JP2001085291A - 電子ビーム露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ステージを高速回転可能なシール構造を備え
た電子ビーム露光装置を提供する。 【解決手段】 電子ビーム露光装置１は、モータ２１
と、モータ２１を水平方向に直線移動する可能に支持す
る直線移動機構２３を有する。被加工物１６を載せるス
テージ１７はモータ回転軸２２に固定されている。ま
た、ステージ１７の上方には電子ビームコラム９が配置
されている。露光空間４は、容器５の中に形成されてい
る。容器５は、回転軸２２の移動領域を囲む長孔１８を
有し、ステージの底面に微小な隙間を介して対向する底
壁６と、底壁６と共に露光空間４を形成する天井壁７、
周壁８を有する。そして、露光空間４は真空ポンプ２７
に接続されており、この露光空間４が真空化される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、真空中で被加工物
に電子ビームを露光する電子ビーム露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子ビーム露光装置は、光露光装置に比
べて高精度の露光、描画が可能であることから、大規模
集積回路（ＬＳＩ）の露光プロセスに利用されている。
ところで、ＬＳＩは縦方向と横方向の直線パターンの組
み合わせで構成されるため、露光対象となる試料を設置
するステージは、このステージを縦方向と横方向（Ｙ方
向とＸ方向）に移動する二軸駆動機構を有する。

【０００３】一方、ＬＳＩとは違って、光ディスクの情
報記録部（トラック）は、複数の同心円パターン又は螺
旋パターンで構成される。そのため、露光対象となる試
料を設置するステージは、このステージを回転する回転
駆動機構と、ステージをディスクの中心から半径方向に
移動する直線駆動機構とを必要とする。

【０００４】このような回転駆動機構と直線駆動機構を
備えた従来の電子ビーム露光装置の一例を図４に示す。
図示するように、電子ビーム露光装置５１は、外側容器
５２を有する。外側容器５２の中には直線駆動機構５３
が配置されている。直線駆動機構５３は、外側容器５１
に固定された固定台５４と、固定台５４に支持された可
動台５５とを有し、この可動台５５が特定の方向（図面
の左右方向）に移動できるようにしてある。

【０００５】可動台５５は内側容器５６を支持してい
る。内側容器５６の中にはモータ５７がその回転軸５８
を上方に向けて固定されている。モータ５７の回転軸５
８は、内側容器５６の天井に形成した開口部５９を介し
て、外側容器５２と内側容器５６に囲まれた空間６０に
突出しており、この空間６０に配置されているステージ
６１を支持している。

【０００６】ステージ６１の上方には、電子ビームコラ
ム６２が配置されている。電子ビームコラム６２は、電
子ビームを生成する電子銃６３と、電子銃６３で生成さ
れた電子ビームを案内する光学系６４とを有し、光学系
６４を透過した電子ビーム６５がステージ６１に設置さ
れる試料（被加工物）６６に結像されるように、外側容
器５２の天井部に固定されている。

【０００７】このような構成を有する電子ビーム露光装
置５１では、外側容器５２と内側容器５６に挟まれた空
間６０が真空ポンプ６７に接続され、この空間６０の空
気が排気されてそこに真空が形成される。一方、モータ
５７は、真空中では空気軸受による高精度の回転が保証
できないことから、開口部５９はこの開口部５９を貫通
する回転軸５８の周囲においてシール６８で封止され、
これにより内側容器５６の中が大気圧に保たれている。
シール６８としては、回転軸受の機能を有し、真空圧に
耐久性を有するものが選択され、一般には、磁性流体を
備えた磁気シールが利用されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように構成された電子ビーム露光装置５１では、モー
タ５７を駆動して回転軸５８を回転すると、この回転軸
５８の回転にしたがって、回転軸５８を囲っている磁気
シール６８の磁性流体が回転軸５８を中心に回転移動
し、そのとき発生する遠心力により外側に移動する。磁
性流体の移動は回転軸５８の回転数（回転速度）に応じ
て増加し、回転軸５８を高速回転すると磁気シール６８
のシール性が低下する。したがって、回転軸５８及びス
テージ６１を高速回転できず、そのために単位時間あた
りの露光長さが限られるという問題があった。

【０００９】また、直線駆動機構５３は真空空間６０に
存在するため、直線移動機構５３の直線移動を得るため
に必要な構成（例えば、使用するグリス、ベアリング構
造）に耐真空性が求められ、そのため真空耐用の高価な
駆動機構を採用しなければならないという問題があっ
た。

