(57)【要約】【課題】電子ビーム露光装置におけるマスク交換時間を短縮してスループットを向上でき、更にマスク交換時のパーティクル付着量が低減できる露光マスク収容器（カセット）の実現。【解決手段】露光マスクを収容する露光マスク収容器２０であって、上蓋２２と、内部に空間２６を形成するように上蓋と結合される下蓋２１と、上蓋及び下蓋の内部に形成される空間２６を密閉する密閉手段２５と、上蓋及び下蓋の少なくとも一方に設けられ、露光マスクを空間内に保持するマスク保持手段２３，２４とを備える。【選択図】　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光マスクを収容する露光マスク収容器であって、
上蓋と、
内部に空間を形成するように前記上蓋と結合される下蓋と、
前記上蓋及び前記下蓋の内部に形成される前記空間を密閉する密閉手段と、
前記上蓋及び前記下蓋の少なくとも一方に設けられ、前記露光マスクを前記空間内に保持するマスク保持手段とを備える露光マスク収容器。
【請求項２】
前記上蓋及び前記下蓋の内部に形成される前記空間が減圧状態であることを示す内部圧力モニターを備える請求項１に記載の露光マスク収容器。
【請求項３】
前記上蓋と前記下蓋により形成される前記空間内の気圧に応じて表面位置が変化する変位機構を備える請求項１に記載の露光マスク収容器。
【請求項４】
前記上蓋と前記下蓋の結合状態が解除されないようにロックし、外部からの操作によりロック状態が解除可能なロック機構を備える請求項１から３のいずれか１項に記載の露光マスク収容器。
【請求項５】
前記ロック機構は、前記下蓋を介して外部につながる経路を有し、該経路を減圧することによりロック状態を解除する請求項４に記載の露光マスク収容器。
【請求項６】
前記下蓋を介して、前記上蓋と前記下蓋により形成される前記空間と外部とをつなぎ、少なくとも一部が２経路で構成される気体流通路と、前記２経路の一方設けられ、第１の差圧以上の時に前記空間から外部へは気体を流通させ、逆方向には流通させない第１の逆止弁と、
前記２経路の他方設けられ、第２の差圧以上の時に外部から前記空間へは気体を流通させ、逆方向には流通させない第２の逆止弁と、
前記２経路の他方又は共通経路に設けられたパーティクル除去フィルタとを備える請求項１から５のいずれか１項に記載の露光マスク収容器。
【請求項７】
前記露光マスクは、近接露光方式の電子ビーム近接露光装置用マスクである請求項１から６いずれか１項に記載の露光マスク収容器。
【請求項８】
請求項３に記載の露光マスク収容器の前記空間内の気圧状態を検出する検出装置であって、
前記露光マスク収容器を所定位置に配置した時に、前記変位機構の前記表面位置を検出する表面位置検出器と、
前記表面位置検出器の検出した表面位置から、前記露光マスク収容器の前記空間内の気圧状態を算出する演算器とを備える検出装置。
【請求項９】
上蓋と下蓋の内部に形成された密閉された空間内に露光マスクを収容した露光マスク収容器から前記露光マスクを真空チャンバ内に取り出すると共に、真空チャンバ内の前記露光マスクを前記露光マスク収容器に収容する露光マスク入出力機構であって、
前記露光マスク収容器が載置されることにより密閉される接続空間と、
前記接続空間内で、前記下蓋を支持して上下方向に移動する下蓋支持移動機構と、
前記接続空間と前記真空チャンバを遮断状態と非遮断状態にする遮断機構と、前記接続空間内の気圧を変化させる接続空間気圧調整機構とを備える露光マスク入出力機構。
【請求項１０】
前記接続空間気圧調整機構は、前記接続空間に気体を噴出する噴出口と、前記接続空間から気体を排気する排気口を備え、前記接続空間を密閉した状態で、前記噴出口から気体を噴出しながら前記排気口から気体を排気することにより前記接続空間内のパーティクルを排出する請求項９に記載の露光マスク入出力機構。
【請求項１１】
前記露光マスクは、近接露光方式の電子ビーム近接露光装置用マスクである請求項９又は１０に記載の露光マスク入出力機構。
【請求項１２】
上蓋と下蓋により形成された密閉された空間内に露光マスクを収容した露光マスク収容器内の気圧を調整する収容器内気圧調整装置であって、
前記露光マスク収容器が載置されることにより密閉される接続空間と、
前記接続空間内で、前記下蓋を支持して上下方向に移動する下蓋支持移動機構と、
前記接続空間内の気圧を変化させる接続空間気圧調整機構とを備える収容器内気圧調整装置。
【請求項１３】
前記接続空間気圧調整機構は、前記接続空間に気体を噴出する噴出口と、前記接続空間から気体を排気する排気口を備え、前記接続空間を密閉した状態で、前記噴出口から気体を噴出しながら前記排気口から気体を排気することにより前記接続空間内のパーティクルを排出する請求項１２に記載の収容器内気圧調整装置。
【請求項１４】
請求項６に記載の露光マスク収容器の前記空間内の気圧を調整する収容器内気圧調整装置であって、
前記露光マスク収容器が載置されることにより密閉される接続空間と、
前記接続空間内の気圧を変化させる接続空間気圧調整機構と、
前記露光マスク収容器を係止する係止機構と備え、
前記第２の逆止弁の第２の差圧は１気圧以上であり、
前記第１の逆止弁の第１の差圧は十分に小さく、
前記露光マスク収容器内の前記空間内の気圧を大気圧から真空圧に近い状態に変化させる時には、前記接続空間内の気圧を真空状態とし、
