JP2018072582A - 露光システム - Google Patents

Abstract

【課題】ｉ線レベルの波長の露光光により、ドライフィルムレジストに１０μｍＬ／Ｓ以下のファインパターンを高精度に転写することが可能な露光システムを提供する。【解決手段】露光システム１は、露光機１０の露光ステージ１８の周囲を囲むプロセスチャンバ１１と、プロセスチャンバ１１内に窒素を供給する第１ガス供給手段１２と、プロセスチャンバ１１内の酸素濃度を検出する第１酸素センサ１３と、プロセスチャンバ１１内に配置され、基板１００のドライフィルムレジストからキャリアフィルムを剥離する剥離手段１９と、露光システム１の動作を制御する制御手段５０と、を含み、制御手段５０の制御には、第１ガス供給手段１２によりプロセスチャンバ１１内に窒素を供給すること、第１酸素センサ１３の検出結果を取得すること、プロセスチャンバ１１内の酸素濃度が所定値以下である場合に、剥離手段１９にキャリアフィルムを剥離させること、が含まれる。【選択図】図１

Description

本発明は、ドライフィルムレジストに所望するパターンを転写する露光システムに関する。特に、本発明は、ｉ線レベルの波長の露光光により、ドライフィルムレジストに１０μｍＬ／Ｓ（Line and Space）以下のファインパターンを高精度に転写することが可能な露光システムに関する。

フォトリソグラフィーにおいては、従来から液状レジストとドライフィルムレジストとが普及している。液状レジストは、任意の膜厚に塗布することができるという利点がある。その反面、液状レジストを用いる場合は、基板表面の前処理、液状レジストの塗布、ブリベーク、ポストベーク等の特有の工程が必要となり、これら特有の工程を実施のための専用設備が必須となる。これに対し、ドライフィルムレジストは、基板表面にラミネートするたけで露光することができ、液状レジストに特有の工程、及びこれら特有の工程を実施するための専用設備が必要ない。

一般的なドライフィルムレジストの構成を、図２（ａ）〜（ｃ）の断面図に示す。図２（ａ）に示すように、ドライフィルムレジスト１１０は、キャリアフィルム１１１、レジスト層１１２及びカバーフィルム１１３の三層からなる。キャリアフィルム１１１は、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）からなり、レジスト層１１２を支持する。レジスト層１１２は、光重合型の感光性樹脂からなり、キャリアフィルム１１１の下面に積層される。カバーフィルム１１３は、例えば、ＬＤＰＥ（低密度ポリエチレン）からなり、レジスト層１１２の下面を保護する。

図２（ｂ）に示すように、ドライフィルムレジスト１１０は、カバーフィルム１１３が剥離された状態で、基板１００の表面に形成された銅箔１０１上にラミネートされる。ここで、レジスト層１１２を構成する光重合型の感光性樹脂は、雰囲気中の酸素によって重合阻害を生じる。このため、ドライフィルムレジスト１１０は、キャリアフィルム１１１が貼られたまま、酸素が遮断された状態で露光される。キャリアフィルム１１１は、露光工程の後、現像工程の直前に剥離される（図２（ｃ）を参照）。

特開２００７−５３２３９号公報 特開２００１−２６７２３７号公報

上述したように、ドライフィルムレジスト１１０は、キャリアフィルム１１１が貼られたままで露光しなければならない。このため、ｉ線（３６５ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）又はｇ線（４３６ｎｍ）といった波長の露光光に用いて、１０μｍＬ／Ｓ以下のファインパターンを高精度に転写することができないという問題があった。すなわち、キャリアフィルム１１１の材料であるＰＥＴには、滑り性を付与するための粒子状の滑剤が含有されている。粒子状の滑剤は、露光工程において光散乱の影響を及ぼし、１０μｍＬ／Ｓ以下のファインパターンの転写精度を低下させる。このような問題を解決するために、従来は、キャリアフィルム１１１の滑剤を微粒子化することが行われたが、この方法によっても、１０μｍＬ／Ｓ程度のパターンを高精度に転写することが限界であった。

ここで、１０μｍＬ／Ｓ以下のファインパターンを形成するための手段として、液状レジストを用いることが考えられる。しかし、液状レジストを用いるためには、莫大な費用を投じた露光システムの再構築が必要となる。すなわち、液状レジストを用いる場合は、基板表面の前処理、液状レジストの塗布、ブリベーク、ポストベーク等の特有の工程を実施のための専用設備が必要となる。

本発明者らは、既存のドライフィルムレジスト用の露光システムをベースとし、その構成と制御処理とに変更を加えることで、現実的な範囲内に設備投資を抑えつつ、１０μｍＬ／Ｓ以下のファインパターンの実現を目指した。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ｉ線レベルの波長の露光光により、ドライフィルムレジストに１０μｍＬ／Ｓ以下のファインパターンを高精度に転写することが可能な露光システムを提供することを目的とする。

（１）上記目的を達成するために、本発明の露光システムは、ドライフィルムレジストがラミネートされた基板を露光するための露光システムであって、前記基板を露光する露光機と、前記露光機の少なくとも露光ステージの周囲を囲むように設けられたプロセスチャンバと、前記プロセスチャンバ内に不活性ガスを供給する第１ガス供給手段と、前記プロセスチャンバ内の酸素濃度を検出する第１酸素センサと、前記プロセスチャンバ内に配置され、前記ドライフィルムレジストのキャリアフィルムを剥離することが可能な剥離手段と、前記露光システムの動作を制御する一又は複数の制御手段と、を含み、前記制御手段の制御には、前記第１ガス供給手段により前記プロセスチャンバ内に不活性ガスを供給すること、前記第１酸素センサの検出結果を取得すること、前記プロセスチャンバ内の酸素濃度が所定値以下である場合に、前記剥離手段に前記キャリアフィルムを剥離させること、前記露光機に前記露光ステージ上の前記基板を露光させること、が含まれる構成としてある。

