JP2003217500A - 走査型電子顕微鏡を用いた検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 走査型電子顕微鏡を用いた検査装置におい
て、被検物の大きさに限定されることなく、非破壊で被
検物の任意部分の検査及び測定を行なうことができるよ
うにする。 【解決手段】 走査型電子顕微鏡６ａを使用し、非破壊
で被検物の任意部分の検査や測定を行なう走査型電子顕
微鏡を用いた検査機１において、被検物の検査対象部分
の周囲を外気から遮断して局所的な真空領域を形成する
局所真空形成部９を備え、局所真空形成部が局所的な真
空領域を形成するための排気を行なう排気手段１５と、
圧縮気体を局所真空形成部の外縁部分に噴出することに
よって局所真空形成部全体を被検物から浮上させる浮上
手段１４と、浮上手段による局所真空形成部の浮上を制
御するために被検物と局所真空形成部との間の間隔を測
定する測長手段１６とを有するようにした。

Description

【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
を用いた検査装置に関し、被検物の大きさに限定される
ことなく、非破壊で被検物の任意部分の検査及び測定を
行なうことができるようにするための技術に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scan
ning Electron Microscope）は、各種製品（被検物）の
検査、例えば、半導体ウェハーや液晶基板等の製造工程
中における各種検査を行なう検査機の検査装置として用
いられることが一般的であった。 【０００３】上記検査機におけるＳＥＭによる検査や測
定は、半導体ウェハーや液晶基板等の被検物を真空度の
高い真空チャンバー内に取り込んで検査を行なう必要が
あった。これは、ＳＥＭによる電子ビームを使用した検
査や測定にあっては、電子ビームが気体分子との衝突に
より散乱してしまうのを防止するため、真空雰囲気中に
て検査や測定を行なう必要があるからである。 【０００４】尚、上記検査機を用いて行われる検査は、
例えば、被検物が半導体ウェハーの場合では、歩留向上
のために半導体ウェハー上にレジストパターンを形成し
た段階で、該レジストパターンが所定の形状（幅寸法、
長さ）であるか否かの検査や測定と、レジストパターン
の欠落の有無の検査等である。尚、かかる段階で半導体
ウェハーを検査することは、エッチング工程前であるた
め、もし、レジストパターンに欠陥があった場合は、レ
ジストを剥がして半導体ウェハーを再生することも可能
だからである。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たような検査機では、被検物の大きさに応じた容積の真
空チャンバーが必要であった。 【０００６】即ち、上記検査機においては、搬送手段の
載置部に被検物を載置すると共に、光学検査装置等を用
いて位置を見ながら搬送手段によって被検物の位置を微
調整し、所望の検査箇所とＳＥＭや他の検査装置との位
置を合わせること（アライメント）が行われている。従
って、真空チャンバーには、少なくとも、搬送手段の載
置部ごと被検物を真空雰囲気中に取り込むことができる
大きさが必要である。具体的には、被検物の検査対象面
の約４倍の面積を有する載置部が必要であった。 【０００７】また、上記検査機においては、検査待ち時
間を含む検査工程のＴＡＴ（turn around time）を短縮
するため、真空チャンバーに加えて、被検物をいきなり
高真空状態の中に収容しないで、予め低真空状態の中に
収容しておいてから高真空状態の中に収容するための真
空予備室（ロードロック室）を併設することも必要であ
った。これによって、被検物を真空チャンバー内に収容
する前に被検物を真空予備室内に取り込んでおくことに
よって、被検物を真空チャンバー内に収容した時の排気
時間を短縮することができるからである。 【０００８】近年、上記検査機の被検物である液晶基板
や半導体ウェハーは大型化が進んでおり、前者では一辺
の長さが７００ｍｍ以上のもの、後者では直径が３００
ｍｍ以上のものが登場してきている。従って、直径３０
０ｍｍの半導体ウェハーを検査する場合、搬送手段の被
検物の載置部には、少なくとも直径６００ｍｍのスペー
スが必要とされることになる。 【０００９】そのため、大型化した被検物を対象とした
検査機では、上記したような大きさの真空チャンバーが
必要であると共に、真空予備室も必要であるため、全体
が大型化してしまうという問題があった。また、上記し
たように大容積化した真空チャンバー内及び真空予備室
内を、被検物を入れ替える度に大型の真空ポンプによっ
て真空引きしなければならないため、これに多大なエネ
ルギーと時間が掛かってしまい、短時間での検査ができ
ないという問題もあった。 【００１０】特に、近年大型化が著しい液晶基板等、被
検物が大型の場合には、上記のように被検物の検査対象
面の約４倍の面積を有する載置部が必要なため、この大
型化した液晶基板に対応する大きさの真空チャンバーを
用意するのは、上記したように費用、大きさの点で問題
が多いため、小型の真空チャンバーを使用して検査する
