DE10057079A1

DE10057079A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Korpuskularstrahlbelichtung

Info

Publication number: DE10057079A1
Application number: DE2000157079
Authority: DE
Inventors: Kazuto Ashihara; Yoshihisa Ooae
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 1999-11-19
Filing date: 2000-11-17
Publication date: 2001-05-31
Anticipated expiration: 2020-11-18
Also published as: JP2001148340A; GB2358955B; DE10057079C2; TW476979B; GB0027160D0; GB2358955A; KR20010051744A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Korpuskularstrahlbelichtung, wobei während der Belichtung Verunreinigungen von Oberflächen von Teilen durch Zuführung hochkonzentrierten Ozons in wenigstens einen Bereich einer Vakuumkammer entfernt und nur geringe Sauerstoffmengen verbraucht werden und keine wesentliche Gefahr eines Ausströmens von Ozon in die Atmosphäre besteht. Das Verfahren umfaßt die Belichtung eines Musters auf einer Probe mit Hilfe eines Korpuskularstrahls unter Zuführung von Niedrigdruck-Ozon in wenigstens einen Bereich einer Vakuumkammer. Es enthält zudem einen Verfahrensschritt, bei dem Ozon erzeugt wird, dessen Druck unter dem Atmosphärendruck liegt. Die Belichtungsvorrichtung enthält eine Vakuumkammer, eine Vakuumpumpe zum Auspumpen des Vakuumkammerinneren, eine Korpuskularstrahl-Optik zur Erzeugung eines Korpuskularstrahls in der Vakuumkammer und zur Belichtung des gewünschten Musters auf einer Probe mit Hilfe des Korpuskularstrahls sowie einen Ozon-Zuführmechanismus zur Zuführung von Niedrigdruck-Ozon in wenigstens einen Bereich des Vakuumkammerinneren während der Belichtung des Musters auf der Probe in der Korpuskularstrahl-Optik. Der Ozon-Zuführungsmechanismus enthält eine zweite Vakuumkammer mit einem unter dem Atmosphärendruck liegenden Innendruck sowie eine Ozonerzeugungseinheit zur Ozonisierung wenigstens eines Teils des von einem in der zweiten Vakuumkammer vorgesehenen Zuführöffnung zugeführten Sauerstoffs, wobei das in ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Belichtung mit einem beispiels weise durch einen Elektronenstrahl gebildeten Korpusku larstrahl und dabei insbesondere ein Belichtungsverfah ren und eine Belichtungsvorrichtung, das bzw. die es ermöglicht, eine durch sich in der Vorrichtung ansam melnde Verunreinigungen verursachte Strahl-Abdrift zu verringern und so die Präzision eines Belichtungsmu sters über lange Zeit hinweg beizubehalten.

Im Hinblick auf die ständig steigende Dichte integrier ter Schaltungen werden heute immer leistungsfähigere Verfahren zur Musterbelichtung benötigt. Die Grenzen bei der Musterbelichtung richten sich dabei nach den Möglichkeiten des eingesetzten Belichtungsverfahrens. Da es schwierig ist, den Grad der Musterbelichtung mit herkömmlichen optischen Belichtungsverfahren zu erhö hen, sucht man nach neuartigen Belichtungsverfahren. Mit Hilfe eines Belichtungsverfahrens, bei dem ein Kor puskularstrahl, beispielsweise ein Elektronenstrahl, zum Einsatz kommt, lassen sich erheblich feinere Muster belichten, als dies bei der optischen Belichtungstech nik der Fall ist, weshalb die Korpuskularstrahlbelich tung als Belichtungstechnik der Zukunft gilt und große Aufmerksamkeit erregt.

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden beispiel haft unter Bezugnahme auf die Elektronenstrahl-Belich tung erläutert; sie läßt sich jedoch auch bei der Be lichtung mit anderen Korpuskularstrahlen einsetzen. Bei einer Elektronenstrahl-Belichtungsvorrichtung werden Elektronen durch einen Elektronstrahler erzeugt und durch ein elektrisches Feld beschleunigt, um einen Elektronenstrahl herzustellen. Form und Richtung des Elektronenstrahls werden durch eine elektromagnetische Linse oder ein Ablenkelement gesteuert, die bzw. das in einem Objektivtubus angeordnet ist. Der Strahl läßt sich mit Hilfe unterschiedlicher Verfahren formen, wo bei er allerdings üblicherweise durch einen rechtecki gen ersten Spalt zu einem Rechteck geformt und dann weiter durch einen zweiten Spalt oder eine (üblicherweise als Übertragungsmaske bezeichnete) Maske einer Austastaperturanordnung (BAA) weiter zu einem Be lichtungsstrahl geformt wird. Der auf diese Weise ge formte Elektronenstrahl wird durch ein Ablenkelement abgelenkt und auf eine beispielsweise durch eine Scheibe oder eine Retikelmaske gebildete Probe gelei tet. Zur Belichtung eines gewünschten Musters werden die Belichtungsmuster miteinander verbunden. Bei der Elektronenstrahlbelichtung ist es möglich, weniger als 0,05 µm breite Muster mit einer Positioniergenauigkeit von 0,02 µm zu erzeugen.

