JP2006245257A - 処理装置、当該処理装置を有する露光装置、保護機構 - Google Patents

Abstract

【課題】 マスクへのパーティクルの付着を防止して高品位な処理を行うことができる処理装置、当該処理装置を有する露光装置、保護機構を提供する。
【解決手段】 大気圧に維持されたマスク供給部と減圧または真空の処理チャンバとの間でマスクを搬送する処理装置であって、パターン面ＰＴを非接触に保護する保護機構１００を吸着し、保護機構に保持されたマスクＭＫをマスク供給部と処理チャンバとの間で搬送する搬送手段とを有する。保護機構はパターン面以外でマスクと接触し、接触部を介してパターン面との間で空間ＳＰを有するように保持部１１０と接続し、パターン面を保護するカバー部１２０を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一般には、露光装置に係り、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、マスク、半導体基板又は液晶表示基板等の被搬送体を、供給部から露光処理を行う処理チャンバへ搬送する処理装置に関する。

フォトリソグラフィー（焼き付け）技術を用いて半導体メモリや論理回路などの微細な半導体素子を製造する際に、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縮小投影露光装置が従来から使用されている。

縮小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、投影光学系の開口数（ＮＡ）に反比例する。従って、波長を短くすればするほど、解像度はよくなる。このため、近年の半導体素子の微細化への要求に伴い露光光の短波長化が進められ、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）と用いられる紫外線光の波長は短くなってきた。

しかし、半導体素子は急速に微細化しており、紫外線光を用いたリソグラフィーでは限界がある。そこで、０．１μｍ以下の非常に微細な回路パターンを効率よく転写するために、紫外線光よりも更に波長が短い、波長１０ｎｍ乃至１５ｎｍ程度の極端紫外線（ＥＵＶ：Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光を用いた縮小投影露光装置（以下、「ＥＵＶ露光装置」と称する。）が開発されている。

ＥＵＶ光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（処理部）を真空容器（以下、「チャンバ」と称する。）に収納し、かかるチャンバ内を露光光の減衰の少ない真空雰囲気とすることが行われている。

このような処理装置では、被処理体である基板を処理部の設けられたチャンバと大気中の基板供給部との間で搬送するためにロードロック室が設けられている（例えば、特許文献１参照。）。ここで、被処理体である基板とは、露光の原版である回路パターンが形成されたマスク（レチクル）であり、露光光を透過する透過型マスクや露光光を反射する反射型マスクがある。

図１０は、従来の処理装置１０００の構成を示す概略ブロック図であって、図１０（ａ）は断面図、図１０（ｂ）は上視図である。処理装置１０００において、処理部１１２０を収納する処理チャンバ１１００内は、高真空雰囲気となっている。また、処理チャンバ１１００には、第２の搬送手段１１１０が収納されている。

大気中には、基板供給部であるキャリア載置部１３１０を有し、かかるキャリア載置部１３１０とロードロック室１２００にアクセス可能に構成された第１の搬送手段１３２０を取り囲むようにクリーンブース１３００が設けられている。

ロードロック室１２００は、大気中のキャリア載置部１３１０との間を遮断する第１のゲート弁１２１０と、処理チャンバ１１００との間を遮断する第２のゲート弁１２２０とを有する。

処理装置１０００の動作について説明する。第１の搬送手段１３２０がキャリア載置部１３１０に載置されたキャリアから１枚のマスクを取り出し、かかるマスクをロードロック室１２００まで搬送する。マスクがロードロック室１２００まで搬送されて載置台に載置されると、大気側の間を第１のゲート弁１２１０を閉じて遮断し、ロードロック室１２００の雰囲気の置換が行われる。

ロードロック室１２００の雰囲気の置換が終了すると、第２のゲート弁１２２０が開き、処理チャンバ１１００内の第２の搬送手段１１１０によってマスクが取り出され、処理チャンバ１１００に収納されて処理部１１２０へ搬送される。処理部１１２０のマスクチャック１１２２に載置されたマスクは、基準に対して位置合わせされる。

露光処理が終了すると、第２の搬送手段１１１０によってマスクがマスクチャック１１２２から回収され、ロードロック室１２００に搬送される。ロードロック室１２００にマスクが搬送されると第２のゲート弁１２２０を閉じ、ロードロック室１２００の雰囲気の置換が行われる。

ロードロック室１２００の雰囲気の置換が終了すると、第１のゲート弁１２１０が開き、第１の搬送手段１３２０によってマスクが取り出され、キャリア載置部１３１０に搬送される。
特開平１０−０９２７２４号公報

しかしながら、マスクを搬送する際やロードロック室を真空雰囲気に置換する際に、パーティクル（ゴミ）がマスクに付着する問題を生じる場合がある。例えば、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られ、これがマスクに付着してしまう。パーティクルが付着したマスクは、パーティクルが付着した部分において、露光光を透過及び反射しないために高品位な露光を行えない（露光欠陥の発生）という問題を引き起こしてしまう。

