JP4991144B2 - 試料測定方法、及び荷電粒子線装置 - Google Patents

試料測定方法、及び荷電粒子線装置 Download PDF

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Description

本発明は、試料測定方法、及び荷電粒子線装置に係り、特に試料汚染を発生させない試料測定方法、及び荷電粒子線装置に関する。
レジストを塗布し、露光,現像を行った後、CD−SEM(Critical Dimension-
Scanning Electron Microscope) などによって、パターン幅等を測定することにより、プロセスの評価を行うことが行われている。具体的には、CD−SEMに代表される走査電子顕微鏡によって、半導体ウェハ等の試料上に形成されたパターンが適正に形成されているか否かを判断するため、試料ステージによって試料を移動させ、所望のパターンに電子ビームが照射されるように、試料を移動させることが行われている。
このような装置において、試料表面に汚染物質が付着していた場合、当該汚染物質が付着されている個所に電子ビームを走査すると、汚染物質表面に電子ビームを走査することになるため、真の試料像或いは正確な寸法測定値を得ることが困難になるという問題がある。このような問題を解決するための技術が特許文献1に開示されている。
特許文献1の開示によれば、電子ビーム検査装置の予備排気室内に、試料を加熱する加熱ヒータを備え、電子ビーム検査装置の試料室に試料を導入する前に、当該加熱ヒータによって、試料を加熱することで、汚染物質を除去することが提案されている。また、試料の観察を行わないときに、試料ステージに用いられているグリースから発生する有機ガスを50℃〜60℃で加熱処理することによって取り除くことが特許文献2に説明されている。
特開平11−329328号公報 特開平5−135752号公報
昨今、走査電子顕微鏡による測定、或いは検査工程を経た半導体ウェハ等に、不純物が付着する可能性のあることが判明した。この不純物が半導体ウェハ上に付着すると、例えば、その後のレジスト塗布工程において、レジストに気泡が発生する場合がある。この気泡によって、レジストが薄く形成され、ドライエッチングで下地にピットが発生するというような問題が発生する可能性がある。
発明者らの検討により、試料上に付着する不純物は、電子顕微鏡内において潤滑剤として用いられているフッ素系化合物であることが判明した。このフッ素系化合物は、洗浄工程を経れば、おおよそ取り去ることができるものである。しかしながら、半導体製造プロセスにかける時間を極力短縮するためには、走査電子顕微鏡による測定,検査の後、洗浄工程を経ることなく、直接的にレジスト塗布工程などに移行することが望ましい。
特許文献1に開示の技術では、試料室に試料を導入する前に、試料の加熱を行うことによって、一旦不純物を除去することができる。しかしながら、試料室内等で付着した汚染物質が試料上に残ってしまうため、当該汚染物質が、その後の製造プロセスにおいて、不良発生の要因となる可能性があるという問題があった。
また、特許文献2に開示のように、試料室を加熱することも考えられるが、試料室内には、Oリングのような熱に弱い物質が使用されていることがあり、試料室自体を加熱することは好ましくない。また、蒸発したグリースが試料室内壁に付着し、そのグリースが試料に付着することも考えられる。
本発明の目的は、電子顕微鏡の試料室等において付着する不純物を除去し、その後の製造プロセスへの悪影響を抑制し得る試料測定方法、及び荷電粒子線装置の提供にある。
上記目的を達成するために、荷電粒子線による試料測定、或いは検査の後であって、次の半導体製造工程前に、試料上の不純物除去処理を行う装置を提供する。本発明の他の構成、及び具体例は、発明を実施するための最良の形態の欄にて詳細に説明する。
本発明によれば、試料室内等で付着する不純物を除去することができるため、測定,検査後の半導体製造工程における不良発生を抑制することが可能となる。
図1は、本発明の一例を示す走査型電子顕微鏡の概略を説明するための図である。制御装置1は、図示しないユーザーインターフェースからオペレータによって入力された加速電圧,試料(半導体デバイス)情報,測定位置情報,ウェハカセット情報などをもとに、光学系制御装置2,ステージ制御装置3,試料搬送制御装置4、及び試料交換室制御装置5の制御を行っている。
