(57)【要約】【課題】アライメント室を設けることなく材料を位置決めでき、また、材料の搬送時間を短くすることができる真空装置における材料搬送装置を実現するにある。【解決手段】予備排気室４１のベース５４がベース上下駆動機構６３によって下方に下げられる。この状態で外部搬送ロボット４５により、被描画材料４６が予備排気室４１内に導入され、ピン５５の上に載置される。そして基準ローラ駆動機構５６によって基準ローラ５７、５８、５９を基準位置に設定し、アライメント押付機構６０によって押し付けローラ６１、６２を材料の２辺に押し付け、材料４６を正確にＸＹ方向の位置決めをする。このローラ６１、６２の押付を行ない、材料４６のアライメントを行っている間、ベントガス供給口６６からは窒素ガスのごときベントガスが材料４６表面に吹き付ける。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
描画、測長、像観察が行なわれる材料を載置するステージが配置された真空室と、ステージ上に載置される材料が入れられる予備排気室と、予備排気室内に入れられた材料の位置合わせを行なうためのアライメント機構と、予備排気室のベースを上下動させるための機構と、材料のアライメント中に材料表面にベントガスを吹きつけるガス供給手段と、予備排気室を真空に排気する排気手段と、予備排気室内の真空度によって予備排気室から真空室に材料を搬送する搬送機構とを備えた真空装置における材料搬送装置。
【請求項２】
アライメント機構は、材料の特定の辺を基準とする基準部材と、基準部材に材料を押し付ける押付機構よりなる請求項１記載の真空装置における材料搬送装置
【請求項３】
ベントガスは窒素ガスである請求項１〜２の何れかに記載の真空装置における材料搬送装置
【請求項４】
予備排気室までは外部搬送機構によって材料を搬送し、予備排気室から真空室までは内部搬送機構によって材料を搬送するようにした請求項１〜２の何れかに記載の真空装置における材料搬送装置
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、真空室内の被描画材料に照射される電子ビームを偏向して所望のパターンの描画を行うようにした電子ビーム描画装置や、描画したレチクル等を真空室内に搬送し、電子ビームを用いて高精度で測定・検査する装置等の真空室に材料を搬送する真空装置における材料搬送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子ビーム描画装置では、真空室内に被描画材料を搬送し、真空室内の所定の位置に被描画材料を正確に位置決めして配置し、その後、描画パターンデータに基づいて所望パターンの描画を電子ビームの偏向によって行う。また、電子ビームの検査装置では、真空室内に被検査材料を搬送し、真空室内の所定の位置に被検査材料を正確に位置決めして配置し、その後、被検査材料の所望領域で電子ビームの２次元走査を行ない、２次電子像を観察したり、２次電子信号に基づいて描画されたパターンの線幅等の測長を行なっている。
【０００３】
このような電子ビーム描画装置や電子ビーム検査装置では、材料を真空室内に搬送するに際し、真空室内を常に清浄に保つため、材料を大気中から直接真空室内に導入せず、真空室にアイソレーションバルブによって隔てられた予備排気室を設け、材料を一旦予備排気室内に導入し、予備排気室内を所定の真空度にまで排気した後、アイソレーションバルブを開き、材料を予備排気室から描画動作あるいは検査動作を行う真空室内に導入するようにしている。
【０００４】
図１はこのような電子ビーム描画装置の一例を示した斜視図である。図において、ベース１上にはリテーナ２を介して材料ステージ３がＸＹ平面内で移動可能に支持されている。材料ステージ３はステージ上部４、ステージ中間部５、ステージ下部６を有している。ステージ中間部５には、図示していないがその上面にＹ軸移動アーム貫通溝およびＹ軸移動アームセンターガイドが形成されており、下面にはＸ軸移動アーム貫通溝およびＸ軸移動アームセンターガイドが形成されている。
【０００５】
前記Ｙ軸移動アーム貫通溝を貫通するＹ軸移動アーム７は、ガイド溝７ａを有しており、ガイド溝７ａには、Ｙ軸移動アームセンターガイドが挿入されている。前記Ｘ軸移動アーム貫通溝を貫通するＸ軸移動アーム８は、ガイド溝（図示せず）を有しており、ガイド溝には、Ｘ軸移動アームセンターガイドが挿入されている。
【０００６】
前記材料ステージ３およびＹ軸移動アーム７は、Ｙ軸方向には相対移動不可能で一体的に移動し、かつＸ軸方向には相対移動可能に連結されている。また、材料ステージ３およびＸ軸移動アーム８は、Ｘ軸方向には相対移動不可能で一体的に移動し、かつＹ軸方向には相対移動可能に連結されている。Ｙ軸移動アームセンターガイドおよびＸ軸移動アームセンターガイドの両側には、図示していないが、それぞれリテーナが配置されて、材料ステージ３に対するＹ軸移動アーム７およびＸ軸移動アーム８の相対移動時の摩擦抵抗を下げるようにしている。
