(57)【要約】  電子ビームリソグラフィ機械（１０）は、土台（１４）の形態のベース構造と、好ましくは空気減衰要素を含む、支持表面（２４）に対して土台を支持するための、複数の脚（２２）と、その脚は、土台のための支持面（Ａ）を規定し、土台及び、支持面に実質的に平行に移動され、カラムにより生成される電子ビームにより作用される被加工物（１３）を移動させる、土台にある真空チャンバに配置されるステージ（１７、１８）により移動される電子ビームカラム（１１）と、を含む。機械のＸ及びＹ軸の座標系に沿って移動可能なステージの重心（２５）が、支持面に、又は近くに配置され、ステージ運動についての反動力が、実質的に支持面に、又は支持面に近接した平面に、及び実質的に平行に向くようにする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース構造と、
支持表面に対して前記ベース構造を支持するための支持手段であって、前記支持表面から所定の間隔における前記ベース構造のための支持面を形成する前記支持手段と、
前記ベース構造によって担持される電子ビームカラムと、
前記支持面に実質的に平行に移動可能であるとともに、カラムにより生成された電子ビームにより作用されるように被加工物を移動させるように、真空チャンバ中に、前記ベース構造において、配置されたステージと、
を備え、
前記ステージの重心が支持面に、又は支持面の近くに配置されて前記ステージの運動に対する反動力が、実質的に前記支持面に、又は前記支持面に近接した平面に且つ実質的に平行に、方向付けられていることを特徴とする電子ビームリソグラフィ機械。
【請求項２】
前記ステージは、第１軸上を往復移動可能な上部ステージ部材と、上部ステージ部材を担持し、前記第１軸に垂直な第２軸上を往復移動可能な下部ステージ部材と、を備え、前記支持面が前記ステージ部材の境界に近接して配置されることを特徴とする請求項１に記載の機械。
【請求項３】
前記第１軸及び第２軸は、それぞれ、前記機械の所定の座標系のＸ軸及びＹ軸に対応することを特徴とする請求項２に記載の機械。
【請求項４】
前記支持手段は、複数の振動減衰要素を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の機械。
【請求項５】
前記減衰要素は空気圧式であることを特徴とする請求項４に記載の機械。
【請求項６】
前記ベース構造は、頂面及び底面を有する土台と、それぞれ、前記頂面及び前記底面に一致する前記支持面の、略上及び略下に配置される前記カラム及びチャンバとを備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の機械。
【請求項７】
前記真空チャンバは、前記土台に組み込まれた環状のマウントにより担持されたケーシングを備えることを特徴とする請求項６に記載の機械。
【請求項８】
前記カラムは前記ケーシング上に置かれていることを特徴とする請求項７に記載の機械。
【請求項９】
前記カラムは前記マウント上に置かれていることを特徴とする請求項７に記載の機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビームリソグラフィ機械に関し、特にそのような機械におけるステージ運動に対する反動力の減少に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子ビームリソグラフィ機械は、適した被加工物に、とりわけ、詳細なパターン、例えば集積回路、を、ビームの書き込みスポットを明確にするように焦点が合わせられた電子ビームの作用により、最終的に書き込むために採用されており、それは制御されたビームの偏向及び被加工物の周期的な水平方向の移動を通してパターンの特徴を描く。被加工物、例えば、半導体基板、又はより通常には、そのような基板上にパターンを生成する中間構成要素としてのマスクが、少なくとも１つの軸方向に、通常は２つの直交（Ｘ及びＹ）軸方向に移動可能なステージにより搬送される。通常は、ステージ移動は、パターンの個々のゾーン又は場所に対応した被加工物の異なる領域の描画スポットに連続的にステージを位置させるために行われる。ステージ移動及びビーム偏向は、ステージの水平位置を検出するためのレーザー干渉計計測システムにより、及び電磁気ビーム偏向コイルの正確なソフトウェア制御により決定される許容限度−現在では、ナノメーター領域−に近づいてきている。機械は全体として、臨界寸法における変化及び振動のような攪乱に対してきわめて敏感であり、そのような変化及び攪乱の効果を相殺又は最小化するために適した手段を組み込んでいる。
