(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空状態で集束ビームをウェーハに照射させる第１内部空間を有する試料室と、
前記第１内部空間で前記ウェーハを移動させる試料ステージと、
真空状態／大気開放の切替がなされる第２内部空間を有するロードロック室と、
前記試料ステージ上の前記ウェーハを交換するウェーハ交換部と、
前記第１内部空間及び前記第２内部空間を連通／遮断するとともに、交換される前記ウェーハが通過するゲートバルブと、を備える電子顕微鏡において、
前記ウェーハ交換部は、
長手方向にスライドして、前記第１内部空間及び前記第２内部空間を往復する第１アームと、
前記第１アームの先端に設けられ、前記試料ステージ上で前記ウェーハを把持／解放する第１ウェーハ把持部と、
長手方向にスライドして、前記第１内部空間及び前記第２内部空間を往復する第２アームと、
前記第２アームの先端に設けられ、前記試料ステージ上で前記ウェーハを把持／解放する第２ウェーハ把持部と、
前記第１アーム及び前記第２アームが上下に重ねて配置され、それぞれ独立にスライドするように設けられる第１スライドベースと、を有し、
前記第１アーム及び前記第２アームは、
屈伸するよう途中部分に関節部を有し、
前記第１アーム及び前記第２アームが後退した状態において、前記関節部は鋭角に屈折した状態となる
ことを特徴とする電子顕微鏡
【請求項２】
前記ウェーハ交換部は、
前記第１スライドベースを鉛直方向にスライドさせる第２スライドベースを有することを特徴とする請求項１に記載の電子顕微鏡。
【請求項３】
前記第１ウェーハ把持部及び／又は前記第２ウェーハ把持部は、
前記ウェーハが上面に載置されるとともに、底面が前記試料ステージに固定される構成を有するウェーハホルダと、
前記ウェーハホルダと前記第１アーム及び／又は前記第２アームとを着脱自在に接続する着脱機構と、を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体検査用の電子顕微鏡に関し、特に、ウェーハの交換機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体のウェーハの表面を観察して検査するための電子顕微鏡は、検査対象となる３００ｍｍまでのサイズのウェーハの交換を迅速に行うことが要求される。そのためには、１つのウェーハの検査が終了した後、ウェーハに集束ビームを照射する試料室に、次に検査されるウェーハがセットされるまでの待ち時間を短縮することが必要となる。
【０００３】
背景技術について図９を参照して説明する。
従来の電子顕微鏡８０におけるウェーハＷ（ＷA，ＷB）の交換機構は、電子光学系カラム８３から出力される集束ビームをウェーハＷAに照射させる試料室８１と、この試料室８１に隣接する複数（図では２つ）のロードロック室８２ａ，８２ｂを備えている。
そして、試料室８１の中央部で集束ビームが照射されてウェーハＷAの検査を実施している間は、ロードロック室８２ａ，８２ｂのうちいずれか一方で、次に交換される未検査ウェーハＷBの準備がなされる。具体的に図９で示すと、ロードロック室８２ａの内部に外部から未検査ウェーハＷBが搬入され、その内部空間が真空状態にされる（矢印Ｄ１）。
【０００４】
そして、試料室８１での検査が終了すると、検査済のウェーハＷAを載せた試料ステージ８５が、図９の実線で示すようにロードロック室８２ｂに横付けし（矢印Ｄ２）、ウェーハ交換機構８４ｂが動作して検査済ウェーハＷAを回収する（矢印Ｄ３）。次に、試料ステージ８５は、ロードロック室８２ａに横付けし（矢印Ｄ４）、ウェーハ交換機構８４ａの動作により未検査ウェーハＷBが新たに試料ステージ８５上にセットされることになる（矢印Ｄ５）。この間に検査済ウェーハＷAはロードロック室８２ｂから搬出される（矢印Ｄ６）とともに、未検査のウェーハ（図示せず）が新たにロードロック室８２ｂに搬入されることになる。
【０００５】
そして、試料ステージ８５は、試料室８１の中央の電子光学系カラム８３の直下に移動して（矢印Ｄ７）、ウェーハＷBの検査が開始される。
