ガスを監視することが可能となる。例えば、試料の搬入の度に行われる真空排気中に残留ガス測定を行う場合、或る特定の試料を導入したときに、所定値以上の残留ガスが検知されると、それは、その試料の存在に起因した残留ガスであると判断できる。また、本実施例では、可変バルブの開度を絞って、残留ガス測定を行う関係上、当該測定を行わない場合と比較して、排気時間が増加する。よって、試料ごとではなく、所定単位ごと(例えば、半導体デバイスの単位枚数(複数)ごと、半導体ウェハのウェハカセットごと、半導体デバイスの製造ロットごと、所定時間ごと、所定日数ごと、半導体デバイスの種類ごと、或いは半導体デバイスの製造プロセスごと等)に、残留ガス測定を行うように構成することで、排気時間を遅延させることなく、残留ガス測定を行うことが可能となる。   With the configuration described above, it is possible to monitor degassing from the sample in particular. For example, when performing residual gas measurement during evacuation performed each time a sample is loaded, if a residual gas of a predetermined value or more is detected when a specific sample is introduced, it indicates that the presence of the sample. It can be determined that the residual gas is caused by the above. Further, in the present embodiment, the exhaust time increases as compared with the case where the measurement is performed by reducing the opening of the variable valve and performing the residual gas measurement. Therefore, not every sample, but every predetermined unit (for example, every number of semiconductor device units), every wafer cassette of a semiconductor wafer, every manufacturing lot of a semiconductor device, every predetermined time, every predetermined number of days, every kind of semiconductor device Alternatively, the residual gas measurement can be performed without delaying the exhaust time by configuring the residual gas measurement every semiconductor device manufacturing process or the like.

更に、試料にガス成分が付着している場合であっても、その量が微量である場合、個々の試料の測定するだけではなく、その測定結果の推移を記録しておくようにしても良い。ガス測定結果の推移を記録することで、例えば試料に微量に付着していたガス成分が、ロードロック室内に徐々に付着していき、その結果、大きなガス量が検出されたのか、或る試料に大量のガス成分が付着してその結果に至ったのか、その原因を特定することが可能となる。   Furthermore, even when a gas component is attached to the sample, when the amount is very small, not only the measurement of each sample but also the transition of the measurement result may be recorded. . By recording the transition of the gas measurement results, for example, a small amount of gas components adhering to the sample gradually adheres to the load lock chamber, and as a result, a large amount of gas is detected. It is possible to identify the cause of whether a large amount of gas components adhere to the result.

このような推移把握によって、装置の保守タイミングを適正に設定することが可能となり、予期しない装置の不可動時間をなくすことが可能となる。より具体的には、図8に図示するように、横軸を試料の所定単位,縦軸をガス測定値としたグラフを作成することによって、残留ガスの発生要因を特定することが可能となる。図8は、横軸を試料カセット,縦軸をガス測定値とした例を例示している。図8の例の場合、カセット5にてガスBの量が急激に増加し、更にカセット6では、ガスBの量がほぼ元に戻っているので、ガスBはカセット6内に含まれる試料に原因があると推定することができる。また、横軸の単位を切り替え可能、或いは複数の単位を重畳表示することによって、試料単体にガス発生要因があるのか、1カセット内に残留ガスが付着した状態にあるのか、ある半導体プロセスそのものにガス付着要因があるのか等、その原因を特定することが容易になる。   By grasping such a transition, it is possible to properly set the maintenance timing of the apparatus, and it is possible to eliminate the unexpected immobility time of the apparatus. More specifically, as shown in FIG. 8, it is possible to identify the cause of residual gas generation by creating a graph with the horizontal axis as a predetermined unit of the sample and the vertical axis as the gas measurement value. . FIG. 8 illustrates an example in which the horizontal axis indicates the sample cassette and the vertical axis indicates the gas measurement value. In the example of FIG. 8, the amount of gas B increases rapidly in the cassette 5, and in the cassette 6, the amount of gas B has almost returned to the original value, so that the gas B becomes a sample contained in the cassette 6. It can be estimated that there is a cause. Also, the unit of the horizontal axis can be switched, or multiple units are displayed in a superimposed manner, so whether there is a gas generation factor in the single sample, whether there is residual gas in one cassette, or a certain semiconductor process itself It becomes easy to specify the cause, such as whether there is a gas adhesion factor.

また、図8の例ではガス測定値の表示形式として、グラフを用いたが、これに限ることはなく、測定値の推移がわかるように表示できれば例えば、表形式で表現するようにしても良い。この点については後述する実施例においても同じである。   In the example of FIG. 8, a graph is used as the display format of the gas measurement value. However, the present invention is not limited to this, and may be expressed in, for example, a table format as long as the transition of the measurement value can be understood. . This also applies to the embodiments described later.

