JP4828326B2 - Low vibration stage drive device for charged beam lithography system - Google Patents

Description

本発明は、半導体集積回路、その他微細な素子パターンを、荷電ビームを用いて半導体ウェハやパターン転写用のマスク等の基板上に形成する荷電ビーム描画装置のステージの振動低減による位置決め精度の改良を行った荷電ビーム描画装置用低振動ステージ駆動装置に関する。   The present invention improves the positioning accuracy by reducing the vibration of a stage of a charged beam drawing apparatus that forms a semiconductor integrated circuit or other fine element pattern on a substrate such as a semiconductor wafer or a pattern transfer mask using a charged beam. The present invention relates to a low vibration stage driving apparatus for a charged beam drawing apparatus.

近年、ＬＳＩの高集積化に伴い半導体装置に要求される回路線幅は、ますます狭くなってきている。これらの半導体装置は、所望の回路パターンが形成された数十種類の原画パターン（レチクルあるいはマスク）を半導体ウェハ上の露光領域に、高精度に位置あわせされた後に転写される。   In recent years, circuit line widths required for semiconductor devices have been increasingly narrowed as LSIs are highly integrated. In these semiconductor devices, dozens of kinds of original pattern patterns (reticles or masks) on which a desired circuit pattern is formed are transferred to an exposure region on a semiconductor wafer after being accurately aligned.

また、原画パターンは、高精度に仕上げられたガラス基板上に描かれ、レジストプロセス等を経てＣｒのパターンとして形成される。
通常、片面にＣｒを蒸着したガラス基板上にレジストを均一に塗布したものを使用する。集束した電子あるいはレーザ等を光源としたエネルギービームを使って所望の場所のレジストを感光させるため、設計データに従いビームスポットが基板の全面を走査する。この変質したレジストを使って、Ｃｒエッチングを場所によって抑止させて、所望のＣｒパターンを得る。
また、このとき絞られたビームスポットを繋いで一つのパターンを形成していくため、ビームのコントロール次第では高精度にパターンを形成することが可能となっている。 The original pattern is drawn on a glass substrate finished with high accuracy, and is formed as a Cr pattern through a resist process or the like.
Usually, a resist is uniformly coated on a glass substrate having Cr deposited on one side. In order to expose the resist at a desired location using an energy beam using focused electrons or laser as a light source, the beam spot scans the entire surface of the substrate according to the design data. Using this altered resist, Cr etching is suppressed depending on the location, and a desired Cr pattern is obtained.
Further, since one beam pattern is formed by connecting the narrowed beam spots at this time, it is possible to form the pattern with high accuracy depending on the beam control.

なお、基板に照射されるビームスポットの位置は、ビームそのもののコントロールの他、基板の位置決め精度にも影響を受けるため、高精度なパターン形成のためには、基板の高精度な位置決めが必要となってくる。
また、ビームのコントロール範囲は狭いため、基板全面にビームを照射するためには、基板そのものの位置を動かす必要がある。半導体装置のほとんどは2軸の直動ステージ（ＸＹステージ）を利用しており、基板はこのステージ上に設置され、その駆動系には高精度な位置決めのため、摩擦駆動が用いられる（特許文献１）。
通常このようなステージ装置においては、動力伝達のため駆動系とステージは剛体接続構造であるので、駆動系や、他機器からの振動といった力外乱の影響を強く受けてしまい、高精度な位置決めが困難である。 Note that the position of the beam spot irradiated on the substrate is affected by the positioning accuracy of the substrate in addition to the control of the beam itself, so high-precision positioning of the substrate is required for high-precision pattern formation. It becomes.
Further, since the beam control range is narrow, it is necessary to move the position of the substrate itself in order to irradiate the entire surface of the substrate with the beam. Most semiconductor devices use a biaxial linear motion stage (XY stage), the substrate is placed on this stage, and the drive system uses friction drive for highly accurate positioning (Patent Literature) 1).
Usually, in such a stage device, the drive system and the stage are rigidly connected for power transmission, so they are strongly affected by force disturbances such as vibration from the drive system and other devices, and high-precision positioning is achieved. Have difficulty.

近年の半導体装置に要求される精度から、基板上のビームスポット位置はサブナノメートル以下の精度が要求され、基板の位置精度も当然これ以下が要求されている。   Due to the accuracy required for semiconductor devices in recent years, the beam spot position on the substrate is required to be sub-nanometer accuracy, and the substrate position accuracy is naturally required to be less than this.

