JP2004119792A - Electron beam aligner and residual attraction force reducing method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ビーム露光装置及び残留吸着力緩和方法に関する。特に本発明は、半導体ウェハを静電チャックプレートにより保持して露光処理を行う電子ビーム露光装置、及び静電チャックプレートと半導体ウェハとの間に残留する電荷を除去する残留吸着力緩和方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の電子ビーム露光装置において、半導体ウェハはクローン型静電チャックによりウェハステージ上に保持され、露光処理が施されている。クーロン型静電チャックは、静電チャック電極上に誘電体セラミックを配置して電圧を印加し、また半導体ウェハを一定電位に保持し、誘電体セラミックと半導体ウェハとの界面に作用するクーロン力により半導体ウェハを固定する(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
【特許文献1】
特開2000−91225号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電子ビームが半導体ウェハに照射されると、電子衝突により半導体ウェハ内に電子正孔対が生成される。そして、半導体ウェハ内に生成された電子正孔対は、電圧が印加された誘電体セラミックの電界によって、同一方向に配列され分極状態を形成し、また、半導体ウェハの分極状態に比例して、誘電体セラミック内にも分極状態が形成される。その結果、半導体ウェハと誘電体セラミックとの間に安定的な電荷結合が形成され残留吸着が生じる。この残留吸着は、マクロ現象的には特に不具合として観察されないが、半導体ウェハの広範な領域に長時間電子ビームを照射した場合に、半導体ウェハ搬送のトラブル要因として表面化する。例えば、誘電セラミックから半導体ウェハを外力により引き剥がす際に、半導体ウェハに傷をつけたり、パーティクルを生成したりしてしまう。また、半導体ウェハ離脱時の跳ね上がりによる搬送トラブルを起こし、半導体ウェハ搬送の品質低下につながっている。
【0005】
そこで本発明は、上記の課題を解決することのできる電子ビーム露光装置及び残留吸着力緩和方法を提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【0006】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の第1の形態によると、電子ビームにより半導体ウェハを露光する電子ビーム露光装置であって、露光処理時に半導体ウェハが載置されるウェハステージと、ウェハステージに設けられ、電圧が印加されることによって静電力により半導体ウェハを保持する誘電体の静電チャックプレートと、導電性の導電体ウェハを待機させる導電体ウェハ待機台と、半導体ウェハの露光処理後、半導体ウェハを静電チャックプレート上から搬出し、静電チャックプレートに残留する電荷を除去すべく、導電体ウェハを導電体ウェハ待機台から静電チャックプレート上へ搬入するハンドラーとを備える。
【0007】
導電性体ウェハ待機台に載置された導電性ウェハをさらに備えてもよい。導電体ウェハの導電性は、半導体ウェハの導電性よりも高くてもよい。導電体ウェハは、導電性のプラスチック材料であってもよい。静電チャックプレート上に搬入された導電体ウェハに電気的に接続し、導電体ウェハを接地するアースコンタクトをさらに備えてもよい。ウェハステージ及び導電体ウェハ待機台を減圧された空間に保持するチャンバーをさらに備えてもよい。
【0008】
静電チャックプレートに対する電圧の印加を停止した後、静電チャックプレートと半導体ウェハとの残留吸着力を検知する残留吸着力検知部をさらに備え、ハンドラーは、残留吸着力検知部が検知した残留吸着力が所定値より大きい場合に、導電体ウェハを導電体ウェハ待機台から静電チャックプレート上へ搬入してもよい。
【0009】
静電チャックプレートに保持された半導体ウェハを下方から押圧し、静電チャックプレートから離脱させるリフトピンをさらに備え、残留吸着力検知部は、リフトピンが半導体ウェハを静電チャックプレートから離脱させるときにリフトピンにかかる負荷を残留吸着力として検知してもよい。
【0010】
本発明の第2の形態によると、電子ビームにより半導体ウェハを露光する電子ビーム露光装置において、ウェハステージの静電チャックプレートと半導体ウェハとの残留吸着力を緩和する残留吸着力緩和方法であって、半導体ウェハを静電チャックプレート上に搬入する半導体ウェハ搬入段階と、静電チャックプレートに電圧を印加することにより、静電力により半導体ウェハを保持する電圧印加段階と、電子ビームにより半導体ウェハを露光する露光段階と、露光段階における露光処理の終了後、静電チャックプレートに対する電圧の印加を停止する電圧停止段階と、半導体ウェハを静電チャックプレート上から搬出する半導体ウェハ搬出段階と、導電性の導電体ウェハを静電チャックプレート上に搬入することにより、静電チャックプレートに残留する電荷を除去する導電性ウェハ搬入段階とを備える。
【0011】
電圧停止段階の後に、静電チャックプレートと半導体ウェハとの残留吸着力を検知する残留吸着力検知段階をさらに備え、導電性ウェハ搬入段階は、残留吸着力検知段階において検知された残留吸着力が所定値より大きい場合に、導電体ウェハを静電チャックプレート上に搬入する段階を有してもよい。
【0012】
