以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
<第1の実施の形態>
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る半導体検査装置の全体構成を概略的に示す図である。
図1において、本実施の形態の半導体検査装置は、被検査試料の一例として半導体ウエハ5を載置する試料台6と、試料台6を構成する絶縁部材4(例えば、アルミナ、など)に埋め込まれ、互いに絶縁された複数(例えば2つ)の領域181,182(後の図2参照)を有する外側電極8と、基準電位26に対する外側電極8の電位を調整する外側電極用電源11と、外側電極8と外側電極用電源11の接続状態を切り換える複数のリレー10a,10bと、試料台6を構成する絶縁部材4に埋め込まれ、互いに絶縁された複数(例えば2つ)の領域191,192(後の図2参照)を有する内側電極9と、基準電位26に対する内側電極9の電位を調整する内側電極用電源13と、内側電極9と外側電極用電源11の接続状態を切り換える複数のリレー12a,12bと、試料台6に載置された半導体ウエハ5の表面に電子線3aを照射する電子銃1と、電子線3aの照射により半導体ウエハ5から生じる2次電子3bを検出する検出器7と、試料台6及び電子銃1を収納する真空容器2と、半導体ウエハ5を試料台6に対して昇降させる被検査試料昇降手段を構成する複数(例えば3つ)のプッシュピン22及びプッシュピン駆動部23と、電極8,9の各領域間のインピーダンスを測定するインピーダンス測定部19と、インピーダンス測定部19と電極8,9の各領域との接続状態を切り換える複数のリレー17a,17b,17c,17dと、電極8,9の各領域間の荷電分布の偏りを除去する除電処理部25と、除電処理部25と電極8,9の各領域との接続状態を切り換える複数のリレー18a,18b,18c,18dと、試料台6に載置された半導体ウエハ5の電位を基準電位26にするアース針24と、アース針24を駆動して半導体ウエハ5との接触状態を調整するアース針駆動部20と、アース電位27と基準電位26の間に設けられ、アース電位27に対する基準電位26の電位を調整するリターディング電源15と、リターディング電源15と基準電位26の間に設けられ、リターディング電源15と基準電位26の接続状態を切り換えるリレー14と、アース電位27と基準電位26とを接続する抵抗16と、半導体検査装置全体の動作を制御する全体制御部21とを備えている。
図2及び図3は、図1の試料台6の詳細を示す断面図であり、図2は図3に示した試料台6のB−B線における平面断面図、図3は図2に示した試料台6のA−A線における側面断面図である。
図2及び図3において試料台6は、前述のように、絶縁部材4、外側電極8、内側電極9、プッシュピン22、及びプッシュピン駆動部23により構成されている。
図2に示すように、内側電極9は円盤形状を有しており、円盤形状の試料台6の中央部分に配置されている。外側電極8は円環形状を有しており、その内側電極9を囲むように配置されている。外側電極8と内側電極9は絶縁部材4により絶縁されている。また、図3に示すように、外側電極8及び内側電極9は、試料台6の絶縁部材4に埋め込まれ、試料台6に載置される半導体ウエハ5と絶縁されるよう構成されている。
内側電極9は、互いに絶縁して設けられた半円形状の2つの領域191,192を有している。また、外側電極8は、内側電極9を囲んで同心円状に設けられた2つの領域181,182を有している。領域181,182も互いに絶縁されて設けられている。
試料台6の中央部分には、試料台6及び内側電極9を上下方向に通して配置された3本のプッシュピン22が設けられている。3つのプッシュピン22は、試料台6に載置される半導体ウエハ5の中心を重心とする三角形(例えば、正三角形)の頂点となる位置に配置されている。各プッシュピン22の上側の一端は、試料台6の上側に突出可能であり、半導体ウエハ5と接触可能に設けられている。また、各プッシュピン22の下側の一端は、全体制御部21の昇降制御部21aからの動作信号121(図1参照)に基づいて各プッシュピン22を上下方向に駆動するプッシュピン駆動部23に接続されている。駆動部23によりプッシュピン22を駆動し、試料台6側から半導体ウエハ5を支持することにより、半導体ウエハ5を試料台6に対して昇降させる。試料台6上に突出させた状態のプッシュピン22上に図示しない試料載置機構によって半導体ウエハ5を載せ、プッシュピン22を下降することにより、半導体ウエハ5は試料台6上に載置される。また、試料台6に載置された半導体ウエハ5は、プッシュピン22を上昇することにより、試料台6側から押し上げられ、試料台6から離脱される。このように、プッシュピン22及びプッシュピン駆動部23は、半導体ウエハ5を試料台6に対して昇降させる試料昇降手段を構成する。
図1に戻る。
