JP2823576B2 - 粒子ビームリソグラフィ系においてワークと真空シール装置との間の固定されたギャップをプリセレクトし、かつ保持するための装置および粒子ビームリソグラフィ系においてワーク表面を配向する方法 - Google Patents

粒子ビームリソグラフィ系においてワークと真空シール装置との間の固定されたギャップをプリセレクトし、かつ保持するための装置および粒子ビームリソグラフィ系においてワーク表面を配向する方法

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JP2823576B2
JP2823576B2 JP1002981A JP298189A JP2823576B2 JP 2823576 B2 JP2823576 B2 JP 2823576B2 JP 1002981 A JP1002981 A JP 1002981A JP 298189 A JP298189 A JP 298189A JP 2823576 B2 JP2823576 B2 JP 2823576B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ワーク、例えば半導体ウエハまたはマスク
を加工するための粒子ビームリソグラフィ系の改良、特
にかかる系に、真空シール装置の先端とワークの表面と
の間のギャップの量をプリセレクトし、かつこの固定さ
れたギャップをワーク加工の間保持するための手段を設
けることによる上記の系の改良に関する。
従来技術 上記のような装置は例えば米国特許第4524261号明細
書［“局所化された真空処理装置（Localized Vacuum P
rocessig Apparatus）”、ペトリック（Petric）他。］
および同第4528451号明細書［“局所化された真空処理
のためのギャップ・コントロール・システム（Gap Cont
rol System For Localized Vacuum Processing）”、ペ
トリック（Petric）他。］に記載されている。
米国特許4524261号明細書には局所化された真空シー
ル装置（以下シール装置と称す）が開示され、このシー
ル装置はこのシール装置とワークとの間で非接触的な、
段階的な真空シールを与えて、粒子ビームリソグラフィ
系のビームに近接の部分で相対的に高い真空ゾーンを達
成する一方でワークの残りの範囲は、このワークがワー
ク全体の加工のためにＸ−Ｙ方向で移動せしめられるの
で囲繞圧力にある。シール装置の先端とワークの表面と
の間の空間をギャップと呼ぶ。
ヤング（L.Young）の米国特許出願シリアル番号06203
8号明細書および請求の範囲には米国特許第4524261号明
細書によるシール装置の改良が記載されており、このヤ
ングのシール装置はシール装置とワークとの間でより高
い真空とより小さなギャップを達成している。
ヤング（L.Young）およびハワード（G.Howard）の米
国特許出願シリアル番号103883号明細書および請求の範
囲にはワーク表面との接触で生じ、かつビームコラムに
侵入する汚染のおそれを減少せしめるための、シール装
置の周囲の加圧されたガスの保護リングが記載されてい
る。
米国特許第4528451号明細書ではワーク加工の間ギャ
ップの量を動力学的に制御する必要が述べられ、したが
ってギャップを検出し、かつ制御するための装置が開示
されている。詳細にはキャパシタセンサ装置がギャップ
量を検出し、かつこの情報を制御・駆動機構へフィード
バックしてシール装置に対してワークの相対的な鉛直方
向（Ｚ軸）の位置を変えるために使用されている。検出
および制御は連続操作であり、ギャップ量はワーク加工
の間選択された範囲内で変動せしめられる。
本発明によればワーク装填兼取出し位置（粒子ビーム
リソグラフィ系のビームおよびビームコラムの片側）
で、加工すべきワークはこのワークのむらまたはそりを
除去するために真空チャック上に置かれる。この同じ位
置でワークはギャップセット手段によって整列せしめら
れ、かつプリセレクトされた基準からの距離の所で固定
される。この距離はプリセレクトされたギャップ量と相
関している。次いでワークとチャックとはシール装置お
よびワーク加工のためのビームコラムの下を移動せしめ
られる。加工後ワークおよびチャックは装填・取出し位
置へ戻されてリソグラフィ系から取除かれるワーク加工
中並びにワークの装填および取出しの間、ワークおよび
チャックを保持する。インタフェースプレートは基準お
よびシール装置との精確に決められた関係でガスベアリ
ングによって維持される。インタフェースプレートはま
たワーク加工中固定された量のギャップを維持する。イ
ンタフェースプレートはＸ−Ｙステージによって装填・
取出し位置へ、かつこの位置からワーク位置へと移動せ
しめられ、かつワーク搬送系がワークをリソグラフィ系
