(57)【要約】  【課題】  本発明は、測定或いは検査の高スループット化と、試料移動の際の位置ずれ抑制の両立を実現する試料保持治具の提供を目的とする。  【解決手段】  本発明では、複数の試料の一端が当接する当接面５３と、当該当接面５３に複数の試料１１のそれぞれを第１の方向に押圧する第１の押圧部材１２を備えた試料保持治具であって、当該第１の押圧部材１２を支持すると共に当該第１の押圧部材１２を第１の方向に移動させる第１の支持部材５２と、当該第１の方向と直交する第２の方向に前記複数のそれぞれを押圧すると共に当該複数の試料ごとに設けられた複数の弾性部材を含む第２の押圧部材１３と、当該第２の押圧部材１３を支持すると共に当該第２の押圧部材１３を前記第２の方向に移動させる第２の支持部材５１を備えた試料保持治具を提案する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の試料の一端が当接する当接面と、当該当接面に複数の試料のそれぞれを第１の方向に押圧する第１の押圧部材を備えた試料保持治具において、
当該第１の押圧部材を支持すると共に当該第１の押圧部材を第１の方向に移動させる第１の支持部材と、当該第１の方向と直交する第２の方向に前記複数のそれぞれを押圧すると共に当該複数の試料ごとに設けられた複数の弾性部材を含む第２の押圧部材と、当該第２の押圧部材を支持すると共に当該第２の押圧部材を前記第２の方向に移動させる第２の支持部材を備えたことを特徴とする試料保持治具。
【請求項２】
請求項１において、
前記複数の試料と、前記第２の押圧部材は、前記第２の方向に沿って、交互に配置されることを特徴とする試料保持治具。
【請求項３】
請求項１において、
前記複数の試料を前記第１の方向と第２の方向に直交する第３の方向から押圧する第３の押圧部材を備えたことを特徴とする試料保持治具。
【請求項４】
請求項１において、
前記第１の押圧部材は前記第１の支持部材より上方で前記複数の試料を押圧すると共に、前記第２の押圧部材は前記第２の支持部材より上方で前記複数の試料を押圧するように、当該第１の押圧部材と第２の押圧部材が構成されていることを特徴とする試料保持治具。
【請求項５】
請求項１において、
前記複数の第２の押圧部材は、前記第２の支持部材に設置されると共に、当該第２の支持部材の前記第２の方向の移動に伴って、前記複数の試料を押圧することを特徴とする試料保持治具。
【請求項６】
請求項５において、
前記複数の第２の押圧部材の弾性部材は、前記試料への押圧に伴って弾性変形することを特徴とする試料保持治具。
【請求項７】
複数の試料の一端が当接する当接面と、当該当接面に複数の試料のそれぞれを第１の方向に押圧する第１の押圧部材を備えた試料保持治具と、当該試料保持治具を搬送する搬送機構と、当該搬送機構によって搬送された試料保持治具に保持された試料にビームを照射するためのカラムが設けられた試料観察室を備えた荷電粒子線装置において、
前記試料保持治具は、前記第１の押圧部材を支持すると共に当該第１の押圧部材を第１の方向に移動させる第１の支持部材と、当該第１の方向と直交する第２の方向に前記複数のそれぞれを押圧すると共に当該複数の試料ごとに設けられた複数の弾性部材を含む第２の押圧部材と、当該第２の押圧部材を支持すると共に当該第２の押圧部材を前記第２の方向に移動させる第２の支持部材を備えていることを特徴とする荷電粒子線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料を保持する試料保持治具、及び当該試料保持治具に保持された試料に荷電粒子ビームを照射する荷電粒子線装置に係り、特に細長い試料を保持するのに好適な試料保持治具、及び荷電粒子線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＥＭ）に代表される荷電粒子線装置は、微細な対象物の測定、検査、観察、加工等を可能とする装置である。走査電子顕微鏡の観察対象を保持する試料ホルダが特許文献１に開示されている。特許文献１には、細長い試料を保持する試料ホルダが開示されている。具体的には特許文献１には、複数の細長い試料を収容する収容溝と、当該収容溝に収容された試料の長手方向の端部より当該試料を押圧する押圧ばねを備えた試料ホルダが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１４４２４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
