JPS5929435A - 試料支持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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１￥に関する。

たとえば半２ｎ１体製造装置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−ハが打
込み室に用意され、これらを予め定められた位ｌｉｄ、
　Ｋ順次移動させながらイオン打込みが行われる。」ｊ
込み室け１８３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千１々
として用いることはできない。このため、杓込み室内に
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、とのねじ止めの場合ｔよ、サイズが
異なる試料の固定が容易でないこと、試別が破損し易い
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、それによって生じる
静電吸引力によって前者を後者に吸着して支持する試み
がなされている。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カニＩＫ９／ａｎ２
）を得るためには、試料吸着部は厚さが数μｍで、絶縁
破壊可、圧が１０’Ｖ／ｃｍ程度以上の絶縁体でｔｌｉ
成される必要がある。

試別吸着部を構成する絶縁体としてはマイカ（ｍａ　Ｉ
　ｃ　ａ　）やＳｉｎ、などが利用可能であるが、数／
Ｉ　ＩＩ＋程度の一定厚さのマイカやｓｈｏ、膜を得る
ことは実際上非常に困駿である。この問題を解決するた
めには膜を厚くすればよいが、そのようにすれは印加７
１７．川を高めなければならないという問題が生じる。

したがって、本発明の目的シま所定の静′１（１吸引力
を１（）るに当って、試料吸着部が絶縁体で作られる場
合に比べて試第１吸着部を叩くし、印力１ビｄＬ川を低
くすることができる試料支持装置ｉ１を提供することに
ある。

本発明によれば、それぞれ試別の一方の而と接触すべき
半４１１工性誘電体製の第１および第２の試料吸着部を
有し、これらの試ＩＩ　ＩＪｌ＆、肩部間に１１１．圧
が印加され、それによって試お）と第１および第２の試
料ＩＲｋ着部との間に生じる静電吸引力により試別が第
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、試別支持基体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
３１〕が取イτｊけられかつ半導電性誘電体で作られた
試料吸着部４ａお」：び４ｂが固定されている。

試別吸着部４ａおよび４ｂの上面には試別５が載置され
ている。この状態で試料吸着Ｒ１ｉ　４　Ｆｌおよび４
シ間に１１を源６からある電圧が印加されると、試料５
を介し７°Ｃ試料吸着部４ａおよび４ｂの一方から他方
に向う誘電１束７が生じる。これによって、試別吸着部
４ａおよび４ｂの下面にｅ」電極３ａおよび３ｂにおけ
るのと反対も１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、試別吸着部４ａおよ
び４ｂとの接触面γ９１１には試料吸着部４ａおよび４
ｂの上面におけるのと反対符号の１１宅荷がそれぞれ形
成される。したがって、試別５と試別吸着部４ａおよび
４１〕との間にｔま静電吸引力が生じ、これによって前
者が後者によって吸着きれ、支持される。

試料５と試別吸着部４ａおよび４１〕との間の接触抵抗
を１し６、その接触容量をＣＩ　、試料１吸着部４ａお
よび４ｂの抵抗を１ｈ１並びに試料吸着部４ａおよび４
シ間に印加される電圧１’、ＣＶ。とすると、第１図の
等価回路は第２図のように表わ宴れる。第２図から、接
触抵抗１シ、の両端電圧Ｖ、ｔＪＶ　−＝　Ｒ−Ｖ、ｎ
　／　（１１，ｂ−ｔ−ＩＬ。）　＝＝Ｖ０／（（Ｔｕ
ｂ　／Ｉｔ、）＋１〕で力えられる。

また、試別５と試別吸着部４ａおよび４ｂとの間の平均
間隙をｄとすると、試オ・［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、Ｖ　
ｓ　”　　に比例する。

