JP4049478B2 - クリーンルームへの荷電粒子線装置設置方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クリーンルーム、クリーンルームに設置される電子線描画装置、集束イオンビーム装置、走査電子顕微鏡等、電子線やイオンビーム等の荷電粒子線を利用して描画、加工、観察、測定検査等を行う荷電粒子線装置に係り、クリーンルームへの荷電粒子線装置設置方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハに微細な回路パターンを形成する半導体装置等の製造プロセスでは、歩留まり向上のために塵埃の発生を防止すること及び半導体ウエハ等への塵埃の付着を極力回避することが必須である。そのために、電子線描画装置、集束イオンビーム装置、走査電子顕微鏡など、半導体製造プロセスで使用される荷電粒子線装置はクリーンルーム内に設置され、これらの荷電粒子線装置を用いた処理や検査は清浄空間内で行われる。
【０００３】
図９は、従来のクリーンルームを示す平面模式図である。クリーンルーム１００は隔壁１０１によって外界と区画され、クリーンルーム１００の内部には空気清浄機１０７によって高度に清浄化され、また温度及び湿度が一定に調整された空気が循環するようになっている。また、クリーンルーム１００には、装置類の搬入、搬出や作業員の出入りのために使用される出入り口１０２，１０３が設けられている。出入り口１０２，１０３はそれぞれ二重の扉１０２ａ，１０３ａを備えている。クリーンルーム内に設置される荷電粒子線装置をはじめとするプロセス処理装置１０５ａ〜１０５ｆはこの出入り口１０２，１０３を通して搬入あるいは搬出される。
【０００４】
上記のように従来は、荷電粒子線装置をクリーンルームの清浄空間内に設置する場合、装置全体を清浄空間内に搬入するため、荷電粒子線装置の搬入時に清浄空間が一時的に清浄空間外の大気にさらされることになる。また、大型の荷電粒子線装置を搬入する場合、配置によっては時間がかかり、その間は装置の移動により清浄空間内に塵埃が発生するため、その周囲では本来の清浄空間内作業を行うことができない。荷電粒子線装置のメンテナンスのために大きな部品の交換などを行う時も同様の不具合がある。また、通常使用時も荷電粒子線装置から発生する塵埃が清浄空間内に拡散する可能性がある。
【０００５】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑み、クリーンルームへの設置時や装置のメンテナンス時、あるいは装置動作時に清浄空間の汚染を抑制することのできる、クリーンルームへの荷電粒子線装置設置方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によるクリーンルームへの荷電粒子線装置設置方法は、隔壁によって外部空間と区画された内部が清浄空間となったクリーンルームに対し、真空排気される試料室と、試料室内に配置された試料に荷電粒子線を照射する手段と、搬送する試料の試料受け入れ部を有する試料搬送機構と、試料像を表示するための画面とを備える荷電粒子線装置を設置するためのクリーンルームへの荷電粒子線装置設置方法であって、隔壁には、試料受け入れ部の位置に対応させて、試料を載置した試料カセットが通過可能な開口面積を有する開口部が、蓋材によって封止されていると共に、荷電粒子線装置とクリーンルームとの間を電気的に連結する電気連結部と、画面をクリーンルーム側から目視可能とするための隔壁透明部とが、開口部とは別に設けられ、蓋材によって封止された開口部に試料受け入れ部を対向させて、荷電粒子線装置を隔壁の外部空間側に配置する工程、開口部を介して試料カセットを荷電粒子線装置の記試料受け入れ部へ搬送するために、開口部を封止する蓋材を取り外す工程、開口部を介して、試料受け入れ部のみをクリーンルーム内部の清浄空間に連通する工程、及び、荷電粒子線装置とクリーンルームとの間を、電気連結部を介して、電気的に連結する工程、を有することを特徴とする。