【０００３】
攪乱の１つの永続的な原因は、ステージ移動の結果としての機械の電子ビームカラムの揺れである。カラムは通常、ステージを囲む真空チャンバケーシングの頂部に搭載されており、同様に空気振動絶縁装置により形成される減衰システムを組み込んだ脚のような支持物により担持される土台（ｐｌｉｎｔｈ）の頂部に搭載される。カラム、真空チャンバケーシング及び土台はともに、実質的な構造ユニットを表わす。ステージ移動は、ステージ重量、ステージ加速及び脚によるユニットの支持物の平面から垂直なステージの間隔の積としての回転運動を発生させる正味の反動力を生じさせる。空気振動絶縁装置は通常、支持物平面に存在しており、回転運動に反応して振動し、それによりユニットの揺れを引き起こす傾向がある。その揺れは、カラムが続けて描画するために十分に静止する前に、相対的にかなりの時間量、例えば３００〜７５０ミリ秒を占めることがある。これは、単一のパターンを描画するために、ステージがＸ及びＹ方向に何度も動かされなければならないという観点から、描画スループットに不利な影響をもたらす。
【０００４】
加えて、電子ビームカラムを真空チャンバケーシング及び同様にそれを土台に搭載させる従来のアプローチは、カラムの安定性、機械の高さ及び他の構造的及び動作要因に関して、概して不利である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本願発明の主要な目的は、ステージ運動に対する反動力を捌いて、そのような力の不利な結果、特にその機械の電子ビームカラムの揺れが減少若しくはさらには除去されるような電子ビームリソグラフィ機械を提供することである。
【０００６】
本発明の付随的な目的は、通常の形態のカラムの搭載の不利な点のいくつかを減少又は除去するために、電子ビームカラム、真空チャンバケーシング及び土台又はベースに連関する別方法を用意することである。
【０００７】
本発明の他の目的及び利点は、以下の記載により明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明によれば、ベース構造と、支持表面に対してベース構造を支持するための支持手段であって、そのような表面から間隔を置いたベース構造のための支持面を規定する支持手段と、前記ベース構造、及び、支持面に実質的に平行に移動可能であり、カラムにより生成された電子ビームにより作用される被加工物を移動させ、前記ベース構造にある真空チャンバに配置されるステージにより移動される電子ビームカラムと、を含む電子ビームリソグラフィ機械であって、ステージの重心が支持面に、又は近くに配置され、ステージ運動についての反動力が、実質的に支持面内に、又は支持面に近接した平面内で且つ実質的に平行に、向くようにした電子ビームリソグラフィ機械が提供される。
【０００９】
支持面又はそれに近接する面に対するステージの重心の再配置は、ステージ運動に対する反動力、例えば、カラムにより生成された電子ビームの焦点が当たった書き込みゾーンにある新しい被加工物領域に位置するための運動は、その力が、カラムの揺れ若しくは相対的にかなりの量の揺れを引き起こし、書き込み処理を中断させることのないようにするために、ほとんど、その面に、又は、少なくともかなり近接し且つ実質的に平行な面に、向いているという結果になる。通常の構造物のカラムにおいては、カラムの揺れは、書き込みの継続のために十分に静止した状態に達する前に、３００〜７５０ミリ秒落ち着くまでの期間が経過するような大きさである場合があり、本願発明を実現する機械の場合には、この期間は、例えば、２０ミリ秒くらいの短さに、減少しうる。書き込みシステムの安定性を大いに増し、書き込みスループットを増大させる結果となり、集積回路及び他の高い解像度、正確性及び首尾一貫した再生産性が要求されるそのような大規模に製造されるパターンの連続製造において、本質的に商業的に重要である。
【００１０】
ステージは好ましくは、第１軸上で往復に動くことができる上部ステージ部材と、上部ステージ部材を移動させ、第１軸と直交する第２軸上で往復に動くことができる下部ステージ部材とを含み、支持面がそれらのステージ部材の境界に近接して配置される。そのようなステージ動作能力は、２つの相互に直交する方向にステージ運動を実行するための通常の要求に対応し、パターンメインフィールドに対応して、それらのそれぞれの方向に対して移動される、被加工物領域の電子ビーム書き込みゾーンに再配置することを可能にする。その場合において、第１及び第２軸は、それぞれ、所定の機械の座標系のＸ軸及びＹ軸に対応しうる。
【００１１】