制御装置1から命令を受けた試料搬送制御装置4は、搬送用ロボット8を、ウェハカセット6から任意のウェハ7が、ロードロック室9(試料交換室)の所定の位置に移動するように制御する。試料交換室制御装置5は、ロードロック室9へのウェハ7の出入りに連動して、ゲートバルブ10,11が開閉するような制御を行う。更に、試料交換室制御装置5は、ロードロック室9内を真空排気する真空ポンプ(図示せず)を制御し、ゲートバルブ11が開くときには、試料室12と同等の真空を、試料交換室9内にて形成する。試料交換室9に入ったウェハ7は、ゲートバルブ11を介して、試料室12に送られ、試料台13上に固定される。ロードロック室9と試料室12は、試料を真空領域内に包囲するために形成されている。
光学系制御装置2は、制御装置1からの命令に従い、高電圧制御装置14,コンデンサレンズ制御部15,増幅器16,偏向信号制御部17、及び対物レンズ制御部18を制御する。
引き出し電極19により、電子源20から引き出された電子ビーム21は、コンデンサレンズ22,対物レンズ23によって集束され、試料台13上に配置されたウェハ7に照射される。電子ビーム21は、偏向信号制御部17から信号を受けた偏向器24によりウェハ7上を、一次元的、或いは二次元的に走査される。
ウェハ7への電子ビーム21の照射に起因して、ウェハから放出される二次荷電粒子
25は、二次電子変換電極27によって、二次電子51に変換され、その二次電子51は二次荷電粒子検出器52により捕捉され、増幅器16を介して表示装置26の表示画面の輝度信号として使用される。
また、表示装置26の偏向信号と、偏向器24の偏向信号とを同期させることにより、表示装置26にはウェハ上のパターン形状を再現することができる。
図2は、本発明の一例である試料(半導体ウェハ)の加熱装置を、ロードロック室9とウェハカセット6との間に設けた例を示す図である。本例では、電子ビームによる測定・検査を終えたウェハ7が、2つの加熱ヒータ30間を通過し、その後、冷却機構31を通過した後、ウェハカセット6に戻る例について説明する。加熱ヒータには図示しない排気ユニットが設けられている。本例では、加熱ヒータとして、抵抗加熱方式のホットプレート30を採用した。クールプレート(冷却機構)31には水冷方式を採用した。
加熱ヒータの他の例として、ランプ加熱装置や熱媒体を流通させる部材等が考えられる。
測定を終えたウェハ7はロボット8によりホットプレート30に置かれる。ホットプレート30はあらかじめ設定された温度に加熱されており、ウェハ7が置かれると加熱が開始される。ホットプレート30及びクールプレート31には、異物排気用と熱排気用の排気機構が取り付けられており、ウェハ表面への異物の付着や外部への熱の流出を防ぐような構造になっている。
加熱が開始されて、あらかじめ設定された時間が経過するとロボット8によりウェハ7が取り出され、次にクールプレート31に置かれる。クールプレート31もあらかじめ設定された温度に冷却されており、ウェハ7が置かれると冷却が開始される。冷却が開始されて、あらかじめ設定された時間が経過すると、ロボット8によりウェハ7が取り出されウェハカセット6に戻る。
図3は、電子ビームによる測定・検査を行った後、ウェハ7がウェハカセット6に装填されるまでの流れを示すフローチャートである。電子ビームによる測定、或いは検査
(S0001)を終えたウェハ7は、試料室12とロードロック室9との間に設けられたゲートバルブ11(V2)が開放(S0002)された後に、ロードロック室に移送される(S0003)。
次に、ゲートバルブ11が閉鎖(S0004)され、ロードロック室内が大気にリークされる(S0005)。なお、ロードロック室9には図示しないリーク用の配管が設けられている。当該配管にはリークバルブ、及びリーク装置が取り付けられ、リーク時にはリークバルブが開放されることで、ロードロック室内のリークが行われる。
次に、大気に開放されたロードロック室9とウェハカセット6との間に設けられたゲートバルブ10(V1)が開放(S0006)され、搬送用ロボット8によって、ウェハ7がロードロック室9から取り出される(S0007)。本例では、ウェハ7が位置する雰囲気が、大気に開放された後に、ウェハ7を加熱ヒータ30によって加熱する(S0008)。これは以下のような理由による。