前記露光マスク収容器内の前記空間内の気圧を真空圧に近い状態から大気圧に変化させる時には、前記係止機構で前記露光マスク収容器を係止した状態で、前記接続空間内の気圧を大気圧に前記第２の差圧を加えた圧力とし、
前記露光マスク収容器を当該収容器内気圧調整装置から取り外す時には、前記接続空間内の気圧を大気圧にする収容器内気圧調整装置。
【請求項１５】
前記露光マスクは、近接露光方式の電子ビーム近接露光装置用マスクである請求項１２から１４のいずれか１項に記載の収容器内気圧調整装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光マスクを収容する露光マスク収容器、及びそのような露光マスク収容器との間で露光マスクを入出力する機構及び収容器内の気圧を調整する装置に関し、特に電子ビーム露光装置で使用する露光マスクを真空状態で保持する露光マスク収容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路の集積度は微細加工技術により規定されており、微細加工技術には一層の高性能が要求されている。特に、露光技術においては、ステッパなどに用いられるフォトリソグラフィの技術的な限界が予想されており、一層の微細化を難しくしている。この限界を打ち破る技術として電子ビーム露光技術が注目されている。
【０００３】
電子ビーム露光は、真空中で行う必要があり、電子ビームを露光マスクの開口パターンを通過させることにより整形する。そのため露光マスクが不可欠である。
【０００４】
電子ビーム露光は、一般に電子ビーム露光はスループットが低いという問題がある。特許第２９５１９４７号は、露光パターンと同一の開口パターンを有するステンシルマスクに、感光剤（レジスト）を塗布した試料（ウエハ）を近接して配置し、大きなサイズの電子ビームでマスクを走査することにより短時間で露光を終了する近接露光方式の電子ビーム露光技術を開示している。本発明は、電子ビーム露光装置で使用される露光マスクであれば、露光方式には限定されないが、ここでは近接露光方式の電子ビーム露光技術を例として以下の説明を行う。
【０００５】
図１は、特許第２９５１９４７号に開示された近接露光方式の電子ビーム露光装置の基本構成を示す図である。図１に示すように、コラム２内には、電子ビーム１１５を発生する電子ビーム源１１４と、整形アパーチャ１１６と、電子ビーム１１５を平行ビームにする照射レンズ１１８とで構成される電子銃ユニット１１２、対となる主偏向器１２２，１２４を含み、電子ビームを光軸に平行走査する走査手段１２１、露光するパターンに対応する開口を有するマスク５０、及び表面にレジスト層１０１が形成された試料（半導体ウエハ）１００が設けられている。マスク５０は、厚い外縁部分内の中央に開口パターンの形成された薄い膜を有しており、試料１００は表面がマスクに近接するように配置される。この状態で、マスクに垂直に電子ビームを照射すると、マスクの開口を通過した電子ビームが試料１００の表面のレジスト層１０１に照射される。走査手段１２１により電子ビーム１１５を偏向して（図のＡ，Ｂ，Ｃは３箇所に偏向されたビームを示す。）、マスク５０上の薄い膜の全面を走査すると、マスク５０のすべての開口パターンが露光されることになる。なお、走査手段には、電子ビームをわずかに傾斜させるための副偏向器１５１，１５２が設けられており、マスク５０と試料１００の位置合わせと、マスクの歪みと試料の歪みによる露光位置のずれを補正するのに使用される。
【０００６】
以上説明したように、近接露光方式の電子ビーム露光装置は、マスクが露光パターンと同一の開口パターンを有するので、露光するパターンを変える毎にマスクを交換する必要がある。これは、電子ビーム露光方式にかかわらず同様であり、例えばブロックマスク方式では露光パターンに応じてブロックマスクを交換する必要があり、簡単な形状の開口を有するマスクの場合にはパターンに応じて変える必要はないが、常時電子ビームが照射されるのでマスクが損傷し易いため、同様に頻繁に交換する必要がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、電子ビーム露光装置では、マスクを頻繁に交換する必要がある。しかもマスクは真空チャンバ内に配置されるので、マスクの交換の度に真空を解除していてはスループットが低下するという問題がある。また、マスクの開口は非常に微細であり、パーティクルや汚れ（コンタミネーション）などが付着すると電子ビームを遮断して露光欠陥が発生したり、パーティクルや汚れに電子ビームが照射されるためマスクがチャージアップしたり損傷するという問題がある。
【０００８】
本発明は、電子ビーム露光装置におけるマスク交換時間の短縮と、交換時のパーティクル付着量の低減を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を実現するため、本発明では、露光マスクを真空状態で収容する露光マスク収容器を使用する。
【００１０】
すなわち、本発明の露光マスク収容器は、上蓋と、内部に空間を形成するように前記上蓋と結合される下蓋と、前記上蓋及び前記下蓋により形成される前記空間を密閉する密閉手段と、前記上蓋及び前記下蓋の少なくとも一方に設けられ、前記露光マスクを前記空間内に保持するマスク保持手段とを備える。
