專利名稱：荷電粒子線應用裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體工藝中用的半導體制造裝置及半導體檢查裝置，特別是涉及高速且高精度的荷電粒子線應用裝置。
背景技術：
作為在半導體襯底上形成LSI圖形的主要工序之一，能舉出通過將電子束照射在涂敷了感光性材料的晶片上，形成電路圖形的電子束描繪。在該電子束描繪裝置中，為了在真空中進行晶片的保持和矯正，而使用靜電吸附裝置。
圖1中示出了現(xiàn)有的電子束描繪裝置中用的典型的靜電吸附電極的剖面圖。101是作為試樣的半導體晶片(以下稱晶片)，102是以氧化鋁為主要材料的電介質(zhì)，103是埋設在電介質(zhì)102中的吸附電極。吸附電極103通過開關104，與直流電源105的(+)側(cè)連接。晶片101利用壓緊用具106抑制其表面上浮。另一方面，具有銳利的針狀接觸端子(以下稱接地引線)107頂在背面上，晶片通過它連接在接地電位上?；?08也連接在接地電位上。
即，將晶片101、吸附電極103作為一對電極，將靜電吸附用的直流電壓加在該一對電極之間的電介質(zhì)102上，通過電介質(zhì)中發(fā)生由電介質(zhì)極化產(chǎn)生的電荷，確保靜電吸附力。該靜電吸附裝置除了保持試樣不偏離規(guī)定的位置的功能以外，還具有將經(jīng)過成膜等工藝而呈沿數(shù)十mm的凸?；虬济男螤畹木穆N曲矯正為平坦的吸附面的功能。
另外，在圖1中雖然接地引線接觸晶片的背面，但從表面接觸的情況下，也具有同樣的功能。另外吸附電極雖然連接在電源的(+)側(cè)，但即使是負側(cè)，吸附功能也一樣。
這里，晶片101利用接地引線107連接在接地電位上。可是，嚴格地說，由于流入晶片的電流流過在晶片101和接地引線107的接觸部上形成的接觸電阻，所以在晶片101和接地電位之間產(chǎn)生電位差。所謂流過晶片的電流，是從吸附電極103經(jīng)由電介質(zhì)102流過晶片101的泄漏電流、以及描繪用的電子束電流。例如，假設流過晶片101的電流為50mA，接地引線107和晶片101中間的接觸電阻為200kW，則晶片101具有1V電位。
這樣在晶片101不保持接地電位的情況下，作為荷電粒子的電子的軌道混亂，描繪精度下降。在M.Miyazaki，J.Phys.ESci.Instrum.14，194(1981)中，公開了照射的電子的偏轉(zhuǎn)量隨著晶片電位的變化而變化，所以發(fā)生描繪圖形的位置偏移。另外，在晶片101不保持接地電位的情況下，與保持接地電位的基極板108之間產(chǎn)生電位差，所以在晶片端部附近，發(fā)生使照射晶片的電子束的軌道畸變的電場。由此，可以說在電子束描繪裝置中為了獲得較高的描繪精度，在靜電吸附裝置中有必要使晶片101保持在接地電位。
在日本專利申請?zhí)亻_2001-257158號公報中的圖4中，公開了一種將靜電吸附裝置的吸附電極分割成兩個，將直流電源連接在每一個上，而且將電流計串聯(lián)連接在該直流電源和接地電位之間的結(jié)構(gòu)的靜電吸附裝置。直流電源中有一個是可變直流電源。將電壓加在分割了的吸附電極上，調(diào)節(jié)可變直流電源的施加電壓，使兩個電流計的指示值相等，兩個電極構(gòu)成閉合電路。其目的在于減少兩個吸附電極和試樣之間發(fā)生的泄漏電流經(jīng)由接地引線流向接地電位的電流量。
另一方面，在特開平11-111599號公報中的圖1及圖3中，公開了一種用表面電位計測定晶片表面的電位，決定加在接地引線或吸收電極上的修正用電壓的值的發(fā)明。在該方法中，由于直接測定晶片的電位，所以在原理上能檢測不僅由電介質(zhì)內(nèi)部的泄漏電流、而且由電子束電流產(chǎn)生的晶片的電位。
另外，在特開平11-111599的圖2中，公開了測定流過吸附電極的電流值，根據(jù)該測定值決定加在接地引線上的修正電壓的值的發(fā)明。另外，在特開平11-111599的圖4中，公開了將兩條接地引線配置在晶片上，測定一條接地引線和接地電位之間的電位差，根據(jù)測定結(jié)果，決定加在另一條接地引線上的修正電壓的值的技術。如果采用特開平11-111599號公報中記載的發(fā)明，則在原理上能降低晶片電位。
特開2001-257158號公報[專利文獻2]特開平11-111599號公報[專利文獻1]J.Phys.ESci.Instrum.14，194(1981)在特開2001-257158號公報及特開平11-111599號公報的圖2中記載的發(fā)明中，在直流電源和吸附電極、乃至直流電源和接地電位之間設有電流計。即，測定從晶片經(jīng)由電介質(zhì)流到吸附電極中的電流值。另一方面，晶片和吸附電極之間的電阻能由電介質(zhì)保持高電阻，與此不同，晶片和接地引線之間的接觸電阻小得多，照射在晶片上的荷電粒子束中的大部分流到接地引線中。在上述的發(fā)明中，由于不測定從該晶片流到接地引線中的電流，所以即使根據(jù)測定的電流值計算修正電壓，也不能獲得準確的值。
