CN116034448A - 聚焦能量束装置 - Google Patents

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V Technology Co Ltd
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Abstract

提供一种聚焦能量束装置，其具备：支承部，其支承被处理基板；以及聚焦能量束柱状体，其具备差动排气装置且能够以与所述被处理基板的被处理面的任意区域对应的方式进行相对移动，其中，所述支承部在将所述被处理基板水平地配置的状态下仅支承所述被处理基板的周缘部，在由所述支承部支承的所述被处理基板的下方配置有正压腔室，所述正压腔室遍及所述被处理基板的被处理区域整体地施加正压，阻止所述被处理基板因自重产生的挠曲，在所述正压腔室内具备局部负压机构，所述局部负压机构维持与所述被处理基板的下表面不接触的状态来施加负压，来抵消所述差动排气装置的吸引力，所述局部负压机构维持隔着该被处理基板而与所述差动排气装置对置的状态，并且能够追随着所述差动排气装置而相对于被处理基板进行相对移动。

Description

聚焦能量束装置
技术领域
本发明涉及具备差动排气装置的聚焦能量束装置。
背景技术
近年来，在进行液晶显示器(LCD:Liquid Crystal Display)、有机EL显示器等薄型显示器(FPD：Flat Panel Display)的制造所使用的光掩模中的图案的修正、FPD或半导体装置的布线基板中的布线修正等加工处理时，提出了利用聚焦离子束的加工装置(例如参照专利文献1)。该加工装置具备用于载置要施行处理的光掩模或布线基板的台状的支承台及具有局部排气装置的聚焦离子束装置。在该加工装置中，通过局部排气装置局部地制成真空空间，利用聚焦离子束在该真空空间内进行图案、布线的修正。若使用这样的加工装置，则不需要用于收容光掩模或布线基板、聚焦离子束装置等的大型的真空腔室。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008－112958号公报
发明内容
本发明要解决的问题
然而，在上述的加工装置中，将光掩模或布线基板等被处理基板直接重叠放置在支承台之上，因此，存在从支承台侧向被处理基板的下表面附着异物或者被处理基板的下表面在支承台发生损伤这样的问题。尤其是，由于光掩模是将电路图案等向被转印对象转印时的原版的部件，因此，在下表面附着有异物或者下表面发生了损伤的情况下，在FPD的制造(光刻工序)中，会产生不良情况。
本发明鉴于上述的课题而作成，其目的在于提供不会在被处理基板的下表面附着异物且不会使被处理基板的下表面发生损伤的聚焦能量束装置。
用于解决课题的方案
为了解决上述的课题而达成目的，本发明的方案涉及的聚焦能量束装置具备：支承部，其支承被处理基板；以及聚焦能量束柱状体，其具备能够以与所述被处理基板的被处理面的任意区域对应的方式进行相对移动的差动排气装置，所述支承部在将所述被处理基板水平地配置的状态下仅支承所述被处理基板的周缘部，在由所述支承部支承的所述被处理基板的下方配置有正压腔室，所述正压腔室遍及所述被处理基板的被处理区域整体地施加正压，阻止所述被处理基板因自重产生的挠曲，在所述正压腔室内具备局部负压机构，所述局部负压机构维持与所述被处理基板的下表面不接触的状态来施加负压，来抵消所述差动排气装置的吸引力，所述局部负压机构维持隔着该被处理基板而与所述差动排气装置对置的状态，并且能够追随着所述差动排气装置而相对于所述被处理基板进行相对移动。
