JP2005032906A

JP2005032906A - ウェハローダ及び露光装置

Info

Publication number: JP2005032906A
Application number: JP2003194910A
Authority: JP
Inventors: Motoko Suzuki; 素子鈴木
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2003-07-10
Filing date: 2003-07-10
Publication date: 2005-02-03

Abstract

【課題】ウェハを露光装置に搬送する際の搬送時間を短縮したウェハローダ、及び、そのようなウェハローダを備えた露光装置を提供する。
【解決手段】プリアライメント室１０には、ヒータ１３と温度センサ１５が備えられており、同室は大気温度よりも２〜３℃高い温度に昇温されている。プリアライメント室１０内でのウェハのプリアライメント中に、ウェハＷは大気温度よりも高い温度に昇温される。これにより、ロードロック室２７を真空に引く際に、気体の断熱膨張によりウェハＷの温度が低下しても元の温度程度となり、ウェハＷの変形が起こらない。また、ウェハＷのプリアライメント時間内にウェハを昇温するため、ウェハを昇温する時間を別に設ける必要がない。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路等のリソグラフィに用いられる露光装置及びそのような露光装置に感応基板（ウェハ）を供給するウェハローダに関する。特には、真空下で露光を行う、電子ビームやイオンビーム等の荷電粒子線やＸ線を用いた露光装置などに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子ビーム露光装置のように真空雰囲気下で露光を行う装置においては、ウェハ（感応基板）は、大気雰囲気中におかれているカセットから取り出されてプリアライナ装置等でプリアライメントされた後、ロードロック室と呼ばれる室やロードチャンバに搬送される。ロードロック室には真空ポンプが付設されており、室内を真空に引くことができる。ロードロック室では、プリアライナから常圧下でウェハを受け取り、室内を真空に引いた後、これらを露光装置内に移動する。
【０００３】
図３は、カセットから露光装置へウェハを供給するウェハローダの従来例を模式的に説明する平面図である。図中の矢印はウェハの搬送経路を示す。
複数枚のウェハが収容されるウェハカセット６０、第１プリアライナ７１、ロボットアーム７３は、大気中に配置されている。ロボットアーム７３の近傍には、ウェハ加熱用のランプ７４が配置されている。
【０００４】
ロードロック室７７の入口にはゲートバルブ７９が設けられている。また、ロードロック室７７は、ゲートバルブ８１を介してウェハ真空ロードチャンバ８３に接続している。同チャンバ８３内には、真空ロボットアーム８５が配置されている。ウェハ真空ロードチャンバ８３はゲートバルブ８９を介してプリアライナチャンバ９１に接続している。同チャンバ９１内には、第２プリアライナ９３が備えられている。また、ウェハ真空ロードチャンバ８３は、ゲートバルブ９５を介して露光装置１００のウェハチャンバ１０６に接続している。同チャンバ１０６内には、ウェハステージ１３１が備えられており、同ステージ１３１上にはウェハホルダ１３０が設けられている。
【０００５】
ウェハをカセット６０から露光装置１００内に搬送するには、まず、ロボットアーム７３でカセット６０から一枚のウェハＷを取り出し、第１プリアライナ７１に搬送する。プリアライメント終了後、ロボットアーム７３でウェハＷを取り出し、ランプ７４の上方に移動させる。そして、ランプ７４をウェハＷに照射してウェハＷを加熱する。その後、ゲートバルブ７９を開けてウェハＷをロードロック室７７に搬送し、ゲートバルブ７９を閉めてロードロック室７７を真空に引く。目的の真空度に達すると、真空ロードチャンバ８３側のゲートバルブ８１を開いて、真空ロボットアーム８５でウェハＷを取り出し、プリアライナチャンバ９１に搬送し、第２プリアライナ９３で、より高精度なプリアライメントを行う。アライメント終了後、真空ロボットアーム８５でウェハを取り出し、ゲートバルブ９５を開けてウェハチャンバ１０６内のウェハステージ１３１上のホルダ１３０に載置する。
