(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバー内のターゲットに高電圧を印加する高電圧導入機構であって、ターゲット載置台を載置しているステージに、ベース上に固定された固定レールに対し摺動可能な可動レールを取り付け、該可動レールと前記ターゲット載置台をケーブルで繋ぎ、チャンバー外に設けられた電圧源からの電圧をケーブルを介して前記固定レールに印加するように成した高電圧導入機構。
【請求項２】
チャンバー内のターゲットに高電圧を印加する高電圧導入機構であって、ベース上で第１の方向に移動可能な第１ステージ、該第１ステージ上で前記第１方向に直角な第２の方向に移動可能な第２ステージ、及び、該第２ステージ上に載置されたターゲット載置台を有しており、前記第１ステージに、前記ベース上に固定された第１固定レールに対し摺動可能な第１可動レールを取り付け、前記第２ステージに、前記第１ステージ上に固定された第２固定レールに対し摺動可能な第２可動レールを取り付け、前記第１可動レールと前記第２固定レールの間及び前記第２可動レールと前記ターゲット載置台の間をそれぞれケーブルで繋ぎ、チャンバー外に設けられた電圧源からの電圧をケーブルを介して前記第１固定レールに印加するように成した高電圧導入機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ターゲットに高電圧を印加する様に成した高電圧導入機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ターゲットに高電圧を印加する場合が多々あるが、例えば、走査電子顕微鏡を例に上げて説明する。
【０００３】
図１は走査電子顕微鏡の概略を示したもので、図中１は高真空に保たれた走査電子顕微鏡の鏡筒、２は電子ビームを発生させるための電子銃、３および４は電子ビームを集束して細く絞るための集束レンズと対物レンズである。５はターゲット（走査電子顕微鏡の場合、試料）６上を電子ビームで２次元的に走査させるための走査コイルである。７は高真空に保たれた試料室で、該試料室には試料ステージ８が設置されている。該試料ステージ８はステージ駆動機構（図示せず）により自在にＸ方向移動及びＹ方向移動が出来る様に成っており、その結果、試料ステージ８上に載置された試料６上の所望の位置の顕微鏡観察が出来る。尚、試料６は、エアロック室（図示せず）を経由して試料室外から試料室内に装填され、試料ステージ８上に載置される様に成っている。９は電子ビームの照射によって試料から発生した二次電子を検出する検出器である。
【０００４】
尚、特に図示しないが、走査電子顕微鏡には、更に、前記電子銃２、各レンズ３、４、走査コイル５、試料ステージ８等をそれぞれ制御するための電気回路、検出器９からの信号を増幅等する電気回路、その信号を用いて電子顕微鏡像を表示するためのＣＲＴ等が設けられている。
このような走査電子顕微鏡において、電子銃２で発生した電子ビームは、集束レンズ３と対物レンズ４で細く絞られて試料６上に照射され、走査コイル５により試料６上を２次元的に走査する。該走査によって発生した二次電子は検出器９で検出され、ＣＲＴ（図示せず）上に走査顕微鏡像として表示される。
ところでこのような走査電子顕微鏡において、例えば、半導体試料（例えばシリコンウエハ）に穿たれた狭い穴の底の様子を観察しようとすると、底で発生した二次電子は、狭い穴の周りの壁に再吸収されてしまい検出するのは困難となってしまう。この様な場合、試料に負の電位をかければ、二次電子の穴からの放出を容易にすることができる。
図２は、この様な特殊な目的のために、試料に高電圧を印加する様に成した走査電子顕微鏡の概略を示している。図中前記図１で使用された番号と同一番号の付されたものは同一の構成要素を示す。
【０００５】
図中１０は試料６を載置する導電性の試料載置台、１１は試料載置１０と試料ステージ８とを電気的に絶縁するための絶縁体である。１２は試料室７の壁面を貫通するように取り付けられ、試料室外からの高電圧を試料室内内に導く為の高電圧導入端子で、試料室内の真空を保つために前記壁面の貫通孔との間はロー付けされている。１３は試料載置１０と高電圧導入端子１２とを繋いで試料６に高電位を与えるための高電圧ケーブルである。更に、特に図示しないが、試料室外側には、高電圧電源（図示せず）からの高電圧を前記高電圧導入端子１２に供給するための別の高電圧ケーブルが設けられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
さて、図２に示した、試料に高電圧を印加する方式の走査電子顕微鏡は、半導体試料に形成されるコンタクトホールの底部の観察・検査に用いることができる。
