WO2006123437A1 - 荷電粒子ビーム装置、コンタミネ－ションの除去方法及び試料の観察方法 - Google Patents

荷電粒子ビーム装置、コンタミネ－ションの除去方法及び試料の観察方法 Download PDF

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contamination
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Masayuki Kurihara
Kazuhiro Arakawa
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Advantest Corporation
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    • H01J2237/202—Movement

Definitions

  • the present invention relates to a charged particle beam device, a method of removing contamination, and a method of observing a sample, and in particular, a charged particle beam device capable of suppressing the occurrence of contamination in a short period of time, removal of contamination.
  • the present invention relates to a method and a method of observing a sample.
  • observation of a sample by a charged particle beam apparatus In the process of manufacturing a semiconductor device, observation of a sample by a charged particle beam apparatus, measurement of a line width of a pattern, and the like are performed.
  • observation and measurement of a sample by a charged particle beam device scanning is performed while irradiating an electron beam to a portion to be observed, and the amount of electrons such as secondary electrons is converted to luminance and displayed as an image on a display device. .
  • a phenomenon in which contamination adheres to the sample generally occurs when the sample is irradiated with the electron beam as described above. If contamination adheres to the sample, the sample can not be observed accurately, and the line width of the pattern fluctuates and accurate measurement can not be performed.
  • FIG. 1 is a schematic view showing how the width of a pattern increases during observation of a sample by a charged particle beam apparatus.
  • the electron beam EB is scanned while irradiating the observation portion.
  • Figure 1 (b) shows how contamination adheres to the surface of the pattern by electron beam irradiation. Such contamination can prevent accurate measurement of the width of the notch.
  • contamination further adheres, and the width of the pattern changes significantly.
  • observation magnification is increased to observe a minute sample.
  • the observation magnification is increased, the irradiation amount of the electron beam per unit area is increased, the adhesion of the contamination to the sample is increased, and the accurate observation of the sample can not be performed even more.
  • Various methods have been proposed to reduce the occurrence of contamination in charged particle beam devices in response to such problems.
  • Patent Document 1 discloses a method of cleaning the inside of a chamber with ozone in an electron beam exposure apparatus.
  • Patent Document 2 discloses a method of removing contamination by introducing high concentration ozone into a chamber with a small amount of oxygen used during exposure in a charged particle beam exposure apparatus.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-259811
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-148340
  • ozone is injected into the device while the device is in operation to prevent the occurrence of contamination. That is, the ozone in the apparatus collides with the electron beam to separate ozone into oxygen and active oxygen. Then, it is made to react with the contamination to be attached to the surface of each part on the sample or in the device by the separated active oxygen, and evaporated as carbon dioxide gas.
  • stage movement of a stage for placing a sample in a sample chamber is expected.
  • Vacuum grease is used as a lubricant for mechanisms and mechanisms for transporting samples. Vacuum grease is also applied to o-rings used for vacuum sealing. It is also known that this vacuum Darriska also volatilizes substances that cause contamination. As described above, when a large amount of vacuum grease is used in the sample chamber, the generation of contamination also increases accordingly.
  • the present invention has been made in view of the pressing prior art problems, and a charged particle beam device capable of efficiently suppressing the occurrence of contamination in a sample chamber even when vacuum grease is used.
  • the purpose is to provide a method of removing contamination and a method of observing a sample.
  • the above-mentioned problems include an electron gun for irradiating the surface of a sample with an electron beam, a wafer stage for mounting the sample, a wafer stage moving means for moving the wafer stage, and the wafer stage housed therein.
  • Ozone gas injection means for injecting ozone gas directly into the sample chamber
  • ultraviolet irradiation means for irradiating ultraviolet rays directly into the sample chamber
  • a charged particle beam device is characterized by having an openable and closable shielding means.
  • the above-mentioned problems include a step of closing a space between a column of a charged particle beam device and a wafer stage, and a step of injecting ozone gas into the sample chamber, and a step of injecting ozone gas into the sample chamber. And a step of stopping the irradiation of ultraviolet light, and a step of stopping the injection of the ozone gas.
  • the above-mentioned problem is the sample observation method for observing the surface of the sample placed on the stage and the sample Ueno in the sample chamber, the step of closing between the column and the sample chamber; The steps of injecting ozone gas into the sample chamber, irradiating ultraviolet light into the sample chamber, stopping irradiation of the ultraviolet light, stopping injection of the ozone gas, the column and the sample chamber
  • a sample observing method is characterized by including an opening step and an electron beam irradiation on the sample to generate an image of a surface on the sample.
  • ozone gas is directly injected into the sample chamber of the charged particle beam apparatus and ultraviolet rays are irradiated.
  • active oxygen that also decomposes ozone power reacts with the causative substance of contamination, and contamination such as C can be removed.
  • irradiation with ultraviolet light reacts with oxygen decomposed from ozone, and ozone is newly generated. Therefore, the amount of active oxygen that also decomposes the ozone power does not decrease rapidly. This makes it possible to suppress the adhesion of contamination such as c on the sample in the sample chamber in a short period of time.
