JP2001148340A - Method and apparatus for aligning with charged particle beam - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電子ビームなどの
荷電粒子ビームを使用した露光方法及び露光装置に係わ
り、装置内に体積される汚れ（コンタミネーション）に
よってビームのドリフトを低減し、露光パターンの精度
が長時間維持される露光方法及び露光装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure method and an exposure apparatus using a charged particle beam such as an electron beam, and to reduce the beam drift due to contamination (contamination) that is accumulated in the apparatus. The present invention relates to an exposure method and an exposure apparatus in which the precision of the exposure is maintained for a long time.
【０００２】[0002]
【従来の技術】集積回路の高集積化に伴い、より一層の
微細加工が可能な微細加工技術が求められている。微細
加工技術の限界を規定しているのは露光技術であり、従
来から使用されている光露光技術では一層の微細化は難
しくなっており、新しい露光技術が求められている。電
子ビームなどの荷電粒子ビームで露光する技術は、光露
光技術よりはるかに微細なパターンの露光が可能であ
り、次世代の露光技術として注目されている。2. Description of the Related Art With the increase in the degree of integration of integrated circuits, there is a demand for a fine processing technique capable of performing finer processing. It is the exposure technology that defines the limit of the fine processing technology, and it is difficult to further miniaturize the optical exposure technology that has been conventionally used, and a new exposure technology is required. The technology of exposing with a charged particle beam such as an electron beam enables exposure of a much finer pattern than the light exposure technology, and is attracting attention as a next-generation exposure technology.
【０００３】本発明は、電子ビーム以外の荷電粒子ビー
ム露光にも適用できるが、ここでは電子ビーム露光を例
として説明を行う。電子ビーム露光装置では、電子銃に
よって電子を発生させ、電界によって加速させることで
電子ビームを生成する。この電子ビームは、鏡筒内に設
けた電磁レンズや偏向器によりそのビーム形状や方向が
制御される。ビームの整形には各種の方法があるが、通
常は、電子ビームを所定の矩形の第１のスリットにより
矩形形状に整形し、それを第２のスリット又はブランキ
ングアパーチャアレイ（ＢＡＡ）マスク（総称すれば透
過マスク）によって更に露光ビーム形状に整形する。こ
のように整形された電子ビームを偏向器で偏向して、ウ
エハやレチクルマスクなどの試料上に照射する。このよ
うな露光パターンをつなぎ合わせて所望のパターンを露
光する。電子ビーム露光では、約０．０５μｍ以下の微
細加工が、０．０２μｍ以下の位置合わせ精度で実現可
能であることが知られている。The present invention can be applied to a charged particle beam exposure other than an electron beam. Here, an electron beam exposure will be described as an example. In an electron beam exposure apparatus, electrons are generated by an electron gun and accelerated by an electric field to generate an electron beam. The beam shape and direction of the electron beam are controlled by an electromagnetic lens and a deflector provided in the lens barrel. There are various methods for shaping the beam. Usually, the electron beam is shaped into a rectangular shape by a predetermined rectangular first slit, and is shaped into a second slit or a blanking aperture array (BAA) mask (collectively referred to as a "blank"). Then, it is further shaped into an exposure beam by a transmission mask. The electron beam shaped in this way is deflected by a deflector and irradiated on a sample such as a wafer or a reticle mask. A desired pattern is exposed by connecting such exposure patterns. In electron beam exposure, it is known that fine processing of about 0.05 μm or less can be realized with an alignment accuracy of 0.02 μm or less.
【０００４】しかしながら、電子ビーム露光装置では、
時間の経過に従って電子ビームの照射位置などが変化し
て露光パターンを劣化させるという問題がある。このよ
うな電子ビーム照射位置のずれを、ビームドリフトと呼
んでいる。ビームドリフトの主な原因は、試料に近い位
置に配置された静電偏向電極や鏡筒下部の汚れに電荷が
蓄積され、蓄積された電荷が発生する電界によるチャー
ジアップドリフトである。試料の表面には、通常有機材
料のレジスト膜が塗布されており、高エネルギの電子ビ
ームが照射されることにより有機材料から発生するガス
が周囲の部品の表面に付着したり、ガス中の炭素成分が
部品の表面に付着する。その結果、これらの部品の表面
に、絶縁性の高い汚れ（コンタミネーション）が生成さ
れる。この汚れに反射電子や２次電子などのチャージが
蓄積され、電界を発生する。照射する電子ビームはこの
電界により偏向され、電子ビームの照射位置が変動す
る。なお、このような汚れは、試料に近い位置だけでな
く離れた部分でも生じるが、汚れの程度は試料から離れ
るに従って少なくなる。However, in an electron beam exposure apparatus,
There is a problem in that the irradiation position of the electron beam and the like change with the elapse of time to deteriorate the exposure pattern. Such a shift of the electron beam irradiation position is called beam drift. The main cause of the beam drift is a charge-up drift due to an electric field generated by the accumulation of electric charges in the electrostatic deflection electrodes arranged near the sample and the dirt under the lens barrel, and the generated electric charges. A resist film of an organic material is usually applied to the surface of the sample, and a gas generated from the organic material due to irradiation with a high-energy electron beam adheres to a surface of a surrounding component, or a carbon in the gas. The components adhere to the surface of the part. As a result, highly insulating dirt (contamination) is generated on the surface of these components. Charges such as reflected electrons and secondary electrons are accumulated in the dirt to generate an electric field. The electron beam to be irradiated is deflected by this electric field, and the irradiation position of the electron beam changes. Note that such stains occur not only at a position close to the sample but also at a distant portion, but the degree of the stain decreases as the distance from the sample increases.
