专利名称：荷电粒子线应用装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体工艺中用的半导体制造装置及半导体检查装置，特别是涉及高速且高精度的荷电粒子线应用装置。
背景技术：
作为在半导体衬底上形成LSI图形的主要工序之一，能举出通过将电子束照射在涂敷了感光性材料的晶片上，形成电路图形的电子束描绘。在该电子束描绘装置中，为了在真空中进行晶片的保持和矫正，而使用静电吸附装置。
图1中示出了现有的电子束描绘装置中用的典型的静电吸附电极的剖面图。101是作为试样的半导体晶片(以下称晶片)，102是以氧化铝为主要材料的电介质，103是埋设在电介质102中的吸附电极。吸附电极103通过开关104，与直流电源105的(+)侧连接。晶片101利用压紧用具106抑制其表面上浮。另一方面，具有锐利的针状接触端子(以下称接地引线)107顶在背面上，晶片通过它连接在接地电位上。基板108也连接在接地电位上。
即，将晶片101、吸附电极103作为一对电极，将静电吸附用的直流电压加在该一对电极之间的电介质102上，通过电介质中发生由电介质极化产生的电荷，确保静电吸附力。该静电吸附装置除了保持试样不偏离规定的位置的功能以外，还具有将经过成膜等工艺而呈沿数十mm的凸模或凹摸的形状的晶片的翘曲矫正为平坦的吸附面的功能。
另外，在图1中虽然接地引线接触晶片的背面，但从表面接触的情况下，也具有同样的功能。另外吸附电极虽然连接在电源的(+)侧，但即使是负侧，吸附功能也一样。
这里，晶片101利用接地引线107连接在接地电位上。可是，严格地说，由于流入晶片的电流流过在晶片101和接地引线107的接触部上形成的接触电阻，所以在晶片101和接地电位之间产生电位差。所谓流过晶片的电流，是从吸附电极103经由电介质102流过晶片101的泄漏电流、以及描绘用的电子束电流。例如，假设流过晶片101的电流为50mA，接地引线107和晶片101中间的接触电阻为200kW，则晶片101具有1V电位。
这样在晶片101不保持接地电位的情况下，作为荷电粒子的电子的轨道混乱，描绘精度下降。在M.Miyazaki，J.Phys.ESci.Instrum.14，194(1981)中，公开了照射的电子的偏转量随着晶片电位的变化而变化，所以发生描绘图形的位置偏移。另外，在晶片101不保持接地电位的情况下，与保持接地电位的基极板108之间产生电位差，所以在晶片端部附近，发生使照射晶片的电子束的轨道畸变的电场。由此，可以说在电子束描绘装置中为了获得较高的描绘精度，在静电吸附装置中有必要使晶片101保持在接地电位。
在日本专利申请特开2001-257158号公报中的图4中，公开了一种将静电吸附装置的吸附电极分割成两个，将直流电源连接在每一个上，而且将电流计串联连接在该直流电源和接地电位之间的结构的静电吸附装置。直流电源中有一个是可变直流电源。将电压加在分割了的吸附电极上，调节可变直流电源的施加电压，使两个电流计的指示值相等，两个电极构成闭合电路。其目的在于减少两个吸附电极和试样之间发生的泄漏电流经由接地引线流向接地电位的电流量。
另一方面，在特开平11-111599号公报中的图1及图3中，公开了一种用表面电位计测定晶片表面的电位，决定加在接地引线或吸收电极上的修正用电压的值的发明。在该方法中，由于直接测定晶片的电位，所以在原理上能检测不仅由电介质内部的泄漏电流、而且由电子束电流产生的晶片的电位。
另外，在特开平11-111599的图2中，公开了测定流过吸附电极的电流值，根据该测定值决定加在接地引线上的修正电压的值的发明。另外，在特开平11-111599的图4中，公开了将两条接地引线配置在晶片上，测定一条接地引线和接地电位之间的电位差，根据测定结果，决定加在另一条接地引线上的修正电压的值的技术。如果采用特开平11-111599号公报中记载的发明，则在原理上能降低晶片电位。
特开2001-257158号公报[专利文献2]特开平11-111599号公报[专利文献1]J.Phys.ESci.Instrum.14，194(1981)在特开2001-257158号公报及特开平11-111599号公报的图2中记载的发明中，在直流电源和吸附电极、乃至直流电源和接地电位之间设有电流计。即，测定从晶片经由电介质流到吸附电极中的电流值。另一方面，晶片和吸附电极之间的电阻能由电介质保持高电阻，与此不同，晶片和接地引线之间的接触电阻小得多，照射在晶片上的荷电粒子束中的大部分流到接地引线中。在上述的发明中，由于不测定从该晶片流到接地引线中的电流，所以即使根据测定的电流值计算修正电压，也不能获得准确的值。
