CN1326229C - 装载上锁技术 - Google Patents

Abstract

公开了一种装载上锁系统、具有其的曝光装置和一种装载上锁方法。在一种优选形式中，装载上锁系统包括腔室，和用于改变所述腔室容积的容积改变系统。装载上锁方法包括步骤：将物体传送到腔室中；在传送步骤之后减小腔室的容积；以及在容积减小步骤之后减小腔室内的压力。

Description

装载上锁技术

技本领域

本发明涉及应用于各种微型器件制造的装载上锁(load-lock)技术，微型器件例如是半导体芯片(例如，IC或LSI)、显示器件(例如，液晶平板)、检测元件(例如，磁头)和图像拾取器件(例如，CCD)。

背景技术

已经较大地提高了半导体集成电路的密度和速度，在这种趋势下，集成电路图形的线宽也越来越窄。这使得半导体制造方法进一步提高。关于在半导体制造工艺之一的光刻工艺中用于形成抗蚀剂图形的曝光装置，已经开发了使用深紫外光的曝光装置，如KrF激光(波长248nm)、ArF激光(波长193nm)或F2激光(波长157nm)。目前，正在研制使用波长约10nm的远紫外光(EUV光)的EUV曝光装置。另一方面正在研制使用电子束的曝光装置。

如果波长短到诸如EUV光、X射线或电子束，则曝光光在空气中会衰减。鉴于此，为了避免曝光光的衰减，在真空环境或减压的He环境中进行曝光工艺。

在诸如溅射装置的处理机器中，通常在真空环境中进行处理。借助于装载上锁室(腔)进行从空气到处理室(真空环境)的要处理衬底的装载和卸载。

当将要曝光的衬底装载进真空环境(曝光环境)中时，在曝光装置中也使用装载上锁室。

现在参照图7，将说明已知类型的装载上锁系统的结构。在要其中进行曝光工艺的主室102的一侧提供了装载上锁室(腔)101。在装载上锁室101的一侧有空气侧闸门阀104，且在装载上锁室另一侧有真空侧闸门阀103。为了抽空以形成室中的真空级，有排气管105、排气阀106和真空泵107。此外，为了室内部从真空级恢复到大气压，有供气管108和供气阀109。

为将衬底110从空气装载到为真空状态的主室102中，真空侧闸门阀103、排气阀106和供气阀109保持关闭，且另一方面，打开空气侧闸门阀104。然后将衬底110引进到室中。随后，关闭空气侧闸门阀104，并打开排气阀106。通常，保持不断地驱动真空泵107。通常，至于排气阀106，使用蝶形阀。通过打开排气阀106，将装载上锁室101中的空气向外排出。在完全排空以后，关闭排气阀106并打开真空侧闸门阀103，并将衬底引进到主室102中。在装载衬底之后，关闭真空侧闸门阀103。

为了将处理过的衬底从主室102卸载出去，抽空装载上锁室101并使其处于真空状态(所有阀和闸门阀保持关闭)，且之后打开真空侧闸门阀103。然后，卸载衬底110并后移回到装载上锁室110中。这之后，关闭真空侧闸门阀103，且随后打开供气阀109。供气管108与空气连通，由此通过打开供气阀109，可以使空气充满装载上锁室101的内部。在达到大气压之后，打开空气侧闸门阀104并将衬底110向外移出。

利用上述工序，在不破坏主室102内部的真空状态的情况下，保证了衬底110在空气和主室102之间的输送。

在诸如X射线曝光装置的曝光装置中，其中在减压的He环境中进行曝光，为了将衬底110装载到主室102中，在使与主室102相似压力的He气体充满真空抽气的装载上锁室101后，随后打开真空侧闸门阀103并装载衬底110。

日本特开专利申请，公开号No.2001-102281、2003-031639和2003-045947公开了可以应用于半导体曝光装置等的装载上锁室的示例。

然而，在如上所述的装载上锁室结构中，当抽空气体以形成真空级取代大气压状态时，在排气阀打开的同时，室内部的空气被很快地抽空。这造成空气的绝热膨胀，并因此突然降低了温度。其结果是，使包含在空气中的湿气含量(misture content)凝结并粘附在衬底表面，而使其沾污。同时，由于将热量从衬底带走，所以衬底的温度降低。如果在衬底温度低的同时进行装载上锁操作和其后的操作，则衬底温度随周围温度逐渐上升。这种温度的上升是降低产率的重要因素，特别是在需要精确温度控制的工艺(例如光刻工艺)中。

通常，可以通过缓慢地进行真空抽气以提供热量在空气和周围环境之间传递的足够时间，来避免上述麻烦。将装载上锁系统并入诸如薄膜形成装置的处理机器中，并且在这种机器中，工艺本身所需要的时间比较长。由此，相对于通过装载上锁装载和卸载衬底所花费的时间有余量。即使真空抽气花费时间，也不影响装置的生产量。

在曝光装置中，已经将在真空中进行曝光工艺而布置的那些用在诸如电子束直接制图装置的实践中了。这种装置本来具有很低的生产量，且用于通过装载上锁而装载和卸载衬底所必需的时间不会上升为问题。然而，EUV曝光装置等是为例如MPU或存储器的大规模生产而设计的机器，且需要每小时约100片的非常高的生产量。如果将装载上锁结构布置为缓慢抽气的，虽然可以因此避免诸如衬底沾污或温度降低的麻烦，但是装载和卸载衬底需要非常长的时间。这是装置生产量下降的重要因素。因此，事实上，如上所述的装载上锁结构不能适用于诸如需要大生产量的EUV曝光装置。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种装载上锁装置，通过它能够在减少或抑制要被装载和/或卸载的物体沾污或温度降低的同时高速抽真空。

根据本发明的一个方面，提供了一种装载上锁设备，其具有腔室，该腔室构成为包围第一空间并容纳衬底，所述设备包括：抽气管，该抽气管构成为抽吸第一空间中的气体；设置在所述腔室中的第一闸门阀，该第一闸门阀构成为以能够打开的方式关闭而将第一空间和所述腔室外部的第二空间分开；设置在所述腔室中的第二闸门阀，该第二闸门阀构成为以能够打开的方式关闭而将第一空间和所述腔室外部的第三空间分开，所述第三空间中的环境压力比第二空间中的低；以及构成为移动所述腔室的第一部分来改变所述腔室的容积的容积改变系统，所述容积改变系统构成为改变容积而使在第一空间中的气体通过所述抽气管被抽吸时的所述腔室的容积小于在衬底从第二空间通过所述第一闸门阀被输送到第一空间时的所述腔室的容积。

根据本发明的另一方面，提供了一种曝光设备，用于将衬底曝光于图案辐射，所述设备包括：(1)装载上锁设备，其具有腔室，该腔室构成为包围第一空间并容纳衬底，所述装载上锁设备包括：抽气管，该抽气管构成为抽吸第一空间中的气体；设置在所述腔室中的第一闸门阀，该第一闸门阀构成为以能够打开的方式关闭而将第一空间和所述腔室外部的第二空间分开；设置在所述腔室中的第二闸门阀，该第二闸门阀构成为以能够打开的方式关闭而将第一空间和所述腔室外部的第三空间分开，所述第三空间中的环境压力比第二空间中的低；和构成为移动所述腔室的第一部分来改变所述腔室的容积的容积改变系统，所述容积改变系统构成为改变容积而使在第一空间中的气体通过所述抽气管被抽吸时的所述腔室的容积小于在衬底从第二空间通过所述第一闸门阀被输送到第一空间时的所述腔室的容积，以及(2)主室，在该主室中进行曝光，所述主室构成为包围第三空间。