図1の真空チャンバ1,真空排気装置2,可変バルブ3、及び質量分析計4等は、図示しない制御装置から供給される信号によって、所定の動作を行い、更にこれらの構成要素から伝達される信号は、制御装置内の記憶媒体に記憶され、上記のような測定値表示を行う。図1の真空チャンバの適用例の1つである走査電子顕微鏡には、走査像を表示するための表示装置が接続されており、当該表示装置に、上記測定値を表示可能としている。   The vacuum chamber 1, the vacuum evacuation device 2, the variable valve 3, the mass spectrometer 4 and the like in FIG. 1 perform predetermined operations by signals supplied from a control device (not shown) and are further transmitted from these components. The signal is stored in a storage medium in the control device, and the measurement value is displayed as described above. A scanning electron microscope, which is one application example of the vacuum chamber of FIG. 1, is connected to a display device for displaying a scanned image, and the measurement value can be displayed on the display device.

上記制御装置は、ガス測定を行う際の可変バルブの開閉制御を行うための信号を、可変バルブ3に供給する。上述のように、可変バルブ3を絞ると、絞らない場合と比較して、排気時間が遅延する。よって、ガス測定を行うときにのみ選択的に可変バルブを絞って排気を行うように、可変バルブに対する制御装置による制御を行う。また、当該制御装置は、以下のようなデータ管理を行うことも可能である。   The control device supplies the variable valve 3 with a signal for performing opening / closing control of the variable valve when performing gas measurement. As described above, when the variable valve 3 is throttled, the exhaust time is delayed as compared with the case where the variable valve 3 is not throttled. Therefore, control by the control device for the variable valve is performed so that the variable valve is selectively throttled and exhausted only when gas measurement is performed. The control device can also manage data as follows.

図9は、走査電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope:SEM)で得られる測長値と、ガス測定量の推移を重畳表示した例を説明する図である。SEMの中でもCD−SEM(Critical Dimension-SEM)と呼ばれる装置は、試料に対する電子ビームの走査に基づいて、試料から放出される電子を検出し、当該電子に基づいて、パターン寸法の測定を行う。パターン寸法は、例えば検出された電子に基づいて形成される画像から輝度の変化を示すラインプロファイルを形成し、当該ラインプロファイルのピーク間の長さを測ることで、測定される。   FIG. 9 is a diagram for explaining an example in which a length measurement value obtained by a scanning electron microscope (SEM) and a transition of a gas measurement amount are superimposed and displayed. Among SEMs, an apparatus called CD-SEM (Critical Dimension-SEM) detects electrons emitted from a sample based on scanning of the electron beam with respect to the sample, and measures a pattern dimension based on the electrons. The pattern dimension is measured, for example, by forming a line profile indicating a change in luminance from an image formed based on detected electrons and measuring the length between the peaks of the line profile.

先に説明したように、残留ガスが電子ビームの照射を受けたときに固体化する場合があるため、固体化した物質によってパターン寸法値が変化してしまうことがある。即ち、装置の寸法測定値は正しいが、半導体プロセスを適正に評価するための寸法値としては誤差がある値となってしまう。更に、このような寸法値変化が残留ガス付着に基づくものか、本来の測定対象であるプロセス変動に起因するものかを判断することは難しい。   As described above, since the residual gas may be solidified when it is irradiated with the electron beam, the pattern dimension value may change depending on the solidified substance. In other words, the dimensional measurement value of the apparatus is correct, but the dimensional value for properly evaluating the semiconductor process is a value with an error. Furthermore, it is difficult to determine whether such a dimensional value change is due to residual gas adhesion or due to process variation that is the original measurement target.

図9に例示するように、ガス測定値の推移と、測長値の変化を重畳表示すれば、ガス付着起因で寸法値が変化したか、否かその判断を行うことが可能となる。一見すれば、寸法値が緩やかに変化しているだけのように見えても、ガス測定値と比較することによって、ガス増加量とリンクするように増加していたり、ガス測定値の変化とリンクしたパターン寸法変動を起こしている場合等に、パターンの変動がプロセスの変動等に起因するものではなく、付着したガスに依存して変化していることを推定することが可能となる。本実施例では、パターン測定を行う装置と同じ真空雰囲気内で、ガス計測を行うため、パターン寸法測定値との関連を正確に把握することができる。なお、図9の例では、グラフの縦軸を、CD−SEMでのパターンの測定結果と、当該パターンの設計データから導き出される値(パターンの理想寸法)との比率としたが、これに限られることはなく、例えば実測値であっても良い。   As illustrated in FIG. 9, if the transition of the gas measurement value and the change in the measurement value are displayed in a superimposed manner, it is possible to determine whether or not the dimension value has changed due to gas adhesion. At first glance, even though the dimensional value seems to change only slowly, it is increased to link with the gas increase amount by comparing with the gas measurement value, or linked with the change of gas measurement value. It is possible to estimate that the variation of the pattern is not caused by the variation of the process or the like but is changed depending on the adhered gas when the pattern variation is caused. In the present embodiment, since the gas measurement is performed in the same vacuum atmosphere as the apparatus that performs the pattern measurement, the relationship with the pattern dimension measurement value can be accurately grasped. In the example of FIG. 9, the vertical axis of the graph is the ratio between the pattern measurement result by CD-SEM and the value (the ideal dimension of the pattern) derived from the design data of the pattern. For example, an actual measurement value may be used.

