(57)【要約】【課題】ロードロック室における真空排気後のパレット温度を、スループットの低下や装置の複雑化なしに制御すること。【解決手段】ロードロック室の真空排気を行う時に排気速度をロードロック室内の圧力をもとに制御し、真空排気時のパレットの温度減少を制御してロードロック室における大気開放前のパレット温度と真空排気後のパレット温度の差を低減する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空内処理室と、試料を真空中に導入するロードロック室と、前記試料を装填するパレットと、前記ロードロック室または前記ロードロック室外において大気中にて前記試料を前記パレットに装填する機構とを備えた真空処理装置のロードロック室におけるパレット温度の制御方法において、
前記ロードロック室におけるパレットの真空排気時の温度減少及び／又は大気開放時の導入大気の温度を制御することにより、前記ロードロック室の大気開放前と真空排気後の前記パレットの温度差を制御して前記真空内処理室へ搬送される前記パレットの温度を設定することを特徴とするパレット温度の制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載のロードロック室におけるパレット温度の制御方法において、
前記ロードロック室の真空排気時の排気速度を前記ロードロック室内の圧力に基づいて制御することにより、前記真空排気時のパレットの温度減少を制御して前記真空内処理室へ搬送される前記パレットの温度を設定することを特徴とするパレット温度の制御方法。
【請求項３】
請求項２に記載のロードロック室におけるパレット温度の制御方法において、
前記ロードロック室の真空排気時に排気速度の異なる２系統以上の排気経路を前記ロードロック室内の圧力に基づいて切り換えることによって、真空排気時のパレットの温度減少を制御して大気開放前と真空排気後の前記パレットの温度差を制御することを特徴とするパレット温度の制御方法。
【請求項４】
請求項２に記載のロードロック室におけるパレット温度の制御方法において、
前記ロードロック室の真空排気時に、前記ロードロック室に備えた真空計の圧力値に基づいてコンダクタンスを調整して真空排気配管内に備えられたコンダクタンス可変のオリフィスにより排気速度を制御することによって、真空排気時のパレットの温度減少を制御して大気開放前と真空排気後の前記パレットの温度差を制御することを特徴とするパレット温度の制御方法。
【請求項５】
請求項１に記載のロードロック室におけるパレット温度の制御方法において、
前記ロードロック室の大気開放経路に予備室を備え、前記予備室内の温度を制御し、前記ロードロック室の大気開放時に前記予備室内の制御された温度の大気を導入することにより前記ロードロック室における大気開放前と真空排気後の前記パレットの温度差を制御して前記真空内処理室へ搬送される前記パレットの温度を設定することを特徴とするパレット温度の制御方法。
【請求項６】
請求項１に記載のロードロック室におけるパレット温度の制御方法において、
前記ロードロック室の大気開放用配管内または配管外に設置された加熱装置及び／又は冷却装置と、前記大気開放用配管とロードロック室との境界付近に設置した温度センサとを温度制御器により制御し、大気開放時の前記温度センサの値に基づいて前記加熱装置及び／又は冷却装置を制御することにより前記ロードロック室における大気開放前と真空排気後の前記パレットの温度差を制御して前記真空内処理室へ搬送される前記パレットの温度を設定することを特徴とするパレット温度の制御方法。
【請求項７】
請求項１に記載のロードロック室におけるパレット温度の制御方法において、
大気開放経路に設けた主ゲートバルブとロードロック室間の配管長を任意に変更して、前記ロードロック室の大気開放時に前記配管長により制御された温度の大気を導入することにより前記ロードロック室における大気開放前と真空排気後の前記パレットの温度差を制御して前記真空内処理室へ搬送される前記パレットの温度を設定することを特徴とするパレット温度の制御方法。
【請求項８】
真空内処理室と、試料を真空中に導入するロードロック室と、前記試料を装填するパレットと、前記ロードロック室または前記ロードロック室外において大気中にて前記試料を前記パレットに装填する機構とを備えた真空処理装置において、
前記ロードロック室におけるパレットの真空排気時の温度減少を制御する機構及び／又は大気開放時の導入大気の温度を制御する機構を備え、前記ロードロック室における大気開放前と真空排気後の前記パレットの温度差を制御して前記真空内処理室へ搬送される前記パレットの温度を設定することを特徴とする真空処理装置。
【請求項９】
請求項８に記載の真空処理装置において、
