KR102734341B1

KR102734341B1 - 반송 장치 및 해석 시스템

Info

Publication number: KR102734341B1
Application number: KR1020227034356A
Authority: KR
Inventors: 나오후미 고바야시; 겐이치 니시나카; 츠네노리 노마구치
Original assignee: 주식회사 히타치하이테크
Priority date: 2020-04-15
Filing date: 2020-04-15
Publication date: 2024-11-27
Anticipated expiration: 2040-04-15
Also published as: TWI765830B; KR20220151185A; JP7322284B2; WO2021210087A1; US20230126577A1; TWI745250B; TW202141674A; TW202205508A; JPWO2021210087A1

Abstract

시료의 관찰 스루풋을 단축할 수 있는 기술을 제공한다. 반송 장치(2)는, 하전 입자선 장치(3)를 사용해서 해석되는 시료가 탑재된 메쉬(MS)를 유지하기 위한 홀더(24)와, 메쉬(MS) 및 홀더(24)의 위치 관계의 제1 정보를 취득하기 위한 위치 정보 취득 기능과, 제1 정보를 하전 입자선 장치(3)에 출력하기 위한 위치 정보 출력 기능을 구비한다.

Description

반송 장치 및 해석 시스템

본 발명은, 반송 장치 및 해석 시스템에 관한 것이고, 특히, 메쉬를 유지하기 위한 홀더를 구비하는 반송 장치 및 해석 시스템에 호적하게 사용할 수 있다.

근래, 반도체 선단 디바이스에서는, 미세화가 촉진되고 있다. 반도체 선단 디바이스의 구조를 관찰하기 위해, 예를 들면, 집속 이온 빔(FIB：Focused Ion Beam) 장치에 의해 시료를 웨이퍼로부터 취출하고, 취출된 시료를 메쉬에 탑재 시켜, 투과형 전자 현미경(TEM: Transmission Electron Microscope)에 의해 시료의 관찰을 행하는 기술이 알려져 있다.

특허문헌 1에는, 시료가 탑재된 메쉬를 카트리지에 고정하고, 카트리지를 홀더에 장착하고, TEM에 의해 시료를 관찰하는 기술이 개시되어 있다.

일본국 특개2008-27669호 공보

FIB 장치에 의해 웨이퍼로부터 취출된 시료는, 메쉬에 형성되어 있는 기준 영역을 기준으로 해서, 메쉬의 소정 위치에 탑재되어 있다. 그러므로, 메쉬가 고정된 홀더를 TEM의 시료실의 내부에 삽입한 후, 메쉬의 기준 영역을 탐색하는 공정이 필요해진다. 그러나, TEM에 의한 관찰에서는, 확인할 수 있는 시야 범위가 한정되어 있으므로, 탐색을 위해 다대한 시간이 필요해진다. 따라서, 탐색 공정이, 관찰 스루풋을 단축할 수 없는 요인으로 되고 있다.

가령, 홀더에 대해 메쉬를 고정밀도로 탑재할 수 있었다고 해도, 메쉬 누름부에 의해 메쉬를 고정할 때에, 홀더에 대한 메쉬의 기준 영역이 어긋나 버린다. 그러므로, 관찰 대상으로 되는 시료를 TEM에 의해 관찰하기 전에, 메쉬의 기준 영역을 탐색하는 공정을 생략할 수 없다.

따라서, 메쉬의 기준 영역을 탐색하는 공정을 생략하여, 시료의 관찰 스루풋을 단축할 수 있는 기술이 요구되고, 그것을 실현할 수 있는 메쉬의 반송 장치의 개발 및 해석 시스템의 구축이 요구된다.

그 외의 과제 및 신규한 특징은, 본 명세서의 기술 및 첨부 도면으로부터 명확해진다.

본원에 있어서 개시되는 실시형태 중, 대표적인 것의 개요를 간단히 설명하면, 다음과 같다.

일 실시형태에 있어서의 반송 장치는, 하전 입자선 장치를 사용해서 해석되는 시료가 탑재된 메쉬를 유지하기 위한 홀더와, 상기 메쉬 및 상기 홀더의 위치 관계의 제1 정보를 취득하기 위한 위치 정보 취득 기능과, 상기 제1 정보를 상기 하전 입자선 장치에 출력하기 위한 위치 정보 출력 기능을 구비한다.

일 실시형태에 있어서의 해석 시스템은, 시료가 탑재된 메쉬를 반송하기 위한 반송 장치와, 상기 시료를 해석하기 위한 하전 입자선 장치를 구비한다. 여기에서, 상기 반송 장치는, 상기 시료가 탑재된 상기 메쉬를 유지하기 위한 홀더와, 상기 메쉬 및 상기 홀더의 위치 관계의 제1 정보를 취득 가능한 제1 제어부를 구비한다. 또한, 상기 하전 입자선 장치는, 상기 시료에 전자선을 조사하기 위한 전자총과, 상기 홀더를 고정하기 위한 스테이지와, 상기 제1 제어부에 전기적으로 접속되고, 또한, 상기 전자총 및 상기 스테이지를 제어 가능한 제2 제어부를 구비한다. 또한, 해석 시스템은, (a) 상기 메쉬를 상기 홀더 상에 설치하는 스텝, (b) 상기 스텝 (a)의 후, 상기 메쉬가 상기 홀더에 가압되도록, 상기 메쉬 상에 메쉬 누름부를 마련하는 스텝, (c) 상기 스텝 (b)의 후, 상기 홀더를 상기 반송 장치로부터 상기 하전 입자선 장치로 이송하고, 상기 홀더를 상기 스테이지에 고정하는 스텝, (d) 상기 스텝 (b)의 후, 상기 제1 정보를, 상기 제1 제어부로부터 상기 제2 제어부에 출력하는 스텝, (e) 상기 스텝 (d)의 후, 상기 제1 정보에 의거하여, 상기 제2 제어부가 상기 스테이지의 좌표를 설정하는 스텝, (f) 상기 스텝 (c)~(e)의 후, 상기 시료에 대해 상기 전자총으로부터 상기 전자선을 조사하는 스텝을 갖는다.

