KR20130035231A - 하전 입자빔 묘화 장치 및 하전 입자빔 묘화 방법 - Google Patents

하전 입자빔 묘화 장치 및 하전 입자빔 묘화 방법 Download PDF

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Abstract

기판으로의 스크래치를 억제하고, 또한 파티클의 발생을 억제하는 것이 가능한 묘화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 묘화 장치(100)는, 묘화 대상 기판의 외주부 전체를 상방으로부터 커버하는 기판 커버를 기판에 착탈하는 기판 커버 착탈 기구(30)와, 기판 커버가 기판에 장착된 상태에서, 하전 입자빔을 이용하여 기판 상에 패턴을 묘화하는 묘화부(150)와, 소정의 계측 위치에서, 묘화부에 의해 묘화되기 전과 묘화된 후에, 기판 커버가 기판에 장착된 상태에서 기판 커버의 위치를 계측하는 계측 기구(50)와, 기판 커버가 장착된 기판의 위치에 대하여, 계측된 묘화 후의 기판 커버의 위치와 계측된 묘화 전의 기판 커버의 위치 간에서의 위치 이탈량을 보정하는 반송 로봇(142)을 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

하전 입자빔 묘화 장치 및 하전 입자빔 묘화 방법{CHARGED PARTICLE BEAM WRITING APPARATUS AND CHARGED BEAM WRITING METHOD}
본 발명은 하전 입자빔 묘화 장치 및 하전 입자빔 묘화 방법에 관한 것으로, 예컨대 기판 커버(cover)가 장착된 기판에 전자빔을 이용하여 패턴을 묘화하는 묘화 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 미세화의 진전을 담당하는 리소그래피 기술은 반도체 제조 프로세스 중에서도 유일하게 패턴을 생성하는 매우 중요한 프로세스이다. 최근, LSI의 고집적화에 수반하여, 반도체 디바이스에 요구되는 회로 선폭은 해마다 미세화되고 있다. 이들 반도체 디바이스에 원하는 회로 패턴을 형성하기 위해서는 고정밀도의 원화(原畵) 패턴(레티클 혹은 마스크라고도 함)이 필요하다. 여기서, 전자선(전자빔) 묘화 기술은 본질적으로 뛰어난 해상성을 가지고 있어, 고정밀도의 원화 패턴의 생산에 이용된다.
도 19는, 가변 성형형(成形型) 전자선 묘화 장치의 동작을 설명하기 위한 개념도이다. 가변 성형형 전자선(Electron beam(EB)) 묘화 장치는 이하와 같이 동작한다. 제 1 애퍼처(aperture)(410)에는 전자선(330)을 성형하기 위한 직사각형, 예를 들면 장방형(長方形)의 개구(411)가 형성되어 있다. 또한, 제 2 애퍼처(420)에는 제 1 애퍼처(410)의 개구(411)를 통과한 전자선(330)을 원하는 직사각형 형상으로 성형하기 위한 가변 성형 개구(421)가 형성되어 있다. 하전 입자 소스(430)로부터 조사되고 제 1 애퍼처(410)의 개구(411)를 통과한 전자선(330)은 편향기에 의해 편향되고, 제 2 애퍼처(420)의 가변 성형 개구(421)의 일부를 통과하여, 소정의 일방향(예를 들면, X 방향이라고 함)으로 연속적으로 이동하는 스테이지 상에 탑재된 시료(340)에 조사된다. 즉, 제 1 애퍼처(410)의 개구(411)와 제 2 애퍼처(420)의 가변 성형 개구(421)와의 양방을 통과할 수 있는 직사각형 형상이, X 방향으로 연속적으로 이동하는 스테이지 상에 탑재된 시료(340)의 묘화 영역에 묘화된다. 제 1 애퍼처(410)의 개구(411)와 제 2 애퍼처(420)의 가변 성형 개구(421)의 양방을 통과시켜, 임의의 형상을 작성하는 방식을 가변 성형 방식이라고 한다.
묘화 장치에서 묘화를 행할 시에는, 조사되는 전자빔의 반사 전자에 의해 시료가 되는 마스크(기판)의 단면(端面)의 절연부가 대전되지 않도록 외주부를 프레임 형상의 마스크 커버로 커버하여 묘화를 행하는 경우가 있다. 이러한 경우, 마스크 커버를 묘화 장치 내에서의 진공 내의 반송 경로에 보관하고, 묘화 시에 마스크에 재치(載置)한다. 여기서, 예를 들면, 마스크에 재치할 시에 마스크와 마스크 커버 간의 접촉부가 동시에 접촉하지 않음으로써 미소한 위치 이탈이 발생할 수 있다. 또한 예를 들어, 마스크에 마스크 커버를 재치할 시의 착탈 기구의 위치 결정 오차에 의해 위치 이탈이 발생할 수 있다. 한 번의 반송 혹은 묘화로 발생하는 마스크 커버의 위치 이탈은 미소하지만, 얼라인먼트(alignment)를 행하지 않고 복수회 묘화에 사용할 경우, 오차가 누적되어 허용할 수 없는 위치 이탈이 발생하는 경우가 있을 수 있다. 따라서, 이러한 오차를 누적시키지 않기 위해서는, 마스크에 재치하기 전에 매회 얼라인먼트를 행하여 마스크에 대하여 고정밀의 위치에 커버를 재치하는 것이 바람직하다. 따라서, 마스크 커버를 지지하는 지지대에 얼라인먼트 기능을 구비하여, 마스크 커버를 지지할 때마다 마스크 커버의 얼라인먼트를 행하고 있었다. 그러나 이러한 지지 기구에서는, 마스크 커버를 마스크로부터 분리할 시, 지지 기구로 마스크 커버가 지지된 시점에서 얼라인먼트 동작이 개시되기 때문에, 위치가 이탈한 경우, 위치를 수정하고자 마스크 커버가 마스크면과 평행한 방향으로 슬라이드하여, 마스크에 스크래치(scratch)를 발생시킨다고 하는 문제가 있었다. 이 때문에, 마스크 커버를 지지하는 지지대와 마스크 커버의 얼라인먼트용의 지지대를 별도로 설치하여, 마스크로부터 마스크 커버를 분리한 다음, 마스크 커버의 얼라인먼트를 행하는 것이 제안되고 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
그러나 이러한 기구에서는, 마스크 커버에 접촉하는 개소가 마스크 커버를 지지하는 지지대의 지지면 외에, 마스크 커버의 얼라인먼트용의 지지대와의 지지면이 더 추가된다. 이 때문에, 접촉 개소가 많아져, 그 만큼 접촉 개소로부터의 파티클의 발생의 위험이 증가한다고 하는 문제가 있었다. 파티클(particle) 발생의 위험이 증가하면, 그 만큼 파티클이 마스크 상에 부착할 위험이 증가한다고 하는 문제가 있었다.
특허 문헌 1 : 일본특허공개공보 2011-14630 호
상술한 바와 같이, 마스크 커버를 지지하는 지지대에 얼라인먼트 기능을 구비할 경우에는, 마스크 커버를 마스크로부터 분리할 시, 마스크 커버와 마스크가 슬라이드 이동하여, 마스크에 스크래치를 발생시킨다고 하는 문제가 있었다. 한편, 마스크 커버를 지지하는 지지대와 마스크 커버의 얼라인먼트용의 지지대를 별도로 설치할 경우에는, 파티클의 발생의 위험이 증가한다고 하는 문제가 있었다.
따라서 본 발명은, 이러한 문제를 극복하고, 기판으로의 스크래치를 억제하고, 또한 파티클의 발생을 억제하는 것이 가능한 묘화 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일태양의 하전 입자빔 묘화 장치는,
묘화 대상 기판의 외주부 전체를 상방으로부터 커버하는 기판 커버를 기판에 착탈하는 기판 커버 착탈부와,
기판 커버가 기판에 장착된 상태에서, 하전 입자빔을 이용하여 기판 상에 패턴을 묘화하는 묘화부와,
소정의 계측 위치에서, 묘화부에 의해 묘화되기 전과 묘화된 후에, 기판 커버가 기판에 장착된 상태에서 기판 커버의 위치를 계측하는 위치 계측부와,
기판 커버가 장착된 기판의 위치에 대하여, 계측된 묘화 후의 기판 커버의 위치와 계측된 묘화 전의 기판 커버의 위치 간에서의 위치 이탈량을 보정하는 보정부
를 구비한 것을 특징으로 한다.