ことができるように、一部を切り取ってサンプルを作成
して検査を行なう、所謂破壊型抜き取り検査を行なうし
かなかった。 【００１１】更に、上記従来の検査機にあっては、真空
チャンバーを大型化することによっても対応できない特
殊な形状の被検物、例えば、数百メートルの長さを有
し、ロール状に巻回された圧延鋼板等の長尺物には対応
することができないという問題もあった。 【００１２】そこで、本発明走査型電子顕微鏡を用いた
検査装置は、被検物の大きさに限定されることなく、非
破壊で被検物の任意部分の検査及び測定を行なうことが
できるようにすることを課題とする。 【００１３】 【課題を解決するための手段】本発明走査型電子顕微鏡
を用いた検査装置は、走査型電子顕微鏡を有し、該走査
型電子顕微鏡から出射された電子ビームを被検物の検査
対象部分に照射することによって、被検物の大きさに限
定されることなく、非破壊で被検物の任意部分の検査や
測定を行なう走査型電子顕微鏡を用いた検査装置におい
て、被検物の検査対象部分の周囲を外気から遮断して局
所的な真空領域を形成する局所真空形成部を備え、局所
真空形成部が、局所的な真空領域を形成するための排気
を行なう排気手段と、圧縮気体を局所真空形成部の外縁
部分に噴出することによって局所真空形成部全体を被検
物から浮上させる浮上手段と、浮上手段による局所真空
形成部の浮上を制御するために被検物と局所真空形成部
との間の間隔を測定する測長手段とを有するようにした
ものである。 【００１４】従って、本発明走査型電子顕微鏡を用いた
検査装置にあっては、局所真空形成部を設けることによ
って、被検物の検査対象部分の周囲に局所的な真空領域
を形成することができるので真空チャンバーや真空予備
室が不要となり、被検物の大きさに限定されることな
く、非破壊で被検物の任意部分の検査及び測定を行なう
ことが可能になる。 【００１５】 【発明の実施の形態】以下に、本発明走査型電子顕微鏡
を用いた検査装置の好適な実施の形態について、添付図
面を参照して説明する。尚、以下に示す実施の形態は、
本発明走査型電子顕微鏡を用いた検査装置を、半導体ウ
ェハーを被検物とし、複数種類の検査装置を備える半導
体ウェハーの検査機のＳＥＭ検査装置に適用したもので
ある。 【００１６】半導体ウェハーの検査機（以下、単に「検
査機」という。）１は、図１に示すように、被検物であ
る半導体ウェハー２を後述する各種検査装置それぞれに
よる検査が行われる位置へ搬送する１つの搬送手段（Ｘ
−Ｙステージ）３と、該搬送手段３に半導体ウェハー２
が載置されたとき、半導体ウェハー２と搬送手段３との
位置合わせを行なう可視光検査装置４と、重ね合わせ測
定、膜厚測定を行なうための光学式検査装置５と、レジ
ストパターンやゲート電極パターン等（以下、単に「パ
ターン」という。）の寸法測定、パターン欠陥検査を行
なうＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）検査装置６と、半導体
ウェハー２全体の外観検査を行なう外観検査装置７等を
有する。 【００１７】搬送手段３は、各検査装置４、５、６、７
に半導体ウェハー２を各別に対向させることができる大
きさを有している。従って、半導体ウェハー２は搬送手
段３によって搬送されることにより、すべての検査装置
４、５、６、７に対向させて検査することができるよう
になっている。 【００１８】尚、「搬送手段」としては、上記したよう
なＸ−Ｙステージ３の他、例えば、多腕ロボット等、他
の搬送手段であってもよい。要は、半導体ウェハー２を
１つのウェハー搬送手段で、上述の各検査装置４、５、
６、７間を搬送できると共に、検査や測定を行なうため
に各検査装置に被検物を対向させた状態で、自由に被検
物を移動させることができるものであればよい。 【００１９】また、半導体ウェハー２の搬送手段３上へ
の載置は、複数枚の半導体ウェハー２を収納して移送す
るための図示しないウェハーカセットを当該検査機１の
所定の箇所に取り付けた後、上記ウェハーカセットから
適宜な手段によって、所望する１枚の半導体ウェハー２
が取り出されることによって為される。 【００２０】可視光検査装置４は、例えば、光学式顕微
鏡を用いて、搬送手段３に対する半導体ウェハー２の位
置決めを行なうためのユニットである。以下に可視光検
査装置４による半導体ウェハー２の位置決め作業につい
て説明する。 【００２１】先ず、半導体ウェハー２に加工されたオリ
エンテーションフラット（オリフラ）やノッチ等を基準
として、半導体ウェハー２の方向を搬送手段３に合わせ
るプリアライメントが行われる。 【００２２】次に、上記プリアライメントよりも高精度
なアライメントが行われる。該アライメントは、搬送手
段３の位置座標系と半導体ウェハー２内のパターン位置
座標系との位置合わせを行なうものであり、半導体ウェ
ハー２上に形成された図示しないアライメントパターン
を用いて実行される。 【００２３】即ち、上記アライメントは、アライメント
パターンの数百倍程度に拡大された光学顕微鏡像を、予
め図示しないメモリ部に登録されているアライメントパ
ターンの参照用画像と比較し、その視野が参照用画像の
視野とちょうど重なるように、搬送手段３の位置座標を
