JP2005166797A

JP2005166797A - 基板処理装置、露光装置、デバイスの製造方法

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Publication number: JP2005166797A
Application number: JP2003401511A
Authority: JP
Inventors: Makoto Eto; 良江渡
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-12-01
Filing date: 2003-12-01
Publication date: 2005-06-23

Abstract

【課題】ロードロック室内ガスの真空排気時の断熱膨張により生じる基板温度の低下を防止できる基板処理装置を提供する。
【解決手段】大気と異なる雰囲気で処理を行う第一の処理室１と、該第一の処理室１及び大気と夫々開閉装置４１，４２で連結される第二の処理室４を有する減圧、常圧基板処理装置において、被処理物である基板が、大気から前記第二の処理室４を経由して第一の処理室１へ搬送されるものであって、前記第二の処理室４の内容積が、該第二の処理室４を経由して搬送される基板の体積の凡そ１０倍以下であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

大気中もしくは大気と略同じ雰囲気から、それとは異なる雰囲気で満たされた処理室内に被処理物を搬送する基板搬送方法、基板処理装置、さらに露光装置、デバイスの製造方法に関する。

半導体の高集積化に伴い、半導体回路の微細化が進められている。

例えばシリコンウエハに回路パターンを転写する半導体露光装置についてみてみると、パターンの微細化のためには露光に用いられる露光光の波長を短くしなければならず、ｇ線、ｉ線からＫｒＦ、ＡｒＦ、Ｆ２レーザーやＳＲリングより放射される軟Ｘ線等短波長化が進められて来た。

波長の短い露光光は大気中では減衰が激しいため、露光装置の露光部をチャンバに納め、チャンバ内を露光光の減衰の少ない減圧Ｈｅ雰囲気や真空雰囲気とする事が行われている。

またプロセス処理装置などでは、処理ガスが大気と異なる場合やウエハ上のレジストの酸化防止の為に、大気と異なる雰囲気や真空雰囲気とする事が行われる。

この様な処理装置では被処理物である基板を処理部の設けられた第一の処理室であるチャンバと大気中の基板供給部の間で搬送するのに、第二の処理室であるロードロック室４が設けられる（このようにロードロック室を有する従来技術としては、特許文献１、２等がある。）。

被処理基板には、Ｓｉウエハやレチクルなどがある。

ロードロック室４は搬入用、搬出用に複数が設けられる場合も有る。

図１２に従来例の、ロードロック室４を設けた処理装置の例を示す。

図示の装置においては、基板の処理部を納める処理チャンバ内は、減圧Ｈｅ雰囲気とされている。

大気中にはウエハ供給部であるウエハキャリヤ載置部３を持ち、大気中に該キャリヤ載置部３とロードロック室４にアクセス可能に構成された第一のウエハ搬送手段５１を有する。

ロードロック室４は大気中のウエハ供給部３との間を遮断する第一のゲート弁４１と、処理チャンバとの間を遮断する第二のゲート弁４２と、ロードロック室４内を排気する不図示の排気手段とＨｅやＮ２を供給する不図示のガス供給手段を有する。

またロードロック室４は例えば１枚ないし複数枚のウエハを収容可能なように構成されたウエハ載置台を有している。

以下に従来の装置の動作を説明する。

第一の搬送手段５１がウエハキャリヤ載置部３に載置されたウエハキャリヤから１枚のウエハを取り出し、ロードロック室４までウエハを搬送する。

ウエハがロードロック室４に搬入されウエハ載置台に載置されると大気側との間を第一のゲート弁４１を閉じて遮断し、ロードロック室４内の雰囲気置換が行われる。

ロードロック室４内の雰囲気置換は以下の様に行われる。

第一のゲート弁４１を閉じ大気及び処理チャンバと遮断されると、不図示の真空排気弁が開かれる。すると真空排気配管を通じて不図示の真空排気ポンプによりロードロック室４内のガスが排気される。

所定の真空度に達するまで真空排気が行われる。所定の真空度まで排気が行われた後、真空排気弁を閉じ真空排気を停止する。

次に不図示のガス供給弁が開かれる。図示のロードロックにはＨｅとＮ２のガス供給弁が夫々設けられているが、ここで開かれるのは処理室を納めるチャンバの雰囲気と同一のガス供給弁であり、よってＨｅガス供給弁が開かれる。

ロードロック室４内の圧力が処理チャンバの圧力と等しくなるまでＨｅガスの供給が行われる。ロードロック室４内の圧力が処理チャンバの圧力と等しくなると、Ｈｅガス供給弁が閉じられ、Ｈｅガスの供給が止まる。

Ｈｅガスの供給が止まると、第二のゲート弁４２が空き、処理チャンバ内の第二の搬送手段５２によりウエハが取り出され不図示の処理ステーションへ搬送される。

処理ステーションにおいて処理されたウエハは第二の搬送手段５２、および第一の搬送手段５１によりロードロック室４を経由してウエハキャリヤ３へ戻される。
特開２００３−０３１６３９号公報特開２００３−０４５９４７号公報

ロードロック室４内は容積が常に一定であるので、ロードロック室４内を真空に排気する際、内部のガスは断熱膨張を起こし、温度が低下する。内部ガスの温度低下は排気を含めた諸条件にもよるが、数度以上、条件によっては氷点下まで低下する。

この時ロードロック室４内に存在する基板は、ロードロック室４内のガスに晒されているので、ガスの冷却に伴い温度が低下する。

ロードロック室４内の断熱膨張により温度の低下した基板は、雰囲気置換の終了と共に装置内に搬入される。

露光装置では基板の温度は、転写精度、線幅精度等の為に高精度に制御される必要が有る。

ここで、ロードロック室４を通して装置に搬入された基板は前記の如く温度が低下しており、このまま露光すると転写精度が低下してしまうという問題が有った。

従来はウエハの温度を所定の温度に制御する為に、基板が雰囲気ガスや基板を搬送する手段との接触で少しずつ所定の温度に近づき所定温度に達するのを待つという方法を取る例が有った。

