JPH0652700B2 - 電子ビーム露光装置における電子ビーム露光方法 - Google Patents

電子ビーム露光装置における電子ビーム露光方法

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JPH0652700B2
JPH0652700B2 JP15266181A JP15266181A JPH0652700B2 JP H0652700 B2 JPH0652700 B2 JP H0652700B2 JP 15266181 A JP15266181 A JP 15266181A JP 15266181 A JP15266181 A JP 15266181A JP H0652700 B2 JPH0652700 B2 JP H0652700B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、メインチャンバ，交換供給部及び制御部を有
し、メインチャンバは半導体装置の製造工程における半
導体ウエハ又はマスク（以下単に試料という）への電子
ビームによる露光のための露光部を備え、交換供給部は
未露光及び露光済試料をメインチャンバとの間で出し入
れする時に一時格納するサブチャンバと、サブチャン
バ，メインチャンバ間及びサブチャンバ，外部間の開閉
機構と、試料の移送機構と、サブチャンバ内の排気・吸
気のための機構とを備え、制御部は露光部と交換供給部
とを制御する機能を有する電子ビーム露光装置を使用
し、メインチャンバ内での複数回の露光操作によって１
試料の露光が完了するようにして、試料上に電子回路の
如きパターンを露光する電子ビーム露光方法の技術分野
に属する。
〔従来の技術〕
第４図は従来の電子ビーム露光装置での電子ビーム露光
方法を説明するための図である。
図においては１はメインチャンバ、２はメインチャンバ
用排気系、３は移動テーブル、４及び４′は被露光試料
である半導体ウエハまたはマスクを載置するホルダ、
５′は転送手段、６はサブチャンバ、７，８はメインチ
ャンバ，サブチャンバ間及びサブチャンバ，外部間を開
閉するゲートバルブ、９はリークバルブ、１０は低真空
ポンプ、１１は高真空ポンプ、１２，１３はバルブ、１
４はホルダ移送機構、１６はメインチャンバに設けられ
た誘導機構を示し、またＡ乃至Ｄはホルダ４の移送によ
る各位置を示す。
またメインチャンバには電子ビームの流れの下方に被露
光物である試料の露光位置が設けられている。
かかる構成においてサブチャンバと、サブチャンバ，メ
インチャンバ間及びサブチャンバ，外部間を開閉するゲ
ートバルブ７，８と、リークバルブ９、バルブ１２，１
３、真空ポンプ１０，１１からなるサブチャンバ内の排
気・吸気のための機構と、試料を載置するホルダの移送
機構とが交換供給部を構成し、露光部及び交換供給部を
制御するのが制御部である。
かかる電子ビーム露光装置では、露光の対象である試料
としての半導体ウエハやフォトマスクの面積に比較して
露光装置での正確に偏向できる電子ビームの面積が小さ
いため、ウエハやマスクを載置するテーブルを移動させ
ることによって大きな面積のチップパターンを露光して
いる。即ち１試料は複数回の露光操作で露光が完了する
ようにしている。
１試料としての半導体ウエハまたはマスク（試料）は複
数のチップを備え、１チップの露光操作が終了すれば、
次のチップが露光位置に移り、このチップの露光操作が
行なわれ、かかる露光操作が繰り返され、総べてのチッ
プの露光操作が終了すると、この試料の露光は完了す
る。
そしてかかる電子ビーム露光装置によって試料の露光を
行なう場合、第４図において交換供給部では、次の如き
準備操作が行なわれる。即ち露光済試料をメインチャン
バ１のＡからサブチャンバ６のＣへ移行の際、メインチ
ャンバとサブチャンバとの間のゲートバルブ７が開か
れ、露光済試料はメインチャンバのＡからＢへ、さらに
サブチャンバのＣへ移され、続いて再び上記のゲートバ
