JPH0136707B2 - - Google Patents

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JPH0136707B2
JPH0136707B2 JP57138583A JP13858382A JPH0136707B2 JP H0136707 B2 JPH0136707 B2 JP H0136707B2 JP 57138583 A JP57138583 A JP 57138583A JP 13858382 A JP13858382 A JP 13858382A JP H0136707 B2 JPH0136707 B2 JP H0136707B2
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JP
Japan
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sample
parts
adsorption
sample adsorption
voltage
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JP57138583A
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Yoshio Hokotani
Yoshihisa Namikawa
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Hitachi Ltd
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10P72/00—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof
    • H10P72/70—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof for supporting or gripping
    • H10P72/72—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N13/00—Clutches or holding devices using electrostatic attraction, e.g. using Johnson-Rahbek effect
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S269/00—Work holders
    • Y10S269/903—Work holder for electrical circuit assemblages or wiring systems
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T279/00—Chucks or sockets
    • Y10T279/23—Chucks or sockets with magnetic or electrostatic means

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は試料支持装置、特に真空室内で試料を
支持するのに適した試料支持装置に関する。
たとえば半導体製造装置として知られるイオン
打込み装置においては、試料としての多数のウエ
ーハが打込み室に用意され、これらを予め定めら
れた位置に順次移動させながらイオン打込みが行
われる。打込み室は真空にされなければならない
ことから、大気中における試料の保持ないしは支
持手段として知られる真空吸着手段を打込み室内
における試料支持手段として用いることはできな
い。このため、打込み室内における試料支持手段
としてねじ止めを利用するのが一般的である。し
かし、このねじ止めの場合は、サイズが異なる試
料の固定が容易でないこと、試料が破損し易いこ
となどの問題がある。
これらの問題を解決すべく、試料と絶縁体で構
成された試料吸着部との間に電圧を印加し、それ
によつて生じる静電吸引力によつて前者を後者に
吸着して支持する試みがなされている（特願昭56
―32604号）。この場合、真空吸着におけるのと同
程度の吸引力（大気圧にほぼ等しい圧力：１Kg／
cm2）を得るためには、試料吸着部は厚さが数μm
で、絶縁破壊電圧が106V／cm程度以上の絶縁体
で構成される必要がある。
試料吸着部を構成する絶縁体としてはマイカ
（maica）やSiO2などが利用可能であるが、数μm
程度の一定厚さのマイカやSiO2膜を得ることは
実際上非常に困難である。この問題を解決するた
めには膜を厚くすればよいが、そのようにすれば
印加電圧を高めなければならないという問題が生
じる。加えて、試料にその都度電極を接続する必
要があり、作業性が悪い。
