(57)【要約】【課題】試料を載置するステージを内蔵する描画室と、ステージに載置した試料に荷電粒子ビームを照射するビーム照射手段と、描画室に隣接する位置に配置されたロボット室と、ロボット室に収納された搬送ロボットと、ロボット室の温度を所定温度に維持する恒温手段とを備える荷電粒子ビーム照射装置において、搬送ロボットのエンドエフェクタ４４の温度を所定温度に維持し、エンドエフェクタ４４からの伝熱による試料の温度上昇を防止できるようにする。【解決手段】ロボット室３の室壁３１に、搬送ロボットの駆動源からロボットアームを介してエンドエフェクタ４４に伝わる熱を奪って、エンドエフェクタ４４の温度を所定温度に維持するエンドエフェクタ専用の温度調節手段たる扁平のポケット部３３を設け、このポケット部３３にエンドエフェクタ４４を挿入自在とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を載置するステージを内蔵する描画室と、前記ステージに載置した試料に荷電粒子ビームを照射するビーム照射手段と、前記描画室に隣接する位置に配置されたロボット室と、前記ロボット室に収納された搬送ロボットであって、ロボットアームと、ロボットアームの先端に取り付けたエンドエフェクタとを有し、試料を前記エンドエフェクタに載置した状態で前記ステージに搬送するものと、前記ロボット室の温度を所定温度に維持する恒温手段とを備えるものにおいて、
前記ロボット室に、前記搬送ロボットの駆動源から前記ロボットアームを介して前記エンドエフェクタに伝わる熱を奪って、前記エンドエフェクタの温度を前記所定温度に維持するエンドエフェクタ専用の温度調節手段が配置されることを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項２】
請求項１記載の荷電粒子ビーム描画装置であって、前記搬送ロボットにより前記ロボット室の周囲に配置した処理室に試料を搬入し、前記処理室で試料に対する所定の処理が施された後に、前記搬送ロボットにより試料を前記処理室から搬出して前記ステージに搬送するものにおいて、
前記処理室で試料に対する処理を行っている間、前記エンドエフェクタを前記温度調整手段の配置部に移動させて待機させることを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の荷電粒子ビーム描画装置であって、前記恒温手段は、前記ロボット室の室壁と熱交換する流体を流すジャケット部で構成されるものにおいて、
前記温度調節手段は、前記ロボット室の前記室壁に設けた、前記エンドエフェクタを挿入自在な扁平のポケット部で構成されることを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項４】
前記ポケット部の周壁部と熱交換する流体を流す第２のジャケット部を備えることを特徴とする請求項３記載の荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項５】
前記エンドエフェクタの温度を検出する温度センサを備え、前記温度センサの検出温度に応じて前記第２のジャケット部に流す流体の流量と温度との少なくとも一方を可変することを特徴とする請求項４記載の荷電粒子ビーム描画装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスク等の試料に荷電粒子ビームを照射して所定のパターンを描画する荷電粒子ビーム描画装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の荷電粒子ビーム描画は、試料を載置するステージを内蔵する描画室と、ステージに載置した試料に荷電粒子ビームを照射するビーム照射手段と、描画室に隣接する位置に配置されたロボット室と、ロボット室に収納された搬送ロボットとを備える。搬送ロボットは、ロボットアームと、ロボットアームの先端に取り付けたエンドエフェクタとを有し、試料をエンドエフェクタに載置した状態でステージに搬送する。また、ロボット室の周囲には、試料に対し位置決め等の所定の処理を施す処理室が配置されており、搬送ロボットにより処理室に試料を搬入し、処理室での処理後に、搬送ロボットにより試料を処理室から搬出してステージに搬送するようにしている。
【０００３】
