JP2005223232A - 荷電粒子線露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＡＶＩＳを使用した場合でも、そのボイスコイルに流れる電流の変化によって露光特性が変化しにくい荷電粒子線露光装置を提供する。
【解決手段】 支持台５の下部にはボイスコイルモータ６が設けられており、このボイスコイルモータ６は防震台７によって支えられて基礎ＧＬ上に設置されている。支持台５の姿勢センサ（図示せず）によって支持台５の姿勢を検出し、図示しない制御装置によって、それが一定に保たれるように、各ボイスコイルモータ６に流す電流が操作されている。ボイスコイルモータ６のボイスコイルに流れる電流値を検出し、それに相当する電流（通常はそれに比例する電流値）を補正用コイル９に流すことにより、ボイスコイルモータ６のボイスコイルが発生する漏洩磁束を打ち消すようにしている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子線等の荷電粒子線を使用して、レチクル（マスクを含む）に形成されたパターンをウエハ等の感応基板に露光転写する荷電粒子線露光装置に関するものである。

半導体デバイスの高密度化に伴い、その製造工程においてレチクルからウエハに露光転写すべきパターンが微細化している。このような微細なパターンを露光転写するには、光学式露光転写装置ではその解像度が不足しており、光学式露光転写装置に変わるものとして、電子線等の荷電粒子線を使用した荷電粒子線露光転写装置の開発が進められている。

このような荷電粒子線露光装置の１種である電子線露光装置の概要を図３に示す。電子線露光装置の上部には、光学鏡筒（真空チャンバ）２１が示されている。光学鏡筒２１には、真空ポンプ２２が接続されており、光学鏡筒２１内を真空排気している。

光学鏡筒２１の上部には、電子銃２３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２３の下方には、順にコンデンサレンズ２４、電子線偏向器２５、レチクルＲが配置されている。電子銃２３から放射された電子線は、コンデンサレンズ２４によって収束される。続いて、偏向器２５により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。

レチクルＲは、レチクルステージ３１の上部に設けられたチャック３０に静電吸着等により固定されている。レチクルステージ３１は、定盤３６に載置されている。

レチクルステージ３１には、図の左方に示す駆動装置３２が接続されている。駆動装置３２は、ドライバ３４を介して、制御装置３５に接続されている。また、レチクルステージ３１の側方（図の右方）にはレーザ干渉計３３が設置されている。レーザ干渉計３３は、制御装置３５に接続されている。レーザ干渉計３３で計測されたレチクルステージ３１の正確な位置情報が制御装置３５に入力される。それに基づき、制御装置３５からドライバ３４に指令が送出され、駆動装置３２が駆動される。このようにして、レチクルステージ３１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。

定盤３６の下方には、ウエハチャンバー（真空チャンバ）４１が示されている。ウエハチャンバー４１の側方（図の右側）には、真空ポンプ４２が接続されており、ウエハチャンバー４１内を真空排気している。ウエハチャンバー４１内には、上方からコンデンサレンズ４４、偏向器４５、ウエハＷが配置されている。

レチクルＲを通過した電子線は、コンデンサレンズ４４により収束される。コンデンサレンズ４４を通過した電子線は、偏向器４５により偏向され、ウエハＷ上の所定の位置にレチクルＭの像が結像される。

ウエハＷは、ウエハステージ５１の上部に設けられたチャック５０に静電吸着等により固定されている。ウエハステージ５１は、定盤５６に載置されている。

ウエハステージ５１には、図の左方に示す駆動装置５２が接続されている。駆動装置５２は、ドライバ５４を介して、制御装置３５に接続されている。また、ウエハステージ５１の図の右方にはレーザ干渉計５３が設置されている。レーザ干渉計５３は、制御装置３５に接続されている。レーザ干渉計５３で計測されたウエハステージ５１の正確な位置情報が制御装置３５に入力される。それに基づき、制御装置３５からドライバ５４に指令が送出され、駆動装置５２が駆動される。このようにして、ウエハステージ５１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。

