JP2005175281A

JP2005175281A - 減圧処理装置、露光装置及びデバイスの製造方法

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Publication number: JP2005175281A
Application number: JP2003415080A
Authority: JP
Inventors: Eigo Kawakami; 英悟川上
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-12-12
Filing date: 2003-12-12
Publication date: 2005-06-30

Abstract

【課題】ウエハ搬入時に、付着したごみを除去し、露光装置の歩留まりの低下を防止することが可能な減圧処理装置を提供する。
【解決手段】第１の気体で内部が所定圧力に維持された減圧容器と、第１及び第２の仕切り弁を有する雰囲気置換室とから成り、該雰囲気置換室は前記減圧容器と該第１の仕切り弁を介して接続連通され、該第２の仕切り弁を介して大気に連通される減圧処理装置において、雰囲気置換室の内部に長尺の不活性気体噴出部と該不活性気体噴出部をその長手方向と直交する方向に走査する走査機構を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体露光装置等に適用できる減圧処理装置、露光装置及びデバイスの製造方法に関する。

近年、微細化する半導体製造に対してシンクロトロン放射光を用いた露光技術の開発が進められている。シンクロトロン放射光を用いる場合、空気中でのＸ線の減衰が問題となるが、これを防止するために露光装置の基幹部分はＸ線の減衰が小さいヘリウム雰囲気にしたチャンバ内に設置される。そして、露光用のウエハは１枚ごと、ロードロック内で大気からヘリウムに雰囲気置換されてからチャンバ内に搬入されて露光される。露光後はロードロックに戻され、ヘリウムから大気に雰囲気置換された後、取り出される。搬入時にウエハにごみが付着していた場合、露光装置としての歩留まりを低下させたり、プロキシミティ露光ではウエハとマスクの双方を傷付けたりする問題があった。このため出来る限り、ウエハを清浄な環境下で取り扱うようにミニエンバイロンメントシステムが採用されたりしている。上記のようなロードロックに関する従来の技術としては、特許文献１，２等がある。

特開２００３−０３１６３９号公報特開２００３−０４５９４７号公報

しかしながら、ウエハへのごみの付着を完全に防止するのは難しく、又、ロードロック内に堆積したごみが雰囲気置換時に巻き上げられて、ウエハに付着するという問題もあった。

本発明の目的は、このような問題点に鑑み、ウエハ搬入時に、付着したごみを除去し、露光装置の歩留まりの低下を防止することにある。

この目的を達成するため、本発明では、ロードロック内にウエハ外径とほぼ同じ長さの不活性気体噴出部とそれをウエハ表面上で走査する機構を設けて、搬入したウエハ表面上を走査するようにした。又、不活性気体の噴出により吹き飛ばされたごみを回収するための不活性気体回収部を不活性気体噴出部に対向配置して一緒にウエハ表面上を走査するようにした。これによりウエハ表面上に付着したごみをロードロック以降に持ち込むことがなくなり、露光装置としての歩留まりの低下を防ぐとともに、プロキシミティ露光でもウエハとマスクの双方を傷付けたりする問題を回避できる。又、ごみ除去機能をロードロックに内包することになるため、露光装置全体の容積増加を防ぐことができる。

本発明によれば、ロードロックの雰囲気置換を行う前に、或は雰囲気置換をしながらロードロック内でウエハ表面上に付着したごみの除去を行うようにしたため、ごみの付着による露光装置としての歩留まりの低下を防止することができる。又、ごみ除去機能をロードロックに内包するようにしたため、装置全体のコストやスペースの増加をなくすことができる。

本発明の好ましい実施形態においては、不活性気体が窒素又は精製空気で、第１の気体がヘリウムである。減圧容器は露光装置のチャンバであり、露光装置はシンクロトロン放射光を露光光とするＸ線露光装置である。以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて具体的に説明する。

＜実施の形態１＞
図１に本発明の実施の形態１に係る露光装置の構成を示す。

図１において、１はステージ、シャッタ等が搭載された露光装置の基幹部分２９やウエハ搬送ロボット２８をその内部に有するチャンバ、２はチャンバ１と連通するための内側ゲートバルブ３とチャンバ外の大気と連通するための外側ゲートバルブ４とを有するロードロック、５は該ロードロック内部の圧力を検出する圧力センサ、６はロードロックの排気ラインで、真空排気バルブ７、真空排気用ポンプ８、大気中排気用バルブ９から成る。１１はヘリウム循環装置で、ヘリウム供給ライン１２とヘリウム回収ライン１３を通して、一定の圧力と純度のヘリウムをチャンバ１に循環させ、該チャンバ内をＸ線露光に適した雰囲気に保つ。

