JPH02137312A

JPH02137312A - 電子ビーム露光装置

Info

Publication number: JPH02137312A
Application number: JP63292598A
Authority: JP
Inventors: Toru Oshima; 大嶋　徹
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1988-11-18
Filing date: 1988-11-18
Publication date: 1990-05-25

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】〔概　要〕本発明は、電子ビーム露光装置に関し、基板を保持する
ホルダの熱変形によるパターンの位置ずれを防ぐことを
目的とし、基板を保持したホルダが載置されるＸＹステージが内設
されたメインチャンバの側壁と、筒状のサブチャンバの
一方の側壁とを、バルブを介して接合し、そのバルブは
、前記ホルダが自在に通過し、かつ、２つのチャンバが
気密隔絶するよう開閉可能にし、前記サブチャンバの他
方の側壁には、ホルダを出し入れし、かつ、大気と気密
隔絶する開閉可能なバルブを設けるとともに、底部の開
口には１、真空排気系を接合し、前記サブチャンバの中
に、基板を保持したホルダを予熱するホットプレートを
内設した構造とし・、露光に際しては、ホルダを前記バ
ルブを通してホットプレートの上に載置して予熱した後
、前記バルブを通して前記ＸＹステージの上に載置して
露光し、露光後は、２つの前記バルブを通して外部へ取
り出すように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、電子ビーム露光装置に関する。

近年、半導体集積回路を中心とした電子デバイスの小型
化、高集積化に伴い、パターンの微細化はサブミクロン
の領域に入ってきている。

それに伴い、微細パターンを形成するための各種微細加
工技術の開発が精力的に行われている。

微細パターニングを行う各種加工技術の中で、−ｉにホ
トリソグラフィ（写真蝕刻法）と呼ばれているホトエツ
チングを中核としたパターニング技術が、現在量も活用
されている。

ホトエツチングによるパターニング技術の中の要素技術
の１つに、露光技術がある。

露光技術には、光源（線源）の種類によって、従来から
最も一般的な転写に用いられている紫外線露光、あるい
は、今後が期待されるＸ線を光源としたＸ線露光など、
および、荷電粒子ビームなので電磁界による偏向ができ
、転写ばかりでなく直接描画にも用いられる電子線を光
源とした電子ビーム露光やイオンビームを光源としたイ
オンビーム露光などに分類できる。

この中で、電子ビーム露光は、パターンの位置や形状な
どのデータを、コンピュータで処理し、具体的なマスク
やレチクルを必要としない特徴がある。

また、電子ビームのスポットサイズは、１μｍをかなり
下回る。

従って、最近のサブミクロンパターニングを、直接露光
で行うことも可能であり、特にレチクル（拡大マスク）
やマスクの描画には、大きな威力を発揮する。

−１に、電子ビーム露光においては、微細なパターンの
集合（フィールド）を次々と描いていく描画（露光）方
法が用いられる。

従って、ウェーハやマスク用乾板などの基板を保持し、
かつ、電子ビームの原点を決める基準マークを設けたホ
ルダを載置したＸＹステージを、機械的に超精密に制御
する技術が必須である。

つまり、電子ビーム露光装置による微細パターニング技
術の発展と、それに伴う製造上の歩留り向上は、基板を
載置したＸＹステージを如何に精度よく、かつ、再現性
よく制御するかに負うところが大きい。

しかし、ＸＹステージを如何に制御性よ（動かしても、
現状では、その上に載置したホルダが、熱による影響を
受けて、熱膨張などの変形することが避けられない状況
にある。

