(57)【要約】【課題】  簡便に開閉操作が可能な、露光マスクを収納する真空収納容器を提供する。【解決手段】  露光マスク収容器２０を、上蓋２２と、内部の空間を形成するように上蓋２２と結合される下蓋２１と、上蓋２２および下蓋２１の内部に形成される内部空間２６を密閉する密閉手段と、上蓋２２または下蓋２１の少なくともいずれか一方に設けられ、内部空間２６と外部とを連通する連通路５１、５２と、連通路の経路中に設けられるバルブ３０と、バルブ３０を開放する開放手段３５と、を備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光マスクを収納する露光マスク収納器であって、
上蓋と、
内部の空間を形成するように前記上蓋と結合される下蓋と、
前記上蓋および前記下蓋の内部に形成される内部空間を密閉する密閉手段と、
前記上蓋または前記下蓋の少なくともいずれか一方に設けられ、前記内部空間と外部とを連通する連通路と、
前記連通路の経路中に設けられるバルブと、
前記バルブを開放する開放手段と、を備えることを特徴とする露光マスク収納器。
【請求項２】
前記バルブは、
該バルブから前記連通路に入り内部空間へ至る内部空間側連通口と、
一方の面と前記内部空間側連通口とが向き合い、前記内部空間が減圧されることにより、他方の面にかかる気圧により付勢されて、前記内部空間側連通口に密着して、前記バルブを閉鎖するダイヤフラムと、を備える請求項１に記載の露光マスク収納器。
【請求項３】
前記開放手段は、前記ダイヤフラムを前記他方の面方向に押圧することを特徴とする請求項２に記載の露光マスク収納器。
【請求項４】
さらに、前記開放手段を、開放状態または閉鎖状態の少なくともいずれか一方に保持する保持手段を備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の露光マスク収納器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光マスクを収納する露光マスク収納器に関し、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納器に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、一層の微細化を困難にしている。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、一般にスループットが低いという問題があった。下記特許文献１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説明を行う。
【０００５】
図４は、特許文献１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。
【０００６】
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の全ての開口パターンが露光されることになる。
【０００７】
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ために使用される。
【０００８】
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たび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る。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やすく、頻繁に交換する必要がある点で変わりはない。
【０００９】
ここで、マスクは真空チャンバ内に配置されているので、マスク交換のたびに真空を解除するとスループットを低下させてしまう。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、これらパーティクルや汚れに電子ビームが照射されるとマスクがチャージアップしたり損傷を生じてしまう。
【００１０】
このような問題を解決するため、出願人らは特願２００２−１９７５８５において、露光マスクを真空状態で収容する露光マスク収容器と、露光マスク収容器に収容された露光マスクを真空状態で出し入れし、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、露光マスク入出力機構を提案している。
【００１１】
図５に、特願２００２−１９７５８５に開示される露光マスク収容器（マスクカセット）の構成を示す。
図示するように、マスクカセット２０は、上蓋２２と、上蓋２２との間に内部空間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を密閉するシール部材であるＯリング２５と、露光マスク５０を上下から３点支持するために上蓋２２及び下蓋２１に設けられた、それぞれの支持部材２３、２４とを有している。内部空間２６が真空状態であれば、上蓋２２と下蓋２１とは大気圧を受けて結合され、離れることはない。
【００１２】
図６は、特願２００２−１９７５８５に開示される露光マスク入出力機構の構成と、図５のマスクカセット２０に収納された露光マスク５０を入出力する場合の動作を説明する図である。
