JP2012529754A - 搬送装置及び露光装置 - Google Patents

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Abstract

搬送装置は、隔壁(21)で隔てられた第1空間(CR)と第2空間(20)との間で、隔壁に形成された開口部(22)を介して基板(10)を搬送する。搬送装置は、基板を支持する支持部を有し、支持部が開口部内を通って第1空間と第2空間との間を移動する支持装置と、開口部に挿入された支持装置と隔壁との間の隙間を調整して、第1空間と第2空間との間の流体の移動を抑制する調整装置と、を有する。

Description

本発明は、搬送装置及び露光装置に関するものである。
本願は、2009年6月9日に出願された米国特許仮出願第61/213,447号、及び2010年06月08日に出願された米国出願第12/795,939号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
フォトリソグラフィ工程で用いられる露光装置において、例えば下記特許文献1に開示されているような、露光光として極端紫外(EUV:Extreme Ultra-Violet)光を用いるEUV露光装置が案出されている。
従来、この種の露光装置では、真空チャンバ内にウエハ等の感光基板を搬送するが、搬送時間を短縮する技術として、例えば特許文献2が開示されているように、スリットが形成された隔壁で区画され、真空度が順次高くなる複数(特許文献2では3連)のロードロックチャンバーを設け、隔壁のスリットを介して複数のロードロックチャンバーに感光基板を順次通過させる技術が開示されている。
特開2005−032510号公報 特開2004−179567号公報
上述したような従来技術では、ロードロックチャンバーを複数設けることから装置が大型化する可能性がある。
また、近年ではパターンの細線化に伴い、要求される真空度が高まっており、この要求に応えるためには、ロードロックチャンバーの数を多くしたり、ポンプを含む排気能力を高めたりする必要があり、さらなる装置の大型化及び高価格化を招いてしまう。
また、複数のロードロックチャンバーを用いて真空度を順次高くする場合には、各ロードロックチャンバーで排気する時間を要するため、感光基板に対する露光処理のスループットが悪化する可能性がある。
本発明の態様は、装置の大型化、高価格化を抑制しつつ、高スループット及び高真空度に対応できる搬送装置及び露光装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様における搬送装置は、隔壁で隔てられた第1空間と第2空間との間で、前記隔壁に形成された開口部を介して基板を搬送する搬送装置であって、前記基板を支持する支持部を有し、前記隔壁との間に隙間を形成した状態で前記開口部を塞ぐように設けられ、前記支持部を前記第1空間に臨む状態から前記第2空間に臨む状態に移動させる支持装置と、前記開口部に挿入された前記支持装置と前記隔壁との間の隙間を調整して、前記第1空間から前記第2空間への間の流体の移動を抑制する調整装置と、を有するものである。
本発明の別の態様における搬送装置は、隔壁で隔てられた第1空間と第2空間との間で基板を搬送する搬送装置であって、基板を支持する支持部を有し、該支持部が前記第1空間と前記第2空間との間を移動する支持装置と、前記第1空間と前記第2空間とに接続され、前記支持装置の移動経路を少なくとも一部を形成する第3空間と、前記第3空間にある気体を排気する排気装置と、を有し、前記排気装置は、前記基板の前記移動経路に沿って順次配置された互いに排気特性が異なる複数の排気部を有するものである。
本発明の別の態様における露光装置は、先に記載の搬送装置を備えるものである。
また、本発明の別の態様におけるチャンバー装置は、前記内部空間に臨む開口部を有し、該内部空間を外部空間に連通させる連絡空間と、前記連絡空間に設けられた吸引口を有る吸引装置と、を有するものである。
本発明の態様によれば、装置の大型化、高価格化を抑制しつつ高真空度に対応できる。
EUV露光装置の一例(4枚投影系)を示す概略構成図である。 本発明に係る露光装置のチャンバー及び搬送装置を模式的に示す図である。 開口部及び搬送装置を示す構成図である。 搬送装置の概略構成を示す平面図である。 搬送装置の概略構成を示す正面断面図である。 第2実施形態に係る搬送装置の概略構成を示す平面図である。 第2実施形態に係る搬送装置の概略構成を示す正面断面図である。 同搬送装置によるウエハ搬送を説明するための図である。 同搬送装置によるウエハ搬送を説明するための図である。 搬送装置の他の構成形態を示す部分平面図である。 本発明のマイクロデバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。 図11におけるステップS13の詳細工程の一例を示す図である。 ロードプレートによるウエハ搬送を説明するための図である。 第2実施形態におけるロードプレートによるウエハ搬送を説明するための図である。
以下、本発明の搬送装置及び露光装置の実施の形態を、図1から図12を参照して説明する。本実施形態では、極端紫外(EUV:Extreme Ultra-Violet)光で基板を露光するEUV露光装置において、大気圧下のクリーンルームと、当該クリーンルーム内で略真空状態の露光装置との間で基板を搬送する場合を例に挙げて説明する。
また、以下の説明においては、XYZ直交座標系を設定し、このXYZ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。以下の各図においては、水平面内の所定方向をX軸方向、水平面内においてX軸方向と直交する方向をY軸方向、X軸方向及びY軸方向のそれぞれと直交する方向(すなわち鉛直方向)をZ軸方向とする。X軸、Y軸、及びZ軸まわりの回転(傾斜)方向については、それぞれ、θX、θY、及びθZ方向とする。
また、基板として、半導体デバイス製造用の半導体ウエハ(以下、単にウエハと呼ぶ)を用いた場合を例に説明するが、これに限定されるものではない。
(第1実施形態)
図1に示すEUV露光装置EXは、光源を含む照明系ILを備えている。照明系ILから放射されたEUV光(一般に波長5〜20nmが用いられ、具体的には13nmや11nmの波長が用いられる)は、折り返しミラー1で反射してレチクル(マスク)2に照射される。