試料台13等の摺動部(2つの部材が相対的に滑って移動する際に、当該2つの部材間における接触部分)には、その間の潤滑性を高めるために、潤滑剤が塗布されている。その潤滑剤の一例として、フッ素化合物系の潤滑剤がある。特に炭素と結合したフッ素化合物系の潤滑剤は、化学的に安定であり、不活性であることから、走査型電子顕微鏡のステージ等の潤滑剤として好適である。
このようなフッ素化合物系の潤滑剤は、潤滑性を高めるのに優れた特性を持つ反面、その中に含まれる低分子成分が、ウェハ上に付着する問題があることが判ってきた。潤滑性を高めるために精製された潤滑剤(オイル)は、所定の分子量分布を持っている。この中の低分子成分の一部が、オイル表面から飛び出したとき、真空中であるが故に、種々の方向に飛散し、試料室内壁等に衝突したり、跳ね返ったりすると考えられる。更に試料室内壁等に付着した低分子成分が離脱して、再度飛散したりすることも考えられる。
試料室内を飛散する低分子成分の一部は、真空室内の真空排気によって排気される。しかしながら、飛散する低分子成分の一部が、試料室内において、付着や離脱を繰り返して、最終的にウェハ上に付着することが、発明者らの検討により判明した。
そして、発明者らの更なる検討により、ウェハに付着した低分子成分が、例えば、その後のレジスト塗布工程において、レジストに気泡を発生させる可能性のあることが判った。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発生するというような問題が発生する可能性がある。
昨今、半導体プロセスにかける時間、コストを削減するために、半導体ウェハの洗浄工程を省くようになってきた。低分子成分が半導体ウェハに付着したまま、レジスト塗布工程に移行することも考えられるようになり、不良発生の可能性がより高くなってきた。
以上のように、摺動部材が配置され、且つ低分子成分が飛散する空間である真空室内では、低分子成分が、ウェハ7上に再度付着する可能性がある。このような理由から、本例では、大気空間に移送された後に、半導体ウェハを加熱し、低分子成分を除去する。
なお、ロードロック室が真空の状態でウェハの加熱を開始し、ウェハの温度が所定の温度に保たれた状態で、ロードロック室を大気開放するようにしても良い。また、試料室のみで低分子成分が発生し、ロードロック室では低分子成分が発生しない(例えば潤滑剤が塗布された移動部材がロードロック室内には存在しない)等の事情がある場合は、ロードロック室内を大気開放する前に加熱処理を施すようにしても良い。
本例では、ウェハの加熱温度を200℃、加熱時間を60秒とした。発明者らの実験の結果、ウェハ表面に付着した低分子成分は、加熱温度が100℃未満ではほとんど除去されること無く表面に付着したままであるが、100℃以上になると低分子成分は徐々に除去されていき、200℃での加熱でほぼ全ての低分子成分を除去できることが確認できた(200℃以上の加熱では多少の加熱時間短縮にはなるが、冷却時間が長くなり逆に全体のベーキング処理時間が長くなる可能性がある。)。
ホットプレート30の加熱温度,加熱時間はヒータ制御装置33によってコントロールされており、上述の加熱温度,加熱時間でウェハ7を加熱できるようになっている。制御装置1には図示しない入力装置が設けられ、任意の加熱時間、及び加熱温度が設定できるようになっている。
次に、加熱によって、低分子成分の除去が終了したウェハ7を冷却機構31によって冷却する(S0009)。冷却機構31は、冷却機構制御装置32によってコントロールされており、任意の冷却時間、及び冷却温度でウェハ7を冷却できるようになっている。
今回の冷却方法は水冷方式を用いており、あらかじめ設定された温度に冷却された純水を循環させてウェハを冷却させる。
ウェハの冷却は、ウェハカセットの耐熱性とカセット内での熱による他ウェハへの影響等を考えると、ウェハ温度を50℃以下(できるだけ室温)にまで冷却させるのが望ましい。
ウェハの温度が下がるまで自然冷却することも考えられるが、半導体製造プロセスに遅延が生じるため、冷却手段を設け、積極的にウェハを冷却することが望ましい。また、搬送用ロボット8は、ミニエンと呼ばれる高清浄度環境が維持された空間に配置されていることが多い。ミニエンは外気に対し、内部の気圧を高めておくことで、外部からの粉塵等の進入を阻止する装置であり、内気圧を高めるためにフィルタを介して外部から空気を導入するためのファンが設けられている。この空気の流れを利用して冷却することも考えられる。この際、ミニエン内にダウンフローを発生させるファンに変えて冷風を導入する機構を設けても良い。
