JP2001196296A - Charged particle beam exposure apparatus - Google Patents
Charged particle beam exposure apparatusInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電子ビーム露光装
置などの荷電粒子ビーム露光装置に関し、特にステージ
上にキャリブレーションチップが設けられ、このキャリ
ブレーションチップを荷電粒子ビームで走査した時の反
射荷電粒子を検出して荷電粒子ビームの収束状態及び偏
向状態を検出し、その検出結果に基づいて補正を行う荷
電粒子ビーム露光装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charged particle beam exposure apparatus such as an electron beam exposure apparatus, and in particular, a calibration chip is provided on a stage, and the reflected charge when the calibration chip is scanned with a charged particle beam. The present invention relates to a charged particle beam exposure apparatus that detects a convergence state and a deflection state of a charged particle beam by detecting particles, and performs correction based on the detection result.
【０００２】半導体集積回路は微細加工技術の進歩に伴
って一層高集積化される傾向にあり、微細加工技術に要
求される性能は益々厳しいものになってきている。とり
わけ露光技術においては、従来使用されているステッパ
などに用いられる光露光技術の限界が予想されている。
電子ビーム露光技術などの荷電粒子ビーム露光技術は、
光露光技術に代わって微細加工の次世代を担う可能性の
高い技術である。以下、荷電粒子ビーム露光を例として
説明を行う。Semiconductor integrated circuits tend to be more highly integrated with advances in microfabrication technology, and the performance required for microfabrication technology is becoming increasingly severe. In particular, in the case of the exposure technology, the limit of the light exposure technology used for the steppers and the like conventionally used is expected.
Charged particle beam exposure technology such as electron beam exposure technology
This technology is likely to be the next generation of microfabrication in place of light exposure technology. Hereinafter, description will be made by taking charged particle beam exposure as an example.
【０００３】[0003]
【従来の技術】図１は、電子ビーム露光装置の基本構成
を示す図である。図１において、参照番号１はプロセッ
サを、２は磁気ディスクを、３は磁気テープ装置を示
し、これらの装置はバス４を介して互いに接続され、且
つバス４及びインターフェイス回路５をそれぞれ介して
データメモリ６及びステージ制御回路７に接続されてい
る。2. Description of the Related Art FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of an electron beam exposure apparatus. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a processor, 2 denotes a magnetic disk, and 3 denotes a magnetic tape device. These devices are connected to each other via a bus 4 and are connected to each other via a bus 4 and an interface circuit 5, respectively. It is connected to the memory 6 and the stage control circuit 7.
【０００４】一方、８はコラムで、内部には電子銃９、
レンズ１０、ブランキング電極１１、レンズ１２、整形
用偏向器１３、投影レンズ１４、メインデフレクタ（主
偏向器）用コイル１５、及びサブデフレクタ（副偏向
器）用電極１６などが設けられている。コラム８の下に
は、ステージ１７が配置されている。コラム８の内部及
びステージ１７の部分は真空状態にされる。試料５０は
ステージ１７上に載置されており、ステージ１７はステ
ージ制御回路７の出力信号によりＸ方向及びＹ方向へ移
動制御される。なお、実際には、他にも偏向器やアパー
チャ、焦点を微調整するためのコイル、真空ポンプなど
他にも多数の要素が設けられているが、ここでは図示及
び説明を省略する。[0004] On the other hand, 8 is a column, inside which an electron gun 9,
A lens 10, a blanking electrode 11, a lens 12, a shaping deflector 13, a projection lens 14, a coil 15 for a main deflector (main deflector), and an electrode 16 for a sub deflector (sub deflector) are provided. A stage 17 is arranged below the column 8. The inside of the column 8 and the portion of the stage 17 are evacuated. The sample 50 is placed on the stage 17, and the movement of the stage 17 is controlled in the X and Y directions by the output signal of the stage control circuit 7. Actually, many other elements such as a deflector, an aperture, a coil for finely adjusting the focus, a vacuum pump, and the like are provided, but illustration and description are omitted here.
【０００５】また、前記データメモリ６から読み出され
たデータは、パターン発生回路１９を通してパターン補
正回路２０に供給される。パターン補正回路２０は、ブ
ランキング信号をアンプ２１を介してブランキング電極
１１に印加し、整形パターンデータをＤＡＣ（デジタル
−アナログ変換器）２２及びアンプ２３を介して整形用
偏向器１３に、また各々偏向データをＤＡＣ２４及び２
６と、アンプ２５及び２７を介して電極１６及びコイル
１５へ印加する。The data read from the data memory 6 is supplied to a pattern correction circuit 20 through a pattern generation circuit 19. The pattern correction circuit 20 applies a blanking signal to the blanking electrode 11 via an amplifier 21, and applies shaping pattern data to a shaping deflector 13 via a DAC (digital-analog converter) 22 and an amplifier 23, and The deflection data are respectively converted to DACs 24 and 2
6 and to the electrode 16 and the coil 15 via the amplifiers 25 and 27.
【０００６】電子銃９により放射された電子ビームは、
レンズ１０を通過し、ブランキング電極１１により透過
又は遮断され、更に例えば３μｍ以下の平行な任意のシ
ョットサイズの矩形ビームに整形された後、メインデフ
レクタ用コイル１５及びサブデフレクタ用電極１６によ
り偏向されると共に、更に投影レンズ１４を通過して試
料表面に収束される。The electron beam emitted by the electron gun 9 is
After passing through the lens 10 and being transmitted or cut off by the blanking electrode 11 and further shaped into, for example, a rectangular beam of any parallel shot size of 3 μm or less, it is deflected by the coil 15 for the main deflector and the electrode 16 for the sub deflector. At the same time, the light passes through the projection lens 14 and is converged on the sample surface.
【０００７】参照番号２８は、照射された電子ビームが
試料５０で反射され散乱することにより発生した散乱電
子を検出する反射電子検出器であり、２９は反射電子検
出器の出力を処理する反射電子検出回路である。試料５
０には、位置合わせのためのマークが設けられており、
このマークを電子ビームで走査するとマークのエッジ部
分で電子ビームの散乱状態が変化し、反射電子検出器が
検出する散乱電子の量が変化するので、反射電子検出回
路を監視することによりマークのエッジを検出すること
ができる。これを利用して位置合わせを行う。Reference numeral 28 denotes a backscattered electron detector for detecting scattered electrons generated by the reflected and scattered electron beam on the sample 50, and 29 denotes a backscattered electron for processing the output of the backscattered electron detector. It is a detection circuit. Sample 5
0 has a mark for alignment.