另一方面，如特開平11-111599號公報中的圖1、3所示，如果用表面電位計進行測量，則能直接測定晶片的表面電位?？墒牵呔鹊谋砻骐娢挥嬇c電子束電流的描繪中的變化相比，響應慢，所以難以高速地計算修正電壓。即，在描繪中動態(tài)地修正晶片電位的高速修正，不能靠表面電位計來實現(xiàn)。
如特開平11-111599號公報中的圖4所示，即使將與晶片接觸的兩條接地引線中的一條用于電位測定，將修正用的電源連接在另一條上，雖然在原理上能修正晶片的表面電位，但該方法以兩條接地引線的電阻都低為前提，另一方面，接地引線和晶片之間的接觸電阻機械誤差極大，再現(xiàn)性也不能保證，所以也難以用該方法經(jīng)常準確地修正晶片的電位。
近年來，由于伴隨晶片的大面積化，泄漏電流也增大，為了提高生產(chǎn)能力，電子束電流增加等原因，晶片帶電的可能性增大了。另一方面，為了提高精度，進一步要求降低晶片電位。
本發(fā)明的目的在于實現(xiàn)一種與以往相比能降低晶片的電位的靜電吸附裝置、安裝了該靜電吸附裝置的荷電粒子線應用裝置。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述課題，本發(fā)明的靜電吸附裝置的特征在于，備有吸附用電極；將直流電壓加在該吸附用電極上的電源；接觸試樣的接觸端子；在該接觸端子和接地電位之間，測定從試樣經(jīng)由接觸端子流過接地電位的電流的單元；以及將修正用電壓加在上述吸附電極乃至接觸端子上的晶片電位修正用電源。吸附電極的形狀不管是單極型還是雙極型，備有測定經(jīng)由接觸端子流入接地電位的電流的單元即可。由此，與以往相比能更準確地測定由電子束電流及泄漏電流雙方引起而發(fā)生的來自晶片的電流值。因此，與以往相比能更準確地算出修正用電壓的值。
晶片電位修正用電源在單極型的情況下連接在接地引線上。在雙極型的情況下，可以連接在接地引線或雙極型一方的吸附電極兩者中的任一者上。
在荷電粒子應用裝置的靜電吸附裝置中，在試樣處理中，通過修正試樣的電位，也能提高荷電粒子線的照射位置精度。


圖1是現(xiàn)有的靜電吸附裝置的模式圖。
圖2是電子束描繪裝置的總體結(jié)構(gòu)圖。
圖3是說明本發(fā)明的實施例1用的靜電吸附裝置的模式圖。
圖4(a)是表示具有1V電位的晶片端部附近的電位分布圖，(b)是表示晶片的電位為1V時晶片端部的電子束位置偏移的圖。
圖5(a)是說明本發(fā)明的實施例2用的靜電吸附裝置的模式圖，(b)是說明本發(fā)明的實施例2用的時序圖。
圖6是說明本發(fā)明的實施例3用的靜電吸附裝置的模式圖。
圖7是說明本發(fā)明的實施例4用的靜電吸附裝置的模式圖。
圖8(a)是說明本發(fā)明的實施例5用的靜電吸附裝置的模式圖，(b)是等效電路圖，(c)是說明本發(fā)明的實施例5用的靜電吸附裝置的模式圖。
圖9(a)是說明本發(fā)明的實施例6用的靜電吸附裝置的模式圖，(b)是說明本發(fā)明的實施例6用的靜電吸附裝置的模式圖。
圖10(a)是說明本發(fā)明的實施例6用的流程圖，(b)是說明本發(fā)明的實施例6用的流程圖。
(附圖標記)101晶片 102電介質(zhì) 103吸附電極 104開關105直流電源 106壓緊用具 107接地引線108基極板201熱電子槍 202陽極電極 203第一掩模204成形透鏡 205成形用偏轉(zhuǎn)器 206第二掩模207縮小透鏡 208物鏡 209偏轉(zhuǎn)器 210晶片211板 212載物臺 213控制電路301吸附電極 302吸附電極 303吸附用電源304吸附用電源 305電流計 306反饋電路503吸附用電源 504吸附用電源 505電流計506晶片電位修正用電源 507反饋電路601接地引線 602接地引線 603電流計604電流計 605晶片電位修正用電源606晶片電位修正用電源 607反饋電路608反饋電路 609開關701接地引線 702接地引線 703接地引線704開關 705電流計 706晶片電位修正用電源707反饋電路801表面電位計 802反饋電路803晶片電位修正用電源 804可變電阻805可變電容 806電阻
901電子束 902反射電子 903反射電子檢測器904計算機 905晶片電位修正用電源906基準標志具體實施方式
下面將根據(jù)

本發(fā)明的實施方式。
圖2中示出了電子束晶片描繪裝置的總體結(jié)構(gòu)的模式圖。從熱電子源201發(fā)射的電子束朝向陽極電極202加速后，直接照射第一掩模203。在第一掩模上設有單一的矩形開口，利用所照射的電子束獲得開口像。由成形透鏡204在第二掩模206上形成第一掩模的開口像。在第二掩模上設有進行可變成形照射法用的矩形開口、以及進行一并圖形照射法用的成形開口。由電子束成形用偏轉(zhuǎn)器205控制第二掩模上的成像位置，由此決定電子束的形狀及面積。通過了第二掩模的開口的電子束由縮小透鏡207和物鏡208，投射到作為試樣的晶片210上。在物鏡內(nèi)設有偏轉(zhuǎn)器209，由該偏轉(zhuǎn)器決定試樣上的電子束的成像位置。