したがつて、本発明の目的は所定の静電吸引力
を得るに当つて、試料吸着部が絶縁体で作られる
場合に比べて試料吸着部を厚くし、印加電圧を低
くすることができ、かつ、試料への電極接続が不
要な試料支持装置を提供することにある。
本発明によれば、それぞれ試料の一方の面と接
触すべき半導電性誘電体製の第１および第２の試
料吸着部を有し、これらの試料吸着部間に電圧が
印加され、それによつて試料と第１および第２の
試料吸着部との間に生じる静電吸引力により試料
が第１および第２の試料吸着部に吸着される。
第１図は本発明の原理の理解を助けるために示
されたもので、同図を参照するに、試料支持基体
１には電気絶縁体２ａおよび２ｂを介して、下面
に電極３ａおよび３ｂが取付けられかつ半導電性
誘電体で作られた試料吸着部４ａおよび４ｂが固
定されている。
試料吸着部４ａおよび４ｂの上面には試料５が
載置されている。この状態で試料吸着部４ａおよ
び４ｂ間に電源６からある電圧が印加されると、
試料５を介して試料吸着部４ａおよび４ｂの一方
から他方に向う誘電束７が生じる。これによつ
て、試料吸着部４ａおよび４ｂの下面には電極３
ａおよび３ｂにおけるのと反対符号の電荷が、上
面には同符号の電荷がそれぞれ形成され、そして
試料５の、試料吸着部４ａおよび４ｂとの接触面
部には試料吸着部４ａおよび４ｂの上面における
のと反対符号の電荷がそれぞれ形成される。した
がつて、試料５と試料吸着部４ａおよび４ｂとの
間には静電吸引力が生じ、これによつて前者が後
者によつて吸着され、支持される。
試料５と試料吸着部４ａおよび４ｂとの間の接
触抵抗をRc、その接触容量をCc、試料吸着部４
ａおよび４ｂの抵抗をRb、並びに試料吸着部４
ａおよび４ｂ間に印加される電圧をV0とすると、
第１図の等価回路は第２図のように表わされる。
第２図から、接触抵抗Rcの両端電圧VcはVc＝Rc
V0／（Rb＋Rc）＝V0／〔（Rb／Rc）＋１〕で与え
られる。
また、試料５と試料吸着部４ａおよび４ｂとの
間の平均間隙をｄとすると、試料５と試料吸着部
４ａおよび４ｂとの間に生じる静電吸引力はd2に
逆比例し、Vc 2に比例する。
RbおよびRcをそれぞれ体積固有抵抗（Ω・cm）
で表わすと、Rcはほぼ数Ω・cmである。したが
つて試料吸着部４ａおよび４ｂが絶縁体で作られ
る場合は、Rbは1012Ω・cm程度であるから、Rb
≫Rcとなつて、Vc０（Ｖ）となり、静電吸引力
はほとんど発生しない。この静電吸引力を発生さ
せるためには絶縁体で作られる試料吸着部４ａお
よび４ｂを薄くしてRbを小さくすることにより
Vcを高くする必要がある。しかし、試料吸着部
４ａおよび４ｂの厚さを1μmにしたとしても、
Rbは約108Ω・cmと比較的大きい。
一方、半導電性誘電体の体積固有抵抗は104〜
108Ω・cm程度であるから、試料吸着部４ａおよ
び４ｂが半導電性誘電体で作られる場合は、その
厚さが1μmであるとき、Rbは102〜104Ω・cmとな
る。これは、試料吸着部４ａおよび４ｂが半導電
性誘電体で作られる場合は、絶縁体で作られる場
合に比べて、所定の静電吸引力を得るに当つて試
料吸着部４ａおよび４ｂを厚くすることができ、
かつ印加電圧を低くし得ることを意味する。
試料吸着部４ａおよび４ｂが半導電性誘電体で
作られる場合は、絶縁体で作られる場合とちがつ
て、試料吸着部４ａおよび４ｂが電圧印加によつ
て分極しても、電圧印加を止めることによつて分
極にもとづく電荷が直ちに消失し、そのためごみ
の付着の問題が生じない。
試料吸着部４ａおよび４ｂが半導電性誘電体製
である場合は、絶縁体で作られる場合に比べて試
料吸着部４ａおよび４ｂを厚くすることができる
から、試料吸着部４ａおよび４ｂを絶縁体で作る
場合にそれを薄くする必要があることに起因して
生じる恐れのある試料吸着部４ａおよび４ｂの絶
縁破壊の問題が解決される。
試料吸着部４ａおよび４ｂと試料５との間に電
圧を印加しても試料５の吸着、支持は可能であ
る。しかし、この場合は、試料５と試料吸着部４
ａおよび４ｂとの間の電気的導通手段が必要であ
るが故に試料の汚染や破損の問題が生じ、また取
扱いの不便さも免れ得ない。
これに対して、第１図に示されるように、試料
５の一方の面、すなわち下面がそれぞれ接触すべ
き試料吸着部４ａおよび４ｂ間に電圧を印加する
ようにすれば、試料５に対する電気的導通の必要
がなくなるので、前述したような問題は一挙に解
される。
第１図では試料吸着部４ａおよび４ｂは互いに
独立しているが、これらは同じ半導電性誘電体を
介してつながつていてもよい。
試料吸着部４ａおよび４ｂを構成する半導電性
誘電体としてはセルロース・カーボンやグラフア
イトなどを用いることができ、また印加電圧は必
ずしも直流である必要はなく、交流であつてもよ
い。
第３図〜第５図は本発明の一実施例の試料支持
装置を採用したイオン打込み装置の要部を示す。
同図において、打込み室１０を形成する打込み室
基体１１は太い矢印の方向からの打込み用イオン