昨今、ハードディスク磁気記録装置に用いられる磁気ヘッドをＳＥＭによって、測定、検査する試みが検討されている。ハードディスク磁気記録装置は価格競争が激しく、製造コストの引き下げは事業上きわめて重要である。したがって、磁気ヘッドの寸法測定工程において、高速で高精度な寸法測定が必要とされている。磁気ヘッドの測定は、複数のヘッド素子が連なったローバーを切り出し、切り出したローバーを試料ホルダに適正にセットすることができれば、高精度な測定を行うことができる。さらに、ＳＥＭは試料室を真空排気する必要があるため、複数のローバーを一時に測定することができれば、真空排気、大気開放等の時間を抑制することができ、結果として装置の高スループット化を実現することができる。
【０００５】
一方、昨今の更なる測定装置に対する高スループット化の要求のために、試料を移動するために試料ステージを高速化すると、移動、加速の際に試料に衝撃がかかり、寸法計測を行うべき位置がずれてしまい、測定時間が長時間に及ぶ可能性があることが、発明者らの検討によって明らかになった。特許文献１に開示された試料ホルダによれば、一時に複数の試料を同時に試料室に導入することによる高スループット化を実現できるものの、移動の際に位置ずれが発生する可能性がある。これは、例えばローバーを測定対象としたときに、ローバーの切り出し方によっては、大きさにばらつきが生じてしまう可能性があるのに対し、画一的に形成された収容溝は、ばらつきの可能性があるローバーの溝の幅方向の動きを規制するに十分とは言えず、またばらつきの程度によっては位置ずれの程度も変化してしまうことによる。
【０００６】
以下に、測定或いは検査の高スループット化と、試料移動の際の位置ずれ抑制の両立を実現することを目的とする試料保持治具、及び荷電粒子線装置を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための一態様として、複数の試料の一端が当接する当接面と、当該当接面に複数の試料のそれぞれを第１の方向に押圧する第１の押圧部材を備えた試料保持治具であって、当該第１の押圧部材を支持すると共に当該第１の押圧部材を第１の方向に移動させる第１の支持部材と、当該第１の方向と直交する第２の方向に前記複数のそれぞれを押圧すると共に当該複数の試料ごとに設けられた複数の弾性部材を含む第２の押圧部材と、当該第２の押圧部材を支持すると共に当該第２の押圧部材を前記第２の方向に移動させる第２の支持部材を備えた試料保持治具を提案する。
【０００８】
また、上記第１の押圧部材は第１の支持部材より上方で前記試料を押圧すると共に、当該第２の押圧部材は前記第２の支持部材より上方で前記試料を押圧する試料保持治具を提案する。
【発明の効果】
【０００９】
上記構成によれば複数の細長い試料であっても、長手方向及び幅方向に保持することが可能となるため、測定或いは検査の高スループット化と、試料移動の際の位置ずれの両立を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ＳＥＭの概略構成図（上面図）。
【図２】ＳＥＭの概略構成図（側面図）。
【図３】試料保持治具の概略構成図。
【図４】試料保持治具に含まれる試料保持部品の概略図。
【図５】試料保持治具の試料保持部品による試料保持方向を説明する図。
【図６】試料保持部品の動作を説明する図。
【図７】試料保持部品の動作を説明する図。
【図８】複数の長手試料の幅方向から試料を同時に押圧する押圧部材と、当該複数の押圧部材を一度に動作させる支持部材の一例を示す図。
【図９】複数の長手試料の長手方向から試料を同時に押圧する押圧部材と、当該複数の押圧部材を一度に動作させる支持部材の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に説明する実施例は、複数の微小な試料を高速で観察・計測する装置における試料固定、搬送するための治具に関するものであり、特にハードディスク磁気記録装置の磁気ヘッド製造工程における外観検査や測定を行うための走査電子顕微鏡に関するものである。