半導体ウェハ搬出段階は、静電チャックプレートに保持された半導体ウェハをリフトピンにより下方から押圧し、静電チャックプレートから離脱させる半導体ウェハ離脱段階を有し、残留吸着力検知段階は、半導体ウェハ離脱段階においてリフトピンにかかる負荷を残留吸着力として検知する段階を有してもよい。
【0013】
なお上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションも又発明となりうる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、又実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【0015】
図1は、本発明の一実施形態に係る電子ビーム露光装置100の構成の一例を示す。電子ビーム露光装置100は、電子ビームにより半導体ウェハ64に所定の露光処理を施すための露光部150と、露光部150の各構成の動作を制御する制御系140とを備える。
【0016】
露光部150は、鏡筒10内部に、所定の電子ビームを照射する電子ビーム照射系110と、電子ビーム照射系110から照射された電子ビームを偏向するとともにマスク30近傍における第1矩形開口の物面を結像するコリメータレンズユニット112と、照射する電子ビームの分布を次段につなぐフィールドレンズ系114と、マスク30を通過した電子ビームをウェハステージ62に載置された半導体ウェハ64の所定の領域に偏向するとともに半導体ウェハ64に照射されるパターンの像の向き及びサイズを調整する縮小及び対物光学系116とを含む電子光学系を備える。
【0017】
また、露光部150は、半導体ウェハ64に露光すべきパターンがそれぞれ形成された複数のブロックを有するマスク30を載置するマスクステージ72と、マスクステージ72を駆動するマスクステージ駆動部68と、メインチャンバー202内部に、露光処理時に半導体ウェハ64が載置されるウェハステージ62と、半導体ウェハ64を静電力により保持する静電チャック部200と、ウェハステージ62を駆動するウェハステージ駆動部70とを含むステージ系を備える。さらに、露光部150は、電子光学系の調整のために、ウェハステージ62側から飛散する反射電子を検出して、検出した電子量に相当する電気信号を出力する複数の反射電子検出器60とを有する。
【0018】
電子ビーム照射系110は、電子ビームを発生する電子銃12と、電子ビームの焦点位置を定める第1電子レンズ14と、電子ビームを通過させる矩形形状の開口が形成された第1スリット部16とを有する。図1において、電子ビーム照射系110から照射された電子ビームが、電子光学系により偏向されない場合の電子ビームの光軸を、一点鎖線Aで表現する。
【0019】
コリメータレンズユニット112は、電子ビームを偏向するマスク用偏向系としての第1偏向器22及び第2偏向器26と、電子ビームの焦点を調整するマスク用焦点系としての第2電子レンズ20とを有する。第1偏向器22及び第2偏向器26は、電子ビームをマスク30上の所定の領域に照射する偏向を行う。例えば、所定の領域は、半導体ウェハ64に転写するパターンを有するブロックである。電子ビームがパターンを通過することにより、電子ビームの断面形状は、ブロックに形成されたパターンと同一の形状になる。第2電子レンズ20は、第1スリット部16の開口の像を、マスクステージ72上に載置されるマスク30上に結像させる機能を有する。
【0020】
フィールドレンズ系114は、第3電子レンズ28及び第4電子レンズ32を有する。縮小及び対物光学系116は、第5電子レンズ40、第6電子レンズ46、第7電子レンズ50、対物レンズ52、第3偏向器34、第4偏向器38、主偏向器56、副偏向器58、ブランキング電極36、及びラウンドアパーチャ部48を有する。
【0021】
第3電子レンズ28及び第4電子レンズ32は、電子ビームの半導体ウェハ64に対する焦点を合わせる。第5電子レンズ40は、電子ビームが半導体ウェハ64上に所望の向きで照射されるように、電子ビームの回転を調整する。第6電子レンズ46及び第7電子レンズ50は、マスク30に形成されたパターンに対する半導体ウェハ64に照射されるパターン像の縮小率を調整する。第3偏向器34は、電子ビームの進行方向に対するマスク30の下流において、電子ビームを光軸Aの方向に偏向する。第4偏向器38は、電子ビームを光軸Aに略平行になるように偏向する。主偏向器56及び副偏向器58は、半導体ウェハ64上の所定の領域に電子ビームが照射されるように電子ビームを偏向する。本実施形態では、主偏向器56は、1ショットの電子ビームで照射可能な領域(ショット領域)を複数含むサブフィールド間で電子ビームを偏向するために用いられ、副偏向器58は、サブフィールドにおけるショット領域間の偏向のために用いられる。
【0022】
ラウンドアパーチャ部48は、円形の開口(ラウンドアパーチャ)を有する。ラウンドアパーチャ部48は、ラウンドアパーチャの内側に照射された電子ビームを通過させ、ラウンドアパーチャの外側に照射された電子ビームを遮蔽する。ブランキング電極36は、電子ビームをラウンドアパーチャの外側に当たるように偏向する。従って、ブランキング電極36は、電子ビームを偏向することにより、ラウンドアパーチャ部48から下流に電子ビームが進行することを防ぐことができる。
【0023】