従って、マスクへのパーティクルの付着を防止するための方法が各種提案されている。例えば、転写パターンが形成されているパターン面をパーティクルから保護するためのペリクルをマスクに設ける方法が提案されているが、ＥＵＶ光などの短波長化した処理装置においては、材質や構造の制約から適用することができない場合がある。露光光が短波長化した場合、上述したように、物質による光の吸収が非常に大きくなるために可視光や紫外光で用いられていた硝材を用いることは難しく、更に、ＥＵＶ光の波長領域では使用できる硝材が存在しなくなるために、ペリクルを設けることができない。

また、真空雰囲気に置換する際に付着するパーティクルに対しては、排気の開始時にゆっくり引き始めたり、排気の開始時に排気量を抑える手段を設けたりする（即ち、排気を遅くする）ことで、パーティクルの巻き上げを抑止する方法が提案されている。しかし、排気を遅くすると、当然、高真空雰囲気に到達するまでに長時間を要し、スループットが低下してしまう。

更に、マスクのパターン面をカバーで覆ってパーティクルから保護した状態で搬送し、露光処理の前にカバーを取り外すリムーバブルカバー方式も提案されている。パーティクルの付着は、高真空環境下の露光時にはほとんど発生しないため、リムーバブルカバー方式はマスクのパターン面の保護に効果的とされている。しかし、従来のリムーバブルカバー方式は、マスクのパターン側又はパターンの外側にカバーを接触させるため、かかる接触によってパーティクルを発生させてしまう。ＥＵＶ露光装置に使用されるマスクのパターン面は、モリブデン層とシリコン層を積層した多層膜を有し、この多層膜は相対的にマスクの母材（基板）に比べて柔らかいため、特に、カバーの接触によってパーティクルを発生しやすい。マスクとカバーの接触によって発生したパーティクルは、カバー内に入り込み、パターン面に付着する可能性が高い。また、ＥＵＶ露光装置に使用されるマスクは、一般に、パターン面を重力方向（即ち、下方向）に向けて搬送するため、搬送機構がパターン面（カバーの外側など）に接触する。かかる接触もパーティクルを発生させる要因となる。

そこで、マスクをフレームに載置し、かかるフレームを搬送する方法が提案されている。これにより、マスクはフレームのみと接触し、カバー及び搬送機構はフレームと接触する。ＥＵＶ露光装置で使用されるマスクは、一般に、露光時の熱の影響を回避するためにゼロデュアと言われる低熱膨張ガラスを母材に使用する。パターン面の平面度を維持するためには、母材強度を考慮すると、マスクの裏面（パターン面の裏面）の全面を吸着保持する必要がある。従って、マスクを載置したフレームを搬送する方法は、マスクの裏面を全面吸着した段階でフレームも吸着される。フレームがマスクより僅かでも高ければ、マスクがフレームから離れてマスクチャックに吸着される。この場合、マスクチャックからマスクを離脱する際に、フレームとパターン面との接触が生じ、パーティクルが発生する。一方、マスクがフレームより僅かでも高ければ、フレームからマスクが離脱することはないが、フレームがチャックに吸着される力によってマスクに応力が加わり、マスクが変形してパターン面の平面度に影響を与えてしまう。

そこで、本発明は、マスクへのパーティクルの付着を防止して高品位な処理を行うことができる処理装置、当該処理装置を有する露光装置、保護機構を提供する。

本発明の一側面としての処理装置は、被処理体に露光するパターンが形成されたパターン面を有するマスクを収納し、大気圧に維持された供給部と、減圧又は真空雰囲気に維持されて前記被処理体に所定の処理を行う処理チャンバとを有し、前記供給部と前記処理チャンバとの間で前記マスクを搬送する処理装置であって、前記パターン面を非接触に保護すると共に、前記パターン面以外において前記マスクを保持する保護機構と、前記保護機構を吸着し、前記保護機構及び前記保護機構に保持されたマスクを前記供給部と前記処理チャンバとの間で搬送する搬送手段とを有することを特徴とする。

本発明の別の側面としての露光装置は、上述の処理装置を有し、前記マスクのパターンを前記被処理体に露光することを特徴とする。

本発明の更に別の側面としての保護機構は、被処理体に露光するパターンが形成されたパターン面を有するマスクを搬送する際に使用される保護機構であって、前記パターン面以外において前記マスクと接触する接触部を有し、前記接触部を介して前記マスクを保持する保持部と、前記パターン面との間に空間を有するように前記保持部と接続し、前記パターン面を保護するカバー部とを有することを特徴とする。

本発明の更に別の側面としての露光方法は、減圧又は真空雰囲気下の処理チャンバに収納された露光装置を用いて、マスクのパターンを被処理体に露光する露光方法であって、前記マスクを上述の保護機構に保持させるステップと、前記マスクを保持した保護機構の前記保持部を吸着し、前記処理チャンバに搬送するステップと、前記処理チャンバに搬送した前記保護機構と前記マスクとを離脱するステップとを有することを特徴とする。