When this mark is scanned with an electron beam, the scattering state of the electron beam changes at the edge of the mark, and the amount of scattered electrons detected by the backscattered electron detector changes. Can be detected. The alignment is performed using this.
【０００８】以上電子ビーム露光装置の基本構成につい
て説明したが、実際の装置では微細なパターンを正確に
高スループットで描画するために各種の機構が付加され
ている。また、露光方式にも、サブ偏向範囲または所望
の範囲を微少な電子ビームで走査し、パターンに対応し
て電子ビームをオン・オフ制御するラスタスキャン方式
や、露光パターンを基本的なブロックに分け、各ブロッ
クに対応する開口（アパーチャ）を通過させて成形した
電子ビームを露光することによりパターンを露光するブ
ロック露光方式などがある。The basic configuration of the electron beam exposure apparatus has been described above. However, in an actual apparatus, various mechanisms are added to accurately draw a fine pattern with high throughput. In the exposure method, a sub-deflection range or a desired range is scanned with a minute electron beam, and the electron beam is turned on / off in accordance with the pattern. And a block exposure method in which a pattern is exposed by exposing an electron beam formed by passing through an opening (aperture) corresponding to each block.
【０００９】電子ビーム露光装置においては、偏向器に
印加する信号強度と実際の電子ビームの偏向量の関係を
記憶しておき、偏向データをアナログ信号に変換した後
この関係に基づいて増幅して各偏向器に印加している。
一般にこの関係を偏向能率と呼んでいる。偏向能率は、
位置関係が既知の複数のマークを有するキャリブレーシ
ョンチップをステージ上に設け、電子ビームでそれらの
マークを走査して、マークを検出した時の偏向量を求
め、既知の位置関係と求めた偏向量から決定する。偏向
能率は、温度分布や筐体内部の汚れに蓄積した電荷など
により経時変化する。そこで、ステージ１７上にキャリ
ブレーションチップを固定し、定期的に偏向能率を求め
て補正している。また、温度変化などによりコラムとス
テージの位置関係にもずれが生じるが、上記のキャリブ
レーションチップの位置検出を行って補正することによ
りこのずれも補正される。In an electron beam exposure apparatus, the relationship between the intensity of a signal applied to a deflector and the actual amount of deflection of an electron beam is stored, and deflection data is converted into an analog signal and then amplified based on this relationship. It is applied to each deflector.
Generally, this relationship is called deflection efficiency. The deflection efficiency is
A calibration chip having a plurality of marks having a known positional relationship is provided on a stage, the marks are scanned with an electron beam, a deflection amount when the mark is detected is obtained, and the known positional relationship and the obtained deflection amount are obtained. To decide from. The deflection efficiency changes with time due to temperature distribution, electric charge accumulated in dirt inside the housing, and the like. Therefore, a calibration chip is fixed on the stage 17, and the deflection efficiency is periodically obtained and corrected. In addition, the positional relationship between the column and the stage is shifted due to a temperature change or the like. However, the shift is also corrected by detecting and correcting the position of the calibration chip.
【００１０】図２は、キャリブレーションチップにおけ
るマークの構造例を示す図である。図２に示すように、
ウエハ基板３２上に下地薄膜層３３が形成され、その上
に金属材料薄膜のマーク３４が形成され、更に薄膜層３
５が堆積される。電子ビーム３１でこの部分を走査し、
反射される電子を検出すると、マーク３４の部分で質量
密度が異なるので電子ビームの反射状態が変化して反射
電子信号が変化する。FIG. 2 is a diagram showing an example of the structure of a mark in a calibration chip. As shown in FIG.
A base thin film layer 33 is formed on a wafer substrate 32, a mark 34 of a metal material thin film is formed thereon, and a thin film layer 3 is formed.
5 is deposited. This part is scanned by the electron beam 31,
When the reflected electrons are detected, since the mass density differs at the mark 34, the reflection state of the electron beam changes and the reflected electron signal changes.
【００１１】図３は、電子ビーム露光装置において、キ
ャリブレーションチップを使用して偏向能率などを決定
する場合の様子を示す斜視図である。図３に示すよう
に、真空チャンバ４２内に収容されたステージ１７の上
には、静電吸着などにより試料（ウエハ）５０を保持す
る部分の横にキャリブレーションチップ５１を固定す
る。キャリブレーションチップ５１が、コラム４１の直
下の電子ビームの偏向範囲内にくるように移動した上
で、電子ビームを走査して反射電子を検出してキャリブ
レーションチップ５１のマーク位置を検出する。そし
て、検出したマーク位置から、偏向能率などを決定及び
補正したり、コラムとステージの位置関係を検出する。FIG. 3 is a perspective view showing a state where the deflection efficiency and the like are determined by using a calibration chip in the electron beam exposure apparatus. As shown in FIG. 3, a calibration chip 51 is fixed on the stage 17 accommodated in the vacuum chamber 42 by electrostatic adsorption or the like beside a portion for holding a sample (wafer) 50. After the calibration chip 51 is moved so as to be within the deflection range of the electron beam immediately below the column 41, the electron beam is scanned to detect reflected electrons, thereby detecting the mark position of the calibration chip 51. Then, the deflection efficiency and the like are determined and corrected from the detected mark position, and the positional relationship between the column and the stage is detected.
【００１２】[0012]
【発明が解決しようとする課題】キャリブレーションチ
ップ５１のマークの位置を検出するには、高エネルギの
電子ビームが照射される。そのため、キャリブレーショ
ンチップ５１は高温になり、表面が酸化する。表面が酸
化すると、正確なマーク位置の検出が行えなくなるとい
う問題がある。In order to detect the position of the mark on the calibration chip 51, a high energy electron beam is irradiated. Therefore, the temperature of the calibration chip 51 becomes high, and the surface is oxidized. If the surface is oxidized, there is a problem that accurate detection of the mark position becomes impossible.