另一方面，如特开平11-111599号公报中的图1、3所示，如果用表面电位计进行测量，则能直接测定晶片的表面电位。可是，高精度的表面电位计与电子束电流的描绘中的变化相比，响应慢，所以难以高速地计算修正电压。即，在描绘中动态地修正晶片电位的高速修正，不能靠表面电位计来实现。
如特开平11-111599号公报中的图4所示，即使将与晶片接触的两条接地引线中的一条用于电位测定，将修正用的电源连接在另一条上，虽然在原理上能修正晶片的表面电位，但该方法以两条接地引线的电阻都低为前提，另一方面，接地引线和晶片之间的接触电阻机械误差极大，再现性也不能保证，所以也难以用该方法经常准确地修正晶片的电位。
近年来，由于伴随晶片的大面积化，泄漏电流也增大，为了提高生产能力，电子束电流增加等原因，晶片带电的可能性增大了。另一方面，为了提高精度，进一步要求降低晶片电位。
本发明的目的在于实现一种与以往相比能降低晶片的电位的静电吸附装置、安装了该静电吸附装置的荷电粒子线应用装置。
发明内容
为了解决上述课题，本发明的静电吸附装置的特征在于，备有吸附用电极；将直流电压加在该吸附用电极上的电源；接触试样的接触端子；在该接触端子和接地电位之间，测定从试样经由接触端子流过接地电位的电流的单元；以及将修正用电压加在上述吸附电极乃至接触端子上的晶片电位修正用电源。吸附电极的形状不管是单极型还是双极型，备有测定经由接触端子流入接地电位的电流的单元即可。由此，与以往相比能更准确地测定由电子束电流及泄漏电流双方引起而发生的来自晶片的电流值。因此，与以往相比能更准确地算出修正用电压的值。
晶片电位修正用电源在单极型的情况下连接在接地引线上。在双极型的情况下，可以连接在接地引线或双极型一方的吸附电极两者中的任一者上。
在荷电粒子应用装置的静电吸附装置中，在试样处理中，通过修正试样的电位，也能提高荷电粒子线的照射位置精度。
图1是现有的静电吸附装置的模式图。
图2是电子束描绘装置的总体结构图。
图3是说明本发明的实施例1用的静电吸附装置的模式图。
图4(a)是表示具有1V电位的晶片端部附近的电位分布图，(b)是表示晶片的电位为1V时晶片端部的电子束位置偏移的图。
图5(a)是说明本发明的实施例2用的静电吸附装置的模式图，(b)是说明本发明的实施例2用的时序图。
图6是说明本发明的实施例3用的静电吸附装置的模式图。
图7是说明本发明的实施例4用的静电吸附装置的模式图。
图8(a)是说明本发明的实施例5用的静电吸附装置的模式图，(b)是等效电路图，(c)是说明本发明的实施例5用的静电吸附装置的模式图。
图9(a)是说明本发明的实施例6用的静电吸附装置的模式图，(b)是说明本发明的实施例6用的静电吸附装置的模式图。
图10(a)是说明本发明的实施例6用的流程图，(b)是说明本发明的实施例6用的流程图。
(附图标记)101晶片 102电介质 103吸附电极 104开关105直流电源 106压紧用具 107接地引线108基极板201热电子枪 202阳极电极 203第一掩模204成形透镜 205成形用偏转器 206第二掩模207缩小透镜 208物镜 209偏转器 210晶片211板 212载物台 213控制电路301吸附电极 302吸附电极 303吸附用电源304吸附用电源 305电流计 306反馈电路503吸附用电源 504吸附用电源 505电流计506晶片电位修正用电源 507反馈电路601接地引线 602接地引线 603电流计604电流计 605晶片电位修正用电源606晶片电位修正用电源 607反馈电路608反馈电路 609开关701接地引线 702接地引线 703接地引线704开关 705电流计 706晶片电位修正用电源707反馈电路801表面电位计 802反馈电路803晶片电位修正用电源 804可变电阻805可变电容 806电阻
901电子束 902反射电子 903反射电子检测器904计算机 905晶片电位修正用电源906基准标志具体实施方式
下面将根据
本发明的实施方式。
图2中示出了电子束晶片描绘装置的总体结构的模式图。从热电子源201发射的电子束朝向阳极电极202加速后，直接照射第一掩模203。在第一掩模上设有单一的矩形开口，利用所照射的电子束获得开口像。由成形透镜204在第二掩模206上形成第一掩模的开口像。在第二掩模上设有进行可变成形照射法用的矩形开口、以及进行一并图形照射法用的成形开口。由电子束成形用偏转器205控制第二掩模上的成像位置，由此决定电子束的形状及面积。通过了第二掩模的开口的电子束由缩小透镜207和物镜208，投射到作为试样的晶片210上。在物镜内设有偏转器209，由该偏转器决定试样上的电子束的成像位置。