【０００７】
Ｙ軸移動アーム７の後端部には、ローラ１１が回転可能に支持されており、ローラ１１はローラガイド部材１２上面をＹ軸方向に回転移動可能に支持されている。Ｙ軸移動アーム７の前端部は、Ｙ軸方向に移動可能なローラガイド１３に連結されている。
【０００８】
ローラガイド１３にはＹ軸移動ナット（図示せず）が連結され、Ｙ軸移動ナットは、ボールネジ（図示せず）が回転すると、Ｙ軸方向に移動するように構成されている。このボールネジは、Ｙ軸駆動モータ（図示せず）により回転駆動されるように構成されている。そして、Ｙ軸駆動モータによりボールネジが回転すると、Ｙ軸移動ナット、ローラガイド１３、およびＹ軸移動アーム７がＹ軸方向に移動し、この移動に連れて、材料ステージ３がＹ軸方向に移動するように構成されている。
【０００９】
Ｘ軸移動アーム８の右端部には、ローラ１５が回転可能に支持されており、ローラ１５はローラガイド部材１６上面をＸ軸方向に回転移動可能に支持されている。Ｘ軸移動アーム８の左端部は、図示されていないがＸ軸方向に移動可能なローラガイドに連結されている。ローラガイドには、Ｘ軸移動ナット１７が連結され、Ｘ軸移動ナット１７はボールネジ１８が回転すると、Ｘ軸方向に移動するように構成されている。
【００１０】
ボールネジ１８は、Ｘ軸駆動モータ１９により回転駆動されるように構成されている。そして、Ｘ軸駆動モータ１９によりボールネジ１８が回転すると、Ｘ軸移動ナット１７、ローラガイド、およびＸ軸移動アーム８がＸ軸方向に移動するように構成されている。
【００１１】
以上に述べた構成要素により、材料のＸＹステージが構成されている。すなわち、ＸＹステージは、材料ステージ３および材料ステージ３をＸＹ平面内で移動させるＸＹ駆動装置により構成されている。なお、ステージ３の上部４には図示していないが被描画材料が載置される。また、ステージ上部４上には、レーザー干渉計を構成するミラー２０が取りつけられている。また、ミラー２０に測長のためのレーザー光を導くためのミラー２１、２２、２３が設けられている。
【００１２】
さて、ステージ３は、内部が真空に排気される描画室２５内に配置されているが、描画室２５の上部には、ステージ上部４上に載置される被描画材料にパターンを描画するための電子光学系が納められた電子光学カラム２６が取りつけられている。このカラム２６内には、電子ビームを発生し加速する電子銃、発生し加速された電子ビームを被描画材料に照射するためのコンデンサレンズや対物レンズ、電子ビームを偏向するための偏向器などが設けられている。
【００１３】
また、この描画室は真空に排気されており、描画室２５内での描画処理中に被描画材料にゴミなどの微粒子等の異物が付着し、被描画材料を不良品とすることを避けるため、清浄な雰囲気とする必要がある。そのため、描画室２５内に被描画材料を搬送する場合、大気中から直接描画室２５内に材料を搬送せず、一旦内部が大気となっている予備排気室内に搬送し、材料の挿出口に設けられたエアロック弁を閉じる。
【００１４】
このように、予備排気室内を大気から遮断した状態で予備排気室内を所定の真空度に排気することによって混入した異物を排出し、その後、予備排気室から描画室内に被描画材料を搬送するようにしている。
【００１５】
このような理由から、描画室２５に接続して予備排気室２７が設けられている。描画室２５と排気室２７との間には、開口２８が開けられているが、この開口２８は、予備排気室２７内に取りつけられた内部搬送ロボット２９によって被描画材料を予備排気室２７から描画室２５内に搬送するために設けられている。この開口２８部分には、図示していないがアイソレーションバルブが設けられており、被描画材料を予備排気室２７から描画室２５に搬送する際、および、描画室２５から描画処理が終了した被描画材料を予備排気室２７に搬送する際にバルブが開けられ、それ以外の時はバルブは閉じられている。
【００１６】
この内部搬送ロボット２９は、３つのアーム３０、３１、３３から構成されており、各アームの端部は他のアームの端部と回転可能に接続されている。この結果、各アームを回転させることにより、３つのアームが直線状に並び、ステージ上部４の位置までアーム３２の先端を伸ばすことができる。したがってアーム３２の先端に被描画材料を載せ、ステージ上部４にその被描画材料を搬送することができる。
【００１７】
