JP3346672B2 - Energy beam processing equipment - Google Patents

Energy beam processing equipment

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JP3346672B2
JP3346672B2 JP09793395A JP9793395A JP3346672B2 JP 3346672 B2 JP3346672 B2 JP 3346672B2 JP 09793395 A JP09793395 A JP 09793395A JP 9793395 A JP9793395 A JP 9793395A JP 3346672 B2 JP3346672 B2 JP 3346672B2
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隆 都築
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、被加工物表面に、エネ
ルギービームを用いて加工を行うための加工装置及び加
工方法に関し、特に、超微細かつ立体的な加工に好適な
加工装置及び加工方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a processing apparatus and a processing method for processing the surface of a workpiece using an energy beam, and more particularly to a processing apparatus and processing suitable for ultra-fine and three-dimensional processing. About the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、微細加工を行う手段としては半導
体プロセスに用いられるフォトリソグラフィ技術が用い
られてきた。図10は、フォトリソグラフィ技術を用い
た基板加工方法の工程を示すものである。第1工程で
は、加工基板1の表面にレジスト材2がコーティングさ
れる。続いて、第2工程において、所定パターン形状の
透過孔3aが形成されたフォトマスク3を、レジスト材
2の表面から若干浮かした状態で対向配置し、透過孔3
aを介してレジスト材2の表面に紫外線4を照射する。
これにより、フォトマスク3に形成された透過孔3aと
同じパターンがレジスト材2に転写される。
2. Description of the Related Art Conventionally, a photolithography technique used in a semiconductor process has been used as a means for performing fine processing. FIG. 10 shows steps of a substrate processing method using a photolithography technique. In the first step, the surface of the processing substrate 1 is coated with the resist material 2. Subsequently, in a second step, the photomask 3 in which the transmission holes 3 a having a predetermined pattern are formed is opposed to each other while slightly floating from the surface of the resist material 2.
The surface of the resist material 2 is irradiated with ultraviolet rays 4 through the line a.
Thereby, the same pattern as the transmission holes 3 a formed in the photomask 3 is transferred to the resist material 2.

【0003】次に、第3工程においてレジスト材2を現
像し、透過孔3aを介して紫外線4を照射した部分のレ
ジスト材2を除去する。さらに、第4工程において、プ
ラズマ中のイオンやラジカル種を利用して加工基板1上
のレジスト材2が無い部分に異方性エッチングを施す。
最後に、第5工程において、レジスト材2を完全に除去
して加工が完了する。こうして、第1〜第5工程からな
る加工作業により、加工基板1の表面にフォトマスクの
透過孔3aと同じパターンの穴1cが形成される。この
ようなフォトリソグラフィ技術を用いた加工では、イオ
ンや活性粒子が接地面を除く全ての面に入射するので、
ウエハのような大きな表面全体を一度に加工する場合に
は有効である。
Next, in a third step, the resist material 2 is developed, and a portion of the resist material 2 irradiated with the ultraviolet rays 4 through the transmission holes 3a is removed. Further, in the fourth step, anisotropic etching is performed on a portion of the processing substrate 1 where the resist material 2 is not present by using ions and radical species in the plasma.
Finally, in the fifth step, the resist material 2 is completely removed, and the processing is completed. Thus, the holes 1c having the same pattern as the transmission holes 3a of the photomask are formed on the surface of the processing substrate 1 by the processing operation including the first to fifth steps. In processing using such photolithography technology, ions and active particles are incident on all surfaces except the ground plane,
This is effective when processing the entire large surface such as a wafer at a time.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、被加工
物が立体構造をもつ微小ワーク(例えば正6面体を有す
るチップ)である場合に、特定の加工面に特定の加工を
施すことはできず、従って、3次元の立体形状を持った
微小構造物を製作することは不可能であった。また、プ
ロセスは真空中で行われるため、加工の進捉状況をプロ
セスの途中で観察することはできず、加工後の様子を知
るためには、被加工物をマスクとの位置決め装置ごと、
真空と大気中との間を行き来させなければならなかっ
た。又、プラズマプロセスでは、プラズマ発生部の電極
形状や容器形状により加工特性が変化してしまうので、
その場所に拡大観察機構を挿入することは困難である。
本発明は上記従来技術の欠点を除去すべくなされたもの
であって、エネルギービーム加工において、マスクと被
加工物との位置合わせ、及び、加工の進行状況を把握し
ながら徐々に加工を続けることができる装置を提供する
ことを目的としている。
However, when the workpiece is a small work having a three-dimensional structure (for example, a chip having a regular hexahedron), a specific processing cannot be performed on a specific processing surface. Therefore, it has been impossible to manufacture a microstructure having a three-dimensional three-dimensional shape. Also, since the process is performed in a vacuum, it is not possible to observe the progress of processing in the middle of the process, and to know the state after processing, the workpiece must be positioned with a mask and positioning device.
I had to move back and forth between vacuum and the atmosphere. Also, in the plasma process, the processing characteristics change depending on the shape of the electrode and the shape of the container of the plasma generating unit.
It is difficult to insert a magnifying observation mechanism at that location.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to eliminate the above-mentioned disadvantages of the related art. In energy beam processing, alignment between a mask and an object to be processed, and continual processing while grasping the progress of processing are performed. The purpose of the present invention is to provide a device capable of performing the following.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するためになされたもので、本発明のエネルギービーム
による加工装置は、真空容器内に設置された被加工物支
持装置と、この真空容器内に向けてエネルギービームを
照射するエネルギービーム源と、上記真空容器内に視野
を持つように設置された拡大観察装置とを備え、被加工
物支持装置をエネルギービーム照射位置と拡大観察装置
の観察位置の間において択一的に移動させる移動機構と
が設けられ、上記被加工物支持装置には被加工物の位置
を微調整する微調整機構が設けられ、上記拡大観察装置
の観察位置において、上記2基以上の拡大観察装置によ
り別視野から上記被加工物とマスクとを観察して、位置
合わせをするようにしたことを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an energy beam processing apparatus according to the present invention includes a workpiece support device installed in a vacuum vessel, An energy beam source for irradiating an energy beam toward the inside of the container, and a magnifying observation device installed so as to have a field of view in the vacuum container, the workpiece support device is provided with an energy beam irradiation position and a magnifying observation device. A moving mechanism for selectively moving the object between the observation positions; a fine adjustment mechanism for finely adjusting the position of the workpiece in the workpiece support device;
At the observation position, the two or more magnifying observation devices
Observe the workpiece and mask from a different field of view
It is characterized in that it is adjusted .