本实施例的作为描绘对象的晶片210，中间隔着板211，被设置在载物台212上。板211兼作静电吸附装置用，利用静电力将晶片210固定在板211上。由于再将板211固定在载物台212上，所以在描绘过程中晶片210能与载物台212一同高精度且高速地移动。根据应描绘的电路图形，由控制电路213控制以成形透镜204和电子束成形用偏转器205为主的全部电子元件、检测器(图中未示出)、以及载物台212。图中虽然未示出，但在控制电路213中备有监视画面等显示单元和键盘等输入单元，装置用户能通过输入单元，将描绘装置的控制所必要的各种信息输入给装置。
其次，用图3所示的模式图说明本实施例的静电吸附装置。本实施例的静电吸附装置是吸附电极被分割成两个的所谓的双极型。电介质102配置在静电吸附装置的框体内部，电介质102的表面成为晶片的放置面。在框体的外缘部上设有贯通孔，配置使晶片接地用的接地引线107。直流电源303及304通过开关104导电性地连接在被埋设在电介质102中的吸附电极301及302上，与接地电位之间被分别赋予电位差V1及V2。直流电源304是可变式直流电源。另外，在图3中，直流电源303虽然作为可变式直流电源表示，但也可以是固定式的直流电源。
如果不考虑电子束电流，只考虑泄漏电流，那么从两个吸附电极301及302流过晶片101的电流之和从晶片101经由接地引线107，流到接地电位。这时，在晶片101和接地引线107之间形成接触电阻，所以晶片101相对于接地电位具有电位差。
图4(a)是表示晶片101相对于接地电位具有电位差时晶片端部附近的电场分布图。由于晶片和板的电位差的作用，本来相对于晶片面应平行的等位线畸变，由此，电场矢量具有相对于电子束的行进方向垂直的分量。因此电子束的轨道弯曲，偏离了理想的轨道。就是说，晶片端部的描绘图形中发生位置偏移。图4(b)中示出了晶片上发生了1V电位时，计算了到达晶片上的电子束偏离多少的模拟结果。横轴表示从作为电子束的照射位置的晶片的中心沿半径方向的距离，纵轴表示电子束的位置偏移量。图4(b)中的纵轴将向晶片的外侧偏移的量作为正，将向晶片的内侧偏移的量作为负来表示。晶片直径设想为直径200mm。由图4(b)断定越靠近晶片端部，偏移量越大。
因此，迄今，如特开2001-257158号公报中的图4或特开平11-111599号公报的图1、3所示，将直流电源连接在双极电极的双方上，在两个电极之间作成闭合电路，谋求降低从吸附电极流到晶片101中的电流值。可是，在现有的方法中，难以准确地测定晶片电位，因此，不能供给准确的修正用电压，往往不能充分地降低泄漏电流。
在本实施例中，在接地引线107和接地电位之间设有电流计305等电流测量单元。反馈电路306受描绘装置总体的控制电路213的控制，调整直流电源304的输出，以便用电流计305测量的电流的绝对值为最小。由于直接测定从晶片101经由接地引线107流到接地电位的电流，所以能比以往更准确地测量晶片电位，在双方的吸附电极之间，能形成比以往更完全的闭合电路。另外，在特开2001-257158号公报中的图4所示的方法中，需要增益及偏移一致的两个电流计，与此不同，在本实施例中，所需要的电流计只是一个，此外电流计305的增益的精度即使多少差一些，只要调整偏移，也能探测从两个吸附电极301流到晶片101中的电流之和为最小的条件。因此，能使用价格、精度都比较低的电流计。
根据本实施例，描绘前通过进行晶片电位的修正，能使从吸附电极流到晶片中的电流之和为最小。由此，在晶片端部的芯片中也能确保良好的位置精度，所以能提高一个晶片边缘的芯片取得数量。
采用本实施例，能比以往降低从吸附电极流到晶片中的电流的总和，所以能使描绘前进行的晶体的电位修正更有效。另外，通过使用安装了本实施例的静电吸附装置的电子束曝光装置，即使在晶片端部的芯片中，也能确保良好的位置精度，所以能提高一个晶片边缘的芯片取得数量。
在实施例1中，将直流电源连接在双极电极的双方上，在两个电极之间作成闭合电路，谋求降低从吸附电极流到晶片中的电流值。可是实际上，晶片中除了来自吸附电极的泄漏电流以外，还有照射的电子束电流。该电子束的大部分经由接地引线流入接地电位。这是因为，晶片和吸附电极之间的电阻利用电介质能保持高电阻，与此不同，晶片和接地引线之间的接触电阻要小得多。
因此，描绘前采用实施例1的方法，即使降低从吸附电极流到晶片中的泄漏电流的总和，但一旦开始电子束电流的照射，便在晶片和接地电位之间产生电位差。因此，在本实施例中，为了修正在描绘过程中由电子束电流产生的晶片电位，除了连接在吸附电极上的直流电源以外，还使用修正用电源。另外，在以下的说明中，假设本实施例的静电吸附装置被安装在图2所示的电子束描绘装置中。