レチクル2は、レチクルステージ3に保持されている。このレチクルステージ3は、スキャン方向(Y軸)に100mm以上のストロークを持ち、レチクル面内の走査方向と直交する方向(X軸)に微小ストロークを持ち、光軸方向(Z軸)にも微小ストロークを持っている。XY方向の位置は図示せぬレーザ干渉計によって高精度にモニタされ、Z方向はレチクルフォーカス送光系4とレチクルフォーカス受光系5からなるレチクルフォーカスセンサでモニタされている。
レチクル2で反射したEUV光は、図中下側の光学鏡筒14内に入射する。このEUV光は、レチクル2に描かれた回路パターンの情報を含んでいる。レチクル2にはEUV光を反射する多層膜(例えばMo/SiやMo/Be)が形成されており、この多層膜の上に吸収層(例えばNiやAl)の有無でパターニングされている。
光学鏡筒14内に入射したEUV光は、第一ミラー6で反射した後、第二ミラー7、第三ミラー8、第四ミラー9と順次反射し、最終的にはウエハ(基板)10に対して垂直に入射する。投影系の縮小倍率は、例えば1/4や1/5である。この図では、ミラーは4枚であるが、N.A.をより大きくするためには、ミラーを6枚あるいは8枚にすると効果的である。鏡筒14の近傍には、アライメント用のオフアクシス顕微鏡15が配置されている。
ウエハ10は、ウエハステージ11上に載せられている。ウエハステージ11は、光軸と直交する面内(XY平面)を自由に移動することができ、ストロークは例えば300〜400mmである。同ウエハステージ11は、光軸方向(Z軸)にも微小ストロークの上下が可能で、Z方向の位置はウエハオートフォーカス送光系12とウエハオートフォーカス受光系13からなるウエハフォーカスセンサでモニタされている。ウエハステージ11のXY方向の位置は図示せぬレーザ干渉計によって高精度にモニタされている。露光動作において、レチクルステージ3とウエハステージ11は、投影系の縮小倍率と同じ速度比、すなわち、4:1あるいは5:1で同期走査する。
次に、露光装置EXのメインチャンバー及び基板搬送装置について説明する。
図2は、本発明に係る露光装置EXのメインチャンバー及び基板搬送装置を模式的に示す図である。露光装置EXは、気圧(大気圧)、湿度、温度等が管理された空間であるクリーンルーム(第1空間)CR内に設けられている。
照明系ILを含む鏡筒や光学鏡筒14等(図1参照)は、クリーンルームCRとは隔てられた(区画された)空間であるチャンバー(第2空間)20内に収容されている。そして、チャンバー20内に、図1のような露光装置EXが配置されている。なお、図2では、露光装置EXのうちウエハWを載置して位置決めするためのウエハステージ11を抜粋して図示している。このチャンバー20の図中下側には、ターボ分子ポンプや初期粗引きポンプ等を含む排気系26が接続されている。この排気系26により、チャンバー20内は、大気圧から10−4Pa程度まで排気される。
このように、クレーンルームCR(第1空間)が第1の圧力に設定された第1圧力室、チャンバー20(第2空間)が第2の圧力に設定された第2圧力室といった関係になっている。ただし、このような構成に限定されるものではなく、前記第1空間と前記第2空間の圧力が等しく設定されていてもよい。本実施形態では、少なくとも、第1空間から第2空間への気体(流体)の移動を抑制できるように構成されているが、第2空間から第1空間への気体(流体)の移動を抑制することも可能である。
また、例えば、前記第1空間と前記第2空間の気体の種類を異ならせておき、両気体が混ざり合うのを防止するような場合であってもよい。この場合、第1空間から第2空間への気体(流体)、および第2空間から第1空間への気体(流体)の移動が、ともに抑制される。
本実施形態及び他の実施形態において、空間(あるいは気圧室)とは、特に密閉されたり閉じられたりした空間に限定されるものではなく、例えば、その空間内の状態を維持することができれば、一部が開放された空間になっていてもよい。例えば、前記第1、第2空間が前記隔壁を隔てた周辺では各空間内の流体が所定の状態に維持されていることができるが、前記隔壁から離れた位置で前記隔壁周辺ほど厳しく状態を設定する必要がない場合等は、密閉した空間や閉じられた空間としなくてもよい場合がある。本実施形態及び他の実施形態において、そのような場合も空間(あるいは空域としてもよい)として扱うものとする。
チャンバー20を形成する隔壁21には、クリーンルームCRとチャンバー20内部との間でウエハ10を搬送する際の経路となる開口部(接続部)22が形成されている。開口部22の形状は、図3に示すように、長手方向がX軸方向(水平方向)に延びる略矩形の断面形状となっており、一方がクリーンルームCR内部に臨んで開口し、他端がチャンバー20内部に臨んで開口することで両空間を接続している。また、図5に示すように、隔壁21には、開口部22に臨んで開口する排気口21aが+Z側及び−Z側の面にそれぞれ形成されている。各排気口21aは、上記の排気系26に接続されており、開口部22内部及び開口部22の周辺に存在する気体を排気する構成となっている。
また、本実施形態の露光装置EXには、開口部22を介してウエハ10を搬送する搬送装置30が備えられている。
搬送装置30は、図3乃至図5に示すように、ロードプレート(支持装置)31、ロードプレート31を開口部22に挿通させた状態でY方向に往復移動させる駆動装置(不図示)、ロードプレート31と開口部22との間の隙間を調整する調整装置32とを有している。ロードプレート31は、Y方向に延びる板状部材であり、図3に示すように、開口部22との間に微小量(例えば数μm)の隙間を形成する外形(X方向の幅及びZ方向の厚さ)を有している。ロードプレート31の上面(+Z側の面)には、ウエハ10の外形よりも大きな径で、且つウエハ10の厚さと略同一の深さで形成された、ウエハ10を支持する平面視円形の凹部からなる支持部33が形成されている。ウエハ10の側面と支持部33の壁面との間隔は、数十から数百ミクロンに設定されており、この間隔(隙間)を介して気体が移動しないように寸法が設定されている。本実施形態では、支持部33がY軸方向に間隔をあけて複数(図2では2つ)設けられている場合を示しているが、支持部33を1箇所としてもよい。
ロードプレート31は、開口部22に挿入された状態で前記駆動装置によってY方向に往復移動し、これにより、支持部33が開口部22を通ってチャンバー20外部(隔壁21の外部)となるクリーンルームCRとチャンバー20内(隔壁21の内部)との間で往復移動する。そのため、これから露光すべきウエハ10を支持部33で支持してチャンバー20外部から内部に搬送したり、露光処理済みのウエハ10をチャンバー20内部から外部に搬送したりすることが可能となる。
