JP2003234282A - 半導体露光装置、およびそれに用いるロードロックチャンバー - Google Patents
半導体露光装置、およびそれに用いるロードロックチャンバーInfo
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- G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
- G03F7/70808—Construction details, e.g. housing, load-lock, seals or windows for passing light in or out of apparatus
Abstract
(57)【要約】
【課題】 露光装置に用いられるロードロックチャンバ
ーでは、真空排気時にガスの断熱膨張により、ガス温度
の急激な低下が生じる。この事により、ウエハー温度低
下と、水蒸気の凝結によるパーティクル発生という二つ
の問題が生じる。本発明では、両者を同時に解決する事
を目的としている。 【解決手段】 ロードロック内のガス温度を計測するこ
とが可能な温度計測手段と、ガス温度の変動許容値を演
算する事が可能な演算手段と、その変動許容値範囲内に
ガス温度を制御することが可能なガス温度制御手段と、
を備える。さらに、ガス温度の許容値は、真空排気前の
ガスの湿度と温度の計測結果から定まる露点、もしくは
アライメント精度から定めることが可能なウエハー温度
低下許容量内にあり得るガス温度、のいずれか高いほう
の温度である。
ーでは、真空排気時にガスの断熱膨張により、ガス温度
の急激な低下が生じる。この事により、ウエハー温度低
下と、水蒸気の凝結によるパーティクル発生という二つ
の問題が生じる。本発明では、両者を同時に解決する事
を目的としている。 【解決手段】 ロードロック内のガス温度を計測するこ
とが可能な温度計測手段と、ガス温度の変動許容値を演
算する事が可能な演算手段と、その変動許容値範囲内に
ガス温度を制御することが可能なガス温度制御手段と、
を備える。さらに、ガス温度の許容値は、真空排気前の
ガスの湿度と温度の計測結果から定まる露点、もしくは
アライメント精度から定めることが可能なウエハー温度
低下許容量内にあり得るガス温度、のいずれか高いほう
の温度である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体露光装置に
関するものであり、特に真空雰囲気下で半導体基板を露
光する装置に付帯して設けられている、ロードロックチ
ャンバーに関するものである。
関するものであり、特に真空雰囲気下で半導体基板を露
光する装置に付帯して設けられている、ロードロックチ
ャンバーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現在、DRAM、MPU、等の半導体デバイス
製造に関して、デザインルールで0.1μｍ以下の線幅を
有するデバイスの実現に向けて精力的に研究開発がなさ
れている。この世代に用いられる露光装置は、その露光
光にエレクトロンビーム（ＥＢ）、あるいは極端紫外域
光（ＥＵＶ）、等が用いられると予測されている。
製造に関して、デザインルールで0.1μｍ以下の線幅を
有するデバイスの実現に向けて精力的に研究開発がなさ
れている。この世代に用いられる露光装置は、その露光
光にエレクトロンビーム（ＥＢ）、あるいは極端紫外域
光（ＥＵＶ）、等が用いられると予測されている。
【０００３】ＥＢ露光装置、ＥＵＶ露光装置では、大気
中での露光は不可能になるため、露光は真空中で行わざ
るを得なくなり、必然的に、ウエハーの搬入、搬出には
ロードロックチャンバーを介して行うことになる。
中での露光は不可能になるため、露光は真空中で行わざ
るを得なくなり、必然的に、ウエハーの搬入、搬出には
ロードロックチャンバーを介して行うことになる。
【０００４】通常、露光装置のロードロック室は、大気
圧下でウエハーを受け入れ、チャンバー内を真空排気し
た後、露光装置側の扉を開いて、露光装置側にウエハー
を搬入し、露光が終了すると、装置側からウエハーが搬
出され、露光装置側の扉を閉め、室内を大気圧下に戻
し、ウエハーが取り出される、という機能を有する。
圧下でウエハーを受け入れ、チャンバー内を真空排気し
た後、露光装置側の扉を開いて、露光装置側にウエハー
を搬入し、露光が終了すると、装置側からウエハーが搬
出され、露光装置側の扉を閉め、室内を大気圧下に戻
し、ウエハーが取り出される、という機能を有する。
【０００５】以前よりロードロック内が真空排気される
と、内部ガスの断熱膨張によって、ガスの温度が低下
し、それに伴い、ウエハーは数度温度低下することが、
観測されている。これをこの状態のままで、露光を行う
と大きな配列誤差が生じてしまう。これを解決するため
に、従来より、ロードロック内にウエハーを温調する機
構を設けた提案がなされている。例えば、赤外線ランプ
で加熱する方法、ウエハーを２つの恒温板で挟み熱伝導
で温調する方法、あるいはロードロック内のウエハー保
持機構に温調機能を設ける方法、等である。
と、内部ガスの断熱膨張によって、ガスの温度が低下
し、それに伴い、ウエハーは数度温度低下することが、
観測されている。これをこの状態のままで、露光を行う
と大きな配列誤差が生じてしまう。これを解決するため
に、従来より、ロードロック内にウエハーを温調する機
構を設けた提案がなされている。例えば、赤外線ランプ
で加熱する方法、ウエハーを２つの恒温板で挟み熱伝導
で温調する方法、あるいはロードロック内のウエハー保
持機構に温調機能を設ける方法、等である。