根据本发明的又一方面，提供了一种装载上锁方法，包括以下步骤：将衬底输送到腔室中；在所述输送步骤之后减小腔室的容积；以及在所述容积减小步骤之后减小腔室内的压力。

简言之，根据本发明，可以提供一种装载上锁技术，通过该技术能够在抑制被装载和/或卸载物体的沾污或温度降低的同时高速减压。

本发明的这些和其它目的、特征和优点将在考虑以下结合附图的本发明优选实施例的描述下而变得更显而易见。

附图说明

图1是用于说明根据本发明第一实施例的装载上锁系统的示意图。

图2A是用于说明在本发明第一实施例中，将衬底装载到装载上锁系统中时的状态的示意图。

图2B是用于说明在本发明第一实施例中，升高衬底台时的状态的示意图。

图2C是用于说明在本发明第一实施例中的连通状态的示意图。

图2D是用于说明在本发明第一实施例中，将衬底装载到主室中时的状态的示意图。

图3A是用于说明在本发明第一实施例中，卸载衬底之前的连通状态的示意图。

图3B是用于说明在本发明第一实施例中，将衬底卸载并传送到装载上锁系统时的状态的示意图。

图3C是用于说明在本发明第一实施例中，其中将装载上锁系统向空气打开时的状态的示意图。

图3D是用于说明在本发明第一实施例中，将衬底向外传送至空气时的状态的示意图。

图4是用于说明根据本发明第二实施例的装载上锁系统的示意图。

图5A是用于说明在本发明第二实施例中，将衬底装载到装载上锁室中时的状态的示意图。

图5B是用于说明在本发明第二实施例中，升高衬底台时的状态的示意图。

图5C是用于说明在本发明第二实施例中抽真空状态的示意图。

图5D是用于说明在本发明第二实施例中，将衬底装载到主室中时的状态的示意图。

图6是用于说明在本发明第二实施例中衬底传送已完成状态的示意图。

图7是已知类型的装载上锁系统的示意图。

图8是表示曝光装置示例的示意图。

图9是用于说明器件制造工艺的工序流程图。

图10A和10B分别是用于说明本发明第三实施例的结构的示意图。

图11是用于说明根据本发明的卡盒(caddy)结构的示意图。

图12是用于说明根据本发明的卡盒位置的结构示意图。

图13是用于说明在本发明的卡盒中存储晶片的操作的示意图。

图14是用于说明将本发明的卡盒装载到装载上锁室4中的操作的示意图。

图15是用于说明本发明第四实施例的结构的示意图。

图16是用于说明在本发明第四实施例中将晶片存储在卡盒状结构中的操作的示意图。

图17是用于说明本发明第五实施例的操作的示意图。

图18是用于说明根据本发明第五实施例的结构的另一示例的示意图。

图19是用于说明本发明第六实施例的操作的示意图。

图20是用于说明装载上锁容积和晶片温度降低之间的关系的曲线图。

图21A和21B是已知类型结构的示意图。

具体实施方式

现在将结合附图描述根据本发明的装载上锁系统的优选实施例，具体地，在本发明中，实施例适用于曝光装置。

【实施例1】

图1示出了根据本发明第一实施例的装载上锁系统。在本实施例中，本发明应用于X射线曝光装置，其中在特殊环境中进行曝光工艺，例如，在诸如减压的He环境中。用1表示本发明的装载上锁系统。提供装载上锁系统1以将衬底19从空气装载到主室2中，并且同时在主室2内部对其进行曝光处理后，例如在不破坏主室2中的特殊环境的情况下，诸如减压的He环境，将衬底19向外(向空气)卸载。用2表示主室，其中在特殊环境中对衬底19进行处理(例如，在本实施例中的曝光处理)。在主室2内部，有用于对衬底19进行曝光处理的部件，例如传送自动仪、具有其上形成电路图案的并将被转移到衬底的原图、用于将原图和衬底对准的平台，等等，虽然它们未在图中示出。用3表示用于保持曝光环境的环境保持系统，例如，其用于保持诸如约20kPa的减压He环境的特殊环境。

环境保持系统3通过在抽走剩余He气的同时不断地供给高纯度的He气来保持主室2内部的气压和纯度。32表示用于测量主室2内部的总气压和He分压的测量装置。通过He供应管34供给He气。管34连接到He储存器(未示出)，因此可以连续地供给恒压He气。33表示He供给调节阀。通过调整阀33的打开程度，可以调整到主室2中的流入速率。35表示主室抽气管，其通过主室抽气调节阀36连接到真空泵37。通过调整阀36的打开程度，可以调整从主室2抽出的气体量。

将通过测量装置32测得的、关于主室2内部总气压和He分压的数值传送到控制系统31。在这些数值的基础上，控制系统31控制He供给调节阀33和主室抽气调节阀36的打开程度，通过其可以将主室2内部的He气压和纯度保持在恒定水平。

下面将更详细地描述装载上锁系统1的结构。

11表示装载上锁室的外壳(下文中，简称为“装载上锁室”)，其是装载上锁系统1的主要部件，且为真空室。12表示用作主室2和装载上锁室11之间的门的真空侧闸门阀，用于在其间传送衬底19。当该闸门阀12打开时，在装载上锁室11的侧壁中限定一个开口，可以通过该开口传送衬底。当闸门阀12关闭时，可以不透气地(gastightly)关闭室。13表示空气侧闸门阀，且它用作装载上锁室11和空气(装置外部或不同于曝光环境的环境)之间的门，用于在其间传送衬底19。当闸门阀13打开时，在装载上锁室11的侧壁中限定一个开口。另一方面，当它关闭时，会不透气地关闭装载上锁壁的表面。

14表示用于向装载上锁室11中供应气体的气体供应管。有用于供应气体和停止气体供应的气体供应阀15。在本示例中，管14的末端向空气打开，且供应到装载上锁室11中的气体是空气。但是，可以将管14连接到气体供应线，以便可以使用例如适于工作条件的任何所需气体，如干燥的空气或干燥的氮气。在本示例中，当将衬底19向装置外卸载时，管14用来将气体(空气)供应到处于真空状态的装载上锁室11中，由此消除空气和装载上锁室11之间的压差并使空气侧闸门阀13打开。这是由于，通常，如果只在一侧施加大气压而存在压差时，则闸门阀会不起作用。16表示用于相互连通主室2内部和装载上锁室11内部的连通管。可以通过打开/关闭提供在部分管中的连通阀17来控制连通的状态。将在以后解释这些连通管16和连通阀17的功能。

21表示衬底台，其构成装载上锁腔室11的一部分。在装载上锁室11内部，这是将在其上装载衬底19的平台。衬底台21具有三个定位针(pin)。由于与衬底19的接触限制在这三个点，因此可以将由颗粒的粘附引起的衬底沾污抑制到最低的水平。通过具有高硬度的机械臂23将衬底台21安装在驱动单元22上。操作驱动单元22以整体地向上和向下移动机械臂23和衬底台21。至于驱动方法，例如，可以是滚珠螺杆和直导轨的组合。20表示围绕衬底台21侧面的圆周提供的真空封口。封口20在衬底台和装载上锁室11的内壁之间是滑动的，且具有真空上锁功能。例如，在本示例中，封口20是诸如O-环的密封部件。但是，可以使用迷宫(labyrinth)结构，且通过差动抽气，可以完成真空上锁。可选择地，可以使用波纹管(bellow)结构。

通过驱动单元22向上或向下移动衬底台21，可以改变其中要安装衬底19的装载上锁室11的内部容积或容积。

18表示向空气打开的门，将其提供在装载上锁室11的顶板处。提供该门以限定一个开口，当升高衬底台21时，用于向外抽出装载上锁室11的内部气体(空气)。如果有必要与空气隔离，则关闭门18并完成真空上锁。门18的开口应当足够宽，以防止在升高衬底台21时气体(空气)被压缩。鉴于此，期望门18应当具有用于装载/卸载衬底19的闸门阀结构。可以在门18的顶部提供过滤器(未示出)，以防止颗粒进入装载上锁室11。

现在将顺次描述装载上锁系统1的操作。

起初，将说明用于将衬底从空气传送到减压He环境的主室2中的顺序。最初的状态是，打开空气侧闸门阀13而其余阀关闭，且衬底台21位于其降低的位置。从该最初状态起，将衬底19从空气中的衬底盒向外传送到装载上锁室11内部的衬底台21。衬底21处于降低状态。当降低衬底台21时，可得到足够的空间用于将衬底装载到装载上锁室11中。在将衬底19传送到衬底台21上之后，打开向空气开口的门18。图2A示出了该状态。

随后，关闭空气侧闸门阀13并启动驱动单元22以升高衬底台21。同时，挤出装载上锁室11内部的空气并通过门18的开口向外排出。图2B示出了其中已经将衬底台21升高的状态。

升高台21后，关闭门18。当台21在其升高位置时，装载上锁室11的内部容积最小，且那里只残留了少量空气。此后，打开连通阀17以使装载上锁室11和主室2相互连通。虽然只有非常小量的空气从装载上锁室11流进主室2中，但压力瞬间平衡，且装载上锁室11和主室2具有相同的环境。图2C示出了该状态。由于空气流进主室2中，因此主室2内部He的纯度和压力将改变。但是，由于在衬底台21位于其升高位置时，使装载上锁室11的内部容积与主室的容积相比非常小，因此可以在可允许的小范围内接受这种改变。借助于环境保持系统3可以将已经少量改变具有其压力和He纯度的主室2的环境立刻恢复其初始条件。

打开连通阀17后，打开真空侧闸门阀12。同时，降低衬底台21。图2D示出了该状态。当降低衬底台21时，减压He气的总体积增大。在此，环境保持单元3内部的控制系统31开动以根据He气压的改变而增大He的注入量，从而可以使He气压保持恒定。

当降低台21时，保证了用于衬底19传送的足够空间。由此，借助于主室2内部的传送自动仪(未示出)，将衬底19传送到主室2内部的曝光位置。

用上述工序，完成了从空气到具有减压He环境的主室中的衬底传送。

接下来，将说明将衬底从主室2传送到空气中的顺序。

刚好在衬底卸载开始之前的状态是，将空气侧闸门阀13、真空侧闸门阀12、气体供应阀15和连通阀17都关闭。

最初，打开连通阀17以在装载上锁室11和主室2中提供相同的环境(图3A)。随后，打开真空侧闸门阀12，并且与此同时，驱动单元22驱动衬底台21以将其向下移动来确保足够的空间。此后，借助于传送自动仪(未示出)，卸载衬底19并从主室2放置到衬底台21上(图3B)。

此后，关闭真空侧闸门阀12。关闭该阀之后，打开气体供应阀15并将装载上锁室11内部充满空气。然后，打开门18，并降低衬底台21(图3C)。由于门18打开，因此在降低台21时，空气可以在无阻力的情况下流入装载上锁室11中。

