KR20170027268A

KR20170027268A - 시료 홀더 및 시료 홀더군

Info

Publication number: KR20170027268A
Application number: KR1020160068015A
Authority: KR
Inventors: 가즈노리 안도
Original assignee: 가부시키가이샤 히다치 하이테크 사이언스
Priority date: 2015-09-01
Filing date: 2016-06-01
Publication date: 2017-03-09
Also published as: TWI700721B; TW201711076A; US20170062175A1; CN106483336B; EP3139398A1; SG10201605375YA; JP6640497B2; US9865425B2; JP2017050120A; CN106483336A

Abstract

[과제] 각각 상이한 측정 원리에 의한 복수의 측정 장치에 의해, 동일 시료의 동일 장소를 용이하게 측정할 수 있는 시료 홀더 및 시료 홀더군을 제공한다.
[해결 수단] 시료(100)의 표면을 노출시켜 유지하고, 각각 상이한 측정 원리에 의한 복수의 측정 장치(200, 300)의 내부에 각각 장착하며, 시료를 각각 측정 가능한 시료 홀더(10)로서, 시료를 둘러싸는 본체부(2)와, 본체부의 표면의 2 이상의 상이한 위치에 각각 배치되고, 측정 장치로 검출 가능한 얼라인먼트 마크(6a~6c)와, 본체부의 내측에 배치되며, 얼라인먼트 마크의 마크면에 대해, 시료의 표면의 높이(H)를 일정하게 설정 가능하도록 시료를 유지하는 시료 유지부(4)를 구비하는 것을 특징으로 하는 시료 홀더이다.

Description

시료 홀더 및 시료 홀더군{SAMPLE HOLDER AND A GROUP OF SAMPLE HOLDERS}

본 발명은, 주사 전자 현미경, 주사 프로브 현미경 등의 측정 장치의 내부에 장착하고, 시료를 측정하기 위한 시료 홀더 및 시료 홀더군에 관한 것이다.

각종의 측정 장치(분석 장치)는, 각각 상이한 측정 원리에 의거하여 시료의 측정을 행한다. 예를 들어, 캔틸레버를 이용한 프로브 현미경에서는, 표면 형상 측정 이외에 전류, 점 탄성, 마찰, 흡착 등의 물성의 매핑이 가능하다. 한편, 전자선을 이용한 주사 전자 현미경(SEM)에서는, 형상 측정과 원소 매핑이 가능하다. 또, 광이나 레이저를 이용한 광학 현미경, 광 간섭 현미경이나 레이저 현미경에서는 표면 형상 측정이 가능하다.

그런데, 각각 상이한 측정 원리에 의한 복수의 측정 장치로, 동일 시료의 동일 장소를 측정하기 위해서는, 각 측정 장치를 1대의 장치로서 복합화한 장치 내에 시료를 설치할 필요가 있다. 이러한 것으로부터, SEM(주사 전자 현미경)과 광학 경통을 V자형으로 배치하고, 각 측정 장치를 바꾸어 시료의 동일 장소를 측정하는 장치가 개발되어 있다(특허 문헌 1). 이 장치는, 요동 기구(틸트 기구)에 의해 시료면의 방향을 바꿈으로써, 각각 SEM과 광학 경통의 축에 대해 시료면을 수직으로 하여 측정할 수 있다.

일본국 특허 공개 2012-015033호 공보

그러나, 특허 문헌 1에 기재된 기술의 경우, 축들을 um 레벨로 맞추는 것이 어렵다. 즉, SEM의 축과 광학 현미경의 축에서 상이한 관찰축 상에 2개의 포커스점이 존재하는데, 이 포커스점의 위치 맞춤이 매우 어렵다. 구체적으로는, 2개의 포커스점을 μm 레벨로 크로스시킴과 동시에 상기 크로스한 위치를 시료의 관찰(측정)점에 위치 맞춤하는 것이 필요한데, 실제의 포커스 동작에서는 이상적인 직진축으로부터 기계적 동작을 할 때의 어긋남이나, 관찰축의 요동이 외측의 원호를 따른 움직임이 되기 때문이다.

또, 특허 문헌 1에 기재된 장치의 경우, SEM 관찰과 광학 관찰은 행할 수 있는데, 그 이외의 측정 원리에 의한 측정은 할 수 없으므로, 다른 측정 장치에서의 측정을 하고 싶은 경우는, 이 측정 장치를 또한 내장한 복합 장치가 필요해져, 임기응변의 대응이 어렵다.