又従来の他の例では、装置内にヒーターや加熱手段を設け、基板を加熱して前記断熱膨張による基板の温度低下を防いでいた。ヒーターや加熱手段を設ける場所には大気中、ロードロック室内、処理チャンバ内等のバリエーションがある。

前者の方法は装置構成上は簡単な方法であるが、基板が所定温度に達するには長い時間を要してしまい、スループットの向上の妨げとなる課題が生じる。

後者の方法は加熱手段が増えることにより装置の構造を複雑にする、制御が煩雑になる、加熱手段の熱が装置に伝わり装置に局所的な変形を生じて基板搬送の精度を落す、といった問題が有った。

またロードロック室４の真空排気を遅くする事でもガスの温度低下、ひいては基板の温度低下を抑えることは可能である。

すなわちロードロック室４の壁は通常金属で作られ、ウエハやガスに対して熱容量が大きい。またロードロック室４の外壁は大気と接している為に、温度が低下した場合も大気から熱を与えられる為に温度低下しにくい。すなわち非常に大きな熱容量を持つのと等価である。

ロードロック室４内のガスはロードロック室４の壁面と常に接しており、温度が壁面より低ければ壁面より熱を受ける。また直接接触による以外に壁面からの放射によっても熱を受ける。この為に真空排気をゆっくりと行うと、壁から熱を受け取る時間が長くなり、壁から受け取る熱の総量が大きくなるため、ガスの温度低下が少なくなる効果がある。

しかしながらこの方法では真空排気の時間を極めて大きく設定せざるを得ず、従ってスループットを低下させてしまう問題がある。

以上のようにロードロック室４内ガスの真空排気時の断熱膨張によって基板の温度が低下する問題に関して、従来行われていた解決法ではスループットや構造の複雑さ、基板搬送精度等なんらかの問題が結果として新たに発生してしまっていた。

本発明は、以上の点に着目してなされたもので、ロードロック室の真空排気時の断熱膨張による基板温度低下の問題に関して、ロードロック室の容積を基板の体積の２０倍以内に抑える事で、基板の温度低下を０．３℃以下にすることができ、よって基板の温調等の手段を講じることなく処理室搬入後にすぐ露光等の処理を基板に施すことが出来、スループットが向上する基板処理装置を提供することを目的とする。

前記課題の解決の為に、本発明ではロードロック室４の内容積を、該ロードロック室４を経由して搬送される基板の容積の凡そ１０倍以下に設定する事を特徴とする。

またロードロック室４に基板と共にホルダを搬入し、ホルダの容積によってロードロック室４の容積を縮小するのと凡そ等価の効果を得て、ロードロック室４の内容積を基板の容積の凡そ１０倍以下にする事を特徴とする。

またロードロック室４の内容積を可変可能に構成し、ロードロック室４に基板を搬入後、ロードロック室４の容積を縮小して、縮小後のロードロック室４内容積を基板の容積の凡そ１０倍以下にする事を特徴とする。

ロードロック室４の容積は真空排気時の、ロードロック室４内の基板の温度低下に関係し、ロードロック室４の容積が少ないほど基板の温度低下は少なくなる。

例えば３００ｍｍウエハを収納するロードロック室であれば、床面積で３２０ｍｍ×３２０ｍｍ＝１０２，４００ｍｍ^２程度は必要である。そこでロードロック室の高さをいろいろに仮定して３００ｍｍウエハの温度低下を計算してみると図１１のグラフが得られる。なお、計算上排気に要する時間は同じと仮定している。

グラフで右上がりの線で示されるのがチャンバの内表面積であって、或るオフセットを持ってロードロック容積に比例する。一方ウエハ及びロードロック内のガスの温度は定常を２３℃として右下がり、すなわちロードロック室容積が大きいほど温度低下も大きくなる。

本来の物理現象としての断熱膨張からすれば、ロードロックの容積等に関係なくガス温度の最低は最初と最後の圧力だけで決まる。しかし実際のロードロックにおいては、ロードロック内ガスはロードロック室の壁と接しており、接触により熱を受け取る。ロードロック室は通常金属で構成され、それ自体が内部のガスに比べて熱容量が大きい。しかもロードロック室の壁は外側が大気と接しており、従ってロードロック内ガスに比して大変に大きな熱容量を持つのと等価となる。この為にロードロック室内のガスは断熱膨張で温度低下する一方でロードロック室自体から熱を受け取り暖まる。熱をどれだけ受け取るかは接触面積に比例し、従ってロードロック室の内表面積が大きいほど多くの熱を受け取ることになる。

しかし前記の様に床面積を一定として考えると、チャンバ容積の増加は面積の増加より変化率が大きい。つまり受け取る熱量の増加よりガス容量の増加の方が割合が大きいと言うことである。従ってロードロック室容積が小さいほど、ガスの温度低下は少なくなる。

ウエハはロードロック室内でガスに晒されており、従ってガス温度が低下するとウエハも冷却されて温度が低下する。従ってガスの温度低下が少なくなればウエハの温度低下も少なくなる。

基板を処理する処理ステーションの基板保持部に静電チャックを用いた場合、チャックに吸着する際の基板の温度を、チャックとの温度差にして０．１９℃以内に抑えなければならない。

基板の温度低下を０．１９℃以内にする為には、図１１からロードロック室４の容積を０．５Ｌに設定すれば良い。ロードロック室の容積を０．５Ｌにすると言うことは、厚さ方向で５ｍｍ、基板容積は３００ｍｍウエハでおよそ５５，０００ｍｍ^３なので、基板容積に換算して基板容積の凡そ１０倍以下にすればよい。

