JP2002260996A - 露光装置およびこれを用いたデバイス製造方法 - Google Patents

露光装置およびこれを用いたデバイス製造方法

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JP2002260996A
JP2002260996A JP2001061068A JP2001061068A JP2002260996A JP 2002260996 A JP2002260996 A JP 2002260996A JP 2001061068 A JP2001061068 A JP 2001061068A JP 2001061068 A JP2001061068 A JP 2001061068A JP 2002260996 A JP2002260996 A JP 2002260996A
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 露光台を囲むチャンバの温調システムによる
振動等のトラブルを防ぐ。 【解決手段】 露光台1を囲むチャンバ2から離れた位
置に配設された圧縮機21によって外気を圧縮して圧縮
エアを作り、アキュムレータ24に貯蔵し、アキュムレ
ータ24からバッファタンク27を経て膨張弁28aを
介して膨張室28に導入し、常圧に戻したうえで、ヒー
タ29によって温調を行ない、チャンバ2へ供給する。
エア輸送を圧縮状態で行なうことで圧力損失を防ぎ、圧
縮機21をチャンバ2から離間させることで機械的振動
の伝播を防ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイス等
を製造するための露光装置に関し、特に、装置本体部で
ある露光台をチャンバで囲み、該チャンバの内部環境を
恒温に維持する空調システムを有する露光装置およびこ
れを用いたデバイス製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体デバイス製造等に用いられる露光
装置は、温度変化によるウエハステージ等の熱歪の影響
や、ステージ位置情報を検知する干渉計の測定誤差を防
ぐために、装置本体部である露光台をチャンバで囲い、
該チャンバの内部空間を空調機を用いて恒温に維持して
いる。
【0003】図6は一従来例による空調システムを示す
もので、露光装置の本体部である露光台101が収容さ
れるチャンバ102から排出される循環エアA1 や、チ
ャンバ102の外部から吸入される外気A2 が冷却器1
03によって冷却され、冷却エアA3 となる。冷却エア
3 は、ヒータ104により所定の温度に加熱されて温
調エアA4 となり、フィルタ105a、105bを通過
し、チャンバ102の頂部から露光台101の上方へ吹
き出される。また、温調エアA4 の一部はフィルタ10
5cを経て露光台101のウエハステージ111の近傍
に導入される。
【0004】温度センサ106は、温調エアA4 の温度
を検出し、その信号が温調用のコントローラ107に入
力される。コントローラ107は、温度センサ106の
信号をもとにPIDフィードバック制御を行ない、その
出力をヒータ104に入力し、常に温調エアA4 が一定
温度になるように制御を行なう。
【0005】このようなエア循環は、シロッコファン、
ターボファン、あるいはラジアルファン等の送風機10
8によって行なわれる。
【0006】露光台101は、ウエハW0 を位置決めす
るためのウエハステージ111、レチクルを載せるレチ
クルステージ112、レチクルステージ112の上部に
配置した光源光学系113、レチクルステージ112と
ウエハステージ111の間に設けられた投影光学系11
4、およびウエハステージ111の位置を計測するため
の干渉計115等を有する。光源光学系113から発生
する露光光をレチクルに照射し、投影光学系114によ
りウエハW0 に結像させることで、レチクルのパターン
をウエハW0 に転写する。
【0007】一般的に送風機による流体輸送では流体の
静圧を高くできないため、送風流量を多くするには、流
速を上げるか、あるいは流路開口面積を大きくする必要
がある。ところが、流速を上げると圧力損失を招き、ま
た、流路を大きくすると装置の大型化を招く。
【0008】そこで従来は、チャンバ近傍に送風機を設
置することにより、圧力損失や装置大型化の問題を回避
していた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の技術においては、以下の問題が生じる。
【0010】その第1は、前述のように、送風機が装置
本体部である露光台を囲むチャンバの近傍に設置される
ため、送風機が発する振動が露光台に伝播する。この機
械的振動の伝播により、露光台のウエハステージ等の位
置決め精度が悪化し、焼き付けおよび重ね合わせ精度の
低下等を招く。
【0011】第2の問題は、送風機が送風する空気流が
脈動することである。脈動によってエアの熱容量が変動
し、これに温調用のコントローラが追従できないと、温
度の揺らぎが起こり、ウエハステージ等の位置を計測す
る干渉計の計測精度が悪化し、計測値の信頼性が低下す
る。
