JPH1079236A - Charged particle beam device - Google Patents
Charged particle beam deviceInfo
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- JPH1079236A JPH1079236A JP23491796A JP23491796A JPH1079236A JP H1079236 A JPH1079236 A JP H1079236A JP 23491796 A JP23491796 A JP 23491796A JP 23491796 A JP23491796 A JP 23491796A JP H1079236 A JPH1079236 A JP H1079236A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、荷電粒子線装置、
特に電子顕微鏡，電子線描画装置，ＦＩＢ装置等の試料
移動機構に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a charged particle beam apparatus,
In particular, the present invention relates to a sample moving mechanism such as an electron microscope, an electron beam lithography apparatus, and an FIB apparatus.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の荷電粒子線装置の技術において、
試料の観察，加工，分析位置を変更するために真空の試
料観察室内の試料の移動は、試料観察室内の試料微動ス
テージによってなされて来た。2. Description of the Related Art In the technology of a conventional charged particle beam apparatus,
The movement of the sample in the vacuum sample observation chamber for changing the observation, processing, and analysis positions of the sample has been performed by a sample fine movement stage in the sample observation chamber.
【０００３】試料微動ステージの駆動方法については、
Ｘ，Ｙ等の線形的な移動ステージを積み重ねることによ
って行うもの，線形的な移動ステージと回転ステージを
組み合わせたもの，多軸の回転機構を備えたものもある
（特開昭54−78967 号公報,特開平4−55138号公報，特
願平6−303876号）。[0003] Regarding the driving method of the sample fine movement stage,
There are a type in which linear moving stages such as X and Y are stacked, a type in which a linear moving stage and a rotary stage are combined, and a type in which a multi-axis rotating mechanism is provided (Japanese Patent Laid-Open No. 54-78967). JP-A-4-55138, Japanese Patent Application No. 6-303876).
【０００４】また、試料の交換は、試料観察室を大気解
放するか、専用の試料交換室に試料を移し、試料観察室
を真空のままに保ち試料交換室のみを大気解放して試料
を交換していた。In order to exchange a sample, the sample observation chamber is released to the atmosphere or a sample is moved to a dedicated sample exchange chamber, and the sample observation chamber is kept in a vacuum, and only the sample exchange chamber is opened to the atmosphere to exchange the sample. Was.
【０００５】図１１は、従来の典型的な試料ステージの
平面図である。この装置の場合、ステージはＸとＹ方向
を独立に動かすようになっている。FIG. 11 is a plan view of a typical conventional sample stage. In this device, the stage moves in the X and Y directions independently.
【０００６】試料観察室１００１の中には試料１００２
を載せて動かすステージ１００３がある。ステージ１０
０３はモータ１００４とボールねじ１００５によって
Ｘ，Ｙ方向に移動できる。試料観察室１００１は、ター
ボ分子ポンプとドライポンプによって排気されている
(図示せず)。そしてまた試料観察室１００１の上には、
電子顕微鏡の鏡体がある（図示せず）。さらに試料観察
室１００１には予備排気室１００９が臨設してある。予
備排気室１００９もターボ分子ポンプとドライポンプに
よって排気される（図示せず）。予備排気室１００９の
中には、試料保持台１０３０があり，まずこの試料保持
台１０３０の上に半導体の試料ウェーハ1002が載せられ
る。試料１００２は、まずこの予備排気室１００９に入
れられ高真空まで排気される。A sample observation chamber 1001 contains a sample 1002
There is a stage 1003 to move. Stage 10
03 can be moved in the X and Y directions by a motor 1004 and a ball screw 1005. The sample observation room 1001 is evacuated by a turbo molecular pump and a dry pump.
(Not shown). And also on the sample observation room 1001,
There is a mirror of an electron microscope (not shown). Further, a preliminary exhaust chamber 1009 is provided in the sample observation chamber 1001. The preliminary exhaust chamber 1009 is also evacuated by a turbo molecular pump and a dry pump (not shown). In the preliminary exhaust chamber 1009, there is a sample holding table 1030. First, a semiconductor sample wafer 1002 is placed on the sample holding table 1030. The sample 1002 is first placed in the preliminary exhaust chamber 1009 and evacuated to a high vacuum.
【０００７】試料観察室１００１の中のステージ１００
３はＸ，Ｙ方向に試料ウェーハ1002の全域を動かすの
で、試料観察室１００１の大きさは、試料の面積の４倍
以上が必要となる。さらにモータ１００４とボールねじ
１００５が、図示のようにＸ，Ｙ方向にそれぞれ突き出
した格好となるものもある。The stage 100 in the sample observation room 1001
3 moves the entire area of the sample wafer 1002 in the X and Y directions, so that the size of the sample observation chamber 1001 needs to be at least four times the area of the sample. Further, there are some motors 1004 and ball screws 1005 which project in the X and Y directions as shown in the figure.
【０００８】図１２は、特開昭54−78967 号公報にて提
案されている試料ステージの１形態の平面図である。こ
の場合、ステージ１１０３は線形的な移動ステージと回
転ステージを組み合わせとなっている。電子顕微鏡の鏡
体１１０８は、ステージ1103の中心を通る位置にある。
ステージ１１０３の線形的な移動と回転の組み合わせに
よって、電子顕微鏡１１０８は、ステージ１１０３上の
試料１１０２の全面を観察できる。FIG. 12 is a plan view of one embodiment of a sample stage proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-78967. In this case, the stage 1103 is a combination of a linear moving stage and a rotating stage. The mirror 1108 of the electron microscope is located at a position passing through the center of the stage 1103.
By a combination of linear movement and rotation of the stage 1103, the electron microscope 1108 can observe the entire surface of the sample 1102 on the stage 1103.
【０００９】このとき必要となる試料観察室チャンバー
１１０１の大きさは、ステージ1103の約１.５ 倍あまり
の大きさでよい。At this time, the required size of the sample observation chamber 1101 may be about 1.5 times the size of the stage 1103.
【００１０】図１３は、特願平6−303876 号にて提案の
試料ステージの他の１形態の平面図である。この場合、
ステージ１２０３は多軸の回転機構を備えたものであ
る。電子顕微鏡の鏡体１２０８は、ステージ１２０３上
の試料１２０２の中心を通る位置にある。１２０９は、
試料交換用のロードロック室を示す。図１３において、
ステージ１２０３を旋回させる腕１２２０とステージ１
２０３の回転の組み合わせによって、電子顕微鏡１２０
８でステージ１２０３上の試料１２０２は、その全面が
観察され得る。FIG. 13 is a plan view of another embodiment of the sample stage proposed in Japanese Patent Application No. 6-303876. in this case,
The stage 1203 has a multi-axis rotation mechanism. The mirror 1208 of the electron microscope is located at a position passing through the center of the sample 1202 on the stage 1203. 1209 is
2 shows a load lock chamber for sample exchange. In FIG.
Arm 1220 for rotating stage 1203 and stage 1
The electron microscope 120
At 8, the entire surface of the sample 1202 on the stage 1203 can be observed.
【００１１】この場合、試料観察室チャンバー１２０１
の大きさは、図１１の場合よりも大きくなるが、ステー
ジ１２０３の運動が回転運動だけなので、機構的に単純
になり、製造も容易で、図１０の例のように摺動面を真
空空間に大きくさらさない設計が可能となるため、真空
度やその質の面からも利点がある。In this case, the sample observation chamber 1201
11 is larger than in the case of FIG. 11, but since the movement of the stage 1203 is only rotational movement, it is mechanically simple and easy to manufacture, and as shown in FIG. This makes it possible to design the device not to be greatly exposed to light, which is advantageous in terms of the degree of vacuum and its quality.
【００１２】[0012]
【発明が解決しようとする課題】半導体産業では、シリ
コンウェーハの大型化と共に、パターンの微細化が進
み、半導体の生産技術はフォトンからエレクトロンの技
術に移りつつある。即ち、電子線描画装置や電子顕微鏡
等の高分解能／高精度の装置が多用されるようになって
きた。In the semiconductor industry, as the size of silicon wafers becomes larger and the pattern becomes finer, the semiconductor production technology is shifting from photon technology to electron technology. That is, high-resolution / high-precision devices such as an electron beam lithography device and an electron microscope have come to be frequently used.
【００１３】一方、半導体の生産性向上のため、シリコ
ンウェーハの大型化に伴ってそれらの観察評価装置も比
例的に大型化する。近い将来半導体ウェーハは、１２イ
ンチ：３０cmになろうとしており、このときの従来の
Ｘ，Ｙステージ方式のチャンバーの必要底面積は最低で
も６０cm四方となる。したがって、これらの装置は大型
化すると共に重量も増し、ますます高精度な製作；加工
が困難になって来る。さらに、半導体の生産ラインであ
るクリーンルームは、維持費が高く、装置はより小型の
ものが求められている。この解決策として、特開昭54−
78967 号公報，特願平6−303876号では、ステージの小
型化を提案している。On the other hand, in order to improve the productivity of semiconductors, the observation and evaluation devices for silicon wafers increase in proportion to the size of silicon wafers. In the near future, semiconductor wafers are going to be 12 inches: 30 cm, and the required bottom area of the conventional X, Y stage type chamber at this time will be at least 60 cm square. Therefore, these devices become larger and heavier, making it more difficult to manufacture and process with higher precision. Further, a clean room which is a semiconductor production line has a high maintenance cost, and a smaller apparatus is required. As a solution to this, Japanese Patent Laid-Open No.
Japanese Patent Application No. 78967 and Japanese Patent Application No. 6-303876 propose miniaturization of a stage.
【００１４】しかし、例えば電子顕微鏡の場合、試料の
観察は真空中で行うために、試料を大気から真空に導入
し、観察後にまた大気に戻す必要がある。ここで、高速
に真空引きや大気解放等を行うと、乱気流が発生しチャ
ンバー内の塵を巻き上げる。半導体ウェーハ等の試料
は、異物が付着すると、その歩留りが低下する。そこ
で、乱気流の発生を抑制するため、チャンバーの排気時
等に時間をかけて排気するようにしている。However, for example, in the case of an electron microscope, since the observation of the sample is performed in a vacuum, it is necessary to introduce the sample into the vacuum from the atmosphere and return to the atmosphere after the observation. Here, when evacuation or opening to the atmosphere is performed at a high speed, turbulence is generated, and dust in the chamber is lifted. When foreign matter adheres to a sample such as a semiconductor wafer, the yield decreases. Therefore, in order to suppress the generation of the turbulent airflow, the air is exhausted for a long time when the chamber is exhausted.
【００１５】このため、これらの装置は排気時間の増加
により処理能力：スループットを上げにくいという問題
が生じている。For this reason, these devices have a problem that it is difficult to increase the processing capacity: throughput due to the increase in the evacuation time.
【００１６】これに対し、前述の特開昭54−78967 号公
報，特開平4−55138号公報，特願平6−303876 号では、
試料の交換方法について、上記の問題の解決に関する記
載はなく、スループットの改善については、考慮されて
いなかった。On the other hand, in the above-mentioned JP-A-54-78967, JP-A-4-55138 and JP-A-6-303876,
There is no description regarding the method of exchanging the sample for solving the above problem, and no consideration has been given to improving the throughput.
【００１７】また、特願平6−303876 号では、図１３に
記載のように予備室１２０６にて試料を試料ステージに
載せ替える構造となっている。このため予備室に移載の
ためのロボット１２４０等が必要となる。ここで、シリ
コンウェーハ等の半導体試料は、その表面に触れること
は許されず、取り扱いが容易ではない。特に真空中で
は、真空ピンセット／真空チャック機構が使えないな
ど、試料の取り扱いに制約があり、移載の際に落下／破
損等の事故を起しやすい。そのため、試料の移載は、最
小限にとどめ、特に真空中での移載は避けることが望ま
しい。In Japanese Patent Application No. 6-303876, the sample is mounted on the sample stage in the preliminary chamber 1206 as shown in FIG. For this reason, a robot 1240 and the like for transfer to the spare room are required. Here, a semiconductor sample such as a silicon wafer is not allowed to touch its surface, and is not easy to handle. Especially in a vacuum, the handling of the sample is restricted, for example, the vacuum tweezers / vacuum chuck mechanism cannot be used, and accidents such as dropping / breakage during transfer are likely to occur. Therefore, it is desirable to minimize the transfer of the sample, and particularly to avoid transfer in a vacuum.
