JPH09139418A - 電子線描画装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の目的はウエハ試料の平坦化の改善を図
って高精度の電子線描画を可能にするのに適した電子描
画装置を提供することにある。 【解決手段】３個のベアリング２７はパレット７にばね
２８を介して固定され、ベアリング２７は更にウエハ試
料８の中心方向には位置決め位置で拘束されていて、そ
の逆方向（中心から外側に向かう方向）にはばね２８の
反力は受けるが移動が可能である。ウエハ試料８の位置
決めのため押しつけ力fcは、ウエハの自重による摩擦力
に打ち勝つ程度の最低の力とし、３個のベアリング２７
に取り付けるばね２８の反力ｆは、ウエハ試料の位置決
めのための押しつけ力fcより大きく、変形したウエハ試
料８に、静電チャックを作動したときにウエハ試料の中
心から外側に向かって発生する力より小さく設定され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明医の属する技術分野】本発明は電子線描画装置、
特に半導体製造のために用いられるのに適した電子線描
画装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電子線装置の真空雰囲気中の試料
保持機構は、パレット上にウエハ試料を位置決め保持す
るため、２箇所のベアリングにウエハ試料のオリフラと
呼ばれるオリエンテーションフラットを当て、他に１箇
所ベアリングを設け、適当な力で３点のベアリングにウ
エハ試料を押しつけるいわゆるメカニカルチャックを用
いていた。このメカニカルチャックは、パレットを搬送
する際のウエハ脱落防止にもなっていた。

【０００３】最近では、ウエハのチャック時の平坦度を
高めるためにトップテーブル上でのウエハ保持に静電気
力を利用している（静電チャック）が、位置決め及びパ
レットを搬送する際ウエハ試料の脱落防止には依然メカ
ニカルチャックを使用している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来技術で
は、トップテーブル上でウエハ試料を静電チャックで平
坦化する際にメカニカルなチャックの強固な位置決め機
構のため、ウエハ試料の、その大きさが大きくなる方向
の微小な変形さえも抑えられ、メカニカルチャックがウ
エハ試料の平坦化の妨げになっていた。特に幾つかのプ
ロセスを経たウエハ試料ではその厚さ方向の変形が著し
く、ウエハの平坦化が困難になっている。ウエハの平坦
化が不十分であると、描画パターンの位置精度が悪くな
り、電子線描画装置の精度向上が望めなくなる。

【０００５】本発明の目的はウエハ試料の平坦化の改善
を図って高精度の電子線描画を可能にするのに適した電
子描画装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、試料ス
テ−ジと、パレットと、一部がオリエンテ−ションフラ
ットとして形成された円形状のウエハ試料を前記パレッ
トに保持せしめる手段と、前記ウエハ試料を前記パレッ
トに保持させた状態で前記試料ステ−ジに搬送する手段
と、電子線を発生し、この発生した電子線を前記搬送さ
れたウエハ試料に向ける手段と、そのウエハ試料に所定
のパタ−ンを形成するように前記電子線の偏向制御及び
オン／オフ制御を行う手段とを備えた電子線描画装置に
おいて、前記試料保持手段は前記ウエハ試料をチャッキ
ングするためのメカニカルチャック及び静電チャックを
含むと共に、該静電チャックのチャッキングによって生
じる前記ウエハ試料の、その大きさが大きくなる方向の
変形を吸収する手段を含むことを特徴とする電子線描画
装置が提供される。

【０００７】静電チャックのチャッキングによって生じ
るウエハ試料の、その大きさが大きくなる方向の変形が
本発明のように吸収されるならば、静電チャックのチャ
ッキングによるウエハ試料の平坦化が図られるようにな
り、その結果として電子線描画の精度向上が図られるこ
とになる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図１か
ら図８により説明する。

【０００９】図１は装置の全体構成を示す。電子銃１よ
り放出された電子ビームは絞り２a、２bと偏向器３aに
より所望の形状に成形され、対物レンズ４によって、パ
レット７により保持されたウエハ試料８上に照射され
る。ウエハ試料８は一部がオリフラと呼ばれるオリエン
テ−ションフラットとして形成された円形状のものであ
る。以上の部品ないし要素は真空鏡筒内に設置され、電
子ビームが真空にさらされるように配置される。電子ビ
ームの照射位置の決定、すなわち電子ビ−ムの位置決
め、は真空容器６内に配置された試料ステ−ジ５と偏向
器３bによってなされ、試料ステージ５の正確な位置は
ステージ上に設置された反射鏡とレーザ干渉システム１
３によって計測される。

【００１０】ウエハ試料の交換を行なう試料交換装置
（ローダ）を納めた交換室１１が試料室６に隣接して設
置され、それに隣接して、セパレートバルブ１０で仕切
られた予備排気室９が設置されている。それぞれの真空
容器は真空排気装置１２によって高真空に排気される。

