(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板を観察するときに該半導体基板を支持するための基板支持装置を備えた走査型電子顕微鏡であって、
前記基板支持装置は、
前記半導体基板が搭載される搭載面を有する誘電体部と、
前記誘電体部内で前記搭載面に沿って設けられており、電位を互いに独立に制御可能な複数の電極と、
前記搭載面上に前記半導体基板を静電吸着するように、前記複数の電極の少なくとも一組に正負の電位をそれぞれ付与しつつ、該半導体基板上の観察位置に対応する該搭載面上の領域下にある電極の電位をいずれの観察位置においても常に一定の値とするように、前記複数の電極の電位を制御する制御装置と、
を備えることを特徴とする走査型電子顕微鏡。
【請求項２】
前記制御装置は、前記搭載面上に前記半導体基板を静電吸着すると共に、該半導体基板上の観察位置に対応する該搭載面上の領域下にある電極の電位を常にゼロとするように、前記複数の電極の電位を制御することを特徴とする請求項１に記載の走査型電子顕微鏡。
【請求項３】
前記制御装置は、前記搭載面上に前記半導体基板を静電吸着すると共に、該半導体基板上の観察位置に対応する該搭載面上の領域下にある電極の電位を常に一定の負値とするように、前記複数の電極の電位を制御することを特徴とする請求項１に記載の走査型電子顕微鏡。
【請求項４】
前記複数の電極は、前記搭載面の全面に沿って設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の走査型電子顕微鏡。
【請求項５】
前記複数の電極は複数の電極対を含み、該複数の電極対は前記搭載面に沿って分散して設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の走査型電子顕微鏡。
【請求項６】
前記複数の電極は同面積であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の走査型電子顕微鏡。
【請求項７】
走査型電子顕微鏡により半導体基板を観察するときに該半導体基板を支持するための基板支持方法であって、
前記半導体基板が搭載される搭載面を有する誘電体部と、該誘電体部内で該搭載面に沿って設けられており、電位を互いに独立に制御可能な複数の電極と、を備えた基板支持装置を用い、
前記搭載面上に前記半導体基板を搭載し、
前記複数の電極の少なくとも一組に正負の電位をそれぞれ付与しつつ該複数の電極の電位を制御して、前記搭載面上に前記半導体基板を静電吸着すると共に、該半導体基板上の観察位置に対応する該搭載面上の領域下にある電極の電位をいずれの観察位置においても常に一定の値とする、ことを特徴とする基板支持方法。
【請求項８】
前記複数の電極の電位を制御して、前記誘電体部の前記搭載面上に前記半導体基板を静電吸着すると共に、該半導体基板上の観察位置に対応する該搭載面上の領域下にある電極の電位を常にゼロとする、ことを特徴とする請求項７に記載の基板支持方法。
【請求項９】
前記複数の電極の電位を制御して、前記誘電体部の前記搭載面上に前記半導体基板を静電吸着すると共に、該半導体基板上の観察位置に対応する該搭載面上の領域下にある電極の電位を常に一定の負値とする、ことを特徴とする請求項７に記載の基板支持方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走査型電子顕微鏡により半導体基板を観察するときに半導体基板を支持するための基板支持装置、これを備えた走査型電子顕微鏡、及び基板支持方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）によりシリコンウェハなどの半導体基板を観察するとき、半導体基板はステージ上でリフトピンの上に単に載置されることが多かった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年、スループット向上の要請から、ステージ移動の高速化が求められている。しかしながら、上記したようにリフトピン上に単に半導体基板を載置しておくだけでは、ステージ移動により半導体基板が滑ってしまい、正確な位置決めができなくなるおそれがある。
【０００４】
そこで発明者は、静電力により半導体基板をステージ上に吸着して支持することを考えた。ここで、静電吸着するときに生じる電界は、理想的には半導体基板裏面において静電吸着用の電極と閉ループを形成するため、半導体基板表面には影響を与えない。しかしながら、現実には微小のもれ電流が存在するため、この影響により電子ビームが曲げられてミクロン単位で照射位置にずれが生じる。このずれは観察位置に応じて異なりその補正が容易でないため、良好な画像情報を得ることができないおそれがある。
【０００５】
