JP2004273646A - ロードロック室、処理システム及び処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】所定のスループットを確保すると共に、雰囲気を置換する際の断熱膨張に起因するウェハの温度低下及びウェハへのパーティクルの付着を低減して高品位な処理を行うことができるロードロック室、処理システム及び処理方法を提供する。
【解決手段】被処理体を収納し、大気圧に維持されたポートと、減圧又は真空環境に維持されて前記被処理体に所定の処理を行う処理室との間に設けられ、雰囲気を置換可能であると共に前記ポートと前記処理室との間で前記被処理体を受け渡すためのロードロック室であって、前記ポートから受け渡される前記被処理体を保持する第１の保持部を有する第１のロードロック室と、前記処理室から受け渡される前記被処理体を保持する第２の保持部を有する第２のロードロック室とを有することを特徴とするロードロック室を提供する。
【選択図】 図１
【解決手段】被処理体を収納し、大気圧に維持されたポートと、減圧又は真空環境に維持されて前記被処理体に所定の処理を行う処理室との間に設けられ、雰囲気を置換可能であると共に前記ポートと前記処理室との間で前記被処理体を受け渡すためのロードロック室であって、前記ポートから受け渡される前記被処理体を保持する第１の保持部を有する第１のロードロック室と、前記処理室から受け渡される前記被処理体を保持する第２の保持部を有する第２のロードロック室とを有することを特徴とするロードロック室を提供する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には、ロードロック室に係り、特に、半導体基板や液晶表示基板などの製造プロセスにおいて、半導体基板や液晶表示基板等の被処理体を、供給部としてのポートから露光処理等を行う処理室へ搬送し、大気圧と減圧環境との間で雰囲気が置換されるロードロック室に関わる。また、本発明は、かかるロードロック室を有する処理システム及び処理方法にも関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子機器の小型化及び薄型化の要請から、電子機器に搭載される半導体素子の微細化への要求はますます高くなっている。半導体素子を製造するためのリソグラフィー（焼き付け）工程には、レチクル又はマスク（本出願ではこれらの用語を交換可能に使用する）に描画された回路パターンを投影光学系によってウェハ等に投影して回路パターンを転写する投影露光装置が従来から使用されている。
【０００３】
投影露光装置で転写できる最小の寸法（解像度）は、露光に用いる光の波長に比例し、波長を短くすればするほど、解像度はよくなる。このため、近年の露光光源は、超高圧水銀ランプ（ｉ線（波長約３６５ｎｍ））、ＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）、Ｆ２レーザー（波長約１５７ｎｍ）、ＲＳリングより放射される軟Ｘ線と短波長化が進められてきている。
【０００４】
しかし、Ｆ２レーザーや軟Ｘ線などの波長の短い露光光は大気中での減衰が激しいため、露光装置の露光部をチャンバに収納し、かかるチャンバ内を露光光の減衰の少ない窒素（Ｎ２）や減圧ヘリウム（Ｈｅ）雰囲気とすることが提案されている。また、電子ビーム露光装置などでは真空雰囲気とすることが提案されている。プロセス装置などでは、処理ガスが大気と異なる場合や基板上のレジストの酸化防止のために、大気と異なるガスの雰囲気や真空雰囲気とすることが行われる。
【０００５】
図６は、従来の処理システム１０００を示す概略ブロック図である。図７は、従来の処理システム１０００のより詳細な構成を示す概略ブロック図である。図６及び図７を参照するに、従来の処理システム１０００は、典型的に、半導体装置や液晶表示等のウェハを、供給部としてのポート１２００と露光処理等を行う処理室１１００との間で受け渡し、大気圧と減圧環境との間で雰囲気を置換可能なロードロック室１４００を備えている。
【０００６】
第１の搬送手段１３００がウェハキャリア保持チャック１２１０に載置されたウェハキャリア１２２０から１枚のウェハを取り出し、ロードロック室１４００までウェハを搬送する。ウェハがロードロック室１４００に搬送され、ウェハ保持チャック１４１０に載置されると、大気側との間を第１のゲート弁１４２０を閉じて遮断し、ロードロック室１４００の雰囲気の置換が行われる。ここで、ロードロック室１４００の雰囲気の置換について説明する。
【０００７】
第１のゲート弁１４２０及び第２のゲート弁１４３０を閉じて大気及び処理室１１００とロードロック室１４００とが遮断されると、真空排気弁１５２０が開かれ、真空排気管１５１０を介して図示しない真空排気ポンプによってロードロック室１４００のガスが排気される。所定の真空度までロードロック室１４００の排気が行われた後、真空排気弁１５２０を閉じ真空排気を停止する。
【０００８】
次に、Ｈｅガス供給弁１６２０が開かれ、Ｈｅガス供給管１６１０を介して図示しないＨｅガス供給装置によってロードロック室１４００に減圧Ｈｅガスが供給される。なお、ロードロック室１４００には、Ｈｅガス供給弁１６２０の他にＮ２ガス供給弁１７２０が設けられているが、露光部を収納する処理室１１００の雰囲気（減圧Ｈｅ雰囲気）と同一のガスを供給するＨｅガス供給弁１６２０が開かれ、ロードロック室１４００の圧力が処理室１１００の圧力と等しくなるまで減圧Ｈｅガスの供給が行われる。
【０００９】
ロードロック室１４００の圧力が処理室１１００の圧力と等しくなるとＨｅガス供給弁１６２０が閉じられ、減圧Ｈｅガスの供給が止まり、ロードロック室１４００の雰囲気の置換が終了する。
【００１０】
ロードロック室１４００の雰囲気の置換が終了すると、第２のゲート弁１４３０が開き、処理室１１００内の第２の搬送手段１８００によってウェハが取り出され、処理室１１００に収納された露光部へ搬送される。また、露光部において露光されたウェハは、第１の搬送手段１３００及び第２の搬送手段１８００によってロードロック室１４００を経由してウェハキャリア１２２０へ戻される。
【００１１】
ここで、処理システム１０００のスループットを６０枚／ｈ、第１の搬送手段１３００のウェハ移載時間をａ［ｓ］、第２の搬送手段１８００のウェハ移載時間をｂ［ｓ］、ロードロック室１４００の雰囲気の置換（大気からＨｅ雰囲気）時間をｃ［ｓ］、ロードロック室１４００の雰囲気の置換（Ｈｅ雰囲気から大気）時間をｄ［ｓ］とすると、以下の数式１で示す時間的制約がある。
【００１２】
【数１】
【００１３】
第１の搬送手段１３００のウェハ移載時間ａ［ｓ］及び第２の搬送手段１８００のウェハ移載時間ｂ［ｓ］を１０［ｓ］とすると、ロードロック室１４００の雰囲気の置換は合わせて８０［ｓ］で行わなければならない。減圧Ｈｅガスの導入を１０［ｓ］程度、大気の導入を１５［ｓ］程度とすると、大気からの排気を３５［ｓ］、Ｈｅ雰囲気からの排気を２５［ｓ］で行わないと時間的制約を達成できない。なお、ロードロック室１４００の雰囲気の置換（Ｈｅ雰囲気から大気）においては、Ｈｅガスの排気を行わずに大気を導入することだけを行うことも可能であり、かかる場合には６０［ｓ］をかけることができる。
【００１４】
しかし、ロードロック室を真空雰囲気に置換する際には、大きく二つの問題を生じる。一つは、ロードロック室内のガスを排気する際、断熱膨張によってガスの温度が低下することで、ガスと接しているウェハが冷却されてしまうことである。かかるウェハ温度の低下量は、例えば、露光で要求されるウェハ温度の安定幅を超えるものとなる。
【００１５】
もう一つは、ウェハへのパーティクル（素粒子）の付着である。詳細には、ロードロック室の雰囲気置換時の排気によってパーティクルが巻き上げあられ、これがウェハに付着する。また、断熱膨張によってガスの温度が低下して露点を下回り、ガス中の水分が析出して更に凝結する際に周囲の微細なパーティクルを巻き込んだ状態でウェハに付着することも指摘されている。パーティクルが付着したウェハは、高品位な処理を行えないという問題を引き起こす。
【００１６】
そこで、排気の開始時にゆっくり引き始めたり、排気と同時にガスの供給を行ったりする方法が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２。）。かかる方法によれば、排気の開始時に排気量を抑える手段を講じる（即ち、排気を遅くする）ことで、ガスの流れが緩やかになるためパーティクルの巻き上げを抑止することができる。
【００１７】
また、排気の時間を長くすることで、処理室とガスの間の熱交換の時間が長くなり、ガスの温度低下を抑えることができる。排気の際、断熱膨張によってガスの温度は低下するが、実際には、ガスはロードロック室壁と接触して熱を受け取っており、完全な断熱膨張をするわけではない。従って、排気の時間が長くなると、ロードロック室壁との接触時間が長くなり、チャンバとの熱交換でより多くの熱を受け取り、ガスの温度低下量は減少する。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、排気を遅くすると、当然排気に要する時間も遅延する。露光では、ウェハ１枚の処理に要するスループットは重要な要素であり、ロードロック室での排気時間が長くなると、スループットが低下してしまう。即ち、上述の方法は、スループットの低下に対する配慮はされていない。
【００１９】
また、スループットを維持すると共にロードロック室の雰囲気置換を行うための時間的制約は上述した通りであるが、ロードロック室の雰囲気の置換に最大６０［ｓ］、ガスの供給に１０［ｓ］乃至１５［ｓ］という時間は、パーティクルの巻き上げやガス温度低下の問題に対しては十分ではない。
【００２０】
そこで、本発明は、所定のスループットを確保すると共に、雰囲気を置換する際の断熱膨張に起因するウェハの温度低下及びウェハへのパーティクルの付着を低減して高品位な処理を行うことができるロードロック室、処理システム及び処理方法を提供することを例示的目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としてのロードロック室は、被処理体を収納し、大気圧に維持されたポートと、減圧又は真空環境に維持されて前記被処理体に所定の処理を行う処理室との間に設けられ、雰囲気を置換可能であると共に前記ポートと前記処理室との間で前記被処理体を受け渡すためのロードロック室であって、前記ポートから受け渡される前記被処理体を保持する第１の保持部を有する第１のロードロック室と、前記処理室から受け渡される前記被処理体を保持する第２の保持部を有する第２のロードロック室とを有することを特徴とする。前記第１のロードロック室の第１の保持部は、少なくとも２枚以上の前記被処理体を保持することを特徴とする。前記第１のロードロック室は、複数あることを特徴とする。前記第１の保持部が保持する前記被処理体の枚数は、前記第２の保持部が保持する前記被処理体の枚数よりも多いことを特徴とする。
