JPH10289844A

JPH10289844A - 荷電粒子ビーム露光方法及びシステム

Info

Publication number: JPH10289844A
Application number: JP9094200A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Yasutake; 信幸安武; Yoshihisa Daikyo; 義久大饗; Kazuji Ishida; 和司石田; Hiroshi Yasuda; 洋安田; Akiyoshi Tsuda; 章義津田
Original assignee: Advantest Corp; Fujitsu Ltd
Current assignee: Advantest Corp; Fujitsu Ltd
Priority date: 1997-04-11
Filing date: 1997-04-11
Publication date: 1998-10-27

Abstract

(57)【要約】【課題】連設された複数の荷電粒子ビーム露光装置の設
置スペースを低減し、かつ、ステージの振動を低減す
る。【解決手段】複数のウェーハ１６Ａ〜１６Ｅがそれぞれ
ウェーハホルダ２０Ａ〜２０Ｅを介して搭載される１つ
の走査用ステージ１９と、走査用ステージ１９の下方に
配設されたバランス用ステージ２１とを用い、複数の荷
電粒子ビーム露光装置１０Ａ〜１０Ｅについて共通の露
光データに基づき走査用ステージ１９を走査させ、走査
用ステージ１９とバランス用ステージ２１との重心Ｇが
不動点になるようにバランス用ステージ２１を走査させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、連設された複数の
荷電粒子ビーム露光装置を並列的に動作させる荷電粒子
ビーム露光方法及びシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】設置スペースを狭くするために複数の荷
電粒子ビーム露光装置を連設し、各々に備えられたステ
ージ上にウェーハを搭載し、複数枚のウェーハに対し同
一露光データで同時に露光を行う荷電粒子ビーム露光シ
ステムが提案されている。しかし、各ステージが同一方
向へ移動するので、その僅かな振動が増幅される。半導
体集積回路の高集積化に伴い露光パターンが微細になる
と、ステージの僅かな振動が露光位置の誤差に大きく影
響する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この振動を防止するた
め、図４（Ａ）に示す如く、２つの荷電粒子ビーム露光
装置１Ａ及び１Ｂを並設し、各々のステージ１９Ａ及び
１９Ｂを、両者の重心Ｇが動かないように走査させる方
法が提案されている。この方法では、図４（Ｂ）に示す
如く、点Ｑについてウェーハ１６Ａ上の露光パターンと
ウェーハ１６Ｂ上の露光パターンとが対称になるように
露光される。

【０００４】しかしながら、２つの荷電粒子ビーム露光
装置１Ａ及び１Ｂが単に並設されているので、設置スペ
ースを両者のそれの和よりも狭くすることができない。
本発明の目的は、このような問題点に鑑み、連設された
複数の荷電粒子ビーム露光装置の設置スペースを低減す
ることができ、且つ、ステージの振動を低減することが
できる荷電粒子ビーム露光方法及びシステムを提供する
ことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段及びその作用効果】請求項
１では、連設された複数の荷電粒子ビーム露光装置で、
複数の荷電粒子ビーム及び試料を走査させながら、該複
数の試料を同時並列的に露光させる荷電粒子ビーム露光
方法において、該複数の試料が搭載される１つの走査用
ステージとバランス用ステージとを用い、該走査用ステ
ージの走査に対し、該走査用ステージと該バランス用ス
テージとの重心が不動点になるように該バランス用ステ
ージを走査させる。

【０００６】この荷電粒子ビーム露光方法によれば、連
設された複数の荷電粒子ビーム露光装置に対し共通の走
査用ステージを１つ用いているので、独立な走査用ステ
ージを複数用いた場合よりもウェーハ間隔を狭くするこ
とができ、結果として、１つの荷電粒子ビーム露光装置
当たりの設置スペースを図４（Ａ）の場合よりも狭くす
ることができるという効果を奏する。

