JP2005109178A - 荷電粒子線露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 マスクの製造コストを増大させることなく、マスクの汚染検査を簡易に行う。
【解決手段】 第１及び第２マスク４，７を通過した電子ビーム３を対物絞り３１を介してウェハ１０上に照射する電子線露光装置であって、第２マスク７の上方に、第２マスク７上に堆積する汚染物質に接触する探針１５と、汚染物質が堆積していない第２マスク７の表面に接触する探針１６とを配置した。ワークステーション１３により、探針１５と探針１６との間の電気抵抗値を測定し、その測定結果に基づいて第２マスク７の汚染を検査する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、荷電粒子線露光装置に係り、特に可変成形型電子線露光装置に関する。

図４は、従来の荷電粒子線露光装置としての可変成形型電子線露光装置を説明するための概略図である。
図４に示すように、真空保持されたカラム４０内の電子源４１から放出された円形断面の電子ビーム４２が、矩形開口を有する第１マスク４３及び第２マスク４５を通過することにより矩形断面の電子ビーム４２となる。この電子ビームは、対物絞り４６を通り、試料室４７内のステージ４９上のウェハ４８に対して所望の縮小率で投影される。試料室４７内の反射電子検出器５０は、ウェハ４８上に設けられたチップマークや、ステージ４９上に設けられた基準マークを検出するものである。反射電子検出器５０により検出された画像信号は、ケーブルを介してワークステーション５１に入力され、該ワークステーション５１の表示部に表示される。

ところで、第１及び第２マスク４３，４５並びに対物絞り４６には、電子ビーム４２が長時間連続して照射される。その結果、電子ビーム４２が通過するそれぞれの開口部周辺に、ハイドロカーボン等の汚染物質が堆積してしまう。この汚染物質の堆積量は、開口部周辺の真空度等に依存する。上記露光装置の場合、電子源４１に近い第１マスク４３周辺は第２マスク４５周辺に比べて真空度が高いため、第１マスク４３の開口部周辺は、第２マスク４５や対物絞り４６の開口部周辺に比べて汚染物質が付着しにくい。図５に示す第２マスク４５においては、照射が長く局所集中した場合、第１マスク４３の開口部に対応するエリア５２、すなわち第２マスク４５の開口部５４の左下付近に、汚染物質５３が堆積する。また、図６に示す対物絞り４６においては、中央の開口部５４から同心円状に汚染物質５５が堆積する。更に、その周辺部にはブランキング制御された待機時の電子ビーム４２も局所照射されるため、同様な汚染物質５６が堆積する。これらの汚染物質は経時的に絶縁物化してしまい、電子ビーム４２の散乱電子を蓄積してチャージアップしてしまうため、電子ビーム４２の軌道を妨害する。これにより、電子ビーム４２の電流変動や、ウェハ４８上のパターン形状の変形が生じたりするため、露光精度が著しく低下してしまう。
上述したように、各マスク４３，４５及び対物絞り４６は経時的な汚染物質の堆積を伴うが、それらの継続使用が可能であるか否かの判断は、カラム４０内を大気開放して、内部を解体して調査する必要があった。このため、再度露光装置を使用するまでのダウンタイムが長くなってしまうという問題があった。

この問題を解決するため、マスク上に形成された金属膜間の電気抵抗を測定し、汚染物質の堆積量を知る方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平１１−３２９９３１号公報（第３頁、第１図）

しかしながら、上述した方法では、マスク上に金属膜を形成し、更にその金属膜をリソグラフィ技術及びエッチングによりパターニングする必要があるため、マスクの製造コストが高騰してしまうという問題があった。さらに、対物絞り上に金属膜を形成することができないため、上述した方法を用いて対物絞りの汚染検査をすることができなかった。

本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたもので、マスクの製造コストを増大させることなく、マスクの汚染検査を簡易に行うことを目的とする。また、本発明は、対物絞りの汚染検査を簡易に行うことを目的とする。