일 실시형태에 따르면, 시료의 관찰 스루풋을 단축할 수 있다.

도 1은 실시형태 1에 있어서의 해석 시스템을 나타내는 모식도.
도 2는 실시형태 1에 있어서의 해석 시스템의 처리 플로우를 나타내는 플로우차트.
도 3은 실시형태 1에 있어서의 반송 장치 내의 동작을 나타내는 모식도.
도 4는 도 3에 이어지는 반송 장치 내의 동작을 나타내는 모식도.
도 5는 도 4에 이어지는 반송 장치 내의 동작을 나타내는 모식도.
도 6은 도 5에 이어지는 반송 장치 내의 동작을 나타내는 모식도.
도 7은 도 6에 이어지는 반송 장치 내의 동작을 나타내는 모식도.
도 8은 실시형태 1에 있어서의 화상 데이터를 나타내는 모식도.
도 9는 실시형태 1에 있어서의 화상 데이터를 나타내는 모식도.
도 10은 실시형태 1에 있어서의 화상 데이터의 기록 예를 나타내는 기록표.
도 11은 실시형태 1에 있어서의 시프트량의 기록 예를 나타내는 기록표.
도 12는 실시형태 2에 있어서의 해석 시스템을 나타내는 모식도.
도 13은 실시형태 2에 있어서의 해석 시스템의 처리 플로우를 나타내는 플로우차트.
도 14는 실시형태 3에 있어서의 해석 시스템을 나타내는 모식도.
도 15는 실시형태 3에 있어서의 해석 시스템의 처리 플로우를 나타내는 플로우차트.

이하, 실시형태를 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 또한, 실시형태를 설명하기 위한 전체 도면에 있어서, 동일한 기능을 갖는 부재에는 동일한 부호를 부여하고, 그 반복 설명은 생략한다. 또한, 이하의 실시형태에서는, 특히 필요한 때 이외는 동일 또는 마찬가지인 부분의 설명을 원칙적으로 반복하지 않는다.

(실시형태 1)

＜해석 시스템의 구성＞

이하에 도 1을 사용해서, 실시형태 1에 있어서의 해석 시스템(1)에 대해 설명한다. 도 1에 나타나는 바와 같이, 해석 시스템(1)은, 반송 장치(2)와, 투과형 전자 현미경(TEM)과 같은 하전 입자선 장치(3)를 구비한다.

반송 장치(2)에서는, 주로, 시료(라멜라, 박편 시료)가 탑재된 메쉬(캐리어)(MS)를 홀더(24)에 고정하는 공정과, 이 홀더(24)를 반송 장치(2)로부터 하전 입자선 장치(3)의 내부로 이송하는 공정이 행해진다. 하전 입자선 장치(3)에서는, 스테이지(36)에 홀더(24)를 고정하고, 시료에 전자선을 조사함으로써, 시료의 구조의 해석이 행해진다.

또한, 여기에서는 도시하고 있지 않지만, 해석 시스템(1)에는, 집속 이온 빔(FIB) 및 주사형 전자 현미경(SEM: Scanning Electron Microscope) 등을 구비한 시료 제작 장치가 포함되어 있어도 된다. 시료 제작 장치에 있어서, 웨이퍼의 일부에 가공이 실시되고, 시료는, 웨이퍼의 일부로서 웨이퍼로부터 취득된다. 그 후, 시료는 메쉬(MS)에 탑재되고, 메쉬(MS)는 시료 제작 장치로부터 반송 장치(2)로 이송된다.

또한, 상기 웨이퍼는, 반도체 기판, 상기 반도체 기판 상에 형성된 트랜지스터 등의 반도체 소자, 및, 상기 반도체 소자 상에 형성된 배선층 등으로 구성되어 있다. 실시형태 1에 있어서의 시료는 상기 웨이퍼의 일부로부터 취득된 박편이므로, 시료의 구조에는, 상기 반도체 기판, 상기 반도체 소자 및 상기 배선층 중 전부 또는 일부가 포함된다.

반송 장치(2)는, 매니퓰레이터(21)와, 메쉬 유지 용기(22)와, 매니퓰레이터(23)와, 메쉬 탑재부(25)를 갖는 홀더(24)와, 카메라(26)와, 반송 장치 제어부(C5)를 구비한다.

메쉬 유지 용기(22)에는, 복수의 메쉬(MS)가 보관되고, 복수의 메쉬(MS)의 각각에는, 시료가 탑재되어 있다. 홀더(24)는, 메쉬(MS)를 유지하기 위한 부재이다. 매니퓰레이터(21)는, 진공 흡착에 의해 메쉬(MS)를 유지할 수 있고, 메쉬(MS)를 홀더(24) 상에 설치할 수 있다.

또한, 메쉬(MS)를 유지하는 방법은, 매니퓰레이터(21)에 의한 방법에 한정되지 않고, 핀셋을 사용해서 메쉬(MS)를 잡고 유지하도록 하는 방법이어도 된다.

매니퓰레이터(23)는, 메쉬 누름부(캐리어 누름부)(MSH)를 유지할 수 있고, 메쉬(MS)가 홀더(24)의 메쉬 탑재부(25) 상에 설치된 후에, 메쉬 누름부(MSH)를 메쉬(MS) 상에 설치할 수 있다. 메쉬 누름부(MSH)에 의해, 메쉬(MS)는 홀더(24)에 고정된다.

카메라(26)는, 홀더(24)의 일부 또는 전체를 촬영할 수 있다. 예를 들면, 카메라(26)는, 홀더(24)의 일부를 포커스하여, 메쉬 탑재부(25) 부근만을 촬영할 수 있다. 촬영된 홀더(24)의 화상은, 화상 데이터로서 반송 장치 제어부(C5)에 기록된다.

