(57)【要約】【課題】荷電粒子線装置において、試料への振動や試料室内圧への影響を実質的に与えることなく、接触子と当該試料との接触に起因する異物を捕集する。【解決手段】荷電粒子線装置は、荷電粒子線源と、記荷電粒子線源からの荷電粒子が照射される試料を設置する試料台と、試料台に設置された試料の電位を制御するために試料に接触する接触子と、接触子を試料に相対的に移動させて試料に接触させる移動機構と、試料と接触子の接触に起因して発生する異物を吸着する液体を含む異物吸着器と、を含む。【選択図】図３Ａ
2016004752.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線源と、
前記荷電粒子線源からの荷電粒子が照射される試料、を保持する試料ホルダと、
前記試料ホルダに保持された前記試料の電位を制御するために、前記試料に接触する接触子と、
前記接触子を前記試料に相対的に移動させて、前記試料に接触させる移動機構と、
前記試料と前記接触子の接触に起因して発生する異物を吸着する液体を含む異物吸着器と、を含む荷電粒子線装置。
【請求項２】
請求項１に記載の荷電粒子線装置であって、
前記液体は導電性液体である、荷電粒子線装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の荷電粒子線装置であって、
前記異物吸着器は、前記液体を収容する液体収容部を含み、
前記液体収容部に収容されている液体の液面は、前記接触子と前記試料との接触点よりも鉛直方向において下側に位置する、荷電粒子線装置。
【請求項４】
請求項３に記載の荷電粒子線装置であって、
前記異物吸着器は、
前記接触子と前記試料との接触点と、前記液体の液面との間の領域に電位勾配を形成する電極と、
前記電極に電圧を印加する電源と、を含む、荷電粒子線装置。
【請求項５】
請求項３に記載の荷電粒子線装置であって、
前記液体は導電性液体であり、
前記異物吸着器は、
前記液体収容部に収容されている液体内にある電極と、
前記電極に電圧を印加する電源と、を含む、荷電粒子線装置。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の荷電粒子線装置であって、
前記移動機構は、前記液体の液滴に覆われている接触点において、前記接触子と前記試料とを接触させる、荷電粒子線装置。
【請求項７】
請求項６に記載の荷電粒子線装置であって、
前記異物吸着器は、前記接触子と前記試料との接触前に、前記接触子の先端に前記液体の液滴を付着させ、
前記移動機構は、前記液滴が付着した前記先端を前記試料に接触させる、荷電粒子線装置。
【請求項８】
請求項７に記載の荷電粒子線装置であって、
前記異物吸着器は、前記液体を収容する液体収容部を含み、
前記接触子の先端は、前記試料との接触前に、前記液体収容部内の液体内に存在し、
前記移動機構は、前記先端を前記液体から突出させ、前記先端に前記液体の液滴が付着した状態で前記先端を前記試料に接触させる、荷電粒子線装置。
【請求項９】
請求項７に記載の荷電粒子線装置であって、
前記異物吸着器は、液体排出部を含み、
前記接触子の先端は前記液体排出部の開口から突出し、
前記液体排出部は、前記開口から前記液体を放出し、前記先端を覆う液滴を保持する、荷電粒子線装置。
【請求項１０】
請求項６に記載の荷電粒子線装置であって、
前記異物吸着器は、前記接触子と前記試料との接触前に、前記試料に前記液体の液滴を付着させ、
前記移動機構は、前記試料における前記液滴が付着している部分に、前記接触子を接触させる、荷電粒子線装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の荷電粒子線装置であって
前記異物吸着器は、前記液体を収容する液体収容部と、封止部材と、を含み、
前記移動機構は、前記試料、前記液体収容部、前記液体、及び前記封止部材によって画定された封止空間内において、前記試料に前記接触子を接触させる、荷電粒子線装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の荷電粒子線装置であって、
前記異物吸着器は、
前記液体を収容する液体収容部と、
前記液体収容部に収容された液体の液面を昇降する液体移動機構と、を含む、荷電粒子線装置。
【請求項１３】
請求項１又は２に記載の荷電粒子線装置であって、
前記異物吸着器は前記液体を流動させる、荷電粒子線装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の荷電粒子線装置であって、
前記異物吸着器は、前記液体における対流を発生させる温度調整器を含む、荷電粒子線装置。
【請求項１５】
請求項１３に記載の荷電粒子線装置であって、
前記液体は磁性液体であり、
前記異物吸着器は、前記液体を流動させる磁界を生成する磁界生成器を含む、荷電粒子線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は荷電粒子線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特開２００７-１２０９６１号公報（特許文献１）がある。この文献には「半導体チップの検査を繰り返し実行している間に、エアー送出部１５から空気をプローブカード１３上のプローブ触針１４の周囲から内方へと送り、各プローブ触針１４に付着した削りカスなどの塵埃を、プローブ触針１４の配置位置内方へと飛散させる。プローブ触針１４の配置位置内方へ飛散した塵埃は、プローブカード１３の中央部に配置されているバキューム部１６により吸い上げることにより、装置外部に回収する。」と記載されている（要約参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７-１２０９６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電子顕微鏡、イオン顕微鏡、半導体検査装置等の荷電粒子線装置は、荷電粒子線を試料に照射し、試料から放出される二次信号を検出して像を形成する。例えば、荷電粒子線装置の一つとして走査型電子顕微鏡があり、高分解能かつ高精度で試料を観察できるため、半導体デバイスパターンの寸法測定や欠陥検査に応用されている。