補正することによって為される。 【００２４】尚、このような可視光検査装置４によるア
ライメントは、可視光を使用するものであるため、大気
中における作業が可能である。 【００２５】光学式検査装置５は、例えば、レーザ光を
用い、半導体ウェハー２に積層されたパターンと正規の
パターンとを重ね合わせて比較を行なう重ね合わせ測定
や、フォトマスクが既に形成されたパターンの所定の部
分に形成されているか否かを検査するための位置合わせ
測定等を行ったり、或いは、膜厚の測定を行ったりする
ものである。 【００２６】このような光学式検査装置５は、後述する
ＳＥＭ検査装置６を用いた電子ビームでの検査や測定で
はできない検査や測定を、レーザ光等を用いることによ
って光学式に行なうものである。即ち、ＳＥＭ検査装置
６の電子ビームによる検査や測定は、２次電子ビーム
（最表面から出るビーム）を拾うことにより行うもので
あり、膜下のパターン等の検査を行なう場合には、その
解像ができない。従って、上記重ね合わせ測定等は、レ
ーザ光等を用いた光学式によって行われる。光学式検査
装置５においては、電子ビームほどではないが、ミクロ
ンオーダーの検査や測定を行なうことが可能である。光
学式検査装置５も可視光検査装置４と同様に光学式であ
るため、大気中での作業が可能である。 【００２７】以上のような重ね合わせ測定を行なう光学
式検査装置５としては、例えば、特願平１１−６４１号
等に開示されているものがある。 【００２８】尚、可視光やレーザ光を用いて光学的に検
査を行なう検査手段としては、上記光学式検査装置５の
他に、前述の可視光検査装置４や、深紫外線光学検査装
置等がある。可視光検査装置４は有機系の低誘電率層間
絶縁膜等深紫外線を吸収して下地パターンを観察できな
いような配線工程に用いられ、また、深紫外線光学検査
装置はトランジスタ形成工程等の超高精度の測定精度が
必要な場合に用いられる。 【００２９】ＳＥＭ検査装置６は、半導体ウェハー２上
に形成されたレジストパターンやゲート電極パターン等
の寸法測定や、該レジストパターンやゲート電極パター
ン等の欠陥検査等を行なうためのものであり、図１及び
図２に示すように、図示しない電子ビーム発射手段と対
物電子レンズ８等を含むＳＥＭ本体６ａと、該ＳＥＭ本
体６ａの被検物である半導体ウェハー２と対向する側に
設けられた局所真空形成部９とを有する。上記ＳＥＭ本
体６ａと局所真空形成部９とは、図２に示すように、ベ
ローズ、蛇腹等の伸縮結合手段１０によって連結されて
いる。伸縮結合手段１０によって、ＳＥＭ本体６ａと局
所真空形成部９とを連結するようにしたのは、局所真空
形成部９が、後述する浮上手段によって半導体ウェハー
２に対して浮上する構造を有するために、ＳＥＭ本体６
ａに対する位置関係が変化するようになっているからで
ある。 【００３０】ＳＥＭ検査装置６による半導体ウェハー２
の検査は、具体的には、半導体ウェハー２上に形成され
たパターンの幅寸法、コンタクトホール径の測定やパタ
ーンの欠落等が検査や測定される。かかる検査や測定
は、視野角１μｍ程度の画像処理でミクロンオーダー又
はナノオーダーにて行われる。 【００３１】尚、上記局所真空形成部９については、例
えば、特公平６−６１４４５号公報や特願平２０００−
０５７３７４号に詳細が開示されているので、以下に簡
単に説明する。 【００３２】即ち、局所真空形成部９は、図２に示すよ
うに、半導体ウェハー（被検物）２と対向する面の中央
に開口された電子ビーム出射孔１１を中心として、その
周囲に設けられた第１の排気手段１２、圧縮気体供給手
段１３、浮上手段１４、第２の排気手段１５、測長手段
１６等を有するものである。 【００３３】図２に概略的に示すように、上記第１の排
気手段１２は電子ビーム出射孔１１の周囲の排気を行っ
て真空引きするものであり、圧縮気体供給手段１３は局
所真空形成部９の半導体ウェハー（被検物）２と対向す
る面の外周部分に設けられた浮上手段１４に不活性ガス
等を供給するものであり、上記第１の排気手段１２と浮
上手段１４との間に設けられた第２の排気手段１５は電
子ビーム出射孔１１の周囲に上記浮上手段１４に供給さ
れる圧縮気体が侵入しないように遮断するものである。
従って、局所真空形成部９は、上記２つの排気手段１
２、１５によって電子ビーム出射孔１１の周囲に局所真
空領域Ｖを形成すると共に大気圧の外部とを分離し、浮
上手段１４によって局所真空形成部９を浮上させて半導
体ウェハー２の表面との間に適宜な間隔ＷＤを保つよう
にされる。 【００３４】また、測長手段１６は、上記間隔ＷＤを検
知するためのものであり、半導体ウェハー２の電子ビー
ムが照射される部分にレーザビームを照射するレーザビ
ーム出射部１６ａと、半導体ウェハー２の表面で反射さ
れたレーザビームを受光するレーザビーム受光部１６ｂ
を有する。そして、測長手段１６によって検出された間
隔ＷＤは、ＳＥＭ本体６ａの制御部にフィードバックさ
れ、対物電子レンズ８による電子ビームのフォーカシン
グ調整が行われ、フォーカス位置が間隔ＷＤに合った位
置になるように適宜制御される。 【００３５】そして、上記した構成を有する局所真空形
成部９は、図２に示すように、ＳＥＭ本体６ａの下端部
に取着され、これにより、ＳＥＭ検査装置６内及び被検
