JP3241759B2 - 荷電粒子露光装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、荷電粒子露光装置（例
えば半導体製造プロセスに用いる電子線描画装置等）に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電子線描画装置では、荷電粒子発
生部，試料搬送機構等の装置本体と、これらを制御する
制御部とを一体化して設置する方式と、分離して設置す
る方式のいずれかが採用されている。

【０００３】このうち、一体化設置方式は全ての装置各
部がクリーンルーム内に設置される。一方、分離設置方
式は、前記の装置本体と制御部とを例えばアナログ信号
ケーブル等を介して接続するのが一般的である。

【０００４】なお、この種の装置に関連する従来技術と
しては、例えば特開昭５７−２０４１３１号公報に開示
されるように、電子線描画装置の制御部と描画部のドラ
イバ回路とをアナログ信号ケーブルに代えて耐ノイズ性
に優れたデジタル光伝送路を用いて接続したり、特開昭
６３−２１３９２９号公報に開示されるように、クリー
ンルーム外に露光装置のレーザ光源を配置し、クリーン
ルーム内に露光部を配置し、これらを光ケーブルを用い
て接続して、クリーンルームの外部から内部にレーザビ
ームを導く技術等が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術のうち、
電子描画装置等の装置本体と制御部とを一体化する方式
は、設備コストの高価なクリーンルームを必要以上に増
大させるため、合理性に欠ける。その意味からすれば、
前記の分離方式を採用するのが望ましい。

【０００６】しかし、装置本体と制御部とをアナログ信
号ケーブルを用いて接続する場合には、信号ノイズの影
響を受け易いために、接続対象同士の分離距離は約１０
ｍ程度の制限を受け、装置のレイアウトに制限を受け
る。なお、前掲の特開昭５７−２０４１３１号公報に
は、制御部と描画部のドライブ回路を耐ノイズ対処のた
めデジタル光伝送路を用いる技術が開示されているが、
このような従来技術でも、クリーンルーム内における装
置の設置スペースを合理的に節約するためには必要最小
限どのようなものをクリーンルーム内に設置すればよい
のかといった点や、装置を導入する立場にたっての製造
ライン構成の思想に合わせた自由度の高い装置レイアウ
トの保証、装置据付時におけるケーブル布線の容易性等
の設備の合理化を図る技術については提案されていなか
った。

【０００７】本発明は以上の点に鑑みてなされ、その目
的は、クリーンルーム内の装置設置床面積を減少させ、
ケーブル布線の容易性を確保し、制御信号のノイズ耐性
を向上させ、さらに装置配置の自由度高めたレイアウト
フリーを可能にする荷電粒子露光装置を提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために基本的には次のような課題解決手段を提案す
る。

【０００９】すなわち、ウエハ等に代表される試料を搬
送する搬送機構、前記搬送機構により装着した試料に荷
電粒子を照射する荷電粒子発生部、前記荷電粒子発生部
により照射する荷電粒子を試料に向けて偏向制御する偏
向器／制御部、前記装置各部を制御するデータおよび前
記荷電粒子を偏向制御するための偏向データ，荷電粒子
ビームのオン／オフデータを生成するデジタル制御部、
及び前記装置各部を操作し、状態等を表示する操作表示
部とを備えて成る荷電粒子露光装置において、少なくと
も前記荷電粒子発生部，前記偏向器／制御部，前記試料
搬送機構のドライバをクリーンルーム内の装置本体のラ
ック（本体ラック）に配置し、一方、前記デジタル制御
部をクリーンルーム外に配置すると共に、前記操作表示
部についてはクリーンルーム内外のいずれかに選択的に
配置し、これらのクリーンルーム内外に配置される双方
の前記装置各部を１チャンネルもしくは複数チャンネル
の光ケーブルによるシリアル転送方式デジタル伝送路を
介して接続し、前記装置各部のうち前記デジタル制御部
と前記偏向器／制御部との間は、パラレル／シリアル変
換部，シリアル転送方式デジタル伝送路，シリアル／パ
ラレル変換部，ファーストイン／ファーストアウト形メ
モリを介して接続して、前記デジタル制御部で生成され
た偏向データ，ビームオン／オフデータがパラレルから
シリアル変換された後に、シリアル転送方式デジタル伝
送路で転送され、その後シリアルからパラレルに再変換
されて前記ファーストイン／ファーストアウト形メモリ
を介して前記偏向器／制御部に転送され、前記ファース
トイン／ファーストアウト形に記憶された偏向データ，
ビームオン／オフデータの読み出し周期を荷電粒子露光
条件に応じて可変となるように構成し、 前記偏向データ
を転送するための前記シリアル転送方式デジタル伝送路
は、クリーンルーム内外にわたって布線され出力側が本
体ラック内で前記シリアル／パラレル変換部に接続され
ていることを特徴とする。

