JP2005303127A - Electron beam lithographic apparatus - Google Patents

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Shigeki Hirasawa
茂樹 平澤
Tomoji Watanabe
智司 渡辺
Yoshimasa Fukushima
芳雅 福嶋
Tsuyoshi Tsutsumi
剛志 堤
Hideki Kikuchi
秀樹 菊池
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electron beam lithographic apparatus in which temperature changes of a sample, a stage structure member and a sample chamber structure member can be reduced without causing a magnetic field change inside a sample chamber and temperature control can be performed even during irradiation with electron beams. <P>SOLUTION: The temperature of cooling water flowing in a cooling water pipe 17 arranged on a base 11 inside a sample chamber 1 is controlled by a constant temperature water tank 20 arranged outside the sample chamber 1, based on the temperature detected by a temperature sensor 16 that detects the temperature around a sample 7, so as to fix the temperature inside the sample chamber 1. Thus, the temperature inside the sample chamber 1 can be controlled without causing a magnetic field change inside the sample chamber 1, temperature control can be performed even while irradiating the sample 7 with electron beams, and temperature changes of the sample 7 and structure members of a stage 8 and the sample chamber 1 can be reduced. Therefore, a pattern can be accurately lithographed at a predetermined position of the sample 7. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電子線描画装置に係わり、特に、試料、ステージ構造部材、試料室構造部材の熱変形を抑制して、高精度描画を実施する電子線描画装置に関する。   The present invention relates to an electron beam drawing apparatus, and more particularly to an electron beam drawing apparatus that performs high-precision drawing while suppressing thermal deformation of a sample, a stage structure member, and a sample chamber structure member.

近年、半導体素子の集積度が向上し、電子線描画装置において、微細なパターンを高い位置精度で形成することが要求されている。電子線描画装置において、微細なパターンを高い位置精度で形成するためには、試料への描画中の熱変形による位置誤差を1nm以下にしなければならない。   In recent years, the degree of integration of semiconductor elements has improved, and it has been required to form a fine pattern with high positional accuracy in an electron beam lithography apparatus. In an electron beam drawing apparatus, in order to form a fine pattern with high positional accuracy, a position error due to thermal deformation during drawing on a sample must be 1 nm or less.

このためには、試料や電子線描画装置の構成部品の温度変化を0.001℃以下に抑える必要がある。   For this purpose, it is necessary to suppress the temperature change of the sample and the components of the electron beam drawing apparatus to 0.001 ° C. or less.

電子線描画装置において、試料台部分の温度を調整する技術としては、特許文献1に記載された技術がある。   As a technique for adjusting the temperature of the sample stage in the electron beam drawing apparatus, there is a technique described in Patent Document 1.

この特許文献1に記載された技術は、試料台に電気発熱ヒータを形成し、試料と試料台との間の温度差を許容範囲内となるように発熱ヒータに流す電流を制御して、発熱量を制御する方法である。   In the technique described in Patent Document 1, an electric heater is formed on a sample stage, and the current flowing through the heater is controlled so that the temperature difference between the sample and the sample stage is within an allowable range. It is a method of controlling the amount.

特開2002−353116号公報JP 2002-353116 A

しかしながら、上記特許文献1記載の技術は、ステージ動作機構からの発熱量変化を電気発熱ヒータの発熱量を変化で打ち消すことを狙ったものだが、電気発熱ヒータの発熱量を変化させる際にヒータ電流が変化する。   However, the technique described in Patent Document 1 aims at canceling the heat generation amount change from the stage operation mechanism by changing the heat generation amount of the electric heating heater. Changes.

その結果、試料室の中に磁場変化を生じ、電子ビーム描画位置精度に影響を与える。   As a result, a magnetic field change occurs in the sample chamber, which affects the electron beam drawing position accuracy.

このため、特許文献1記載の技術にあっては、電子ビームの照射中は、電気発熱ヒータへの通電を停止し、ヒータ電流の変化による磁場変化の発生を防止している。   For this reason, in the technique described in Patent Document 1, energization to the electric heater is stopped during the irradiation of the electron beam to prevent a magnetic field change due to a change in the heater current.

ところが、電子ビーム照射中における、ステージ動作機構からの摩擦発熱量は、描画動作によって異なり、描画中の温度変化による熱変形の大きな原因になっていた。   However, the amount of frictional heat generated from the stage operation mechanism during electron beam irradiation differs depending on the drawing operation, and is a major cause of thermal deformation due to temperature changes during drawing.

このため、電子ビーム照射中も温度制御を行わなければ、これ以上の、電子ビーム描画位置精度の向上は困難である。   For this reason, unless temperature control is performed even during electron beam irradiation, it is difficult to further improve the accuracy of electron beam drawing position.

本発明の目的は、試料室内に磁場変化を生じることなく、試料、ステージ構造部材、試料室構造部材の温度変化を低減でき、電子ビーム照射中も温度制御可能な電子線描画装置を実現することである。   An object of the present invention is to realize an electron beam lithography apparatus capable of reducing temperature changes of a sample, a stage structure member, and a sample chamber structure member without causing a magnetic field change in the sample chamber, and capable of controlling the temperature even during electron beam irradiation. It is.