ＩＬ　ｂおよびＲ、をそれぞれ体積固有抵抗（Ω・Ｃｎ
ｌ　）で表わすと、ＹＮＪ６１１′Ｊ：はぼ数Ω’　ｏ
ｎである。したがって試別吸着部４ａおよび４ｂが絶縁
体で作られる場合Ｑま、ＴＬｂは１０１ｔΩ・ＣＩ＋＋
程度であるから、ｎ　ｂ　”）ｐ　Ｒ−となッテ、Ｖ、
”：０（Ｖ）、！：なり、静電吸引力はほとんど発生し
安い。との静１σ５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Ｙ（りくしてＩ
Ｌ　ｂを小さくすることによシｖ、金高くする心間があ
る。しかし、試料吸着部４ａおよび４ｂの厚さを１μＩ
１１にしたとし−Ｃも、ＩＬｂは約１０８Ω・ＣＴｎと
比較的太きい。

一方、半へ１不［１尤１牛誘屯体の体積固〕０抵抗＆；
ｔ　１０　’〜１０’　Ω・ｃｌｌＩｔ呈度であるから
、試別吸着部４ａおよび４１〕が半・ｊ’ｈ　ＦＩＬ　
Ｋｌ・１；君市体で作られる場合Ｃ１０ソ（７）Ｊ！ｊ
２サカ１　ｔｒ　ｍ　テＥｙ　Ｚ）（！：き、ＩＬ　ｈ
　＆よ１０２〜１０４Ω・Ｏｎとなる。これｔよ、試料
吸着部４ａおよび４１〕が半’ｊｌＸ　Ｉｌｊ性ｔｆ、
９Ｔｌｃ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イｎ　Ｚ）に肖って試料吸
メ′イ部４ａおよび４ｂをＪツくすることができ、かつ
印力旧ｆｆ、圧を１氏くし得ること２意味する。

試別吸着部４ａお上び４ｂが半導電性誘電体で作られる
場合Ｃま、絶縁体で作られる場合とちがって、試別吸着
部４８および４ｂが′重圧印加によって分極しても、’
に圧印加を止めることによって分極にもとづ＜　′ｉｌ
ｊ’、イ：！ｆが直ちに消失し、そのためごみの付ノ＋
ｆの問題が生じない。

試料吸７Ｉｑ部４ａおよび４１）が半導′電性誘電体製
である。喝４Ｎよ、絶縁体で作られる場合に比べて試別
吸ｙ６ｆ部４ａおよび４ｂを厚くすることができるから
、試別吸着部４ａおよび４１〕定絶縁体で作る１ノ９合
にそれ５Ｃ薄くする必要があることに起因しで生じる恐
れのある試料吸着部４ｎおよび４１〕の絶縁破壊の１８
題が解決される。

試料吸着部４ａおよび４１）と試別５との間に７１丁。

圧を印加しても試第１５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４ａおよび４
１〕との間の電気的導通手段が必要であるが故に試料の
汚染やイ１１り損の問題が生じ、また取１ルいの不便さ
も免れ得ない。

これに対して、第１図に示されるように、試Ｈ５の一方
の面、すなわち下面がそれぞれ接触すべき試別吸着部４
ａおよび４ｂ間に１１丁、圧を印加するようにすれば、
試別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ｔよ一挙に解される。

第１図でり試別吸着部４１′Ｉ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？Ｔｔ体金介して
つながっていてもよい。

試料吸着部４ａおよび４ｂを（直成する半導１１モ性Ｉ
′ｌＵｔ体としてはセルロース・カーボンやグラファイ
トなどを用いることができ、また印加電圧は必ずしも直
流である必要シュなく、交流であってもよい。

第３図〜第５図は本発明の一実施例の試別支持装置を採
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１ｏを形成する打込み室基体ｌ
ｉｔよ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１ｏ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とをもっている。

打込み室１０を形成しかつ打込み室基体１１に耐ｎ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１５が１１ノリつけられている
。

試料支持基体としての回転板１６は打込み室１０内に配
置され、かつ移動体１５を耐真空的に５″１通する回転
中空軸１７をもっている。回転板ｉｌｌ中空状に形成さ
れ、その中空状部には円形の仕切り板１Ｂ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’Ｉ’ｌｌ＋　１９が取りつけら
ルＣいる。