반송 장치 제어부(C5)는, 매니퓰레이터(21), 매니퓰레이터(23), 홀더(24) 및 카메라(26)의 각각에 전기적으로 접속되고, 이들의 동작을 제어할 수 있다. 또한, 반송 장치 제어부(C5)는, 상기 화상 데이터 등을 포함하는 메쉬(MS) 및 홀더(24)의 위치 관계의 정보를 취득 가능하고, 이들 정보를 기억 가능하다. 또한, 반송 장치 제어부(C5)는, 하전 입자선 장치(3)의 종합 제어부(C0)에 전기적으로 접속되어 있다. 따라서, 상기 정보를, 반송 장치 제어부(C5)로부터 종합 제어부(C0)에 출력할 수 있다.

환언하면, 반송 장치(2)는, 메쉬(MS) 및 홀더(24)의 위치 관계의 정보를 취득하기 위한 위치 정보 취득 기능과, 이들 정보를 하전 입자선 장치(3)에 출력하기 위한 위치 정보 출력 기능을 구비하고 있다.

하전 입자선 장치(3)는, 경체(鏡體)(30)와, 각 제어부(C0~C4)를 구비한다. 경체(30)에는, 전자총(31)과, 조사 렌즈(32)와, 대물 렌즈(33)와, 투사 렌즈(34)와, 검출기(35)와, 스테이지(36)가 구비되어 있다.

전자총(31)은, 전자선의 방출원이고, 전자총(31)으로부터 방출된 전자선은, 조사 렌즈(32)에 의해 집속되고, 메쉬(MS)에 탑재된 시료에 조사된다. 시료를 투과한 투과 전자선은, 대물 렌즈(33)에 의해 결상되고, 결상된 투과상은, 투사 렌즈(34)에 의해 확대된다. 검출기(35)는 예를 들면 형광판이고, 결상 및 확대된 투과상은, 형광판 상에 투영되고, 검출부 제어부(C3) 또는 종합 제어부(C0)에 있어서 화상 데이터로서 기록된다.

또한, 조사 렌즈(32), 대물 렌즈(33) 및 투사 렌즈(34)는, 각각, 코일에 흐르는 여자 전류에 의해 발생하는 자계를 이용한 자계형 전자 렌즈이다. 여자 전류의 크기는, 렌즈 제어부(C2)에 의해 제어된다.

종합 제어부(C0)는, 전자총 제어부(C1), 렌즈 제어부(C2), 검출기 제어부(C3) 및 스테이지 제어부(C4)에 전기적 또는 물리적으로 접속되어, 이들을 통괄한다. 그러므로, 본원에서는, 각 제어부(C1~C4)에 의해 행해지는 제어를, 종합 제어부(C0)가 행하는 것으로 설명하는 경우도 있다. 또한, 각 제어부(C1~C4)를 포함하는 종합 제어부(C0)를 하나의 제어 유닛으로 간주하여, 종합 제어부(C0)를 단순히 「제어부」라 할 경우도 있다.

전자총 제어부(C1)는, 전자총(31)에 전기적으로 접속되어, 이 동작을 제어한다. 렌즈 제어부(C2)는, 조사 렌즈(32), 대물 렌즈(33) 및 투사 렌즈(34)에 접속되어, 이들의 동작을 제어한다. 검출기 제어부(C3)는, 검출기(35)에 전기적으로 접속되어, 이 동작을 제어한다. 스테이지 제어부(C4)는, 스테이지(36)에 전기적으로 접속되어, 이 동작을 제어한다.

스테이지(36)는, 하전 입자선 장치(3)의 재치면(載置面)에 대해 평행한 방향으로 구동 가능한 XY축 구동 기구, 상기 재치면에 대해 수직인 방향(높이 방향)으로 구동 가능한 Z축 구동 기구, 회전 방향으로 구동 가능한 R축 구동 기구, 및, XY면에 대해 경사지는 방향으로 구동 가능한 T축 구동 기구를 갖고 있다. 이들 구동 기구는, 스테이지(36) 상에 고정된 홀더(24) 중, 임의의 부위를 해석하기 위해 사용된다. 스테이지 제어부(C4) 또는 종합 제어부(C0)가 이들 구동 기구를 제어함으로써, 스테이지(36)는, 설정된 스테이지(36)의 좌표로 이동할 수 있다.

또한, 실시형태 1에 있어서의 종합 제어부(C0)는, 화상 처리부(C6)를 포함한다. 화상 처리부(C6)는, 카메라(26) 등을 사용해서 취득된 화상 데이터를 연산 처리함으로써, 메쉬(MS) 및 홀더(24)의 위치 관계의 정보로서, 메쉬(MS)가 어느 정도 어긋나 있는지를 나타내는 시프트량을 산출할 수 있다. 또한, 시프트량이 화상 처리부(C6)로부터 스테이지 제어부(C4)에 출력됨으로써, 시프트량을 반영시킨 스테이지(36)의 좌표를 설정할 수 있다.

하전 입자선 장치(3)는, 그 외부 또는 내부에 있어서, 종합 제어부(C0)에 전기적으로 접속된 입력 디바이스(40) 및 디스플레이(41)를 구비한다. 입력 디바이스(40)는, 예를 들면 마우스 또는 트랙 볼이다. 유저가 입력 디바이스(40)를 사용해서 디스플레이(41) 상에서 작업함으로써, 각종 정보가, 종합 제어부(C0)에 입력 또는 종합 제어부(C0)로부터 출력된다.

＜해석 시스템의 처리 플로우＞

이하에, 도 2의 플로우차트에 나타나는 각 스텝 S1~S9와, 도 3~도 11을 대비시키면서, 실시형태 1에 있어서의 해석 시스템(1)에 대해 설명한다. 또한, 반송 장치(2)에 구비되어 있는 위치 정보 취득 기능 및 위치 정보 출력 기능 등, 각종 기능에 대해서도 설명한다.

＜＜위치 정보 취득 기능＞＞

우선, 반송 장치(2)가 구비하는 위치 정보 취득 기능에 대해 설명한다. 도 2의 스텝 S1의 직전에는, 이미 시료가 제작되고, 제작된 시료가 메쉬(MS)에 탑재되고, 메쉬(MS)는 메쉬 유지 용기(22)에 보관되어 있다. 즉, 메쉬 유지 용기(22)에, 시료를 탑재하는 복수의 메쉬(MS)가 준비되어 있다.

