JP2000323398A

JP2000323398A - 荷電粒子線露光装置

Info

Publication number: JP2000323398A
Application number: JP11133651A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Koike; 薫小池
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-05-14
Filing date: 1999-05-14
Publication date: 2000-11-24

Abstract

(57)【要約】【課題】露光動作に並行してパターン転写特性低下の
原因となる有機汚れ異物の装置内への固化の防止動作が
行われる荷電粒子線露光装置を提供する。【解決手段】加速電子線により成形絞り７のパターン
１６のウェハー１２のレジストへの転写時に、加速電子
線の照射によりレジストから生じる有機ガスによって、
加速電子線の放射経路に配置される部材であるブランカ
２、予備成形絞り４、成形偏向器６、成形絞り７、副偏
向器９、焦点補正レンズ１０、主偏向器１１、対物絞り
１３に有機汚れ異物が付着しても、加速電子線の照射に
より、これらの部材の光触媒膜１８に生成される電子・
正孔対により、有機汚れ異物が分解気化され除去される
ので、簡単な構成によって、露光動作に並行してパター
ン転写特性低下の原因となる有機汚れ異物の装置内への
固化の防止動作を効率的に行うことが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加速荷電粒子線を
電子光学系を介してウェハーに照射し、ウェハーにパタ
ーンを転写する荷電粒子線露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路、液晶表示器、ＣＣＤな
どの電子部品には、半導体の微細加工技術が適用されて
いるが、パターンの微細化が進むに伴って、高解像度の
パターン露光が可能な加速荷電粒子線、特に加速電子線
によるパターン露光を行う荷電粒子線露光装置が広く利
用されている。しかし、１０〜１００ｋＶで加速された
電子やイオンは、高いエネルギーを有するので、パター
ンが転写されるウェハーの有機高分子材で形成されるレ
ジストに電子線やイオン線が照射されると、レジストの
一部が気化して有機ガスが、荷電粒子線露光装置の内部
に発生する。この有機ガスが、装置内壁、偏向器、レン
ズ、成形絞りに付着して、付着部分に絶縁性の有機汚れ
異物が固化形成されると、これらの絶縁性の有機汚れ異
物は、電子やイオンで帯電されることになり、この帯電
電荷によって、荷電粒子線露光装置内の電子線やイオン
線の通過経路が乱され、このために、位置精度や線幅精
度などの荷電粒子線露光装置の性能が低下することにな
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述した有機汚れ異物
の形成による装置の性能の低下を防止するためには、所
定の累積運転時間に達した荷電粒子線露光装置の内部に
クリーニングを施すとよいが、荷電粒子線露光装置内部
は真空保持が必要なので、真空状態を解除して行うクリ
ーニングの後に、かなりの時間をかけて装置内を真空に
しなくてはならず、装置の不稼働時間が必要になる。

【０００４】この問題を解決するために、装置内部に酸
素プラズマを流通させることにより、装置内部のクリー
ニングを行うことが提案されているが、このためには荷
電粒子線露光装置の電子光学系の構造が複雑となり、プ
ラズマによって装置内の部材が損傷して装置のパターン
転写特性が低下することがあると共に、クリーニングコ
ストが増大するという問題がある。

【０００５】本発明は、前述したようなこの種の荷電粒
子線露光装置の動作の現状に鑑みてなされたものであ
り、その目的は、露光動作に並行してパターン転写特性
低下の原因となる有機汚れ異物の装置内への固化の防止
動作が行われる荷電粒子線露光装置を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、加速荷電粒子線を、電子光
学系を介してウェハーに照射し、該ウェハーにパターン
を転写する荷電粒子線露光装置であり、前記加速荷電粒
子線の放射経路領域内に位置する部材の表面に配設さ
れ、前記加速荷電粒子線の照射によって、有機汚れ異物
を分解する光触媒機能を発揮する第１の光触媒膜を有す
ることを特徴とするものである。