【００１３】また、試料の表面には、通常有機材料のレ
ジスト膜が塗布されており、高エネルギの電子ビームが
照射されることにより有機材料から発生するガスが周囲
の部品の表面に付着したり、ガス中の炭素成分が部品の
表面に付着する。図３に示すように、キャリブレーショ
ンチップ５１は試料５０の近傍に配置されるので、汚れ
やすいという問題がある。キャリブレーションチップ５
１の表面に汚れが付着すると、正確なマーク位置の検出
が行えなくなる。Further, a resist film of an organic material is usually applied to the surface of the sample, and a gas generated from the organic material when irradiated with a high-energy electron beam adheres to the surface of peripheral components. The carbon component in the gas adheres to the surface of the component. As shown in FIG. 3, since the calibration chip 51 is arranged near the sample 50, there is a problem that the calibration chip 51 is easily stained. Calibration chip 5
If dirt adheres to the surface of No. 1, accurate mark position cannot be detected.
【００１４】そこで、キャリブレーションチップ５１の
表面を定期的に清掃する必要がある。しかし、キャリブ
レーションチップ５１はステージ１７の表面に固定され
ており、清掃を行うには少なくともステージ１７が収容
される真空チャンバ４２内に大気を導入した上でアクセ
スする必要がある。実際にこれを行うには、真空チャン
バを一旦分解する必要がある。しかし、真空チャンバを
分解すると、チャンバ内に大気（実際には清浄化された
空気）が導入されることになり、真空チャンバを再び露
光が行える真空状態にするには非常に長時間を要するこ
とになり、装置のスループットを低下させるという問題
が生じる。Therefore, it is necessary to periodically clean the surface of the calibration chip 51. However, the calibration chip 51 is fixed to the surface of the stage 17, and in order to perform cleaning, it is necessary to access at least the vacuum chamber 42 in which the stage 17 is housed after introducing the atmosphere. To actually do this, the vacuum chamber must be once disassembled. However, when the vacuum chamber is disassembled, the atmosphere (actually, purified air) is introduced into the chamber, and it takes a very long time to bring the vacuum chamber to a vacuum state where exposure can be performed again. This causes a problem that the throughput of the apparatus is reduced.
【００１５】レジスト膜の有機材料から発生するガスが
周囲の部品の表面に付着することによる問題は、コラム
の他の部分でも生じる。この問題は、絶縁性の汚れに電
荷が蓄積し、蓄積した電荷が発生する電界によるチャー
ジアップドリフトである。特開昭６１−２０３２１号公
報や特開平６−３２５７０９号公報は、このような汚れ
を清掃する方法として、露光装置を一旦停止状態にし、
装置の真空チャンバ内に酸素を導入してプラズマ励起
し、発生したプラズマにより部品表面をアッシングして
ガス化し、そのガスを外部に排気することにより表面の
汚れを除去する方法を開示している。しかし、清掃する
のは、偏向器などの電子ビームの経路に沿って設けられ
た部品表面であり、ステージ１７やキャリブレーション
チップ５１は対象外である。従って、特開昭６１−２０
３２１号公報や特開平６−３２５７０９号公報に開示さ
れた構成では、キャリブレーションチップ５１の表面を
清掃するのは難しい。The problem that the gas generated from the organic material of the resist film adheres to the surface of the surrounding parts also occurs in other parts of the column. This problem is a charge-up drift due to an electric field in which charges are accumulated in insulating dirt and the accumulated charges are generated. JP-A-61-20321 and JP-A-6-325709 disclose a method of cleaning such dirt by temporarily stopping an exposure apparatus.
A method is disclosed in which oxygen is introduced into a vacuum chamber of the apparatus to excite the plasma, the surface of the component is ashed and gasified by the generated plasma, and the gas is exhausted to the outside to remove dirt on the surface. However, what is cleaned is the surface of a component such as a deflector provided along the path of the electron beam, and the stage 17 and the calibration chip 51 are not targets. Accordingly, JP-A-61-20
In the configuration disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 321 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-325709, it is difficult to clean the surface of the calibration chip 51.
【００１６】また、特開平９−２５９８１１号公報は、
露光中に電子ビーム露光装置の真空チャンバ内の少なく
とも一部にオゾンを導入することにより、露光しながら
同時に汚れの清掃も並行して行う方法を開示している。
真空チャンバ内に導入されたオゾンは、露光のための電
子ビームにより活性化されて酸素ラジカルになり、部品
表面の汚れをガス化するので、このガスを排気する。し
かし、この方法もステージ１７やキャリブレーションチ
ップ５１は対象外である。特に試料の近傍に配置され、
電子ビームが直接照射されるキャリブレーションチップ
５１の表面は、他の部分に比べて汚れが著しく、特開平
９−２５９８１１号公報に開示された方法ではキャリブ
レーションチップ５１の表面の汚れを十分に除去するの
は難しい。Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-259811 discloses that
A method is disclosed in which ozone is introduced into at least a part of the inside of a vacuum chamber of an electron beam exposure apparatus during exposure, thereby simultaneously performing exposure and simultaneously cleaning dirt.
Ozone introduced into the vacuum chamber is activated by an electron beam for exposure to become oxygen radicals and gasifies dirt on the surface of the component. However, this method also excludes the stage 17 and the calibration chip 51. Especially placed near the sample,
The surface of the calibration chip 51 to which the electron beam is directly irradiated is significantly more contaminated than other portions, and the method disclosed in JP-A-9-259811 sufficiently removes the surface of the calibration chip 51. Hard to do.
【００１７】本発明は、このような問題を解決する技術
に関係し、ステージに固定して使用されるキャリブレー
ションチップの表面の汚れを十分に清掃でき、しかもス
ループットの低下が小さい荷電粒子ビーム露光装置の実
現を目的とする。The present invention relates to a technique for solving such a problem, and is capable of sufficiently cleaning the surface of a calibration chip fixedly used on a stage and using a charged particle beam exposure method with a small decrease in throughput. The purpose is to realize the device.
