(57)【要約】  本発明は、真空バルブのような遮蔽部材の開放状態であっても、外部の電磁波の影響を抑制する荷電粒子線装置の提供を目的とする。上記目的を達成するために、真空チャンバを備えた荷電粒子線装置において、前記真空チャンバは試料搬送経路を包囲する開口部を有し、前記真空チャンバと、大気側に配置された導電部材間を導通すると共に、前記開口部を包囲する導電材を備えた荷電粒子線装置を提案する。本発明によれば搬送経路を経由した試料室への電磁波の到達を抑制することが可能となる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバを備えた荷電粒子線装置において、前記真空チャンバは試料搬送経路を包囲する開口部を有し、前記真空チャンバと、大気側に配置された導電部材間を導通すると共に、前記開口部を包囲する導電材を備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記真空チャンバは予備排気室であることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記予備排気室は、当該予備排気室内空間と前記大気との間の空間を遮断する真空バルブを有し、前記荷電粒子線装置の試料室内に試料が位置する間に、当該真空バルブを開放、及び／又は閉鎖する制御装置を備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記導電材は、複数の帯状の導電性テープであって、前記真空チャンバの大気側の開口を形成する４つの辺ごとに設けられることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記複数の導電性テープ間の間隔は、遮蔽する電磁波の周波数帯に応じて設定されることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項６】
請求項１において、
前記導電体は、複数の開口が設けられたシート、或いはメッシュであることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記複数の開口は、遮蔽する電磁波の周波数帯域に応じて設定されることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項８】
請求項６において、
前記メッシュの開口部の外周部長さは、遮断する電磁波の周波数帯域に応じて設定されることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項９】
真空チャンバを備えた荷電粒子線装置において、前記真空チャンバは試料搬送経路を包囲する開口部を有し、前記真空チャンバと、大気側に配置された導電部材との間は、複数の開口が設けられた導電性シート、導電性メッシュ、或いは複数の導電性テープによって接続されることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１０】
請求項９において、
前記真空チャンバは予備排気室であることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記予備排気室は、当該予備排気室内空間と前記大気との間の空間を遮断する真空バルブを有し、前記荷電粒子線装置の試料室内に試料が位置する間に、当該真空バルブを開放、及び／又は閉鎖する制御装置を備えた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、荷電粒子線装置内への電波等の侵入を抑制するためのシールド構造を備えた荷電粒子線装置に係り、特に試料に対する荷電粒子ビームの照射と、試料交換が並行して行われる荷電粒子線装置において、電波等の侵入を効果的に抑制するシールド構造を備えた荷電粒子線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子線を用いた半導体製造装置、または測定、検査装置（以下、半導体製造検査装置という。）は、製造ラインにおける磁場波の影響を受けた場合に、取得した試料画像にゆがみが生じる。この結果、測定値に誤差が発生する、または測定が不可能となる。特に半導体の製造ラインにおいては、隣接された装置から漏洩する電磁場、または、装置を自動化運転する際に生じる電磁場が、電子線に影響するため電子線を用いた半導体製造検査装置は測定誤差を生じる場合がある。【０００３】