【0006】また、上記マスクはパターンの異なる複数
の開口を備え、該マスクが回転可能にマスク取付具に支
持され、該取付具の回転により上記マスクの開口を交換
可能とするようにしたことを特徴とする。ここで、上記
エネルギービームは、高速原子線であることが好まし
い。
Further, the mask has a plurality of patterns having different patterns.
Opening, and the mask is rotatably supported by the mask mounting fixture.
The opening of the mask is exchanged by the rotation of the fixture.
It is characterized by being made possible. Here, the
The energy beam is preferably a fast atom beam
No.

【0007】[0007]

【作用】請求項1に記載の発明のエネルギービームによ
る加工装置においては、被加工物を位置決めした状態の
まま、同一加工室内にて、エネルギービーム源から発せ
られるエネルギービーム照射位置と拡大観察装置の視野
の間を往復移動する。請求項2に記載の発明によれば、
被加工物を位置決めした状態のまま、同一加工室内に
て、エネルギービーム源と拡大観察装置とが被加工物の
位置に交互に往復移動させられる。請求項3に記載の発
明によれば、観察位置において被加工物の位置が微調整
機構により微調整されるので、遮蔽物と被加工物とを位
置決めや、加工の進捉状況を把握する際は、被加工物支
持装置ごと、拡大観察装置の光学軸上に移動させ、観察
を行えばよい。
In the processing apparatus using an energy beam according to the first aspect of the present invention, the irradiation position of the energy beam emitted from the energy beam source and the position of the magnifying observation apparatus in the same processing room while the workpiece is positioned. Reciprocate between fields of view. According to the invention described in claim 2,
The energy beam source and the magnifying observation device are alternately reciprocated to the position of the workpiece in the same processing chamber while the workpiece is positioned. According to the third aspect of the present invention, the position of the workpiece is finely adjusted by the fine adjustment mechanism at the observation position, so that the position of the shield and the workpiece can be determined and the progress of the processing can be grasped. May be moved along the optical axis of the magnifying observation device together with the workpiece support device to perform observation.

【0008】発明のエネルギービームによる加工装置
によれば、パターンを有する遮蔽物がエネルギービーム
源からのエネルギービームを遮蔽し、被加工物にパター
ンを転写させる。また、本発明のエネルギービームによ
る加工装置によれば、観察位置において拡大観察された
状態で、遮蔽位置調整機構によって遮蔽物が被加工物又
はエネルギービームに対して相対移動させられる。
、複数のパターンの異なる遮蔽物を交換して別の面の
加工や同じ面にパターンを重ね合わせた加工がなされ
る。真空中において、遮蔽物交換・被加工物と遮蔽物の
位置関係調整等、一連の作業が簡単にしかも精度よく行
うことが可能となり、加工室内部を開放する場合の表面
酸化等の問題やビームに対する相対位置関係の誤差の問
題が解決される。また、少なくとも2方向から被加工物
を観察するので、立体的な画像情報が得られる。また
移動機構により被加工物が並進相対移動させられて照射
位置と観察位置を往復する。
According to the energy beam processing apparatus of the present invention, the shield having the pattern shields the energy beam from the energy beam source and transfers the pattern to the workpiece. In addition, the energy beam of the present invention
According to the processing apparatus , the shield is moved relative to the workpiece or the energy beam by the shield position adjusting mechanism in a state of being enlarged and observed at the observation position. Ma
In addition , processing of another surface or processing of overlapping a pattern on the same surface is performed by exchanging shields having different patterns. In vacuum, a series of operations such as replacement of shields and adjustment of the positional relationship between workpieces and shields can be performed easily and accurately, and problems such as surface oxidation when opening the interior of the processing chamber and beams Is solved. Further , since the workpiece is observed from at least two directions, three-dimensional image information can be obtained. Also ,
The workpiece is translated and relatively moved by the moving mechanism, and reciprocates between the irradiation position and the observation position.