１０はロードロックから排気されたヘリウムを回収するためのヘリウム回収用バルブである。１４はヘリウム供給手段、１５はチャンバ用ヘリウム導入バルブ１６、ロードロック用ヘリウム導入バルブ１７、ヘリウム流量制御装置１８から成るヘリウム供給ラインで、１９は窒素供給手段、２０は窒素導入バルブ２１、窒素流量制御装置２２から成る窒素供給ライン、２３は再生ヘリウム導入バルブ２４、再生ヘリウム流量制御装置２５から成る再生ヘリウム供給ライン、２６はウエハキャリヤ、２７は該ウエハキャリヤとロードロック２との間でウエハの搬送を行うウエハ搬送用ロボット、２８は該ロードロックと前記露光装置基幹部分２９との間でウエハの搬送を行うウエハ搬送用ロボットである。

３０はチャンバ１を大気に開放するための大気開放バルブ、３１は真空排気バルブ３２、真空排気用ポンプ３３から成るチャンバ排気ライン、３５はクリーンルーム床３４を工場の建屋床３６上において支持する支持部材、３７は露光時に高真空となるビームライン３８とチャンバ１を隔て、シンクロトロン放射光を透過させるベリリウムの窓、３９はバイパスバルブ４０を有するベリリウム窓３７のバイパスライン、４１は上流にあるシンクロトロンに接続し、常に高真空状態にあるビームライン４２と前記ビームライン３８とを切り離すためのゲートバルブ、４３は高真空ゲージ、４４は差圧センサ、４５は絶対圧センサ、４８及び４９はビームライン３８を、真空排気バルブ４７を介して真空引きし、高真空状態に保つための真空排気ポンプである。

図２に本発明の実施の形態に係るロードロックの構成を示す。

５１はウエハで、５２はロードロック内でウエハ５１が載置されるウエハ支持用のピンである。６１は不活性気体噴出用ノズルで、該噴出用ノズルをｙ方向に上下するため機構（図示せず）とｚ方向にウエハ表面上を走査するための機構（図示せず）を有する。図３に不活性気体噴出用ノズル６１の斜視図と不活性気体導入ラインの配管図を示す。６２はウエハ径よりやや大きな長さを有する噴出用ノズル６１の不活性気体噴出し口である。噴出用ノズル６１にはヘリウム導入バルブ６１７及びヘリウム流量制御装置６１８を介してヘリウム供給ライン１５と、窒素導入バルブ６２１及び窒素流量制御装置６２２を介して窒素導入ライン２０とが不活性気体導入バルブ６３と不活性気体導入ライン６４，６４’を通じて接続される。

図４は本発明の実施の形態１を説明するためのフローチャートで、この露光装置において大気に連通されたロードロックの雰囲気をヘリウムに置換する場合に使用される処理を示すものである。

この処理における装置各部の動作は不図示の制御装置により行われる。処理開始時は、内側ゲートバルブ３は閉じられ、外側ゲートバルブ４は開状態にあり、ロードロック２の内部は大気に連通され、大気雰囲気にある。最初に、ウエハ搬送ロボット２７により、ウエハキャリヤ２６からロードロック２にウエハが搬入され、ピン５２に載置される。続いて図４に示す処理が開始されると、先ず、ステップＳ４１で不活性気体噴出用ノズル６１を図２の破線の位置から実線で示す、ウエハ表面近傍の高さの位置まで矢印Ａ方向に下降させる。ステップＳ４２で窒素導入バルブ６２１を開け、ステップＳ４３で不活性気体導入バルブ６３を開けることにより、噴出用ノズル６１より窒素ガスの噴出が始まる。

次に、ステップＳ４４で噴出用ノズル６１を外側ゲートバルブ４に向かって矢印Ｂ方向に走査することにより、ウエハ表面に付着したごみをロードロックの外へ吹き飛ばす。走査が終わったら、ステップＳ４５で不活性気体導入バルブを閉め、ステップＳ４６で窒素導入バルブを閉める。次に、ステップＳ４７で噴出用ノズル６１をｙ方向に矢印Ａとは逆に上昇させた後、ステップＳ４７でｚ方向に矢印Ｂとは逆に移動させ、破線で示す最初に位置に戻す。ここで、ウエハ表面のごみ除去処理が終わり、雰囲気置換処理に入る。先ず、ステップＳ１１で外側ゲートバルブ４を閉じる。

次に、ステップＳ２１で真空排気バルブ７を開く。このとき、図１のヘリウム回収用バルブ１０は閉じていて、大気中排気用バルブ９は開いているものとする。ステップＳ２２のチェックで圧力センサ５の出力が所定の値を下回ったら、ステップＳ２３で真空排気バルブ７を閉じる。次に、ステップＳ２４でヘリウム導入バルブ１７を開けて、ステップＳ２５で圧力センサ５の出力をチェックして、チャンバ１と同じ圧力までロードロック２にヘリウムを導入した後、ステップＳ２６でヘリウム導入バルブ１７を閉じる。