【０００７】同様に前記目的を達成するために、請求項
２記載の発明は、加速荷電粒子線を、電子光学系を介し
てウェハーに照射し、該ウェハーにパターンを転写する
荷電粒子線露光装置であり、前記加速荷電粒子線の放射
経路領域内に位置する部材の表面に配設され、前記加速
荷電粒子線の照射によって、有機汚れ異物を分解する光
触媒機能を発揮する第１の光触媒膜と、前記加速荷電粒
子線の放射経路領域外に位置する部材の表面に配設さ
れ、所定値以上のエネルギーレベルの電磁波の照射によ
って、有機汚れ異物を分解する光触媒機能を発揮する第
２の光触媒膜と、少なくとも、前記第２の光触媒膜に所
定値以上のエネルギーレベルの電磁波を照射する照射手
段とを有することを特徴とするものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】［第１の実施の形態］本発明の第
１の実施の形態を、図１ないし図３を参照して説明す
る。図１は本実施の形態の構成を示す説明図、図２は図
１の成形絞りの構成を示す説明図、図３は図１の成形絞
りの他の構成を示す説明図である。

【０００９】本実施の形態では、図１に示すように、電
子線を射出する電子銃１が設けられ、この電子銃１から
の電子線が、電子光学系２１を介して、ウェハー１２に
照射され、ウェーハー１２にパターン像を転写するよう
に構成されているが、電子線の放射経路領域において、
電子銃１の後段に、電子線の光軸を中心にして、矩形開
口４ａが形成された予備成形絞り４が配置されている。
一方、電子銃１と予備成形絞り４間には、電子線の放射
経路領域の外側において、電子線の光軸を中心にして、
電子銃１から射出された電子線を予備成形絞り４に照射
する照射レンズ３が配設されている。

【００１０】また、電子線の放射経路領域において、予
備成形絞り４の後段には、電子線に対する偏向動作を行
う成形偏向器６が配置され、成形偏向器６の後段には、
ウェハー１２に転写されるパターン像に対応するパター
ン１６が形成された成形絞り７が配置され、予備成形絞
り４と成形絞り７間には、電子線の放射経路領域の外側
において、電子線の光軸を中心にして、電子線を成形絞
り７上に収束する成形レンズ５が配設されている。

【００１１】さらに、電子線の放射経路領域において、
成形絞り７の後段には、ウェハー１２上で電子線を偏向
させる副偏向器９が配置され、副偏向器９の後段には、
ウェハー１２上にパターン像を高精度で結像させる焦点
補正レンズ１０が配置され、電子線の放射経路領域の外
側において、成形絞り７と副偏向器９間に、電子線の集
束度を縮小する縮小レンズ８が配設されている。そし
て、焦点補正レンズ１０の後段には、ウェハー１２上で
電子線を偏向させる主偏向器１１が配置され、電子線の
放射経路領域の外側において、焦点補正レンズ１０と主
偏向器１１間に、パターン像をウェハー１２上に結像さ
せる対物レンズ２２が配設されている。

【００１２】一方、本実施の形態では、電子線の放射経
路領域において、電子銃１と予備成形絞り４間にブラン
カ２が、主偏向器１１とウェハー１２間に対物絞り１３
が、それぞれ配置されており、電子線の偏向移動時と電
子線の立上がり及び立下がりの振動時においては、ブラ
ンカ２に電圧が印加されることにより、電子線が対物絞
り１３の開口外に移動し、ウェハー１２への到達が、対
物絞り１３によって阻止されるように構成されている。

【００１３】本実施の形態における成形絞り７のステン
シルマスク方式の第１の構成が図２に示されている。こ
の第１の構成では、Ｓｉ基板１５の上面に帯電防止と保
護のために、金属保護膜１７が積設されたマスク基体
に、厚みが１０〜１００μｍの開口部が形成され、この
開口部にパタン開口１６Ａよりなるパタン１６が形成さ
れてステンシルマスクが構成され、このステンシルマス
クの表面に、光触媒機能を有する２酸化チタンが光触媒
膜１８として被膜配設されている。本実施の形態では、
この成形絞り７Ａの他にも、ブランカ２、予備成形絞り
４、成形偏向器６、副偏向器９、焦点補正レンズ１０、
主偏向器１１、対物絞り１３の表面には、２酸化チタン
の光触媒膜が被膜配設されている。