図６の（Ａ）に示すように、露光マスク入出力機構は、マスクカセット２０が載置される筐体２３１と、マスクカセット２０を筐体２３１に載置することにより密閉される接続空間２３２とを有する。接続空間２３２内には、マスクカセット２０の載置面に位置する下蓋支持支持台２３３と、下蓋支持台２３３を支持して上下方向に移動する第１支柱２３６と、が設けられている。さらに、接続空間２３２と筐体２３１内の真空チャンバ２４０とを遮断する遮断板２３８が設けられている。筐体２３１のマスクカセット２０との接触部分にはＯリング２４２が設けられており、接続空間２３２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２４０から遮断される。遮断板２３８は、上下移動可能な第２支柱２４１に支持されており、下方に移動することにより接続空間２３２と真空チャンバ２４０がつながった状態になる。遮断板２３８には、第１支柱２３６のガイド２３７が設けられており、第２支柱２４１には第１支柱２３６の駆動機構が設けられており、第１支柱２３６に支持された下蓋支持台２３３は、遮断板２３８に対して上下移動可能である。
【００１３】
接続空間２３２は、気体経路２３４を介してバルブ２３５につながっており、バルブ２３５はさら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。
【００１４】
次に図６（Ａ）〜（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６（Ａ）に示すように、遮断板２３８により接続空間２３２と真空チャンバ２４０が遮断された状態にし、下蓋支持台２３３をマスクカセット２０の載置面に位置させる。バルブ２３５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、真空マスク５０を保持したマスクカセット２０を筐体２３１と下蓋支持台２３３上に載置する。この状態が図６（Ｂ）である。
【００１５】
この状態で接続空間２３２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２３１に結合された状態になる。マスクカセット２０の内部空間と接続空間２３２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６（Ｃ）のように、下蓋支持台２３３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。さらに、図６（Ｄ）のように遮断板２３８を降下させると、接続空間２３２と真空チャンバ２４０がつながった状態になり、露光マスク５０は真空チャンバ２４０内に取り込まれる。遮断板２３８は更に降下して、マスク搬送機構による露光マスク取り出しが可能となる適切な位置に位置決めされる。
【００１６】
使用の終了した露光マスク５０をマスクカセット２０に戻すときには、逆の動作を行う。マスク搬送機構が、露光マスクを下蓋２１の保持部材２３４上に載せる。次に、遮断板２３８を上昇して接続空間２３２と真空チャンバ２４０を遮断状態にし、さらに下蓋支持台２３３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２３２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２３２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２３１から取り出せる。
【００１７】
以上のような、特願２００２−１９７５８５に開示されるマスクカセットを使用することで、露光マスク５０を真空状態で保持し、露光装置に搬入するときには狭い接続空間２３２を真空状態を操作するだけでよいので、短時間でマスクを露光装置内に入出力することが可能となる。
【００１８】
【特許文献１】特許第２９５１９４７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、上記従来のマスクカセット２０は、上記露光マスク入出力機構と同様の機構を有する専用のオープナー（開閉器）を用いないと容器開閉を行えない。したがって試験、実験などの際に簡便にマスク入れ替えを行おうとしても、マスクカセット２０は、大気圧により上下蓋が接合されているために、人間による容器開閉や、他の大気オープナーによる開閉が行えないという問題があった。
【００２０】
また、上記のように大気圧により簡便に開閉できなくなることを避け、内部空間２６を大気状態のままにして、単なる保管容器として使用していても、その後の大気圧変化により容器開閉を行えなくなることがあるという問題があった。
【００２１】
上記事情を鑑み、本発明は、簡便に開閉操作可能な露光マスク収納容器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
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に、大気リーク機構を設ける。
【００２３】
すなわち、本発明の露光マスク収容器は、上蓋と、内部の空間を形成するように上蓋と結合される下蓋と、上蓋および下蓋の内部に形成される内部空間を密閉する密閉手段と、上蓋または下蓋の少なくともいずれか一方に設けられ、内部空間と外部とを連通する連通路と、連通路の経路中に設けられるバルブと、バルブを開放する開放手段と、を備える。
【００２４】