스텝 S1에서는, 메쉬 유지 용기(22)로부터 메쉬(MS)가 취출된다. 도 3에 나타나는 바와 같이, 매니퓰레이터(21)를 사용해서, 메쉬 유지 용기(22)에 탑재되어 있는 복수의 메쉬(MS) 중 원하는 메쉬(MS)를 취출한다.

다음으로, 스텝 S2에서는, 메쉬(MS)가 홀더(24) 상에 설치된다. 도 4에 나타나는 바와 같이, 메쉬(MS)를 유지한 매니퓰레이터(21)를 홀더(24)의 상방으로 이동시키고, 그 후, 매니퓰레이터(21)를 하강시킴으로써, 홀더(24)의 메쉬 탑재부(25) 상에 메쉬(MS)가 설치된다.

다음으로, 스텝 S3에서는, 홀더(24)의 촬영이 행해진다. 도 5에 나타나는 바와 같이, 매니퓰레이터(21)를 홀더(24)로부터 카메라(26)의 촬영 시야 외까지 이동시킨다. 다음으로, 카메라(26)를 사용해서, 홀더(24)(메쉬 탑재부(25))의 촬영을 행한다. 촬영된 화상은, 화상 데이터(D1)로서, 반송 장치 제어부(C5)에 기록된다. 또한, 화상 데이터(D1)는, 메쉬(MS)가 홀더(24) 상에 설치된 상태에 있어서의 메쉬(MS) 및 홀더(24)의 위치 관계의 정보의 일부로서 취급된다.

도 8에는, 화상 데이터(D1)의 일례가 나타나 있다. 여기에서는, 홀더(24)에 대해 메쉬(MS)가 고정밀도로 탑재되어 있는 상태가 나타나 있다. 또한, 메쉬(MS)의 일부에는, 기준 영역(MSa)이 형성되어 있다. 기준 영역(MSa)은, 주위의 격자와는 다른 형상이고, 후술하는 바와 같이 시프트량을 산출할 경우에 있어서의 표적으로서 이용할 수 있다.

다음으로, 스텝 S4에서는, 메쉬(MS) 상에 메쉬 누름부(MSH)가 마련된다. 도 6에 나타나는 바와 같이, 메쉬 누름부(MSH)를 유지한 매니퓰레이터(23)를 홀더(24)의 상방으로 이동시키고, 그 후, 매니퓰레이터(23)를 하강시킴으로써, 메쉬(MS)가 홀더(24)에 가압되도록, 메쉬(MS) 상에 메쉬 누름부(MSH)가 설치된다. 이에 의해, 메쉬(MS)가 홀더(24)에 고정된다.

여기에서, 홀더(24)에 대해 메쉬(MS)가 고정밀도로 탑재되어 있다고 해도, 메쉬 누름부(MSH)에 의해, 메쉬(MS)의 위치가 어긋나, 기준 영역(MSa)의 위치가 어긋나 버리는 경우가 있다.

다음으로, 스텝 S5에서는, 홀더(24)의 촬영이 행해진다. 도 7에 나타나는 바와 같이, 매니퓰레이터(23)를 홀더(24)로부터 카메라(26)의 촬영 시야 외까지 이동시킨다. 다음으로, 카메라(26)를 사용해서, 홀더(24)(메쉬 탑재부(25))의 촬영을 행한다. 촬영된 화상은, 화상 데이터(D2)로서, 반송 장치 제어부(C5)에 기록된다. 또한, 화상 데이터(D2)는, 메쉬(MS)가 메쉬 누름부(MSH)에 의해 홀더(24)에 고정된 상태에 있어서의 메쉬(MS) 및 홀더(24)의 위치 관계의 정보의 일부로서 취급된다.

도 9에는, 화상 데이터(D2)의 일례가 나타나 있다. 여기에서는, 메쉬 누름부(MSH)에 의해 메쉬(MS)의 위치가 어긋난 상태가 나타나 있다.

또한, 도 10은, 스텝 S3에 있어서 취득한 화상 데이터(D1)(고정 전)와, 스텝 S5에 있어서 취득한 화상 데이터(D2)(고정 후)를 기록한 기록표이다. 화상 데이터(D1) 및 화상 데이터(D2)에는, 각 메쉬(MS)의 식별 정보(ID) 및 각 홀더(24)의 번호(NO)가 관련지어져 있다. 이러한 기록표는, 반송 장치 제어부(C5)에 있어서 보존된다. 이에 의해, 소정의 메쉬(MS) 및 홀더(24)가, 어느 화상 데이터(D1) 및 화상 데이터(D2)에 대응하고 있는지를 관리할 수 있다.

다음으로, 스텝 S6에서는, 홀더(24)의 이송이 행해진다. 메쉬(MS)에는 시료가 탑재되고, 홀더(24)에는 메쉬(MS)가 고정되어 있다. 이 상태에서, 홀더(24)를 반송 장치(2)로부터 하전 입자선 장치(3)로 이송하고, 홀더(24)를 스테이지(36)에 고정한다.

＜＜위치 정보 출력 기능＞＞

이하에, 반송 장치(2)가 구비하는 위치 정보 출력 기능에 대해 설명한다.

스텝 S7에서는, 화상 데이터(D1) 및 화상 데이터(D2)가 반송 장치(2)로부터 하전 입자선 장치(3)에 출력된다. 반송 장치 제어부(C5)에 기록되어 있는 화상 데이터(D1) 및 화상 데이터(D2)는, 메쉬(MS) 및 홀더(24)의 위치 관계의 정보의 일부로서, 종합 제어부(C0)의 화상 처리부(C6)에 출력된다.

＜＜시프트량의 산출 기능＞＞

스텝 S8에서는, 메쉬(MS)의 시프트량의 산출이 행해진다. 실시형태 1에서는, 화상 처리부(C6)가 하전 입자선 장치(3)의 종합 제어부(C0)에 구비되어 있으므로, 시프트량의 산출 기능은, 하전 입자선 장치(3)에 구비되어 있다.