外側電極用電源11は、基準電位26に対する外側電極8の電位を調整するものである。本実施の形態においては、リレー10aを介して外側電極8の領域181と、リレー10bを介して領域182と接続されている。外側電極8の領域181は、リレー10aが閉位置にあるときは外側電極用電源11に接続され、開位置にあるときは外側電極用電源11との接続が遮断される。リレー10aを閉位置とし、外側電極用電源11によって電圧を印加することにより、基準電位26に対する領域181の電位を調整する。領域182についても同様である。すなわち、領域182は、リレー10bが閉位置にあるときは外側電極用電源11に接続され、開位置にあるときは外側電極用電源11との接続が遮断される。また、リレー10bを閉位置とし、外側電極用電源11によって電圧を印加することにより、基準電位26に対する領域182の電位を調整する。
内側電極用電源13は、基準電位26に対する内側電極9の電位を調整するものである。本実施の形態においては、リレー12aを介して内側電極9の領域191と、リレー12bを介して領域192と接続されている。内側電極9の領域191は、リレー12aが閉位置にあるときは内側電極用電源13に接続され、開位置にあるときは内側電極用電源13との接続が遮断される。リレー12aを閉位置とし、内側電極用電源13によって電圧を印加することにより、基準電位26に対する領域191の電位を調整する。領域192についても同様である。すなわち、領域192は、リレー12bが閉位置にあるときは内側電極用電源13に接続され、開位置にあるときは内側電極用電源13との接続が遮断される。また、リレー12bを閉位置とし、内側電極用電源13によって電圧を印加することにより、基準電位26に対する領域192の電位を調整する。
リレー10a,10b、及び、リレー12a,12bを閉位置にし、領域181,182(すなわち、外側電極8)に基準電位26に対する正電圧を印加し、領域191,192(すなわち、内側電極9)に基準電位26に対する負電圧を印加することにより、外側電極8と内側電極9の間に電位差を生じさせると、試料台6に載置された半導体ウエハ5に誘電分極が生じ、外側電極8及び内側電極9と半導体ウエハ5の間に静電気力が生じる。この静電気力により、半導体ウエハ5は試料台6に吸着、固定される。このように、試料台6の絶縁部材4及び電極8,9は、半導体ウエハ5を静電気力により試料台6に吸着する双極式の静電チャックを構成している。なお、領域181,182(すなわち、外側電極8)に基準電位26に対する負電圧を印加し、領域191,192(すなわち、内側電極9)に基準電位26に対する正電圧を印加しても良い。
インピーダンス測定部19は、外側電極8の複数の領域間のインピーダンス、及び、内側電極9の複数の領域間のインピーダンスを測定するものである。本実施の形態においては、インピーダンス測定部19は、外側電極8の2つの領域181,182の間のインピーダンス、及び、内側電極9の2つの領域191,192の間のインピーダンスを測定するものであり、リレー17a,17b,17c,17dを介して外側電極8の領域181,182、及び、内側電極9の領域191,192と接続されている。外側電極8の領域181は、リレー17aが閉位置にあるときはインピーダンス測定部19に接続され、開位置にあるときはインピーダンス測定部19との接続が遮断される。外側電極8の領域182及び内側電極9の領域191,192についても同様である。すなわち、外側電極8の領域182及び内側電極9の領域191,192は、それぞれ、リレー17b,17c,17dが閉位置にあるときはインピーダンス測定部19に接続され、開位置にあるときはインピーダンス測定部19との接続が遮断される。インピーダンス測定部19は、リレー17a,17bを閉位置に切り換えた状態で外側電極8の2つの領域181,182の間のインピーダンスを測定し、その測定結果112を全体制御部21に送る。また、リレー17c,17dを閉位置に切り換えた状態で内側電極9の2つの領域191,192の間のインピーダンスを測定し、その測定結果134を全体制御部21に送る。
除電処理部25は、半導体ウエハ5に生じた誘電分極を解消し、半導体ウエハ5に対する試料台6の静電吸着力を除去する除電処理を行うものであり、本実施の形態の除電処理部25は、リレー18a,18b,18c,18dを介して外側電極8の領域181,182、及び、内側電極9の領域191,192と接続されている。外側電極8の領域181は、リレー18aが閉位置にあるときは除電処理部25に接続され、開位置にあるときは除電処理部25との接続が遮断される。外側電極8の領域182及び内側電極9の領域191,192についても同様である。すなわち、外側電極8の領域182及び内側電極9の領域191,192は、それぞれ、リレー18b,18c,18dが閉位置にあるときは除電処理部25に接続され、開位置にあるときは除電処理部25との接続が遮断される。
除電処理部25による除電処理としては、例えば、外側電極8と内側電極9の間に、半導体ウエハ5を静電気力により試料台6に吸着する場合と逆方向で徐々に減少する電圧を印加する除電処理や、半導体ウエハ5を静電気力により試料台6に吸着する場合と同方向の電圧と逆方向の電圧を交互に振幅を減少させながら印加する除電処理、電極8,9を接地する除電処理などがある。