  • a shield plate which can be opened and closed is provided between the sample chamber and the column, and the shield plate is closed so that only the sample chamber is cleaned by ozone gas and ultraviolet irradiation.
  • contamination in the sample chamber can be efficiently removed, and the sample without contamination can be observed.
  • ozone gas and ultraviolet light are not introduced into the column, it is possible to prevent damage such as oxidation of parts in the column by ozone.
  • FIG. 2 is a block diagram of the charged particle beam apparatus according to the present embodiment.
  • the charged particle beam device 100 includes a control unit that controls the electronic scanning unit 10, the signal processing unit 30, the image display unit 40, the electronic scanning unit 10, the signal processing unit 30, and the image display unit 40. It is divided roughly into 20.
  • the electronic scanning unit 10 is configured of an electron lens barrel (column) 15 and a sample chamber 16.
  • the electron lens barrel unit 15 has an electron gun 1, a condenser lens 2, a deflection coil 3 and an objective lens 4, and a sample chamber 16 has a wafer stage moving unit 5 and a wafer stage 6.
  • the sample chamber 16 holds a motor 11 for moving the wafer stage 6, an ozone generator 12 for injecting ozone, an ultraviolet generator 13 for irradiating ultraviolet light, and a sample chamber 16 in a predetermined reduced pressure atmosphere.
  • the vacuum pump 18 for each is connected.
  • an openable and closable shielding plate 17 is provided between the electron lens barrel 15 and the sample chamber 16.
  • the charged particles 9 emitted from the electron gun 1 are irradiated onto the sample 7 on the wafer stage 8 through the condenser lens 2, the deflection coil 3 and the objective lens 4! /.
  • the amount of secondary electrons or reflected electrons emitted from the sample 7 by irradiation of the charged particles 9 is detected by the electron detector 8 composed of a scintillator and the like, and the detected amount thereof is detected by the signal processing unit 30. Is converted to a digital value by AD conversion and further converted to a luminance signal and displayed on the image display unit 40.
  • the electronic deflection amount of the deflection coil 3 and the image scanning amount of the image display unit 40 are controlled by the control unit 20. Further, the control unit 20 stores a program for executing length measurement.
  • the wafer stage moving unit 5 moves the wafer stage 6 by the motor 11.
  • a screw is used in the wafer stage moving unit 5, and vacuum grease is applied to the screw to lubricate the movement of the wafer stage 6.
  • the ozone generator 12 generates ozone to be injected into the sample chamber 16, and the ultraviolet generator 13 is for irradiating the sample chamber 16 with ultraviolet light. Further, the shielding plate 17 is for shielding between the sample chamber 16 and the electron lens barrel portion 15 so that ozone gas does not go.
  • ozone injection is performed while moving the wafer stage 6! /, But after the wafer stage 6 is continuously moved to uniformly distribute vacuum grease, ozone injection is performed. You may do etc.
  • FIG. 3 (a) is a view schematically showing the presence of such an organic substance on the sample.
  • the organic substances C and H combine with the active oxygen and evaporate.
  • the stain considered as a contamination substance disappears from the surface of the sample. Then, even if the sample is irradiated with the electron beam, adhesion of C to the sample is suppressed.
  • ozone gas is injected into the sample chamber 16. Since ozone is an unstable substance, it is decomposed over time into oxygen and active oxygen. As a result, active oxygen is generated, and the causative agent of contamination can also remove C.
  • oxygen generated by decomposition of ozone can react with the ultraviolet light to newly generate ozone.
  • the ozone is decomposed into oxygen and active oxygen as time passes, and the active oxygen excludes C as the causative substance of contamination, and the reaction between oxygen and ultraviolet light is repeated to generate ozone.
  • the causative agent force of contamination also becomes faster at eliminating C, and it is considered possible to make the inside of the sample chamber 16 less contaminated in a short time than the conventional method. .
  • step S11 vacuum grease is applied to the screw portion of the wafer stage moving unit 5. Also, prior to step S11, the shield plate 1 is provided between the sample chamber 16 and the electron lens barrel portion 15.
  • step S11 the surface of the vacuum grease is expanded.
  • the vacuum grease is spread by moving the wafer stage 6 continuously. The method of spreading the surface of vacuum grease is not limited to this.
  • step S 12 ozone gas is injected into the sample chamber 16.
  • active oxygen that can be decomposed by ozone reacts with the substance that causes contamination, and it is vaporized as carbon monoxide gas.
  • step S13 the inside of the sample chamber 16 is irradiated with ultraviolet light.
  • ozone reacts with generated oxygen to generate ozone.
  • step S14 After the generation of contamination in the sample chamber 16 is suppressed, the irradiation of ultraviolet light into the sample chamber 16 is stopped in step S14, and the injection of ozone gas into the sample chamber 16 is stopped in step S15. Do.
  • the shielding plate 17 is opened, and the sample is placed on the sample stage to observe the sample.
