JPH07230037A - 精密検査測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コスト低減、省スペースを図ることのできる
精密検査測定装置を提供する。 【構成】 ダウンフロー式のクリーンルーム４１内に設
置されたレーザ顕微鏡３９において、ケーシング５５の
上部パネル４０には複数個の通風口４２、４２、…が形
成されている。また、ＸＹステージ２４の側方および支
持基台２６の下方にはファン５３、５４、５４がそれぞ
れ接続された第１、第２の吸引口４３ａ、４４ａが設置
されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ダウンフロー式クリー
ンルームの内部に設置され、ステージ上に保持した試料
の精密検査や測定を行なう共焦点走査方式レーザ顕微鏡
等の精密検査測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、半導体集積回路の製造に
あたっては、ウエハやマスクあるいはレチクルに描かれ
た微細なパターンの線幅を計測したり、それらの重ね合
わせ精度を検査する必要がある。従来においてはそのよ
うな計測、検査は光学顕微鏡を用いて行なっていたが、
近年においてはパターンの一層の微細化が進み線幅がサ
ブミクロンの領域に及んでおり、このため、共焦点走査
方式レーザ顕微鏡が光学顕微鏡に代わって採用されるよ
うになってきている。

【０００３】共焦点走査方式レーザ顕微鏡は、その原理
図を図４（ａ）、（ｂ）に示すように、レーザ発振器１
から出射させたレーザ光２をミラー３で反射させ、レン
ズ４で絞ってピンホール５を通した後、ビームスプリッ
タ６を透過させて対物レンズ７で収束させて試料（ウエ
ハやマスクあるいはレチクル）８に照射するようにし、
試料８の表面で反射したレーザ光を前記ビームスプリッ
タ６で反射させ、ピンホール９を通して光電子増倍管１
０で受光して増幅するようにしたものである。

【０００４】このようなレーザ顕微鏡では、レーザ光の
焦点Ｆを（ａ）のようにパターン１１の下（またはパタ
ーン１１の上）の位置に合わせて固定し、スキャンコン
トローラ１２により試料８をＸ軸方向にスキャンさせな
がらＹ軸方向にゆっくりと移動させていくと、（ａ）の
ようにビームスポットがパターン１１の下を通過してい
るときは反射光はすべてピンホール９を通過するので光
電子増倍管１０の出力は高くなるが、（ｂ）のようにビ
ームスポットがパターン１１上を通過しているときは反
射光はピンホール９の位置でフォーカスせず、反射光の
大部分がそのピンホール９により遮られるので光電子増
倍管１０の出力は小さくなる。したがって、スキャンコ
ントローラ１２によるスキャンに同期して光電子増倍管
１０の出力に応じた輝度をテレビモニタ１３上に順次描
いていくことにより、パターン１１のイメージ１４がテ
レビモニタ１３に写し出され、その画像に基づいてパタ
ーン１１の線幅の自動計測等を高精度で行なうことが可
能である。

【０００５】以上の原理を用いた共焦点走査方式レーザ
顕微鏡（以下、レーザ顕微鏡と略す）の具体例を図５を
参照して説明する。図５は一例として示すレーザ顕微鏡
の装置構成図であって、これは、信号ケーブル２１で相
互に接続された光学モジュール２２とワークステーショ
ン２３により構成されている。

【０００６】光学モジュール２２では、その主要構成機
器であるＸＹステージ２４およびスキャナー２５が防振
機能を有する支持基台２６上に設置されるようになって
いる。すなわち、支柱２７の上部に支持基台２６がエア
サスペンション２８を介して上下方向に変位可能に４点
で支持されて設けられ、その支持基台２６上にＸＹステ
ージ２４が設置され、ＸＹステージ２４上にはスキャナ
ー２５が設置され、スキャナー２５上に試料が真空吸着
によりチャックされて保持されるようになっている。前
記支持基台２６は、天然石であるグラナイト（花崗岩）
を素材として用いてそれをソリッドな矩形板状に加工し
たものが一般に採用されている。そして、その支持基台
２６は前記エアサスペンション２８により支持されて常
に水平に保持されるようになっていて、これによりその
上面に設置されたＸＹステージ２４およびスキャナー２
５を水平に保持するとともに、それらに対する外部振動
の伝播を防止するように構成されている。