【００１１】
また、このような露光マスク収容器に収容された露光マスクを電子ビーム露光装置の真空チャンバとの間で入出力する本発明の露光マスク入出力機構は、前記露光マスク収容器が載置されることにより密閉される接続空間と、前記接続空間内で、前記下蓋を支持して上下方向に移動する下蓋支持移動機構と、前記接続空間と前記真空チャンバを遮断状態と非遮断状態にする遮断機構と、前記接続空間内の気圧を変化させる接続空間気圧調整機構とを備える。
【００１２】
本発明の露光マスク収容器に収容された露光マスクを本発明の露光マスク入出力機構で取り入れる時には、遮断機構により接続空間と真空チャンバを遮断状態にした上で接続空間を大気圧に露出した状態にする。そして、露光マスク収容器を載置して接続空間を密閉し、接続空間を真空状態にする。接続空間は狭いので短時間に真空状態になる。これにより露光マスク収容器内と接続空間の両方が真空状態になるので、下蓋支持移動機構により下蓋を下方向に移動して、露光マスク収容器内と接続空間がつながった状態にする。この間も接続空間を真空状態にするように排気するので、たとえ露光マスク収容器内の真空状態が不充分であっても高真空状態になるので、この状態で接続空間と真空チャンバをつなげば（非遮断状態にすれば）、下蓋上に保持された露光マスクが真空チャンバ内に取り込まれる。
【００１３】
真空チャンバ内の露光マスクを露光マスク収容器内に戻すには逆の動作を行う。まず、真空チャンバ内に移動している下蓋上に露光マスクを載置し、接続空間と真空チャンバを遮断状態にし、更に下蓋支持移動機構により下蓋を上方向に移動して、露光マスク収容器内と接続空間を遮断状態にする。これにより、露光マスクは露光マスク収容器内に収容され、内部は真空状態である。次に、接続空間を大気圧状態にすると、露光マスク収容器が露光マスク入出力機構が取り外せる状態になる。
【００１４】
以上のように、本発明によれば、露光マスク収容器に真空状態に保持された露光マスクは、真空チャンバとの間で真空状態のまま入出力可能であり、入出力中のパーティクルの付着を低減できる。また、狭い接続空間のみを大気圧状態と真空状態の間で変化させればよいので、露光マスクの交換に要する時間を短縮できる。
【００１５】
上記の動作で、接続空間は露光マスク収容器が載置されていない時には大気圧状態に開放されているので、接続空間にパーティクルが付着する場合がある。そのため、露光マスク収容器が載置されていない時にはカバーなどで覆い、露光マスク収容器を載置する時にはカバーを外すカバー機構を設けることが望ましい。また、接続空間気圧調整機構に、接続空間に気体を噴出する噴出口と、接続空間から気体を排気する排気口を設け、露光マスク収容器を載置して接続空間を密閉した状態で、噴出口から気体を噴出しながら排気口から気体を排気することにより接続空間内のパーティクルを排出することが望ましい。
【００１６】
本発明の露光マスク収容器は、露光マスクを収容した状態でマスク検査装置やマスクリペア装置など各種の装置の間を搬送されるが、すべての装置において露光マスクが真空状態で取り扱われるとは限らない。そのため、露光マスク収容器の内部が真空状態か大気圧状態か分かることが、すなわち露光マスク収容器の内部の気圧状態が分かることが取り扱いの上で重要である。
【００１７】
そのため、露光マスク収容器は、内部空間が減圧状態であることを示す内部圧力モニターを備えることが望ましい。
【００１８】
また、露光マスク収容器に、内部空間の気圧に応じて表面位置が変化する変位機構を設ける。そして、露光マスク収容器を所定位置に配置した時に、変位機構の表面位置を検出する表面位置検出器と、検出した表面位置から露光マスク収容器の内部空間内の気圧状態を算出する演算器とを備える検出装置を利用して、内部空間の気圧を検出することも可能である。
【００１９】
更に、露光マスク収容器は、内部空間が減圧されている時に大気中を搬送しても、上蓋と下蓋は大気圧により押し付けられており上蓋と下蓋の結合が外れることはないが、内部空間が大気圧状態や減圧が不充分な状態の時には上蓋と下蓋の結合が外れる場合があり、そのような場合には高価な露光マスクが脱落して損傷するという問題を生じる。そこで、露光マスク収容器には、上蓋と下蓋の結合状態が解除されないようにロックし、外部からの操作によりロック状態が解除可能なロック機構を設けることが望ましい。ロック機構は、各種の構成が可能であるが、例えば、下蓋を介して外部につながる経路を有し、この経路を減圧することによりロック状態を解除する機構とする。
【００２０】
なお、露光マスク収容器は、内部が真空状態と大気圧状態のいずれの状態になる場合があり、露光マスク収容器の内部空間内の気圧を調整する必要がある。その場合には、露光マスク収容器が載置されることにより密閉される接続空間と、接続空間内で下蓋を支持して上下方向に移動する下蓋支持移動機構と、接続空間内の気圧を変化させる接続空間気圧調整機構とを備える収容器内気圧調整装置を使用する。このような装置においても、接続空間気圧調整機構は、接続空間に気体を噴出する噴出口と、接続空間から気体を排気する排気口を備え、接続空間を密閉した状態で、噴出口から気体を噴出しながら前記排気口から気体を排気することにより接続空間内のパーティクルを排出することが望ましい。