【０００７】
しかしながら、この様な目的では、試料に印加すべき電圧は−１０ｋＶから−２０ｋＶ程度以上の高電圧を要し、又、半導体試料（例えば、ウエハ）の径が大きくなるに従い、当然試料ステージのＸ方向、Ｙ方向等の移動の範囲も大きくなる。しかもかなりの高速で頻繁に駆動される。
【０００８】
所で、前記高電圧ケーブル１３は、円柱状の絶縁部材（例えば、テフロン）層の中心に芯線が埋め込まれており、円柱状の絶縁部材層の周囲を編み線で囲い、該編み線の周囲を丈夫な布などで覆った構造のもので、伝送する電圧が大きい程、縁面放電防止を考慮して前記絶縁層の径が大きくなっており、それに応じてフレキシビリティーが低くなっている。
【０００９】
その為に、ステージの移動の度に、この様な高電圧ケーブルに応力が掛かると、短期間にケーブルが破損してしまう。
【００１０】
又、高電圧ケーブルのフレキシビリティーの低さから、ステージ移動そのものがスムーズに行かず、結果的に試料移動精度が悪化する。
【００１１】
本発明は、この様な問題点を解決すべくなされたものであり、新規な高電圧導入機構を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するための本発明の高電圧導入機構は、チャンバー内のターゲットに高電圧を印加する高電圧導入機構であって、ターゲット載置台を載置しているステージに、ベース上に固定された固定レールに対し摺動可能な可動レールを取り付け、該可動レールと前記ターゲット載置台をケーブルで繋ぎ、チャンバー外に設けられた電圧源からの電圧をケーブルを介して前記固定レールに印加するように成したことを特徴とする。
【００１３】
この目的を達成するための本発明の高電圧導入機構は、チャンバー内のターゲットに高電圧を印加する高電圧導入機構であって、ベース上で第１の方向に移動可能な第１ステージ、該第１ステージ上で前記第１方向に直角な第２の方向に移動可能な第２ステージ、及び、該第２ステージ上に載置されたターゲット載置台を有しており、前記第１ステージに、前記ベース上に固定された第１固定レールに対し摺動可能な第１可動レールを取り付け、前記第２ステージに、前記第１ステージ上に固定された第２固定レールに対し摺動可能な第２可動レールを取り付け、前記第１可動レールと前記第２固定レールの間及び前記第２可動レールと前記ターゲット載置台の間をそれぞれケーブルで繋ぎ、チャンバー外に設けられた電圧源からの電圧をケーブルを介して前記第１固定レールに印加するように成したことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１５】
図３は、本発明の高電圧導入機構を備えた走査型電子顕微鏡の試料室内に設けられた試料ステージ機構の一例を示す。
【００１６】
図中２１はステージベース、２２はＸ方向ステージ、２３はＹ方向ステージで、何れも、例えば、セラミックス等の電気的絶縁材料にて形成されている。  ２４は導電材料で作成されたＸ軸レールで、２本のレールから成り、一方のレール２４Ａは前記ステージベース２１上に固定されており、該レールには長手方向に沿って凸部が形成されている。他方のレール２４Ｂは前記Ｘ方向テーブル２２に固定されており、該レールには長手方向に沿って凹溝が形成されている。該２つのレールは、一方のレール２４Ａの凸部が他方のレール２４Ｂの凹溝にはめ込まれ、Ｘ方向テーブル２２の移動時、一方のレール２４Ａが他方のレール２４Ｂに対して摺動可能に成してある。２５は導電性材料で作成されたＹ軸レールで、２本のレールから成り、一方のレール２５Ａは前記Ｘ方向ステージ２２上に固定されており、該レールには長手方向に沿って凸部が形成されている。他方のレール２５Ｂは前記Ｙ方向テーブル２３に固定されており、該レールには長手方向に沿って凹溝が形成されている。該２つのレールは、一方のレール２５Ａの凸部が他方のレール２５Ｂの凹溝にはめ込まれ、Ｙ方向テーブル２３の移動時、一方のレール２５Ａが他方のレール２５Ｂに対して摺動可能に成してある。
【００１７】
２６は導電性材料で形成された試料載置台で、前記Ｙ方向ステージ２３上に固定されている。
【００１８】
２７は図１及び図２に示す走査電子顕微鏡で説明した高電圧導入端子（図示せず）に一端が繋がった高電圧導入ケーブルで、他端が前記Ｘ軸レールの一方２４Ａに繋がっている。
【００１９】
２８は一端が前記Ｘ軸レールの他方２４Ｂに繋がり、他端が前記Ｙ軸レールの一方２５Ａに繋がっている高電圧ケーブル、２９は一端が前記Ｙ軸レールの他方２５Ｂに繋がり、他端が前記試料載置台２６に繋がっている高電圧ケーブルである。
【００２０】
