JP2001236910A

JP2001236910A - 荷電粒子線装置及びデバイス製造方法

Info

Publication number: JP2001236910A
Application number: JP2000045944A
Authority: JP
Inventors: Takehisa Yahiro; 威久八尋
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2000-02-23
Filing date: 2000-02-23
Publication date: 2001-08-31

Abstract

(57)【要約】【課題】アイソレーションバルブが破損するのを防ぐ
ことができる荷電粒子線装置を提供する。【解決手段】荷電粒子線装置の制御部は、装置トラブ
ルが発生すると、真空ポンプが運転中か否かを判定し
（ステップＳ１００）、真空計による真空度の計測値が
良好か否かを判定する（ステップＳ１０１）。ステップ
Ｓ１００及びＳ１０１でＮＯと判定された場合は、即座
に各電極電源に電源ＯＦＦ信号を発し、同時に遅延時間
記憶部が遅延時間のカウントを開始する（ステップＳ１
０２）。そして、遅延時間が経過した後、電磁弁に電気
信号を送り、アイソレーションバルブを閉じる（ステッ
プＳ１０３、Ｓ１０４）。これにより、荷電粒子線源部
の真空度低下が防止され、カソードの酸化等の劣化が起
こるのを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子線やイオンビ
ーム等の荷電ビームを用いてデバイスパターンの露光等
を行う荷電粒子線装置に関する。あるいは、荷電粒子線
装置を用いてリソグラフィー工程の露光を行うデバイス
製造方法に関する。特には、荷電粒子線源を隔離するア
イソレーションバルブの破損を防ぐことができる荷電粒
子線装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】図４
は、従来の荷電粒子線装置の概念的な構成を示す図であ
って、（Ａ）は通常運転時、（Ｂ）は装置トラブル発生
直後、（Ｃ）は（Ｂ）の後のビーム放射停止時の状態を
示す。図４（Ａ）に示すように、荷電粒子線装置１００
の鏡筒本体内の最上部には、荷電粒子線源（電子銃等）
１０２が配置されている。荷電粒子線源１０２は、カソ
ード１０３、ウェーネルト電極１０４、アノード１０
５、１０７等を備えている。アノードは、第１アノード
１０５と接地アノード１０７に分かれている。

【０００３】接地アノード１０７の下方には、アイソレ
ーションバルブ１０９が配置されている。同バルブ１０
９は、鏡筒本体内において、荷電粒子線源１０２とそれ
より下の構造部とを仕切るバルブである。アイソレーシ
ョンバルブ１０９の上面部には、Ｏリング１１１が設け
られている。このＯリング１１１により、接地アノード
１０７の中央開口端部とアイソレーションバルブ１０９
間が気密にシールされる。

【０００４】アイソレーションバルブ１０９は、エアシ
リンダ１１３、電磁弁１１５等からなる駆動部に連結さ
れている。電磁弁１１５を開閉操作することによりエア
シリンダ１１３が動作し、アイソレーションバルブ１０
９が横方向（図４の各図における横方向）に移動する。
荷電粒子線装置１００の鏡筒本体外部には、真空ポンプ
１１７及び真空計１１９が具備されている。真空ポンプ
１１７で荷電粒子線装置１００内部を排気し真空にす
る。真空計１１９は、荷電粒子線装置１００内部の真空
度を計測する。なお、図４（Ｂ）及び（Ｃ）において
は、駆動部、真空ポンプ１１７及び真空計１１９は図示
省略されている。

【０００５】この荷電粒子線装置１００の作用について
説明する。通常運転時は、図４（Ａ）に示すように、エ
アシリンダ１１３のロッドが退き、アイソレーションバ
ルブ１０９が図の左寄りに移動する。この状態で、荷電
粒子は、カソード１０３の下端から引き出され、第１ア
ノード１０５の中央部を通って、カソード１０３と接地
アノード１０７間の電位差（約１００ｋＶ）によって加
速される。こうして加速された荷電粒子ビームは、接地
アノード１０７の中央開口から下方向に射出される。ウ
ェーネルト電極１０４は、カソード１０３から引き出さ
れた荷電粒子を広がらせないよう作用する。

【０００６】ここで、装置トラブル発生時（例えば地震
による停電等）は、図４（Ｂ）及び（Ｃ）に示すよう
に、アイソレーションバルブ１０９が図の右寄りに移動
して、中央部（光軸部）を塞ぐ。これと同時に、ビーム
放射を停止する（加速電圧をＯＦＦする）命令を出す。
このように、アイソレーションバルブ１０９を閉じるこ
とにより、仮に装置の下部構造部の真空度が悪化したと
しても荷電粒子線源部の真空は保護される。

