(57)【要約】【課題】  本発明は、試料を接地する際に、パーティクルの発生を抑えつつ試料と接地電極の接触抵抗を低減することを目的とする。【解決手段】  試料接地機構は、試料３０の表面に接触して試料３０を接地する接地電極３７、３８及び試料４０の表面に接触して試料４０を接地する接地電極４７、４８と、接地電極３７、３８と試料３０との間に表面活性化電流を流して接地電極３７、３８と試料３０との間の接触抵抗を低減する電源６１及び接地電極４７、４８と試料４０との間に表面活性化電流を流して接地電極４７、４８と試料４０との間の接触抵抗を低減する電源７１と、を備える。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料の表面に接触して前記試料を接地する接地電極と、該接地電極と前記試料との間に表面活性化電流を流して前記接地電極と前記試料との間の接触抵抗を低減する電源と、を備えることを特徴とする試料接地機構。
【請求項２】
前記接地電極を、選択的に、前記電源に接続し及び接地する切換器を備えることを特徴とする請求項１に記載の試料接地機構。
【請求項３】
前記接地電極と前記試料との間の接触抵抗を測定するための抵抗測定器と、
前記接地電極を、選択的に、前記電源及び前記抵抗測定器に接続し、並びに接地する切換器を備えることを特徴とする請求項１に記載の試料接地機構。
【請求項４】
静電チャックを有し前記試料を保持する試料保持手段を備え、
前記電源は、前記表面活性化電流を前記静電チャックに印加される電圧と逆の極性で流すことを特徴とする請求項１に記載の試料接地機構。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の試料接地機構を備え、該試料接地機構によりウエハを接地することを特徴とする電子線露光装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の試料接地機構と、
電子ビームを発生する電子銃と、
前記電子ビームの経路中に設けられ、露光パターンに対応する開口を有するマスクと、
を備え、前記開口を通過した前記電子ビームでウエハの表面に前記露光パターンを露光する電子線露光装置であって、
該試料接地機構により前記ウエハ及び／又は前記マスクを接地することを特徴とする電子線露光装置。
【請求項７】
試料の表面に接触して前記試料を接地する接地電極と前記試料との間に表面活性化電流を流して、前記接地電極と前記試料との間の接触抵抗を低減することを特徴とする試料接地方法。
【請求項８】
前記接地電極を、選択的に、前記表面活性化電流を流すための電源に接続し及び接地することを特徴とする請求項７に記載の試料接地方法。
【請求項９】
前記接地電極を、選択的に、前記表面活性化電流を流すための電源、及び前記接地電極と前記試料との間の接触抵抗を測定するための抵抗測定器に接続し、並びに接地することを特徴とする請求項７に記載の試料接地方法。
【請求項１０】
前記接地電極への前記表面活性化電流の印加と前記接地電極と前記試料との間の接触抵抗の測定を交互に行いながら、接触抵抗の測定値が所定の閾値以下となるまで前記電源の出力を増大させることを特徴とする請求項９に記載の試料接地方法。
【請求項１１】
前記表面活性化電流を、前記試料を保持する静電チャックに印加される電圧と逆の極性で流すことを特徴とする請求項７に記載の試料接地方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料を接地するための試料接地機構に関し、特に、電子線露光装置に使用されるマスクやウエハを接地する試料接地機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路の高集積化のニーズに伴い、回路パターンの一層の微細化が要望されている。現在、微細化の限界を規定しているのは主として露光装置であり、電子ビーム直接描画装置やＸ線露光装置などの新しい方式の露光装置が開発されている。
【０００３】
最近では新しい方式の露光装置として、量産レベルで超微細加工用に使用可能な電子線近接露光装置が開示されている（例えば特許文献１、およびこれに対応する日本国特許出願の特許文献２）。
【０００４】
図１は、特許文献１に開示された電子線近接露光装置の基本構成を示す図である。この図を参照して電子線近接露光装置について説明する。図示するように、電子線近接露光装置１は、その内部が高い真空状態に保たれた電子光学鏡筒（カラム）１０と試料室（チャンバ）８とを備える。
そして、カラム１０内には、電子ビーム１５を発生する電子線源１４と整形アパチャ１８と電子ビーム１５を平行ビームにする照射レンズ１６とを有する電子銃１２、対となる主偏向器２１、２２と、対となる副偏向器５１、５２とを含み、電子ビームを光軸に平行に走査する走査手段１３が備えられる。