以上のようなウェハ7の加熱,冷却の後、ウェハ7をウェハカセット6の元の装填位置に戻す(S0010)。
以上のような処理により、低分子成分を除去したウェハを次の半導体製造工程に移送することができる。
なお、電子顕微鏡による測定・検査が終了した後で、他の装置を用いて低分子除去処理を行うことも考えられる。但し、一旦、ウェハカセットに戻したウェハをそのためだけに取り出す手間や、検査対象となったウェハを処置するためだけに、ウェハカセット自体を、他の低分子除去装置に移送しなければならないこと等を考慮すれば、効率の点から言っても、ウェハがウェハカセットに装填される前に、低分子除去処理を行うことが望ましい。
ロードロック室とウェハカセットの間のウェハ移動軌道上に、ウェハを加熱する機構を設ける例について上述したが、例えば、ウェハの退避場所を設けて、そこに加熱ヒータと冷却機構を設けるようにしても良い。
図4は、走査電子顕微鏡の上視図であり、電子顕微鏡鏡筒35が設けられた試料室12に、試料室内の汚染物質を測定するための測定装置36が取り付けられている例を示すものである。
測定装置36は制御装置1によってコントロールされると共に、その測定結果は制御装置1に送られ、制御装置1は、当該測定結果に基づいて、加熱ユニット37を制御する。加熱ユニット37には、内部の熱を排気するための熱排気ユニット38,加熱ユニット
37内の真空を開放するための窒素リーク装置39、及び加熱ユニット37の窒素リーク時に開放されるリークバルブ40が取り付けられている。
ロードロック室9には、ロードロック室9内の真空排気を行う真空排気装置41と排気バルブ42、及びロードロック室9内の真空を開放するためのリーク装置43とリークバルブ44が取り付けられている。
測定装置36は、例えば四重極質量分析計であり、試料室12内に存在する物質を同定可能な装置である。四重極質量分析計による試料室12内の測定結果を、図5及び図6を用いて説明する。図5は、四重極質量分析計によって計測した結果、試料室内に低分子が検出されなかった例、図6は低分子が検出された例を示す図である。
図5では、質量数51以上の物質は検出されていないが、図6では質量数69,119,169などの物質が検出されている。これらは化学式で、それぞれCF3,C2F5,C3F7に対応し、フッ素系物質が真空中に揮発していることを示す。
図5のような測定結果が得られた場合には、半導体ウェハ上には汚染物質が付着していないと判断することができるため、ロードロック室9から加熱ユニット37を経由することなく、搬送用ロボット8によってウェハをウェハカセット6に搬送するようにする。
一方、図6のような測定結果が得られた場合、ウェハ上には、フッ素系潤滑剤、たとえばパーフルオロポリエーテル(PFPE)、或いはそれを構成するフッ素,炭素の化合物のような汚染物質が付着していることが考えられるため、加熱ユニット37にウェハを搬送し、加熱処理による汚染物質除去後、搬送用ロボット8によって、ウェハをウェハカセット6に搬送する。
以上のように、試料室12内の雰囲気に応じて、ウェハ上に汚染物質が付着しているか否かを判断し、その上で加熱処理の要否を判断することで、不要な加熱処理を行う必要性がなくなるため、ウェハに対する汚染物質の除去と、電子顕微鏡による測定効率向上の両立を図ることができる。
なお、上述の例では、加熱処理を行うか行わないかの判断のみを行っているが、それに限られることはなく、例えば測定結果に応じて、加熱時間や加熱温度を制御するようにしても良い。また、電子顕微鏡によって測定、或いは検査する試料の耐熱性等を考慮して加熱時間や加熱温度をコントロールしても良い。また、汚染物質の量が所定値を越えて多く検出される場合は、加熱処理によって汚染物質を取り去ることが難しいことがあるので、エラー信号を、制御装置1を介して発生するようにしても良い。
また、汚染物質の検出量が所定値以上になったときに、選択的に加熱し、所定値未満の場合には、加熱を行わないように制御するようにしても良い。
上述した例では、搬送される試料である半導体ウェハ自体を加熱することで、汚染物質を除去することについて説明をしたが、以下に、試料室等の真空室の壁面等を加熱処理することによって、真空室の壁面等から離脱した汚染物質が試料に付着することを防止する例について説明する。
