JPH0645214A - 静電吸着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】静電吸着装置を用いて、試料を試料台に固定さ
せる場合、固定の状況を正確に検出し、微細加工や寸法
計測の信頼性を向上させることを目的とする。 【構成】本発明の回路構成は、電流を検出し電圧変換す
る抵抗６，検出した電圧を増幅させる増幅器７，しきい
値電圧と比較するための比較器８，吸着の状況を検出す
るパルス幅検出器１０等により構成される。 【効果】静電吸着装置を用いて、試料と試料台の固定を
行う際、試料に定常的に流れる電流が小さく、その電流
の検出が困難な場合でも、吸着の状況を正確に検出する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造工程に於け
るウエハ，マスク等、試料の固定方法として静電吸着力
を応用した静電吸着装置を使用した場合の試料の固定状
況、すなわち試料が確実に固定されたかどうかを確認す
る手段に関するものである。

【０００２】従って、本発明の利用分野としては電子線
描画装置，縮小露光装置，半導体検査装置など半導体産
業分野に利用することができる。

【０００３】

【従来の技術】ウエハ，マスクなどの試料（以下、これ
を試料という。）を電子線描画装置，縮小露光装置，電
子顕微鏡，その他の半導体製造装置などの試料台に密着
させ両者間に電圧を加えたとき、両者間に発生する静電
吸着力を利用する方法がとられている。

【０００４】試料台及び試料の接触面（吸着面）は、高
い平坦度が得られるように仕上げが施されており、両者
を密着させ電圧を印加する事により強い吸着力が発生す
るが、試料と試料台の接触面の仕上げが悪いとき、また
は、試料が試料台の正規な位置にセットされないため
に、両者の接触面積が少なくなった場合などの時、吸着
力は弱まり、試料の確実な固定ができなくなる。

【０００５】固定が不確実のまま試料台を動かして微細
加工を行っても、加工精度が悪く、また、寸法計測など
行っても、正確なデータは得られない。そこで、試料が
確実に固定されたかどうかを確認する手段が、必要にな
る。

【０００６】確認する手段としては、試料と試料台間に
流れる電流を検出し、その値によって判断する方法があ
る。

【０００７】すなわち、このとき試料と試料台間に流れ
る電流は、試料と試料台間に印加する電圧と、試料と試
料台間の電気抵抗、及び試料と試料台間の接触抵抗によ
って決まる。

【０００８】従って、試料に流れる電流を決定するこれ
らの要因のうち、試料と試料台間の接触抵抗は、両者間
の接触度によって変化することから、この電流値を測定
し、あらかじめ設定した値と比較することによって、試
料が、試料台の上に正しくセットされたかどうかを判断
することが出来る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術で述べ
た、静電吸着検出方法には、二つの問題点がある。

【００１０】その一つは、従来技術では、吸着確認手段
として、試料と試料台間に流れる電流を検出するもので
あり、試料には当然、発熱が伴うことになる。この発熱
は、試料の伸縮を起こし、微細加工，微細寸法計測に、
重大な悪影響を及ぼすことになる。この悪影響を少なく
するには、印加電圧を極力小さくして、電流を少なくし
なければならない。しかしながら、印加電圧を小さくす
ることは、電流を少なくすることと同時に、試料と試料
台間の吸着力を確保するという点では、極めて不利な方
法であり、また、測定しようとする電流も小さくなるた
めに、測定にも限界がある。

【００１１】さらにもう一つの問題点として、試料や試
料台に、印加電圧を高くしても電流が流れにくい材料を
使用した場合、その電流検出は極めて困難になり、不可
能となることである。

【００１２】本発明は、これらの問題点を解決すべく考
案したものである。

【００１３】すなわち、試料に定常的に流れる電流が小
さく、その電流の検出が困難な静電吸着システムに於い
ても、その吸着の状況を正確に検出する方法を提供する
ものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、試料と試料台間に電圧を印加して、静電吸着を行う
とき、両者間に流れる電流の波形と、あらかじめ設定し
た波形とを比較することにより、試料と試料台とが確実
に固定できたかを、検出できるようにしたものである。

【００１５】

【作用】静電吸着の原理は、図１に示すごとく、試料と
試料台間に電圧を印加したとき、両者間に働く静電気に
よる吸引力を応用したものであるが、このような構成
は、電気的な現象を考察するうえでは、等価的に図２の
ように、コンデンサに電圧を印加したことと同じものと
なる。

【００１６】試料が、試料台上に正しくセットされたと
き、両者間に形成される静電容量は最大となり、正しく
セットされず隙間があって両者間の距離が大きくなった
り、ずれがあって両者の接触面積が少なくなった場合、
静電容量は減少する。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を説明する。

【００１８】図３は、本発明の原理を示す構成図であ
る。図３に於いて、静電吸着部（試料と試料台の接触
部）は、図１及び図２に示したごとく静電容量を示して
いるので、コンデンサＣ(４)で表わしている。スイッチ
Ｓ(５)をＯＮ側に投入したとき、コンデンサ（Ｃ）には
電源Ｅ(１)から、