ルブ７が閉じられる。この後サブチャンバ６内がリーク
バルブ９の開放によって大気圧状態に戻されると、リー
クバルブは閉結され、サブチャンバと外気との間のゲー
トバルブ８が開かれ、露光済試料はサブチャンバのＣか
ら外部のＤに移送される。一方新たな未露光試料がＤか
らサブチャンバ内のＣへ送られる。
ここでサブチャンバと外気との間を開閉するゲートバル
ブ８は再び閉じられ、続いてサブチャンバと真空ポンプ
との間の結合を開閉するバルブ １２，１３を開放する
ことにより、真空ポンプ １０，１１によってサブチャ
ンバ６内は低真空状態を経て高真空状態とされ、バルブ
１２，１３は再び閉結される。
この状態となると、サブチャンバとメインチャンバ間の
ゲートバルブ７が開かれることによって未露光試料はメ
インチャンバ１の露光位置に移され、サブチャンバとメ
インチャンバとの間のゲートバルブ７は再び閉じられ、
交換供給部での準備操作は終了し、高真空状態にあるメ
インチャンバ内で試料に対する露光が開始される。
〔発明が解決しようとする課題〕
さて、電子ビーム露光によって描画時間が大幅に短縮さ
れることに伴なってかかる準備操作を短縮することが望
まれている。即ちメインチャンバ内で露光が行なわれて
いる間に、露光済試料をサブチャンバから外部へ移した
後、未露光済試料を外部からサブチャンバ内へ移し、ま
たメインチャンバ内で露光が完了した試料と、サブチャ
ンバ内の未露光試料とがメインチャンバとサブチャンバ
との間で交換しうるようにして、試料の露光と、露光済
試料及び未露光試料の移送とを並行して行なうようにす
ることによって工程の短縮化を行なうことが試みられて
いる。
しかしながら露光済試料をサブチャンバから外部へ移す
時及び未露光試料を外部からサブチャンバへ移す時の試
料を載置するホルダの移送機構の操作、サブチャンバと
外部との間のゲートバルブの開閉、サブチャンバを外気
圧とする際のリークバルブの開閉及び吸気の立上り時、
サブチャンバ内を高真空にするための真空ポンプとサブ
チャンバとの間のバルブの開閉及び排気の立上り時にお
けるそれぞれの準備操作の際に発生する機械的振動ある
いは衝撃、または電気的あるいは磁気的ノイズは、描画
のための露光に妨害を与えるという問題がある。
即ち機械的振動または衝撃は試料の配置位置を変化さ
せ、電気的あるいは磁気的ノイズは電子ビームの偏向を
乱し、これによって試料上へのパターンに位置ずれを生
じることになる。
本発明は、交換供給部での準備操作に露光部での露光妨
害とならないものもあるということを見出したことに基
づくもので、その解決しようとする課題は、上記技術分
野において、交換供給部での準備操作を１試料の露光と
並列になし、かつ１試料の複数回の露光操作と露光妨害
となる交換供給部での準備操作とを時分割的に行なうよ
うにすることである。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題を解決するため、本発明は、露光部での露光妨
害とならない準備操作としてのサブチャンバ内の排気・
吸気のための機構での定常状態での排気・吸気を行なっ
ている時には、それに並行して露光部での露光操作を行
ない、１試料の１〜数回の露光操作の終了後、次の露光
操作までの露光中断間のいずれかに、露光部での露光妨
害となるような交換供給部における複数の準備操作とし
ての開閉機構の開閉、移送機構による試料の移送、サブ
チャンバ内の排気・吸気のための機構でのバルブの開閉
及び排気・吸気の立上り時におけるそれぞれの操作のい
ずれか少なくとも１操作が行なわれ、その操作での露光
妨害状態の終了後、次の露光操作が開始されるようにす
る、という手段を講じた。
〔作用〕
かかる手段を講じたことにより、交換供給部での準備操
作が１試料の露光と並列になされ、かつ１試料の複数回
の露光操作と露光妨害となる準備操作とが時分割的に行
なわれるようになる。
〔実施例〕