上記目的を達成するため、本発明は次のように構成される。
(1)本発明の電子線描画装置は、試料に照射される描画用電子ビームを発生し、この電子ビームを収束し、偏向する電子光学鏡筒と、上記試料を搭載し、上記電子ビームに対して試料を移動させるステージと、このステージがその内部に配置され、上記内部が真空状態に維持される試料室とを有する。
そして、上記電子線描画装置において、熱伝達媒体により上記試料室の内部と外部との間で熱を伝達する熱手伝達手段と、上記試料室内の温度を検出する手段と、上記温度検出手段により検知された温度に基づいて、試料室内の温度が一定となるように、試料室外で、上記熱伝達手段の熱伝達媒体の温度を制御する温度制御手段とを備える。
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.
(1) An electron beam drawing apparatus according to the present invention generates an electron beam for drawing to be irradiated on a sample, and converges and deflects the electron beam, and the sample is mounted on the electron beam. On the other hand, it includes a stage for moving the sample, and a sample chamber in which the stage is arranged and the inside is maintained in a vacuum state.
In the electron beam drawing apparatus, a heat transfer means for transferring heat between the inside and outside of the sample chamber by a heat transfer medium, a means for detecting the temperature in the sample chamber, and the temperature detecting means Temperature control means for controlling the temperature of the heat transfer medium of the heat transfer means outside the sample chamber so that the temperature in the sample chamber becomes constant based on the detected temperature.

(2)好ましくは、上記(1)において、上記熱伝達媒体は、液体である。   (2) Preferably, in (1) above, the heat transfer medium is a liquid.

(3)また、好ましくは、上記(1)において、上記熱伝達媒体は、光線である。   (3) Preferably, in (1) above, the heat transfer medium is a light beam.

(4)また、好ましくは、上記(1)において、上記熱伝達媒体は、内部に流体を封じた棒状の固体部材である。   (4) Preferably, in (1) above, the heat transfer medium is a rod-shaped solid member having a fluid sealed therein.

(5)また、好ましくは、上記(1)〜(4)において、上記ステージが配置されるベース部材と、ステージが上記ベース部材上を移動可能とする移動手段とを備え、この移動部材の表面に摩擦係数が小さい膜がコーティングされている。   (5) Preferably, in the above (1) to (4), the apparatus further comprises a base member on which the stage is disposed, and a moving unit that allows the stage to move on the base member. Is coated with a film having a small friction coefficient.

(6)また、好ましくは、上記(1)〜(4)において、上記ステージが配置されるベース部材と、ステージが上記ベース部材上を移動可能とする移動手段とを備え、上記ベース部材と試料室構造部材との間の熱絶縁を行なう熱絶縁部材を備える。   (6) Preferably, in the above (1) to (4), the apparatus includes a base member on which the stage is disposed, and a moving unit that allows the stage to move on the base member. A thermal insulation member that performs thermal insulation with the chamber structural member is provided.

(7)また、好ましくは、上記(1)〜(4)において、上記ステージは、蓄熱材を有する。   (7) Preferably, in the above (1) to (4), the stage has a heat storage material.

本発明によれば、試料室内に磁場変化を生じることなく、試料、ステージ構造部材、試料室構造部材の温度変化を低減でき、電子ビーム照射中も温度制御可能な電子線描画装置を実現することができる。   According to the present invention, it is possible to reduce the temperature change of the sample, the stage structure member, and the sample chamber structure member without causing a magnetic field change in the sample chamber, and to realize an electron beam drawing apparatus capable of controlling the temperature even during electron beam irradiation. Can do.

つまり、描画動作に応じた発熱量変化があっても、試料室の中に磁場変化を生じることなく、試料、ステージ構造部材、試料室構造部材の温度変化を低減することができ、試料の表面に描画パターンを1nm以下の精度で描画することができる。   That is, even if there is a change in the amount of heat generated according to the drawing operation, the temperature change of the sample, the stage structure member, and the sample chamber structure member can be reduced without causing a magnetic field change in the sample chamber. A drawing pattern can be drawn with an accuracy of 1 nm or less.

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明する。
図1は本発明の第1の実施形態である電子線描画装置の概略構成図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an electron beam lithography apparatus according to the first embodiment of the present invention.

図1において、電子線描画装置は、主に試料室1と電子光学鏡筒2とから構成されている。電子光学鏡筒2内では、電子銃3から放出された電子ビーム4を電磁レンズ5で収束し、偏向器6で偏向する。   In FIG. 1, the electron beam drawing apparatus is mainly composed of a sample chamber 1 and an electron optical column 2. In the electron optical column 2, the electron beam 4 emitted from the electron gun 3 is converged by the electromagnetic lens 5 and deflected by the deflector 6.

