JP2006261608A - Device manufacturing apparatus and controlling method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体素子等を製造するデバイス製造装置に関する。特に装置の内外で環境が異なるようなデバイス製造装置において、当該装置内部への材料搬入のための環境調整機構に関するものである。 The present invention relates to a device manufacturing apparatus for manufacturing semiconductor elements and the like. More particularly, the present invention relates to an environment adjusting mechanism for carrying material into the apparatus in a device manufacturing apparatus in which the environment differs between inside and outside the apparatus.
装置の外部環境と内部環境が極端に違う場合には、ロードロック室などのような環境を切り替えるための中継的処理室を設置する必要がある。例えば、EUV露光装置や、電子ビーム等による直接的な描画を行なう直描露光装置においては、露光源と露光対象物との間に何らかの物質があると、露光光や露光ビームの光路に影響を与えてしまい正確な露光ができなくなる。このため、装置内の、露光光や露光ビームの光路およびウエハステージの存在する空間を高真空状態に保つ必要がある。またF2露光装置においては、F2レーザが酸素や水分に照射されると吸収されて露光エネルギーが減衰してしまう。このため、その光路は高い濃度の窒素ガスなどで満たされている必要がある。このように装置内外で環境が著しく違う場合には、ロードロック室を用いて環境を切り替える必要がある。 When the external environment and the internal environment of the apparatus are extremely different, it is necessary to install a relay processing chamber for switching the environment such as a load lock chamber. For example, in an EUV exposure apparatus or a direct drawing exposure apparatus that performs direct drawing using an electron beam or the like, if there is any substance between the exposure source and the object to be exposed, the optical path of the exposure light or exposure beam is affected. This will give an accurate exposure. For this reason, it is necessary to keep the optical path of the exposure light and the exposure beam and the space where the wafer stage exists in the apparatus in a high vacuum state. In the F 2 exposure apparatus, when the F 2 laser is irradiated with oxygen or moisture, it is absorbed and the exposure energy is attenuated. For this reason, the optical path needs to be filled with high-concentration nitrogen gas or the like. Thus, when the environment is significantly different between the inside and outside of the apparatus, it is necessary to switch the environment using the load lock chamber.
ロードロック室を用いた一般的な装置構成例について図4を用いて説明する。 A general apparatus configuration example using a load lock chamber will be described with reference to FIG.
装置内外で環境が違っており、かつ被処理物を装置内に搬入(または装置内から搬出)する場合には、装置外部と装置内処理部との間で圧力やガス成分などの処理環境を合わせるためにロードロック室が用いられている。 When the environment differs between the inside and outside of the device, and the work piece is carried into (or taken out of) the processing environment such as pressure and gas components between the outside of the device and the processing unit inside the device. A load lock chamber is used for matching.
図4に示される装置にはこのようなロードロック室10が1つあり、ロードロック室10は外部との環境遮断が可能な外側ゲート9と内側ゲート11の2つのゲートを有している。装置内部から被処理物を搬出する際には、最初にこの2つのゲート9,11を閉めておき、圧力調整機構13によりロードロック室10の環境を装置内部15とほぼ同じに調整する。そして、内側ゲート11を開けて装置内の被処理物をロードロック室10内に取り出し、再度内側ゲート11を閉じる。そして、ロードロック室10の環境を装置外部とほぼ同じにした後、今度は外側ゲート9を開いて当該被処理物を装置外部に搬出する。被処理物の装置内への搬入時は、上記と逆の作業をすればよい。
The apparatus shown in FIG. 4 has one such
通常は図4で示すようにロードロック室10を1つだけ設ける場合が多い。ロードロック室10が1つしか存在しなくても、装置内外の環境差異が小さい場合や、差異が大きくても環境調整に要する処理時間を許容できる用途の場合には特に大きな問題にはならなかった。
Usually, only one
しかしながら、装置内処理部の環境が装置外部の設置環境とは著しく違う場合、例えばEUV露光装置のように装置内が高真空圧力(10-5pa程度)より低圧であったり、F2レーザを用いた露光装置のようにレーザ光路が高純度の窒素ガスなどで充満されている必要があるような場合には、ウエハなど被処理物を装置に搬入する際に生じるロードロック室内の環境調整に要する処理時間が著しく増大し、スループットが低下してしまう。 However, when the environment of the in-apparatus processing unit is significantly different from the installation environment outside the apparatus, the inside of the apparatus is at a pressure lower than a high vacuum pressure (about 10 −5 pa), such as an EUV exposure apparatus, or an F 2 laser is used. When the laser beam path needs to be filled with high-purity nitrogen gas, etc., as in the exposure equipment used, it is necessary to adjust the environment in the load lock chamber that occurs when a workpiece such as a wafer is carried into the apparatus. The processing time required increases significantly and the throughput decreases.
このようなスループットの低下防止を目的として、特許文献1では、大気圧下の装置外部環境と真空処理室との間に複数のロードロック室を設けて並列処理をする構成を提案している。このような構成にすれば、真空排気処理の並列動作が可能となるので、装置内外の環境を合わせるための待ち時間を減らすことができる。
しかしながら、特許文献1で記載された方法のようにロードロック室を単純に並列に設置しただけでは、各ロードロック室では毎回大気圧から処理室の圧力まで減圧することになる。このため、真空処理室の設定圧力が超高真空圧力のように極端に低い圧力の場合、ロードロック室内の圧力を短時間で目標圧力に到達させるのは困難である。例えば、EUV露光装置などの装置内処理圧力は超高真空圧以下(10-5pa以下)が望ましいが、設定圧力がこのように低い圧力になると、たとえ複数のロードロック室を設けたとしても、真空引きに要する時間が非常に長くなってしまい、スループットの低下は免れない。
However, if the load lock chambers are simply installed in parallel as in the method described in
また、真空到達時間を短縮化するために、単純に排気能力を増強したり、ロードロック室を加熱するといったような方法を採用することも考えられる。例えば、ロードロック室をベーキングして内部のガスを放出したり、排気能力の大きなポンプを使用すれば真空到達時間の改善効果が期待できる。しかしながら、このような場合には新たな問題を発生してしまう可能性がある。 Further, in order to shorten the time to reach the vacuum, it is conceivable to adopt a method such as simply increasing the exhaust capacity or heating the load lock chamber. For example, if the load lock chamber is baked to release the internal gas or a pump having a large exhaust capacity is used, the effect of improving the vacuum arrival time can be expected. However, in such a case, a new problem may occur.