このようにして、このウェーハＷBの検査が実行されているのと並行して、次に検査される未検査ウェーハ（図示せず）が搬入されたロードロック室８２ｂの真空吸引が行われる。
そして、ウェーハＷBの検査が終了すると、検査済のウェーハＷBを載せた試料ステージ８５が、図９の破線で示すようにロードロック室８２ｂに横付けする（矢印Ｄ８）。次に、ウェーハ交換機構８４ａが動作して、検査済ウェーハＷBは、ロードロック室８２ａに回収された後（矢印Ｄ９）、外部に搬出される（矢印Ｄ１０）。以降このような動作が繰り返されることになる。
【０００６】
このようにして、従来技術においては、二つのロードロック室８２ａ，８２ｂを設けることにより、検査済ウェーハＷA及び未検査ウェーハＷBを試料ステージ８５上で入れ替える待ち時間の短縮化をはかっていた。また、試料室８１でウェーハを検査している間に、次に検査するウェーハの準備を完了させ、進行中の検査が終了し次第、次の検査が連続的に進行するようにして、ウェーハ検査の迅速化をはかっていた。（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開平１０−２６１３７７号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、前記した従来のウェーハ交換機構は、試料ステージ８５に検査済ウェーハＷAと未検査ウェーハＷBとを交換する際に、試料ステージ８５がロードロック室８２ｂのウェーハ交換位置から同８２ａのウェーハ交換位置へと移動する工程（矢印Ｄ４）にかかる時間のロスが避けられない。
また、このウェーハ交換機構８４ａ，８４ｂは、２以上の回転軸を有する多関節アームであるために、設置並びに駆動に必要な占有空間が広くなり、ロードロック室８２ａ，８２ｂそれぞれの内部空間の容積が大きくなることが避けられない。
このように、ロードロック室８２ａ，８２ｂの内部空間の容積が大きいことは、大気開放状態から所定の真空状態に戻るまでの待ち時間が長くなることになる。
よって、従来技術では、試料室８１内におけるウェーハＷAの検査が終了するまでに、次に検査するウェーハＷBの準備が完了しない場合があった。さらに、二つのロードロック室８２ａ，８２ｂを有する構成となっているために、真空状態／大気開放の切替が常時行なわれる空間が二箇所あることは、待ち時間が延長される可能性があった。
このため従来技術では、ウェーハ交換時の待ち時間の短縮化に限界があり、ウェーハの検査の迅速化の妨げとなっている。
【０００８】
そこで本発明は、半導体ウェーハを検査する走査型電子顕微鏡において、ウェーハの交換に要する時間をさらに短縮して、ウェーハ検査のスループットを向上させてウェーハ検査の迅速化に寄与する装置の提供を課題にする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を達成するために本発明に係る電子顕微鏡は、真空状態で集束ビームをウェーハに照射させる第１内部空間を有する試料室と、前記第１内部空間で前記ウェーハを移動させる試料ステージと、真空状態／大気開放の切替がなされる第２内部空間を有するロードロック室と、前記試料ステージ上の前記ウェーハを交換するウェーハ交換部と、前記第１内部空間及び前記第２内部空間を連通／遮断するとともに、交換される前記ウェーハが通過するゲートバルブと、を備える電子顕微鏡において、前記ウェーハ交換部は、長手方向にスライドして、前記第１内部空間及び前記第２内部空間を往復する第１アームと、前記第１アームの先端に設けられ、前記試料ステージ上で前記ウェーハを把持／解放する第１ウェーハ把持部と、長手方向にスライドして、前記第１内部空間及び前記第２内部空間を往復する第２アームと、前記第２アームの先端に設けられ、前記試料ステージ上で前記ウェーハを把持／解放する第２ウェーハ把持部と、前記第１アーム及び前記第２アームが上下に重ねて配置され、それぞれ独立にスライドするように設けられる第１スライドベースと、を有し、前記第１アーム及び前記第２アームは、屈伸するよう途中部分に関節部を有し、前記第１アーム及び前記第２アームが後退した状態において、前記関節部は鋭角に屈折した状態となることを特徴とする。
