(57)【要約】【課題】電子顕微鏡などに代表される真空装置に対して、真空チャンバ内面にダメージを与えず、また真空装置外部に配置された樹脂部品を必要以上に加熱せず、真空装置内面のクリーニングしたい箇所を効率的にクリーニングする方法を提供する。【解決手段】装置内面のクリーニングしたい箇所に、波長６〜８μｍの赤外線を照射する。本発明により、加熱して脱離させたい有機物分子に直接エネルギーを与え、装置壁面の加熱を最小限に抑えたクリーニングが可能となる。その結果、クリーニング速度が増加し、装置のスループットを向上させることが可能となる。また、真空チャンバ外部に配置された樹脂材料にダメージを与えることなく真空チャンバのクリーニングを行うことが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空中に配置された試料に荷電粒子線を照射して、試料表面の凹凸形状、元素組成、原子価状態を観察および計測する装置であって
試料対向面に赤外線を照射して、当該表面に付着している物質を加熱して脱離させることを特徴とする真空装置。
【請求項２】
請求項１記載の真空装置であって、前記試料対向面が帯電制御板であることを特徴とする真空装置。
【請求項３】
請求項１記載の真空装置であって、前記試料対向面が試料交換室壁面であることを特徴とする真空装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空装置に係り、特に、半導体や液晶パネルなど電子デバイスの製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子顕微鏡をはじめとする真空装置には、非特許文献１で述べられているように、拡散ポンプや油回転ポンプなどの作動オイル、真空シール材としてのグリース、配線被覆材としてのエラストマー等の有機物材料が使用されている。これら有機物材料からは微量の有機物分子が放出されることがあり、それら有機物分子は非特許文献１で述べられているように、真空装置内に導入された試料表面に吸着し、試料を汚染する場合がある。
【０００３】
試料表面に有機物分子が付着すると、例えば、半導体デバイスやリソグラフィ用のマスク等の微細なパターンの幅の寸法を計測する測長SEM (Scanning Electron Microscope)や、それらの欠陥の詳細観察を行うレビューSEMでは、付着した有機物分子が電子線を照射した領域に堆積し、その堆積物によりパターンの形状が変化するという問題がある。また、試料表面に有機物分子が付着すると、例えば、半導体ウェハや液晶基板などの表面への成膜を行う成膜装置では、被成膜表面と新たに成膜された薄膜との間の密着力が低下するなどの問題がある。
【０００４】
上記の、試料汚染に起因する問題を解決するために、特許文献１のように、真空チャンバ内にガスを導入し、グロー放電を発生させ、グロー放電により生成されたプラズマにより真空チャンバ内をクリーニングし、試料への汚染付着を防止する方法がある。また、特許文献２のように、真空チャンバを外部から加熱して真空チャンバの内面に付着した汚染物質を脱離させる方法がある。また、特許文献３のように、真空チャンバ内面に紫外線を照射して、付着した有機物を分解する方法がある。
【０００５】
【非特許文献１】吉村長光,“マイクロ・ナノ電子ビーム装置における真空技術”,p221-238 (2003)
【非特許文献２】http://www.misuzu-industry.co.jp/steel-heater/sh07.html
【特許文献１】特開昭６０−５９６４３号公報
【特許文献２】特開平５−１３５７５２号公報
【特許文献３】特開平９−３０６８９２号公報
【特許文献４】特開平６２−４０７２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記した、真空チャンバ内で試料に汚染が付着する問題を解決するために、特許文献１のように真空チャンバを、プラズマを用いてクリーニングを行うと、特許文献４に述べられているように、真空チャンバの内面に付着した汚染物質だけでなく、真空チャンバ材料自身もスパッタリングするため、それらスパッタリングされた物質が塵埃となるという問題があった。
【０００７】
また、特許文献２のように真空チャンバを外部から加熱して真空チャンバの内面に付着した汚染物質を脱離させる方法を用いてクリーニングを行うと、真空チャンバの内面だけでなく、真空装置の外部に配置された、真空装置の機能を電気的に制御するための半導体素子などを搭載した樹脂基板や、配線被覆材料などの樹脂材料も同時に加熱されるため、それら樹脂材料の耐熱温度以上には加熱することができず、クリーニングに時間を要すると言う問題があった。
【０００８】
また、特許文献３のように真空チャンバ内面に紫外線を照射して、付着した有機物を分解する方法では、発明者らの検討の結果、真空チャンバ内面に付着した有機物分子は必ずしも分解されず、例えばパーフルオロポリエーテルと呼ばれるフッ素系高分子材料などは、さらに重合が進行するという問題があることが明らかとなった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記した真空チャンバの内面をクリーニングする従来技術の問題は、真空チャンバ内面に赤外線を照射することにより解決できる。
【００１０】
すなわち、真空チャンバ内面に赤外線を照射する方法では、真空チャンバ材料はイオンやラジカルによってスパッタリングされないため、塵埃の問題が発生しない。
【００１１】
また、真空装置の内面からエネルギーを照射するため、照射するエネルギー量を適切に制御することにより、真空装置の外部に配置された樹脂部品を必要以上に加熱することが無い。同時に、加熱したい部位に選択的に赤外線を照射することが可能となり、加熱の必要のない部位の温度上昇を最小限に押されることができる。その結果、真空チャンバ内面を希望する温度に加熱することができ、クリーニングを希望の時間内に終了することができる。
【００１２】
また、照射する波長を適切に制御することにより化学結合を切断せず真空チャンバ内面を加熱することができるため、付着している有機物分子がさらに重合するという問題が発生しない。