アース針24は、試料台6の外側電極8と内側電極9の間に、試料台6を上下方向に通して配置されている。アース針24の上側の一端は、試料台6の上側に突出可能であり、半導体ウエハ5と接触可能に設けられている。また、アース針24の下端は、全体制御部21からの信号(図示せず)に基づいてアース針24を上下方向に駆動するアース針駆動部20を介して基準電位26と接続されており、アース針24は基準電位26と同電位となっている。アース針駆動部20によりアース針24を駆動して半導体ウエハ5と接触させることにより、半導体ウエハ5を基準電位26と導通させる。
リターディング電源15は、アース電位27に対する基準電位26の電位を調整するものであり、アース電位27に接続されると共に、リレー14を介して基準電位26に接続されている。また、基準電位26の安定化を目的として、基準電位26とアース電位27の間に、直列に接続されたリターディング電源15とリレー14に並列に抵抗16が接続されている。リレー14が閉位置にあるときは、リターディング電源15によって基準電位26が調整されると共に、リターディング電源15、リレー14、抵抗16によって閉回路が構成され、基準電位26が安定化される。また、リレー14が開位置にあるときは、抵抗16を介して電荷の授受が行われ、基準電位26がアース電位27と同電位となる。
このように構成、配置したリターディング電源15は、アース針24を介して半導体ウエハ5に印加される基準電位26を調整することにより、電子銃1から照射された電子線3aを構成する電子に対する減速電界を生じさせ、その電子の半導体ウエハ5へのランディングエネルギーを調整する。このように、電子の半導体ウエハ5へのランディングエネルギー調整に着目したときの基準電位26を特にリターディング電位と呼ぶ。なお、外側電極8及び内側電極9のそれぞれに電圧を印加する外側電極用電源11及び内側電極用電源13は、基準電位26を基準としており、リターディング電位の調整・変化に対して静電チャックとしての印加電圧のバランス(外側電極用電源11による印加電圧と内側電極用電源13による印加電圧の電位バランス)を一定に保つことができる。
全体制御部21は、インピーダンス測定部19からのインピーダンス測定結果に基づいてプッシュピン駆動部23の動作を制御する昇降制御部21aを有している。本実施の形態において、昇降制御部21aは、インピーダンス測定部19からの測定結果112,134に基づいて動作信号121を出力し、プッシュピン駆動部23の動作を制御する。また、全体制御部21は、半導体検査装置全体の動作を制御するものであり、インピーダンス測定部19及び除電処理部25の動作、アース針駆動部20の動作、各リレー10a,10b,12a,12b,14,17a,・・・,17d,18a,・・・,18dの開閉位置、及び、各電源11,13,15による印加電圧などを制御する。また、全体制御部21は、電子銃1、検出器7、レンズ、走査器(共に図示せず)等の動作を制御し、電子銃1から照射された電子線3aを半導体ウエハ5の表面に走査し、検出器7により半導体ウエハ5から生じる2次電子を検出し、走査位置の情報や2次電子の検出情報から半導体ウエハ5の表面画像を生成し、この表面画像を用いて半導体ウエハ5の表面検査処理(詳述せず)を行う。
次に、本実施の形態に係る半導体検査装置の検査工程について簡潔に説明する。まず、初期状態として、全てのリレー10a,10b,12a,12b,14,17a,・・・,17d,18a,・・・,18dを開位置、プッシュピン22及びアース針24を下げ位置(試料台6から突出しない位置)にする。次に、プッシュピン22を上昇させ、図示しない試料移動機構によってプッシュピン22上に半導体ウエハ5を載置し、プッシュピン22を下降して半導体ウエハ5を試料台6に載置する。そして、リレー10a,10b,12a,12bを閉位置に切り換えて外側電極8及び内側電極9に電圧を印加し、半導体ウエハ5を試料台6に吸着する。その後、アース針24を上昇させて半導体ウエハ5と接触させ、リレー14を閉位置に切り換えてリターディング電源25により基準電位26を調整する。この状態で、半導体ウエハ5に対して前述の表面検査処理を行う。その後、試料台6からの半導体ウエハ5の離脱(被検査試料離脱処理)(図4参照)を行う。
図4は、昇降制御部21aを含む全体制御部21の被検査試料離脱処理の処理内容を示すフローチャートである。
全体制御部21は、まず、リレー14を開位置に切り換え(ステップS01)、次いで、リレー10a,10b,12a,12bを開位置に切り換え(ステップS02)、アース針24をアース針駆動部20により下降させてアース針24と半導体ウエハ5を非導通とし(ステップS03)、リレー17a,・・・,17dを閉位置に切り換える(ステップS04)。
ここで、プッシュピン駆動部23によりプッシュピン22の上昇を開始させ(ステップS05)、プッシュピン22の上昇開始から予め定めた時間経過したときに、インピーダンス測定部19により、外側電極8の2つの領域181,182の間のインピーダンス、及び、内側電極9の2つの領域191,192の間のインピーダンスを測定して測定結果112,134を取得する(ステップS06)。
