(57)【要約】【課題】  実際に使用される形状の磁性部品が荷電粒子線露光装置の磁場に与える影響を検出することが可能な、荷電粒子線露光装置におけるステージ用部品の磁性検査装置を提供する。【解決手段】  サンプルホルダー収納体１は、中空円筒状をしており、その外側の枠体２には、４つの電磁石３が取り付けられている。これらの電磁石３の極性は図に示すようになっており、これにより、（ｂ）において上から下に向かう磁場がＢ−Ｂの切断面を対称面として面対称に形成される。サンプルホルダー収納体１の真横には、磁気センサ４が設けられている。この磁気センサ４が設けられている位置では、（ｂ）における左右方向の磁場は、各電磁石３の発生する磁場が打ち消しあって、ほとんど０に近い状態となっている。サンプルホルダー収納体１の中に、被検査体である部品を取り付けたサンプルホルダーを通し、そのときに漏洩する磁束を、磁気センサ４で測定する。【選択図】  図１
2005167105.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線を用いてレチクルに形成されたパターンをウエハ等の感応基板に露光転写する荷電粒子線露光装置において、レチクルステージ又はウエハステージ上に搭載される部品の磁性が、荷電粒子線露光装置の特性に与える影響を検査する検査装置であって、前記部品を収納する非磁性のサンプルホルダーと、非磁性の筒状体であって、前記サンプルホルダーを、その内面に沿って移動可能に収納するサンプルホルダー収納体と、前記サンプルホルダー収納体の長手方向の一部分に、前記サンプルホルダー収納体の外側に設けられ、前記サンプルホルダー収納体の中心軸に垂直な方向の磁界を発生させる励磁装置と、前記サンプルホルダーの外側で、前記サンプルホルダー収納体中に前記サンプルホルダーが収納されていない状態において、前記励磁装置の磁界の影響を実質的に受けない位置に設けられた磁気センサとを有することを特徴とする荷電粒子線露光装置におけるステージ用部品の磁性検査装置。
【請求項２】
前記磁気センサが、前記サンプルホルダー収納体の軸方向に並んで設けられた、同じ特性を持つ２つの要素磁気センサからなることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線露光装置におけるステージ用部品の磁性検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子線を用いてレチクルに形成されたパターンをウエハ等の感応基板に露光転写する荷電粒子線露光装置において、レチクルステージ又はウエハステージ上に搭載される部品の磁性が、荷電粒子線露光装置の特性に与える影響を検査する検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの高密度化に伴い、その製造工程においてレチクル（本明細書及び請求の範囲において、レチクルとはマスクを含む概念である）からウエハに露光転写すべきパターンが微細化している。このような微細なパターンを露光転写するには、光学式露光転写装置ではその解像度が不足しており、光学式露光転写装置に変わるものとして、電子線等の荷電粒子線を使用した露光転写装置の開発が進められている。
【０００３】
荷電粒子線露光装置においては、荷電粒子線源から放出された荷電粒子を、照明光学系を介してレチクル上に照射して照明し、レチクルに形成されたパターンを、投影光学系を介してウエハ上に結像させることにより、露光転写を行っている。
図４は、荷電粒子露光装置の光学系の概要図である。図４において、１１は荷電粒子線源、１２Ａ〜１２Ｃは照明用レンズ、１３はビーム成形アパーチャ、１４は開口絞り、１５はレチクル、１６Ａ、１６Ｂは投影用レンズ、１７は散乱アパーチャ、１８はウエハである。
【０００４】
荷電粒子線源１１から放出された荷電粒子線は、照明用レンズ１２Ａ、１２Ｂにより開口絞り１４の開口面を均一に照明し、照明用レンズ１２Ｃにより開口絞り１４の開口面の像をレチクル１５上に形成する。この像の領域が照明領域となる。レチクル１５上に形成されたパターンの像は、投影用レンズ１６Ａ、１６Ｂの作用によりウエハ１８上に結像し、ウエハ１８上のレジストを感光させる。照明荷電粒子線の開口角を制限するために開口絞り１４が設けられ、レチクル１５で散乱された散乱線をカットするために散乱アパーチャ１７が設けられている。
【０００５】
図５に、このような荷電粒子線露光装置の概略構成図を示す。照明系鏡筒２１中には、荷電粒子線源１１、照明用レンズ１２Ａ〜１２Ｃ、ビーム成形アパーチャ１３、開口絞り１４等の投影光学系が収納され、投影系鏡筒２２中には、投影用レンズ１６Ａ、１６Ｂ、散乱アパーチャ１７等の投影光学系が収納されている。レチクル１５はレチクルステージ２３に搭載されて図の水平方向に２次元的に移動する。ウエハ１８はウエハステージ２４に搭載されて、図の水平方向に２次元的に移動する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