【０００５】
走査型電子顕微鏡において、試料表面に電子線を照射することで誘起される帯電により試料電位が変化すると、電子線が加速または減速されて、電子線の焦点ずれや軌道ずれが生じる。これによって、分解能の低下や、観察したい領域と異なる領域に電子線が照射されてしまい、観察したい領域と異なる領域を観察してしまうなどの問題が生じる。そのため、接触子を試料に接触させ、試料に電圧を印加し試料電位を固定する方法がある。
【０００６】
接触子を試料と接触させることによって試料または接触子が削れ、削りカスなどの異物が生じてしまう場合がある。異物が試料と試料を保持する試料台との間に入ることによって試料が試料台から浮いてしまい荷電粒子線の焦点がずれることや、発生した異物が何らかの要因で試料表面に飛散し試料を汚染してしまうことが問題となる。
【０００７】
特許文献１に開示されているように、従来の技術により異物を除去することは可能である。しかし、従来の手法では、荷電粒子線装置の動作に弊害が生じてしまう場合や、異物を充分に取り除くことができない場合がある。
【０００８】
例えば、ガスによる異物の除去は、ガスを導入することによる真空度の低下や、試料が振動する。粘着性テープを用いた異物除去においては、接触子は粘着性テープを突き破って試料に接触するため、接触子を試料から引き離す際に、接触子と試料が接触した領域が露出してしまい、その領域から異物が飛散する可能性がある。
【０００９】
したがって、試料への振動や試料室内圧への影響を実質的に与えることなく、接触子と試料との接触に起因する異物を除去することができる技術が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の代表的な一例の荷電粒子線装置は、荷電粒子線源と、前記荷電粒子線源からの荷電粒子が照射される試料、を設置する試料台と、前記試料台に設置された前記試料の電位を制御するために、前記試料に接触する接触子と、前記接触子を前記試料に相対的に移動させて、前記試料に接触させる移動機構と、前記試料と前記接触子の接触に起因して発生する異物を吸着する液体を含む異物吸着器と、を含むものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一態様により、荷電粒子線装置において、試料への振動や試料室内圧への影響を実質的に与えることなく、接触子と当該試料との接触に起因する異物を捕集することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１における走査型電子顕微鏡式半導体測長計測装置の構成例を示す。
【図２】実施例１における試料台及びその近傍を拡大した側断面図を示す。
【図３Ａ】実施例１における異物吸着器の側断面図を示す。
【図３Ｂ】実施例１における異物吸着器の上面図を示す。
【図４Ａ】実施例２における異物吸着器の側断面図を示す。
【図４Ｂ】実施例２における異物吸着器の上面図を示す。
【図５Ａ】実施例２における、メッシュ電極を有する異物吸着器の側断面図を示す。
【図５Ｂ】実施例２における、メッシュ電極を有する異物吸着器の上面図を示す。
【図６】実施例２における、荷電粒子装置を使用した測定、検査のフローチャートを示している。
【図７Ａ】実施例３における、移動する接触子、試料及び液体の関係を示す。
【図７Ｂ】実施例３における、移動する接触子、試料及び液体の関係を示す。
【図７Ｃ】実施例３における、移動する接触子、試料及び液体の関係を示す。
【図８】実施例３における、荷電粒子装置を使用した測定、検査のフローチャートを示している。
【図９Ａ】実施例４における異物吸着器の側断面を示す。
【図９Ｂ】実施例４における異物吸着器の側断面を示す。
【図１０】実施例４における、荷電粒子装置を使用した測定、検査のフローチャートを示している。
【図１１】実施例５における異物吸着器の側断面を示す。
【図１２】実施例６における異物吸着器の側断面を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。本実施形態は本発明を実現するための一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではないことに注意すべきである。各図において共通の構成については同一の参照符号が付されている。
【００１４】
本実施形態は、荷電粒子線を用いて、試料を観察、検査、又は計測する装置に関する。本実施形態の荷電粒子線装置は、接触子と試料とを接触させたときに生じる異物を吸着する異物吸着器を含む、本実施形態の異物吸着器は液体を保持し、当該液体によって異物を吸着する。これにより、試料への振動や試料室内圧への影響を実質的に与えることなく、異物を捕集（除去）することができる。
【００１５】
以下では、本発明を適用した荷電粒子線装置の一例として、走査型電子顕微鏡式半導体測長計測装置について説明する。本発明の異物吸着器は、電子顕微鏡、イオン顕微鏡、検査装置等、他の種類の荷電粒子線装置に適用し得る。各実施例では電界や温度の制御を用いて好適に異物を捕集（除去）しているが、最小限の構成としては、電界や温度制御を行わなくとも液体で異物を捕集（除去）することができる。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本実例の走査型電子顕微鏡式半導体測長計測装置の構成例を示す。走査型電子顕微鏡式半導体測長計測装置は、試料室１０７内に、電子銃１００、コンデンサレンズ１０１、絞り１０２、検出器１０３、走査偏向器１０４、対物レンズ１０５、試料台３０２を含む。試料室１０７内は、不図示のポンプによって減圧される。
【００１７】
走査型電子顕微鏡式半導体測長計測装置は制御部１５０を含み、制御部１５０は、検出信号を処理するほか、各構成要素を制御する。制御部１５０は、入出力デバイスを含み、ユーザの操作を受け付け、測定結果をユーザに提示する。
【００１８】
鏡体上部に設置された電子銃１００は、１次電子線を出力する。１次電子線は、コンデンサレンズ１０１、絞り１０２、走査偏向器１０４、対物レンズ１０５等を通過して、収束、偏向される。収束、偏向された１次電子線は、試料台３０２上にある試料２００の計測位置に照射される。