然后，打开空气侧闸门阀13，并通过传送自动仪(未示出)向装载上锁室11外卸载衬底19(图3D)。

用上述工序，完成了从主室到空气中的衬底的传送。

在常规的装载上锁系统中，为了装载衬底，必须将装载上锁室内部一次抽真空。为了避免由于抽气期间空气的绝热膨胀引起的湿气凝结以及衬底的合成温度下降，应缓慢进行抽气操作同时花费长时间。

与之相比，在根据本实施例的X射线曝光装置的装载上锁系统1中，在衬底的装载中没有包括空气绝热膨胀的工序。因此，不可能存在湿气含量的凝结或衬底温度的降低，而能够实现高速的衬底传送。而且，不必使用用于装载上锁的抽气泵，并有效地降低了装置的成本。

在本实施例中，通过控制装置，例如提供在装置内部的微电脑来控制各种阀，且它们可以被自动启动。

至于向空气打开的门18，同样不必总是提供在顶板处。可以将其提供在顶板附近的侧壁处。可选择地，也可以将空气侧闸门阀13用作向空气打开的门。

【实施例2】

图4示出了根据本发明第二实施例的装载上锁系统。在本实施例中，将本发明应用于远紫外光曝光装置，在该装置中在真空环境中进行曝光工艺。在本实施例中，具有与第一实施例的相同功能的部件用相同数字表示，且将省略其详细的描述。

1表示本发明的装载上锁系统。提供装载上锁系统1以将衬底19从空气装载到主室2中，且同时在主室2内部对其进行曝光处理之后，在不破坏主室2的真空环境的情况下，向外(向空气)卸载衬底。2表示主室，通常通过真空泵对其抽气，且保持其中的真空级。在主室2内部，有用于对衬底19进行曝光处理的部件，例如传送自动仪、具有其上形成电路图案的并将被转移到衬底的原图、用于将原图和衬底对准的平台，等等，虽然它们未在图中示出。

下面将更详细地描述装载上锁系统1的结构。

11表示装载上锁室(外壳)，其是装载上锁系统1的主要部件，且为真空室。12表示用作用于在主室2和装载上锁室11之间传送衬底19的门的真空侧闸门阀。13表示空气侧闸门阀，且它作为装载上锁室11和空气侧(装置外部)之间的门，用于在其间传送衬底19。14表示用于向装载上锁室11中供应气体的气体供应管。在气体供应管14的一部分中提供了气体供应阀15。在本实施例中，管14的末端向空气敞开，且供应到装载上锁室11中的气体是空气。但是，可以将管14连接到气体供应线，以便可以供应例如干燥的空气或干燥的氮气。

41表示用于测量装载上锁室11内部压力(真空级)的真空计。42表示抽气管，其通过提供在部分抽气管中的抽气阀43连接到装载上锁抽气泵44上。通常使抽气泵44工作，且在抽气阀43打开时运行，以完成装载上锁室11的真空抽气。

21表示衬底台。在装载上锁室11内部，这是要在其上装载衬底19的平台。衬底台21具有三个定位针。由于与衬底19的接触限制在这三个点，因此可以将由颗粒的粘附引起的衬底沾污抑制到最低的水平。通过具有高硬度的机械臂23将衬底台21安装在驱动单元22上。驱动单元22是可操作的，以整体地向上和向下移动机械臂23和衬底台21。至于驱动方法，例如，可以是滚珠螺杆和直导轨的组合。20表示围绕衬底台21侧面的圆周提供的真空封口。封口20在衬底台和装载上锁室11的内壁之间是滑动的，且具有真空上锁功能。例如，在本示例中，封口20是诸如O-环的密封部件。但是，可以使用迷宫(labyrinth)结构，且通过差动抽气，可以完成真空上锁。可选择地，可以使用波纹管(bellow)结构。

通过驱动单元22向上或向下移动衬底台21，可以改变其中要安装衬底19的装载上锁室11的内部容积或容积。

18表示向空气敞开的门，将其提供在装载上锁室11的顶板处。提供该门以限定一个开口，当升高衬底台21时，用于向外抽出装载上锁室11的内部气体(空气)。例如，如果要抽空装载上锁室，则关闭门18并完成真空上锁。门18的开口应当足够宽，以防止在升高衬底台21时气体(空气)被压缩。鉴于此，期望门18应当具有用于装载/卸载衬底19的闸门阀结构。可以在门18的顶部提供过滤器(未示出)，以防止颗粒进入装载上锁室11。

现在将顺次描述装载上锁系统1的操作。

最初的状态是，打开空气侧闸门阀13而其余阀关闭，且衬底台21位于其降低位置。图5A示出了该状态，其中从该最初状态起，将衬底19从空气中的衬底盒向外传送到装载上锁室11内部的衬底台21。在此，衬底21处于降低状态。当降低衬底台21时，可得到足够的空间用于将衬底装载到装载上锁室11中。在将衬底19传送到衬底台21上之后，打开向空气开口的门18。

在打开门18的同时，启动驱动单元22，以升高衬底台21。通过门18的开口将装载上锁室11内部的空气向外挤出。

此后，关闭门18和空气侧闸门阀13。图5B示出了该状态。当衬底台21在升高位置时，装载上锁室11的内部容积最小，且那里只残留了少量空气。由此状态，打开抽气阀43，并抽空装载上锁室11内部的空气。考虑到以后将描述的原因，可以立刻完全打开抽气阀43。图5C示出了其中进行真空抽气的状态。

在如前文所述的常规装载上锁系统中，如果快速进行抽气，由于空气的绝热膨胀，空气中的湿气含量将凝结而沾污衬底，或者不期望地降低衬底温度。因此，在常规的装载上锁系统中，需要控制抽气阀的打开程度以便缓慢地进行真空抽气。在本实施例的装载上锁系统1中，与之相比，由于只有有限量的空气残留在装载上锁室1的内部，因此即使以高速度进行抽气，也可以很好地抑制湿气含量的凝结和衬底温度的降低。

由于要被抽出的气体很少，因此在打开抽气阀43时，在非常短的时间内就在装载上锁室11内部建立了高真空。通过真空计41监控装载上锁室11内部的真空级，且如果达到了预定级，则关闭抽气阀43。

在关闭阀43之后，打开真空侧闸门阀12，且与此同时，启动驱动单元22以向下移动衬底台21。当降低台21时，由于装载上锁室11的内部和主室2的内部都已处于真空状态，因此即使容积改变也不会出现问题。图5D示出了其中已经向下移动了衬底台21的状态。在降低台21之后，例如，通过传送自动仪(未示出)将衬底19传送到主室2内部的曝光位置。

用上述工序，完成了从空气到真空环境的主室2的衬底19的传送。传送后，关闭真空侧闸门阀12(图6)。

将衬底从主室2卸载回到空气的顺序基本上与常规装载上锁系统的相同，将省略其描述。由事实将容易理解，图6所示的状态与已经结合常规示例描述的图7所示的状态相似。

根据本实施例的装载上锁室11，将容积做成可变的，且通过这样做，一方面确保用于衬底传送的空间，且另一方面，由于使被抽出的气体的体积小，因此能够高速地抽气。

在本实施例中，通过控制装置，例如提供在装置内部的微电脑来控制各种阀，且它们可以被自动启动。

至于向空气打开的门18，不必总是提供在顶板处。可以将其提供在顶板附近的侧壁。可选择地，也可以将空气侧闸门阀13用作向空气打开的门。

图8示出了用于器件制造的曝光装置，其并入了如前文所述的装载上锁系统。

该曝光装置将被用于制造具有形成其上的精细图形的微型器件，例如，诸如半导体器件(例如，半导体集成电路)、微型机械或薄膜磁头。在该曝光装置中，由光源161提供的、作为曝光能量的曝光光(例如，其包括可见光、紫外光、远紫外光、X射线、电子束和带电粒子束)照射标线R(原图)，且通过具有投影透镜162(例如，其包括折射透镜、反射透镜、反折射透镜系统和带电粒子透镜)将光从标线R投影到半导体晶片W(衬底)上，借此在衬底上制造需要的图形。

曝光装置包括具有导轨152和在该处固定的线性电动机定子121的基台151。线性电动机定子121具有多元相电磁线圈，而线性电动机可动元件111包括永磁体组。与可动部分153一样，线性电动机可动部分111连接到可动导轨154(平台)，且通过线性电动机M1的驱动，可以在图片的法线方向上移动可动导轨154。以基台151的上表面为基准，通过静止的支座155，且同时以导轨152的侧面为基准，通过静止的支座156支撑可动部分153。

通过静止支座158支撑可动台157，其是设置得跨在可动导轨154上的平台构件。通过相同的线性电动机M2驱动该可动台157，以便在以可动导轨154为基准的同时，从图中的角度向左和向右移动可动台157。借助于干涉仪160和固定在可动台157上的镜159测量可动台157的运动。

在安装在可动台157上的夹盘上固定晶片(衬底)W，且借助于光源161和投影光学系统162，根据分布重复方法或分布扫描方法将标线R的图形以缩小规模转移到晶片W上的不同区域上。

