JP2001222099A - 荷電ビーム描画装置および荷電ビーム描画方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガラス基板１の温度を試料室５内温度と同一
にするための待機時間を低減する荷電ビーム描画装置及
び方法の提供を目的とする。 【解決手段】 荷電ビーム描画装置５０は、ガラス基板
１が搬送される方向に、ガラス基板１が複数収納される
カセットストッカ２と、内部に温度制御手段１４を有す
る予備室１２と、排気可能なロードロックチャンバ３
と、装置運転中は内部が真空化されているロボット室４
と、装置が運転中は内部が真空化され、ガラス基板１に
描画が行われる試料室５とからなる。試料室５内には、
ガラス基板１を載置可能なステージ１０が設けられ、試
料室５上部には電子ビームを発する電子銃や電子ビーム
をパタン形状に成形する各種アパーチャ、レンズ、偏向
器などを備えた鏡筒１１が設けられる。このような予備
室１２の構成により、ガラス基板１の温度を速やかに試
料室５内の温度と同一にすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板表面にパタン
が描画される荷電ビーム描画装置および荷電ビーム描画
方法に係り、特に、電子ビームをレジストを塗布したガ
ラスレチクル上に照射しレチクル上にパタンを形成する
荷電ビーム描画装置および荷電ビーム描画方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】光リソグラフィにおいて、パタン形成精
度は使用される光マスクのパタンの精度に大きく依存す
る。

【０００３】近年、パタン形成の際に要求精度が厳しく
なるに伴い、描画されている間にマスク基板のガラスの
温度が変化し、この温度変化に伴ってマスク基板の寸法
が変化し、結果として描画されたパタンの位置精度が劣
化するといった恐れが高まってきた。

【０００４】図５の従来の電子ビーム描画装置の一部切
欠上面図を参照して、従来の構成、動作について説明す
る。

【０００５】荷電ビーム描画装置５０は、ガラス基板１
が積層された積層体が複数収納されるカセットストッカ
２と、給排気により大気化、真空化が可能なロードロッ
クチャンバ３と、装置運転中は内部が真空化されている
ロボット室４と、装置が運転中は内部が真空化され、ガ
ラス基板１に描画が行われる試料室５とからなる。尚、
荷電ビーム描画装置５０は、温度湿度がほぼ一定に制御
されたクリーンルーム内に設けられている。

【０００６】カセットストッカ２とロードロックチャン
バ３とは、ゲートバルブ６にて接続され、ロードロック
チャンバ３とロボット室４とはゲートバルブ７にて接続
され、ロボット室４と試料室５とはゲートバルブ８にて
接続されている。

【０００７】ロボット室４内には、真空中でガラス基板
１を搬送するロボット９が設けられている。カセットス
トッカ２とロードロックチャンバ３との間でガラス基板
１を搬送する搬送ロボット（図示しない）もある。

【０００８】試料室５内には、ガラス基板１を載置可能
なステージ１０と、内部に電子ビームを発する電子銃や
電子ビームをパタン形状に成形する各種アパーチャ、レ
ンズ、偏向器などを備えた鏡筒１１が試料室５の上方に
接続され、設けられる。

【０００９】なお、ガラス基板１は、ＳｉＯ_２層とＣｒ
層とレジスト層の順に３層が積層されてなるものであ
る。

【００１０】カセットストッカ２に載置されるガラス基
板１は、搬送ロボットによりロードロックチェンバ３に
運ばれ、真空排気された後に、真空ロボット９により試
料室５のステージ１０に運ばれ、ガラス基板１表面にパ
タンの描画が行われる。

【００１１】例えば、正方形のガラス基板１の初期温度
と、描画が実際に行われる試料室５の内壁の温度とが１
度異なるとすると、６インチレチクルの溶融石英の線膨
張率を０．４×１０^−６／Ｋとした場合、ガラス基板１
の各辺に平行な方向に約６０[ｎｍ]寸法が変化する。従
って、描画されたパタンは最大６０[ｎｍ］程度のパタ
ン位置のずれが生ずることになる。荷電ビーム描画装置
が内部に配置されたクリーンルーム内の温度は一定に保
持されているが、この寸法変動は、先端デバイスの製造
に用いられるマスクには到底受け入れられる値ではな
い。

【００１２】このような問題を解決する方法として、例
えば試料室５にガラス基板１を搬送した後で、ガラス基
板１の温度が試料室５と同程度になるまで待ってから描
画することが考えられる。この場合、試料室５とガラス
基板１との熱のやりとりは輻射によるものが主である。

【００１３】今、ガラスの物性値として、熱伝導係数ｋ
＝１４．２ｅ^−１[Ｊ／ｍｓＫ]，石英の密度ρ＝２．２
２ｅ^６[ｇ／ｍ^３]，低積比熱ｃｖ＝０．８４[Ｊ・ｇ
Ｋ]，レチクル厚さ６[ｍｍ]，外気温Ｔ_０＝３００
[Ｋ]，エミッシビティｆ＝１．０とし、ステファンボル
ツマン定数σ＝５．６７ｅ^−８[Ｗ／ｍ^２Ｋ^４]，試料室
５内温度を３００[Ｋ]と仮定する。