例えば、チャンバのベーキングはなるべく高い温度の方が効果的であるが、ベーキングによる熱が装置内処理部に流入して露光性能に影響を与えたり、設定温度によっては処理ウエハに熱的ダメージを与えることなどが懸念される。また長期間に渡って、常温と高温および大気圧と超高真空圧力間の繰り返しに耐えることができ、かつ高温下で変質しないような材料を選定したり、そのようなロードロック室を形成するための真空封止機構を実現することも容易ではない。また、大きな排気能力のポンプを用いると排気速度が上がるので真空到達時間を短かくすることができる。しかしながら、単に排気能力が大きいポンプにしただけでは処理室内のゴミが舞い上がってしまい、処理ウエハを汚染してしまうことになる。 For example, the higher the temperature possible, the more effective the chamber baking. However, the heat caused by the baking flows into the processing unit in the apparatus and affects the exposure performance, or the processing wafer is thermally damaged depending on the set temperature. There are concerns. In addition, select a material that can withstand repeated temperatures between normal temperature and high temperature, atmospheric pressure and ultra-high vacuum pressure over a long period of time, and that does not deteriorate at high temperatures, or forms such a load lock chamber. Therefore, it is not easy to realize a vacuum sealing mechanism. Further, when a pump having a large exhaust capacity is used, the exhaust speed increases, so that the vacuum arrival time can be shortened. However, if a pump with a large exhaust capacity is simply used, dust in the processing chamber will rise and contaminate the processing wafer.
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、装置内部の環境が装置外部の環境とは大きく異なる場合において、被処理物の装置内外への出し入れを高速化し、装置のスループットを向上することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and when the environment inside the apparatus is significantly different from the environment outside the apparatus, the loading / unloading of an object to / from the apparatus is accelerated, and the throughput of the apparatus is improved. The purpose is to do.
上記の目的を達成するための本発明によるデバイス製造装置は以下の構成を備える。即ち、
処理対象物を処理するべく第1環境に調整される第1チャンバと、
前記第1環境よりも装置外部の環境に近い第2環境に調整される第2チャンバと、
前記第2チャンバと装置外部とを接続する第1ロードロック室と、
前記第1チャンバと前記第2チャンバとを接続する第2ロードロック室と、
前記第1および第2チャンバならびに前記第1および第2ロードロック室の環境を個別に調整する調整手段と、
前記調整手段により前記第1ロードロック室を装置外部の環境と前記第2環境との間で調整して、前記第1ロードロック室を介して装置外部から前記第2チャンバへ処理対象物を搬送する第1制御手段と、
前記調整手段により前記第2ロードロック室を前記第1及び第2環境の間で調整して、前記第2チャンバから前記第1チャンバへ前記処理対象物を搬送する第2搬送手段とを備える。
In order to achieve the above object, a device manufacturing apparatus according to the present invention comprises the following arrangement. That is,
A first chamber that is conditioned to a first environment to process an object to be processed;
A second chamber that is adjusted to a second environment closer to the environment outside the apparatus than the first environment;
A first load lock chamber connecting the second chamber and the outside of the apparatus;
A second load lock chamber connecting the first chamber and the second chamber;
Adjusting means for individually adjusting the environment of the first and second chambers and the first and second load lock chambers;
The adjustment means adjusts the first load lock chamber between the environment outside the apparatus and the second environment, and conveys the processing object from the apparatus outside to the second chamber via the first load lock chamber. First control means for
The second load lock chamber is adjusted between the first and second environments by the adjusting means, and the second conveying means conveys the processing object from the second chamber to the first chamber.
また、上記の目的を達成するための本発明によるデバイス製造装置の制御方法は、
処理対象物を処理するべく第1環境に調整される第1チャンバと、前記第1環境よりも装置外部の環境に近い第2環境に調整される第2チャンバと、前記第2チャンバと装置外部とを接続する第1ロードロック室と、前記第1チャンバと前記第2チャンバとを接続する第2ロードロック室とを備えたデバイス製造装置の制御方法であって、
前記第1チャンバを第1環境に、前記第2チャンバを第2環境にそれぞれ調整する第1調整工程と、
前記第1ロードロック室の内部を装置外部環境と同等に調整して、処理対象物を該第1ロードロック室内に搬入した後、該第1ロードロック室を前記第2環境と同等に調整する第2調整工程と、
前記第2環境に調整された前記第1ロードロック室と前記第2チャンバを連通させ、前記処理対象物を前記第2チャンバ内へ搬入する第1搬送工程と、
前記第2ロードロック室を前記第2環境と同等に調整する第3調整工程と、
前記第1環境に調整された前記第2ロードロック室と前記第2チャンバを連通させ、前記処理対象物を前記第2ロードロック室内へ搬送する第2搬送工程と、
前記第2ロードロック室を前記第1環境と同等に調整する第4調整工程と、
前記第1環境に調整された前記第2ロードロック室と前記第1チャンバを連通させ、前記処理対象物を前記第1チャンバへ搬送する第3搬送工程とを備える。
In addition, a method for controlling a device manufacturing apparatus according to the present invention for achieving the above object
A first chamber that is adjusted to a first environment to process a processing object, a second chamber that is adjusted to a second environment that is closer to the environment outside the apparatus than the first environment, and the second chamber and the outside of the apparatus A first load lock chamber for connecting the first load lock chamber, and a second load lock chamber for connecting the first chamber and the second chamber.
