JP2008300756A - ウェーハ保持機、および荷電粒子線装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェーハの表面に絶縁膜があっても、ウェーハの電位を所望の電位に設定可能なウェーハ保持機を提供する。
【解決手段】ウェーハ１２が載せられるウェーハ台３３と、ウェーハ１２をウェーハ台３３上に係止する可動ピン２４と、鋭利な凸部を有する擦動面２９Ｓを有し、擦動面２９Ｓを介してウェーハ１２に電気的に接続する接触端子２９と、ウェーハ１２の係止中に、擦動面２９Ｓをウェーハ１２の外周側面に圧接させたまま擦動させる駆動部２５とを有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体ウェーハ等のウェーハを保持するウェーハ保持機、およびこのウェーハ保持機を備えた荷電粒子線装置に関する。

ウェーハ保持機は、半導体検査装置や半導体製造装置の中で用いられている。半導体検査装置や半導体製造装置では、電子やイオン等の荷電粒子を用いるので、ウェーハの電位が自ずと変動したり、ウェーハの電位を積極的に制御したりする場合がある。

たとえば、半導体検査装置である電子顕微鏡では、電子線がウェーハに照射されるので、ウェーハがチャージアップし、ウェーハの電位が変動し観察像質が劣化する場合があった（例えば、特許文献１参照）。このため、アースされた導電性物質をウェーハに接触させることが提案されている。

また、ウェーハをウェーハ台に係止するために、ウェーハの電位とウェーハ台の電位を制御し、ウェーハとウェーハ台に静電吸着させることが提案されている。この場合も、アースされた導電性物質をウェーハに接触させることが提案されている。

また、電子顕微鏡では、検査、計測の精度を向上させるために得られた画像の分解能を向上させる必要がある。そのため、ウェーハ保持機に電子線の電子の速度を減速させるようなリターディング電圧を、ウェーハ表面の電位が均一になるように印加し、電子線の照射エネルギーを制御することにより画像の分解能を向上させている。リターディング電圧を印加する場合には、ウェーハに導電性樹脂を接触させ、この導電性樹脂を介してウェーハにリターディング電圧を印加している。
特開２０００−１７３５２５号公報

半導体ウェーハ等では、半導体装置の製造工程において、表面に厚さ数μｍの絶縁膜が形成されている場合がある。このため、導電性物質や導電性樹脂を、ウェーハに接触させても、絶縁膜によって、ウェーハの電位を、アース電位やリターディング電位の所望の電位に設定できない場合があった。

本発明は、以上のような問題点に着目し、ウェーハの表面に絶縁膜があっても、ウェーハの電位を所望の電位に設定可能なウェーハ保持機、およびこのウェーハ保持機を備えた荷電粒子線装置を提供することにある。

本発明は、ウェーハが載せられるウェーハ台と、前記ウェーハを前記ウェーハ台上に係止する係止部と、鋭利な凸部を有する擦動面を有し前記擦動面を介して前記ウェーハに電気的に接続する接触端子と、前記ウェーハの係止中に前記擦動面を前記ウェーハの外周側面に圧接させたまま擦動させる駆動部とを有するウェーハ保持機、およびこのウェーハ保持機を備えた荷電粒子線装置であることを特徴とする。

本発明によれば、ウェーハの表面に絶縁膜があっても、ウェーハの電位を所望の電位に設定可能なウェーハ保持機、およびこのウェーハ保持機を備えた荷電粒子線装置を提供できる。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。また、本発明の実施形態に係るウェーハ保持機は、前記した電子顕微鏡の中で用いられるのであるが、これに限らず、荷電粒子線装置、例えば、集束イオンビーム加工装置、集束イオンビーム観察装置、電子線描画（露光）装置、イオン打ち込み装置等にも用いることができる。また、荷電粒子を利用する応用装置、例えば、スパッタリング装置、リアクティブイオンエッチング装置、プラズマＣＶＤ（化学気相成長）装置等にも用いることができる。また、ウェーハ保持機に保持されるウェーハとしては、シリコン（Ｓｉ）ウェーハ等の半導体ウェーハをはじめとして、導電性を有する基板であればよく、このような基板には、絶縁性の基板の表面に導電性の膜を形成した基板（ウェーハ）も含まれ、例えば、レチクル（フォトマスク）や、フラットパネルディスプレイにも対応することができる。なお、以下の説明では、荷電粒子線装置として電子顕微鏡を例に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るウェーハ保持機１３を備えた荷電粒子線装置（電子顕微鏡）１００を模式的に示す断面図である。電子顕微鏡１００は、半導体ウェーハ上に形成された回路パターンが、設計通りに形成されているか否かを検査する。

