JP2008016509A - 荷電ビーム描画装置用低振動ステージ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来の手法において、ステージ上に設置された基板に振動が伝播し、現状の半導体パターン形成装置では、基板上でサブナノメートルオーダの微少な振動が発生し、これがパターン位置精度を劣化させてしまうという難点があった。
本発明は，従来の問題に対処し、粒子線ビーム描画装置などにおいて基板上にパターンを描画するにあたり，ステージの振動低減による位置決め精度の向上を図ることにより、基板のパターン描画位置精度を向上させるようにしたものである。
【解決手段】 本発明の荷電ビーム描画装置用ステージ駆動装置は、基板の表面に半導体装置の回路パターンを形成に荷電ビーム描画装置を用い、前記回路パターン形成時に前記基板が設置されるステージの位置決めを行う荷電ビーム描画装置用ステージ駆動装置において、前記ステージ１０５の駆動が摩擦駆動で、且つ、ステージとの動力伝達部３０４を有することを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、半導体集積回路、その他微細な素子パターンを、荷電ビームを用いて半導体ウェハやパターン転写用のマスク等の基板上に形成する荷電ビーム描画装置のステージの振動低減による位置決め精度の改良を行った荷電ビーム描画装置用低振動ステージ駆動装置に関する。

近年、ＬＳＩの高集積化に伴い半導体装置に要求される回路線幅は、ますます狭くなってきている。これらの半導体装置は、所望の回路パターンが形成された数十種類の原画パターン（レチクルあるいはマスク）を半導体ウェハ上の露光領域に、高精度に位置あわせされた後に転写される。

また、原画パターンは、高精度に仕上げられたガラス基板上に描かれ、レジストプロセス等を経てＣｒのパターンとして形成される。
通常、片面にＣｒを蒸着したガラス基板上にレジストを均一に塗布したものを使用する。集束した電子あるいはレーザ等を光源としたエネルギービームを使って所望の場所のレジストを感光させるため、設計データに従いビームスポットが基板の全面を走査する。この変質したレジストを使って、Ｃｒエッチングを場所によって抑止させて、所望のＣｒパターンを得る。
また、このとき絞られたビームスポットを繋いで一つのパターンを形成していくため、ビームのコントロール次第では高精度にパターンを形成することが可能となっている。

なお、基板に照射されるビームスポットの位置は、ビームそのもののコントロールの他、基板の位置決め精度にも影響を受けるため、高精度なパターン形成のためには、基板の高精度な位置決めが必要となってくる。
また、ビームのコントロール範囲は狭いため、基板全面にビームを照射するためには、基板そのものの位置を動かす必要がある。半導体装置のほとんどは2軸の直動ステージ（ＸＹステージ）を利用しており、基板はこのステージ上に設置され、その駆動系には高精度な位置決めのため、摩擦駆動が用いられる（特許文献１）。
通常このようなステージ装置においては、動力伝達のため駆動系とステージは剛体接続構造であるので、駆動系や、他機器からの振動といった力外乱の影響を強く受けてしまい、高精度な位置決めが困難である。

近年の半導体装置に要求される精度から、基板上のビームスポット位置はサブナノメートル以下の精度が要求され、基板の位置精度も当然これ以下が要求されている。

しかしながら、上記力外乱の影響により高精度に位置決めができたとしても、ステージ上に設置された基板に振動が伝播し、現状の半導体パターン形成装置では、基板上でサブナノメートルオーダの微少な振動が発生し、これがパターン位置精度を劣化させてしまうという難点があった。
特開平１０−４８５３１号公報

上述した如く、従来の手法において、ステージ上に設置された基板に振動が伝播し、現状の半導体パターン形成装置では、基板上でサブナノメートルオーダの微少な振動が発生し、これがパターン位置精度を劣化させてしまうという難点があった。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、基板保持部の連結・固定による剛性向上及び減衰部材の付加により、パターン形成のため保持された基板の微少な振動を抑制し、基板のパターン描画位置精度を向上させた荷電ビーム描画装置用ステージ駆動装置を提供することにある。

本発明の荷電ビーム描画装置用ステージ駆動装置は、基板の表面に半導体装置の回路パターンを形成に荷電ビーム描画装置を用い、前記回路パターン形成時に前記基板が設置されるステージの位置決めを行う荷電ビーム描画装置用ステージ駆動装置において、前記ステージの駆動が摩擦駆動で、且つ、ステージとの動力伝達部を有することを特徴とする。

