JPH0227646A - 走査電子顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、試料の同一視野を光学顕微鏡と走査電子顕微
鏡によって比較観察することのできる走査電子顕微鏡に
関する。

［従来技術］ シリコン等の半導体ウェハを基材として微細な回路パタ
ーンを多数形成する製造ラインにおいては、ウェハへの
パターン露光、現像、エツチング等の工程の後に、不良
箇所を見つけるチエツクのための工程が設けられている
。このチエツク工程における主なチエツク法の１つは光
学顕微鏡を用いるもので、光学像の観察からウェハに付
着したゴミや現像液残渣等の有無をチエツクしたり、多
数形成された回路パターンの間隔や表面層の膜厚を光の
干渉を利用した色情報に基づいてチエツクしている。し
かしながら、光学顕微鏡による拡大率は数百倍が限度で
、１μｍ以下のゴミやパターンの欠陥の観察は不可能な
ので、光学顕微鏡によるマクロなチエツクに加えて走査
電子顕微鏡を用いたチエツクが行なわれるようになった
。

このような従来のチエツク法の記載例として、特開昭５
７−９５０５６号公報を挙げることができる。この公報
に記載される走査電子顕微鏡においては、第３図に示す
ように、走査電子顕微鏡の鏡筒１が真空に排気される試
料室２の上面に取付けられ、試料室２の内側底部に設け
られたレール３上には、第１試料ステージ４が載置され
ている。

第１試料ステージ４は、その上面に試料（図示せず）を
保持する試料ホルダー５が所定の位置に装着されるよう
に構成されており、更にステージ４には装着された試料
ホルダー５を鏡筒１の軸２に垂直なＸＹ力方向移動する
ための駆動手段（図示せず）が設けられている。この駆
動手段としては、試料室外の制御電源から供給される電
気信号によって駆動するパルスモータやＤＣモータ等を
備え、この駆動手段を操作して電子線に照射される試料
位置を任意に動かすことにより、走査電子顕微鏡におけ
る観察像の視野移動が行なわれる。また、試料室２の上
面には走査電子顕微鏡の鏡筒１に近接して光学顕微鏡６
が、その接眼レンズの光軸が前述した２軸と平行になる
ように取付けられている。

走査電子顕微鏡による観察は、第３図中レール３の右測
定位置Ａに試料ステージ４を固定した状態で行なわれ、
光学顕微鏡による観察は、図中破線で示すように、レー
ル３の左測定位置Ｂに試料ステージ４を固定した状態で
行なわれる。回路パターン製造のチエツク工程において
は、初めに光学顕微鏡による観察が行なわれ、制御電源
を操作して視野を変化させながら観察を行ない、不良と
推定される箇所が見出された場合には、駆動手段の状態
をそのままに保ちながら、試料ステージ全体をレール３
に沿って走査電子顕微鏡による観察を行なうための定位
置Ａに移動させる。位置Ａにおいて、回路パターンの微
細領域を観察してパターンの欠陥の有無等を確認する。

このような装置構成により、光学顕微鏡における観察視
野の中心と走査電子顕微鏡による観察視野の中心とを容
易に一致させることができるため、光学顕微鏡と走査電
子顕微鏡による比較観察に要求される視野合せのための
操作が殆んど不要となり、チエツク工程をおける能率を
向上させることが可能となる。

［発明が解決しようとする課題］ 第３図に示す従来装置は、光学顕微鏡と走査電子顕微鏡
による一般的な比較観察を行なう場合には問題ないが、
前述した回路パターンの欠陥をチエツクするための工程
に使用する場合には、幾つかの問題が発生する。例えば
、光学観察によって回路パターンの欠陥が発見されて走
査電子顕微鏡によるチエツクが必要とされるものの割合
は、チエツクされる全体の数に比較して極く僅かであり
、チエツクされるウェハを全て真空に保たれる試料室内
に入れて光学観察するのでは、エアロツク室を介しての
交換等煩しく時間の掛かる操作の大部分が無駄となって
しまう。また、大きな試料ステージを試料室内で移動さ
せるために必要な大きな空間が試料室を排気する装置の
大型化を避けられないものとしている。

本発明は、このような問題を解決して、試料室や排気装
置を大型にすることなく、光学顕微鏡と走査電子顕微鏡
による試料観察の際に問題となる観察視野合せを容易に
行なうことを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ このような目的を達成するため、本発明の走査電子顕微
鏡は、試料室内に設けられ、試料を保持する試料ホルダ
ーを載置して試料照射電子線に対する試料の位置を移動
させる駆動手段を備えた第１試料ステージと、試料室に
エアーロック弁を介して連通した予備排気室内に設けら
れ、予備排気室に取付けられた光学顕微鏡に対する試料
ホルダーの位置を移動させる駆動手段を備えた第２試料
ステージと、前記第１試料ステージへの試料ホルダーの
装着と第２試料ステージへの試料ホルダの装着を切替え
る試料交換機構を備えた装置において、前記第２試料ス
テージの駆動手段の動きに対応して、前記第１試料ステ
ージの駆動手段を自動的に追従させる手段を設けたこと
を特徴としている。

［実施例］ 以下本発明の実施例を添附図面に基づいて詳述する。

第１図は、本発明の一実施例装置の要部を示す断面図で
あり、第２図は第１図に示す装置における試料交換機構
の斜視図である。尚、第１図中で第３図で用いた数字と
同じ数字の付されたものは同じ構成要素を示している。

