JP4350941B2 - Charged particle beam exposure apparatus and device manufacturing method - Google Patents

Charged particle beam exposure apparatus and device manufacturing method Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は荷電粒子線露光装置、その露光装置を用いたデバイスの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年の半導体素子は微細化が進み、その半導体を製造する半導体製造装置、特に半導体露光装置についても微細化加工が可能な装置が必要とされている。
その一方で、半導体素子の生産性、生産効率の向上を図るために、単に露光性能に優れる装置だけではなく、スループットの高い装置が要求されている。
このような微細化に向けて荷電粒子線を使用する露光装置が注目を浴びてきている。このような露光装置において、ウエハ等の基板を保持して位置決めするステージの機能も、微細化、露光性能の向上により一層高精度化することが求められている。
【0003】
上述の荷電粒子線を使用する露光装置等のステージ装置は、図2に示すように露光空間60内において、ウエハステージ220上にウエハ160を保持するウエハチャック80の他に、荷電粒子線強度、分布等を高精度に測定を行うためのセンサや荷電粒子線の経時変化を測定するためのセンサ等、各種センサ70が搭載され、そのステージ装置が露光装置の定盤上を移動する。このようなウエハステージ上の各種センサ信号の受け渡しは、ウエハステージとこれを支持する定盤等を結ぶケーブル75によって行われている。
【0004】
ウエハステージ220と定盤等を電気的に接続するケーブル75は、ウエハステージに追従して伸縮するためステージの移動方向によっては湾曲し、あるいは引き伸ばされる等、ケーブルの形状はステージの位置によって変わることになる。ケーブルがステージの移動に悪影響を及ぼさないようにするためには、細く、かつ、やわらかい電線を使用するとともに、露光光を遮らない(けられない)ように配線位置等に関して、細心の注意が必要であった。このような構成としては、例えば、特許文献1に示されるようなものがある。
【0005】
【特許文献1】
特開2000-208412号公報(第2図)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来技術の場合、ウエハステージ上のセンサー等を定盤等の電源やコントローラに電気的に接続するケーブルを細く、かつ、やわらかい電線に選定した場合でもステージの移動に伴うケーブルの引き回しによりケーブルのテンション等の影響をステージが受けることになり、ウエハステージの位置決め精度、制御速度等に悪影響を及ぼしていた。その結果、予期しない方向にケーブルが湾曲して露光光を遮ってしまう等のトラブルも発生していた。
【0007】
また、ステージ装置上の荷電粒子線強度の測定、荷電粒子線分布の測定用のセンサは装置が実素子の露光状態でステージ装置を移動させている時においても、電源が給電されている状態であり、高精度の移動を行っているステージ装置に対して、センサは熱源となり温度的な外乱を与えることとなり、ステージの位置決め精度に悪影響を与え、ステージの位置決め精度の低下による製品の不良を発生させてしまうという問題も発生していた。
【0008】
また、ケーブル自体に着目すると露光荷電粒子線の漏れ光、拡散した荷電粒子線光によってケーブルの導電性外皮が変質し変質した導電性外皮が剥がれて真空空間に拡散し、ごみとなって真空空間中のウエハ、または荷電粒子線発生部等に付着するという問題も生じる。
【0009】
また、外皮の変質によりケーブル自体の絶縁不良、また 導電性外皮がはがれた部分に電荷の蓄積が発生し、予期せぬ装置の停止等の原因により装置の生産性の低下を招いてしまうという問題も生じていた。
【0010】
上述のセンサから発熱する温度の問題や、ケーブル外皮から発生するごみ、電荷の蓄積等の問題を解決するために、カバーによってケーブルを覆うこともできるが、カバーを付加することによって可動部部の重量が増大し高速移動でより大きな駆動力が必要になることから、装置の大型化、複雑化の原因となる。
【0011】
また、駆動力を変えないで対応した場合、可動部の重量増により慣性力が増加して、ステージの位置決め精度の低下による不良品の発生等の不具合の原因となる。
【0014】
本発明の目的は、基板に荷電粒子線露光を行う場合にステージに与えられる温度外乱を低減することある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明にかかる荷電粒子線露光装置及び、その装置を用いたデバイスの製造方法は、以下の構成を有することを特徴とする。
【0016】
すなわち、荷電粒子線露光を基板に行う荷電粒子線露光装置は、
前記基板を保持して移動するステージと、
前記ステージが配置され、前記基板ステージに保持された基板に荷電粒子線露光を行う第1の真空空間と、
荷電粒子線の計測を行うセンサーと、
前記第1の真空空間と隣接した第2の真空空間と、
記第1の真空空間と前記第2の真空空間の間で前記センサーを搬送する搬送手段と、
有し、
前記搬送手段は、前記基板ステージに保持された基板に荷電粒子線露光を行う場合は、前記第2の真空空間に前記センサーを配置し、荷電粒子線の計測を行う場合は、前記ステージに前記センサーを配置するように、前記センサーを搬送することを特徴とする。
【0031】
また、本発明にかかるデバイスの製造方法は、
上記の荷電粒子線露光装置を用いて荷電粒子線露光を基板に行う工程と、
前記工程において荷電粒子線露光を行われた基板を現像する工程と、
を有することを特徴とする。
【0032】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【0033】
<第1実施形態>
図1は本発明の実施形態にかかる電子ビーム露光装置の概略的な構成を示す図である。
【0034】
第1実施形態では電子ビーム等、イオンビームによる露光装置に適用した場合について説明する。電子ビームをはじめとするイオンビーム露光装置の場合、イオンビームが通過する露光空間6は真空になっている。露光に使用するイオンビームによってその真空度は10〜100倍ほど異なるが、大気開放状態に比べ、露光装置の内部は圧力が非常に低く設定された状態になっている。また、22はウエハを保持して所定の位置に位置決めする移動ステージ、9は露光空間6と、隔離された真空空間である。
【0035】
電子ビーム露光装置の詳細な構成を図3を用いて説明する。図3に示したように電子ビーム露光装置は、超真空の空間である露光空間6と、その真空度を達成するための真空ポンプ26、その真空ポンプ26と露光空間6を接続している真空ダクト27を持ち、露光空間6には真空用の移動ステージ22、電子レンズ21、ウエハを静電吸着するためのチャック8、そして電子ビームにより露光パターンを描画するウエハ16がチャック8により保持されている。また、真空用の移動ステージ22上には図4に示したように、センサー保持部10が任意の位置に複数個存在している。
【0036】
説明を図3に戻して、露光空間6に隣接する形で、計測センサー保持空間9が存在している。この計測センサー保持空間9内には搬送ロボット20と、その搬送ロボット20上には搬送ハンド11が存在している。計測センサー保持空間9内の搬送ロボット20と搬送ハンド11は図5に示すように構成されており、リンク機構を構成する搬送アーム77a,77bにより搬送ハンド11は図中R方向に並進運動し、θ方向に旋回運動して搬送ハンド11の向きを変えることができる。また、搬送ロボット20のZ軸方向の駆動により搬送ハンド11は上下方向に位置合わせされる。
【0037】
更に、計測センサー保持空間9内には、図6(a)に示されるような計測センサー7が設置台に載置されている。図5に詳細が示されているようにセンサー保持台14上には計測センサー7が載置され、計測センサー7の保持部17は勘合機構12と勘合した状態で保持台上に設定される。計測センサー7は真空内で使用することを考慮して、電気回路、及び蓄電池については完全密閉タイプを使用し、真空中における爆発等を防ぐような形となっている。また 計測センサー7は SSDと呼ばれるセンサーや、二次電子検出器等で構成されている。
【0038】
搬送ロボット20、搬送ハンド11、センサー保持台14、計測センサー7の位置関係はセンサー保持台14に対向するように搬送ロボット20が存在し、搬送ロボット20上には計測センサー7の本体直径の大きさに合った搬送ハンド11が存在している。本実施形態において、搬送ロボット20は、搬送ハンドが半径R方向に駆動する伸縮方向(R方向)と、搬送ハンド11が旋回駆動する方向(θ方向)に移動可能であるアームを持ち、さらにロボット本体が上下方向(Z方向)に移動可能な機構をもっている。R方向、θ方向、Z方向の機構を使用して、計測センサー保持空間9内のセンサー保持台14上にある計測センサー7を、搬送ハンド11が把持して密閉機構である密閉扉23を通して移動ステージ22のセンサー保持部10(図4)へ移動することが可能である。
【0039】
さらに計測センサー保持空間9と露光空間6の間に存在する密閉タイプの密閉扉23は露光空間6と計測センサー保持空間9の間で圧力差が生じてもそれぞれの空間の気密を保持するような構造になっている。
【0040】
計測センサー保持空間9においても真空状態になっており計測センサー保持空間9の真空を保持するための真空ポンプ25、真空ポンプ25と計測センサー保持空間9を接続するためのダクト24が存在する。
【0041】
以上のような構成においてその動作を説明する。動作については、電子ビーム露光装置の場合、その露光空間6の真空度、及びコンタミネーションが問題となってくる。つまり、真空度の高い空間に物体を放置した場合、その物体からアウトガスが発生することによる真空度の低下、真空中への不純物放出、放出したごみ、不純物のウエハ、装置内への付着問題が発生して電子ビームの直進性、電子ビームの拡散等の悪影響を与え不良ウエハの発生につながってしまう。このため本実施形態の場合、このコンタミネーションを減少させる動作も重要な課題となっている。
【0042】
電子ビーム露光装置の露光動作から補正パラメーター計測動作を行い、そして再度露光動作に移り変わる処理のシーケンスを図3を用いて具体的に説明する。
【0043】
通常、電子ビーム露光装置における露光動作時において、計測センサー7は計測センサー保持空間9内の保持台14上の計測センサー保持部17に保持されている。計測センサー保持部17において保持されている時、同時に、勘合機構12を通して計測センサー7内の充電池に対して給電が行われる。給電が行われているため、計測センサー7は、その計測している間、単体でケーブルによる給電が無い状態であっても接続がない状態で動作することが可能になっている。電子ビーム露光装置の露光動作が終了して、真空用移動ステージ22上のウエハチャック8からウエハ16が回収されると、装置は補正パラメーター計測動作の準備を行う。
【0044】
補正パラメーター計測動作の準備として真空用移動ステージ22上に計測センサー7を移動させるため搬送ロボット20は回転動作を行い、保持台14方向にロボット20上の搬送ハンド11を向ける。搬送ロボット20が保持台14方向に向かい、搬送ハンド11を伸ばして搬送ハンド11の先端のくぼみ(図5に示すような凹部)と計測センサー7の本体を勘合させることにより、計測センサー7を搬送ハンド11上に固定する。
【0045】
搬送ロボット20が計測センサー7を搬送ハンド11に固定すると、搬送ロボット20は上下方向、つまりZ方向に移動して計測センサー7の保持部17を保持台14から抜き取る。計測センサー7の抜き取る動作を行う前、つまり搬送ロボット20が保持台14方向に向いた時、勘合機構12を通じた給電動作が停止し、保持台14上から自由に計測センサー7が取り外されるようになる。
【0046】
保持台14上から計測センサー7を抜き取り、搬送ロボット20上の搬送ハンド11上に計測センサー7が固定されると、搬送ロボット20は計測センサー7を固定した搬送ハンド11を戻す方向、つまり搬送ハンド11を縮める方向に移動させ、さらに180°回転を行い完全密閉機構である密閉扉23の方向に向きを変える。この動作と並行して、真空用移動ステージ22は複数の計測センサー保持部10からシーケンス上選択された、天板上の計測センサー保持部10に計測センサー7を取り付けやすいように完全密閉機構である密閉扉23の方向に移動する。
【0047】
さらに、露光空間6の真空度を低下させない目的のため、露光空間6の真空度と計測センサー保持空間9の真空度が等しくなるように、また、計測センサー保持空間9内のコンタミネーション等が露光空間6に拡散しないようにするためにダクト24、真空ポンプ25を動作させて計測センサー保持空間9の真空引きを行う。搬送ロボット20が完全密閉機構である密閉扉23の方向に向きを変え終えて、かつ、真空用移動ステージ22が、完全密閉機構である密閉扉23の方向に移動し、さらに計測センサー保持空間9と露光空間6の真空度が同じになると密閉扉23が開き、露光空間6と計測センサー保持空間9とがつながる。
【0048】
この時、先に述べたように、計測センサー保持空間9の真空引きを行い、また、真空引きの行為によって、不純物等のコンタミネーションの排除を同時に行っているため、露光空間6の真空度を低下させることなく、さらに露光空間6を不純物等のコンタミネーション付着による汚染させることなく計測センサー7を露光空間6に移動させることができる。
【0049】
密閉扉23が開き、露光空間6と計測センサー保持空間9がつながると搬送ロボット20は計測センサー7を真空用移動ステージ22上の保持部10に移動させるべく、搬送ハンド11を真空用移動ステージ22方向に向かって伸ばす。搬送ハンド11上の計測センサー7が真空用移動ステージ22上に移動し、平面方向、つまり、X-Y方向で計測センサー7の保持部10の位置と計測センサー7上の保持部14の位置が合うと搬送ロボット20は、Z方向、下方向に駆動し真空用移動ステージ22上の保持部10に計測センサー7の保持部14を挿入する。
【0050】
計測センサー7が真空用移動ステージ22上の保持部10に固定されると、搬送ロボット20上の搬送ハンド11は計測センサー7の固定された状態をはずし、真空用移動ステージ22から離れる方向、すなわち、搬送ハンド11を縮める方向に移動する。搬送ロボット20上の搬送ハンド11が縮んだ状態になり完全密閉機構である密閉扉23と干渉関係がない状態になると密閉扉23は、その扉を閉じて露光空間6と計測センサー保持空間9を分離する。
