JPS63169244A - 試料保持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、導電体または半導体の試料を静電引力によっ
て保持固定するとともにその保持固定の状態を検出し得
るようにした試料保持装置に関する。

［従来技術］ 半導体露光装置によってシリコンウェハ等の試料に集積
回路パターンを転写する際、あるいはこのウェハを検査
する際に試料を平坦な面に保持固定する必要がある。

従来、このような保持手段としては、機械式、真空式お
よび電気式のチャックが用いられている。電気式のチャ
ックすなわち静電チャックは、取扱いが比較的容易で真
空中においても使用できるため、半導体製造分野におい
て有用である。

この静電チャックは、２つの互いに反対の極性に帯電さ
れたコンデンサ板の吸引力を利用するもので、電極板と
絶縁性誘電層からなるものである。

また、半導体露光装置などの微細加工装置などでは、静
電チャックに試料が確実に保持固定できたかどうかを確
認できなければ、製品の歩留りや加工精度に直接悪影響
を与えることになる。しかしながら、測定室では干渉計
その他の計器を使って平面度を確認できるが、装署内に
このような計器を内蔵するのは困難である。そこで、従
来、静電チャック装置において試料の保持固定状態を検
査する装置としてリーク電流を調べるものが提案されて
いる。

［発明が解決しようとする問題点コ しかしながら、次に述べるように、リーク電流は、試料
と静電チャックとの接触面積に比例するが必ずしも保持
固定の状態を反映するものではない。

第５図（Ａ′）は静電チャック２３の上に試料１゛が吸
着されている状態を示しており、静電チャック２３と試
料１との接触面を斜線で示している。この接触面積をＳ
ｌとする。接触していない面は白い部分で示す。また、
同図（Ａ′）の断面を同図（Ａ）に示し、試料１と静電
チャック２３面との平均距離をｄＡで示す。同図（Ａ′
）の接触面積３１と同じ接触面積Ｓ２を持ち、試料１と
静電チャック２３面との平均距離がｄＡと異なるｄＢの
吸着状態を同図（Ｂ）、（Ｂ’　）に示す。ここで、ｄ
Ａ＜ｄＩ、とする。

このような場合、リーク電流を調べる方法では、接触面
積の同じ同図（Ａ）と（Ｂ）の場合とでは吸着状態が同
じと見なされ、試料１と静電チャック２３面との平均距
離（ギャップ）ｄＡとｄＢＯ差を区別することはできな
い。したがって、この差を区別することができないまま
露光や描画を行なうと、同図（Ｂ）の場合ではギャップ
が大きくなり、場合によっては投影レンズの被写界深度
を越える等のため不良チップを作ることもある。

本発明の目的は、上述従来例の欠点を除去すると同時に
、真空中においても静電チャックに試料を保持したとき
の状態を容易かつ正確に確認することができ、製品の歩
留りや加工精度の向上に寄与する試料保持装置を提供す
ることにある。

［問題点を解決するための手段および作用］上記問題点
を解決するため本発明では、試料搭載時の静電容量に基
づいて該試料の保持状態を検出するようにしている。

上記静電容量は、試料保持装置とこれによって保持され
る試料との間の平均距離に関係するため、従来型のリー
ク電流よりも正確に試料保持状態を示す。

［実施例］ 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る静電チャック本体の説
明図である。同図において、１は導体あるいは半導体な
どの試料、２，５は絶縁層（アルミナセラミックスなど
）、３．４は極性の異なる電極板である。

この装置において、試料１は吸着力 ・・・・・・（１） で保持される。この式において、ε０は真空誘電率、ε
Ｓは絶縁層２の比誘電率、Ｅは電界の強さ、■は電圧、
ｄはこの静電チャックと等価な平行板コンデンサの極板
間の距離である。第２図は第１図の静電チャックと等価
な平行板コンデンサを示す。第２図において、２は絶縁
層、３，４は極性の異なる電極板、ｄは極板３，４間の
距離である。ここで、極板３．４間の静電容量Ｃと距離
ｄとの間には、極板面積をＳとして、次の式が成り立つ
。

　０６ｇ Ｃ＝　−Ｓ　　　　　　　　　　・・・・・・（２）つ
まり、静電容量Ｃがわかれば、試料１と静電チャックと
の平均的距離ｄがわかる。一方、第３図のように、コン
デンサ２１とコイル２２を並列に接続して電源に接続す
ると、このコンデンサの容量Ｃによって共振する周波数
ｆは次式のようになる。

