(57)【要約】【課題】本発明の目的は、電子顕微鏡の試料室等において付着する不純物を除去し、その後の製造プロセスへの悪影響を抑制し得る試料測定方法、及び荷電粒子線装置の提供にある。【解決手段】上記目的を達成するために、荷電粒子線による試料測定、或いは検査の後であって、次の半導体製造工程前に、試料上の不純物除去処理を行う装置を提供する。これによって、試料室内等で付着する不純物を除去することができるため、測定，検査後の半導体製造工程における不良発生を抑制することが可能となる。【選択図】図２
2007149571.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子源と、
当該荷電粒子源から放出される荷電粒子線が照射される試料を配置するための試料ステージと、前記試料を包囲する領域を真空排気する真空室を備えた荷電粒子線装置において、
前記試料を加熱するための加熱装置と、前記試料に対する荷電粒子線の照射後であって、前記試料を包囲する領域が大気に開放されたとき、或いはその後に前記試料を加熱するように、前記加熱装置を制御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２】
請求項１において、
前記制御装置は、前記加熱装置が１００℃以上，２００℃未満で前記試料を加熱するように制御す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、
前記制御装置は、前記試料に付着したフッ化炭素の化合物が除去できる時間、前記試料を加熱するように前記加熱装置を制御する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、
前記真空室には、前記真空室内の汚染物質を測定するための測定装置が備えられ、当該測定装置によって、前記汚染物質が検出、或いは所定値以上検出されたときに、前記試料が加熱さ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、
前記汚染物質は、フッ素系化合物であることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項６】
荷電粒子源と、
当該荷電粒子源から放出される荷電粒子線が照射される試料を配置するための試料ステージと、
前記試料を包囲する領域を真空排気する真空室と、
当該真空室に導入される試料を含む領域の真空排気を行うための試料交換室と、
当該試料交換室が大気に開放されたとき、或いはその後に前記試料を加熱する加熱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、試料測定方法、及び荷電粒子線装置に係り、特に試料汚染を発生させない試料測定方法、及び荷電粒子線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レジストを塗布し、露光，現像を行った後、ＣＤ−ＳＥＭ(Critical Dimension-
Scanning Electron Microscope) などによって、パターン幅等を測定することにより、プロセスの評価を行うことが行われている。具体的には、ＣＤ−ＳＥＭに代表される走査電子顕微鏡によって、半導体ウェハ等の試料上に形成されたパターンが適正に形成されているか否かを判断するため、試料ステージによって試料を移動させ、所望のパターンに電子ビームが照射されるように、試料を移動させることが行われている。
【０００３】
このような装置において、試料表面に汚染物質が付着していた場合、当該汚染物質が付着されている個所に電子ビームを走査すると、汚染物質表面に電子ビームを走査することになるため、真の試料像或いは正確な寸法測定値を得ることが困難になるという問題がある。このような問題を解決するための技術が特許文献１に開示されている。
【０００４】
特許文献１の開示によれば、電子ビーム検査装置の予備排気室内に、試料を加熱する加熱ヒータを備え、電子ビーム検査装置の試料室に試料を導入する前に、当該加熱ヒータによって、試料を加熱することで、汚染物質を除去することが提案されている。また、試料の観察を行わないときに、試料ステージに用いられているグリースから発生する有機ガスを５０℃〜６０℃で加熱処理することによって取り除くことが特許文献２に説明されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３２９３２８号公報