用图5(a)所示的模式图说明本实施例的静电吸附装置。本实施例的静电吸附装置是吸附电极被分割成两个的所谓的双极型。直流电源503及504通过开关104连接在埋设在电介质102中的吸附电极301及302上，与接地电位之间被分别赋予电位差V1及V2。
按压在晶片101的背面上的接地引线107通过电流计505及晶片电位修正用电源506，连接在接地电位上。这里晶片电位修正用电源506将直流电位差V3赋予接地电位和接地引线107之间，电流计505测定从晶片101经由接地引线107流入接地电位的电流。
一旦从装置用户或描绘装置的控制程序输出开始描绘的指示，本实施例的安装了静电吸附装置的荷电粒子线应用装置便按照以下程序，进行接地引线107和晶片101之间的接触电阻的测定。
(1)使晶片电位修正用电源的输出为0V后，描绘装置总体的控制电路213利用电流计505，一边测定从晶片101经由接地引线107流入接地电位的电流I3，一边调整加在吸附电极301上的电压V1、以及加在吸附电极302上的电压V2两者中的至少一者来使I3为0。由此，使从吸附电极流到晶片中的电流的总和为最小。
(2)其次由晶片电位修正用电源506将直流电位差V3赋予接地电位和接地引线107之间。这时，电流计505测量从晶片101经由接地引线107流入接地电位的电流I3，能利用下式求得接地引线107和晶片101之间的接触电阻R3。
R3＝V3/I3按照以上的程序求出了接地引线107和晶片101之间的接触电阻R3后，开始描绘。所求得的R3的值存储在控制装置213内的存储器或外部存储装置等存储单元中。
图5(b)是表示描绘开始后的电子束电流和修正用电源的电压V3及晶片电位的关系的时序图。
描绘开始后，电子束的偏转量和形状根据应描绘的图形而变化。与其相伴随的电子束电流变化。迄今，从晶片经由接地引线的电流直接连接到接地电位上，所以晶片的电位，在图5(b)中如虚线所示，慢慢地跟随着电子束电流的变化而变化。这是因为，由在晶片和吸附电极之间形成的静电电容、以及在晶片和接地引线之间产生的接触电阻，形成RC电路。由此，出现超过为实现需要精度的描绘的晶片电位上限值的情况。
另一方面，在本实施例中，用电流计505监视从晶片101经由接地引线107流入接地电位的电流I3，用晶片电位修正用电源506修正晶片101的电位。即，反馈电路507受描绘装置总体的控制电路213的控制，如下设定加在晶片电位修正用电源506上的电压V3。
V3＝-I3×R3这里，R3是描绘前预先测定的接地引线107和晶片101之间的接触电阻。
实际上如图5(b)所示，使加在晶片电位修正用电源506上的电压V3每隔某一一定的时间间隔变化。设置与电流计的响应时间相同程度的间隔，修正晶片电位。由此，如图5(b)所示，能一边确保晶片电位的变化比以往小，一边继续进行描绘。
另外，欲降低修正的频度的情况下，可以根据图2(b)所示的晶片的电位和位置偏移的关系，预先确定晶片电位的允许值，只在I3×R3超过了允许值时进行修正。在此情况下，将晶片电位的上限值存储在控制装置213内的存储单元中。或者也可以将表示进行修正的频度的时间信息存储在控制装置213中，按照基于存储的信息的频度进行修正。
利用本实施例，在描绘过程中进行晶片电位的修正，能降低由流入晶片中的电子束电流产生的晶片电位。另外，在本实施例的静电吸附装置中，与实施例1进行的只降低从吸附电极流入晶片中的泄漏电流的情况相比，能用大的电子束电流进行描绘，所以能缩短晶片一条边的描绘时间，提高了生产能力。
另外，在本实施例中，必要的接地引线的条数仅一条。考虑到伴随晶片和接地引线的接触可能会产生异物，这是一个优点。即使在使用两条以上的接地引线的情况下，用同样的方法求出了各条接地引线和晶片之间的接触电阻后，如果求出了合成电阻后与一条接地引线同样地使用，则能获得与本实施例同样的效果。另外，本实施例的静电吸附装置不仅能安装在图2所示的描绘装置中，而且能安装在测长SEM等其他荷电粒子线应用装置中。
用图6中的模式图说明本实施例的静电吸附装置。另外，本实施例的静电吸附装置也与实施例1相同，假设被安装在图2所示的电子束描绘装置中。
本实施例是使用了多条接地引线的实施例。直流电源105通过开关104连接在埋设在电介质102中的吸附电极103上，与接地电位之间被赋予电位差V1。在本实施例中两条接地引线601及602被按压在晶片101的背面上。晶片电位修正用电源605、606分别通过电流计603、604连接在各条接地引线上。晶片电位修正用电源605及606将直流电位差V3、V4分别赋予接地电位和接地引线之间，电流计603及604测定从晶片101经由接地引线601或602流入接地电位的电流。
