JP2005109344A - Charged particle beam projection aligner and method of manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、荷電粒子線露光装置に係り、特に電子線露光装置及びそれを用いた半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a charged particle beam exposure apparatus, and more particularly to an electron beam exposure apparatus and a semiconductor device manufacturing method using the same.
図5は、従来の荷電粒子線露光装置としての電子線露光装置を説明するための概略図である。
図5に示すように、真空保持されたカラム31内には、電子ビーム33を放出する電子銃32、放出された電子ビーム33を所定方向に照射する照射レンズ34、照射された電子ビーム33を基板等の試料36表面に収束させる収束レンズ35等が収納されている。カラム31と同様に真空保持された試料室40内には、XY方向に移動自在なステージ39が配置され、このステージ39上に試料36が保持されている。試料36上には、感光材料としてのレジスト37が塗布されている。
試料36上の電子ビーム33の照射領域は、収束レンズ35により細く絞られるため、微小領域となる。
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining an electron beam exposure apparatus as a conventional charged particle beam exposure apparatus.
As shown in FIG. 5, an
Since the irradiation region of the electron beam 33 on the
しかしながら、レジスト37に電子ビーム33が微小領域で照射されると、電子ビーム33の加熱エネルギーによって照射を受けたレジスト37が瞬時に高温になり、レジスト37の一部が粒子状となって蒸発し周囲に飛散してしまう。周囲に飛散したレジスト37の一部は、その対向面であり、収束レンズ35の下部磁極(図示せず)付近の試料室40内壁面に、飛散粒子41として付着する。
この飛散粒子41の付着量は、基板1枚程度の処理数では微量であるが、例えば、数十枚/時間程度の高スループットで露光装置を連続稼働させると無視できない量になる。付着した飛散粒子41は、電気的に絶縁物であるため、電子ビーム33の位置ドリフトの要因となり、電子ビーム33の位置制御精度が低下してしまうという問題があった。このため、飛散粒子41が多量に付着した状態で露光を続けると、回路パターンの露光精度が著しく低下してしまうという問題があった。
飛散粒子41の一部は、排気動作によって除去されるが、経験的には、電子ビーム33の照射部を中心として半径数十mmの領域に付着する。目視できない量の飛散粒子は、それよりも広い範囲で付着していると予想される。よって、飛散粒子の影響度合は、電子ビームの最大ショットサイズや偏向サイズや電流密度にも依存する。
また、飛散粒子41が付着する試料室40内壁面は、数百kg程度の全体重量を有するカラム31本体の最下部に位置する。よって、付着した飛散粒子41を洗浄除去するには、カラム31内を大気開放し解体しなければならず、露光装置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。
However, when the
The amount of
Part of the
The inner wall surface of the
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、レジスト蒸発飛散粒子の試料室内壁面への付着を防止することを目的とする。また、本発明は、高品質な回路パターンを基板上に形成することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and an object thereof is to prevent adhesion of resist evaporation scattering particles to the wall surface of a sample chamber. Another object of the present invention is to form a high-quality circuit pattern on a substrate.
本発明に係る荷電粒子線露光装置は、荷電粒子線を試料室内に保持された基板に照射する荷電粒子線露光装置であって、
前記基板と対向する前記試料室の内壁面に、前記荷電粒子線が通過する貫通穴を有する導電性遮蔽板を着脱可能に設けたことを特徴とするものである。
A charged particle beam exposure apparatus according to the present invention is a charged particle beam exposure apparatus that irradiates a substrate held in a sample chamber with a charged particle beam,
A conductive shielding plate having a through hole through which the charged particle beam passes is detachably provided on an inner wall surface of the sample chamber facing the substrate.
本発明に係る荷電粒子線露光装置において、前記導電性遮蔽板の外形寸法は、前記基板の寸法以上であることが好適である。 In the charged particle beam exposure apparatus according to the present invention, it is preferable that an outer dimension of the conductive shielding plate is equal to or larger than a dimension of the substrate.
本発明に係る荷電粒子線露光装置において、前記導電性遮蔽板は、前記基板と対向する表面に導電性薄膜又は導電性フィルムを備えたことが好適である。 In the charged particle beam exposure apparatus according to the present invention, it is preferable that the conductive shielding plate includes a conductive thin film or a conductive film on a surface facing the substrate.