制御系140は、統括制御部130及び個別制御部120を備える。個別制御部120は、偏向制御部82、マスクステージ制御部84、ブランキング電極制御部86、電子レンズ制御部88、反射電子処理部90、ウェハステージ制御部92、残留吸着力検知部204、及びハンドラー制御部206を有する。統括制御部130は、例えばワークステーションであって、個別制御部120に含まれる各制御部を統括的に制御する。偏向制御部82は、偏向量を示す偏向データを、第1偏向器22、第2偏向器26、第3偏向器34、第4偏向器38、主偏向器56、及び副偏向器58に供給し、第1偏向器22、第2偏向器26、第3偏向器34、第4偏向器38、主偏向器56、及び副偏向器58による偏向量を制御する。マスクステージ制御部84は、マスクステージ駆動部68を制御してマスクステージ72を移動させる。
【0024】
ブランキング電極制御部86は、半導体ウェハ64に転写するパターンを変更するとき、又はパターンを露光する半導体ウェハ64の領域を変更するときに、ブランキング電極36を制御して、ラウンドアパーチャ部48から下流に電子ビームが進行しないように電子ビームを偏向する。これにより、電子ビームが半導体ウェハ64に照射されることを防ぐ。電子レンズ制御部88は、第1電子レンズ14、第2電子レンズ20、第3電子レンズ28、第4電子レンズ32、第5電子レンズ40、第6電子レンズ46、第7電子レンズ50、及び対物レンズ52に供給する電力を制御する。反射電子処理部90は、反射電子検出器60により検出された反射電子の量を示すデータを出力する。ウェハステージ制御部92は、ウェハステージ駆動部70を制御してウェハステージ62を所定の位置に移動させる。残留吸着力検知部204は、静電チャック部200に対する電圧の印加を停止した場合の、半導体ウェハ64と静電チャック部204との残留吸着力を検知する。ハンドラー制御部206は、ハンドラーを制御し、メインチャンバー202に対する半導体ウェハ64を搬入及び搬出を行う。
【0025】
また、電子ビーム露光装置100は、可変矩形ビームにより、半導体ウェハ64にパターンを露光する可変矩形露光装置であってもよい。また、複数の電子ビームにより、半導体ウェハ64にパターンを露光するマルチビーム露光装置であってもよい。
【0026】
図2は、ウェハステージ62の周辺の構成の一例を示す。電子ビーム露光装置10は、露光前又は露光後の半導体ウェハ64が保持されるサブチャンバー208と、メインチャンバー202とサブチャンバー208との間で半導体ウェハ64を搬送するハンドラー210と、導電性の導電体ウェハを待機させる導電体ウェハ待機台212と、導電体ウェハ待機台212に載置された導電体ウェハ214とをさらに備える。
【0027】
ハンドラー210は、ハンドラー制御部206の制御に基づいて、サブチャンバー208内に保持される半導体ウェハ64をメインチャンバー202内に搬入し、ウェハステージ62の静電チャック部200上に載置する。また、ハンドラー210は、半導体ウェハ64の露光処理が終了すると、メインチャンバー208のウェハステージ62上に載置される半導体ウェハ64をサブチャンバー208に搬出する。また、ハンドラー210は、半導体ウェハ64を静電チャック部63上から搬出した後、導電体ウェハ待機台212に載置される導電体ウェハ214をメインチャンバー202内に搬入し、ウェハステージ62の静電チャック部200上に載置する。そして、静電チャック部200上に載置された導電体ウェハ214を接地することにより静電チャック部200に残留する電荷を除去する。
【0028】
メインチャンバー202及びサブチャンバー208は、減圧ポンプによってそれぞれ減圧される。メインチャンバー202とサブチャンバー208とは、バルブ216を介して接続され、バルブ216を閉めた状態でサブチャンバー208が十分に減圧された後、バルブ216を開けて半導体ウェハ64の搬送を行う。メインチャンバー202は、ウェハステージ62、ハンドラー210、及び導電体ウェハ待機台212を減圧された空間に保持する。導電体ウェハ212は、ウェハステージ62と同一気圧の空間に待機するので、静電チャック部200の残留電荷の除去が必要な場合に、導電体ウェハ212を迅速にウェハステージ62上の搬送することができる。
【0029】
なお、導電体ウェハ214の導電性は、半導体ウェハ64の導電性よりも高いことが好ましい。また、導電体ウェハ214は、半導体のようなバンド構造を有さず、電荷密度が高く、フェルミレベルが高い材料であることが好ましい。導電体ウェハ214は、金属系材料であってもよいが、半導体のバルクプロセスにおいては金属汚染の問題があるので、導電性のプラスチック材料等の有機材料であることが好ましい。また、導電体ウェハ214は、表面に導電膜がコーティングされたセラミック材料であってもよい。
【0030】
図3は、静電チャック部200の構成の一例を示す。図3(a)は、静電チャック部200の斜視図である。図3(b)は、静電チャック部200の断面図である。
【0031】
静電チャック部200は、ウェハステージ62に設けられ、電圧が印加されることによって静電力により半導体ウェハ64を保持する誘電性の静電チャックプレート218と、静電チャックプレート218をウェハステージ62に固定するチャックホルダ220と、静電チャックプレート218に保持された半導体ウェハ64を下方から押圧し、静電チャックプレートから離脱させる複数のリフトピン222と、静電チャックプレート218上に搬入された半導体ウェハ64又は導電体ウェハ214に電気的に接続し、半導体ウェハ64又は導電体ウェハ214を接地するアースコンタクト224と、静電チャックプレート218に電圧を印加する静電チャック電極226と、静電チャック電極226に電圧を印加する静電チャック電源228とを有する。
【0032】
