JPH0249341A - 粒子ビームリトグラフイ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、工作物たとえば半導体ウェファまたはマスク
を加工処理するだめの粒子ビームリトグラフィ装置の改
善および、この種の装置の目盛較正装置の改善に関する
。

従来技術 従来の公知の粒子ビームリトグラフィ装置においては、
Ｘ−Ｙステージに結合される銅の基準および目盛較正格
子が、この種の装置の目盛較正用の基準として用いられ
た。この格子は実質的に３つの機能を有する：　（ａ）
ステージの時間的変化の検出および定量化のために周期
的に用いられる全体の基準位置として使用するために。

（ｂ）粒子ビームコラムに集束用の標準を与える、書き
込み平面位置のための基準として使用するために。（Ｃ
）粒子ビームコラムをセットするだめの基準として一一
即ちビームの形状、ビーム流、ビームの一様性、および
ビーム回転を定めるだめの基準として使用するために。

従来の銅格子はもともと電子顕微鏡の走査に用いるため
に設計されたものであり、後になって便利であるからと
いう理由だけのために粒子ビームリトグラフィに用いら
れるようになった。しかし銅格子は多くの欠点を有する
。格子そのものが機械的に弱くかつ著しく小さいため取
り扱いがむずかしく、さらに正方形のホールは６３．５
ミクロンの肩期的間隔（中心間の）を有し、この間隔は
２進電子装置を有する粒子ビーム装置において座標化さ
れる余分な目盛較正を必要とした。さらに正方形ホール
のコーナの半径が通常は数ミクロンであり、これはＸ−
Ｙ走査の行われるコーナからの距離のオーダーにあり、
さらに銅格子のエツジの粗さが通常は１ミクロンの１０
分の１より大きい。銅格子における隣り合う格子パーエ
ツジの直交状態も変動しさらにリトグラフィ装置の要求
よりも大きい。最後に、銅格子は薄いため銅格子を−様
な平坦性での取り付けが困難であった。

発明の解決すべき問題点 本発明の主な目的は、基準および目盛較正格子を粒子ビ
ームリトグラフィ装置に一体化することにより従来の目
盛格子の欠点を回避して、従来のリトグラフィ装置を改
善することである明細書において使用される“格子″と
は“シリコン型″と称される大きい方のストラクチャの
、リトグラフィ装置の基準および目盛較正のために用い
られる部分のことである。

問題点を解決するための手段 本発明によれば、シリコンの基準および目盛較正は粒子
ビームリトグラフィ装置に一体化されてこの装置の目盛
較正のために用いられる格子はより厚いストラフチャの
シリコン型に中に形成され、さらに２進電子装置との直
接の整合を可能にする周期間隔の複数個の正方形ホール
を有する。図示されている実施例において、正方形ホー
ルは一辺が約３２ミクロンであかつ周期間隔が約６４ミ
クロンの構成は、特定の粒子ビームリトグラフィ装置に
用いられる。しかしこれ以外の寸法は粒子ビームリトグ
ラフィ装置に対する要求において可能である。格子は、
帯電粒子または電子が中実の部分を貫通するのを阻止す
るために、金で被われる。さらに格子は有利に傾きおよ
び高さ（Ｚ方向）が調整可能な格子ホルダの中に取り付
けられ、さらに加工品ステージ上に取り付けられるＸ−
Ｙ基準ミラーと心合わせされる。

以下の記載および図面から明らかになるように、本発明
においてはシリコンの結晶学が、粒子ビームリトグラフ
ィに対する基準としての格子を区画するのに必要な直交
性、コーナ半径、およびエツジの凹凸における精度を与
える。さらに厚い方のシリコン型の部分として格子は取
り扱いが容易になりそのため取り付けおよび軸心合わせ
が著しく簡単化される。さらに格子の平坦さが全表面に
わたり一様になり。銅格子がゆがむようには、ゆがまな
くなる。

実施例の説明 次に本発明の実施例を図面を用いて説明する第１図に示
されている様に本発明による粒子ビームリトグラフィ装
置はその全体がｌＯで示されている。この装置は粒子ビ
ームコラム１２および工作物支持装置１４を含み、この
支持装置上に工作物１６がセットされ加工処理されさら
に取り外される。工作物１６は半導体ウェファまたはマ
スクであり、サブストレートまたは単にウェファと称さ
れる。

ビームコラム１２の一部として電子ソースまたはイオン
化された粒子ソース２０、消磁光学装置、投射および偏
向光学装置が設けられている。後者の光学装置は精密に
集束されるビーム２２を発生し、さらに照明光学装置お
よび、成形されるビームが用いられる時は成形光学装置
を含むこともできる。中央の管２４（破線で示されてい
る）がビームコラム１２の内部に設けられており、この
中をビーム２２が貫通する。