【０００７】また、走査用ステージの走査に対し走査用
ステージとバランス用ステージとの重心が不動点になる
ようにバランス用ステージを走査させるので、バランス
用ステージを用いなかった場合に生ずる走査用ステージ
の振動が低減されるという効果を奏し、露光パターンの
精度向上、回路素子の微細化及び半導体集積回路の大規
模化に寄与するところが大きい。

【０００８】さらに、走査用ステージ上に複数の試料を
互いに同一方向に搭載すればよいので、この方向が異な
る場合よりも、ウェーハ搭載装置の構成が簡単になると
いう効果を奏する。請求項２の荷電粒子ビーム露光方法
では、請求項１において、上記バランス用ステージを上
記走査用ステージの下方で走査させる。

【０００９】この荷電粒子ビーム露光方法によれば、上
記設置スペースをさらに狭くすることができるという効
果を奏する。請求項３の荷電粒子ビーム露光方法では、
請求項１又は２において、上記複数の荷電粒子ビーム露
光装置に共通の露光データに基づき上記走査用ステージ
の走査及び露光を行う。この荷電粒子ビーム露光方法
によれば、荷電粒子ビーム露光装置の制御が簡単にな
る。

【００１０】請求項４の荷電粒子ビーム露光方法では、
請求項１乃至３のいずれか１つにおいて、上記試料が複
数収容された１つのカセットから該試料を取り出してこ
れを上記走査用ステージの、上記複数の荷電粒子ビーム
露光装置の各々に対応した位置に搭載する。この荷電粒
子ビーム露光方法によれば、１つのカセットを用いれば
よいので、荷電粒子ビーム露光システムの構成が簡単に
なるという効果を奏する。

【００１１】請求項５では、連設された複数の荷電粒子
ビーム露光装置で、複数の荷電粒子ビーム及び試料を走
査させながら、該複数の試料を同時並列的に露光させる
荷電粒子ビーム露光システムにおいて、該複数の試料が
搭載される１つの走査用ステージと、バランス用ステー
ジと、該走査用ステージの走査に対し、該走査用ステー
ジと該バランス用ステージとの重心が不動点になるよう
に該バランス用ステージを走査させるステージ制御装置
とを有する。

【００１２】請求項６の荷電粒子ビーム露光システムで
は、請求項５において、上記バランス用ステージが上記
走査用ステージの下方に配置されている。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態を説明する。図１は、荷電粒子ビーム露光シス
テムの概略構成図であり、図２は、このシステムの一部
の概略右側面図であり、図３は、このシステムの試料室
内の概略平面図である。

【００１４】図１に示す如く、このシステムは、互いに
同一構成の荷電粒子ビーム露光装置１０Ａ〜１０Ｅが連
設されている。真空チャンバは、１列に等間隔で並設さ
れたコラム２Ａ〜２Ｅが試料室３上に立設された形状と
なっている。図１〜３において、コラム２Ａ〜２Ｅ内の
対応する構成要素には、同一番号を付しさらにそれぞれ
Ａ〜Ｅを付加しており、また、コラム２Ａ〜２Ｅ内の光
学系は、その一部のみ示されている。

【００１５】コラム２Ａ内では、荷電粒子銃１１Ａから
射出された荷電粒子ビームＥＢＡ、例えば電子ビーム
が、絞り１２Ａの矩形アパーチャを通って成形され、さ
らにマスク１３Ａを通って成形される。マスク１３Ａの
種類は、矩形アパーチャが１つ形成されたマスク、透過
孔のブロックパターンが複数形成されたステンシルマス
ク又はブランキングアパーチャアレイなどのいずれであ
ってもよい。マスクの種類により光学系の一部も異なる
が、図１中にはマスク１３Ａの種類によらない光学系の
みが示されている。