【００１８】本発明の目的は、荷電粒子装置において、
試料が大型化しても装置を小型に押さえ、かつ、高処理
能力を持った装置を提供することである。An object of the present invention is to provide a charged particle device,
It is an object of the present invention to provide an apparatus having a high processing capability while keeping the apparatus small even if the sample becomes large.
【００１９】本発明の他の目的は、荷電粒子装置におい
て、ロボット等の数を最小限に抑えることによって、可
動機構が増えることによるコストアップや、不具合の発
生確率の増大，試料破損等の事故ポテンシャル等の低減
に配慮した装置を提供することである。Another object of the present invention is to minimize the number of robots and the like in a charged particle device, thereby increasing costs due to an increase in the number of movable mechanisms, increasing the probability of occurrence of defects, and causing accidents such as sample damage. It is an object of the present invention to provide a device in which reduction of potential or the like is considered.
【００２０】[0020]
【課題を解決させるための手段】上記目的を達成するた
めに本願発明では、試料室内で移動する試料ステージの
移動軌道上に隔壁を設け、隔壁で区切られた試料室の
内、少なくとも１つを排気予備室とした。In order to achieve the above object, according to the present invention, a partition is provided on a movement trajectory of a sample stage which moves in a sample chamber, and at least one of the sample chambers separated by the partition is provided. It was an exhaust spare room.
【００２１】少なくとも荷電粒子線を照射する場合に行
われる試料の位置合わせの時には、隔壁に設けられた開
口を開けた状態で試料を移動させている。At least when the sample is aligned at the time of irradiation with the charged particle beam, the sample is moved with the opening provided in the partition wall opened.
【００２２】このような構成により、試料ステージの移
動範囲に排気予備室を設けることが出来るので、排気予
備室に必要な空間を別途設ける必要が無くなった。With such a configuration, since the preliminary exhaust chamber can be provided in the moving range of the sample stage, it is not necessary to separately provide a necessary space in the preliminary exhaust chamber.
【００２３】更に上記構成によれば、排気予備室と試料
室間の試料を移送する手段を、試料ステージの他に別途
設ける必要が無くなる。更に試料ステージと試料を移送
する手段間の試料の受け渡し時間を無くすことが出来
る。Further, according to the above configuration, it is not necessary to separately provide a means for transferring the sample between the preliminary exhaust chamber and the sample chamber in addition to the sample stage. Further, it is possible to eliminate the time for transferring the sample between the sample stage and the means for transferring the sample.
【００２４】またこのような荷電粒子線装置での試料の
導入は以下のような順番でおこなわれる。The introduction of a sample in such a charged particle beam apparatus is performed in the following order.
【００２５】先ず、隔壁を閉じた状態で排気予備室に試
料を導入し、排気予備室でない部分の試料室と同等の真
空状態となるまで排気予備室を排気した後、隔壁を開放
し試料を導入する。そして隔壁を開放したまま位置合わ
せを行い、荷電粒子線を照射した後、排気予備室に試料
を戻し、隔壁を閉じた後、試料の交換を行う。First, a sample is introduced into the pre-evacuation chamber with the partition closed, and the pre-evacuation chamber is evacuated until a vacuum state equivalent to that of the sample chamber other than the pre-evacuation chamber is opened. Introduce. Then, the alignment is performed with the partition open, the charged particle beam is irradiated, the sample is returned to the preliminary exhaust chamber, the partition is closed, and the sample is replaced.
【００２６】この手順によれば、排気予備室の領域をも
用いて試料の位置合わせが可能となる。According to this procedure, the sample can be positioned using the area of the preliminary exhaust chamber.
【００２７】また排気予備室を大気開放している間、真
空を維持する空間を減らすことが出来る。Further, the space for maintaining the vacuum can be reduced while the preliminary exhaust chamber is open to the atmosphere.
【００２８】これは特に、大気に触れる度に劣化が進行
する荷電粒子源が、試料室と大気的に連通しているよう
な装置に適用する場合、特に有効である。This is particularly effective when applied to an apparatus in which a charged particle source that deteriorates every time it comes into contact with the atmosphere is in air communication with the sample chamber.
【００２９】更に本発明では試料室の一部を排気予備室
として用いているが、試料室とは別個に排気予備室を設
け、この排気予備室にまで試料ステージの移動範囲を拡
大し、且つその移動範囲に基づいて荷電粒子線の照射位
置を決定したという見方もできる。本発明をこのように
見た場合、本来試料室に必要な試料の移動領域を、試料
室と排気予備室の両方で確保したことにより、その分試
料室を小さくすることが可能になる。Further, in the present invention, a part of the sample chamber is used as an exhaust preparatory chamber. However, an exhaust preparatory chamber is provided separately from the sample chamber, and the moving range of the sample stage is extended to this exhaust preparatory chamber. It can be said that the irradiation position of the charged particle beam is determined based on the moving range. When the present invention is viewed in this manner, the movement area of the sample, which is originally required in the sample chamber, is secured in both the sample chamber and the preliminary exhaust chamber, so that the sample chamber can be reduced accordingly.
【００３０】更に本発明では排気予備室から試料室まで
の試料の移送を第１の移送手段で行い、荷電粒子を照射
するための位置合わせを第１の移動機構と、第１の移動
機構上に設置された第２の移動機構で行っている。第２
の移動機構は試料を第１の移動機構上で回転するための
回転機構である。Further, in the present invention, the transfer of the sample from the preliminary exhaust chamber to the sample chamber is performed by the first transfer means, and the positioning for irradiating the charged particles is performed by the first moving mechanism and the first moving mechanism. Is carried out by the second moving mechanism installed in the first position. Second
Is a rotating mechanism for rotating the sample on the first moving mechanism.
【００３１】この２つの移動機構の動作の組み合わせに
より、試料上の任意の箇所に荷電粒子線の照射点を位置
づけることが可能となる。尚、試料室に必要なスペース
は第１の移動機構による試料或いは試料ステージの移動
範囲を確保できれば足りる。何故なら第２の移動機構は
回動機構であり、どのように回転しても移動軌跡が拡張
することはないからである。By combining the operations of the two moving mechanisms, it becomes possible to position the irradiation point of the charged particle beam at an arbitrary position on the sample. The space required for the sample chamber is sufficient as long as the moving range of the sample or the sample stage by the first moving mechanism can be secured. The reason is that the second moving mechanism is a rotating mechanism, and the moving trajectory does not expand regardless of the rotation.
【００３２】本発明では、このように２つの異なる移動
機構を持つ試料ステージと、試料室の一部を排気予備室
にするという技術の組み合わせにより、排気予備室を持
つ試料室を極めて小さくすることが出来る。According to the present invention, the sample chamber having the exhaust preliminary chamber is made extremely small by combining the sample stage having two different moving mechanisms and the technique of making a part of the sample chamber an exhaust preliminary chamber. Can be done.
【００３３】本発明では更に試料室と排気予備室間の開
口を閉じるための機構を試料の移動機構に連動させてい
る。In the present invention, the mechanism for closing the opening between the sample chamber and the preliminary exhaust chamber is linked to the mechanism for moving the sample.
【００３４】具体的には前記開口部に合致する蓋部を試
料ステージと共に移動機構に取り付ける。そして、試料
ステージ上の試料が排気予備室に位置づけられたとき、
蓋部と開口が密着する。この構成によって開口を開閉す
る機構を別に設ける必要がなくなる。Specifically, a lid corresponding to the opening is attached to the moving mechanism together with the sample stage. Then, when the sample on the sample stage is positioned in the preliminary exhaust chamber,
The lid and the opening are in close contact. With this configuration, it is not necessary to separately provide a mechanism for opening and closing the opening.
【００３５】本発明では更に排気予備室を２以上備えた
構成をも開示している。これは試料室に対する試料の導
入系を複数設けることによって、より早く多くの試料を
処理するためである。The present invention also discloses a configuration provided with two or more preliminary exhaust chambers. This is because a large number of samples can be processed more quickly by providing a plurality of sample introduction systems for the sample chamber.
【００３６】そして本発明では排気予備室を２以上備
え、高スループット化をはかるために以下のような配慮
がなされている。In the present invention, the following considerations are made in order to increase the throughput by providing two or more exhaust preliminary chambers.
【００３７】一方の排気予備室で試料の導入出、或いは
この試料の観察を行っている間、他の一方の排気予備室
では外部からの試料の導入出、或いは真空排気またはリ
ークを行うように各機構を制御している。While a sample is being introduced / exited or observed in one exhaust preliminary chamber, a sample is introduced / exited from outside, or vacuum evacuation or leakage is performed in the other exhaust preliminary chamber. Each mechanism is controlled.
【００３８】より具体的には一方の排気予備室が試料室
と連通している間、他方の排気予備室では真空排気前の
準備または真空排気を行っている。More specifically, while one of the pre-evacuation chambers is in communication with the sample chamber, the other pre-evacuation chamber performs preparation before evacuation or evacuation.
【００３９】このように構成することによって連続的に
荷電粒子光学系を動作させることが出来、処理能力が向
上する。With this configuration, the charged particle optical system can be operated continuously, and the processing capability is improved.
【００４０】更に試料ステージを複数持つことも有効で
ある。互いに独立に移動し得るステージを複数持ち、該
複数のステージをそれぞれ設けた該予備室にて、該一方
の試料ステージ上の試料に観察等の処理を施している間
に、該他方の試料ステージ上の試料を取り外し、次なる
試料を載置して待機し、試料の観察等の処理が終了し次
第、即座に試料ステージを入れ替えることによって、次
なる試料へ処理を絶え間なく続行することができる。It is also effective to have a plurality of sample stages. The other sample stage has a plurality of stages that can move independently of each other, and performs a process such as observation on the sample on the one sample stage in the spare room provided with each of the plurality of stages. By removing the upper sample, placing the next sample on standby, and immediately changing the sample stage as soon as the processing such as observation of the sample is completed, the processing can be continued without interruption to the next sample. .
【００４１】このとき、試料ステージ駆動機構をそれぞ
れの排気予備室に設けるようにし、ステージ機構を試料
と共に予備室内に取り込める構造とすると、試料観察室
が小型化することができる。At this time, if the sample stage driving mechanism is provided in each of the preliminary exhaust chambers and the stage mechanism is configured to be taken into the preliminary chamber together with the sample, the size of the sample observation chamber can be reduced.
【００４２】複数のステージを備える場合、ステージの
構成は荷電粒子線光学系に対し、対称なる位置に配置す
ることが望ましい。ステージを複数備える場合、どのス
テージで処理を行っても同様な処理が行われなければな
らない。したがって荷電粒子線光学系に対し、同様な位
置に位置づけられるようにする。またこれらステージに
は同種の部品を用いれば比較的これらの要件を満足しや
すい。When a plurality of stages are provided, it is desirable that the stages be arranged at positions symmetrical to the charged particle beam optical system. When a plurality of stages are provided, the same processing must be performed regardless of which stage the processing is performed. Therefore, the charged particle beam optical system is positioned at a similar position. Also, if the same kind of parts are used for these stages, it is relatively easy to satisfy these requirements.
【００４３】また同じ荷電粒子線光学系を用いるので、
これらの複数のステージは、互いに独立的に動作し、か
つ、ぶつかることがないよう協調的に動作させる。Since the same charged particle beam optical system is used,
These multiple stages operate independently of each other and operate cooperatively to avoid collision.