作为上述方案，优选的是，以围绕所述差动排气装置的外侧的方式设置有向所述被处理面喷吹气体的第一浮起垫，以围绕所述局部负压机构的外侧的方式设置有向所述被处理基板的下表面喷吹气体的第二浮起垫。
作为上述方案，优选的是，所述差动排气装置具备与所述被处理基板的所述被处理面对置的头部，在所述头部中的与所述被处理面对置的对置面上设置有以环绕该对置面的中心部的方式围绕的吸气部，在所述头部中的所述中心部设置有形成处理用空间的开口部，在所述处理用空间中能够对所述被处理面进行处理，在所述吸气部连结有真空泵，在使所述对置面与所述被处理面对置的状态下，利用来自所述吸气部的吸气作用，将所述处理用空间设为高真空。
作为上述方案，优选的是，聚焦能量束柱状体具备镜筒，该镜筒配置在与所述头部中的所述对置面相反的一侧，并且与所述开口部连结而能够与所述处理用空间连通，在所述镜筒内内置有聚焦能量束系统而将聚焦能量束以穿过所述开口部内的方式射出。
作为上述方案，优选的是，聚焦能量束系统是射出聚焦离子束的聚焦离子束系统。
作为上述方案，优选的是，在所述对置面中的比所述吸气部接近所述中心部的位置设置有供给成膜用气体的成膜用气体供给部。
发明效果
根据本发明，能够实现不会在被处理基板的下表面附着异物且不会使被处理基板的下表面发生损伤的聚焦能量束装置。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的聚焦离子束装置的剖视说明图。
图2是本发明的第一实施方式的聚焦离子束装置的俯视说明图。
图3是本发明的第一实施方式的聚焦离子束装置中的差动排气装置的仰视图。
图4是本发明的第二实施方式的聚焦离子束装置的剖视说明图。
图5是本发明的第二实施方式的聚焦离子束装置中的具备差动排气装置及第一浮起垫的聚焦离子束柱状体的俯视图。
图6是本发明的第二实施方式的聚焦离子束装置中的具备第二浮起垫的局部负压机构的俯视图。
图7示出比较例1，是表示用支承部仅保持被处理基板的周缘部的示例的剖视说明图。
图8示出比较例2，是表示在被处理基板的下方具备正压腔室的示例的剖视说明图。
图9示出比较例2，是表示在被处理基板的下方具备正压腔室且在正压腔室内不具备局部负压机构的示例的剖视说明图。
具体实施方式
本发明的聚焦能量束装置根据射出的能量束的种类、对被处理基板进行的处理的用途，而能够适用为作为修理装置的聚焦离子束装置、具有对被处理基板进行直接曝光的功能的电子束曝光装置、能够观察被处理基板的表面状态的扫描电子显微镜等。
以下，参照附图对本发明的实施方式的聚焦能量束装置的详细情况进行说明。本实施方式是将本发明的聚焦能量束装置适用为使用聚焦离子束作为能量束的聚焦离子束装置的实施方式。此外，应留意的是，附图是示意性的，各构件的尺寸、尺寸的比例或数值、形状等与实际不同。另外，在附图相互之间也包括彼此的尺寸的关系、比例、形状不同的部分。
[第一实施方式](聚焦离子束装置的简要结构)
图1示出第一实施方式的聚焦离子束装置1A的简要结构。
聚焦离子束装置1A具备差动排气装置2、作为聚焦能量束柱状体的聚焦离子束柱状体(以下，也称为FIB柱状体)3、支承部4、正压腔室5和局部负压机构6。
(支承部)
如图1所示，支承部4在载置着被处理基板10的周缘部的状态下对被处理基板10进行支承。如图2所示，支承部4形成为框形状。需要说明的是，支承部4具备对被处理基板10的周缘部进行支承的未图示的卡盘(chuck)机构。在本实施方式中，适用大型的光掩模作为被处理基板10。在本实施方式中，支承部4的位置被固定。
(差动排气装置)
接着，使用图1及图3来说明差动排气装置2的结构。图3是差动排气装置2的仰视图。差动排气装置2具备头部20。
