JPH05260773A - 静電チャック装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］ 小さな被吸着物を吸着する場合における絶縁
層の帯電による荷電粒子線の不安定性を除去する。 ［構成］ 複数の大きさの被吸着物を吸着面に吸着する
静電チャック装置であって、前記吸着面は前記複数の大
きさの被吸着物の内最小のものによっても完全におおい
隠されるような形状および寸法以下とする。前記静電チ
ャック装置は、絶縁性の基板部と該基板部上に形成され
た板状電極部と、該板状電極部をおおいかつ前記被吸着
物が載置される吸着面を形成する絶縁層とを有し、前記
板状電極部を複数の電極部分から構成し各電極部分間に
吸着用電圧を印加してもよく、あるいは前記板状電極部
と被吸着物との間に電圧を印加してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、静電チャック装置に関
し、特に電子顕微鏡のような荷電粒子線装置において使
用でき、複数の大きさの被吸着体を前記荷電粒子線装置
の性能に悪影響を与えることなく適確に吸着可能な静電
チャック装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子顕微鏡のような荷電粒子線装
置などに使用される静電チャック装置としては、例えば
図４、図５および図６に示すようなものが知られてい
る。これらの図に示される静電チャック装置は、絶縁体
で作られた基板１上に半円形の電極３ｃ，３ｄと、これ
ら半円形の電極３ｃ，３ｄの外側に形成された半円弧状
の電極３ａ，３ｂとを有する。これら各電極３ａ，３
ｂ，３ｃ，３ｄの上には絶縁層２が形成されている。絶
縁層２の上面は半導体ウェーハのような試料を吸着する
ための平坦な吸着面を形成する。

【０００３】各電極３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄにはそれぞ
れスイッチ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを介してグランドあ
るいは吸着用電源５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄが切替接続で
きるよう構成されている。

【０００４】図５は、このような静電チャック装置にお
いて、該装置の吸着面の形状とほぼ同じ形状および大き
さを有する被吸着体６を吸着させた場合の装置の断面お
よび各電極への電源の供給状態を示したものである。こ
の場合は、対向する半円形の電極３ｃ，３ｄにはそれぞ
れ負の電圧および正の電圧が印加され、互いに対向する
半円弧状の電極３ａ，３ｂにもそれぞれ負の電圧および
正の電圧が印加される。なお、通常電極３ｃと３ｄに印
加される逆極性の電圧は互いに絶対値が等しいものとさ
れ、また各電極３ａおよび３ｂに印加される逆極性の電
圧も互いに絶対値が等しい電圧とされる。

【０００５】このような電圧の印加により、絶縁層２を
はさんでそれぞれ電極３ｃと被吸着体６、電極３ｄと被
吸着体６、電極３ａと被吸着体６、そして電極３ｂと被
吸着体６の間に電位差を生じ、静電気力、またはジョン
ソン・ラーベック力、により被吸着体６が吸着される。

【０００６】図６は、静電チャック装置の吸着面の大き
さに比較して被吸着体６′が小さい場合の様子を示す。
この場合は、電極３ｃおよび３ｄにそれぞれ負の電圧お
よび正の電圧が印加され、外側の電極３ａおよび３ｂは
ともに接地される。これにより、絶縁層２をはさみ電極
３ｃと被吸着体６′との間および電極３ｄと被吸着体
６′との間に電位差を生じ、静電気力により被吸着体
６′が吸着される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来の静電チャック装置においては、被吸着体が静電チ
ャック装置の吸着面より小さい場合に絶縁層２が大きく
露出してしまい、電子顕微鏡のような荷電粒子線装置に
おいては帯電現象を起こし荷電粒子線が不安定になるな
どの悪影響を与えるという不都合があった。

【０００８】また、このような従来の静電チャック装置
を、環境制御型走査電子顕微鏡（ＥＳＥＭ）に用いた場
合には、小さい被吸着体の場合に、静電チャック装置の
外側の電極の電位が他の電極の電位により影響を受け、
ＥＳＥＭ装置の感度の変化などの悪影響を受けることが
あった。

【０００９】また、被吸着体として例えば上に凸に歪ん
だ半導体ウェーハを吸着する場合、従来の静電チャック
装置では周辺部が強力に吸着され、重要な中央部が平坦
に吸着矯正されないという不都合もあった。