逆に描画が終了した場合には、アイソレーションバルブが開けられ、内部搬送ロボット２９が直線状に並ばされ、ステージ上部４の位置までアーム３２の先端を伸ばす。その状態でアーム３２の先端に被描画材料を載せ、各アームを回転させ、アーム全体の長さを縮めて材料を描画室２５から予備排気室２７に搬送する。なお、この際、予備排気室２７内は真空に排気されている。また、アームを縮める動作は、図１の状態で、アーム３０を右側に回転させ、アーム３１を逆に左側に回転させ、アーム３２を右側に回転させることによって行なわれる。このようにして、描画室２５に予備排気室２７を接続し、被描画材料の描画室への搬送時には、予備排気室内で真空に排気した後に行なっている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１８】
【特許文献１】
特開２０００―１８３１２７号公報
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
さて、上記した構成により被描画材料の交換をする際に注意すべきは、被描画材料の描画室２５内に配置した場合の位置精度である。搬送機構の位置決め精度が悪化した場合、描画パターンそのものに問題は発生しないが、被描画材料に描画されたパターン全体の位置が大きくずれ、描画されたその製品（マスクやレチクル）全体が不良となってしまう。そのため、真空の描画室内に被描画材料をセットする前に、材料を位置決めする必要が生じる。
【００２０】
このような理由から、図２、図３に示した構成が考えられている。図２は従来装置の上から見た断面図であり、図３は図２の状態から搬送ロボットが移動した状態の正面から見た部分断面図である。図１の構成要素と同一ないしは類似の構成要素には同一番号を付し、その詳細な説明は省略する。図２、図３において、描画室２５には材料交換室４０が接続され、材料交換室４０の一端面は、予備排気室４１がアイソレーションバルブ４２を介して接続されており、また材料交換室４０の他の端面にはアライメント室４３が設けられている。
【００２１】
被描画材料を描画室２５内に搬送する場合、アイソレーションバルブ４２を閉じ、エアロックバルブ４４を開けて予備排気室４１内を大気圧の状態とする。エアロックバルブ４４を開けた状態で外部搬送ロボット４５を予備排気室４１内に導入し、外部搬送ロボット４５の先端に載せられた被描画材料４６を予備排気室４１内の所定の台の上に載せる。
【００２２】
材料４６を予備排気室４１内の所定の台の上に載せた後、外部搬送ロボット４５を予備排気室４１から抜き取り、その後エアロックバルブ４４を閉じる。バルブ４４が閉じられた後、真空ポンプ４７を動作させ、予備排気室４１内を真空に排気する。
【００２３】
予備排気室４１内が所定の真空度に達したら、アイソレーションバルブ４２が開けられ、予備排気室４１と材料交換室４０とが真空的に連結される。その後、内部搬送ロボット２９が動作させられ、各アーム３０、３１、３２が回転させられ、アーム３１の先端部が予備排気室４１内に挿入される。アーム３１の先端部は、被描画材料４６の下部に挿入され、その後３つのアームからなる内部搬送ロボット２９は上方に移動される。その結果、アーム３２の先端部に被描画材料４６が載せられる。
【００２４】
アーム３２の先端部に載せられた被描画材料は、アーム３０、３１、３２の回転によって移動され、アーム３２先端部はアライメント室４３内に導入される。アーム先端部がアライメント室４３内の所定の位置まで導入されたら、３つのアームからなる内部搬送ロボット２９は下方に移動され、被描画材料４６を所定の位置に載せて材料交換室４０内に戻される。
【００２５】
アライメント室４３内に導入された被描画材料４６は、アライメント室４３内で正しく位置合わせが行なわれる。この材料４３の位置合わせは、３つの固定基準ローラ４８、４９、５０に被描画材料である例えば、ガラス基板４６の２辺が当接するように配置される。そして、ローラが当接する基板４６の２辺に対向する２辺からガラス基板４６を押し付ける押し付け機構５１の押し付けローラ５２により、基板を基準ローラ４８、４９、５０に押し付ける。
【００２６】
このような押し付けローラ５２を基板４６の２辺に押し付け、基板が基準ローラ４８、４９、５０に押し付けられると、ガラス基板４６の水平方向の位置が合わされることになる。このアライメント動作が終了すると、押し付けローラ５２と各規準ローラ４８、４９、５０は、ガラス基板である被描画材料４６から離される。
【００２７】
上記した被描画材料の位置合わせが終了すると、内部搬送機構２９のアーム３２の先端部はアライメント室４３内に挿入され、アームを上方に移動させることによって、被描画材料４６はアーム３２の先端部に載せられる。そして、各アームが適宜回転させられ、アーム３２の先端部は描画室２５内のステージ３上の所定位置にまで搬送される。この所定位置に被描画材料を載せると、内部搬送ロボット３０の各アームは、図２に示すように材料交換室４０内に収納される。
【００２８】