本實施例的作為描繪對象的晶片210，中間隔著板211，被設置在載物臺212上。板211兼作靜電吸附裝置用，利用靜電力將晶片210固定在板211上。由于再將板211固定在載物臺212上，所以在描繪過程中晶片210能與載物臺212一同高精度且高速地移動。根據(jù)應描繪的電路圖形，由控制電路213控制以成形透鏡204和電子束成形用偏轉(zhuǎn)器205為主的全部電子元件、檢測器(圖中未示出)、以及載物臺212。圖中雖然未示出，但在控制電路213中備有監(jiān)視畫面等顯示單元和鍵盤等輸入單元，裝置用戶能通過輸入單元，將描繪裝置的控制所必要的各種信息輸入給裝置。
其次，用圖3所示的模式圖說明本實施例的靜電吸附裝置。本實施例的靜電吸附裝置是吸附電極被分割成兩個的所謂的雙極型。電介質(zhì)102配置在靜電吸附裝置的框體內(nèi)部，電介質(zhì)102的表面成為晶片的放置面。在框體的外緣部上設有貫通孔，配置使晶片接地用的接地引線107。直流電源303及304通過開關104導電性地連接在被埋設在電介質(zhì)102中的吸附電極301及302上，與接地電位之間被分別賦予電位差V1及V2。直流電源304是可變式直流電源。另外，在圖3中，直流電源303雖然作為可變式直流電源表示，但也可以是固定式的直流電源。
如果不考慮電子束電流，只考慮泄漏電流，那么從兩個吸附電極301及302流過晶片101的電流之和從晶片101經(jīng)由接地引線107，流到接地電位。這時，在晶片101和接地引線107之間形成接觸電阻，所以晶片101相對于接地電位具有電位差。
圖4(a)是表示晶片101相對于接地電位具有電位差時晶片端部附近的電場分布圖。由于晶片和板的電位差的作用，本來相對于晶片面應平行的等位線畸變，由此，電場矢量具有相對于電子束的行進方向垂直的分量。因此電子束的軌道彎曲，偏離了理想的軌道。就是說，晶片端部的描繪圖形中發(fā)生位置偏移。圖4(b)中示出了晶片上發(fā)生了1V電位時，計算了到達晶片上的電子束偏離多少的模擬結(jié)果。橫軸表示從作為電子束的照射位置的晶片的中心沿半徑方向的距離，縱軸表示電子束的位置偏移量。圖4(b)中的縱軸將向晶片的外側(cè)偏移的量作為正，將向晶片的內(nèi)側(cè)偏移的量作為負來表示。晶片直徑設想為直徑200mm。由圖4(b)斷定越靠近晶片端部，偏移量越大。
因此，迄今，如特開2001-257158號公報中的圖4或特開平11-111599號公報的圖1、3所示，將直流電源連接在雙極電極的雙方上，在兩個電極之間作成閉合電路，謀求降低從吸附電極流到晶片101中的電流值?？墒牵诂F(xiàn)有的方法中，難以準確地測定晶片電位，因此，不能供給準確的修正用電壓，往往不能充分地降低泄漏電流。
在本實施例中，在接地引線107和接地電位之間設有電流計305等電流測量單元。反饋電路306受描繪裝置總體的控制電路213的控制，調(diào)整直流電源304的輸出，以便用電流計305測量的電流的絕對值為最小。由于直接測定從晶片101經(jīng)由接地引線107流到接地電位的電流，所以能比以往更準確地測量晶片電位，在雙方的吸附電極之間，能形成比以往更完全的閉合電路。另外，在特開2001-257158號公報中的圖4所示的方法中，需要增益及偏移一致的兩個電流計，與此不同，在本實施例中，所需要的電流計只是一個，此外電流計305的增益的精度即使多少差一些，只要調(diào)整偏移，也能探測從兩個吸附電極301流到晶片101中的電流之和為最小的條件。因此，能使用價格、精度都比較低的電流計。
根據(jù)本實施例，描繪前通過進行晶片電位的修正，能使從吸附電極流到晶片中的電流之和為最小。由此，在晶片端部的芯片中也能確保良好的位置精度，所以能提高一個晶片邊緣的芯片取得數(shù)量。
采用本實施例，能比以往降低從吸附電極流到晶片中的電流的總和，所以能使描繪前進行的晶體的電位修正更有效。另外，通過使用安裝了本實施例的靜電吸附裝置的電子束曝光裝置，即使在晶片端部的芯片中，也能確保良好的位置精度，所以能提高一個晶片邊緣的芯片取得數(shù)量。
在實施例1中，將直流電源連接在雙極電極的雙方上，在兩個電極之間作成閉合電路，謀求降低從吸附電極流到晶片中的電流值?？墒菍嶋H上，晶片中除了來自吸附電極的泄漏電流以外，還有照射的電子束電流。該電子束的大部分經(jīng)由接地引線流入接地電位。這是因為，晶片和吸附電極之間的電阻利用電介質(zhì)能保持高電阻，與此不同，晶片和接地引線之間的接觸電阻要小得多。
因此，描繪前采用實施例1的方法，即使降低從吸附電極流到晶片中的泄漏電流的總和，但一旦開始電子束電流的照射，便在晶片和接地電位之間產(chǎn)生電位差。因此，在本實施例中，為了修正在描繪過程中由電子束電流產(chǎn)生的晶片電位，除了連接在吸附電極上的直流電源以外，還使用修正用電源。另外，在以下的說明中，假設本實施例的靜電吸附裝置被安裝在圖2所示的電子束描繪裝置中。