【特許文献２】特開平５−１３５７５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
昨今、走査電子顕微鏡による測定、或いは検査工程を経た半導体ウェハ等に、不純物が付着する可能性のあることが判明した。この不純物が半導体ウェハ上に付着すると、例えば、その後のレジスト塗布工程において、レジストに気泡が発生する場合がある。この気泡によって、レジストが薄く形成され、ドライエッチングで下地にピットが発生するというような問題が発生する可能性がある。
【０００７】
発明者らの検討により、試料上に付着する不純物は、電子顕微鏡内において潤滑剤として用いられているフッ素系化合物であることが判明した。このフッ素系化合物は、洗浄工程を経れば、おおよそ取り去ることができるものである。しかしながら、半導体製造プロセスにかける時間を極力短縮するためには、走査電子顕微鏡による測定，検査の後、洗浄工程を経ることなく、直接的にレジスト塗布工程などに移行することが望ましい。
【０００８】
特許文献１に開示の技術では、試料室に試料を導入する前に、試料の加熱を行うことによって、一旦不純物を除去することができる。しかしながら、試料室内等で付着した汚染物質が試料上に残ってしまうため、当該汚染物質が、その後の製造プロセスにおいて、不良発生の要因となる可能性があるという問題があった。
【０００９】
また、特許文献２に開示のように、試料室を加熱することも考えられるが、試料室内には、Ｏリングのような熱に弱い物質が使用されていることがあり、試料室自体を加熱することは好ましくない。また、蒸発したグリースが試料室内壁に付着し、そのグリースが試料に付着することも考えられる。
【００１０】
本発明の目的は、電子顕微鏡の試料室等において付着する不純物を除去し、その後の製造プロセスへの悪影響を抑制し得る試料測定方法、及び荷電粒子線装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、荷電粒子線による試料測定、或いは検査の後であって、次の半導体製造工程前に、試料上の不純物除去処理を行う装置を提供する。本発明の他の構成、及び具体例は、発明を実施するための最良の形態の欄にて詳細に説明する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、試料室内等で付着する不純物を除去することができるため、測定，検査後の半導体製造工程における不良発生を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。制御装置１は、図示しないユーザーインターフェースからオペレータによって入力された加速電圧，試料（半導体デバイス）情報，測定位置情報，ウェハカセット情報などをもとに、光学系制御装置２，ステージ制御装置３，試料搬送制御装置４、及び試料交換室制御装置５の制御を行っている。
【００１４】
制御装置１から命令を受けた試料搬送制御装置４は、搬送用ロボット８を、ウェハカセット６から任意のウェハ７が、ロードロック室９（試料交換室）の所定の位置に移動するように制御する。試料交換室制御装置５は、ロードロック室９へのウェハ７の出入りに連動して、ゲートバルブ１０，１１が開閉するような制御を行う。更に、試料交換室制御装置５は、ロードロック室９内を真空排気する真空ポンプ（図示せず）を制御し、ゲートバルブ１１が開くときには、試料室１２と同等の真空を、試料交換室９内にて形成する。試料交換室９に入ったウェハ７は、ゲートバルブ１１を介して、試料室１２に送られ、試料台１３上に固定される。ロードロック室９と試料室１２は、試料を真空領域内に包囲するために形成されている。
【００１５】
光学系制御装置２は、制御装置１からの命令に従い、高電圧制御装置１４，コンデンサレンズ制御部１５，増幅器１６，偏向信号制御部１７、及び対物レンズ制御部１８を制御する。
【００１６】
引き出し電極１９により、電子源２０から引き出された電子ビーム２１は、コンデンサレンズ２２，対物レンズ２３によって集束され、試料台１３上に配置されたウェハ７に照射される。電子ビーム２１は、偏向信号制御部１７から信号を受けた偏向器２４によりウェハ７上を、一次元的、或いは二次元的に走査される。
【００１７】
ウェハ７への電子ビーム２１の照射に起因して、ウェハから放出される二次荷電粒子
２５は、二次電子変換電極２７によって、二次電子５１に変換され、その二次電子５１は二次荷電粒子検出器５２により捕捉され、増幅器１６を介して表示装置２６の表示画面の輝度信号として使用される。