【０００７】また、スキャナー２５の上方には、レーザ
ヘッド２９から出射されるレーザ光を対物レンズ７で収
束してスキャナー２５上の試料に照射するためのフォー
カス装置３０が配置され、レーザヘッド２９内には図３
に示した光学系が収容されている。また、レーザヘッド
２９に隣接して、試料のレーザ照射位置付近の画像を撮
影するためのズームレンズ付テレビカメラ３１が下方に
向けて配設されている。さらに、支持基台２６の下方に
は、電気回路シャーシ３２、試料をチャックするための
真空機器等の各種インジケータ３３、レーザ用電源３４
や、試料をハンドリングしてスキャナー２５上にセット
するとともにそこから取り外すためのロボットの制御装
置等が設けられている。

【０００８】一方、ワークステーション２３には、操作
盤（キーボード）３５、テレビモニタ３６、プリンタ３
７、ＣＰＵを含む制御装置３８が備えられ、前記光学モ
ジュール２２をすべてこのワークステーション２３から
操作できるようになっているとともに、テレビモニタ３
６にはレーザ光による観測画像とテレビカメラ３１によ
る撮影画像および操作に必要なメニューなどが表示され
るようになっている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、レーザ顕微
鏡は非常に微細なパターンの検査を行なうものであり、
塵埃が存在すると検査に悪影響を及ぼすため、クリーン
ルーム内に設置されて使用されるのが普通である。ま
た、クリーンルームには清浄度に応じて種々のクラスの
ものがあるが、半導体の微細化が進んだ近年ではダウン
フロー（天井から床面に向けて流れる気流）式のクリー
ンルームが最も一般的である。

【００１０】ところが、レーザ顕微鏡にはＸＹステージ
２４、スキャナー２５、試料のハンドリングを行なうロ
ボット等の可動部があり、このような可動部では微細な
塵埃が発生することが避けられない。したがって、この
ようなものをクリーンルーム内に設置しても内部発塵に
より検査に悪影響が及んでしまうことになる。このた
め、必要に応じて検査を行なうのに十分な清浄度にまで
高めるため、レーザ顕微鏡をクリーンベンチ内に設置す
るようにしている。

【００１１】しかしながら、レーザ顕微鏡をクリーンベ
ンチ内に設置する場合、クリーンベンチ自体のコストが
高いためレーザ顕微鏡の設置コストが高くなるととも
に、広い設置スペースを必要とするという問題があっ
た。

【００１２】本発明は前記の事情に鑑みてなされたもの
であり、検査に悪影響を及ぼす可能性が高いこれら機器
の周辺、すなわちＸＹステージや支持基台の上面に溜ま
る塵埃を効率良く除去し得る精密検査測定装置の提供を
目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の精密検査
測定装置は、ダウンフロー式クリーンルーム内で、ほぼ
密閉されたケーシングの内部に設けられたステージ上に
保持した試料の検査や測定を行なう精密検査測定装置で
あって、前記ケーシングの上部パネルに形成され、前記
クリーンルーム内において上方から下方に向けて流れる
気流をケーシングの内部に取り込んで、この気流を前記
ステージの方向に流通させるための通風口と、前記ケー
シング内部の下方に設置され、取り込んだ気流を吸引し
てケーシングの外部へ排出するための吸引口と、該吸引
口に接続されて該吸引口から気流を吸引するファンとを
具備してなることを特徴とするものである。

【００１４】また、請求項２記載の精密検査測定装置
は、前記吸引口が前記ステージの側方と該ステージを支
持する支持基台の下方の２箇所に設けられたことを特徴
とするものである。

【００１５】また、請求項３記載の精密検査測定装置
は、前記上部パネルの通風口が複数個形成されるととも
に、これら通風口のそれぞれを個別に開閉し得る蓋体が
設けられたことを特徴とするものである。

【００１６】また、請求項４記載の精密検査測定装置
は、前記ファンの送風量が調節可能とされたことを特徴
とするものである。

【００１７】

【作用】請求項１記載の精密検査測定装置においては、
ファンを作動させて吸引口からケーシング内の空気を吸
引することによってダウンフロー式クリーンルーム内に
おいて上方から下方に向けて流れる気流を上部パネルの
通風口を通してケーシング内部に取り込み、ケーシング
内部に上方から下方に向けステージの周辺を通って流れ
る気流ができると、ステージの周辺で発生する塵埃をそ
の気流にのせて吸引口からケーシングの外部に排出す
る。

