JP2000348659A - 放射ビーム装置 - Google Patents

放射ビーム装置

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JP2000348659A
JP2000348659A JP11157069A JP15706999A JP2000348659A JP 2000348659 A JP2000348659 A JP 2000348659A JP 11157069 A JP11157069 A JP 11157069A JP 15706999 A JP15706999 A JP 15706999A JP 2000348659 A JP2000348659 A JP 2000348659A
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electrode
voltage
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adsorption
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Mitsuru Koizumi
泉 充 小
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Jeol Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 残存電荷及び残存分極をなくす。 【解決手段】 電極90a,90b,90c,90dの
トータル表面積が、材料3を直接吸着する絶縁体部材8
の吸着表面積の8%〜50%に成るように該各電極が形
成されている。+電極90a,90cに+Vボルト、−
電極90b,90dは−Vボルト、材料をアース電位に
し、静電力に基づいて材料3を絶縁体部材8を介してス
テージ10上に吸着保持させる。各電極に印加されてい
る電圧を遮断する直前若しくは直後の単時間に、+電極
90a,90c、−電極90b,90d、及びピン12
を通じて材料3に、+Vsボルトが印加し、絶縁体部材
8に発生していた分極を解消する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する分野】本発明は、静電チャック装置を備
えた放射ビーム装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ICパターン製作過程に於いて、ICパ
ターンが形成されているウエハの如き材料(この場合、
試料と称しても良い)上の観察が行われる。図1はこの
様な材料を観察するための走査型電子顕微鏡の概略を示
したものである。図中1は電子銃で、該電子銃から発生
された電子ビームは集束レンズ2により材料3上に集束
されると共に、走査信号発生装置4から走査信号が供給
されている偏向レンズ5により材料3上を走査する。こ
の走査により、材料から発生した二次電子が検出器6に
より検出され、該二次電子信号は前記走査信号発生装置
4から走査信号が供給されている陰極線管の如き表示装
置7に送られる。この結果、該表示装置上には材料の二
次電子像が表示される。
【0003】図2はこの様な走査電子顕微鏡において材
料3を保持するための静電チャック装置の概略を表して
いる。該静電チャック装置は、絶縁体部材8、内部に電
極9a,9bが設けられた絶縁性材料から成るステージ
10、前記電極に電圧を印加するための電源11、前記
ステージ10に設けられており、前記材料3に接触する
ことにより該材料をアースに落とすためのピン12を備
えている。ウエハの如き材料3は、絶縁体部材8を介し
てステージ10上に載置された状態において、アース電
位にある材料3に対し、前記電源11から前記電極9
a,9bに各々+Vボルト,−Vボルトの電圧を印加す
ることにより静電力により前記材料3を前記絶縁体部材
8を介してステージ10上に吸着保持させる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】さて、この様な静電チ
ャック装置において、各電極9a,9bへの電圧を遮断
しても、材料3と電極9a,9b間は絶縁体のために、
暫くの間、この間に電荷が残存する。その為、材料3を
絶縁体部材8から速やかに離脱させることが出来ない。
【0005】又、前記各電極9a,9bに電圧が印加さ
れたことにより、前記絶縁体部材8中に分極が起こって
おり、印加している電圧を遮断しても、分極がなかなか
解消されない。この分極が充分に発達すると、印加電圧
を遮断しても、電圧を印加して材料を最初に吸着させた
時の吸着力の半分近い吸着力が残っている場合もある。