ここで、試料の温度は描画精度に大きく影響するため、試料の温度が所定温度になった状態で描画を開始する必要がある。描画室の温度は所定温度に維持されており、試料をステージに搬送して載置した後、或る程度時間(ソーキング時間)が経つと試料の温度が描画室の温度に等しい所定温度になる。然し、試料をステージに搬送してからソーキング時間の経過を待って描画を開始したのでは、スループットが低下する。
【０００４】
そこで、従来、ロボット室及び処理室の温度を所定温度に維持する恒温手段を設け、処理室での処理中に試料の温度を所定温度にして、試料をステージに搬送した後、直ちに描画を開始するようにしたものが知られている(例えば、特許文献１参照)。これによれば、ソーキング時間がロスタイムにならず、スループットが向上する。
【０００５】
ところで、搬送ロボットのエンドエフェクタの温度は、ロボットの駆動源からロボットアームを介して伝わる熱によりロボット室の温度(所定温度)より若干高くなる。そして、処理室からステージに試料を搬送する際に、エンドエフェクタからの熱伝導で試料の温度が所定温度よりも若干高くなってしまう。ＬＳＩ等の微細なパターンを描画するときには、試料が所定温度から若干温度上昇しても、描画精度に悪影響が及ぶが、従来はエンドエフェクタからの伝熱による試料の温度上昇を考慮していない。
【特許文献１】特開２００７−１７８６８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上の点に鑑み、エンドエフェクタの温度を所定温度に維持し、エンドエフェクタからの伝熱による試料の温度上昇を防止できるようにした荷電粒子ビーム描画装置を提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、試料を載置するステージを内蔵する描画室と、前記ステージに載置した試料に荷電粒子ビームを照射するビーム照射手段と、前記描画室に隣接する位置に配置されたロボット室と、前記ロボット室に収納された搬送ロボットであって、ロボットアームと、ロボットアームの先端に取り付けたエンドエフェクタとを有し、試料を前記エンドエフェクタに載置した状態で前記ステージに搬送するものと、前記ロボット室の温度を所定温度に維持する恒温手段とを備えるものにおいて、前記ロボット室に、前記搬送ロボットの駆動源から前記ロボットアームを介して前記エンドエフェクタに伝わる熱を奪って、前記エンドエフェクタの温度を前記所定温度に維持するエンドエフェクタ専用の温度調節手段が配置されることを特徴とする。
【０００８】
本発明において、前記搬送ロボットにより前記ロボット室の周囲に配置した処理室に試料を搬入し、前記処理室で試料に対する所定の処理が施された後に、前記搬送ロボットにより試料を前記処理室から搬出して前記ステージに搬送する場合は、前記処理室で試料に対する処理を行っている間、前記エンドエフェクタを前記温度調節手段の配置部に移動させて待機させることが望ましい。
【０００９】
また、本発明において、前記恒温手段が、前記ロボット室の室壁と熱交換する流体を流すジャケット部で構成される場合、前記温度調節手段は、前記ロボット室の前記室壁に設けた、前記エンドエフェクタを挿入自在な扁平のポケット部で構成されることが望ましい。
【００１０】
また、温度調節手段が前記ポケット部で構成される場合は、前記ポケット部の周壁部と熱交換する流体を流す第２のジャケット部を備えることが望ましく、更に、前記エンドエフェクタの温度を検出する温度センサを備え、前記温度センサの検出温度に応じて前記第２のジャケット部に流す流体の流量と温度との少なくとも一方を可変することが望ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、エンドエフェクタに駆動源からの熱が伝わっても、温度調節手段によりエンドエフェクタの温度を所定温度に維持することができ、ステージに試料を搬送する際に、エンドエフェクタからの伝熱で試料の温度が所定温度から上昇することを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１、図２は本発明の荷電粒子ビーム描画装置の一例である電子ビーム描画装置を示している。電子ビーム描画装置は、マスク等の試料Ｗに電子ビームを照射して所定のパターンを描画するものであり、真空の描画室１と、描画室１の天井部に立設したビーム照射手段たる電子鏡筒２と、描画室１に隣接する位置に配置された真空のロボット室３と、ロボット室３に収納した搬送ロボット４と、ロボット室３に描画室１と反対側で隣接する位置に配置されたロードロック室５とを備えている。また、ロボット室３と描画室１及びロードロック室５との間には夫々ゲートバルブ６，７が介設されている。更に、ロボット室３の描画室１及びロードロック室５に隣接しない周囲２個所には、試料Ｗを位置決めする処理を行う処理室たるアライメント室８と、試料Ｗの静電気を除電する処理を行う処理室たる除電室９とが配置されている。尚、描画室１、電子鏡筒２、ロードロック室５、アライメント室８、除電室９の構成は従来公知であり、その詳細な説明は省略する。