【００１０】

【００１１】

【作用】上記構成によれば、クリーン度及び温度・湿度
安定性が必要な試料搬送機構，荷電粒子発生部，荷電粒
子の偏向器及びその偏向に必要なデジタル−アナログコ
ンバータ等を含むアナログ制御部（偏向器／制御部）が
クリーンルーム内に設置され、耐ノイズ性に優れクリー
ン度をさほど重要視されないデジタル制御部，操作表示
部がクリーンルーム外に配置されるため（操作表示部は
さほどのスペースを要しないので、後述のようにクリー
ンルーム内に配置することも可能）、クリーンルームに
は必要最小限のものが選択して配置される。

【００１２】またクリーンルーム内外の装置各部が耐ノ
イズ性に優れた光ケーブルによるシリアル転送方式デジ
タル伝送路を介して接続されるので、クリーンルーム内
外での装置配置距離を５０−１００ｍとする事が可能と
なる。これにより、例えば設置建屋の階を違えて、試料
搬送機構，荷電粒子発生部，偏向器／制御部等の装置本
体とデジタル関係制御部を分割配置でき、装置を導入す
る側の立場に立って製造ライン構成の思想に合わせた装
置配置に十分対応しうるレイアウトフリーな装置が実現
できる。さらに信号伝達を主にシリアル転送方式として
いるので、クリーンルーム内外を接続するケーブル本数
が減少し、布線作業が容易となる。

【００１３】なお、操作表示部は光ケーブルによるシリ
アル転送方式デジタル伝送路を介しデジタル制御部より
分離可能であるため、操作表示部をクリーンルーム内の
装置本体近傍に配置することもできる。これにより装置
導入側の思想に合わせた使い勝手を可能とする。

【００１４】デジタル制御部から描画に関する偏向デー
タを光ケーブルによるシリアル転送方式デジタル伝送路
を介して偏向器／制御部に送る過程において、そのシリ
アルデータがパラレル変換された後にファーストイン／
ファーストアウト形等の記憶素子に一時記憶され、この
記憶素子に入った順に偏向器／制御部に順次読み出され
る。そして、この記憶素子からのデータの読み出し周期
を可変にすることで、荷電粒子露光条件（例えば、各種
レジスタの感光感度に対応した必要露光時間）に適合す
るデータの読み出し周期を選定できる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例を電子線描画装置を
例にとり、図１及び図２により説明する。図１は、本実
施例に係る電子線描画装置のブロック図を示す。

【００１６】まず、本実施例における電子線描画装置の
各構成要素について説明する。

【００１７】図１において、制御計算機１は、操作表示
部２の入力に従い装置各部にデータ／命令を出力する。
すなわち、制御計算機１は、パラレル／シリアル変換部
３ｅ，シリアル転送用光ケーブル３ｃ，シリアル／パラ
レル変換部３ｆを介してバッファメモリ４に描画図形デ
ータを転送後、パラレル／シリアル変換部３ｅ，シリア
ル転送用光ケーブル３ａ，シリアル／パラレル変換部３
ｆを介して描画制御部５に起動をかける。

【００１８】描画制御部５は、バッファメモリ４より描
画図形データを順次読みだし、電子ビームでショット可
能な図形に分解後、電子ビームをリアルタイムに偏向制
御するデジタル／アナログコンバータ（ビーム偏向制御
部）７に設定するデータ及びビームをオン／オフするデ
ータを生成し、これらのデータをパラレル／シリアル変
換部３ｅ，シリアル転送用光ケーブル３ｄ，シリアル／
パラレル変換部３ｆを介してビーム偏向制御部７に転送
する。この場合、シリアル／パラレル変換部３ｆの後段
には、ファーストイン／ファーストアウト形メモリに代
表される記憶素子３ｇを配し、電子ビームをリアルタイ
ムに制御する偏向データを記憶素子３ｇにまず格納（一
時記憶）する。ビーム偏向制御部７は、各種レジスタの
感光感度等の荷電粒子露光条件に応じて、上記記憶素子
３ｇからのデータ読み出し周期を可変としながら記憶素
子３ｇに入ってきた順のデータを読みだし、ビームをリ
アルタイムに偏向制御する。