本発明に係る荷電粒子線露光装置は、マスクを通過した荷電粒子線を対物絞りを介して基板上に照射する荷電粒子線露光装置であって、
前記マスクの上方に移動自在に配置され、前記マスク上に堆積する前記汚染物質に接触する第１接触子と、
前記マスクの上方に移動自在に配置され、前記汚染物質が堆積していない前記マスクの表面に接触する第２接触子と、
前記第１接触子と前記第２接触子との間の電気抵抗値を測定する第１測定部と、
第１測定部の測定結果に基づいて、前記マスクの汚染を検査する検査部と、
を備えたことを特徴とするものである。

本発明に係る荷電粒子線露光装置において、前記対物絞りの上方に移動自在に配置され、前記対物絞り上に堆積する前記汚染物質に接触する第３接触子と、
前記対物絞りの上方に移動自在に配置され、前記汚染物質が堆積していない前記対物絞りの表面に接触する第４接触子と、
前記第３接触子と前記第４接触子との間の電気抵抗値を測定する第２測定部とを更に備え、
前記第２測定部の測定結果に基づいて、前記検査部により前記対物絞りの汚染を検査することが好適である。

本発明に係る荷電粒子線露光装置において、前記荷電粒子線を前記マスクの開口部周辺に走査可能な偏向器と、
前記マスクからの反射電子を検出して、前記マスク上に堆積する汚染物質を観察する第１観察部と、
前記第１観察部の観察結果に基づいて前記第１及び第２接触子を移動させる第１駆動部とを更に備えることが好適である。

本発明に係る荷電粒子線露光装置において、前記対物絞りからの反射電子を検出して、前記対物絞り上に堆積する汚染物質を観察する第２観察部と、
前記第２観察部の観察結果に基づいて前記第３及び第４接触子を移動させる第２駆動部とを更に備えることが好適である。

本発明に係る荷電粒子線露光装置において、前記第１及び第２接触子の移動範囲よりも広い範囲で前記マスクを移動させるマスク駆動部を更に備えることが好適である。

本発明によれば、以上説明したように、マスクの製造コストを増大させることなく、マスクの汚染検査を簡易に行うことができる。また、本発明によれば、対物絞りの汚染検査を簡易に行うことができる。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による荷電粒子線露光装置を説明するための概略図である。詳細には、図１は、可変成形型電子線露光装置を説明するための概略図である。

図１に示すように、真空保持されたカラム１内には、円形断面の電子ビーム３を放出する電子源２と、電子ビーム３の断面を矩形断面に成形する第１マスク４及び第２マスク７と、第２マスク７を基準として第１マスク４の投影位置を任意に変更する成形偏向器５と、第２マスク７を通過した矩形断面を有する電子ビーム３の散乱電子を遮蔽する対物絞り３１とが設けられている。第１及び第２マスク４，７には、複数個の異なる或いは同一形状の開口部が形成されている。第２マスク７を通過した電子ビーム３は、所望の寸法を有する矩形ビームに制御されている。
また、図示しないが、第２マスク７の汚染検査（後述）を行う際に、第２マスク７の開口部周辺で電子ビーム３を走査する別偏光器が設けられている。すなわち、通常露光用の成形偏向器５の他に、汚染検査用の偏光器が設けられている。
また、詳細は後述するが、第２マスク７に対して、該第２マスク７の汚染を検査する汚染検査ユニット６が設けられている。

カラム１に接続された試料室９内に設けられたステージ１１上に、基板としてのウェハ１０が支持されている。ウェハ１０の上方には、ウェハ１０上に設けられたチップマークや、ステージ１１上に設けられた基準マークを検出する反射電子検出器８が設けられている。反射電子検出器８により検出された画像信号は、信号ケーブルを介して制御部としてのワークステーション１３に入力され、該ワークステーション１３の表示部１３ａに画像が表示される。

ワークステーション１３は、２探針１５，１６間の電気的抵抗測定を実行する測定部であると共に、その測定結果の解析を行う検査部である。詳細には、ワークステーション１３内の記憶部（図示せず）に記憶された閾値（交換基準値）と、測定された電気抵抗値を比較することにより、第２マスク７の交換が必要か否かを判別し、その判別結果を表示部１３ａに表示する。さらに、ワークステーション１３は、第２マスク７の交換が必要と判断した場合には、図示しない警告灯を点灯させる等によりオペレータに知らせる。