【００１０】
かかる構成により、第１アーム及び第２アームは、同一のウェーハ交換位置で、試料ステージに対して、検査済ウェーハの回収と、未検査ウェーハの載置とをほぼ同時に実行することができる。これにより、ロードロック室の設置が１つですむので、従来のようにウェーハを交換する際に試料ステージが移動することが無いし、真空状態／大気開放の切替が行われる空間も一箇所ですむ。また、第１アーム及び第２アームは長手方向にスライドするものであるので、これらの設置並びに駆動に必要なロードロック室の第２内部空間が狭くてすむ。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、半導体ウェーハを検査する走査型電子顕微鏡において、大気開放したロードロック室を所定の真空状態に安定させるまでの所要時間を短縮化させることができる。また、試料ステージの移動距離が短くなる。これにより、走査型電子顕微鏡でウェーハを交換するのに要する待ち時間をさらに短縮することができ、ウェーハ検査のスループットを向上させてウェーハ検査の迅速化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。図１に示すように電子顕微鏡１０は、電子光学系カラム１１と、試料室２０と、ロードロック室３０とから構成される。
【００１３】
＜電子光学系カラムの説明＞
電子光学系カラム１１は、図１に示されるように、試料室２０の上面の略中央部に設けられ、試料室２０の内部空間に配置されているウェーハに向けて集束ビームを出力するものである。
この電子光学系カラム１１は、図示は省略されているが、電子ビームを発生する電子銃と、その電子ビームを集束させて集束ビームにする集束レンズと、この集束ビームをウェーハの表面で走査させる走査手段と、この集束ビームの照射によりウェーハから発生した２次電子を検出する２次電子検出手段とを含んで構成されている。
【００１４】
＜試料室の説明＞
試料室２０には、図２に示されるように、内側に形成される第１内部空間Ｕと、この第１内部空間Ｕを真空状態にする真空ポンプ（図示せず）と、試料ステージ２１と、が設けられている。
このように構成されて、試料室２０は、第１内部空間Ｕを真空状態にして、電子光学系カラム１１から出力される集束ビームを導いてウェーハＷの所定位置に照射させるものである。
【００１５】
この試料ステージ２１は、Ｘ方向ステージ２１Xと、Ｙ方向ステージ２１Yとから構成されて、第１内部空間ＵでウェーハＷをＸＹ平面内の任意の位置に移動させて、集束ビームの照射位置を決定するものである。
Ｘ方向ステージ２１Xは、試料室２０の底面上に設けられ、この底面上を図２のＸ軸方向の一軸方向にのみ変位するものである。
Ｙ方向ステージ２１Yは、Ｘ方向ステージ２１X上に設けられ、このＸ方向ステージ２１X上を図２のＹ軸方向の一軸方向にのみ変位するものである。
【００１６】
＜ロードロック室の説明＞
ロードロック室３０は、図２に示されるように、内側に形成される第２内部空間Ｋに、この第２内部空間Ｋを真空状態にする真空ポンプ３１と、搬入出ゲートバルブ３２と、仕切ゲートバルブ３３と、ウェーハ交換部４０と、が設けられている。
このように構成されて、ロードロック室３０は、半導体の生産ラインの上流工程から電子顕微鏡１０に流れてくる未検査のウェーハＷを搬入し、電子顕微鏡１０で検査が終了したウェーハＷを生産ラインの下流工程に搬出する役割を果たす。そして、外部から搬入された未検査のウェーハＷは、第１内部空間Ｕに送られるまでの間、この第２内部空間Ｋで一時待機することとなり、第１内部空間Ｕから送られた検査済のウェーハＷは、外部に搬出するまでの間、この第２内部空間Ｋで一時待機することとなる。
さらに、ロードロック室３０の第２内部空間Ｋは、ウェーハＷを第１内部空間Ｕとの間で交換するときは真空状態に設定され、外部に搬入・搬出するときは大気開放に切り替えられる。
【００１７】
搬入出ゲートバルブ３２は、第２内部空間Ｋが真空状態のときにクローズして、大気開放されているときにオープンする動作ができるようになっている。そして、搬入出ゲートバルブ３２がオープンした状態では、第２内部空間Ｋに待機している検査済のウェーハＷを通過させて外部に搬出させたり、外部から搬入される未検査のウェーハＷを通過させて第２内部空間Ｋに待機させたりすることができるようになっている。
