JP2007036031A - 真空装置の加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高温によるステージ機構の熱膨張の影響を低減する。
【解決手段】 真空装置の加熱装置は、真空室２内にステージ機構４を備える真空装置１において、真空室２内に加熱装置３を備え、この加熱装置３は、発熱部３ａと、この発熱部３ａとステージ機構４の少なくとも一部との間に設けた反射部３ｂとを備える。反射部３ｂは、発熱部３ａからの熱輻射を反射して、ステージ機構４へ熱の伝導を抑制し、ステージ機構４が高温となることを抑え、高温によるステージ機構の熱膨張を低減する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、真空室内にステージ機構を備える真空装置に関し、特に、真空室内に設けた加熱装置に関する。

真空室内にステージ機構を備え、このステージ機構上に載置した対象物を真空状態で加工や検査を行う真空装置が知られている。このような真空装置として、液晶製造装置や検査装置があり、例えば、電子ビームやイオンビーム等の荷電粒子ビームを対象物に照射することによって、対象物の測定、分析、検査を行う他、対象物に加工が施される。

このような荷電粒子ビーム装置の一例として、例えば、ＴＦＴ基板に電子ビームを照射し、ＴＦＴ基板から放出される二次電子を検出することによってＴＦＴ基板の欠陥検査を行うＴＦＴ基板検査装置が知られている。

ＴＦＴ基板検査装置の他、荷電粒子ビームを用いた測定装置や検査装置、あるいは加工装置など、上記した真空状態での加工や検査は一般に常温で行っている。

このような真空装置において、対象物を高温状態として測定や加工を行うことが検討されている。例えば、ＴＦＴ基板の検査を高温状態で行うことによって、常温では検出が困難であったＴＦＴ基板の欠陥についても、容易に検出を行うことができ、欠陥検出の効率を高めることが期待される。

このように、真空装置においてステージを高温状態として加工や検査を行う場合には、高温によってステージの構造体が熱膨張し、ステージの円滑な駆動や耐久性に影響を与える要因となるおそれがある。

図５は、加熱装置を備える真空装置の一構成例を説明するための図である。図５（ａ）は真空装置１０１の概略断面を示している。真空装置１０１は、真空室１０２内に基板１０５等の対象物を載置するステージ機構１０４、及び基板１０５を加熱する加熱装置１０３を備える。

ステージ機構１０４は、傾き（θ）を調整するθステージ１０４ａと、Ｘ方向及びＹ方向の移動を行うＸ−Ｙステージ１０４ｂを備え、これらの移動を組み合わせることで基板１０５の位置調整を行う。θステージ１０４ａは加熱装置１０３を備え、ステージのテーブル上に載置した基板１０５を加熱する。

図５（ｂ）は真空装置が備える加熱装置によるステージ機構への熱の伝わりを説明するための図である。図５（ｂ）において、加熱装置１０３が発熱した熱は、熱伝導によってθステージ１０４ａのテーブル上に載置した基板１０５を加熱する他、熱輻射によってＸ−Ｙステージ１０４ｂを加熱する。θステージ１０４ａとＸ−Ｙステージ１０４ｂとの間は、断熱材を挟むことで熱伝導を低減させることができるが、輻射熱は真空中であっても伝わるため、Ｘ−Ｙステージ１０４ｂはθステージ１０４ａからの熱輻射によって加熱されることになる。

近年、基板の大型化に伴って真空室内に設けるステージ機構も大型化している。このステージ機構の大型化は、ステージ機構の高温による熱膨張の影響をより顕著とすると考えられる。このような状況から、ステージ機構の高温による熱膨張の影響を低減することが求められている。

そこで、本発明は上記課題を解決して、高温によるステージ機構の熱膨張の影響を低減することを目的とする。

本発明の真空装置の加熱装置は、真空室内にステージ機構を備える真空装置において、真空室内に加熱装置を備え、この加熱装置は、発熱部と、この発熱部とステージ機構の少なくとも一部との間に設けた反射部とを備える構成とする。

反射部は、発熱部からの熱輻射を反射して、ステージ機構へ熱の伝導を抑制する。これによって、ステージ機構が高温となることを抑え、高温によるステージ機構の熱膨張を低減する。