ここで、チャンバー20の外部において、ウエハ10がロードプレート31の支持部33に載置されるとともに、支持部33から取り出されるときのロードプレート31の位置を第1の位置(図13の(a)部、(b)部に示す位置)とする。また、チャンバー20の内部において、ウエハ10がロードプレート31の支持部33に載置されるとともに、支持部33から取り出されるときのロードプレート31の位置を第2の位置(図13の(c)部に示す位置)とする。例えば、ロードプレート31が前記第1の位置にあるときは、これから新たに露光処理されるウエハがウエハカセット等から取り出され、支持部33に載置される。その後、ウエハが支持部33によって支持された状態でロードプレート31が前記第1の位置から前記第2の位置に向かって移動し(搬送動作)、ウエハは開口部22を通過してチャンバー20内に搬送される。ロードプレート31が前記第2の位置に達すると、支持部33のウエハは、例えば、アーム機構等により取り出されて露光装置EXのウエハステージ11上に載置され、所定の露光処理が行われる。露光処理が終了したウエハは、ウエハステージ11から前記第2位置で待機しているロードプレート31の支持部33に移された後、ロードプレート31が前記第1の位置に向かって移動することでチャンバー20の外部に搬送される。そして、ロードプレート31が前記第1の位置に達すると、ウエハは支持部33から取り出され、現像処理等を行うためにさらに別の搬送装置等によって搬送される。
ロードプレート31のY方向に関する寸法は、図13に示すように、開口部22における隔壁21のY方向に関する寸法とY方向に関するウエハ10の寸法(例えば、ウエハ10の直径)とを足し合わせた寸法よりも大きく設定されている。図13の(c)部において、ロードプレート31のY方向の寸法をL、開口部22における隔壁21のY方向に関する寸法をH、ウエハ10のY方向に関する寸法(例えば、ウエハ10の直径)をDとすると、LはHとDとを足し合わせた寸法よりも大きい(L>H+D)。
ただし、これに限定されるものではなく、L=H+Dとなるように設定してもよい。
さらに、本実施形態の場合、ロードプレート31が前記第1の位置にあるとき、図13の(a)部、(b)部に示すように、ロードプレート31の一部は開口部22を貫通したままの状態となっている。また、ロードプレート31が前記第2の位置にあるとき、図13の(c)部に示すように、ロードプレート31の一部(前記第1の位置にあるときとは反対側の端部)は開口部22を貫通したままの状態となっている。
これにより、露光処理に伴うウエハ10の搬送動作中(例えば、チャンバー20内を所定の真空度に設定した状態でチャンバー20とクリーンルームCRとの間でウエハ10を移動させる場合)、開口部22にはロードプレート31の一部を常に貫通させるとともに調整装置32によって隔壁21とロードプレート31との間の隙間を適宜調整することが可能となる。そのため、開口部22を介してチャンバー20内とクリーンルームCRとの間で気体が移動することを防止(規制)することができ、チャンバー20内を所定の真空状態に維持することが可能となる。すなわち、チャンバー20内を真空に維持した状態でウエハ10が搬送される。
なお、図13の(a)部〜(c)部に二点鎖線で示すように、ロードプレート31を開口部22に貫通させず、ロードプレート31の移動経路に沿った方向の途中まで開口部22に挿入させた状態としてもよい。この場合でも開口部22が開放(全開)されていないので、開口部22を介してチャンバー20内とクリーンルームCRとの間の気体の移動を防止(規制)することが可能である。このとき、ロードプレート31が開口部22に挿入される量(Y方向の寸法)は、例えば、排気口21aの吸引される気体の流量やロードプレート31が停止している時間等に応じて適宜設定することが可能であるが、例えば、前記搬送動作中は、ロードプレート31が常に排気口21aと対向するような状態(図13の(a)部、(b)部)の二点鎖線で示す状態)となるように設定してもよい。また、さらに排気口21aからY方向(移動方向)に関し前後数10mm程度はロードプレート31と開口部22内壁面とが対向するようにするとよい。ただし、それに限定されるものではない。
このように、ロードプレート31は、クリーンルームCRとチャンバー20とを隔離する隔離部材として機能している。
なお、前記駆動装置は、直動方向(Y方向のみ)にのみロードプレート31(支持部33)を駆動するよう構成されているが、それに限定されるものではない。また、駆動方法も特に限定されるものではなく、例えば、リニアモータやボールネジ等を用いたものを利用することができる。
また、支持部33には、静電力によりウエハ10をロードプレート31(支持部33)に吸着させる静電チャック装置38が設けられている。なお、静電チャック以外の方法でウエハ10を支持するようにしてもよい。
調整装置32は、ガイド部34Z、34X、電磁石(発磁装置)35Z、35X、計測装置36、制御装置37とを主体に構成されている。
ガイド部34Zは、磁性材で形成され、ロードプレート31の上面の幅方向(X方向)両側の端縁に、ほぼ全長に亘ってそれぞれ埋設されている。ガイド部34Xは、磁性材で形成され、ロードプレート31の幅方向(Z方向あるいは厚み方向)の両側面に、ほぼ全長に亘ってそれぞれ埋設されている。電磁石35Zは、図4に示すように、隔壁21のY方向両側に設けられガイド部34Zとそれぞれ対向して配置されている。電磁石35Xは、隔壁21のY方向両側に設けられガイド部34Xとそれぞれ対向して配置されている。計測装置36は、ロードプレート31との間のZ方向及びX方向の距離をそれぞれ計測し、制御装置37に出力するものであり、電磁石35X、35Zの近傍にそれぞれ設けられている。制御装置37は、計測装置36の計測結果に応じて電磁石35Z、35Xへの通電量を制御することにより、各電磁石35Z、35Xとガイド部34Z、34Xとの間の距離を調整するものである。
また、図2及び図5に示すように、チャンバー20内におけるロードプレート31の支持部33の下方(−Z側の位置)には、搬送されたウエハ10を下方から吸着保持して昇降するリフトピン41と、リフトピン41をZ方向に沿って昇降させる駆動装置42とが設けられている。
一方、チャンバー20内におけるロードプレート31の支持部33の上方(−Z側の+置)には、支持部33とウエハステージ11との間でウエハ10を搬送する搬送アーム43が設けられている。