ロードロック室４内の容積を基板容積の凡そ１０倍にすることで、ロードロック室４内を真空に排気する際の基板の温度低下を０．１９℃以内に抑え、ロードロック室４の真空排気に伴う基板の温度低下の問題を、スループット等の新たな問題を発生させることなく解決できる。

以上の構成により、ロードロック室４から装置に搬入されたウエハは、搬入された段階で所定の温度になっており、よってすぐにこの後の露光等の処理工程を行うことが出来、精度及びスループットが向上する。

以上、本発明を整理して要約すれば以下の構成に集約できる。

（１）大気と異なる雰囲気で処理を行う第一の処理室と、該第一の処理室及び大気と夫々開閉装置で連結される第二の処理室を有する減圧・常圧基板処理装置において、
被処理物である基板が、大気から前記第二の処理室を経由して第一の処理室へ搬送されるものであって、
前記第二の処理室の内容積が、該第二の処理室を経由して搬送される基板の体積の凡そ１０倍以下であることを特徴とする基板処理装置。

（２）大気と異なる雰囲気で処理を行う第一の処理室と、該第一の処理室及び大気と夫々開閉装置で連結される第二の処理室を有する減圧・常圧基板処理装置において、
被処理物である基板が、大気から前記第二の処理室を経由して第一の処理室へ搬送されるものであって、
被処理物である基板を大気中で容器に収納し、
該容器を大気中で封止し、
該容器を前記第二の処理室を経由して前記第一の処理室に搬送するものであって、
前記容器を前記第二の処理室に収容した状態での、前記第二の処理室の空間容積が、搬送される基板の容積の凡そ１０倍以下であることを特徴とする、
前記（１）に記載の基板処理装置。

（３）大気と異なる雰囲気で処理を行う第一の処理室と、該第一の処理室及び大気と夫々開閉装置で連結される第二の処理室を有する減圧・常圧基板処理装置において、
被処理物である基板が、大気から前記第二の処理室を経由して第一の処理室へ搬送されるものであって、
前記第二の処理室内に基板収容容器が移動可能に構成され、
被処理物である基板を大気中で前記容器に収納し、
該容器を大気中で封止し、
該容器を前記第二の処理室に収容して前記第二の処理室の雰囲気を大気から第一の処理室と同じに置換し、
該容器を第一の処理室に移動して基板を取り出し、第一の処理室に搬送するものであって、
前記容器を前記第二の処理室に収容した状態での、前記第二の処理室の空間容積が、搬送される基板の容積の凡そ１０倍以下であることを特徴とする、
前記（１）に記載の基板処理装置。

（４）大気と異なる雰囲気で処理を行う第一の処理室と、該第一の処理室及び大気と夫々開閉装置で連結される第二の処理室を有する減圧・常圧基板処理装置において、
被処理物である基板が、大気から前記第二の処理室を経由して第一の処理室へ搬送されるものであって、
前記第二の処理室が容積を可変させ得るように構成され、
被処理物である基板を前記第二の処理室に収納した状態で、
前記第二の処理室の容積を可変させ、
前記第二の処理室の容積を、搬送される基板の容積の凡そ１０倍以下とすることを特徴とする、
前記（１）に記載の基板処理装置。

（５）大気と異なる雰囲気で被処理物に対して処理を行う第一の処理室と、該第一の処理室及び大気と夫々開閉装置で連結される第二の処理室を有する基板処理装置において、
前記被処理物を前記大気中から前記第２の処理室を経由して前記第１の処理室に搬送する搬送手段を有しており、
前記第２の処理室の容積が、前記被処理物の体積の１０倍以下であることを特徴とする基板処理装置。

（６）前記（１）乃至（５）いずれかに記載の基板処理装置を有することを特徴とする露光装置。

（７）前記（１）乃至（５）いずれかに記載の基板処理装置と、光源からの光を前記被処理物に導く光学系とを有することを特徴とする露光装置。

（８）前記（６）または（７）に記載の露光装置を用いて前記被処理物を露光する工程と、前記露光された被処理物を現像する工程とを有することを特徴とするデバイスの製造方法。

ロードロック室の真空排気時の断熱膨張による基板温度低下の問題に関して、ロードロック室の容積を基板の体積の２０倍以内に抑える事で、基板の温度低下を０．３℃以下にすることができる。よって基板の温調等の手段を講じることなく処理室搬入後にすぐ露光等の処理を基板に施すことが出来、スループットが向上する効果がある。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

図１に本発明の第一の実施例を示す。

本例は露光装置であって、不図示のウエハの露光処理部を内包する減圧Ｈｅ雰囲気に保たれている処理チャンバ１と、大気中に置かれているウエハ供給部３としてのウエハキャリヤを有する。本例ではウエハキャリヤ３はＦＯＵＰシステムとなっている。

また処理チャンバ１には後述する第二の搬送手段５２を収めたチャンバ予備室２が接続されている。

チャンバ予備室２とウエハ供給部３の間には異なる雰囲気の間でウエハをやり取りする為のロードロック室４が設けられ、チャンバ予備室２、大気側と夫々第一のゲート弁４１、第二のゲート弁４２を介して連通されている。

大気部にはウエハキャリヤ３とロードロック室４との間でウエハを搬送する第一のウエハ搬送手段５１が設けられる。

チャンバ予備室２には、ロードロック室４と不図示の基板処理部との間でウエハを搬送する第二のウエハ搬送手段５２が設けられる。

大気中のウエハキャリヤ３とロードロック室４の間にはウエハをキャディ７に収納するキャディステーション６が設けられる。

第一のウエハ搬送手段５１、キャディステーション６を取り囲んでミニクリーンブース８が設けられる。ミニクリーンブース８は大気中のウエハ搬送部を全て内包するように構成され、この為にロードロック室４は大気側の開口がミニクリーンブース８内に開口しており、ウエハキャリヤ３もＦＯＵＰシステムがミニクリーンブース８の壁面に取り付く形で、ＦＯＵＰの開口がミニクリーンブース８の中に向いている。