以下本発明の１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１実施例を実施するための電子ビーム
露光装置の機構の概要を示し、第４図と同一番号は同一
名称を示す。
図において５はエレベータで１５に示す如き上下２段の
ホルダ上下棚を備えている。
かかる構成においてサブチャンバと、サブチャンバ及び
メインチャンバ間、サブチャンバ及び外部間のそれぞれ
の開閉機構としてのゲートバルブ７，８と、リークバル
ブ９、バルブ１２，１３、真空ポンプ１０，１１からな
る排気・吸気機構と、試料を載置するホルダの移送機構
とが交換供給部を構成し、露光部及び交換供給部を制御
するのが制御部である。
本実施例のエレベータ５は上記の如く第１図中実線で示
すように上下２段のホルダ上下棚１５を備え、上中下３
階の移動を行なうもので、図中の実線は下階にある状態
を示し、上昇し中階となるとエレベータのホルダ上下棚
はホルダＢとＣの位置となり、さらに上昇して上階にな
るとホルダＣとＤの位置となる。
電子ビーム露光を終了した試料としての半導体ウエハま
たはマスクを保持するホルダ及び未露光試料のホルダの
移送は次の如くなる。即ち第一のホルダ４はメインチャ
ンバ１内のホルダ送り機構（図中に表示されていない）
によりホルダ誘導機構１６に従って位置Ａから位置Ｂへ
移送され、エレベータ５の上部のホルダ上下棚１５上に
乗る。エレベータ５が下階から中階を経由して上階へ上
昇すると、ホルダ４は位置Ｄに移動する。ゲートバルブ
７が開かれ、未露光の試料を保持する第二のホルダ４′
がコンベアベルト等のホルダ移送機構１４及びメインチ
ャンバ１内のホルダ送り機構により位置Ｅからエレベー
タ５の下部のホルダ上下棚１５の位置Ｃへ移送される。
エレベータ５が中階に下降して第一のホルダ４は位置Ｃ
へ、第二のホルダ４′は位置Ｂへ移動する。次いで第二
のホルダ４′は移動テーブル３上の位置Ａへ移送され、
他方、第一のホルダ４はサブチャンバ６内の位置Ｅ、即
ちサブチャンバ６内へ移送される。
以上の順序操作によって移動テーブル３上に配置された
第二のホルダ４′に保持された未露光試料に対して電子
ビーム露光が準備される。
一方、サブチャンバ６側における制御部の制御による順
序操作は次の通りである。即ち制御部は第一のホルダ４
上に載置された露光済試料をサブチャンバ６内に受け入
れた後、ゲートバルブ７を閉じ、リークバルブ９を開
き、サブチャンバ内を大気圧とする。その状態でゲート
バルブ８を開き、第一のホルダ４をサブチャンバ６外の
位置Ｆへ移送し、未露光の試料の載置された第三のホル
ダ ４″（図中に表示されていない）を位置Ｆからサブ
チャンバ内の位置Ｅへ移送する。続いてゲートバルブ８
を閉じ、リークバルブ９を閉じ、バルブ１２を開いてサ
ブチャンバ６内の排気を開始し、次いでバルブ１２を閉
じ、バルブ１３を開いてサブチャンバ６を所定の高真空
状態とし、メインチャンバ１との次の試料の交換のため
のホルダの交換を持つことになる。
この実施例における制御部の制御にもとづく露光部と交
換供給部との並列操作を第２図及び第３図を参照しなが
ら説明する。第２図は、制御部と露光部及び交換供給部
との間における命令と情報との関係を示し、制御部から
露光部への命令であるＥＸは露光開始命令、Ｔｒはテー
ブル移動命令であり、露光部から制御部への情報である
ｅｘは露光終了情報、ｔｒはテーブル移動完了情報、ｓ
ｉは露光妨害情報である。
一方制御部から交換供給部への命令であるＶ７，Ｖ８，
Ｖ９，Ｖ１２，Ｖ１３はゲートバルブ７，８，リークバ
ルブ９，バルブ１２，１３の開閉命令であり、ホルダ移
送命令はＨＴである。
また交換供給部から制御部への情報ｖ７，ｖ８，ｖ９，
ｖ１２，ｖ１３はゲートバルブ７，８，リークバルブ
９，バルブ１２，１３の開閉完了情報、ｈｔはサブチャ
ンバと外部との間のホルダ移送完了情報であり、ｓ１は
メインチャンバからサブチャンバへのホルダの移送終結