【００２２】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の一側面としての処理システムについて説明する。なお、各図において、同一の部材については、同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。ここで、図１は、本発明の一側面としての処理システム１００の例示的一形態を示す概略ブロック図である。図２は、処理システム１００のより詳細な構成を示す概略ブロック図である。
【００２４】
本実施形態の処理システム１００は、被処理体としてのウェハに露光処理を行うが、本発明は、処理システムの処理を露光に限定するものではない。但し、露光処理は、上述のように、高いスループットを要求するものであるから、本発明に好適である。
【００２５】
処理システム１００は、図１に示すように、処理室１１０と、予備室１１２と、ポート１２０と、第１の搬送手段１３０ａと、第２の搬送手段１３０ｂと、ロードロック室１４０と、第１のゲート弁１５２（第１のゲート弁１５２は、第１のゲート弁１５２ａ及び１５２ｂを含む）と、第２のゲート弁１５４（第２のゲート弁１５４は、第２のゲート弁１５４ａ及び１５４ｂを含む）とを有する。
【００２６】
処理室１１０は、被処理体の露光処理部（又は処理ステーション）として、図３を参照して後述する露光装置２００を内包し、減圧Ｈｅ雰囲気に保たれている。予備室１１２は、処理室１１０内に設けられ、処理室１１０の露光処理部に被処理体を搬入及び搬出するための第２の搬送手段１３０ｂを備えている。
【００２７】
ポート１２０は、一又は複数の被処理体を収納して大気圧に維持される。本実施形態では、ポート１２０は、被処理体供給部及び被処理体回収部、即ち、処理前及び処理後の基板の収納部として機能する。ポート１２０は、キャリア載置部１２２を備え、キャリア載置部１２２には人間又は自動搬送装置にて被処理体を収めたキャリア１２４が載置される。大気中には、キャリア載置部１２２上のキャリア１２４とロードロック室１４０との間で被処理体を搬送するための第１の搬送手段１３０ａが配設されている。
【００２８】
第１の搬送手段１３０ａ及び第２の搬送手段１３０ｂは、回転及び並進運動可能で、被処理体を支持可能なアームを有する。第１の搬送手段１３０ａ及び第２の搬送手段１３０ｂは、クラスタツールなど当業界で周知のいかなる技術をも適用することができるので、ここでは詳しい説明は省略する。
【００２９】
ロードロック室１４０は、大気圧の雰囲気と減圧又は真空環境の雰囲気との間で雰囲気を置換する機能を有し、図２に示すように、ポート１２０から受け渡される被処理体を保持する第１の保持部１４２ａを有する第１のロードロック室１４２と、処理室１１０から受け渡される被処理体を保持する第２の保持部１４４ａを有する第２のロードロック室１４４とを有する。
【００３０】
第１のロードロック室１４２は、処理前の被処理体をポート１２０から受け取り、これを処理室１１０に供給する。また、第１のロードロック室１４２には、大気中のポート１１０との間を遮断する大気側の第１のゲート弁１５２ａと予備室１１２との間を遮断する処理室１１０側の第２のゲート弁１５４ａが接続されている。
【００３１】
第１のロードロック室１４２には、第１のロードロック室１４２を排気する排気手段１６０ａ、減圧Ｈｅガスを供給するＨｅガス供給部１７０ａ、及び、Ｎ２ガスを供給するＮ２供給部１８０ａが設けられている。
【００３２】
また、第１のロードロック室１４２には、第１のロードロック室１４２の圧力を計測する圧力計１９０ａが設けられる。圧力計１９０ａは、更に、図示しない制御部が接続されている。かかる制御部は、圧力計１９０ａの検出結果に基づいて、バルブ１７２ａ及び１８２ａの開閉を制御する。また、かかる制御部は、バルブ１７２ａ及び１８２ａの開閉に基づいて、第１のゲート弁１５２ａ及び第２のゲート弁１５４ａの開閉を制御する。更に、第１のゲート弁１５２ａ及び第２のゲート弁１５４ａの開閉を検知する図示しない検出部を設け、かかる制御部は、かかる検出部の検出結果に基づいて第１の搬送手段１３０ａ及び第２の搬送手段１３０ｂの動作を制御してもよい。
【００３３】
排気手段１６０ａは、図示しない真空排気ポンプを備え、かかる真空排気ポンプと第１のロードロック室１４２の間を接続する真空排気配管１６１ａと、排気を制御するバルブ１６２ａと、真空排気配管１６１ａを流れる気体の流量を計測する流量計１６３ａを備えている。
【００３４】
Ｈｅガス供給部１７０ａ及びＮ２供給部１８０ａは、同様の構成を有し、図示しないガス供給部と第１のロードロック室１４２を接続する供給配管１７１ａ及び１８１ａと、給気の制御を行うバルブ１７２ａ及び１８２ａとを有する。バルブ１７２ａ及び１８２ａと処理室１１０との間には給気流量計１７４ａ及び１８４ａが設けられている。ガス供給部からバルブ１７２ａ及び１８２ａと給気流量計１７４ａ及び１８４ａを通過した給気ガスはフィルタ１７３ａ及び１８３ａを通過する際にパーティクルを取り除かれて、清浄化されて第１のロードロック室１４２に供給される。
【００３５】
第１のロードロック室１４２の第１の保持部１４２ａは、少なくとも２枚以上、複数枚の被処理体を収納可能に構成され、本実施形態では、２５枚の被処理体を収容可能に構成されている。
【００３６】
第２のロードロック室１４４は、処理後の被処理体を処理室１１０から受け取り、これをポート１２０又は他の装置（後処理部）に供給する。また、第２のロードロック室１４４には、大気中のポート１１０との間を遮断する大気側の第１のゲート弁１５２ｂと予備室１１２との間を遮断する処理室１１０側の第２のゲート弁１５４ｂが接続されている。
【００３７】
第２のロードロック室１４４には、第２のロードロック室１４４を排気する排気手段１６０ｂ、減圧Ｈｅガスを供給するＨｅガス供給部１７０ｂ、及び、Ｎ２ガスを供給するＮ２供給部１８０ｂが設けられている。
【００３８】
また、第２のロードロック室１４４には、第２のロードロック室１４４の圧力を計測する圧力計１９０ｂが設けられる。圧力計１９０ｂは、更に、図示しない制御部が接続されている。かかる制御部は、圧力計１９０ｂの検出結果に基づいて、バルブ１７２ｂ及び１８２ｂの開閉を制御する。また、かかる制御部は、バルブ１７２ｂ及び１８２ｂの開閉に基づいて、第１のゲート弁１５２ｂ及び第２のゲート弁１５４ｂの開閉を制御する。更に、第１のゲート弁１５２ｂ及び第２のゲート弁１５４ｂの開閉を検知する図示しない検出部を設け、かかる制御部は、かかる検出部の検出結果に基づいて第１の搬送手段１３０ａ及び第２の搬送手段１３０ｂの動作を制御してもよい。
【００３９】
排気手段１６０ｂは、図示しない真空排気ポンプを備え、かかる真空排気ポンプと第２のロードロック室１４４の間を接続する真空排気配管１６１ｂと、排気を制御するバルブ１６２ｂと、真空排気配管１６１ｂを流れる気体の流量を計測する流量計１６３ｂを備えている。
【００４０】
Ｈｅガス供給部１７０ｂ及びＮ２供給部１８０ｂは、同様の構成を有し、図示しないガス供給部と第２のロードロック室１４４を接続する供給配管１７１ｂ及び１８１ｂと、給気の制御を行うバルブ１７２ｂ及び１８２ｂとを有する。バルブ１７２ｂ及び１８２ｂと処理室１１０との間には給気流量計１７４ｂ及び１８４ｂが設けられている。ガス供給部からバルブ１７２ｂ及び１８２ｂと給気流量計１７４ｂ及び１８４ｂを通過した給気ガスはフィルタ１７３ｂ及び１８３ｂを通過する際にパーティクルを取り除かれて、清浄化されて第２のロードロック室１４４に供給される。
【００４１】
第２のロードロック室１４４の第２の保持部１４４ａは、本実施形態では、１枚の被処理体を収容可能なように構成されている。
【００４２】
第２のロードロック室１４４、第１の搬送手段１３０ａ及び第２の搬送手段１３０ｂは、枚葉式で被処理体を搬送するように構成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数枚の被処理体を収容、搬送可能に構成してもよい。その際、第１のロードロック室１４２は、第２のロードロック室１４４より多い枚数の被処理体を収容可能に構成されていることが好ましい。処理室１１０内に被処理体を供給する際には、雰囲気置換や搬送の時間を考慮するとまとめて供給した方が処理を早く完了させることができるが、処理が完了した後の被処理体を早く次の工程にまわすためには、搬送する被処理体の枚数を減らした方がよいからである。
【００４３】
ロードロック室１４０の内容積は、排気時間を最小にするために最小限のサイズになっている。本実施形態では、被処理体は３００ｍｍφの径を有し、第１のロードロック室１４２は被処理体の面積を投影する底面積と３０ｃｍ程度の高さを要するため４０リットル程度の内容積を有し、第２のロードロック室１４４は被処理体の面積を投影する底面積と５ｃｍ程度の高さを要するため８乃至１０リットル程度の内容積を有する。
【００４４】
以下、かかる処理システム１００を利用した処理方法としての被処理体搬送の動作について説明する。第１の搬送手段１３０ａがキャリア載置部１２２に載置されたキャリア１２４から一又は複数の被処理体を取り出す。被処理体を持った第１の搬送手段１３０ａはアームを縮め、第１のロードロック室１４２の雰囲気の状態をチェックする。この時、第１のロードロック室１４２の雰囲気は、大気圧の雰囲気であったとする。
【００４５】
第１の搬送手段１３０ａは、第１のロードロック室１４２に向けてアームを旋回させ、第１のゲート弁１５２ａの開状態を確認の上アームを伸ばし、第１のロードロック室１４２内に被処理体を搬入し、第１の保持部１４２ａに被処理体を載置する。第１の搬送手段１３０ａは、第１の保持部１４２ａの保持スロットの全てに対して同じ動作を繰り返し、本実施形態では、２５枚の被処理体を第１のロードロック室１４２へ移載する。
【００４６】
第１の搬送手段１３０ａがアームを引いて退避すると、第１のゲート弁１５２ａが閉口する。その後、第１のロードロック室１４２の雰囲気の置換（大気圧雰囲気からＨｅ雰囲気）が行われる。
【００４７】
第１のロードロック室１４２の雰囲気の置換においては、第１のゲート弁１５２ａ及び第２のゲート弁１５４ａを閉口し、第１のロードロック室１４２の雰囲気を隔離する。次いで、バルブ１６２ａが開口し、真空排気配管１６１ａを通じて図示しない真空排気ポンプにより第１のロードロック室１４２が真空排気される。真空排気が行われて第１のロードロック室１４２の圧力が、圧力計１９０ａの計測値から所定の値になると、バルブ１６２ａが閉じられ真空引きが停止する。
【００４８】
次に、バルブ１７２ａが開口する。第１のロードロック室１４２にはＨｅとＮ２のガス供給用のバルブ１７２ａ及び１８２ａが各々設けられているが、ここで開かれるのは処理室１１０の雰囲気と同一のガス供給弁であるＨｅガス用のバルブ１７２ａである。第１のロードロック室１４２の圧力が処理室１１０の圧力と等しくなるまで減圧Ｈｅガスの供給が行われる。第１のロードロック室１４２の圧力が処理室１１０の圧力と等しくなったことを圧力計１９０ａが検出すると、バルブ１７２ａが閉口して減圧Ｈｅガスの供給が停止する。
【００４９】
バルブ１７２ａが閉口して減圧Ｈｅガスの供給が停止すると、第２のゲート弁１５４ａが開口し、予備室１１２内の第２の搬送手段１３０ａにより被処理体が第１のロードロック室１４２から取り出され図示しない処理ステーションへ搬送され、所定の処理が施される。
【００５０】
なお、第１のロードロック室１４２の真空排気中、第１のロードロック室１４２の空気は断熱膨張により冷却され、冷却された空気に接した被処理体も冷却される。