用圖5(a)所示的模式圖說明本實施例的靜電吸附裝置。本實施例的靜電吸附裝置是吸附電極被分割成兩個的所謂的雙極型。直流電源503及504通過開關104連接在埋設在電介質(zhì)102中的吸附電極301及302上，與接地電位之間被分別賦予電位差V1及V2。
按壓在晶片101的背面上的接地引線107通過電流計505及晶片電位修正用電源506，連接在接地電位上。這里晶片電位修正用電源506將直流電位差V3賦予接地電位和接地引線107之間，電流計505測定從晶片101經(jīng)由接地引線107流入接地電位的電流。
一旦從裝置用戶或描繪裝置的控制程序輸出開始描繪的指示，本實施例的安裝了靜電吸附裝置的荷電粒子線應用裝置便按照以下程序，進行接地引線107和晶片101之間的接觸電阻的測定。
(1)使晶片電位修正用電源的輸出為0V后，描繪裝置總體的控制電路213利用電流計505，一邊測定從晶片101經(jīng)由接地引線107流入接地電位的電流I3，一邊調(diào)整加在吸附電極301上的電壓V1、以及加在吸附電極302上的電壓V2兩者中的至少一者來使I3為0。由此，使從吸附電極流到晶片中的電流的總和為最小。
(2)其次由晶片電位修正用電源506將直流電位差V3賦予接地電位和接地引線107之間。這時，電流計505測量從晶片101經(jīng)由接地引線107流入接地電位的電流I3，能利用下式求得接地引線107和晶片101之間的接觸電阻R3。
R3＝V3/I3按照以上的程序求出了接地引線107和晶片101之間的接觸電阻R3后，開始描繪。所求得的R3的值存儲在控制裝置213內(nèi)的存儲器或外部存儲裝置等存儲單元中。
圖5(b)是表示描繪開始后的電子束電流和修正用電源的電壓V3及晶片電位的關系的時序圖。
描繪開始后，電子束的偏轉(zhuǎn)量和形狀根據(jù)應描繪的圖形而變化。與其相伴隨的電子束電流變化。迄今，從晶片經(jīng)由接地引線的電流直接連接到接地電位上，所以晶片的電位，在圖5(b)中如虛線所示，慢慢地跟隨著電子束電流的變化而變化。這是因為，由在晶片和吸附電極之間形成的靜電電容、以及在晶片和接地引線之間產(chǎn)生的接觸電阻，形成RC電路。由此，出現(xiàn)超過為實現(xiàn)需要精度的描繪的晶片電位上限值的情況。
另一方面，在本實施例中，用電流計505監(jiān)視從晶片101經(jīng)由接地引線107流入接地電位的電流I3，用晶片電位修正用電源506修正晶片101的電位。即，反饋電路507受描繪裝置總體的控制電路213的控制，如下設定加在晶片電位修正用電源506上的電壓V3。
V3＝-I3×R3這里，R3是描繪前預先測定的接地引線107和晶片101之間的接觸電阻。
實際上如圖5(b)所示，使加在晶片電位修正用電源506上的電壓V3每隔某一一定的時間間隔變化。設置與電流計的響應時間相同程度的間隔，修正晶片電位。由此，如圖5(b)所示，能一邊確保晶片電位的變化比以往小，一邊繼續(xù)進行描繪。
另外，欲降低修正的頻度的情況下，可以根據(jù)圖2(b)所示的晶片的電位和位置偏移的關系，預先確定晶片電位的允許值，只在I3×R3超過了允許值時進行修正。在此情況下，將晶片電位的上限值存儲在控制裝置213內(nèi)的存儲單元中?；蛘咭部梢詫⒈硎具M行修正的頻度的時間信息存儲在控制裝置213中，按照基于存儲的信息的頻度進行修正。
利用本實施例，在描繪過程中進行晶片電位的修正，能降低由流入晶片中的電子束電流產(chǎn)生的晶片電位。另外，在本實施例的靜電吸附裝置中，與實施例1進行的只降低從吸附電極流入晶片中的泄漏電流的情況相比，能用大的電子束電流進行描繪，所以能縮短晶片一條邊的描繪時間，提高了生產(chǎn)能力。
另外，在本實施例中，必要的接地引線的條數(shù)僅一條?？紤]到伴隨晶片和接地引線的接觸可能會產(chǎn)生異物，這是一個優(yōu)點。即使在使用兩條以上的接地引線的情況下，用同樣的方法求出了各條接地引線和晶片之間的接觸電阻后，如果求出了合成電阻后與一條接地引線同樣地使用，則能獲得與本實施例同樣的效果。另外，本實施例的靜電吸附裝置不僅能安裝在圖2所示的描繪裝置中，而且能安裝在測長SEM等其他荷電粒子線應用裝置中。
用圖6中的模式圖說明本實施例的靜電吸附裝置。另外，本實施例的靜電吸附裝置也與實施例1相同，假設被安裝在圖2所示的電子束描繪裝置中。
本實施例是使用了多條接地引線的實施例。直流電源105通過開關104連接在埋設在電介質(zhì)102中的吸附電極103上，與接地電位之間被賦予電位差V1。在本實施例中兩條接地引線601及602被按壓在晶片101的背面上。晶片電位修正用電源605、606分別通過電流計603、604連接在各條接地引線上。晶片電位修正用電源605及606將直流電位差V3、V4分別賦予接地電位和接地引線之間，電流計603及604測定從晶片101經(jīng)由接地引線601或602流入接地電位的電流。