なお、ウエハ10を支持部33から取り出したり、支持部33に載置したりする際に、必ずしもリフトピン41を用いる必要はなく、それ以外の方法で行うようにしてもよい。例えば、ウエハ10の上方からアーム等を用いて行うようにしてもよい。
続いて、上記の露光装置EXにおいて、クリーンルームCRとチャンバー20との間でウエハ10を搬送する動作について説明する。
支持部33に保持されたウエハ10は、駆動装置の駆動によりロードプレート31がY方向に移動することで、開口部22を介してクリーンルームCRとチャンバー20との間を移動する(搬送される)。また、クリーンルームCRから隔壁21とロードプレート31との間の隙間を介して流入した気体(エア)は、排気口21aを介して排気系26により排気される。
このとき、図3に示すように、開口部22におけるロードプレート31と隔壁21との間の、Z方向の隙間量SZ及びX方向の隙間量SXは、計測装置36により計測されて制御装置37に出力される。制御装置37は、計測された隙間量SZ、SXが許容値に収まるように、当該隙間の方向に応じた電磁石35Z、35Xに対する通電量を調整することにより、当該電磁石35Z、35Xによるガイド部34Z、34Xへの吸引力を調整する。これにより、例えば、許容値を超えて隙間量が広がるような場合でも該隙間量を許容範囲に収まるように制御することができる。
また、各方向毎の計測装置36の計測結果に差が生じて、開口部22に対してロードプレート31が許容値以上に、θZ方向(Z軸周りの回転方向;ヨーイング方向)、θY方向(Y軸周りの回転方向;ローリング方向)、θX方向(X軸周りの回転方向;ピッチング方向)に傾いていることが検出された場合に制御装置37は、各方向対応した複数の計測装置36のそれぞれに対して通電量を調整することにより、ロードプレート31の傾きを補正することができる。従って、本実施形態では、ロードプレート31と隔壁21とが接触・干渉することなく、ウエハ10をクリーンルームCRとチャンバー20との間で搬送できる。
このように、本実施形態では、ロードプレート31の移動によりウエハ10を開口部22を介して搬送する際に、調整装置32が隔壁21とロードプレート31との間の隙間を調整して、これらの接触・干渉を防止することができる。
このように、本実施形態では、開口部22を、ロードプレート31の少なくとも一部によって、隔壁21とロードプレート31との間に隙間を形成した状態で、ほぼ塞がれた状態にすることができ、さらに、隔壁21とロードプレート31との間の隙間量を微小量に設定することができる。そのため、開口部22が開放されて、その開放部分からチャンバー20内に気体が流入するのを防止することができる。
また、クリーンルームCRから当該隙間に流入した気体は、排気口21aを介して排気系26により排気されることから、チャンバー20の低圧度(真空度)を容易に高めることが可能になり、複数のチャンバーを接続して用いた場合のように、装置の大型化及び高価格化を防止することができるとともに、チャンバー20内を低圧にするまでの無駄な時間を要せず、スループットを向上させることができる。
なお、前記駆動装置と調整装置32とを一体で構成するようにしてもよい。この場合、例えば、該駆動装置は、ロードプレート31(支持部33)をY方向に直動させるだけでなく、X方向、Z方向、θZ方向、θY方向、θX方向に移動させるようにすればよく、6DOFで移動できるステージの駆動装置等を適用させることが可能である。
また、本実施形態では、支持部33を形成する凹部の深さがウエハ10の厚さと略同一であるため、ウエハ10の上面とロードプレート31の上面とを略面一とすることができ、段差が生じた場合のように、突出した段差部が隔壁21に接触したり、逆に凹んだ段差部を介してクリーンルームCRのエアがチャンバー20内に流入して低圧度を損なわせることを防止できる。
そして、本実施形態の露光装置EXでは、上記の搬送装置30を備えることにより、装置の小型化、低価格化及び高スループット化を実現することができる。
(第2実施形態)
続いて、搬送装置の第2実施形態について、図6乃至図9を参照して説明する。
これらの図において、図1乃至図5に示す第1実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
図6に示すように、本実施形態のロードプレート31の長さ方向の略中央部に支持部33が設けられている。そして、隔壁21のウエハ搬送方向(Y方向)の長さは、ウエハ10の外径、より詳細には、支持部33の外径よりも大きく設定されている。従って、ロードプレート31の長さは、支持部33がクリーンルームCR及びチャンバー20の双方に露出可能となるように、ウエハ10の長さ(直径)の3倍以上となっている。
また、図7に示すように、隔壁21に形成されてロードプレート31が挿通される開口部22は、クリーンルームCRとチャンバー20とを接続する第3気圧室50を形成している。本実施形態では、クリーンルームCR側からウエハ搬送方向に沿って順次配置され、負圧吸引特性が異なる複数(ここでは3つ)の吸引部21A〜21Cで第3気圧室50を排気する吸引装置51が設けられている。なお、複数の吸引部21A〜21Cは同一直線上(例えば、図においてX位置が同一)に配置される必要はなく、例えば、X方向に互いにシフトした状態であってもよい。
吸引部21Aには、到達真空度が数KPaで排気速度(排気容量)が大きいスクロールポンプ26Aが接続されている。吸引部21Bには、到達真空度が数百Paで排気速度(排気容量)がスクロールポンプ26Aよりも小さいドライポンプ26Bが接続されている。また、吸引部21Cには、到達真空度が数十Paで排気速度(排気容量)が大きいスクロールポンプ26A及びドライポンプ26Bよりも小さいターボ分子ポンプ26Cが接続されている。すなわち、本実施形態では、第1気圧室及び前記第2気圧室のうち、気圧の高いクリーンルームCR側から気圧の低いチャンバー20側へ向けて、吸引量が大きく、且つ吸引力の小さい吸引部21Aから、負圧吸引量が小さく、且つ吸引力の大きい吸引部21Cが順次配置されている。
他の構成は、上記第1実施形態と同様である。
上記構成の搬送装置30では、駆動装置の駆動によりロードプレート31がY方向に移動することで、第3気圧室50(開口部22)を介してクリーンルームCRとチャンバー20との間を移動する(搬送される)。ここで、クリーンルームCRから隔壁21とロードプレート31との間の隙間を介して流入したエアは、スクロールポンプ26Aの駆動により吸引部21Aから排気される。また、吸引部21から排気しきれずにチャンバー20に向かうエアは、より大きな到達真空度を有するドライポンプ26Bの駆動により吸引部21Bから排気される。さらに、吸引部21から排気しきれずにチャンバー20に向かうエアは、さらに大きな到達真空度を有するターボ分子ポンプ26Cの駆動により吸引部21Cから排気される。