A first adjusting step of adjusting the first chamber to a first environment and the second chamber to a second environment;
The inside of the first load lock chamber is adjusted to be equivalent to the environment outside the apparatus, and after the object to be processed is carried into the first load lock chamber, the first load lock chamber is adjusted to be equivalent to the second environment. A second adjustment step;
A first transfer step of communicating the first load lock chamber adjusted to the second environment and the second chamber, and carrying the processing object into the second chamber;
A third adjustment step of adjusting the second load lock chamber to be equivalent to the second environment;
A second transfer step of communicating the second load lock chamber adjusted to the first environment with the second chamber and transferring the processing object into the second load lock chamber;
A fourth adjustment step of adjusting the second load lock chamber to be equivalent to the first environment;
A third transfer step of connecting the second load lock chamber adjusted to the first environment and the first chamber and transferring the object to be processed to the first chamber.
上記の構成によれば、装置内部の環境が装置外部の環境とは大きく異なる場合において、被処理物の装置内外への出し入れを高速化でき、装置のスループットを向上することができる。 According to the above configuration, when the environment inside the apparatus is significantly different from the environment outside the apparatus, the loading / unloading of the object to / from the apparatus can be speeded up, and the throughput of the apparatus can be improved.
以下、添付の図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings.
<実施形態の概要>
まず、本発明の構成を露光装置に適用した場合の実施形態の概要について図1を参照して説明する。
<Outline of Embodiment>
First, an outline of an embodiment when the configuration of the present invention is applied to an exposure apparatus will be described with reference to FIG.
本実施形態では、露光装置内の処理部(処理チャンバ15)と装置設置環境との間に、環境調整機構を設ける。環境調整機構は、複数個の並列および直列に配置されたロードロック室2a、2b、10と、ウエハなど被処理物を搬送するための搬送ロボットなどで構成される搬送機構6と、装置外部から装置内部に至る全ての密閉可能な空間を個別に環境制御できる調整機構5a、5b、8,13,14とを具備する。調整機構は、例えば圧力調整弁および真空ポンプを用いて、各チャンバ(中継チャンバ7、処理チャンバ15)と各ロードロック室内の調整圧力を個別制御可能としたものである。並列に配置されたロードロック室2a,2bは、環境調整に要する時間を短縮化するために並列処理をする目的で設けられている。他方、直列に配置されたロードロック室10は、装置外部の設置環境からウエハ処理環境(処理チャンバ15内の環境)までの環境調整を従来のように一気にするのではなく、中間的な状態である中継チャンバ7を介することで環境調整に要する待ち時間を減らすことを目的として設けられている。そして、このような構成により、装置のスループットを向上する。
In the present embodiment, an environment adjustment mechanism is provided between the processing unit (processing chamber 15) in the exposure apparatus and the apparatus installation environment. The environment adjustment mechanism includes a plurality of
次に、制御方法や適正圧力値などについて詳しく説明する。 Next, the control method and the appropriate pressure value will be described in detail.
初めに結露についてであるが、急激な断熱膨張で熱を奪われることにより、ウエハなどの被処理物が結露する場合がある。結露の発生条件としては、被処理物が置かれている環境の湿度や圧力が挙げられる。初期湿度が50%程度の場合には圧力が100Pa以下であれば高速に排気しても結露しないことが分かっている。 Concerning dew condensation at the beginning, the object to be processed such as a wafer may dew by depriving of heat due to rapid adiabatic expansion. The conditions for the occurrence of condensation include the humidity and pressure of the environment where the workpiece is placed. It has been found that when the initial humidity is about 50%, no condensation occurs even if exhausted at a high speed if the pressure is 100 Pa or less.
次にゴミの舞い上がりについて説明する。ゴミ付着防止のための適正圧力値は、想定されるゴミの大きさによって変わってくる。すなわち、ゴミの重力による落下とブラウン運動による浮遊がほぼ拮抗する圧力は、ゴミの大きさによって変わってくる。具体的には、ゴミの大きさが10nmの場合10-2Pa、50nmの場合10pa、0.1μmの場合100pa程度であることが分かっている。また、ゴミが帯電していると静電気力によりウエハに付着してしまう為、真空イオナイザーでの除電処理が必要である。除電装置の仕様にもよるが、この場合には通常50nm以下程度のゴミが対象となる。 Next, I will explain how trash rises. The appropriate pressure value for preventing dust adhesion varies depending on the assumed size of dust. In other words, the pressure at which the fall due to the gravity of the garbage and the floating due to the Brownian motion almost antagonize depends on the size of the garbage. Specifically, it is known that the dust size is 10 −2 Pa when the size is 10 nm, 10 pa when the size is 50 nm, and about 100 pa when the size is 0.1 μm. Further, if the dust is charged, it adheres to the wafer due to electrostatic force, and therefore, it is necessary to carry out static elimination processing with a vacuum ionizer. Although depending on the specifications of the static eliminator, in this case, dust of about 50 nm or less is usually targeted.