【００５１】
ここで、処理システム１００のスループットを６０枚／ｈとすると、２５枚の被処理体の搬入に要してよい時間は２５分となる。ロードロック室１４０を大気に開放する際、第１のロードロック室１４２の給排は高速に行っても被処理体の影響は無いため問題が無く、例えば、３０［ｓ］で行うことができる。
【００５２】
第１の搬送手段１３０ａの被処理体の移載に要する時間を１枚あたり１０［ｓ］とすると、２５枚の被処理体を第１のロードロック室１４２に収容するのに２５０［ｓ］必要である。
【００５３】
また、大気への開放に上述したように３０［ｓ］必要とすると、第１のロードロック１４２をＨｅ雰囲気に置換するのに要してよい時間は、２５［ｍ］−２５０［ｓ］−３０［ｓ］＝１２２０［ｓ］となる。
【００５４】
本実施形態では、処理室１１０の雰囲気は減圧Ｈｅであるので、第１のロードロック室１４２を真空引きした後に、減圧Ｈｅガスを導入する時間が発生する。減圧Ｈｅガスの導入時にも減圧Ｈｅガスの流れがパーティクルを巻き上げることが考えられるので、減圧Ｈｅガスの導入もゆっくり行うことが好ましい。
【００５５】
そこで、本実施形態では、第１のロードロック室１４２の真空排気に１５分、減圧Ｈｅガスの導入に５分の時間をあてることができる。第１のロードロック室１４２の内容積は、従来の１枚だけ被処理体を収容する枚様式の４倍乃至５倍あるが、排気に要してよい時間は従来の３５［ｓ］に対して９００［ｓ］と約２５倍である。したがって、相対的に排気を極めてゆっくり行うことができる。
【００５６】
４０リットル程度の内容積の第１のロードロック室１４２を１５分程度時間をかけてゆっくり排気した場合、断熱膨張によるガスの冷却は抑えられて、ガスが露点以下になることはない。また、排気のガスの流れが極めてゆるやかであるので、パーティクルを巻き上げることもない。従って、第１のロードロック室１４２における被処理体へのパーティクルの付着と被処理体の温度低下の双方を抑制することができる。
【００５７】
更に、第１のロードロック室１４２への減圧Ｈｅガス導入の時間も５分と、従来の３０倍の長さをとることができ、ガスの流れがゆるやかになるためパーティクルの巻き上げを抑制することができる。
【００５８】
なお、以上示した時間は例示的であり、給排の時間の組み合わせのみならず、被処理体の移載や大気への開放の時間を合わせて２５分（あるいはスループット上の要請を満たす時間）以内であればよいことは言うまでもない。
【００５９】
処理ステーションにおいて処理された被処理体は、第２の搬送手段１３０ｂにより処理室１１０から取り出される。被処理体を持った第２の搬送手段１３０ｂは第２のロードロック室１４４の雰囲気の状態をチェックする。この時、第２のロードロック室１４４の雰囲気は、減圧Ｈｅガスの雰囲気であったとする。
【００６０】
第２の搬送手段１３０ｂは、第２のロードロック室１４４に向けてアームを旋回させ、第２のゲート弁１５４ｂの開状態を確認の上アームを伸ばし、第２のロードロック室１４４内に被処理体を搬入し、第２の保持部１４４ａに被処理体を載置する。
【００６１】
第２の搬送手段１３０ｂがアームを引いて退避すると、第２のゲート弁１５４ｂが閉口する。その後、第２のロードロック室１４４の雰囲気の置換（Ｈｅ雰囲気から大気圧雰囲気）が行われる。
【００６２】
第２のロードロック室１４４の雰囲気の置換においては、第１のゲート弁１５４ａ及び第２のゲート弁１５４ｂを閉口し、第２のロードロック室１４４の雰囲気を隔離する。次いで、バルブ１７２ｂが開口し、供給配管１７１ａを通じて図示しないガス供給部により第２のロードロック室１４４に減圧Ｈｅガスが導入される。減圧Ｈｅガスの導入が行われて第２のロードロック室１４４の圧力が、圧力計１９０ｂの計測値から大気圧になると、バルブ１７２ｂが閉じられ減圧Ｈｅガスの導入が停止する。
【００６３】
なお、本実施形態では、従来例に沿って第２のロードロック室１４４に減圧ＨｅガスとＮ２ガスの２種類を導入できる構成としたが、第２のロードロック室１４４においてはＨｅガス供給部１７０ａだけを設けても機能的に問題はない。
【００６４】
第２のロードロック室１４４が大気と同じ圧力になると、第１のゲート弁１５２ｂが開口し、第１の搬送手段１３０ａによって被処理体はキャリア載置部１２２に載置されたキャリア１２４に移載される。
【００６５】
被処理体の移載が完了した第２のロードロック室１４４は、第１のゲート弁１５２ｂを閉め、排気手段１６０ｂによって排気を行う。この時は、第２のロードロック室１４４には被処理体が無いため、可能な範囲で高速に排気を行っても問題がない。
【００６６】
ここで、第２のロードロック室１４４は、第１の搬送手段１３０ａの被処理体の移載時間をａ２［ｓ］、第２の搬送手段１３０ｂの被処理体の移載時間をｂ２［ｓ］、第２のロードロック室１４４の雰囲気の置換（大気からＨｅ雰囲気）時間をｃ２［ｓ］、第２のロードロック室１４４の雰囲気の置換（Ｈｅ雰囲気から大気）時間をｄ２［ｓ］とすると、以下の数式２で示す時間的制約がある。
【００６７】
【数２】
【００６８】
数式２を参照するに、数式１で示した従来例と同じであるが、異なるのは第２のロードロック室１４４の雰囲気の置換（大気からＨｅ雰囲気）時間ｃ２を高速に行えることである。
【００６９】
例えば、第２のロードロック室１４４の雰囲気の置換（大気からＨｅ雰囲気）時間ｃ２を１０［ｓ］で行った場合、第２のロードロック室１４４の雰囲気の置換（Ｈｅ雰囲気から大気）時間ｄ２でガスを導入する時間を９０［ｓ］とれる。これは、従来例の１５［ｓ］の６倍の長さであり、この程度にゆっくりとガスの導入を行えば、ガスの流れでパーティクルを巻き上げることを抑制することができる。
【００７０】
また、ポート１２０から第１のロードロック室１４２に被処理体を搬入する際と処理室１１０から第２のロードロック室１４４に被処理体を搬出する際、及び／又は、第１のロードロック室１４２から処理室１１０に被処理体を搬入する際と第２のロードロック室１４４からポート１２０に搬出する際とを時間的に重ねることでスループットを向上させることができる。
【００７１】
なお、第１のロードロック室１４２及び第２のロードロック室１４４を各々２つ設け、一方の第１のロードロック室１４２及び第２のロードロック室１４４が被処理体の搬送を行っている際に、他方の第１のロードロック室１４２及び第２のロードロック室１４４の雰囲気の置換を行うことで、更にスループットを向上させることができる。但し、第１のロードロック室１４２及び第２のロードロック室１４４を設ける数は、２つに限らず、３つ以上設けてもよいし、第１のロードロック室１４２及び第２のロードロック室１４４との数を同数にしなくてもよい。
【００７２】
ここで、図３を参照して、露光処理部（又は処理ステーション）として処理室１１０に内包される露光装置２００について説明する。図３は、図１に示す処理システム１００の処理室１１０に内包される露光装置２００の例示的一形態を示す概略ブロック図である。露光装置２００は、図３に示すように、回路パターンが形成されたマスク２２０を照明する照明装置２１０と、照明されたマスクパターンから生じる回折光を被処理体２４０に投影する投影光学系２３０と、被処理体２４０を支持するステージ２４５とを有する。
【００７３】
露光装置２００は、例えば、ステップ・アンド・スキャン方式やステップ・アンド・リピート方式でマスク２２０に形成された回路パターンを被処理体２４０に露光する投影露光装置である。かかる露光装置は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィー工程に好適であり、以下、本実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（「スキャナー」とも呼ばれる。）を例に説明する。ここで、「ステップ・アンド・スキャン方式」とは、マスクに対してウェハを連続的にスキャン（走査）してマスクパターンをウェハに露光すると共に、１ショットの露光終了後、ウェハをステップ移動して、次の露光領域に移動する露光方法である。「ステップ・アンド・リピート方式」とは、ウェハの一括露光ごとにウェハをステップ移動して次のショットの露光領域に移動する露光方法である。
【００７４】
照明装置２１０は、転写用の回路パターンが形成されたマスク２２０を照明し、光源部２１２と、照明光学系２１４とを有する。
【００７５】
光源部２１２は、例えば、光源としては、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザーなどを使用することができる。但し、レーザーの種類はエキシマレーザーに限定されず、例えば、ＹＡＧレーザーを使用してもよいし、そのレーザーの個数も限定されない。また、波長約１５７ｎｍのＦ２レーザーや波長１０ｎｍ乃至２０ｎｍ程度の極端紫外線（ＥＵＶ：ｅｘｔｒｅｍｅ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光源等を用いてもよい。例えば、独立に動作する２個の固体レーザーを使用すれば固定レーザー間相互のコヒーレンスはなく、コヒーレンスに起因するスペックルはかなり低減する。さらにスペックルを低減させるために光学系を直線的又は回転的に揺動させてもよい。また、光源部２１２にレーザーが使用される場合、レーザー光源からの平行光束を所望のビーム形状に整形する光束整形光学系、コヒーレントなレーザー光束をインコヒーレント化するインコヒーレント化光学系を使用することが好ましい。また、光源部２１２に使用可能な光源はレーザーに限定されるものではなく、一又は複数の水銀ランプやキセノンランプなどのランプも使用可能である。
【００７６】
照明光学系２１４は、マスク２２０を照明する光学系であり、レンズ、ミラー、オプティカルインテグレーター、絞り等を含む。例えば、コンデンサーレンズ、ハエの目レンズ、開口絞り、コンデンサーレンズ、スリット、結像光学系の順で整列する等である。照明光学系２１４は、軸上光、軸外光を問わずに使用することができる。オプティカルインテグレーターは、ハエの目レンズや２組のシリンドリカルレンズアレイ（又はレンチキュラーレンズ）板を重ねることによって構成されるインテグレーター等を含むが、光学ロッドや回折素子に置換される場合もある。開口絞りは解像度を向上させる変形照明用の輪帯照明絞りや４重極照明絞りとして構成されてもよい。
【００７７】
マスク２２０は、例えば、石英製で、その上には転写されるべき回路パターン（又は像）が形成され、図示しないマスクステージに支持及び駆動される。マスク２２０から発せられた回折光は、投影光学系２３０を通り被処理体２４０上に投影される。マスク２２０と被処理体２４０は、光学的に共役の関係にある。本実施形態の露光装置２００はスキャナーであるため、マスク２２０と被処理体２４０を縮小倍率比の速度比でスキャンすることによりマスク２２０のパターンを被処理体２４０上に転写する。なお、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置（「ステッパー」とも呼ばれる。）の場合は、マスク２２０と被処理体２４０を静止させた状態で露光が行われる。
【００７８】
