(57)【要約】【課題】  レジスト蒸発飛散粒子の試料室内壁面への付着を防止する。【解決手段】  電子銃２から放出された電子ビーム３をレンズ４，５を介して、試料室１０内のステージ９上に保持された基板６に照射する電子線露光装置であって、基板６と対向する試料室１０の内壁面に、電子ビーム３が通過する貫通穴を有する導電性遮蔽膜１２を着脱可能に設けた。試料室１０内壁面には、導電性遮蔽膜１２を保持する保持機構１３を設けた。導電性遮蔽膜１２の脱着及び搬送を行うアーム１４を試料室１０内に設けた。【選択図】      図１
2005109344.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線を試料室内に保持された基板に照射する荷電粒子線露光装置であって、
前記基板と対向する前記試料室の内壁面に、前記荷電粒子線が通過する貫通穴を有する導電性遮蔽板を着脱可能に設けたことを特徴とする荷電粒子線露光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の荷電粒子線露光装置において、
前記導電性遮蔽板の外形寸法は、前記基板の寸法以上であることを特徴とする荷電粒子線露光装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の荷電粒子線露光装置において、
前記導電性遮蔽板は、前記基板と対向する表面に導電性薄膜又は導電性フィルムを備えたことを特徴とする荷電粒子線露光装置。
【請求項４】
請求項３に記載の荷電粒子線露光装置において、
前記導電性遮蔽板は、前記導電性薄膜又は導電性フィルムの下層に、荷電粒子線の散乱係数が小さい材料からなる薄膜を更に備えたことを特徴とする荷電粒子線露光装置。
【請求項５】
請求項１から４の何れかに記載の荷電粒子線露光装置において、
前記試料室に隣接して設けられ、前記導電性遮蔽板を一時的に収納する予備排気室と、
前記導電性遮蔽板の着脱、及び、前記予備排気室と前記試料室との間の前記導電性遮蔽板の搬送を行うアームと、
を更に備えたことを特徴とする荷電粒子露光装置。
【請求項６】
請求項１から５の何れかに記載の荷電粒子線露光装置を用いて、基板上のレジストに荷電粒子線を照射し回路パターンを形成する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子線露光装置に係り、特に電子線露光装置及びそれを用いた半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は、従来の荷電粒子線露光装置としての電子線露光装置を説明するための概略図である。
図５に示すように、真空保持されたカラム３１内には、電子ビーム３３を放出する電子銃３２、放出された電子ビーム３３を所定方向に照射する照射レンズ３４、照射された電子ビーム３３を基板等の試料３６表面に収束させる収束レンズ３５等が収納されている。カラム３１と同様に真空保持された試料室４０内には、ＸＹ方向に移動自在なステージ３９が配置され、このステージ３９上に試料３６が保持されている。試料３６上には、感光材料としてのレジスト３７が塗布されている。
試料３６上の電子ビーム３３の照射領域は、収束レンズ３５により細く絞られるため、微小領域となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、レジスト３７に電子ビーム３３が微小領域で照射されると、電子ビーム３３の加熱エネルギーによって照射を受けたレジスト３７が瞬時に高温になり、レジスト３７の一部が粒子状となって蒸発し周囲に飛散してしまう。周囲に飛散したレジスト３７の一部は、その対向面であり、収束レンズ３５の下部磁極（図示せず）付近の試料室４０内壁面に、飛散粒子４１として付着する。
この飛散粒子４１の付着量は、基板１枚程度の処理数では微量であるが、例えば、数十枚／時間程度の高スループットで露光装置を連続稼働させると無視できない量になる。付着した飛散粒子４１は、電気的に絶縁物であるため、電子ビーム３３の位置ドリフトの要因となり、電子ビーム３３の位置制御精度が低下してしまうという問題があった。このため、飛散粒子４１が多量に付着した状態で露光を続けると、回路パターンの露光精度が著しく低下してしまうという問題があった。
飛散粒子４１の一部は、排気動作によって除去されるが、経験的には、電子ビーム３３の照射部を中心として半径数十ｍｍの領域に付着する。目視できない量の飛散粒子は、それよりも広い範囲で付着していると予想される。よって、飛散粒子の影響度合は、電子ビームの最大ショットサイズや偏向サイズや電流密度にも依存する。
