JPH0472612A - 電子ビーム露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 真空チャンバー内で基板を載置するステージを支持して
一方向に滑動するハウジングを有するエアベアリングを
備えた電子ビーム露光装置に関し、ステージの温度を一
定に保持できる電子ビーム露光装置の提供を目的とし、 ステージの温度を測定して電気信号に変換する温度測定
手段と、 予め設定して人力した設定温度と、温度測定手段から入
力した電気信号とに基づいて、エアベアリングに連続し
て供給する高圧気体を温調することにより当該エアベア
リングを温調し、エアベアリングによりステージを温調
して当該ステージの温度を設定温度に保持する温調手段
とを備えて電子ビーム露光装置を構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、電子ビーム露光装置、特に基板を載置するス
テージの温度を一定に保持できる電子ビ−ム露光装置に
関する。

最近の高集積・大規模半導体装置の配線パターンは、Ｉ
ＭＤＲＡＭや４　Ｍ　Ｄ　ＲＡ　Ｍ　（ＤＲＡＭ　；　
Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍ
ｏｒｙ；記憶保持動作が必要な随時書き込み読み出しメ
モリー）等で見られるように極めて微細、且つ高密度に
なっている。

従って、このような半導体装置の製造に使用するレチク
ル及びワーキングマスクの原版となるマスタマスクを製
造するための電子ビーム露光装置は、益々高精度のもの
が要求されている。

〔従来の技術〕

次に、従来の電子ビーム露光装置を図面を参照しながら
説明する。

第２図は、装置の構成の概要を説明するための図であっ
て、同図（ａ）は装置の構成と機能を説明するための模
式図、同図（ｂ）は装置のステージ部を説明するための
概略斜視図、同図（ｃ）はエアベアリングを説明するた
めの要部概略側断面図、同図（ｄ）はステージの搭載状
態を示す模式的正断面図である。

尚、同じ部品・材料に対しては全図を通して同じ記号を
付与しである。

従来の電子ビーム露光装置は、同図（ａ）に示すように
排気管１１ａを介して連結した排気装置１１により内部
が真空にされる真空チャンバー１２と、高圧直流電源１
３と接続した電子銃１４から放出された電子ビーム１５
を収束する収束レンズ１６と、小さな開口部１７ａを有
し、電子ビーム１５の中心部だけを通過させる絞り■７
と、 制御装置１０により電圧制御され、電子ビーム１５をオ
ン（通過）・オフ（通過阻止）する筒状の金属製のブラ
ンキングプレート１８と、 制御装置１０により電圧制御され、電子ビーム１５の進
行方向を偏向する偏向電極１９と、偏向電極１９により
偏向された電子ビーム１５に磁場又は電場を作用して収
束し、Ｘステージ２０ａとＹステージ２０ｂよりなるス
テージ２０の当該Ｙステージ２０ｂ上に載置した石英基
板４０の表面に被着した金属膜に塗布したレジスト４１
に結像する対物レンズ２Ｉと、 駆動棒２２ａ１を介しＸステージ２０ａに連結し、制御
装置ｌＯにより制御されてＸステージ２０ａをＸ−Ｘ”
方向に移動するＤＣサーボモータ２２ａと、駆動棒２２
ｂ１を介しステージ２０のＹステージ２０ｂに連結し、
制御装置１０により制御されてＹステージ２０ｂをｙ−
ｙ’力方向移動するＤＣサーボモータ２２ｂ　と、 Ｘステージ２０ａとＹステージ２０ｂのそれぞれの移動
量を連続的に測定して当該移動量のデータを制御装置ｌ
Ｏに連続的に入力し、制御装置１０とＤＣサーボモータ
２２ａ　、２２ｂと連携して、Ｘステージ２０ａとＹス
テージ２０ｂとを極めて高い精度でそれぞれ独立に移動
させるレーザ干渉計２４を含んで構成したものである。

なお、電子銃１４、収束レンズ１６、絞り１７、ブラン
キングプレート１８、偏向電極１９、ステージ２０、対
物レンズ２１．ＤＣサーボモータ２２ａ　、２２ｂ及び
レーザ干渉計２４は、同図（ａ）に示すように真空チャ
ンバー１２内に配設されている。