【００１８】
また、表示装置２６の偏向信号と、偏向器２４の偏向信号とを同期させることにより、表示装置２６にはウェハ上のパターン形状を再現することができる。
【実施例１】
【００１９】
図２は、本発明の一例である試料（半導体ウェハ）の加熱装置を、ロードロック室９とウェハカセット６との間に設けた例を示す図である。本例では、電子ビームによる測定・検査を終えたウェハ７が、２つの加熱ヒータ３０間を通過し、その後、冷却機構３１を通過した後、ウェハカセット６に戻る例について説明する。加熱ヒータには図示しない排気ユニットが設けられている。本例では、加熱ヒータとして、抵抗加熱方式のホットプレート３０を採用した。クールプレート（冷却機構）３１には水冷方式を採用した。
【００２０】
加熱ヒータの他の例として、ランプ加熱装置や熱媒体を流通させる部材等が考えられる。
【００２１】
測定を終えたウェハ７はロボット８によりホットプレート３０に置かれる。ホットプレート３０はあらかじめ設定された温度に加熱されており、ウェハ７が置かれると加熱が開始される。ホットプレート３０及びクールプレート３１には、異物排気用と熱排気用の排気機構が取り付けられており、ウェハ表面への異物の付着や外部への熱の流出を防ぐような構造になっている。
【００２２】
加熱が開始されて、あらかじめ設定された時間が経過するとロボット８によりウェハ７が取り出され、次にクールプレート３１に置かれる。クールプレート３１もあらかじめ設定された温度に冷却されており、ウェハ７が置かれると冷却が開始される。冷却が開始されて、あらかじめ設定された時間が経過すると、ロボット８によりウェハ７が取り出されウェハカセット６に戻る。
【００２３】
図３は、電子ビームによる測定・検査を行った後、ウェハ７がウェハカセット６に装填されるまでの流れを示すフローチャートである。電子ビームによる測定、或いは検査
（Ｓ０００１）を終えたウェハ７は、試料室１２とロードロック室９との間に設けられたゲートバルブ１１（Ｖ２）が開放（Ｓ０００２）された後に、ロードロック室に移送される（Ｓ０００３）。
【００２４】
次に、ゲートバルブ１１が閉鎖（Ｓ０００４）され、ロードロック室内が大気にリークされる（Ｓ０００５）。なお、ロードロック室９には図示しないリーク用の配管が設けられている。当該配管にはリークバルブ、及びリーク装置が取り付けられ、リーク時にはリークバルブが開放されることで、ロードロック室内のリークが行われる。
【００２５】
次に、大気に開放されたロードロック室９とウェハカセット６との間に設けられたゲートバルブ１０(Ｖ１)が開放（Ｓ０００６）され、搬送用ロボット８によって、ウェハ７がロードロック室９から取り出される（Ｓ０００７）。本例では、ウェハ７が位置する雰囲気が、大気に開放された後に、ウェハ７を加熱ヒータ３０によって加熱する(Ｓ０００８)。これは以下のような理由による。
【００２６】
試料台１３等の摺動部（２つの部材が相対的に滑って移動する際に、当該２つの部材間における接触部分）には、その間の潤滑性を高めるために、潤滑剤が塗布されている。その潤滑剤の一例として、フッ素化合物系の潤滑剤がある。特に炭素と結合したフッ素化合物系の潤滑剤は、化学的に安定であり、不活性であることから、走査型電子顕微鏡のステージ等の潤滑剤として好適である。
【００２７】
このようなフッ素化合物系の潤滑剤は、潤滑性を高めるのに優れた特性を持つ反面、その中に含まれる低分子成分が、ウェハ上に付着する問題があることが判ってきた。潤滑性を高めるために精製された潤滑剤（オイル）は、所定の分子量分布を持っている。この中の低分子成分の一部が、オイル表面から飛び出したとき、真空中であるが故に、種々の方向に飛散し、試料室内壁等に衝突したり、跳ね返ったりすると考えられる。更に試料室内壁等に付着した低分子成分が離脱して、再度飛散したりすることも考えられる。
【００２８】
試料室内を飛散する低分子成分の一部は、真空室内の真空排気によって排気される。しかしながら、飛散する低分子成分の一部が、試料室内において、付着や離脱を繰り返して、最終的にウェハ上に付着することが、発明者らの検討により判明した。
【００２９】
そして、発明者らの更なる検討により、ウェハに付着した低分子成分が、例えば、その後のレジスト塗布工程において、レジストに気泡を発生させる可能性のあることが判った。この気泡によってレジストが薄く形成され、その後の工程のドライエッチング処理で下地にピットが発生するというような問題が発生する可能性がある。