更に、図8,図9に示すようにガス測定値の推移をモニタすることによって、ガス成分が徐々に蓄積し、将来装置のメンテナンスが必要となるのか、或いは単発的に脱ガスの多い試料が導入されただけなのか、その違いを判断することもできる。この場合、例えば、所定単位の変位量に対するガス計測値の変化が所定値以上となったとき、メンテナンスが必要である旨のメッセージを出すようにすれば、装置の管理者は、適切な時期にメンテナンスを実施するよう、その計画を立てることが可能となる。   Further, by monitoring the transition of the measured gas value as shown in FIGS. 8 and 9, the gas component gradually accumulates, so that maintenance of the apparatus is required in the future, or a sample with a large amount of degassing is required. The difference can be judged whether it was just introduced. In this case, for example, if a message indicating that maintenance is required is issued when the change in the measured gas value with respect to the displacement amount in a predetermined unit exceeds a predetermined value, the manager of the apparatus can receive the message at an appropriate time. It is possible to plan to perform maintenance.

上述の制御装置は、上述したようなデータ管理を実行するプログラムに基づいて、パターンの寸法測定,ガス測定、及びそれらのデータ管理を実施する。また、ガス測定値は、所定単位ごとの統計値としても良いし、代表値としても良い。   The control device described above performs pattern dimension measurement, gas measurement, and data management thereof based on a program that executes data management as described above. The gas measurement value may be a statistical value for each predetermined unit or a representative value.

なお、図8,図9の表示例は、ロードロック室を対象にしたものであるが、当然他の真空室への適用も可能である。   The display examples in FIGS. 8 and 9 are intended for the load lock chamber, but can naturally be applied to other vacuum chambers.

図10は、質量分析装置が接続されたロードロック室内の各構成要素の動作プロセスを説明するフローチャートである。ロードロック室は、試料室と違い、一旦大気に開放される部屋であるため、可変バルブによる排気速度の制御は必ずしも必要なものではないが、ガス成分がリッチな方が、状況によっては高精度な測定が期待できる。よって、図10のフローチャートでは、試料室に対するガス成分測定と同様に、排気速度を遅くしてガス成分検知を実施する手法を例にとって説明する。   FIG. 10 is a flowchart for explaining the operation process of each component in the load lock chamber to which the mass spectrometer is connected. Unlike the sample chamber, the load lock chamber is a chamber that is once opened to the atmosphere, so it is not always necessary to control the exhaust speed with a variable valve. However, a richer gas component is more accurate depending on the situation. Can be expected. Therefore, in the flowchart of FIG. 10, as in the case of the gas component measurement for the sample chamber, a method for detecting the gas component by reducing the exhaust speed will be described as an example.

まず、ロードロック室の大気側のゲートバルブを開放する((1))。次に試料を搬入し((2))、開放されたゲートバルブを閉じる((3))。次に、ガス計測を実行するか否かの判断を行う((4))。ガス計測の実行の要否は予め制御装置等に登録されたレシピ等で設定をしておき、当該ステップではその設定に基づいて、ガス計測の要否を決定する。次に、ガス計測が不要である場合には、可変バルブを全開((6))にした上で、真空ポンプによる真空排気を行う((8))。一方、ガス計測を実施する場合には、可変バルブを所定量開放し((5))、その上で真空ポンプによる排気を開始する((7))。   First, the gate valve on the atmosphere side of the load lock chamber is opened ((1)). Next, the sample is loaded ((2)), and the opened gate valve is closed ((3)). Next, it is determined whether or not to perform gas measurement ((4)). Necessity of execution of gas measurement is set in advance by a recipe or the like registered in a control device or the like, and in this step, necessity of gas measurement is determined based on the setting. Next, when gas measurement is not required, the variable valve is fully opened ((6)) and then evacuated by a vacuum pump ((8)). On the other hand, when carrying out gas measurement, a predetermined amount of the variable valve is opened ((5)), and then evacuation by a vacuum pump is started ((7)).

真空排気時間の短縮という意味では、可変バルブを全開(或いはガス計測時に対して開度を大きく)にした上で、真空引きを行うことが望ましいが、本実施例では、可変バルブから質量分析計側の空間の真空排気コンダクタンスを小さくすることによって、一時的に排気されにくい環境を形成するために、開度を制限する(ガス計測を行わない場合と比較して、バルブを閉じる)。このような制御によれば、残留ガス等を精度高く、且つ真空引きの時間をそれ程落とすことなく、測定を行うことができる。   In terms of shortening the evacuation time, it is desirable to perform evacuation after fully opening the variable valve (or increasing the opening relative to the time of gas measurement). By reducing the vacuum exhaust conductance of the side space, the opening degree is limited in order to form an environment in which it is difficult to be temporarily exhausted (the valve is closed compared to the case where gas measurement is not performed). According to such control, it is possible to measure the residual gas or the like with high accuracy and without significantly reducing the time for evacuation.

真空排気を開始後、質量分析計4によるガス分析を実施する((9))。予備排気終了後、試料室側のゲートバルブを開放し((10))、試料を搬出する((11))。   After starting evacuation, gas analysis is performed by the mass spectrometer 4 ((9)). After the preliminary exhaust is completed, the gate valve on the sample chamber side is opened ((10)), and the sample is carried out ((11)).

