JP5859263B2 - 荷電粒子ビーム描画装置および荷電粒子ビーム描画方法 - Google Patents

荷電粒子ビーム描画装置および荷電粒子ビーム描画方法 Download PDF

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Description

本発明は、荷電粒子ビーム描画装置および荷電粒子ビーム描画方法に係り、例えば、基板カバーが装着された基板に電子ビームを用いてパターンを描画する描画装置および方法に関する。
半導体デバイスの微細化の進展を担うリソグラフィ技術は半導体製造プロセスのなかでも唯一パターンを生成する極めて重要なプロセスである。近年、LSIの高集積化に伴い、半導体デバイスに要求される回路線幅は年々微細化されてきている。これらの半導体デバイスへ所望の回路パターンを形成するためには、高精度の原画パターン(レチクル或いはマスクともいう。)が必要となる。ここで、電子線(電子ビーム)描画技術は本質的に優れた解像性を有しており、高精度の原画パターンの生産に用いられる。
図19は、可変成形型電子線描画装置の動作を説明するための概念図である。可変成形型電子線(EB:Electron beam)描画装置は、以下のように動作する。第1のアパーチャ410には、電子線330を成形するための矩形例えば長方形の開口411が形成されている。また、第2のアパーチャ420には、第1のアパーチャ410の開口411を通過した電子線330を所望の矩形形状に成形するための可変成形開口421が形成されている。荷電粒子ソース430から照射され、第1のアパーチャ410の開口411を通過した電子線330は、偏向器により偏向され、第2のアパーチャ420の可変成形開口421の一部を通過して、所定の一方向(例えば、X方向とする)に連続的に移動するステージ上に搭載された試料340に照射される。すなわち、第1のアパーチャ410の開口411と第2のアパーチャ420の可変成形開口421との両方を通過できる矩形形状が、X方向に連続的に移動するステージ上に搭載された試料340の描画領域に描画される。第1のアパーチャ410の開口411と第2のアパーチャ420の可変成形開口421との両方を通過させ、任意形状を作成する方式を可変成形方式という。
描画装置において描画を行なう際には、照射される電子ビームの反射電子により試料となるマスク(基板)の端面の絶縁部が帯電しないように外周部を枠状のマスクカバーでカバーして描画を行なう場合がある。かかる場合、マスクカバーを描画装置内における真空内の搬送経路に保管して、描画の際にマスクに載置する。ここで、例えば、マスクに載置する際にマスクとマスクカバー間の接触部が同時に接触しないことにより微小な位置ずれが生じ得る。また、例えば、マスクにマスクカバーを載置する際の着脱機構の位置決め誤差により位置ずれが生じ得る。一度の搬送或いは描画で生じるマスクカバーの位置ずれは微小であるが、アライメントを行なわないで複数回描画に使用した場合、誤差が累積されて許容できない位置ずれが生じてしまう場合があり得る。よって、かかる誤差を累積させないためには、マスクに載置する前に毎回アライメントを行なってマスクに対して高精度な位置にカバーを載置することが望ましい。そこで、マスクカバーを支持する支持台にアライメント機能を備えて、マスクカバーを支持するたびにマスクカバーのアライメントを行っていた。しかしながらかかる支持機構では、マスクカバーをマスクから取り外す際に、支持機構でマスクカバーが支持された時点でアライメント動作が開始されるため、位置がずれていた場合に、位置を修正しようとマスクカバーがマスク面と平行な方向へスライドしてしまい、マスクに引っかき傷をつけてしまうといった問題があった。そのため、マスクカバーを支持する支持台とマスクカバーのアライメント用の支持台とを別に設けて、マスクからマスクカバーを取り外した後にマスクカバーのアライメントを行うことが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、かかる機構では、マスクカバーに接触する箇所が、マスクカバーを支持する支持台の支持面の他に、さらに、マスクカバーのアライメント用の支持台との支持面が追加されてしまう。そのため、接触箇所が多くなり、その分、接触箇所からのパーティクルの発生のリスクが増えてしまうといった問題があった。パーティクル発生のリスクが増えれば、その分だけ、パーティクルがマスク上に載ってしまうリスクが増えてしまうといった問題があった。
特開2011−14630号公報
上述したように、マスクカバーを支持する支持台にアライメント機能を備えた場合には、マスクカバーをマスクから取り外す際に、マスクカバーとマスクが摺動し、マスクに引っかき傷をつけてしまうといった問題があった。一方、マスクカバーを支持する支持台とマスクカバーのアライメント用の支持台とを別に設けた場合には、パーティクルの発生のリスクが増えてしまうといった問題があった。
そこで、本発明は、かかる問題を克服し、基板への引っかき傷を抑制すると共にパーティクルの発生を抑制することが可能な描画装置および方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画装置は、
描画対象基板の外周部全体を上方からカバーする基板カバーを基板に着脱する基板カバー着脱部と、
基板カバーが基板に装着された状態で、荷電粒子ビームを用いて基板上へパターンを描画する描画部と、
所定の計測位置において、描画部によって描画される前と描画された後に、基板カバーが基板に装着された状態で基板カバーの位置を計測する位置計測部と、
基板カバーが装着された基板の位置について、計測された描画後の基板カバーの位置と計測された描画前の基板カバーの位置との間での位置ずれ量を補正する補正部と、
を備え
前記基板カバー着脱機構部は、補正により描画前の前記基板カバーの位置に戻された基板カバーを前記基板から取り外すことを特徴とする。
また、補正部は、基板カバーが装着された基板を描画部へと搬送する搬送ロボットを有すると好適である。
また、位置計測部は、基板カバーの位置として、x方向位置とy方向位置と回転方向位置とを計測し、
補正部は、第1の補正部として、x方向位置とy方向位置についての位置ずれ量を補正し、
基板カバーが装着された基板の位置について、回転方向位置の位置ずれ量を補正する第2の補正部をさらに備える好適である。
また、第2の補正部は、基板カバーが装着された基板を回転させる回転ステージを有するように構成すると好適である。