【００１２】
ナノレベルまで微細化が進む最先端半導体技術、ハードディスク磁気記録装置の開発や生産において、パターンの形状や線幅の寸法を計測する測長ＳＥＭ（ＣＤ−ＳＥＭ：Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ  ＳＥＭ）を用いて寸法計測を行う必要性が高まりつつある。
【００１３】
測長ＳＥＭを用いた寸法計測においては、高速計測を行うために、真空試料室内において試料に移動の衝撃がかかる。しかし、高速移動に対して、寸法計測を行う試料の位置がずれてしまうと、目標としているパターンに対して計測視野がずれてしまい、撮像することできなくなってしまう。
【００１４】
また、試料を真空試料室へ搬送する際には、試料室を大気解放するために、複数の試料を寸法観察する際に時間がかかってしまう。そこで、1度の搬送で複数本の試料を搬送する方法があるが、1度に複数本の試料を治具に配置する手間や時間を必要とする。
【００１５】
また、同時に試料を保持するためには、試料の既定寸法からのばらつきの影響を受けない力で、試料を保持する必要があるが、試料を保持する力により、そりが発生してしまうと再現よく撮像が行えない。
【００１６】
以下に、複数本の試料を同時にかつ均一な力で再現性のある位置に保持する構造を備えた治具について、図面を用いて具体的に説明する。
【００１７】
本実施例では、試料に対して三方向からの押圧力によって試料を保持する試料保持治具の採用によって、寸法観察時の高速移動に対しての試料の位置ずれや浮き上がりを抑制する。また、複数の試料保持部位を持つ部品自身の移動により、同時試料を固定する構造で、さらに、試料を保持する部位に、独立に弾性を持たせることで既定の力を試料のサイズのばらつきに影響を受けずに、複数本の試料を既定の力で保持するための機構を提案する。
【００１８】
上記のような構造を要することにより、試料を保持する工程は、三つ保持部品がそれぞれ一方向に移動することで複数本の試料を同時に保持できるので、試料の配置の時間や搬送に要する時間を短縮できる。また、一度に保持する試料の本数に関わらず、各試料への保持力を既定の力に保つことができる。
【００１９】
以下に、半導体製造・検査現場におけるフォトマスクやウェハ上のパターンを測長するための電子顕微鏡について、図面を用いて説明する。半導体製造で使用されるフォトマスクやフォトマスクを使用して作製されるウェハは、昨今の高集積化に伴い、形成されるパターンの微細化が進んでいる。これらのパターンを測定するために、パターンの寸法を測定するいわゆるＣＤ−ＳＥＭが使用されている。このＣＤ−ＳＥＭを使用して寸法観察を行う。
【００２０】
図１，図２は、半導体デバイス測定，検査用のＳＥＭの概要を説明する図である。特に図１，図２は半導体デバイス測定，検査用ＳＥＭの一種である、パターンの寸法測定用のＣＤ−ＳＥＭを例示している。試料観察室３は、観察される試料保持治具８を電子銃と電子光学系から構成されるカラム２の直下に正確に移動するステージを備えている。カラム２には、試料保持治具８上の試料１１からの二次電子信号を検出する検出器があり、二次電子信号を制御装置に送っている。
【００２１】
試料観察室３の前段には試料を高真空の観察に高速に搬送するために大気から真空状態にするためのロードロック室４があり、試料観察室３および外気とそれぞれゲート弁で仕切られている。また、ロードロック室４と試料観察室３には排気装置が接続されており、それぞれの室内を電子線が通過できるのに十分な高真空に保持している。
【００２２】
ロードロック室４に試料保持治具８を搬送する機構はロードポート７とストッカ５，搬送ロボット６を備えている。搬送動作を含めた上記各構成要素は、コンピュータを内蔵した制御部９により制御され、オペレータはマウスやキーボード、表示装置であるＬＣＤディスプレイ画面上のボタンといったユーザーインターフェースを使って搬送動作の指示を出す。ロードロック室４と、ロードポート７及びストッカ５との間には、内部が与圧され、清浄状態が保たれたミニエン１が設けられている。試料保持治具８の搬送時は、当該試料保持治具８はミニエン１内部の清浄空間を通過することになる。
【００２３】