本発明の更に別の側面としての露光装置は、上述の露光方法を行うことができる露光モードを有することを特徴とする。

本発明の更に別の側面としてのデバイス製造方法は、上述の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、露光された前記被処理体を現像するステップとを有することを特徴とする。

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。

本発明によれば、マスクへのパーティクルの付着を防止して高品位な処理を行うことができる処理装置、当該処理装置を有する露光装置、保護機構を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。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保護機構１００の構成を示す概略断面図である。

保護機構１００は、被処理体に露光するパターンＰＴが形成されたパターン面ＰＴＳを有するマスクＭＫを搬送する際に使用され、パターン面ＰＴＳを非接触に保護すると共に、パターン面ＰＴＳ以外においてマスクＭＫを保持する。保持機構１００は、図１に示すように、保持部１１０と、カバー部１２０とを有する。

保持部１１０は、パターン面ＰＴＳ以外においてマスクＭＫと接触する接触部１１１を有し、本実施形態では、マスクＭＫの裏面ＢＳと接触する。保持部１１０は、接触部１１１を介してマスクＭＫを保持する。図１に示すように、接触部１１１には窪み１１１ａが形成されており、かかる窪み１１１ａにマスクＭＫが嵌合する。換言すれば、マスクＭＫの側面が保持部１１０（窪み１１１ａ）と接し、これにより、保持部１１０に対するマスクＭＫの位置が一義的に決まる。但し、マスクＭＫの側面と保持部１１０の窪み１１１ａとの嵌合によってマスクＭＫが位置決めされることは、本発明の本質とは関係ない。従って、保持部１１０とマスクＭＫとの位置は、相対的に変動してもよい。

接触部１１１は、マスクＭＫの裏面ＢＳと接触し、本実施形態では、マスクＭＫを吸着保持する。接触部１１１は、軟質の材料、例えば、ポリイミド樹脂等で構成され、マスクＭＫを吸着保持する際に、保持部１１０とマスクＭＫとの間をシールする機能を発揮する。

本実施形態では、静電吸着パッド１１２が接触部１１１に内蔵されている。静電吸着パッド１１２に電力を供給する電極１１３は、保持部１１０の接触部１１１と反対側の面に設けられている。

保持部１１０は、後述するカバー部１２０と接続する部位にシール機構１１４を有する。シール機構１１４は、十分なシール能力があれば、特に制約はないが、マスクＭＫの接触及び離脱時等において、パーティクルの発生が少ない材料（軟質の材料等）及び形状であることが好ましい。本実施形態では、シール機構１１４にＯリングを使用している。

カバー保持機構１１５は、保持部１１０の一端に設けられる。カバー保持機構１１５は、本実施形態では、電磁石で構成され、図１に示すように、電磁石に電力を供給する電極１１６と、一時的に電力を保持するコンデンサ１１７が設けられている。

カバー部１２０は、マスクＭＫのパターン面ＰＴＳとの間に空間ＳＰを有するように保持部１１０と接続し、パターン面ＰＴＳを保護する。換言すれば、カバー部１２０は、パターン面ＰＴＳを覆い、パターン面ＰＴＳを周囲と隔離する。

カバー部１２０は、保持部１１０と嵌合するために凸部１２１を有する断面形状となっている。凸部１２１は、保持部１１０と嵌合したときに、僅かな間隙を有するように（即ち、保持部１１０と接触することがないような）寸法が設定され、所謂、ラビリンスの構造となっている。

カバー部１２０のカバー保持機構１１５と対向する位置には、保持機構１２２が設けられている。保持機構１２２は、本実施形態では、磁性体又は永久磁石で構成される。従って、カバー部１２０は、電磁石で構成されたカバー保持機構１１５に電力が供給されている間は、実質的に、保持部１１０と接続する。一方、カバー保持機構１１５への電力の供給が停止すると、保持部１１０とカバー部１２０との接続は解除される。

カバー部１２０には、空間ＳＰのガスの排気及び空間ＳＰへのガスの導入を可能とするために、通気性を有するフィルタ１２３が設けられている。フィルタ１２３は、所定の大きさのパーティクルが空間ＳＰに混入することを防止する機能も有し、本実施形態では、３０ｎｍのパーティクルに対して９９．９９９９％の捕集効率を有するメンブレンフィルタを使用している。但し、フィルタ１２３は、上記したフィルタに限定するものではない。例えば、フィルタ１２３として、特定のケミカル成分を除去するフィルタを使用してもよく、パーティクルを除去するフィルタと共に使用してもよい。