電磁場による電子線への影響を低減するために、特許文献１では、装置を遮蔽材で覆うことで電磁場の影響を低減している。特許文献１によると、試料を装置内に搬送する搬送口に、遮蔽材で構成されたドア上下機構を設置することにより、装置内の電磁場の漏洩、および流入を低減している。また、特許文献２では、磁場遮蔽装置の本体と扉との隙間に電気的、または磁気的に接続する部材で隙間なく密封し、遮蔽効果が高い磁場遮蔽装置を構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３０６９７１号公報（対応米国特許ＵＳＰ６，８００，８０３）
【特許文献２】特開２００６−３４０９３６号公報（対応米国特許ＵＳＰ７，５２８，６０２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１には、試料の搬送経路と、外部雰囲気との間に電磁波遮蔽板を配置することによって、電磁波の外部への漏洩を防止する手法が開示されている。また、特許文献２には、外部磁場を遮蔽すべく、磁場遮蔽扉を設けた磁場計測装置が開示されている。【０００６】
一方、半導体ウェハー等を測定、或いは検査する電子顕微鏡装置に代表される荷電粒子線装置おいては、処理時間を短縮するために、荷電粒子ビームを用いた処理中に、次に処理する試料を装置内に導入する処理が行われている。このような処理を行う荷電粒子線装置の場合、荷電粒子ビーム照射中に、試料の搬送経路を確保するために、真空室と大気空間との間に設けられた遮蔽部材（例えば真空バルブ）を開放する必要がある。このことから、荷電粒子線装置の試料の搬送経路を常時遮蔽部材等で覆うことは困難である。よって、遮蔽部材が搬送経路外に位置する場合であっても、外部の電磁波の影響を抑制する手法が求められる。【０００７】
また、高スループットを実現すべく、予備排気室を備えた荷電粒子線装置は、荷電粒子ビームを照射しているときに、予備排気室と大気間に設けられた真空バルブが開放された状態と、閉じられた状態の２つの状態に置かれるため、外部の電磁波の荷電粒子ビームへの影響が変化することが考えられる。特に測定や検査の再現性が求められる荷電粒子線装置では、このようなビームへの影響の変化を抑制することが望ましい。【０００８】
以下に、試料室に試料が存在する状態で、他の試料の搬送経路を確保すべく、遮蔽部材を開閉する荷電粒子線装置において、遮蔽部材の開放状態であっても、外部の電磁波の影響を抑制することを目的とする荷電粒子線装置について説明する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための一態様として、真空チャンバを備えた荷電粒子線装置において、前記真空チャンバは試料搬送経路を包囲する開口部を有し、前記真空チャンバと、大気側に配置された導電部材間を導通すると共に、前記開口部を包囲する導電材を備えた荷電粒子線装置を提案する。【００１０】
また、上記目的を達成するための一態様として、真空チャンバを備えた荷電粒子線装置において、前記真空チャンバは試料搬送経路を包囲する開口部を有し、前記真空チャンバと、大気側に配置された導電部材間を、複数の開口が設けられた導電性シート、導電性メッシュ、或いは複数の導電性テープを用いて接続した荷電粒子線装置を提案する。
【発明の効果】
【００１１】
上記構成によれば、試料搬送経路を確保するために、真空チャンバの遮蔽部材が開放された状態であっても、搬送経路を経由した試料室への電磁波の到達を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】電子顕微鏡装置１００の構成図の例である。
【図２】電子顕微鏡装置１００における導電材の接続の例である。
【図３】電子顕微鏡装置３００の構成図の例である。
【図４】電子顕微鏡装置３００における導電材の接続の例である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に説明する実施例は、荷電粒子線装置に係り、特に試料を試料室に導入する前に、試料雰囲気を予備排気する予備排気室（真空チャンバ）を備えた荷電粒子線装置に関するものである。なお、以下の説明では荷電粒子線装置の一態様である電子顕微鏡を例に採って説明するが、集束したイオンビームを照射するイオンビーム装置等の他の荷電粒子線装置への適用も可能である。
【００１４】
予備排気室を備えた電子顕微鏡は、電子ビームを用いた測定、或いは検査中に、次に検査する半導体ウェハー（試料）を装置内へ搬送することができる。より具体的には、試料室内で測定や検査等の処理が行われている過程で、他の試料雰囲気の真空排気を予備排気室内で行うことができるため、試料室内での試料に対する処理終了後、すぐに試料室への次の試料の導入（試料交換）を行うことができる。