【０００６】
通常、ロードロック室７７を真空排気する際、気体の断熱膨張により同室内に置かれたウェハＷの温度が２〜４℃程度低下する。このように温度が低下すると、温度変化によってウェハが歪むことがある。一例では、径が２００ｍｍのＳｉウェハにおいて、１℃の温度変化で約０．５μｍの寸法変化が生じる。このような寸法変化により高精度パターンを得ることができなくなる。したがって、温度が元の温度に上昇するまで数十分間待機したり、露光前にアライメントを何度もやり直す必要がある。
【０００７】
そこで、上述のように、大気中でのプリアライメント終了後に、ランプ７４によってウェハを予め加熱している。これにより、ロードロック室７７で真空排気する際、気体の断熱膨張により室内に置かれたウェハの温度が低下しても、ウェハの温度は元の標準温度程度に戻るため、ウェハの温度変化による寸法変化が起きない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この方法では、ウェハ１枚につき数秒間のランプ照射が行われるため、ランプの照射時間がウェハの搬送時間に加わって搬送時間が長くなり、スループットを低下させてしまう。
【０００９】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、ウェハを露光装置に搬送する際の搬送時間を短縮したウェハローダ、及び、そのようなウェハローダを備えた露光装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明のウェハローダは、真空下でパターンを形成する露光装置に感応基板（ウェハ）を供給するウェハローダであって、前記感応基板を大気雰囲気下から前記露光装置内まで搬送する経路の雰囲気を昇温する手段を備えることを特徴とする。
本発明においては、前記雰囲気は、大気雰囲気下で前記感応基板のプリアライメントを行うプリアライメント室の雰囲気であることとできる。
【００１１】
ウェハのプリアライメント時間内にウェハを昇温するため、ウェハの温度変化による寸法変化を防止するためのウェハの昇温工程が不要になる。つまり、ウェハを露光装置内に搬送するために最低限必要な工程中に、ウェハを昇温することができ、ウェハを昇温する時間を別に設ける必要がない。
【００１２】
本発明においては、前記昇温手段は、前記雰囲気下に前記感応基板が滞在する時間内に、真空下の断熱冷却による前記感応基板の温度の低下分にほぼ等しい温度だけ、前記雰囲気を昇温することが好ましい。
【００１３】
本発明の露光装置は、真空下において、マスク（レチクル含む）上のパターンをエネルギ線を用いて感応基板上に転写する露光装置であって、上記に記載のウェハローダを備えることを特徴とする。
ウェハを露光装置内に搬送するために最低限必要な工程中（プリアライメント中）に、ウェハを加熱するため、ウェハを加熱する時間を別に設ける必要がない。このため、従来の例に比べてスループットが向上した露光装置を提供できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るウェハローダを模式的に説明する図である。
図２は、図１のウェハローダを備える露光装置の光学系全体における結像関係及び制御系の概要を示す図である。
まず、図２を参照して、露光装置全体の構成を説明する。
電子線露光装置１００の上部には、光学鏡筒１０１が配置されている。光学鏡筒１０１には、真空ポンプ（図示されず）が接続されており、光学鏡筒１０１内を真空排気している。
【００１５】
光学鏡筒（マスクチャンバも含む）１０１の上部には、電子銃１０３が配置されており、下方に向けて電子線を放射する。電子銃１０３の下方には、順にコンデンサレンズ１０４、電子線偏向器１０５、マスクＭが配置されている。電子銃１０３から放射された電子線は、コンデンサレンズ１０４によって収束され、続いて、偏向器１０５により図の横方向に順次走査され、光学系の視野内にあるマスクＭの各小領域（サブフィールド）の照明が行われる。なお、照明光学系は、ビーム成形開口やブランキング開口等（図示されず）も有している。
【００１６】
マスクＭは、マスクステージ１１１の上部に設けられたチャック１１０に静電吸着等により固定されている。マスクステージ１１１は、マウントボディ１１６に載置されている。
