JP2003178959A - 近接露光方式電子ビーム露光装置及び近接露光方式用マスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マスク搬送機構を簡単にした低コストの近接
露光方式の電子ビーム露光装置の実現。 【解決手段】 ウエハ100を保持して移動するステージ4
9と、露光するパターンと同一の開口パターンを有する
マスクを保持するマスク保持機構210A,210Bと、ウエハ
をマスクに近接した状態でマスクに電子ビームを照射し
てパターンを露光する電子光学コラム2と、ステージ、
マスク保持機構、及び電子光学コラムを収容する真空チ
ャンバ1と、を備える近接露光方式の電子ビーム露光装
置であって、マスク収容部3から、マスクをステージに
搬送すると共に使用の終了したマスクをマスク収容部に
搬送するマスク搬送機構を備え、マスクの搬送にウエハ
を保持するステージ49を使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子ビーム露光装
置に関し、特に露光するパターンと同一の開口パターン
を有するマスク（等倍マスク）をウエハに近接して配置
した状態で、マスクに電子ビームを照射してパターンを
露光する近接露光方式の電子ビーム露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路の集積度は微細加工技術
により規定されており、微細加工技術には一層の高性能
が要求されている。特に、露光技術においては、ステッ
パなどに用いられるフォトリソグラフィの技術的な限界
が予想されており、一層の微細化を難しくしている。こ
の限界を打ち破る技術として電子ビーム露光技術が注目
されているが、一般に電子ビーム露光はスループットが
低いという問題がある。特許第２９５１９４７号は、露
光パターンと同一の開口パターンを有するステンシルマ
スクに、感光剤（レジスト）を塗布した試料（ウエハ）
を近接して配置し、大きなサイズの電子ビームでマスク
を走査することにより短時間で露光を終了する近接露光
方式の電子ビーム露光技術を開示している。

【０００３】図１は、特許第２９５１９４７号に開示さ
れた近接露光方式の電子ビーム露光装置の基本構成を示
す図である。図１に示すように、コラム２内には、電子
ビーム１１５を発生する電子ビーム源１１４と、整形ア
パーチャ１１６と、電子ビーム１１５を平行ビームにす
る照射レンズ１１８とで構成される電子銃ユニット１１
２、対となる主偏向器１２２，１２４を含み、電子ビー
ムを光軸に平行走査する走査手段１２１、露光するパタ
ーンに対応する開口を有するマスク５０、及び表面にレ
ジスト層１０１が形成された試料（半導体ウエハ）１０
０が設けられている。マスク５０は、厚い外縁部分内の
中央に開口パターンの形成された薄い膜を有しており、
試料１００は表面がマスクに近接するように配置され
る。この状態で、マスクに垂直に電子ビームを照射する
と、マスクの開口を通過した電子ビームが試料１００の
表面のレジスト層１０１に照射される。走査手段１２１
により電子ビーム１１５を偏向して（図のＡ，Ｂ，Ｃは
３箇所に偏向されたビームを示す。）、マスク５０上の
薄い膜の全面を走査すると、マスク５０のすべての開口
パターンが露光されることになる。なお、走査手段に
は、電子ビームをわずかに傾斜させるための副偏向器１
５１，１５２が設けられており、マスク５０と試料１０
０の位置合わせと、マスクの歪みと試料の歪みによる露
光位置のずれを補正するのに使用される。

【０００４】以上説明したように、近接露光方式の電子
ビーム露光装置は、マスクが露光パターンと同一の開口
パターンを有するので、露光するパターンを変える毎に
マスクを交換する必要がある。また、試料（ウエハ）を
マスクに５０μｍ程度の間隔で近接して配置する必要が
あるので、マスクの下面には何もないようにしてウエハ
を近接できるようにする必要がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、近接露
光方式の電子ビーム露光装置では、マスクを頻繁に交換
する必要があり、しかもマスクは真空チャンバ内に配置
される。マスクの交換の度に真空を解除していてはスル
ープットが低下するので、マスクの交換は真空中で行う
必要がある。そのため、外部から又は内部に保存された
マスクをコラムの直下に搬送してセットし、マスクの使
用が終了した時にはマスクを回収し、更に別のマスクを
セットする必要があり、マスクをコラムの下まで搬送す
るマスク搬送機構を設ける必要がある。

【０００６】しかし、マスク搬送機構は、ウエハを保持
して移動するウエハステージに近接して設ける必要があ
り、スペースの点から制約がある。更に、マスク搬送機
構を設けるため、その分だけコストが高くなるという問
題がある。

【０００７】また、上記のように、マスクの下面は露光
時にはウエハが近接できることが必要であり、下面より
下側には何も存在しないことが必要である。一方、マス
クは厚さ１μｍ程度の薄い膜であり、下面に接触すると
マスクが損傷するという問題があり、マスクの保持や搬
送時もマスクの下面に接触しないようにすることが重要
である。

【０００８】本発明は、マスク搬送機構に関する問題を
解決してスペースの制約を低減すると共に低コストの近
接露光方式の電子ビーム露光装置を実現することを目的
とし、更にマスクの保持や搬送に適したマスク構造やマ
スク保持構造を実現することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を実現するた
め、本発明の近接露光方式の電子ビーム露光装置は、マ
スクの搬送に前記ウエハを保持するステージを使用する
ことを特徴とする。

【００１０】すなわち、本発明の近接露光方式の電子ビ
ーム露光装置は、ウエハを保持して移動するステージ
と、露光するパターンと同一の開口パターンを有するマ
スクを保持するマスク保持機構と、前記ステージに保持
された前記ウエハを前記マスクに近接して配置した状態
で、前記マスクに電子ビームを照射してパターンを露光
する電子光学コラムと、前記ステージ、前記マスク保持
機構、及び前記電子光学コラムを収容する真空チャンバ
と、を備える近接露光方式の電子ビーム露光装置であっ
て、前記マスクを収容するマスク収容部から、使用する
前記マスクを取り出して前記ステージに搬送すると共に
使用の終了したマスクを前記マスク収容部に搬送するマ
スク搬送機構を備え、前記マスク収容部と前記マスク保
持機構との間の前記マスクの搬送に前記ウエハを保持す
るステージを使用することを特徴とする。

