JP2007134586A - Vacuum exhaust device - Google Patents

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剛志 堤
Katsunori Konuki
勝則 小貫
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康 青木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vacuum exhaust device which can remove foreign matter such as dust within a load-lock chamber, and at the same time can prevent temperature drop due to adiabatic expansion of a gas. <P>SOLUTION: A charged particle beam apparatus for irradiating a specimen with a charged particle beam, has a vacuum-exhausted specimen chamber for holding the specimen irradiated with the charged particle beam, a specimen storage chamber kept at the atmospheric pressure for storing the specimen, and a specimen load-lock chamber connectable with the specimen chamber and the specimen storage chamber. The vacuum exhaust device is installed at the specimen load-lock chamber. The vacuum exhaust device has a vacuum pump for vacuumizing the specimen load-lock chamber from its one side, a gas leaking device for leaking a gas into the specimen load-lock chamber from the other side thereof, and a temperature adjusting device for heating or cooling the gas. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、電子線描画装置、電子顕微鏡、集束イオンビーム装置等の試料チャンバ等に設けて好適な真空排気装置に関する。   The present invention relates to a vacuum exhaust apparatus suitable for being provided in a sample chamber or the like of an electron beam drawing apparatus, an electron microscope, a focused ion beam apparatus or the like.

半導体の製造や薄膜磁気ヘッドを製造する工程のうちＬＳＩパターンを形成する工程の一つに電子線リソグラフィ工程がある。   One of the processes for forming an LSI pattern among the processes for manufacturing a semiconductor and a thin film magnetic head is an electron beam lithography process.

電子線リソグラフィ工程によって形成される回路パターンは年々、高集積化され、それに伴う微細化の要求に応え様々な装置が発表されている。   The circuit pattern formed by the electron beam lithography process is highly integrated year by year, and various apparatuses have been announced in response to the demand for miniaturization associated therewith.

電子線リソグラフィを行う電子線描画装置では、基板をワークチャンバ内に搬送する前に一旦、ロードロック室内に搬送する。基板をロードロック室内に搬送するとき、ロードロック室内には、塵等の異物が入り込む。例えば、基板が接触する部分に付着している異物、摺動部からの発塵、クリーンルームの大気中に浮遊している異物等である。   In an electron beam lithography apparatus that performs electron beam lithography, the substrate is once transferred into the load lock chamber before being transferred into the work chamber. When transporting the substrate into the load lock chamber, foreign matter such as dust enters the load lock chamber. For example, foreign matter adhering to a portion in contact with the substrate, generation of dust from a sliding portion, foreign matter floating in the atmosphere of a clean room, and the like.

これらの塵等の異物がプロセスウエハやマスクレチクルの描画面に付着すると、描画する電子線が阻害され、描画精度の劣化や歩留まり低下を引き起こす。従って、塵等の異物の混入、特に、ロードロック室内における塵等の異物は大きな問題である。そこで、従来、様々な塵の除去方法が提案されている。
特開平７−９６２５９号公報 特開２００３−２７０７７４号公報 When such foreign matters such as dust adhere to the drawing surface of the process wafer or mask reticle, the electron beam to be drawn is obstructed, leading to deterioration of drawing accuracy and yield reduction. Therefore, contamination of foreign matters such as dust, particularly foreign matters such as dust in the load lock chamber is a serious problem. Therefore, conventionally, various dust removal methods have been proposed.
JP 7-96259 A JP 2003-270774 A

特開平７−９６２５９号公報に記載されたゴミの除去方法では、気体の断熱膨張による温度低下に対する対策が採られていないため、生産性低下の懸念が残る。特開２００３−２７０７７４号公報に記載された異物の除去方法では、局所的な異物を除去することはできるが、真空チャンバ内に堆積した異物の除去は不可能である。また、気体の断熱膨張による温度低下に対する対策が採られていないため、生産効率低下を引き起こす。   In the dust removal method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-96259, no measures are taken against a temperature drop due to adiabatic expansion of gas, so there is a concern that the productivity will drop. In the foreign matter removal method described in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-270774, local foreign matters can be removed, but foreign matters accumulated in the vacuum chamber cannot be removed. Moreover, since the countermeasure against the temperature fall by adiabatic expansion of gas is not taken, a production efficiency fall is caused.

本発明の目的は、ロードロック室内の塵等の異物を除去すると同時に気体の断熱膨張による温度低下を防止することができる真空排気装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a vacuum evacuation device capable of removing foreign matters such as dust in a load lock chamber and at the same time preventing a temperature drop due to adiabatic expansion of gas.

本発明の真空排気装置は、試料上に荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム装置と、荷電粒子ビームに照射される試料を保持する真空排気された試料室と、試料を保管する大気圧下にある試料保管室と、試料室及び試料保管室に接続可能な試料ロードロック室と、を有する荷電粒子ビーム装置において、試料ロードロック室に設けられる。   The vacuum evacuation apparatus of the present invention includes a charged particle beam apparatus that irradiates a charged particle beam on a sample, a sample chamber that is evacuated to hold a sample irradiated to the charged particle beam, and an atmospheric pressure that stores the sample. In a charged particle beam apparatus having a sample storage chamber and a sample load lock chamber connectable to the sample chamber and the sample storage chamber, the charged particle beam apparatus is provided in the sample load lock chamber.