へ運び、かつこれから運び出し、かつ適切なワークカセ
ットへ運び、かつここから運び出すために設けられてい
る。
発明が解決しようとする問題点 本発明の課題は、粒子ビームリソグラフィ系を、これ
に固定されるギャップ技術を設け、このようにしてＸ−
Ｙステージの機械的なハードウエア並びにシステムエレ
クトロニクスおよびソフトウエアを簡単にすることによ
って改良することである。
本発明の別の課題は、ワークの装填・取出し、および
加工中においてＸ−Ｙステージを位置決めするためにガ
スベアリングを使用することにより粒子ビームリソグラ
フィ系を改良することである。
本発明の更に別の課題は、ワークをギャップセット手
段を用いて基準に対して相対的に位置決めする装置を設
けて粒子ビームによる加工の間シール装置とワークとの
間にプリセットされた固定のギャップが存在するように
粒子ビームリソグラフィ系を改良することである。
更に本発明の別の課題は、粒子ビームリソグラフィ系
で加工されるワークを装填し、かつ取出すための改良さ
れた方法と装置を提供することである。
問題点を解決するための手段 上記の課題を解決するための本発明の手段は特許請求
の範囲に記載されている。
実施例 判り易くするために本発明の粒子ビームリソグラフィ
系（全体として符号10で示す）には主として２つの部分
から成ることを指摘しておく。これらの２部分は定置の
ビーム部と可動のワーク保持部であり、単に特定のため
にそれぞれＢとＷで示す。定置のビーム部Ｂは粒子ビー
ムコラム12とこれに所属の装置とを備え、かつ可動のワ
ーク保持部Ｗは装置を備えており、この装置上でワーク
14が装填され、加工され、かつ取出される。ワーク14は
半導体ウエハまたはマスクであり、サブストレートまた
は単にウエハと呼ばれる。
ビーム部Ｂはコラム12の他にこのコラム12のアウトプ
ットに配置されたシール装置16を備えており、また保護
リング20を備えていてよく、この保護リングは矢印で示
されているようにシール装置16を包囲し、かつ圧力ポン
プ22へ接続されている。シール装置16と保護リング20は
マニホルドと称する大きなプレート24内に形成されてお
り、マニホルド上にコラム12が取付けられている。マニ
ホルド24はポスト30（第１図に１個のみが示されてい
る）によってベース26上に支持され、すなわち定置であ
り、かつベース26から固定された距離にある。
コラム12は電子またはイオン化粒子源、デマグニフィ
ケーションオプティクスおよびプロジェクション・アン
ド・デフレクションオプティクスを包含しており、精密
に焦点合せされたビーム32を発生し、かつまた形状を持
つビームが利用される場合にはコラムはイルミネーショ
ン・シェービングオプティクスを包含していてもよい。
点線で示された中央の管34はコラム12内にあり、ビーム
32によって通過せしめられ、かつコラム12に結合された
高真空ポンプ36によって高真空で維持されている。ビー
ム32はシール装置16内で孔38を通過し、ワーク14に衝突
する。完全な粒子ビームリソグラフィ系10はコンピュー
タ（制御器）と付属のエレクトロニクスとを備えてお
り、これがビーム、駆動系、真空系、ワーク保持系を制
御し、かつパターンデータを記憶し、かつビーム制御信
号を与える；これらすべてをブロック図40で示す。
シール装置16は複数の、同心的な孔（その１つが中央
の孔38として示されている）を形成する円錐形のスリー
ブを備えており、これらのスリーブは加工中はワーク14
の上方へ僅かな距離の所に位置するほぼ平らな先端42で
終っており、この距離が上述のギャップであり、Ｇで示
され、かつシール装置16の操作およびこれによって得ら
れる段階的なシールにとって重要である。孔（複数）は
第１、第２、第３段階のポンプ（ブロック図44としての
み示されている）に結合されており、これらは中央の孔
38において囲繞圧力から中央の管34内の真空に等しい高
真空レベルにまで段階的に減圧する。ワーク14がシール
装置に対して相対的に水平方向に移動するときにビーム
32は中央の孔38内におけるワークの範囲にわたってスキ
ャンされ、他方ワーク14の他の部分は囲繞圧力にある。
シール装置16は米国特許第4524261号明細書のシール
装置よりも良好な減圧およびより小さなギャップ量（す
なわち約10〜15ミクロン）を達成し、有利に使用され
る。この優れたシール装置についての詳細が必要ならば
上記のヤングの明細書を参照されたい。
囲繞圧力の空気が中央の孔38の所では孔真空レベルに
まで減圧されるので、雰囲気中および／またはワーク14
上の汚染物が中央の孔内へ、そしてコラム12内へ吸引さ
れる可能性がある。この可能性を減じるため、または回
避するためには保護リング20が有利にまたは粒子ビーム
リソグラフィ系10内に組入れられている。この保護リン