【００１１】本発明によれば、マスクの搬送にウエハを
保持して移動するステージを使用するので、少なくとも
コラムの直下ではマスク搬送機構とステージの両方を設
ける必要がなく、スペースの制約が緩和されると共に、
ステージを利用するのでマスク搬送機構を簡単にでき、
コストを低減できる。ステージを利用するには、マスク
をステージが搬送できる構造にすることが必要である。

【００１２】電子ビーム露光装置は、ウエハを収容する
ウエハ収容部から未露光のウエハを取り出してステージ
に搬送すると共に露光済みのウエハをステージからウエ
ハカセットに搬送するウエハ搬送機構を備えるが、マス
ク搬送機構が更にウエハ搬送機構の一部も利用してもよ
いが、マスク搬送機構とウエハ搬送機構を独立した別々
の機構としてもよい。

【００１３】ウエハをステージに保持する場合、ウエハ
の固定を確実に行うと共にスループットを向上するた
め、ウエハをパレットに固定した後パレットをステージ
に固定して搬送することが考えられるが、その場合に
は、マスクを同一のパレットに固定できる構造とする
か、マスクを直接ステージに固定できるようにする。な
お、ステージはマスクをコラムの下のマスクチャック機
構の部分まで搬送すればよいので、マスクをステージに
固定する必要はなく、マスクをステージ上に載置して自
重のみで固定して搬送することも可能である。ただし、
マスクをステージに固定する方が位置ずれを生じること
なく確実に搬送できるという利点がある。

【００１４】マスクをステージ又はパレット上に載置す
る場合、ウエハを載置する面に載置する必要があるが、
上記のようにマスクの下面がステージ又はパレットの載
置面に接触しないように保持し且つマスクをマスクチャ
ック機構に固定した状態ではマスクの下面がもっとも下
側に位置する必要がある。そこで、本発明によれば、マ
スクは、開口パターンを形成したステンシルマスクと、
ステンシルマスクを取り付けたマスク基板と、マスク筐
体と、マスク筐体に設けられ、マスク基板をステンシル
マスクの面に垂直な方向に変位可能に支持するマスク基
板保持部材とを備え、マスクを平面上に載置した状態で
は、ステンシルマスクはマスク筐体の下面より上に位置
して平面に接触しない構造とする。そして、マスク保持
機構は、マスク基板を固定する静電チャックと、マスク
筐体の一部を保持して電子光学コラムの電子ビームの進
行方向と逆方向に付勢する付勢機構とを備え、ステージ
に載置したマスクを静電チャックの直下に移動した後、
付勢機構によりマスク筐体を移動してマスク基板を静電
チャックに接触させた後、マスク筐体の下面がステンシ
ルマスクより上側に位置するまで移動した状態でマスク
を保持するようにする。この構造であれば、静電チャッ
クに固定された状態ではマスクの下面がもっとも下側に
位置するが、それ以外の状態ではマスクの下面はマスク
筐体の下面より上側に位置するのでマスクを平面上に載
置してもマスクの下面は平面に接触しない。

【００１５】また、静電チャックに固定されている以外
の時には、マスクをマスク台上に載置してマスクの下面
を保護するようにし、マスク台上に載置した状態でマス
クを静電チャックの下に移動してステージを上昇させて
マスクを静電チャックに接触させて固定し、その後ステ
ージを下降させてマスク台とマスクを離し、ステージ上
のマスク台のみを回収するようにしてもよい。この場
合、ステージを上昇してマスクを静電チャックに接触さ
せる際の衝撃を低減するため、マスク台は、マスクをマ
スク面に垂直な方向に変位可能に支持する可支持部材を
備えることが望ましい。

【００１６】

【発明の実施の形態】図２は、本発明の第１実施例の近
接露光方式の電子ビーム露光装置の全体構成を示す図で
ある。なお、以下の図においては、同一の構成の要素が
複数設けられている場合には、同一の参照番号にアルフ
ァベットを付して表し、各要素の説明においては参照番
号のみで表す場合がある。図２において、実線の矢印は
ウエハの搬送経路を示し、破線の矢印はマスクの搬送経
路を示す。参照番号１は真空チャンバである。真空チャ
ンバの内部は高真空状態に維持され、露光するウエハを
保持したステージを移動する移動機構が設けられてい
る。ステージに保持されたウエハは電子光学コラム２の
マスクの直下に移動され、大きな電子ビームでマスクを
走査すると、マスクの開口部分を通過した電子ビームが
ウエハに照射され、マスクと同じパターンが露光され
る。１回の露光は数分の１秒から数秒で終了するので、
１００個のダイが形成される１枚のウエハであれば数分
で露光が終了する。

【００１７】本実施例では、高スループットを得るため
に、２個のウエハカセット１６Ａ，１６Ｂが設けられる
ようになっており、例えば、一方は露光前の未露光ウエ
ハを収容し、他方は露光済みウエハを収容するといった
形で運用されるが、これに限定されず、露光済みウエハ
を同じカセットに戻すことも可能である。プリロードチ
ャンバ１１内のウエハアーム１５は、ウエハカセット１
６Ａ，１６Ｂ内の未露光ウエハを取り出してコーター／
デベロッパ１４に搬送する。コーター／デベロッパ１４
でレジストを塗布された未露光ウエハは、エッジクラン
プアーム１２により保持され、ウエハアライナ１３で位
置及び回転位置を調整するウエハアライメントが行われ
る。以上の動作は、大気圧中状態のプリロードチャンバ
１１内で行われる。

【００１８】本実施例では、スループットを向上するた
め、２個のロードチャンバ９Ａ，９Ｂが設けられてお
り、一方のロードチャンバから真空チャンバ１内に搬送
されたウエハに露光している間に、他方のロードチャン
バは露光済みのウエハをプリロードチャンバ１１からウ
エハカセット１６Ａ，１６Ｂに戻すと共に、未露光のウ
エハを受け取り、ウエハをパレットに固定した上で内部
を真空状態にして、露光中のウエハの露光が終了して一
方のロードチャンバに搬送されるとすぐにウエハを固定
したパレットを真空チャンバ１内に搬送する。