本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画方法は、
描画対象基板の外周部全体を上方からカバーする基板カバーを基板に取り付ける工程と、
所定の計測位置において、基板上へパターンを描画する前に、基板カバーが基板に装着された状態で、基板カバーの位置を計測する工程と、
基板カバーが基板に装着された状態で、荷電粒子ビームを用いて基板上へパターンを描画する工程と、
所定の計測位置において、基板上へパターンを描画した後に、基板カバーが基板に装着された状態で、基板カバーの位置を計測する工程と、
基板カバーが装着された基板の位置について、計測された描画後の基板カバーの位置と計測された描画前の基板カバーの位置との間での位置ずれ量を補正する工程と、
位置ずれが補正されることにより前記基板カバーが描画前の前記基板カバーの位置に戻された後、基板に装着された基板カバーを取り外す工程と、
を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、基板への引っかき傷を抑制すると共にパーティクルの発生を抑制することができる。
実施の形態1における描画装置の構成を示す概念図である。 実施の形態1における描画方法の要部工程を示すフローチャート図である。 実施の形態1における基板カバーを示す上面図である。 図3の基板カバーが基板に装着された状態を示す上面図である。 図3の基板カバーの断面図である。 実施の形態1における描画装置内の搬送経路を示す上面概念図である。 実施の形態1における搬送ロボットによる搬送の様子を説明するための概念図である。 実施の形態1における基板カバー着脱機構の構成および動作を示す概念図である。 実施の形態1における3つのアライメント支持部材の上面の形状を示す概念図である。 実施の形態1における基板カバーの位置計測の仕方の一例を説明するための概念図である。 実施の形態1における計測機構の一例を示す概念図である。 実施の形態1における計測機構の他の一例を示す概念図である。 実施の形態1における基板カバーの位置が補正されない場合の比較例を説明するための概念図である。 実施の形態1における位置補正の効果を説明するための図である。 実施の形態2における描画装置内の搬送経路を示す上面概念図である。 実施の形態2における搬送ロボットによる搬送の様子を説明するための概念図である。 実施の形態2における基板カバー着脱機構の構成および動作を示す概念図である。 実施の形態2における位置補正の効果を説明するための図である。 可変成形型電子線描画装置の動作を説明するための概念図である。
以下、実施の形態では、荷電粒子ビームの一例として、電子ビームを用いた構成について説明する。但し、荷電粒子ビームは、電子ビームに限るものではなく、イオンビーム等の荷電粒子を用いたビームでも構わない。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1における描画装置の構成を示す概念図である。図1において、描画装置100は、描画部150、制御部160、搬出入口(I/F)120、ロードロック(L/L)チャンバ130、ロボットチャンバ140、アライメントチャンバ146、基板カバー着脱チャンバ148及び真空ポンプ170を備えている。描画装置100は、荷電粒子ビーム描画装置の一例となる。そして、描画装置100は、基板101に所望するパターンを描画する。
描画部150は、電子鏡筒102、及び描画室103を有している。電子鏡筒102内には、電子銃201、照明レンズ202、第1のアパーチャ203、投影レンズ204、偏向器205、第2のアパーチャ206、対物レンズ207、及び偏向器208が配置されている。また、描画室103内には、移動可能に配置されたXYステージ105が配置されている。XYステージ105上には、基板カバー10が装着された基板101が配置されている。図示していないが、基板カバー10を介して基板101は描画装置100にアース接続(地絡)されている。また、搬出入口120内には、基板101を搬送する搬送ロボット122が配置されている。ロボットチャンバ140内には、基板101を搬送する搬送ロボット142が配置されている。
真空ポンプ170は、バルブ172を介してロボットチャンバ140、アライメントチャンバ146、及び基板カバー着脱チャンバ148内の気体を排気する。これにより、ロボットチャンバ140、アライメントチャンバ146、及び基板カバー着脱チャンバ148内は真空雰囲気に維持される。また、真空ポンプ170は、バルブ174を介して電子鏡筒102内及び描画室103内の気体を排気する。これにより、電子鏡筒102内及び描画室103内は真空雰囲気に維持される。また、真空ポンプ170は、バルブ176を介してロードロックチャンバ130内の気体を排気する。これにより、ロードロックチャンバ130内は必要に応じて真空雰囲気に制御される。また、搬出入口120とロードロックチャンバ130とロボットチャンバ140と描画室103とのそれぞれの境界には、ゲートバルブ132,134,136が配置される。基板101として、例えば、ウェハにパターンを転写する露光用のマスク基板が含まれる。また、このマスク基板は、例えば、まだ何もパターンが形成されていないマスクブランクスが含まれる。
制御部160は、制御計算機110、制御回路112、メモリ61、及び磁気ディスク装置等の記憶装置114,116を有している。制御計算機110、制御回路112、メモリ61、及び磁気ディスク装置等の記憶装置114,116は、図示しないバスを介して互いに接続されている。また、描画装置100は、制御計算機110からの信号によって制御された制御回路112によって制御され、その制御内容に従って、描画部150、搬出入口120、ロードロックチャンバ130、アライメントチャンバ146、及び基板カバー着脱チャンバ148内の各機器を駆動させる。
制御計算機110内には、描画データ処理部60、搬送処理部62、計測処理部64、位置ずれ演算部66、補正処理部68、カバー着脱処理部70及び描画制御部72が配置される。描画データ処理部60、搬送処理部62、計測処理部64、位置ずれ演算部66、補正処理部68、カバー着脱処理部70及び描画制御部72といった各機能は、電気回路等のハードウェアで構成されてもよいし、これらの機能を実行するプログラム等のソフトウェアで構成されてもよい。或いは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせにより構成されてもよい。描画データ処理部60、搬送処理部62、計測処理部64、位置ずれ演算部66、補正処理部68、カバー着脱処理部70及び描画制御部72に入出力される情報および演算中の情報はメモリ61にその都度格納される。