【０００５】
一方、チャンバ８内には、露光するパターンに対応する開口を有するマスク３０と、静電チャック４４と、ＸＹステージ４６とが備えられる。試料（半導体ウエハ）４０は、表面にレジスト層４２が形成され、静電チャック４４上に保持されている。
【０００６】
マスク３０は、厚い外縁部の中央部に、開口が形成された薄膜部を有しており、ウエハ４０は表面がマスク３０に近接するように（例えば、マスク３０とウエハ４０との間隔が５０μｍとなるように）配置される。この状態で、マスク３０に垂直に電子ビーム１５を照射すると、マスク３０の開口を通過した電子ビーム１５がウエハ４０の表面のレジスト層４２に照射される。
【０００７】
走査手段１３に含まれる主偏向器２１及び２２は、図２に示すように、電子ビーム１５を、その光軸を電子銃１２の光軸１９に平行に保ったままマスク３０の薄膜部全面で走査するように偏向制御する。このように電子ビーム１５が薄膜部を全面走査することよりマスク３０のマスクパターンがウエハ４０上のレジスト層４２に等倍転写される。
【０００８】
ＸＹステージ４６は、載置するウエハ４０を水平の直交２軸方向（ＸＹ方向）に移動させるもので、マスクパターンの等倍転写が終了する毎にウエハ４０を所定量移動させ、これにより１枚のウエハ４０に複数のマスクパターンを転写できるようにしている。なおＸＹステージ４６は、垂直方向（Ｚ方向）を回転軸にして、ウエハ４０を回転させることも可能である。
【０００９】
走査手段１３に含まれる副偏向器５１、５２は、マスク歪みを補正するように電子ビームのマスクパターンへの入射角度を制御（傾き補正）する。図３に示すように、電子ビーム１５のマスク３０への入射角度をα、露光用のマスク３０とウエハ４０との間隔をＧとすると、入射角度αによるマスクパターンの転写位置のずれ量δは、次式、
δ＝Ｇ・ｔａｎα
で表され、マスクパターンは、ずれ量δだけ正規の位置からずれた位置に転写される。したがって、露光用のマスク３０にマスク歪みがあっても、電子ビーム走査位置におけるマスク歪みに応じて電子ビームの傾き制御を行うことにより、このマスク歪みを補正することが可能である。
【００１０】
マスク３０及びウエハ４０は絶えず電子ビーム１５の照射に曝される。上述のようにマスク３０とウエハ４０との間隔が小さい電子線近接露光装置では、マスク３０やウエハ４０が帯電すると両者の間に作用するクーロン力により、マスク３０の厚さ約０．６μｍ程度の薄膜部が破壊される可能性がある。
また、電子線近接露光装置では電子ビームの加速電圧が２ｋＶ程度と低く、ビーム電流が２０μＡ程度と大きいため、マスク３０やウエハ４０が帯電すると帯電により生じる電界が電子ビーム１５の軌道へ悪影響を生じ転写精度（露光精度）を悪化させる。
【００１１】
このようなマスク３０及びウエハ４０の帯電による悪影響をするため、従来の電子線露光装置では、マスク３０を接地するための接地電極（触針）３８及びウエハ４０を接地するための接地電極（触針）４８を設けて、マスク３０及びウエハ４０を接地させ、電子ビーム１５の電子による帯電を防止している。
【００１２】
下記特許文献３、４及び５には、半導体ウエハを保持する静電吸着装置が開示されている。
【００１３】
【特許文献１】米国特許第5,831,272号明細書
【特許文献２】日本特許第2951947号公報
【特許文献３】日本特許第3123956号公報
【特許文献４】日本特許第3373762号公報
【特許文献５】特公平7-62691号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
接地電極３８または接地電極４８による帯電防止効果を十分に奏するためには、マスク３０と接地電極３８との間の接触抵抗は２ＭΩ以下であることが望ましく、ウエハ４０と接地電極４８との間の接触抵抗は２０ＭΩ以下であることが望ましい。
しかし、マスク３０やウエハ４０の表面に酸化膜やコンタミネーションなどの絶縁膜が生じると、マスク３０と接地電極３８との間、またはウエハ４０と接地電極４８との間で高い接触抵抗が生じ、接地電極３８または接地電極４８による帯電防止効果が十分に奏されない。
【００１５】
これら絶縁膜を破壊して接触抵抗を下げるために、触針である接地電極３８、４８をダイヤモンド針で構成してマスク３０やウエハ４０の表面の絶縁膜を削る方法も考えられる。しかし、絶縁膜を削れば必ずパーティクルが発生してしまい、このパーティクルが微細な回路パターンに対応した開口を有するマスク３０に悪影響を及ぼすことになる。
【００１６】