最後に、ステップＳ１２で内側ゲートバルブ３を開けて、ロードロック２をチャンバ１に連通させる。この一連の処理が終ると、ロードロック内のウエハはウエハ搬送用ロボット２８により露光装置の基幹部分２９へと搬送される。尚、噴出用ノズル６１を元の位置に戻す、ステップＳ４８をステップＳ４１の前に行うようにしても良い。こうすると、ごみ除去後のウエハ５１の上方を噴出用ノズル６１が移動することがなくなり、噴出用ノズルの移動に伴う新たなごみの付着の問題を回避することができる。

＜実施の形態２＞
次に、ウエハ表面のごみをロードロックの外へ吹き飛ばすことに問題のある場合のごみ除去処理について説明する。図５に本発明の実施の形態２に係るロードロックの構成を、図６にその配管系をそれぞれ示す。

７１は不活性気体回収用ノズルで、不活性気体噴出用ノズル６１に対向して、一体に配置され、不活性気体排気バルブ７３と不活性気体排気ライン７４，７４’を通じて真空排気用ポンプ８と接続される。

図７は本発明の実施の形態を説明するためのフローチャートで、ロードロックの雰囲気をヘリウムに置換する場合に使用されるものである。

ウエハ５１が搬入・載置された後、図７の処理が開始されると、先ず、ステップＳ１１で外側ゲートバルブを閉める。次に、ステップＳ７１で２つのノズル６１及び７１を図５の破線の位置から実線で示す、ウエハ表面近傍の高さの位置まで矢印Ａ方向に下降させる。続いて、ステップＳ７２で不活性気体排気バルブ７３を開け、回収用ノズル７１を通しての排気を開始する。次に、ステップＳ４２で窒素導入バルブ６２１を開け、ステップＳ４３で不活性気体導入バルブ６３を開けることにより、噴出用ノズル６１より窒素ガスの噴出を開始する。

次に、ステップＳ７３で噴出用ノズル６１と回収用ノズル７１を矢印Ｂ方向に走査することにより、ウエハ表面に付着したごみを噴出用ノズル６１で吹き飛ばし、回収用ノズル７１により吸引してロードロックから排出する。走査が終わったら、ステップＳ４５で不活性気体導入バルブ６３を閉め、ステップＳ４６で窒素導入バルブ６２１を閉める。更に、ステップＳ７４で不活性気体排気バルブ７３を閉める。

次に、ステップＳ７５で２つのノズル６１及び７１をｙ方向に矢印Ａとは逆に上昇させた後、ステップＳ７６でｚ方向に矢印Ｂとは逆に移動させ、破線で示す最初に位置に戻す。続いて、図４におけるステップＳ２１〜Ｓ２６から成る雰囲気置換処理Ｓ２０を実行し、最後にステップＳ１２により内側ゲートバルブ３を開けることにより一連の処理を終了する。尚、ステップＳ７６は前記の図４での説明と同様にステップＳ７１の前に行うようにしても良い。

＜実施の形態３＞
次に、ロードロックの雰囲気置換処理の真空引きの際に、ロードロック内部に堆積したごみが巻き上げられてウエハに付着する問題に対する対処を本発明の実施の形態により説明する。

図８は本発明の実施の形態３を説明するためのフローチャートで、ロードロックの雰囲気をヘリウムに置換する場合に使用されるものである。

図８では、図７におけるステップＳ７１〜Ｓ７６のごみ除去処理Ｓ７０をステップＳ２１の真空排気バルブ７を開ける動作と並行して行うようにしている。これによりロードロックの真空排気時に巻き上げられてウエハに付着したごみを除去することが可能となる。

＜実施の形態４＞
図９は本発明の実施の形態４を説明するためのフローチャートで、ロードロックの雰囲気をヘリウムに置換する場合に使用されるものである。

図９では、上記のごみ除去処理Ｓ７０（図７）において、ステップＳ４２及びステップＳ４６で窒素導入バルブ６２１の替わりにヘリウム導入バルブ６１７を使用するようにしたものをごみ除去処理Ｓ７０’として、ロードロックのヘリウム充填と並行して行うようしている。具体的には、図９において、ステップＳ２４のヘリウム導入バルブ１７を開ける動作と並行して、ごみ除去処理Ｓ７０’を行うことにより、ロードロックの真空排気時に巻き上げられてウエハに付着したごみを除去することが可能となる。