（２）好ましくは、上記（１）の露光システムにおいて、前記基板を前記プロセスチャンバ内に搬入する投入機を備え、前記投入機は、ロードロック室を形成する第１ロードロックチャンバと、前記第１ロードロックチャンバ内に配置された投入手段と、を含み、前記制御手段の制御には、前記投入手段により前記基板を前記第１ロードロックチャンバから前記プロセスチャンバ内に搬入すること、が含まれる構成にするとよい。

（３）好ましくは、上記（２）の露光システムにおいて、前記投入機が、前記第１ロードロックチャンバ内に不活性ガスを供給する第２ガス供給手段と、前記第１ロードロックチャンバ内の酸素濃度を検出する第２酸素センサと、を含み、前記制御手段の制御には、前記第２ガス供給手段により前記第１ロードロックチャンバ内に不活性ガスを供給すること、前記第２酸素センサの検出結果を取得すること、前記第１ロードロックチャンバ内の酸素濃度が所定値以下である場合に、前記投入手段により前記基板を前記第１ロードロックチャンバから前記プロセスチャンバ内に搬入すること、が含まれる構成にするとよい。

（４）好ましくは、上記（１）〜（３）のいずれかの露光システムにおいて、前記基板を前記プロセスチャンバ外に搬出する取出機を備え、前記取出機は、ロードロック室を形成する第２ロードロックチャンバと、前記第２ロードロックチャンバ内に配置された取出手段と、前記第２ロードロックチャンバ内に不活性ガスを供給する第３ガス供給手段と、前記第２ロードロックチャンバ内の酸素濃度を検出する第３酸素センサと、を含み、前記制御手段の制御には、前記第３ガス供給手段により前記第２ロードロックチャンバ内に不活性ガスを供給すること、前記第３酸素センサの検出結果を取得すること、前記第２ロードロックチャンバ内の酸素濃度が所定値以下である場合に、前記取出手段により前記基板を前記プロセスチャンバから前記第２ロードロックチャンバ内へ搬出すること、が含まれる構成にするとよい。

（５）好ましくは、上記（１）〜（４）のいずれかの露光システムにおいて、前記プロセスチャンバに前記基板を搬入及び搬出するための二以上の可動扉を備え、前記制御手段が、前記可動扉の開閉動作を制御する構成にするとよい。

（６）好ましくは、上記（１）〜（５）のいずれかの露光システムにおいて、前記剥離手段、前記投入手段、前記取出手段の少なくとも一つがロボットアームである構成にするとよい。

（７）好ましくは、上記（１）〜（６）のいずれかの露光システムにおいて、前記露光機に露光された前記基板を、所定値以下の酸素濃度の雰囲気下で保管するストック手段を備えた構成にするとよい。

（８）好ましくは、上記（１）〜（７）のいずれかの露光システムにおいて、前記プロセスチャンバ、前記第１ロードロックチャンバ、前記第２ロードロックチャンバの少なくとも一つの内部に袋体が設けられ、前記袋体は、気体の給気及び吸引によって膨張及び収縮が可能であり、前記袋体が膨張された状態で、前記不活性ガスが供給される構成にするとよい。

本発明の露光システムによれば、レジスト層の重合阻害を防止しつつ、キャリアフィルムを剥離した状態で露光することができる。この結果、ｉ線レベルの波長の露光光により、ドライフィルムレジストに１０μｍＬ／Ｓ以下のファインパターンを高精度に転写することが可能となる。

また、本発明は、既存のドライフィルムレジスト用の露光システムをベースにし、本発明に特有な構成の追加及び制御処理の変更は、現実的な範囲内の設備投資により実現することが可能である。したがって、今後、パターンの微細化が進展した場合でも、既存のドライフィルムレジスト用の露光システムで対応することができ、莫大な費用を投じて露光システムを再構築する必要はない。

図１は、本発明の第１実施形態に係る露光システムを示す概略図である。 図２（ａ）は、ドライフィルムレジストを示す断面図である。図２（ｂ）は、ドライフィルムレジストがラミネートされた基板を示す断面図である。図２（ｃ）は、図２（ｂ）のドライフィルムレジストからキャリアフィルムを剥離した状態を示す断面図である。 図３は、上記露光システムのメインルーチンを示すフローチャートである。 図４は、図３中の基板投入制御のサブルーチンを示すフローチャートである。 図５は、図３中の露光制御のサブルーチンを示すフローチャートである。 図６は、図３中の基板取出制御のサブルーチンを示すフローチャートである。 図７は、本発明の第２実施形態に係る露光システムを示す概略図である。 図８は、上記露光システムのメインルーチンを示すフローチャートである。

＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態に係る露光システムについて、図１〜図６を参照しつつ説明する。

＜＜システムの概要＞＞
図１及び図２において、本実施形態の露光システム１は、ドライフィルムレジスト１１０がラミネートされた基板１００を露光するためのものであり、主として、露光機１０、投入機２０及び取出機３０を備える。図２（ｂ）、（ｃ）に示す基板１００は、表面に銅箔１０１が形成されたプリント基板であるが、特に限定されるものではなく、例えば、シリコンウェハ、ガラス基板、セラミック基板、ロール基板等であってもよい。

