(57)【要約】【課題】ウェハ等のインライン自動検査工程に設置された走査型プローブ顕微鏡の除電器でウェハ等の除電を行う際、除電器による除電時間をできるだけ短くし、電極針やＸ線のメンテナンス時間を長くし、部品交換のサイクルを長くすることができる走査型プローブ顕微鏡における試料除電器の制御方法を提供する。【解決手段】走査型プローブ顕微鏡における除電器の制御方法は、カンチレバー２１の先端に探針２０を設け、この探針を試料１２に対して接近させて、試料表面の情報を得る測定ユニット１と、試料の帯電を除去するための除電器３０１とを備える走査型プローブ顕微鏡に適用され、装置全体の運転の開始タイミングに合わせて除電器３０１を動作させる。より具体的にはシグナル灯４０１の点灯タイミングで除電器３０１を動作させる。【選択図】図４
2008058070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カンチレバーの先端に探針を設け、この探針を試料に対して接近させて、試料表面の情報を得る測定ユニットと、前記試料の帯電を除去するための除電器とを備える走査型プローブ顕微鏡に適用される試料除電器の制御方法であり、
装置全体の運転の開始タイミングに合わせて前記除電器を動作させることを特徴とする走査型プローブ顕微鏡における試料除電器の制御方法。
【請求項２】
シグナル灯の点灯タイミングで前記除電器を動作させることを特徴とする請求項１記載の走査型プローブ顕微鏡における試料除電器の制御方法。
【請求項３】
前記シグナル灯のオン・オフさせるシグナル点灯信号を用いて、前記シグナル点灯信号がオン状態の時に前記除電器を動作させ、前記シグナル点灯信号がオフ状態の時に前記除電器を停止させることを特徴とする請求項２記載の走査型プローブ顕微鏡における試料除電器の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は走査型プローブ顕微鏡における試料除電器の制御方法に関し、特に、試料の帯電を除去する除電器を効率よく動作させる走査型プローブ顕微鏡における試料除電器の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査型プローブ顕微鏡は、従来、原子のサイズの微細な対象物を観察できる測定分解能を有する測定装置として知られる。近年、走査型プローブ顕微鏡は、半導体デバイスが作られた基板やウェハの表面の微細な凹凸形状の測定など各種の分野に適用されている。測定に利用する検出物理量に応じて各種のタイプの走査型プローブ顕微鏡がある。例えばトンネル電流を利用する走査型トンネル顕微鏡、原子間力を利用する原子間力顕微鏡、磁気力を利用する磁気力顕微鏡等があり、それらの応用範囲も拡大しつつある。
【０００３】
上記のうち原子間力顕微鏡は、試料表面の微細な凹凸形状を高分解能で検出するのに適し、半導体基板、ディスクなどの分野で実績を上げている。最近ではインライン自動検査工程の用途でも使用されてきている。
【０００４】
原子間力顕微鏡は、基本的な構成として、原子間力顕微鏡の原理に基づく測定装置部分を備える。通常、圧電素子を利用して形成されたトライポッド型あるいはチューブ型のＸＹＺ微動機構を備え、このＸＹＺ微動機構の下端に、先端に探針が形成されたカンチレバーが取り付けられている。探針の先端は試料の表面に対向している。上記カンチレバーに対して例えば光てこ式光学検出装置が配備される。すなわち、カンチレバーの上方に配置されたレーザ光源（レーザ発振器）から出射されたレーザ光がカンチレバーの背面で反射され、光検出器より検出される。カンチレバーにおいて捩れや撓みが生じると、光検出器におけるレーザ光の入射位置が変化する。従って探針およびカンチレバーで変位が生じると、光検出器から出力される検出信号で当該変位の方向および量を検出できる。上記の原子間力顕微鏡の構成について、制御系として、通常、比較器、制御器が設けられる。比較器は、光検出器から出力される検出電圧信号と基準電圧とを比較し、その偏差信号を出力する。制御器は、当該偏差信号が０になるように制御信号を生成し、この制御信号をＸＹＺ微動機構内のＺ微動機構に与える。こうして、試料と探針の間の距離を一定に保持するフィードバックサーボ制御系が形成される。上記の構成によって探針を試料表面の微細凹凸に追従させながら走査し、その形状を測定することができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