カバー部１２０は、マスクＭＫのパターンＰＴに対応する部分に、光を透過すする透過窓１２４を有する。透過窓１２４は、本実施形態では、マスクＭＫのアライメント機構に可視光を用いたＴＡ−ＡＡ機構を想定し、石英を使用している。但し、透過窓１２４は、アライメント機構に応じて、種々の材料を選択することができる。透過窓１２４とカバー部１２０との間は剛に接合され、３０ｎｍを越えるパーティクルが空間ＳＰに進入することができないように構成される。

保護機構１００は、マスクＭＫのパターン面ＰＴＳにパーティクルが付着しやすい搬送工程において、カバー部１２０によってパターン面ＰＴＳを保護しているため、パターン面ＰＴＳにパーティクルが付着することを防止することができる。また、カバー部１２０は、マスクＭＫの裏面ＢＳを保持する保持部１１０に接続し、マスクＭＫのパターン面ＰＴＳに接触しないため、カバー部１２０とパターン面ＰＴＳとの接触によるパーティクルの発生を防止することができる。なお、カバー部１２０には透過窓１２４が設けられているため、例えば、マスクＭＫを保護機構１００に保持させたまま、マスクＭＫをアライメントすることができる。

次に、図２及び図３を参照して、本発明の一側面としての処理装置２００について説明する。図２は、処理装置２００の構成を分解して示す概略斜視図である。図３は、処理装置２００の構成を示す概略断面図である。

本実施形態の処理装置１００は、被搬送体としてのマスクＭＫ（保護機構１００に保持されたマスクＭＫ）を搬送し、搬送したマスクＭＫを用いて露光処理を行うが、本発明は、処理装置１００の処理を露光に限定するものではない。但し、露光処理は、上述したように、パーティクルの付着の少ないマスクを要求するものであるから、本発明に好適である。

処理装置１００は、図３に示すように、一又は複数のマスクＭＫを収納して大気圧に維持されるマスク供給部としてのキャリア載置部と、任意の低真空雰囲気に保たれているロードロック室２１０と、マスクを用いて露光処理を行う処理部として、図７を参照して後述する露光装置３００を内包し、高真空雰囲気に保たれている処理チャンバ２２０とを有する。

ロードロック室２１０は、少なくとも１つ以上設けられ、内部に雰囲気置換時に保護機構１００を保持する保持手段２１１を有する。ロードロック室２１０は、第１のゲート弁２１２を介して大気側のキャリア載置部と接続され、第２のゲート弁２１３を介して処理チャンバ２２０と接続されている。

処理チャンバ２２０は、マスクストッカー２２１と、マスクステージ２２２と、搬送手段２２３とを有する。なお、マスクステージ２２２は、実際には、後述する露光装置３００の構成要素であるが、ここでは説明の都合上、処理装置２００の構成要素に含める。

マスクストッカー２２１は、処理チャンバ２２０に搬送されたマスクＭＫ（保護機構１００）を一時的に保管し、装置の使用条件により複数の保管スペース２２１ａを有する。なお、マスクストッカー２２１は、装置構成上設けられない場合もある。

マスクステージ２２２は、露光処理時にマスクＭＫを保持し、マスクパターンをウェハに転写する際にスキャン（走査）駆動する機能を有する。なお、ＥＵＶ露光装置においては、マスクＭＫのパターン面を重力方向（下向き）に向けて露光するため、マスクを吸着保持するマスクチャック２２２ａは、マスクステージ２２２からぶら下がるような構成となっている。

マスクチャック２２２ａは、進退可能な吸着パッド２２２ｂを有する。吸着パッド２２２ｂは、安定してマスクＭＫを吸着保持できることが条件であり、かかる条件を満たすのであれば１つ又は少なくとも２つ以上の吸着パッドを設けてもよい。上述したように、マスクステージ２２２は、マスクのパターン面を重力方向に向けて保持するため、吸着パッド２２２ｂはマスクＭＫを裏面から吸着することになる。

吸着パッド２２２ｂは、４ｋｇｆ／ｃｍ^２程度の吸着力を発生することができる。従って、数百ｇ程度のマスクに保護機構１００の重量が付加されたとしても、１ｃｍ^２程度の吸着面積を確保することができれば、吸着パッド２２２ｂは十分な吸着力を有する。

搬送手段２２３は、ロードロック室２１０、マスクストッカー２２１、マスクステージ２２２の夫々にアクセス可能に構成されている。搬送手段２２３は、マスクの裏面を吸着する静電吸着パッド２２３ｂを先端部に有するアーム２２３ａで構成される。

ロードロック室２１０の保持手段２１１、マスクストッカー２２１の保管スペース２２１ａ及びマスクステージ２２２のマスクチャック２２２ａは、全て、マスクＭＫの裏面を保持するように構成される。

ここで、処理装置２００の動作、即ち、マスクの搬送について説明する。まず、図示しない大気中のキャリア載置部に搬送手段が進入し、マスクＭＫ（保護機構１００）を取り出す。マスクＭＫを保持した搬送手段はアームを縮め、ロードロック室２１０の状態を確認する。この際、マスクは保護機構１００によって保持され、カバー部１２０によってパターン面を保護された状態で搬送されている。