また、図8に示すように、ウエハ10が第3気圧室50に達した際には、隔壁21のY方向の長さがウエハ10及び支持部33の外径よりも大きいことから、ウエハ10と支持部33との間の隙間がクリーンルームCR及びチャンバー20の双方に露出することがない。そのため、当該隙間が流路となってクリーンルームCRのエアがチャンバー20に流入することが阻止され、図9に示すように、ウエハ10を支障なくチャンバー20に搬送することができる。
本実施形態の場合、ロードプレート31のY方向に関する寸法は、図14に示すように、開口部22における隔壁21のY方向に関する寸法とY方向に関するウエハ10の寸法(例えば、ウエハ10の直径)とを足し合わせた寸法よりも大きく設定されている。図14の(c)部において、ロードプレート31のY方向の寸法をL、開口部22における隔壁21のY方向に関する寸法をH、ウエハ10のY方向に関する寸法(例えば、ウエハ10の直径)をDとすると、LはHとDとを足し合わせた寸法よりも大きい(L>H+D)。
さらに、本実施形態の場合、ロードプレート31が前記第1の位置にあるとき、図14の(a)部及び(b)部に示すように、ロードプレート31の一部は開口部22を貫通したままの状態となっている。また、ロードプレート31が前記第2の位置にあるとき、図14の(c)部に示すように、ロードプレート31の一部(前記第1の位置にあるときとは反対側の端部)は開口部22を貫通したままの状態となっている。
これにより、露光処理に伴うウエハ10の搬送動作中(例えば、チャンバー20内を所定の真空度に設定した状態でチャンバー20とクリーンルームCRとの間でウエハ10を移動させる場合)、開口部22にはロードプレート31の一部を常に貫通させるとともに調整装置32によって隔壁21とロードプレート31との間の隙間を適宜調整することが可能となる。そのため、開口部22を介してチャンバー20内とクリーンルームCRとの間で気体が移動することを防止(規制)することができ、チャンバー20内を所定の真空状態に維持することが可能となる。
なお、ロードプレート31を開口部22に貫通させず、ロードプレート31の移動経路に沿った方向の途中まで開口部22に挿入させた状態としてもよい。この場合でも開口部22が開放(全開)されていないので、開口部22を介してチャンバー20内とクリーンルームCRとの間の気体の移動を防止(規制)することが可能である。このとき、ロードプレート31が開口部22に挿入される量(Y方向の寸法)は、例えば、排気口21Aの吸引される気体の流量やロードプレート31が停止している時間等に応じて適宜設定することが可能であるが、例えば、前記搬送動作中は、ロードプレート31が常に排気口21Cと対向するような状態(図14における(a)、(b)、(c)部)の二点鎖線で示す状態)となるように設定するとよい。また、さらに排気口21CからY方向(移動方向)に関し前後数10mm程度はロードプレート31と開口部22内壁面とが対向するようにするとよい。ただし、それに限定されるものではない。
このように、本実施形態においても、ロードプレート31が挿通される第3気圧室50を介してクリーンルームCRのエアがチャンバー20に流入することが阻止されるため、チャンバー20の低圧度(真空度)を容易に高めることが可能になり、複数のチャンバーを接続して用いた場合のように、装置の大型化及び高価格化を防止することができるとともに、チャンバー20内を低圧にするまでの無駄な時間を要せず、スループットを向上させることができる。また、本実施形態では、ウエハ10全体が第3気圧室50内に収まることから、ウエハ10と支持部33との間の隙間がクリーンルームCRとチャンバー20とを連通させる流路となって、チャンバー20にエアが流入して低圧度(真空度)が低下することを防止できる。
以上、添付図面を参照しながら実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
例えば、上記各実施形態では、露光装置EXにおけるウエハの搬送装置として構成した場合を例に説明したが、マスク(レチクル)の搬送装置に適用させてもよい。
また、上記第1実施形態における隔壁21のY方向の幅は、例えば図4及び図5に示したように、ウエハ10及び支持部33の外径よりも小さいものとして示したが、これに限定されるものではない。例えば、第2実施形態と同様に、隔壁21のY方向の幅をウエハ10及び支持部33の外径よりも大きくすることにより、第2実施形態で説明した効果と同様の効果を奏することができる。
また、上記実施形態では、ロードプレート31を平面視矩形の板状とし、当該ロードプレート31を駆動させることにより、クリーンルームCRとチャンバー20との間でウエハ10を搬送する構成としたが、これに限定されるものではなく、例えば図10に示すように、ロードプレート31を円盤形状として、隔壁21に設けられたZ方向に延びる回転軸周りに回転可能とし、回転駆動装置55によりZ方向と平行な軸周りに回転させてもよい。この構成では、例えば支持部33を回転軸を挟んで対称に2つ配置し、ロードプレート31を回転させることにより、ウエハ10をクリーンルームCRとチャンバー20との間を開口部22を介して順次移動させることができる。
また、チャンバー20の内部と外部それぞれで、複数の支持部33が各空間に露出するように構成してもよい。複数の支持部33を設けることで、それぞれに対して複数のウエハを個別に処理させることができるので、スループットを向上させることができる。
また、上記実施形態では、ロードプレート31の一面に支持部33を設ける構成としたが、これに限定されるものではなく、ロードプレート31の両面に支持部33を設け、複数枚のウエハ10を同時に搬送する構成としてもよい。この場合には、ウエハ10の搬送効率が大幅に向上し、生産効率を向上させることができる。なお、本実施形態では、開口部22に挿入されたロードプレート31と、隔壁21との隙間量を調整して、第1空間から第2空間への流体の移動を抑制する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。
