JP2001141257A - 環境制御装置および半導体製造装置 - Google Patents

環境制御装置および半導体製造装置

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JP2001141257A
JP2001141257A JP32578499A JP32578499A JP2001141257A JP 2001141257 A JP2001141257 A JP 2001141257A JP 32578499 A JP32578499 A JP 32578499A JP 32578499 A JP32578499 A JP 32578499A JP 2001141257 A JP2001141257 A JP 2001141257A
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environmental
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dew condensation
water level
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義治 中村
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  • Devices For Blowing Cold Air, Devices For Blowing Warm Air, And Means For Preventing Water Condensation In Air Conditioning Units (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 環境チャンバ内に収納される装置の性能劣化
を防止する。 【解決手段】 具体的には、本発明の環境制御装置は、
収納される器機周囲の空気清浄度および温度を含む環境
条件を一定に保つための環境チャンバ内で、環境条件を
調節するための空調機室の一部をなす冷却部での結露水
を排水する排水口から外気が侵入することを防止するた
めに、結露水と外気とを遮断可能な排水手段を有するこ
とを特徴とする。また、本発明の半導体製造装置は、露
光装置やレジストの塗布・現像装置等の装置本体がその
周囲の空気清浄度および温度を含む環境条件を一定に保
つための環境チャンバ内に収納され、環境条件を調節す
るための空調機室の一部をなす冷却部での結露水を排水
する排水口から外気が侵入することを防止するために、
結露水と外気とを遮断可能な排水手段を有することを特
徴とする。

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、特
にレジスト塗布・現像装置や露光装置の環境(温度・湿
度・塵埃・不純物等)を制御する為の環境チャンバに関
するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路線幅の微細化に伴い、露
光装置に用いられる光源はさらに短波長化が進み、波長
248nm のKrFエキシマレーザや波長193nm のArFエ
キシマレーザがこれからの露光光源の主流になりつつあ
る。
【0003】一方、この露光光の短波長化に伴い、使用
されるレジスト(感光性樹脂)は化学増幅型が主流とな
ってきた。この化学増幅型レジストは、被露光部分から
発生する酸の触媒作用によりアルカリ不溶性ベースの保
護基を切り、その部分をアルカリ可溶型に変えることで
そのパターン形成が行なわれる。このパターン形成のメ
カニズム故に、このレジストは環境雰囲気中のアミン・
アミドなどの塩基性ガスに対して非常に敏感である。す
なわち露光により発生した酸がレジスト表面において雰
囲気中の塩基性ガスにより失活し、表面難溶化(T−t
op)現象が発生する問題がある。また酸の触媒作用は
露光後のべーク(PEB)により促進・終焉するため、
雰囲気中の塩基性ガスによるパターン表面の難溶化はウ
エハへのレジスト塗布から露光を経てべーク(PEB)
に至るまでが問題となる。
【0004】また一方で露光装置には光源から出射した
光をレチクル面に照射する照明光学系を初めとして、レ
ンズやミラー等種々の光学部材が使用されているが、露
光波長の短波長化に伴い、この露光光が透過・照射する
光学部材に曇りが発生し、ウエハ面に到達する露光量が
減少するという問題がある。この曇り物質は有機化合物
や硫安(NH42SO4であり、その原因は、空気中に
存在するアンモニウムイオン(NH4 +)や硫酸イオン
(SO4 2-)またはそれらの化合物あるいは有機ガス
が、露光光の照射により光化学反応的に光学部材に付着
することにあると考えられる。
【0005】これら化学増幅型レジストの表面難溶化現
象や光学部材の曇りという問題に対して、露光装置本体
を取り巻く周囲環境の温度や湿度あるいは塵埃を制御す
る環境チャンバに、不純物除去フィルタを搭載し、この