このような電子線露光装置の設置状況の概要を図４に示す。照明光学系真空容器１内には照明光学系が、レチクルステージ真空容器２内にはレチクルステージが、投影光学系真空容器３内には投影光学系が、ウエハステージ真空容器４内にはウエハステージが、それぞれ収納されている。照明光学系真空容器１、レチクルステージ真空容器２、投影光学系真空容器３、ウエハステージ真空容器４は互いに結合され、支持台５によって支持されている。

支持台５の下部にはボイスコイルモータ６が設けられており、このボイスコイルモータ６は防震台７によって支えられて基礎ＧＬ上に設置されている。ボイスコイルモータ６は、レチクルステージ内でのレチクルの動き、ウエハステージ内でのウエハの動き等によって支持台５に発生する偏荷重により支持台５が傾いたり、微小な振動が発生した場合に、支持台５を一定の姿勢に保つためのもので、支持台５の姿勢センサ（図示せず）によって支持台５の姿勢を検出し、図示しない制御装置によって、それが一定に保たれるように、各ボイスコイルモータ６に流す電流が操作されている。このような支持台５の姿勢制御方式をＡＶＩＳ（Active Vibration Isolation System）と呼んでいる。なお、図４ではボイスコイルモータ６、防震台７は２つ図示しているが、実際には３点支持とするため３個設けられている。

しかしながら、前述のＡＶ１Ｓを用いて支持台５の姿勢制御を行った場合に、レチクルステージとウエハステージの移動に伴って、各ボイスコイルモータ６に流れる電流値が大きく変化し、それに伴ってボイスコイルモータ６のコイルが発生する磁束が大きく変化する。ボイスコイルモータ６のコイルが発生する磁束は外部に漏洩し、その一部は荷電粒子線の鏡筒内に入り込むので、この漏洩磁束が変化すると、荷電粒子線光学系の特性が変化し、露光特性に悪影響を与えるという問題があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ＡＶＩＳを使用した場合でも、そのボイスコイルに流れる電流の変化によって露光特性が変化しにくい荷電粒子線露光装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するための第１の手段は、ボイスコイルモータを介して支持された荷電粒子線露光装置であって、前記ボイスコイルモータの近傍に、前記ボイスコイルモータが発生する漏れ磁束をキャンセルするような磁束を発生する補正用コイルが設けられていることを特徴とする荷電粒子線露光装置（請求項１）である。

本手段においては、ボイスコイルモータの近傍に、ボイスコイルモータが発生する漏れ磁束をキャンセルするような磁束を発生する補正用コイルが設けられているので、ボイスコイルモータが発生する漏れ磁束が変化しても、それがキャンセルされて、荷電粒子線の鏡筒内での磁束の変化は小さく抑えられるようになる。よって、ＡＶＩＳを使用した場合でも、ボイスコイルモータに流れる電流の変化によって露光特性が変化しにくい荷電粒子線露光装置とすることができる。

前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、前記補正用コイルに流す電流値を、前記ボイスコイルモータに流す電流値に関連させて制御する制御装置を有することを特徴とするもの（請求項２）である。

ボイスコイルモータからの漏洩磁束の大きさは、ボイスコイルモータに流す電流の大きさに比例すると考えられる。よって、本手段においては、制御装置により、補正用コイルに流す電流値を、ボイスコイルモータに流す電流値に関連させて制御するようにしている。よって、特別の漏洩磁束センサを設けることなく、漏洩磁束の変化をキャンセルすることができる。

以上説明したように、本発明によれば、ＡＶＩＳを使用した場合でも、そのボイスコイルに流れる電流の変化によって露光特性が変化しにくい荷電粒子線露光装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態の例について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態の１例である荷電粒子線露光装置の設置状況の概要を示す図である。照明光学系真空容器１内には照明光学系が、レチクルステージ真空容器２内にはレチクルステージが、投影光学系真空容器３内には投影光学系が、ウエハステージ真空容器４内にはウエハステージが、それぞれ収納されている。照明光学系真空容器１、レチクルステージ真空容器２、投影光学系真空容器３、ウエハステージ真空容器４は互いに結合され、支持台５によって支持されている。

