JPH1022371A - 試料固定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の課題は、試料または試料キャリアの固
定に際し曲げ応力または水平応力を蓄積せず、ＸＹステ
ージの運動時に試料、試料キャリア、ＸＹステージの三
者の相対位置変化の生じない試料固定装置を提供するこ
とにある。 【解決手段】本発明は、試料１を装填した試料キャリア
２をＸＹステージ３に固定する試料固定装置において、
前記試料１と前記試料キャリア２間および前記試料キャ
リア２と前記ＸＹステージ３間を固定する絶縁膜５，８
と双極型電極６，９からなる静電チャック４，７を設け
たことを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は例えば荷電ビーム描
画装置等において、試料を装填した試料キャリアをＸＹ
ステージに固定する試料固定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】多種類の試料に描画する荷電ビーム描画
装置では、図４に示すように試料１を装置外でトレー状
の試料キャリア２に手動で装填し、荷電ビーム装置内で
は試料１と試料キャリア２を一体として搬送し、最終的
に描画用ＸＹステージ３上に試料１を試料キャリア２ご
と固定するキャリア試料ハンドリングが採用されてい
る。

【０００３】荷電ビーム描画装置では試料１の位置をレ
ーザー干渉測長計で測定してこれをシステムにフィード
バックすることによって描画位置精度を保証している
が、実際の荷電ビーム描画装置では図５に示すように、
レーザー干渉測長計用の移動鏡１２は試料１にではなく
ＸＹステージ３の端に取り付けられているためＸＹステ
ージ３上での試料の位置ずれ、すなわちＸＹステージ３
が運動したときの試料１とＸＹステージ３の相対位置の
変化はレーザー干渉測長計では測れず描画位置誤差とな
る。したがって、試料１はＸＹステージ３に確実に固定
されなければならない。

【０００４】キャリア試料ハンドリングを採用した荷電
ビーム描画装置では図５に示すように試料１とＸＹステ
ージ３の間に試料キャリア２が介在するので、試料１を
試料キャリア２に、試料キャリア２をＸＹステージ３に
確実に固定してＸＹステージ３が運動したときに試料
１、試料キャリア２、ＸＹステージ３の三者の相対位置
変化が生じないようにすることが高精度な描画を実現す
る上で重要である。

【０００５】従来は図６に示すように試料１の試料キャ
リア２への固定（試料固定）、試料キャリア２のＸＹス
テージ３への固定（試料キャリア固定）ともにクランプ
や板バネなどの押しつけ力を使用した機械式固定機構１
４が採用されてきた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のクランプや板バ
ネなどを使用した機械式固定機構１４では、固定する際
に試料１または試料キャリア２を押さえる機構部材に試
料１または試料キャリア２を水平方向に動かそうとする
曲げ応力や水平応力が蓄積されることは避けられなかっ
た。そのため、これらの蓄積された応力がＸＹステージ
３の運動に伴う振動によって開放されることにより１０
〜３０ｎｍ程度の「試料１−試料キャリア２間」または
「試料キャリア２−ＸＹステージ３間」の相対位置変化
が生じて描画位置誤差を発生することがあった。

【０００７】又、試料または試料キャリアを水平方向に
動かそうとする応力の蓄積を避けるために、試料または
試料キャリアの３点のみを上下からクランプする方法な
ども試みられたが、製造誤差による上下のクランプ位置
のずれによる曲げ応力の発生などにより問題の解決に至
っていない。

【０００８】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、試料または試料キャリアの固定に際し曲げ応力また
は水平応力を蓄積せず、したがってＸＹステージの運動
時に試料、試料キャリア、ＸＹステージの三者の相対位
置変化の生じない試料固定装置を提供することを目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、試料を装填した試料キャリアをＸＹステー
ジに固定する試料固定装置において、前記試料と前記試
料キャリア間および前記試料キャリアと前記ＸＹステー
ジ間を固定する絶縁膜と双極型電極からなる静電チャッ
クを設けたことを特徴とするものである。