【００１４】ガラス表面に垂直な方向をｘ軸とすれば、
温度分布が一様であると近似して、ガラス表面の温度と
試料室５内壁との温度差をｕとし、ガラス表面での境界
条件は両面で近似的にｋｄｕ／ｄｘ=−４σＴ０^３×ｕ
で与えられる。

【００１５】この場合の温度緩和の時定数は約１０００
秒となる。例えば、初期に温度差が１度あったとすれ
ば、温度差が０．１度にまで緩和するまでにかかる時間
は、この２．３倍かかる。

【００１６】実際にはエミッシビティはこれよりも小さ
いので温度の緩和には、これ以上の時間を要する。

【００１７】一方、温度が一定に保たれた流れの無い空
気雰囲気を考えると、この場合は熱輻射に加えて熱伝導
による熱の交換が起こりうるが、空気の熱伝導率ｋ_ａは
高々２．４１×１０^−４[Ｗ／ｃｍ／Ｋ]，低圧比熱は１
[Ｊ／ｇ／Ｋ]，密度は１．３×１０^−３[ｇ／ｃｍ^３]で
あるので、熱拡散の係数は約、０．１８６[ｃｍ^２／ｓ
ｅｃ]と小さい。

【００１８】従って、試料室５の内壁との距離が１[ｃ
ｍ]であったとしても、温度分布が線形と仮定すると、
温度の交換率は高々、２．４１[Ｗ／ｍ^２／Ｋ]となり、
４σＴ０^３≒６[Ｗ／ｍ^２／Ｋ]となり、効率は非常に低
い。

【００１９】従って、クリーンルーム内などの制御され
た空間であっても、空気中においてはガラス基板１が試
料室５内の温度と一定になるまでには１時間近い時間を
とらなければならなかった。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
上記のような構成をした従来の荷電ビーム描画装置で
は、クリーンルーム内で温度を一定に制御している場合
でも、ガラス基板１と試料室５内の温度には相違があ
り、ガラス基板１の温度を、寸法誤差が生じない試料室
５内の温度と実質的に同一温度になるまで待機してい
た。このため、ガラス基板１表面にパタンを描画するま
での待機時間が長く処理効率が低いという問題点があっ
た。

【００２１】そこで、本発明は上記従来の問題点に鑑み
てなされたもので、待機時間を短くし、処理効率を向上
させる荷電ビーム描画装置および荷電ビーム描画方法の
提供を目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の荷電ビーム描画装置は、真空化された内
部に、表面にパタンが描画される基板が搬送され、前記
基板表面に前記パタンの描画をなす処理室と、真空化さ
れた内部に前記処理室に搬送される前記基板が搬送さ
れ、搬送された前記基板の温度を実質的に前記処理室内
の温度と同一温度に制御する温度制御手段を有する予備
室と、前記処理室に設けられ、前記基板表面に描画され
るパタン形状に形成された荷電ビームを発する荷電ビー
ム発生部と、前記処理室内に設けられ、前記予備室から
搬送された前記基板を保持する保持台とから構成され
る。

【００２３】また、本発明の荷電ビーム描画装置は、真
空化された内部に、表面にパタンが描画される基板が搬
送され、前記基板表面に前記パタンの描画をなす処理室
と、真空化された内部に前記処理室に搬送される前記基
板が搬送され、搬送された前記基板の温度を前記処理室
内の温度に対して±０．１度以内に制御する温度制御手
段を有する予備室と、前記処理室に設けられ、前記基板
表面に描画されるパタン形状に形成された荷電ビームを
発する荷電ビーム発生部と、前記処理室内に設けられ、
前記予備室から搬送された前記基板を保持する保持台と
から構成される。

【００２４】また、本発明の荷電ビーム描画装置は、真
空化された内部に、表面にパタンが描画される基板が搬
送され、前記基板表面に前記パタンの描画をなす処理室
と、真空化された内部に前記処理室に搬送される前記基
板が搬送され、搬送された前記基板の温度を実質的に前
記処理室内の温度と同一温度にするために、内部に載置
された前記基板の少なくとも一面に対し離間して設けら
れる保温手段と、前記温度伝達手段の前記基板に対向し
ていない側に設けられる断熱手段と、内部を媒体が通流
することで前記温度伝達手段と熱の授受を行う熱授受手
段と、前記処理室に設けられ、前記基板表面に描画され
るパタン形状に形成された荷電ビームを発する荷電ビー
ム発生部と、前記処理室内に設けられ、前記予備室から
搬送された前記基板を保持する保持台とを有する予備室
とから構成される。