また、上記実施形態では、開口部22及び第3気圧室50が水平方向に延びる略矩形の断面形状を有するものとして説明したが、これに限定されるものではなく、例えば鉛直方向に延びる略矩形の断面形状を有する構成であってもよい。この場合、フットプリント(設置面積)を小さくして、工場における専有面積を小さくすることが可能になる。また、上述した、ロードプレート31の両面に支持部33を設ける構成を採用する場合には、ロードプレート31にウエハ10を水平方向に吸着することになり、安全性を高めることができる。
また、上記各実施形態では、露光装置EXは周囲をクリーンルームCRで囲まれた状態となっているが、このような構成に限定されるものではない。例えば、複数のチャンバーが連続して配置され、これらチャンバー間を区画するための隔壁に設けられた開口部を通して基板を搬送させるような場合に適用させてもよい。
また、上記各実施形態では、本発明に係る搬送装置を露光装置に適用する例を示したが、これに限定されるものではなく、気圧が異なる複数の気圧室の間で基板を搬送する装置に対しては広く適用可能である。例えば、真空チャンバー内で基板にスパッタ等の成膜処理を行う成膜装置に対して基板搬送する場合等に適用可能である。
さらに、上記各実施形態では、搬送装置(ロードプレート31)が隔壁に対して移動するように調整装置が構成されているが、これに限定されるものではない。例えば、隔壁側にも移動部材を設けておき、隔壁と搬送装置(ロードプレート31)との間の隙間量を調整しつつ両者を逆方向に移動させるように構成することも可能である。 また、搬送装置(ロードプレート31)側を固定しておき、隔壁の一部(搬送装置との対向部)が搬送装置に対して移動するように構成することも可能である。
なお、上述の各実施形態の基板としては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ等が適用される。あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版(合成石英、シリコンウエハ)等にも適用可能である。
露光装置EXとしては、レチクル2とウエハ10とを同期移動してレチクル2のパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置(スキャニングステッパ)の他に、レチクル2とウエハ10とを静止した状態でレチクル2のパターンを一括露光し、ウエハ10を順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置(ステッパ)にも適用することができる。
さらに、ステップ・アンド・リピート方式の露光において、第1パターンと基板とをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第1パターンの縮小像を基板上に転写した後、第2パターンと基板とをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第2パターンの縮小像を第1パターンと部分的に重ねて基板上に一括露光してもよい(スティッチ方式の一括露光装置)。また、スティッチ方式の露光装置としては、基板上で少なくとも2つのパターンを部分的に重ねて転写し、基板を順次移動させるステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。
また、例えば対応米国特許第6611316号明細書に開示されているように、2つのマスクのパターンを、投影光学系を介して基板上で合成し、1回の走査露光によって基板上の1つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置などにも本発明を適用することができる。また、プロキシミティ方式の露光装置、ミラープロジェクション・アライナーなどにも本発明を適用することができる。
また、本発明は、基板ステージ(ウエハステージ)が複数設けられるツインステージ型の露光装置にも適用できる。ツインステージ型の露光装置の構造及び露光動作は、例えば特開平10−163099号公報及び特開平10−214783号公報(対応米国特許6,341,007号、6,400,441号、6,549,269号及び6,590,634号)、特表2000−505958号(対応米国特許5,969,441号)或いは米国特許6,208,407号に開示されている。更に、本発明を本願出願人が先に出願した特願2004−168481号のウエハステージに適用してもよい。
更に、例えば米国特許第6897963号明細書等に開示されているように、基板を保持する基板ステージと基準マークが形成された基準部材及び/又は各種の光電センサを搭載し、露光対象の基板を保持しない計測ステージとを備えた露光装置にも本発明を適用することができる。また、複数の基板ステージと計測ステージとを備えた露光装置にも適用することができる。
露光装置EXの種類としては、基板に半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子(CCD)、マイクロマシン、MEMS、DNAチップ、あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。
また、本実施形態においては、露光光がEUV光である場合を例にして説明したが、露光光として、例えば水銀ランプから射出される輝線(g線、h線、i線)及びKrFエキシマレーザ光(波長248nm)等の遠紫外光(DUV光)、ArFエキシマレーザ光(波長193nm)及びF2レーザ光(波長157nm)等の真空紫外光(VUV光)等を用いることもできる。その場合、チャンバー20は必ずしも真空状態に調整される必要はなく、例えば大気圧とは異なる圧力のガスで満たすことができる。ガスで満たす場合、ガスが満たされたチャンバー20の環境を維持するために、本実施形態の搬送装置30で基板を搬送すればよい。
以上のように、本実施形態の露光装置EXは、各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
次に、本発明の実施形態による露光装置及び露光方法をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法の実施形態について説明する。図11は、マイクロデバイス(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)の製造例のフローチャートを示す図である。