静電チャックプレート218上に半導体ウェハ64が搬入されると、静電チャック電源228は、静電チャック電極226を介して静電チャックプレート218に電圧が印加し、またアースコンタクト224は、静電チャックプレート218上に搬入された半導体ウェハ64の上面に接触して接地し、半導体ウェハ64と静電チャックプレート214との間の静電力により半導体ウェハ64を保持する。
【0033】
静電チャックプレート218上に導電体ウェハ214が搬入されると、アースコンタクト224は、半導体ウェハ64の上面に接触して接地し、導電体ウェハ214を介して静電チャックプレート218の残留する電荷を放電させて除去する。
【0034】
また、静電チャックプレート218上から半導体ウェハ64を搬出する場合、静電チャック電源228は、静電チャックプレート218に対する電圧の印加を停止し、またアースコンタクト224は、上方に駆動され、半導体ウェハ64の上面から離れる。そして、リフトピン222は、半導体ウェハ64を下方から押圧し、静電チャックプレート218から離脱させる。このとき、残留吸着力検知部204は、リフトピン222が半導体ウェハ64を静電チャックプレート218から離脱させるときにリフトピン222にかかる負荷を残留吸着力として検知する。そして、統括制御部130は、残留吸着力検知部204が検知した残留吸着力に基づいて、導電体ウェハ214を静電チャックプレート218上に搬入させるか否かを判断する。
【0035】
また、静電チャックプレート218上から導電体ウェハ214を搬出する場合、アースコンタクト224は、上方に駆動され、導電体ウェハ214の上面から離れる。そして、リフトピン222は、導電体ウェハ214を下方から押圧し、静電チャックプレート218から離脱させる。
【0036】
図4は、半導体ウェハ及び導電体ウェハの残留吸着力の測定結果を示す。縦軸は、ウェハ離脱時駆動圧力(MPa)、即ち半導体ウェハ又は導電体ウェハを静電チャックプレートから離脱させるときにリフトピン222にかかる負荷を示す。横軸は、試行回数(回)、即ち半導体ウェハ及び導電体ウェハのそれぞれについてのウェハ離脱時駆動圧力(MPa)の測定回数を示す。なお、本測定において、半導体ウェハとしてシリコンウェハを用い、導電体ウェハとしてメタルウェハを用いている。
【0037】
まず、半導体ウェハを静電チャックプレート218上に搬入し、静電チャックプレート218に電圧を印加し、アースコンタクト224を半導体ウェハに接触させ接地して、半導体ウェハを保持した後、半導体ウェハに24時間電子ビームを照射した。具体的には、ウェハステージ62をステップ移動させながら、200μm幅の領域に5秒づつ電子ビームを照射して、半導体ウェハの全領域に電子ビームを照射した。
【0038】
そして、24時間電子ビームを照射した後、静電チャックプレート218に対する電圧の印加を停止し、アークコンタクト224を半導体ウェハから離し、電子ビームが照射された半導体ウェハを静電チャックプレート218から離脱させ、このときのウェハ離脱時駆動圧力(1)を測定した。そして、静電チャックプレート218から離脱させた半導体ウェハを静電チャックプレート218上に再度載置し、静電チャックプレート218から離脱させ、このときのウェハ離脱時駆動圧力(2)を測定した。同様の作業を5回繰り返し、ウェハ離脱時駆動圧力(3)、(4)、(5)を測定した。
【0039】
次に、半導体ウェハを静電チャックプレート218上から搬出し、導電体ウェハを静電チャック218上に搬入し、アースコンタクト224を導電体ウェハに接触させ接地した。そして、アークコンタクト224を半導体ウェハから離し、導電体ウェハを静電チャックプレート218から離脱させ、このときのウェハ離脱時駆動圧力(6)を測定した。そして、静電チャックプレート218から離脱させた導電体ウェハを静電チャックプレート218上に再度載置し、静電チャックプレート218から離脱させ、このときのウェハ離脱時駆動圧力(7)を測定した。同様の作業を5回繰り返し、ウェハ離脱時駆動圧力(8)、(9)、(10)を測定した。
【0040】
図4に示すように、導電性ウェハを静電チャックプレート218上に搬入することにより、半導体ウェハに電子ビームを照射させることにより発生した残留吸着力を低減させることができる。また、残留吸着力が発生していない場合のウェハ離脱時駆動圧力は0.18(MPa)であるので、導電性ウェハを静電チャックプレート218上に搬入することにより、略完全に残留吸着力がなくなる、即ち静電チャックプレート218に残留する電荷を略完全に除去することができる。
【0041】
図5は、半導体ウェハ64と静電チャックプレート218との残留吸着力を緩和する残留吸着力緩和方法のフローの一例を示す。まず、ハンドラー210は、ハンドラー制御部206の制御に基づいて、半導体ウェハ64をウェハステージ62の静電チャックプレート218上に搬入する(S100)。そして、静電チャック電源228が静電チャックプレート218に電圧を印加し、またアースコンタクト224が半導体ウェハ64に接触し接地することにより、静電力により半導体ウェハ64を保持する(S102)。そして、電子ビームを半導体ウェハ64に照射させることにより、半導体ウェハ64を露光する(S104)。
【0042】
次に、S104における露光処理の終了後、静電チャック電源228が静電チャックプレート218に対する電圧の印加を停止し、アースコンタクト224が半導体ウェハ64から離れることにより、半導体ウェハ64を静電チャックプレート218から解放する(S106)。そして、リフトピン222は、静電チャックプレート218に保持された半導体ウェハ64を下方から押圧して、静電チャックプレート218から離脱させる(S108)。このとき、残留吸着力検知部204は、S108においてリフトピンにかかる負荷を、半導体ウェハ64と静電チャックプレート218との間の残留吸着力として検知する(S110)。そして、ハンドラー210は、ハンドラー制御部206の制御に基づいて、半導体ウェハ64をウェハステージ62の静電チャックプレート218上から搬出する(S112)。
