WO2012161128A1 - 荷電粒子線装置および静電チャック装置 - Google Patents

荷電粒子線装置および静電チャック装置 Download PDF

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哲司 大澤
直也 石垣
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株式会社日立ハイテクノロジーズ
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    • H01J2237/248—Components associated with the control of the tube

Definitions

  • the present invention relates to a sample holding control technique in an electrostatic chuck of a charged particle beam apparatus.
  • Devices for processing semiconductor wafers using charged particle beams, devices for inspecting circuit patterns on semiconductor wafers, etc. have a sample holding function using an electrostatic chuck method that uses electrostatic adsorption force to hold semiconductor wafers. have.
  • An example of such an apparatus is an electron beam length measuring machine.
  • this method the width and position of a circuit pattern formed on a semiconductor wafer are measured.
  • electrostatic chuck methods There are two types of electrostatic chuck methods: the Coulomb method and the Johnson-Rahbek method, but the electron beam length measuring instrument employs the Coulomb method in which no current flows through the semiconductor wafer because the probe current is very small.
  • the Coulomb method requires a larger applied voltage than the Johnson Labek method because the dielectric has a very high resistivity. For this reason, the problem described later occurs.
  • the method for determining whether or not a semiconductor wafer (hereinafter referred to as “wafer” as appropriate) is normally attracted by the electrostatic chuck is as follows.
  • a reference value a method has been proposed in which when the current is smaller than the reference value, it is determined that the wafer is not normally placed (abnormal) (see, for example, Patent Document 1).
  • An electrostatic chuck may cause a phenomenon in which an attractive force remains as a residual attractive force even when the power is turned off due to the relationship between applied voltage and time. This is a state in which the charges induced on the wafer surface and the like are not relaxed and an unintended adsorption force remains. As the voltage applied to the electrostatic chuck increases, the residual attractive force tends to increase. In such a state, the sample chamber is opened to the atmosphere and manually taken out, and there is a problem that the downtime of the apparatus increases.
  • the present invention has been made in view of such a background, and an object of the present invention is to improve the reliability of the apparatus by setting the applied voltage according to the situation.
  • a charged particle beam apparatus of the present invention is a charged particle beam apparatus that generates an image of a sample by irradiating a sample held by an electrostatic chuck on a sample stage with an electron beam.
  • it applies a preset initial voltage to the chuck electrode of the electrostatic chuck, determines whether or not the sample is normally attracted to the electrostatic chuck, and the sample is normally attracted to the electrostatic chuck. If it is determined that the sample is not, the electrostatic chuck controller is provided to increase the voltage applied to the chuck electrode until it is determined that the sample is normally attracted to the electrostatic chuck.
  • Other solutions will be described as appropriate in the embodiments.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a charged particle beam apparatus 1 according to the embodiment.
  • the charged particle beam apparatus 1 includes an electron optical system column 2, a sample chamber 3, and a control system.
  • a wafer (sample) 24 is held on the sample stage 25 by an electrostatic chuck 30 having a chuck electrode 26.
  • the Z sensor 27 detects the height of the wafer 24 and outputs the height information to the Z sensor control unit 11.
  • a primary electron beam 16 is emitted from an electron gun 14 in the electron optical system column 2 by an extraction electrode 15.
  • the primary electron beam 16 is focused by the focus coil 20 or the dynamic focus coil 21, deflected by the deflector 19, and scanned on the wafer 24.
  • the blanking deflector 17 deflects the primary electron beam 16 so as not to pass through the diaphragm 18.
  • the electron gun 14, the diaphragm 18 and the focus coil 20 are controlled by the electron optical control unit 8.
  • the blanking deflector 17, the deflector 19, and the moving focus coil 21 are controlled by the deflection control unit 10.
  • the image processing unit 9 When the wafer 24 is irradiated with the primary electron beam 16, reflected electrons and secondary electrons are generated, which are accelerated by the E ⁇ B deflector 23 and detected by the secondary electron detector 22.
  • the backscattered electron and secondary electron detection signals detected by the secondary electron detector 22 are input to the image processing unit 9.
  • the image processing unit 9 generates image data based on the control information, and the generated image data is displayed as an image on a display device (not shown) via the Ethernet (registered trademark) 6.
  • the electro-optic control unit 8, the image processing unit 9, the deflection control unit 10, and the Z sensor control unit 11 are controlled by a host control CPU (Central Processing Unit) 5 via a VME_Bus (VERSA Module Eurocard_Bus) 7.
  • the sample stage control unit 12 controls the position of the sample stage 25. Assuming that the plane perpendicular to the vertical axis is the XY plane, the sample stage 25 can move in the X direction and the Y direction, and the sample stage control unit 12 grasps the XY coordinates of the sample stage 25 and sets preset information. The sample stage 25 is moved based on the above.
  • the electrostatic chuck control unit 13 applies a voltage to the chuck electrode 26 of the electrostatic chuck 30 and also determines the suction state of the wafer 24. In addition, the electrostatic chuck control unit 13 can change the voltage to be applied. Next, details of the electrostatic chuck controller 13 will be described.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the electrostatic chuck control unit 13.
  • the electrostatic chuck control unit 13 includes an applied voltage unit 131, a current detection unit 132, an adsorption determination unit 133, an output voltage partial pressure monitor unit 134, and a control IC (Integrated Circuit) 135. It is equipped with.