投影光学系２３０は、複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の凹面鏡とを有する光学系（カタディオプトリック光学系）、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有する光学系、全ミラー型の光学系等を使用することができる。色収差の補正が必要な場合には、互いに分散値（アッベ値）の異なるガラス材からなる複数のレンズ素子を利用したり、回折光学素子をレンズ素子と逆方向の分散が生じるように構成したりする。
【００７９】
被処理体２４０は、本実施形態ではウェハであるが、液晶基板などその他の被処理体を広く含む。被処理体２４０には、フォトレジストが塗布されている。
【００８０】
ステージ２４５は、被処理体２４０を支持する。ステージ２４５は、当業界で周知のいかなる構成をも適用することができるので、ここでは詳しい構造及び動作の説明は省略する。例えば、ステージ２４５は、リニアモーターを利用してＸＹ方向にプレート２４５を移動することができる。マスク２２０と被処理体２４０は、例えば、同期走査され、ステージ２４５と図示しないマスクステージの位置は、例えば、レーザー干渉計などにより監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。ステージ２４５は、例えば、ダンパを介して床等の上に支持されるステージ定盤上に設けられ、マスクステージ及び投影光学系２３０は、床等に載置されたベースフレーム上にダンパ等を介して支持される図示しない鏡筒定盤上に設けられる。
【００８１】
露光において、光源部２１２から発せられた光束は、照明光学系２１４によりマスク２２０を、例えば、ケーラー照明する。マスク２２０を通過してマスクパターンを反映する光は、投影光学系２３０により投影倍率（例えば、１／４、１／５）で被処理体２４０に結像される。露光装置２００は、処理システム１００に適用されているため、高いスループットで経済性よく従来よりも高品位なデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することができる。
【００８２】
次に、図４及び図５を参照して、処理システム１００（露光装置２００）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、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。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マスクを製作する。ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなど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、マスクとウェハを用いて本発明のリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成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で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。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。
【００８３】
図５は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。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、ウェハの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などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）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、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、処理システム１００（露光装置２００）によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。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。かかるデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスをスループットよく製造することができる。このように、処理システム１００（露光装置２００）を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。
【００８４】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれらに限定されずにその要旨の範囲内で様々な変形や変更が可能である。
【００８５】
以下、本発明は、更に以下の事項を開示する。
【００８６】
〔実施態様１〕 被処理体を収納し、大気圧に維持されたポートと、減圧又は真空環境に維持されて前記被処理体に所定の処理を行う処理室との間に設けられ、雰囲気を置換可能であると共に前記ポートと前記処理室との間で前記被処理体を受け渡すためのロードロック室であって、
前記ポートから受け渡される前記被処理体を保持する第１の保持部を有する第１のロードロック室と、
前記処理室から受け渡される前記被処理体を保持する第２の保持部を有する第２のロードロック室とを有することを特徴とするロードロック室。
【００８７】
〔実施態様２〕 前記第１のロードロック室の第１の保持部は、少なくとも２枚以上の前記被処理体を保持することを特徴とする実施態様１記載のロードロック室。
【００８８】
〔実施態様３〕 前記第１のロードロック室は、複数あることを特徴とする実施態様１記載のロードロック室。
【００８９】
〔実施態様４〕 前記第１の保持部が保持する前記被処理体の枚数は、前記第２の保持部が保持する前記被処理体の枚数よりも多いことを特徴とする実施態様１記載のロードロック室。
【００９０】
〔実施態様５〕 被処理体を収納し、大気圧に維持されたポートと、
減圧又は真空環境に維持されて前記被処理体に所定の処理を行う処理室と、
前記ポートから受け渡される前記被処理体を保持する第１の保持部を有する第１のロードロック室と、前記処理室から受け渡される前記被処理体を保持する第２の保持部を有する第２のロードロック室とを有し、雰囲気を置換可能であると共に前記ポートと前記処理室との間で前記被処理体を受け渡すためのロードロック室とを有することを特徴とする処理システム。
【００９１】
〔実施態様６〕 被処理体を収納し、大気圧に維持されたポートと、減圧又は真空環境に維持されて前記被処理体に所定の処理を行う処理室と、前記ポートから受け渡される前記被処理体を保持する第１の保持部を有する第１のロードロック室と、前記処理室から受け渡される前記被処理体を保持する第２の保持部を有する第２のロードロック室とを有し、雰囲気を置換可能であると共に前記ポートと前記処理室との間で前記被処理体を受け渡すためのロードロック室とを有する処理システムの前記被処理体の処理方法であって、
前記第１のロードロック室を前記大気圧に置換する第１の置換ステップと、
前記大気圧に置換された前記第１のロードロック室に前記ポートから前記被処理体を搬入する第１の搬入ステップと、
前記被処理体が搬入された前記第１のロードロック室を前記減圧又は真空環境に置換する第２の置換ステップと、
前記処理室に前記減圧又は真空環境に置換された前記第１のロードロック室から前記被処理体を搬入する第２の搬入ステップと、
前記第２のロードロック室を前記減圧又は真空環境に置換する第３の置換ステップと、
前記減圧又は真空環境に置換された前記第２のロードロック室に前記処理室から前記所定の処理が行われた前記被処理体を搬出する第１の搬出ステップと、
前記処理室から前記被処理体が搬出された前記第２のロードロック室を前記大気圧に置換する第４の置換ステップと、
前記大気圧に置換された前記第２のロードロック室から前記所定の処理が行われた前記被処理体を搬出する第２の搬出ステップとを有し、
前記第１の搬入ステップと前記第１の搬出ステップ、及び／又は、前記第２の搬入ステップと前記第２の搬出ステップとが時間的に重なることを特徴とする処理方法。
【００９２】
〔実施態様７〕 前記第２の搬入ステップは、少なくとも２枚以上の前記被処理体を前記処理室に搬入することを特徴とする実施態様６記載の処理方法。
【００９３】
〔実施態様８〕 前記第２の搬入ステップで搬入される前記被処理体の枚数は、前記第１の搬出ステップで搬出される前記被処理体の枚数よりも多いことを特徴とする実施態様６記載の処理方法。
【００９４】
〔実施態様９〕 前記第２の置換ステップに要する時間は、前記第４の置換ステップに要する時間よりも長いことを特徴とする実施態様６記載の処理方法。
【００９５】
〔実施態様１０〕 実施態様１乃至４のうちいずれか一項記載のロードロック室を有することを特徴とする露光装置。
【００９６】
〔実施態様１１〕 実施態様５記載の処理システムを有し、前記被処理体を露光することを特徴とする露光装置。
【００９７】
〔実施態様１２〕 実施態様６乃至９のうちいずれか一項記載の処理方法を用いて、前記被処理体を露光することを特徴とする露光装置。
【００９８】
〔実施態様１３〕 実施態様１０乃至１２のうちいずれか一項記載の露光装置を用いて前記被処理体を露光する行程と、
露光された前記被処理体を現像する行程とを有することを特徴とするデバイス製造方法。
【００９９】
【発明の効果】
本発明によれば、所定のスループットを確保すると共に、雰囲気を置換する際の断熱膨張に起因するウェハの温度低下及びウェハへのパーティクルの付着を低減して高品位な処理を行うことができるロードロック室、処理システム及び処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の一側面としての処理システムの例示的一形態を示す概略ブロック図である。
【図２】図１に示す処理システムのより詳細な構成を示す概略ブロック図である。
【図３】図１に示す処理システムの処理室に内包される露光装置の例示的一形態を示す概略ブロック図である。
【図４】デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。
【図５】図４に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。
【図６】従来の処理システムを示す概略ブロック図である。
【図７】従来の処理システムのより詳細な構成を示す概略ブロック図である。
【符号の説明】
１００ 処理システム
１１０ 処理室
１１２ 予備室
１２０ ポート
１２２ キャリア
１２４ キャリア載置部
１３０ａ 第１の搬送手段
１３０ｂ 第２の搬送手段
１４０ ロードロック室
１４２ 第１のロードロック室
１４４ 第２のロードロック室
１５２、１５２ａ、１５２ｂ 第１のゲート弁
１５４、１５４ａ、１５４ｂ 第２のゲート弁
１６０ａ、１６０ｂ 排気手段
１６１ａ、１６１ｂ 真空排気配管