  • a shield plate 17 which can be opened and closed is provided between the sample chamber 16 and the electron lens barrel portion 15, and the shield plate 17 is closed to clean only the inside of the sample chamber 16 by ozone gas and ultraviolet radiation. Therefore, the contamination in the sample chamber 16 can be efficiently removed, and the sample can be observed without the adhesion of the contamination.
  • ozone gas is also introduced into the electron lens barrel portion 15. At this time, ozone is introduced in an amount necessary to clean the inside of the sample chamber 16 where a large amount of contamination is generated, which may damage parts in the electron lens barrel 15.
  • the shielding plate 17 since the shielding plate 17 is closed, ozone gas and ultraviolet light are not introduced into the electron lens barrel portion 15, and the components in the electron lens barrel portion 15 are damaged such as being oxidized by ozone. You can prevent.
  • step S12 and the irradiation of ultraviolet light in step S13 may be performed simultaneously.
  • the process of spreading the surface of the vacuum grease in step S11 may be performed simultaneously with the injection of ozone gas and the irradiation of ultraviolet light.
  • the width of the pattern is 250 nm in the line & space, and the ratio of the width of the line and the space is 1: 1.
  • a sample was observed using the charged particle beam apparatus of the present embodiment.
  • 10 g of vacuum grease was applied to the screw portion of the wafer stage moving unit 5 and observed by the charged particle beam apparatus according to the observation method of the sample of the present embodiment. That is, after applying vacuum grease, ozone was injected into the sample chamber 16 of the charged particle beam apparatus and irradiated with ultraviolet light. At the same time, the wafer stage 6 was moved continuously so that the vacuum grease spreads uniformly. This operation was continued for about 400 hours.
  • Fig. 5 (a) is an explanatory view showing a state where adhesion of contamination to the sample is small
  • Fig. 6 (a) is a SEM (Scanning Electron Micr) of the observation result. oscope) image.
  • the electron beam almost did not adhere to the force contamination irradiated to the inside of the broken line 51 in FIG. 5 (a).
  • Fig. 6 (a) it was also confirmed that almost no contamination was generated on the sample, as also the SEM image power.
  • Fig. 5 (b) is an explanatory view showing a state where contamination adheres to the sample
  • Fig. 6 (b) is a SEM image of the observation result.
  • ozone is injected into the sample chamber 16 again and the process of the present embodiment such as irradiation of ultraviolet rays is performed to confirm that contamination is not generated on the sample. .
  • ozone gas is directly injected into the sample chamber 16 of the charged particle beam apparatus. Irradiating with ultraviolet light. At the same time, the vacuum grease present in the sample chamber 16 is stirred.
  • a shield plate 17 which can be opened and closed is provided between the sample chamber 16 and the electron lens barrel portion 15, and the shield plate 17 is closed so that only the inside of the sample chamber 16 is cleaned by ozone gas and ultraviolet irradiation. .
  • contamination in the sample chamber 16 can be efficiently removed, and the sample without contamination can be observed.
  • ozone gas and ultraviolet light are not introduced into the electron lens barrel portion 15, it is possible to prevent damage such as oxidation of parts in the electron lens barrel portion 15 by ozone.
  • the contamination removal method according to the present embodiment can be made not to generate contamination about 100 times faster than the conventional method.
  • contamination was attached to the sample of about 1 nm.
  • contamination is attached only at about 0.03 nm !.
  • FIG. 3 is a view for explaining the principle by which the contamination of the present invention is suppressed.
  • FIG. 5 (a) is a view showing a state in which no contamination adheres on the sample.
  • FIG. 5 (b) is a view showing how contamination adheres on the sample.
  • FIG. 6 (a) is a SEM image corresponding to FIG. 5 (a).
  • Fig. 6 (b) is a SEM image corresponding to Fig. 5 (b).