【０００５】ビームドリフトが大きくなると正常な露光
が行えないので、汚れを清掃する必要がある。特開昭６
１−２０３２１号公報や特開平６−３２５７０９号公報
は、このような汚れを清掃する方法として、露光装置を
一旦停止状態にし、装置の真空チャンバ内に酸素を導入
してプラズマ励起し、発生したプラズマにより部品表面
をアッシングしてガス化し、そのガスを外部に排気する
ことにより表面の汚れを除去する方法を開示している。
しかし、この方法を行うには露光装置を一旦停止状態に
して内部に酸素を導入する必要があり、装置の稼働率を
著しく低下させるだけでなく、部品の表面のメッキが劣
化するという問題があった。[0005] If the beam drift is large, normal exposure cannot be performed, so it is necessary to clean dirt. JP 6
JP-A-2020321 and JP-A-6-325709 disclose, as a method of cleaning such dirt, a method in which an exposure apparatus is temporarily stopped, oxygen is introduced into a vacuum chamber of the apparatus, and plasma is excited. A method is disclosed in which the surface of a component is gasified by ashing with plasma, and the gas is exhausted to the outside to remove surface contamination.
However, in order to perform this method, it is necessary to temporarily stop the exposure apparatus and introduce oxygen into the interior, which not only significantly reduces the operation rate of the apparatus but also deteriorates the plating on the surface of the component. Was.
【０００６】特開平９−２５９８１１号公報は、露光中
に電子ビーム露光装置の真空チャンバ内の少なくとも一
部にオゾンを導入することにより、露光しながら同時に
汚れの清掃も並行して行う方法を開示している。真空チ
ャンバ内に導入されたオゾンは、露光のための電子ビー
ムにより活性化されて酸素ラジカルになり、部品表面の
汚れをガス化するので、このガスを排気する。酸素ラジ
カルの発生は電子ビームの強度に関係し、照射のための
電子ビームの強度は装置の各部で異なるので、真空チャ
ンバ内の部分により導入するオゾンの量を変えるように
する。Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-259811 discloses a method in which ozone is introduced into at least a part of a vacuum chamber of an electron beam exposure apparatus during exposure, thereby simultaneously performing exposure and simultaneously cleaning dirt. are doing. Ozone introduced into the vacuum chamber is activated by an electron beam for exposure to become oxygen radicals and gasifies dirt on the surface of the component. The generation of oxygen radicals is related to the intensity of the electron beam, and since the intensity of the electron beam for irradiation differs in each part of the apparatus, the amount of ozone to be introduced is changed depending on the part in the vacuum chamber.
【０００７】図１は、特開平９−２５９８１１号公報に
開示された電子ビーム露光装置にオゾンを供給するため
のオゾン供給機構の構成例を示す図である。酸素ボンベ
５１からオゾン発生装置（オゾナイザ）５２に酸素が供
給される。オゾナイザ５２はSiemens オゾン管などの装
置であり、広く知られているのでここでは詳しい説明を
省略する。いずれにしろ、オゾナイザ５２は供給された
酸素からオゾンを発生させ、酸素とオゾンの混合物（混
合気体）が得られる。なお、この混合物には、活性化酸
素（酸素ラジカル）も含まれる。また、混合物内のオゾ
ン濃度は通常１０％程度である。FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of an ozone supply mechanism for supplying ozone to an electron beam exposure apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-259811. Oxygen is supplied from an oxygen cylinder 51 to an ozone generator (ozonizer) 52. The ozonizer 52 is a device such as a Siemens ozone tube or the like, and is widely known. In any case, the ozonizer 52 generates ozone from the supplied oxygen, and a mixture of oxygen and ozone (mixed gas) is obtained. Note that this mixture also contains activated oxygen (oxygen radical). The ozone concentration in the mixture is usually about 10%.
【０００８】オゾン混合物は、マスフローセンサＭＦＳ
に送られ、電子ビーム露光装置のコラム１０内の真空チ
ャンバに導入される。電子ビームの発生、整形及び偏向
を行う電子ビーム光学系と試料を保持して移動する移動
機構などは、真空チャンバ内に収容されている。真空チ
ャンバ内は、真空ポンプＰにより１×１０-4パスカル
（Ｐａ）（１×１０-6Torr）程度の低圧状態（真空状
態）に維持される。従って、真空チャンバ内の気体は、
ほとんどが上記の酸素とオゾンの混合物である。真空ポ
ンプＰにより真空チャンバ内部の気体が排気されるのに
応じて、ＭＦＳから混合物が供給され、真空チャンバ内
上記の低圧状態に維持される。露光中に電子ビームがオ
ゾンガスに衝突し、酸素ラジカルが発生される。これが
汚れを除去する。The ozone mixture is supplied to a mass flow sensor MFS
And introduced into a vacuum chamber in the column 10 of the electron beam exposure apparatus. An electron beam optical system for generating, shaping, and deflecting an electron beam, a moving mechanism for holding and moving the sample, and the like are housed in a vacuum chamber. The inside of the vacuum chamber is maintained in a low pressure state (vacuum state) of about 1 × 10 −4 Pascal (Pa) (1 × 10 −6 Torr) by a vacuum pump P. Therefore, the gas in the vacuum chamber is
Most are mixtures of the above oxygen and ozone. As the gas inside the vacuum chamber is exhausted by the vacuum pump P, the mixture is supplied from the MFS, and the low pressure state is maintained in the vacuum chamber. During the exposure, the electron beam collides with the ozone gas to generate oxygen radicals. This removes dirt.
