(57)【要約】【課題】帯電防止膜がウエハの全面に形成されていない場合であってもウエハへの帯電を削減し、精度良くパターンを露光することが可能な電子ビーム露光装置を提供すること。【解決手段】電子ビーム露光装置は、ウエハを載置するウエハステージと、ウエハの上部と接する上面接触部を有する第１接続手段と、ウエハの下部と接する下面接触部を有する第２接続手段とで構成され、当該ウエハの縁部を上下両側から挟んで、当該ウエハに帯電する電荷を放電させる電荷放電手段とを有する。第１接続手段と第２接続手段は所定の軸で接続され、当該第１接続手段又は第２接続手段の少なくとも一方は当該軸を中心として回転可能であり、第２接続手段は、ウエハステージに板ばねを介して固定されるようにしても良い。また、第２接続手段のうちウエハと接する部分は針状であっても良く、第１接続手段及び第２接続手段は表面が導電性材料でコーティングされるようにしても良い。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハを載置するウエハステージと、
前記ウエハの上部と接する上面接触部を有する第１接続手段と、前記ウエハの下部と接する下面接触部を有する第２接続手段とで構成され、当該ウエハの縁部を上下両側から挟んで、当該ウエハに帯電する電荷を放電させる電荷放電手段と
を有することを特徴とする電子ビーム露光装置。
【請求項２】
前記第１接続手段と第２接続手段は所定の軸で接続され、当該第１接続手段又は第２接続手段の少なくとも一方は当該軸を中心として回転可能であることを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム露光装置。
【請求項３】
前記第２接続手段は、前記ウエハステージに板ばねを介して固定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子ビーム露光装置。
【請求項４】
前記第２接続手段のうち前記ウエハと接する部分は針状であって、当該針状部分は前記ウエハ内部に到達することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電子ビーム露光装置。
【請求項５】
前記第１接続手段及び第２接続手段は表面が導電性材料でコーティングされることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電子ビーム露光装置。
【請求項６】
前記第１接続手段又は第２接続手段の少なくとも一方が回転し、前記上面接触部と下面接触部との間が開いた状態で、前記ウエハが前記ウエハステージ上に搬入されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電子ビーム露光装置。
【請求項７】
前記ウエハが前記ウエハステージに固定された状態で、前記第１接続手段又は第２接続手段の少なくとも一方を回転させ、前記上面接触部と下面接触部とで前記ウエハを挟むことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の電子ビーム露光装置。
【請求項８】
前記電荷放電手段は、前記ウエハのエッジから１から２ｍｍの位置で当該ウエハを挟むことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の電子ビーム露光装置。
【請求項９】
前記電荷放電手段は、前記ウエハの縁部の少なくとも１箇所で当該ウエハを挟むことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の電子ビーム露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビーム露光装置に関し、特に、ウエハの帯電を低減させることが可能な電子ビーム露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置等の製造におけるリソグラフィ工程において、微細パターンを形成するために、電子ビーム露光装置が使用されるようになってきている。【０００３】