【００２５】また、本発明の荷電ビーム描画装置は、真
空化された内部に、表面にパタンが描画される基板が搬
送され、前記基板表面に前記パタンの描画をなす処理室
と、真空化された内部に不活性ガスが導入され、前記処
理室に搬送される前記基板が搬送され、前記基板の温度
を実質的に前記処理室内の温度と同一温度に制御する温
度制御手段を有する予備室と、前記処理室に設けられ、
前記基板表面に描画されるパタン形状に形成された荷電
ビームを発する荷電ビーム発生部と、前記処理室内に設
けられ、前記予備室から搬送された前記基板を保持する
保持台とから構成される。

【００２６】また、本発明の荷電ビーム描画装置は、真
空化された内部に、表面にパタンが描画される基板が搬
送され、前記基板表面に前記パタンの描画をなす処理室
と、真空化された内部に前記基板が搬送され、前記基板
の温度を実質的に前記処理室内の温度と同一温度に制御
する温度制御手段を有する第１の容器と、前記第１の容
器に接続され、内部が排気可能な第２の容器と、前記第
２の容器と前記処理室とに接続され、前記第２の容器か
ら前記処理室へ前記基板を搬送する搬送手段を有し、内
部が真空化された第３の容器と、前記処理室に設けら
れ、前記基板表面に描画されるパタン形状に形成された
荷電ビームを発する荷電ビーム発生部と、前記処理室内
に設けられ、前記第３の容器から搬送された前記基板を
保持する保持台とから構成される。

【００２７】次に、上記の目的と達成するための、本発
明の荷電ビーム描画方法は、荷電ビームを照射すること
により、処理室内に載置される基板の表面にパタンを描
画する荷電ビーム描画方法において、第１の容器に前記
基板を搬送する工程と、前記第１の容器内に搬送された
前記基板の温度を実質的に前記処理室内の温度と同一温
度に制御する温度制御工程と、内部が排気可能な第２の
容器に、前記温度制御された基板を搬送する工程と、前
記第２の容器内を排気する工程と、内部が排気された第
３の容器に、内部が排気された前記第２の容器から前記
基板を搬送する工程と、内部が排気された前記処理室
に、前記第３の容器から前記基板を搬送する工程と、前
記処理室内に搬送された前記基板表面にパタンを描画す
る行程とを有する。

【００２８】また、本発明の荷電ビーム描画方法は、荷
電ビームを照射することにより、処理室内に載置される
基板の表面にパタンを描画する荷電ビーム描画方法にお
いて、第１の容器に前記基板を搬送する工程と、前記第
１の容器内に搬送された前記基板の温度を前記処理室内
の温度に対して０．１度以内の温度に制御する温度制御
工程と、内部が排気可能な第２の容器に、前記温度制御
された基板を搬送する工程と、前記第２の容器内を排気
する工程と、内部が真空化された第３の容器に、内部が
排気された前記第２の容器から前記基板を搬送する工程
と、内部が排気された前記処理室に、前記第３の容器か
ら前記基板を搬送する工程と前記処理室内に搬送された
前記基板表面にパタンを描画する工程とを有する。

【００２９】このような構成により、基板の温度を実質
的に処理室内の温度と同一温度に制御することにより、
処理室内の温度に達するまでの時間を短縮することがで
き、もって高精度な描画時の無駄時間を省くことができ
る。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の構成
を図面を参照しながら説明する。

【００３１】図１乃至図２は、本発明の第１の実施の形
態を示すものである。

【００３２】図１は、第１の実施の形態の一部切欠上面
図であり、荷電ビーム描画装置５０は、ガラス基板１
（基板）が積層された積層体が複数収納されるカセット
ストッカ２（基板収納部）と、内部に温度制御手段１４
を有する予備室１２（第１の容器）と、内部の気体を排
気することにより大気化、真空化が可能なロードロック
チャンバ３（第２の容器）と、装置運転中は内部が排気
され真空化されているロボット室４（第３の容器）と、
装置運転中は内部が排気され真空化されて、ガラス基板
１に描画が行われる試料室５（処理室）とからなる。な
お、ガラス基板１とは描画・現像・エッチングプロセス
を経てマスクとなるレチクルを指す。予備室１２は、カ
セットストッカ２と試料室５との間であってガラス基板
１が搬送される搬送過程に設けられている。

【００３３】カセットストッカ２と予備室１２とはゲー
トバルブ１３にて接続され、予備室１２とロードロック
チャンバ３とは、ゲートバルブ６にて接続され、ロード
ロックチャンバ３とロボット室４とはゲートバルブ７に
て接続され、ロボット室４と試料室５とはゲートバルブ
８にて接続されている。なお、ゲートバルブ１３は必要
に応じて設けることができる。各ゲートバルブが閉じて
いれば各部屋は隔離され、開いていれば各部屋は連通し
て同一雰囲気となる。

【００３４】ロボット室４内には、真空下でガラス基板
１を搬送するロボット９（搬送手段）が設けられてい
る。カセットストッカ２とロードロックチャンバ３との
間でガラス基板１を搬送する搬送ロボット（図示しな
い）もある。