【0043】
次に、統括制御部130は、残留吸着力検知部204が検知した残留吸着力が、予め定められた所定値より大きいか否かを判断する(S114)。S114において統括制御部130が残留吸着力は所定値より小さいと判断した場合、S100に戻り、ハンドラー210は、ハンドラー制御部206の制御に基づいて、次に露光すべき半導体ウェハ64をウェハステージ62の静電チャックプレート218上に搬入する(S100)。また、S114において統括制御部130が残留吸着力は所定値より大きいと判断した場合、ハンドラー210は、ハンドラー制御部206の制御に基づいて、導電体ウェハ214を静電チャックプレート218上に搬入する(S116)。そして、アースコンタクト224は、導電体ウェハ214に接触して接地する(S118)ことにより、静電チャックプレート218に残留する電荷を除去する(S120)。
【0044】
本実施形態の残留吸着力緩和方法によれば、静電チャックプレート218に残留する電荷を除去するので、半導体ウェハ64に外力を加えて無理に静電チャックプレート218から引き剥がすことがなく、半導体ウェハ64に傷をつけたり、パーティクルを生成したりすることがなくなる。また、半導体ウェハ64離脱時の跳ね上がりによる搬送トラブルを起こすこともなく、半導体ウェハ64搬送の品質を向上させることができる。また、残留吸着力が所定値より大きくなった場合に、静電チャックプレート218上に導電体ウェハ214を搬入するので、電子ビーム露光装置100のスループットの悪化を軽減させることができる。
【0045】
以上、本発明を実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更又は改良を加えることができる。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【0046】
【発明の効果】
上記説明から明らかなように、本発明によれば、半導体ウェハと静電チャックプレートとの間に生じる残留吸着力を緩和する電子ビーム露光装置及び残留吸着力緩和方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】電子ビーム露光装置100の構成の一例を示す図である。
【図2】ウェハステージ62の周辺の構成の一例を示す図である。
【図3】(a)は、静電チャック部200の斜視図である。
(b)は、静電チャック部200の断面図である。
【図4】半導体ウェハ及び導電体ウェハの残留吸着力の測定結果を示す図である。
【図5】残留吸着力緩和方法のフローの一例を示す図である。
【符号の説明】
10・・・鏡筒、12・・・電子銃、14・・・第1電子レンズ、16・・・第1スリット部、20・・・第2電子レンズ、22・・・第1偏向器、26・・・第2偏向器、28・・・第3電子レンズ、30・・・マスク、32・・・第4電子レンズ、34・・・第4偏向器、36・・・ブランキング電極、38・・・第4偏向器、40・・・第5電子レンズ、46・・・第6電子レンズ、48・・・ラウンドアパーチャ、50・・・第7電子レンズ、52・・・対物レンズ、56・・・主偏向器、58・・・副偏向器、60・・・反射電子検出器、62・・・ウェハステージ、64・・・ウェハ、68・・・マスクステージ駆動部、70・・・ウェハステージ駆動部、72・・・マスクステージ、82・・・偏向制御部、84・・・マスクステージ制御部、86・・・ブランキング電極制御部、88・・・電子レンズ制御部、90・・・反射電子処理部、92・・・ウェハステージ制御部、100・・・電子ビーム露光装置、110・・・電子ビーム照射系、112・・・コリメータレンズユニット、114・・・フィールドレンズ系、116・・・縮小及び対物光学系、120・・・個別制御部、130・・・統括制御部、140・・・制御系、150・・・露光部、200・・・静電チャック部、202・・・メインチャンバー、204・・・残留吸着力検知部、206・・・ハンドラー制御部、208・・・サブチャンバー、210・・・ハンドラー、212・・・導電性ウェハ待機台、214・・・導電体ウェハ、216・・・バルブ、218・・・静電チャックプレート、220・・・チャックホルダ、222・・・リフトピン、224・・・アースコンタクト、226・・・静電チャック電極、228・・・静電チャック電極[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electron beam exposure apparatus and a method for reducing a residual attraction force. In particular, the present invention relates to an electron beam exposure apparatus that performs an exposure process while holding a semiconductor wafer by an electrostatic chuck plate, and a method for reducing a residual attraction force that removes electric charges remaining between the electrostatic chuck plate and the semiconductor wafer.