電子ビーム露光装置を使用した微細パターンの形成においては、ウエハに電荷が蓄積するチャージアップにより電子ビームが曲げられ、描画位置精度が悪化するという現象が発生する。【０００４】
この現象を防止するため、一般に導電性の帯電防止膜を形成している。帯電防止膜を形成することによって、例えば帯電防止膜の電位をアース電位とし、電子がレジストに帯電しないようにしている。【０００５】
また、ウエハに電荷が蓄積することを防止するために、ウエハに直接アースを接続する技術が種々検討されている。【０００６】
これに関する技術として、特許文献１には、ウエハにアースを接続させる力に起因して生ずるウエハの撓みを減少させることができる機構が開示されている。【０００７】
上述したように、電子ビームを使用してウエハを露光する場合には、電子ビームの直進性を確保するために、ウエハに帯電防止膜を形成し、帯電防止膜の電位をアース電位にするようにしている。【０００８】
しかし、このようにした場合であっても、ウエハが帯電し、正確に露光ができない現象が発生することがある。その原因としては、ウエハに接続する端子が帯電防止膜を形成した部分からずれてしまうことが考えられる。通常、このような接続部分はウエハの周縁部に設けられるが、この周縁部はエッジリンスを施すことによって帯電防止膜が剥離してしまうため、この部分に導体を接続してもウエハに帯電する電荷を十分に除去することができなくなる。
【特許文献１】特開平９−３０６８０８号公報
【発明の開示】
【０００９】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑みなされたものであり、帯電防止膜がウエハの全面に形成されていない場合であってもウエハへの帯電を削減し、精度良くパターンを露光することが可能な電子ビーム露光装置を提供することを目的とする。
【００１０】
上記した課題は、ウエハを載置するウエハステージと、前記ウエハの上部と接する上面接触部を有する第１接続手段と、前記ウエハの下部と接する下面接触部を有する第２接続手段とで構成され、当該ウエハの縁部を上下両側から挟んで、当該ウエハに帯電する電荷を放電させる電荷放電手段とを有することを特徴とする電子ビーム露光装置により解決する。
【００１１】
この形態に係る電子ビーム露光装置において、前記第１接続手段と第２接続手段は所定の軸で接続され、当該第１接続手段又は第２接続手段の少なくとも一方は当該軸を中心として回転可能であるようにしても良く、前記第２接続手段は、前記ウエハステージに板ばねを介して固定されるようにしても良い。
【００１２】
また、この形態に係る電子ビーム露光装置において、前記第２接続手段のうち前記ウエハと接する部分は針状であって、当該針状部分は前記ウエハ内部に到達するようにしても良く、前記第１接続手段及び第２接続手段は表面が導電性材料でコーティングされるようにしても良い。
【００１３】
本発明では、電荷放電手段によってウエハの周縁部（縁部）の一部を上下両側から挟むようにしている。ウエハの上部はウエハ面に接触し、ウエハの下部は突き刺さる針状の端子を用いている。電荷放電手段はセラミックで構成し、その表面に導電性材料をコーティングした構成にしている。これにより、ウエハに帯電する電荷をウエハの表面からだけでなく、ウエハの内部からも捕捉して放電することができ、ウエハの帯電を効果的に防止することが可能となる。
【００１４】
また、本発明では、ウエハの上側に接触するウエハ上面接触部と下部に接触するウエハ下面接触部とは、シャフト（軸）を介して接続され、ウエハの下部に接触する方は板ばねを介してウエハステージに固定されている。このように、電荷放電手段は、ばね性によりフローティング状態になっており、ウエハを挟んだ状態で、ウエハの面にならうため、余計な負荷を与えることがなく、ウエハに撓みが発生することを防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の実施形態で使用される電子ビーム露光装置の構成図である。
【図２】図２（ａ）、（ｂ）は、ウエハに帯電する電荷を放電する方法を説明する図である。
【図３】図３（ａ）、（ｂ）は、電荷放電機構の構成を説明する図である。