この際図示していないが、描画室２５と材料交換室４０との間にはアイソレーションバルブが設けられており、このバルブは閉じられる。描画室２５内での被描画材料への所望のパターンの描画動作が終了したら、内部搬送ロボット２９は、被描画材料を描画室２５から予備排気室４１内にまで搬送する。被描画材料４６が予備排気室４１に搬送されると、アイソレーションバルブ４２は閉じられ、エアロックバルブ４４は開けられる。そして、被描画材料４６は、外部搬送ロボット３によって予備排気室４１から取り出される。
【００２９】
このように、被描画材料を描画室２５内のステージ３に装填する際、事前に材料の位置をアライメント室４３内で行うことにより、被描画材料は、描画室２５内のステージ３の所定の位置に正確にセットされることになる。
【００３０】
しかしながら、被描画材料のステージ３の所定位置へのセットは正確に行なうことができるものの、真空室である描画室２５内に材料を装填するための予備排気室４１とは別に、アライメント室４３が必要となり、装置が大きくなると共に、搬送機構が複雑となる。
【００３１】
また、内部搬送ロボット２９が動作する回数が多く、ステージ３の所定位置に被描画材料が装填されるまでの時間が長くなり、描画時間のスループットを悪化させる要因ともなっている。このスループットを解決するために、予備排気室４１内にアライメント押付機構のような動作をする機構を設けることも考えられるが、動作部から発生した粒子状の異物が予備排気室内で大気と真空を繰り返す時に舞い上がり、被描画材料上に付着してしまう。この結果、予備排気室内には動作部を有した機構を入れることができない。
【００３２】
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、その目的は、アライメント室を設けることなく材料を位置決めでき、また、材料の搬送時間を短くすることができる真空装置における材料搬送装置を実現するにある。
【００３３】
【課題を解決するための手段】
本発明に基づく真空装置における材料搬送装置は、描画、測長、像観察が行なわれる材料を載置するステージが配置された真空室と、ステージ上に載置される材料が入れられる予備排気室と、予備排気室内に入れられた材料の位置合わせを行なうためのアライメント機構と、予備排気室のベースを上下動させるための機構と、材料のアライメント中に材料表面にベントガスを吹きつけるガス供給手段と、予備排気室を真空に排気する排気手段と、予備排気室内の真空度によって予備排気室から真空室に材料を搬送する搬送機構とを備えたことを特徴としている。
【００３４】
本発明では、アライメント室を設けて材料の位置決め操作を行なわず、予備排気室に材料のアライメント機構を設け、アライメント動作中は、予備排気室のベースを下げ、材料表面にベントガスを吹きつけて、ゴミなどの粒子が材料表面に付着することを防止する。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図４および図５に示した機構は本発明を実施した材料搬送機構の一例を示しており、図４は材料搬送機構を上から見た断面図、図５は正面から見た断面図である。図１から図３に示した従来の機構と同一ないしは類似の構成要素には同一番号を付しその詳細な説明は省略する。
【００３６】
この実施の形態では、描画室２５には材料交換室４０が接続され、材料交換室４０内には内部搬送ロボット２９が設けられている。また、材料交換室４０には、予備排気室４１がアイソレーションバルブ４２を介して接続されている。予備排気室４１の低部（ベース５４）には３本の材料載せピン５５が設けられており、予備排気室４１内に導入された材料４６は、このピン５５の上に載置される。
【００３７】
詳しくは図示していないが、予備排気室４１内には、エアロックバルブ（図示せず）が開かれた時に外部搬送ロボット４５の先端部（被描画材料４６が載せられている）が挿入される。図３は、予備排気室４１内に外部搬送ロボット４５の先端部が挿入され、材料４６がピン５５の上に載置された時の状態を示している。
【００３８】
予備排気室４１には、材料の位置決めのための基準ローラ駆動機構５６が取りつけられており、この機構の先端部には、材料４６の２辺の位置を決定するための３つの基準ローラ５７、５８、５９が設けられている。また、基準ローラに対向する位置には、アライメント押付機構６０が取りつけられており、この機構６０の先端は材料を基準ローラ５７、５８、５９に押し付けるためのローラ６１、６２が設けられている。
【００３９】
ここで、予備排気室４１のベース５４は、ベース上下駆動機構６３により、ガイド６４に沿って上下動可能に構成されている。ベース５４が駆動機構によって上方に移動され、予備排気室４１の側部６５に密着されると、予備排気室４１内は真空に排気することができる。
【００４０】