試料室1内には、試料ホルダ9を移動させるステージ8があり、このステージ8は、ベース11上をX−Y平面方向に移動することができる。試料ホルダ9は、ステージ8上に静電チャック10の静電気力で固定され、試料7は試料ホルダ9に固定されている。   In the sample chamber 1, there is a stage 8 for moving the sample holder 9, and this stage 8 can move on the base 11 in the XY plane direction. The sample holder 9 is fixed on the stage 8 by the electrostatic force of the electrostatic chuck 10, and the sample 7 is fixed to the sample holder 9.

ステージ8を、ベース11上でX−Y方向に移動させるため、モータ12、駆動棒13、ガイド14、ローラ15によって構成される駆動機構が設けられている。   In order to move the stage 8 on the base 11 in the XY direction, a drive mechanism including a motor 12, a drive rod 13, a guide 14, and a roller 15 is provided.

ステージ8のX方向への移動と、Y方向への移動とを、同一の駆動機構としてもよいし、互いに異なる駆動機構とすることもできる。   The movement of the stage 8 in the X direction and the movement in the Y direction may be the same drive mechanism or different drive mechanisms.

ステージ8には、温度センサ16が設けられている。また、ベース11には、試料室1内の温度を制御するための冷却水配管系(熱伝達手段)17が接続されている。この冷却水配管系17に使用される冷却水(熱伝達媒体)は恒温水槽20から供給される。   A temperature sensor 16 is provided on the stage 8. The base 11 is connected to a cooling water piping system (heat transfer means) 17 for controlling the temperature in the sample chamber 1. The cooling water (heat transfer medium) used for the cooling water piping system 17 is supplied from the constant temperature water tank 20.

また、ベース11と試料室1の床板18との間には、ベース11を床板18に固定するための固定部品19が設けられている。図2は、固定部品19の拡大図である。   A fixing component 19 for fixing the base 11 to the floor plate 18 is provided between the base 11 and the floor plate 18 of the sample chamber 1. FIG. 2 is an enlarged view of the fixing component 19.

図2において、熱伝導率の小さい材料の固定部品19は、円柱状又は角柱状となっており、床板18に形成されたネジ穴から、ネジ21が挿入され、固定部品19を介して、ネジ21がベース11に挿入されて、このネジ21によりベース11が固定部品19を介して床板18に固定される。この固定部品19により、ベース11の位置を固定でき、かつ床板18からの熱がベース11に伝達しにくいようになっている。   In FIG. 2, the fixing component 19 made of a material having a low thermal conductivity has a columnar shape or a prismatic shape. A screw 21 is inserted from a screw hole formed in the floor plate 18, and the screw 21 is inserted into the base 11, and the base 11 is fixed to the floor plate 18 via the fixing component 19 by the screw 21. With this fixing component 19, the position of the base 11 can be fixed, and heat from the floor plate 18 is not easily transmitted to the base 11.

図1において、電子光学鏡筒2や試料室1には、第2の系統の冷却水配管系(図示は省略)が接続されている。
ステージ8にはバーミラー22が設けられ、試料室1の外部側面には干渉計23が設けられ、この干渉計23から試料室1内部のバーミラー22に測長用レーザ26が照射される。
In FIG. 1, a second system cooling water piping system (not shown) is connected to the electron optical column 2 and the sample chamber 1.
A bar mirror 22 is provided on the stage 8, and an interferometer 23 is provided on the outer side surface of the sample chamber 1, and a length measuring laser 26 is irradiated from the interferometer 23 to the bar mirror 22 inside the sample chamber 1.

なお、ガイド14とローラ15の材料は、磁場分布に影響を与えず機械的な信頼性の高い材料とするが、そのころがり接触面に低摩擦係数の薄膜(タングステンカーバイト、超硬合金、合成ダイヤモンドなど)がコーティングされている。また、試料室1は真空ポンプ24により、内部気体が排気される構成となっている。   The material of the guide 14 and the roller 15 is a material having high mechanical reliability without affecting the magnetic field distribution, but a thin film (tungsten carbide, cemented carbide, synthetic material) having a low friction coefficient on the rolling contact surface. Diamond). In addition, the sample chamber 1 is configured such that the internal gas is exhausted by the vacuum pump 24.

以上のように構成された電子線描画装置の動作を以下に説明する。
試料室1内部は、真空ポンプ24で排気され真空に保たれている。電子線描画動作においては、電子ビーム4を偏向させることにより照射位置を僅かに変え、試料7はステージ8を移動することで移動し、試料7全面にデバイスのパターンが描画される。
The operation of the electron beam drawing apparatus configured as described above will be described below.
The inside of the sample chamber 1 is evacuated by a vacuum pump 24 and kept in a vacuum. In the electron beam drawing operation, the irradiation position is slightly changed by deflecting the electron beam 4, the sample 7 is moved by moving the stage 8, and a device pattern is drawn on the entire surface of the sample 7.