以上説明してきたことを考慮し、本実施形態では、ウエハなどの被処理物受け渡し用の搬入部ロードロック室2a、2bにおいては、大気圧から100pa程度まではゆっくりと排気し、それより低圧側では高速に排気する。また搬入部ロードロック室2a,2bから処理部ロードロック室10までウエハを搬送するための中継チャンバ7については、不図示の真空イオナイザーで除電済みのゴミを対象として考えれば、10pa以下の圧力とするのが望ましい。なお、中継チャンバ7内は、少なくとも高速排気が可能な100pa以下とすべきである。また、装置内に被処理物を搬入する為の処理部ロードロック室10の圧力については、中継チャンバ7と同じ圧力から装置内の処理部圧力(処理チャンバ15内の圧力)までの間で変化することになる。
In consideration of what has been described above, in the present embodiment, in the loading portion load-
本実施形態は、このように複数段階で環境を調整する空間を設けるとともに、各段階間における被処理物の受け渡しのための複数のロードロック室を設けている。この構成により、各ロードロック室における環境調整は短時間で終えることができる。 In this embodiment, a space for adjusting the environment in a plurality of stages is provided as described above, and a plurality of load lock chambers are provided for delivering a workpiece between the stages. With this configuration, environmental adjustment in each load lock chamber can be completed in a short time.
なお、圧力環境を調整するのと同様な理由から、窒素ガスなどの特定ガスを高濃度で充満させる環境を準備する際にも、上述のような複数段階の環境調整空間とそれらをつなぐ複数のロードロック室で構成された環境調整機構は有用である。すなわち被処理物の搬入部ロードロック室2a,2bにおいては、真空装置と同様にゴミを舞い上げずに真空引き後に窒素ガスを注入するなどして、高速にガス置換を行うことが可能である。また、被処理物搬入部から装置内処理部までの間に中間的な環境を持つ中継チャンバ7を設けることにより、窒素ガス濃度や水分含有量などの環境を圧力調整と同様に段階的に装置処理部の状態に近づけることが可能である。以下、各実施形態について詳細に説明する。
For the same reason as adjusting the pressure environment, when preparing an environment filled with a specific gas such as nitrogen gas at a high concentration, a plurality of environment adjustment spaces as described above and a plurality of environment adjustment spaces connecting them are also provided. An environmental adjustment mechanism composed of a load lock chamber is useful. That is, in the
<第1実施形態>
図1は、EUV露光装置や、電子ビームによる直描露光装置などのような、超高真空下で露光処理をする真空露光装置の構成を示している。また、図1の真空露光装置は、複数枚のウエハを同時に一括で処理する量産装置の場合を想定している。
<First Embodiment>
FIG. 1 shows the configuration of a vacuum exposure apparatus that performs exposure processing under an ultra-high vacuum, such as an EUV exposure apparatus or a direct drawing exposure apparatus using an electron beam. Further, it is assumed that the vacuum exposure apparatus in FIG. 1 is a mass production apparatus that simultaneously processes a plurality of wafers at once.
図1に示されるように、2つの搬入部ロードロック室2a、2bが、ウエハなどの被処理物を装置外部から搬入するために設けらており、並列処理が可能となっている。搬入部ロードロック室2a(2b)には外側ゲート1a(1b)、内側ゲート3a(3b)が設けられており、両ゲートを閉じることによりロードロック室内を密閉空間とすることができる。また、外側ゲート1a(1b)を開けばロードロック室は装置外部と通じ、内側ゲート3a(3b)を開けばロードロック室は中継チャンバ7と通じる。
As shown in FIG. 1, two loading section
また、処理部ロードロック室10は装置内部(処理チャンバ15)にウエハを搬入するために設けられている。処理部ロードロック室10にも外側ゲート9と内側ゲート11が設けられており、両ゲートを閉じることによりロードロック室内を密閉空間とすることができる。また、外側ゲート9を開けばロードロック室は中継チャンバ7と通じ、内側ゲート11を開けばロードロック室は処理チャンバ15と通じる。
The processing section
搬送機構6は、搬入部ロードロック室2aまたは搬入部ロードロック室2bから処理部ロードロック室10にウエハなどの被処理物を搬送するものであり、例えば搬送ロボットなどを含む。中継チャンバ7は搬送機構6を内包し、装置外部の気圧と処理チャンバ15内の圧力との間の圧力を有するように調整されている。また、圧力調整機構5a、5bは搬入部ロードロック室2a,2b内の圧力を、圧力調整機構8は中継チャンバ7内の圧力を、圧力調整機構13は処理部ロードロック室10内の圧力を、圧力調整機構14は処理チャンバ15内の圧力をそれぞれ個別に調整可能である。制御部101は、各ロードロック室のゲートの開閉や、圧力調整機構、搬送機構等を制御する。
The
以上の構成を備えた本実施形態の露光装置における被処理物(ウエハ)の搬送制御について図5、図6のフローチャート及び図1を参照しながら説明する。図5、図6は制御部101による動作を説明するフローチャートである。
The transfer control of the workpiece (wafer) in the exposure apparatus of the present embodiment having the above configuration will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 5 and 6 and FIG. 5 and 6 are flowcharts for explaining the operation of the