본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 각각 상이한 측정 원리에 의한 복수의 측정 장치에 의해, 동일 시료의 동일 장소를 용이하게 측정할 수 있는 시료 홀더 및 시료 홀더군의 제공을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 시료 홀더는, 시료의 표면을 노출시켜 유지하고, 각각 상이한 측정 원리에 의한 복수의 측정 장치의 내부에 각각 장착하며, 상기 시료를 각각 측정 가능한 시료 홀더로서, 상기 시료를 둘러싸는 본체부와, 상기 본체부의 표면의 2 이상의 상이한 위치에 각각 배치되고, 상기 측정 장치로 검출 가능한 얼라인먼트 마크와, 상기 본체부의 내측에 배치되며, 상기 얼라인먼트 마크의 마크면에 대해, 상기 시료의 상기 표면의 높이를 일정하게 설정 가능하도록 상기 시료를 유지하는 시료 유지부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이 시료 홀더에 의하면, 상이한 측정 장치에서 시료 홀더의 얼라인먼트 마크의 위치 좌표를 기준으로 함으로써, 동일한 시료의 동일한 측정 위치를 측정할 수 있다. 또, 얼라인먼트 마크의 마크면에 대해, 시료의 표면의 높이를 일정하게 설정하므로, 얼라인먼트 마크의 마크면을 검출하기 위해 측정 장치로 핀트를 맞춘 후, 시료의 위치를 관찰하기 위해 핀트를 재차 맞추기 위한 높이 방향의 변위를 같은 상태로 할 수 있어, 핀트의 재맞춤에 의한 위치 어긋남을 줄일 수 있다. 특히, 마크면과 시료의 표면의 높이의 차가 측정 장치의 초점 심도 내이면, 마크면을 검출하기 위해 측정 장치로 핀트를 맞추면, 시료의 표면도 그대로 관찰할 수 있으므로, 마크면을 검출한 후에 시료의 표면을 관찰하기 위해 재차 핀트를 맞출 필요가 없고, 상기 위치 어긋남을 없애 시료의 동일 장소를 정밀도 좋게 측정할 수 있다.

또, 본 발명의 시료 홀더군은, 시료의 표면을 노출시켜 유지하고, 각각 상이한 측정 원리에 의한 복수의 측정 장치 중, 제1 측정 장치의 내부에 장착하며, 상기 시료를 측정 가능한 제1 시료 홀더로서, 상기 시료를 둘러싸는 제1 본체부와, 상기 제1 본체부의 표면의 2 이상의 상이한 위치에 각각 배치되고, 상기 제1 측정 장치로 검출 가능한 얼라인먼트 마크와, 상기 제1 본체부의 내측에 배치되며, 상기 얼라인먼트 마크의 마크면에 대해, 상기 시료의 상기 표면의 높이를 일정하게 설정 가능하도록 상기 시료를 유지하는 제1 시료 유지부를 구비하는 제1 시료 홀더；및, 상기 시료를 유지한 상기 제1 시료 홀더를 유지하는 제2 시료 홀더로서, 상기 제1 시료 홀더를 둘러싸는 제2 본체부와, 상기 제2 본체부의 내측에 배치되어 상기 제1 시료 홀더를 유지하는 홀더 유지부를 구비하는 제2 시료 홀더를 가지는 시료 홀더군으로서, 상기 측정 장치 중, 상기 제1 측정 장치보다 측정 시야가 넓은 제2 측정 장치의 내부에 상기 시료 홀더군을 장착하고, 상기 얼라인먼트 마크를 검출함으로써 상기 시료를 측정 가능하게 한다.

상이한 측정 원리에 의한 복수의 측정 장치에 따라서는, 작은 제1 시료 홀더를 고정할 수 없는 경우가 있는데, 제1 시료 홀더를 보다 큰 제2 시료 홀더로 유지함으로써, 복수의 측정 장치의 각각에 제2 시료 홀더를 개재하여 제1 시료 홀더를 고정할 수 있다.

또, 본 발명의 시료 홀더군은, 시료의 표면을 노출시켜 유지하고, 각각 상이한 측정 원리에 의한 복수의 측정 장치 중, 제1 측정 장치의 내부에 장착하며, 상기 시료를 측정 가능한 제1 시료 홀더로서, 상기 시료를 둘러싸는 제1 본체부와, 상기 제1 본체부의 표면의 2 이상의 상이한 위치에 각각 배치되고, 상기 제1 측정 장치로 검출 가능한 제1 얼라인먼트 마크와, 상기 제1 본체부의 내측에 배치되며, 상기 제1 얼라인먼트 마크의 마크면에 대해, 상기 시료의 상기 표면의 높이를 일정하게 설정 가능하도록 상기 시료를 유지하는 제1 시료 유지부를 구비하는 제1 시료 홀더；및, 상기 시료를 유지한 상기 제1 시료 홀더를 유지하는 제2 시료 홀더로서, 상기 제1 시료 홀더를 둘러싸는 제2 본체부와, 상기 제2 본체부의 표면의 2 이상의 상이한 위치에 각각 배치되는 제2 얼라인먼트 마크와, 상기 제2 본체부의 내측에 배치되어 상기 제1 시료 홀더를 유지하는 홀더 유지부를 구비하는 제2 시료 홀더를 가지는 시료 홀더군으로서, 상기 측정 장치 중, 상기 제1 측정 장치보다 측정 시야가 넓은 제2 측정 장치의 내부에 상기 시료 홀더군을 장착하고, 상기 제2 얼라인먼트 마크를 검출함으로써 상기 시료를 측정 가능하게 한다.

