JPH09246366A - 静電吸着装置およびそれを用いた電子線描画装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電子線描画装置の静電吸着装置において、ウエ
ハ表面の電位を抑え、電子ビームの軌道に影響を与える
ことがなく、さらに異物の発生を極力抑える静電吸着装
置を備えた電子線描画装置を提供する。 【解決手段】吸着対象であるウエハを再現性良く接地さ
せるため、導通治具をウエハの側面もしくは裏面に接触
させた後、圧電素子によって斜め方向に駆動する。この
とき、ウエハの電位を測定しながら導通治具の駆動量を
制御する。さらに、導通治具の近傍に排気手段を設け
る。 【効果】ウエハの電位を確認しながら導通を取ることに
より、確実に接地することができる。また、圧電素子を
用いて導通治具の駆動量を制御することにより、表面状
態の異なるウエハに対しても最小限の傷に抑え、異物の
発生の少ない最適な接地が可能となる。また、切り込み
時に発生する異物の除去を行なうことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は静電吸着装置に係
り、特に電子線描画装置等、荷電粒子を試料に照射する
装置において使用される静電吸着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子線を利用した装置、例えば電子線描
画装置では、試料の描画時において加減速を伴う試料の
移動が行われている。このため、試料が所定の位置から
ずれないよう、試料保持を行う機能が必要となる。さら
に、成膜等のプロセスを経たウエハは、数十μｍもの凸
形もしくは凹形に沿った形状になっている。したがっ
て、描画精度の面からこの反りを平坦面に矯正する必要
がある。

【０００３】この要求に対し、同じパターン露光を目的
とする縮小投影露光装置（ステッパ）では、大気圧下で
これを行うため、真空吸着により試料の矯正が可能であ
る。しかし、真空雰囲気内で行う電子線描画装置や、測
長や外観検査を目的とした走査型電子顕微鏡（SEM）で
は、この方式は採用できない。そこで、静電力を利用し
た静電吸着装置を用いている。この静電吸着装置は、試
料であるウエハと試料ホルダを構成する誘電体の間に電
圧を印加し、電荷を発生させることにより吸着力を確保
している。

【０００４】しかし、吸着対象であるシリコンウエハに
は、酸化膜などの非常に硬い絶縁物が堆積している。こ
のため、この絶縁膜を除去もしくは破壊してウエハと導
通を取る必要がある。従来は、導電性ダイヤモンド針等
を用いてウエハ表面に傷を付け導通を取っていた。ま
た、特開平7-302746号公報に記載されるように、超硬材
のシャープエッジをウエハ側面に接触させ、導通を取る
機構を設けていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、単に鋭
利なものをウエハ側面に押し付けたとしても、ウエハと
の間に接触抵抗を生じてしまい、ウエハを確実にアース
電位にすることができない。このウエハの電位によって
生じたウエハ近傍の不要な電界により、偏向されてウエ
ハに斜方向から照射される電子ビームは、軌道が曲げら
れてしまうという大きな問題があった。

【０００６】また、導通を確保しようとするあまり、前
述したようなウエハ表面に傷を付ける方法は、絶縁膜の
大量破壊すなわち異物の大量発生につながり歩留まりを
低下させてしまう。また、ウエハに必要以上の傷を付け
ることになり、後のプロセスにおいて高温にさらされた
ときに、熱応力によるウエハ破損の原因になる恐れもあ
る。

【０００７】本発明の目的は、接触抵抗を極力小さく
し、かつ再現性良く接地させることにより、電子ビーム
の軌道に影響を与えない程度にウエハの電位を抑え、さ
らに異物の発生を極力抑える静電吸着装置を提供するこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、以下の手段を用いた。

【０００９】ウエハを接地させるため、導通治具をウエ
ハの側面もしくは裏面に接触させた後、圧電素子によっ
てウエハの厚さ方向および裏面と水平方向に導通治具を
駆動する手段を設ける。さらに具体的に言うと、導通治
具の先端の刃の部分が試料に対して斜めに切り込むよう
に駆動する手段を設ける。また、ウエハの電位を測定し
ながら導通治具の制御を行い、電位が規定値以下になる
まで駆動させる手段を設ける。さらに、導通治具の近傍
または導通治具内に、ウエハの切り込み時に発生する切
り粉（異物）を除去するための排気手段を設ける。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例にしたがっ
て説明する。