【００１８】また、請求項２記載の精密検査測定装置で
は、ステージの側方と支持基台の下方の２箇所に吸引口
が設けられているため、通風口からケーシング内部に取
り込まれた気流は、ケーシング上部から支持基台の下方
に向けて流れるとともに、ステージ周辺では側方に向け
て流れ、これらの気流にのせて塵埃を吸引口からケーシ
ングの外部に排出する。

【００１９】また、一般にクリーンルーム内において
は、送風口との位置関係等の種々の条件により、個々の
場所によって気流の方向や風速が異なるものであるが、
請求項３記載の精密検査測定装置においては、設置場所
により異なる気流の状態に対応させて蓋体を用いて複数
個の通風口の開閉状態を変えることによって、ケーシン
グの内部を流れる気流の方向や風速をその場所に適する
ように調節することができる。

【００２０】また、請求項４記載の精密検査測定装置に
おいては、ファンの送風量を変えることで吸引口からの
気流の吸引量を変えることができ、ケーシング内部の気
流の風速を調節することができる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の精密検査測定装置の一実施例
を図１ないし図３を参照して説明する。なお、本実施例
は精密検査測定装置としてレーザ顕微鏡に適用したもの
であるが、その詳細な構成については従来の技術として
説明したものと同様であるので、説明を省略する。

【００２２】図１に示すように、レーザ顕微鏡３９（精
密検査測定装置）はケーシング５５に覆われ、その上部
パネル４０には、クリーンルーム４１内におけるダウン
フローＦ（気流）をレーザ顕微鏡３９の内部に取り込む
ための通風口４２、４２、…が形成され、ＸＹステージ
２４（ステージ）の側方および支持基台２６の下方には
内部に取り込んだダウンフローＦ’を吸引するための第
１、第２の吸引口４３ａ、４４ａ（吸引口）がそれぞれ
設置されている。したがって、レーザ顕微鏡３９内部に
おいては、上部パネル４０から各吸引口４３ａ、４４ａ
に向かうダウンフローＦ’が形成されている。

【００２３】図２は上部パネル４０を示す図である。上
部パネル４０にはレーザ顕微鏡３９の正面側から見て４
列８個の矩形の通風口４２、４２、…が形成されてお
り、各通風口４２に対して蓋体４５が上部パネル４０の
上面側から着脱自在に取り付けられるようになってい
る。また、上部パネル４０の通風口４２、４２、…が形
成された部分には下面側から金網状の電磁シールド４６
が取り付けられて外部の電界、磁界を遮蔽するようにな
っている。

【００２４】図３は通風口４２部分を示す図である。上
部パネル４０は合成樹脂板４７をアルミニウム板４８で
挟んだ積層板４９で作製したもので、矩形の通風口４２
の外周には切欠部５０が形成され、切欠部５０の各辺の
上面には金具５１が取り付けられている。一方、蓋体４
５も、上部パネル４０と同様、合成樹脂板４７をアルミ
ニウム板４８で挟んだ積層板４９で作製したもので、前
記切欠部５０の上面に嵌合する形状、大きさを有してお
り、各蓋体４５の各辺の下面にはマグネット５２が取り
付けられている。したがって、通風口４２に蓋体４５を
嵌合させたときには、金具５１とマグネット５２とが吸
着することにより上部パネル４０に対して蓋体４５が固
定されるようになっている。

【００２５】ＸＹステージ２４の側方には、例えば内径
５０ｍｍ程度の第１のダクト４３が吸引口４３ａをＸＹ
ステージ２４側に向けて設置され、第１のダクト４３の
他端側はクリーンルーム４１の外部に延長されファン５
３に接続されている。また、支持基台２６の下方には、
例えば内径７５ｍｍ程度の第２のダクト４４が吸引口４
４ａを上方に向けて設置され、第２のダクト４４の他端
側はクリーンルーム４１の外部に延長されるとともに２
本に分岐されてそれぞれがファン５４に接続されてい
る。さらに、前記全てのファン５３、５４、５４は送風
量が調節できるようになっている。また、支持基台２６
とケーシング５５内壁との間には間隙（図示せず）が設
けられている。

【００２６】レーザヘッド、テレビカメラ等の機器が収
納されるオプティクススペース５６とフォーカス装置３
０とはブレッドボード５７で仕切られている。このブレ
ッドボード５７には各種機器を取り付けるための多数の
ネジ孔（図示せず）が一定間隔おきに設けられていると
ともに、ブレッドボード５７の外周とケーシング５５内
壁との間には間隙（図示せず）が設けられている。した
がって、上部パネル４０からレーザ顕微鏡３９内に取り
込まれたダウンフローＦ’は、オプティクススペース５
６からブレッドボード５７の多数のネジ孔と間隙とを通
過して下方に流れるようになっている。

