JPH1196959A - 超精密処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 空調音響振動の影響を防止する。 【解決手段】 測長ＳＥＭ１０はクリーンルーム１の床
２の上に設置され、架台１１の上には試料チャンバ１
２、鏡筒１３、ローダ１４、カバー１５が構築されてい
る。鏡筒１３を被覆したカバー１５の頂部にはクリーン
ルーム１のダウンブロー流が乱流を起こすのを防止する
整流部２０が形成されている。カバー１５は内壁２１と
外壁２２との二重構造に構築されており、内壁２１と外
壁２２とは弾性材料で形成された支柱２４で弾性的に互
いに支持されている。カバー１５の密閉空間２３は１０
００Ｐａ以下に減圧されている。 【効果】 乱流でカバーが振動されるのを整流部で防止
できる。クリーンルームの空気流や音響振動でカバーの
外壁に振動が発生しても、外壁の振動が内壁に伝わるの
を防止できる。カバー内の鏡筒に振動が伝わるのを防止
できるため、測長ＳＥＭの測長精度を向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超精密処理装置、
特に、クリーンルームに設置される超精密処理装置の空
気調和（以下、空調という。）による音響振動に対して
の対策技術に関し、例えば、ウエハ検査装置に使用され
る走査型電子顕微鏡（以下、測長ＳＥＭという。）に利
用して有効なものに関する。

【０００２】

【従来の技術】ウエハ検査装置に使用される測長ＳＥＭ
はきわめて高い精度が要求されるため、様々な振動対策
が講じられている。例えば、床から鏡筒に伝わる振動の
対策としては、機体や架台の剛性を高めて重心を低く設
定し、また、ゴムやスプリング等の弾性体またはエアス
プリング等の緩衝装置を使用して床と架台との間または
架台と機体との間で振動を遮断する構造が採用されてい
る。

【０００３】なお、ウエハ検査装置に使用される測長Ｓ
ＥＭを述べている例としては、株式会社工業調査会１９
９６年１１月２２日発行「電子材料１９９６年１１月号
別冊」Ｐ１４２〜Ｐ１４６、がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、空調音響振動
は空気の振動であるため、空調音響振動対策は床振動対
策と相反してしまうという問題点があることが本発明者
によって明らかにされた。例えば、床振動対策によって
機体が床または架台に対してフローティング支持される
と、機体は固定点が無くなるために、空調音響振動の影
響を受け易くなり、空調音響振動に対しては弱くなって
しまう。

【０００５】本発明の目的は、空調音響振動の影響を防
止することができる超精密処理装置を提供することにあ
る。

【０００６】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、次の通り
である。

【０００８】すなわち、クリーンルームに設置される超
精密処理装置であって、処理を実行する処理部がカバー
によって覆われている超精密処理装置において、前記カ
バーに前記クリーンルームの空気流が接触したときの乱
流の発生を防止する整流部が形成されていることを特徴
とする。

【０００９】また、クリーンルームに設置される超精密
処理装置であって、処理を実行する処理部がカバーによ
って覆われている超精密処理装置において、前記カバー
が少なくとも内壁と外壁とを備えていることを特徴とす
る。

【００１０】クリーンルームの空気流がカバーに吹き当
たって乱流を起こすと、乱流によってカバーが振動され
てしまうが、前記した第１の手段によれば、カバーには
空気流を整流する整流部が形成されていることにより、
乱流が発生することは防止されるため、乱流によってカ
バーが振動されることは防止される。

【００１１】前記した第２の手段において、カバーの表
面にクリーンルームの空気流が吹き当たることによりカ
バーの外壁に振動が発生したとしても、外壁の振動が内
壁に伝わることは阻止されるため、カバーの内部に設置
された処理部が振動することは防止される。すなわち、
外壁の振動は密閉空間によって遮断されることにより、
内壁に伝わることはない。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施形態である
測長ＳＥＭを示す一部切断斜視図である。

【００１３】本実施形態において、本発明に係る超精密
処理装置は、ウエハ検査装置に使用される測長ＳＥＭと
して構成されており、測長ＳＥＭ１０はクリーンルーム
１の床２の上に設置されている。測長ＳＥＭ１０は床２
の上に設置された架台１１を備えており、架台１１の上
には試料チャンバ１２、鏡筒１３、ローダ１４およびカ
バー１５が構築されている。床２と架台１１との間には
第１除振装置１６が介設されており、架台１１と試料チ
ャンバ１２との間には第２除振装置１７が介設されてい
る。床２の上にはシステム制御表示装置１８が測長ＳＥ
Ｍ１０と並べられて設置されている。