原子間力顕微鏡が発明された当時は、その高分解能性を利用してｎｍ（ナノメートル）以下のオーダの表面微細形状の測定が中心課題であった。しかしながら、現在では、走査型プローブ顕微鏡は半導体デバイスのインライン製作装置の途中の段階で検査を行うインライン自動検査までその使用範囲が拡大してきている。このような状況になると、実際の検査工程では、基板またはウェハの表面を所定の間隔毎に検査することが要求される。そのために、基板またはウェハの表面を迅速に検出する自動測定も求められつつある。また、実際の検査工程の前には、種々の工程があり、それらの工程において処理された基板またはウェハ等の試料が帯電することがある。
【０００６】
一般に、原子間力顕微鏡では、観察対象である試料が帯電している場合、カンチレバーが帯電した試料から静電気による引力（または斥力）を受け、試料に接近できなくなり、測定不能状態に陥ることが知られている。このような試料の帯電は上記のごときインライン自動検査ではその前段の工程での接触摩擦等で生じやすい現象である。例えばスクラブ洗浄工程の直後はウェーハが帯電している場合が多い。
【０００７】
一般に、試料の帯電は、除電器または除電装置（帯電除去装置）に試料を暴露することで除電できることが知られている。そのため、従来の原子間力顕微鏡では、装置内外に除電装置が備えられ、検査前に試料の除電を行う（特許文献２）。しかしながら、試料の除電が不十分な状態で無理にカンチレバーの先端の探針を接近させると、探針と試料の最初の接触時に探針と試料との間でマイクロスパーク（微小な火花）が発生し、探針が損傷し、測定が不能になったり、あるいは測定ができたとしても測定データにノイズを生じる可能性が高い。それ故、原子間力顕微鏡では、試料の帯電量が大きい場合には探針を接近させられず、測定が中断されたり、あるいは無理に接近させると探針が損傷するという問題があった。
【０００８】
そこで本出願人は、先に、試料の帯電量が大きい場合に測定の中断を防止しまたは探針の損傷を防止するため、試料の帯電を正確に除去できる走査型プローブ顕微鏡の装置を提案した（特許文献３）。
【特許文献１】特許第３３６４５３１号公報
【特許文献２】特開２０００−１７１４７１号公報（例えば段落００４６）
【特許文献３】特開２００５−１９５５４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
半導体デバイスのインライン製作装置に設置された走査型プローブ顕微鏡の装置で、従来、除電器の立ち上げは走査型プローブ顕微鏡を立ち上げた時に同時に行い、除電器の立ち下げは走査型プローブ顕微鏡の終了と同時に行うことが多かった。つまり、インラインで使っている装置では、終日、装置が動作しているので、除電器も終日立ち上がり除電状態に維持される。換言すると、インライン製作装置で走査型プローブ顕微鏡の装置に電源を入れると、除電器も除電状態に継続的に維持される。
【００１０】
除電器を長時間使用すると、除電効果は低下するので、定期的に装置のメンテナンスや部品交換が必要となる。例えば使い方によって差があるものの、電極針に電圧をかける装置タイプでは、おおむね３週間ごとに電極針の清掃が必要となり、電極針の交換は一年ごとに必要となる。Ｘ線を利用する装置タイプでは、１０００時間で部品の交換が必要となる。さらにＸ線を利用する装置では、交換部品が高価であり、さらに人体や環境に影響を及ぼす危険があるために処置も難しくなるという問題が生じる。
【００１１】