【００２１】
更に、上記のような接続空間を有する機構を利用して露光マスク収容器の内部空間を真空状態から大気圧状態に変化させる場合、気体の噴出口から接続空間に気体を噴出することになるが、気体を噴出するため内部のパーティクルが舞い上がり露光マスクに付着することが考えられる。そこで、上蓋と下蓋により形成される空間と外部とを下蓋を介してつなぎ、少なくとも一部が２経路で構成される気体流通路と、２経路の一方設けられ、第１の差圧以上の時に内部空間から外部へは気体を流通させ、逆方向には流通させない第１の逆止弁と、２経路の他方設けられ、第２の差圧以上の時に外部から内部空間へは気体を流通させ、逆方向には流通させない第２の逆止弁と、２経路の他方又は共通経路に設けられたパーティクル除去フィルタとを備えるようにする。この構成であれば、内部空間を真空状態から大気圧状態に変化させる時には、第２の逆止弁からパーティクル除去フィルタを通して気体が注入されるので、内部区間に進入するパーティクルが低減される。
【００２２】
なお、このような構成の露光マスク収容器の内部空間内の気圧を調整する場合には、露光マスク収容器が載置されることにより密閉される接続空間と、接続空間内の気圧を変化させる接続空間気圧調整機構と、露光マスク収容器を係止する係止機構と備え、第２の逆止弁の第２の差圧は１気圧以上とし、第１の逆止弁の第１の差圧は十分に小さくした収容器内気圧調整装置を使用する。内部空間内の気圧を大気圧から真空圧に近い状態に変化させる時には、接続空間内の気圧を真空状態とすれば、第１の逆止弁を介して内部空間の気体が排気され、内部空間の気圧は第１の差圧程度になる。内部空間内の気圧を真空圧に近い状態から大気圧に変化させる時には、係止機構で露光マスク収容器を係止した状態で、接続空間内の気圧を大気圧に第２の差圧を加えた圧力とする。これにより内部空間は大気圧状態になる。なお、接続空間内の気圧を大気圧に第２の差圧を加えた圧力（２気圧以上）にしても、露光マスク収容器は係止機構により係止されているので収容器内気圧調整装置から外れることはない。また、露光マスク収容器を収容器内気圧調整装置から取り外す時には、接続空間内の気圧を大気圧にする。
【００２３】
既に説明したように、本発明は真空中で使用される露光マスクであればどのようなものにも適用できるが、特に近接露光方式の電子ビーム近接露光装置用マスクを収容するのに適している。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図２は、本発明の実施例の露光マスクカッセトに収容される露光マスクが使用される近接露光方式の電子ビーム露光装置の全体構成を示す図である。なお、以下の図においては、同一の構成の要素が複数設けられている場合には、同一の参照番号にアルファベットを付して表し、各要素の説明においては参照番号のみで表す場合がある。図２において、実線の矢印はウエハ及びマスクの搬送経路を示す。参照番号１は真空チャンバであり、図１に示したような電子ビーム光学系が設けられている。真空チャンバの内部は高真空状態に維持され、露光するウエハを保持したステージを移動する移動機構が設けられている。ステージに保持されたウエハは電子光学コラム２のマスクの直下に移動され、大きな電子ビームでマスクを走査すると、マスクの開口部分を通過した電子ビームがウエハに照射され、マスクと同じパターンが露光される。１回の露光は数分の１秒から数秒で終了するので、１００個のダイが形成される１枚のウエハであれば数分で露光が終了する。
【００２５】
高スループットを得るために、２個のウエハカセット１６Ａ，１６Ｂが設けられるようになっており、例えば、一方は露光前の未露光ウエハを収容し、他方は露光済みウエハを収容するといった形で運用されるが、これに限定されず、露光済みウエハを同じカセットに戻すことも可能である。プリロードチャンバ１１内のウエハアーム１５は、ウエハカセット１６Ａ，１６Ｂ内の未露光ウエハを取り出してコーター／デベロッパ１４に搬送する。コーター／デベロッパ１４でレジストを塗布された未露光ウエハは、エッジクランプアーム１２により保持され、ウエハアライナ１３で位置及び回転位置を調整するウエハアライメントが行われる。以上の動作は、大気圧中状態のプリロードチャンバ１１内で行われる。
【００２６】
更に、スループットを向上するため、２個のロードチャンバ９Ａ，９Ｂが設けられており、一方のロードチャンバから真空チャンバ１内に搬送されたウエハに露光している間に、他方のロードチャンバは露光済みのウエハをプリロードチャンバ１１からウエハカセット１６Ａ，１６Ｂに戻すと共に、未露光のウエハを受け取り、ウエハをパレットに固定した上で内部を真空状態にして、露光中のウエハの露光が終了して一方のロードチャンバに搬送されるとすぐにウエハを固定したパレットを真空チャンバ１内に搬送する。
【００２７】
例えば、プリロードチャンバ１１からロードチャンバ９Ａにウエハを搬送する時には、ゲート８Ａを閉じ、ゲート１０Ａを開き、エッジクランプアーム１２がウエハアライメントの終了したウエハをロードチャンバ９Ａ内のパレット上に搬送する。ロードチャンバ９Ａでは、真空吸着によりウエハをパレットに吸着した状態で静電チャックにより固定した後、ゲート１０Ａを閉じ、内部を大気圧状態から真空状態にする。この状態で露光中のウエハの露光が終了するまで待機する。