【００３５】試料室５内には、ガラス基板１を載置可能
なステージ１０（保持台）が設けられ、試料室５の上部
には、電子ビームを発する電子銃（荷電ビーム発生部）
や電子ビームをパタン形状に成形する各種アパーチャ、
レンズ、偏向器などを備えた鏡筒１１が設けられる。

【００３６】なお、ガラス基板１は、ＳｉＯ_２層と遮光
膜層とレジスト層の順に３層が積層されてなるものであ
る。遮光膜としてはＣｒ層の上にＣｒの酸化物の層を形
成したものが用いられており、ＭｏＳｉ膜やＳｉＮ膜な
どが用いられる場合もある。

【００３７】また、ロードロックチャンバ３、ロボット
室４、試料室５は、温度・湿度がほぼ一定に保たれ、単
位体積辺りに存在する塵などの異物が規定値以下になっ
ているクリーンルーム内に設けられている。カセットス
トッカ２、予備室１２は、設計によってクリーンルーム
内に設けることも、クリーンルーム外に設けることもで
きる。

【００３８】ここで、予備室１２内の温度制御手段１４
の構成について図２を参照して説明する。

【００３９】図２（ａ）は、温度制御手段１４の縦断面
図であり、図２（ｂ）は温度制御手段１４の横断面図で
ある。

【００４０】ガラス基板１表面と距離ｈだけ離間して、
ガラス基板１を挟むように平板状の恒温板１５ａ（保温
手段）、１５ｂ（保温手段）が、ガラス基板１の表面に
対して略平行に設けられる。なお、恒温板１５のｘ方向
の長さは、ガラス基板１のｘ方向の長さよりも長く、良
熱伝導性の材料から形成されている。また、恒温板１５
ａのｚ方向の長さはガラス基板１のｚ方向の長さよりも
大きく、恒温板１５ｂのｚ方向の長さは構成上ガラス基
板１よりも短くなっている。

【００４１】ここで、好ましくは、ガラス基板１と恒温
板１５との距離ｈは熱伝導による熱の交換効率が熱輻射
による熱交換よりも大きくなるようにｋ_a／ｈ＞４σＴ
０ ^３となる様にすれば良い。この式の関係を満たすため
には距離ｈを約４[ｍｍ］よりも小さくすることが必要
である。例えば、ｈ〜１[ｍｍ］の場合には熱輻射によ
る熱交換と合わせて、熱輻射のみによる場合よりも約５
倍効率が良くなる。ｈが〜１[ｍｍ］の場合には、温度
緩和の時定数は１００秒程度のオーダとなり、ガラス基
板１が恒温化される時間が大幅に短縮される。

【００４２】また、恒温板１５ａと熱的に接続されて、
ガラス基板１と対向していない面側に断熱板１６ａ（断
熱手段）が設けられる。断熱板１６ｂ（断熱手段）はガ
ラス基板１を挟んで断熱板１６ａと略対称なる位置に配
置される。

【００４３】断熱板１６ａの内部には、例えばｚ軸方向
に貫通孔１７ａ（熱授受手段）が形成され所定の温度に
保たれた液体、例えば水が媒体として通流している。貫
通孔１７ｂ（熱授受手段）は、貫通孔１７ａが断熱板１
６a設けられたと同様に、断熱板１６ｂに設けられる。

【００４４】断熱板１６ａ、１６ｂには、それぞれの温
度を検知するための熱電対や放射温度計などの温度セン
サ１８ａ、１８ｂが設けられている。また、ガラス基板
１が載置されるであろう恒温板１５ａ、１５ｂから略等
距離の位置の温度を測定するために、温度センサ１８ｃ
が設けられる。温度センサ１８a、１８ｂ、１８ｃは、
制御部１８ｄに接続される。

【００４５】また、ガラス基板１は、予備室１２内で
は、ｘ方向に移動可能な支持部１９ａ、１９ｂにて両端
が支持されている。

【００４６】このような構成からなる第１の実施の形態
の動作について説明する。

【００４７】（１）ゲートバルブ６が閉じていることを
確認して、ゲートバルブ１３を開き、カセットストッカ
２に載置されるガラス基板１をロボット（図示しない）
にて予備室１２内の支持部１９上に搬送し載置する。載
置後ゲートバルブ１３を閉じる。

【００４８】ガラス基板１を予備室１２内に搬送する場
合には、支持部１９をカセットストッカ２側に移動さ
せ、カセットストッカ２に載置した後、元の位置（恒温
板１５に挟持される位置）にカセットストッカ２を移動
させることにより行う。

【００４９】（２）ゲートバルブ１３を閉じ、ガラス基
板１が試料室５内部の温度と実質的に同一温度になるよ
う温度制御手段によって制御される。なお、予備室１２
では、ガラス基板１の温度を試料室５内の温度に対し±
０．１度以内となるよう制御する。