反馈电路607受描绘装置总体的控制电路213的控制，调整晶片电位修正用电源605，以便由电流计603测量的电流值为预先设定的值。同样反馈电路608受描绘装置总体的控制电路213的控制，调整晶片电位修正用电源606，以便由电流计604测量的电流值为预先设定的值。另外，虽然图中未示出，但实际上开关104及609的开闭动作也由控制电路213控制。
一旦从装置用户或描绘装置的控制程序输出开始描绘的指示，安装了本实施例的静电吸附装置的荷电粒子线应用装置便按照以下程序，进行接地引线601及602和晶片101之间的接触电阻的测定。
描绘装置总体的控制电路213将从晶片101经由接地引线602流入接地电位的电流I4变为0的电压赋予晶片电位修正用电源606的指示输出给反馈电路608。反馈电路608根据由电流计604测定的电流值14，计算加在晶片电位修正用电源605上的电压，调整晶片电位修正用电源606的电压V4。
这时，晶片电位为V4，另外流入晶片的电流全部经由接地引线601流入接地电位，所以根据由电流计603测量的电流I3和电位修正用电源605的电压V3，能如下求得接地引线601和晶片101之间的接触电阻R3。所求得的接触电阻R3被存储在描绘装置内的存储装置中。
R3＝(V4-V3)/I3按照以上的程序求得了接地引线601和晶片101之间的接触电阻R3后，开始描绘。另外，描绘时，决定晶片101的电位用的接地引线有一条就足够了，所以将开关609打开。也可以使接地引线602离开晶片101。在此情况下，需要驱动接地引线602用的驱动单元。
用与实施例2同样的方法进行晶片101的电位监视以及修正。即，用电流计603监视从晶片101经由接地引线601流入接地电位的电流I3，用晶片电位修正用电源605修正晶片101的电位。即，反馈电路607受描绘装置总体的控制电路213的控制，如下设定晶片电位修正用电源605的输出电压V3。
V3＝-I3×R3采用本实施例，通过描绘，进行晶片电位的修正，能获得与实施例2同样的效果。
本实施例与实施例2不同，吸附电极为单极的情况或是双极的情况都能实施。
另外，在本实施例中描绘时虽然只使用了两条接地引线中的一条，但在欲尽可能地降低晶片和接地引线之间的接触电阻的情况下，也可以使两条接地引线共同接触在晶片上后，并联地连接电流计603。另外，本实施例的静电吸附装置不仅能安装在图2所示的描绘装置中，而且能安装在测长SEM等其他荷电粒子线应用装置中。
用图7中的模式图说明本实施例的静电吸附装置。本实施例的静电吸附装置也与实施例1相同，假设安装在图2所示的电子束描绘装置中。
直流电源105通过开关104连接在埋设在电介质102中的吸附电极103上，与接地电位之间被赋予电位差V1。在本实施例中三条接地引线701、702及703被按压在晶片101的表面上。
一旦从装置用户或描绘装置的控制程序输出开始描绘的指示，安装了本实施例的静电吸附装置的荷电粒子线应用装置便按照以下程序，进行接地引线701、702及703和晶片101之间的接触电阻的测定。
首先，用万用表测定连接在接地引线701上的端子708和连接在接地引线702上的端子709之间的电阻R12。同样，用万用表测定连接在接地引线702上的端子709和连接在接地引线703上的端子710之间的电阻R23、以及连接在接地引线703上的端子710和连接在接地引线701上的端子708之间的电阻R31。
这时，假设接地引线701和晶片101之间的接触电阻为R1、接地引线702和晶片101之间的接触电阻为R2、接地引线703和晶片101之间的接触电阻为R3，下式成立。
R12＝R1+R2R23＝R2+R3R31＝R3+R1即，如果通过测定求得R12、R23、R31，就能从上式求得R1、R2、R3。
一般说来，如果接触晶片的接地引线为3条以上，则只要通过测定获得的参数的个数比作为未知数的各条接地引线和晶片之间的接触电阻数多，就能独立地求得各条接地引线和晶片之间的接触电阻。
按照以上的程序独立地求得了接地引线701、702、703和晶片101之间的接触电阻R1、R2、R3后，开始进行描绘。描绘时，决定晶片101的电位用的接地引线有一条就足够了，所以开关704受描绘装置总体的控制电路213的控制，从端子708至710中选择一个。在欲尽可能地降低晶片和接地引线之间的接触电阻的情况下，也可以选择两个以上，计算从晶片到开关704的合成电阻即可。
用与实施例2同样的方法进行描绘中的晶片101的电位监视以及修正。即，用电流计705监视从晶片101经由被选择的接地引线流入接地电位的电流I3，用晶片电位修正用电源706修正晶片101的电位。即，反馈电路707受描绘装置总体的控制电路213的控制，如下设定加在晶片电位修正用电源706上的电压V3。
V3＝-I3×R3采用本实施例，通过描绘，进行晶片电位的修正，能获得与实施例2同样的效果。
