(57)【要約】【課題】上方に開口した容器の上面にエアベアリングを有し、容器の上面をエアベアリング面に押し当てた状態で容器内部を真空状態にして真空チャンバとして使用する真空装置において、エアベアリングを備えた容器自体の構造を複雑にすることなく容器内部へ試料を搬送する搬送手段を真空装置に設ける。【解決手段】上方に開口した容器１１４の上面にエアベアリング１１５を有し、容器１１４の上面をエアベアリング面１０６に押し当てた状態で容器１１４内部を真空状態にして真空チャンバ１１７として使用する真空装置１において、容器１１４を昇降させることにより容器１１４の上面をエアベアリング面１０６へ押圧し及び上面を該エアベアリング面１０６から離す昇降手段２０２と、エアベアリング面１０６から上面が離れることにより開放された凹部の開口部を通して、凹部の内部へ試料１０３を搬送する試料搬送手段２２０と、を備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に凹部及びこの凹部の全周を囲う壁部が設けられた容器を有し、該壁部の上面に該凹部を囲うようにエアベアリングが設けられ、該壁部の上面でかつ該凹部とエアベアリングとの間に、該エアベアリングから前記凹部内部への気体の流入を阻止する差動排気溝が設けられ、該容器の上面を所定のエアベアリング面へ押し当てた状態で、前記凹部の内部を真空引きすることにより、前記凹部の内部を真空チャンバとして使用する真空装置であって、
前記容器を昇降させることにより、前記容器の前記上面を前記エアベアリング面へ押圧し及び前記上面を該エアベアリング面から離す昇降手段と、
前記エアベアリング面から前記上面が離れることにより開放された前記凹部の開口部を通して、該凹部の内部へ試料を搬送する試料搬送手段と、
をさらに備えることを特徴とする真空装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
例えば電子顕微鏡や電子線露光装置などにおいて真空環境内に試料を保持するために使用される真空装置に関する。更に言えば、真空環境内に保持された試料を移動させる移動機構を備える真空装置において、試料を保持するための真空チャンバを小型化及び簡易化するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば電子顕微鏡や電子線露光装置などにおいて真空環境内に試料を保持するために使用される真空装置の中には、真空環境内に保持された試料を移動させる移動機構を備えるものがある。例えば電子顕微鏡の例では、電子顕微鏡の視野を移動させるために、試料を移動させて試料と電子線鏡筒の相対位置を移動させる。
【０００３】
従来このような真空装置においては、試料を移動させる移動機構を真空試料室（真空チャンバ）内に設けることが多かった。このために、真空チャンバの内部の容積が大きくなりこれを高真空状態にする排気装置等を大がかりなものにしていた。また移動機構にも真空状態で使用できる構成を採用する必要があり設計上の制約になっていた。最終的に真空装置を大型かつ高価にするという問題があった。
このような問題を克服すべく、近年では、移動機構を真空チャンバの外側に設けることによって真空装置の構成を簡素化できる真空チャンバステージ機構が提案されている（例えば下記特許文献１）。
【０００４】
図１は特許文献１にて提案された真空チャンバステージ機構の概略構成図である。真空チャンバステージ機構である真空装置１は、半導体ウエハや基板などの試料１０３を真空チャンバ１１７内に収容されたまま位置決めを行うために使用される。本装置は、試料１０３上に超小型電子回路を形成する製造工程において、電子回路の製造、試料１０３の処理及び検査の際に、イオンビームや電子ビーム、Ｘ線や各種紫外線や可視光線へ試料１０３を暴露するために使用される。これらのビームは、真空装置１の上盤１０４に直接接続された鏡筒１１９において発生及び調整される。鏡筒１１９の出力アパチャ１１８の位置が上盤１０４に設けられた開口部１０１の位置に合わされており、鏡筒１１９で生成された上記ビームは、開口部１０１を経由して真空チャンバ１１７内へ導入される。