【０００７】
このような工程を有するクリーンルームに設置される本発明のクリーンルームへの荷電粒子線装置設置方法は、その連通工程は、荷電粒子線装置に備えられ、試料受け入れ部と開口部との間の試料搬送経路を気密に包囲するための包囲手段の開放部を、開口部を取り囲む隔壁部分に連結する共に、隔壁の内外を電気的に接続するために隔壁に開口部とは別に設けられている電気連結部を介して、前記荷電粒子線装置と前記クリーンルームとの間とを電気的に連結することによって行うことを特徴とする。
【０００８】
本発明によるクリーンルームへの荷電粒子線装置設置方法によれば、荷電粒子線装置は、試料室、荷電粒子線照射手段及び試料搬送機構は隔壁の外部空間側に配置され、試料は隔壁に設けられた開口部を通して清浄空間側から供給されることになる。さらに、荷電粒子線装置の例えば、入出力装置といった装置部が隔壁の清浄空間側に配置される場合であっても、電気連結部を介して隔壁の清浄空間側と外部空間側との間で、より簡単な連結が可能となる。
【０００９】
本発明によるクリーンルームへの荷電粒子線装置設置方法によれば、試料室、荷電粒子線照射手段及び試料搬送機構を隔壁の外部空間側に配置し、試料受け入れ部と開口部との間の試料搬送経路の周囲を包囲手段によって気密に包囲することになる。
【００１０】
包囲手段は、可撓性部材を適度なばね弾性と粘性減衰性をもつ可撓性部材からなる連結部を含むことが好ましい。
荷電粒子線装置が表示手段を備えている場合には、隔壁に透明部を設け、荷電粒子線装置の表示手段を隔壁の外部空間側に透明部に正対して配置することができる。
【００１１】
また、荷電粒子線装置が荷電粒子線装置に対して手動操作を行うための入力手段及び／又は荷電粒子線装置の状態を表示する出力手段を備えている場合には、その入力手段や出力手段を隔壁の清浄空間側に配置することができる。これらの入力手段や出力手段は、隔壁に設けられた電気接続部を介して外部空間側に配置された荷電粒子線装置と電気的に接続される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、荷電粒子線装置の一例を示す概略説明図である。電子源やイオン源等の荷電粒子源１より放出された荷電粒子線２は、対物レンズ３により集束されて可動な試料ステージ５に保持された試料４上に照射される。荷電粒子線照射によって試料４から発生した二次電子等の試料信号８は検出器９により検知され、その検出信号に基づいて表示装置１０の画面１１上に試料像が表示される。真空排気された試料室６にはバルブ１６を介して中間室７が接続されており、試料４は搬送機構２６によって真空外から中間室７を介して試料室６内に搬送される。
【００１４】
図１には試料から発生した二次電子等の試料信号による試料像を表示する荷電粒子線装置を示したが、本発明の対象となる荷電粒子線装置には、試料信号によって試料像を表示することなく、信号処理のみを行う荷電粒子線装置もあるし、特に試料信号を検出しない荷電粒子線装置もある。また、荷電粒子線装置を手動で操作する必要がある場合には、つまみを備えたコンソール１２、キーボード１３、マウス１４などの入力装置を備えることがあるし、正常稼働状態、異常停止状態、待機状態などの装置状態を表示する必要がある場合には表示灯３１などの出力装置を備えることがある。
【００１５】