【００１９】
１次電子線の照射によって試料２００から放出される２次電子の一部は、検出器１０３に到達する。制御部１５０は、検出器１０３で検出された２次電子信号により、計測画像を形成し表示する。このように、走査型電子顕微鏡式半導体測長計測装置は、試料の寸法や形状などを計測することができる。
【００２０】
図２は本実施例における試料台３０２及びその近傍を拡大した側断面図を示す。試料２００は、例えば、半導体ウェハである。本例において、試料台３０２は、クーロン力により試料２００を保持する静電チャックである。一例として、双極型の静電チャックが示されている。試料台３０２は、高抵抗アルミナ製の円盤２０８の内部に、内部電極２０４と内部電極２０５とを有する。試料台３０２は、さらに、内部電極２０４、２０５のそれぞれに電圧を印加する、電源２０６及び電源２０７を有する。
【００２１】
異物吸着器２０２は試料２００の下側に設置されている。ここで、下側は、鉛直方向において下側であることを意味する。接触子２０１も、試料２００の下側に設置されている。異物吸着器２０２は、接触子２０１が試料２００と接触する点の近傍に配置されている。これにより、異物吸着器２０２は、接触点で生成される異物をより効率的に捕集できる。図２の例においては、試料２００の表面の法線方向は、鉛直方向と略一致している。試料表面の法線方向は、鉛直方向に対して傾いていてもよい。
【００２２】
図３Ａは、本実施例の異物吸着器２０２の側断面図を示す。図３Ｂは、本実施例の異物吸着器２０２の上面図を示す。異物吸着器２０２は、液体３００を保持する液体収容部３０１を有する。液体収容部３０１は、接触子２０１の周囲を囲むように配置されている。液体収容部３０１は、接触子２０１が延びる方向と垂直な面において、接触子２０１を囲む。
【００２３】
具体的には、液体収容部３０１は、外周壁３１１と内周壁３１２とを有する。液体３００は、外周壁３１１と内周壁３１２との間で画定されている収容スペース内に保持されている。本例において、外周壁３１１と内周壁３１２とは矩形筒状であるが、円筒状のように、他の形状を有していてもよい。
【００２４】
液体３００の露出した液面３０８は、接触子２０１と試料２００との接触点よりも下側に位置する。そのため、接触子２０１と試料２００との接触点で生成される異物を効率的に捕集することができる。
【００２５】
収容スペースの開口３１３及び液体３００の液面３０８は、試料２００の下側面に対向している。接触子２０１は、内周壁３１２の内側に位置する。接触子２０１は、液体３００によって囲まれている。接触子２０１が延びる方向は、内周壁３１２の面に沿っている。接触子２０１が移動する方向においてみた場合、接触子２０１と試料２００との接触点は、液体３００に囲まれている。これにより、接触点において発生する異物をより効率的に捕集できる。
【００２６】
制御部１５０によって制御される接触子移動機構３０３によって、接触子２０１は試料２００の下側面と接触するように移動される。本例では、接触子２０１は、液体収容部３０１の内周壁３１２内の空間で移動される。接触子２０１は、接触子２０１が延びる方向に沿って移動される。接触子２０１は上側に移動することで試料２００と接触し、下側に移動することで試料２００から離れる。図３Ａ、図３Ｂの例において、接触子２０１は鉛直方向に沿って移動するが、その方向は特に限定されない。
【００２７】
接触子電位制御電源２０３は、試料２００の電位を制御するために、接触子２０１に電圧を印加する。接触子２０１が試料２００に接触している間、試料２００が所定の電位に維持される。試料２００を所定電位に維持する必要がなくなると、制御部１５０は、接触子２０１を試料２００から離す。
【００２８】
接触子２０１が試料２００と接触するとき、及び、接触子２０１が試料２００から引き離れるとき、異物が飛散し得る。本実施例において、異物吸着器２０２が保持する液体３００が、異物を吸着する。液体３００に吸着された異物の一部は液体３００内に沈み、一部は液体３００表面に存在する。液体３００は、試料２００に荷電粒子線を照射する際の減圧下において、液体状態を維持できる物質である。液体３００の例として、真空用潤滑剤やイオン液体等が挙げられる。これらの液体は低い揮発性を示し、減圧された試料室１０７においても長時間液体状態を維持し得る。
【００２９】
本実施例の異物吸着器２０２は、試料２００へ振動を与えることなく、また、試料室１０７の真空度を低下させることなく、接触子２０１と試料２００と間の接触／離間において生じる異物を捕集することができる。
【００３０】
なお、図２、３Ａ、３Ｂを参照して説明した上記例と異なる構成も可能である。例えば、異物吸着器２０２の液体３００の液面３０８は、接触子２０１を囲まなくてもよく、接触子２０１と試料２００との接触点から離れた位置に配置されてもよい。例えば、液体３００の液面３０８が、試料２００の上側面より上に位置してもよく、液体収容部３０１において内周壁３１２が省略されてもよい。上記例において、液体収容部３０１は、接触点の近傍に配置されているが、液体収容部３０１は接触点から離れて配置されてもよい。
【００３１】
異物吸着器２０２の液体３００の液面３０８は、接触子２０１が接触する試料２００の面に対向していなくてもよい。例えば、異物吸着器の液体３００の液面３０８は、試料２００の上側面や側面に対向してもよい。液体３００の表面張力により、液体３００が液体収容部３０１から毀れることを防ぐことができる。
【００３２】
接触子移動機構３０３は、接触子２０１を、試料２００の下側からではなく、試料２００の横側または上側から接触子２０１を接触させてもよい。このような構成において、液体３００液面３０８は、接触面に対向してもよいし、異なる方向を向いてもよい。異物吸着器２０２は、試料台３０２の移動機構により試料２００を移動して、試料２００と接触子２０１を接触させてもよい。試料台３０２の移動機構と接触子移動機構３０３とは、接触子２０１を試料２００に対して相対的に移動する機構である。
【００３３】
試料台３０２は、双極型の静電チャックでなくてもよい。例えば、試料台３０２は、単極型の静電チャックであってもよい。試料台３０２は、クーロン力によって試料２００を保持する試料台３０２に限らず、機械ピンで試料２００を固定するやホルダ式の試料台であってもよい。試料台３０２及び機械ピンは、試料２００を保持する試料ホルダである。