【００２８】
露光が終了し、真空チャンバ１内のステージから露光済みウエハを固定したパレットがロードチャンバ９Ｂに搬送され、ゲート８Ｂが閉じられると、ステージはロードチャンバ９Ａとのパレット受け渡し位置に移動し、ゲート８Ａが開かれる。パレットはロードチャンバ９Ａからステージに搬送されて静電チャックにより固定され、電子光学コラム２の下に移動して露光が行われる。露光が終了すると、ステージはロードチャンバ９Ａとのパレット受け渡し位置に移動し、露光済みウエハが固定されたパレットは、ロードチャンバ９Ａに搬送される。ロードチャンバ９Ａでは、ゲート８Ａを閉じ、内部を真空状態から大気圧状態にして、ゲート１０Ａを開く。そしてエッジクランプアーム１２がウエハをクランプした状態でパレットからウエハを取り外し、コーター／デベロッパ１４に搬送する。コーター／デベロッパ１４でレジストを現像し、現像の終了したウエハはウエハアーム１５によりウエハカセット１６Ａ，１６Ｂ内に戻される。
【００２９】
露光マスクはマスクカセットに収容され、露光マスク入出力機構３で示す部分にセットされる。マスクカセットは、内部が真空状態で且つ高いクラスのクリーン度に維持されており、露光マスク入出力機構３により真空チャンバ内に搬入される。搬入された露光マスクは、マスク搬送機構５によりマスクアライナ６で位置及び回転位置を調整した後、ゲート７を開けて電子光学コラム２の下部に搬送され、静電チャックにより固定される。使用が終了した露光マスクは、逆の経路でマスクカセットに戻される。なお、マスクカセット内及びマスク搬送機構５内は真空状態であるが、ここでは電子光学コラム２の部分を高真空状態及び高クリーン状態に保持すると共に、装置の安全のために、ゲート４と７を設けている。マスクがセットされた状態で、ウエハがステージ上に搬送されてウエハの露光が行われる。
【００３０】
以上、本発明の実施例のマスクカセットに収容される露光マスクが使用される近接露光方式の電子ビーム露光装置を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３１】
図３は、本発明の第１実施例の露光マスク収容器（マスクカセット）の構成を示す図である。なお、本図は断面図であるが、露光マスク保持機構が理解しやすいように露光マスクは斜視図で示している。
【００３２】
図示のように、本実施例のマスクカセット２０は、上蓋２２と、上蓋２２との間に空間２６を形成するように上蓋と結合される下蓋２１と、上蓋２２と下蓋２１により形成される内部空間２６を密閉するＯリング２５と、上蓋２２及び下蓋２１に設けられた露光マスク５０を上下から３点支持する支持部材２３，２４とを有する。内部空間２６が真空状態であれば、上蓋２２と下蓋２１は大気圧を受けて結合され、離れることはない。
【００３３】
図４は、図２の露光マスク入出力機構３の構成と、図３のマスクカセット２０に収容された露光マスク５０を真空チャンバとの間で入出力する場合の動作を説明する図である。なおマスクカセットのＯリングは図示を省略している。以下、図の表示においてＯリングを省略する場合がある。
【００３４】
図４の（Ａ）に示すように、露光マスク入出力機構３は、マスクカセット２０が載置される筐体３１と、マスクカセット２０を筐体３１に載置することにより密閉される接続空間３２とを有する。接続空間３２内には、マスクカセット２０の載置面に位置する下蓋支持台３３と、下蓋支持台３３を支持して上下方向に移動する第１支柱３６とが、設けられている。更に、接続空間３２と筐体３１内の真空チャンバ４０とを遮断する遮断板３８が設けられている。筐体３１のマスクカセット２０との接触部分にはＯリング４２が設けられており、筐体３１の遮断板３８との接触部分にはＯリング４３が設けられており、接続空間３２は、マスクカセット２０を載置することにより、外部及び真空チャンバ４０から遮断される。遮断板３８は、上下移動可能な第２支柱４１に支持されており、下方に移動することにより接続空間３２と真空チャンバ４０がつながった状態になる。遮断板３８には、第１支柱３６のガイド３７が設けられており、第２支柱４１には第１支柱３６の駆動機構が設けられており、第１支柱３６に支持された下蓋支持台３３は、遮断板３８に対して上下移動可能である。
【００３５】
接続空間３２は、気体経路３４を介してバルブ３５につながっており、バルブ３５は更に図示していない真空源（真空装置）及び窒素ガス源（Ｎ２パージ源）に接続されており、内部を真空状態、大気圧状態及びそれ以外の気圧状態にし、その気圧状態を維持することが可能である。
【００３６】
次に、図４の（Ａ）から（Ｄ）を参照して、露光マスク５０の真空チャンバとの入出力動作を説明する。図４の（Ａ）に示すように、遮断板３８により接続空間３２と真空チャンバ４０が遮断された状態にし、下蓋支持台３３をマスクカセット２０の載置面に位置させる。バルブ３５は閉じた状態にする。この状態で、内部空間が真空状態に保持され、露光マスク５０を保持したマスクカセット２０を筐体３１と下蓋支持台３３上に載置する。この状態が、図４の（Ｂ）である。
【００３７】