본 발명에 의하면, 각각 상이한 측정 원리에 의한 복수의 측정 장치에 의해, 동일 시료의 동일 장소를 용이하게 측정할 수 있는 시료 홀더 및 시료 홀더군이 얻어진다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 시료 홀더의 평면도이다.
도 2는 도 1의 A-A선을 따르는 단면도이다.
도 3은 측정 장치에 구비되고, 시료 홀더를 올려놓기 위한 스테이지의 평면도이다.
도 4는 복수의 측정 장치의 내부에 각각 시료 홀더를 장착하고, 시료를 각각의 측정 장치로 측정하는 양태를 도시하는 모식도이다.
도 5는 얼라인먼트 마크의 좌표로부터, 좌표 변환에 의해 다른 측정 장치에서의 시료의 측정 위치의 좌표를 산출하는 방법을 도시하는 모식도이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태에 따른 시료 홀더군의 평면도이다.
도 7은 도 6의 B-B선을 따르는 단면도이다.
도 8은 제2 시료 홀더의 홀더 유지부를 도시하는 평면도 및 단면도이다.
도 9는 홀더 유지부에 장착되는 제1 시료 홀더의 오목부를 도시하는 저면도 및 단면도이다.
도 10은 복수의 측정 장치의 내부에 각각 시료 홀더군 및 제1 시료 홀더를 장착하고, 시료를 각각의 측정 장치로 측정하는 양태를 도시하는 모식도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해, 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 시료 홀더(10)의 평면도, 도 2는, 도 1의 A-A선을 따르는 단면도이다.

시료 홀더(10)는, 시료(100)를 둘러싸는 바닥이 있는 대략 직사각형 틀 형상의 본체부(2)와, 본체부(2)의 표면의 2 이상(도 1에서는 3개)의 상이한 위치에 각각 배치된 얼라인먼트 마크(6a~6c)와, 본체부(2)의 내측에 배치되어 시료를 유지하는 시료 유지부(4)를 구비한다.

여기서, 본 실시 형태에서는, 시료 유지부(4)는 높이가 다양하게 상이한 복수의 직사각형의 스페이서이며, 시료(100)의 높이(두께)에 따라 소정 높이의 시료 유지부(4)를 선택하고, 점착 테이프 등에 의해 본체부(2)의 내측의 바닥면에 시료 유지부(4)를 고정하며, 시료 유지부(4)의 상면에 점착 테이프 등에 의해 시료(100)를 유지하도록 되어 있다. 이로 인해, 얼라인먼트 마크(6a~6c)의 마크면에 대해, 시료(100)의 표면의 높이를 소정의 값으로 설정할 수 있다. 구체적으로는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 시료(100)의 표면과 본체부(2)의 표면이 거의 하나의 면으로 되어 있으며, 본체부(2)의 표면으로부터 패이는 얼라인먼트 마크(6a~6c)의 마크면이, 시료(100)의 표면으로부터 일정한 높이(H)만큼 낮아지도록 설정되어 있다. 얼라인먼트 마크(6a~6c)는, 크기(한 변)가 수십 μm의 직사각형 형상이며, H는, 예를 들어 10μm 정도이다.

높이(H)는, 측정 장치로 얼라인먼트 마크(6a~6c)를 검출할 때에, 마크면과 시료(100)의 표면의 높이의 차가 그 측정 장치의 초점 심도 내가 되도록 설정하는 것이 바람직하다. 마크면과 시료(100)의 표면의 높이의 차(=H)가 측정 장치의 초점 심도 내이면, 마크면을 검출하기 위해 측정 장치로 핀트를 맞추면, 시료(100)의 표면도 그대로 관찰할 수 있으므로, 마크면을 검출한 후에 시료(100)의 표면을 관찰하기 위해 재차 핀트를 맞출 필요가 없다.