【実施例２】
【００３４】
本実施例は、発生した異物をより確実に捕集し、液体収容部３０１の外部へ飛散する異物を低減できる構成を説明する。図４Ａ、図４Ｂを参照して、本実施例の異物吸着器２０２の構成を説明する。以下においては、図３Ａ、図３Ｂを参照して説明した構成との相違点を主に説明する。
【００３５】
図４Ａは、本実施例の異物吸着器２０２の側断面図を示す。図４Ｂは、本実施例の異物吸着器２０２の上面図を示す。液体収容部３０１には電極３０４及び電極３０５が設置されている。電源３０６と電源３０７は、電極３０４及び電極３０５に、それぞれ電圧を印加する。本例において、電極３０４及び電極３０５は、液体３００が収容される収容スペース内に配置されている。
【００３６】
接触子２０１が試料２００と接触したときや試料２００から引き離されるときに生成され得る異物は、液体３００に吸着される。電極３０４及び電極３０５は、それぞれ、電源３０６及び電源３０７により電圧が印加され、試料２００と異なる電位に維持される。これにより、接触子２０１と試料２００との接触点及び液体３００の間に電位勾配を形成し、異物を引き寄せる。
【００３７】
例えば、試料２００及び接触子２０１に対して、電極３０４が正の電位に、電極３０５が負の電位に維持される。電極３０４及び電極３０５は、それぞれ、負及び正に帯電した異物を引き寄せることができる。異なる極性の異物が生成され得る場合、又は、生成される異物の極性が不知の場合、両極性の電極を用意することで確実に異物を捕集できる。
【００３８】
液体３００は、導電性であってもよい。導電性液体は、正又は負に帯電している異物の電荷を緩和する。異物の電荷を緩和することで、電荷の集中による局所的な放電や意図しない異物の移動を抑制するなどの効果がある。電極３０４、３０５が液体３００の中にあり、液体３００が導電性である場合、液体３００の表面が実効的な電極面として働く。電極面が接触点の近くに位置するため、接触点近傍に形成される電位勾配が大きくなり、異物を引き寄せる効果が強くなる。また、液体３００内の静電界又は動電界によって導電性液体の流動が発生するため、異物を液体３００内に効果的に取り込むことができる。
【００３９】
導電性の液体３００の例として、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート、エチル（２−ヒドロキシエチル）ジメチルアンモニウムメタンスルホナート、 １−ブチル−３−メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド等のイオン液体が挙げられる。
【００４０】
これらのイオン液体は、蒸気圧が非常に低く、略０である。そのため、本実施例のような荷電粒子線装置の試料２００の近傍の１０-4Ｐａ程度の減圧下でも蒸発せずに液体状態を維持できる。液体３００が導電性の場合と比較して接触点近傍の電位勾配が小さくなるものの、液体３００は絶縁性であってもよい。絶縁性の液体３００の例として、真空用潤滑剤が挙げられる。絶縁性の液体の種類は導電性の液体の種類より多く、導電性以外の特定においてより好ましい液体を選択し得る。
【００４１】
図４Ａ、４Ｂの例において、電極３０４及び電極３０５の全てが、液体３００内に位置し、液体３００の液面３０８の全部が露出している。これにより、効率的に異物を液体３００表面に吸着できる。これと異なり、電極３０４及び電極３０５の一部は、液体３００の外部にあってもよい。当該一部に液体３００を付着させることで、効率的に異物を吸着できる。露出している部分に液体３００が付着していなくてもよい。
【００４２】
液体３００の液面３０８の少なくとも一部は、露出される。液体３００の液面３０８ができるだけ露出させることで、異物を効率的に捕集できる。図４Ａの例において、電極３０４及び電極３０５の液面３０８に沿った面は、液体３００の底に位置しており、液面３０８近傍から底面に対して延びる部分が収容スペースの内周壁に沿って形成されている。これにより、液面３０８表面に吸着した異物を効率的に液体３００の内部に取り込むことができる。
【００４３】
図５Ａ、図５Ｂは、電極３０４及び電極３０５の他の形状例を示している。電極３０４及び電極３０５は、メッシュ形状を有し、幅広面が液体３００の表面と略平行であり、液体３００内において、液面３０８近傍に位置している。電極３０４及び電極３０５は、液体３００の深さの１／２よりも液面３０８に近い位置にあり、例えば、深さの１／１０よりも液面３０８に近い位置にある。
【００４４】
接触点より発生し、電極３０４もしくは電極３０５に引き寄せられて液体３００の液面３０８に吸着された異物は、メッシュ状の電極３０４又は電極３０５の網の目の領域の液体３００に吸着されるか、液体３００で濡れた電極３０４、３０５の表面で吸着される。電極３０４、３０５が液面３０８近傍にあるため、液体３００が絶縁性の場合でも、接触点近傍に形成される電位勾配を、導電性液体３００と同等に強くすることができる。
【００４５】
図４Ａ、図４Ｂに示例は、電源３０６と電源３０７によって異なる電圧を電極３０４と電極３０５に印加する。２以上の電極を設けることによって、電極への電圧印加による液体３００の流動を効果的に引き起こすことができる。複数の電極に異なる電圧を印加することで、異物の帯電の異物を効果的に分散して引き寄せることができ、異物が局所的に集中して吸着されないようできる。
【００４６】
電極の個数は１つであってもよい。例えば、発生する異物の帯電の極性が正負のうちどちらか片方と予めわかっている場合には、電極の電位を、異物の帯電と異なる極性に維持することによって、異物の捕集を有効に行える。単一電極による電界も、導電性液体の流動を引き起こし得る。各電極の電位は、一定でも時間と共に変化してもよい。
【００４７】
以下において、上記構成の異物吸着器２０２を適用した荷電粒子線装置を用いて試料２００の計測や検査を行うフローを説明する。図６は、当該フローのフローチャートを示している。以下において、図１に示す走査型電子顕微鏡式半導体測長計測装置の例を説明する。各装置の動作は、制御部１５０により制御される。制御部１５０は、ユーザの指示に応じて各装置を制御し、一部の動作を自動的に実行する。
