特許 7271978 ステージ装置及び荷電粒子ビーム処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-05-01

(45)【発行日】2023-05-12

(54)【発明の名称】ステージ装置及び荷電粒子ビーム処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/027 20060101AFI20230502BHJP

   G03F 7/20 20060101ALI20230502BHJP

   H01J 37/20 20060101ALI20230502BHJP

【ＦＩ】

H01L21/30 541L

G03F7/20 504

H01J37/20 A

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019018903

(22)【出願日】2019-02-05

(65)【公開番号】P2020126941

(43)【公開日】2020-08-20

【審査請求日】2021-09-03

(73)【特許権者】

【識別番号】504162958

【氏名又は名称】株式会社ニューフレアテクノロジー

(74)【代理人】

【識別番号】100086911

【弁理士】

【氏名又は名称】重野 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100144967

【弁理士】

【氏名又は名称】重野 隆之

(72)【発明者】

【氏名】石田 健二郎

(72)【発明者】

【氏名】中曽 潔

【審査官】牧 隆志

(56)【参考文献】

【文献】特開平０７－１２２４７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－３４３３５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６０－０５０９２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－１８１２７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１５－５３７２３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２５７０３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平３－５０８１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

Ｇ０３Ｆ ７／２０

Ｈ０１Ｊ ３７／００ － ３７／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板が載置されるステージ装置であって、
水平方向に移動可能なＸＹステージと、
鉛直方向に移動可能であり、前記基板が載置されるＺステージと、
を備え、
前記Ｚステージは、
前記ＸＹステージ上に設置されるベースと、
前記ベースから垂設された固定部と、
前記ベースの上方に設置されたテーブルと、
前記テーブルを押さえつけて前記固定部に連結して固定する板バネと、
前記板バネに取り付けられ、前記ＸＹステージの加速度に基づき外部から電圧を印加されることにより、伸長又は収縮を生じる圧電素子と、
前記テーブル上に設置され、前記基板が載置される台座と、
を有することを特徴とするステージ装置。

【請求項2】

前記ベース上に設置され、傾斜面を有する傾斜台と、
前記傾斜面と前記テーブルとの間に配置されたローラと、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。

【請求項3】

前記圧電素子が取り付けられた前記板バネは、矩形状の前記テーブルの各辺に設置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のステージ装置。

【請求項4】

前記圧電素子は、前記板バネの両面に取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のステージ装置。

【請求項5】

請求項１乃至４のいずれか１項に記載のステージ装置を有しており、
前記基板を前記ＸＹステージにより移動させながら荷電粒子ビームを照射し、
前記ＸＹステージの加速度に基づく電圧を前記圧電素子に印加することにより、前記圧電素子に伸長又は収縮を生じさせる、荷電粒子ビーム処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ステージ装置及び荷電粒子ビーム処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ＬＳＩの高集積化に伴い、半導体デバイスに要求される回路線幅は年々微細化されてきている。半導体デバイスへ所望の回路パターンを形成するためには、縮小投影型露光装置を用いて、石英上に形成された高精度の原画パターン（マスク、或いは特にステッパやスキャナで用いられるものはレチクルともいう。）をウェーハ上に縮小転写する手法が採用されている。高精度の原画パターンは、電子ビーム描画装置によって描画され、所謂、電子ビームリソグラフィ技術が用いられている。

【0003】

従来の電子ビーム描画装置は、パターンが描画される試料を載置するステージと、このステージを収納するチャンバと、このチャンバの天板に配置され、電子ビームを射出する電子ビーム発生源及び、試料上の所望の位置に所望のパターンを描画するために電子ビームを形成する電子ビーム制御系を有する電子光学鏡筒とを有している。

【0004】

試料を載置するステージは、電子ビームの光軸方向と直交する方向に移動可能なＸＹステージと、このＸＹステージ上に搭載され、光軸方向に移動可能なＺステージとを有する。例えば、Ｚステージは、傾斜面を有する傾斜台と、ローラを介して傾斜面上に設置されたテーブルと、テーブル上に設置され試料が載置される台座とを有する。ローラが回転し、傾斜面とローラとの接触点が変化すると、テーブルの高さ方向の位置が変わるように構成されている。

【0005】

Ｚステージのテーブルは、板バネで押さえつけられている。そのため、ＸＹステージが加減速する際に台座にピッチング方向の力が作用して台座が傾くことがあった。台座が傾くと、電子ビームのフォーカス位置と、試料の高さ方向の位置とがずれて、描画精度が劣化する。

【0006】

台座の傾きを抑えるために、ＸＹステージの動作加速度を下げると、描画スループットが低下するという問題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２００５－２５６９５号公報