真空状態における伝熱は、構造物を介して行われる熱伝導よりも熱輻射の割合が大きく影響する。反射部は、発熱部からの熱輻射を反射することによって、ステージ機構が高温となることを抑える。また、反射部は、輻射熱を発熱部に戻すことで、熱効率を高める効果も奏する。

ステージ機構が、θ方向に駆動するθステージと、Ｘ，Ｙ方向に駆動するＸ−Ｙステージとを備えた構成の場合には、加熱装置の一構成態様として、発熱部をθステージに設け、反射部をθステージとＸ−Ｙステージとの間に設ける構成とする。この構成態様によれば、θステージは加熱部によって加熱され、θステージ上に載置した対象物を加熱する。θステージは加熱されることで輻射熱を放出し、放出された輻射熱はＸ−Ｙステージにも向けられる。反射部は、この輻射熱を反射して、Ｘ−Ｙステージのステージ機構が高温に加熱されることを抑制する。

Ｘ−Ｙステージは、加熱部からの熱輻射が低減されることで温度上昇が抑制され、高温による熱膨張を抑えることができる。

反射部は反射板で構成することができ、この反射板は少なくともθステージと対向するＸ−Ｙステージ上の面を覆う構成とすることができる。反射板は、θステージと対向するＸ−Ｙステージ上の面を覆う構成、あるいは、Ｘ−Ｙステージの上面と対向する平面板部を備える構成によって、加熱部から直接に伝わる熱輻射を反射する。

また、反射板は、Ｘ−Ｙステージの側面と対向する側面板部とを備える構成によって、他の構造体で反射した輻射熱や、熱輻射で加熱された他の構造体からの輻射熱を反射する。

また、反射板は、その表裏両面を研磨面とする。反射板は、表裏両面を研磨面とすることで、外部からの熱輻射を反射すると共に、反射板が加熱されて高温となることによる反射板自体からの熱輻射を抑制する。

本発明によれば、高温によるステージ機構の熱膨張の影響を低減することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら詳細に説明する。

図１は本発明の真空装置の加熱装置の一構成例を説明するための図であり、図１（ａ）は概略断面図を示し、図１（ｂ）は熱輻射の状態を示している。

図１（ａ）において、真空装置１は、前記図４で示したと同様に、真空室２内に基板５等の対象物を載置するステージ機構４、及び基板５を加熱する加熱装置３を備える。
ステージ機構４は、傾き（θ）を調整するθステージ４ａと、Ｘ方向及びＹ方向の移動を行うＸ−Ｙステージ４ｂを備え、θ方向の移動とＸ，Ｙ方向の移動とを組み合わせることで基板５の位置を調整する。

θステージ４ａは加熱装置３を備える。加熱装置３は、発熱部３ａと反射部３ｂと備える。

発熱部３ａは、例えばＩＲランプ等のヒータとすることができる。発熱部３ａは、ここではθステージ４ａ内に設ける構成としているが、発熱部３ａの設定位置はθステージ４ａ内に限られるものはなく、θステージ４ａのテーブル上に設ける構成としてもよい。

なお、加熱装置３をステージ機構４から分離する構成としてもよく、例えば、θステージ４ａの上方に設けた光源を発熱部としてもよい。光源により発熱部を構成する場合には、θステージ４ａ上に載置された基板５は、光源（図示していない）から発せられた輻射熱によって上方から加熱される。この光源による構成例については、図４を用いて後述する。

発熱部３ａで発せられた熱は、熱伝導によりテーブル上の基板５を所定温度に加熱する、発熱部３ａの加熱温度は、加熱する基板５の温度や、熱伝導中の温度低下を考慮して設定することができる。

反射部３ｂは、θステージ４ａとＸ−Ｙステージ４ｂとの間に設置し、θステージ４ａとの間、及びＸ−Ｙステージ４ｂとの間にはスペーサ６，７が挟まれる。スペーサ６，７はセラミック材等の断熱素材を用いることによって、ステージ間の熱伝導を低減することができる。