【００４８】
制御部１５０は、接触子２０１を試料２００に接触させる前に、電源３０６及び電源３０７により予め電極３０４及び電極３０５に電圧を印加しておく（ステップ４００）。次に接触子２０１を試料２００に接触させる（ステップ４０１）。次に、制御部１５０は、電極３０４及び電極３０５への電圧印加が試料２００の電位に影響しないようにするため、電極３０４及び電極３０５への電圧印加を停止する（ステップ４０２）。
【００４９】
次に、制御部１５０は、接触子電位制御電源２０３により接触子２０１に電圧を印加し、試料２００の電位を制御する（ステップ４０３）。この状態において、制御部１５０は、荷電粒子線を用いて試料２００の計測や検査を行う（ステップ４０４）。
【００５０】
次に、制御部１５０は、接触子電位制御電源２０３をオフにし、接触子２０１への電圧印加を停止する（ステップ４０５）。次に、制御部１５０は、試料２００から接触子２０１を引き離すときに生じる異物を引き寄せるため、電源３０６及び電源３０７により電極３０４及び電極３０５に電圧を印加する（ステップ４０６）。次に、制御部１５０は、接触子２０１を試料２００から引き離す（ステップ４０７）。
【００５１】
上述のように、接触点から異物発生の可能性がある。上記方法は、接触子２０１と試料２００とを接触させるときと、試料２００から接触子２０１を引き離すときの両方において、電極３０４及び電極３０５に電圧を印加する。これにより、発生した異物の液体３００への吸着を効果的に行うことができる。
【００５２】
本実施例によって、試料２００への振動や試料室１０７の真空度を低下させることなく、効果的に、接触子２０１と試料２００との接触により生じる異物を捕集（除去）することができる。
【００５３】
なお、上記例は、荷電粒子線を用いて試料２００の計測や検査を行うときに電極３０４及び電極３０５への電圧印加を停止するが、電極に印加する電圧が小さく試料２００の電位に影響しない場合、電極３０４及び電極３０５への電圧は印加したままでもよい。
【実施例３】
【００５４】
実施例１及び実施例２の異物吸着器２０２においては、接触子２０１は、液体３００から離間している。本実施例の異物吸着器２０２においては、接触子２０１は液体３００と接触し、接触子２０１と試料２００との接触点が、液体で覆われる。これにより、接触子２０１と試料２００との接触に起因する異物を効果的に捕集することができる。
【００５５】
以下、本実施例の異物吸着器２０２を、図７Ａ〜図７Ｃに示す側断面図を用いて具体的に説明する。接触子移動機構３０３は、接触子２０１を上下させる。図７Ａ〜図７Ｃは、接触子２０１を上下させたときの接触子２０１、液体３００、及び試料２００の位置関係を示す。
【００５６】
図７Ａ〜図７Ｂに示すように、液体３００は、液体収容部３０１によって保持されている。接触子２０１は、液体３００に浸される。接触子２０１の根元は、接触子移動機構３０３に接続されている。接触子移動機構３０３は、液体収容部３０１の底部と接続されている。
【００５７】
さらに、異物吸着器２０２は、接触子２０１の温度を調整するための接触子温度調整器５０１と、液体３００の温度を調整するための液体温度調整器５００を含む。液体収容部３０１の上部に、磁界生成器５０２が配置されている。磁界生成器５０２は、他の位置に配置されてもよい。
【００５８】
図７Ａのように、接触子移動機構３０３が接触子２０１を下げることにより、接触子２０１の全体が液体３００に浸される。図７Ｂのように、接触子移動機構３０３が接触子２０１を上げると、液体３００の表面張力により、液体３００は接触子２０１の先端に付着し続ける。液体３００が接触子２０１の先端に付着した状態で、接触子２０１の先端が、試料２００の裏面と接触する。図７Ｃのように、接触子移動機構３０３が接触子２０１を下げて、試料２００の裏面から接触子２０１を引き離す。
【００５９】
接触子２０１と試料２００を接触している間、接触子２０１と試料２００の接触点は、液体３００により覆われている。接触子２０１と試料２００とが接触するとき、及び、接触子２０１が試料２００かから離れるとき、に生じる得る異物を、液体３００に効果的に取り込むことができ、接触点の周辺に異物が飛散することを抑制できる。
【００６０】
以下において、上記構成の異物吸着器２０２を適用した荷電粒子線装置を用いて試料２００の計測や検査を行うフローを説明する。図８は、当該フローのフローチャートを示している。以下において、図１に示す走査型電子顕微鏡式半導体測長計測装置の例を説明する。各装置の動作は、制御部１５０により制御される。制御部１５０は、ユーザの指示に応じて各装置を制御し、一部の動作を自動的に実行する。
【００６１】
制御部１５０は、接触子２０１と試料２００とを接触する前に、接触子２０１の先端が液体３００に覆われるようにする（ステップ６００）。本実施例においては、図７Ａに示すように、制御部１５０は、予め接触子２０１を液体３００に浸すことにより、接触子２０１の先端が液体３００に覆われるようにする。
【００６２】
次に、制御部１５０は、接触子２０１の先端を試料２００に接触させる（ステップ６０１）。ステップ６０１において、図７Ｂで示されるように、接触子２０１の先端及び接触点近傍は、液体３００で覆われる。
【００６３】
次に、制御部１５０は、接触子電位制御電源２０３により接触子２０１に電圧を印加して、試料２００の電位を制御する（ステップ６０２）。次に、制御部１５０は、荷電粒子線を用いて試料２００の計測や検査を行う（ステップ６０３）。次に、制御部１５０は、接触子電位制御電源２０３をオフにし、接触子２０１への電圧印加を停止する（ステップ６０４）。
【００６４】
次に、制御部１５０は、接触子移動機構３０３により接触子２０１を下降させる（ステップ６０５）。制御部１５０は、試料２００の裏面と接触子２０１の先端との間をわずかに離れた位置で接触子２０１を静止させ、接触点近傍の試料２００の裏面と接触子２０１の先端とが液体３００で覆われている状態を維持する。
【００６５】
次に、制御部１５０は、接触子２０１と試料２００の間にある液体３００に流動を生じさせる（ステップ６０６）。これにより、試料２００に付着した異物を試料２００の裏面から剥離させ、試料２００の接触点をクリーニングする。次に、制御部１５０は、接触子２０１を試料２００から引き離す（ステップ６０７）。