【０００６】一方、この問題とは別に、以前より、ロー
ドロック内が真空排気される際に、パーティクルが発生
し、ウエハー表面に付着、堆積することにより、デバイ
ス製造の歩留まりや、デバイスの信頼性が低下するとい
う問題があった。
ドロック内が真空排気される際に、パーティクルが発生
し、ウエハー表面に付着、堆積することにより、デバイ
ス製造の歩留まりや、デバイスの信頼性が低下するとい
う問題があった。
【０００７】このパーティクル発生は、真空排気時のガ
ス温度の急激な低下によって、小さなパーティクルを核
に水蒸気の凝結が生じ大きなパーティクルに成長し、そ
れがウエハーに付着するというメカニズムも原因の一つ
とされている。この場合、ガス中の種々のイオンも凝結
核となるので、問題はより深刻である。
ス温度の急激な低下によって、小さなパーティクルを核
に水蒸気の凝結が生じ大きなパーティクルに成長し、そ
れがウエハーに付着するというメカニズムも原因の一つ
とされている。この場合、ガス中の種々のイオンも凝結
核となるので、問題はより深刻である。
【０００８】この真空排気時に発生するパーティクルの
対策として、従来より、スロー排気を行う方法、排気口
付近の流れを層流に保つ方法、真空排気時にウエハーを
一時的にフィルター付きの小空間に退避させる方法、ベ
ンティング用配管に加熱源を装着する方法、等が提案さ
れている。
対策として、従来より、スロー排気を行う方法、排気口
付近の流れを層流に保つ方法、真空排気時にウエハーを
一時的にフィルター付きの小空間に退避させる方法、ベ
ンティング用配管に加熱源を装着する方法、等が提案さ
れている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例は、本来は物理的に密接に関係のある二つの現象、
すなわち、真空排気時のロードロック内のウエハー温度
低下と、真空排気時のパーティクルの発生という現象を
別個に考え、それぞれ別個の対策を行っている。したが
って、これらの対策はロードロックに多くの機構を持た
せることになり、それがさらにパーティクルを発生させ
る原因となったり、あるいは、一方の問題を解決する
と、もう一方が不十分となる、さらにはコストアップに
つながったりなど、いずれの提案も不十分なものであっ
た。
来例は、本来は物理的に密接に関係のある二つの現象、
すなわち、真空排気時のロードロック内のウエハー温度
低下と、真空排気時のパーティクルの発生という現象を
別個に考え、それぞれ別個の対策を行っている。したが
って、これらの対策はロードロックに多くの機構を持た
せることになり、それがさらにパーティクルを発生させ
る原因となったり、あるいは、一方の問題を解決する
と、もう一方が不十分となる、さらにはコストアップに
つながったりなど、いずれの提案も不十分なものであっ
た。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、露光装置に用
いられるロードロックチャンバーでは、真空排気時のウ
エハー温度低下と、真空排気時のパーティクルの発生と
いう二つの問題を、一つの物理現象が原因と考え、それ
を極力簡便な機構で両方同時に対策することを目的とし
ている。
いられるロードロックチャンバーでは、真空排気時のウ
エハー温度低下と、真空排気時のパーティクルの発生と
いう二つの問題を、一つの物理現象が原因と考え、それ
を極力簡便な機構で両方同時に対策することを目的とし
ている。
【００１１】つまり、真空排気時にロードロックチャン
バーのガス温度を所定の温度以下にならないように、コ
ントロールすれば、ウエハー温度低下も許容される範囲
にすることが可能で、かつ水蒸気の凝結も生じないた
め、パーティクルの発生を大幅に低減することが可能に
なる、という原理に基づく。
バーのガス温度を所定の温度以下にならないように、コ
ントロールすれば、ウエハー温度低下も許容される範囲
にすることが可能で、かつ水蒸気の凝結も生じないた
め、パーティクルの発生を大幅に低減することが可能に
なる、という原理に基づく。
【００１２】具体的には、
１）チャンバー内にガス加熱手段（裸ヒーター、平面ヒ
ーター、フィン付きヒーター、赤外ランプ）を設け、ガ
ス温度を計測し、ガス温度が所定の範囲内に収まるよう
に、その発熱量をコントロール、 ２）チャンバー内壁にガスへの熱エネルギーを良好に伝
達する手段（フィン、等）を設け、ガス温度を計測し、
ガス温度が所定の範囲内に収まるように、ガスの排気速
度をコントロール、 ３）チャンバー内にガス加熱手段（前述と同様）を設
け、ガス温度を計測し、ガス温度が所定の範囲内に収ま
るように、加熱手段の発熱量とガスの排気速度の両方を
コントロール、というものである。
ーター、フィン付きヒーター、赤外ランプ）を設け、ガ
ス温度を計測し、ガス温度が所定の範囲内に収まるよう
に、その発熱量をコントロール、 ２）チャンバー内壁にガスへの熱エネルギーを良好に伝
達する手段（フィン、等）を設け、ガス温度を計測し、
ガス温度が所定の範囲内に収まるように、ガスの排気速
度をコントロール、 ３）チャンバー内にガス加熱手段（前述と同様）を設
け、ガス温度を計測し、ガス温度が所定の範囲内に収ま
るように、加熱手段の発熱量とガスの排気速度の両方を
コントロール、というものである。
【００１３】さらに、ガス温度の許容値は、真空排気前
のガスの湿度と温度の計測結果から定まる露点、もしく
はアライメント精度から定めることが可能なウエハー温
度低下許容量内にあり得るガス温度、のいずれか高いほ
うの温度である。
のガスの湿度と温度の計測結果から定まる露点、もしく
はアライメント精度から定めることが可能なウエハー温
度低下許容量内にあり得るガス温度、のいずれか高いほ