【0009】また、移動機構により被加工物が回転相対
移動させられて照射位置と観察位置を往復移動する。
、上記エネルギービーム源は、高速原子線、イオンビ
ーム、電子線、原子線、分子線、レーザ光、放射光のい
ずれかのエネルギービームが放射されて加工が行われ
る。高速原子線は中性のエネルギー粒子ビームであり、
指向性が非常に優れたビームであるため、あらゆる材料
に対して適用でき、超微細パターンの作製の時、超微小
の穴や隙間にもビームが難なく到達できるため、非常に
精度の良い、、かつ、平坦度の良い加工底面や垂直な加
工壁の作製が実現できる。また、イオンビームは、金属
など導電性の材料の加工時に有効となる。
Further, the workpiece reciprocates the observation position and the irradiation position is moved rotated relative by the moving mechanism. Ma
In addition, the energy beam source emits an energy beam of any one of a high-speed atomic beam, an ion beam, an electron beam, an atomic beam, a molecular beam, a laser beam, and a radiation beam for processing. Fast atomic beams are neutral energetic particle beams,
It is a beam with excellent directivity, so it can be applied to any material, and when producing ultra-fine patterns, the beam can reach ultra-fine holes and gaps without difficulty, so it is very accurate, In addition, it is possible to produce a processing bottom surface with good flatness and a vertical processing wall. Further, the ion beam is effective when processing a conductive material such as a metal.

【0010】また、電子線を用いた加工では、電子線自
体が、シャワー状に放射されるビームの場合と一本の微
小ビーム径のビームの場合があり、双方とも、反応性ガ
スを導入し、被加工物に電子線が照射され反応性ガスが
励起し、表面の加工が進行する機構を有しており、電子
線照射制御性が優れている。レーザ及び放射光及びX線
は、エネルギーや波長が異なり、表面との相互作用効果
が異なるが、超微細加工を行うときには、レーザ・放射
光・X線の照射のみによる表面脱離加工が行われる場合
と、反応性ガスを用いて、表面吸着しているガス粒子に
レーザや放射光やX線を照射し、それによって励起され
た表面吸着ガス粒子による表面脱離加工が行われる。
In the processing using an electron beam, there are a case where the electron beam itself is a beam radiated in a shower shape and a case where the electron beam itself has a small beam diameter. In both cases, a reactive gas is introduced. In addition, the workpiece is irradiated with an electron beam to excite a reactive gas, whereby the surface is processed, and the electron beam irradiation controllability is excellent. Lasers, synchrotron radiation, and X-rays have different energies and wavelengths, and have different interaction effects with the surface. However, when performing ultra-fine processing, surface desorption processing is performed only by laser, synchrotron radiation, and X-ray irradiation. In some cases, the surface-adsorbed gas particles are irradiated with a laser, a radiation light, or an X-ray using a reactive gas, and the surface desorption process is performed using the surface-adsorbed gas particles excited thereby.

【0011】レーザ・放射線・X線の使い分けは、加工
パターンの寸法や加工表面や反応性ガス粒子との吸収励
起作用効果の違いがあるので、効率の良い物を使用す
る。寸法が超微細パターンになると、例えば、レーザの
波長より小さなパターン形状の加工は困難となるため、
より波長の短いX線や放射光を利用する。また、原子線
や分子線は低エネルギーの粒子ビームであり、加工表面
における低ダメージで、ソフトな加工が達成される。こ
の様に、加工目的に応じ、適するエネルギービーム源を
選択して用いる。また、拡大観察が、光学顕微鏡、レー
ザ顕微鏡、電子顕微鏡のいずれか又はこれらの組み合わ
せにより行われる。光学顕微鏡は簡便性に優れ、レーザ
顕微鏡はワークディスタンスが長く、走査型2次電子顕
微鏡は高倍率の拡大が可能となる。
Since the use of laser, radiation and X-ray is different depending on the size of the processing pattern and the effect of absorption and excitation with the processing surface and reactive gas particles, an efficient one is used. When the size becomes an ultra-fine pattern, for example, it becomes difficult to process a pattern shape smaller than the wavelength of the laser,
Utilize shorter wavelength X-rays and synchrotron radiation. Further, the atomic beam and the molecular beam are low-energy particle beams, and soft processing is achieved with low damage on the processing surface. Thus, an appropriate energy beam source is selected and used according to the processing purpose. Further , the magnification observation is performed by any one of an optical microscope, a laser microscope, and an electron microscope or a combination thereof. The optical microscope is excellent in simplicity, the laser microscope has a long work distance, and the scanning secondary electron microscope enables high magnification.