Allerdings treten bei einer Elektronenstrahl-Belich tungsvorrichtung insofern Probleme auf, als sich hier die Position des ausgestrahlten Elektronenstrahls mit der Zeit verändert und das Belichtungsmuster beein trächtigt wird. Die dabei auftretende Positionsver schiebung des Elektronenstrahls wird als Strahl-Abdrift bezeichnet. Hauptursache der Strahl-Abdrift ist eine Aufladungs-Abdrift aufgrund eines elektrischen Feldes, das durch eine Ladung erzeugt wird, die sich an Verun reinigungen der elektrostatischen Ablenkelektrode bzw. des unteren Bereichs des Objektivtubus nahe der Probe akkumuliert. Die Oberfläche der Probe wird nämlich üblicherweise mit einem Fotolackfilm aus organischem Ma terial beschichtet und dieses organische Material er zeugt bei Bestrahlung mit einem hochenergetischen Elek tronenstrahl ein Gas, wobei sich dieses Gas bzw. der darin enthaltene Kohlenstoffanteil an den Oberflächen benachbarter Teile festsetzt, was bedeutet, daß sich auf der Oberfläche dieser Teile Verunreinigungen mit einer sehr hohen Isolierfähigkeit ansammeln. Die Ladung der reflektierten Elektronen und der Sekundärelektronen akkumuliert sich nun an diesen Verunreinigungen, wo durch ein elektrisches Feld entsteht. Der ausgestrahlte Elektronenstrahl wird dann durch dieses elektrische Feld abgelenkt, wodurch sich die Bestrahlungs-Position des Elektronenstrahls verändert. Entsprechende Verun reinigungen finden sich selbst in von der Probe ent fernten Bereichen, wobei sich allerdings der Grad der Verunreinigung mit steigendem Abstand zur Probe verrin gert.

Eine größere Strahl-Abdrift macht eine normale Belich tung unmöglich, weshalb es nötig ist, die Verunreini gungen zu beseitigen. In den ungeprüften japanischen Patentveröffentlichungen 61-20321 und 6-325709 von Ko kai ist ein Verfahren zur Beseitigung von Verunreini gungen beschrieben, bei dem die Operation der Belich tungsvorrichtung vorübergehend unterbrochen und zur Er zeugung eines Plasmas Sauerstoff in die Vakuumkammer der Belichtungsvorrichtung eingebracht wird, wobei die Oberflächen der Teile durch das erzeugte Plasma in ein Gas eingehüllt werden und man das Gas sodann nach außen abläßt, was die Verunreinigungen von den Oberflächen entfernt. Bei diesem Verfahren ist es jedoch nötig, die Operation der Belichtungsvorrichtung vorübergehend zu unterbrechen, um Sauerstoff in die Vorrichtung einzuführen, was nicht nur zu einer erheblichen Verringerung des Verfügbarkeitsgrades der Vorrichtung, sondern auch zu einer Verschlechterung der Plattierung an Oberflä chen den Teile führt.

In der japanischen Patent-Veröffentlichung Nr. 9-259 811 von Kokai ist andererseits ein Verfahren beschrie ben, bei dem Verunreinigungen durch Zuführung von Ozon in wenigstens einen Bereich der Vakuumkammer der Elek tronenstrahl-Belichtungsvorrichtung entfernt werden, während gleichzeitig die Belichtung durchgeführt wird. Das in die Vakuumkammer eingeführte Ozon wird durch den zur Belichtung eingesetzten Elektronenstrahl aktiviert und in Sauerstoffradikale umgewandelt, welche die an den Oberflächen der Teile vorhandenen Verunreinigungen vergasen, wobei das Gas sodann abzogen wird. Die Erzeu gung der Sauerstoffradikale hängt dabei von der Inten sität des Elektronenstrahls ab. Da der zur Belichtung eingesetzte Elektronenstrahl in verschiedenen Bereichen der Vorrichtung eine unterschiedliche Intensität auf weist, führt man den verschiedenen Bereichen der Vaku umkammer auch eine unterschiedliche Menge an Ozon zu.

Das Diagramm gemäß Fig. 1 zeigt ein Beispiel für einen Aufbau des in der japanischen Patent-Veröffentlichung Nr. 9-259 811 von Kokai beschriebenen Mechanismus zur Zuführung von Ozon zur Elektronenstrahl-Belichtungsvor richtung. Hierbei wird Sauerstoff von einem Sauerstoff zylinder 51 an eine Ozonerzeugungseinheit (bzw. einen Ozonisierer) 52 geleitet. Die Ozonerzeugungseinheit 52, bei der es sich um ein beispielsweise durch eine Sie mens-Ozonröhre gebildetes Bauteil handelt, ist bereits hinreichend bekannt und wird daher hier nicht näher be schrieben. Die Ozonerzeugungseinheit 52 erzeugt nun Ozon aus dem ihr zugeführten Sauerstoff und liefert ein Gemisch (Gasgemisch) aus Sauerstoff und Ozon, wobei dieses Gemisch aktivierten Sauerstoff (Sauerstoffradikale) enthält. Die Konzentration des Ozons im Gemisch liegt üblicherweise bei etwa 10%.