また上盤１０４には、これを貫通するポート１０２が設けられており、このポート１０２を真空源に接続して真空チャンバ１１７内を真空引きすることによって、真空チャンバ１１７内を高真空状態に維持する。
【０００５】
容器１１４は断面が略円形をなす円柱体であり、その上面には真空チャンバ１１７をなす凹部が設けられ、真空チャンバ１１７の上方は開放されている。容器１１４の上面の凹部として形成された真空チャンバ１１７の周囲には、その全周を囲う壁部が設けられる。そして壁部の上面に真空チャンバ１１７を囲うようにエアベアリング１１５が設けられ、また、真空チャンバ１１７とエアベアリング１１５の間には、真空チャンバ１１７を囲うように差動排気溝１１６ａ〜１１６ｃが設けられる。
図２は図１に示す容器１１４のエアベアリング及び差動排気溝部分の拡大図であり、図３は、エアベアリング１１５及び差動排気溝１１６ａ〜１１６ｃの配置を示すための容器１１４の上面図である。なお簡単のため、以下の説明において差動排気溝１１６ａ〜１１６ｃを総称して差動排気溝１１６と示すことがある。
【０００６】
真空チャンバ１１７内が真空引きされることにより、容器１１４の上面は、大気圧によって上盤１０４の下面をなすエアベアリング面１０６に押し付けられる。エアベアリング１１５がエアベアリング面１０６から数十μメートルの位置に至ると、エアベアリング１１５から吹き出すエアの圧力と大気圧とが均衡するため、エアベアリング１１５がエアベアリング面１０６との間にギャップ１５６が保たれ、容器１１４はＸＹ面内に自由に移動することができる。
【０００７】
差動排気溝１１６ａ〜１１６ｃは、容器１１４の上面において、真空チャンバ１１７を囲うように同心円状に設けられた溝であり、それぞれ排気ポート１５２ａ〜１５２ｃを介してそれぞれ真空源に接続されている。容器１１４の上面とエアベアリング面１０６との間のギャップ１５６が、各溝間のオリフェスとして働くため、容器１１４の上面の外周から中心に向かって、すなわち１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃの順序で、徐々に各差動排気溝内の真空度が高くなる。このためエアベアリング１１５から吹き出したエアは、真空チャンバ１１７へ至る前に差動排気溝１１６によって排気され、真空チャンバ１１７内は高真空状態を維持される。なお図２に示す参照符号１５１はエアベアリング１１５から吹き出すエアを供給する吸気ポートであり、図示しないガス源に接続されている。
【０００８】
試料１０３は、真空チャンバ１１７内に設けられた静電チャック１０９等の真空環境下で使用可能な保持手段により保持される。真空チャック１０９は、Ｚ方向昇降機構１０８の上に搭載されており、Ｚ方向昇降機構１０８によって真空チャンバ１１７内における試料１０３のＺ方向位置を微調整することができる。
【０００９】
【特許文献１】国際公開第２００６／２３５９５号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記特許文献１に開示された従来の真空装置は、真空チャンバ１１７内へ試料１０３を搬送するために、容器１１４の側面に搬送用アパチャ１０５を設け、またこの搬送用アパチャ１０５にドッキングして試料１０３を搬送するための搬送ステーション１０７を設けていた。
【００１１】
しかしながら、容器１１４にアパチャ１０５を設けると、大気状態にある周囲の空間１３０と真空チャンバ１１７とを遮断するために、アパチャ１０５へ真空バルブを設ける必要がある。このような真空バルブの追加は容器１１４の構造を複雑にするため、真空装置の構成を簡素化するという真空チャンバステージ機構の利点を阻害するという問題があった。
【００１２】
上記問題に鑑み、本発明は、上方に開口した容器の上面にエアベアリングを有し、この容器の上面をエアベアリング面に押し当てた状態で容器内部を真空状態にして真空チャンバとして使用する真空装置において、エアベアリングを備えた容器自体の構造を複雑にすることなく容器内部へ試料を搬送する搬送手段を真空装置に設けることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明ではエアベアリングを備えた容器自体を昇降させて容器の上面をエアベアリング面から離し、その結果開口した容器の上面の開口部から内部へ試料を搬送する。