固定冷ノζ１１ヘッド２０は冷媒人口２１および冷媒Ｉ
ＪＪ　ＩＬＩ　２２をもっていて、固定中空軸１９シ」
ｉ′ｉ；媒人口２１と連通するように固定冷却ヘッド２
０に固るように固定冷却ヘッド２０に＋ｉｉｔ　Ｒ空的
に回転可能広部は−う・に係合されている。

回転板１６はその同−内置」二に等間隔に配信された８
個のに別吸着支持部をもっており、これらには試Ａ、・
１すなわちイオン打込み用ウェー＼シバ２３がそれぞれ
吸着、支持される。

８個の試イ；・１吸着支持部の各々ｔｉ底而面それぞれ
？Ｉｔ４仇２４　ａおよび２４１）　ｉ；（もつ、半導
電１生誘覗（本、たトエばセルロース・カーボン−やグ
ラファイトなどで作られた試料吸着部’ｌ　５　ａおよ
び２５ｂを備え、これらは電気絶縁性接着剤２Ｇによっ
て回転板１６に固定されＣいる。

８個の試料吸着支持部の試別吸着部２５ａおよび２５ｂ
間には、第６図に示されるように、ミノ２７からＷＩＴ
、（１供２４　ａおよび２４１）を介してそれぞれ電圧
が印加されるようになっており、そしてこのＷＩＴ、圧
印ＩＪ１１−スイッチ２８により各試料吸着支持部ブσ
に独立して行われ得るようになっている。

動作を説明するに、打込み室蓋１４を打込み室基体１１
から取りけずして、試料２３を試料吸着支持部にそれぞ
れ載置し、この状態でスイッチ２８を閉じると、試料２
３は第１図および第２図を８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に面１ｆｉ
Ｉ空的に取りつけられ、そして打込み室１ｏは所定のｐ
−空度（（なるように排気口１３全通して真空ポンプ（
１図示せず）Ｋより排気される。

この状態で回転中空＋１＋ｌｌ＋１７、したがって回転
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、したがって１回転板１６をイ
オンビームの走査方向に対して１げ角な方向に予め定め
られたスピードで移動さぜると、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、冷却ヘッド２０の冷媒人口２１からｔよ冷媒であ
る冷却水が導入され、この冷却水ｄ細い矢印で示される
経路を通って冷媒出口２２から排１１１される。したが
って、試料２３は冷却水によって冷却されるので、イメ
／打込みによる試別２３の過度の温度上列が防止される
。

イオン打込み後試料２８を取りはずしたいときは、すＪ
込み室蓋１４を取りはずし、スイッチ２Ｂを開けばよい
。この場合、８個のスイッチのうりの選択されたものだ
けを開けば、それによつ−Ｃ’ｉｌｉ。

圧印加が止められた試料吸着支持部の試料のみを取りけ
ずし、残りの試別を吸着、支持された洩１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’ｌ
’ｌｌ＋　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
の図示は省略されである。

ｐｔ！７７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４（にｔま同じ省１号が付ぜられて
いる。

第７図の実施例の第５図のそれに対する相違点ｄ１試別
吸着部２５　ａおよび２５１〕の試料２３側表面にアル
ミニウムなどの導電性膜２９１’ｌ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
２７ａおよび２７！〕はこれらが形成されている側の試
料吸着部２５ａおよび２５１）の表面と反対の極性にな
るから、試料２３の４電性膜側表面ｔ」第５図における
試料２３の試別吸着部側表面に対して反対の極性となる
。しかし、試別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２１よ２７’ｉ’　ＩｉＬ性膜
２９ａおよび２９ｂによって吸着、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っ
て容易に形成−ｔ゛ることかでき、かつ凹凸のない平滑
な表面を容易に得ることができる。したがって、試別２
３と４１１（性膜２９ａおよび２９ｂとの間の平均間隙
の減少にもとづく静電吸引力のへ１大が期待され得る。