【００１５】
以上のように、予備排気室を備えた電子顕微鏡は、試料室内での処理と、予備排気を併せて行うことによって、高スループット化を実現することができるが、そのために試料処理に併せて、試料搬送経路を包囲する電子顕微鏡装置の搬送口（開口）を開く必要がある。搬送口が閉じている場合は、真空バルブ等の遮蔽材が、電磁波の発生源がある大気側と、電子ビームの被照射対象が存在する試料室との間における電磁波に対する障壁となるが、搬送口が開放されている場合、その障壁がなくなることになる。試料が搬送されている過程においては、障壁を設けることはできず、常時、遮蔽材で電子顕微鏡装置を隙間なく覆うことは困難である。
【００１６】
また、電磁波の影響を抑制すべく、試料室での処理が終了するまで、次に処理する試料を装置内に搬送しないという方法もある。この方法であれば、処理中、装置は常に遮蔽材で覆われているため、電磁場の影響を受けない。しかし、処理時間は著しく増加するため、生産性が低下する。
【００１７】
以下に説明する実施例では、高スループットと電磁波の影響の抑制の両立を実現すべく、例えば真空チャンバの試料搬送口の周縁と前記試料搬送部の導電部材との間を、導電材で接続する。この導電材は試料の移動軌道に干渉することなく設置される。
【００１８】
上記構成により、装置の搬送口を遮蔽材で隙間なく覆うことなく、電磁場の影響を低減することが可能となる。そのため、処理中の試料を装置内に搬送した場合でも、測定値等に電磁場の影響を受けずに、処理時間が増加しない装置を提供することが可能となる。
【００１９】
以下、実施例に関して図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００２０】
本実施例では、半導体ウェハーを検査する電子顕微鏡装置１００の例を説明する。図１は、半導体を検査する電子顕微鏡装置１００の構成図の例である。電子顕微鏡装置１００は、半導体ウェハーを検査する電子顕微鏡本体１０１と、電子顕微鏡本体１０１に半導体ウェハーを搬送する試料搬送部１０２と、半導体ウェハーを格納するウェハー格納ポッド１０３から構成される。【００２１】
電子顕微鏡本体１０１は、鉄、ステンレスなどの導電材１０５で覆われており、半導体ウェハーを電子顕微鏡に搬送するための搬送口１０４を有している。同様に試料搬送部１０２は、鉄、ステンレスなどの導電材で構成された接地された導電材１０６で覆われている。【００２２】
電子顕微鏡本体の導電材１０５の内部には、常時真空状態となっている真空チャンバ１０７（試料室）と、真空チャンバ１０７の上部に電子銃１０８が設置されている。真空チャンバ１０７は、真空チャンバポンプ１０９と真空チャンババルブ１１０で真空状態を維持している。大気側にあるウェハー格納ポッド１０３内の半導体ウェハーを真空チャンバ１０７内に直接搬送することはできないため、真空チャンバ１０７には、大気状態と真空状態を作り出すことが可能な真空制御チャンバ１１１（予備排気室）が隣接している。真空制御チャンバ１１１は、真空制御チャンバポンプ１１２と窒素を供給するリークバルブ１１３、そして真空制御チャンババルブ１１４を使用し、真空状態と大気圧状態を作り出している。【００２３】
ウェハー格納ポッド１０３に格納された半導体ウェハーを真空チャンバ１０６に入れる際には、試料搬送部１０２のポッドドア１１５を開き、搬送ロボット１１６が半導体ウェハーをウェハー格納ポッド１０３から取り出す。搬送ロボット１１６は搬送口１０４を経由して、半導体ウェハーを真空制御チャンバ１１１に搬送する。【００２４】
図１に例示する電子顕微鏡装置には図示しない制御装置が設けられており、当該制御装置は、電子銃１０８（電子顕微鏡鏡体）、真空チャンバポンプ１０９、真空チャンババルブ１１０、真空制御チャンバ１１２、リークバルブ１１３、真空制御チャンババルブ１１４、ポッドドア１１５、及び搬送ロボット１１６を所定条件に従って制御する。制御装置は、真空制御チャンババルブ１１４の開放、搬送ロボット１１６によるウェハー格納ポッド１０３からのウェハーの取り出し、搬送ロボット１１６によるウェハーの真空制御チャンバ１１１への搬入、真空制御チャンババルブ１１４の閉鎖、真空制御チャンバポンプ１１２による真空排気、真空チャンババルブ１１０の開放、図示しないロボットによるウェハーの真空チャンバ１０７への搬入（真空チャンバ１０７内にウェハーが存在する場合は、ウェハーの交換）、真空チャンババルブ１１０の閉鎖、電子顕微鏡鏡体と図示しない試料ステージの制御による測定処理の実行を順に行う。測定終了後は、上記工程を逆に辿ってウェハーをウェハー格納ポッド１０３に収容する。【００２５】