図２は、図１に示した汚染検査ユニット６を説明するための概略図である。
図２に示すように、第２マスク７よりも上方位置に、第２マスク７の開口部１４付近に堆積した汚染物質１９に接触する第１接触子としての探針１５が移動自在に配置され、この探針１５を支持する支持棒１７が設けられている。また、探針１５と同様に第２マスク７よりも上方位置に、汚染物質１９が堆積していない第２マスク７表面に接触するアース用の第２接触子としての探針１６が移動自在に配置され、この探針１６を支持する第２支持棒１８が設けられている。探針１５の針圧は、汚染物質１９を貫通して第２マスク７表面に接触しないように、事前に調整手段（図示せず）により適度に調整されている。２つの探針１５，１６は、装置レイアウトの観点から、できるだけ近接して配置することが好適である。また、カラム１の外側には、支持棒１７，１８を介して２つの探針１５，１６を、図中の矢印のように水平方向及び垂直方向に移動させる駆動部２０が設けられている。

また、第２マスク７はマスク駆動部（図示せず）により保持され、該マスク駆動部により第２マスク７は２つの探針１５，１６の移動範囲よりも広範囲のＸＹ方向（図中の矢印で示す。）に移動可能である。探針１５，１６が移動する前に第２マスク７が移動することにより、探針１５，１６の移動距離を短くすることができるため、第２マスク７の汚染検査時間を短縮可能である。なお、第２マスク７の移動は任意で行えばよく、探針１５，１６のみを移動させて汚染検査を行ってもよい。

また、第２マスク７の開口部１４上方には、汚染検査部位すなわち汚染物質１９の堆積位置を観察する観察部としての反射電子検出器２１が設けられている。反射電子検出器２１は、第２マスク７からの反射電子を検出し、その検出結果を駆動部２０とワークステーション１３に出力する。この反射電子検出器２１から入力された検出結果に基づいて、上記駆動部２０は、２つの探針１５，１６を移動させる。なお、反射電子検出器２１の代わりに、観察部としてＣＣＤ素子を用いてもよい。

以下、上記荷電粒子線露光装置の動作について説明する。
先ず、通常行われるウェハへのパターン露光動作について説明する。
カラム１内の電子源２から円形断面の電子ビーム３が放出され、この電子ビーム３が第１マスク４の矩形開口部を通る。第１マスク４を通った電子ビーム３は、成形偏向器５により投影位置が変更され第２マスク７の矩形開口部を通る。第２マスク７を通った電子ビーム３は、対物絞り３１の開口部を通ることにより、散乱電子が除かれる。対物絞り３１を通った電子ビーム３は、試料室９内のステージ１１上に保持されたウェハ１０上に照射されることにより、パターン露光が行われる。

次に、パターン露光前に毎回或いは定期的に行われるマスク汚染検査について説明する。
電子源２から放出され第１マスク４を通った電子ビーム３を、不図示の汚染検査用偏向器により第２マスク７の開口部周辺に走査する。第２マスク７から反射される電子を反射電子検出器２１により検出することにより、第２マスク７上に堆積した汚染物質１９の位置が観察される。この観察結果に基づいて、駆動部２０が２つの探針１５，１６を移動させる。詳細には、駆動部２０の駆動制御により、探針１５が汚染物質１９に接触し、探針１６が汚染物質１９未堆積の第２マスク７表面に接触する。また、汚染物質１９の観察結果は、ワークステーション１３の表示部１３ａに表示される。そして、探針１５と探針１６との間の電気抵抗値を測定する。測定された２探針間電気抵抗値は信号ケーブル１２を介してワークステーション１３に入力される。測定された電気抵抗値が、当該露光装置の運用経験から予め定められ記憶された閾値（交換基準値）に達した場合に、ワークステーション１３は第２マスク７の交換が必要と判断し、表示部１３ａに表示するとともに警告を発してオペレータに知らせる。電気抵抗値が数ＭΩ（数メガオーム）オーダの場合、汚染物質１９は完全な絶縁物であるため、それよりも小さい電気抵抗値を閾値に設定することが好適である。