１６２ａ、１６２ｂ バルブ
１６３ａ、１６３ｂ 流量計
１７０ａ、１７０ｂ Ｈｅガス供給部
１７１ａ、１７１ｂ 供給配管
１７２ａ、１７２ｂ バルブ
１７３ａ、１７３ｂ フィルタ
１７４ａ、１７４ｂ 給気流量計
１８０ａ、１８０ｂ Ｎ２ガス供給部
１８１ａ、１８１ｂ 供給配管
１８２ａ、１８２ｂ バルブ
１８３ａ、１８３ｂ フィルタ
１８４ａ、１８４ｂ 給気流量計
１９０ａ、１９０ｂ 圧力計
２００ 露光装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には、ロードロック室に係り、特に、半導体基板や液晶表示基板などの製造プロセスにおいて、半導体基板や液晶表示基板等の被処理体を、供給部としてのポートから露光処理等を行う処理室へ搬送し、大気圧と減圧環境との間で雰囲気が置換されるロードロック室に関わる。また、本発明は、かかるロードロック室を有する処理システム及び処理方法にも関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子機器の小型化及び薄型化の要請から、電子機器に搭載される半導体素子の微細化への要求はますます高くなっている。半導体素子を製造するためのリソグラフィー（焼き付け）工程には、レチクル又はマスク（本出願ではこれらの用語を交換可能に使用する）に描画された回路パターンを投影光学系によってウェハ等に投影して回路パターンを転写する投影露光装置が従来から使用されている。
【０００３】
投影露光装置で転写できる最小の寸法（解像度）は、露光に用いる光の波長に比例し、波長を短くすればするほど、解像度はよくなる。このため、近年の露光光源は、超高圧水銀ランプ（ｉ線（波長約３６５ｎｍ））、ＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）、Ｆ２レーザー（波長約１５７ｎｍ）、ＲＳリングより放射される軟Ｘ線と短波長化が進められてきている。
【０００４】
しかし、Ｆ２レーザーや軟Ｘ線などの波長の短い露光光は大気中での減衰が激しいため、露光装置の露光部をチャンバに収納し、かかるチャンバ内を露光光の減衰の少ない窒素（Ｎ２）や減圧ヘリウム（Ｈｅ）雰囲気とすることが提案されている。また、電子ビーム露光装置などでは真空雰囲気とすることが提案されている。プロセス装置などでは、処理ガスが大気と異なる場合や基板上のレジストの酸化防止のために、大気と異なるガスの雰囲気や真空雰囲気とすることが行われる。
【０００５】
図６は、従来の処理システム１０００を示す概略ブロック図である。図７は、従来の処理システム１０００のより詳細な構成を示す概略ブロック図である。図６及び図７を参照するに、従来の処理システム１０００は、典型的に、半導体装置や液晶表示等のウェハを、供給部としてのポート１２００と露光処理等を行う処理室１１００との間で受け渡し、大気圧と減圧環境との間で雰囲気を置換可能なロードロック室１４００を備えている。
【０００６】
第１の搬送手段１３００がウェハキャリア保持チャック１２１０に載置されたウェハキャリア１２２０から１枚のウェハを取り出し、ロードロック室１４００までウェハを搬送する。ウェハがロードロック室１４００に搬送され、ウェハ保持チャック１４１０に載置されると、大気側との間を第１のゲート弁１４２０を閉じて遮断し、ロードロック室１４００の雰囲気の置換が行われる。ここで、ロードロック室１４００の雰囲気の置換について説明する。
【０００７】
第１のゲート弁１４２０及び第２のゲート弁１４３０を閉じて大気及び処理室１１００とロードロック室１４００とが遮断されると、真空排気弁１５２０が開かれ、真空排気管１５１０を介して図示しない真空排気ポンプによってロードロック室１４００のガスが排気される。所定の真空度までロードロック室１４００の排気が行われた後、真空排気弁１５２０を閉じ真空排気を停止する。
【０００８】
次に、Ｈｅガス供給弁１６２０が開かれ、Ｈｅガス供給管１６１０を介して図示しないＨｅガス供給装置によってロードロック室１４００に減圧Ｈｅガスが供給される。なお、ロードロック室１４００には、Ｈｅガス供給弁１６２０の他にＮ２ガス供給弁１７２０が設けられているが、露光部を収納する処理室１１００の雰囲気（減圧Ｈｅ雰囲気）と同一のガスを供給するＨｅガス供給弁１６２０が開かれ、ロードロック室１４００の圧力が処理室１１００の圧力と等しくなるまで減圧Ｈｅガスの供給が行われる。
【０００９】
ロードロック室１４００の圧力が処理室１１００の圧力と等しくなるとＨｅガス供給弁１６２０が閉じられ、減圧Ｈｅガスの供給が止まり、ロードロック室１４００の雰囲気の置換が終了する。
【００１０】
ロードロック室１４００の雰囲気の置換が終了すると、第２のゲート弁１４３０が開き、処理室１１００内の第２の搬送手段１８００によってウェハが取り出され、処理室１１００に収納された露光部へ搬送される。また、露光部において露光されたウェハは、第１の搬送手段１３００及び第２の搬送手段１８００によってロードロック室１４００を経由してウェハキャリア１２２０へ戻される。
【００１１】
ここで、処理システム１０００のスループットを６０枚／ｈ、第１の搬送手段１３００のウェハ移載時間をａ［ｓ］、第２の搬送手段１８００のウェハ移載時間をｂ［ｓ］、ロードロック室１４００の雰囲気の置換（大気からＨｅ雰囲気）時間をｃ［ｓ］、ロードロック室１４００の雰囲気の置換（Ｈｅ雰囲気から大気）時間をｄ［ｓ］とすると、以下の数式１で示す時間的制約がある。
【００１２】
【数１】
第１の搬送手段１３００のウェハ移載時間ａ［ｓ］及び第２の搬送手段１８００のウェハ移載時間ｂ［ｓ］を１０［ｓ］とすると、ロードロック室１４００の雰囲気の置換は合わせて８０［ｓ］で行わなければならない。減圧Ｈｅガスの導入を１０［ｓ］程度、大気の導入を１５［ｓ］程度とすると、大気からの排気を３５［ｓ］、Ｈｅ雰囲気からの排気を２５［ｓ］で行わないと時間的制約を達成できない。なお、ロードロック室１４００の雰囲気の置換（Ｈｅ雰囲気から大気）においては、Ｈｅガスの排気を行わずに大気を導入することだけを行うことも可能であり、かかる場合には６０［ｓ］をかけることができる。
【００１４】
しかし、ロードロック室を真空雰囲気に置換する際には、大きく二つの問題を生じる。一つは、ロードロック室内のガスを排気する際、断熱膨張によってガスの温度が低下することで、ガスと接しているウェハが冷却されてしまうことである。かかるウェハ温度の低下量は、例えば、露光で要求されるウェハ温度の安定幅を超えるものとなる。
【００１５】
もう一つは、ウェハへのパーティクル（素粒子）の付着である。詳細には、ロードロック室の雰囲気置換時の排気によってパーティクルが巻き上げあられ、これがウェハに付着する。また、断熱膨張によってガスの温度が低下して露点を下回り、ガス中の水分が析出して更に凝結する際に周囲の微細なパーティクルを巻き込んだ状態でウェハに付着することも指摘されている。パーティクルが付着したウェハは、高品位な処理を行えないという問題を引き起こす。
【００１６】
そこで、排気の開始時にゆっくり引き始めたり、排気と同時にガスの供給を行ったりする方法が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２。）。かかる方法によれば、排気の開始時に排気量を抑える手段を講じる（即ち、排気を遅くする）ことで、ガスの流れが緩やかになるためパーティクルの巻き上げを抑止することができる。
【００１７】
また、排気の時間を長くすることで、処理室とガスの間の熱交換の時間が長くなり、ガスの温度低下を抑えることができる。排気の際、断熱膨張によってガスの温度は低下するが、実際には、ガスはロードロック室壁と接触して熱を受け取っており、完全な断熱膨張をするわけではない。従って、排気の時間が長くなると、ロードロック室壁との接触時間が長くなり、チャンバとの熱交換でより多くの熱を受け取り、ガスの温度低下量は減少する。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、排気を遅くすると、当然排気に要する時間も遅延する。露光では、ウェハ１枚の処理に要するスループットは重要な要素であり、ロードロック室での排気時間が長くなると、スループットが低下してしまう。即ち、上述の方法は、スループットの低下に対する配慮はされていない。
【００１９】
また、スループットを維持すると共にロードロック室の雰囲気置換を行うための時間的制約は上述した通りであるが、ロードロック室の雰囲気の置換に最大６０［ｓ］、ガスの供給に１０［ｓ］乃至１５［ｓ］という時間は、パーティクルの巻き上げやガス温度低下の問題に対しては十分ではない。
【００２０】
そこで、本発明は、所定のスループットを確保すると共に、雰囲気を置換する際の断熱膨張に起因するウェハの温度低下及びウェハへのパーティクルの付着を低減して高品位な処理を行うことができるロードロック室、処理システム及び処理方法を提供することを例示的目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としてのロードロック室は、被処理体を収納し、大気圧に維持されたポートと、減圧又は真空環境に維持されて前記被処理体に所定の処理を行う処理室との間に設けられ、雰囲気を置換可能であると共に前記ポートと前記処理室との間で前記被処理体を受け渡すためのロードロック室であって、前記ポートから受け渡される前記被処理体を保持する第１の保持部を有する第１のロードロック室と、前記処理室から受け渡される前記被処理体を保持する第２の保持部を有する第２のロードロック室とを有することを特徴とする。前記第１のロードロック室の第１の保持部は、少なくとも２枚以上の前記被処理体を保持することを特徴とする。前記第１のロードロック室は、複数あることを特徴とする。前記第１の保持部が保持する前記被処理体の枚数は、前記第２の保持部が保持する前記被処理体の枚数よりも多いことを特徴とする。
【００２２】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の一側面としての処理システムについて説明する。なお、各図において、同一の部材については、同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。ここで、図１は、本発明の一側面としての処理システム１００の例示的一形態を示す概略ブロック図である。図２は、処理システム１００のより詳細な構成を示す概略ブロック図である。
【００２４】
本実施形態の処理システム１００は、被処理体としてのウェハに露光処理を行うが、本発明は、処理システムの処理を露光に限定するものではない。但し、露光処理は、上述のように、高いスループットを要求するものであるから、本発明に好適である。
【００２５】
処理システム１００は、図１に示すように、処理室１１０と、予備室１１２と、ポート１２０と、第１の搬送手段１３０ａと、第２の搬送手段１３０ｂと、ロードロック室１４０と、第１のゲート弁１５２（第１のゲート弁１５２は、第１のゲート弁１５２ａ及び１５２ｂを含む）と、第２のゲート弁１５４（第２のゲート弁１５４は、第２のゲート弁１５４ａ及び１５４ｂを含む）とを有する。
【００２６】