일반적으로, 측정 장치의 관찰축과, 피관찰물(마크면이나 시료 표면)의 수직도는 90도로부터 약간 어긋나 있어, 재차 핀트를 맞추려고 하면 Z방향으로 약간 이동하여, X 및 Y방향으로도 어긋나 버린다. 즉, 마크면의 XY좌표를 기준으로 하여 시료(100)의 동일 장소를 측정하려고 해도, 핀트를 재차 맞출 때에 기준이 되어야 할 XY좌표가 어긋나 버린다.

특히, 후술하는 바와 같이, 공통의 시료 홀더(10)를 이용하여 복수의 측정 장치(200, 300)로 측정을 행하는 경우에는, 측정 장치(200, 300)마다 상기 수직도가 상이하기 때문에, 핀트를 재차 맞추는 것에 의한 오차가 상승하여, 시료(100)의 동일 장소를 측정하는 것이 더욱 어려워지게 된다.

그래서, 마크면과 시료(100)의 표면의 높이의 차(=H)를, 그 측정 장치의 초점 심도 내로 설정함으로써, 마크면과 시료(100)를 같은 시야에서 관찰할 수 있으므로, 핀트를 재차 맞출 필요가 없어진다.

측정 장치의 시야가 200μm×200μm 정도이면, 높이(H)를 10μm 정도로 하면 충분하다. 단, 마크면의 XY좌표를 취득 후, 시료(100)의 표면을 관찰하기 위해 재차 핀트를 맞출 필요가 있는 경우에 있어서, 시료(100)의 관찰 영역의 크기와의 관계에서 Z방향으로의 이동을 무시할 수 있는 경우는, 마크면과 시료(100)의 표면의 높이의 차가 측정 장치의 초점 심도 외여도 되고, H의 크기는 상기 값보다 커도 된다. 물론, H=0으로 하는 것이 보다 바람직하다.

또한, 얼라인먼트 마크(6a~6c)가 오목부인 경우, 마크면은 오목부의 바닥면이다.

한편, 도 3은, 측정 장치(200)(도 4 참조)에 구비되고, 시료 홀더(10)를 올려놓기 위한 스테이지(202)의 평면도이다. 스테이지(202)는 대략 직사각형을 이루어, 대변을 따라 합계 3개의 가이드 핀(204)이 세워 설치되어 있다(도 3(a)). 그리고, 각 가이드 핀(204)의 내측으로부터 스테이지(202)에 시료 홀더(10)를 올려놓고, 시료 홀더(10)의 외주연을 각 가이드 핀(204)에 맞닿게 함으로써, 시료 홀더(10)를 스테이지(202) 상에 위치 결정할 수 있다(도 3(b)).

도 4는, 각각 상이한 측정 원리에 의한 복수의 측정 장치(200, 300)의 내부에 각각 시료 홀더(10)를 장착하고, 시료(100)를 각각의 측정 장치(200, 300)로 측정하는 양태를 도시하는 모식도이다. 또한, 도 4의 예에서는, 측정 장치(200, 300)는 각각 SEM(주사 전자 현미경) 및 주사 프로브 현미경이다. 측정 장치(300)는 시료 관찰용의 광학 현미경을 구비하고 있다.

시료(100)의 표면을 노출시켜 유지한 시료 홀더(10)는, 각 측정 장치(200, 300)의 각각의 스테이지(202, 302)에 유지되고, 각 측정 장치(200, 300)의 내부에 각각 장착된다.

여기서, 우선, 시료 홀더(10)를 측정 장치(200)의 내부에 장착하고, 각 얼라인먼트 마크(6a~6c)의(적어도 1개의) 마크면을 측정 장치(200) 내의 전자선에 의한 상(예를 들어 이차 전자상)으로서 관찰하고, 마크면에 포커스(핀트)가 맞도록 스테이지(202)를 Z방향으로 이동시킨다.

다음에, 시료(100) 표면의 측정 위치의 좌표와, 각 얼라인먼트 마크(6a~6c)의 좌표를 측정 장치(200) 내에서 SEM 상으로서 취득한다. 구체적으로는, 예를 들어 도 3(b)과 같이, 얼라인먼트 마크(6b)의 예를 들어 좌하각에, 측정 장치(200)로 관찰하는 SEM 상의 크로스 라인(십자선)(CL)을 맞추었을 때, 스테이지(202)의 초기 위치로부터의 XY방향으로의 각각의 이동량으로부터, 얼라인먼트 마크(6b)의 좌표를 취득할 수 있다. 이와 같이 하여, 각 좌표로서, 얼라인먼트 마크(6a)(X1, Y1), 얼라인먼트 마크(6b)(X2, Y2), 얼라인먼트 마크(6c)(X3, Y3)를 취득한다.