本発明の目的は、上記の課題に鑑み、ウェハ等のインライン自動検査工程に設置された走査型プローブ顕微鏡の除電器でウェハ等の除電を行う際、除電器による除電時間をできるだけ短くし、電極針やＸ線のメンテナンス時間を長くし、部品交換のサイクルを長くすることができる走査型プローブ顕微鏡における試料除電器の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る走査型プローブ顕微鏡における試料除電器の制御方法は、上記目的を達成するために、次のように構成される。
【００１３】
第１の走査型プローブ顕微鏡における試料除電器の制御方法（請求項１に対応）は、カンチレバーの先端に探針を設け、この探針を試料に対して接近させて、試料表面の情報を得る測定ユニットと、試料の帯電を除去するための除電器とを備える走査型プローブ顕微鏡に適用され、装置全体の運転の開始タイミングに合わせて除電器を動作させる方法である。
【００１４】
第２の試料除電器の制御方法は（請求項２に対応）は、上記の制御方法において、好ましくは、シグナル灯の点灯タイミングで除電器を動作させる方法である。
【００１５】
第３の試料除電器の制御方法は（請求項３に対応）は、上記の制御方法において、好ましくは、シグナル灯のオン・オフさせるシグナル点灯信号を用いて、シグナル点灯信号がオン状態の時に除電器を動作させ、シグナル点灯信号がオフ状態の時に除電器を停止させる方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ウェハ等のインライン自動検査工程に設置された走査型プローブ顕微鏡のウェハ等を除電する除電器でウェハ等の除電を行う場合において、除電器の動作または停止をシグナルの点灯タイミング等を利用して制御するようにしたため、除電器による除電動作の時間を適切に制御し、除電時間をできるだけ短くし、電極針やＸ線のメンテナンス時間を長くし、部品交換のサイクルを長くすることができ、効率のよい除電を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１〜図３に従って、本発明の実施形態に係る試料除電器の制御方法が適用される走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）を説明する。図１は走査型プローブ顕微鏡の装置全体の外観図と装置内部の概略構造の透視図を示している。この走査型プローブ顕微鏡は代表的な例として原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を想定している。
【００１９】
図１に示されるごとく、本実施形態に係る走査型プローブ顕微鏡は、測定ユニット１と搬送ユニット２から構成される。測定ユニット１は、試料ステージ１１、ＡＦＭセンサユニット３、第１制御装置３３、第２制御装置３４、表示装置３５、入力装置３６、除電器（イオナイザ）３０１および除電器制御装置３０２から成る除電装置（帯電除去装置）を備えている。また搬送ユニット２は、搬送ロボット３０３、アライナ３０４、ロードポート３０５を備えている。
【００２０】
また、例えば測定ユニット１の天井部の外側にはシグナル灯４０１が設けられている。シグナル灯４０１は例えば３色（青、赤、黄）のいずれかの色で発光するように点灯される。シグナル灯４０１の点灯状態は、走査型プローブ顕微鏡の装置本体の動作状態と連動し、走査型プローブ顕微鏡が計測動作を開始する時にこれに連動してオン信号を与えられて青色が点灯し、当該計測動作が終了する時にはオフ信号が与えられて青色が消灯するようになっている。シグナル灯４０１は、走査型プローブ顕微鏡の動作状態が遠方からも視認することができるように、従来より走査型プローブ顕微鏡に装備されている。
【００２１】