本発明に係る荷電粒子線露光装置において、前記導電性遮蔽板は、前記導電性薄膜又は導電性フィルムの下層に、荷電粒子線の散乱係数が小さい材料からなる薄膜を更に備えたことが好適である。 In the charged particle beam exposure apparatus according to the present invention, it is preferable that the conductive shielding plate further includes a thin film made of a material having a small scattering coefficient of the charged particle beam, below the conductive thin film or the conductive film. is there.
本発明に係る荷電粒子線露光装置において、前記試料室に隣接して設けられ、前記導電性遮蔽板を一時的に収納する予備排気室と、
前記導電性遮蔽板の着脱、及び、前記予備排気室と前記試料室との間の前記導電性遮蔽板の搬送を行うアームと、
を更に備えたことが好適である。
In the charged particle beam exposure apparatus according to the present invention, a preliminary exhaust chamber that is provided adjacent to the sample chamber and temporarily stores the conductive shielding plate;
An arm for attaching and detaching the conductive shielding plate, and transporting the conductive shielding plate between the preliminary exhaust chamber and the sample chamber;
It is preferable to further include
本発明に係る半導体装置の製造方法は、上記荷電粒子線露光装置を用いて、基板上のレジストに荷電粒子線を照射し回路パターンを形成する工程を含むことを特徴とするものである。 A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of irradiating a resist on a substrate with a charged particle beam to form a circuit pattern using the charged particle beam exposure apparatus.
本発明によれば、以上説明したように、レジスト蒸発飛散粒子の試料室内壁面への付着を防止することができる。また、本発明によれば、高品質な回路パターンを基板上に形成することができる。 According to the present invention, as described above, it is possible to prevent the resist evaporation scattered particles from adhering to the wall surface of the sample chamber. Further, according to the present invention, a high-quality circuit pattern can be formed on a substrate.
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、電子線露光装置を説明するための概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a charged particle beam exposure apparatus according to
図1に示すように、真空保持されたカラム1内には、電子ビーム3を放出する電子銃2、電子銃2から放出された電子ビーム3を所定方向に照射する照射レンズ4、照射レンズ4により照射された電子ビーム3を試料6表面に偏向し収束させる収束レンズ5等が収納されている。
カラム1と同様に真空保持された試料室10内には、XY方向に移動自在なステージ9が配置され、このステージ9上に試料としての基板6が保持されている。基板6上には、感光材料であるレジスト7が塗布されている。収束レンズ5及びステージ9を駆動制御することにより、基板6の所望の位置に電子ビーム3が照射され、レジスト7に回路パターンが転写される。
As shown in FIG. 1, an
Similar to the
基板6表面と対向する試料室10内壁面に、レジスト7の蒸発飛散粒子を付着させる導電性遮蔽板12が着脱可能に設けられている。導電性遮蔽板12は、付着した飛散粒子のチャージアップを防止するため、導電性を有することが必須である。導電性遮蔽板12の着脱はアーム14(後述)により行われる。収束レンズ5の下部磁極(図示せず)付近の上記内壁面には、ストッパや収納ガイド等からなる保持機構13が設けられ、この保持機構13により導電性遮蔽板12が保持される。