【0012】[0012]

【実施例】以下、添付図面に基づいて本発明の実施例を
説明する。 (実施例1)図1は、本発明の一実施例を示すもので、
ここでは全体が直方体状の加工室11を外形線だけで示
している。この加工室11は密閉された空間を構成し、
所定のポンプが接続されて内部を真空あるいは特定の低
圧ガス雰囲気に保っている。この加工室11の一端側の
上部には、加工室内に向けてエネルギービームを放射す
るエネルギービーム源12が設けられている。また、加
工室11の他端側上部にはレンズを下方に向けた光学顕
微鏡13が設置され、加工室11の他端側側面にはもう
1基の光学顕微鏡14が水平の向きに設置されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. (Embodiment 1) FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.
Here, the entire processing chamber 11 having a rectangular parallelepiped shape is shown only by the outline. This processing chamber 11 forms a closed space,
A predetermined pump is connected to maintain the inside in a vacuum or a specific low-pressure gas atmosphere. An energy beam source 12 that emits an energy beam toward the processing chamber is provided above the one end of the processing chamber 11. An optical microscope 13 with the lens directed downward is installed at the upper end of the other end of the processing chamber 11, and another optical microscope 14 is installed in a horizontal direction on the other end of the processing chamber 11. I have.

【0013】加工室11内には、基台15が加工室11
の一つの壁に平行に設置された一対のレール16の上に
摺動自在に載せられている。そして、基台15の中央下
部には、基台15をレール16に沿って移動させる駆動
装置17が設けられ、これによって基台15をエネルギ
ービーム源12の下方の照射位置と、光学顕微鏡13の
観察位置の2カ所の間で往復移動させるようになってい
る。図示例では、この駆動装置17は駆動モータ18と
送りねじ機構19とを組み合わせた構造となっており、
照射位置及び観察位置において確実な位置決めがなされ
るようになっている。なお、駆動装置17の構造は確実
な位置決めができるものであれば上記のものに限られ
ず、例えばピエゾ素子を用いたリニアモータなどでもよ
い。
In the processing chamber 11, a base 15 is provided.
It is slidably mounted on a pair of rails 16 installed in parallel with one wall. A driving device 17 for moving the base 15 along the rails 16 is provided at the lower center of the base 15, whereby the irradiation position of the base 15 below the energy beam source 12 and the driving position of the optical microscope 13 are adjusted. It is designed to reciprocate between two observation positions. In the illustrated example, the driving device 17 has a structure in which a driving motor 18 and a feed screw mechanism 19 are combined.
Reliable positioning is performed at the irradiation position and the observation position. Note that the structure of the driving device 17 is not limited to the above as long as the positioning can be surely performed. For example, a linear motor using a piezo element may be used.

【0014】基台15上には、被加工物Wを保持する保
持装置20と、これに対向する位置にマスク(遮蔽物)
21を保持するマスク保持装置22が設けられている。
これらの保持装置20,22には、それぞれ被加工物W
又はマスク21の位置や向きを変えるための位置調整機
構23,24が設けられており、これらはX,Yあるい
はZ方向に並進可能又は回転可能なアクチュエータを有
している。この装置においては、基台15を観察位置に
移動し、2つの光学顕微鏡13,14で観察しながら位
置調整機構23,24を駆動してマスク21と被加工物
Wとの位置合わせを行う。次に、駆動装置17を駆動し
て基台15を、エネルギービーム源12の下の照射位置
に移動し、エネルギービームにより加工を行う。加工の
進捉状況を観察したり、マスク21や被加工物Wの位置
調整を行なう必要がある場合には、駆動装置17を駆動
して基台15を観察位置まで移動し、再度顕微鏡13,
14で観察しつつ調整を行ない、再び、エネルギービー
ム照射位置に移動してさらに加工を行う。
On the base 15, a holding device 20 for holding the workpiece W, and a mask (shielding object) at a position opposed thereto.
A mask holding device 22 for holding the mask 21 is provided.
Each of the holding devices 20 and 22 has a workpiece W
Alternatively, position adjusting mechanisms 23 and 24 for changing the position and orientation of the mask 21 are provided, and these have actuators that can translate or rotate in the X, Y or Z directions. In this apparatus, the base 15 is moved to the observation position, and the position adjustment mechanisms 23 and 24 are driven while observing with the two optical microscopes 13 and 14, so that the mask 21 and the workpiece W are aligned. Next, the drive unit 17 is driven to move the base 15 to an irradiation position below the energy beam source 12, and processing is performed by the energy beam. When it is necessary to observe the progress of processing or to adjust the position of the mask 21 or the workpiece W, the driving device 17 is driven to move the base 15 to the observation position, and the microscope 13 and the microscope 13 are again moved.
The adjustment is performed while observing at 14, and the processing is performed again by moving to the energy beam irradiation position again.