【0051】
本実施形態では計測センサー7を真空用移動ステージ22上に移動させた後に搬送ロボット20の搬送ハンド11を縮める動作、搬送ハンド11を縮めた後に完全密閉機構である密閉扉23を閉じる動作を行っているが、計測センサー保持空間9の空間容量が小さく、かつ、搬送ロボット20上の搬送ハンド11を伸ばした状態での位置が真空用移動ステージ22のその後の動作範囲と干渉しない位置であれば、計測センサー7の回収時間短縮のために密閉扉23を開いたままで搬送ハンド11を伸ばしたまま移動ステージ4を移動させ計測動作を実行することも可能である。
【0052】
また真空用移動ステージ22の移動範囲と干渉位置関係にある場合、干渉関係を逃げるための最小の動作、たとえば、Z方向の上方向の移動のみ、または、搬送ハンド11を干渉関係がなくなる位置まで後退させ、完全に縮んだ位置と完全に伸びた位置の中間位置において待機して、真空用移動ステージ22を移動させ計測動作を実行することも可能である。
【0053】
計測センサー7が真空用移動ステージ22上の保持部10に固定され、搬送ロボット20の搬送ハンド11が真空用移動ステージ22の移動範囲と干渉関係が無い位置に移動すると、真空用移動ステージ22は計測シーケンスに従い電子レンズ21下の決められた位置に計測センサー7が位置するように移動して位置決めを行う。計測動作が開始されると、電子ビーム露光装置の電子源である電子銃(不図示)等のユニット動作に同期して真空用移動ステージ22を移動させ電子レンズ21下の電子ビーム強度を測定する。
【0054】
このとき、計測センサー7内において、計測のための回路は計測センサー7内部の蓄電池で動作しており、特に給電を行うためのケーブル等を持つことなく計測動作を実行することができる。また、実際に計測を行った後の計測データは計測センサー7内の内部に構成されているメモリー素子に記憶されるため、計測データを電子ビーム露光装置本体に転送するための電気信号線が不要となる。
【0055】
本実施形態では、計測データを計測センサー7の内部に存在するメモリー素子に記憶しているが、記憶と言う点では半導体素子に限らず磁気記憶器のようなものを使用し、かつ、計測センサー7自体を磁気シールドしても本機能は満足する。
【0056】
さらに、計測センサー7内に計測データを記憶するのではなく、計測データを無線の方式、たとえば赤外線通信、または、変調された電波によるアナログ通信、デジタル通信を使用して計測動作と並行した動作で、または計測動作後、そのデータの圧縮等を行い順次に電子ビーム露光装置本体に送信することによって本機能を満足することも可能である。
【0057】
さらに、言うまでもなく、無線電波を使用した場合、お互い隣り合う電子ビーム装置間で行うデータ転送を異なる周波数を使用して通信し、最悪、計測のタイミングが合ったとしても、お互いに干渉すること無くデータの受け渡しが行われるようになっている。
【0058】
計測センサー7をその保持部10に搭載した真空用移動ステージ22が電子レンズ21下で事前に決められた一連の駆動を行い補正パラメーター計測動作が終了する。
【0059】
この補正パラメーター計測動作後の露光動作を行うための準備として真空用移動ステージ22はその保持部10に計測センサー7を搭載した状態で完全密閉機構である密閉扉23の方向に移動する。この時、搬送ロボット20、及び、完全密閉機構である密閉扉23は計測センサー7を真空用移動ステージ22に受け渡した時の状態、または移動ステージ22と干渉を避ける位置を保持している。
【0060】
つまり、計測センサー7を保持台14から真空用移動ステージ22上へ移動させるシーケンスで述べたように搬送ロボット20上の搬送ハンド11と真空用移動ステージ22との干渉関係が無くなる位置、搬送ロボット20及び搬送ハンド11、密閉扉23が停止するシーケンスの場合は各ユニットの停止位置か、計測センサー7の回収動作が再開することになる。
【0061】
本実施形態では、回収動作を完全密閉機構である密閉扉23が閉じている状態での説明を行う。まず、移動ステージ22が完全密閉機構である密閉扉23の方向に移動する。さらに、計測センサー保持空間9の真空度を確認し、高真空の露光空間6と計測センサー保持空間9の真空度が異なる場合はダクト24及び真空ポンプ23を使用して真空度の調整を行う。真空用移動ステージ22の移動と計測センサー保持空間9の真空引きが終了すると、密閉扉23はその扉を開く動作を行う。密閉扉23が開くと、搬送ロボット20はその搬送ハンド11を真空用移動ステージ22側に伸ばし、真空用移動ステージ22上の計測センサー7を、搬送ハンド11の凹部と勘合させて固定する。計測センサー7が搬送ハンド11上に固定されると搬送ロボット20はそのZ方向の移動機構を使用して上下方向に移動し、真空用移動ステージ22上の計測センサー保持部10から計測センサー7をはずす方向、つまり移動ステージ側の保持部10から計測センサーの保持部14を抜き取るような方向に動作する。
【0062】
計測センサー7の保持部17と真空用移動ステージ22上の保持部10が離れると搬送ロボット20は搬送ハンド11を縮める方向、つまり真空用移動ステージ22から計測センサー保持空間9側に移動する。搬送ハンド11を縮めると搬送ロボット20は計測センサー7を搬入した時とは逆に180°回転動作して計測センサー保持空間9内の計測センサー保持台14の方向に向きを変える。搬送ロボット20が計測センサー保持空間9内の計測センサー保持台14の方向に向きを変えると完全密閉機構である密閉扉23が閉じる動作を行い、計測センサー保持空間9を露光空間6から切り離し、密閉空間を形成させる。
【0063】
計測センサー保持空間9において搬送ロボット20はその搬送ハンド11を伸ばし、計測センサー7を計測センサー保持空間9内の計測センサー保持台14に計測センサー保持部17を搬送する。搬送ハンド11が計測センサー7を計測センサー保持台14上に計測センサー保持部17を搬送すると、搬送ロボット20はそのZ方向の駆動機構を使用して下方向に移動し、計測センサー7の保持部17を計測センサー保持空間9内の計測センサー保持部17に勘合させる。計測センサー7の保持部17と計測センサー保持空間9内の計測センサー保持台14が勘合すると計測センサー保持空間9内の計測センサー保持部17の底にある勘合機構12により計測センサー7と本電子ビーム露光装置本体が電気的に接続する。勘合機構12の接続として本実施形態では電気信号線、センサー蓄電池に充電を行う電源線で構成されている。計測センサ−7が計測したデータについては前述のように無線で計測データを通信する方法も存在するが、本説明では勘合機構12を使用して計測データを転送する場合について述べる。
【0064】
勘合機構12を通して計測センサー7内の蓄電池に給電する給電線、計測センサー7内に蓄えた計測データを電子ビーム露光装置本体に転送するための信号線が電気的接続されると、
1)次回の計測のために給電線を用いて計測センサー7は充電される。
【0065】
2)計測動作後の計測センサー7内に蓄えられたデータは電子ビーム装置本体上に転送される。
【0066】
データ転送と、充電動作の2つの動作が並列して行われ、電子ビーム露光装置上に計測データ-が転送されることになる。本実施形態では次の電子ビーム露光装置のシーケンスによるが、計測データを本電子ビーム露光装置内に取り込み、その計測データを処理した後に露光動作に移っている。ただ、装置シーケンスによっては露光動作と並行して計測データを取り込む場合も発生する。
【0067】
完全密閉機構である密閉扉23が閉じている状態、つまり、高真空の露光空間6と計測センサー保持空間9が分離された状態において、また、電子ビーム露光装置は露光空間6の真空度を確認し、真空度が露光環境と合わない場合には露光空間6のダクト27及び真空ポンプ26を動作させ真空度を適正にした後に露光動作を行う。
【0068】
電子ビーム露光装置が露光空間6において露光動作を行っている時、計測センサー7は計測データの転送終了後、OFF状態で計測センサー保持空間に保持されている。通常、計測センサー7は微弱な光、またはビーム光を計測するため、そのON状態になってからの出力の経時変化が問題となっている。
【0069】
計測センサーをON状態にし、その後、一定時間たたないうちに計測動作を行うとセンサー自体の経時変化、ON状態直後のドリフト現象により正確な計測が不可能となってしまう、またこの問題を解決するために、常時ON状態とした場合、計測回路にて常時電力が消費され現在の省エネルギーの流れに反することになり、かつ、この消費された電力が熱源となって計測センサー7から放出される。従来のように常時真空用移動ステージ22上に保持していた場合は、この発熱による露光空間の温度の乱れ、物体に温度を加えることによるアウトガス、コンタミネーションの増大を招き露光動作において、不良品発生の原因となる移動ステージ22の移動量計測誤差の発生、ステージ精度劣化、不純物等によるウエハへのコンタミネーション付着が懸念される。
【0070】
本実施形態は上述の問題点にも対応し、計測センサー保持空間9と露光空間6を隔離し、また完全密閉機構である密閉扉23を開閉するタイミングから電子ビーム露光装置の補正パラメーター計測動作のタイミングを事前に検知することが可能であるため、補正パラメーター計測動作を行う一定時間前に計測センサー保持空間9内で計測センサー7をON状態にすることが可能になる。
【0071】
また、計測センサー保持空間9は露光空間6と密閉扉23で隔離され、かつ、ダクト24、真空ポンプ25で真空度の保持され、アウトガス、コンタミネーションの排気が行われているために計測センサー7からの発熱、アウトガスを吸収することが可能になり露光空間6に影響を与えることなく、事前に計測センサー7をON状態にして出力を安定させることが可能になる。
【0072】
つまり、電子ビーム露光装置が露光動作を行っているのと平行して、露光動作後に開始する補正パラメーター計測動作の準備をするための計測センサー保持空間9の真空引きを行うシーケンスはこの制御のタイミングを使用して計測センサー7内の電気回路をON状態にし、信号出力が安定する時間のON状態を作り出すことができる。
【0073】
具体的に書くと、電子ビーム露光装置は補正パラメーター計測作業に切り替わる最終ウエハの露光時において保持台14の勘合機構12を通して計測センサー7内の電気回路をON状態にする。計測センサー7は保持台14上では電子ビーム露光装置本体からの給電で内部電気回路のON状態を保持している。計測センサー7を移動ステージ22上へ搬送する場合においては計測センサー7には充電電池が搭載されており、本充電電池から給電により前記計測センサー7の内部回路がON状態のまま、搬送ロボット20、搬送ハンド11で搬送することが可能である。その後の動作については先に説明したとおりである。
【0074】
<第2実施形態>
図7は本発明の第2実施形態における電子ビーム露光装置の露光空間を説明する図である。第2実施形態では電子ビーム等、イオンビームによる露光装置に適用した場合で、かつ、計測センサーと電子ビーム露光装置本体が電線等で接続されている場合について説明する。第1実施形態と同じくイオンビーム露光装置の場合、イオンビームの通過する露光空間は真空になっている。露光に使用するイオンビームによってその真空度10〜100倍ほど異なるが大気開放状態に比べ圧力が非常に低く設定されているのは第1実施形態と同様である。
【0075】
図7に示したように電子ビーム露光装置は超真空の空間である露光空間6とその真空度を達成するための真空ポンプ26、その真空ポンプ26と露光空間6を接続している真空ダクト27を持ち、露光空間6には真空用の移動ステージ22、電子レンズ21、ウエハを静電吸着するためのチャック8、そして、電子ビームにより露光パターンを描画するウエハ16がチャック8に保持されている。また、真空用の移動ステージ22上には図4に示されるようにセンサー保持部10が任意の位置に複数個存在している。
【0076】
さらに、露光空間6に隣接する形で計測センサー保持空間9が存在している。計測センサー保持空間9内には搬送ロボット20と、その搬送ロボット20上に搬送ハンド11が存在している。計測センサー保持空間9内には、図6(b)に示されるような計測センサー7bが載置されている。センサー保持台14上には計測センサー7bと接続するケーブル15の接続口が存在する。計測センサー7bについて、本実施形態では内部については電気回路しか存在せず、第1実施形態のような蓄電池等は搭載されていない。このため計測センサー7b自体の構造、特に真空対応と言う点では電気回路を密閉するだけなので構造的に簡単な構成となっている。
【0077】
また、接続ケーブル15については帯電を防ぐ目的と、SSD、二次電子検出器の微弱な信号をノイズ等の外乱から防ぐ目的の為、テフロン(登録商標)等の化学的に安定した絶縁材料に表面を導電処理した物を使用した電線が使用されている。搬送ロボット20、搬送ハンド11、センサー保持台14、センサー保持部17の位置関係はセンサー保持台14に対向するように搬送ロボット20が存在し、搬送ロボット20上には計測センサー7bを搬送するために、計測センサー7bの本体直径に合った搬送ハンド11が存在している。本実施形態では搬送ロボット20は伸縮方向であるR方向、回転方向であるθ方向に移動可能である搬送アーム77a,77bを持ち、さらに搬送ロボット20本体が上下方向であるZ方向に移動可能であり、搬送ハンド11を上下方向に位置決めすることが可能な移動機構をもっている。R方向、θ方向、Z方向の機構を使用しセンサー保持台14上の計測センサー7bを密閉機構である密閉扉23を通して移動ステージ22の勘合部であるセンサー保持部10へ移動することが可能である。
【0078】
さらに、計測センサー保持空間9と露光空間6の間に存在する密閉タイプの密閉扉23は露光空間6と計測センサー保持空間9の間で圧力差が生じてもそれぞれの空間の気密を保持するような構造になっている。また計測センサー保持空間9においても真空状態になっており、計測センサー保持空間9の真空を保持するための真空ポンプ25、その真空ポンプ25と計測センサー保持空間9を接続するためのダクト24が存在する。
【0079】
以上の構成において、その動作を説明する。動作については電子ビーム露光装置の場合、その露光空間6の真空度、及びコンタミネーションが問題となってくる。つまり、真空度の高い空間に物体を放置した場合、その物体からアウトガスが発生し、露光空間6の真空度の低下や、その真空中への不純物放出、放出したごみ、不純物のウエハ、装置内への付着問題が発生して電子ビームの直進性、電子ビームの拡散等の悪影響を与え不良ウエハ発生の原因となっている。このため本実施形態の場合、このコンタミネーションを減少させる動作も重要な課題となっている。