ここで、図1では、実施の形態1を説明する上で必要な構成部分について記載している。描画装置100にとって、通常、必要なその他の構成が含まれても構わないことは言うまでもない。
図2は、実施の形態1における描画方法の要部工程を示すフローチャート図である。図2において、実施の形態1における描画方法は、搬送工程(S102)と、カバー取り付け工程(S104)と、カバー位置計測工程(S106)と、描画工程(S108)と、カバー位置計測工程(S110)と、位置ずれ演算工程(S112)と、補正工程(S114)と、カバー取り外し工程(S116)と、搬出工程(S118)と、いった一連の工程を実施する。
図3は、実施の形態1における基板カバーを示す上面図である。
図4は、図3の基板カバーが基板に装着された状態を示す上面図である。
図5は、図3の基板カバーの断面図である。
基板カバー10は、3つの接点サポート部材12及びフレーム16(枠状部材の一例)を備えている。接点サポート部材12は、3点指示で基板カバー10を支持する位置にフレーム16の上面側から取り付けされている。そして、接点サポート部材12は、フレーム16の内周端よりも内側と外周端よりも外側に張り出すように取り付けられている。接点サポート部材12は、フレーム16に、例えば、ねじ止め或いは溶接等で固定されている。各接点サポート部材12の裏面側には、フレーム16の内周端よりも内側の位置に接点部となるピン18が先端を裏面側に向けて配置される。また、各接点サポート部材12の裏面側には、フレーム16の外周端よりも外側の位置に半球状の凸部14が配置され、凸部14の球面が外部側に向くように配置される。
フレーム16は、板材により構成され、外周寸法が基板101の外周端よりも大きく、内側の中央部に形成された開口部の寸法が基板101の外周端よりも小さく形成されている。すなわち、図4に示すように基板101の上部に基板カバー10を上方から重ねた場合に、点線で示す基板101の外周部の全周がフレーム16に重なるように形成されている。このように、基板カバー10は、基板101の外周部全体を上方からカバーする。そして、基板カバー10を基板101に取り付けた際に、3つのピン18が基板101上に形成されている膜内に食い込み、同じく基板101上に形成されている導電膜と導通する。
基板カバー10は、全体が導電性材料で形成されているもの、或いは全体が絶縁材料で形成され、その表面に導電性材料がコーティングされているもの等が好適である。導電性材料としては、金属材料、例えば銅(Cu)やチタン(Ti)およびその合金等が好適であり、絶縁材料としては、例えばアルミナ等のセラミックス材料等が好適である。
搬送工程(S102)として、搬送処理部62は、搬出入口120に配置された基板101の搬送処理を行う。
図6は、実施の形態1における描画装置内の搬送経路を示す上面概念図である。
図7は、実施の形態1における搬送ロボットによる搬送の様子を説明するための概念図である。
搬出入口120に配置された基板101は、ゲートバルブ132を開けた後、搬送ロボット122によりL/Lチャンバ130内の支持部材上に搬送される。そして、ゲートバルブ132を閉めた後、ゲートバルブ134を開けて、搬送ロボット142によりロボットチャンバ140を介してアライメントチャンバ146内のステージに搬送される。そして、アライメントチャンバ146内で基板101はアライメントされる。アライメントされた基板101は搬送ロボット142によりロボットチャンバ140を介して基板カバー着脱チャンバ148内の基板カバー着脱機構上に搬送される。アライメントチャンバ146内で基板101はアライメントの他に、恒温化処理が行われると好適である。
カバー取り付け工程(S104)として、カバー着脱処理部70は、基板カバー着脱機構を制御し、基板カバー着脱機構は、描画対象基板101の外周部全体を上方からカバーする基板カバー10を基板101に取り付ける。
図8は、実施の形態1における基板カバー着脱機構の構成および動作を示す概念図である。図8(a)において、基板カバー着脱機構30(基板カバー着脱部)は、棒状の3つのアライメント支持部材20,22,24、昇降台26、昇降軸28、基台21及び棒状の3つの基板支持ピン40を備えている。基板カバー着脱機構30は、描画対象基板の外周部全体を上方からカバーする基板カバー10を基板101に着脱する。基板カバー着脱機構30は、基板カバー着脱チャンバ148内に配置される。3つのアライメント支持部材20,22,24は、昇降台26上に固定されている。昇降台26は、昇降軸28によって裏面が支持される。昇降軸28は上下に移動可能に配置され、昇降軸28の移動に伴って、アライメント支持部材20,22,24が上下に移動する。また、3つの基板支持ピン40は、基台21上に固定される。なお、昇降台26には、3つの基板支持ピン40と接触しないように開口部が形成されている。3つのアライメント支持部材20,22,24は、基板カバー10の3つの凸部14がそれぞれ載置可能な位置に配置される。3つの基板支持ピン40は、基板101の裏面を3点支持する位置に配置される。
図9は、実施の形態1における3つのアライメント支持部材の上面の形状を示す概念図である。図9(a)では、アライメント支持部材20の上面図が、図9(b)では、アライメント支持部材20の正面断面図が示されている。アライメント支持部材20の上面には、円錐形の溝に形成された円錐溝部が形成されている。図9(c)では、アライメント支持部材22の上面図が、図9(d)では、アライメント支持部材22の正面断面図が示されている。アライメント支持部材22の上面には、V字型の溝に形成されたV溝部が形成されている。そして、図9(e)では、アライメント支持部材24の上面図が、図9(f)では、アライメント支持部材24の正面断面図が示されている。アライメント支持部材24の上面は、平面に形成された平面部が形成されている。そして、各アライメント支持部材20,22,24は、基板カバー10の半球状の凸部14を載置する。アライメント支持部材20,22,24は、着地した基板カバー10の自重により基板カバー10のアライメントを行なう。すなわち、1つの凸部14が円錐溝部の傾斜に沿って移動することによってある1点に位置決めされる。また、別の1つの凸部14がV溝部の傾斜によって平面方向のうちのある一方向に移動することによって位置決めされる。そして、残りの1つの凸部14が平面部上で平面方向に対してフリーとなる。よって、円錐溝部によって位置決めされた点を規準に位置を確定することができる。また、図9に示すように、アライメント支持部材24の上面高さは、他の2つのアライメント支持部材20,22に凸部14が載置された際の高さに一致するように形成される。ここで、アライメント支持部材20,22,24と凸部14との最大静止摩擦係数μを用いて、円錐溝部とV溝部のz軸に対する傾斜角θは、sinθ×cosθ>2μを満たすように設定されると好適である。