また、飛散粒子４１が付着する試料室４０内壁面は、数百ｋｇ程度の全体重量を有するカラム３１本体の最下部に位置する。よって、付着した飛散粒子４１を洗浄除去するには、カラム３１内を大気開放し解体しなければならず、露光装置のダウンタイムが長くなってしまうという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたもので、レジスト蒸発飛散粒子の試料室内壁面への付着を防止することを目的とする。また、本発明は、高品質な回路パターンを基板上に形成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る荷電粒子線露光装置は、荷電粒子線を試料室内に保持された基板に照射する荷電粒子線露光装置であって、
前記基板と対向する前記試料室の内壁面に、前記荷電粒子線が通過する貫通穴を有する導電性遮蔽板を着脱可能に設けたことを特徴とするものである。
【０００６】
本発明に係る荷電粒子線露光装置において、前記導電性遮蔽板の外形寸法は、前記基板の寸法以上であることが好適である。
【０００７】
本発明に係る荷電粒子線露光装置において、前記導電性遮蔽板は、前記基板と対向する表面に導電性薄膜又は導電性フィルムを備えたことが好適である。
【０００８】
本発明に係る荷電粒子線露光装置において、前記導電性遮蔽板は、前記導電性薄膜又は導電性フィルムの下層に、荷電粒子線の散乱係数が小さい材料からなる薄膜を更に備えたことが好適である。
【０００９】
本発明に係る荷電粒子線露光装置において、前記試料室に隣接して設けられ、前記導電性遮蔽板を一時的に収納する予備排気室と、
前記導電性遮蔽板の着脱、及び、前記予備排気室と前記試料室との間の前記導電性遮蔽板の搬送を行うアームと、
を更に備えたことが好適である。
【００１０】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、上記荷電粒子線露光装置を用いて、基板上のレジストに荷電粒子線を照射し回路パターンを形成する工程を含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、以上説明したように、レジスト蒸発飛散粒子の試料室内壁面への付着を防止することができる。また、本発明によれば、高品質な回路パターンを基板上に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による荷電粒子線露光装置を説明するための概略図である。詳細には、図１は、電子線露光装置を説明するための概略図である。
【００１３】
図１に示すように、真空保持されたカラム１内には、電子ビーム３を放出する電子銃２、電子銃２から放出された電子ビーム３を所定方向に照射する照射レンズ４、照射レンズ４により照射された電子ビーム３を試料６表面に偏向し収束させる収束レンズ５等が収納されている。
カラム１と同様に真空保持された試料室１０内には、ＸＹ方向に移動自在なステージ９が配置され、このステージ９上に試料としての基板６が保持されている。基板６上には、感光材料であるレジスト７が塗布されている。収束レンズ５及びステージ９を駆動制御することにより、基板６の所望の位置に電子ビーム３が照射され、レジスト７に回路パターンが転写される。
【００１４】
基板６表面と対向する試料室１０内壁面に、レジスト７の蒸発飛散粒子を付着させる導電性遮蔽板１２が着脱可能に設けられている。導電性遮蔽板１２は、付着した飛散粒子のチャージアップを防止するため、導電性を有することが必須である。導電性遮蔽板１２の着脱はアーム１４（後述）により行われる。収束レンズ５の下部磁極（図示せず）付近の上記内壁面には、ストッパや収納ガイド等からなる保持機構１３が設けられ、この保持機構１３により導電性遮蔽板１２が保持される。
試料室１０の側面には、基板６用の予備排気室８と、導電性遮蔽板１２用の予備排気室１１とが設けられている。各予備排気室８，１１には、ベント機構及び排気機構（図示せず）が設けられている。導電性遮蔽板１２の交換は予備排気室１１を介して行われ、基板６の搬出入は予備排気室８を介して行われる。
また、試料室１０内には、導電性遮蔽板１２の脱着及び搬送を行うアーム１４と、基板６の搬送を行うアーム１５が設けられている。これらのアーム１４，１５は、図中矢印で示すように、上下伸縮自在である。
【００１５】
図２は、図１に示した導電性遮蔽板１２を説明するための図である。詳細には、図２（ａ）は導電性遮蔽板を説明するための断面図であり、図２（ｂ）は上面図である。図２（ａ）は、図２（ｂ）のａ−ａ’断面を示す図である。