【0080】
本実施形態である電子ビーム露光装置の露光動作から補正パラメーター計測動作へ、そして、再度、露光動作に移り変わる時のシーケンスを基に図7にて具体的に動作を説明する。
【0081】
本実施形態にかかる電子ビーム露光装置は、通常、露光動作時の計測センサー7bは計測センサー保持空間9内の保持台14上に保持されている。また、計測センサー7bと、電子ビーム露光装置本体と接続されているケーブル15は、センサー保持部17の横の開いた空間に束線された状態でまとめられている。ケーブル15についてみるとケーブル自体はリール状の回転体28に巻きつけられており、弱いテンションをかけて絶えず巻き取る方向に力がかかっており、真空空間内にできるだけケーブル表面を露出しないような形の設計となっている。
【0082】
電子ビーム露光装置の露光動作が終了し、真空用移動ステージ22上のウエハチャック8からウエハ16が回収されると装置は補正パラメーター計測動作の準備を行う。この補正パラメーター計測動作の準備として、真空用移動ステージ22上に計測センサー7bを移動させるため、搬送ロボット20は回転動作を行いセンサー保持台14方向にロボット20上の搬送ハンド11を向ける。搬送ロボット20が保持台14の方向に向くと、次に搬送ハンド11をR方向に伸ばして搬送ハンド11の先端のくぼみ(図5の11凹部を参照)と計測センサー7bの本体を勘合させ、計測センサー7bを搬送ハンド11上に固定する。
【0083】
搬送ロボット20が計測センサー7bを搬送ハンド11上に固定すると、搬送ロボット20は上下方向、つまりZ方向に移動して計測センサー7bの保持部17を保持台14から抜き取る。計測センサー7bを抜き取る動作を行う前、つまり、搬送ロボット20が保持台14方向に向いた時、勘合機構12を通じた給電動作が停止し、保持台14上から自由に計測センサー7bが取り外しできるようになる。
【0084】
センサー保持台14上から計測センサー7bを抜き取り、搬送ロボット20上の搬送ハンド11上に計測センサー7bが固定されると、搬送ロボット20は計測センサー7bを固定した搬送ハンド11を戻す方向、つまり、搬送ハンド11を縮める方向に移動させ、さらに180°回転を行い完全密閉機構である密閉扉23の方向に向きを変える。このとき計測センサー7bと電子ビーム露光装置本体を接続しているケーブル15は計測センサー7bとに引っ張られるような形で計測センサー保持空間9内を伸びていく。このときケーブル15を巻いてあるリール状の回転体28のテンションの関係からできる限り真空中にケーブル表面が露出しないような構造となっている。
【0085】
この動作と並行して真空用移動ステージ22は複数の計測センサー保持部10からシーケンス上選択された、移動ステージ22上の計測センサー保持部10(図4)に計測センサー7bを取り付けやすいように完全密閉機構である密閉扉23の方向に移動する。
【0086】
さらに、露光空間6の真空度を低下させない目的のため露光空間6の真空度と計測センサー保持空間9の真空度が等しくなるように、また計測センサー保持空間9内のコンタミネーション等が露光空間6に拡散しないようにするためにダクト24、真空ポンプ25を動作させて計測センサー保持空間9の真空引きを行う。
【0087】
搬送ロボット20が完全密閉機構である密閉扉23の方向に向きを変え終えて、かつ真空用移動ステージ22が完全密閉機構である密閉扉23の方向に移動し、さらに計測センサー保持空間9と露光空間6の真空度が同じになると密閉扉23が開き露光空間6と計測センサー保持空間9がつながる。この時、先に述べたように計測センサー保持空間9の真空引きを行い、また、真空引きの行為によって不純物等のコンタミネーションの排除を同時に行っているため露光空間6の真空度を低下させることなく、さらに、露光空間6を不純物等のコンタミネーション付着による汚染させることなく計測センサー7bを露光空間6に移動させることができる。
【0088】
密閉扉23が開き、露光空間6と計測センサー保持空間9がつながると搬送ロボット20は計測センサー7bを真空用移動ステージ22上の保持部10に移動させるべく搬送ハンド11を真空用移動ステージ22方向に向かって伸ばす。搬送ハンド11上の計測センサー7bが真空用移動ステージ22上に移動し、平面方向、つまり、X-Y方向で計測センサー7bの保持部10の位置と計測センサー7bの保持部17の位置が合うと、搬送ロボット20はZ方向、この場合は搬送ハンド11を下方向に駆動し、真空用移動ステージ22上の保持部10に計測センサー7bの保持部17を入れ込む。
【0089】
計測センサー7bが真空用移動ステージ22上の保持部10に固定されると、搬送ロボット20上の搬送ハンド11は計測センサー7bの固定をはずし、真空用移動ステージ22から離れる方向、搬送ハンド11を縮める方向に移動する。本実施形態の図7では搬送ロボット20上の搬送ハンド11が縮んだ状態を示しているが、搬送ロボット20上の搬送ハンド11を伸ばした状態での位置が真空用移動ステージ22の、その後の動作範囲と干渉しない位置であれば計測センサー7bの回収時間短縮のために搬送ハンド11を伸ばしたまま、移動ステージ22を移動させて計測動作を実行することも可能である。
【0090】
また、真空用移動ステージ4の移動範囲と干渉位置関係にある場合、干渉関係を逃げるための最小の動作、たとえば、Z方向、この場合は搬送ハンド11の上方向の移動のみ、または、搬送ハンド11を干渉関係がなくなる位置まで後退させ、完全に縮んだ位置と完全に伸びた位置の中間位置にて待機して、真空用移動ステージ22を移動させて計測動作を実行することも可能である。
【0091】
計測センサー7bが真空用移動ステージ22上の保持部10に載置され、搬送ロボット20の搬送ハンド11が真空用移動ステージ22の移動範囲と干渉関係が無い位置に移動すると、真空用移動ステージ22は計測シーケンスに従い、電子レンズ21下の決められた位置に計測センサー7bが位置するように移動を行う。計測動作が開始されると、電子ビーム露光装置の電子源である電子銃(不図示)等のユニット動作に同期して、真空用移動ステージ22を移動させ、電子レンズ21下の電子ビーム強度を測定する。このとき、計測センサー7b内において、給電及び計測データの受け渡しはケーブル15によって行われる。ただし、この場合においてもできる限り真空中でケーブルの鏡面を露出しないようにするため計測センサー7b内でデータシリアル化が行われケーブル本数の最小化が行われている。
【0092】
また、比較的ケーブルが細く作成できるデータ伝送の信号線のみケーブルで伝送し、計測のための回路は計測センサー7b内部の蓄電池で動作と言うことも可能であり、また、逆に、給電だけをケーブル接続で行い、実際に計測を行った後の計測データは計測センサー7b内の内部に構成されているメモリー素子に記憶することも可能である。
【0093】
さらに、計測センサー7b内に記憶するのではなく、計測データを無線の方式、たとえば赤外線通信、または、変調された電波によるアナログ通信、デジタル通信を使用し計測動作と並行動作で、または、計測動作後データの圧縮等を行い順次電子ビーム露光装置本体に送信することによって本機能を満足することも可能である。
【0094】
以上の機能を有する計測センサー7bを、センサー保持部10に載置した真空用移動ステージ22が電子レンズ21下で、事前に決められた一連の駆動を行い補正パラメーター計測動作が終了する。この補正パラメーター計測動作後、露光動作を行うための準備として、真空用移動ステージ22は、そのセンサー保持部10の計測センサー7bを搭載した状態で完全密閉機構である密閉扉23の方向に移動する。この時、搬送ロボット20、及び完全密閉機構である密閉扉23は計測センサー7bを真空用移動ステージ22に受け渡した時の状態、または移動ステージ22と干渉を避ける位置を保持している。つまり計測センサー7bを保持台14から真空用移動ステージ22上へ移動させるシーケンスで述べたように搬送ロボット20上の搬送ハンド11と真空用移動ステージ22との干渉関係が無くなる位置、搬送ロボット20、及び搬送ハンド11、密閉扉23が停止させるシーケンスの場合、各ユニットの停止位置から計測センサー7bの回収動作を再開することになる。
【0095】
移動ステージ22が完全密閉機構である密閉扉23の方向に移動する。さらに、計測センサー保持空間9においては高真空の露光空間6と計測センサー保持空間9の真空度が同じになるように、かつ真空中のコンタミネーション防止を目的としてダクト24及び真空ポンプ23を使用して真空度の調整を行う。搬送ロボット20はその搬送ハンド11を真空用移動ステージ22側に伸ばし、真空用移動ステージ22上の計測センサー7bを固定する。計測センサー7bが搬送ハンド11上に固定されると搬送ロボット20は、そのZ方向の移動機構を使用して上下方向に移動して、真空用移動ステージ22上の計測センサー保持部10から計測センサー7bをはずす方向、つまり、移動ステージ側の保持部10から計測センサーの保持部17を抜き取るような方向に動作する。
【0096】
計測センサー7bの保持部17と真空用移動ステージ22上の保持部10が離れると搬送ロボット20は搬送ハンド11を縮める方向、つまり真空用移動ステージ22から計測センサー保持空間9側に移動する。搬送ハンド11を縮めると搬送ロボット20は計測センサ−7bを搬入した時とは逆に180°回転動作し、計測センサー保持空間9内の計測センサー保持台14の方向に向きを変える。本動作を行っている時、同時に計測センサー7bと電子ビーム露光装置本体を接続しているケーブル15を収納するリール状の回転体28はその巻き取り動作を行い真空中にケーブルの被覆がなるべく露出しないようにする。
【0097】
搬送ロボット20が計測センサー保持空間9内の計測センサー保持台14の方向に向きを変えると完全密閉機構である密閉扉23が閉じる動作を行い、計測センサー保持空間9を露光空間6から切り離し、密閉空間を形成させる。計測センサー保持空間9において搬送ロボット20はその搬送ハンド11を伸ばし計測センサー7bを計測センサー保持空間9内の計測センサー保持台14上の位置に搬送する。搬送ハンド11が計測センサー7bを計測センサー保持台14上に搬送すると搬送ロボット20は、そのZ方向の駆動機構を使用して下方向に搬送ハンド11を移動させて、計測センサー7bの保持部17をセンサー支持台14に位置決めして勘合機構12と勘合させる。計測データを計測センサー7b内に保持している場合は、計測センサー7bの保持部17と計測センサー保持空間9内の勘合機構12が勘合すると計測センサー保持空間9内の計測センサー保持部17の底にある勘合機構により計測センサー7bと本電子ビーム露光装置本体が接続する。勘合機構12の接続として計測センサー7bに内蔵されているものによって電気信号線、充電を行う電源線が選択できる。
【0098】
本実施形態では、次の電子ビーム露光装置のシーケンスによるが、計測データを本電子ビーム露光装置内に取り込み、計測データを処理した後に露光動作に移っている。ただ装置シーケンスによっては露光動作と並行して計測データを取り込む場合も発生する。
【0099】
完全密閉機構である密閉扉23が閉じている状態、つまり、高真空の露光空間6と計測センサー保持空間9が分離された状態において、また電子ビーム露光装置は露光空間6の真空度を確認して、真空度が露光環境と合わない場合には露光空間6のダクト27及び真空ポンプ26を動作させ真空度を適正にした後、露光動作を行う。
【0100】
電子ビーム露光装置が露光空間6において露光動作を行っている時、計測センサー7bはOFF状態で計測センサー保持空間に保持されている。通常、計測センサー7bは微弱な光り、または、ビーム光を計測するためにON状態になってからの出力の経時変化が問題となっている。
【0101】
計測センサーをON状態にして、その後、一定時間たたないうちに計測動作を行うとセンサー自体の経時変化、ON状態直後のドリフト現象により正確な計測が不可能となってしまう。この問題を解決するために、常時ON状態とした場合、計測回路にて常時電力が消費され現在の省エネルギーの流れに反することになり、かつ、この消費された電力が熱源となって計測センサー7bから放出される。従来のように常時、真空用移動ステージ22上に計測センサーを保持していた場合、この計測センサーからの発熱による露光空間の温度が乱れ、物体に温度を加えることによるアウトガスの発生や、コンタミネーションの増大を招き、かかる環境下の露光動作において、不良品発生の原因となる移動ステージ22の移動量計測誤差の発生、ステージ精度劣化、不純物等によるウエハへのコンタミネーション付着が懸念される。
【0102】
本実施形態においては、上述の問題点にも対応し、計測センサー保持空間9と露光空間6を隔離し、完全密閉機構である密閉扉23を開閉するタイミング、つまり電子ビーム露光装置の補正パラメーター計測動作のタイミングを事前に検知することが可能であるため、補正パラメーター計測動作を行う一定時間前に計測センサー保持空間9内で計測センサー7bをON状態にすることが可能になる。
【0103】
また、計測センサー保持空間9は露光空間6と密閉扉23で隔離され、かつ、ダクト24と、真空ポンプ25で真空度の保持され、アウトガス、コンタミネーションの排気が行われているため計測センサー7bからの発熱や、アウトガスを吸収することが可能になり計測センサー7bを露光空間6に載置する場合においても露光空間の真空度や、清浄度に影響を与えることなく事前に計測センサー7bをON状態にして出力を安定させることが可能になる。
【0104】
つまり、電子ビーム露光装置が露光動作を行っている途中、次に、補正パラメーター計測動作を行うシーケンスの場合、電子ビーム露光装置は計測センサー保持空間9の真空引きを行うが、この制御のタイミングを使用して計測センサー7b内の電気回路をON状態にし、信号出力が安定する時間のON状態を作り出すことができる。
【0105】
具体的に書くと、電子ビーム露光装置は補正パラメーター計測作業に切り替わる最終ウエハの露光時において保持台14の勘合機構12を通して計測センサー7b内の電気回路をON状態にする。計測センサー7bはセンサー保持台14上では電子ビーム露光装置本体からの給電で内部電気回路をON状態に保持している。計測センサー7bを移動ステージ22上へ搬送する場合においては計測センサー7bには充電電池が搭載されており本充電電池から給電により前記計測センサー7bの内部回路がON状態のまま前記搬送ロボット20、搬送ハンド11で搬送することが可能である。その後の動作については上述のとおりである。
【0106】
<半導体デバイスの製造に関する実施形態>
先に説明した第1及び第2実施形態にかかる半導体製造装置、特に荷電粒子線露光装置を利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。