図7は試料室12の内壁に付着した汚染物質を取り除くために、試料室12内壁を加熱可能な加熱冷却機構51を設けた例を説明する図である。この加熱冷却機構51によって、試料室12の内壁を加熱し、その後冷却することで、試料台13に用いられている摺動部材に起因する物質を除去することができる。
但し、試料室内を直接加熱することになるので、その際に蒸発した潤滑剤に含まれる成分が試料室内壁を汚染してしまう可能性がある。このようなことがないように、試料室
12の加熱に併せて、試料ステージを冷却する機構を備えると良い。このような構成によれば、潤滑剤に加熱の影響を与えることなく、試料室内壁を選択的に加熱し、汚染物質を取り除くことができる。
加熱冷却機構51として、本例では熱媒体を流通する部材と、ペルチェ素子冷却機構の組み合わせを用いているが、これに限られることはなく、例えばランプ加熱や抵抗加熱とペルチェ素子冷却機構、或いは他の組み合わせであっても良い。
ロードロック室9と試料室12の間で、ウェハ7を試料ホルダ(図示せず)に載せて移送する方式の電子顕微鏡の場合は、試料ホルダが試料室内に位置しているときに、試料室12と共に加熱することによって、試料室外に汚染物質が拡散することを防止することが可能となる。
また、図8は、試料が配置された空間の電位を制御するための電位制御電極45を備えた電子顕微鏡の例を説明する図である。高い加速エネルギーの電子ビームに対して脆弱な半導体ウェハ等に低加速エネルギーの電子ビームを照射しつつ、収差を抑制する技術としてリターディング技術がある。リターディング技術とは、試料に負の電圧を印加することで、対物レンズを通過する電子ビームの加速エネルギーを高くすると共に、試料に到達する電子ビームの加速エネルギーを低くする手法である。このようなリターディング電圧を、試料が絶縁膜等に覆われている場合でも、適正に印加するための電極として、電位制御電極45がある。電位制御電極45の詳細は例えば特開平9−171791号公報に説明されている。
電位制御電極45は、電子ビーム光軸に対し垂直な方向に、試料ステージによる試料の移動範囲を覆うように配置されている。このような電位制御電極45に汚染物質が付着している場合、試料に対面しているが故に、汚染物質の飛散,離脱によって、試料表面の広い範囲に亘って、汚染物質が拡散する可能性がある。
このような問題を解消するため、電位制御電極45を加熱,冷却する加熱冷却機構52を、試料室内に設けた。本例によれば、汚染物質が付着することによる弊害が大きい個所の1つである電位制御電極を選択的に加熱することができるため、試料を汚染することなく、計測、或いは検査を行うことが可能となる。
更に、図9には、試料台13を直接加熱する加熱冷却機構53を設けた例を説明する図である。試料室12内では、汚染物質が飛散していることが考えられる。よって、電子顕微鏡による計測或いは検査が終了した後、試料室12外に試料を搬送する途中において、ゲートバルブ11が開放される前に、試料、或いは試料を載置する試料ホルダを加熱することによって、試料室内の汚染物質を外部に拡散させることなく、試料を清浄にすることが可能となる。
これまで、測定,検査の終了後に、汚染物質を除去する具体的な手法,構成について説明したが、以下に、ロードロック室内における汚染物質の付着の抑制が可能な装置の例を説明する。
ロードロック室9は、試料室12への試料導入時に、試料雰囲気を予備排気するためのものである。ウェハを連続的に測定,検査する装置では、複数のロードロック室を備え、1つのウェハの測定が終わったら、次のウェハが直ちに試料室に導入されるように構成されているものがある。
図10は、荷電粒子線装置とロードロック室の上視図である。本例では、ウェハカセット6を2つ配置可能な荷電粒子線装置を説明する。本例では、ウェハカセット6a,6bから、ロボットアーム8a,8bを用いて、ロードロック室9a,9bに、ウェハを搬送する。ロードロック室9a,9bに搬送されたウェハは、交互に試料室12内に導入され、電子顕微鏡鏡筒35によって、電子ビームを用いた測定,検査を受ける。測定,検査を受けたウェハは、導入時と同じ経路をと通って、ウェハカセット6に装填される。
この過程において、スループットを高めるためには、ロードロック室内を真空状態に維持した状態でウェハを待機させておき、前の測定が終わったら、直ちにウェハを導入できるようにしておく必要がある。
