JP2008153522A - パーティクル除去装置、パーティクル除去用補助具およびパーティクル除去方法 - Google Patents

Abstract

【目的】本発明は、複数のカソードを備えた荷電粒子銃を収容するチャンバー内に存在するパーティクルを除去することができるパーティクル除去装置、パーティクル除去用補助具およびパーティクル除去方法を提供する。
【構成】本発明は、複数のカソードを備えたタレット電子銃を収容するチャンバー１０１の開口部１０７ａに、吸気部１０９を有するアダプタ１０８を取り付け、チャンバー１０１の開口部１０７ｂには、排気部を有し、この排気部１１１に真空掃除機１１５を接続したアダプタ１１０を取り付け、チャンバー１０１内に吸気部１０９から排気部１１１に流れる気流１１２を形成することで、チャンバー１０１内に存在するパーティクルを除去する。これによりチャンバー１０１内において、パーティクルの存在に起因する放電を防止することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、パーティクル除去装置、パーティクル除去用補助具およびパーティクル除去方法に関する。特に複数のカソードを備えた荷電粒子銃のチャンバー内に存在するパーティクルを除去する際に用いられるパーティクル除去装置およびパーティクル除去方法に関する。

半導体デバイスの微細化の進展を担うリソグラフィ技術は半導体製造プロセスのなかでも唯一パターンを生成する極めて重要なプロセスである。近年、ＬＳＩの高集積化に伴い、半導体デバイスに要求される回路線幅は年々微細化されてきている。これらの半導体デバイスへ所望の回路パターンを形成するためには、高精度の原画パターン（レチクル或いはマスクともいう。）が必要となる。ここで、電子線（電子ビーム）描画技術は本質的に優れた解像性を有しており、高精度の原画パターンの生産に用いられる。従来の電子銃が搭載された電子ビーム描画装置の動作について、図7に示した概念図に基づいて説明する。電子銃３０１から射出された電子ビーム３０２は、この電子ビーム３０２を成形するための矩形の開口３０４が設けられている第1のアパーチャ３０３に照射される。第1のアパーチャ３０３の開口３０４を通過した電子ビーム３０２は、偏向器（図示せず）により偏向された後、この電子ビーム３０２を所望の矩形形状に成形する可変成形開口３０７が設けられた第２のアパーチャ３０６に照射される。第２のアパーチャ３０６の可変成形開口３０７の一部を通過した電子ビーム３０２は、所定の一方向、例えばＸ方向に連続的に移動するステージ上に載置された試料３０９に照射される。すなわち、第1のアパーチャ３０３の開口３０４と、第2のアパーチャ３０６の可変成形開口３０７との双方を通過できる矩形形状が、Ｘ方向に連続的に移動するステージ上に載置された試料３０９の描画領域に描画される。 (例えば、特許文献1参照)。

ここで、電子ビームは、電子銃内のカソードから射出されるが、上述した電子銃にカソードが１個しか搭載されていないと、このカソードに異常、寿命などの問題が発生した場合、電子銃は電子ビームの射出ができなくなくなり、必然的に電子ビーム描画装置の稼動を停止せざるを得なくなる。
そうなると、電子ビーム描画装置の稼動を再開できるまでに、カソードの交換作業およびその交換に伴う装置の稼動立上げのために、メンテナンス作業が長時間必要になり、電子ビーム描画装置の操業効率は大幅に低下する。

そのため、複数のカソードを搭載したタレット電子銃が用いられる。このタレット電子銃では、カソードが回転タレット上に複数設けられている。異常、寿命等により現在使用しているカソードを交換する場合には、回転タレットを回転させることで、未使用のカソードをアノードに対向配置させることができる（例えば、特許文献2参照）。これにより、個々のカソードの異常発生頻度や寿命が従来のものと変わらなくても、回転タレットに設けられた複数のカソードの全てを使い切るまで、長期間にわたって電子銃およびこれを搭載した装置を稼動でき、１個のカソードを搭載する電子銃に比べて、異常、寿命などに起因する装置の操業効率の低下を改善することができる。すなわち、装置の操業効率を向上させることができる。
しかし、このように複数のカソードを搭載したとしても、タレット電子銃内の複数のカソードが配置される環境にパーティクルが存在すれば、パーティクルに起因する放電が発生してしまう。そのため、タレット電子銃内の環境をクリーンに保つことが望まれている。
特開２０００−５８４２４号公報 特開平５−２５８７０３号公報