【００１０】そこで、本願発明は、ステージを高速回転
可能なシール構造を備えた電子ビーム露光装置を提供す
ることを目的とする。また、本願発明は、高価な真空耐
用の直線駆動機構を必要としない電子ビーム露光装置を
提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の電子ビーム露光装置は、上下方向に
伸びる回転軸を備えたモータと、モータを水平方向に直
線移動可能に支持する直線移動機構と、モータの回転軸
に固定され、被加工物を載せるステージと、ステージの
上方に配置された電子ビームコラムと、回転軸及びこの
回転軸の移動領域を囲む長孔を有し、ステージの底面に
微小な隙間を介して対向する第１の壁部分と、第１の壁
部分と共にステージの上方に電子ビームコラムから出射
された電子ビームを被加工物に投射するための露光空間
を形成する第２の壁部分と、露光空間の空気を吸引して
この露光空間を真空にする真空ポンプとを有することを
特徴とする。

【００１２】本発明の他の形態の電子ビーム露光装置
は、第１の壁に対向するステージの表面部分又はステー
ジに対向する第１の壁の表面部分若しくはそれら両方の
表面部分に長孔を囲む連続溝を形成し、連続溝内の空気
を吸引する第２の真空ポンプを接続したことを特徴とす
る。

【００１３】本発明の他の形態の電子ビーム露光装置
は、第１の壁に対向するステージの表面部分又はステー
ジに対向する第１の壁の表面部分若しくはそれら両方の
表面部分に長孔を囲む第２の連続溝を形成し、第２の連
続溝内を加圧する加圧ポンプを接続したことを特徴とす
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る電子ビーム露
光装置１の一実施形態を示す。電子ビーム露光装置１
は、基台２に固定されたフレーム３を有する。フレーム
３の上部には、電子ビームを試料（被加工物）に露光す
るための露光空間４を形成する容器５が支持されてい
る。容器５は、底壁（第１の壁部分）６と、底壁６と所
定の間隔をあけてその上方に位置する天井壁（第２の壁
部分）７と、これら底壁６と天井壁７とをそれらの周縁
部において連結する周壁（第２の壁部分）８により形成
され、これらの壁の内側に露光空間４が形成されてい
る。なお、図面上では、これら３つの壁部分は一体的に
表されているが、これら３つの壁部分は別々の部分とし
て構成し、組み立てた状態で図示する構成が得られるよ
うにするのが好ましい。

【００１５】電子ビームコラム９は外筒１０を有する。
外筒１０は下端部に電子ビーム出射口１１を備えてい
る。また、外筒１０は、電子ビーム１２を生成する電子
銃１３と、生成された電子ビームを整形して電子ビーム
出射口１１から出射するための光学系１４を収容してお
り、容器天井壁７の略中央部に形成した開口部１５に嵌
め込み、出射口１１を露光空間４に位置させて固定され
ている。なお、外筒１０の周囲と開口部１５との隙間
は、適当な手段により密封される。

【００１６】電子ビームコラム９から出射された電子ビ
ーム１２が露光される試料（被加工物）１６を載せるス
テージ１７は露光空間４に配置され、上下方向に伸びる
軸を中心として回転自在に且つ水平方向に移動自在に支
持されている。このようなステージ１７の動きを保証す
るために、底壁６には略長方形の貫通孔（長孔）１８が
形成されている。なお、図２に示すように、貫通孔１８
の長軸１９と短軸２０はそれぞれ図１の左右方向とこれ
に直交する方向に向けてある。また、底壁６の下方にモ
ータ（例えば、スピンドルモータ）２１がその回転軸２
２を上下方向に向けて配置され、この回転軸２２が貫通
孔１８を介して露光空間４に伸び、ステージ１７の中心
を固定的に支持している。さらに、モータ２１は、基台
２に固定した直線移動機構２３に支持されている。そし
て、直線移動機構２３は、固定部２４と、固定部２４に
対して特定の水平方向（図面の左右方向）に移動する可
動部２５とからなり、可動部２５にモータ２１が固定さ
れている。

【００１７】容器５内の露光空間４を真空化するため
に、例えば周壁８に取り付けた排気管２６が真空ポンプ
２７に接続されている。また、露光空間４に安定した真
空を維持するためには、ステージ１７と底壁６との隙間
２８を適正にシールしなければならない。そのために、
ステージ１７と底壁６との隙間２８は極めて小さい値
（例えば、約５〜１０μｍ）に設定されている。

【００１８】以上の構成の他に、本実施形態の露光装置
１では、隙間２８のシール性を高めるために、図２，３
に示すように、ステージ１７に対向する底壁６の上面部
分に、貫通孔１８を囲む２つの連続した無端状の溝２
９、３０が形成されている。また、これらの溝２９、３
０は、底壁６に形成した通路３１、３２を介して別々の
真空ポンプ３３、３４に接続されている。