グ20はシール装置16を包囲してワーク14上に当たる圧縮
ガスの輪であり、かつ濾過された乾燥空気またはガス、
または不活性またはイオン化ガスであってよい。これら
はすべて前加熱してもよい。この保護リング20に関する
詳細は上記のヤングとハワードの明細書を参照された
い。
粒子ビームリソグラフィ系の可動のワーク保持部Ｗは
定置のプレート52を有する通常のＸ−Ｙステージ50を備
えている。プレート52はレベリングジャッキ54によって
ベース26上に支持されており、ジャッキは最初にＸ−Ｙ
ステージ50をマニホルド24に対して相対的に水平にする
ために用いられている。Ｘ−Ｙステージ50は通常のＸ−
Ｙ駆動装置（ブロック図62）によってＸ−Ｙ方向で駆動
される。
Ｘ−Ｙステージによって可動であるインタフェースプ
レート64が普通、Ｘ、Ｙおよびθ方向で剛性であり、し
かしＺ方向で軟性でバイアスされている動的なマウント
66によってステージ50の上面に支持されている。上記の
軸の定義は第６図に示されている。
インタフェースプレート64は３個のガスベアリングパ
ッド70を備え、これらのパッドはインタフェースプレー
ト64の上面72よりも上方へ突出しており、かつインタフ
ェースプレート64をマニホルド24の底部74に対して相対
的に安定化させるためにこれらのパッドは第４図により
良く示されているように３角形を成している。第４図に
示されているように各パッド70は圧縮ガスのための複数
のポート76（円に配置されている）と真空の帰還路のた
めの中央のポート80とを有している。ポート76と80の他
の配列も可能であり円形配列は１列である。ガスのポー
ト76および真空の機関ポート80は内部の通路82、84を介
して真空ポンプおよびガスポンプ（ブロック図86として
示されている）へ接続されて、マニホルドの底部74と各
パッド70との間に矢印90で示されているようにガス膜、
すなわちガスベアリングを形成し、これによってパッド
70をマニホルドの底部74から約２〜３ミクロンの所定の
距離の所に位置せしめる。このガス膜は動的なマウント
66に対して連続的に応答する。
インタフェースプレート64はまたミラー92を備え、ミ
ラー92は位置検出系（通常は干渉計、ブロック図94によ
り示される）の一部を成していて、インタフェースプレ
ート64とＸ−Ｙステージ50の位置を検出し、かつリソグ
ラフィ系エレクトロニクスの制御下に位置情報をＸ−Ｙ
駆動装置へフィードバックする。
インタフェースプレート64は中央の凹所96を有し、こ
の凹所内で真空チャック100がＺ方向でバイアスされた
ばね力の弱いばね102によって支持されている。真空チ
ャック100は真空ポンプ104へ接続されていて、ワークを
チャック表面に対して平らに保持してワーク14でむらや
そりを回避するために真空を適用している。真空チャッ
ク100は真空ポンプ104と複数の孔106とを接続するため
の内部の真空室（図示せず）を有し、孔は、ワーク14の
一部が破断された第４図に示されているように真空チャ
ック100の上面に形成されている。同様に第４図および
他の図面に示されているように、中央に配置された３つ
のリフタ110が３角形に配列されており、ワーク14の真
空チャック100への装填、これらの取出しを助ける。真
空チャック100は一般的なものであり、かつ他のワーク
加工系で使用されている。
第１図、第２図に矢印として示されているように、イ
ンタフェースプレート64はまた基準カップ・アンド・グ
リッド112と複数のクランプ部材114とを備えていて、真
空チャック100とワーク14とを所望の位置で、有利には
インタフェースプレート64の上面72とできる限り同一の
平面で固定するようになっている。
第３図にはクランプ部材114の１実施例が示されてい
る。真空チャック100は複数の半径方向でみて外方へ延
びたタブ116（１個のみ示されている）を備え、タブは
インタフェースプレート64内のスロット120内へ延びて
いる。スロット内では適切なクランプ、例えばピン122
が真空チャックを適切な時に締付けたり、放したりする
ためにタブ116に係合し、あるいは解離する。図示のよ
うにタブ116の片側はクランプ作用によって真空チャッ
クへ及されるモーションを最小にするためにスロット12
0の片側へ接触している。理想的にはクランプ作用が真
空チャックへモーションを及さない。
第１図にはビーム32によって加工される位置にあるワ
ーク14が示されており、ワーク14はビーム32の下方でＸ
−Ｙ方向にＸ−Ｙステージ50によって常法で移動せしめ
られる。
上述したようにこの系ではガスベアリング膜90がパッ
ド70をマニホルドの底部74から所定の距離の所で支持
し、次いでワーク14をシール装置16の平らな先端42から
所定の固定された距離（ギャップＧ）の所で支持する。
このギャップＧ（ワーク加工中はプリセレクトされた量