【００４４】またさらに装置では微細な処理を行うた
め、微小な振動も処理に影響し得る。したがって、試料
の処理中は振動を起さぬよう、隔壁の開閉など装置に振
動を与える動作は行わないよう配慮することが望まし
い。Further, since fine processing is performed in the apparatus, a minute vibration can affect the processing. Therefore, it is desirable to take care not to perform an operation of applying vibration to the apparatus, such as opening and closing the partition, so as not to generate vibration during the processing of the sample.
【００４５】[0045]
【発明の実施の形態】図１は、本発明による荷電粒子線
装置の一実施例の試料ステージの部分である。特に図１
は、走査形電子顕微鏡に本発明を適用した例である。FIG. 1 shows a sample stage of an embodiment of a charged particle beam apparatus according to the present invention. In particular, FIG.
Is an example in which the present invention is applied to a scanning electron microscope.
【００４６】本発明の試料室である試料観察室１０１に
は試料１０２を載せて動かすステージ１０３がある。ス
テージ１０３はモータ１０４とボールねじ１０５によっ
てＸ，Ｙ方向に移動できる。試料観察室１０１は、ター
ボ分子ポンプ１０６とドライポンプ１０７によって排気
されている。試料観察室１０１の上には、電子顕微鏡の
鏡体１０８がある。この鏡体中には本発明で言うところ
の荷電粒子光学系が配置されている。その内訳は電磁レ
ンズや絞りなどである。さらに試料観察室101の一部に
試料交換用の予備排気室１０９が設けてある。また本発
明で言うところの排気予備室である予備排気室１０９も
ターボ分子ポンプ，ドライポンプによって排気される
（図示せず）。A sample observation chamber 101, which is a sample chamber of the present invention, has a stage 103 on which a sample 102 is placed and moved. The stage 103 can be moved in X and Y directions by a motor 104 and a ball screw 105. The sample observation chamber 101 is evacuated by a turbo molecular pump 106 and a dry pump 107. Above the sample observation room 101, there is a mirror 108 of an electron microscope. A charged particle optical system according to the present invention is disposed in the mirror body. The breakdown is an electromagnetic lens and an aperture. Further, a preliminary exhaust chamber 109 for exchanging a sample is provided in a part of the sample observation chamber 101. The preliminary exhaust chamber 109, which is an exhaust preliminary chamber referred to in the present invention, is also evacuated by a turbo molecular pump and a dry pump (not shown).
【００４７】試料１０２を交換するときは、ステージ１
０３を予備排気室１０９に移動し、両者を密着させるこ
とによって、予備排気室１０９を試料観察室１０１から
真空的に隔絶する。接合部の接合面には、Ｏリング等を
施し真空シールするようにしている（図示せず）。そし
て、予備排気室１０９に空気等のガスを放出し、大気圧
にする。大気圧になったところで、試料交換用扉１１０
を開き、試料を交換する。このとき、試料は、直接的に
ステージ１０３に取り付けられる。試料の取り付け交換
が終了したら、試料交換用扉１１０を閉じ、予備排気室
１０９内を真空排気する。予備排気室１０９内の真空度
が試料観察室１０１のレベルに達したら、ステージ１０
３を移動し、試料１０２を電子顕微鏡の鏡体１０８の下
の観察位置へ持ってくる。When exchanging the sample 102, the stage 1
03 is moved to the pre-evacuation chamber 109, and the two are brought into close contact with each other, whereby the pre-evacuation chamber 109 is vacuum-isolated from the sample observation chamber 101. An O-ring or the like is applied to the joining surface of the joining portion to perform vacuum sealing (not shown). Then, a gas such as air is released into the preliminary exhaust chamber 109 to make the pressure equal to the atmospheric pressure. At atmospheric pressure, the sample replacement door 110
Open and replace the sample. At this time, the sample is directly attached to the stage 103. When the attachment and exchange of the sample are completed, the sample exchange door 110 is closed, and the inside of the preliminary exhaust chamber 109 is evacuated. When the degree of vacuum in the preliminary exhaust chamber 109 reaches the level of the sample observation chamber 101, the stage 10
3 is moved to bring the sample 102 to an observation position below the mirror 108 of the electron microscope.
【００４８】試料観察時の試料１０２の観察位置の位置
合わせは、ステージ１０３を移動させて行う。このとき
予備排気室１０９と試料観察室１０１間が開放される
が、両者とも同等の真空レベルを維持しているので何等
問題はない。The position of the observation position of the sample 102 during the observation of the sample is adjusted by moving the stage 103. At this time, the space between the preliminary evacuation chamber 109 and the sample observation chamber 101 is opened, but there is no problem since both maintain the same vacuum level.
【００４９】これが、図１における試料観察・交換の一
連の動作である。This is a series of operations for sample observation and replacement in FIG.
【００５０】図２は、同じく本発明による荷電粒子線装
置の一実施例の試料ステージの部分である。図２も図１
と同様に、走査形電子顕微鏡に本発明を適用した例であ
る。試料観察室２０１には試料２０２を載せて動かすス
テージ２０３がある。ステージ２０３はモータ２０４と
ボールねじ２０５によってＸ，Ｙ方向に移動できる。試
料観察室２０１は、ターボ分子ポンプ２０６とドライポ
ンプ２０７によって排気されている。そしてまた試料観
察室２０１の上には、電子顕微鏡の鏡体２０８がある。
さらに試料観察室２０１の一部に試料交換用の予備排気
室２０９が設けてある。予備排気室２０９もターボ分子
ポンプ，ドライポンプによって排気される(図示せず)。
図２では、試料２０２を動かすモータ２０４とボールね
じ２０５等の機構を予備排気室２０９側に設けている。FIG. 2 shows a sample stage of an embodiment of the charged particle beam apparatus according to the present invention. FIG. 2 is also FIG.
This is an example in which the present invention is applied to a scanning electron microscope in the same manner as described above. The sample observation chamber 201 has a stage 203 on which a sample 202 is placed and moved. The stage 203 can be moved in X and Y directions by a motor 204 and a ball screw 205. The sample observation chamber 201 is evacuated by a turbo molecular pump 206 and a dry pump 207. Further, above the sample observation chamber 201, there is a mirror body 208 of the electron microscope.
Further, a preliminary exhaust chamber 209 for exchanging a sample is provided in a part of the sample observation chamber 201. The preliminary exhaust chamber 209 is also exhausted by a turbo molecular pump and a dry pump (not shown).
In FIG. 2, a mechanism such as a motor 204 for moving the sample 202 and a ball screw 205 is provided on the preliminary exhaust chamber 209 side.
【００５１】試料２０２を交換するときは、ステージ２
０３を予備排気室２０９に移動し、ステージ２０３全体
を予備排気室２０９内に格納する。次に、予備排気室２
０９と試料観察室２０１を真空的に隔絶するゲートバル
ブ２１１を閉じる。そして、予備排気室２０９のみに空
気等のガスを放出し、大気圧にする。大気圧になったと
ころで、試料交換用扉２１０を開き、試料を交換する。
このとき、試料は、直接的にステージ２０３に取り付け
られる。試料の取り付け交換が終了したら、試料交換用
扉２１０を閉じ、予備排気室２０９内を真空排気する。
予備排気室２０９内の真空度が試料観察室２０１のレベ
ルに達したら、ゲートバルブ２１１を開く。そしてステ
ージ２０３を移動し、試料２０２を電子顕微鏡の鏡体２
０８の下の観察位置へ持ってくる。これが、図２におけ
る試料観察・交換の一連の動作である。When exchanging the sample 202, the stage 2
03 is moved to the preliminary exhaust chamber 209, and the entire stage 203 is stored in the preliminary exhaust chamber 209. Next, the preliminary exhaust chamber 2
The gate valve 211 for vacuum-separating the sample observation chamber 201 from the sample observation chamber 201 is closed. Then, a gas such as air is released only to the preliminary exhaust chamber 209, and the atmospheric pressure is set. When the atmospheric pressure is reached, the sample exchange door 210 is opened to exchange the sample.
At this time, the sample is directly attached to the stage 203. When the attachment and exchange of the sample are completed, the sample exchange door 210 is closed, and the inside of the preliminary exhaust chamber 209 is evacuated.
When the degree of vacuum in the preliminary exhaust chamber 209 reaches the level of the sample observation chamber 201, the gate valve 211 is opened. Then, the stage 203 is moved, and the sample 202 is moved to the mirror 2 of the electron microscope.
08 to the observation position below. This is a series of operations for sample observation and exchange in FIG.
【００５２】図１と図２によると、試料を確実にステー
ジに取り付けることが可能となる。更に図２ではボール
ねじ２０５がゲートバルブ２１１をまたいで配置されて
おり、高真空を維持する上で問題があるように見える
が、本発明は上述した如く試料観察室２０１に試料２０
２があるときゲートバルブ２１１は開放された状態とな
っているので構成上の問題はない。According to FIGS. 1 and 2, the sample can be securely mounted on the stage. Further, in FIG. 2, the ball screw 205 is disposed across the gate valve 211, and it seems that there is a problem in maintaining a high vacuum.
When there is 2, the gate valve 211 is in an open state, so there is no problem in the configuration.
【００５３】図３（ａ），図３（ｂ）は、同じく本発明
による荷電粒子線装置の他の一実施例の試料ステージの
部分である。特にこれらは、半導体ウェーハ等の大型試
料観察用の走査形電子顕微鏡に本発明を適用した例であ
る。図３（ａ）は、本一実施例の試料ステージの平面的
断面図。図３（ｂ）は、同じく、本一実施例の試料ステ
ージの側面的断面図を示す。FIGS. 3A and 3B show a sample stage of another embodiment of the charged particle beam apparatus according to the present invention. In particular, these are examples in which the present invention is applied to a scanning electron microscope for observing a large sample such as a semiconductor wafer. FIG. 3A is a plan cross-sectional view of the sample stage of the present embodiment. FIG. 3B is a side sectional view of the sample stage of the present embodiment.
【００５４】試料観察室３０１には試料３０２を載せて
動かすステージ３０３がある。ステージ３０３はガイド
レール３１２上に設置され，モータ３０４，３０４′と
ボールねじ３０５，３０５′によってＸ方向およびＹ方
向に移動できる。The sample observation chamber 301 has a stage 303 on which a sample 302 is placed and moved. The stage 303 is set on a guide rail 312 and can be moved in the X and Y directions by motors 304 and 304 'and ball screws 305 and 305'.
【００５５】試料観察室３０１は、ターボ分子ポンプ３
０６とドライポンプ３０７によって排気されている。そ
してまた試料観察室３０１の上には、電子顕微鏡の鏡体
３０８がある。さらに試料観察室３０１の一部に試料交
換用の予備排気室３０９が設けてある。予備排気室３０
９も試料観察室３０１とは独立にターボ分子ポンプ，ド
ライポンプ（共に図示せず）によって排気される。The sample observation chamber 301 has a turbo molecular pump 3
06 and the dry pump 307. Further, on the sample observation chamber 301, there is a mirror body 308 of the electron microscope. Further, a preliminary exhaust chamber 309 for exchanging a sample is provided in a part of the sample observation chamber 301. Preliminary exhaust chamber 30
9 is also evacuated by a turbo molecular pump and a dry pump (both not shown) independently of the sample observation chamber 301.
【００５６】試料３０２を交換するときは、ステージ３
０３を予備排気室３０９に移動し、接合部３１１を密着
させることによって、真空的に予備排気室３０９を試料
観察室３０１から隔離する。When exchanging the sample 302, the stage 3
03 is moved to the preliminary exhaust chamber 309, and the joint 311 is brought into close contact with the preliminary exhaust chamber 309 to isolate the preliminary exhaust chamber 309 from the sample observation chamber 301 in a vacuum.