【００１３】
照射する赤外線の波長は、発明者らの検討の結果、炭素−炭素結合の振動ならびに炭素−水素結合の振動ならびに炭素−フッ素結合の振動による吸収波長が含まれる、６〜１０μｍが適していることが明らかとなった。すなわち、これらの結合振動の励起を介して、有機物分子に対して熱運動エネルギーが与えられることにより、真空チャンバ壁面からの脱離が促進されるものである。さらにこの波長領域は、ステンレスなどの金属材料に吸収されにくいため、真空装置の壁面を必要以上に加熱すること無く真空チャンバ内面を効率的に加熱することができる。
【００１４】
照射する赤外線の強度は、赤外線源に入力する電力によって制御することが可能で、発明者らの検討の結果、100W以上であれば真空チャンバのクリーニングが可能であることが明らかとなった。真空度が約10-6Ｐａの真空チャンバ内で、ステンレス表面に吸着したフッ素系オイル(例えばフォンブリンＹＨＶＡＣ４０／１１)が揮発して試料表面に付着する量は、100Wの赤外線源を用いることにより、600秒で1/10以下まで減少する。さらには照射する赤外線の強度は、500W以上であることが望ましく、100秒で1/10以下まで減少する。さらには照射する赤外線の強度は、800W以上であることが望ましく、50秒で1/10以下まで減少する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、加熱して脱離させたい有機物分子に直接エネルギーを与え、装置壁面の加熱を最小限に抑えたクリーニングが可能となる。その結果、クリーニング速度が増加し、装置のスループットを向上させることが可能となる。また、真空チャンバ外部に配置された樹脂材料にダメージを与えることなく真空チャンバのクリーニングを行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は、本発明の一例を示す走査型電子顕微鏡の概略を説明するための図である。電子銃室１には、電子源１１、電子光学系１２、検出器１３が配置されている。試料室２には、試料ステージ２１、試料ステージ搬送機構２２、帯電制御版２３が配置されている。赤外線源２４はここでは試料ステージ２１と連結して配置されているが、独立に配置してもよい。試料交換室３には、搬送用ロボット３１によって、ウェハカセット３２からウェハ５１が移載できるようになっている。電子銃室１と試料室２は、オリフィス１５を介して接続されている。試料室２と試料交換室３は、ゲートバルブ２５を介して接続されている。電子銃室１、試料室２、試料交換室３は、図示されていない真空ポンプによって真空排気されている。
【００１８】
ここで、赤外線源２４から輻射された赤外線が、帯電制御版２３に照射されるように、赤外線源２４を配置することにより、帯電制御版２３に付着した有機物分子を選択的に効率よく加熱することが可能となる。
【実施例２】
【００１９】
図２、３は、本発明を用いて走査型電子顕微鏡の帯電制御板を選択的にクリーニングする方法とその効果を説明するための図である。
【００２０】
赤外線源として、美鈴工業製スチールヒーターM02（以下、スチールヒーター）を使用したが、これに限定されるものではない。本スチールヒーターは、非特許文献２によれば、４〜２４μｍの広い波長範囲の赤外光を輻射する。非特許文献２では、約５．５〜約８．５μｍの波長が、樹脂加熱ならびに塗料乾燥に適していると開示されているが、これは水分子の振動を励起することによるエネルギー吸収に対応するものである。有機物分子の振動の励起については、非特許文献２には何ら開示されていないが、前記したように、発明者らの検討の結果、６〜８μｍが適しており、本スチールヒーターはこの波長範囲の赤外光を輻射する。
【００２１】
帯電制御版２３の表面に、あらかじめフォンブリンＹＨＶＡＣ４０／１１(以下、フッ素系オイル)を塗布しておき、試料室の真空度を約10-6Paに保持した。試料交換室３を経由して、清浄なシリコンウェハ５１を試料室２に導入し、一定時間放置したのち、シリコンウェハ５１の表面に付着したフッ素系オイルの量を、熱脱離ガスクロマトグラフィー−質量分析法（Thermal Desorption-Gas Chromatography- Mass Spectroscopy；  以下ＴＤ−ＧＣ−ＭＳ法）により測定した。次に、スチールヒーターを帯電制御板２３と対向させ、スチールヒーターに３８８Ｗの電力を入力し、１分間の赤外線照射を行った。その後、新たな清浄シリコンウェハを、試料交換室３を介して試料室２に導入し、一定時間放置したのち、シリコンウェハ５１の表面に付着したフッ素系オイルの量を、ＴＤ−ＧＣ−ＭＳ法により測定した。
【００２２】
図２は、揮発して試料表面に付着するフッ素系オイルの量を示したもので、２００秒で1/10以下に減少する。
【００２３】
また図３は、クリーニング効果に対する、投入電力とクリーニング時間の影響を示したもので、100Wの投入では600秒で、500Wの投入では100秒で、800Wの投入では50秒で、シリコンウェハに付着するフッ素系オイルの量は1/10以下に減少する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明を用いた走査型電子顕微鏡の概略を説明するための図である。
【図２】本発明を用いて走査型電子顕微鏡の帯電制御板を選択的にクリーニングする方法を示す図である。
【図３】本発明を用いて走査型電子顕微鏡の帯電制御板を選択的にクリーニングした結果を示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１…電子銃室、２…試料室、３…試料交換室、１１…電子源、１２…電子光学系、１３…検出器、１５…オリフィス、２１…試料ステージ、２２…試料ステージ搬送機構、２３…帯電制御版、２４…赤外線源、２５…ゲートバルブ、３１…搬送用ロボット、３２…ウェハカセット、５１…ウェハ。
【図１】
2008305685.tif 000003
【図２】
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【図３】
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