【００１８】[0018]
【課題を解決するための手段】上記目的を実現するた
め、本発明の荷電粒子ビーム露光装置は、キャリブレー
ションチップを移動して近接させることが可能な位置に
電極を設け、この付近に低圧の酸素を導入した上で放電
を発生させ、キャリブレーションチップの表面を清掃す
る。In order to achieve the above object, a charged particle beam exposure apparatus according to the present invention is provided with an electrode at a position where a calibration chip can be moved and approached, and a low pressure electrode is provided near the electrode. After introducing oxygen, a discharge is generated to clean the surface of the calibration chip.
【００１９】すなわち、本発明の荷電粒子ビーム露光装
置は、荷電粒子ビーム源と、荷電粒子ビーム源の出力す
る荷電粒子ビームを収束するための収束手段と、荷電粒
子ビームを偏向するための偏向手段とを有する電子光学
コラムと、荷電粒子ビームが照射される試料を保持する
と共に、収束手段及び偏向手段による前記荷電粒子ビー
ムの収束状態及び偏向状態を検出するために使用するキ
ャリブレーションチップを備える移動可能なステージ
と、試料上及びキャリブレーションチップを荷電粒子ビ
ームで走査した時の反射荷電粒子を検出する反射荷電粒
子検出器とを備える荷電粒子ビーム露光装置であって、
キャリブレーションチップを移動して近接させることが
可能な位置に設けられた電極と、減圧状態の電極付近に
酸素ガスを導入する酸素ガス供給機構と、電極に電圧を
印加する電圧源とを備え、電極付近で放電を発生させる
ことを特徴とする。That is, a charged particle beam exposure apparatus according to the present invention comprises a charged particle beam source, a converging means for converging a charged particle beam output from the charged particle beam source, and a deflecting means for deflecting the charged particle beam. And a calibration chip used to hold a sample to be irradiated with a charged particle beam and to detect a convergence state and a deflection state of the charged particle beam by a focusing means and a deflection means. A charged particle beam exposure apparatus including a possible stage and a reflected charged particle detector for detecting a reflected charged particle when scanning the sample and the calibration chip with the charged particle beam,
An electrode provided at a position where the calibration chip can be moved and approached, an oxygen gas supply mechanism for introducing oxygen gas near the electrode in a reduced pressure state, and a voltage source for applying a voltage to the electrode, Discharge is generated in the vicinity of the electrode.
【００２０】本発明によれば、装置を停止状態にし、キ
ャリブレーションチップを電極に近接した位置に移動
し、電極付近に酸素ガスを導入した上で、電極に電圧を
印加して放電を発生させる。放電により発生するプラズ
マにより酸素ラジカルが発生され、キャリブレーション
チップの表面がアッシングされて清掃される。本発明で
は、電極はキャリブレーションチップの清掃用であり、
キャリブレーションチップに近接してプラズマが発生さ
れるので、キャリブレーションチップの表面を十分に清
掃することが可能である。また、この時に導入される酸
素ガスは、約１００Ｐａ（１torr) 以下の圧力であり、
大気圧を導入した時に比べてチャッバ内を再度真空状態
にするのに要する時間が短く、スループットの低下は少
ない。According to the present invention, the apparatus is stopped, the calibration chip is moved to a position close to the electrode, oxygen gas is introduced near the electrode, and a voltage is applied to the electrode to generate a discharge. . Oxygen radicals are generated by the plasma generated by the discharge, and the surface of the calibration chip is ashed and cleaned. In the present invention, the electrode is for cleaning the calibration chip,
Since the plasma is generated near the calibration chip, it is possible to sufficiently clean the surface of the calibration chip. The oxygen gas introduced at this time has a pressure of about 100 Pa (1 torr) or less.
The time required to re-evacuate the chamber is shorter than when atmospheric pressure is introduced, and the decrease in throughput is small.
【００２１】放電は、電極とキャリブレーションチップ
の間に電圧を印加して発生させても、電極として対向す
る２つの電極を設け、その間に電圧を印加して発生させ
てもよい。特開平９−２５９８１１号公報に開示されて
いる、露光中に真空チャンバ内の少なくとも一部にオゾ
ンを導入することにより、露光しながら同時に汚れの清
掃も並行して行う荷電粒子ビーム露光装置の場合には、
そこで使用されるパターン露光中にオゾンを含む低圧の
酸素ガスを導入するオゾン供給機構を、酸素ガス供給機
構を使用することが可能である。この場合、キャリブレ
ーションチップの表面を清掃する時に導入される酸素ガ
スの圧力は、大気圧より低く、露光中に導入される酸素
ガスより高くする。The discharge may be generated by applying a voltage between the electrode and the calibration chip, or may be generated by providing two opposing electrodes as electrodes and applying a voltage between them. A case of a charged particle beam exposure apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-259811, in which ozone is introduced into at least a part of a vacuum chamber during exposure to simultaneously perform dirt cleaning while performing exposure. In
Therefore, it is possible to use an oxygen gas supply mechanism for introducing an ozone-containing low-pressure oxygen gas during pattern exposure. In this case, the pressure of the oxygen gas introduced when cleaning the surface of the calibration chip is lower than the atmospheric pressure and higher than the oxygen gas introduced during the exposure.
【００２２】[0022]
【発明の実施の形態】図４は、本発明の第１実施例の電
子ビーム露光装置の概略構成を示す図である。図４に示
すように、この電子ビーム露光装置は、電子銃９、アラ
イメント用のレンズ６１、第１のスリット６２、整形用
偏向器６３、第２のスリット又はマスク６４、整形のた
めの偏向を戻す偏向器６５、絞り用のラウンドアパーチ
ャ６６、及び偏向装置６７が収容されているコラム４１
と、ウエハ５０が収納される主チャンバ４２から構成さ
れる。レンズ６１は、図１のレンズ１０に、整形用偏向
器６３は偏向器１３に対応し、偏向装置６７は主偏向器
１５と副偏向器１６を合わせたものに対応し、コラム４
１はコラム８に対応する。主チャンバ４２内には、ウエ
ハ５０を保持してＸ、Ｙ方向に移動するステージ１７
Ａ、１７Ｂも収納されており、ステージ１７Ａの上には
キャリブレーションチップ５１も設けられている。参照
番号６８は、コラム４１と主チャンバ４２の内部を真空
にする真空ポンプである。なお、真空ポンプは、１個だ
けでなく、複数設けられる場合もある。また、図１に示
すように、反射電子を検出する反射電子検出器も設けら
れているが、ここでは図示を省略している。以上の構成
は従来例と同じであり、これ以上の詳しい説明は省略す
る。FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of an electron beam exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the electron beam exposure apparatus performs the electron gun 9, the alignment lens 61, the first slit 62, the shaping deflector 63, the second slit or mask 64, and the deflection for shaping. The column 41 in which the returning deflector 65, the round aperture 66 for the diaphragm, and the deflecting device 67 are accommodated.