また、ボルテージコントラスト技術を利用する場合には、観察位置が負の電極上にある場合と正の電極上にある場合とで、照射される電子ビームへの影響或いは出射される二次電子への影響が異なり、得られる画像に差が生じるため、良好な画像情報を得ることができないおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、半導体基板を観察するときに、半導体基板を確実に支持すると共に、良好な画像情報を得ることを可能とする基板支持装置を備えた走査型電子顕微鏡、及び基板支持方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る走査型電子顕微鏡は、半導体基板を観察するときに半導体基板を支持するための基板支持装置を備えた走査型電子顕微鏡である。基板支持装置は、（１）半導体基板が搭載される搭載面を有する誘電体部と、（２）誘電体部内で搭載面に沿って設けられており、電位を互いに独立に制御可能な複数の電極と、（３）搭載面上に半導体基板を静電吸着するように、複数の電極の少なくとも一組に正負の電位をそれぞれ付与しつつ、半導体基板上の観察位置に対応する搭載面上の領域下にある電極の電位をいずれの観察位置においても常に一定の値とするように、複数の電極の電位を制御する制御装置と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また本発明に係る基板支持方法は、走査型電子顕微鏡により半導体基板を観察するときに半導体基板を支持するための基板支持方法である。この方法では、半導体基板が搭載される搭載面を有する誘電体部と、誘電体部内で搭載面に沿って設けられており、電位を互いに独立に制御可能な複数の電極と、を備えた基板支持装置を用い、搭載面上に半導体基板を搭載し、複数の電極の少なくとも一組に正負の電位をそれぞれ付与しつつ複数の電極の電位を制御して、搭載面上に半導体基板を静電吸着すると共に、半導体基板上の観察位置に対応する搭載面上の領域下にある電極の電位をいずれの観察位置においても常に一定の値とする、ことを特徴とする。
【０００９】
この基板支持装置及び基板支持方法では、複数の電極の少なくとも一組に正負の電位をそれぞれ付与するように電位を制御することにより、誘電体部の搭載面上に半導体基板を静電吸着することが可能であるため、半導体基板を確実に支持することができる。これにより、位置決めを高速に行うときでも半導体基板が搭載面上を滑るおそれがない。また、複数の電極の電位を制御することにより、半導体基板上の観察位置に対応する搭載面上の領域下にある電極の電位をいずれの観察位置においても常に一定の値とすることができるため、常に同一の条件で観察を行うことが可能となり、良好な画像情報を得ることができる。
【００１０】
また上記した基板支持装置において、制御装置は、搭載面上に半導体基板を静電吸着すると共に、半導体基板上の観察位置に対応する搭載面上の領域下にある電極の電位を常にゼロとするように、複数の電極の電位を制御することを特徴としてもよい。また上記した基板支持方法において、複数の電極の電位を制御して、誘電体部の搭載面上に半導体基板を静電吸着すると共に、半導体基板上の観察位置に対応する搭載面上の領域下にある電極の電位を常にゼロとする、ことを特徴としてもよい。
【００１１】
このようにすれば、照射される電子ビーム或いは出射される二次電子は電界の影響を受けることなく常に同一の条件で観察を行うことが可能となり、良好な画像情報を得ることができる。
【００１２】
また上記した基板支持装置において、制御装置は、搭載面上に半導体基板を静電吸着すると共に、半導体基板上の観察位置に対応する搭載面上の領域下にある電極の電位を常に一定の負値とするように、複数の電極の電位を制御することを特徴としてもよい。また上記した基板支持方法において、複数の電極の電位を制御して、誘電体部の搭載面上に半導体基板を静電吸着すると共に、半導体基板上の観察位置に対応する搭載面上の領域下にある電極の電位を常に一定の負値とする、ことを特徴としてもよい。
【００１３】
このようにすれば、照射される電子ビーム或いは出射される二次電子は負の電位の影響を受けるが、この影響は常に一定であるため、常に同一の条件で観察を行うことが可能となる。そして、この影響は容易に補正することができるため、これにより良好な画像情報を得ることができる。また、負の電位の影響により二次電子の出射が促進されるため、より良好な画像情報を得ることが可能となる。
【００１４】
また上記した基板支持装置において、複数の電極は、搭載面の全面に沿って設けられていることを特徴としてもよい。また上記した基板支持装置において、複数の電極は複数の電極対を含み、複数の電極対は搭載面に沿って分散して設けられていることを特徴としてもよい。
【００１５】
また上記した基板支持装置において、複数の電極は同面積であることを特徴としてもよい。このようにすれば、複数の電極から任意に一対の電極を選択し、所定の電位を与えて半導体基板を静電吸着しても、バランス良く吸着することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１８】
まず、基板支持装置及び基板支持方法の具体的な実施形態について説明する前に、本発明において半導体基板を支持する原理について説明する。
【００１９】
本願発明者は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により半導体基板を観察するとき、図１２に示すような外形が円柱状をなす静電吸着部１００を用いて、半導体基板Ｗを静電吸着して支持することを考えた。静電吸着部１００は、半導体基板Ｗが搭載される搭載面１０１を含む誘電体部１０２と、誘電体部１０２内で搭載面１０１に沿って設けられた複数の電極１０３と、を有している。
【００２０】
説明の便宜のために、まず図１３（ａ），（ｂ）に示すように、２個の電極が誘電体部１０２の搭載面１０１の全面に沿って設けられており、これら電極Ｅ１，Ｅ２の電位を制御して、半導体基板Ｗを静電吸着する場合について説明する。図１３（ａ）の状態では、電極Ｅ１が負の電位Ｖ-（例えば−５００Ｖ）を有し、電極Ｅ２が正の電位Ｖ+（例えば＋５００Ｖ）を有している。半導体基板Ｗの観察位置Ｏが電極Ｅ１上にあるとき、半導体基板Ｗ上に照射される電子ビーム或いは半導体基板Ｗから出射される二次電子は、負の電位の影響を受ける。次に、半導体基板Ｗの観察位置Ｏが電極Ｅ２上に来たとき、電極Ｅ１，Ｅ２の電位がそのままの状態では、電子ビーム或いは二次電子は、正の電位の影響を受ける。