図２は、本発明によるクリーンルームの一例の平面模式図である。このクリーンルーム５０は、隔壁５１によって外部空間と区画され、クリーンルーム５０の内部には空気清浄機５７によって高度に清浄化され、また温度及び湿度が一定に調整された清浄空気が循環するようになっている。また、クリーンルーム５０には、装置類の搬入、搬出や作業員の出入りのために使用される出入り口５２，５３が設けられている。出入り口５２，５３はそれぞれ二重の扉５２ａ，５３ａを備えている。そして、出入り口５２，５３や隔壁５１の隙間を介して外部から塵埃を含んだ空気がクリーンルーム内に流入することがないように、クリーンルーム５０内は外部空間に対してわずかに高い圧力に維持されている。
【００１６】
本発明のクリーンルーム５０においては、クリーンルームに設置される荷電粒子線装置５５ａ，５５ｂ，５５ｃは、本体をクリーンルーム５０の外部に配設し、試料受け入れ部のみが隔壁５１に設けられた開口部（後述する）を介してクリーンルーム内部の清浄空間と接続される。光露光装置、エッチング装置等、荷電粒子線装置以外のプロセス処理装置５６ａ，５６ｂ，５６ｃは、従来と同様に出入り口５２，５３を通して搬入され、クリーンルーム５０内の清浄空間に設置される。
【００１７】
図３は本発明によるクリーンルーム５０の隔壁５１の構造を説明する概略図であり、図３（ａ）は隔壁の一部の正面模式図、図３（ｂ）はそのＡＡ断面模式図である。隔壁５１の一部には開口部６１ａ，６１ｂ，…が設けられている。また、その開口部６１ａ，６１ｂ，…と一定の位置関係をもって透明部６２ａ，６２ｂ，…が設けられ、隔壁５１の内外を電気的に接続する電気連結部６３ａ，６３ｂ，…が設けられている。開口部６１ａ，６１ｂ，…は、荷電粒子線装置５５ａ，５５ｂ，…の試料受け入れ部の位置に対応して設けられている。透明部６２ａ，６２ｂ，…は、隔壁５１のその位置に開口を設け、透明板をはめ込むことで形成することができる。透明部６２ａ，６２ｂ，…は荷電粒子線装置５５ａ，５５ｂ，…の表示装置の位置に対応して設けられ、電気連結部６３ａ，６３ｂ，…は荷電粒子線装置５５ａ，５５ｂ，…の電気的入出力部に対応して設けられている。
【００１８】
開口部６１ａ，６１ｂ，…は、使用しない場合、すなわちその外側に荷電粒子線装置を設置しない場合には蓋をされて封止されている。透明部６２ａ，６２ｂ，…は、隔壁５１のその位置に開口部を設け、その外側に荷電粒子線装置を設置する場合には開口部に透明板をはめ込み、荷電粒子線装置を設置しない場合には開口部を不透明な板材で閉じるようにしてもよい。なお、これらの開口部や透明部、電気連結部は必ずしもクリーンルーム５０の隔壁５１の全面に設ける必要はなく、隔壁５１の一部分に設けるだけでもよい。
【００１９】
次に、図４と図５を用いてクリーンルームへの荷電粒子線装置の設置方法の一例について説明する。図４は、クリーンルームへの荷電粒子線装置の設置方法を説明する概略平面図、図５はクリーンルームに設置された荷電粒子線装置をクリーンルームの内側から見た概略図である。
荷電粒子線装置５５は、試料カセット置き台２０がクリーンルームの清浄空間内となるように隔壁５１の開口部６１の位置に正対して置かれ、隔壁側連結部１９と対応する位置に装置側連結部１７が位置する。装置正面から見れば、図５に示すように、隔壁開口部６１の位置にカセット置き台２０と試料カセット２１のみが見える構成となる。
【００２０】
荷電粒子線装置５５の搬入時は、隔壁５１の外側（クリーンルームの清浄空間外の空間）に装置５５を搬入後、隔壁開口部６１を塞いでいる仮のふたを取り外し、装置側連結部１７と隔壁側連結部１９を連結矢印２５の方向に連結することにより、クリーンルーム内の清浄空間をほとんど清浄空間外大気にさらすことなく装置を設置することができる。このとき、荷電粒子線装置５５と隔壁５１を連結するための明確に分割された装置側連結部と隔壁側連結部をもたない構造も可能である。またこのような構成により、通常動作時に荷電粒子線装置５５から塵埃が発生することがあっても、装置５５が発生する塵埃が清浄空間内に拡散することがない。
【００２１】