基板１００は、投入機２０によって露光機１０に投入され、露光機１０によって露光される。その後、基板１００は、取出機３０によって露光機１０から取り出され、図示しない現像工程の設備に搬送される。露光システム１の全ての制御処理は、コンピュータである制御手段５０によって実行される。以下、基板１００の処理の流れに沿って、露光システム１の各構成要素を説明する。

＜＜投入機＞＞
投入機２０は、第１ロードロックチャンバ２１内に、投入手段２４と第１ストック手段２５とを配置した構成となっている。第１ロードロックチャンバ２１は、第１可動扉２１ａを備えている。ドライフィルムレジスト１１０がラミネートされた基板１００は、第１可動扉２１ａを通じて、第１ロードロックチャンバ２１内に搬入され、第１ストック手段２５にストックされる。ここで、第１ストック手段２５にストックされるのは、図２（ｂ）に示す状態の基板１００である。すなわち、基板１００のドライフィルムレジスト１１０には、キャリアフィルム１１１が貼られている。投入手段２４は、ロボットアームであり、第１ストック手段２５にストックされた基板１００を一枚ずつ取り出して、後述するプロセスチャンバ１１内に搬入する。

なお、第１ロードロックチャンバ２１内には、第２噴射ノズル２２ａ及び第２酸素センサ２３が設けられているが、これら第２噴射ノズル２２ａ及び第２酸素センサ２３については、後述する。

＜＜露光機＞＞
本実施形態の露光機１０は、投影露光装置であり、光源１４、照明光学系１５、フォトマスク１６、投影光学系１７及び露光ステージ１８を備えている。光源１４は、例えば、高圧水銀ランプであり、ｉ線、ｈ線又はｇ線といった波長の光を放射する。照明光学系１５は、光源１４からの光を入射して、フォトマスク１６に描画されたパターンを照明する。投影光学系１７は、フォトマスク１６のパターンの像を、露光ステージ１８の上に載置された基板１００の表面（ドライフィルムレジスト１１０のレジスト層１１２）に結像させる。

ここで、本実施形態の露光機１０は、投影光学系１７の中央よりも下側を、プロセスチャンバ１１によって覆った構成となっている。この構成により、投影光学系１７の出射側と露光ステージ１８の全体とは、プロセスチャンバ１１に囲まれる。プロセスチャンバ１１は、第２可動扉１１ａ及び第３可動扉１１ｂを備えている。上述した投入機２０の投入手段２４は、第２可動扉１１ａを通じて、図２（ｂ）に示す状態の基板１００をプロセスチャンバ１１内に搬入する。この基板１００は、露光ステージ１８の上に載置される。

プロセスチャンバ１１内における露光ステージ１８の近傍には、剥離手段１９が配置されている。剥離手段１９は、ロボットアームであり、露光ステージ１８の上に載置された基板１００のドライフィルムレジスト１１０からキャリアフィルム１１１を剥離して、図２（ｃ）に示す状態にする。本実施形態の露光機１０は、プロセスチャンバ１１内において、キャリアフィルム１１１が剥離されたレジスト層１１２を直接露光するのである。露光機１０に露光された基板１００は、第３可動扉１１ｂを通じて、プロセスチャンバ１１から後述する第２ロードロックチャンバ３１内へ搬出される。

なお、プロセスチャンバ１１内には、第１噴射ノズル１２ａ及び第１酸素センサ１３が設けられているが、これら第１噴射ノズル１２ａ及び第１酸素センサ１３については、後述する。

＜＜取出機＞＞
取出機３０は、第２ロードロックチャンバ３１内に、取出手段３４と第２ストック手段３５とを配置した構成となっている。第２ロードロックチャンバ３１は、第４可動扉３１ａを備えている。取出手段３４は、ロボットアームであり、第３可動扉１１ｂを通じて、露光機１０に露光された基板１００を、プロセスチャンバ１１から第２ロードロックチャンバ３１内へ搬入する。第２ロードロックチャンバ３１内に搬入された基板１００は、第２ストック手段３５にストックされる。基板１００は、所定の引き置き時間が経過するまでの間、第２ストック手段３５にストックされる。所定の引き置き時間が経過した後、第４可動扉３１ａを通じて、第２ストック手段３５が、第２ロードロックチャンバ３１から図示しない現像工程の設備に搬送される。露光機１０に露光された全ての基板１００について、一定の引き置き時間を経過させることにより、レジスト層１１２に転写されるパターンの寸法が均一化される。

なお、第２ロードロックチャンバ３１内には、第３噴射ノズル３２ａ及び第３酸素センサ３３が設けられているが、これら第３噴射ノズル３２ａ及び第３酸素センサ３３については、後述する。

＜＜レジスト層の酸化防止手段＞＞
上述したように、本実施形態の露光システム１は、キャリアフィルム１１１が剥離されたレジスト層１１２を直接露光する。このため、本実施形態の露光システム１では、レジスト層１１２の酸化を防止するための手段を講じている。この酸化防止手段は、窒素ボンベ４０、主配管４１、第１ガス供給手段１２、第２ガス供給手段２２、第３ガス供給手段３２、第１酸素センサ１３、第２酸素センサ２３及び第３酸素センサ３３を含む。

主配管４１の上流側には、二本の窒素ボンベ４０、４０が接続されている。このうち、一本の窒素ボンベ４０は予備である。二本の窒素ボンベ４０のうちの一方が空になった場合は、他方の窒素ボンベ４０が窒素の供給を開始する。他方の窒素ボンベ４０が窒素を供給している間に、空になった一方の窒素ボンベ４０を交換することができる。主配管４１の下流側には、第１ガス供給手段１２、第２ガス供給手段２２及び第３ガス供給手段３２が分岐して設けられている。