本实施例也与实施例3相同，吸附电极为单极的情况或是双极的情况都能实施。
另外，在本实施例中由于直接测定接地引线和晶片之间的接触电阻，所以与实施例2及3那样的间接的测定相比，往往能获得较高的精度。
另外，在实施例2至4中，虽然用电流计监视电子束的照射量，进行了晶片电位的修正，但即使根据应描绘的图形数据，逐次计算电子束的照射量，根据该数据，进行晶片电位的修正，也能获得同样的效果。
另外，本实施例的静电吸附装置不仅能安装在图2所示的描绘装置中，而且能安装在测长SEM等其他荷电粒子线应用装置中。
在实施例1至4中，虽然通过测量流过接地引线的电流值，算出了修正电压，但也可以用表面电位计直接测定晶片的表面电位，算出赋予修正电源的电压。可是，由于表面电位计响应慢，所以存在不能高速修正的问题。因此，在本实施例中，说明用表面电位计实现实用的静电吸附装置的方法。
用图8(a)中的模式图说明本实施例的静电吸附装置。本实施例的静电吸附装置也与实施例1相同，假设被安装在图2所示的电子束描绘装置中。直流电源105通过开关104连接在被埋设在电介质102中的吸附电极103上，与接地电位之间被赋予电位差V1。在本实施例中接地引线107被按压在晶片101的背面上。晶片电位修正用电源803连接在接地引线107上，与接地电位之间被赋予电位差V3。用表面电位计801监视晶片101的电位。反馈电路802调整晶片电位修正用电源803的输出，以便表面电位计801的测定值在允许范围内。804是调整晶片的电位响应速度用的可变电阻。
这里，用作为图8(a)的电等效电路的图8(b)说明可变电阻804的作用。C1是静电吸附装置的静电电容，R1是静电吸附装置的泄漏电阻，Re是接地引线107和晶片101之间的接触电阻。R3意味着可变电阻804的电阻。另外，Ib意味着电子束电流，Vw意味着晶片101的电位，GND意味着接地电位。
在这样的电路中，Ib、V1、V3的值变化了时，Vw的响应速度T用下式表示。
T＝R0×C1式中，R0是R1、Re、R3的合成电阻，能用下式定义。
1/R0＝1/R1+1/(Re+R3)这里，R1依赖于静电吸附装置的材质及形状，呈10的8次方Ω的数量级，C1为100nF的数量级。另一方面，Re是接地引线和晶片的接触电阻，是难以获得再现性的参数，呈10的4次方Ω的数量级。因此，在不设置可变电阻804的情况下，即R3＝0时，响应速度T为1msec的数量级。另一方面，表面电位计801的响应速度依赖于测定精度，呈100msec的数量级。即，在描绘过程中，电子束电流以MHz或更大的频率反复变化，晶片电位以1msec的数量级对其进行跟踪，与此不同，晶片的电位修正周期最快也为100msec，意味着在描绘过程中难以确保晶片的电位为所希望的值。
另一方面，对R3选择适当的电阻值，能调整Vw的响应速度T。即，对R3选择10的6次方Ω左右的电阻，Vw的响应速度T为100msec的数量级，与表面电位计801的响应速度相等。就是说，晶片的电位变化变得充分地慢，即使是表面电位计进行的测定也能跟踪。
另一方面，调整系统总体的时间常数的又一个参数是静电电容，所以例如，如图8(c)所示，将适当的可变电容805串联连接在静电吸附电源上即可。为了获得吸附电极和晶片之间的电位差，有必要将比吸附装置的内阻R1充分小的电阻806相对于可变电容805并联设置。
另外，在本实施例中，虽然利用表面电位计进行了晶片电位的测定，但如实施例1至3所示，在用电流计进行的晶片电位的测定中，也能采用同样的方法。因为电流计的响应速度为1μsec至100msec的数量级，有时比晶片电位的响应速度慢。在这样的情况下，与本实施例相同，通过对可变电阻804选择适当的电阻值，使晶片电位的响应速度和测定器的响应速度大致相等，描绘时能确保晶片的电位为所希望的值。
另外，在晶片电位的修正中虽然使用了晶片电位修正用电源803，但即使用例如双极型的静电吸附装置，用一个吸附用电源的电压进行调整，能获得同样的效果。另外，在本实施例中虽然用可变电阻进行了晶片电位的响应速度的调整，但由于多半情况下测定器的响应速度是一定的，所以用被固定为所希望的电阻值的电阻，也能获得同样的效果。
本方式与实施例1至4不同，用表面电位计直接测定晶片电位。因此，能与接地引线和晶片之间的接触电阻无关地实施本方式。接地引线的条数有一条就够了。另外，本实施例的静电吸附装置不仅能安装在图2所示的描绘装置中，而且能安装在测长SEM等其他荷电粒子线应用装置中。
在实施例2至5中，用电流计或表面电位计进行了晶片电位的监视。
与此不同，在本实施例中不进行电学性的测定，而是通过观测在晶片上形成的校正用标志，进行晶片电位的监视。