うの温度である。
【００１４】
【発明の実施の形態】（実施例１）以下、本発明の一実
施例について図を用いて説明する。先ず、本発明の詳細
について説明する前に、本発明が適用される投影露光装
置について、ＥＵＶ露光装置を例に挙げ、その構成を図
２を用いて簡単に説明する。
施例について図を用いて説明する。先ず、本発明の詳細
について説明する前に、本発明が適用される投影露光装
置について、ＥＵＶ露光装置を例に挙げ、その構成を図
２を用いて簡単に説明する。
【００１５】同図で、１はウエハー、２は電子回路パタ
ーンが形成されている反射型マスクで、３はその反射型
マスクを保持し、スキャン方向に粗微動させるためのマ
スクステージである。５はマスクからの反射光をウエハ
ー１に投影露光するための光学系である。６はウエハー
を保持して６軸方向に粗動、微動可能なウエハーステー
ジであり、そのｘｙ位置は不図示のレーザー干渉計によ
って常にモニターされている。
ーンが形成されている反射型マスクで、３はその反射型
マスクを保持し、スキャン方向に粗微動させるためのマ
スクステージである。５はマスクからの反射光をウエハ
ー１に投影露光するための光学系である。６はウエハー
を保持して６軸方向に粗動、微動可能なウエハーステー
ジであり、そのｘｙ位置は不図示のレーザー干渉計によ
って常にモニターされている。
【００１６】通常、マスクステージ３とウエハーステー
ジ６のスキャン動作は、投影光学系の縮小倍率を１／β
とし、マスクステージの走査速度をVr、ウエハーステー
ジの走査速度をVwとすると、両者の走査速度の間には、
Vr／Vw＝βの関係が成立するように同期制御される。
ジ６のスキャン動作は、投影光学系の縮小倍率を１／β
とし、マスクステージの走査速度をVr、ウエハーステー
ジの走査速度をVwとすると、両者の走査速度の間には、
Vr／Vw＝βの関係が成立するように同期制御される。
【００１７】８は後述するロードロックチャンバーとウ
エハーステージ６との間でウエハーを搬入、搬出する搬
送ハンドである。
エハーステージ６との間でウエハーを搬入、搬出する搬
送ハンドである。
【００１８】露光は、真空下で行われるため、これらの
ユニットは装置チャンバー４の中に入っており、７はチ
ャンバー内を真空排気するための真空ポンプである。１
５はロードロックチャンバーの略図であり、９はロード
ロック内を真空排気するための真空ポンプ、１０はロー
ドロック内の真空状態を大気圧に戻すための真空破壊バ
ルブ、１１は装置チャンバーとロードロックチャンバー
との間を仕切る装置側ゲートバルブ、１２はロードロッ
クチャンバーと後述する基板交換室との間を仕切る交換
室側ゲートバルブである。１４はウエハーを大気圧下で
一時保管する基板交換室であり、１３はロードロックと
の間でウエハーを搬入、搬出する搬送ハンドである。
ユニットは装置チャンバー４の中に入っており、７はチ
ャンバー内を真空排気するための真空ポンプである。１
５はロードロックチャンバーの略図であり、９はロード
ロック内を真空排気するための真空ポンプ、１０はロー
ドロック内の真空状態を大気圧に戻すための真空破壊バ
ルブ、１１は装置チャンバーとロードロックチャンバー
との間を仕切る装置側ゲートバルブ、１２はロードロッ
クチャンバーと後述する基板交換室との間を仕切る交換
室側ゲートバルブである。１４はウエハーを大気圧下で
一時保管する基板交換室であり、１３はロードロックと
の間でウエハーを搬入、搬出する搬送ハンドである。
【００１９】次に本発明のロードロックチャンバーにつ
いて詳細に説明する。
いて詳細に説明する。
【００２０】ウエハーの搬送手順としては、まず基板交
換室１４のウエハーが搬送ハンド１３により大気圧下の
ロードロック１５内に搬入され、ゲートバルブ１２が閉
じると真空排気系９のバルブが開き、排気が開始され
る。数十秒して、所定の圧力になるとゲートバルブ１１
が開き、搬送ハンド８によりウエハーがロードロック１
５からウエハーステージ６に搬送され、アライメントの
後に露光となる。
換室１４のウエハーが搬送ハンド１３により大気圧下の
ロードロック１５内に搬入され、ゲートバルブ１２が閉
じると真空排気系９のバルブが開き、排気が開始され
る。数十秒して、所定の圧力になるとゲートバルブ１１
が開き、搬送ハンド８によりウエハーがロードロック１
５からウエハーステージ６に搬送され、アライメントの
後に露光となる。
【００２１】このロードロックの真空排気の過程で内部
のガスが断熱膨張により急速に冷却される。前述したよ
うに、このガスの急速冷却は、二つの問題を引き起こ
す。一つは、ガスとの伝熱によるウエハーの温度低下で
あり、チャンバー容積、排気速度、等にもよるが、数度
の温度低下が観測されている。もう一つは、ガス中の水
蒸気が、温度低下により露点に達し、凝結し、温度によ
っては、さらに氷に凝固し、それらがパーティクルとな
って、ウエハー上に付着、堆積するというものである。
のガスが断熱膨張により急速に冷却される。前述したよ
うに、このガスの急速冷却は、二つの問題を引き起こ
す。一つは、ガスとの伝熱によるウエハーの温度低下で
あり、チャンバー容積、排気速度、等にもよるが、数度
の温度低下が観測されている。もう一つは、ガス中の水
蒸気が、温度低下により露点に達し、凝結し、温度によ
っては、さらに氷に凝固し、それらがパーティクルとな
って、ウエハー上に付着、堆積するというものである。
【００２２】この温度低下の様子は、図３で説明でき
る。ゲートバルブ１２が閉じ、真空排気が開始される直
前のガス、ウエハーの温度をT0とする。真空排気が始ま
ると、ガスの温度は急速に低下し、チャンバー容積、排