図２に示すように、導電性遮蔽板１２は、例えば、厚さが数ｍｍ、直径が８インチ（２００ｍｍ）の燐青銅からなる円板であり、その中央には電子ビーム３が通るための貫通穴１２ａを有する。導電性遮蔽板１２の外形寸法は、少なくとも直径が数十ｍｍ以上であることが必要であり、基板６の寸法以上であることが好適である。基板６の寸法以上にすることにより、目視できない程度の量の飛散粒子も導電性遮蔽板１２に付着させることができる。また、導電性遮蔽板１２の外周には、位置決め用溝１２ｂが形成されている。この位置決め用溝１２ｂを、上記保持機構１３に設けられた突起部（図示せず）に嵌め込むことにより、導電性遮蔽板１２の位置決めが行われる。
【００１６】
図３は、導電性遮蔽板の他の例を説明するための上面図である。
図３に示す導電性遮蔽板１６は、図１の収束レンズ５の下部磁極付近に反射電子検出器を備える場合に用いられるものである。導電性遮蔽板１６は、上記導電性遮蔽板１２と同様に、中央に電子ビーム通過用の貫通穴１６ａを有し、外周に位置決め用溝１６ｂを有する。さらに、導電性遮蔽板１６には、ＸＹ方向の４分割型検出器に対応した４つの検出穴１６ｃが形成されている。基板６で反射した電子はこの検出穴１６ｃを通って検出器により検出される。
なお、導電性遮蔽板１２，１６の外形形状は、上述した円形に限られず、矩形であってもよい。また、検出穴１６ｃの数は、検出器に応じて適宜変更可能である。
【００１７】
以下、上記荷電粒子線露光装置の動作について説明する。
先ず、通常行われる基板へのパターン露光動作について説明する。
図示しない搬送機構により予備排気室８に基板６を搬送し、該予備排気室８内を排気する。予備排気室８内が所定の真空度になった後、試料室１０側のゲートを開け、アーム１５により基板６をステージ９上に搬送する。その後、ゲートを閉じる。
基板６搬送後、カラム１内の電子銃２から電子ビーム３が放出され、この放出された電子ビーム３を照射レンズ４により所定方向に照射した後、更に収束レンズ５により電子ビーム３をレジスト７の所望位置へ照射することにより、パターン露光が行われる。
露光後、ゲートを開け、アーム１５により基板６を予備排気室８に搬送する。そして、ゲートを閉じた後、予備排気室８内を大気圧までベントし、基板６を予備排気室８から搬送する。
【００１８】
かかるパターン露光動作を続けていくと、導電性遮蔽板１２に付着した飛散粒子の量が増加する。そこで、電子ビーム３の位置制御精度が低下する前に、後述する導電性遮蔽板１２の交換作業を行う。なお、導電性遮蔽板１２の交換は、定期的に行えばよい。また、飛散粒子の付着量をモニタするモニタ装置を試料室１０内に設け、そのモニタ装置から得られるモニタ結果に応じて、導電性遮蔽板１２を交換してもよい。
【００１９】
次に、導電性遮蔽板１２の交換作業について説明する。
上述したように試料室１０から基板６を搬出した後、アーム１４により保持機構１３から導電性遮蔽板１２を取り外す。予備排気室１１の試料室１０側のゲートを開けた後、上記取り外した導電性遮蔽板１２をアーム１４により予備排気室１１に搬送する。そして、ゲートを閉じた後、予備排気室１１内を大気圧までベントし、導電性遮蔽板１２を予備排気室１１から取り出す。飛散粒子が付着した導電性遮蔽板１２は、図示しない洗浄装置により洗浄した後、乾燥して再利用することができる。
次に、洗浄後又は新品の導電性遮蔽板１２を予備排気室１１内に入れ、該予備排気室１１内を排気する。予備排気室１１内が所定の真空度になった後、試料室１０側のゲートを開け、アーム１４により導電性遮蔽板１２を試料室１０内に搬入し、さらに該アーム１４により導電性遮蔽板１２を保持機構１３に取り付ける。このとき、導電性遮蔽板１２の位置決め用溝１２ｂ（図２参照）を、保持機構１３の突起部に嵌め込むことにより、導電性遮蔽板１２の位置決めが正確に行われる。なお、露光前に導電性遮蔽板１２を最初に取り付ける作業も、上述した取り付け作業と同様である。
このように導電性遮蔽板１２を交換した後、上述した通常のパターン露光動作を行う。
【００２０】
以上説明したように、本実施の形態１では、基板６と対向する試料室１０内壁に導電性遮蔽板１２を脱着可能に配置し、この導電性遮蔽板１２に飛散粒子を付着させることとした。そして、飛散粒子が付着した導電性遮蔽板１２を新品又は洗浄後の導電性遮蔽板１２と交換することとした。
よって、基板６と対向する試料室１０内壁へのレジスト飛散粒子の付着を防止することができる。このため、試料室１０内壁の洗浄を行う必要がないため、カラム１内を大気開放して解体する必要がなくなり、露光装置のダウンタイムを大幅に低減することができる。