【００１４】架台１１の下側内部には試料チャンバ１２
の内部を真空排気するための真空排気装置（図示せず）
が設備されている。試料チャンバ１２は気密空間を形成
するように構築されており、試料チャンバ１２の内部に
は超精密処理される被処理物としての半導体ウエハ（以
下、ウエハという。）３がセットされるステージが設定
されている。超精密処理の一例である超精密測長を実行
する処理部としての鏡筒１３は、電子線（図示せず）を
試料チャンバ１２内のウエハ３に照射するように構成さ
れている。ローダ１４はウエハ３を試料チャンバ１２の
ステージに対して搬入および搬出するように構成されて
いる。

【００１５】カバー１５は鏡筒１３を全体的に被覆する
ように正方形の筒形状に形成されている。カバー１５の
頂部には整流部２０が形成されており、整流部２０はク
リーンルーム１の空調されて上から下へ流される空気流
（ダウンブロー流）がカバー１５の頂部で乱流を起こす
のを防止するように構成されている。すなわち、整流部
２０は吹き当たったダウンブロー流に対して整流作用を
発揮する半球面等の緩やかな連続した弯曲面に形成され
ている。カバー１５の側面や試料チャンバ１２の外部に
暴露している側面もクリーンルーム１の空気流の乱流を
防止する弯曲面に形成されている。

【００１６】カバー１５は内壁２１と外壁２２との二重
構造に構築されており、内壁２１と外壁２２との間に形
成された密閉空間２３は支柱２４によって複数の小空間
に分割されている。支柱２４はゴムまたは樹脂等の弾性
材料によって形成されており、内壁２１と外壁２２とを
弾性的に互いに支持させつつ、カバー１５の全体として
の機械的強度を維持する機能を発揮するように設定され
ている。さらに、支柱２４は内壁２１と外壁２２との共
振周波数を考慮して、弾性力や大きさが設定されてい
る。つまり、支柱２４は内壁２１と外壁２２との共振を
防止するように構成されている。

【００１７】また、カバー１５の密閉空間２３は１００
０Ｐａ以下に減圧されている。密閉空間２３を減圧する
方法としては、密閉する前に空間内部にチタン粉末を封
入し、密閉後にカバー１５を加熱してチタンを酸化およ
び窒化することによって減圧する方法が使用された。

【００１８】カバー１５の内部には残留振動と逆位相の
振動を発生するアクティブノイズキャンセラ２５が、鏡
筒１３の外側に設置されている。アクティブノイズキャ
ンセラ２５の音源は防磁構造に構成されており、音源を
特定することができるようになっている。ちなみに、支
柱２４はカバー１５から残留振動の伝達点（音源）にな
るように配置することが望ましい。

【００１９】次に作用を説明する。クリーンルーム１内
の雰囲気は空調換気ファンの特性と、クリーンルーム１
への給気方法と、クリーンルーム１からの排気方法とに
よって複雑な圧力振動があり、この圧力変動はクリーン
ルーム１の天井や側壁、床２および測長ＳＥＭ１０のカ
バー１５を振動させる。また、塵埃の浮遊を防止するた
めに、クリーンルーム１内の空気流はダウンブロー流を
構成するように制御されている。

【００２０】クリーンルーム１の圧力変動による振動の
うちクリーンルーム１の床２から測長ＳＥＭ１０に伝わ
ろうとする振動は、床２と架台１１との間に介設された
第１除振装置１６および架台１１と試料チャンバ１２と
の間に介設された第２除振装置１７によって遮断され
る。しかし、ダウンブロー流やクリーンルーム１の圧力
変動による振動のうち測長ＳＥＭ１０のカバー１５に直
接的に作用する空調音響振動は、第１除振装置１６およ
び第２除振装置１７によっては遮断することができな
い。

【００２１】クリーンルーム１のダウンブロー流がカバ
ー１５の頂部に吹き当たって乱流を起こすと、乱流によ
ってカバー１５が振動されてしまう。しかし、本実施形
態においては、カバー１５の頂部にはダウンブロー流を
整流する整流部２０が形成されていることにより、乱流
が発生することは防止されるため、乱流によってカバー
１５が振動されることは防止される。

【００２２】また、音響振動やカバー１５の表面にクリ
ーンルーム１の空気流が吹き当たることより、カバー１
５の外壁２２に振動が発生したとしても、カバー１５は
二重構造に構成されていることにより、外壁２２の振動
が内壁２１に伝わることは阻止されるため、カバー１５
の内部に設置された鏡筒１３が振動することは防止され
る。すなわち、外壁２２の振動は密閉空間２３によって
遮断されることにより、内壁２１に伝わることはない。

【００２３】ここで、内壁２１は支柱２４によって外壁
２２に連結されているが、支柱２４は弾性体によって形
成されているため、外壁２２の振動が内壁２１に伝わる
のを防止することができる。この場合、支柱２４は内壁
２１と外壁２２との共振周波数を考慮して弾性力や大き
さが設定されているため、内壁２１が外壁２２に共振す
る現象も確実に防止される。