上述したように、タレット電子銃内の環境をクリーンに保つことが望まれているが、パーティクルを充分に除去できるパーティクル除去装置、パーティクル除去用補助具およびパーティクル除去方法が未だ確立されていないといった問題があった。

例えば、タレット電子銃のチャンバー内に高圧空気を吹き付けることでパーティクルを除去する手法がある。しかし、これでは吹き付けにより舞い上がったパーティクルの一部がチャンバー内に残留しまう。そして、この残留したパーティクルに起因する放電を防止することができない。その結果、この放電の発生により電子銃は、電子ビームの射出ができなくなってしまう。そして、電子銃を搭載した装置は稼働を停止せざるを得なくなる。また、停止した装置を再稼働させるには、再度、チャンバー内に高圧空気を吹き付けてパーティクルを除去することになるが、そうしたところで、舞い上がったパーティクルが十分に除去できるとは限らない。仮に、パーティクルが十分に除去できたとしても、その後、電子ビームの電流値の設定、電子ビームの軸調整や寸法較正をするなどの面倒な作業が必要となる。そのため、再稼動できる状態にするまでに長時間を必要とし、装置の操業効率を大幅に低下させてしまう。

本発明は、上述した問題点を解消し、荷電粒子銃の、特に複数のカソードを備えた荷電粒子銃のチャンバー内に存在するパーティクルを除去するパーティクル除去装置、パーティクル除去用補助具およびパーティクル除去方法を提供することを目的とする。

本発明のパーティクル除去装置は、荷電粒子銃の複数のカソードを備えた回転体を回転自在に収容するチャンバー内のパーティクルを除去するパーティクル除去装置であって、前記チャンバーの内外部を連通する開口部に取り付けられ、吸気部および排気部を有するアダプタと、前記アダプタの排気部に接続され、前記チャンバー内に前記吸気部から前記排気部に流れる気流を形成する排気手段と、を備えることを特徴とする。

また、上記アダプタは回転体に対向して設けられることが望ましい。

また、本発明のパーティクル除去用補助具は、第１と第２の開口部が形成されたチャンバーと、チャンバー内に配置された複数のカソードとを備えた荷電粒子銃におけるチャンバー内のパーティクルを排気手段を用いて除去するためのパーティクル除去用補助具であって、
第１の開口部に取り付けられ、取り付られた後にチャンバー内に外気を吸入する第１の流路を有する第１の取付部材と、
第２の開口部に取り付けられ、取り付けられた後にチャンバー内から排気手段に気体を排気する第２の流路を有する第２の取付部材と、
を備えたことを特徴とする。

本発明のパーティクル除去方法は、荷電粒子銃の複数のカソードを備えた回転体を回転自在に収容するチャンバー内のパーティクルを除去するパーティクル除去方法であって、吸気部および排気部を有し、かつ前記排気部に排気手段を接続したアダプタを、前記チャンバーの内外部を連通する開口部に取り付けるアダプタ取り付け工程と、前記排気手段を駆動して前記チャンバー内に前記吸気部から前記排気部に流れる気流を形成し、前記チャンバー内のパーティクルを除去するパーティクル除去工程と、を備えることを特徴とする。

また、上記パーティクル除去工程は、さらに、回転体を回転させることが望ましい。

本発明によれば、複数のカソードを備えた荷電粒子銃のチャンバー内に存在するパーティクルを除去し、パーティクルに起因する放電を防止することができる。これによって、荷電粒子銃が電子ビームの射出を停止することで生じる装置の不必要な稼働停止時間を削減することができる。

以下、本発明の実施をするための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（実施形態１）
まず、第1の実施形態のパーティクル除去装置について、図１および図２に基づいて説明する。