情報、ｓ２，ｓ３はサブチャンバ内圧力情報である。
第３図はメインチャンバ内の露光済試料とサブチャンバ
内の未露光試料との交換操作以後のメインチャンバ内で
の露光操作と交換供給部における各準備操作の関係を説
明するための図である。
いまゲートバルブ７は開状態にあり、第３図において交
換供給部でのホルダ移送（Ｃ→Ｅ）に示す操作によって
露光済試料を載置する第一のホルダ４が第１図における
メインチャンバ１内の位置Ｃからゲートバルブ７を介し
てサブチャンバ６内の位置Ｅへ移送され、そのＥへの到
着を第３図の左側に示すセンサＳ1 が検知すると、交換
供給部から制御部へ、ホルド４のメインチャンバからサ
ブチャンバへの移送終結情報ｓ１を送り、これを受けた
制御部は交換供給部へゲートバルブ７を閉じる命令Ｖ７
を与える。ゲートバルブ７を閉じる操作（第３図中矩形
内に一斜線を加えた操作の表示はバルブを閉じる操作を
示す）が完了すると、その情報ｖ７が交換供給部から制
御部へ送られる。一方、露光部では未露光の試料を載置
した第二のホルダ４′が露光部内の移動テーブル３の移
動によって露光位置に達すると、露光部より制御部へテ
ーブル移動完了情報ｔｒが送られる。制御部は交換供給
部からの情報ｖ７を受けるとリークバルブ９を開く命令
Ｖ９を交換供給部へ与える。リークバルブ９を開いたこ
とにより大気の急激な流入（吸気の立上り）による露光
妨害が所定時間持続する（第３図中矩形内に多数の斜線
を加えた表示は妨害持続時間を示す）。
一方リークバルブ９を開く操作完了の情報ｖ９を受けた
制御部は、情報Ｖ９を受けた後予め設定された所定時間
の或いは露光部に設けられた図示されない妨害検出セン
サ群Ｓｉからの露光妨害情報ｓｉの終止を待って、露光
部に対して試料の例えば第一チップａの露光開始命令Ｅ
ｘを与え、そのチップに対する露光操作が開始される。
その露光操作が終了すると露光部からの露光終了情報ｅ
ｘが制御部へ与えられる。なお、この時点では、リーク
バルブ９を通してのサブチャンバ内への大気の流入は緩
やかとなっているので、かかる流入は露光妨害とならな
い。したがってこの間制御部は露光部に対し、次のチッ
プｂを露光位置に移すための移動テーブル３への移動命
令Ｔｒを与え、移動テーブル３の移動完了情報ｔｒを露
光部から制御部が受けると、そのチップｂに対する露光
開始命令Ｅｘが露光部へ与えられ、露光操作が行なわれ
る。
さてサブチャンバ内の圧力が外気圧に達すると、ゲート
バルブ８を開放することになるが、このゲートバルブ８
の開放操作は露光妨害となるので、その時露光操作が継
続中であれば、その露光操作の終了後ゲートバルブ８の
開放操作を行なうこととなる。第３図ではチップｂの露
光の終了後ゲートバルブ８が開放される例を示してい
る。
即ちリークバルブ９から流入した空気により、サブチャ
ンバ６内の圧力が外気圧に達したことをセンサＳ２が検
出し、交換供給部から制御部へサブチャンバ内圧力情報
ｓ２が送られ、続いて露光部から露光終了情報ｅｘが制
御部へ与えられると、制御部は露光部へ次のチップｃの
移動のためのテーブル移動命令Ｔｒを、また交換供給部
へゲートバルブ８を開く操作命令Ｖ８を与え、ゲートバ
ルブ８は開かれる。しかし制御部は露光部からテーブル
移動完了情報ｔｒを得ても露光部へチップｃに対する露
光開始命令Ｅｘを与えることを保留する。
それは、ゲートバルブ８の開操作、既に露光済である試
料を載置している第一のホルダ４のサブチャンバ６内の
位置Ｅから第１図の外部の位置Ｆへの移送及び未露光の
新たな試料を載置している第三のホルダ４″（図中に表
示されていない）の外部からのサブチャンバ内への移
送、ゲートバルブ８の閉操作、リークバルブ９の閉操
作、バルブ１２の開操作及びこれに続く斜線で示す時間
までの低真空ポンプ１０による急激な排気（排気の立ち
上がり）は、それぞれ、このとおりに順番が定められて
いる準備操作であると共にいずれも露光妨害となる準備
操作であり、これらの準備操作のいづれかの間を分離