気速度、等にもよるが、数十秒後にT0よりも数十度温度
低下し、その後は熱容量の大きいチャンバー壁からの伝
熱により急速にT0に漸近する。一方、ガスに対し熱容量
の大きいウエハーは、ガスよりも長い時定数で温度低下
し、数度温度低下した後、再びT0に漸近するのに３０分
以上かかる。
る。ゲートバルブ１２が閉じ、真空排気が開始される直
前のガス、ウエハーの温度をT0とする。真空排気が始ま
ると、ガスの温度は急速に低下し、チャンバー容積、排
気速度、等にもよるが、数十秒後にT0よりも数十度温度
低下し、その後は熱容量の大きいチャンバー壁からの伝
熱により急速にT0に漸近する。一方、ガスに対し熱容量
の大きいウエハーは、ガスよりも長い時定数で温度低下
し、数度温度低下した後、再びT0に漸近するのに３０分
以上かかる。
【００２３】本発明の第一の実施例では、後述するよう
に、このガスの急速な温度低下を、所定の範囲内に抑え
るように、ガス温度をリアルタイムで計測し、その計測
結果に基づきガスの加熱手段の発熱量をコントロールす
ることを、発明の主眼としている。
に、このガスの急速な温度低下を、所定の範囲内に抑え
るように、ガス温度をリアルタイムで計測し、その計測
結果に基づきガスの加熱手段の発熱量をコントロールす
ることを、発明の主眼としている。
【００２４】図１を用いてこれを具体的に説明する。同
図で２０はロードロックチャンバーで、ウエハーの出し
入れの際、開閉するゲートバルブは省略している。２１
はガスを所定の温度まで加熱するコイル状ヒーターであ
る。２４は排気バルブであり、２５は真空ポンプであ
る。３３はガスの温度・湿度をリアルタイムで計測する
温度・湿度計であり、２２，２６はそれぞれ温度センサ
ー、湿度センサーである。
図で２０はロードロックチャンバーで、ウエハーの出し
入れの際、開閉するゲートバルブは省略している。２１
はガスを所定の温度まで加熱するコイル状ヒーターであ
る。２４は排気バルブであり、２５は真空ポンプであ
る。３３はガスの温度・湿度をリアルタイムで計測する
温度・湿度計であり、２２，２６はそれぞれ温度センサ
ー、湿度センサーである。
【００２５】３４はガスの温度、湿度から露点を演算す
る露点演算部である。２７はガスの露点温度、もしくは
ウエハー温度低下が許容範囲内にあり得るガス温度、の
いずれか高いほうの温度を目標値Tsとして設定する目標
温度設定部である。
る露点演算部である。２７はガスの露点温度、もしくは
ウエハー温度低下が許容範囲内にあり得るガス温度、の
いずれか高いほうの温度を目標値Tsとして設定する目標
温度設定部である。
【００２６】ただし、ロードロックチャンバー内の湿度
が、ほとんど一定に保たれるような場合、この湿度セン
サー２６と露点演算部３４は省略可能である。この場合
には、実際にはあらかじめその一定湿度を計測し、算出
した露点を目標温度設定部２７に記憶させておけば良
い。２３は温度計３３の出力Tと目標温度Tsを比較し
て、ガス温度が所定温度範囲内に収まるように、ヒータ
ー２１の出力をコントロールする温度制御部である。
が、ほとんど一定に保たれるような場合、この湿度セン
サー２６と露点演算部３４は省略可能である。この場合
には、実際にはあらかじめその一定湿度を計測し、算出
した露点を目標温度設定部２７に記憶させておけば良
い。２３は温度計３３の出力Tと目標温度Tsを比較し
て、ガス温度が所定温度範囲内に収まるように、ヒータ
ー２１の出力をコントロールする温度制御部である。
【００２７】実際、ヒーター発熱量を用いて、ガス温度
をコントロールする場合のブロック線図の一例を図６に
示す。温度制御部２３は、温度計３３の出力Tをフィー
ドバックして、この温度と目標温度範囲Tsとの偏差Teが
０になるように、例えばPID制御器２９によりヒーター
出力３０を制御する。具体的には、ヒーターの発熱量Q
は、図７のように、真空排気開始直後のガス温度が急激
に変化する期間は、発熱量を高くし、排気が進んで単位
時間あたりの断熱膨張による温度低下量が徐々に低くな
ると、発熱量が小さくなる。このような制御をすること
により、ガス温度は図４のように、温度Ts以下には下が
らないようすることが可能となる。従って、ウエハーの
温度低下も許容範囲内に入り、なおかつ水蒸気の凝結も
生じないので、パーティクルの発生もほとんど問題にな
らなくなる。
をコントロールする場合のブロック線図の一例を図６に
示す。温度制御部２３は、温度計３３の出力Tをフィー
ドバックして、この温度と目標温度範囲Tsとの偏差Teが
０になるように、例えばPID制御器２９によりヒーター
出力３０を制御する。具体的には、ヒーターの発熱量Q
は、図７のように、真空排気開始直後のガス温度が急激
に変化する期間は、発熱量を高くし、排気が進んで単位
時間あたりの断熱膨張による温度低下量が徐々に低くな
ると、発熱量が小さくなる。このような制御をすること
により、ガス温度は図４のように、温度Ts以下には下が
らないようすることが可能となる。従って、ウエハーの
温度低下も許容範囲内に入り、なおかつ水蒸気の凝結も
生じないので、パーティクルの発生もほとんど問題にな
らなくなる。
【００２８】前述の例では、加熱手段はコイル状のヒー
ターとしたが、他の例としては、平面ヒーター、フィン
付きヒーター、赤外ランプ、等が挙げられる。たとえ
ば、図６はチャンバー内壁にガスとの熱伝達を効率的に
行うために、フィン付きの平面ヒーター２８を設けた例
を示す。あるいは、チャンバー壁そのものをガスの加熱
手段として用い、その発熱量、あるいは温度を制御する
といった例も可能である。このように、効率的にガスを
加熱する事が可能であれば、いかなる形態の手段でも良
い。