図1は、パーティクル除去装置の正面を一部断面して示す概念図であり、タレット電子銃のチャンバー１０１を電子ビーム描画装置の電子光学鏡筒（図示せず）に取り付ける前に、チャンバー１０１内のパーティクルを除去する場合を示す。図２は同パーティクル除去装置の側面を一部断面して示す概念図である。

タレット電子銃のチャンバー１０１内には円筒形状の回転体であるバレル１０２が回転自在に収容され、かつ動力部１０４に接続された回転軸１０５と、支持部１０６によって支持される。バレル１０２の外周面には、カソード１０３が円周上に略等間隔に複数個設けられる。カソード１０３の交換が必要となったときには、動力部１０４および回転軸１０５を介してバレル１０２を回転させ、未使用のカソード１０３をアノード（図示せず）に対向配置させることで、使用済みのカソード１０３と交換することができる。

このように、バレル１０２を回転させるだけの簡単な操作により、バレル１０２に設けた未使用のカソード１０３と次々に交換することができるので、個々のカソード１０３の異常発生頻度や寿命が従来のものと変わらなくても、バレル１０２に設けられた複数のカソード１０３を全てを使い切るまで、長期間にわたって電子銃および電子銃を搭載した装置を稼動でき、装置の操業効率を向上させることができる。また、カソード１０３を交換する際、真空度を高めたチャンバー１０１を分解する必要がないので、チャンバー１０１内が外気汚染を受ける機会を低減し、チャンバー１０１内にパーティクルを存在させにくい装置にすることができる。

チャンバー１０１の上部には開口部１０７ａが設けられており、開口部１０７ａを介しチャンバー１０１の内外を連通する。この開口部１０７ａにはバレル１０２に対向してアダプタ１０８が取り付けられる。またチャンバー１０１の下部にも開口部１０７ｂが設けられており、開口部１０７ｂを介しチャンバー１０１の内外を連通する。この開口部１０７ｂにはアダプタ１１０が取り付けられる。チャンバー１０１に取り付けられている一方のアダプタ１０８には吸気部１０９が、他方のアダプタ１１０には排気部１１１がそれぞれ設けられる。また、アダプタ１１０に設けられた排気部１１１には真空掃除機１１５が接続される。このアダプタ１０８（第１の取付部材）とアダプタ１１０（第２の取付部材）の組み合わせが、パーティクル除去用補助具の一例となる。また、真空掃除機１１５が排気手段の一例となる。

実施の形態１におけるアダプタ１０８は、板状部材に吸気部１０９となる複数の通気穴が形成された形状で構成される。そして、この複数の通気穴が流路となって外気をチャンバー１０１内に吸入する。そして、外気をチャンバー１０１内に吸入する場合に、バレル１０２に満遍なく気流１１２が当たるようにその通気穴の数および方向を設定することが好適である。他方、アダプタ１１０は、板状部材に開口部が形成され、この開口部に排気部１１１となる筒状部材が接続された形状で構成される。そして、この筒状部材が流路となって、チャンバー１０１内の気体を排気する。ここでの板状部材と筒状部材は、一体で形成されてもよいし、別ピースのものが接続されても構わない。また、吸気部１０９となる各通気穴の断面は、排気部１１１となる筒状部材の開口断面よりも小さい面積で形成されることが望ましい。これにより、チャンバー１０１内に吸入される外気の流速を速めることができる。

さらにまた、アダプタ１０８、１１０がチャンバー１０１に取り付けられるとき、接合部はOリングやフランジパッキンなどのシール材を用いた真空シール１１３、１１４で密封され、パーティクル除去に求められる機密性を保つ。

上述の状態で、真空掃除機１１５が駆動されると、真空掃除機１１５はアダプタ１１０を介し、チャンバー１０１内の気体を吸引する。これによりチャンバー１０１内が減圧され、チャンバー１０１外の気体が吸気部１０９から吸引され、吸気部１０９からバレル１０２、回転軸１０５や支持部１０６などの周囲を経て排気部１１１を通じ真空掃除機１１５へと至る気流１１２が形成される。その際、吸気部１０９から吸引される気体の流量は、５〜７０Ｌ／ｍｉｎ（大気圧時）程度が望ましい。また、チャンバー１０１内の圧力は２０ｋＰａ程度が好適である。