【００１０】また本発明は、上記試料固定装置におい
て、試料と試料キャリア間および試料キャリアとＸＹス
テージ間を固定する絶縁膜と双極型電極からなる静電チ
ャックを試料キャリアに設けたことを特徴とするもので
ある。このように本発明における試料固定装置は試料固
定および試料キャリア固定の双方に静電チャックを使用
することを主要な特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態例を詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施
形態例を示す断面図である。図１において、１は試料
（導電性）、２は試料キャリア（導電性）、３はＸＹス
テージ、４は試料固定用静電チャック（双極型）、５は
絶縁膜、６は電極、７は試料キャリア固定用静電チャッ
ク（双極型）、８は絶縁膜、９は電極、１０は直流高圧
電源、１１は電気接点、１１ａは電気接点（キャリア
側）、１１ｂは電気接点（ＸＹステージ側）である。

【００１２】図１に示すようにＸＹステージ３の表面に
２枚の電極９および絶縁膜８からなる双極型の試料キャ
リア固定用静電チャック７を内蔵し、このＸＹステージ
３の表面に導電性の試料キャリア２を載置して一方の電
極９に直流高電圧１０の正極を印加すると共に他方の電
極９に直流高電圧１０の負極を印加すれば電極９表面と
試料キャリア２の裏面との間に静電引力（〜１ｋｇ／ｃ
ｍ² ）が働き、この静電引力によってＸＹステージ３の
表面（絶縁膜８の表面）と試料キャリア２の裏面の間に
摩擦力が発生するのでＸＹステージ３上に試料キャリア
２を固定することができる。

【００１３】ここでの静電引力は互いに平行な面と面と
の間に働く面力であるので試料キャリア２を水平方向に
動かそうとする曲げ応力や水平応力は静電チャック７の
部材（絶縁膜８、電極９）には蓄積しない。

【００１４】よって、ＸＹステージ３の表面に試料キャ
リア固定用静電チャック７を内蔵することによって固定
機構に応力を蓄積せずに試料キャリア２を固定すること
が実現できる。すなわち、ＸＹステージ３の運動時の試
料キャリア２とＸＹステージ３の相対位置変化が避けら
れる。

【００１５】同様に試料キャリア２の表面に２枚の電極
６および絶縁膜５からなる双極型の試料固定用静電チャ
ック４を内蔵し、この試料キャリア２の表面に導電性の
試料１を載置して一方の電極６に直流高電圧１０の正極
を印加すると共に他方の電極６に直流高電圧１０の負極
を印加すれば電極６表面と試料１の裏面との間に静電引
力（〜１ｋｇ／ｃｍ² ）が働き、この静電引力によって
試料キャリア２の表面（絶縁膜５の表面）と試料１の裏
面の間に摩擦力が発生するので試料キャリア２上に試料
１を固定することができる。

【００１６】ここでの静電引力は互いに平行な面と面と
の間に働く面力であるので試料１を水平方向に動かそう
とする曲げ応力や水平応力は静電チャック４の部材（絶
縁膜５、電極６）には蓄積しない。

【００１７】よって、試料キャリア２の表面に試料固定
用静電チャック４を内蔵することによって導電性の試料
１を試料キャリア２上に固定機構に応力を蓄積せずに固
定することができ、ＸＹステージ運動時の試料１と試料
キャリア２の相対位置変化を回避できる。ただし、試料
キャリア２は装置外からＸＹステージ３上に搬送される
ので２枚の電極６に直接結線して直流高電圧を印加する
ことはできない。そのため、２枚の電極６には電気接点
１１を介在して直流高圧電源１０から直流高電圧が印加
される。