또한 보정부는, 기판 커버가 장착된 기판을 묘화부로 반송하는 반송 로봇을 가지면 적합하다.
또한 위치 계측부는, 기판 커버의 위치로서 x 방향 위치와 y 방향 위치와 회전 방향 위치를 계측하고,
보정부는, 제 1 보정부로서 x 방향 위치와 y 방향 위치에 대한 위치 이탈량을 보정하고,
기판 커버가 장착된 기판의 위치에 대하여, 회전 방향 위치의 위치 이탈량을 보정하는 제 2 보정부를 더 구비하면 적합하다.
또한 제 2 보정부는, 기판 커버가 장착된 기판을 회전시키는 회전 스테이지를 가지도록 구성하면 적합하다.
본 발명의 일태양의 하전 입자빔 묘화 방법은,
묘화 대상 기판의 외주부 전체를 상방으로부터 커버하는 기판 커버를 기판에 장착하는 공정과,
소정의 계측 위치에서, 기판 상에 패턴을 묘화하기 전에, 기판 커버가 기판에 장착된 상태에서, 기판 커버의 위치를 계측하는 공정과,
기판 커버가 기판에 장착된 상태에서, 하전 입자빔을 이용하여 기판 상에 패턴을 묘화하는 공정과,
소정의 계측 위치에서, 기판 상에 패턴을 묘화한 후에, 기판 커버가 기판에 장착된 상태에서, 기판 커버의 위치를 계측하는 공정과,
기판 커버가 장착된 기판의 위치에 대하여, 계측된 묘화 후의 기판 커버의 위치와 계측된 묘화 전의 기판 커버의 위치 간에서의 위치 이탈량을 보정하는 공정과,
위치 이탈이 보정된 후, 기판에 장착된 기판 커버를 분리하는 공정
을 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 기판에의 스크래치를 억제하고, 또한 파티클의 발생을 억제할 수 있다.
도 1은 실시예 1에서의 묘화 장치의 구성을 도시한 개념도이다.
도 2는 실시예 1에서의 묘화 방법의 주요부 공정을 나타낸 순서도이다.
도 3은 실시예 1에서의 기판 커버를 도시한 상면도이다.
도 4는 도 3의 기판 커버가 기판에 장착된 상태를 도시한 상면도이다.
도 5는 도 3의 기판 커버의 단면도이다.
도 6은 실시예 1에서의 묘화 장치 내의 반송 경로를 도시한 상면 개념도이다.
도 7은 실시예 1에서의 반송 로봇에 의한 반송의 양상을 설명하기 위한 개념도이다.
도 8은 실시예 1에서의 기판 커버 착탈 기구의 구성 및 동작을 도시한 개념도이다.
도 9는 실시예 1에서의 3 개의 얼라인먼트 지지 부재의 상면의 형상을 도시한 개념도이다.
도 10은 실시예 1에서의 기판 커버의 위치 계측의 방법의 일례를 설명하기 위한 개념도이다.
도 11은 실시예 1에서의 계측 기구의 일례를 도시한 개념도이다.
도 12는 실시예 1에서의 계측 기구의 다른 일례를 도시한 개념도이다.
도 13은 실시예 1에서의 기판 커버의 위치가 보정되지 않은 경우의 비교예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 14는 실시예 1에서의 위치 보정의 효과를 설명하기 위한 도이다.
도 15는 실시예 2에서의 묘화 장치 내의 반송 경로를 도시한 상면 개념도이다.
도 16은 실시예 2에서의 반송 로봇에 의한 반송의 양상을 설명하기 위한 개념도이다.
도 17은 실시예 2에서의 기판 커버 착탈 기구의 구성 및 동작을 도시한 개념도이다.
도 18은 실시예 2에서의 위치 보정의 효과를 설명하기 위한 도이다.
도 19는 가변 성형형 전자선 묘화 장치의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
이하, 실시예에서는, 하전 입자빔의 일례로서 전자빔을 이용한 구성에 대하여 설명한다. 단, 하전 입자빔은 전자빔에 한정되지 않고, 이온 빔 등의 하전 입자를 이용한 빔이어도 상관없다.
실시예 1.
도 1은, 실시예 1에서의 묘화 장치의 구성을 도시한 개념도이다. 도 1에서 묘화 장치(100)는, 묘화부(150), 제어부(160), 반출입구(I / F)(120), 로드록(L / L) 챔버(130), 로봇 챔버(140), 얼라인먼트 챔버(146), 기판 커버 착탈 챔버(148) 및 진공 펌프(170)를 구비하고 있다. 묘화 장치(100)는 하전 입자빔 묘화 장치의 일례가 된다. 그리고, 묘화 장치(100)는 기판(101)에 원하는 패턴을 묘화한다.
묘화부(150)는 전자 경통(102) 및 묘화실(103)을 가지고 있다. 전자 경통(102) 내에는 전자총(201), 조명 렌즈(202), 제 1 애퍼처(203), 투영 렌즈(204), 편향기(205), 제 2 애퍼처(206), 대물 렌즈(207) 및 편향기(208)가 배치되어 있다. 또한 묘화실(103) 내에는, 이동 가능하게 배치된 XY 스테이지(105)가 배치되어 있다. XY 스테이지(105) 상에는, 기판 커버(10)가 장착된 기판(101)이 배치되어 있다. 도시하고 있지 않지만, 기판 커버(10)를 개재하여 기판(101)은 묘화 장치(100)에 어스 접속(접지)되어 있다. 또한, 반출입구(120) 내에는 기판(101)을 반송하는 반송 로봇(122)이 배치되어 있다. 로봇 챔버(140) 내에는 기판(101)을 반송하는 반송 로봇(142)이 배치되어 있다.
진공 펌프(170)는, 밸브(172)를 개재하여 로봇 챔버(140), 얼라인먼트 챔버(146) 및 기판 커버 착탈 챔버(148) 내의 기체를 배기한다. 이에 의해, 로봇 챔버(140), 얼라인먼트 챔버(146) 및 기판 커버 착탈 챔버(148) 내는 진공 분위기로 유지된다. 또한 진공 펌프(170)는, 밸브(174)를 개재하여 전자 경통(102) 내 및 묘화실(103) 내의 기체를 배기한다. 이에 의해, 전자 경통(102) 내 및 묘화실(103) 내는 진공 분위기로 유지된다. 또한 진공 펌프(170)는, 밸브(176)를 개재하여 로드록(load lock) 챔버(130) 내의 기체를 배기한다. 이에 의해, 로드록 챔버(130) 내는 필요에 따라 진공 분위기로 제어된다. 또한, 반출입구(120)와 로드록 챔버(130)와 로봇 챔버(140)와 묘화실(103)의 각각의 경계에는, 게이트 밸브(132, 134, 136)가 배치된다. 기판(101)으로서, 예를 들면 웨이퍼에 패턴을 전사하는 노광용의 마스크 기판이 포함된다. 또한 이 마스크 기판은, 예를 들어 아직 아무것도 패턴이 형성되어 있지 않은 마스크 공백이 포함된다.
제어부(160)는 제어 계산기(110), 제어 회로(112), 메모리(61) 및 자기 디스크 장치 등의 기억 장치(114, 116)를 가지고 있다. 제어 계산기(110), 제어 회로(112), 메모리(61) 및 자기 디스크 장치 등의 기억 장치(114, 116)는, 도시하지 않은 버스를 개재하여 서로 접속되어 있다. 또한 묘화 장치(100)는, 제어 계산기(110)로부터의 신호에 따라 제어된 제어 회로(112)에 의해 제어되고, 그 제어 내용에 따라 묘화부(150), 반출입구(120), 로드록 챔버(130), 얼라인먼트 챔버(146) 및 기판 커버 착탈 챔버(148) 내의 각 기기를 구동시킨다.
제어 계산기(110) 내에는 묘화 데이터 처리부(60), 반송 처리부(62), 계측 처리부(64), 위치 이탈 연산부(66), 보정 처리부(68), 커버 착탈 처리부(70) 및 묘화 제어부(72)가 배치된다. 묘화 데이터 처리부(60), 반송 처리부(62), 계측 처리부(64), 위치 이탈 연산부(66), 보정 처리부(68), 커버 착탈 처리부(70) 및 묘화 제어부(72)와 같은 각 기능은, 전기 회로 등의 하드웨어로 구성되어도 되고, 이들의 기능을 실행하는 프로그램 등의 소프트웨어로 구성되어도 된다. 혹은, 하드웨어와 소프트웨어의 조합에 의해 구성되어도 된다. 묘화 데이터 처리부(60), 반송 처리부(62), 계측 처리부(64), 위치 이탈 연산부(66), 보정 처리부(68), 커버 착탈 처리부(70) 및 묘화 제어부(72)에 입출력되는 정보 및 연산 중의 정보는 메모리(61)에 그때마다 저장된다.