应当注意到，前文所述的本发明的装载上锁系统也可以类似地应用于曝光装置，其中在不使用掩模的情况下，在半导体晶片上直接绘制电路图形以曝光其上的抗蚀剂。

接下来，将说明使用上述曝光装置的器件制造方法的实施例。

图9是用于说明半导体制造所有工序的流程图。步骤1是用于设计半导体器件电路的设计工序。步骤2是基于电路图形的设计制作掩模的工序。步骤3是通过使用诸如硅的材料准备晶片的工序。步骤4是称为预处理的晶片处理，其中通过使用已准备的掩模和晶片，根据光刻在实践中在晶片上形成电路。其后的步骤5是称为后处理的组装步骤，其中将已经在步骤4中处理的晶片形成为半导体芯片。该步骤包括组装(划片和焊接)过程和封装(芯片密封)过程。步骤6是检查步骤，其中对由步骤5制造的半导体器件进行操作校验、耐久性检验等等。通过这些工艺，制造半导体器件，并运送它们(步骤7)。

更具体地，上述步骤4的晶片处理包括：(i)用于氧化晶片表面的氧化工艺；(ii)用于在晶片表面形成绝缘膜的CVD工艺；(iii)用于通过气相淀积在晶片上形成电极的电极形成工艺；(iv)用于对晶片注入离子的离子注入工艺；(v)用于对晶片施加抗蚀剂(感光材料)的抗蚀剂工艺；(vi)通过上述曝光装置，通过曝光在晶片上印刷掩模电路图形的曝光工艺；(vii)用于显影已曝光晶片的显影工艺；(viii)用于除去除显影抗蚀剂图像之外的部分的蚀刻工艺；和(ix)在经过蚀刻工艺后用于剥离保持在晶片上的抗蚀剂材料的抗蚀剂剥离工艺。通过重复这些工艺，在晶片上重叠地形成电路图形。

接下来，将描述本发明的另一方面。

半导体器件的密度已经较大地提高，且半导体集成电路的尺寸和线宽已经越来越窄。

涉及到用于将电路图形转移到硅晶片上的半导体曝光装置，为了使图形最小化，必须缩短用于曝光工艺的曝光光的波长。因此，例如，波长已经从g-线或i-线缩短到KrF、ArF、F2激光和由SR(同步加速器辐射)环发射的软X射线。

短波长曝光光在空气中大大衰减。因此，将曝光装置的曝光单元容纳在室中，且室内部充满减压的He气氛或为真空环境，其中曝光光的衰减小。

另一方面，在处理机器中，其中处理气体不同于空气或用于防止晶片上的抗蚀剂氧化，使用不同于空气的气氛或真空环境。

在这种处理机器中，为了在其中具有加工台的室(第一处理室)和设置在空气中的衬底工艺台之间传送衬底，使用了装载上锁室(第二处理室)。要被处理的衬底可以是Si晶片或标线(reticle)。为了装载和卸载衬底，有其中提供有多个装载上锁室的容器。

在此，参考图21A和21B，将说明具有装载上锁室4的已知类型的处理机器的示例。

在所示出的处理机器中，其中具有衬底处理台的处理室充满减压的He气氛。

在空气中，有晶片托架安装部分(晶片提供单元)3。并且，在空气中，有第一晶片托架传送装置51，其能够接近托架安装部分3和装载上锁室4。

装载上锁室4具有将其与晶片供应单元3截断的第一闸门阀41、将其与处理室截断的第二闸门阀42、用于抽空装载上锁室4内部的抽气装置(未示出)和用于供应He或N2的气体供应装置(未示出)。

此外，装载上锁室4具有晶片安装台，将其布置得在其中容纳一个或更多晶片。

下面将说明这种已知的装载上锁系统的操作。

起初，第一传送装置51将一个晶片从安装在晶片托架安装部分3中的晶片托架取出，并将晶片传送到装载上锁室4中。

当将晶片传送到装载上锁室4中并将其放置在晶片安装台上时，关闭第一闸门阀41以便将室与空气截断，并且然后进行装载上锁室4的内部环境的置换。

如下完成装载上锁室4的内部环境。

当关闭第一闸门阀41并将装载上锁室与空气和处理室隔离时，打开真空抽气阀(未示出)。然后，通过真空抽气管并借助于真空泵(未示出)，抽出装载上锁室4内部的气体。

进行真空抽气直到达到预定真空级为止。在进行抽气并达到预定真空级之后，关闭真空抽气阀并中断真空抽气。

随后，打开气体供应阀(未示出)。图中示出的装载上锁系统提供有He气供应阀和N2气供应阀。在此打开的阀是用来提供与处理室所容纳的室气氛相同气体的阀。因此，打开He气供应阀。

提供He气直到装载上锁室4内部的压力变得与处理室内部的压力相等为止。当装载上锁室4内部的压力变得与处理室内部的压力相等时，关闭He气供应阀并关断He气的供应。

当停止He气供应时，打开第二闸门阀42，并通过第二传送装置52从处理室卸载其内部的晶片。将晶片传送到处理台(未示出)。

通过第二传送装置52和第一传送装置51，经由装载上锁室4，传送在处理台处理过的晶片，并将其移回到晶片托架3中。

由于装载上锁室4的内部容积恒定，因此当对装载上锁室4抽气时，室内部的气体发生绝热膨胀且其温度降低。虽然内部气体的温度降低取决于包括抽气的各种因素，但内部气体的温度降低大于小的程度，且根据条件，温度会降至凝固点以下。

由于放置在装载上锁室4内部的衬底暴露在室内部的气体中，因此其温度随着气体的冷却一起降低。

随着气氛置换的完成，将衬底装载到装置中，该衬底的温度已经随装载上锁室4内部的绝热膨胀而降低。

在曝光装置中，必须精确地控制衬底的温度以保持转移精度、线宽精度等。但是，通过装载上锁室4传送的衬底具有如上所述的温度降低，因此，如果在该状态下曝光衬底，会直接引起转移精度的退化。

通常，为了将晶片温度控制在预定温度，一个示例是等待衬底温度逐渐上升并变得等于晶片接触环境气体或衬底传送装置时的预定温度。

其它示例是在装置内部提供加热器或任何其它加热装置以加热衬底，从而防止由绝热膨胀引起的衬底温度的降低。就提供加热器或加热装置的位置而言有差异，例如在空气、装载上锁室、处理室等中。

就装置结构而言，前面的示例是一种简单的方法。但是，直到达到预定的衬底温度花费长时间，且不期望地降低了生产量。

后面的示例具有的麻烦在于，由于增加了加热装置而使装置结构变复杂，且需要复杂的控制，以及来自加热装置的热量传递到装置而引起局部变形，并由此引起衬底传送精度的退化。

通过减缓装载上锁室4的真空抽气可以抑制气体的温度降低和衬底的合成温度的降低。

更具体地，装载上锁室4的壁一般由金属构成，且其相对于晶片或气体具有大的热容积。而且，由于装载上锁室4的外部与空气接触，因此即使温度降低，也会从空气施加热量。因此，造成较小的温度下降。换言之，它相当于具有很大的热容积。

装载上锁室4内部的气体不断地接触装载上锁室的壁表面。如果气体的温度比壁表面的温度低，则热量从壁表面施加到气体。而且，除了由直接接触引起的热量施加外，气体通过辐射从壁表面接收热量。鉴于此，如果缓慢地进行真空抽气，就可以延长气体从壁表面接收热量的时间，以致使从壁表面接收的热量的总量变大。因此，有气体温度下降较小的优点。

但是，用该方法，必须将用于真空抽气的时间设置得格外长，并且这会造成生产量的相当大的下降。

如上所述，对于在真空抽气期间由装载上锁室内部气体的绝热膨胀造成的衬底温度下降的问题，通常采用的方法反而引起不同的麻烦，例如降低了生产量，使结构复杂化，使衬底传送精度退化等等。

本发明另一方面的目的是，提供一种衬底处理机器，对于在装载上锁室的真空抽气期间由其内部的绝热膨胀引起的衬底温度下降来说，通过该衬底处理机器，保持装载上锁室的内部容积不超过衬底体积的20倍。通过该装置，将衬底温度的降低控制得不大于0.3℃，并且因此，在将衬底装载到处理室中后，可以迅速对衬底进行诸如曝光工艺的处理。从而可达到提高的生产量。

根据本发明的一个优选形式，为了解决至少一个上述麻烦，设置装载上锁室的内部容积使其近似地不大于要通过装载上锁室传送的衬底体积的10倍。

根据本发明的另一方面，还将支架与衬底一起引入装载上锁室4中。通过支架的体积，可获得相当于减小装载上锁室内部容积的效果，且基于此，可以使装载上锁室的容积约不大于衬底体积的10倍。

根据本发明的另一方面，使装载上锁室的内部容积可变，且在将衬底装载到装载上锁室中后，减小装载上锁室的容积，从而确保装载上锁室的内部容积约不大于衬底体积的10倍。

装载上锁室的容积与装载上锁室4内部的衬底的温度降低有关系。装载上锁室容积越小，温度的降低就越小。

例如，对于其中容纳300mm的晶片的装载上锁室来说，其应当具有约320(mm)×320(mm)＝102,400mm²的底板面积。基于此，在改变装载上锁室高度的同时，进行计算300mm晶片的温度降低。图20的曲线图示出了结果。在计算中，假设抽气所需的时间为常数。