Das Ozongemisch wird an einen Massenflußsensor MFS ge leitet und in eine Vakuumkammer in der Säule 10 der Elektronenstrahl-Belichtungsvorrichtung eingeführt. In der Vakuumkammer sind eine Elektronenstrahl-Optik zur Erzeugung, Formung und Ablenkung des Elektronenstrahls sowie ein Bewegungsmechanismus zum Haltern und Bewegen der Probe angeordnet. Im Inneren der Vakuumkammer wird ein niedriger Druck (Vakuum) von etwa 1 × 10^-4 Pascal (Pa) (1 × 10^-6 Torr) aufrechterhalten. Somit bildet das Sauerstoff-Ozon-Gemisch den Großteil der in der Vakuum kammer vorhandenen Gase. Wenn die Gase in der Vakuum kammer durch die Vakuumpumpe P abgezogen werden, so führt der Massenflußsensor MFS derart neues Gemisch zu, daß im Inneren der Vakuumkammer der genannte niedrige Druck aufrechterhalten wird. Während der Belichtung be schießt der Elektronenstrahl das Ozongas, wobei die zur Entfernung der Verunreinigungen dienenden Sauerstoffra dikale entstehen.

Das von der Ozonerzeugungseinheit 52 dem Massenflußsen sor MFS zugeführte Gemisch wird nur zum Teil durch den Massenflußsensor MFS in die Vakuumkammer eingeführt, während der größte Teil an eine Ozonverarbeitungsein heit 53 gelangt, wo er wieder zu Sauerstoff zurückver wandelt wird, das daraufhin in die Atmosphäre abgegeben wird. In dem der Ozonerzeugungseinheit 52 zugeführten Sauerstoff-Ozon-Gemisch beschießen sich die Partikel gegenseitig, wobei sie sich wieder miteinander vereinigen, so daß aus dem Ozon erneut Sauerstoffmoleküle ent stehen. Dabei sinkt die Ozonkonzentration mit der Zeit, weshalb es nötig ist, das Gemisch sofort nach seiner Erzeugung in der Ozonerzeugungseinheit dem Massenfluß sensor MFS zuzuführen.

In der Elektronenstrahl-Belichtungsvorrichtung wird der Elektronenstrahl erzeugt und ein Muster mit Hilfe des Elektronenstrahls belichtet, weshalb im Inneren der Va kuumkammer vorzugsweise ein möglichst hohes Vakuum auf rechterhalten wird. Bei der in der japanischen Patent- Veröffentlichung Nr. 9-259 811 von Kokai beschriebenen Vorrichtung wird auch während der Belichtung Ozon zur Erzeugung der Sauerstoffradikale in die Vakuumkammer eingeführt.

Zur Beibehaltung des hohen Vakuums in der Vakuumkammer wird dabei allerdings vorzugsweise eine möglichst ge ringe Menge an Ozon zugeführt. Bei Zuführung einer äu ßerst geringen Ozonmenge in die Vakuumkammer entstehen jedoch insofern Probleme, als sich dann die Verunreini gungen nicht vollständig entfernen lassen. Der im Ge misch enthaltene Sauerstoff trägt nicht wesentlich zur Erzeugung von Sauerstoffradikalen bei, so daß die Er zeugung der Sauerstoffradikale von der Ozonmenge ab hängt. Indem man die Ozonkonzentration im Gemisch er höht, läßt sich somit auch die Menge der erzeugten Sau erstoffradikale erhöhen, während im Inneren der Vakuum kammer ein hohes Vakuum erhalten bleibt. In dem von der beschriebenen herkömmlichen Ozonerzeugungseinheit ge lieferten Sauerstoff-Ozon-Gemisch liegt die Ozonkonzen tration allerdings bei nur etwa 10%, wobei dieser Ge halt weiter sinkt, während das Gemisch von der Ozoner zeugungseinheit zur Vakuumkammer gelangt, so daß hier insofern ein Problem auftritt, als sich die Ozonkonzen tration in dem in die Vakuumkammer eingeführten Gemisch nicht erhöhen läßt.

Wie sich Fig. 1 entnehmen läßt, wird das in der Ozoner zeugungseinheit 52 erzeugte, Ozon enthaltende Gemisch gleichzeitig zur Ozonverarbeitungseinheit 53 und zum Massenflußsensor MFS geleitet. Zu diesem Zweck muß der Druck im Gemisch erhöht werden. Da hochkonzentriertes Ozon gefährlich ist, wird das von der Ozonerzeugungs einheit 52 kommende, Ozon enthaltende Gemisch zuerst in der Ozonverarbeitungseinheit 53 in Sauerstoff zurück verwandelt und dann in die Atmosphäre abgelassen. Dabei kann es allerdings vorkommen, daß das in der Ozonerzeu gungseinheit 52 erzeugte, Ozon enthaltende Gemisch in die Atmosphäre entweicht, während es unter erhöhtem Druck an den Massenflußsensor MFS und die Ozonverarbei tungseinheit 53 geleitet wird.

