JP2022175879A - 基板処理装置及び物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】移動体の位置を高精度に計測可能な基板処理装置及び物品の製造方法を提供すること。【解決手段】基板処理装置は、基板を処理する基板処理装置であって、基板を保持した状態で移動可能な移動体と、光を照射することにより移動体の位置を計測する計測部と、温調された気体を供給する空調機に連通された吹き出し部とを有し、吹き出し部は、光の光路を含む移動体が移動可能な第１領域に気体を供給する第一の吹き出し部と、前記第１領域と連通する第２領域に気体を供給する第二の吹き出し部と、第１領域と第２領域との間に気体を供給する第三の吹き出し部とを備える。【選択図】図３

Description

本発明は、基板処理装置及び物品の製造方法に関する。

半導体デバイスにおける集積密度の向上に伴い、パターンの更なる微細化が要求されている。露光装置では、ステージ等の移動体の精密な位置決め性能が要求されており、移動体の位置を高精度に計測する必要がある。一般的に干渉計やエンコーダ等の計測部により光が照射されることにより移動体の位置が計測される。しかし、そのような計測部を用いた計測では光路周辺の環境変化によって測長誤差が生じやすく、高精度な計測を行うためには光路周辺の環境変化を制御する必要がある。特許文献１には、移動体の動作に基づいて光路を含む移動体が移動可能な空間領域（以下、移動領域）内を温調する構成が開示されている。

特開２００９－２１５５５号公報

露光装置では、移動領域内の温調とは別にチャンバ内の空間領域を温調するために、チャンバ上部から気体が供給される。チャンバ上部からの気体は、複数のユニットを経由して移動体周辺に降下し、移動領域内に侵入する場合がある。チャンバ上部からの気体の温度は移動体周辺において供給時の温度より高くなるため、チャンバ上部からの気体が移動領域内に侵入すると光路の雰囲気を攪乱し、移動体の位置決め精度が悪化してしまう。

特許文献１の構成では、チャンバ上部からの気体の移動領域内への侵入を抑制することは困難である。

本発明は、移動体の位置を高精度に計測可能な基板処理装置及び物品の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一側面としての基板処理装置は、基板を処理する基板処理装置であって、基板を保持した状態で移動可能な移動体と、光を照射することにより移動体の位置を計測する計測部と、温調された気体を供給する空調機に連通された吹き出し部とを有し、吹き出し部は、光の光路を含む移動体が移動可能な第１領域に気体を供給する第一の吹き出し部と、第１領域と連通する第２領域に気体を供給する第二の吹き出し部と、第１領域と第２領域との間に気体を供給する第三の吹き出し部とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、移動体の位置を高精度に計測可能な基板処理装置及び物品の製造方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係る基板処理装置の一例である露光装置の構成を示す図である。 露光装置の温調に関する構成を示す図である。 第１の実施形態の露光装置の概略図である。 第２の実施形態の露光装置の概略図である。 半導体デバイスの製造プロセスを示すフローチャートである。 ウエハプロセスを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。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。

図１は、本発明の実施形態に係る基板処理装置の一例である露光装置１０の構成を示す図である。本実施形態では、基板処理装置の一例として、基板を露光して基板上にパターンを形成する露光装置１０について説明するが、本発明はこれに限定されない。例えば、モールドを用いて基板上にインプリント材のパターンを形成するインプリント装置や、荷電粒子線（電子線）を基板に照射して当該基板にパターンを形成する描画装置等の基板処理装置においても本発明を適用しうる。また、感光媒体を基板の表面上に塗布する塗布装置や、パターンが転写された感光媒体を現像する現像装置等の基板処理装置においても本発明を適用しうる。また、成膜装置（ＣＶＤ装置等）、加工装置（レーザー加工装置等）、検査装置（オーバーレイ検査装置等）、及び計測装置（マーク計測装置等）等の基板処理装置においても本発明を適用しうる。

露光装置１０は、投影光学系１４を介して基板ＷにマスクＭのパターンの像を投影して基板Ｗを露光する露光装置であり、半導体集積回路等の半導体デバイス、及びマイクロマシンや薄膜磁気ヘッド等の微細なパターンが形成されたデバイスの製造に利用される。また、露光装置１０は、本実施形態ではステップ・アンド・リピート方式を採用するステッパーとして説明するが、ステップ・アンド・スキャン方式を採用するスキャナーであってもよい。ここで、投影光学系１４の光軸に平行な方向をＺ軸方向とし、Ｚ軸方向に垂直な平面内で互いに直交する２方向をＸ軸方向及びＹ軸方向とする。