この状態で、接続空間３２の内部を真空状態にする。これにより、マスクカセット２０は大気圧により筐体３１に結合された状態になる。マスクカセット２０の内部空間２６と接続空間３２は共に真空状態であり、圧力がかからないので、下蓋２１は上蓋２２から離れることが可能である。図４の（Ｃ）のように、下蓋支持台３３を降下させると、下蓋２１が露光マスク５０を支持したまま降下する。更に、図４の（Ｄ）のように、遮断板３８を降下させると、接続空間３２と真空チャンバ４０がつながった状態になり、露光マスク５０は真空チャンバ４０内に取り込まれる。遮断板３８を更に適当な位置まで降下させ、図２のゲート４を開けて、マスク搬送機構５により露光マスクが取り上げられて搬送される。
【００３８】
使用の終了した露光マスク５０をマスクカセット２０に戻す時には、逆の動作を行う。マスク搬送機構５が、露光マスクを下蓋２１の保持部材２４上に載せる。次に、遮断板３８を上昇して接続空間３２と真空チャンバ４０を遮断状態にし、更に下蓋支持台３３を上昇させて、下蓋２１を上蓋２２に接触させ、露光マスクを保持部材２３と２４で固定する。そして、接続空間３２内に１気圧の窒素ガスを徐々に導入すると、マスクカセット２０の内部空間は真空状態で、接続空間３２内は１気圧であるので、下蓋２１は上蓋２２に接合されて離れなくなる。この状態では、マスクカセット２０は筐体３１から取り外せる。
【００３９】
以上のように、本実施例のマスクカセットを使用すれば、露光マスク５０が真空状態で保持されており、狭い接続空間を真空状態にするだけでよいのでマスクカセットを短時間で真空チャンバ内に搬入できる。
【００４０】
なお、接続空間３２及び下蓋支持代３３はマスクカセット２０が載置されていない時には大気圧状態に開放されているので、接続空間３２にパーティクルが付着する恐れがある。そのため、マスクカセット２０が載置されていない時にはカバーなどで覆い、マスクカセット２０を載置する時にはカバーを外すカバー機構を設けることが望ましい。
【００４１】
図５の（Ａ）は、本発明の第２実施例のマスクカセットの構成を示す図である。第２実施例のマスクカセットは、第１実施例のマスクカセットに内部空間が減圧状態であることを示す内部圧力モニターを設けたものである。図５の（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、内部圧力モニターは、上蓋２２と内部空間２６の間に、気体経路６４と、その内部にばね６３で付勢されたシリンダー６１と有する。気体経路６４は、シリンダー６１が内部を摺動可能で、ばね６３を保持可能な形状をしており、気体経路６４とシリンダー６１の摺動部分にＯリング６４が設けられ、マスクカセットの外部と内部空間の間で気体が流通することがないように構成されている。図５の（Ｂ）に示すように、内部空間２６が真空状態の時には、シリンダー６１の上面が大気圧に押されてばね６３が圧縮された状態になり、シリンダー６１の上面が低くなる。これに対して、図５の（Ｃ）に示すように、内部空間２６が大気圧状態の時には、気圧差がないのでシリンダー６１にはばね６３の力のみが加わり、シリンダー６１の上面が高くなる。従って、シリンダー６１の上面の位置を見ればマスクカセット内の気圧状態が分かる。
【００４２】
図６の（Ａ）は、本発明の第３実施例のマスクカセットと、その表面の変位を検出する検出器の構成を示す図である。第３実施例のマスクカセットは、第１実施例のマスクカセットの上蓋２２に、図６の（Ｂ）に示すように、マスクカセットの内部空間の気圧に応じて表面位置が大きく変化する変位機構６７を設けたものである。変位機構６７は、例えば、変位はするが内部は外部と遮断されているベローズなどの機構で実現できる。
【００４３】
図６の（Ａ）に示すように、所定の位置に配置されるマスクカセットの変位機構６７の変位する表面部分の高さ位置を検出する光学式距離測定器６５を設けておき、その測定結果からマスクカセットの内部空間の気圧を求める。変位機構６７により内部空間の気圧に応じて表面位置が大きく変化するので、マスクカセット毎に高さ位置に多少の誤差があっても、内部空間が真空状態か大気圧状態かは十分に判定可能である。
【００４４】
これまでは、マスクカセット内の露光マスクを露光マスク入出力機構により真空チャンバとの間で入出力することを説明したが、内部が真空状態でない各種の装置で露光マスクを処理する場合もあり、そのような装置の間の搬送にもマスクカセットを使用する必要がある。そのため、露光マスクを保持したマスクカセットの内部空間を大気圧状態にした上で搬送できることが必要である。
【００４５】
図７の（Ａ）は、本発明の第４実施例のマスクカセットの構成を示す図である。第４実施例のマスクカセットは、第１実施例のマスクカセットにロック機構を設けたものである。このロック機構により、内部空間が大気圧状態のマスクカセットを大気中で搬送する時にも上蓋２２と下蓋２１の結合状態が解除されないようにロックされる。図７の（Ｂ）と（Ｃ）に示すように、ロック機構は、下蓋２１に設けられた気体経路７３と、その内部にばね７２で付勢されたシリンダー７１と、上蓋２２にシリンダー７１の先端が嵌る穴とを有する。気体経路７３は、下面の吸気口につながっている。気体経路７３は、シリンダー７１が内部を摺動可能で、ばね７２を保持可能な形状をしている。気体経路７３とシリンダー７１の摺動部分にＯリング７４が設けられており、気体経路７３は、吸気口につながる第１部分と、それ以外の第２部分に分けられ、２つの部分の間で気体が流通することがないように構成されている。第２部分は上蓋２２と下蓋２１の隙間を通してマスクカセットの内部空間につながっている。
