JP7063281B2 - 荷電粒子ビーム描画装置 - Google Patents

Description

本発明は、荷電粒子ビーム描画装置に関する。

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。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、縮小投影型露光装置を用いて、石英上に形成された高精度の原画パターン（マスク、或いは特にステッパやスキャナで用いられるものはレチクルともいう。）をウェーハ上に縮小転写する手法が採用されている。高精度の原画パターンは、電子ビーム描画装置によって描画され、所謂、電子ビームリソグラフィ技術が用いられている。

従来の電子ビーム描画装置は、パターンが描画される試料を載置するステージと、このステージを収納するチャンバと、このチャンバの天板に配置され、電子ビームを射出する電子ビーム発生源及び、試料上の所望の位置に所望のパターンを描画するために電子ビームを形成する電子ビーム制御系を有する電子光学鏡筒とを有している。

描画を行う際には、電子光学鏡筒内とチャンバ内は、真空ポンプによって真空引きされ、真空中で試料への描画が行われる。チャンバ内のステージの設置、取り出し、点検等のために、チャンバ側面には、ステージを搬出入可能なサイズの開口部が形成されている。チャンバ内が真空引きされている間、この開口部は扉で塞がれている。扉は開閉可能であると共にネジ等で側面に固定されている。

チャンバ内が真空状態になるとチャンバ内外で圧力差が生じるため、チャンバは微小に変形する。その際、開口部が形成された側面と形成されていない側面とでは、その剛性の差により変形量に差が生じ、チャンバ上面に固定された電子光学鏡筒が、剛性の弱い開口部が形成された側面側に傾斜する。

これを防止するために、開口部を支える支柱を別途設置しているが、気圧の変動によりチャンバ内外の圧力差が変動し、チャンバが変形するため、支柱とチャンバの開口部との接合部分で精度よく面接触させることは困難である。そのため、面接触部分で気圧の上昇時と下降時での鏡筒の傾斜特性が変化してしまうという問題がある。

特開２０１５－３８９６７号公報 特開２０１０－２１９３７３号公報 特開２０１７－２２８６３３号公報 特開２００６－１３６８３５号公報

本発明は、電子光学鏡筒の傾斜を抑制する荷電粒子ビーム描画装置を提供することを課題とする。

本発明の一態様による荷電粒子ビーム描画装置は、描画対象基板を載置するステージと、前記ステージを内部に配置し、１つの側面に前記ステージの搬出入用の開口部が形成され、前記開口部が扉で塞がれたチャンバと、前記チャンバ上に配置された電子光学鏡筒と、を備え、前記扉の外面及び内面は、前記扉の上端または下端より前記上端と前記下端の間が前記チャンバの外方に突出するものである。

本発明の一態様による荷電粒子ビーム描画装置において、前記扉の上半側の外面及び内面が、下方ほど外方に位置する斜面となっており、下半側の外面及び内面が、上方ほど外方に位置する斜面となっている。

本発明の一態様による荷電粒子ビーム描画装置において、前記扉は、前記チャンバの壁面よりも薄い。

本発明の一態様による荷電粒子ビーム描画装置において、前記扉の外面に強度調整用プレートが取り付けられている。

本発明の一態様による荷電粒子ビーム描画装置において前記扉は、前記扉の左端または右端より前記左端と前記右端の間が前記チャンバの外方に突出している。

本発明によれば、電子光学鏡筒の傾斜を抑制できる。

本発明の実施形態による描画装置の概略図である。 描画装置の外観図である。 （ａ）は扉の斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ－ｂ線断面図である。 チャンバ内を真空引きした状態を説明する図である。 変形例による扉の断面図である。 変形例による扉の断面図である。 変形例による扉の断面図である。 変形例による扉の断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。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なく、イオンビーム等でもよい。

図１は、本発明の実施形態における描画装置の構成を示す概略図である。図１に示すように、描画装置１００は、描画部１５０と制御回路１６０とを備えている。描画装置１００は、電子ビーム２００を用いてレジストが塗布された基板１０１にパターンを描画する。描画部１５０は、電子光学鏡筒１０２とチャンバ（描画室）１０３を有している。電子光学鏡筒１０２は、チャンバ１０３上に配置される。

電子光学鏡筒１０２内には、例えば、電子銃２０１、照明レンズ２０２、第１アパーチャ２０３、投影レンズ２０４、偏向器２０５、第２アパーチャ２０６、対物レンズ２０７、及び偏向器２０８が設けられている。チャンバ１０３内には、ＸＹステージ１０５が配置される。ＸＹステージ１０５上には、描画対象となる基板１０１が載置される。基板１０１には、マスク基板やウェーハ等が含まれる。

描画部１５０は、制御回路１６０によって制御される。また、描画処理時には、電子光学鏡筒１０２内とチャンバ１０３内は真空ポンプ１７０によって真空引きされる。チャンバ１０３内にＸＹステージ１０５を設置したり、ＸＹステージ１０５を取り出したり、ＸＹステージ１０５の点検を行うために、チャンバ１０３の１つの側面には、ＸＹステージ１０５を搬出入可能なサイズの開口部２０が形成されている。そして、真空引きされている間は、開口部２０は、別体の蓋となる扉３０で塞がれている。扉３０は蝶番（図示略）により開閉可能となっており、開口部２０を塞ぐ際は、周縁部をボルト等でチャンバ側面に固定する。