上述の残留ガス測定方法で得られた測定値を荷電粒子線装置に取り込み記録し、操作画面などに表示させ任意に設定したしきい値を超えたらアラームを発する機能を持たせ、荷電粒子線装置の試料測定前後や任意に設定した時刻または時間間隔で自動的に測定操作を行えるようにし装置の状態監視を行うこともできる。また、装置保守作業の前後に任意のタイミングで測定を行えば、装置性能の維持,管理に利用できる。   Charged particle beam equipment has a function to capture and record measured values obtained by the above-mentioned residual gas measurement method in a charged particle beam device, display them on an operation screen, etc., and issue an alarm when an arbitrarily set threshold value is exceeded. The state of the apparatus can be monitored by automatically performing the measurement operation before and after the sample measurement or at an arbitrarily set time or time interval. Further, if measurement is performed at an arbitrary timing before and after the apparatus maintenance work, it can be used for maintenance and management of the apparatus performance.

なお、これまで可変バルブ3を、真空排気される空間と、真空排気装置との間に配置する例を説明したが、当該構成では、可変バルブを設置している分、真空排気装置の排気速度が低下する。よって、当該低下を抑制するための構成例を以下に説明する。   Although the example in which the variable valve 3 is disposed between the space to be evacuated and the evacuation device has been described so far, in this configuration, the evacuation speed of the evacuation device is equivalent to the amount of the variable valve installed. Decreases. Therefore, a configuration example for suppressing the decrease will be described below.

図2は、可変バルブを真空チャンバ1と、質量分析計4との間に配置した例を説明する図である。真空チャンバ1は、真空排気装置2によって真空排気される。   FIG. 2 is a diagram for explaining an example in which the variable valve is disposed between the vacuum chamber 1 and the mass spectrometer 4. The vacuum chamber 1 is evacuated by the evacuation device 2.

真空チャンバ1には、開度を制御可能な可変バルブ3を介して、残留ガスを測定するための質量分析計4を備えた取付管5が取り付けられている。このような装置構成において可変バルブ3を全開にすると共に、真空排気装置2で排気を行えば真空チャンバ1,取付管5内は、ほぼ同じ真空雰囲気となる。   A mounting tube 5 having a mass spectrometer 4 for measuring residual gas is attached to the vacuum chamber 1 via a variable valve 3 whose opening degree can be controlled. In such an apparatus configuration, when the variable valve 3 is fully opened and the evacuation apparatus 2 performs evacuation, the inside of the vacuum chamber 1 and the attachment pipe 5 is almost the same vacuum atmosphere.

真空チャンバ1,質量分析計4が取り付けられた取付管5の空間内に残留しているガスは、これら自身の内壁から放出されるガスと排気されずに残る元々の大気成分ガスであり、質量分析計4で測定を行うことができる。真空チャンバ1内に内蔵される部品が有れば、この部品が放出するガスも質量分析計4で測定することが可能である。   The gas remaining in the space of the mounting tube 5 to which the vacuum chamber 1 and the mass spectrometer 4 are attached is the gas released from its inner wall and the original atmospheric component gas remaining without being exhausted. Measurement can be performed by the analyzer 4. If there is a part built in the vacuum chamber 1, the gas released by this part can also be measured by the mass spectrometer 4.

図2に示す構成例によれば、質量分析計4を用いた測定を行う場合、可変バルブ3の開度を絞ることで質量分析計4が取り付けられた取付管5内の残留ガスを排気されにくくする。これにより取付管5内の残留ガスの分子密度が増加して質量分析計4による残留ガス測定の高感度を達成することが可能となる。   According to the configuration example shown in FIG. 2, when performing measurement using the mass spectrometer 4, the residual gas in the attachment tube 5 to which the mass spectrometer 4 is attached is exhausted by reducing the opening of the variable valve 3. Make it harder. As a result, the molecular density of the residual gas in the mounting tube 5 is increased, and it is possible to achieve high sensitivity of residual gas measurement by the mass spectrometer 4.

上述のようにして得られたガス測定値の表示例を、図3を用いて説明する。図3に例示する表示例によれば、装置の残留ガスの状態を監視,管理することが可能となる。表示画面の表示個所は、質量分析計の操作,制御装置に設けられた表示装置でも良いし、取り付ける真空システムの全体操作盤に設けられた表示装置でも良い。   A display example of the gas measurement value obtained as described above will be described with reference to FIG. According to the display example illustrated in FIG. 3, it is possible to monitor and manage the state of residual gas in the apparatus. The display part of the display screen may be a display device provided in the operation / control device of the mass spectrometer or a display device provided in the entire operation panel of the vacuum system to be attached.