ターとしたが、他の例としては、平面ヒーター、フィン
付きヒーター、赤外ランプ、等が挙げられる。たとえ
ば、図６はチャンバー内壁にガスとの熱伝達を効率的に
行うために、フィン付きの平面ヒーター２８を設けた例
を示す。あるいは、チャンバー壁そのものをガスの加熱
手段として用い、その発熱量、あるいは温度を制御する
といった例も可能である。このように、効率的にガスを
加熱する事が可能であれば、いかなる形態の手段でも良
い。
【００２９】(実施例２)第２の実施例は、ロードロック
チャンバー内のガスの温度をリアルタイムで計測し、そ
の温度を、流量が可変のバルブを用いて排気系の実効排
気速度を変化させることによってガス温度をコントロー
ルする、という特徴を有する。これは、排気速度が遅い
と、目標圧力になるまで長い時間がかかるため、チャン
バー壁からガスにより多くの熱エネルギーが伝熱される
ため、結果的に、ガス温度が、排気速度が速い場合に比
べてそれほど下がらない、という物理現象を利用したも
のである。
チャンバー内のガスの温度をリアルタイムで計測し、そ
の温度を、流量が可変のバルブを用いて排気系の実効排
気速度を変化させることによってガス温度をコントロー
ルする、という特徴を有する。これは、排気速度が遅い
と、目標圧力になるまで長い時間がかかるため、チャン
バー壁からガスにより多くの熱エネルギーが伝熱される
ため、結果的に、ガス温度が、排気速度が速い場合に比
べてそれほど下がらない、という物理現象を利用したも
のである。
【００３０】具体的には、図８を用いて説明する。第一
の実施例と異なるのは、まず、４１の可変流量バルブで
ある。これは、温度制御部４３のバルブ開度の指令値に
従って、自動的に開度を調節し排気流量を制御すること
が可能である。次に、４０はチャンバー壁からの熱をガ
スに良好に熱伝達させるための放熱フィンである。これ
以外にも、良好な熱伝達が実現できれば、いかなる形状
のフィンでも良い。また、第一の実施例と同様にロード
ロックチャンバー内の湿度が、ほとんど一定に保たれる
ようなクリーンルームの場合、湿度センサー２６と露点
演算部３４は、省略可能であり、実際にはあらかじめそ
の一定湿度を計測し、算出した露点を目標温度設定部２
７に記憶させておけば良い。
の実施例と異なるのは、まず、４１の可変流量バルブで
ある。これは、温度制御部４３のバルブ開度の指令値に
従って、自動的に開度を調節し排気流量を制御すること
が可能である。次に、４０はチャンバー壁からの熱をガ
スに良好に熱伝達させるための放熱フィンである。これ
以外にも、良好な熱伝達が実現できれば、いかなる形状
のフィンでも良い。また、第一の実施例と同様にロード
ロックチャンバー内の湿度が、ほとんど一定に保たれる
ようなクリーンルームの場合、湿度センサー２６と露点
演算部３４は、省略可能であり、実際にはあらかじめそ
の一定湿度を計測し、算出した露点を目標温度設定部２
７に記憶させておけば良い。
【００３１】実際、本実施例において、ガス温度をコン
トロールする場合のブロック線図の一例を図９に示す。
温度制御部４３は、温度計４８の出力Tをフィードバッ
クして、この温度と目標温度範囲Tsとの偏差Teが０にな
るように、例えばPID制御器４５によりバルブの開度を
調節することにより実効排気速度４６を制御する。具体
的には、図１０ように、真空排気開始直後のガス温度が
急激に変化する期間は、可変流量バルブの開度を絞って
実効排気速度を低く保ち、排気が進むにつれ、開度を少
しずつ大きくし、ガスの熱容量が小さくなりチャンバー
壁からの伝熱量が、断熱膨張による温度低下よりも卓越
してくる段階まで排気が進むと、可変流量バルブを全開
にし、排気を早めスループットを稼ぐ。このような制御
を行う事で、ガス温度は図４のように、温度Ts以下には
下がらないようコントロールされる。従って、ウエハー
の温度低下も許容範囲内に入り、なおかつ水蒸気の凝結
も生じないので、パーティクルの発生もほとんど問題に
ならなくなる。
トロールする場合のブロック線図の一例を図９に示す。
温度制御部４３は、温度計４８の出力Tをフィードバッ
クして、この温度と目標温度範囲Tsとの偏差Teが０にな
るように、例えばPID制御器４５によりバルブの開度を
調節することにより実効排気速度４６を制御する。具体
的には、図１０ように、真空排気開始直後のガス温度が
急激に変化する期間は、可変流量バルブの開度を絞って
実効排気速度を低く保ち、排気が進むにつれ、開度を少
しずつ大きくし、ガスの熱容量が小さくなりチャンバー
壁からの伝熱量が、断熱膨張による温度低下よりも卓越
してくる段階まで排気が進むと、可変流量バルブを全開
にし、排気を早めスループットを稼ぐ。このような制御
を行う事で、ガス温度は図４のように、温度Ts以下には
下がらないようコントロールされる。従って、ウエハー
の温度低下も許容範囲内に入り、なおかつ水蒸気の凝結
も生じないので、パーティクルの発生もほとんど問題に
ならなくなる。
【００３２】本実施例は、ガスの温度を流量でコントロ
ールするため、ロードロック内部の構成を簡略化するこ
とができ、チャンバー容積もより小さい物で済ます事が
出来るため、スループットの点からも有利になる。
ールするため、ロードロック内部の構成を簡略化するこ
とができ、チャンバー容積もより小さい物で済ます事が
出来るため、スループットの点からも有利になる。
【００３３】（実施例３）第３の実施例は、ロードロッ
クチャンバー内のガスの温度をリアルタイムで計測し、
その温度を、チャンバー内に設けたガスの加熱手段の発
熱量と、流量可変バルブを用いた実効排気速度、の２つ
を制御量としてガス温度をコントロールする、という特
徴を有する。これは、第一の実施例と第二の実施例を組