前記ロードロック室の真空排気時の排気速度を前記ロードロック室内の圧力に基づいて制御する機構を備え、前記真空排気時のパレットの温度減少を制御して前記真空内処理室へ搬送される前記パレットの温度を設定することを特徴とする真空処理装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の真空処理装置において、
前記ロードロック室に排気速度の異なる２系統以上の排気経路を備え、
前記ロードロック室の真空排気時に排気速度の異なる２系統以上の排気経路を前記ロードロック室内の圧力に基づいて切り換えることによって、真空排気時のパレットの温度減少を制御して大気開放前と真空排気後の前記パレットの温度差を制御することを特徴とする真空処理装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の真空処理装置において、
前記ロードロック室に設置された真空計と、前記ロードロック室の真空排気配管内に備えられたコンダクタンス可変のオリフィスとを備え、
前記ロードロック室の真空排気時に、前記真空計の圧力値に基づいてコンダクタンスを調整して前記コンダクタンス可変のオリフィスにより排気速度を制御することによって、真空排気時のパレットの温度減少を制御して大気開放前と真空排気後の前記パレットの温度差を制御することを特徴とする真空処理装置。
【請求項１２】
請求項８に記載の真空処理装置において、
前記ロードロック室の大気開放経路に予備室を備え、前記予備室内の温度を制御し、前記ロードロック室の大気開放時に前記予備室内の制御された温度の大気を導入することにより前記ロードロック室における大気開放前と真空排気後の前記パレットの温度差を制御して前記真空内処理室へ搬送される前記パレットの温度を設定することを特徴とする真空処理装置。
【請求項１３】
請求項８に記載の真空処理装置において、
前記ロードロック室の大気開放用配管内または配管外に設置された加熱装置及び／又は冷却装置と、前記大気開放用配管とロードロック室との境界付近に設置された温度センサと温度制御器とを備え、前記ロードロック室の大気開放時の前記温度センサの値に基づいて前記加熱装置及び／又は冷却装置を制御することにより前記ロードロック室における大気開放前と真空排気後の前記パレットの温度差を制御して前記真空内処理室へ搬送される前記パレットの温度を設定することを特徴とする真空処理装置。
【請求項１４】
請求項８に記載の真空処理装置において、
大気開放経路に設けた主ゲートバルブとロードロック室間の配管長を任意に変更する機構を備え、前記ロードロック室の大気開放時に前記配管長により制御された温度の大気を導入することにより前記ロードロック室における大気開放前と真空排気後の前記パレットの温度差を制御して前記真空内処理室へ搬送される前記パレットの温度を設定することを特徴とする真空処理装置。
【請求項１５】
真空内処理室と、試料を真空中に導入するロードロック室と、前記試料を装填するパレットと、前記ロードロック室または前記ロードロック室外において大気中にて前記試料を前記パレットに装填する機構とを備えた真空処理装置のロードロック室におけるパレット温度の制御プログラムにおいて、
前記ロードロック室の大気開放時の導入大気の温度を制御するステップと、前記ロードロック室の真空排気時の排気速度によりパレットの温度減少を制御するステップと、前記ロードロック室における大気開放前と真空排気後の前記パレットの温度差を制御するステップとを備え、
前記ロードロック室の大気開放時の導入大気の温度の制御と、前記ロードロック室におけるパレットの真空排気時の温度減少の制御とにより前記真空内処理室へ搬送される前記パレットの温度を設定することを特徴とするパレット温度の制御プログラム。
【請求項１６】
請求項１５に記載の真空処理装置のロードロック室におけるパレット温度の制御プログラムにおいて、
前記ロードロック室の真空排気時の排気速度によりパレットの温度減少を制御するステップは、前記ロードロック室内の圧力を検出するステップと、前記検出された前記ロードロック室内の圧力に基づいて真空排気時の排気速度を変更するステップとを備えていることを特徴とするパレット温度の制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空処理装置のロードロック室におけるパレット温度制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空排気を行う際のパレット温度減少を補償するために、特許文献１には、パレットに温度測定装置を設けてその出力に基づきパレットに直接通電させる方法が開示されている。この方法では、パレットに給電用の電極と温度センサから引き出された電極が備えられ、ロードロック室内にそれら電極との接続口を設けて温度測定や給電を行っている。
【０００３】