【００５０】予備室１２内の少なくともガラス基板１が
載置される恒温板１５で挟まれた空間は、貫通孔１７を
通流する媒体が恒温板１５と熱の授受を行うことにより
略一定の温度（試料室５内の温度に対し±０．１度以
内）に保たれている。貫通孔１７を流れる媒体の温度
は、ガラス基板１が載置される空間が所定温度となるよ
う常に一定である。ガラス基板１は、恒温板１５からの
輻射により所定温度に近づいていく。

【００５１】恒温板１５に挟まれた空間は、恒温板１５
を覆う断熱板１６により、より効果的に所定温度に保持
されている。

【００５２】また、温度センサ１８ｃによりガラス基板
１近傍の温度が測定され、ガラス基板１の温度が最適な
温度範囲になるまで適宜検知されている。温度センサ１
８ａ、ｂは各貫通孔１７を流れる媒体の温度を測定して
おり、ガラス基板１が載置される空間が所定温度領域か
ら外れた場合には、媒体の温度を制御する制御部１８ｄ
に信号を送る。

【００５３】また、予備室１２内は通常空気雰囲気であ
るが、適宜、不活性ガス、例えばヘリウム、窒素、アル
ゴンなどの気体を導入することでガラス基板１の恒温化
を促進することができる。尚、不活性ガスの中でも熱伝
導率が空気よりも小さい、ヘリウム、窒素が特に好まし
く、ヘリウムのみ、窒素のみ、ヘリウムと窒素の混合ガ
スであっても良い。また、ヘリウムを本実施の形態の予
備室１２に導入する場合には、予備室１２の内部の圧力
は１トール以上であればヘリウムの平均自由行程が０．
１５［ｍｍ］となり好ましく、特に０．１トールであれ
ば１．５［ｍｍ］となり更に好ましい雰囲気となる。

【００５４】例えば予備室１２の雰囲気としてヘリウム
ガスを用いた場合には、ヘリウムの熱伝導率は約１４．
１５×１０^−４[Ｗ／ｃｍ／Ｋ]と、空気の熱伝導率と比
べて約６倍も大きいため、熱交換に必要な時間を更に短
縮できる。

【００５５】（３）ロードロックチャンバ３内が大気化
されていること、ゲートバルブ７が閉じていることを確
認した後、ゲートバルブ６を開き、ロードロックチャン
バ３内へガラス基板１をロボット（図示しない）にて搬
送する。搬送後ゲートバルブ６を閉じる。

【００５６】ロードロックチャンバ３では、内部が真空
化されつつ、ガラス基板１がアースされて除電が行われ
る。

【００５７】（４）ロードロックチャンバ３内がロボッ
ト室４の真空度と実質的に同一となった後、ゲートバル
ブ８が閉じていることを確認して、ゲートバルブ７を開
き、ロボット室４へガラス基板１をロボット９にて搬送
する。搬送後ゲートバルブ７を閉じる。

【００５８】（５）ゲートバルブ８を開き、ロボット９
にてガラス基板１を試料室５のステージ１０上に搬送す
る。搬送後、ゲートバルブ８を閉じる。

【００５９】（６）ガラス基板１表面に描画される所定
パタン形状に成形された荷電ビームがガラス基板１表面
に照射されて、所望パタンが描画される。

【００６０】（７）描画後、ゲートバルブ８を開き、ロ
ボット９にてガラス基板１をロボット室４に搬送する。
搬送後ゲートバルブ８を閉じる。

【００６１】（８）ゲートバルブ７を開き、ロボット９
にてガラス基板１をロードロックチャンバ３へ搬送す
る。搬送後ゲートバルブ７を閉じる。

【００６２】（９）ロードロックチャンバ３内、予備室
１２内が大気化された後、ゲートバルブ６を開いて、ロ
ボット（図示しない）にてガラス基板１を予備室１２へ
搬送する。搬送後ゲートバルブ６を閉じる。

【００６３】（１０）ゲートバルブ１３を開いて、カセ
ットストッカ２に、ロボット（図示しない）にてガラス
基板１を搬送する。

【００６４】（１１）カセットストッカ２から新たな未
処理のガラス基板１を処理するために、工程（１）に戻
る。

【００６５】以上述べたような第１の実施の形態では、
予備室１２内でガラス基板１を恒温化することにより、
試料室５内で描画可能な所定温度になるまでの待機時間
を大幅に減少させることができ、これをもって処理効率
が向上する。

【００６６】次に、本発明の第２の実施の形態の構成に
ついて図３を参照して説明する。

【００６７】尚、以下の各実施の形態において、第１の
実施の形態と同一構成要素は同一符号を付し、重複する
説明は省略する。

【００６８】第２の実施の形態の特徴は、予備室１２内
の恒温板１５をガラス基板１の一方にのみ配置させたこ
とである。

【００６９】図３は、本発明の第２の実施の形態の予備
室内のガラス基板近傍の概略構成図である。

【００７０】ガラス基板１の一方の面側にのみ恒温板１
５を、所定距離離して設ける。恒温板１５のｘ、ｚ方向
の長さはガラス基板１のｘ、ｚ方向の長さよりも長くし
ている。