【０００９】オゾナイザ５２からＭＦＳに供給される混
合物は、一部がＭＦＳを介して真空チャンバ内に導入さ
れるが、大部分はオゾン処理装置５３に送られ、酸素に
戻るように処理された後大気中に排気される。これは、
オゾナイザ５２が供給する酸素とオゾンの混合物では、
分子同士が互いに衝突して再結合し、オゾンは酸素分子
に戻るため、時間が経過するに従ってオゾンの濃度が低
下する。そのため、ＭＦＳにはオゾナイザ５２で生成し
たばかりの混合物を供給する必要がある。A part of the mixture supplied to the MFS from the ozonizer 52 is introduced into the vacuum chamber through the MFS, but most of the mixture is sent to the ozone treatment device 53 and processed after returning to oxygen. Exhausted into the atmosphere. this is,
In the mixture of oxygen and ozone supplied by the ozonizer 52,
The molecules collide with each other and recombine, and ozone returns to oxygen molecules, so that the concentration of ozone decreases with time. Therefore, it is necessary to supply the mixture just generated by the ozonizer 52 to the MFS.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】電子ビーム露光装置で
は電子ビームを発生し、電子ビームでパターンを露光す
るので、真空チャンバ内はできるだけ高真空状態である
ことが望ましい。特開平９−２５９８１１号公報に開示
された電子ビーム露光装置では、露光中にも酸素ラジカ
ルを生成するために真空チャンバ内にオゾンを導入する
が、その量をできるだけ少なくし、真空チャンバ内を高
真空状態に維持することが望ましい。しかし、真空チャ
ンバ内に導入するオゾンの量が少ないと、生成される酸
素ラジカルの量も少なく、汚れを十分に除去できないと
いう問題がある。真空チャンバ内に導入された混合物の
うち、酸素は酸素ラジカルの生成にはほとんど寄与せ
ず、酸素ラジカルの生成にはオゾンの量が関係する。そ
のため、混合物内でのオゾン濃度を高くすれば、真空チ
ャンバ内を高真空状態に維持した状態で、生成される酸
素ラジカルの量を増加させることができる。しかし、上
記のように、従来使用されているオゾナイザで得られる
酸素とオゾンの混合物では、オゾンの濃度は１０％程度
であり、しかもオゾナイザから真空チャンバに導入され
る途中でもオゾン濃度は低下するため、真空チャンバに
導入される混合物のオゾン濃度は高くできないという問
題があった。In an electron beam exposure apparatus, an electron beam is generated and a pattern is exposed by the electron beam. Therefore, it is desirable that the inside of the vacuum chamber be in a vacuum state as high as possible. In the electron beam exposure apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-259811, ozone is introduced into a vacuum chamber to generate oxygen radicals even during exposure. It is desirable to maintain a vacuum. However, when the amount of ozone introduced into the vacuum chamber is small, the amount of generated oxygen radicals is small, and there is a problem that dirt cannot be sufficiently removed. In the mixture introduced into the vacuum chamber, oxygen hardly contributes to the generation of oxygen radicals, and the amount of ozone is related to the generation of oxygen radicals. Therefore, if the ozone concentration in the mixture is increased, the amount of oxygen radicals generated can be increased while maintaining the vacuum chamber in a high vacuum state. However, as described above, in the mixture of oxygen and ozone obtained by a conventionally used ozonizer, the ozone concentration is about 10%, and the ozone concentration is reduced even during the introduction into the vacuum chamber from the ozonizer. There is a problem that the ozone concentration of the mixture introduced into the vacuum chamber cannot be increased.
【００１１】また、図１において、オゾナイザ５２で生
成したオゾンを含む混合物は、ＭＦＳに供給すると共に
オゾン処理装置５３に送られるが、混合物を送るには加
圧状態にする必要がある。高濃度のオゾンは有害であ
り、オゾナイザ５２からのオゾンを含む混合物はオゾン
処理装置５３で酸素に戻された後、大気中に排気され
る。しかし、上記のように、オゾナイザ５２で生成した
オゾンを含む混合物は、加圧されてＭＦＳとオゾン処理
装置５３に送られるので、その間にオゾンが大気中に漏
れ出すという危険がある。In FIG. 1, the mixture containing ozone generated by the ozonizer 52 is supplied to the MFS and sent to the ozone treatment device 53. To send the mixture, the mixture must be pressurized. High concentration ozone is harmful, and the mixture containing ozone from the ozonizer 52 is returned to oxygen by the ozone treatment device 53 and then exhausted to the atmosphere. However, as described above, the mixture containing ozone generated by the ozonizer 52 is pressurized and sent to the MFS and the ozone treatment device 53, and there is a risk that ozone may leak into the atmosphere during that time.
【００１２】また、オゾナイザ５２からＭＦＳに供給さ
れる混合物のうち、ＭＦＳを介して真空チャンバ内に導
入されるのはほんの一部であり、大部分はオゾン処理装
置５３に送られ、酸素に戻された後、大気中に排気され
る。このように、オゾナイザ５２で生成されたオゾンを
含む混合物のうち実際に使用されるのは、一部で大部分
は廃棄されている。すなわち、実際に真空チャンバ内に
導入されて使用されるオゾン濃度に比べて、原料として
供給する酸素の消費量が大きく、酸素原料のコストが大
きいという問題があった。Also, only a small portion of the mixture supplied from the ozonizer 52 to the MFS is introduced into the vacuum chamber via the MFS, and most of the mixture is sent to the ozone treatment device 53 and returned to oxygen. After that, it is exhausted to the atmosphere. As described above, a part of the mixture containing ozone generated by the ozonizer 52 that is actually used is partially and mostly discarded. That is, there is a problem that the consumption of oxygen supplied as a raw material is large and the cost of the oxygen raw material is large as compared with the ozone concentration actually introduced into the vacuum chamber and used.
【００１３】本発明は、このような問題を解決する技術
に関係し、荷電粒子ビーム露光装置において、露光中に
真空チャンバの少なくとも一部にオゾンを導入して部品
表面の汚れを除去する場合に、少ない酸素使用量で真空
チャンバ内に高い濃度のオゾンを導入でき、オゾンが大
気中に漏れ出す危険が少ない方法及び装置の実現を目的
とする。The present invention relates to a technique for solving such a problem. In a charged particle beam exposure apparatus, when ozone is introduced into at least a part of a vacuum chamber during exposure to remove contamination on the surface of a component. It is another object of the present invention to provide a method and an apparatus that can introduce a high concentration of ozone into a vacuum chamber with a small amount of oxygen used and reduce the risk of ozone leaking into the atmosphere.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】上記目的を実現するた
め、本発明の荷電粒子ビーム露光方法及び装置は、減圧
状態で生成したオゾンを、露光装置の真空チャンバ内に
導入することを特徴とする。すなわち、本発明の荷電粒
子ビーム露光方法は、真空チャンバの少なくとも一部に
低圧のオゾンが導入された状態で、荷電粒子ビームによ
り試料上にパターンを露光する荷電粒子ビーム露光方法
であって、オゾンは大気圧より低い減圧状態で発生され
ることを特徴とする。In order to achieve the above object, a charged particle beam exposure method and apparatus according to the present invention is characterized in that ozone generated under reduced pressure is introduced into a vacuum chamber of an exposure apparatus. . That is, the charged particle beam exposure method of the present invention is a charged particle beam exposure method for exposing a pattern on a sample with a charged particle beam in a state where low-pressure ozone is introduced into at least a part of a vacuum chamber. Is generated under reduced pressure lower than atmospheric pressure.