処理室１１０は、被処理体の露光処理部（又は処理ステーション）として、図３を参照して後述する露光装置２００を内包し、減圧Ｈｅ雰囲気に保たれている。予備室１１２は、処理室１１０内に設けられ、処理室１１０の露光処理部に被処理体を搬入及び搬出するための第２の搬送手段１３０ｂを備えている。
【００２７】
ポート１２０は、一又は複数の被処理体を収納して大気圧に維持される。本実施形態では、ポート１２０は、被処理体供給部及び被処理体回収部、即ち、処理前及び処理後の基板の収納部として機能する。ポート１２０は、キャリア載置部１２２を備え、キャリア載置部１２２には人間又は自動搬送装置にて被処理体を収めたキャリア１２４が載置される。大気中には、キャリア載置部１２２上のキャリア１２４とロードロック室１４０との間で被処理体を搬送するための第１の搬送手段１３０ａが配設されている。
【００２８】
第１の搬送手段１３０ａ及び第２の搬送手段１３０ｂは、回転及び並進運動可能で、被処理体を支持可能なアームを有する。第１の搬送手段１３０ａ及び第２の搬送手段１３０ｂは、クラスタツールなど当業界で周知のいかなる技術をも適用することができるので、ここでは詳しい説明は省略する。
【００２９】
ロードロック室１４０は、大気圧の雰囲気と減圧又は真空環境の雰囲気との間で雰囲気を置換する機能を有し、図２に示すように、ポート１２０から受け渡される被処理体を保持する第１の保持部１４２ａを有する第１のロードロック室１４２と、処理室１１０から受け渡される被処理体を保持する第２の保持部１４４ａを有する第２のロードロック室１４４とを有する。
【００３０】
第１のロードロック室１４２は、処理前の被処理体をポート１２０から受け取り、これを処理室１１０に供給する。また、第１のロードロック室１４２には、大気中のポート１１０との間を遮断する大気側の第１のゲート弁１５２ａと予備室１１２との間を遮断する処理室１１０側の第２のゲート弁１５４ａが接続されている。
【００３１】
第１のロードロック室１４２には、第１のロードロック室１４２を排気する排気手段１６０ａ、減圧Ｈｅガスを供給するＨｅガス供給部１７０ａ、及び、Ｎ２ガスを供給するＮ２供給部１８０ａが設けられている。
【００３２】
また、第１のロードロック室１４２には、第１のロードロック室１４２の圧力を計測する圧力計１９０ａが設けられる。圧力計１９０ａは、更に、図示しない制御部が接続されている。かかる制御部は、圧力計１９０ａの検出結果に基づいて、バルブ１７２ａ及び１８２ａの開閉を制御する。また、かかる制御部は、バルブ１７２ａ及び１８２ａの開閉に基づいて、第１のゲート弁１５２ａ及び第２のゲート弁１５４ａの開閉を制御する。更に、第１のゲート弁１５２ａ及び第２のゲート弁１５４ａの開閉を検知する図示しない検出部を設け、かかる制御部は、かかる検出部の検出結果に基づいて第１の搬送手段１３０ａ及び第２の搬送手段１３０ｂの動作を制御してもよい。
【００３３】
排気手段１６０ａは、図示しない真空排気ポンプを備え、かかる真空排気ポンプと第１のロードロック室１４２の間を接続する真空排気配管１６１ａと、排気を制御するバルブ１６２ａと、真空排気配管１６１ａを流れる気体の流量を計測する流量計１６３ａを備えている。
【００３４】
Ｈｅガス供給部１７０ａ及びＮ２供給部１８０ａは、同様の構成を有し、図示しないガス供給部と第１のロードロック室１４２を接続する供給配管１７１ａ及び１８１ａと、給気の制御を行うバルブ１７２ａ及び１８２ａとを有する。バルブ１７２ａ及び１８２ａと処理室１１０との間には給気流量計１７４ａ及び１８４ａが設けられている。ガス供給部からバルブ１７２ａ及び１８２ａと給気流量計１７４ａ及び１８４ａを通過した給気ガスはフィルタ１７３ａ及び１８３ａを通過する際にパーティクルを取り除かれて、清浄化されて第１のロードロック室１４２に供給される。
【００３５】
第１のロードロック室１４２の第１の保持部１４２ａは、少なくとも２枚以上、複数枚の被処理体を収納可能に構成され、本実施形態では、２５枚の被処理体を収容可能に構成されている。
【００３６】
第２のロードロック室１４４は、処理後の被処理体を処理室１１０から受け取り、これをポート１２０又は他の装置（後処理部）に供給する。また、第２のロードロック室１４４には、大気中のポート１１０との間を遮断する大気側の第１のゲート弁１５２ｂと予備室１１２との間を遮断する処理室１１０側の第２のゲート弁１５４ｂが接続されている。
【００３７】
第２のロードロック室１４４には、第２のロードロック室１４４を排気する排気手段１６０ｂ、減圧Ｈｅガスを供給するＨｅガス供給部１７０ｂ、及び、Ｎ２ガスを供給するＮ２供給部１８０ｂが設けられている。
【００３８】
また、第２のロードロック室１４４には、第２のロードロック室１４４の圧力を計測する圧力計１９０ｂが設けられる。圧力計１９０ｂは、更に、図示しない制御部が接続されている。かかる制御部は、圧力計１９０ｂの検出結果に基づいて、バルブ１７２ｂ及び１８２ｂの開閉を制御する。また、かかる制御部は、バルブ１７２ｂ及び１８２ｂの開閉に基づいて、第１のゲート弁１５２ｂ及び第２のゲート弁１５４ｂの開閉を制御する。更に、第１のゲート弁１５２ｂ及び第２のゲート弁１５４ｂの開閉を検知する図示しない検出部を設け、かかる制御部は、かかる検出部の検出結果に基づいて第１の搬送手段１３０ａ及び第２の搬送手段１３０ｂの動作を制御してもよい。
【００３９】
排気手段１６０ｂは、図示しない真空排気ポンプを備え、かかる真空排気ポンプと第２のロードロック室１４４の間を接続する真空排気配管１６１ｂと、排気を制御するバルブ１６２ｂと、真空排気配管１６１ｂを流れる気体の流量を計測する流量計１６３ｂを備えている。
【００４０】
Ｈｅガス供給部１７０ｂ及びＮ２供給部１８０ｂは、同様の構成を有し、図示しないガス供給部と第２のロードロック室１４４を接続する供給配管１７１ｂ及び１８１ｂと、給気の制御を行うバルブ１７２ｂ及び１８２ｂとを有する。バルブ１７２ｂ及び１８２ｂと処理室１１０との間には給気流量計１７４ｂ及び１８４ｂが設けられている。ガス供給部からバルブ１７２ｂ及び１８２ｂと給気流量計１７４ｂ及び１８４ｂを通過した給気ガスはフィルタ１７３ｂ及び１８３ｂを通過する際にパーティクルを取り除かれて、清浄化されて第２のロードロック室１４４に供給される。
【００４１】
第２のロードロック室１４４の第２の保持部１４４ａは、本実施形態では、１枚の被処理体を収容可能なように構成されている。
【００４２】
第２のロードロック室１４４、第１の搬送手段１３０ａ及び第２の搬送手段１３０ｂは、枚葉式で被処理体を搬送するように構成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数枚の被処理体を収容、搬送可能に構成してもよい。その際、第１のロードロック室１４２は、第２のロードロック室１４４より多い枚数の被処理体を収容可能に構成されていることが好ましい。処理室１１０内に被処理体を供給する際には、雰囲気置換や搬送の時間を考慮するとまとめて供給した方が処理を早く完了させることができるが、処理が完了した後の被処理体を早く次の工程にまわすためには、搬送する被処理体の枚数を減らした方がよいからである。
【００４３】
ロードロック室１４０の内容積は、排気時間を最小にするために最小限のサイズになっている。本実施形態では、被処理体は３００ｍｍφの径を有し、第１のロードロック室１４２は被処理体の面積を投影する底面積と３０ｃｍ程度の高さを要するため４０リットル程度の内容積を有し、第２のロードロック室１４４は被処理体の面積を投影する底面積と５ｃｍ程度の高さを要するため８乃至１０リットル程度の内容積を有する。
【００４４】
以下、かかる処理システム１００を利用した処理方法としての被処理体搬送の動作について説明する。第１の搬送手段１３０ａがキャリア載置部１２２に載置されたキャリア１２４から一又は複数の被処理体を取り出す。被処理体を持った第１の搬送手段１３０ａはアームを縮め、第１のロードロック室１４２の雰囲気の状態をチェックする。この時、第１のロードロック室１４２の雰囲気は、大気圧の雰囲気であったとする。
【００４５】
第１の搬送手段１３０ａは、第１のロードロック室１４２に向けてアームを旋回させ、第１のゲート弁１５２ａの開状態を確認の上アームを伸ばし、第１のロードロック室１４２内に被処理体を搬入し、第１の保持部１４２ａに被処理体を載置する。第１の搬送手段１３０ａは、第１の保持部１４２ａの保持スロットの全てに対して同じ動作を繰り返し、本実施形態では、２５枚の被処理体を第１のロードロック室１４２へ移載する。
【００４６】
第１の搬送手段１３０ａがアームを引いて退避すると、第１のゲート弁１５２ａが閉口する。その後、第１のロードロック室１４２の雰囲気の置換（大気圧雰囲気からＨｅ雰囲気）が行われる。
【００４７】
第１のロードロック室１４２の雰囲気の置換においては、第１のゲート弁１５２ａ及び第２のゲート弁１５４ａを閉口し、第１のロードロック室１４２の雰囲気を隔離する。次いで、バルブ１６２ａが開口し、真空排気配管１６１ａを通じて図示しない真空排気ポンプにより第１のロードロック室１４２が真空排気される。真空排気が行われて第１のロードロック室１４２の圧力が、圧力計１９０ａの計測値から所定の値になると、バルブ１６２ａが閉じられ真空引きが停止する。
【００４８】
次に、バルブ１７２ａが開口する。第１のロードロック室１４２にはＨｅとＮ２のガス供給用のバルブ１７２ａ及び１８２ａが各々設けられているが、ここで開かれるのは処理室１１０の雰囲気と同一のガス供給弁であるＨｅガス用のバルブ１７２ａである。第１のロードロック室１４２の圧力が処理室１１０の圧力と等しくなるまで減圧Ｈｅガスの供給が行われる。第１のロードロック室１４２の圧力が処理室１１０の圧力と等しくなったことを圧力計１９０ａが検出すると、バルブ１７２ａが閉口して減圧Ｈｅガスの供給が停止する。
【００４９】
バルブ１７２ａが閉口して減圧Ｈｅガスの供給が停止すると、第２のゲート弁１５４ａが開口し、予備室１１２内の第２の搬送手段１３０ａにより被処理体が第１のロードロック室１４２から取り出され図示しない処理ステーションへ搬送され、所定の処理が施される。
【００５０】
なお、第１のロードロック室１４２の真空排気中、第１のロードロック室１４２の空気は断熱膨張により冷却され、冷却された空気に接した被処理体も冷却される。
【００５１】
ここで、処理システム１００のスループットを６０枚／ｈとすると、２５枚の被処理体の搬入に要してよい時間は２５分となる。ロードロック室１４０を大気に開放する際、第１のロードロック室１４２の給排は高速に行っても被処理体の影響は無いため問題が無く、例えば、３０［ｓ］で行うことができる。
【００５２】
第１の搬送手段１３０ａの被処理体の移載に要する時間を１枚あたり１０［ｓ］とすると、２５枚の被処理体を第１のロードロック室１４２に収容するのに２５０［ｓ］必要である。
【００５３】
また、大気への開放に上述したように３０［ｓ］必要とすると、第１のロードロック１４２をＨｅ雰囲気に置換するのに要してよい時間は、２５［ｍ］−２５０［ｓ］−３０［ｓ］＝１２２０［ｓ］となる。
【００５４】
本実施形態では、処理室１１０の雰囲気は減圧Ｈｅであるので、第１のロードロック室１４２を真空引きした後に、減圧Ｈｅガスを導入する時間が発生する。減圧Ｈｅガスの導入時にも減圧Ｈｅガスの流れがパーティクルを巻き上げることが考えられるので、減圧Ｈｅガスの導入もゆっくり行うことが好ましい。