まず、ステップS10(設計ステップ)において、マイクロデバイスの機能・性能設計(例えば、半導体デバイスの回路設計等)を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップS11(マスク製作ステップ)において、設計した回路パターンを形成したマスク(レチクル)を製作する。一方、ステップS12(ウエハ製造ステップ)において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。
次に、ステップS13(ウエハ処理ステップ)において、ステップS10〜ステップS12で用意したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップS14(デバイス組立ステップ)において、ステップS13で処理されたウエハを用いてデバイス組立を行う。このステップS14には、ダイシング工程、ボンティング工程、及びパッケージング工程(チップ封入)等の工程が必要に応じて含まれる。最後に、ステップS15(検査ステップ)において、ステップS14で作製されたマイクロ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。こうした工程を経た後にマイクロデバイスが完成し、これが出荷される。
図12は、半導体デバイスの場合におけるステップS13の詳細工程の一例を示す図である。
ステップS21(酸化ステップ)おいては、ウエハの表面を酸化させる。ステップS22(CVDステップ)においては、ウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップS23(電極形成ステップ)においては、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップS24(イオン打込みステップ)においては、ウエハにイオンを打ち込む。以上のステップS21〜ステップS24のそれぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。
ウエハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップS25(レジスト形成ステップ)において、ウエハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップS26(露光ステップ)において、上で説明したリソグラフィシステム(露光装置)及び露光方法によってマスクの回路パターンをウエハに転写する。次に、ステップS27(現像ステップ)においては露光されたウエハを現像し、ステップS28(エッチングステップ)において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップS29(レジスト除去ステップ)において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらの前処理工程と後処理工程と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が形成される。
また、半導体素子等のマイクロデバイスだけではなく、光露光装置、EUV露光装置、X線露光装置、及び電子線露光装置等で使用されるレチクル又はマスクを製造するために、マザーレチクルからガラス基板やシリコンウエハ等へ回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、DUV(深紫外)やVUV(真空紫外)光等を用いる露光装置では、一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フッ化マグネシウム、又は水晶等が用いられる。また、プロキシミティ方式のX線露光装置や電子線露光装置等では、透過型マスク(ステンシルマスク、メンブレンマスク)が用いられ、マスク基板としてはシリコンウエハ等が用いられる。なお、このような露光装置は、WO99/34255号、WO99/50712号、WO99/66370号、特開平11−194479号、特開2000−12453号、特開2000−29202号等に開示されている。
一実施形態における搬送装置において、例えば、高圧の第1空間(第1気圧室)から低圧の第2空間(第2気圧室)に支持装置(31)により開口部(22)を介して基板(10)を搬送する際に、調整装置(32)により開口部における支持装置と隔壁との間の隙間を微小量に調整することができる。そのため、本実施形態では、第1空間の気体が開口部における支持装置と隔壁との間の隙間から第2空間に流入して、第2空間の気圧が上昇することを抑制できる。そのため、本実施形態では、例えば、各空間を形成する気圧室等を多連に設けることなく、第2空間の低圧度(例えば真空度)を容易に高めることが可能になり、装置の大型化及び高価格化を防止することができるとともに、スループットを向上させることができる。
一実施形態において、搬送装置は、例えば、高圧の第1空間から低圧の第2空間に支持装置(31)により第3空間(50)を介して基板(10)を搬送する際に、第3空間を負圧吸引することにより、第1空間の気体が第3空間を介して第2空間に流入して、第2空間の気圧が上昇することを抑制できる。吸引装置としては、一般的に、より低圧にする場合には小容量の気体が吸引可能であり、逆に大容量で気体を吸引する場合には低圧度を高めることが困難であるという負圧吸引特性を有しているため、各負圧吸引特性を有する複数の吸引部(21A〜21C)により第3空間を負圧吸引することにより、第2空間に向かう気体を大容量で第3空間で吸引しつつ、当該第3空間の低圧度を高めることができ、結果として第2空間の低圧度を維持することが可能になる。そのため、本実施形態では、各空間を形成する気圧室を多連に設けることなく、第2空間の低圧度(例えば真空度)を容易に高めることが可能になり、装置の大型化及び高価格化を防止することができるとともに、スループットを向上させることができる。
一実施形態において、露光装置は、例えば、基板の搬送に係る装置の小型化、低価格化及び高スループット化により、露光装置の小型化、低価格化及び高スループット化を実現できる。
10…ウエハ(基板)、 20…チャンバー(第2空間)、 21…隔壁、 21A〜21C…排気部、 22…開口部、 30…搬送装置、 31…ロードプレート(支持装置)、 32…調整装置、 33…支持部、 34Z…ガイド部、 35X、35Z…電磁石(発磁装置)、 50…第3気圧室、 51…排気装置、 CR…クリーンルーム(第1空間)、 EX…露光装置。

Claims (27)

  1. 隔壁で隔てられた第1空間と第2空間との間で、前記隔壁に形成された開口部を介して基板を搬送する搬送装置であって、