実施形態の概要で説明したように、装置内部は、不図示の真空イオナイザーなどで除電されているものとする。また、説明を簡単にする為に、搬入部ロードロック室2aからウエハを搬入する場合について説明する。なお、搬入部ロードロック室2bからウエハの搬入を行なう場合も同様の動作となることは明らかであろう。
As described in the outline of the embodiment, it is assumed that the inside of the apparatus is neutralized by a vacuum ionizer (not shown) or the like. In order to simplify the description, a case where a wafer is loaded from the loading portion
予め搬入部ロードロック室2aは、装置外部の圧力とほぼ同じ圧力となるように調整され、外側ゲート1aを開いた状態とする。即ち、外側ゲート1aと内側ゲート3aを閉じた状態で圧力調整機構5aにより室内の圧力を外部圧力と同等にし、外側ゲート1aを開く(ステップS101,S102,S103)。
The loading portion
予めウエハキャリア4aに入れられた複数枚のウエハは、搬入部ロードロック室2aに搬入される。このとき、上述のように、制御装置101の制御により搬入部ロードロック室2aの外側ゲート1aは既に開けられており、内側ゲート3aは閉じられている。搬入部ロードロック室2aへのウエハキャリア4aの載置は、人手によって行なわれてもよいし、搬送ロボットなどにより自動的に行われても良い。ウエハキャリア4aの載置の完了が検出されると、制御装置101は外側ゲート1aを閉め(ステップS104,S105)、搬入部圧力調整機構5aにより減圧処理を開始させる(ステップS106)。このとき、上述したように、大気圧から100pa程度まではゆっくりと減圧し、100pa以下については高速に減圧を行うようにする。このような減圧制御により、急激に排気処理をすることで断熱膨張によって処理ウエハが凍結したり、搬入部ロードロック室2a内で発生した気流によりゴミが舞い上がってウエハが汚染することを防止できる。
A plurality of wafers previously placed in the
中継チャンバ7内の圧力とほぼ等しい圧力になるまで減圧処理を行った後、制御部101は、搬入部ロードロック室2aの内側ゲート3aを開く(ステップS107,S108)。中継チャンバ7の圧力は、上述したように10pa程度が望ましい。その後、真空ロボットなどの搬送機構6により、ウエハキャリア4a内の処理ウエハは、処理部ロードロック室10に搬送される(ステップS110)。なお、上記ステップS101〜S108の処理は、ウエハキャリア4aによって複数枚のウエハを単位として搬入部ロードロック室2aに搬入されるので、この複数枚のウエハについて1回実行すればよいことになる。
After performing the decompression process until the pressure in the
一方、処理部ロードロック室10については、外側ゲート9と内側ゲート11を閉じた状態で圧力調整機構13によりロードロック室内の圧力を中継チャンバ7の圧力と同程度(10pa以下)にし、その後外側ゲート9を開く(ステップS121,S122,S123)。すなわち、処理部ロードロック室10は予め処理部圧力調整機構13により所定の圧力に調整されており、かつ搬送機構6側の外側ゲート9は開いた状態となっているものとする。搬送機構6によりウエハが処理部ロードロック室10内に載置されたことを検出すると、制御部101は外側ゲート9を閉じて(ステップS125)、処理部ロードロック室10内を処理チャンバ15と同等の圧力(超高真空圧以下(10-5pa以下))になるまで減圧する(ステップS126,S127)。その後、内側ゲート11を開く(ステップS128)。この状態で、処理チャンバ15内の不図示の搬送機構によりウエハが処理チャンバ15へ搬出される(ステップS130)。
On the other hand, with respect to the processing section
なお、露光装置本体部における処理チャンバ15内の圧力は超高真空圧以下(10-5pa以下)であることが望ましいが、装置内処理部の構成や容積によっては、さらに局所排気可能なロードロック室を構成することも考えられる(装置が大きくなると、装置内部を全て高真空にすることが難しくなる。従って、装置内処理部に新たなロードロック室を設けて、光が通る部分などを局所的に排気するようにして、排気対象エリアを小さくする)。但し、上記の設定圧力値は、露光処理時間、真空引き時間、受け渡し口の数などを考慮して総合的に決定する場合もある。例えば、ウエハ搬送用の中継チャンバ7の圧力は10pa程度が望ましいが、装置の条件によっては100pa程度になる場合もある。
Note that the pressure in the
前述したように、2つの搬入部ロードロック室2a、2bは、真空排気の並列処理を意図したものなので、2つに限定されず3つ以上存在してもかまわない。また、搬入部ロードロック室を1つとすることも装置構成上は可能である。
As described above, the two carry-in section
以上、ウエハを装置外部から処理チャンバ15へ搬入する動作を説明した。ウエハを処理チャンバ15から装置外部へと搬出する場合の動作は、上記と逆の手順を踏むことになる。以下、図6を参照してこの処理例を説明する。
The operation for carrying the wafer into the
まず、処理部ロードロック室10の内側ゲート11および外側ゲート9を閉じた状態で室内の圧力を処理チャンバ15内の圧力と同等にしてから内側ゲート11を開き、不図示の搬送機構によりウエハを処理部ロードロック室10内に載置した後内側ゲート11を閉じる(ステップS201〜S205)。続いて処理部ロードロック室10内の圧力を中継チャンバ7内の圧力と同等になるまで上昇させてから、外側ゲート9を開く(ステップS206〜S208)。そして、搬送機構6を駆動して、処理部ロードロック室10内のウエハを中継チャンバ7内に取り出す(ステップS210)。
First, with the
一方で、制御部101は、搬入部ロードロック室2aの内側ゲート3aと外側ゲート1aを閉じて室内の圧力を中継チャンバ7内の圧力と同等に調整し、その後、内側ゲート3aを開く(ステップS211〜S213)。この状態で、搬送機構6は処理部ロードロック室10から取り出したウエハを搬入部ロードロック室2a内に搬入し、ウエハキャリア4aに載置する。
On the other hand, the
搬入部ロードロック室2aにおける搬入の完了を検出したならば、制御部101は内側ゲート3aを閉じ、室内の圧力が装置外部の気圧と同等になるまで上昇させ、その後、外側ゲート1aを開く(ステップS214〜S218)。その後、不図示の搬送機構或いは手動によりウエハを搬入側ロードロック室2aより搬出する(ステップS220)。以上の処理により、ウエハを装置外部に取り出すことができる。なお、搬入側ロードロック室2aはウエハキャリア4aにより複数枚をまとめて出し入れができるので、ステップS215〜S218の処理は複数枚のウエハにつき1回実行するようにすればよい。
If the completion of loading in the loading portion
以上のような環境調整機構を用いることで得られるメリットについて以下に説明する。まず、図4で示した従来例のように、ロードロック室が1つ介在するだけで、本実施形態のような、直列に配置された中継チャンバ7がない場合を考えてみる。