以上のように構成することで、吸入した空気がバレル１０２等に衝突し、付着していたパーティクルを剥離することができる。そして、剥離されたパーティクルは、チャンバー１０１内を吸気部１０９から排気部１１１に流れる気流１１２に乗って、排気部１１１を通じて外部に排除される。このように、吸気部１０９と気流１１２と排気部１１１との構成により、チャンバー１０１内に存在しているパーティクルは外部に除去され、真空掃除機１１５に集塵される。
このようにして、チャンバー１０１内のパーティクルが充分に除去されるので、パーティクルの存在に起因するチャンバー１０１内における放電を防止することができる。

さらに、チャンバー１０１内に気流１１２が形成され、パーティクルの除去が行われている間に、本来はカソード１０３の配置交換時に使用する動力部１０４を駆動させ、回転軸１０５を介してバレル１０２を回転させることもできる。バレル１０２が回転することにより、バレル１０２の外周面全体を気流１１２が向かってくる方向に向けることができる。その結果、バレル１０２の外周面全体を気流１１２に当てることができ、バレル１０２に付着したパーティクルを剥離することができる。そのため、バレル１０２の外周面全体のパーティクルをチャンバー１０１内から除去することができる。

図３は上述の第１の実施形態に係るパーティクル除去装置を駆動したときの経過時間とチャンバー１０１内に残留するパーティクル数の関係を示す。これによれば、同装置を駆動開始してから７５秒以上経過するとチャンバー１０１内のパーティクルは、ほぼ０にまで低減されていることが分かる。

（実施形態２）
次に、第２の実施形態のパーティクル除去装置について、図４および図５に基づいて説明する。

図４は、パーティクル除去装置の正面を一部断面して示す概念図であり、タレット電子銃のチャンバー２０１を電子ビーム描画装置の電子光学鏡筒２１６に搭載された状態で、チャンバー２０１内のパーティクルを除去する場合を示す。図５は同パーティクル除去装置の側面を一部断面して示す概念図である。

チャンバー２０１には実施形態１と同じようにタレット電子銃のカソード１０３が設けられ、電子ビームを射出する。なお、タレット電子銃の構造とその作用は実施形態１と同一であるため、実施形態２においては同一部分に同一符号を付して、その説明を省略する。

電子光学鏡筒２１６に搭載されたチャンバー２０１の上部には開口部２０７が設けられており、開口部２０７を介してチャンバー２０１の内外を連通する。また、この開口部２０７には、チャンバー２０１内のバレル１０２に対向してアダプタ２１０が取り付けられる。このアダプタ２１０には吸気部２０９および排気部２１１が設けられ、この排気部２１１には真空掃除機１１５が接続される。実施の形態２では、このアダプタ２１０（取付部材）が、パーティクル除去用補助具の一例となる。

実施の形態２におけるアダプタ２１０は、板状部材の外周部の領域に吸気部２０９となる複数の通気穴が形成され、板状部材の中央部の領域に形成された開口部に排気部２１１となる筒状部材が接続された形状で構成される。そして、この複数の通気穴が流路となって外気をチャンバー２０１内に吸入する。そして、吸入した場合に、バレル１０２に満遍なく気流２１２が当たるように、その通気穴の数および方向を設定することが望ましい。また、排気部２１１の筒状部材が流路となって、チャンバー２０１内部の気体を排気する。実施の形態２でも実施の形態１と同様、板状部材と排気部２１１となる筒状部材は、一体で形成されてもよいし、別ピースのものが接続されても構わない。また、吸気部２０９となる各通気穴の断面は、排気部２１１となる筒状部材の開口断面よりも小さい面積で形成されることが望ましい。これにより、チャンバー２０１内に吸入される外気の流速を速めることができる。