ここで、ステップS06で取得した測定結果112,134が予め定めた閾値よりも大きいかどうかを判定し(ステップS07)、判定結果がYESの場合は、プッシュピン22を規定位置まで上昇させて試料台6から半導体ウエハ5を離脱させ(ステップS08)、被検査試料離脱処理を終了する。また、ステップS07の判定結果がNOの場合は、プッシュピン22を下降動作に切り換えて下げ位置まで下降させ(ステップS70,S71)、異常を検知したとして異常検知回数を1加算する(ステップS72)。
ここで、異常検知回数が予め定めた設定値よりも大きいかどうかを判定し(ステップS73)、判定結果がYESの場合は、異常検知信号を上位の制御装置(図示せず)に送信し(ステップS74)、被検査試料離脱処理を終了する。また、ステップS73の判定結果がYESの場合は、リレー17a,・・・,17dを開位置に切り換え(ステップS75)、リレー18a,・・・,18dを閉位置に切り換え(ステップS76)、除電処理部25により除電処理を行う(ステップS77)。その後、リレー18a,・・・,18dを開位置に切り換え(ステップS78)、ステップS04に戻り、被検査試料離脱処理を繰り返す。
図5〜図8は、試料台6に載置された半導体ウエハ5をプッシュピン22により試料台6側から押し上げる(離脱させる)時の経過時間と外側電極8の領域181,182間のインピーダンスの測定値134の関係の一例を示す図であり、図5は正常に離脱した場合の関係、図6は部分的に離脱した場合の関係、図7は離脱しない場合の関係をそれぞれ示している。また、図8は、図5〜図7に示した関係を合わせて示した図である。図5〜図8において、横軸はプッシュピン22の上昇を開始してからの時間、縦軸はインピーダンスの測定値134を示している。
図5は、試料台6と半導体ウエハ5の間に残留吸着力が生じず、試料台6からの半導体ウエハ5の離脱が正常に行われる場合を示している。図5に示すように、時間0〜t1では、インピーダンスはZdで一定であり、時間t1を越えるとインピーダンスは時間が経過するに従って大きくなり、時間t3を越えると、インピーダンスはZeで一定となる。図5の場合における試料台6と半導体5の関係を考えると、時間0〜t1では、時間0でプッシュピン22が下げ位置からの上昇を開始して時間t1で半導体ウエハ5に接触するので、この間のインピーダンスは一定である。時間t1〜時間t3では、プッシュピン22によって半導体ウエハ5が押し上げられて試料台6から離脱するので、試料台6と半導体ウエハ5の間の距離(ギャップ長)が長くなり、インピーダンスが大きくなる。時間t3で試料台6からの半導体ウエハ5の離脱が完了し、インピーダンスが一定となる。
図6は、試料台6と半導体ウエハ5の間に残留吸着力が生じ、試料台6の外側電極8の範囲において半導体ウエハ5の離脱が一部正常に行われない場合を示している。図6に示すように、時間0〜t1では、インピーダンスはZdで一定であり、時間t1を越えるとインピーダンスは時間が経過するに従って大きくなり、時間t4(>t3)でインピーダンスはZeとなる。図6の場合における試料台6と半導体5の関係を考えると、時間0〜t1では、時間0でプッシュピン22が下げ位置からの上昇を開始して時間t1で半導体ウエハ5に接触するので、この間のインピーダンスは一定である。時間t1〜時間t4では、半導体ウエハ5のプッシュピン22との接触部分が局所的に押し上げられてギャップ長が長くなり、その他の部分は残留吸着力の影響により離脱が遅くなるので、図5の場合と比較してインピーダンスが緩やかに大きくなる。このような場合は、半導体ウエハ5が反るなどの状態が生じる。時間t4で試料台6からの半導体ウエハ5の離脱が完了し、インピーダンスがZeとなる。
図7は、試料台6と半導体ウエハ5の間に大きな残留吸着力が生じ、試料台6からの半導体ウエハ5の離脱ができない場合を示している。図7に示すように、時間0〜t1では、インピーダンスはZdで一定であり、時間t1を越えてもインピーダンスは変化せず一定値(Zd)である。図7の場合における試料台6と半導体5の関係を考えると、時間0〜t1では、時間0でプッシュピン22が下げ位置からの上昇を開始して時間t1で半導体ウエハ5に接触するので、この間のインピーダンスは一定である。時間t1を越えても、半導体ウエハ5が残留吸着力によって試料台6に吸着された状態が維持され、プッシュピン22によって半導体ウエハ5を押し上げることができず、試料台6から離脱できない。
なお、内側電極9の領域191,192間のインピーダンスの測定値134についても外側電極8と同様の関係を有している。すなわち、試料台6と半導体ウエハ5の間に残留吸着力が生じず、試料台6からの半導体ウエハ5の離脱が正常に行われる場合は図5と同様の関係を示し、試料台6と半導体ウエハ5の間に残留吸着力が生じ、試料台6の内側電極9の範囲において半導体ウエハ5の離脱が一部正常に行われない場合は図6と同様の関係を示し、試料台6と半導体ウエハ5の間に大きな残留吸着力が生じ、試料台6からの半導体ウエハ5の離脱ができない場合は図7と同様の関係を示す。