Advantages obtained by using the environment adjustment mechanism as described above will be described below. First, as in the conventional example shown in FIG. 4, consider a case where only one load lock chamber is interposed and there is no
少しでも所望の真空圧に到達する時間を短くするためには、真空引きをする対象の体積と表面積が小さいほど有利である。特に超高真空圧のように低い圧力の場合には、表面積が重要である。従って、1回あたりの真空排気時間で比較すると、ウエハを1枚ずつ供給する方式の方がウエハキャリア4aなどを用いて供給するよりもロードロック室を小さくすることができるので、1回あたりの真空排気時間は短時間で済む。本実施形態で、処理部ロードロック室10が1枚ずつウエハを供給する構成となっているのはこのためである。但し、ウエハを1枚ずつ供給する方式が従来方式と同じであったとしても、本実施形態では大気圧に比べて十分低い圧力である中継チャンバ7の圧力から真空引きをしているので、従来方式(大気圧からの真空引き)に比べて総排気量は著しく少なくなり、結果として目標圧力への到達時間を短縮することができる。
In order to shorten the time required to reach the desired vacuum pressure as much as possible, the smaller the volume and surface area of the object to be evacuated, the more advantageous. The surface area is important especially at low pressures such as ultra-high vacuum pressures. Therefore, when compared with the time of evacuation per time, the method of supplying the wafers one by one can make the load lock chamber smaller than the method using the
また、処理ウエハ1枚当たりの目標圧力到達時間を短くするためには、ウエハを1枚ずつ供給する方法よりもウエハキャリア4aなどを用いて、複数枚のウエハに対して同時に真空引きをした方が有利である。これは、搬入部ロードロック室2aの外側ゲート1aを開閉する回数を減らすことができること、搬送時間の節約等による。しかしこの場合には、体積や表面積が大きくなってしまう為に、必要な真空度に到達するまでに多くの時間を要してしまう。特に超高真空圧力のように目標圧力が低い場合には、その影響が顕著である。しかしながら、本実施形態では、処理部ロードロック室2a,2bにおいては、大気圧から超高真空領域まで真空引きするのではなく、中継チャンバ7の圧力までしか引かないので、処理時間を短くすることができる。すなわち、ウエハキャリア4aによる複数枚を同時に真空引きすることのメリットを活かすことができる。
In addition, in order to shorten the target pressure arrival time per processing wafer, a method in which a plurality of wafers are simultaneously evacuated by using the
以上のように、第1実施形態によれば、搬入部ロードロック室2aと処理部ロードロック室10との間に、大気圧より十分低い圧力(10pa程度)に設定された中継チャンバ7を設けることで、処理部ロードロック室10においては、大気圧から真空引きする場合に比べて総排気量を少なくできる。さらに、中継チャンバ7から処理部ロードロック室10へのウエハ搬入を1枚ずつ行うことで、体積も表面積も小さくなるので、超高真空圧力まで真空引きをする必要がある処理部ロードロック室10での処理を高速化している。また真空引きを超高真空領域まで行なう必要のない搬入部ロードロック室2a、2bへのウエハ搬入はウエハキャリア4aを用いることで、ウエハ1枚あたりの排気量を低減することができる。さらに、複数の搬入口を設けて並列処理をすることにより、搬入部ロードロック室2a、2bでの真空引きに要する時間も低減されている。
As described above, according to the first embodiment, the
したがって、本実施形態の構成によれば、従来方式に比べて環境調整に要する処理時間を短くすることができる。特に、複数枚のウエハを同時に処理する場合に有効である。 Therefore, according to the configuration of the present embodiment, the processing time required for environmental adjustment can be shortened compared to the conventional method. This is particularly effective when a plurality of wafers are processed simultaneously.
<第2実施形態>
第2実施形態に係る機器構成を図2に示す。第1実施形態で説明したようなウエハキャリア4aを用いた構成の場合、多数のウエハを同時に処理する場合には非常に効果的であるが、少ない枚数を処理する場合には搬入部ロードロック室2aで排気する容積が大きくなってしまう為に、返って処理時間が長くなってしまうことが懸念される。
<Second Embodiment>
FIG. 2 shows a device configuration according to the second embodiment. The configuration using the
第2実施形態では、このような場合を考慮して、ウエハを1枚づつ搬入できるような搬入部ロードロック室2cを設けた構成を示す。このような構成にすることで、前述したような排気量が増大することによるデメリットは低減できる。
In the second embodiment, in consideration of such a case, a configuration is shown in which a loading portion
装置の運用方法によっては、ウエハキャリア用の搬入口と混在させたり、1枚毎の搬入口のみを複数設けたりする構成も考えられる。また、図2では1枚ずつの搬入口が1つしかないが、2つ以上あってもかまわない。 Depending on the operation method of the apparatus, a configuration in which the wafer carrier is mixed with a carry-in port or a plurality of carry-in ports for each sheet is provided. Further, in FIG. 2, there is only one carry-in port for each sheet, but there may be two or more.
