JP3629361B2 - Sample stage - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
板状の試料を搬送する装置に関するものである。特に、半導体ウエハやガラス基板などの試料を処理する半導体関連装置（電子ビーム描画装置、電子顕微鏡、集束イオンビーム加工装置等）において、試料を反応室にて保持する試料ステージに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１を用いて、代表的な二軸試料ステージの例を説明する。
半導体関連装置において、反応室で半導体ウエハーやガラス基板などの試料１を保持するために用いられる二軸試料ステージは、試料１の移動する位置を二次元的に決定する第一駆動軸２ａ及び第二の駆動軸２ｂによって構成される。試料１は試料保持部３に載せられて保持される。そして、第一駆動軸２ａ及び第二の駆動軸２ｂにはそれぞれ第１の駆動モータ４ａ及び第２の駆動モータ４ｂが取り付けられて、それぞれを駆動することにより試料１はＸＹ方向に移動される。
【０００３】
このとき、試料保持部３は、試料１を落とすことなく、且つ、移動することなく保持する必要がある。そのため、例えば図２に示すように、試料保持部３に試料１が収まる形状の窪み３ａを設け、試料保持部３が多少傾いても試料１が落ちないように、且つ位置がずれないようにしている。更に、図３に示すように、試料１を機械的に押さえる押さえ５を設けた機構や静電チャックを設け、試料１を保持部に固定する方法などが用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記第一の方法である試料を機械的に押さえ５を設けた機構の場合、試料１を表面から押さえつけることができないため、周辺から中央に向かう力を利用して押さえる必要がある。そのため、試料１が周辺から中央に向かって凸型にたわんでしまうといる課題があった。
【０００５】
また、上記第二の方法である静電チャックの場合、試料１を静電気力で吸着させるため、その表面を平坦に仕上げることにより、上記第一の方法で課題となった試料１のたわみはない。しかし、静電チャックはセラミック製の高価なものであり、静電気力を発生するために数１００Ｖの高圧電源が必要なことからその構成が複雑であること、更に高圧電源を用いることから感電事故などの安全性に問題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明では試料の保持に水素結合を用いる。
近年、ウエハー貼合わせに関する技術が研究されていて、ウエハー表面上の酸化珪素が寄与する水素結合によりウエハー同士が接合することが知られてきている。例えば、「ＳＯＩデバイスの展望」（応用物理Ｖｏｌ．６６，Ｎｏ．１１，１９９７）などに紹介されている。
【０００７】
ここでは、この水素結合による試料の吸着を利用、安価で信頼性の高い試料ステージを実現する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１に示す代表的な二軸試料ステージの例を用いて、本発明の第一の実施例について説明する。
半導体関連装置において、反応室で半導体ウエハーやガラス基板などの試料を保持するために用いられる二軸試料ステージは、試料１の移動する位置を二次元的に決定する第一駆動軸２ａ及び第二の駆動軸２ｂによって構成される。試料１は試料保持部３に載せられて保持される。このとき、試料保持部３が試料１に接する部分は鏡面でかつ平坦に仕上げられ、その表面が酸化珪素によって被覆されている。第一駆動軸２ａ及び第二の駆動軸２ｂにはそれぞれ第１の駆動モータ４ａ及び第２の駆動モータ４ｂが取り付けられて、それぞれを駆動することにより試料１はＸＹ方向に移動される。
【０００９】
試料１は、半導体ウエハーやガラス基板などであるが、試料裏面が鏡面かもしくはそれに近い状態で処理されていて、その表面に水素結合に寄与する酸化珪素が存在する。そして、試料保持部３の試料１と接触する面には、珪素又は酸化珪素にて形成されている。珪素は、大気に長時間保持されることによりその表面には、酸化膜が形成されることになる。ことから、試料保持部３の表面試料１の表面とは、水素結合によって接合され、試料ステージの試料保持部３に保持される。このとき、試料保持部３は、試料１の試料保持部３に対する位置を常に一定にするため、例えば、図２に示すように、試料保持部３に試料１が収まる形状の窪み３ａを設けられている。
【００１０】
試料保持部３の窪み３ａには、窪み３ａの深さより薄い図示しない保持板を固定配置することも可能である。保持板は、水素結合に寄与する材料で、しかも鏡面を有している。保持板の材質は、珪素又はガラス等の珪素酸化物が望ましい。保持板を設けることにより、鏡面加工が容易になる。
試料１は、保持板と接触することになり、水素結合により試料１は、試料ホルダーに固定保持される。
【００１１】
また、試料１を機械的に押さえる機構などを併用することにより、より信頼性の高い試料保持をすることもできる。
続いて、図４を用いて、本発明の第二の実施例について説明する。
半導体関連装置であるところの、電子顕微鏡や集束イオンビーム装置などでは、半導体ウエハーやガラス基板などの試料１を専用の試料保持部３を備え、専用の試料保持部３を試料ホルダーに脱着可能に設置される。この場合も、専用の試料保持部３の試料１と接触する部分を、鏡面でかつ平坦に仕上げ、さらに、その表面が酸化珪素で被覆されるようにする。これによって、試料１と専用の試料保持部３の試料保持部分が水素結合により接合される。
【００１２】
なお、上記の実施例では、説明を簡単にするため、最も構成の簡単な二軸試料ステージを用いているが、更に、高さ、回転、傾斜などの駆動軸が加わってもその効果は変わらない。同様に、試料ステージの駆動軸が一軸であったり、更に、駆動軸の無い物であってもその効果は変わらない。
【００１３】
【効果】
本発明によるならば、試料と試料保持部の間に発生する水素結合を用いることにより、格別の装置を用いることなく、試料ステージにおける試料保持の信頼性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、試料ステージと試料の斜視図である。
【図２】図２は、試料ステージの試料保持部とと試料の斜視図である。
【図３】図３は、従来例の試料保持部と試料の斜視図である。
【図４】図４は、他の実施例の試料ステージと試料の斜視図である。
【符号の説明】
１・・・試料
２ａ・・第１軸駆動モータ
２ｂ・・第２軸駆動モータ
３・・・試料保持部
３ａ・・窪み
４ａ・・第１軸駆動モータ
４ｂ・・第２軸駆動モータ
５・・・押さえ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus for conveying a plate-like sample. In particular, the present invention relates to a sample stage that holds a sample in a reaction chamber in a semiconductor-related apparatus (such as an electron beam drawing apparatus, an electron microscope, or a focused ion beam processing apparatus) that processes a sample such as a semiconductor wafer or a glass substrate.