支持手段、例えばいくつかの適切に間隔があけられた支持脚は、好ましくは空気圧式の、複数の振動減衰要素を含む。そのような空気圧式減衰要素又は、空気振動絶縁装置は、音響及び機械の安定性に影響する他のショックの効果的な減衰を提供するが、それ自体が既に述べた、反動運動により引き起こされる揺れの源となる場合がある。その反動運動の影響を減少するために本願発明により提供される手段は、空気圧又は他の減衰要素の使用を可能にし、同じレベルの負の結果にさらされることはない。
【００１２】
構造的な用語において、ベース構造は好ましくは、頂上表面及び底部表面を有する土台、電子ビームカラム及び真空チャンバを含み、好ましくは、頂上表面及び底部表面に一致する支持面のそれぞれ実質的に上及び実質的に下に配置される。その場合において、好まれる実施形態において、真空チャンバは、土台に組み込まれた環状マウントにより担持されるケーシングに備えられる場合がある。カラムは、ケーシング上に置かれることができ、その場合、カラムは効果的に、マウントにより担持され、又はマウント上に直接的に置かれる。土台は、このように、ケーシングが広く若しくは完全に下に、且つ、カラムが広く若しくは完全にその頂上表面上に位置するように、その頂上表面にマウントリング若しくは真空チャンバケーシングがそこからつり下げられる類似のものを伴って、備えられることができる。土台の底部表面は、支持平面に存在し、そこでは支持手段、例えば、空気振動絶縁装置を備えた脚、が土台、カラム及びケーシングのユニットを支持する。そこで、ケーシング内のステージについて、その重心が土台の底部表面の平面、すなわち、支持面若しくはその面の非常に近くに位置するようにすることが可能である。もし、従来技術の機械の場合のように、ケーシングを含む真空チャンバが、土台の頂上に搭載される場合は、そのような位置は、可能ではなく、それは、ステージが土台の頂部表面の上だけでなく、土台の底部表面の遥か上にあるようにして、ステージ動作に対する反動力がひろく中立であるところの平面からかなり間隔を置くようにするためである。
【００１３】
本願の発明の実施形態は、ここで、添付の図面を参照した例示の方法により、より詳細に記載され、その唯一の図面は、本発明を具体化する電子ビームリソグラフィ機械の一部の概要的な正面図である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明を具体化する電子ビームリソグラフィ機械の一部の概要的な正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
ここで図面を参照して、特に、適した基板上に集積回路パターンを描画することを目的とした電子ビームリソグラフィ機械１０の一部が示されている。従来、そのようなパターンは、それぞれがパターンの各領域を含む複数のメインフィールドに分かれており、各メインフィールドは同様にその領域のパターンの特徴を含むサブフィールドに分かれている。描画は通常、電子ビームを偏向することにより実行され、焦点を合わせたビームスポット、すなわち、描画スポット、及び基板の異なる領域に配置するための基板の周期的な動作により、基板上にサブフィールドパターンの特徴を描くように、機械中において生成され、ビームスポットの描画動作の領域における、特に、ビーム偏向によりスキャンすることができる領域における、連続的なメインフィールドに一致する。パターン描画手順は、周知であり、そのためこれ以上詳しく述べることはしない。
【００１６】
機械１０は、電子ビームカラム１１を含み、電子ビームは、破線で示されるカラムの内部特徴である、カラムの下に位置する被加工物１３上に作用するためのカラムの軸１２に沿って伝播するように生成される。カラム１１は、頂上表面１６において土台中に窪んだスチールマウントリング１５を備える土台１４を含むベース構造上に搭載され、カラムの低い端部は、リングに受容される。カラム１１はこのように、リング内のその端部から離れて、頂上表面上に位置している。リング１５は、土台に堅固に固定されており、それ自身堅固なボディであって、好ましくは、低い熱拡張係数と、機械的に発生した振動に対して、高いレベルの減衰とを備えた、複合材料からなる。リングの固定は、リングが材料の中に埋め込まれるようにするために、リング周りのボディの材料をモールドすることにより達成することができる。
【００１７】