【0006】以上説明した電荷の残存と分極の残存とに
より、印加電圧を遮断しても吸着力がなかなか解消され
ないことから、次の様なトラブルを発生していた。
【0007】(1)材料をステージ上から離して他の場
所へ搬送する場合、材料がステージ上から全く離れな
い。
【0008】(2)材料を下から持ち上げて材料をステ
ージから離す場合、材料が大きく跳ね上がり材料が破損
する。
【0009】(3)材料をステージ上から離して他の場
所へ搬送する場合、材料が搬送手段(アーム)の所定の
位置からずれて載ってしまい、搬送がうまくいかない。
【0010】(4)前記絶縁体部材8を介してステージ
10上に載せられる材料が既に電荷を持っている場合、
或いは、絶縁体部材8の表面に残っている電荷による吸
着力が過大な場合、材料を絶縁体部材8を介してステー
ジ10上に載せ、更に、材料の位置決めを行う時に、前
記電荷に基づく吸着力により、材料が横滑りせず、その
為に位置決めが出来ない。
【0011】従来、分極の残存の対策として、電極と材
料間に高周波交番電圧を印加して分極が誘電分散する様
な振動を与える様にしているが、この様な高周波電源は
極めて高価であり、又、誘電分散が適切に行なわれるた
めの交番電圧の周波数選択が可成り難しい。
【0012】本発明は、この様な問題を解決するもの
で、新規な放射ビーム装置を提供するものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】 本発明の放射ビーム装
置は、電極に電圧を印加する事により絶縁体を介して材
料を静電吸着力により吸着するように成した静電チャッ
ク装置を備えた放射ビーム装置であって、材料を吸着す
る吸着面に対する電極の面積比が8%〜50%に成るよ
うに電極を形成したことを特徴としている。本発明の放
射ビーム装置は、電極に電圧を印加する事により絶縁体
を介して材料を静電吸着力により吸着するように成した
静電チャック装置を備えた放射ビーム装置であって、材
料を吸着する吸着面に対する電極の面積比が8%〜50
%に成るように電極を形成し、吸着面に材料を載せた状
態で電極及び材料に同極性の電圧を印加出来るように成
したことを特徴としている。
【0014】本発明の放射ビーム装置は、吸着面に材料
を吸着させるために電極に印加した電圧を切る前若しく
は後に、 電極及び材料に同極性の電圧を印加出来るよ
うに成したことを特徴としている。本発明の放射ビーム
装置は、吸着面に吸着される材料は吸着前に除電される
様に成したことを特徴としている。
【0015】
【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。
【0016】図3,図4は本発明に基づく放射ビーム装
置の要部である静電チャック装置の一例を示している。
尚、図4は図3のA−A断面図である。
【0017】図中90a,90b,90c,90dはス
テージ10中に設けられた4分割電極で、これらの電極
は、これらの電極のトータル表面積が、材料3を直接吸
着する絶縁体部材8の吸着表面積の8%〜50%に成る
ように形成されている。
【0018】図中110はこれらの電極に電圧を印加す
るための制御電圧源である。20A,20B,20Cは
スイッチング回路である。スイッチング回路20Aは、
+電極90a,90cに繋がったスイッチSAを、制御
電圧源110の+電圧発生出力端子T1か、ピン12に
繋がった端子T2の何れかに繋ぐための回路、スイッチ
ング回路20Bは、−電極90b,90dに繋がったス
イッチSBを、制御電圧源110の−電圧発生出力端子
T3か、ピン12に繋がった端子T4の何れかに繋ぐた
めの回路、スイッチング回路20Cは、ピン12に繋が
ったスイッチSCを、制御電圧源110の任意電圧発生
出力端子T5か、アースに繋がったアース端子T6の何
れかに繋ぐための回路である。
【0019】本例では、電極90a,90b,90c,
90dのトータル表面積が、材料3を直接吸着する絶縁
体部材8の吸着表面積の8%〜50%に成るように該各
電極が形成されている。この理由を次に説明する。
【0020】真空の誘電率をεo、絶縁体部材の比誘電
率をεs、電極への印加電圧をV、電極と材料間の絶縁
体の厚みをd、電極面積をSとすると、吸着力Fはクー
ロン力であり、(1)式で表される。
【0021】
【数1】
【0022】又、前記残存する電荷Qは(2)式で表さ
れる。
【0023】
【数2】Q=εO・εs・V・S/d (2) (2)式から、残留電荷Qは印加電圧V若しくは電極の
トータル面積Sに比例している。従って、残留電荷を少
なくするには、印加電圧V若しくは電極のトータル面積
S若しくは、印加電圧Vと電極のトータル面積Sの両方
