JPH0758677B2 - 半導体装置の製造に使用される電子ビーム描画装置に用いる試料ステージ - Google Patents

半導体装置の製造に使用される電子ビーム描画装置に用いる試料ステージ

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JPH0758677B2
JPH0758677B2 JP58146077A JP14607783A JPH0758677B2 JP H0758677 B2 JPH0758677 B2 JP H0758677B2 JP 58146077 A JP58146077 A JP 58146077A JP 14607783 A JP14607783 A JP 14607783A JP H0758677 B2 JPH0758677 B2 JP H0758677B2
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3411Constructional aspects of the reactor
    • H01J37/3435Target holders (includes backing plates and endblocks)
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、試料を載置する試料ホルダと前記試料ホルダ
を載置する載物台とを含む、半導体装置の製造に使用さ
れる電子ビーム描画装置の試料ステージの技術分野に属
する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
半導体素子の微細化・高集積化の傾向にともない、LSI
(大規模集積回路)の回路パタンを創成する電子ビーム
描画装置に対して、高精度かつ高速度のパタン描画性能
が要求されている。電子ビーム描画装置の高速化を図る
ためには、描画方式として試料を載置した載物台を一方
向に移動させながらパタン描画を行う“試料連続移動方
式”を採用し、かつ従来装置では数百マイクロメートル
であった電子ビームの偏向領域を、一桁向上させて数ミ
リメートル程度まで拡大するのが有効な方法とされてい
る。また高精度なパタン描画を行うには、電子ビームの
収差をできるかぎり低減する必要があり、このためには
電子光学鏡筒の最下段に位置する対物レンズと試料とを
できるだけ接近させ、電子の飛程距離を短くするのが有
効である。
通常の電子ビーム描画装置においては、対物レンズと試
料ステージの最上段に位置する試料ホルダとは、たかだ
か10〜数10ミリメートル程度しか離れていない。対物レ
ンズによって形成される磁場分布は、レンズのボア部か
ら下方に対して漏れがあるため、試料ステージの載物台
は対物レンズからの漏れ磁場の中を移動することにな
る。従来の試料ステージの可動部分は、電子ビームに対
して浮遊磁場の影響を及ぼさないようにするため、アル
ミニウム合金、燐青銅、チタン等の非磁性の金属材料に
よって構成されていた。この場合、磁場の中を導体が移
動することになるので、試料ホルダ、載物台等の導体中
には誘導電流が誘起される。
パタン描画の高速化を図るため試料連続移動描画方式を
採用した電子ビーム描画装置において、レンズの収差を
できるだけ小さくするため、対物レンズと試料との距離
を実用限界に近い10ミリメートルとした場合、試料ホル
ダの側へ漏れ出る磁場の強さは30ガウスにもおよぶ。こ
のとき試料ホルダや載物台が従来のように非磁性金属材
料すなわち導体で製作されていると、それら導体中に誘
起される誘導電流のため、試料上に投射される電子ビー
ムの位置は数マイクロメートルのずれを生じ、電子ビー
ム描画装置のパタン描画精度は著しく劣化する欠点があ
った。
他方、誘導電流の誘起を防ぐため、試料ステージをセラ
ミックス等で構成した場合、電荷の蓄積が生じ、その蓄
積した電荷のため電界が発生し、電子ビームが曲げら
れ、所望の電子ビームの投射位置に誤差を生じるという
描画時等の支障が発生する。このような材料中に蓄積し
た電荷を解放することは、材料の物性上極めて困難であ
る。かかる電荷の蓄積を防止するため、当業者は多くの