And a main chamber 42 in which a wafer 50 is stored. The lens 61 corresponds to the lens 10 of FIG. 1, the shaping deflector 63 corresponds to the deflector 13, the deflecting device 67 corresponds to the combination of the main deflector 15 and the sub deflector 16, and the column 4
1 corresponds to column 8. A stage 17 that holds the wafer 50 and moves in the X and Y directions is provided in the main chamber 42.
A and 17B are also stored, and a calibration chip 51 is also provided on the stage 17A. Reference numeral 68 denotes a vacuum pump for evacuating the inside of the column 41 and the main chamber 42. In addition, not only one vacuum pump but also a plurality of vacuum pumps may be provided. Further, as shown in FIG. 1, a backscattered electron detector for detecting backscattered electrons is also provided, but is not shown here. The above configuration is the same as that of the conventional example, and further detailed description is omitted.
【００２３】図示のように、主チャンバ４２の左側の部
分には、電極７１が設けられている。そして、この電極
７１に高電圧を印加するドライバ７２と、ドライバ７２
に印加する信号を切り換えるスイッチ７３とが設けられ
ている。また、主チャンバ４２の左側の部分には導管７
５が設けられており、マスフローセンサ７６を介して、
所定の圧力で酸素ガスＯ2 が供給されるようになってい
る。As shown, an electrode 71 is provided on the left side of the main chamber 42. A driver 72 for applying a high voltage to the electrode 71 and a driver 72
And a switch 73 for switching a signal to be applied to the switch. A conduit 7 is provided on the left side of the main chamber 42.
5 is provided, and via the mass flow sensor 76,
Oxygen gas O 2 is supplied at a predetermined pressure.
【００２４】第１実施例の装置においては、ウエハ５０
にパターンを露光する時には、スイッチ７３をアース側
に切り換え、電極７１には電圧が印加されないように
し、マスフローセンサ７６を遮断状態にして酸素ガスが
供給されないようにして、従来通り露光を行う。露光の
途中で、随時キャリブレーションチップ５１を使用して
偏向能率の変化などが検出されて必要な補正が行われ
る。In the apparatus of the first embodiment, the wafer 50
When the pattern is exposed, the switch 73 is switched to the ground side, the voltage is not applied to the electrode 71, the mass flow sensor 76 is shut off, and the oxygen gas is not supplied, and the exposure is performed as before. During the exposure, a change in deflection efficiency is detected using the calibration chip 51 as needed, and necessary correction is performed.
【００２５】キャリブレーションチップ５１の清掃は、
定期的に又は随時行われる。図５は、キャリブレーショ
ンチップ５１の清掃を行う時の様子を示す。この時に
は、ステージを移動してキャリブレーションチップ５１
が電極７１の直下に位置するようにする。電極７１は、
絶縁部材７７を介して真空チャンバ４２に取り付けられ
ている。ステージ１７Ａは導電材料で作られており、更
にキャリブレーションチップ５１の底部及び周辺部も導
電材料で作られており、ステージ１７Ａをアースに設置
することにより、キャリブレーションチップ５１はアー
スに設置される。この状態で導管７５から酸素ガスを導
入する。この時、真空ポンプ６８も動作し、電極７１付
近で酸素ガスの圧力が１００Ｐａ程度になるように、マ
スフローセンサ７６が制御される。そして、スイッチ７
３を切り換えて、アンプ７２から電極７１に高電圧を印
加する。これにより電極７１とキャリブレーションチッ
プ５１及びステージ１７Ａの間に高電圧が印加され、プ
ラズマ放電が発生する。プラズマ放電により、酸素ガス
から酸素ラジカルが発生し、キャリブレーションチップ
５１の表面をアッシングする。アッシングでは、汚れが
酸化されて気体となって蒸発するので、それを真空ポン
プ６８により外部に排気する。これにより、キャリブレ
ーションチップ５１の表面が清掃される。The cleaning of the calibration chip 51
It is performed regularly or as needed. FIG. 5 shows a state when the calibration chip 51 is cleaned. At this time, the stage is moved and the calibration chip 51 is moved.
Is located immediately below the electrode 71. The electrode 71 is
It is attached to the vacuum chamber 42 via an insulating member 77. The stage 17A is made of a conductive material, and the bottom and the periphery of the calibration chip 51 are also made of a conductive material. By setting the stage 17A to ground, the calibration chip 51 is set to ground. . In this state, oxygen gas is introduced from the conduit 75. At this time, the vacuum pump 68 also operates, and the mass flow sensor 76 is controlled so that the pressure of the oxygen gas near the electrode 71 becomes about 100 Pa. And switch 7
3 is switched to apply a high voltage from the amplifier 72 to the electrode 71. As a result, a high voltage is applied between the electrode 71, the calibration chip 51, and the stage 17A, and a plasma discharge occurs. Oxygen radicals are generated from the oxygen gas by the plasma discharge, and the surface of the calibration chip 51 is ashed. In the ashing, the dirt is oxidized and gasified to evaporate, and the dirt is exhausted to the outside by the vacuum pump 68. Thus, the surface of the calibration chip 51 is cleaned.
【００２６】清掃が終了すると、スイッチ７３を切り換
えて電極９１への電圧の印加を停止すると共に、導管７
５からの酸素ガスの導入を停止する。そして、真空ポン
プ６８によりコラム４１内及び主チャンバ４２内を真空
状態にしてパターン露光状態に戻る。上記のように、キ
ャリブレーションチップ５１の清掃中にチャンバ内に導
入される酸素ガスは１００Ｐａ程度であり、大気圧に比
べて低く、チャンバ内を真空状態に戻す時間は短い。When the cleaning is completed, the switch 73 is switched to stop applying the voltage to the electrode 91,
The introduction of oxygen gas from 5 is stopped. Then, the inside of the column 41 and the inside of the main chamber 42 are evacuated by the vacuum pump 68 to return to the pattern exposure state. As described above, the oxygen gas introduced into the chamber during cleaning of the calibration chip 51 is about 100 Pa, which is lower than the atmospheric pressure, and the time for returning the inside of the chamber to a vacuum state is short.