  • the chuck electrode 26 is embedded in the sample stage 25 and constitutes a concentric dipole type electrostatic chuck 30.
  • the applied voltage unit 131 applies a voltage to the chuck electrode 26 of the electrostatic chuck 30. Note that the potential of the portion indicated by the alternate long and short dash line is, for example, the potential VR.
  • the applied voltage unit 131 is configured on this potential VR. For this reason, in the output part of the applied voltage part 131, electric potential VR is added from GND (ground) of the charged particle beam apparatus 1, and becomes high electric potential.
  • the applied voltage unit 131 has an output voltage variable function (not shown), and the host control IC 137 controls the voltage applied to the chuck electrode 26 via the control IC 135.
  • the voltage applied to the chuck electrode 26 can be set or turned ON / OFF from the outside.
  • the +/ ⁇ electrode area ratio of the chuck electrode 26 is applied to the + electrode and the ⁇ electrode. It is sufficient to give a slight voltage difference to the voltage to be applied.
  • the control IC 135 detects the transient current generated from the chuck electrode 26 by the current detection unit 132, and compares the magnitude of the transient current with a preset threshold value by the adsorption determination unit 133. Can be recognized.
  • the output voltage division monitor unit 134 is for monitoring the actual applied voltage (hereinafter referred to as “chuck voltage” as appropriate) to the chuck electrode 26, and the chuck voltage is obtained from an ADC (Analog to Digital Converter) 136. Via the host control IC 137.
  • ADC Analog to Digital Converter
  • the electrostatic chuck control unit 13 can change the voltage applied to the chuck electrode 26 according to the situation of the wafer 24.
  • FIG. 3A is a graph showing the relationship between the magnitude of the voltage applied to the chuck electrode 26 and the attracting force of the wafer 24. As shown in this graph, it can be seen that the greater the applied voltage of the chuck electrode 26, the greater the attractive force of the wafer 24. If the adsorption force is large, a problem of generation of foreign matters due to friction occurs, and therefore the voltage should not be higher than necessary.
  • FIG. 3B is a graph showing the relationship between the voltage application integration time and the residual adsorption force when the maximum voltage is applied to the chuck electrode 26. As shown in this graph, it can be seen that the longer the time during which the voltage is applied to the chuck electrode 26, the greater the residual attractive force. It has also been found that the greater the attractive force (the greater the applied voltage), the greater the residual attractive force. Therefore, in order to suppress the influence of the residual adsorption force, it is required to reduce the applied voltage and the application time.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the magnitude of the voltage applied to the chuck electrode 26 and the amount of warpage of a warped wafer (hereinafter referred to as “warped wafer”). As shown in this graph, it is understood that a certain amount of high voltage needs to be applied to flatten the warped wafer. In the observation operation of the semiconductor wafer, the wafer 24 needs to be flat in order to cope with high-accuracy measurement.
  • flat wafer in the case of a wafer without warping (hereinafter referred to as “flat wafer”), it is not necessary to apply a high voltage unlike a warped wafer, and the wafer is normally attracted to the electrostatic chuck 30 at a relatively low voltage.
  • the electrostatic chuck controller 13 applies a voltage to the chuck electrode 26 based on a waveform of a transient current generated when the wafer 24 is attracted to the electrostatic chuck 30. Will be controlled.
  • FIG. 10 is a diagram showing a change in the time axis of the chuck voltage until the wafer 24 is detached from the electrostatic chuck 30 (electrostatic chuck OFF control) and the wafer 24 is separated from the sample stage 25.
  • Current detection schematically shows transient currents 53 and 54 indicating that the wafer is normally attracted to the electrostatic chuck.
  • the chuck voltage is maintained at the initial voltage 51 (broken line).
  • An observation operation is performed while maintaining the initial voltage 51.
  • the transient voltage 53 indicating that the wafer 24 is normally attracted cannot be detected when the chuck voltage becomes the initial voltage 51, the chuck voltage is gradually increased (solid line).
  • the transient voltage 54 indicating that the wafer 24 is normally attracted is detected when the chuck voltage becomes the applied voltage 52, the chuck voltage is maintained at the applied voltage 52 (solid line).
  • An observation operation is performed while the applied voltage 52 is maintained.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the charged particle beam apparatus 1 according to the first embodiment.
  • step S ⁇ b> 101 the charged particle beam apparatus 1 lowers a lift for placing the wafer 24 on the sample stage 25.
  • step S102 the electrostatic chuck control unit 13 sets the initial voltage 51 as the set voltage.
  • step S ⁇ b> 103 the electrostatic chuck control unit 13 applies a set voltage to the chuck electrode 26.
  • step S104 the electrostatic chuck control unit 13 determines whether or not the chuck voltage has reached the set voltage. When it is determined that the chuck voltage has not reached the set voltage (No in step S104), in step S105, the electrostatic chuck control unit 13 waits for a predetermined time, and again in step S104, the chuck voltage becomes the set voltage. It is determined whether or not it has been reached. On the other hand, when it is determined that the chuck voltage has reached the set voltage (step S104 / Yes), in step S106, the electrostatic chuck control unit 13 detects a transient current indicating that the wafer 24 is normally attracted.
  • the electrostatic chuck control unit 13 determines whether or not a transient current 53 indicating that the wafer 24 is normally attracted is detected.