[0002]
[Prior art]
In a conventional electron beam exposure apparatus, a semiconductor wafer is held on a wafer stage by a clone type electrostatic chuck and subjected to exposure processing. The Coulomb-type electrostatic chuck arranges a dielectric ceramic on an electrostatic chuck electrode, applies a voltage, holds a semiconductor wafer at a constant potential, and uses a Coulomb force acting on an interface between the dielectric ceramic and the semiconductor wafer. A semiconductor wafer is fixed (for example, refer to Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-91225
[Problems to be solved by the invention]
However, when the semiconductor wafer is irradiated with an electron beam, electron collision generates electron-hole pairs in the semiconductor wafer. Then, the electron-hole pairs generated in the semiconductor wafer are arranged in the same direction by the electric field of the dielectric ceramic to which a voltage is applied to form a polarization state, and in proportion to the polarization state of the semiconductor wafer, A polarization state is also formed in the dielectric ceramic. As a result, stable charge coupling is formed between the semiconductor wafer and the dielectric ceramic, and residual adsorption occurs. This residual adsorption is not observed as a defect in macro phenomena, but becomes a factor of trouble in semiconductor wafer transport when a wide area of the semiconductor wafer is irradiated with the electron beam for a long time. For example, when the semiconductor wafer is peeled off from the dielectric ceramic by an external force, the semiconductor wafer may be damaged or particles may be generated. In addition, a transfer trouble occurs due to a jump when the semiconductor wafer is detached, which leads to a decrease in the quality of the semiconductor wafer transfer.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to provide an electron beam exposure apparatus and a method for alleviating a residual attraction force capable of solving the above-mentioned problems. This object is achieved by a combination of features described in the independent claims. The dependent claims define further advantageous embodiments of the present invention.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
That is, according to the first embodiment of the present invention, there is provided an electron beam exposure apparatus for exposing a semiconductor wafer with an electron beam, wherein a wafer stage on which the semiconductor wafer is mounted at the time of exposure processing, and a wafer stage are provided. A dielectric electrostatic chuck plate for holding the semiconductor wafer by electrostatic force when applied, a conductive wafer standby base for holding the conductive conductive wafer, and a semiconductor wafer being exposed after the semiconductor wafer is exposed to light. A handler for carrying the conductive wafer from the conductive wafer standby platform onto the electrostatic chuck plate so as to remove the electric charge remaining on the electrostatic chuck plate from the chuck plate;
[0007]
The semiconductor device may further include a conductive wafer placed on the conductive wafer stand. The conductivity of the conductor wafer may be higher than the conductivity of the semiconductor wafer. The conductor wafer may be a conductive plastic material. The semiconductor device may further include a ground contact that is electrically connected to the conductive wafer loaded on the electrostatic chuck plate and grounds the conductive wafer. The apparatus may further include a chamber for holding the wafer stage and the conductive wafer standby table in a reduced pressure space.
[0008]
After the application of the voltage to the electrostatic chuck plate is stopped, the apparatus further includes a residual suction force detection unit that detects a residual suction force between the electrostatic chuck plate and the semiconductor wafer. When the force is larger than the predetermined value, the conductor wafer may be carried from the conductor wafer stand to the electrostatic chuck plate.
[0009]
The semiconductor device further includes lift pins for pressing the semiconductor wafer held on the electrostatic chuck plate from below and detaching the semiconductor wafer from the electrostatic chuck plate. The residual suction force detection unit includes a lift pin for detaching the semiconductor wafer from the electrostatic chuck plate. May be detected as the residual suction force.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, there is provided an electron beam exposure apparatus for exposing a semiconductor wafer with an electron beam, the method for reducing a residual adsorption force between an electrostatic chuck plate of a wafer stage and a semiconductor wafer. Loading a semiconductor wafer onto an electrostatic chuck plate, applying a voltage to the electrostatic chuck plate to apply a voltage to hold the semiconductor wafer by electrostatic force, and exposing the semiconductor wafer with an electron beam. An exposure step, a voltage stop step of stopping application of a voltage to the electrostatic chuck plate after completion of the exposure processing in the exposure step, a semiconductor wafer unloading step of unloading the semiconductor wafer from the electrostatic chuck plate, and a conductive step. By loading the conductive wafer onto the electrostatic chuck plate, the electrostatic chuck And a conductive wafer loading step of removing the charges remaining bets.
[0011]
After the voltage stopping step, the method further comprises a residual suction force detection step of detecting a residual suction force between the electrostatic chuck plate and the semiconductor wafer, and the conductive wafer loading step includes a step of detecting the residual suction force detected in the residual suction force detection step. If it is larger than the predetermined value, the method may include a step of loading the conductive wafer onto the electrostatic chuck plate.
[0012]
The semiconductor wafer unloading step includes a semiconductor wafer detaching step of pressing the semiconductor wafer held on the electrostatic chuck plate from below by lift pins and detaching the semiconductor wafer from the electrostatic chuck plate. The residual suction force detecting step includes a semiconductor wafer detaching step. And detecting a load applied to the lift pin as a residual suction force.