또한, SEM 상의 크로스 라인(십자선)(CL)을 얼라인먼트 마크의 중심에 맞추는 경우, 얼라인먼트 마크의 중심인지 아닌지를 눈으로 판단하므로 위치 결정 정밀도가 저하한다. 얼라인먼트 마크가 직사각형인 경우에 각부에 맞추면, 위치 결정 정밀도가 향상한다. 또, 크로스 라인(십자선)(CL)을 얼라인먼트 마크의 좌하각에 맞추는 경우, 다른 얼라인먼트 마크도 모두 좌하각에 맞추도록 한다.

그리고, 시료(100) 상의 측정하고 싶은 위치에 스테이지(202)를 이동시켜, 그때의 측정 위치(M)의 XY좌표(Xm, Ym)를 취득하고, 측정 장치(200)로 시료(100)의 주사 전자 현미경상을 측정한다. 측정이 종료하면, 측정 장치(200)로부터 시료 홀더(10)를 취출하여, 다음에 시료 홀더(10)를 측정 장치(300)의 내부에 장착하고, 우선, 각 얼라인먼트 마크(6a~6c)의 (적어도 1개의) 마크면을 측정 장치(300) 내의 광학 현미경으로 관찰하고, 마크면에 포커스가 맞도록 스테이지(302)를 Z방향으로 이동시킨다.

또한, 반도체 웨이퍼에서는, 시료 자체에 얼라인먼트 마크를 가지고 있는데, 일반의 시료에서는 시료 자체에 얼라인먼트 마크를 형성하는 것은 어렵다. 또, 시료의 두께(높이)도 다양하게 변화한다. 그래서, 본 발명에 있어서는, 시료 홀더(10)에 얼라인먼트 마크(6)를 설치함으로써, 시료(100) 상의 측정하고 싶은 위치의 XY좌표를 특정할 수 있다.

다음에, 각 얼라인먼트 마크(6a~6c)의 좌표를 측정 장치(300) 내의 광학 현미경으로 취득한다. 각 좌표를 취득하는 방법은, 상술의 측정 장치(200)의 경우와 같다. 이와 같이 하여, 측정 장치(300) 내에서의 각 좌표로서, 얼라인먼트 마크(6a)(X'1, Y'1), 얼라인먼트 마크(6b)(X'2, Y'2), 얼라인먼트 마크(6c)(X'3, Y'3)를 취득한다.

그리고, 측정 장치(200)에서의 각 얼라인먼트 마크(6a~6c)의 좌표와, 측정 장치(300)에서의 각 얼라인먼트 마크(6a~6c)의 좌표로부터, 좌표 변환에 의해 측정 장치(300)에서의 시료(100)의 측정 위치(M)의 좌표(X'm, Y'm)를 산출한다.

구체적으로는, 예를 들어 도 5에 도시하는 바와 같이, 측정 장치(200)에서의 얼라인먼트 마크(6b, 6c) 사이의 X방향의 길이는 (X2-X1)이고, 측정 장치(300)에서의 얼라인먼트 마크(6b, 6c) 사이의 X방향의 길이는 (X'2-X'1)이다. 따라서, 측정 장치(300)에서의 시료(100)의 측정 위치(M)의 X좌표인 X'm=Xm×(X'2-X'1)/(X2-X1)로 구할 수 있다. 측정 위치(M)의 Y좌표인 Y'm도 이와 같이 하여 구해진다.

이와 같이 하여, 측정 장치(300) 상에서 측정 위치(M)에 있어서의 시료(100)의 소정의 물성을 매핑 측정함으로써, 상이한 측정 장치(200, 300)에 의해 동일한 시료(100)의 동일한 측정 위치(M)를 측정할 수 있게 된다.

다음에, 도 6~도 9를 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 따른 시료 홀더군에 대해 설명한다.

도 6은, 본 발명의 실시 형태에 따른 시료 홀더군(30)의 평면도, 도 7은, 도 6의 B-B선을 따르는 단면도이다.

시료 홀더군(30)은, 제1 시료 홀더(20)와, 제1 시료 홀더(20)를 둘러싸도록 하여 제1 시료 홀더(20)를 유지하는 제2 시료 홀더(10B)를 가진다.

제2 시료 홀더(10B)는, 상기한 시료 홀더(10)와 대략 동일하고, 바닥이 있는 대략 직사각형 틀 형상의 제2 본체부(2B)와, 본체부(2)의 표면의 2 이상(도 1에서는 3개)의 상이한 위치에 각각 배치된 제2 얼라인먼트 마크(6)와, 본체부(2)의 내측에 배치되어 제1 시료 홀더(20)를 유지하는 홀더 유지부(4B)를 구비한다. 즉, 시료 홀더(10B)는, 시료 유지부(4)를 대신하여 홀더 유지부(4B)를 구비한 점이 시료 홀더(10)와 상이하다. 홀더 유지부(4B)는, 본체부(2)의 내측의 바닥면의 3개소로부터 세워 설치하는 3개의 가이드 핀이다(도 8 참조).