で固定される）が本発明を米国特許第4528451号明細書
に示されたような公知の可変ギャップ系から区別する。
第２図、第４図に示されているように、インタフェー
スプレート64がＸ−Ｙステージ50によってコラム12の一
方の側へ移動せしめられると、基準カップ・アンド・グ
リッド112はビーム32の直下のニュートラルな位置へも
たらされ、もちろんガスベアリング膜90はインタフェー
スプレート64をマニホルドの底部74から所定の距離の所
で支持し続ける。これがワーク装填／取出し位置であ
り、第２図ではコラム12の右に示され、かつ第４図では
コラム12の下方に示されている。
第４図にはワーク搬送系130の２つの真空の竿124、12
6が示されている。単にこれらの竿がどのように働くか
を示すために竿124を２つの位置で示す、すなわち１は
カセット132内へ延び、かつ他方は真空チャック100の上
方であっってワーク14の下方へ延びている。竿124は、
第４図に粒子ビームリソグラフィ系の左側に示されたカ
セット132から未加工のワーク14を粒子リソグラフィ系1
0へ搬送し、他方の竿126は加工されたワークを粒子ビー
ムリソグラフィ系からこの粒子ビームリソグラフィ系の
右側に示されたカセット134へ搬送する。また第４図に
見られるように、ワーク搬送系130はエアバー136、140
を備えており、このエアバー上を竿124、126が矢印142
によって示されるように水平方向に移動する。エアバー
136、140内部の適切な手段、例えば磁気およびコイルア
センブリ（図示せず）が竿をエアバー上を水平方向に移
動させるエアベアリングスリーブブロック144、146がエ
アバー136、140を包囲して、しかも竿の滑動のためのエ
アベアリングを形成するために必要な圧力の下で空気を
供給する空気圧縮ポンプ150へ接続されている。竿124、
126はワーク14をカセット132からワーク装填位置へ、か
つワーク取出し位置からカセット134へ持ち上げて運ぶ
ために必要な真空を供給するための真空ポンプ152へ接
続されている。竿124、126はまた矢印154によって示さ
れているようにワーク装填および取出しの間エアバー13
6、140に対して垂直方向に移動することができる。実際
には竿とパッド70の間隔を適正にした場合にはエアバー
136、140はリソグラフィ系10から図示されているよりも
もっと遠方に位置する筈である。第４図に示された位置
は図の寸法を縮小して示されている。他の形の竿も可能
であり、例えば竿のワーク持上げ部分は水平に回転して
ワークを真空チャック上へ位置決めし、かつ加工後ワー
クを取去ることができるようにしてもよい。
すなわちワーク搬送系130の操作中竿124内で真空を適
切に作用させることにより未加工のワーク14をカセット
132から取出し、かつプリアライナ160上へ置く、ここで
未加工のワークは真空チャック100上での後の位置決め
のためにθ方向で配向され、かつその中心が決められ
る。ワークアライナの例としては米国特許第4425075号
明細書［（名称“ウエハ・アライナ（Wafer Aligne
r）”、クイン（Quinn））］を参照されたい。この特許
にはまたワークを持上げて、位置決めするための真空ア
ームも示されている。
配向後竿124を再び作用させて、配向された未加工の
ワークを持上げ、かつこれを第４図に示されているよう
に真空チャック100の上へ移動させる。加工済みのワー
クが真空チャック100上にあった場合には、このワーク
は竿126によって取去り、かつカセット134内へ置いてお
く。
第5a図から第5g図にはギャップ量を予め選択し、かつ
固定するためにワークを取去り、かつ充填し、かつマニ
ホルドの底部74の底面に対して相対的に配向させる工程
を含む工程が示されている。第４図も第5a図から第5g図
の工程との関連で考えるべきである。それというのもこ
れらの工程はインタフェースプレート64が第４図の充填
／取出し位置にあるときに実施されるからである。
第5a図ではワーク14の載っていない真空チャック100
が示されており、この真空チャックから離れた矢印によ
って示されているようにクランプ部材114は外されてい
る。真空チャック100は一番上方の位置にあり、かつ略
示されているチャック引込み部材156は真空チャックの
底部との接触によって作動される。このときには真空チ
ャック100への真空は切られている。チャック引込み部
材156は任意の好適な形状を持っていてよい。分離可能
に、チャックの底部およびモータ装置（第１図、第２図
のブロック図150）に結合することができるフックはか
かる部材の１つの好適な形状である。モータ手段は真空
チャックを迅速に移動させる。
第5b図には次の、未加工のワーク14を真空チャック10
0へ装填する前の工程が示されている。クランプ部材114