荷電粒子線光学系においては、レンズや偏向器、アライナー等の荷電粒子線光学素子には磁気コイルを使用し、これらのコイルによって形成された磁場と荷電粒子の間に働くローレンツ力により、所望の作用を行わせている。ところが、照明系鏡筒２１、投影系鏡筒２２の近くに磁性体が存在すると、荷電粒子線光学素子の発生する磁場が乱され、正確な露光転写ができなくなる可能性がある。これを考慮して、照明系鏡筒２１、投影系鏡筒２２には磁気シールドが施されているが、レチクルステージ２３とウエハステージ２４の部分においては、可動部があるため磁気シールドが十分にできない。
【０００７】
又、磁性体が存在しても、それが静止している場合には、それを考慮して各荷電粒子線光学素子の調整を行えばよいが、レチクルステージ２３とウエハステージ２４は移動するため、一度調整を行っても、それらが移動すると、それに応じて磁場の状態が異なってくる。よって、レチクルステージ２３とウエハステージ２４には、できるだけ磁性体を使用しないことが望ましいが、これらはリニアモータで駆動される場合がある等の理由により、磁性体を使用せずに済ませることができない。
【０００８】
従って、レチクルステージ２３とウエハステージ２４の設計にあたっては、これらに使用される磁性部品が、電子線露光装置の形成する磁場にどの程度の影響を与えるかを検査し、それに応じて設計仕様を変更したりする必要がある。
【０００９】
磁性材料の透磁率を測定する方法そのものは確立されており、Ｂ−Ｈ特性／鉄損測定装置、試料励磁型磁力計（ＶＳＭ）、磁気天秤等の装置が使用できる。しかしながら、これらの装置においては、測定する試料を所定の形状に加工しなければならず、比透磁率は測定可能であるが、実際の形状の磁性部品がどの程度の磁気特性を有するかを知ることはできない。よって、有限要素法等のシミュレーションにより、求められた比透磁率から実際の磁気特性を求めなければならないという問題点がある。
【００１０】
又、ペンシル・タイプのプローブを用いたマグネット混入点検出装置や、インピーダンス検出装置を使用すれば、実際の形状の試料の比透磁率は測定できる。しかし、この場合も、やはり、実際の形状の磁性部品がどの程度の磁気特性を有するかを知ることはできないため、有限要素法等のシミュレーションにより、求められた比透磁率から実際の磁気特性を求めなければならないという問題点がある。
【００１１】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、実際に使用される形状の磁性部品が荷電粒子線露光装置の磁場に与える影響を検出することが可能な、荷電粒子線露光装置におけるステージ用部品の磁性検査装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決するための第１の手段は、荷電粒子線を用いてレチクルに形成されたパターンをウエハ等の感応基板に露光転写する荷電粒子線露光装置において、レチクルステージ又はウエハステージ上に搭載される部品の磁性が、荷電粒子線露光装置の特性に与える影響を検査する検査装置であって、前記部品を収納する非磁性のサンプルホルダーと、非磁性の筒状体であって、前記サンプルホルダーを、その内面に沿って移動可能に収納するサンプルホルダー収納体と、前記サンプルホルダー収納体の長手方向の一部分に、前記サンプルホルダー収納体の外側に設けられ、前記サンプルホルダー収納体の中心軸に垂直な方向の磁界を発生させる励磁装置と、前記サンプルホルダーの外側で、前記サンプルホルダー収納体中に前記サンプルホルダーが収納されていない状態において、前記励磁装置の磁界の影響を実質的に受けない位置に設けられた磁気センサとを有することを特徴とする荷電粒子線露光装置におけるステージ用部品の磁性検査装置（請求項１）である。
【００１３】
本手段においては、励磁装置により発生する磁界により、実施の荷電粒子線露光装置のマスクステージ、レチクルステージ近傍に存在する磁界と同じような磁界を模擬的に作り出す。そして、この磁界を磁気センサで検出するが、後に発明を実施するための最良の形態の欄で述べるように、この磁気センサは、サンプルホルダー収納体中にサンプルホルダーが収納されていない状態において、励磁装置の磁界の影響を実質的に受けない位置、例えば、励磁装置の複数のコイルが発生する磁界が互いに打ち消し合うような位置に設ける。「励磁装置の磁界の影響を実質的に受けない」とは、必要な測定感度を有する磁気センサを用いたとき、測定状態において、励磁装置の磁界の影響のために磁気センサの出力が飽和してしまうことが無い状態を言う。
【００１４】
そして、サンプルホルダーに、測定対象である磁性体の部品を固定し、サンプルホルダーをサンプルホルダー収納体中に入れて、サンプルホルダー収納体中を移動させ、その移動位置に対応する磁気センサの出力を計測する。