み合わせ、より効果的にガス温度のコントロールを行お
うとする点に特徴がある。
クチャンバー内のガスの温度をリアルタイムで計測し、
その温度を、チャンバー内に設けたガスの加熱手段の発
熱量と、流量可変バルブを用いた実効排気速度、の２つ
を制御量としてガス温度をコントロールする、という特
徴を有する。これは、第一の実施例と第二の実施例を組
み合わせ、より効果的にガス温度のコントロールを行お
うとする点に特徴がある。
【００３４】具体的には、図１１を用いて説明する。本
実施例では、２１は、第一の実施例と同様にガスの温度
を所定の温度Tsまで加熱する電熱ヒーターであり、３０
は、第二の実施例と同様に排気管の流量、すなわち実効
排気速度を制御する事で、ガスを所定の温度Ts以下にな
らないようにする可変流量バルブである。そしてこれ２
つの制御量は、温度制御部５０からの指令値に従って、
発熱量、排気速度をコントロールする。また、第一の実
施例と同様にロードロックチャンバー内の湿度が、ほと
んど一定に保たれるようなクリーンルームの場合、湿度
計２６と露点演算部３４は、省略可能であり、実際には
あらかじめその一定湿度を計測し、算出された露点を目
標温度設定部２７に記憶させておけば良い。
実施例では、２１は、第一の実施例と同様にガスの温度
を所定の温度Tsまで加熱する電熱ヒーターであり、３０
は、第二の実施例と同様に排気管の流量、すなわち実効
排気速度を制御する事で、ガスを所定の温度Ts以下にな
らないようにする可変流量バルブである。そしてこれ２
つの制御量は、温度制御部５０からの指令値に従って、
発熱量、排気速度をコントロールする。また、第一の実
施例と同様にロードロックチャンバー内の湿度が、ほと
んど一定に保たれるようなクリーンルームの場合、湿度
計２６と露点演算部３４は、省略可能であり、実際には
あらかじめその一定湿度を計測し、算出された露点を目
標温度設定部２７に記憶させておけば良い。
【００３５】このように、ガスの温度をコントロールす
ることに関し、２種類の制御手段を設ける事により、よ
りきめの細かな制御が可能になる。例えば、スループッ
トを上げるために、大きな排気速度の真空ポンプを用い
てロードロックを構成しようとする場合、真空排気開始
直後は、数秒のうちに数十度もの温度低下が見られる場
合がある。このため、チャンバー内のガス加熱手段単独
の制御では、応答が遅くなり制御が追従しないため、許
容温度Ts以内に維持する事が不可能な場合も考えられ
る。このような場合、ヒーター単独でガス温度が制御可
能になるまで、可変流量バルブによりガスの排気速度を
制限し、それ以降は、バルブを全開にして、ヒーターに
よりガス温度をコントロールし、スループットを稼ぐ。
このような制御方法のブロック線図の一例が図１２であ
る。温度制御部５０は、温度計５４の出力Tをフィード
バックして、この温度Tと目標温度範囲Tsとの偏差Teが
０になるように、第一のPID制御器５１によりヒーター
出力５２をコントロールし、第２のPID制御器５５によ
り可変流量バルブの開度により実効排気速度５６を制御
する。そしてこの両者が協働してガス温度をコントロー
ルする。
ることに関し、２種類の制御手段を設ける事により、よ
りきめの細かな制御が可能になる。例えば、スループッ
トを上げるために、大きな排気速度の真空ポンプを用い
てロードロックを構成しようとする場合、真空排気開始
直後は、数秒のうちに数十度もの温度低下が見られる場
合がある。このため、チャンバー内のガス加熱手段単独
の制御では、応答が遅くなり制御が追従しないため、許
容温度Ts以内に維持する事が不可能な場合も考えられ
る。このような場合、ヒーター単独でガス温度が制御可
能になるまで、可変流量バルブによりガスの排気速度を
制限し、それ以降は、バルブを全開にして、ヒーターに
よりガス温度をコントロールし、スループットを稼ぐ。
このような制御方法のブロック線図の一例が図１２であ
る。温度制御部５０は、温度計５４の出力Tをフィード
バックして、この温度Tと目標温度範囲Tsとの偏差Teが
０になるように、第一のPID制御器５１によりヒーター
出力５２をコントロールし、第２のPID制御器５５によ
り可変流量バルブの開度により実効排気速度５６を制御
する。そしてこの両者が協働してガス温度をコントロー
ルする。
【００３６】具体的には、図１３ように、真空排気開始
直後のガス温度が急激に変化する期間は、ガスの許容温
度Ts以下にはならないように、可変流量バルブの開度を
絞って実効排気速度は低く保ち、かつヒーターの発熱量
は多くする。排気が進むにつれ、ガスの熱容量が小さく
なり、断熱膨張による温度低下率も下がってくるとヒー
ターの出力で温度コントロールする事が可能になるの
で、排気を早めるために可変流量バルブを全開にし、ヒ
ーターコントロールに切り替える。このような制御を行
う事で、ガス温度は図４のように、温度Ts以下には下が
らないようコントロールされる。従って、ウエハーの温
度低下も許容範囲内に入り、なおかつ水蒸気の凝結も生
じないので、パーティクルの発生もほとんど問題になら
なくなる。
直後のガス温度が急激に変化する期間は、ガスの許容温
度Ts以下にはならないように、可変流量バルブの開度を
絞って実効排気速度は低く保ち、かつヒーターの発熱量
は多くする。排気が進むにつれ、ガスの熱容量が小さく
なり、断熱膨張による温度低下率も下がってくるとヒー
ターの出力で温度コントロールする事が可能になるの
で、排気を早めるために可変流量バルブを全開にし、ヒ
ーターコントロールに切り替える。このような制御を行
う事で、ガス温度は図４のように、温度Ts以下には下が
らないようコントロールされる。従って、ウエハーの温