図8は、図5〜図7に示した関係を合わせて示した図である。本実施の形態における被検査試料離脱処理においては、図8に示すように、例えば、t1<t2<t3となる時間t2におけるインピーダンスの測定値112,134の値がZc<Zb<Zaとなる閾値Zbよりも大きい場合に、試料台6からの半導体ウエハ5の離脱が正常に行われたと判定し、インピーダンスの測定値112,134の値が予め定めた閾値Zbよりも小さい場合に、離脱に異常が生じたと判定する。これは、図8(図5〜図7)に示したように、試料台6に対する半導体ウエハ5の離脱状態によりインピーダンスが異なることから、このインピーダンスの測定値により離脱状態の判定が可能であるとの本願発明者等の知見に基づいて着想されたものである。
以上のように構成した本実施の形態の動作を説明する。
本実施の形態の半導体試料検査装置は、まず、初期状態として、全てのリレー10a,10b,12a,12b,14,17a,・・・,17d,18a,・・・,18dを開位置、プッシュピン22及びアース針24を下げ位置(試料台6から突出しない位置)にする。次に、プッシュピン22を上昇させ、図示しない試料移動機構によってプッシュピン22上に半導体ウエハ5を載置し、プッシュピン22を下降して半導体ウエハ5を試料台6に載置する。そして、リレー10a,10b,12a,12bを閉位置に切り換えて外側電極8及び内側電極9に電圧を印加し、半導体ウエハ5を試料台6に吸着する。その後、アース針24を上昇させて半導体ウエハ5と接触させ、リレー14を閉位置に切り換えてリターディング電源25により基準電位26を調整する。この状態で、電子銃1から電子線3aを半導体ウエハ5の表面に走査し、検出器7により半導体ウエハ5から生じる2次電子3bを検出し、走査位置の情報や2次電子の検出情報から半導体ウエハ5の表面画像を生成し、この表面画像を用いて半導体ウエハ5の表面検査処理(詳述せず)を行う。
その後、試料台6からの半導体ウエハ5の離脱(被検査試料離脱処理)を行う。被検査試料離脱処理では、まず、リレー14,10a,10b,12a,12bを開位置に切り換え(図4のステップS01,S02)、アース針24と半導体ウエハ5を非導通とし(図4のステップS03)、リレー17a,・・・,17dを閉位置に切り換える(図4のステップS04)。ここで、プッシュピン22の上昇を開始させ、プッシュピン22の上昇開始から予め定めた時間t2が経過したときに、インピーダンス測定部19により、測定結果112,134を取得する(図4のステップS05,S06)。
そして、測定結果112,134が予め定めた閾値Zbよりも大きい場合はプッシュピン22を規定位置まで上昇させて処理を終了し(図4のステップS07,S08)、閾値Zbよりも小さい場合はプッシュピン22を下降して除電処理を行い、被検査試料離脱処理を繰り返す(図4のステップS07,S70〜S78)。また、閾値Zbよりも小さいと判定された回数が予め定めた設定値よりも大きくなった場合は、異常検知信号を上位の制御装置に送信し(図4のステップS74)、被検査試料離脱処理を終了する。
以上のように構成した本実施の形態における効果を説明する。
静電気力を用いて半導体ウエハのような被検査試料を保持する静電チャックを用いる半導体検査装置においては、被検査試料を試料台から離脱する際に、静電チャックへの電圧印加を停止しても静電気力による吸着力が残ってしまう場合がある。このような状態で、半導体ウエハを試料台側から押し上げるプッシュピンなどの機構によって離脱させようとすると、残留吸着力によって試料台から被検査試料が離れなかったり、局所的な離脱により半導体ウエハが反ったりすることが考えられ、さらに、プッシュピンや試料台と被検査試料の間に摩擦が生じて発塵源となる恐れがあった。
これに対し、本実施の形態においては、残留吸着力がある場合に、試料台6からの半導体ウエハ5の離脱を行わないので、試料台からの試料の離脱の際の発塵を抑制することができる。また、これにより、発塵によって生じた異物による半導体ウエハ5の品質劣化や歩留り低下を抑制することができる。
また、外側電極8に領域181,182を、内側電極9に領域191,192をそれぞれ設け、外側電極8の領域181,182間のインピーダンス測定値112、及び、内側電極9の領域191,192間のインピーダンス測定値134を取得し、外側電極8の位置及び内側電極9の位置それぞれについて残留吸着力の有無を判定するよう構成したので、試料台6における外側電極8の配置部分、及び、内側電極9の配置部分のそれぞれにおいて、半導体ウエハ5の離脱の状態を確認することができ、より効率よく改善を図ることができる。
なお、本実施の形態においては、予め定めた時間t2におけるインピーダンス測定値112,134を閾値と比較することにより、半導体ウエハ5の離脱状態を判定するように構成したが、これに限られず、例えば、予め定めた時間におけるインピーダンス測定値の変化率を予め定めた変化率用の閾値と比較することにより半導体ウエハ5の離脱状態を判定するように構成しても良い。
<第2の実施の形態>