図1に示すように、電子顕微鏡１００は、電子線３を出射し、電子線３を偏向後ウェーハ１２上に照射する電子光学系１を有している。電子光学系１は、鏡体５に収められている。電子光学系１は、電子線３を出射する電子銃２と、電子線３をウェーハ１２に偏向収束させて照射する収束レンズ６および対物レンズ７と、電子線３を走査させるためにウェーハ１２の所望の位置に偏向照射する偏向器８とを有している。偏向器８および対物レンズ７に加えられる電流の大きさは制御装置１８で制御することができる。

また、鏡体５には、電子線３の照射によってウェーハ１２から発生する二次電子を検出する二次電子検出器１４と、この二次電子を二次電子検出器１４の方向へ偏向させるウィーンフィルタ１７とが設けられている。二次電子が二次電子検出器１４によって検出されると、検出された二次電子の検出量は増幅器１９で増幅された後、情報処理装置２０に入力される。情報処理装置２０からは、画像信号が出力され、オペレータは、図示しないディスプレイ上にウェーハ１２の拡大画像を見ることができる。

二次電子の画像の分解能を向上させるためには、電子線３の加速電圧を上げればよいが、照射されるウェーハ１２の種類によってはウェーハ１２にダメージを与えてしまう場合がある。これを防止するために、加速電圧を上げる一方で、リターディング電源２１によりウェーハ１２を負のリターディング電位に設定し、電子線３をウェーハ１２の手前で減速させている。リターディング電源２１は、試料ステージ１０の上に設けられた外部ソケット３１に接続されている。ウェーハ保持機１３にも外部電極３２が設けられている。ウェーハ保持機１３が、試料ステージ１０に載せられるときに、外部ソケット３１と外部電極３２とは接続され、ウェーハ保持機１３の電位は均一にリターディング電位に設定される。ウェーハ保持機１３がリターディング電位に設定されることで、ウェーハ１２もウェーハ保持機１３と同電位のリターディング電位に設定されることになる。なお、ウェーハ１２とウェーハ保持機１３とが同電位になることの詳細は後記する。

鏡体５は試料室９に連結されており、試料室９にウェーハ１２は収納される。そして、ウェーハ１２は電子線３を照射されることになる。試料室９には、ウェーハ１２を載せると共に電子線３の照射位置を調整するための移動可能な多軸の試料ステージ１０が載置されており、試料ステージ１０は、ウェーハ１２をウェーハ保持機１３ごと載せて、ウェーハ１２上のどの位置でも電子線３が照射可能なように、ウェーハ１２を任意の位置まで移動させる。偏向器８による電子線３の走査範囲はウェーハ１２の大きさに比べて狭いので、検査したい位置へ試料ステージ１０を連続的または断続的に移動させて電子線３を照射する。試料ステージ１０の位置は、試料ステージ１０の上に固定されたミラー３０を用いて、計測系１１で計測する。なお、偏向器８で電子線３の偏向がされているので、制御装置１８では、偏向器８で電子線３が偏向される量に試料ステージ１０の位置を重畳して、電子線３が照射されるウェーハ上の位置を算出している。