【００３０】
昨今、半導体プロセスにかける時間、コストを削減するために、半導体ウェハの洗浄工程を省くようになってきた。低分子成分が半導体ウェハに付着したまま、レジスト塗布工程に移行することも考えられるようになり、不良発生の可能性がより高くなってきた。
【００３１】
以上のように、摺動部材が配置され、且つ低分子成分が飛散する空間である真空室内では、低分子成分が、ウェハ７上に再度付着する可能性がある。このような理由から、本例では、大気空間に移送された後に、半導体ウェハを加熱し、低分子成分を除去する。
【００３２】
なお、ロードロック室が真空の状態でウェハの加熱を開始し、ウェハの温度が所定の温度に保たれた状態で、ロードロック室を大気開放するようにしても良い。また、試料室のみで低分子成分が発生し、ロードロック室では低分子成分が発生しない（例えば潤滑剤が塗布された移動部材がロードロック室内には存在しない）等の事情がある場合は、ロードロック室内を大気開放する前に加熱処理を施すようにしても良い。
【００３３】
本例では、ウェハの加熱温度を２００℃、加熱時間を６０秒とした。発明者らの実験の結果、ウェハ表面に付着した低分子成分は、加熱温度が１００℃未満ではほとんど除去されること無く表面に付着したままであるが、１００℃以上になると低分子成分は徐々に除去されていき、２００℃での加熱でほぼ全ての低分子成分を除去できることが確認できた（２００℃以上の加熱では多少の加熱時間短縮にはなるが、冷却時間が長くなり逆に全体のベーキング処理時間が長くなる可能性がある。）。
【００３４】
ホットプレート３０の加熱温度，加熱時間はヒータ制御装置３３によってコントロールされており、上述の加熱温度，加熱時間でウェハ７を加熱できるようになっている。制御装置１には図示しない入力装置が設けられ、任意の加熱時間、及び加熱温度が設定できるようになっている。
【００３５】
次に、加熱によって、低分子成分の除去が終了したウェハ７を冷却機構３１によって冷却する（Ｓ０００９）。冷却機構３１は、冷却機構制御装置３２によってコントロールされており、任意の冷却時間、及び冷却温度でウェハ７を冷却できるようになっている。
【００３６】
今回の冷却方法は水冷方式を用いており、あらかじめ設定された温度に冷却された純水を循環させてウェハを冷却させる。
【００３７】
ウェハの冷却は、ウェハカセットの耐熱性とカセット内での熱による他ウェハへの影響等を考えると、ウェハ温度を５０℃以下（できるだけ室温）にまで冷却させるのが望ましい。
【００３８】
ウェハの温度が下がるまで自然冷却することも考えられるが、半導体製造プロセスに遅延が生じるため、冷却手段を設け、積極的にウェハを冷却することが望ましい。また、搬送用ロボット８は、ミニエンと呼ばれる高清浄度環境が維持された空間に配置されていることが多い。ミニエンは外気に対し、内部の気圧を高めておくことで、外部からの粉塵等の進入を阻止する装置であり、内気圧を高めるためにフィルタを介して外部から空気を導入するためのファンが設けられている。この空気の流れを利用して冷却することも考えられる。この際、ミニエン内にダウンフローを発生させるファンに変えて冷風を導入する機構を設けても良い。
【００３９】
以上のようなウェハ７の加熱，冷却の後、ウェハ７をウェハカセット６の元の装填位置に戻す（Ｓ００１０）。
【００４０】
以上のような処理により、低分子成分を除去したウェハを次の半導体製造工程に移送することができる。
【００４１】
なお、電子顕微鏡による測定・検査が終了した後で、他の装置を用いて低分子除去処理を行うことも考えられる。但し、一旦、ウェハカセットに戻したウェハをそのためだけに取り出す手間や、検査対象となったウェハを処置するためだけに、ウェハカセット自体を、他の低分子除去装置に移送しなければならないこと等を考慮すれば、効率の点から言っても、ウェハがウェハカセットに装填される前に、低分子除去処理を行うことが望ましい。
【００４２】
ロードロック室とウェハカセットの間のウェハ移動軌道上に、ウェハを加熱する機構を設ける例について上述したが、例えば、ウェハの退避場所を設けて、そこに加熱ヒータと冷却機構を設けるようにしても良い。
【実施例２】
【００４３】
図４は、走査電子顕微鏡の上視図であり、電子顕微鏡鏡筒３５が設けられた試料室１２に、試料室内の汚染物質を測定するための測定装置３６が取り付けられている例を示すものである。