雰囲気中に存在する塩基性ガス・硫酸ガス・有機化合ガ
ス等の問題物質を除去することが従来から行なわれてき
た。
【0006】図2はこの従来より行なわれている、不純
物除去フィルタを搭載した環境チャンバを投影露光装置
に適用した代表的な例である。同図において、1は露光
装置本体が収納された環境チャンバ、2は環境チャンバ
1の内部空間5の温度を一定に維持する為の温度調節装
置、3は環境チャンバ1内の空気を循環させる為の送風
機、4は環境チャンバ内空間5への塵埃の侵入を防ぐ除
塵フィルタ、6は送風機3により環境チャンバ内空間5
へ循環した空気が空調室へ戻るリターン口、7は環境チ
ャンバ1内に外気を導入する外気導入口、10は環境チ
ャンバ1の外部の半導体製造工場環境、11は環境チャ
ンバ内空間5の雰囲気温度を調節する為の冷却部、12
は冷却部11からの結露水13を受けるドレンパン、1
4は結露水13を排水する為の排水口、21は排水口1
4から侵入し得る外気、15は排水口14に通じる排水
管、F1およびF2は各々外気用および循環空気用の不
純物除去フィルタを示す。
【0007】図2に示すように、半導体製造工場環境1
0において露光装置本体は環境チャンバ1の中に設置さ
れており、露光装置を取り巻く周囲環境は一定に保たれ
ている。露光装置本体上では、不図示の露光光源から出
射された露光光Bが照明光学系Iで所要の光束に形成さ
れた後、レチクルRを照射する。照射されたレチクルR
上の回路パターンは投影レンズLによりウエハステージ
S上に載置されたウエハW上に結像され、ウエハW表面
に塗布されたレジストを感光させる。一方、環境チャン
バ1内において、冷却器や加熱器で構成された温度調節
装置2により一定温度に保たれた空気は、送風機3で吸
い上げられ、徐塵フィルタ4により塵埃が除去された後
に露光装置が置かれた環境チャンバ内空間5に供給され
る。この環境チャンバ内空間5に供給された空気は再度
リターン口6より取り込まれ、環境チャンバ1内を循環
する。通常この環境チャンバ1は、環境チャンバ内空間
5を環境チャンバ1が置かれている半導体製造環境10
の気圧より僅かながら加圧状態に保つため、循環空気量
の約1割の空気を外気導入口7よりさらに取り込んでい
る。不純物除去フィルタは、外気用不純物除去フィルタ
F1と循環空気用不純物除去フィルタF2の2種類が環
境チャンバ1内に設けられている。外気導入口7より取
り込まれた空気は、まず外気用不純物除去フィルタF1
により不純物が取り除かれる。この不純物が取り除かれ
た外気は、リターン口6より取り込まれた循環空気と一
緒に温度調節装置2を経て、循環空気用不純物除去フィ
ルタF2によりさらに不純物が取り除かれる。このよう
な外気導入口7より取り込まれる空気だけでなく、空気
の循環経路中にも不純物除去フィルタF2を設けること
により、露光装置が置かれる環境チャンバ内空間5はた
えず問題物質を十分に除去した空気で満たしている。
【0008】ちなみに不純物除去フィルタF1およびF
2にはイオン交換繊維を使用したケミカルフィルタや、
活性炭粒子や活性炭素繊維を使用した活性炭フィルタ、
さらにはこれら活性炭フィルタに酸性物質やアルカリ物
質を添着したケミカルフィルタなどがある。除去するガ
スの種類やフィルタの特性を考慮して、最適なフィルタ
を選択する。また複数種のガスを除去する場合には、各
々のガスに最適なフィルタを重ね合わせて使用する場合
もある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図2に
示した構成の環境チャンバにおいては、環境チャンバ1
の空気を循環させるための送風機3により、結露水13
を排出する排水口14近傍の圧力が減圧され、排水口1
4を通じて配水管15内の外気21が環境チャンバ内に
侵入し以下の問題を生じる可能性がある。 1.外気中のアミン・アミドなどの塩基性ガスが環境チ
ャンバ内に侵入し、環境チャンバ内の塩基濃度を増加さ
せ、処理しているウエハ表面のレジストに対し前述した
ような悪影響を与える。 2.外気中に存在するアンモニウムイオン(NH4 +)や
硫酸イオン(SO4 2-)またはそれらの化合物あるいは
有機ガスが環境チャンバ内に侵入し、前述したような露
光光の照射により光化学反応的に光学部材に付着する。
【0010】また、外気21の侵入を防止する為に、図
3のような排水口14にU字管39を設ける方法もある
が、U字管39に溜るドレン40が蒸発すると配水管1
5内の外気21が環境チャンバ内に侵入してしまう問題
がある。
【0011】本発明の目的は上述の課題を確実に解決
し、収納される装置の性能劣化を防止する環境制御装置
を提供し、ひいては半導体製品の加工歩留を改善、向上
し得る半導体製造装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では冷却部での結露水を排水する排水口から
外気が侵入することを防止する装置を設けることによ
り、環境チャンバ内への汚染ガスの侵入を阻止するもの
である。
【0013】具体的には、本発明は、収納される機器周