  • the sample stage control unit 12 moves the sample stage 25 in step S109.
  • the electrostatic chuck control unit 13 detects a transient current 53 indicating that the wafer 24 is normally attracted, the chuck voltage is maintained at the initial voltage 51 (broken line). Then, the sample stage control unit 12 moves the sample stage 25, and the charged particle beam apparatus 1 performs an observation operation (length measurement).
  • the electrostatic chuck control unit 13 has a preset voltage resolution.
  • step S108 the electrostatic chuck control unit 13 updates the voltage to the voltage obtained by adding the set voltage. Then, the process returns to step S103. That is, the electrostatic chuck control unit 13 gradually increases the voltage applied to the chuck electrode 26 until it detects a transient current indicating that the wafer 24 is normally attracted (the wafer 24 is normally attracted to the electrostatic chuck). I will raise it. For example, as shown in FIG. 5, when the electrostatic chuck control unit 13 cannot detect the transient current 53 indicating that the wafer 24 is normally attracted, the electrostatic chuck control unit 13 gradually increases the chuck voltage (solid line).
  • the electrostatic chuck control unit 13 detects a transient current 54 indicating that the wafer 24 is normally attracted when the chuck voltage becomes the applied voltage 52, the electrostatic chuck control unit 13 maintains the chuck voltage at the applied voltage 52 (solid line). ). Then, the sample stage control unit 12 moves the sample stage 25, and the charged particle beam apparatus 1 performs an observation operation (length measurement).
  • the initial voltage is set to a low voltage, and the applied voltage at the time of detecting the transient current indicating that the wafer 24 is normally attracted (when the wafer 24 is normally attracted to the electrostatic chuck) is maintained. It can be avoided that the voltage is always high. Therefore, the time until the applied voltage is stabilized is shortened, and the throughput of the apparatus is improved. Further, the applied voltage can be controlled in accordance with the state of the sample (wafer 24). In addition to reducing power consumption, it is possible to reduce the risk of discharge in the transfer chamber, the frequency of residual adsorption, and the generation of foreign matter due to friction.
  • FIG. 7A is a diagram illustrating a state in which the edge portion of the wafer 24 is an observation target
  • FIG. 7B is a diagram illustrating a potential distribution in the vicinity of the edge portion of the wafer 24.
  • the sample stage 25 may move, and the edge portion of the wafer 24 may be an observation target.
  • the potential distribution on the outside of the wafer 24 falls, affects the primary electron beam 16, and the field of view of the image of the wafer 24 shifts.
  • the visual field range of the image is narrowed.
  • the voltage applied to the chuck electrode 26 is set to a high voltage when the sample stage 25 moves to a position where the edge portion of the wafer 24 is an observation target. It should be noted that the XY coordinates of the sample stage 25 such that the edge portion of the wafer 24 is an observation target can be set in advance. As a result, the potential on the side of the wafer 24 can be pushed up, and a visual field shift can be avoided.
  • step S201 the sample stage control unit 12 moves the sample stage 25.
  • step S202 the sample stage control unit 12 acquires the current position of the sample stage 25.
  • step S203 the sample stage control unit 12 determines whether or not the current position of the sample stage 25 is a predetermined position set in advance.
  • the predetermined position is the position of the sample stage where the edge portion of the wafer 24 is an observation target.
  • Step S209 the charged particle beam apparatus 1 performs an observation operation (length measurement) as it is.
  • the electrostatic chuck control unit 13 changes the set voltage in step S204. That is, the electrostatic chuck control unit 13 sets the set voltage to a high voltage.
  • step S205 the electrostatic chuck control unit 13 updates the set voltage to the changed voltage.
  • step S ⁇ b> 206 the electrostatic chuck control unit 13 applies a set voltage to the chuck electrode 26.
  • step S207 the electrostatic chuck control unit 13 determines whether or not the chuck voltage has reached the set voltage.
  • the electrostatic chuck control unit 13 waits for a predetermined time, and again at Step S207, the chuck voltage becomes the set voltage. It is determined whether or not it has been reached.
  • step S207 / Yes the charged particle beam apparatus 1 performs an observation operation (measurement) with a high voltage applied to the chuck electrode 26. Long).
  • control is performed based on the recipe setting at the time of measurement using the flowchart shown in FIG. 8 as a basic flow. Further, when the sample holding time is several tens of hours as in the evaluation measurement of the wafer 24, there is a risk of residual adsorption, so only when the edge portion of the wafer 24 is an observation target. A high voltage is applied to the chuck electrode 26. At other times, that is, when an object other than the edge portion of the wafer 24 is to be observed, a low voltage is applied to the chuck electrode 26.
  • the applied voltage of the chuck electrode 26 is set to a high voltage while the observation point moves to the edge portion of the wafer 24 in order to emphasize the throughput. Thereafter, the high voltage may be maintained regardless of the position of the sample stage 25. Since the applied voltage to the chuck electrode 26 is several hundred volts even in the case of a low voltage, the time until the voltage becomes stable when changing the voltage from a high voltage to a low voltage cannot be ignored. Therefore, in a measurement environment where the sample holding time is short, the voltage applied to the chuck electrode 26 is not changed as much as possible, thereby preventing a decrease in throughput.