場合、アルミナ(Al2O3)、窒化珪素(Si3N4)等のセラ
ミックス等に金属コーティングを施した試料ホルダ、載
物台を使用していた。しかし、上記セラミックス等は良
く知られているように電気的絶縁性が高く(比抵抗1014
Ω・cm以上)、絶縁材料として多用されているものであ
り、電子ビームの電子はコーティングされた金属を通じ
て絶縁材料中に蓄積されることになり、解放されること
がないため、コーティングの効果は薄い。更に、このよ
うな材料にコーティングを施して使用した場合、セラミ
ックスの表面の荒れ(セラミックスの特徴として表面に
は多くの粒塊が存在し金属のような鏡面にはならない)
に起因したピンホール状コーティング欠陥や、組立・調
整時に工具による引っかき傷による、絶縁物の露出が避
けられず、その部分での局所的な電荷の蓄積が発生し、
結局、使用できないという問題があった。
〔発明が解決しようとする課題〕
本願発明が解決しようとする課題は、少なくとも試料ホ
ルダと載物台とを半導電性材料で構成することにより、
上述の相反する問題を同時に解消することである。
〔課題を解決するための手段〕 本願発明は、上記課題を解決するため、上記技術分野に
おいて、少なくとも前記試料ホルダと前記載物台とを比
抵抗10-3〜106Ω・cmの半導電性材料によって構成し、
かつ前記試料ホルダと前記載物台とを接地する、という
手段を講じた。
〔作用〕
試料ホルダと載物台の比抵抗が10-3Ω・cmより高いた
め、対物レンズからの漏れ磁場中を試料ステージが移動
した場合であっても、試料ホルダ或いは載物台に発生す
る誘導電流を小さく抑制することができ、誘導電流によ
る電子ビームの照射位置での「ずれ」を、典型的なステ
ージにおいて、電子ビーム露光装置の照射位置での分解
能(約0.05μm)より十分に小さな値にすることができ
る。
また、試料ホルダと載物台の比抵抗が106Ω・cmより低
く、かつ接地されているため、試料ホルダと載物台に蓄
積される電荷が解放される時間を短くすることができ、
数10ns毎の電子ビーム照射サイクルの時間内においても
電荷の蓄積を生じさせない。従って、電子光学系のグラ
ンド電位に対する試料ステージの電位の影響は小さく、
電子ビームの照射位置での「ずれ」を電子ビーム露光装
置の照射位置での分解能(約0.05μm)より十分に小さ
な値にすることができる。
更に、比抵抗10-3〜106Ω・cmの半導電性材料に金属を
コーティングした場合にあっても、セラミックスの表面
の荒れに起因したピンホール状コーティング欠陥や、組
立・調整時に工具による引っかき傷による半導電性材料
の露出が生じても、その部分での局所的な電荷の蓄積を
低減できる。
〔発明の実施例〕
第1図は本発明の一実施例であって、1は試料を載置し
てXおよびY方向に移動する載物台、2は載物台上に試
料を保持するための試料ホルダである。載物台1は複数
の摺動脚3を具備し、摺動脚3の端面には図示しないPT
FE(四フッ化エチレン)等の摩擦係数の低い材料で構成
された摺動片が張り付けてある。4は載物台がXおよび
Y方向に移動するときの上下方向の基準となる定盤であ
り、載物台1の移動時には摺動脚3が定盤4の上をすべ
りながら移動する。5はX基準ガイドであり、載物台1
がX方向へ移動する時の水平方向の基準となる。なお載
物台1には、X基準ガイド5が貫通し、かつ後述する予
圧ころを配設するに十分な空間を有するX基準ガイド溝
6が形成されている。X基準ガイド溝6の上面とX基準
ガイド5の上面との間には、X方向移動時に互いに接触
しないだけのすきまをもたせてある。定盤4の中央部分
にはY基準ガイド溝6′が形成されている。Y基準ガイ
ド溝6′の中には、載物台1がY方向へ移動するときの
水平方向の基準となるY基準ガイド7が、X基準ガイド
5と相直交するように装着されている。X基準ガイド5
の下側には、Y摺動ロッド8がX基準ガイド5と相直交
する位置関係をもって固定されている。X基準ガイド5
の両端部には、中心軸まわりに回動自在のころ9が取り
つけられており、載物台のY方向への移動にともなっ
て、定盤端部に位置しY方向に平行に配設されたYガイ
ド10,10′上を転動する。また、ころ9の支持により、