한편, 제1 시료 홀더(20)는, 시료(100)를 둘러싸는 바닥이 있는 원통 형상의 제1 본체부(22)와, 제1 본체부(22)의 표면의 2 이상(도 1에서는 3개)의 상이한 위치에 각각 배치된 제1 얼라인먼트 마크(26)와, 제1 본체부(22)의 내측에 배치되어 시료를 유지하는 제1 시료 유지부(24)를 구비한다. 제1 시료 유지부(24)는, 시료 유지부(4)와 마찬가지로, 높이가 다양하게 상이한 복수의 스페이서이며, 시료(100)의 높이(두께)에 따라 소정 높이의 제1 시료 유지부(4)를 선택하고, 점착 테이프 등에 의해 제1 본체부(22)의 내측의 바닥면에 시료 유지부(24)를 고정하며, 제1 시료 유지부(24)의 상면에 점착 테이프 등에 의해 시료(100)를 유지하도록 되어 있다. 이로 인해, 얼라인먼트 마크(26)의 마크면에 대해, 시료(100)의 표면의 높이를 소정의 값으로 설정할 수 있다. 구체적으로는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 시료(100)의 표면과, 제1 본체부(22)의 표면으로부터 돌출하는 제1 얼라인먼트 마크(26)의 마크면이 거의 동일 높이(하나의 면)가 되도록 설정되어 있다.

또한, 얼라인먼트 마크(26)는 볼록부이며, 마크면은 볼록부의 꼭대기면이다.

한편, 제2 시료 홀더(10B)의 제2 얼라인먼트 마크(6)는, 시료(100)의 표면으로부터 일정한 높이(H)만큼 낮아지고 있다.

또한, 도 9에 도시하는 바와 같이, 제1 본체부(22)의 이면에는, 홀더 유지부(4B)에 대응한 위치에 3개소의 오목부(22h)가 형성되어 있다. 그리고, 제2 시료 홀더(10B)의 내부에 제1 시료 홀더(20)를 수용하고, 홀더 유지부(4B)인 가이드 핀을 오목부(22h)에 삽입함으로써, 제1 시료 홀더(20)를 제2 시료 홀더(10B) 내에 위치 결정하여 유지할 수 있다.

도 10은, 각각 상이한 측정 원리에 의한 복수의 측정 장치(200, 400)의 내부에 각각 시료 홀더군(30), 제1 시료 홀더(20)를 장착하고, 시료(100)를 각각의 측정 장치(200, 400)로 측정하는 양태를 도시하는 모식도이다. 또한, 도 10의 예에서는, 측정 장치(200)는 SEM(주사 전자 현미경)이며, 측정 장치(400)는 수동으로 스테이지(402)를 이동시키는 타입의 주사 프로브 현미경으로서 시료 관찰용의 광학 현미경을 구비한다.

그리고, 측정 장치(200)는, 보다 측정 영역이 넓다. 측정 장치(200, 400)는, 각각 특허 청구의 범위의 「제2 측정 장치」, 「제1 측정 장치」에 상당한다. 또한, 스테이지를 전동 등에 의해 구동하는 측정 장치는, 스테이지를 수동에 의해 구동하는 측정 장치보다 일반적으로 측정 영역이 넓다.

여기서, 우선, 시료 홀더군(30)을 측정 장치(200)의 내부의 스테이지(202)에 장착하고, 상술의 포커스 조정을 한 후, 시료(100) 표면의 측정 위치의 좌표와, 각 얼라인먼트 마크(6)의 좌표와, 시료(100)의 측정 위치(M)의 좌표를 측정 장치(200) 내에서 SEM 상으로서 취득한다. 그리고, 시료(100)의 주사 전자 현미경상을 측정한다.

측정 장치(200)에서의 측정이 종료하면, 측정 장치(200)로부터 시료 홀더군(30)을 취출하여, 다음에 시료 홀더군(30)으로부터 떼어낸 제1 시료 홀더(20)를 측정 장치(400)의 내부에 장착하고, 상술의 포커스 조정을 행한다. 그리고, 각 마크와 측정 위치(M)의 위치의 XY좌표를 취득한다. 또한, 스테이지(402)에는, 홀더 유지부(4B)와 같은 3개의 가이드 핀(402p)이 세워 설치되어 있고, 가이드 핀(402p)을 오목부(22h)에 삽입함으로써, 제1 시료 홀더(20)를 스테이지(402) 상에 위치 결정하여 유지할 수 있다.