ここで、装置の高スループット化を実現するために、ウェハーが試料室内に存在し、測定処理（ビーム照射処理）が行われている間に、真空制御チャンババルブ１１４の開放による搬送経路の確保と、搬送ロボット１１６によるウェハーの導入、交換、或いは回収が行われるように制御装置による制御が行われるが、搬送口１０４では、外部からの電磁場１１７が電子顕微鏡本体１０１内に流入するため、電子銃１０８から照射される電子線に影響する。【００２６】
本実施例では、電磁場１１７の流入を低減するため、真空制御チャンバ１１１の開口部の周縁と試料搬送部の導電材１０６とを導電材１１８で接続する。このとき、真空制御チャンバ１１１と電子顕微鏡本体の導電材１０５と試料搬送部の導電材１０６は、それぞれアース接続される必要がある。なお、以下の実施例では、真空制御チャンバ１１１の大気側に設けられた導電部材として導電材１０６を例にとって説明するが、これに限られる事はなく、例えば搬送ロボット１１６と真空制御チャンバ１１１との間に別の接地された導電部材を設け、当該導電部材に導電材１１８を接続するようにしても良い。【００２７】
図２は、電子顕微鏡装置１００における導電材１１８の接続の例である。図２の例では、導電材として幅５０ｍｍの導電性テープ２０１を６箇所接続している。外部から流入する電磁波を低減するには、導電性テープ２０１の間隔の寸法が重要である。隣り合った導電性テープが水平方向にある場合は、図２の２０２が導電性テープの間隔寸法となる。【００２８】
一方、隣り合った導電性テープが水平方向にない場合は、図２の２０３と２０４を足した寸法が導電テープの間隔寸法とみなすことができる。例えば、２００ＭＨｚ以下の電磁波を低減する場合には、２００ＭＨｚの電磁場の波長は１．５ｍである。少なくとも導電性テープの間隔が１／４波長以下、すなわち０．３７５ｍ以下となるように導電性テープの間隔を設定する。間隔は、低減したい電磁場の波長の１／１０波長以下であればさらに望ましい。【００２９】
以上のように適正な間隔で帯状の導電材を、真空チャンバの開口部を包囲するように設置することによって、真空チャンバの開口部を直接遮蔽することなく、外部の電磁波の試料室への侵入を抑制することが可能となる。【００３０】
なお、複数の導電性テープを真空制御チャンバ１１１と試料搬送部１０２の導電材１０６に接続する代わりに、広い1枚の導電性テープで使用して接続しても構わない。【００３１】
１枚の導電性テープを使用する場合には、試料搬送部１０２がミニエンバイロメント方式であれば、複数の穴が空いている導電性テープ、またはメッシュ状の導電性テープを使用する必要がある。ミニエンバイロメント方式の試料搬送部の内部には、フィルタとファンにより高清浄度のダウンフローが流れている。ミニエンバイロメント方式の試料搬送部の導電材１０６と真空制御チャンバ１１１を１枚の導電性テープで密封すると、搬送口１０４からのダウンフローによって、開口部１０４付近に対流が発生し、異物が浮遊する。この異物が半導体ウェハーを搬送中、半導体ウェハー上の微細パターンに付着すると断線等の不具合を生じる。このため、１枚の導電性テープを使用する場合には、複数の穴が空いている導電性テープ、またはメッシュ状の導電性テープ使用する。穴の円周長さ、またはメッシュの開口部の外周長さは、低減したい電磁波の１／４波長以下にする。可能であれば、１／１０波長以下であればさらに望ましい。【００３２】
なお、帯状の導電性テープは、可撓性部材で構成することによって、試料搬送部１０２（ミニエン）と、電子顕微鏡本体との間の振動の伝播を抑制することが可能となる。その場合、導電性テープを例えば導電性の繊維（糸）を編みこむことによって作成された導電性布や、導電性部材をコーティングした薄いシート状部材等を適用すると良い。また、可撓性部材に替えて剛性の高い部材を採用する場合、当該高剛性部材と、真空チャンバ及び／又はミニエンとの間に導電性の緩衝材を介在させることによっても振動の伝播を抑制することが可能となる。【００３３】
なお、図２に例示する導電性テープは、真空チャンバの開口（試料搬送口）を構成する真空チャンバの４つの辺のそれぞれに設けられている。即ち真空チャンバの試料搬送経路を包囲するように、複数の導電性テープが設けられている。上述のように、低減したい電磁波の周波数に応じた適正なテープ間間隔が存在するが、半導体ウェハーを測定する装置では、今後益々大型化が予想される半導体ウェハー径に対応した開口が必要であり、また、半導体ウェハーを搬送するための搬送機構の通過軌道を確保するため大きさもあるため、少なくとも４つの辺のそれぞれに少なくとも１つのテープを設けることによって、テープ間間隔を狭めることが望ましい。【００３４】