ここで、荷電粒子線装置５５の中間室７と試料室６との間で試料の搬送を行う搬送機構２６（図１参照）は、一般に真空内にあり隔離されているため、清浄空間外大気にさらされることはないが、試料カセット２１と中間室７との間において試料の搬送を行う搬送機構２８は大気中に露出して設置されている。そのため、試料カセット２１と中間室７との間における試料搬送中に試料が清浄空間外大気にさらされる場合には、搬送機構２８の搬送経路を遮蔽物３２で清浄空間外大気から遮蔽することにより、試料の搬送機構２８を清浄空間内のみに配置することが可能となる。
【００２２】
また、荷電粒子線装置５５が隔壁５１と堅固な部材で保持されると床振動などの外部振動が隔壁５１を通して装置５５に伝達する。これを避けるため、連結部が適当なばね定数と粘性減衰性をもつ可撓性の部材、例えば蛇腹のようなばね連結部１８を備えることにより、外部振動の影響を遮断することができる。また、ばね連結部１８を設けると、装置側連結部１７と隔壁側連結部１９とを連結する時、微妙な位置ずれがある場合でも、この部分で位置ずれを吸収することができるという２次的な効果もある。
【００２３】
荷電粒子線装置５５が試料像等を表示する表示装置１０を有する場合、隔壁５１に設けられた隔壁透明部６２と正対する位置に表示装置１０の画面１１を配置することにより、クリーンルームの清浄空間内から透明部６２を介して画面１１の情報を見ることができるようになる。さらに、荷電粒子線装置５５がコンソール１２、キーボード１３、マウス１４、表示灯３１などの入出力装置を備える場合、それらの入出力装置を隔壁５１の清浄空間側に配置することにより、清浄空間内にいる作業員は装置５５との情報交換を行うことができる。この時、入出力装置の信号伝達経路の連結部を隔壁５１のある定まった位置に設けた隔壁側電気連結部３０と容易に連結できるように、荷電粒子線装置５５の特定の位置に装置側電気連結部２９を設けることにより、より簡単に連結が可能となる。
【００２４】
次に、図４を用いて、試料カセット２１と試料室６の試料ステージ５の間で試料を搬送する試料搬送機構の通常の構成例を説明する。試料搬送機構は、試料カセット２１と中間室７との間で試料を搬送する搬送機構２８と、中間室７と試料室６へ搬送する搬送機構２６（図１参照）よりなる。試料４は試料カセット２１に複数セットされた状態で、搬送機構の入り口である試料カセット置き台２０に設置される。試料は搬送機構２８の試料搬送アームで試料カセット２１より取り出され、中間室７を大気解放後、バルブ１５を開けて中間室７へ送られる。その後バルブ１５を閉め、中間室７内の真空引きを行った後、試料室６に連通するバルブ１６を開ける。次に、試料は搬送機構２６により中間室７から試料室６の試料ステージ５に送られ、その後バルブ１６を閉める。試料室６から試料４を搬出する場合は、以上と逆の操作を行う。搬送機構の構成は、中間室を２室設けるなどの別の構成をとることができるが、それらの構成にかかわらず搬送機構を持ちさえすれば、本発明の適用は可能である。 図６は、本発明によるクリーンルームへの荷電粒子線装置の設置方法の他の例を説明する概略平面図である。図６は図４に相当する図であり、図６において図４と同じ機能の部分には図４と同じ番号を付し、重複する説明を省略する。なお、クリーンルーム及びその隔壁は、図２及び図３にて説明したのと同様の構造を有する。
【００２５】
この例においては、荷電粒子線装置５５は装置側隔壁７１と一体の構造をとり、隔壁側隔壁７１の装置側連結部１７ａ及び装置側電気連結部２９ａと隔壁側連結部１９及び隔壁側電気連結部３０とを連結する。装置側隔壁７１は、荷電粒子線装置５５に専用の装置一台分の大きさの隔壁であり、クリーンルームの隔壁５１と類似の構造を有する。すなわち、装置側隔壁７１は、隔壁５１の開口部６１に相当する位置に開口部６１ａを有し、隔壁５１の透明部６２に相当する位置に開口部６２ａを有する。