Nur ein kleiner Teil des dem Massenflußsensor MFS von der Ozonerzeugungseinheit 52 zugeführten Gemisches wird durch den Massenflußsensor MFS der Vakuumkammer zuge führt, während der größte Teil des Gemisches zur Ozon verarbeitungseinheit 53 gleitet wird, wo er wieder in Sauerstoff zurückverwandelt und dann in die Atmosphäre abgegeben wird. Auf diese Weise wird nur ein geringer Teil des das in der Ozonerzeugungseinheit 52 erzeugte Ozon enthaltenden Gemisches tatsächlich verwendet, wäh rend der größte Teil des Gemisches ungenutzt bleibt.

Insbesondere ist dabei der Anteil an als Grundstoff zu geführtem und verbrauchtem Sauerstoff im Vergleich zur tatsächlich in die Vakuumkammer eingeführten und dort verbrauchten Ozonkonzentration so hoch, daß der als Ausgangsmaterial eingesetzte Sauerstoff nennenswerte Kosten verursacht.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu grunde, die genannten Probleme zu lösen und ein Verfah ren und eine Vorrichtung zur Korpuskularstrahlbelich tung zu beschreiben, bei dem bzw. bei der Verschmutzun gen von den Oberflächen von Teilen entfernt werden kön nen, in dem man während der Belichtung hoch konzen triertes Ozon mit einer geringen Menge von Sauerstoff in wenigstens einen Bereich der Vakuumkammer einführt, wobei gleichzeitig die Gefahr eines Ausströmens von Ozon in die Atmosphäre minimiert wird.

Um die genannte Aufgabe zu lösen, werden gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Korpuskularstrahlbelichtung vorge sehen, bei denen das bei niedrigem Druck erzeugte Ozon in die Vakuumkammer der Belichtungsvorrichtung einge führt wird.

Insbesondere wird bei dem erfindungsgemäßen Korpusku larstrahl-Belichtungsverfahren in wenigstens einen Be reich einer Vakuumkammer Niederdruck-Ozon eingeführt und mit Hilfe eines Korpuskularstrahls ein Muster auf einer Probe belichtet. Das Ozon wird dabei bei einem Druck erzeugt, der unter dem Atmosphärendruck liegt.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Korpuskularstrahl-Belichtungsvorrichtung vor gesehen, die die folgenden Bestandteile enthält: eine erste Vakuumkammer, eine Vakuumpumpe zum Auspumpen des Vakuumkammerinneren, eine Korpuskularstrahl-Optik zur Erzeugung eines Korpuskularstrahls in der ersten Vakuumkammer und zur Belichtung des gewünschten Musters auf einer Probe mit Hilfe des Korpuskularstrahls sowie einen Ozon-Zuführmechanismus zur Einführung von Nieder druck-Ozon in wenigstens einen Bereich der Vakuumkammer während der Belichtung des Musters auf der Probe in der Korpuskularstrahl-Optik, wobei der Ozon-Zuführmechanis mus eine zweite Vakuumkammer mit einem unter dem Atmo sphärendruck liegenden Innendruck sowie eine Ozonerzeu gungseinheit zur Ozonisierung wenigstens eines Teils des durch eine Zuführöffnung zugeführten Sauerstoffs in der zweiten Vakuumkammer umfaßt und wobei das in der zweiten Vakuumkammer bei niedrigem Druck erzeugte Ozon wenigstens einem Bereich im Inneren der ersten Vakuum kammer zugeführt wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird Ozon bei einem Druck erzeugt, der unter dem Atmosphärendruck liegt, und in die erste Vakuumkammer der Vorrichtung einge führt. Bei einem niedrigeren Druck ist die mittlere freie Weglänge der Partikel lang, wobei nur eine ge ringe Gefahr besteht, daß sich Partikel gegenseitig be schießen. Dies führt dazu, daß das erzeugte Ozon hier weniger leicht aufgebraucht wird, als bei Normaldruck, so daß es möglich wird, ein Gemisch mit hoher Ozonkon zentration zu erzeugen. Entsprechendes gilt für die Sauerstoffradikale. Somit läßt sich die Ozonmenge in der Vakuumkammer erhöhen, ohne daß dabei die Höhe des Vakuums in dieser ersten Vakuumkammer sinkt. Da die Menge der in der ersten Vakuumkammer erzeugten Sauer stoffradikale von der Ozonmenge abhängt, läßt sich au ßerdem durch Erzeugung einer größeren Menge von Sauer stoffradikalen auch eine starke Reinigungswirkung er zielen, ohne daß dabei die Höhe des Vakuums in der er sten Kammer sinkt. Wenn man andererseits zur Erzielung einer unveränderten Reinigungswirkung die Menge der er zeugten Sauerstoffradikale nicht verändert, läßt sich stattdessen ein höheres Vakuums erzeugen.

Der Druck des erzeugten Ozons ist niedrig, so daß sich die Ozonkonzentration lange Zeit aufrechterhalten läßt. Außerdem steigt bei einem verringerten Druck die Fließ geschwindigkeit umgekehrt proportional zum Druck an. Somit verkürzt sich die Zeit, die vergeht, bis das von der zweiten Kammer kommende Ozon die erste Kammer er reicht, was ebenfalls zur Vermeidung des Problems einer verringerten Ozonkonzentration beiträgt. Daneben ist die Gefahr geringer, daß das unter einem verringerten Druck erzeugte Ozon entweicht.