図２は、測定ユニット１の構成を示す図である。ＡＦＭセンサユニット３と除電器３０１の下方には試料ステージ１１が設けられている。試料ステージ１１の上に搬送ロボット３０３により搬送された試料１２が置かれている。試料ステージ１１は、直交するＸ軸とＹ軸とＺ軸で成る３次元座標系１３で試料１２の位置を変えるための機構である。試料ステージ１１はＸＹステージ１４とＺステージ１５と試料ホルダ１６とから構成されている。試料ステージ１１は、通常、試料側で変位（位置変化）を生じさせる粗動機構部として構成される。試料ステージ１１の試料ホルダ１６の上面には、比較的大きな面積でかつ薄板形状の上記試料１２が置かれ、保持されている。試料１２は、例えば、表面上に半導体デバイスが製作された基板またはウェハである。試料１２は試料ホルダ１６上に固定されている。試料ホルダ１６は試料固定用チャック機構を備えている。この試料ステージ１１は、試料１２の除電を行うときは、除電器３０１の直下に試料１２を配置させ、他方、ＡＦＭ測定を行うときはＡＦＭセンサユニット３の直下に試料１２を配置するように動作する。図２では、試料ホルダ１６はＡＦＭ測定時の配置状態で図示されている。なお図２で、除電器３０１は試料により相当に高い位置に位置するように示されているが、実際の高さは試料１２の除電を可能にする適切な高さに設定されている。
【００２２】
さらに図２において、ＡＦＭセンサユニット３には、駆動機構１７を備えた光学顕微鏡１８が配置されている。光学顕微鏡１８は駆動機構１７によって支持されている。駆動機構１７は、光学顕微鏡１８を、Ｚ軸方向に動かすためのフォーカス用Ｚ方向移動機構部１７ａと、ＸＹの各軸方向に動かすためのＸＹ方向移動機構部１７ｂとから構成されている。取付け関係として、Ｚ方向移動機構部１７ａは光学顕微鏡１８をＺ軸方向に動かし、ＸＹ方向移動機構部１７ｂは光学顕微鏡１８とＺ方向移動機構部１７ａのユニットをＸＹの各軸方向に動かす。ＸＹ方向移動機構部１７ｂはフレーム部材に固定されるが、図２で当該フレーム部材の図示は省略されている。光学顕微鏡１８は、その対物レンズ１８ａを下方に向けて配置され、試料１２の表面を真上から臨む位置に配置されている。光学顕微鏡１８の上端部にはカメラ１９が付設されている。カメラ１９は、対物レンズ１８ａで取り込まれた試料表面の特定領域の像を撮像して取得し、画像データを出力する。
【００２３】
試料１２の上側には、先端に探針２０を備えたカンチレバー２１が接近した状態で配置されている。カンチレバー２１は取付け部２２に固定されている。取付け部２２は、例えば、空気吸引部（図示せず）が設けられると共に、この空気吸引部は空気吸引装置（図示せず）に接続されている。カンチレバー２１は、その大きな面積の基部が取付け部２２の空気吸引部で吸着されることにより、固定され装着される。
【００２４】
上記の取付け部２２は、Ｚ方向に微動動作を生じさせるＺ微動機構２３に取り付けられている。さらにＺ微動機構２３はカンチレバー変位検出部２４の下面に取り付けられている。
【００２５】
カンチレバー変位検出部２４は、支持フレーム２５にレーザ光源２６と光検出器２７が所定の配置関係で取り付けられた構成を有する。カンチレバー変位検出部２４とカンチレバー２１は一定の位置関係に保持され、レーザ光源２６から出射されたレーザ光２８はカンチレバー２１の背面で反射されて光検出器２７に入射されるようになっている。上記カンチレバー変位検出部は光てこ式光学検出装置を構成する。この光てこ式光学検出装置によって、カンチレバー２１で捩れや撓み等の変形が生じると、当該変形を検出することができる。
【００２６】
カンチレバー変位検出部２４はＸＹ微動機構２９に取り付けられている。ＸＹ微動機構２９によってカンチレバー２１および探針２０等はＸＹの各軸方向に微小距離で移動される。このとき、カンチレバー変位検出部２４は同時に移動されることになり、カンチレバー２１とカンチレバー変位検出部２４の位置関係は不変である。
【００２７】
上記において、Ｚ微動機構２３とＸＹ微動機構２９は、通常、圧電素子で構成されている。Ｚ微動機構２３とＸＹ微動機構２９によって、探針２０の移動について、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の各々へ微小距離（例えば数オングストローム（Å）〜１０μｍ、最大１００μｍ）の変位を生じさせる。
【００２８】
上記の取付け関係において、光学顕微鏡１８による観察視野には、試料１２の特定領域の表面と、カンチレバー２１における探針２０を含む先端部（背面部）とが含まれる。
【００２９】