【００２７】図６は、本発明の第２実施例の電子ビーム
露光装置の構成を示す図である。この実施例は、前述の
特開平９−２５９８１１号公報に開示された、露光中に
電子ビーム露光装置の真空チャンバ内の少なくとも一部
にオゾンを導入することにより、露光しながら同時に汚
れの清掃も並行して行う装置に本発明を適用した例であ
る。FIG. 6 is a diagram showing the configuration of an electron beam exposure apparatus according to a second embodiment of the present invention. In this embodiment, ozone is introduced into at least a part of a vacuum chamber of an electron beam exposure apparatus during exposure, which is disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-259811. This is an example in which the present invention is applied to devices that are performed in parallel.
【００２８】この電子ビーム露光装置は、電子銃９が収
納されている第１チャンバ１、アライメント用のレンズ
６１や第１のスリット６２が収納されている第２チャン
バ２、そして整形用偏向器６３、第２のスリット又はマ
スク６４、整形のために偏向されたビームを戻す偏向器
６５、絞り用のラウンドアパーチャ６６そして投影レン
ズや偏向器器６７が収容されている第３チャンバからな
るコラム４１と、ウエハ５０が収納される主チャンバ４
２から構成される。第３チャンバは、更にチャンバ８
３、８４、８５の３つの部分で構成される。主チャンバ
４２内には、ウエハ５０を保持してＸ、Ｙ方向に移動す
るステージ１７Ａ、１７Ｂが収納されており、ステージ
１７Ａ上にはキャリブレーションチップ５１が固定され
ている。This electron beam exposure apparatus has a first chamber 1 in which an electron gun 9 is stored, a second chamber 2 in which an alignment lens 61 and a first slit 62 are stored, and a shaping deflector 63. A second slit or mask 64, a deflector 65 for returning a beam deflected for shaping, a round aperture 66 for a diaphragm, and a column 41 comprising a third chamber in which a projection lens and a deflector 67 are accommodated. , Main chamber 4 in which wafer 50 is stored
2 The third chamber further includes a chamber 8
3, 84, and 85. Stages 17A and 17B that hold the wafer 50 and move in the X and Y directions are housed in the main chamber 42, and a calibration chip 51 is fixed on the stage 17A.
【００２９】Ｐ２は主にコラム内を真空に引くための分
子ターボポンプであり、Ｐ３は主にコラムよりも大容量
の主チャンバ４２内を真空にひくための分子ターボポン
プである。また、Ｐ１は電子銃９の第１チャンバ８１内
の真空を維持するためのイオンポンプであり、第１チャ
ンバ８１内を分子ターボポンプＰ２である程度の真空度
にした後、その真空状態を維持することができる程度の
能力を有する。イオンポンプは、チタンなどの金属材料
をイオン化してガスを吸着することにより真空を維持す
るものであり、その原理は広く知られているのでこれ以
上の説明は省略する。P2 is a molecular turbo pump mainly for drawing a vacuum in the column, and P3 is a molecular turbo pump mainly for drawing a vacuum in the main chamber 42 having a larger capacity than the column. P1 is an ion pump for maintaining a vacuum in the first chamber 81 of the electron gun 9. After the inside of the first chamber 81 is evacuated to a certain degree by a molecular turbo pump P2, the vacuum state is maintained. Have the ability to do so. The ion pump is for maintaining a vacuum by ionizing a metal material such as titanium and adsorbing a gas, and the principle thereof is widely known, so that further description will be omitted.
【００３０】第２実施例の電子ビーム露光装置では、露
光中にチャンバ内にオゾンが導入される。オゾン発生装
置８７で発生したオゾンを含む混合物（気体）は、開閉
可能なバルブ８６、マスフローセンサＭＦＳ１、ＭＦＳ
２、ＭＦＳ３を介してチャンバ内に導入される。ＭＦＳ
２からの混合物は、吸入口８８から第２チャンバ８２に
供給され、ＭＦＳ３からの混合物は、吸入口８９から第
３チャンバに供給される。電子銃９のカソード電極は、
電子ビームを発生する時には高温になっており、オゾン
や酸素が供給されると酸化してしまう。そこで、電子銃
９を収納する第１チャンバ８１は、アパーチャａｐ１の
部分に設けられたオリフィスＯＲ１により他のチャンバ
から真空的に分離されている。また、分子ターボポンプ
Ｐ２と第１チャンバ８１の間にバルブＢ１を設け、大気
圧から真空に引く時にはバルブＢ１を開き、一定の高真
空になるとバルブＢ１を閉じてイオンポンプＰ１で第１
チャンバ８１内の高真空を維持するようにしている。こ
れにより、オゾンが第１チャンバ８１内に入るのを防止
している。なお、第１チャンバ８１内は、他のチャンバ
内より高真空に維持される。In the electron beam exposure apparatus of the second embodiment, ozone is introduced into the chamber during exposure. A mixture (gas) containing ozone generated by the ozone generator 87 is opened and closed by a valve 86, a mass flow sensor MFS 1, MFS
2. Introduced into the chamber via MFS3. MFS
2 is supplied to the second chamber 82 from the suction port 88, and the mixture from the MFS 3 is supplied to the third chamber from the suction port 89. The cathode electrode of the electron gun 9 is
The temperature is high when an electron beam is generated, and it is oxidized when ozone or oxygen is supplied. Therefore, the first chamber 81 accommodating the electron gun 9 is vacuum-separated from other chambers by an orifice OR1 provided in the aperture ap1. Further, a valve B1 is provided between the molecular turbo pump P2 and the first chamber 81, and the valve B1 is opened when the pressure is reduced from the atmospheric pressure to a vacuum.
The high vacuum in the chamber 81 is maintained. This prevents ozone from entering the first chamber 81. Note that the inside of the first chamber 81 is maintained at a higher vacuum than the other chambers.