図3には図2に示した装置構成によって取得された測定値の表示例を例示した。横軸は質量分析計で測定した質量数のガスを配列する。図3では任意に決めたガスA,ガスB,ガスCの3種を示しており、縦軸は各々のガスの値をとり棒グラフしてある。各々のガスに、しきい値を任意に設定できるようにしこれを超えるとアラームを発するようにする。ガスの種類は任意に設定できるようにし、さらに複数の質量数のガスの和を一つのガスと扱えるようになっている。例えば、ガスAは炭化水素系ガス〔(CH4:質量数16)+(C26:質量数30)+…〕,ガスBをフッ素系ガス〔(CF:質量数31)+(CF3:質量数69+…)など、選択を可能としている。 FIG. 3 illustrates a display example of measured values acquired by the apparatus configuration shown in FIG. A horizontal axis arranges the gas of the mass number measured with the mass spectrometer. FIG. 3 shows three kinds of gas A, gas B, and gas C arbitrarily determined, and the vertical axis represents the value of each gas and is a bar graph. A threshold value can be arbitrarily set for each gas, and an alarm is generated when the threshold value is exceeded. The type of gas can be arbitrarily set, and the sum of a plurality of gases can be handled as one gas. For example, the gas A is a hydrocarbon gas [(CH 4 : mass number 16) + (C 2 H 6 : mass number 30) +...]], And the gas B is a fluorine gas [(CF: mass number 31) + (CF 3 : Mass number 69+...

図5に、真空計と質量分析計を併用した構成例を示す。図5に例示する構成例では、図2に例示した構成に加え、可変バルブ3の質量分析計4側と真空チャンバ1側に、それぞれ上流側真空計33と下流側真空計34を設けた。これによりガス量の定量化が可能となる。2つの真空計の示す値が校正されていれば、可変バルブ3の開度より求められるコンダクタンスよって可変バルブ3を通る放出ガス量Qを式(1)により算出することができる。   FIG. 5 shows a configuration example in which a vacuum gauge and a mass spectrometer are used together. In the configuration example illustrated in FIG. 5, in addition to the configuration illustrated in FIG. 2, an upstream vacuum gauge 33 and a downstream vacuum gauge 34 are provided on the mass spectrometer 4 side and the vacuum chamber 1 side of the variable valve 3, respectively. This makes it possible to quantify the gas amount. If the values indicated by the two vacuum gauges are calibrated, the discharge gas amount Q passing through the variable valve 3 can be calculated by the equation (1) based on the conductance obtained from the opening degree of the variable valve 3.

Q=(P1−P2)×C …(1)
(但し、Q:放出ガス量,P1:上流側圧力,P2:下流側圧力,C:コンダクタンス)
図5での下流側真空計34は真空チャンバ1内の圧力を測定する真空計でも代用が可能である。
Q = (P 1 −P 2 ) × C (1)
(However, Q: amount of released gas, P 1 : upstream pressure, P 2 : downstream pressure, C: conductance)
The downstream vacuum gauge 34 in FIG. 5 can be replaced with a vacuum gauge that measures the pressure in the vacuum chamber 1.

このように得られた放出ガス量を装置に自動的に記録,表示させる機能を持たせ、実施例2で示したようにしきい値を超えたらアラームを発することでも装置の残留ガスの状態を定量的に監視,管理することが可能である。   The device has a function to automatically record and display the amount of released gas obtained in this way, and the state of residual gas in the device can be quantified by issuing an alarm when the threshold value is exceeded as shown in the second embodiment. Can be monitored and managed automatically.

また、図示していないが、可変バルブ3の下流側に別途質量分析計追加し、質量分析計4と共に絶対値を校正しておくことにより測定される値を圧力へ換算を行い式(1)に当てはめれば、各質量数のガスが可変バルブ3を通過する量を求めることが可能となる。   Although not shown, a mass spectrometer is separately added on the downstream side of the variable valve 3, and the value measured by calibrating the absolute value together with the mass spectrometer 4 is converted into pressure, and the equation (1) If it is applied, it becomes possible to obtain | require the quantity which the gas of each mass number passes through the variable valve 3. FIG.

例えばシロキサンに注目した場合、シリコン系のガスは質量数73と146で代表し、PSi=(質量数73の圧力)+(質量数146の圧力)で表すと、上流側をP1Si,下流側をP2Siとすれば可変バルブ3を通過するシリコン系ガスはQSi=(P1Si−P2Si)×C(Pa・m3/s)と定量化することができる。さらにQSiをボルツマン定数kと絶対温度Tで割り算すれば単位時間当たりのガス分子量に換算することができる。nSi(個/sec)=QSi/k・Tこのように表示することにより半導体デバイスを製造するユーザーにとっては、より装置状態を監視しやすくなる。 For example, when attention is paid to siloxane, the silicon-based gas is represented by mass numbers 73 and 146, and expressed as P Si = (pressure of mass number 73) + (pressure of mass number 146), the upstream side is P1 Si and the downstream side. side of the silicon-based gas passing through the P2 Si Tosureba variable valve 3 may be Q Si = quantification and (P1 Si -P2 Si) × C (Pa · m 3 / s). Further, if Q Si is divided by the Boltzmann constant k and the absolute temperature T, it can be converted into a gas molecular weight per unit time. n Si (pieces / sec) = Q Si / k · T Displaying in this way makes it easier for the user who manufactures the semiconductor device to monitor the apparatus state.

図6に、ガストラップと質量分析計を併用した構成例を示す。本実施例は、残留ガス分析をさらに高感度化することを目的とする。そのために図6に示すように可変バルブ3と質量分析計4の間に残留ガスを吸着し捕らえるガストラップ35を追加した構成とした。   FIG. 6 shows a configuration example in which a gas trap and a mass spectrometer are used together. The present embodiment aims to further increase the sensitivity of residual gas analysis. For this purpose, as shown in FIG. 6, a gas trap 35 that adsorbs and captures residual gas is added between the variable valve 3 and the mass spectrometer 4.