中央管はコラムに結合されている高真空ポンプ２６によ
り高い真空に保持される。ビーム２２はコラムにおける
アパーチャ２８を通過して加工物に衝突しこれを加工処
理する。全体のリトグラフィ装置はさらにコンピュータ
（制両装置）、およびビーム２２を制御する所属の２進
電子装置、工作物支持装置を駆動する駆動装置を含む。

この電子装置はパターンデータを記憶しさらにビーム制
御信号を供給する。これらの装置はまとめてブロック３
０で示されている。

第１図の簡単な全体図において工作物支持装置１４は、
位置固定の基板３４の上に通常のＸ−Ｙステージ３２を
有し、さらに通常のＸ−Ｙ駆動装置３６によりＸ−Ｙ方
向へ駆動される。

鏡および干渉計を含む位置検出装置３８がＸ−Ｙステー
ジの位置を検出して位置情報を電子装置３０へフィード
バックするＸ−Ｙステージ３２の上に工作物ホルダー４
０が配置されておりこれは通常の様にビーム２２による
加工処理のために工作物１６を支持する。工作物支持装
置１４は真空室４２の中で動作することもできるまたは
アパーチャ２８の近傍以外の個所で空気中で動作するこ
ともできる。このことは米国特許第４５２８４５１号公
報にまたは米国出願“ＤｉｆｆｅｒｅｎＬｉａｌｌｙ　
Ｄｕｍｐｅｄ　５ｅａｌ　ＡｐｐａｒａｔｕｓＬ、Ｙｏ
ｕｎｇＳ／Ｎ、　　０６２，０３８．０６／１５／８７
、に示されている。

この図に示されているように格子４４とファラデーカッ
プ４６が、工作物１６の上面と共面にＸ−Ｙステージ３
２の上に配置されている。

上述のように本発明の格子は従来の格子を改善したもの
であり正確な寸法のシリコンかう構成される。本発明の
格子はこの装置の基準と目盛較正を著しく簡単にする。

第２図及び第３図は比較的厚いシリコン型（例えば約０
．４５インチＸ０．２５インチで約３００ミクロンの厚
さ）を示す。このシリコン型は、第６図〜第８図に示さ
れているように、格子ホルダー５２の上に取り付けられ
る２つの格子４４ａおよび４４ｂを含む。この開示され
た実施例において、２つの格子は特定の目的用に示され
ている。当業者には明らかなように唯一つの格子をシリ
コン型５０の中へ設計することができる。シリコン型の
上記の寸法は重要ではない、何故ならば開示されている
Ｘ−Ｙ寸法は特定の目的用であり、当業者には明らかな
ように他の寸法でも実施できるからである。

各格子４４　ａ　、　４４　ｂはシリコン型５０の中で
形成されるテーバ状の側壁５４を有する。この側壁は格
子を正方形（例えば一辺が０．０９３インチ）として区
画する。側壁５４はシリコン型５０の底面５６の方向へ
先太りに形成されシリコン型５０の上面および底面に平
行な縁６０で終る。縁６０は複数本の格子バー６２の外
側格子バーも構成する。前述の様に、この開示された寸
法は特定の目的用であり、当業者には他の寸法も実施で
きることは明らかである。

第５図に示されている様に格子バー６２は断面が台形で
あり、上底６４が小さい正方形ホール６６を区画する。

バーの下底６８はシリコン型５０の底面と共面でもある
格子の底面において、ホール６６よりも大きいホール７
０を区画する。各々の台形は約２０ミクロンの厚さ（上
底と下底との間）を有し、小さい方の正方形ホール６６
は各辺が約３２ミクロン（例えば３２２ミフロン±ミク
ロン）である。この小さい正方形ホールは約６４ミクロ
ン（約６４ミフロン±２ミクロン）の周期的間隔を有す
る。この正確な寸法は一つの特定の目的のために示され
ているが、他の寸法も当業者には容易に実施できる。

帯電粒子または電子が側壁および格子バーの上底および
下底、縁６０および側壁５４を貫通するのを阻止するた
めに、それらの全表面が適切な材料で、７２の個所は宵
利には金で被われる。

格子ホルダー５２を詳細に説明する前に指摘すべきこと
は、この格子ホルダー５２は格子をＸ、Ｙおよび２方向
へ位置定めが可能でありかつＸ−Ｙ面において回転可能
である。この種の格子ホルダー５２の一実施例を示す。