反饋電路607受描繪裝置總體的控制電路213的控制，調(diào)整晶片電位修正用電源605，以便由電流計603測量的電流值為預先設定的值。同樣反饋電路608受描繪裝置總體的控制電路213的控制，調(diào)整晶片電位修正用電源606，以便由電流計604測量的電流值為預先設定的值。另外，雖然圖中未示出，但實際上開關104及609的開閉動作也由控制電路213控制。
一旦從裝置用戶或描繪裝置的控制程序輸出開始描繪的指示，安裝了本實施例的靜電吸附裝置的荷電粒子線應用裝置便按照以下程序，進行接地引線601及602和晶片101之間的接觸電阻的測定。
描繪裝置總體的控制電路213將從晶片101經(jīng)由接地引線602流入接地電位的電流I4變?yōu)?的電壓賦予晶片電位修正用電源606的指示輸出給反饋電路608。反饋電路608根據(jù)由電流計604測定的電流值14，計算加在晶片電位修正用電源605上的電壓，調(diào)整晶片電位修正用電源606的電壓V4。
這時，晶片電位為V4，另外流入晶片的電流全部經(jīng)由接地引線601流入接地電位，所以根據(jù)由電流計603測量的電流I3和電位修正用電源605的電壓V3，能如下求得接地引線601和晶片101之間的接觸電阻R3。所求得的接觸電阻R3被存儲在描繪裝置內(nèi)的存儲裝置中。
R3＝(V4-V3)/I3按照以上的程序求得了接地引線601和晶片101之間的接觸電阻R3后，開始描繪。另外，描繪時，決定晶片101的電位用的接地引線有一條就足夠了，所以將開關609打開。也可以使接地引線602離開晶片101。在此情況下，需要驅(qū)動接地引線602用的驅(qū)動單元。
用與實施例2同樣的方法進行晶片101的電位監(jiān)視以及修正。即，用電流計603監(jiān)視從晶片101經(jīng)由接地引線601流入接地電位的電流I3，用晶片電位修正用電源605修正晶片101的電位。即，反饋電路607受描繪裝置總體的控制電路213的控制，如下設定晶片電位修正用電源605的輸出電壓V3。
V3＝-I3×R3采用本實施例，通過描繪，進行晶片電位的修正，能獲得與實施例2同樣的效果。
本實施例與實施例2不同，吸附電極為單極的情況或是雙極的情況都能實施。
另外，在本實施例中描繪時雖然只使用了兩條接地引線中的一條，但在欲盡可能地降低晶片和接地引線之間的接觸電阻的情況下，也可以使兩條接地引線共同接觸在晶片上后，并聯(lián)地連接電流計603。另外，本實施例的靜電吸附裝置不僅能安裝在圖2所示的描繪裝置中，而且能安裝在測長SEM等其他荷電粒子線應用裝置中。
用圖7中的模式圖說明本實施例的靜電吸附裝置。本實施例的靜電吸附裝置也與實施例1相同，假設安裝在圖2所示的電子束描繪裝置中。
直流電源105通過開關104連接在埋設在電介質(zhì)102中的吸附電極103上，與接地電位之間被賦予電位差V1。在本實施例中三條接地引線701、702及703被按壓在晶片101的表面上。
一旦從裝置用戶或描繪裝置的控制程序輸出開始描繪的指示，安裝了本實施例的靜電吸附裝置的荷電粒子線應用裝置便按照以下程序，進行接地引線701、702及703和晶片101之間的接觸電阻的測定。
首先，用萬用表測定連接在接地引線701上的端子708和連接在接地引線702上的端子709之間的電阻R12。同樣，用萬用表測定連接在接地引線702上的端子709和連接在接地引線703上的端子710之間的電阻R23、以及連接在接地引線703上的端子710和連接在接地引線701上的端子708之間的電阻R31。
這時，假設接地引線701和晶片101之間的接觸電阻為R1、接地引線702和晶片101之間的接觸電阻為R2、接地引線703和晶片101之間的接觸電阻為R3，下式成立。
R12＝R1+R2R23＝R2+R3R31＝R3+R1即，如果通過測定求得R12、R23、R31，就能從上式求得R1、R2、R3。
一般說來，如果接觸晶片的接地引線為3條以上，則只要通過測定獲得的參數(shù)的個數(shù)比作為未知數(shù)的各條接地引線和晶片之間的接觸電阻數(shù)多，就能獨立地求得各條接地引線和晶片之間的接觸電阻。
按照以上的程序獨立地求得了接地引線701、702、703和晶片101之間的接觸電阻R1、R2、R3后，開始進行描繪。描繪時，決定晶片101的電位用的接地引線有一條就足夠了，所以開關704受描繪裝置總體的控制電路213的控制，從端子708至710中選擇一個。在欲盡可能地降低晶片和接地引線之間的接觸電阻的情況下，也可以選擇兩個以上，計算從晶片到開關704的合成電阻即可。
用與實施例2同樣的方法進行描繪中的晶片101的電位監(jiān)視以及修正。即，用電流計705監(jiān)視從晶片101經(jīng)由被選擇的接地引線流入接地電位的電流I3，用晶片電位修正用電源706修正晶片101的電位。即，反饋電路707受描繪裝置總體的控制電路213的控制，如下設定加在晶片電位修正用電源706上的電壓V3。
V3＝-I3×R3采用本實施例，通過描繪，進行晶片電位的修正，能獲得與實施例2同樣的效果。