头部20由面积与被处理基板10的面积相比极其小的圆盘形状的金属板构成。头部20通过在X－Y方向上移动而能够与被处理基板10的任意区域对置。
如图3所示，在头部20的对置面(下表面)形成有呈同心圆状配置的四个环状槽21、22、23、24。在头部20的这多个环状槽21、22、23、24中的最内侧的环状槽21的内侧区域，设置有形成处理用空间的开口部20A，在该处理用空间中，能够对被处理基板10的上表面(被处理面)进行处理(聚焦离子束照射)。后述的FIB柱状体3以连通的方式与该开口部20A连结。需要说明的是，在该说明中，将以围绕头部20的中心的方式形成的槽称为“环状槽”，其是包含圆形的环状的槽、方形的环状的槽且还包含环的一部分欠缺的例如C文字形状的槽、间歇地呈环状排列的多个槽等在内的含义。
如图1所示，最内侧的环状槽21构成成膜用气体供给部，经由连结管25与供给沉积气体(沉积用气体、CVD用气体)的未图示的沉积气体供给源连接。环状槽22、23、24作为吸气部发挥功能，经由连结管26与未图示的真空泵连接。头部20具备如下功能：在使下表面与被处理基板10的上表面(被处理面)对置的状态下，利用来自环状槽22、23、24的空气吸引作用，使开口部20A的下方的空间成为高真空度。需要说明的是，环状槽22、23、24也可以不经由连结管26而分别与不同的真空泵连接。
头部20从最内侧的环状槽21向这样被调整为高真空度的开口部20A的下方的空间供给沉积用气体，由此能够向与开口部20A对置的被处理基板10的区域进行CVD成膜。
(聚焦离子束柱状体：FIB柱状体)
FIB柱状体3配置在头部20中的与和被处理基板10对置的面相反侧的面侧(上表面侧)，FIB柱状体3以前端部埋入头部20的开口部20A地嵌入的状态与头部20连结。
FIB柱状体3具备与头部20的开口部20A连通的镜筒31和内置在镜筒31内的聚焦离子束光学系统32。在镜筒31的上部经由连结管33连结有未图示的真空泵。能够从FIB柱状体3的前端部将离子束Ib以穿过开口部20A内的方式朝向被处理基板10射出。
聚焦离子束光学系统32具备产生离子束Ib的离子源、使产生的离子束Ib聚焦的聚光透镜、扫描离子束Ib的偏转器以及使离子束Ib聚焦的对物静电透镜等。
作为CVD的沉积用气体，可以使用W(CO)6。当向基板附近的W(CO)6照射聚焦离子束时，其分解为W和CO，W沉积在基板上。
在FIB柱状体3的上端部设置有未图示的升降机构。需要说明的是，该升降机构与未图示的X－Y龙门架连结。因此，FIB柱状体3及差动排气装置2能够进行基于升降机构实现的升降动作、基于X－Y龙门架实现的向X－Y方向的移动。因而，在本实施方式中，差动排气装置2及FIB柱状体3能够相对于由支承部4支承的被处理基板10移动。需要说明的是，在本实施方式中，设为差动排气装置2及FIB柱状体3移动的结构，但也可以设为差动排气装置2及FIB柱状体3的位置被固定而被处理基板10移动的结构。
(正压腔室)
如图1及图2所示，正压腔室5具有上部开口的长方体的容器状的形状。在本实施方式中，在正压腔室5的底部设置有空气导入路5A。正压腔室5设定为经由空气导入路5A从未图示的喷出泵导入空气来使腔室内维持正压。正压腔室5的上端缘以沿着支承部4的内侧的方式配置。因而，正压腔室5的开口的上表面设定为将正压除了被处理基板10的周缘部以外地作用到被处理基板10的下表面的大致整面。需要说明的是，在本实施方式中，正压腔室5内的压力设定为阻止被处理基板10的因自重产生的挠曲而维持平坦的状态。
(局部负压机构)