描画中には、ステージ8を駆動しているモータ12からの発熱、ガイド14上をローラ15の転がり摩擦熱、静電チャック10からの発熱など、各部分から熱が発生される。モータ12、ガイド14、ローラ15からの発熱量は、ステージ8の動作に依存するため、これらの発熱量は描画パターンにより時々刻々と変化する。   During drawing, heat is generated from each part, such as heat generated by the motor 12 driving the stage 8, rolling friction heat of the roller 15 on the guide 14, and heat generated from the electrostatic chuck 10. Since the amount of heat generated from the motor 12, the guide 14, and the roller 15 depends on the operation of the stage 8, these amounts of heat change from moment to moment depending on the drawing pattern.

また、電子線描画装置外部の条件、例えば室温が変化すると、試料室1構造部材の温度が変化する。なお、試料7の位置は、ステージ8の上のバーミラー22と干渉計23との間の距離を、レーザ26を用いて測長することにより検出している。   Further, when the condition outside the electron beam drawing apparatus, for example, room temperature changes, the temperature of the structural member of the sample chamber 1 changes. Note that the position of the sample 7 is detected by measuring the distance between the bar mirror 22 on the stage 8 and the interferometer 23 using a laser 26.

このため、試料7、ステージ8等の試料室1における構造部材が、熱変形すると、パターンを試料7の所定位置に正確に描画することが出来ず、パターン位置精度を低下させる要因となる。   For this reason, when the structural members in the sample chamber 1 such as the sample 7 and the stage 8 are thermally deformed, the pattern cannot be accurately drawn at a predetermined position of the sample 7, which causes a decrease in pattern position accuracy.

試料7への描画中の熱変形によるパターン位置誤差を1nm以下にするためには、試料7、ステージ8や電子線描画装置の構成部品の温度変化を0.001℃以下に制限する必要がある。   In order to reduce the pattern position error due to thermal deformation during drawing on the sample 7 to 1 nm or less, it is necessary to limit the temperature change of the components of the sample 7, the stage 8 and the electron beam drawing apparatus to 0.001 ° C. or less. .

そこで、本発明の第1の実施形態においては、ステージ8の温度を、温度センサ16で測定し、描画動作に応じて発熱量が変化してもステージ8の温度変動が0.001℃以下になるように、ベース11に設置された冷却水配管系17を流れる冷却水の温度や流量を、試料室1外部に配置されている恒温槽20において、加熱冷却制御手段(図示省略)により制御している。   Therefore, in the first embodiment of the present invention, the temperature of the stage 8 is measured by the temperature sensor 16, and the temperature fluctuation of the stage 8 is 0.001 ° C. or less even if the heat generation amount changes according to the drawing operation. As described above, the temperature and flow rate of the cooling water flowing through the cooling water piping system 17 installed in the base 11 is controlled by heating / cooling control means (not shown) in the constant temperature bath 20 arranged outside the sample chamber 1. ing.

なお、ベース11と試料室1の床板18との間には、熱を伝えにくい固定部品19が設けられているため、ベース11の温度変化が試料室1の床板18に伝わる影響はない。   In addition, since the fixing component 19 which is difficult to transmit heat is provided between the base 11 and the floor plate 18 of the sample chamber 1, there is no influence that the temperature change of the base 11 is transmitted to the floor plate 18 of the sample chamber 1.

また、電子光学鏡筒2内の電子銃3からも描画動作に応じて変化する発熱があるが、電子光学鏡筒2や試料室1の温度変動が0.001℃以下になるように、第2の系統の冷却水配管系を流れる冷却水の温度や流量は、温度センサ16からの温度検出信号に従って、冷却水の温度や流量制御手段(図示省略)により制御される。   Further, the electron gun 3 in the electron optical column 2 also generates heat that changes in accordance with the drawing operation. However, the temperature fluctuations of the electron optical column 2 and the sample chamber 1 are 0.001 ° C. or less. The temperature and flow rate of the cooling water flowing through the cooling water piping systems of the two systems are controlled by the cooling water temperature and flow rate control means (not shown) according to the temperature detection signal from the temperature sensor 16.

また、ガイド14とローラ15との、ころがり接触面には低摩擦係数の薄膜がコーティングされているため、摩擦発熱量を小さくすることができ、温度変化を小さくできる。   Further, since the rolling contact surfaces of the guide 14 and the roller 15 are coated with a thin film having a low friction coefficient, the amount of heat generated by friction can be reduced and the temperature change can be reduced.

上記のように、本発明の第1の実施形態によれば、試料室1内のベース11に配置された冷却水配管17内に流れる冷却水温を、試料7近辺の温度を検出する温度センサ16により検出された温度に基づいて、試料室1内温度が一定となるように、試料室1外部に配置された恒温水槽20で、制御するように構成している。   As described above, according to the first embodiment of the present invention, the temperature of the cooling water flowing in the cooling water pipe 17 disposed in the base 11 in the sample chamber 1 is detected by the temperature sensor 16 that detects the temperature in the vicinity of the sample 7. Based on the temperature detected by the above, the temperature is controlled by the constant temperature water tank 20 arranged outside the sample chamber 1 so that the temperature in the sample chamber 1 becomes constant.