物との間の空間の電子ビーム（２次電子ビームも含
む。）が通過する部分が局所真空領域（真空雰囲気）Ｖ
されて、電子ビームが気体分子と衝突して散乱してしま
うのが防止される。 【００３６】また、ＳＥＭ本体６ａと局所真空形成部９
とは伸縮結合手段１０を介して結合され、ＳＥＭ本体６
ａと局所真空形成部９との間の間隔が可変とされている
と共に、浮上手段１４によって局所真空形成部９が被検
物の半導体ウェハー２に対して浮上する構造とされてい
る。従って、ＳＥＭ検査装置６は、伸縮結合手段１０及
び浮上手段１４によって半導体ウェハー２の表面を浮上
しながらスキャンするので、半導体ウェハー２表面の微
少凹凸にも追従させることができ、高精度な検査や測定
を行なうことが可能になる。 【００３７】更に、搬送手段３によって半導体ウェハー
２を自由に移動させることができるので、半導体ウェハ
ー２の任意部分の検査や測定を行なうことが可能にな
る。 【００３８】以上のような局所真空形成部９によって容
易に局所真空領域Ｖを実現することができる。 【００３９】また、局所真空形成部９を用いるため、当
該ＳＥＭ検査装置６全体を真空雰囲気中に配設する必要
がなく、従って、従来必要であった真空予備室も必要な
い。これにより、ＳＥＭ検査装置６の検査待ち時間を短
縮することができ、検査や測定時間を短縮することがで
きるようになる。 【００４０】尚、上記ＳＥＭ検査装置６による検査や測
定は、搬送手段３上でＳＥＭ検査装置６と対向して配置
された半導体ウェハー２を、搬送手段３によって図１の
矢印１７及び矢印１８方向に移動させることにより、半
導体ウェハー２上の所望の箇所を自由に検査や測定する
ことが可能である。また、ティーチングによって位置が
特定された箇所をスポット的に行なう検査も可能であ
り、この場合には、被検物である半導体ウェハー２の性
能の最も厳しいところ、例えば、ＣＰＵ（Central Proc
essing Unit）であれば、ゲートの線幅等が主として検
査される。 【００４１】半導体ウェハー２の製造工程で最も重要な
工程はリソグラフィ工程であり、かかるリソグラフィ工
程直後にこのような検査工程を設けることは、半導体ウ
ェハー２の歩留まり及び品質に大きな影響を及ぼす。そ
のため、検査工程の中でも、上記ＳＥＭ検査装置６によ
る検査や測定は半導体ウェハー２の製造工程中、最も重
要な検査工程といえる。 【００４２】外観検査装置７は、例えば、レーザ光を半
導体ウェハー２に照射し、その戻り光を画像処理して所
定の参照画像と対比し、半導体ウェハー２の全体を観察
することにより、その欠陥の有無をマクロ的に検査する
ものである。このような外観検査装置７によるマクロ検
査は、上記した光学式検査、ＳＥＭ検査のようなミクロ
検査では発見しにくいパーティクル、キズ、ムラ等を発
見することができる。かかる外観検査装置７は、目視に
より行なうものであっても良い。 【００４３】そして、上記外観検査装置７は、レーザ光
又は可視光による検査や測定であるため、大気中での作
業が可能である。 【００４４】以上のような検査機１においては、上述し
たように、半導体ウェハー２は１つの搬送手段３による
搬送により、全ての検査装置４、５、６、７で検査や測
定が行われる。従って、検査機１においては、半導体ウ
ェハー２を各検査装置４、５、６、７毎に位置決めする
必要はない。 【００４５】また、当該検査機１は大気中に設置されて
おり、上述のように、局所真空領域Ｖでの検査や測定が
必要な電子ビームを用いたＳＥＭ検査装置６についての
み、上記局所真空形成部９が取り付けられており、これ
により、検査や測定に必要最小限の範囲で局所真空領域
Ｖが形成されるようになっている。 【００４６】尚、各検査装置４、５、６、７の配置はど
のようなものであっても良く、要は搬送手段３により搬
送される半導体ウェハー２が各検査装置４、５、６、７
に対向する位置まで搬送できて、所定の検査や測定が行
われればよい。各検査装置４、５、６、７の種類及び配
置は、被検物である半導体ウェハー２がどのような検査
や測定を必要とするか否かにより、決定される。 【００４７】次に、当該検査機１による半導体ウェハー
２の検査工程について、ステップ毎に順を追って図３の
フローチャートに従って説明する。 【００４８】・ステップ１：Ｓ１ 検査機１に複数枚の半導体ウェハー２を収納したウェハ
ーカセットを取着する。尚、半導体ウェハー２は、１つ
のウェハーカセットに複数枚が収納されており、該ウェ
ーハカセットはその製造工程（検査工程も含む。）中、
各製造装置間又は製造装置と検査機１との間を適宜な移
送手段によって移送されるものである。 【００４９】・ステップ２：Ｓ２ そして、当該検査機１にウェハーカセットが取着される
と、図示しない移送手段によりウェハーカセット内から
１つの半導体ウェハー２が取り出されて搬送手段（Ｘ−
Ｙステージ）３に載置される。 【００５０】・ステップ３：Ｓ３ 搬送手段３上に載置された半導体ウェハー２を、可視光
検査装置４に対向する位置まで搬送する。 【００５１】・ステップ４：Ｓ４ 可視光検査装置４により、半導体ウェハー２の搬送手段
３に対する位置決め、即ち、プリアライメント及びアラ
イメントを行なう。これにより、半導体ウェハー２は搬