【００４６】
図７の（Ｂ）に示すように、吸気口に大気圧が印加されている時には、内部空間も大気圧状態であるため、シリンダー７１にはばね７２の力のみが印加され、シリンダー７１の先端が上蓋２２の穴に入るので、上蓋２２と下蓋２１は結合状態を維持する。図７の（Ｃ）に示すように、吸気口に真空圧が印加されている時には、内部空間が大気圧状態であるため、シリンダー７１には気圧差による大きな力が印加されてばね７２を圧縮するので、シリンダー７１の先端は下蓋２１内にあり、上蓋２２と下蓋２１は外すことができる。
【００４７】
なお、マスクカセットの内部空間が真空の時には、吸気口を真空引きしてもロックは解除できないので、第４実施例のマスクカセットを図４の露光マスク入出力機構３に使用する場合には、別途ロック解除機構を設ける必要がある。
【００４８】
ロック機構は、機械的な機構でも実現できる。図８は、本発明の第５実施例の機械的な機構によるロック機構を有するマスクカセットの構造を示す断面図である。下蓋２１の外周の一部には第１のつば７５が設けられており、上蓋２２の下面には保持部材７８で保持された回転リング７６が設けられている。回転リング７６の内周の一部には、第２のつば７７が設けられている。回転リング７６を回転すると、第１のつば７５と第２のつば７７が重なる状態とまったく重ならない状態を取り得る。回転リング７６は、第１のつば７５と第２のつば７７が重なる状態になるように図示していないばねで付勢されており、上蓋２２と下蓋２１を結合した状態では第１のつばと第２のつばが重なり、ロックされた状態になる。
【００４９】
このロック機構を解除するには、回転リング７６をつばが重ならない状態に回転した上で、上蓋２２と下蓋２１を引き離す。従って、図８のようなロック機構を有するマスクカセットを使用する場合には、露光マスク入出力機構の接続空間に回転リング７６を回転させる機構を設ける。
【００５０】
図４に戻り、露光マスク入出力機構の接続空間３２と下蓋支持台３３の表面は、マスクカセット２０が載置されていない時には大気圧状態の空間に露出しているので、パーティクルが付着する恐れがある。そのため、前述のように、マスクカセット２０が載置されていない時にはカバーなどで覆い、マスクカセット２０を載置する時にはカバーを外すカバー機構を設けるが、パーティクルの付着を完全に防ぐのは不可能である。そこで、図９に示すような接続空間３２に付着したパーティクルを除去する機構を設ける。
【００５１】
図９に示すように、気体経路３４とは別に第２の気体経路８１を設ける。第２の気体経路８１は、バルブ８２を介して図示していない排気ポンプに接続されている。マスクカセット２０を筐体３１上に載置し、遮断板３８が筐体３１に接触して接続空間が遮断された状態で、気体経路３４から高圧の窒素ガスを噴出（パージ）しながら第２の気体経路８１から排気を行う。パージした窒素ガスにより舞い上がったパーティクルは第２の気体経路８１から排出されるので、接続空間３２内のパーティクルは除去される。
【００５２】
上記のように、マスクカセット内に露光マスクを保持した状態で、内部空間を真空状態から大気圧状態に、逆に大気圧状態から真空状態に変化させる必要がある。前述のように、露光マスク入出力機構の接続空間にはパーティクルが付着する可能性がある。マスクカセットの内部空間を真空状態から大気圧状態に変化させる場合、一旦接続空間を真空状態にした上で下蓋２１を降下させて内部空間と接続空間がつなげた後、気体経路３４から窒素ガスを導入して内部空間と接続空間を大気圧状態にする。この際、窒素ガスが接続空間内のパーティクルを舞い上げて露光マスクに付着させることが起きる。次に説明する第６実施例のマスクカセットはこのような問題を解決する構成を有する。
【００５３】
図１０は、本発明の第６実施例のマスクカセットの構成を示す図であり、マスクカセットを露光マスク入出力機構に載置した状態を示している。第６実施例のマスクカセットは、内部空間２６と下蓋２１の下面の間に気体流通路を設ける。この気体流通路は、内部空間２６に開いた開口８５と、下蓋２１の下面の開口８９を結ぶ経路で、途中が２経路に分岐している。共通の経路部分にはパーティクル除去フィルタ８６が設けられ、分岐した経路の一方には第１の差圧Ｖ１以上の時に内部空間から外部へは気体を流通させ、逆方向には流通させない第１の逆止弁８７が設けられ、分岐した２経路の他方には第２の差圧Ｖ２以上の時に外部から内部空間へは気体を流通させ、逆方向には流通させない第２の逆止弁８８が設けられている。この構成であれば、内部空間を真空状態から大気圧状態に変化させる時には、第２の逆止弁８８からパーティクル除去フィルタ８６を通して気体が注入されるので、内部区間に進入するパーティクルが低減される。なお、内部空間が真空のマスクカセットを大気中で搬送するには、、第２の逆止弁８８を通して内部空間に空気が流れ込まないように、第２の逆止弁８８の第２の差圧Ｖ２を１気圧以上とする必要がある。
【００５４】