第１ガス供給手段１２は、窒素ボンベ４０の窒素をプロセスチャンバ１１内に供給するためのものである。第１ガス供給手段１２は、複数の第１噴射ノズル１２ａ、第１分岐配管１２ｂ及び第１制御バルブ１２ｃを備える。複数の第１噴射ノズル１２ａは、プロセスチャンバ１１の天井に設けられている。第１分岐配管１２ｂは、主配管４１から分岐しており、複数の第１噴射ノズル１２ａのそれぞれに接続されている。第１分岐配管１２ｂの途中には、第１制御バルブ１２ｃが設けられている。第１制御バルブ１２ｃが開閉動作することにより、主配管４１を流れる窒素が、第１分岐配管１２ｂに供給又は供給停止される。第１分岐配管１２ｂに供給された窒素は、複数の第１噴射ノズル１２ａからプロセスチャンバ１１内に放出される。この結果、プロセスチャンバ１１内の酸素がパージされ、窒素に置換される。プロセスチャンバ１１内の酸素濃度は、第１酸素センサ１３により常時検出される。

ここで、本発明者らが実験を行ったところ、プロセスチャンバ１１内の酸素濃度を１％未満に維持しないと、ｉ線レベルの波長の露光光により、レジスト層１１２に１０μｍＬ／Ｓ以下のファインパターンを十分な精度で転写することができないと判明した。そして、本発明者らは、プロセスチャンバ１１内の酸素濃度を１％未満に維持するためには、その前後に位置する第１ロードロックチャンバ２１内、及び第２ロードロックチャンバ３１内の酸素濃度をそれぞれ管理する必要があることを見出した。特に、第１ロードロックチャンバ２１内の酸素濃度は、プロセスチャンバ１１内の酸素濃度を上げる要因となるので、確実に１％未満に下げる必要がある。このような理由により、以下に説明する第２ガス供給手段２２及び第３ガス供給手段３２を設けることとした。

第２ガス供給手段２２は、窒素ボンベ４０の窒素を第１ロードロックチャンバ２１内に供給するためのものである。第２ガス供給手段２２は、複数の第２噴射ノズル２２ａ、第２分岐配管２２ｂ及び第２制御バルブ２２ｃを備える。複数の第２噴射ノズル２２ａは、第１ロードロックチャンバ２１の天井に設けられている。第２分岐配管２２ｂは、主配管４１から分岐しており、複数の第２噴射ノズル２２ａのそれぞれに接続されている。第２分岐配管２２ｂの途中には、第２制御バルブ２２ｃが設けられている。第２制御バルブ２２ｃが開閉動作することにより、主配管４１を流れる窒素が、第２分岐配管２２ｂに供給又は供給停止される。第２分岐配管２２ｂに供給された窒素は、複数の第２噴射ノズル２２ａから第１ロードロックチャンバ２１内に放出される。この結果、第１ロードロックチャンバ２１内の酸素がパージされ、窒素に置換される。第１ロードロックチャンバ２１内の酸素濃度は、第２酸素センサ２３により常時検出される。

第３ガス供給手段３２は、窒素ボンベ４０の窒素を第２ロードロックチャンバ３１内に供給するためのものである。第３ガス供給手段３２は、複数の第３噴射ノズル３２ａ、第３分岐配管３２ｂ及び第３制御バルブ３２ｃを備える。複数の第３噴射ノズル３２ａは、第２ロードロックチャンバ３１の天井に設けられている。第３分岐配管３２ｂは、主配管４１から分岐しており、複数の第３噴射ノズル３２ａのそれぞれに接続されている。第３分岐配管３２ｂの途中には、第３制御バルブ３２ｃが設けられている。第３制御バルブ３２ｃが開閉動作することにより、主配管４１を流れる窒素が、第３分岐配管３２ｂに供給又は供給停止される。第３分岐配管３２ｂに供給された窒素は、複数の第３噴射ノズル３２ａから第２ロードロックチャンバ３１内に放出される。この結果、第２ロードロックチャンバ３１内の酸素がパージされ、窒素に置換される。第２ロードロックチャンバ３１内の酸素濃度は、第３酸素センサ３３により常時検出される。

ここで、一般的なプロセスチャンバ及びロードロックチャンバは、真空状態を形成し保持するためのものであり、高度の気密性を備えている。これに対し、本実施形態のプロセスチャンバ１１、第１ロードロックチャンバ２１及び第２ロードロックチャンバ３１は、酸素をパージするための通気性を備えている。この点で、本実施形態のプロセスチャンバ１１、第１ロードロックチャンバ２１及び第２ロードロックチャンバ３１は、一般的なプロセスチャンバ及びロードロックチャンバとは構成が異なる。通気性を得るための手段として、例えば、酸素をパージするための排気口を設けてもよいし、チャンバを構成する壁部どうしの接合部をシールしない構成としてもよい。そして、プロセスチャンバ１１、第１ロードロックチャンバ２１及び第２ロードロックチャンバ３１の内部が、窒素の供給によって常に外部より高い正圧に保たれることで、酸素濃度が１％未満に維持される。

＜＜制御手段＞＞
上述したように、制御手段５０は、露光システム１の全ての制御処理を実行するコンピュータである。図示しないが、制御手段５０は、投入手段２４、剥離手段１９、露光機１０、取出手段３４、第１可動扉２１ａ、第２可動扉１１ａ、第３可能扉１１ｂ、第４可動扉３１ａ、第１制御バルブ１２ｃ、第２制御バルブ２２ｃ、第３制御バルブ３２ｃ、第１酸素センサ１３、第２酸素センサ２３及び第３酸素センサ３３のそれぞれと通信可能に接続されている。