【００３１】電子ビームは、電子銃に近い上側ほど電荷
量が大きく、酸素ラジカルが発生しやすく、また汚れの
問題はウエハ５０に近い下側ほど大きい。そこで、下側
ほど低真空にしてオゾン量を多くするようにする。具体
的には、第２チャンバ８２内とそれより下側の第３チャ
ンバ内には異なるフローセンサＭＦ２、ＭＦ３からオゾ
ンを供給するようにして、フローセンサＭＦ２の流量を
小さくする。更に、第２チャンバ８２と第３チャンバの
部分８３の間に第２のオリフィスＯＲ２を設け、そのア
パーチャａｐ２を細く絞って、その間でのオゾンの移動
を制限している。そして、バルブＢ２の開口度を絞るこ
とで、第２チャンバ８２内は中真空にして、第３チャン
バ及び主チャンバ４２内は低真空にしている。具体的に
は、第１チャンバ８１は１×１０-4〜１×１０-3Ｐａ、
第２チャンバ８２は１×１０-3〜５×１０-3Ｐａ、第３
チャンバ及び主チャンバ４２は５×１０-3〜１×１０-2
Ｐａにしている。The upper part of the electron beam nearer to the electron gun has a larger charge amount, and oxygen radicals are more likely to be generated. Therefore, a lower vacuum is applied to the lower side to increase the amount of ozone. Specifically, the flow rate of the flow sensor MF2 is reduced by supplying ozone from the different flow sensors MF2 and MF3 into the second chamber 82 and the third chamber below the second chamber 82. Further, a second orifice OR2 is provided between the second chamber 82 and the third chamber portion 83, and the aperture ap2 is narrowed to restrict the movement of ozone therebetween. Then, by reducing the opening degree of the valve B2, the inside of the second chamber 82 is set to a middle vacuum, and the inside of the third chamber and the main chamber 42 is set to a low vacuum. Specifically, the first chamber 81 has a pressure of 1 × 10 −4 to 1 × 10 −3 Pa,
The second chamber 82 has a pressure of 1 × 10 −3 to 5 × 10 −3 Pa,
The chamber and the main chamber 42 are 5 × 10 −3 to 1 × 10 −2.
Pa.
【００３２】導入されたオゾンに電子ビームが衝突して
酸素と活性化酸素（酸素ラジカル）に分離し、その酸素
ラジカルが各部品表面に付着又は体積使用とする炭素系
の汚れ（コンタミネーション）と反応して一酸化炭素又
は二酸化炭素（炭酸ガス）として蒸発し、真空ポンプに
より排気される。これにより、前述のビームドリフトが
防止される。An electron beam collides with the introduced ozone to separate it into oxygen and activated oxygen (oxygen radicals), and the oxygen radicals adhere to the surface of each component or cause carbon-based contamination (contamination) to be used in volume. It reacts and evaporates as carbon monoxide or carbon dioxide (carbon dioxide) and is evacuated by a vacuum pump. This prevents the aforementioned beam drift.
【００３３】露光中には、なお、オゾン発生装置８から
バルブ９にオゾンを含む混合物を供給する途中でヘリウ
ムガスＨｅを混合しているが、これは電子ビームが露光
に問題を生じない範囲で散乱して、影になる部分に付着
した汚れを除去するためである。以上が、第２実施例の
電子ビーム露光装置における露光中のオゾンを含む酸素
ガスの導入の説明である。During the exposure, the helium gas He is mixed during the supply of the mixture containing ozone from the ozone generator 8 to the valve 9 as long as the electron beam does not cause a problem in the exposure. This is for removing dirt attached to a portion that is scattered and becomes a shadow. The introduction of the oxygen gas containing ozone during exposure in the electron beam exposure apparatus of the second embodiment has been described above.
【００３４】第２実施例の装置では、主チャンバ４２の
左側に２つの電極９１、９２と、その間に高周波信号を
印加するための交流電源９３が設けられている。また、
キャリブレーションチップ５１の清掃を行う時には、上
記の露光中にオゾンを含む酸素ガスを導入する機構を利
用して行う。従って、第１実施例のように、酸素ガスを
導入するための導管７５を設ける必要はない。In the apparatus of the second embodiment, two electrodes 91 and 92 are provided on the left side of the main chamber 42, and an AC power supply 93 for applying a high-frequency signal between them is provided. Also,
When cleaning the calibration chip 51, a mechanism for introducing an oxygen gas containing ozone during the above-described exposure is used. Therefore, there is no need to provide a conduit 75 for introducing oxygen gas as in the first embodiment.
【００３５】図７は、第２実施例において、キャリブレ
ーションチップ５１の清掃を行う時の様子を示す。この
時には、ステージを移動してキャリブレーションチップ
５１が電極９１、９２の直下に位置するようにする。電
極９１、９２は、絶縁部材９５を介して真空チャンバ４
２に取り付けられている。この状態で、オゾン発生８７
を動作させずに、酸素ガスを供給すると、そのまま酸素
ガスが出力される。これをバルブ８６、ＭＳＦ１及びＭ
ＳＦ３を介して、吸入口８９から第３チャンバ及び主チ
ャンバ４２内に導入する。これにより、電極９１、９２
の付近にも酸素ガスが導入される。この状態で、スイッ
チ９４を接続して、交流電源９３から電極９１、９２間
に交流信号を印加すると、電極９１、９２間でプラズマ
放電が発生し、キャリブレーションチップ５１がアッシ
ングされる。他は第１実施例と同じである。FIG. 7 shows how the calibration chip 51 is cleaned in the second embodiment. At this time, the stage is moved so that the calibration chip 51 is located immediately below the electrodes 91 and 92. The electrodes 91 and 92 are connected to the vacuum chamber 4 via an insulating member 95.
2 attached. In this state, ozone generation 87
When the oxygen gas is supplied without operating the, the oxygen gas is output as it is. This is connected to valve 86, MSF1 and M
It is introduced into the third chamber and the main chamber 42 from the suction port 89 via SF3. Thereby, the electrodes 91, 92
Oxygen gas is also introduced in the vicinity of. In this state, when the switch 94 is connected and an AC signal is applied between the electrodes 91 and 92 from the AC power supply 93, plasma discharge is generated between the electrodes 91 and 92, and the calibration chip 51 is ashed. Others are the same as the first embodiment.