【００１５】また、本発明の荷電粒子ビーム露光装置
は、真空チャンバと、真空チャンバ内を真空状態にする
真空ポンプと、真空チャンバ内で荷電粒子ビームを発生
させ、荷電粒子ビームで試料上に所望のパターンを露光
する荷電粒子ビーム光学系と、荷電粒子ビーム露光系で
試料上にパターンを露光中に、真空チャンバ内の少なく
とも一部に低圧のオゾンを導入するオゾン供給機構とを
備える荷電粒子ビーム露光装置であって、オゾン供給機
構は、内部の気圧が大気圧より低い減圧状態の第２真空
チャンバと、第２真空チャンバ内で、供給口から供給さ
れる酸素の少なくとも一部をオゾンにするオゾン化装置
とを備え、減圧状態の前記第２真空チャンバ内で発生さ
れたオゾンを真空チャンバ内の少なくとも一部に供給す
ることを特徴とする。Further, the charged particle beam exposure apparatus of the present invention comprises a vacuum chamber, a vacuum pump for evacuating the vacuum chamber, a charged particle beam generated in the vacuum chamber, and a charged particle beam on a sample. A charged particle beam optical system that exposes a pattern of a charged particle beam, and an ozone supply mechanism that introduces low-pressure ozone into at least a part of a vacuum chamber during exposure of the pattern on a sample by the charged particle beam exposure system In the exposure apparatus, the ozone supply mechanism includes a second vacuum chamber in which the internal pressure is lower than the atmospheric pressure, and at least a part of the oxygen supplied from the supply port in the second vacuum chamber is converted to ozone. An ozonization device, wherein ozone generated in the second vacuum chamber in a reduced pressure state is supplied to at least a part of the vacuum chamber.
【００１６】本発明によれば、オゾンは大気圧より低い
減圧状態で発生され、装置の真空チャンバ内に導入され
る。減圧状態では、分子の平均自由行程が長く、分子同
士が互いに衝突する確率が低くなるため、一度生成され
たオゾンは常圧状態に比べて消滅しにくく、高濃度のオ
ゾンを含む混合物を生成できる。これは、酸素ラジカル
についても同様である。従って、真空チャンバ内の真空
度を下げなくても真空チャンバ内のオゾン量を増加させ
ることができる。真空チャンバ内で生成される酸素ラジ
カルの量はオゾン量に関係するので、真空チャンバ内の
真空度を下げなくてもより多くの酸素ラジカルを発生さ
せて強力に清掃することが可能になる。また逆に、同じ
酸素ラジカルを発生させて清掃能力を同じに維持するの
であれば、真空度を向上させることが可能になる。According to the invention, ozone is generated at reduced pressure below atmospheric pressure and is introduced into the vacuum chamber of the device. Under reduced pressure, the mean free path of the molecules is long, and the probability of collision of the molecules with each other is low. Therefore, the ozone generated once is less likely to disappear compared to the normal pressure state, and a mixture containing a high concentration of ozone can be generated. . This is the same for oxygen radicals. Therefore, the amount of ozone in the vacuum chamber can be increased without lowering the degree of vacuum in the vacuum chamber. Since the amount of oxygen radicals generated in the vacuum chamber is related to the amount of ozone, it is possible to generate more oxygen radicals and clean them strongly without lowering the degree of vacuum in the vacuum chamber. Conversely, if the same oxygen radicals are generated to maintain the same cleaning ability, the degree of vacuum can be improved.
【００１７】また、生成されたオゾンは減圧状態にあ
り、長時間オゾン濃度を維持できる。さらに減圧下では
流量が圧力に反比例して大きくなるため、第２チャンバ
から真空チャンバへの到達時間が短く、オゾンの濃度低
下が問題となることはない。更に、オゾンは減圧下で発
生されるので、外部を漏れ出す危険は少ない。第２真空
チャンバの気圧は、真空チャンバの気圧より高くする。
具体的には、オゾンの発生に適した条件を選択すること
が望ましい。The generated ozone is under reduced pressure, and can maintain the ozone concentration for a long time. Furthermore, since the flow rate increases in inverse proportion to the pressure under reduced pressure, the time required to reach the vacuum chamber from the second chamber is short, and the decrease in ozone concentration does not pose a problem. Further, since ozone is generated under reduced pressure, there is little danger of leakage outside. The pressure in the second vacuum chamber is higher than the pressure in the vacuum chamber.
Specifically, it is desirable to select conditions suitable for the generation of ozone.
【００１８】第２真空チャンバの減圧を、別に設けた第
２真空ポンプで行う場合には、第２真空チャンバと真空
チャンバの間に、第２真空チャンバから真空チャンバへ
のオゾン及び酸素ラジカルの供給量を調整する流量調整
バルブを設けて、真空チャンバへのオゾンの導入を制御
する。第２真空チャンバと真空チャンバを導管で接続し
て、真空チャンバを真空にする真空ポンプを使用して第
２真空チャンバを減圧することも可能である。この場合
は、第２真空チャンバの気圧が所望の値になるように、
導管の断面積や長さ及び供給される酸素量などの条件を
適当に設定する。When the pressure in the second vacuum chamber is reduced by a second vacuum pump provided separately, supply of ozone and oxygen radicals from the second vacuum chamber to the vacuum chamber is provided between the second vacuum chamber and the vacuum chamber. A flow control valve for adjusting the amount is provided to control the introduction of ozone into the vacuum chamber. The second vacuum chamber and the vacuum chamber may be connected by a conduit, and the second vacuum chamber may be depressurized using a vacuum pump that evacuates the vacuum chamber. In this case, the pressure in the second vacuum chamber becomes a desired value,
Conditions such as the cross-sectional area and length of the conduit and the amount of supplied oxygen are appropriately set.