【００１５】
励磁装置の磁界中を磁性体が移動するので、その位置に応じて磁界の状態が変化し、それに応じて、磁気センサの位置にも磁界が発生するようになり、その磁界が磁気センサにより検出される。磁気センサにより検出される磁界の強さは、励磁装置が発生する磁界の強さに比べて非常に小さいものであるが、前述のように、磁気センサがサンプルホルダー収納体中にサンプルホルダーが収納されていない状態において、励磁装置の磁界の影響を実質的に受けない位置に設けられているので、非常に感度の高いものを使用しても、被測定対象物であるサンプルの無い状態では、励磁装置の磁界により出力が飽和してしまうことがない。
【００１６】
このようにして、サンプルホルダーの位置に対応する磁気センサの出力を検出することにより、実際の露光装置において、レチクルステージやマスクステージが移動したときに、どの程度磁界が乱されるかどうかを類推することができ、実際に使用される形状の磁性部品が荷電粒子線露光装置の磁場に与える影響を検出することが可能となる。
【００１７】
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、前記磁気センサが、前記サンプルホルダー収納体の軸方向に並んで設けられた、同じ特性を持つ２つの要素磁気センサからなることを特徴とするもの（請求項２）である。
【００１８】
本手段においては、２つの同じ特性を有する要素磁気センサをペアにして使用している。そして、出力の差分を磁気センサの出力とする（差分は配線接続によってとるようにしてもよいし、各要素センサの出力を計測した後に差し引き演算を行ってもよい）。前記第１の手段に用いる磁気センサは非常に高感度のものであるので、地磁気等の変化の影響を受ける場合がある。本手段においては、これらの外部磁場の影響は、要素磁気センサの差分をとることにより打ち消しあって消去できる。一方、要素磁気センサは、サンプルホルダー収納体の軸方向に並んで設けられているので、測定対象物によって乱されて発生する磁界の影響は、各々の要素磁気センサに対して異なっており、差分をとっても、その出力を得ることができる。
【００１９】
なお、本明細書及び請求の範囲において磁気センサが「同じ特性を持つ」とは、必ずしも磁気センサ本体の特性が同じであることのみを意味せず、増幅器等の検出回路まで含めた特性が同じであることを意味する。例えば、一方の磁気センサの感度が他方の磁気センサの感度の２倍であったとしても、前者に付属する増幅の増幅率を、後者に付属する増幅器の増幅率の１／２とすることにより「同じ特性を持つ」ようにすることができる。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明によれば、実際に使用される形状の磁性部品が荷電粒子線露光装置の磁場に与える影響を検出することが可能な、荷電粒子線露光装置におけるステージ用部品の磁性検査装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態の１例である荷電粒子線露光装置におけるステージ用部品の磁性検査装置のうち、サンプルホルダーを除いた部分の概要を示す図である。図１において（ａ）は、円筒状のサンプルホルダー収納体１の中心軸を含む平面（（ｂ）におけるＢ−Ｂ）に沿った断面図、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【００２２】
サンプルホルダー収納体１は、中空円筒状をしており、その両端が蓋体１ａ、１ｂでふさがれている。蓋体１ａ、１ｂには、空気孔１ｃが設けられており、ここから空気圧がかけられるようになっている。蓋体１ａは取り外しが可能であり、これを取り外して後に説明するサンプルホルダーをサンプルホルダー収納体１内に収納したあと、再び蓋体１ａを取り付ける。又、サンプルホルダー収納体１には、突起部１ｄが長さ方向に延びるように設けられており、後に述べるサンプルホルダーの溝と嵌合して、サンプルホルダーが回転しないようにするような構造とされている。これらサンプルホルダー収納体１は、蓋体１ａ、１ｂを含め、全てがＳＵＳ等の非磁性体で形成されている。
【００２３】
サンプルホルダー収納体１の外側には、枠体２が設けられ、枠体２には、図に示すように４つの電磁石３が取り付けられている。これらの電磁石３の極性は図に示すようになっており、これにより、（ｂ）において上から下に向かう磁場がＢ−Ｂの切断面を対称面として面対称に形成されるようになっている。
【００２４】
（ｂ）において、サンプルホルダー収納体１の真横には、磁気センサ４が設けられている。この磁気センサ４が設けられている位置では、（ｂ）における左右方向の磁場は、各電磁石３の発生する磁場が打ち消しあって、ほとんど０に近い状態となっている。この磁気センサ４は、（ｂ）における左右方向の磁場の強さを検出する。
【００２５】