かかる従来の電子ビーム露光装置で、石英基板４０に被
着したクロム薄膜に塗布したレジスト４１を露光する手
順について説明する。

石英基板４０に塗布したレジス１−４１を露光するには
、まず、石英基板４０に塗布したレジスト４１を上にし
てステージ２０に載置する。

そして、排気装置１１を作動させて真空チャンバー１２
内を真空にした後に、高圧直流電源１３を作動させて電
子銃１４をオン状態にする。

次いで、制御装置１０をオン状態にすると、制御値？１
１０は、予め入力されたプログラムとデータに基づいて
収束レンズ１６、ブランキングプレート１８、偏向電極
１９、対物レンズ２１、及びレーザ干渉計２４と連携し
てＤＣサーボモータ２２ａ　、２２ｂをそれぞれ制御し
、石英基板４０の表面に被着した金属膜に塗布したレジ
スト４１に電子ビーム１５を結像し、レジスト４１を露
光することとなる。

石英基板４０のレジス）４１を露光するまでを更に詳し
く説明すると、電子銃１４から放出された電子は、まず
収束レンズ１６により収束されて電子ビーム１５にされ
た後に、電子ビームＩ５の中心部のものだけが絞り１７
の小さな開口部１７ａを通り抜けて、ブランキングプレ
ート１８内に至る。

制御装置１０は、ブランキングプレー目８に加える電圧
を制御し、静電的に電子ビーム１５の吸着と非吸着によ
りオン・オフ制御する。

ブランキングプレート１Ｂのオンにより当該ブランキン
グプレート１８を通過した電子ビームエ５ハ、制御装置
１０により制御される偏向電極１９により偏向された後
に、対物レンズ２１に至る。

この後、電子ビーム１５は、制御される対物レンズ２１
により収束されて、制御装置１０とＤＣサーボモータ２
２ａ　、２２ｂ及びレーザ干渉計２４との連携により移
動されるステージ２０に載置した石英基板４０のレジス
ト４Ｉに結像し、レジスト４１を露光する。

次に、概説したステージ２０の詳細な構成を、同図（ａ
）〜同図（ｄ）を参照しながら説明する。

ステージ２０は、平板上のＸステージ２０ａと、Ｘステ
ージ２０ａの両側に■溝２０ｃ　、を対向且つ平行にし
て固定した二つの■溝ガイドレール２０ｃと、■溝ガイ
ドレール２０ｃのＶ溝２０ｃｌに両端を摺接し、Ｘステ
ージ２Ｏａ上を■溝ガイドレール２０ｃに沿って滑らか
に摺動するＹステージ２０ｂとで構成したものである。

そして、ステージ２０は、エアベアリング２３の円筒状
のハウジング２３ａの外周面に下から支持された状態で
真空チャンバー１２内に収納されて、前記したようにＸ
ステージ２０ａは駆動棒２２ａＩを介してＤＣサーボモ
ータ２２ａと、またＹステージ２０ｂは駆動棒２２ｂ１
を介してＤＣサーボモータ２２ｂに連結されている。

エアベアリング２３は、貫通孔２３ａ１を有する円筒状
のハウジング２３ａと、外径が貫通孔２３ａ　Ｉの内径
より僅かに小さく且つ円周面２３ｂ＋から軸芯方向に向
かって軸端面に抜けるトンネル状の排気孔２３ｂ２を有
するシャツ）　２３ｂとで構成されている。

そして、ハウジング２３ａは、その貫通孔２３ａ、内に
シャツ）　２３ｂを挿通させて、高圧気体、例えば５〜
１０気圧程度の空気２５を矢印Ａで示すようにハウジン
グ２３ａの貫通孔２３ａ１とシャフト２３ｂの円周面２
３ｂ、との間の僅かな隙間２３ｃに流入させて排気孔２
３ｂ２から流出させると、ハウジング２３ａの貫通孔２
３ａ１の内周面とシャフト２３ｂの円周面２３ｂ＋との
間には高圧の空気が膜状となって介在するためにハウジ
ング２３ａは、僅かな外力により簡単にＸ−Ｘ゛方向移
動することとなる。

