JP2000100717A - 半導体製造装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 露光装置の発熱状態に合わせて温調設備の能
力を切り替え、無駄な電力を使うことなく装置を稼動さ
せることにより、露光装置の温調時間を短縮し、装置の
稼働率の低下を抑える。さらに、温調設備の発生する振
動を低減させ、露光装置による微細加工を行なう際のエ
ラーや装置停止を減少させ、装置の稼動効率を上げる。 【解決手段】 空調手段を備えたチャンバ（１）を持つ
半導体製造装置において、空調手段は複数のコンプレッ
サ（４〜７）または熱交換器を有し、装置の動作に応じ
て稼動させるコンプレッサまたは熱交換器を選択する手
段（１２）を有する製造装置。この装置は、コンプレッ
サの発生する振動を相互干渉によって軽減するよう複数
のコンプレッサを同期運転する手段（８〜１１）を有す
る場合がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置の
温度管理を行なう恒温槽の空調設備に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年の半導体素子を見ると微細化が進
み、半導体製造過程ではこの微細加工に伴い半導体を製
造する半導体露光装置、半導体製造装置についてもます
ます微細化加工可能な環境が必要とされている。半導体
露光装置について、その装置温度を一定に保つ恒温槽に
ついても厳しい温度管理が要求されてきている。

【０００３】従来半導体露光装置について、その装置温
度を一定に保つ恒温槽は１個の冷凍器で装置空気温度を
下げ、この下げた温調空気をヒーター等で要求された温
度まで調整していた。この冷凍器の動作は、露光装置の
ＯＮ／ＯＦＦ状態に関わらず必ずある一定幅の温度を下
げるものであり、装置の温度の高低、装置の稼動状態に
関わらず同じ熱量の温度調整を行なっている。

【０００４】例えば、露光装置の電源がＯＦＦ状態で装
置温度が２５度、空調目標温度が２３度の場合、冷凍器
は一定熱量（例えば２０度の温度差に相当程度）空調空
気の温度を下げ、前記下がった温調空気( 摂氏５度程
度）をヒーターで２３度に正確に温調している。

【０００５】また露光装置の電源がＯＮ状態で装置温度
が４０度、空調目標温度が前記と同じく２３度の場合、
前出装置ＯＦＦ状態と同じく、まず冷凍器で２０度の温
度差相当分を冷却し、摂氏２０度になった温調空気をヒ
ーターで２３度に正確に温調している。

【０００６】このように、露光装置の温度、稼動状態に
関わらず絶えず冷凍器によって一定の温度を下げている
ため、前記装置の温度を下げなくてもいい場合において
も冷凍器を運転させるために余分な電力を消費してい
る。

【０００７】また、一個の冷凍器によって温調空気に与
える熱量を可変させようとしても、冷凍器の性格上可変
範囲を大きく変えることは不可能であり、絶えずほぼ一
定の電力を使用していた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来は
１個の冷凍器で冷却していたため細かな温度調整ができ
ず、まず一定幅の温度を下げ、その目標温度を大きく超
えて冷却された空気をさらに暖めるという無駄な動作を
行ない、そのため電力を無駄に消費し装置運転コストを
アップさせているという問題があった。

【０００９】また、大きく装置温度を下げて、その後大
きく温度を上げるという動作を行なっていたため、温度
が安定するまでに非常に長い時間がかかり、装置運転上
の効率という点で見ると装置使用の前準備の時間が延
び、装置使用効率、運転効率の低下という問題も発生し
ていた。

【００１０】本発明の第１の目的は、露光装置の発熱状
態に合わせて冷凍器またはヒーター等の温調装置の能力
を切り替え、無駄な電力を使うことなく装置を稼動させ
ることである。第２の目的は、露光装置の温調にかかる
時間を短縮し、装置の稼働率の低下を抑えることであ
る。

【００１１】更に第３の目的は、温調設備の発生する振
動を低減させ、露光装置による微細加工を行なう上での
エラーや装置停止を減少させ、装置の稼動効率を上げる
ことである。

【００１２】

【課題を解決するための手段および作用】上記問題を解
決するため、本発明の半導体製造装置は空調手段を備え
たチャンバを持ち、該空調手段は複数のコンプレッサま
たは熱交換器を有し、該装置は該装置の動作に応じて稼
動させるコンプレッサまたは熱交換器を選択する手段を
有することを特徴とする。本発明で用いるコンプレッサ
は、好ましくは冷凍器のコンプレッサである。