【００１６】マスク１３Ａを通った荷電粒子ビームＥＢ
Ａは、絞り１４Ａの円形アパーチャ位置でビーム立体角
が制限され、次いで対物レンズ１５Ａを通り、試料室３
内の試料としてのウェーハ１６Ａ上に収束照射される。
これにより、マスク１３Ａのパターンがウェーハ１６Ａ
上に縮小投影露光される。照射位置は、荷電粒子ビーム
ＥＢＡが主偏向器１７Ａ及び副偏向器１８Ａを通るとき
に偏向されてウェーハ１６Ａ上で走査される。コラム２
Ｂ〜２Ｅ内についてもコラム２Ａ内と同じである。

【００１７】試料室３内には、荷電粒子ビーム露光装置
１０Ａ〜１０Ｅに共通の試料走査用ステージ１９が配設
されている。このステージ１９は、コラム２Ａ〜２Ｅの
列方向である図示Ｙ方向に移動可能なＹステージ１９１
と、Ｙステージ１９１に対しＹ方向と直角なＸ方向（紙
面垂直方向）に移動可能なＸステージ１９２とを備えて
いる。Ｙステージ１９１は、その側部に突設された送り
バー１９３がパルスモータ１９４で軸方向に駆動される
ことにより、不図示のガイドで案内されてＹ方向に移動
する。Ｘステージ１９２は、その側部に紙面垂直方向へ
突設された送りバー１９５が不図示のパルスモータで軸
方向に駆動されることにより、不図示のガイドで案内さ
れてＸ方向に移動する。

【００１８】図１に示す如く、ステージ１９上には、コ
ラム２Ａ〜２Ｅに対応してそれぞれウェーハホルダ２０
Ａ〜２０Ｅが設置されている。ウェーハホルダ２０Ａ〜
２０Ｅは、それぞれウェーハ１６Ａ〜１６Ｅを固定し、
且つ、ステージ１９に対しそれぞれウェーハ１６Ａ〜１
６ＥのＸ方向位置、Ｙ方向位置及び面内回転角を微調整
するためのものである。ウェーハホルダ２０Ａ〜２０Ｅ
は、ウェーハ固定具として例えば押さえ板を用い、微調
整用アクチュエータとして例えばピエゾ素子を用いてい
る。この微調整は、ウェーハホルダ２０Ａ〜２０Ｅの上
方にそれぞれ配置された不図示のＣＣＤカメラでウェー
ハ１６Ａ〜１６Ｅを撮像し、ウェーハ１６Ａ〜１６Ｅの
各々に形成された複数のマークの位置を検出し、その位
置の目標位置からのずれに基づいて行われる。

【００１９】ステージ１９の下方には、ステージ１９と
の重心を不動にするためのバランス用ステージ２１が配
設されている。バランス用ステージ２１は、ステージ１
９と同様の構成であり、Ｙ方向に移動可能なＹステージ
２１１と、Ｙステージ２１１に対しＸ方向に移動可能な
Ｘステージ２１２とを備えている。Ｙステージ２１１
は、その側部に突設された送りバー２１３がパルスモー
タ２１４で軸方向に駆動されることにより、不図示のガ
イドで案内されてＹ方向に移動する。Ｘステージ２１２
は、その側部に紙面垂直方向へ突設された送りバー２１
５が不図示のパルスモータで軸方向に駆動されることに
より、不図示のガイドで案内されてＸ方向に移動する。