第一のウエハ搬送手段５１はロードロック室４とウエハキャリヤ３、キャディステーション６のいずれにもアクセス可能な構成とされており、本実施例ではロードロック室４とウエハキャリヤ３、及びキャディステーション６を円周状に配置し、その凡そ中心にスカラーロボットを配する構成としている。

キャディステーション６は第一のウエハ搬送手段５１上のウエハをキャディ７に収納するのを補助するためのウエハ昇降手段６３を有する。

キャディ７は図２の様な構成を持つ。

キャディ本体７１は上面にウエハを載置する３本のピン７２を有し、下面は搬送手段のハンドが進入、保持するための凹形状をしている。

３本のピン７２は、通常の状態ではその上にウエハを保持した時に自重でウエハが撓む分より僅かに長く構成され、載置されたウエハがベース底面に触れることはなく、かつ最低の空間容積となるようになっている。

３本のピン７２はベース７４に設けられている。ベース７４はキャディ本体７１の中に組み込まれており、キャディ本体に対して上下に可動できる構造となっている。３本のピン７２はキャディ本体７１の上面に貫通した穴を通してキャディ本体７１上でウエハを保持するようになっており、キャディ本体７１の貫通穴と３本のピン７２の隙間はＯリング等の封止手段で気密に保たれている。

キャディの蓋７５は開閉可能にキャディ本体７１に保持されている。また蓋７５のキャディ本体７１と対向する面はウエハを内包するサイズの凹形状をしている。蓋７５にはガスが通過可能な穴が適宜開けられており、各穴にはそれぞれＵＬＰＡ相当のフィルタ７３が設置されている。

蓋７５の穴はウエハの上には来ないように周辺に設けられることが望ましい。

キャディステーション６の構成の一つの例を図３に示す。

キャディステーション６は、本体６１、キャディ載置台６２、ウエハ昇降手段６３からなる。

キャディ載置台６２はウエハの収納、取り出しの際にキャディを所定位置に保持するもので、キャディを乗せる３本のピンからなる。ピンは必要に応じてキャディを吸着保持するように構成しても良いし、またキャディの位置決めの為の位置決めピンや、ウエハの収納、取り出し時にキャディがずれないようにするズレ防止ピンを設けても良いが、本図では最も簡単に載置ピンのみを示している。

ウエハ昇降手段６３は上下方向に可動にできるように構成されている。可動する際のガイドの構成や、動力源等は何を用いてもよく、本例では最も簡単にただ上下に可動なピンとして示している。

ウエハ昇降手段６３のピンは、キャディ載置台６２にキャディが設置されると、キャディのベース７４と対向する。ウエハ昇降手段６３が上昇するとピンがベース７４の底面に当接し、さらに昇降手段６３の上昇に伴いベース７４もキャディ本体７１に対して上昇する。

ウエハのキャディ７への収納は図４の様に行われる。

ウエハを保持した第一のウエハ搬送手段５１がアームを伸ばし、ウエハをキャディステーション６の上方、所定の位置まで搬送する。

次にキャディステーション６のウエハ昇降手段６３が上昇しキャディ７のベース７４を持ち上げる。ベース７４上のピン７２も上昇してハンド上のウエハに当接、さらに上昇してウエハを第一の搬送手段５１のハンドから持ち上げる。

第一のウエハ搬送手段５１がアームを引きハンドが退避すると、ウエハ昇降手段６３はウエハを保持したまま下降する。ウエハもそれに伴い下降し、キャディのベース７４がキャディ本体７１の所定位置まで下降すると、ウエハ昇降手段６３はベース７４から離れ、そのまま下降して退避する。

キャディ７のウエハ載置ピン７２にウエハが載置され、ウエハ昇降手段６３が退避すると、キャディの蓋７５が閉められる。

以上でキャディへのウエハの収納が完了する。

次に本実施例にかかる露光装置のウエハ搬送の動作を説明する。

大気中のウエハキャリヤ３に第一の搬送手段５１が進入し、ウエハを１枚取り出す。ウエハを持った第一の搬送手段５１はアームを縮め、キャディステーション６と、キャディステーション６上のキャディ７の状態を確認する。

キャディ７がウエハを受け入れ可能な状態で有るならば、第一のウエハ搬送手段５１はアームをキャディ７の方に向け、既記の如くキャディ７にウエハを収納する。

ウエハがキャディ７に収納されると、次に第一のウエハ搬送手段５１がキャディステーション６に再度進入する。

ここで第一のウエハ搬送手段５１のハンドはウエハ単体とキャディの双方を保持可能に構成されている。

第一のウエハ搬送手段５１は先ほどウエハをキャディ７へ収納した時より低く、キャディ７の下面より低く進入する。キャディ７の下にハンドが進入すると、第一のウエハ搬送手段５１は上昇し、キャディステーション６からキャディ７を持ち上げる。

第一のウエハ搬送手段５１はハンド上にキャディ７を保持したままアームを縮める。ここでロードロック室４の雰囲気のチェックを行う。

この時ロードロック室４が大気雰囲気であったとする。ここで図５に示す手順でロードロック室４へキャディ７が搬入される。第一の搬送手段５１はロードロック室４に向けてアームを旋回させ、ゲート弁４１の開状態を確認の上アームを伸ばし、ロードロック室４内へ内部にウエハを保持したキャディ７を搬入する。

続いて第一のウエハ搬送手段５１はアームを下降させる。キャディ７は設置部がロードロック室４底面に接地してロードロック室４に載置される。キャディ７がロードロック室４に載置された後も第一のウエハ搬送手段５１はアームを下降し、アームがキャディ７底面から離れ、アームの退避が可能な高さになると下降動作を停止する。