또한, 얼라인먼트 마크(6, 26)는 각각 오목부, 볼록부로 이루어져 있고, 시료(100) 표면의 높이로 환산하면, 양자의 차는 Z방향으로 H가 되는데, 상술한대로 측정 장치(200, 400)의 초점 심도 내의 차이면 된다.

다음에, 각 얼라인먼트 마크(26)의 좌표를 측정 장치(400) 내의 광학 현미경으로 취득한다.

그리고, 시료 홀더(10)의 경우(도 5 참조)와 마찬가지로 하여, 측정 장치(200)에서의 각 얼라인먼트 마크(6)의 좌표와, 측정 장치(400)에서의 각 얼라인먼트 마크(26)의 좌표로부터, 좌표 변환에 의해 측정 장치(400)에서의 시료(100)의 측정 위치(M)의 좌표(X'm, Y'm)를 산출한다.

이와 같이 하여, 측정 장치(400) 상에서 측정 위치(M)에 있어서의 시료(100)의 소정의 물성을 매핑 측정함으로써, 상이한 측정 장치(200, 400)에 의해 동일한 시료(100)의 동일한 측정 위치(M)를 측정할 수 있게 된다.

또한, 측정 장치(400)는, 스테이지(402)를 수동에 의해 구동하기 때문에, 스테이지를 전동 등에 의해 구동하는 경우와 같이, 스테이지의 이동량을 검출할 수 없다. 그래서, 측정 장치(400)에서는, 광학 현미경을 관찰할 때에 그리드 또는 격자 라인을 표시시켜, 그리드의 눈금을 눈으로 셈으로써, 각 좌표를 취득할 수 있도록 되어 있다.

또, 측정 장치(400)는 스테이지(402)를 수동으로 이동시키기 때문에, 스테이지(402)의 이동량을 검출할 수 없고, 각 얼라인먼트 마크와 측정 위치(M)의 위치를 정확하게 취득하는 것이 어렵다. 그래서, 측정 장치(400)로 관찰할 때에는, 모든 얼라인먼트 마크를 동일 시야 내에서 동시에 관찰하면서 기준이 되는 XY좌표를 취득한 후, 측정 위치(M)를 정하면, 상기한 그리드나 격자 라인의 눈금을 XY좌표를 취득하는 기준으로서 이용하기 쉬워진다.

또한, 측정 장치(200)에 있어서도 시료 홀더(20)의 얼라인먼트 마크(26)를 검출해도 되고, 측정에 맞추어 검출하는 얼라인먼트 마크를 선택할 수 있다. 또, 경우에 따라, 시료 홀더(10B) 상의 얼라인먼트 마크(6)는 필요로 하지 않아도 된다. 이 경우는, 얼라인먼트 마크(26)를 검출한다. 그리고, 상이한 측정 원리에 의한 복수의 측정 장치의 스테이지에 따라서는, 작은 제1 시료 홀더(20)를 고정할 수 없는 경우가 있는데, 제1 시료 홀더(20)를 보다 큰 제2 시료 홀더(10B)로 유지함으로써, 복수의 측정 장치의 각 스테이지에 제2 시료 홀더(10B)를 개재하여 제1 시료 홀더(20)를 고정할 수 있다.

본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 각각 상이한 측정 원리에 의한 복수의 측정 장치로서는, 상술의 SEM, 주사 프로브 현미경 외, 광 간섭 현미경, 레이저 현미경, 광학 현미경을 들 수 있다.

또, 얼라인먼트 마크는 3개 이상이 바람직하고, 2개인 경우는 대각 위치에 배치하면 바람직하다. 또, 얼라인먼트 마크는, 단면 형상이 샤프(단면이 수직)할 수록, 상술의 포커스 조정에 의한 판독 정밀도가 향상한다. 그리고, 얼라인먼트 마크를 기계 가공이나 레이저 가공으로 형성하면, 단면이 테이퍼 형상이 되어 판독 오차가 커지므로, 에칭 프로세스에서 형성한 도트 패턴을 이용하는 것이 바람직하다.

시료 유지부(4) 및 제1 시료 유지부(24)는 나사에 의해 높이 방향으로 상하하는 기구를 구비하고 있어도 된다.

홀더 유지부(4B)는, 상기한 가이드 핀 외, 끼워 맞춤, 갈고리 등에 의한 기계식 걸어 맞춤 등이어도 된다.

또, 스테이지(402)를 수동으로 이동시키는 측정 장치(400)에 있어서, 수동으로의 이동량을 어느 정도 정확하게 판독할 수 있는 게이지를 부대하는 경우에는, 반드시 모든 얼라인먼트 마크를 동일 시야 내에서 동시에 관찰하지 않아도 되고, 1 시야 중에서는 모든 얼라인먼트 마크의 일부(예를 들어, 1개소)의 위치를 검출해도 된다. 측정 장치(200) 등도 마찬가지이다.