かかる構成のエアベアリング２３の真空チャンバー１２
内への配設は、伸縮自在なベローズ２７内をシャフト２
３ｂを挿通するとともに、シャフト２３ｂを真空チャン
バー１２の側壁を開口した開口部１２ａを通過させて、
両端部を支持台２８に支持させることにより行っている
。

エアベアリング２３のシャフト２３ｂを挿通させたベロ
ーズ２７の一方の端面ばエアベアリング２３のハウジン
グ２３ａの端面に密着されるとともに、他端面は真空チ
ャンバー１２の側壁を貫通して設けた給気孔１２ｂを内
部に収容して当該真空チャンバー１２の側壁の内面に密
着されて、ベローズ２７内は気密にされている。

斯くして、高圧の空気２５を給気孔１２ｂから、ベロー
ズ２７内に供給すると、前記したように高圧の空気２５
は、矢印Ａのように隙間２３ｃを膜状となって流れて排
気孔２３ｂ２から流出し、ステージ２０を搭載したハウ
ジング２３ａのｘ−ｘ’　方向への移動を容易にする。

〔発明が解決しようとする課題〕

エアベアリング２３のハウジング２３ａに支持させたス
テージ２０に載置された石英基板４０の表面に被着した
金ｒｌＩＨに塗布したレジスト４Ｉを露光するには、長
い時間が必要であった。

また、エアベアリング２３に供給する高圧の空気２５の
温度も、特に制御されていなかった。

このため、電子ビーム１５の照射を受けて温度が上昇し
ている石英基板４０からの熱伝導や、偏向電極１９．対
°物しンズ２１からの熱輻射等により、金属、例えばア
ルミニウムより構成したＹステージ２０ｂ及びＸステー
ジ２０ａの温度が上昇し、Ｙステージ２０ｂ及びＸステ
ージ２０ａが、それぞれの温度上昇と熱膨張率に応じて
膨張して大きくなるのを回避することは不可能であった
。

従って、温度上昇前のステージ２０の位置に対して、温
度上昇後のステージ２０の位１関係が変わることにより
、レジスト４１にパターンを正確な寸法で描画すること
はできなかった。

本発明は、この問題を解決するためになされたもので、
その目的はステージの温度を一定に保持できる電子ビー
ム露光装置の提供にある。

Ｃ課題を解決するための手段〕 前記目的は、第１図に示す如く真空チャンバー１２内で
基板４０を載置するステージ２０を支持して一方向に滑
動するハウジング２３ａを有するエアベアリング２３を
備えた電子ビーム露光装置において、ステージ２０の温
度を測定して電気信号に変換する温度測定手段５１と、 予め設定して入力した設定温度と、温度測定手段５１か
ら入力した電気信号とに基づいて、エアベアリング２３
に連続して供給する高圧気体２５を温調することにより
当該エアベアリング２３を温調し、エアベアリング２３
によりステージ２０を温調して当該ステージ２０の温度
を前記設定温度に保持する温調手段５２とを備えている
ことを特徴とする電子ビーム露光装置により達成される
。

〔作　用〕

本発明の電子ビーム露光装置は、温度測定手段５１がス
テージ２０の温度を測定し、この温度を当該に対応した
電気信号に変換し、 温調手段５２が、此の温調手段５２に予め設定して入力
した設定温度と温度測定手段５１から入力した電気信号
とに基づいて、エアベアリング２３に連続して供給する
高圧気体２５を温調し、温調したエアベアリング２３を
介してステージ２０の温度を前記設定温度に温調するよ
うに構成している。

斯くして、本発明の電子ビーム露光装置のステージ２０
は、温度測定手段５１と温調手段５２により、予め設定
した温度に保持されることとなる。

〔実　施　例〕

以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら説明する
。

第１図は、本発明の一実施例の電子ビーム露光装置を説
明するための図で、同図（ａ）装置の要部の斜視図、同
図（ｂ）はステージとエアヘアリングの関係状態を示す
要部概略側断面図である。