次に第一のウエハ搬送手段５１はアームを引き、ハンドをロードロック室４から退避させる。

ウエハ搬送手段１が退避した後、大気との間を第一のゲート弁４１で遮断し、雰囲気置換が行われる。

雰囲気置換は以下のように行われる。

第一のゲート弁４１が閉じられると不図示の真空排気バルブが開かれ、不図示の真空排気手段によりロードロック室４内のガスの排気が開始される。排気され所定の真空度に到達すると、真空排気バルブが閉じられ、排気が終了する。

次に処理チャンバ１内の雰囲気ガスと同じＨｅガスが、不図示の給気手段の給気バルブが開かれてロードロック室４に供給される。

ロードロック室４内が処理チャンバ１と凡そ同じ圧力の減圧Ｈｅ雰囲気になると給気バルブが閉じられ、Ｈｅガスの供給が停止する。

ここで処理チャンバ１とロードロック室４の圧力を比較する。

両者の圧力差が所定の値より大きい場合は、圧力補正動作が行われる。

圧力補正動作には装置構成によって、複数の方法がある。

１つは処理チャンバ１とロードロック室４の間に連通配管を設け、配管の中途に封止バルブを設ける方法である。処理チャンバ１とロードロック室４の間の圧力差が所定値より大きい場合、連通配管の封止バルブを開き、処理チャンバ１とロードロック室４を連通配管で通じさせる。これで圧力差は基本的になくなるので、これによりロードロック室４の雰囲気置換動作は終了する。

他の１つの方法は、ロードロック室４の真空排気ないし雰囲気ガス供給を再度行って所定圧力にする方法である。すなわちロードロック室４の圧力が処理チャンバ１の圧力より高い場合は真空排気バルブを開いて真空排気を行い所定の圧力になったところで真空排気バルブを閉じて排気を停止する。またロードロック室４の圧力が処理チャンバの圧力より低い場合はＨｅガスの供給バルブを開け、Ｈｅガスを所定の圧力になるまで供給する。前記排気か供給のいずれかの動作を行うことで、ロードロック室４と処理チャンバ１の圧力差が所定の値より小さくなると、ロードロック室４の雰囲気置換動作は完了する。

ロードロック室４の雰囲気置換動作が終了すると、第二のゲート弁４２が開き、第二の搬送手段５２がロードロック室４に進入してキャディ７をロードロック室４から、搬入と逆の手順で搬出する。

第二のウエハ搬送手段５２はキャディ７を処理チャンバ１内の不図示のキャディステーションへと運ぶ。処理チャンバ１内のキャディステーションでは、大気中のキャディステーション６と逆の動作でウエハをキャディ７から取り出し、第二の搬送手段５２がウエハを保持して処理ステーションへと搬送する。

この段階でウエハは既に所定の温度に達しており、すぐに次工程のウエハ処理を行うことが出来る様になっている。

また本例ではウエハがキャディ７に収納されているため、ロードロック室４の給排に伴ってパーティクルが付着することが無い利点を有する。

すなわち一般に知られるもう一つのロードロック室４の雰囲気置換の問題点として、パーティクルの付着がある。これは給排によるガスの流れにより、ロードロック室４の床面や側面に存在するパーティクルが巻き上げられ、ウエハの表面に付着するという問題である。

また排気時のガスの冷却でガス中の水分が凝結し、これに伴いガス中の微細なパーティクルが集結して大きなゴミとなってウエハに付着する問題も指摘されている。

しかし本例ではウエハはキャディ７内に収納され、真空排気時にはキャディ内ガスがキャディ外に排気されていくだけなのでロードロック内ガスには触れることが無く、給気時にはキャディのガス通過口にフィルタを備える為に、ロードロック室４内で巻き上げたパーティクルはフィルタで捕集されキャディ内には進入しない。

この為にロードロック室４の給排に伴うパーティクルの巻上げがあってもウエハに付着することがない。

ロードロック室４の給排に伴うパーティクル付着の問題の解決のために、給排気の制御を始め様々な方法が提案されているが、本例はそのいずれも必要とすることなくパーティクル付着の問題を解決し得るメリットがある。

図６に本報の第二の実施例の構成を、図７に本実施例の動作を示す。

本例はロードロック室４に、ウエハを収納するキャディ様の構造が内蔵されている。一方大気中にはウエハ供給部としてのウエハキャリヤ３、ウエハキャリヤ３とロードロック室４との間でウエハを搬送する第一のウエハ搬送手段５１が設けられ、第一の実施例のキャディステーションは設けられない。

その他の構成は第一の実施例と同様である。

キャディ様構造９はロードロック室４内に設置され、ロードロック室４から第一のゲート弁４１あるいは第二のゲート弁４２を通って大気側、処理チャンバ側の夫々に、スライド機構９６に支持されて移動可能に構成されている。

キャディ様構造９は上部が蓋９５として開閉可能である。

ロードロック室４の脇、大気側と処理チャンバ側には夫々第一のウエハ昇降手段９８、第二のウエハ昇降手段９９が設けられる。その他の基本的なキャディの構造は第一の実施例と同様である。

図７において、ウエハのキャディ様構造９への収納は以下の様に行われる。

ロードロック室４が大気開放された状態で、大気側の第一のゲート弁４１が開かれ、キャディ様構造９はスライド機構９６に支持されてロードロック室４の外まで移動し、蓋９５を開ける。

ウエハを保持した第一のウエハ搬送手段５１がアームを伸ばし、ウエハをキャディ様構造９の上方、所定の位置まで搬送する。

次にキャディ様構造９の第一のウエハ昇降手段９８が上昇しキャディ様構造のウエハ載置部９２をベース９４を介して持ち上げる。持ち上げられたウエハ載置部９２はウエハを第一のウエハ搬送手段５１のハンドから持ち上げる。