本實施例也與實施例3相同，吸附電極為單極的情況或是雙極的情況都能實施。
另外，在本實施例中由于直接測定接地引線和晶片之間的接觸電阻，所以與實施例2及3那樣的間接的測定相比，往往能獲得較高的精度。
另外，在實施例2至4中，雖然用電流計監(jiān)視電子束的照射量，進行了晶片電位的修正，但即使根據(jù)應描繪的圖形數(shù)據(jù)，逐次計算電子束的照射量，根據(jù)該數(shù)據(jù)，進行晶片電位的修正，也能獲得同樣的效果。
另外，本實施例的靜電吸附裝置不僅能安裝在圖2所示的描繪裝置中，而且能安裝在測長SEM等其他荷電粒子線應用裝置中。
在實施例1至4中，雖然通過測量流過接地引線的電流值，算出了修正電壓，但也可以用表面電位計直接測定晶片的表面電位，算出賦予修正電源的電壓?？墒?，由于表面電位計響應慢，所以存在不能高速修正的問題。因此，在本實施例中，說明用表面電位計實現(xiàn)實用的靜電吸附裝置的方法。
用圖8(a)中的模式圖說明本實施例的靜電吸附裝置。本實施例的靜電吸附裝置也與實施例1相同，假設被安裝在圖2所示的電子束描繪裝置中。直流電源105通過開關104連接在被埋設在電介質(zhì)102中的吸附電極103上，與接地電位之間被賦予電位差V1。在本實施例中接地引線107被按壓在晶片101的背面上。晶片電位修正用電源803連接在接地引線107上，與接地電位之間被賦予電位差V3。用表面電位計801監(jiān)視晶片101的電位。反饋電路802調(diào)整晶片電位修正用電源803的輸出，以便表面電位計801的測定值在允許范圍內(nèi)。804是調(diào)整晶片的電位響應速度用的可變電阻。
這里，用作為圖8(a)的電等效電路的圖8(b)說明可變電阻804的作用。C1是靜電吸附裝置的靜電電容，R1是靜電吸附裝置的泄漏電阻，Re是接地引線107和晶片101之間的接觸電阻。R3意味著可變電阻804的電阻。另外，Ib意味著電子束電流，Vw意味著晶片101的電位，GND意味著接地電位。
在這樣的電路中，Ib、V1、V3的值變化了時，Vw的響應速度T用下式表示。
T＝R0×C1式中，R0是R1、Re、R3的合成電阻，能用下式定義。
1/R0＝1/R1+1/(Re+R3)這里，R1依賴于靜電吸附裝置的材質(zhì)及形狀，呈10的8次方Ω的數(shù)量級，C1為100nF的數(shù)量級。另一方面，Re是接地引線和晶片的接觸電阻，是難以獲得再現(xiàn)性的參數(shù)，呈10的4次方Ω的數(shù)量級。因此，在不設置可變電阻804的情況下，即R3＝0時，響應速度T為1msec的數(shù)量級。另一方面，表面電位計801的響應速度依賴于測定精度，呈100msec的數(shù)量級。即，在描繪過程中，電子束電流以MHz或更大的頻率反復變化，晶片電位以1msec的數(shù)量級對其進行跟蹤，與此不同，晶片的電位修正周期最快也為100msec，意味著在描繪過程中難以確保晶片的電位為所希望的值。
另一方面，對R3選擇適當?shù)碾娮柚?，能調(diào)整Vw的響應速度T。即，對R3選擇10的6次方Ω左右的電阻，Vw的響應速度T為100msec的數(shù)量級，與表面電位計801的響應速度相等。就是說，晶片的電位變化變得充分地慢，即使是表面電位計進行的測定也能跟蹤。
另一方面，調(diào)整系統(tǒng)總體的時間常數(shù)的又一個參數(shù)是靜電電容，所以例如，如圖8(c)所示，將適當?shù)目勺冸娙?05串聯(lián)連接在靜電吸附電源上即可。為了獲得吸附電極和晶片之間的電位差，有必要將比吸附裝置的內(nèi)阻R1充分小的電阻806相對于可變電容805并聯(lián)設置。
另外，在本實施例中，雖然利用表面電位計進行了晶片電位的測定，但如實施例1至3所示，在用電流計進行的晶片電位的測定中，也能采用同樣的方法。因為電流計的響應速度為1μsec至100msec的數(shù)量級，有時比晶片電位的響應速度慢。在這樣的情況下，與本實施例相同，通過對可變電阻804選擇適當?shù)碾娮柚担咕娢坏捻憫俣群蜏y定器的響應速度大致相等，描繪時能確保晶片的電位為所希望的值。
另外，在晶片電位的修正中雖然使用了晶片電位修正用電源803，但即使用例如雙極型的靜電吸附裝置，用一個吸附用電源的電壓進行調(diào)整，能獲得同樣的效果。另外，在本實施例中雖然用可變電阻進行了晶片電位的響應速度的調(diào)整，但由于多半情況下測定器的響應速度是一定的，所以用被固定為所希望的電阻值的電阻，也能獲得同樣的效果。
本方式與實施例1至4不同，用表面電位計直接測定晶片電位。因此，能與接地引線和晶片之間的接觸電阻無關地實施本方式。接地引線的條數(shù)有一條就夠了。另外，本實施例的靜電吸附裝置不僅能安裝在圖2所示的描繪裝置中，而且能安裝在測長SEM等其他荷電粒子線應用裝置中。
在實施例2至5中，用電流計或表面電位計進行了晶片電位的監(jiān)視。
與此不同，在本實施例中不進行電學性的測定，而是通過觀測在晶片上形成的校正用標志，進行晶片電位的監(jiān)視。