종합 제어부(C0)의 화상 처리부(C6)는, 화상 데이터(D1) 및 화상 데이터(D2)를 비교하여, 화상 데이터(D2)의 메쉬(MS)의 위치가 화상 데이터(D1)의 메쉬(MS)의 위치로부터 어느 정도 어긋나 있는지를 나타내는 시프트량을 산출할 수 있다.

시프트량의 산출 수단의 일례로서, 메쉬(MS)의 기준 영역(MSa)을 사용하는 수단을 들 수 있다. 예를 들면 도 8 및 도 9를 사용해서, 화상 데이터(D2)의 기준 영역(MSa)의 위치가 화상 데이터(D1)의 기준 영역(MSa)의 위치로부터 어느 정도 어긋나 있는지를 측정한다. 즉, 평면에서 볼 때의 X 방향 및 Y 방향의 이동량(△X, △Y)과, 평면에서 볼 때의 회전각(△φ)을 측정한다. 이들 △X, △Y 및 △φ의 값이, 시프트량으로서 산출된다.

또한, 실시형태 1에 있어서의 기준 영역(MSa)은, 기준 영역(MSa)의 주위의 격자와는 다른 형상인 영역이고, 메쉬(MS)의 중앙부 부근에 형성되어 있다. 그러나, 기준 영역(MSa)은, 메쉬(MS) 중 어느 곳의 좌표에 상당하는지를 특정할 수 있는 영역이면 된다. 예를 들면, 격자를 둘러싸는 영역 등, 메쉬(MS)의 외주부에 형성된 특정의 마크를, 기준 영역(MSa)으로서 사용할 수도 있다. 또한, 메쉬(MS)에는, 하나의 기준 영역(MSa)뿐만 아니라, 복수의 기준 영역(MSa)이 형성되어 있어도 된다. 복수의 기준 영역(MSa)을 사용함으로써, 보다 정밀도가 높은 시프트량을 산출할 수 있다.

도 11은, 스텝 S8에 있어서 취득된 시프트량을 기록한 기록표이다. 시프트량의 정보에는, 화상 데이터(D1) 및 화상 데이터(D2)와 마찬가지로, 각 메쉬(MS)의 식별 정보(ID) 및 각 홀더(24)의 번호(NO)가 관련지어져 있다. 이러한 기록표는, 화상 처리부(C6) 또는 종합 제어부(C0)에 있어서 보존된다. 도 10 및 도 11의 각각의 기록표에 의해, 소정의 메쉬(MS) 및 홀더(24)가, 어느 시프트량, 화상 데이터(D1) 및 화상 데이터(D2)에 대응하고 있는지를 관리할 수 있다.

또한, 시프트량의 산출 수단의 다른 예로서, 화면 매칭 기술을 사용하는 수단을 들 수 있다. 이 경우, 화상 처리부(C6)가, 화면 매칭 기술을 갖는다. 화면 매칭 기술에서는, 화상 데이터(D2)의 메쉬(MS)의 형상과, 화상 데이터(D1)의 메쉬(MS)의 형상이 비교되어, 이들 형상의 차이를 위치 데이터로서 산출함으로써, 시프트량이 취득된다.

스텝 S9에서는, 하전 입자선 장치(3)에 있어서, 시프트량이 스테이지(36)의 오프셋값으로서 설정된다. 스텝 S8에서 취득된 시프트량은, 스테이지 제어부(C4)에 출력되고, 스테이지 제어부(C4)는, 시프트량에 의거하여 스테이지(36)의 좌표를 설정한다. 또한, 상술한 바와 같이, 종합 제어부(C0)는, 스테이지 제어부(C4)를 포함하는 각 제어부를 통괄하고 있다. 따라서, 종합 제어부(C0)가, 시프트량에 의거하여 스테이지(36)의 좌표를 설정하고 있다고도 할 수 있다. 그 후, 시료에 대해 전자총(31)으로부터 전자선을 조사함으로써, 시료의 관찰이 행해진다.

상술한 바와 같이, 관찰 대상으로 되는 시료를 하전 입자선 장치(3)에 의해 관찰하기 전에, 메쉬(MS)의 기준 영역(MSa)을 탐색하는 공정이 필요했다. 또한, 가령 홀더(24)에 대해 메쉬(MS)를 고정밀도로 탑재할 수 있었다고 해도, 메쉬(MS) 상에 메쉬 누름부(MSH)를 설치할 때에, 메쉬(MS)의 위치가 어긋나 버리므로, 결국, 기준 영역(MSa)의 탐색 공정을 생략할 수 없다는 문제가 있었다.

이들에 대해, 실시형태 1에서는, 시료의 관찰 시에는, 시프트량에 의거하여 스테이지(36)의 좌표가 설정되어 있다. 따라서, 기준 영역(MSa)의 탐색 공정을 생략하여, 신속히 원하는 시료를 촬영 시야에 넣을 수 있다. 즉, 시료의 관찰 스루풋을 단축할 수 있다.

또한, 스텝 S2에 있어서, 홀더(24)에 대해 메쉬(MS)가 고정밀도로 탑재되어 있지만, 실시형태 1의 기술을 사용하면, 메쉬(MS)의 탑재 정밀도가 낮아도, 큰 문제로는 되지 않는다. 즉, 스텝 S2의 화상 데이터(D1) 및 스텝 S4의 화상 데이터(D2)를 바탕으로 해서, 스텝 S8에 있어서 시프트량이 산출되므로, 메쉬(MS)의 탑재 정밀도에 상관 없이, 원하는 시료가 올바른 촬영 시야에 들어가도록, 스테이지(36)를 제어할 수 있다.

또한, 실시형태 1에서는, 스텝 S6이 스텝 S7~S9의 전에 행해지고 있지만, 스텝 S6은, 스텝 S7의 후, 스텝 S8의 후 또는 스텝 S9의 후에 행해져도 된다. 상술한 바와 같이, 시프트량의 정보, 화상 데이터(D1) 및 화상 데이터(D2)에는, 각 메쉬(MS)의 식별 정보(ID) 및 각 홀더(24)의 번호(NO)가 관련지어져 있다. 그러므로, 홀더(24)를 스테이지(36)에 고정하는 타이밍은, 시프트량, 화상 데이터(D1) 및 화상 데이터(D2) 등의 각 정보의 처리의 전후여도 문제는 없다. 즉, 시료에 전자선을 조사하기 전에, 스테이지(36)의 좌표가 시프트량을 반영한 것으로 되어 있으면 된다.