【００２４】また、カバー１５の密閉空間２３は１００
０Ｐａ以下に減圧されているため、外壁２２の振動が音
波によって内壁２１に伝わる現象も防止される。すなわ
ち、外壁２２の振動が密閉空間２３の内部に封入された
空気を振動させ、その空気振動によって内壁２１が振動
されることも防止される。

【００２５】カバー１５の内部に振動が残留した場合に
は、カバー１５の内部に設置されたアクティブノイズキ
ャンセラ２５が発生する残留振動と逆位相の振動によっ
て残留振動がキャンセルされるため、鏡筒１３がカバー
１５内の残留振動に影響される現象は防止される。

【００２６】前記実施形態によれば次の効果が得られ
る。 カバーの頂部にダウンブロー流を整流する整流部を
形成することにより、乱流が発生するのを防止すること
ができるため、乱流によってカバーが振動されるのを防
止することができる。

【００２７】 カバーを内壁と外壁との二重構造に構
成することにより、カバーの表面にクリーンルームの空
気流や音響振動が当たることによってカバーの外壁に振
動が発生したとしても、外壁の振動が内壁に伝わるのを
防止することができる。

【００２８】 内壁と外壁とを密閉空間に配設した支
柱によって互いに支持させることにより、カバーの全体
としての機械的強度を維持することができる。

【００２９】 内壁と外壁とを互いに支持する支柱を
弾性体によって形成することにより、外壁の振動が内壁
に伝わるのを防止することができる。

【００３０】 支柱を内壁と外壁との共振周波数を考
慮して設定することにより、内壁が外壁に共振する現象
を防止することができる。

【００３１】 カバーの密閉空間を減圧することによ
り、外壁の振動が音波によって内壁に伝わる現象を防止
することができる。

【００３２】 カバーの内部に対するクリーンルーム
の空気流の影響を防止することにより、測長ＳＥＭにお
いて鏡筒が振動するのを防止することができるため、測
長ＳＥＭの測長精度を高めることができる。

【００３３】 カバーの内部に残留振動と逆位相の振
動を発生するアクティブノイズキャンセラを設置するこ
とにより、残留振動をキャンセルさせることができるた
め、鏡筒がカバー内の残留振動に影響されるのを防止す
ることができる。

【００３４】以上本発明者によってなされた発明を実施
形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施形
態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

【００３５】例えば、カバー１５の二重構造における密
閉空間２３は減圧するに限らず、ヘリウムガスを封入し
てもよい。封入圧力は１気圧以下が好ましく、１気圧程
度が望ましい。

【００３６】本実施形態によれば、密閉空間２３を１０
００Ｐａ以下に減圧する前記実施形態の場合に比べて、
全周波数帯域の振動減衰率は低下するが、１ｋＨｚ以下
の周波数に対しては優れた効果が得られる。他面、密閉
空間２３を減圧する場合に比べて、密閉空間２３の内圧
と外圧との差が小さくなるため、カバー１５の二重構造
における支柱２４等による補強構造を簡単化することが
できる。

【００３７】ちなみに、カバー１５の密閉空間２３に封
入する物質はヘリウムガスに限らず、音響伝達を防止す
ることができるその他のガスや液体、固定等の音響伝達
防止物質であってもよい。

【００３８】カバー１５の二重構造における密閉空間２
３にヘリウムガスを封入するに限らず、図２（ａ）に示
されている無数の胞２６ａを形成した気密型高分子軟フ
イルム２６を密閉空間２３に充填してもよい。胞２６ａ
の内部にはヘリウムガス等の音響伝達防止物質を封入す
ることが好ましい。ヘリウムガス等の音響伝達防止ガス
を封入する場合の封入圧力は、１気圧以上が望ましい。
また、封入したガスのリークを防止するために、気密型
高分子軟フイルム２６の表面に金属薄膜を被着すること
が望ましい。

【００３９】本実施形態によれば、密閉空間２３を減圧
したり、密閉空間２３にヘリウムガス等の音響伝達防止
物質を直接的に封入する場合に比べて、密閉空間２３の
気密性を緩和することができるとともに、内圧と外圧と
の差が小さくなるため、カバー１５の二重構造を簡単化
することができる。

【００４０】支柱は図２（ｂ）に示されているように構
成してもよい。図２（ｂ）に示されている支柱２７は内
壁側支柱部２７ａと外壁側支柱部２７ｂとが骨２７ｃに
よって連結されており、内壁側支柱部２７ａと外壁側支
柱部２７ｂとの位置が互いにずれるように配置されてい
る。