여기서 도 1에서는, 실시예 1을 설명함에 있어서 필요한 구성 부분에 대하여 기재하고 있다. 묘화 장치(100)에 있어서, 통상, 필요한 그 외의 구성이 포함되어도 상관없는 것은 말할 필요도 없다.
도 2는, 실시예 1에서의 묘화 방법의 주요부 공정을 나타낸 순서도이다. 도 2에서 실시예 1에서의 묘화 방법은, 반송 공정(S102)과, 커버 장착 공정(S104)과, 커버 위치 계측 공정(S106)과, 묘화 공정(S108)과, 커버 위치 계측 공정(S110)과, 위치 이탈 연산 공정(S112)과, 보정 공정(S114)과, 커버 분리 공정(S116)과, 반출 공정(S118)과 같은 일련의 공정을 실시한다.
도 3은, 실시예 1에서의 기판 커버를 도시한 상면도이다.
도 4는, 도 3의 기판 커버가 기판에 장착된 상태를 도시한 상면도이다.
도 5는, 도 3의 기판 커버의 단면도이다.
기판 커버(10)는, 3 개의 접점 지지 부재(12) 및 프레임(16)(프레임 형상 부재의 일례)을 구비하고 있다. 접점 지지 부재(12)는, 3 점 지시로 기판 커버(10)를 지지하는 위치에 프레임(16)의 상면측으로부터 장착되어 있다. 그리고, 접점 지지 부재(12)는 프레임(16)의 내주단(內周端)보다 내측으로 돌출되고 외주단보다 외측으로 돌출되도록 장착되어 있다. 접점 지지 부재(12)는 프레임(16)에, 예컨대, 나사 고정 혹은 용접 등으로 고정되어 있다. 각 접점 지지 부재(12)의 이면측에는, 프레임(16)의 내주단보다 내측의 위치에 접점부가 되는 핀(18)이 선단을 이면측으로 향하여 배치된다. 또한, 각 접점 지지 부재(12)의 이면측에는, 프레임(16)의 외주단보다 외측의 위치에 반구(半球) 형상의 볼록부(14)가 배치되고, 볼록부(14)의 구면(球面)이 외부측으로 향하도록 배치된다.
프레임(16)은 판재(板材)로 구성되고, 외주 치수가 기판(101)의 외주단보다 크고, 내측의 중앙부에 형성된 개구부의 치수가 기판(101)의 외주단보다 작게 형성되어 있다. 즉, 도 4에 도시한 바와 같이, 기판(101)의 상부에 기판 커버(10)를 상방으로부터 겹친 경우에, 점선으로 도시한 기판(101)의 외주부의 전체 둘레가 프레임(16)과 겹치도록 형성되어 있다. 이와 같이, 기판 커버(10)는 기판(101)의 외주부 전체를 상방으로부터 커버한다. 그리고, 기판 커버(10)를 기판(101)에 장착할 시, 3 개의 핀(18)이 기판(101) 상에 형성되어 있는 막 내에 진입하여, 마찬가지로 기판(101) 상에 형성되어 있는 도전막과 도통한다.
기판 커버(10)는 전체가 도전성 재료로 형성되어 있는 것, 혹은 전체가 절연 재료로 형성되고, 그 표면에 도전성 재료가 코팅되어 있는 것 등이 적합하다. 도전성 재료로서는 금속 재료, 예를 들면 구리(Cu) 또는 티탄(Ti) 및 그 합금 등이 적합하고, 절연 재료로서는, 예컨대 알루미나 등의 세라믹 재료 등이 적합하다.
반송 공정(S102)으로서 반송 처리부(62)는, 반출입구(120)에 배치된 기판(101)의 반송 처리를 행한다.
도 6은, 실시예 1에서의 묘화 장치 내의 반송 경로를 도시한 상면 개념도이다.
도 7은, 실시예 1에서의 반송 로봇에 의한 반송의 양상을 설명하기 위한 개념도이다.
반출입구(120)에 배치된 기판(101)은, 게이트 밸브(132)를 연 후, 반송 로봇(122)에 의해 L / L 챔버(130) 내의 지지 부재 상으로 반송된다. 그리고, 게이트 밸브(132)를 닫은 후, 게이트 밸브(134)를 열어 반송 로봇(142)에 의해 로봇 챔버(140)를 거쳐 얼라인먼트 챔버(146) 내의 스테이지로 반송된다. 그리고, 얼라인먼트 챔버(146) 내에서 기판(101)은 얼라인먼트된다. 얼라인먼트된 기판(101)은 반송 로봇(142)에 의해 로봇 챔버(140)를 거쳐 기판 커버 착탈 챔버(148) 내의 기판 커버 착탈 기구 상으로 반송된다. 얼라인먼트 챔버(146) 내에서 기판(101)은 얼라인먼트 외에, 항온화 처리가 행해지면 적합하다.
커버 장착 공정(S104)으로서, 커버 착탈 처리부(70)는 기판 커버 착탈 기구를 제어하고, 기판 커버 착탈 기구는, 묘화 대상 기판(101)의 외주부 전체를 상방으로부터 커버하는 기판 커버(10)를 기판(101)에 장착한다.
도 8은, 실시예 1에서의 기판 커버 착탈 기구의 구성 및 동작을 도시한 개념도이다. 도 8 (a)에서 기판 커버 착탈 기구(30)(기판 커버 착탈부)는, 봉 형상의 3 개의 얼라인먼트 지지 부재(20, 22, 24), 승강대(26), 승강축(28), 기대(基臺)(21) 및 봉 형상의 3 개의 기판 지지 핀(40)을 구비하고 있다. 기판 커버 착탈 기구(30)는, 묘화 대상 기판의 외주부 전체를 상방으로부터 커버하는 기판 커버(10)를 기판(101)에 착탈한다. 기판 커버 착탈 기구(30)는 기판 커버 착탈 챔버(148) 내에 배치된다. 3 개의 얼라인먼트 지지 부재(20, 22, 24)는 승강대(26) 상에 고정되어 있다. 승강대(26)는 승강축(28)에 의해 이면이 지지된다. 승강축(28)은 상하로 이동 가능하게 배치되고, 승강축(28)의 이동에 수반하여 얼라인먼트 지지 부재(20, 22, 24)가 상하로 이동한다. 또한, 3 개의 기판 지지 핀(40)은 기대(21) 상에 고정된다. 또한 승강대(26)에는, 3 개의 기판 지지 핀(40)과 접촉하지 않도록 개구부가 형성되어 있다. 3 개의 얼라인먼트 지지 부재(20, 22, 24)는, 기판 커버(10)의 3 개의 볼록부(14)가 각각 재치 가능한 위치에 배치된다. 3 개의 기판 지지 핀(40)은, 기판(101)의 이면을 3 점 지지하는 위치에 배치된다.