度低下も許容範囲内に入り、なおかつ水蒸気の凝結も生
じないので、パーティクルの発生もほとんど問題になら
なくなる。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本出願に関わる第
１の発明によれば、真空排気時にロードロック室のガス
温度を所定の温度にコントロールすることにより、ウエ
ハー温度低下も許容される範囲にすることが可能で、ま
た水蒸気の凝結も生じないため、パーティクルの発生を
大幅に低減することが可能になる。
１の発明によれば、真空排気時にロードロック室のガス
温度を所定の温度にコントロールすることにより、ウエ
ハー温度低下も許容される範囲にすることが可能で、ま
た水蒸気の凝結も生じないため、パーティクルの発生を
大幅に低減することが可能になる。
【００３８】本出願に関わる第２の発明によれば、真空
排気時のガス温度を所定の値、すなわち、ガス中の水蒸
気が露点に達する温度、もしくはウエハー温度低下が許
容範囲内にあり得るガス温度、のいずれか高いほうの温
度にすることで、ウエハー温度低下と水蒸気の凝結とい
う問題を両方同時に解決することが可能になる。
排気時のガス温度を所定の値、すなわち、ガス中の水蒸
気が露点に達する温度、もしくはウエハー温度低下が許
容範囲内にあり得るガス温度、のいずれか高いほうの温
度にすることで、ウエハー温度低下と水蒸気の凝結とい
う問題を両方同時に解決することが可能になる。
【００３９】本出願に関わる第３の発明によれば、ロー
ドロック室のガス温度をヒーターの発熱量で制御するた
め、ガス温度を比較的容易に温度制御する事が可能であ
る。
ドロック室のガス温度をヒーターの発熱量で制御するた
め、ガス温度を比較的容易に温度制御する事が可能であ
る。
【００４０】本出願に関わる第４の発明によれば、ガス
の温度を流量でコントロールするため、ロードロック内
部の構成を簡略化することができ、チャンバー容積もよ
り小さい物で済ます事が出来るため、スループットの点
からも有利になる。
の温度を流量でコントロールするため、ロードロック内
部の構成を簡略化することができ、チャンバー容積もよ
り小さい物で済ます事が出来るため、スループットの点
からも有利になる。
【００４１】本出願に関わる第５の発明によれば、実効
排気速度とヒーターの発熱量の両方を制御するため、排
気速度が大きい排気系の真空排気開始直後のガス温度の
急激な変化に対しても、対応する事が可能となる。
排気速度とヒーターの発熱量の両方を制御するため、排
気速度が大きい排気系の真空排気開始直後のガス温度の
急激な変化に対しても、対応する事が可能となる。
【図１】 本発明の第一の実施例を表す図
【図２】 本発明が適用される露光装置システム
【図３】 ロードロック内のガス、ウエハーの真空排気
時の温度低下を表す図
時の温度低下を表す図
【図４】 本発明を適用した場合のロードロック内のガ
ス、ウエハーの真空排気時の温度低下を表す図
ス、ウエハーの真空排気時の温度低下を表す図
【図５】 第一の実施例をあらわす第一図とは別の図
【図６】 第一の実施例の制御ブロック線図
【図７】 第一の実施例のヒーター発熱量変化の一例
【図８】 本発明の第二の実施例を表す図
【図９】 第二の実施例の制御ブロック線図
【図１０】 第二の実施例の実効排気速度変化の一例
【図１１】 本発明の第三の実施例を表す図
【図１２】 第三の実施例の制御ブロック線図
【図１３】 第三の実施例のヒーター発熱量変化と実効
排気速度変化の一例
排気速度変化の一例
１ ウエハー
２０ ロードロックチャンバー
２１ 伝熱ヒーター
２２ 温度センサー
２３ 第一実施例の温度制御部
２４ 排気バルブ
２５ 真空ポンプ
２６ 湿度センサー
２７ 目標温度設定部
２８ フィン付き平面ヒーター
３３ 温度・湿度計
３４ 露点演算部
４０ 放熱フィン
４１ 可変流量バルブ
４３ 第二実施例の温度制御部
５０ 第三実施例の温度制御部
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０１Ｌ 21/30 ５３１Ａ
５４１Ｌ
Ｆターム(参考） 5F031 CA02 DA01 FA01 FA07 FA11
FA12 JA01 JA21 JA46 MA27
NA05 NA09 PA30
5F046 BA05 CC01 DA26 DB02 DC10
GA03 GA08 GA14
5F056 BA10 BB10 EA12 EA16
Claims (5)
- 【請求項１】ロードロック機構を有し、真空環境下で基
板上に露光を行う半導体露光装置において、 ロードロック内のガス温度を計測することが可能な温度
計測手段と、 ガス温度の変動許容値を演算する事が可能な演算手段
と、 その変動許容値範囲内にガス温度を制御することが可能
なガス温度制御手段と、を備えたことを特徴とする投影
露光装置。 - 【請求項２】前記ガス温度の変動許容値は、真空排気前
のガスの湿度と温度の計測結果から定まる露点、もしく
はウエハー温度低下が許容範囲内にあり得るガス温度、
のいずれか高いほうの温度であることを特徴とする請求
項１の半導体露光装置、及びそれに用いるロードロック
チャンバー。 - 【請求項３】前記ガス温度制御手段は、ロックチャンバ
ーにガス加熱手段（裸ヒーター、平面ヒーター、フィン
付きヒーター、赤外ランプ、等）を設け、前記ガス温度
計測結果に基づき、ガス温度が変動許容値内に収まるよ
うに、その発熱量をコントロールする事を特徴とする請
求項１の半導体露光装置、及びそれに用いるロードロッ
クチャンバー。 - 【請求項４】前記ガス温度制御手段は、ロードロックチ
ャンバー内壁にガスへの熱エネルギーを良好に伝達する