第1の実施の形態においては、外側電極8を内側電極9を囲んで同心円状に設けられた2つの領域181,182を有する構成としたのに対し、第2の実施の形態は、外側電極8Aを内側電極9を環状に囲むように並べて設けられた複数(例えば6つ)の領域281,・・・,286を有する構成とし、これら複数の領域間のインピーダンスの測定結果に基づいて、プッシュピン22の動作を制御するようにしたものである。
図9及び図10は、本実施の形態の試料台6Aの詳細を示す断面図であり、図9は図10に示した試料台6AのD−D線における平面断面図、図10は図9に示した静電チャックのC−C線における側面断面図である。図9及び図10中、図2及び図3に示したものと同様の部材には同じ符号を付し説明を適宜省略する。
図9及び図10において試料台6Aは、絶縁部材4、外側電極8A、内側電極9、プッシュピン22、及びプッシュピン駆動部23により構成されている。
図9に示すように、内側電極9は円盤形状を有しており、円盤形状の試料台6Aの中央部分に配置されている。外側電極8Aは円環形状を有しており、その内側電極9を囲むように配置されている。外側電極8Aと内側電極9は絶縁部材4により絶縁されている。また、図10に示すように、外側電極8A及び内側電極9は、試料台6Aの絶縁部材4に埋め込まれ、試料台6Aに載置される半導体ウエハ5と絶縁されるよう構成されている。
内側電極9は、互いに絶縁して設けられた半円形状の2つの領域191,192を有している。また、外側電極8Aは、内側電極9を環状に囲むように並べて設けられた複数(例えば6つ)の領域281,・・・,286を有している。領域281,・・・,286も互いに絶縁されて設けられている。
試料台6Aには、試料台6A及び外側電極8Aを上下方向に通して配置された3本のプッシュピン22が設けられている。3つのプッシュピン22は、試料台6に載置される半導体ウエハ5の中心を重心とする三角形(例えば、正三角形)の頂点となる位置に配置されている。各プッシュピン22の上側の一端は、試料台6Aの上側に突出可能であり、半導体ウエハ5と接触可能に設けられている。また、各プッシュピン22の下側の一端は、全体制御部21の昇降制御部21aからの動作信号121(図1参照)に基づいて各プッシュピン22を上下方向に駆動するプッシュピン駆動部23に接続されている。駆動部23によりプッシュピン22を駆動し、試料台6A側から半導体ウエハ5を支持することにより、半導体ウエハ5を試料台6Aに対して昇降させる。試料台6上Aに突出させた状態のプッシュピン22上に図示しない試料載置機構によって半導体ウエハ5を載せ、プッシュピン22を下降することにより、半導体ウエハ5は試料台6A上に載置される。また、試料台6Aに載置された半導体ウエハ5は、プッシュピン22を上昇することにより、試料台6A側から押し上げられ、試料台6Aから離脱される。このように、プッシュピン22及びプッシュピン駆動部23は、半導体ウエハ5を試料台6Aに対して昇降させる試料昇降手段を構成する。
本実施の形態に示した、外側電極8Aの複数の領域281,・・・,286は、第1の実施の形態と同様に、外側電極用電源11、インピーダンス測定部19、及び、除電処理部25のそれぞれと、リレー(図示せず)を介して適宜接続される。
図1で説明したように、外側電極用電源11は、基準電位26に対する外側電極8Aの電位を調整するものであり、複数のリレー(図示せず)を介して外側電極8の各領域281,・・・,286のそれぞれと接続されている。
インピーダンス測定部19は、外側電極8Aの複数の領域間のインピーダンス、及び、内側電極9の複数の領域間のインピーダンスを測定するものであり、複数のリレー(図示せず)を介して、外側電極8Aの各領域281,・・・,286、及び、内側電極9の各領域191,192と接続されている。本実施の形態においては、インピーダンス測定部19は、外側電極8Aについて、複数(例えば6つ)の領域の対になる領域間のインピーダンスつまり、外側電極8Aの領域281,286の間のインピーダンス、領域282,283の間のインピーダンス、及び、領域284,285の間のインピーダンスをそれぞれ測定し、その測定結果を全体制御部21に送る。なお、内側電極9については、第1の実施の形態と同様に、領域191,192の間のインピーダンスを測定し、その測定結果を全体制御部21に送る。
除電処理部25は、半導体ウエハ5に生じた誘電分極を解消し、半導体ウエハ5に対する試料台6Aの静電吸着力を除去する除電処理を行うものであり、リレー(図示せず)を介して外側電極8Aの領域281,・・・,286、及び、内側電極9の領域191,192と接続されている。
その他の構成は、第1の実施の形態と同様である。
以上のように構成した本実施の形態における動作を説明する。