【０００７】しかしながら、ビーム放射を停止する（加
速電圧を停止する）命令を出しても、実際にビーム放射
が停止するまでには時間がかかる。例えば、加速電圧１
００ｋＶの装置では、電圧が０Ｖになるまでに数秒（電
源の容量による）の時間がかかり、この間ビームは放射
され続ける。したがって、ビーム放射停止の命令と同時
にアイソレーションバルブ１０９を閉じると、図４
（Ｂ）に示すように、ビームが閉じたバルブ１０９に照
射されてしまう。こうなると、バルブ１０９のＯリング
１１１が溶解し破損してしまう等の問題が生じる。

【０００８】本発明は、前記の課題を解決するためにな
されたものであって、アイソレーションバルブが破損す
るのを防ぐことができる荷電粒子線装置を提供すること
を目的とする。さらに、この装置を適用したデバイス製
造方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
め、本発明の荷電粒子線装置は、荷電粒子源及びそれを
隔離するアイソレーションバルブを含む荷電粒子線装置
であって；装置トラブルを検知して装置トラブル信号
を発する検知器と、該装置トラブル信号を受けて、前
記荷電粒子源の電源に電源ＯＦＦ信号を発するととも
に、前記アイソレーションバルブの駆動機構に閉動作指
令信号を発する制御部と、を備え、該制御部が、前
記装置トラブル信号を受けて即座に前記電源ＯＦＦ信号
を発し、その後、ある遅延時間遅れてから前記閉動作指
令信号を発することを特徴とする。

【００１０】荷電粒子源のビーム放射をＯＦＦにした
後、ある遅延時間遅れてからバルブを閉じることによ
り、ビームが閉じたバルブに照射されない。したがっ
て、バルブの破損（Ｏリングの溶解等）が防止される。

【００１１】本発明の荷電粒子線装置においては、前記
遅延時間が、前記電源ＯＦＦ信号を発してから、前記電
源の出力電圧がほぼ０Ｖになるまでの電圧降下時間に余
裕時間を加えたものとすることができる。遅延時間は、
例えば１０秒程度が適切である。

【００１２】本発明のデバイス製造方法は、前記荷電粒
子線装置を用いてリソグラフィー工程の露光を行うこと
を特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ説明す
る。図１は、本発明の一実施例に係る荷電粒子線装置の
概念的な構成を示す図であって、（Ａ）は通常運転時、
（Ｂ）は装置トラブル発生直後、（Ｃ）は（Ｂ）の後の
ビーム放射停止時の状態を示す。図２は、図１の荷電粒
子線装置の制御部の構成を示すブロック図である。図３
は、図２の制御部の制御手順を示すフローチャートであ
る。

【００１４】図１（Ａ）に示すように、荷電粒子線装置
１の鏡筒本体内の最上部には、荷電粒子線源（電子銃
等）２が配置されている。荷電粒子線源２は、カソード
３、ウェーネルト電極４等を備えている。カソード３
は、例えば単結晶ＬａＢ₆やＷからなり、−１００ｋＶ
の負電圧が印加されている。ウェーネルト電極４はリン
グ状で、ＭｏやＷ、ステンレスからなり、カソード３よ
りやや低い（数十Ｖ）負電圧が印加されている。ウェー
ネルト電極４の下方には、第１アノード５、接地アノー
ド７が配置されている。第１アノード５には、電極端子
から−９５ｋＶの負電圧が印加されている。接地アノー
ド７は鏡筒本体を介して接地されている。

【００１５】荷電粒子は、カソード３の下端から引き出
され、第１アノード５の中央部を通って、カソード３と
接地アノード７間の電位差（約１００ｋＶ）によって加
速される。こうして加速された荷電粒子ビームは、接地
アノード７の中央開口から下方向に射出される。ウェー
ネルト電極４は、カソード３から引き出された荷電粒子
を広がらせないよう作用する。

【００１６】接地アノード７の下方には、アイソレーシ
ョンバルブ９が配置されている。同バルブ９は、鏡筒本
体内の荷電粒子線源２とそれより下の構造部間を隔離す
るバルブである。アイソレーションバルブ９の上面部に
は、Ｏリング１１が設けられている。このＯリング１１
により、接地アノード７の中央開口端部とアイソレーシ
ョンバルブ９間が気密にシールされる。