ロードロック室２１０がマスクを受け入れ可能な状態、即ち、大気雰囲気、且つ、第１のゲート弁２１２が開いている状態であるならば、図４（ａ）に示すように、搬送手段がマスクＭＫの裏面（保護機構１００）を保持してロードロック室２１０に進入する。図４（ａ）において所定の高さで進入した搬送手段は、図４（ｂ）に示すように、保持手段２１１の位置で上昇し、保持手段２１１にマスクＭＫの裏面が接触する（図４（ｃ）参照。）。ここで、図４は、大気中の搬送手段がロードロック室２１０の保持手段２１１にマスク（保護機構１００）を搬送している状態を示す概略断面図である。

次に、ロードロック室２１０の保持手段２１１によってマスクＭＫの裏面が吸着保持されると、搬送手段によるマスクＭＫの吸着保持が解除され、図４（ｄ）に示すように、搬送手段が上昇し、マスクＭＫから離脱する。マスクＭＫから離脱した搬送手段は、図４（ｅ）に示すように、ロードロック室２１０から退避し、ロードロック室２１０へのマスク（保護機構１００）の搬入が完了する。

ロードロック室２１０へのマスクの搬入が完了すると、ロードロック室２１０の雰囲気が置換される。具体的には、第１のゲート弁２１２及び第２のゲート弁２１３を閉じて大気側及び処理チャンバ２２０とが遮断されると、図示しない真空排気弁が開かれ、図示しない真空排気管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２１０のガスが排気される。所定の真空度までロードロック室２１０の排気が行われた後、真空排気弁を閉じて真空排気を停止する。

ロードロック室２１０の雰囲気を置換すると、ロードロック室２１０にはガスの流れが発生する。この際、ガス中に予め存在していたパーティクルや、ロードロック室２１０に付着していたパーティクル、或いは、搬送手段に付着していたパーティクルなどが、ガスの流れによって舞い上がる。舞い上がったパーティクルの多くはガスの流れに乗ったまま排気されていくが、一部のパーティクルはロードロック室２１０の各部に付着する。かかるパーティクルは、マスクＭＫに付着する可能性もあるが、本実施形態では、保護機構１００（カバー部１２０）によってパターン面が保護されているため、パーティクルがパターン面に付着することはなく、保護機構１００に付着するだけである。

ロードロック室２１０の雰囲気の置換が終了すると、第２のゲート弁２１３が開き、処理チャンバ２１０内の搬送手段２２３によってマスクＭＫ（保護機構１００）が取り出され、処理チャンバ２１０に搬送される。具体的には、まず、図５（ａ）に示すように、搬送手段２２３がロードロック室２１０に進入する。図５（ａ）において保持手段２１１の位置まで、所定の高さで進入した搬送手段２２３は、図５（ｂ）に示すように、下降し、静電吸着パッド２２３ｂがマスクＭＫの裏面に接触する（図５（ｃ）参照。）。ここで、図５は、ロードロック室２１０の搬送手段２２３がマスクＭＫ（保護機構１００）を搬送している状態を示す概略断面図である。

搬送手段２２３の静電吸着パッド２２３ｂがマスクＭＫの裏面に接触すると、静電吸着パッド２２３ｂはマスクＭＫの裏面を吸着保持する。マスクＭＫが搬送手段２２３に吸着されると、ロードロック室２１０の保持手段２１１によるマスクＭＫの吸着保持が解除され、図５（ｄ）に示すように、更に、搬送手段２２３が下降し、マスクＭＫが保持手段２１１から離脱する。マスクＭＫの裏面を吸着保持した搬送手段２２３は、マスクＭＫを保持したままアーム２２３ａを退避し、ロードロック室２１０から処理チャンバ２２０にマスクＭＫ（保護機構１００）を搬送する。

処理チャンバ２２０に搬入されたマスクＭＫ（保護機構１００）は、図示しないアライメントステーションに搬送される。アライメントステーションでは、保護機構１００のカバー部１２０の透過窓１２４を介して、マスクＭＫ上に設けられた図示しないアライメントマークを、図示しないアライメント機構が計測する。所定の位置に対するマスクＭＫのずれがアライメントマークの計測によって判別されると、かかるマスクＭＫのずれに基づいて、マスクＭＫの搬送位置に補正が加えられる。

アライメントの終了したマスクＭＫは、続いて、搬送手段２２３によってマスクステージ２２２（マスクチャック２２２ａ）に搬送される。上述したように、マスクＭＫのマスクチャック２２２ａへの搬送位置は、アライメント機構によって得られた位置ずれの情報に基づいて補正される。これにより、マスクＭＫとマスクチャック２２２ａとの相対位置は、搬送の都度、常に一定に保たれる。