陡直上升的曲线是室的内部表面积，且其与具有特定偏移量的装载上锁容积成比例。另一方面，装载上锁室内部的晶片温度和气体温度一般为23℃，且它们随容积而降低。即，装载上锁室容积越大，则温度的降低就越大。

至于为特殊的物理现象的绝热膨胀涉及到，最低的气体温度仅由初始压力和最终压力决定，而不取决于装载上锁室的容积等。但是，在实际的装载上锁中，装载上锁室内部的气体与装载上锁室的壁接触且气体通过接触接收热量。通常，装载上锁室由金属构成，且金属本身具有与内部气体相比大的热容积。而且，装载上锁室的壁与空气接触，并且在这方面，相当于该室具有与室内部的气体相比非常大的热容积。鉴于此，装载上锁室内部的气体由于绝热膨胀引起温度降低，而另一方面，它从装载上锁室接收热量。被接收热量的数量与接触面积成比例，因此，装载上锁室的内表面面积越大，所接收的热量的量就越大。

但是，如果如上所述将底板面积设为常数，可看到，室容积增大的变化率大于面积增大的变化率。这意味着，气体容积的增大按比例大于所接收的热质量的增大。因此，装载上锁室容积越小，气体的温度降低就越小。

将晶片暴露在装载上锁室内部的气体中。因此，如果气体温度降低，晶片由此被冷却且其温度降低。因此，气体的温度降低引起晶片温度的降低。

在使用静电夹盘作为衬底处理台的衬底夹持单元的地方，当将衬底吸到夹盘上时，衬底温度与夹盘的温度差应当保持在0.19℃范围内。为了保持衬底温度的降低不大于0.19℃，由图20看出，装载上锁室4的容积应当为0.5L。由于在300mm晶片的情况下，厚度方向的尺寸为5mm且体积约为55,000mm3，因此0.5L的装载上锁室容积意味着，根据衬底体积，应当使装载上锁室的容积不大于衬底体积的10倍。

换言之，通过使装载上锁室的容积比衬底的体积约大10倍，可以使将装载上锁室4真空抽气时衬底的温度降低不大于0.19℃。由此，可以在不增加额外问题的情况下，解决包含在装载上锁室真空抽气中的衬底温度降低的麻烦。

采用上述装置，在装载晶片的同时，在期望的温度下将晶片从装载上锁室装载到装置中。因此，在装载后可以迅速进行诸如曝光工艺的处理，并由此提高了精度和生产量。

可以以各种形式实施本发明。将示例概括如下。

(1)一种减压或常压衬底处理装置，包括用于在不同于空气的气氛中进行处理的第一处理室，和通过打开/关闭机构分别连接到第一处理室和空气的第二处理室，其中将通过第二处理室将作为处理物体的衬底从空气传送到第一处理室，且其中第二处理室具有内部容积，其近似地不大于通过第二处理室传送的衬底体积的10倍。

(2)一种减压或常压衬底处理装置，包括用于在不同于空气的气氛中进行处理的第一处理室，和通过打开/关闭机构分别连接到第一处理室和空气的第二处理室，其中将通过第二处理室将作为处理物体的衬底从空气传送到第一处理室，其中将衬底储存在与空气中相同的容器中，其中在空气中密封地关闭该容器，其中通过第二处理室将该容器传送到第一处理室，且其中当将容器放置在第二处理室内部时，使第二处理室内部空间的容积约不大于所传送的衬底体积的10倍。

(3)一种减压或常压衬底处理装置，包括用于在不同于空气的气氛中进行处理的第一处理室，和通过打开/关闭机构分别连接到第一处理室和空气的第二处理室，其中将通过第二处理室将作为处理物体的衬底从空气传送到第一处理室，其中提供衬底储存容器并移到第二处理室中，其中将衬底储存在与空气中相同的容器中，其中在空气中密封地关闭该容器，其中将容器放在第二处理室中且然后通过与第一处理室中相同的气氛置换第二处理室的空气气氛，其中将容器移到第一处理室中且然后将衬底取出容器并传送到第一处理室，且其中当将容器放置在第二处理室内部时，使第二处理室内部空间的容积约不大于所传送的衬底体积的10倍。

(4)一种减压或常压衬底处理装置，包括用于在不同于空气的气氛中进行处理的第一处理室，和通过打开/关闭机构分别连接到第一处理室和空气的第二处理室，其中将通过第二处理室将作为处理物体的衬底从空气传送到第一处理室，其中布置第二处理室以提供可变的容积，且其中在将衬底放入其中时第二处理室的容积是可改变的，以确保第二处理室的容积约不大于所传送的衬底体积的10倍。

(5)一种衬底处理装置，包括用于在不同于空气的气氛中对要处理的物体进行处理的第一处理室，通过打开/关闭机构分别连接到第一处理室和空气的第二处理室，和用于将物体通过第二处理室从空气传送到第一处理室的传送装置，其中第二处理室的容积约不大于物体体积的10倍。

(6)一种曝光装置，包括在以上(1)至(5)项的任意一项中列举的衬底处理装置。

(7)一种曝光装置，包括在以上(1)至(5)项的任意一项中列举的衬底处理装置，和用于将光从光源引到被处理物体的光学系统。

(8)一种器件制造方法，包括通过使用(6)或(7)项中列举的曝光装置曝光被处理的物体和显影已曝光物体的步骤。

至于由于真空抽气期间装载上锁室内部的绝热膨胀引起的衬底温度降低，如果控制装载上锁室的容积不大于衬底体积的20倍，就可以将衬底温度的降低控制在不大于0.3℃。因此，在不使用衬底温度调节装置等的情况下，在将衬底引入到处理室中之后，可以迅速对衬底进行诸如曝光工艺的处理。因此，较大地提高了装置的生产量。

下面将结合附图描述本发明该方面的优选实施例。

【实施例3】

图10A和10B示出了本发明的第三实施例。在本实施例中，将本发明应用于曝光装置。其包括处理室1，其中容纳有晶片曝光单元，未示出，并在其中建立并保持减压He气氛。该装置还包括设置在空气中的晶片托架(晶片供应单元)3。在本实施例中，晶片托架3是前开口一体盒(FOUP)系统。处理室辅助间(chamber auxiliary room)2连接到处理室1，并在该处理室辅助间2中设置将在以后描述的第二传送装置52。

在处理室辅助间2和晶片供应单元3之间设置装载上锁室4，其用于使晶片在不同环境之间转移。分别通过第一闸门阀41和第二闸门阀42将装载上锁室4与空气和处理室辅助间2连通。

在空气侧，有用于在晶片托架3和装载上锁室4之间传送晶片的第一晶片传送装置51。在处理室辅助间2内部，有用于在装载上锁室4和晶片处理单元之间传送晶片的第二晶片传送装置52，未示出。在空气中的晶片托架3和装载上锁室4之间设置有卡盒台6，其中可以将晶片储存在卡盒7中。

在第一晶片传送装置51和卡盒台6周围，有小型清洁小间8。构造该清洁小间8以封闭在空气中的整个晶片传送单元。就此而论，装载上锁室4具有空气侧开口，其向清洁小间8的内部打开。并且，至于晶片托架3，FOUP系统附着在清洁小间8的壁上，且由此FOUP系统的开口面向清洁小间8。

构造第一晶片传送装置51，以便能够接近装载上锁室4、晶片托架3和卡盒台6中的每一个。具体地，在本实施例中，沿一个圆周提供装载上锁室4、晶片托架3和卡盒台6，并在接近圆心处提供分等级的自动仪。

卡盒台6具有晶片升高机构63，其用于协助将在第一晶片传送装置上的晶片储存到卡盒7中。

卡盒7具有诸如图11所示的结构。卡盒7包括主框架71，其具有在其顶表面上形成的三个定位针71，且在这些定位针上将放置晶片。主框架71的底部具有凹形，以便能够在此接收并保持传送装置的手柄。三个定位针72具有比晶片的弯曲量稍长的长度，以防止其上保持的晶片与衬底底面接触并同时确保最小的空间容积，其中该晶片的弯曲量是在将其放在定位针上时由晶片本身的重量引起的。

将三个定位针72提供在衬底74上。衬底74安装在卡盒主框架71的内部，且使其相对于卡盒主框架可向上和向下移动。三个定位针72延伸穿过形成在卡盒框架71顶部的孔，以在卡盒主框架71上保持晶片。例如，通过诸如O-环的密封装置不透气地密封卡盒主框架71各通孔和定位针72之间的间隙。

通过卡盒主框架71可开并可关地控制卡盒盖75。面对卡盒主框架71的、卡盒盖75的表面形成有凹形，该凹形的大小可以容纳晶片。而且，卡盒盖75具有形成其中的适当的孔以提供气体由此通过的通道，且每个孔提供有相当于超低渗透空气过滤器(ULPA)的过滤器73。优选地，卡盒盖75的孔应当形成在外围位置，避开下面的晶片。