さらにまた、アダプタ２１０がチャンバー２０１に取り付けられるとき、接合部はOリングやフランジパッキンなどのシール材を用いた真空シール２１３で密封され、パーティクル除去に求められる機密性を保つ。

上述の状態で、真空掃除機１１５が駆動されることにより、真空掃除機１１５はアダプタ２１０の排気部２１１を介し、チャンバー２０１内の気体を吸引する。これによりチャンバー２０１内が減圧され、チャンバー２０１外の気体が吸気部２０９から吸引され、吸気部２０９からバレル１０２、回転軸１０５や支持部１０６などの周囲を経て排気部２１１を通じ、真空掃除機１１５へと至る気流２１２が形成される。
その際に吸気部２０９から吸引される気体の所望の流量と、チャンバー２０１内の所望の圧力については、実施形態１と同じであることが望ましい。

上述のチャンバー２０１内に吸気部２０９から排気部２１１に流れる気流２１２が形成されることにより、チャンバー２０１内に存在しているパーティクルは除去され、真空掃除機１１５に集塵される。

さらに、チャンバー２０１内に気流２１２が形成されている間に、本来はカソード１０３の配置交換時に使用する動力部１０４を駆動させ、回転軸１０５を介しバレル１０２を回転させる。これによりバレル１０２が静止した状態では、気流２１２が行き渡りにくいバレル１０２の外周下部などにも気流２１２を行き渡らせることができる。

よって、バレル１０２を回転させることでチャンバー２０１に取り付けるアダプタ２１０は１基のみで、チャンバー２０１内に存在するパーティクルを除去することが可能となり、パーティクルの存在に起因する放電を防止できる。

また、この実施形態においては、電子光学鏡筒２１６にチャンバー２０１が搭載された状態で、チャンバー２０１内のパーティクルの除去作業を行えるので、チャンバー２０１を電子光学鏡筒２１６に搭載する作業中に発生するパーティクルをも除去することができる。

さらに、チャンバー２０１と電子光学鏡筒２１６が接続される部分に、たとえば遮断弁のような、双方の空間を遮断する機構（図示せず）を設けることが望ましい。これによって、電子光学鏡筒２１６の真空度に影響を与えずにパーティクルの除去作業を行うことができる。

（実施形態３）
次に、第３の実施形態としてのパーティクル除去方法の手順を図６に基づいて説明する。

図６は実施形態１および実施形態２におけるパーティクル除去方法のフローチャートを示す。
このパーティクル除去方法においては、チャンバー１０１、２０１に設けた開口部１０７、２０７に、アダプタ１０８および排気手段１１５を接続したアダプタ１１０、２１０を取り付けるアダプタ取り付け工程（Ｓ１０１）と、排気手段１１５を駆動してチャンバー１０１、２０１内に気流１１２、２１２を形成し、チャンバー１０１、２０１内のパーティクルを除去するパーティクル除去工程（Ｓ１０２）を実施する。さらにパーティクル除去工程（Ｓ１０２）において、動力部１０４を駆動させることにより回転軸１０５を介してバレル１０２を回転させる。
この方法によれば、タレット電子銃を設けたチャンバー１０１、２０１内に存在するパーティクルは除去され、真空掃除機１１５に集塵される。
これにより、パーティクルの存在に起因するチャンバー１０１、２０１内の放電を防止でき、タレット電子銃が電子ビームの射出を停止することで生じる装置の稼働停止時間を削減することができる。

なお、実施形態１および実施形態２におけるチャンバー１０１、２０１に設けた開口部１０７ａ、１０７ｂ、２０７のそれぞれは、電子ビーム描画装置の稼働環境において、たとえば蓋体（図示せず）や電子光学鏡筒２１６によって密封される。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが可能である。

たとえば上述した実施形態１では、吸気部１０９を有するアダプタ１０８と排気部１１１を有するアダプタ１１０をチャンバー１０１の上部と下部の開口部１０７ａ、１０７ｂに取り付けるとし、また実施形態２ではアダプタ２１０をチャンバー２０１の上部の開口部２１０に取り付けるとしたが、これらをチャンバー１０１、２０１の側面に形成された開口部（図示せず）に取り付けることもでき、同様の効果を得ることができる。