試料室10の側面には、基板6用の予備排気室8と、導電性遮蔽板12用の予備排気室11とが設けられている。各予備排気室8,11には、ベント機構及び排気機構(図示せず)が設けられている。導電性遮蔽板12の交換は予備排気室11を介して行われ、基板6の搬出入は予備排気室8を介して行われる。
また、試料室10内には、導電性遮蔽板12の脱着及び搬送を行うアーム14と、基板6の搬送を行うアーム15が設けられている。これらのアーム14,15は、図中矢印で示すように、上下伸縮自在である。
On the inner wall surface of the
On the side surface of the
In the
図2は、図1に示した導電性遮蔽板12を説明するための図である。詳細には、図2(a)は導電性遮蔽板を説明するための断面図であり、図2(b)は上面図である。図2(a)は、図2(b)のa−a’断面を示す図である。
図2に示すように、導電性遮蔽板12は、例えば、厚さが数mm、直径が8インチ(200mm)の燐青銅からなる円板であり、その中央には電子ビーム3が通るための貫通穴12aを有する。導電性遮蔽板12の外形寸法は、少なくとも直径が数十mm以上であることが必要であり、基板6の寸法以上であることが好適である。基板6の寸法以上にすることにより、目視できない程度の量の飛散粒子も導電性遮蔽板12に付着させることができる。また、導電性遮蔽板12の外周には、位置決め用溝12bが形成されている。この位置決め用溝12bを、上記保持機構13に設けられた突起部(図示せず)に嵌め込むことにより、導電性遮蔽板12の位置決めが行われる。
FIG. 2 is a view for explaining the
As shown in FIG. 2, the
図3は、導電性遮蔽板の他の例を説明するための上面図である。
図3に示す導電性遮蔽板16は、図1の収束レンズ5の下部磁極付近に反射電子検出器を備える場合に用いられるものである。導電性遮蔽板16は、上記導電性遮蔽板12と同様に、中央に電子ビーム通過用の貫通穴16aを有し、外周に位置決め用溝16bを有する。さらに、導電性遮蔽板16には、XY方向の4分割型検出器に対応した4つの検出穴16cが形成されている。基板6で反射した電子はこの検出穴16cを通って検出器により検出される。
なお、導電性遮蔽板12,16の外形形状は、上述した円形に限られず、矩形であってもよい。また、検出穴16cの数は、検出器に応じて適宜変更可能である。
FIG. 3 is a top view for explaining another example of the conductive shielding plate.
The
Note that the outer shape of the
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、通常行われる基板へのパターン露光動作について説明する。
図示しない搬送機構により予備排気室8に基板6を搬送し、該予備排気室8内を排気する。予備排気室8内が所定の真空度になった後、試料室10側のゲートを開け、アーム15により基板6をステージ9上に搬送する。その後、ゲートを閉じる。
基板6搬送後、カラム1内の電子銃2から電子ビーム3が放出され、この放出された電子ビーム3を照射レンズ4により所定方向に照射した後、更に収束レンズ5により電子ビーム3をレジスト7の所望位置へ照射することにより、パターン露光が行われる。
露光後、ゲートを開け、アーム15により基板6を予備排気室8に搬送する。そして、ゲートを閉じた後、予備排気室8内を大気圧までベントし、基板6を予備排気室8から搬送する。
Hereinafter, the operation of the charged particle beam exposure apparatus will be described.
First, a pattern exposure operation on a substrate that is normally performed will be described.
The
After transporting the
After the exposure, the gate is opened and the
かかるパターン露光動作を続けていくと、導電性遮蔽板12に付着した飛散粒子の量が増加する。そこで、電子ビーム3の位置制御精度が低下する前に、後述する導電性遮蔽板12の交換作業を行う。なお、導電性遮蔽板12の交換は、定期的に行えばよい。また、飛散粒子の付着量をモニタするモニタ装置を試料室10内に設け、そのモニタ装置から得られるモニタ結果に応じて、導電性遮蔽板12を交換してもよい。
As the pattern exposure operation continues, the amount of scattered particles attached to the
次に、導電性遮蔽板12の交換作業について説明する。
上述したように試料室10から基板6を搬出した後、アーム14により保持機構13から導電性遮蔽板12を取り外す。予備排気室11の試料室10側のゲートを開けた後、上記取り外した導電性遮蔽板12をアーム14により予備排気室11に搬送する。そして、ゲートを閉じた後、予備排気室11内を大気圧までベントし、導電性遮蔽板12を予備排気室11から取り出す。飛散粒子が付着した導電性遮蔽板12は、図示しない洗浄装置により洗浄した後、乾燥して再利用することができる。