【００２６】
従って、荷電粒子線装置５５と装置側隔壁７１を予め連結して組み立てておき、それを搬入して装置側隔壁７１をクリーンルーム隔壁５１の外側に連結することにより、短時間で荷電粒子線装置５５をクリーンルーム５０に設置することができる。試料はクリーンルーム５０の隔壁５１の開口部６１と装置側隔壁７１の開口部６１ａを通して搬送機構２８，２６により試料室６に搬送され、表示装置１０の画面１１は装置側隔壁７１の開口部６２ａ及びクリーンルーム隔壁５１の透明部６２を介してクリーンルーム内から見ることができる。また、コンソール１２、キーボード１３、マウス１４、表示灯３１などの入出力装置も、図４の例の場合と同様に使用することができる。
【００２７】
図７及び図８により、本発明の更に他の例について説明する。図７は図２に示したクリーンルーム５０の隔壁５１の構造の詳細を示し、図７（ａ）は隔壁５１の一部の正面模式図、図７（ｂ）はそのＢＢ断面模式図である。図７に示すように、クリーンルーム５０の隔壁５１は、荷電粒子線装置の設置が予定される位置に対応して、取り外し可能な可動壁５８ａ，５８ｂ，５８ｃ，…を有する。
【００２８】
図８は、クリーンルームへの荷電粒子線装置の設置方法を説明する概略平面図である。図８は図４及び図６に相当する図であり、図８において図４あるいは図６と同じ機能の部分には図４と同じ番号を付し、重複する説明を省略する。
装置側隔壁８１は、図６に示した装置側隔壁７１とほぼ同様の構造を有し、荷電粒子線装置５５は装置側隔壁８１と一体に予め組み立てられて搬入される。装置側隔壁８１は、クリーンルーム５０の隔壁５１に設けられた取り外し可能な可動壁５８ａ，５８ｂ，５８ｃ，…と同じ寸法であり、開口部６１ｂと透明部６２ｃを有する。開口部６１ｂは荷電粒子線装置の試料出し入れ部に相当する位置に設けられ、試料カセット置き台２０が配置される。また、透明部６２ｃは荷電粒子線装置５５が備える表示装置１０の画面１１に正対している。試料側隔壁８１には、コンソール１２、キーボード１３、マウス１４、表示灯３１などの入出力装置が予め接続されている。
【００２９】
クリーンルームへの荷電粒子装置５５を設置する際には、予め荷電粒子線装置５５と装置側隔壁８１とを一体に組み立てたものを例えばクリーンルーム５０の隔壁５１の可動壁５８ａの外側に接近して搬入し、そののち可動壁５８ａを取り外し、装置側連結部１７ｂと隔壁側連結部１９ａとを連結することにより、可動壁５８ａを取り外した後のクリーンルーム隔壁５１の開口部に装置側隔壁８１を取り付ける。クリーンルームに設置された荷電粒子装置５５をクリーンルームの内側から見ると、図５に示すように見える。
【００３０】
この設置方法の場合、荷電粒子線装置の設置時に一時的にクリーンルームの清浄空間が清浄空間外大気にさらされるものの、その時間を最小にすることが可能である。そして、この場合、装置５５と隔壁５１とを一体化することにより、連結部を少なくすることができる。図３及び図４あるいは図６で説明した設置方法の場合には、予め定められた隔壁開口部、隔壁透明部、隔壁側電気連結部等の位置により、装置の構成部分の配置に制約が加わるが、図７及び図８に示した設置方法の場合、装置側隔壁８１と装置側連結部１７ｂ以外の装置の構成部分は比較的自由に配置できるというメリットがある。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によると、試料搬送機構の入り口をクリーンルームの清浄空間を密閉する隔壁に連結できる構造を有することで、荷電粒子線装置を清浄空間外に置いたままで、清浄空間内で試料を受け渡しすることができるようになる。このことにより、従来の清浄空間内に荷電粒子線装置を設置する場合に比べ、清浄空間を保持したまま装置の搬入及びメンテナンスを行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】荷電粒子線装置の一例の概略説明図。