したがって、電子ビーム照射中も温度制御可能で、試料7、ステージ8、試料室1構造部材の温度変化を小さくすることが出来、パターンを試料7の所定位置に精度よく描画することができる。   Therefore, the temperature can be controlled even during the electron beam irradiation, the temperature change of the sample 7, the stage 8, and the sample chamber 1 structural member can be reduced, and the pattern can be drawn accurately at a predetermined position of the sample 7.

なお、上述した例においては、冷却用媒体として、冷却水を使用したが、冷却媒体としては水に限らず、他の液体でも使用可能である。   In the example described above, cooling water is used as the cooling medium. However, the cooling medium is not limited to water, and other liquids can be used.

図3は、本発明の第2の実施形態である電子線描画装置の概略構成図である。   FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an electron beam lithography apparatus according to the second embodiment of the present invention.

この第2の実施形態において、図1に示した例と同一の部材には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。   In this 2nd Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected to the member same as the example shown in FIG. 1, and the detailed description is abbreviate | omitted.

この第の実施形態においては、試料室1の外側に設けられた加熱用ランプ(熱伝達手段)30からの照射光(熱伝達媒体)がステージ8に照射されるようになっている。   In the second embodiment, the stage 8 is irradiated with irradiation light (heat transfer medium) from a heating lamp (heat transfer means) 30 provided outside the sample chamber 1.

加熱用ランプ30からの照射光の経路31は、床板18に形成された孔、試料室1内のレンズ(図示省略)、試料室1内のミラー32、光ファイバー(図示省略)などで形成されている。   The irradiation light path 31 from the heating lamp 30 is formed by a hole formed in the floor plate 18, a lens (not shown) in the sample chamber 1, a mirror 32 in the sample chamber 1, an optical fiber (not shown), and the like. Yes.

ステージ8の温度を温度センサ16で測定し、描画動作に応じて発熱量が変化してもステージ8の温度変動がないように、加熱用ランプ30の照射光量を制御している。   The temperature of the stage 8 is measured by the temperature sensor 16, and the irradiation light amount of the heating lamp 30 is controlled so that the temperature of the stage 8 does not fluctuate even if the heat generation amount changes according to the drawing operation.

試料室1の内部に磁場変化を生じると、電子ビームの偏向に影響を与え、描画の位置精度が悪くなる。そこで、この第2の実施形態においては、加熱用ランプ30を試料室1の外部に配置し、試料室1の内部に磁場変化を生じる事がないように構成している。   When a magnetic field change occurs in the sample chamber 1, the deflection of the electron beam is affected, and the drawing position accuracy deteriorates. Therefore, in the second embodiment, the heating lamp 30 is arranged outside the sample chamber 1 so that no magnetic field change occurs in the sample chamber 1.

また、この第2の実施形態においては、ベース11の冷却水配管系17を流れる冷却水の温度は、温度センサ16による検出温度に関係なく、一定とし、温度や流量の制御は行う必要はない。   Further, in the second embodiment, the temperature of the cooling water flowing through the cooling water piping system 17 of the base 11 is constant regardless of the temperature detected by the temperature sensor 16, and it is not necessary to control the temperature and flow rate. .

この第2の実施形態によれば、加熱用ランプ30の加熱量制御は、冷却水を温度制御することに比較して、高速に温度制御を行なうことができるという効果がある。   According to the second embodiment, the heating amount control of the heating lamp 30 has an effect that the temperature control can be performed at a higher speed than the temperature control of the cooling water.

なお、この第2の実施形態では、加熱用ランプによる加熱量制御を用いたが、ステージ8に外部力で移動させる部品(例えばローラ)を設け、移動させる部品とステージとの間で生じる摩擦発熱量を制御して、試料室1内部の温度変動を抑制することもできる。   In the second embodiment, the heating amount control by the heating lamp is used. However, the stage 8 is provided with a component (for example, a roller) that is moved by an external force, and frictional heat generated between the moved component and the stage. The amount can be controlled to suppress the temperature fluctuation in the sample chamber 1.

また、図3に示した本発明の第2の実施形態においては、ステージ8を移動させる駆動機構について、ガイド37をステージ8側に形成し、ローラ38をベース11側に形成している。   In the second embodiment of the present invention shown in FIG. 3, the guide 37 is formed on the stage 8 side and the roller 38 is formed on the base 11 side in the drive mechanism for moving the stage 8.

これは、ガイド37とローラ38との、摩擦発熱量はローラ38に多く発熱する場合があることが実験的に判明し、ローラ38を、水冷により温度制御しているベース11側に形成することにより、摩擦発熱を効率よく冷却することができ、ステージ8の温度変化を小さくすることができるからである。   It has been experimentally found that the roller 38 generates a large amount of frictional heat between the guide 37 and the roller 38, and the roller 38 is formed on the base 11 side whose temperature is controlled by water cooling. This is because the frictional heat generation can be efficiently cooled, and the temperature change of the stage 8 can be reduced.