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  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Description

明 細 書
荷電粒子ビーム装置、コンタミネーシヨンの除去方法及び試料の観察方 法
技術分野
[0001] 本発明は、荷電粒子ビーム装置、コンタミネーシヨンの除去方法及び試料の観察方 法に関し、特に、短期間でコンタミネーシヨンの発生を抑制できる荷電粒子ビーム装 置、コンタミネーシヨンの除去方法及び試料の観察方法に関する。
背景技術
[0002] 半導体装置の製造工程にお!/、て、荷電粒子ビーム装置による試料の観察や、バタ 一ンの線幅等の測定が行われて 、る。荷電粒子ビーム装置による試料の観察や測 定では、観察する部分に電子ビームを照射させながら走査して、二次電子等の電子 量を輝度に変換して表示装置に画像として表示して 、る。
[0003] このように試料上に電子ビームが照射されることにより、試料にコンタミネーシヨンが 付着するという現象が一般に発生している。試料にコンタミネーシヨンが付着すると、 試料を正確に観察することができず、また、パターンの線幅が変動して正確な測定が できなくなる。
[0004] 図 1は荷電粒子ビーム装置による試料の観察中に、パターンの幅が増大する様子 を示した模式図である。図 1 (a)に示すパターンを観察すると、電子ビーム EBを観察 部分に照射しながら走査していく。図 1 (b)は、電子ビームの照射によって、パターン の表面にコンタミネーシヨンが付着する様子を示して 、る。このようにコンタミネーショ ンが付着することにより、ノターンの幅の正確な測定ができなくなる。さらに、試料の 同じ部分を観察すると、図 1 (c)に示すようにコンタミネーシヨンがさらに付着し、バタ ーンの幅が大きく変化してしまう。
[0005] また、半導体装置の微細化に伴って、観察倍率を高くして微細な試料を観察するよ うになつている。観察倍率を高くすると、単位面積あたりの電子ビームの照射量が増 大し、試料へのコンタミネーシヨンの付着が増大して、より一層、試料の正確な観察が できなくなる。 [0006] このような問題に対し、荷電粒子ビーム装置内でのコンタミネーシヨンの発生を低減 させる方法が種々提案されて 、る。
[0007] これに関する技術として、特許文献 1には、電子ビーム露光装置においてオゾンに よりチャンバ一内をクリーニングする方法が開示されている。また、特許文献 2には、 荷電粒子ビーム露光装置において露光中に少ない酸素使用量でチャンバ内に高濃 度のオゾンを導入して汚れを除去する方法が開示されて 、る。
特許文献 1：特開平 09— 259811号公報
特許文献 2：特開 2001— 148340号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0008] 上記した、チャンバ一内のコンタミネーシヨンの発生を防止する方法では、装置を稼 動させながら装置内にオゾンを注入してコンタミネーシヨンの発生を防止している。す なわち、装置内のオゾンと電子ビームとを衝突させてオゾンを酸素と活性酸素とに分 離させる。そして、分離した活性酸素によって試料上や装置内の各部品の表面に付 着しょうとするコンタミネーシヨンと反応させて、一酸ィ匕炭素ガスとして蒸発させている
[0009] し力しながら、オゾンを装置内に注入して装置を稼動させた後、コンタミネーシヨン の発生が無くなるまでにどの位の時間が力かるかは不明である。また、試料の同一部 分に複数回電子ビームを照射すると電子ビームの照射量が増大するが、その場合に 、コンタミネーシヨンが発生する力否力も不明である。
[0010] また、通常は、試料室内の試料を載置するステージのステージ移動が予想される。
機構や試料を搬送する機構等の潤滑剤として真空グリスが使用されている。また、真 空封止のために使用される oリング等にも真空グリスが塗布されている。この真空ダリ スカもコンタミネーシヨンの原因となる物質が揮発して 、ることは従来力も知られて ヽ る。上記のように試料室内で真空グリスが多量に使用されると、それに伴いコンタミネ ーシヨンの発生量も多くなること
これに対し、真空グリスを使用しない装置も開発されているが、そのような装置は非 常に高価になってしまう。 [0011] 本発明は、力かる従来技術の課題に鑑みなされたものであり、真空グリスを使用し た場合でも効率良く試料室内のコンタミネーシヨンの発生を抑制することのできる荷 電粒子ビーム装置、コンタミネーシヨンの除去方法及び試料の観察方法を提供する ことを目的とする。
課題を解決するための手段
[0012] 上記した課題は、電子ビームを試料の表面に照射する電子銃と、試料を載置する ウェハステージと、ウェハステージを移動するウェハステージ移動手段と、前記ゥェ ハステージが収納されている試料室内に、直接、オゾンガスを注入するオゾンガス注 入手段と、前記試料室内に、直接、紫外線を照射する紫外線照射手段と、前記電子 銃が収納されているコラムと前記試料室との間に開閉可能な遮蔽手段とを有すること を特徴とする荷電粒子ビーム装置により解決する。
[0013] また、上記した課題は、荷電粒子ビーム装置のコラムとウェハステージが収納され て 、る試料室との間を閉じるステップと、前記試料室内にオゾンガスを注入するステツ プと、前記試料室内に紫外線を照射するステップと、前記紫外線の照射を停止する ステップと、前記オゾンガスの注入を停止するステップとを含むことを特徴とするコン タミネーシヨンの除去方法により解決する。