ビームが通るための孔１２と打込み室１０を真空
にするように排気するための真空ポンプ（図示せ
ず）が接続されるべき排気口１３とをもつてい
る。
打込み室１０を形成しかつ打込み室基体１１に
耐真空的に取りはずし可能に固定されている打込
み室蓋１４には打込み用イオンビームに対して直
角な平面において耐真空的に移動可能な移動体１
５が取りつけられている。
試料支持基体としての回転板１６は打込み室１
０内に配置され、かつ移動体１５を耐真空的に貫
通する回転中空軸１７をもつている。回転板１６
は中空状に形成され、その中空状部には円形の仕
切り板１８が配置されている。仕切り板１８には
その中心部に設けられた孔と連通するように固定
中空軸１９が取りつけられている。
固定冷却ヘツド２０は冷媒入口２１および冷媒
出口２２をもつていて、固定中空軸１９は冷媒入
口２１と連通するように固定冷却ヘツド２０に固
定され、回転中空軸１７は冷媒出口２２と連通す
るように固定冷却ヘツド２０に耐真空的にかつ回
転可能に係合されている。
回転板１６はその同一円周上に等間隔に配置さ
れた８個の試料吸着支持部をもつており、これら
には試料すなわちイオン打込み用ウエハ２３がそ
れぞれ吸着、支持される。
８個の試料吸着支持部の各々は底面にそれぞれ
電極２４ａおよび２４ｂをもつ、半導電性誘電
体、たとえばセルロース・カーボンやグラフアイ
トなどで作られた試料吸着部２５ａおよび２５ｂ
を備え、これらは電気絶縁性接着剤２６によつて
回転板１６に固定されている。
８個の試料吸着支持部の試料吸着部２５ａおよ
び２５ｂ間には、第６図に示されるように、電源
２７から電極２４ａおよび２４ｂを介してそれぞ
れ電圧が印加されるようになつており、そしてこ
の電圧印加はスイツチ２８により各試料吸着支持
部毎に独立して行われ得るようになつている。
動作を説明するに、打込み室蓋１４を打込み室
基体１１から取りはずして、試料２３を試料吸着
支持部にそれぞれ載置し、この状態でスイツチ２
８を閉じると、試料２３は第１図および第２図を
参照して説明されたのと同じ原理にもとづき試料
吸着支持部にそれぞれ吸着、支持される。
この後、打込み室蓋１４は打込み室基体１１に
耐真空的に取りつけられ、そして打込み室１０は
所定の真空度になるように排気口１３を通して真
空ポンプ（図示せず）により排気される。
この状態で回転中空軸１７、したがつて回転板
１６を回転させると共に太い矢印の方向から打込
み室１０に入射するイオンビームを紙面に対して
直角な方向に走査しつつ移動台１５、したがつて
回転板１６をイオンビームの走査方向に対して直
角な方向に予め定められたスピードで移動させる
と、試料２３の各々に対する均一なイオン打込み
が行われる。
一方、冷却ヘツド２０の冷媒入口２１からは冷
媒である冷却水が導入され、この冷却水は細い矢
印で示される経路を通つて冷媒出口２２から排出
される。したがつて、試料２３は冷却水によつて
冷却されるので、イオン打込みによる試料２３の
過度の温度上昇が防止される。
イオン打込み後試料２８を取りはずしたいとき
は、打込み室蓋１４を取りはずし、スイツチ２８
を開けばよい。この場合、８個のスイツチのうち
の選択されたものだけを開けば、それによつて電
圧印加が止められた試料吸着支持部の試料のみを
取りはずし、残りの試料を吸着、支持されたまま
にしておくことができる。
なお、固定冷却ヘツド２０の固定手段、回転中
空軸１７の回転手段および移動体１５の移動手段
は公知であるため、図面および説明の簡略化の目
的でその図示は省略されてある。
第７図は第５図に対応するもう一つの実施例を
示し、第５図と同じ部材には同じ符号が付せられ
ている。
第７図の実施例の第５図のそれに対する相違点
は、試料吸着部２５ａおよび２５ｂの試料２３側
表面にアルミニウムなどの導電性膜２９ａおよび
２９ｂが形成されている点である。この実施例に
おいては、導電性膜２９ａおよび２９ｂはこれら
が形成されている側の試料吸着部２５ａおよび２
５ｂの表面と反対の極性になるから、試料２３の
導電性膜側表面は第５図における試料２３の試料
吸着部側表面に対して反対の極性となる。しか
し、試料２３には第５図の場合と同様に静電吸引
力が作用するから、試料２３は導電性膜２９ａお
よび２９ｂによつて吸着、支持されることにな
る。
導電性膜２９ａおよび２９ｂはたとえば蒸着技
術によつて容易に形成することができ、かつ凹凸
のない平滑な表面を容易に得ることができる。し
たがつて、試料２３と導電性膜２９ａおよび２９
ｂとの間の平均間隙の減少にもとづく静電吸引力
の増大が期待され得る。加うるに、導電性膜２９
ａおよび２９ｂは半導電性誘電体に比べて熱伝導
性が良好であるから、試料２３の放熱効果という
利点も期待され得る。
なお、第４図、第５図および第７図において、
試料吸着部２５ａおよび２５ｂは独立している
が、これらは同じ半導電性誘電体を介してつなが
つていてもよい。また、試料吸着支持部の数は８