【0015】このように、本発明の加工装置では、2つ
の拡大観察装置13,14を用いているので、被加工物
Wの位置や形状を立体的に把握することができるだけで
なく、相対的な平行度の微調整が精度良く行える。特
に、高速原子線のような直進性の高いエネルギービーム
をマスク21を介して照射し、マスク21のパターンを
転写する加工を行なう場合には、被加工物Wとマスク2
1の相対位置関係が把握しやすいので、正確な位置決め
が迅速に行える。この場合、パターンの寸法が数十μm
であれば、500倍以上の拡大観察率を持つ光学顕微鏡
13,14であれば実用上問題がない。また、この加工
装置では、エネルギービーム照射位置と拡大観察装置の
観察位置を別に設定しているので、加工に伴って飛散す
る粒子などの影響が拡大観察装置に直接的に及ぶことが
防止される。また、このような影響をさらに弱めるため
に、基台15が照射位置にあるときにこれと観察位置の
間にカーテンを下ろして空間を区画する機構を設けても
よい。
As described above, in the processing apparatus of the present invention, since the two magnifying observation apparatuses 13 and 14 are used, not only can the position and shape of the workpiece W be three-dimensionally grasped, but also the relative position and shape can be relatively high. Fine adjustment of parallelism can be performed with high accuracy. In particular, when processing is performed by irradiating an energy beam having high rectilinearity, such as a high-speed atomic beam, through the mask 21 and transferring the pattern of the mask 21, the workpiece W and the mask 2
Since the relative positional relationship of 1 is easy to grasp, accurate positioning can be quickly performed. In this case, the size of the pattern is several tens μm.
Then, there is no practical problem if the optical microscopes 13 and 14 have a magnification observation ratio of 500 times or more. Further, in this processing apparatus, since the energy beam irradiation position and the observation position of the magnifying observation apparatus are separately set, the influence of particles scattered during the processing is prevented from directly affecting the magnifying observation apparatus. . Further, in order to further reduce such an effect, a mechanism may be provided that, when the base 15 is at the irradiation position, lowers the curtain between the base 15 and the observation position to partition the space.

【0016】図2は、上記実施例の変形例を示すもの
で、回転可能なマスク取付具21aにマスク21を複数
取り付ける事ができ、異なるパターンを持つマスクに取
り換えて加工を行うすることができるシステムの例であ
る。この場合、マスク取付具21aを回転させるだけで
マスク交換ができ、予め、拡大観察部でマスクの位置合
わせを行うと、加工中のマスク交換をしても位置合わせ
を再度行なう必要がない。勿論、再び顕微鏡視野内に移
動してマスクと被加工物の相対位置関係を調整して行う
事も出来る。
FIG. 2 shows a modification of the above embodiment, in which a plurality of masks 21 can be mounted on a rotatable mask mounting tool 21a, and processing can be performed by replacing masks with different patterns. It is an example of a system. In this case, the mask can be replaced simply by rotating the mask mounting tool 21a. If the mask is aligned in advance in the magnifying observation unit, there is no need to perform the alignment again even if the mask is replaced during processing. Of course, it is also possible to adjust the relative positional relationship between the mask and the workpiece by moving again into the field of view of the microscope.

【0017】(実施例2)図3は、ターンテーブル状の
基台25が鉛直軸回りに回転するように構成され、基台
25の下側には回転駆動装置26が設けられている。こ
こでは、基台25の上に上記実施例と同様に被加工物W
とマスク21を微動可能に保持する保持装置20,22
が設けられている。この実施例では、基台25を180
度回転させることによって被加工物Wが照射位置と観察
位置の間を移動させられる。この装置においても、観察
によって加工の続行の要否や、マスク21の交換の要否
が即座に判断でき、被加工物Wを真空中に置いたままで
作業が滞りなく円滑に進行できる。
(Embodiment 2) In FIG. 3, a turntable-like base 25 is configured to rotate around a vertical axis, and a rotation drive device 26 is provided below the base 25. Here, the workpiece W is placed on the base 25 similarly to the above embodiment.
Devices 20 and 22 for holding the mask 21 and the mask 21 movably
Is provided. In this embodiment, the base 25 is
The workpiece W is moved between the irradiation position and the observation position by rotating the workpiece W by degrees. Also in this apparatus, it is possible to immediately judge whether the continuation of the processing and the necessity of the replacement of the mask 21 are observable by observation, and the work can proceed smoothly without interruption while the workpiece W is kept in a vacuum.