試料室９には、試料室９内にウェーハ１２を搬送する予備排気室１６が連結されている。鏡体５と試料室９と予備排気室１６とは、排気系４によって減圧に維持されている。

試料室９と予備排気室１６の間には、ゲートバルブ１５が設けられており、ゲートバルブ１５を閉じれば、鏡体５と試料室９とを減圧に維持したまま、予備排気室１６を大気圧にすることができる。大気圧であれば、予備排気室１６を開放でき、外部からウェーハ１２を予備排気室１６に搬入できる。そして、ウェーハ１２を予備排気室１６に置かれたウェーハ保持機１３に載せることができる。そして、予備排気室１６を密閉し、排気系４で減圧に引く。予備排気室１６が、減圧になれば、ゲートバルブ１５を開けても、鏡体５と試料室９との減圧は維持されたままである。ウェーハ１２を載せたウェーハ保持機１３は、図示しない搬送部により、予備排気室１６から試料室９に搬送され、試料ステージ１０の上に固定される。ゲートバルブ１５は、ウェーハ１２を載せたウェーハ保持機１３を、予備排気室１６から試料室９に搬送するときと、試料室９から予備排気室１６に搬送するときのみ開けられ、電子線３を照射しての観察中には閉じられている。なお、ウェーハ１２とウェーハ保持機１３とを同電位にすることができれば、予備排気室１６を接地し、アース電位に設定しておけば、ウェーハ保持機１３を予備排気室１６に接触させることにより、ウェーハ保持機１３とウェーハ１２の電位をアース電位に設定することができる。すなわち、ウェーハ１２が既に帯電していたとしても除電することができる。

図２は、本発明の第１の実施の形態に係るウェーハ保持機１３の斜視図である。ウェーハ保持機１３は、ウェーハ１２が脱落しないようにウェーハ１２を保持する。ウェーハ保持機１３には、ウェーハ１２が載せられるウェーハ台３３が設けられている。ウェーハ台３３の上には、ウェーハ１２の裏面の全面がウェーハ台３３に接しないように、３個以上の支持台２２が設けられている。支持台２２はウェーハ１２との接触面積を低減するために筒状をしている。また、ウェーハ１２の裏面を傷つけないようにウェーハ１２より柔らかい樹脂等の材料を用いている。

また、ウェーハ台３３には、位置決め部が設けられている。位置決め部は、２つ以上の固定ピン２３と、１つ以上の可動ピン２４とで構成されている。固定ピン２３はそれぞれ、ウェーハ台３３上のウェーハ１２の周囲に固定されており、ウェーハ１２の外周側面に接することで、ウェーハ１２の位置決めをしている。可動ピン２４は、ウェーハ台３３の表面上のウェーハ１２の周囲に配置され、移動することで、ウェーハ１２の外周側面を押し、ウェーハ１２を固定ピン２３とで挟むことで、ウェーハ１２の位置決めをしている。固定ピン２３と可動ピン２４とは、円錐台を逆さまにした形状をしており、ウェーハ１２を挟んだ際に、ウェーハ１２が固定ピン２３と可動ピン２４の上を越えないようになっている。

そして、この固定ピン２３と可動ピン２４とは、単にウェーハ１２の位置決めをするだけの位置決め部にとどまらず、挟む力を強くすることで、ウェーハ１２をウェーハ台３３上に係止する係止部としても機能させることができる。なお、係止に関しては、別途、ウェーハ台３３上のウェーハ１２の下に、ウェーハ１２を静電吸着する静電吸着部を設けてもよい。静電吸着では、ウェーハ１２の裏面全面がウェーハ台３３に吸着するので、支持台２２を省くことができる。また、固定ピン２３と可動ピン２４の挟む力は、ウェーハ１２を係止する程度には必要でなくなり、位置決め可能な程度にまで弱めることができる。

可動ピン２４を移動させるための駆動部は、ウェーハ台３３の裏面に配置されており、可動ピン２４は、ウェーハ台３３のウェーハ１２の周囲に形成されたピン貫通孔３４を貫通している。また、ピン貫通孔３４の近傍には、ウェーハ台３３のウェーハ１２の周囲に形成された端子貫通孔３５が形成されている。端子貫通孔３５にも、前記駆動部により移動する接触端子２９が設けられている。接触端子２９は、移動してウェーハ１２の外周側面に電気的に接することで、ウェーハ１２とウェーハ保持機１３とを電気的に接続し、ウェーハ１２とウェーハ保持機１３の電位を同電位にする。

図３の（ａ）〜（ｄ）は、ウェーハ保持機１３の接触端子２９と可動ピン２４の周辺の平面図であり、駆動部２５を駆動させた際の状態の変化を折々に示したものである。また、ウェーハ台３３は透視しているように記載している。

まず、図３（ａ）は、駆動部２５が伸びはじめて可動ピン２４がウェーハ１２に接したときをとらえている。

この可動ピン２４は、擦動アーム２７の一方の端部に配置されている。そして、擦動アーム２７は、他方の端部に接触端子２９を配置している。また、擦動アーム２７の可動ピン２４と接触端子２９との間には、ウェーハ１２の表面の法線の方向と平行な方向の第１回転軸２７ａを有し、擦動アーム２７は第１回転軸２７ａを回転軸として回転可能になっている。