以上のように、本発明の第2の実施形態においても、第1の実施形態と同様な効果を得ることができる。   As described above, also in the second embodiment of the present invention, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

なお、この第2の実施形態において、加熱用ランプ30からの照射光を、ミラーを介して、静電チャック10に照射してもよい。ただし、加熱ランプ30からの照射光をミラー32を介して、試料に照射することは回避する。試料7の部分加熱を避けるためである。   In the second embodiment, the electrostatic chuck 10 may be irradiated with the irradiation light from the heating lamp 30 via a mirror. However, irradiating the sample with the irradiation light from the heating lamp 30 via the mirror 32 is avoided. This is to avoid partial heating of the sample 7.

図4は本発明の第3の実施形態である電子線描画装置の要部概略構成図であり、ステージ8を移動させる駆動棒13の拡大図である。
図4において、駆動棒13の中にヒートパイプ(熱伝達手段、熱伝達媒体(管状固体部材の内部に沸騰する液体を封じ込めたもの))40が設けられている。このヒートパイプ40の一端41は、ステージ8の近辺に位置し、ヒートパイプ40の他端42は、試料室1の外部に位置している。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a main part of an electron beam lithography apparatus according to the third embodiment of the present invention, and is an enlarged view of a drive rod 13 that moves the stage 8.
In FIG. 4, a heat pipe (heat transfer means, heat transfer medium (a liquid in which the boiling liquid is contained inside the tubular solid member)) 40 is provided in the drive rod 13. One end 41 of the heat pipe 40 is located in the vicinity of the stage 8, and the other end 42 of the heat pipe 40 is located outside the sample chamber 1.

また、ヒートパイプ40の試料室1外部に位置する部分42には発熱ヒータ43が取り付けられている。   A heat heater 43 is attached to a portion 42 of the heat pipe 40 located outside the sample chamber 1.

他の構成は、図3に示した例と同様となっている。ただし、この第3の実施形態においては、加熱ランプ30、ミラー32は設けられてはいない。   Other configurations are the same as the example shown in FIG. However, in the third embodiment, the heating lamp 30 and the mirror 32 are not provided.

第3の実施形態において、ステージ8の温度を温度センサ16で測定し、描画動作に応じて発熱量が変化してもステージ8の温度変動がないように、外部発熱ヒータ43の発熱量を、制御手段(図示省略)により制御している。ヒートパイプ40により、外部発熱ヒータ43の発熱量は、速やかにステージ8に伝えられる。   In the third embodiment, the temperature of the stage 8 is measured by the temperature sensor 16, and the amount of heat generated by the external heater 43 is set so that the temperature of the stage 8 does not fluctuate even if the amount of heat generated changes according to the drawing operation. It is controlled by control means (not shown). With the heat pipe 40, the amount of heat generated by the external heater 43 is quickly transmitted to the stage 8.

また、この第3の実施形態においては、発熱ヒータ43は、試料室1の外部に設けられているため、試料室1の内部に、発熱ヒータ43による磁場変化を生じることがない。   In the third embodiment, since the heater 43 is provided outside the sample chamber 1, a magnetic field change due to the heater 43 does not occur inside the sample chamber 1.

したがって、この第3の実施形態においても、試料室の中に磁場変化を生じることなく、試料、ステージ構造部材、試料室構造部材の温度変化を低減でき、電子ビーム照射中であっても、温度制御可能な電子線描画装置を実現することができる。   Therefore, also in the third embodiment, the temperature change of the sample, the stage structure member, and the sample chamber structure member can be reduced without causing a magnetic field change in the sample chamber. A controllable electron beam drawing apparatus can be realized.

さらに、この第3の実施形態によれば、外部発熱ヒータ43により、試料室1内の発熱量制御を高速で行なうことができるという効果がある。   Furthermore, according to the third embodiment, there is an effect that the amount of heat generated in the sample chamber 1 can be controlled at high speed by the external heater 43.

なお、ヒートパイプ40は駆動棒13とは独立に形成しても良く、ヒートパイプ40に代えて、振動型熱輸送デバイス(ドリームパイプと呼ばれることもある)、その他の高熱輸送デバイス、高熱伝導部材を使用しても、同等な効果を得ることができる。   The heat pipe 40 may be formed independently of the drive rod 13, and instead of the heat pipe 40, a vibration type heat transport device (sometimes referred to as a dream pipe), other high heat transport devices, or a high heat conduction member. Even if is used, an equivalent effect can be obtained.

図5は、本発明の第4の実施形態である電子線描画装置の要部概略構成図であり、電子線描画装置に用いるステージ8の斜視図である。
図5において、ステージ8の内部に蓄熱材料45(塩化カルシウム、高分子材料、低融点金属材料など)を配置している。他の構成は、図3に示した例と同様となっている。ただし、この第3の実施形態においては、加熱ランプ30、ミラー32は設けられてはいない。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a main part of an electron beam lithography apparatus according to the fourth embodiment of the present invention, and is a perspective view of a stage 8 used in the electron beam lithography apparatus.
In FIG. 5, a heat storage material 45 (calcium chloride, a polymer material, a low melting point metal material, etc.) is disposed inside the stage 8. Other configurations are the same as the example shown in FIG. However, in the third embodiment, the heating lamp 30 and the mirror 32 are not provided.