格子ホルダー５２の目的はもちろん、基準および目盛較
正のために格子を適切に位置定めすることである。

第６図〜第８図に示されているように格子ホルダー５０
は３つの部分を含む； 長手部材７４、テーブル面状の格子取り付け板７６、お
よびファラデーカップ体７８である。

長手部材７４は一方の端部の近傍の垂直方向に平行な２
つの孔８２と８４、中央の垂直の孔８６．２つの垂直の
孔９０と９２、および切欠部９４と９６を有する。２つ
の孔９０と９２はこの長手部材を、適切な固定手段であ
るポルト９８により、Ｘ−Ｙステージ３２へ取り付ける
。

中央の孔８６は垂直の中空スリーブ１００を収容する。

このスリーブは、格子取り付け板７６のテーブル面１０
２と一体にかつその下に設けられる。格子取り付け板７
６は長手部材７４へ、適切な手段であるポルト１０４に
より固定される。テーブル面１０２は切欠部９４の内部
に嵌合する。テーブル面１０２はその下のスリーブ１０
２の頂部において第１設定弾性ばね形式のワッシャ１０
６を有し、かつスリーブの底部において第２設定弾性ば
ね形式のワッシャ１０８を有し、格子取付板７６の垂直
調整（Ｚ調整）を可能にする。格子取付板７６の傾き調
整は３つのねじ１１０と長手部材７４との共働により、
行われる。格子取付板上での回転調整は一対の設定ねじ
１１２と部材７４との共働とにより行われる。

ファラデーカップ体７８は切欠部９６内で適切な部材で
あるボルト１１４により長手部材７４へ固定され、さら
に切欠部９４の壁からブ・７シング１１６により間隔を
有するようにされるシリコン型５０は、格子４４ａおよ
び４４ｂが垂直な孔８２および８４と心合わせられるよ
うに、適切なりランプ手段であるクランプ板ｌ１８およ
びボルト１２０によりクランプされる格子４４ａは７ア
ラデ一カツプ体７８の中で垂直な孔１２２とも心合わせ
され、かつ孔８２の下方のステージＰＩＮダイオード検
出器１２４へ心合わせされる。ステージＰＩＮダイオー
ド検出器１２４はダイオード板１２６の上に取り付けら
れており、後者は適切な手段であるボルト１３０により
Ｘ−Ｙ段３２へ適切に固定される。

格子４４ｂは孔８４および、７アラデ一カツプ体８０に
おける垂直な孔１３２に心合わせされる。孔１３２は設
定ねじ１３４により、その下側端部で閉じられている。

その目的は孔１３２が第１図に示されているファラデー
力・ノブ４６になるようにするためである。このファラ
デーカップは、この装置の電子装置へ情報信号を供給す
るために、線１３６により、電気的に接続される。

２つの格子がシリコン型５０の上に示されているが、ス
テージＰＩＮダイオード検出器１２４またはファラデー
カップ４６は使用者の選択により、ビーム信号を供給さ
れるために用いることができる。開示された実施例は特
定の目的に対するものである。もちろんシリコンダイに
唯一の格子を設けることもできるし、さらに格子ホルダ
ーを相応に変形し、ビーム検出器を使用者の選択により
選択することができる。

発明の効果 本発明により機械的に堅牢で取り扱かいが簡単でかつ工
作物の正確な加工処理を保証する粒子リトグラフィ装置
が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による基準および目盛較正格子を有する
粒子ビームリトグラフィ装置の概観図、第２図はシリコ
ン型および２つの格子の平面図、第３図はシリコン型お
よび２つの格子の断面図、第４図は１つの格子および複
数個の正方形のホールの一部の詳細を示す拡大図、第５
図は第４図を線５−５から見た、格子ノ（−および厚い
方のシリコン型の側壁を示す部分的な拡大断面図、第６
図は格子と格子支持装置であるホルダーとこの格子ホル
ダーをステージへ心合わせする手段の平面図、第７図は
第６図の格子と格子ホルダーの側面図、第８図は第６図
および第７図の格子および格子ホルダーの断面図を示す
。 １２・・・粒子ビームコラム、１４・・・工作物支持装
置、１６・・・工作物、２０・・・イオン化された粒子
ソース、２２・・・集束されたビーム、２４・・・中央
の管、２６・・・真空ポンプ、２８・・・アノ（−チャ
３０・・・電子装置、３２・・・ステージ、３４・・・
位置固定の基盤、３６・・・Ｘ−Ｙ駆動装置、４０・・
・工作物ホルダー　４４・・・グリッド、４６・・・７
アラデ一カツプ体、５０・・・シリコン型、５２・・・
格ホルダー　５４・・・側壁、５６・・・底表面、６０
・・・縁、６２・・・格子バー　６４・・・上底、６６
・・・正方形のホール、６８・・・下底、７０・・・正
方形のホール、７４・・・長い部材、７６・・・格子取
付板、７８・・・ファラデーカップ体、７４・・・部材
、８２．８４・・・孔、８６・・・孔、９０．９２・・
・孔、９４，９６・・・２つの切欠部、９８・・・ボル
ト、１００・・・中空のスリーブ、１０２・・・テーブ
ル面、１１０・・・設定ねじ、ｌ１２・・・一対のねじ
、１１６・・・ブッシング、１１８・・・クランプ板、
１２０・・・ボルト１２２・・・垂直の孔、１２４・・
・ステージＡＩＮダイオード検出器、１２６・・・ダイ
オード板、１３４・・・設定ねじ、１３６・・・縁 手 続 補 正 書 （方式） １、事件の表示 平成　１ 、発明の名称 年 特許願 第 号 粒子ビームリ トグラフィ装置 補正をする者 事件との関係　特許出願人 名称す・ノミ−キン−エルマー・コーポレイション５、
補正命令の日付 平Ｉｌｌ　　年　７ ６、補正の対象 月 牛 日（発送日） 図 面 補正の内容