＜＜해석 기능＞＞

하전 입자선 장치(3)는, 시료를 해석하기 위한 해석 기능을 구비한다. 스텝 S9의 후, 하전 입자선 장치(3)의 해석 기능에 의해 시료의 관찰이 행해진다.

전자총(31)으로부터 방출된 전자선은, 조사 렌즈(32)에 의해 집속되고, 메쉬(MS)에 탑재된 시료에 조사된다. 시료를 투과한 투과 전자선은, 대물 렌즈(33)에 의해 결상되고, 결상된 투과상은, 투사 렌즈(34)에 의해 확대된다.

검출기(35)가 형광판인 경우, 결상 및 확대된 투과상은, 형광판 상에 투영되고, 검출부 제어부(C3) 또는 종합 제어부(C0)에 있어서 화상 데이터로서 기록된다. 취득된 화상 데이터는, 디스플레이(41) 상에 있어서 표시되고, 유저는, 시료의 상세한 구조를 확인할 수 있다.

(변형예)

이하에, 실시형태 1에 있어서의 변형예에 대해 설명한다.

실시형태 1의 스텝 S3에서는, 카메라(26)를 사용해서 메쉬(MS) 및 홀더(24)의 위치 관계가 촬영되고, 촬영된 화상은, 화상 데이터(D1)로서 기록되어 있었다. 변형예에서는, 스텝 S3에서의 촬영을 생략하고, 반송 장치(2)의 내부 또는 외부에 있어서 미리 촬영된 것이, 화상 데이터(D1)로서 사용된다.

또한, 변형예에 있어서의 화상 데이터(D1)도, 실시형태 1과 마찬가지로, 메쉬(MS)가 홀더(24)에 설치된 상태를 나타내는 화상 데이터이다.

예를 들면, 도 1에 나타나는 바와 같이, 메쉬 유지 용기(22)에는, 복수의 메쉬(MS)가 보관되어 있다. 이들 메쉬(MS)에는, 각각 마찬가지인 형상의 시료가 탑재되어 있다. 따라서, 1매째의 메쉬(MS)를 촬영한 화상 데이터(D1)를, 2매째 이후의 메쉬(MS)의 화상 데이터(D1)로서 적용할 수 있다. 이 때문에, 2매째 이후의 촬영을 생략할 수 있으므로, 관찰 스루풋을 더 단축할 수 있다.

마찬가지인 형상의 시료를 탑재하는 메쉬(MS)는, 반송 장치(2)에 있어서 촬영되어 있지 않아도 되고, 미리, 반송 장치(2)의 외부의 다른 장치에 있어서 촬영되어 있어도 된다. 그러한 화상도 화상 데이터(D1)로서 적용할 수 있다.

(실시형태 2)

이하에 도 12 및 도 13을 사용해서, 실시형태 2에 있어서의 해석 시스템(1)을 설명한다. 또한, 이하에서는, 주로 실시형태 1과의 상위점에 대해 설명한다.

실시형태 1에서는, 화상 처리부(C6)는, 하전 입자선 장치(3)의 종합 제어부(C0)에 포함되어 있었다. 실시형태 2에서는, 화상 처리부(C6)는, 반송 장치(2)의 반송 장치 제어부(C5)에 포함되어 있다. 그러므로, 시프트량의 산출 기능은, 반송 장치(2)에 구비되어 있다.

실시형태 2에서는, 실시형태 1에 있어서의 스텝 S7 및 스텝 S8 대신에, 스텝 S10 및 스텝 S11이 실시된다.

스텝 S10에서는, 메쉬(MS)의 시프트량의 산출이 행해진다. 반송 장치(2)의 화상 처리부(C6)는, 화상 데이터(D1) 및 화상 데이터(D2)를 비교하여, 화상 데이터(D2)의 메쉬(MS)의 위치가 화상 데이터(D1)의 메쉬(MS)의 위치로부터 어느 정도 어긋나 있는지를 나타내는 시프트량을 산출한다. 시프트량의 산출 수단으로서는, 실시형태 1과 마찬가지로, 기준 영역(MSa)의 위치의 어긋남으로부터 산출하는 방법, 또는, 화상 매칭 기술을 사용하는 방법을 적용할 수 있다.

스텝 S11에서는, 메쉬(MS) 및 홀더(24)의 위치 관계의 정보의 일부로서, 시프트량, 화상 데이터(D1) 및 화상 데이터(D2)가, 반송 장치(2)의 반송 장치 제어부(C5)로부터 하전 입자선 장치(3)의 종합 제어부(C0)에 출력된다. 그 후, 스텝 S9에 있어서, 취득된 시프트량은 스테이지 제어부(C4)에 출력되고, 스테이지 제어부(C4)는, 시프트량에 의거하여 스테이지(36)의 좌표를 설정한다.

이와 같이, 실시형태 2에 있어서도, 시료의 관찰 시에 기준 영역(MSa)의 탐색 공정을 생략할 수 있어, 시료의 관찰 스루풋을 단축할 수 있다.

(실시형태 3)

이하에 도 14 및 도 15를 사용해서, 실시형태 3에 있어서의 해석 시스템(1)을 설명한다. 또한, 이하에서는, 주로 실시형태 1 및 실시형태 2와의 상위점에 대해 설명한다.

실시형태 3에서는, 화상 처리부(C6)는, 반송 장치(2)의 외부 및 하전 입자선 장치(3)의 외부에, 외부 기기로서 마련되어 있다. 또한, 화상 처리부(C6)는, 반송 장치 제어부(C5) 및 종합 제어부(C0)에 전기적으로 접속되어, 이들과의 통신이 가능하다. 또한, 화상 처리부(C6)도 해석 시스템(1)의 일부를 구성한다.