チャンバ１０３には、開口部２０が形成された側面とは異なる側面に、ＸＹステージ１０５のＸ方向の位置を測定する第１レーザ干渉計、Ｙ方向の位置を測定する第２レーザ干渉計が設けられている（共に図示略）。

図２に示すように、チャンバ１０３の外周面のうち１つの側面４０には、ＸＹステージ１０５を搬出入可能なサイズの開口部２０が形成されている。よって、そのままだと、開口部２０が形成された側面４０の剛性が、開口部２０が形成されていない側面に比べて弱くなってしまう。

そこで、本実施形態では、開口部２０を塞ぐ扉３０を、図３（ａ）（ｂ）に示すように、（開口部２０を塞いだ状態で）上下方向の断面形状が上下方向の中間付近ほどチャンバ外方に突出する形状となるようにする。具体的には、扉３０の上半側３０ｕの外面及び内面が、下方ほど外方に位置する斜面となっており、下半側３０ｄの外面及び内面が、上方ほど外方に位置する斜面となっている。なお、最も突出している部分は、扉の上端、下端の中央でなくてもよく、上端、下端の間であればよい。

チャンバ１０３及び扉３０の材料としては、インバー等が挙げられる。チャンバ１０３は、側面の厚みが８０ｍｍ程度、上面の厚みが１２０ｍｍ程度、底面の厚みが１１０ｍｍ程度である。扉３０の厚みは１２ｍｍ程度とチャンバ１０３の壁面の厚みと比較して薄くなっている。

扉３０の上下方向の長さをＨ、上下方向の中間付近の突出量をＦとした場合、Ｆ／Ｈは０．０５～０．１程度であることが好ましい。

側面４０の開口部２０を扉３０で塞ぎ、真空ポンプ１７０で電子光学鏡筒１０２内及びチャンバ１０３内を真空引きすると、図４に示すように、扉３０にかかる大気圧が、扉３０を上下方向に伸ばす力に変換される。これにより、側面４０と他の側面との変形量がほぼ同等となり、チャンバ上面に固定された電子光学鏡筒１０２の傾斜を抑えることができる。その結果、気圧変動があった場合であっても基板１０１に照射されるビーム位置の誤差が小さくなり、描画精度が向上する。

扉３０は、チャンバ１０３の壁面（上面、側面、底面）よりも薄くすることで、開口部２０を扉３０で塞いだ側面４０の剛性を他の側面と同等の剛性に合せ込むことができると共に、軽量化を図ることができる。

また、側面４０に隣接する、レーザ干渉計が設置された側面の変形も抑えられるため、ＸＹステージ１０５の位置が精度良く測定でき、描画精度が向上する。

図５に示す扉３０Ａのように、上下方向の中間部が垂直な平面３０ｐとなっていてもよい。また、図６に示すように、扉３０Ａ（又は扉３０）の外面に、強度調整用のプレート３２が取り付けられるようになっていてもよい。プレート３２を取り付けることで、扉２０Ａ（３０）の上下方向の伸びが抑えられる。

図７に示す扉３０Ｂのように、湾曲した形状であってもよい。

図８に示す扉３０Ｃのように、上下方向及び左右方向の中間付近ほど外方に突出する、寄棟形状（ピラミッド形状）とすることもできる。すなわち、扉３０Ｃは、下方ほど外方に位置する斜面３０＿１、左方ほど外方に位置する斜面３０＿２、上方ほど外方に位置する斜面３０＿３、右方ほど外方に位置する斜面３０＿４の４つの斜面を有してもよい。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

２０ 開口部
３０ 扉
４０ 側面
１００ 描画装置
１０１ 基板
１０２ 電子光学鏡筒
１０３ チャンバ
１０５ ＸＹステージ
１５０ 描画部
１６０ 制御回路
１７０ 真空ポンプ
２００ 電子ビーム

Claims (5)

1. 描画対象基板を載置するステージと、
   前記ステージを内部に配置し、１つの側面に前記ステージの搬出入用の開口部が形成され、前記開口部が扉で塞がれたチャンバと、
   前記チャンバ上に配置された電子光学鏡筒と、
   を備え、
   前記扉の外面及び内面は、前記扉の上端または下端より前記上端と前記下端の間が前記チャンバの外方に突出することを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
2. 前記扉の上半側の外面及び内面が、下方ほど外方に位置する斜面となっており、下半側の外面及び内面が、上方ほど外方に位置する斜面となっていることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子ビーム描画装置。
3. 前記扉は、前記チャンバの壁面よりも薄いことを特徴とする請求項１又は２に記載の荷電粒子ビーム描画装置。
4. 前記扉の外面に強度調整用プレートが取り付けら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ビーム描画装置。
5. 前記扉は、前記扉の左端または右端より前記左端と前記右端の間が前記チャンバの外方に突出していることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子ビーム描画装置。

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