手段（フィン、等）を設け、前記ガス温度計測結果に基
づき、ガス温度が変動許容値内に収まるように、ガスの
排気速度をコントロールする事を特徴とする請求項１の
半導体露光装置、及びそれに用いるロードロックチャン
バー。 - 【請求項５】前記ガス温度制御手段は、ロードロックチ
ャンバー内にガス加熱手段（前述と同様）を設け、前記
ガス温度計測結果に基づき、ガス温度が変動許容値内に
収まるように、加熱手段の発熱量とガスの排気速度の両
方をコントロールする事を特徴とする請求項１の半導体
露光装置、及びそれに用いるロードロックチャンバー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002032278A JP3950698B2 (ja) | 2002-02-08 | 2002-02-08 | 半導体露光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002032278A JP3950698B2 (ja) | 2002-02-08 | 2002-02-08 | 半導体露光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003234282A true JP2003234282A (ja) | 2003-08-22 |
| JP3950698B2 JP3950698B2 (ja) | 2007-08-01 |
Family
ID=27775451
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002032278A Expired - Fee Related JP3950698B2 (ja) | 2002-02-08 | 2002-02-08 | 半導体露光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3950698B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005191494A (ja) * | 2003-12-26 | 2005-07-14 | Canon Inc | 露光装置、デバイスの製造方法 |
| JP2008064694A (ja) * | 2006-09-11 | 2008-03-21 | Canon Inc | 干渉計測装置 |
| JP2008147483A (ja) * | 2006-12-12 | 2008-06-26 | Tokyo Electron Ltd | 基板処理装置および基板搬送方法、ならびにコンピュータプログラム |
| US8198005B2 (en) | 2008-06-05 | 2012-06-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of forming resist pattern |
| JP2012233263A (ja) * | 2012-07-20 | 2012-11-29 | Shincron:Kk | 成膜方法及び成膜装置 |
| US20220057444A1 (en) * | 2020-08-20 | 2022-02-24 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor package test apparatus and method |
-
2002
- 2002-02-08 JP JP2002032278A patent/JP3950698B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005191494A (ja) * | 2003-12-26 | 2005-07-14 | Canon Inc | 露光装置、デバイスの製造方法 |
| US7193682B2 (en) | 2003-12-26 | 2007-03-20 | Canon Kabushiki Kaisha | Exposure apparatus and device manufacturing method |
| JP2008064694A (ja) * | 2006-09-11 | 2008-03-21 | Canon Inc | 干渉計測装置 |
| JP2008147483A (ja) * | 2006-12-12 | 2008-06-26 | Tokyo Electron Ltd | 基板処理装置および基板搬送方法、ならびにコンピュータプログラム |
| US8198005B2 (en) | 2008-06-05 | 2012-06-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of forming resist pattern |
| JP2012233263A (ja) * | 2012-07-20 | 2012-11-29 | Shincron:Kk | 成膜方法及び成膜装置 |
| US20220057444A1 (en) * | 2020-08-20 | 2022-02-24 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor package test apparatus and method |
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|---|---|
| JP3950698B2 (ja) | 2007-08-01 |
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