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ビームコラムと、Ｘ−Ｙステージ上にセットされた
   工作物を加工処理するため工作物の方へ案内される粒子
   ビームと、該粒子ビームをＸおよびＹ方向へ偏向させる
   ２進電子装置と、該Ｘ−ＹステージをＸおよびＹ方向へ
   駆動する装置と、Ｘ−Ｙステージの位置を検出して該ス
   テージの位置の信号を前記２進装置へ供給する装置とを
   備えている粒子ビームリトグラフィ装置において、 シリコン型において形成される、複数個の 正方形の開口を有する基準および目盛較正格子を設け、
   さらに該格子を前記のＸ−Ｙステージへ接続する装置を
   設け、さらに格子と共働して目盛較正信号を形成する装
   置を設け、この場合この格子を全体の基準位置設定部と
   して即ち書き込み面の位置の基準としておよび粒子ビー
   ムコラムをセットするための基準として用るようにした
   ことを特徴とする粒子ビームリトグラフィ装置。 ２、格子が、２進電子装置と直接整合するように、目盛
   較正した請求項１記載の粒子ビームリトグラフィ装置。 ３、格子の目盛較正が約６４ミクロンの周期的間隔で、
   一辺の長さが約３２ミクロンの複数個の正方形のホール
   を含むようにした請求項２記載の粒子ビームリトグラフ
   ィ装置。 ４、前記格子の中実の部分を帯電粒子が貫通するのを阻
   止するために、該格子を適切な金属で被うようにした請
   求項３記載の粒子ビームリトグラフィ装置。 ５、前記の適切な金属が金であるようにした請求項４記
   載の粒子ビームリトグラフィ装置。 ６、シリコン型を、リトグラフィー装置において取り扱
   かいおよび設置を容易にするために、格子よりも著しく
   大きくした請求項２記載の粒子ビームリトグラフィ装置
   。 ７、格子と共働する前記装置がＰＩＮダイオード検出器
   を含むようにした請求項２記載の粒子ビームリトグラフ
   ィ装置。 ８、格子と共働する前記の装置がファラデーカップを含
   むようにした請求項２記載の粒子ビームリトグラフィ装
   置。 ９、格子をＸ−Ｙステージへ結合する前記装置が、傾む
   きおよびＺ方向において調整可能な格子取り付け装置を
   含むようにし、さらにＸ−Ｙステージ上に取り付けられ
   るＸ−Ｙ基準ミラーに心合わせされるようにした請求項
   ２記載の粒子ビームリトグラフィ装置。 １０、型の中で形成される少くとも１つの基準用の格子
   を有するような型を設け、さらにリトグラフィ装置を作
   動させるための２進電子装置を設け、さらに該型を構成
   するシリコンストラクチャを設け、この場合、該格子を
   シリコンストラクチャよりも小さくかつ薄くするように
   し、さらに前記２進電子装置と直接整合する装置を設け
   た請求項１記載の粒子ビームリトグラフィ装置。 １１、格子が、一辺が約３２ミクロンの複数個の正方形
   のホールを約６４ミクロンの周期間隔で有するようにし
   た請求項１０記載の粒子ビームリトグラフィ装置。 １２、格子の中実部分を粒子ビームが貫通するのを阻止
   するために、格子に被覆体を設けた請求項１１記載の粒
   子ビームリトグラフィ装置。 １３、前記被覆体が金であるようにした請求項１２記載
   の粒子ビームリトグラフィ装置。 １４、格子の側壁の断面を台形状にした請求項１３記載
   の粒子ビームリトグラフィ装置。