〔従来の技術〕

第２図に、電子ビーム露光装置における、基板保持部の
構成図を示す。

同図において、基板保持部は、基板３を保持するホルダ
４と、そのホルダ４をＸ方向またはＹ方向の少な（とも
一方向に移動させるＸＹステージ５とから構成されてい
る。

さらに、ホルダ４には、調整基準マーク１０が設けてあ
り、基板の支点１１が設定しである。

ここで、基板３は、直接露光の場合には、例えば、電子
線レジストを塗布した半導体ウェーハであり、マスクを
作製する場合には、例えば、金属クロム（Ｃｒ）や酸化
クロム（ＣｒｚＯｚ）の薄膜層を表面に付着したガラス
乾板に、電子線レジストを塗布したものなどである。

ホルダ４の材質には、できるだけ熱による物理的影響を
少なくするために、線膨張係数の小さい金属のチタン（
Ｔｉ）あるいは、アルミナ（ＡＩｇｏ３）やちっ化シリ
コン（ＳｔＪ４）などのセラミックが用いられる。

調整基準マーク１０には、例えば、突起や溝などの段差
を利用したり、ファラデー・カップを用いたりする。

そして、描画中には、適宜時間間隔をおいて電子ビーム
自身によって調整基準マーク１０の位置、すなわち、電
子ビームの原点を監視し、電子ビームのドリフトなどに
よる位置ずれを少なくするよう調整している。

しかし、現状では、図示してないが、電子銃やレンズ系
、偏向系を内設した電子ビームを発生させる鏡筒内で発
生した熱の影響を受け、ホルダ４の熱膨張・熱収縮など
の熱変形は避けられない。

例えば、室温が２３°Ｃ１ホルダ４が鏡筒からの熱を受
けて、その温度が３０°Ｃに上昇しているとすると、７
°Ｃの温度差がある。

このような条件で、調整基準マーク１０と基板の支点１
１との距離が３０ｍに設定しである場合について試算を
行ってみると以下の結果となる。

すなわち、ホルダ４の材質に金属チタンを用いた場合に
は、線膨張係数が９Ｘ１０”’／”Ｃなので、１．９８
μｍの位置ずれを生ずることになる。

また、ちっ化シリコンの場合には、線膨張係数が１．９
Ｘ１０−’／”Ｃなので、０．４０μｍの位置ずれを生
ずる。

この結果から、ホルダ４の材質としては、ちっ化シリコ
ンの方が、金属チタンよりもはるかに優れていることが
分かる。

しかし、ちっ化シリコンのような、線膨張係数が小さい
セラミックであっても、比熱や熱伝導率などの緒特性に
起因して、例えば、２時間にも及ぶ長い露光時間の前後
におけるパターンの位置ずれ、すなわち、パターン間の
断線などの原因となるフィールド間のつなぎのずれは、
±０．２〜０．３μｍになる。

このことは、基板の支点１１に対して、電子ビームの原
点の位置を決める調整基準マーク１０が、ホルダ４の熱
変形に起因して、この値だけ移動してしまうことを意味
している。

〔発明が解決しようとする課題〕

上で述べたように、電子ビーム露光装置の基板保持部に
おいては、電子ビーム鏡筒で発生する熱の影響により、
基板を保持するホルダの熱膨張・熱収縮などの熱変形は
避けられない。

そのために、ホルダの材質に、セラミックのような線膨
張係数が小さい材料を用いても、電子ビームの原点の位
置を決める調整基準マークと、基板の支点との相対的な
位置関係がずれてしまう。

その結果、長時間を要する電子ビーム露光の初期に描画
したパターンと中間、あるいは、後期に描画したパター
ンに、位置ずれが生じてフィールド間のつなぎがずれ、
パターン間の断線などが生ずる問題があった。

そこで、電子ビーム露光による描画が済んだパターンに
生ずる位置ずれを、如何に低減するかが課題である。

〔課題を解決するための手段〕

上で述べた課題は、基板を保持したホルダが、電子ビー
ム露光装置のメインチャンバの中で、熱変形を起こすこ
とを防ぐために、露光に先立って、ホルダを予熱してお
くことにより解決される。