【００１７】
マスクステージ１１１には、図の左方に示す駆動装置１１２が接続されている。駆動装置１１２は、ドライバ１１４を介して、制御装置１１５に接続されている。また、マスクステージ１１１には、図の右方に示すレーザ干渉計１１３が設置されている。レーザ干渉計１１３は、制御装置１１５に接続されている。レーザ干渉計１１３で計測されたマスクステージ１１１の正確な位置情報が制御装置１１５に入力される。それに基づき、制御装置１１５からドライバ１１４に指令が送出され、駆動装置１１２が駆動される。このようにして、マスクステージ１１１の位置をリアルタイムで正確にフィードバック制御することができる。
【００１８】
マウントボディ１１６の下方には、ウェハチャンバ１０６（真空チャンバ）が示されている。ウェハチャンバ１０６には、真空ポンプ（図示されず）が接続されており、チャンバ内を真空排気している。ウェハチャンバ１０６には、真空ロードチャンバ３３やロードロック室２７等から構成されるウェハ搬送機構（ウェハローダ）が接続している。このウェハ搬送機構については後述する。
【００１９】
ウェハチャンバ１０６内の投影光学系鏡筒（図示されず）には、プロジェクションレンズ１２４、偏向器１２５等が配置されている。さらにその下方のウェハチャンバ１０６の底面上には、ウェハステージ（精密機器）１３１が載置されている。ウェハステージ１３１の上部には、チャック１３０が設けられており、静電吸着等によりウェハＷが固定されている。
【００２０】
マスクＭを通過した電子線は、プロジェクションレンズ１２４により収束される。プロジェクションレンズ１２４を通過した電子線は、偏向器１２５により偏向され、ウェハＷ上の所定の位置にマスクＭの像が結像される。なお、投影光学系は、各種の収差補正レンズやコントラスト開口（図示されず）なども有している。
【００２１】
ウェハステージ１３１には、図の左方に示す駆動装置１３２が接続されている。駆動装置１３２は、ドライバ１３４を介して、制御装置１１５に接続されている。また、ウェハステージ１３１には、図の右方に示すレーザ干渉計１３３が設置されている。レーザ干渉計１３３は、制御装置１１５に接続されている。レーザ干渉計１３３で計測されたウェハステージ１３１の正確な位置情報が制御装置１１５に入力される。それに基づき、制御装置１１５からドライバ１３４に指令が送出され、駆動装置１３２が駆動される。このようにして、ウェハステージ１３１の位置をリアルタイムで正確にフィードバック制御することができる。
【００２２】
次に、図１を参照して、この露光装置のウェハローダについて説明する。
複数枚のウェハが収容されるウェハカセット（容器）２０は大気中に配置されている。そして、第１プリアライナ２１、搬送用ロボットアーム２３は、プリアライナ室１０内に配置されている。
【００２３】
プリアライナ室１０の側壁の内面には、昇温手段としてヒータ１３が備えられている。同室内には、温度センサ１５が配置されている。ヒータ１３で上昇させる温度は、第１プリアライナ２１によるウェハのプリアライナ時間内（プリアライナ室１０内にウェハが存在する時間内）に、ウェハが真空排気の際の気体の断熱膨張によって低下する温度にほぼ等しい温度である。プリアライナ室１０の温度をセンサ１５で検出し、所望の温度となるようにヒータ１３の出力が調整される。一例で、プリアライナ時間は約４秒であり、プリアライナ室１０内の温度を、大気温度よりも２〜３℃昇温させておけばよい。
なお、プリアライナ室１０の昇温手段として、ヒータの他に、ランプや温風発生器を用いてもよい。
【００２４】
プリアライナ室１０はゲートバルブ２９でロードロック室２７に接続している。また、ロードロック室２７は、ゲートバルブ３１を介してウェハ真空ロードチャンバ３３に接続している。ウェハ真空ロードチャンバ３３内には、ウェハ搬送用真空ロボットアーム３５が配置されている。ウェハ真空ロードチャンバ３３はゲートバルブ３９を介してプリアライナチャンバ４１に接続している。同チャンバ４１内には、第２プリアライナ４３が備えられている。また、ウェハ真空ロードチャンバ３３は、ゲートバルブ４５を介して露光装置１００のウェハチャンバ１０６に接続している。同チャンバ１０６内には、ウェハステージ１３１が備えられており、ウェハステージ１３１上にはウェハホルダ１３０が設けられている。