図5において、描画動作に応じて発熱量が増大し温度上昇しようとする時には、蓄熱材料45に熱が蓄えられ温度上昇が抑制される。また、発熱量が低減する時には、蓄熱材料45から熱が放出され温度低下が抑制される。蓄熱材料によりステージ温度を一定に保つことが出来る。   In FIG. 5, when the amount of heat generation increases in accordance with the drawing operation to increase the temperature, heat is stored in the heat storage material 45 and the temperature increase is suppressed. Moreover, when the calorific value is reduced, heat is released from the heat storage material 45 and the temperature drop is suppressed. The stage temperature can be kept constant by the heat storage material.

なお、この第4の実施形態において、図1の例と同様に、温度センサ16により検出された温度に基づいて、冷却水温度を制御する構成とすることも可能である。   In the fourth embodiment, the cooling water temperature may be controlled based on the temperature detected by the temperature sensor 16 as in the example of FIG.

また、この第4の実施形態において、図3、図4に示した例と同様にして、ステージ8に光を照射したり、ヒートパイプ等によりステージ8を加熱、冷却を行い、試料室1内の温度を一定とするように制御してもよい。   Further, in the fourth embodiment, similarly to the example shown in FIGS. 3 and 4, the stage 8 is irradiated with light, or the stage 8 is heated and cooled by a heat pipe or the like, and the sample chamber 1 is heated. The temperature may be controlled to be constant.

図6は、本発明の効果を数値シミュレーションにより計算した結果を示すグラフである。   FIG. 6 is a graph showing the result of calculating the effect of the present invention by numerical simulation.

なお、計算条件として試料を静電チャックに乗せる前にステージが停止して定常になっている状態を初期条件とし、描画動作にて摩擦発熱が生じてからの静電チャック温度の時間変化を計算した。   As a calculation condition, the stage is stopped and placed in a steady state before placing the sample on the electrostatic chuck, and the time change of the electrostatic chuck temperature after the frictional heat is generated in the drawing operation is calculated. did.

また、摩擦発熱量として、合計0.1Wと仮定し、乗せる試料の温度は静電チャック温度に等しいとし、試料室1構造部材などの周囲温度変化はないものとした。   Further, it was assumed that the total amount of frictional heat generation was 0.1 W, the temperature of the sample to be placed was equal to the electrostatic chuck temperature, and there was no change in the ambient temperature of the sample chamber 1 structural member or the like.

図6において、縦軸は、静電チャック温度変化として、初期温度からの変化分を示し、横軸は経過時間を示す。また、冷却水の温度制御などを行わない場合の結果を線51に示す。この線51に示すように、摩擦発熱のため0.05℃の温度変化があることがわかる。   In FIG. 6, the vertical axis represents the change from the initial temperature as the electrostatic chuck temperature change, and the horizontal axis represents the elapsed time. Further, a result when the temperature control of the cooling water is not performed is shown by a line 51. As can be seen from this line 51, there is a temperature change of 0.05 ° C. due to frictional heat generation.

線52は、本発明の第1の実施形態により温度制御した場合の結果を示す。線52に示すように、静電チャックの温度変化は、0.001℃以下になっている。   Line 52 shows the result of temperature control according to the first embodiment of the present invention. As indicated by the line 52, the temperature change of the electrostatic chuck is 0.001 ° C. or lower.

線53は、本発明の第2の実施形態により温度制御した場合の結果を示す。線53に示すように、静電チャックの温度変化は0.001℃以下となっている。   A line 53 shows the result when the temperature is controlled according to the second embodiment of the present invention. As indicated by a line 53, the temperature change of the electrostatic chuck is 0.001 ° C. or less.

このように、本発明により温度制御した場合は、温度制御しない場合と比較して、静電チャック温度変動を、抑制することが理解できる。したがって、描画中においても、温度制御することにより温度変動を抑制することができ、描画精度を向上することができる。   Thus, it can be understood that when the temperature is controlled according to the present invention, the electrostatic chuck temperature fluctuation is suppressed as compared with the case where the temperature is not controlled. Therefore, even during drawing, temperature control can be suppressed by controlling the temperature, and drawing accuracy can be improved.