【0107】
図8は半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す。ステップ1(回路設計)では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ2(露光制御データ作製)では設計した回路パターンに基づいて露光装置の露光制御データを作製する。一方、ステップ3(ウエハ製造)ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ4(ウエハプロセス)は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ5(組み立て)は後工程と呼ばれ、ステップ4によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程(ダイシング、ボンディング)、パッケージング工程(チップ封入)等の組立て工程を含む。ステップ6(検査)ではステップ5で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これを出荷(ステップ7)する。例えば、前工程と後工程はそれぞれ専用の別の工場で行われてもよく、この場合、これらの工場毎に上記説明した遠隔保守システムによって保守がなされる。また前工程工場と後工程工場との間でも、インターネットまたは専用線ネットワークを介して生産管理や装置保守のための情報がデータ通信されてもよい。
【0108】
図9は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ11(酸化)ではウエハの表面を酸化させる。ステップ12(CVD)ではウエハ表面に絶縁膜を成膜する。ステップ13(電極形成)ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ14(イオン打込み)ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ15(レジスト処理)ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ16(露光)では上記説明した露光装置によって回路パターンをウエハに描画(露光)する。ステップ17(現像)では露光したウエハを現像する。ステップ18(エッチング)では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ19(レジスト剥離)ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成することができる。
【0111】
【発明の効果】
本発明によれば基板に荷電粒子線露光を行う場合にステージに与えられる温度外乱を低減することができる
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態にかかる電子ビーム露光装置の概略的を示す図である。
【図2】従来の露光空間を説明する図である。
【図3】第1実施形態にかかる電子ビーム露光装置の構成を説明する図である。
【図4】真空用の移動ステージ上のセンサー保持部を示す図である。
【図5】計測センサー、搬送ロボット、と搬送ハンドの構成を説明する図である。
【図6】計測センサーを示す図である。
【図7】第2実施形態にかかる電子ビーム露光装置の構成を説明する図である。
【図8】デバイスの製造プロセスのフローを説明する図である。
【図9】デバイスの製造プロセスのフローを説明する図である。
【符号の説明】
6 真空度等の環境がほぼ一定に管理されている露光空間
7 計測センサー
8 ウエハチャック
9 計測センサー保持空間
10 計測センサーが取り付けられる保持部
11 搬送ハンド
12 計測センサーを保持するための保持台上の勘合機構
14 計測センサーを保持するための保持台
15 計測センサーのケーブル
16 ウエハ
17 計測センサー側の保持部
20 計測センサーを搬送する搬送ロボット
21 電子レンズ
22 真空用移動ステージ
23 完全密閉機構をもつ密閉扉
24 計測センサー保持空間用ダクト
25 計測センサー保持空間用真空ポンプ
26 露光空間用真空ポンプ
27 露光空間用ダクト
28 ケーブルを巻き取るリール状の回転体
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention,Charged particlesLine dewThe present invention relates to an optical apparatus and a device manufacturing method using the exposure apparatus.
[0002]
[Prior art]
In recent years, semiconductor elements have been miniaturized, and a semiconductor manufacturing apparatus that manufactures the semiconductor, particularly a semiconductor exposure apparatus, is required to be capable of miniaturization.
On the other hand, in order to improve the productivity and production efficiency of semiconductor elements, not only an apparatus with excellent exposure performance, but also an apparatus with high throughput is required.
An exposure apparatus using a charged particle beam has been attracting attention for such miniaturization. In such an exposure apparatus, the function of a stage for holding and positioning a substrate such as a wafer is also required to be more highly accurate by miniaturization and improvement of exposure performance.
[0003]
As shown in FIG. 2, the stage apparatus such as the exposure apparatus using the above-described charged particle beam has a charged particle beam intensity, in addition to the wafer chuck 80 for holding the wafer 160 on the wafer stage 220 in the exposure space 60 as shown in FIG. Various sensors 70 such as a sensor for measuring the distribution and the like with high accuracy and a sensor for measuring a time-dependent change of the charged particle beam are mounted, and the stage device moves on the surface plate of the exposure apparatus. Delivery of various sensor signals on the wafer stage is performed by a cable 75 that connects the wafer stage and a surface plate that supports the wafer stage.
[0004]
The cable 75 that electrically connects the wafer stage 220 and the surface plate etc. expands and contracts following the wafer stage, so that the shape of the cable changes depending on the stage position, such as bending or stretching depending on the moving direction of the stage. become. In order to prevent the cable from adversely affecting the movement of the stage, it is necessary to use thin and soft wires and to pay close attention to the wiring position so that the exposure light is not blocked (cannot be blocked). Met. As such a structure, there exists a thing as shown by patent document 1, for example.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2000-208412 (Fig. 2)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of the prior art, even if the cable that electrically connects the sensor on the wafer stage to the power supply or controller such as the surface plate or the controller is selected as a thin and soft electric cable, The stage is affected by the tension and the like, which adversely affects the positioning accuracy and control speed of the wafer stage. As a result, troubles such as the cable bending in an unexpected direction and blocking exposure light have occurred.
[0007]
Moreover, the charged particle beam intensity measurement and charged particle beam distribution sensor on the stage device is in a state where the power is supplied even when the device is moving the stage device in the exposure state of the actual element. Yes, a stage device that moves with high accuracy, the sensor becomes a heat source and gives a temperature disturbance, which adversely affects the positioning accuracy of the stage and causes product defects due to a decrease in the positioning accuracy of the stage. The problem of letting it happen also occurred.
[0008]
Also, when paying attention to the cable itself, leaked light from the exposed charged particle beam, diffused charged particle beam light alters the conductive outer sheath of the cable, peels off the altered conductive outer sheath, diffuses it into the vacuum space, and becomes dust as vacuum space There also arises a problem that it adheres to the wafer inside, the charged particle beam generator or the like.
[0009]
In addition, the insulation of the cable itself is deteriorated due to alteration of the outer sheath, and charge accumulation occurs in the part where the conductive outer sheath is peeled off, leading to a decrease in the productivity of the device due to an unexpected stoppage of the device. Also occurred.
[0010]
The cable can be covered with a cover in order to solve problems such as the temperature generated by the sensor, dust generated from the cable sheath, and charge accumulation. Since the weight increases and a larger driving force is required for high-speed movement, the apparatus becomes larger and complicated.