図8(a)では、基板101が基板カバー着脱チャンバ148内に搬送される前の段階を示している。かかる段階では、基板カバー着脱機構30には、基板カバー10が支持された状態になっている。かかる段階では、上述したように、基板カバー10の自重により基板カバー10のアライメントが成された状態になっている。かかる段階では、基板101が搬入されても構わないように、昇降軸28が上昇し、これにより、3つのアライメント支持部材20,22,24に支持された基板カバー10が基板101の配置位置よりも上方に位置するように配置される。
かかる状態で、図8(b)に示すように、基板101は搬送ロボット142により基板カバー着脱機構30の3つの基板支持ピン40上に搬送される。そして、図8(c)に示すように、昇降軸28を下降させることで、基板カバー10が基板101上に載置される。ここでは、基板カバー10が取り付けられた基板101を搬出できるように、3つのアライメント支持部材20,22,24が凸部14よりも下方に位置するまで下降させる。そして、搬送ロボット142は、自身のアームを基板101の裏面下方に差し入れ、基板カバー10が取り付けられた基板101を持ち上げる。
カバー位置計測工程(S106)として、計測処理部64は、所定の計測位置において、基板101上へパターンを描画する前に、基板カバー10が基板101に装着された状態で、基板カバー10の位置を計測するように計測機構50を制御する。基板カバー着脱チャンバ148内には、基板カバー10の位置を計測する計測機構50が配置される。計測機構50は、所定の計測位置において、基板101上へパターンを描画する前に、基板カバー10が基板101に装着された状態で、基板カバー10の位置を計測する。計測機構50は位置計測部の一例である。基板カバー10の位置は、基板カバー10が3つのアライメント支持部材20,22,24の支持が無くなった後で計測される。例えば、図8(c)に示すように、昇降軸28を下降させ、アライメント支持部材20,22,24が基板カバー10から離れ、基板カバー10が装着された基板101が3つの基板支持ピン40で支持された状態で測定される。或いは、搬送ロボット142のアーム(ロボットハンド)によって基板カバー10が取り付けられた基板101が支持された状態で測定されてもよい。かかる場合、例えば、搬送ロボット142のアーム(ロボットハンド)によって基板カバー10が取り付けられた基板101を基板カバー着脱機構30から持ち上げた位置で計測される。
図10は、実施の形態1における基板カバーの位置計測の仕方の一例を説明するための概念図である。図10において、基板カバー10の位置は、例えば、基準位置(X0,Y0)からX’,X”の各位置における基板カバー10の端面までのy方向の距離ΔY’、ΔY”と、基準位置(X0,Y0)からY’の位置における基板カバー10の端面までのx方向の距離ΔX’を計測する。かかる3点の位置情報により、計測座標系における基板カバー10のx位置(x1)とy位置(y1)と回転位置(θ1)とを計測できる。図10の例では、X’,X”の位置が搬送ロボット142のロボットハンドで支持される両側の位置になっているがこれに限るものではない。X’,X”の位置が共に搬送ロボット142のロボットハンドよりも基準位置側にあってもよい。或いはその逆側であってもよい。ここでは、基板カバー10の位置として、(x1,y1,θ1)を求めているが、これに限るものではなく、実施の形態1では、少なくともx,y位置(x1,y1)が求められればよい。そして、かかる描画前に計測された基板カバー10の位置情報は、記憶装置116に格納(記憶)される。
図11は、実施の形態1における計測機構の一例を示す概念図である。図11において、計測機構50は、カメラ51と照明装置52を有している。計測処理部64の制御の下、例えば、カメラ51は、上方から照明装置52で照明された基板カバー10の4隅のうちの1隅が撮像範囲に入るように下方側から撮像する。カメラ51として、例えば、CCDカメラを用いると好適である。CCDに限らずその他の機構のカメラを用いても構わない。カメラ51と照明装置52の配置位置は逆であってもよい。そして、撮像された画像データは、計測処理部64に出力される。計測処理部64は、画像データを用いて、基板カバー10の位置を演算する。具体的には、画像データにおける基準位置(X0,Y0)からX’,X”の各位置における基板カバー10までのy方向の距離ΔY’、ΔY”と、基準位置(X0,Y0)からY’の位置における基板カバー10までのx方向の距離ΔX’を計測する。
図12は、実施の形態1における計測機構の他の一例を示す概念図である。図12において、計測機構50は、複数の変位センサ53を有している。ここでは、3つの変位センサ53a,b,cが配置される。具体的には、画像データにおける基準位置(X0,Y0)からX’,X”の各位置と基準位置(X0,Y0)からY’の位置にそれぞれ配置される。そしてかかる3か所の各位置から基板カバー10の端面までの距離を計測する。3つの変位センサ53a,b,cでは、それぞれ、レーザ発光器54から発生したレーザが基板カバー10の端面で反射して、受光器55で反射光を受光することで、その位置を計測すればよい。そして、得られた位置データは、計測処理部64に出力される。計測処理部64は、位置データを用いて、基板カバー10の位置を演算する。
そして、基板カバー10の位置が計測された、基板カバー10が装着された基板101は、搬送ロボット142によって、その後、ゲートバルブ136を開けて、描画室103のXYステージ105上に搬送される。そして、ゲートバルブ136を閉めた後、XYステージ105上の基板101には所定のパターンが描画される。