【００１９】例えば、プリロードチャンバ１１からロー
ドチャンバ９Ａにウエハを搬送する時には、ゲート８Ａ
を閉じ、ゲート１０Ａを開き、エッジクランプアーム１
２がウエハアライメントの終了したウエハをロードチャ
ンバ９Ａ内のパレット上に搬送する。ロードチャンバ９
Ａでは、真空吸着によりウエハをパレットに吸着した状
態で静電チャックにより固定した後、ゲート１０Ａを閉
じ、内部を大気圧状態から真空状態にする。この状態で
露光中のウエハの露光が終了するまで待機する。

【００２０】露光が終了し、真空チャンバ１内のステー
ジから露光済みウエハを固定したパレットがロードチャ
ンバ９Ｂに搬送され、ゲート８Ｂが閉じられると、ステ
ージはロードチャンバ９Ａとのパレット受け渡し位置に
移動し、ゲート８Ａが開かれる。パレットはロードチャ
ンバ９Ａからステージに搬送されて静電チャックにより
固定され、電子光学コラム２の下に移動して露光が行わ
れる。露光が終了すると、ステージはロードチャンバ９
Ａとのパレット受け渡し位置に移動し、露光済みウエハ
が固定されたパレットは、ロードチャンバ９Ａに搬送さ
れる。ロードチャンバ９Ａでは、ゲート８Ａを閉じ、内
部を真空状態から大気圧状態にして、ゲート１０Ａを開
く。そしてエッジクランプアーム１２がウエハをクラン
プした状態でパレットからウエハを取り外し、コーター
／デベロッパ１４に搬送する。コーター／デベロッパ１
４でレジストを現像し、現像の終了したウエハはウエハ
アーム１５によりウエハカセット１６Ａ，１６Ｂ内に戻
される。

【００２１】マスクはマスクカセット３に収容されてい
る。マスクカセット３は、ウエハカセット１６Ａ，１６
Ｂと同様に、内部が高いクラスのクリーン度に維持され
ており、セットした後内部を降下させることにより、エ
ッジクランプアーム１２により取り出せる状態になる。
エッジクランプアーム１２に保持されたマスクは、ウエ
ハアライナ１３で位置及び回転位置を調整した後、ゲー
ト１０Ａ又は１０Ｂを開けてロードチャンバ９Ａ又は９
Ｂに搬送され、ウエハ用と同一のパレットに固定され
る。例えば、ロードチャンバ９Ａに搬送された場合に
は、ゲート１０Ａを閉じた後内部を真空にし、更にゲー
ト８Ａを開いてマスクを固定したパレットをステージ上
に搬送する。ステージはパレットを固定して電子光学コ
ラム２の下部に搬送する。搬送されたマスクは静電チャ
ックにより固定され、ステージに残ったパレットは元の
ロードチャンバ９Ａに戻される。このようにしてマスク
がセットされた後、ウエハがステージ上に搬送されてウ
エハの露光が行われる。

【００２２】通常、マスクは多数枚のウエハの露光に連
続して使用される。マスクの使用が終了した時には、ス
テージは元のロードチャンバ９Ａからパレットを受け取
って固定した後電子光学コラム２の下部に移動する。そ
して、静電吸着が解除され、マスクはパレットに載置さ
れて固定される。その後、ステージは、ロードチャンバ
９Ａにマスクを固定したパレットを搬送する。ロードチ
ャンバ９Ａではゲート８Ａを閉じた後内部を大気圧状態
にしてから、エッジクランプアーム１２でマスクを固定
した状態でパレットからマスクが外され、エッジクラン
プアーム１２はマスクをマスクカセット３に搬送する。

【００２３】以上が実施例の装置の概略構成及びマスク
及びウエハの搬送経路であるが、各部について更に詳し
く説明する。

【００２４】図３は、第１実施例のマスク５０の構造を
示す図である。図３に示すように、１μｍ以下の厚さの
非常に薄い膜に開口パターンを形成したステンシルマス
ク２０１が、開口パターンの部分に穴が設けられている
マスク基板２０２に取り付けられている。マスク基板２
０２は、リング状のばね２０３によりマスク筐体２０４
に支持されており、マスク面に垂直な方向に変位可能で
ある。マスク筐体２０４の外周は、薄いつばになってお
り、更に位置設定のためのノッチ２０５が設けられてい
る。

【００２５】図４は、プリロードチャンバ１１の部分の
構成を示す図である。ウエハカセット１６は、内部が所
定のクリーン度であるように密閉され、クリーン度の低
い環境中を運んでも内部は良好なクリーン度に保たれる
ようになっている。ウエハカセット１６は、底部を除く
外側の筐体２０を残して、内部筐体２１と一体の底部を
下方へ移動すると内部のラック２２に配置されたウエハ
が露出して外部からアクセスできるようになっている。
従って、図示のようにプリロードチャンバ１１にセット
した後、底部を下方へ移動するとウエハ１００がプリロ
ードチャンバ１１内に配置されることになる。

【００２６】プリロードチャンバ１１内には、エッジク
ランプアーム１２と、コーター／デベロッパ１４と、ウ
エハアーム１５が設けられている。プリロードチャンバ
１１の上部には、外気を取り入れるファン１７と、加熱
装置１８と、フィルタ１９とが設けられており、プリロ
ードチャンバ１１内を所定のクリーン度に維持する。電
子ビーム露光装置の真空チャンバ内は真空であり、当然
良好なクレーン度である。本実施例では、プリロードチ
ャンバ１１内は良好なクリーン度に維持され、良好なク
リーン度であるウエハカセット１６の内部はプリロード
チャンバ１１に対して開放されるので、ウエハを処理す
る部分でのクリーン度は良好であり、処理の終了したウ
エハはウエハカセット１６に戻されて密閉されるので、
ウエハは良好なクリーン度の環境で処理されるのと同等
である。

【００２７】ウエハアライナ１３、コーター／デベロッ
パ１４及びウエハアーム１５は、従来のものと同様であ
り、ここでは説明を省略するが、コーター／デベロッパ
１４をこの部分に設けるのは露光の直前にレジストを塗
布し、露光の終了した直後に現像を行うためであり、こ
れにより良好なレジスト加工が可能になる。