真空排気装置は、一方の側から試料ロードロック室内を真空排気する真空排気ポンプと、他方の側から試料ロードロック室内に気体をリークさせる気体リーク装置と、該気体を加熱又は冷却する温度調節装置と、を有する。   The vacuum exhaust apparatus includes a vacuum exhaust pump that evacuates the sample load lock chamber from one side, a gas leak device that leaks gas into the sample load lock chamber from the other side, and a temperature control device that heats or cools the gas And having.

本発明によると、ロードロック室内の塵等の異物を除去すると同時に気体の断熱膨張による温度低下を防止することができる。   According to the present invention, it is possible to remove foreign matters such as dust in the load lock chamber and at the same time to prevent a temperature drop due to adiabatic expansion of gas.

図１は本発明の真空排気装置が設けられる電子線描画装置の構造の概略を示す。電子線描画装置は、電子光学系１０、ワークチャンバ３１、及び、ロードロック室３５を有する。ワークチャンバ３１内には、ＸＹステージ２０、位置決め台２１、及び、静電チャック２２が設けられている。静電チャック２２によって基板１７が保持される。   FIG. 1 shows an outline of the structure of an electron beam drawing apparatus provided with a vacuum exhaust apparatus of the present invention. The electron beam drawing apparatus includes an electron optical system 10, a work chamber 31, and a load lock chamber 35. In the work chamber 31, an XY stage 20, a positioning table 21, and an electrostatic chuck 22 are provided. The substrate 17 is held by the electrostatic chuck 22.

電子光学系１０は、電子銃１１、絞り１３、成形偏光器１４、電子レンズ１５、及び、偏向器１６を有し、電子線１２によって基板１７上を描画する。   The electron optical system 10 includes an electron gun 11, a diaphragm 13, a shaping polarizer 14, an electron lens 15, and a deflector 16, and draws on a substrate 17 with an electron beam 12.

図２を参照して、本発明の真空排気装置の例を説明する。本例の真空排気装置は電子線描画装置に設けられている。電子線描画装置は、電子光学系１０、ワークチャンバ３１、ロードロック室３５、基板保管箱３９を有する。ワークチャンバ３１とロードロック室３５は、搬送バルブ３２を備えた搬送路３３を介して互いに接続されている。ロードロック室３５と基板保管箱３９の間は、搬送バルブ３６を備えた搬送路３７を介して互いに接続されている。   With reference to FIG. 2, the example of the vacuum exhaust apparatus of this invention is demonstrated. The vacuum exhaust apparatus of this example is provided in an electron beam drawing apparatus. The electron beam drawing apparatus includes an electron optical system 10, a work chamber 31, a load lock chamber 35, and a substrate storage box 39. The work chamber 31 and the load lock chamber 35 are connected to each other via a transfer path 33 provided with a transfer valve 32. The load lock chamber 35 and the substrate storage box 39 are connected to each other via a transfer path 37 having a transfer valve 36.

ワークチャンバ３１には、基板１７を保持するＸＹステージ２０が設けられている。ロードロック室３５にて、基板１７は位置決め台２１上に配置されている。基板保管箱３９には、図示しない基板１７が保管されている。   The work chamber 31 is provided with an XY stage 20 that holds the substrate 17. In the load lock chamber 35, the substrate 17 is disposed on the positioning table 21. A substrate 17 (not shown) is stored in the substrate storage box 39.

ロードロック室３５の上には大気圧センサ５３、真空ゲージ５４、温度調整装置４０及び演算部４７が設けられている。   Above the load lock chamber 35, an atmospheric pressure sensor 53, a vacuum gauge 54, a temperature adjustment device 40, and a calculation unit 47 are provided.

大気圧センサ５３は、ロードロック室３５内の圧力が大気圧になったことを検出する。従って、大気圧センサ５３は、ロードロック室３５内の圧力が大気圧になったときにオン信号を生成し、ロードロック室３５内の圧力が大気圧より小さくなるとオフ信号を生成する。真空ゲージ５４は、ロードロック室３５内の真空度を計測する。従って、真空ゲージ５４は、ロードロック室３５内の圧力が大気圧より小さいときにオン信号を生成し、真空度を計測し、ロードロック室３５内の圧力が大気圧に等しくなるとオフ信号を生成する。   The atmospheric pressure sensor 53 detects that the pressure in the load lock chamber 35 has become atmospheric pressure. Therefore, the atmospheric pressure sensor 53 generates an ON signal when the pressure in the load lock chamber 35 becomes atmospheric pressure, and generates an OFF signal when the pressure in the load lock chamber 35 becomes lower than the atmospheric pressure. The vacuum gauge 54 measures the degree of vacuum in the load lock chamber 35. Accordingly, the vacuum gauge 54 generates an ON signal when the pressure in the load lock chamber 35 is lower than the atmospheric pressure, measures the degree of vacuum, and generates an OFF signal when the pressure in the load lock chamber 35 becomes equal to the atmospheric pressure. To do.