描画工程(S108)として、描画部150は、基板カバー10が基板101に装着された状態で、電子ビーム200を用いて基板101上へパターンを描画する。具体的には、まず、描画データ処理部60が、記憶装置114から描画データを読み出し、複数段のデータ変換処理を行って装置固有のショットデータを生成する。そして、描画制御部72は、かかるショットデータに沿って、制御回路112を制御し、描画部150を駆動する。そして、描画部150内では、以下のように動作する。
照射部の一例となる電子銃201から放出された電子ビーム200は、照明レンズ202により矩形例えば長方形の穴を持つ第1のアパーチャ203全体を照明する。ここで、電子ビーム200をまず矩形例えば長方形に成形する。そして、第1のアパーチャ203を通過した第1のアパーチャ像の電子ビーム200は、投影レンズ204により第2のアパーチャ206上に投影される。かかる第2のアパーチャ206上での第1のアパーチャ像の位置は、偏向器205によって偏向制御され、ビーム形状と寸法を変化させる(可変成形させる)ことができる。その結果、電子ビーム200はショット毎にその都度、可変成形される。そして、第2のアパーチャ206を通過した第2のアパーチャ像の電子ビーム200は、対物レンズ207により焦点を合わせ、偏向器208により偏向される。その結果、連続移動するXYステージ105上の基板101の所望する位置に照射される。以上の動作で、複数のショットの電子ビーム200を照射し、各ショットにより形成されたショット図形を繋ぎ合わせることで所望のパターンが描画される。
描画が終了すると、ゲートバルブ136を開けて、描画室103のXYステージ105から搬送ロボット142により基板カバー10が装着された基板101をロボットチャンバ140内に移動する。そして、ゲートバルブ136を閉めた後、基板カバー着脱チャンバ148内に搬入される。ここで、そのまま、基板カバー着脱機構30に基板カバー10が装着された基板101を載せて基板カバー10を基板101から取り外してしまうと、上述した引っかき傷が生じてしまう。そこで、実施の形態1では、以下のように動作する。
カバー位置計測工程(S110)として、計測処理部64の制御の下、計測機構50は、描画前に計測した所定の計測位置と同じ位置において、今度は、基板101上へパターンを描画した後に、基板カバー10が基板101に装着された状態で、再度、基板カバー10の位置を計測する。ここでは、基板カバー10の位置は、基板カバー10が3つのアライメント支持部材20,22,24で支持される前に計測される。例えば、図8(c)に示すように、昇降軸28が下降した状態のままにあり、基板カバー10が装着された基板101が3つの基板支持ピン40で支持された状態で測定される。或いは、搬送ロボット142のアーム(ロボットハンド)によって基板カバー10が取り付けられた基板101が支持された状態で測定されてもよい。かかる場合、例えば、搬送ロボット142のアーム(ロボットハンド)によって基板カバー10が取り付けられた基板101を基板カバー着脱機構30の上方まで送り込んだ(搬送した)位置で計測される。基板カバー10の位置の計測の仕方は、描画前の計測手法と同様である。これにより、描画後の基板カバー10の位置(x2,y2,θ2)が得られる。ここでも、描画前の計測と同様、少なくともx,y位置(x2,y2)が求められればよい。そして、かかる描画後に計測された基板カバー10の位置情報は、記憶装置116に格納(記憶)される。以上により、同じ搬送途中位置で支持された基板カバー10の描画前後におけるそれぞれの位置が得られる。言い換えれば、基板カバー着脱機構30によってアライメントされた基板カバー10の位置と、再度、基板カバー着脱機構30によってアライメントされる直前の基板カバー10の位置とが得られる。
位置ずれ演算工程(S112)として、位置ずれ演算部66は、基板カバー10が装着された基板101の位置について、計測された描画後の基板カバー10の位置(x2,y2,θ2)と計測された描画前の基板カバー10の位置(x1,y1,θ1)との間での位置ずれ量(Δx,Δy,Δθ)を演算する。演算は、各要素の差分を演算すればよい。すなわち、Δx=x2−x1、Δy=y2−y1、Δθ=θ2−θ1をそれぞれ演算すればよい。上述したように、基板カバー10の位置情報がx,y位置だけであった場合には、位置ずれ量(Δx,Δy)を演算すれば良いことは言うまでもない。
補正工程(S114)として、補正処理部68の制御の下、搬送ロボット142は、基板カバー10が装着された基板101の位置について、計測された描画後の基板カバー10の位置と計測された描画前の基板カバー10の位置との間での位置ずれ量(Δx,Δy)を補正する。位置ずれ量(Δx,Δy)の補正は、搬送ロボット142のアームの位置を制御することで行う。具体的には、以下のように制御する。例えば、図8(c)に示すように、昇降軸28が下降した状態のままにあり、基板カバー10が装着された基板101が3つの基板支持ピン40で支持された状態で基板カバー10の位置が計測されたケースでは、一旦、搬送ロボット142のアーム(ロボットハンド)によって基板カバー10が取り付けられた基板101を持ち上げる。そして、補正処理部68は、搬送ロボット142を制御して、基板カバー着脱機構30に載置する基板101の位置を位置ずれ量(Δx,Δy)だけ補正するように制御する。例えば、搬送ロボット142のアーム(ロボットハンド)によって基板カバー10が取り付けられた基板101が支持された状態で基板カバー10の位置が計測されたケースでは、搬送ロボット142のアームで支持されたまま、補正処理部68の制御の下、搬送ロボット142は、基板カバー着脱機構30に載置する基板101の位置を位置ずれ量(Δx,Δy)だけ補正する。搬送ロボット142は、補正部或いは第1の補正部の一例である。以上のようにして、搬送ロボット142は、x方向とy方法についての位置ずれ量を補正する。以上により、基板カバー着脱機構30に載置する際の基板カバー10の位置を描画前の基板カバー10の位置に近づけることができる。
カバー取り外し工程(S116)として、カバー着脱処理部70は、位置ずれが補正された後、基板カバー10が装着された基板101から基板カバー10を取り外す。具体的には以下のように動作する。搬送ロボット142は、まず、補正された位置で、図8(c)に示すように、昇降軸28が下降した状態のまま基板カバー10が装着された基板101を3つの基板支持ピン40上に載置する。かかる状態で、昇降軸28を上昇させることで、図8(b)に示すように、基板101から基板カバー10が取り外される。