【文献】特開２００７－１４２２９２号公報

【文献】特開２００１－１１６８６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、スループットの低下を抑制しつつ、Ｚステージの台座が傾くことを防止するステージ装置及び荷電粒子ビーム処理装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一態様によるステージ装置は、基板が載置されるステージ装置であって、水平方向に移動可能なＸＹステージと、鉛直方向に移動可能であり、前記基板が載置されるＺステージと、を備え、前記Ｚステージは、前記ＸＹステージ上に設置されるベースと、前記ベースから垂設された固定部と、前記ベースの上方に設置されたテーブルと、前記テーブルを押さえつけて前記固定部に連結して固定する板バネと、前記板バネに取り付けられ、前記ＸＹステージの加速度に基づき電圧が印加される圧電素子と、前記テーブル上に設置され、前記基板が載置される台座と、を有するものである。

【0010】

本発明の一態様によるステージ装置は、前記ベース上に設置され、傾斜面を有する傾斜台と、前記傾斜面と前記テーブルとの間に配置されたローラと、をさらに備える。

【0011】

本発明の一態様によるステージ装置において、前記圧電素子が取り付けられた前記板バネは、矩形状の前記テーブルの各辺に設置されている。

【0012】

本発明の一態様によるステージ装置において、前記圧電素子は、前記板バネの両面に取り付けられている。

【0013】

本発明の一態様による荷電粒子ビーム処理装置は、前記基板を前記ＸＹステージにより移動させながら荷電粒子ビームを照射し、前記ＸＹステージの加速度に基づく電圧を前記圧電素子に印加するものである。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、スループットの低下を抑制しつつ、Ｚステージの台座が傾くことを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施形態による描画装置の概略図である。

【図2】同実施形態に係るステージ装置の概略図である。

【図3】（ａ）（ｂ）は板バネに設けたアクチュエータを示す図である。

【図4】板バネ及びアクチュエータの設置例を示す図である。

【図5】板バネ及びアクチュエータの設置例を示す図である。

【図6】アクチュエータへの指令電圧の指令方法の例を示す図である。

【図7】アクチュエータへの指令電圧の指令方法の例を示す図である。

【図8】板バネへのアクチュエータの取り付け例を示す図である。

【図9】変形例によるステージ装置の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。実施の形態では、荷電粒子ビームの一例として、電子ビームを用いた構成について説明する。但し、荷電粒子ビームは電子ビームに限るものでなく、イオンビーム等でもよい。

【0017】

図１は、本発明の実施形態における描画装置の構成を示す概略図である。図１に示すように、描画装置１００は、描画部１５０、制御回路１６０、ステージ制御回路１７０、及び変位制御回路１８０を備えている。描画装置１００は、電子ビーム２００を用いてレジストが塗布された基板１０１にパターンを描画する。描画部１５０は、電子光学鏡筒１０２とチャンバ（描画室）１０３を有している。電子光学鏡筒１０２は、チャンバ１０３上に配置される。

【0018】

電子光学鏡筒１０２内には、電子銃２０１、照明レンズ２０２、第１アパーチャ２０３、投影レンズ２０４、偏向器２０５、第２アパーチャ２０６、対物レンズ２０７、及び偏向器２０８が設けられている。電子光学鏡筒１０２内の各部の動作は、制御回路１６０によって制御される。チャンバ１０３内には、ステージ装置が配置される。ステージ装置は、ＸＹステージ２０と、ＸＹステージ上に搭載されたＺステージ３０とを備える。ＸＹステージ２０は、電子ビーム２００の光軸方向と直交する方向（水平方向）に移動可能であり、Ｚステージ３０は、鉛直方向である光軸方向に移動可能である。Ｚステージ３０上には、描画対象となる基板１０１が載置される。基板１０１には、マスク基板やウェーハ等が含まれる。ステージ制御回路１７０は、ＸＹステージ２０の加速度やＺステージ３０の高さを制御する。

【0019】

電子銃２０１（放出部）から放出された電子ビーム２００は、照明レンズ２０２により、開口を有する第１アパーチャ２０３全体に照射される。第１アパーチャ２０３の開口を通過することで、電子ビーム２００は例えば矩形に成形される。

【0020】

第１アパーチャ２０３を通過した電子ビーム２００は、投影レンズ２０４により、開口を有した第２アパーチャ２０６上に投影される。その際、偏向器２０５によって、第２アパーチャ２０６上に投影されるビーム位置が偏向制御され、電子ビームの形状と寸法を変化させる（可変成形を行う）ことができる。

【0021】

第２アパーチャ２０６を通過した電子ビーム２００は、対物レンズ２０７により焦点を合わせ、偏向器２０８によって偏向され、連続的に移動するＸＹステージ２０に搭載されたＺステージ３０上の基板１０１の目標位置に照射される。これにより、基板１０１に所望のパターンが描画される。