また、上述の実施例にて説明した導電性部材は、電子ビームへの電磁波の影響を抑制することが可能であるが、半導体デバイス等の測定や検査を行う装置では、更に測定の再現性の向上にも寄与できる。予備排気室を備えた電子顕微鏡では、電子ビームが照射されているとき、予備排気室の大気側に設けられた真空バルブは、開放されている場合と、閉鎖されている場合がある。即ち、電磁波の影響がバルブ開放時と閉鎖時で変化する可能性があり、電磁波の存在が、測定再現性を低下させてしまう要因になる可能性がある。本願発明によれば、真空バルブの開閉に係らず、真空チャンバの開口を通過する電磁波を抑制することが可能となるため、真空バルブの開閉に伴う電磁波の変化を抑制でき、結果として測定再現性の向上に寄与することが可能となる。
【実施例２】
【００３５】
本実施例では、搬送口１０４の開口面積が大きい場合において電磁場の流入を低減する電子顕微鏡装置３００の例を説明する。搬送ロボット１１６の可動範囲が広く、多関節ロボットの場合には、干渉を防ぐために搬送口１０４を大きくする必要がある。【００３６】
図３は、電子顕微鏡装置３００の構成図の例である。図１の電子顕微鏡装置１００のうち、既に説明した図１に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。【００３７】
電子顕微鏡本体１０１は、電磁場の影響を低減するためアルミ、パーマロイ等の遮蔽材３０１で覆われている。遮蔽材３０１には、半導体ウェハーを搬送するための搬送口１０４を有する。導電材１１８は、シールド３０１と接続されている。電子顕微鏡装置３００では、搬送口１０４が大きいために、導電材１１８の長手寸法が１００ｍｍを超える。この場合には、隣り合った導電材１１８を別の導電材でつなぐことで電磁場の流入を低減することができる。【００３８】
図４は、電子顕微鏡装置３００における導電材１１８の接続の例である。図２と同様、導電材として幅５０ｍｍの導電性テープ４０１を使用する。導電性テープ４０１は真空制御チャンバ１１１とシールド３０１とを接続している。隣り合った導電性テープ４０１は、導電性テープ４０２で接続されている。このとき、シールド３０１と、真空制御チャンバ１１１と、導電性テープ４０１、４０２で囲まれる網目状の隙間４０３、４０４の外周長さを、低減したい電磁場の波長の１／４波長以下となるように接続する。可能であれば、１／１０波長以下であればさらに効果が期待できる。当然のことながら、導電性テープの数をさらに増やして、導電性テープによる網目状の隙間４０３、４０４の外周長さを調節してよい。【００３９】
導電性テープの効果を高めるため、導電性テープによる網目状の隙間の外周長さは、それぞれ異なる外周長さに設定する。これは、同じ周波数の電磁波による共振を防ぎ、電子顕微鏡への影響を低減するためである。【００４０】
以上の実施例を用いることで、真空チャンバと試料搬送部を用いた電子顕微鏡において、搬送口を遮蔽材で隙間なく覆うことなく、電磁場の影響を低減することが可能となる。
【符号の説明】
【００４１】
１００  電子顕微鏡装置
１０１  電子顕微鏡本体
１０２  試料搬送部
１０３  ウェハー格納ポッド
１０４  搬送口
１０５  電子顕微鏡本体の導電材
１０６  試料搬送部の導電材
１０７  真空チャンバ
１０８  電子銃
１０９  真空チャンバポンプ
１１０  真空チャンババルブ
１１１  真空制御チャンバ
１１２  真空制御チャンバポンプ
１１３  リークバルブ
１１４  真空制御チャンババルブ
１１５  ポッドドア
１１６  搬送ロボット
１１７  電磁場
１１８  導電材
２０１  導電性テープ
２０２  導電性テープの間隔
２０３  導電性テープの間隔
２０４  導電性テープの間隔
３００  電子顕微鏡装置
３０１  電子顕微鏡本体の遮蔽材
４０１  導電性テープ  
４０２  導電性テープ
４０３  導電性テープによる隙間
４０４  導電性テープによる隙間
【図１】
2014192379.tif 000003
【図２】
2014192379.tif 000004
【図３】
2014192379.tif 000005
【図４】
2014192379.tif 000006
【国際調査報告】
2014192379.tif 000007
2014192379.tif 000008
2014192379.tif 000009
2014192379.tif 000010