図13は、実施の形態1における基板カバーの位置が補正されない場合の比較例を説明するための概念図である。図13において、描画の前後において基板カバー10の位置が補正されない場合、描画の前後で基板カバー10の位置がずれている場合がある。かかる状態で、昇降軸28を上昇させて基板カバー10にアライメント支持部材20,22,24を接触させると、基板カバー10がアライメント支持部材20,22,24と接触を開始することでアライメント動作が開始される。そのため、基板カバー10は、位置合わせを行うために平面方向に移動(横すべり)する。その結果、基板カバー10と基板101とが摺動し、基板に引っかき傷が生じてしまう。
かかる位置を補正しない場合に比べて、実施の形態1では、補正後の基板カバー10の位置が、描画前に3つのアライメント支持部材20,22,24によってアライメントされた位置により近づいている。よって、昇降軸28を上昇させて基板カバー10がアライメント支持部材20,22,24と接触を開始しても、基板カバー10の平面方向の移動(横すべり)は起こらない。或いは起こっても少量である。よって、基板カバー10と基板101との摺動を抑制或いは低減できる。その結果、基板101に摺動による引っかき傷をつけてしまうことを抑制或いは低減できる。
図14は、実施の形態1における位置補正の効果を説明するための図である。図14(a)では、基板カバー10の位置が補正されずに基板カバー着脱機構30で基板カバー10を取り外した場合の引っかき傷の一例を示している。これに対して、実施の形態1における基板カバー10の位置補正を行うことにより、図14(b)に示すように、引っかき傷の大きさを大幅に低減できる。
また、実施の形態1では、基板カバー10を支持する支持台と基板カバー10のアライメント用の支持台とが同じ3つのアライメント支持部材20,22,24によって構成される。よって、基板カバー10を支持する支持台と基板カバー10のアライメント用の支持台とを別に設けた場合よりパーティクルの発生のリスクを抑制できる。以上のようにして、基板カバー着脱チャンバ148内で基板カバー着脱機構30により基板101から基板カバー10が取り外される。
搬出工程(S118)として、搬送処理部62は、基板カバー10が取り外された基板101を搬出する。具体的には、まず、搬送ロボット142のアームを基板カバー10が取り外された基板101の裏面側に差し込み、持ち上げる。そして、基板101が支持されたアームを引き戻すことで、基板101は、ロボットチャンバ140に搬送される。そして、ゲートバルブ134を開けて、搬送ロボット142により基板101はロードロックチャンバ130内のステージに搬送される。そして、ゲートバルブ134を閉めた後、ゲートバルブ132を開けて、搬送ロボット122により基板101は搬出入口120に搬出される。
以上説明した搬送動作の際、各チャンバ内の真空度が下がった場合にはその都度真空ポンプ170が作動し、真空度を維持する。或いは、バルブ172又はバルブ174が開閉し、作動中の真空ポンプ170によって真空引きされ、所望する真空度を維持すればよい。
実施の形態2.
実施の形態1では、基板カバー10の位置として、x,y方向位置を補正した。実施の形態2では、さらに、回転方向位置θについても補正する場合について説明する。以下、特に説明の無い点は、実施の形態1と同様である。実施の形態2における描画装置100の構成において、恒温化処理チャンバ145がさらに配置され、アライメントチャンバ146と基板カバー着脱チャンバ148との代わりにこれらの機能を兼ねた基板カバー着脱チャンバ147が配置された点以外は、図1と同様である。また、描画装置100は、制御計算機110からの信号によって制御された制御回路112によって制御され、その制御内容に従って、描画部150、搬出入口120、ロードロックチャンバ130、恒温化処理チャンバ145、及び基板カバー着脱チャンバ147内の各機器を駆動させる。
図15は、実施の形態2における描画装置内の搬送経路を示す上面概念図である。
図16は、実施の形態2における搬送ロボットによる搬送の様子を説明するための概念図である。
図15及び図16において、ロボットチャンバ140は、上方から見て6角形に形成され、L/Lチャンバ130と描画室103とが6角形の対向する2辺で接続されている。基板カバー着脱チャンバ147は、L/Lチャンバ130と描画室103とが接続される2辺の間の3辺の中間の辺に接続され、例えば、図6におけるアライメントチャンバ146と同じ位置に配置される。恒温化処理チャンバ145は、L/Lチャンバ130と基板カバー着脱チャンバ147とが接続される2辺の間の辺に接続される。但し、これに限るものではなく、L/Lチャンバ130と描画室103と恒温化処理チャンバ145と基板カバー着脱チャンバ147は、ロボットチャンバ140の6角形の辺のいずれかに接続されていればよい。
搬送工程(S102)として、搬送処理部62は、搬出入口120に配置された基板101の搬送処理を行う。搬出入口120に配置された基板101は、ゲートバルブ132を開けた後、搬送ロボット122によりL/Lチャンバ130内の支持部材上に搬送される。そして、ゲートバルブ132を閉めた後、ゲートバルブ134を開けて、搬送ロボット142によりロボットチャンバ140を介して恒温化処理チャンバ145内のステージに搬送される。そして、恒温化処理チャンバ145内で基板101は恒温化処理が行われる。
次に、恒温化処理された基板101は、搬送ロボット142によりロボットチャンバ140を介して基板カバー着脱チャンバ147内の基板カバー着脱機構50上に搬送される。基板カバー着脱チャンバ147内には、基板101の位置および基板カバー10の位置を計測する計測機構50が配置される。計測機構50の構成は実施の形態1と同様で構わない。
図17は、実施の形態2における基板カバー着脱機構の構成および動作を示す概念図である。図17において、基台21に回転軸23が接続され、3つの基板支持ピン40の中心位置を軸に水平方向に回転可能である点以外は図8と同様である。なお、3つの基板支持ピン40の中心位置は基板101が配置された際の、基板面の中心位置となる。アライメント支持部材20,22,24の形状は図9と同様である。