【００４４】
測定装置３６は制御装置１によってコントロールされると共に、その測定結果は制御装置１に送られ、制御装置１は、当該測定結果に基づいて、加熱ユニット３７を制御する。加熱ユニット３７には、内部の熱を排気するための熱排気ユニット３８，加熱ユニット
３７内の真空を開放するための窒素リーク装置３９、及び加熱ユニット３７の窒素リーク時に開放されるリークバルブ４０が取り付けられている。
【００４５】
ロードロック室９には、ロードロック室９内の真空排気を行う真空排気装置４１と排気バルブ４２、及びロードロック室９内の真空を開放するためのリーク装置４３とリークバルブ４４が取り付けられている。
【００４６】
測定装置３６は、例えば四重極質量分析計であり、試料室１２内に存在する物質を同定可能な装置である。四重極質量分析計による試料室１２内の測定結果を、図５及び図６を用いて説明する。図５は、四重極質量分析計によって計測した結果、試料室内に低分子が検出されなかった例、図６は低分子が検出された例を示す図である。
【００４７】
図５では、質量数５１以上の物質は検出されていないが、図６では質量数６９，１１９，１６９などの物質が検出されている。これらは化学式で、それぞれＣＦ３，Ｃ２Ｆ５，Ｃ３Ｆ７に対応し、フッ素系物質が真空中に揮発していることを示す。
【００４８】
図５のような測定結果が得られた場合には、半導体ウェハ上には汚染物質が付着していないと判断することができるため、ロードロック室９から加熱ユニット３７を経由することなく、搬送用ロボット８によってウェハをウェハカセット６に搬送するようにする。
【００４９】
一方、図６のような測定結果が得られた場合、ウェハ上には、フッ素系潤滑剤、たとえばパーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）、或いはそれを構成するフッ素，炭素の化合物のような汚染物質が付着していることが考えられるため、加熱ユニット３７にウェハを搬送し、加熱処理による汚染物質除去後、搬送用ロボット８によって、ウェハをウェハカセット６に搬送する。
【００５０】
以上のように、試料室１２内の雰囲気に応じて、ウェハ上に汚染物質が付着しているか否かを判断し、その上で加熱処理の要否を判断することで、不要な加熱処理を行う必要性がなくなるため、ウェハに対する汚染物質の除去と、電子顕微鏡による測定効率向上の両立を図ることができる。
【００５１】
なお、上述の例では、加熱処理を行うか行わないかの判断のみを行っているが、それに限られることはなく、例えば測定結果に応じて、加熱時間や加熱温度を制御するようにしても良い。また、電子顕微鏡によって測定、或いは検査する試料の耐熱性等を考慮して加熱時間や加熱温度をコントロールしても良い。また、汚染物質の量が所定値を越えて多く検出される場合は、加熱処理によって汚染物質を取り去ることが難しいことがあるので、エラー信号を、制御装置１を介して発生するようにしても良い。
【００５２】
また、汚染物質の検出量が所定値以上になったときに、選択的に加熱し、所定値未満の場合には、加熱を行わないように制御するようにしても良い。
【実施例３】
【００５３】
上述した例では、搬送される試料である半導体ウェハ自体を加熱することで、汚染物質を除去することについて説明をしたが、以下に、試料室等の真空室の壁面等を加熱処理することによって、真空室の壁面等から離脱した汚染物質が試料に付着することを防止する例について説明する。
【００５４】
図７は試料室１２の内壁に付着した汚染物質を取り除くために、試料室１２内壁を加熱可能な加熱冷却機構５１を設けた例を説明する図である。この加熱冷却機構５１によって、試料室１２の内壁を加熱し、その後冷却することで、試料台１３に用いられている摺動部材に起因する物質を除去することができる。
【００５５】
但し、試料室内を直接加熱することになるので、その際に蒸発した潤滑剤に含まれる成分が試料室内壁を汚染してしまう可能性がある。このようなことがないように、試料室
１２の加熱に併せて、試料ステージを冷却する機構を備えると良い。このような構成によれば、潤滑剤に加熱の影響を与えることなく、試料室内壁を選択的に加熱し、汚染物質を取り除くことができる。
【００５６】
加熱冷却機構５１として、本例では熱媒体を流通する部材と、ペルチェ素子冷却機構の組み合わせを用いているが、これに限られることはなく、例えばランプ加熱や抵抗加熱とペルチェ素子冷却機構、或いは他の組み合わせであっても良い。
【００５７】