[0014] さら〖こ、上記した課題は、試料室内のウエノ、ステージに載置された試料の表面を観 察する試料観察方法であって、コラムと前記試料室との間の閉じるステップと、前記 試料室内にオゾンガスを注入するステップと、前記試料室内に紫外線を照射するス テツプと、前記紫外線の照射を停止するステップと、前記オゾンガスの注入を停止す るステップと、前記コラムと試料室との間を開くステップと、前記試料上に電子ビーム を照射して前記試料上の表面の画像を生成するステップとを含むことを特徴とする試 料観察方法により解決する。
[0015] 本発明では、荷電粒子ビーム装置の試料室内に、直接、オゾンガスを注入し紫外 線を照射している。オゾンガスの注入により、オゾン力も分解する活性酸素とコンタミ ネーシヨンの原因物質とが反応し、 C等のコンタミネーシヨンを除去することができる。 また、紫外線の照射により、オゾンから分解した酸素と反応し、新たにオゾンが発生 する。そのため、オゾン力も分解する活性酸素の量が急速に低減することがない。こ れにより、短期間で試料室内の試料上に c等のコンタミネーシヨンが付着することを抑 制することが可能となる。
[0016] また、試料室とコラムとの間に開閉可能な遮蔽板を設け、遮蔽板を閉じて試料室内 だけをオゾンガスと紫外線照射により洗浄するようにしている。これにより、効率良く試 料室内のコンタミネーシヨンを除去して、コンタミネーシヨンの付着のない試料の観察 を行うことが可能となる。さら〖こ、コラムにはオゾンガス及び紫外線が導入されないた め、コラム内の部品がオゾンによって酸ィ匕される等の損傷を防ぐことができる。
発明を実施するための最良の形態
[0017] 以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
[0018] はじめに、荷電粒子ビーム装置の構成について説明する。次に、本発明の特徴で ある短期間でコンタミネーシヨンの発生を抑制させる処理について説明する。次に、 コンタミネーシヨンの除去方法及び試料の観察方法について説明する。最後に、本 発明に係るコンタミネーシヨンの発生を抑制する処理によって試料へのコンタミネー シヨンの付着が減少した実施例を示す。
(荷電粒子ビーム装置の構成）
図 2は、本実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の構成図である。
[0019] この荷電粒子ビーム装置 100は、電子走査部 10と、信号処理部 30と、画像表示部 40と、電子走査部 10、信号処理部 30及び画像表示部 40の各部を制御する制御部 20とに大別される。このうち、電子走査部 10は、電子鏡筒部（コラム） 15と試料室 16 とで構成される。電子鏡筒部 15は、電子銃 1とコンデンサレンズ 2と偏向コイル 3と対 物レンズ 4とを有し、試料室 16は、ウェハステージ移動部 5とウェハステージ 6とを有 している。試料室 16はウェハステージ 6を移動させるためのモーター 11、オゾンを注 入するためのオゾン発生器 12、紫外線を照射するための紫外線発生器 13及び試料 室 16内を所定の減圧雰囲気に保持するための真空排気ポンプ 18がそれぞれ接続 されている。また、電子鏡筒部 15と試料室 16との間には開閉可能な遮蔽板 17が設 けられている。
[0020] 電子銃 1から照射された荷電粒子 9をコンデンサレンズ 2、偏向コイル 3、対物レンズ 4を通してウェハステージ 8上の試料 7に照射するようになって!/、る。 [0021] 荷電粒子 9が照射されて試料 7から出た二次電子又は反射電子の量は、シンチレ ータ等で構成される電子検出器 8によって検出され、信号処理部 30においてその検 出量は AD変 によってデジタル量に変換され、さらに輝度信号に変換されて画 像表示部 40で表示される。
[0022] 偏向コイル 3の電子偏向量と画像表示部 40の画像スキャン量は制御部 20によって 制御される。また、制御部 20には、測長を実行するためのプログラムが格納されてい る。
[0023] ウェハステージ移動部 5はモーター 11によってウェハステージ 6を移動させる。ゥェ ハステージ移動部 5にはネジが使用されており、このネジにはウェハステージ 6の移 動を潤滑にするために真空グリスが塗布されている。オゾン発生器 12は試料室 16内 に注入するオゾンを発生させるものであり、紫外線発生器 13は試料室 16内に紫外 線を照射するためのものである。また、遮蔽板 17は、電子鏡筒部 15にオゾンガスが 行かないように試料室 16との間を遮蔽するためのものである。
[0024] 以上のように構成した荷電粒子ビーム装置において、ウェハステージ 6上に載置さ れたウェハの観察に先立って、コンタミネーシヨンが発生しな 、真空状態を生成する 。ここでは、コンタミネーシヨンの原因物質を含んでいる真空グリスがウェハステージ 移動部 5のネジの部分に使用されているとする。まず、試料室 16と電子鏡筒部 15と の間を遮蔽する。次に、真空グリスを一様に分布させるために、ウェハステージ 6を所 定の時間連続して移動させる。ウエノ、ステージ 6を移動させながら、オゾン発生器 12 で発生させたオゾンを試料室 16内に注入する。これと同時に紫外線発生器 13で発 生させた紫外線を試料室 16内に照射する。これらの処理は制御部 20によって一括 管理する。これらの作業は、例えば、 1ヶ月間連続して行う。