以上説明したように、本実施の形態１では、第２マスク７上方に２つの探針１５，１６を移動自在に設け、駆動部２０の駆動制御により探針１５をマスク７上に堆積した汚染物質１９に接触させ、探針１６を汚染物質未堆積の第２マスク７表面に接触させて、２探針間の電気抵抗値を測定するようにした。そして、測定した電気抵抗値を閾値と比較することにより、第２マスク７の交換時期を判断するようにした。
よって、カラム１内を大気開放して解体することなく、第２マスク７の汚染検査を行うことができるため、無用な解体作業を回避することができる。さらに、２探針１５，１６により汚染物質１９とグランド間の電気抵抗値を測定することとしたため、従来の方法のようにマスクに金属膜を作り込む必要がない。従って、マスクの製造コストを増大させることなく、マスクの汚染検査を簡易に行うことができる。
また、反射電子検出器２１により検出された汚染物質１９堆積位置を基に、駆動部２０により探針１５，１６を移動させるようにした。このため、探針１５，１６の移動時間を短縮することができ、また探針１５，１６を精度良く移動させることができるため、マスクの汚染検査を精度良く行うことができる。

なお、本実施の形態１では、電子線露光装置について説明したが、イオンビームのような他の荷電粒子線を用いた露光装置にも適用することができる（後述する実施の形態２についても同様）。
また、本実施の形態１では、探針１５が１本の場合について説明したが、探針１５を複数本配置してもよい。この場合、微妙な（信憑性の低い）汚染検査結果に対して、探針を交換することにより再検査を容易に行うことができ、検査精度を向上させることができる。また、探針１５を複数配置することは、一括セルプロジェクション型マスクのような複数の開口部を有するマスクの汚染を測定する場合に特に好適である。

実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２による荷電粒子線露光装置を説明するための概略図である。
前述した実施の形態１では第２マスク７に対してのみ汚染検査ユニット６を設けたが、本実施の形態２では、図３に示すように、更に対物絞り３１に対しても汚染測定ユニット３０を設けたことを特徴とする。

汚染検査ユニット３０以外は実施の形態１と同様の構成であるので詳述はしないが、対物絞り３１よりも上方位置に、対物絞り３１の開口部付近に堆積した汚染物質に接触する第３接触子としての探針３３が移動自在に配置され、汚染物質未堆積の対物絞り３１表面に接触するアース用の第４接触子としての探針３４が移動自在に配置されている。カラム１の外側には、これら２つの探針３３，３４を支持棒を介して水平方向及び垂直方向に移動させる駆動部３２が設けられている。

また、対物絞り３１の開口部上方には、対物絞り３１からの反射電子を検出することにより汚染物質の堆積位置を観察する観察部としての反射電子検出器３５が設けられている。この反射電子検出器３５の検出結果に基づいて、上記駆動部３２は、２つの探針３３，３４を移動させる。

次に、第２マスク７の汚染検査と同様に、パターン露光前に毎回或いは定期的に行われる対物絞り汚染検査について簡単に説明する。
電子源２から放出され、第１及び第２マスク４，７を通った電子ビーム３の、対物絞り３１付近で得られた反射電子を反射電子検出器３５により検出することにより、対物絞り３１上に堆積した汚染物質の位置が観察される。この観察結果に基づいて、駆動部３２が２つの探針３３，３４を移動させる。詳細には、駆動部３２の駆動制御により、探針３３が対物絞り３１上に堆積した汚染物質に接触し、探針３４が汚染物質未堆積の対物絞り３１表面に接触する。また、汚染物質の観察結果は、ワークステーション１３の表示部１３ａに表示される。そして、探針３３と探針３４との間の電気抵抗値を測定する。測定された２探針間電気抵抗値は信号ケーブルを介してワークステーション１３に入力される。測定された電気抵抗値が、当該露光装置の運用経験から予め定められ記憶された閾値（交換基準値）に達した場合に、ワークステーション１３は対物絞り３１の交換が必要と判断し、表示部１３ａに表示するとともに警告を発してオペレータに知らせる、