【００１８】
仕切ゲートバルブ（ゲートバルブ）３３は、試料室２０及びロードロック室３０の境界に設けられているものであって、オープン／クローズの動作に伴い第１内部空間Ｕ及び第２内部空間Ｋを連通／遮断するものである。なお、図２は、仕切ゲートバルブ３３がオープンした状態を示している。
そして、仕切ゲートバルブ３３をオープンにすることは、第１内部空間Ｕ及び第２内部空間Ｋがともに真空状態の場合に限り可能になっている。また、仕切ゲートバルブ３３がクローズしているときは、第２内部空間Ｋが大気開放されていても、真空状態の第１内部空間Ｕに大気が侵入しないようになっている。また、仕切ゲートバルブ３３の開口は、交換されるウェーハＷが通過可能な程度の大きさになる。
【００１９】
＜ウェーハ交換部の説明＞
ウェーハ交換部４０は、図３に示されるように、第１アーム４１ａと、第２アーム４１ｂと、第１スライドベース４３と、第２スライドベース４４と、ウェーハ把持部４５（第１ウェーハ把持部４５ａ、第２ウェーハ把持部４５ｂ）とを含んで構成されている。
このように構成されてウェーハ交換部４０は、図４（ａ）図４（ｂ）図５（ａ）図５（ｂ）に示されるような動作を繰り返して、試料ステージ２１（図２参照）上の検査済ウェーハＷAを未検査ウェーハＷBに交換するものである。そして、回収した検査済ウェーハＷAをロードロック室３０（図２参照）の第２内部空間Ｋに待機させるものである。
なお、図２においてウェーハ交換部４０は、ロードロック室３０の第２内部空間Ｋに設けられているが、これに限定されるものではなく、試料室２０の第１内部空間Ｕに設けられている場合もある。
【００２０】
第１アーム４１ａ及び第２アーム４１ｂ（以下、適宜、単にアーム４１という）は、図３に示すように、長手方向にスライドして、第１内部空間Ｕ（図２参照）及び第２内部空間Ｋを往復するものである。そして、アーム４１は、先端に設けられた後記する第１ウェーハ把持部４５ａ（又は第２ウェーハ把持部４５ｂ（以下、単にウェーハ把持部４５という））に把持されているウェーハＷ（検査済ウェーハＷA又は未検査ウェーハＷB）を試料ステージ２１（図２参照）の直上に位置させたり、ロードロック室３０の第２内部空間Ｋに収納させたりするものである。
【００２１】
また第１アーム４１ａ及び第２アーム４１ｂは、図３に示すように、途中部分が屈伸するように関節部４８（４８ａ，４８ｂ）がそれぞれ設けられている。これら関節部４８は、回転動作により、第１アーム４１ａ及び第２アーム４１ｂを任意の角度で屈折させることができる。そして、図４（ａ）に示すように、第１アーム４１ａ又は第２アーム４１ｂが後退した状態で関節部４８が鋭角に屈折した状態になれば、ウェーハ交換部４０とウェーハＷ（検査済ウェーハＷA又は未検査ウェーハＷB）とをあわせた全体は、省スペースでロードロック室３０（図２参照）の第２内部空間Ｋに収納されることとなる。
またこのような関節部４８の動作により、第１アーム４１ａ又は第２アーム４１ｂのスライド移動量を小さくした状態で、ロードロック室３０から試料ステージ２１までのストローク量を長くとることができる。
【００２２】
第１スライドベース４３は、図３に示すように第１アーム４１ａ及び第２アーム４１ｂのそれぞれを、独立して長手方向（図中、Ｙ軸方向）にスライドさせるものである。このスライド動作はアーム４１に設けられたアームガイド４２ｙが、第１スライドベース４３に設けられているレール４９ｙに沿って摺動することにより実現される。
第２スライドベース４４は、第１スライドベース４３を鉛直方向（図中、Ｚ軸方向）にスライドさせるものである。このスライド動作は第１スライドベース４３に設けられたベースガイド４２ｚが、第２スライドベース４４に設けられているレール４９ｚに沿って摺動することにより実現される。
このように第１スライドベース４３及び第２スライドベース４４を前後上下に動作させることで、アーム４１の先端部を試料ステージ２１（図２参照）上に位置させたり、近接させたり、遠ざけたりすることができる。
