JP4945698B1 - 電子ビーム装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電子銃102により発生された電子ビームを電子光学鏡筒内部を通過させ、電子ビームを整形してターゲット107に向けて照射する。オゾン供給手段114は、電子鏡筒内部にオゾン分子ガスを供給する。記電子鏡筒の電子ビーム通過経路の周辺面に付着する有機物付着量を電気的に計測する付着量計測手段を設ける。付着量計測手段で計測した有機物付着量に応じてオゾン供給手段によるオゾン分子ガスの供給量を制御する。
【選択図】図4
Description
(1)電子銃先端の消耗が激しい。
(2)真空排気用イオンポンプの消耗、発塵や故障が発生しやすい。
(3)導入されたオゾン分子ガスを排気するためターボモレキュラポンプに負荷がかかり、輻射熱による描画位置精度が劣化する。
(4)真空ゲージの消耗や発塵が多い。
(5)電子ビーム光学鏡筒内部でオゾン分子が足りずにクリーニングできない箇所が残る。特に真空のコンダクタンスが小さい部分にはオゾン分子が導入されず、クリーニング効果を上げることができない。これに対処するために、過剰なオゾン分子ガスを流入せしめ、真空内の場所によっては大量のオゾン分子が流れ、真空部品を酸化する副作用がある。
(6)特にマルチコラムではビーム軸が多数あり、コンダクタンスが小さい部分を有するコラム要素には、オゾン分子が導入されずクリーニング効果がない箇所がある。前記コラム要素ではチャージアップによるビーム位置ドリフトが残り、描画精度が悪くなる。クリーニング効果を上げるために、さらに過剰なオゾン分子ガスを流入せしめると、真空内の箇所によっては大量のオゾン分子が流れ、真空部品を酸化する副作用がある。
(7)大量のオゾン分子を流すことによって、ビーム照射時にレジスト層表面に酸素ラジカルによるレジスト断面形状の異常が発生することもある。
通常使用されるオゾン発生源では酸素ガスをオゾン化した場合に、重量比で10%程度がオゾン分子となり、残りの90%は酸素ガスのままである。従って、オゾン分子を真空チャンバ内に直接導入することは大量の酸素ガスを導入することになる。
オゾン分子とオゾン分子に付随する酸素量を電子光学鏡筒上部で差動排気するためにイオンポンプを用いることが多い。イオンポンプでは、スパッタ現象を利用しガス分子を吸着するため、可動部が無く機械的な振動がないからである。
前記ターボモレキュラポンプは、一秒間に数万回転という超高速で回転するローターの羽根で、ガス分子を物理的に叩き落とすことにより排気する原理である。したがって、高真空で稼働している前記ターボモレキュラポンプの負荷は小さく、消費電力は小さくなる。ところがオゾン分子とオゾン分子に付随する酸素量を導入することにより圧力が上昇するとローターの負荷は大きくなり、消費電力も大きくなるため、ローターやローターの羽根の温度が上昇してしまう。前記ターボモレキュラポンプはチャンバの真空排気装置であるから、チャンバへ大きなコンダクタンスで接続されている。つまり、ローターとチャンバは大きな開口で接続されている。したがって、ローターの温度上昇は真空チャンバ内へ熱輻射することにより熱平衡状態を維持していることになる。真空チャンバ内にはウエハを搭載し描画時に移動させるためのXYステージがある。したがって、ステージが移動するとステージが受ける輻射熱が変化するため、ステージ温度やウエハ温度が変化してしまう。この温度変化は熱膨張を生じ、ステージミラーとウエハ間距離を変化させたり、ウエハ自体の熱膨張を生じさせたりする。前記熱膨張はレーザー干渉計で測定することができないため、パターン描画位置精度を劣化させることになる。前記の問題を無くすためには、オゾン分子とオゾン分子に付随する酸素量を必要量以上入れないことにより、真空度を向上させる以外に方法はない。
フィラメント方式のイオンゲージの場合、酸素による酸化によって表面が消耗する。また、フィラメント切れにより破壊する。特にオゾン分子とオゾン分子に付随する酸素圧力の高い部分を測定している真空ゲージは、ダメージが多く、ゲージフィラメントやカソードの昇華物が発塵源となり、チャンバや電子ビーム光学鏡筒を汚染することもある。