X基準ガイド5の下面は定盤4に対してわずかなすきま
をもち、Y方向へ移動する場合の摩擦力の発生を防いで
いる。
載物台1にはX駆動軸11が、またY摺動ロッド8にはY
駆動軸12がそれぞれ結合され、載物台1を移動させるた
めの駆動力を伝達する。載物台1をX方向に駆動する場
合には、X基準ガイド5の基準面5aに沿って、載物台1
とX駆動軸11が一体となって移動する。またY方向に駆
動する場合には、Y基準ガイド7の基準面7aに沿って、
載物台1,X基準ガイド5,Y摺動ロッド8,Y駆動軸12が一体
となって移動する。
第2図(a)は、載物台1をX基準ガイド5に予圧をか
けて押し当てる方法の一例を上から見た図である。X基
準ガイド溝6において、X基準ガイド5の基準面5aと対
向した側面6aには、PTFE等の低摩擦材料によって構成さ
れた摺動片15が張り付けられてある。また、X基準ガイ
ド5の基準面5aと平行なもうひとつの側面5bには、板ば
ね13によって支持された、中心軸まわりに回動自在な予
圧ころ14を結合する。この構成により、板ばね13からの
押し付け力を予圧として、摺動片15を基準面5aに押し当
てる。
第2図(b)は、Y摺動ロッド8をY基準ガイド7に予
圧をかけて押し当てる方法の一例を上から見た図であ
る。Y摺動ロッド8のY基準ガイド7の基準面7aと対向
する摺動面8aには、低摩擦材料によって構成された摺動
片15が張り付けられている。Y摺動ロッド8の摺動面8a
と平行なもうひとつの側面8bには、板ばね13によって支
持された、中心軸まわりに回動自在な予圧ころ14を結合
する。この構成により板ばね13からの押し付け力を予圧
として、摺動片15を基準面7aに押し当てる。Y摺動ロッ
ド8は既述のようにX基準ガイド5に固定されており、
X基準ガイド5には載物台1が押し当てられているた
め、Y摺動ロッド8がY駆動軸12によってY方向に駆動
されると、載物台1も一体となってY方向へ移動する。
以上述べてきた電子ビーム描画装置用試料ステージの構
成において、試料にパタン描画を行う過程で、電子光学
鏡筒から投射される電子ビームやその反射電子に曝され
る試料ステージの機構部品、具体的には試料ホルダと載
物台を比抵抗が10-3〜106Ω・cmの半導電性材料によっ
て製作する。半導電性材料は、大別してセラミックス系
材料とガラス系材料に分類される。通常のセラミックは
絶縁性物質であるため、これを半導電性物質にするため
には、不純物を導入する等の特殊加工をしなくてはなら
ない。本発明で用いる具体的な半導電性セラミックス系
材料としては、SiC,LaCrO3,BaTiO3等があり、また半導
電性ガラス系材料としては、V2O5‐P2O5系ガラス、Fe2O
3‐PbO-B2O3系ガラス等があるが、例えば、SiCは上記の
抵抗値にするために絶縁性SiCの表面を2mm程度削って、
上記の抵抗値を持つ半導電性材料とする必要がある。焼
結して形成した通常の絶縁性SiCは表面の抵抗値と内部
の抵抗値が異なり、表面の抵抗値が高く、内部の抵抗値
は低いからである。また、これらの半導電性材料によっ
て機構部品を製作する場合、ガラス系材料よりもセラミ
ックス系材料のほうが、加工性や成形性に富むため有利
である。
従来のセラミックス系材料は、焼結時の収縮,熱歪によ
り、高精度な部品を製作できないとされてきた。しか
し、近年のファインセラミックス技術の進歩により、焼
結後に研削およびラッピング加工を施せば、セラミック
ス材料において金属材料よりもすぐれた精度と安定性を
得ることが可能となる。この場合、例えば30ガウスの漏
れ磁場の中を、セラミック系材料が40mm/sの速度で移動
しても、セラミック系材料中に誘起される誘導電流によ
る電子ビームの投射位置誤差は6×10-6マイクロメート
ルにすぎず、まったく問題とならない。
上記のごとく、試料ホルダと載物台を半導電性材料で製
作した場合、これらが電子ビームや反射電子に曝される
ことにより、材料内部に電荷が蓄積される。蓄積された
電荷は電場を形成し、逆に電子ビームの投射位置誤差を
生じる。このため半導電性材料に対しては、接地用導線
を接続することにより、電気的に接地しておく必要があ
る。この接地の効果を高めるためには、半導電性材料の