[0025] 上記の処理を行った後に、試料の観察を行う。なお、本実施形態ではウェハステー ジ 6を移動させながらオゾンの注入等を行って!/、るが、ウェハステージ 6を連続移動さ せて真空グリスを一様に分布させた後で、オゾンの注入等を行ってもよ 、。
(コンタミネーシヨンの発生を抑制する処理の説明）
上記の処理を行うことにより、試料上にコンタミネーシヨンが付着することが抑制され る。これは、以下に示す理由によるものと考えられる。 [0026] 真空グリス力も発生しているコンタミネーシヨンの原因となる物質は、 Cや Hで構成さ れる有機系物質であると考えられている。図 3 (a)は、このような有機系物質が試料上 に存在していることを模式的に示した図である。このコンタミネーシヨンの原因物質に 活性酸素を反応させることによって、有機系物質の Cや Hが活性酸素と結合して蒸発 する。これにより、図 3 (b)に示すように、コンタミネーシヨン物質と考えられているじが 試料の表面から無くなる。そして、試料上に電子ビームを照射しても試料に Cが付着 することが抑制されること〖こなる。
[0027] このようにして、コンタミネーシヨンの原因物質力 活性酸素を利用してコンタミネー シヨンと考えられている Cを除去することができればコンタミネーシヨンの発生が抑制さ れると考えられる。
[0028] 活性酸素を発生させるために、オゾンガスを試料室 16内に注入する。オゾンは不 安定な物質であるため、経時的に酸素と活性酸素とに分解される。これにより、活性 酸素が発生して、コンタミネーシヨンの原因物質力も Cを除去することが可能となる。
[0029] 更に、紫外線を試料室 16内に照射することにより、オゾンが分解して発生した酸素 と紫外線とが反応して新たにオゾンを生成することができる。このオゾンが経時変化 によって酸素と活性酸素に分解し、活性酸素がコンタミネーシヨンの原因物質力も C を排除するとともに、酸素と紫外線とが反応してオゾンが生成されることが繰り返され る。この一連の反応によって、コンタミネーシヨンの原因物質力も Cを排除する速度が 速くなり、従来の方法よりも短期間で試料室 16内をコンタミネーシヨンの少ない状態 にすることが可能となると考えられる。
[0030] 上記の処理を行った後に、試料の観察を行うと、試料へのコンタミネーシヨンの付着 が従来より大幅に減少した。また、このようなコンタミネーシヨンの少ない状態が長期 間継続している。従って、一度試料の観察の前にコンタミネーシヨンの少ない初期状 態を作れば、その後もコンタミネーシヨンの発生を防止することができる。このような初 期状態を例えば装置のオーバーホールにあわせて行えば、装置の稼働率の低下を 起こすこともなぐコンタミネーシヨンの少ない状態で試料の観察を行うことが可能とな る。
[0031] これにより、従来では不可能と考えられていた真空グリスを使用した荷電粒子ビー ム装置であっても、コンタミネーシヨンが少なぐ微小なパターンの測定も正確に行うこ とが可能となる。また、試料の特定の場所を複数回観察する場合であってもパターン にコンタミネーシヨンが付着することを防止することができ、正確な測定を行うことが可 能となる。
(コンタミネーシヨンの除去方法及び試料の観察方法）
次に、本実施形態の荷電粒子ビーム装置を用いて試料の観察をする方法にっ ヽ て図 4のフローチャートを用いて説明する。
[0032] ここでは、真空グリスがウェハステージ移動部 5のネジの部分に塗布されているもの とする。また、ステップ S11に先立って、試料室 16と電子鏡筒部 15との間は遮蔽板 1
7で遮蔽されるものとする。
[0033] まず、ステップ S 11にお 、て、真空グリスの表面を広げる操作をする。真空グリスの 表面を一様に広げることにより、コンタミネーシヨンの原因物質のすべてを早期に揮 発させることができる。本実施形態では、ウェハステージ 6を連続して移動させること により真空グリスを広げている。なお、真空グリスの表面を広げる方法はこれに限定さ れるものではない。
[0034] 次に、ステップ S 12において、試料室 16内にオゾンガスを注入する。オゾンガスを 注入することによって、オゾンが分解してできる活性酸素とコンタミネーシヨンの原因 物質とが反応し、一酸化炭素ガスとなって蒸発する。
[0035] 次に、ステップ S 13において、試料室 16内に紫外線を照射する。紫外線の照射に より、オゾンが分解してできる酸素と反応し、さらにオゾンが生成される。
[0036] 以上のステップ S 11からステップ S 13までを所定の期間継続する。
[0037] 試料室 16内のコンタミネーシヨンの発生が抑制された後、ステップ S14で試料室 16 内への紫外線の照射を停止し、ステップ S 15で試料室 16内へのオゾンガスの注入を 停止する。
[0038] その後、遮蔽板 17を開き、試料ステージに試料を載置して試料の観察を行う。
[0039] 本実施形態の試料の観察方法では、試料室 16内にオゾンガスを注入し、紫外線を 照射しているので、短期間で試料室内のコンタミネーシヨンの発生が抑制され、試料 にコンタミネーシヨンが付着することなぐ試料の正確な観察又は測定を行うことが可 能となる。
[0040] 特に、試料室 16と電子鏡筒部 15との間に開閉可能な遮蔽板 17を設け、遮蔽板 17 を閉じて試料室 16内だけをオゾンガスと紫外線照射により洗浄するようにしているの で、効率良く試料室 16内のコンタミネーシヨンを除去して、コンタミネーシヨンの付着 のな 、試料の観察を行うことが可能となる。