すなわち、本発明によれば、上面に凹部及びこの凹部の全周を囲う壁部が設けられた容器を有し、該壁部の上面に該凹部を囲うようにエアベアリングが設けられ、該壁部の上面でかつ該凹部とエアベアリングとの間に、該エアベアリングから凹部内部への気体の流入を阻止する差動排気溝が設けられ、該容器の上面を所定のエアベアリング面へ押し当てた状態で、凹部の内部を真空引きすることにより、凹部の内部を真空チャンバとして使用する真空装置が提供される。本真空装置は、さらに、上記容器を昇降させることにより、容器の上面をエアベアリング面へ押圧し及び上面を該エアベアリング面から離す昇降手段と、エアベアリング面から上面が離れることにより開放された凹部の開口部を通して、該凹部の内部へ試料を搬送する試料搬送手段と、を備える。
【００１４】
なお、本発明では容器自体を昇降させる昇降手段を追加する必要がある。容器内部を真空チャンバとして使用するときは、容器上面がエアベアリング面に押し当てられているので、昇降手段は、正確な位置制御機構を持つ必要はなく、比較的簡易な機構で実現することができる。このため真空装置自体の大きさ及びコストをそれほど増加することなくこのような昇降手段を追加することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、エアベアリングを備えた容器にもともと設けられていた上面の開口部を経由して試料を搬送するため、容器自体の構成を複雑にすることなく試料の搬送手段を設けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付する図面を参照して本発明の実施例を説明する。図４は、本発明による真空装置の概略構成図である。図４に示す真空装置１は、図１〜３を参照した従来の真空装置と同様の構成を有している。したがって同様の構成要素には同じ参照番号を付すこととし同様の機能については説明を省略する。
【００１７】
図１〜３を参照した従来の真空装置が、真空チャンバ１１７内を真空引きするためにポート１０２を備えていたのと同様に、図４に示す真空装置１は、図示しない真空源に接続された排気ポート１０２ａと、図示しないガス源に接続された吸気ポート１０２ｂとを有する。容器１１４の上面がベアリング面１０６へ押し当てられ、真空チャンバ１１７の上方への開口部が閉ざされているとき、排気ポート１０２ａを介して真空チャンバ１１７内を真空引きし、又は吸気ポート１０２ｂを介して真空チャンバ１１７内へ所定のガスを供給することによって、真空チャンバ１１７内の気圧状態を、真空状態乃至大気状態のいずれにも変更することができる。
また、図２に示すエアベアリング１１５へ連通する吸気ポート１５１は、図４に示す吸気管１６５により図示しないガス源に接続されて、このガス源からエアベアリング１１５へエアが供給されている。一方で図２に示す差動排気溝１１６に連通する排気ポート１５２ａ〜１５２ｃは、図４に示す排気管１６６により図示しない真空源に接続される。これによって、容器１１４の上面に、真空チャンバ１１７を囲むように同心円状に形成された複数の溝１１６内が真空引きされ、差動排気溝として動作する。
【００１８】
真空装置１は、図示のＸＹ平面内において、容器１１４を２方向に移動させるＸＹテーブル２０１と、容器１１４を支持しかつＺ方向に昇降させる昇降装置２０２を備えている。ＸＹテーブル２０１によって容器１１４を移動させることによって、試料１０３の位置決めを行い、試料１０３上の任意の位置へ、鏡筒１１９から放出されるイオンビームや電子ビーム、Ｘ線や各種紫外線や可視光線等のビームを照射する。
また容器１１４とこれを支持する昇降装置２０２との間に定圧バネ２０３を設けてもよい。このような定圧バネ２０３を設けることによって、容器１１４を昇降させる昇降装置２０２の機械誤差によって、容器１１４の上面とエアベアリング面１０６との間のギャップの過不足が防止される。
【００１９】