ロードロック室９と試料室１２の間で、ウェハ７を試料ホルダ（図示せず）に載せて移送する方式の電子顕微鏡の場合は、試料ホルダが試料室内に位置しているときに、試料室１２と共に加熱することによって、試料室外に汚染物質が拡散することを防止することが可能となる。
【００５８】
また、図８は、試料が配置された空間の電位を制御するための電位制御電極４５を備えた電子顕微鏡の例を説明する図である。高い加速エネルギーの電子ビームに対して脆弱な半導体ウェハ等に低加速エネルギーの電子ビームを照射しつつ、収差を抑制する技術としてリターディング技術がある。リターディング技術とは、試料に負の電圧を印加することで、対物レンズを通過する電子ビームの加速エネルギーを高くすると共に、試料に到達する電子ビームの加速エネルギーを低くする手法である。このようなリターディング電圧を、試料が絶縁膜等に覆われている場合でも、適正に印加するための電極として、電位制御電極４５がある。電位制御電極４５の詳細は例えば特開平９−１７１７９１号公報に説明されている。
【００５９】
電位制御電極４５は、電子ビーム光軸に対し垂直な方向に、試料ステージによる試料の移動範囲を覆うように配置されている。このような電位制御電極４５に汚染物質が付着している場合、試料に対面しているが故に、汚染物質の飛散，離脱によって、試料表面の広い範囲に亘って、汚染物質が拡散する可能性がある。
【００６０】
このような問題を解消するため、電位制御電極４５を加熱，冷却する加熱冷却機構５２を、試料室内に設けた。本例によれば、汚染物質が付着することによる弊害が大きい個所の１つである電位制御電極を選択的に加熱することができるため、試料を汚染することなく、計測、或いは検査を行うことが可能となる。
【００６１】
更に、図９には、試料台１３を直接加熱する加熱冷却機構５３を設けた例を説明する図である。試料室１２内では、汚染物質が飛散していることが考えられる。よって、電子顕微鏡による計測或いは検査が終了した後、試料室１２外に試料を搬送する途中において、ゲートバルブ１１が開放される前に、試料、或いは試料を載置する試料ホルダを加熱することによって、試料室内の汚染物質を外部に拡散させることなく、試料を清浄にすることが可能となる。
【実施例４】
【００６２】
これまで、測定，検査の終了後に、汚染物質を除去する具体的な手法，構成について説明したが、以下に、ロードロック室内における汚染物質の付着の抑制が可能な装置の例を説明する。
【００６３】
ロードロック室９は、試料室１２への試料導入時に、試料雰囲気を予備排気するためのものである。ウェハを連続的に測定，検査する装置では、複数のロードロック室を備え、１つのウェハの測定が終わったら、次のウェハが直ちに試料室に導入されるように構成されているものがある。
【００６４】
図１０は、荷電粒子線装置とロードロック室の上視図である。本例では、ウェハカセット６を２つ配置可能な荷電粒子線装置を説明する。本例では、ウェハカセット６ａ，６ｂから、ロボットアーム８ａ，８ｂを用いて、ロードロック室９ａ，９ｂに、ウェハを搬送する。ロードロック室９ａ，９ｂに搬送されたウェハは、交互に試料室１２内に導入され、電子顕微鏡鏡筒３５によって、電子ビームを用いた測定，検査を受ける。測定，検査を受けたウェハは、導入時と同じ経路をと通って、ウェハカセット６に装填される。
【００６５】
この過程において、スループットを高めるためには、ロードロック室内を真空状態に維持した状態でウェハを待機させておき、前の測定が終わったら、直ちにウェハを導入できるようにしておく必要がある。
【００６６】
しかしながら、ウェハを長時間真空室内に待機させていると、先に説明した真空室内でのウェハ汚染の問題が発生する可能性がある。
【００６７】
本例では、このような問題に鑑み、真空引きする時間を除き、ロードロック室を大気に維持した状態で、ウェハを待機させるようにした。
【００６８】
図１１は、ロードロック室内を大気に維持した状態で、ウェハを待機させるときのシーケンスを説明するための図である。“ロードロックａ”は、ロードロック室９ａ内における真空引き時間（“ｖ”と表記）、及び試料室１２との間のウェハ移動と、ロードロック室９ａに設けられたゲートバルブ１１ａ，１１ｂ（図示せず）の開閉動作時間（斜線で表記）を説明している。試料室１２とロードロック室９との間では図示しない移動機構が、ウェハを搬送している。
【００６９】