加うるに、導電ゼロ１へ２９＋１および２９ｂけ半導屯
性誘１１を体に比べて−１）ノル伝導性が１好であるか
ら、試料２３の放熱効弔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−Ｃいるが、これらは同
じ半導電性誘電体を介してつながっていてもよい。寸た
、試料吸着支持部の数０８個に限られるものでυまなく
、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別支持装置の
もう一つの実施例を示す。

それぞれ底面に電枦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。１，７７、極３０には
その極性がダ互に反対になるように電ぷ３４から電圧が
印加される。これによって、互いに隣合う扇形試別吸着
部間に（，１試月３５を通しての銹電束がそれぞれ生じ
るから、試科３５　ｔ；Ｉ：　’！’ｙ　１図および第
２図を参照して説明されたのと同じＦ＋ｊ　３！＋＋で
扇形試料吸着部３１によって吸ン「、支持される。

この実Ａイｔ＞例Ｕ」走査形市：子顕微鏡のように試料
を、＾、空中に配ｌｉｆ、　してぞの試料の観察や分析
全行なうす４合のｎ・（別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￥／ｒＩ電吸引力を得るに当って、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１）
Ｌ圧を低くすることができ、かつ試料の試料吸着部に対
する低圧印加の必要がない。

【図面の簡単な説明】

第１図Ｃま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Ｃユ第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ｔユ本発明にもとづく試料支持装置１（Ｃの
もう一つの実施例ｔＤ　−’Ｆ　１ｆｆｉ図、第９　図
ｔ；Ｉ８ｒ＞　８図（７）ＩＸ　　ＩＸ’？ｊに１１１
う断面図である。、１．１（ｉ、：１３・・・試料支持基体、３，２４，
３ｔｌ・・・電極、４，２５．３１・・・試料吸着部、
５，２３゜３５・・・試料、６，２７．３４・・・電源
、２８・・・スイッチ。代理人　ブＰ理士　高僑明夫゛、；。’＝、＝ｔ−薯ｇ（Ｅｌ茗ｑ（ａ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】１、それぞれ試ｔ１の一方の而と接触すべき半？１％電
   性誘電体少すの？１〜１卦よび第２゛の試１８１吸着部
   を有し、これらの試料吸着部間にｔｌ’、圧を印加し、
   それによっ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′「げ、吸引力により前記試料が前
   記第１および第２の試ネー罰”を着ｒｓ＋ｓ　ｖｃ吸着
   されること全特徴とする試料支持装置１グ、。２、それぞれ試料の一方の而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の試お１吸
   着）“７ｂを有し、これらの試料吸着部間に７１’ｉ、
   圧を印加し、それによっ−〔前記試料と前記導電性膜と
   の間に生じるｉ’ｒ電吸電力引力り前記試料が前記導電
   性膜に吸着さノシることを！１イ徴とする試料支持装置
   。３、それぞれ試享１の一方の面と接融すべき半導電性誘
   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
   ８、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′Ａ”ｌ吸着部間に前記各試料吸着
   支持部毎に独立にＴｌｊ、圧を印加し、それによって前
   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Ｉｌ！？−電ｉｃ吸引力により前記試料が前記第１お
   よび第２の試オ′・Ｆ吸着部に吸着されることを’ｉ！
   １Ｉｒｉ″にとする試Ｊ’ｌ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ｊ１１
   Ｗが形成される半導電性誘’Ｗｌ（体製の第１および第
   ２の試料吸着部？それぞれ有する複数個の試オ・１．１
   １７゜着支持部を試（′１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ｉＣ８試料吸着支持部毎に
   独立にＴｌｉ圧を印加し、それによって前記試料と前記
   導電性膜との間に生じる静電吸引力により前記試料がｉ
   ｉＩ記２！を電性膜に吸着されることを特徴とする試料
   支持装ｊ４゜