도 9는, 실시예 1에서의 3 개의 얼라인먼트 지지 부재의 상면의 형상을 도시한 개념도이다. 도 9 (a)에서는, 얼라인먼트 지지 부재(20)의 상면도가, 도 9 (b)에서는 얼라인먼트 지지 부재(20)의 정면 단면도가 도시되어 있다. 얼라인먼트 지지 부재(20)의 상면에는, 원추 형상의 홈으로 형성된 원추 홈부가 형성되어 있다. 도 9 (c)에서는, 얼라인먼트 지지 부재(22)의 상면도가, 9 (d)에서는, 얼라인먼트 지지 부재(22)의 정면 단면도가 도시되어 있다. 얼라인먼트 지지 부재(22)의 상면에는, V 자 형상의 홈으로 형성된 V 홈부가 형성되어 있다. 그리고 도 9 (e)에서는, 얼라인먼트 지지 부재(24)의 상면도가, 도 9 (f)에서는, 얼라인먼트 지지 부재(24)의 정면 단면도가 도시되어 있다. 얼라인먼트 지지 부재(24)의 상면은 평면으로 형성된 평면부가 형성되어 있다. 그리고 각 얼라인먼트 지지 부재(20, 22, 24)는, 기판 커버(10)의 반구 형상의 볼록부(14)를 재치한다. 얼라인먼트 지지 부재(20, 22, 24)는, 착지한 기판 커버(10)의 자중(自重)에 의해 기판 커버(10)의 얼라인먼트를 행한다. 즉, 1 개의 볼록부(14)가 원추 홈부의 경사를 따라 이동함으로써 어느 1 점으로 위치 결정된다. 또한, 다른 1 개의 볼록부(14)가 V 홈부의 경사에 의해 평면 방향 중의 어느 일방으로 이동함으로써 위치 결정된다. 그리고, 나머지의 1 개의 볼록부(14)가 평면부 상에서 평면 방향에 대하여 프리가 된다. 따라서, 원추 홈부에 의해 위치 결정된 점을 규준으로 위치를 확정할 수 있다. 또한 도 9에 도시한 바와 같이, 얼라인먼트 지지 부재(24)의 상면 높이는, 다른 2 개의 얼라인먼트 지지 부재(20, 22)에 볼록부(14)가 재치되었을 때의 높이에 일치하도록 형성된다. 여기서, 얼라인먼트 지지 부재(20, 22, 24)와 볼록부(14)와의 최대 정지 마찰 계수(μ)를 이용하여, 원추 홈부와 V 홈부의 z 축에 대한 경사각(θ)은, sinθ x cosθ ＞ 2 μ를 충족시키도록 설정되면 적합하다.
도 8 (a)에서는, 기판(101)이 기판 커버 착탈 챔버(148) 내로 반송되기 전의 단계를 도시하고 있다. 이러한 단계에서는, 기판 커버 착탈 기구(30)에는 기판 커버(10)가 지지된 상태로 되어 있다. 이러한 단계에서는, 상술한 바와 같이, 기판 커버(10)의 자중에 의해 기판 커버(10)의 얼라인먼트가 이루어진 상태로 되어 있다. 이러한 단계에서는, 기판(101)이 반입되어도 상관없도록, 승강축(28)이 상승하고, 이에 따라, 3 개의 얼라인먼트 지지 부재(20, 22, 24)에 지지된 기판 커버(10)가 기판(101)의 배치 위치보다 상방에 위치하도록 배치된다.
이러한 상태에서, 도 8 (b)에 도시한 바와 같이, 기판(101)은 반송 로봇(142)에 의해 기판 커버 착탈 기구(30)의 3 개의 기판 지지 핀(40) 상으로 반송된다. 그리고 도 8 (c)에 도시한 바와 같이, 승강축(28)을 하강시킴으로써, 기판 커버(10)가 기판(101) 상에 재치된다. 여기서는, 기판 커버(10)가 장착된 기판(101)을 반출할 수 있도록, 3 개의 얼라인먼트 지지 부재(20, 22, 24)가 볼록부(14)보다 하방에 위치할 때까지 하강시킨다. 그리고, 반송 로봇(142)은 자신의 암을 기판(101)의 이면 하방으로 삽입하여, 기판 커버(10)가 장착된 기판(101)을 들어올린다.
커버 위치 계측 공정(S106)으로서, 계측 처리부(64)는 소정의 계측 위치에서, 기판(101) 상에 패턴을 묘화하기 전에, 기판 커버(10)가 기판(101)에 장착된 상태에서 기판 커버(10)의 위치를 계측하도록 계측 기구(50)를 제어한다. 기판 커버 착탈 챔버(148) 내에는 기판 커버(10)의 위치를 계측하는 계측 기구(50)가 배치된다. 계측 기구(50)는 소정의 계측 위치에서, 기판(101) 상에 패턴을 묘화하기 전에, 기판 커버(10)가 기판(101)에 장착된 상태에서 기판 커버(10)의 위치를 계측한다. 계측 기구(50)는 위치 계측부의 일례이다. 기판 커버(10)의 위치는, 기판 커버(10)가 3 개의 얼라인먼트 지지 부재(20, 22, 24)의 지지가 끝난 후에 계측된다. 예컨대 도 8의 (c)에 도시한 바와 같이, 승강축(28)을 하강시키고, 얼라인먼트 지지 부재(20, 22, 24)가 기판 커버(10)로부터 떨어져, 기판 커버(10)가 장착된 기판(101)이 3 개의 기판 지지 핀(40)으로 지지된 상태에서 측정된다. 혹은, 반송 로봇(142)의 암(arm)(로봇 핸드(hand))에 의해 기판 커버(10)가 장착된 기판(101)이 지지된 상태에서 측정되어도 된다. 이러한 경우, 예를 들면 반송 로봇(142)의 암(로봇 핸드)에 의해 기판 커버(10)가 장착된 기판(101)을 기판 커버 착탈 기구(30)로부터 들어올린 위치에서 계측된다.
도 10은, 실시예 1에서의 기판 커버의 위치 계측의 방법의 일례를 설명하기 위한 개념도이다. 도 10에서 기판 커버(10)의 위치는, 예를 들면 기준 위치(X0, Y0)로부터 X', X''의 각 위치에서의 기판 커버(10)의 단면까지의 y 방향의 거리(△Y', △Y'')와, 기준 위치(X0, Y0)로부터 Y'의 위치에서의 기판 커버(10)의 단면까지의 x 방향의 거리(△X')를 계측한다. 이러한 3 점의 위치 정보에 의해, 계측 좌표계에서의 기판 커버(10)의 x 위치(x1)와 y 위치(y1)와 회전 위치(θ1)를 계측할 수 있다. 도 10의 예에서는, X', X''의 위치가 반송 로봇(142)의 로봇 핸드로 지지되는 양측의 위치로 되어 있지만 이에 한정되지 않는다. X', X''의 위치가 모두 반송 로봇(142)의 로봇 핸드보다 기준 위치측에 있어도 된다. 혹은 그 반대측이어도 된다. 여기서는, 기판 커버(10)의 위치로서 (x1, y1, θ1)를 구하고 있지만, 이에 한정되지 않고, 실시예 1에서는, 적어도 x, y 위치(x1, y1)가 구해지면 된다. 그리고, 이러한 묘화 전에 계측된 기판 커버(10)의 위치 정보는 기억 장치(116)에 저장(기억)된다.
도 11은, 실시예 1에서의 계측 기구의 일례를 도시한 개념도이다. 도 11에서 계측 기구(50)는, 카메라(51)와 조명 장치(52)를 가지고 있다. 계측 처리부(64)의 제어 하에, 예를 들어 카메라(51)는 상방으로부터 조명 장치(52)로 조명된 기판 커버(10)의 4 모서리 중 1 모서리가 촬상 범위에 들어가도록 하방측으로부터 촬상한다. 카메라(51)로서, 예를 들면 CCD 카메라를 이용하면 적합하다. CCD에 한정되지 않고, 그 외의 기구의 카메라를 이용해도 상관없다. 카메라(51)와 조명 장치(52)의 배치 위치는 반대여도 된다. 그리고, 촬상된 화상 데이터는 계측 처리부(64)에 출력된다. 계측 처리부(64)는, 화상 데이터를 이용하여 기판 커버(10)의 위치를 연산한다. 구체적으로, 화상 데이터에서의 기준 위치(X0, Y0)로부터 X', X''의 각 위치에서의 기판 커버(10)까지의 y 방향의 거리(△Y', △Y'')와 기준 위치(X0, Y0)로부터 Y'의 위치에서의 기판 커버(10)까지의 x 방향의 거리(△X')를 계측한다.
도 12는, 실시예 1에서의 계측 기구의 다른 일례를 도시한 개념도이다. 도 12에서 계측 기구(50)는, 복수의 변위 센서(53)를 가지고 있다. 여기서는, 3 개의 변위 센서(53a, b, c)가 배치된다. 구체적으로, 화상 데이터에서의 기준 위치(X0, Y0)로부터 X', X''의 각 위치와 기준 위치(X0, Y0)로부터 Y'의 위치에 각각 배치된다. 그리고, 이러한 3 개소의 각 위치로부터 기판 커버(10)의 단면까지의 거리를 계측한다. 3 개의 변위 센서(53a, b, c)에서는, 각각 레이저 발광기(54)로부터 발생한 레이저가 기판 커버(10)의 단면에서 반사하여, 수광기(55)로 반사광을 수광함으로써, 그 위치를 계측하면 된다. 그리고, 얻어진 위치 데이터는 계측 처리부(64)에 출력된다. 계측 처리부(64)는, 위치 데이터를 이용하여 기판 커버(10)의 위치를 연산한다.