は依然として外れており、チャック引込み部材156をし
て真空チャックをばね102に抗して降下させるのを許
し、その結果マニホルドの底部74の下方には竿124がワ
ークを真空チャック上へ位置決めするのに十分な空間が
得られる。チャック引込み部156は依然として真空チャ
ック100に係合しているが、ただしその操作を略示する
ためにより短く示されている。真空チャックへの真空は
依然として切られている。
第5c図には真空チャック100の上方に位置した竿124と
ワーク14とが示されている。真空チャックは依然として
一番下方の位置にあり、かつクランプ部材114は依然と
して外れている。
第5d図にはワークの下面に係合するために上昇せしめ
られたリフタ110が示されている。この工程が行なわれ
ると、竿124は取去られる。真空チャック100は依然とし
て一番下方の位置にありかつクランプ部材114は依然と
して係合していない。
第5e図ではリフタ110が引込むことによってワークが
真空チャック100の上面に載せられた状態が示されてい
る。真空チャックは依然として一番下方の位置にあり、
かつクランプ部材114は依然として係合していない。こ
の時点で真空チャックへ真空が適用され、ワークは真空
チャック上に平らに保持される。
第5f図には上昇せしめられたワークと真空チャックと
が示されている。クランプ部材114は依然として外れて
いる。真空チャックからのチャック引込み部材156の分
離によって略示されているように、チャック引込み部材
は取外され、したがってばね102が真空チャックを図示
の位置へ伸長するのを許す。この時点でギャップセット
装置162が作動せしめられる。
上述したように第２図、第４図には本発明の優れた実
施例が示されており、ここではギャップセット装置162
がマニホルドの底部74とワークとの間にガス膜を形成
し、このようにしてワークをマニホルドの底部から所定
の間隔で保持する。このガス膜は水平方向の矢印164aに
よって略示されている。次にブロック図172と矢印174に
よって示された好適なセンサ、例えば光学センサが作動
され、これはマニホルドの底部とワークとの間の距離が
正確であるかどうかを測定する。距離が正確であれば、
次にはインターフェースプレート64が上述のようにワー
ク加工のためにコラムの下方へ運ばれる。しかしセンサ
（ブロック図172と矢印174によって示される）からの信
号が不正確を示す場合には、クランプ部材114が外さ
れ、かつギャップセット装置によるワーク配向の工程を
正しい距離が得られるまで繰返す。正しい距離が得ら
れ、かつ真空チャックが締付けられた後圧縮ガスが切ら
れる。
第７図、第８図には本発明の別の実施例が示されてお
り、この例ではギャップセット装置162b（ギャップセッ
ト装置の第２の実施例）は３つのハイトゲージガスジェ
ット164bを備えており、これは圧縮ガスをワーク14へ向
けて発生する。ワーク14は圧電式駆動装置102bによって
Ｚ方向で移動せしめられる。圧電式駆動装置102bはＺ方
向の微調整を行う。これらのハイトゲージガスジェット
164bは３角形状に配置され、かつ通路166bを介して圧縮
ガス源170bへ接続されている。これらのハイトゲージガ
スジェット164bおよびＺ方向の微調整部材102bは他の半
導体アライニング装置におけるガスジェットとＺ方向微
調整部材と同様に作用し、かつ空気圧式、光学式または
容量性のセンサ装置（ブロック図172bと矢印174bによっ
て示す）を備えている。センサ装置はワーク14とマニホ
ルド24との間の正確は距離を測定する。
このタイプのガスジェット164bはマニホルド24とワー
ク14間のより大きな距離を必要とするので、マニホルド
24の底部には凹所が設けられている。凹所の寸法は棚18
0によって示されている。このマニホルドの底部を上記
の実施例の底部74と区別するために、この凹設されたマ
ニホルドの底部（上述の実施例と同様に基準である）を
符号74bで示す。しかしギャップＧを固定し、保持する
思想は上記の実施例と同じである、それというのも凹所
の深さがワークに対して相対的な量として既知量である
からである。
装填工程中のみ、センサ（ブロック図172bと矢印174b
によって示されている）は有効であり、ワーク14とマニ
ホルドの底部74bとの間の距離を、ワーク14が正しい位
置にもたらされるまでモニターし、ワーク14が正しく位
置されたときにクランプ部材114は第5f図、第5g図と同
じように作動され、かつ圧縮ガスは切られる。したがっ
てインターフェースプレート64はカラム12の下方へもた
らすことができ、ここでワーク14を加工することができ
る。
第７図、第８図の実施例において、上記の実施例のも
のと同じ機能を持つ構成部材には同一の符号が付けられ
ており、上記の実施例のものに類似の機能を果す構成部