ここで、Ｌはコイルのインダクタンスである。したがっ
て、既知インダクタンスＬと静電容量Ｃとの共振周波数
ｆがわかれば、（３）式より静電容量Ｃがわかり、（２
）式より試料１と静電チャック面との平均距＠ｄがわか
る。

このことを第１図の装置に対して利用した例を第４図に
示す。同図において、１２は第１図の静電チャック自身
を等価的に表わすコンデンサ、１３は供給電源、１４．
１５はコンデンサ、１６はコイル、１７はリアクタンス
発振回路である。

この構成において、コンデンサ１４．１５は電源１３で
発生した直流高電圧を除去するが、交流的には無視でき
るので、コンデンサ１２．１４．１５およびコイル１６
からなる回路は第３図に示すＬＣ発振回路と等価である
。したがって、リアクタンス発振回路１７を加えること
により、静電チャック（コンデンサ１２）の有する容量
に対応した共振周波数ｆが検出でき、したがって、（２
）　、　　（３）式より、コンデンサ１２の静電容量Ｃ
および試料１と静電チャック面との平均圧１１ｄが得ら
れる。

このような構成にすると、上記平均距離の検出値をｄｉ
ｓ試料が確実に保持されているときの検出値をｄ２とす
れば、ｄｌとｄ２の値を比較することにより、検出時の
試料の吸着状態の良否を判断することができる。また、
熱その他の影響で、試料がプロセス中に反り、許容でき
る平均距離の値ｄ３を越えた場合には、露光を中止し、
その試料を除去し次の試料に変えることができる。さら
に、絶縁誘電層２が絶縁破壊を起こし、静電チャックの
機能が低下したとき、あるいは作動しなくなったときな
どの判断もできる。

また従来のようなリーク電流を検出する方法では、第５
図を用いて前述したように、試料と静電チャックの接触
面積が同一の場合、吸着状態が異なる同図（Ａ）と（Ｂ
）の差を区別することはできない。しかし本装置では、
同図（Ａ）と（Ｂ）の差を試料１と静電チャックの平均
距離ｄＡ。

ｄＢの差から区別することができる。

この装置では、許容できるｄ３の値をあらかじめ定めて
おけば、試料１と静電チャックの間にごみが入った場合
、あるいは上述のように露光時に試料が反ったりした場
合のような悪い吸着状態で微細加工をしなくてすむので
、この装置の導入は能率的なシステムの運用につながる
。

なお、本装置は、Ｘ線ステッパ、ＥＢ描画、光学ステッ
パおよび検査機等に有用である。

［発明の効果］ 本発明によれば、真空中でも静電容量計等から静電チャ
ックに対する試料の吸着状態を確認できるため、不保持
状態や極端に悪い平面度で固定された状態あるいはレジ
ストがチャック面へ回り込んだり若しくはごみ等をかみ
込んだままでの微細加工や検査が行なわれなくなり、加
工、検査等の能率化に役立つ。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る静電チャック本体を
示す図、 第２図は、第１図を等価な平行板コンデンサに書き換え
た図、 第３図は、ＬＣ発振回路の図、 第４図は、本発明の一実施例に係る静電チャック装置の
説明図、 第５図は、静電チャックに試料が吸着している状態を示
す図で、（Ａ）、（Ｂ）は断面図、（Ａ’　）、（Ｂ’
　）は平面図である。 １：試料、２：静電チャック、 Ｓ＋　、Ｓ２　　：試料１と静電チャック２３との接触
面積、 ２．５；絶縁層、３．４二極性の異なる電極、ｄ：電極
間の距離、 ２１：コンデンサ、２２：コイル、 １２：静電チャック自身によるコンデンサ、１３：供給
電源、１４．１５：コンデンサ、１６：コイル、１７：
リアクタンス発振回路。 特許出願人　　　キャノン株式会社 代理人　弁理士　　　伊　東　辰　雄 代理人　弁理士　　　伊　東　哲　也 第５図 第１図 粥　２　図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、導電体または半導体の試料を静電引力によって吸着
   する静電チャック部と、上記静電引力を発生させるため
   静電チャック部の電極板間に電圧を印加する電源回路と
   、上記電極板間の静電容量に応じた周波数で発振する発
   振回路と、該発振周波数を検出する周波数検出回路とを
   具備することを特徴とする試料保持装置。 ２、前記周波数検出回路が、前記発振周波数を計数する
   カウンタ回路からなる特許請求の範囲第１項記載の試料
   保持装置。