上記問題点を鑑みて、本発明はパーティクルの発生を抑えつつ、試料と接地電極の接触抵抗を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明者らは、接地電極と試料との間に一定電流の電流（表面活性化電流）を流すことにより、接地電極と試料との間の接触抵抗が減少することを発見した。下記表１に、各サンプル１〜３に１００ｍＡの表面活性化電流を流したときの、電流印加前の接触抵抗値、電流印加後の接触抵抗値、及び電流印加時の印加電圧値の実験値を示す。ここにサンプル１〜２は、それぞれシート抵抗が０．０１〜０．０２Ωｃｍ、０．６〜１．２Ωｃｍのマスク材のサンプルであり、サンプル３はベアウエハである。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
表１の実験データから分かるように、どのサンプルについても表面活性化電流印加後の接触抵抗値は大幅に（約３桁程度）減少している。この理由としては、表面活性化電流が流れる際に接地電極と試料表面との間でスパークが発生し、試料表面の絶縁層のうち接地電極との接触部分が清浄化（パージ）されることが考えられる。
【００２０】
本発明は、これら知見に基づいてなされたものであり、本発明の第１形態に係る試料接地機構は、試料の表面に接触して試料を接地する接地電極と、接地電極と試料との間に表面活性化電流を流して接地電極と試料との間の接触抵抗を低減する電源と、を備える。
【００２１】
本発明の第２形態に係る試料接地方法は、接地電極と試料との間に表面活性化電流を流して、接地電極と試料との間の接触抵抗を低減する。
【００２２】
接地電極は、選択的に、前記表面活性化電流を流すための電流源、及び前記接地電極と前記試料との間の接触抵抗を測定するための抵抗測定器に接続し、並びに接地することとしてよい。試料接地機構はそのための切換器を備えることとしてよい。
そして、接地電極への表面活性化電流の印加と接地電極と試料との間の接触抵抗の測定を交互に行いながら、接触抵抗の測定値が所定の閾値以下となるまで電源の出力を増大させることとしてもよい。
【００２３】
試料が静電チャックを有する試料保持手段で保持されるときには、表面活性化電流は、試料を保持する静電チャックに印加される電圧と逆の極性で流されることとしてもよい。
【００２４】
本発明の第３形態に係る電子線露光装置は、前記第１形態に係る試料接地機構を備え、この試料接地機構によりウエハを接地する。電子線露光装置は、上述の電子線近接露光装置であってよく、前記試料接地機構は、ウエハに加えて露光マスクを接地することとしてよい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明により、パーティクルを発生させずに試料と接地電極の接触抵抗を低減することが可能となる。試料表面を傷つけてパーティクルを発生することがないように、この接地電極が試料と接触する先端部分は、例えば面取り処理などにより丸められ（鈍くされ）、鋭利でないことが好ましい。
【００２６】
また、表面活性化前の接触抵抗の大きい試料ほど、表面活性化のために強い表面活性化電流を流す必要があることが考えられる。したがって、表面活性化電流の印加と接触抵抗の測定を交互に行いながら電源の出力を増大させることにより、必要な表面活性化電流の印加を短時間で行うことが可能となる。
【００２７】
表面活性化電流を、試料を保持する静電チャックに印加される電圧と逆の極性で流すことにより、表面活性化電流の印加により静電チャックの吸着力が低下することが防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、添付する図面を参照して本発明の実施例を説明する。図４は、本発明の実施例に係る試料接地機構を備える電子線露光装置の概略構成図である。以下の説明では、電子線露光装置１として近接露光方式の電子線近接露光装置１を例示するが、本発明の電子線露光装置は、電子線近接露光装置だけでなく、電子ビームでウエハに露光パターンを露光する電子線露光装置であれば、電子線直接描画装置など他の方式の電子線露光装置にも利用可能である。
【００２９】
なお、以下の図においては、同一の構成の要素が複数設けられている場合には、同一の参照番号にアルファベットを付して表し、各要素の説明においては参照番号のみで表す場合がある。また、電子ビーム近接露光装置の基本構成は、図１に示した構成及び上記の文献１に開示された構成に類似した構成を有している。よって、図１と同一の機能部分には同一の参照番号を付して表し、詳しい説明は省略する。
【００３０】