用圖9(a)中的模式圖說明本實施例的靜電吸附裝置。另外，在以下的說明中，作為安裝本實施例的靜電吸附裝置的荷電粒子線應用裝置，采用圖2所示的電子束描繪裝置。如果利用偏轉(zhuǎn)器(圖中未示出)在晶片101上掃描從熱電子源發(fā)射后加速和會聚了的電子束901，則對應于在晶片上形成的校正用標志的電子反射率，發(fā)生反射電子902。反射電子檢測器903檢測和放大該反射電子，作為反射電子信號傳輸給計算機904。計算機904根據(jù)反射電子信號，計算校正用標志的反射電子像的位置。
如圖4(a)所示，在晶片不能確保接地電位的情況下，由于晶片和板的電位差的作用，本來應平行于晶片表面的等位線畸變，由此，電場矢量具有垂直于電子束運行方向的分量。因此電子束的軌道彎曲，偏離了理想的軌道。在這樣的狀態(tài)下，如果在晶片上形成的校正用標志上進行掃描，則能觀測到反射電子像與本來的位置偏離。如圖4(b)所示，其偏移量依賴于電子束的照射位置。
在本實施例中，根據(jù)在晶片中心部形成的校正用標志(以下稱標志A)、在晶片端部上形成的校正用標志(以下稱標志B)的反射電子像的位置，進行晶片電位的修正。標志A和標志B的距離L1有必要預先進行精確的測定。
圖10(a)中示出了晶片電位修正時描繪裝置進行工作的流程圖。該工作的順序如下。
(1)將電壓加在靜電吸附裝置的吸附電源105上。
(2)設定晶片電位修正用電源905的電壓。
(3)移動載物臺211，使電子束照射標志A。
(4)取得標志A的反射電子像，求得這時對應于電子束中心的標志的相對位置(X1)。將該值存儲在控制電路213內(nèi)的存儲器中。
(5)移動載物臺211，使電子束照射標志B。將這時的載物臺的移動量作為L2，將該值存儲在控制電路213內(nèi)的存儲器中。
(6)取得標志B的反射電子像，求得這時對應于電子束中心的標志B的相對位置(X2)。將該值存儲在控制電路213內(nèi)的存儲器中。
(7)根據(jù)L3＝L2+(X2-X1)，計算用電子束測量的標志A和標志B的距離L3。
(8)計算L3和L1的差(dL)。
(9)判斷dL是否超過了允許值。
(10)如果小于等于允許值，便開始描繪。
(11)在大于允許值的情況下，改變晶片電位修正用電源905的設定值。
通過用以上的方法，調(diào)整晶片電位修正用電源905的電壓，修正晶片電位，以便在本來應有的位置能看到反射電子像。另外，上述(1)～(11)的步驟全部由控制電路213來執(zhí)行。
本實施例與實施例1～5不同，不需要電流計或表面電位計等測定晶片表面電位用的特別的測量器。校正用標志或電子束檢測器迄今被用于電子束描繪裝置中。因此，不用對現(xiàn)有的電子束描繪裝置的結(jié)構(gòu)進行很大的變動，就能實施本方式。
另外，在本實施例中，雖然直到在本來應有的位置能看到反射電子像為止，改變晶片電位修正用電源905的電壓值，但如圖4(b)所示，如果預先求出位置偏移量和晶片電位的關系，設定適當?shù)木娢恍拚秒娫吹碾妷海軠p少重復的次數(shù)。
另外，不使用在晶片上形成的校正用標志，如圖9(b)所示，將基準標志906設置在板上的晶片附近，觀察該標志，也能獲得同樣的效果。在此情況下，在基準標志906的反射電子取得過程中不需要吸附晶片，所以按照以下(1)～(9)的順序，就能進行晶片電位的修正。圖10(b)是表示該順序的流程圖。
(1)設定晶片電位修正用電源905的電壓。
(2)對吸附電源設定充分小的電壓。
(3)取得基準標志的反射電子像，求得這時對應于電子束中心的基準標志的相對位置(X1)。將該值存儲在控制電路213內(nèi)的存儲器中。
(4)對吸附電源設定描繪時必要的電壓。
(5)取得基準標志的反射電子像，求得這時對應于電子束中心的基準標志的相對位置(X2)。將該值存儲在控制電路213內(nèi)的存儲器中。
(6)計算X1和X2的差(dX)。
(7)判斷dX是否超過了允許值。
(8)如果小于等于允許值，便開始描繪。
(9)在大于允許值的情況下，改變晶片電位修正用電源905的設定值。
由于在描繪過程中能實施該方法，所以在描繪過程中會使電子束電流發(fā)生較大的變化等，在晶片電位變化的可能性大的情況下，能再次調(diào)整晶片電位修正用電源905。另外，本實施例的靜電吸附裝置不僅能安裝在圖2所示的描繪裝置中，而且能安裝在測長SEM等其他荷電粒子線應用裝置中。
在本實施例中進行了對測長SEM的應用。將圖5(a)所示的靜電吸盤設置在測長SEM內(nèi)。在測長SEM中，如果電子束的電流為10pA左右，就會比描繪裝置低。因此，即使接地引線107的接觸電阻較大，對測定的影響也很小，但如果靜電吸盤對接地引線的泄漏電流大，就不可能有該優(yōu)點。在本實施例中使用連接在雙極型的靜電吸盤501、502和接地引線107上的電流計506。通過調(diào)整吸盤電壓503、504，使電流小于等于已決定的值，能謀求降低流到接地引線的泄漏電流。由此能緩和接地引線對接觸電阻的依賴性，其結(jié)果能降低接地引線按壓在晶片101上的壓力。它能抑制灰塵的發(fā)生等副作用，所以成為很大的優(yōu)點。