【図４】図４（ａ）、（ｂ）は、電荷放電機構の初期状態を説明する図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｃ）は、電荷放電機構の動作を時系列的に説明する図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。【００１７】
はじめに、電子ビーム露光装置の構成について説明する。次に、ウエハに帯電する電荷を効率よく放電させる電荷放電機構の概要について説明する。次に、電荷放電機構の具体的な構成及び設置方法について説明する。
（電子ビーム露光装置の構成）
図１は、本実施形態に係る電子ビーム露光装置の構成図である。【００１８】
この電子ビーム露光装置は、露光部１００と、露光部１００の各部を制御する制御部２００とに大別される。このうち、露光部１００は、電子ビーム生成部１３０、マスク偏向部１４０及び基板偏向部１５０によって構成され、その内部が減圧される。【００１９】
電子ビーム生成部１３０では、電子銃１０１から生成した電子ビームＥＢが第１電磁レンズ１０２で収束作用を受けた後、ビーム整形用マスク１０３の矩形アパーチャ１０３ａを透過し、電子ビームＥＢの断面が矩形に整形される。【００２０】
その後、電子ビームＥＢは、マスク偏向部１４０の第２電磁レンズ１０５によって露光マスク１１０上に結像される。そして、電子ビームＥＢは、第１、第２静電偏向器１０４、１０６により、露光マスク１１０に形成された特定のパターンＳに偏向され、その断面形状がパターンＳの形状に整形される。【００２１】
なお、露光マスク１１０はマスクステージ１２３に固定されるが、そのマスクステージ１２３は水平面内において移動可能であって、第１、第２静電偏向器１０４、１０６の偏向範囲（ビーム偏向領域）を超える部分にあるパターンＳを使用する場合、マスクステージ１２３を移動することにより、そのパターンＳをビーム偏向領域内に移動させる。【００２２】
露光マスク１１０の上下に配された第３、第４電磁レンズ１０８、１１１は、それらの電流量を調節することにより、電子ビームＥＢをウエハＷ上で結像させる役割を担う。【００２３】
露光マスク１１０を通った電子ビームＥＢは、第３、第４静電偏向器１１２、１１３の偏向作用によって光軸Ｃに振り戻された後、第５電磁レンズ１１４によってそのサイズが縮小される。【００２４】
マスク偏向部１４０には、第１、第２補正コイル１０７、１０９が設けられており、それらにより、第１〜第４静電偏向器１０４、１０６、１１２、１１３で発生するビーム偏向収差が補正される。【００２５】
その後、電子ビームＥＢは、基板偏向部１５０を構成する遮蔽板１１５のアパーチャ１１５ａを通過し、第１、第２投影用電磁レンズ１１６、１２１によってウエハＷ上に投影される。これにより、露光マスク１１０のパターンの像が、所定の縮小率、例えば１／１０の縮小率でウエハＷに転写されることになる。【００２６】
基板偏向部１５０には、第５静電偏向器１１９と電磁偏向器１２０とが設けられており、これらの偏向器１１９、１２０によって電子ビームＥＢが偏向され、ウエハＷの所定の位置に露光マスクのパターンの像が投影される。【００２７】
更に、基板偏向部１５０には、ウエハＷ上における電子ビームＥＢの偏向収差を補正するための第３、第４補正コイル１１７、１１８が設けられる。【００２８】
ウエハＷは、モータ等の駆動部１２５により水平方向に移動可能なウエハステージ１２４に静電チャックによって固定されており、ウエハステージ１２４を移動させることで、ウエハＷの全面に露光を行うことが可能となる。また、ウエハＷには、電子ビームが照射されることによって電荷が蓄積されるが、この電荷の蓄積を防止するために電荷を放電することを可能にする電荷放電機構が取り付けられる。
（制御部の説明）
一方、制御部２００は、電子銃制御部２０２、電子光学系制御部２０３、マスク偏向制御部２０４、マスクステージ制御部２０５、ブランキング制御部２０６、基板偏向制御部２０７及びウエハステージ制御部２０８を有する。これらのうち、電子銃制御部２０２は電子銃１０１を制御して、電子ビームＥＢの加速電圧やビーム放射条件等を制御する。また、電子光学系制御部２０３は、電磁レンズ１０２、１０５、１０８、１１１、１１４、１１６及び１２１への電流量等を制御して、これらの電磁レンズが構成される電子光学系の倍率や焦点位置等を調節する。ブランキング制御部２０６は、ブランキング電極１２７への印加電圧を制御することにより、露光開始前から発生している電子ビームＥＢを遮蔽板１１５上に偏向し、露光前にウエハＷ上に電子ビームＥＢが照射されるのを防ぐ。【００２９】