如图1所示，局部负压机构6以在X－Y方向上移动自如的方式设置在正压腔室5内。局部负压机构6形成为具有与上述的差动排气装置2中的头部20相等的直径的圆盘形状。在局部负压机构6的上表面均等地配置有多个吸气口(参照图6所示的第二实施方式中的局部负压机构6的吸气口6A)。在局部负压机构6连结有未图示的具有挠性的配管，能够经由该配管进行抽真空。该局部负压机构6的上表面对被处理基板10的吸引力设定为与因来自差动排气装置2及FIB柱状体3侧的吸引而产生的对被处理基板10的吸引力相等。即，局部负压机构6对被处理基板10的吸引力设定为与差动排气装置2侧对被处理基板10的吸引力相抵。
在正压腔室5内设置有能够使局部负压机构6在X－Y方向上自如地移动的未图示的移动机构。并且，局部负压机构6设定为追随差动排气装置2及FIB柱状体3的移动，使得维持隔着被处理基板10而与差动排气装置2对置的位置。需要说明的是，在本实施方式中，具备能够使局部负压机构6向上下方向移动来对位的未图示的升降机构。
(第一实施方式的聚焦离子束装置的作用、动作)
以下，对本实施方式的聚焦离子束装置1A的作用、动作进行说明。首先，搬运被处理基板10，以使支承部4位于被处理基板10的周缘部的方式进行对位。此时，从空气导入路5A向正压腔室5进行空气导入，将向正压腔室5导入空气的空气导入状态设定为适当，以使得在将被处理基板10配置于正压腔室5的上端缘时被处理基板10能够不挠曲地维持水平。然后，将被处理基板10载置于支承部4而由支承部4来支承被处理基板10的周缘部。
使差动排气装置2及FIB柱状体3以与被处理基板10中的要施行处理的区域对置的方式移动。此时，局部负压机构6通过未图示的移动机构以局部负压机构6的上表面隔着被处理基板10而与差动排气装置2及FIB柱状体3对置的方式进行移动。
之后，使差动排气装置2及FIB柱状体3以与被处理基板10之间的距离变为适当的方式移动。与此同时，通过未图示的升降机构使局部负压机构6以与被处理基板10之间的距离变为适当的方式上升。此时，无论是差动排气装置2及FIB柱状体3还是局部负压机构6都处于不与被处理基板10接触的状态。
接着，将差动排气装置2及FIB柱状体3侧的吸引与局部负压机构6侧的吸引以相同的程度或者能够抑制因差动排气装置2及局部负压机构6的吸引而产生的被处理基板10向上方或下方的挠曲这样的吸引力同时地进行，由此阻止被处理基板10向上方或下方挠曲。
并且，从FIB柱状体3照射离子束Ib，来进行被处理基板10中的与FIB柱状体3对置的区域的表面观察、表面的图案修正等处理。
当上述处理结束时，通过未图示的升降机构使差动排气装置2及FIB柱状体3上升而从被处理基板10离开规定的距离。同时，通过未图示的升降机构使局部负压机构6下降而从被处理基板10也离开规定的距离。
接着，通过未图示的X－Y龙门架使差动排气装置2及FIB柱状体3向下一个要进行处理的区域移动。伴随于此，使局部负压机构6移动以追随到与差动排气装置2及FIB柱状体3对置的位置。之后，通过反复进行与上述的工序同样的工序，由此能够对被处理基板10的除周缘部以外的区域整体施行与上述同样的处理。
将完成了这样的修正处理的被处理基板10通过未图示的搬运机构以仅支承着周缘部的状态回收。
(比较例1)
这里，使用图7来说明相较于上述第一实施方式而言的比较例1。如图7所示，仅是将被处理基板10配置在支承部4之上的话，被处理基板10会因自重而产生大的挠曲。在半导体装置、具有比较小型的显示面的FPD中，也存在不考虑挠曲亦可的情况。然而，近年来，伴随着FPD的大型化，光掩模也变得大型化，有时也会具有几米的纵横尺寸，因此，无法无视该挠曲的问题。