第１図の装置において、試料室２には、エアロツク弁１
０を介して予備排気室１１が繋がっており、予備排気室
１１はロータリーポンプ等の粗引き系により排気可能と
され、その内部には第２試料ステージ１２が設置されて
いる。予備排気室１１に取付けられた光学顕微鏡６によ
る試料観察は、試料を載置する試料ホルダー５を第２試
料ステージ１２の所定の位置に装着して、試料ホルダー
に保持されるウェハ等の試料が光学顕微鏡の光軸に関し
て自由に移動できる状態にして行なわれる。

この第２試料ステージ１２における試料ホルダーの移動
は試料室や予備排気室の外部に設けられた制御電源１３
からの制御信号が供給されるパルスモータ又はＤＣモー
タ等から成る駆動手段によって行なわれる。このような
駆動手段（図示せず）は、試料室内部に設けられた第１
試料ステージ１４も内蔵しており、第２試料ステージ１
２の駆動手段と同じく制御電源１３からの制御信号によ
って制御される。更に、制御電源１３からは、各試料ス
テージの駆動手段による移動が連動して行なわれるよう
な制御信号が各ステージへ供給され、第２試料ステージ
の動きに第１試料ステージが自動的に追従するように構
成されている。

第２試料ステージへの試料ホルダーの装着と第１試料ス
テージへの試料ホルダの装着を切替える試料交換機構１
５は、予備排気室１１の前！ｉ１６に取付けられており
、その構造を第２図に斜視図として例示する。第２図の
試料交換機構は、前蓋１６を貫通する２本のガイド棒１
７、ガイド棒１７の両端部に取付けられた取手１８と把
持機構１９からなり、試料ホルダーが第１又は第２のい
ずれの試料ステージのどのような位置に装着されていて
も、試料ホルダーを把持機構１９の可動片２０によって
確実に把持できるように構成されている。

第１図の実施例装置を用いたウェハのチエツクは次のよ
うにして行なわれる。

初めに、ウェハ２１を試料ホルダ５に保持させ、試料ホ
ルダ５を試料交換機構１５の可動片２ｏによって把持さ
せる。次に、前蓋１６を予備排気室に嵌合させ、取手１
８を操作して第２試料ステージの所定位置に装着する。

次に、制御電源１３の出力を調整して光学顕微鏡による
視野を変化させながら像観察を行なって、ウェハ２１の
異常を捜し、異常が見付からない場合には、次のウェハ
と交換して観察を繰り返えす。この状態では、予備排気
室は大気圧に保たれているが、ウェハに異常が認められ
た場合には、予備排気室を排気した後、エアロツク弁１
０を開けて試料交換機構を操作し、試料ホルダー５を第
２試料ステージの装着位置から外して第１試料ステージ
の装着位置へ装着する。

このようにして、光学顕微鏡６による観察視野がそのま
ま走査電子顕微鏡の光軸上にセットされて試料の同一視
野を観察することが可能となる。

尚、本実施例においては、予備排気室１１内の第２試料
ステージ１２と試料室２内の第１試料ステージ１４とを
１つの制御電源で常時連動させているが、通常は光学顕
微鏡６のみによる観察が多いので、各ステージを常時連
動させておく代わりに、第２試料ステージ１２の駆動中
であっても第１試料ステージを駆動させずにおき、光学
顕微鏡による観察だけでは済まずに走査電子顕微鏡によ
る観察が必要になった時にのみ、制御電源１３より第１
試料ステージに制御信号を供給して第１試料ステージを
第２試料ステージに追従させるようにしてもよい。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明による走査電子顕微鏡を用
いることにより、試料室や排気装置を大型にすることな
く、光学顕微鏡と走査電子顕微鏡による比較観察の際に
問題となる観察視野合せが容易で、試料交換に要する時
間を短くすることが可能となるため、半導体素子の製造
工程における回路パターンの欠陥チエツク用として用い
て特に大きな効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例装置を示す断面図、第２・図
は第１図に示す試料交換機構の斜視図、第３図は従来装
置の要部を示す断面図である。 １：走査電子顕微鏡の鏡筒、２：試料室、３：レール、
４：試料ステージ、５：試料ホルダ、６：光学顕微鏡、
１０：エアロツク弁、１１：予備排気室、１２：第２試
料ステージ、１３二制御電源、１４：第１試料ステージ
、１５：試料交換機構、１６：前蓋。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 走査電子顕微鏡の試料室内に設けられ、試料を保持する
   試料ホルダーを載置して試料照射電子線に対する試料の
   位置を移動させる駆動手段を備えた第１試料ステージと
   、試料室にエアーロック弁を介して連通した予備排気室
   内に設けられ、予備排気室に取付けられた光学顕微鏡に
   対する試料ホルダーの位置を移動させる駆動手段を備え
   た第２試料ステージと、前記第１試料ステージへの試料
   ホルダーの装着と第２試料ステージへの試料ホルダの装
   着を切替える試料交換機構を備えた装置において、前記
   第２試料ステージの駆動手段の動きに対応して、前記第
   １試料ステージの駆動手段を自動的に追従させる手段を
   設けたことを特徴とする走査電子顕微鏡。