【００１９】ビーム偏向制御部７が生成した信号は、電
子鏡筒（荷電粒子発生部）１９内の偏向器（図示省略）
などを制御し、高圧電源１４により高圧を印加した電子
銃より照射した電子ビームをウエハなどの試料１８上に
位置決め照射する。またビーム偏向制御部７からの情報
は、パラレル／シリアル変換部３ｅ，シリアル転送用光
ケーブル３ｈ，シリアル／パラレル変換部３ｆ，描画制
御部５，パラレル／シリアル変換部３ｅ，シリアル転送
用光ケーブル３ｉ，シリアル／パラレル変換部３ｆを介
して制御計算機１が読み取る。

【００２０】電子線露光によりＬＳＩパターンなどを描
画する場合は、既にウエハ等の試料１８上に描画してあ
る図形パターンに重ね合わせて描画するのが一般的であ
る。この重ね合わせを正確に実施する為、描画前に、ウ
エハ上に設けてある基準マーク、及びウエハの高さを正
確に検出して、ウエハと電子ビームのＸ、Ｙ、フォーカ
ス方向の相対位置関係を把握する必要がある。上記した
ウエハ上の基準マーク、ウエハ高さ等は、電子ビーム，
光等を利用し検出する。これらの検出信号は、ディテク
タ１７により捕足され、信号検出部９が位置情報を抽出
する。抽出された位置情報は、パラレル信号を分配／統
合するインターフェイス６，パラレル／シリアル変換部
３ｅ，シリアル転送用光ケーブル３ｊ，シリアル／パラ
レル変換部３ｆ，描画制御部５，パラレル／シリアル変
換部３ｅ，シリアル転送用光ケーブル３ｉ，シリアル／
パラレル変換部３ｆを介して制御計算機１が読み取り、
重ねあわせ描画に利用する。

【００２１】信号検出部９への起動は、制御計算機１の
指令がパラレル／シリアル変換部３ｅ，シリアル転送用
光ケーブル３ａ，シリアル／パラレル変換部３ｆ，描画
制御部５，パラレル／シリアル変換部３ｅ，シリアル転
送用光ケーブル３ｂ，シリアル／パラレル変換部３ｆ，
インターフェイス６を介して実行される。

【００２２】描画に先だって、電子鏡筒１９内の電子ビ
ームをＸ，Ｙ，回転，フォーカス方向等にアライメント
する必要がある。アライメント用のデータは、制御計算
機１がパラレル／シリアル変換部３ｅ，シリアル転送用
光ケーブル３ａ，シリアル／パラレル変換部３ｆ，描画
制御部５，パラレル／シリアル変換部３ｅ，シリアル転
送用光ケーブル３ｂ，シリアル／パラレル変換部３ｆ，
インターフェイス６を介してレンズ／アライナレジスタ
８に設定する。レンズ／アライナレジスタ８に設定され
たデータにより、電子鏡筒１９内の電子レンズ及びアラ
イナが制御され、電子ビームの軸調整が完了する。

【００２３】ウエハ等の試料１８を搭載するステージ１
６は、真空に保たれた試料室２０内にあり、前記した描
画と連携して移動し、電子ビーム偏向範囲以上の面積を
カバーした描画を可能とする。

【００２４】ステージドライバ１０は、ステージ１６を
駆動する電源であるが、起動は、制御計算機１がパラレ
ル／シリアル変換部３ｅ，シリアル転送用光ケーブル３
ａ，シリアル／パラレル変換部３ｆ，描画制御部５，パ
ラレル／シリアル変換部３ｅ，シリアル転送用光ケーブ
ル３ｂ，シリアル／パラレル変換部３ｆ，インターフェ
イス６を介して指令することで実行される。

【００２５】ウエハ等の試料１８をステージ１６上に着
脱するローダ等の搬送／アライメント機構部１５は、搬
送／アライメントドライバ１１が駆動するが、起動は、
ステージドライバと同様の方式で制御計算機１が実施す
る。