【００１３】好ましい態様において、本発明の半導体製
造装置は空調手段を備えたチャンバを持ち、該空調手段
は複数のコンプレッサを有し、コンプレッサの発生する
振動を相互干渉によって軽減するよう複数のコンプレッ
サを同期運転する手段を有することを特徴とする。この
場合、インバータを用いて同期運転することが好まし
い。

【００１４】また本発明のデバイス製造方法は、本発明
の半導体製造装置を用意する工程と、該装置を用いて露
光を行なう工程を含む製造工程によってデバイスを製造
することを特徴とする。

【００１５】本発明の半導体製造装置は、別の態様にお
いて、温調空気を暖めるためのヒーターと、温調空気を
冷却するための偶数個の冷凍器と、各冷凍器が接続さ
れ、冷凍器の制御を行なうインバータと、各インバータ
の同期運転を制御するための空調制御部と、半導体装置
の状態を監視し装置が持っているであろう熱量等を測
定、監視する装置制御部を持つ。

【００１６】本構成において装置制御部から装置のＯＮ
／ＯＦＦ状態、装置の本体温度のデータが空調制御部に
送られる。空調制御部において、送られてきたデータと
空調目標温度より複数台の冷凍器のうち何台を動作させ
れば良いかを判断する。本体の温度が低い場合は複数台
のうち１台のみ、また本体の温度が高い場合複数台を動
作させるようにインバータに制御信号を出す。

【００１７】この時各インバータへの制御として、各冷
凍器の同期信号を含め各冷凍器の振動が打ち消しあうよ
うな動作をするように制御する。

【００１８】このように、装置本体の稼動状況で冷却機
を細かく制御することにより、冷却機を必要最小限の動
作をさせることが可能となり省電力が実現でき、温調の
冷却／加熱の幅が小さくなり温調にかかる時間が短縮す
ることができ、装置の前準備等の時間の短縮、装置の稼
動効率の向上が可能となる。

【００１９】更に加えて冷凍器とインバータを細かく制
御することにより、複数個の冷凍器を同期運転させるこ
とができ、冷凍器の振動を打ち消す方向で制御すること
が可能となり装置の性能に悪影響を及ぼす振動を軽減す
ることができ、装置のエラー、停止等の作業効率の低下
を防ぐことも可能になる。

【００２０】

【実施例】以下、図を用いて本発明の実施例を説明す
る。 （第１の実施例）図１は本発明の一実施例である半導体
製造装置およびその恒温槽を示した図である。図１に示
すように、本半導体製造装置は半導体パターンの焼き付
けを行なうための装置本体２と前記装置本体２を覆う最
外殻の恒温槽１を持ち、恒温槽１内には、恒温槽内の温
調を行なうための第１の冷凍器４、第２の冷凍器５、第
３の冷凍器６、第４の冷凍器７が組み込まれている。ま
た各冷凍器には第１の冷凍器には第１のインバータ８、
第２の冷凍器には第２のインバータ９、第３の冷凍器に
は第３のインバータ１０、第４の冷凍器には第４のイン
バータ１１が接続されている。

【００２１】各冷凍器の手前には冷凍器に空気を送るた
めのファン３が取り付いており、各冷凍器に空気を送っ
ている。また各冷凍器の後ろにはヒーター１４、レンズ
部分ヒーター１５、本体関係ヒーター１６が取り付けて
ある。

【００２２】１３は装置本体制御部で装置２に接続さ
れ、前記装置２のＯＮ／ＯＦＦ状態、装置の温度の検知
を行なっている。装置本体制御部１３で検知された装置
のＯＮ／ＯＦＦ状態、装置の温度は、電気信号に変換さ
れ温調制御部１２へ入力される。温調制御部１２では、
装置本体制御部１３から送られてきたデータと温調目標
温度とを比較し、４個あるインバータのうち何個のイン
バータを動作させるかを判断する。