【００５５】
そこで、本実施形態では、第１のロードロック室１４２の真空排気に１５分、減圧Ｈｅガスの導入に５分の時間をあてることができる。第１のロードロック室１４２の内容積は、従来の１枚だけ被処理体を収容する枚様式の４倍乃至５倍あるが、排気に要してよい時間は従来の３５［ｓ］に対して９００［ｓ］と約２５倍である。したがって、相対的に排気を極めてゆっくり行うことができる。
【００５６】
４０リットル程度の内容積の第１のロードロック室１４２を１５分程度時間をかけてゆっくり排気した場合、断熱膨張によるガスの冷却は抑えられて、ガスが露点以下になることはない。また、排気のガスの流れが極めてゆるやかであるので、パーティクルを巻き上げることもない。従って、第１のロードロック室１４２における被処理体へのパーティクルの付着と被処理体の温度低下の双方を抑制することができる。
【００５７】
更に、第１のロードロック室１４２への減圧Ｈｅガス導入の時間も５分と、従来の３０倍の長さをとることができ、ガスの流れがゆるやかになるためパーティクルの巻き上げを抑制することができる。
【００５８】
なお、以上示した時間は例示的であり、給排の時間の組み合わせのみならず、被処理体の移載や大気への開放の時間を合わせて２５分（あるいはスループット上の要請を満たす時間）以内であればよいことは言うまでもない。
【００５９】
処理ステーションにおいて処理された被処理体は、第２の搬送手段１３０ｂにより処理室１１０から取り出される。被処理体を持った第２の搬送手段１３０ｂは第２のロードロック室１４４の雰囲気の状態をチェックする。この時、第２のロードロック室１４４の雰囲気は、減圧Ｈｅガスの雰囲気であったとする。
【００６０】
第２の搬送手段１３０ｂは、第２のロードロック室１４４に向けてアームを旋回させ、第２のゲート弁１５４ｂの開状態を確認の上アームを伸ばし、第２のロードロック室１４４内に被処理体を搬入し、第２の保持部１４４ａに被処理体を載置する。
【００６１】
第２の搬送手段１３０ｂがアームを引いて退避すると、第２のゲート弁１５４ｂが閉口する。その後、第２のロードロック室１４４の雰囲気の置換（Ｈｅ雰囲気から大気圧雰囲気）が行われる。
【００６２】
第２のロードロック室１４４の雰囲気の置換においては、第１のゲート弁１５４ａ及び第２のゲート弁１５４ｂを閉口し、第２のロードロック室１４４の雰囲気を隔離する。次いで、バルブ１７２ｂが開口し、供給配管１７１ａを通じて図示しないガス供給部により第２のロードロック室１４４に減圧Ｈｅガスが導入される。減圧Ｈｅガスの導入が行われて第２のロードロック室１４４の圧力が、圧力計１９０ｂの計測値から大気圧になると、バルブ１７２ｂが閉じられ減圧Ｈｅガスの導入が停止する。
【００６３】
なお、本実施形態では、従来例に沿って第２のロードロック室１４４に減圧ＨｅガスとＮ２ガスの２種類を導入できる構成としたが、第２のロードロック室１４４においてはＨｅガス供給部１７０ａだけを設けても機能的に問題はない。
【００６４】
第２のロードロック室１４４が大気と同じ圧力になると、第１のゲート弁１５２ｂが開口し、第１の搬送手段１３０ａによって被処理体はキャリア載置部１２２に載置されたキャリア１２４に移載される。
【００６５】
被処理体の移載が完了した第２のロードロック室１４４は、第１のゲート弁１５２ｂを閉め、排気手段１６０ｂによって排気を行う。この時は、第２のロードロック室１４４には被処理体が無いため、可能な範囲で高速に排気を行っても問題がない。
【００６６】
ここで、第２のロードロック室１４４は、第１の搬送手段１３０ａの被処理体の移載時間をａ２［ｓ］、第２の搬送手段１３０ｂの被処理体の移載時間をｂ２［ｓ］、第２のロードロック室１４４の雰囲気の置換（大気からＨｅ雰囲気）時間をｃ２［ｓ］、第２のロードロック室１４４の雰囲気の置換（Ｈｅ雰囲気から大気）時間をｄ２［ｓ］とすると、以下の数式２で示す時間的制約がある。
【００６７】
【数２】
数式２を参照するに、数式１で示した従来例と同じであるが、異なるのは第２のロードロック室１４４の雰囲気の置換（大気からＨｅ雰囲気）時間ｃ２を高速に行えることである。
【００６９】
例えば、第２のロードロック室１４４の雰囲気の置換（大気からＨｅ雰囲気）時間ｃ２を１０［ｓ］で行った場合、第２のロードロック室１４４の雰囲気の置換（Ｈｅ雰囲気から大気）時間ｄ２でガスを導入する時間を９０［ｓ］とれる。これは、従来例の１５［ｓ］の６倍の長さであり、この程度にゆっくりとガスの導入を行えば、ガスの流れでパーティクルを巻き上げることを抑制することができる。
【００７０】
また、ポート１２０から第１のロードロック室１４２に被処理体を搬入する際と処理室１１０から第２のロードロック室１４４に被処理体を搬出する際、及び／又は、第１のロードロック室１４２から処理室１１０に被処理体を搬入する際と第２のロードロック室１４４からポート１２０に搬出する際とを時間的に重ねることでスループットを向上させることができる。
【００７１】
なお、第１のロードロック室１４２及び第２のロードロック室１４４を各々２つ設け、一方の第１のロードロック室１４２及び第２のロードロック室１４４が被処理体の搬送を行っている際に、他方の第１のロードロック室１４２及び第２のロードロック室１４４の雰囲気の置換を行うことで、更にスループットを向上させることができる。但し、第１のロードロック室１４２及び第２のロードロック室１４４を設ける数は、２つに限らず、３つ以上設けてもよいし、第１のロードロック室１４２及び第２のロードロック室１４４との数を同数にしなくてもよい。
【００７２】
ここで、図３を参照して、露光処理部（又は処理ステーション）として処理室１１０に内包される露光装置２００について説明する。図３は、図１に示す処理システム１００の処理室１１０に内包される露光装置２００の例示的一形態を示す概略ブロック図である。露光装置２００は、図３に示すように、回路パターンが形成されたマスク２２０を照明する照明装置２１０と、照明されたマスクパターンから生じる回折光を被処理体２４０に投影する投影光学系２３０と、被処理体２４０を支持するステージ２４５とを有する。
【００７３】
露光装置２００は、例えば、ステップ・アンド・スキャン方式やステップ・アンド・リピート方式でマスク２２０に形成された回路パターンを被処理体２４０に露光する投影露光装置である。かかる露光装置は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィー工程に好適であり、以下、本実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（「スキャナー」とも呼ばれる。）を例に説明する。ここで、「ステップ・アンド・スキャン方式」とは、マスクに対してウェハを連続的にスキャン（走査）してマスクパターンをウェハに露光すると共に、１ショットの露光終了後、ウェハをステップ移動して、次の露光領域に移動する露光方法である。「ステップ・アンド・リピート方式」とは、ウェハの一括露光ごとにウェハをステップ移動して次のショットの露光領域に移動する露光方法である。
【００７４】
照明装置２１０は、転写用の回路パターンが形成されたマスク２２０を照明し、光源部２１２と、照明光学系２１４とを有する。
【００７５】
光源部２１２は、例えば、光源としては、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザーなどを使用することができる。但し、レーザーの種類はエキシマレーザーに限定されず、例えば、ＹＡＧレーザーを使用してもよいし、そのレーザーの個数も限定されない。また、波長約１５７ｎｍのＦ２レーザーや波長１０ｎｍ乃至２０ｎｍ程度の極端紫外線（ＥＵＶ：ｅｘｔｒｅｍｅ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光源等を用いてもよい。例えば、独立に動作する２個の固体レーザーを使用すれば固定レーザー間相互のコヒーレンスはなく、コヒーレンスに起因するスペックルはかなり低減する。さらにスペックルを低減させるために光学系を直線的又は回転的に揺動させてもよい。また、光源部２１２にレーザーが使用される場合、レーザー光源からの平行光束を所望のビーム形状に整形する光束整形光学系、コヒーレントなレーザー光束をインコヒーレント化するインコヒーレント化光学系を使用することが好ましい。また、光源部２１２に使用可能な光源はレーザーに限定されるものではなく、一又は複数の水銀ランプやキセノンランプなどのランプも使用可能である。
【００７６】
照明光学系２１４は、マスク２２０を照明する光学系であり、レンズ、ミラー、オプティカルインテグレーター、絞り等を含む。例えば、コンデンサーレンズ、ハエの目レンズ、開口絞り、コンデンサーレンズ、スリット、結像光学系の順で整列する等である。照明光学系２１４は、軸上光、軸外光を問わずに使用することができる。オプティカルインテグレーターは、ハエの目レンズや２組のシリンドリカルレンズアレイ（又はレンチキュラーレンズ）板を重ねることによって構成されるインテグレーター等を含むが、光学ロッドや回折素子に置換される場合もある。開口絞りは解像度を向上させる変形照明用の輪帯照明絞りや４重極照明絞りとして構成されてもよい。
【００７７】
マスク２２０は、例えば、石英製で、その上には転写されるべき回路パターン（又は像）が形成され、図示しないマスクステージに支持及び駆動される。マスク２２０から発せられた回折光は、投影光学系２３０を通り被処理体２４０上に投影される。マスク２２０と被処理体２４０は、光学的に共役の関係にある。本実施形態の露光装置２００はスキャナーであるため、マスク２２０と被処理体２４０を縮小倍率比の速度比でスキャンすることによりマスク２２０のパターンを被処理体２４０上に転写する。なお、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置（「ステッパー」とも呼ばれる。）の場合は、マスク２２０と被処理体２４０を静止させた状態で露光が行われる。
【００７８】
投影光学系２３０は、複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の凹面鏡とを有する光学系（カタディオプトリック光学系）、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有する光学系、全ミラー型の光学系等を使用することができる。色収差の補正が必要な場合には、互いに分散値（アッベ値）の異なるガラス材からなる複数のレンズ素子を利用したり、回折光学素子をレンズ素子と逆方向の分散が生じるように構成したりする。
【００７９】
被処理体２４０は、本実施形態ではウェハであるが、液晶基板などその他の被処理体を広く含む。被処理体２４０には、フォトレジストが塗布されている。
【００８０】
ステージ２４５は、被処理体２４０を支持する。ステージ２４５は、当業界で周知のいかなる構成をも適用することができるので、ここでは詳しい構造及び動作の説明は省略する。例えば、ステージ２４５は、リニアモーターを利用してＸＹ方向にプレート２４５を移動することができる。マスク２２０と被処理体２４０は、例えば、同期走査され、ステージ２４５と図示しないマスクステージの位置は、例えば、レーザー干渉計などにより監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。ステージ２４５は、例えば、ダンパを介して床等の上に支持されるステージ定盤上に設けられ、マスクステージ及び投影光学系２３０は、床等に載置されたベースフレーム上にダンパ等を介して支持される図示しない鏡筒定盤上に設けられる。