ガストラップ35は冷却手段を備えてガスの吸着を可能とした。冷却手段としては冷媒を通す配管を備えても良いし、熱伝導でガストラップ面を冷却する構成としても良い。或いはペルチェ素子を用いる方法もある。本実施例では可変バルブ3を全開にした状態で真空排気開始後、ガストラップ35を作動させ残留ガスを吸着させる。質量分析計4で残留ガス測定を行う際には可変バルブ3を絞り、その後ガストラップ35の冷却を停止する。冷却を停止したガストラップ35は温度が上昇するので吸着させていたガスが脱離することになる。このため、実施例2に示した方法よりさらに感度を高めた残留ガス測定が可能となる。   The gas trap 35 is provided with a cooling means to enable gas adsorption. As the cooling means, a pipe through which a refrigerant passes may be provided, or the gas trap surface may be cooled by heat conduction. Alternatively, there is a method using a Peltier element. In this embodiment, after starting evacuation with the variable valve 3 fully opened, the gas trap 35 is operated to adsorb the residual gas. When measuring the residual gas with the mass spectrometer 4, the variable valve 3 is throttled, and then the cooling of the gas trap 35 is stopped. Since the temperature of the gas trap 35 that has stopped cooling rises, the adsorbed gas is desorbed. For this reason, it is possible to measure the residual gas with higher sensitivity than the method shown in the second embodiment.

また、ガストラップ35は吸着させたガスを強制的に脱離させるための機能を持たせたものを用いても良く、脱離させる手法としては加熱があり、手段としてヒータを備えるのが簡便である。本方法において、可変バルブ3を通るガスが、すべてガストラップ35が放出したものと仮定すれば、ガストラップ35の吸着面の面積と式(1)よりガストラップ35の単位面積当りの放出ガス量である放出ガス速度が式(2)により算出できる。   The gas trap 35 may be a gas trap having a function for forcibly desorbing the adsorbed gas. Heating is a method for desorption, and it is simple to provide a heater as a means. is there. In this method, assuming that the gas passing through the variable valve 3 is all released by the gas trap 35, the amount of released gas per unit area of the gas trap 35 from the area of the adsorption surface of the gas trap 35 and the equation (1). The released gas velocity can be calculated by equation (2).

q=(P1−P2)×C/A …(2)
(但し、q:放出ガス速度,P1:上流側圧力,P2:下流側圧力,C:コンダクタンス,A:ガストラップのガス吸着面積)
放出ガス速度においても、実施例3で述べたように全圧を測定する真空計を用いれば全てのガスの放出ガス速度となり、質量分析計で測定した結果を用いれば、それぞれの質量数ガスの放出ガス速度を示すことができる。こうして得られた値を装置に自動的に記録,表示させる機能を持たせ、先の実施例2で示したようにしきい値を超えたらアラームを発するようにさせれば、さらに高感度での装置の監視が可能となる。
q = (P 1 −P 2 ) × C / A (2)
(However, q: discharge gas velocity, P 1 : upstream pressure, P 2 : downstream pressure, C: conductance, A: gas adsorption area of gas trap)
As for the release gas velocity, as described in Example 3, if a vacuum gauge that measures the total pressure is used, the release gas velocity of all the gases is obtained, and if the result measured by the mass spectrometer is used, The outgassing rate can be indicated. A device with higher sensitivity can be obtained by providing a function for automatically recording and displaying the value obtained in this way, and generating an alarm when a threshold value is exceeded as described in the second embodiment. Can be monitored.

さらにガストラップ35の吸着量を増加させる手段として、吸着剤として活性炭を用いる方法もある。粉末状の吸着剤をガス吸着面に塗布しても良いし、板状の吸着剤を吸着面に貼付ける方法などがある。この場合ガストラップの吸着面積は、形状の幾何学的寸法から算出する他に多孔質な活性炭の実表面積を加味しても良い。   Further, as a means for increasing the adsorption amount of the gas trap 35, there is a method using activated carbon as an adsorbent. A powdery adsorbent may be applied to the gas adsorption surface, or a plate-like adsorbent may be applied to the adsorption surface. In this case, the adsorption area of the gas trap may be calculated from the geometrical dimensions of the shape, and the actual surface area of the porous activated carbon may be taken into account.

図7は、四重極型質量分析計を例として、分析計の測定子部分を示したものである。質量分析計の測定子は四重極36とイオンソース37で構成され、一般には測定子の部分が真空チャンバ内に突出しないように取付管5などを利用して取り付ける。(実施の形態2)に示した質量分析計4と可変バルブ3の組合せでは四重極36やイオンソース37がバルブ弁に触れないように配置する取付管5を用いて可変バルブ3を取り付ける。この取付管5の内壁を残留ガスを吸着させるための面としても良く、残留ガスを吸着させる機能を持たせた取付管5を用いても良い。また、取付管5の内壁に凹凸を形成し吸着面積を増加させても良い。   FIG. 7 shows a probe portion of the analyzer, taking a quadrupole mass spectrometer as an example. The probe of the mass spectrometer is composed of a quadrupole 36 and an ion source 37, and is generally attached using the attachment tube 5 or the like so that the probe does not protrude into the vacuum chamber. In the combination of the mass spectrometer 4 and the variable valve 3 shown in (Embodiment 2), the variable valve 3 is attached using the attachment pipe 5 that is arranged so that the quadrupole 36 and the ion source 37 do not touch the valve valve. The inner wall of the attachment pipe 5 may be a surface for adsorbing residual gas, or the attachment pipe 5 having a function of adsorbing residual gas may be used. Further, irregularity may be formed on the inner wall of the attachment tube 5 to increase the adsorption area.