本実施の形態の半導体試料検査装置は、まず、初期状態として、全てのリレーを開位置、プッシュピン22及びアース針24を下げ位置(試料台6から突出しない位置)にする。次に、プッシュピン22を上昇させ、図示しない試料移動機構によってプッシュピン22上に半導体ウエハ5を載置し、プッシュピン22を下降して半導体ウエハ5を試料台6に載置する。そして、外側電極用電源11と外側電極8A間のリレー(図示せず)、及び、内側電極用電源13と内側電極9間のリレー12a,12bを閉位置に切り換えて外側電極8A及び内側電極9に電圧を印加し、半導体ウエハ5を試料台6Aに吸着する。その後、アース針24を上昇させて半導体ウエハ5と接触させ、リレー14を閉位置に切り換えてリターディング電源25により基準電位26を調整する。この状態で、電子銃1から電子線3aを半導体ウエハ5の表面に走査し、検出器7により半導体ウエハ5から生じる2次電子3bを検出し、走査位置の情報や2次電子の検出情報から半導体ウエハ5の表面画像を生成し、この表面画像を用いて半導体ウエハ5の表面検査処理(詳述せず)を行う。
その後、試料台6Aからの半導体ウエハ5の離脱(被検査試料離脱処理)を行う。被検査試料離脱処理では、まず、リレー14、外側電極用電源11と外側電極8A間のリレー(図示せず)、及び、内側電極用電源13と内側電極9間のリレー12a,12bを開位置に切り換え、アース針24と半導体ウエハ5を非導通とし、複数のリレー(図示せず)を介して、外側電極8Aの各領域281,・・・,286、及び、内側電極9の各領域191,192とインピーダンス測定部19とを接続するリレー(図示せず)、及び、リレー17c,17dを閉位置に切り換える。ここで、プッシュピン22の上昇を開始させ、プッシュピン22の上昇開始から予め定めた時間が経過したときに、インピーダンス測定部19により、外側電極8Aの領域281,286の間のインピーダンス、領域282,283の間のインピーダンス、及び、領域284,285の間のインピーダンス、内側電極9の領域191,192の間のインピーダンス測定結果を取得する。
そして、測定結果が予め定めた閾値よりも大きい場合はプッシュピン22を規定位置まで上昇させて処理を終了し、閾値よりも小さい場合はプッシュピン22を下降して除電処理を行い、被検査試料離脱処理を繰り返す。また、閾値よりも小さいと判定された回数が予め定めた設定値よりも大きくなった場合は、異常検知信号を上位の制御装置に送信し、被検査試料離脱処理を終了する。
以上のように構成した本実施の形態においても、第1の実施の形態と同様の効果をえることができる。
また、外側電極8Aに内側電極9を環状に囲むように並べて設けられた複数(例えば6つ)の領域281,・・・,286を設け、外側電極8Aの領域281,286の間のインピーダンス、領域282,283の間のインピーダンス、領域284,285の間のインピーダンス測定値を取得するように構成したので、試料台6Aにおける外側電極8Aの配置部分において、半導体ウエハ5の外周部分における複数の方向毎の離脱の状態を確認することができ、より効率よく改善を図ることができる。
<第3の実施の形態>
本実施の形態は、第2の実施の形態における内側電極9を、その中心を囲むように並べて設けられた複数(例えば6つ)の領域291,・・・,296を有する構成とし、外側電極8A及び内側電極9Aの複数の領域間のインピーダンスの測定結果に基づいて、プッシュピン22の動作を制御するようにしたものである。
図11及び図12は、本実施の形態の試料台6Bの詳細を示す断面図であり、図11は図12に示した試料台6BのF−F線における平面断面図、図12は図11に示した静電チャックのE−E線における側面断面図である。図11及び図12中、図9及び図10に示したものと同様の部材には同じ符号を付し説明を適宜省略する。
図11及び図12において試料台6Bは、絶縁部材4、外側電極8A、内側電極9A、プッシュピン22、及びプッシュピン駆動部23により構成されている。
図11に示すように、内側電極9Aは円盤形状を有しており、円盤形状の試料台6Bの中央部分に配置されている。外側電極8Aは円環形状を有しており、その内側電極9Aを囲むように配置されている。外側電極8Aと内側電極9Aは絶縁部材4により絶縁されている。また、図10に示すように、外側電極8A及び内側電極9Aは、試料台6Bの絶縁部材4に埋め込まれ、試料台6Bに載置される半導体ウエハ5と絶縁されるよう構成されている。
内側電極9Aは、その中心を囲むように並べて設けられた複数(例えば6つ)の領域291,・・・,296を有している。領域291,・・・,296は互いに絶縁されて設けられている。また、外側電極8Aは、内側電極9を環状に囲むように並べて設けられた複数(例えば6つ)の領域281,・・・,286を有している。領域281,・・・,286も互いに絶縁されて設けられている。
本実施の形態に示した、内側電極9Aの複数の領域291,・・・,296は、第2の実施の形態と同様に、内側電極用電源13、インピーダンス測定部19、及び、除電処理部25のそれぞれと、リレー(図示せず)を介して適宜接続される。
図1で説明したように、内側電極用電源13は、基準電位26に対する内側電極9Aの電位を調整するものであり、複数のリレー(図示せず)を介して内側電極9Aの各領域291,・・・,296のそれぞれと接続されている。