【００１１】図１は本発明の実施例を示す静電吸着装置
の概略図である。図において、ウエハ１の吸着面である
誘電体２には電極３が埋め込まれており、吸着用直流電
源４と接続されている。この誘電体２は導電性を持つベ
ースパレット５上に設置されており、ベースパレット５
は電位が０となるように接地されている。ウエハ１の側
面には、ばね６の弾性力を利用して、鋭利な刃面を形成
した導通治具７を押し付けている。この導通治具７は、
図２に示すような形状となっている。図において、治具
母材７ａは非磁性かつ導電性の性質を持つチタンで作ら
れており、導電性のダイヤモンドを治具母材７ａにロウ
付け後、研削研磨加工することにより、刃先７ｂを構成
している。また、導通治具７には圧電素子８が取付けら
れており、駆動用電源９によってウエハ１の側面を切り
裂く動作が行える。この動作は、ウエハ１上に設置され
た表面電位計１０の測定値によって、コントローラ１１
が制御を行う。また、導通治具７の下方には排気口２５
が設けられており、導通治具７の動作時には常に吸引し
ている。以下、本実施例の動作について説明する。誘電
体２の吸着面に置かれたウエハ１には、側面から導通治
具７が押し当てられる。この時、ウエハ１の周囲にある
ストッパ１２によって、ウエハ１は正規位置に固定され
る。ここで、スイッチ１３を閉じて誘電体２に電圧を印
加し、ウエハ１を誘電体２の吸着面に吸着させる。ウエ
ハ１には漏れ電流が流れるため、導通治具７とウエハ１
との接触抵抗により、ウエハ１には電位が発生する。例
えば、漏れ電流＝200μA、接触抵抗＝５kΩであったと
すると、ウエハ１の表面には１Vの電位が発生している
ことになる。この電位を表面電位計１０により測定し、
設定した電位以下になるまで、導通治具７に取付けた圧
電素子８を駆動する。これにより、導通治具７がウエハ
１の側面の絶縁膜を破壊し、シリコン基板にまで到達す
るため、ウエハ１の接地を確実に行うことができる。

【００１２】図３は本発明の静電吸着装置を搭載した電
子線描画装置の概略図である。図において、電子銃１４
から放出された電子ビーム1５は、アパーチャ１６およ
び各レンズ１７によって成形され、偏向板１８によって
所望の描画位置へビーム軌道を制御している。また、ス
テージ１９上にはベースパレット５および誘電体２が設
置されており、これに吸着保持されたウエハ１の描画位
置はステージ１９の移動によって制御される。このベー
スパレット５には前述した導通治具７を備えており、ウ
エハ１の電位を100mV程度に抑えることが可能である。
これにより、従来の装置に比べて、電子ビームの軌道に
与える影響が小さくなり、描画精度を向上させることが
できる。

【００１３】また、本発明は電子線描画装置以外にも、
電子線を利用した装置、例えば測長SEMや外観検査装置
等においても有効である。図４は本発明の静電吸着装置
を搭載した外観検査装置の概略図である。図において、
前述した電子線描画装置と同様に、電子銃１４から放出
された電子ビーム１５は各レンズ１７によって絞り込ま
れ、偏向板１８によって所望の位置へ軌道が偏向され
る。そして、電子ビーム１５がウエハ１に照射されると
２次電子が放出され、これを検出器２０によって検出し
た後、画像処理系２１において比較演算することによっ
て微小欠陥を検出する。また、ステージ１９上には、前
述した電子線描画装置と同様に、ベースパレット５およ
び誘電体２が設置されている。このベースパレット５に
も前述した導通治具７を備えており、ウエハ１の電位を
100mV程度に抑えることが可能である。これにより、従
来の装置に比べて、電子ビームの軌道に与える影響が小
さくなり、検出精度を向上させることができる。

【００１４】図５は本発明の他の実施例を示す静電吸着
装置の概略図である。図において、ウエハ１の裏面には
前述した導通治具７が配置されている。この導通治具７
には圧電素子８が斜め方向に取付けられており、駆動用
電源９によってウエハ１の裏面を切り込む動作を行な
う。この時、ウエハ１が上に浮き上がらないように、押
さえ治具２２でウエハ１の上から押し付けている。この
押さえ治具２２はウエハ１に傷が付かないよう、曲面形
状となっている。導通治具７の動作は、ウエハ１の裏面
に押し付けられた針形状のプローブ２３によって、電圧
計２４で測定された電位差を元に、コントローラ１１が
制御を行う。この時、ウエハ１とプローブ２３との接触
抵抗のばらつきは、電圧計２４の入力インピーダンスが
大きく、測定電流が小さいため測定値には影響を与えな
い。また、誘電体２の構造、および本実施例の基本の動
作は、図１の実施例と同様である。