し、その間に次の１乃至複数のチップの露光を行なえ
ば、チップの露光後には露光部でのテーブルの移動が必
要となるのに対し、連続して行なえば、テーブルの移動
は１回で、その移動時間（第３図におけるチップｂの露
光終了後のテーブル移動命令Ｔｒとテーブル移動完了情
報ｔｒとの間）と１回の移動命令とのみで済むため、こ
れらを別個に分離して行なうことよりも連続させて行な
うことが、準備操作をも含めた露光工程全般の短縮と制
御部の簡素化ができるからであり、また、１試料の露光
工程中にサブチャンバ６内の試料の交換を完了しておく
ことは、本発明に係る電子ビーム露光方法における露光
工程全般の短縮の上で好ましいからである。
即ち第３図に示すように、ゲートバルブ８が開状態にな
ると制御部は交換供給部に第一のホルダ４をサブチャン
バ６から外部へ移送する命令ＨＴを与え、第一のホルダ
４はゲートバルブ８を介してサブチャンバから外部へ移
送され、続いて外部から未露光試料の載置された第三の
ホルダ４″がサブチャンバ内へ移送されると、サブチャ
ンバと外部との間でのホルダの移送完了情報ｈｔが交換
供給部から制御部へ与えられる。これによって制御部は
ゲートバルブ８の閉命令Ｖ８及びリークバルブ９の閉命
令Ｖ９を順次交換供給部に与える。これによってゲート
バルブ８は閉じられ、またリークバルブ９も閉じられ、
交換供給部から制御部へ閉情報ｖ８，ｖ９が与えられ
る。続いて制御部は交換供給部バルブ１２の開命令Ｖ１
２を与える。バルブ１２が開状態となると交換供給部は
制御部へ開完了情報ｖ１２を与える。しかしバルブ１２
の開直後の低真空ポンプ１０による急激な排気（排気の
立上り）は露光妨害となり、その後の定常状態での排気
は露光妨害とはならないので、バルブ１２が開状態とな
った後矩形内に斜線で示す所定時間後、あるいは露光部
に設けられた露光妨害センサＳ1 からの露光妨害情報ｓ
ｉの終了を待って制御部は露光部への次のチップｃに対
する露光開始命令ＥＸを与える。
第５図では３個のチップｃ，ｄ，ｅに対する露光操作が
それぞれチップの移行動作を含んで繰り返される例が示
されている。
低真空ポンプによる排気操作が完了し、これをセンサＳ
3 が検出し、交換供給部から制御部へサブチャンバ内圧
力情報ｓ３が送られた後はバルブ１２が制御部からの閉
命令Ｖ１２で再び閉じられる。続いてバルブ１３が開か
れるが、バルブ１２の場合と同様にバルブ１３が開かれ
ても所定時間経過するまでの排気の立上りは露光妨害と
なるので、この間の露光操作が中断されることは第３図
に示す通りであり、その後の高真空ポンプ１１による定
常状態での排気操作は露光妨害とはならないので、第３
図のようにチップｆ，ｇ，ｈ等の露光操作が順次行なわ
れる。サブチャンバ内が一定の高真空状態になると図示
されないセンサが検知し、交換供給部からサブチャンバ
内圧力情報を制御部へ与える。
しかしサブチャンバ内が一定の高真空状態となり、高真
空ポンプ１１への連通の必要がなくなるとバルブ１３を
閉じることになるが、バルブ１３の閉操作は前述のよう
にに露光妨害となるので、閉操作はその時継続中のチッ
プ、例えばチップｈの露光操作が終了した後行なわれ
る。
バルブ１３が閉じられた後は、この例では交換供給部で
の露光妨害となる準備操作は終了しているので、１試料
の残りの総べてのチップの露光操作が連続して行なわ
れ、１試料の露光操作が総べて完了する。
そして１試料の露光が完全に終了した段階では、次に露
光されるべき試料が排気状態となっているサブチャンバ
内のゲートバルブ７の前方位置で、メインチャンバへ移
送されるための準備状態となっている。
この実施例での試料の移動方式はステップ・アンド・レ
ピート方式で説明しているが、試料の移動方式は連続移
動露光方式としてもよい。
〔発明の効果〕 本発明によれば、露光部での露光妨害とならない準備操
作としての、サブチャンバ内の排気・吸気のための機構
での定常状態での排気・吸気を行なっている時には、そ