[0002]
[Prior art]
An example of a typical biaxial sample stage will be described with reference to FIG.
In a semiconductor-related apparatus, a biaxial sample stage used for holding a sample 1 such as a semiconductor wafer or a glass substrate in a reaction chamber has a first drive shaft 2a and a second drive shaft 2a that determine the position where the sample 1 moves two-dimensionally. It is constituted by two drive shafts 2b. The sample 1 is placed on and held by the
[0003]
At this time, the
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of a mechanism in which the sample is mechanically pressed 5 according to the first method, the sample 1 cannot be pressed from the surface. Therefore, it is necessary to press using the force from the periphery toward the center. For this reason, there is a problem that the sample 1 is bent in a convex shape from the periphery toward the center.
[0005]
Further, in the case of the electrostatic chuck that is the second method, the sample 1 is attracted by electrostatic force, so that the surface of the sample 1 is flattened so that there is no deflection of the sample 1 that has been a problem in the first method. . However, the electrostatic chuck is expensive made of ceramic and requires a high voltage power supply of several hundred volts in order to generate electrostatic force, so that its configuration is complicated, and furthermore, an electric shock accident is caused by using a high voltage power supply. There was a problem with safety.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, in the present invention, hydrogen bonding is used for holding the sample.
In recent years, techniques relating to wafer bonding have been studied, and it has been known that wafers are bonded to each other by hydrogen bonding contributed by silicon oxide on the wafer surface. For example, it is introduced in “Prospects of SOI devices” (Applied Physics Vol. 66, No. 11, 1997).
[0007]
Here, an inexpensive and highly reliable sample stage is realized by utilizing the adsorption of the sample by this hydrogen bond.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The first embodiment of the present invention will be described using an example of a typical biaxial sample stage shown in FIG.
In a semiconductor-related apparatus, a biaxial sample stage used for holding a sample such as a semiconductor wafer or a glass substrate in a reaction chamber includes a first drive shaft 2a and a second drive shaft 2a that determine the position where the sample 1 moves two-dimensionally. The drive shaft 2b. The sample 1 is placed on and held by the
[0009]
The sample 1 is a semiconductor wafer, a glass substrate, or the like, and is processed in a state where the back surface of the sample is a mirror surface or close to it, and silicon oxide contributing to hydrogen bonding exists on the surface. The surface of the
[0010]
A holding plate (not shown) that is thinner than the depth of the recess 3 a can be fixedly arranged in the recess 3 a of the
The sample 1 comes into contact with the holding plate, and the sample 1 is fixed and held on the sample holder by hydrogen bonding.
[0011]
Further, by using a mechanism for mechanically pressing the sample 1 or the like, it is possible to hold the sample with higher reliability.
Subsequently, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In an electron microscope or a focused ion beam apparatus, which is a semiconductor-related device, a sample 1 such as a semiconductor wafer or a glass substrate is provided with a
[0012]
In the above embodiment, the simplest biaxial sample stage is used for the sake of simplicity of explanation, but the effect changes even if drive shafts such as height, rotation, and tilt are added. Absent. Similarly, the effect does not change even if the drive shaft of the sample stage is uniaxial or has no drive shaft.
[0013]
【effect】
According to the present invention, by using the hydrogen bond generated between the sample and the sample holding unit, it is possible to improve the reliability of the sample holding in the sample stage without using a special apparatus.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a sample stage and a sample.
FIG. 2 is a perspective view of a sample holding portion of a sample stage and a sample.
FIG. 3 is a perspective view of a sample holding portion and a sample of a conventional example.
FIG. 4 is a perspective view of a sample stage and a sample according to another embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sample 2a ... First axis drive motor 2b ... Second
Claims (5)
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