【００２３】
このように、ウェーハ交換部４０は、ウェーハＷを保持する２つのアーム４１（第１アーム４１ａ，第２アーム４１ｂ）が互いに上下に配置され、これらアーム４１が独立に移動して互いに行き違う構成をとっている。このことにより、試料ステージ２１に配置される未検査ウェーハＷB及び検査済ウェーハＷAを交換する場合、両者の移動はほぼ同時に実現することができる。また、ロードロック室３０から外部へ検査済ウェーハＷを搬出したり、外部からロードロック室３０へ未検査ウェーハＷを搬入したりする場合も、この搬入・搬出の動作を連続して行なうことができる。
さらに、仕切ゲートバルブ３３（図２参照）の開口を小さくすることができるとともに、ロードロック室３０の第２内部空間Ｋの内容積を小さくすることが可能になる。このように、第２内部空間Ｋの内容積が小さくなれば、大気開放させてから真空状態に戻す場合、短時間で所定の真空状態に到達させることが可能になる。
【００２４】
＜ウェーハ把持部の説明＞
ウェーハ把持部４５（第１ウェーハ把持部４５ａ、第２ウェーハ把持部４５ｂ）は、図３に示すように、着脱機構４６と、ウェーハホルダ５０（５０ａ，５０ｂ）と、を有するものである。
このように構成されて、ウェーハ把持部４５は、アーム４１（４１ａ，４１ｂ）の先端に設けられ、ウェーハ交換位置に位置する試料ステージ２１（図２参照）上でウェーハＷを把持／解放するものである。そして、ウェーハ把持部４５は、図３中の第２ウェーハ把持部４５ｂで示されるように、ウェーハＷを把持した状態でロードロック室３０（図２参照）の第２内部空間Ｋに一時待機させるものである。
【００２５】
着脱機構４６は、図３に示すように、ウェーハホルダ５０に設けられているホルダ保持片５１と、第１アーム４１ａ及び第２アーム４１ｂの先端に設けられている保持孔４７とを着脱自在に接続するものである。このホルダ保持片５１を保持孔４７に挿入すると、両者が嵌合して、ウェーハＷ（及びウェーハ把持部４５）は、アーム４１の先端に保持されることとなる。そして、挿入方向と逆方向にウェーハホルダ５０を移動させれば、アーム４１からウェーハホルダ５０を分離させることができる。
なお、着脱機構４６は、図面で示したような形態にとらわれることなく、ウェーハホルダ５０をアーム４１の先端に対して着脱自在に保持するものを全て含む。
【００２６】
ウェーハホルダ５０（５０ａ，５０ｂ）は、図６に示すように、支持座５２，５２…と、ウェーハ固定ピン５３，５３，５３と、ホルダ固定ガイド５４，５４…とを有するものである。このように構成されてウェーハホルダ５０はウェーハＷがその上面に載置されるとともに、その底面が試料ステージ２１に固定される。
【００２７】
支持座５２は、ウェーハＷをウェーハホルダ５０に載置したときに、このウェーハＷが接して支持される部位である。
ウェーハ固定ピン５３は、その側面が、ウェーハＷの外周に接するように配置され、ウェーハＷのウェーハホルダ５０に対する位置を固定する。そして、ウェーハ固定ピン５３は、ウェーハＷを上下方向に移動させてウェーハホルダ５０から外したり載置したりすることが自在にできるとともに、水平方向にずれないように固定するものである。
【００２８】
ホルダ固定ガイド５４は、試料ステージ２１に設けられているホルダ固定ピン２１ｐと嵌合することにより、ウェーハホルダ５０を試料ステージ２１に固定するものである。そして、ホルダ固定ガイド５４は、ウェーハホルダ５０を上下方向に移動させて試料ステージ２１から外したり載置したりすることが自在にできるとともに、水平方向にずれないように固定するものである。
また、ホルダ固定ガイド５４とホルダ固定ピン２１ｐとを嵌合させた状態で、試料ステージ２１を移動させれば、図５（ａ）に示されるように、着脱機構４６の部分でホルダ保持片５１と保持孔４７の嵌合がはずれて、ウェーハＷ（ＷB）はウェーハ交換部４０の束縛から解放されることになる。
【００２９】
このように、ウェーハ把持部４５が、図３に示されるように、ウェーハホルダ５０を用いたホルダ交換方式を採用することにより、検査で複数の異径サイズのウェーハＷを取り扱う場合であっても、このウェーハＷの径に対応したウェーハホルダ５０を用いれば、装置側の部品を交換することなしにウェーハＷの検査を実行することができる。