【００２８】マスクカセット３は、ウエハカセット１６
と同様に、底部を下方へ移動すると内部のラックに配置
されたマスクが露出してエッジクランプアームで取り出
せる構造になっている。

【００２９】本実施例では、ロードチャンバ９Ａ，９
Ｂ、ウエハアライナ１３及びコーター／デベロッパ１４
の間のウエハの搬送、及びロードチャンバ９Ａ，９Ｂ、
ウエハアライナ１３及びマスクカセット３の間のマスク
の搬送をエッジクランプアーム１２で行っている。エッ
ジクランプアーム１２について、図５から図７を参照し
て説明する。図５の（Ａ）に示すように、エッジクラン
プアーム１２は、参照番号２６，２７，２８で構成され
るロボットアームと、それにより動かされるウエハ１０
０を保持（クランプ）するクランプ部材２５で構成され
る。ロボットアームの部分は、ウエハアーム１５と同様
に従来のものと同じであり、ここでは説明を省略する。

【００３０】クランプ部材２５は、図５の（Ｂ）に示す
ように、クランプ基材２５Ａと、２本のアーム部材２５
Ｂを有し、アーム部材２５Ｂの先端にはそれぞれコマ２
９，３０が設けられており、クランプ基材２５Ａには可
動ゴマ３１が設けられている。図５の（Ｄ）に示すよう
に、コマ２９，３０と可動ゴマ３１は軸方向の中間部が
凹んだ円柱形状であり、可動ゴマ３１は図５の（Ｂ）に
示す方向に移動可能である。ウエハ１００をクランプす
る時には、図５の（Ｂ）と（Ｃ）に示すように、各コマ
の凹んだ部分をウエハ１００の３点のエッジに押し当て
る。各コマは、中間部が凹んだ円柱形状であり、クラン
プされたウエハは脱落することなしに保持される。保持
の力はばね３６の力により決定されるが、ウエハが歪ま
ない範囲で適宜設定する。ウエハ１００の中心位置は常
にコマ２９，３０により決定される位置になる。ウエハ
１００の中心位置は、直径が異なると変化するが、常に
ある直線上にある。

【００３１】図６は、可動ゴマ３１の部分の構造を示す
図である。クランプ基材２５Ａに溝を形成し、更にアー
ム部材２５Ｂとクランプ基材２５Ａに可動ゴマ３１の軸
３２が摺動する溝３４，３５を設け、軸３２に部材３３
を取り付けて可動ゴマ３１が溝３４，３５に沿って摺動
するように構成する。そして、軸３２をばね３６で付勢
すると共に、ばね３７を介してアクチュエータの先端３
８に接続する。アクチュエータは、エアシリンダなどで
ある。アクチュエータの先端３８を左側に移動すると、
ばね３７による左側への力がばね３６による右側への力
より大きいので可動ゴマ３１は左側に移動し、解除状態
になる。アクチュエータの先端３８を右側に移動する
と、ばね３７は引張り力を呈さない状態になり、ばね３
６により可動ゴマ３１は右側に移動し、クランプ状態に
なる。なお、エッジクランプアーム１２によりウエハア
ライナ１３及びコーター／デベロッパ１４上のウエハを
クランプする時、ウエハは裏面からリフトピンで押し上
げられた状態であり、エッジクランプアーム１２の各コ
マをウエハのエッジに接触させられる。しかし、ステー
ジのようなウエハより大きな載置面の場合、ウエハのエ
ッジにエッジクランプアーム１２の各コマを接触させる
ことはできないので、ステージ上にコマ２９，３０及び
可動ゴマ３１が入り込む穴を設ける。クランプする場合
には、コマの中央部がウエハのエッジに位置するように
コマを穴の中に入れた後、コマを移動及びクランプ状態
にしてクランプする。なお、台の直径がウエハの直径よ
り小さい場合には、上記の穴が必要でないことはいうま
でもなく、ウエハを裏面からリフトピンで押し上げる機
構も必要ない。従って、台の直径がウエハの直径より小
さいウエハアライナ１３を使用すれば、リフトピンで押
し上げる機構を設ける必要はない。コーター／デベロッ
パ１４は、エッジクランプアーム１２だけでなくウエハ
アーム１５でウエハを搬送する必要があるので、従来と
同様にリフトピンで押し上げる機構が必要である。

【００３２】図７は、エッジクランプアーム１２でマス
ク５０を保持した時の状態を示す図であり、（Ａ）は上
面図を、（Ｂ）は側面図を示す。マスク５０は、図３の
ようにマスク筐体の外周につばを有するので、エッジク
ランプアーム１２のコマでつばの部分を保持する。

【００３３】図８は、ロードチャンバ９と真空チャンバ
１内のステージ４９との間のパレット４１を利用したマ
スク５０の受け渡しのための構成を示す図である。ウエ
ハ１００の受け渡しも同様である。ロードチャンバ９に
は、上面にパレット４１を機械的に固定するパレット台
４６が設けられており、内部を真空状態と大気圧状態の
間で変化できるようになっている。また、真空チャンバ
１には、ステージ４９と、ステージ４９を３軸方向及び
回転する移動機構４８が設けられており、内部は真空状
態に保持されている。

【００３４】プリロードチャンバ１１のエッジクランプ
アーム１２によりロードチャンバ９に搬送されたマスク
５０は、パレット台４６上のパレット４１に静電チャッ
クにより固定される。その後、ロードチャンバ９内は真
空状態にされ、パレット４１がステージ４９に搬送さ
れ、パレット４１に設けたパレット保持機構によりパレ
ット４１はステージ４９に固定される。マスク５０を固
定したパレット４１は、マスク５０の直下に移動して上
昇し、マスク５０がパレット保持機構の静電チャックに
より固定される。この時の動作は後述する。なお、ウエ
ハも同様の方法でパレットに固定された後パレットがス
テージに固定され、露光が行われる。

【００３５】真空チャンバ１とロードチャンバ９の間に
は開閉可能なゲート８を設ける必要があるので、パレッ
ト４１にローラを設け、真空チャンバ１とロードチャン
バ９にパレット４１を搬送するためのレール４５，４７
を設けて、パレット４１はレールに沿って移動する。図
示していないが、ロードチャンバ９には、パレット４１
をレールに沿って移動させるアクチュエータが設けられ
る。