ベース５４が駆動機構６３により下方に移動されると、予備排気室４１内は大気状態となる。予備排気室４１の上部には、ベントガス供給口６６が設けられており、このガス供給口６６からは、窒素ガスのごときベントガスが供給され、予備排気室４１内に載置された材料４６上に勢い良く吹き付けられる。なお、ベース５４の中心部には開口６７が設けられており、この開口６７はベローズ６８を介して真空ポンプ６９に連通している。このような構成の動作を次に説明する。
【００４１】
被描画材料４６を描画室まで搬送する場合、予備排気室４１のベース５４がベース上下駆動機構６３によって下方に下げられる。この状態で外部搬送ロボット４５により、被描画材料４６が予備排気室４１内に導入され、ピン５５の上に載置される。そして基準ローラ駆動機構５６によって基準ローラ５７、５８、５９を基準位置に設定し、アライメント押付機構６０によって押し付けローラ６１、６２を材料の２辺に押し付け、材料４６を正確にＸＹ方向の位置決めをする。
【００４２】
このローラ６１、６２の押付を行ない、材料４６のアライメントを行っている間、ベントガス供給口６６からは窒素ガスのごときベントガスが材料４６表面に吹き付けられる。この結果、材料４６表面の周辺の粒子は材料４６表面に付着することなく図の矢印に示したように流されていく。
【００４３】
図５、図６は、材料４６のアライメントが終了し、ベース５４がガイドに沿って上方に移動され、ベース５４と予備排気室４１の側部６５とが密着されたときの各構成要素の状態を示している。予備排気室４１は真空ポンプ６９によって排気され、所定の真空度になったとき、アイソレーションバルブ４２が開かれ、材料交換室４０内の内部搬送ロボット２９によって、予備排気室４１内の被描画材料４６は、描画室２５内のステージ上に載置される。
【００４４】
以上本発明の一実施形態を説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されない。例えば、電子ビーム描画装置を例にして説明したが、描画された材料の描画パターン側長や材料表面の画像を観察する装置にも本発明を適用することができる。また、電子ビームを用いた真空装置のみならず、イオンビーム装置などにも本発明を適用することができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に基づく真空装置における材料搬送装置では、描画、測長、像観察が行なわれる材料を載置するステージが配置された真空室と、ステージ上に載置される材料が入れられる予備排気室と、予備排気室内に入れられた材料の位置合わせを行なうためのアライメント機構と、予備排気室のベースを上下動させるための機構と、材料のアライメント中に材料表面にベントガスを吹きつけるガス供給手段と、予備排気室を真空に排気する排気手段と、予備排気室内の真空度によって予備排気室から真空室に材料を搬送する搬送機構とを備えたことを特徴としている。
【００４６】
その結果、本発明では、アライメント室を設けて材料の位置決め操作を行なわず、予備排気室に材料のアライメント機構を設け、アライメント動作中は、予備排気室のベースを下げ、材料表面にベントガスを吹きつけて、ゴミなどの粒子が材料表面に付着することを防止することができる。また、アライメント室を設ける必要がないので、装置を小型化することができる。
【００４７】
更に、内部搬送ロボットを操作する回数を減らすことができるので、真空室内のステージ上に材料をセットするまでの時間を短くすることができ、装置のスループットを向上させることができる。
【００４８】
更にまた、予備排気室内にアライメント押し付け機構のような機構を入れずに、試料載せピンだけがあるため、予備排気室で大気と真空を繰り返す際に、粒子の舞い上がりがなく、材料上に粒子が付着しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】電子ビーム描画装置の斜視図である。
【図２】従来の予備排気室とアライメント室とを設けた装置の上面から見た断面図である。
【図３】図２の状態から搬送ロボットが移動した状態の正面から見た部分断面図である。
【図４】材料搬送機構を上から見た断面図である。
【図５】正面から見た断面図である。
【符号の説明】
４０  材料交換室
４１  予備排気室
４２  アイソレーションバルブ
４６  材料
５４  ベース
５５  ピン
６０  押付機構
６３  ベース上下動駆動機構
６４  ガイド
６５  予備排気室の側部
６６  ベントガス供給口
６８  ベローズ
６９  真空ポンプ
【図１】
2004158228.tif 000003
【図２】
2004158228.tif 000004
【図３】
2004158228.tif 000005
【図４】
2004158228.tif 000006
【図５】
2004158228.tif 000007