【００１９】[0019]
【発明の実施の形態】図２は、本発明の第１実施例の電
子ビーム露光装置の概略構成を示す図である。第１実施
例の電子ビーム露光装置は、上記の特開平９−２５９８
１１号公報に開示された電子ビーム露光装置におけるオ
ゾン発生装置の部分を改良したもので、他の部分の構成
は特開平９−２５９８１１号公報に開示された装置と同
じである。FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of an electron beam exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention. The electron beam exposure apparatus of the first embodiment is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-2598.
It is a modification of the ozone generator in the electron beam exposure apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-111, and the configuration of the other components is the same as that of the apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-259811.
【００２０】まず、図２を参照して第１実施例の電子ビ
ーム露光装置の全体構成を簡単に説明する。この電子ビ
ーム露光装置は、電子銃１４が収納されているチャンバ
１、アライメント用のレンズ３６や第１のスリットが収
納されているチャンバ２、そして偏向器５、第２のスリ
ット又はマスク２０、偏向器６、絞り用のラウンドアパ
ーチャ２７そして投影レンズや偏向器７が収容されてい
るチャンバ３からなるコラム１０と、ウエハＷが収納さ
れる主チャンバ４から構成される。チャンバ３は、更に
チャンバ３ａ、３ｂ、３ｃの３つの部分で構成される。
主チャンバ４内には、ウエハＷを保持してＸ、Ｙ方向に
移動するステージ３５ａ、３５ｂも収納されている。First, the overall configuration of the electron beam exposure apparatus according to the first embodiment will be briefly described with reference to FIG. This electron beam exposure apparatus includes a chamber 1 containing an electron gun 14, a chamber 2 containing an alignment lens 36 and a first slit, a deflector 5, a second slit or mask 20, It comprises a column 10 comprising a chamber 3 in which a chamber 6, a round aperture 27 for a diaphragm, a projection lens and a deflector 7 are housed, and a main chamber 4 in which a wafer W is housed. The chamber 3 is further composed of three parts, chambers 3a, 3b and 3c.
The main chamber 4 also houses stages 35a and 35b that hold the wafer W and move in the X and Y directions.
【００２１】Ｐ２は主にコラム内を真空に引くための分
子ターボポンプであり、Ｐ３は主にコラムよりも大容量
の主チャンバ４内を真空にひくための分子ターボポンプ
である。また、Ｐ１は電子銃１４のチャンバ１内の真空
を維持するためのイオンポンプであり、チャンバ１内を
分子ターボポンプＰ２である程度の真空度にした後、そ
の真空状態を維持することができる程度の能力を有す
る。イオンポンプは、チタンなどの金属材料をイオン化
してガスを吸着することにより真空を維持するものであ
り、その原理は広く知られているのでこれ以上の説明は
省略する。P2 is a molecular turbo pump mainly for drawing a vacuum in the column, and P3 is a molecular turbo pump mainly for drawing a vacuum in the main chamber 4 having a larger capacity than the column. Further, P1 is an ion pump for maintaining a vacuum in the chamber 1 of the electron gun 14. After the inside of the chamber 1 is evacuated to a certain degree by a molecular turbo pump P2, the vacuum state can be maintained. With the ability. The ion pump is for maintaining a vacuum by ionizing a metal material such as titanium and adsorbing a gas, and the principle thereof is widely known, so that further description will be omitted.
【００２２】電子ビーム露光装置の露光原理についても
広く知られているのでここでは説明を省略し、オゾンの
チャンバ内への導入について説明する。第１実施例の電
子ビーム露光装置では、露光中にチャンバ内にオゾンが
導入される。導入されたオゾンに電子ビームが衝突して
酸素と活性化酸素（酸素ラジカル）に分離し、その酸素
ラジカルが各部品表面に付着又は体積使用とする炭素系
の汚れ（コンタミネーション）と反応して一酸化炭素又
は二酸化炭素（炭酸ガス）として蒸発し、真空ポンプに
より排気される。これにより、前述のビームドリフトが
防止される。Since the exposure principle of the electron beam exposure apparatus is widely known, the explanation is omitted here and the introduction of ozone into the chamber will be described. In the electron beam exposure apparatus of the first embodiment, ozone is introduced into the chamber during exposure. The electron beam collides with the introduced ozone and separates into oxygen and activated oxygen (oxygen radicals). The oxygen radicals react with carbon-based dirt (contamination) that adheres to the surface of each component or is used as a volume. It evaporates as carbon monoxide or carbon dioxide (carbon dioxide) and is evacuated by a vacuum pump. This prevents the aforementioned beam drift.
【００２３】参照番号８はオゾン発生装置であり、この
部分が特開平９−２５９８１１号公報に開示された装置
と異なる。オゾン発生装置８で発生したオゾンを含む混
合物（気体）は、開閉可能なバルブ９、マスフローセン
サＭＦＳ１、ＭＦＳ２、ＭＦＳ３を介してチャンバ内に
導入される。ＭＦＳ２からの混合物は、吸入口２８から
チャンバ２に供給され、ＭＦＳ３からの混合物は、吸入
口２９からチャンバ３に供給される。電子銃１４のカソ
ード電極は、電子ビームを発生する時には高温になって
おり、オゾンや酸素が供給されると酸化してしまう。そ
こで、電子銃１４を収納するチャンバ１は、アパーチャ
ａｐ１の部分に設けられたオリフィスＯＲ１により他の
チャンバ２、３、４から真空的に分離されている。ま
た、分子ターボポンプＰ２とチャンバ１の間にバルブＢ
１を設け、大気圧から真空に引く時にはバルブＢ１を開
き、一定の高真空になるとバルブＢ１を閉じてイオンポ
ンプＰ１でチャンバ１内の高真空を維持するようにして
いる。これにより、オゾンがチャンバ１内に入るのを防
止している。なお、チャンバ１内は、他のチャンバ２、
３、４内より高真空に維持される。Reference numeral 8 denotes an ozone generator, which differs from the device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-259811. A mixture (gas) containing ozone generated by the ozone generator 8 is introduced into the chamber via an openable / closable valve 9 and mass flow sensors MFS1, MFS2, and MFS3. The mixture from the MFS 2 is supplied to the chamber 2 from the inlet 28, and the mixture from the MFS 3 is supplied to the chamber 3 from the inlet 29. The cathode electrode of the electron gun 14 has a high temperature when generating an electron beam, and is oxidized when ozone or oxygen is supplied. Therefore, the chamber 1 that houses the electron gun 14 is vacuum-separated from the other chambers 2, 3, and 4 by an orifice OR1 provided at the aperture ap1. A valve B is provided between the molecular turbo pump P2 and the chamber 1.