In der zweiten Vakuumkammer wird ein höherer Druck auf rechterhalten, als in der ersten Vakuumkammer, wobei die Bedingungen vorzugsweise im einzelnen so gewählt werden, daß sie für die Erzeugung von Ozon günstig sind.

Wird der Druck in der zweiten Vakuumkammer mit Hilfe einer zweiten Vakuumpumpe reduziert, so wird zwischen der zweiten Vakuumkammer und der ersten Vakuumkammer ein Fließgeschwindigkeits-Regelventil angeordnet, das die Menge an Ozon und Sauerstoffradikalen regelt, wel che aus der zweiten Vakuumkammer in die erste Vakuum kammer geleitet wird, und so die Zuführung von Ozon in die erste Vakuumkammer steuert.

Stattdessen ist es aber auch möglich, die zweite Vaku umkammer mit der ersten Vakuumkammer durch eine Leitung zu verbinden und den Druck in der zweiten Vakuumkammer mit Hilfe der zum Auspumpen der ersten Vakuumkammer verwendeten Vakuumpumpe zu senken. In diesem Fall wer den bestimmte Bedingungen, wie etwa die Querschnitts fläche der Leitung und die Menge an zugeführtem Sauer stoff in geeigneter Weise so gewählt, daß der ge wünschte Druck in der zweiten Vakuumkammer entsteht.

Die Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Be zugnahme auf die beigefügte Zeichnung. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 ein Diagramm zur Darstellung des Auf baus einer Ozonerzeugungseinheit einer herkömmlichen Elektronenstrahl-Belich tungsvorrichtung, bei der Ozon während der Belichtung in wenigstens einen Teil einer Vakuumkammer eingeführt wird;

Fig. 2 ein Diagramm zur Darstellung des Auf baus einer Elektronenstrahl-Belich tungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 ein Diagramm zur Darstellung des Auf baus einer Ozonerzeugungseinheit gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 4A und 4B Diagramme zur Verdeutlichung des Un terschieds in der Ozonmengen-Messung beim Stand der Technik und beim ersten Ausführungsbeispiel; und

Fig. 5 ein Diagramm zur Darstellung einer Elektronenstrahl-Belichtungsvorrich tung gemäß einem zweiten Ausführungs beispiel der Erfindung.

Das Diagramm gemäß Fig. 2 zeigt den grundlegenden Aufbau einer Elektronenstrahl-Belichtungsvorrichtung bei einem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel. Die Elek tronenstrahl-Belichtungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel enthält im Vergleich zu der in der bereits erwähnten japanischen Patentveröffentlichung Nr. 9-259811 von Kokai beschriebenen Elektronenstrahl- Belichtungsvorrichtung eine verbesserte Ozonerzeugungs einheit, während die anderen Bestandteile der Anordnung den entsprechenden Teilen der in der Veröffentlichung Nr. 9-259 811 von Kokai beschriebenen Vorrichtung iden tisch sind.

Im folgenden wird nun zunächst unter Bezugnahme auf Fig. 2 der grundlegende Aufbau der Elektronenstrahl-Be lichtungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbei spiel kurz erläutert.

Diese Elektronenstrahl-Belichtungsvorrichtung umfaßt eine Säule 10 mit einer Kammer 1, in der ein Elektro nenstrahler 14 angeordnet ist, einer Kammer 2, in der eine Linse 36 zur Strahl-Ausrichtung und ein erster Spalt angeordnet sind, und einer Kammer 3, in der sich ein Ablenkelement 5, ein zweiter Spalt bzw. eine Maske 20, ein Ablenkelement 6, eine als Blende dienende runde Apertur 27, eine Projektionslinse und ein Ablenkelement 7 befinden, sowie eine Hauptkammer 4, in der eine Scheibe W angeordnet ist. Die Kammer 3 ist weiter in drei Kammern 3a, 3b, 3c unterteilt. In der Kammer 4 sind zur Halterung der Scheibe W dienende Tische 35a, 35b angeordnet, die sich in X- und Y-Richtung bewegen lassen.

Eine Molekular-Turbopumpe P2 dient zum Auspumpen des Säulen-Inneren, während eine Molekular-Turbopumpe P3 hauptsächlich zum Auspumpen des Inneren der ein grö ßeres Volumen als die Säule aufweisenden Kammer 4 dient. Eine Ionenpumpe P1 dient zur Aufrechterhaltung eines Vakuums in der den Elektronenstrahler 14 enthal tenden Kammer 1. Die Ionenpumpe ist in der Lage, in der Kammer 1 ein Vakuum mit der Höhe beizubehalten, die durch das Auspumpen mit Hilfe der Molekular-Turbopumpe P2 in dieser Kammer erzeugt wurde. Die Ionenpumpe, die ein Vakuum durch Ionisierung eines metallischen Werk stoffs, wie etwa Titan, und Adsorption des Gases auf rechterhält, arbeitet nach einem bereits bekannten Prinzip, weshalb hier nicht näher auf sie eingegangen wird.