また、特許文献２には、真空排気時に低下した温度を補償するために、ロードロック室内のパレット設置台を温度制御し、パレットを設置台に接触させることによって真空排気時に低下した温度を補償することが開示されている。
【０００４】
また、試料の温度制御に関しては、特許文献３にあるように、試料をロードロック室と試料室の間にある恒温状態の予備室に一時的に待機させ、ステージと同程度の温度となったことを確認した後に、ステージ上に搬送するという方法がとられている。また、特許文献４にあるように、真空排気による温度減少をあらかじめ大気中に設置された恒温槽で補償しておく方法もとられている。
【特許文献１】特許３４０４６０８号公報
【特許文献２】特開昭５７−１９０３１８号公報
【特許文献３】特開２００４−３０４０３２号公報
【特許文献４】特開平１０−２８４３７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記いずれの方法を用いた場合でも、温度を制御するための特別な設備が必要であり、コスト上昇と装置が複雑化するという問題があった。また、低下した温度を補償する場合、数時間程度の時間がかかるため、スループットが低下するという問題があった。
【０００６】
試料を真空中に導入する際に、大気開放されたロードロック室においてパレットに試料を装填し、真空排気を行う。この時、気体の断熱膨張によってパレットおよび試料の温度が低下する。このパレットおよび試料をただちにステージ上に搬送するとステージ温度とパレットおよび試料温度が異なるために、ステージ・パレット・試料の温度が変化し、熱変形するという問題があった。この結果、電子線描画装置などでは、描画精度の低下が問題となっている。
【０００７】
また、真空排気によって低下したパレットおよび試料の温度を補償するために、ロードロック室とステージを内包する試料室間に予備室を設け、そこで温度制御を行う方法もあるが、大きな温度差を補償しようとすると数時間オーダーの時間を必要とするため、スループットが低下するという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、描画装置や検査装置などの真空処理装置においてロードロック室でのパレットの温度変動を低減し、ステージに搬送する時のパレットとステージの温度差を小さくすることにより、ステージおよびパレットの熱変形を抑制し、描画精度や検査精度を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記問題を解決するために、本発明では、ロードロック室における大気開放によるパレット温度上昇と真空排気によるパレット温度減少を相殺させ、大気開放前と真空排気後の温度差を小さくするように、給気・排気速度または給気気体温度を制御する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、大気開放または真空排気による温度変化を直接制御する方法であり、真空排気後に温度補償するための特別な加熱・冷却手段を必要としない簡便な方法である。また、特別な温度補償をする必要がないため、スループットの向上にもなりうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は、本発明の電子線描画装置における試料搬送動作を示す。大気側に設置された図示しない搬送ロボットによって試料１５をロードロック室２に運ぶ。ロードロック室に待機しているパレット１４に試料を装填し、大気側とロードロック室の間を隔てるゲートバルブ１６を閉じて、ロードロック室を真空排気する。この時、異物の巻き上がりを防ぐために、ロードロック室内の圧力が規定の圧力になるまでは、排気速度を遅くし、その後排気速度を速くする。つまり、真空バルブ１（２２）を開けて配管内径の小さい排気経路１（１９）を用いて排気を開始した後、ロードロック室内の圧力が規定値に達してから、真空バルブ１（２２）を閉じて、真空バルブ２（２３）を開けて配管内径の大きい排気経路２（２０）を用いて排気を行う。排気が完了したのちゲートバルブ１３を開け、試料を装填したパレットごと、図１には表示していない真空ロボットによって、ＸＹステージ１０上まで搬送し、静電チャック１１によってパレットおよび試料を固定する。描画を行う際は、ＸＹステージ１０を移動させつつ、電子源５から引き出した電子ビームを電磁偏向器６や静電偏向器７を用いて走査することにより行う。描画が完了したのち、パレットおよび試料を真空ロボットによってロードロック室２に運び、ゲートバルブ１３を閉じて大気開放する。大気開放を行う際にも、異物の巻き上がりを防ぐために、ロードロック室内の圧力が規定の圧力になるまでは、給気速度を遅くし、その後給気速度を速くする。つまり、リークバルブ１（１８）を開けて配管内径の小さい大気開放経路１（１７）を用いて給気を開始した後、ロードロック室内の圧力が規定値に達してから、リークバルブ１（１８）を閉じて、リークバルブ２（７１）を開けて配管内径の大きい給気経路２（７０）を用いて大気開放を行う。大気開放が完了した後、ゲートバルブ１６を開けて、試料をパレットから取り出し、大気側のロボットによって大気中へ搬出する。