図４に示すように電子線近接露光装置１はカラム１０及びチャンバ８を備え、カラム１０及びチャンバ８の内部は真空ポンプ９により高度な真空状態（１０−５Ｐａ台）に保たれている。カラム１０内に、電子ビーム１５を発生する電子ビーム源１４と電子ビーム１５を平行ビームにする照射レンズ１６と整形アパチャ１８とを有する電子銃１２、主偏向器２０と副偏向器５０を含み電子ビーム１５を光軸１９に平行に走査するように前記電子ビーム１５を偏向する走査手段１３を備える。なお、図４では、主偏向器２０と副偏向器５０は、それぞれ１つの偏向器として示しているが、実際には図１に示したようにそれぞれ２段構成になっている。
【００３１】
一方、電子線近接露光装置１は、チャンバ内８に、露光するパターンに対応する開口を有するマスク３０、マスク３０を保持して少なくとも水平の直交２軸方向（ＸＹ方向に）に移動させるマスクステージ３１を備える。ここでマスクステージ３１は静電チャックを備えており、誘電体で形成された筐体の内部に埋め込まれた内部電極３３に、マスクチャック用電源３５から電圧を印加することにより、マスク３０と誘電体筐体間に静電力を発生させてマスクを保持する。
【００３２】
チャンバ内８には、ウエハ４０を支持する静電チャック４４とＸＹステージ４６とを備える。静電チャック４４は、誘電体で形成された筐体の内部に埋め込まれた内部電極４３に、ウエハチャック用電源４５から電圧を印加することにより、ウエハ４０と誘電体筐体間に静電力を発生させてマスクを保持する。
【００３３】
さらに、電子線近接露光装置１は、マスク３０の表面に接触する接地電極３７と、接地電極３７とマスク３０との間に所定強度の電流である表面活性化電流を供給する電流源６１と、電流源６１による印加電流を制御する電源コントローラ６２と、接地電極３７とマスク３０との間の接触抵抗を図るための抵抗測定器であるディジタルマルチメータ（以下、ＤＭＭと記す）６３と、切替器６４とを備える。また、マスク３０の表面に接触してマスク３０を接地する他の接地電極３８も備えている。
【００３４】
電源コントローラ６２は、表面活性化電流を印加する強度、印加時間及び印加波形（パターン）を制御する。
一方、ＤＭＭ６３は、接地電極３７とマスク３０との間の接触抵抗、接地電極３７との接触位置から接地電極３８との接触位置までのマスク３０自身の電気抵抗及びマスク３０と接地電極３８との間の接触抵抗の直列抵抗を測定する。
さらに切替器６４は、接地電極３７を、選択的に、電流源６１及びＤＭＭ６３に接続し、並びに接地する。なお、電流源６１により接地電極３７に流される電流は、マスクチャック用電源３５により内部電極３３に印加される電圧の極性と逆の極性で印加される。これにより電流源６１に電流を印加されてマスク３０の電位が高まり、静電チャックの吸着力が低下することを防止する。
【００３５】
同様に、電子線近接露光装置１は、ウエハ４０の表面に接触する接地電極４７と、接地電極４７とウエハ４０との間に表面活性化電流を供給する電流源７１と、電流源７１による印加電流を制御する電源コントローラ７２と、接地電極４７とウエハ４０との間の接触抵抗を図るための抵抗測定器であるディジタルマルチメータ（以下、ＤＭＭと記す）７３と、切替器７４とを備える。また、ウエハ４０の表面に接触してウエハ４０を接地する他の接地電極４８も備えている。
【００３６】
電源コントローラ７２は、表面活性化電流を印加する強度、印加時間及び印加波形（パターン）を制御する。
一方、ＤＭＭ７３は、接地電極４７とウエハ４０との間の接触抵抗、接地電極４７との接触位置から接地電極４８との接触位置までのウエハ４０自身の電気抵抗及びウエハ４０と接地電極４８との間の接触抵抗の直列抵抗を測定する。
さらに切替器７４は、接地電極４７を、選択的に、電流源７１及びＤＭＭ７３に接続し、並びに接地する。なお、電流源７１により接地電極４７に流される電流は、ウエハチャック用電源４５により内部電極４３に印加される電圧の極性と逆の極性で印加される。
【００３７】
なお、接地電極３７、３８がマスク３０と、接地電極４７、４８がウエハ４０とそれぞれ接触する先端部分は、例えば面取り処理などにより丸められ（鈍くされ）、鋭利でないことが好ましい。
さらにまた、電子線近接露光装置１は、切替器６４、７４の切り替え制御、ＤＭＭ６３の測定値に基づく電流源６１の印加強度、印加時間及び印加パターンの制御、並びにＤＭＭ７３の測定値に基づく電流源７１の印加強度、印加時間及び印加パターンの制御を行うコントローラ８１を備える。
また、接地電極３７とマスク３０との接触位置から接地電極３８とマスク３０との接触位置までのマスク３０自身の電気抵抗と、接地電極４７とウエハ４０との接触位置から接地電極４８とウエハ４０との接触位置までのウエハ４０自身の電気抵抗とは、予め実験により、又はマスク３０やウエハ４０の製品仕様から計算により求められ、コントローラ８１に利用できるように記憶手段（図示せず）に記憶される。