  • the measurement is performed on the central portion of the wafer 24 where the applied voltage to the chuck electrode 26 is low, and then the edge portion of the wafer 24 requiring high voltage is measured. It may be performed intensively. As a result, the applied voltage can be changed only once, so that the time for applying the high voltage can be suppressed. For this reason, it is possible to reduce the influence of the residual adsorption force and prevent the throughput from decreasing.
  • the present embodiment it is possible to improve the visual field range of the image of the sample (wafer 24). Further, it is possible to improve the observation area accuracy of the sample (wafer 24).
  • the present invention is not limited to the charged particle beam apparatus shown in the embodiment, but can be widely applied when a sample or the like is attracted using an electrostatic chuck.
  • the steps of the flowchart show an example of processing that is performed in time series in the order described. However, even if they are not necessarily processed in time series, they are executed in parallel or individually. The processing to be performed is also included.
  • various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

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Abstract

　状況に応じた印加電圧とすることで装置の信頼性を向上させる。　試料ステージ（２５）に静電チャック（３０）によって保持された試料（２４）に電子線（１６）を照射し、試料（２４）の画像を生成する荷電粒子線装置（１）であって、試料（２４）を保持する際に、静電チャック（３０）のチャック電極（２６）に予め設定した初期電圧を印加するとともに、試料（２４）が静電チャック（３０）に正常に吸着したか否かを判定し、試料（２４）が静電チャック（３０）に正常に吸着していないと判定した場合は、試料（２４）が静電チャック（３０）に正常に吸着したと判定するまで、チャック電極（２６）に印加する電圧を上昇させる静電チャック制御部（１３）を備える。

Description

荷電粒子線装置および静電チャック装置
　本発明は、荷電粒子線装置の静電チャックにおける試料保持制御技術に関する。
　荷電粒子線を用いて半導体ウェハを加工する装置や、半導体ウェハ上の回路パターンを検査する装置等は、半導体ウェハを保持するために、静電吸着力を用いた静電チャック方式による試料保持機能を有している。
　このような装置の一例として、電子線測長機がある。これは、半導体ウェハ上に作り込まれた回路パターンの幅、位置を測定するものである。静電チャック方式は、クーロン方式とジョンソン・ラーベック方式があるが、電子線測長機は、プローブ電流が非常に小さいことから、半導体ウェハに電流を流さないクーロン方式を採用している。
　クーロン方式は、誘電体の抵抗率が非常に大きいため、ジョンソン・ラーベック方式に比べ、大きな印加電圧が必要となる。このため、後記する問題が発生する。
　なお、静電チャックによって、半導体ウェハ（以下、適宜「ウェハ」という。）が正常に吸着したか否かの判断方法については、ウェハが正常に吸着されているときに静電チャック回路に流れる電流を参照値として、当該参照値より電流が小さい場合に、正常にウェハが配置されていない（異常）と判断する方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
特開平１１－３３０２２０号公報
　静電チャックは、印加電圧と時間との関係により、電源をＯＦＦにした場合においても残留吸着力として吸着力が残留する現象を引き起こす可能性がある。これは、ウェハ表面等に誘起された電荷が緩和されず、意図しない吸着力が残っている状態である。静電チャックに印加する電圧が大きくなると、残留吸着力は、大きくなる傾向にある。このような状態になると、試料室内を大気開放して手動で取り出す等の事態となり、装置のダウンタイムが増大してしまうという問題がある。
　本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、状況に応じた印加電圧とすることで装置の信頼性を向上させることを目的とする。