【００１７】アイソレーションバルブ９には、エアシリ
ンダ１３が取り付けられている。エアシリンダ１３は、
電磁弁１５を介して空気源に連通されている。電磁弁１
５を開閉操作することによりエアシリンダ１３が動作
し、アイソレーションバルブ９が図１の各図における横
方向に移動する。通常運転時は、図１（Ａ）に示すよう
に、エアシリンダ１３のロッドが退き、アイソレーショ
ンバルブ９が図の左寄りに移動する。ビーム放射停止時
は、図１（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、アイソレーシ
ョンバルブ９が図の右寄りに移動して、中央部（光軸
部）を塞ぐ。

【００１８】荷電粒子線装置１の鏡筒本体外部には、真
空ポンプ１７及び真空計１９が設置されている。真空ポ
ンプ１７で荷電粒子線装置１内部を排気して真空にす
る。真空計１９には、検知器（図示されず）が内蔵され
ている。この検知器は、荷電粒子線装置１内部の真空度
を計測するとともに、計測値（真空度）が悪化したとき
後述する制御部２０（図２参照）に装置トラブル信号を
発する。なお、図１（Ｂ）及び（Ｃ）においては、バル
ブ駆動部（エアシリンダ１３、電磁弁１５及び空気
源）、真空ポンプ１７、真空計１９は図示省略されてい
る。

【００１９】この荷電粒子線装置１の荷電粒子源は、図
２に示す制御部２０を備えている。この制御部２０は、
カソード３の電源３Ａやウェーネルト電極４の電源４
Ａ、電磁弁１５のそれぞれに制御信号を発する。また、
制御部２０には、真空ポンプ１７及び真空計１９から信
号が入力される。さらに、この制御部２０には、遅延時
間記憶部２１が内蔵されている。同記憶部２１には、１
０秒（一例）の時間が記憶されている。この遅延時間
は、荷電粒子源の電源ＯＦＦ信号を発してから、電源の
出力電圧がほぼ０Ｖになるまでの電圧降下時間に余裕時
間を加えたものである。

【００２０】制御部２０は、真空計１９の検知器から真
空度低下を示す信号（装置トラブル信号）が送られたと
き、即座に各電源３Ａ、４Ａに電源ＯＦＦ信号を発す
る。同時に、遅延時間記憶部２１がクロックを開始し、
記憶されている時間が経過した後、アイソレーションバ
ルブ９の駆動電磁弁１５に閉動作指令信号を発する。こ
れら一連の制御は、図３に示すフローチャートにしたが
って行われる（詳しくは後述する）。

【００２１】次に、前記の構成からなる荷電粒子線装置
１の作用について説明する。図１（Ａ）に示すように、
通常時は、荷電粒子線源２を含む光学系鏡筒内は、真空
ポンプ１７により高真空に保たれている。ここで、例え
ば地震により停電が起こる等の装置トラブルが発生する
と、真空ポンプ１７が止まって装置内部の真空度が悪化
する。これによる荷電粒子線源２各部の劣化を防ぐため
に、制御部２０が図３のフローチャートにしたがって、
アイソレーションバルブ９の駆動制御を行う。

【００２２】すなわち、まずステップＳ１００において
真空ポンプ１７が運転中か否かを判定し、ＹＥＳの場合
はステップＳ１０１へ、ＮＯの場合はステップＳ１０２
へと移行する。ステップＳ１０１では、真空計１９によ
る真空度の計測値が良好か否かを判定し、ＹＥＳの場合
はスタートへ、ＮＯの場合はステップＳ１０２へと移行
する。

【００２３】ステップＳ１００及びＳ１０１でＮＯと判
定され、ステップＳ１０２へ移行した場合は、即座に各
電極電源３Ａ、４Ａ（図２参照）に電源ＯＦＦ信号を発
し、加速電圧をＯＦＦにすることによりビーム放射を停
止する。そして、これと同時に制御部２０の遅延時間記
憶部２１が遅延時間のカウントを開始し、ステップＳ１
０３へと移行する。ステップＳ１０３では、ステップＳ
１０２で開始した遅延時間がカウントされ、これが経過
したときステップＳ１０４へと移行する。ステップＳ１
０４では、電磁弁１５に閉動作指令信号を送り、アイソ
レーションバルブ９を閉じる。これにより、荷電粒子線
源部の真空度低下が防止され、カソードの酸化等の劣化
が起こるのを防止できる。