【0018】(実施例3)図4の実施例では、加工室3
1が球面状に形成されており、被加工物Wはこの加工室
31のほぼ中心に来るように配置されている。そして、
エネルギービーム源32は直上から、2つの光学顕微鏡
33,34は上から約45度、下から約45度の斜め2
方向から加工室31の中心を臨むように設置されてい
る。基台35は、水平及び垂直な2つの軸36,37の
回りを回転させる駆動機構(図示略)を有しており、従
って、被加工物Wとマスク21を保持する保持装置2
0,22はその位置において傾斜と水平回転ができる。
加工に際しては、エネルギービーム源32の下にマスク
21と被加工物Wが来るように、観察するときは、光学
顕微鏡33,34の視野内にマスク21と被加工物Wが
来るように基台35の傾きを調節する。加工中もしくは
加工後において基台35を回転させ、2つの顕微鏡3
3,34により、マスク21と被加工物Wの位置関係お
よび加工面の状態を観察することができる。この装置に
おいては、基台35を軸36,37の回りの回転によっ
て向きを変えることにより照射位置や観察位置に臨ませ
られるので、並進や回転移動の場合より移動距離が短
く、迅速な移動ができる。
(Embodiment 3) In the embodiment of FIG.
1 is formed in a spherical shape, and the workpiece W is arranged so as to be substantially at the center of the processing chamber 31. And
The energy beam source 32 is positioned obliquely from above, and the two optical microscopes 33 and 34 are inclined about 45 degrees from above and about 45 degrees from below.
It is installed so as to face the center of the processing chamber 31 from the direction. The base 35 has a drive mechanism (not shown) that rotates around two horizontal and vertical axes 36 and 37, and accordingly, the holding device 2 that holds the workpiece W and the mask 21.
0, 22 can tilt and rotate horizontally at that position.
At the time of processing, the base is placed so that the mask 21 and the workpiece W come under the energy beam source 32, and at the time of observation, the mask 21 and the workpiece W come within the field of view of the optical microscopes 33 and 34. Adjust the tilt of 35. The base 35 is rotated during or after processing, and the two microscopes 3
3, 34, the positional relationship between the mask 21 and the workpiece W and the state of the processed surface can be observed. In this device, the base 35 can be made to face the irradiation position or the observation position by changing its direction by rotation around the axes 36 and 37, so that the moving distance is shorter than in the case of translation or rotation, and rapid movement is possible. it can.

【0019】図4の実施例では、加工位置と観察位置の
間の相対移動が比較的少ないので、拡大観察装置が加工
作業の影響を受けやすい。加工室において、腐食性ガス
や反応性ガスを用いる時、顕微鏡のレンズや電子顕微鏡
のディラクターやビーム源の汚染を防ぎたい場合は、図
5に示す機構を用いる。図5では、顕微鏡33,34の
導入部先端にシャッタ50又はバルブが取り付けられて
おり、拡大観察を行う事にのみ、シャッタ50を開にし
て、顕微鏡33,34の位置制御を行って拡大観察を行
う。又、シャッタ50の換わりに、先端にガラス窓51
を取り付けた伸ジャバラ52又は伸縮筒の内部に顕微鏡
33,34を設置して気密性を保つようにしてもよい。
In the embodiment shown in FIG. 4, since the relative movement between the processing position and the observation position is relatively small, the magnifying observation apparatus is easily affected by the processing operation. When a corrosive gas or a reactive gas is used in a processing chamber, if it is desired to prevent contamination of a lens of a microscope, a diverter of an electron microscope, and a beam source, a mechanism shown in FIG. 5 is used. In FIG. 5, a shutter 50 or a valve is attached to the distal end of the introduction portion of the microscopes 33 and 34, and the shutter 50 is opened and the position of the microscopes 33 and 34 is controlled to perform magnification observation only for performing magnification observation. I do. Also, instead of the shutter 50, a glass window 51
The microscopes 33 and 34 may be provided inside the extension bellows 52 or the telescopic cylinder to which the airtightness is attached so as to maintain airtightness.