图12示出了卡盒台6的结构示例。卡盒台6包括主框架61、卡盒安装台62和晶片提升装置63。

提供卡盒安装台62以便在其中储存晶片或从中取出晶片时在预定位置夹持卡盒。它包括其上可以放置卡盒的三个针。这些针可以具有通过吸力夹持卡盒的结构。而且，卡盒安装台可以提供有用于定位卡盒的定位针(positioning pin)或在将晶片储存到卡盒中或从卡盒引出时用于防止卡盒移位的防偏移针。在该图中，示出了仅具有安装针的最简单结构。

使晶片提升机构63在向上和向下方向上可移动。例如，对于导向器和用于移动的驱动源，可以使用任何已知的结构。在该图中，示出了使用向上和向下可动针的最简单示例。

当将卡盒放置在卡盒安装台62上时，使晶片提升机构63的针与卡盒的衬底74相对。当晶片提升机构63向上移动时，针与衬底74的底面啮合。此外随着提升机构63的向上运动，衬底74相对于卡盒主框架71向上移动。

可以以如图13所示的方式将晶片储存到卡盒71中。

起初，其上夹持有晶片的第一晶片传送装置51伸出其机械臂以便将晶片传送到卡盒台6上的预定位置。随后，卡盒台6的晶片提升机构63向上移动以升高卡盒7的衬底74。随着该动作，安装在衬底74上的针72向上移动并使它们与手手柄(hand)上的晶片啮合。此外随着针的向上动作，晶片升高离开第一传送装置51的手柄。

第一传送装置51缩回其机械臂且收回该手柄，然后晶片提升机构63在其上夹持晶片的同时向下移动。晶片随着该动作向下移动。当卡盒的衬底74降低到卡盒主框架71的预定位置时，晶片提升装置63从衬底74移开，并继续向下动作且最终缩回。

将晶片放置在卡盒7的晶片安装针72上并缩回晶片提升装置63之后，关闭卡盒盖75。

采用上述顺序，完成了将晶片储存到卡盒中的工序。

接下来，将描述根据本发明该实施例的曝光装置中的晶片传送操作。

第一传送装置51进入放置在大气中的晶片托架3，并从托架取出一个晶片。现在，其上载有一个晶片的第一传送装置51缩回其机械臂，并检查卡盒台6的状态以及卡盒台上卡盒7的状态。

如果卡盒7已准备好接收晶片，则第一晶片传送装置51将其机械臂转向卡盒7，然后以前文中所述的方式将晶片储存在卡盒7中。

将晶片储存在卡盒7中之后，第一晶片传送装置51再次进入卡盒台6。在此，布置第一晶片传送装置51的手柄以单独夹持晶片和卡盒。

具体地，第一晶片传送装置51进入卡盒台，保持它的位置低于在它将一个晶片储存在卡盒7中不久前的位置，同时低于卡盒7的底面。在手柄接近卡盒7的下面之后，第一晶片传送装置51向上移动以使卡盒7从卡盒台6升高。

在其上夹持卡盒7的同时，第一晶片传送装置51缩回其机械臂。然后，检查装载上锁室4的气氛。

如果此时装载上锁室4充满大气气氛，则根据图14所示的顺序将卡盒7装载到装载上锁室中。第一传送装置51旋转并将其机械臂转向装载上锁室4。在检查闸门阀41为打开状态后，第一传送装置伸出机械臂并将其上容纳有晶片的卡盒7传送到装载上锁室4中。

随后，第一晶片传送装置51向下移动其机械臂。由此，卡盒7的安装部分与装载上锁室4的底部啮合，并将卡盒安装于此。即使将卡盒7安装在装载上锁室4中之后，第一晶片传送装置51继续进行降低其机械臂的动作，并且，当机械臂从卡盒7的底部移开且到达能够缩回机械臂的位置时，停止向下的动作。

此后，第一晶片传送装置51牵引其机械臂以便从装载上锁室4中缩回手柄。晶片传送装置51缩回之后，通过第一闸门阀41将分界面同大气截断并随后进行环境更换。

环境更换可以如下进行。

关闭第一闸门阀41之后，打开真空抽气阀(未示出)，然后通过使用真空抽气装置(未示出)开始抽出装载上锁室4内的气体。当气体抽空且达到预定的真空度时，关闭真空抽气阀并由此完成抽气。

随后，通过打开气体供应装置(未示出)的气体供应阀，向装载上锁室4中供应与处理室1的内部环境气体相同的He气。当在装载上锁室4中建立了与处理室1的压力水平大约相同的减压He环境时，关闭气体供应阀并关断He气的供应。

在此，比较处理室1和装载上锁室4的压力。如果这些室之间的压力差大于预定值，则进行压力校正操作。根据装置结构，可以以各种方式进行压力校正操作。

一个示例是在处理室1和装载上锁室4之间提供连通管，并在管的一部分中提供截止阀。当处理室1和装载上锁室4之间的压力差大于预定值时，打开连通管中的截止阀以便在处理室1和装载上锁室4之间提供流体通道。由此可以基本消除压力差，并由此完成对装载上锁室4的环境的更换操作。

另一方法是对装载上锁室4重新进行真空抽气或供应环境气体，以产生预定压力。更具体地，如果装载上锁室4的压力高于处理室1的，则打开真空抽气阀进行真空抽气。当达到预定的压力水平时，关闭真空抽气阀，并停止抽气。另一方面，如果装载上锁室内部的压力低于处理室压力，则打开He气供应阀以供应He气直到达到预定压力水平为止。当气体抽出或气体供应的结果是压力差变得小于预定值时，完成了对装载上锁室4的环境更换操作。

完成装载上锁室4的环境更换后，打开第二闸门阀42，并且第二传送装置52进入装载上锁室4以便根据与装载顺序相反的顺序将卡盒7从装载上锁室4卸载出。

第二晶片传送装置52将卡盒7传送到处理室1内的卡盒台(未示出)上。在处理室1内的卡盒台处，根据与在大气中的卡盒台6处所作的相反的顺序，将晶片从卡盒7取出。由此，通过第二晶片传送装置52夹持晶片并传送到处理台上。

在该阶段，晶片温度已经达到预定温度。因此，可以立即开始随后的晶片处理。

在本实施例中，由于将晶片储存在卡盒7中，因此在装载上锁室4的晶片装载和卸载期间不可能有颗粒粘附。这是值得注意的优点，因为通常装载上锁室的环境更换要解决颗粒粘附问题。更具体地，由于衬底装载和卸载期间气体的流动，所以存在于装载上锁室底板或侧表面的颗粒分散并且它们粘附到晶片表面。

另一个问题在于，当抽气期间气体的湿气含量由气体的冷却而凝结时，包含在气体中的微细颗粒也被收集凝结成大尺寸颗粒并粘附到晶片上。

根据本发明的该实施例，与之相比，由于晶片始终储存在卡盒7中，并且在真空抽气期间，只将卡盒内的气体向卡盒外抽出，因此晶片不会曝露在装载上锁室内的气体中。另一方面，在气体供应中，由于在卡盒的气体流动口处提供了过滤器，因此通过该过滤器可以捕获装载上锁室4内分散的任何颗粒，且它们不会进入卡盒。因此，采用该配置，即使在装载上锁室4的气体供应或气体抽出期间颗粒分散，也能有效地防止晶片上颗粒的粘附。

虽然已经作出许多方案来避免装载上锁室的衬底装载和卸载期间的颗粒粘附，例如，诸如控制气体供应或气体抽出，但本实施例可以在不依赖它们的任一种的情况下消除颗粒粘附。

【实施例4】

图15示出了根据本发明第四实施例结构的示例，且图16示出了根据该实施例的操作。

在本实施例中，在装载上锁室4内提供了用于在其中容纳晶片的卡盒状结构。另一方面，在大气中有晶片托架(晶片供应单元)3和用于在晶片托架3和装载上锁室4之间传送晶片的第一晶片传送装置51。没有如第三实施例的卡盒台。本实施例的保持部分实质上与第三实施例相同。

在装载上锁室4内设置卡盒状结构9，并使其能够分别通过第一闸门阀41和第二闸门阀42分别从装载上锁室4移动到大气侧和处理室侧，同时由滑动机构96支撑。卡盒状结构9在其顶部具有可开启且可关闭的盖95。

在装载上锁室4的侧面，即，在大气侧和处理室侧设置第一晶片提升机构98和第二晶片提升机构99。其它部分的基本卡盒结构实质上与第三实施例的相同。

在图16中，如下将晶片储存到卡盒状结构9中。

在装载上锁室4向大气保持打开的同时，打开大气侧的第一闸门阀41。卡盒状结构9在由滑动机构96支撑的同时向装载上锁室4外移动，并打开盖95。然后，其上夹持有晶片的第一晶片传送装置51伸出其机械臂以便将晶片向上传送到卡盒状结构9上的预定位置。

随后，卡盒状结构9的第一晶片提升机构98向上移动，以便与衬底94一起升高卡盒状结构的晶片安装部分92。由此升高的晶片安装部分92将晶片提升以离开第一晶片传送装置51的手柄。在第一晶片传送装置51缩回其机械臂并撤回其手柄时，第一晶片提升机构98向下移动。通过该动作，在其上夹持晶片的同时降低晶片安装部分92。通过该动作，晶片也降低，且晶片安装部分92与卡盒主框架91啮合并停在此处时，晶片提升机构98从晶片安装部分92移开，并继续向下移动并最终缩回。