以下に、ガス測定の他の応用例を説明する。試料測定前後の残留ガスの比較または試料測定中の残留ガス測定を測定することにより、試料が放出するガスを測定する。たとえば半導体用の荷電粒子線装置では測定するウェハが発するガスを測定することになり、同一の製造工程を経たウェハからの放出ガス値を記録すると共に平均値からのずれを算出し、そのずれ量が任意に設定した許容値から外れた場合に警報を発する機能を装置に具備させれば、放出ガスの観点からのウェハの異常を知ることができ、他工程の不具合を発見できる。   Hereinafter, other application examples of gas measurement will be described. The gas released from the sample is measured by comparing the residual gas before and after the sample measurement or by measuring the residual gas measurement during the sample measurement. For example, in a charged particle beam device for semiconductors, the gas emitted from the wafer to be measured is measured, the value of the gas released from the wafer that has undergone the same manufacturing process is recorded and the deviation from the average value is calculated, and the amount of deviation If the apparatus has a function of issuing an alarm when the value deviates from an arbitrarily set allowable value, it is possible to know the abnormality of the wafer from the viewpoint of the released gas, and to find defects in other processes.

上述のように、質量分析計内の真空排気コンダクタンスを小さくすることにより残留ガスが排気されにくい環境を形成し、高感度の残留ガス測定が可能となる。さらに高感度の分析を行うことで装置状態を性格に監視する機能を備えた荷電粒子線装置を提供することができる。   As described above, by reducing the evacuation conductance in the mass spectrometer, an environment in which the residual gas is difficult to be exhausted is formed, and highly sensitive residual gas measurement can be performed. Furthermore, it is possible to provide a charged particle beam apparatus having a function of accurately monitoring the apparatus state by performing highly sensitive analysis.

真空室と真空排気装置との間に、可変バルブを設置した真空装置の一例を説明する図。The figure explaining an example of the vacuum device which installed the variable valve between the vacuum chamber and the vacuum exhaust apparatus. 真空室とガス成分測定装置との間に、可変バルブを設置した真空装置の一例を説明する図。The figure explaining an example of the vacuum device which installed the variable valve between the vacuum chamber and the gas component measuring apparatus. ガス測定結果の表示例を説明する図。The figure explaining the example of a display of a gas measurement result. 走査電子顕微鏡の概略構成図。The schematic block diagram of a scanning electron microscope. 可変バルブの前後に真空計を設置した真空装置の一例を説明する図。The figure explaining an example of the vacuum device which installed the vacuum gauge before and behind the variable valve. 可変バルブとガス成分測定装置との間にガストラップを設置した真空装置の一例を説明する図。The figure explaining an example of the vacuum device which installed the gas trap between the variable valve and the gas component measurement apparatus. 四重極質量分析計の取付管内面をガストラップとした例を説明する図。The figure explaining the example which made the attachment pipe inner surface of a quadrupole mass spectrometer the gas trap. 所定試料単位の変化に対するガス測定値の推移を示す表示例を説明する図。The figure explaining the example of a display which shows transition of the gas measurement value with respect to the change of a predetermined sample unit. 所定試料単位の変化に対するガス測定値とパターン寸法の推移を示す表示例を説明する図。The figure explaining the example of a display which shows transition of the gas measurement value and pattern dimension with respect to the change of a predetermined sample unit. ロードロック室にてガス計測を実施する場合の処理の流れを説明するフローチャート。The flowchart explaining the flow of a process in the case of implementing gas measurement in a load lock chamber.

符号の説明Explanation of symbols

1 真空チャンバ
2 真空排気装置
3 可変バルブ
4 質量分析計
5 取付管
6 電子銃室
7 コンデンサレンズ室
8 試料室
9 中間室
10 予備排気室
11 試料交換室
12 電子銃
13 引出電極
14 加速電極
15 固定絞り
16 コンデンサレンズ
17 偏向コイル
18 対物レンズ
19 対物レンズ絞り
20 試料ホルダ
21 試料
22,23 ゲートバルブ
24〜28 真空ポンプ
29 電子線
30 二次電子または反射電子
31 反射電子・二次電子検出器
32 排気バイパス
33 上流側真空計
34 下流側真空計
35 ガストラップ
36 四重極
37 イオンソース部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum chamber 2 Vacuum exhaust apparatus 3 Variable valve 4 Mass spectrometer 5 Attachment tube 6 Electron gun chamber 7 Condenser lens chamber 8 Sample chamber 9 Intermediate chamber 10 Preliminary exhaust chamber 11 Sample exchange chamber 12 Electron gun 13 Extraction electrode 14 Acceleration electrode 15 Fixation Diaphragm 16 Condenser lens 17 Deflection coil 18 Objective lens 19 Objective lens iris 20 Sample holder 21 Sample 22, 23 Gate valve 24-28 Vacuum pump 29 Electron beam 30 Secondary electron or reflected electron 31 Reflected electron / secondary electron detector 32 Exhaust Bypass 33 Upstream vacuum gauge 34 Downstream vacuum gauge 35 Gas trap 36 Quadrupole 37 Ion source section