本発明の第1の実施形態である電子線描画装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an electron beam drawing apparatus according to a first embodiment of the present invention. 図1に示した電子線描画装置の固定部品の拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view of a fixed part of the electron beam drawing apparatus shown in FIG. 1. 本発明の第2の実施形態である電子線描画装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the electron beam drawing apparatus which is the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態の要部概略構成図である。It is a principal part schematic block diagram of the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態の要部概略構成図である。It is a principal part schematic block diagram of the 4th Embodiment of this invention. 本発明による温度変動抑制効果を示すグラフである。It is a graph which shows the temperature fluctuation inhibitory effect by this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 試料室
2 電子光学鏡筒
3 電子銃
4 電子ビーム
5 電磁レンズ
6 偏向器
7 試料
8 ステージ
9 試料ホルダ
10 静電チャック
11 ベース
12 モータ
13 駆動棒
14、37 ガイド
15、38 ローラ
16 温度センサ
17 冷却水配管系
18 試料室の床板
19 固定部品
20 恒温水槽
21 ネジ
22 バーミラー
23 干渉計
24 真空ポンプ
26 測長用レーザ
30 加熱用ランプ
32 ミラー
40 ヒートパイプ
43 発熱ヒータ
45 蓄熱材料
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sample chamber 2 Electron optical barrel 3 Electron gun 4 Electron beam 5 Electromagnetic lens 6 Deflector 7 Sample 8 Stage 9 Sample holder 10 Electrostatic chuck 11 Base 12 Motor 13 Drive rod 14, 37 Guide 15, 38 Roller 16 Temperature sensor 17 Cooling water piping system 18 Sample room floor plate 19 Fixed part 20 Thermostatic water tank 21 Screw 22 Bar mirror 23 Interferometer 24 Vacuum pump 26 Measuring laser 30 Heating lamp 32 Mirror 40 Heat pipe 43 Heating heater 45 Heat storage material

Claims (7)

試料に照射される描画用電子ビームを発生し、この電子ビームを収束し、偏向する電子光学鏡筒と、上記試料を搭載し、上記電子ビームに対して試料を移動させるステージと、このステージがその内部に配置され、上記内部が真空状態に維持される試料室とを有する電子線描画装置において、
熱伝達媒体により上記試料室の内部と外部との間で熱を伝達する熱伝達手段と、
上記試料室内の温度を検出する手段と、
上記温度検出手段により検知された温度に基づいて、試料室内の温度が一定となるように、試料室外で、上記熱伝達手段の熱伝達媒体の温度を制御する温度制御手段と、
を備えることを特徴とする電子線描画装置。
An electron optical barrel that generates a drawing electron beam to be irradiated onto the sample, converges and deflects the electron beam, a stage that mounts the sample and moves the sample with respect to the electron beam, and this stage In an electron beam lithography apparatus having a sample chamber disposed therein and the interior maintained in a vacuum state,
Heat transfer means for transferring heat between the inside and outside of the sample chamber by means of a heat transfer medium;
Means for detecting the temperature in the sample chamber;
Temperature control means for controlling the temperature of the heat transfer medium of the heat transfer means outside the sample chamber so that the temperature in the sample chamber is constant based on the temperature detected by the temperature detection means;
An electron beam drawing apparatus comprising:
請求項1記載の電子線描画装置において、上記熱伝達媒体は、液体であることを特徴とする電子線描画装置。   2. The electron beam drawing apparatus according to claim 1, wherein the heat transfer medium is a liquid. 請求項1記載の電子線描画装置において、上記熱伝達媒体は、光線であることを特徴とする電子線描画装置。   2. The electron beam drawing apparatus according to claim 1, wherein the heat transfer medium is a light beam. 請求項1記載の電子線描画装置において、上記熱伝達媒体は、内部に流体を封じた棒状の固体部材であることを特徴とする電子線描画装置。   2. The electron beam drawing apparatus according to claim 1, wherein the heat transfer medium is a bar-shaped solid member having a fluid sealed therein. 請求項1〜4のうちのいずれか一項記載の電子線描画装置において、上記ステージが配置されるベース部材と、ステージが上記ベース部材上を移動可能とする移動手段とを備え、この移動部材の表面に摩擦係数が小さい膜がコーティングされていることを特徴とする電子線描画装置。   5. The electron beam drawing apparatus according to claim 1, further comprising: a base member on which the stage is disposed; and a moving unit that allows the stage to move on the base member. An electron beam drawing apparatus characterized in that a film having a small friction coefficient is coated on the surface of the electron beam. 請求項1〜4のうちのいずれか一項記載の電子線描画装置において、上記ステージが配置されるベース部材と、ステージが上記ベース部材上を移動可能とする移動手段とを備え、上記ベース部材と試料室構造部材との間の熱絶縁を行なう熱絶縁部材を備えることを特徴とする電子線描画装置。   5. The electron beam lithography apparatus according to claim 1, further comprising: a base member on which the stage is disposed; and a moving unit that allows the stage to move on the base member. An electron beam drawing apparatus comprising: a heat insulating member that performs heat insulation between the sample chamber structural member and the sample chamber structural member. 請求項1〜4のうちのいずれか一項記載の電子線描画装置において、上記ステージは、蓄熱材を有することを特徴とする電子線描画装置。   5. The electron beam drawing apparatus according to claim 1, wherein the stage has a heat storage material. 6.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104465282A (en) * 2014-11-10 2015-03-25 中国电子科技集团公司第四十八研究所 Ion beam etching machine working table with cooling structure
CN108885962A (en) * 2015-12-08 2018-11-23 株式会社日立高新技术 Charged particle beam apparatus and its control method

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