【００３６】以上、本発明の実施例を説明したが、第１
実施例のキャリブレーションチップ５１の清掃のための
機構を、第２実施例のような露光中にチャンバ内にオゾ
ンを導入する装置に適用することも可能である。また、
第１実施例のキャリブレーションチップ５１の清掃のた
めの機構を使用して露光中にオゾンを発生させ、発生し
たオゾンを第２実施例の主チャンバ及び第３チャンバに
導入するようにしてもよい。The embodiment of the present invention has been described above.
The mechanism for cleaning the calibration chip 51 of the embodiment can be applied to an apparatus for introducing ozone into the chamber during exposure as in the second embodiment. Also,
Ozone may be generated during exposure using the mechanism for cleaning the calibration chip 51 of the first embodiment, and the generated ozone may be introduced into the main chamber and the third chamber of the second embodiment. .
【００３７】[0037]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ステージに固定されたキャリブレーションチップの表面
の汚れを十分に清掃でき、しかも装置を分解せずに比較
的低圧の酸素を導入するだけで清掃できるのでスループ
ットの低下が小さい。As described above, according to the present invention,
Dirt on the surface of the calibration chip fixed to the stage can be sufficiently cleaned, and cleaning can be performed only by introducing relatively low-pressure oxygen without disassembling the apparatus, so that a decrease in throughput is small.
【図１】電子ビーム露光装置の基本構成を示す図であ
る。FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of an electron beam exposure apparatus.
【図２】キャリブレーションチップの構造例を示す図で
ある。FIG. 2 is a diagram illustrating a structural example of a calibration chip.
【図３】キャリブレーションチップを使用する時の様子
を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a state when a calibration chip is used.
【図４】本発明の第１実施例の電子ビーム露光装置の構
成を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of an electron beam exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【図５】第１実施例において、キャリブレーションチッ
プの清掃を行う時の様子を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a state when cleaning a calibration chip in the first embodiment.
【図６】本発明の第２実施例の電子ビーム露光装置の構
成を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a configuration of an electron beam exposure apparatus according to a second embodiment of the present invention.
【図７】第２実施例において、キャリブレーションチッ
プの清掃を行う時の様子を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a state when cleaning a calibration chip in a second embodiment.
４１…コラム ４２…主チャンバ ５０…試料（ウエハ） ５１…キャリブレーションチップ ７１、９１、９２…電極 41 ... column 42 ... main chamber 50 ... sample (wafer) 51 ... calibration chip 71, 91, 92 ... electrode
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｊ 37/305 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５４１Ｎ ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01J 37/305 H01L 21/30 541N
Claims (4)
源の出力する荷電粒子ビームを収束するための収束手段
と、前記荷電粒子ビームを偏向するための偏向手段とを
有する電子光学コラムと、 前記荷電粒子ビームが照射される試料を保持すると共
に、前記収束手段及び前記偏向手段による前記荷電粒子
ビームの収束状態及び偏向状態を検出するために使用す
るキャリブレーションチップを備える移動可能なステー
ジと、 前記試料上及び前記キャリブレーションチップを前記荷
電粒子ビームで走査した時の反射荷電粒子を検出する反
射荷電粒子検出器とを備える荷電粒子ビーム露光装置で
あって、 前記キャリブレーションチップを移動して近接させるこ
とが可能な位置に設けられた電極と、 減圧状態の前記電極付近に酸素ガスを導入する酸素ガス
供給機構と、 前記電極に電圧を印加する電圧源とを備え、 前記電極付近で放電を発生させることを特徴とする荷電
粒子ビーム露光装置。An electron optical column having a charged particle beam source, a converging means for converging a charged particle beam output from the charged particle beam source, and a deflecting means for deflecting the charged particle beam; A movable stage that holds a sample to be irradiated with the charged particle beam, and includes a calibration chip used to detect a convergence state and a deflection state of the charged particle beam by the converging unit and the deflecting unit, A charged particle beam exposure apparatus, comprising: a reflected charged particle detector that detects reflected charged particles when the calibration chip is scanned on the sample and the calibration chip with the charged particle beam. An electrode provided at a position where the oxygen gas can be introduced, and an acid for introducing oxygen gas near the electrode in a reduced pressure state. A gas supply mechanism, and a voltage source for applying a voltage to the electrode, the charged particle beam exposure apparatus characterized by generating a discharge in the electrode vicinity.
置であって、 前記電圧源は、前記電極と前記キャリブレーションチッ
プの間に電圧を印加し、 前記電極付近で発生する放電は、前記電極と前記キャリ
ブレーションチップの間で発生する荷電粒子ビーム露光
装置。2. The charged particle beam exposure apparatus according to claim 1, wherein the voltage source applies a voltage between the electrode and the calibration chip, and the discharge generated in the vicinity of the electrode includes: A charged particle beam exposure device generated between an electrode and the calibration chip.
置であって、 前記電極は、対向する２つの電極であり、 前記電圧源は、前記２つの電極間に電圧を印加し、 前記電極付近で発生する放電は、前記２つの電極間で発
生する荷電粒子ビーム露光装置。3. The charged particle beam exposure apparatus according to claim 1, wherein the electrodes are two electrodes facing each other, and the voltage source applies a voltage between the two electrodes. A charged particle beam exposure apparatus in which a discharge generated in the vicinity is generated between the two electrodes.
置であって、 前記酸素ガス供給機構は、当該装置によるパターン露光
中にはオゾンを含む低圧の酸素ガスを導入するのに使用
され、 前記キャリブレーションチップの表面を清掃する時に導
入される酸素ガスの圧力は、大気圧より低く、露光中に
導入される酸素ガスより高い荷電粒子ビーム露光装置。4. The charged particle beam exposure apparatus according to claim 1, wherein the oxygen gas supply mechanism is used to introduce a low-pressure oxygen gas containing ozone during pattern exposure by the apparatus. A charged particle beam exposure apparatus, wherein the pressure of oxygen gas introduced when cleaning the surface of the calibration chip is lower than the atmospheric pressure and higher than the oxygen gas introduced during exposure.
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