さらに、露光マスク収容器には、開放手段を、開放状態または閉鎖状態の少なくともいずれか一方に保持する保持手段を備えることとしてもよい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の露光マスク収容器によれば、内部空間と外部との連通路を大気開放する開放手段を備えるので、上記のような特別な機器を用いずに内部空間を簡単に大気状態にして、収容器の開閉操作を行うことが可能となる。
【００２６】
さらに、本発明の露光マスク収容器によれば、前記開放手段を、開放状態または閉鎖状態の少なくともいずれか一方に保持する保持手段を備えるので、常に内部空間を大気状態に保持することにより外部の大気圧変化が生じても容器開閉を行うことを可能とし、又は不用意に開放されてしまうことを防止することが可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明に係る露光マスク収容器について説明を行う。なお、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可能であるが、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。
【００２８】
図１（Ａ）は、本発明の第１実施例に係る露光マスク収容器（マスクカセット）の構成を示す。
図示するように、マスクカセット２０は、図５を参照して上述した従来のマスクカセットと同様に、上蓋２２と、上蓋２２との間に内部空間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を密閉するシール部材であるＯリング２７と、露光マスク５０を上下から３点支持するために上蓋２２及び下蓋２１に設けられた、それぞれの支持部材２３、２４とを有している。
【００２９】
さらに、本発明に係るマスクカセット２０は、下蓋２１に、内部空間２６と外部とを連通する連通路５１、５２と、連通路５１と５２との間に設けられるバルブ３０を備える。
連通路は、バルブと内部空間とを連通する内部空間側連通路５１と、バルブと外部とを連通する外部側連通路５２とからなる。
なお、マスクカセット２０では、連通路５１及び５２、並びにバルブ３０を、下蓋２１に設けているが、上蓋２２にこれらを設けることとしてもよい。
【００３０】
また、さらにマスクカセット２０は、バルブ３０を開放する開放手段であるプッシュピン３５を外部側連通路５２内に備える。
【００３１】
図１（Ｂ）〜（Ｃ）を参照して、プッシュピン３５によるバルブ３０の開放動作を説明する。図１（Ｂ）に示すとおり、バルブ３０は、ボール部材３１と、ボール部材３１を受け止めるＯリング３２を備える。ボール部材３１には、ガイド部３４がコイルばね３３に挿入して設けられる。これにより図１（Ｂ）に示す状態では、コイルばね３３の反発力によりボール部材３１は付勢されてＯリング３２に密着されており、内部空間側連通路５１と外部側連通路５２とを遮断して内部空間２６を密閉状態に保っている。
いま、内部空間２６は真空状態に保たれており、上蓋２２と下蓋２１とは大気圧を受けて結合されているものとする。
【００３２】
プッシュピン３５を押して、バルブ３０を開放させた状態を図１（Ｃ）に示す。この状態でプッシュピン３５は、コイルばね３３の反発力に逆らって、図の矢印の方向に押し込まれている。これによりボール部材３１はＯリング３２と離間されてバルブ３０が開放される。
バルブ３０の開放により、内部空間側連通路５１と外部側連通路５２との遮断状態が開放されて内部空間２６と外部とを連通し、内部空間２６が密閉状態でなくなる。すると図の５３に示す経路により大気が内部空間２６に流入して、内部空間２６と外部との気圧差がなくなり、簡単にマスクカセット２０を開閉することができる。
【００３３】
以上のように、マスクカセット２０は、プッシュピン３５をオペレータが直接押すだけで内部空間２６と外部との気圧差をなくし、簡便に開閉することが可能となる。
【００３４】
なお、大気が連通路５１、連通路５２を通って内部空間２６に直接流入すると、流入する気体に含まれるダストも内部空間２６内に導入されてしまうので、これを避けるためにバルブ３０、又は内部空間側連通路５１若しくは外部側連通路５２の少なくともいずれかに、フィルタ（図示せず）を設けるのが好適である。これにより清浄度を維持したまま内部空間２６に気体を導入することが可能となる。
【００３５】
図２（Ａ）は、本発明の第２実施例に係る露光マスク収容器（マスクカセット）の構成を示す。図２（Ａ）のマスクカセットは、図１（Ａ）のマスクカセットと同様の構成をしているが、バルブ４０にダイヤフラムを使用している。またマスクカセット２０は、バルブ４０を開放するプッシュピン４６を外部側連通路５２内に備える。その他同様の構成要素には同一の参照番号を付し、説明を省略する。
【００３６】
図２（Ｂ）に示すとおり、バルブ４０はダイヤフラム４１を有している。ダイヤフラム４１は、バルブ４０をバルブ室上部空間４２とバルブ室下部空間４３とに分離するように設けられている。
バルブ４０から内部空間側連通路５１に入り内部空間２６へ至る内部空間側連通口５４、及びバルブ４０から外部側連通路５２に入り外部へ至る外部空間側連通口５５は、バルブ室下部空間４３に設けられる。
【００３７】
また、ダイヤフラム４１は一方の面（バルブ室下部空間４３側面）４４が、内部空間側連通口５４に向き合って近接して設けられている。これにより内部空間２６がバルブ室上部空間４２よりも低い気圧状態に保たれている状態では、ダイヤフラム４１は、バルブ室上部空間４２内の気圧によって他方の面（バルブ室上部空間４２側面）４５にかかる圧力により付勢されて、内部空間側連通口５４に密着する。これによりダイヤフラム４１は、内部空間側連通路５１と外部側連通路５２とを遮断して内部空間２６を密閉状態に保つ。