真空ゲージ５４は真空度を測定することができるが大気圧を測定することはできない。従って、大気圧センサ５３と真空ゲージ５４の両者を設ける。しかしながら、近年、大気圧まで測定できる真空ゲージが開発されている。従って、大気圧まで測定できる真空ゲージを用いる場合には、大気圧センサ５３を除去することができる。   The vacuum gauge 54 can measure the degree of vacuum but cannot measure atmospheric pressure. Therefore, both the atmospheric pressure sensor 53 and the vacuum gauge 54 are provided. However, in recent years, vacuum gauges that can measure to atmospheric pressure have been developed. Therefore, when using a vacuum gauge capable of measuring up to atmospheric pressure, the atmospheric pressure sensor 53 can be removed.

温度調整装置４０とロードロック室３５は、リークバルブ４１を備えたリーク管４２によって互いに接続されている。温度調整装置４０の上にはリークバルブ４３を備えたリーク管４４が接続されている。   The temperature adjusting device 40 and the load lock chamber 35 are connected to each other by a leak pipe 42 having a leak valve 41. A leak pipe 44 having a leak valve 43 is connected on the temperature adjusting device 40.

ロードロック室３５内には、温度計測器４５が設けられている。温度計測器４５と演算部４７はケーブル４６によって接続され、演算部４７と温度調整装置４０はケーブル４８によって接続されている。   A temperature measuring device 45 is provided in the load lock chamber 35. The temperature measuring device 45 and the calculation unit 47 are connected by a cable 46, and the calculation unit 47 and the temperature adjustment device 40 are connected by a cable 48.

ロードロック室３５の下には真空ポンプ５０が設けられている。ロードロック室３５と真空ポンプ５０は、排気バルブ５１を備えた排気管５２によって互いに接続されている。   A vacuum pump 50 is provided under the load lock chamber 35. The load lock chamber 35 and the vacuum pump 50 are connected to each other by an exhaust pipe 52 having an exhaust valve 51.

本例によると、ロードロック室３５の天井にリークバルブ４１を備えたリーク管４２が設けられ、ロードロック室３５の底面に排気バルブ５１を備えた排気管５２が設けられている。真空ポンプ５０によってロードロック室３５を真空排気しているときに、リーク管４２からロードロック室３５内に気体をリークする。リークした気体は基板１７に衝突し、基板１７に沿って流れてから、排気管５２へ、導かれる。こうしてリーク管４２からロードロック室３５内を通り排気管５２に至る気体の流れが生じる。この気体の流れによって、ロードロック室３５内より塵等の異物を除去することができる。   According to this example, the leak pipe 42 provided with the leak valve 41 is provided on the ceiling of the load lock chamber 35, and the exhaust pipe 52 provided with the exhaust valve 51 is provided on the bottom surface of the load lock chamber 35. When the load lock chamber 35 is evacuated by the vacuum pump 50, the gas leaks from the leak pipe 42 into the load lock chamber 35. The leaked gas collides with the substrate 17 and flows along the substrate 17 before being guided to the exhaust pipe 52. Thus, a gas flow from the leak pipe 42 through the load lock chamber 35 to the exhaust pipe 52 is generated. By this gas flow, foreign matters such as dust can be removed from the load lock chamber 35.

この気体の流れによって塵等の異物を排除するためには、気体の流れの方向が、上方から下方に向かうほうがよい。気体が上方から下方に流れることによって、塵等の異物が空中に舞い上がることが防止される。   In order to eliminate foreign matters such as dust by this gas flow, the direction of the gas flow should be from the top to the bottom. When the gas flows downward from above, foreign matter such as dust is prevented from flying up into the air.

気体がスムーズに流れ、淀みが生じないように、好ましくは、リーク管４２と排気管５２は、互いに対向する位置に設けられる。   The leak pipe 42 and the exhaust pipe 52 are preferably provided at positions facing each other so that the gas flows smoothly and stagnation does not occur.

ロードロック室３５内の塵等の異物を排除するためには、ロードロック室３５内を縦断するような気体の流れが好ましい。しかしながら、ロードロック室３５内の特定の領域より塵等の異物を排除する必要がある場合には、リーク管４２の先端にノズルを設け、ノズルの先端を、所定の領域に向けるように構成すればよい。例えば、ノズルの先端を基板１７の上に向けることによって、基板の上面を洗浄することができる。   In order to eliminate foreign matters such as dust in the load lock chamber 35, a gas flow that cuts through the load lock chamber 35 is preferable. However, when it is necessary to remove foreign matters such as dust from a specific region in the load lock chamber 35, a nozzle is provided at the tip of the leak pipe 42, and the tip of the nozzle is directed to a predetermined region. That's fine. For example, the upper surface of the substrate can be cleaned by directing the tip of the nozzle onto the substrate 17.

図３を参照して、本発明による真空排気装置を備えた電子線描画装置における基板の搬送の動作を説明する。基板保管箱３９に保管された基板１７をロードロック室３５に搬送し、更に、ワークチャンバ３１に搬送する。ワークチャンバ３１内にて電子線描画を行う。電子線描画を行った基板１７をワークチャンバ３１から、ロードロック室３５に搬送し、更に、基板保管箱３９に搬送する。以下では、基板保管箱３９に保管された基板１７をロードロック室３５に搬送し、更に、ワークチャンバ３１に搬送するまでを説明する。   With reference to FIG. 3, the operation of transporting the substrate in the electron beam drawing apparatus provided with the vacuum exhaust apparatus according to the present invention will be described. The substrate 17 stored in the substrate storage box 39 is transferred to the load lock chamber 35 and further transferred to the work chamber 31. Electron beam drawing is performed in the work chamber 31. The substrate 17 on which electron beam drawing has been performed is transferred from the work chamber 31 to the load lock chamber 35 and further to the substrate storage box 39. In the following, a description will be given of the process until the substrate 17 stored in the substrate storage box 39 is transferred to the load lock chamber 35 and further transferred to the work chamber 31.