그리고, 기판 커버(10)의 위치가 계측된, 기판 커버(10)가 장착된 기판(101)은 반송 로봇(142)에 의해, 이후 게이트 밸브(136)를 열어, 묘화실(103)의 XY 스테이지(105) 상으로 반송된다. 그리고, 게이트 밸브(136)를 닫은 후, XY 스테이지(105) 상의 기판(101)에는 소정의 패턴이 묘화된다.
묘화 공정(S108)으로서, 묘화부(150)는, 기판 커버(10)가 기판(101)에 장착된 상태에서 전자빔(200)을 이용하여 기판(101) 상에 패턴을 묘화한다. 구체적으로, 우선 묘화 데이터 처리부(60)가 기억 장치(114)로부터 묘화 데이터를 독출(讀出)하고, 복수단의 데이터 변환 처리를 행하여 장치 고유의 샷 데이터를 생성한다. 그리고, 묘화 제어부(72)는 이러한 샷 데이터에 따라 제어 회로(112)를 제어하고, 묘화부(150)를 구동한다. 그리고, 묘화부(150) 내에서는 이하와 같이 동작한다.
조사부의 일례가 되는 전자총(201)으로부터 방출된 전자빔(200)은, 조명 렌즈(202)에 의해 직사각형, 예를 들면 장방형의 홀을 가지는 제 1 애퍼처(203) 전체를 조명한다. 여기서, 전자빔(200)을 우선 직사각형, 예컨대 장방형으로 성형한다. 그리고, 제 1 애퍼처(203)를 통과한 제 1 애퍼처 이미지의 전자빔(200)은, 투영 렌즈(204)에 의해 제 2 애퍼처(206) 상에 투영된다. 이러한 제 2 애퍼처(206) 상에서의 제 1 애퍼처 이미지의 위치는, 편향기(205)에 의해 편향 제어되고, 빔 형상과 치수를 변화시킬(가변 성형시킬) 수 있다. 그 결과, 전자빔(200)은 샷마다 그때마다 가변 성형된다. 그리고, 제 2 애퍼처(206)를 통과한 제 2 애퍼처 이미지의 전자빔(200)은, 대물 렌즈(207)에 의해 초점을 조정하고, 편향기(208)에 의해 편향된다. 그 결과, 연속 이동하는 XY 스테이지(105) 상의 기판(101)의 원하는 위치에 조사된다. 이상의 동작으로, 복수의 샷의 전자빔(200)을 조사하고, 각 샷에 의해 형성된 샷 도형을 연결함으로써 원하는 패턴이 묘화된다.
묘화가 종료되면, 게이트 밸브(136)를 열어, 묘화실(103)의 XY 스테이지(105)로부터 반송 로봇(142)에 의해 기판 커버(10)가 장착된 기판(101)을 로봇 챔버(140) 내로 이동시킨다. 그리고, 게이트 밸브(136)를 닫은 후, 기판 커버 착탈 챔버(148) 내로 반입된다. 여기서, 그대로 기판 커버 착탈 기구(30)에 기판 커버(10)가 장착된 기판(101)을 재치하여 기판 커버(10)를 기판(101)으로부터 분리하면, 상술한 스크래치가 발생한다. 따라서, 실시예 1에서는 이하와 같이 동작한다.
커버 위치 계측 공정(S110)으로서, 계측 처리부(64)의 제어 하에, 계측 기구(50)는 묘화 전에 계측한 소정의 계측 위치와 동일한 위치에서, 이번에는 기판(101) 상에 패턴을 묘화한 후에, 기판 커버(10)가 기판(101)에 장착된 상태에서, 재차 기판 커버(10)의 위치를 계측한다. 여기서는, 기판 커버(10)의 위치는 기판 커버(10)가 3 개의 얼라인먼트 지지 부재(20, 22, 24)로 지지되기 전에 계측된다. 예를 들면, 도 8 (c)에 도시한 바와 같이, 승강축(28)이 하강한 상태인 채로 있고, 기판 커버(10)가 장착된 기판(101)이 3 개의 기판 지지 핀(40)으로 지지된 상태에서 측정된다. 혹은, 반송 로봇(142)의 암(로봇 핸드)에 의해 기판 커버(10)가 장착된 기판(101)이 지지된 상태에서 측정되어도 된다. 이러한 경우, 예를 들면 반송 로봇(142)의 암(로봇 핸드)에 의해 기판 커버(10)가 장착된 기판(101)을 기판 커버 착탈 기구(30)의 상방까지 보낸(반송한) 위치에서 계측된다. 기판 커버(10)의 위치의 계측의 방법은, 묘화 전의 계측 방법과 동일하다. 이로써, 묘화 후의 기판 커버(10)의 위치(x2, y2, θ2)가 얻어진다. 여기서도, 묘화 전의 계측과 마찬가지로, 적어도 x, y 위치(x2, y2)가 구해지면 된다. 그리고, 이러한 묘화 후에 계측된 기판 커버(10)의 위치 정보는, 기억 장치(116)에 저장(기억)된다. 이상에 의해, 동일한 반송 도중 위치에서 지지된 기판 커버(10)의 묘화 전후에서의 각각의 위치가 얻어진다. 즉, 기판 커버 착탈 기구(30)에 의해 얼라인먼트된 기판 커버(10)의 위치와, 재차 기판 커버 착탈 기구(30)에 의해 얼라인먼트되기 직전의 기판 커버(10)의 위치가 얻어진다.
위치 이탈 연산 공정(S112)으로서, 위치 이탈 연산부(66)는, 기판 커버(10)가 장착된 기판(101)의 위치에 대하여, 계측된 묘화 후의 기판 커버(10)의 위치(x2, y2, θ2)와 계측된 묘화 전의 기판 커버(10)의 위치(x1, y1, θ1) 사이에서의 위치 이탈량(△x, △y, △θ)을 연산한다. 연산은, 각 요소의 차분을 연산하면 된다. 즉, △x = x2 － x1, △y = y2 － y1, △θ = θ2 － θ1을 각각 연산하면 된다. 상술한 바와 같이, 기판 커버(10)의 위치 정보가 x, y 위치뿐이었을 경우에는, 위치 이탈량(△x, △y)을 연산하면 되는 것은 말할 필요도 없다.
보정 공정(S114)으로서, 보정 처리부(68)의 제어 하에, 반송 로봇(142)은 기판 커버(10)가 장착된 기판(101)의 위치에 대하여, 계측된 묘화 후의 기판 커버(10)의 위치와 계측된 묘화 전의 기판 커버(10)의 위치 간에서의 위치 이탈량(△x, △y)을 보정한다. 위치 이탈량(△x, △y)의 보정은, 반송 로봇(142)의 암의 위치를 제어함으로써 행한다. 구체적으로, 이하와 같이 제어한다. 예를 들어, 도 8 (c)에 도시한 바와 같이, 승강축(28)이 하강한 상태인 채로, 기판 커버(10)가 장착된 기판(101)이 3 개의 기판 지지 핀(40)으로 지지된 상태에서 기판 커버(10)의 위치가 계측된 경우에서는, 일단 반송 로봇(142)의 암(로봇 핸드)에 의해 기판 커버(10)가 장착된 기판(101)을 들어올린다. 그리고 보정 처리부(68)는, 반송 로봇(142)을 제어하여, 기판 커버 착탈 기구(30)에 재치하는 기판(101)의 위치를 위치 이탈량(△x, △y)만큼 보정하도록 제어한다. 예를 들면, 반송 로봇(142)의 암(로봇 핸드)에 의해 기판 커버(10)가 장착된 기판(101)이 지지된 상태에서 기판 커버(10)의 위치가 계측된 경우에서는, 반송 로봇(142)의 암으로 지지된 채로, 보정 처리부(68)의 제어 하에, 반송 로봇(142)은, 기판 커버 착탈 기구(30)에 재치하는 기판(101)의 위치를 위치 이탈량(△x, △y)만큼 보정한다. 반송 로봇(142)은 보정부 혹은 제 1 보정부의 일례이다. 이상과 같이 하여, 반송 로봇(142)은 x 방향과 y 방향에 대한 위치 이탈량을 보정한다. 이상에 의해, 기판 커버 착탈 기구(30)에 재치할 때의 기판 커버(10)의 위치를 묘화 전의 기판 커버(10)의 위치에 근접시킬 수 있다.