以下、制御手段５０による露光システム１の特徴的な制御処理について、図３〜図６を参照しつつ説明する。

＜＜制御処理全般＞＞
図３は、制御手段５０による露光システム１の制御処理全般を示すフローチャートである。制御手段５０には、露光する基板１００の数量が予め設定される。基板１００は、図３のステップＳ１〜Ｓ６を経て露光される。

まず、ステップＳ１において、制御手段５０は、第１制御バルブ１２ｃ、第２制御バルブ２２ｃ、第３制御バルブ３２ｃをそれぞれ開状態に動作させ、プロセスチャンバ１１、第１ロードロックチャンバ２１及び第２ロードロックチャンバ３１の全てに窒素の供給を開始させる。窒素の供給は、予め設定された数量の全ての基板１００の露光が完了するまで継続される（ステップＳ５、Ｓ６を参照）。

次いで、制御手段５０は、ステップＳ２の基板投入制御を実行する。ステップＳ２において、制御手段５０は、投入手段２４を制御して、第１ロードロックチャンバ２１内にストックされている基板１００を、プロセスチャンバ１１内に搬入させる。このステップＳ２の基板投入制御については、後に図４を参照して詳しく説明する

次いで、制御手段５０は、ステップＳ３の基板露光制御を実行する。ステップＳ３において、制御手段５０は、剥離手段１９及び露光機１０を制御して、プロセスチャンバ１１内に搬入された基板１００のドライフィルムレジスト１１０からキャリアフィルム１１１を剥離させ、レジスト層１１２を直接露光させる。このステップＳ３の基板露光制御については、後に図５を参照して詳しく説明する。

次いで、制御手段５０は、ステップＳ４の基板取出制御を実行する。ステップＳ４において、制御手段５０は、取出手段３４を制御して、露光が完了した基板１００をプロセスチャンバ１１から取り出し、第２ロードロックチャンバ３１内へ搬入させる。このステップＳ４の基板取出制御については、後に図６を参照して詳しく説明する。

その後、制御手段５０は、ステップＳ５に進み、予め設定された数量の全ての基板１００の露光が完了したか否かを判断する。全ての基板１００の露光が完了していない場合（ＮＯ）、制御手段５０は、残りの基板１００に対して、ステップＳ２〜Ｓ４の制御処理を実行し、再びステップＳ５の判断を実行する。一方、全ての基板１００の露光が完了した場合（ＹＥＳ）、制御手段５０は、ステップＳ６に進み、第１制御バルブ１２ｃ、第２制御バルブ２２ｃ、第３制御バルブ３２ｃをそれぞれ閉状態に動作させ、プロセスチャンバ１１、第１ロードロックチャンバ２１及び第２ロードロックチャンバ３１の全ての窒素供給を停止させる。これにより、露光システム１の制御処理は終了する。

＜＜基板投入制御＞＞
次に、上述した図３のステップＳ２「基板投入制御」の詳細について、図４のフローチャートを参照しつつ説明する。

上述した図３のステップＳ１において、制御手段５０は、プロセスチャンバ１１、第１ロードロックチャンバ２１及び第２ロードロックチャンバ３１の全てに窒素の供給を開始させる。次いで、制御手段５０は、図４のステップＳ１１に進み、第１ロードロックチャンバ２１内の酸素濃度が所定値に達したか否かを判断する。このステップＳ１１の判断は、第１ロードロックチャンバ２１内に設置された第２酸素センサ２３の検出結果に基づいて行われる。また、酸素濃度の所定値として、例えば、０〜１％未満の値を設定することができる。

ステップＳ１１において、第１ロードロックチャンバ２１内の酸素濃度が所定値に達していない場合（ＮＯ）、制御手段５０は、ステップＳ１１の判断を繰り返す。一方、第１ロードロックチャンバ２１内の酸素濃度が所定値に達した場合（ＹＥＳ）、制御手段５０は、ステップＳ１２に進み、プロセスチャンバ１１内の酸素濃度が所定値に達したか否かを判断する。このステップＳ１２の判断は、プロセスチャンバ１１内に設置された第１酸素センサ１３の検出結果に基づいて行われる。また、酸素濃度の所定値として、例えば、０〜１％未満の値を設定することができる。

ステップＳ１２において、プロセスチャンバ１１内の酸素濃度が所定値に達していない場合（ＮＯ）、制御手段５０は、ステップＳ１１、Ｓ１２の判断を繰り返す。一方、プロセスチャンバ１１内の酸素濃度が所定値に達した場合（ＹＥＳ）、制御手段５０は、ステップＳ１３に進み、第２可動扉１１ａを開放させる。

次いで、制御手段５０は、ステップＳ１４に進み、投入手段２４を制御して、第１ストック手段２５にストックされた複数枚の基板１００のうちの一枚を、第１ロードロックチャンバ２１からプロセスチャンバ１１内へ搬入させる。ここで、プロセスチャンバ１１内へ搬入されるのは、図２（ｂ）に示す状態の基板１００である。すなわち、基板１００のドライフィルムレジスト１１０には、キャリアフィルム１１１が貼られている。