材は同一の符号にｂを付けて示した。これはこれら後者
の図面の構成部材の記述を簡略にし、短くするためであ
る。ワークがマニホルドの凹所を有する底部74b内で装
填／取出しをされ、かつこの実施例では竿124、126がベ
ース26に対して相対的に上記の実施例よりも高い位置に
配置されることに注意すべきである。またＺ方向の荒調
整部材150、156およびばね102が第７図、第８図の実施
例では省略されたこと、したがってこれらの構成部材は
第5a図から第5g図のギャップＧを調整する工程としては
省かれるが、ギャップを形成する他の工程はそのままで
あることは明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
第１図はワークが加工位置にある状態の、本発明の装置
を組入れた粒子ビームリソグラフィ系の略示図、第２図
は第１図と同様の図であるが、ワークが装填／取出し位
置にある状態を示した図、第３図はチャック、インター
フェースプレート、クランプ部材の１例を示した部分
図、第４図はワークが装填／取出し位置にあるときの粒
子ビームリソグラフィ系の平面図であり、同時にワーク
搬送系および第２図のギャップセット装置を示した図、
第5a図、第5b図、第5c図、第5d図、第5e図、第5f図、第
5g図はワークの装填、取出し、インタフェースプレート
に対する相対的な配向を含む各工程を示す略示部分横断
面図、第６図は本明細書における軸の定義を示した図、
第７図は別の形のギャップセット装置を備えた粒子ビー
ムリソグラフィ系の、第２図と同様の図、第８図はチャ
ックおよびワークおよび第７図のギャップセット装置の
３角形に配置されたガスジェットの部分平面図である。 10……粒子ビームリソグラフィ系、12……コラム、14…
…ワーク、16……シール装置、20……保護リング、22…
…圧力ポンプ、24……マニホルド、26……ベース、30…
…ポスト、32……ビーム、34……中央の管、36……高真
空ポンプ、38、106……孔、40、44、62,86、94、172、1
72b……ブロック図、42……先端、50……Ｘ−Ｙステー
ジ、52……プレート、54……ジャッキ、64……インタフ
ェースプレート、66……マウント、70……パッド、72…
…上面、74……底部、76、80……ポート、82、84……通
路、90……ガスベアリング膜、92……ミラー、96……凹
所、100……真空チャック、102……ばね、102b……微調
整部材、104、152……真空ポンプ、110……リフタ、112
……基準カップ・アンド・グリッド、114……クランプ
部材、116……タブ、120……スロット、122……ピン、1
24、126……竿、130……ワーク搬送系、132、134……カ
セット、136、140……エアバー、142……矢印、144、14
6……エアベアリングスリーブブロック、150……荒調整
部材、152……空気圧縮ポンプ、154……矢印、156……
チャック引込み部材、160……プリアライナ、162、162b
……ギャップセット装置、164……ガスジェット路、164
b……ハイトゲージガスジェット、166、166b……通路、
164a、174、174b……矢印、170、170b……圧縮ガス源、
180……棚
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−91543（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 7/20 (54)【発明の名称】 粒子ビームリソグラフィ系においてワークと真空シール装置との間の固定されたギャップをプリ セレクトし、かつ保持するための装置および粒子ビームリソグラフィ系においてワーク表面を配 向する方法

Claims (15)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】半導体ウエハまたはマスク（14）を加工す
    るための粒子ビームリソグラフィ系（10）であって、粒
    子ビーム源と、粒子ビームを発生し、かつ加工ビームと
    して孔（38）を通して上記のワーク表面上へ導くための
    装置（12）とを備えており、上記の孔（38）が上記ワー
    クの表面の一部のみを真空内で保持するための装置（1
    6）の部分を形成している形式のものにおいて、ワーク
    表面の、孔に対して相対的な向きと位置および孔からの
    距離を決める装置（64,100,162,114）が、孔からの所定
    距離の所で保持されたＸ−Ｙステージ（50）上のプレー
    ト装置（64）と、プレート装置とは独立に孔に対して相
    対的に位置決め可能である、プレート装置内のワーク
    （14）を保持するためのチャック装置（100）と、ワー
    ク（14）およびチャック（100）を孔（38）に対して相