送手段３上に極めて精度良く位置決めされるので、当該
検査機１における後段の検査・測定において改めてアラ
イメントを行なう必要はない。 【００５２】・ステップ５：Ｓ５ 搬送手段３に対する位置決めが為された半導体ウェハー
２を、搬送手段３により光学式検査装置５に対向する位
置まで搬送する。 【００５３】・ステップ６：Ｓ６ 光学式検査装置５で、前述の重ね合わせ測定や膜厚測定
等、電子ビームを使用して行うことのできない検査・測
定を行なう。 【００５４】・ステップ７：Ｓ７ 光学式検査装置５により所定の検査・測定が行われた半
導体ウェハー２を、搬送手段３によりＳＥＭ検査装置６
に対向する位置まで搬送する。 【００５５】・ステップ８：Ｓ８ ＳＥＭ検査装置６で、前述のように、半導体ウェハー２
上に形成されているパターンの幅寸法、コンタクトホー
ル径の測定やパターンの欠落などを検査・測定する。 【００５６】尚、ＳＥＭ検査装置６には局所真空形成部
９が設けられ、その検査・測定に必要最小限の範囲で局
所真空領域Ｖが形成されているので、当該検査機１全体
を大きな真空チャンバーなどに収める必要はない。 【００５７】・ステップ９：Ｓ９ ＳＥＭ検査装置６により所定の検査・測定が行われた半
導体ウェハー２を、搬送手段３により外観検査装置７に
対向する位置まで搬送する。 【００５８】・ステップ１０：Ｓ１０ 外観検査装置７で、前述のように、半導体ウェハー２の
全体を観察し、光学式検査、ＳＥＭ検査のようなミクロ
検査では発見しにくいパーティクル、キズ、ムラなどの
検査を行なう。ウェハーカセットを検査機１から取り外
し、適宜な移送手段によって、半導体ウェハー２の次の
工程に移送する。 【００５９】尚、上述した検査・測定の順番は一例であ
って、その半導体ウェハー２の各製造段階において必要
とされる検査工程に合わせて適宜変更することができる
ことは勿論である。また、図１に各検査装置４、５、
６、７の配置を示したが、これは、各検査装置４、５、
６、７による検査及び測定が上述の順番で行なう場合に
おける配置の例であって、これら検査装置４、５、６、
７の配置順についてはこれに限定されるものではない。 【００６０】しかして、上記検査機１にあっては、搬送
手段３を各検査装置４、５、６、７に対向させて配置し
たので、１つの搬送手段３に半導体ウェハー２を載置す
るだけで所望の複数の検査工程を行なうことができ、装
置の小型化に寄与するとともに、搬送手段３に半導体ウ
ェハー２を載置して搬送手段３に対するアライメントを
行なうことが、即ち、各検査装置４、５、６、７に対す
る半導体ウェハー２の位置決めを行ったことになり、従
って、各検査装置４、５、６、７毎にアライメントを行
なう必要がなく検査工程の時間の短縮化を図ることがで
きる。 【００６１】また、各検査装置４、５、６、７間の半導
体ウェハー２の搬送は搬送手段３だけで行なうことがで
きるため、各検査装置４、５、６、７に対して搬送する
たびに専用の搬送手段への載置及びアライメントを行な
うことが不要になって、その分、ＴＡＴ（turn around
time）を短縮することができる。 【００６２】さらに、ＳＥＭ検査装置６に局所真空形成
部９を設けたので、ＳＥＭ検査装置６を局所真空領域中
（真空チャンバー内）に設置する必要はないばかりか、
検査機１全体も局所真空領域中に設置する必要がないた
め、従来必要であった真空予備室も不要となり、検査機
１の小型化に貢献するとともに、その分ＴＡＴ（turnar
ound time）を短縮することができる。 【００６３】ところで、ＳＥＭ検査装置６は、局所真空
形成部９を備えることによって、検査機の各種検査装置
の一つとして用いる他、被検物の大きさ等にも限定され
ることがなく、被検物の製造ライン中等に自由に配置す
ることができる。 【００６４】以下に、本発明走査型電子顕微鏡を用いた
検査装置の変形例を示す。尚、以下の変形例中の局所真
空形成部の構造は、上記局所真空形成部９の構造と全く
同じなので、構造に関する詳しい説明は省略する。 【００６５】図４は、本発明走査型電子顕微鏡を用いた
検査装置の第１の変形例を示すものである。尚、上記変
形例に関わる検査機（以下、単に「検査装置」とい
う。）１Ａは、ＳＥＭ及び局所真空形成部を使用するこ
とによって、真空チャンバーを使用した従来のＳＥＭを
使用した検査装置では対応することができない被検物の
一つである圧延鋼板２０に対する検査及び測定を行なう
ものである。上記圧延鋼板は、例えば、半導体のリード
フレームに用いられる精密薄板鋼板等である。 【００６６】検査機１Ａは、図４に示すように、数百メ
ートルの長さを有し、ロール状に巻回された圧延鋼板２
０を搬送する供給ロール２１及び巻き取りロール２２か
ら成る搬送手段と、ＳＥＭ検査装置２３と、該ＳＥＭ検
査装置２３に対向する部分に配設された被検査物を受け
る部材である受け板２４等を有する。 【００６７】上記ＳＥＭ検査装置２３は、圧延鋼板２０
と対向する側に配置された局所真空形成部２５を有し、
上記受け板２４は、供給ロール２１から巻き取りロール
２２へと連続的に移動する圧延鋼板２０をＳＥＭ検査装
置２３の局所真空形成部２５に対向させた状態で保持す
るものである。 【００６８】従って、検査機１Ａにあっては、供給ロー
