JP2004039708A

JP2004039708A - 荷電粒子線露光装置

Info

Publication number: JP2004039708A
Application number: JP2002191692A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Takekoshi; 竹越　秀和
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2002-07-01
Filing date: 2002-07-01
Publication date: 2004-02-05
Also published as: US20040007677A1; US6812472B2; EP1378928A2

Abstract

【課題】マニュピレータ作動時の磁場変動を抑え、パターン形成精度を向上させた荷電粒子線露光装置を提供する。
【解決手段】荷電粒子線露光装置において、前記感応基板及び／又はパターン原版を搬送するマニュピレータ２１、２７は、第１アーム５３、第２アーム５９、保持部材６３等から構成され、感応基板やパターン原版をＸＹＺ方向に自由に移動させる。第１アーム、第２アーム５９、保持部材６３等の可動部材は非磁性材料からなり、露光操作時にマニュピレータの可動部材が動いても磁場変動が生じにくくなる。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイス等のリソグラフィに使用される荷電粒子線露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子ビームやイオンビーム等の荷電粒子線を用いた露光装置には、感応基板（ウェハ）やパターン原版（レチクル、マスク）を搬送するロボット（マニュピレータ）が備えられている。このマニュピレータは、ウェハやレチクルを、保管庫からロードロック室を経て、真空に維持された装置内に搬入したり、露光が終わったウェハやレチクルをロードロック室を経て外部に搬出する。このマニュピレータは、アーム等の可動部材、ボールネジ、ベアリング等の部品で構成され、その部品の多くは磁性材料で作製される。
【０００３】
このような露光装置においては、一般的に、レチクル上のパターンをウェハ上に転写する露光操作と、マニュピレータによるレチクルやウェハの搬送操作とを同時に行い、スループットを向上させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、露光操作時にマニュピレータを作動させると、磁場が発生し、この外乱磁場により荷電粒子線の軌道が曲がり、感応基板上のパターンが歪むことがある。外乱磁場の成分としては、マニュピレータのモータ等に内蔵されている磁性材料からのＤＣ外乱、マニュピレータに通電したときに発生するＤＣ／ＡＣ外乱、マニュピレータ駆動時に発生するＤＣ／ＡＣ外乱等が挙げられる。この中で、特に、マニュピレータを駆動させた際の、可動部材であるアーム等の磁性部材の動きによる磁場変動の影響が大きい。
【０００５】
マニュピレータのモータから発生する磁場の電子光学系への影響は、モータと光学系の光軸との距離の二乗に逆比例して減少する。このため、アームの可動範囲の広いマニュピレータでは、マニュピレータ本体を光軸から離して設置することにより、モータの影響による磁場の外乱を減少させることができる。しかしアーム自体が磁性体である場合は、アームの稼動範囲が広いことと、搬送時にアームが光軸中心に近づくことにより、マニュピレータ本体と光軸との距離に関係なく磁場変動が発生する。
【０００６】
図３は、マニュピレータの運動による磁場強度を測定したグラフである。縦軸は出力値、横軸は時間を示す。
このグラフは、ロボット（マニュピレータ）を周期的に上下運動させ、ロボットの中心位置から約３００ｍｍ離れた位置で磁場強度を測定したものである。ロボットの構成部品の材質はステンレス鋼であり、磁性を持っている。磁場強度の測定は３軸ＤＣセンサー（ＤＣ〜５Ｈｚ、分解能５μＧａｕｓｓ）を用いて行った。
グラフ中の実線は測定点でのＸ方向、一点鎖線は同点でのＹ方向、破線は同点でのＺ方向の磁場強度の出力値を示す。
【０００７】
グラフから、ロボットの上下運動の際に、Ｘ方向においては約６．８ｍＧ、Ｙ方向には約２．０ｍＧ、Ｚ方向には約０．４ｍＧの磁場変動が生じることがわかった。
【０００８】
このような外乱磁場の発生を抑えるために、従来よりアクティブ磁場キャンセラーが用いられている。アクティブ磁場キャンセラーは、露光装置の周囲を取り囲むヘルムホルツコイルや、装置の周囲の磁場を測定するガウスメータ等を備えており、ガウスメータの測定値の基づいてコイルへの供給電流を制御して外乱磁場の方向と逆方向の磁場を発生させ、外乱磁場を打ち消している。しかしながら、発生する磁場の強度が大きいことやガウスメータのサイズの制限などにより、ガウスメータを本来磁場キャンセルしたい空間（ターゲット空間）へ設置することが困難であった。そのため、ガウスメータの周囲に小型の補正コイルを巻き、この補正コイルで、ガウスメータの実際の設置位置とターゲット空間との磁場の偏差を補正している。しかし、複数の磁場発生源が順次稼動するようなマニュピレータにおいては、ガウスメータの設置空間の磁場とターゲット空間の磁場とが１対１に対応するとは限らないので、外乱磁場のキャンセルを正確に行うことができなかった。