接触端子２９は、鋭利な凸部を有する擦動面２９Ｓを有し、擦動面２９Ｓはウェーハ１２の外周側面に対向するように配置されている。

駆動アーム２６は、一方の端部に前記第１回転軸２７ａを配置し、他方の端部には前記駆動部２５が連結されている。また、駆動アーム２６の第１回転軸２７ａと駆動部２５の連結部との間には、第１回転軸２７ａと平行な方向を回転軸として回転する第２回転軸２６ａを有し、駆動アーム２６は第２回転軸２６ａを回転軸として回転可能になっている。第２回転軸２６ａはウェーハ台３３に回転自在に固定されている。

前記第１回転軸２７ａには、付勢部２８が設けられ、可動ピン２４が接触端子２９よりウェーハ１２に近くなり、可動ピン２４が接触端子２９より優先的にウェーハ１２に接するように、第１回転軸２７ａに対する回転に付勢している。具体的に、付勢部２８としては、ねじりコイルばねを用いることができる。ねじりコイルばねのコイル部に第１回転軸２７ａを通し、ねじりコイルばねの一端を可動ピン２４に引っ掛け、他端を第２回転軸２６ａに引っ掛けている。

前記駆動部２５としては、減圧下と大気圧下とで長さの変わる真空ベローズを用いている。具体的には、真空ベローズの内部には気体が封入されており、減圧下では気体の圧力を低下させるように真空ベローズが伸び、大気圧下では気体が圧縮され真空ベローズは縮むことができる。

図３（ａ）は、駆動部２５が伸びはじめた状況を示しているので、ウェーハ保持機１３が、大気圧下に置かれていて駆動部２５が縮んでいたのが、減圧に引かれはじめて伸びはじめたときをとらえていることになる。具体的には、図１の予備排気室１６に外部からウェーハ１２が搬入され、予備排気室１６を大気圧から減圧に引きはじめたときに対応している。

そして、前記駆動部２５が伸びることで、前記駆動アーム２６は、前記駆動部２５が連結された箇所を力点とし、前記第２回転軸２６ａを支点として、時計回りに回動する。前記第１回転軸２７ａは作用点として前記ウェーハ１２に近づく。そして、前記可動ピン２４を前記ウェーハ１２に接触させることができる。

図３（ｂ）は、駆動部２５がさらに伸びて可動ピン２４がウェーハ１２に圧接したときをとらえている。予備排気室１６の気圧は、図３（ａ）のときよりさらに低下している。前記駆動部２５がさらに伸びることで、前記駆動アーム２６は、時計回りにさらに回動する。図３（ａ）のときよりも前記第１回転軸２７ａは前記ウェーハ１２にさらに近づく。そして、付勢部２８により、前記可動ピン２４を前記ウェーハ１２に圧接させることができる。この一連の動作により擦動アーム２７では、ウェーハ１２に圧接した可動ピン２４を支点とし、力点となる第１回転軸２７ａはウェーハ１２に近づいている。そして、擦動アーム２７は反時計回りに回動し、作用点となる前記接触端子２９はウェーハ１２に近づくように移動する。なお、可動ピン２４も移動している。第２回転軸２６ａを通る基準線３６を基準として可動ピン２４を見ると、可動ピン２４がウェーハ１２の外周面に接したままその外周面に沿って、駆動部２５の方向に移動しているのがわかる。

図３（ｃ）は、駆動部２５が図３（ｂ）のときよりさらに伸びて可動ピン２４がウェーハ１２に圧接しているときをとらえている。予備排気室１６の気圧は、図３（ｂ）のときよりさらに低下している。前記駆動部２５がさらに伸びることで、前記駆動アーム２６は、時計回りにさらに回動し、前記第１回転軸２７ａは前記ウェーハ１２にさらに近づく。そして、擦動アーム２７が、ウェーハ１２に圧接した可動ピン２４を支点として、反時計回りに回動することで、前記接触端子２９はウェーハ１２に近づくように移動する。可動ピン２４も、基準線３６を基準としてながめると、ウェーハ１２の外周面に接したままその外周面に沿って、駆動部２５の方向に移動しているのがわかる。