第一のウエハ搬送手段５１がアームを引きハンドが退避すると、第一のウエハ昇降手段９８が下降し、これに伴いウエハ載置部９２はウエハを保持したまま下降する。ウエハもそれに伴い下降し、ウエハ載置部９２がキャディ本体９１に接して停止すると、ウエハ昇降手段９８はウエハ載置部９２から離れ、そのまま下降して退避する。

ウエハ昇降手段９８が退避すると、キャディ様構造９の蓋９５が閉められる。

続いてキャディ様構造９はスライド機構９６に支持されてロードロック室４内に移動し、第一のゲート弁４１が閉じられる。

以上でキャディ様構造９へのウエハの収納が完了する。

次にキャディ様構造９からのウエハの取り出しは以下の様に行われる。

ロードロック室４の圧力が処理チャンバの圧力と所定の圧力差以内であることを確認して、処理チャンバ１との間の第二のゲート弁４２を開ける。

キャディ様構造９はスライド機構９６に支持されてロードロック室４の外まで移動し、蓋９５を開ける。次にキャディ様構造９の第二のウエハ昇降手段９９が上昇し、キャディ様構造のウエハ載置部９２をその上のウエハと共にベース９４を介して持ち上げる。

第二のウエハ搬送手段５２がアームを伸ばしハンドをウエハの下の所定位置まで進入させる。

第二のウエハ昇降手段９９が下降しウエハが第二のウエハ搬送手段５２のハンド上に載置されると、ウエハ載置部９２はウエハから離れ、第二のウエハ昇降手段９９と共にそのまま下降して退避する。ハンド上にウエハの載置された第二のウエハ搬送手段５２は不図示の処理ステーションにウエハを搬送する。

次に本報にかかる露光装置のウエハ搬送の動作を説明する。

大気中のウエハキャリヤ３に第一のウエハ搬送手段５１が進入し、ウエハを１枚取り出す。ウエハを持った第一のウエハ搬送手段５１はアームを縮め、ロードロック室４とキャディ様構造９の状態を確認する。

ロードロック室４が大気雰囲気で、かつキャディ様構造９がウエハを受け入れ可能な状態で有るならば、第一のウエハ搬送手段５１はアームをロードロック室４の方に向け、既記の如くキャディ様構造９にウエハを収納する。

ウエハがキャディ様構造９に収納されると、第一のゲート弁４１が閉じられ、ロードロック室４の雰囲気置換が行われる。

雰囲気置換は以下のように行われる。

ロードロック室４内が処理チャンバと凡そ同じ圧力の減圧Ｈｅ雰囲気になると給気バルブが閉じられ、Ｈｅガスの供給が停止する。

圧力補正動作には装置構成によって、複数の方法がある。

他の１つの方法は、ロードロック室４の真空排気ないし雰囲気ガス供給を再度行って所定圧力にする方法である。すなわちロードロック室４の圧力が処理チャンバの圧力より高い場合は真空排気バルブを開いて真空排気を行い所定の圧力になったところで真空排気バルブを閉じて排気を停止する。またロードロック室４の圧力が処理チャンバの圧力より低い場合はＨｅガスの供給バルブを開け、Ｈｅガスを所定の圧力になるまで供給する。前記排気か供給のいずれかの動作を行うことで、ロードロック室４と処理チャンバ１の圧力差が所定の値より小さくなると、ロードロック室４の雰囲気置換動作は完了する。

ロードロック室４の雰囲気置換動作が終了すると、第二のゲート弁４２が開き、前記の様にキャディ様構造９からウエハが第二の搬送手段５２によりロードロック室４から搬出され、不図示の処理ステーションへと搬送される。

図８に本報の第三の実施例を示す。

本例はロードロック室４の内容積が可変可能となるように構成されている。

その他の構成は第二の実施例と同様である。

第一のウエハ搬送手段５１あるいは第二のウエハ搬送手段５２がロードロック室４にウエハを保持して進入する場合は、ロードロック室４内のウエハ保持部より高い高さで進入しなければならない。従ってこの時はロードロック室４の天井の高さはＤ１より十分に広くなければならない。

しかしロードロック室４の容積をウエハ容積の○倍にする為には天井の高さはＤ２以下である必要があり、通常の構成ではＤ１＞Ｄ２である。

そこでロードロック室４の天井を上下方向に可動に構成する。簡単には天井がピストンの様な構造であればよい。

図８において、本報にかかる露光装置のウエハ搬送の動作を説明する。

大気中のウエハキャリヤ３に第一のウエハ搬送手段５１が進入し、ウエハを１枚取り出す。ウエハを持った第一のウエハ搬送手段５１はアームを縮め、ロードロック室４の状態を確認する。

ロードロック室４が大気雰囲気で、ロードロック室４天井とロードロック室４床面との距離がＤ１以上であるとき、第一のウエハ搬送手段５１はアームをロードロック室４の方に向け、第一のゲート弁４１の開状態を確認の上アームを伸ばし、ロードロック室４内へウエハを搬入する。

続いて第一のウエハ搬送手段５１はアームを下降させる。ウエハはロードロック室４内のウエハ設置部に移載され、さらにアームは下降を続けてハンドがウエハ底面から離れ、ハンドの退避が可能な高さになると下降動作を停止する。

ハンドがロードロック室４から退避すると、ロードロック室４容積の縮小動作が行われる。すなわち第一のゲート弁４１が開状態で、ピストン状構造のロードロック室４天井が徐々に降下し、ロードロック室４床面との距離がＤ２になると停止する。