【００６６】
ステップ６０６において、例えば、制御部１５０は、接触子温度調整器５０１及び／又は液体温度調整器５００により液体３００の温度を調整することで、接触子２０１と試料２００の間にある液体３００に流動を生じさせる。接触子温度調整器５０１及び液体温度調整器５００は、それぞれ、加熱機能及び／又は冷却機能を有する。例えば、接触子温度調整器５０１及び液体温度調整器５００は、それぞれ電気的に温度が変化する温度可変部を有し、当該温度変化部への供給する電流を変化させることで、対象部の温度を調節する。
【００６７】
制御部１５０は、液体３００内の温度勾配により対流が発生し、接触子２０１と試料２００の間にある液体３００が流動するように、接触子温度調整器５０１及び液体温度調整器５００を制御する。
【００６８】
例えば、制御部１５０は、接触子温度調整器５０１及び液体温度調整器５００を、それらが、予め定められた時間、予め定められた電流を温度可変部に与えるように制御する。接触子温度調整器５０１及び液体温度調整器５００は、供給する電流を時間共に変化させてもよい。接触子温度調整器５０１及び液体温度調整器５００は、それぞれ、温度検出器を含み、制御部１５０は、温度検出器の温度が予め設定された温度になるように、接触子温度調整器５０１及び液体温度調整器５００を制御してもよい。
【００６９】
例えば、接触子温度調整器５０１は接触子２０１を冷却し、液体温度調整器５００は液体収容部３０１内の液体３００を加熱する。接触子温度調整器５０１及び液体温度調整器５００の一方のみが温度調節を行ってもよく、双方が対象物を加熱してもよい。このような動作により、接触子２０１先端の液体３００の温度と液体収容部３０１内の液体３００の温度の相違により、接触子２０１先端に付着する液体３００が流動する。
【００７０】
制御部１５０は、接触子電位制御電源２０３によって接触子２０１へ電圧を印加することで、接触子２０１と試料２００の間にある液体３００に流動を生じさせてもよい。接触子２０１の電位よる電界によって液体３００が流動する。例えば、接触子電位制御電源２０３は、一定電圧を予め定められた時間与えてもよく、正の電圧と負の電圧を交互に与えるなどのように供給電圧を変化させてもよい。
【００７１】
他の方法において、制御部１５０は、磁界生成器５０２によって生成した磁界で、磁性を有する液体３００を流動させてもよい。磁界生成器５０２は、静磁界又は動磁界を生成する。例えば、制御部１５０は、磁界生成器５０２に予め定められた時間、所定の動磁界を生成させて、接触子２０１と試料２００の間にある液体３００に流動を生じさせる。
【００７２】
制御部１５０は、異物が液体３００内で分散するように、磁界生成器５０２による磁界によって液体収容部３０１内の液体３００に流動を引き起こしてもよい。制御部１５０は、接触子２０１を試料２００から引き離すとき、磁界生成器５０２により磁界を生成する。試料２００の裏面の液体３００は、磁界生成器５０２による磁界に引き付けられ、剥離して液体収容部３０１に落下する。制御部１５０は、液体温度調整器５００、接触子温度調整器５０１、接触子電位制御電源２０３、磁界生成器５０２の一つ又は任意の組み合わせを利用してもよい。
【００７３】
制御部１５０は、接触子温度調整器５０１及び／又は液体温度調整機構５０１によって、接触子２０１の先端近傍に付着する液体３００の温度を調節し、これにより接触子２０１の先端近傍に付着する液体３００の表面張力を調節できる。この調節により、接触子２０１の先端が液体３００で完全に覆われるように調整することができる。
【００７４】
制御部１５０は、接触子２０１を試料２００から離すとき、接触子２０１先端の液体の粘性を下げるように、接触子２０１を接触子温度調整器５０１による加熱してもよい。これにより、試料２００の裏面における液体３００の付着量を減らすことができる。
【００７５】
本実施例によって、接触子２０１を試料２００から引き離す際に、接触子２０１と試料２００との接触点が露出することなく、接触子２０１と試料２００との接触により生じる異物を液体３００に吸着でき、異物の飛散を抑制することができる。
【実施例４】
【００７６】
半導体デバイスの製造における荷電粒子線装置による計測後の工程において、試料２００の裏面への付着が問題とならないような液体３００を選択することは可能である。しかし、半導体デバイス製造で要求される清浄度によっては、この液体３００の選択肢が非常に狭くなる。そのような場合には、液体３００が試料２００に付着しないことが好ましい。
【００７７】
本実施例は、この課題に対応する。本実施例は、液体収容部３０１の外部への異物飛散の防止と、試料２００への液体３００の付着防止とを同時に実現する。以下、図９Ａ、図９Ｂを参照して、本実施例を説明する。
【００７８】
図９Ａ、図９Ｂは、本実施例の異物吸着器２０２の側断面を示す。図９Ａ、図９Ｂは、異物吸着器２０２の異なる状態を示す。以下においては、図７Ａ〜図７Ｃが示す構成との相違点を主に説明する。異物吸着器２０２は、液体収容部移動機構７０１を有する。液体収容部移動機構７０１は、液体収容部３０１を上下方向に移動する。液体収容部移動機構７０１は、液体収容部３０１を試料２００の裏面の近づけ、試料２００の裏面から離すことができる。液体収容部移動機構７０１は、例えば液体収容部３０１に固定された移動部と駆動部を含み、駆動部が移動部を上下に移動する。
【００７９】
異物吸着器２０２は、液体収容部３０１の底に、液体移動機構７０２を有している。液体移動機構７０２は、液体３００を上下に移動する。つまり、液体移動機構７０２は、液面３０８を試料２００の裏面の近づけ、試料２００の裏面から離す。液体移動機構７０２は、例えば、液体収容部３０１の底に配置された移動部と駆動部を含み、駆動部が移動部を上下に移動する。
【００８０】
異物吸着器２０２は、さらに、液体収容部３０１と試料２００との間に、封止リング７００を有している。封止リング７００は、液体収容部３０１の側壁の頂面に設置されている。封止リング７００は、液体収容部３０１、試料２００、及び液面３０８とで囲まれる領域を封止する。
【００８１】