【００５７】接合部の接合面には、Ｏリング等を施し真
空シールするようにしている（図示せず）。接合部３１
１は、ベローズ構造になっており、試料観察時は、接合
部３１１が退きステージ３０３移動の妨げにならないよ
うに配慮してある。次に、予備排気室３０９のみに空気
等のガスを放出し、大気圧にする。大気圧になったとこ
ろで、試料交換用扉３１０を開き、試料を交換する。こ
のとき、試料は、直接的にステージ３０３に取り付けら
れる。試料の取り付け交換が終了したら、試料交換用扉
３１０を閉じ、予備排気室３０９内を真空排気する。予
備排気室309内の真空度が試料観察室３０１のレベルに
達したら、ゲートバルブ３１１を開け、ステージ３０３
を移動し、試料３０２を電子顕微鏡の鏡体３０８の下の
観察位置へ持ってくる。An O-ring or the like is applied to the joining surface of the joining portion to perform vacuum sealing (not shown). Joint 31
Numeral 1 has a bellows structure, and is designed so that the joint 311 does not recede and hinder the movement of the stage 303 during sample observation. Next, a gas such as air is released only to the preliminary exhaust chamber 309 to bring the pressure to atmospheric pressure. When the atmospheric pressure is reached, the sample exchange door 310 is opened to exchange the sample. At this time, the sample is directly attached to the stage 303. When the attachment and exchange of the sample are completed, the sample exchange door 310 is closed, and the inside of the preliminary exhaust chamber 309 is evacuated. When the degree of vacuum in the preliminary exhaust chamber 309 reaches the level of the sample observation chamber 301, the gate valve 311 is opened and the stage 303 is opened.
To bring the sample 302 to an observation position below the mirror 308 of the electron microscope.
【００５８】これが、図３における試料観察・交換の一
連の動作である。This is a series of operations for sample observation and replacement in FIG.
【００５９】図３では試料３０２が特に大型のため、試
料３０２の全域を観察する場合、試料３０２および試料
３０２の一部が予備排気室３０９に入り込む場合があ
る。In FIG. 3, since the sample 302 is particularly large, when observing the entire area of the sample 302, the sample 302 and a part of the sample 302 may enter the preliminary exhaust chamber 309.
【００６０】図３によると、試料を直接ステージに取り
付けるので、確実な試料取り付けが可能となり、かつ、
試料観察室の一部を予備排気室として用いるので、従来
の予備排気室の空間が削減でき、装置を小型化すること
ができる。According to FIG. 3, since the sample is directly mounted on the stage, the sample can be securely mounted.
Since a part of the sample observation chamber is used as a preliminary exhaust chamber, the space of the conventional preliminary exhaust chamber can be reduced, and the apparatus can be downsized.
【００６１】より具体的に言えば試料観察室３０１の試
料の移動領域中に予備排気室３０９を配置している。試
料観察室３０１の大きさは、試料３０２上の色々な箇所
に電子線を照射し得るように設定される。望ましくは荷
電粒子線が試料の如何なる位置にも照射できるように試
料ステージを動かせるだけの大きさがあると良い。この
ように設定された試料観察室内に予備排気室を設定して
いる。これにより予備排気室分、装置を縮小することが
可能となる。More specifically, a preliminary exhaust chamber 309 is arranged in the sample movement area of the sample observation chamber 301. The size of the sample observation chamber 301 is set so that various portions on the sample 302 can be irradiated with an electron beam. Desirably, the size should be large enough to move the sample stage so that the charged particle beam can irradiate any position on the sample. A preliminary exhaust chamber is set in the sample observation chamber set as described above. This makes it possible to reduce the size of the device by the size of the preliminary exhaust chamber.
【００６２】図４は、特開昭54−78967 号公報記載の発
明を本発明に応用した荷電粒子線装置の一実施例の試料
ステージの部分である。図３と同様、これは半導体ウェ
ーハ等の大型試料観察用の走査形電子顕微鏡に本発明を
適用した例で、図４は、本一実施例の試料ステージの平
面的断面図を示す。FIG. 4 shows a sample stage of an embodiment of a charged particle beam apparatus in which the invention described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-78967 is applied to the present invention. Like FIG. 3, this is an example in which the present invention is applied to a scanning electron microscope for observing a large sample such as a semiconductor wafer, and FIG. 4 is a plan sectional view of the sample stage of the present embodiment.
【００６３】試料観察室４０１には試料４０２を載せて
動かすステージ４０３がある。ステージ４０３はガイド
レール４１２上に設置され、モータとボールねじ（共に
図示せず）によって一方向に移動できる（本発明の第１
の移動機構）。さらにステージ４０３は、その下に取り
付けられたステージ回転機構（図示せず：本発明の第２
の移動機構）によって、試料４０２をステージ４０３上
で回転させることができる。The sample observation chamber 401 has a stage 403 on which a sample 402 is placed and moved. The stage 403 is set on a guide rail 412 and can be moved in one direction by a motor and a ball screw (both not shown) (the first embodiment of the present invention).
Moving mechanism). Further, the stage 403 has a stage rotating mechanism (not shown:
The moving mechanism) can rotate the sample 402 on the stage 403.
【００６４】試料観察室４０１は、ターボ分子ポンプと
ドライポンプ（共に図示せず）によって排気されてい
る。そしてまた試料観察室４０１の上には、電子顕微鏡
の鏡体４０８がある。電子顕微鏡の鏡体４０８の中心
は、ステージ４０３上の試料402の中心と一致し得る位
置にある。さらに試料観察室４０１には試料交換用の予
備排気室４０９を臨設させてある。予備排気室４０９も
試料観察室４０１とは独立にターボ分子ポンプ，ドライ
ポンプ（共に図示せず）によって排気される。The sample observation chamber 401 is evacuated by a turbo molecular pump and a dry pump (both not shown). Further, on the sample observation chamber 401, there is a mirror body 408 of the electron microscope. The center of the mirror 408 of the electron microscope is located at a position that can coincide with the center of the sample 402 on the stage 403. Further, a preliminary exhaust chamber 409 for exchanging a sample is provided in the sample observation chamber 401. The preliminary exhaust chamber 409 is also evacuated by a turbo molecular pump and a dry pump (both not shown) independently of the sample observation chamber 401.
【００６５】試料４０２を交換するときは、ステージ４
０３を予備排気室４０９に移動し、ゲートバルブ４１１
を閉じることによって、真空的に予備排気室４０９を試
料観察室４０１から隔絶する。そして、予備排気室４０
９のみに空気等のガスを放出し、大気圧にする。大気圧
になったところで、試料交換用扉４１０を開き、試料を
交換する。このとき、試料は、直接的にステージ４０３
に取り付けられる。試料の取り付け交換が終了したら、
試料交換用扉４１０を閉じ、予備排気室４０９内を真空
排気する。予備排気室４０９内の真空度が試料観察室４
０１のレベルに達したら、ゲートバルブ４１１を開け、
ステージ４０３を移動し、試料４０２を電子顕微鏡の鏡
体４０８の下の観察位置へ持ってくる。When exchanging the sample 402, the stage 4
03 to the preliminary exhaust chamber 409 and the gate valve 411
Is closed, the preliminary exhaust chamber 409 is isolated from the sample observation chamber 401 in a vacuum. And the preliminary exhaust chamber 40
A gas such as air is released only to 9 and the pressure is set to atmospheric pressure. When the atmospheric pressure is reached, the sample exchange door 410 is opened to exchange the sample. At this time, the sample is directly
Attached to. When the sample replacement is completed,
The sample exchange door 410 is closed, and the inside of the preliminary exhaust chamber 409 is evacuated. The degree of vacuum in the preliminary exhaust chamber 409 is
When the level reaches 01, open the gate valve 411,
The stage 403 is moved to bring the sample 402 to an observation position below the mirror 408 of the electron microscope.
【００６６】これが、図４における試料観察・交換の一
連の動作である。This is a series of operations for sample observation and exchange in FIG.
【００６７】図４では試料４０２が特に大型のため、試
料４０２の全域を観察する場合、試料４０２および試料
４０２の一部がゲートバルブ４１１をまたいで予備排気
室４０９に入り込む。すなわち、予備排気室４０９が試
料観察室４０１の一部として機能する。In FIG. 4, since the sample 402 is particularly large, when observing the entire region of the sample 402, the sample 402 and a part of the sample 402 enter the preliminary exhaust chamber 409 across the gate valve 411. That is, the preliminary exhaust chamber 409 functions as a part of the sample observation chamber 401.
【００６８】図５は、特願平6−303876 号記載の発明を
本発明に応用した荷電粒子線装置の一実施例の試料ステ
ージの部分である。図４と同様、これは半導体ウェーハ
等の大型試料観察用の走査形電子顕微鏡に本発明を適用
した例で、図５は、本一実施例の試料ステージの平面的
断面図を示す。FIG. 5 shows a sample stage of an embodiment of a charged particle beam apparatus in which the invention described in Japanese Patent Application No. 6-303876 is applied to the present invention. Like FIG. 4, this is an example in which the present invention is applied to a scanning electron microscope for observing a large sample such as a semiconductor wafer, and FIG. 5 is a plan sectional view of a sample stage of the present embodiment.
【００６９】試料観察室５０１には試料５０２を載せて
動かすステージ５０３がある。ステージ５０２は、それ
を動かす腕５２０によって支えられている。ステージ５
０２を動かす腕５２０の回転とステージ５０２の下に取
り付けられたステージ回転機構（図示せず）によって、
ステージ５０３を移動させることができる。The sample observation room 501 has a stage 503 on which the sample 502 is placed and moved. Stage 502 is supported by arm 520 that moves it. Stage 5
02 and the stage rotation mechanism (not shown) attached below the stage 502,
The stage 503 can be moved.
【００７０】試料観察室５０１は、ターボ分子ポンプと
ドライポンプ（共に図示せず）によって排気されてい
る。そしてまた試料観察室５０１の上には、電子顕微鏡
の鏡体５０８がある。ステージ５０３の位置は鏡体の位
置５０８と同心円の位置に来得るよう配置されている。
さらに試料観察室５０１には試料交換用の予備排気室５
０９を臨設させてある。予備排気室５０９も試料観察室
５０１とは独立にターボ分子ポンプ，ドライポンプ（共
に図示せず）によって排気される。The sample observation chamber 501 is evacuated by a turbo molecular pump and a dry pump (both are not shown). Above the sample observation room 501, there is a mirror body 508 of the electron microscope. The position of the stage 503 is arranged so that it can come to a position concentric with the position 508 of the mirror body.
Further, the sample observing chamber 501 has a preliminary exhaust chamber 5 for sample exchange.
09 is set up. The preliminary exhaust chamber 509 is also evacuated by a turbo molecular pump and a dry pump (both not shown) independently of the sample observation chamber 501.
【００７１】図５では、腕５２０の回転軸５２１を、予
備排気室５０９内に取り付けている。試料５０２を交換
するときは、ステージ５０３を予備排気室５０９に移動
し、ゲートバルブ５１１を閉じることによって、真空的
に予備排気室５０９を試料観察室５０１から隔絶する。
ステージ５０３を支える腕５２０の回転軸５２１は、予
備排気室５０９内に取り付けられているので、この場合
ステージ５０３がすべて予備排気室５０９内に取り込ま
れる形となる。そして、予備排気室５０９のみに空気等
のガスを放出し、大気圧にする。大気圧になったところ
で、試料交換用扉５１０を開き、試料を交換する。この
とき、試料は、直接的にステージ５０３に取り付けられ
る。試料の取り付け交換が終了したら、試料交換用扉５
１０を閉じ、予備排気室５０９内を真空排気する。予備
排気室５０９内の真空度が試料観察室５０１のレベルに
達したら、ゲートバルブ５１１を開け、ステージ５０３
を移動し、試料５０２を電子顕微鏡の鏡体５０８の下の
観察位置へ持ってくる。In FIG. 5, the rotation shaft 521 of the arm 520 is mounted in the preliminary exhaust chamber 509. When the sample 502 is exchanged, the stage 503 is moved to the preliminary exhaust chamber 509 and the gate valve 511 is closed, so that the preliminary exhaust chamber 509 is isolated from the sample observation chamber 501 in a vacuum.