しかしながら、上記力外乱の影響により高精度に位置決めができたとしても、ステージ上に設置された基板に振動が伝播し、現状の半導体パターン形成装置では、基板上でサブナノメートルオーダの微少な振動が発生し、これがパターン位置精度を劣化させてしまうという難点があった。
特開平１０−４８５３１号公報 However, even if positioning can be performed with high accuracy due to the influence of the force disturbance, vibration propagates to the substrate installed on the stage. It occurred, and there was a difficulty that this deteriorated pattern position accuracy.
JP 10-48531 A

上述した如く、従来の手法において、ステージ上に設置された基板に振動が伝播し、現状の半導体パターン形成装置では、基板上でサブナノメートルオーダの微少な振動が発生し、これがパターン位置精度を劣化させてしまうという難点があった。   As described above, in the conventional method, the vibration propagates to the substrate installed on the stage, and in the current semiconductor pattern forming apparatus, a minute vibration of sub-nanometer order is generated on the substrate, which deteriorates the pattern position accuracy. There was a difficulty of letting you.

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、基板保持部の連結・固定による剛性向上及び減衰部材の付加により、パターン形成のため保持された基板の微少な振動を抑制し、基板のパターン描画位置精度を向上させた荷電ビーム描画装置用ステージ駆動装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above problem, and by suppressing the slight vibration of the substrate held for pattern formation by adding rigidity and adding a damping member by connecting and fixing the substrate holding portion, An object of the present invention is to provide a stage driving device for a charged beam drawing apparatus with improved pattern drawing position accuracy of a substrate.

本発明の荷電ビーム描画装置用ステージ駆動装置は、基板の表面に半導体装置の回路パターンを形成する場合に荷電ビーム描画装置を用い、前記回路パターンを形成する時に、前記基板が設置されるステージの位置決めを行う荷電ビーム描画装置用ステージ駆動装置において、前記ステージの駆動が摩擦駆動で、且つ、駆動部からの動力をステージに伝達する動力伝達部を有し、前記ステージと前記動力伝達部との間にステージに伝播する振動の度合いを低減させる低剛性の継ぎ部を挿入することを特徴とする。 Charged particle beam drawing apparatus for stage driving device of the present invention uses a charged particle beam drawing apparatus in the case of forming a circuit pattern of a semiconductor device on the surface of the substrate, sometimes to form the circuit pattern, a stage that the substrate is placed In the stage driving device for a charged beam lithography apparatus that performs positioning, the stage is driven by friction and has a power transmission unit that transmits power from the driving unit to the stage, and the stage and the power transmission unit A low-rigid joint that reduces the degree of vibration propagating to the stage is inserted between them.

また、本発明の荷電ビーム描画装置用ステージ駆動装置において、前記動力伝達部の軸方向に、低剛性の継ぎ部を備えていることを特徴とする。   In the stage driving device for a charged beam lithography apparatus according to the present invention, a low-rigid joint is provided in the axial direction of the power transmission unit.

さらに、本発明の荷電ビーム描画装置用ステージ駆動装置において、前記低剛性の継ぎ部は、材料減衰の大きい材料であることを特徴とする。   Furthermore, in the stage driving device for a charged beam lithography apparatus according to the present invention, the low-rigid joint is a material having a large material attenuation.

さらにまた、本発明の荷電ビーム描画装置用ステージ駆動装置において、前記低剛性継ぎ部の材料減衰の大きい材料は、ゴム又はスポンジ状の絶縁体を用いることを特徴とする。   Furthermore, in the stage driving device for a charged beam drawing apparatus according to the present invention, the material having a large material attenuation of the low-rigid joint is a rubber or sponge-like insulator.

