JP2008066635A - 容器内をパージガスによりパージする装置 - Google Patents

Abstract

【課題】原版または基板を収納する容器内をパージガスによりパージする新規かつ有用な技術を提供する。
【解決手段】原版５または基板を収納する容器４内をパージガスによりパージする装置であって、前記容器に設けられた供給ポート１にパージガスを供給する供給手段１２と、前記容器に設けられた排気ポート２からガスを排出する排気手段１２とを有する。さらに、前記供給ポートへの前記パージガスの供給流量と前記排気ポートからのガスの排気流量との少なくとも一方を周期的に変化させるように構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、原版または基板を収納する容器内をパージガスによりパージする装置に関する。

半導体素子の高集積化、微細化の傾向に伴い、ステッパ等の露光装置においては、高い解像力が要求されている。露光装置の解像力は露光光の波長に比例するため、次第に短波長化され、従来は可視域のｇ線（波長：４３６ｎｍ）から紫外域のＩ線（波長：３６５ｎｍ）へと変わってきた。さらに、近年ではＫｒＦエキシマレーザ（波長：２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（波長：１９３ｎｍ）、Ｆ_２エキシマレーザ（波長：１５７ｎｍ）の開発が行われている。

しかし、ＡｒＦエキシマレーザ程度以下の波長域では、酸素分子による光の吸収が大きいため、大気中ではほとんど光を透過しない。そのためＡｒＦエキシマレーザやＦ_２エキシマレーザ光を利用した露光装置においては、光路内を窒素等の不活性ガスでパージし、酸素濃度を数ｐｐｍオーダ以下にする必要がある。

また、高集積化に伴い微量の粉塵も露光装置の露光光強度を低下させ、さらには光吸収の発熱によりレンズに面変化を生じる。このことは露光時間延長による露光装置のスループット低下や、露光像の悪化による製品歩留まりの低下を引き起こす。

そのため、ＡｒＦエキシマレーザやＦ_２エキシマレーザ光を使用する露光装置では、露光光路の大部分の雰囲気を清浄な窒素で置換している。また露光装置内部と外部を連絡する部分にはロードロック機構が設けられ、外部からレチクルやウエハを搬入する場合には、一旦外気と遮断し、ロードロック機構内の不純物を清浄な窒素でパージした後、露光装置内部に搬入していた。そのため、所定の不活性ガス雰囲気に到達させるためのパージ時間は装置の生産性を低下させる。さらにロードロック室には外気と遮断するための扉が必要であり、その開閉動作に時間を要していた。また開閉扉および置換スペースのため装置全体の大型化を招いていた。

半導体工場において製造工程に用いるレチクルやウエハ等の基板を保管または搬送する際に、雰囲気中に存在する微量の粉塵やガス状不純物がレチクルやウエハ等へ付着すると前述した様に製品歩留まりの低下につながる。この傾向は集積度の増加に伴って益々顕著となる。そのため、これらを保管または搬送する際にはそれ専用の搬送容器が用いられる。

この搬送容器で基板を保管・搬送する際に容器内部を清浄雰囲気に置換するため、容器内には１個または複数のパージポート（供給ポート）と１個または複数の吸引ポート（排気ポート）を備えたものや、ファンモータとフィルタを備えたもの等が開発されている。

例えば、特許文献１では、多孔板からなる１個のパージポートと、整流板と、吸引ポートとを設けることにより容器内雰囲気を置換するものが開示されている。

また、特許文献２では、容器形状を曲面と平坦面にして面と面の交わる隅部に少なくとも１本の２方向に噴出するパージポートを設けて容器内雰囲気を置換するものが開示されている。
特開２００２−１７０８７６号公報 特開平１０−２４２２４２号公報

しかしながら、特許文献１のものは、整流板に囲まれた雰囲気は素早く置換出来るが、それ以外の雰囲気は置換されにくい。また、パージを停止した際にはその滞留部のガスが拡散して容器内全体の雰囲気を悪化させるという問題を引き起こす。また容器内の構造が複雑になるため、容器全体が大きくなりやすい。

特許文献２のものは、一つのパージポートから噴出されるガスは２方向にしか流されないため、それ以外の方向に滞留部が発生する。また定常流なので決まった場所に滞留部が発生してしまい、素早く置換できないという問題を引き起こす。

通常、図５のような構造を持つ容器内ではパージポート１とパージポート１の間や吸引ポート２と吸引ポート２の間等に滞留部３ができ、ガスを効率的に置換できず汚染防止効果が薄れるといった問題があった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、原版または基板を収納する容器内をパージガスによりパージする新規かつ有用な技術を提供することを例示的目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の装置は、原版または基板を収納する容器内をパージガスによりパージする装置であって、前記容器に設けられた供給ポートにパージガスを供給する供給手段と、前記容器に設けられた排気ポートからガスを排出する排気手段と、を有する。そして、前記供給ポートへの前記パージガスの供給流量と前記排気ポートからのガスの排気流量との少なくとも一方を周期的に変化させる、ように構成されたことを特徴とする。