Since the rotation shaft 521 of the arm 520 supporting the stage 503 is mounted in the preliminary exhaust chamber 509, in this case, the stage 503 is entirely taken into the preliminary exhaust chamber 509. Then, a gas such as air is discharged only to the preliminary exhaust chamber 509 to make the pressure equal to the atmospheric pressure. When the atmospheric pressure is reached, the sample exchange door 510 is opened, and the sample is exchanged. At this time, the sample is directly attached to the stage 503. When the sample exchange is completed, the sample exchange door 5
10 is closed, and the inside of the preliminary exhaust chamber 509 is evacuated. When the degree of vacuum in the preliminary exhaust chamber 509 reaches the level of the sample observation chamber 501, the gate valve 511 is opened and the stage 503 is opened.
To bring the sample 502 to the observation position below the mirror 508 of the electron microscope.
【００７２】これが、図５における試料観察・交換の一
連の動作である。This is a series of operations for sample observation and exchange in FIG.
【００７３】図５では試料５０２が特に大型のため、試
料５０２の全域を観察する場合、試料５０２およびステ
ージ５０２の一部がゲートバルブ５１１をまたいで予備
排気室５０９に入り込む。In FIG. 5, since the sample 502 is particularly large, when observing the entire region of the sample 502, the sample 502 and a part of the stage 502 enter the preliminary exhaust chamber 509 across the gate valve 511.
【００７４】図４，図５は共に試料の移動軌跡に沿っ
て、試料室が形成されている。即ち本発明で言うところ
の第１の移動機構の移動軌跡に沿って、試料室が形成さ
れているので試料室を更に小さくすることが出来る。4 and 5, a sample chamber is formed along the movement locus of the sample. That is, since the sample chamber is formed along the movement locus of the first moving mechanism referred to in the present invention, the size of the sample chamber can be further reduced.
【００７５】図６（ａ），図６（ｂ）は、本発明による
荷電粒子線装置の他の一実施例の試料ステージの部分で
ある。図３ないし図５と同様、これは半導体ウェーハ等
の大型試料観察用の走査形電子顕微鏡に本発明を適用し
た例で、図６（ａ），図６（ｂ）は、本一実施例の試料
ステージの平面的断面図を示す。図６（ｂ）は、図６
（ａ）の変形で、試料室の空間を小さくしてある。FIGS. 6A and 6B show a sample stage of another embodiment of the charged particle beam apparatus according to the present invention. Similar to FIGS. 3 to 5, this is an example in which the present invention is applied to a scanning electron microscope for observing a large sample such as a semiconductor wafer. FIGS. 6 (a) and 6 (b) show the present embodiment. FIG. 2 shows a plan sectional view of a sample stage. FIG.
In the modification of (a), the space of the sample chamber is reduced.
【００７６】試料観察室６０１には試料６０２を載せて
動かすステージ６０３がある。ステージ６０２は、それ
を動かす腕６２０によって支えられている。ステージ６
０２を動かす腕６２０の回転とステージ６０２の下に取
り付けられたステージ回転機構（図示せず）によって、
ステージ６０３を移動させることができる。The sample observation room 601 has a stage 603 on which the sample 602 is placed and moved. Stage 602 is supported by arm 620 that moves it. Stage 6
02 and the stage rotation mechanism (not shown) attached below the stage 602,
The stage 603 can be moved.
【００７７】試料観察室６０１は、ターボ分子ポンプと
ドライポンプ（共に図示せず）によって排気されてい
る。そしてまた試料観察室６０１の上には、電子顕微鏡
の鏡体６０８がある。ステージ６０３上の試料６０２の
位置は鏡体の位置６０８と同心円の位置に来得るよう配
置されている。さらに試料観察室６０１に隣接して試料
交換用の予備排気室６０９，６０９′を設けている。予
備排気室609，609′も試料観察室６０１とは独立にター
ボ分子ポンプ，ドライポンプ（共に図示せず）によって
排気される。The sample observation chamber 601 is evacuated by a turbo molecular pump and a dry pump (both are not shown). Further, above the sample observation room 601, there is a mirror body 608 of the electron microscope. The position of the sample 602 on the stage 603 is arranged so as to be at a position concentric with the position 608 of the mirror body. Further, preliminary exhaust chambers 609 and 609 'for sample exchange are provided adjacent to the sample observation chamber 601. The preliminary exhaust chambers 609, 609 'are also evacuated by a turbo molecular pump and a dry pump (both not shown) independently of the sample observation chamber 601.
【００７８】図６（ａ），図６（ｂ）では、腕６２０の
回転軸６２１は、試料観察室６０１内に取り付けられて
いる。In FIGS. 6A and 6B, the rotation shaft 621 of the arm 620 is mounted in the sample observation chamber 601.
【００７９】試料６０２を交換するときは、まず、ステ
ージ６０３を予備排気室６０９に移動し、所定の位置
で、試料保持台６３０を試料６０２と共に置いてくる。
そして、ステージ６０３を試料観察室６０１に戻し、ゲ
ートバルブ６１１を閉じる。When exchanging the sample 602, first, the stage 603 is moved to the preliminary exhaust chamber 609, and the sample holding table 630 is placed together with the sample 602 at a predetermined position.
Then, the stage 603 is returned to the sample observation chamber 601 and the gate valve 611 is closed.
【００８０】ゲートバルブ６１１を閉じることによっ
て、真空的に予備排気室６０９を試料観察室６０１から
隔絶する。そして、予備排気室６０９のみに空気等のガ
スを放出し、大気圧にする。大気圧になったところで、
試料交換用扉６１０を開き、試料を交換する。このと
き、試料は試料保持台６３０に取り付けられる。試料の
取り付け交換が終了したら、試料交換用扉６１０を閉
じ、予備排気室６０９内を真空排気する。By closing the gate valve 611, the preliminary exhaust chamber 609 is isolated from the sample observation chamber 601 in a vacuum. Then, a gas such as air is released only to the preliminary exhaust chamber 609 to make the pressure equal to the atmospheric pressure. At atmospheric pressure,
The sample exchange door 610 is opened to exchange the sample. At this time, the sample is attached to the sample holder 630. When the attachment and exchange of the sample are completed, the sample exchange door 610 is closed, and the inside of the preliminary exhaust chamber 609 is evacuated.
【００８１】その間ステージ６０３は、ゲートバルブ６
１１′を通して、もう一方の予備排気室６０９′に用意
してあった試料保持台６３０′上の試料６０２′を試料
保持台６３０′ごとステージ６０３に載せる。そして、
ステージ６０３を移動し、試料６０２′を電子顕微鏡の
鏡体６０８の下の観察位置へ持ってくる。During that time, the stage 603 is
Through 11 ', the sample 602' on the sample holder 630 'prepared in the other preliminary exhaust chamber 609' is placed on the stage 603 together with the sample holder 630 '. And
The stage 603 is moved, and the sample 602 'is brought to the observation position below the mirror 608 of the electron microscope.
【００８２】図６では試料６０２が大型のため、試料６
０２′の全域を観察する場合、試料６０２′およびステ
ージ６０２の一部がゲートバルブ６１１′をまたいで予
備排気室６０９′に入り込む。試料６０２′の観察が終
了したら、先ほどと同様に試料保持台６３０′上の試料
６０２′を試料保持台６３０′ごと予備排気室609′の
所定の位置に置いてくる。そして、ステージ６０３を試
料観察室６０１に戻し、ゲートバルブ６１１′を閉じ
る。予備排気室６０９′では、予備排気室６０９と同様
の手順で、試料の交換を始める。In FIG. 6, since sample 602 is large, sample 6
When observing the entire area 02 ', the sample 602' and a part of the stage 602 enter the preliminary exhaust chamber 609 'across the gate valve 611'. After the observation of the sample 602 'is completed, the sample 602' on the sample holder 630 'is placed at a predetermined position in the preliminary exhaust chamber 609' together with the sample holder 630 'in the same manner as described above. Then, the stage 603 is returned to the sample observation chamber 601, and the gate valve 611 'is closed. In the preliminary exhaust chamber 609 ', the replacement of the sample is started in the same procedure as in the preliminary exhaust chamber 609.
【００８３】一方、この時点で予備排気室６０９内の真
空度が試料観察室６０１のレベルに達したら、ゲートバ
ルブ６１１を開け、ステージ６０３を予備排気室６０９
に移動し、試料保持台６３０上の新しい試料６０２を試
料保持台６３０ごとステージ６０３に載せ、ステージ６
０３を移動し、試料６０２を電子顕微鏡の鏡体６０８の
下の観察位置へ持ってくる。On the other hand, when the degree of vacuum in the preliminary exhaust chamber 609 reaches the level of the sample observation chamber 601 at this time, the gate valve 611 is opened, and the stage 603 is moved to the preliminary exhaust chamber 609.
The new sample 602 on the sample holder 630 is placed on the stage 603 together with the sample holder 630, and
03, and the sample 602 is brought to the observation position below the mirror 608 of the electron microscope.
【００８４】この二つの予備排気室６０９，６０９′に
て試料６０２を試料保持台６３０ごと交互に交換するこ
とが、図６における試料交換の一連の動作である。The exchange of the sample 602 together with the sample holder 630 in the two preliminary exhaust chambers 609 and 609 'is a series of sample exchange operations in FIG.
【００８５】図６（ｂ）では、図６（ａ）と比べ、図示
のとおり試料室のスペースを切り詰めているので、真空
排気の点で有利であり、装置全体の寸法も小型にするこ
とができる。In FIG. 6B, the space of the sample chamber is cut as shown in FIG. 6A, which is advantageous in terms of vacuum evacuation, and the size of the entire apparatus can be reduced. it can.
【００８６】図７は、本発明による荷電粒子線装置のさ
らなる他の一実施例の試料ステージの部分である。図３
ないし図６と同様、これは半導体ウェーハ等の大型試料
観察用の走査形電子顕微鏡に本発明を適用した例で、図
７は、本一実施例の試料ステージの平面的断面図を示
す。FIG. 7 shows a portion of a sample stage of still another embodiment of the charged particle beam apparatus according to the present invention. FIG.
Similar to FIGS. 6 to 6, this is an example in which the present invention is applied to a scanning electron microscope for observing a large sample such as a semiconductor wafer, and FIG. 7 is a plan sectional view of the sample stage of the present embodiment.
【００８７】試料観察室７０１には試料７０２を載せて
動かすステージ７０３がある。ステージ７０２はガイド
レール７１２上に設置され，モータ７０４，７０４′と
ボールねじ７０５，７０５′によってＸ方向およびＹ方
向に移動できる。The sample observation chamber 701 has a stage 703 on which the sample 702 is placed and moved. The stage 702 is set on a guide rail 712 and can be moved in the X and Y directions by motors 704, 704 'and ball screws 705, 705'.
【００８８】試料観察室７０１は、ターボ分子ポンプと
ドライポンプ（共に図示せず）によって排気されてい
る。そしてまた試料観察室７０１の上には、電子顕微鏡
の鏡体７０８がある。さらに試料観察室７０１の横に試
料交換用の予備排気室７０９が設けてある。予備排気室
７０９も試料観察室７０１とは独立にターボ分子ポン
プ，ドライポンプ（共に図示せず）によって排気され
る。The sample observation chamber 701 is evacuated by a turbo molecular pump and a dry pump (both not shown). Further, on the sample observation room 701, there is a mirror body 708 of an electron microscope. Further, a preliminary exhaust chamber 709 for exchanging a sample is provided beside the sample observation chamber 701. The preliminary exhaust chamber 709 is also evacuated independently of the sample observation chamber 701 by a turbo molecular pump and a dry pump (both not shown).