【００１４】本実施の形態における成形絞り７のメンブ
レンマスク方式の第２の構成が図３に示されている。こ
の第２の構成では、支持部材１９にパタン凹凸１６Ｂか
らなるパターン１６が設けられてマスク基体が形成さ
れ、このマスク基体の上面に帯電防止と保護のために、
金属保護膜１７が積設されてメンブレンマスクが構成さ
れ、このメンブレンマスクの表面に１〜５０μｍの厚み
で、光触媒機能を有する２酸化チタンが光触媒膜１８と
して被膜配設されている。

【００１５】本実施の形態では、成形絞り７として、前
述した構成のステンシルマスク方式の成形絞り７Ａ、或
いはメンブレンマスク方式の成形絞り７Ｂの何れかを選
択して使用することが可能に構成されている。

【００１６】このような構成の本実施の形態の動作を説
明する。本実施の形態では、電子銃１から射出される１
０〜１００ｋＶで加速された電子線は、照射レンズ３に
よって収束されて予備成形絞り４に照射され、予備成形
絞り４の開口４ａを通過した矩形断面の電子線が、成形
レンズ５によって成形収束されて成形絞り７に照射され
る。この矩形断面の電子線は、成形偏向器６によって、
成形絞り７のパターン開口１６Ａの所定位置に重なるよ
うに偏向され、断面が成形絞り７の所定位置のパターン
開口１６Ａの形状とされた電子線が、成形絞り７を通過
して放射され、縮小レンズ８によって縮小収束される。
このようにして、縮小収束された成形絞り７のパターン
開口１６Ａの所定位置の形状のパターン光像が、対物レ
ンズ２２によって、ウェハー１２上に結像され、さら
に、焦点補正レンズ１０によって、このパターン光像は
ウェハー１２の表面に有機高分子材で積層形成されたレ
ジスト上に高精度の合焦された状態で結像される。

【００１７】この場合、先ず、主偏向器１１によって、
パターン光像は、ウェハー１２上の露光描画したい小領
域に移動され、次いで、副偏向器９によつて、パターン
光像はその小領域内の描画位置に移動され、ウェハー１
２のレジストに対して、パターン光像の小領域内での転
写が行われる。このようにして、一つの小領域内での転
写が終了すると、成形偏向器６によって、次に転写を行
うパターン開口１６Ａの所定位置の形状のパターン光像
が、選択されて、前述したようにして、主偏向器１１と
副偏向器９とによって、次の小領域内でのパターン光像
の転写が行われ、以下同様にして、成形絞り７のパター
ン１６がウェハー１２のレジストに転写される。

【００１８】この一連の露光描画動作において、電子線
の偏向移動時と電子線の立上がり及び立下がりの振動時
には、ブランカ２に電圧が印加されることにより、電子
線が対物絞り１３の開口外に移動し、電子線のウェハー
１２への到達が、対物絞り１３によって阻止されるの
で、電子線の偏向移動が終了し、且つ電子線の強度が安
定した後に、パターン光像のウェハー１２のレジストへ
の高品質の転写が行われる。

【００１９】以上に説明した転写動作に伴なう有機汚れ
異物の発生とその分解動作を、成形絞り７Ａを使用した
場合を参照して説明する。１０〜１００ｋＶで加速され
た電子線が、ウェハー１２の有機高分子材で形成される
レジストに照射されると、レジストの一部が気化し、有
機ガスが、対物絞り１３、主偏向器１１、焦点補正レン
ズ１０、副偏向器９、成形絞り７Ａ、成形偏向器６、予
備成形絞り４、ブランカ２の表面に付着することがあ
り、場合によっては、対物レンズ２２、縮小レンズ８、
成形レンズ５、照射レンズ３、鏡体内壁の表面に付着す
ることもある。