搬送手段２２３によるマスクチャック２２２ａへのマスクＭＫの搬送は、まず、図６（ａ）に示すように、アライメント機構によって得られた位置ずれの情報に基づいて補正された搬送位置に、マスクＭＫを保持した搬送手段２２３が進入する。次いで、図６（ｂ）に示すように、マスクチャック２２２ａの吸着パッド２２２ｂが、マスクＭＫの裏面に接触するまで下降する。ここで、図６は、ロードロック室２１０の搬送手段２２３がマスクステージ２２２のレチクルチャック２２２ａにマスクＭＫ（保護機構１００）を搬送している状態を示す概略断面図である。

マスクチャック２２２ａの吸着パッド２２２ｂがマスクＭＫの裏面に接触すると、図６（ｃ）に示すように、吸着パッド２２２ｂはマスクＭＫの裏面を吸着保持する。マスクＭＫが吸着パッド２２２ｂに吸着されると、搬送手段２２３の静電吸着パッド２２３ｂによるマスクＭＫの吸着保持が解除され、図６（ｄ）に示すように、搬送手段２２３が退避する。

搬送手段２２３の退避が完了すると、図６（ｅ）に示すように、マスクＭＫを吸着保持した吸着パッド２２２ｂが上昇し、マスクＭＫの裏面とマスクチャック２２２ａとが接触する位置まで上昇する（図６（ｆ）参照。）。マスクＭＫの裏面とマスクチャック２２２ａとが接触すると、マスクチャック２２２ａがマスクＭＫの裏面全面を吸着保持する。なお、マスクチャック２２２ａは、非常に高精度な平面に形成されており、その平面度はマスクＭＫのパターン面に要求される平面度と同等又はそれ以上の精度である。高精度な平面のマスクチャック２２２ａに吸着保持されることで、マスクＭＫは、そのブランクスに所定の平面度からの誤差があったとしても、平面矯正されて所定の平面度が達成される。

マスクチャック２２２ａにマスクＭＫが保持されると、保護機構１００が取り外され、マスクＭＫのパターン面が露出して露光処理の準備が完了する。マスクＭＫから保護機構１００を取り外すには、まず、カバー保持機構１１５への電力の供給を停止し、保持部１１０とカバー部１２０との接続を解除する。カバー部１２０は、図示しないカバー解除機構に保持され、そのまま搬送される。

カバー解除機構は、マスクチャック２２２ａ上又はその近傍に専用の機構として設けられてもよいし、搬送手段２２３にカバー部１２０を保持する機能を付加して、搬送手段２２３がカバー解除機構を兼ねてもよく、その構成を特に限定するものではない。

また、マスクＭＫからの保護機構１００の取り外しは、上述したように、搬送手段２２３が退避した後に行ってもよいし、マスクチャック２２２ａにマスクＭＫが保持された後、保持部１１０とカバー部１２０との接続を解除してから搬送手段２２３を退避させてもよい。

このように、マスクＭＫは、マスクＭＫがマスクステージ２２２（マスクチャック２２２ａ）に搬送されるまでの間にアライメント機構によって位置ずれを計測され、かかる位置ずれを補正して搬送されるため、マスクステージ２２２の所定の位置に保持される。また、搬送工程の全工程で、マスクＭＫのパターン面は、保護機構１００によって保護されており、且つ、マスクＭＫの裏面を吸着保持して搬送されるため、搬送工程におけるパーティクルの付着を防止することができる。なお、マスクチャック２２２ａに保持され、保護機構１００が取り外された後は、高真空環境下におかれるため、重力方向に向けたパターン面にはパーティクルが付着することがない。換言すれば、マスクＭＫのパターン面へのパーティクルの付着を防止して高品位な露光を行うことができる。また、マスクＭＫのパターンにはパーティクルが付着していないため、マスクステージ２２２にマスクＭＫを搬送した後、直ちに露光を行うことができ、スループットを向上させることができる。

ここで、図７を参照して、処理部として処理チャンバ２１０に内包される露光装置３００について説明する。図７は、図１に示す露光装置３００の構成を示す概略断面図である。

露光装置３００は、露光用の照明光としてＥＵＶ光（例えば、波長１３．４ｎｍ）を用いて、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３２０に形成された回路パターンを被処理体３４０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」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露光領域に移動する露光方法である。

図７を参照するに、露光装置３００は、回路パターンが形成されたマスク３２０を照明する照明装置３１０と、マスク３２０を載置するマスクステージ３２５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３４０に投影する投影光学系３３０と、被処理体３４０を載置するウェハステージ３４５と、アライメント検出機構３５０と、フォーカス位置検出機構３６０とを有する。

また、図７に示すように、ＥＵＶ光は、大気に対する透過率が低く、残留ガス（高分子有機ガスなど）成分との反応によりコンタミを生成してしまうため、少なくとも、ＥＵＶ光が通る光路中（即ち、光学系全体）は処理チャンバ２１０に収納された真空雰囲気ＣＡとなっている。