上述した本発明の構成であれば、低剛性継ぎ手の特性を考慮することで、動力伝達の途中にフィルタを入れたと同様の効果を得られるため、制御性を損うことなく外乱の伝播を抑制できるので、基板上の微少な振動が抑えられ、高精度パターンを製造することが可能となる。   With the above-described configuration of the present invention, considering the characteristics of the low-rigid joint, the same effect as when a filter is inserted in the middle of power transmission can be obtained, so the propagation of disturbance is suppressed without impairing controllability. As a result, minute vibrations on the substrate can be suppressed, and a highly accurate pattern can be manufactured.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本発明の実施の形態における電子ビーム描画装置の全体構成を示す概念図である。
図１において、電子ビーム描画装置１００は、描画部の一例となる電子鏡筒１０２、描画演算回路１１１、描画室１０３と、ＸＹステージ１０５、駆動部１０６、測定部の一例となるレーザ干渉計３００、位置演算部１０９、フィルタ部１１０を備えている。電子鏡筒１０２内には、電子銃２０１、照明レンズ２０２、第１のアパーチャ２０３、投影レンズ２０４、偏向器２０５、第２のアパーチャ２０６、対物レンズ２０７、偏向器２０８を有している。レーザ干渉計３００は、レーザ光源となるレーザヘッド１０７、ミラー１０４、光学系１１２、受光部１０８を有している。 FIG. 1 is a conceptual diagram showing an overall configuration of an electron beam drawing apparatus according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, an electron beam drawing apparatus 100 includes an electron column 102, which is an example of a drawing unit, a drawing calculation circuit 111, a drawing room 103, an XY stage 105, a driving unit 106, and a laser interferometer 300 which is an example of a measuring unit. , A position calculation unit 109 and a filter unit 110 are provided. In the electron column 102, an electron gun 201, an illumination lens 202, a first aperture 203, a projection lens 204, a deflector 205, a second aperture 206, an objective lens 207, and a deflector 208 are provided. The laser interferometer 300 includes a laser head 107 serving as a laser light source, a mirror 104, an optical system 112, and a light receiving unit.

電子銃２０１から出た電子線２００は、照明レンズ２０２により正方形の穴を持つ第１のアパーチャ２０３全体を照明する。ここで、電子線２００をまず正方形に成型する。そして、第１のアパーチャ２０３を通過した第１のアパーチャ像の電子線２００は、投影レンズ２０４により第２のアパーチャ２０６上に投影される。かかる第２のアパーチャ２０６上での第１のアパーチャ像の位置は、偏向器２０５によって制御され、ビーム形状と寸法を変化させることができる。そして、第２のアパーチャ２０６を通過した第２のアパーチャ像の電子線２００は、対物レンズ２０７により焦点を合わせ、偏向器２０８により偏向されて、描画室１０３内に移動可能に配置されたＸＹステージ１０５上の基板１０１の所望する位置に照射される。   The electron beam 200 emitted from the electron gun 201 illuminates the entire first aperture 203 having a square hole by the illumination lens 202. Here, the electron beam 200 is first formed into a square. The electron beam 200 of the first aperture image that has passed through the first aperture 203 is projected onto the second aperture 206 by the projection lens 204. The position of the first aperture image on the second aperture 206 is controlled by the deflector 205, and the beam shape and size can be changed. Then, the electron beam 200 of the second aperture image that has passed through the second aperture 206 is focused by the objective lens 207, deflected by the deflector 208, and XY stage disposed so as to be movable in the drawing chamber 103. The desired position of the substrate 101 on 105 is irradiated.

図２は、ステージ移動の様子を説明するための図である。
基板１０１に描画する場合には、ＸＹステージ１０５を駆動部１０６によりＸ方向に連続移動させながら、描画（露光）面を電子線２００が、偏向可能な短冊状の複数のストライプ領域に仮想分割された試料１０１の１つのストライプ領域上を照射する。ＸＹステージ１０５のＸ方向に移動は、連続移動とし、同時に電子線２００のショット位置もステージ移動に追従させる。連続移動させることで描画時間を短縮させることができる。
そして、１つのストライプ領域を描画し終わったら、ＸＹステージ１０５を駆動部１０６によりＹ方向にステップ送りしてＸ方向（今度は逆向き）に次のストライプ領域の描画動作を行なう。各ストライプ領域の描画動作を蛇行させるように進めることでＸＹステージ１０５の移動時間を短縮することができる。 FIG. 2 is a diagram for explaining how the stage moves.
When drawing on the substrate 101, the drawing (exposure) surface is virtually divided into a plurality of deflectable strip-like stripe regions while continuously moving the XY stage 105 in the X direction by the drive unit 106. One stripe region of the sample 101 is irradiated. The movement of the XY stage 105 in the X direction is a continuous movement, and at the same time, the shot position of the electron beam 200 follows the stage movement. Drawing time can be shortened by continuously moving.
When drawing of one stripe region is completed, the XY stage 105 is stepped in the Y direction by the driving unit 106 to perform the drawing operation of the next stripe region in the X direction (in this case, the opposite direction). The moving time of the XY stage 105 can be shortened by making the drawing operation of each stripe region meander.