1, the valve B1 is opened when a vacuum is pulled from the atmospheric pressure, and when a constant high vacuum is reached, the valve B1 is closed and the high vacuum in the chamber 1 is maintained by the ion pump P1. This prevents ozone from entering the chamber 1. The inside of the chamber 1 is the other chamber 2,
Higher vacuum is maintained than in 3 and 4.
【００２４】電子ビームは、電子銃に近い上側ほど電荷
量が大きく、酸素ラジカルが発生しやすく、また汚れの
問題はウエハＷに近い下側ほど大きい。そこで、下側ほ
ど低真空にしてオゾン量を多くするようにする。具体的
には、チャンバ２内とそれより下側のチャンバ３内には
異なるフローセンサＭＦ２、ＭＦ３からオゾンを供給す
るようにして、フローセンサＭＦ２の流量を小さくす
る。更に、チャンバ２とチャンバ３の間に第２のオリフ
ィスＯＲ２を設け、そのアパーチャａｐ２を細く絞っ
て、その間でのオゾンの移動を制限している。そして、
バルブＢ２の開口度を絞ることで、チャンバ２内は中真
空にして、チャンバ３、４内は低真空にしている。具体
的には、チャンバ１は１×１０-4〜１×１０-3Ｐａ、チ
ャンバ２は１×１０-3〜５×１０-3Ｐａ、チャンバ３、
４は５×１０-3〜１×１０-2Ｐａにしている。The electron beam has a larger amount of charge as it is closer to the electron gun, and oxygen radicals are more likely to be generated. Therefore, a lower vacuum is applied to the lower side to increase the amount of ozone. Specifically, ozone is supplied from the different flow sensors MF2 and MF3 to the inside of the chamber 2 and the inside of the chamber 3 below the chamber 2, thereby reducing the flow rate of the flow sensor MF2. Further, a second orifice OR2 is provided between the chambers 2 and 3, and the aperture ap2 is narrowed to restrict the movement of ozone therebetween. And
By reducing the opening degree of the valve B2, the inside of the chamber 2 is set to a medium vacuum, and the insides of the chambers 3 and 4 are set to a low vacuum. Specifically, chamber 1 is 1 × 10 −4 to 1 × 10 −3 Pa, chamber 2 is 1 × 10 −3 to 5 × 10 −3 Pa, chamber 3,
4 is 5 × 10 −3 to 1 × 10 −2 Pa.
【００２５】なお、オゾン発生装置８からバルブ９にオ
ゾンを含む混合物を供給する途中でヘリウムガスＨｅを
混合しているが、これは電子ビームが露光に問題を生じ
ない範囲で散乱して、影になる部分に付着した汚れを除
去するためである。図３は、第１実施例のオゾン発生装
置８の構成を示す図である。図示のように、このオゾン
発生装置８は、円筒状のケース６２の内側に電極６４が
設けられ、ケース６２中心には絶縁性部材６６、６７で
保持された棒状の電極６３が設けられている。部材６７
には右側に通じる穴が設けられており、ケース６２の内
部はバルブ９に接続される導管７１につながると共に、
真空ポンプ６８に接続されている。ケース６２の内部及
び導管７１の内部は、真空ポンプ６８により真空に引か
れ（減圧され）、大気圧より低く、チャンバ３より高い
気圧に維持される。真空ポンプ６８にはオゾン処理装置
６９が接続されており、真空ポンプ６８より排気される
気体に含まれるオゾンを酸素に戻した後大気中に放出す
る。導管７１は、マスフローセンサＭＦＳ５を介してヘ
リウムガスボンベ７０に接続されており、オゾンを含む
混合物に更にヘリウムガスＨｅが混合されてバルブ９に
供給される。バルブ９は流量が可変のバルブである。上
記のように、ケース６２の内部及び導管７１の内部は、
チャンバ３より高い気圧に維持され、導管７１内の混合
物はチャンバ３内に流れ込むが、バルブ９により流れ込
む量が調整できる。The helium gas He is mixed in the course of supplying the mixture containing ozone from the ozone generator 8 to the valve 9. This is for removing dirt adhering to the portion which becomes the. FIG. 3 is a diagram showing a configuration of the ozone generator 8 of the first embodiment. As shown, the ozone generator 8 has an electrode 64 provided inside a cylindrical case 62, and a rod-shaped electrode 63 held by insulating members 66 and 67 at the center of the case 62. . Member 67
Is provided with a hole communicating with the right side, and the inside of the case 62 is connected to a conduit 71 connected to the valve 9.
It is connected to a vacuum pump 68. The inside of the case 62 and the inside of the conduit 71 are evacuated (decompressed) by the vacuum pump 68 and are maintained at a pressure lower than the atmospheric pressure and higher than the chamber 3. An ozone treatment device 69 is connected to the vacuum pump 68, and returns the ozone contained in the gas exhausted from the vacuum pump 68 to oxygen and then releases it to the atmosphere. The conduit 71 is connected to the helium gas cylinder 70 via the mass flow sensor MFS5, and the mixture containing ozone is further mixed with helium gas He and supplied to the valve 9. The valve 9 has a variable flow rate. As described above, the inside of the case 62 and the inside of the conduit 71 are:
The pressure in the chamber 71 is maintained at a pressure higher than that of the chamber 3, and the mixture in the conduit 71 flows into the chamber 3.