【００３６】図９は、パレット４１を示す図であり、
（Ａ）は上面図を、（Ｂ）は側面図を示す。前述のよう
に、このパレット４１はウエハ用とマスク用の兼用であ
る。図示のように、パレット４１の上面には、ウエハ１
００及びマスク筐体２０４の外周より若干内側の部分に
円状の土手５１が設けられており、その内部には細くて
短い柱状物５５が多数設けられている。この多数の柱状
物５５が設けられている下にウエハ及びマスクの静電チ
ャックが形成されている。土手５１の内部をここでは静
電チャック部と呼ぶ。静電チャック部の載置面を多数の
細い柱状物５５の上面とすることにより、ウエハ及びマ
スクの裏面と載置面の接触面積を低減し、汚れによる影
響を低減できる。また、パレット４１の内部には、ウエ
ハ及びマスクの静電チャックに印加された電圧を保持す
るための容量素子５８が設けられている。

【００３７】更に、土手５１の横に３個の穴４２，４
３，４４が設けられている。これらの穴は、図５で説明
したエッジクランプアーム１２でクランプするためのも
のである。

【００３８】なお、ウエハは薄いために反る可能性があ
るので、パレット４１にはウエハを確実に固定するため
の以下のような機構が設けられている。

【００３９】静電吸着は真空吸着に比べて吸着力が弱
く、反ったウエハは固定できない場合がある。そこで、
本実施例ではウエハを真空吸着した後静電吸着して反っ
たウエハも確実に固定する。そのために、真空ポンプに
接続される真空経路５３の開口５２が、静電チャック部
に設けられている。真空ポンプにより真空経路５３を減
圧すると、土手５１がシールとして働き、柱状物５５の
間の部分が真空経路として働いて、パレット４１に載置
されたウエハは真空吸着によりパレット４１に吸着され
る。

【００４０】更に、ウエハが正常にチャックされている
か、すなわちチャックされたウエハの表面位置が所定の
範囲内であるかを検出するのに使用される基準載置面５
４Ａから５４Ｄが設けられており、ウエハをチャックし
ていない時の基準載置面５４Ａから５４Ｄの高さとウエ
ハをチャックした時の基準載置面５４Ａから５４Ｄの部
分のウエハ表面の高さとを比較する。

【００４１】更に、ウエハの裏面には絶縁性の酸化膜が
あるためステージに載置されたウエハは絶縁された状態
であり、電子ビームが照射されると電子が蓄積されてチ
ャージアップする。そこで、近接露光方式ではウエハの
表面にアースへ接続する端子を接触することはできない
ので、裏面の酸化膜を破ってアースへ接続する端子を接
触させる裏面導通機構を設ける。そこで、静電チャック
部内の４箇所に、柱状物５５の上面より十分に大きな面
積を有する基準載置面５４Ａから５４Ｄが設けられてい
る。土手５１の横に４個の裏面導通機構５６Ａ，５６
Ｂ，５６Ｃ，５６Ｄが設けられている。裏面導通機構５
６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃは、パレット４１のアースに、裏
面導通機構５６Ｄは端子６０Ｃと６０Ｆに接続されてい
る。また、パレット４１の裏面の両側には、８個のロー
ラ５７が設けられている。パレット４１の裏面には、パ
レット４１をステージ４９に固定するための３個のパレ
ット静電チャック５９Ａ，５９Ｂ，５９Ｃが設けられて
いる。参照番号６０Ａから６０Ｄはパレット台４６に設
けられた端子と接触する端子であり、６０Ａはパレット
４１のアースに、６０Ｂと６０Ｄはウエハ静電チャック
に、６０Ｃは裏面導通機構５６Ｄに接続されている。参
照番号６０Ｅから６０Ｊはステージ４９に設けられた端
子と接触する端子であり、６０Ｅと６０Ｊはパレット４
１のアースに、６０Ｇと６０Ｈはウエハ静電チャック
に、６０Ｉはパレット静電チャックに、６０Ｆは裏面導
通機構５６Ｄに接続されている。

【００４２】いずれにしろ、マスクがウエハと同じよう
にステージで搬送できる点が重要である。従って、ここ
ではウエハの固定に関係する部分のこれ以上の説明は省
略する。

【００４３】図１０は、パレット４１をロードチャンバ
９と真空チャンバ１内のステージ４９との間で搬送する
機構を説明する図である。パレット４１は、ローラ５７
をレールに載せて移動されるが、ロードチャンバ９と真
空チャンバ１の間にはゲート８が設けられるので、連続
したレールを設けることはできない。そこで、ロードチ
ャンバ９にはレール４５Ａ，４５Ｂを、真空チャンバ１
にはレール４７Ａ，４７Ｂを設け、パレット４１が中間
に位置する時には少なくとも両側のローラがレール４５
Ａ，４５とＢ４７Ａ，４７Ｂに載るようにしている。な
お、図示していないが、パレット台４６には、パレット
４１をレールに沿って移動させるアクチュエータが設け
られている。また、パレット台４６にはパレット４１を
機械的に固定する機構が設けられている。

【００４４】パレット台４６は、パレット４１を固定し
た時にパレット４１の端子６０Ａから６０Ｄと接触する
端子７１Ａから７１Ｄと、真空経路５３と接続する開口
７２が設けられた部材６９を有している。開口７２は真
空ポンプに接続されている。また、ステージ４９は、パ
レット４１を固定した時にパレット４１の端子６０Ｅか
ら６０Ｊと接触する端子７１Ｅから７１Ｊが設けられた
部材７０を有している。端子７１Ａから７１Ｊは、ばね
で付勢された構造を有し、搬送されたパレット４１が衝
突する衝撃を吸収すると共に、電気的に確実に接続され
るようになっている。