　前記課題を解決するために、本発明の荷電粒子線装置は、試料ステージに静電チャックによって保持された試料に電子線を照射し、試料の画像を生成する荷電粒子線装置であって、試料を保持する際に、静電チャックのチャック電極に予め設定した初期電圧を印加するとともに、試料が静電チャックに正常に吸着したか否かを判定し、試料が静電チャックに正常に吸着していないと判定した場合は、試料が静電チャックに正常に吸着したと判定するまで、チャック電極に印加する電圧を上昇させる静電チャック制御部を備えることを特徴とする。
　その他の解決手段については、実施形態中で適宜説明する。
　本発明によれば、状況に応じた印加電圧とすることで装置の信頼性を向上させることが可能となる。
実施形態に係る荷電粒子線装置の構成を示す図である。 実施形態に係る荷電粒子線装置における静電チャック制御部の構成を示す図である。 残留吸着力について説明する図であり、（ａ）は、チャック電極に印加する電圧の大きさとウェハの吸着力との関係を示すグラフである。（ｂ）は、電圧印加積算時間と残留吸着力との関係を示すグラフである。 チャック電圧の大きさと反りウェハの反り量との関係を示すグラフである。 ウェハが試料ステージに載置されてから、観察動作を経て、ウェハが静電チャックから脱離するまでのチャック電圧の時間軸における変化を示す図である。 第１実施形態に係る荷電粒子線装置の動作を示すフローチャートである。 ウェハのエッジ部測定に関する図であり、（ａ）は、ウェハのエッジ部へ観測点が移動する様子を示す図である。（ｂ）は、ウェハのエッジ部近傍の電位分布を示す図である。 第２実施形態に係る荷電粒子線装置の動作を示すフローチャートである。
＜第１実施形態＞
　以下、本発明の第１実施形態について、図１～図６を参照して説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
［荷電粒子線装置１の構成］
　図１は、実施形態に係る荷電粒子線装置１の構成を示す図である。
　図１に示すように、荷電粒子線装置１は、電子光学系カラム２と、試料室３と、制御系と、を備えている。
　まず、荷電粒子線装置１の観察動作について説明する。
　試料室３内には、ウェハ（試料）２４が、チャック電極２６を有する静電チャック３０によって試料ステージ２５に保持されている。Ｚセンサ２７は、ウェハ２４の高さを検出し、Ｚセンサ制御部１１へ高さ情報を出力する。
　電子光学系カラム２内の電子銃１４からは一次電子線１６が引出し電極１５によって射出される。一次電子線１６は、焦点コイル２０または動焦点コイル２１により集束され、偏向器１９により偏向されてウェハ２４上を走査する。なお、一次電子線１６をブランキングする必要がある場合は、ブランキング偏向器１７は、一次電子線１６を偏向して絞り１８を通過しないようにする。
　電子銃１４、絞り１８および焦点コイル２０は、電子光学制御部８により制御される。
　ブランキング偏向器１７、偏向器１９および動焦点コイル２１は、偏向制御部１０により制御される。
　一次電子線１６がウェハ２４に照射されると、反射電子および二次電子が発生し、これらはＥ×Ｂ偏向器２３によって加速され、二次電子検出器２２によって検出される。二次電子検出器２２で検出された反射電子および二次電子の検出信号は、画像処理部９に入力される。画像処理部９は、制御情報を元に画像データを生成し、生成された画像データは、イーサネット（登録商標）６を介して、図示しない表示装置に画像として表示される。
　なお、電子光学制御部８、画像処理部９、偏向制御部１０およびＺセンサ制御部１１は、ＶＭＥ＿Ｂｕｓ（VERSAModule Eurocard_Bus）７を介して、上位制御ＣＰＵ（Central Processing Unit）５により制御される。
　試料ステージ制御部１２は、試料ステージ２５の位置を制御するものである。鉛直軸と垂直な平面をＸＹ平面とすると、試料ステージ２５は、Ｘ方向およびＹ方向に移動可能であり、試料ステージ制御部１２は、試料ステージ２５のＸＹ座標を把握し、予め設定された情報に基づいて、試料ステージ２５を移動させる。
　静電チャック制御部１３は、静電チャック３０のチャック電極２６に電圧を印加するものであり、ウェハ２４の吸着状態の判定も行う。また、静電チャック制御部１３は、印加する電圧を変更することができる。次に、静電チャック制御部１３の詳細を説明する。
（静電チャック制御部１３の構成）
　図２は、静電チャック制御部１３の構成を示す図である。
　図２に示すように、静電チャック制御部１３は、印加電圧部１３１と、電流検出部１３２と、吸着判定部１３３と、出力電圧分圧モニタ部１３４と、制御ＩＣ（Integrated Circuit）１３５と、を備えている。
　チャック電極２６は、試料ステージ２５内に埋め込まれており、同心円状のダイポール型の静電チャック３０を構成している。印加電圧部１３１は、この静電チャック３０のチャック電極２６に電圧を印加するものである。なお、一点鎖線で示した部分の電位は、例えば、電位ＶＲとなっている。印加電圧部１３１は、この電位ＶＲ上に構成されている。このため、印加電圧部１３１の出力部では、荷電粒子線装置１のＧＮＤ（グランド）からは電位ＶＲが加算され、高電位となっている。
　印加電圧部１３１は、図示しない出力電圧可変機能を備えており、チャック電極２６に印加する電圧は、上位制御ＩＣ１３７が制御ＩＣ１３５を介して制御する。すなわち、チャック電極２６に印加する電圧については、外部から目標電圧値の設定やＯＮ／ＯＦＦが可能である。
　なお、ウェハ２４（図示せず）に照射される一次電子線１６に影響を与えないようにするためには、チャック電極２６の＋／－電極面積比に基づいて、＋電極と－電極に印加する電圧に若干の電圧差をもたせればよい。
　ここで、ウェハ２４が静電チャック３０に正常に吸着したか否かを判定する方法について説明する。