【００２５】
次に、ウェハＷの搬送手順について説明する。
まず、プリアライナ室１０のヒータ１３を発熱させて、室内の温度を大気温度よりも２〜３℃高くしておく。そして、プリアライナ室１０の扉１１を開けて、同室内のウェハ搬送用ロボットアーム２３でカセット２０からウェハＷを取り出し、プリアライナ室１０内に搬送し、同室の扉１１を閉める。その後第１プリアライナ２１でプリアライメントを行う。プリアライナ室１０の温度は昇温されているため、プリアライメント中にウェハＷが昇温する。
【００２６】
プリアライメント終了後、ロボットアーム２３で第１プリアライナ２１からウェハＷを取り出し、ゲートバルブ２９を開けて、ロードロック室２７に搬送する。そして、ゲートバルブ２９を閉めてロードロック室２７を真空に引く。このとき、ウェハＷは気体の断熱膨張により温度が低下するが、その分ウェハの温度を予め上昇させているため、温度が低下しても元の温度程度となる。目的の真空度に達すると、ウェハ真空ロードチャンバ３３側のゲートバルブ３１を開いて、同チャンバ３３内のウェハ搬送用真空ロボットアーム３５で、ロードロック室２７からウェハＷを取り出し、真空ロードチャンバ３５内の待機位置に搬送し、ゲートバルブ３１を閉じる。
【００２７】
その後、ゲートバルブ３９を開けて、ウェハ搬送用真空ロボットアーム３５でウェハＷをプリアライナチャンバ４１内の第２プリアライナ４３に搬送し、より高精度なプリアライメントを行う。アライメント終了後、ウェハ搬送用真空ロボットアーム３５でウェハを取り出し、ゲートバルブ４５を開けてウェハチャンバ１０６内のウェハステージ１３１上のホルダ１３０に載置する。露光動作が終了した後、ウェハ搬送用真空ロボットアーム３５で、ウェハＷをステージ１３１から取り出し、ロードロック室２７、プリアライナ室１０を経てカセット２０に戻す。
【００２８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、プリアライメント時間内にウェハを昇温するため、ウェハを昇温するためだけの工程が不要になる。つまり、ウェハを露光装置内に搬送するために最低限必要な工程中に、ウェハを昇温することができる。したがって、ウェハを昇温する時間を別に設ける必要がないため、従来の例に比べてスループットを向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るウェハローダを模式的に説明する図である。
【図２】図１のウェハローダを備える露光装置の光学系全体における結像関係及び制御系の概要を示す図である。
【図３】カセットから露光装置へウェハを供給するウェハローダの従来例を模式的に説明する平面図である。
【符号の説明】
１０プリアライメント室１１入口
１３ヒータ１５温度センサ
２０ウェハカセット２１第１プリアライナ
２３ウェハ搬送用ロボットアーム２７ロードロック室
２９ゲートバルブ３３ウェハ真空ロードチャンバ
３５ウェハ搬送用真空ロボットアーム３９ゲートバルブ
４１プリアライナチャンバ４３第２プリアライナ
４５ゲートバルブ
１００電子線露光装置１０１光学鏡筒
１０３電子銃１０４コンデンサレンズ
１０５電子線偏向器１０６ウェハチャンバ
１１０チャック１１１マスクステージ
１１２駆動装置１１３レーザ干渉計
１１４ドライバ１１５制御装置
１１６マウントボディ１２４プロジェクションレンズ
１２５偏向器１３０チャック
１３１ウェハステージ１３２駆動装置
１３３レーザ干渉計１３４ドライバ

Claims

真空下でパターンを形成する露光装置に感応基板（ウェハ）を供給するウェハローダであって、
前記感応基板を大気雰囲気下から前記露光装置内まで搬送する経路の雰囲気を昇温する手段を備えることを特徴とするウェハローダ。
前記雰囲気は、大気雰囲気下で前記感応基板のプリアライメントを行うプリアライメント室の雰囲気であることを特徴とする請求項１記載のウェハローダ。
前記昇温手段は、前記雰囲気下に前記感応基板が滞在する時間内に、真空下の断熱冷却による前記感応基板の温度の低下分にほぼ等しい温度だけ、前記雰囲気を昇温することを特徴とする請求項１又は２記載のウェハローダ。
真空下において、マスク（レチクル含む）上のパターンをエネルギ線を用いて感応基板上に転写する露光装置であって、
請求項１、２又は３記載のウェハローダを備えることを特徴とする露光装置。