辺の空気清浄度および温度を含む環境条件を一定に保つ
ための環境チャンバ内で、環境条件を調節するための空
調機室の一部をなす冷却部での結露水を排水する排水口
から外気が侵入することを防止するために、結露水と外
気を遮断可能な排水手段を有することを特徴とする。
【0014】
【作用】冷却部での結露水を排水する排水溝から外気が
侵入することを防止する装置を設ける事により、 1.外気中のアミン・アミドなどの塩基性ガスが環境チ
ャンバ内に侵入し、環境チャンバ内の塩基濃度を増加さ
せる事を防止できる。 2.外気中に存在するアンモニウムイオン(NH4 +)や
硫酸イオン(SO4 2-)またはそれらの化合物あるいは
有機ガスの環境チャンバ内へ侵入する事を防止できる。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明の好適な実施形態におい
て、排水手段は、結露水を排水口に排水する前に、環境
チャンバ内に溜めるための遮断弁と、遮断弁を断続的に
開閉することにより結露水を排水する手段とを具備す
る。
【0016】ここで、排水手段が、環境チャンバ内に溜
められる結露水溜りの水位を検出する水位センサを具備
し、検出した水位が所定の値に達した時に、所定の水位
になるまで結露水を排水するように、遮断弁を自動開閉
するように構成することにより、排水時以外はチャンバ
内の結露水が外気に曝されることがない。また、半導体
製造装置や環境制御装置の運転停止時にも、通常遮断弁
は閉じられているので、環境チャンバ内の結露水は外気
に曝されない。
【0017】また、排水手段の他の実施形態としては、
排水口に排水する前に結露水を一旦環境チャンバ内に溜
め、その結露水溜りから、気体の逆流が起きない構造の
排水ポンプにより結露水を排水する構成とすることもで
きる。
【0018】ここで、排水手段が、結露水溜りの水位を
検出する水位センサを具備し、検出した水位が所定の値
に達した時に、所定の水位になるまで結露水を排水する
ように排水ポンプを運転および停止することにより、必
要な時のみポンプを運転することができる。
【0019】
【実施例】図1は本発明による一実施例を示すものであ
り、環境チャンバ空調機室の冷却部の詳細を示す図であ
る。同図中、12は冷却部11で発生した結露水13を
受けるドレンパンである。31は水位センサでありドレ
ンパン12の結露水溜り34に溜った結露水の量を検出
する。32は水位センサ31の出力によって遮断弁33
の開閉を行なうための制御装置である。33は遮断弁で
あり制御装置32の指令を受け開閉を行なう。この遮断
弁33は環境チャンバの運転停止で制御装置からの指令
が切れた場合は自動的に閉じる機構となっている。ま
た、図1において図2と同じ符号を付したものは同じも
のを示す。
【0020】上記構成を有する本例の環境チャンバを運
転する事により、冷却部11より生じる結露水13は、
重力によりドレンパン12に落下し結露水溜り34とな
る。その後、一定水位になると水位センサ31が働き、
制御装置32の指令で遮断弁33を開き溜まった結露水
34を排水口14より排出する。結露水の排出完了で水
位センサ31が切れると制御装置32の指令で遮断弁3
3を閉じ排水口14への経路を遮断する。制御装置32
は常に水位センサ31の信号により結露水溜り34の量
を検知し、遮断弁33の開閉制御を行なう。
【0021】また、環境チャンバの運転を停止した場合
は制御装置32からの遮断弁33への指令が切れ、遮断
弁33は自動的に閉じ排水口14を通じて排水管15内
の外気21が環境チャンバ内に侵入する事を防ぐ。
【0022】<他の実施例>図4は本発明のポンプを使
用した実施例を示す環境チャンバ空調機室の冷却部詳細
図である。同図において、12は冷却部11で発生した
結露水13を受けるドレンパンである。31は水位セン
サでありドレンパン12の結露水溜り34に溜まった結
露水の量を検出する。32は制御装置であり水位センサ
31の出力によってポンプ35の運転・停止の指令を出
す。35はポンプでありポンプの種類としては、結露水
の排出が終わり、ポンプ35の運転が停止し排水ポンプ
吸込口36が空調機室内部38にさらされ、ポンプ吸込
口36の気圧が減圧されてもポンプ吐出口37からの気
体の逆流が起きない構造の、ダイヤフラム式又はべロー
ズ式ポンプを使用する。
【0023】上記構成を有する本実施例の環境チャンバ
を運転する事により、冷却部11より生じる結露水13
は、重力によりドレンパン12に落下し結露水溜り34
となる。その後、一定水位になると水位センサ31が働
き、制御装置32の指令でポンプ35を運転し結露水3
4を排水口14より排出する。
【0024】結露水の排出完了で水位センサ31が切れ
ると制御装置32の指令でポンプ35の運転を停止す
る。制御装置32は常に水位センサ31の信号により、
結露水溜り34の結露水量を検知してポンプ35の運転
制御を行なう。
【0025】ポンプは構造上空調機室内部38の圧力が
減圧されても、ポンプ吐出口37から気体の逆流が起き