以上のように第2実施形態によれば、ウエハ供給方式のバリエーションの例として、ウエハキャリアでの供給以外に1枚ずつウエハを載置可能とする搬入部ロードロック室2cを設けたことにより、特に小ロットの処理をする場合に有効となる。
As described above, according to the second embodiment, as an example of a variation of the wafer supply method, by providing the loading portion
<第3実施形態>
第1実施形態および第2実施形態では、真空装置の構成例について述べた。このような真空装置が対象とする環境調整は圧力であるが、ガス組成や含有水分などを調整する場合でも、第1実施形態および第2実施形態で説明したような構成が有効となる。図3は第3実施形態による機器構成例を示す図である。第3実施形態では、圧力制御機構以外にガス制御機構を設けることにより、真空環境下以外でも同様にスループット向上を図る。
<Third Embodiment>
In the first embodiment and the second embodiment, the configuration example of the vacuum apparatus has been described. Although the environmental adjustment targeted by such a vacuum apparatus is pressure, the configuration described in the first and second embodiments is effective even when adjusting the gas composition, moisture content, and the like. FIG. 3 is a diagram illustrating a device configuration example according to the third embodiment. In the third embodiment, by providing a gas control mechanism in addition to the pressure control mechanism, throughput is similarly improved even in a non-vacuum environment.
第3実施形態では、第1実施形態と同様の圧力調整機構以外に、ガス調整機構16〜20が追加されている。ガス調整機構は、窒素ガスなどの特定ガスを高精度に注入する機構(例えばマスフローコントローラ)や、含有水分を除去するための乾燥機などで構成され、各チャンバとロードロック室を個別に制御する。ガス調整機構16〜20は、それぞれが接続されている密閉可能な空間を所望のガス成分に調整することを目的として設置されている。
In the third embodiment,
処理チャンバ15内に求められているガス成分の純度が極端に厳しい場合であっても、第1及び第2実施形態の圧力調整で説明したように、中継チャンバ7の中間的な状態を経由することによって、装置外部の設置環境から一気に調整するよりも調整時間を短くすることができる。すなわち、圧力環境を調整するのと同様な理由から、窒素ガスなどの特定ガスを高濃度で充満させる環境を準備する際にも、複数のロードロック室で構成された環境調整機構は有用である。
Even when the purity of the gas component required in the
以上説明したように、上記各実施形態によれば、大気圧からの受け渡し口を複数にすることで、各受け渡し口に設けられた搬入部ロードロック室の減圧処理を同時に平行して行うことが可能となり、実効的な減圧処理時間を短縮でき、スループットの向上が期待できる。 As described above, according to each of the above-described embodiments, a plurality of delivery ports from the atmospheric pressure can be used to simultaneously perform the decompression process of the loading portion load lock chamber provided at each delivery port in parallel. This makes it possible to reduce the effective decompression time and improve the throughput.
ウエハなどの被処理物を供給する環境と、露光装置内の処理環境が極端に違う場合に、複数のロードロック室からなる環境調整機構を設けて中間的な環境を経由することで、環境調整に要する処理時間を軽減して、スループットの向上を図ることができる。 When the environment for supplying workpieces such as wafers and the processing environment in the exposure system are extremely different, an environmental adjustment mechanism consisting of multiple load-lock chambers is provided and the environment is adjusted via an intermediate environment. Processing time can be reduced, and throughput can be improved.
大気圧下にある処理ウエハを、真空または窒素ガスパージ空間の装置内処理部に送り込む際には真空引きやガス交換などが必要となる。このとき、要求される処理環境が極端に厳しい場合には環境調整に要する時間も長くなり、露光処理するまでの待ち時間が大きくなってしまい、スループットの低下を招いてしまう。 When a processing wafer under atmospheric pressure is sent to a processing unit in the apparatus in a vacuum or nitrogen gas purge space, vacuuming or gas exchange is required. At this time, if the required processing environment is extremely severe, the time required for environmental adjustment becomes longer, the waiting time until the exposure processing is increased, and the throughput is lowered.
これに対して、第1実施形態では、図1のように、複数の搬入部ロードロック室を並列に、搬入部ロードロック室と処理部ロードロック室を直列に配置し、それぞれを適正な環境にすることにより、従来方式に比べて高速処理が可能となった。また、複数の搬入部ロードロック室を介在させて、ウエハキャリアなどを用いて複数枚ウエハの減圧処理を一度に行い、装置内部へは1枚づつ搬入するようにしたので、スループットが著しく向上する。 In contrast, in the first embodiment, as shown in FIG. 1, a plurality of loading unit load lock chambers are arranged in parallel, and the loading unit load lock chamber and the processing unit load lock chamber are arranged in series, and each of them is in an appropriate environment. Therefore, high-speed processing is possible compared to the conventional method. In addition, since a plurality of wafers are decompressed at a time using a wafer carrier or the like through a plurality of loading section load lock chambers, and the wafers are loaded one by one into the apparatus, the throughput is remarkably improved. .
また、搬入部ロードロック室に関しては、ウエハキャリアを用いて複数枚のウエハを一度に出し入れできるようにしたので、ロードロック室のゲートバルブ開閉回数を減らすことができる。すなわち、複数枚のウエハを一度にロードロック室に入れた方が、ウエハを1枚ずつ受け渡すより実際に排気する量を少なくできるので、スループットの向上が期待できる。 In addition, since the loading section load lock chamber can be loaded and unloaded at a time using a wafer carrier, the number of times of opening and closing the gate valve in the load lock chamber can be reduced. That is, if a plurality of wafers are placed in the load lock chamber at a time, the amount of actual exhaust can be reduced rather than delivering the wafers one by one, so that an improvement in throughput can be expected.