【００４５】図１１は、パレット４１、パレット台４６
及びステージ４９における電気的な構成を示す図であ
り、（Ａ）はパレット台４６に接続した状態を、（Ｂ）
はステージ４９に接続した状態を示す。パレット４１の
ウエハ又はマスクの静電チャックは２つの部分５５Ａと
５５Ｂに分かれており、容量素子も２個５８Ａと５８Ｂ
に分かれている。また、図８に示したように、３個のパ
レット静電チャック５９Ａ，５９Ｂ，５９Ｃが設けられ
ている。端子６０Ａ，６０Ｅ，６０Ｊは、パレットのア
ースに接続されており、裏面導通機構５６Ａ−５６Ｃ
と、容量素子５８Ａ，５８Ｂのアース端子もパレットの
アースに接続されている。端子６０Ｂと６０Ｈはウエハ
静電チャック５５Ａと容量素子５８Ａに接続され、端子
６０Ｄと６０Ｇはウエハ静電チャック５５Ｂと容量素子
５８Ｂに接続され、端子６０Ｃと６０Ｆは裏面導通機構
５６に接続され、端子６０Ｉはパレット静電チャック５
９Ａ，５９Ｂ，５９Ｃに接続されている。

【００４６】パレット台４６の端子７１Ｂと７１Ｄは、
スイッチ７８を介してローダ電源７７に接続され、端子
７１Ｃは切換スイッチ７９を介して抵抗計８０又はアー
スに接続され、端子７１Ａはアースに接続されている。
ステージ４９の端子７１Ｇと７１Ｈはスイッチ８１を介
してウエハ用ステージ側電源８２に接続され、端子７１
Ｉはパレット用ステージ側電源８３に接続され、端子７
１Ｆは切換スイッチ８４を介して抵抗計８５又はアース
に接続され、端子７１Ｅと７１Ｊはアースに接続されて
いる。

【００４７】パレット４１をパレット台４６からステー
ジ４９に搬送は、ロードチャンバ９内が真空状態になっ
た後開始される。まず、ステージ側のスイッチ８１と２
個の電源８２，８３をオフのままにしておき、ゲート８
を開く。そして、ローダ側のスイッチ７８を開き、ロー
ダ側電源７７をオフする。次に、パレットを搬送し、ス
テージの端子に接触した状態になる。そして、ステージ
側のスイッチ８１を接続状態にし、２個の電源８２，８
３をオンする。これにより、パレットはステージに固定
され、パレットの搬送が終了する。

【００４８】上記のように、真空チャンバとロードチャ
ンバの間でパレットを搬送する場合、パレットは一時的
に両方の部分から切り離された状態になるが、容量素子
５８により静電チャックへの電圧の印加状態が維持され
るので、ウエハ及びマスクの静電チャックが解除される
ことはない。

【００４９】図１２は、コラム２の直下に搬送されたマ
スクを固定する機構及びその動作を示す図である。図１
２の（Ａ）に示すように、コラム２の下部にはマスクを
静電吸着するための静電吸着機構２１０Ａと２１０Ｂが
設けられており、更にマスク筐体２０４の外周の上部に
マスク昇降機構２２０Ａと２２０Ｂが設けられている。
マスク５０を載せたパレット４１はステージ４９上に載
置されてコラム２の直下に移動させる。この状態でマス
クの静電吸着が解除され、マスク昇降機構２２０Ａと２
２０Ｂからつめが下ろされ、つめがマスクのつばの下に
入るように移動される。この後、図１２の（Ｂ）に示す
ように、つめを上昇させるとマスク５０はパレット４１
から離れ、マスク基板２０２が静電吸着機構２１０Ａと
２１０Ｂに接触する。この状態で静電吸着機構２１０Ａ
と２１０Ｂを動作させてマスク基板２０２を固定すると
共に、つめを更に上昇させると、マスク筐体２０４は更
に上昇する。マスク基板２０２は、ばね２０３を介して
マスク筐体２０４に支持されているので、ばねが撓んで
静電吸着機構２１０Ａと２１０Ｂに固定された状態を維
持し、マスク筐体２０４の下面がステンシルマスク２０
１より上側に位置する状態になる。すなわち、ステンシ
ルマスク２０１がもっとも下側に位置した状態になる。
この状態であれば、パレットに固定されたウエハを５０
μｍの間隔で近接させることができる。

【００５０】上記のようにマスクの固定が終了すると、
パレット４１は元のロードチャンバに戻され、ウエハカ
セット１６から未露光のウエハがロードチャンバに搬送
されてパレットに固定されてコラム２の直下に移動され
て露光が行われる。通常、１枚のマスクで多数枚のウエ
ハの露光が行われる。露光パターンを変える場合やマス
クのメンテナンスを行う場合には、一方のロードチャン
バからパレット４１をステージ４９上に搬送し、図１２
の（Ｂ）のようにコラム２の直下に移動する。この状態
で静電吸着機構２１０Ａと２１０Ｂを解除し、マスク昇
降機構２２０Ａと２２０Ｂのつめを降下させてマスク基
板２０２を静電吸着機構２１０Ａと２１０Ｂから引き離
し、図１２の（Ａ）のようにマスク５０がパレット４１
に載置された状態にする。更に、パレット４１の静電吸
着によりマスク５０を固定し、つめを退避させ、マスク
５０をロードチャンバに搬送する。ロードチャンバの内
部を大気圧状態に戻した後、ロードチャンバ内のマスク
をエッジクランプアームでマスクカセット３に戻す。

【００５１】以上、本発明の第１実施例を説明したが、
ウエハの搬送経路及び搬送構造をどこまで兼用するかで
各種の変形例が可能である。

【００５２】図１３は、本発明の第２実施例の近接露光
方式の電子ビーム露光装置の全体構成を示す図である。
第１実施例と異なるのは、マスク用ロードチャンバ３０
５を設け、マスクの搬送にはウエハ用ロードチャンバ９
Ａ又は９Ｂは使用しない点であり、他は第１実施例と同
じである。マスクカセット３に収容された図３に示すよ
うなマスクは、マスク用エッジクランプアーム３０２で
マスク用プリロードチャンバ３０１内に搬送され、マス
ク用プリアライナ３０３で位置決めされた後、ゲート３
０４を開いてマスク用ロードチャンバ３０５に搬送され
る。マスク用ロードチャンバ３０５では、第１実施例と
同様にパレットに固定された後、マスク用ロードチャン
バ３０５の内部が真空状態に変化され、更にゲート３０
６が開かれてステージに搬送される。