個に限られるものではなく、それよりも多くても
少なくてもよい。
第８図および第９図は本発明にもとづく試料支
持装置のもう一つの実施例を示す。
それぞれ底面に電極３０を有し、かつ半導電性
誘電体で作られる８個の扇形試料吸着部３１は全
体として円形状に配置されるように電気絶縁性接
着剤３２を介して試料支持基体３３に接着されて
いる。電極３０にはその極性が交互に反対になる
ように電源３４から電圧が印加される。これによ
つて、互いに隣合う扇形試料吸着部間には試料３
５を通しての誘電束がそれぞれ生じるから、試料
３５は第１図および第２図を参照して説明された
のと同じ原理で扇形試料吸着部３１によつて吸
着、支持される。
この実施例は走査形電子顕微鏡のように試料を
真空中に配置してその試料の観察や分析を行なう
場合の試料支持手段として用いられ得る。
以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、所定の静電吸引力を得るに当つて、試料吸着
部が絶縁体で作られる場合に比べて試料吸着部を
厚く、印加電圧を低くすることができ、かつ試料
の試料吸着部に対する電圧印加の必要がない。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の原理の理解を助けるために示
された試料支持装置の要部の縦断面図、第２図は
第１図ａの等価回路図、第３図は本発明の一実施
例の試料支持装置を採用したイオン打込み装置の
要部の縦断面図、第４図は第３図の試料回転支持
基板の右側面図、第５図は第３図のＰ部の拡大
図、第６図は第３図乃至第５図の実施例と共に用
いられる電気回路図、第７図は第３図のＰ部の、
第５図に対応するもう一つの実施例の拡大図、第
８図は本発明にもとづく試料支持装置のもう一つ
の実施例の平面図、第９図は第８図の―′線
に沿う断面図である。 １，１６，３３…試料支持基体、３，２４，３
０…電極、４，２５，３１…試料吸着部、５，２
３，３５…試料、６，２７，３４…電源、２８…
スイツチ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ それぞれ試料の一方の面と接触すべき半導電
    性誘電体製の第１および第２の試料吸着部を有
    し、これらの試料吸着部間に電圧を印加し、それ
    によつて前記試料と前記第１および第２の試料吸
    着部との間に生じる静電吸引力により前記試料が
    前記第１および第２の試料吸着部に吸着されるこ
    とを特徴とする試料支持装置。 ２ それぞれ試料の一方の面と接触すべき導電性
    膜が形成される半導電性誘電体製の第１および第
    ２の試料吸着部を有し、これらの試料吸着部間に
    電圧を印加し、それによつて前記試料と前記導電
    性膜との間に生じる静電吸引力により前記試料が
    前記導電性膜に吸着されることを特徴とする試料
    支持装置。 ３ それぞれ試料の一方の面と接触すべき半導電
    性誘電体製の第１および第２の試料吸着部をそれ
    ぞれ有する複数個の試料吸着支持部を試料支持基
    体に設け、前記第１および第２の試料吸着部間に
    前記各試料吸着支持部毎に独立に電圧を印加し、
    それによつて前記試料と前記第１および第２の試
    料吸着部との間に生じる静電吸引力により前記試
    料が前記第１および第２の試料吸着部に吸着され
    ることを特徴とする試料支持装置。 ４ それぞれ試料の一方の面と接触すべき導電性
    膜が形成される半導電性誘電体製の第１および第
    ２の試料吸着部をそれぞれ有する複数個の試料吸
    着支持部を試料支持基体に設け、前記第１および
    第２の試料吸着部間に前記各試料吸着支持部毎に
    独立に電圧を印加し、それによつて前記試料と前
    記導電性膜との間に生じる静電吸引力により前記
    試料が前記導電性膜に吸着されることを特徴とす
    る試料支持装置。
JP57138583A 1982-08-11 1982-08-11 試料支持装置 Granted JPS5929435A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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JP57138583A JPS5929435A (ja) 1982-08-11 1982-08-11 試料支持装置

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Publication Number Publication Date
JPS5929435A JPS5929435A (ja) 1984-02-16
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