反射部３ｂは、反射率の高い素材で形成した反射板で構成することができる。

図２は、反射板の構成例を説明するための概略断面図である。図２（ａ）に示す反射板９は、Ａｌ等の金属材により板状とし、その表面９Ａ及び裏面９Ｂを研磨面とする。ここで、表面９Ａをθステージ４ａと対向する面とすると、表面９Ａを研磨面とすることにより、θステージ４ａからの輻射熱を効率良く反射することができる。また、裏面９ＢをＸ−Ｙステージ４ｂと対向する面とすると、裏面９Ｂを研磨面とすることにより、反射板９からＸ−Ｙステージ４ｂへの輻射熱の放出を低減させることができる。

したがって、反射板９の両面を研磨面とすることで、Ｘ−Ｙステージ４ｂへの輻射熱を効率よく抑制することができる。

図２（ｂ）は反射板の他の構成例を説明するための概略断面図である。図２（ｂ）に示す反射板９は、Ａｌ等の金属薄９ａと断熱材等からなる薄材９ｂとを積層して板状あるいはフィルム状とする。なお、その表面及び裏面は、前記図２（ａ）の構成例と同様に研磨面としてもよい。

反射板９の形態は、少なくともθステージ４ａと対向するＸ−Ｙステージ４ｂの面を覆う形状及び大きさの平面板部３Ａを備える。この形態により、平面板部３Ａは、θステージ４ａと対向するＸ−Ｙステージ４ｂの面に対して輻射熱が導入しないように抑制する。

反射部３ｂは、θステージ４ａから放出された輻射熱を反射し、Ｘ−Ｙステージ４ｂへの輻射熱を抑制する。この輻射熱の抑制により、Ｘ−Ｙステージ４ｂの温度上昇を抑制し、高温によってＸ−Ｙステージ４ｂが熱膨張して、ステージの円滑な駆動に対する影響を低減する。

図１（ｂ）において、矢印１０ａは発熱部３ａから基板（図１（ｂ）に示していない）に向けて伝わす熱伝導を模式的に表し、矢印１０ｂは発熱部３ａから反射部３ｂに向かって発せられる熱輻射を表し、矢印１０ｃは反射部３ｂで反射された熱輻射を表している。

矢印１０ａで示される熱伝導は、θステージ４ａ上に載置した基板（図１（ｂ）に示していない）を加熱する。一方、矢印１０ｂで示される熱輻射は反射部３ｂに向い、反射部３０ｂの反射面で反射されて、発熱部３ａであるθステージ４ａに向かう。

これによって、反射部３ｂを挟んでθステージ４ａと反対側に配置されたＸ−Ｙステージ４ｂには発熱部３ａからの輻射熱は伝わらず、Ｘ−Ｙステージ４ｂは熱輻射による加熱が低減される。

図３は本発明の真空装置の加熱装置の他の構成例を説明するための図であり、図３（ａ）は概略断面図を示し、図３（ｂ）は熱輻射の状態を示している。

図３（ａ）において、真空装置１は、前記図１で示したと同様に、真空室２内に基板５等の対象物を載置するステージ機構４、及び基板５を加熱する加熱装置３を備える。図３に示す構成例では、加熱装置３が備える反射部３ｃにおいて前記図１で示した構成と異なり、その他の構成は共通している。

そこで、以下では、反射部３ｃの構成について説明し、他の構成については説明を省略する。反射部３ｃは、少なくともθステージ４ａと対向するＸ−Ｙステージ４ｂ上の面を覆う反射板であって、この反射板は、Ｘ−Ｙステージ４ｂの上面と対向する平面板部３Ａと、Ｘ−Ｙステージ４ｂの側面と対向する側面板部３Ｂとを備える。

この形態により、平面板部３Ａは、θステージ４ａと対向するＸ−Ｙステージ４ｂの面に対して輻射熱が導入しないように抑制し、側面板部３Ｂは、Ｘ−Ｙステージ４ｂの側面に対して輻射熱が導入しないように抑制する。また、反射板が加熱された場合には、外側に向かって熱輻射を行うことで、Ｘ−Ｙステージ４ｂの加熱を抑制する。