図17(a)では、基板101が基板カバー着脱チャンバ147内に搬送される前の段階を示している。かかる段階では、基板カバー着脱機構30には、基板カバー10が支持された状態になっている。かかる段階では、上述したように、基板カバー10の自重により基板カバー10のアライメントが成された状態になっている。かかる段階では、基板101が搬入されても構わないように、昇降軸28が上昇し、これにより、3つのアライメント支持部材20,22,24に支持された基板カバー10が基板101の配置位置よりも上方に位置するように配置される。
かかる状態で、図17(b)に示すように、基板101は搬送ロボット142により基板カバー着脱機構30の3つの基板支持ピン40上に搬送される。ここで、まず、基板101のアライメントを行う。基板101の位置は、計測機構50によって計測され、x,y方向位置は搬送ロボット142により、回転方向位置θは回転軸23の回転により調整(Δθ’)されることでアライメント処理が行われる。基板101の位置の計測方法は、実施の形態1において基板カバー10を計測した際と同様の手法で構わない。計測機構50は、基板カバー10と基板101の両方の位置が測定可能な位置に配置されてもよい。或いは、計測機構50は、基板カバー10の位置を計測する計測位置と基板101の位置を計測する計測位置との間を移動可能に配置されてもよい。
カバー取り付け工程(S104)として、カバー着脱処理部70は、基板カバー着脱機構を制御し、基板カバー着脱機構は、描画対象基板101の外周部全体を上方からカバーする基板カバー10を基板101に取り付ける。
図17(b)に示すように、アライメントされた基板101が3つの基板支持ピン40上に載置された状態から、図17(c)に示すように、昇降軸28を下降させることで、基板カバー10が基板101上に載置される。ここでは、基板カバー10が取り付けられた基板101を搬出できるように、3つのアライメント支持部材20,22,24が凸部14よりも下方に位置するまで下降させる。そして、搬送ロボット142は、自身のアームを基板101の裏面下方に差し入れ、基板カバー10が取り付けられた基板101を持ち上げる。
カバー位置計測工程(S106)の内容は実施の形態1と同様である。但し、実施の形態2において、計測処理部64の制御の下、計測機構50は、描画前の基板カバー10の位置として、(x1,y1,θ1)を求める。そして、かかる描画前に計測された基板カバー10の位置情報は、記憶装置116に格納(記憶)される。
そして、基板カバー10の位置が計測された、基板カバー10が装着された基板101は、搬送ロボット142によって、その後、ゲートバルブ136を開けて、描画室103のXYステージ105上に搬送される。そして、ゲートバルブ136を閉めた後、XYステージ105上の基板101には所定のパターンが描画される。描画工程(S108)の内容は実施の形態1と同様である。
描画が終了すると、ゲートバルブ136を開けて、描画室103のXYステージ105から搬送ロボット142により基板カバー10が装着された基板101をロボットチャンバ140内に移動する。そして、ゲートバルブ136を閉めた後、基板カバー着脱チャンバ147内に搬入される。ここで、そのまま、基板カバー着脱機構30に基板カバー10が装着された基板101を載せて基板カバー10を基板101から取り外してしまうと、上述した引っかき傷が生じてしまう。そこで、実施の形態2では、以下のように動作する。
カバー位置計測工程(S110)として、計測処理部64の制御の下、計測機構50は、描画前に計測した所定の計測位置と同じ位置において、今度は、基板101上へパターンを描画した後に、基板カバー10が基板101に装着された状態で、再度、基板カバー10の位置を計測する。カバー位置計測工程(S110)の内容は実施の形態1と同様である。但し、実施の形態2において、計測処理部64の制御の下、計測機構50は、描画後の基板カバー10の位置として、(x2,y2,θ2)を求める。そして、かかる描画後に計測された基板カバー10の位置情報は、記憶装置116に格納(記憶)される。
位置ずれ演算工程(S112)の内容は実施の形態1と同様である。但し、実施の形態2において、位置ずれ演算部66は、基板カバー10が装着された基板101の位置について、計測された描画後の基板カバー10の位置(x2,y2,θ2)と計測された描画前の基板カバー10の位置(x1,y1,θ1)との間での位置ずれ量(Δx,Δy,Δθ)を演算する。
補正工程(S114)として、補正処理部68の制御の下、搬送ロボット142は、基板カバー10が装着された基板101の位置について、計測された描画後の基板カバー10の位置と計測された描画前の基板カバー10の位置との間での位置ずれ量(Δx,Δy)を補正する。まず、位置ずれ量(Δx,Δy)の補正は、搬送ロボット142のアームの位置を制御することで行う。x,y方向の位置ずれ量(Δx,Δy)の補正の仕方は実施の形態1と同様である。実施の形態2では、さらに、補正処理部68の制御の下、回転ステージ機構が、回転方向の位置ずれ量(Δθ)を補正する。回転ステージ機構は3つの基板支持ピン40と、3つの基板支持ピン40がの中心位置を軸に水平方向に回転可能である回転軸23と、が基台21に接続された機構を有している。具体的には、以下のように補正する。例えば、図17(c)に示すように、昇降軸28が下降した状態で、x,y方向の位置ずれ量(Δx,Δy)が補正された、基板カバー10が装着された基板101を3つの基板支持ピン40上に配置する。そして、回転軸23の回転により位置ずれ量(Δθ)を補正する。回転ステージ機構は、第2の補正部の一例となる。かかる回転ステージが、基板カバー10が装着された基板101を回転させることで位置ずれ量(Δθ)を補正する。以上により、基板カバー着脱機構30に載置する際の基板カバー10の位置を描画前の基板カバー10の位置に戻すことができる。
カバー取り外し工程(S116)の内容は実施の形態1と同様である。実施の形態2では、補正後の基板カバー10の位置が、描画前に3つのアライメント支持部材20,22,24によってアライメントされた位置に戻されている。よって、昇降軸28を上昇させて基板カバー10がアライメント支持部材20,22,24と接触を開始しても、基板カバー10の平面方向の移動(横すべり)は起こらない。或いは起こっても実施の形態1に比べてさらに少量である。よって、基板カバー10と基板101との摺動を抑制或いはさらに低減できる。その結果、基板101に摺動による引っかき傷をつけてしまうことを抑制或いはさらに低減できる。