    前記基板を支持する支持部を有し、前記隔壁との間に隙間を形成した状態で前記開口部を塞ぐように設けられ、前記支持部を前記第1空間に臨む状態から前記第2空間に臨む状態に移動させる支持装置と、
    前記隙間の量を調整して、前記第1空間から前記第2空間への流体の移動を抑制する調整装置と、
    を有する搬送装置。
  2. 前記支持装置を駆動して、前記支持部を、前記開口部内を経由して前記第1空間と前記第2空間との間で移動させるとともに、前記基板の搬送動作中は、前記支持装置の一部が前記開口部に挿入された状態としておく駆動装置を有する請求項1記載の搬送装置。
  3. 前記支持装置は所定方向に移動して前記支持部を前記第1空間と前記第2空間との間で移動させ、
    前記所定方向に関する前記支持装置の寸法は、前記開口部における前記隔壁の前記所定方向に関する寸法と前記所定方向に関する前記基板の寸法とを合わせた寸法よりも大きい、請求項1または請求項2に記載の搬送装置。
  4. 前記調整装置は、磁性材で形成され、前記支持装置に前記基板の移動方向に沿って設けられた第1部材と、
    前記第1部材と対向するように配置され、前記第1部材との間で発生する電磁力により前記第1部材との間の距離を調整する第2部材と、を有する請求項1から3のいずれか一項に記載の搬送装置。
  5. 前記第1部材及び前記第2部材は、前記支持装置の鉛直方向の一方の側と、前記支持装置の前記搬送方向と直交する水平方向の両側とにそれぞれ設けられる請求項1から4のいずれか一項に記載の搬送装置。
  6. 前記隔壁の前記開口部近傍にある流体を排気する排気装置をさらに有する請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の搬送装置。
  7. 前記排気装置は、前記隔壁の前記開口部に臨んで開口された排気口を有する請求項6に記載の搬送装置。
  8. 前記支持装置は、断面略矩形状に形成され、
    前記開口部は、水平方向に延びる略矩形の断面形状を有する請求項1から7のいずれか一項に記載の搬送装置。
  9. 前記支持装置は、断面略矩形状に形成され、
    前記開口部は、鉛直方向に延びる略矩形の断面形状を有する請求項1から8のいずれか一項に記載の搬送装置。
  10. 前記支持部は、前記支持装置に設けられた凹部に配置される請求項1から9のいずれか一項に記載の搬送装置。
  11. 前記凹部の深さは、前記基板の厚さと略同一である請求項10記載の搬送装置。
  12. 前記支持部は静電チャック装置を有する請求項1から11のいずれか一項に記載の搬送装置。
  13. 前記所定方向に関する前記支持装置の寸法は、前記所定方向に関する前記基板の寸法の3倍以上である請求項3に記載の搬送装置。
  14. 前記所定方向に関する前記開口部の寸法が、前記所定方向に関する前記基板の寸法以上である請求項3または請求項13に記載の搬送装置。
  15. 前記支持部は、前記支持装置の厚さ方向の両側に設けられている請求項1から14のいずれか一項に記載の搬送装置。
  16. 前記搬送動作中は、前記駆動装置は前記支持装置が前記開口部を貫通した状態としておく請求項2に記載の搬送装置。
  17. 前記駆動装置は、前記支持装置を回転させて、前記支持部を前記第1空間と前記第2空間との間で回転移動させる請求項2に記載の搬送装置。
  18. 前記第1空間の圧力と前記第2空間の圧力が互いに異なるように設定されている請求項1から17のいずれか一項に記載の搬送装置。
  19. 隔壁で隔てられた第1空間と第2空間との間で基板を搬送する搬送装置であって、
    基板を支持する支持部を有し、該支持部が前記第1空間と前記第2空間との間を移動する支持装置と、
    前記第1空間と前記第2空間とに接続され、前記支持装置の移動経路の少なくとも一部を形成する第3空間と、
    前記第3空間にある気体を排気する排気装置と、
    を有し、
    前記排気装置は、前記基板の前記移動経路に沿って順次配置された互いに排気特性が異なる複数の排気部を有する搬送装置。
  20. 前記第1空間は前記第2空間よりも高い圧力に設定されており、前記排気装置の複数の排気部は、前記移動経路に沿って、前記第1空間から前記第2空間に向かうにつれて排気量が大きく且つ排気力の小さい排気部から、排気量が小さく且つ排気力の大きい排気部が順次配置されている請求項19記載の搬送装置。
  21. 前記第3空間の前記移動経路に沿った寸法が、前記基板の前記移動経路に沿った寸法よりも大きい請求項19または請求項20記載の搬送装置。
  22. 第1空間および第2空間にそれぞれ臨んで開口し、前記第1空間と前記第2空間とを接続する接続部を介して前記第1空間と前記第2空間との間で基板を搬送する搬送装置であって、
    前記接続部に挿入されて前記第1空間と前記第2空間とを隔離する隔離部材と、
    前記隔離部材に設けられた基板保持部と、
    前記基板保持部が前記第1空間内に位置する状態から前記第2空間内に位置する状態となるように前記隔離部材を移動させる駆動装置と、を有する搬送装置。
  23. 隔壁で隔てられた第1空間と第2空間との間で基板を搬送する搬送装置であって、
    基板を支持する支持部を有し、該支持部が前記第1空間と前記第2空間との間を移動する支持装置と、
    前記第1空間と前記第2空間とに接続され、前記支持装置の移動経路の少なくとも一部を形成する第3空間と、
    前記第3空間にある気体を排気する排気装置と、
    を有し、
    前記第3空間の前記基板の搬送方向に関する寸法は、該基板の前記搬送方向の寸法以上である搬送装置。
  24. 少なくとも前記第2空間が真空である請求項1から23のいずれか一項に記載の搬送装置。
  25. 請求項1から24のいずれか一項に記載の搬送装置を備える露光装置。
  26. 露光空間を形成するチャンバー部材と、
    前記露光空間内に配置された基板保持装置と、
    前記露光空間の外部から前記基板保持装置に基板を搬送する請求項1から請求項24のいずれか一項に記載の搬送装置と、を有し、前記露光空間が前記第1空間であり、前記隔壁が前記チャンバー部材の一部である露光装置。
  27. 内部空間を形成するためのチャンバー装置であって、
    前記内部空間に臨む開口部を有し、該内部空間を外部空間に連通させる連絡空間と、
    前記連絡空間に設けられた吸引口を有する吸引装置と、を有するチャンバー装置。
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