ル２１に巻き取られていた圧延鋼板２０を巻き取りロー
ル２２に巻き取らせることによって、矢印２６で示す方
向に、局所真空形成部２５と受け板２４とに挟まれた状
態で走行させることにより、ＳＥＭ検査装置２３を用い
た表面組織検査を連続的に行なうことができる。また、
ＳＥＭ検査装置２３又は供給ロール２１及び巻き取りロ
ール２２を上記矢印２６と直交する方向である矢印２７
の方向に移動可能にすることによって、圧延鋼板２０の
表面全域を検査可能な範囲とすることができる。 【００６９】また、検査機１のＳＥＭ検査装置６と同様
に検査機１ＡのＳＥＭ検査装置２３においても、ＳＥＭ
本体と局所真空形成部２５とは、図示しない伸縮結合手
段を介して結合されると共に浮上手段によって局所真空
形成部２５が連続的に移動する被検物の圧延鋼板２０に
対して浮上する構造とされているため、圧延鋼板２０の
表面を浮上しながらスキャンすることができるため、圧
延鋼板２０の表面の微少凹凸にも追従させることがで
き、高精度な検査や測定を行なうことができる。 【００７０】尚、従来の検査装置においては、真空チャ
ンバー等を使用していたため、上記圧延鋼板２０の検査
は検査サンプルとして一部を切り取って検査するしか方
法がなかったが、検査機１Ａにあっては、上記圧延鋼板
２０のように、ロール状に巻回され数百メートルの長さ
を有する長尺物を、一部を切り取ることなく表面を全域
に亘って検査することが可能になる。 【００７１】図５は、本発明走査型電子顕微鏡を用いた
検査装置の第２の変形例１Ｂを示すものである。尚、走
査型電子顕微鏡を用いた検査装置（以下、単に「検査装
置」という。）１Ｂは、真空チャンバーを使用した従来
のＳＥＭを使用した検査装置では対応することができな
い被検物の一つである長手方向のサイズが７００ｍｍ以
上の大型液晶基板３０の検査及び測定を行なう装置であ
る。 【００７２】検査機１Ｂは、図５に示すように、例え
ば、液晶基板３０を搬送する搬送手段３１と、ＳＥＭ検
査装置３２とを有する。上記ＳＥＭ検査装置３２は、液
晶基板３０と対向する側に配置された局所真空形成部２
３等を有する。 【００７３】従って、検査機１Ｂにあっては、液晶基板
３０を搬送手段３１によって、矢印３４で示す方向に移
動させることにより、ＳＥＭ検査装置３２を用いた表面
組織検査を連続的に行なうことができる。また、ＳＥＭ
検査装置３２又は搬送手段３１を上記矢印３４と直交す
る方向である矢印３５で示す方向に移動可能にすること
によって、液晶基板３０の表面全域を検査可能な範囲と
することができる。 【００７４】また、上記ＳＥＭ検査装置３２は、前述の
検査機１のＳＥＭ検査装置６及び検査機１ＡのＳＥＭ検
査装置２３と同様に、ＳＥＭ本体と局所真空形成部３３
とは、図示しない伸縮結合手段を介して結合されると共
に浮上手段によって局所真空形成部３３が連続的に移動
する被検物の液晶基板３０に対して浮上する構造とされ
ているため、液晶基板３０の表面を浮上しながらスキャ
ンすることができるため、液晶基板３０の表面の微少な
凹凸にも追従させることができ、高精度な検査や測定を
行なうことができる。 【００７５】更に、従来の検査装置においては、真空チ
ャンバー等を使用していたため、上記液晶基板３０の検
査は検査サンプルとして一部を切り取って検査するしか
方法がなかったが、検査機１Ｂにあっては、上記液晶基
板３０のように、従来の真空チャンバー内に全体が入り
きらないような大型の被検物であっても、一部を切り取
ることなく表面を全域に亘って検査することが可能にな
る。 【００７６】ところで、上記検査機１、１Ａ及び１Ｂに
用いられている局所真空形成部９、２５及び３３は、Ｓ
ＥＭ本体と組みあわせて使用する以外に利用することも
可能である。以下に局所真空形成部の検査装置以外での
利用形態について説明する。 【００７７】図６は、上記本発明走査型電子顕微鏡を用
いた検査装置によって検査や測定を行なう被検物（半導
体ウェハー、液晶基板等）に局所的に薄膜等（薄膜又は
微粒子を付着させること。以下、単に「薄膜」とい
う。）を形成する成膜装置４０を示すものである。成膜
装置４０は、局所真空形成部を用いて薄膜を形成する対
象物（以下、「被加工物」という。）の該当箇所のみを
真空状態にし、真空状態にした空間内に成膜材料の構成
元素を含むガス状の化合物を封入して、成膜対象部分に
のみ光、熱、プラズマ等の反応エネルギーを供給するこ
とによって化学反応を起こさせて、局所的に薄膜を形成
するようにしたでものである。 【００７８】即ち、成膜装置４０は、図６に概念的に示
すように、局所的に高真空状態を形成する局所真空形成
部４１と、薄膜の原料となるガス状の化合物（以下、
「プロセスガス」という。）を局所真空形成部４１によ
って真空状態にされた空間内に導入するガス導入手段４
２と、上記ガス状の化合物及び被加工物に化学変化を起
こさせるための反応エネルギーを供給するエネルギー供
給手段４３と、上記化学変化を促進させるための温度調
節機能付きの基台４４と、被加工物の成膜箇所の位置合
わせを正確に行なうための位置決め手段（Ｘ−Ｙステー
ジ）４５を有し、被加工物４６に局所的に薄膜を形成す
るものである。 【００７９】ところで、従来、真空中で、半導体ウェハ