【0020】図6ないし図8は、図4と同じような加工
室31の形状、エネルギービーム源32、拡大観察装置
33,34の配置を有する加工システムにおいて、基台
38を水平な回転軸39の回りに回転可能としたもので
ある。ここでは、回転軸39は、エネルギービーム源3
2及び拡大観察装置33,34の軸が含まれる面に直交
するように配置されているので、基台38の回転によっ
て順次被加工物Wやマスク21が順次これらに対向す
る。角度の調整は、図8に示すように回転軸39と反対
側に設けたリンク機構40をハンドル41で駆動するこ
とにより、加工室31の外部から行なうことができる。
FIGS. 6 to 8 show a processing system having the same configuration of the processing chamber 31, the energy beam source 32, and the arrangement of the magnifying observation devices 33 and 34 as in FIG. It can be rotated around. Here, the rotation axis 39 is the energy beam source 3
2 and the magnifying observation devices 33 and 34 are arranged so as to be orthogonal to the plane including the axes thereof. Therefore, the workpiece W and the mask 21 sequentially face each other by the rotation of the base 38. The angle can be adjusted from outside the processing chamber 31 by driving the link mechanism 40 provided on the opposite side of the rotation shaft 39 with the handle 41 as shown in FIG.

【0021】(実施例4)図9の例では、マスク21と
被加工物Wを保持する保持装置20,22を設置した基
台41は固定されている。そして、エネルギービーム源
42と上部から観察する拡大観察装置43を回転台44
に取り付けている。この場合は、上部からの観察装置4
3は移動するが、他の観察装置45は、マスク21と被
加工物Wの側面からのみ拡大観察を行なう。回転台44
の支持及び駆動機構には、磁性流体シールやOリングシ
ールなど用いて加工室の密閉性を維持するようにしてい
る。
(Embodiment 4) In the example of FIG. 9, a base 41 on which holding devices 20 and 22 for holding a mask 21 and a workpiece W are fixed. Then, the energy beam source 42 and the magnifying observation device 43 for observing from above are mounted on the turntable 44.
Attached to. In this case, the observation device 4 from above
3 moves, but the other observation device 45 performs enlarged observation only from the side surfaces of the mask 21 and the workpiece W. Turntable 44
A magnetic fluid seal, an O-ring seal, or the like is used for the supporting and driving mechanism to maintain the hermeticity of the processing chamber.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、被加工
物の位置合わせや加工の進捉状況の把握などを同一加工
室内で雰囲気を維持したまま行える。特に、遮蔽物を用
いてパターンを転写する加工においては、被加工物と遮
蔽物との位置関係の調整や、遮蔽物の交換、加工進捗状
況の確認を頻繁に行なう必要があり、その場合でもこれ
らの作業を、真空容器を開放することなしに行うことが
できる。これにより、被加工物を一度も大気中にさらす
ことのないクリーンな環境下で加工が行え、加工物表面
の酸化や汚染の問題を排除して高品質の製品を製造で
き、しかも、真空を排気したりリークしたりする手間が
省けるため、作業能率の向上とプロセスの時間短縮にも
非常に有利な手段を提供する。
As described above, according to the present invention, the positioning of the workpiece and the grasp of the progress of the processing can be performed while maintaining the atmosphere in the same processing chamber. In particular, in the process of transferring a pattern using a shield, it is necessary to frequently adjust the positional relationship between the workpiece and the shield, replace the shield, and check the progress of the processing. These operations can be performed without opening the vacuum container. As a result, the workpiece can be processed in a clean environment without ever exposing the workpiece to the atmosphere, eliminating the problem of oxidation and contamination on the workpiece surface, and producing high-quality products. Since the trouble of exhausting and leaking can be eliminated, the present invention provides a very advantageous means for improving work efficiency and shortening the process time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の第1実施例の加工装置を示す斜視図
である。
FIG. 1 is a perspective view showing a processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】この発明の第1実施例の加工装置の変形例を示
す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing a modification of the processing apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【図3】この発明の第2実施例の加工装置を示す斜視図
である。
FIG. 3 is a perspective view showing a processing apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図4】この発明の第3実施例の加工装置を示す断面図
である。
FIG. 4 is a sectional view showing a processing apparatus according to a third embodiment of the present invention.

【図5】この発明の第3実施例の加工装置の変形例を示
す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing a modification of the processing apparatus according to the third embodiment of the present invention.

【図6】この発明の第4実施例の加工装置を示す斜視図
である。
FIG. 6 is a perspective view showing a processing apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.

【図7】図6の加工装置の作用を示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing the operation of the processing device of FIG. 6;

【図8】図6の加工装置の側面断面図である。FIG. 8 is a side sectional view of the processing apparatus of FIG. 6;

【図9】この発明の第5実施例の加工装置の作用を示す
図である。
FIG. 9 is a view showing the operation of a processing apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.