オゾン分子が足りずにクリーニングできない箇所が残る。特に真空のコンダクタンスが小さい部分にはオゾン分子が導入されず、クリーニング効果を上げることができない。これに対処するために、過剰なオゾンガスを流入せしめ、真空内の場所によっては大量のオゾンが流れ、真空部品を酸化する副作用がある。
特にマルチコラムではビーム軸が多数あり、コンダクタンスが小さい部分を有するコラム要素には、オゾン分子が導入されずクリーニング効果がない場合がある。前記コラム要素ではチャージアップによるビーム位置ドリフトが残り、描画精度が悪い。クリーニング効果を上げるために、さらに過剰なオゾン分子ガスを流入せしめ、真空内の場所によっては大量のオゾン分子が流れ、真空部品を酸化する副作用がある。
大量のオゾン分子を流すことによって、ビーム照射時にレジスト層表面に酸素ラジカルによるレジスト断面形状の異常が発生することもある。
(1)電子銃先端の消耗が激減し、長寿命化する。
(2)真空排気用イオンポンプの消耗、発塵や故障が激減し、長寿命化する。
(3)導入されたオゾン分子ガスを排気するためターボモレキュラポンプ(TMP)に負荷が激減し、輻射熱による描画位置精度が圧倒的に改善される。
(4)真空ゲージの消耗や発塵が激減し、長寿命化する。
(5)必要最小限のオゾン分子によりクリーニングが効果的にでき、また部品の酸化の副作用はない。
(6)マルチビームにおいても全ての電子ビームのコラム要素が常にクリーンに保てるので、チャージアップによるビーム位置ドリフトが激減し描画精度が良くなる。
(7)ビーム照射時にレジスト断面形状の異常が発生しない。
69〜73 オゾン分子流量
101 電子銃室
102 電子銃
103 電子ビーム光軸
104 円筒状電子光学鏡筒部
105 中空真空部
106 試料室
107 試料
108 ステージ
109a,109b 二重オリフィス
110 中空真空部
111 電子銃室用真空ポンプ
112 電子光学鏡筒排気用真空ポンプ
113 試料室用真空ポンプ
114 オゾン分子発生器
121 オゾン分子ガス流量用調整バルブ
122 真空排気口調整バルブ
131 第1矩形アパーチャ
132 第2矩形アパーチャ
133 円形穴付きアパーチャ
151 検出器
152 処理部
153 モニタ
201 第1の円板状真空壁
202 第2の円板状真空壁
203 第3の円板状真空壁
204 第4の円板状真空壁
205 第5の円板状真空壁
206 第6の円板状真空壁
211 第1の中空真空部
212 第1のレンズユニットまたは偏向器ユニット
212a 第1のレンズユニットまたは偏向器ユニットの円筒状真空壁
212b 第1のレンズユニットまたは偏向器ユニットの円筒状真空部
213 第2の中空真空部
214 第2のレンズユニットまたは偏向器ユニット
214a 第2のレンズユニットまたは偏向器ユニットの円筒状真空壁
214b 第2のレンズユニットまたは偏向器ユニットの円筒状真空部
215 第3の中空真空部
231 オゾン分子ガス流入
232 真空排気
241 オゾン分子ガス流入口
242,243 真空排気口
250 オゾン分子ガス濃度 最小部
251 オゾン分子ガス濃度 極小部a
252 オゾン分子ガス濃度 小量部
253,254,255 オゾン分子ガス濃度 極小部b
256,257,258,259 オゾン分子ガス濃度 中間部
260,261,262 オゾン分子ガス濃度 中間部
263 オゾン分子ガス濃度 極大部c
264,265,266 オゾン分子ガス濃度 極大部d
601 有機物重合膜
602 基板
611 オゾン分子
612 電子線
613 O2分子
614 CO分子
701 有機物重合膜
702 基板
711 オゾン分子
712 電子線
713 オゾン分子
714 O2分子
715 CO2分子
811a 厚いシリコンアパーチャ・吸収型アパーチャ
811b 薄いシリコンアパーチャ・散乱型アパーチャ