インピーダンス測定部19は、外側電極8Aの複数の領域間のインピーダンス、及び、内側電極9Aの複数の領域間のインピーダンスを測定するものであり、複数のリレー(図示せず)を介して、外側電極8Aの各領域281,・・・,286、及び、内側電極9の各領域291,・・・,296と接続されている。本実施の形態においては、インピーダンス測定部19は、内側電極9Aについて、複数(例えば6つ)の領域の対になる領域間のインピーダンスつまり、内側電極9Aの領域291,296の間のインピーダンス、領域292,293の間のインピーダンス、及び、領域294,295の間のインピーダンスをそれぞれ測定し、その測定結果を全体制御部21に送る。なお、側電極9については、第2の実施の形態と同様に、領域281,286の間のインピーダンス、領域282,283の間のインピーダンス、及び、領域284,285の間のインピーダンスをそれぞれ測定し、その測定結果を全体制御部21に送る。
除電処理部25は、半導体ウエハ5に生じた誘電分極を解消し、半導体ウエハ5に対する試料台6Bの静電吸着力を除去する除電処理を行うものであり、リレー(図示せず)を介して外側電極8Aの領域281,・・・,286、及び、内側電極9Aの領域291,・・・,296と接続されている。
その他の構成は、第2の実施の形態と同様である。
以上のように構成した本実施の形態における動作を説明する。
本実施の形態の半導体試料検査装置は、まず、初期状態として、全てのリレーを開位置、プッシュピン22及びアース針24を下げ位置(試料台6Bから突出しない位置)にする。次に、プッシュピン22を上昇させ、図示しない試料移動機構によってプッシュピン22上に半導体ウエハ5を載置し、プッシュピン22を下降して半導体ウエハ5を試料台6Bに載置する。そして、外側電極用電源11と外側電極8A間のリレー(図示せず)、及び、内側電極用電源13と内側電極9A間のリレー(図示せず)を閉位置に切り換えて外側電極8A及び内側電極9Aに電圧を印加し、半導体ウエハ5を試料台6Bに吸着する。その後、アース針24を上昇させて半導体ウエハ5と接触させ、リレー14を閉位置に切り換えてリターディング電源25により基準電位26を調整する。この状態で、電子銃1から電子線3aを半導体ウエハ5の表面に走査し、検出器7により半導体ウエハ5から生じる2次電子3bを検出し、走査位置の情報や2次電子の検出情報から半導体ウエハ5の表面画像を生成し、この表面画像を用いて半導体ウエハ5の表面検査処理(詳述せず)を行う。
その後、試料台6Aからの半導体ウエハ5の離脱(被検査試料離脱処理)を行う。被検査試料離脱処理では、まず、リレー14、外側電極用電源11と外側電極8A間のリレー(図示せず)、及び、内側電極用電源13と内側電極9間のリレー(図示せず)を開位置に切り換え、アース針24と半導体ウエハ5を非導通とし、複数のリレー(図示せず)を介して、外側電極8Aの各領域281,・・・,286、及び、内側電極9Aの各領域291,・・・,296とインピーダンス測定部19とを接続するリレー(図示せず)を閉位置に切り換える。ここで、プッシュピン22の上昇を開始させ、プッシュピン22の上昇開始から予め定めた時間が経過したときに、インピーダンス測定部19により、外側電極8Aの領域281,286の間のインピーダンス、領域282,283の間のインピーダンス、及び、領域284,285の間のインピーダンス、内側電極9Aの領域291,296の間のインピーダンス、領域292,293の間のインピーダンス、及び、領域294,295の間のインピーダンスの測定結果を取得する。
そして、測定結果が予め定めた閾値よりも大きい場合はプッシュピン22を規定位置まで上昇させて処理を終了し、閾値よりも小さい場合はプッシュピン22を下降して除電処理を行い、被検査試料離脱処理を繰り返す。また、閾値よりも小さいと判定された回数が予め定めた設定値よりも大きくなった場合は、異常検知信号を上位の制御装置に送信し、被検査試料離脱処理を終了する。
以上のように構成した本実施の形態においても、第1及び第2.の実施の形態と同様の効果をえることができる。
また、内側電極9Aにその中心を囲むように並べて設けられた複数(例えば6つ)の領域291,・・・,296を設け、内側電極9Aの領域291,296の間のインピーダンス、領域292,293の間のインピーダンス、領域294,295の間のインピーダンス測定値を取得するように構成したので、試料台6Bにおける内側電極9Aの配置部分において、半導体ウエハ5の中心部分における複数の方向毎の離脱の状態を確認することができ、より効率よく改善を図ることができる。
以上に本発明の幾つかの実施の形態を説明したが、これら実施の形態は本発明の精神の範囲内で種々の変形や組み合わせが可能である。例えば、第2及び第3の実施の形態においても、予め定めた時間におけるインピーダンス測定値の変化率を予め定めた変化率用の閾値と比較することにより半導体ウエハ5の離脱状態を判定するように構成しても良い。また、内側電極及び外側電極にそれぞれ複数の領域を設け、電極毎に領域間のインピーダンスを測定するように構成したが、これに限られず、内側電極を構成する領域と外側電極を構成する領域の間のインピーダンスを測定するように構成しても良い。また、内側電極を構成する複数の領域を1つの領域とみなすとともに、外側電極を構成する複数の領域を1つの領域とみなし、内側電極(の領域)と外側電極(の領域)の間のインピーダンスを測定するように構成しても良い。