図４は本発明の真空装置の加熱装置の他の構成例を説明するための図であり、図４（ａ），（ｂ）は概略断面図を示している。

図４（ａ）において、真空装置１は、前記図１で示したと同様に、真空室２内に基板５等の対象物を載置するステージ機構４、及び基板５を加熱する加熱装置３を備える。図４（ａ），（ｂ）に示す構成例では、加熱装置３が備える光源８及び反射部３ｄ，３ｅにおいて前記図１で示した構成が異なり、その他の構成は共通している。

そこで、以下では、光源８及び反射部３ｄ，３ｅの構成について説明し、他の構成については説明を省略する。

光源８は発熱部３ａを構成し、θステージ４ａ上に載置した基板５を照射することで加熱する。なお、図４（ａ），（ｂ）では、図面の便宜上一つの光源８のみを示しているが、必要に応じて複数の光源を配置する構成としてもよい。これによれば、基板を均等に加熱することができる。

図４（ａ）において、反射部３ｄは、前記図１に示した構成と同様に、少なくともθステージ４ａと対向するＸ−Ｙステージ４ｂ上の面を覆う反射板とし、θステージ４ａとＸ−Ｙステージ４ｂとの間に配置する。この図４（ａ）に示す構成例によれば、光源８は基板５を加熱するが、Ｘ−Ｙステージ４ｂは、反射部３ｄを配置することによって、高温となることを抑制することができる。

また、図４（ｂ）において、反射部３ｅは、少なくともθステージ４ａの上面を覆う反射板とし、θステージ４ａの上方に配置する。この図４（ｂ）に示す構成例によれば、光源８は基板５を加熱するが、θステージ４ａ及びＸ−Ｙステージ４ｂは、反射部３ｅを配置することによって、高温となることを抑制することができる。

上記した各構成例によれば、発熱部からの熱を反射させることで熱効率を高めると共に、高温を避ける必要がある部分に反射部を設けることによって不要な熱移動を抑えることができる。

本発明は、荷電粒子ビームを用いた測定装置、検査装置、あるいは加工装置等の真空状態において加熱を伴う装置に適用することができる。

本発明の真空装置の加熱装置の一構成例を説明するための図である。 反射板の構成例を説明するための概略断面図である。 本発明の真空装置の加熱装置の他の構成例を説明するための図である。 本発明の真空装置の加熱装置の他の構成例を説明するための図である。 加熱装置を備える真空装置の一構成例を説明するための図である。

符号の説明

１…真空装置、２…真空室、３…加熱装置、３ａ…発熱部、３ｂ〜３ｅ…反射部、４…ステージ機構、４ａ…θステージ、４ｂ…Ｘ−Ｙステージ、５…基板、６，７…スペーサ、８…光源、９…反射板、９Ａ…表面、９Ｂ…裏面、９ａ…金属薄、９ｂ…薄材、１０…熱輻射、１０ａ…熱伝導、１０ｂ，１０ｃ…熱輻射、１０１…真空装置、１０２…真空室、１０３…加熱装置、１０４…ステージ機構、１０４ａ…θステージ、１０４ｂ…Ｘ−Ｙステージ、１０５…基板。

Claims (5)

1. 真空室内にステージ機構を備える真空装置において、
   前記真空室内に加熱装置を備え、
   前記加熱装置は、
   発熱部と、
   当該発熱部と前記ステージ機構の少なくとも一部との間に設けた反射部とを備える、真空装置の加熱装置。
2. 前記ステージ機構は、θ方向に駆動するθステージと、Ｘ，Ｙ方向に駆動するＸ−Ｙステージとを備え、
   前記発熱部をθステージに設け、
   前記反射部をθステージとＸ−Ｙステージとの間に設ける、請求項１に記載の真空装置の加熱装置。
3. 前記反射部は、少なくとも前記θステージと対向する前記Ｘ−Ｙステージ上の面を覆う反射板を含む、請求項２に記載の真空装置の加熱装置。
4. 前記反射板は、前記Ｘ−Ｙステージの上面と対向する平面板部と、Ｘ−Ｙステージの側面と対向する側面板部とを備える、請求項３に記載の真空装置の加熱装置。
5. 前記反射板の表裏両面は研磨面である、請求項３又は４に記載の真空装置の加熱装置。

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