ワークチャンバ３１内は常に真空である。基板保管箱３９内は常に大気圧である。最初、搬送バルブ３２、３６は閉じられ、リークバルブ４１及び排気バルブ５１は閉じられている。また、ロードロック室３５内の圧力は大気圧である。   The inside of the work chamber 31 is always a vacuum. The inside of the substrate storage box 39 is always at atmospheric pressure. Initially, the transfer valves 32 and 36 are closed, and the leak valve 41 and the exhaust valve 51 are closed. The pressure in the load lock chamber 35 is atmospheric pressure.

ステップＳ１０１にて、搬送バルブ３６を開ける。ステップＳ１０２にて、基板保管箱３９からロードロック室３５へ基板１７を搬送する。ステップＳ１０３にて、搬送バルブ３６を閉める。   In step S101, the transfer valve 36 is opened. In step S <b> 102, the substrate 17 is transferred from the substrate storage box 39 to the load lock chamber 35. In step S103, the transfer valve 36 is closed.

ステップＳ１０４にて、真空ポンプ５０を起動し、ステップＳ１０５にて、排気バルブ５１を開ける。それによって、ロードロック室３５内の真空排気が開始される。ステップＳ１０６にて、温度調整装置４０を起動する。温度調整装置４０の機能は後に図４を参照して説明する。   In step S104, the vacuum pump 50 is activated, and in step S105, the exhaust valve 51 is opened. Thereby, evacuation of the load lock chamber 35 is started. In step S106, the temperature adjustment device 40 is activated. The function of the temperature adjusting device 40 will be described later with reference to FIG.

ステップＳ１０７にて、リークバルブ４１、４３を開ける。それによって、真空排気中のロードロック室３５内に気体が導入される。ロードロック室３５内に導入される気体は、空気であってよいが、好ましくは乾燥した不活性気体がよい。不活性気体を用いることによって、基板１７に塗布されたレジストが影響を受けることが防止される。また乾燥した気体を用いることによって、気体中に含まれる水分がロードロック室３５の内壁面に吸着することが防止される。   In step S107, the leak valves 41 and 43 are opened. Thereby, gas is introduced into the load lock chamber 35 during evacuation. The gas introduced into the load lock chamber 35 may be air, but is preferably a dry inert gas. By using the inert gas, the resist applied to the substrate 17 is prevented from being affected. Further, by using the dried gas, moisture contained in the gas is prevented from being adsorbed on the inner wall surface of the load lock chamber 35.

リーク管４２からロードロック室３５に導かれた気体は基板１７に衝突し、基板１７に沿って流れてから、排気管５２へ、導かれる。こうして、リーク管４２からロードロック室３５内を通り排気管５２へ至る気体の流れが生じる。この気体の流れによって、ロードロック室３５内の塵等の異物が排気管５２から外部へ排出される。特に、基板１７に付着した塵は、この気体の流れによって排除されることができる。   The gas guided from the leak pipe 42 to the load lock chamber 35 collides with the substrate 17, flows along the substrate 17, and then is guided to the exhaust pipe 52. Thus, a gas flow from the leak pipe 42 through the load lock chamber 35 to the exhaust pipe 52 is generated. Due to this gas flow, foreign matters such as dust in the load lock chamber 35 are discharged from the exhaust pipe 52 to the outside. In particular, dust adhering to the substrate 17 can be eliminated by this gas flow.

ステップＳ１０８にて、待ち時間の１０秒間を計測する。１０秒経ったら、ステップＳ１０９にて、リークバルブ４１、４３を閉じる。待ち時間は、ロードロック室３５内の塵等の異物を排除するのに十分な時間である。ここでは待ち時間を１０秒としたが、ロードロック室３５内の形状及び構造によって異物除去効果が増減するので、効果が出るような待ち時間を個別に設定することが望ましい。   In step S108, the waiting time of 10 seconds is measured. After 10 seconds, the leak valves 41 and 43 are closed in step S109. The waiting time is a time sufficient for removing foreign matters such as dust in the load lock chamber 35. Here, the waiting time is set to 10 seconds. However, since the effect of removing foreign matter increases or decreases depending on the shape and structure of the load lock chamber 35, it is desirable to set the waiting time for achieving the effect individually.

ステップＳ１１０にて、大気センサ５３がオフになったか否かを判定する。大気圧センサ５３は、ロードロック室３５内の圧力が大気圧に等しいときにオン信号を生成し、ロードロック室３５内の圧力が大気圧より小さくなるとオフ信号を生成する。   In step S110, it is determined whether or not the atmospheric sensor 53 has been turned off. The atmospheric pressure sensor 53 generates an on signal when the pressure in the load lock chamber 35 is equal to the atmospheric pressure, and generates an off signal when the pressure in the load lock chamber 35 becomes smaller than the atmospheric pressure.