以上説明したように、本実施の形態２では、汚染検査ユニットを、第２マスク７に対してだけでなく、対物絞り３１に対しても設けた。すなわち、実施の形態１の構成に加えて、対物絞り３１上方に２つの探針３３，３４を移動自在に設け、駆動部３２の駆動制御により探針３３を対物絞り３１上に堆積した汚染物質に接触させ、探針３４を汚染物質未堆積の対物絞り３１表面に接触させて、２探針間の電気抵抗値を測定するようにした。そして、測定した電気抵抗値を閾値と比較することにより、対物絞り３１の交換時期を判断するようにした。
従って、実施の形態１で得られる効果に加えて、対物絞り３１の汚染検査を簡易に行うことができるという効果が得られる。
また、反射電子検出器３５により検出された汚染物質の堆積位置を基に、駆動部３２により探針３３，３４を移動させるようにした。このため、探針３３，３４の移動時間を短縮することができ、また探針３３，３４を精度良く移動させることができるため、マスクの汚染検査を精度良く行うことができる。

本発明の実施の形態１による荷電粒子線露光装置を説明するための概略図である。 図１に示す汚染検査ユニットを説明するための概略図である。 本発明の実施の形態２による荷電粒子線露光装置を説明するための概略図である。 従来の荷電粒子線露光装置を説明するための概略図である。 図４に示すマスク上に堆積した汚染物質を示す図である。 図４に示す対物絞り上に堆積した汚染物質を示す図である。

符号の説明

１ カラム
２ 電子源
３ 電子ビーム
４ 第１マスク
５ 成形偏向器
６ 汚染検査ユニット
７ 第２マスク
１０ 基板（ウェハ）
１１ ステージ
１２ 信号ケーブル
１３ 制御部（ワークステーション）
１３ａ 表示部
１５，１６，３３，３４ 探針
１７，１８ 支持棒
１９ 汚染物質
２０，３２ 駆動部
２１，３５ 観察部（反射電子検出器）

Claims (5)

1. マスクを通過した荷電粒子線を対物絞りを介して基板上に照射する荷電粒子線露光装置であって、
   前記マスクの上方に移動自在に配置され、前記マスク上に堆積する前記汚染物質に接触する第１接触子と、
   前記マスクの上方に移動自在に配置され、前記汚染物質が堆積していない前記マスクの表面に接触する第２接触子と、
   前記第１接触子と前記第２接触子との間の電気抵抗値を測定する第１測定部と、
   第１測定部の測定結果に基づいて、前記マスクの汚染を検査する検査部と、
   を備えたことを特徴とする荷電粒子線露光装置。
2. 請求項１に記載の荷電粒子線露光装置において、
   前記対物絞りの上方に移動自在に配置され、前記対物絞り上に堆積する前記汚染物質に接触する第３接触子と、
   前記対物絞りの上方に移動自在に配置され、前記汚染物質が堆積していない前記対物絞りの表面に接触する第４接触子と、
   前記第３接触子と前記第４接触子との間の電気抵抗値を測定する第２測定部とを更に備え、
   前記第２測定部の測定結果に基づいて、前記検査部により前記対物絞りの汚染を検査することを特徴とする荷電粒子線露光装置。
3. 請求項１又は２に記載の荷電粒子線露光装置において、
   前記荷電粒子線を前記マスクの開口部周辺に走査可能な偏向器と、
   前記マスクからの反射電子を検出して、前記マスク上に堆積する汚染物質を観察する第１観察部と、
   前記第１観察部の観察結果に基づいて前記第１及び第２接触子を移動させる第１駆動部とを更に備えたことを特徴とする荷電粒子線露光装置。
4. 請求項２又は３に記載の荷電粒子線露光装置において、
   前記対物絞りからの反射電子を検出して、前記対物絞り上に堆積する汚染物質を観察する第２観察部と、
   前記第２観察部の観察結果に基づいて前記第３及び第４接触子を移動させる第２駆動部とを更に備えたことを特徴とする荷電粒子線露光装置。
5. 請求項１から４の何れかに記載の荷電粒子線露光装置において、
   前記第１及び第２接触子の移動範囲よりも広い範囲で前記マスクを移動させるマスク駆動部を更に備えたことを特徴とする荷電粒子露光装置。

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