図３（ｄ）は、駆動部２５が図３（ｃ）のときよりさらに伸びて可動ピン２４がウェーハ１２に圧接しているときをとらえている。予備排気室１６の気圧は、図３（ｃ）のときよりさらに低下している。前記駆動部２５がさらに伸びることで、前記駆動アーム２６は、時計回りにさらに回動し、前記第１回転軸２７ａは前記ウェーハ１２にさらに近づく。そして、擦動アーム２７では、ウェーハ１２に圧接した可動ピン２４を支点として、反時計回りに回動し、前記接触端子２９は擦動面２９Ｓにおいてウェーハ１２に圧接する。

そして、可動ピン２４は、基準線３６を基準としてながめると、ウェーハ１２の外周面に接したままその外周面に沿って、駆動部２５の方向にさらに移動しているのがわかる。可動ピン２４は、図３（ａ）から図３（ｄ）にかけて、終始、ウェーハ１２の外周面に接したままその外周面に沿って、駆動部２５の方向に移動している。このようなウェーハ１２の外周面に沿った移動、いわゆる、ウェーハ１２の外周面の接線方向の移動は、可動ピン２４を固定している擦動アーム２７でも起こっていると考えられる。同様に、擦動アーム２７に固定されている接触端子２９でも起こっていると考えられる。そこで、具体的に、図３（ａ）での接触端子２９の擦動面２９Ｓの軌跡を、図３（ｄ）の位置２９Ｓａにプロットしている。同様に、図３（ｂ）での接触端子２９の擦動面２９Ｓの軌跡を、図３（ｄ）の位置２９Ｓｂにプロットし、図３（ｃ）での接触端子２９の擦動面２９Ｓの軌跡を、図３（ｄ）の位置２９Ｓｃにプロットしている。位置２９Ｓａ、位置２９Ｓｂ、位置２９Ｓｃと擦動面２９Ｓとから、擦動面２９Ｓは、ウェーハ１２の外周面の接線方向と半径方向とを合わせた方向に移動していることがわかる。このことにより、擦動面２９Ｓは、ウェーハ１２の外周側面に対して、半径方向成分による移動により圧接することができ、接線方向成分による移動によりウェーハ１２の外周側面を接線方向に擦動することができる。

図４は、図３（ｄ）のＡ−Ａ方向の断面図である。接触端子２９は、擦動面２９Ｓにおいて、ウェーハ１２の外周側面に接するが、擦動面２９Ｓは鋭利な凸部２９Ｐを有しているので、ウェーハ１２の外周側面の表面に絶縁膜があっても、この絶縁膜に鋭利な凸部２９Ｐが圧接し擦動することにより、凸部２９Ｐは絶縁膜を切り裂いていわゆるウェーハ１２の生地に達することができる。鋭利な凸部２９Ｐとしては、具体的には、ウェーハ１２の厚み方向に複数枚重ねられた刃によって構成することができる。厚み方向に複数段のエッジを持つことにより、少なくとも１つのエッジによって確実に絶縁膜を切り裂くことができる。

絶縁膜が切り裂かれ、鋭利な凸部２９Ｐとウェーハ１２とが直接接触することで、接触端子２９とウェーハ１２とは導通し同電位になる。なお、鋭利な凸部２９Ｐを含めた接触端子２９と、接触端子２９を支持する支持部２９Ｑと、擦動アーム２７はそれぞれ、導電性の材料で形成されており、また、駆動アーム２６（図３参照）と、第１回転軸２７ａと、第２回転軸２６ａと、駆動部２５と、ウェーハ台３３もそれぞれ導電性の材料で形成されている。このことにより、ウェーハ１２の電位を、接触端子２９、支持部２９Ｑ、擦動アーム２７、駆動アーム２６、第１回転軸２７ａ、第２回転軸２６ａ、駆動部２５、ウェーハ台３３と同電位にすることができ、すなわち、ウェーハ１２の電位をウェーハ保持機１３と同電位にすることができる。

ウェーハ１２とウェーハ保持機１３とを同電位にすることができれば、図１に示すように予備排気室１６を接地し、アース電位に設定しておけば、ウェーハ保持機１３を予備排気室１６に置いて接触させることにより、ウェーハ保持機１３とウェーハ１２の電位をアース電位に設定することができる。すなわち、ウェーハ１２が既に帯電していたとしても除電することができる。