基板偏向制御部２０７は、第５静電偏向器１１９への印加電圧と、電磁偏向器１２０への電流量を制御することにより、ウエハＷの所定の位置上に電子ビームＥＢが偏向されるようにする。【００３０】
ウエハステージ制御部２０８は、駆動部１２５の駆動量を調節してウエハＷを水平方向に移動させ、ウエハＷの所望の位置に電子ビームＥＢが照射されるようにする。また、ウエハＷをウエハステージに固定させたり、ウエハＷに電荷放電機構を取り付けるための制御を行う。【００３１】
上記の各部２０２〜２０８は、ワークステーション等の統合制御系２０１によって統合的に制御される。
（電荷放電機構の概要）
次に、ウエハに帯電する電荷を効率よく放電させるための電荷放電機構（電荷放電手段）について説明する。【００３２】
図２は、ウエハに帯電する電荷を放電させる原理を説明する図である。図２（ａ）に示すように、ウエハ２１は、ウエハステージ上に静電チャック部２２を介して載置されている。ウエハ２１は次のような静電チャックによりウエハステージ上に固定される。例えば、アルミナセラミクスで形成される本体内部に埋め込んだ電極（３２ａ、３２ｂ）に電圧２５を印加し、本体の表面近傍に負電荷２６ａ及び正電荷２６ｂを静電誘導させる。ウエハ２１の静電チャック部２２と接する面に静電チャック部２２と逆の電荷が静電誘導されて、ウエハ２１が静電チャック部２２に吸着される。【００３３】
このようにウエハ２１がウエハステージ上に固定された状態で、電子ビーム２３が照射される。電子ビーム２３が照射されると、ウエハ２１の表面に負電荷が帯電し、この帯電のために電子ビーム２３の軌道が不安定になってしまう。この現象を回避するために、電荷がウエハ２１に帯電しないように、導体２４をウエハ２１に接続し、電荷を放出させている。【００３４】
図２（ｂ）は、図２（ａ）に示したウエハの帯電防止手段よりも効率よく電荷の放出を行うための方法を説明する図である。【００３５】
図２（ｂ）に示すように、ウエハ２１の表面に導電性の帯電防止膜２８を形成する。この帯電防止膜２８に導体を接続してアース電位にすることにより、効率よく電荷を放電させている。【００３６】
しかし、帯電防止膜２８が存在しない部分２９に導体を接続したり、帯電防止膜２８が存在する部分に導体を接続しても帯電防止膜２８が何らかの原因で剥離してしまう場合には、ウエハの上面から帯電を除去しようとしても図２（ａ）と効果がほぼ同じになってしまい、十分な効果が得られない場合が観測された。【００３７】
そこで、本実施形態では、ウエハ２１の上面だけでなく、ウエハ２１の下面にも導体３１を接続し、ウエハ２１の上下両側から電荷を放電させることに着目した。
（電荷放電機構の構成及び設置方法）
次に、ウエハに帯電する電荷を放電させる電荷放電機構の構成及び電荷放電機構をウエハに設置する方法について図面を参照しながら説明する。【００３８】
図３（ａ）、（ｂ）は電荷放電機構（電荷放電手段）を説明する図である。電荷放電機構は、ウエハ上面接触部（第１接続手段）４１と、ウエハ下面接触部（第２接続手段）４２とで構成される。【００３９】
ウエハ上面接触部４１は、上面接触部４１ａと上面接触本体部４１ｂで構成される。上面接触部４１ａは、ウエハ４８の上面と接する部分が平面になっている。上面接触部４１ａは、例えば、非磁性導電性セラミクスに窒化チタン（ＴｉＮ）をイオンプレーティングして構成される。なお、この部分を針状にすると、針状の部分がウエハ４８に刺さり、パーティクルが発生し、ウエハ４８表面を汚染することになり、歩留まりや信頼性の低下につながるため好ましくない。【００４０】
ウエハ下面接触部４２は下面接触部４２ａと下面接触本体部４２ｂで構成される。下面接触部４２ａはウエハ４８の下面と接する部分が針状になっている。この針状部分は例えば非磁性の超鋼で形成され、ウエハ４８の裏面に突き刺さるようになっている。この下面接触部４２ａと下面接触本体部４２ｂとは導電性接着剤を用いて接着する。【００４１】