本発明の実施形態で用いるＸＹステージ１０５の概略構成を図３に示す。描画室３０５内に設置されたＸＹステージ１０５は動力伝達部３０３を介して駆動部３０２からの動力をＸＹステージへ伝える。駆動装置側で発生する高周波振動等の力外乱の影響は、動力伝達部を通してステージへ伝播するため、低剛性継ぎ部３０４を間に挿入することで、ステージに伝播する振動の度合いを低減させる。   FIG. 3 shows a schematic configuration of the XY stage 105 used in the embodiment of the present invention. The XY stage 105 installed in the drawing chamber 305 transmits power from the drive unit 302 to the XY stage via the power transmission unit 303. Since the influence of force disturbance such as high-frequency vibration generated on the driving device side propagates to the stage through the power transmission unit, the low-rigid joint 304 is inserted therebetween to reduce the degree of vibration propagating to the stage.

上述のように、本発明により、ステージへの高周波振動の伝播が抑えられることにより、基板３０６のサブナノオーダーの振動も押えることができるため、高精度のパターン位置精度を実現することが可能となる。   As described above, according to the present invention, by suppressing the propagation of high-frequency vibrations to the stage, sub-nano-order vibrations of the substrate 306 can be suppressed, so that it is possible to realize high-precision pattern position accuracy. .

なお、低剛性の継ぎ部３０４は材料減衰の大きい材料であることが望ましく、具体的には、ゴム又はスポンジ状の絶縁体が望ましい。   The low-rigid joint 304 is preferably made of a material having a large material attenuation, and specifically, a rubber or sponge-like insulator is desirable.

本発明の実施形態１を説明するため概略図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Schematic for describing Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態１におけるステージ移動を説明するための概略図。Schematic for demonstrating the stage movement in Embodiment 1 of this invention. 本発明の低振動ステージ駆動構造の一例を示す概略図。Schematic which shows an example of the low-vibration stage drive structure of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０１ 基板
１０２ 電子鏡筒
１０３ 描画室
１０４ ミラー
１０５ ＸＹステージ
１０６ 駆動部
１０７ レーザヘッド
１０８ 受光部
１０９ 位置演算部
１１０ フィルタ部
１１１ 描画演算回路
１１２ 光学系
２００ 電子線
２０１ 電子銃
２０２ 照明レンズ
２０３ アパーチャ
２０４ 投影レンズ
２０５，２０８ 偏向器
２０７ 対物レンズ
３００ レーザ干渉計
３０２ 駆動部
３０３ 動力伝達部
３０４ 低剛性継ぎ部
３０５ 描画室 DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Substrate 102 Electron barrel 103 Drawing chamber 104 Mirror 105 XY stage 106 Drive unit 107 Laser head 108 Light receiving unit 109 Position calculation unit 110 Filter unit 111 Drawing calculation circuit 112 Optical system 200 Electron beam 201 Electron gun 202 Illumination lens 203 Aperture 204 Projection Lenses 205 and 208 Deflector 207 Objective lens 300 Laser interferometer 302 Drive unit 303 Power transmission unit 304 Low-rigid joint 305 Drawing chamber

Claims (3)

基板の表面に半導体装置の回路パターンを形成する場合に荷電ビーム描画装置を用い、前記回路パターンを形成する時に、前記基板が設置されるステージの位置決めを行う荷電ビーム描画装置用ステージ駆動装置において、前記ステージの駆動が摩擦駆動で、且つ、駆動部からの動力をステージに伝達する動力伝達部を有し、前記ステージと前記動力伝達部との間にステージに伝播する振動の度合いを低減させる低剛性の継ぎ部を挿入することを特徴とする荷電ビーム描画装置用ステージ駆動装置。 In charged particle beam drawing apparatus using, sometimes to form the circuit pattern, charged beam lithography apparatus for stage driving device for positioning the stage in which the substrate is placed in the case of forming a circuit pattern of a semiconductor device on the surface of the substrate, The stage is driven by friction and has a power transmission unit that transmits power from the drive unit to the stage, and reduces the degree of vibration propagating to the stage between the stage and the power transmission unit. A stage driving device for a charged beam lithography system, wherein a rigid joint is inserted . 前記低剛性の継ぎ部は、材料減衰の大きい材料であることを特徴とする請求項１記載の荷電ビーム描画装置用ステージ駆動装置。 2. The stage driving device for a charged beam lithography apparatus according to claim 1 , wherein the low-rigid joint is a material having a large material attenuation . 前記低剛性の継ぎ部における材料減衰の大きい材料は、ゴム又はスポンジ状の絶縁体を用いることを特徴とする請求項２記載の荷電ビーム描画装置用ステージ駆動装置。 3. The stage driving device for a charged beam drawing apparatus according to claim 2 , wherein a rubber or sponge-like insulator is used as the material having a large material attenuation in the low-rigid joint .

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