【００５３】第２実施例は、第１実施例に比べて、マス
ク用ロードチャンバ３０５、マスク用プリロードチャン
バ３０１、マスク用エッジクランプアーム３０２及びマ
スク用プリアライナ３０３を別に設けており、その分装
置が大きくなりコストも増加するが、マスクがコーター
／デベロッパ１４が設けられるウエハ用のプリロードチ
ャンバ１１を通らないので、高価なマスクが汚染される
可能性が低減できるという利点がある。

【００５４】第１実施例では、ウエハの固定及び搬送に
パレットが使用され、パレットの両側にはロードチャン
バ及びステージとの間で電気的な接続を行うための端子
が設けられ、図ではロードチャンバとステージの間で左
右に移動するように搬送する必要がある。そのため、パ
レットを共用する第２実施例でも、パレットはマスク用
ロードチャンバ３０５とステージの間で左右に移動する
ように搬送する必要があり、図１３に示すような構成に
なる。

【００５５】マスクの搬送にはパレットを使用せず、マ
スクを直接ステージ上に載置して搬送することも可能で
ある。この場合には、マスクをステージ上まで搬送する
エッジクランプアームのような機構がステージ上にマス
クを搬送できるように配置する。更に、ステージにマス
クを固定する静電チャックなどの機構を設けてもよい
が、単にマスクをステージ上に載せて搬送してもよい。

【００５６】第１及び第２実施例では図３のような平面
上に載置してもステンシルマスクが平面に接触しない構
造のマスクを使用したが、マスクを載せるマスク台を使
用し、マスクをマスク台上に保持してコラムの直下まで
搬送し、マスクのみ静電吸着機構に固定した後はマスク
台をステージから回収することも可能である。第３実施
例は、この例である。

【００５７】図１４は、本発明の第３実施例の近接露光
方式の電子ビーム露光装置の全体構成を示す図である。
第１実施例と異なるのは、図１５に示すようなマスクと
マスク台が使用され、マスクを載置したマスク台をステ
ージに搬送するエッジクランプアームが、真空チャンバ
１のウエハ用ロードチャンバ９Ａと９Ｂが設けられる辺
と異なる辺に設けられている点であり、他は第１及び第
２実施例と同じである。

【００５８】図示のように、マスクカセット３に収容さ
れたマスクは、ゲート３１５が閉じてマスクチャンバ３
１２内が大気圧状態の時にゲート３１１が開かれてエッ
ジクランプアーム３１３によりマスクカセット３から取
り出される。その後、マスクアライアナ３１４で位置決
めされた後、ゲート３１１が閉じて内部を真空状態に
し、ゲート３１５を開いてエッジクランプアーム３１３
によりステージ上に搬送される。

【００５９】図１５に示すように、マスクは、マスク基
板２３２と、マスク基板２３２に取り付けられたステン
シルマスク２３１とを有する。マスク台は、環状のマス
ク台基板２３３と、マスク台基板２３３の内壁に設けら
れたバネ部材２３４Ａ−２３４Ｃとを有する。バネ部材
２３４Ａ−２３４Ｃにはそれぞれ突起２３５が設けられ
ており、マスク基板２３２を支持するようになってい
る。マスク基板２３２の突起２３５により支持される部
分には凹部２３６が設けられている。突起２３５が凹部
２３６にはまっているので、搬送中もマスク基板２３２
が突起２３５から外れて落下することはない。エッジク
ランプアームは、マスク台基板２３３のつばの部分をク
ランプして搬送する。ここではマスク台はステージに載
置されただけで搬送されるが、ステージにマスク台を固
定する機構を設けてもよい。

【００６０】図１６は、第３実施例において、コラム２
の直下に搬送されたマスクを固定する機構及びその動作
を示す図である。図１６の（Ａ）に示すように、コラム
２の下部にはマスクを静電吸着するための静電吸着機構
２１０Ａと２１０Ｂが設けられている。マスクを載せた
マスク台はステージ４９上に載置されてコラム２の直下
に移動させる。この状態で図１６の（Ｂ）に示すよう
に、ステージ４９を上昇し、マスク基板２３２を静電吸
着機構２１０Ａと２１０Ｂに接触させる。この時、マス
ク基板２３２はばね２３４Ａ−２３４Ｃで支持されてい
るので、衝撃が吸収され、ステンシルマスクが破損する
ことはない。この状態で静電吸着機構２１０Ａと２１０
Ｂを動作させてマスク基板２３２を固定する。次に、図
１６の（Ｃ）に示すように、ステージを降下させると、
マスク台はマスク基板２３２から離れるので、逆の経路
でステージ４９からマスク用エッジクランプアーム３１
３によりマスク用チャンバ３１２に回収される。図示の
ように、ステンシルマスク２３１がもっとも下側に位置
する状態になる。

【００６１】マスクを回収する場合には、マスク用ロー
ドチャンバ３１２からマスク台をステージ４９上に載せ
て、図１６の（Ｃ）のようにコラム２の直下に移動し、
更にステージを上昇させて図１６の（Ｂ）の状態にす
る。この状態で静電吸着機構２１０Ａと２１０Ｂを解除
すると共に逆電圧を印加してマスク基板２３２を静電吸
着機構２１０Ａと２１０Ｂから引き離し、ステージを降
下させて図１６の（Ｃ）のような状態にする。後は、逆
の経路でマスクをマスクカセット３に回収する。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
マスク搬送機構の一部をウエハステージを利用して実現
するので、機構が簡単になり、低コストの近接露光方式
の電子ビーム露光装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】近接露光方式の電子ビーム露光の基本構成を示
す図である。