【００１９】

【数１】Ｉ＝(Ｅ／Ｒ)×ε＊＊(−(ｔ／(ｃ×Ｒ))) で表わされる充電電流が流れる。但し、＊＊は階乗を意
味する。

【００２０】図４は、このときの電流波形を示すが、電
源Ｅ(１)の電圧が一定のとき、この電流波形は、コンデ
ンサＣ(４)の値が大きいとき（ａ），小さいとき（ｂ）
のように変化する。この場合、コンデンサは、静電吸着
面に形成される静電容量を等価的に表わしているので、
コンデンサＣ(４)の容量が大きいということは、吸着面
が確実に接触している。即ち（ａ）の状態であり、コン
デンサＣ(４)の容量が小さいということは、吸着面に隙
間があったり、ずれがあったりして完全な吸着が行えな
い、即ち（ｂ）の状態である。

【００２１】そこで、図４のように、この波形にしきい
値（Ｃ）を設け、そのしきい値より大きい期間が予め設
定した幅（Ｃ′）より長い（ａ′）か、または短い
（ｂ′）かによって吸着の確認を行うことできる。即
ち、図４に於いて（ａ′）は吸着が良好であり、
（ｂ′）は吸着が不確実であると判断することができ
る。

【００２２】図５は、本発明の構成例である。

【００２３】スイッチＳ(５)，電源Ｅ(１)，コンデンサ
Ｃ(４)は、図３と同じものである。コンデンサＣ(４)、
即ち静電吸着部に直列に検出抵抗Ｒ(６)を接続して、ス
イッチＳ(５)をＯＮ側にしたとき、コンデンサＣ(４)に
流れる電流を電圧変換し、増幅器（７）で増幅して、比
較器（８）でしきい値（Ｃ）と比較し、その出力が、パ
ルス幅検出器（１０）によって、しきい値（Ｃ）より大
きな値の期間が予め設定した幅（Ｃ′）より長いか、ま
たは短いかを判定することにより、吸着の確認を行うも
のである。

【００２４】図６に、パルス幅検出回路の具体例を示
す。

【００２５】ＩＣ１は、ＳＮ74123 等のモノマルチバイ
ブレータ、ＩＣ２は、ＳＮ7474等のＤタイプフリップフ
ロップである。

【００２６】図５に於ける比較器（８）の出力が、ＩＮ
に入力されると、ＩＣ１があらかじめ、Ｃ１，Ｒ１によ
って設定された幅をもつパルス（ロ）を出力する。その
出力の後縁が、ＩＣ２のクロック端子に接続され、トリ
ガ信号となる。

【００２７】一方、ＩＮの信号はＩＣ２のＤ端子に接続
されているので、この入力信号がＩＣ１の発生するパル
ス幅より長ければ、フリップフロップの出力はセットさ
れ、短ければセットされない。

【００２８】図７は、この動作のタイミングを示すもの
である。

【００２９】図７の（ロ）の後縁のタイミングに、入力
（イ）が、実線で示すようにハイレベルであれば、即ち
吸着が確実であれば、パルス幅検出回路の出力（ハ）
は、実線のようにハイレベルにセットされるが、入力
（イ）が、点線のように短ければ、即ち吸着が不充分で
あれば、出力（ハ）は、点線で示すようにハイレベルに
セットされることはない。

【００３０】よって、パルス幅検出回路の出力（ハ）を
見ることにより、試料と試料台が、確実に吸着されてい
るかどうかを、確認することができる。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、試料を試料台上に固定
する静電吸着装置に於いて、試料と試料台間に微小電流
しか流れない場合でも、試料が試料台上に確実に固定で
きたかどうかを確認することができる。

【００３２】また、発熱の原因となる電流を極めて少な
くしても、試料と試料台との吸着の状況が正確に検出で
きるため、試料に流れる電流を少なくすることができ、
試料の伸縮を抑えることができる。

【００３３】さらに、このことにより、試料や試料台
に、電流が流れにくい材料であった場合にでも、吸着の
確認ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】静電吸着の原理を示す図である。

【図２】静電吸着装置の電気的等価図である。

【図３】本発明の原理図である。

【図４】コンデンサに流れる充電電流の電流波形図であ
る。

【図５】静電吸着装置の回路構成の一例を示す図であ
る。

【図６】パルス幅検出回路構成の一例を示す図である。

【図７】パルス幅検出回路のタイミングを示す図であ
る。

【符号の説明】

１…電源、２…試料、３…試料台、４…コンデンサ、５
…スイッチ、６…検出抵抗、７…増幅器、８…比較器、
９…しきい値電圧調整器、１０…パルス幅検出器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】試料台と該試料台に置かれた試料間に電圧
   を印加することにより両者間に発生する静電吸着力を応
   用して試料を試料台上に固定する静電吸着装置に於い
   て、電圧を印加したとき両者間に形成される静電容量に
   流れる電流の波形の形状から試料の吸着状態を判断する
   機能を備えたことを特徴とする静電吸着装置。