制御部１５０は、図９Ａの示す位置にある液体収容部３０１を、液体収容部移動機構７０１により液体収容部３０１を試料２００に近づけ、封止リング７００を試料２００に密着させる。
【００８２】
図９Ｂは、移動後の液体収容部３０１を示す。制御部１５０は、試料２００の裏面と封止リング７００とを密着させた状態で、液体移動機構７０２を上下に移動させ、液体３００の液面３０８を上下させる。試料２００とその周辺は真空排気下であるため、封止空内においても、液体３００の移動は阻害されない。
【００８３】
封止リング７００と試料２００とを良好に密着させるため、樹脂などの柔軟性材料で構成された封止リング７００を用いてもよい。封止リング７００は、試料２００の裏面と密着しているため、液面３０８の上下によって液体３００が液体収容部３０１から漏れ出ることはない。
【００８４】
以下において、上記構成の異物吸着器２０２を適用した荷電粒子線装置を用いて試料２００の計測や検査を行うフローを説明する。図１０は、当該フローのフローチャートを示している。以下において、図１に示す走査型電子顕微鏡式半導体測長計測装置の例を説明する。
【００８５】
制御部１５０は、接触子２０１を試料２００に接触させる前に、液体収容部移動機構７０１によって液体収容部３０１を上昇させる。制御部１５０は、封止リング７００を試料２００の裏面に密着させ、液体収容部３０１と液体移動機構７０２と試料２００で囲まれる領域を封止する（ステップ８００）。
【００８６】
次に、制御部１５０は、液体移動機構７０２によって液面３０８を上昇させる（ステップ８０１）。図９は、この状態の異物吸着器２０２を示す。ここで、液面３０８を試料２００の裏面と近づけるほど、異物を吸着する効果が大きくなる。前述したように、本実施例は、試料２００の裏面への液体３００の付着を避けるために、液面３０８が試料２００の裏面に接触する前に液体移動機構７０２による液体３００の上昇を止める。
【００８７】
次に、制御部１５０は、接触子移動機構３０３により接触子２０１を上昇させ、試料２００の裏面に接触させる（ステップ８０２）。接触子２０１の先端が液体３００によって濡れていない状態で、接触子２０１は、試料２００の裏面へ接触する。これにより、試料２００の裏面への液体３００の付着が避けられる。
【００８８】
次に、制御部１５０は、接触子電位制御電源２０３により接触子２０１に電圧を印加し、試料２００の電位を制御する（ステップ８０３）。この状態において、制御部１５０は、荷電粒子線を用いて試料２００の計測や検査を行う（ステップ８０４）。次に、制御部１５０は、接触子電位制御電源２０３をオフにし、接触子２０１への電圧印加を停止する（ステップ８０５）。
【００８９】
次に、制御部１５０は、接触子２０１を試料２００から引き離す（ステップ８０６）。接触子２０１及び接触点は液体３００に覆われていないため、接触点より異物が飛散する。しかし、試料２００の裏面と液体３００の表面とが近くにあるため、発生した異物は液体３００の表面に付着し、液体３００に捕集される。次に、制御部１５０は、液体移動機構７０２によって液体３００の表面を下降させる（ステップ８０７）。
【００９０】
本実施例により、液体収容部３０１の外部への異物飛散の防止と、試料２００への液体３００の付着防止とを達成できる。なお、液体収容部移動機構７０１と液体移動機構７０２の一方のみを使用してもよい。
【００９１】
接触子２０１と試料２００との接触点の周囲の空間を閉じることができれば、封止リング７００と液体収容部移動機構７０１の組み合わせとは異なる構成を採用してもよい。例えば、異物吸着器２０２は、液体収容部３０１の外側に、液体収容部を囲む封止リングを有し、当該リングを上下方向に移動することで、接触子２０１と試料２００との接触点の周囲の空間を閉じ、開放してもよい。封止リングが、試料２００の裏面と予め接触し、封止リングの内側に液体収容部３０１を挿入してもよい。
【実施例５】
【００９２】
本実施例は、接触子２０１の種類や形状、イオン液体の種類の組み合わせに拠らず、接触子２０１の先端に異物を吸着するだけの充分な量の液体をより確実に保持できる構成を開示する。以下、図１１を参照して、本実施例を説明する。以下においては、実施例３との相違点を主に説明する。
【００９３】
図１１は、本実施例の異物吸着器２０２の側断面を示す。図１１に示すように、接触子２０１は、ノズル状の液体排出部９０１内に配置されている。液体排出部９０１は内部にスペースを有し、そのスペース内に接触子２０１の一部が収容されている。接触子２０１の先端は、液体排出部９０１の先端から突き出ている。
【００９４】
液体排出部９０１は、接触子２０１の根本側において、液体導入部９００とつながっている。液体導入部９００内のスペースと液体導入部９００のスペースはつながっている。本例においては、接触子電位制御電源２０３が、液体導入部９００内に配置されている。液体導入部９００は、液体収容部３０１の底を貫通し、不図示のタンクに接続される。
【００９５】
タンクは、液体３００を収容している。タンクから流れた液体３００は、液体導入部９００内の流路を通り、液体導入部９００の流路に流れ込む。液体３００は、さらに、液体導入部９００の流路を通って、その先端の開口から外部に流れる。液体導入部９００の先端開口から流れ出た液体３００は、液体導入部９００の先端に溜まり、液滴３５１を形成する。液滴３５１は、接触子２０１の先端を覆う。
【００９６】
液滴３５１が接触子２０１の先端を覆った状態で、接触子２０１を試料２００に接触し、さらに、試料から離すことで、接触子２０１と試料２００との接触に起因して発生する異物を効果的に液滴３５１内に取り込むことができる。接触子２０１と試料２００とが接触している間、液滴３５１は接触点を覆う。
【００９７】
異物吸着器２０２は、さらに、液体収容部３０１内の液体３００を排出する液体排出部９０２を有する。液体排出部９０２内の流路を介して液体３００を液体収容部３０１から不図示のタンクに排出することで、液体３００が液体収容部３０１から外部に毀れることを防ぐことができる。
【００９８】
本実施例の異物吸着器２０２を適用した試料２００の計測や検査を行う際のフローは、実施例３と同様に、図８のフローチャートに示される。本実施例は、ステップ６００において、液体導入部９００を介して液体排出部９０１から液体３００を放出することにより、接触子２０１の先端に液滴３５１を保持する。