【００１５】図６は本発明の他の実施例を示す導通治具
の詳細図である。図において、導通治具７には排気口２
５が設けられており、導通治具７を貫通して吸引ポンプ
２６に接続されている。吸引ポンプ２６が作動すると排
気口２５の周囲の気体が、矢印２７の経路により吸い込
まれる。これにより、異物が導通治具の周囲に発生した
としても、吸引除去することが可能となる。したがっ
て、常にクリーンな雰囲気でウエハを吸着することが可
能となり、歩留まりを向上させることができる。

【００１６】

【発明の効果】本発明により、ウエハ表面の電位を一定
に、かつ小さくすることができ、この結果、描画および
検出精度の向上を図ることができる。また、絶縁膜の破
壊を最小限に抑え、発生した異物を吸引除去することに
より、生産の歩留まりを向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す静電吸着装置の概略図で
ある。

【図２】本発明の実施例を示す導通治具の詳細図であ
る。

【図３】本発明の静電吸着装置を搭載した電子線描画装
置の概略図である。

【図４】本発明の静電吸着装置を搭載した外観検査装置
の概略図である。

【図５】本発明の他の実施例を示す静電吸着装置の概略
図である。

【図６】本発明の他の実施例を示す導通治具の詳細図で
ある。

【図７】従来の静電吸着装置の概略図である。

【符号の説明】

１…ウエハ、２…誘電体、３…電極、４…吸着用直流電
源、５…ベースパレット、６…ばね、７…導通治具、８
…圧電素子、９…駆動用電源、１０…表面電位計、１１
…コントローラ、１２…ストッパ、１３…スイッチ、１
４…電子銃、１５…電子ビーム、１６…アパーチャ、１
７…レンズ、１８…偏向板、１９…ステージ、２０…２
次電子検出器、２１…画像処理系、２２…押さえ治具、
２３…プローブ、２４…電圧計、２５…排気口、２６…
吸引ポンプ、２７…吸引経路。

フロントページの続き (72)発明者 池田 和典 茨城県ひたちなか市市毛882番地 株式会 社日立製作所計測器事業部内 (72)発明者 福嶋 芳雅 茨城県ひたちなか市市毛882番地 株式会 社日立製作所計測器事業部内 (72)発明者 水野 一亥 茨城県ひたちなか市市毛882番地 株式会 社日立製作所計測器事業部内 (72)発明者 伊藤 博之 茨城県ひたちなか市市毛882番地 株式会 社日立製作所計測器事業部内 (72)発明者 斉藤 徳郎 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】試料と誘電体との間に電圧を印加すること
   によって、前記試料を前記誘電体上に吸着保持する静電
   吸着装置であって、前記静電吸着装置の周辺に、前記試
   料に対し斜め方向に力が作用する導通治具を配置したこ
   とを特徴とする静電吸着装置。
2. 【請求項２】上記静電吸着装置において、上記試料の電
   位を測定する手段を設け、前記電位が±500mV以下にな
   るように、圧電素子を用いて上記導通治具の駆動量を制
   御することを特徴とする請求項１記載の静電吸着装置。
3. 【請求項３】上記静電吸着装置において、上記導通治具
   は鋭利な刃面を持つ構造とし、上記試料の側面に押し付
   けながら前記導通治具を上記試料の厚さ方向に駆動する
   ことを特徴とする請求項１および２記載の静電吸着装
   置。
4. 【請求項４】上記静電吸着装置において、上記試料の電
   位測定手段として、上記試料と非接触により測定可能な
   静電気測定器、もしくは表面電位計を具備することを特
   徴とする請求項２記載の静電吸着装置。
5. 【請求項５】上記静電吸着装置において、上記試料の電
   位測定手段として、上記導通治具以外に少なくとも１つ
   の接触子を設け、上記試料と接触することにより測定可
   能な電圧計を具備することを特徴とする請求項２記載の
   静電吸着装置。
6. 【請求項６】試料と誘電体との間に電圧を印加すること
   によって、前記試料を前記誘電体上に吸着保持する静電
   吸着装置であって、上記導通治具の近傍に排気口を設
   け、該排気口に接続された排気手段を設けることを特徴
   とする静電吸着装置。
7. 【請求項７】上記静電吸着装置を用いたことを特徴とす
   る電子線描画装置。