図18は、実施の形態2における位置補正の効果を説明するための図である。図18(a)では、図14(a)と同様、基板カバー10の位置が補正されずに基板カバー着脱機構30で基板カバー10を取り外した場合の引っかき傷の一例を示している。これに対して、実施の形態2における基板カバー10の位置補正を行うことにより、図18(b)に示すように、引っかき傷の大きさを、位置ずれ量(Δθ)を補正しなかった図14(b)で示した結果よりもさらに大幅に低減できる。図18(b)の結果は、カバー取り外し時の基板カバー10の平面方向の移動(横すべり)が実質的に起こらないことを示している。
また、実施の形態2では、実施の形態1と同様、基板カバー10を支持する支持台と基板カバー10のアライメント用の支持台とが同じ3つのアライメント支持部材20,22,24によって構成される。よって、基板カバー10を支持する支持台と基板カバー10のアライメント用の支持台とを別に設けた場合よりパーティクルの発生のリスクを抑制できる。以上のようにして、基板カバー着脱チャンバ148内で基板カバー着脱機構30により基板101から基板カバー10が取り外される。
搬出工程(S118)の内容は実施の形態1と同様である。
以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。実施の形態2において、回転ステージ機構が、回転方向の位置ずれ量(Δθ)を補正しているが、これに限るものではない。搬送ロボット142がx,y方向位置の他に、さらに、回転方向位置の位置ずれ量(Δθ)を補正するように構成してもよい。
また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。例えば、描画装置100を制御する制御部構成については、記載を省略したが、必要とされる制御部構成を適宜選択して用いることは言うまでもない。
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての基板へのカバー着脱機構、基板へのカバー着脱方法、描画装置、及び描画方法は、本発明の範囲に包含される。
10 基板カバー
12 接点サポート部材
14 凸部
16 フレーム
18 ピン
20,22,24 アライメント支持部材
21 基台
23 回転軸
26 昇降台
28 昇降軸
30 基板カバー着脱機構
40 基板支持ピン
50 計測機構
51 カメラ
52 照明装置
53 変位センサ
54 レーザ発光器
55 受光器
60 描画データ処理部
61 メモリ
62 搬送処理部
64 計測部
66 位置ずれ演算部
68 補正部
70 カバー着脱処理部
72 描画制御部
100 描画装置
101 基板
102 電子鏡筒
103 描画室
105 XYステージ
110 制御計算機
112 制御回路
114,116 記憶装置
120 搬出入口
122,142 搬送ロボット
130 ロードロックチャンバ
132,134,136 ゲートバルブ
140 ロボットチャンバ
145 恒温化処理チャンバ
146 アライメントチャンバ
147,148 基板カバー着脱チャンバ
150 描画部
160 制御部
170 真空ポンプ
172,174,176 バルブ
200 電子ビーム
201 電子銃
202 照明レンズ
203,410 第1のアパーチャ
204 投影レンズ
205,208 偏向器
206,420 第2のアパーチャ
207 対物レンズ
330 電子線
340 試料
411 開口
421 可変成形開口
430 荷電粒子ソース

Claims (5)

  1. 描画対象基板の外周部全体を上方からカバーする基板カバーを前記基板に着脱する基板カバー着脱機構部と、
    前記基板カバーが前記基板に装着された状態で、荷電粒子ビームを用いて前記基板上へパターンを描画する描画部と、
    所定の計測位置において、前記描画部によって描画される前と描画された後に、前記基板カバーが前記基板に装着された状態で前記基板カバーの位置を計測する位置計測部と、
    前記基板カバーが装着された前記基板の位置について、計測された描画後の前記基板カバーの位置と計測された描画前の前記基板カバーの位置との間での位置ずれ量を補正する補正部と、
    を備え
    前記基板カバー着脱機構部は、補正により描画前の前記基板カバーの位置に戻された基板カバーを前記基板から取り外すことを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
  2. 前記補正部は、前記基板カバーが装着された前記基板を前記描画部へと搬送する搬送ロボットを有することを特徴とする請求項1記載の荷電粒子ビーム描画装置。
  3. 前記位置計測部は、前記基板カバーの位置として、x方向位置とy方向位置と回転方向位置とを計測し、
    前記補正部は、第1の補正部として、前記x方向位置とy方向位置についての位置ずれ量を補正し、
    前記基板カバーが装着された前記基板の位置について、前記回転方向位置の位置ずれ量を補正する第2の補正部をさらに備えたことを特徴とする請求項1又は2記載の荷電粒子ビーム描画装置。
  4. 前記第2の補正部は、前記基板カバーが装着された前記基板を回転させる回転ステージを有することを特徴とする請求項3記載の荷電粒子ビーム描画装置。
  5. 描画対象基板の外周部全体を上方からカバーする基板カバーを前記基板に取り付ける工程と、
    所定の計測位置において、前記基板上へパターンを描画する前に、前記基板カバーが前記基板に装着された状態で、前記基板カバーの位置を計測する工程と、
    前記基板カバーが前記基板に装着された状態で、荷電粒子ビームを用いて前記基板上へパターンを描画する工程と、
    前記所定の計測位置において、前記基板上へパターンを描画した後に、前記基板カバーが前記基板に装着された状態で、前記基板カバーの位置を計測する工程と、
    前記基板カバーが装着された前記基板の位置について、計測された描画後の前記基板カバーの位置と計測された描画前の前記基板カバーの位置との間での位置ずれ量を補正する工程と、
    位置ずれが補正されることにより前記基板カバーが描画前の前記基板カバーの位置に戻された後、前記基板に装着された前記基板カバーを取り外す工程と、
    を備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。
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