【０００９】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、マニュピレータ作動時の磁場変動を抑え、パターン形成精度を向上させた荷電粒子線露光装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の荷電粒子線露光装置は、　荷電粒子線を感応基板上に選択的に照射してパターン形成する露光装置であって、　前記感応基板及び／又はパターン原版を搬送するマニュピレータの可動部材が非磁性材料からなることを特徴とする。
マニュピレータの可動部材を非磁性材料としたことにより、露光操作時にマニュピレータの可動部材が動いても磁場変動は生じにくくなる。このため、パターン形成精度を低下させることなく、マニュピレータ稼動と露光操作とを同時に行える荷電粒子線露光装置を提供できる。
【００１１】
【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、本発明の露光装置を説明する図であり、図１（Ａ）はレチクル搬送部分を模式的に説明する平面図であり、図１（Ｂ）はマニュピレータの側面図である。
図２は、図１の露光装置の光学系全体における結像関係及び制御系の概要を示す図である。
まず、図２を参照して、露光装置全体の構成を説明する。
【００１２】
電子線露光装置１００の上部には、光学鏡筒１０１が配置されている。光学鏡筒１０１には、真空ポンプ（図示されず）が接続されており、光学鏡筒１０１内を真空排気している。
【００１３】
光学鏡筒（レチクルチャンバも含む）１０１の上部には、電子銃１０３が配置されており、下方に向けて電子線を放射する。電子銃１０３の下方には、順にコンデンサレンズ１０４、電子線偏向器１０５、レチクル（原版パターン）Ｒが配置されている。光学鏡筒１０１には、ロードチャンバ１１やロードロック室１３等から構成されるレチクル搬送機構が接続している。レチクル搬送機構の詳細な構造については後述する。
電子銃１０３から放射された電子線は、コンデンサレンズ１０４によって収束される。続いて、偏向器１０５により図の横方向に順次走査され、光学系の視野内にあるレチクルＲの各小領域（サブフィールド）の照明が行われる。なお、照明光学系は、ビーム成形開口やブランキング開口等（図示されず）も有している。
【００１４】
レチクルＲは、レチクルステージ１１１の上部に設けられたチャック１１０に静電吸着等により固定されている。レチクルステージ１１１は、マウントボディ１１６に載置されている。
【００１５】
レチクルステージ１１１には、図の左方に示す駆動装置１１２が接続されている。駆動装置１１２は、ドライバ１１４を介して、制御装置１１５に接続されている。また、レチクルステージ１１１には、図の右方に示すレーザ干渉計１１３が設置されている。レーザ干渉計１１３は、制御装置１１５に接続されている。
レーザ干渉計１１３で計測されたレチクルステージ１１１の正確な位置情報が制御装置１１５に入力される。それに基づき、制御装置１１５からドライバ１１４に指令が送出され、駆動装置１１２が駆動される。このようにして、レチクルステージ１１１の位置をリアルタイムで正確にフィードバック制御することができる。
【００１６】
マウントボディ１１６の下方には、ウェハチャンバ１０６（真空チャンバ）が示されている。ウェハチャンバ１０６には、真空ポンプ（図示されず）が接続されており、チャンバ内を真空排気している。ウェハチャンバ１０６には、ロードチャンバ４１やロードロック室４３等から構成されるウェハ搬送装置が接続している。
ウェハチャンバ１０６内の投影光学系鏡筒（図示されず）には、コンデンサレンズ１２４、偏向器１２５等が配置されている。さらにその下方のウェハチャンバ１０６の底面上には、ウェハステージ１３１が載置されている。ウェハステージ１３１の上部には、チャック１３０が設けられており、静電吸着等によりウェハ（感応基板）Ｗが固定されている。
【００１７】
レチクルＲを通過した電子線は、コンデンサレンズ１２４により収束される。
コンデンサレンズ１２４を通過した電子線は、偏向器１２５により偏向され、ウェハＷ上の所定の位置にレチクルＲの像が結像される。なお、投影光学系は、各種の収差補正レンズやコントラスト開口（図示されず）なども有している。
【００１８】
ウェハステージ１３１には、図の左方に示す駆動装置１３２が接続されている。駆動装置１３２は、ドライバ１３４を介して、制御装置１１５に接続されている。また、ウェハステージ１３１には、図の右方に示すレーザ干渉計１３３が設置されている。レーザ干渉計１３３は、制御装置１１５に接続されている。レーザ干渉計１３３で計測されたウェハステージ１３１の正確な位置情報が制御装置１１５に入力される。それに基づき、制御装置１１５からドライバ１３４に指令が送出され、駆動装置１３２が駆動される。このようにして、ウェハステージ１３１の位置をリアルタイムで正確にフィードバック制御することができる。
【００１９】