【００１３】
試料Ｗは、図外のロボットによりロードロック室５に投入される。そして、ロードロック室５を真空にした後、ゲートバルブ７を開き、搬送ロボット４により試料Ｗをロードロック室５からアライメント室８に搬送する。アライメント室８で試料Ｗの位置決めを行うと、搬送ロボット４により試料Ｗをアライメント室８から除電室９に搬送して、試料Ｗの除電を行う。次に、搬送ロボット４により試料Ｗを除電室９から搬出し、ゲートバルブ６を開いて、描画室１に収納したステージ１ａに試料Ｗを搬送する。
【００１４】
ステージ１ａは、水平の直交２方向及び鉛直方向に移動自在である。そして、ステージ１ａに載置した試料Ｗに電子鏡筒２から電子ビームを照射しながらステージ１ａを移動させ、試料Ｗに電子ビームを走査して所定のパターンを描画する。
【００１５】
搬送ロボット４は、鉛直軸線回りに旋回自在なロボット本体４１と、ロボット本体４１に昇降自在に支持される昇降ロッド４２と、昇降ロッド４２の上端に取り付けた屈伸自在なロボットアーム４３と、ロボットアーム４３の先端に取り付けた、試料Ｗを載置するエンドエフェクタ４４とを有している。ロボット本体４１には、ロボット本体４１の旋回用と昇降ロッド４２の昇降用とロボットアーム４３の屈伸用の駆動源が内蔵されている。
【００１６】
また、ロボット室３の温度を所定温度(例えば、２３℃)に維持する恒温手段を備えている。恒温手段は、図３に示す如く、ロボット室３のアルミ製の室壁３１と熱交換する流体を流すジャケット部３２で構成されている。ジャケット部３２に一定温度の流体を流すことで、室壁３１の温度が流体の温度と等しくなり、ロボット室３及びこれに連通するアライメント室８及び除電室９の温度が流体の温度に等しい所定温度になる。尚、描画室１の温度も同様の恒温手段によりロボット室３と同一の所定温度に維持される。
【００１７】
ロボット室３、アライメント室８及び除電室９を上記の如く所定温度に維持することにより、アライメント室８及び除電室９での処理中に試料Ｗの温度が所定温度になる。従って、除電室９での処理後に試料Ｗをステージ１ａに搬送してから描画を開始するまでの間、試料Ｗの温度が所定温度になるまで待つ必要がなく、スループットが向上する。
【００１８】
但し、搬送ロボット４の駆動源の発熱により、駆動源からの熱がロボットアーム４３を介してエンドエフェクタ４４に伝わり、エンドエフェクタ４４の温度が上記所定温度よりも上昇する。そして、エンドエフェクタ４４に試料Ｗを載置してステージ１ａに搬送する際に、試料Ｗの温度がエンドエフェクタ４４からの熱伝導で所定温度よりも０．０４〜０．０５℃程度上昇してしまう。そして、ＬＳＩ等の微細なパターンを描画する場合には、この程度の温度上昇でも描画精度に悪影響が及ぶ可能性がある。
【００１９】
そこで、ロボット室３に、エンドエフェクタ４４の温度を上記所定温度に維持するエンドエフェクタ専用の温度調節手段を配置している。本実施形態において、温度調節手段は、ロボット室３の室壁３１に外方に張出すようにして設けた、エンドエフェクタ４４を挿入自在なポケット部３３で構成されている。ポケット部３３は、図３に示す如く、エンドエフェクタ４４を上下両側に１〜数ミリ程度の僅かな隙間を存して受け入れる扁平形状に形成されている。
【００２０】
このような扁平のポケット部３３にエンドエフェクタ４４を挿入すると、ロボット室３の室壁３１と等温のポケット部３３の周壁部にエンドエフェクタ４４が近接対向する。そして、エンドエフェクタ４４に駆動源からの熱が伝達されても、この熱は輻射によりポケット部３３の周壁部に奪われ、エンドエフェクタ４４の温度は上記所定温度に維持される。
【００２１】
尚、エンドエフェクタ４４をポケット部３３の周壁部に接触させることも可能である。然し、ポケット部３３にエンドエフェクタ４４を上記の如く非接触で挿入すれば、接触によるダストの発生を防止でき、有利である。
【００２２】