その後、制御手段５０は、ステップＳ１５に進み、第２可動扉１１ａを閉鎖させる。これにより、基板投入制御は終了する。

＜＜基板露光制御＞＞
次に、上述した図３のステップＳ３「基板露光制御」の詳細について、図５のフローチャートを参照しつつ説明する。

上述した図４のステップＳ１４において、制御手段５０は、一枚の基板１００をプロセスチャンバ１１内へ搬入させる。この基板１００は、露光機１０の露光ステージ１８の上に載置される。次いで、制御手段５０は、図５のステップＳ２１に進み、プロセスチャンバ１１内の酸素濃度が所定値に達したか否かを判断する。このステップＳ２１の判断は、プロセスチャンバ１１内に設置された第１酸素センサ１３の検出結果に基づいて行われる。また、酸素濃度の所定値として、例えば、０〜１％未満の値を設定することができる。

ステップＳ２１において、プロセスチャンバ１１内の酸素濃度が所定値に達していない場合（ＮＯ）、制御手段５０は、ステップＳ２１の判断を繰り返す。一方、プロセスチャンバ１１内の酸素濃度が所定値に達した場合（ＹＥＳ）、制御手段５０は、ステップＳ２２に進み、剥離手段１９を制御して、基板１００のドライフィルムレジスト１１０からキャリアフィルム１１１を剥離させる。これにより、基板１００は、図２（ｃ）に示す状態になり、ドライフィルムレジスト１１０のレジスト層１１２は、酸素濃度１％未満の雰囲気中に曝される。

次いで、制御手段５０は、ステップＳ２３に進み、露光機１０の露光ステージ１８をＸ−Ｙ方向に移動させて、基板１００のアライメントを実行する。その後、制御手段５０は、ステップＳ２４に進み、露光機１０を制御して、基板１００のレジスト層１１２を直接露光させる。

その後、制御手段５０は、ステップＳ２５に進み、全ショットの露光が完了したか否かを判断する。全ショットの露光が完了していない場合（ＮＯ）、制御手段５０は、ステップＳ２４の露光処理を繰り返す。一方、全ショットの露光が完了した場合（ＹＥＳ）、制御手段５０は、基板露光制御を終了する。

＜＜基板取出制御＞＞
次に、上述した図３のステップＳ４「基板取出制御」の詳細について、図６のフローチャートを参照しつつ説明する。

上述した図５のステップＳ２５において、基板１００の全ショットの露光が完了した場合（ＹＥＳ）、制御手段５０は、基板露光制御を終了する。次いで、制御手段５０は、図６のステップＳ３１に進み、第２ロードロックチャンバ３１内の酸素濃度が所定値に達したか否かを判断する。このステップＳ３１の判断は、第２ロードロックチャンバ３１内に設置された第３酸素センサ３３の検出結果に基づいて行われる。また、酸素濃度の所定値として、例えば、０〜１％未満の値を設定することができる。

ステップＳ３１において、第２ロードロックチャンバ３１内の酸素濃度が所定値に達していない場合（ＮＯ）、制御手段５０は、ステップＳ３１の判断を繰り返す。一方、第２ロードロックチャンバ３１内の酸素濃度が所定値に達した場合（ＹＥＳ）、制御手段５０は、ステップＳ３２に進み、第３可動扉１１ｂを開放させる。

次いで、制御手段５０は、ステップＳ３３に進み、取出手段３４を制御して、露光が完了した基板１００を、プロセスチャンバ１１から第２ロードロックチャンバ３１内へ搬出させる。

次いで、制御手段５０は、ステップＳ３４に進み、第３可動扉１１ａを閉鎖させる。その後、制御手段５０は、ステップＳ３５に進み、取出手段３４を制御して、露光が完了した基板１００を第２ストック手段３５にストックさせる。これにより、基板取出制御は終了する。

露光が完了した基板１００は、所定の引き置き時間が経過するまでの間、第２ストック手段３５にストックされ、その後、第４可動扉３１ａを通じて、第２ロードロックチャンバ３１から図示しない現像工程の設備に搬送される。露光機１０に露光された全ての基板１００について、一定の引き置き時間を経過させることにより、レジスト層１１２に転写されるパターンの寸法が均一化される。

＜＜作用効果＞＞
上述した第１実施形態の露光システム１によれば、レジスト層１１２の重合阻害を防止しつつ、キャリアフィルム１１１を剥離した状態で露光することができる。この結果、ｉ線レベルの波長の露光光により、レジスト層１１２に１０μｍＬ／Ｓ以下のファインパターンを高精度に転写することが可能となる。

また、第１実施形態の露光システム１は、既存のドライフィルムレジスト用の露光システムをベースにし、露光システム１に特有な構成の追加及び制御処理の変更は、現実的な範囲内の設備投資により実現することが可能である。したがって、今後、パターンの微細化が進展した場合でも、既存のドライフィルムレジスト用の露光システムで対応することができ、莫大な費用を投じて露光システムを再構築する必要はない。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る露光システムについて、図７及び図８を参照しつつ説明する。

＜＜袋体＞＞
図７において、本実施形態に係る露光システム２は、第１ロードロックチャンバ２１及び第２ロードロックチャンバ３１の内部に、袋体６１、６２を設けた構成となっている。袋体６１、６２は、分岐配管７２ａ、７３ａを介して、主配管７１の下流側に接続されている。分岐配管７２ａ、７３ａの途中には、制御バルブ７２ｂ、７３ｂが設けられている。主配管７１の上流側には、圧縮空気ボンベ７０が接続されている。一方、袋体６１、６２には、配管７４ａ、７５ａを介して、真空ポンプ７４、７５が接続されている。配管７４ａ、７５ａの途中には、制御バルブ７４ｂ、７５ｂが設けられている。