上面接触本体部４１ｂ及び下面接触本体部４２ｂは導電性材料を用いて形成する。その全体が導電性材質であっても良いが、導電性材質の使用は最小限であることが好ましい。これは、ウエハステージの上方に配置される電磁偏向器１２０の偏向コイルによる磁束が導電性材質で形成される上面接触本体部４１ｂ又は下面接触本体部４２ｂを通過することにより渦電流が発生し、不要な発熱等の現象を引き起こしてしまうことを防止するためである。従って、上面接触本体部４１ｂ及び下面接触本体部４２ｂを、例えば、セラミックで形成し、その表面に導電性材料、例えば窒化チタン（ＴｉＮ）をイオンプレーティングなどの方法でメッキ（コーティング）するようにして、必要最小限の導電性材質を使用するようにしている。【００４２】
下面接触本体部４２ｂには、板ばね４３が取り付けられ、板ばね４３はウエハステージ４７とステージ接続部４５を介して接続され固定される。【００４３】
上面接触本体部４１ｂと下面接触本体部４２ｂとは、シャフト４４により接続されている。また、ウエハ上面接触部４１及びウエハ下面接触部４２は、図３（ｂ）に示すように、シャフト４４の中心軸を中心として回転できるようになっている。【００４４】
上面接触本体部４１ｂと下面接触本体部４２ｂは、楕円形状をしたカム５３を挟んで配置される。このカム５３が回転することにより、カム５３の上面と接する上面接触本体部４１ｂはカム５３の形状にならって上側に回転して、上面接触部４１ａが開き、カム５３の下面と接する下面接触本体部４２ｂは、カム５３の形状にならって下側に回転し、下面接触部４２ａが開く。【００４５】
上面接触本体部４１ｂと下面接触本体部４２ｂは、スプリング４６を介して接続され、上面接触部４１及び下面接触部４２が閉じた状態を保持するようにしている。【００４６】
このようなウエハ上面接触部４１の上面接触部４１ａとウエハ下面接触部４２の下面接触部４２ａとでウエハ４８の周縁の一部、例えば、ウエハのエッジから１〜２ｍｍの位置を挟むことにより、電荷放電機構を構成する。【００４７】
ウエハ４８の縁部の上下を挟むことにより、その部分にかかる力によってはウエハ４８が湾曲してしまうおそれがある。つまり、上からの力、又は下からの力のウエハにかかる力のつり合いがとれないと、ウエハが曲がってしまう。本実施形態では、この現象を回避するために、次のように電荷放電機構を構成している。【００４８】
上記したように、下面接触本体部４２ｂは、板ばね４３でウエハステージ４７に固定される。このように、ウエハ上面接触部４１とウエハ下面接触部４２は板ばね４３だけで固定されており、ばね性によりフローティング状態になっている。このため、ウエハを挟んだ状態で、ウエハの面にならうため、余計な負荷を与えることがなく、ウエハに撓みが発生することを防止することが可能となる。【００４９】
次に、図４及び図５を参照しながら、電荷放電機構をウエハに設置する方法について説明する。【００５０】
電荷放電機構はウエハを挟んでいない初期の状態では図４に示すようになっている。図４に示すように、ウエハ上面接触部４１は、平面部と曲面部を有する形状（以後、楕円形状とも言う）のカム５３の平面部の上に乗っている状態である。このカム５３はシャフト５７によりベアリング５６に接続し、ベアリング５６はベアリング５５を介してベアリング５２と連動するようになっている。これらのベアリング５２、５５、５６及びカム５３は、カム５３の中心軸を中心として回転可能になっている。一方、ベアリング５４は固定されている。【００５１】
なお、カム５３は、例えばリン青銅で構成し、その表面の摩擦係数を小さくするためにＤＬＣコーティング（ダイヤモンドライクコーティング）が施される。【００５２】
この初期状態から上面接触部４１ａと下面接触部４２ａとの間（以後、ウエハ接触部とも言う）の距離を広げた、開状態にするために、本実施形態では押上げ機構を使用する。押上げ機構は、電荷放電機構とは別の独立した機構であり、図５に示すように、先端がテーパー形状をした押し上げ部６１を使用する。【００５３】