を小さくすればよい。但し、この場合、吸着力Fを必要
レベルに維持しなければならない。この場合、(1)式
から、印加電圧Vと電極のトータル面積Sの両方を小さ
くすると必要レベルの吸着力が維持しにくくなり、又、
印加電圧Vを小さくすると吸着力Fは印加電圧の自乗で
小さくなるので必要レベルの吸着力が維持しにくくなる
ことから、電極のトータル面積Sを小さくすることが良
策と考えられる。そうした場合、所望(必要)レベルの
吸着力Fを維持しての、吸着面に対する電極のトータル
面積比と残留電荷Qの関係、及び、吸着面に対する電極
のトータル面積比と印加電圧Vの関係は、それぞれ図5
の(イ),(ロ)に示す様になる。
【0024】点線L1は前記残留電荷に基づくトラブル
の許容境界ラインを表し、このライン以上のレベルの残
留電荷があるとトラブルの許容範囲を越えてしまい、こ
のライン以下のレベルの残留電荷であれば許容範囲のト
ラブルで済むことになる。従って、関係曲線(イ)と許
容ラインL1の交点の電極面積比0.5から、電極面積
比が0.5,即ち、50%前後が電極面積比の上限と見
ることが出来る。
【0025】一方、点線L2は印加電圧に基づく電圧供
給配線の安全境界ラインを表し、このライン以上のレベ
ルの印加電圧になるとこの様な電圧を印加するための電
圧供給配線ケーブルとして耐電圧の条件が極めて厳しく
なり、放電も発生しやすくなり危険である。このライン
以下のレベルの印加電圧であれば放電の発生などの安全
性が許容範囲になる。従って、関係曲線(ロ)と許容ラ
インL2の交点の電極面積比0.08から、電極面積比
が0.08,即ち、8%前後が電極面積比の下限と見る
ことが出来る。
【0026】この様な構成の静電チャック装置が、例え
ば、図1に示す如き走査型電子顕微鏡に備えられている
場合、シリコンウエハの如き材料3を、真空排気された
材料室の静電チャック装置に搬送機構(図示せず)によ
り搬送することになる。尚、材料室の材料搬送口(図示
せず)の外側には、材料室に搬送される材料の電荷を除
去するための除電装置(図示せず)が設けられている。
この様な除電装置は、市販されており、通過する材料が
帯びている電荷の極性と量を検出し、正に帯電されてい
る場合には、その電荷と逆の極性の電子をその電荷量と
同じ量だけ材料に照射して材料の電荷を中和している。
又、負に帯電されている場合には、その電荷と逆の極性
のイオンをその電荷量と同じ量だけ材料に照射して材料
の電荷を中和している。
【0027】この様にして除電された材料が材料搬送装
置(図示せず)により静電チャック装置の絶縁体部材8
上に搬送され、更に、該材料は位置決め機構(図示せ
ず)により所定の位置に位置決めされる。
【0028】この状態において、制御装置(図示せず)
の指令に従って、スイッチング回路20AはスイッチS
Aを+電圧発生出力端子T1に、スイッチング回路20
BはスイッチSBを−電圧発生出力端子T3に、スイッ
チング回路20CはスイッチSCをアース端子T6に繋
ぐようスイッチングを行う。このスイッチングにより、
+電極90a,90cに+Vボルトが、−電極90b,
90dに−Vボルトがそれぞれ印加され、更に、ピン1
2を通じて材料3はアース電位となる。すると、図6の
(a)に示す様に、+電極90a,90cは+に、−電
極90b,90dは−に帯電し、静電力に基づいて材料
3は絶縁体部材8を介してステージ10上に吸着保持さ
れる。
【0029】この状態において、前記した様に、材料上
の走査電子顕微鏡像の観察などが行われる。
【0030】次に、材料をステージから外して材料室か
ら搬出させる場合には、前記各電極に印加されている電
圧を遮断することになるが、その直前若しくは直後の単
時間(例えば、0.3秒〜10秒程度)に、制御装置
(図示せず)の指令に従って、スイッチング回路20A
はスイッチSAを、スイッチング回路20Bはスイッチ
SBを、スイッチング回路20CはスイッチSCをそれ
ぞれ任意電圧発生出力端子に繋がったT2、T4、T5
に繋ぐようスイッチングを行う。このスイッチングによ
り、+電極90a,90c、−電極90b,90d、及
びピン12を通じて材料3に、例えば+Vsボルトが印
加される。すると、図6の(b)に示す様に、+電極9
0a,90c、−電極90b,90d及び材料3は+に
帯電し、前の工程で絶縁体部材8に発生していた分極が
緩和される。尚、前記各電極に吸着のために印加されて
いる電圧Vの遮断直前若しくは直後に分極解消のために
印加される電圧Vsは、分極解消を強力に行うために、
その絶対値が吸着のための電圧Vの絶対値より大きくさ
れている。
【0031】以上説明した本発明の例によれば、吸着前
の材料には電荷が殆どなく、吸着のために電極に印加さ