なお、ウェーハ把持部４５は、図３で示したような形態にとらわれることなく、ウェーハＷをアーム４１（４１ａ，４１ｂ）の先端で把持・解放するものを全て含む。すなわち、図６に示したようなウェーハＷと一体化して試料ステージ２１にセットされるウェーハホルダ５０を用いるのでなく、例えば、ウェーハＷと試料ステージ２１との間に、支持部材（図示せず）をくぐらせて、ウェーハＷの底面を直接すくい上げるような方式も含まれる。
【００３０】
＜ウェーハの検査動作の説明＞
図７、図８を参照してウェーハの検査動作の説明を行なう（適宜、他の図面も参照する）。まず、図７（ａ１）（ａ２）に示すように、試料ステージ２１が集束ビーム照射位置にある状態で、電子顕微鏡観察による検査が終了した後、セットされている検査済ウェーハＷAを試料ステージ２１から回収する時点から説明を開始する。
まず、仕切ゲートバルブ３３をオープンして第１内部空間Ｕ及び第２内部空間Ｋを連通させる（ステップＳ１１、以下「ステップ」の記載を省略する）。なお、このときのウェーハ交換部４０の状態は、図４（ａ）に示される状態になっている。
【００３１】
次に、図７（ｂ１）（ｂ２）に示すように、第１アーム４１ａが試料室２０に前進する（Ｓ１２）。それと同時に、図７（ｃ１）（ｃ２）に示すように、試料ステージ２１が検査済ウェーハＷAとともに、集束ビームの照射位置からウェーハ交換位置に移動する（Ｓ１３）。すると、図４（ｂ）に示されるように、ホルダ保持片５１が、保持孔４７に嵌合して、検査済ウェーハＷAが第１アーム４１ａに保持される。
【００３２】
次に、図７（ｄ１）（ｄ２）に示すように、第１アーム４１ａを後退させて（Ｓ１４ａ）、ロードロック室３０に検査済ウェーハＷAを移動させるとともに、未検査ウェーハＷBを保持した第２アーム４１ｂを前進（Ｓ１４ｂ）させた後に下方に変位させ、未検査ウェーハＷBを試料ステージ２１にセットする。
次に、図７（ｅ１）（ｅ２）に示すように、未検査ウェーハＷBがセットされた試料ステージ２１が、集束ビームの照射位置に移動すると（Ｓ１５ａ）、図５（ａ）に示すように着脱機構４６の接続がはずれ、第２アーム４１ｂが後退する（Ｓ１５ｂ）。
【００３３】
次に、図７（ｆ１）（ｆ２）に示すように、仕切ゲートバルブ３３をクローズして第１内部空間Ｕ及び第２内部空間Ｋを遮断させる（Ｓ１６）。そうすると、ロードロック室３０を大気開放しても（Ｓ１７）、試料室２０は真空状態を保っているので、集束ビームを未検査ウェーハＷBに照射して電子顕微鏡観察による検査を続行することができる（Ｓ１８）。
次に、搬入出ゲートバルブ３２をオープンして、ウェーハホルダ５０に載置されている検査済ウェーハＷAをロードロック室３０から外部に搬出するとともに（Ｓ１９）、未検査ウェーハＷBを外部からロードロック室３０に搬入してこのウェーハホルダ５０に載置する（Ｓ２０）。なお、このときのウェーハ交換部４０の状態は、図５（ｂ）に示される状態になっている。
【００３４】
次に、図７（ａ１）（ａ２）で示す状態に戻って、搬入出ゲートバルブ３２をクローズして、ロードロック室３０の第２内部空間Ｋが所定の真空状態に到達するまで真空吸引し（Ｓ２１）、ウェーハ交換の準備をする。
そして、ロードロック室３０が所定の真空状態に到達して、かつ試料室２０内におけるウェーハＷの検査が終了したかの判断がなされる（Ｓ２２）。ともに終了しており（Ｓ２２：Ｙｅｓ）、次に検査する未検査ウェーハＷBが存在すれば、動作フローがステップＳ１１に戻って検査が繰り返される（Ｓ２３：Ｎｏ）。そして、次に検査する未検査ウェーハＷBが存在しなければ、現在、試料ステージ２１にセットされている検査済ウェーハＷAをロードロック室３０に後退させてから外部に搬出して、一連の動作フローが終了する（Ｓ２３：Ｙｅｓ、Ｓ２４）。
【００３５】