また、露光装置１０は、光源１１と、照明光学系１２と、マスクステージ１３と、投影光学系１４と、基板ステージ（移動体）１５と、主制御部１６とを有する。また、露光装置１０は、マスクステージ１３を駆動する第１駆動部２１と、投影光学系１４の光学素子１４ａを駆動する第２駆動部２２と、基板ステージ１５を駆動する第３駆動部５１とを有する。第１駆動部２１、第２駆動部２２、及び第３駆動部５１は、基板Ｗにパターンを形成する処理の少なくとも一部を行う機構であり、マスクステージ制御部３１、投影制御部３２及び基板ステージ制御部４１によってそれぞれ制御される。また、主制御部１６は、例えばＣＰＵ（処理部）や記憶装置等を有し、マスクステージ制御部３１、投影制御部３２、及び基板ステージ制御部４１を制御することにより、露光装置１０の全体（露光装置１０の各部）を制御する。

光源１１は、露光光を射出する。照明光学系１２は、光源１１から射出された光を用いてマスクＭを照明する。マスクステージ１３は、マスクＭを保持すると共に、第１駆動部２１によって、例えば、投影光学系１４の光軸に直交する平面内、すなわちＸＹ平面内で移動可能に構成されうる。投影光学系１４は、照明光学系１２により照明されたマスクＭのパターンの像を基板Ｗ上に投影する。投影光学系１４は、第２駆動部２２によって例えばＸ軸方向へ移動可能な光学素子１４ａを含む。基板ステージ１５は、基板Ｗを保持した状態で、第３駆動部５１によって例えばＸＹ平面内で移動可能及びＺ軸周りに回転可能に構成されうる。

図２は、露光装置１０の温調に関する構成を示す図である。図２では、説明を簡単にするために、温調に不要な部材については省略している。露光装置１０は、本体部１０１、温調部１０２、及び主制御部１６を有する。本体部１０１は、マスクステージ１３、投影光学系１４、基板ステージ１５、第３駆動部５１、及び干渉計１１６（計測部）を備える。干渉計１１６は、例えば、レーザー干渉計であり、基板ステージ１５に配置されたミラー（不図示）に光を照射することにより、基板ステージ１５の位置を計測する。ここで、露光装置１０は、基板ステージ１５に配置されたスケール（不図示）に光を照射することにより基板ステージ１５の位置を計測するエンコーダ（計測部）を有してもよい。温調部１０２は、後述する吹き出し部、チャンバ１１８、外気取込口１２０、ベース加熱器１３０、熱交換器１３１、ファン１３２、温度調整器１３３、及び温度センサ１３４を備える。ベース加熱器１３０、熱交換器１３１、ファン１３２、温度調整器１３３、及び温度センサ１３４により、温調された気体を供給する空調機が構成される。

チャンバ１１８の流出口（回収口）１１９から排出される気体及び外気取込口１２０から取り込まれる気体は、ベース加熱器１３０で加熱され、冷却器（不図示）により冷却された冷媒ガスと熱交換器１３１で熱交換を行い冷却され、ファン１３２に吸い込まれる。温度調整器１３３は、ファン１３２に吸い込まれた気体の温度を、温度センサ１３４の測定結果に基づいて所定の温度に制御する。第一の吹き出し部１３５及び第二の吹き出し部１３６は、空調機に連通し、それぞれが空調機により温調された気体を本体部１０１及びチャンバ１１８に供給する。また、第一の吹き出し部１３５及び第二の吹き出し部１３６は、気体を吹き出すための１又は複数の吹き出し口を有する。

干渉計１１６は、光路１１７上の温度ばらつきの影響を受けやすい。第一の吹き出し部１３５は、光路１１７の周辺の温度を制御するために、光路１１７を含む基板ステージ１５が移動可能な空間領域（本体部１０１の内部の空間領域）に気体を供給する。また、第二の吹き出し部１３６は、チャンバ１１８の内部の空間領域を温調するために、チャンバ１１８の内部の空間領域のうち本体部１０１の内部の空間領域を除く空間領域に気体を供給する。第一の吹き出し部１３５及び第二の吹き出し部１３６から供給された気体は、チャンバ１１８の下方に流れ、流出口１１９から排出される。これにより、本体部１０１及びチャンバ１１８の発熱源の熱が除去、回収される。