【００２６】ケース６２の先端には、マスフローセンサ
ＭＦＳ４に接続されるノズルが設けられており、酸素ボ
ンベ６１から供給される酸素がＭＦＳ４を介して供給さ
れる。電極６３と６４の間に発振器６５から高電圧の高
周波信号が印加され、電極６３と６４の間で放電が発生
する。供給された酸素は電極６３と６４の間を通過する
間にオゾン化される。上記のようにケース６２の内部及
び導管７１の内部は、真空ポンプ６８により減圧されて
いるので、高濃度のオゾンが発生され、その濃度が長時
間維持される。なお、前述のように、この混合物には酸
素ラジカルも含まれている。高濃度のオゾンとヘリウム
ガスを含む混合物（気体）は、バルブ９、ＭＦＳ１、及
びＭＦＳ２又はＭＦＳ３を介して図２のチャンバ２及び
３内に導入される。A nozzle connected to the mass flow sensor MFS4 is provided at the end of the case 62, and oxygen supplied from the oxygen cylinder 61 is supplied through the MFS4. A high-frequency high-frequency signal is applied from an oscillator 65 between the electrodes 63 and 64, and a discharge occurs between the electrodes 63 and 64. The supplied oxygen is ozonized while passing between the electrodes 63 and 64. As described above, since the inside of the case 62 and the inside of the conduit 71 are depressurized by the vacuum pump 68, high-concentration ozone is generated, and the concentration is maintained for a long time. As described above, this mixture also contains oxygen radicals. A mixture (gas) containing a high concentration of ozone and helium gas is introduced into the chambers 2 and 3 of FIG. 2 via the valve 9, MFS1, and MFS2 or MFS3.
【００２７】ここで、本発明を適用した場合と適用しな
い場合のチャンバ３内に導入されるオゾン濃度を質量分
析計で測定した結果を図４に示す。オゾンは質量分析計
による測定の際に分解してしまうのでよい測定方法とは
いえないが、他によい方法がなく、ここでは質量分析計
を使用した。図４の（１）は、オゾンを導入しない状態
と、図１に示した従来の方法で生成したオゾンを導入し
た場合の酸素、オゾン、酸素ラジカルの量を示し、３２
は分子数３２の酸素を示し、４８は分子数４８のオゾン
を示し、１６は分子数１６の酸素ラジカルを示する。ま
た、図４の（２）は、オゾンを導入しない状態と、第１
実施例でオゾンを導入した場合の酸素、オゾン、酸素ラ
ジカルの量を示す。オゾンを導入しない状態では、同じ
結果が示され、オゾンは検出限界の値である。従来の方
法で生成したオゾンを導入した場合には、オゾン量が増
加し、同時に酸素と酸素ラジカルの量も増加している。
これに対して、本実施例では、従来の方法に比べてオゾ
ン量の増加が著しく、５倍程度の増加を示している。上
記のように、質量分析計を使用した測定方法は十分とは
いえないが、本発明を適用することにより、オゾン量が
増加したことは確実である。FIG. 4 shows the results of measurement of the concentration of ozone introduced into the chamber 3 by a mass spectrometer when the present invention is applied and when it is not applied. Ozone is not a good measurement method because it is decomposed during measurement by a mass spectrometer, but there is no other good method, and a mass spectrometer was used here. FIG. 4A shows the amounts of oxygen, ozone, and oxygen radicals when ozone is not introduced and when ozone generated by the conventional method shown in FIG. 1 is introduced.
Represents oxygen having 32 molecules, 48 represents ozone having 48 molecules, and 16 represents oxygen radical having 16 molecules. FIG. 4B shows a state where ozone is not introduced and a state where ozone is not introduced.
The amounts of oxygen, ozone, and oxygen radicals when ozone is introduced in the examples are shown. With no ozone introduced, the same results are shown, with ozone being at the detection limit. When ozone generated by a conventional method is introduced, the amount of ozone increases, and at the same time, the amounts of oxygen and oxygen radicals also increase.
On the other hand, in the present embodiment, the ozone amount is significantly increased as compared with the conventional method, and is about five times as large. As described above, the measurement method using the mass spectrometer is not sufficient, but it is certain that the ozone amount is increased by applying the present invention.
【００２８】図５は、本発明の第２実施例の電子ビーム
露光装置の構成を示す図である。右側のコラム１０、チ
ャンバ１〜４、真空ポンプＰ１〜Ｐ３、オリフィスＯＲ
１、ＯＲ２の構成は第１実施例と同じであり、オゾン発
生装置の構成も第１実施例と同じであるが、高周波信号
源６５の代わりに高電圧源８１により、電極６３と６４
の間に直流電源を印加して放電させる点が異なる。ケー
ス６２に接続される導管８２は、吸入口２９を介してチ
ャンバ３につながっている。従って、チャンバ３が真空
に引かれるのに応じて、導管８２内及びケース６２の内
部も減圧される。チャンバ３の内部が上記のように５×
１０-3〜１×１０-2Ｐａの真空度にされる時、ケース６
２の部分の気圧がどのような値になるかは、導管８２の
断面積や長さ、及び供給される酸素の量などに応じて決
定される。従って、これらを適当に設定することによ
り、ケース６２の部分の気圧を所望の値とすることが可
能である。FIG. 5 is a view showing the configuration of an electron beam exposure apparatus according to a second embodiment of the present invention. Right column 10, chambers 1-4, vacuum pumps P1-P3, orifice OR
1, the configuration of OR2 is the same as that of the first embodiment, and the configuration of the ozone generator is the same as that of the first embodiment. However, instead of the high frequency signal source 65, the high voltage source 81 replaces the electrodes 63 and 64.