れに並行して露光部での露光操作を行なうため、露光を
行なっている間は全く準備操作を行なうことのなかった
従来の技術に比較し、準備操作をも含めた露光工程全般
が短縮される。
また、１試料の１〜数回の露光操作の露光中断の少なく
とも１回に、露光部での露光妨害となるような交換供給
部における複数の準備操作としての、開閉機構の開閉、
移送機構の試料の移送、サブチャンバ内の排気・吸気の
ための機構でのバルブの開閉及び排気・吸気の立上がり
時におけるそれぞれのひずれか少なくとも１操作が行な
われるため、１試料に対する露光操作のすべてが終了し
ない間は、交換供給部における複数の準備操作の１が次
の準備操作に進むことのなかった上記従来の技術に比較
し、この点においても、準備操作をも含めた露光工程全
般が短縮される。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の１実施例を実施するための電子ビーム
露光装置の機構の概要を示し、第２図は制御部と、露光
部及び交換供給部との間の命令と情報の関係を示し、第
３図は１試料の各チップの露光操作と交換供給部の準備
操作との時間関係の１例を説明する図、第４図は電子ビ
ーム露光装置における従来の露光方法を説明するための
図である。 図において、１はメインチャンバ、２はメインチャンバ
用排気系、３は移動テーブル、４は第一のホルダ、４′
は第二のホルダ、５はエレベータ、５′は転送手段、６
はサブチャンバ、７，８はゲートバルブ、９はリークバ
ルブ、１０は低真空ポンプ、１１は高真空ポンプ、１
２，１３はバルブ、１４はホルダ移送機構、１５はホル
ダ上下棚、１６はホルダ誘導機構を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−68622（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−136320（ＪＰ，Ａ) 実公 昭55−40760（ＪＰ，Ｙ１)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】メインチャンバ，交換供給部及び制御部を
    有し、メインチャンバは半導体装置の製造工程における
    半導体ウエハ又はマスク（以下単に試料という）への電
    子ビームによる露光のための露光部を備え、交換供給部
    は未露光及び露光済試料をメインチャンバとの間で出し
    入れする時に一時格納するサブチャンバと、サブチャン
    バ，メインチャンバ間及びサブチャンバ，外部間の開閉
    機構と、試料の移送機構と、サブチャンバ内の排気・吸
    気のための機構とを備え、制御部は露光部と交換供給部
    とを制御する機能を有する電子ビーム露光装置を使用
    し、メインチャンバ内での複数回の露光操作によって１
    試料の露光が完了するようにして、試料上に電子回路の
    如きパターンを露光する電子ビーム露光方法において、
    露光部での露光妨害とならない準備操作としての、サブ
    チャンバ内の排気・吸気のための機構での定常状態での
    排気・吸気操作を行なっている時には、それに並行して
    露光部での露光操作を行ない、１試料の１〜数回の露光
    操作の露光中断の少なくとも１回に、露光部での露光妨
    害となるような交換供給部における複数の準備操作とし
    ての開閉機構の開閉、移送機構による試料の移送、サブ
    チャンバ内の排気・吸気のための機構でのバルブの開閉
    及び排気・吸気の立上り時におけるそれぞれの操作のい
    ずれか少なくとも１操作が行なわれ、その操作での露光
    妨害状態の終了後、次の露光操作が開始されるようにす
    る電子ビーム露光装置における電子ビーム露光方法。
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