【００２０】図１のパルスモータ１９４及び２１４並び
に図２のパルスモータ１９６及び２１６はそれぞれ、図
１のステージ制御装置３０から供給される駆動信号ＳＹ
１、ＳＹ２、ＳＸ１及びＳＸ２により駆動される。駆動
信号ＳＹ１及びＳＸ１は、記憶装置３１に格納された露
光データに基づいてシステム制御装置３２から供給され
る走査用ステージ１９の目標位置（Ｘ１，Ｙ１）により
定められる。駆動信号ＳＹ２及びＳＸ２は、走査用ステ
ージ１９とバランス用ステージ２１との重心Ｇ（ＸＧ，
ＹＧ）が不動点になるように定められる。すなわち、走
査用ステージ１９及びバランス用ステージ２１の質量を
それぞれＭ１及びＭ２とすると、駆動信号ＳＹ２及びＳ
Ｘ２は、バランス用ステージ２１の目標位置（Ｘ２，Ｙ
２）、Ｘ２＝ＸＧ＋（Ｍ２／Ｍ１）（ＸＧ−Ｘ１）Ｙ２＝ＹＧ＋（Ｍ２／Ｍ１）（ＹＧ−Ｙ１）により定められる。例えばＭ１＝Ｍ２、ＸＧ＝ＹＧ＝０
の場合には、Ｘ２＝−Ｘ１、Ｙ２＝−Ｙ１となり、両目
標位置が重心Ｇについて点対称になる。

【００２１】荷電粒子ビーム露光装置１０Ａ〜１０Ｅの
荷電粒子ビームＥＢＡ〜ＥＢＥは、システム制御装置３
２からそれぞれビーム制御装置３３Ａ〜３３Ｅを介して
制御される。システム制御装置３２は、記憶装置３１に
格納された露光データに基づいて、ビーム制御装置３３
Ａ〜３３Ｅへ共通の信号を供給する。ビーム制御装置３
３Ａ〜３３Ｅは、互いに同一構成であるが、荷電粒子ビ
ーム露光装置１０Ａ〜１０Ｅの各々の光学系の取り付け
位置や感度にばらつきがあるので、これを補正するため
のパラメータを保持するレジスタを備えている。ビーム
制御装置３３Ａ〜３３Ｅはそれぞれ、同一の露光パター
ンが得られるようにするため、システム制御装置３２か
らの共通の信号を、該レジスタに保持されたパラメータ
で補正して、光学系を介し荷電粒子ビームＥＢＡ〜ＥＢ
Ｅを制御する。

【００２２】試料室３内には、図３に示す如く、ウェー
ハホルダ２０Ａ〜２０Ｅ上のウェーハを自動交換するた
めの装置が備えられている。すなわち、ウェーハホルダ
２０Ａ〜２０Ｅの側方にそれぞれアームロボット４０Ａ
〜４０Ｅが設置されている。アームロボット４０Ａは、
紙面垂直方向の回転軸４１Ａを中心として回転可能なア
ーム４２Ａと、アーム４２Ａの一端部に関節４３Ａを介
して取り付けられたアーム４４Ａと、アーム４２Ａの他
端部に関節４５Ａを介して取り付けられたアーム４６Ａ
と、アーム４４Ａ及び４６Ａの先端部にそれぞれ取り付
けられた吸着部４７Ａ及び４８Ａとを備えている。ま
た、アームロボット４０Ａ〜４０Ｅの側方に搬送装置５
０Ａ〜５０Ｅが、リング状のガイド５１に沿って移動可
能に備えられている。

【００２３】試料室３の側面には、ロード室６０が取着
されている。ロード室６０には、試料室３側とその反対
側とにそれぞれ気密用シャッタ６１及び６２が備えられ
ている。ロード室６０内には、５枚以上のウェーハが収
容されるウェーハカセット６３がシャッタ６２側に配置
され、また、構成が不図示のローダ６４がシャッタ６１
側に設置されている。

【００２４】次に、上記の如く構成された本実施形態の
動作を説明する。（１）シャッタ６１が閉じられた状態でシャッタ６２が
開けられ、ロード室６０内に、処理前のウェーハが５枚
以上収容されたウェーハカセット６３が入れられ、シャ
ッタ６２が閉じられる。ロード室６０内が排気されて真
空にされた後、シャッタ６１が開けられる。