【００２７】前記構成のレーザ顕微鏡３９を用いて試料
８の検査を行なうときには、レーザ顕微鏡３９に試料８
をセットして検査の準備を行なうとともに、上部パネル
４０の通風口４２、４２、…を開いた状態で各ファン５
３、５４を作動させると、クリーンルーム４１内のダウ
ンフローＦの一部が通風口４２、４２、…からケーシン
グ５５の内部に取り込まれ、オプティクススペース５６
を通過してＸＹステージ２４方向に流れていき、第１、
第２のダクト４３、４４に吸引される。このようにし
て、ケーシング５５内を定常的にダウンフローＦ’が流
通する状態としたうえで試料８の検査を開始すると、ロ
ボットやスキャナー２５、あるいはＸＹステージ２４等
が作動することにより塵埃が発生するが、この塵埃はダ
ウンフローＦ’とともに第１および第２のダクト４３、
４４からケーシング５５の外部に排出される。

【００２８】すなわち、本実施例のレーザ顕微鏡３９
は、クリーンルーム４１内のダウンフローＦをケーシン
グ５５内に取り込むことにより、発生する塵埃をダウン
フローＦ’にのせて第１、第２の吸引口４３ａ、４４ａ
からケーシング５５の外部に排出するものである。した
がって、レーザ顕微鏡の全体をクリーンベンチ内に設置
し、クリーンベンチのダウンフローを利用して塵埃を除
去していた従来のレーザ顕微鏡の場合と異なり、ケーシ
ング５５内のＸＹステージ２４の周辺にダウンフロー
Ｆ’が直接的に接触するので、塵埃をより確実に除去す
ることができる。また、ダウンフローＦ’にのった塵埃
はケーシング５５内で巻き上がることもなく、第１、第
２のダクト４３、４４に導かれてクリーンルーム４１の
外部へ排出されるので、より一層レーザ顕微鏡３９内の
清浄度を高めることができる。

【００２９】したがって、クリーンベンチが不要となる
ため、レーザ顕微鏡３９の設置コストを低減することが
できるとともに、クリーンルーム４１内の省スペースを
図ることができる。

【００３０】また、このレーザ顕微鏡３９は、ＸＹステ
ージ２４の側方に第１の吸引口４３ａを備え、支持基台
２６の下方に第１の吸引口４３ａより若干径の大きい第
２の吸引口４４ａを備えているため、第２の吸引口４４
ａによってケーシング５５内のダウンフローＦ’の主な
流れが形成されて全体的に塵埃が排出されるとともに、
第１の吸引口４３ａによって特にＸＹステージ２４周辺
の塵埃が集中的に排出されるようになっているので、ケ
ーシング５５内の塵埃を効率的に除去することができ
る。

【００３１】ところで、一般にクリーンルーム内におい
ては、その場所によって送風口との位置関係等の種々の
条件が異なるため、ダウンフローの方向や風速が異なる
ものである。ところが、このレーザ顕微鏡３９において
は、設置場所によって例えば８個の通風口４２、４２、
…全てを開ける、あるいは右側２列４個の通風口４２、
４２、…のみを開ける等、８個の通風口４２、４２、…
の開閉状態を適宜変えることによって、ケーシング５５
内を流れるダウンフローＦ’の方向や風速をその設置場
所に対応して調節することができる。したがって、クリ
ーンルーム４１における設置場所を決定したうえでそれ
に応じて上部パネル４０の通風口４２の設計を行なう必
要がないため、上部パネル４０の汎用化を図ることがで
き、レーザ顕微鏡３９をクリーンルーム４１内のどの場
所にも設置することができる。

【００３２】また、第１、第２のダクト４３、４４にお
ける各ファン５３、５４の送風量を調節することで第
１、第２の吸引口４３ａ、４４ａからのダウンフロー
Ｆ’の吸引量をそれぞれ調節できるようになっているた
め、ケーシング５５内のダウンフローＦ’の風速を最適
化することができるので、塵埃を効率良く除去すること
ができる。