図３は、試料保持治具８の概略図を説明する図である。試料１１は、保持部品Ａ１０の当接面５３に当接され、保持部品Ｂ１２、保持部品Ｃ１３、保持部品Ｄ１４の三方向から保持されている。
【００２４】
図３は２列、計２０本の試料１１を保持するための保持部を備えた保持治具の一例を示す図であり、左側は試料１１をＺ方向（紙面垂直方向）から押圧する保持部品Ｄ１４を取り付けた状態であり、右側は他の保持部品の説明のために、保持部品Ｄ１４を取り外した状態を例示している。
【００２５】
図４は三種の保持部品の概略図である。保持部品１２と保持部品Ｂ１３は、試料１１を保持する部分が複数備えられており、部品自身がスライドすることで試料１１を保持する。保持部は弾性をもち、複数本の試料１１を均一な力で保持する（押圧する）構造を有する。保持部品Ｄ１４は試料１１を上面から固定する。保持部品Ｄ１４を固定することで複数備えられている保持部が弾性をもち複数本の試料１１を均一な力で保持する構造を有する。
【００２６】
図５は、試料保持治具と各押圧部材の押圧方向の関係を示す図である。試料１１は、第１の押圧部材である保持部品Ｂ１２により、Ｘ方向から押圧されている。また、第２の押圧部材である保持部品Ｃ１３により、Ｙ方向から押圧されている。保持部材Ｃ１３をＹ方向に押圧する支持部材５１には図示しないガイドが設けられ、Ｘ方向、Ｚ方向への移動が規制された状態でＹ方向への移動を行うように構成されている。更に、支持部材５１には図８に例示するように複数の保持部品Ｃ１３が設けられており、支持部材５１の矢印方向への移動によって、全て（本例の場合２０個）の保持部品Ｃ１３が移動できるようになっている。また、保持部材Ｃ１２をＸ方向に押圧する支持部材５２には図示しないガイドが設けられ、Ｙ方向、Ｚ方向への移動が規制された状態でＸ方向への移動を行うように構成されている。更に、支持部材５２には図９に例示するように、複数の保持部品Ｃ１２が設けられており、支持部材５２の移動によって、全て（本例の場合１０個）の保持部品Ｂ１２が移動できるようになっている。
【００２７】
試料１１の長手方向端部を押圧する保持部品Ｂ１２はＬ字型に形成され、支持部材５２より上方の押圧部５３にて試料１１を押圧するように構成されている。これは保持部品Ｃ１３も同様である。このように、試料１１を試料保持治具の底部から浮かせて保持するように構成することによって、支持部材５１とその移動可能領域を確保することが可能となり、全ての試料１１についてＸ方向とＹ方向からの押圧支持が可能となる。また、試料１１の長手方向の一旦を保持部品Ｂ１２で押圧し、試料１１の中央を保持部品Ｃ１３で押圧し、且つ試料１１の長手方向の他端を保持部品Ｄ１４で押圧することによって、各保持部品を限られたスペースの中に無理なく配置しつつ、３方向（保持部品Ｄ１４はＺ方向）からの押圧保持を行うことが可能となる。図５では、一つの試料と、その保持部品が選択的に図示されているが、上述したように、１つの試料に対して各押圧部材が設けられている。
【００２８】
図６および図７は、試料の保持方法を説明している。保持部品Ｂ１２および保持部品Ｃ１３は、保持位置から十分な距離に支点を持たせることで、弾性を持たせており、それにより試料１１の長さおよび幅にばらつきがあったとしても一つ一つに均一な力をかける構造となっている。また、保持部品Ｄ１４も、弾性を持っており試料の厚みにばらつきがあったとしても十分に試料１１を保持できる力を有している構造である。
【００２９】
図６に例示するような保持部品Ｃ１３を、試料１１と保持部品Ｃ１３がＹ方向から見て交互に配置されるように、設置することによって、全ての試料１１を支持部材５１の押圧力によらず、実質的に均一な力をかけることが可能となる。
【符号の説明】
【００３０】
１  ミニエン
２  カラム
３  試料観察室
４  ロードロック室
５  ストッカ
６  搬送ロボット
７  ロードポート
８  試料保持治具
９  制御部
１０  保持部品Ａ
１１  試料
１２  保持部品Ｂ
１３  保持部品Ｃ
１４  保持部品Ｄ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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