【００２３】本温調制御部１２の動作を本実施例に沿っ
て具体的に説明する。図２は本体装置の温度が高く且つ
本体の電源がＯＮ状態のときの温調制御部の動作であ
る。装置初期温度が４０度で本体電源がＯＮ状態という
情報が温調制御部１２にくると、温調制御部１２は図２
に示すようにすべての冷凍器４〜７を動作させるためす
べてのインバータ８〜１１に動作信号を出力し冷凍器を
動作させる。冷凍器とヒーターが動作し本体装置の温度
が下がりある規定の温度（ｔ０）になった場合、温調制
御部１２は動作している４台の冷凍器についてその動作
を制限するために、第３、第４の冷凍器を制御している
インバータに停止信号を出力する。

【００２４】その後第１、第２の２台のインバータによ
り恒温槽１の温調を行なう。この状態は本体装置が稼動
している状態にあるため、温調制御部１２は本体装置に
悪影響を与える振動を少なくするため、偶数個（第１、
第２）の冷凍器から出力される振動がお互い打ち消し合
い装置２に与える振動が最小となるように同期を取り、
前記同期を取るための制御信号を第１、第２のインバー
タに出力する。

【００２５】図３は本体装置の温度が高く且つ本体の電
源がＯＦＦ状態のときの温調制御部の動作である。

【００２６】初期温度が４０度で本体電源がＯＦＦ状態
という情報が温調制御部１２にくると、温調制御部１２
は図３に示すように第１、第２の冷凍器４、５を動作さ
せるために、冷凍器４，５に接続されている第１、第２
インバータ８、９に動作信号を出力し冷凍器を動作させ
る。冷凍器とヒーターが動作し本体装置の温度が下がり
ある規定の温度（ｔ０）になった場合、温調制御部１２
は動作している第１、第２の冷凍器４，５について、そ
の動作を制限するために第２の冷凍器５を制御している
インバータ９に停止信号を出力させる。

【００２７】その後第１の冷凍器４、第１のインバータ
８により恒温槽１の温調を行なう。この状態は本体装置
がＯＦＦしている状態であるため、本体装置に与える振
動について最小となるような制御はせず、省電力のため
１個、または奇数個の冷凍器を動作させているための制
御信号を第１のインバータに出力する。

【００２８】図４は本体装置の温度が低く且つ本体の電
源がＯＮ状態のときの温調制御部の動作である。

【００２９】初期温度が３０度程度で本体電源がＯＮ状
態という情報が温調制御部１２にくると、温調制御部１
２は図４に示すようにすべての冷凍器４〜７を動作させ
るためすべてのインバータ８〜１１に動作信号を出力
し、冷凍器を動作させる。冷凍器とヒーターが動作し本
体装置の温度が下がると、本体制御部１３、温調制御部
１２は本温度の変化を検知しある規定の温度（ｔ０）に
なった場合、温調制御部１２は動作している４台の冷凍
器について、その動作を制限するために第３、第４の冷
凍器を制御しているインバータに停止信号を出力させ
る。但しこの場合、本体装置２の絶対温度が低いため、
ある規定の温度（ｔ０）に至る前に第３、第４のインバ
ータをＯＮ／ＯＦＦすることもある。

【００３０】その後第１、第２の２台の冷凍器、インバ
ータにより恒温槽１の温調を行なう。この状態は本体装
置が稼動している状態であるため、温調制御部１２は本
体装置に悪影響を与える振動を少なくするため、偶数個
（第１、第２）の冷凍器からの振動がお互い打ち消し合
い振動が最小となるように同期を取り前記同期を取るた
めの制御信号を、第１、第２のインバータに出力する。

【００３１】図５は本体装置の温度が高く且つ本体の電
源がＯＦＦ状態のときの温調制御部の動作である。初期
温度が３０度程度で本体電源がＯＦＦ状態という情報が
温調制御部１２にくると、温調制御部１２は図５に示す
ように第１の冷凍器４を動作させるために、第１の冷凍
器４に接続されている第１のインバータ８に動作信号を
出力し冷凍器を動作させる。冷凍器とヒーターが動作し
その後、第１のインバータ８により恒温槽１の温調を行
なう。

【００３２】この状態は本体装置がＯＦＦしている状態
であるため、本体装置に与える振動について最小となる
ような制御はせず、省電力のため１個の冷凍器を動作さ
せているための制御信号を第１のインバータ８にのみ出
力する。

【００３３】以上、偶数を同時に動作させた場合につい
てであるが、容量の小さな冷凍器を常時１台動作させ、
容量の大きな冷凍器を偶数台動作させても振動を打ち消
す効果はある。