    対的に配向し、かつ位置決めするために操作可能なギャ
    ップセット装置（162）と、ギャップセット装置によっ
    て配向及び位置決めの後チャック装置（100）をプレー
    ト装置（64）内でロックする装置（114）とを備えてお
    り、ワーク（14）がプレート装置（64）内で配向され、
    かつ位置決めされるときにプレート装置（64）およびＸ
    −Ｙステージ（50）が孔（38）に対して相対的に連続的
    に保持されるように構成されていることを特徴とする、
    半導体ウエハまたはマスクを加工するための粒子ビーム
    リソグラフィ系。
  2. 【請求項２】プレート装置（64）およびＸ−Ｙステージ
    （50）がガスベアリング（90）によって孔（38）から所
    定の距離の所で保持されている、請求項１記載の粒子ビ
    ームリソグラフィ系。
  3. 【請求項３】プレート装置（64）が粒子ビームおよび孔
    （38）の一方の側の、ワーク（14）をチャック装置へ装
    填し、かつこれから取出すことができる装填／取出し位
    置へ移動可能である、請求項２記載の粒子ビームリソグ
    ラフィ系。
  4. 【請求項４】装填／取出し位置でガスベアリング（90）
    がプレート装置（64）およびＸ−Ｙステージ（50）を孔
    （38）に対して相対的に保持する、請求項３記載の粒子
    ビームリソグラフィ系。
  5. 【請求項５】ワーク（14）が装填／取出し位置にある間
    ギャップセット装置（162）がワークの上方に位置する
    ように構成されている、請求項４記載の粒子ビームリソ
    グラフィ系。
  6. 【請求項６】半導体ウエハまたはマスクワーク表面を加
    工するための粒子ビームリソグラフィ系において、粒子
    ビームを発生して、ワーク表面へ向けて導くための装置
    を備えたビームコラム（12）が設けられており、ワーク
    表面の一部分のみを真空中で保持するためのシール装置
    （16）が設けられており、そのためにビームを真空内の
    部分に向けることができ、ワーク表面の他の部分は囲繞
    圧力にあり、かつワークをシール装置（16）に対して相
    対的な固定された関係で配向しかつ位置決めするための
    装置（100）が設けられており、そのためにワーク加工
    の間シール装置（16）とワーク（14）との間に所定量の
    静的なギャップが形成され、かつシール装置（16）の下
    方で真空を維持しながらワーク表面の別の部分を別の時
    にビームにより処理することを可能にするためにワーク
    表面をビームをほぼ横断する方向に移動させることがで
    きるようになっていることを特徴とする、半導体ウエハ
    またはマスクワーク表面を加工するための粒子ビームリ
    ソグラフィ系。
  7. 【請求項７】ワーク（14）をシール装置（16）に対して
    相対的な固定された関係で配向し、かつ位置決めするた
    めの装置（100）が、基準と、ワーク（14）に反応して
    この基準に対して相対的にワーク（14）を配向し、かつ
    位置決めするためのギャップセット装置（162）、およ
    び基準に対して相対的に配向され、かつ位置決めされた
    後にこの位置でワーク（14）を保持し、かつロックする
    ための装置（114）を備えている、請求項６記載の粒子
    ビームリソグラフィ系。
  8. 【請求項８】基準およびギャップセット装置（162）が
    ビームコラム（12）に対して相対的な離れた位置にあ
    る、請求項７記載の粒子ビームリソグラフィ系。
  9. 【請求項９】配向され、かつ位置決めされたワーク（1
    4）を離れた位置からビームコラム（12）の下方へ移動
    させるためのＸ−Ｙステージ（50）が設けられており、
    そのためにビームがワーク（14）をこれがコラム（12）
    の下方にある間Ｘ方向とＹ方向で処理することができる
    ようになっている、請求項８記載の粒子ビームリソグラ
    フィ系。
  10. 【請求項１０】Ｘ−Ｙステージ（50）が加工されたワー
    ク（14）を離れた位置へ戻すことができる、請求項９記
    載の粒子ビームリソグラフィ系。
  11. 【請求項１１】Ｘ−Ｙステージ（50）がガスベアリング
    （90）に応答してワーク（14）を配向され、かつ位置決
    めされた状態で保持するようになっている、請求項10記
    載の粒子ビームリソグラフィ系。
  12. 【請求項１２】ウエハまたはマスクのような半導体ワー
    クを加工するための粒子ビームリソグラフィ系におい
    て、ビーム装置（Ｂ）とワーク保持装置（Ｗ）とが設け