【0012】本発明は上記従来の技術の有する未解決の
課題に鑑みてなされたものであり、露光台に伝播する機
械的振動や、温調エアの脈動によるトラブルを回避し
て、ウエハステージ等の位置決め精度等を向上させ、転
写性能およびデバイス生産性等を大幅に改善できる露光
装置およびこれを用いたデバイス製造方法を提供するこ
とを目的とするものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の露光装置は、基板を露光する装置本体部
と、該装置本体部を囲むチャンバと、外気を圧縮して圧
縮エアを作り、貯蔵するためのガス圧縮貯蔵手段と、該
ガス圧縮貯蔵手段から配管を通して供給される圧縮エア
を膨張させて減圧し、温調エアとして前記チャンバに導
入するためのガス膨張手段を有することを特徴とする。
【0014】ガス圧縮貯蔵手段を支持する支持台が、チ
ャンバを支持する支持手段から分離されているとよい。
【0015】ガス膨張手段とガス圧縮貯蔵手段の間に、
圧縮エアの圧力変動を低減するためのバッファタンクが
配設されているとよい。
【0016】ガス膨張手段が断熱構造を有するとよい。
【0017】チャンバの排気の少なくとも一部を外気と
ともにガス圧縮貯蔵手段に導入する環流手段が設けられ
ていてもよい。
【0018】クリーンルームのクリーンエアをガス圧縮
貯蔵手段に導入するためのクリーンエア導入手段が設け
られていてもよい。
【0019】本発明のデバイス製造方法は、上記の露光
装置によって基板を露光する工程を有することを特徴と
する。
【0020】
【作用】ガス圧縮貯蔵手段の圧縮機によって作られた圧
縮エアを、圧力損失の少ない状態でチャンバ近傍まで配
管によるエア輸送を行ない、膨張室および膨張弁等を含
むガス膨張手段によって常圧に戻したうえで温調エアと
してチャンバに導入する。
【0021】振動源となる圧縮機等をチャンバから離間
させることで、チャンバに機械的振動が伝播して位置決
め精度や重ね合わせ精度等の悪化を招くのを防ぐことが
できる。
【0022】また、圧縮エアの圧力変動を低減するため
のバッファタンク等を配設することで、温調エアの脈動
を防ぎ、干渉計等の測定値の信頼性を改善して、転写性
能の向上に貢献できる。
【0023】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。
【0024】図1は一実施の形態を示すもので、これ
は、露光装置の装置本体部である露光台1と、該露光台
1を収容するチャンバ2を有し、露光台1は、基板であ
るウエハW1 を位置決めするためのウエハステージ11
と、レチクルを載せるレチクルステージ12と、レチク
ルステージ12の上部に配置した光源光学系13と、レ
チクルステージ12とウエハステージ11の間に設けら
れた投影光学系14と、ウエハステージ11の位置を計
測するための干渉計15等を有する。光源光学系13か
ら発生する露光光をレチクルに照射し、投影光学系14
によりウエハW1に結像させることで、レチクルのパタ
ーンをウエハW1 に転写する。
【0025】チャンバ2の内部へ温調エアを供給する空
調システム20は、外気を吸引して圧縮する圧縮機2
1、その吸込口に設けられたフィルタ22、圧縮機21
の吐出側に配設された冷却手段であるアフタークーラ2
3、圧力センサ24aを有するアキュムレータ24、お
よび圧力制御系25を含むガス圧縮貯蔵手段と、配管2
6と、減圧弁27aを有するバッファタンク27と、膨
張弁28aを介してバッファタンク27に連通する膨張
室28を含むガス膨張手段と、膨張室28の内部に配設
された温調手段であるヒータ29および温度センサ29
aと、温調用のコントローラ30等を有する。
【0026】圧縮機21が、フィルタ22を通過した外
気を圧縮し、圧縮エアを生成する。圧縮エアはアフター
クーラ23を通過することにより冷却されてアキュムレ
ータ24へ貯えられる。前述のように、アキュムレータ
24には圧力センサ24aが設置され、圧力信号が圧力
制御系25へ送られる。圧力制御系25は、アキュムレ
ータ24の圧力が常にある一定の範囲になるように圧縮
機21の運転を制御する。
【0027】アキュムレータ24に貯えられた圧縮エア
は、配管26を通じて、チャンバ2とともに支持手段で
ある除振プレートPに載置されたバッファタンク27へ
供給される。
【0028】ここで、配管26を長く配置しても、内部
を通るエアは圧縮されているため、圧力損失を低く抑え
ることができる。すなわち、配管26を長くすること
で、圧縮機21と装置本体部である露光台1の間隔を大
きく設定し、圧縮機21の振動が露光台1へ与える影響
を非常に小さくすることができる。
【0029】特に除振プレートP上に露光台1およびチ
ャンバ2を設置する場合、振動源となる空調システム2
0の圧縮機21等の主要部を除振プレートPから分離で
きるので非常に好都合である。
【0030】圧縮エアは、減圧弁27aによって減圧さ
れ、バッファタンク27に送られる。ここで、バッファ
タンク27に流入する質量流量をQm- in、流出する
質量流量をQm- outとすると、流入流出差の最大値
つまりバッファタンク27内のエアの最大質量変動値Δ