【００２０】本実施の形態では、成形絞り７Ａの表面に
有機ガスが付着し、固化して有機汚れ異物となっても、
１０〜１００ｋＶに加速された電子線が、成形絞り７Ａ
の表面の２酸化チタンからなる光触媒膜１８に照射され
ると、２酸化チタンのバンドギャップエネルギー３．２
ｅＶより大きなエネルギーが吸収され、価電子帯の電子
が伝導帯に励起され、光触媒膜１８の表面に電子・正孔
対が生成する。そして、生成された電子・正孔対によっ
て、成形絞り７Ａの表面の有機汚れ異物が酸化或いは還
元されることにより、有機汚れ異物は分解され気体状態
となって除去される。同様にして、本実施の形態では、
加速電子線が、ブランカ２、予備成形絞り４、成形偏向
器６、副偏向器９、焦点補正レンズ１０、主偏向器１
１、対物絞り１３の表面の光触媒膜１８に照射される
と、生成される電子・正孔対によって、これらの部材の
表面の有機汚れ異物が分解除去される。

【００２１】本実施の形態で、成形絞り７Ｂを使用した
場合には、１〜５０ｎｍ程度の厚みで被膜配設される光
触媒膜１８によっては、透過する電子に影響はなく、光
触媒膜１８の数分子層の２酸化チタンによつて、充分な
光触媒作用が得られ、成形絞り７Ａを使用した場合と同
様の動作と効果が得られる。

【００２２】このようにして、本実施の形態によると、
加速電子線のウェハー１２のレジストへの照射で生じる
有機ガスによって、加速電子線の放射経路に配置される
部材であるブランカ２、予備成形絞り４、成形偏向器
６、成形絞り７Ａ（７Ｂ）、副偏向器９、焦点補正レン
ズ１０、主偏向器１１、対物絞り１３に有機汚れ異物が
付着しても、加速電子線の照射により、これらの部材の
光触媒膜１８に生成される電子・正孔対により、それぞ
れの部材に形成される有機汚れ異物が分解除去される。
このように、本実施の形態によると、加速電子線が照射
されるウェハー１２のレジストから発生する有機ガス
が、装置内部材に付着固化する有機汚れ異物が、電子で
電荷されて電子線の通過経路を乱し、位置精度や線幅精
度を低下させ、パターン転写特性を低下させることを、
露光動作に並行して簡単な構成により効率的に防止する
ことが可能になる。

【００２３】なお、本実施の形態において、照射レンズ
３、成形レンズ５、縮小レンズ８、対物レンズ２２及び
鏡体内壁の表面にも、光触媒機能を有する２酸化チタン
を光触媒膜として被膜配設し、散乱電子線の照射によっ
て、これらの部材に光触媒膜作用を補助的に行わせる構
成とすることも可能である。

【００２４】［第２の実施の形態］本発明の第２の実施
の形態を図４を参照して説明する。図４は本実施の形態
の構成を示す説明図である。

【００２５】本実施の形態では、図４に示すように、す
でに図１を参照して説明した第１の実施の形態に対し
て、ウェハー１２を挟むようにして、紫外線照射ランプ
１４ａ、１４ｂが配置され、さらに、照射レンズ３、成
形レンズ５、縮小レンズ８、対物レンズ２２及び鏡体内
壁にも、これらの表面に１〜５０μｍの厚みで、光触媒
機能を有する２酸化チタンが光触媒膜１８として被膜配
設されている。本実施の形態のその他の部分の構成は、
すでに説明した第１の実施の形態と同一なので、重複す
る説明は行わない。

【００２６】本実施の形態では、加速電子線のウェハー
１２のレジストへの照射で生じる有機ガスによって、加
速電子線の放射経路領域外に配置される部材である照射
レンズ３、成形レンズ５、縮小レンズ８、対物レンズ２
２及び鏡体内壁に有機汚れ異物が付着しても、紫外線照
射ランプ１４ａ、１４ｂからの紫外線の照射により、こ
れらの部材が光触媒作用を起こすために必要なほぼ３．
２ｅＶのエネルギーを与えられ、これらの部材の光触媒
膜１８に生成される電子・正孔対により、有機汚れ異物
が分解除去される。本実施の形態のその他の動作は、す
でに説明した第１の実施の形態の動作と同一なので、重
複する説明は行わない。

【００２７】このように、本実施の形態によると、すで
に説明した第１の実施の形態で得られる効果に加えて、
紫外線照射ランプ１４ａ、１４ｂからの紫外線の照射に
より、光触媒膜１８が形成されている加速電子線の放射
経路領域外に配置される照射レンズ３、成形レンズ５、
縮小レンズ８、対物レンズ２２及び鏡体内壁が光触媒作
用を起こし、さらに、紫外線照明ランプ１４ａ、１４ｂ
からの紫外線の照射により、加速電子線の放射経路領域
内に配置される部材の光触媒作用をも向上させることが
でき、パターン転写特性低下の原因となる有機汚れ異物
の装置内への固化の防止動作をより効果的に行うことが
可能になる。