[0041] また、電子鏡筒部 15が遮蔽板 17により試料室 16と隔離されていない場合には、ォ ゾンガスが電子鏡筒部 15にも導入されてしまう。その際、コンタミネーシヨンの発生量 の多い試料室 16内を洗浄するために必要な量のオゾンが導入されるため、電子鏡 筒部 15内の部品を損傷するおそれがある。これに対し、本実施形態においては遮蔽 板 17を閉じているため電子鏡筒部 15にはオゾンガス及び紫外線が導入されず、電 子鏡筒部 15内の部品がオゾンによって酸化される等の損傷を防ぐことができる。
[0042] なお、ステップ S12のオゾンガスの注入及びステップ S13の紫外線の照射は同時 に行ってもよい。また、ステップ S11の真空グリスの表面を広げる処理もオゾンガスの 注入及び紫外線の照射と同時に行ってもよい。
(実施例）
以下、本実施形態の荷電粒子ビーム装置を用いて、試料に付着するコンタミネー シヨンが減少した結果について説明する。ここで、形成したパターンは、ライン &スぺ ースでパターンの幅は 250nmとし、ラインとスペースの幅の比率を 1： 1とした。
[0043] まず、本実施形態の荷電粒子ビーム装置を使用して試料の観察をした。ウェハステ ージ移動部 5のネジの部分に真空グリスを 10g塗布し、本実施形態の試料の観察方 法により荷電粒子ビーム装置によって観察した。すなわち、真空グリスを塗布した後、 荷電粒子ビーム装置の試料室 16内にオゾンを注入し紫外線を照射した。それと同時 にウェハステージ 6を連続して移動させ、真空グリスが一様に広がるようにした。この 操作を約 400時間続けた。
[0044] その後、以下に示す手順で試料の観察をした。荷電粒子ビーム装置の観察倍率を 上げて、 1 m X 1 mの範囲に電子ビームが照射されるようにした後、 2 m X 2 mの観察倍率で試料を観察した。図 5 (a)は試料へのコンタミネーシヨンの付着が少 ない様子を示した説明図であり、図 6 (a)は観察結果の SEM(Scanning Electron Micr oscope)像である。電子ビームは、図 5 (a)の破線 51の内部に照射した力 コンタミネ ーシヨンはほとんど付着して 、なかった。図 6 (a)の SEM像力もも分力るように、試料 上にコンタミネーシヨンはほとんど発生していないことが確認された。
[0045] 次に、ウェハステージ移動部 5のネジの部分に真空グリスを lg塗布し、荷電粒子ビ ーム装置の試料室 16内にオゾンの注入及び紫外線の照射をしないで試料の観察を した。試料の観察は、荷電粒子ビーム装置の観察倍率を上げて、 l ^ m X l ^ mの範 囲に電子ビームが照射されるようにした後、 2 mX 2 mの観察倍率で試料を観察 した。図 5 (b)は、試料にコンタミネーシヨンが付着した様子を示す説明図であり、図 6 (b)はその観察結果の SEM像である。電子ビームを、図 5 (b)の破線 52の内部に照 射した結果、破線 52内に Cの付着によるコンタミネーシヨンが発生した。また、コンタミ ネーシヨンの付着により、線幅 53が図 5 (a)と比べて広くなつている。図 6 (b)の SEM 像からも分力るように試料にコンタミネーシヨンが付着して 、ることが確認された。
[0046] この後、再び試料室 16内にオゾンを注入し紫外線を照射する等の本実施形態の 処理を行うことにより、試料上にコンタミネーシヨンが発生しな 、ことを確認して 、る。
[0047] 以上説明したように、本実施形態の荷電粒子ビーム装置のコンタミネーシヨンの除 去方法及び試料の観察方法では、荷電粒子ビーム装置の試料室 16内に、直接、ォ ゾンガスを注入し紫外線を照射して 、る。それと同時に試料室 16内に存在する真空 グリスを攪拌する操作をしている。これらの操作を所定の時間、例えば、使用している 真空グリスの量に応じた期間だけ行うことにより、試料上に例えば C等のコンタミネー シヨンの付着を抑制することが可能となる。
[0048] また、試料室 16と電子鏡筒部 15との間に開閉可能な遮蔽板 17を設け、遮蔽板 17 を閉じて試料室 16内だけをオゾンガスと紫外線照射により洗浄するようにしている。こ れにより、効率良く試料室 16内のコンタミネーシヨンを除去して、コンタミネーシヨンの 付着のない試料の観察を行うことが可能となる。さらに、電子鏡筒部 15にはオゾンガ ス及び紫外線が導入されな 、ため、電子鏡筒部 15内の部品がオゾンによって酸ィ匕さ れる等の損傷を防ぐことができる。
[0049] さらに、本実施形態のコンタミネーシヨンの除去方法を使用すると、従来の方法より も 100倍程度速くコンタミネーシヨンを発生しない状態にできることが確認された。ま た、従来は線幅の測定をするとコンタミネーシヨンが lnm程度試料に付着していた。 これに対し、本実施形態の荷電粒子ビーム装置を使用して測定すると、コンタミネー シヨンが 0. 03nm程度しか付着しな!、ことも確認された。
図面の簡単な説明
圆 1]電子ビームの照射によりパターンの幅が増大する様子を示す図である。
圆 2]本発明の実施形態で使用される荷電粒子ビーム装置の構成図である。
[図 3]本発明のコンタミネーシヨンが抑制される原理を説明する図である。
圆 4]本発明の試料の観察方法を示すフローチャートである。
[図 5]図 5 (a)は、試料上にコンタミネーシヨンが付着しない様子を示す図である。図 5 (b)は、試料上にコンタミネーシヨンが付着する様子を示す図である。