“ロボットアームａ”は、ロボットアーム８ａによるウェハカセット６ａとロードロック室９ａとの間のウェハの移送時間を説明している（ロードロック室９ａ→ウェハカセット６ａの移動は横線、ウェハカセット６ａ→ロードロック室９ａの移動は縦線で説明）。
【００７０】
“ロードロックｂ”、及び“ロボットアームｂ”も同様であり、ウェハカセット６ｂ，ロードロック室９ｂ，ゲートバルブ１０ｂ，１１ｂ、及び試料室１２間における時間経過を説明している。
【００７１】
先に説明したように、大気状態に対し、真空状態の方が、ウェハ汚染のリスクが高い。よってウェハが真空室内に配置されている時間を極力削減することが望ましい。本例では、このような条件に鑑み、ロードロック室内において、真空排気に要する時間を除き、ウェハを大気の状態で待機させるようにした。
【００７２】
より具体的には、図１１に説明するように、ウェハがロボットアーム８ａによって、ロードロック室９ａに導入されて以降、試料室１２に導入されるまでの間、所定の真空値まで排気するための時間“ｖ”とウェハの移送時間を除き、ウェハを大気状態にて待機させる時間（待機時間）を設けるようにした。
【００７３】
このような処理を行うために、より具体的には、他のロードロック室の測定終了予定時間から、ウェハの移動に関連する動作に要する時間、及びロードロック室が所定の真空値に到達するために要する時間を減算し、その残りの時間を“待機時間”とした。また、ウェハがロードロック室に導入された後は、前の測定の終了予定時間から、ロードロック室が所定の真空値に到達するために要する時間を減算すれば、待機時間を求めることができる。
【００７４】
以上のような構成によれば、試料を真空状態にすることによる汚染リスクの排除と、前の測定の後、即座にウェハを試料室に導入できることによるスループット向上の両立を実現できる。
【００７５】
単にシーケンスの簡略化の観点からは、ウェハを真空状態にして待機させ、前の測定が終了を検知して、次のウェハを導入することが望ましい。しかしながら、本例では、ウェハ汚染の問題に着眼し、真空排気時間を削減するための待機時間を設けることで、スループットを下げることなく、ウェハ汚染を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】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】試料の加熱装置を走査電子顕微鏡に取り付けた例を説明する図である。
【図３】電子ビームによる測定・検査を行った後、ウェハがウェハカセットに装填されるまでの流れを示すフローチャートである。
【図４】電子顕微鏡に、試料室内の汚染物質を測定するための測定装置が取り付けられている例を示す図である。
【図５】試料室内に低分子が検出されなかった例を説明する図である。
【図６】試料室内において低分子が検出された例を説明する図である。
【図７】試料室内壁を加熱可能な加熱冷却機構を設けた例を説明する図である。
【図８】試料が配置された空間の電位を制御するための電位制御電極を備えた電子顕微鏡の例を説明する図である。
【図９】試料台を直接加熱する加熱冷却機構を設けた例を説明する図である。
【図１０】荷電粒子線装置とロードロック室の上視図である。
【図１１】ロードロック室内を大気に維持した状態で、ウェハを待機させるときのシーケンスを説明するための図である。
【符号の説明】
【００７７】
１…制御装置、２…光学系制御装置、３…ステージ制御装置、４…試料搬送制御装置、５…試料交換室制御装置、６…ウェハカセット、７…ウェハ、８…搬送用ロボット、９…ロードロック室、１０，１１…ゲートバルブ、１２…試料室、１３…試料台、１４…高電圧制御装置、１５…コンデンサレンズ制御部、１６…増幅器、１７…偏向信号制御部、１８…対物レンズ制御部、１９…引き出し電極、２０…電子源、２１…電子ビーム、２２…コンデンサレンズ、２３…対物レンズ、２４…偏向器、２５…二次荷電粒子、２６…表示装置、２７…二次電子変換電極、２８…二次電子、２９…二次荷電粒子検出器。
【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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【図１０】
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【図１１】
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