しかしながら、ウェハを長時間真空室内に待機させていると、先に説明した真空室内でのウェハ汚染の問題が発生する可能性がある。
本例では、このような問題に鑑み、真空引きする時間を除き、ロードロック室を大気に維持した状態で、ウェハを待機させるようにした。
図11は、ロードロック室内を大気に維持した状態で、ウェハを待機させるときのシーケンスを説明するための図である。“ロードロックa”は、ロードロック室9a内における真空引き時間(“v”と表記)、及び試料室12との間のウェハ移動と、ロードロック室9aに設けられたゲートバルブ11a,11b(図示せず)の開閉動作時間(斜線で表記)を説明している。試料室12とロードロック室9との間では図示しない移動機構が、ウェハを搬送している。
“ロボットアームa”は、ロボットアーム8aによるウェハカセット6aとロードロック室9aとの間のウェハの移送時間を説明している(ロードロック室9a→ウェハカセット6aの移動は横線、ウェハカセット6a→ロードロック室9aの移動は縦線で説明)。
“ロードロックb”、及び“ロボットアームb”も同様であり、ウェハカセット6b,ロードロック室9b,ゲートバルブ10b,11b、及び試料室12間における時間経過を説明している。
先に説明したように、大気状態に対し、真空状態の方が、ウェハ汚染のリスクが高い。よってウェハが真空室内に配置されている時間を極力削減することが望ましい。本例では、このような条件に鑑み、ロードロック室内において、真空排気に要する時間を除き、ウェハを大気の状態で待機させるようにした。
より具体的には、図11に説明するように、ウェハがロボットアーム8aによって、ロードロック室9aに導入されて以降、試料室12に導入されるまでの間、所定の真空値まで排気するための時間“v”とウェハの移送時間を除き、ウェハを大気状態にて待機させる時間(待機時間)を設けるようにした。
このような処理を行うために、より具体的には、他のロードロック室の測定終了予定時間から、ウェハの移動に関連する動作に要する時間、及びロードロック室が所定の真空値に到達するために要する時間を減算し、その残りの時間を“待機時間”とした。また、ウェハがロードロック室に導入された後は、前の測定の終了予定時間から、ロードロック室が所定の真空値に到達するために要する時間を減算すれば、待機時間を求めることができる。
以上のような構成によれば、試料を真空状態にすることによる汚染リスクの排除と、前の測定の後、即座にウェハを試料室に導入できることによるスループット向上の両立を実現できる。
単にシーケンスの簡略化の観点からは、ウェハを真空状態にして待機させ、前の測定が終了を検知して、次のウェハを導入することが望ましい。しかしながら、本例では、ウェハ汚染の問題に着眼し、真空排気時間を削減するための待機時間を設けることで、スループットを下げることなく、ウェハ汚染を抑制することが可能となる。
走査型電子顕微鏡の概略を説明するための図である。 試料の加熱装置を走査電子顕微鏡に取り付けた例を説明する図である。 電子ビームによる測定・検査を行った後、ウェハがウェハカセットに装填されるまでの流れを示すフローチャートである。 電子顕微鏡に、試料室内の汚染物質を測定するための測定装置が取り付けられている例を示す図である。 試料室内に低分子が検出されなかった例を説明する図である。 試料室内において低分子が検出された例を説明する図である。 試料室内壁を加熱可能な加熱冷却機構を設けた例を説明する図である。 試料が配置された空間の電位を制御するための電位制御電極を備えた電子顕微鏡の例を説明する図である。 試料台を直接加熱する加熱冷却機構を設けた例を説明する図である。 荷電粒子線装置とロードロック室の上視図である。 ロードロック室内を大気に維持した状態で、ウェハを待機させるときのシーケンスを説明するための図である。
符号の説明
1…制御装置、2…光学系制御装置、3…ステージ制御装置、4…試料搬送制御装置、5…試料交換室制御装置、6…ウェハカセット、7…ウェハ、8…搬送用ロボット、9…ロードロック室、10,11…ゲートバルブ、12…試料室、13…試料台、14…高電圧制御装置、15…コンデンサレンズ制御部、16…増幅器、17…偏向信号制御部、18…対物レンズ制御部、19…引き出し電極、20…電子源、21…電子ビーム、22…コンデンサレンズ、23…対物レンズ、24…偏向器、25…二次荷電粒子、26…表示装置、27…二次電子変換電極、28…二次電子、29…二次荷電粒子検出器。