In that a direct current power supply is applied during the discharge. A conduit 82 connected to the case 62 is connected to the chamber 3 via the suction port 29. Therefore, as the chamber 3 is evacuated, the pressure inside the conduit 82 and the inside of the case 62 are also reduced. The inside of the chamber 3 is 5 × as described above.
Case 6 when the degree of vacuum is set to 10 −3 to 1 × 10 −2 Pa
The value of the pressure of the portion 2 is determined depending on the cross-sectional area and length of the conduit 82, the amount of supplied oxygen, and the like. Therefore, by appropriately setting these values, it is possible to set the pressure of the case 62 to a desired value.
【００２９】[0029]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電子ビームなどの荷電粒子ビーム露光装置において、露
光中に真空チャンバの少なくとも一部にオゾンを導入し
て部品表面の汚れを除去する場合に、少ない酸素使用量
で真空チャンバ内に高い濃度のオゾンを導入でき、オゾ
ンが大気中に漏れ出す危険も少なくできる。As described above, according to the present invention,
In a charged particle beam exposure apparatus such as an electron beam, when ozone is introduced into at least a part of a vacuum chamber during exposure to remove dirt on a component surface, a high concentration of ozone is introduced into the vacuum chamber with a small amount of oxygen used. The risk of ozone leaking into the atmosphere can be reduced.
【図１】露光中に真空チャンバの少なくとも一部にオゾ
ンを導入する従来の電子ビーム露光装置におけるオゾン
発生装置の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an ozone generator in a conventional electron beam exposure apparatus that introduces ozone into at least a part of a vacuum chamber during exposure.
【図２】本発明の第１実施例の電子ビーム露光装置の構
成を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of an electron beam exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【図３】第１実施例におけるオゾン発生装置の構成を示
す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of an ozone generator according to the first embodiment.
【図４】従来例と第１実施例でのオゾン量の測定結果の
違いを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the difference between the measurement results of the ozone amount between the conventional example and the first embodiment.
【図５】本発明の第１実施例の電子ビーム露光装置の構
成を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of an electron beam exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention.
１〜４…チャンバ ８…オゾン発生装置 ９…可変バルブ １０…コラム ６２…オゾン発生装置のケース ６３…棒状電極 ６４…電極 ６５…高周波信号源 ６８…真空ポンプ ７１、８２…導管 ＭＦＳ１〜ＭＦＳ５…マスフローセンサ Ｐ１〜Ｐ３…真空ポンプ 1-4: Chamber 8: Ozone generator 9: Variable valve 10: Column 62: Ozone generator case 63: Rod electrode 64: Electrode 65: High frequency signal source 68: Vacuum pump 71, 82: Conduit MFS1-MFS5: Mass flow Sensors P1 to P3 ... vacuum pump
Claims (4)
オゾンが導入された状態で、荷電粒子ビームにより試料
上にパターンを露光する荷電粒子ビーム露光方法であっ
て、 前記オゾンは、大気圧より低い減圧状態で発生されるこ
とを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。1. A charged particle beam exposure method for exposing a pattern on a sample by a charged particle beam in a state where low pressure ozone is introduced into at least a part of a vacuum chamber, wherein the ozone is lower than atmospheric pressure. A charged particle beam exposure method generated under reduced pressure.
電粒子ビームで試料上に所望のパターンを露光する荷電
粒子ビーム光学系と、 該荷電粒子ビーム露光系で前記試料上にパターンを露光
中に、前記真空チャンバ内の少なくとも一部に低圧のオ
ゾンを導入するオゾン供給機構とを備える荷電粒子ビー
ム露光装置であって、 前記オゾン供給機構は、 内部の気圧が大気圧より低い減圧状態の第２真空チャン
バと、 該第２真空チャンバ内で、供給口から供給される酸素の
少なくとも一部をオゾンにするオゾン化装置とを備え、 減圧状態の前記第２真空チャンバ内で発生されたオゾン
を前記真空チャンバ内の少なくとも一部に供給すること
を特徴とする荷電粒子ビーム露光装置。2. A vacuum chamber, a vacuum pump for evacuating the vacuum chamber, and a charged particle for generating a charged particle beam in the vacuum chamber and exposing a desired pattern on a sample with the charged particle beam. A charged particle beam exposure apparatus, comprising: a beam optical system; and an ozone supply mechanism that introduces low-pressure ozone into at least a part of the vacuum chamber while exposing a pattern on the sample by the charged particle beam exposure system. The ozone supply mechanism includes: a second vacuum chamber in which the internal pressure is lower than the atmospheric pressure; and ozonization in which at least a part of oxygen supplied from a supply port is ozone in the second vacuum chamber. A charged particle, wherein ozone generated in the second vacuum chamber in a reduced pressure state is supplied to at least a part of the vacuum chamber. Beam exposure apparatus.
置であって、 前記オゾン供給機構は、 前記第２真空チャンバ内を、前記真空チャンバより低い
真空度の減圧状態にする第２真空ポンプと、 前記第２真空チャンバと前記真空チャンバの間に設けら
れ、前記第２真空チャンバから前記真空チャンバへの前
記オゾンの供給量を調整する流量調整バルブとを備える
荷電粒子ビーム露光装置。3. The charged particle beam exposure apparatus according to claim 2, wherein the ozone supply mechanism sets the inside of the second vacuum chamber to a reduced pressure state with a degree of vacuum lower than that of the vacuum chamber. A charged particle beam exposure apparatus, comprising: a flow control valve provided between the second vacuum chamber and the vacuum chamber, the flow control valve configured to control a supply amount of the ozone from the second vacuum chamber to the vacuum chamber.
置であって、 前記第２真空チャンバと前記真空チャンバを接続する導
管を備え、 前記第２真空チャンバは、前記真空ポンプにより減圧状
態にされる荷電粒子ビーム露光装置。4. The charged particle beam exposure apparatus according to claim 2, further comprising a conduit connecting the second vacuum chamber and the vacuum chamber, wherein the second vacuum chamber is evacuated by the vacuum pump. Charged particle beam exposure equipment.
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