[0013]
Note that the above summary of the present invention does not list all of the necessary features of the present invention, and a sub-combination of these features may also be an invention.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the present invention. However, the following embodiments do not limit the invention according to the claims, and all of the combinations of the features described in the embodiments are not limited thereto. It is not always essential to the solution of the invention.
[0015]
FIG. 1 shows an example of the configuration of an electron
[0016]
The
[0017]
The
[0018]
The electron beam irradiation system 110 includes an
[0019]
The
[0020]
The
[0021]
The third
[0022]
The
[0023]
The
[0024]
The blanking
[0025]
Further, the electron
[0026]
FIG. 2 shows an example of a configuration around the
[0027]
The
[0028]
The
[0029]
Note that the conductivity of the
[0030]
FIG. 3 shows an example of the configuration of the
[0031]
The
[0032]
When the
[0033]
When the
[0034]
When unloading the
[0035]
When unloading the
[0036]
FIG. 4 shows the measurement results of the residual attraction force of the semiconductor wafer and the conductor wafer. The vertical axis indicates the driving pressure (MPa) at the time of wafer detachment, that is, the load applied to the lift pins 222 when the semiconductor wafer or the conductive wafer is detached from the electrostatic chuck plate. The horizontal axis indicates the number of trials (times), that is, the number of times of measurement of the wafer separation drive pressure (MPa) for each of the semiconductor wafer and the conductor wafer. In this measurement, a silicon wafer was used as a semiconductor wafer, and a metal wafer was used as a conductor wafer.
[0037]
First, the semiconductor wafer is loaded onto the
[0038]
After applying the electron beam for 24 hours, the application of the voltage to the
[0039]
Next, the semiconductor wafer was unloaded from the
[0040]
As shown in FIG. 4, by carrying the conductive wafer onto the
[0041]
FIG. 5 shows an example of a flow of a residual attraction force reducing method for reducing the residual attraction force between the
[0042]
Next, after the end of the exposure processing in S104, the electrostatic
[0043]
Next, the overall control unit 130 determines whether or not the residual suction force detected by the residual suction
[0044]
According to the method for reducing the residual attraction force of the present embodiment, the charge remaining on the
[0045]
As described above, the present invention has been described using the embodiment. However, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the embodiment. Various changes or improvements can be added to the above embodiment. It is apparent from the description of the appended claims that embodiments with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
[0046]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the present invention, it is possible to provide an electron beam exposure apparatus and a method for alleviating a residual chucking force generated between a semiconductor wafer and an electrostatic chuck plate.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an example of a configuration of an electron
FIG. 2 is a diagram showing an example of a configuration around a
FIG. 3A is a perspective view of an
(B) is a sectional view of the
FIG. 4 is a diagram showing a measurement result of a residual suction force of a semiconductor wafer and a conductor wafer.
FIG. 5 is a diagram showing an example of a flow of a method for alleviating residual attraction force.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... barrel, 12 ... electron gun, 14 ... 1st electron lens, 16 ... 1st slit part, 20 ... 2nd electron lens, 22 ... 1st deflector, 26: second deflector, 28: third electron lens, 30: mask, 32: fourth electron lens, 34: fourth deflector, 36: blanking electrode, 38, a fourth deflector, 40, a fifth electron lens, 46, a sixth electron lens, 48, a round aperture, 50, a seventh electron lens, 52, an objective lens, 56: main deflector, 58: sub deflector, 60: backscattered electron detector, 62: wafer stage, 64: wafer, 68: mask stage drive unit, 70 ...・ Wafer stage driving unit, 72: mask stage, 82: deflection control unit, 84: mask Tage control unit, 86: Blanking electrode control unit, 88: Electronic lens control unit, 90: Reflection electron processing unit, 92: Wafer stage control unit, 100: Electron beam exposure device, 110: electron beam irradiation system, 112: collimator lens unit, 114: field lens system, 116: reduction and objective optical system, 120: individual control unit, 130: general control unit , 140: control system, 150: exposure unit, 200: electrostatic chuck unit, 202: main chamber, 204: residual suction force detection unit, 206: handler control unit, 208 ... Sub-chamber, 210 ... Handler, 212 ... Conductive wafer stand, 214 ... Conductor wafer, 216 ... Valve, 218 ... Electrostatic chuck play , 220 ... chuck holder, 222 ... lift pins 224 ... ground contact, 226 ... electrostatic chuck electrode, 228 ... chuck electrode
Claims (11)
露光処理時に前記半導体ウェハが載置されるウェハステージと、
前記ウェハステージに設けられ、電圧が印加されることによって静電力により前記半導体ウェハを保持する誘電体の静電チャックプレートと、
導電性の導電体ウェハを待機させる導電体ウェハ待機台と、
前記半導体ウェハの露光処理後、前記半導体ウェハを前記静電チャックプレート上から搬出し、前記静電チャックプレートに残留する電荷を除去すべく、前記導電体ウェハを前記導電体ウェハ待機台から前記静電チャックプレート上へ搬入するハンドラーと
を備えることを特徴とする電子ビーム露光装置。An electron beam exposure apparatus that exposes a semiconductor wafer with an electron beam,
A wafer stage on which the semiconductor wafer is mounted during exposure processing;
A dielectric electrostatic chuck plate that is provided on the wafer stage and holds the semiconductor wafer by electrostatic force when a voltage is applied;
A conductive wafer standby table for waiting the conductive conductive wafer,
After the exposure processing of the semiconductor wafer, the semiconductor wafer is unloaded from the electrostatic chuck plate, and the conductive wafer is removed from the conductive wafer standby table in order to remove electric charges remaining on the electrostatic chuck plate. An electron beam exposure apparatus, comprising: a handler to be carried on the electric chuck plate.