【００７１】このような構成により、第２の実施の形態
では、予備室１２内でガラス基板１を恒温化することに
より、試料室５内で描画可能な所定温度になるまでの待
機時間を大幅に減少させることができ、もって処理効率
が向上する。

【００７２】また、恒温板１５を設置する個数が少ない
ため費用低減に寄与するとともに、予備室１２内に設置
される各種部材が少なくなるため、各種部材から発生す
る恐れがあるガラス基板１へ付着する可能性を有する異
物の生成を抑制することができる。

【００７３】次に、本発明の第３の実施の形態の構成に
ついて、図４を参照して説明する。

【００７４】第３の実施の形態の特徴は、ロードロック
チャンバ３内に温度制御手段１４が設けられていること
である。

【００７５】荷電ビーム描画装置は、ガラス基板１が搬
送される方向に、カセットストッカと、ロードロックチ
ャンバ３と、ロボット室と、試料室とからなり、ロード
ロックチャンバ３の構成、動作以外は第１の実施の計態
と同様である。

【００７６】ロードロックチャンバ３は、壁が二重構造
となっており、内側が恒温板１５、外側が断熱板１６と
なっている。また断熱板１６内には水などの媒体が通流
可能な貫通孔１７が穿設される。

【００７７】ロードロックチャンバ３の内部空間と真空
排気系の装置（ポンプなど）とが接続される位置にはバ
ルブ２０が、内部空間と不活性ガスが貯蔵されるタンク
とが接続される位置にはバルブ２１、２２が設けられ
る。バルブ２１にはヘリウムのタンクが、バルブ２２に
は窒素のタンクが接続される。内部空間とバルブ２１と
の間にはフィルタ２３が、内部空間とバルブ２２との間
にはフィルタ２４が設けられる。

【００７８】また、ガラス基板１が載置される内部空間
の圧力を測定するための圧力計２５が設けられる。

【００７９】このような構成からなる第３の実施の形態
の動作について説明する。ガラス基板１が恒温化される
工程以外は、第１の実施の形態の工程と同一であるた
め、恒温化の過程のみ説明する。

【００８０】ガラス基板１がロードロックチャンバ３内
の支持部１９に載置された後、バルブ２１，２２が閉じ
ていることを確認しバルブ２０を開いて、内部を真空排
気する。

【００８１】貫通孔１７を通流する媒体と熱の授受を行
う恒温板１５により、内部は試料室内部の温度と実質的
に同一温度となるよう制御されている。

【００８２】真空排気後バルブ２０を閉じて、バルブ２
１、２２を開き、内部へヘリウムガスを導入する。

【００８３】恒温板１５とガラス基板１との間にヘリウ
ムガスが介在することにより、恒温板１５からの輻射に
よる温度制御の効率が向上する。またこの時ロードロッ
クチャンバ３内部は減圧下にあるため導入される大気圧
下に比べてヘリウムガス流量を少なくすることができ
る。

【００８４】ここで、ヘリウムガスの平均自由行程につ
いて説明する。ガラス基板１表面と、ロードロックチェ
ンバ３内壁との平均的な距離をｄとすると、内部の圧力
を低くすることにより、ヘリウムの平均自由行程を大き
くすることができる。この負圧下での平均自由行程では
熱伝導率は圧力に依存しない。

【００８５】「真空の物理と応用」（熊谷寛夫 他著
昭和４５年、裳華房より出版）によれば、例えば、２５
度、１トールでのヘリウム（Ｈｅ）の平均自由行程は
０．１５[ｍｍ］となり、酸素の平均自由行程は約０．
０５[ｍｍ］である。

【００８６】ロードロックチャンバ３とガラス基板１表
面との距離ｄは通常、数〜１０[ｍｍ］程度であるか
ら、ヘリウムガスの圧力は高々数トールで良いことにな
る。この数値からも分かるように、高価なヘリウムガス
の消費量を低くすることができる。

【００８７】また、ヘリウムガス導入量が少ないため、
ガス導入時のロードロックチャンバ３内に存在する粒子
の舞い上がりを抑制することができる。

【００８８】なお、空気を用いる場合は上の例で述べた
如く、ｄを１[ｍｍ］程度になる様な構成とすることが
必要である。

【００８９】以上述べたような第３の実施の形態では、
不活性ガスを温度制御手段が設けられるロードロックチ
ャンバ３内に導入することにより、熱輻射のみの場合よ
りも格段に高効率でガラス基板１の温度を所定値にする
ことができる。よって、高精度の描画を行う場合の同一
温度への待機による無駄時間を省くことができる。

【００９０】尚、本発明は上記実施の形態には限定され
ず、その主旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施でき
ることは言うまでもない。例えば、断熱板内を通流する
媒体は液体でなくとも、恒温板と熱の授受が可能であれ
ば、気体であっても構わず、その場合には恒温板に吹き
付け用の貫通孔を設けて対応するもできる。

