JP2008016510A - 半導体回路パターン形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、基板の表面に半導体装置の回路パターンを形成する手段とパターン形成時に前記基板を保持する手段とを有する半導体回路パターン形成装置において、保持基板の微少な振動を抑制し、高精度なパターン位置精度を実現した新規な半導体回路パターン形成装置にある。
【解決手段】 本発明は、基板１０１を保持する複数の保持部３０２の上部が連結され、且つ、その連結部材３０３が、基板保持部全体を支持するベース（可動ステージ上）に固定されていることを特徴とする半導体回路パターン形成装置である。
【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基板保持部を改良した半導体回路パターン形成装置に関する。

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）をウェハ上の露光領域に、高精度に位置合わせされた後、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。集束した電子線あるいはレーザ光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も必要となってくる。
通常、ビームのコントロール範囲は狭いため、基板上広くビームを照射するためには、基板そのものの位置を動かしてあげる必要があり、基板はいわゆる可動ステージ上に設置され、例えばレーザ干渉計等により、そのステージ位置が高精度に測定、制御される。基板をステージ上に設定するには、例えば特許文献１の如く、ステージ移動に伴って基板がステージと同期せずに動いてしまうことのないように、一般的にクランプ機構が用いられる。

図９及び図１０に従来の基板保持部の例を示す。図９は上面から見た図、図１０は側面から見た図である。基板９１は複数の支持部材９２でクランプされることにより保持されている。この状態でマスク上面からビームが照射され、パターンが形成される。

なお、基板９１を支持する場合、パターン形成面のビーム照射を遮ることのないように、支持部材９２の大きさは制限される。

また、可動ステージ上に基板９１が設定されるのはパターン形成時のみであり、パターン形成前後でロボットハンド等による基板の搬入、搬出が行われるため、その作業のスペースも確保する必要があり、この点からの制限もある。ここで、９６はベース（可動ステージ）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、上記制約により基板保持部の剛性を大きく向上することができず、現状の半導体パターン形成装置では、基板が支持された状態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２００１−２７４５７１号公報

上述した如く、従来の手法において、上記制約により基板保持部の剛性を大きく向上することができず、現状の半導体パターン形成装置では、基板が支持された状態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ることを目的とする。

本発明は、半導体回路パターン形成装置において、基板保持部における基板を保持する複数の支持点の上部が連結され、且つ、その連結部材が、基板保持部全体を支持するベース（可動ステージ上）に固定されていることを特徴とする。

また、本発明は、連結部材或いは支持点上部に、可動質量による摩擦を利用した減衰部材を具備することを特徴とする。

上記した本発明の構成であれば、基板搬送，保持及びパターン形成に必要な機能を損なうことなく、保持基板の微少な振動を抑えることができ、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。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１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。
さらに、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。

図３は、本発明の電子ビーム描画装置における、基板１０１を保持する基板保持部を具体的に示すもので、基板保持部の上面から見た概略図である。この図３において、パターンが描画される基板１０１は基板保持部３０２によって保持され、保持部３０２の上部は連結部材３０３によって連結されて一体となり、例えば図示していない四隅の柱状体でベースに固定されている。パターン描画前後のマスク１の搬入、搬出は例えば図１の上方から行われるが、支持部３０２上部の連結及び四隅の柱状体でのベースへの固定でこれら搬入、搬出の機能を損なうことはなく、また、基板上面に照射されるビームの経路に対しても障害とならずに、基板保持部全体の剛性を向上し、微少な振動を抑えることが可能になる。
なお、連結部材は一体である必要はなく、図４に示すように、複数の連結部材で支持部を連結し、全てが連結された状態で保持構造として一体とすれば、効果としては同じである。

（実施の形態２）
図５は、本発明の基板保持部に、可動質量による摩擦を利用した減衰部材を具備させた例を示すもので、連結部材に取り付けた場合の概略側面図である。連結部材５０３の上部に可動質量支持部材５０５を設けて可動質量５０４を設置している。
図６に、図５の右側から見た可動質量部の側面図を示すが、可動質量５０４は可動質量支持部材５０５に載せてあるだけで、前後左右に微少な隙間が設けてあり固定されていない。これにより、連結部材５０３を含めた基板保持構造全体が振動しようとした場合には、可動質量５０４と可動質量５０５との間の摩擦による減衰効果で振動は抑制され、更なる振動の低減が可能となる。

なお、上述した可動質量部は図５０４のような構造である必要はなく、例えば図７に示すように、可動質量５０４がコの字形で可動質量支持部材５０５の上に載っていたり、逆に図８のように可動質量支持部材５０５が上方に向いてコの字形でその中に可動質量５０４が単なるブロック形で置かれていてもよい。

上述したように、本発明によれば、マスク保持部全体の微少な振動が抑えられ、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。

上記構成であれば、基板搬送，保持及びパターン形成に必要な機能を損なうことなく、保持基板の微少な振動を抑えることができ、高精度パターンを製造することが可能となる。

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。 本発明の基板保持部の一例を示す上面概略図。 本発明の基板保持部における連結部材が複数個から成る場合の一例を示す上面概略図。 本発明の基板保持部において可動質量が取り付けられた一例を示す側面概略図。 図５の可動質量部分の右側側面図。 本発明における可動質量の連結部材への取り付け位置例を示す上面から見た説明図。 本発明における可動質量の基板支持点への取り付け位置例を示す上面から見た説明図。 従来の基板保持部の上面概略図。 従来の基板保持部の側面概略図。

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（ベース）
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 基板保持部
３０３ 連結部材
３０４ 可動質量
３０５ 可動質量支持部

Claims (5)

1. 基板の表面に半導体装置の回路パターンを形成する手段と、前記回路パターン形成時に前記基板を保持する手段とを有する半導体回路パターン形成装置において、前記基板を保持する複数の支持点の上部が連結され、且つ、その連結部材が、基板保持部全体を支持するベースに固定されていることを特徴とする半導体回路パターン形成装置。
2. 前記連結部材或いは支持部上部に、可動質量による摩擦を利用した減衰部材を具備することを特徴とする請求項１記載の半導体回路パターン形成装置。
3. 前記連結部材の上部に、可動質量支持部材を設けて可動質量設置していることを特徴とする請求項１記載の半導体回路パターン形成装置。
4. 前記可動質量は、可動質量支持部材に載せ、前後左右に微少な隙間が設けてあることを特徴とする請求項３記載の半導体回路パターン形成装置。
5. 前記可動質量がコの字形で、前記可動質量支持部材の上に載置されていることを特徴とする請求項３記載の半導体回路パターン形成装置。

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