【００３８】
図５は、本発明の実施例に係る試料接地方法のフローチャートである。以下マスク３０の接地方法について説明する。
ステップＳ９１において、マスク３０をチャンバ８内に搬送し、ステップＳ９２において、マスクステージ３１にセットする。マスクチャック用電源３５によりマスクステージ３１の静電チャックの内蔵電極３３にチャック電圧が印加され、マスク３０はマスクステージ３１に吸着される。そして、ステップＳ９３においてマスク裏面（上面）に接地電極３７及び３８を接触させる。
【００３９】
ステップＳ９４において、コントローラ８１は接地電極４７が電流源６１に接続するよう切換器６４を切り替える。そして、電流源６１は所定の強度で接地電極４７に一定の表面活性化電流を印加する。これにより表面活性化電流は、電流源６１、接地電極４７、マスク３０、接地電極４８及びＧＮＤの経路で流れる。このとき電流源６１は、マスクステージ３１の静電チャックの吸着力が低下しないよう、静電チャックの内蔵電極３３に印加される電圧と逆の極性の電圧を接地電極４７に印加する。
【００４０】
ステップＳ９５において、コントローラ８１は接地電極４７がＤＭＭ６３に接続するよう切換器６４を切り替え、ＤＭＭ６３は接地電極３７とマスク３０との間の接触抵抗、接地電極３７との接触位置から接地電極３８との接触位置までのマスク３０自身の電気抵抗及びマスク３０と接地電極３８との間の接触抵抗の直列抵抗値を測定する。
ＤＭＭ６３は測定値をコントローラ８１に送信し、コントローラ８１は受信した測定値から、接地電極３７との接触位置から接地電極３８との接触位置までのマスク３０自身の既知の電気抵抗を差し引き、接地電極３７とマスク３０との間の接触抵抗及びマスク３０と接地電極３８との間の接触抵抗の直列抵抗値を求める。
【００４１】
ステップＳ９６において、コントローラ８１は求めた直列抵抗値が、所定の閾値（例えば２ＭΩ）以下であるか否かを判定し、求めた直列抵抗値が所定の閾値以下でなければ、ステップＳ９７においてコントローラ８１は電流源６１の印加強度を強めるよう電源コントローラ６２に指令して、ステップＳ９４〜Ｓ９７を繰り返す。
なお、ステップＳ９７でコントローラ８１は、電流源６１の印加強度を強めるよう電源コントローラ６２に指令する代わりに、電流源６１の印加時間を長くする、又は電流源６１の印加パターンを変更する（例えば、直流電流からノコギリ波や方形波へ、ノコギリ波から方形波や直流電流に変更するなど）ことを電源コントローラ６２に指令することとしてもよい。
【００４２】
ステップＳ９５で求めた直列抵抗値がステップＳ９６で、所定の閾値以下であると判定されると、ステップＳ９８において、コントローラ８１は切換器６４を切り替えて接地電極４７を接地する。
【００４３】
ウエハ４０も図５に示すフローチャートと同様の試料接地方法で接地される。上記の図５を参照したマスク３０の接地方法の説明において、マスク３０をウエハ４０へ、マスクステージ３１の静電チャックを静電チャック４４へ、内蔵電極３３を内蔵電極４３へ、接地電極３７を接地電極４７へ、接地電極３８を接地電極４８へ、電流源６１を電流源７１へ、電源コントローラ６２を電源コントローラ７２へ、ＤＭＭ６３をＤＭＭ７３へ、切換器６４を切換器７４へ、それぞれ読み替えることにより理解が容易となる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、電子ビームを試料に照射する電子線露光装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】電子線近接露光装置の基本構成図である。
【図２】電子ビーム走査の説明図である。
【図３】電子ビームの傾き補正の説明図である。
【図４】本発明の実施例に係る試料接地機構を備える電子線近接露光装置の基本構成図である。
【図５】本発明の実施例に係る試料接地方法のフローチャートである。
【符号の説明】
【００４６】
１…電子線近接露光装置
８…チャンバ
３０…マスク
３１…マスクステージ
３３、４３…内蔵電極
３５、４５…静電チャック用電源
３７、３８、４７、４８…接地電極
４０…ウエハ、
４４…静電チャック
６１、７１…電流源
６３、７３…ディジタルマルチメータ
６４、７４…切換器
【図１】
2006013049.tif 000004
【図２】
2006013049.tif 000005
【図３】
2006013049.tif 000006
【図４】
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【図５】
2006013049.tif 000008