ロードロック室４容積の変更後、大気との間を第一のゲート弁４１で遮断し、雰囲気置換が行われる。

雰囲気置換は以下のように行われる。

圧力補正動作には装置構成によって、複数の方法がある。

１つは処理チャンバとロードロック室４の間に連通配管を設け、配管の中途に封止バルブを設ける方法である。処理チャンバ１とロードロック室４の間の圧力差が所定値より大きい場合、連通配管の封止バルブを開き、処理チャンバとロードロック室４を連通配管で通じさせる。これで圧力差は基本的になくなるので、これによりロードロック室４の雰囲気置換動作は終了する。

他の１つの方法は、ロードロック室４の真空排気ないし雰囲気ガス供給を再度行って所定圧力にする方法である。すなわちロードロック室４の圧力が処理チャンバの圧力より高い場合は真空排気バルブを開いて真空排気を行い所定の圧力になったところで真空排気バルブを閉じて排気を停止する。またロードロック室４の圧力が処理チャンバの圧力より低い場合はＨｅガスの供給バルブを開け、Ｈｅガスを所定の圧力になるまで供給する。前記排気か供給のいずれかの動作を行うことで、ロードロック室４と処理チャンバの圧力差が所定の値より小さくなると、ロードロック室４の雰囲気置換動作は完了する。

ロードロック室４の雰囲気置換動作が終了すると、第二のゲート弁４２が開く。

第二のゲート弁４２が開きロードロック室４が処理チャンバ１と通じると、ロードロック室４天井が上昇を開始し、天井とロードロック室４床面の間隔がＤ２になったところで停止する。

次に搬送手段５２がロードロック室４に侵入してウエハをロードロック室４から搬出し、搬送手段５２がウエハを保持して不図示の処理ステーションへと搬送する。

また本実施例は次の様に構成されてもよい。

すなわちロードロック室４内のウエハ載置部が、図９に示すように昇降可能に構成されている。

ウエハの搬入、搬出時にはウエハ載置部は上昇して、第一のウエハ搬送手段５１および第二のウエハ搬送手段５２とウエハの受け渡しを行う。ウエハを受け取ったウエハ載置部は下降する。この時ウエハとロードロック床面が接触しないぎりぎりの高さまでウエハ載置部は下降する。続いてロードロック室４の天井が、ロードロック室４床面との距離がＤ２ないしＤ２未満になるまで降下する。この時ロードロック室４天井は、ウエハの上面と接触しないぎりぎりの高さまで降下することができる。

この後の雰囲気置換等の動作は、前記の方法と同じに行われる。

この様にロードロック室４内のウエハ載置部を昇降可能に構成することで、ロードロック室４の真空排気時の容積をさらに小さくし、よってウエハの真空排気時の断熱膨張による温度低下を抑えることが出来る。

本報の第四の実施例を示す。

本例は第三の実施例と同じ構成で、ロードロック室４の内容積が可変可能となるようにロードロック室４が構成されている。

図１０において、本報にかかる露光装置のウエハ搬送の動作を説明する。

ロードロック室４が大気雰囲気で、ロードロック室４天井とロードロック室４床面との距離がＤ１以上であるとき、第一のウエハ搬送手段５１はアームをロードロック室４の方に向け、第一のゲート弁４１の開状態を確認の上、アームを伸ばし、ロードロック室４内へウエハを搬入する。

雰囲気置換は以下のように行われる。

ゲート弁が閉じられると不図示の真空排気バルブが開かれ、不図示の真空排気手段によりロードロック室４内のガスの排気が開始される。排気され所定の真空度に到達すると、真空排気バルブ４３が閉じられ、排気が終了する。

次に処理チャンバ１内の雰囲気ガスと同じＨｅガスが、給気手段の給気バルブが開かれてロードロック室４に供給される。

ここで雰囲気ガスであるＨｅガスの供給とともにロードロック室４の天井を上昇させ、ロードロック室４の容積を増大させる。

ロードロック室４の天井の上昇を、天井とロードロック室４床面との距離がＤ２になるまで続け、Ｄ２になった段階で天井の上昇を止める。

真空とは異なる、ある雰囲気状態でロードロック室４の天井を上昇させロードロック室４容積を増大させると、断熱膨張によりガスが冷却されるが、この場合はガスの供給を同時に行っているので、ガス温度は下がらない。

よってウエハの温度低下の問題も発生しない。

以上の動作のうち天井の上昇はＨｅガスが所定圧力まで供給されるより前に完了することが望ましい。

天井が床面との距離がＤ２になるまで上昇するのより早くＨｅガス圧力が所定圧を超え、Ｈｅガスの供給が停止する場合は、天井の上昇が終了した後、ロードロック室４内の雰囲気圧力を確認し、圧力が所定圧より低い場合は再度Ｈｅガスを供給する。

圧力補正動作には装置構成によって、複数の方法がある。

１つは処理チャンバとロードロック室４の間に連通配管を設け、配管の中途に封止バルブを設ける方法である。処理チャンバとロードロック室４の間の圧力差が所定値より大きい場合、連通配管の封止バルブを開き、処理チャンバとロードロック室４を連通配管で通じさせる。これで圧力差は基本的になくなるので、これによりロードロック室４の雰囲気置換動作は終了する。

第二のゲート弁４２が開きロードロック室４が処理チャンバと通じると、第二のウエハ搬送手段５２がロードロック室４に侵入してウエハをロードロック室４から搬出し、第二のウエハ搬送手段５２がウエハを保持して不図示の処理ステーションへと搬送する。

本実施例は上述のような基板処理装置、基板搬送方法のみには限らない。例えば、大気と異なる雰囲気で被処理物に対して処理を行う第一の処理室と、該第一の処理室及び大気と夫々開閉装置で連結される第二の処理室を有する基板処理装置において、前記被処理物を前記大気中から前記第２の処理室を経由して前記第１の処理室に搬送する搬送手段を有しており、前記第２の処理室の容積が、前記被処理物の体積の１０倍以下であることを特徴とするような基板処理装置であっても構わない。

