JP3143896B2 - 荷電粒子線露光装置 - Google Patents

荷電粒子線露光装置

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JP3143896B2 JP09290591A JP29059197A JP3143896B2 JP 3143896 B2 JP3143896 B2 JP 3143896B2 JP 09290591 A JP09290591 A JP 09290591A JP 29059197 A JP29059197 A JP 29059197A JP 3143896 B2 JP3143896 B2 JP 3143896B2
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、LSI製造分野に
おけるリソグラフィに用いられる荷電粒子線露光装置に
関し、詳しくは荷電粒子線露光装置における試料台に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、超LSIの設計ルール即ち最小線
幅の微細化に伴って、従来の紫外光を用いた縮小投影露
光法に比較して、より解像度の高い電子線直接描画法が
多用されるようになってきている。電子線露光に限らず
一般的に、パターンをウェハ上の正確な位置に露光する
ためには、露光中のウェハは試料台上に正確に位置決め
された上で固定されていなければならない。電子線露光
では、露光は真空容器に納められた試料台上で真空中に
て行われる。従って試料台上にウェハを固定する手段と
して、縮小投影露光装置に用いられているような真空吸
着方式は用いることはできず、静電吸着力を利用した静
電チャックが用いられる。図3に静電チャックを備えた
電子線露光装置の試料台の構造を示す。図3(a)は試
料台を上面から見た概略の平面図であり、図3(b)は
図3(a)中のA−A′線での概略の断面図である。試
料台11にはウェハの位置決め用のピン13が3箇所に
設置されており、この位置決めピンによりウェハのオリ
エンテーションフラットおよびオリエンテーションフラ
ットを下に見たときのウェハ右側面の位置が規制され
る。この3箇所の位置決めピン全てに接するようにウェ
ハ12を押し付けることにより、ウェハを試料台上に搬
送、設置した時点の位置シフトおよび回転が補正され、
通常±10μm程度の再現性でウェハ12の機械的位置
決めが行われる。
【0003】一方、試料台11本体或いは試料台上のウ
ェハの設置される部分は、セラミック等の絶縁体で形成
されており、内部にはウェハとほぼ同一形状で、概ね一
回り小さな静電チャック電極15が埋め込まれている。
その電極の一部は外部端子として試料台下面に露出して
おり、ウェハ12の機械的位置決めが終了した時点で静
電チャック用の高電圧が給電される。電圧としては通常
400〜800V程度の高電庄が用いられる。これによ
り静電チャック電極とウェハ間に静電吸着力が発生し、
ウェハは試料台上に固定される。なお、この種の試料台
の構造については、例えば特開昭59−079524号
公報、特開平06−104164号公報などにより公知
となっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】静電チャックを用いた
試料台では、ウェハ又は試料台或いはその両方が予め帯
電していた場合、ウェハを試料台上に搬送、設置した時
点で静電吸着力により、ウェハが試料台上に吸着され、
その後の位置決めピンヘの押し付けによる機械的位置決
めが行えなくなる。この場合、ウェハの搬送精度にも依
存するが、通常1〜2mm程度のウェハの位置ズレが生
じ、その結果、露光時の位置合わせマークの検出が行え
ず、露光が行えないという問題が生じる。本発明の課題
は、上記の問題点を解決することであって、その目的
は、荷電粒子線露光装置の試料台において、ウェハの異
常な吸着を起こすことなく、精度よくウェハの位置合わ
せが行えるようにすることである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、試料を試
料台表面と平行な状態で試料台表面から浮かし、試料の
位置決めを行った後、試料を試料台上に載置するように
することにより、解決することができる。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明の荷電粒子線露光装置は、
内部に試料固定手段としての静電チャック(15)を有
する試料台(11)と、試料を前記試料台上に位置決め
する位置決め手段(13)と試料を前記試料台表面の法
線方向に移動させる試料移動機構を有する荷電粒子線露
光装置であって、前記試料移動機構(14;17)によ
り試料を前記試料台表面から浮かした状態で、前記位置
決め手段により試料の位置決めを行い、その後に、試料
を前記試料台上に載置することを特徴としている。
【0007】そして、好ましくは、前記試料移動機構
は、少なくとも3個所で試料の裏面から試料に接する試
料接触部を有し、その接触部の形状がピン状、ニードル
状または板状になされる。また、前記試料台には貫通孔