支持台５の下部にはボイスコイルモータ６が設けられており、このボイスコイルモータ６は防震台７によって支えられて基礎ＧＬ上に設置されている。ボイスコイルモータ６は、レチクルステージ内でのレチクルの動き、ウエハステージ内でのウエハの動き等によって支持台５に発生する偏荷重により支持台５が傾いたり、微小な振動が発生した場合に、支持台５を一定の姿勢に保つためのもので、支持台５の姿勢センサ（図示せず）によって支持台５の姿勢を検出し、図示しない制御装置によって、それが一定に保たれるように、各ボイスコイルモータ６に流す電流が操作されている。すなわち、支持台５の姿勢はＡＶＩＳによって制御されている。なお、図１ではボイスコイルモータ６、防震台７は２つ図示しているが、実際には３点支持とするため３個設けられている。

以上の構成は、図４に示す従来の荷電粒子線露光装置と同じであるが、本実施の形態においては、支持台８の上に補正用コイル９が設けられている。この補正用コイル９は、ボイスコイルモータ６のボイスコイルが発生する漏洩磁束を打ち消すためのものである。

すなわち、ボイスコイルモータ６のボイスコイルに流れる電流値を検出し、それに相当する電流（通常はそれに比例する電流値）を補正用コイル９に流すことにより、ボイスコイルモータ６のボイスコイルが発生する漏洩磁束を打ち消すようにしている。実際には、各ボイスコイルモータ６のボイスコイルに流す電流を変化させた場合の鏡筒内での磁束の変化を測定し、その変化が０に近くなるような、補正用コイル９に流す電流値を決定する。そして、荷電粒子線露光装置の使用中には、このようにして求めた電流値を、各ボイスコイルモータ６のボイスコイルの電流値に合わせて、補正用コイル９に流すようにする。

図２に、本発明の実施の形態の１例である荷電粒子線露光装置を上方から見た概要図を示す。但し、図１、図２とも概念図であるので、図１と図２の形状、寸法は異なっているが、本発明に関係する技術的事項は、両者に共通である。なお、図２に示された構成要素のうち、図１に示された構成要素と同じ構成要素には、同じ符号を付している。

照明光学系真空容器１とレチクルステージ真空容器２を含む荷電粒子線露光装置用の真空チャンバは、図２に示すように支持台５によって支持されているが、支持台５の底部５ｂは、その頂部５ａに比して広くなっており、そのうち３箇所が特に張り出した構造をしている。そして、この張り出した部分が、それぞれボイスコイルモータ６によって支えられ、３点支持構造となっている。補正用コイル９は、それぞれ対応するボイスコイルモータ６の近傍に設けられているが、鏡筒内への漏洩磁束を効率的に打ち消すために、ボイスコイルモータ６と鏡筒の間に設置されている。もちろん、補正用コイル９はボイスコイルモータ６の近傍に設ければ、必ずしもボイスコイルモータ６と鏡筒の間に設置する必要はない。

本発明の実施の形態の１例である荷電粒子線露光装置の設置状況の概要を示す図である。 本発明の実施の形態の１例である荷電粒子線露光装置を上方から見た概要図である。 電子線露光装置の概要を示す図である。 電子線露光装置の設置状況の概要を示す図である。

符号の説明

１…照明光学系真空容器、２…レチクルステージ真空容器、３…投影光学系真空容器、４…ウエハステージ真空容器、５…支持台、６…ボイスコイルモータ、７…防震台、８…支持台、９…補正用コイル

Claims (2)

1. ボイスコイルモータを介して支持された荷電粒子線露光装置であって、前記ボイスコイルモータの近傍に、前記ボイスコイルモータが発生する漏れ磁束をキャンセルするような磁束を発生する補正用コイルが設けられていることを特徴とする荷電粒子線露光装置。
2. 前記補正用コイルに流す電流値を、前記ボイスコイルに流す電流値に関連させて制御する制御装置を有することを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線露光装置。
   

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