【００２１】
このように、観察位置が負の電極上にある場合と正の電極上にある場合とで、照射される電子ビーム或いは出射される二次電子への影響が異なり、得られる画像に差が生じるため、良好な画像情報を得ることができないおそれがある。
【００２２】
そこで本願発明者は、半導体基板Ｗの観察位置Ｏが電極Ｅ２上に来たとき、図１３（ｂ）に示すように、電極Ｅ１が正の電位Ｖ+を有し、電極Ｅ２が負の電位Ｖ-を有するように、電極Ｅ１，Ｅ２の電位を制御する。これにより、半導体基板Ｗ上の観察位置Ｏに対応する搭載面１０１上の領域の電位を常に一定の負の電位Ｖ-とすることができるため、常に同一の条件で観察を行うことが可能となる。このとき、半導体基板Ｗ上に照射される電子ビーム或いは半導体基板Ｗから出射される二次電子は負の電位の影響を受けるが、この影響は常に一定であるため容易に補正することができる。これにより、良好な画像情報を得ることができる。
【００２３】
なお、電極Ｅ１，Ｅ２の電位の絶対値を同一にすることは必ずしも必要ではない。例えば、一方の電極の電位を−７００Ｖ、他方の電極の電位を＋３００Ｖとするなどして電位をアンバランスにしても、半導体基板Ｗを静電吸着することができる。
【００２４】
以上、２個の電極が誘電体部１０２の搭載面１０１の全面に沿って設けられている場合について説明したが、異なる符号の電位を持つ電極Ｅ１、Ｅ２の境界Ｂ上では、両電極の影響を受けることが考えられるため、電極同士の境界上では取得される画像情報が劣化することも考えられる。そこで、電極同士の境界上についても良好な画像情報を取得したい場合は、３個以上の電極を設けると好ましい。図１４（ａ），（ｂ）は、３個の電極Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３を設けた場合を示している。この場合、例えば電極Ｅ１、Ｅ２が負の電位Ｖ-（例えば−５００Ｖ）を有し、電極Ｅ３が正の電位Ｖ+（例えば＋５００Ｖ）を有するように制御すれば、電極Ｅ１、Ｅ２の境界上で取得される画像情報の劣化が抑制される。また、電極Ｅ１が正の電位Ｖ+を有し、電極Ｅ２、Ｅ３が負の電位Ｖ-を有するように制御すれば、電極Ｅ２、Ｅ３の境界上で取得される画像情報の劣化が抑制される。上記のように３個の電極Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３を切り替え制御することで、電極の境界上で取得される画像情報の劣化が抑制されると共に、観察位置Ｏが電極Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３のいずれの上にあっても、半導体基板Ｗ上の観察位置Ｏに対応する搭載面１０１上の領域の電位を常に一定の負の電位Ｖ-とすることができるため、常に同一の条件で観察を行うことが可能となり、良好な画像情報を得ることができる。
【００２５】
さらに、４個以上の電極を設けることで、電極同士の境界上について良好な画像情報を取得することが可能であると共に、半導体基板Ｗ上に照射される電子ビーム或いは半導体基板Ｗから出射される二次電子が電位の影響を受けないようにすることもできる。図１５（ａ），（ｂ），（ｃ）は、４個の電極Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４を設けた場合を示している。この場合、例えば電極Ｅ１、Ｅ２の電位がゼロであり、電極Ｅ３が負の電位Ｖ-（例えば−５００Ｖ）を有し、電極Ｅ４が正の電位Ｖ+（例えば＋５００Ｖ）を有するように制御すれば、電極Ｅ１、Ｅ２上では電位の影響を受けることがなく良好な画像情報を取得することができ、また電極Ｅ１、Ｅ２の境界上で取得される画像情報の劣化が抑制される。また、電極Ｅ１が負の電位Ｖ-を有し、電極Ｅ２、Ｅ３の電位がゼロであり、電極Ｅ４が正の電位Ｖ+を有するように制御すれば、電極Ｅ２、Ｅ３上では電位の影響を受けることがなく良好な画像情報を取得することができ、また電極Ｅ２、Ｅ３の境界上で取得される画像情報の劣化が抑制される。また、電極Ｅ１が負の電位Ｖ-を有し、電極Ｅ２が正の電位Ｖ+を有し、電極Ｅ３、Ｅ４の電位がゼロであるように制御すれば、電極Ｅ３、Ｅ４上では電位の影響を受けることがなく良好な画像情報を取得することができ、また電極Ｅ３、Ｅ４の境界上で取得される画像情報の劣化が抑制される。
【００２６】
上記のように４個の電極Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４を切り替え制御することで、観察位置Ｏが電極Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４のいずれの上にあっても、電極の境界上で取得される画像情報の劣化が抑制されると共に、半導体基板Ｗ上の観察位置Ｏに対応する搭載面１０１上の領域の電位を常にゼロとすることができる。従って、電位の影響をうけることなく常に同一の条件で観察を行うことが可能となり、良好な画像情報を得ることができる。
【００２７】
以上説明したように、複数の電極の電位を切り替え制御し、半導体基板Ｗ上の観察位置Ｏに対応する搭載面１０１上の領域の電位を常にゼロ、一定の負値、あるいは一定の正値とすることで、常に同一の条件で半導体基板Ｗの観察を行うことが可能となり、良好な画像情報を得ることができる。特に、搭載面１０１上の領域の電位を常に一定の負値とすれば、半導体基板Ｗからの二次電子の放出が促進されるため好ましい。なお、半導体基板Ｗ上の観察位置Ｏに対応する搭載面１０１上の領域の電位は、実質的に一定であれば足り、厳密に一定であることを要求するものではない。