ねじ（破線により示されている）によりリング１５の下側に取り付けられているのは、真空チャンバケーシング１７であり、その内側は、電子ビームのため、及び被加工物１３上の攪乱のない描画のための適切な環境を提供するために、脱気することができ、被加工物は、ケーシング、すなわち、真空チャンバ、の脱気された内側に配置されている。カラム１１はケーシング１７の頂上に置かれ、よって効果的にリングにより運ばれる。しかしながら、カラムはリング自体の肩部に直接的に置くことができる。それぞれのアプローチは、例えば、熱的に誘引される全体的な真空ケーシングの拡大及び縮小により引き起こされる攪乱に対する感受性のない、特に安定なカラムのマウントを提供する。
【００１８】
また真空チャンバ内に配置されているのは、機械の座標系のＸ軸に沿って水平に移動可能な上部ステージ部材１８及び座標系のＹ軸に沿って水平に移動可能であるとともに上部部材ステージ１８を担持する下部ステージ部材１９を含むステージである。下部ステージ部材１９は、選択的に同じ座標系のＺ軸に沿って垂直に移動可能であるテーブル２０上に支持されることができ、この垂直移動は、被加工物の高さ補正のために提供することができ、よって非常に小さな範囲の移動に制限されている。
【００１９】
土台１４は、床２４又は他の支持面から間隔を置いて、それぞれ空気減衰要素２３を組み込んだ４つの脚２２の形態を有する支持手段上に、その底部表面２１で支持される。底部表面２１又は、特に、空気圧減衰要素からなる脚２２の頂面は、このように、土台１４の支持面Ａを形成する。空気振動絶縁装置とも呼ばれる減衰要素２３は、約５バールの圧縮空気圧で機能し、効果的に、土台１４、及び、それが支える機械構成要素を、機械のビームスポット位置システム及び敏感な測定に不利に影響する傾向がある機械的なショックから絶縁する。
【００２０】
ステージ部材１７及び１８の移動は、電子ビームが生成される、カラムの作用のゾーンにある被加工物１３のＸ及びＹ軸方向に、連続的なパターンメインフィールド領域を配置するように行われる。ステージ部材の移動は、ステージ部材の真空チャンバケーシング１７への機械的カップリングにより、ケーシング、マウントリング１５及び土台１４を経由して脚２２の減衰要素２３に伝達される、反動力を生成する。反動力が伝達された結果として、要素の振動を避けるか最小化するために、ステージの重心２５は、ほぼ土台の支持面Ａ、すなわち、土台の底部表面２１又は減衰要素２３の頂面に位置する。伝達される反動力は、それによりかなり中立化され、特に、減衰要素に作用してカラムの永続的揺れ運動を引き起こしうる振動を引き起こす、顕著な回転運動を発生させない。水平ステージ移動に起因する減衰要素２３の振動の結果としての揺れについてのカラム１１のいかなる傾向も、完全に除去されないとしても、既に述べた方法により、顕著に減少しうる。焦点が合った電子ビームの有害な揺れなしに描画する目的のために、カラムが安定状態に落ち着く時間は、例えば約２０ミリ秒に減少することができるであろう。
【００２１】
重心２５は、上述したように、支持面Ａに存在するように描かれているが、同様に支持面の僅かに上又は下の面に存在してもよい。
【００２２】
実質的に土台１４の頂面１６上にカラム１１を取り付けること、及びリング１５からなる媒介を経由したその表面の下近くに真空チャンバケーシング１７を取り付けることは、カラムの支持の意味において、耐荷重性を有する全体としてのケーシングの必要性なしに、特に頑丈かつ強固な構造的なユニットを生み出す。これは、ケーシングの製造を単純化し、リングの適切なデザインで、メンテナンス目的のためのカラムの除去を容易にしうる。加えて、機械の構造的な高さを減少することができ、それによって、ステージ配置とは別の源からの振動の結果として、カラムを揺れさせる傾向がある。機械は、全体として、このように、攪乱に対する敏感性を減少し、結果として、高められた描画能力を有する。
【符号の説明】
【００２３】
１０  機械
１１  カラム
１２  軸
１３  被加工物
１４  土台
１５  リング
１６  頂上表面
１７  真空チャンバケーシング
１８  上部ステージ部材
１９  下部ステージ部材
２０  テーブル
２１  底部表面
２２  脚
２３  空気減衰要素
２４  フロア
２５  重心
【図１】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年6月11日(2009.6.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【国際調査報告】
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2010506418.tif 000006
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