表面にアルミニウム(Al)等の導電性薄膜をコーティン
グし、コーティングした薄膜上に接地用導線を接続して
おくのが有効である。この場合、例えば30ガウスの漏れ
磁場の中を40mm/sの速度でアルミニウム薄膜が移動した
と考えると、アルミニウム薄膜中に誘起される誘導電流
に起因した電子ビームの投射位置誤差はアルミニウム薄
膜の厚さに対して、第3図のごとき関係を有すると考え
られる。従って、半導電性材料に例えばアルミニウム薄
膜をコーティングして使用する場合に、その膜厚を20マ
イクロメートル程度に設定すれば、この薄膜中に誘起さ
れる誘導電流による電子ビーム投射位置誤差を、たかだ
か0.01マイクロメートルにでき、実用上まったく問題と
ならない。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば電子ビーム描画装
置の対物レンズからの漏れ磁場中を、試料ステージの載
物台が連続的に移動しても、少なくとも前記試料ホルダ
と前記載物台とを比抵抗10-3〜106Ω・cmの半導電性材
料によって構成し、かつ前記試料ホルダと前記載物台と
を接地しているため、前記試料ホルダ、前記載物台に誘
起される誘導電流も電荷の蓄積もきわめて少なく、電子
ビームの照射位置での電子ビーム露光装置の分解能(約
0.05μm)より大きな誤差を生じさせるような電界を生
じさせない。すなわち、電子ビームの照射位置に電子ビ
ーム露光装置の分解能(0.05μm)より大きな誤差を生
じさせるような電界の発生がないため、電子ビームの位
置決め精度が向上し、高精度なパタン描画が可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す斜視図、第2図(a)
は載物台をX基準ガイドに予圧をかけて押し当てる方法
の一例を示す上面図、第2図(b)はY摺動ロッドをY
基準ガイドに予圧をかけて押し当てる方法の一例を示す
上面図、第3図はアルミニウムの膜厚と電子ビーム投射
位置誤差との関係を示す図である。 1…載物台、2…試料ホルダ、3…摺動脚、4…定盤、
5…X基準ガイド、5a…X基準ガイド基準面、5b…X基
準ガイド側面、6…X基準ガイド溝、6a…X基準ガイド
溝側面、6′…Y基準ガイド溝、7…Y基準ガイド、7a
…Y基準ガイド基準面、8…Y摺動ロッド、8a…Y摺動
ロッド摺動面、8b…Y摺動ロッド側面、9…ころ、10,1
0′…Yガイド、11…X駆動軸、12…Y駆動軸、13…板
ばね、14…予圧ころ、15…摺動片。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 細川 照夫 神奈川県厚木市小野1839番地 日本電信電 話公社厚木電気通信研究所内 (72)発明者 藤波 明平 神奈川県厚木市小野1839番地 日本電信電 話公社厚木電気通信研究所内 (56)参考文献 特開 昭58−21327(JP,A) 特開 昭52−116078(JP,A) 特開 昭55−96951(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】試料を載置する試料ホルダと前記試料ホル
    ダを載置した載物台とを含む、半導体装置の製造に使用
    される電子ビーム描画装置に用いる試料ステージにおい
    て、少なくとも前記試料ホルダと前記載物台とを比抵抗
    10-3〜106Ω・cmの半導電性材料によって構成し、かつ
    前記試料ホルダと前記載物台とを接地したことを特徴と
    する、半導体装置の製造に使用される電子ビーム描画装
    置に用いる試料ステージ。
JP58146077A 1983-08-10 1983-08-10 半導体装置の製造に使用される電子ビーム描画装置に用いる試料ステージ Expired - Lifetime JPH0758677B2 (ja)

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JPS6037729A JPS6037729A (ja) 1985-02-27
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