【図２】本発明の第１実施例の近接露光方式の電子ビー
ム露光装置の全体構成を示す図である。

【図３】実施例のマスクを示す図である。

【図４】実施例のプリロードチャンバの部分の構成を示
す図である。

【図５】実施例のエッジクランプアームを示す図であ
る。

【図６】エッジクランプアームの可動ゴマの部分の構成
を示す図である。

【図７】エッジクランプアームによるマスクの保持を示
す図である。

【図８】実施例のロードチャンバの部分の構成を示す図
である。

【図９】実施例で使用するパレットを示す図である。

【図１０】パレット搬送機構を示す図である。

【図１１】パレットの静電チャックに関係する部分の構
成を示す図である。

【図１２】第１実施例におけるコラムに搬送されたマス
クの固定動作を示す図である。

【図１３】本発明の第２実施例の近接露光方式の電子ビ
ーム露光装置の全体構成を示す図である。

【図１４】本発明の第３実施例の近接露光方式の電子ビ
ーム露光装置の全体構成を示す図である。

【図１５】第３実施例のマスクとマスク台の構成を示す
図である。

【図１６】第３実施例におけるコラムに搬送されたマス
クの固定動作を示す図である。

【符号の説明】

１…真空チャンバ ２…電子光学コラム ３…マスクカセット ８，８Ａ，８Ｂ，１０，１０Ａ，１０Ｂ…ゲート ９，９Ａ，９Ｂ…ロードチャンバ １１…プリロードチャンバ １２…エッジクランプアーム １６，１６Ａ，１６Ｂ…ウエハカセット ４１…パレット ５０…マスク １００…ウエハ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H097 AA03 DB20 GA45 GB02 LA10 5F056 AA25 AA26 EA13 EA14 EA15 FA04 FA05 FA10

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウエハを保持して移動するステージと、 露光するパターンと同一の開口パターンを有するマスク
   を保持するマスク保持機構と、 前記ステージに保持された前記ウエハを前記マスクに近
   接して配置した状態で、前記マスクに電子ビームを照射
   してパターンを露光する電子光学コラムと、 前記ステージ、前記マスク保持機構、及び前記電子光学
   コラムを収容する真空チャンバと、 を備える近接露光方式の電子ビーム露光装置であって、 前記マスクを収容するマスク収容部から、使用する前記
   マスクを取り出して前記ステージに搬送すると共に使用
   の終了したマスクを前記マスク収容部に搬送するマスク
   搬送機構を備え、 前記マスク収容部と前記マスク保持機構との間の前記マ
   スクの搬送に前記ウエハを保持するステージを使用する
   ことを特徴とする電子ビーム露光装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の電子ビーム露光装置で
   あって、 前記ウエハを収容するウエハカセットから未露光の前記
   ウエハを取り出して前記ステージに搬送すると共に露光
   済みの前記ウエハを前記ステージから前記ウエハカセッ
   トに搬送するウエハ搬送機構を備え、 前記マスク搬送機構は、前記ウエハ搬送機構の一部を共
   用する電子ビーム露光装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の電子ビーム露光装置で
   あって、 前記ウエハを収容するウエハカセットから未露光の前記
   ウエハを取り出して前記ステージに搬送すると共に露光
   済みの前記ウエハを前記ステージから前記ウエハカセッ
   トに搬送するウエハ搬送機構を備え、 前記マスク搬送機構と前記ウエハ搬送機構は、独立した
   別々の機構である電子ビーム露光装置。
4. 【請求項４】 請求項１から３のいずれか１項に記載の
   電子ビーム露光装置であって、 前記ウエハは、パレットに載置した状態で前記ステージ
   に搬送され、 前記マスクも、パレットに載置した状態で前記ステージ
   に搬送される電子ビーム露光装置。
5. 【請求項５】 請求項１から４のいずれか１項に記載の
   電子ビーム露光装置であって、 前記マスクは、前記開口パターンを形成したステンシル
   マスクと、前記ステンシルマスクを取り付けたマスク基
   板と、マスク筐体と、前記マスク筐体に設けられ、前記
   マスク基板を前記ステンシルマスクの面に垂直な方向に
   変位可能に支持するマスク基板保持部材とを備え、前記
   マスクを平面上に載置した状態では、前記ステンシルマ
   スクは前記マスク筐体の下面より上に位置して前記平面
   に接触せず、 前記マスク保持機構は、前記マスク基板を固定する静電
   チャックと、前記マスク筐体の一部を保持して前記電子
   光学コラムの電子ビームの進行方向と逆方向に付勢する
   付勢機構とを備え、 前記ステージに載置した前記マスクを前記静電チャック
   の直下に移動した後、前記付勢機構により前記マスク筐
   体を移動して前記マスク基板を前記静電チャックに接触
   させた後、前記マスク筐体の下面が前記ステンシルマス
   クより上側に位置するまで移動した状態で、前記マスク
   を保持する電子ビーム露光装置。
6. 【請求項６】 請求項１から４のいずれか１項に記載の
   電子ビーム露光装置であって、 前記マスク保持機構は、前記マスク基板を固定する静電
   チャックを備え、 前記マスクは、マスク台上に載置された状態で前記マス
   ク収容部に収容されると共に前記ステージ上に搬送さ
   れ、前記マスク台を平面上に載置した状態では、前記マ
   スクは前記マスク筐体の下面より上に位置して前記平面
   に接触せず、 前記ステージに載置した前記マスクを前記静電チャック
   の直下に移動した後、前記ステージを上昇して前記マス
   クを前記静電チャックに接触させた状態で前記静電チャ
   ックを動作させて前記マスクを固定し、その後前記ステ
   ージを下降させて前記ステージ上の前記マスク台を前記
   ステージから搬送する電子ビーム露光装置。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の電子ビーム露光装置で
   あって、 前記マスク台は、前記マスクをマスク面に垂直な方向に
   変位可能に支持する可支持部材を備える電子ビーム露光
   装置。
8. 【請求項８】 ウエハをマスクに近接して配置した状態
   で、前記マスクに電子ビームを照射してパターンを露光
   する近接露光方式の電子ビーム露光装置で使用するマス
   クであって、 当該マスクは、開口パターンを形成したステンシルマス
   クと、前記ステンシルマスクを取り付けたマスク基板
   と、マスク筐体と、前記マスク筐体に設けられ、前記マ
   スク基板を前記ステンシルマスクの面に垂直な方向に変
   位可能に支持するマスク基板保持部材とを備え、前記マ
   スクを平面上に載置した状態では、前記ステンシルマス
   クは前記マスク筐体の下面より上に位置して前記平面に
   接触しないことを特徴とする電子ビーム露光装置。