【００４１】本実施形態に係る支柱２７に使用すること
により、外壁２２の振動が内壁２１に支柱２７を経由し
て伝わるのを確実に防止することができるとともに、共
振も確実に相違させることができる。

【００４２】カバーは二重構造に構成するに限らず、三
重構造等の二重構造以外の多重構造に構成してもよい。

【００４３】多重構造のカバーの少なくとも一枚の壁を
電磁シールド構造に構築することにより、超精密処理を
実行する処理部から発生する電磁波をカバーの外部に漏
洩させないように構成してもよい。

【００４４】多重構造のカバーの少なくとも一枚の壁を
磁気シールド構造に構築することにより、カバーの外部
の磁気の超精密処理を実行する処理部に対する影響を防
止するように構成してもよい。

【００４５】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野であるウエハ
検査装置に使用される測長ＳＥＭ装置に適用した場合に
ついて説明したが、それに限定されるものではなく、透
過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）や走査型トンネル顕微鏡（Ｓ
ＴＭ）、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）、電子線描画装置、
集束イオンビーム装置等のクリーンルーム内に設置され
る超精密処理装置全般に適用することができる。

【００４６】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、次
の通りである。

【００４７】カバーにクリーンルームの空気流を整流す
る整流部を形成することにより、乱流が発生するのを防
止することができるため、乱流によってカバーが振動さ
れるのを防止することができる。

【００４８】カバーに外壁と内壁とを設けることによ
り、カバーの表面にクリーンルームの空気流や音響振動
が当たることによってカバーの外壁に振動が発生したと
しても、外壁の振動が内壁に伝わることは阻止されるた
め、カバーの内部に設置された処理部が振動する現象を
防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である測長ＳＥＭを示す一
部切断斜視図である。

【図２】（ａ）は気密型高分子軟フイルムを示す斜視
図、（ｂ）は支柱の一実施形態を示す斜視図である。

【符号の説明】

１…クリーンルーム、２…床、３…ウエハ（試料）、１
０…測長ＳＥＭ（超精密処理装置）、１１…架台、１２
…試料チャンバ、１３…鏡筒（処理部）、１４…ロー
ダ、１５…カバー、１６…第１除振装置、１７…第２除
振装置、１８…システム制御表示装置、２０…整流部、
２１…内壁、２２…外壁、２３…密閉空間、２４…支
柱、２５…アクティブノイズキャンセラ、２６…気密型
高分子軟フイルム、２６ａ…胞、２７…支柱、２７ａ…
内壁側支柱部、２７ｂ…外壁側支柱部、２７ｃ…骨。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クリーンルームに設置される超精密処理
   装置であって、処理を実行する処理部がカバーによって
   覆われている超精密処理装置において、 前記カバーに前記クリーンルームの空気流が接触したと
   きの乱流の発生を防止する整流部が形成されていること
   を特徴とする超精密処理装置。
2. 【請求項２】 クリーンルームに設置される超精密処理
   装置であって、処理を実行する処理部がカバーによって
   覆われている超精密処理装置において、 前記カバーが少なくとも内壁と外壁とを備えていること
   を特徴とする超精密処理装置。
3. 【請求項３】 前記内壁と外壁とが共振周波数を相違さ
   れていることを特徴とする請求項２に記載の超精密処理
   装置。
4. 【請求項４】 前記カバーの内壁と外壁とが、弾性体に
   よって形成された支柱によって互いに支持されているこ
   とを特徴とする請求項２または３に記載の超精密処理装
   置。
5. 【請求項５】 前記支柱が前記内壁と外壁との共振を防
   止するように構成されていることを特徴とする請求項４
   に記載の超精密処理装置。
6. 【請求項６】 前記支柱が、内壁側支柱部と外壁側支柱
   部と両者を連結する骨とを備えており、前記内壁側支柱
   部と外壁側支柱部とが互いにずらされて配置されている
   ことを特徴とする請求項４または５に記載の超精密処理
   装置。
7. 【請求項７】 前記カバーの二重構造の密閉空間内部
   が、減圧されていることを特徴とする請求項２、３、
   ４、５または６に記載の超精密処理装置。
8. 【請求項８】 前記カバーの二重構造の密閉空間内部
   に、音響伝達を防止する音響伝達防止物質が封入されて
   いることを特徴とする請求項２、３、４、５または６に
   記載の超精密処理装置。
9. 【請求項９】 前記カバーの二重構造の密閉空間内部
   に、多数の胞を有する気密型高分子軟フイルムが充填さ
   れていることを特徴とする請求項２、３、４、５または
   ６に記載の超精密処理装置。
10. 【請求項１０】 前記気密型高分子軟フイルムの胞内部
    に、音響伝達を防止する音響伝達防止物質が封入されて
    いることを特徴とする請求項９に記載の超精密処理装
    置。