【００２８】
また、複数の電極を同面積とすれば、複数の電極から任意に一対の電極を選択し、所定の電位を与えて半導体基板Ｗを静電吸着しても、バランス良く吸着することができるため好ましい。
【００２９】
本発明は、上記のような原理に基づいて、半導体基板Ｗを支持するものである。以下、基板支持装置及び基板支持方法の具体的な実施形態について説明する。（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係る基板支持装置を備えた走査型電子顕微鏡の構成を概略的に示す図である。図１に示すように、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）１０は、半導体基板Ｗの観察を行うための観察部１２と、観察部１２の制御やデータの解析を行う制御ユニット１４と、外部モニタ１６と、を備えている。
【００３０】
観察部１２は、電子光学系１８と、半導体基板Ｗの支持及び位置決めを行うステージ２０と、電子光学系１８及びステージ２０を収容する真空室２２と、を有している。電子光学系１８は、電子ビームを出射する電子銃２４と、電子銃２４から出射された電子ビームの照射位置を制御する走査コイル２６と、電子ビームの照射により半導体基板Ｗから出射される二次電子を検出する二次電子検出部２８と、を含んでいる。なお、二次電子検出部２８は真空室２２内であって電子光学系１８の外部に設けられていてもよい。ステージ２０は、半導体基板Ｗを静電吸着する静電吸着部３０と、ＸＹ方向に変位可能な位置決め部３２とを含んでいる。静電吸着部３０は、この位置決め部３２上に搭載されており、位置決め部３２をＸＹ方向に変位させることで静電吸着部３０に吸着された半導体基板Ｗが位置決めされる。
【００３１】
制御ユニット１４は、制御解析部３４、及び画像処理部３６を有している。制御解析部３４は、第１の信号生成部３８と、第２の信号生成部４０と、第３の信号生成部４２と、演算部４４と、を含んでいる。
【００３２】
第１の信号生成部３８は、観察部１２が有するステージ２０の位置決め部３２と電気的に接続されている。第１の信号生成部３８は、位置決め部３２を駆動制御して所定位置に変位させるための信号を生成する。この信号に基づいて位置決め部３２が駆動制御され所定位置に変位されることで、半導体基板Ｗの位置決めが行われる。
【００３３】
第２の信号生成部４０は、観察部１２の電子光学系１８と電気的に接続されている。第２の信号生成部４０は、観察部１２を駆動制御するための信号を生成する。この信号に基づいて、電子銃２４から所定の加速電圧で電子ビームが出射され、走査コイル２６により照射位置が制御されて半導体基板Ｗ上に電子ビームが照射される。そして、半導体基板Ｗから出射された二次電子が、所定のサンプリング周期で二次電子検出部２８に検出される。
【００３４】
第３の信号生成部４２は、観察部１２が有するステージ２０の静電吸着部３０と電気的に接続されている。第３の信号生成部４２は、静電吸着部３０が含む複数の電極（図２の４６）の電位を制御するための信号を生成する。この信号に基づいて、静電吸着部３０が含む複数の電極４６にそれぞれ電圧が印加され、電位が制御される。
【００３５】
演算部４４は、画像処理部３４から送られてくる画像データに基づいて、種々の解析を行う。この演算部４４は外部モニタ１６と接続されており、演算部４４における解析の結果は画面上で確認することができる。
【００３６】
画像処理部３４は、観察部１２の二次電子検出部と電気的に接続されている。この画像処理部３４は、二次電子検出部２８から受け取った検出データを処理し、所定の画素数の画像データを生成する。生成された画像データは、制御解析部３４の演算部４４に送出される。
【００３７】
図２は、上記した構成のＳＥＭ１０の観察部１２のステージ２０が含む静電吸着部３０の構成を模式的に示す一部破断斜視図である。また図３は、静電吸着部３０が含む複数の電極４６の配置構成を説明するための図である。
【００３８】
図２に示すように、外形が円柱状をなす静電吸着部３０は、表面に半導体基板Ｗを搭載する搭載面４８を有する誘電体部５０と、誘電体部５０内に設けられた複数の電極４６と、を有している。これら複数の電極４６は、図３に示すように、２個の半円形の電極とそれを取り囲む１２個の扇形の電極とを含んでいる。これらの電極４６は同一の面積を有し、搭載面４８の全面に沿って同一平面上に設けられている。誘電体部５０は、高分子系やセラミック系の誘電体材料から形成されている。高分子系の誘電体材料としては、シリコーンゴムやポリイミドなどが挙げられる。セラミック系の誘電体材料としては、アルミナや窒化アルミなどが挙げられる。複数の電極４６は、誘電体材料と密着性がよい低抵抗の導電性材料から形成される。かかる導電性材料としては、例えばタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、ステンレス（ＳＵＳ）等が挙げられる。
【００３９】
かかる構成の静電吸着部３０は、誘電体材料中に複数の電極４６を埋め込んで一体的に形成してもよい。また、予め成形された一の誘電体部と他の誘電体部とで複数の電極４６を挟み込み、接着剤で一体化して形成してもよい。
【００４０】