커버 분리 공정(S116)으로서, 커버 착탈 처리부(70)는, 위치 이탈이 보정된 후, 기판 커버(10)가 장착된 기판(101)으로부터 기판 커버(10)를 분리한다. 구체적으로, 이하와 같이 동작한다. 반송 로봇(142)은 우선 보정된 위치에서, 도 8 (c)에 도시한 바와 같이, 승강축(28)이 하강한 상태인 채로 기판 커버(10)가 장착된 기판(101)을 3 개의 기판 지지 핀(40) 상에 재치한다. 이러한 상태에서 승강축(28)을 상승시킴으로써, 도 8 (b)에 도시한 바와 같이, 기판(101)으로부터 기판 커버(10)가 분리된다.
도 13은, 실시예 1에서의 기판 커버의 위치가 보정되지 않은 경우의 비교예를 설명하기 위한 개념도이다. 도 13에서, 묘화의 전후에서 기판 커버(10)의 위치가 보정되지 않을 경우, 묘화의 전후에서 기판 커버(10)의 위치가 어긋나 있는 경우가 있다. 이러한 상태에서, 승강축(28)을 상승시켜 기판 커버(10)에 얼라인먼트 지지 부재(20, 22, 24)를 접촉시키면, 기판 커버(10)가 얼라인먼트 지지 부재(20, 22, 24)와 접촉을 개시함으로써 얼라인먼트 동작이 개시된다. 이 때문에, 기판 커버(10)는 위치 고정을 행하기 위하여 평면 방향으로 이동(횡 슬라이드)한다. 그 결과, 기판 커버(10)와 기판(101)이 슬라이드 이동하여, 기판에 스크래치가 발생한다.
이러한 위치를 보정하지 않을 경우에 비해, 실시예 1에서는, 보정 후의 기판 커버(10)의 위치가, 묘화 전에 3 개의 얼라인먼트 지지 부재(20, 22, 24)에 의해 얼라인먼트된 위치에 의해 근접해 있다. 따라서, 승강축(28)을 상승시켜 기판 커버(10)가 얼라인먼트 지지 부재(20, 22, 24)와 접촉을 개시해도, 기판 커버(10)의 평면 방향의 이동(횡 슬라이드)은 일어나지 않는다. 혹은 일어나도 소량이다. 따라서, 기판 커버(10)와 기판(101)과의 슬라이드 이동을 억제 혹은 저감시킬 수 있다. 그 결과, 기판(101)에 슬라이드 이동에 의한 스크래치를 발생시키는 것을 억제 혹은 저감시킬 수 있다.
도 14는, 실시예 1에서의 위치 보정의 효과를 설명하기 위한 도이다. 도 14 (a)에서는, 기판 커버(10)의 위치가 보정되지 않고, 기판 커버 착탈 기구(30)로 기판 커버(10)를 분리한 경우의 스크래치의 일례를 나타내고 있다. 이에 대하여, 실시예 1에서의 기판 커버(10)의 위치 보정을 행함으로써, 도 14 (b)에 나타낸 바와 같이, 스크래치의 크기를 큰 폭으로 저감시킬 수 있다.
또한 실시예 1에서는, 기판 커버(10)를 지지하는 지지대와 기판 커버(10)의 얼라인먼트용의 지지대가 동일한 3 개의 얼라인먼트 지지 부재(20, 22, 24)에 의해 구성된다. 따라서, 기판 커버(10)를 지지하는 지지대와 기판 커버(10)의 얼라인먼트용의 지지대를 별도로 설치할 경우보다 파티클의 발생의 위험을 억제할 수 있다. 이상과 같이 하여, 기판 커버 착탈 챔버(148) 내에서 기판 커버 착탈 기구(30)에 의해 기판(101)으로부터 기판 커버(10)가 분리된다.
반출 공정(S118)으로서, 반송 처리부(62)는 기판 커버(10)가 분리된 기판(101)을 반출한다. 구체적으로, 우선 반송 로봇(142)의 암을 기판 커버(10)가 분리된 기판(101)의 이면측으로 삽입하여, 들어올린다. 그리고, 기판(101)이 지지된 암을 되돌림으로써, 기판(101)은 로봇 챔버(140)로 반송된다. 그리고, 게이트 밸브(134)를 열어, 반송 로봇(142)에 의해 기판(101)은 로드록 챔버(130) 내의 스테이지로 반송된다. 그리고, 게이트 밸브(134)를 닫은 후, 게이트 밸브(132)를 열어 반송 로봇(122)에 의해 기판(101)은 반출입구(120)로 반출된다.
이상 설명한 반송 동작 시, 각 챔버 내의 진공도가 내려갈 경우에는, 그때마다 진공 펌프(170)가 작동하여 진공도를 유지한다. 혹은, 밸브(172) 또는 밸브(174)가 개폐되고, 작동 중의 진공 펌프(170)에 의해 진공 배기되어, 원하는 진공도를 유지하면 된다.
실시예 2.
실시예 1에서는, 기판 커버(10)의 위치로서 x, y 방향 위치를 보정했다. 실시예 2에서는, 또한 회전 방향 위치(θ)에 대해서도 보정할 경우에 대하여 설명한다. 이하, 특별히 설명이 없는 점은 실시예 1과 동일하다. 실시예 2에서의 묘화 장치(100)의 구성에서, 항온화 처리 챔버(145)가 더 배치되고, 얼라인먼트 챔버(146)와 기판 커버 착탈 챔버(148) 대신에 이들의 기능을 겸한 기판 커버 착탈 챔버(147)가 배치된 점 이외에는, 도 1과 동일하다. 또한 묘화 장치(100)는, 제어 계산기(110)로부터의 신호에 따라 제어된 제어 회로(112)에 의해 제어되고, 그 제어 내용에 따라 묘화부(150), 반출입구(120), 로드록 챔버(130), 항온화 처리 챔버(145) 및 기판 커버 착탈 챔버(147) 내의 각 기기를 구동시킨다.
도 15는, 실시예 2에서의 묘화 장치 내의 반송 경로를 도시한 상면 개념도이다.
도 16은, 실시예 2에서의 반송 로봇에 의한 반송의 양상을 설명하기 위한 개념도이다.
도 15 및 도 16에서 로봇 챔버(140)는, 상방에서 봤을 때 6 각형으로 형성되고, L / L 챔버(130)와 묘화실(103)이 6 각형의 대향하는 2 변에서 접속되어 있다. 기판 커버 착탈 챔버(147)는, L / L 챔버(130)와 묘화실(103)이 접속되는 2 변의 사이인 3변의 중간의 변에 접속되고, 예를 들면 도 6에서의 얼라인먼트 챔버(146)와 동일한 위치에 배치된다. 항온화 처리 챔버(145)는, L / L 챔버(130)와 기판 커버 착탈 챔버(147)가 접속되는 2 변의 사이의 변에 접속된다. 단, 이에 한정되지 않고, L / L 챔버(130)와 묘화실(103)과 항온화 처리 챔버(145)와 기판 커버 착탈 챔버(147)는, 로봇 챔버(140)의 6 각형의 변 중 어느 일방에 접속되어 있으면 된다.
반송 공정(S102)으로서, 반송 처리부(62)는 반출입구(120)에 배치된 기판(101)의 반송 처리를 행한다. 반출입구(120)에 배치된 기판(101)은, 게이트 밸브(132)를 연 후, 반송 로봇(122)에 의해 L / L 챔버(130) 내의 지지 부재 상으로 반송된다. 그리고, 게이트 밸브(132)를 닫은 후, 게이트 밸브(134)를 열어 반송 로봇(142)에 의해 로봇 챔버(140)를 거쳐 항온화 처리 챔버(145) 내의 스테이지로 반송된다. 그리고, 항온화 처리 챔버(145) 내에서 기판(101)은 항온화 처리가 행해진다.
이어서, 항온화 처리된 기판(101)은, 반송 로봇(142)에 의해 로봇 챔버(140)를 거쳐 기판 커버 착탈 챔버(147) 내의 기판 커버 착탈 기구(50) 상으로 반송된다. 기판 커버 착탈 챔버(147) 내에는, 기판(101)의 위치 및 기판 커버(10)의 위치를 계측하는 계측 기구(50)가 배치된다. 계측 기구(50)의 구성은 실시예 1과 동일해도 상관없다.
