JP2009278002A - 荷電ビーム描画装置 - Google Patents

Abstract

【課題】描画チャンバの自重によるフレームの屈曲を抑制し、この屈曲による描画チャンバの振動を抑制することで高精度な描画を行うことが可能な荷電ビーム描画装置を提供すること。
【解決手段】上部に電子光学鏡筒１７を有する描画チャンバ１３と、この描画チャンバ１３とゲートバルブ２０を介して連通した真空ロボットチャンバ１４と、この真空ロボットチャンバ１４及び描画チャンバ１３を載置するフレーム２２と、真空ロボットチャンバ１４と、描画チャンバ１３との距離を所定の距離に固定するステー２５と、を具備することを特徴とする電子ビーム描画装置１１。
【選択図】図１

Description

本発明は、荷電ビーム描画装置に関するものである。

近年、半導体デバイスの微細化に伴い、ＬＳＩ等のマスクパターンの微細化が要求されている。この微細なマスクパターンの形成には、優れた解像度を有する電子ビーム描画装置が利用されている。

従来、この電子ビーム描画装置は、電子ビーム発生源から射出された電子ビームを電子光学鏡筒内部の電子ビーム制御系で制御してマスク基板等の試料に照射することにより描画が行われる描画チャンバと、この描画チャンバに連通し、試料を搬送する手段である真空ロボットチャンバと、この真空ロボットチャンバに連通し、これらの描画チャンバ及び真空ロボットチャンバ等の真空チャンバと、大気状態である試料の搬入部とを接続するロードロックチャンバと、同じく真空ロボットチャンバに連通し、試料のプリアライメントを行うアライメントチャンバとで構成されている。そして、描画チャンバと真空ロボットチャンバ間、及び、ロードロックチャンバと真空ロボットチャンバ間は、ゲートバルブを介して連通している（例えば、特許文献１等を参照）。

このような従来の電子ビーム描画装置において、通常、上述の描画チャンバと、真空ロボットチャンバとは、同一のフレーム上に載置されている。そして、この描画装置が配置される床の振動によって描画チャンバが振動することによる描画精度の劣化を抑制するために、床とフレームとの間に振動防止機構が設けられている（例えば、特許文献２、３を参照）。

この振動防止機構は、床からの振動が振動防止機構に伝わった場合、この振動を相殺するように動作する。従って、この振動防止機構によれば、床振動によりフレームが振動することを抑制することができるため、描画チャンバの振動を抑制することができる。
特開２００６−９３０６１号公報（段落００２９、段落００８０、図２） 特開２００３−３１８０８０号公報（段落００２２、図１、図３） 特開２００４−１３４６３５号公報（段落００２６、図１〜図４）

上述の振動防止機構によれば、比較的低い周波数の床振動によるフレームの振動を抑制することは可能である。しかし、例えば４０Ｈｚ程度の比較的高い周波数域での床振動により励起されるフレームの振動もしくは、フレームに載置されるチャンバ等から発生する振動により励起されるフレームの振動を、振動防止機構で抑制することは困難であることが判明した。そして、このフレームの振動は、チャンバの自重によりフレームが屈曲した振動であることが見出された。ここでフレームの屈曲とは、フレームの中央部が凹状にへこんだ状態をいう。

上述のようにフレームが振動した場合、フレームに載置される描画チャンバが振動し、この描画チャンバ上に設けられた電子光学鏡筒も振動する。この電子光学鏡筒の振動により、電子光学鏡筒と描画される試料との相対位置がずれるため、高精度な描画を行うことが困難であるという問題がある。

また、上述の問題は、電子ビーム描画装置に限らず、電子ビームやイオンビーム等を含む荷電ビーム描画装置においても同様であり、荷電ビームを内部の制御系で所望の形状及び位置に制御して試料に照射する荷電粒子光学鏡筒と、荷電ビームが照射される試料との相対位置がずれるため、高精度な描画を行うことは、困難である。

そこで、本発明は、描画チャンバの振動を抑制することで荷電粒子光学鏡筒の振動を抑制し、高精度な描画を行うことが可能な荷電ビーム描画装置を提供することを目的とする。

本発明の荷電ビーム描画装置は、上部に電子光学鏡筒を有する第１のチャンバと、この第１のチャンバに、ゲートバルブ及びベローズを介して連通した第２のチャンバと、この第２のチャンバ及び第１のチャンバを載置するフレームと、第１のチャンバと第２のチャンバとの距離を所定の距離に固定するステーと、を具備することを特徴とするものである。

また、本発明の荷電ビーム描画装置において、ステーの一端は、第１のチャンバの上面または側面に接続され、ステーの他端は、第２のチャンバの上面または側面に接続されることを特徴とするものである。