【００２５】（２）一方では、搬送装置５０Ａ〜５０Ｅ
がガイド５１に沿って１方向に移動され、他方では、ロ
ーダ６４により、ウェーハカセット６３内のウェーハが
取り出され、さらにローダ６４と対向する位置に移動し
た搬送装置５０Ａ上にウェーハが搭載され、この取り出
し及び搭載の動作が５回繰り返される。搬送装置５０Ａ
〜５０Ｅがガイド５１を一周した時、このような動作に
より搬送装置５０Ａ〜５０Ｅ上に処理前のウェーハが１
枚ずつ搭載されている。

【００２６】（３）この状態で、搬送装置５０Ａ〜５０
Ｅ上のウェーハとウェーハホルダ２０Ａ〜２０Ｅ上のウ
ェーハとがそれぞれアームロボット４０Ａ〜４０Ｅによ
り交換される。この交換は、アームロボット４０Ａ〜４
０Ｅにより同時並行的に行われるが、図３では、アーム
ロボット４０Ａの動作を、アームロボット４０Ａ〜４０
Ｄの状態を参照して以下に説明するために、不揃いの状
態を表している。

【００２７】図３において、アームロボット４０Ａは交
換前の状態を示しており、この状態からアーム４４Ａ及
び４６Ａを旋回させると、アームロボット４０Ａは図示
アームロボット４０Ｂのような状態になり、処理前後の
ウェーハ５６Ａ及び１６Ａがそれぞれ吸着部４８Ａ及び
４７Ａで吸着される。次にアーム４４Ａ及び４６Ａをさ
らに旋回させながらアーム４２Ａを反時計回りに回転さ
せると、アームロボット４０Ａは図示アームロボット４
０Ｃのような状態になる。この状態からアーム４２Ａを
さらに回転させ、アーム４４Ａ及び４６Ａを逆方向に旋
回させると、アームロボット４０Ａは図示アームロボッ
ト４０Ｄのような状態になる。ウェーハ５６Ａ及び１６
Ａがそれぞれ吸着部４８Ａ及び４７Ａから離脱されてそ
れぞれウェーハホルダ２０Ａ及び搬送装置５０Ａ上に搭
載される。

【００２８】アームロボット４０Ｂ〜４０Ｅもアームロ
ボット４０Ａと同様に動作する。（４）次に、一方では、上記（２）について時間を逆に
した動作が行われて、搬送装置５０Ａ〜５０Ｅ上の処理
後のウェーハがウェーハカセット６３内に収容され、シ
ャッタ６１が閉じられる。他方では、ウェーハホルダ２
０Ａ〜２０Ｅ上のウェーハの位置が上述のように微調整
され、ウェーハホルダ２０Ａ〜２０Ｅ上にウェーハが固
定される。

【００２９】（５）次に、システム制御装置３２は、記
憶装置３１に格納された、荷電粒子ビーム露光装置１０
Ａ〜１０Ｅに共通の露光データを用い、ステージ制御装
置３０及びビーム制御装置３３Ａ〜３３Ｅを介して、ウ
ェーハホルダ２０Ａ〜２０Ｅ上のウェーハに対する同時
並列的露光処理を行う。ステージ制御装置３０は、上述
の如く走査用ステージ１９とバランス用ステージ２１と
の重心Ｇが動かないようにバランス用ステージ２１を駆
動する。

【００３０】本実施形態によれば、バランス用ステージ
２１のこのような駆動により、バランス用ステージ２１
を用いなかった場合に生ずる走査用ステージ１９の振動
が低減されて、露光パターンの精度が向上し、より微細
な素子を備えた半導体集積回路が得られる。また、連設
された荷電粒子ビーム露光装置１０Ａ〜１０Ｅに対し共
通の走査用ステージ１９を用いているので、図４（Ａ）
のように互いに独立な荷電粒子ビーム露光装置１Ａ及び
１Ｂを隙間無く並設した場合よりもウェーハ間隔を狭く
することができ、結果として、１つの荷電粒子ビーム露
光装置当たりの設置スペースを図４（Ａ）の場合よりも
狭くすることができる。この効果は、バランス用ステー
ジ２１を走査用ステージ１９の下方に設置したことによ
り高められる。