【００９９】
計測や検査の後に異物が吸着された液滴３５１を回収するため、制御部１５０は、液体排出部９０１から液体３００を排出する。液体排出部９０１からの液体３００は、液体収容部３０１にこぼれ落ち得る。液体収容部３０１に設けられた液体排出部９０２は、液体３００を外部に排出する。これにより、液体収容部３０１から液体３００があふれることを防ぐ。
【０１００】
制御部１５０は、接触子２０１と試料２００が接触した状態において、液体排出部９０２から液体３００を放出して、異物が吸着された液滴３５１を入れ替えてもよい。制御部１５０は、接触子２０１が試料２００から離れた状態において、液体排出部９０２から液体３００を放出して、異物が吸着された液滴３５１を入れ替えてもよい。
【０１０１】
制御部１５０は、液体排出部９０２からの液体の放出と、液体排出部９０２からの液体３００の排出により、液体収容部３０１内の異物を回収してもよい。液体排出部９０２及び液体収容部３０１を省略してもよい。
【０１０２】
本実施例によって、接触子２０１の先端に液体をより確実に保持することができる。本実施例は、接触子２０１を試料２００から引き離す際に、接触子２０１と試料２００との接触部を露出させることなく、接触子２０１と試料２００が接触するときに生じる異物を液滴３５１に吸着でき、異物の飛散を抑制できる。
【実施例６】
【０１０３】
本実施例は、接触子２０１の種類や形状と液体の種類の組み合わせに拠らす、接触子２０１と試料２００が接触する前に、接触子２０１と試料２００の間に液体３００をより確実に配置する構成を開示する。以下、図１２を参照して、本実施例を説明する。以下においては、実施例３との相違点を主に説明する。
【０１０４】
図１２は、本実施例の異物吸着器２０２の側断面を示す。図１２に示すように、本実施例の異物吸着器２０２は、液体噴射部９５０を含む。液体噴射部９５０は、内部の液体３００を収容している。液体噴射部９５０の先端部はノズル状であり、液体噴射部９５０は、液体３００を試料２００に向けて噴射し、液滴３５２を試料２００に付着させる。例えば、液体噴射部９５０は圧力調節器を含み、液体噴射部９５０内部の圧力を調節することで、液体３００を噴射する。
【０１０５】
本実施例の異物吸着器２０２を適用した試料２００の計測や検査を行う際のフローは、実施例３と同様に、図８のフローチャートに示される。本実施例は、ステップ６００において、液体噴射部９５０から液体３００を噴射することにより、試料２００の裏面の接触点に、予め液滴３５２を配置する。接触子２０１の先端は、液滴３５２内に挿入される。
【０１０６】
これによって、接触子２０１と試料２００の間に液滴３５２がある状態で、接触子２０１を試料２００に接触させることができる。接触子２０１と試料２００とが接触した状態において、接触点は液滴３５２により覆われている。また、接触点が液滴３５２により覆われている状態で、接触子２０１を試料２００から離す。接触子２０１を試料２００に接触させるとき及び接触子２０１を試料２００から離すときに生じる異物を、液滴３５２に吸着させることができる。
【０１０７】
計測や検査が終わり、接触子２０１を試料２００から引き離す際、制御部１５０は、接触子２０１へ所定の電圧を印加して、異物が付着した導電性の液滴３５２を試料２００から取り除いてもよい。液体収容部３０１を省略してもよい。
【０１０８】
本実施例によって、接触子２０１と試料２００が接触する前に、確実に接触子２０１と試料２００の間に液体３００を配置し、接触子２０１と試料２００の接触に起因する異物を確実に液体に吸着させることができる。
【０１０９】
以上、本発明をいくつかの実施例を使用して説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、実施例１〜６において、荷電粒子線装置として走査型電子顕微鏡式半導体測長計測装置に適用した例について説明したが、それに限るものでない。例えば、本発明は、イオン顕微鏡や他の半導体検査装置などにも適用できる。
【０１１０】
実施例１〜６においては、単一接触子の構成について説明したが、２以上の接触子それぞれに対応する異物吸着器が含まれてもよい。異物吸着器は、２以上の接触子が配置された範囲にまたがった１つの異物吸着器であってもよい。
【０１１１】
上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【０１１２】
また、上記の各構成・機能・処理部等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード等の記録媒体に置くことができる。
【０１１３】
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしもすべての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆どすべての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
【符号の説明】
【０１１４】
１００−電子銃、１０１−コンデンサレンズ、１０２−絞り、１０３−検出器、１０４−偏向器、１０５−対物レンズ、１０７−試料室、１５０−制御部、２００−試料、２０１−接触子、２０２−異物吸着器、２０３−試料電位制御電源、２０４、２０５−電極、２０６、２０７−電源、２０８、−円盤、３００−液体、３０１−液体収容部、３０２−試料台、３０３−接触子移動機構、３０４、３０５−電極、３０６、３０７−電源、３０８−液面、３１１−液体収容部の外周壁、３１２−液体収容部の内周壁、３１３−液体収容部の収容スペースの開口、３５１、３５２−液滴、５００−液体温度調整器５００−接触子温度調整器、５０２−磁界形成器、７００−封止リング、７０１−液体収容部移動機構、７０２−液体移動機構、９００−液体導入部、９０１−液体排出部、９０２−液体排出部、９５０−液体噴射部
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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