　静電チャック３０にウェハ２４が載置された状態で、印加電圧部１３１がチャック電極２６に電圧を印加すると、静電チャック３０の表面とウェハ２４の裏面において誘電分極が発生する。これにより、チャック電極２６の正負電極とウェハ２４間にコンデンサが形成されることとなる。このとき、チャック電極２６の正負電極とウェハ２４間に、コンデンサの容量に比例した過渡電流が発生する。コンデンサの容量は、ウェハ２４の吸着状態が正常である場合は、異常である場合と比べて大きくなる。このため、測定した過渡電流の大きさ（ピークの大きさ）を予め設定した閾値と比較することにより、ウェハ２４が静電チャック３０に正常に吸着したか否かを判定することができる。
　したがって、電流検出部１３２により、チャック電極２６から発生する過渡電流を検出し、吸着判定部１３３により、この過渡電流の大きさを予め設定した閾値と比較することとで、制御ＩＣ１３５は、ウェハ２４の吸着状態を認識することができる。
　出力電圧分圧モニタ部１３４は、チャック電極２６への実印加電圧（以下、適宜「チャック電圧」という。）をモニタリングするためのものであり、チャック電圧は、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）１３６を介して、上位制御ＩＣ１３７で認識される。
　以上のように、静電チャック制御部１３は、ウェハ２４の状況に応じて、チャック電極２６に印加する電圧を変更することができる。
　次に、チャック電極２６に印加する電圧に関する許容性について説明する。
　図３（ａ）は、チャック電極２６に印加する電圧の大きさとウェハ２４の吸着力との関係を示すグラフである。このグラフに示すように、チャック電極２６の印加電圧が大きいほど、ウェハ２４の吸着力が大きいことがわかる。吸着力が大きいと、摩擦による異物の発生の問題が起きてしまうため、必要以上に高電圧とするべきではない。
　図３（ｂ）は、チャック電極２６の最大電圧印加時における電圧印加積算時間と残留吸着力との関係を示すグラフである。このグラフに示すように、チャック電極２６に電圧を印加する時間が長いほど、残留吸着力が大きくなる傾向にあることがわかる。
　また、吸着力が大きいほど（印加電圧が大きいほど）、残留吸着力が大きくなることも判明している。したがって、残留吸着力の影響を抑えるためには、印加電圧を小さくし、印加時間を短くすることが求められる。
　次に、チャック電極２６に印加する電圧に関する必要性について説明する。
　図４は、チャック電極２６に印加する電圧の大きさと反りのあるウェハ（以下、「反りウェハ」という。）の反り量との関係を示すグラフである。このグラフに示すように、反りウェハを平坦にするためには、ある程度の高電圧を印加する必要があることがわかる。
　なお、半導体ウェハの観察動作においては、ウェハ２４は、高精度測定に対応するためには、平坦であることが必要である。一方、反りのないウェハ（以下、「平坦ウェハ」という。）の場合は、反りウェハのように高電圧を印加する必要はなく、比較的低電圧で静電チャック３０に正常に吸着する。
　このような様々なウェハ２４の状況に対応するため、静電チャック制御部１３は、ウェハ２４が静電チャック３０に吸着した時に発生する過渡電流の波形に基づいて、チャック電極２６に印加する電圧を制御することとする。
　図５は、ウェハ２４が試料ステージ２５に載置されてから、ウェハ２４が静電チャック３０に吸着し（静電チャックＯＮ制御）、試料ステージ２５が移動し、観察動作（測長）を経て、ウェハ２４が静電チャック３０から脱離し（静電チャックＯＦＦ制御）、ウェハ２４が試料ステージ２５から離れるまでのチャック電圧の時間軸における変化を示す図である。電流検出は、ウェハが静電チャックに正常に吸着したことを示す過渡電流５３，５４を模式的に示している。
　チャック電圧が初期電圧５１となったときに、ウェハ２４が正常に吸着したことを示す過渡電流５３を検出した場合は、チャック電圧は、初期電圧５１に保たれる（破線）。この初期電圧５１を保ったまま、観察動作（測長）が行われる。
　一方、チャック電圧が初期電圧５１となったときに、ウェハ２４が正常に吸着したことを示す過渡電流５３を検出できなかった場合は、チャック電圧を徐々に上げていく（実線）。そして、チャック電圧が印加電圧５２となったときに、ウェハ２４が正常に吸着したことを示す過渡電流５４を検出した場合は、チャック電圧は、印加電圧５２に保たれる（実線）。この印加電圧５２を保ったまま、観察動作（測長）が行われる。
　ウェハ２４が静電チャック３０から脱離するときには、負の過渡電流５５，５６を検出する。また、この例では、チャック電圧に印加した電圧を、高電圧から一気にＯＦＦにするのではなく、一旦低電圧に落としてからＯＦＦにしている。
　これにより、残留吸着力による影響の軽減を図ることができる。
［荷電粒子線装置１の動作］
　次に、荷電粒子線装置１の動作について図５および図６（構成は適宜図１および図２）を参照して説明する。
　図６は、第１実施形態に係る荷電粒子線装置１の動作を示すフローチャートである。
　図６のフローチャートに示すように、ステップＳ１０１において、荷電粒子線装置１は、ウェハ２４を試料ステージ２５へ載置するためのリフトを降ろす。
　ステップＳ１０２において、静電チャック制御部１３は、設定電圧に初期電圧５１を設定する。
　ステップＳ１０３において、静電チャック制御部１３は、チャック電極２６に設定電圧を印加する。
　ステップＳ１０４において、静電チャック制御部１３は、チャック電圧が設定電圧に達しているか否かを判定する。
　チャック電圧が設定電圧に達していないと判定した場合は（ステップＳ１０４・Ｎｏ）、ステップＳ１０５において、静電チャック制御部１３は、所定の時間待ち、再び、ステップＳ１０４において、チャック電圧が設定電圧に達しているか否かを判定する。