れる電圧を遮断した後の残留電荷が許容レベル以下であ
り、又、残留分極も殆ど解消されるので、従来の静電チ
ャック装置が発生していたトラブルを発生することがな
い。
【0032】尚、前記例では、双極の電極を例を示した
が、単極のものにも応用可能である。又、双極の電極で
も、前記例の様に4分割のものに限定されない。例え
ば、2つの電極が同心円状になったものでも良いし、渦
巻き状の2つの電極が互いの間に入り込んだ形状のもの
等でも良い。
【0033】又、前記例では、絶縁体部材8に残存する
分極を緩和するために、各電極及び材料に+の同一電圧
Vsを印加するようにしたが、各電極及び材料に印加さ
れる電圧は0ボルトを除く同極性の電圧であればよく、
それらの電圧値は互いに異なっていても良い。但し、+
を印加するか−を印加するかは、絶縁体部材の種類によ
る。例えば、ポリーミド等では帯電の傾向が−になりや
すい傾向があるので、+の電圧を印加する事で負の帯電
を緩和できる。
【0034】又、前記例では、吸着のための電圧を遮断
する直前若しくは直後に分極緩和のための電圧を印加す
るようにしたが、材料を絶縁体部材に載せた後、吸着の
電圧を印加する前にも材料及び電極に同極の電圧を印加
して、予め絶縁体部材に存在している残留電荷による分
極を緩和するようにしても良い。
【0035】又、前記例では走査電子顕微鏡を例に上げ
て説明したが、この様なものに限定されず、ウエハの如
き材料を静電チャックする機構を備えた荷電粒子装置、
例えば、電子ビーム露光装置やイオン注入装置等や、光
を使った露光装置等にも応用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 放射子ビーム装置の一例を示している。
【図2】 従来の放射ビーム装置の要部である真空チャ
ック装置の一例を示している。
【図3】 本発明の放射子ビーム装置の要部である真空
チャック装置の一例を示している。
【図4】 図3のA−A断面図である。
【図5】 所望(必要)レベルの吸着力を維持しての、
吸着面に対する電極のトータル面積比と残留電荷の関
係、及び、吸着面に対する電極のトータル面積比と印加
電圧Vの関係を示す図である。
【図6】 図4に示す真空チャック装置の動作の説明に
使用した図である。
【符号の説明】
1…電子銃 2…集束レンズ 3…材料 4…走査信号発生装置、 5…偏向レンズ 6…二次電子検出器 7…表示装置 8…絶縁体部材 9a,9b,90a,90b,90c,90d…電極 10…ステージ 11…電源 12…ピン 20A,20B,20C…スイッチング回路 SA,SB,SC…スイッチ T1,T2,T3,T4,T5,T6…端子 110…制御電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/68 H01L 21/68 R

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電極に電圧を印加する事により絶縁体を
    介して材料を静電吸着力により吸着するように成した静
    電チャック装置を備えた放射ビーム装置であって、材料
    を吸着する吸着面に対する電極の面積比が8%〜50%
    に成るように電極を形成した放射ビーム装置。
  2. 【請求項2】 電極に電圧を印加する事により絶縁体を
    介して材料を静電吸着力により吸着するように成した静
    電チャック装置を備えた放射ビーム装置であって、材料
    を吸着する吸着面に対する電極の面積比が8%〜50%
    に成るように電極を形成し、吸着面に材料を載せた状態
    で電極及び材料に同極性の電圧を印加出来るように成し
    た放射ビーム装置。
  3. 【請求項3】 吸着面に材料を吸着させるために電極に
    印加した電圧を切る前若しくは後に、 電極及び材料に
    同極性の電圧を印加出来るように成した請求項2記載の
    放射ビーム装置。
  4. 【請求項4】 吸着面に吸着される材料は吸着前に除電
    される様に成した請求項1〜3記載の放射ビーム装置。
  5. 【請求項5】 電極は2つ以上に分割されており、吸着
    面に材料を吸着するために互いに異極の電圧が印加され
    るように成した請求項1〜4記載の放射ビーム装置。
JP11157069A 1999-06-03 1999-06-03 放射ビーム装置 Withdrawn JP2000348659A (ja)

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Cited By (4)

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