図示しないが、全ての制御バルブ７２ｂ、７３ｂ、７４ｂ、７５ｂは、制御手段５０に通信可能に接続されている。制御手段５０は、制御バルブ７２ｂ、７３ｂ、７４ｂ、７５ｂの開閉動作を制御する。制御バルブ７２ｂ、７３ｂが開閉動作されることにより、圧縮空気ボンベ７０から主配管７１を流れる空気が、袋体６１、６２に給気又は給気停止される。一方、制御バルブ７４ｂ、７５ｂが開閉動作されることにより、袋体６１、６２内の空気が吸引又は吸引停止される。つまり、制御手段５０は、制御バルブ７２ｂ、７３ｂ、７４ｂ、７５ｂを選択的に開閉動作させて、袋体６１、６２を膨張又は収縮させる。

＜＜制御処理全般＞＞
以下、制御手段５０による露光システム２の制御処理全般について、図７を参照しつつ説明する。なお、図７のステップＳ１０４、Ｓ１０５及びＳ１０６は、図４の「基板投入制御」、図５の「基板露光制御」及び図６の「基板取出制御」と同様であり、詳細な説明は省略する。

まず、ステップＳ１０１において、制御手段５０は、制御バルブ７２ｂ、７３ｂをそれぞれ開状態に動作させ、空気の給気により袋体６１、６２を膨張させる。次いで、制御手段５０は、ステップＳ１０２に進み、全ての袋体６１、６２の膨張が完了したか否かを判断する。このステップＳ１０１の判断は、例えば、主配管７１内の圧力又は流量を検出するセンサ（図示せず）の検出結果に基づいて行うことができる。

ステップＳ１０２において、全ての袋体６１、６２の膨張が完了していない場合（ＮＯ）、制御手段５０は、ステップＳ１０２の判断を繰り返す。一方、全ての袋体６１、６２の膨張が完了した場合（ＹＥＳ）、制御手段５０は、制御バルブ７２ｂ、７３ｂをそれぞれ閉状態に動作させ、空気の給気を停止させる。

次いで、制御手段５０は、ステップＳ１０３に進み、第１制御バルブ１２ｃ、第２制御バルブ２２ｃ、第３制御バルブ３２ｃをそれぞれ開状態に動作させ、プロセスチャンバ１１、第１ロードロックチャンバ２１及び第２ロードロックチャンバ３１の全てに窒素の供給を開始させる。窒素の供給は、予め設定された数量の全ての基板１００の露光が完了するまで継続される（ステップＳ１０７、Ｓ１０８を参照）。

次いで、制御手段５０は、予め設定された数量の全ての基板１００に対して、ステップＳ１０４の「基板投入制御」、ステップＳ１０５の「基板露光制御」、及びステップＳ１０６の「基板取出制御」を繰り返し実行する（ステップＳ１０７の「ＮＯ」）。

その後、ステップＳ１０７において、全ての基板１００の露光が完了した場合（ＹＥＳ）、制御手段５０は、ステップＳ１０８に進み、第１制御バルブ１２ｃ、第２制御バルブ２２ｃ、第３制御バルブ３２ｃをそれぞれ閉状態に動作させ、プロセスチャンバ１１、第１ロードロックチャンバ２１及び第２ロードロックチャンバ３１の全ての窒素供給を停止させる。

次いで、制御手段５０は、ステップＳ１０９に進み、制御バルブ７４ｂ、７５ｂをそれぞれ開状態に動作させ、空気の吸引により袋体６１、６２を収縮させる。次いで、制御手段５０は、ステップＳ１１０に進み、全ての袋体６１、６２の収縮が完了したか否かを判断する。このステップＳ１１０の判断は、例えば、配管７４ａ、７５ａ内の圧力又は流量を検出するセンサ（図示せず）の検出結果に基づいて行うことができる。

ステップＳ１１０において、全ての袋体６１、６２の収縮が完了していない場合（ＮＯ）、制御手段５０は、ステップＳ１１０の判断を繰り返す。一方、全ての袋体６１、６２の収縮が完了した場合（ＹＥＳ）、制御手段５０は、制御バルブ７４ｂ、７５ｂをそれぞれ閉状態に動作させ、空気の吸引を停止させる。これにより、露光システム２の制御処理は終了する。

＜＜作用効果＞＞
上述した第２実施形態の露光システム２によれば、袋体６１、６２を膨張させることによって、第１ロードロックチャンバ２１及び第２ロードロックチャンバ３１の容積を大幅に減少させることができる。これにより、酸素濃度を低下させるための窒素の使用量が大幅に減少され、露光システム２の運転コストを削減することが可能となる。

また、第２実施形態の露光システム２によれば、袋体６１、６２を膨張させることによって、第１ロードロックチャンバ２１及び第２ロードロックチャンバ３１の内部から迅速に大量の酸素を押し出すことができる。これにより、酸素濃度を低下させるまでに要する時間が大幅に短縮され、露光システム２の生産時間の大幅な短縮化を図ることが可能となる。

第２実施形態の露光システム２の上述した作用効果は、特に、ワークサイズが５００ｍｍ角を超える大型の基板を露光する場合に顕著に現れる。

＜その他の変更＞
本発明の露光システムは、上述した第１及び第２実施形態の構成及び制御処理に限定されるものではない。例えば、置換ガスは窒素に限定されるものではなく、窒素以外の不活性ガスを適用することが可能である。また、本発明の露光システムの構成は、図１又は図７に示す構成に限定されるものではない。さらに、本発明の露光システムの制御処理は、図３〜図６、図８に示すステップに限定されるものではない。