Auch die Grundlagen der Belichtung mit Hilfe der Elek tronenstrahl-Belichtungsvorrichtung sind wohlbekannt, so daß sich insofern weitere Erläuterungen erübrigen. Stattdessen wird im folgenden die Einführung des Ozons in die Kammern näher beschrieben.

Bei der Elektronenstrahl-Belichtungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird während der Belich tung Ozon in die Kammern eingeführt. Die Elektronen strahlen beschießen dieses eingeführte Ozon, wodurch das Ozon in Sauerstoff und aktiven Sauerstoff (Sauerstoffradikale) getrennt wird. Die Sauerstoffradi kale reagieren mit den Verschmutzungen, die dabei sind, an den Oberflächen der Teile anzuhaften bzw. sich dort anzusammeln, und diese Verunreinigungen verdunsten als Kohlenmonoxid bzw. Kohlendioxid und werden durch die Vakuumpumpe entfernt, wodurch die oben beschriebene Strahl-Abdrift verhindert wird.

Erfindungsgemäß ist eine Ozonerzeugungseinheit 8 vorge sehen, die sich von der in der japanischen Veröffentli chung Nr. 9-259 811 von Kokai beschriebenen Vorrichtung unterscheidet. Das (gasförmige) Gemisch, das das in der Ozonerzeugungseinheit 8 erzeugte Ozon enthält, wird durch ein Ventil 9, das sich öffnen und schließen läßt, sowie Massenflußsensoren MFS1, MFS2, MFS3 in die Kammer eingebracht. Das vom Massenflußsensor MFS2 kommende Ge misch gelangt dabei durch den Einlaß 28 zur Kammer 2, während das vom Massenflußsensor MFS3 kommende Gemisch durch den Einlaß 29 der Kammer 3 zugeführt wird. Die Kathode des Elektronenstrahlers 14 wird bei der Erzeu gung des Elektronenstrahls auf eine hohe Temperatur er wärmt und oxidiert, wenn ihr Ozon oder Sauerstoff zuge führt wird, weshalb die den Elektronenstrahler 14 ent haltende Kammer 1 von den anderen Kammern 2, 3, 4 im Hinblick auf das Vakuum isoliert wird, wobei in der Apertur ap1 eine Austrittsöffnung OR1 vorgesehen ist. Außerdem ist zwischen der Turbo-Molekularpumpe P2 und der Kammer 1 ein Ventil B1 angeordnet, welches bei Er zeugung eines Vakuums geöffnet wird. Ist ein festgeleg tes, hohes Vakuum erreicht, so wird das Ventil B1 ge schlossen, und das hohe Vakuum in der Kammer 1 mit Hilfe der Ionenpumpe P1 aufrechterhalten. Dies verhin dert, daß Ozon in die Kammer 1 gelangt. Im Inneren der Kammer 1 wird dabei ein höheres Vakuum aufrechterhal ten, als im Inneren der anderen Kammern 2, 3, 4.

Der Elektronenstrahl weist am oberen, dem Elektronen strahler näherliegenden Bereich eine stärkere Ladungs menge auf, so daß hier die Wahrscheinlichkeit höher ist, daß sich Sauerstoffradikale bilden, während das Problem einer Verunreinigung im unteren, der Scheibe W näherliegenden Bereich größer ist. Aus diesem Grund wird im unteren Bereich die Menge an Ozon durch Verrin gerung der Vakuumhöhe vergrößert. Im einzelnen wird beim Einbringen von Ozon durch getrennte Massenflußsen soren MFS2, MFS3 in die Kammer 2 bzw. die untere Kammer 3 eingebracht die Fließgeschwindigkeit im Massenfluß sensor MFS2 verringert. Zudem ist zwischen der Kammer 2 und der Kammer 3 eine zweite Austrittsöffnung OR2 vor gesehen, und die Ozonbewegung zwischen den Kammern 2 und 3 wird begrenzt, indem man die Apertur ap2 der Aus trittsöffnung OR2 verkleinert. Durch Verkleinerung des Öffnungsgrads des Ventils B2 wird im Inneren der Kammer 2 ein Halb-Vakuum aufrechterhalten, während im Inneren der Kammern 3 und 4 ein niedriges Vakuum beibehalten wird. Im einzelnen wird der Druck in der Kammer 1 bei 1 × 10^-4 bis 1 × 10^-3 Pa, in der Kammer 2 bei 1 × 10^-3 bis 5 × 10^-3 Pa und in den Kammern 3 und 4 bei 5 × 10^-3 bis 1 × 10^-2 Pa gehalten.

In das das Ozon enthaltende und dem Ventil 9 von der Ozonerzeugungseinheit 8 zugeführte Gemisch wird Helium- Gas He eingeführt, um die Verunreinigungen zu entfer nen, die aufgrund einer Streuung des Elektronenstrahls in einem keine Belichtungsprobleme verursachenden Be reich an versteckten Stellen anhaften.