【0022】

図２に示すように、Ｚステージ３０は、ＸＹステージ２０上に設置されたベース３１と、ベース３１の周縁部から垂設された固定部３２と、傾斜面を有する傾斜台３３と、ローラ３４を介して傾斜台３３の傾斜面上に設置されたテーブル３５と、テーブル３５上に設置され基板１０１が載置される台座３６とを有する。ローラ３４が回転し、傾斜台３３の傾斜面とローラ３４との接触点が変化すると、テーブル３５の高さ方向の位置が変わり、基板１０１の高さを調整できるように構成されている。

【0023】

なお、基板１０１の高さを調整する機構は図２に示すものに限定されない。例えば、傾斜台３３及びローラ３４の代わりに、図９に示すように、上下に駆動するアクチュエータ（圧電素子）３７と、可動子３８とでテーブル３５を支持し、アクチュエータ３７により可動子３８を上下させることによりテーブル３５の高さを変え、基板１０１の高さを調整してもよい。

【0024】

テーブル３５は、板バネ４０を含むダンパにより押さえつけられ、固定部３２の上端部に連結して固定されている。板バネ４０には、マクロファイバーコンポジット（ＭＦＣ）等のアクチュエータ（圧電素子）５０が取り付けられている。変位制御回路１８０はアクチュエータ５０に電圧を印加し、変位（圧縮・伸長）を生じさせる。

【0025】

Ｚステージ３０を搭載するＸＹステージ２０が加減速する際に、台座３６にピッチング方向の力が作用して板バネ４０が屈曲し（反り曲がり）、台座３６が傾くことがある。そこで、本実施形態では、ＸＹステージ２０の加速度に基づいて台座３６に作用する力を推定し、アクチュエータ５０により逆向きの力を与えて、台座３６を水平に保つ。

【0026】

変位制御回路１８０は、ステージ制御回路１７０がＸＹステージ２０へ出力する制御信号からＸＹステージ２０の加速度情報を取得し、台座３６が水平を保つようにアクチュエータ５０に電圧を印加する。図３（ａ）に示すように、アクチュエータ５０が圧縮するような電圧を印加すると、板バネ４０には上向きの力が与えられる。図３（ｂ）に示すように、アクチュエータ５０が伸長するような電圧を印加すると、板バネ４０には下向きの力が与えられる。

【0027】

台座３６には、ステージ進行方向（例えばＸ方向）に対してピッチング及びローリングの揺れが生じ得るため、これらを抑制できるように板バネ４０及びアクチュエータ５０を設置することが好ましい。

【0028】

例えば、図４に示すように、矩形状のテーブル３５の４辺（Ｘ方向の対向する２辺と、Ｙ方向の対向する２辺）のそれぞれに板バネ４０及びアクチュエータ５０を設置する。あるいはまた、図５に示すように、板バネ４０及びアクチュエータ５０を、Ｘ方向の対向する２辺のうちの一方の辺の２ヶ所、他方の辺の１ヶ所に設置してもよい。

【0029】

変位制御回路１８０がアクチュエータ５０に印加する電圧（指令電圧）の制御方法は特に限定されず、例えば、図６に示すように、アクチュエータ５０の変位をセンサ１９０で測定し、変位の目標値と現在値との差分、及びステージ加速度情報に基づいて印加電圧を制御するような、フィードバック制御とフィードフォワード制御とを併用したものを適用できる。

【0030】

また、図７に示すように、レーザ干渉計１９２を用いてステージ位置を測定し、ステージピッチング量を外乱オブザーバとして利用して、印加電圧を制御してもよい。

【0031】

このように、本実施形態によれば、ＸＹステージ２０の加速度に基づいてアクチュエータ５０に電圧を印加し、板バネ４０に力を付与することで、台座３６を水平に保つことができる。そのため、電子ビームのフォーカス位置と、基板１０１の高さ方向の位置とが合わせやすくなり、描画精度が向上する。また、ＸＹステージ２０の動作加速度を下げる必要がないため、描画スループットの低下を防止できる。

【0032】

上記実施形態では、アクチュエータ５０を板バネ４０の一方の面に取り付ける例について説明したが、図８に示すように、アクチュエータ５０を板バネ４０の両面に取り付けてもよい。

【0033】

また、これら実施形態においては、電子ビーム描画装置を例にして説明したが、ビームが磁場の影響を受ける装置であれば、同様の効果を得ることができる。描画装置以外にも検査装置等の処理装置に用いることができる。

【0034】

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0035】

２０ ＸＹステージ
３０ Ｚステージ
４０ 板バネ
５０ アクチュエータ
１００ 描画装置
１０１ 基板
１０２ 電子光学鏡筒
１０３ チャンバ
１５０ 描画部
１６０ 制御回路
１７０ ステージ制御回路
１８０ 変位制御回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】