ここで、試料Ｗは、除電室９での除電処理後にエンドエフェクタ４４に載置した状態でステージ１ａに搬送される。そこで、少なくとも除電処理を行っている間、エンドエフェクタ４４をポケット部３３に挿入して待機させようにしている。これによれば、試料Ｗを除電室９からステージ１ａに搬送する前に、エンドエフェクタ４４の温度を上記所定温度にすることができ、ステージ１ａへの搬送時に試料Ｗがエンドエフェクタ４４からの熱伝導で温度上昇することを防止できる。
【００２３】
尚、アライメント室８での位置決め処理を行っている間もエンドエフェクタ４４をポケット部３３に挿入して待機させ、エンドエフェクタ４４の温度を所定温度に維持することが望ましい。
【００２４】
ところで、駆動源の発熱量の増大でエンドエフェクタ４４への伝達熱量が大きくなると、ポケット部３３の周壁部へのエンドエフェクタ４４からの輻射による入熱量が周壁部からロボット室３の室壁３１への熱伝導による吸熱量を上回ってしまう可能性がある。この場合には、ポケット部３３の周壁部の温度が所定温度以上になってしまい、エンドエフェクタ４４の温度を所定温度に維持できなくなる。
【００２５】
そこで、図４に示す第２実施形態では、ポケット部３３の周壁部と熱交換する流体を流す第２のジャケット部３４を設けている。これによれば、ポケット部３３の周壁部の温度が所定温度以上に上昇することを、第２のジャケット部３４で吸熱して防止することができる。
【００２６】
更に、第２実施形態では、エンドエフェクタ４４の温度を検出する温度センサ４５を設けている。また、第２のジャケット部３４には、ジャケット部３２とは別系統で流体を流している。そして、温度センサ４５の検出温度に応じて第２のジャケット部３４に流す流体の流量と温度との少なくとも一方を可変するようにしている。即ち、温度センサ４５で検出したエンドエフェクタ４４の温度が所定温度を上回ったとき、第２のジャケット部３４に流す流体の流量を増加又は流体の温度を低下させ、或いは、流体の流量を増加すると共に流体の温度を低下させて、第２のジャケット部３４での吸熱量を増加させる。これによれば、エンドエフェクタ４４への伝達熱量が変化しても、エンドエフェクタ４４の温度を所定温度に確実に維持できる。
【００２７】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態では、温度調節手段をロボット室３の室壁３１に設けたポケット部３３で構成したが、ロボット室３の内部に配置した熱交換用のブロックで温度調節手段を構成し、エンドエフェクタ４４をこのブロックに近接対向させて、エンドエフェクタ４４の温度を所定温度に維持させることも可能である。但し、この場合には、ロボットアーム４３がブロックに干渉しないように、搬送ロボット４の動作時にブロックを下降させる必要があり、構造が複雑になる。これに対し、上記実施形態では、ポケット部３３にロボットアーム４３が干渉することはなく、温度調節手段用の可動機構が不要になって、構造が簡単になる利点がある。
【００２８】
また、上記実施形態では、ロボット室３の室壁３１やポケット部３３の周壁部にジャケット部３２，３４を一体に形成しているが、流体を流す管をロボット室３の室壁３１やポケット部３３の周壁部の外面に巻き付けてジャケット部３２，３４を構成することも可能である。更に、上記実施形態は、電子ビームを照射する電子ビーム描画装置に本発明を適用したものであるが、イオンビーム等の他の荷電粒子ビームを照射する描画装置にも同様に本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態の描画装置である電子ビーム描画装置を示す模式的切断側面図。
【図２】図１の電子ビーム描画装置の模式的切断平面図。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩで切断した拡大断面図。
【図４】第２実施形態の電子ビーム描画装置の図３に対応する拡大断面図
【符号の説明】
【００３０】
Ｗ…試料、１…描画室、１ａ…ステージ、２…電子鏡筒(ビーム照射手段)、３…ロボット室、３１…室壁、３２…ジャケット部(恒温手段)、３３…ポケット部(温度調節手段)、３４…第２のジャケット部、４…搬送ロボット、４３…ロボットアーム、４４…エンドエフェクタ、９…除電室(処理室)。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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