【図10】従来の加工装置による加工工程を示す図であ
る。
FIG. 10 is a view showing a processing step by a conventional processing apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11,31 加工室(真空容器) 12,32,42 エネルギービーム源 13,14,33,34,43,45 光学顕微鏡
(拡大観察装置) 15,25,35,38 基台(被加工物支持装置) 16 レール 17 駆動装置(移動機構) 20 被加工物保持装置 21 マスク(遮蔽物) 21a マスク取付具 22 遮蔽物保持装置 26 回転駆動装置(移動機構) 40 リンク機構(移動機構)
11, 31 Processing chamber (vacuum vessel) 12, 32, 42 Energy beam source 13, 14, 33, 34, 43, 45 Optical microscope (magnifying observation device) 15, 25, 35, 38 Base (workpiece support device) ) 16 rail 17 driving device (moving mechanism) 20 workpiece holding device 21 mask (shielding object) 21a mask mounting tool 22 shield holding device 26 rotation driving device (moving mechanism) 40 link mechanism (moving mechanism)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 隆男 神奈川県藤沢市本藤沢4丁目2番1号 株式会社 荏原総合研究所内 (72)発明者 梶山 雅章 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会 社 荏原製作所内 (72)発明者 都築 隆 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会 社 荏原製作所内 (72)発明者 畑村 洋太郎 東京都文京区小日向2−12−11 (72)発明者 中尾 政之 千葉県松戸市新松戸5−1 新松戸中央 パークハウス C−908 (56)参考文献 特開 昭61−24136(JP,A) 特開 平7−335166(JP,A) 特開 昭55−116300(JP,A) 特開 平8−241841(JP,A) 特開 平6−229894(JP,A) 特開 平5−104366(JP,A) 特開 平4−89552(JP,A) 特開 昭62−269111(JP,A) 特開 平4−51441(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G21K 5/00 G21K 5/04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Takao Kato, Inventor 4-2-1 Motofujisawa, Fujisawa-shi, Kanagawa Inside Ebara Research Institute Co., Ltd. (72) Masaaki Kajiyama 11-1, Haneda Asahimachi, Ota-ku, Tokyo Inside the Ebara Corporation (72) Inventor Takashi Tsuzuki 11-1 Haneda Asahimachi, Ota-ku, Tokyo Inside the Ebara Corporation (72) Inventor Yotaro Hatamura 2-12-11 Kohinata, Bunkyo-ku, Tokyo (72) Inventor Masayuki Nakao 5-1 Shinmatsudo, Matsudo-shi, Chiba Prefecture Shin-Matsudo Chuo Park House C-908 (56) Reference JP-A-61-24136 (JP, A) JP-A-7-335166 (JP, A) JP-A Sho55 JP-A-8-241841 (JP, A) JP-A-6-229894 (JP, A) JP-A-5-104366 (JP, A) JP-A-4-89552 (JP, A) ) JP-A-62-26911 1 (JP, A) JP-A-4-51441 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G21K 5/00 G21K 5/04

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 真空容器内に設置され、上記真空容器内
に向けてエネルギービームを照射するエネルギービーム
源と、 被加工物の位置を微調整する微調整機構を備え た被加工
物支持装置と、上記エネルギービーム源と被加工物支持装置との間に配
置されるマスクの位置調整機構を備えたマスク保持装置
と、 上記真空容器内に視野を持つように、別方向から被加工
物を臨む少なくとも 2基以上の拡大観察装置と、上記 被加工物支持装置とマスク保持装置とを搭載した基
をエネルギービーム照射位置と拡大観察装置の観察位
置の間において択一的に移動させる移動機構とが設けら
れ、上記拡大観察装置の観察位置において、上記2基以上の
拡大観察装置により別視野から上記被加工物とマスクと
を観察して、位置合わせをするようにした ことを特徴と
するエネルギービームによる加工装置。
1. A vacuum container installed in a vacuum vessel,
Energy beam to irradiate energy beam toward
A source, a workpiece support device provided with a fine adjustment mechanism for finely adjusting the position of the workpiece, and an arrangement between the energy beam source and the workpiece support device.
Mask holding device provided with a position adjusting mechanism for a mask to be placed
And processed from another direction to have a field of view in the vacuum vessel
A magnifying observation apparatus of at least two groups facing things, equipped with the aforementioned workpiece support device and the mask holding device group
A moving mechanism for selectively moving the table between the energy beam irradiation position and the observation position of the magnifying observation device is provided, and at the observation position of the magnifying observation device,
With the magnifying observation device, the workpiece and mask can be
A processing apparatus using an energy beam, characterized by observing and positioning .
【請求項2】 上記マスクはパターンの異なる複数の開
口を備え、該マスクが回転可能にマスク取付具に支持さ
れ、該取付具の回転により上記マスクの開口を交換可能
とするようにしたことを特徴とする請求項1記載のエネ
ルギービームによる加工装置。
2. The method according to claim 1, wherein the mask has a plurality of openings having different patterns.
A mouth, the mask being rotatably supported by a mask mount.
The opening of the mask can be exchanged by rotating the fixture
The processing apparatus using an energy beam according to claim 1, wherein:
【請求項3】 上記エネルギービームは、高速原子線で
あることを特徴とする請求項1又は2に記載のエネルギ
ービームによる加工装置。
3. The processing apparatus according to claim 1 , wherein the energy beam is a fast atom beam.
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