また図２において、試料ステージ１１の上方には、前述した除電器（イオナイザ）３０１が配置されている。除電器３０１とこれを制御する除電器制御装置３０２により除電装置が構成される。なお除電器の構成および除電の原理はよく知られている。除電器３０１のオン・オフ動作は、除電器制御装置３０２からの指令信号に基づいて行われる。
【００３０】
次に、走査型プローブ顕微鏡の制御系を説明する。制御系の構成としては、比較器３１、制御器３２、第１制御装置３３、第２制御装置３４、除電器制御装置３０２が設けられる。制御器３２は、例えば原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）による測定機構を原理的に実現するための制御器である。また第１制御装置３３は複数の駆動機構等のそれぞれの駆動制御用の制御装置であり、除電器制御装置３０２は除電器３０１の動作を制御する装置であり、第２制御装置３４は上位の制御装置である。
【００３１】
比較器３１は、光検出器２７から出力される電圧信号Ｖdと予め設定された基準電圧（Ｖref）とを比較し、その偏差信号ｓ１を出力する（ｓ１＝Ｖref−Ｖd）。通常、探針に力が加わっていない状態では、Ｖdは０Ｖ近傍の電圧を示し、基準電圧（Ｖref）は通常測定状態ではプラス数Ｖに設定されている。探針に斥力が加わりカンチレバーが反試料側に変形すると、Ｖdはプラス側に変位し、探針に引力が加わりカンチレバーが試料側に変形すると、Ｖdはマイナス側に変形する。制御器３２は、偏差信号ｓ１が０になるように制御信号ｓ２を生成し、この制御信号ｓ２をＺ微動機構２３に与える。制御信号ｓ２を受けたＺ微動機構２３は、カンチレバー２１の高さ位置を調整し、探針２０と試料１２の表面との間の距離を一定の距離に保つ。上記の光検出器２７からＺ微動機構２３に到る制御ループは、探針２０で試料表面を走査するとき、光てこ式光学検出装置によってカンチレバー２１の変形状態を検出しながら、探針２０と試料１２との間の距離を上記の基準電圧（Ｖref）に基づいて決まる所定の一定距離に保持するためのフィードバックサーボ制御のループである。この制御ループによって探針２０は試料１２の表面から一定の距離に保たれ、この状態で試料１２の表面を走査すると、試料表面の凹凸形状を測定することができる。
【００３２】
次に、第１制御装置３３を説明する。第１制御装置３３は次のような機能部を備えている。
【００３３】
光学顕微鏡１８は、フォーカス用Ｚ方向移動機構部１７ａとＸＹ方向移動機構部１７ｂとから成る駆動機構１７によって、その位置が変化させられる。第１制御装置３３は、上記のＺ方向移動機構部１７ａとＸＹ方向移動機構部１７ｂのそれぞれの動作を制御するための第１駆動制御部４１と第２駆動制御部４２を備えている。
【００３４】
光学顕微鏡１８によって得られた試料表面やカンチレバー２１の像は、カメラ１９によって撮像され、画像データとして取り出される。光学顕微鏡１８のカメラ１９で得られた画像データは第１制御装置３３に入力され、内部の画像処理部４３で処理される。
【００３５】
制御器３２等を含む上記のフィードバックサーボ制御ループにおいて、制御器３２から出力される制御信号ｓ２は、走査型プローブ顕微鏡（原子間力顕微鏡）における探針２０の高さ信号を意味するものである。探針２０の高さ信号すなわち制御信号ｓ２によって探針２０の高さ位置の変化に係る情報を得ることができる。探針２０の高さ位置情報を含む上記制御信号ｓ２は、前述のごとくＺ微動機構２３に対して駆動制御用に与えられると共に、制御装置３３内のデータ処理部４４に取り込まれる。
【００３６】
カンチレバー変位検出部（変位検出装置）２４の光検出器２７から出力される電圧信号Ｖdは、探針の退避動作が完了後、モニタ部４９によってモニタされる。
【００３７】
試料１２の表面の測定領域について探針２０による試料表面の走査は、ＸＹ微動機構２９を駆動することにより行われる。ＸＹ微動機構２９の駆動制御は、ＸＹ微動機構２９に対してＸＹ走査信号ｓ３を提供するＸＹ走査制御部４５によって行われる。
【００３８】