Qmは以下のように表わされる。 ΔQm=MAX Qm- in−Qm- out
【0031】従って、エアの大気圧状態の密度をρと
し、大気圧をP0、バッファタンク27の容量をV、許
容圧力変化をΔPとしたときに、下記の式を満足するよ
うなバッファタンク容量Vを確保すれば、圧縮エアのも
つ変動を許容圧力値以下に抑えることができる。 ΔP>P0・ΔQm/(ρ・V)
【0032】バッファタンク27の圧縮エアは、膨張弁
28aを介して膨張室28で膨張し、例えば常圧に減圧
される。ここで、膨張室28等を断熱構造とすれば、断
熱膨張によりさらにエアは冷却される。次いで、エアは
ヒータ29により再熱されて温調エアとなり、チャンバ
2の内部環境へ供給される。なお、膨張室28内には温
調エアの温度を検出する温度センサ29aが配設され、
その計測値は温調用のコントローラ30に入力され、ヒ
ータ29のフィードバック制御が行なわれる。
【0033】チャンバ2内へ供給される温調エアは、フ
ィルタ31a、31bを経てチャンバ2の頂部から露光
台1の光源光学系13の上へ吹き出され、また、一部の
温調エアは、フィルタ31cを経てウエハステージ11
の近傍に供給される。
【0034】図2は第1の変形例を示す。これは、チャ
ンバ2から排出されるエアを循環エアA1 として還流手
段であるリターンダクト32を介して圧縮機21の吸込
み部に設置したフィルタ22へ供給する循環系を設け、
別途外気取込口32より外気A2 を所定の流量吸い込む
ように構成したものである。この場合は、循環エアA 1
の圧力は低いため、リターンダクト32の流路面積は大
きくとる必要がある。
【0035】本変形例によれば、フィルタ22の寿命を
延ばすことができるという利点が付加される。
【0036】図3は第2の変形例を示す。これは、チャ
ンバ2と空調システム20の主要部を遠く分離できるこ
とを利用して、圧縮機21のエアの吸込口をクリーン度
の高いクリーンルーム(クリーンゾーン)Mに設け、チ
ャンバ2をクリーン度の低いグレーゾーンGに設置した
ものである。
【0037】圧縮機21の吸込口をクリーンルームM内
に設置してクリーン度の管理されたクリーンエアを吸い
込むクリーンエア導入手段を設けることで、チャンバ2
をクリーン度の低いグレーゾーンG内に設置しても、チ
ャンバ2の内部環境をグレーゾーンGより陽圧(高圧)
に保てば、グレーゾーンGのエアがチャンバ2内に侵入
することはない。
【0038】露光装置をグレーゾーンに設置して外気を
吸い込む構成では、グレーゾーンのクリーン度の低いエ
アを吸い込むことになり、フィルタの寿命を著しく劣化
させるが、本変形例によれば、クリーン度の管理された
エアを吸い込むことができるため、フィルタの寿命劣化
を防止することができるという利点が付加される。
【0039】上記実施の形態によれば、空調システムに
圧縮機を設けて圧縮エアを生成し、配管によるエア輸送
の損失を低減するとともに、露光台と該露光台を囲むチ
ャンバから空調システムの主要部を分離することができ
るため、空調システムの駆動部が発する機械的振動の露
光台への伝播を回避して、ウエハステージ等の位置決め
精度を向上させ、焼き付け、重ね合わせ精度等を大幅に
改善できる。
【0040】また、グレーゾーンに装置本体部を設置す
る場合でも、クリーンルームのエアを供給することが可
能となり、フィルタの寿命劣化を防止できる。
【0041】また、圧縮機等によって生じるエアの圧力
変動をバッファタンクおよび減圧弁により低減すること
により、エアの熱容量変化(ゆらぎ)を回避して温度の
均一性を確保し、干渉計の計測値の信頼性向上に貢献で
きる。
【0042】次に上記説明した露光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4は半導体デバイ
ス(ICやLSI等の半導体チップ、あるいは液晶パネ
ルやCCD等)の製造フローを示す。ステップ1(回路
設計)では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステッ
プ2(マスク製作)では設計した回路パターンを形成し
た原版であるマスクを製作する。ステップ3(ウエハ製
造)ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。
ステップ4(ウエハプロセス)は前工程と呼ばれ、上記
用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術に
よってウエハ上に実際の回路を形成する。ステップ5
(組立)は後工程と呼ばれ、ステップ4によって作製さ
れたウエ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。
【0043】図5は上記ウエハプロセスの詳細なフロー
を示す。ステップ11(酸化)ではウエハの表面を酸化
させる。ステップ12(CVD)ではウエハ表面に絶縁
膜を形成する。ステップ13(電極形成)ではウエハ上
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)ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ15