【００１９】このように構成された電子ビーム露光装置
１によれば、真空ポンプ２７を駆動して、露光空間４の
空気を排気し、この露光空間４が電子ビーム１２の露光
に必要な真空度まで真空化される。また、真空ポンプ３
３、３４を駆動し、ステージ１７と底壁６との隙間２８
から流入する空気が排気され、露光空間４の真空度が適
正に維持される。

【００２０】この状態で、電子ビームコラム９から出射
された電子ビーム１２がステージ１７上の試料１６に露
光される。試料１６に対する電子ビーム１２の露光位置
は、モータ２１の回転により試料１６の上面を周方向に
移動する。また、モータ２１の回転に同期して、直線移
動機構２３によりモータ２１が水平方向に連続的又は断
続的に移動すると共に、回転軸２２が貫通孔１８の中の
領域（回転軸移動領域）を連続的又は断続的に移動し、
電子ビーム１２の露光位置が半径方向に移動する。その
結果、試料１６の上面には、螺旋状の露光パターン又は
複数の同心円からなる露光パターンが形成される。

【００２１】なお、上記説明では、底壁６に２つの連続
溝２９、３０を形成したが、連続溝は一つ又は複数個あ
ってもよい。また、上記説明では、溝２９、３０は無端
状に連続した溝としたが、螺旋状の溝であってもよい。
さらに、上記説明では、底壁６に溝２９、３０を形成し
たが、底壁に代えて又は底壁に加えて、底壁６に対向す
るステージ１７の下面に形成してもよい。この場合で
も、対向する底壁６の上面に吸引孔を設け、この吸引孔
を通じてステージ１７の溝から空気を吸引することがで
きる。さらにまた、上記説明では、底壁６に２つの溝２
９、３０を形成し、両方の溝２９、３０からそれぞれ空
気を排気したが、貫通孔１８に近い方の溝２９は加圧ポ
ンプに接続し、この加圧ポンプから供給された圧縮空気
を溝２９から噴射して、底壁６とステージ１７との接触
を防止すると共に、両者の隙間２８を一定に維持するよ
うにしてもよい。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係る電子ビーム露光装置によれば、モータの回転軸の
周囲を良好にシールできる。また、回転軸及びステージ
の回転を上げても、露光空間のシール性に影響はないの
で、試料の高速露光が可能となる。さらに、直線移動機
構も大気圧下に配置できるので、この直線移動機構に大
気圧で利用できる安価な装置を利用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る電子ビーム露光装置の一部切断
側面図。

【図２】 露光容器の底部に形成した貫通孔と溝を示す
平面図。

【図３】 露光容器の底部に形成した貫通孔と溝を示す
断面図。

【図４】 従来の電子ビーム露光装置の一部切断側面
図。

【符号の説明】

１…電子ビーム露光装置、４…露光空間、５…容器、９
…電子ビームコラム、１６…試料（被加工物）、１７…
ステージ、１８…貫通孔、２１…モータ、２２…回転
軸、２３…直線移動機構。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下方向に伸びる回転軸を備えたモータ
   と、 上記モータを水平方向に直線移動可能に支持する直線移
   動機構と、 上記モータの回転軸に固定され、被加工物を載せるステ
   ージと、 上記ステージの上方に配置された電子ビームコラムと、 上記回転軸及びこの回転軸の移動領域を囲む長孔を有
   し、上記ステージの底面に微小な隙間を介して対向する
   第１の壁部分と、 上記第１の壁部分と共に上記ステージの上方に上記電子
   ビームコラムから出射された電子ビームを上記被加工物
   に投射するための露光空間を形成する第２の壁部分と、 上記露光空間の空気を吸引してこの露光空間を真空にす
   る真空ポンプとを有することを特徴とする電子ビーム露
   光装置。
2. 【請求項２】 上記第１の壁に対向する上記ステージの
   表面部分又は上記ステージに対向する上記第１の壁の表
   面部分若しくはそれら両方の表面部分に上記長孔を囲む
   連続溝を形成し、上記連続溝内の空気を吸引する第２の
   真空ポンプを接続したことを特徴とする請求項１に記載
   の電子ビーム露光装置。
3. 【請求項３】 上記第１の壁に対向する上記ステージの
   表面部分又は上記ステージに対向する上記第１の壁の表
   面部分若しくはそれら両方の表面部分に上記長孔を囲む
   第２の連続溝を形成し、上記第２の連続溝内を加圧する
   加圧ポンプを接続したことを特徴とする請求項２に記載
   の電子ビーム露光装置。