JPH0351101B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、微細加工に供される試料を保持固定
する静電チヤツク装置の改良に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

半導体ウエハやマスク等の試料を加工或いは検
査する工程においては、試料を加工機や検査機の
所定部位に保持固定することが必要となる。特
に、ウエハ上に微細なパターンを描画し多数のト
ランジスタ等を形成する集積回路の製作において
は、ウエハを平坦な面に確実に保持固定すること
が必要である。

従来、このような場合の保持手段として、取り
扱いが簡単で、かつ真空中でも作動可能な静電チ
ヤツク装置が用いられている。この静電チヤツク
装置は、２つの互いに反対に帯電されたコンデン
サ板（電極）間の吸引力を利用するもので、例え
ば第１図に示す如く構成されている。すなわち、
導電性基板１上に絶縁誘電層２を被着してなる静
電チヤツク本体３、及びこの静電チヤツク本体３
上に載置される試料４と導電性基板１との間に高
電圧を印加する電源５から構成され、上記導電性
基板１と試料４とが電極として作用するものとな
つている。なお、静電チヤツク本体３における試
料４の吸引力Ｆは上記印加電圧の大きさに影響さ
れ、一般に次式で示される。

Ｆ＝１／２ε_O・ε_S・Ｓ（Ｖ／ｔ）²……(1) ただし、ε_Oは真空誘電率、ε_Sは比誘電率、Ｓは
面積、Ｖは印加電圧、ｔは絶縁誘電層２の厚さで
ある。

ところで、この種の装置を電子ビーム描画装置
等の微細加工装置に用いる場合、前記静電チヤツ
ク本体が真空に保持された試料室内に設置される
ことになる。静電チヤツク本体が大気中で操作可
能な所にあれば、試料の平坦度を何らかの方法で
測定したり、ピンセツト等で直接試料を動かして
みて、試料の吸着状態を知ることは可能である。
しかし、静電チヤツク本体が真空中にある場合、
上記のチエツク方法を適用することは困難であ
り、このため微細加工装置に用いられる静電チヤ
ツク装置では試料の吸着状態を知ることはできな
かつた。そして、試料が静電チヤツクに吸着され
ていない状態で微細加工を行うことは、加工精度
の低下、ひいては加工不能の状態を招くことにな
る。

なお、試料が吸着されていない状態としては、
試料が静電チヤツクに完全に接触していない場
合、配線コードが何らかの原因で断線した場合、
或いは絶縁誘電層が絶縁破壊した場合等が考えら
れる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、静電チヤツク本体が真空中に
あつても、静電チヤツク本体上に載置される試料
が確実に保持固定されているかを容易、かつ正確
に知ることができ、試料の微細加工や検査等の信
頼性向上に寄与し得る静電チヤツク装置を提供す
ることにある。

〔発明の概要〕

本発明の骨子は、静電チヤツク本体に流れる電
流を検出し、この検出電流値から試料の吸着状態
を判断することにある。すなわち、静電チヤツク
本体に使用されている絶縁誘電層は、絶縁物とは
云うものの無限大の抵抗値を有するものではな
く、その両面に高電圧を印加することによつて微
小な電流が流れる。そして、この電流は回路が開
いていれば零となり、試料が吸着されていればそ
の吸着面積の大きさに対応する値となる。また、
絶縁誘電層が絶縁破壊されていると過大な電流が
流れる。したがつて、上記電流を検出することに
よつて、試料の吸着状態を判断できることにな
る。

本発明はこのような点に着目し、静電チヤツク
本体及びこの静電チヤツク本体に高電圧を印加す
るための電源回路からなる静電チヤツク装置にお
いて、上記静電チヤツク本体と電源回路との間に
電流計を挿入し、この電流計の検出値から試料の
吸着状態を判断できるようにしたものである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、電流計の検出値から試料の吸
着状態を判断できるので、試料が静電チヤツク本
体に確実に保持固定されているかを容易、かつ確
実に知ることができ、さらに真空中にあつても上
記保持固定されているかを知ることができる。こ
のため、微細加工装置や検査装置等に用いた場
合、真空中に配置される試料の吸着状態を判断で
きることから加工精度及び検査精度の向上をはか
り得る等の効果が得られる。

〔発明の実施例〕

第２図は本発明の一実施例に係わる静電チヤツ
ク装置を示す概略構成図である。図中１０は静電
チヤツク本体で、これは前記第１図に示したもの
と基本的には変わらない構造である。すなわち、
導電性基板１１の表面全面を被覆するよう絶縁誘
電層１２が形成され、導電性基板１１の下面には
ねじ等からなる電極端子１３が取着されている。
ここで、絶縁誘電層１２は導電性基板１１に、例
えばアルミナを溶射してなるものである。そし
て、静電チヤツク本体１０はその上面が平坦に形
成され、この平坦部に半導体ウエハ等の試料が載
置されるものとなつている。

一方、前記電極端子１３には保護抵抗１５を介
して直流電源（電源回路）１６の正極側が接続さ
れ、前記試料１４には電流計１７を介して直流電
源１６の負極側（接地側）が接続されている。そ
して、導電性基板１１と試料１４との間に高電圧
が印加され、これらの間に働く吸引力により試料
１４が静電チヤツク本体１０上に保持固定される
ものとなつている。保護抵抗１５は前記絶縁誘電
層１２が絶縁破壊したときに過大電流が流れるの
を防止するもので、電流計１７は数〔nA〕〜数
〔μA〕の微小電流を検出するものである。また、
電流計１７の検出値は比較回路１８に供給されて
いる。この比較回路１８は上記検出値と定常状態
における電流値、すなわち試料１４が静電チヤツ
ク本体１０に確実に保持固定されているときの電
流値とを比較するもので、両者の差が所定の値を
越えるとき異常信号を出力するものとなつてい
る。