照明装置３１０は、投影光学系３３０の円弧状の視野に対する円弧状のＥＵＶ光（例えば、波長１３．４ｎｍ）によりマスク３２０を照明する照明装置であって、ＥＵＶ光源部３１２と、照明光学系３１４とを有する。

ＥＵＶ光源部３１２は、例えば、レーザープラズマ光源が用いられる。レーザープラズマ光源は、真空中に置かれたターゲット材３１２ａにレーザー光源３１２ｂから射出される高強度のパルスレーザー光を照射し、高温のプラズマを発生させ、これから放射される、例えば、波長１３．４ｎｍ程度のＥＵＶ光を利用するものである。あるいは、ＥＵＶ光源部部３１２は、放電プラズマ光源を用いることもできる。但し、ＥＵＶ光源部３１２は、これらに限定するものではなく、当業界で周知のいかなる技術も適用可能である。

照明光学系８１４は、集光ミラー３１４ａ、オプティカルインテグレーター３１４ｂから構成される。集光ミラー３１４ａは、レーザープラズマ光源からほぼ等方的に放射されるＥＵＶ光を集める役割を果たす。オプティカルインテグレーター３１４ｂは、マスク３２０を均一に所定の開口数で照明する役割を持っている。また、照明光学系３１４は、マスク３２０と共役な位置に、マスク３２０の照明領域を円弧状に限定するためのアパーチャ３１４ｃが設けられている。

マスク３２０は、反射型マスクで、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、マスクステージ３２５に支持及び駆動されている。マスク３２０から発せられた回折光は、投影光学系３３０で反射されて被処理体３４０上に投影される。マスク３２０と被処理体３４０とは光学的に共役の関係に配置される。露光装置３００は、スキャナーであるため、マスク３２０と被処理体３４０を走査することによりマスク３２０のパターンを被処理体３４０上に縮小投影する。マスク３２０は、上述した保護機構１００を用いて処理装置２００によって搬送されるため、パーティクルの付着がなく、高品位な露光処理を可能とする。

マスクステージ３２５は、マスクチャック３２５ａを介してマスク３２０を支持して図示しない移動機構に接続されている。マスクステージ３２５は、当業界周知のいかなる構造をも適用することができる。図示しない移動機構は、リニアモーターなどで構成され、少なくともＸ方向にマスクステージ３２５を駆動することでマスク３２０を移動することができる。露光装置３００は、マスク３２０と被処理体３４０を同期した状態で走査する。ここで、マスク３２０又は被処理体３４０面内で走査方向をＸ、それに垂直な方向をＹ、マスク３２０又は被処理体３４０面内で垂直な方向をＺとする。

投影光学系３３０は、複数の反射ミラー（即ち、多層膜ミラー）３３０ａを用いて、マスク３２０面上のパターンを像面である被処理体３４０上に縮小投影する。複数のミラー３３０ａの枚数は、４枚乃至６枚程度である。少ない枚数のミラーで広い露光領域を実現するには、光軸から一定の距離だけ離れた細い円弧状の領域（リングフィールド）だけを用いて、マスク３２０と被処理体３４０を同時に走査して広い面積を転写する。投影光学系３３０は、本実施形態では、４枚のミラー３３０ａによって構成され、０．２乃至０．４の開口数（ＮＡ）を有する。

被処理体３４０は、本実施形態ではウェハであるが、液晶基板その他の被処理体を広く含む。被処理体３４０には、フォトレジストが塗布されている。なお、被処理体３４０は、上述した保護機構１００を用いて処理装置２００よって搬送することも可能であり、パーティクルの付着を防止して高品位な露光処理に寄与する。

ウェハステージ３４５は、ウェハチャック３４５ａによって被処理体３４０を支持する。ウェハステージ３４５は、例えば、リニアモーターを利用してＸＹＺ方向に被処理体３４０を移動する。マスク３２０と被処理体３４０は、同期して走査される。また、マスクステージ３２５の位置とウェハステージ３４５との位置は、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。

アライメント検出機構３５０は、マスク３２０の位置と投影光学系３３０の光軸との位置関係、及び、被処理体３４０の位置と投影光学系３３０の光軸との位置関係を計測し、マスク３２０の投影像が被処理体３４０の所定の位置に一致するようにマスクステージ３２５及びウェハステージ３４５の位置と角度を設定する。

フォーカス位置検出機構３６０は、被処理体３４０面でＺ方向のフォーカス位置を計測し、ウェハステージ３４５の位置及び角度を制御することによって、露光中、常時被処理体３４０面を投影光学系３３０による結像位置に保つ。

露光において、照明装置３１０から射出されたＥＵＶ光はマスク３２０を照明し、マスク３２０面上のパターンを被処理体３４０面上に結像する。本実施形態において、像面は円弧状（リング状）の像面となり、マスク３２０と被処理体３４０を縮小倍率比の速度比で走査することにより、マスク３２０の全面を露光する。露光装置３００は、保護機構１００を用いて処理装置２００が搬送するマスク及び／又は被処理体を用いているため、それらにパーティクルが付着することを防止することができ、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。