また、導電性遮蔽板１２を定期的に交換することにより、電子ビーム３の位置制御を高精度に行うことができるため、高品質な回路パターンを基板上に形成することができる。
【００２１】
なお、本実施の形態１では、電子線露光装置について説明したが、イオンビームのような他の荷電粒子線を用いた露光装置にも適用することができる（後述する実施の形態２についても同様）。
【００２２】
実施の形態２．
本実施の形態２と前述した実施の形態１との相違点は、異なる導電性遮蔽板を用いる点である。この相違点以外は、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。
【００２３】
図４は、本発明の実施の形態２において、導電性遮蔽板を説明するための図である。詳細には、図４（ａ）は導電性遮蔽板を説明するための断面図であり、図４（ｂ）は上面図である。図４（ａ）は、図４（ｂ）のｂ−ｂ’断面を示す図である。
図４に示すように、本実施の形態２で用いられる導電性遮蔽板１７は、導電性基材１８の表面、すなわち飛散粒子付着面に、導電性フィルム１９を形成してなるものである。詳細には、導電性フィルム１９は、導電性基材１８の表面に、導電性テープやねじ等により固定されている。これにより、レジストの蒸発飛散粒子が、導電性フィルム１９に付着する。なお、導電性フィルム１９に代えて、導電性薄膜を用いることができる。また、導電性基材１８は用いず、導電性フィルム１９だけで構成されていてもよい。
導電性遮蔽板１７は、実施の形態１の導電性遮蔽板１２，１６と同様に、中央に電子ビーム通過用の貫通穴１７ａを有し、外周に位置決め用溝１７ｂを有する。なお、導電性遮蔽板１６と同様に、導電性遮蔽板１７に複数の検出穴を設けてもよい。
【００２４】
なお、導電性基材１８と導電性フィルム１９の間に、例えば、カーボン膜のような電子ビームの散乱係数が小さい材料からなる薄膜を介在させてもよい。これにより、電子の散乱を防ぐことができ、いわゆる広範な領域への「かぶり」現象を防ぐことができる。
【００２５】
実施の形態１では、飛散粒子が付着した導電性遮蔽板１２を洗浄及び乾燥して再利用することとした。これに対して、本実施の形態２では、実施の形態１と同様の方法で導電性遮蔽板１７を保持機構１３から取り外し、該導電性遮蔽板１７を構成する飛散粒子が付着した導電性フィルム１９を、新しい導電性フィルム１９と交換すればよい。
【００２６】
以上説明したように、本実施の形態２では、基板６と対向する試料室１０内壁に導電性遮蔽板１７を脱着可能に配置し、この導電性遮蔽板１７に飛散粒子を付着させることとした。よって、実施の形態１と同様の効果が得られる。
また、本実施の形態２では、導電性遮蔽板１７を導電性基材１８と導電性フィルム１９との積層構造とし、飛散粒子が付着した導電性フィルム１９を新しい導電性フィルム１９と交換するようにした。導電性フィルム１９は、安価であり、取り扱いが容易である。よって、実施の形態１のように導電性遮蔽板１２を洗浄する場合に比べて、運用コストを低減することができ、作業時間（フィルム交換時間）を大幅に短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態１による荷電粒子線露光装置を説明するための概略図である。
【図２】図１に示す導電性遮蔽板を説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態１において、導電性遮蔽板の他の例を説明するための上面図である。
【図４】本発明の実施の形態２において、導電性遮蔽板を説明するための図である。
【図５】従来の荷電粒子線露光装置を説明するための概略図である。
【符号の説明】
【００２８】
１    カラム
２    電子銃
３    電子ビーム
４    照射レンズ
５    収束レンズ
６    試料（基板）
７    レジスト
８    予備排気室（試料用）
９    ステージ
１０  試料室
１１  予備排気室（導電性遮蔽板用）
１２  導電性遮蔽板
１２ａ  貫通穴
１２ｂ  位置決め用溝
１３  保持機構
１４，１５  アーム
１６  導電性遮蔽板
１６ａ  貫通穴
１６ｂ  位置決め用溝
１６ｃ  検出穴
１７  導電性遮蔽板
１７ａ  貫通穴
１７ｂ  位置決め用溝
１８  導電性基材
１９  導電性フィルム、導電性薄膜
【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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