【００８９】図において、予備排気室７０９内には２つ
の試料保持台７３０，７３０′が取り付くように設定さ
れている。通常、予備排気室７０９内には１つの試料保
持台７３０が設置され、もう一方の試料保持台７３０′
は、ステージ７０３に取り付けられている。In the figure, two sample holders 730, 730 'are set in the preliminary exhaust chamber 709 so as to be attached. Usually, one sample holder 730 is provided in the preliminary exhaust chamber 709, and the other sample holder 730 'is provided.
Is attached to the stage 703.
【００９０】試料７０２を交換するときは、まず、ステ
ージ７０３を予備排気室７０９に移動し、予備排気室７
０９内のあいている方の設置位置に、試料保持台６３０
を試料７０２と共においてくる。When replacing the sample 702, first, the stage 703 is moved to the preliminary exhaust chamber 709,
09, the sample holding table 630
Together with the sample 702.
【００９１】次に予備排気室７０９のもう一方に用意し
てある試料保持台６３０′上の試料７０２′を試料保持
台６３０′ごとステージ７０３に載せて試料観察室７０
１に戻し、試料７０２′を電子顕微鏡の鏡体７０８の下
の観察位置へ持ってくる。そして、ゲートバルブ７１１
を閉じる。Next, the sample 702 'on the sample holder 630' prepared in the other side of the preliminary exhaust chamber 709 is placed on the stage 703 together with the sample holder 630 ', and
The sample is returned to 1 and the sample 702 'is brought to the observation position below the mirror 708 of the electron microscope. And the gate valve 711
Close.
【００９２】ゲートバルブ７１１を閉じることによっ
て、真空的に予備排気室７０９を試料観察室７０１から
隔絶する。そして、予備排気室７０９のみに空気等のガ
スを放出し、大気圧にする。大気圧になったところで、
試料交換用扉７１０を開き、試料を交換する。このと
き、試料は試料保持台７３０に取り付けられる。試料の
取り付け交換が終了したら、試料交換用扉７１０を閉
じ、予備排気室７０９内を真空排気する。By closing the gate valve 711, the preliminary exhaust chamber 709 is isolated from the sample observation chamber 701 in a vacuum. Then, a gas such as air is released only to the preliminary exhaust chamber 709 to make the pressure equal to the atmospheric pressure. At atmospheric pressure,
The sample exchange door 710 is opened to exchange the sample. At this time, the sample is attached to the sample holder 730. When the attachment and exchange of the sample are completed, the sample exchange door 710 is closed, and the inside of the preliminary exhaust chamber 709 is evacuated.
【００９３】その間ステージ７０３では、試料７０２′
の観察を行う。In the meantime, on the stage 703, the sample 702 '
Observe.
【００９４】試料７０２′の観察が終了した時点で予備
排気室７０９内の真空度が試料観察室７０１のレベルに
達したら、ゲートバルブ７１１を開け、先ほどと同様に
試料保持台７３０′上の試料７０２′を試料保持台７３
０′ごと予備排気室７０９の開ている方の設置位置に置
いて来る。When the degree of vacuum in the pre-evacuation chamber 709 reaches the level of the sample observation chamber 701 at the time when the observation of the sample 702 'is completed, the gate valve 711 is opened, and the sample on the sample holder 730' is opened as before. 702 'is connected to the sample holder 73
0 'is placed at the installation position where the preliminary exhaust chamber 709 is open.
【００９５】次に予備排気室７０９のもう一方に交換し
ておいた試料保持台６３０上の試料７０２を試料保持台
６３０ごとステージ７０３に載せて試料観察室７０１に
戻し、試料７０２′を電子顕微鏡の鏡体７０８の下の観
察位置へ持って来る。Next, the sample 702 on the sample holder 630, which has been replaced with the other one of the preliminary exhaust chamber 709, is placed on the stage 703 together with the sample holder 630 and returned to the sample observation chamber 701, and the sample 702 'is electron microscope. Is brought to the observation position below the mirror 708.
【００９６】予備排気室７０９では、試料７０２と同様
の手順で、試料の交換を始める。In the preliminary exhaust chamber 709, the replacement of the sample is started in the same procedure as that for the sample 702.
【００９７】これが、図７における試料観察・交換の一
連の動作である。This is a series of operations for sample observation and replacement in FIG.
【００９８】この構成によれば１回の排気で２つ分の排
気を行うことが出来るので、１つの予備排気室しか持た
ない装置と比較して処理能力が向上する。また特に図７
のようなＸ−Ｙステージを持った試料観察室は、Ｘ方
向，Ｙ方向の何れの方向においてもほぼ試料２つ分の試
料観察室の長さを必要とするので、２つ分の予備排気室
を付加しても、１つ分の予備排気室を付加したときと比
較して装置は余り大きくならない。According to this configuration, two evacuations can be performed by one evacuation, so that the processing capacity is improved as compared with an apparatus having only one preliminary evacuation chamber. And especially FIG.
Since the sample observation room having the XY stage as described above requires a length of the sample observation room for approximately two samples in both the X direction and the Y direction, two preliminary exhausts are required. Even with the addition of a chamber, the device does not become too large as compared with the case where one extra exhaust chamber is added.
【００９９】図８は、図４記載の発明を応用した荷電粒
子線装置の一実施例の試料ステージの部分である。図３
ないし図７と同様、これは半導体ウェーハ等の大型試料
観察用の走査形電子顕微鏡に本発明を適用した例で、図
８は、本発明の一実施例の試料ステージの平面的断面図
を示す。試料観察室８０１は、ターボ分子ポンプとドラ
イポンプ（共に図示せず）によって排気されている。そ
してまた試料観察室８０１の上には、電子顕微鏡の鏡体
８０８がある。さらに試料観察室８０１の両横に試料交
換用の予備排気室８０９，８０９′が設けてある。予備
排気室８０９，８０９′も試料観察室８０１とは独立に
ターボ分子ポンプ，ドライポンプ（共に図示せず）によ
って排気される。予備排気室８０９，８０９′には、各
々試料を載せて動かすステージ８０３，８０３′があ
る。ステージ８０３，８０３′はガイドレール８１２上
に設置され、モータとボールねじ（共に図示せず）によ
って各々独立に一方向に移動できる。さらにステージ８
０３，８０３′は、その下に取り付けられたステージ回
転機構(図示せず)によって、試料８０２，８０２′をス
テージ８０３，８０３′で回転させることができる。電
子顕微鏡の鏡体808の中心は、ステージ８０３，８０
３′上の試料８０２，８０２′の中心と一致し得る位置
にある。FIG. 8 shows a sample stage of an embodiment of the charged particle beam apparatus to which the invention shown in FIG. 4 is applied. FIG.
7 to FIG. 7, this is an example in which the present invention is applied to a scanning electron microscope for observing a large sample such as a semiconductor wafer, and FIG. 8 is a plan sectional view of a sample stage according to an embodiment of the present invention. . The sample observation chamber 801 is evacuated by a turbo molecular pump and a dry pump (both not shown). Further, a mirror 808 of the electron microscope is located above the sample observation room 801. Further, preliminary exhaust chambers 809 and 809 'for sample exchange are provided on both sides of the sample observation chamber 801. The preliminary exhaust chambers 809, 809 'are also evacuated by a turbo molecular pump and a dry pump (both not shown) independently of the sample observation chamber 801. The preliminary exhaust chambers 809 and 809 'have stages 803 and 803' on which the sample is placed and moved. The stages 803 and 803 'are set on a guide rail 812, and can be independently moved in one direction by a motor and a ball screw (both not shown). Stage 8
The sample 802, 802 'can be rotated on the stage 803, 803' by a stage rotating mechanism (not shown) attached below the same. The centers of the mirror 808 of the electron microscope are the stages 803 and 80
It is located at a position that can match the center of samples 802 and 802 ′ on 3 ′.
【０１００】試料８０２を交換するときは、ステージ８
０３を予備排気室８０９に移動し、ゲートバルブ８１１
を閉じることによって、真空的に予備排気室８０９を試
料観察室８０１から隔絶する。そして、予備排気室８０
９のみに空気等のガスを放出し、大気圧にする。大気圧
になったところで、試料交換用扉８１０を開き、試料を
交換する。このとき、試料は、直接的にステージ８０３
に取り付けられる。試料の取り付け交換が終了したら、
試料交換用扉８１０を閉じ、予備排気室８０９内を真空
排気する。When exchanging the sample 802, the stage 8
03 to the preliminary exhaust chamber 809 and the gate valve 811
Is closed, the preliminary exhaust chamber 809 is isolated from the sample observation chamber 801 in a vacuum. And the preliminary exhaust chamber 80
A gas such as air is released only to 9 and the pressure is set to atmospheric pressure. When the atmospheric pressure is reached, the sample exchange door 810 is opened to exchange the sample. At this time, the sample is directly
Attached to. When the sample replacement is completed,
The sample exchange door 810 is closed, and the inside of the preliminary exhaust chamber 809 is evacuated.
【０１０１】この間試料観察室８０１では、もう一方の
ステージ８０３′が試料８０２′を載せて、ゲートバル
ブ８１１′越しにステージ８０３′を移動し、試料８０
２′を電子顕微鏡の鏡体８０８の下の観察位置へ持って
来て、試料８０２′の観察を行う。During this time, in the sample observation room 801, the other stage 803 ′ places the sample 802 ′, moves the stage 803 ′ over the gate valve 811 ′, and
2 ′ is brought to the observation position below the mirror 808 of the electron microscope to observe the sample 802 ′.
【０１０２】観察が終了したら、ステージ８０３′を予
備排気室８０９′に移動し、ゲートバルブ８１１′を閉
じる。そして、上述の予備排気室８０９と同様に試料の
交換を開始する。When the observation is completed, the stage 803 'is moved to the preliminary exhaust chamber 809', and the gate valve 811 'is closed. Then, the exchange of the sample is started in the same manner as in the preliminary exhaust chamber 809 described above.
【０１０３】この時点で予備排気室８０９内の真空度が
試料観察室８０１のレベルに達したら、ゲートバルブ８
１１を開け、ステージ８０３を移動し、試料８０２を電
子顕微鏡の鏡体８０８の下の観察位置へ持って来て試料
８０２の観察を行う。At this point, when the degree of vacuum in the preliminary exhaust chamber 809 reaches the level of the sample observation chamber 801, the gate valve 8
11 is opened, the stage 803 is moved, the sample 802 is brought to an observation position below the mirror 808 of the electron microscope, and the sample 802 is observed.
【０１０４】予備排気室８０９，８０９′内の試料の交
換は、外部の試料移載ロボット840によって行う。この
ロボット８４０は、予備排気室８０９，８０９′内の試
料８０２，８０２′を取り上げ外部の試料カセット８４
１へ収納し、そこから次の試料を取り上げ、予備排気室
８０９，８０９′内のステージ８０３，８０３′に載せ
替える。外部の試料カセット８４１は、いくつ置いても
構わない。図のように配置すると、小さな空間に配置で
き、しかも一列に並べられるので、カセットの自動搬送
ロボット；ＡＧＶ等にも対応が可能である。The exchange of the samples in the preliminary exhaust chambers 809 and 809 'is performed by an external sample transfer robot 840. The robot 840 picks up the samples 802 and 802 'in the preliminary exhaust chambers 809 and 809' and picks up the external sample cassette 84.
Then, the next sample is picked up from there, and mounted on the stages 803 and 803 'in the preliminary exhaust chambers 809 and 809'. Any number of external sample cassettes 841 may be placed. By arranging them as shown in the figure, they can be arranged in a small space, and can be arranged in a line, so that they can be used for automatic cassette transfer robots;
【０１０５】これが、図８における試料観察・交換の一
連の動作である。This is a series of operations for sample observation and replacement in FIG.