Claims (9)

真空室と、当該真空室に接続され、所定の排気速度で当該真空室の排気を行う真空排気装置とを備えた真空装置において、
前記真空室内のガス成分を測定するガス成分測定装置と
前記真空排気装置の排気時間を制御する制御装置とを備え、当該制御装置は、前記ガス成分測定装置によるガス成分測定が行われるときに、前記真空排気装置による排気速度を低下させることを特徴とする真空装置。
In a vacuum apparatus comprising a vacuum chamber and a vacuum exhaust device connected to the vacuum chamber and exhausting the vacuum chamber at a predetermined exhaust speed,
A gas component measuring device that measures the gas component in the vacuum chamber; and a control device that controls the exhaust time of the vacuum exhaust device, the control device, when the gas component measurement by the gas component measuring device is performed, A vacuum apparatus characterized by lowering an exhaust speed by the vacuum exhaust apparatus.
請求項1において、
前記真空室と、前記真空排気装置との間に、可変バルブが備えられ、前記制御装置は、前記ガス成分測定のときに、前記可変バルブの開度を、前記所定の排気速度のときと比較して、絞るように制御することを特徴とする真空装置。
In claim 1,
A variable valve is provided between the vacuum chamber and the vacuum exhaust device, and the control device compares the opening of the variable valve with the predetermined exhaust speed when measuring the gas component. The vacuum device is characterized by being controlled so as to be squeezed.
請求項1において、
前記真空室と、前記ガス成分測定装置との間に、可変バルブが備えられ、前記制御装置は、前記ガス成分測定のときに、前記可変バルブの開度を、前記所定の排気速度のときの比較して絞るように制御することを特徴とする真空装置。
In claim 1,
A variable valve is provided between the vacuum chamber and the gas component measuring device, and the control device determines the opening of the variable valve when the gas component is measured at the predetermined exhaust velocity. A vacuum apparatus characterized by controlling to squeeze in comparison.
請求項3において、
前記真空室と前記可変バルブとの間に接続、或いは真空室に接続される第1の真空計と、前記可変バルブと前記ガス成分測定装置との間に接続される第2の真空計を備え、前記制御装置は、第1の第2の真空計の圧力差に基づいて、ガス量を演算することを特徴とする真空装置。
In claim 3,
A first vacuum gauge connected between or between the vacuum chamber and the variable valve; and a second vacuum gauge connected between the variable valve and the gas component measuring device. The control device calculates a gas amount based on a pressure difference between the first and second vacuum gauges.
請求項3において、
前記可変バルブと、前記ガス成分測定装置との間にガストラップが接続されることを特徴とする真空装置。
In claim 3,
A vacuum apparatus, wherein a gas trap is connected between the variable valve and the gas component measuring device.
請求項1において、
前記制御装置は、前記ガス成分測定装置による測定値が、所定値を超えたときに、その旨の信号を発生することを特徴とする真空装置。
In claim 1,
The control device generates a signal to that effect when a measured value by the gas component measuring device exceeds a predetermined value.
荷電粒子源と、当該荷電粒子源から放出される荷電粒子が照射される試料を包囲する試料室とを備えた荷電粒子線装置において、
前記試料を包囲する真空空間内のガス成分を検出するガス成分測定装置を備え、前記試料の所定単位の変化に対する当該ガス成分測定装置による測定結果の推移を表示する表示装置を備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。
In a charged particle beam apparatus comprising a charged particle source and a sample chamber surrounding a sample irradiated with charged particles emitted from the charged particle source,
A gas component measuring device for detecting a gas component in a vacuum space surrounding the sample is provided, and a display device for displaying a transition of a measurement result by the gas component measuring device with respect to a change in a predetermined unit of the sample. A charged particle beam device.
請求項7において、
前記測定結果の推移に、前記試料に対する荷電粒子線の照射によって得られた前記試料上のパターンの測定値に関する情報を併せて表示することを特徴とする荷電粒子線装置。
In claim 7,
A charged particle beam apparatus characterized by displaying information on a measured value of a pattern on the sample obtained by irradiating the sample with a charged particle beam along with the transition of the measurement result.
所定の排気速度で真空排気を行う真空排気装置が接続された真空室内のガス成分を測定するガス成分測定方法において、
ガス成分測定装置によって、前記真空室内のガス成分を測定するときに、前記所定速度より排気速度を下げることを特徴とするガス成分測定方法。
In a gas component measurement method for measuring a gas component in a vacuum chamber to which a vacuum exhaust device that performs vacuum exhaust at a predetermined exhaust speed is connected,
A gas component measuring method, wherein when the gas component in the vacuum chamber is measured by a gas component measuring device, the exhaust speed is lowered from the predetermined speed.
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