【００１０】本発明の目的は、前述の従来例の装置にお
ける問題点に鑑み、簡単な構造により荷電粒子線装置に
おける静電チャック装置に起因するビームの不安定性を
除去し、かつ２次電子検出器の感度に悪影響を与えるこ
となく試料を適確に吸着可能な静電チャック装置を提供
することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、複数の大きさの被吸着物を吸着面に吸
着する静電チャック装置において、前記吸着面が前記複
数の大きさの被吸着物の内最小のものによっても完全に
おおい隠されることを特徴とする。

【００１２】

【作用】上記構成においては、最も小さいサイズの被吸
着物を吸着する場合にも、前記吸着面を形成する絶縁層
が露出することがない。このため、荷電粒子線が絶縁層
に入射して帯電を生ずるようなことがなく、従って荷電
粒子線の不安定性は生じない。また、静電チャック用の
電圧が印加される板状電極部も被吸着物の周辺にはみ出
すことがなく、従って静電チャック電位が被吸着物の周
辺に印加されることがなく、例えば環境制御型走査電子
顕微鏡（ＥＳＥＭ）に本静電チャック装置を使用した場
合にも２次電子検出器の感度に悪影響を与えることがな
い。

【００１３】さらに、大きな寸法の上に凸に歪んだウェ
ーハのような被吸着物でも、中央部のみが平坦に吸着さ
れ、周辺部は吸着されないから、中央部を中心にしてウ
ェーハ全体が平面に吸着矯正される。

【００１４】

【実施例】以下、図面により本発明の実施例を説明す
る。図１は、本発明の第１の実施例に係わる静電チャッ
ク装置の平面図である。また、図２は、図１の静電チャ
ック装置の側面から見た図であり、かつ被吸着体を吸着
している様子を示すものである。これらの図に示される
ように、本発明の第１の実施例に係わる静電チャック装
置は、絶縁体のチャック基板２１上に半円形の対向する
板状電極２３ａおよび２３ｂが形成されている。また、
これらの電極２３ａおよび２３ｂと静電チャック基板２
１の周辺部を含む領域には絶縁層２２が形成されてい
る。絶縁層２２の上面は吸着面を形成し例えば平坦に研
磨されている。そして、この吸着面の大きさは、この静
電チャック装置によって吸着される被吸着物の内最小の
大きさのものによっても該吸着面が完全におおい隠され
るような形状および寸法に合わせてある。例えば、被吸
着物として直径が２０ｃｍ（８インチ）および１５ｃｍ
（６インチ）の２種類の半導体ウェーハを吸着するもの
とすると、前記吸着面の大きさは直径１５ｃｍの円盤状
とされる。

【００１５】また、各電極２３ａおよび２３ｂは、それ
ぞれ切替スイッチ２４ａおよび２４ｂを介して電源また
はグランドに接続される。

【００１６】このような構成を有する静電チャック装置
において、例えば図２に示すような吸着面より大きな被
吸着体６を吸着する場合には、各スイッチ２４ａおよび
２４ｂを操作して、電源２５ａおよび２５ｂの電圧がそ
れぞれ電極２３ａおよび２３ｂに印加されるようにす
る。電源２５ａは例えば負の電圧を出力し、これに対し
電源２５ｂは電源２５ａと絶対値が同じ正の電圧を出力
すると好都合である。このような電圧の印加により、絶
縁層２２を介し電極２３ａと被吸着物６との間、および
電極２３ｂと被吸着物６との間にそれぞれ電位差が生じ
被吸着物６が吸着される。なお、被吸着物６の吸着を解
除する場合は各スイッチ２４ａおよび２４ｂを操作して
各電極２３ａおよび２３ｂをともに接地する。また、被
吸着物６の大きさが吸着面と同じ大きさの場合も同様に
して吸着および吸着の解除が行なわれる。