主制御部１６は、干渉計１１６から取得した現在の基板ステージ１５の位置と基板ステージ１５の目標位置との偏差に基づいて、基板ステージ１５を目標位置に駆動するための電流指令値を基板ステージ制御部４１に出力する。基板ステージ制御部４１は、主制御部１６からの電流指令値に応じた電流を第３駆動部５１に供給して、基板ステージ１５を駆動する。
［第１の実施形態］
図３は、本実施形態の露光装置１０の概略図である。なお、同一の参照符号にアルファベットを付したものは、アルファベットのない参照符号で総括されるものとする。

第一の吹き出し部１３５は、干渉計１１６Ａ，１１６Ｂのそれぞれの光路１１７Ａ、１１７Ｂを含む基板ステージ１５が移動可能な空間領域（第１領域）に気体を供給する。これにより、第１領域の温度を一定に保つことができる。すなわち、第１領域は、第一の吹き出し部１３５により温調されている。

また、第二の吹き出し部１３６は、チャンバ１１８の内部の空間領域のうち本体部１０１の内部の空間領域を除く空間領域（第２領域）に気体を供給する。これにより、基板ステージ１５が第２領域の温度を一定に保つことができる。すなわち、第２領域は、第二の吹き出し部１３６により温調されている。

本体部１０１には、投影光学系１４等の構造物を支えるための支柱１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃが配置されている。基板ステージ１５が移動可能な空間領域（第１領域）は、支柱１０１Ａ，１０１Ｂの間、及び支柱１０１Ａ，１０１Ｃの間の空間を介して、第二の吹き出し部１３６により温調されている空間領域（第２領域）と連通している。そのため、第一の吹き出し部１３５により温調されている空間領域（第１領域）に第二の吹き出し部１３６からの気体が流入してしまう。

そこで、本実施形態では、空調機に連通し、第１領域と第２領域との間に空調機により温調された気体を供給する第三の吹き出し部１３７が設けられている。第三の吹き出し部１３７は、空調機に連通し、空調機により温調された気体を第１領域と第２領域との間に供給する。また、第三の吹き出し部１３７は、気体を吹き出すための１又は複数の吹き出し口を有する。第三の吹き出し部１３７が気体を供給することで、第１領域と第２領域との間に気体層が形成され、第１領域への第二の吹き出し部１３６からの気体の流入を抑制可能である。

第１領域と第２領域との間に遮蔽部材を配置しても第１領域への第二の吹き出し部１３６からの気体の流入を抑制可能であるが、本体部１０１内へのアクセス性が悪化してしまう。一方、本実施形態では、物理的な部材ではなく、第三の吹き出し部１３７から供給された気体を用いて第１領域への第二の吹き出し部１３６からの気体の流入を抑制するため、本体部１０１内へのアクセス性を悪化させることはない。

また、本実施形態では、第三の吹き出し部１３７は、第一の吹き出し部１３５に隣接して配置されている。そのため、遮蔽部材を配置する場合に比べて、露光装置１０の大型化を抑制可能である。

本実施形態では、第三の吹き出し部１３７から供給される気体の流速は、第一の吹き出し部１３５及び第二の吹き出し部１３６から供給される気体の流速よりも速いが、本発明はこれに限定されない。第三の吹き出し部１３７から供給される気体の流速は、第一の吹き出し部１３５及び第二の吹き出し部１３６から供給される気体の流速に対して速度差を持っていればよい。ただし、第三の吹き出し部１３７から供給される気体の流速が前記第一の吹き出し部１３５又は第二の吹き出し部１３６から供給される気体の流速よりも遅い場合、第三の吹き出し部１３７から供給される気体の流速は所定の速度以上であることが望ましい。

第三の吹き出し部１３７から供給される気体は、第一の吹き出し部１３５及び第二の吹き出し部１３６から供給される気体と同様に、流出口１１９により回収される。

なお、本実施形態では、第三の吹き出し部１３７から供給される気体の方向は、第一の吹き出し部１３５及び第二の吹き出し部１３６から供給される気体の方向と異なるが、本発明はこれに限定されない。第三の吹き出し部１３７から供給される気体の方向は、第一の吹き出し部１３５又は第二の吹き出し部１３６から供給される気体の方向と同様であってもよい。
［第２実施形態］
図４は、本実施形態の露光装置１０の概略図である。本実施形態では、第一の実施形態との差分（第三の吹き出し部１３７の構成）についてのみ説明する。

本実施形態では、第三の吹き出し部１３７は、本体部１０１の上部の両側面に配置されている。第三の吹き出し部１３７は、支柱１０１Ａと支柱１０１Ｂ，１０１Ｃの少なくとも一方との間を遮蔽するように本体部１０１の上部から下部に気体を供給する。第三の吹き出し部１３７から供給される気体は、第一の吹き出し部１３５及び第二の吹き出し部１３６と同様に空調機により温調されている。