【００１１】上記各要素の制御は高圧電源１４、レンズ
電源１５、偏向制御系１６、ステージ及びローダ制御系
１８、信号処理系１７および排気制御系１９により行
い、全体の制御はＣＰＵ２０によって行う。

【００１２】試料８は各試料の大きさに合わせたパレッ
ト７にメカニカルに保持されて試料ステージ５上に搬送
される。

【００１３】図２に試料搬送系の概略図を示す。大気中
に設置されたウエハローダ２１でウエハカセット２２か
らウエハ試料８を取り出し、オリフラ検出によりウエハ
試料８の回転を修正した後予備排気室９内のパレット７
にウエハ試料８を搬送する。ウエハ試料８はパレット７
のメカニカルチャックによりパレット７内の位置決めが
なされ、その状態で予備排気室９を真空排気する。真空
排気が終了すると、セパレートバルブ１０を開け、第一
アーム２３aによりウエハ試料８を保持したパレット７
は交換室１１に搬送される。交換室１１に搬送されたパ
レット７とウエハ試料８は第二アーム２３bによりステ
ージ５に搬送される。ここでパレット７に設置された静
電チャックに高電圧が供給されウエハ試料８はパレット
７に強固に保持されると共に平坦化される。ウエハ試料
８を大気へ搬出する場合は前述の逆の過程で行なわれ
る。

【００１４】図３に従来のパレットの概略斜視図を、図
４に従来のパレットの平面図をそれぞれ示す。パレット
７の中央部にはウエハ試料８を吸着するための静電チャ
ック２４が、その反対面にはパレット７全体をステージ
５に吸着するための静電チャック２５が取り付けられて
いる。アース針２６はウエハ試料８を接地するための機
構である。ウエハ試料８の位置決めはオリフラ面に接す
る２個のベアリング２７と図に示す位置に設けたもう１
個のベアリング２７と押しつけ用ベアリング２９により
行なわれる。ベアリング２９は押しつけばね３０の引っ
張り力でウエハ試料８を３個のベアリング２７に押しつ
ける。３個のベアリング２７はパレット７にねじ止めさ
れている。

【００１５】図５に本発明のパレットの概略斜視図を、
図６に本発明のパレットの平面図をそれぞれ示す。基本
構成は従来のパレットと同様である。しかし、上記３個
のベアリング２７はパレット７に直接固定されず、弾性
体であるばね２８を介して固定されている。ベアリング
２７はウエハ試料８の中心方向には位置決め位置で拘束
されていて、その逆方向（中心から外側に向かう方向）
にはばねの反力は受けるが移動が可能な構造になってい
る。ウエハ位置決めのため押しつけ力fcは、ウエハの自
重による摩擦力に打ち勝つ程度の最低の力とし、前記３
個のベアリングに取り付けるばねの反力ｆは、ウエハ位
置決めのため押しつけ力fcより大きく、変形したウエハ
試料に静電チャックを作動したときに、すなわちそのチ
ャッキングがなされたときに、ウエハ試料にウエハ試料
の中心から外側に向かって発生する力、すなわちウエハ
試料の大きさが大きくなる方向の力より小さく設定され
る。本実施例ではfc＝５０ｇ、ｆ＝８０ｇに設定した。

【００１６】図７に従来のパレットで凸状に反ったウエ
ハ試料８を吸着した場合のウエハ試料形状を、図８に本
発明のパレット７で凸状に反ったウエハ試料８を吸着し
た場合のウエハ試料形状をそれぞれ示す。従来のパレッ
トで図７（a）のように凸状に反ったウエハ試料８を吸
着すると、ウエハ試料８は静電チャック２４の吸着力で
静電チャック２４の上面に引き寄せられ上面の形状に倣
おうとするが、凸状に反ったウエハ試料が平坦になるた
めには周辺部が中心から外側に向かって拡がらなければ
ならない。しかし周辺部をベアリング２７で押さえられ
ているので拡がることができず、図７（b）の様な歪が
残ってしまう。

【００１７】本発明のパレットでは図８（a）のように
凸状に反ったウエハ試料８が静電チャック２４のチャッ
キング力で静電チャック２４の上面に引き寄せられ上面
の形状に倣おうとすると、凸状に反ったウエハ試料が平
坦になるための、その周辺部が中心から外側に向かって
拡がろうとする力、すなわちウエハ試料８の大きさが大
きくなる方向の力、によりその方向には移動可能に作ら
れたベアリング２７が外側に向かって移動するので、試
料８は容易に静電チャック２４上面の形状に倣い、図８
（b）のように平坦になることができる。すなわち、静
電チャッキングによるウエハ試料の、その大きさが大き
くなる方向の変形はその変形に応じてベアリング２７が
ウエハ試料の中心部から外側に向かって移動することに
よって事実上吸収される結果となるので、ウエハ試料は
図８（b）のように平坦化される。したがって、電子線
描画精度は向上されることになる。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、ウエハ試料の平坦化が
図られ、それによって高精度の電子線描画が可能となる
電子線描画装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にもとづく一実施例の電子線描画装置の
概念図である。