【００１８】図２は本発明の第２の実施形態例を示す斜
視図である。図２は試料キャリア固定用静電チャック７
をＸＹステージ３の表面に内蔵し、かつ機械式試料補助
固定機構１３を用いた場合の実施形態例の構成図であ
る。図２において、１は試料（導電性）、２は試料キャ
リア（導電性）、３はＸＹステージ、４は試料固定用静
電チャック（双極型）、７は試料キャリア固定用静電チ
ャック（双極型）、１０は直流高圧電源、１１ａは電気
接点（キャリア側）、１１ｂは電気接点（ＸＹステージ
側）、１２はレーザー干渉測長計用移動鏡、１３は機械
式試料補助固定機構である。

【００１９】以上のように構成された本発明の第２の実
施形態例についてその動作を説明する。試料１は装置外
で試料キャリア２にクランプや板バネなどの機械式試料
補助固定機構１３を使って手動で仮止めされる。この機
械式試料補助固定機構１３は試料キャリア２がＸＹステ
ージ３上に搬送され試料固定用静電キャック４に給電可
能となるまでの間、試料１が試料キャリア２上で動かな
いようにするのが目的であるので押さえる力は弱くて良
い。さらに言えば、仮に動いたとしてもその量がＸＹス
テージ３に載置されたときに試料１の位置検出が可能な
範囲内であれば問題はない。

【００２０】試料１が機械式試料補助固定機構１３によ
り仮止めされた試料キャリア２は荷電ビーム描画装置の
ロードロック室に手動で装填され、真空引き後、ＸＹス
テージ３上までオートローダーによって搬送される。Ｘ
Ｙステージ３上に試料キャリア２が載置されると試料キ
ャリア固定用静電チャック７に直流高圧電源１０から給
電され試料キャリア２はＸＹステージ３に確実に固定さ
れる。この場合、直流高圧電源１０の電圧＋Ｅは試料キ
ャリア固定用静電チャック７の一方の電極９に印加さ
れ、直流高圧電源１０の電圧−Ｅは試料キャリア固定用
静電チャック７の他方の電極９に印加される。

【００２１】試料キャリア２がＸＹステージ３上に固定
されることによって試料キャリア側の電気接点１１ａと
ＸＹステージ側の電気接点１１ｂが接触接続するので、
試料固定用静電チャック４はこれらの接点１１ａ、１１
ｂを経由して直流高圧電源１０に接続される。試料固定
用静電チャック４に直流高圧電源１０から給電すること
により試料１は試料キャリア２に確実に固定される。こ
の場合、直流高圧電源１０の電圧＋Ｅは試料固定用静電
チャック４の一方の電極６に印加され、直流高圧電源１
０の電圧−Ｅは試料固定用静電チャック４の他方の電極
６に印加される。

【００２２】ここで使用した機械式試料補助固定機構１
３には試料１を水平方向に動かそうとする応力が多少蓄
積されるが、この応力は試料固定用静電チャック４によ
る固定力に比べて十分に小さいのでＸＹステージ３の運
動時に試料１と試料キャリア２の相対位置変化が生じる
心配はない。

【００２３】実際に本実施形態例の構成でＸＹステージ
３を通常描画時の最大加速度の約３倍の１Ｇで運動させ
たところ、「試料１−試料キャリア２間」および「試料
キャリア２−ＸＹステージ３間」の相対位置変化は高感
度容量式微小変位計の検出限界の２．５ｎｍ以下で全く
観測されなかった。

【００２４】図３は本発明の第３の実施形態例を示す断
面図である。図３において、１は試料（導電性）、２は
試料キャリア、３はＸＹステージ（導電性）、４は試料
固定用静電チャック（双極型）、５は絶縁膜、６は電
極、７は試料キャリア固定用静電チャック（双極型）、
８は絶縁膜、９は電極、１０は直流高圧電源、１１は電
気接点である。

【００２５】上記第１の実施形態例及び第２の実施形態
例では試料キャリア固定用静電チャック７をＸＹステー
ジ３の表面に内蔵した場合について説明したが、図３に
示すように試料キャリア固定用静電チャック７を試料キ
ャリア２の下面に内蔵し、対向するＸＹステージ３の表
面を導電性とした場合も全く同様な結果が得られる。た
だし、試料キャリア２は装置外からＸＹステージ３上に
搬送されるので試料キャリア固定用静電チャック７の２
枚の電極９に直接結線して直流高電圧を印加することは
できない。そのため、２枚の電極９には電気接点１１を
介在して直流高圧電源１０から直流高電圧が印加され
る。