＜実施の形態５＞
図１０は本発明の実施の形態５を説明するためのフローチャートで、ロードロックの雰囲気をヘリウムに置換する場合に使用されるものである。これもロードロックのヘリウム充填時に並行してウエハ表面のごみ除去を行うものであるが、ロードロックへのヘリウム充填を不活性気体噴出用ノズル６１より行うようにしたものである。これにより、ヘリウム導入バルブ１７及びヘリウム導入圧力制御装置１８とそれに付随する配管が不要となり、装置のスペースの節約が可能となる。尚、以上の実施の形態の説明で窒素の代わりに精製空気を用いても本発明の目的とする効果は同様に得られる。

ここで、本実施の形態は上記の実施の形態１〜５に限られない。本実施の形態は露光装置に適用可能であるのは勿論のこと、デバイスの製造方法へも適用可能である。ここでのデバイスの製造方法とは、上述の露光装置を用いて被露光体を露光する工程と、前記露光された被露光体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である。

本発明は、半導体露光装置等に適用できる減圧処理装置、露光装置及びデバイスの製造方法に対して適用可能である。

本発明に係る露光装置の構成図である。本発明の実施の形態１に係るロードロックの構成図である。本発明の実施の形態１に係る不活性気体の噴出部の斜視図と配管図である。本発明の実施の形態１に係る処理を示すフローチャートである。本発明の実施の形態２に係るロードロックの構成図である。本発明の実施の形態２に係る不活性気体の噴出部と回収部の配管図である。本発明の実施の形態２に係る処理を示すフローチャートである。本発明の実施の形態３に係る処理を示すフローチャートである。本発明の実施の形態４に係る処理を示すフローチャートである。本発明の実施の形態５に係る処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１チャンバ
２ロードロック
３内側ゲートバルブ
４外側ゲートバルブ
５圧力センサ
７，７３真空排気バルブ
８真空排気用ポンプ
１５ヘリウム供給ライン
１７，６１７ヘリウム導入バルブ
２０窒素供給ライン
２１，６２１窒素導入バルブ
５１ウエハ
６１不活性気体噴出用ノズル
７１不活性気体回収用ノズル

Claims

第１の気体で内部が所定圧力に維持された減圧容器と、第１及び第２の仕切り弁を有する雰囲気置換室とから成り、該雰囲気置換室は前記減圧容器と該第１の仕切り弁を介して接続連通され、該第２の仕切り弁を介して大気に連通される減圧処理装置において、
雰囲気置換室の内部に長尺の不活性気体噴出部と該不活性気体噴出部をその長手方向と直交する方向に走査する走査機構を有することを特徴とする減圧処理装置。
走査機構に前記不活性気体噴出部と所定の距離を置いて走査方向に対向配置された、不活性気体回収部を有することを特徴とする請求項１記載の減圧処理装置。
被処理基板を雰囲気置換室に搬入した後、第２の仕切り弁を大気に連通した状態で、不活性気体噴出部より不活性気体を噴出させ、該不活性気体噴出部を第１の仕切り弁側から該第２の仕切り弁の開口の方向へ、前記被処理基板の表面から所定の距離を置いて、該被処理基板上を走査することを特徴とする請求項１記載の減圧処理装置。
被処理基板を雰囲気置換室に搬入した後、不活性気体回収部より真空排気するととも不活性気体噴出部より不活性気体を噴出させながら、前記被処理基板の表面から所定の距離を置いて、該被処理基板上を走査することを特徴とする請求項２記載の減圧処理装置。
被処理基板を雰囲気置換室に搬入した後、雰囲気置換室を第１の気体に置換するために雰囲気置換室の真空排気を行う際に、前記被処理基板の表面から所定の距離を置いて、該被処理基板上を不活性気体噴出部及び不活性気体回収部を走査することを特徴とする請求項４記載の減圧処理装置。
被処理基板を雰囲気置換室に搬入した後、雰囲気置換室を第１の気体に置換するために雰囲気置換室の真空排気を行なった後、第１の気体を雰囲気置換室に充填する際に、前記被処理基板の表面から所定の距離を置いて、該被処理基板上を不活性気体噴出部及び不活性気体回収部を走査することを特徴とする請求項４記載の減圧処理装置。
第１の気体がヘリウムであることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の減圧処理装置。
不活性気体が第１の気体と同じことを特徴とする請求項７記載の減圧処理装置。
第１の気体を雰囲気置換室に充填する際に不活性気体噴出部を通じて充填することを特徴とする請求項８記載の減圧処理装置。
不活性気体が窒素又は精製空気であることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の減圧処理装置。
減圧容器が露光装置のチャンバであることを特徴とする請求項１〜１０の何れかに記載の減圧処理装置。
請求項１〜１１の何れかに記載の減圧処理装置を有することを特徴とする露光装置。
請求項１〜１１の何れかに記載の減圧処理装置を有し、前記減圧処理装置内部で被露光体を露光することを特徴とする露光装置。
請求項１２又は１３に記載の露光装置を用いて被露光体を露光する工程と、前記露光された被露光体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。