실시형태 3에서는, 실시형태 1에 있어서의 스텝 S7 및 스텝 S8(실시형태 2에 있어서의 스텝 S10 및 스텝 S11) 대신에, 스텝 S12 및 스텝 S13이 실시된다.

스텝 S12에서는, 외부 기기인 화상 처리부(C6)에 의해, 메쉬(MS)의 시프트량의 산출이 행해진다. 시프트량의 산출 수단으로서는, 실시형태 1 및 실시형태 2와 마찬가지로, 기준 영역(MSa)의 위치의 어긋남으로부터 산출하는 방법, 또는, 화상 매칭 기술을 사용하는 방법을 적용할 수 있다.

스텝 S13에서는, 메쉬(MS) 및 홀더(24)의 위치 관계의 정보의 일부로서, 시프트량, 화상 데이터(D1) 및 화상 데이터(D2)가, 화상 처리부(C6)로부터 하전 입자선 장치(3)의 종합 제어부(C0)에 출력된다. 그 후, 스텝 S9에 있어서, 취득된 시프트량은 스테이지 제어부(C4)에 출력되고, 스테이지 제어부(C4)는, 시프트량에 의거하여 스테이지(36)의 좌표를 설정한다.

이와 같이, 실시형태 3에 있어서도, 시료의 관찰 시에 기준 영역(MSa)의 탐색 공정을 생략할 수 있어, 시료의 관찰 스루풋을 단축할 수 있다.

이상, 상기 실시형태에 의거하여 본 발명을 구체적으로 설명했지만, 본 발명은, 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지 변경 가능하다.

예를 들면, 상기 실시형태에 있어서의 시료는, 주로, 반도체 기판, 반도체 소자 및 배선층과 같은 반도체 디바이스인 것으로서 설명했지만, 시료는, 반도체 디바이스 이외의 타분야의 디바이스여도 된다.

또한, 스텝 S1~S13과 같은 각 공정의 일부 또는 전부는, 유저에 의해 행해져도 되고, 반송 장치 제어부(C5) 및/또는 종합 제어부(C0)에 구비된 인공 지능에 의해 행해져도 된다.

1 해석 시스템 2 반송 장치
3 하전 입자선 장치 21 매니퓰레이터
22 메쉬 유지 용기 23 매니퓰레이터
24 홀더 25 메쉬 탑재부
26 카메라 30 경체
31 전자총 32 조사 렌즈
33 대물 렌즈 34 투사 렌즈
35 검출기 36 스테이지
40 입력 디바이스 41 디스플레이
C0 종합 제어부 C1 전자총 제어부
C2 렌즈 제어부 C3 검출기 제어부
C4 스테이지 제어부 C5 반송 장치 제어부
C6 화상 처리부 D1, D2 화상 데이터
MS 메쉬 MSH 메쉬 누름부
S1~S13 스텝