次に、洗浄後又は新品の導電性遮蔽板12を予備排気室11内に入れ、該予備排気室11内を排気する。予備排気室11内が所定の真空度になった後、試料室10側のゲートを開け、アーム14により導電性遮蔽板12を試料室10内に搬入し、さらに該アーム14により導電性遮蔽板12を保持機構13に取り付ける。このとき、導電性遮蔽板12の位置決め用溝12b(図2参照)を、保持機構13の突起部に嵌め込むことにより、導電性遮蔽板12の位置決めが正確に行われる。なお、露光前に導電性遮蔽板12を最初に取り付ける作業も、上述した取り付け作業と同様である。
このように導電性遮蔽板12を交換した後、上述した通常のパターン露光動作を行う。
Next, replacement work of the
As described above, after the
Next, after cleaning or a new
After replacing the
以上説明したように、本実施の形態1では、基板6と対向する試料室10内壁に導電性遮蔽板12を脱着可能に配置し、この導電性遮蔽板12に飛散粒子を付着させることとした。そして、飛散粒子が付着した導電性遮蔽板12を新品又は洗浄後の導電性遮蔽板12と交換することとした。
よって、基板6と対向する試料室10内壁へのレジスト飛散粒子の付着を防止することができる。このため、試料室10内壁の洗浄を行う必要がないため、カラム1内を大気開放して解体する必要がなくなり、露光装置のダウンタイムを大幅に低減することができる。
また、導電性遮蔽板12を定期的に交換することにより、電子ビーム3の位置制御を高精度に行うことができるため、高品質な回路パターンを基板上に形成することができる。
As described above, in the first embodiment, the
Therefore, adhesion of resist scattering particles to the inner wall of the
Moreover, since the position control of the electron beam 3 can be performed with high accuracy by periodically exchanging the
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)。 Although the electron beam exposure apparatus has been described in the first embodiment, the present invention can also be applied to an exposure apparatus using other charged particle beams such as an ion beam (the same applies to the second embodiment described later). ).
実施の形態2.
本実施の形態2と前述した実施の形態1との相違点は、異なる導電性遮蔽板を用いる点である。この相違点以外は、実施の形態1と同様であるので、説明を省略する。
The difference between the second embodiment and the first embodiment described above is that a different conductive shielding plate is used. Except for this difference, the second embodiment is the same as the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
図4は、本発明の実施の形態2において、導電性遮蔽板を説明するための図である。詳細には、図4(a)は導電性遮蔽板を説明するための断面図であり、図4(b)は上面図である。図4(a)は、図4(b)のb−b’断面を示す図である。
図4に示すように、本実施の形態2で用いられる導電性遮蔽板17は、導電性基材18の表面、すなわち飛散粒子付着面に、導電性フィルム19を形成してなるものである。詳細には、導電性フィルム19は、導電性基材18の表面に、導電性テープやねじ等により固定されている。これにより、レジストの蒸発飛散粒子が、導電性フィルム19に付着する。なお、導電性フィルム19に代えて、導電性薄膜を用いることができる。また、導電性基材18は用いず、導電性フィルム19だけで構成されていてもよい。
導電性遮蔽板17は、実施の形態1の導電性遮蔽板12,16と同様に、中央に電子ビーム通過用の貫通穴17aを有し、外周に位置決め用溝17bを有する。なお、導電性遮蔽板16と同様に、導電性遮蔽板17に複数の検出穴を設けてもよい。
FIG. 4 is a diagram for explaining the conductive shielding plate in the second embodiment of the present invention. Specifically, FIG. 4A is a cross-sectional view for explaining the conductive shielding plate, and FIG. 4B is a top view. FIG. 4A is a view showing a bb ′ cross section of FIG.