Das Diagramm gemäß Fig. 3 zeigt den Aufbau einer Ozoner zeugungseinheit 8 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Wie sich Fig. 3 entnehmen läßt, umfaßt die Ozonerzeugungseinheit 8 eine an der Innenseite eines zylindri schen Gehäuses 62 angeordnete Elektrode 64 sowie eine stabförmige Elektrode 63, die durch Isolierelemente 66, 67 in der Mitte des Gehäuses 62 gehaltert ist. Im Ele ment 67 ist ein Loch ausgebildet, das für eine Verbin dung nach rechts hin sorgt, wodurch das Innere des Ge häuses 62 an eine Leitung 71 angeschlossen ist, die wiederum einerseits mit dem Ventil 9 und andererseits mit einer Vakuumpumpe 68 verbunden ist. Das Innere des Gehäuses 62 und das Innere der Leitung 71 werden mit Hilfe der Vakuumpumpe 68 ausgepumpt (d. h. ihr Innen druck wird gesenkt), bis ihr Innendruck geringer ist als der Atmosphärendruck, aber noch über dem Druck in der Kammer 3 liegt. Die Vakuumpumpe 68 ist an eine Ozonverarbeitungseinheit 69 angeschlossen, die das im von der Vakuumpumpe 68 abgegebenen Gas enthaltene Ozon wieder in Sauerstoff zurückverwandelt und in die Atmo sphäre abgibt. Die Leitung 71 ist durch einen Massen flußsensor MFS 5 mit einem Heliumgas-Zylinder 70 ver bunden, wodurch das das Ozon enthaltende Gemisch vor der Zuführung zum Ventil 9 zusätzlich mit Helium-Gas He vermischt wird. Die Fließgeschwindigkeit im Ventil 9 läßt sich variieren. Wie bereits erwähnt, wird im Inne ren des Gehäuses 62 und im Inneren der Leitung 71 ein höherer Druck aufrechterhalten, als in der Kammer 3. Hierdurch fließt das Gemisch in der Leitung 71 mit ei ner durch das Ventil 9 einstellbaren Fließgeschwindig keit in die Kammer 3.

Eine am vorderen Ende des Gehäuses 62 vorgesehene Düse ist mit dem Massenflußsensor MFS4 verbunden, durch den der Sauerstoff vom Sauerstoffzylinder 61 zugeführt wird. Zwischen den Elektroden 63 und 64 wird ein Hoch frequenzsignal hoher Spannung durch einen Oszillator 65 zugeführt, wodurch es zwischen den Elektroden 63 und 64 zu einer Entladung kommt und der zugeführte Sauerstoff in Ozon umgewandelt wird, während er zwischen den Elek troden 63 und 64 hindurchfließt. Wie bereits erwähnt, wird der Druck in dem Gehäuse 62 und der Leitung 71 durch die Vakuumpumpe 68 verringert und auf diese Weise hoch konzentriertes Ozon erzeugt, wobei sich die hohe Konzentration lange Zeit aufrechterhalten läßt. Das Ge misch enthält zudem die bereits erwähnten Sauerstoffra dikale. Das eine hohe Konzentration an Ozon und das He lium-Gas enthaltende Gemisch wird durch das Ventil 9 und die Massenflußsensoren MFS1 und MFS2 bzw. MFS3 in die in Fig. 2 dargestellten Kammern 2 und 3 eingeführt.

Die Konzentration des in die Kammer 3 eingeführten Ozons wurde sowohl bei einer erfindungsgemäßen Vorrich tung als auch bei einer Vorrichtung, bei der die vor liegende Erfindung nicht zum Einsatz kam, mit Hilfe ei nes Massenspektrographen gemessen, wobei sich das je weilige Ergebnis den Fig. 4A bzw. 4B entnehmen läßt. Da sich das Ozon während der Messung im Massenspektrogra phen abbaut, handelt es sich bei der Massenspektrogra phie nicht um ein wirklich empfehlenswertes Verfahren; es wurde hier allerdings eingesetzt, weil ein besser geeignetes Verfahren nicht zur Verfügung stand. Fig. 4A lassen sich die Mengen an Sauerstoff, Ozon und Sauer stoffradikalen entnehmen, die anfallen, wenn kein Ozon bzw. wenn mit Hilfe des in Fig. 1 gezeigten Verfahrens hergestelltes Ozon zugeführt wird. Die Bezugsziffer 32 bezeichnet hierbei den Sauerstoff, dessen Molekularge wicht 32 beträgt, während die Ziffer 48 das Ozon be zeichnet, dessen Molekulargewicht bei 48 liegt, und die Ziffer 16 sich auf die Sauerstoffradikale bezieht, de ren Molekulargewicht 16 beträgt. Fig. 4B zeigt für das erste erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel einerseits die Menge an Sauerstoff, Ozon und Sauerstoffradikalen, wenn kein Ozon zugeführt wird, und andererseits die je weiligen Mengen bei einer Zuführung von Ozon. Wird kein Ozon zugeführt, so erhält man dasselbe Ergebnis wie beim Stand der Technik, wobei der Wert unter der nach weisbaren Mindestmenge liegt. Führt man einen Vergleich mit dem herkömmlichen Verfahren bei Herstellung und Zu führung von Ozon durch, wobei die jeweilige Menge an Ozon sowie an Sauerstoff und Sauerstoffradikalen erhöht wird, so erfolgt bei dem vorliegenden Ausführungsbei spiel eine Erhöhung der Ozonmenge auf etwa das Fünffa che. Trotz der bereits erwähnten Tatsache, das eine Messung mit Hilfe des Massenspektrographie-Verfahrens nicht ausreichend genau ist, kann hier doch mit Sicher heit festgestellt werden, daß man bei der erfindungsge mäßen Ausführung eine größere Ozonmenge erhält.