第６実施例のマスクカセットの内部空間の気圧を真空状態と大気圧の間で変化できるようにするには、上記のように第２の逆止弁８８の第２の差圧Ｖ２は１気圧以上とし、第１の逆止弁８７の第１の差圧Ｖ１は十分に小さく、例えば０．５気圧〜０．１気圧程度にする。そしてこのような構成のマスクカセットの内部空間内の気圧を調整する場合には、図１０に示すように、露光マスク入出力機構にマスクカセットを係止する係止機構４２を設けた装置を使用する。内部空間内の気圧を大気圧から真空圧に近い状態に変化させる時には、接続空間内の気圧を真空状態とすれば、第１の逆止弁８７を介して内部空間の気体が排気され、内部空間の気圧は第１の差圧Ｖ１程度になる。内部空間内の気圧を真空圧に近い状態から大気圧に変化させる時には、係止機構４２で露光マスク収容器を係止した状態で、接続空間内の気圧を大気圧に第２の差圧Ｖ２を加えた圧力とする。これにより内部空間は大気圧状態になる。なお、接続空間内の気圧を大気圧に第２の差圧を加えた圧力（２気圧以上）にしても、マスクカセットは係止機構により係止されているので収容器内気圧調整装置から外れることはない。また、マスクカセットを露光マスク入出力機構から取り外す時には、接続空間内の気圧を大気圧にする。
【００５５】
これまでの説明では、露光マスク入出力機構を利用して、マスクカセットの内部空間を真空状態と大気圧状態の間で変化させたが、マスクカセットの内部空間の気圧を変化させるだけであれば、露光マスクを真空チャンバとの間で入出力するための露光マスク入出力機構を使用する必要はなく、接続空間と下蓋支持台とその移動機構のみを有する専用の装置を使用すればよい。
【００５６】
図１１は、複数個の専用の装置９０−１，９０−２、９０−Ｎを設け、窒素ガス（Ｎ２）源９２と真空源９１を共通にして、制御部９３で全体の制御を行うマスクカセットのストッカの構成を示す図である。参照番号９４が接続空間を構成する部材であり、ここでは下蓋支持台は図示を省略しているが、露光マスク入出力機構の構成が利用可能である。各専用装置の部材９４には、パージする窒素ガスを導入する経路と、接続空間を真空にするための経路が別々に設けられている。窒素ガスを導入する経路は、制御器９９で制御されるバルブ９８を介して窒素ガス（Ｎ２）源９２に接続されている。真空にするための経路は、制御器９６で制御されるバルブ９５を介して真空源９１に接続され、途中に圧力センサ９７が設けられている。
【００５７】
マスクカセット内の気圧を変化させる場合には、マスクカセットが載置されると、窒素ガスをパージして接続空間を清掃した後、マスクカセットの内部が真空状態であれば接続空間を真空状態にし、マスクカセットの内部が大気圧状態であれば接続空間を大気圧状態にし、下蓋を開く。そして、真空状態にするのであればバルブ９５を開き、大気圧状態にするのであればバルブ９８を開く。
【００５８】
マスクカセット内を大気圧状態に保持するのであれば特に問題はないが、マスクカセット内を真空状態に保持する場合、一旦真空状態にしてもマスクカセット表面などからガスが蒸発したり、真空シールの若干の漏れなどのために、内部区間の真空状態が劣化する。そこで、マスクカセット内を真空状態に保持する場合には、下蓋を開けた状態にして、圧力センサ９７で常時真空状態を監視し、廉価した時にはバルブ９５を開いて真空状態を改善する。マスクカセットを使用する場合には、下蓋を閉じた後接続空間に窒素ガスを導入して大気圧状態としてから取り外す。
【００５９】
既に説明したように、本発明は真空中で使用される露光マスクであればどのようなものにも適用できるが、特に近接露光方式の電子ビーム近接露光装置用マスクを収容するのに適している。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電子ビーム露光装置におけるマスク交換時間を短縮してスループットを向上でき、更にマスク交換時のパーティクル付着量の低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】近接露光方式の電子ビーム露光の基本構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例のマスクカセットを使用する近接露光方式の電子ビーム露光装置の全体構成を示す図である。
【図３】本発明の第１実施例のマスクカセットの構成を示す図である。
【図４】第１実施例のマスクカセットに収容された露光マスクを真空チャンバとの間で入出力するための露光マスク入出力機構の動作を示す図である。
【図５】本発明の第２実施例のマスクカセットの構成を示す図である。
【図６】本発明の第３実施例のマスクカセットの構成を示す図である。
【図７】本発明の第４実施例のマスクカセットの構成を示す図である。
【図８】本発明の第５実施例のマスクカセットの構成を示す図である。
【図９】露光マスク入出力機構の接続空間を清掃する構成を示す図である。
【図１０】本発明の第６実施例のマスクカセットの構成を示す図である。
【図１１】マスクカセットを取り扱い及び保持するための専用のストッカーの構成を示す図である。
【符号の説明】
１…真空チャンバ
２…電子光学コラム
３…露光マスク入出力機構
２０…マスクカセット
２１…下蓋
２２…上蓋
５０…露光マスク
１００…ウエハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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