大気センサ５３がオフになっていない場合には、ステップＳ１１１に進み、リークバルブ４１、４３が閉じてから１０分が経過したか否かを判定する。既に１０分が経過した場合には、ステップＳ１１２に進みエラーと判定し、本処理を終了する。   If the atmospheric sensor 53 is not turned off, the process proceeds to step S111, and it is determined whether or not 10 minutes have elapsed since the leak valves 41 and 43 were closed. If 10 minutes have already passed, the process proceeds to step S112, where an error is determined, and this process is terminated.

リークバルブ４１、４３が閉じてから１０分が経過する前に大気センサ５３がオフになった場合には、ステップＳ１１３に進む。   If the atmospheric sensor 53 is turned off before 10 minutes have passed since the leak valves 41 and 43 were closed, the process proceeds to step S113.

ステップＳ１１３にて、真空ゲージ５４がオンになる。真空ゲージ５４は、ロードロック室３５内の圧力が大気圧より小さいときにオン信号を生成し、ロードロック室３５内の圧力が大気圧に等しくなるとオフ信号を生成する。従って、ここでは、大気センサ５３がオフになっているため、真空ゲージ５４はオンになっているはずである。   In step S113, the vacuum gauge 54 is turned on. The vacuum gauge 54 generates an on signal when the pressure in the load lock chamber 35 is lower than the atmospheric pressure, and generates an off signal when the pressure in the load lock chamber 35 becomes equal to the atmospheric pressure. Therefore, here, since the atmospheric sensor 53 is off, the vacuum gauge 54 should be on.

ステップＳ１１４にて、真空ゲージ５４によって計測された真空度が設定値以下になったか否かを判定する。即ち、ロードロック室３５内の真空度が設定値以下になったか否かを判定する。真空度が設定値以下になっていない場合には、ステップＳ１１５に進み、真空ゲージ５４がオンになってから１０分が経過したか否かを判定する。既に１０分が経過した場合には、ステップＳ１１６に進みエラーと判定し、本処理を終了する。   In step S114, it is determined whether or not the degree of vacuum measured by the vacuum gauge 54 has become a set value or less. That is, it is determined whether or not the degree of vacuum in the load lock chamber 35 has become a set value or less. If the degree of vacuum is not less than or equal to the set value, the process proceeds to step S115, where it is determined whether 10 minutes have elapsed since the vacuum gauge 54 was turned on. If 10 minutes have already passed, the process proceeds to step S116, where an error is determined, and this process is terminated.

真空ゲージ５４がオンになってから１０分が経過する前に真空ゲージ５４によって計測された真空度が設定値以下になった場合には、ステップＳ１１７に進む。   If the degree of vacuum measured by the vacuum gauge 54 becomes less than the set value before 10 minutes have passed since the vacuum gauge 54 was turned on, the process proceeds to step S117.

ステップＳ１１７にて、搬送バルブ３２を開ける。ステップＳ１１８にて、基板１７を位置決め台２１と共に、ロードロック室３５からワークチャンバ２１内のＸＹステージ２０上に搬送する。ステップＳ１１９にて、搬送バルブ３２を閉じる。ステップＳ１２０にて、電子光学系１０によって基板１７上に電子描画を行う。   In step S117, the transport valve 32 is opened. In step S 118, the substrate 17 is transferred together with the positioning table 21 from the load lock chamber 35 onto the XY stage 20 in the work chamber 21. In step S119, the conveyance valve 32 is closed. In step S <b> 120, electronic drawing is performed on the substrate 17 by the electron optical system 10.

電子描画が終了すると、基板１７をワークチャンバ２１内のＸＹステージ２０からロードロック室３５に搬送し、更に、基板保管箱３９内に搬送する。電子描画が終了した後の処理は従来技術と同様である。   When the electronic drawing is completed, the substrate 17 is transferred from the XY stage 20 in the work chamber 21 to the load lock chamber 35 and further transferred into the substrate storage box 39. The processing after the completion of the electronic drawing is the same as in the prior art.

即ち、搬送バルブ３２を開ける。基板１７及び位置決め台２１を、ワークチャンバ３１内のＸＹステージ２０からロードロック室３５に搬送する。搬送バルブ３２を閉じる。   That is, the transfer valve 32 is opened. The substrate 17 and the positioning table 21 are transferred from the XY stage 20 in the work chamber 31 to the load lock chamber 35. The transfer valve 32 is closed.

排気バルブ５１を閉じ、リークバルブ４１、４３を開ける。リークバルブ４１、４３から空気が進入し、ロードロック室３５は大気圧になる。リークバルブ４１、４３を閉じ、搬送バルブ３６を開ける。基板１７をロードロック室３５から基板保管箱３９内に搬送する。   The exhaust valve 51 is closed and the leak valves 41 and 43 are opened. Air enters from the leak valves 41 and 43, and the load lock chamber 35 becomes atmospheric pressure. The leak valves 41 and 43 are closed, and the transfer valve 36 is opened. The substrate 17 is transferred from the load lock chamber 35 into the substrate storage box 39.