【００８１】
露光において、光源部２１２から発せられた光束は、照明光学系２１４によりマスク２２０を、例えば、ケーラー照明する。マスク２２０を通過してマスクパターンを反映する光は、投影光学系２３０により投影倍率（例えば、１／４、１／５）で被処理体２４０に結像される。露光装置２００は、処理システム１００に適用されているため、高いスループットで経済性よく従来よりも高品位なデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することができる。
【００８２】
次に、図４及び図５を参照して、処理システム１００（露光装置２００）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、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。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マスクを製作する。ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなど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、マスクとウェハを用いて本発明のリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成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で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。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。
【００８３】
図５は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。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、ウェハの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などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）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、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、処理システム１００（露光装置２００）によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。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。かかるデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスをスループットよく製造することができる。このように、処理システム１００（露光装置２００）を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。
【００８４】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれらに限定されずにその要旨の範囲内で様々な変形や変更が可能である。
【００８５】
以下、本発明は、更に以下の事項を開示する。
【００８６】
〔実施態様１〕 被処理体を収納し、大気圧に維持されたポートと、減圧又は真空環境に維持されて前記被処理体に所定の処理を行う処理室との間に設けられ、雰囲気を置換可能であると共に前記ポートと前記処理室との間で前記被処理体を受け渡すためのロードロック室であって、
前記ポートから受け渡される前記被処理体を保持する第１の保持部を有する第１のロードロック室と、
前記処理室から受け渡される前記被処理体を保持する第２の保持部を有する第２のロードロック室とを有することを特徴とするロードロック室。
【００８７】
〔実施態様２〕 前記第１のロードロック室の第１の保持部は、少なくとも２枚以上の前記被処理体を保持することを特徴とする実施態様１記載のロードロック室。
【００８８】
〔実施態様３〕 前記第１のロードロック室は、複数あることを特徴とする実施態様１記載のロードロック室。
【００８９】
〔実施態様４〕 前記第１の保持部が保持する前記被処理体の枚数は、前記第２の保持部が保持する前記被処理体の枚数よりも多いことを特徴とする実施態様１記載のロードロック室。
【００９０】
〔実施態様５〕 被処理体を収納し、大気圧に維持されたポートと、
減圧又は真空環境に維持されて前記被処理体に所定の処理を行う処理室と、
前記ポートから受け渡される前記被処理体を保持する第１の保持部を有する第１のロードロック室と、前記処理室から受け渡される前記被処理体を保持する第２の保持部を有する第２のロードロック室とを有し、雰囲気を置換可能であると共に前記ポートと前記処理室との間で前記被処理体を受け渡すためのロードロック室とを有することを特徴とする処理システム。
【００９１】
〔実施態様６〕 被処理体を収納し、大気圧に維持されたポートと、減圧又は真空環境に維持されて前記被処理体に所定の処理を行う処理室と、前記ポートから受け渡される前記被処理体を保持する第１の保持部を有する第１のロードロック室と、前記処理室から受け渡される前記被処理体を保持する第２の保持部を有する第２のロードロック室とを有し、雰囲気を置換可能であると共に前記ポートと前記処理室との間で前記被処理体を受け渡すためのロードロック室とを有する処理システムの前記被処理体の処理方法であって、
前記第１のロードロック室を前記大気圧に置換する第１の置換ステップと、
前記大気圧に置換された前記第１のロードロック室に前記ポートから前記被処理体を搬入する第１の搬入ステップと、
前記被処理体が搬入された前記第１のロードロック室を前記減圧又は真空環境に置換する第２の置換ステップと、
前記処理室に前記減圧又は真空環境に置換された前記第１のロードロック室から前記被処理体を搬入する第２の搬入ステップと、
前記第２のロードロック室を前記減圧又は真空環境に置換する第３の置換ステップと、
前記減圧又は真空環境に置換された前記第２のロードロック室に前記処理室から前記所定の処理が行われた前記被処理体を搬出する第１の搬出ステップと、
前記処理室から前記被処理体が搬出された前記第２のロードロック室を前記大気圧に置換する第４の置換ステップと、
前記大気圧に置換された前記第２のロードロック室から前記所定の処理が行われた前記被処理体を搬出する第２の搬出ステップとを有し、
前記第１の搬入ステップと前記第１の搬出ステップ、及び／又は、前記第２の搬入ステップと前記第２の搬出ステップとが時間的に重なることを特徴とする処理方法。
【００９２】
〔実施態様７〕 前記第２の搬入ステップは、少なくとも２枚以上の前記被処理体を前記処理室に搬入することを特徴とする実施態様６記載の処理方法。
【００９３】
〔実施態様８〕 前記第２の搬入ステップで搬入される前記被処理体の枚数は、前記第１の搬出ステップで搬出される前記被処理体の枚数よりも多いことを特徴とする実施態様６記載の処理方法。
【００９４】
〔実施態様９〕 前記第２の置換ステップに要する時間は、前記第４の置換ステップに要する時間よりも長いことを特徴とする実施態様６記載の処理方法。
【００９５】
〔実施態様１０〕 実施態様１乃至４のうちいずれか一項記載のロードロック室を有することを特徴とする露光装置。
【００９６】
〔実施態様１１〕 実施態様５記載の処理システムを有し、前記被処理体を露光することを特徴とする露光装置。
【００９７】
〔実施態様１２〕 実施態様６乃至９のうちいずれか一項記載の処理方法を用いて、前記被処理体を露光することを特徴とする露光装置。
【００９８】
〔実施態様１３〕 実施態様１０乃至１２のうちいずれか一項記載の露光装置を用いて前記被処理体を露光する行程と、
露光された前記被処理体を現像する行程とを有することを特徴とするデバイス製造方法。
【００９９】
【発明の効果】
本発明によれば、所定のスループットを確保すると共に、雰囲気を置換する際の断熱膨張に起因するウェハの温度低下及びウェハへのパーティクルの付着を低減して高品位な処理を行うことができるロードロック室、処理システム及び処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の一側面としての処理システムの例示的一形態を示す概略ブロック図である。
【図２】図１に示す処理システムのより詳細な構成を示す概略ブロック図である。
【図３】図１に示す処理システムの処理室に内包される露光装置の例示的一形態を示す概略ブロック図である。
【図４】デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。
【図５】図４に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。
【図６】従来の処理システムを示す概略ブロック図である。
【図７】従来の処理システムのより詳細な構成を示す概略ブロック図である。
【符号の説明】
１００ 処理システム
１１０ 処理室
１１２ 予備室
１２０ ポート
１２２ キャリア
１２４ キャリア載置部
１３０ａ 第１の搬送手段
１３０ｂ 第２の搬送手段
１４０ ロードロック室
１４２ 第１のロードロック室
１４４ 第２のロードロック室
１５２、１５２ａ、１５２ｂ 第１のゲート弁
１５４、１５４ａ、１５４ｂ 第２のゲート弁
１６０ａ、１６０ｂ 排気手段
１６１ａ、１６１ｂ 真空排気配管
１６２ａ、１６２ｂ バルブ
１６３ａ、１６３ｂ 流量計
１７０ａ、１７０ｂ Ｈｅガス供給部
１７１ａ、１７１ｂ 供給配管
１７２ａ、１７２ｂ バルブ
１７３ａ、１７３ｂ フィルタ
１７４ａ、１７４ｂ 給気流量計
１８０ａ、１８０ｂ Ｎ２ガス供給部
１８１ａ、１８１ｂ 供給配管
１８２ａ、１８２ｂ バルブ
１８３ａ、１８３ｂ フィルタ
１８４ａ、１８４ｂ 給気流量計
１９０ａ、１９０ｂ 圧力計
２００ 露光装置
Claims (1)
- 被処理体を収納し、大気圧に維持されたポートと、減圧又は真空環境に維持されて前記被処理体に所定の処理を行う処理室との間に設けられ、雰囲気を置換可能であると共に前記ポートと前記処理室との間で前記被処理体を受け渡すためのロードロック室であって、
前記ポートから受け渡される前記被処理体を保持する第１の保持部を有する第１のロードロック室と、
前記処理室から受け渡される前記被処理体を保持する第２の保持部を有する第２のロードロック室とを有することを特徴とするロードロック室。
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