(比较例2)
图8及图9示出比较例2。在该比较例2中，具备与上述第一实施方式同样的支承部4和正压腔室5。图8是在正压腔室5的作用下保持被处理基板10的水平而维持着平坦性的状态。在这样的状态下，如图9所示，在利用差动排气装置2及FIB柱状体3进行处理(观察、修正等)的情况下，被处理基板10因差动排气装置2及FIB柱状体3侧的吸引力而成为局部鼓起的状态。
(第一实施方式的效果)
如上所述，根据第一实施方式的聚焦离子束装置1A，能够避免将被处理基板10配置于台状的台架上，因此，能够防止在被处理基板10中的除周缘部以外的有效的区域的下表面附着颗粒等异物或者因台架等损伤被处理基板10的下表面的状况。
[第二实施方式]
使用图4～图6来说明本发明的第二实施方式的聚焦离子束装置1B。如图4及图5所示，在该聚焦离子束装置1B中，在差动排气装置2的外侧以围绕差动排气装置2的方式环绕地一体设置有第一浮起垫7。该第一浮起垫7经由未图示的连结管与供给作为非活性气体的氮气(N2)的喷出泵连接。该第一浮起垫7为扁平的环状的管形状，在下表面形成有多个狭缝状或圆形状的开口，能够从该开口喷出非活性气体。从第一浮起垫7喷出的非活性气体对被处理基板10的上表面进行施力。
如图4及图6所示，在本实施方式的聚焦离子束装置1B中，在局部负压机构6的外侧以围绕局部负压机构6的方式环绕地一体设置有第二浮起垫8。该第二浮起垫8经由未图示的连结管与供给空气的未图示的喷出泵连接。该第二浮起垫8也形成为与第一浮起垫7同样大小的扁平的环状的管形状。如图6所示，在第二浮起垫8的上表面形成有与形成在局部负压机构6的上表面的吸气口6A同样的排气口8A。从该排气口8A吹出的空气对被处理基板10的下表面进行施力。本实施方式的聚焦离子束装置1B的其他结构与上述的第一实施方式的聚焦离子束装置1A大致相同。
第一浮起垫7朝向被处理基板10的上表面喷吹非活性气体来形成气幕。因此，第一浮起垫7对差动排气装置2及FIB柱状体3向从被处理基板10离开的方向施力。另外，通过使用非活性气体，由此能够利用非活性气体对镜筒31内进行净化，从而改善环境。另外，第一浮起垫7具有如下效果：利用非活性气体的喷吹，对差动排气装置2及FIB柱状体3向从被处理基板10离开的方向施力而使差动排气装置2及FIB柱状体3浮起。因此，在本实施方式中，具有抵消基于差动排气产生的真空压的效果。
尤其是，第一浮起垫7具有阻止差动排气装置2及FIB柱状体3与被处理基板10接触的作用。同样，第二浮起垫8具有利用喷出的空气来阻止局部负压机构6及该第二浮起垫8与被处理基板10接触的作用。在上述的第一浮起垫7及第二浮起垫8中，由于是向被处理基板10喷出气体，因此，即便是在被处理基板10处要阻止这样的气体的喷出，其斥力也会变得非常大。因此，通过具备上述的第一浮起垫7及第二浮起垫8，由此能够提高避免差动排气装置2及FIB柱状体3、局部负压机构6向被处理基板10接触的能力。
[其他的实施方式]
以上，对本发明的第一实施方式及第二实施方式进行了说明，但不应理解构成这些实施方式的公开的一部分的论述及附图会限定本发明。对本领域技术人员来说，能够根据该公开而知晓各种各样的替代实施方式、实施例及应用技术。
例如，上述的实施方式的聚焦离子束装置1A、1B适用了聚焦离子束作为能量束，但本发明当然也可以适用为使用激光作为能量束的激光CVD或进行激光蚀刻的修理装置等。
对上述的实施方式的聚焦离子束装置1A、1B适用为修理装置的示例进行了说明，但除此以外，也可以适用为具有对被处理基板进行直接曝光的功能的电子束曝光装置、能够观察被处理基板的表面状态的扫描电子显微镜等。