用图9(a)中的模式图说明本实施例的静电吸附装置。另外，在以下的说明中，作为安装本实施例的静电吸附装置的荷电粒子线应用装置，采用图2所示的电子束描绘装置。如果利用偏转器(图中未示出)在晶片101上扫描从热电子源发射后加速和会聚了的电子束901，则对应于在晶片上形成的校正用标志的电子反射率，发生反射电子902。反射电子检测器903检测和放大该反射电子，作为反射电子信号传输给计算机904。计算机904根据反射电子信号，计算校正用标志的反射电子像的位置。
如图4(a)所示，在晶片不能确保接地电位的情况下，由于晶片和板的电位差的作用，本来应平行于晶片表面的等位线畸变，由此，电场矢量具有垂直于电子束运行方向的分量。因此电子束的轨道弯曲，偏离了理想的轨道。在这样的状态下，如果在晶片上形成的校正用标志上进行扫描，则能观测到反射电子像与本来的位置偏离。如图4(b)所示，其偏移量依赖于电子束的照射位置。
在本实施例中，根据在晶片中心部形成的校正用标志(以下称标志A)、在晶片端部上形成的校正用标志(以下称标志B)的反射电子像的位置，进行晶片电位的修正。标志A和标志B的距离L1有必要预先进行精确的测定。
图10(a)中示出了晶片电位修正时描绘装置进行工作的流程图。该工作的顺序如下。
(1)将电压加在静电吸附装置的吸附电源105上。
(2)设定晶片电位修正用电源905的电压。
(3)移动载物台211，使电子束照射标志A。
(4)取得标志A的反射电子像，求得这时对应于电子束中心的标志的相对位置(X1)。将该值存储在控制电路213内的存储器中。
(5)移动载物台211，使电子束照射标志B。将这时的载物台的移动量作为L2，将该值存储在控制电路213内的存储器中。
(6)取得标志B的反射电子像，求得这时对应于电子束中心的标志B的相对位置(X2)。将该值存储在控制电路213内的存储器中。
(7)根据L3＝L2+(X2-X1)，计算用电子束测量的标志A和标志B的距离L3。
(8)计算L3和L1的差(dL)。
(9)判断dL是否超过了允许值。
(10)如果小于等于允许值，便开始描绘。
(11)在大于允许值的情况下，改变晶片电位修正用电源905的设定值。
通过用以上的方法，调整晶片电位修正用电源905的电压，修正晶片电位，以便在本来应有的位置能看到反射电子像。另外，上述(1)～(11)的步骤全部由控制电路213来执行。
本实施例与实施例1～5不同，不需要电流计或表面电位计等测定晶片表面电位用的特别的测量器。校正用标志或电子束检测器迄今被用于电子束描绘装置中。因此，不用对现有的电子束描绘装置的结构进行很大的变动，就能实施本方式。
另外，在本实施例中，虽然直到在本来应有的位置能看到反射电子像为止，改变晶片电位修正用电源905的电压值，但如图4(b)所示，如果预先求出位置偏移量和晶片电位的关系，设定适当的晶片电位修正用电源的电压，能减少重复的次数。
另外，不使用在晶片上形成的校正用标志，如图9(b)所示，将基准标志906设置在板上的晶片附近，观察该标志，也能获得同样的效果。在此情况下，在基准标志906的反射电子取得过程中不需要吸附晶片，所以按照以下(1)～(9)的顺序，就能进行晶片电位的修正。图10(b)是表示该顺序的流程图。
(1)设定晶片电位修正用电源905的电压。
(2)对吸附电源设定充分小的电压。
(3)取得基准标志的反射电子像，求得这时对应于电子束中心的基准标志的相对位置(X1)。将该值存储在控制电路213内的存储器中。
(4)对吸附电源设定描绘时必要的电压。
(5)取得基准标志的反射电子像，求得这时对应于电子束中心的基准标志的相对位置(X2)。将该值存储在控制电路213内的存储器中。
(6)计算X1和X2的差(dX)。
(7)判断dX是否超过了允许值。
(8)如果小于等于允许值，便开始描绘。
(9)在大于允许值的情况下，改变晶片电位修正用电源905的设定值。
由于在描绘过程中能实施该方法，所以在描绘过程中会使电子束电流发生较大的变化等，在晶片电位变化的可能性大的情况下，能再次调整晶片电位修正用电源905。另外，本实施例的静电吸附装置不仅能安装在图2所示的描绘装置中，而且能安装在测长SEM等其他荷电粒子线应用装置中。
在本实施例中进行了对测长SEM的应用。将图5(a)所示的静电吸盘设置在测长SEM内。在测长SEM中，如果电子束的电流为10pA左右，就会比描绘装置低。因此，即使接地引线107的接触电阻较大，对测定的影响也很小，但如果静电吸盘对接地引线的泄漏电流大，就不可能有该优点。在本实施例中使用连接在双极型的静电吸盘501、502和接地引线107上的电流计506。通过调整吸盘电压503、504，使电流小于等于已决定的值，能谋求降低流到接地引线的泄漏电流。由此能缓和接地引线对接触电阻的依赖性，其结果能降低接地引线按压在晶片101上的压力。它能抑制灰尘的发生等副作用，所以成为很大的优点。