【００２８】なお、以上の説明では、光触媒膜として２
酸化チタン（ＴｉＯ₂ ）を用いる場合を説明したが、本
発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、光触
媒膜としては、例えば、ＳｒＴｉＯ₃ 、ＢａＴｉＯ₃ 、
Ｋ₂ Ｔｉ₆ Ｏ₁₉などを使用することも可能である。

【００２９】

【発明の効果】請求項１記載の発明によると、加速荷電
粒子線が、電子光学系を介してウェハーに照射されるこ
とにより、ウェハーにパターンの転写が行われるが、加
速荷電粒子線の放射経路領域内に位置する部材の表面に
は、第１の光触媒膜が配設されており、加速荷電粒子線
の照射によって、ウェハーのレジスト層から有機ガスが
発生し、この有機ガスが、加速荷電粒子線の放射経路領
域内に位置する部材の表面に、有機汚れ異物として固化
付着しても、該部材に加速荷電粒子線が照射されると、
該部材の表面に配設されている第１の光触媒膜が光触媒
機能を発揮し、有機汚異物が分解されるので、簡単な構
成によって、露光動作に並行してパターン転写特性低下
の原因となる有機汚れ異物の装置内への固化の防止動作
を効率的に行うことが可能になる。

【００３０】請求項２記載の発明によると、請求項１記
載の発明で得られる効果に加えて、加速荷電粒子線の放
射経路領域外の部材に、有機汚れ異物が固化付着して
も、該部材に配設される第２の光触媒に、照射手段から
所定値以上のエネルギーレベルの電磁波が照射されるこ
とにより、第２の光触媒が光触媒機能を発揮して該有機
汚れ異物は分解され、さらに、照射手段からの電磁波に
よって、第１の光触媒膜の光触媒機能が高められるの
で、有機汚れ異物の装置内への固化の防止の効果をより
高めることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の構成を示す説明図
である。

【図２】図１の成形絞りの構成を示す説明図である。

【図３】図１の成形絞りの他の構成を示す説明図であ
る。

【図４】本発明の第２の実施の形態の構成を示す説明図
である。

【符号の説明】

１・・電子銃、４・・予備成形絞り、７・・成形絞り、
９・・副偏向器、１０・・焦点補正レンズ、１１・・主
偏向器、１２・・ウェハー、１４ａ、１４ｂ・・紫外線
照射ランプ、１５・・Ｓｉ基板、１６Ａ・・パタン開
口、１６Ｂ・・パタン凹凸、１７・・保護膜、１８・・
光触媒膜、１９・・支持部材、２０・・窓部、２１・・
電子光学系

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加速荷電粒子線を、電子光学系を介して
ウェハーに照射し、該ウェハーにパターンを転写する荷
電粒子線露光装置であり、前記加速荷電粒子線の放射経路領域内に位置する部材の
表面に配設され、前記加速荷電粒子線の照射によって、
有機汚れ異物を分解する光触媒機能を発揮する第１の光
触媒膜を有することを特徴とする荷電粒子線露光装置。
【請求項２】加速荷電粒子線を、電子光学系を介して
ウェハーに照射し、該ウェハーにパターンを転写する荷
電粒子線露光装置であり、前記加速荷電粒子線の放射経路領域内に位置する部材の
表面に配設され、前記加速荷電粒子線の照射によって、
有機汚れ異物を分解する光触媒機能を発揮する第１の光
触媒膜と、前記加速荷電粒子線の放射経路領域外に位置する部材の
表面に配設され、所定値以上のエネルギーレベルの電磁
波の照射によって、有機汚れ異物を分解する光触媒機能
を発揮する第２の光触媒膜と、少なくとも、前記第２の光触媒膜に所定値以上のエネル
ギーレベルの電磁波を照射する照射手段とを有すること
を特徴とする荷電粒子線露光装置。