が開孔されており、前記試料移動機構の一部は該貫通孔
の内部に摺動自在に収容される。さらに、前記試料移動
機構は、金属体により構成され、少なくとも試料と接触
する部分および試料台との摺動部分がポリテトラフルオ
ロエチレン(テフロン)により被覆される。
【0008】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。 [第1の実施例]図1(a)は本発明の第1の実施例に
おける電子線露光装置の試料台を上面から見た概略の平
面図であり、図1(b)は図1(a)中のA−A′−
A″線断面での概略の断面図である。図1(a)におい
て、試料台11はセラミック等の絶縁体で形成されてお
り、その内部にウェハ12より一回り径が小さい静電チ
ャック電極15が埋め込まれている。静電チャック電極
15にはこれに所定の電圧の高電圧を印加するための高
圧電源が接続されている。本実施例ではウェハサイズは
6インチ(約15cm)径のものを用いており、埋め込
まれている静電チャック電極の直径は14cmとした。
試料台11上の3箇所には、ウェハの機械的位置決めを
行うための位置決めピン13が設置されている。
【0009】そして試料台11の中心から直径10cm
の同心円上に120°の間隔で3箇所に、試料台を貫通
する円形の開口が形成されている。その開口には、ウェ
ハの上下駆動機構である押し上げピン14がそれぞれ挿
入されており、試料台裏面からの駆動により3本の押し
上げピンは、試料台表面と垂直方向に同時に上下動作す
る。押し上げピン14は、直経2mmのステンレス棒の
先端を鋭利に尖らせたものを用い、表面をポリテトラフ
ルオロエチレン(テフロン)のコーティングをすること
により、上下動作に伴う発塵量を低減している。また押
し上げピン14は駆動機構(図示なし)により押し上げ
た場合、その先端が試料台11表面から1mm飛び出
て、また駆動機構により下げた場合にはその先端が試料
台表面より0.5mm下がるように、上下動の移動量お
よび移動位置が設定されている。
【0010】図1(b)において、まず試料台11上に
ウェハ12を搬送する前に、押し上げピン14を駆動機
構により矢印Bの方向に押し上げ、その先端が試料台表
面上から1mm飛び出る位置に固定する。この状態でウ
ェハ12を試料台11上に搬入する。この時ウェハ12
は3本の押し上げピン14によって支持され、試料台1
1表面に直接接してはいない。ついでウェハ12を位置
決めピン13に押し当て、ウェハの機械的位置決めを行
う。
【0011】その後押し上げピン14を駆動機構により
矢印Cの方向に下げることにより、ウェハ12は3本の
位置決めピン13と接する正規の位置を保ったまま試料
台11表面に設置される。最後に高圧電源16にて、静
電チャック電極15に高電圧を印加することにより静電
吸着力を生じさせ、ウェハ12を試料台11上に固定す
る。ここで静電チャック電極に印加する電圧は+400
Vとした。そして、この状態で電子線露光を行った。
【0012】従来、ウェハを試料台上に搬送設置した状
態では、正規の位置とはシフト量で1mm程度、また回
転角で2°程度の位置ズレがあり、ウェハがそれ以前の
プロセスにより帯電していた場合その位置で吸着されて
しまい、位置決めピンヘの押し当てによる位置決めが行
えず、その後の電子ビームによるマーク検出が行えない
という問題点があったが、本実施例の試料台を用いるこ
とにより、搬送されてきたウェハはそれ以前のプロセス
により帯電した状態であっても、試料台表面と1mmの
間隔があるため静電吸着力が大幅に緩和され、また押し
上げピンの3点にて支持されており、ウェハ押しつけの
際の摩擦力も大幅に低減されるため、ウェハを3本の位
置決めピンに接する正規の位置に位置決めすることが可
能であった。
【0013】[第2の実施例]図2(a)は本発明の第
2の実施例における電子線露光装置の試料台を上面から
見た概略の平面図であり、図2(b)は図1(a)中の
A−A′線断面での概略の断面図である。図2(a)に
おいて、試料台11はセラミック等の絶縁体で形成され
ており、その内部にウェハ12より一回り径が小さい静
電チャック電極15が埋め込まれていることは先の第1
の実施例と同様である。本実施例ではウェハサイズは8
インチ(約20cm)径のものを用いており、埋め込ま
れている静電チャック電極の直径は19cmとした。試
料台11上の3箇所には、ウェハの機械的位置決めを行
うための位置決めピン13が設置されていることも同様
である。そしてウェハ12の外周部に、互いに90°の
角度を持って4箇所の押し上げ板17が設置されてい
る。
【0014】この押し上げ板17は幅4mm、長さ8m
m、厚さ1mmのステンレス板で形成されており、ウェ
ハおよび試料台との接触による発塵を防止するため、表
面にはポリテトラフルオロエチレンによるコーティング
が施されている。押し上げ板17は試料台中心側4mm
程度がウェハ12裏面と接し、また押し上げ板17外周
端は逆L字型に折れ曲がり、試料台11中を貫通して試
料台裏面にて駆動機構と結合しており、4箇所の押し上