以上の動作説明からもわかるように、本発明では、図７（ｃ１）（ｄ１）、図８のステップ（Ｓ１４ａ，Ｓ１４ｂ）に示されるように、検査済ウェーハＷA及び未検査ウェーハＷBの試料ステージ２１上での交換を同時に行うことが可能である。このため、ウェーハ交換時に生じる待ち時間を短縮することができる。さらに、本発明によれば、図８のステップ（Ｓ１９，Ｓ２０）に示されるように、検査済ウェーハＷA及び未検査ウェーハＷBの外部に対する搬出・搬入が連続した動作で行なえるので、ウェーハ交換時に生じる待ち時間を短縮することができる。さらに、本発明によれば、ロードロック室３０の第２内部空間Ｋを低容積に設計することができるので、図８のステップ（Ｓ２１）に示される所定の真空状態に到達するまでの真空吸引時間が短時間ですみ、ウェーハ交換時に生じる待ち時間を短縮することができる。
従って、図８のステップ（Ｓ１７〜Ｓ２１）で表される期間（次に検査するウェーハＷBの準備期間）が大幅に短縮され、ステップＳ１８に示される電子顕微鏡観察工程の所要期間を超過することがまず無くなる。よって、図８で示される全体期間（ステップＳ１１〜Ｓ２３）の短縮が可能になり、電子顕微鏡観察によるウェーハ検査のスループットの向上がはかれ、ウェーハ検査の迅速化が達成される。
【００３６】
さらに、本発明では、ウェーハＷを直接セットするウェーハホルダ５０を交換する方式のため、複数の異径サイズのウェーハに対しても、対応するウェーハホルダ５０を適用すればそれで済む。このため、異なるサイズのウェーハＷを検査する場合も、試料ステージの部品の交換作業が不要であるので、生産ロットの切り替えに容易に対応できる電子顕微鏡が提供される。
また本発明では、ロードロック室３０の第２内部空間Ｋが低容積になるので、電子顕微鏡の設置スペースが小さくなり、半導体の製造ラインが施設されているクリーンルームにおける占有面積を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態に係る電子顕微鏡の外観を示す全体斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る電子顕微鏡の内部構造を示す水平断面図である。
【図３】本実施形態に用いられるウェーハ交換部を拡大して示す全体斜視図である。
【図４】（ａ）（ｂ）は、本実施形態に用いられるウェーハ交換部の動作態様を示す斜視図である。
【図５】（ａ）（ｂ）は、本実施形態に用いられるウェーハ交換部の動作態様を示す斜視図である。
【図６】本実施形態に用いられるウェーハホルダを拡大して示す全体斜視図である。
【図７】（ａ１）〜（ｆ１）は、本実施形態におけるウェーハの検査手順を示す側面図を示し、（ａ２）〜（ｆ２）は、同上面図を示す図であり、特に、図７（ａ２）におけるウェーハ交換部の態様は図４（ａ）に対応し、図７（ｃ２）におけるウェーハ交換部の態様は図４（ｂ）に対応し、図７（ｄ２）におけるウェーハ交換部の態様は図５（ａ）に対応し、図７（ｆ２）におけるウェーハ交換部の態様は図５（ｂ）に対応している。
【図８】本発明の実施形態に係る電子顕微鏡による検査手順を示すフローチャートある。
【図９】従来の電子顕微鏡を示す水平断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０    電子顕微鏡
１１    電子光学系カラム
２０    試料室
２１    試料ステージ
３０    ロードロック室
３３    仕切ゲートバルブ（ゲートバルブ）
４０    ウェーハ交換部
４１ａ（４１）  第１アーム（アーム）
４１ｂ（４１）  第２アーム（アーム）
４３    第１スライドベース
４４    第２スライドベース
４５ａ（４５）  第１ウェーハ把持部（ウェーハ把持部）
４５ｂ（４５）  第２ウェーハ把持部（ウェーハ把持部）
４６    着脱機構
４７    保持孔
４８    関節部
５０    ウェーハホルダ
５１    ホルダ保持片
Ｋ      第２内部空間
Ｕ      第１内部空間
ＷB（Ｗ）  未検査ウェーハ（ウェーハ）
ＷA（Ｗ）  検査済ウェーハ（ウェーハ）
【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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