これら複数の電極４６は、図２に示すように、それぞれ制御ユニット１４の制御解析部３４に含まれる第３の信号生成部４２に電気的に接続されており、電位を独立に制御可能である。
【００４１】
ここで第３の信号生成部４２は、図１に示すように、第１の信号生成部３８と電気的に接続されている。この第３の信号生成部４２は、第１の信号生成部３８により生成された位置決め部３２を駆動制御するための信号に基づいて、電子ビームを照射して観察を行う半導体基板Ｗ上の観察位置Ｏを把握する。そして、観察位置Ｏに対応する搭載面４８上の電位を常に一定とすると共に、半導体基板Ｗを静電吸着するように、複数の電極４６の電位をそれぞれ制御する信号を生成する。
【００４２】
このように、制御解析部３４の第１及び第３の信号生成部３８，４２により、本実施形態に係る制御装置が構成される。また、これら第１及び第３の信号生成部３８，４２と、静電吸着部３０及び位置決め部３２を含むステージ２０とにより、本実施形態に係る基板支持装置が構成される。
【００４３】
次に、上記した構成のＳＥＭ１０を用いて半導体基板Ｗを観察するときの、基板支持方法について説明する。
【００４４】
まず、観察を行いたい半導体基板Ｗ上の観察位置Ｏを示す複数の座標データが、外部から第１の信号生成部３８に入力される。この複数の座標データのうち一の座標データに基づいて、第１の信号生成部３８は、ステージ２０の位置決め部３２を駆動制御して半導体基板Ｗを位置決めするための信号を生成する。これにより、位置決め部３２が駆動制御されて、半導体基板Ｗの位置決めがなされる。
【００４５】
第１の信号生成部３８で生成された信号は、第３の信号生成部４２に送られる。第３の信号生成部４２は、第１の信号生成部３８から送られてきた信号に基づいて、電子ビームを照射して観察を行う半導体基板Ｗ上の観察位置Ｏを把握する。そして、図４（ａ）に示すように、例えば観察位置Ｏが電極Ｅ１の上にあるとき、電極Ｅ１の電位が０Ｖとなるように制御する。これと同時に、残りの電極のうち三組の電極（Ｅ２，Ｅ３）、（Ｅ６，Ｅ７）、（Ｅ１０，Ｅ１１）が所定の電位を有するように制御する。例えば電極Ｅ２、Ｅ６、及びＥ１０が−５００Ｖの電位を有し、電極Ｅ３、Ｅ７、及びＥ１１が＋５００Ｖの電位を有するように制御する。さらに、第３の信号生成部４２は、残りの電極Ｅ４、Ｅ５、Ｅ８、Ｅ９、Ｅ１２、Ｅ１３、及びＥ１４が０Ｖの電位となるように制御する。
【００４６】
このようにして、三組の電極（Ｅ２，Ｅ３）、（Ｅ６，Ｅ７）、（Ｅ１０，Ｅ１１）により、半導体基板Ｗが静電吸着部３０にバランス良く静電吸着される。このとき、半導体基板Ｗ上の観察位置Ｏの下にある電極Ｅ１は０Ｖの電位を有するため、半導体基板Ｗの観察時に照射される電子ビーム或いは出射される二次電子が電位の影響を受けることが抑制される。
【００４７】
次に、図４（ｂ）に示すように、例えば観察位置Ｏが電極Ｅ２の上に来たとき、電極Ｅ２が０Ｖの電位を有するように制御する。これと同時に、残りの電極のうち三組の電極（Ｅ３，Ｅ４）、（Ｅ７，Ｅ８）、（Ｅ１１，Ｅ１２）が所定の電位を有するように制御する。例えば電極Ｅ３、Ｅ７、及びＥ１１が−５００Ｖの電位を有するように制御し、電極Ｅ４、Ｅ８、及びＥ１２が＋５００Ｖの電位を有するように制御する。さらに、第３の信号生成部４２は、残りの電極Ｅ１、Ｅ５、Ｅ６、Ｅ９、Ｅ１０、Ｅ１３、及びＥ１４が０Ｖの電位を有するように制御する。
【００４８】
このようにして、三組の電極（Ｅ３，Ｅ４）、（Ｅ７，Ｅ８）、（Ｅ１１，Ｅ１２）により、半導体基板Ｗが静電吸着部３０に静電吸着される。このとき、半導体基板Ｗ上の観察位置Ｏの下にある電極Ｅ２は０Ｖの電位を有するため、半導体基板Ｗの観察時に照射される電子ビーム或いは出射される二次電子が影響を受けることが抑制される。
【００４９】
図４（ａ），（ｂ）に示したように、第１及び第３の信号生成部３８，４２により半導体基板Ｗ上の観察位置Ｏに応じて電極Ｅ１〜Ｅ１４の電位を切り替え制御することで、観察位置Ｏに対応する搭載面４８上の電位を常に一定の０Ｖとすることができる。よって、電位の影響をうけることなく常に同一の条件で観察を行うことが可能となり、良好な画像情報を得ることができる。また、複数の電極４６は同面積であるため、複数の電極４６から任意に一対の電極を選択し、所定の電位を与えて半導体基板Ｗを静電吸着しても、バランス良く吸着することができる。
【００５０】
次に、上記した構成のＳＥＭ１０を用いて半導体基板Ｗを観察するときの、基板支持方法の変形例について説明する。
【００５１】
上記した例では、観察位置Ｏの下にある電極は常に０ボルトの電位に制御されていた。これに限らず、観察位置Ｏの下にある電極が常に負の電位、或いは正の電位を有するように制御してもよい。
【００５２】
図５（ａ）に示すように、例えば観察位置Ｏが電極Ｅ１の上にあるとき、電極Ｅ１が−５００Ｖの電位を有するように制御する。これと同時に、残りの電極のうち六組の電極（Ｅ３，Ｅ４）、（Ｅ５，Ｅ６）、（Ｅ７，Ｅ８）、（Ｅ９，Ｅ１０）、（Ｅ１１，Ｅ１２）、（Ｅ１３，Ｅ１４）が所定の電位となるように制御する。例えば電極Ｅ３、Ｅ５、Ｅ８、Ｅ１０、Ｅ１２、及びＥ１４が−５００Ｖの電位となるように制御し、電極Ｅ４、Ｅ６、Ｅ７、Ｅ９、Ｅ１１、及びＥ１３が＋５００Ｖの電位となるように制御する。さらに、第３の信号生成部４２は、残りの電極Ｅ２が＋５００Ｖの電位となるように制御する。
【００５３】
このようにして、七組の電極（Ｅ１，Ｅ２）、（Ｅ３，Ｅ４）、（Ｅ５，Ｅ６）、（Ｅ７，Ｅ８）、（Ｅ９，Ｅ１０）、（Ｅ１１，Ｅ１２）、（Ｅ１３，Ｅ１４）により、半導体基板Ｗが静電吸着部３０に静電吸着される。
【００５４】