【００３８】
なお、バルブ室上部空間４２は図示しない連通路により外部と連通し、内部空間２６が外部の気圧よりも低い気圧状態に保たれている状態に、外部気圧によって面４５にかかる圧力により付勢されて、内部空間側連通口５４に密着することとしてもよい。
【００３９】
また、ダイヤフラム４１は、面４５にかかる圧力により付勢されるとき、内部空間側連通口５４と併せて、またはこれに代えて外部空間側連通口５５と密着して、内部空間側連通路５１と外部側連通路５２とを遮断して内部空間２６を密閉状態に保つこととしてもよい。
【００４０】
プッシュピン４６を押して、バルブ４０を開放させた状態を図２（Ｃ）に示す。この状態でプッシュピン４６は、ダイヤフラム４１の両面にかかる気圧差により生じる力に逆らって、図の矢印の方向に押し込まれている。これによりダイヤフラムは面４５の方向に押圧されて内部空間側連通口５４と離間され、バルブ４０が開放される。
【００４１】
バルブ４０の開放により、内部空間側連通路５１と外部側連通路５２との遮断状態が開放されて内部空間２６と外部とを連通して図の５３に示す経路により大気が内部空間２６に流入する。これによって内部空間２６と外部との気圧差がなくなり、マスクカセット２０を簡単に開閉することが可能となる。
【００４２】
なお、図１のマスクカセットと同様に、上蓋２２に連通路５１及び５２、並びにバルブ４０を設けることとしてもよく、連通路を通じて流入する気体に含まれるダストを遮断して、マスクカセット２０内の清浄度を維持するためのフィルタ（図示せず）を、バルブ４０、又は内部空間側連通路５１若しくは外部側連通路５２の少なくともいずれかに設けてもよい。
【００４３】
また、図２のマスクカセット２０は、開放手段であるプッシュピン４６を、バルブ４０の開放状態または閉鎖状態の少なくともいずれか一方に保持する保持手段を備えることとしてもよい。図３は、保持手段であるねじ部材４７を備えるプッシュピン４６の構成を示す図である。
【００４４】
ねじ部材４７は、下蓋２１に設けられたねじ穴部４８に係合し、軸回転されることによって進退し開放手段であるプッシュピン４６を移動させ、回転後はその位置を保持してプッシュピン４６の位置を保持する。
【００４５】
ねじ部材４７が押し込まれた状態では、ねじ部材４７はプッシュピン４６を押し上げ、プッシュピン４６がダイヤフラム４１を押し上げて内部空間側連通口５４と離間させて、バルブ４０を開放状態に保持する。
【００４６】
反対に、ねじ部材４７が押し込まれていない状態では、プッシュピン４６はダイヤフラム４１と干渉しないため、内部空間２６がバルブ室上部空間４２（または外部）よりも減圧されていれば、ダイヤフラム４１は内部空間側連通口５４に密着されて、バルブ４０を閉鎖状態に保持する。
以上により、ねじ部材４７はバルブ４０を開放状態または閉鎖状態のいずれか一方に保持することができる。
【００４７】
ねじ部材４７が、バルブ４０を常に開放状態に保持し続けることによって、内部空間２６と外部とを同じ気圧状態に保つことが可能となる。したがって、外部の大気圧変化が生じても、容易に容器開閉を行うことが可能となり、マスクカセット２０を大気保管容器として使用することが可能となる。
【００４８】
また、ねじ部材４７は、バルブ４０を常に閉鎖状態に保持し続けることによって、プッシュピン４６が不用意に押され、バルブ４０が不用意に開放されることを防止するロック手段ともなりうる。
【００４９】
なお、図３に図示する構造では、プッシュピン４６及びねじ部材４７を、外部側連通路５２と異なる位置に設けた例を示しているが、図２に図示する構造と同様に、プッシュピン４６及びねじ部材４７を、外部側連通路５２内に設けることとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明を利用すれば、露光マスクを密封状態で収容することができる露光マスク収容器を簡単に大気開放して開閉を行うことが可能となり、かかる露光マスク収容器の利便性を向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１実施例に係るマスクカセットの構成図である。
【図２】本発明の第２実施例に係るマスクカセットの構成図である。
【図３】図２のマスクカセットのバルブ状態を保持する保持手段を備える開放手段の構成図である。
【図４】電子ビーム近接露光装置の基本構成図である。
【図５】従来のマスクカセットの構成図である。
【図６】図５のマスクカセットから露光マスクを入出力する入出力機構の構成図である。
【符号の説明】
【００５２】
２０…マスクカセット
２１…下蓋
２２…上蓋
３０、４０…バルブ
３５、４６…開放手段（プッシュピン）
４１…ダイヤフラム
４７…保持手段（ねじ部材）
５１、５２…連通路
５３…内部空間側連通口
５４…外部側連通口
【図１】
2005109339.tif 000003
【図２】
2005109339.tif 000004
【図３】
2005109339.tif 000005
【図４】
2005109339.tif 000006
【図５】
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【図６】
2005109339.tif 000008