また、ウェーハ１２の載ったウェーハ保持機１３を、試料室９に搬入し、試料ステージ１０に載せ、外部ソケット３１と外部電極３２とを接続すれば、ウェーハ保持機１３の電位は均一にリターディング電位に設定され、ウェーハ１２も均一にウェーハ保持機１３と同電位のリターディング電位に設定することができる。なお、ウェーハ１２内の電位が均一になるのは、接触端子２９がウェーハ１２の生地に直接接続することにより、電位を不均一にする分布抵抗を電流が流れなくなるからである。ウェーハ表面の電位分布が全面にわたってほぼ均一となれば、位置精度の低下はなくなり、高い分解能の良質な画像を得ることができる。また、チャージアップも解消されるので、電子線の位置ズレや像障害も解消することができる。これらのことは、検査効率を向上させ、短ＴＡＴ化を可能にする。検査結果のフィードバックが短時間で行えるので半導体デバイス等の製品の歩留まりを向上させることもできる。そして、半導体デバイスのコスト削減に大きく貢献できる。

なお、接触端子２９による擦動面２９Ｓの擦動は、絶縁膜を切り裂きながらの擦動であるので、絶縁膜の厚さが数μｍであるとすると、この厚さの数倍から数十倍程度の距離を擦動するだけである。したがって、肉眼では観察しがたいわずかな距離の擦動である。このため、ウェーハ１２の表面および裏面への絶縁膜の破片等の異物の飛散は最低限に抑えることができる。また、ウェーハ保持機１３を構成する部材は、異物がウェーハ１２やウェーハ保持機１３に付着しにくいように、帯電および磁化しにくい材料を用いるか、帯電処理、脱磁処理等を行うことが望ましい。

また、ウェーハ保持機１３において、ウェーハ台３３の表面から突出しているのは、ウェーハ１２で隠れる支持台２２を除くと、ウェーハ１２の厚さと同程度の高さを有する固定ピン２３と、可動ピン２４と、接触端子２９のみである。このため、リターディング電圧が、ウェーハ保持機１３に印加されても、対物レンズ７（図１参照）との距離を十分に確保することができるので、ウェーハ保持機１３と対物レンズ７との間で放電が発生することはない。

（第２の実施形態）
図５の（ａ）と（ｂ）は、第２の実施形態に係るウェーハ保持機１３の接触端子２９と可動ピン２４の周辺の平面図であり、接触端子２９の状態の変化を折々に示したものである。また、ウェーハ台３３は透視しているように記載している。

第２の実施形態のウェーハ保持機１３が、第１の実施形態のウェーハ保持機１３と異なる点は、真空ベローズであった駆動部２５が、コイルばねのような弾性体２５ａに変更されている点である。また、この変更に伴い、予備排気室１６内に固定された固定ブロック３７が加えられている。コイルばねのような弾性体２５ａは、雰囲気の気圧を変えても長さは変わらないので、ウェーハ保持機１３の置き場所により長さが変わるようにしている。

すなわち、図５（ａ）に示すように、弾性体２５ａが固定ブロック３７によって縮むような位置にウェーハ保持機１３を置くことで、可動ピン２４および接触端子２９をウェーハ１２から離すことができる。このとき、ウェーハ１２をウェーハ保持機１３から外したり、新たに載せたりすることができる。そして、ウェーハ保持機１３を、図５（ａ）の位置から、図５（ｂ）に示すようにウェーハ保持機１３が固定ブロック３７から離れる方向に移動させると、固定ブロック３７の束縛から解放されて弾性体２５ａは伸びる。そして、可動ピン２４をウェーハ１２に圧接させ、接触端子２９をウェーハ１２に圧接し擦動させることができる。これらのことによれば、第２の実施形態でも、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第３の実施形態）
図６の（ａ）と（ｂ）は、第３の実施形態に係るウェーハ保持機１３の接触端子２９と可動ピン２４の周辺の平面図であり、接触端子２９の状態の変化を折々に示したものである。また、ウェーハ台３３は透視しているように記載している。