当撤回晶片提升机构98时，关闭卡盒状结构9的盖95。此后，卡盒状结构9在由滑动机构96支撑的同时移动到装载上锁室4中，然后关闭第一闸门阀41。

通过上述顺序，完成了用于将晶片装载到卡盒状结构9中的工序。

如下能够将晶片从卡盒状结构9中卸载。

起初，检查装载上锁室4与处理室之间的压力差是否不大于预定值，如果确定，则打开处理室1与装载上锁室4之间的第二闸门阀42。然后，卡盒状结构9在由滑动机构96支撑的同时向装载上锁室4外移动，并打开盖95。随后，卡盒状结构9的第二晶片提升机构99向上移动，以便与衬底94一起升高卡盒状结构的晶片安装部分92和其上的晶片。

然后，第二晶片传送装置52伸出其机械臂，且其手柄到达晶片下的预定位置。第二晶片提升机构99向下移动并在第二晶片传送装置52的手柄上放置晶片。然后，晶片安装部分92从晶片移开，且与第二晶片提升机构99一起下降，并缩回。然后其上放置有晶片的第二晶片传送装置52将晶片传送到处理台上，未示出。

接着，将描述根据本发明该实施例曝光装置中的晶片传送操作。

第一传送装置51进入放置在大气中的晶片托架3，并从托架取出一个晶片。现在，其上载有一个晶片的第一传送装置51缩回其机械臂，并检查装载上锁室4和卡盒状结构9的状态。

如果装载上锁室4具有大气内部环境且卡盒状结构9已准备好接收晶片，则第一晶片传送装置51将其机械臂转向装载上锁室4，然后以前文中所述的方式将晶片储存在卡盒状结构9中。

将晶片储存在卡盒状结构9中之后，关闭第一闸门阀41，然后进行装载上锁室的环境更换。

环境更换可以如下进行。

关闭第一闸门阀41之后，打开真空抽气阀(未示出)，然后，通过使用真空抽气装置(未示出)开始抽出装载上锁室4内的气体。当气体抽空且达到预定的真空度时，关闭真空抽气阀并由此完成了抽气。

随后，通过打开气体供应装置(未示出)的气体供应阀，向装载上锁室4中供应与处理室1的内部环境气体相同的He气。当在装载上锁室4中建立了与处理室1的压力水平大约相同的减压He环境时，关闭气体供应阀并关断He气的供应。

在此，比较处理室1和装载上锁室4之间的压力。如果这些室之间的压力差大于预定值，则进行压力校正操作。根据装置结构，可以以各种方式进行压力校正操作。

一个示例是在处理室1和装载上锁室4之间提供连通管，并在管的一部分中提供截止阀。当处理室1和装载上锁室4之间的压力差大于预定值时，打开连通管中的截止阀以便在处理室1和装载上锁室4之间提供流体通道。由此可以基本消除压力差，并由此完成对装载上锁室4的环境更换操作。

另一方法是对装载上锁室4重新进行真空抽气或供应环境气体，以产生预定压力。更具体地，如果装载上锁室4的压力高于处理室1的，则打开真空抽气阀进行真空抽气。当达到预定的压力水平时，关闭真空抽气阀，并停止抽气。另一方面，如果装载上锁室4内部的压力低于处理室的压力，则打开He气供应阀以供应He气直到达到预定压力水平为止。当气体抽出或气体供应的结果是压力差变得小于预定值时，则完成了对装载上锁室4的环境更换操作。

完成了装载上锁室4的环境更换后，打开第二闸门阀42，并且第二传送装置52以前述方式将晶片从卡盒状结构9中卸载，并将晶片传送到处理台上，未示出。

在该阶段，晶片温度已经达到预定温度。因此，可以立即开始随后的晶片处理。

【实施例5】

图17示出了本发明的第五实施例。在本实施例中，构造装载上锁室4以提供可变的内部容积。本实施例的保持部分具有与第四实施例相似的结构。

在其上夹持晶片的同时，当第一晶片传送装置51或第二晶片传送装置52进入装载上锁室4时，应该使得其高度保持高于装载上锁室4内晶片夹持部分的水平。因此，在这种情况下，与高度D1相比，装载上锁室4的顶板高度应足够大。

然而，为了使装载上锁室的容积比晶片体积大几倍，应该使顶板的高度不大于D2，因此，通常D1＞D2。

鉴于此，在本实施例中，使装载上锁室4的顶板在向上和向下方向上可移动。简言之，可以将顶板提供成活塞状结构。

接着，参考图17，将描述根据本发明该实施例的曝光装置中的晶片传送操作。

第一传送装置51进入放置在大气中的晶片托架3，并从托架取出一个晶片。现在，其上载有一个晶片的第一传送装置51缩回其机械臂，并检查装载上锁室4的状态。

如果装载上锁室4具有大气内部环境，并且装载上锁室4的顶板和底板之间的距离不小于D1，则第一晶片传送装置51将其机械臂转向装载上锁室4。在检查第一闸门阀41打开之后，其伸出机械臂并将晶片装载到装载上锁室4中。

随后，第一晶片传送装置51向下移动其机械臂。将晶片移动到装载上锁室4内的晶片安装部分上。机械臂进一步向下移动，且在手柄从晶片底面脱离并达到手柄可缩回的位置时，停止向下的动作。

此后，第一晶片传送装置51牵引其机械臂以便从装载上锁室4缩回手柄。在手柄从装载上锁室4缩回后，接着进行装载上锁室容积减小操作。即，在保持第一闸门阀打开的同时，具有活塞状结构的装载上锁室4的顶板逐渐向下移动，且当到装载上锁室4底板的距离变得等于D2时，停止移动。

在改变上述装载上锁室容积后，通过第一闸门阀41截断与大气的连通，然后进行环境更换。

环境更换可以如下进行。

关闭第一闸门阀41之后，打开真空抽气阀(未示出)，然后，通过使用真空抽气装置(未示出)开始抽出装载上锁室4内的气体。当气体抽空且达到预定的真空度时，关闭真空抽气阀并由此完成了抽气。

随后，通过打开气体供应装置(未示出)的气体供应阀，向装载上锁室4中供应与处理室1的内部环境气体相同的He气。当在装载上锁室4中建立了与处理室1的压力水平大约相同的减压He环境时，关闭气体供应阀并关断He气的供应。

在此，比较处理室1和装载上锁室4之间的压力。如果这些室之间的压力差大于预定值，则进行压力校正操作。根据装置结构，可以以各种方式进行压力校正操作。

一个示例是在处理室1和装载上锁室4之间提供连通管，并在管的一部分中提供截止阀。当处理室1和装载上锁室4之间的压力差大于预定值时，打开连通管中的截止阀以便在处理室1和装载上锁室4之间提供流体通道。由此可以基本消除压力差，并由此完成了对装载上锁室4的环境更换操作。

另一方法是对装载上锁室4重新进行真空抽气或供应环境气体，以产生预定压力。更具体地，如果装载上锁室4的压力高于处理室1的，则打开真空抽气阀进行真空抽气。当达到预定的压力水平时，关闭真空抽气阀，并停止抽气。另一方面，如果装载上锁室4内部的压力低于处理室的压力，则打开He气供应阀以供应He气直到达到预定压力水平为止。当气体抽出或气体供应的结果是压力差变得小于预定值时，则完成了对装载上锁室4的环境更换操作。

完成了装载上锁室4的环境更换后，打开第二闸门阀42。当打开第二闸门阀42并将装载上锁室4与处理室1连通时，装载上锁室4的顶板开始向上移动。当顶板和底面之间的距离变得等于D2时，停止移动。

随后，第二传送装置52进入装载上锁室4以便将晶片从装载上锁室4中卸载。第二晶片传送装置52夹持晶片并将其传送到处理台上，未示出。

在该阶段，晶片温度已经达到预定温度。因此，可以立即开始随后的晶片处理。

可以如下修改本实施例。

即，如图18所示，可以使装载上锁室4的晶片安装部分可向上和向下移动。对晶片装载和卸载来说，升高晶片安装部分以便在第一晶片传送装置51和第二晶片传送装置52之间传输晶片。在收到晶片后，降低晶片安装部分。在此，晶片安装部分向下移动到最低位置，在该处晶片仍保持不与装载上锁室的底板接触。此后，装载上锁室4的顶板向下移动，直到与装载上锁室4底板的距离变得等于或小于D2为止。在此，将装载上锁室4的顶板降低到最低位置，在该处其仍保持不与晶片顶面接触。

可以以实质上与前文中已述的相同方式进行诸如环境更换操作的操作。

如所述，利用使装载上锁室4内的晶片安装部分可上下移动的结构，可以使装载上锁室4的容积小很多，因此，可以减少在真空抽气期间由绝热膨胀引起的晶片温度下降。

【实施例6】

现在将描述本发明的第六实施例。本实施例具有与第五实施例相似的结构，且布置装载上锁室以提供可变的内部容积。

接着，参考图19，将描述根据本发明该实施例的曝光装置中的晶片传送操作。

第一传送装置51进入放置在大气中的晶片托架3，并从托架取出一个晶片。现在，其上载有一个晶片的第一传送装置51缩回其机械臂，并检查装载上锁室4的状态。

如果转载上锁室4具有大气内部环境，并且装载上锁室4的顶板和底板之间的距离不小于D1，则第一晶片传送装置51将其机械臂转向装载上锁室4。在检查第一闸门阀41打开之后，其伸出机械臂并将晶片装载到装载上锁室4中。