図３の例は、大気圧センサ５３と真空ゲージ５４の両者を使用する場合である。上述のように、大気圧まで測定できる真空ゲージを用いる場合には、大気圧センサ５３を除去することができる。この場合、ステップＳ１０９にて、真空ゲージがオンになったか否かを判定し、ステップＳ１１２の処理を削除すればよい。   The example of FIG. 3 is a case where both the atmospheric pressure sensor 53 and the vacuum gauge 54 are used. As described above, when a vacuum gauge capable of measuring up to atmospheric pressure is used, the atmospheric pressure sensor 53 can be removed. In this case, in step S109, it is determined whether or not the vacuum gauge is turned on, and the process in step S112 may be deleted.

再度図２を参照して、本発明による真空排気装置における温度調節機能について説明する。ステップＳ１０７にて、リークバルブ４１、４３を開け、真空排気中のロードロック室３５内に気体を導入すると、気体は断熱膨張し、ロードロック室３５内の温度は急速に低下する。それによって基板１７の温度は低下する。基板１７と共に位置決め台２１をワークチャンバ２１内のＸＹステージ２０上に設置するとき、位置決め台２１とＸＹステージ２０の間の温度差が大きいと、熱歪が生ずる。従って、基板１７及び位置決め台２１の温度はできるだけＸＹステージ２０の温度に近いほうがよい。   Referring to FIG. 2 again, the temperature adjustment function in the vacuum exhaust apparatus according to the present invention will be described. In step S107, when the leak valves 41 and 43 are opened and gas is introduced into the load lock chamber 35 during evacuation, the gas adiabatically expands and the temperature in the load lock chamber 35 rapidly decreases. As a result, the temperature of the substrate 17 decreases. When the positioning table 21 is installed on the XY stage 20 in the work chamber 21 together with the substrate 17, if the temperature difference between the positioning table 21 and the XY stage 20 is large, thermal distortion occurs. Therefore, the temperature of the substrate 17 and the positioning table 21 should be as close as possible to the temperature of the XY stage 20.

温度計測器４５は基板１７及び位置決め台２１の温度を測定し、それを演算部４７に供給する。演算部４７は、基板１７及び位置決め台２１の温度と予め求めたＸＹステージ２０の温度とを比較し、両者の温度差を演算する。演算部４７は、温度差に対応して加熱命令信号又は冷却命令信号を生成し、それを温度調整装置４０に供給する。温度調整装置４０は、演算部４７からの命令に基づいて、リーク気体を加熱、又は、冷却する。   The temperature measuring instrument 45 measures the temperature of the substrate 17 and the positioning table 21 and supplies it to the calculation unit 47. The calculation unit 47 compares the temperature of the substrate 17 and the positioning table 21 with the temperature of the XY stage 20 obtained in advance, and calculates the temperature difference between them. The calculation unit 47 generates a heating command signal or a cooling command signal corresponding to the temperature difference, and supplies it to the temperature adjustment device 40. The temperature adjustment device 40 heats or cools the leaked gas based on a command from the calculation unit 47.

本例では、リーク気体の断熱膨張によって、ロードロック室３５内の温度が低下し、基板１７及び位置決め台２１の温度がＸＹステージ２０の温度と比較してかなり低下するものとする。   In this example, it is assumed that the temperature in the load lock chamber 35 is lowered due to the adiabatic expansion of the leak gas, and the temperatures of the substrate 17 and the positioning table 21 are considerably lowered as compared with the temperature of the XY stage 20.

図４の縦軸は基板１７及び位置決め台２１の温度、横軸は時間である。直線１４１は、ＸＹステージ２０の温度、実線の直線１４２は基板１７をロードロック室３５内に搬送したときの基板１７及び位置決め台２１の温度である。実線の曲線１４３は、温度調節を行なったとき、リーク気体を導入した後における、基板１７及び位置決め台２１の温度であり、破線の曲線１４４は、温度調節を行わなかったとき、リーク気体を導入した後における、基板１７及び位置決め台２１の温度である。ＸＹステージ２０の温度は、２３＋Δｔ度であり一定である。Δｔは充分小さいものとする。基板保管箱３９からロードロック室３５内に搬入したときの基板１７及び位置決め台２１の温度を２３度とする。時点ｔ＝ｔ０にて、リークバルブ４１、４３を開け、ロードロック室３５内にリーク気体を導入する。温度調節を行わない場合には、リーク気体の断熱膨張によりロードロック室３５内の温度は急激に低下し、破線の曲線１４４に示すように、基板１７及び位置決め台２１の温度は低下する。しかしながら、本例により温度調節を行う場合には、温度調整装置４０によってリーク気体は加熱される。従って、リーク気体の断熱膨張によるロードロック室３５内の温度の低下量は少なく、実線の曲線１４３に示すように、基板１７及び位置決め台２１の温度の低下量は少ない。   The vertical axis in FIG. 4 is the temperature of the substrate 17 and the positioning table 21, and the horizontal axis is time. The straight line 141 is the temperature of the XY stage 20, and the solid straight line 142 is the temperature of the substrate 17 and the positioning table 21 when the substrate 17 is transferred into the load lock chamber 35. The solid curve 143 is the temperature of the substrate 17 and the positioning table 21 after the leakage gas is introduced when the temperature is adjusted, and the broken curve 144 is a leakage gas introduced when the temperature is not adjusted. It is the temperature of the board | substrate 17 and the positioning stand 21 after having performed. The temperature of the XY stage 20 is 23 + Δt degrees and is constant. It is assumed that Δt is sufficiently small. The temperature of the substrate 17 and the positioning table 21 when being carried into the load lock chamber 35 from the substrate storage box 39 is set to 23 degrees. At time t = t0, the leak valves 41 and 43 are opened, and the leak gas is introduced into the load lock chamber 35. When temperature adjustment is not performed, the temperature in the load lock chamber 35 rapidly decreases due to adiabatic expansion of the leak gas, and the temperatures of the substrate 17 and the positioning table 21 decrease as indicated by the dashed curve 144. However, when the temperature is adjusted according to this example, the leak gas is heated by the temperature adjusting device 40. Therefore, the amount of decrease in the temperature in the load lock chamber 35 due to the adiabatic expansion of the leak gas is small, and the amount of decrease in the temperatures of the substrate 17 and the positioning table 21 is small as shown by the solid curve 143.