前記ハンドラーは、前記残留吸着力検知部が検知した前記残留吸着力が所定値より大きい場合に、前記導電体ウェハを前記導電体ウェハ待機台から前記静電チャックプレート上へ搬入することを特徴とする請求項1に記載の電子ビーム露光装置。After stopping the application of the voltage to the electrostatic chuck plate, further comprising a residual suction force detection unit for detecting a residual suction force between the electrostatic chuck plate and the semiconductor wafer,
The handler, when the residual suction force detected by the residual suction force detection unit is larger than a predetermined value, loads the conductive wafer from the conductive wafer standby stand onto the electrostatic chuck plate. The electron beam exposure apparatus according to claim 1.
前記残留吸着力検知部は、前記リフトピンが前記半導体ウェハを前記静電チャックプレートから離脱させるときに前記リフトピンにかかる負荷を前記残留吸着力として検知することを特徴とする請求項4に記載の電子ビーム露光装置。The semiconductor device further includes lift pins for pressing the semiconductor wafer held on the electrostatic chuck plate from below and detaching the semiconductor wafer from the electrostatic chuck plate,
5. The electronic device according to claim 4, wherein the residual attraction force detection unit detects, as the residual attraction force, a load applied to the lift pins when the lift pins separate the semiconductor wafer from the electrostatic chuck plate. 6. Beam exposure equipment.
前記半導体ウェハを前記静電チャックプレート上に搬入する半導体ウェハ搬入段階と、
前記静電チャックプレートに電圧を印加することにより、静電力により前記半導体ウェハを保持する電圧印加段階と、
前記電子ビームにより前記半導体ウェハを露光する露光段階と、
前記露光段階における露光処理の終了後、前記静電チャックプレートに対する電圧の印加を停止する電圧停止段階と、
前記半導体ウェハを前記静電チャックプレート上から搬出する半導体ウェハ搬出段階と、
導電性の導電体ウェハを前記静電チャックプレート上に搬入することにより、前記静電チャックプレートに残留する電荷を除去する導電性ウェハ搬入段階と
を備えることを特徴とする残留吸着力緩和方法。In an electron beam exposure apparatus for exposing a semiconductor wafer with an electron beam, a method for reducing a residual chucking force between an electrostatic chuck plate of a wafer stage and the semiconductor wafer, comprising:
Loading a semiconductor wafer onto the electrostatic chuck plate to load the semiconductor wafer,
By applying a voltage to the electrostatic chuck plate, a voltage application step of holding the semiconductor wafer by electrostatic force,
An exposure step of exposing the semiconductor wafer with the electron beam,
After the end of the exposure processing in the exposure step, a voltage stop step of stopping application of a voltage to the electrostatic chuck plate,
A semiconductor wafer unloading step of unloading the semiconductor wafer from the electrostatic chuck plate,
Loading a conductive wafer onto the electrostatic chuck plate to remove charges remaining on the electrostatic chuck plate.
前記導電性ウェハ搬入段階は、前記残留吸着力検知段階において検知された前記残留吸着力が所定値より大きい場合に、前記導電体ウェハを前記静電チャックプレート上に搬入する段階を有することを特徴とする請求項9に記載の残留吸着力緩和方法。After the voltage stopping step, the method further includes a residual suction force detecting step of detecting a residual suction force between the electrostatic chuck plate and the semiconductor wafer,
The loading of the conductive wafer may include loading the conductive wafer onto the electrostatic chuck plate when the residual suction force detected in the residual suction force detecting step is greater than a predetermined value. The method for alleviating residual adsorptive power according to claim 9.
前記残留吸着力検知段階は、前記半導体ウェハ離脱段階において前記リフトピンにかかる負荷を前記残留吸着力として検知する段階を有することを特徴とする請求項10に記載の残留吸着力緩和方法。The semiconductor wafer unloading step includes a semiconductor wafer detaching step of pressing the semiconductor wafer held on the electrostatic chuck plate from below with lift pins and detaching the semiconductor wafer from the electrostatic chuck plate,
11. The method according to claim 10, wherein the detecting step includes detecting a load applied to the lift pin in the detaching step of the semiconductor wafer as the residual suction force.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8040655B2 (en) | 2007-01-31 | 2011-10-18 | Nissin Ion Equipment Co., Ltd. | Substrate hold apparatus and method for judging substrate push-up state |
-
2002
- 2002-09-27 JP JP2002282837A patent/JP2004119792A/en not_active Withdrawn
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