도 17은, 실시예 2에서의 기판 커버 착탈 기구의 구성 및 동작을 도시한 개념도이다. 도 17에서, 기대(21)에 회전축(23)이 접속되고, 3 개의 기판 지지 핀(40)의 중심 위치를 축에 수평 방향으로 회전 가능한 점 이외에는 도 8과 동일하다. 또한 3 개의 기판 지지 핀(40)의 중심 위치는 기판(101)이 배치되었을 때의, 기판면의 중심 위치가 된다. 얼라인먼트 지지 부재(20, 22, 24)의 형상은 도 9와 동일하다.
도 17(a)에서는, 기판(101)이 기판 커버 착탈 챔버(147) 내로 반송되기 전의 단계를 도시하고 있다. 이러한 단계에서는, 기판 커버 착탈 기구(30)에는 기판 커버(10)가 지지된 상태로 되어 있다. 이러한 단계에서는, 상술한 바와 같이, 기판 커버(10)의 자중에 의해 기판 커버(10)의 얼라인먼트가 이루어진 상태가 되어 있다. 이러한 단계에서는, 기판(101)이 반입되어도 상관없도록, 승강축(28)이 상승하고, 이에 따라, 3 개의 얼라인먼트 지지 부재(20, 22, 24)에 지지된 기판 커버(10)가 기판(101)의 배치 위치보다 상방에 위치하도록 배치된다.
이러한 상태에서, 도 17(b)에 도시한 바와 같이, 기판(101)은 반송 로봇(142)에 의해 기판 커버 착탈 기구(30)의 3 개의 기판 지지 핀(40) 상으로 반송된다. 여기서, 우선 기판(101)의 얼라인먼트를 행한다. 기판(101)의 위치는 계측 기구(50)에 의해 계측되고, x, y 방향 위치는 반송 로봇(142)에 의해, 회전 방향 위치(θ)는 회전축(23)의 회전에 의해 조정(△θ')됨으로써 얼라인먼트 처리가 행해진다. 기판(101)의 위치의 계측 방법은, 실시예 1에서 기판 커버(10)를 계측했을 때와 동일한 방법이어도 상관없다. 계측 기구(50)는, 기판 커버(10)와 기판(101)의 양방의 위치가 측정 가능한 위치에 배치되어도 된다. 혹은 계측 기구(50)는, 기판 커버(10)의 위치를 계측하는 계측 위치와 기판(101)의 위치를 계측하는 계측 위치와의 사이를 이동 가능하게 배치되어도 된다.
커버 장착 공정(S104)으로서, 커버 착탈 처리부(70)는 기판 커버 착탈 기구를 제어하고, 기판 커버 착탈 기구는, 묘화 대상 기판(101)의 외주부 전체를 상방으로부터 커버하는 기판 커버(10)를 기판(101)에 장착한다.
도 17(b)에 도시한 바와 같이, 얼라인먼트된 기판(101)이 3 개의 기판 지지 핀(40) 상에 재치된 상태로부터, 도 17(c)에 도시한 바와 같이, 승강축(28)을 하강시킴으로써 기판 커버(10)가 기판(101) 상에 재치된다. 여기서는, 기판 커버(10)가 장착된 기판(101)을 반출할 수 있도록, 3 개의 얼라인먼트 지지 부재(20, 22, 24)가 볼록부(14)보다 하방에 위치할 때까지 하강시킨다. 그리고, 반송 로봇(142)은 자신의 암을 기판(101)의 이면 하방으로 삽입하여, 기판 커버(10)가 장착된 기판(101)을 들어올린다.
커버 위치 계측 공정(S106)의 내용은 실시예 1과 동일하다. 단 실시예 2에서, 계측 처리부(64)의 제어 하에, 계측 기구(50)는 묘화 전의 기판 커버(10)의 위치로서 (x1, y1, θ1)를 구한다. 그리고, 이러한 묘화 전에 계측된 기판 커버(10)의 위치 정보는, 기억 장치(116)에 저장(기억)된다.
그리고, 기판 커버(10)의 위치가 계측된, 기판 커버(10)가 장착된 기판(101)은, 반송 로봇(142)에 의해, 이 후 게이트 밸브(136)를 열어, 묘화실(103)의 XY 스테이지(105) 상으로 반송된다. 그리고, 게이트 밸브(136)를 닫은 후, XY 스테이지(105) 상의 기판(101)에는 소정의 패턴이 묘화된다. 묘화 공정(S108)의 내용은 실시예 1과 동일하다.
묘화가 종료되면, 게이트 밸브(136)를 열어, 묘화실(103)의 XY 스테이지(105)로부터 반송 로봇(142)에 의해 기판 커버(10)가 장착된 기판(101)을 로봇 챔버(140) 내로 이동시킨다. 그리고, 게이트 밸브(136)를 닫은 후, 기판 커버 착탈 챔버(147) 내로 반입된다. 여기서, 그대로 기판 커버 착탈 기구(30)에 기판 커버(10)가 장착된 기판(101)을 재치하여 기판 커버(10)를 기판(101)으로부터 분리하면, 상술한 스크래치가 발생한다. 따라서, 실시예 2에서는 이하와 같이 동작한다.
커버 위치 계측 공정(S110)으로서, 계측 처리부(64)의 제어 하에, 계측 기구(50)는 묘화 전에 계측한 소정의 계측 위치와 동일한 위치에서, 이번에는 기판(101) 상에 패턴을 묘화한 후에, 기판 커버(10)가 기판(101)에 장착된 상태에서, 재차 기판 커버(10)의 위치를 계측한다. 커버 위치 계측 공정(S110)의 내용은 실시예 1과 동일하다. 단 실시예 2에서, 계측 처리부(64)의 제어 하에, 계측 기구(50)는 묘화 후의 기판 커버(10)의 위치로서 (x2, y2, θ2)를 구한다. 그리고, 이러한 묘화 후에 계측된 기판 커버(10)의 위치 정보는 기억 장치(116)에 저장(기억)된다.
위치 이탈 연산 공정(S112)의 내용은 실시예 1과 동일하다. 단 실시예 2에서, 위치 이탈 연산부(66)는 기판 커버(10)가 장착된 기판(101)의 위치에 대하여, 계측된 묘화 후의 기판 커버(10)의 위치(x2, y2, θ2)와 계측된 묘화 전의 기판 커버(10)의 위치(x1, y1, θ1) 사이에서의 위치 이탈량(△x, △y, △θ)을 연산한다.
보정 공정(S114)으로서, 보정 처리부(68)의 제어 하에, 반송 로봇(142)은 기판 커버(10)가 장착된 기판(101)의 위치에 대하여, 계측된 묘화 후의 기판 커버(10)의 위치와 계측된 묘화 전의 기판 커버(10)의 위치 사이에서의 위치 이탈량(△x, △y)을 보정한다. 우선, 위치 이탈량(△x, △y)의 보정은 반송 로봇(142)의 암의 위치를 제어함으로써 행한다. x, y 방향의 위치 이탈량(△x, △y)의 보정의 방법은 실시예 1과 동일하다. 실시예 2에서는, 또한 보정 처리부(68)의 제어 하에, 회전 스테이지 기구가 회전 방향의 위치 이탈량(△θ)을 보정한다. 회전 스테이지 기구는 3 개의 기판 지지 핀(40)과, 3 개의 기판 지지 핀(40)의 중심 위치를 축에 수평 방향으로 회전 가능한 회전축(23)이 기대(21)에 접속된 기구를 가지고 있다. 구체적으로, 이하와 같이 보정한다. 예를 들면, 도 17 (c)에 도시한 바와 같이, 승강축(28)이 하강한 상태에서, x, y 방향의 위치 이탈량(△x. △y)이 보정된, 기판 커버(10)가 장착된 기판(101)을 3 개의 기판 지지 핀(40) 상에 배치한다. 그리고, 회전축(23)의 회전에 의해 위치 이탈량(△θ)을 보정한다. 회전 스테이지 기구는 제 2 보정부의 일례가 된다. 이러한 회전 스테이지가, 기판 커버(10)가 장착된 기판(101)을 회전시킴으로써 위치 이탈량(△θ)을 보정한다. 이상에 의해, 기판 커버 착탈 기구(30)에 재치할 때의 기판 커버(10)의 위치를 묘화 전의 기판 커버(10)의 위치로 되돌릴 수 있다.