[図 6]図 6 (a)は、図 5 (a)に対応する SEM像である。図 6 (b)は、図 5 (b)に対応する SEM像である。

Claims

請求の範囲
[1] 電子ビームを試料の表面に照射する電子銃と、
試料を載置するウェハステージと、
ウェハステージを移動するウェハステージ移動手段と、
前記ウェハステージが収納されている試料室内に、直接、オゾンガスを注入するォ ゾンガス注入手段と、
前記試料室内に、直接、紫外線を照射する紫外線照射手段と、
前記電子銃が収納されているコラムと前記試料室との間に開閉可能な遮蔽手段と を有することを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
[2] 更に、前記オゾンガスの注入及び紫外線の照射を前記オゾンガス注入手段及び紫 外線照射手段に所定の時間継続して同時に行わせる制御手段を有することを特徴と する請求項 1に記載の荷電粒子ビーム装置。
[3] 前記制御手段は、前記オゾンガスの注入及び紫外線の照射と同時に、前記ウェハ ステージを連続して移動させることを特徴とする請求項 2に記載の荷電粒子ビーム装 置。
[4] 荷電粒子ビーム装置のコラムとウェハステージが収納されて 、る試料室との間を閉 じるステップと、
前記試料室内にオゾンガスを注入するステップと、
前記試料室内に紫外線を照射するステップと、
前記紫外線の照射を停止するステップと、
前記オゾンガスの注入を停止するステップと、
を含むことを特徴とするコンタミネーシヨンの除去方法。
[5] 前記オゾンガスの注入と紫外線の照射は同時に所定の時間行うことを特徴とする請 求項 4に記載のコンタミネーションの除去方法。
[6] 前記オゾンガスの注入と紫外線の照射をするときに、前記ウェハステージを連続し て移動させることを特徴とする請求項 5に記載のコンタミネーシヨンの除去方法。
[7] 試料室内のウェハステージに載置された試料の表面を観察する試料観察方法で あって、 コラムと前記試料室との間を閉じるステップと、
前記試料室内にオゾンガスを注入するステップと、
前記試料室内に紫外線を照射するステップと、
前記紫外線の照射を停止するステップと、
前記オゾンガスの注入を停止するステップと、
前記コラムと試料室との間を開くステップと、
前記試料上に電子ビームを照射して前記試料上の表面の画像を生成するステップ と
を含むことを特徴とする試料観察方法。
[8] 前記オゾンガスの注入と紫外線の照射は同時に所定の時間行うことを特徴とする請 求項 7に記載の試料観察方法。
[9] 前記オゾンガスの注入と紫外線の照射をするときに前記ウェハステージを連続して 移動させることを特徴とする請求項 8に記載の試料観察方法。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62160455U (ja) * 1986-03-31 1987-10-12
JPH05135725A (ja) * 1991-11-07 1993-06-01 Jeol Ltd 荷電粒子ビーム装置における有機ガス分子の除去方法
JPH05258701A (ja) * 1992-03-16 1993-10-08 Hitachi Ltd 電子線装置
JPH06267486A (ja) * 1993-03-17 1994-09-22 Toshiba Corp 荷電ビーム装置
JP2000123776A (ja) * 1998-10-19 2000-04-28 Toshiba Corp 電子ビーム描画装置
JP2001015057A (ja) * 1999-06-30 2001-01-19 Jeol Ltd 荷電粒子線装置および荷電粒子線装置用試料供給方法
JP2001242107A (ja) * 2000-03-01 2001-09-07 Nippon Steel Corp 表面分析用試料の処理方法、表面分析方法、処理装置及び表面分析装置
JP2001325912A (ja) * 2000-05-16 2001-11-22 Hitachi Ltd 電子ビーム検査装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62160455U (ja) * 1986-03-31 1987-10-12
JPH05135725A (ja) * 1991-11-07 1993-06-01 Jeol Ltd 荷電粒子ビーム装置における有機ガス分子の除去方法
JPH05258701A (ja) * 1992-03-16 1993-10-08 Hitachi Ltd 電子線装置
JPH06267486A (ja) * 1993-03-17 1994-09-22 Toshiba Corp 荷電ビーム装置
JP2000123776A (ja) * 1998-10-19 2000-04-28 Toshiba Corp 電子ビーム描画装置
JP2001015057A (ja) * 1999-06-30 2001-01-19 Jeol Ltd 荷電粒子線装置および荷電粒子線装置用試料供給方法
JP2001242107A (ja) * 2000-03-01 2001-09-07 Nippon Steel Corp 表面分析用試料の処理方法、表面分析方法、処理装置及び表面分析装置
JP2001325912A (ja) * 2000-05-16 2001-11-22 Hitachi Ltd 電子ビーム検査装置

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