Claims

기준 영역을 갖고, 또한, 하전 입자선 장치를 사용해서 해석되는 시료가 탑재된 메쉬를, 홀더에 고정하는 매니퓰레이터와,
고정에 의한 상기 기준 영역의 상기 홀더에 대한 위치 어긋남의 제1 정보를 취득하기 위한 위치 정보 취득 기능과,
상기 제1 정보를 상기 하전 입자선 장치에 출력하기 위한 위치 정보 출력 기능
을 구비하는, 반송 장치.
제1항에 있어서,
상기 메쉬를 상기 홀더에 고정할 때에, 상기 메쉬가 상기 홀더 상에 설치된 후, 상기 메쉬가 상기 홀더에 가압되도록, 메쉬 누름부가 상기 메쉬 상에 마련되고,
상기 제1 정보는, 제2 정보 및 제3 정보를 포함하고,
상기 제2 정보는, 상기 메쉬가 상기 홀더 상에 설치된 상태에 있어서의 상기 기준 영역 및 상기 홀더의 위치 관계의 정보이고,
상기 제3 정보는, 상기 메쉬가 상기 메쉬 누름부에 의해 상기 홀더에 고정된 상태에 있어서의 상기 기준 영역 및 상기 홀더의 위치 관계의 정보인, 반송 장치.
제2항에 있어서,
상기 제2 정보는, 상기 메쉬가 상기 홀더 상에 설치된 상태를 촬영한 제1 화상 데이터를 포함하고,
상기 제3 정보는, 상기 메쉬가 상기 메쉬 누름부에 의해 상기 홀더에 고정된 상태를 촬영한 제2 화상 데이터를 포함하는, 반송 장치.
제3항에 있어서,
상기 홀더를 촬영하기 위한 카메라를 더 구비하고,
상기 제1 화상 데이터 및 상기 제2 화상 데이터의 각각은, 상기 카메라에 의해 촬영된 화상 데이터인, 반송 장치.
제3항에 있어서,
상기 홀더를 촬영하기 위한 카메라를 더 구비하고,
상기 제2 화상 데이터는, 상기 카메라에 의해 촬영된 화상 데이터이고,
상기 제1 화상 데이터는, 상기 반송 장치의 내부 또는 외부에 있어서 미리 촬영된 화상 데이터인, 반송 장치.
제3항에 있어서,
상기 제1 화상 데이터 및 상기 제2 화상 데이터를 비교하여, 상기 제2 화상 데이터의 상기 메쉬의 위치가 상기 제1 화상 데이터의 상기 메쉬의 위치로부터 어느 정도 어긋나 있는지를 나타내는 시프트량을 산출할 수 있는 화상 처리부를 더 구비하고,
상기 제1 정보는, 상기 시프트량도 포함하는, 반송 장치.
제6항에 있어서,
상기 메쉬의 일부에는, 기준 영역이 형성되고,
상기 시프트량은, 상기 제2 화상 데이터의 상기 기준 영역의 위치가 상기 제1 화상 데이터의 상기 기준 영역의 위치로부터 어느 정도 어긋나 있는지를 측정함으로써 산출되는, 반송 장치.
제6항에 있어서,
상기 화상 처리부는, 화면 매칭 기술을 갖고,
상기 시프트량은, 상기 제2 화상 데이터의 상기 메쉬의 형상과, 상기 제1 화상 데이터의 상기 메쉬의 형상을 상기 화면 매칭 기술에 의해 비교함으로써 산출되는, 반송 장치.
기준 영역을 갖고, 또한, 시료가 탑재된 메쉬를, 반송하기 위한 반송 장치와, 상기 시료를 해석하기 위한 하전 입자선 장치를 구비한 해석 시스템으로서,
상기 반송 장치는,
상기 시료가 탑재된 상기 메쉬를 홀더에 고정하는 매니퓰레이터와,
고정에 의한 상기 기준 영역의 상기 홀더에 대한 위치 어긋남의 제1 정보를 취득 가능한 제1 제어부
를 구비하고,
상기 하전 입자선 장치는,
상기 시료에 전자선을 조사하기 위한 전자총과,
상기 홀더를 고정하기 위한 스테이지와,
상기 제1 제어부에 전기적으로 접속되고, 또한, 상기 전자총 및 상기 스테이지를 제어 가능한 제2 제어부
를 구비하고,
(a) 상기 메쉬를 상기 홀더 상에 설치하는 스텝,
(b) 상기 스텝 (a)의 후, 상기 메쉬가 상기 홀더에 가압되어 고정되도록, 상기 매니퓰레이터가 상기 메쉬 상에 메쉬 누름부를 마련하는 스텝,
(c) 상기 스텝 (b)의 후, 상기 홀더를 상기 반송 장치로부터 상기 하전 입자선 장치로 이송하고, 상기 홀더를 상기 스테이지에 고정하는 스텝,
(d) 상기 스텝 (b)의 후, 상기 제1 정보를, 상기 제1 제어부로부터 상기 제2 제어부에 출력하는 스텝,
(e) 상기 스텝 (d)의 후, 상기 제1 정보에 의거하여, 상기 제2 제어부가 상기 스테이지의 좌표를 설정하는 스텝,
(f) 상기 스텝 (c)~(e)의 후, 상기 시료에 대해 상기 전자총으로부터 상기 전자선을 조사하는 스텝
을 실행하는, 해석 시스템.
제9항에 있어서,
상기 스텝 (a)에 있어서, 상기 메쉬가 상기 홀더 상에 설치된 상태에 있어서의 상기 메쉬 및 상기 홀더의 위치 관계의 제2 정보가, 상기 제1 제어부에서 취득되고,
상기 스텝 (b)에 있어서, 상기 메쉬가 상기 메쉬 누름부에 의해 상기 홀더에 고정된 상태에 있어서의 상기 메쉬 및 상기 홀더의 위치 관계의 제3 정보가, 상기 제1 제어부에서 취득되고,
상기 제1 정보는, 상기 제2 정보 및 상기 제3 정보를 포함하는, 해석 시스템.
제10항에 있어서,
상기 반송 장치는, 상기 홀더를 촬영하기 위한 카메라를 더 구비하고,
상기 제2 정보는, 상기 메쉬가 상기 홀더 상에 설치된 상태를 촬영한 제1 화상 데이터를 포함하고,
상기 제3 정보는, 상기 메쉬가 상기 메쉬 누름부에 의해 상기 홀더에 고정된 상태를 촬영한 제2 화상 데이터를 포함하고,
상기 제2 화상 데이터는, 상기 카메라에 의해 촬영된 화상 데이터이고,
상기 제1 화상 데이터는, 상기 카메라에 의해 촬영된 화상 데이터, 또는, 상기 반송 장치의 내부 또는 외부에 있어서 미리 촬영된 화상 데이터인, 해석 시스템.
제11항에 있어서,
상기 제1 화상 데이터 및 상기 제2 화상 데이터를 비교하여, 상기 제2 화상 데이터의 상기 메쉬의 위치가 상기 제1 화상 데이터의 상기 메쉬의 위치로부터 어느 정도 어긋나 있는지를 나타내는 시프트량을 산출할 수 있는 화상 처리부를 더 구비하고,
상기 제1 정보는, 상기 시프트량도 포함하는, 해석 시스템.
제12항에 있어서,
상기 화상 처리부는, 상기 제2 제어부에 포함되어 있는, 해석 시스템.
제12항에 있어서,
상기 화상 처리부는, 상기 제1 제어부에 포함되어 있는, 해석 시스템.
제12항에 있어서,
상기 화상 처리부는, 상기 반송 장치의 외부 및 상기 하전 입자선 장치의 외부에 마련되고, 또한, 상기 제1 제어부 및 상기 제2 제어부에 전기적으로 접속되어 있는, 해석 시스템.
제1항에 있어서,
상기 메쉬를 상기 홀더에 고정할 때에, 상기 메쉬가 상기 홀더 상에 설치된 후, 상기 메쉬가 상기 홀더에 가압되도록, 메쉬 누름부가 상기 메쉬 상에 마련되고,
상기 제1 정보는, 제2 정보 및 제3 정보에 의거하고,
상기 제2 정보는, 상기 메쉬가 상기 홀더 상에 설치된 상태에 있어서의 상기 기준 영역 및 상기 홀더의 위치 관계의 정보이고,
상기 제3 정보는, 상기 메쉬가 상기 메쉬 누름부에 의해 상기 홀더에 고정된 상태에 있어서의 상기 기준 영역 및 상기 홀더의 위치 관계의 정보인, 반송 장치.
제9항에 있어서,
상기 스텝 (a)에 있어서, 상기 메쉬가 상기 홀더 상에 설치된 상태에 있어서의 상기 기준 영역 및 상기 홀더의 위치 관계의 제2 정보가, 상기 제1 제어부에서 취득되고,
상기 스텝 (b)에 있어서, 상기 메쉬가 상기 메쉬 누름부에 의해 상기 홀더에 고정된 상태에 있어서의 상기 기준 영역 및 상기 홀더의 위치 관계의 제3 정보가, 상기 제1 제어부에서 취득되고,
상기 제1 정보는, 상기 제2 정보 및 상기 제3 정보에 의거하는, 해석 시스템.