また、本発明の荷電ビーム描画装置用ステージ駆動装置において、前記動力伝達部の軸方向に、低剛性の継ぎ部を備えていることを特徴とする。

さらに、本発明の荷電ビーム描画装置用ステージ駆動装置において、前記低剛性の継ぎ部は、材料減衰の大きい材料であることを特徴とする。

さらにまた、本発明の荷電ビーム描画装置用ステージ駆動装置において、前記低剛性継ぎ部の材料減衰の大きい材料は、ゴム又はスポンジ状の絶縁体を用いることを特徴とする。

上述した本発明の構成であれば、低剛性継ぎ手の特性を考慮することで、動力伝達の途中にフィルタを入れたと同様の効果を得られるため、制御性を損うことなく外乱の伝播を抑制できるので、基板上の微少な振動が抑えられ、高精度パターンを製造することが可能となる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の実施の形態における電子ビーム描画装置の全体構成を示す概念図である。
図１において、電子ビーム描画装置１００は、描画部の一例となる電子鏡筒１０２、描画演算回路１１１、描画室１０３と、ＸＹステージ１０５、駆動部１０６、測定部の一例となるレーザ干渉計３００、位置演算部１０９、フィルタ部１１０を備えている。電子鏡筒１０２内には、電子銃２０１、照明レンズ２０２、第１のアパーチャ２０３、投影レンズ２０４、偏向器２０５、第２のアパーチャ２０６、対物レンズ２０７、偏向器２０８を有している。レーザ干渉計３００は、レーザ光源となるレーザヘッド１０７、ミラー１０４、光学系１１２、受光部１０８を有している。

電子銃２０１から出た電子線２００は、照明レンズ２０２により正方形の穴を持つ第１のアパーチャ２０３全体を照明する。ここで、電子線２００をまず正方形に成型する。そして、第１のアパーチャ２０３を通過した第１のアパーチャ像の電子線２００は、投影レンズ２０４により第２のアパーチャ２０６上に投影される。かかる第２のアパーチャ２０６上での第１のアパーチャ像の位置は、偏向器２０５によって制御され、ビーム形状と寸法を変化させることができる。そして、第２のアパーチャ２０６を通過した第２のアパーチャ像の電子線２００は、対物レンズ２０７により焦点を合わせ、偏向器２０８により偏向されて、描画室１０３内に移動可能に配置されたＸＹステージ１０５上の基板１０１の所望する位置に照射される。

図２は、ステージ移動の様子を説明するための図である。
基板１０１に描画する場合には、ＸＹステージ１０５を駆動部１０６によりＸ方向に連続移動させながら、描画（露光）面を電子線２００が、偏向可能な短冊状の複数のストライプ領域に仮想分割された試料１０１の１つのストライプ領域上を照射する。ＸＹステージ１０５のＸ方向に移動は、連続移動とし、同時に電子線２００のショット位置もステージ移動に追従させる。連続移動させることで描画時間を短縮させることができる。
そして、１つのストライプ領域を描画し終わったら、ＸＹステージ１０５を駆動部１０６によりＹ方向にステップ送りしてＸ方向（今度は逆向き）に次のストライプ領域の描画動作を行なう。各ストライプ領域の描画動作を蛇行させるように進めることでＸＹステージ１０５の移動時間を短縮することができる。

本発明の実施形態で用いるＸＹステージ１０５の概略構成を図３に示す。描画室３０５内に設置されたＸＹステージ１０５は動力伝達部３０３を介して駆動部３０２からの動力をＸＹステージへ伝える。駆動装置側で発生する高周波振動等の力外乱の影響は、動力伝達部を通してステージへ伝播するため、低剛性継ぎ部３０４を間に挿入することで、ステージに伝播する振動の度合いを低減させる。

上述のように、本発明により、ステージへの高周波振動の伝播が抑えられることにより、基板３０６のサブナノオーダーの振動も押えることができるため、高精度のパターン位置精度を実現することが可能となる。

なお、低剛性の継ぎ部３０４は材料減衰の大きい材料であることが望ましく、具体的には、ゴム又はスポンジ状の絶縁体が望ましい。

本発明の実施形態１を説明するため概略図。 本発明の実施形態１におけるステージ移動を説明するための概略図。 本発明の低振動ステージ駆動構造の一例を示す概略図。

符号の説明

１０１ 基板
１０２ 電子鏡筒
１０３ 描画室
１０４ ミラー
１０５ ＸＹステージ
１０６ 駆動部
１０７ レーザヘッド
１０８ 受光部
１０９ 位置演算部
１１０ フィルタ部
１１１ 描画演算回路
１１２ 光学系
２００ 電子線
２０１ 電子銃
２０２ 照明レンズ
２０３ アパーチャ
２０４ 投影レンズ
２０５，２０８ 偏向器
２０７ 対物レンズ
３００ レーザ干渉計
３０２ 駆動部
３０３ 動力伝達部
３０４ 低剛性継ぎ部
３０５ 描画室

Claims (4)

1. 基板の表面に半導体装置の回路パターンを形成に荷電ビーム描画装置を用い、前記回路パターン形成時に前記基板が設置されるステージの位置決めを行う荷電ビーム描画装置用ステージ駆動装置において、前記ステージの駆動が摩擦駆動で、且つ、ステージとの動力伝達部を有することを特徴とする荷電ビーム描画装置用ステージ駆動装置。
2. 前記動力伝達部の軸方向に、低剛性の継ぎ部を備えていることを特徴とする請求項１記載の荷電ビーム描画装置用ステージ駆動装置。
3. 前記低剛性の継ぎ部は、材料減衰の大きい材料であることを特徴とする請求項２記載の荷電ビーム描画装置用ステージ駆動装置。
4. 前記低剛性おける継ぎ部の材料減衰の大きい材料は、ゴム又はスポンジ状の絶縁体を用いることを特徴とする請求項２記載の荷電ビーム描画装置用ステージ駆動装置。

Images