【図２】本発明にもとづく電子線描画装置の試料搬送系
の概略図で、（a）は平面図、（b）は（a）のＱ視図、
（c）は（a）のＰ視図である。

【図３】従来のパレットの概略斜視図である。

【図４】従来のパレットの平面図である。

【図５】本発明にもとづくパレットの概略斜視である。

【図６】本発明にもとづくパレットの平面図である。

【図７】従来のパレットでのウエハ試料の断面形状を示
す図で、（a）は静電チャッキングをしていないときの
図、（b）は静電チャッキングをしたときの図である。

【図８】本発明にもとづくパレットでのウエハ試料の断
面形状を示す図で、（a）は静電チャッキングをしてい
ないときの図、（b）は静電チャッキングをしたときの
図である。

【符号の説明】

１…電子銃、２ａ、２ｂ…絞り、３ａ、３ｂ…偏向板、
４…対物レンズ、５…試料ステージ、６…真空試料室、
７…パレット、８…試料、９…予備排気室、１０…セパ
レートバルブ、１１…交換室、１２…真空排気装置、１
３…レーザ干渉システム、１４…高圧電源、１５…レン
ズ電源、１６…偏向制御系、１７…信号処理系、１８…
ステージ及びローダ制御系、１９…排気制御系、２０…
ＣＰＵ、２１…ウエハローダ、２２…ウエハカセット、
２３ａ…第一アーム、２３ｂ…第二アーム、２４、２５
…静電チャック、２６…アース針、２７…ベアリング、
２８…ばね、２９…ベアリング、３０…ばね。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】試料ステ−ジと、パレットと、一部がオリ
   エンテ−ションフラットとして形成された円形状のウエ
   ハ試料を前記パレットに保持せしめる手段と、前記ウエ
   ハ試料を前記パレットに保持させた状態で前記試料ステ
   −ジに搬送する手段と、電子線を発生し、この発生した
   電子線を前記搬送されたウエハ試料に向ける手段と、そ
   のウエハ試料に所定のパタ−ンを形成するように前記電
   子線の偏向制御及びオン／オフ制御を行う手段とを備え
   た電子線描画装置において、前記試料保持手段は前記ウ
   エハ試料をチャッキングするためのメカニカルチャック
   及び静電チャックを含むと共に、該静電チャックのチャ
   ッキングによって生じる前記ウエハ試料の、その大きさ
   が大きくなる方向の変形を吸収する手段を含むことを特
   徴とする電子線描画装置。
2. 【請求項２】前記メカニカルチャックは前記ウエハ試料
   のオリエンテ−ションフラットに接触するように配置さ
   れた第１及び第２の接触部材と、前記ウエハ試料の、前
   記オリフラ以外の外周部に接触するように配置された第
   ３の接触部材と、前記ウエハ試料を前記第１、第２及び
   第３の接触部材に弾性的に押圧するように前記ウエハ試
   料の外周部に接触する第４の接触部材とを含み、前記拡
   がり吸収手段は第１、第２及び第３の弾性体を含み、該
   第１、第２及び第３の弾性体は前記第１、第２及び第３
   の接触部材をそれぞれ前記パレットから離れる方向にバ
   イアスするように前記パレットと前記第１、第２及び第
   ３の接触部材との間にそれぞれ配置されていることを特
   徴とする請求項１に記載された電子線描画装置。
3. 【請求項３】前記第１、第２及び第３の弾性体の弾性力
   は前記第４の接触部材による前記ウエハ試料の前記第
   １、第２及び第３の接触部材に対する押圧力よりも大き
   く設定されていることを特徴とする請求項２に記載され
   た電子線描画装置。
4. 【請求項４】前記第１、第２及び第３の弾性体の弾性力
   は前記静電チャックのチャッキングによって前記ウエハ
   試料に発生する、その大きさが大きくなる方向の力より
   も小さく設定されていることを特徴とする請求項３に記
   載された電子線描画装置。
5. 【請求項５】前記メカニカルチャックは前記ウエハ試料
   が搬送される際に作動し、前記静電チャックは前記ウエ
   ハ試料が前記試料ステ−ジに搬送された際に作動するこ
   とを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載された電
   子線描画装置。