Claims (6)

  1. 荷電粒子源と、
    当該荷電粒子源から放出される荷電粒子線が照射される試料を配置するための試料ステージと、前記試料を包囲する領域を真空排気する真空室を備えた荷電粒子線装置において、
    前記試料を加熱するための加熱装置と、前記試料に対する荷電粒子線の照射後であって、前記試料を包囲する領域が大気に開放されたとき、或いはその後に前記試料を、当該試料が装填されるウェハカセットに装填する前に加熱するように、前記加熱装置を制御する制御装置を備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。
  2. 請求項1において、
    前記制御装置は、前記加熱装置が100℃以上,200℃未満で前記試料を加熱するように制御することを特徴とする荷電粒子線装置。
  3. 請求項2において、
    前記制御装置は、前記試料に付着したフッ化炭素の化合物が除去できる時間、前記試料を加熱するように前記加熱装置を制御することを特徴とする荷電粒子線装置。
  4. 請求項1において、
    前記真空室には、前記真空室内の汚染物質を測定するための測定装置が備えられ、当該測定装置によって、前記汚染物質が検出、或いは所定値以上検出されたときに、前記試料が加熱されることを特徴とする荷電粒子線装置。
  5. 請求項4において、
    前記汚染物質は、フッ素系化合物であることを特徴とする荷電粒子線装置。
  6. 荷電粒子源と、
    当該荷電粒子源から放出される荷電粒子線が照射される試料を配置するための試料ステージと、
    前記試料を包囲する領域を真空排気する真空室と、
    当該真空室に導入される試料を含む領域の真空排気を行うための試料交換室と、
    前記試料に対する荷電粒子線の照射後であって、当該試料交換室が大気に開放されたとき、或いはその後に前記試料を、当該試料が装填されるウェハカセットに装填する前に加熱する加熱装置を備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4991144B2 (ja) * 2005-11-30 2012-08-01 株式会社日立ハイテクノロジーズ 試料測定方法、及び荷電粒子線装置
JP2008166062A (ja) * 2006-12-27 2008-07-17 Hitachi High-Technologies Corp 真空容器を持つ装置
JP2009146791A (ja) * 2007-12-17 2009-07-02 Hitachi High-Technologies Corp 電子ビーム検査装置
JP5255974B2 (ja) * 2008-10-06 2013-08-07 株式会社日立ハイテクノロジーズ 真空室内のガス成分測定方法、及び真空装置
KR101647901B1 (ko) * 2011-09-14 2016-08-11 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 전자선을 사용한 현미경 혹은 분석 장치용 시료 가열 홀더, 및 그것을 사용한 시료 가열 방법
JP6151080B2 (ja) * 2013-04-26 2017-06-21 株式会社ニューフレアテクノロジー 荷電粒子ビーム描画装置
US10186397B2 (en) 2013-11-11 2019-01-22 Howard Hughes Medical Institute Workpiece holder for workpiece transport apparatus

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57202624A (en) * 1981-06-09 1982-12-11 Mitsubishi Electric Corp Manufacture of metal vapor discharge lamp
JPS6059645A (ja) * 1983-09-09 1985-04-06 Ulvac Corp 試料の精密微動機構用シ−ル装置
JPS6358747A (ja) 1986-08-29 1988-03-14 Agency Of Ind Science & Technol 電子顕微鏡