【００３１】さらに、ウェーハホルダ２０Ａ〜２０Ｅ上
にそれぞれウェーハ１６Ａ〜１６Ｅを互いに同一方向に
搭載すればよいので、図４（Ｂ）のようにこの方向が異
なる場合よりも、ウェーハ搭載装置の構成、例えば図３
のアームロボット４０Ａ〜４０Ｅ又はローダ６４の構成
が簡単になる。なお、本発明には外にも種々の変形例が
含まれる。

【００３２】例えば、バランス用ステージ２１は走査用
ステージ１９の側方、例えば図２のアームロボット４０
Ａ〜４０Ｅの下方に配設してもよい。また、バランス用
ステージ２１は、走査用ステージ１９と同一のものであ
ってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の荷電粒子ビーム露光シス
テム概略構成図である。

【図２】図１のシステムの一部の概略右側面図である。

【図３】図１のシステムの概略平面図である。

【図４】（Ａ）は本発明と対比される荷電粒子ビーム露
光システムを示す概略構成図であり、（Ｂ）はウェーハ
の点対称露光を示す図である。

【符号の説明】

２Ａ〜２Ｅコラム３試料室１０Ａ〜１０Ｅ荷電粒子ビーム露光装置１１Ａ〜１１Ｅ荷電粒子銃１２Ａ、１４Ａ絞り１３Ａマスク１５Ａ対物レンズ１６Ａ〜１６Ｅ、５６Ａ〜５６Ｅウェーハ１９走査用ステージ１９１、２１１Ｙステージ１９２、２１２Ｘステージ１９３、１９５、２１３、２１５送りバー１９４、１９６、２１４、２１６パルスモータ２０Ａ〜２０Ｅウェーハホルダ３０ステージ制御装置３１記憶装置３２システム制御装置３３Ａ〜３３Ｅビーム制御装置４０Ａ〜４０Ｅアームロボット５０Ａ〜５０Ｅ搬送装置６０ロード室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大饗義久神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者石田和司神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者安田洋神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者津田章義東京都練馬区旭町１丁目32番１号株式会社アドバンテスト内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】連設された複数の荷電粒子ビーム露光装
置で、複数の荷電粒子ビーム及び試料を走査させなが
ら、該複数の試料を同時並列的に露光させる荷電粒子ビ
ーム露光方法において、該複数の試料が搭載される１つの走査用ステージとバラ
ンス用ステージとを用い、該走査用ステージの走査に対し、該走査用ステージと該
バランス用ステージとの重心が不動点になるように該バ
ランス用ステージを走査させることを特徴とする荷電粒
子ビーム露光方法。
【請求項２】上記バランス用ステージを上記走査用ス
テージの下方で走査させることを特徴とする請求項１記
載の荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項３】上記複数の荷電粒子ビーム露光装置に共
通の露光データに基づき上記走査用ステージの走査及び
露光を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の荷電
粒子ビーム露光方法。
【請求項４】上記試料が複数収容された１つのカセッ
トから該試料を取り出してこれを上記走査用ステージ
の、上記複数の荷電粒子ビーム露光装置の各々に対応し
た位置に搭載することを特徴とする請求項１乃至３のい
ずれか１つに記載の荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項５】連設された複数の荷電粒子ビーム露光装
置で、複数の荷電粒子ビーム及び試料を走査させなが
ら、該複数の試料を同時並列的に露光させる荷電粒子ビ
ーム露光システムにおいて、該複数の試料が搭載される１つの走査用ステージと、バランス用ステージと、該走査用ステージの走査に対し、該走査用ステージと該
バランス用ステージとの重心が不動点になるように該バ
ランス用ステージを走査させるステージ制御装置と、を有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光システ
ム。
【請求項６】上記バランス用ステージが上記走査用ス
テージの下方に配置されていることを特徴とする請求項
５記載の荷電粒子ビーム露光システム。