この様な構成の装置において、試料室外に設けられた電源（図示せず）から高電圧ケーブル（図示せず）及び高電圧導入端子（図示せず）を介して試料室内の高電圧導入ケーブル２７に送られてきた高電圧は、Ｘ軸レール２４，高電圧ケーブル２８，２９及び試料載置台２６を介して試料（図示せず）に印加される。
【００２１】
さて、試料載置台２６上に載せられた試料（図示せず）の所望の領域を観察するために、ステージ駆動機構（図示せず）によりＸ方向ステージ２２及びＹ方向ステージ２３を移動させることにより試料を移動させる。
【００２２】
例えば、ステージ駆動機構（図示せず）によりＸ方向ステージ２２を移動させる場合、Ｘ方向ステージ２２に固定されたＸ軸レール２４Ｂがステージベース２１上に固定されたＸ軸レール２４Ａに対して摺動することにより、Ｘ方向ステージ２２がＸ方向に移動する。この際、Ｘ方向ステージ２２上に載っているＹ軸レール２５，試料載置台２６及び試料（図示せず）は全てＸ方向ステージ２２の移動と同期してＸ方向に移動するので、高電圧導入ケーブル２７，高電圧ケーブル２８，２９はこの移動によって動くことはない。
【００２３】
又、ステージ駆動機構（図示せず）によりＹ方向ステージ２３を移動させる場合、Ｙ方向ステージ２３に固定されたＹ軸レール２５ＢがＸ方向ステージ２２に固定されたＹ軸レール２４Ａに対して摺動することにより、Ｙ方向ステージ２３がＸ方向に移動する。この際、Ｙ方向ステージ２３上に載っている試料載置台２６及び試料（図示せず）は全てＹ方向ステージ２３の移動と同期してＹ方向に移動し、Ｙ方向テーブル２３及びＹ軸レール２５Ｂの下方にあるＸ方向ステージ２２，Ｘ軸レール２４及びステージベース２１はこの移動によって動くことはないので、高電圧導入ケーブル２７，高電圧ケーブル２８，２９はこの移動によって動くことはない。
【００２４】
この様に試料ステージを介して試料を移動させても、この移動に対して、試料室内に設けられた高電圧ケーブル及び高電圧導入ケーブルは全く動かない。従って、試料移動による高電圧ケーブル及び高電圧導入ケーブルの劣化や破損が無くなり、試料移動の精度も低下しない。
【００２５】
尚、前記例では、一方のレールに対して他方のレールが摺動出来る様に成したが、各レール間の接触の不良により試料へ印加される高電圧が変動しないように、何れかのレールの接触面にブラシの如き接触子を設けるようにしても良い。
【００２６】
又、前記例ではステージベースやＸ，Ｙ方向ステージが電気的絶縁材料であったが、レールとこれらのステージベースやステージとが電気的に絶縁されていれば良いので、レールを電気的絶縁部材を介してステージベースや各ステージに取り付けるようにすれば、各ステージは導電性の材料で形成しても良い。
【００２７】
又、前記例では、走査電子顕微鏡の試料室の試料に高電圧を印加する場合を例に上げたが、この様なものに限定されないことは言うまでもない。例えば、ターゲット室内において、ウエハ等のターゲットをターゲット載置台上に静電チャックにより保持させる場合、例えば、絶縁材料製の載置台中に設けられた電極に高電圧を印加するが、この様な高電圧導入系にも前記高電圧導入機構を応用することが出来る。又、荷電粒子ビーム装置では、試料や材料の如きターゲット上を荷電粒子ビームで走査し、所定の加工を行ったり、この走査によりターゲットから得られたに次電子や二次イオンに基づいてターゲットの表面観察や分析などを行っている。この様な荷電粒子ビーム装置において、ターゲットに減速電圧を印加する事によって、集束レンズには高いエネルギーの状態でビームを入射させ、ターゲットには減速したビームを照射することにより、ビームを細く集束すると共に、ターゲットのダメージを防止しているが、この様なターゲットへの減速電圧印加系にも前記高電圧導入機構を応用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  走査電子顕微鏡の一概略例を示す。
【図２】  試料に高電圧を印加する方式の走査電子顕微鏡の一概略例を示す。
【図３】  本発明の高電圧導入機構を備えた走査型電子顕微鏡の試料室内に設けられた試料ステージ機構の一例を示す。
【符号の説明】
１…電子顕微鏡鏡筒
２…電子銃
３…集束レンズ
４…対物レンズ
５…走査コイル
６…試料
７…試料室
８…試料ステージ
９…検出器
１０…試料載置台
１１…絶縁体
１２…高電圧導入端子
１３…高電圧ケーブル
２１…ステージベース
２２…Ｘ方向ステージ
２３…Ｙ方向ステージ
２４，２４Ａ，２４Ｂ…Ｘ軸レール
２５，２５Ａ，２５Ｂ…Ｙ軸レール
２６…試料載置台
２７…高電圧導入ケーブル
２８，２９…高電圧ケーブル
【図１】
0003814095.tif 000002
【図２】
0003814095.tif 000003
【図３】
0003814095.tif 000004