【００２６】電子鏡筒１９，試料室２０を真空排気する
真空排気系１２，高圧電源１４，本体各部の温度監視部
１３に関しても、ステージドライバ１０と同様の方式で
制御計算機１が制御する。

【００２７】以上において、図１に示すように制御計算
機１と操作表示部２を１つのユニットとし、バッファメ
モリ４，描画制御部５を１つのユニットとし、更にビー
ム偏向制御部７，レンズ／アライナレジスタ８，信号検
出部９，ステージドライバ１０，搬送／アライメントド
ライバ１１，真空排気系１２，温度監視部１３，高圧電
源１４を１つのユニットとし、上記３ユニット間を光ケ
ーブルによるシリアル転送方式デジタル伝送路３ａ，３
ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｈ，３ｉ，３ｊを介して接続する。

【００２８】上記装置各部の配置を図２に示す。装置と
しての本体部２１は、電子鏡筒１９，試料室２０，搬送
／アライメント機構部１５，真空排気系１２中の機構
部，高圧電源１４等より構成され、この本体部２１が恒
温チャンバ２２に収納される。

【００２９】またビーム偏向制御部７，レンズ／アライ
ナレジスタ８，信号検出部９，ステージドライバ１０，
搬送／アライメントドライバ１１，真空排気系１２中の
制御部，温度監視部１３が本体ラック２３に組み込まれ
る。バッファメモリ４，描画制御部５をデジタルラック
２４に組み込まれる。本体ラック２３に組み込まれる要
素は、本体部２１の近傍に配置する必要がある。また、
本体部２１はクリーン度及び温度・湿度安定性が必要で
あるため、図２に示すようにクリーンルーム内に配置さ
れ、これに伴って本体ラック２３もクリーンルーム内に
配置される。

【００３０】一方、上記のようなクリーン度，温度・湿
度安定に厳しい要求のないデジタルラック２４（バッフ
ァメモリ４，描画制御部５），制御計算機１，操作表示
部２についてはクリーンルーム外に配置される。本体ラ
ック２３とデジタルラック２４の間、デジタルラック２
４と制御計算機１／操作表示部２との間は、光ケーブル
のみで接続してあるので、５０から１００ｍの距離で配
置できる。

【００３１】本実施例によれば、デジタル制御部を構成
するデジタルラック２４，制御計算機１，操作表示部２
をクリーンルーム外に配置し、クリーン度，温度・湿度
に厳しい管理要求がある装置本体部２１及びこれに付属
する本体ラック２３の必要最小限の装置各部のみをクリ
ーンルーム内に配置するので、クリーンルーム内の装置
設置スペースをできるだけ小さくすることができる。

【００３２】また、上記デジタル制御部は５０〜１００
ｍの距離でクリーンルーム外に配置可能であるので、ク
リーンルーム内の装置設置床面積を減少できる。本体ラ
ック２３とデジタルラック２４の間、デジタルラック２
４と制御計算機１／操作表示部２との間を光ケーブルに
よるシリアル転送方式デジタル伝送路のみで接続してあ
るので、ケーブル本数が減少し、ケーブル布線の容易性
を確保できる。また、光伝送であるので、制御信号のノ
イズ耐性を向上させることが可能となる。さらに、前述
の通り、本体ラック２３とデジタルラック２４の間、デ
ジタルラック２４と制御計算機１／操作表示部２との間
は、５０〜１００ｍの距離で分離可能であるため、装置
配置の自由度高めたレイアウトフリーな装置を提供でき
る。

【００３３】さらにデジタル制御部１，５と偏向器／制
御部（ビーム偏向制御部）７との間を接続するシリアル
転送方式デジタル伝送路の出力部にファーストイン／フ
ァーストアウト形メモリに代表される記憶素子３ｇを配
し、荷電粒子露光条件に応じて、上記記憶素子３ｇから
のデータ読み出し周期を可変とするため、種々の感光感
度に対応したレジストに描画が可能となる。

【００３４】なお、制御計算機１及び操作表示部２は、
装置導入先の製造ライン構成に合わせ、図２のごとくス
タンドアロン構成とするか、デジタルラック２４に組み
込んでもよく、また、操作表示部２についてはクリーン
ルーム内の本体ラック２３に組み込んで、これを光ケー
ブルを介してクリーンルーム外の制御計算機１と接続す
るようにしてもよい。

【００３５】また本実施例では、１つ当りの光ケーブル
の転送方向を片方向としているが、光ケーブルを双方向
で使用し、データ転送を実施すれば、ケーブルの本数が
更に減少するのは明らかである。