また、上述した実施形態１および実施形態２では、吸気部１０９、２０９からチャンバー１０１、２０１の外部の気体を吸引するとしたが、これを空気のほか、クリーン度が高く不活性な性質を持つ窒素ガス、アルゴンガスなどを供給する形に置き換えても同様の効果を得ることができる。

さらに、パーティクルを除去する環境は、クリーンルームなどパーティクルが存在しない、あるいは通常の環境よりパーティクルが非常に少ない環境で行うことが望ましい。但し、上述のような良好な環境下におくことができない場合においては、吸気する気体中に含まれるパーティクルを集塵し、かつ充分な気体流量を通気できるフィルタをアダプタの吸気部に設けることで上述のクリーンルームなどと同じ良好な環境とすることが可能である。

また、上述した実施形態１および実施形態２ではバレル１０２を円筒形状としたが、これをカソード１０３の数に応じて多角形状にしてもよい。

さらに、上述の実施形態では、タレット電子銃を搭載した電子ビーム描画装置および方法としたが、これをタレット電子銃を搭載した電子ビーム検査装置および方法にしてもよい。

本発明の実施形態１におけるパーティクル除去装置の正面を一部断面して示す概念図。 同パーティクル除去装置の側面を一部断面して示す概念図。 同パーティクル除去装置を駆動開始してからの経過時間とパーティクルの残留数の関係を示した図。 本発明の実施形態２におけるパーティクル除去装置の正面を一部断面して示す概念図。 同パーティクル除去装置の側面を一部断面して示す概念図。 本発明の実施形態におけるパーティクル除去方法を示すフローチャート。 従来の電子ビーム描画装置の動作を説明するために示す概念図。

符号の説明

１０１、２０１…チャンバー
１０２…バレル
１０３…カソード
１０５…回転軸
１０７ａ、１０７ｂ、２０７…開口部
１０８、１１０、２１０…アダプタ
１０９、２０９…吸気部
１１１、２１１…排気部
１１２、２１２…気流
１１５…真空掃除機
２１６…電子光学鏡筒

Claims (5)

1. 荷電粒子銃の複数のカソードを備えた回転体を回転自在に収容するチャンバー内のパーティクルを除去するパーティクル除去装置であって、前記チャンバーの内外部を連通する開口部に取り付けられ、吸気部および排気部を有するアダプタと、前記アダプタの排気部に接続され、前記チャンバー内に前記吸気部から前記排気部に流れる気流を形成する排気手段と、を備えることを特徴とするパーティクル除去装置。
2. 前記アダプタは前記回転体に対向して設けられることを特徴とする請求項1記載のパーティクル除去装置。
3. 第１と第２の開口部が形成されたチャンバーと、前記チャンバー内に配置された複数のカソードとを備えた荷電粒子銃における前記チャンバー内のパーティクルを、排気手段を用いて除去するためのパーティクル除去用補助具であって、
   前記第１の開口部に取り付けられ、取り付られた後に前記チャンバー内に外気を吸入する第１の流路を有する第１の取付部材と、
   前記第２の開口部に取り付けられ、取り付けられた後に前記チャンバー内から前記排気手段に気体を排気する第２の流路を有する第２の取付部材と、
   を備えたことを特徴とするパーティクル除去用補助具。
4. 荷電粒子銃の複数のカソードを備えた回転体を回転自在に収容するチャンバー内のパーティクルを除去するパーティクル除去方法であって、吸気部および排気部を有し、かつ前記排気部に排気手段を接続したアダプタを、前記チャンバーの内外部を連通する開口部に取り付けるアダプタ取り付け工程と、
   前記排気手段を駆動して前記チャンバー内に前記吸気部から前記排気部に流れる気流を形成し、前記チャンバー内のパーティクルを除去するパーティクル除去工程と、を備えることを特徴とするパーティクル除去方法。
5. 前記パーティクル除去工程は、さらに、回転体を回転させることを特徴とする請求項4記載のパーティクル除去方法。