【０１０６】図８では試料８０２が大型のため、試料８
０２のはじを観察する場合、試料８０２およびステージ
８０３，８０３′の一部がゲートバルブ４１１，４１
１′をまたいで予備排気室８０９，８０９′に入り込
む。すなわち、予備排気室809，８０９′が試料観察室
８０１の一部として機能する。In FIG. 8, since the sample 802 is large, the sample 8
When observing the edge of 02, the sample 802 and a part of the stages 803 and 803 '
The gas enters the preliminary exhaust chambers 809 and 809 'across the 1'. That is, the preliminary exhaust chambers 809 and 809 ′ function as a part of the sample observation chamber 801.
【０１０７】上記動作を図９を用いて更に説明する。図
９によれば、ステージ８０３と８０３′の試料観察が交
互に行われている。一方の試料観察中、もう一方の予備
排気室では試料交換やゲートバルブ開閉等の試料観察前
の準備を行っている。この構成によれば１つの荷電粒子
光学系をもって試料観察を連続的に行うことが出来るの
で、特に自動化された荷電粒子線装置の高スループット
化を実現できる。図１０は、図５記載の発明を応用した
荷電粒子線装置の一実施例の試料ステージの部分であ
る。図３ないし図８と同様、これは半導体ウェーハ等の
大型試料観察用の走査形電子顕微鏡に本発明を適用した
例で、図１０は、本一実施例の試料ステージの平面的断
面図を示す。試料観察室９０１は、ターボ分子ポンプと
ドライポンプ(共に図示せず)によって排気されている。
そしてまた試料観察室９０１の上には、電子顕微鏡の鏡
体９０８がある。さらに試料観察室９０１の両横に試料
交換用の予備排気室９０９，９０９′が設けてある。予
備排気室９０９，９０９′も試料観察室９０１とは独立
にターボ分子ポンプ，ドライポンプ（共に図示せず）に
よって排気される。予備排気室９０９，９０９′には、
各々試料を載せて動かすステージ９０３，９０３′があ
る。The above operation will be further described with reference to FIG. According to FIG. 9, the sample observation of the stages 803 and 803 'is performed alternately. During the observation of one sample, the other pre-evacuation chamber performs preparations before the sample observation such as sample exchange and gate valve opening and closing. According to this configuration, it is possible to continuously perform the sample observation with one charged particle optical system, so that it is possible to realize particularly high throughput of an automated charged particle beam apparatus. FIG. 10 shows a portion of a sample stage of an embodiment of the charged particle beam apparatus to which the invention shown in FIG. 5 is applied. Similar to FIGS. 3 to 8, this is an example in which the present invention is applied to a scanning electron microscope for observing a large sample such as a semiconductor wafer, and FIG. 10 is a plan sectional view of the sample stage of the present embodiment. . The sample observation chamber 901 is evacuated by a turbo molecular pump and a dry pump (both not shown).
Further, above the sample observation room 901, there is a mirror body 908 of an electron microscope. Further, preliminary exhaust chambers 909 and 909 'for exchanging a sample are provided on both sides of the sample observation chamber 901. The preliminary exhaust chambers 909, 909 'are also evacuated by a turbo molecular pump and a dry pump (both not shown) independently of the sample observation chamber 901. In the preliminary exhaust chambers 909, 909 ',
There are stages 903 and 903 'on which the sample is placed and moved.
【０１０８】ステージ９０３，９０３′は、それを動か
す腕９２０，９２０′によって支えられている。ステー
ジ９０３，９０３′を動かす腕９２０，９２０′の回転
とステージ９０３，９０３′の下に取り付けられたステ
ージ回転機構（図示せず）によって、ステージ９０３，
９０３′上の試料９０２，９０２′を移動させることが
できる。The stages 903, 903 'are supported by arms 920, 920' for moving them. The rotation of the arms 920, 920 'for moving the stages 903, 903' and the stage rotation mechanism (not shown) mounted below the stages 903, 903 'allow the stages 903, 903' to be moved.
Samples 902 and 902 'on 903' can be moved.
【０１０９】ステージ９０３の位置は鏡体の位置９０８
と同心円の位置に来得るよう配置されている。また、ス
テージ９０３′も同様に鏡体９０８と同心円の位置に来
るよう配置されている。The position of the stage 903 is the position 908 of the mirror.
And concentric circles. The stage 903 'is also arranged so as to be concentric with the mirror body 908.
【０１１０】試料９０２を交換するときは、ステージ９
０３を予備排気室９０９に移動し、ゲートバルブ９１１
を閉じることによって、真空的に予備排気室９０９を試
料観察室９０１から隔絶する。そして、予備排気室９０
９のみに空気等のガスを放出し、大気圧にする。大気圧
になったところで、試料交換用扉９１０を開き、試料を
交換する。このとき、試料は、直接的にステージ９０３
に取り付けられる。試料の取り付け交換が終了したら、
試料交換用扉９１０を閉じ、予備排気室９０９内を真空
排気する。When exchanging the sample 902, the stage 9
03 to the preliminary exhaust chamber 909 and the gate valve 911
Is closed, the preliminary exhaust chamber 909 is isolated from the sample observation chamber 901 in a vacuum. And the preliminary exhaust chamber 90
A gas such as air is released only to 9 and the pressure is set to atmospheric pressure. When the atmospheric pressure is reached, the sample exchange door 910 is opened to exchange the sample. At this time, the sample is directly
Attached to. When the sample replacement is completed,
The sample exchange door 910 is closed, and the inside of the preliminary exhaust chamber 909 is evacuated.
【０１１１】この間試料観察室９０１では、もう一方の
ステージ９０３′が試料９０２′を載せて、ゲートバル
ブ９１１′越しにステージ９０３′を移動し、試料９０
２′を電子顕微鏡の鏡体９０８の下の観察位置へ持って
来て、試料９０２′の観察を行う。In the meantime, in the sample observation room 901, the other stage 903 'places the sample 902' thereon and moves the stage 903 'over the gate valve 911'.
2 ′ is brought to the observation position below the mirror body 908 of the electron microscope, and the sample 902 ′ is observed.
【０１１２】観察が終了したら、ステージ９０３′を予
備排気室９０９′に移動し、ゲートバルブ８１１′を閉
じる。そして、上述の予備排気室９０９と同様に試料の
交換を開始する。When the observation is completed, the stage 903 'is moved to the preliminary exhaust chamber 909', and the gate valve 811 'is closed. Then, the exchange of the sample is started in the same manner as in the preliminary exhaust chamber 909 described above.
【０１１３】この時点で予備排気室９０９内の真空度が
試料観察室９０１のレベルに達したら、ゲートバルブ９
１１を開け、ステージ９０３を移動し、試料９０２を電
子顕微鏡の鏡体９０８の下の観察位置へ持って来て試料
９０２の観察を行う。At this point, when the degree of vacuum in the preliminary exhaust chamber 909 reaches the level of the sample observation chamber 901, the gate valve 9
11 is opened, the stage 903 is moved, and the sample 902 is brought to an observation position below the mirror 908 of the electron microscope, and the sample 902 is observed.
【０１１４】予備排気室９０９，９０９′内の試料の交
換は、図８と同様に、外部の試料移載ロボット９４０に
よって行う。このロボット９４０は、予備排気室９０
９，９０９′内の試料９０２，９０２′を取り上げ外部
の試料カセット９４１へ収納し、そこから次の試料を取
り上げ、予備排気室９０９，９０９′内のステージ９０
３，９０３′に載せ替える。外部の試料カセット９４１
は、いくつおいても構わない。図のように配置すると、
小さな空間に配置でき、しかも一列に並べられるので、
カセットの自動搬送ロボット；ＡＧＶ等にも対応が可能
である。The exchange of the sample in the preliminary exhaust chambers 909 and 909 'is performed by an external sample transfer robot 940, as in FIG. The robot 940 includes a preliminary exhaust chamber 90
9, 909 ′ are taken up and stored in an external sample cassette 941, the next sample is taken therefrom, and the stage 90 in the preliminary exhaust chambers 909, 909 ′ is taken out.
Change to 3,903 '. External sample cassette 941
Can be any number. When arranged as shown in the figure,
Because it can be placed in a small space and can be arranged in a row,
Automatic cassette transfer robot; also compatible with AGV.
【０１１５】これが、図１０における試料観察・交換の
一連の動作である。This is a series of operations for sample observation and exchange in FIG.
【０１１６】図１０では試料９０２が大型のため、試料
９０２のはじを観察する場合、試料９０２およびステー
ジ９０３，９０３′の一部がゲートバルブ９１１，９１
１′をまたいで予備排気室９０９，９０９′に入り込
む。すなわち、予備排気室909，９０９′が試料観察室
９０１の一部となる。In FIG. 10, since the sample 902 is large, when observing the rebound of the sample 902, the sample 902 and a part of the stages 903 and 903 'have the gate valves 911 and 91'.
The gas enters the preliminary exhaust chambers 909, 909 'across the 1'. That is, the preliminary exhaust chambers 909 and 909 ′ become a part of the sample observation chamber 901.
【０１１７】尚、図８，図９は移動機構の一部が予備排
気室と試料観察室の間にまたがって配置され、高真空を
維持する上で問題があるように思われるが、本発明の構
成上、試料が試料観察室に位置づけられているとき、ゲ
ートバルブが閉じることはないので、上記した問題は起
こり得ない。本発明の採用により図８，図９に示すよう
な移動機構の採用が可能となる。FIGS. 8 and 9 show that a part of the moving mechanism is disposed between the preliminary exhaust chamber and the sample observation chamber, which seems to have a problem in maintaining a high vacuum. In the configuration described above, when the sample is located in the sample observation chamber, the gate valve does not close, so that the above-described problem cannot occur. By adopting the present invention, it is possible to adopt a moving mechanism as shown in FIGS.
【０１１８】実施例では主に半導体用の電子顕微鏡を例
にあげたが、本発明の効果は、半導体用以外の電子顕微
鏡にも有効である。In the embodiments, an electron microscope for semiconductors has been mainly described as an example, but the effects of the present invention are also effective for electron microscopes other than those for semiconductors.
【０１１９】また本実施例では電子顕微鏡を例にあげた
が、本発明の効果は、電子顕微鏡以外の装置、例えば電
子線描画装置やＦＩＢ装置等にももちろん有効である。In this embodiment, an electron microscope has been described as an example. However, the effects of the present invention are of course also effective for devices other than the electron microscope, for example, an electron beam lithography device and FIB device.
【０１２０】[0120]
【発明の効果】本発明により、荷電粒子装置において、
真空予備排気室の空間を試料室の一部として使えるの
で、試料が大型化しても装置を小型に押さえることが出
来る。また試料を連続的に処理することができるので高
処理能力を持った装置を提供することが可能となる。According to the present invention, in a charged particle device,
Since the space of the vacuum pre-evacuation chamber can be used as a part of the sample chamber, the apparatus can be kept small even if the sample becomes large. Further, since the sample can be continuously processed, it is possible to provide an apparatus having a high processing capability.
【０１２１】また試料を直接的にステージに載せる等、
真空中で試料を移載することがないので、ロボット等の
可動機構の数を最小限に抑えることができ、可動機構が
増えることによるコストアップや、不具合の発生確率の
増大を抑え、微小異物の発生低減，試料破損等の事故ポ
テンシャル等の低減に配慮した装置を提供することが可
能となる。Further, for example, the sample is directly placed on the stage.
Since the sample is not transferred in a vacuum, the number of movable mechanisms such as robots can be minimized. It is possible to provide a device that takes into consideration the reduction of the occurrence of accidents and the reduction of accident potential such as sample damage.
【図１】本発明による試料室と試料ステージを採用した
走査形電子顕微鏡の実施例図。FIG. 1 is an embodiment of a scanning electron microscope employing a sample chamber and a sample stage according to the present invention.