本実施形態では、第三の吹き出し部１３７から供給される気体の流速は、第一の吹き出し部１３５及び第二の吹き出し部１３６から供給される気体の流速よりも速いが、本発明はこれに限定されない。第三の吹き出し部１３７から供給される気体の流速は、第一の吹き出し部１３５及び第二の吹き出し部１３６から供給される気体の流速に対して速度差を持っていればよい。ただし、第三の吹き出し部１３７から供給される気体の流速が前記第一の吹き出し部１３５又は第二の吹き出し部１３６から供給される気体の流速よりも遅い場合、第三の吹き出し部１３７から供給される気体の流速は所定の速度以上であることが望ましい。

なお、本実施形態では、第三の吹き出し部１３７から供給された気体の方向は、第二の吹き出し部１３６から供給される気体の方向と同様であるが、第二の吹き出し部１３６から供給される気体の方向と異なっていてもよい。
［その他の実施形態］
本発明の実施形態に係る物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子やフラットパネルディスプレイ等の物品を製造するのに好適である。本実施形態に係る物品の製造方法は、上述した基板処理装置を用いて基板を処理する工程と、該工程で処理された基板から物品を製造する工程とを含む。更に、本実施形態に係る物品の製造方法は、周知の工程（露光、酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含みうる。本実施形態に係る物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

以下、物品の一例である半導体デバイスの具体的な製造方法について説明する。

図５は、半導体デバイスの全体的な製造のフローを示す。ステップＳ０１（回路設計）では半導体デバイスのパターン設計を行う。ステップＳ０２（マスク製作）では設計したパターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップＳ０３（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Ｓ０４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、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。ステップＳ０５（組立）は後工程と呼ばれ、ステップＳ０４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）等の組立工程を含む。ステップＳ０６（検査）ではステップＳ０５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、これを出荷（ステップＳ０７）する。前工程と後工程はそれぞれ専用の別の工場で行い、これらの工場ごとに遠隔保守システムによって保守がなされる。また、前工程工場と後工程工場との間でも、インターネット又は専用線ネットワークを介して生産管理や装置保守のための情報がデータ通信される。

図６は、上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップＳ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップＳ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を成膜する。ステップＳ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップＳ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップＳ１６（露光）では露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップＳ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップＳ１８（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Ｓ１９（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、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。各工程で使用する製造機器は上記説明した遠隔保守システムによって保守がなされているので、トラブルを未然に防ぐとともに、もしトラブルが発生しても迅速な復旧が可能で、従来に比べて半導体デバイスの生産性を向上させることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

Ｗ 基板
１０ 露光装置（基板処理装置）
１５ 基板ステージ（移動体）
１１６ 干渉計
１３０ ベース加熱器（空調機）
１３１ 熱交換器（空調機）
１３２ ファン（空調機）
１３３ 温度調整器（空調機）
１３４ 温度センサ（空調機）
１３５ 第一の吹き出し部
１３６ 第二の吹き出し部
１３７ 第三の吹き出し部

Claims (8)

1. 基板を処理する基板処理装置であって、
   前記基板を保持した状態で移動可能な移動体と、
   光を照射することにより前記移動体の位置を計測する計測部と、
   温調された気体を供給する空調機に連通された吹き出し部とを有し、
   前記吹き出し部は、
   前記光の光路を含む前記移動体が移動可能な第１領域に前記気体を供給する第一の吹き出し部と、
   前記第１領域と連通する第２領域に前記気体を供給する第二の吹き出し部と、
   前記第１領域と前記第２領域との間に前記気体を供給する第三の吹き出し部とを備えることを特徴とする基板処理装置。
2. 前記第三の吹き出し部から供給される前記気体の流速は、前記第一の吹き出し口から供給される気体の流速に対して速度差を持つことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記第三の吹き出し部から供給される前記気体の流速は、前記第二の吹き出し口から供給される前記気体の流速に対して速度差を持つことを特徴とする請求項１又は２に記載の基板処理装置。
4. 前記第三の吹き出し部から供給される前記気体を回収する回収口を更に有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の基板処理装置。
5. 温調された気体を供給する空調機を更に有することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の基板処理装置。
6. 前記第三の吹き出し部は、前記第一の吹き出し部に隣接して配置されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の基板処理装置。
7. 前記基板処理装置は、露光装置であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の基板処理装置。
8. 請求項１乃至７の何れか一項に記載の基板処理装置を用いて基板を処理する工程と、
   処理された前記基板から物品を製造する工程とを有することを特徴とする物品の製造方法。
   

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