また各実施形態でも示したように、複数のロードロック室を所定の圧力となるように制御することでゴミの舞い上がりによるウエハ汚染やウエハ結露の影響を抑制しながら、高速な処理をすることが可能である。すなわちウエハ受け渡し用の搬入部ロードロック室においては、100pa程度を境にして高速排気と低速排気を切り替える。また中継チャンバ7の搬送エリアおよび装置処理部(処理チャンバ15)に搬入するための処理部ロードロック室10は100pa以下の圧力値とし、特に中継チャンバ7については10pa程度とすることで、ゴミによる汚染を抑えながらスループットを向上することが可能である。
Also, as shown in each embodiment, by controlling a plurality of load lock chambers to a predetermined pressure, it is possible to perform high-speed processing while suppressing the influence of wafer contamination and wafer dew condensation due to dust rising. Is possible. That is, in the load lock chamber for carrying in the wafer, the high-speed exhaust and the low-speed exhaust are switched around about 100 pa. Further, the processing unit
なお、真空装置における上記メリット、例えば総排気量の低減や、ゴミ舞い上がり防止効果などについては、窒素ガスなどの特定ガスで高濃度に充満させる必要がある装置についても同様に有効であることは明らかである。従って、窒素ガスなどの特定ガスで高濃度に充満させる場合のガス置換時にも、ロードロック室内の排気速度やガス充填速度は、当該ロードロック室内の圧力に応じて適切に制御することが好ましい。また、上記各実施形態では複数の搬入部ロードロック室と1つの処理部ロードロック室10を設けた構成を示したが、処理部ロードロック室を複数設けてもよい。
In addition, it is clear that the above-mentioned merit in the vacuum device, for example, the reduction of the total displacement and the effect of preventing the dust from rising, are also effective for a device that needs to be filled with a specific gas such as nitrogen gas to a high concentration. It is. Therefore, it is preferable to appropriately control the exhaust speed and the gas filling speed in the load lock chamber according to the pressure in the load lock chamber even when the gas is replaced with a specific gas such as nitrogen gas at a high concentration. Moreover, although each said embodiment showed the structure which provided the several carrying-in part load lock chamber and the one process part
Claims (11)
前記第1環境よりも装置外部の環境に近い第2環境に調整される第2チャンバと、
前記第2チャンバと装置外部とを接続する第1ロードロック室と、
前記第1チャンバと前記第2チャンバとを接続する第2ロードロック室と、
前記第1および第2チャンバならびに前記第1および第2ロードロック室の環境を個別に調整する調整手段と、
前記調整手段により前記第1ロードロック室を装置外部の環境と前記第2環境との間で調整して、前記第1ロードロック室を介して装置外部から前記第2チャンバへ処理対象物を搬送する第1制御手段と、
前記調整手段により前記第2ロードロック室を前記第1及び第2環境の間で調整して、前記第2チャンバから前記第1チャンバへ前記処理対象物を搬送する第2搬送手段とを備えることを特徴とするデバイス製造装置。 A first chamber that is conditioned to a first environment to process an object to be processed;
A second chamber that is adjusted to a second environment closer to the environment outside the apparatus than the first environment;
A first load lock chamber connecting the second chamber and the outside of the apparatus;
A second load lock chamber connecting the first chamber and the second chamber;
Adjusting means for individually adjusting the environment of the first and second chambers and the first and second load lock chambers;
The adjustment means adjusts the first load lock chamber between the environment outside the apparatus and the second environment, and conveys the processing object from the apparatus outside to the second chamber via the first load lock chamber. First control means for
Adjusting the second load lock chamber between the first and second environments by the adjusting means, and a second transfer means for transferring the processing object from the second chamber to the first chamber. A device manufacturing apparatus.
前記第1チャンバを第1環境に、前記第2チャンバを第2環境にそれぞれ調整する第1調整工程と、
前記第1ロードロック室の内部を装置外部環境と同等に調整して、処理対象物を該第1ロードロック室内に搬入した後、該第1ロードロック室を前記第2環境と同等に調整する第2調整工程と、
前記第2環境に調整された前記第1ロードロック室と前記第2チャンバを連通させ、前記処理対象物を前記第2チャンバ内へ搬入する第1搬送工程と、
前記第2ロードロック室を前記第2環境と同等に調整する第3調整工程と、
前記第1環境に調整された前記第2ロードロック室と前記第2チャンバを連通させ、前記処理対象物を前記第2ロードロック室内へ搬送する第2搬送工程と、
前記第2ロードロック室を前記第1環境と同等に調整する第4調整工程と、
前記第1環境に調整された前記第2ロードロック室と前記第1チャンバを連通させ、前記処理対象物を前記第1チャンバへ搬送する第3搬送工程とを備えることを特徴とする制御方法。 A first chamber that is adjusted to a first environment to process a processing object, a second chamber that is adjusted to a second environment that is closer to the environment outside the apparatus than the first environment, and the second chamber and the outside of the apparatus A first load lock chamber for connecting the first load lock chamber, and a second load lock chamber for connecting the first chamber and the second chamber.
A first adjusting step of adjusting the first chamber to a first environment and the second chamber to a second environment;
The inside of the first load lock chamber is adjusted to be equivalent to the environment outside the apparatus, and after the object to be processed is carried into the first load lock chamber, the first load lock chamber is adjusted to be equivalent to the second environment. A second adjustment step;
A first transfer step of communicating the first load lock chamber adjusted to the second environment and the second chamber, and carrying the processing object into the second chamber;
A third adjustment step of adjusting the second load lock chamber to be equivalent to the second environment;
A second transfer step of communicating the second load lock chamber adjusted to the first environment with the second chamber and transferring the processing object into the second load lock chamber;
A fourth adjustment step of adjusting the second load lock chamber to be equivalent to the first environment;
A control method comprising: a third transfer step of communicating the second load lock chamber adjusted to the first environment and the first chamber and transferring the object to be processed to the first chamber.
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