そして、図５（ｂ）に示すように、例えば観察位置Ｏが電極Ｅ２の上に来たとき、電極Ｅ２が−５００Ｖの電位となるように制御する。これと同時に、残りの電極のうち六組の電極（Ｅ４，Ｅ５）、（Ｅ６，Ｅ７）、（Ｅ８，Ｅ９）、（Ｅ１０，Ｅ１１）、（Ｅ１２，Ｅ１）、（Ｅ１３，Ｅ１４）が所定の電位となるように制御する。例えば電極Ｅ４、Ｅ６、Ｅ９、Ｅ１１、Ｅ１、及びＥ１４が−５００Ｖの電位となるように制御し、電極Ｅ５、Ｅ７、Ｅ８、Ｅ１０、Ｅ１２、及びＥ１３が＋５００Ｖの電位となるように制御する。さらに、第３の信号生成部４２は、残りの電極Ｅ３が＋５００Ｖの電位となるように制御する。
【００５５】
このようにして、七組の電極（Ｅ２，Ｅ３）、（Ｅ４，Ｅ５）、（Ｅ６，Ｅ７）、（Ｅ８，Ｅ９）、（Ｅ１０，Ｅ１１）、（Ｅ１２，Ｅ１）、（Ｅ１３，Ｅ１４）により、半導体基板Ｗが静電吸着部３０に静電吸着される。
【００５６】
このように、半導体基板Ｗ上の観察位置Ｏに応じて電極Ｅ１〜Ｅ１４の電位を切り替え制御することで、観察位置Ｏに対応する搭載面４８上の電位を常に一定の負値−５００Ｖとすることができる。よって、半導体基板Ｗの観察時に電子ビーム或いは二次電子は常に同じ影響を受け、常に同一の条件で観察を行うことが可能となる。この影響は容易に補正することができるため、これにより良好な画像情報を得ることができる。
【００５７】
特に、観察位置Ｏに対応する搭載面４８上の電位を常に一定の負値とすることで、二次電子の出射が促進されるため、より良好な画像情報を得ることが可能となる。また、複数の電極４６は同面積であるため、複数の電極４６から任意に一対の電極を選択し、所定の電位を与えて半導体基板Ｗを静電吸着しても、バランス良く吸着することができる。
【００５８】
後者の例では、電極４６の電位を、例えば−５００Ｖと＋５００Ｖとし、電位の絶対値を等しくしていたが、例えば−７００Ｖと＋３００Ｖとして電位の絶対値をアンバランスにしてもよい。このようにしても、静電吸着部３０に半導体基板Ｗを吸着することができるだけでなく、負の電位の絶対値を大きくするにつれ、半導体基板Ｗからの二次電子の放出をより促進することが可能となる。
【００５９】
なお、本実施形態において外形が円柱状をなす静電吸着部３０は、図１に示すように、半導体基板Ｗが搭載される搭載面４８が半導体基板Ｗの径よりも一周り小さく形成されている。これにより、半導体基板Ｗの搬出入を行う搬送アームは半導体基板Ｗの縁部を掴んで搬送することが可能となり、静電吸着部３０と搬送アームとの干渉が抑制される。
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００６０】
第２の実施形態に係る基板支持装置を備えたＳＥＭ１０は、静電吸着部３０が含む複数の電極４６の配置構成以外は、第１の実施形態に係るＳＥＭと同一の構成を有する。
【００６１】
本実施形態において複数の電極４６は、図６（ａ），（ｂ）に示すように、１４個の細長い電極を横縞状に割り振った構成を有している。この電極４６の配置構成は、例えばＤＲ−ＳＥＭ（Defect Review Scannning Electron Microscope）による欠陥検出のように、ステージ２０の動きが一方向に連続的に行われる場合に、電極の電位の切り替え回数を少なく抑えることができるため有効である。
【００６２】
次に、本実施形態に係るＳＥＭ１０を用いて半導体基板Ｗを観察するときの、基板支持方法について説明する。
【００６３】
図６（ａ）に示すように、例えば観察位置Ｏが電極Ｅ３の上にあるとき、第３の信号生成部４２は、電極Ｅ３の電位が０Ｖとなるように制御する。これと同時に、残りの電極のうち四組の電極（Ｅ１，Ｅ２）、（Ｅ５，Ｅ６）、（Ｅ９，Ｅ１０）、（Ｅ１３，Ｅ１４）が所定の電位を有するように制御する。例えば電極Ｅ１、Ｅ５、Ｅ９、及びＥ１３が+５００Ｖの電位を有し、電極Ｅ２、Ｅ６、Ｅ１０、及びＥ１４が−５００Ｖの電位を有するように制御する。さらに、第３の信号生成部４２は、残りの電極Ｅ４、Ｅ７、Ｅ８、Ｅ１１、及びＥ１２が０Ｖの電位となるように制御する。
【００６４】
このようにして、四組の電極（Ｅ１，Ｅ２）、（Ｅ５，Ｅ６）、（Ｅ９，Ｅ１０）、（Ｅ１３，Ｅ１４）により、半導体基板Ｗが静電吸着部３０に静電吸着される。このとき、半導体基板Ｗ上の観察位置Ｏの下にある電極Ｅ３は０Ｖの電位を有するため、半導体基板Ｗの観察時に照射される電子ビーム或いは出射される二次電子が電位の影響を受けることが抑制される。
【００６５】
次に、図６（ｂ）に示すように、例えば観察位置Ｏが電極Ｅ５の上に来たとき、第３の信号生成部４２は、電極Ｅ５が０Ｖの電位を有するように制御する。これと同時に、残りの電極のうち組の三電極（Ｅ２，Ｅ３）、（Ｅ６，Ｅ７）、（Ｅ１０，Ｅ１１）が所定の電位を有するように制御する。例えば電極Ｅ２、Ｅ６、及びＥ１０が+５００Ｖの電位を有するように制御し、電極Ｅ３、Ｅ７、及びＥ１１が−５００Ｖの電位を有するように制御する。さらに、第３の信号生成部４２は、残りの電極Ｅ１、Ｅ４、Ｅ８、Ｅ９、Ｅ１２、Ｅ１３、及びＥ１４が０Ｖの電位を有するように制御する。
【００６６】
このようにして、三組の電極（Ｅ２，Ｅ３）、（Ｅ６，Ｅ７）、（Ｅ１０，Ｅ１１）により、半導体基板Ｗが静電吸着部３０に静電吸着される。このとき、半導体基板Ｗ上の観察位置Ｏの下にある電極Ｅ５は０ボルトの電位を有するため、半導体基板Ｗの観察時に照射される電子ビーム或いは出射される二次電子が影響を受けることが抑制される。
【００６７】