또, 시료 홀더(10B)는, 상기한 원 형상에 한정하지 않고, 다각 형상이어도 된다.

2: 본체부 2B: 제2 본체부
4: 시료 유지부 4B: 홀더 유지부
6a~6c: 얼라인먼트 마크 6: 제2 얼라인먼트 마크
10: 시료 홀더 10B: 제2 시료 홀더
20: 제1 시료 홀더 22: 제1 본체부
24: 제1 시료 유지부 26: 제1 얼라인먼트 마크
30: 시료 홀더군 100: 시료
200, 300, 400: 측정 장치 200: 제2 측정 장치
400: 제1 측정 장치

Claims

시료의 표면을 노출시켜 유지하고, 각각 상이한 측정 원리에 의한 복수의 측정 장치의 내부에 각각 장착하며, 상기 시료를 각각 측정 가능한 시료 홀더로서,
상기 시료를 둘러싸는 본체부와,
상기 본체부의 표면의 2 이상의 상이한 위치에 각각 배치되고, 상기 측정 장치로 검출 가능한 얼라인먼트 마크와,
상기 본체부의 내측에 배치되며, 상기 얼라인먼트 마크의 마크면에 대해, 상기 시료의 상기 표면의 높이를 일정하게 설정 가능하도록 상기 시료를 유지하는 시료 유지부를 구비하는 것을 특징으로 하는 시료 홀더.
시료의 표면을 노출시켜 유지하고, 각각 상이한 측정 원리에 의한 복수의 측정 장치 중, 제1 측정 장치의 내부에 장착하며, 상기 시료를 측정 가능한 제1 시료 홀더로서,
상기 시료를 둘러싸는 제1 본체부와,
상기 제1 본체부의 표면의 2 이상의 상이한 위치에 각각 배치되고, 상기 제1 측정 장치로 검출 가능한 얼라인먼트 마크와,
상기 제1 본체부의 내측에 배치되며, 상기 얼라인먼트 마크의 마크면에 대해, 상기 시료의 상기 표면의 높이를 일정하게 설정 가능하도록 상기 시료를 유지하는 제1 시료 유지부를 구비하는 제1 시료 홀더；및,
상기 시료를 유지한 상기 제1 시료 홀더를 유지하는 제2 시료 홀더로서,
상기 제1 시료 홀더를 둘러싸는 제2 본체부와,
상기 제2 본체부의 내측에 배치되어 상기 제1 시료 홀더를 유지하는 홀더 유지부를 구비하는 제2 시료 홀더를 가지는 시료 홀더군으로서,
상기 측정 장치 중, 상기 제1 측정 장치보다 측정 시야가 넓은 제2 측정 장치의 내부에 상기 시료 홀더군을 장착하고, 상기 얼라인먼트 마크를 검출함으로써 상기 시료를 측정 가능하게 하는, 시료 홀더군.
시료의 표면을 노출시켜 유지하고, 각각 상이한 측정 원리에 의한 복수의 측정 장치 중, 제1 측정 장치의 내부에 장착하며, 상기 시료를 측정 가능한 제1 시료 홀더로서,
상기 시료를 둘러싸는 제1 본체부와,
상기 제1 본체부의 표면의 2 이상의 상이한 위치에 각각 배치되고, 상기 제1 측정 장치로 검출 가능한 제1 얼라인먼트 마크와,
상기 제1 본체부의 내측에 배치되며, 상기 제1 얼라인먼트 마크의 마크면에 대해, 상기 시료의 상기 표면의 높이를 일정하게 설정 가능하도록 상기 시료를 유지하는 제1 시료 유지부를 구비하는 제1 시료 홀더；및,
상기 시료를 유지한 상기 제1 시료 홀더를 유지하는 제2 시료 홀더로서,
상기 제1 시료 홀더를 둘러싸는 제2 본체부와,
상기 제2 본체부의 표면의 2 이상의 상이한 위치에 각각 배치되는 제2 얼라인먼트 마크와,
상기 제2 본체부의 내측에 배치되어 상기 제1 시료 홀더를 유지하는 홀더 유지부를 구비하는 제2 시료 홀더를 가지는 시료 홀더군으로서,
상기 측정 장치 중, 상기 제1 측정 장치보다 측정 시야가 넓은 제2 측정 장치의 내부에 상기 시료 홀더군을 장착하고, 상기 제2 얼라인먼트 마크를 검출함으로써 상기 시료를 측정 가능하게 하는, 시료 홀더군.