    られており、ビーム装置がビームコラム（12）と、粒子
    ビームを発生してワークへ向けて導くための装置と；ビ
    ームがこれを通ってワーク処理のために導かれ、かつ変
    向される孔を有する、この孔の下方のワークの範囲を真
    空内に保持するためのシール装置（16）と；このシール
    装置を支持していて、しかもワーク保持装置（Ｗ）に対
    して相対的に固定された表面を有しているマニホルド
    （24）；を備えており、ワーク保持装置がＸ−Ｙステー
    ジ（50）と、ワーク（14）を孔（38）に対して相対的な
    所定の距離の所で保持して、ワークと孔間のギャップを
    形成するためのチャック装置（100）と；ビームがワー
    クを加工している間ワーク（14）とチャック（100）と
    をＸ方向とＹ方向で移動させるためのＸ−Ｙステージ
    （50）上に支持されていて、このＸ−Ｙステージに応答
    するチャック保持装置（64）と；チャック保持装置（6
    4）上のガスベアリング装置（90）とを備えており、チ
    ャック保持装置（64）がマニホルド（24）表面に対して
    バイアスされており、ワークがＸ方向とＹ方向で移動せ
    しめられるときにガスベアリング装置（90）が負圧のガ
    スをマニホルド表面に向けて導き、かつ上記のバイアス
    に抗してチャック保持装置（64）をマニホルド表面から
    所定の距離の所で保持するようになっていることを特徴
    とする、ウエハまたはマスクのような半導体ワークを加
    工するための粒子ビームリソグラフィ系。
  13. 【請求項１３】ワーク（14）がビームによって処理され
    る第１の位置と、ワーク（14）をチャック装置（100）
    へ装填し、あるいはこれから取出すことができる第２の
    位置とが設けられており、チャック保持装置（64）が第
    １の位置と第２の位置との間でＸ−Ｙステージ（50）に
    よって移動せしめられ、ガスベアリング装置（90）がチ
    ャック保持装置（64）を第１と第２の両方の位置におい
    てマニホルド表面から所定の距離の所で保持するように
    操作可能である、請求孔12記載の粒子ビームリソグラフ
    ィ系。
  14. 【請求項１４】ビーム装置（Ｂ）が更に、マニホルド
    （24）表面に対して相対的にワーク（14）を配向し、か
    つギャップの所望の量と相関関係にある間隔を置いて位
    置せしめるために負圧のガスを未処理のワーク（14）上
    へ、これがチャック装置（100）上へ装填されたときに
    導くためのギャップセット装置（162）と、ワークをこ
    のギャップセット装置によって決められた配向および間
    隔で固定するための装置（114）とを備えており、その
    ためにチャック保持装置（64）およびワーク（14）がＸ
    −Ｙステージ（50）により第１の位置へ移動せしめら
    れ、かつこの位置でワークを孔（38）の下方でビームに
    よって処理することができるように移動せしめられると
    きにワーク（14）がマニホルド（24）に対して相対的に
    固定されて保持され、かつギャップが持続的に固定され
    たままであるように構成されている、請求項13記載の粒
    子ビームリソグラフィ系。
  15. 【請求項１５】粒子ビームが孔（38）を通って真空中で
    この孔に近いワーク表面の部分へ導かれる形式の粒子ビ
    ームリソグラフィ系においてワーク表面を配向するため
    の方法において、ガスベアリング装置（90）によって孔
    （38）に対して相対的に、連続的にワーク保持装置（6
    4）の配向を行ないながらこのワーク保持装置を横方向
    に孔の一方の側へ移動させ；ワーク保持装置内のチャッ
    ク（100）内へワーク（14）を配置し、かつギャップセ
    ット装置（162）からのガスをワークへ当ててワーク（1
    4）とチャック（100）とをワーク保持装置（64）および
    所定の基準に対して相対的に配向させ；チャック（10
    0）をワーク保持装置（64）内でギャップセット装置（1
    62）によって決められた配向にしたがってロックし；ガ
    スベアリング装置（90）によってワーク保持装置（64）
    を孔（38）に対して相対的に保持しながらワーク（14）
    を所定のパターンにしたがって処理するためにワークを
    横方向に孔（38）近くへ移動させることを特徴とする、
    粒子ビームリソグラフィ系でワーク表面を配向する方
    法。
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