また、本発明の荷電ビーム描画装置において、ステーの一端は、ゲートバルブに接続されていてもよい。

また、本発明の荷電ビーム描画装置において、ステーは、一端がネジ山を有し、他端が描画チャンバに接続する第１の支持体と、一端がネジ山を有し、他端が真空ロボットチャンバに接続する第２の支持体と、これらの第１の支持体の一端と第２の支持体の一端とを接続するナットとで構成され、ナットを回転させることで第１のチャンバと第２のチャンバとの距離を所定の距離に調節して固定可能であることを特徴とするものである。

また、本発明の荷電ビーム描画装置において、フレームと床との間に、振動防止機構が備えられていることを特徴とするものである。

本発明によれば、描画チャンバと真空ロボットチャンバ間にステーを設けることで描画チャンバと真空ロボットチャンバ間の距離を所定の距離に固定することが可能になるため、フレームの屈曲を抑制することができる。従って、フレームの屈曲に起因するフレームの振動を抑制することができるため、高精度な描画を行うことが可能な荷電ビーム描画装置を提供することができる。

以下に、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、本実施形態においては、荷電ビーム描画装置の一例として、電子ビーム描画装置を説明する。

はじめに、本実施形態の電子ビーム描画装置の全体構成について、図１、図２を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る電子ビーム描画装置の構成を模式的に示す上面図である。また、図２は、本発明の実施形態に係る電子ビーム描画装置の構成を模式的に示す側面図である。なお、図１、図２においては、電子ビームを制御する電子ビーム制御系や、描画される試料の位置を測定するレーザー干渉系等の制御システムは、省略している。

図１、図２に示すように、本実施形態による電子ビーム描画装置１１は、試料１２に対して描画を行う第１のチャンバ１３と、真空内で試料１２を搬送するための手段である真空搬送ロボットを内部に有する第２のチャンバ１４と、試料１２のアライメントを行うアライメントチャンバ１５と、真空状態と大気状態との切り替えを行うためのロードロックチャンバ１６とを有している。ここで、本実施形態において、第１のチャンバは描画チャンバであり、第２のチャンバは、真空ロボットチャンバである。

描画チャンバ１３は、電子銃（図示せず）と、この電子銃から発生した電子ビームを制御する電子ビーム制御系（図示せず）とを内部に有する電子光学鏡筒１７を上部に有しており、さらに、内部に描画される試料１２を載置してＸＹ方向にそれぞれ移動可能なＸＹステージ１８を有している。ここで、電子ビーム制御系は、例えば、正方形の開口を有する第１のアパーチャー、鍵穴形状の開口を有する第２のアパーチャー、複数の偏向器及び複数のレンズで構成されるものである。

真空ロボットチャンバ１４は、描画チャンバ１３、アライメントチャンバ１５、ロードロックチャンバ１６とそれぞれ連通しており、真空ロボットチャンバ１４とロードロックチャンバ１６とは、ゲートバルブ１９を介して連通している。また、真空ロボットチャンバ１４と描画チャンバ１３とは、描画チャンバ１３の側壁１３ａに設けられたゲートバルブ２０及び、このゲートバルブ２０と真空ロボットチャンバ１４の側壁１４ａ間に設けられたベローズ２１を介して連通している。このベローズ２１は、側壁が蛇腹状の筒型形状であり、低い剛性を有するものである。このベローズ２１により、例えば、描画チャンバ１３を真空状態にするための真空ポンプ（図示せず）や、試料１２の搬送を行う真空ロボット（図示せず）等が動作する際に生ずる振動が、描画チャンバ１３に伝わることが抑制されている。

このような電子ビーム描画装置１１において、アライメントチャンバ１５及びロードロックチャンバ１６は、それぞれ真空ロボットチャンバ１４に支持されている。そして、このアライメントチャンバ１５及びロードロックチャンバ１６を有する真空ロボットチャンバ１４と、描画チャンバ１３とは、同一のフレーム２２上に載置されている。このフレーム２２は、振動防止機構２３を介して床２４上に支持されており、この振動防止機構２３により、床２４からフレーム２２に振動が伝わることを抑制している。