[0011]
Further, if the response is made without changing the driving force, the inertial force increases due to the increase in the weight of the movable part, which causes problems such as generation of defective products due to a decrease in the positioning accuracy of the stage.
[0014]
  The present inventionThe purpose ofWhen performing charged particle beam exposure on a substratestageGiven toTemperature disturbanceReducethingInis there.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a charged particle beam exposure apparatus according to the present invention and a device manufacturing method using the apparatus have the following configurations.
[0016]
  Charged particle beamexposureThe substrateTo doCharged particle beam exposure equipment
  A stage for holding and moving the substrate;
  The stage is disposed on the substrate held on the substrate stage.Charged particle beamDo exposureA first vacuum space;
  A sensor that measures charged particle beams,
  The first vacuum space;AdjacentA second vacuum space;
  in frontThe first vacuum space and the second vacuum spaceWhenBetweenThe sensorTransportDoConveying means;
  TheHave
  When the charged particle beam exposure is performed on the substrate held on the substrate stage, the transport unit places the sensor in the second vacuum space, and when the charged particle beam is measured, Transport the sensor to place the sensorIt is characterized by that.
[0031]
  In addition, the device manufacturing method according to the present invention includes:
  Performing charged particle beam exposure on a substrate using the above charged particle beam exposure apparatus;
Developing the substrate subjected to the charged particle beam exposure in the step;
HaveIt is characterized by that.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0033]
<First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an electron beam exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
[0034]
In the first embodiment, a case where the present invention is applied to an exposure apparatus using an ion beam such as an electron beam will be described. In the case of an ion beam exposure apparatus such as an electron beam, the exposure space 6 through which the ion beam passes is in a vacuum. Although the degree of vacuum varies depending on the ion beam used for exposure by about 10 to 100 times, the pressure inside the exposure apparatus is set to be very low as compared to the open state in the atmosphere. Reference numeral 22 denotes a moving stage for holding the wafer and positioning it at a predetermined position. Reference numeral 9 denotes an exposure space 6 and an isolated vacuum space.
[0035]
A detailed configuration of the electron beam exposure apparatus will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, the electron beam exposure apparatus has an exposure space 6 that is an ultra-vacuum space, a vacuum pump 26 for achieving the degree of vacuum, and a vacuum that connects the vacuum pump 26 and the exposure space 6. The exposure space 6 includes a vacuum moving stage 22, an electron lens 21, a chuck 8 for electrostatically attracting the wafer, and a wafer 16 for drawing an exposure pattern by an electron beam. Yes. Further, as shown in FIG. 4, a plurality of sensor holding units 10 are present at arbitrary positions on the moving stage 22 for vacuum.
[0036]
Returning to FIG. 3, a measurement sensor holding space 9 exists adjacent to the exposure space 6. In the measurement sensor holding space 9, a transfer robot 20 and a transfer hand 11 exist on the transfer robot 20. The transport robot 20 and the transport hand 11 in the measurement sensor holding space 9 are configured as shown in FIG. 5, and the transport hand 11 is translated in the R direction in the figure by the transport arms 77a and 77b constituting the link mechanism. The direction of the transport hand 11 can be changed by turning in the θ direction. Further, the transport hand 11 is aligned in the vertical direction by driving the transport robot 20 in the Z-axis direction.
[0037]
Furthermore, in the measurement sensor holding space 9, a measurement sensor 7 as shown in FIG. As shown in detail in FIG. 5, the measurement sensor 7 is placed on the sensor holding base 14, and the holding portion 17 of the measurement sensor 7 is set on the holding base in a state of being engaged with the fitting mechanism 12. Considering the use of the measurement sensor 7 in a vacuum, the electric circuit and the storage battery are of a completely sealed type, and are configured to prevent an explosion or the like in a vacuum. The measurement sensor 7 includes a sensor called SSD, a secondary electron detector, and the like.
[0038]
The transport robot 20, the transport hand 11, the sensor holding base 14, and the measurement sensor 7 are located so that the transport robot 20 faces the sensor holding base 14, and the main body diameter of the measurement sensor 7 is large on the transport robot 20. A suitable transport hand 11 exists. In the present embodiment, the transfer robot 20 has an arm that can move in a telescopic direction (R direction) in which the transfer hand is driven in the radius R direction and a direction in which the transfer hand 11 is driven to turn (θ direction). The main body has a mechanism that can move in the vertical direction (Z direction). Using the mechanisms in the R, θ, and Z directions, the measurement sensor 7 on the sensor holding base 14 in the measurement sensor holding space 9 is gripped by the transport hand 11 and moved through the sealing door 23 that is a sealing mechanism. It is possible to move to the sensor holding unit 10 (FIG. 4) of the stage 22.
[0039]
Further, a hermetic type sealing door 23 existing between the measurement sensor holding space 9 and the exposure space 6 maintains the airtightness of each space even if a pressure difference occurs between the exposure space 6 and the measurement sensor holding space 9. It has a structure.
[0040]
The measurement sensor holding space 9 is also in a vacuum state, and a vacuum pump 25 for holding the vacuum of the measurement sensor holding space 9 and a duct 24 for connecting the vacuum pump 25 and the measurement sensor holding space 9 exist.
[0041]
The operation of the above configuration will be described. Regarding the operation, in the case of an electron beam exposure apparatus, the degree of vacuum in the exposure space 6 and contamination are problematic. In other words, if an object is left in a space with a high degree of vacuum, there is a problem that the degree of vacuum decreases due to the generation of outgas from the object, impurities are released into the vacuum, discharged dust, impurities adhere to wafers, and equipment. Occurs and adversely affects electron beam straightness and electron beam diffusion, leading to the generation of defective wafers. For this reason, in the case of this embodiment, the operation | movement which reduces this contamination is also an important subject.
[0042]
A processing sequence in which the correction parameter measurement operation is performed from the exposure operation of the electron beam exposure apparatus and then the exposure operation is performed again will be specifically described with reference to FIG.
[0043]
Usually, during the exposure operation in the electron beam exposure apparatus, the measurement sensor 7 is held by the measurement sensor holding unit 17 on the holding table 14 in the measurement sensor holding space 9. When being held in the measurement sensor holding unit 17, power is supplied to the rechargeable battery in the measurement sensor 7 through the fitting mechanism 12 at the same time. Since power feeding is performed, the measurement sensor 7 can operate in a state where there is no connection even when there is no power feeding by a cable alone during the measurement. When the exposure operation of the electron beam exposure apparatus is completed and the wafer 16 is recovered from the wafer chuck 8 on the vacuum moving stage 22, the apparatus prepares for a correction parameter measurement operation.
[0044]
In preparation for the correction parameter measurement operation, the transfer robot 20 rotates in order to move the measurement sensor 7 onto the vacuum moving stage 22 and directs the transfer hand 11 on the robot 20 toward the holding table 14. The transfer robot 20 moves toward the holding table 14, extends the transfer hand 11, and engages the recess (as shown in FIG. 5) with the main body of the measurement sensor 7 to transfer the measurement sensor 7. Fix on the hand 11.
[0045]
When the transfer robot 20 fixes the measurement sensor 7 to the transfer hand 11, the transfer robot 20 moves in the vertical direction, that is, in the Z direction, and pulls out the holding unit 17 of the measurement sensor 7 from the holding table 14. Before the operation of removing the measurement sensor 7 is performed, that is, when the transport robot 20 is directed toward the holding table 14, the power feeding operation through the fitting mechanism 12 is stopped, and the measurement sensor 7 is freely detached from the holding table 14. Become.
[0046]
When the measurement sensor 7 is extracted from the holding table 14 and the measurement sensor 7 is fixed on the transfer hand 11 on the transfer robot 20, the transfer robot 20 returns the transfer hand 11 to which the measurement sensor 7 is fixed, that is, the transfer hand. 11 is moved in the shrinking direction, and further rotated by 180 ° to change the direction to the sealing door 23 which is a complete sealing mechanism. In parallel with this operation, the vacuum moving stage 22 is a completely sealed mechanism so that the measurement sensor 7 can be easily attached to the measurement sensor holding unit 10 on the top plate selected in sequence from the plurality of measurement sensor holding units 10. It moves in the direction of the sealed door 23.
[0047]
Further, for the purpose of not lowering the degree of vacuum in the exposure space 6, the degree of vacuum in the exposure space 6 and the degree of vacuum in the measurement sensor holding space 9 are equal, and contamination in the measurement sensor holding space 9 is exposed. In order not to diffuse into the space 6, the duct 24 and the vacuum pump 25 are operated to evacuate the measurement sensor holding space 9. After the transfer robot 20 has changed its direction in the direction of the sealing door 23 which is a complete sealing mechanism, the vacuum moving stage 22 moves in the direction of the sealing door 23 which is a complete sealing mechanism, and further the measurement sensor holding space 9. When the degree of vacuum in the exposure space 6 becomes the same, the sealed door 23 opens, and the exposure space 6 and the measurement sensor holding space 9 are connected.
[0048]
At this time, as described above, the measurement sensor holding space 9 is evacuated, and contamination of impurities and the like is simultaneously eliminated by the action of evacuation. The measurement sensor 7 can be moved to the exposure space 6 without lowering the exposure space 6 without contaminating the exposure space 6 due to contamination such as impurities.
[0049]
When the sealed door 23 is opened and the exposure space 6 and the measurement sensor holding space 9 are connected, the transfer robot 20 moves the transfer hand 11 to the vacuum moving stage 22 in order to move the measurement sensor 7 to the holding unit 10 on the vacuum moving stage 22. Stretch in the direction. When the measurement sensor 7 on the transport hand 11 moves onto the moving stage 22 for vacuum and the position of the holding unit 10 of the measurement sensor 7 and the position of the holding unit 14 on the measurement sensor 7 match in the plane direction, that is, the XY direction. The transfer robot 20 is driven in the Z direction and the downward direction, and the holding unit 14 of the measurement sensor 7 is inserted into the holding unit 10 on the vacuum moving stage 22.
[0050]
When the measurement sensor 7 is fixed to the holding unit 10 on the vacuum moving stage 22, the transfer hand 11 on the transfer robot 20 removes the fixed state of the measurement sensor 7 and moves away from the vacuum transfer stage 22, that is, Then, the transport hand 11 is moved in the direction of contraction. When the transfer hand 11 on the transfer robot 20 is in a contracted state and has no interference relationship with the sealing door 23 which is a complete sealing mechanism, the sealing door 23 closes the door and opens the exposure space 6 and the measurement sensor holding space 9. To separate.
[0051]
In this embodiment, after the measurement sensor 7 is moved onto the vacuum moving stage 22, the operation of contracting the transport hand 11 of the transport robot 20 and the operation of closing the sealing door 23 that is a complete sealing mechanism after the transport hand 11 is contracted are performed. However, if the space of the measurement sensor holding space 9 is small and the position of the transfer robot 11 on the transfer robot 20 in the extended state does not interfere with the subsequent operation range of the vacuum moving stage 22. In order to shorten the collection time of the measurement sensor 7, it is also possible to perform the measurement operation by moving the moving stage 4 while the transfer hand 11 is extended with the sealed door 23 open.
[0052]
Further, when there is an interference position relationship with the movement range of the vacuum moving stage 22, the minimum operation for escaping the interference relationship, for example, only the upward movement in the Z direction, or the position where the transfer hand 11 is no longer in the interference relationship. It is also possible to perform the measurement operation by moving the vacuum moving stage 22 while waiting in the middle position between the fully retracted position and the fully extended position.
[0053]
When the measurement sensor 7 is fixed to the holding unit 10 on the vacuum moving stage 22 and the transfer hand 11 of the transfer robot 20 moves to a position that does not interfere with the moving range of the vacuum transfer stage 22, the vacuum transfer stage 22 is According to the measurement sequence, the measurement sensor 7 is moved and positioned so as to be positioned at a predetermined position under the electronic lens 21. When the measurement operation is started, the vacuum moving stage 22 is moved in synchronization with the operation of a unit such as an electron gun (not shown) which is an electron source of the electron beam exposure apparatus, and the electron beam intensity under the electron lens 21 is measured. .