【図２】本発明によるクリーンルームの一例の平面模式図。
【図３】クリーンルームの隔壁の構造を示す図。
【図４】クリーンルームへの荷電粒子線装置の設置方法を説明する概略平面図。
【図５】クリーンルームに設置された荷電粒子線装置を内側から見た概略図。
【図６】クリーンルームへの荷電粒子線装置の設置方法の他の例を説明する概略平面図。
【図７】クリーンルームの隔壁の構造を示す図。
【図８】クリーンルームへの荷電粒子線装置の設置方法の他の例を説明する概略平面図。
【図９】従来のクリーンルームを示す平面模式図。
【符号の説明】
１…電子源、２…電子線、３…対物レンズ、４…試料、５…試料ステージ、６…試料室、７…中間室、８…二次電子、９…検出器、１０…表示装置、１１…画面、１２…コンソール、１３…キーボード、１４…マウス、１５…バルブ、１６…バルブ、１７…装置側連結部、１８…ばね連結部、１９…隔壁側連結部、２０…試料カセット置き台、２１…試料カセット、２５…連結矢印、２６…搬送機構、２８…試料搬送機構、２９…装置側電気連結部、３０…隔壁側電気連結部、３１…表示灯、３２…遮蔽物、５０…クリーンルーム、５１…隔壁、５２，５３…出入り口、５２ａ，５３ａ…二重の扉、５５…荷電粒子線装置、５６…荷電粒子線装置以外のプロセス処理装置、５７…空気清浄機、５８…可動壁、６１…開口部、６２…隔壁透明部、７１，８１…装置側隔壁、１００…クリーンルーム、１０１…隔壁、１０２，１０３…出入り口、１０２ａ，１０３ａ…二重の扉、１０５ａ〜１０５ｆ…プロセス処理装置、１０７…空気清浄機

Claims (3)

1. 隔壁によって外部空間と区画された内部が清浄空間となったクリーンルームに対し、真空排気される試料室と、該試料室内に配置された試料に荷電粒子線を照射する手段と、搬送する試料の試料受け入れ部を有する試料搬送機構と、試料像を表示するための画面とを備える荷電粒子線装置を設置するためのクリーンルームへの荷電粒子線装置設置方法であって、
   前記隔壁には、前記試料受け入れ部の位置に対応させて、試料を載置した試料カセットが通過可能な開口面積を有する開口部が、蓋材によって封止されていると共に、前記荷電粒子線装置と前記クリーンルームとの間を電気的に連結する電気連結部と、前記画面を前記クリーンルーム側から目視可能とするための隔壁透明部とが、前記開口部とは別に設けられ、
   前記蓋材によって封止された前記開口部に前記試料受け入れ部を対向させて、前記荷電粒子線装置を前記隔壁の外部空間側に配置する工程、
   前記開口部を介して試料カセットを前記荷電粒子線装置の前記試料受け入れ部へ搬送するために、前記開口部を封止する蓋材を取り外す工程、
   前記開口部を介して、前記試料受け入れ部のみをクリーンルーム内部の清浄空間に連通する工程、及び、
   前記荷電粒子線装置と前記クリーンルームとの間を、前記電気連結部を介して、電気的に連結する工程、
   を有することを特徴とするクリーンルームへの荷電粒子線装置設置方法。
2. 前記連通工程は、前記荷電粒子線装置に備えられ、前記試料受け入れ部と前記開口部との間の試料搬送経路を気密に包囲するための包囲手段の開放部を、前記開口部を取り囲む前記隔壁部分に連結することによって行う
   ことを特徴とする請求項１記載のクリーンルームへの荷電粒子線装置設置方法。
3. 前記包囲手段は、可撓性部材を適度なばね弾性と粘性減衰性をもつ可撓性部材からなる連結部を含む
   ことを特徴とする請求項２記載のクリーンルームへの荷電粒子線装置設置方法。

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