上記構成によれば、例えば、原版または基板を収納する容器内をパージガスにより効果的または効率的にパージすることができる。

本発明の好ましい実施の形態において、前記供給手段は、前記容器に設けられた複数の供給ポートに前記パージガスを供給し、前記排気手段は、前記容器に設けられた複数の排気ポートからガスを排気する。そして、前記複数の供給ポートへの供給流量を互いに異なる位相で周期的に変化させ、前記複数の排気ポートからの排気流量を互いに異なる位相で周期的に変化させる。
その場合、前記供給流量と前記排気流量との少なくとも一方を周期的に変化させる周波数が可変である、ように構成することが好ましい。

また、前記供給手段による前記パージガスの供給流量と前記排気手段によるガスの排気流量とが等しくなる、ように構成することも好ましい。この場合、この場合、容器内圧がほぼ一定とすることができ、原版に設けられたペリクル膜の保護や、構造の単純化等が可能となる。

本発明の装置自体が前記容器を有することも可能である。
本発明は、特に、前記容器を有し、前記原版を介し前記基板を露光する露光装置に適用して好適なものである。

本発明の装置が容器を含む場合、該容器の壁面に沿って離れた２箇所のそれぞれに前記供給ポートを有し、前記壁面における前記２箇所の中間部に突起を有することが好ましい。また、前記容器の壁面に沿って離れた２箇所のそれぞれに前記排気ポートを有し、前記壁面における前記２箇所の中間部に突起を有することも好ましい。このように、前記２箇所の中間部に突起を備えることにより、パージガスの淀みを防止し、より短時間で所定気体に置換することが可能となる。

前記供給ポートおよび前記排気ポートは、それぞれ円筒状に形成されていることが好ましい。前記供給ポートおよび前記排気ポートは、多孔質材製とすることができる。パージガスは、例えば、窒素ガスもしくはヘリウムガスまたはこれらのガスを含む混合ガスである。

前記流量の変動周波数は、例えば０．１Ｈｚ程度の比較的低周波から数１０Ｈｚ程度の比較的高周波、または比較的低周波と比較的高周波との組合せとするとよい。

供給ポートおよび排気ポートを複数個ずつ備える場合、前記供給手段のガス供給量と前記排気手段のガス排気量との少なくとも一方をほぼ一定とすることも好ましい。この場合、容器内のガスの揺らぎを減少し、露光およびレーザ測長への悪影響を低減または防止することができる。

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
［実施例１］
図１は、本発明の一実施例に係る基板搬送容器の構成を示す。
この基板搬送容器４は、例えば１５２ｍｍ角程度のレチクル５をカセット６に収納した状態で容器４内に収容し、保管または搬送するものである。この基板搬送容器４は底面にカセット６に収納したレチクル５を出し入れする開口部を有した角筒状の容器本体７と、その開口部を閉塞するカセット６と一体となった蓋８と、複数の供給ポート１および排気ポート２から構成される。

図２のように基板搬送容器４が装置１１に取付けられると、装置１１に構成されるパージガス供給装置１２と複数の供給ポート１および排気ポート２間がガスケット等により密閉状態で接続され、容器本体内部への所定ガスによるパージが開始される。容器４内のパージが終わると装置１１の蓋８を自動開閉させる機構により容器本体７と蓋８間のロックが解除される。これにより容器本体７と蓋８が別けられ、レチクル５が搭載されたカセット６は蓋８と共に昇降機９により装置１１内へ送り込まれる。反対にレチクルを容器４に収納する際には、レチクルが搭載されたカセットと蓋を昇降機により上昇させ容器本体７へ挿入し、装置１１の、容器本体と蓋間をロックさせる機構により閉められる。容器本体７と蓋８の間はガスケット等により容器内の気密を保つことができるようになっている。これが終わるとパージガス供給装置１２により、同様にパージが開始される。これにより容器内を清浄度が高く且つ所定ガス雰囲気に保つ事が可能となる。装置１１は、例えば、露光装置またはレチクルライブラリである。

パージガスが供給された基板搬送容器内は図３に示すように各供給ポート１、排気ポート２の流量を連続にかつ周期的に変化させることにより、変化させない時にできていた滞留部３の雰囲気を動かすことが可能になる。これにより基板搬送容器内を短時間に所定気体に置換することができる。

さらに、図４に示すように各ポートのほぼ中間部の壁面に突起１０を付けることにより、ポート間にできる滞留部の体積を少なくすることができ、これによって置換速度をより早くすることができる。

次に、図２のパージガス供給装置１２について説明する。この装置は容器内部の各ポートの給排気量を制御する装置である。流量が一定もしくは変動する所定ガスを複数のポートへ振分ける機能を有し、供給したガス量と同等量を排気しながらそれぞれのポート流量に前記の比較的低周波または比較的高周波またはその組合せの変化を加えることが可能な装置である。常に動きのある流れを作り定常流れの時に出来る滞留部を無くすためである。最適な流量、周波数は容器形状等により変化する。この装置は基板搬送容器側か装置側かのどちらかに取付けられる。すなわち、パージガス供給装置１２は、容器４内に供給ポート１を介してパージガスを供給する供給手段であり、容器４内のガスを排気ポート２を介して排気する排気手段である。