ここで、本実施形態による電子ビーム描画装置１１は、さらに、描画チャンバ１３の側壁１３ａと、真空ロボットチャンバ１４の側壁１４ａとの間に、これらのチャンバ１３、１４間の距離を一定の距離に固定するためのステー２５が設けられている。図３は、このステー２５の構成を説明する部分拡大図である。図３に示すように、ステー２５は、描画チャンバ１３の側壁１３ａに対して略垂直に形成された第１の支持体２６ａと、真空ロボットチャンバ１４の側壁１４ａに対して略垂直に形成された第２の支持体２６ｂと、これらの第１の支持体２６ａと第２の支持体２６ｂとを接続するナット２７とで構成されている。本実施形態における第１の支持体２６ａは、例えば棒状の金属であり、一端にネジ山２８ａを有し、他端が描画チャンバ１３の側壁１３ａに形成されたフランジ２９ａに接続されている。また、第２の支持体２６ｂは、例えば棒状の金属であり、一端にネジ山２８ｂを有し、他端が真空ロボットチャンバ１４の側壁１４ａに形成されたフランジ２９ｂに接続されている。このようなステー２５は、ナット２７を回転させることで描画チャンバ１３と真空ロボットチャンバ１４との距離を所定の距離に固定することが可能なものである。

このような電子ビーム描画装置１１は、まず、試料１２をロードロックチャンバ１６に搬送した状態でロードロックチャンバ１６内を真空状態にする。このようにロードロックチャンバ１６内を真空状態にした後、真空ロボットチャンバ１４内の真空ロボットにより、試料１２をアライメントチャンバ１５に搬送し、試料１２のアライメントを行う。このようにマスク基板１２のアライメントが行われた後、真空ロボットにより、試料１２は、描画チャンバ１３内に搬送され、描画チャンバ１３内のＸＹステージ１８上に載置され、固定される。

このように試料１２がＸＹステージ１８上に固定された後、電子光学鏡筒１７の上方に形成される電子銃（図示せず）から出射され、電子光学鏡筒１７内部の電子ビーム制御系（図示せず）で所望の形状および位置に制御された電子ビームが試料１２に照射される。このとき、電子銃から出射された電子ビームは、偏向器によって、第１、第２のアパーチャーがそれぞれ有する開口の所望の位置に偏向させて通過させることで所望の形状に形成され、さらに試料１２の所望の位置に照射されるように制御される。

このような電子ビーム照射を、レーザー干渉計（図示せず）で試料１２の位置を測定し、この測定値に基づいてＸＹステージ１８を移動させながら行うことで、所望のマスクパターンを形成することが可能となる。

以上に示すように、本実施形態に係る電子ビーム描画装置１１は、描画チャンバ１３と真空ロボットチャンバ１４との間にステー２５が設けられているため、これらのチャンバ１３、１４間の距離を所定の距離に固定することができる。従って、これらのチャンバ１３、１４の自重によるフレーム２２の屈曲を抑制することが可能となる。そして、このようなフレーム２２の屈曲による描画チャンバ１３の振動を抑制することができるため、描画チャンバ１３の振動に伴う電子光学鏡筒１７の振動を抑制することができる。従って、電子光学鏡筒１７の振動によって生ずるＸＹステージ１８上の試料１２と電子光学鏡筒１７との相対位置のずれを抑制することができ、高精度な描画を実現することが可能になる。

なお、このステー２５は、描画チャンバ１３と真空ロボットチャンバ１４との間を所定の距離に固定できるものであれば、形成される位置、形状、構成、材料は特に限定されない。図４、図５は、本実施形態による電子ビーム描画装置１１に形成されるステー２５の変形例を示す。図４は、描画チャンバ１３の側壁１３ａに設けられたゲートバルブ２０の側面２０ａにフランジ３９ａを形成し、このフランジ３９ａに第１の支持体３６ａの末端を接続した例である。この例において、真空ロボットチャンバ１４の側壁１４ａに形成されるフランジ３９ｂ及び、このフランジ３９ｂに接続される第２の支持体３６ｂは、図３と同様である。また、図５は、描画チャンバ１３の上面１３ｂと真空ロボットチャンバ１４の上面１４ｂとにそれぞれフランジ４９ａまたは４９ｂを形成し、フランジ４９ａに第１の支持体４６ａの末端を接続し、フランジ４９ｂに第２の支持体４６ｂの末端を接続した例である。この例において、第１、第２の支持体４６ａ、４６ｂはそれぞれＬ字状の金属である。

このようにステー２５は、例えば図４、図５に示すように形成されても、描画チャンバ１３と真空ロボットチャンバ１４との距離を所定の距離に固定することができるため、フレーム２２の屈曲を抑制し、描画チャンバ１３の振動を抑制することが可能である。しかし、フレーム２２の屈曲による描画チャンバ１３及び真空ロボットチャンバ１４の回転モーメントは、これらのチャンバ１３、１４の上方ほど大きいものである。従って、ステー２５は、床２４との距離がなるべく長くなるように形成されることが好ましい。

また、本実施形態の電子ビーム描画装置１１におけるステー２５は、両チャンバ１３、１４間の距離を調節する機構（上述の例ではネジ山２８ａ、２８ｂ及びナット２７に相当）を持たない構成であってもよく、例えば、Ｌ字型やコの字型の支持体を形成することで、両チャンバ１３、１４間の距離を固定してもよい。