１、２ 露光システム
１０ 露光機
１１ プロセスチャンバ
１１ａ 第２可動扉
１１ｂ 第３可動扉
１２ 第１ガス供給手段
１２ａ 第１噴射ノズル
１２ｂ 第１分岐配管
１２ｃ 第１制御バルブ
１３ 第１酸素センサ
１４ 光源
１５ 照明光学系
１６ フォトマスク
１７ 投影光学系
１８ 露光ステージ
１９ 剥離手段（ロボットアーム）
２０ 投入機
２１ 第１ロードロックチャンバ
２１ａ 第１可動扉
２２ 第２ガス供給手段
２２ａ 第２噴射ノズル
２２ｂ 第２分岐配管
２２ｃ 第２制御バルブ
２３ 第２酸素センサ
２４ 投入手段（ロボットアーム）
２５ 第１ストック手段
３０ 取出機
３１ 第２ロードロックチャンバ
３１ａ 第４可能扉
３２ 第３ガス供給手段
３２ａ 第３噴射ノズル
３２ｂ 第３分岐配管
３２ｃ 第３制御バルブ
３３ 第３酸素センサ
３４ 取出手段（ロボットアーム）
３５ 第２ストック手段
４０ 窒素ボンベ
４１ 主配管
５０ 制御手段
６１、６２ 袋体
７０ 圧縮空気ボンベ
７１ 主配管
７２ａ、７３ａ 分岐配管
７２ｂ、７３ｂ 制御バルブ
７４、７５ 真空ポンプ
７４ａ、７５ａ 配管
７４ｂ、７５ｂ 制御バルブ
１００ 基板
１０１ 銅箔
１１０ ドライフィルムレジスト
１１１ キャリアフィルム
１１２ レジスト層
１１３ カバーフィルム

Claims (8)

1. ドライフィルムレジストがラミネートされた基板を露光するための露光システムであって、
   前記基板を露光する露光機と、
   前記露光機の少なくとも露光ステージの周囲を囲むように設けられたプロセスチャンバと、
   前記プロセスチャンバ内に不活性ガスを供給する第１ガス供給手段と、
   前記プロセスチャンバ内の酸素濃度を検出する第１酸素センサと、
   前記プロセスチャンバ内に配置され、前記ドライフィルムレジストのキャリアフィルムを剥離することが可能な剥離手段と、
   前記露光システムの動作を制御する一又は複数の制御手段と、を含み、
   前記制御手段の制御には、
   前記第１ガス供給手段により前記プロセスチャンバ内に不活性ガスを供給すること、
   前記第１酸素センサの検出結果を取得すること、
   前記プロセスチャンバ内の酸素濃度が所定値以下である場合に、前記剥離手段に前記キャリアフィルムを剥離させること、
   前記露光機に前記露光ステージ上の前記基板を露光させること、が含まれる、
   ことを特徴とする露光システム。
2. 前記基板を前記プロセスチャンバ内に搬入する投入機を備え、
   前記投入機は、
   ロードロック室を形成する第１ロードロックチャンバと、
   前記第１ロードロックチャンバ内に配置された投入手段と、を含み、
   前記制御手段の制御には、
   前記投入手段により前記基板を前記第１ロードロックチャンバから前記プロセスチャンバ内に搬入すること、が含まれる、
   請求項１に記載の露光システム。
3. 前記投入機が、
   前記第１ロードロックチャンバ内に不活性ガスを供給する第２ガス供給手段と、
   前記第１ロードロックチャンバ内の酸素濃度を検出する第２酸素センサと、を含み、
   前記制御手段の制御には、
   前記第２ガス供給手段により前記第１ロードロックチャンバ内に不活性ガスを供給すること、
   前記第２酸素センサの検出結果を取得すること、
   前記第１ロードロックチャンバ内の酸素濃度が所定値以下である場合に、前記投入手段により前記基板を前記第１ロードロックチャンバから前記プロセスチャンバ内に搬入すること、が含まれる、
   請求項２に記載の露光システム。
4. 前記基板を前記プロセスチャンバ外に搬出する取出機を備え、
   前記取出機は、
   ロードロック室を形成する第２ロードロックチャンバと、
   前記第２ロードロックチャンバ内に配置された取出手段と、
   前記第２ロードロックチャンバ内に不活性ガスを供給する第３ガス供給手段と、
   前記第２ロードロックチャンバ内の酸素濃度を検出する第３酸素センサと、を含み、
   前記制御手段の制御には、
   前記第３ガス供給手段により前記第２ロードロックチャンバ内に不活性ガスを供給すること、
   前記第３酸素センサの検出結果を取得すること、
   前記第２ロードロックチャンバ内の酸素濃度が所定値以下である場合に、前記取出手段により前記基板を前記プロセスチャンバから前記第２ロードロックチャンバ内へ搬出すること、が含まれる、
   請求項１〜３の何れか１項に記載の露光システム。
5. 前記プロセスチャンバに前記基板を搬入及び搬出するための二以上の可動扉を備え、前記制御手段が、前記可動扉の開閉動作を制御する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の露光システム。
6. 前記剥離手段、前記投入手段、前記取出手段の少なくとも一つがロボットアームである、請求項１〜５の何れか１項に記載の露光システム。
7. 前記露光機に露光された前記基板を、所定値以下の酸素濃度の雰囲気下で保管するストック手段を備えた、請求項１〜６のいずれか１項に記載の露光システム。
8. 前記プロセスチャンバ、前記第１ロードロックチャンバ、前記第２ロードロックチャンバの少なくとも一つの内部に袋体が設けられ、前記袋体は、気体の給気及び吸引によって膨張及び収縮が可能であり、前記袋体が膨張された状態で、前記不活性ガスが供給される、請求項１〜７のいずれか１項に記載の露光システム。