(レジスト処理)ではウエハに感光剤を塗布する。ステ
ップ16(露光)では上記説明した露光装置によってマ
スクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ
17(現像)では露光したウエハを現像する。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、ウエハ上に
多重に回路パターンが形成される。本実施例の製造方法
を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度の半導体
デバイスを製造することができる。
【0044】
【発明の効果】本発明は上述のとおり構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。
【0045】チャンバ近傍に送風機を配設した場合のよ
うな機械的振動による位置決めや重ね合わせ精度の悪化
を防ぎ、また、エアの脈動によるトラブルも簡単に回避
できる。
【0046】加えて、クリーンエアを利用するのも容易
であり、露光装置の転写性能およびデバイス生産性等を
大幅に改善できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施の形態を示す模式図である。
【図2】第1の変形例を示す模式図である。
【図3】第2の変形例を示す模式図である。
【図4】半導体デバイスの製造プロセスを示すフローチ
ャートである。
【図5】ウエハプロセスを示すフローチャートである。
【図6】一従来例を示す模式図である。
【符号の説明】 1 露光台 2 チャンバ 11 ウエハステージ 12 レチクルステージ 13 光源光学系 14 投影光学系 15 干渉計 20 空調システム 21 圧縮機 22、31a〜31c フィルタ 23 アフタークーラ 24 アキュムレータ 24a 圧力センサ 25 圧力制御系 26 配管 27 バッファタンク 27a 減圧弁 28 膨張室 28a 膨張弁 29 ヒータ 29a 温度センサ 30 コントローラ 32 リターンダクト

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板を露光する装置本体部と、該装置本
    体部を囲むチャンバと、外気を圧縮して圧縮エアを作
    り、貯蔵するためのガス圧縮貯蔵手段と、該ガス圧縮貯
    蔵手段から配管を通して供給される圧縮エアを膨張させ
    て減圧し、温調エアとして前記チャンバに導入するため
    のガス膨張手段を有する露光装置。
  2. 【請求項2】 ガス圧縮貯蔵手段を支持する支持台が、
    チャンバを支持する支持手段から分離されていることを
    特徴とする請求項1記載の露光装置。
  3. 【請求項3】 チャンバを支持する支持手段が、防振プ
    レートを備えていることを特徴とする請求項2記載の露
    光装置。
  4. 【請求項4】 ガス膨張手段とガス圧縮貯蔵手段の間
    に、圧縮エアの圧力変動を低減するためのバッファタン
    クが配設されていることを特徴とする請求項1ないし3
    いずれか1項記載の露光装置。
  5. 【請求項5】 ガス膨張手段が断熱構造を有することを
    特徴とする請求項1ないし4いずれか1項記載の露光装
    置。
  6. 【請求項6】 チャンバの排気の少なくとも一部を外気
    とともにガス圧縮貯蔵手段に導入する環流手段が設けら
    れていることを特徴とする請求項1ないし5いずれか1
    項記載の露光装置。
  7. 【請求項7】 クリーンルームのクリーンエアをガス圧
    縮貯蔵手段に導入するためのクリーンエア導入手段が設
    けられていることを特徴とする請求項1ないし6いずれ
    か1項記載の露光装置。
  8. 【請求項8】 圧縮エアを冷却するための冷却手段が設
    けられていることを特徴とする請求項1ないし7いずれ
    か1項記載の露光装置。
  9. 【請求項9】 圧縮エアを減圧したのちに温調するため
    の温調手段が設けられていることを特徴とする請求項1
    ないし8いずれか1項記載の露光装置。
  10. 【請求項10】 請求項1ないし9いずれか1項記載の
    露光装置によって基板を露光する工程を有するデバイス
    製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006286709A (ja) * 2005-03-31 2006-10-19 Toppan Printing Co Ltd 露光装置及び露光装置を用いたフォトレジストパターン形成方法
JP2010192793A (ja) * 2009-02-20 2010-09-02 Canon Inc 露光装置及び外気導入ユニット、それを用いたデバイスの製造方法
WO2023089682A1 (ja) * 2021-11-17 2023-05-25 東京エレクトロン株式会社 基板処理システム及び基板処理方法

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