【００２４】一般に、ビーム放射を停止する（加速電圧
を停止する）命令を出しても、実際にビーム放射が停止
するまでには時間がかかる。例えば、加速電圧１００ｋ
Ｖの装置では、電圧が０Ｖになるまでに数秒（電源の容
量による）の時間がかかり、この間ビームは放射され続
ける。本実施例の荷電粒子線装置１は、ビーム放射を停
止する命令を出してから実際にビーム放射が停止する時
間の数倍の遅延時間（１０秒程度）を設定し（ステップ
Ｓ１０２）、図１（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、実際
にビーム放射が停止してからアイソレーションバルブ９
を閉じる（ステップＳ１０３、Ｓ１０４）。これによ
り、アイソレーションバルブ９にビームが照射されるこ
とはなく、Ｏリング１１がビーム照射により溶解される
ような事故を防ぐことができる。

【００２５】次に、前記の構成からなる荷電粒子線装置
１を利用したデバイス製造方法について説明する。図５
は微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶
パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）
の製造工程を示すフローチャートである。

【００２６】ステップＳ１（回路設計）では、半導体デ
バイスの回路設計を行う。ステップＳ２（マスク制作）
では、設計した回路パターンを形成したマスクを制作す
る。一方、ステップＳ３（ウエハ製造）では、シリコン
等の材料を用いてウエハを製造する。

【００２７】ステップＳ４（酸化）では、ウエハの表面
を酸化させる。ステップＳ５（ＣＶＤ）では、ウエハ表
面に絶縁膜を形成する。ステップＳ６（電極形成）で
は、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ
Ｓ７（イオン打ち込み）では、ウエハにイオンを打ち込
む。ステップＳ８（レジスト処理）では、ウエハに感光
剤を塗布する。ステップＳ９（電子ビーム露光）では、
ステップＳ２で作ったマスクを用いて上述の電子ビーム
露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに焼き
付け露光する。ステップＳ１０（光露光）では、光ステ
ッパーによってマスクの回路パターンをウエハに焼き付
け露光する。なお、この例は電子ビームと光のいわゆる
ミックス・アンド・マッチ露光の例である。

【００２８】ステップＳ１１（現像）では、露光したウ
エハを現像する。ステップＳ１２（エッチング）では、
レジスト像以外の部分を選択的に削り取る。ステップＳ
１３（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要と
なったレジストを取り除く。ステップＳ４〜Ｓ１３を繰
り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パター
ンが形成される。

【００２９】ステップＳ１４（組立）は、後工程と呼ば
れ、上の工程によって制作されたウエハを用いて半導体
チップ化する工程である。このステップＳ１４は、アッ
センブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケー
ジング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップＳ
１５（検査）では、ステップＳ１４で作製された半導体
デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行
う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、ステ
ップＳ１６で出荷される。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、電子ビームの照射を受けてアイソレーション
バルブが破損するのを防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る荷電粒子線装置の概念
的な構成を示す図であって、（Ａ）は通常運転時、
（Ｂ）は装置トラブル発生直後、（Ｃ）は（Ｂ）の後の
ビーム放射停止時の状態を示す。

【図２】図１の荷電粒子線装置の制御部の構成を示すブ
ロック図である。

【図３】図２の制御部の制御手順を示すフローチャート
である。

【図４】従来の荷電粒子線装置の概念的な構成を示す図
であって、（Ａ）は通常運転時、（Ｂ）は装置トラブル
発生直後、（Ｃ）は（Ｂ）の後のビーム放射停止時の状
態を示す。

【図５】微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チッ
プ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマ
シン等）の製造工程を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１荷電粒子線装置２荷電粒子線
源３カソード４ウェーネル
ト電極５第１アノード７接地アノー
ド９アイソレーションバルブ１１Ｏリング１３エアシリンダ１５電磁弁１７真空ポンプ１９真空計２０制御部２１遅延時間
記憶部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】荷電粒子源及びそれを隔離するアイソレ
ーションバルブを含む荷電粒子線装置であって；装置ト
ラブルを検知して装置トラブル信号を発する検知器と、該装置トラブル信号を受けて、前記荷電粒子源の電源に
電源ＯＦＦ信号を発するとともに、前記アイソレーショ
ンバルブの駆動機構に閉動作指令信号を発する制御部
と、を備え、該制御部が、前記装置トラブル信号を受けて即座に前記
電源ＯＦＦ信号を発し、その後、ある遅延時間遅れてか
ら前記閉動作指令信号を発することを特徴とする荷電粒
子線装置。
【請求項２】前記遅延時間が、前記電源ＯＦＦ信号を
発してから、前記電源の出力電圧がほぼ０Ｖになるまで
の電圧降下時間に余裕時間を加えたものであることを特
徴とする請求項１記載の荷電粒子線装置。
【請求項３】請求項１又は２に記載の荷電粒子線装置
を用いてリソグラフィー工程の露光を行うことを特徴と
するデバイス製造方法。