　一方、チャック電圧が設定電圧に達していると判定した場合は（ステップＳ１０４・Ｙｅｓ）、ステップＳ１０６において、静電チャック制御部１３は、ウェハ２４が正常に吸着したことを示す過渡電流を検出したか否かを判定する。すなわち、ウェハ２４が静電チャックに正常に吸着したか否かの判定である。
　例えば図５に示すように、静電チャック制御部１３は、ウェハ２４が正常に吸着したことを示す過渡電流５３を検出したか否かを判定する。
　ウェハ２４が正常に吸着したことを示す過渡電流を検出したと判定した場合は（ステップＳ１０６・Ｙｅｓ）、ステップＳ１０９において、試料ステージ制御部１２は、試料ステージ２５を移動させる。
　例えば図５に示すように、静電チャック制御部１３は、ウェハ２４が正常に吸着したことを示す過渡電流５３を検出した場合は、チャック電圧を初期電圧５１に保つこととなる（破線）。そして、試料ステージ制御部１２は、試料ステージ２５を移動させ、荷電粒子線装置１は、観察動作（測長）を行う。
　一方、ウェハ２４が正常に吸着したことを示す過渡電流を検出していないと判定した場合は（ステップＳ１０６・Ｎｏ）、ステップＳ１０７において、静電チャック制御部１３は、予め設定された電圧分解能の分を設定電圧に加算する。
　ステップＳ１０８において、静電チャック制御部１３は、設定電圧を加算した電圧に更新する。そして、処理は、ステップＳ１０３へ戻る。すなわち、静電チャック制御部１３は、ウェハ２４が正常に吸着したことを示す過渡電流を検出する（ウェハ２４が静電チャックに正常に吸着する）まで、チャック電極２６に印加する電圧を徐々に上げていく。
　例えば図５に示すように、静電チャック制御部１３は、ウェハ２４が正常に吸着したことを示す過渡電流５３を検出できなかった場合は、チャック電圧を徐々に上げていく（実線）。静電チャック制御部１３は、チャック電圧が印加電圧５２となったときに、ウェハ２４が正常に吸着したことを示す過渡電流５４を検出すると、チャック電圧を印加電圧５２に保つこととなる（実線）。そして、試料ステージ制御部１２は、試料ステージ２５を移動させ、荷電粒子線装置１は、観察動作（測長）を行う。
　以上の動作により、初期電圧を低電圧とし、ウェハ２４が正常に吸着したことを示す過渡電流を検出した時点（ウェハ２４が静電チャックに正常に吸着した時点）の印加電圧を保つことで、常に高電圧となることを避けることができる。
　そのため、印加電圧が安定するまでの時間が短縮され、装置のスループットが向上する。
　また、試料（ウェハ２４）の状態に合った印加電圧のコントロールを行うことができる。
　また、消費電力低減はもちろんのこと、搬送室内での放電危険性の低減、残留吸着発生頻度の低減、さらには、摩擦による異物の発生についても抑制することができる。
＜第２実施形態＞
　次に、本発明の第２実施形態について、図７および図８を参照して説明する。なお、各図において、第１実施形態と共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
　図７（ａ）は、ウェハ２４のエッジ部が観察対象となる様子を示す図であり、図７（ｂ）は、ウェハ２４のエッジ部近傍の電位分布を示す図である。
　図７（ａ）に示すように、観測動作時において、試料ステージ２５が移動して、ウェハ２４のエッジ部が観察対象となることがある。このとき、図７（ｂ）に示すように、ウェハ２４の外側の電位分布が落ち込み、一次電子線１６に影響を与え、ウェハ２４の画像の視野にずれが発生してしまう。また、画像の視野範囲を狭めてしまうことにもなる。
　このような問題を解決するために、ウェハ２４のエッジ部が観察対象となる位置に試料ステージ２５が移動した時に、チャック電極２６に印加する電圧を高電圧にすることとする。なお、ウェハ２４のエッジ部が観察対象となるような試料ステージ２５のＸＹ座標は、予め設定することができる。
　これにより、ウェハ２４の脇の電位を押し上げ、視野ずれを回避することができる。
［荷電粒子線装置１の処理動作（２）］
　次に、荷電粒子線装置１の処理動作（２）について図７および図８（構成は適宜図１および図２）を参照して説明する。
　この処理は、試料ステージ２５を移動させるたびに行われる。
　図８のフローチャートに示すように、ステップＳ２０１において、試料ステージ制御部１２は、試料ステージ２５を移動させる。
　ステップＳ２０２において、試料ステージ制御部１２は、試料ステージ２５の現在位置を取得する。
　ステップＳ２０３において、試料ステージ制御部１２は、試料ステージ２５の現在位置が予め設定された所定位置であるか否かを判定する。なお、所定位置とは、ウェハ２４のエッジ部が観察対象となる試料ステージの位置である。
　試料ステージ２５の現在位置が所定位置でないと判定した場合（ステップＳ２０３・Ｎｏ）、ステップＳ２０９において、荷電粒子線装置１は、そのまま観察動作（測長）を行う。
　一方、試料ステージ２５の現在位置が所定位置であると判定した場合（ステップＳ２０３・Ｙｅｓ）、ステップＳ２０４において、静電チャック制御部１３は、設定電圧を変更する。すなわち、静電チャック制御部１３は、設定電圧を高電圧にする。
　ステップＳ２０５において、静電チャック制御部１３は、設定電圧を変更後の電圧に更新する。
　ステップＳ２０６において、静電チャック制御部１３は、設定電圧をチャック電極２６に印加する。
　ステップＳ２０７において、静電チャック制御部１３は、チャック電圧が設定電圧に達しているか否かを判定する。
　チャック電圧が設定電圧に達していないと判定した場合は（ステップＳ２０７・Ｎｏ）、ステップＳ２０８において、静電チャック制御部１３は、所定の時間待ち、再び、ステップＳ２０７において、チャック電圧が設定電圧に達しているか否かを判定する。