【００３３】なお、本実施例においては、精密検査測定
装置としてレーザ顕微鏡３９を例に挙げて説明したが、
本発明を適用する対象となる装置はこれに限るものでは
なく、クリーンルーム内で使用する種々の精密検査測定
装置に適用することができ、その装置に応じて吸引口の
位置を変更することができる。また、本実施例では上部
パネル４０に４列８個の通風口４２、４２、…を設けた
構成としたが、この通風口の数や配置についても変更が
可能であることは勿論、通風口に取り付ける蓋体につい
ても、複数の通風口を個別に開閉可能とするものであれ
ば必ずしも本実施例に限ることはない。

【００３４】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、請求項１
記載の精密検査測定装置は、上部パネルに形成された通
風口と、ケーシング内部の気流を吸引する吸引口が備え
られたことで、クリーンルーム内の気流をケーシングの
内部に取り込むことにより、発生する塵埃をその気流に
のせ吸引口を通じてケーシングの外部に排出するもので
ある。したがって、ケーシング内の塵埃発生箇所の周辺
に気流が直接的に流れるので、塵埃を確実に除去するこ
とができる。したがって、クリーンベンチが不要となる
ため、精密検査測定装置の設置コストを低減することが
できるとともに、クリーンルーム内の省スペースを図る
ことができる。

【００３５】また、請求項２記載の精密検査測定装置に
おいては、ステージの側方と支持基台の下方の２箇所に
吸引口が設けられているため、通風口からケーシング内
部に取り込まれた気流はケーシングの上部から支持基台
の下方に向けて流れるとともに、特に塵埃が発生しやす
いステージ周辺では側方の吸引口に向けて気流が流れ、
塵埃がそれぞれの吸引口から排出されるので、塵埃を効
率的に除去することができる。

【００３６】また、請求項３記載の精密検査測定装置に
おいては、複数個の通風口とこれら通風口を個別に開閉
し得る蓋体が設けられているため、複数個の通風口の開
閉状態を適宜変えることにより、ケーシング内を流れる
気流の方向や風速をクリーンルーム内におけるケーシン
グの設置場所によって異なる気流の状態に対応して調節
することができる。したがって、上部パネルの汎用化を
図ることができ、精密検査測定装置をクリーンルーム内
のどの場所にも設置することができる。

【００３７】また、請求項４記載の精密検査測定装置に
おいては、吸引口に接続されたファンの送風量を調節す
ることで吸引口からの気流の吸引量を調節できるように
なっているため、ケーシング内の風速を最適化すること
ができるので、塵埃を効率良く除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるレーザ顕微鏡を示す概
略構成図である。

【図２】同レーザ顕微鏡の上部パネルを示す斜視図であ
る。

【図３】同上部パネルの通風口部分を示す側断面図であ
る。

【図４】共焦点走査方式レーザ顕微鏡の原理図である。

【図５】従来のレーザ顕微鏡の一例を示す概略構成図で
ある。

【符号の説明】

８ 試料 ２４ ＸＹステージ（ステージ） ２６ 支持基台 ３９ レーザ顕微鏡 ４０ 上部パネル ４１ クリーンルーム ４２ 通風口 ４３ａ 第１の吸引口（吸引口） ４４ａ 第２の吸引口（吸引口） ４５ 蓋体 ５３、５４ ファン ５５ ケーシング Ｆ、Ｆ’ ダウンフロー（気流）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ダウンフロー式クリーンルーム内で、ほ
   ぼ密閉されたケーシングの内部に設けられたステージ上
   に保持した試料の検査や測定を行なう精密検査測定装置
   であって、 前記ケーシングの上部パネルに形成され、前記クリーン
   ルーム内において上方から下方に向けて流れる気流をケ
   ーシングの内部に取り込んで、この気流を前記ステージ
   の方向に流通させるための通風口と、 前記ケーシング内部の下方に設置され、取り込んだ気流
   を吸引してケーシングの外部へ排出するための吸引口
   と、 該吸引口に接続されて該吸引口から気流を吸引するファ
   ンとを具備してなることを特徴とする精密検査測定装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の精密検査測定装置にお
   いて、 前記吸引口が前記ステージの側方と該ステージを支持す
   る支持基台の下方の２箇所に設けられたことを特徴とす
   る精密検査測定装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の精密検査測定
   装置において、 前記上部パネルの通風口が複数個形成されるとともに、
   これら通風口のそれぞれを個別に開閉し得る蓋体が設け
   られたことを特徴とする精密検査測定装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載の精
   密検査測定装置において、 前記ファンの送風量が調節可能とされたことを特徴とす
   る精密検査測定装置。