各ポート形状は円筒の側面にランダムに穴を開けたもの、もしくは多孔質からなるもので、これらのポートの取付け方向はガスの流れやすい方向を考慮して出来るだけ広範囲に取付けるのが望ましい。図１〜図４ではレチクルの法線方向と平行に基板搬送容器内の４隅に配置している。

本実施例においては、基板搬送容器内に円筒の側面にランダムに穴を開けたパージ／排気ポートまたは多孔質からなるパージ／排気ポートを１つまたは複数配置しそれぞれ異なる周期で流量を変動させる。これにより、一定流量を流し続けた時に出来易い滞留部を無くすことが可能となる。このことにより基板搬送容器内全体の雰囲気を短時間で効率的に置換することが可能となる。

さらに、この基板搬送容器内の雰囲気を短時間に確実に所定ガスに置換できることから、半導体露光装置内外の雰囲気を分離するためのロードロック室が不要になる。

上述の実施例においては、基板としてレチクルを用いた例を示したが、本発明は、感光剤を塗布した半導体ウエハやガラス基板等を搬送するための基板搬送容器にも適用可能である。さらに、本発明は、基板搬送容器内の雰囲気の置換だけに留まらず半導体露光装置内部で雰囲気置換を必要とする部分へ適用しても有用である。

［デバイス製造の実施例］
次に、上記の基板搬送容器を用いてレチクル（マスク）を搬送する露光装置を利用した微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造プロセスを説明する。
図６は半導体デバイスの製造のフローを示す。
ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では設計したパターンを形成したマスク（原版またはレチクルともいう）を製作する。
一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクを設置した露光装置とウエハ（基板ともいう）を用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。
次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程である。後工程は、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）等の組み立て工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、ステップ７でこれを出荷する。

上記ステップ４のウエハプロセスは、ウエハの表面を酸化させる酸化ステップ、ウエハ表面に絶縁膜を成膜するＣＶＤステップ、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する電極形成ステップステップを有する。また、ウエハにイオンを打ち込むイオン打ち込みステップ、ウエハに感光剤を塗布するレジスト処理ステップ、上記の露光装置を用いて、回路パターンを有するマスクを介し、レジスト処理ステップ後のウエハを露光する露光ステップを有する。さらに、露光ステップで露光したウエハを現像する現像ステップ、現像ステップで現像したレジスト像以外の部分を削り取るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト剥離ステップを有する。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。

本発明の一実施例に係る基板搬送容器の概略図である。 図１の基板搬送容器が装置本体に取付き、昇降機により搬入出される時の様子を示す図である。 図１の基板搬送容器におけるガスの流れおよび滞留部を示す説明図である。 本発明の他の実施例に係る基板搬送容器の概略図である。 従来の基板搬送容器におけるガスの流れおよび滞留部を示す説明図である。 デバイスの製造プロセスのフローを説明する図である。

符号の説明

１：供給ポート、２：排気ポート、３：滞留部、４：基板搬送容器、５：レチクル、６：カセット、７：容器本体、８：蓋、９：昇降機、１０：突起、１１：装置、１２：パージガス供給装置。

Claims (10)

1. 原版または基板を収納する容器内をパージガスによりパージする装置であって、
   前記容器に設けられた供給ポートにパージガスを供給する供給手段と、
   前記容器に設けられた排気ポートからガスを排出する排気手段と、
   を有し、
   前記供給ポートへの前記パージガスの供給流量と前記排気ポートからのガスの排気流量との少なくとも一方を周期的に変化させる、
   ように構成されたことを特徴とする装置。
2. 前記供給手段は、前記容器に設けられた複数の供給ポートに前記パージガスを供給し、
   前記排気手段は、前記容器に設けられた複数の排気ポートからガスを排気し、
   前記複数の供給ポートへの供給流量を互いに異なる位相で周期的に変化させ、
   前記複数の排気ポートからの排気流量を互いに異なる位相で周期的に変化させる、
   ように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記供給流量と前記排気流量との少なくとも一方を周期的に変化させる周波数が可変である、ように構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
4. 前記供給手段による前記パージガスの供給流量と前記排気手段によるガスの排気流量とが等しくなる、ように構成されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の装置。
5. 前記容器を有する、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の装置。
6. 前記容器を有し、前記原版を介し前記基板を露光する露光装置である、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の装置。
7. 前記容器の壁面に沿って離れた２箇所のそれぞれに前記供給ポートを有し、前記壁面における前記２箇所の中間部に突起を有する、ことを特徴とする請求項５または６に記載の装置。
8. 前記容器の壁面に沿って離れた２箇所のそれぞれに前記排気ポートを有し、前記壁面における前記２箇所の中間部に突起を有する、ことを特徴とする請求項５または６に記載の装置。
9. 前記供給ポートおよび前記排気ポートは、それぞれ円筒状に形成されている、ことを特徴とする請求項５乃至８のいずれかに記載の装置。
10. 請求項６に記載の装置を用いて原版を介し基板を露光するステップを有する、ことを特徴とするデバイス製造方法。

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