ーや液晶基板等の被加工物に薄膜を形成する場合は、真
空チャンバー内に被加工物を封入し、該真空チャンバー
内に薄膜材料の構成元素を含むガス状の化合物を供給
し、被加工物表面等で化学反応させることにより行って
いた。しかし、被加工物の一部分のみ、即ち、局所的に
成膜を行なう場合であっても、部分的に成膜することは
不可能であり、被加工物全体を真空チャンバー内に封入
し、被加工物全体に成膜して、後の工程で不要な部分を
エッチング処理によって除去する必要があった。しかし
ながら、上記成膜装置４０を使用することによって被加
工物に局所的に薄膜等を形成することが可能になる。 【００８０】上記局所真空形成部４１は、不活性ガス等
を供給する圧縮気体供給手段４７から供給される圧縮気
体によって全体を被加工物４６から浮上させる浮上手段
４８と、内部４１ａに局所真空領域を作成すると共に局
所真空領域と大気圧下にある外部との間の分離を行なう
２つの排気手段４９、４９とを有する。 【００８１】従って、局所真空形成部４１は、内部４１
ａを高真空状態に保ちながら、被加工物４６上を非接触
で、被加工物４６の表面に傷を付けることなく所望の成
膜対象箇所に自由に移動することが可能である。 【００８２】また、真空状態にされた局所真空形成部４
１の内部４１ａには、薄膜や微粒子の原料となるプロセ
スガスがガス導入手段４２によって供給される。 【００８３】エネルギー供給手段４３は、深紫外光を発
生させるレーザ光源４３ａ、光ファイバ４３ｂ、光学系
５０等を有する。従って、上記レーザ光源４３ａから出
射した深紫外光は、光ファイバ４３ｂによって局所真空
形成部４１の内部４１ａに供給され、光学系５０のレン
ズ５０ａ、５０ｂによって被加工物４６の成膜箇所に収
束されて照射される。従って、深紫外光のエネルギーに
よって、プロセスガスが化学反応して被加工物４６の表
面に局所的な薄膜が形成されることになる。 【００８４】基台４４は、図示しない固定手段によって
被加工物４６を固定させると共に、プロセスガスの化学
反応を促進し易い温度に被加工物４６を加熱するもので
ある。 【００８５】温度コントローラ５１は、基台４４による
被加工物４６の図示しない加熱手段の動作をコントロー
ルするものであり、モータドライバ５２は、位置決め手
段４５を駆動する図示しないモータの動作をコントロー
ルするものである。 【００８６】上記ガス導入手段４２のプロセスガスの供
給タイミング及び２つの排気手段４９、４９の動作は、
制御手段５３によって直接制御される。また、基台４４
の温度のコントロール及び位置決め手段４５の位置は、
制御手段５３によって上記温度コントローラ５１及びモ
ータドライバ５２を介して制御される。 【００８７】以上に記載したような構成を有する成膜装
置４０においては、次に示す手順によって被加工物４６
の所望の部分に局所的な薄膜が形成される。 【００８８】（１）基台４４上に被加工物４６を固定す
る。 【００８９】（２）局所真空形成部４１の局所真空形成
部４１の内部４１ａに圧縮気体供給手段４７から不活性
ガスを浮上手段４８に供給して、内部４１ａと外部とを
分離すると共に局所真空形成部４１を被加工物４６から
僅かに浮上させる。 【００９０】（３）位置決め手段４５によって被加工物
４６の所望の成膜対象部分と局所真空形成部４１との位
置合わせを行なう。 【００９１】（４）２つの排気手段４９、４９を作動さ
せ内部４１ａを高真空状態にする。 【００９２】（５）ガス導入手段４２によって真空状態
となった局所真空形成部４１の内部４１ａにプロセスガ
スを供給する。 【００９３】（６）エネルギー供給手段４３を作動さ
せ、レーザ光源４３ａから出射した深紫外光を光ファイ
バー４３ｂを通じて光学系に入射させ、レンズ５０ａ、
５０ｂによって被加工物４６の成膜対象部分に収束させ
て、所定の強度及び時間で照射する。 【００９４】（７）局所真空形成部４１内のプロセスガ
スが深紫外光のエネルギーによって化学反応を起こし、
被加工物４６の成膜対象部分に薄膜が形成される。 【００９５】（８）排気手段４９、４９、ガス導入手段
４２及びエネルギー供給手段４３の動作を停止し、被加
工物４６の別な成膜対象部分へ薄膜を形成するために上
記（３）乃至（６）の手順を繰り返すか、また、被加工
物４６への薄膜形成作業を終了させるなら成膜装置４０
の全ての部分の動作を停止させ、被加工物を基台４４か
ら取り外す。 【００９６】このように、成膜装置４０にあっては、被
加工物４６の任意の部分に局所的な薄膜を自由に形成す
ることが可能であり、部分的に成膜条件を変えることに
よって、被加工物４６に形成する薄膜を異なる種類の薄
膜が一体的に形成されたものとすることや別々の部分に
異なる種類の薄膜を同一工程中で形成することも可能な
ので、プロセス開発のＴＡＴを短縮することができる。
また、被加工物４６が液晶基板であって、その製造工程
に成膜装置４０を使用した場合には、画素の不良部分に
対する部分的なリペアーが可能となるため、歩留まりを
向上させることができる。 【００９７】また、成膜装置４０にあっては、部分的に
成膜条件が異なる被加工物に対する成膜を同一の工程中
で行なうことも可能であるので、その製造工程を短縮す
ることができる。 【００９８】更に、成膜装置４０にあっては、局所真空