【００１３】
図２及び図３に、ロードロック室の真空排気及び大気開放の動作フローとパレット温度推移を示す。描画完了時（図２のａ）のパレット温度Ｔ０はステージ温度にほぼ等しく、その温度はロードロック室に運ばれるまで（図２のｂ）ほとんど変化しない。Ｔ０の温度は例えば２３℃である。ロードロック室にて大気開放が行われると（図２のｃ）ロードロック室内に存在する気体が断熱圧縮されるために温度上昇し、気体からパレットに熱が伝わり温度がＴ１へ上昇する。この時の温度上昇（Ｔ１−Ｔ０）は例えば０．１℃程度である。次にゲートバルブ１６を開け（図２のｄ）、試料をパレットから取り出し（図２のｅ）、次の試料を装填し（図２のｆ）、その後ゲートバルブ１６を閉じる（図２のｇ）。試料の搬出・搬入の際にもパレット温度は大きくは変化しない。真空排気を行うと（図２のｈ）気体の断熱膨張により温度が減少し、それにともないパレットの温度もＴ２へ減少する。この時の温度減少（Ｔ１−Ｔ２）は約０．１５℃程度であり、パレットがロードロック室に運ばれた時点でのパレット温度よりおおむね０．０５℃（Ｔ０−Ｔ２）程度低くなる。
【００１４】
以下、パレットの温度制御法についての実施例を述べる。試料が装填されたパレットをステージ上に搬送する時のパレット温度をステージ温度と等しくするためには、大気開放時の温度上昇と真空排気時の温度減少を相殺する必要がある。そのためには、温度上昇値と温度減少値を制御すればよい。
【００１５】
まず温度減少値を制御する方法を説明する。温度減少値を制御するには、排気速度の制御を行う方法がある。排気速度による温度減少の違いを、図３を用いて説明する。先にも述べたように排気を行う場合には、排気開始（ｔ１）後、まず排気速度を遅くしロードロック室内の圧力がある規定値になった（ｔ２）後、排気速度を速くするという動作を行う。（図３のｔ３は排気が完了した時間を意味する）この時の温度は図３に示したように変化する。温度変動量はＴＡ＞ＴＢである。ここでＴＡ、ＴＢはそれぞれ排気速度が遅い期間、速い期間での温度変化量である。制御したい量はＴＡ＋ＴＢであり、制御するには次に示すような実施例が挙げられる。
（１）排気速度を切り換える圧力を変化させる。
（２）切り換える圧力を固定して、Ａ領域とＢ領域での排気速度を図３の温度変化を示した場合と異なる値にする。
【実施例１】
【００１６】
まず、上記（１）の実施例１について説明する。発明者等の実験では、Ａ領域の時間が長いほどつまり切り換える圧力が低いほど低下温度ＴＡ＋ＴＢは大きいことがわかっている。排気速度を切り換えるためには、図４に示したように、真空ポンプ一基に対して排気経路を２系統１９，２０装備し、各々の排気経路に内径の異なるオリフィス４０、４１と真空バルブ２２、２３を設置し、真空バルブを切り換えることにより、制御する方法がある。真空排気時に排気速度を切り替えるこの方法は、従来ロードロック室内のごみの巻き上がりによる試料の汚染を防ぐ目的で用いられるため、これを温度制御に用いる方法は、従来装置に対して新たに機器を追加することなく、切り換え圧力を変化させることにより真空排気時のパレットの温度減少を制御ができる。この方法がコストアップなく真空排気後のパレットを温度制御する最良の実施例である。
【００１７】
上記の実施例１を用いた場合のパレット温度変動を図５で説明する。図５（Ｉ）の温度変動Ａは、適正に制御されていない時の温度変動であり、図中ａは真空排気開始時、ｂは排気速度切り替え時を意味し、Ｔ１がパレット初期温度、Ｔ３が真空排気完了時のパレット温度である。ここで、Ｔ０は大気開放前のパレット温度でこの温度が真空排気後のパレットの目標値である。真空排気後の温度をＴ２に近づけるには、排気速度を切り替える圧力を図５（II）に示したように温度変動Ａの場合より低くすればよい。すなわちＰ２からＰ３に変更すればよい。ここでＰ１は真空排気前の圧力で大気圧である。Ｐ０は真空排気完了時の圧力であり、例えば１Ｐａである。真空排気後のパレットの温度を目標値Ｔ０に一致させるようなＰ３を選択した場合のパレットの温度変化は図５（Ｉ）のＢのようになる。
【実施例２】
【００１８】
（２）の実施例２に関しては、切り換える圧力を固定し図４中に示した２つのオリフィス径を変化させてＴＡ＋ＴＢを制御することができる。
【００１９】
以上では、排気系が２系統の場合を説明したが、２系統以上を制御・調整することも可能である。
【実施例３】
【００２０】