さらには、実施例を含め、上述の基板処理装置を有する露光装置にも適用可能である。具体的には、上述の基板処理装置と、光源からの光を前記被処理物に導く光学系とを有するように構成する。具体的には、照明光学系と、その照明光学系により照明されるレチクルを支持するレチクルステージと、レチクルからの光を被処理物に投影する投影光学系とを有するように構成するとなお好ましい。

また、上述の露光装置を用いたデバイスの製造方法にも適用可能である。具体的には、上述の露光装置を用いて前記被処理物を露光する工程と、前記露光された被処理物を現像する工程とを有するようなデバイスの製造方法に適用可能である。

本実施例によればロードロック室を介して装置に搬入されたウエハは、搬入された段階で所定の温度になっており、よってすぐにこの後の露光等の処理工程を行うことが出来、スループットが向上する効果がある。

（ａ），（ｂ）本発明の実施例を説明する装置構成図本発明のキャディの構造を説明する構成図本発明のキャディステーションの構成を説明する構成図（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）本発明のキャディへのウエハの収納動作を説明する図（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）本発明のキャディをロードロック室４へ搬入する動作を説明する図本発明の第二の実施例の構造を説明する構成図（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ），（ｆ）本発明の第二の実施例のキャディ様構造へのウエハの収納動作を説明する図（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ），（ｆ），（ｇ）本発明の第三の実施例の動作を説明する図本発明の第三の実施例の第二の構成を説明する構成図（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ），（ｆ），（ｇ）本発明の第四の実施例の動作を説明する図ロードロック容積とウエハの温度低下を説明するグラフ（ａ），（ｂ）従来の装置の構成を説明する構成図

符号の説明

１処理チャンバ
２チャンバ予備室
３ウエハ供給部（ウエハキャリヤ載置部）
４ロードロック室
４１第一のゲート弁
４２第二のゲート弁
４３ロードロック室天井
４４ウエハ昇降機構
５１第一の搬送手段
５２第二の搬送手段
６キャディステーション
６１本体
６２キャディ載置台
６３ウエハ昇降手段
７キャディ
７１キャディ本体
７２ウエハ載置ピン（３本）
７３通気フィルタ
７４ベース
７５蓋
８クリーンブース
９キャディ様構造
９１キャディ本体
９２ウエハ載置ピン（３本）
９３通気フィルタ
９４ベース
９５蓋
９６スライド機構
９８第一のウエハ昇降手段
９９第二のウエハ昇降手段

Claims

大気と異なる雰囲気で処理を行う第一の処理室と、該第一の処理室及び大気と夫々開閉装置で連結される第二の処理室を有する減圧・常圧基板処理装置において、
被処理物である基板が、大気から前記第二の処理室を経由して第一の処理室へ搬送されるものであって、
前記第二の処理室の内容積が、該第二の処理室を経由して搬送される基板の体積の凡そ１０倍以下であることを特徴とする基板処理装置。
大気と異なる雰囲気で処理を行う第一の処理室と、該第一の処理室及び大気と夫々開閉装置で連結される第二の処理室を有する減圧・常圧基板処理装置において、
被処理物である基板が、大気から前記第二の処理室を経由して第一の処理室へ搬送されるものであって、
被処理物である基板を大気中で容器に収納し、
該容器を大気中で封止し、
該容器を前記第二の処理室を経由して前記第一の処理室に搬送するものであって、
前記容器を前記第二の処理室に収容した状態での、前記第二の処理室の空間容積が、搬送される基板の容積の凡そ１０倍以下であることを特徴とする、
請求項１に記載の基板処理装置。
大気と異なる雰囲気で処理を行う第一の処理室と、該第一の処理室及び大気と夫々開閉装置で連結される第二の処理室を有する減圧・常圧基板処理装置において、
被処理物である基板が、大気から前記第二の処理室を経由して第一の処理室へ搬送されるものであって、
前記第二の処理室内に基板収容容器が移動可能に構成され、
被処理物である基板を大気中で前記容器に収納し、
該容器を大気中で封止し、
該容器を前記第二の処理室に収容して前記第二の処理室の雰囲気を大気から第一の処理室と同じに置換し、
該容器を第一の処理室に移動して基板を取り出し、第一の処理室に搬送するものであって、
前記容器を前記第二の処理室に収容した状態での、前記第二の処理室の空間容積が、搬送される基板の容積の凡そ１０倍以下であることを特徴とする、
請求項１に記載の基板処理装置。
大気と異なる雰囲気で処理を行う第一の処理室と、該第一の処理室及び大気と夫々開閉装置で連結される第二の処理室を有する減圧・常圧基板処理装置において、
被処理物である基板が、大気から前記第二の処理室を経由して第一の処理室へ搬送されるものであって、
前記第二の処理室が容積を可変させ得るように構成され、
被処理物である基板を前記第二の処理室に収納した状態で、
前記第二の処理室の容積を可変させ、
前記第二の処理室の容積を、搬送される基板の容積の凡そ１０倍以下とすることを特徴とする、
請求項１に記載の基板処理装置。
大気と異なる雰囲気で被処理物に対して処理を行う第一の処理室と、該第一の処理室及び大気と夫々開閉装置で連結される第二の処理室を有する基板処理装置において、
前記被処理物を前記大気中から前記第２の処理室を経由して前記第１の処理室に搬送する搬送手段を有しており、
前記第２の処理室の容積が、前記被処理物の体積の１０倍以下であることを特徴とする基板処理装置。
請求項１乃至５いずれかに記載の基板処理装置を有することを特徴とする露光装置。
請求項１乃至５いずれかに記載の基板処理装置と、光源からの光を前記被処理物に導く光学系とを有することを特徴とする露光装置。
請求項６または７に記載の露光装置を用いて前記被処理物を露光する工程と、前記露光された被処理物を現像する工程とを有することを特徴とするデバイスの製造方法。