Das Diagramm gemäß Fig. 5 zeigt den Aufbau einer Elek tronenstrahl-Belichtungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Diese Anordnung aus einer auf der rechten Seite befindlichen Säule 10, Kammern 1 bis 4, Vakuumpumpen P1 bis P3 und Austrittsöffnungen OR1, OR2 entspricht dabei derjenigen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und auch der Auf bau der Ozonerzeugungseinheit unterscheidet sich von dem Aufbau gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel allein durch die Tatsache, daß zur Verursachung einer Entla dung keine Hochfrequenz-Signalquelle 65 eingesetzt, sondern von einer Hochspannungsquelle 81 kommender Gleichstrom zwischen den Elektroden 63 und 64 zugeführt wird. Eine an einem Gehäuse 62 angeschlossene Leitung 82 steht durch einen Einlaß 29 mit der Kammer 3 in Ver bindung, so daß sich bei einem Auspumpen der Kammer auch der Innendruck in der Leitung 82 und im Gehäuse 62 verringert. Wird das Innere der Kammer 3 beispielsweise auf einen Wert von 5 × 10^-3 bis 1 × 10^-2 Pa ausgepumpt, so hängt der Druck im Gehäuse 62 von der Querschnitts fläche und der Länge der Leitung 82 sowie der Menge an zugeführtem Sauerstoff ab. Somit läßt sich im Gehäuse 62 ein gewünschter Druck durch eine geeignete Wahl die ser Parameter erzielen.

Wie sich der obigen Beschreibung entnehmen läßt, wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Korpuskular strahl-Belichtungsvorrichtung vorgesehen, bei der ein Elektronenstrahl oder ein entsprechender Strahl zum Einsatz kommt, und bei der während der Belichtung Ver unreinigungen von Oberflächen von Teilen durch Zufüh rung von hochkonzentriertem Ozon in wenigstens einen Bereich einer Vakuumkammer entfernt und gleichzeitig nur eine geringe Menge an Sauerstoff verbraucht wird, wobei sich die Gefahr eines Ausströmens von Ozon in die Atmosphäre minimieren läßt.

Claims

1. Korpuskularstrahl-Belichtungsverfahren zur Belich tung eines Musters auf einer Probe mit Hilfe eines Korpuskularstrahls unter Zuführung von Niedrigdruck- Ozon in wenigstens einen Bereich einer Vakuumkammer, wobei das Verfahren die Erzeugung von Ozon bei einem Druck umfaßt, der unter dem Atmosphärendruck liegt.

2. Korpuskularstrahl-Belichtungsvorrichtung, enthal tend:

- eine Vakuumkammer;
- eine Vakuumpumpe zum Auspumpen des Vakuumkammer inneren;
- eine Korpuskularstrahl-Optik zur Erzeugung eines Korpuskularstrahls in der Vakuumkammer und zur Belichtung des gewünschten Musters auf einer Probe mit Hilfe des Korpuskularstrahls;
- sowie einen Ozon-Zuführmechanismus zur Zuführung von Niederdruck-Ozon in wenigstens einen Bereich der Vakuumkammer während der Belichtung des Mu sters auf der Probe in der Korpuskularstrahl-Op tik;
- wobei der Ozon-Zuführmechanismus eine zweite Va kuumkammer mit einem unter dem Atmosphärendruck liegenden Innendruck sowie eine Ozonerzeugungs einheit zur Ozonisierung wenigstens eines Teils des durch eine Zuführöffnung zugeführten Sauer stoffs in der zweiten Vakuumkammer umfaßt; und
- wobei das in der zweiten Vakuumkammer bei nied rigem Druck erzeugte Ozon wenigstens einem Be reich im Inneren der ersten Vakuumkammer zuge führt wird.

3. Korpuskularstrahl-Belichtungsvorrichtung nach An spruch 2, wobei der Ozon-Zuführmechanismus die fol genden Bestandteile enthält:

- eine zweite Vakuumpumpe zur Verringerung der Höhe des Vakuums in der zweiten Vakuumkammer un ter die Höhe des Vakuums in der ersten Vakuum kammer und
- ein Fließgeschwindigkeits-Regelventil, das zwi schen der zweiten und der ersten Vakuumkammer angeordnet ist und zur Regelung der Menge des der ersten Vakuumkammer aus der zweiten Vakuum kammer zugeführten Ozons dient.

4. Korpuskularstrahl-Belichtungsvorrichtung nach An spruch 2, weiterhin enthaltend eine Leitung, die die erste und die zweite Vakuumkammer miteinander ver bindet, wobei der Druck in der zweiten Vakuumkammer durch die Vakuumpumpe reduziert wird.