２系統以上の排気速度をもつ排気経路を設けるほかに、図６に示すように排気経路にコンダクタンス可変のオリフィス６１を設けて、圧力計２５の値に基づいてオリフィス制御器６０を用いて排気速度を制御する方法もある。制御方法としては、排気開始直後はコンダクタンスを小さくして排気速度を小さくし、ロードロック室内の圧力をもとに瞬時もしくは徐々に排気速度が大きくなるようにコンダクタンスを切り換えればよい。このように制御を行い、真空排気後のパレット温度を目標値Ｔ０に一致させるような切り換え圧力を選択した場合、図５（Ｉ）および（II）中のＡと同等の温度変化および圧力変化を示す。
【実施例４】
【００２１】
次に、図７にパレットの温度上昇値を制御する実施例４の方法について説明する。温度上昇値を制御するには、大気開放時に給気する気体の温度を制御する方法がある。つまり温度が高い大気を給気すればパレットの上昇温度は大きくなり、低い空気を給気すれば温度上昇値が小さくなる。給気温度を制御するには、図７に示したようにロードロック室の給気口より大気側にロードロック室と同程度の気密室２４を設けて、その内部の気体を温度制御し、温度制御された気体を給気気体としてロードロック室内に導入すればよい。気体の温度制御には、気密室内に設けた図示しない温度センサに基づいて、図示しない温度制御器を用いてヒータやペルチェ素子２６を制御する方法がある。
【実施例５】
【００２２】
また温度上昇を制御するには、図８に示すようにロードロック室とリークバルブとの間の大気導入配管の外側ないしは内側に温度制御器を設けて導入大気温度を制御する方法がある。
【実施例６】
【００２３】
もう一つの方法は、ロードロック室とリークバルブとの間の配管長を任意に変化させる方法がある。配管長を変化させることによって、リークバルブ近傍で断熱膨張して温度の低下した大気がロードロック室に近づくにしたがって配管内壁から熱を得て温度が上昇する。温度上昇はリークバルブからロードロック室の経路長に依存するため、ロードロック室へ導入される大気の温度を制御することが可能である。配管長を任意に変化させるには、図９に示すようにリークバルブとロードロック室との間に複数の迂回経路４５と複数のバルブ４３を設けて、各バルブの開閉を温度センサ２（４４）の値に基づいてバルブ開閉制御器２（４６）を用いて切り換えることにより任意の長さに経路長を変更することが可能である。
【００２４】
以上で述べたような方法で大気開放時の温度上昇または真空排気時の温度減少制御し、上昇と減少を相殺することが可能である。各々の方法での、給気温度や切り替え圧力および排気速度の最適化は、真空排気装置の構成により違うため、実験により行う。また、ロードロック室内の容積や、大気開放配管や真空排気配管の形状や長さが変更になった場合はその都度、最適化を行う必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の電子線描画装置の装置構成を示す図である。
【図２】搬送時のパレット温度変化を示す図である。
【図３】真空排気時のパレット温度変化を示す図である。
【図４】本発明の実施例１の排気速度制御を示す図である。
【図５】本発明の実施例２のパレットの温度変化（Ｉ）とロードロック室の圧力変化（II）を示す図である。
【図６】本発明の実施例３の排気速度制御を示す図である。
【図７】本発明の実施例４の給気気体の温度制御を示す図である。
【図８】本発明の実施例５の給気気体の温度制御を示す図である。
【図９】本発明の実施例６の給気気体の温度制御を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１    試料室
２    ロードロック室
３    電子線鏡筒
４    電子線
５    電子源
６    電磁偏向器
７    静電偏向器
８    恒温水温調器
９    ベース
１０    ＸＹステージ
１１    静電チャック
１２    ローラガイド
１３    ゲートバルブ１
１４    パレット
１５    試料
１６    ゲートバルブ２
１７    大気開放経路１
１８    リークバルブ１
１９    排気経路１
２０    排気経路２
２１    真空ポンプ
２２    真空バルブ１
２３    真空バルブ２
２４    気密室
２５    圧力計
２６    ヒータまたはペルチェ素子
４０    オリフィス１
４１    オリフィス２
４３    バルブ
４４    温度センサ２
４５    迂回路
４６    バルブ開閉制御器２
５０    バルブ開閉制御器
６０    オリフィス制御器
６１    コンダクタンス可変オリフィス
７０    大気開放経路２
７１    リークバルブ２
【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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