第３の実施形態のウェーハ保持機１３が、第１の実施形態のウェーハ保持機１３と異なる点は、真空ベローズであった駆動部２５が、圧電素子２５ｂに変更されている点である。この変更に伴い、予備排気室１６内に固定され圧電素子２５ｂに電力を供給可能な固定ソケット３８が加えられている。圧電素子２５ｂは、雰囲気の気圧を変えても長さは変わらないので、ウェーハ保持機１３の置き場所により電源をオンオフして長さが変わるようにしている。

すなわち、図６（ａ）に示すように、固定ソケット３８に圧電素子２５ｂの電極プラグが差し込まれて通電し、圧電素子２５ｂが縮むような位置にウェーハ保持機１３を置くことで、可動ピン２４および接触端子２９をウェーハ１２から離すことができる。このとき、ウェーハ１２をウェーハ保持機１３から外したり、新たに載せたりすることができる。そして、ウェーハ保持機１３を、図６（ａ）の位置から、図６（ｂ）に示すようにウェーハ保持機１３が固定ソケット３８から離れる方向に移動させると、固定ソケット３８から圧電素子２５ｂの電極プラグが抜け、圧電素子２５ｂは伸びる。そして、可動ピン２４をウェーハ１２に圧接させ、接触端子２９をウェーハ１２に圧接し擦動させることができる。これらのことによれば、第３の実施形態でも、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

本発明の第１の実施の形態に係るウェーハ保持機を備えた荷電粒子線装置を模式的に示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るウェーハ保持機の斜視図である。 （ａ）は駆動部が伸びて可動ピンがウェーハに接した際のウェーハ保持機の要部の平面図であり、（ｂ）は駆動部がさらに伸びて可動ピンがウェーハに圧接した際のウェーハ保持機の要部の平面図であり、（ｃ）は駆動部がさらに伸びて可動ピンがウェーハに圧接しながらウェーハ側面に沿って移動する際のウェーハ保持機の要部の平面図であり、（ｄ）は駆動部がさらに伸びて可動ピンがウェーハに圧接しながらウェーハ側面に沿って移動し接触端子がウェーハ側面に沿って移動しながらウェーハに圧接する際のウェーハ保持機の要部の平面図である。 図３（ｄ）のＡ−Ａ方向の断面図である。 （ａ）は、駆動部が固定ブロックによって縮み、可動ピンおよび接触端子がウェーハから離れる際の、本発明の第２の実施の形態に係るウェーハ保持機の要部の平面図であり、（ｂ）は、ウェーハ保持機が固定ブロックから離れる方向に移動し、駆動部が伸び、可動ピン及び接触端子がウェーハに圧接する際の本発明の第２の実施の形態に係るウェーハ保持機の要部の平面図である。 （ａ）は、固定ソケットに圧電素子の電極が差し込まれて通電し、圧電素子が縮み、可動ピンおよび接触端子がウェーハから離れる際の、本発明の第３の実施の形態に係るウェーハ保持機の要部の平面図であり、（ｂ）は、ウェーハ保持機が固定ソケットから離れる方向に移動し、固定ソケットから圧電素子の電極が抜け、圧電素子が伸び、可動ピン及び接触端子がウェーハに圧接する際の本発明の第３の実施の形態に係るウェーハ保持機の要部の平面図である。

符号の説明

１ 電子光学系
２ 電子銃
３ 電子線
４ 排気系
５ 鏡体
６ 収束レンズ
７ 対物レンズ
８ 偏向器
９ 試料室
１０ 試料ステージ
１１ 計測系
１２ ウェーハ
１３ ウェーハ保持機
１４ 二次電子検出器
１５ ゲートバルブ
１６ 予備排気室
１７ ウィーンフィルタ
１８ 制御装置
１９ 増幅器
２０ 情報処理装置
２１ リターディング電源
２２ 支持台
２３ 固定ピン（位置決め部、係止部）
２４ 可動ピン（位置決め部、係止部）
２５ 真空ベローズ（駆動部）
２５ａ コイルばね（弾性体、駆動部）
２５ｂ 圧電素子（駆動部）
２６ 駆動アーム
２６ａ 第２回転軸
２７ 擦動アーム
２７ａ 第１回転軸
２８ ねじりコイルバネ（付勢部）
２９ 接触端子
２９Ｓ 擦動面
２９Ｐ 鋭利な凸部（重ね刃）
２９Ｑ 支持部
２９Ｓａ 図３（ａ）における擦動面の位置
２９Ｓｂ 図３（ｂ）における擦動面の位置
２９Ｓｃ 図３（ｃ）における擦動面の位置
３０ ミラー
３１ 外部ソケット
３２ 外部電極
３３ ウェーハ台
３４ ピン貫通孔
３５ 端子貫通孔
３６ 基準線
３７ 固定ブロック
３８ 固定ソケット