【００３６】本発明によれば、クリーンルーム内には必
要最小限の装置各部を配置するので、クリーンルーム内
での装置設置面積を増大させず設備コストの合理化を図
り得る。デジタル制御部、操作表示部を本体より５０〜
１００ｍの距離で配置できるので、装置各部のレイアウ
トフリーを実現し、導入する側の立場にたって、製造ラ
イン構成の思想による装置レイアウトを可能にする。

【００３７】クリーンルーム内における装置本体とクリ
ーンルーム外のデジタル制御部等を長距離布線する場合
も、シリアル転送方式光ケーブルを使用するので、布線
部分への電気的ノイズの影響が無くなり、耐ノイズ性が
向上する。更に、シリアル転送を使用するので、布線ケ
ーブルが減少し、布線作業が容易になる。

【００３８】また、光ケーブルのシリアル転送方式デジ
タル伝送路を介して出力される荷電粒子露光用の偏向デ
ータを偏向器／制御部に読み出す場合に、そのデータ読
み出し周期を露光条件に合わせて可変にできるので、種
々の感光感度のレジストを露光対象としても、その最適
描画を可能にする。

【００３９】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すブロック図。

【図２】上記実施例の実装図。

【符号の説明】

１，５…デジタル制御部（制御計算機，描画制御部）、
２…操作表示部、３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｈ，３
ｉ，３ｊ…光ケーブル、３ｅ…パラレル／シリアル変換
器、３ｆ…シリアル／パラレル変換器、３ｇ…記憶素子
（ファーストイン／ファーストアウト形メモリ）、７…
ビーム偏向制御部、１５…試料搬送機構、１８…試料、
１９…電子鏡筒（荷電粒子発生部）、２０…試料室、２
１…本体部、２３…本体ラック、２４…デジタルラッ
ク。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウエハ等に代表される試料を搬送する搬
   送機構、前記搬送機構により装着した試料に荷電粒子を
   照射する荷電粒子発生部、前記荷電粒子発生部により照
   射する荷電粒子を試料に向けて偏向制御する偏向器／制
   御部、前記装置各部を制御するデータおよび前記荷電粒
   子を偏向制御するための偏向データ，荷電粒子ビームの
   オン／オフデータを生成するデジタル制御部、及び前記
   装置各部を操作し、状態等を表示する操作表示部とを備
   えて成る荷電粒子露光装置において、 少なくとも前記荷電粒子発生部，前記偏向器／制御部，
   前記試料搬送機構のドライバをクリーンルーム内の装置
   本体のラック（以下、「本体ラック」と称する）に配置
   し、一方、前記デジタル制御部をクリーンルーム外に配
   置すると共に、前記操作表示部についてはクリーンルー
   ム内外のいずれかに選択的に配置し、これらのクリーン
   ルーム内外に配置される双方の前記装置各部を１チャン
   ネルもしくは複数チャンネルの光ケーブルによるシリア
   ル転送方式デジタル伝送路を介して接続し、前記装置各
   部のうち前記デジタル制御部と前記偏向器／制御部との
   間は、パラレル／シリアル変換部，シリアル転送方式デ
   ジタル伝送路，シリアル／パラレル変換部，ファースト
   イン／ファーストアウト形メモリを介して接続して、前
   記デジタル制御部で生成された偏向データ，ビームオン
   ／オフデータがパラレルからシリアル変換された後に、
   シリアル転送方式デジタル伝送路で転送され、その後シ
   リアルからパラレルに再変換されて前記ファーストイン
   ／ファーストアウト形メモリを介して前記偏向器／制御
   部に転送され、前記ファーストイン／ファーストアウト
   形に記憶された偏向データ，ビームオン／オフデータの
   読み出し周期を荷電粒子露光条件に応じて可変となるよ
   うに構成し、 前記偏向データを転送するための前記シリアル転送方式
   デジタル伝送路は、クリーンルーム内外にわたって布線
   され出力側が本体ラック内で前記シリアル／パラレル変
   換部に接続されている ことを特徴とする荷電粒子露光装
   置。
2. 【請求項２】 前記デジタル制御部は、電子線描画制御
   系であり、前記偏向器／制御部は、電子線偏向制御系で
   ある請求項１記載の荷電粒子露光装置。