[0054]
At this time, in the measurement sensor 7, a circuit for measurement is operated by a storage battery inside the measurement sensor 7, and the measurement operation can be executed without particularly having a cable or the like for supplying power. In addition, since the measurement data after the actual measurement is performed is stored in a memory element configured inside the measurement sensor 7, an electric signal line for transferring the measurement data to the main body of the electron beam exposure apparatus is unnecessary. It becomes.
[0055]
In the present embodiment, measurement data is stored in a memory element that exists inside the measurement sensor 7, but in terms of storage, not only a semiconductor element but also a magnetic storage device is used, and the measurement sensor Even if 7 is magnetically shielded, this function is satisfied.
[0056]
Further, instead of storing the measurement data in the measurement sensor 7, the measurement data is operated in parallel with the measurement operation using a wireless method, for example, infrared communication, analog communication using modulated radio waves, or digital communication. Alternatively, after the measurement operation, this function can be satisfied by compressing the data and sequentially transmitting the data to the main body of the electron beam exposure apparatus.
[0057]
Furthermore, it goes without saying that when radio waves are used, data transfer performed between adjacent electron beam devices communicates using different frequencies, and even in the worst case, even if the timing of measurement matches, it does not interfere with each other Data is exchanged.
[0058]
The vacuum moving stage 22 having the measurement sensor 7 mounted on the holding unit 10 performs a predetermined series of driving under the electron lens 21, and the correction parameter measurement operation is completed.
[0059]
As a preparation for performing the exposure operation after the correction parameter measurement operation, the vacuum moving stage 22 moves in the direction of the sealing door 23 which is a complete sealing mechanism with the measurement sensor 7 mounted on the holding unit 10. At this time, the transfer robot 20 and the sealing door 23 which is a complete sealing mechanism hold the state when the measurement sensor 7 is transferred to the vacuum moving stage 22 or the position where the interference with the moving stage 22 is avoided.
[0060]
That is, as described in the sequence of moving the measurement sensor 7 from the holding table 14 onto the vacuum moving stage 22, the position where the interfering relationship between the transport hand 11 on the transport robot 20 and the vacuum moving stage 22 disappears, the transport robot 20 In the case of the sequence in which the transport hand 11 and the closed door 23 are stopped, the collection operation of the measurement sensor 7 is resumed at the stop position of each unit.
[0061]
In the present embodiment, the collection operation will be described in a state where the sealing door 23 that is a complete sealing mechanism is closed. First, the moving stage 22 moves in the direction of the sealing door 23 that is a complete sealing mechanism. Furthermore, the degree of vacuum in the measurement sensor holding space 9 is confirmed. If the degree of vacuum in the high-vacuum exposure space 6 and the measurement sensor holding space 9 is different, the degree of vacuum is adjusted using the duct 24 and the vacuum pump 23. When the movement of the vacuum moving stage 22 and the evacuation of the measurement sensor holding space 9 are completed, the hermetic door 23 opens the door. When the hermetic door 23 is opened, the transfer robot 20 extends the transfer hand 11 toward the vacuum moving stage 22, and fixes the measurement sensor 7 on the vacuum moving stage 22 by fitting with the concave portion of the transfer hand 11. When the measurement sensor 7 is fixed on the transfer hand 11, the transfer robot 20 moves up and down using the Z-direction moving mechanism, and the measurement sensor 7 is moved from the measurement sensor holding unit 10 on the vacuum moving stage 22. It operates in the direction to remove, that is, the direction in which the holding part 14 of the measurement sensor is removed from the holding part 10 on the moving stage side.
[0062]
When the holding unit 17 of the measurement sensor 7 and the holding unit 10 on the vacuum moving stage 22 are separated from each other, the transfer robot 20 moves in the direction in which the transfer hand 11 is contracted, that is, from the vacuum moving stage 22 to the measurement sensor holding space 9 side. When the transport hand 11 is shrunk, the transport robot 20 rotates 180 °, opposite to when the measurement sensor 7 is loaded, and changes its direction in the direction of the measurement sensor holding base 14 in the measurement sensor holding space 9. When the transfer robot 20 changes its direction in the direction of the measurement sensor holding base 14 in the measurement sensor holding space 9, the sealing door 23, which is a complete sealing mechanism, closes, and the measurement sensor holding space 9 is separated from the exposure space 6 and sealed. Create a space.
[0063]
In the measurement sensor holding space 9, the transfer robot 20 extends the transfer hand 11 and transfers the measurement sensor 7 to the measurement sensor holding base 14 in the measurement sensor holding space 9. When the transport hand 11 transports the measurement sensor 7 onto the measurement sensor holding base 14, the transport robot 20 moves downward using the drive mechanism in the Z direction, and holds the measurement sensor 7. 17 is fitted to the measurement sensor holding part 17 in the measurement sensor holding space 9. When the holding portion 17 of the measurement sensor 7 and the measurement sensor holding base 14 in the measurement sensor holding space 9 are engaged, the fitting mechanism 12 at the bottom of the measurement sensor holding portion 17 in the measurement sensor holding space 9 causes the measurement sensor 7 and the present electron beam. The exposure apparatus main body is electrically connected. In this embodiment, the connection of the fitting mechanism 12 includes an electric signal line and a power supply line for charging the sensor storage battery. As described above, there is a method of communicating measurement data wirelessly with respect to data measured by the measurement sensor 7. However, in this description, a case where measurement data is transferred using the fitting mechanism 12 will be described.
[0064]
When the power supply line for supplying power to the storage battery in the measurement sensor 7 through the fitting mechanism 12 and the signal line for transferring the measurement data stored in the measurement sensor 7 to the electron beam exposure apparatus main body are electrically connected,
1) The measurement sensor 7 is charged using a power supply line for the next measurement.
[0065]
2) The data stored in the measurement sensor 7 after the measurement operation is transferred to the electron beam apparatus main body.
[0066]
Data transfer and charging operation are performed in parallel, and measurement data is transferred onto the electron beam exposure apparatus. In this embodiment, although the following sequence of the electron beam exposure apparatus is used, the measurement data is taken into the electron beam exposure apparatus, and after the measurement data is processed, the exposure operation is started. However, depending on the apparatus sequence, measurement data may be fetched in parallel with the exposure operation.
[0067]
In a state where the sealing door 23 which is a complete sealing mechanism is closed, that is, in a state where the high vacuum exposure space 6 and the measurement sensor holding space 9 are separated, the electron beam exposure apparatus confirms the degree of vacuum of the exposure space 6. If the degree of vacuum does not match the exposure environment, the exposure operation is performed after the duct 27 and the vacuum pump 26 in the exposure space 6 are operated to make the degree of vacuum appropriate.
[0068]
When the electron beam exposure apparatus performs an exposure operation in the exposure space 6, the measurement sensor 7 is held in the measurement sensor holding space in an OFF state after the transfer of the measurement data. Normally, since the measurement sensor 7 measures weak light or beam light, a change in output with time after the ON state is a problem.
[0069]
If the measurement sensor is turned on and measurement is performed within a certain period of time, accurate measurement will be impossible due to changes in the sensor itself over time and drift phenomenon immediately after the ON state. Therefore, when the power is always turned on, power is always consumed in the measurement circuit, which is contrary to the current energy saving flow, and the consumed power is released from the measurement sensor 7 as a heat source. . When held on the vacuum moving stage 22 at all times as in the prior art, the exposure space is disturbed by this heat generation, and the outgas and the contamination are increased by applying temperature to the object. There are concerns over the occurrence of movement amount measurement errors of the moving stage 22 that cause the generation, deterioration of stage accuracy, and contamination adhering to the wafer due to impurities or the like.
[0070]
The present embodiment also addresses the above-described problems. The measurement sensor holding space 9 and the exposure space 6 are separated, and the correction parameter measurement operation of the electron beam exposure apparatus is started from the timing of opening and closing the sealing door 23 that is a complete sealing mechanism. Since the timing can be detected in advance, the measurement sensor 7 can be turned on in the measurement sensor holding space 9 a predetermined time before the correction parameter measurement operation is performed.
[0071]
Further, the measurement sensor holding space 9 is isolated by the exposure space 6 and the sealed door 23, and the degree of vacuum is held by the duct 24 and the vacuum pump 25, and outgas and contamination are exhausted. It is possible to absorb heat generated from the gas and outgas, and the measurement sensor 7 can be turned on in advance and the output can be stabilized without affecting the exposure space 6.
[0072]
That is, in parallel with the exposure operation of the electron beam exposure apparatus, the sequence for evacuating the measurement sensor holding space 9 for preparing the correction parameter measurement operation started after the exposure operation is the timing of this control. Can be used to turn on the electric circuit in the measurement sensor 7 and create an ON state for a time when the signal output is stable.
[0073]
More specifically, the electron beam exposure apparatus turns on the electric circuit in the measurement sensor 7 through the fitting mechanism 12 of the holding table 14 at the time of exposure of the final wafer which is switched to the correction parameter measurement work. The measurement sensor 7 holds the ON state of the internal electric circuit on the holding table 14 by power feeding from the main body of the electron beam exposure apparatus. When the measurement sensor 7 is transported onto the moving stage 22, the measurement sensor 7 is equipped with a rechargeable battery. The power supply from the rechargeable battery keeps the internal circuit of the measurement sensor 7 in the ON state. It can be transported by the transport hand 11. Subsequent operations are as described above.
[0074]
Second Embodiment
FIG. 7 is a view for explaining the exposure space of the electron beam exposure apparatus according to the second embodiment of the present invention. In the second embodiment, a case where the present invention is applied to an exposure apparatus using an ion beam such as an electron beam and the measurement sensor and the electron beam exposure apparatus main body are connected by an electric wire or the like will be described. In the case of the ion beam exposure apparatus as in the first embodiment, the exposure space through which the ion beam passes is a vacuum. Although the degree of vacuum differs by about 10 to 100 times depending on the ion beam used for exposure, the pressure is set to be very low compared to the open state in the same manner as in the first embodiment.
[0075]
As shown in FIG. 7, the electron beam exposure apparatus has an exposure space 6 that is an ultra-vacuum space, a vacuum pump 26 for achieving the degree of vacuum, and a vacuum duct 27 that connects the vacuum pump 26 and the exposure space 6. In the exposure space 6, a vacuum moving stage 22, an electron lens 21, a chuck 8 for electrostatically adsorbing a wafer, and a wafer 16 for drawing an exposure pattern by an electron beam are held by the chuck 8. . On the moving stage 22 for vacuum, as shown in FIG. 4, a plurality of sensor holding units 10 are present at arbitrary positions.
[0076]
Further, a measurement sensor holding space 9 exists adjacent to the exposure space 6. In the measurement sensor holding space 9, a transfer robot 20 and a transfer hand 11 exist on the transfer robot 20. A measurement sensor 7b as shown in FIG. 6B is placed in the measurement sensor holding space 9. On the sensor holding base 14, there is a connection port for the cable 15 connected to the measurement sensor 7b. As for the measurement sensor 7b, in the present embodiment, only an electric circuit exists inside, and a storage battery or the like as in the first embodiment is not mounted. For this reason, the structure of the measurement sensor 7b itself, particularly in terms of being vacuum compatible, has a simple structure because it only seals the electric circuit.
[0077]
The connection cable 15 is made of a chemically stable insulating material such as Teflon (registered trademark) for the purpose of preventing electrification and the purpose of preventing weak signals of SSD and secondary electron detector from disturbances such as noise. An electric wire using a conductively treated surface is used. The transport robot 20 exists so that the transport robot 20, the transport hand 11, the sensor holding table 14, and the sensor holding unit 17 are opposed to the sensor holding table 14, and the measurement sensor 7 b is transported on the transport robot 20. In addition, there is a transport hand 11 that matches the diameter of the main body of the measurement sensor 7b. In the present embodiment, the transfer robot 20 has transfer arms 77a and 77b that can move in the R direction that is the expansion / contraction direction and the θ direction that is the rotation direction, and the main body of the transfer robot 20 can move in the Z direction that is the vertical direction. And has a moving mechanism capable of positioning the transport hand 11 in the vertical direction. Using the mechanisms in the R direction, θ direction, and Z direction, the measurement sensor 7b on the sensor holding base 14 can be moved to the sensor holding portion 10 that is the fitting portion of the moving stage 22 through the sealing door 23 that is a sealing mechanism. is there.