　一方、チャック電圧が設定電圧に達していると判定した場合は（ステップＳ２０７・Ｙｅｓ）、ステップＳ２０９において、荷電粒子線装置１は、チャック電極２６に高電圧を印加した状態で、観察動作（測長）を行う。
　実際の運用では、図８に示したフローチャートを基本フローとして、測定時のレシピ設定に基づいて、制御が行われるものとする。
　また、ウェハ２４の評価測定時のように、試料保持時間が数十時間にも及ぶ場合には、残留吸着が発生する危険性があるため、ウェハ２４のエッジ部が観察対象となる時のみ、チャック電極２６に高電圧を印加することとする。それ以外の時、すなわち、ウェハ２４のエッジ部以外が観察対象となる時は、チャック電極２６に低電圧を印加することとする。
　また、ウェハ２４の量産測定時のように、試料保持時間が短い場合には、スループットを重視するため、ウェハ２４のエッジ部へ観察点が移動する途中で、チャック電極２６の印加電圧を高電圧とし、その後は試料ステージ２５の位置に関係なく、高電圧のままとしてもよい。チャック電極２６への印加電圧は、低電圧の場合でも数百Ｖであるため、高電圧から低電圧への電圧変更時において、電圧が安定するまでの時間は無視できないものである。そのため、試料保持時間が短い測定環境下においては、チャック電極２６へ印加する電圧は極力変更しないことで、スループットの低下を防ぐことができる。
　また、平坦ウェハの測定の場合は、チャック電極２６への印加電圧が低電圧であるウェハ２４の中心部の測定を集中的に行い、その後、高電圧が必要なウェハ２４のエッジ部の測定を集中的に行うこととしてもよい。
　これにより、印加電圧の変更回数が１回で済むため、高電圧の印加時間を抑えることができる。このため、残留吸着力による影響の軽減およびスループット低下の防止を図ることができる。
　本実施形態により、試料（ウェハ２４）の画像の視野範囲の向上を図ることができる。
　また、試料（ウェハ２４）の観察領域精度の向上を図ることができる。
＜変形例＞
　以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することができる。
　例えば、本発明は、実施形態で示した荷電粒子線装置に限らず、静電チャックを用いて試料等を吸着する場合に広く適用することができる。
　また、本発明の実施形態では、フローチャートのステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理の例を示したが、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別実行される処理をも含むものである。
　また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
　１　　　　　　荷電粒子線装置
　１２　　　　　試料ステージ制御部
　１３　　　　　静電チャック制御部
　１６　　　　　一次電子線
　２４　　　　　ウェハ（試料）
　２５　　　　　試料ステージ
　２６　　　　　チャック電極
　３０　　　　　静電チャック
　５１　　　　　初期電圧
　５２　　　　　印加電圧
　５３，５４　　ウェハが正常に吸着したことを示す過渡電流
　１３１　　　　印加電圧部
　１３２　　　　電流検出部
　１３３　　　　吸着判定部
　１３４　　　　出力電圧分圧モニタ部

Claims (4)

  1. 　試料ステージに静電チャックによって保持された試料に電子線を照射し、前記試料の画像を生成する荷電粒子線装置であって、
    　前記試料を保持する際に、前記静電チャックのチャック電極に予め設定した初期電圧を印加するとともに、前記試料が前記静電チャックに正常に吸着したか否かを判定し、
    　前記試料が前記静電チャックに正常に吸着していないと判定した場合は、前記試料が前記静電チャックに正常に吸着したと判定するまで、前記チャック電極に印加する電圧を上昇させる静電チャック制御部を備えることを特徴とする荷電粒子線装置。
  2. 　試料ステージに静電チャックによって保持された試料に電子線を照射し、前記試料の画像を生成する荷電粒子線装置であって、
    　前記試料のエッジ部が観察対象となる前記試料ステージの所定位置を予め設定し、前記試料ステージが移動した際に、前記試料ステージの位置を検出し、前記試料ステージが前記所定位置にあるか否かを判定する試料ステージ制御部と、
    　前記試料ステージ制御部が前記試料ステージは前記所定位置にあると判定した場合は、前記静電チャックのチャック電極に印加する電圧を高電圧にする静電チャック制御部と、を備えることを特徴とする荷電粒子線装置。
  3. 　試料を吸着するための静電チャックを有する静電チャック装置であって、
    　前記試料を保持する際に、前記静電チャックのチャック電極に予め設定した初期電圧を印加するとともに、前記試料が前記静電チャックに正常に吸着したか否かを判定し、
    　前記試料が前記静電チャックに正常に吸着していないと判定した場合は、前記試料が前記静電チャックに正常に吸着したと判定するまで、前記チャック電極に印加する電圧を上昇させる静電チャック制御部を備えることを特徴とする静電チャック装置。
  4. 　試料を吸着するための静電チャックを有する試料ステージを備える静電チャック装置であって、
    　前記試料のエッジ部が観察対象となる前記試料ステージの所定位置を予め設定し、前記試料ステージが移動した際に、前記試料ステージの位置を検出し、前記試料ステージが前記所定位置にあるか否かを判定する試料ステージ制御部と、
    　前記試料ステージ制御部が前記試料ステージは前記所定位置にあると判定した場合は、前記静電チャックのチャック電極に印加する電圧を高電圧にする静電チャック制御部と、を備えることを特徴とする静電チャック装置。
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