【００１７】また、上述のような静電チャック装置にお
ける静電気力Ｆ（ｇｒ重／ｃｍ^２）は次の式で計算され
る値より十分大きい値が得られるようにしてステージ駆
動時に半導体ウェーハのような被吸着物がステージから
移動することがないようにすると好都合である。 Ｆ＞＞（Ｍ・α）／（Ｓ・μ） なお、この式においてＭは最大サイズの被吸着物の重さ
（グラム）であり、μは吸着物と被吸着物との間の摩擦
係数であり、αはステージ駆動時の最大加速度（Ｇ）で
あり、Ｓは静電チャック装置の電極面積（ｃｍ^２）であ
る。

【００１８】図３は、本発明の第２の実施例に係わる静
電チャック装置の構成を示す。同図の装置は、絶縁性の
静電チャック基板部３１を有し、この基板部３１上に円
盤状の電極３３が形成されており、この電極３３および
チャック基板３１周辺部の上に絶縁層３２が形成されて
吸着面を構成している。吸着面の大きさは、被吸着物の
内最小の大きさのものによっても該吸着面が完全におお
い隠される形状および寸法とされる。また、電極３３に
はスイッチ３４を介し電源３５またはグランドが切替接
続される。さらに、半導体ウェーハのような被吸着物６
を接地するための接地針３６が例えば被吸着物６の周辺
部の両端に設けられ被吸着物６と電気的に接触してい
る。接地針３６の内少なくとも１つは接地されている。

【００１９】図３の装置においては、被吸着物６を吸着
する場合には、スイッチ３４の操作により電極３３と被
吸着物６との間に電源３５からの電圧を印加する。これ
により、絶縁層３２をはさみ電極３３と被吸着物６との
間に静電気力が働き被吸着物６が吸着される。また、吸
着を解除する場合には、スイッチ３４の操作により電極
３３をグランドに接続する。

【００２０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、最小サ
イズの被吸着物を吸着する場合にも吸着面の絶縁層が露
出しないため、絶縁層の帯電が生ずることがなくなり荷
電粒子線の軌道などの不安定性がなくなる。

【００２１】また、被吸着体の寸法に応じて電圧を印加
する電極を切替える必要がなく、電源およびスイッチな
どの数を最小限に減らすことが可能となり、装置が簡略
化できる。

【００２２】また、大きな被吸着物であってもその中心
部で平坦に吸着矯正されるから全体として適確に平面矯
正された吸着が行なわれる。また、静電チャック基板、
電極および吸着面の寸法が小さくなるため装置全体が低
価格化され、絶縁層の欠陥などが生じる確率が減少しか
つ信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第１の実施例に係わる静電チャック装置
の概略の構成を示す平面図である。

【図２】図１の静電チャック装置を側面から見た様子を
示す断面的説明図である。

【図３】本発明の第２の実施例に係わる静電チャック装
置の概略を示す断面的説明図である。

【図４】従来の静電チャック装置の概略の構成を示す平
面図である。

【図５】図４の静電チャック装置において大きな被吸着
物を吸着した場合における静電チャック装置の側面から
見た様子を示す断面的説明図である。

【図６】図４の静電チャック装置において、小さな被吸
着物を吸着した場合における静電チャック装置の側面か
ら見た様子を示す断面的説明図である。

【符号の説明】 ２１，３１ 静電チャック基板 ２２，３２ 絶縁層 ２３ａ，２３ｂ，３３ 板状電極 ２４ａ，２４ｂ，３４ 切替スイッチ ２５ａ，２５ｂ，３５ 電源 ３６ 接地針 ６ 被吸着物

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の大きさの被吸着物を吸着面に吸着
   する静電チャック装置であって、 前記吸着面が前記複数の大きさの被吸着物の内最小のも
   のによっても完全におおい隠されることを特徴とする静
   電チャック装置。
2. 【請求項２】 さらに、絶縁性の基板部と、該基板部上
   に形成された複数の板状電極部分と、該板状電極部をお
   おいかつ前記吸着面を形成する絶縁層とを有し、各板状
   電極部分の間に吸着用の電圧を印加することを特徴とす
   る請求項１に記載の静電チャック装置。
3. 【請求項３】 さらに、絶縁性の基板部と、該基板部上
   に形成された板状電極部と、該板状電極部をおおいかつ
   前記吸着面を形成する絶縁層とを有し、前記板状電極部
   と前記被吸着物との間に電圧を印加することにより前記
   被吸着物の吸着を行なうことを特徴とする請求項１に記
   載の静電チャック装置。