【００９１】また、媒体が通流する流路は、断熱板内に
形成された貫通孔でなくとも、恒温板と熱の授受が可能
であれば恒温板と断熱板との間に媒体が通流する流路が
形成された板を挟み込んで設けても良い。

【００９２】また、ガラス基板の恒温化ができれば、恒
温板を使わなくとも、恒温化された気体例えば空気をガ
ラス基板に吹き付けて行うことも可能である。

【００９３】また、貫通孔には一定温度の媒体が通流し
ガラス基板の恒温化を行っているが、更に恒温化される
時間を短縮する場合や試料室内の温度とガラス基板の温
度差が大きい場合には、媒体の温度を一時的に適宜上下
させてガラス基板の温度制御を行うこともできる。

【００９４】また、マスク基板の予備室内への載置は、
ロボットではなく使用者自らが載置することも可能であ
る。

【００９５】また、マスク基板の予備室内への搬送は、
恒温板、断熱板がマスク基板の厚み方向に移動し、移動
後にマスク基板を搬送し、搬送後恒温板、断熱板を元の
位置に戻ることによって行うことも可能である。

【００９６】また、カセットストッカに温度制御手段を
設けることも可能である。

【００９７】また、補助的に荷電ビーム描画装置が設け
られる雰囲気を試料室内の温度と実質的に同一となるよ
う温度制御を行うこともできる。

【００９８】また、荷電ビーム描画装置について述べて
きたが、基板表面を処理する装置であれば、レーザビー
ムやイオンビームを用いて表面に処理を施す装置であれ
ば各種適用できる。

【００９９】また、基板は、ガラス基板には限定され
ず、表面が処理される例えばＸ線マスク、ＥＵＶ（Ｅｘ
ｔｒｅａｍ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）マスクや、ウ
ェハ、ＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ）ステッパ用
マスクなどに対しても適用できる。

【０１００】また、恒温板の大きさは、マスク基板を一
定の温度に保温することができれば、少なくともマスク
基板と同じ、もしくはそれ以上の大きさであれば良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の荷電ビーム描画装置の第１の実施の
形態の一部切欠上面図。

【図２】 本発明の荷電ビーム描画装置の第１の実施の
形態の温度制御手段の断面図。

【図３】 本発明の荷電ビーム描画装置の第２の実施の
形態の温度制御手段の縦断面図と横断面図。

【図４】 本発明の荷電ビーム描画装置の第３の実施の
形態の温度制御手段の断面図。

【図５】 従来の荷電ビーム描画装置の一部切欠上面
図。

【符号の説明】

１ ガラス基板 ２ カセットストッカ ３ ロードロックチャンバ ４ ロボット室 ５ 試料室 ６、７、８、１３ ゲートバルブ ９ ロボット １０ ステージ １１ 鏡筒 １２ 予備室 １４ 温度制御手段 １５、１５ａ、１５ｂ 恒温板 １６、１６ａ、１６ｂ 断熱板 １７、１７ａ、１７ｂ 貫通孔 １８ａ、１８ｂ、１８ｃ 温度センサ １９ａ、１９ｂ 支持部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 服部 清司 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 明野 公信 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 高松 潤 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 下村 尚治 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 Ｆターム(参考） 2H095 BA08 BB09 BB10 BB34 BB37 BB38 5C001 AA07 AA08 BB01 CC06 DD02 5C034 BB05 BB06