随后，第一晶片传送装置51向下移动其机械臂。将晶片移动到装载上锁室4内的晶片安装部分上。机械臂进一步向下移动，在手柄从晶片底面脱离并达到手柄可缩回的位置时，停止向下移动。

此后，第一晶片传送装置51牵引其机械臂以便从装载上锁室4缩回手柄。在手柄从装载上锁室4缩回后，接着进行装载上锁室容积减小操作。即，在保持第一闸门阀41打开的同时，具有活塞状结构的装载上锁室4的顶板逐渐向下移动，且当到装载上锁室4底板的距离变得等于D2时，停止移动。

在改变上述装载上锁室容积后，通过第一闸门阀41截断与大气的连通，然后进行环境更换。

环境更换可以如下进行。

关闭第一闸门阀41之后，打开真空抽气阀(未示出)，然后，通过使用真空抽气装置(未示出)开始抽出装载上锁室4内的气体。当气体抽空且达到预定的真空度时，关闭真空抽气阀并由此完成了抽气。

随后，通过打开气体供应装置(未示出)的气体供应阀，向装载上锁室4中供应与处理室1的内部环境气体相同的He气。在此，与气体供应同时向上移动装载上锁室4的顶板，以便增大装载上锁室的容积。装载上锁室顶板的向上移动持续到顶板与该室底板之间的距离变得等于D2时为止，且在达到D2的同时，停止向上移动。

通过在不同于真空的特定环境中向上移动该室的顶板来增大装载上锁室的容积，通过绝热膨胀冷却气体。然而，由于在该情况下同时进行气体供应，因此气体温度不会下降。因此，不会发生晶片温度下降的问题。

当在装载上锁室4中建立了与处理室1的压力水平大约相同的减压He环境时，关闭气体供应阀并关断He气的供应。

在上述操作中，期望在将He气提供到预定压力之前进行并完成顶板的向上移动。

如果在该室顶板和该室底板之间的距离达到D2前，He气压超过预定值并由此关断He气供应，则在完成顶板的向上移动之后，需要检查装载上锁室4内的环境压力，如果其低于预定值，则可以再供应He气。

随后，比较处理室1和装载上锁室4之间的压力。如果这些室之间的压力差大于预定值，则进行压力校正操作。根据装置结构，可以以各种方式进行压力校正操作。

一个示例是在处理室1和装载上锁室4之间提供连通管，并在管的一部分中提供截止阀。当处理室1和装载上锁室4之间的压力差大于预定值时，打开连通管中的截止阀以便在处理室1和装载上锁室4之间提供流体通道。由此可以基本消除压力差，并由此完成对装载上锁室4的环境更换操作。

另一方法是对装载上锁室4重新进行真空抽气或供应环境气体，以产生预定压力。更具体地，如果装载上锁室4的压力高于处理室1的，则打开真空抽气阀进行真空抽气。当达到预定的压力水平时，关闭真空抽气阀，并停止抽气。另一方面，如果装载上锁室4内部的压力低于处理室的压力，则打开He气供应阀以供应He气直到达到预定压力水平为止。当气体抽出或气体供应的结果是压力差变得小于预定值时，则完成了对装载上锁室4的环境更换操作。

完成了装载上锁室4的环境更换后，打开第二闸门阀42。当打开第二闸门阀42并将装载上锁室4与处理室1连通时，第二传送装置52进入装载上锁室4以便将晶片从装载上锁室4中卸载。第二晶片传送装置52夹持晶片并将其传送到处理台上，未示出。

在该阶段，晶片温度已经达到预定温度。因此，可以立即开始随后的晶片处理。

在此应当注意的是，本发明不限于上述的衬底处理装置或衬底传送方法。例如，根据本发明的衬底处理装置可以是具有第一处理室、第二处理室和传送装置的装置，该第一处理室用于在不同于大气的环境中对要被处理的物体进行处理，该第二处理室通过开/关机构分别连接到第一处理室和大气，该传送装置用于通过第二处理室将物体从大气传送到第一处理室，其中第二处理室的容积约不大于物体体积的10倍。

此外，如参考一些实施例所述的，本发明适用于具有这种衬底处理装置的曝光装置。更具体地，这种曝光可以包括所述的衬底处理装置和用于将光从光源导向要被处理的物体的光学系统。更优选地，该装置还可以包括：照明光学系统；刻线台，用于支撑将通过照明光学系统照明的刻线；和投影光学系统，用于将光从刻线投影到要处理的物体。

此外，本发明还适用于使用如上所述的曝光装置的器件制造方法。优选地，该方法包括通过使用上述曝光装置曝光要处理的衬底的步骤，和显影已曝光衬底的步骤。

根据前述本发明的一些优选实施例，通过装载上锁室装载到处理装置中的晶片在被装载的同时已经达到预定温度。因此，可以立即开始随后的处理，例如曝光处理，并可以显著地提高该装置的产量。

虽然已经参考在此公开的结构描述了本发明，但其不限定所提出的细节，且本申请意图覆盖以改进目的或以下权利要求的范围内的这种修改和改变。

Claims (16)

1.一种装载上锁设备，其具有腔室，该腔室构成为包围第一空间并容纳衬底，所述设备包括：

抽气管，该抽气管构成为抽吸第一空间中的气体；

设置在所述腔室中的第一闸门阀，该第一闸门阀构成为以能够打开的方式关闭而将第一空间和所述腔室外部的第二空间分开；

设置在所述腔室中的第二闸门阀，该第二闸门阀构成为以能够打开的方式关闭而将第一空间和所述腔室外部的第三空间分开，所述第三空间中的环境压力比第二空间中的低；以及

构成为移动所述腔室的第一部分来改变所述腔室的容积的容积改变系统，所述容积改变系统构成为改变容积而使在第一空间中的气体通过所述抽气管被抽吸时的所述腔室的容积小于在衬底从第二空间通过所述第一闸门阀被输送到第一空间时的所述腔室的容积。

2.根据权利要求1的设备，其中，所述容积改变系统包括臂和驱动单元，所述臂与所述腔室的第一部分连接，所述驱动单元构成为驱动所述臂。

3.根据权利要求2的设备，其中，所述腔室的所述第一部分包括构成为支承衬底的台。

4.根据权利要求1的设备，还包括密封部件，该密封部件构成为将位于所述腔室的第一部分和与所述腔室的第一部分不同的所述腔室的第二部分之间的空间密封。

5.根据权利要求1的设备，其中，所述抽气管构成为连通第一空间与第三空间。

6.根据权利要求1的设备，其中，所述抽气管通过阀与抽气泵连接。

7.一种器件制造设备，包括如权利要求1所述的装载上锁设备。

8.一种曝光设备，用于将衬底曝光于图案辐射，所述设备包括：

(1)装载上锁设备，其具有腔室，该腔室构成为包围第一空间并容纳衬底，所述装载上锁设备包括：

抽气管，该抽气管构成为抽吸第一空间中的气体；

设置在所述腔室中的第一闸门阀，该第一闸门阀构成为以能够打开的方式关闭而将第一空间和所述腔室外部的第二空间分开；

设置在所述腔室中的第二闸门阀，该第二闸门阀构成为以能够打开的方式关闭而将第一空间和所述腔室外部的第三空间分开，所述第三空间中的环境压力比第二空间中的低；和

构成为移动所述腔室的第一部分来改变所述腔室的容积的容积改变系统，所述容积改变系统构成为改变容积而使在第一空间中的气体通过所述抽气管被抽吸时的所述腔室的容积小于在衬底从第二空间通过所述第一闸门阀被输送到第一空间时的所述腔室的容积，以及

(2)主室，在该主室中进行曝光，所述主室构成为包围第三空间。

9.一种微型器件制造方法，所述方法包括以下步骤：

通过使用如权利要求8所述的曝光设备将衬底曝光于图案辐射；

使曝光后的衬底显影；以及

对显影后的衬底进行处理以制造微型器件。

10.一种装载上锁方法，包括以下步骤：

将衬底输送到腔室中；

在所述输送步骤之后减小腔室的容积；以及

在所述容积减小步骤之后减小腔室内的压力。

11.根据权利要求10的方法，其中，在所述容积减小步骤中，移动腔室的第一部分。

12.根据权利要求11的方法，其中，腔室的第一部分包括用于支承衬底的台。

13.根据权利要求11的方法，其中，将位于腔室的第一部分和与该腔室的第一部分不同的腔室的第二部分之间的空间密封。

14.根据权利要求11的方法，其中，在所述压力减小步骤中，通过使用抽气管减小压力。

15.根据权利要求14的方法，其中，在所述压力减小步骤中，通过抽气管将腔室内部的空间与腔室外部的空间连通，并且，使腔室外部空间中的环境压力比腔室内部的低。

16.根据权利要求14的方法，其中，在所述压力减小步骤中，将抽气管连接到抽气泵。

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