形成部４１を用いて局所的に真空状態を形成するように
したので、真空チャンバーを用いた場合と比べて真空引
きに要する時間を大幅に短縮することができる。 【００９９】尚、前記した各実施の形態において示した
各部の具体的な形状乃至構造は、本発明を実施するに当
たっての具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、こ
れらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈される
ことがあってはならないものである。 【０１００】 【発明の効果】以上に記載したところから明らかなよう
に、本発明走査型電子顕微鏡を用いた検査装置は、走査
型電子顕微鏡を有し、該走査型電子顕微鏡から出射され
た電子ビームを被検物の検査対象部分に照射することに
よって、被検物の大きさに限定されることなく、非破壊
で被検物の任意部分の検査や測定を行なう走査型電子顕
微鏡を用いた検査装置において、被検物の検査対象部分
の周囲を外気から遮断して局所的な真空領域を形成する
局所真空形成部を備え、局所真空形成部が局所的な真空
領域を形成するための排気を行なう排気手段と、圧縮気
体を局所真空形成部の外縁部分に噴出することによって
局所真空形成部全体を被検物から浮上させる浮上手段
と、浮上手段による局所真空形成部の浮上を制御するた
めに被検物と局所真空形成部との間の間隔を測定する測
長手段とを有するようにしたことを特徴とする。 【０１０１】従って、本発明走査型電子顕微鏡を用いた
検査装置は、局所真空形成部を有するので、検査装置全
体を真空チャンバー等に収納する必要がなく、従来必要
であった真空予備室も不要になり、検査装置の小型化に
貢献すると共に、真空チャンバーや真空予備室内を真空
引きする必要がないので、その分のＴＡＴ（turn aroun
d time）を短縮することができ、また、各種の検査手段
を有する複合検査装置に各種検査手段の一つとして用い
る他、被検物の製造ライン中等に自由に配置することが
できる。

【図面の簡単な説明】 【図１】図２及び図３とともに、本発明走査型電子顕微
鏡を用いた検査装置を半導体ウェハーの検査機に適用し
た実施の形態を示すもので、本図は半導体ウェハーの検
査機の全体構成を概略的に示す斜視図である。 【図２】走査型電子顕微鏡検査の一部及びこれに設けら
れた局所真空形成部を概念的に示した縦断面図である。 【図３】半導体ウェハーの検査装置による検査や測定の
手順の一例を示したフローチャート図である。 【図４】本発明走査型電子顕微鏡を用いた検査装置の第
１の変形例を概略的に示す斜視図である。 【図５】本発明走査型電子顕微鏡を用いた検査装置の第
２の変形例を概略的に示す斜視図である。 【図６】局所真空形成部を用いて被加工物に局所的な薄
膜を形成する成膜装置の概念図である。 【符号の説明】 ２…被検物、６…走査型電子顕微鏡を用いた検査装置、
６ａ…走査型電子顕微鏡、９…局所真空形成部、１２…
排気手段、１４…浮上手段、１５…排気手段、１６…測
長手段、２３…走査型電子顕微鏡を用いた検査装置、２
０…被検物、２５…局所真空形成部、３２…走査型電子
顕微鏡を用いた検査装置、３０…被検物、３３…局所真
空形成部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿部 哲夫 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 大河内 浩喜 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 服部 正 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 藤田 博則 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 2G001 AA03 BA07 CA03 GA01 GA06 HA13 JA09 JA14 JA20 KA03 LA11 MA05 PA07 PA11 5C001 AA01 AA03 AA04 CC04 5C033 KK03 UU03 UU04

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 走査型電子顕微鏡を有し、該走査型電子
   顕微鏡から出射された電子ビームを被検物の検査対象部
   分に照射することによって、被検物の大きさに限定され
   ることなく、非破壊で被検物の任意部分の検査や測定を
   行なう走査型電子顕微鏡を用いた検査装置であって、 上記被検物の検査対象部分の周囲を外気から遮断して局
   所的な真空領域を形成する局所真空形成部を備え、 上記局所真空形成部は、局所的な真空領域を形成するた
   めの排気を行なう排気手段と、圧縮気体を局所真空形成
   部の外縁部分に噴出することによって局所真空形成部全
   体を被検物から浮上させる浮上手段と、該浮上手段によ
   る局所真空形成部の浮上を制御するために被検物と局所
   真空形成部との間の間隔を測定する測長手段とを有する
   ことを特徴とする走査型電子顕微鏡を用いた検査装置。