As shown in FIG. 4, the
As with the
なお、導電性基材18と導電性フィルム19の間に、例えば、カーボン膜のような電子ビームの散乱係数が小さい材料からなる薄膜を介在させてもよい。これにより、電子の散乱を防ぐことができ、いわゆる広範な領域への「かぶり」現象を防ぐことができる。
In addition, you may interpose the thin film which consists of material with a small scattering coefficient of an electron beam like a carbon film between the
実施の形態1では、飛散粒子が付着した導電性遮蔽板12を洗浄及び乾燥して再利用することとした。これに対して、本実施の形態2では、実施の形態1と同様の方法で導電性遮蔽板17を保持機構13から取り外し、該導電性遮蔽板17を構成する飛散粒子が付着した導電性フィルム19を、新しい導電性フィルム19と交換すればよい。
In the first embodiment, the
以上説明したように、本実施の形態2では、基板6と対向する試料室10内壁に導電性遮蔽板17を脱着可能に配置し、この導電性遮蔽板17に飛散粒子を付着させることとした。よって、実施の形態1と同様の効果が得られる。
また、本実施の形態2では、導電性遮蔽板17を導電性基材18と導電性フィルム19との積層構造とし、飛散粒子が付着した導電性フィルム19を新しい導電性フィルム19と交換するようにした。導電性フィルム19は、安価であり、取り扱いが容易である。よって、実施の形態1のように導電性遮蔽板12を洗浄する場合に比べて、運用コストを低減することができ、作業時間(フィルム交換時間)を大幅に短縮することができる。
As described above, in the second embodiment, the
In the second embodiment, the
1 カラム
2 電子銃
3 電子ビーム
4 照射レンズ
5 収束レンズ
6 試料(基板)
7 レジスト
8 予備排気室(試料用)
9 ステージ
10 試料室
11 予備排気室(導電性遮蔽板用)
12 導電性遮蔽板
12a 貫通穴
12b 位置決め用溝
13 保持機構
14,15 アーム
16 導電性遮蔽板
16a 貫通穴
16b 位置決め用溝
16c 検出穴
17 導電性遮蔽板
17a 貫通穴
17b 位置決め用溝
18 導電性基材
19 導電性フィルム、導電性薄膜
1
7 Resist 8 Pre-exhaust chamber (for sample)
9
12
Claims (6)
前記基板と対向する前記試料室の内壁面に、前記荷電粒子線が通過する貫通穴を有する導電性遮蔽板を着脱可能に設けたことを特徴とする荷電粒子線露光装置。 A charged particle beam exposure apparatus for irradiating a charged particle beam onto a substrate held in a sample chamber,
A charged particle beam exposure apparatus, wherein a conductive shielding plate having a through hole through which the charged particle beam passes is detachably provided on an inner wall surface of the sample chamber facing the substrate.
前記導電性遮蔽板の外形寸法は、前記基板の寸法以上であることを特徴とする荷電粒子線露光装置。 The charged particle beam exposure apparatus according to claim 1,
The charged particle beam exposure apparatus, wherein an outer dimension of the conductive shielding plate is equal to or larger than a dimension of the substrate.
前記導電性遮蔽板は、前記基板と対向する表面に導電性薄膜又は導電性フィルムを備えたことを特徴とする荷電粒子線露光装置。 In the charged particle beam exposure apparatus according to claim 1 or 2,
The charged particle beam exposure apparatus, wherein the conductive shielding plate includes a conductive thin film or a conductive film on a surface facing the substrate.
前記導電性遮蔽板は、前記導電性薄膜又は導電性フィルムの下層に、荷電粒子線の散乱係数が小さい材料からなる薄膜を更に備えたことを特徴とする荷電粒子線露光装置。 In the charged particle beam exposure apparatus according to claim 3,
The charged particle beam exposure apparatus, wherein the conductive shielding plate further includes a thin film made of a material having a small scattering coefficient of a charged particle beam, below the conductive thin film or the conductive film.
前記試料室に隣接して設けられ、前記導電性遮蔽板を一時的に収納する予備排気室と、
前記導電性遮蔽板の着脱、及び、前記予備排気室と前記試料室との間の前記導電性遮蔽板の搬送を行うアームと、
を更に備えたことを特徴とする荷電粒子露光装置。 In the charged particle beam exposure apparatus according to any one of claims 1 to 4,
A preliminary exhaust chamber provided adjacent to the sample chamber and temporarily storing the conductive shielding plate;
An arm for attaching and detaching the conductive shielding plate, and transporting the conductive shielding plate between the preliminary exhaust chamber and the sample chamber;
A charged particle exposure apparatus, further comprising:
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---|---|---|---|
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016027604A (en) * | 2014-06-24 | 2016-02-18 | 株式会社荏原製作所 | Surface processing apparatus |
JP7546153B2 (en) | 2020-09-17 | 2024-09-05 | カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー | Apparatus and method for analyzing and/or processing a sample with a particle beam - Patents.com |
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2003
- 2003-10-01 JP JP2003343495A patent/JP2005109344A/en active Pending
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