また試料ステージ１１のＸＹステージ１４とＺステージ１５の駆動は、Ｘ方向駆動信号を出力するＸ駆動制御部４６とＹ方向駆動信号を出力するＹ駆動制御部４７とＺ方向駆動信号を出力するＺ駆動制御部４８とによって制御される。
【００３９】
なお第１制御装置３３は、必要に応じて、設定された制御用データ、入力した光学顕微鏡画像データや探針の高さ位置に係るデータ等を記憶・保存する記憶部を備える。
【００４０】
除電器制御装置３０２は、第２制御装置３４からの指令に基づいて除電器３０１の動作を制御する装置である。
【００４１】
上記の第１制御装置３３と除電器制御装置３０２に対して上位に位置する第２制御装置３４が設けられている。第２制御装置３４は、通常の計測プログラムの記憶・実行および通常の計測条件の設定・記憶、自動計測プログラムの記憶・実行およびその計測条件の設定・記憶、計測データの保存、計測結果の画像処理および表示装置（モニタ）３５への表示等の処理を行う。また通信機能を有するように構成し、外部装置との間で通信を行える機能を持たせることもできる。
【００４２】
第２制御装置３４は、処理装置であるＣＰＵ５１と記憶部５２とから構成される。記憶部５２には上記のプログラムおよび条件データ等が記憶・保存される。また、ＣＰＵ５１と記憶部５２により、所定の除電条件に基づき除電装置を駆動する機能と、試料カセットがセットされた後の試料の搬送からＡＦＭ測定までの一連のプロセスを行う機能が実現される。また第２制御装置３４は、画像表示制御部５３と通信部等を備える。加えて第２制御装置３４にはインタフェース５４を介して入力装置３６が接続されており、入力装置３６によって記憶部５２に記憶されるプログラム、条件、データ等を設定・変更することができるようになっている。
【００４３】
さらに第２制御装置３４には、インタフェース５６を介して、カセットＩＤ読取り装置３０６、搬送ロボット３０３、シグナル灯４０１が接続されている。シグナル灯４０１に対しては、第２制御装置３４から、走査型プローブ顕微鏡の運転・停止の各状態に応じて青色点灯に関するオン・オフ信号が出力される。
【００４４】
第２制御装置３４のＣＰＵ５１は、バス５５を介して、第１制御装置３３の各機能部に対して上位の制御指令等を提供し、また画像処理部４３とデータ処理部４４とモニタ部４９等から画像データや探針の高さに係るデータ等を提供される。さらに、除電器制御装置３０２に対して、除電器３０１のオン・オフ動作の指令、および除電条件に従った上位の制御指令を提供する。除電器３０１のオン・オフ動作の指令信号は、シグナル灯４０１のオン・オフ信号と連動している。
【００４５】
次に、図１および図３を参照して前述した搬送ユニット２の説明を行う。搬送ユニット２は、ロードポート３０５とアライナ３０４と搬送ロボット３０３を備えている。ロードポート３０５には試料カセット３０７にマークされたカセットＩＤを読み取るカセットＩＤ読取り装置３０６が設けられている。アライナ３０４は、試料（ウェハ）の方向の調整を行うものである。搬送ロボット３０３は、試料１２をロードポート３０５からアライナ３０４および試料ステージ１１に搬送する。
【００４６】
搬送ユニット２での動作を図３を用いて説明する。被検体である試料１２はカセット３０７に入った状態で装置のロードポート３０５にセットされる。カセットＩＤ読取り装置３０６で、試料カセット３０７に組み込まれているＲＦタグの信号を読み出すことで、カセットＩＤを読み取ることができる。本実施形態では、試料カセット３０７内の試料は全て同品種である。ロードポート３０５にセットされた試料１２を搬送ロボット３０３が先端に取り付けられたロボットハンド３０８で、試料１２を試料カセット３０７から取り出す。取り出された試料１２は、いったんアライナ３０４上に置かれ、角度およびＸＹ面内の位置合わせが行われる。このように、アライナ３０４に載せ、試料の位置調整を行った後、試料１２はロボットハンド３０８で、アライナ３０４上から測定ユニット１の試料ステージ１１の試料ホルダ１６上に搬送する。試料チャック２０７は試料１２を空気負圧で吸着する。
【００４７】