次に、この露光装置のレチクル搬送機装置を、図１（Ａ）を参照して説明する。レチクル搬送装置は、露光装置外の保管庫（カセット）２３に保管されているレチクルＲを、遠隔操作により露光装置の光学鏡筒１０１内のステージ１１１に搬送する。
露光装置１００の光学鏡筒１０１にはゲートバルブ１９を介してロードチャンバ１１が連通している。そして、このロードチャンバ１１はゲートバルブ１７を介してロードロック室１３に連通している。ロードロック室１３の入口は大気中に接続されており、この入口にはゲートバルブ１５が設けられている。ロードロック室１３には真空ポンプ（図示されず）が備えられて、室内を真空に引くことができる。
【００２０】
レチクルを露光装置１００の光学鏡筒１０１内に搬送するには、まず、露光装置外に設置されているカセット２３内のレチクルＲをマニュピレータ２１で取り出し、プリアライナ２５に搬送し、プリアライメントを行う。
【００２１】
プリアライメント終了後、マニュピレータ２１にてレチクルＲをプリアライナ２５から取り出す。そして、ロードロック室１３のゲートバルブ１５を開けて、同マニュピレータ２１によってレチクルＲをロードロック室１３内に搬送する。
その後、ゲートバルブ１５を閉め、ロードロック室１３内を、目的の真空度に達するまで真空に引く。
なお、図中のハッチング入り矢印は、マニュピレータ２１によるレチクルＲの搬送経路を示す。
【００２２】
ロードロック室１３内が所定の真空度に達すると、ロードロック室１３とロードチャンバ２１間のゲートバルブ１７が開かれる。そして、ロードチャンバ１１に備えられたマニュピレータ２７によって、ロードロック室１３からレチクルが取り出され、一旦ロードチャンバ１１内に搬送された後、ゲートバルブ１７が閉められる。その後、ロードチャンバ１１と光学鏡筒１０１間のゲートバルブ１９を開き、マニュピレータ２７でレチクルＲをロードチャンバ１１から光学鏡筒１０１へ搬送する。光学鏡筒１０１内のレチクルステージ１１１にはレチクルホルダ１１０が備えられており、レチクルＲをステージ１１１に固定する。
なお、図中の白抜き矢印は、マニュピレータ２７によるレチクルＲの搬送経路を示す。
【００２３】
次に、図１（Ｂ）を参照してマニュピレータの構造の一例について説明する。
マニュピレータ２１、２７は、レチクルをＸＹＺ方向に自由に移動させる。マニュピレータ２１、２７は、主に、ベース５１、第１アーム５３、第２アーム５９、保持部材６３などから構成される。第１アーム５３の一端は、ベース５１上の軸５５にＸＹ平面内を回動可能、かつ、Ｚ軸方向に移動可能に取り付けられている。同第１アーム５３の他端には、ロッド５７によって第２アーム５９の一端がＸＹ平面内を回動可能に取り付けられている。さらに、第２アーム５９の他端には、ロッド６１によって保持部材６３がＸＹ平面内を回動可能に取り付けられている。この保持部材６３上にレチクル等の被搬送物が載せられる。上述の第１アーム５３、第２アーム５９、保持部材６３、ロッド５７、６１は非磁性材料で作製されている。
【００２４】
マニュピレータは、各アームのＸＹ平面内での回動や、第１アーム５３のＺ軸方向への伸縮によって、レチクルを搬送する。このとき、可動部材であるアームやロッドは非磁性材料で作製されているため、これらの部材が動いても“動き”に伴う磁場変動が生じにくい。このため、露光操作と搬送操作を同時に行っても、マニュピレータ稼動による磁場変動が発生せず、荷電粒子線の軌道へ影響を与えない。
【００２５】
ウェハ搬送装置のマニュピレータも、レチクル搬送装置のマニュピレータと同様の構成・作用を有する。これにより、ウェハ上においても、マニュピレータ稼動による磁場変動が生じにくく、パターンを精度よく転写できる。
【００２６】
【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、マニュピレータを非磁性材料で作製することによって、マニュピレータ作動時の磁場変動を抑えることができる。これにより、スループットを低下させず、パターン形成精度を向上させた荷電粒子線露光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の露光装置を説明する図であり、図１（Ａ）はレチクル搬送部分を模式的に説明する平面図であり、図１（Ｂ）はマニュピレータの側面図である。
【図２】図１の露光装置の光学系全体における結像関係及び制御系の概要を示す図である。
【図３】マニュピレータの運動による磁場強度を測定したグラフである。
【符号の説明】
１１　ロードチャンバ　　　　　　　　１３　ロードロック室
１５、１７、１９　ゲートバルブ　　　２１、２７　マニュピレータ
２３　保管庫（カセット）　　　　　　２５　プリアライナ
５１　ベース　　　　　　　　　　　　５３　第１アーム
５５　軸　　　　　　　　　　　　　　５７　ロッド
５９　第２アーム　　　　　　　　　　６１　ロッド
６３　保持部材
１００　露光装置　　　　　　　　　　１０２　光学鏡筒
１１０　レチクルホルダ　　　　　　　１１１　ステージ

Claims

荷電粒子線を感応基板上に選択的に照射してパターン形成する露光装置であって、
前記感応基板及び／又はパターン原版を搬送するマニュピレータの可動部材が非磁性材料からなることを特徴とする荷電粒子線露光装置。