図５（ａ）から（ｃ）は、ウエハ接触部を開状態にする処理を時系列的に説明する図である。【００５４】
図５（ａ）は、ウエハ接触部が一定の間隔を有し、ウエハを挟む前の初期状態を示している。押し上げ部６１は、ベアリング５２，５３の間の下方に配置されている。この状態から、ウエハステージ制御部２０８によって、ウエハの位置決めをする機構と同時に押し上げ部６１を上昇させ、ベアリング５２とベアリング５４の間に押し上げ部６１を挿入する。【００５５】
図５（ｂ）は、押し上げ部６１がベアリング５２とベアリング５４の間に挿入され、押し上げ部６１のテーパー部によりベアリング５２及びベアリング５２と連動してカム５３がテーパーの傾斜面にそって回転移動した状態を示している。【００５６】
楕円形状のカム５３がベアリング５２の移動に連動して回転移動することにより、カムの水平面に乗っていたウエハ上面接触部４１の全体が、図５（ｂ）に示すように、シャフト４４の中心を回転中心としてカム５３の形状にならって上方へ回転移動する。また、カム５３の下面に接するウエハ下面接触部４２の全体がシャフト４４の中心を回転中心としてカム５３の形状にならって下方へ回転移動する。これにより、ウエハ接触部の間隔が広がり開状態になる。この状態でウエハ４８が搬送される。【００５７】
次に、ウエハが正しい位置に載置されるように、ガイド（不図示）で軽くウエハを固定し、上部からカメラでウエハの位置を観察して位置を調整する。正しい位置にウエハが載置された状態で、静電チャック部６２でウエハをウエハステージに固定する。【００５８】
その後、図５（ｃ）に示すように、押し上げ部６１を下降させ、スプリング４６により、ウエハ上面接触部４１とウエハ下面接触部４２の位置関係が初期の状態になるように移動して、ウエハ４８の周縁の一部を挟む。【００５９】
なお、下面接触部４２ａと上面接触部４１ａとの間隔は、既知のウエハ４８の厚さに応じて予め調整しておく。【００６０】
このようにして、ウエハ４８を上下両側から挟むようにする。特に、下面接触部４２ａは針状であるため、ウエハの下面の１点に突き刺さり、ウエハ４８内部に蓄積する電荷を捕捉してその電荷を放電させることが可能となる。【００６１】
以上説明したように、本実施形態では、電荷放電機構によってウエハの周縁部の一部を上下両側から挟むようにしている。ウエハの上部はウエハ面に接触し、ウエハの下部は突き刺さる針状の端子を用いている。電荷放電機構はセラミックで構成し、その表面に導電性材料をメッキした構成にしている。これにより、ウエハに帯電する電荷をウエハの表面からだけでなく、ウエハの内部からも捕捉して放電することができ、ウエハの帯電を効果的に防止することが可能となる。【００６２】
また、本実施形態では、ウエハの上側に接触するウエハ上面接触部と下部に接触するウエハ下面接触部とは、シャフトを介して接続され、ウエハの下部に接触する方は板ばねを介してウエハステージに固定されている。このように、電荷放電機構は、ばね性によりフローティング状態になっており、ウエハを挟んだ状態で、ウエハの面にならうため、余計な負荷を与えることがなく、ウエハに撓みが発生することを防止することが可能となる。【００６３】
なお、本実施形態のように、電荷放電機構をウエハ２１の上下両側を挟むようにして電荷を放電させることにより、従来の帯電防止手段を施した場合よりもウエハ上に正確に電子ビームを露光できることが確認されている。【００６４】
また、本実施形態では、電荷放電機構がウエハの一箇所に設置される場合を例にとって説明したが、これに限らず、電荷放電機構をウエハの複数の箇所に設置するようにしてもよい。電荷放電機構を複数設置することにより、発生する電荷と電荷放電機構との距離を短くすることができ、より効率的にウエハの帯電を防止することが可能になる。【００６５】
また、本実施形態では、電荷放電機構を構成するウエハ上面接触部とウエハ下面接触部が共に可動する場合について説明したが、これに限らず、例えば、ウエハ上面接触部だけが可動するようにしてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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