JPS63226866A (ja) * 1987-03-16 1988-09-21 Hitachi Ltd 真空装置
JPH01115041A (ja) * 1987-10-28 1989-05-08 Hitachi Ltd 荷電粒子線装置の運動導入機構
JP2794776B2 (ja) * 1989-05-12 1998-09-10 ダイキン工業株式会社 含ハロゲン潤滑剤組成物
NL8902727A (nl) 1989-11-06 1991-06-03 Philips Nv Objecthouder voor ondersteuning van een object in een geladen deeltjesbundelsysteem.
JPH05135725A (ja) * 1991-11-07 1993-06-01 Jeol Ltd 荷電粒子ビーム装置における有機ガス分子の除去方法
JP3040226B2 (ja) 1991-11-13 2000-05-15 松下電器産業株式会社 電池パックの保持装置
US5296669A (en) 1992-05-29 1994-03-22 Hitachi, Ltd. Specimen heating device for use with an electron microscope
US5521381A (en) * 1994-12-12 1996-05-28 The Regents Of The University Of California Contamination analysis unit
US6025592A (en) 1995-08-11 2000-02-15 Philips Electronics North America High temperature specimen stage and detector for an environmental scanning electron microscope
JPH0963527A (ja) * 1995-08-18 1997-03-07 Mitsubishi Electric Corp コンタミネーション低減装置
JP3774953B2 (ja) * 1995-10-19 2006-05-17 株式会社日立製作所 走査形電子顕微鏡
US5898177A (en) 1996-08-08 1999-04-27 Hitachi, Ltd. Electron microscope
US5914493A (en) 1997-02-21 1999-06-22 Nikon Corporation Charged-particle-beam exposure apparatus and methods with substrate-temperature control
JPH1140478A (ja) * 1997-07-18 1999-02-12 Nikon Corp 電子線投影露光装置
JPH1144643A (ja) * 1997-07-25 1999-02-16 Toshiba Corp 被処理基板の評価方法及び清浄化方法
JPH11329328A (ja) * 1998-05-08 1999-11-30 Hitachi Ltd 電子ビーム検査装置
JP2000039410A (ja) * 1998-07-17 2000-02-08 Pyuarekkusu:Kk 分析用試料ケース
JP3467189B2 (ja) * 1998-07-30 2003-11-17 シャープ株式会社 元素分析方法
JP2001015057A (ja) * 1999-06-30 2001-01-19 Jeol Ltd 荷電粒子線装置および荷電粒子線装置用試料供給方法
JP2002139464A (ja) * 2000-11-02 2002-05-17 Hitachi Ltd 半導体装置の検査方法および検査装置
US7078689B1 (en) * 2004-10-25 2006-07-18 Kla-Tencor Technologies Corporation Integrated electron beam and contaminant removal system
JP4991144B2 (ja) * 2005-11-30 2012-08-01 株式会社日立ハイテクノロジーズ 試料測定方法、及び荷電粒子線装置

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