また、上述の電子ビーム描画装置１１において、第１、第２の支持体２６ａ（３６ａ、４６ａ）、２６ｂ（３６ｂ、４６ｂ）はそれぞれ、フランジ２９ａ（３９ａ、４９ａ）、２９ｂ（３９ｂ、４９ｂ）に接続されていた。しかし、これらのフランジ２９ａ（３９ａ、４９ａ）、２９ｂ（３９ｂ、４９ｂ）は、必ずしも形成されなくてもよく、第１、第２の支持体２６ａ（３６ａ、４６ａ）、２６ｂ（３６ｂ、４６ｂ）が描画チャンバ１３または真空ロボットチャンバ１４に接続されてもよい。

また、上述の電子ビーム描画装置１１においてはステー２５を２箇所に形成したが、ステー２５の数は、これに限定されるものではない。

また、上述の電子ビーム描画装置１１においては、アライメントチャンバ１５及びロードロックチャンバ１６は、真空ロボットチャンバ１４に支持されて形成されているが、これらのチャンバ１５、１６は、フレーム２２上に補助的な支持体を形成し、この支持体によって支持されていてもよいし、これらのチャンバ１５、１６以外のチャンバが形成されたものであってもよい。

以上に、本発明による電子ビーム描画装置について説明した。しかし、本発明は、上述の電子ビーム描画装置に限るものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で様々に適用可能である。例えば、イオンビームをマスク基板に照射することで描画を行うイオンビーム描画装置であっても、本発明を適用することができる。さらに、これらを含めた荷電ビーム描画装置であっても、本発明を適用することが可能である。このとき、ステーの一端に接続されるチャンバは、真空ロボットチャンバに限定されるものではなく、描画チャンバにゲートバルブ及びベローズを介して連通するチャンバであって、このチャンバと描画チャンバとが、同一のフレームに載置されるものであればよい。

本実施形態に係る電子ビーム描画装置を示す上面図である。 図１の電子ビーム描画装置の側面図である。 本実施形態に係るステーの構造を説明する部分拡大図である。 本実施形態に係るステーの変形例を説明する部分拡大図である。 本実施形態に係るステーの変形例を説明する部分拡大図である。

符号の説明

１１・・・電子ビーム描画装置、１２・・・試料、１３・・・描画チャンバ、１３ａ・・・描画チャンバの側壁、１３ｂ・・・描画チャンバの上面、１４・・・真空ロボットチャンバ、１４ａ・・・真空ロボットチャンバの側壁、１４ｂ・・・真空ロボットチャンバの上面、１５・・・アライメントチャンバ、１６・・・ロードロックチャンバ、１７・・・電子光学鏡筒、１８・・・ＸＹステージ、１９、２０・・・ゲートバルブ、２０ａ・・・ゲートバルブの側面、２１・・・ベローズ、２２・・・フレーム、２３・・・振動防止機構、２４・・・床、２５・・・ステー、２６ａ、３６ａ、４６ａ・・・第１の支持体、２６ｂ、３６ｂ、４６ｂ・・・第２の支持体、２７・・・ナット、２８ａ、２８ｂ・・・ネジ山、２９ａ、２９ｂ、３９ａ、３９ｂ、４９ａ、４９ｂ・・・フランジ。

Claims (5)

1. 上部に荷電粒子光学鏡筒を有する第１のチャンバと、
   この第１のチャンバに、ゲートバルブおよびベローズを介して連通した第2のチャンバと、
   この第２のチャンバ及び前記第1のチャンバを載置するフレームと、
   前記第2のチャンバと、前記第1のチャンバとの距離を所定の距離に固定するステーと、
   を具備することを特徴とする荷電ビーム描画装置。
2. 前記ステーの一端は、前記第１のチャンバの上面または側面に接続され、前記ステーの他端は、前記第２のチャンバの上面または側面に接続されることを特徴とする請求項１に記載の荷電ビーム描画装置。
3. 前記ステーの一端は、前記ゲートバルブに接続されることを特徴とする請求項１に記載の荷電ビーム描画装置。
4. 前記ステーは、一端がネジ山を有し、他端が前記第１のチャンバに接続する第１の支持体と、
   一端がネジ山を有し、他端が前記第２のチャンバに接続する第２の支持体と、
   これらの第１の支持体の一端と第２の支持体の一端とを接続するナットと
   で構成され、
   前記ナットを回転させることで前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとの距離を所定の距離に調節して固定可能であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の荷電ビーム描画装置。
5. 前記フレームと床との間に、振動防止機構が備えられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の荷電ビーム描画装置。

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