Claims (10)

1. ウェーハが載せられるウェーハ台と、
   前記ウェーハを前記ウェーハ台上に係止する係止部と、
   鋭利な凸部を有する擦動面を有し、前記擦動面を介して前記ウェーハに電気的に接続する接触端子と、
   前記ウェーハの係止中に、前記擦動面を前記ウェーハの外周側面に圧接させたまま擦動させる駆動部とを有することを特徴とするウェーハ保持機。
2. 前記駆動部は、前記擦動面を、前記外周側面に対して、前記ウェーハの外周の接線方向に擦動させることを特徴とする請求項１に記載のウェーハ保持機。
3. 前記擦動面は、前記ウェーハの厚み方向に複数枚重ねられた刃によって構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のウェーハ保持機。
4. 前記係止部は、前記ウェーハの位置決めをする位置決め部を有し、
   前記位置決め部は、
   前記ウェーハ台上の前記ウェーハの周囲に固定され、前記ウェーハの外周側面に接することで、前記ウェーハの位置決めをする複数の固定ピンと、
   前記ウェーハ台上の前記ウェーハの周囲に配置され、移動して前記ウェーハの外周側面を押し、前記ウェーハを前記固定ピンとで挟むことで、前記ウェーハの位置決めをする可動ピンとを有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のウェーハ保持機。
5. 端部に前記可動ピンを配置し、前記接触端子を配置し、第１回転軸を有する擦動アームと、
   端部に前記第１回転軸を配置し、前記駆動部に連結され、第２回転軸を有する駆動アームと、
   前記可動ピンが前記接触端子より前記ウェーハに近くなるように、前記第１回転軸に対する回転に付勢する付勢部とを有し、
   前記駆動部が伸び又は縮むことで、
   前記駆動アームは、
   前記駆動部が連結された箇所を力点とし、前記第２回転軸を支点とし、前記第１回転軸を作用点として前記ウェーハに近づけ、前記可動ピンを前記ウェーハに圧接させ、
   前記擦動アームは、
   前記ウェーハに圧接した前記可動ピンを支点とし、前記第１回転軸を力点として前記ウェーハに近づけることで、前記接触端子を作用点として前記ウェーハを擦らせ圧接させることを特徴とする請求項４に記載のウェーハ保持機。
6. 前記係止部は、前記ウェーハ台上の前記ウェーハの下に配置され、前記ウェーハを静電吸着する静電吸着部を有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のウェーハ保持機。
7. 前記駆動部は、減圧下と大気圧下とで長さの変わる真空ベローズを有することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のウェーハ保持機。
8. 前記駆動部は、弾性体を有し、
   前記弾性体は、前記ウェーハ保持機の置き場所により長さが変わることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のウェーハ保持機。
9. 前記駆動部は、圧電素子を有し、
   前記圧電素子は、前記ウェーハ保持機の置き場所により電源をオンオフして長さが変わることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のウェーハ保持機。
10. 荷電粒子をウェーハへ集束し照射するレンズと、
    前記荷電粒子の照射により前記ウェーハで発生した二次電子を検出する二次電子検出器と、
    前記検出された二次電子に基づいて画像信号を生成する情報処理装置と、
    前記ウェーハを保持するウェーハ保持機を備える荷電粒子線装置において、
    前記ウェーハ保持機は、
    前記荷電粒子線を減速させるリターディング電位に設定され、
    ウェーハが載せられるウェーハ台と、
    前記ウェーハを前記ウェーハ台上に係止する係止部と、
    鋭利な凸部を有する擦動面を有し、前記擦動面を介して前記ウェーハに電気的に接続する接触端子と、
    前記ウェーハの係止中に、前記擦動面を前記ウェーハの外周側面に圧接させたまま擦動させる駆動部とを有することを特徴とする荷電粒子線装置。

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