電磁石３が発生する（ｂ）における上下方向の磁界は５０ガウス程度と非常に強いものであるが、磁気センサ４の設けられる位置における、図での左右方向の磁場は、前述のように０に近いので、磁気センサ４としては、0.1マイクロガウス程度の強さの磁場が計測できるような高分解能のものを使用することができる。磁気センサとしては、検出しようとする磁場の強さに応じて、ホール素子、磁気抵抗素子等の直流型のものや、ピックアップコイル等の交流型のもの等、公知のものを使用することができるが、ここでは、高感度のフラックスゲート型の直流方式磁気センサを使用している。
【００２６】
図２にサンプルホルダーの概要図を示す。サンプルホルダー５は、（ａ）に示す非磁性体からなる円筒体６と、非磁性体からなるサンプル保持板７、及び（ｂ）に示す非磁性体からなるキャップ９から構成されている。そして、円筒体６の外周側には、前述のサンプルホルダー収納体１の突起部１ｄと嵌合する溝６ａが設けられると共に、内周側には、サンプル保持板７と嵌合してサンプル保持板７を保持する溝６ｂが設けられている。
【００２７】
被検査体であるサンプル８は、サンプル保持板７に非磁性の固定部剤（例えばネジや接着剤）により取り付けられる。そして、この状態で、サンプル保持板７は、溝６ｂに差し込まれ、円筒体６内に収納される。
【００２８】
円筒体６の両端部の外周には、図示しないネジが切られており、それに、（ｂ）に示すような、内周部にネジが切られたキャップ９がねじ込まれて固定される。その際、キャップ９の切り欠き部９ａと、円筒体６の溝６ａの円周方向の位置が一致するようにしておく。このようにして、サンプル保持板７を円筒体６内に収納した後、キャップ９を円筒体６の両端部にねじ込むことにより、サンプル保持板７を固定すると共に、サンプルホルダー５が空気を通さないようにする。
【００２９】
この状態でサンプルホルダー５を、円筒体６の溝６ａとキャップ９の切り欠き部９ａをサンプルホルダー収納体１の突起部１ｄに嵌合させた状態で、サンプルホルダー収納体１内に収納する。
【００３０】
そして、図１に示す空気孔１ｃより圧縮空気を送り込み、その後、片側の空気孔１ｃから空気を吸引すると共に、他方の空気孔１ｃにさらに空気を送り込むことにより、サンプルホルダー５を、移動させて、枠体２の内部を通過させる。そして、その通過時に発生する漏洩磁束を磁気センサ４で測定する。
【００３１】
吸引し、送り込む空気の量により、サンプルホルダー５の位置が分かるので、サンプルホルダー５の位置と磁気センサ４の出力の関係を解析することにより、サンプルが荷電粒子線露光装置の鏡筒内の磁界に与える影響を知ることができる。
【００３２】
なお、上記の例における空気の代わりに、油等の非圧縮性流体を使用すれば、サンプルホルダー５をより正確に移動させることができ、かつ、その正確な位置を知ることができる。又、蓋体１ａ，１ｂを設けず、サンプルホルダー５を棒等の機械的部材により押したり引っ張ったりして移動させてもよく、その場合には、この機械的部材に位置センサを付けておけば、より正確にサンプルホルダー５の位置を測定することができる。
【００３３】
図３に、磁気センサ４の配置の例を示す。磁気センサ４としては、１つの磁気センサを使用してもよいが、図３に示す例では、２つの要素磁気センサ４ａ、４ｂを使用し、その出力の差分を検出して磁気センサ４の出力としている。各々の要素磁気センサ４ａ、４ｂは、図に示すように、サンプルホルダー収納体１のサンプル移動方向に配列され、紙面に垂直な方向の磁界を測定するようになっている。このようにすると、地磁気等の外部磁界が変化しても、その変化は各々の要素磁気センサ４ａ、４ｂに等しく検出されるので、差分をとることにより打ち消される。よって、外部磁界の影響を避ける状態で測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、本発明の実施の形態の１例である荷電粒子線露光装置におけるステージ用部品の磁性検査装置のうち、サンプルホルダーを除いた部分の概要を示す図である。
【図２】サンプルホルダーの概要図である。
【図３】２つの磁気センサを差動的に使用する場合の配置の例を示す図である。
【図４】荷電粒子露光装置の光学系の概要図である。
【図５】荷電粒子線露光装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００３５】
１…サンプルホルダー収納体、１ａ…蓋体、１ｂ…蓋体、１ｃ…空気孔、１ｄ…突起部、２…枠体、３…電磁石、４…磁気センサ、４ａ，４ｂ…要素磁気センサ、５…サンプルホルダー、６…円筒体、６ａ…溝、６ｂ…溝、７…サンプル保持板、８…サンプル、９…キャップ、９ａ…切り欠き部
【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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