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空化された内部に、表面にパタンが描画
   される基板が搬送され、前記基板表面に前記パタンの描
   画をなす処理室と、 真空化された内部に前記処理室に搬送される前記基板が
   搬送され、搬送された前記基板の温度を実質的に前記処
   理室内の温度と同一温度に制御する温度制御手段を有す
   る予備室と、 前記処理室に設けられ、前記基板表面に描画されるパタ
   ン形状に形成された荷電ビームを発する荷電ビーム発生
   部と、 前記処理室内に設けられ、前記予備室から搬送された前
   記基板を保持する保持台とを具備することを特徴とする
   荷電ビーム描画装置。
2. 【請求項２】真空化された内部に、表面にパタンが描画
   される基板が搬送され、前記基板表面に前記パタンの描
   画をなす処理室と、 真空化された内部に前記処理室に搬送される前記基板が
   搬送され、搬送された前記基板の温度を前記処理室内の
   温度に対して±０．１度以内に制御する温度制御手段を
   有する予備室と、 前記処理室に設けられ、前記基板表面に描画されるパタ
   ン形状に形成された荷電ビームを発する荷電ビーム発生
   部と、 前記処理室内に設けられ、前記予備室から搬送された前
   記基板を保持する保持台とを具備することを特徴とする
   荷電ビーム描画装置。
3. 【請求項３】真空化された内部に、表面にパタンが描画
   される基板が搬送され、前記基板表面に前記パタンの描
   画をなす処理室と、 真空化された内部に前記処理室に搬送される前記基板が
   搬送され、搬送された前記基板の温度を実質的に前記処
   理室内の温度と同一温度にするために、内部に載置され
   た前記基板の少なくとも一面に対し離間して設けられる
   保温手段と、前記温度伝達手段の前記基板に対向してい
   ない側に設けられる断熱手段と、内部を媒体が通流する
   ことで前記温度伝達手段と熱の授受を行う熱授受手段
   と、を有する予備室と、 前記処理室に設けられ、前記基板表面に描画されるパタ
   ン形状に形成された荷電ビームを発する荷電ビーム発生
   部と、 前記処理室内に設けられ、前記予備室から搬送された前
   記基板を保持する保持台とを具備することを特徴とする
   荷電ビーム描画装置。
4. 【請求項４】真空化された内部に、表面にパタンが描画
   される基板が搬送され、前記基板表面に前記パタンの描
   画をなす処理室と、 真空化された内部に不活性ガスが導入され、前記処理室
   に搬送される前記基板が搬送され、前記基板の温度を実
   質的に前記処理室内の温度と同一温度に制御する温度制
   御手段を有する予備室と、 前記処理室に設けられ、前記基板表面に描画されるパタ
   ン形状に形成された荷電ビームを発する荷電ビーム発生
   部と、 前記処理室内に設けられ、前記予備室から搬送された前
   記基板を保持する保持台とを具備することを特徴とする
   荷電ビーム描画装置。
5. 【請求項５】前記予備室は、前記予備室に搬送される基
   板が複数収納される基板収納部と、前記処理室との間の
   前記基板搬送過程に設けられることを特徴とする請求項
   １乃至４のいずれかに記載の荷電ビーム描画装置。
6. 【請求項６】真空化された内部に、表面にパタンが描画
   される基板が搬送され、前記基板表面に前記パタンの描
   画をなす処理室と、 真空化された内部に前記基板が搬送され、前記基板の温
   度を実質的に前記処理室内の温度と同一温度に制御する
   温度制御手段を有する第１の容器と、 前記第１の容器に接続され、内部が排気可能な第２の容
   器と、 前記第２の容器と前記処理室とに接続され、前記第２の
   容器から前記処理室へ前記基板を搬送する搬送手段を有
   し、内部が真空化された第３の容器と、 前記処理室に設けられ、前記基板表面に描画されるパタ
   ン形状に形成された荷電ビームを発する荷電ビーム発生
   部と、前記処理室内に設けられ、前記第３の容器から搬
   送された前記基板を保持する保持台とを具備することを
   特徴とする荷電ビーム描画装置。
7. 【請求項７】前記基板はレチクルであることを特徴とす
   る請求項１乃至６のいずれかに記載の荷電ビーム描画装
   置。
8. 【請求項８】荷電ビームを照射することにより、処理室
   内に載置される基板の表面にパタンを描画する荷電ビー
   ム描画方法において、 第１の容器に前記基板を搬送する工程と、 前記第１の容器内に搬送された前記基板の温度を実質的
   に前記処理室内の温度と同一温度に制御する温度制御工
   程と、 内部が排気可能な第２の容器に、前記温度制御された基
   板を搬送する工程と、 前記第２の容器内を排気する工程と、 内部が排気された第３の容器に、内部が排気された前記
   第２の容器から前記基板を搬送する工程と、 内部が排気された前記処理室に、前記第３の容器から前
   記基板を搬送する工程と、 前記処理室内に搬送された前記基板表面にパタンを描画
   する行程とを有することを特徴とする荷電ビーム描画方
   法。
9. 【請求項９】荷電ビームを照射することにより、処理室
   内に載置される基板の表面にパタンを描画する荷電ビー
   ム描画方法において、 第１の容器に前記基板を搬送する工程と、 前記第１の容器内に搬送された前記基板の温度を前記処
   理室内の温度に対して０．１度以内の温度に制御する温
   度制御工程と、 内部が排気可能な第２の容器に、前記温度制御された基
   板を搬送する工程と、 前記第２の容器内を排気する工程と、 内部が真空化された第３の容器に、内部が排気された前
   記第２の容器から前記基板を搬送する工程と、 内部が排気された前記処理室に、前記第３の容器から前
   記基板を搬送する工程と、 前記処理室内に搬送された前記基板表面にパタンを描画
   する工程とを有することを特徴とする荷電ビーム描画方
   法。
10. 【請求項１０】前記基板は、レチクルであることを特徴
    とする請求項８乃至９のいずれかに記載の荷電ビーム描
    画方法。
11. 【請求項１１】前記不活性ガスは、ヘリウム、または窒
    素の少なくとも一方を含んでいることを特徴とする請求
    項４に記載の荷電ビーム描画装置。
12. 【請求項１２】前記予備室内の圧力が1トール以上で前
    記不活性ガスが導入されることを特徴とする請求項４に
    記載の荷電ビーム描画装置。