812 アパーチャに対向する上板
813 入射電子
814 シリコンアパーチャを透過する散乱電子
815 反射電子
Claims (8)
- 電子銃により発生された電子ビームを電子光学鏡筒内部を通過させ、電子ビームを成形してターゲットに向けて照射する電子ビーム装置であって、
前記電子鏡筒内部にオゾン分子ガスを供給するオゾン供給手段と、
前記電子鏡筒の電子ビーム通過経路の周辺面に付着する有機物付着量を電気的に計測する付着量計測手段と、
付着量計測手段で計測した有機物付着量に応じてオゾン供給手段によるオゾン分子ガスの供給量を制御する制御手段と、
を含む電子ビーム装置。 - 請求項1に記載の電子ビーム装置において、
前記付着量計測手段は、電子ビームの偏向方向を切り換えた際に、電子ビームの偏向方向が付着した有機物のチャージアップによりドリフトすることに基づき計測する、電子ビーム装置。 - 請求項2に記載の電子ビーム装置において、
前記付着量計測手段は、電子ビームを照射した試料の画像に基づき電子ビームのドリフトを検出する、電子ビーム装置。 - 請求項1〜3のいずれか1つに記載の電子ビーム装置において、
前記制御手段は、電子ビームを電子光学鏡筒内部を介し一定時間照射した前後の前記有機物付着量の変化量に応じて、前記オゾン分子ガスの流量を制御することを特徴とする電子ビーム装置。 - 請求項1〜4のいずれか1つに記載する電子ビーム装置において、
前記電子ビームの電子ビーム軸に直交する面内に配置された第1の円板状真空壁とさらに前記電子ビーム軸に沿って進んだ位置で前記電子ビーム軸に直交する面内に配置された第2の円板状真空壁で囲まれ、内部が真空に保持され、前記電子ビームを取り囲む第1の中空真空部と、
前記第1の中空真空室に連続し前記電子ビーム軸に沿って配置され、比較的細い径であって、前記電子ビーム軸の周囲に電子ビームを制御するレンズユニットまたは偏向器ユニットを有する第1の円筒状真空部と、
前記第1の円筒状真空部に連続し、前記電子ビーム軸に直交する面内に配置された第3の円板状真空壁とさらに前記電子ビーム軸に沿って進んだ位置で前記電子ビーム軸に直交する面内に配置された第4の円板状真空壁で囲まれ、内部が真空に保持され、前記電子ビームを取り囲む第2の中空真空部と、
前記第1の中空真空室に連続し前記電子ビーム軸に沿って配置され、比較的細い径であって、前記電子ビーム軸の周囲に電子ビームを制御するレンズユニットまたは偏向器ユニットを有する第2の円筒状真空部と、
前記第2の円筒状真空部に連続し、前記電子ビーム軸に直交する面内に配置された第5の円板状真空壁とさらに前記電子ビーム軸に沿って進んだ位置で前記電子ビーム軸に直交する面内に配置された第6の円板状真空壁で囲まれ、内部が真空に保持され、前記電子ビームを取り囲む第3の中空真空部と、
を有し、
前記第2の中空真空部にオゾン分子ガスを流入せしめ、前記第1の中空真空部と前記第3の中空真空部から真空排気をせしめ、
前記第1の円筒状真空部および第2の円筒状真空部にオゾン分子ガスを流通することを特徴とする電子ビーム装置。 - 請求項5に記載する電子ビーム装置において、
前記第1の中空真空部は、前記電子ビームを発生する電子銃が配置される電子銃室に隣接し、この電子銃室と第1の中空真空部を区画する前記第1の円板状真空壁との間に、2重オリフィス層が形成されていることを特徴とする電子ビーム装置。 - 請求項1〜6のいずれか1つに記載する電子ビーム装置において、
導入するオゾン分子ガスは、純度90%以上の高純度オゾン分子ガスであることを特徴とする電子ビーム装置。 - 請求項1〜7のいずれか1つに記載する電子ビーム装置において
前記電子光学鏡筒内には電子ビーム整形用のアパーチャが設けられ、
このアパーチャとして、薄いシリコンアパーチャを用い、
シリコンアパーチャを透過する散乱電子の個数を多くし、これによって、オゾンによるクリーニング効果を大きくしたことを特徴とする電子ビーム装置。
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