図６（ａ），（ｂ）に示したように、半導体基板Ｗ上の観察位置Ｏに応じて電極Ｅ１〜Ｅ１４の電位を切り替え制御することで、観察位置Ｏに対応する搭載面４８上の電位を常に一定の０Ｖとすることができる。よって、電位の影響を受けることなく常に同一の条件で観察を行うことが可能となり、良好な画像情報を得ることができる。
【００６８】
次に、本実施形態に係るＳＥＭ１０を用いて半導体基板Ｗを観察するときの、基板支持方法の変形例について説明する。
【００６９】
上記した例では、観察位置Ｏの下にある電極は常に０Ｖの電位に制御されていた。これに限らず、観察位置Ｏの下にある電極には常に負の電位、或いは正の電位を有するように制御してもよい。
【００７０】
図７（ａ）に示すように、例えば観察位置Ｏが電極Ｅ３の上にあるとき、第３の信号生成部４２は、電極Ｅ３が−５００Ｖの電位を有するように制御する。これと同時に、残りの電極のうち五組の電極（Ｅ４，Ｅ５）、（Ｅ６，Ｅ７）、（Ｅ８，Ｅ９）、（Ｅ１０，Ｅ１１）、（Ｅ１２，Ｅ１３）が所定の電位となるように制御する。例えば電極Ｅ４、Ｅ７、Ｅ８、Ｅ１１、及びＥ１２が−５００Ｖの電位となるように制御し、電極Ｅ５、Ｅ６、Ｅ９、Ｅ１０、及びＥ１３が＋５００Ｖの電位となるように制御する。さらに、第３の信号生成部４２は、残りの電極Ｅ２が＋５００Ｖの電位となり、電極Ｅ１、及びＥ１４が０Ｖの電位となるように制御する。
【００７１】
このようにして、六組の電極（Ｅ２，Ｅ３）、（Ｅ４，Ｅ５）、（Ｅ６，Ｅ７）、（Ｅ８，Ｅ９）、（Ｅ１０，Ｅ１１）、（Ｅ１２，Ｅ１３）により、半導体基板Ｗが静電吸着部３０に静電吸着される。
【００７２】
そして、図８に示すように、例えば観察位置Ｏが電極Ｅ５の上に来たとき、第３の信号生成部４２は、電極Ｅ５が−５００Ｖの電位となるように制御する。このとき、必ずしも全ての電極を用いて半導体基板Ｗを静電吸着する必要はなく、一部の電極を用いて静電吸着してもよい。この場合、残りの電極のうち二組の電極（Ｅ１，Ｅ２）、（Ｅ１２，Ｅ１３）が所定の電位となるように制御する。例えば電極Ｅ１、及びＥ１３が+５００Ｖの電位となるように制御し、電極Ｅ２、及びＥ１３が−５００Ｖの電位となるように制御する。さらに、第３の信号生成部４２は、電極Ｅ６が−５００Ｖの電位となるように制御する。このようにして、二組の電極（Ｅ１，Ｅ２）、（Ｅ１２，Ｅ１３）のみを用いて、半導体基板Ｗを静電吸着してもよい。
【００７３】
このように、半導体基板Ｗ上の観察位置Ｏに応じて電極Ｅ１〜Ｅ１４の電位を切り替え制御することで、観察位置Ｏに対応する搭載面４８上の電位を常に一定の負値−５００Ｖとすることができる。よって、半導体基板Ｗの観察時に電子ビーム或いは二次電子は常に同じ影響を受け、常に同一の条件で観察を行うことが可能となる。この影響は容易に補正することができるため、これにより良好な画像情報を得ることができる。特に、観察位置Ｏに対応する搭載面４８上の電位を常に一定の負値とすることで、二次電子の出射が促進され、より良好な画像情報を得ることが可能となる。
【００７４】
本実施形態では、電極４６の電位を、例えば−５００Ｖと＋５００Ｖとし、電位の絶対値を等しくしていたが、例えば−７００Ｖと＋３００Ｖとして電位の絶対値をアンバランスにしてもよい。このようにしても、静電吸着部３０に半導体基板Ｗを吸着することができるだけでなく、負の電位の絶対値を大きくするにつれ、半導体基板Ｗからの二次電子の放出をより促進することが可能となる。
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。なお、第１及び第２の実施形態と同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００７５】
第３の実施形態に係る基板支持装置を備えたＳＥＭ１０は、静電吸着部３０が含む複数の電極４６の配置構成以外は、第１の実施形態に係るＳＥＭと同一の構成を有する。
【００７６】
本実施形態において複数の電極４６は、図９（ａ），（ｂ）に示すように、２０個の半円状の電極を含み、２個の電極が対となって１０個の円形の電極対が誘電体部５０内で搭載面４８に沿って分散して設けられている。
【００７７】
次に、本実施形態に係るＳＥＭ１０を用いて半導体基板Ｗを観察するときの、基板支持方法について説明する。
【００７８】
図９（ａ）に示すように、例えば観察位置Ｏが電極Ｅ１〜Ｅ２０上にないとき、第３の信号生成部４２は、１０個の電極対（Ｅ１，Ｅ２）〜（Ｅ１９，Ｅ２０）が所定の電位を有するように制御する。例えば電極Ｅ１、Ｅ３、・・・、Ｅ１９が+５００Ｖの電位を有し、電極Ｅ２、Ｅ４、・・・、Ｅ２０が−５００Ｖの電位を有するように制御する。
【００７９】
このようにして、１０個の電極対（Ｅ１，Ｅ２）〜（Ｅ１９，Ｅ２０）により、半導体基板Ｗが静電吸着部３０に静電吸着される。このとき、半導体基板Ｗ上の観察位置Ｏの下にある搭載面４８上の領域は０Ｖの電位を有するため、半導体基板Ｗの観察時に照射される電子ビーム或いは出射される二次電子が電位の影響を受けることが抑制される。
【００８０】
次に、図６（ｂ）に示すように、例えば観察位置Ｏが電極Ｅ３の上に来たとき、第３の信号生成部４２は、この電極対（Ｅ３，Ｅ４）が０Ｖの電位を有するように制御する。そして、残りの電極対（Ｅ１，Ｅ２）、（Ｅ５，Ｅ６）〜（Ｅ１９，Ｅ２０）の電位をそのまま維持する。
【００８１】
このようにして、９個の電極対（Ｅ１，Ｅ２）、（Ｅ５，Ｅ６）〜（Ｅ１９，Ｅ２０）により、半導体基板Ｗが静電吸着部３０に静電吸着される。このとき、半導体基板Ｗ上の観察位置Ｏの下にある電極Ｅ３は０Ｖの電位を有するため、半導体基板Ｗの観察時に照射される電子ビーム或いは出射される二次電子が影響を受けることが抑制される。