本例によると温度計測器４５によって計測された基板１７及び位置決め台２１の温度は演算部４７に送られ、演算部４７によって生成された加熱命令信号は温度調整装置４０へ送られる。従って、基板１７及び位置決め台２１の温度はフィードバック制御によって最適に調節される。   According to this example, the temperature of the substrate 17 and the positioning table 21 measured by the temperature measuring device 45 is sent to the calculation unit 47, and the heating command signal generated by the calculation unit 47 is sent to the temperature adjustment device 40. Accordingly, the temperatures of the substrate 17 and the positioning table 21 are optimally adjusted by feedback control.

温度計測器４５によって基板１７及び位置決め台２１の温度を直接計測することが好ましいが、基板１７及び位置決め台２１の温度を直接計測することができない場合には、ロードロック室３５内の温度を計測してもよい。この場合、ロードロック室３５内の温度と基板１７及び位置決め台２１の温度との間の換算式又はテーブルを予め求める必要がある。   Although it is preferable to directly measure the temperature of the substrate 17 and the positioning table 21 by the temperature measuring device 45, when the temperature of the substrate 17 and the positioning table 21 cannot be directly measured, the temperature in the load lock chamber 35 is measured. May be. In this case, it is necessary to obtain in advance a conversion formula or table between the temperature in the load lock chamber 35 and the temperature of the substrate 17 and the positioning table 21.

温度計測器４５として、感温部を基板１７及び位置決め台２１に直接接触させる形式のものを使用してもよいが、放射温度計などの非接触型の温度計測器を使用してもよい。   As the temperature measuring device 45, a type in which the temperature sensing unit is in direct contact with the substrate 17 and the positioning table 21 may be used, but a non-contact type temperature measuring device such as a radiation thermometer may be used.

以上の例では、本発明の真空排気装置を電子線描画装置に設置したが本発明の真空排気装置は、真空排気を必要とする他の装置、例えば電子線顕微鏡や収束イオンビーム装置等に設けることも可能である。   In the above example, the vacuum evacuation apparatus of the present invention is installed in the electron beam drawing apparatus, but the vacuum evacuation apparatus of the present invention is provided in other apparatuses that require evacuation, such as an electron beam microscope or a focused ion beam apparatus. It is also possible.

以上、本発明の例を説明したが、本発明は上述の例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更が可能であることは当業者に容易に理解されよう。   The example of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above-described example, and various modifications can be made by those skilled in the art within the scope of the invention described in the claims. Easy to understand.

本発明による真空排気装置を備えた電子線描画装置の概略図である。It is the schematic of the electron beam drawing apparatus provided with the vacuum exhaust apparatus by this invention. 電子線描画装置に設けられた本発明による真空排気装置の詳細を示す図である。It is a figure which shows the detail of the vacuum exhaust apparatus by this invention provided in the electron beam drawing apparatus. 本発明による真空排気装置における動作を説明する図である。It is a figure explaining the operation | movement in the vacuum exhaust apparatus by this invention. 本発明による真空排気装置の温度調節機能を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the temperature control function of the vacuum exhaust apparatus by this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０…電子光学系．１１…電子銃．１２…電子線．１３…絞り．１４…成形偏光器．１５…電子レンズ．１６…偏向器．１７…基板．２０…ＸＹステージ．２１…位置決め台．２２…静電チャック．３１…ワークチャンバ．３２…搬送バルブ．３５…ロードロック室．３６…搬送バルブ．３９…基板保管箱．４０…温度調整装置．４１…リークバルブ．４３…リークバルブ．４５…温度計測器．４７…演算部．５０…真空排気ポンプ．５１…排気バルブ．５３…大気圧センサ．５４…真空ゲージ 10: Electron optical system. 11 ... Electron gun. 12 ... Electron beam. 13: Aperture. 14 ... Molded polarizer. 15 ... Electronic lens. 16: Deflector. 17 ... Substrate. 20 ... XY stage. 21: Positioning table. 22: Electrostatic chuck. 31 ... Work chamber. 32 ... Conveying valve. 35 ... Load lock room. 36 ... Conveying valve. 39: Substrate storage box. 40 ... Temperature control device. 41 ... Leak valve. 43 ... Leak valve. 45. Temperature measuring instrument. 47. Calculation unit. 50 ... Vacuum pump. 51. Exhaust valve. 53 ... Atmospheric pressure sensor. 54 ... Vacuum gauge