すなわち、基板を保持したホルダが載置されるＸＹステ
ージが内設されたメインチャンバのａ壁と、筒状のサブ
チャンバの一方の側壁とを、バルブを介して接合し、そ
のバルブは、ホルダが自在に通過し、かつ、２つのチャ
ンバが気密隔絶するよう開閉可能にし、前記サブチャン
バの他方の側壁には、ホルダを出し入れし、かつ、大気
と気密隔絶する開閉可能なバルブを設けるとともに、底
部の開口には、真空排気系を接合し、サブチャンバの中
に、基板を保持したホルダを予熱するホットプレートを
内設した構造とし、露光に際しては、ホルダを前記サブ
チャンバの他方の側壁に設けたバルブを通してホットプ
レートの上に載置して予熱した後、メインチャンバとの
隔壁に設けたバルブを通してＸＹステージの上に載置し
て露光し、露光後は、２つのバルブを通して外部へ取り
出すように構成した電子ビーム露光装置により達成され
る。

〔作　用〕

上で述べたように、本発明においては、電子ビ−ム露光
装置のメインチャンバの横に、サブチャンバを接合し、
そのサブチャンバの中に、ホットプレートを内設して、
基板を保持したホルダを、予め所定の温度に加熱し、そ
の後、電子ビームによる描画を行うようにする。

そうすることにより、ホルダが受ける熱の影響、すなわ
ち、メインチャンバの上部に設けた電子ビーム鏡筒で発
生する熱の影響を低減することができる。

こうして、長い描画時間の間に、ホルダの熱変形に起因
して、まず、電子ビームの原点を検出する調整基準マー
クの位置がずれ、その結果、描画したパターンの位置ず
れが生じることを防ぐことができる。

このように、露光工程に入る前に、ホルダを予熱する工
程を、温度なましと呼んでいる。

先に述べたように、例えば、ちっ化シリコンのような、
線膨張係数が小さいセラミックで作製したホルダであっ
ても、比熱や熱伝導率などの緒特性に起因して、ホルダ
が熱変形し、ホルダに設けられた電子ビームの原点を監
視する調整基準マークが位置ずれを起こす。

しかし、本発明になるこの温度なましにより、例えば、
２時間にも及ぶ長い露光時間の前後におけるパターンの
位置ずれの発生を、実用的な範囲内に低減することがで
きる。