本电流计506具有足够的精度，利用本静电吸盘，使得流到接地引线的泄漏电流变为小于等于吸盘的吸附电流10μA的1/1000000即10pA。表面电位也变为0.1V以下，能使由晶片产生的测定偏差为1nm以下。
另外，如果采用本实施例，则不仅能将晶片的电位控制成接地电位，而且能控制成任意的电位。在使用电位对比的检查装置等中，通过使晶片带上所希望的电位，能进行高速且高精度的检查。
权利要求
1.一种荷电粒子线应用装置，其特征在于具有保持试样的试样载物台、对该试样载物台上的试样照射荷电粒子线的单元、以及保持在上述试样载物台上的静电吸附装置；该静电吸附装置备有具有放置试样的放置面的电介质、设置在该电介质内部的电极、使上述试样达到接地电位用的接触端子、导电性地连接在上述电极上的可变直流电源及直流电源、控制赋予该可变直流电源的电压用的控制单元、以及配置在上述接触端子和接地电位之间的电流测量单元；上述控制单元根据该电流测定单元的测定结果，计算赋予上述可变直流电源的电压。
2.根据权利要求1所述的荷电粒子线应用装置，其特征在于备有多个上述电极，上述可变直流电源及直流电源连接在该多个电极中的某一者上，上述多个电极、可变直流电源及直流电源构成闭合电路。
3.根据权利要求1所述的荷电粒子线应用装置，其特征在于备有多个上述电极，上述可变直流电源及直流电源连接在该多个电极和接地电位之间，作为上述控制单元，备有配置在电流测量单元和上述可变直流电源之间的反馈电路。
4.根据权利要求1所述的荷电粒子线应用装置，其特征在于备有多个上述电极，备有对应于该多个电极个数的多个直流电源，上述可变直流电源配置在上述电流测量单元和接地电位之间、乃至上述接触端子和上述电流测量单元之间。
5.根据权利要求1所述的荷电粒子线应用装置，其特征在于备有多个上述接触端子，上述直流电源配置在上述电极和接地电位之间，上述可变直流电源配置在上述电流测量单元和接地电位之间、乃至上述接触端子和上述电流测量单元之间。
6.根据权利要求5所述的荷电粒子线应用装置，其特征在于备有多个上述电极及电流测量单元。
7.根据权利要求4所述的荷电粒子线应用装置，其特征在于备有3个或更多个上述接触端子。
8.一种荷电粒子线应用装置，其特征在于具有保持试样的试样载物台、对该试样载物台上的试样照射荷电粒子线的单元、以及保持在上述试样载物台上的静电吸附装置；该静电吸附电极备有具有放置试样的放置面的电介质、设置在该电介质内部的电极、使上述试样达到接地电位用的接触端子、导电性地连接在上述电极上的可变直流电源及直流电源、控制赋予该可变直流电源的电压用的控制单元、测量上述试样的电位用的电位测量单元、以及调整试样电位的响应速度的调整单元；上述控制单元根据该电流测定单元的测定结果，计算赋予上述可变直流电源的电压。
9.根据权利要求8所述的荷电粒子线应用装置，其特征在于上述调整单元是设置在上述接触端子和接地电位的路径上的电阻。
10.根据权利要求9所述的荷电粒子线应用装置，其特征在于上述调整单元是设置在上述电极和接地电位之间的RC电路。
11.根据权利要求10所述的荷电粒子线应用装置，其特征在于上述RC电路的电阻及电容器与上述可变直流电源和电极并联配置。
12.一种荷电粒子线应用装置，备有荷电粒子枪；将从上述荷电粒子枪发射的荷电粒子会聚在试样上的透镜；在试样处理过程中能移动的载物台；以及在上述载物台上的静电吸附装置，该静电吸附装置具有接触放置在由电介质构成的保持部件上的试样的接触电极、以及将上述电介质夹在中间，与上述接地电极对置的吸附电极，在上述接地电极和上述吸附电极之间发生静电力，利用该静电力将上述试样吸附在上述保持部件上，该荷电粒子线应用装置的特征在于备有与上述试样相邻的基准标志；检测对应于上述试样或上述基准标志的荷电粒子线的照射位置的相对位置的单元；以及在上述接地电极和接地电位之间，调整上述试样的电位用的直流电源。
全文摘要
提供一种荷电粒子线应用装置。描绘时动态地检测晶片的电位，通过修正该电位，谋求提高在晶片上描绘的电路图形的位置精度。测定了晶片(101，试样)和接地引线(107，接触端子)形成的接触电阻后，测定从晶片(101，试样)经由接地引线(107，接触端子)流到接地电位的电流，根据测定结果将电位差赋予晶片(101，试样)和接地电位之间。
文档编号H01J37/00GK1747131SQ20051009885
公开日2006年3月15日 申请日期2005年9月9日 优先权日2004年9月10日
发明者谷本明佳, 早田康成, 菅谷昌和, 远山博, 堤刚志, 染田恭宏 申请人:株式会社日立高新技术, 佳能株式会社