【００２６】以上のように上記実施形態例によれば、試
料を試料キャリア上に、試料キャリアをＸＹステージ上
に確実に固定することができる。したがって、本実施形
態例は荷電ビーム描画装置の描画位置精度の向上に寄与
することができる。

【００２７】尚、上記実施形態例では機械式試験補助固
定機構１３を使用する場合について説明したが、接点付
き電気ケーブルや接点付きロードアームなどを使用して
装置外で試料１が試料キャリア２に装填されてから試料
キャリア２がＸＹステージ３まで搬送される間も試料固
定用静電チャック４に給電できる構造とすれば機械式試
料補助固定機構１３が不要となることは明らかである。

【００２８】又、上記実施形態例では静電チャックに双
極型を使用したが単極型をはじめとするその他の型式の
静電チャックを用いても実現可能であることは明らかで
ある。

【００２９】この場合、単極型の静電チャックでは試料
と導通を取るために試料表面に針を立てるが、レジスト
などが付着して接触不良を起こすことが多いので双極型
に比べて信頼性が低い。また、針を上下させる機構が必
要となるので構造が複雑となり、この点からも信頼性が
低下する。

【００３０】又、上記実施形態例においては試料固定な
らびに試料キャリア固定の双方に静電チャックを使用し
たが、どちらか一方のみに静電チャックを使用しても従
来技術と比較して描画位置精度の向上が期待できること
は言うまでもない。

【００３１】尚、上記実施形態例では荷電ビーム描画装
置について説明したが、本発明は荷電ビーム描画装置に
限定されるものではなく、試料を装填した試料キャリア
をＸＹステージに固定する試料固定装置に用いることが
できるものである。

【００３２】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、試料
を装填した試料キャリアをＸＹステージに固定する試料
固定装置において、前記試料と前記試料キャリア間およ
び前記試料キャリアと前記ＸＹステージ間に絶縁膜と双
極型電極からなる静電チャックを設けたことにより、試
料を試料キャリアしいてはＸＹステージに確実に固定す
ることができる。また、双極型静電チャックを用いてい
るので試料に直接（高圧電源から）配線する必要がない
ため導通機構が不要である。そのため、実現が容易であ
り、かつ信頼性が高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態例を示す断面図であ
る。

【図２】本発明の第２の実施形態例を示す斜視図であ
る。

【図３】本発明の第３の実施形態例を示す断面図であ
る。

【図４】荷電ビーム描画装置におけるキャリア式試料ハ
ンドリングを示す説明図である。

【図５】荷電ビーム描画装置におけるキャリア式試料ハ
ンドリングを示す断面図である。

【図６】従来技術である機械式固定機構を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１…試料（導電性）、２…試料キャリア（導電性）、３
…ＸＹステージ、４…試料固定用静電キャック（双極
型）、５…絶縁膜、６…電極、７…試料キャリア固定用
静電チャック（双極型）、８…絶縁膜、９…電極、１０
…直流高圧電源、１１…電気接点、１１ａ…電気接点
（キャリア側）、１１ｂ…電気接点（ＸＹステージ
側）、１２…レーザー干渉測長計用移動鏡、１３…機械
式試料補助固定機構。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料を装填した試料キャリアをＸＹステ
   ージに固定する試料固定装置において、前記試料と前記
   試料キャリア間および前記試料キャリアと前記ＸＹステ
   ージ間を固定する絶縁膜と双極型電極からなる静電チャ
   ックを設けたことを特徴とする試料固定装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の試料固定装置において、
   試料と試料キャリア間および試料キャリアとＸＹステー
   ジ間を固定する絶縁膜と双極型電極からなる静電チャッ
   クを試料キャリアに設けたことを特徴とする試料固定装
   置。