〔実施例〕

第１図の一実施例説明図により、以下に実施例を述べる
。

メインチャンバ１の中には、基板３を保持したホルダ４
を載置する１辺が２００園のＸＹステージ５を設けた。

このＸＹステージ５は、図示してないが、サーボ駆動系
、およびステージ・フィードバック機構により、ＸＹ方
向に±０．０２μｍの精度で移動できるようにした。

メインチャンバ１と連結したサブチャンバ２との隔壁に
は、基板３を保持したホルダ４が通過できるバルブ６を
設け、加圧ちっ素で自動開閉する扉を設けた。

ホルダ４は、バルブ６を通って、図示してないが、メイ
ンチャンバ１とサブチャンバ２との間を移動する電動機
構により、どちらの方向にも移動できるようにした。

一方、サブチャンバ２の他方の側壁には、基板３を保持
したホルダ４をサブチャンバ２の中へ出し入れするバル
ブ７を設けた。

このバルブ７も、加圧ちっ素で自動開閉する。

さらに、サブチャンバ２の底部の開口には、真空排気系
８を連結し、サブチャンバ２の中が、メインチャンバｌ
と同じ真空雰囲気にできるようにした。

基板３には、５インチ角の大きさで、電子線レジストを
塗布した、レチクル用のクロムのガラス乾板を用いた。

ホルダ４には、金属チタン製を用いた。

まず、バルブ６を閉じて、メインチャンバ１とサブチャ
ンバ２とを隔絶し、メインチャンバｌを所定の真空度に
した。

それと同時に、サブチャンバ２の中のホットプレート９
を、予め３０．５”Ｃに温めておいた。

この温度は、ここで使用した電子ビーム露光装置のメイ
ンチャンバ１の中で、露光中に、ホルダ４が回りの熱の
影響で昇温する温度の＋０．１℃に相当する。

クロムマスクの基板３を保持したホルダ４を、バルブ７
を通してサブチャンバ２の中のホットプレート９の上に
置いた。

バルブ７を閉め、真空排気系８によってサブチャンバ２
の真空度を高めながら、ホルダ４を予熱した。

ホルダ４の温度が、３０゛Ｃに上昇したことを、熱電対
式の表面温度計で確認した２０分後、バルブ６を開け、
基板３を保持したホルダ４をメインチャンバ１へ移動さ
せ、バルブ６を閉めた。

電子ビームで描くパターンには、ＪＩＳの標準パターン
を用い、５倍レチクルで約２時間の描画を行った。

その間、調整基準マーク１０の位置検出による電子ビー
ムの原点調整は、３分ごとに行った。

露光が終わった後、ホルダ４を、バルブ６を通してサブ
チャンバ２へ移送し、さらに、バルブ７を通して外部へ
取り出した。

露光済の乾板を所定の手順で、現像・エツチングを行い
、レチクルを得た。

こうして得たレチクルのパターン精度を測長顕微鏡で測
定した結果、露光の初期と後期のパターンに生じた位置
ずれが、±０．１μｍの範囲に入る良好な効果が確認で
きた。

以上述べた実施例は、本発明の代表的な一実施例であり
、本発明はこれに限定されることなく、種々の変形が可
能である。

すなわち、サブチャンバの横設の仕方やホルダの移送方
法などには、種々の変形が可能である。

また、ホットプレートの予熱温度や予熱時間などの条件
は、電子ビーム露光装置本体の構成や仕様により、ステ
ージに載置したホルダが、どのような熱的を影響を受け
るかにより決まるもので、一義的に決まる値ではない。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明による電子ビーム露光装置に
よれば、メインチャンバに横設したサブチャンバの中に
ホットプレートを設け、基板を保持するホルダを予熱す
るすることにより、メインチャンバの中で、ホルダが熱
の影響を受けて変形することが防止できる。

そのことにより、露光の初期と後期とで、描画したパタ
ーンの位置ずれを極めて小さくすることができるので、
電子ビーム露光におけるパターンの高精度化に寄与する
ところが大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明図、第２図は基板保持部の構成図、である。図において、１はメインチャンバ３は基板、２はサブチャンバ、４はホルダ、５はＸＹステージ、８は真空排気系、１０は調整基準マーク、である。６．７はバルブ、９はホットプレート、１１は基板の支点、未見６月の一失絶例説明図ＶＪＩ　　図第２図

Claims

【特許請求の範囲】基板（３）を保持したホルダ（４）が載置されるＸＹス
テージ（５）が内設されたメインチャンバ（１）の側壁
と、筒状のサブチャンバ（２）の一方の、側壁とを、（
６）を介して接合し、該バルブ（６）は、前記ホルダ（４）が自在に通過し、
かつ、該２つのチャンバ（１、２）が気密隔絶するよう
開閉可能にし、前記サブチャンバ（２）の他方の側壁には、該ホルダ（
４）を出し入れし、かつ、大気と気密隔絶する開閉可能
なバルブ（７）を設けるとともに、底部の開口には、真
空排気系（８）を接合し、前記サブチャンバ（２）の中に、前記ホルダ（４）を加
熱するホットプレート（９）を内設した構造とし、露光に際しては、前記ホルダ（４）を前記バルブ（７）
を通して該ホットプレート（９）の上に載置して予熱し
た後、前記バルブ（６）を通して前記ＸＹステージ（５
）の上に載置して露光し、露光後は、２つの前記バルブ（６、７）を通して外部へ
取り出すことを特徴とする電子ビーム露光装置。