커버 분리 공정(S116)의 내용은 실시예 1과 동일하다. 실시예 2에서는, 보정 후의 기판 커버(10)의 위치가, 묘화 전에 3 개의 얼라인먼트 지지 부재(20, 22, 24)에 의해 얼라인먼트된 위치로 되돌려져 있다. 따라서, 승강축(28)을 상승시켜 기판 커버(10)가 얼라인먼트 지지 부재(20, 22, 24)와 접촉을 개시해도, 기판 커버(10)의 평면 방향의 이동(횡 슬라이드)은 일어나지 않는다. 혹은 일어나도 실시예 1에 비해 더 소량이다. 따라서, 기판 커버(10)와 기판(101)의 슬라이드 이동을 억제 혹은 더 저감시킬 수 있다. 그 결과, 기판(101)에 슬라이드 이동에 의한 스크래치를 발생시키는 것을 억제 혹은 더 저감시킬 수 있다.
도 18은, 실시예 2에서의 위치 보정의 효과를 설명하기 위한 도이다. 도 18 (a)에서는, 도 14 (a)와 마찬가지로, 기판 커버(10)의 위치가 보정되지 않고, 기판 커버 착탈 기구(30)로 기판 커버(10)를 분리한 경우의 스크래치의 일례를 나타내고 있다. 이에 대하여, 실시예 2에서의 기판 커버(10)의 위치 보정을 행함으로써, 도 18 (b)에 나타낸 바와 같이, 스크래치의 크기를, 위치 이탈량(△θ)을 보정하지 않았던 도 14 (b)에서 나타낸 결과보다 더 큰 폭으로 저감시킬 수 있다. 도 18 (b)의 결과는, 커버 분리 시의 기판 커버(10)의 평면 방향의 이동(횡 슬라이드)이 실질적으로 일어나지 않은 것을 나타내고 있다.
또한 실시예 2에서는, 실시예 1과 마찬가지로, 기판 커버(10)를 지지하는 지지대와 기판 커버(10)의 얼라인먼트용의 지지대가 동일한 3 개의 얼라인먼트 지지 부재(20, 22, 24)에 의해 구성된다. 따라서, 기판 커버(10)를 지지하는 지지대와 기판 커버(10)의 얼라인먼트용의 지지대를 별도로 설치할 경우보다 파티클의 발생의 위험을 억제할 수 있다. 이상과 같이 하여, 기판 커버 착탈 챔버(148) 내에서 기판 커버 착탈 기구(30)에 의해 기판(101)으로부터 기판 커버(10)가 분리된다.
반출 공정(S118)의 내용은 실시예 1과 동일하다.
이상, 구체예를 참조하여 실시예에 대하여 설명했다. 그러나 본 발명은, 이들 구체예에 한정되지 않는다. 실시예 2에서, 회전 스테이지 기구가 회전 방향의 위치 이탈량(△θ)을 보정하고 있지만, 이에 한정되지 않는다. 반송 로봇(142)이 x, y 방향 위치 외에, 또한 회전 방향 위치의 위치 이탈량(△θ)을 보정하도록 구성해도 된다.
또한, 장치 구성 또는 제어 방법 등, 본 발명의 설명에 직접 필요하지 않은 부분 등에 대해서는 기재를 생략했지만, 필요로 하는 장치 구성 또는 제어 방법을 적절히 선택하여 이용할 수 있다. 예를 들면, 묘화 장치(100)를 제어하는 제어부 구성에 대해서는 기재를 생략했지만, 필요로 하는 제어부 구성을 절절히 선택하여 이용하는 것은 말할 필요도 없다.
이 외에, 본 발명의 요소를 구비하고, 당업자가 적당히 설계 변경할 수 있는 모든 기판에의 커버 착탈 기구, 기판에의 커버 착탈 방법, 묘화 장치 및 묘화 방법은, 본 발명의 범위에 포함된다.
10 : 기판 커버
12 : 접점 지지 부재
14 : 볼록부
16 : 프레임
18 : 핀
20, 22, 24 얼라인먼트 지지 부재
21 : 기대
23 : 회전축
26 : 승강대
28 : 승강축
30 : 기판 커버 착탈 기구
40 : 기판 지지 핀
50 : 계측 기구
51 : 카메라
52 : 조명 장치
53 : 변위 센서
54 : 레이저 발광기
55 : 수광기
60 : 묘화 데이터 처리부
61 : 메모리
62 : 반송 처리부
64 : 계측 처리부
66 : 위치 이탈 연산부
68 : 보정 처리부
70 : 커버 착탈 처리부
72 : 묘화 제어부
100 : 묘화 장치
101 : 기판
102 : 전자 경통
103 : 묘화실
105 : XY 스테이지
110 : 제어 계산기
112 : 제어 회로
114, 116 : 기억 장치
120 : 반출입구
122, 142 : 반송 로봇
130 : 로드록 챔버
132, 134, 136 : 게이트 밸브
140 : 로봇 챔버
145 : 항온화 처리 챔버
146 : 얼라인먼트 챔버
147, 148 : 기판 커버 착탈 챔버
150 : 묘화부
160 : 제어부
170 : 진공 펌프
172, 174, 176 : 밸브
200 : 전자빔
201 : 전자총
202 : 조명 렌즈
203, 410 : 제 1 애퍼처
204 : 투영 렌즈
205, 208 : 편향기
206, 420 : 제 2 애퍼처
207 : 대물 렌즈
330 : 전자선
340 : 시료
411 : 개구
421 : 가변 성형 개구
430 : 하전 입자 소스

Claims (5)

  1. 묘화 대상 기판의 외주부 전체를 상방으로부터 커버하는 기판 커버를 상기 기판에 착탈하는 기판 커버 착탈 기구부와,
    상기 기판 커버가 상기 기판에 장착된 상태에서, 하전 입자빔을 이용하여 상기 기판 상에 패턴을 묘화하는 묘화부와,
    소정의 계측 위치에서, 상기 묘화부에 의해 묘화되기 전과 묘화된 후에, 상기 기판 커버가 상기 기판에 장착된 상태에서 상기 기판 커버의 위치를 계측하는 위치 계측부와,
    상기 기판 커버가 장착된 상기 기판의 위치에 대하여, 계측된 묘화 후의 상기 기판 커버의 위치와 계측된 묘화 전의 상기 기판 커버의 위치 간에서의 위치 이탈량을 보정하는 보정부
    를 구비한 것을 특징으로 하는 하전 입자빔 묘화 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보정부는, 상기 기판 커버가 장착된 상기 기판을 상기 묘화부로 반송하는 반송 로봇을 가지는 것을 특징으로 하는 하전 입자빔 묘화 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 위치 계측부는, 상기 기판 커버의 위치로서 x 방향 위치와 y 방향 위치와 회전 방향 위치를 계측하고,
    상기 보정부는, 제 1 보정부로서 상기 x 방향 위치와 y 방향 위치에 대한 위치 이탈량을 보정하고,
    상기 기판 커버가 장착된 상기 기판의 위치에 대하여, 상기 회전 방향 위치의 위치 이탈량을 보정하는 제 2 보정부를 더 구비한 것을 특징으로 하는 하전 입자빔 묘화 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 보정부는, 상기 기판 커버가 장착된 상기 기판을 회전시키는 회전 스테이지를 가지는 것을 특징으로 하는 하전 입자빔 묘화 장치.
  5. 묘화 대상 기판의 외주부 전체를 상방으로부터 커버하는 기판 커버를 상기 기판에 장착하는 공정과,
    소정의 계측 위치에서, 상기 기판 상에 패턴을 묘화하기 전에, 상기 기판 커버가 상기 기판에 장착된 상태에서, 상기 기판 커버의 위치를 계측하는 공정과,
    상기 기판 커버가 상기 기판에 장착된 상태에서, 하전 입자빔을 이용하여 상기 기판 상에 패턴을 묘화하는 공정과,
    상기 소정의 계측 위치에서, 상기 기판 상에 패턴을 묘화한 후에, 상기 기판 커버가 상기 기판에 장착된 상태에서, 상기 기판 커버의 위치를 계측하는 공정과,
    상기 기판 커버가 장착된 상기 기판의 위치에 대하여, 계측된 묘화 후의 상기 기판 커버의 위치와 계측된 묘화 전의 상기 기판 커버의 위치 사이에서의 위치 이탈량을 보정하는 공정과,
    위치 이탈이 보정된 후, 상기 기판에 장착된 상기 기판 커버를 분리하는 공정
    을 구비한 것을 특징으로 하는 하전 입자빔 묘화 방법.
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