【図２】本発明による試料室と試料ステージを採用した
走査形電子顕微鏡の他の実施例図。FIG. 2 is another embodiment of a scanning electron microscope employing a sample chamber and a sample stage according to the present invention.
【図３】本発明による荷電粒子線装置の一実施例で、走
査形電子顕微鏡のＸ，Ｙステージで大型試料を扱った例
を示す図。FIG. 3 is a diagram showing an example in which a large sample is handled on the X and Y stages of the scanning electron microscope in one embodiment of the charged particle beam apparatus according to the present invention.
【図４】本発明による荷電粒子線装置の試料室の実施例
を示す図。FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of a sample chamber of the charged particle beam device according to the present invention.
【図５】本発明による荷電粒子線装置の試料室の他の実
施例を示す図。FIG. 5 is a diagram showing another embodiment of the sample chamber of the charged particle beam device according to the present invention.
【図６】本発明による荷電粒子線装置の予備排気室を２
つもった試料室を示す図。FIG. 6 shows two preliminary exhaust chambers of the charged particle beam apparatus according to the present invention.
FIG.
【図７】本発明による荷電粒子線装置であって、２つの
試料を配置できる予備排気室を持った試料室を示す図。FIG. 7 is a diagram showing a charged particle beam apparatus according to the present invention, showing a sample chamber having a preliminary exhaust chamber in which two samples can be arranged.
【図８】本発明による荷電粒子線装置であって、予備排
気室を２つもった試料室を示す図。FIG. 8 is a diagram showing a charged particle beam apparatus according to the present invention, showing a sample chamber having two preliminary exhaust chambers.
【図９】図８の試料室内機構の動作を示すフローチャー
ト。9 is a flowchart showing the operation of the sample chamber mechanism of FIG.
【図１０】本発明による荷電粒子線装置であって、予備
排気室を２つもった試料室を示す図。FIG. 10 is a charged particle beam apparatus according to the present invention, showing a sample chamber having two preliminary exhaust chambers.
【図１１】従来の大型試料用走査形電子顕微鏡のＸ，Ｙ
ステージで試料保持台を交換する場合の例。FIG. 11 shows X and Y of a conventional scanning electron microscope for a large sample.
Example of exchanging the sample holder on the stage.
【図１２】従来の走査形電子顕微鏡のステージの例を示
す図。FIG. 12 is a diagram showing an example of a stage of a conventional scanning electron microscope.
【図１３】従来の走査形電子顕微鏡のステージの例を示
す図。FIG. 13 is a diagram showing an example of a stage of a conventional scanning electron microscope.
１０１…試料観察室、１０２…試料、１０３…ステー
ジ、１０４…ステージ駆動用モータ、１０５…ステージ
駆動用ボールねじ、１０６…試料観察室排気用ターボモ
レキュラポンプ、１０７…試料観察室排気用ドライポン
プ、１０８…電子顕微鏡の鏡体、１０９…予備排気室、
１１０…試料交換用扉、２１１…試料観察室と予備排気
室間のゲートバルブ、３１２…ステージのガイドレー
ル、５２０…ステージを支える腕、５２１…ステージを
支える腕の回転中心、６３０…試料保持台、８４０…試
料移載ロボット、８４１…試料カセット、１２４０…予
備室での試料移載のためのロボット。101: sample observation room, 102: sample, 103: stage, 104: stage drive motor, 105: stage drive ball screw, 106: turbo molecular pump for exhausting the sample observation room, 107: dry pump for exhausting the sample observation room 108, a mirror body of an electron microscope, 109, a preliminary exhaust chamber,
110: sample exchange door, 211: gate valve between sample observation chamber and preliminary exhaust chamber, 312: guide rail of stage, 520: arm supporting stage, 521: rotation center of arm supporting stage, 630: sample holder 840: sample transfer robot; 841: sample cassette; 1240: robot for transferring a sample in the spare room.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大塚 忍 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株 式会社日立製作所計測器事業部内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Shinobu Otsuka 882 Momo, Oaza-shi, Hitachinaka City, Ibaraki Pref.
Claims (16)
粒子光学系を通して、試料室内の試料ステージに載置さ
れた試料に照射する荷電粒子線装置において、 前記試料ステージは、前記試料を試料室内で移動するよ
うに構成され、この試料の移動軌道上に前記試料室を少
なくとも２つに分ける開閉可能な隔壁を備え、前記分け
られた試料室の内、少なくとも１つを排気予備室とした
ことを特徴とする荷電粒子線装置。1. A charged particle beam apparatus for irradiating a charged particle beam generated from a charged particle source to a sample mounted on a sample stage in a sample chamber through a charged particle optical system, wherein the sample stage is configured to convert the sample into a sample. The sample chamber is configured to move in a room, and is provided with an openable and closable partition for dividing the sample chamber into at least two on the movement trajectory of the sample. A charged particle beam device characterized by the above-mentioned.
ことを特徴とする荷電粒子線装置。2. The charged particle beam apparatus according to claim 1, wherein the partition that can be opened and closed is open when the sample is moved.
沿って形成されていることを特徴とする荷電粒子線装
置。3. The charged particle beam apparatus according to claim 1, wherein the sample chamber is formed along a movement trajectory of the sample or the sample stage.
位置合わせのときは開放されていることを特徴とする荷
電粒子線装置。4. The charged particle beam apparatus according to claim 1, wherein the openable and closable partition wall is opened at the time of positioning for irradiation of the charged particle beam.
気予備室に位置づけられているときは開閉可能としたこ
とを特徴とする荷電粒子線装置。5. The charged particle beam apparatus according to claim 1, further comprising a sample replacement door provided in the preliminary exhaust chamber, wherein the sample exhaust door can be opened and closed when the sample is positioned in the preliminary exhaust chamber.
る荷電粒子線装置。6. The charged particle beam apparatus according to claim 1, wherein two or more of the preliminary exhaust chambers are provided.
機構を支持する支持部材は前記排気予備室に備えられて
いることを特徴とする荷電粒子線装置。7. The charged particle beam apparatus according to claim 1, wherein a support member for supporting a moving mechanism for moving the sample stage in the sample chamber is provided in the preliminary exhaust chamber. .
ための第１の移動機構上で回動する第２の移動機構上に
設置され、前記試料に対する前記荷電粒子線の照射位置
の位置合わせを、前記第１の移動機構と前記第２の移動
機構の動作の組み合わせにより行うことを特徴とする荷
電粒子線装置。8. The sample stage according to claim 1, wherein the sample stage is installed on a second moving mechanism that rotates on a first moving mechanism for moving to the exhaust preliminary chamber, The charged particle beam irradiation position is adjusted by a combination of operations of the first moving mechanism and the second moving mechanism.
粒子光学系を通して、試料室内の試料ステージに載置さ
れた試料に照射する荷電粒子線装置において、 前記試料室に隣接して設けられる排気予備室と、該排気
予備室と前記試料室の間に設けられる開口を有する隔壁
を備え、 前記移動機構には、前記試料ステージと共に前記開口と
合致する蓋部が備えられ、前記移動機構によって試料ス
テージ上の試料が前記排気予備室に位置づけられた際
に、前記開口と前記蓋部が密着することを特徴とする荷
電粒子線装置。9. A charged particle beam apparatus for irradiating a sample placed on a sample stage in a sample chamber with a charged particle beam generated from a charged particle source through a charged particle optical system, wherein the apparatus is provided adjacent to the sample chamber. An exhaust preliminary chamber, and a partition having an opening provided between the exhaust preliminary chamber and the sample chamber; and the moving mechanism includes a lid that matches the opening together with the sample stage. The charged particle beam apparatus, wherein when the sample on the sample stage is positioned in the pre-evacuation chamber, the opening and the lid come into close contact with each other.
電粒子光学系を通して、試料室内の試料ステージに載置
された試料に照射する荷電粒子線装置において、 前記試料室に隣接して排気予備室を設け、該試料室と前
記排気予備室に連通して前記試料ステージの移動機構の
移動範囲を設けたことを特徴とする荷電粒子線装置。10. A charged particle beam apparatus for irradiating a sample placed on a sample stage in a sample chamber with a charged particle beam generated from the charged particle beam through a charged particle optical system. A charged chamber, wherein a chamber is provided, and a moving range of a moving mechanism of the sample stage is provided in communication with the sample chamber and the exhaust preliminary chamber.
電粒子光学系を通して、試料室内の試料ステージに載置
された試料に照射する荷電粒子線装置において、 前記試料室に隣接して排気予備室を備え、該排気予備室
で排気が行われた後、前記試料室と排気予備室の間に設
けられた隔壁を開放する第１の行程と、前記排気予備室
で待機している試料を試料室に導入する第２の行程と、
前記隔壁を開放した状態で前記試料を移動させる第３の
行程を備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。11. A charged particle beam apparatus for irradiating a sample placed on a sample stage in a sample chamber with a charged particle beam generated from a charged particle source through a charged particle optical system. A first step of opening a partition provided between the sample chamber and the preliminary exhaust chamber after the exhaust is performed in the preliminary exhaust chamber, and a sample waiting in the preliminary exhaust chamber. A second step of introducing into the sample chamber;
A charged particle beam device comprising a third step of moving the sample with the partition wall opened.
電粒子光学系を通して試料室内の試料に照射する荷電粒
子線装置において、 前記試料室には少なくとも２以上の排気予備室が備えら
れると共に、それぞれの排気予備室から試料を導入する
ための移動機構を備えたことを特徴とする荷電粒子線装
置。12. A charged particle beam apparatus for irradiating a charged particle beam generated from a charged particle source to a sample in a sample chamber through a charged particle optical system, wherein the sample chamber is provided with at least two or more exhaust preliminary chambers, A charged particle beam device comprising a moving mechanism for introducing a sample from each of the preliminary exhaust chambers.
が備えられ、該隔壁の内、いずれか１つが試料移動時に
は開いていることを特徴とする荷電粒子線装置。13. The apparatus according to claim 12, wherein a partition that can be opened and closed is provided between the sample chamber and the preliminary exhaust chamber, and one of the partitions is open when the sample is moved. Charged particle beam equipment.
動機構を支持する支持部材は前記排気予備室に備えられ
ていることを特徴とする荷電粒子線装置。14. The charged particle beam according to claim 12, wherein the moving mechanism is provided for each of the preliminary exhaust chambers, and a support member for supporting the moving mechanism is provided in the preliminary exhaust chamber. apparatus.
の第１の移動機構と該第１の移動機構上で回動する第２
の移動機構からなり、前記試料に対する前記荷電粒子線
の照射位置の位置合わせを、前記第１の移動機構と前記
第２の移動機構の動作の組み合わせにより行うことを特
徴とする荷電粒子線装置。15. The moving mechanism according to claim 12, wherein the moving mechanism includes a first moving mechanism for moving to the preliminary exhaust chamber and a second rotating mechanism that rotates on the first moving mechanism.
A charged particle beam apparatus, wherein the positioning of the irradiation position of the charged particle beam with respect to the sample is performed by a combination of the operations of the first moving mechanism and the second moving mechanism.
排気予備室から、前記試料室に試料を導出、導入し得る
構成を有し、 少なくとも１つの排気予備室と試料室を連通させ、その
中で試料を移動させる第１の状態と、他の１つの排気予
備室と試料室を連通させ、その中で試料を移動させる第
２の状態を交互に行うことを特徴とする荷電粒子線装
置。16. The exhaust preparatory chamber and the sample according to claim 12, wherein at least two or more of the moving mechanisms are provided, and a sample can be led out and introduced into the sample chamber from different exhaust preparatory chambers. The first state in which the chambers communicate with each other and the sample is moved therein, and the second state in which the other one of the preliminary exhaust chambers communicates with the sample chamber and the sample is moved therein are alternately performed. Charged particle beam device.
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|---|---|---|---|
| JP23491796A JP3389788B2 (en) | 1996-09-05 | 1996-09-05 | Charged particle beam equipment |
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1996
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