ない構造なので、ポンプの運転を停止しても、排水口1
4を通じて排水管15内の外気21が環境チャンバ内へ
侵入する事を防ぐ。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように冷却部での結露水を
排水する排水口から外気が侵入する事を防止する装置を
もうける事により以下の問題を阻止し、装置性能の劣化
を防止すると共に加工歩留りを改善、向上することが可
能となる。 1.クリーンルーム中のアミン・アミドなどの塩基性ガ
スが環境チャンバ内に侵入し、環境チャンバ内の塩基濃
度を増加させ処理しているウエハ表面のレジストに対し
前述した様な悪影響を与える。 2.クリーンルーム空気中に存在するアンモニウムイオ
ン(NH4 +)や硫酸イオン(SO4 2-)またはそれらの
化合物あるいは有機ガスが環境チャンバ内に侵入し前述
した様な露光光の照射により光化学反応的に光学部材に
付着する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の1実施例を示す遮断弁を有する、環
境チャンバ空調機室の冷却部詳細図である。
【図2】 従来方式の排水構造を持った環境チャンバ
を、投影露光装置に適用した代表的例を示す図である。
【図3】 従来方式のU字管の排水構造を持った環境チ
ャンバを、投影露光装置に適用した他の代表例を示す図
である。
【図4】 本発明の他の実施例を示す排水用のポンプを
有する、環境チャンバ空調機室の冷却部詳細図である。
【符号の説明】
1:環境チャンバ、2:温度調節装置、3:送風機、
4:除塵フィルタ、5:環境チャンバ内空間、6:リタ
ーン口、7:外気導入口、10:半導体製造工場環境、
11:冷却部、12:ドレンパン、13:結露水、1
4:排水口、15:排水管、21:外気、31:水位セ
ンサ、32:制御装置、33:遮断弁、34:結露水溜
り、35:ポンプ、36:ポンプ吸込口、37:ポンプ
吐出口、38:空調機室内部、39:U字管、40:ド
レン、F1,F2:不純物除去フィルタ、I:照明光学
系、L:投影レンズ、R:レチクル、S:ウエハステー
ジ、W:ウエハ、B:露光光。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 収納される機器周囲の空気清浄度および
    温度を含む環境条件を一定に保つための環境チャンバ内
    で、前記環境条件を調節するための空調機室の一部をな
    す冷却部での結露水を排水する排水口から外気が侵入す
    ることを防止するために、前記結露水と前記外気とを遮
    断可能な排水手段を有することを特徴とする環境制御装
    置。
  2. 【請求項2】 前記排水手段は、前記結露水を前記排水
    口に排水する前に、前記環境チャンバ内に溜めるための
    遮断弁と、前記遮断弁を断続的に開閉することにより前
    記結露水を排水する手段とを具備することを特徴とする
    請求項1記載の環境制御装置。
  3. 【請求項3】 前記排水手段は、前記環境チャンバ内に
    溜められる結露水溜りの水位を検出する水位センサを具
    備し、検出した前記水位が所定の値に達した時に、所定
    の水位になるまで前記結露水を排水するように、前記遮
    断弁を自動開閉するものであることを特徴とする請求項
    2記載の環境制御装置。
  4. 【請求項4】 前記環境制御装置の運転停止時には、前
    記遮断弁を閉じることを特徴とする請求項2または3記
    載の環境制御装置。
  5. 【請求項5】 前記排水手段は、前記排水口に排水する
    前に前記結露水を一旦前記環境チャンバ内に溜めて、そ
    の結露水溜りから、気体の逆流が起きない構造の排水ポ
    ンプにより前記結露水を排水するものであることを特徴
    とする請求項1記載の環境制御装置。
  6. 【請求項6】 前記排水手段は、前記結露水溜りの水位
    を検出する水位センサを具備し、検出した前記水位が所
    定の値に達した時に、所定の水位になるまで前記結露水
    を排水するように前記排水ポンプを運転および停止する
    ものであることを特徴とする請求項5記載の環境制御装
    置。
  7. 【請求項7】 前記排水ポンプの構造が、ダイヤフラム
    式またはベローズ式であることを特徴とする請求項5ま
    たは6に記載の環境制御装置。
  8. 【請求項8】 半導体製造装置本体がその周囲の空気清
    浄度および温度を含む環境条件を一定に保つための環境
    チャンバ内に収納された半導体製造装置において、前記
    環境条件を調節するための空調機室の一部をなす冷却部
    での結露水を排水する排水口から外気が侵入することを
    防止するために、前記結露水と前記外気とを遮断可能な
    排水手段を有することを特徴とする半導体製造装置。
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