げ板17が同時に上下動作する。試料台11表面には、
この押し上げ板17を収納するための切り欠きが設けら
れており、押し上げ板17を駆動機構により下げた場合
には、押し上げ板17表面は試料台11表面より0.5
mm程度下がった位置に固定され、また押し上げた場合
にはウェハ12裏面が試料台11表面から1mm持ち上
がった位置に固定される。
【0015】図2(b)において、まず試料台11上に
ウェハ12を搬送する前に、押し上げ板17を駆動機構
により矢印Bの方向に押し上げ、その表面が試料台表面
上から1mm飛び出る位置に固定する。この状態でウェ
ハ12を試料台11上に搬送する。この時ウェハ12は
4本の押し上げ板17によって支持され、試料台11表
面に直接接してはいない。ついでウェハ12を位置決め
ピンに押し当て、ウェハの機械的位置決めを行う。その
後押し上げ板17を駆動機構により矢印Cの方向に下げ
ることにより、ウェハ12は3本の位置決めピンと接す
る正規の位置を保ったまま、試料台11表面に設置され
る。最後に高圧電源16にて、静電チャック電極15に
高電圧を印加することにより静電吸着力が生じ、ウェハ
12は試料台11上に固定される。ここで静電チャック
電極に印加する電圧は+600Vとした。この状態で電
子線露光が行われる。本実施例においても、第1の実施
例と同様の効果が得られた。
【0016】以上本発明の実例について説明したが、
本発明はこれら実施例に限定されるものではなく、本究
明の要旨を逸脱しない範囲内において各種の変更が可能
である。例えば、実施例で述べたウェハの押し上げピン
および押し上げ板の形状、構造、材質および設置数は、
ウェハの押しつけによる位置合わせの際に、ウェハを試
料台表面から一定の間隔を保って支持できる形状、構
造、材質および設置数で有ればよい。またウェハを押し
上げた際の試料台表面とウェハ裏面の間隔も適宜の値を
用いることが可能である。また、本発明は、半導体ウェ
ハに対して露光を行う場合ばかりでなく、マスクを製作
する際のリソグラフィにおいても適用が可能なものであ
る。さらに、本発明は電子線露光装置ばかりでなくイオ
ンビーム露光装置においても適用が可能なものである。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、荷電粒
子線露光装置の試料台に試料台表面から一定の間隔を保
って試料を支持するための試料移動機構を設置したもの
であるので、本発明によれば、試料台上での試料の機械
的位置決め時に、試料および試料台の帯電による予期し
ない吸着の影響を受けることなく、正確な位置にウェハ
を位置決めすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施例を説明するための、試
料台の概略の平面図と断面図。
【図2】 本発明の第1の実施例を説明するための、試
料台の概略の平面図と断面図。
【図3】 従来例の概略の平面図と断面図。
【符号の説明】
11 試料台 12 ウェハ 13 位置決めピン 14 押し上げピン 15 静電チャック電極 16 高圧電源 17 押し上げ板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 G03F 7/20 504 G03F 9/00 H01J 37/20 H01J 37/305

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部に試料固定手段としての静電チャッ
    クを有する試料台と、試料を前記試料台上に位置決めす
    る位置決め手段と試料を前記試料台表面の法線方向に移
    動させる試料移動機構を有する荷電粒子線露光装置であ
    って、前記試料移動機構により試料を前記試料台表面か
    ら浮かした状態で、前記位置決め手段により試料の位置
    決めを行い、その後に、試料を前記試料台上に載置する
    ことを特徴とする荷電粒子線露光装置。
  2. 【請求項2】 前記位置決め手段は、少なくとも3本の
    位置決めピンを有し、前記試料を前記位置決めピンの全
    てに接するように押し当てることにより位置決めを行う
    ことを特徴とする請求項1記載の荷電粒子線露光装置。
  3. 【請求項3】 前記試料移動機構は、少なくとも3個所
    で試料の裏面から試料に接する試料接触部を有し、該試
    料接触部の形状がピン状、ニードル状または板状であ
    り、試料を前記試料台表面と平行な状態に保持し、か
    つ、その状態でこれを試料台表面の法線方向に移動させ
    ることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の荷電粒
    子線露光装置。
  4. 【請求項4】 前記試料台には貫通孔が開孔されてお
    り、前記試料移動機構の一部は該貫通孔の内部に摺動自
    在に収容されていることを特徴とする請求項1又は請求
    項3記載の荷電粒子線露光装置。
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