Claims (8)

荷電粒子ビームが照射される試料を保持する真空排気された試料室と試料を保管する大気圧下にある試料保管室の両者に接続可能な試料ロードロック室に設けられた真空排気装置において、
一方の側から上記試料ロードロック室内を真空排気する真空排気ポンプと、他方の側から上記試料ロードロック室内に気体をリークさせる気体リーク装置と、該気体を加熱又は冷却する温度調節装置と、を有することを特徴とする真空排気装置。 In a vacuum evacuation device provided in a sample load lock chamber connectable to both a vacuum evacuated sample chamber holding a sample irradiated with a charged particle beam and a sample storage chamber under atmospheric pressure for storing the sample,
An evacuation pump that evacuates the sample load lock chamber from one side, a gas leak device that leaks gas into the sample load lock chamber from the other side, and a temperature control device that heats or cools the gas. An evacuation apparatus comprising: 請求項１記載の真空排気装置において、上記真空排気ポンプは上記試料ロードロック室の底面側に設けられ、上記気体リーク装置は上記試料ロードロック室の天井側に設けられていることを特徴とする真空排気装置。   2. The evacuation apparatus according to claim 1, wherein the evacuation pump is provided on a bottom surface side of the sample load lock chamber, and the gas leak device is provided on a ceiling side of the sample load lock chamber. Vacuum exhaust device. 請求項１記載の真空排気装置において、上記試料ロードロック室内に設けられた温度計測器と、該温度計測器からの信号を入力して上記温度調節装置に制御信号を送信する演算部と、を有することを特徴とする真空排気装置。   2. The vacuum evacuation apparatus according to claim 1, wherein a temperature measuring device provided in the sample load lock chamber, and a calculation unit that inputs a signal from the temperature measuring device and transmits a control signal to the temperature adjusting device. An evacuation apparatus comprising: 請求項１記載の真空排気装置において、上記試料ロードロック室内に上記試料保管室からの試料は搬送され、上記試料ロードロック室内が密閉されたとき、上記真空排気ポンプによって真空排気を開始してから上記気体リーク装置から気体をリークさせることを特徴とする真空排気装置。   2. The vacuum evacuation apparatus according to claim 1, wherein when the sample from the sample storage chamber is transported into the sample load lock chamber and the sample load lock chamber is sealed, evacuation is started by the vacuum pump. A vacuum evacuation device characterized in that gas is leaked from the gas leak device. 試料上に荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム装置と、荷電粒子ビームに照射される試料を保持する真空排気された試料室と、試料を保管する大気圧下にある試料保管室と、上記試料室及び試料保管室に接続可能な試料ロードロック室と、上記試料ロードロック室に設けられた真空排気装置と、を有する荷電粒子ビーム装置において、
上記真空排気装置は、一方の側から上記試料ロードロック室内を真空排気する真空排気ポンプと、他方の側から上記試料ロードロック室内に気体をリークさせる気体リーク装置と、該気体を加熱又は冷却する温度調節装置と、を有することを特徴とする荷電粒子ビーム装置。 A charged particle beam device for irradiating a charged particle beam on the sample, a vacuum evacuated sample chamber for holding the sample irradiated to the charged particle beam, a sample storage chamber under atmospheric pressure for storing the sample, and the sample A charged particle beam apparatus having a sample load lock chamber connectable to a chamber and a sample storage chamber, and a vacuum exhaust device provided in the sample load lock chamber.
The vacuum evacuation device includes a vacuum evacuation pump that evacuates the sample load lock chamber from one side, a gas leak device that leaks gas from the other side into the sample load lock chamber, and heats or cools the gas. A charged particle beam device comprising: a temperature control device; 請求項５記載の荷電粒子ビーム装置において、上記真空排気ポンプは上記試料ロードロック室の底面側に設けられ、上記気体リーク装置は上記試料ロードロック室の天井側に設けられていることを特徴とする荷電粒子ビーム装置。   6. The charged particle beam apparatus according to claim 5, wherein the evacuation pump is provided on a bottom surface side of the sample load lock chamber, and the gas leak device is provided on a ceiling side of the sample load lock chamber. Charged particle beam device. 請求項５記載の荷電粒子ビーム装置において、上記試料ロードロック室内に設けられた温度計測器と、該温度計測器からの信号を入力して上記温度調節装置に制御信号を送信する演算部と、を有することを特徴とする荷電粒子ビーム装置。   The charged particle beam device according to claim 5, wherein a temperature measuring device provided in the sample load lock chamber, a calculation unit that inputs a signal from the temperature measuring device and transmits a control signal to the temperature adjusting device, A charged particle beam apparatus comprising: 請求項５記載の荷電粒子ビーム装置において、上記試料ロードロック室内に上記試料保管室からの試料は搬送され、上記試料ロードロック室内が密閉されたとき、上記真空排気ポンプによって真空排気を開始してから上記気体リーク装置から気体をリークさせることを特徴とする荷電粒子ビーム装置。   6. The charged particle beam apparatus according to claim 5, wherein when the sample from the sample storage chamber is transported into the sample load lock chamber and the sample load lock chamber is sealed, evacuation is started by the vacuum pump. A charged particle beam device for leaking gas from the gas leak device.
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