[0078]
Furthermore, the hermetic type sealing door 23 existing between the measurement sensor holding space 9 and the exposure space 6 maintains the airtightness of each space even if a pressure difference occurs between the exposure space 6 and the measurement sensor holding space 9. It has a simple structure. The measurement sensor holding space 9 is also in a vacuum state, and there is a vacuum pump 25 for holding the vacuum in the measurement sensor holding space 9 and a duct 24 for connecting the vacuum pump 25 and the measurement sensor holding space 9. To do.
[0079]
The operation of the above configuration will be described. Regarding the operation, in the case of an electron beam exposure apparatus, the degree of vacuum in the exposure space 6 and contamination are problematic. That is, when an object is left in a space with a high degree of vacuum, outgas is generated from the object, the degree of vacuum in the exposure space 6 is reduced, impurities are discharged into the vacuum, discharged dust, impurities wafers, As a result, the problem of adhesion to the wafer occurs, which adversely affects the straightness of the electron beam and the diffusion of the electron beam, causing the generation of defective wafers. For this reason, in the case of this embodiment, the operation | movement which reduces this contamination is also an important subject.
[0080]
The operation will be specifically described with reference to FIG. 7 based on a sequence from the exposure operation of the electron beam exposure apparatus according to the present embodiment to the correction parameter measurement operation and again to the exposure operation.
[0081]
In the electron beam exposure apparatus according to the present embodiment, the measurement sensor 7 b during the exposure operation is normally held on the holding table 14 in the measurement sensor holding space 9. In addition, the measurement sensor 7 b and the cable 15 connected to the electron beam exposure apparatus main body are bundled together in an open space beside the sensor holding unit 17. As for the cable 15, the cable itself is wound around a reel-shaped rotating body 28, and a force is applied in the direction of continuous winding with a weak tension, so that the cable surface is not exposed as much as possible in the vacuum space. Designed.
[0082]
When the exposure operation of the electron beam exposure apparatus is completed and the wafer 16 is recovered from the wafer chuck 8 on the vacuum moving stage 22, the apparatus prepares for a correction parameter measurement operation. In preparation for this correction parameter measurement operation, in order to move the measurement sensor 7 b onto the vacuum moving stage 22, the transfer robot 20 rotates and points the transfer hand 11 on the robot 20 toward the sensor holding base 14. When the transfer robot 20 faces the holding table 14, the transfer hand 11 is then extended in the R direction so that the recess of the tip of the transfer hand 11 (see 11 recess in FIG. 5) and the main body of the measurement sensor 7b are engaged. The measurement sensor 7 b is fixed on the transport hand 11.
[0083]
When the transfer robot 20 fixes the measurement sensor 7b on the transfer hand 11, the transfer robot 20 moves in the vertical direction, that is, in the Z direction, and pulls out the holding unit 17 of the measurement sensor 7b from the holding table 14. Before the operation of extracting the measurement sensor 7b, that is, when the transport robot 20 faces the holding table 14, the power feeding operation through the fitting mechanism 12 is stopped, and the measurement sensor 7b can be freely detached from the holding table 14. become.
[0084]
When the measurement sensor 7b is extracted from the sensor holding base 14 and the measurement sensor 7b is fixed on the transfer hand 11 on the transfer robot 20, the transfer robot 20 returns the transfer hand 11 to which the measurement sensor 7b is fixed, that is, The transport hand 11 is moved in the contracting direction, and further rotated by 180 ° to change the direction to the sealing door 23 which is a complete sealing mechanism. At this time, the cable 15 connecting the measurement sensor 7b and the main body of the electron beam exposure apparatus extends in the measurement sensor holding space 9 so as to be pulled by the measurement sensor 7b. At this time, due to the tension of the reel-like rotating body 28 around which the cable 15 is wound, the structure is such that the cable surface is not exposed in the vacuum as much as possible.
[0085]
In parallel with this operation, the vacuum moving stage 22 is completely selected so as to easily attach the measurement sensor 7b to the measurement sensor holding unit 10 (FIG. 4) on the movement stage 22 selected in sequence from the plurality of measurement sensor holding units 10. It moves in the direction of the sealing door 23 that is a sealing mechanism.
[0086]
Further, for the purpose of not reducing the vacuum degree of the exposure space 6, the vacuum degree of the exposure space 6 and the vacuum degree of the measurement sensor holding space 9 are made equal, and contamination in the measurement sensor holding space 9 is used for the exposure space 6. In order to prevent diffusion, the duct 24 and the vacuum pump 25 are operated to evacuate the measurement sensor holding space 9.
[0087]
After the transfer robot 20 has finished changing its direction in the direction of the sealed door 23, which is a complete sealing mechanism, the vacuum moving stage 22 moves in the direction of the sealed door 23, which is a complete sealing mechanism, and further, the measurement sensor holding space 9 and exposure are performed. When the degree of vacuum in the space 6 becomes the same, the sealed door 23 opens and the exposure space 6 and the measurement sensor holding space 9 are connected. At this time, as described above, the measurement sensor holding space 9 is evacuated, and contaminants such as impurities are simultaneously eliminated by the evacuation action, so that the degree of vacuum of the exposure space 6 is lowered. Further, the measurement sensor 7b can be moved to the exposure space 6 without contaminating the exposure space 6 due to contamination such as impurities.
[0088]
When the closed door 23 is opened and the exposure space 6 and the measurement sensor holding space 9 are connected, the transfer robot 20 moves the transfer hand 11 toward the vacuum moving stage 22 in order to move the measurement sensor 7 b to the holding unit 10 on the vacuum moving stage 22. Stretch toward. When the measurement sensor 7b on the transport hand 11 moves onto the moving stage 22 for vacuum and the position of the holding unit 10 of the measurement sensor 7b and the position of the holding unit 17 of the measurement sensor 7b match in the plane direction, that is, the XY direction, The transfer robot 20 drives the transfer hand 11 downward in the Z direction, in this case, and puts the holding unit 17 of the measurement sensor 7 b into the holding unit 10 on the vacuum moving stage 22.
[0089]
When the measurement sensor 7 b is fixed to the holding unit 10 on the vacuum moving stage 22, the transfer hand 11 on the transfer robot 20 releases the measurement sensor 7 b and moves the transfer hand 11 in the direction away from the vacuum transfer stage 22. Move in the shrinking direction. Although FIG. 7 of the present embodiment shows a state in which the transport hand 11 on the transport robot 20 is contracted, the position in the state in which the transport hand 11 on the transport robot 20 is extended is the subsequent position of the vacuum moving stage 22. If the position does not interfere with the operation range, it is also possible to execute the measurement operation by moving the moving stage 22 while the transport hand 11 is extended in order to shorten the collection time of the measurement sensor 7b.
[0090]
Further, when there is an interference position relationship with the moving range of the vacuum moving stage 4, the minimum operation for escaping the interference relationship, for example, only the upward movement in the Z direction, in this case the transport hand 11, or the transport hand 11 can be retracted to a position where there is no interference relationship, wait at an intermediate position between the fully contracted position and the fully extended position, and move the vacuum moving stage 22 to execute the measurement operation. .
[0091]
When the measurement sensor 7 b is placed on the holding unit 10 on the vacuum moving stage 22 and the transport hand 11 of the transport robot 20 moves to a position that does not interfere with the moving range of the vacuum moving stage 22, the vacuum moving stage 22. Moves according to the measurement sequence so that the measurement sensor 7b is positioned at a predetermined position under the electron lens 21. When the measurement operation is started, the vacuum moving stage 22 is moved in synchronization with the unit operation of an electron gun (not shown) which is an electron source of the electron beam exposure apparatus, and the electron beam intensity under the electron lens 21 is increased. taking measurement. At this time, in the measurement sensor 7b, power supply and measurement data transfer are performed by the cable 15. However, even in this case, data serialization is performed in the measurement sensor 7b so as to minimize the number of cables so as not to expose the mirror surface of the cable in a vacuum as much as possible.
[0092]
It is also possible to transmit only the signal line for data transmission that can be made relatively thin by cable, and the circuit for measurement can be said to operate with the storage battery inside the measurement sensor 7b. It is also possible to store the measurement data after the measurement is performed by cable connection and actually measured in a memory element configured inside the measurement sensor 7b.
[0093]
Further, the measurement data is not stored in the measurement sensor 7b, but the measurement data is operated in parallel with the measurement operation using a wireless method, for example, infrared communication, analog communication using modulated radio waves, or digital communication, or the measurement operation. It is also possible to satisfy this function by compressing the subsequent data and sequentially transmitting the data to the main body of the electron beam exposure apparatus.
[0094]
The vacuum moving stage 22 on which the measurement sensor 7b having the above function is placed on the sensor holding unit 10 performs a predetermined series of driving under the electronic lens 21, and the correction parameter measurement operation is completed. After the correction parameter measurement operation, as a preparation for performing the exposure operation, the vacuum moving stage 22 moves in the direction of the sealing door 23 which is a complete sealing mechanism in a state where the measurement sensor 7b of the sensor holding unit 10 is mounted. . At this time, the transfer robot 20 and the sealing door 23, which is a complete sealing mechanism, hold the state when the measurement sensor 7b is transferred to the vacuum moving stage 22, or the position where the interference with the moving stage 22 is avoided. That is, as described in the sequence of moving the measurement sensor 7b from the holding table 14 onto the vacuum moving stage 22, the position where the interfering relationship between the transfer hand 11 on the transfer robot 20 and the vacuum moving stage 22 is eliminated, the transfer robot 20, In the case of the sequence in which the transport hand 11 and the closed door 23 are stopped, the collection operation of the measurement sensor 7b is restarted from the stop position of each unit.
[0095]
The moving stage 22 moves in the direction of the sealing door 23 which is a complete sealing mechanism. Further, in the measurement sensor holding space 9, a duct 24 and a vacuum pump 23 are used so that the high vacuum exposure space 6 and the measurement sensor holding space 9 have the same degree of vacuum and to prevent contamination in the vacuum. Adjust the degree of vacuum. The transfer robot 20 extends the transfer hand 11 to the vacuum moving stage 22 side, and fixes the measurement sensor 7b on the vacuum moving stage 22. When the measurement sensor 7 b is fixed on the transfer hand 11, the transfer robot 20 moves up and down using the movement mechanism in the Z direction, and the measurement sensor is moved from the measurement sensor holding unit 10 on the vacuum moving stage 22. It operates in the direction to remove 7b, that is, the direction in which the holding part 17 of the measurement sensor is removed from the holding part 10 on the moving stage side.
[0096]
When the holding unit 17 of the measurement sensor 7b and the holding unit 10 on the vacuum moving stage 22 are separated, the transfer robot 20 moves in the direction in which the transfer hand 11 is contracted, that is, from the vacuum moving stage 22 to the measurement sensor holding space 9 side. When the transport hand 11 is shrunk, the transport robot 20 rotates 180 ° opposite to when the measurement sensor 7b is loaded, and changes the direction toward the measurement sensor holding base 14 in the measurement sensor holding space 9. During this operation, the reel-like rotating body 28 that accommodates the cable 15 connecting the measurement sensor 7b and the electron beam exposure apparatus main body simultaneously performs the winding operation so that the cable coating is exposed as much as possible in the vacuum. Do not.
[0097]
When the transfer robot 20 changes its direction in the direction of the measurement sensor holding base 14 in the measurement sensor holding space 9, the sealing door 23, which is a complete sealing mechanism, closes, and the measurement sensor holding space 9 is separated from the exposure space 6 and sealed. Create a space. In the measurement sensor holding space 9, the transfer robot 20 extends the transfer hand 11 and transfers the measurement sensor 7 b to a position on the measurement sensor holding table 14 in the measurement sensor holding space 9. When the transport hand 11 transports the measurement sensor 7b onto the measurement sensor holding base 14, the transport robot 20 moves the transport hand 11 downward using the drive mechanism in the Z direction, and the holding unit 17 of the measurement sensor 7b. Is positioned on the sensor support 14 and engaged with the engagement mechanism 12. When the measurement data is held in the measurement sensor 7 b, the bottom of the measurement sensor holding part 17 in the measurement sensor holding space 9 when the holding part 17 of the measurement sensor 7 b and the fitting mechanism 12 in the measurement sensor holding space 9 are fitted. The measuring sensor 7b and the main body of the electron beam exposure apparatus are connected by a fitting mechanism. As the connection of the fitting mechanism 12, an electric signal line and a power supply line for charging can be selected depending on what is built in the measurement sensor 7b.