在上述的实施方式的聚焦离子束装置1A、1B中，作为头部20，使用了圆盘形状的金属板，但只要是实现差动排气功能的结构即可，不限定于此。
在上述的实施方式的聚焦离子束装置1A、1B中，将支承部4和正压腔室5的位置进行了固定，但反之也可以设为使支承部4、正压腔室5相对于被处理基板10进行移动的结构。
在上述的实施方式的聚焦离子束装置1A、1B中，形成于差动排气装置2的环状槽的数目不限定于四根，只要具备至少进行排气和吹出的两根以上的环状槽即可，也可以设为不配置环状槽而均匀地配置多个开口部的结构。
符号说明
1A、1B 聚焦离子束装置
2 差动排气装置
3 聚焦离子束柱状体(FIB)
4 支承部
5 正压腔室
5A 空气导入路
6 局部负压机构
6A 吸气口
7 第一浮起垫
8 第二浮起垫
8A 排气口
10 被处理基板
20 头部
20A 开口部
21、22、23、24 环状槽(吸气部)
25、26 连结管
31 镜筒
32 聚焦离子束光学系统
33 连结管

Claims (8)

1.一种聚焦能量束装置，其特征在于，具备：
支承部，其支承被处理基板；以及
聚焦能量束柱状体，其具备差动排气装置且能够以与所述被处理基板的被处理面的任意区域对应的方式进行相对移动，
所述支承部在将所述被处理基板水平地配置的状态下仅支承所述被处理基板的周缘部，
在由所述支承部支承的所述被处理基板的下方配置有正压腔室，所述正压腔室遍及所述被处理基板的被处理区域整体地施加正压，阻止所述被处理基板因自重产生的挠曲，
在所述正压腔室内具备局部负压机构，所述局部负压机构维持与所述被处理基板的下表面不接触的状态来施加负压，来抵消所述差动排气装置的吸引力，所述局部负压机构维持隔着该被处理基板而与所述差动排气装置对置的状态，并且能够追随着所述差动排气装置而相对于所述被处理基板进行相对移动。
2.根据权利要求1所述的聚焦能量束装置，其中，
以围绕所述差动排气装置的外侧的方式设置有向所述被处理面喷吹气体的第一浮起垫，
以围绕所述局部负压机构的外侧的方式设置有向所述被处理基板的下表面喷吹气体的第二浮起垫。
3.根据权利要求1或2所述的聚焦能量束装置，其中，
所述差动排气装置具备与所述被处理基板的所述被处理面对置的头部，
在所述头部中的与所述被处理面对置的对置面上设置有以环绕该对置面的中心部的方式围绕的吸气部，
在所述头部中的所述中心部设置有形成处理用空间的开口部，在所述处理用空间中能够对所述被处理面进行处理，
在所述吸气部连结有真空泵，在使所述对置面与所述被处理面对置的状态下，利用来自所述吸气部的吸气作用，将所述处理用空间设为高真空。
4.根据权利要求3所述的聚焦能量束装置，其中，
聚焦能量束柱状体具备镜筒，该镜筒配置在与所述头部中的所述对置面相反的一侧，并且与所述开口部连结而能够与所述处理用空间连通，在所述镜筒内内置有聚焦能量束系统而将聚焦能量束以穿过所述开口部内的方式射出。
5.根据权利要求4所述的聚焦能量束装置，其中，
聚焦能量束系统是射出聚焦离子束的聚焦离子束系统。
6.根据权利要求3所述的聚焦能量束装置，其中，
在所述对置面中的比所述吸气部接近所述中心部的位置设置有供给成膜用气体的成膜用气体供给部。
7.根据权利要求4所述的聚焦能量束装置，其中，
在所述对置面中的比所述吸气部接近所述中心部的位置设置有供给成膜用气体的成膜用气体供给部。
8.根据权利要求5所述的聚焦能量束装置，其中，
在所述对置面中的比所述吸气部接近所述中心部的位置设置有供给成膜用气体的成膜用气体供给部。
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