本電流計506具有足夠的精度，利用本靜電吸盤，使得流到接地引線的泄漏電流變?yōu)樾∮诘扔谖P的吸附電流10μA的1/1000000即10pA。表面電位也變?yōu)?.1V以下，能使由晶片產(chǎn)生的測定偏差為1nm以下。
另外，如果采用本實施例，則不僅能將晶片的電位控制成接地電位，而且能控制成任意的電位。在使用電位對比的檢查裝置等中，通過使晶片帶上所希望的電位，能進行高速且高精度的檢查。
權利要求
1.一種荷電粒子線應用裝置，其特征在于具有保持試樣的試樣載物臺、對該試樣載物臺上的試樣照射荷電粒子線的單元、以及保持在上述試樣載物臺上的靜電吸附裝置；該靜電吸附裝置備有具有放置試樣的放置面的電介質(zhì)、設置在該電介質(zhì)內(nèi)部的電極、使上述試樣達到接地電位用的接觸端子、導電性地連接在上述電極上的可變直流電源及直流電源、控制賦予該可變直流電源的電壓用的控制單元、以及配置在上述接觸端子和接地電位之間的電流測量單元；上述控制單元根據(jù)該電流測定單元的測定結(jié)果，計算賦予上述可變直流電源的電壓。
2.根據(jù)權利要求1所述的荷電粒子線應用裝置，其特征在于備有多個上述電極，上述可變直流電源及直流電源連接在該多個電極中的某一者上，上述多個電極、可變直流電源及直流電源構(gòu)成閉合電路。
3.根據(jù)權利要求1所述的荷電粒子線應用裝置，其特征在于備有多個上述電極，上述可變直流電源及直流電源連接在該多個電極和接地電位之間，作為上述控制單元，備有配置在電流測量單元和上述可變直流電源之間的反饋電路。
4.根據(jù)權利要求1所述的荷電粒子線應用裝置，其特征在于備有多個上述電極，備有對應于該多個電極個數(shù)的多個直流電源，上述可變直流電源配置在上述電流測量單元和接地電位之間、乃至上述接觸端子和上述電流測量單元之間。
5.根據(jù)權利要求1所述的荷電粒子線應用裝置，其特征在于備有多個上述接觸端子，上述直流電源配置在上述電極和接地電位之間，上述可變直流電源配置在上述電流測量單元和接地電位之間、乃至上述接觸端子和上述電流測量單元之間。
6.根據(jù)權利要求5所述的荷電粒子線應用裝置，其特征在于備有多個上述電極及電流測量單元。
7.根據(jù)權利要求4所述的荷電粒子線應用裝置，其特征在于備有3個或更多個上述接觸端子。
8.一種荷電粒子線應用裝置，其特征在于具有保持試樣的試樣載物臺、對該試樣載物臺上的試樣照射荷電粒子線的單元、以及保持在上述試樣載物臺上的靜電吸附裝置；該靜電吸附電極備有具有放置試樣的放置面的電介質(zhì)、設置在該電介質(zhì)內(nèi)部的電極、使上述試樣達到接地電位用的接觸端子、導電性地連接在上述電極上的可變直流電源及直流電源、控制賦予該可變直流電源的電壓用的控制單元、測量上述試樣的電位用的電位測量單元、以及調(diào)整試樣電位的響應速度的調(diào)整單元；上述控制單元根據(jù)該電流測定單元的測定結(jié)果，計算賦予上述可變直流電源的電壓。
9.根據(jù)權利要求8所述的荷電粒子線應用裝置，其特征在于上述調(diào)整單元是設置在上述接觸端子和接地電位的路徑上的電阻。
10.根據(jù)權利要求9所述的荷電粒子線應用裝置，其特征在于上述調(diào)整單元是設置在上述電極和接地電位之間的RC電路。
11.根據(jù)權利要求10所述的荷電粒子線應用裝置，其特征在于上述RC電路的電阻及電容器與上述可變直流電源和電極并聯(lián)配置。
12.一種荷電粒子線應用裝置，備有荷電粒子槍；將從上述荷電粒子槍發(fā)射的荷電粒子會聚在試樣上的透鏡；在試樣處理過程中能移動的載物臺；以及在上述載物臺上的靜電吸附裝置，該靜電吸附裝置具有接觸放置在由電介質(zhì)構(gòu)成的保持部件上的試樣的接觸電極、以及將上述電介質(zhì)夾在中間，與上述接地電極對置的吸附電極，在上述接地電極和上述吸附電極之間發(fā)生靜電力，利用該靜電力將上述試樣吸附在上述保持部件上，該荷電粒子線應用裝置的特征在于備有與上述試樣相鄰的基準標志；檢測對應于上述試樣或上述基準標志的荷電粒子線的照射位置的相對位置的單元；以及在上述接地電極和接地電位之間，調(diào)整上述試樣的電位用的直流電源。
全文摘要
提供一種荷電粒子線應用裝置。描繪時動態(tài)地檢測晶片的電位，通過修正該電位，謀求提高在晶片上描繪的電路圖形的位置精度。測定了晶片(101，試樣)和接地引線(107，接觸端子)形成的接觸電阻后，測定從晶片(101，試樣)經(jīng)由接地引線(107，接觸端子)流到接地電位的電流，根據(jù)測定結(jié)果將電位差賦予晶片(101，試樣)和接地電位之間。
文檔編號H01J37/00GK1747131SQ20051009885
公開日2006年3月15日 申請日期2005年9月9日 優(yōu)先權日2004年9月10日
發(fā)明者谷本明佳, 早田康成, 菅谷昌和, 遠山博, 堤剛志, 染田恭宏 申請人:株式會社日立高新技術, 佳能株式會社