次に、図８及び図９を参照して、上述の処理装置２００（露光装置３００）を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図８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。本実施形態においては、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、それが出荷（ステップ７）される。

図９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、処理装置２００の処理チャンバ２１０に収納された露光装置３００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。本実施形態の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製造することができる。このように、処理装置２００（露光装置３００）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。

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。例えば、本発明の保護機構及び処理装置は、ウェハなどの被処理体の搬送にも適用することが可能である。また、処理装置は、紫外線光を露光光とする露光装置を処理チャンバに内包してもよいことは言うまでもなく、また、その他の処理部を内包することもできる。

本発明の一側面としての保護機構の構成を示す概略断面図である。 本発明の一側面としての処理装置の構成を分解して示す概略斜視図である。 本発明の一側面としての処理装置の構成を示す概略断面図である。 大気中の搬送手段がロードロック室の保持手段にマスク（保護機構）を搬送している状態を示す概略断面図である。 ロードロック室の搬送手段がマスク（保護機構）を搬送している状態を示す概略断面図である。 ロードロック室の搬送手段がマスクステージのレチクルチャックにマスク（保護機構）を搬送している状態を示す概略断面図である。 図１に示す露光装置の構成を示す概略断面図である。 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８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。 従来の処理装置の構成を示す概略ブロック図である。

符号の説明

１００ 保護機構
１１０ 保持部
１１１ 接触部
１１２ 静電吸着パッド
１１５ カバー保持機構
１２０ カバー部
１２２ 保持機構
１２３ フィルタ
１２４ 透過窓
ＭＫ マスク
ＰＴ パターン
ＰＴＳ パターン面
ＳＰ 空間
２００ 処理装置
２１０ ロードロック室
２２０ 処理チャンバ
２２２ マスクステージ
２２２ａ マスクチャック
２２２ｂ 吸着パッド
２２３ 搬送手段
２２３ａ アーム
２２３ｂ 静電吸着パッド
３００ 露光装置

Claims (14)

1. 被処理体に露光するパターンが形成されたパターン面を有するマスクを収納し、大気圧に維持された供給部と、減圧又は真空雰囲気に維持されて前記被処理体に所定の処理を行う処理チャンバとを有し、前記供給部と前記処理チャンバとの間で前記マスクを搬送する処理装置であって、
   前記パターン面を非接触に保護すると共に、前記パターン面以外において前記マスクを保持する保護機構と、
   前記保護機構を吸着し、前記保護機構及び前記保護機構に保持されたマスクを前記供給部と前記処理チャンバとの間で搬送する搬送手段とを有することを特徴とする処理装置。
2. 前記搬送手段は、前記パターン面を重力方向に向けて前記マスクを搬送することを特徴とする請求項１記載の処理装置。
3. 前記保護機構は、前記マスクの裏面を保持することを特徴とする請求項１記載の処理装置。
4. 請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の処理装置を有し、前記マスクのパターンを前記被処理体に露光することを特徴とする露光装置。
5. 被処理体に露光するパターンが形成されたパターン面を有するマスクを搬送する際に使用される保護機構であって、
   前記パターン面以外において前記マスクと接触する接触部を有し、前記接触部を介して前記マスクを保持する保持部と、
   前記パターン面との間に空間を有するように前記保持部と接続し、前記パターン面を保護するカバー部とを有することを特徴とする保護機構。
6. 前記カバー部は、通気性を有すると共に、所定の大きさのパーティクルが前記空間に混入することを防止するフィルタを有することを特徴とする請求項５記載の保護機構。
7. 前記カバー部は、光を透過する透過窓を有することを特徴とする請求項５記載の保護機構。
8. 前記保持部は、静電吸着を利用して前記マスクを保持することを特徴とする請求項５記載の保護機構。
9. 前記接触部は、軟質の材料で構成されることを特徴とする請求項５記載の保護機構。
10. 前記軟質の材料は、ポリイミド樹脂であることを特徴とする請求項９記載の保護機構。
11. 減圧又は真空雰囲気下の処理チャンバに収納された露光装置を用いて、マスクのパターンを被処理体に露光する露光方法であって、
    前記マスクを請求項５乃至１０のうちいずれか一項記載の保護機構に保持させるステップと、
    前記マスクを保持した保護機構の前記保持部を吸着し、前記処理チャンバに搬送するステップと、
    前記処理チャンバに搬送した前記保護機構と前記マスクとを離脱するステップとを有することを特徴とする露光方法。
12. 前記搬送ステップは、前記パターン面を重力方向に向けて前記マスクを搬送することを特徴とする請求項１１記載の露光方法。
13. 請求項１１又は１２記載の露光方法を行うことができる露光モードを有することを特徴とする露光装置。
14. 請求項４又は１３記載の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、
    露光された前記被処理体を現像するステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。