[0098]
In the present embodiment, although it depends on the sequence of the next electron beam exposure apparatus, the measurement data is taken into the electron beam exposure apparatus, and after the measurement data is processed, the exposure operation is started. However, depending on the apparatus sequence, measurement data may be captured in parallel with the exposure operation.
[0099]
In a state where the sealing door 23 which is a complete sealing mechanism is closed, that is, in a state where the high vacuum exposure space 6 and the measurement sensor holding space 9 are separated, the electron beam exposure apparatus confirms the degree of vacuum of the exposure space 6. If the degree of vacuum does not match the exposure environment, the duct 27 and the vacuum pump 26 in the exposure space 6 are operated to make the degree of vacuum appropriate, and then the exposure operation is performed.
[0100]
When the electron beam exposure apparatus performs an exposure operation in the exposure space 6, the measurement sensor 7b is held in the measurement sensor holding space in an OFF state. Usually, the measurement sensor 7b has a weak light, or a change with time of the output after being turned on to measure the beam light is a problem.
[0101]
If the measurement operation is performed within a certain period of time after the measurement sensor is turned on, accurate measurement becomes impossible due to a change in the sensor itself over time and a drift phenomenon immediately after the ON state. In order to solve this problem, when the power is always turned on, power is always consumed in the measurement circuit, which is contrary to the current flow of energy saving, and the consumed power becomes a heat source and the measurement sensor 7b. Released from. When the measurement sensor is always held on the vacuum moving stage 22 as in the prior art, the temperature of the exposure space due to the heat generated from the measurement sensor is disturbed, the generation of outgas due to the temperature applied to the object, and contamination In the exposure operation under such an environment, there is a concern that the measurement of the moving amount of the moving stage 22 causing the generation of defective products, the deterioration of the stage accuracy, and the adhesion of contamination to the wafer due to impurities or the like.
[0102]
In the present embodiment, the measurement sensor holding space 9 and the exposure space 6 are isolated, and the timing for opening and closing the sealing door 23, which is a complete sealing mechanism, that is, the correction parameter measurement of the electron beam exposure apparatus is also dealt with in the present embodiment. Since the operation timing can be detected in advance, the measurement sensor 7b can be turned on in the measurement sensor holding space 9 a predetermined time before the correction parameter measurement operation is performed.
[0103]
Further, the measurement sensor holding space 9 is isolated by the exposure space 6 and the sealed door 23, and the degree of vacuum is held by the duct 24 and the vacuum pump 25, and outgas and contamination are exhausted, so the measurement sensor 7b. When the measurement sensor 7b is placed in the exposure space 6, it is possible to absorb the heat generated from the gas and outgas, and the measurement sensor 7b is turned on in advance without affecting the vacuum degree or cleanliness of the exposure space. It becomes possible to stabilize the output in the state.
[0104]
That is, during the exposure operation performed by the electron beam exposure apparatus, the electron beam exposure apparatus evacuates the measurement sensor holding space 9 when the correction parameter measurement operation is performed next. It can be used to turn on the electric circuit in the measurement sensor 7b and create an ON state for a time when the signal output is stable.
[0105]
Specifically, the electron beam exposure apparatus turns on the electric circuit in the measurement sensor 7b through the fitting mechanism 12 of the holding table 14 at the time of exposure of the final wafer which is switched to the correction parameter measurement work. The measurement sensor 7b holds the internal electric circuit in an ON state on the sensor holding table 14 by power feeding from the main body of the electron beam exposure apparatus. When the measurement sensor 7b is transported onto the moving stage 22, the measurement sensor 7b is equipped with a rechargeable battery, and the power supply from the rechargeable battery keeps the internal circuit of the measurement sensor 7b in the ON state. It can be carried by the hand 11. The subsequent operation is as described above.
[0106]
<Embodiment relating to manufacture of semiconductor device>
A semiconductor device manufacturing process using the semiconductor manufacturing apparatus according to the first and second embodiments described above, in particular, a charged particle beam exposure apparatus will be described.
[0107]
FIG. 8 shows the flow of the entire manufacturing process of the semiconductor device. In step 1 (circuit design), the semiconductor device circuit is designed. In step 2 (exposure control data creation), exposure control data for the exposure apparatus is created based on the designed circuit pattern. On the other hand, in step 3 (wafer manufacture), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step 4 (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by lithography using the prepared mask and wafer. The next step 5 (assembly) is called a post-process, and is a process for forming a semiconductor chip using the wafer produced in step 4, and is an assembly process (dicing, bonding), packaging process (chip encapsulation), etc. Process. In step 6 (inspection), the semiconductor device manufactured in step 5 undergoes inspections such as an operation confirmation test and a durability test. Through these processes, the semiconductor device is completed and shipped (step 7). For example, the pre-process and the post-process may be performed in separate dedicated factories, and in this case, maintenance is performed for each of these factories by the remote maintenance system described above. In addition, information for production management and device maintenance may be communicated between the pre-process factory and the post-process factory via the Internet or a dedicated network.
[0108]
FIG. 9 shows a detailed flow of the wafer process. In step 11 (oxidation), the wafer surface is oxidized. In step 12 (CVD), an insulating film is formed on the wafer surface. In step 13 (electrode formation), an electrode is formed on the wafer by vapor deposition. In step 14 (ion implantation), ions are implanted into the wafer. In step 15 (resist process), a photosensitive agent is applied to the wafer. In step 16 (exposure), the circuit pattern is drawn (exposed) on the wafer by the exposure apparatus described above. In step 17 (development), the exposed wafer is developed. In step 18 (etching), portions other than the developed resist image are removed. In step 19 (resist stripping), the unnecessary resist after etching is removed. By repeating these steps, multiple circuit patterns can be formed on the wafer.
[0111]
【The invention's effect】
  According to the present invention,When performing charged particle beam exposure on a substrateOn stageGiventemperatureofDisturbanceReduceTo doit can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view schematically showing an electron beam exposure apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is a diagram illustrating a conventional exposure space.
FIG. 3 is a view for explaining the configuration of the electron beam exposure apparatus according to the first embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing a sensor holding unit on a moving stage for vacuum.
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a measurement sensor, a transfer robot, and a transfer hand.
FIG. 6 is a diagram showing a measurement sensor.
FIG. 7 is a view for explaining the configuration of an electron beam exposure apparatus according to a second embodiment.
FIG. 8 is a diagram illustrating a flow of a device manufacturing process.
FIG. 9 is a diagram illustrating a flow of a device manufacturing process.
[Explanation of symbols]
6 Exposure space in which the environment such as the degree of vacuum is managed almost uniformly
7 Measuring sensor
8 Wafer chuck
9 Measurement sensor holding space
10 Holding part to which the measurement sensor is attached
11 Transport hand
12 Fitting mechanism on the holding stand to hold the measurement sensor
14 Holding stand for holding measurement sensor
15 Measurement sensor cable
16 wafers
17 Holding part on the measurement sensor side
20 Transport robot that transports measurement sensors
21 Electronic lens
22 Moving stage for vacuum
23 Sealing door with complete sealing mechanism
24 Duct for measuring sensor holding space
25 Vacuum pump for measurement sensor holding space
26 Vacuum pump for exposure space
27 Duct for exposure space
28 Reel-shaped rotating body for winding cables

Claims (10)

荷電粒子線露光を基板に行う荷電粒子線露光装置において、
前記基板を保持して移動するステージと、
前記ステージが配置され、前記基板ステージに保持された基板に荷電粒子線露光を行う第1の真空空間と、
荷電粒子線の計測を行うセンサーと、
前記第1の真空空間と隣接した第2の真空空間と、
記第1の真空空間と前記第2の真空空間の間で前記センサーを搬送する搬送手段と、
有し、
前記搬送手段は、前記基板ステージに保持された基板に荷電粒子線露光を行う場合は、前記第2の真空空間に前記センサーを配置し、荷電粒子線の計測を行う場合は、前記ステージに前記センサーを配置するように、前記センサーを搬送することを特徴とする荷電粒子線露光装置。
In a charged particle beam exposure apparatus that performs charged particle beam exposure on a substrate,
A stage for holding and moving the substrate;
A first vacuum space in which the stage is disposed and charged particle beam exposure is performed on a substrate held on the substrate stage ;
A sensor that measures charged particle beams,
A second vacuum space adjacent to the first vacuum space;
Conveying means for conveying the sensor between the front Symbol first vacuum space the second vacuum space,
Have
When the charged particle beam exposure is performed on the substrate held on the substrate stage, the transport unit places the sensor in the second vacuum space, and when the charged particle beam is measured, A charged particle beam exposure apparatus that conveys the sensor so as to dispose the sensor .
前記第1の真空空間と前記第2の真空空間とを隔離するための密閉扉を有することを特徴とする請求項1に記載の荷電粒子線露光装置。The charged particle beam exposure apparatus according to claim 1, characterized in that it comprises a sealing door for isolating the said first vacuum space and the second vacuum space. 前記搬送手段は、前記ステージに形成された複数のセンサー保持部のいずれかに前記計測センサーを配置することを特徴とする請求項1に記載の荷電粒子線露光装置。Said conveying means, the charged particle beam exposure apparatus according to claim 1, characterized in that positioning the measuring sensor to one of the plurality of sensor holding portion formed in the stage. 記センサーは計測した情報を無線により送信するための通信手段を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の荷電粒子線露光装置。Before Kise Nsa is a charged particle beam exposure apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it has a communication means for further transmitting the measured information to radio. 記センサーから送信された情報を受信する受信手段を有することを特徴とする請求項に記載の荷電粒子線露光装置。Before the charged particle beam exposure apparatus according to claim 4, characterized in that it comprises a receiving means you receive the information transmitted from the xenon Nsa. 記センサーは計測した情報を格納するための記憶部を有し、
前記第2の真空空間は、前記センサーを保持する保持部を有し、
前記記憶部に格納された情報は、前記保持部を介して送信されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の荷電粒子線露光装置。
Before Kise Nsa is measured information includes a storage unit for store,
The second vacuum space has a holding part for holding the sensor,
Information stored in the storage unit, a charged particle beam exposure apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it is transmitted through the holding portion.
記センサーはバッテリーを有し
前記第2の真空空間は、前記センサーを保持する保持部を有し、
記センサーは、前記保持部を介して充電されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の荷電粒子線露光装置。
Before Kise Nsa has a battery,
The second vacuum space has a holding part for holding the sensor,
Before Kise Nsa is a charged particle beam exposure apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the charging via the holding portion.
情報の送信および給電の少なくとも一方のためのケーブルを有し、
前記第2の真空空間は、前記センサーを保持する保持台を有し、
記センサーは、前記ケーブルを介して前記保持台に接続されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の荷電粒子線露光装置。
A cable for transmitting and / or feeding information;
The second vacuum space has a holding table for holding the sensor,
Before Kise Nsa is a charged particle beam exposure apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it is connected to the holder via the cable.
前記ケーブルは、表面導電処理した絶縁材を含むことを特徴とする請求項に記載の荷電粒子線露光装置。The charged particle beam exposure apparatus according to claim 8 , wherein the cable includes an insulating material whose surface is conductively processed. 請求項1乃至9のいずれか1項に記載の荷電粒子線露光装置を用いて荷電粒子線露光を基板に行う工程と、
前記工程において荷電粒子線露光を行われた基板を現像する工程と、
を有することを特徴とするデバイスの製造方法。
Performing charged particle beam exposure on a substrate using the charged particle beam exposure apparatus according to claim 1;
Developing the substrate subjected to the charged particle beam exposure in the step;
A device manufacturing method characterized by having a.
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