ＡＦＭセンサユニット３による検査に入る前に、試料１２を除電器３０１の直下の位置に移動させ、除電条件設定機構により設定された除電条件で除電器３０１により一定時間試料１２の除電（事前除電）を行う。
【００４８】
事前除電が終わると、ＸＹステージ１４を駆動して試料ホルダ１６および試料１２をＡＦＭセンサユニット３の位置へ移動させ、Ｚステージ１５のＺ軸を駆動して両者を接近させＡＦＭセンサユニット３による検査を行う。ＡＦＭセンサユニット３による検査では、通常の走査型プローブ顕微鏡（原子間力顕微鏡）の測定原理に従って試料の測定が行われる。
【００４９】
試料１２の表面上の所定の測定領域を探針２０で走査しながら、フィードバックサーボ制御ループに基づいてカンチレバー２１の撓み量（撓み等による変形量）が一定になるように制御を行う。カンチレバー２１の撓み量は、常に、基準となる目標撓み量（基準電圧Ｖrefで設定される）に一致するように制御される。その結果、探針２０と試料１２の表面との距離は一定の距離に保持される。従って探針２０は試料１２の表面の微細凹凸形状（プロファイル）をなぞりながら移動することになり、探針の高さ信号を得ることによって試料１２の表面の微細凹凸形状を計測する。
【００５０】
なお図３において、符号１で示す破線ブロックは前述の測定ユニットを意味し、符号２で示す破線ブロックは前述の搬送ユニットを意味する。測定ユニット１の天井部の外側には前述のごとくシグナル灯４０１が設置されている。シグナル灯４０１は、ＡＦＭセンサユニット３が計測動作を行える状態になる時に連動して青色に点灯する。また上記の除電器３０１による除電状態は、シグナル灯４０１が青色に点灯する時に連動してセットされる。
【００５１】
上記の走査型プローブ顕微鏡は、半導体デバイス（ＬＳＩ）のインライン製作装置の途中段階ウェハまたは基板の検査を行う自動検査工程として組み込まれている。
【００５２】
次に、図４を参照して、除電器３０１をオン・オフさせる信号とシグナル灯４０１のオン・オフ信号との関係を示す回路構成を説明する。
【００５３】
前述のごとく従来より、測定ユニット１のＡＦＭセンサユニット３が計測動作状態になることに連動して第２制御装置３４からシグナル灯４０１に対しては青色点灯を行うためのオン信号ＳＩＧ１が提供される。そこで、第２制御装置３４からシグナル灯４０１に至るオン信号ＳＩＧ１の信号ルートの途中に信号分岐部４０２を設け、信号分岐部４０２から分岐で取り出したオン信号ＳＩＧ１を除電器制御装置３０２に提供する。除電器制御装置３０２は、オン信号ＳＩＧ１を受けると、除電器３０１を動作状態にセットする指令信号ＳＩＧ２を除電器３０１に対して供給する。従って、除電器３０１は、シグナル灯４０１が青点灯すると同時に、除電可能状態にセットされる。
【００５４】
上記において、オン信号ＳＩＧ１が消滅してオフ信号の状態になると、シグナル灯４０１に青色点灯は消える。この時、信号ＳＩＧ１のオフ状態は除電器制御装置３０２にも与えられるので、除電器制御装置３０２は除電器３０１に対して除電動作状態をオフにする指令信号ＳＩＧ２を供給する。
【００５５】
次に、図５のフローチャートを参照して、測定ユニット１におけるＡＦＭセンサユニット３がウェハ（試料１２）を計測検査する時のアルゴリズム（レシピ）を説明する。
【００５６】
図５において、最初のステップＳ１１では、ウェハは試料カセット３０７に入れられた状態で搬送ロボット３０３の所定の箇所にセットされる。試料カセット３０７が搬送ロボット３０３の近傍の所定の箇所にセットされるまで、シグナル灯４０１では、ロット待ちの状態の表示が行われる。すなわち、シグナル灯４０１では青色は点灯せず、他の色の点灯状態に維持される。
【００５７】
次のステップＳ１２では次の処理が実行される。第２制御装置３４から搬送ロボット３０３に対してロット処理開始の指令信号を発せられると、搬送ロボット３０３は、試料カセット３０７に対してウェハ（試料１２）を取りに行き、そのロボットハンド３０８にウェハを載せる。シグナル灯４０１は、この状態になると、上記のオン信号ＳＩＧ１が発生するので、ウェハ処理開始の点灯表示（青色点灯）を行う。