このような構成であれば、試料１４の静電チヤ
ツク本体１０との吸着状態により試料１４と導電
性基板１１との間の抵抗が変化し、この抵抗変化
に応じて電流計１７の指示値も変化する。このた
め、試料１４を直接観察することなく、さらに試
料１４に機械的な力を加えることなく、電流計１
７の指示値若しくは比較回路１８の出力から試料
１４の吸着状態を判断できることになる。すなわ
ち、装置が正常に作動している場合、静電チヤツ
ク本体１０には微小電流が流れる。この電流は、
印加電圧、絶縁誘電層１２の厚さ及び単位面積当
りの抵抗が予め定まつているので、試料１４の静
電チヤツク本体１０との密着面積に比例したもの
となる。また、試料１４の表面には酸化膜や窒化
膜等が形成されていることもあり、この場合これ
らの膜厚によつても上記電流は変化する。本発明
者等の実験によれば、印加電圧を400〔Ｖ〕、試料
１４として４インチ径シリコンウエハを用いたと
ころ、試料１４が静電チヤツク本体１０上に確実
に保持固定されている正常な状態で、試料１４表
面の酸化膜等の膜厚により数〔nA〕〜数〔μA〕
の範囲の電流が流れることが確認された。

いま、何らかの原因によつて試料１４が静電チ
ヤツク本体１０と離れている場合、或いは通電ラ
インに断線が生じている場合、電流計１７の指示
値は零となる。また、絶縁誘電層１２が絶縁破壊
している場合、電流計１７の指示値は正常時より
大幅に増大することになる。したがつて、電流計
１７の指示値から試料１４の吸着状態が判断でき
ることになる。

かくして本装置によれば、電流計１７の指示値
を見るだけで、試料１４が静電チヤツク本体１０
上に確実に保持固定されているかを容易に、かつ
正確に知ることができる。このため、静電チヤツ
ク本体１０が真空中に設置されていたとしても、
試料１４の保持固定状態を知ることができ、電子
ビーム描画装置等に用いて絶大なる効果を発揮す
る。また、従来装置に電流計１７を付加するのみ
の極めて簡易な構成で実現し得る等の利点があ
る。

第３図及び第４図はそれぞれ他の実施例を示す
概略構成図であり、これらは先に説明した実施例
の静電チヤツク本体１０を改良したものである。
すなわち、第３図に示すものでは静電チヤツク本
体１０が絶縁基板２１、この基板２１上に被着さ
れた２枚の電極板２２ａ，２２ｂ、及びその上面
を被覆した絶縁誘電層１２で形成されている。そ
して、上記電極板２２ａ，２２ｂ間に電圧が印加
されるものとなつている。この場合、電極板２２
ａから試料１４に電気力線が真直ぐ入り、試料１
４内には磁界は発生せず電極板２２ｂに真直ぐ入
ることになり、これにより試料１４が静電チヤツ
ク本体１０上に保持固定される。また、第４図に
示すものでは静電チヤツク本体１０の絶縁誘電層
１２上の一部に金属膜２３が蒸着形成されてい
る。そして、この金属膜２３と電極端子１３との
間に電圧が印加されるものとなつている。

このような構成であれば、先の実施例と同様な
効果を奏するのは勿論のことであり、さらに試料
１４に直接配線コードを接触させる必要がない等
の利点がある。

なお、本発明は上述した各実施例に限定される
ものではない。例えば、前記静電チヤツク本体の
絶縁誘電層は、アルミナの溶射に限定されるもの
ではなく、導電性基板の酸化物、その他絶縁物で
あれば用いてもよい。さらに、静電チヤツク本体
の構造は何ら実施例に限定されるものではなく、
仕様に応じて適宜変更可能である。また、静電チ
ヤツク本体に印加する電圧は必ずしも直流に限る
ものではなく、交流であつてもよい。この場合、
電流計には静電チヤツク本体の静電容量に対応す
る電流も流れることになるが、試料の吸着状態に
より変わる電流は直流電圧を印加した場合と同様
であるので、電流計の指示値から試料の吸着状態
を判断することが可能である。また、前記比較回
路は必ずしも必要なものではないが、この比較回
路の出力を計算機等に供給しておけば、試料の吸
着状態の自動モニタも可能である。さらに、電流
計の挿入個所も仕様に応じて適宜変更可能であ
る。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、
種々変形して実施例することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の静電チヤツク装置を示す概略構
成図、第２図は本発明の一実施例を示す概略構成
図、第３図及び第４図はそれぞれ他の実施例を示
す概略構成図である。 １０……静電チヤツク本体、１１……導電性基
板、１２……絶縁誘電層、１３……電極端子、１
４……試料、１５……保護抵抗、１６……直流電
源（電源回路）、１７……電流計、２１……絶縁
基板、２２ａ，２２ｂ……電極板、２３……金属
膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電極板及びこの電極板と静電的に保持固定さ
   れる試料間に介在すべき誘電層とを有する静電チ
   ヤツク本体と、前記電極板と試料間に電圧を印加
   するための電源回路と、この電源回路と前記電極
   板及び試料を含む回路に流れる電流を検出する電
   流計とを具備してなることを特徴とする静電チヤ
   ツク装置。