【００３４】（第２の実施例）次に上記説明した装置を
利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図６は
微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パ
ネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の
製造のフローを示す。ステップ１（回路設計）ではデバ
イスのパターン設計を行なう。ステップ２（マスク製
作）では設計したパターンを形成したマスクを製作す
る。一方、ステップ３（ウェハ製造）ではシリコンやガ
ラス等の材料を用いてウェハを製造する。ステップ４
（ウェハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマ
スクとウェハを用いて、リソグラフィ技術によってウェ
ハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組立
て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製された
ウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセ
ンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージ
ング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６
（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの
動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こう
した工程を経て、半導体デバイスが完成し、これが出荷
（ステップ７）される。

【００３５】図７は上記ウェハプロセス（ステップ４）
の詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）ではウェ
ハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウ
ェハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形
成）ではウェハ上に電極を蒸着によって形成する。ステ
ップ１４（イオン打込み）ではウェハにイオンを打ち込
む。ステップ１５（レジスト処理）ではウェハにレジス
トを塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明した
本発明の装置によってマスクの回路パターンをウェハの
複数のショット領域に並べて焼付け露光する。ステップ
１７（現像）では露光したウェハを現像する。ステップ
１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分
を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチ
ングが済んで不要となったレジストを取り除く。これら
のステップを繰り返し行なうことによって、ウェハ上に
多重に回路パターンが形成される。

【００３６】本実施例の生産方法を用いれば、従来は製
造が難しかった大型のデバイスを低コストに製造するこ
とができる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば装
置本体の稼動状況で冷却機を細かく制御することによ
り、冷却機を必要最小限の動作をさせることが可能とな
り、省電力が実現でき装置運用コストの削減が可能とな
り、また温調時の温調空気の冷却／加熱の幅が小さくな
り温調にかかる時間が短縮することができ、装置の前準
備等の時間の短縮、装置の稼動効率の向上が可能とな
る。

【００３８】更に加えて、冷凍器とインバータを細かく
制御し偶数個の冷凍器を同期運転させることにより、冷
凍器の振動を打ち消す方向で制御することが可能とな
り、装置の性能に悪影響を及ぼす振動を軽減することが
でき、装置のエラー停止等の作業効率の低下を防ぐこと
も可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本半導体製造装置の全体を示した概要図であ
る。

【図２】 装置温度対インバータ、冷凍器のＯＮ／ＯＦ
Ｆ状態を示した図である。

【図３】 装置温度対インバータ、冷凍器のＯＮ／ＯＦ
Ｆ状態を示した図である。

【図４】 装置温度対インバータ、冷凍器のＯＮ／ＯＦ
Ｆ状態を示した図である。

【図５】 装置温度対インバータ、冷凍器のＯＮ／ＯＦ
Ｆ状態を示した図である。

【図６】 本発明の露光装置を利用できるデバイス製造
方法を示すフローチャートである。

【図７】 図６中のウェハプロセスの詳細なフローチャ
ートである。

【符号の説明】

１：恒温槽、２：装置本体、３：空気を送るためのファ
ン、４：第１の冷凍器、５：第２の冷凍器、６：第３の
冷凍器、７：第４の冷凍器、８：第１のインバータ、
９：第２のインバータ、１０：第３のインバータ、１
１：第４のインバータ、１２：温調制御部、１３：本体
装置制御部。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空調手段を備えたチャンバを持つ半導体
   製造装置において、該空調手段は複数のコンプレッサま
   たは熱交換器を有し、該装置は該装置の動作に応じて稼
   動させるコンプレッサまたは熱交換器を選択する手段を
   有することを特徴とする半導体製造装置。
2. 【請求項２】 空調手段を備えたチャンバを持つ半導体
   製造装置において、該空調手段は複数のコンプレッサを
   有し、コンプレッサの発生する振動を相互干渉によって
   軽減するよう複数のコンプレッサを同期運転する手段を
   有することを特徴とする半導体製造装置。
3. 【請求項３】 インバータを用いて同期運転することを
   特徴とする請求項２記載の装置。
4. 【請求項４】 前記コンプレッサは冷凍器のコンプレッ
   サであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記
   載の装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれか記載の装置
   を用意する工程と、該装置を用いて露光を行なう工程を
   含む製造工程によってデバイスを製造することを特徴と
   するデバイス製造方法。