本発明の一実施例の電子ビーム露光装置は、第２図によ
り説明した従来の電子ビーム露光装置にステージ２０の
温度、例えばステージ２０のＹステージ２０ｂの温度を
測定し、この温度を当該温度に対応した電気信号に変換
して出力する温度測定手段、例えばステージ２０の表面
に先端の接点を埋め込んだ熱電対５１と、 予め設定して入力した設定温度と熱電対５１がら入力し
た電気信号とに基づいて、エアイアリング２３に連続し
て供給する高圧気体、例えば圧力が８気圧程度の高圧の
空気２５を冷却してエアベアリング２３の温度を下げ、
このエアベアリング２３を介して当該エアベアリング２
３上に載置したステージ２０の温度を前記温度に保持す
る冷却手段、例えば温調装置５２とを、付加して構成し
たものである。

前記の如く温調装置５２により温度を制御されてエアへ
アリング２３に供給される高圧の空気２５は、シャツｌ
−２３ｂがハウジング２３ａ内をその軸芯方向に移動す
るのを助ける潤滑油的な役割をすることはもちろん、ハ
ウジング２３ａを温調してステージ２０の温度を所定温
度に保持する機能を合わせ持つこととなる。

上記の如く構成した本発明の一実施例の電子ビ−ム露光
装置は、極めて簡単な構成によりステージ２０の温度を
予め設定した温度に保持できることとなる。

なお、この電子ビーム露光装置の使用方法は、前述した
従来の電子ビーム露光装置と同様であるので、ここでの
説明は割愛する。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように本発明によれば、ステー
ジの温度を一定に保持できる電子ビーム露光装置の提供
が可能となる。

従って、本発明の電子ビーム露光装置を採用することに
より、配置精度の良いマスタマスク等を作ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の電子ビーム露光装置を説
明するための図、 第２図は、従来の電子ビーム露光装置を説明するための
図である。 図において、 １０は制御装置、 １１は排気装置、 １２は真空チャンバー １３は高圧直流電源、 １４は電子銃、 １５は電子ビーム、 １６は収束レンズ、 １７は絞り、 １８はブランキングプレート、 １９は偏向電極、 ２０はステージ、 ２１は対物レンズ、 ２２ａと２２ｂはＤＣサーボモータ、 ２３はエアベアリング、 ２４はレーザ干渉計、 ２５は高圧気体、 ２７はベローズ、 ２８は支持台、 ４０は石英基板、 ４１はレジスト、 ５１は温度測定手段（熱電対）、 ５２は温調手段（温調装置）をそれぞれ示す。 （ｂ）７テー’ｙ”ｃ　ＩＴ”’ｒ’Ｔ’１１７°ｒＷ
ｌｈｄｎ　＊＊ＴＨ１（ＩｈＷり＃ｆｆ１ｌ１２ゴカ ｉＱＩ　Ｋ−Ｌ蹟ｆ５．’を鹿託をぼ明１蹟ハ頑武Ｉ惇
し峯−電Ｊヒー乙省１、光家Ｈｅｒｔｓ月ｆ３／＝＾−
辺第２図い＃１１）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　真空チャンバー（１２）内で基板（４０）を載置する
   ステージ（２０）を支持して一方向に滑動するハウジン
   グ（２３ａ）を有するエアベアリング（２３）を備えた
   電子ビーム露光装置において、 ステージ（２０）の温度を測定して電気信号に変換する
   温度測定手段（５１）と、 予め設定して入力した設定温度と、温度測定手段（５１
   ）から入力した電気信号とに基づいて、エアベアリング
   （２３）に連続して供給する高圧気体（２５）を温調す
   ることにより当該エアベアリング（２３）を温調し、エ
   アベアリング（２３）によりステージ（２０）を温調し
   て当該ステージ（２０）の温度を前記設定温度に保持す
   る温調手段（５２）とを備えていることを特徴とする電
   子ビーム露光装置。