なお、この昇降装置２０２は真空チャンバ１１７の外部に設けられるので、真空中で使用可能な駆動手段に限られることなく、電動モータ、エアシリンダ、油圧シリンダなど様々な駆動機構を昇降装置２０２として採用することができる。さらに、試料１０３が置かれるチャック１０９上面の位置と鏡筒１１９との相対高さの精度は、容器１１４の上面がエアベアリング面１１６に押し当てられていることによって担保することができるので、昇降装置２０２によって正確な位置制御を行う必要がない。このため、昇降装置２０２に比較的簡易な機構で実現することができ、真空装置１自体の大きさ及びコストの増加を抑えることができる。
【００２０】
また真空装置１は、昇降装置２０２が容器１１４を所定の位置まで降下させることにより容器１１４の上面がエアベアリング面１０６から離れ、これによって真空チャンバ１１７の上方が開口部が開放されたときに、この開口部を介して真空チャンバ１１７内へ試料１０３を搬送する搬送ロボット２２０を備える。以下、本発明の真空装置１における試料１０３の交換方法を説明する。
【００２１】
図４に示すように容器１１４の上面がエアベアリング面１０６に押し当てられ、真空状態に保たれた真空チャンバ１１７内から試料１０３を搬出する手順を説明する。この場合、まず吸気ポート１０２ｂを介して真空チャンバ１１７内へ所定のガスを供給することによって、真空チャンバ１１７内の気圧状態を大気状態にする。次に昇降装置２０２によって容器１１４を所定の位置まで降下させることによって、容器１１４の上面をエアベアリング面１０６から離す。真空チャンバ１１７内が大気状態にあるときは、容器１１４を押し上げる大気圧は働かないので容器１１４を容易にエアベアリング面１０６から離すことができる。図５に容器１１４を降下させた状態を示す。
【００２２】
図示するように、容器１１４が所定の位置まで降下することによって、真空チャンバ１１７の上方の開口部が開放され、試料１０３を取り出すことができるようになる。そこで搬送ロボット２２０を用いて、真空チャンバ１１７の上方の開口部を介して試料１０３を搬出する。
【００２３】
次に、真空チャンバ１１７へ試料１０３を搬入する手順を説明する。図５において容器１１４が所定の位置まで降下し、真空チャンバ１１７の上方の開口部が開放されているとき、搬送ロボット２２０を用いて、真空チャンバ１１７の上方の開口部を介して試料１０３を搬入する。
そして、昇降装置２０２によって容器１１４を上昇させることによって、容器１１４の上面をエアベアリング面１０６へ押し当てる。容器１１４の上面とエアベアリング面１０６との間に定圧バネ２０３が挿入されていれば、容器１１４は一定圧力でエアベアリング面１０６に押し当てられる。
その後、真空チャンバ１１７内の気圧状態を真空状態にする。以上により真空チャンバ１１７内の試料１０３の交換が完了する。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
例えば電子顕微鏡や電子線露光装置などにおいて真空環境内に試料を保持するために使用され、真空環境内に保持された試料を移動させる移動機構を備える真空装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来の真空チャンバステージ機構の概略構成図である。
【図２】図１に示す真空チャンバステージ機構のエアベアリング及び差動排気溝部分の拡大図である。
【図３】図１に示す真空チャンバステージ機構の容器の上面図である。
【図４】本発明による真空装置の概略構成図である。
【図５】図４に示す真空装置において試料を交換する際の状態を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１００    真空装置
１０３    試料
１０４    上盤
１１４    真空チャンバステージ
１１５    エアベアリング
１１６    差動排気溝
１１７    真空チャンバ
２０２    昇降装置
２２０    搬送ロボット
【図１】
2009010297.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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