【００８２】
図９（ａ），（ｂ）に示したように、半導体基板Ｗ上の観察位置Ｏに応じて電極Ｅ１〜Ｅ２０の電位を切り替え制御することで、観察位置Ｏに対応する搭載面４８上の電位を常に一定の０Ｖとすることができる。よって、電位の影響を受けることなく常に同一の条件で観察を行うことが可能となり、良好な画像情報を得ることができる。
【００８３】
また、複数の電極４６は同面積であるため、複数の電極対から任意に一対の電極対を選択し、所定の電位を与えて半導体基板Ｗを静電吸着しても、バランス良く吸着することができる。
【００８４】
なお、本実施形態では、電極４６の電位を、例えば−５００Ｖと＋５００Ｖとし、電位の絶対値を等しくしていたが、例えば−７００Ｖと＋３００Ｖとして電位の絶対値をアンバランスにしてもよい。
【００８５】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。
【００８６】
例えば、電極４６の数、形、大きさ、配置などを含めた電極の配置構成は、上記した実施形態で説明したものに限定されるものではない。
【００８７】
また、上記した実施形態では、半導体基板Ｗの搬出入を行う搬送アームと静電吸着部３０との干渉を避けるために、静電吸着部３０の搭載面４８を半導体基板Ｗの径よりも一周り小さく形成していた。これ以外にも、例えば図１０に示すように、静電吸着部３０の搭載面４８に２ｍｍ〜３ｍｍの段差部６０を設け、搬送アームと静電吸着部３０との干渉を避けるようにしてもよい。また、例えば図１１（ａ），（ｂ）に示すように、静電吸着部３０の周囲に昇降可能なリング部６２を設け、これにより搬送アームと静電吸着部３０との干渉を避けるようにしてもよい。
【００８８】
【発明の効果】
本発明によれば、半導体基板を観察するときに、半導体基板を確実に支持すると共に、良好な画像情報を得ることを可能とする基板支持装置を備えた走査型電子顕微鏡、及び基板支持方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る基板支持装置を備えた走査型電子顕微鏡の構成を概略的に示す図である。
【図２】静電吸着部の構成を模式的に示す一部断面斜視図である
【図３】第１の実施形態において、静電吸着部が含む複数の電極の配置構成を説明するための図である。
【図４】第１の実施形態において、観察位置に応じて複数の電極の電位を切り替え制御する一例を説明するための図である。
【図５】第１の実施形態において、観察位置に応じて複数の電極の電位を切り替え制御する他の例を説明するための図である。
【図６】第２の実施形態において、静電吸着部が含む複数の電極の配置構成を説明すると共に、観察位置に応じて複数の電極の電位を切り替え制御する一例を説明するための図である。
【図７】第２の実施形態において、観察位置に応じて複数の電極の電位を切り替え制御する他の例を説明するための図である。
【図８】第２の実施形態において、観察位置に応じて複数の電極の電位を切り替え制御する他の例を説明するための図である。
【図９】第３の実施形態において、静電吸着部が含む複数の電極の配置構成を説明すると共に、観察位置に応じて複数の電極の電位を切り替え制御する一例を説明するための図である。
【図１０】静電吸着部に半導体基板を搬出入するときに、搬送アームと干渉しないように静電吸着部に段差部が設けられている様子を示す図である。
【図１１】静電吸着部に半導体基板を搬出入するときに、搬送アームと干渉しないように半導体基板を昇降させるためのリング部が設けられている様子を示す図である。
【図１２】本発明における基板支持の原理を説明するための図であり、静電吸着部上に半導体基板が搭載される様子を示している。
【図１３】本発明における基板支持の原理を説明するための図であり、２個の電極の電位を切り替え制御する様子を示している。
【図１４】本発明における基板支持の原理を説明するための図であり、３個の電極の電位を切り替え制御する様子を示している。
【図１５】本発明における基板支持の原理を説明するための図であり、４個の電極の電位を切り替え制御する様子を示している。
【符号の説明】
１０…走査型電子顕微鏡、１２…観察部、１４…制御ユニット、１６…外部モニタ、１８…電子光学系、２０…ステージ、２２…真空室、２４…電子銃、２６…走査コイル、２８…二次電子検出部、３０…静電吸着部、３２…位置決め部、３４…制御解析部、３６…画像処理部、３８…第１の信号生成部、４０…第２の信号生成部、４２…第３の信号生成部、４４…解析部、４６…電極、４８…搭載面、５０…誘電体部。
【図１】
0003927012.tif 000002
【図２】
0003927012.tif 000003
【図３】
0003927012.tif 000004
【図４】
0003927012.tif 000005
【図５】
0003927012.tif 000006
【図６】
0003927012.tif 000007
【図７】
0003927012.tif 000008
【図８】
0003927012.tif 000009
【図９】
0003927012.tif 000010
【図１０】
0003927012.tif 000011
【図１１】
0003927012.tif 000012
【図１２】
0003927012.tif 000013
【図１３】
0003927012.tif 000014
【図１４】
0003927012.tif 000015
【図１５】
0003927012.tif 000016