【００５８】
上記の状態において、ほぼ同時に、除電器３０１が除電動作状態（オン状態）になり、除電を開始する（ステップＳ１３）。
【００５９】
次のステップＳ１４，１５では、試料カセット３０７に収容された枚数分のウェハに対してＡＦＭセンサユニット３による測定・検査が行われる。
【００６０】
ウェハの測定・検査では、まずウェハ（試料１２）は事前にアライナ３０４で角度の補正を行った後、測定ユニット１における試料ホルダ１６上のチャック機構２０７上に搭載される。試料ホルダ１６にセットされたウェハは試料ステージ１１で測定位置まで移動去れ、当該ウェハに対してＡＦＭセンサユニット３によって測定・検査を行う。
【００６１】
ウェハの測定・検査が終了すると、試料ステージ１１が、搬送ロボット３０３がウェハ回収を行える位置に当該ウェハを移動する。
【００６２】
搬送ロボット３０３は、試料ホルダ１６上のウェハをロボットハンド３０８に載せて、当該ウェハを試料カセット３０７に戻す。
【００６３】
試料カセット３０７の中に格納された測定対象であるすべてのウェハについて測定・検査に係る上記の一連の処理動作が繰り返される。この一連の処理動作中、シグナル灯４０１はウェハ処理中の点灯状態（青色点灯）による表示を継続し、また除電器３０１は除電動作状態を継続する。
【００６４】
測定対象のウェハがすべて試料カセット３０７に戻ってきた時点で試料カセット３０７を搬送ユニット２から外して搬出する（ステップＳ１６）。
【００６５】
このタイミングでシグナル灯４０１による青色点灯状態は消滅し、ウェハ処理完了の表示状態に切り替えられる（ステップＳ１７）。シグナル灯４０１がこの状態になると、オフ信号がシグナル灯４０１に与えらていることになるので、同時に除電器３０１もオフ状態になる（ステップＳ１８）。
【００６６】
なお図５に示したアルゴリズムは、自動測定の手順として記載されているが、本実施形態に係る試料除電器の制御方法は自動測定に限定されるものではない。
【００６７】
上記の実施形態で説明された構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎない。従って本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、ウェハ等の除電器による除電動作をシグナル灯の点灯タイミングに合わせることで、除電器を効率よく除電動作させる走査型プローブ顕微鏡として利用される。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施形態に係る試料除電器の制御方法が適用される走査型プローブ顕微鏡の全体的な構成（装置外観と概略内部構造）を示す構成図である。
【図２】測定ユニットの詳細な構成を示す図である。
【図３】搬送ユニットによる搬送動作を説明するための図である。
【図４】除電器をオン・オフさせる信号とシグナル灯のオン・オフ信号との関係を示す回路構成図である。
【図５】本実施形態に係る走査型プローブ顕微鏡での測定・検査の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７０】
１        測定ユニット
２        搬送ユニット
３        ＡＦＭセンサユニット
１１      試料ステージ
１２      試料
１６      試料ホルダ
１７      駆動機構
１８      光学顕微鏡
１９      カメラ
２０      探針
２１      カンチレバー
２２      取付け部
２３      Ｚ微動機構
２９      ＸＹ微動機構
３３      第１制御装置
３４      第２制御装置
３０１    除電器
３０２    除電器制御装置
３０３    搬送ロボット
４０１    シグナル灯
【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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