JP2023122431A

JP2023122431A - 基板処理装置及び物品の製造方法

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Publication number: JP2023122431A
Application number: JP2022026121A
Authority: JP
Inventors: 洋光藤; Hiromitsu Fuji
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2022-02-22
Filing date: 2022-02-22
Publication date: 2023-09-01

Abstract

【課題】基板処理装置内で冷凍機の熱交換により生じる結露水を処理することが可能な基板処理装置を提供する。【解決手段】基板を処理する基板処理機器と、前記基板処理機器から排出される気体を冷却する冷凍機と、前記冷凍機で冷やされた気体の温度を調整し前記基板処理機器に供給する加熱用の熱交換器と、を有する基板処理装置であって、前記基板処理機器の内部に照射される光を発する光源、あるいは前記基板処理装置を制御するための制御部を備えており、前記光源または前記制御部から生じる熱、もしくは前記光源または前記制御部からの高温排気により、前記冷凍機で生じる結露水を蒸発させる。【選択図】図１

Description

本発明は、基板処理装置及び物品の製造方法に関する。

近年の基板処理装置は半導体素子の微細化に伴い、各製造工程においてより高い装置性能が要求されている。例えば半導体露光装置においては、ウェハとレチクルの位置合わせ精度や、レチクルパターンのウェハへの転写精度等をより高度化する必要がある。

これらの精度が、熱膨張等の影響で低下するのを防ぐため、装置全体をチャンバで囲い、温調用の冷凍機を備え温度環境を一定に保っている。

冷凍機内の蒸発器では、熱交換の際に気体に含まれる水分が凝縮して液体（結露水）が発生し、この液体を処理する必要がある。このため、基板処理装置は結露水を装置外に排出するための排水系統を備えており、排水系統には特許文献１のような逆流防止機構が備えられている。また、排水系統の排水促進機構としてポンプやエジェクタなどを備えることもある。

特開２０２０－２０４４３４号公報

しかし、特許文献１の基板処理装置では排水系統に加えて逆流防止機構を設けており、また排水系統に排水促進機構も設けることもあるため、部品が増え装置が大型化しやすい、というデメリットがある。

そこで、本発明は、基板処理装置内で冷凍機の熱交換により生じる結露水を処理することが可能な基板処理装置を提供する。

上記課題を解決する本発明の一側面としての基板保持装置は、基板を処理する基板処理機器と、前記基板処理機器から排出される気体を冷却する冷凍機と、前記冷凍機で冷やされた気体の温度を調整し前記基板処理機器に供給する加熱用の熱交換器と、を有する基板処理装置であって、前記基板処理機器の内部に照射される光を発する光源、あるいは前記基板処理装置を制御するための制御部を備えており、前記光源または前記制御部から生じる熱、もしくは前記光源または前記制御部からの高温排気により、前記冷凍機で生じる結露水を蒸発させることを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される実施形態によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、基板処理装置内で冷凍機の熱交換により生じる結露水を処理することができる。

第１実施形態における基板処理装置の構成を示す図である。第２実施形態における基板処理装置の構成を示す図である。第３実施形態における基板処理装置の構成を示す図である。第４実施形態における基板処理装置の構成を示す図である。第５実施形態における基板処理装置の構成を示す図である。第６実施形態における基板処理装置の構成を示す図である。第８実施形態における基板処理装置の構成を示す図である。

以下、各実施形態においての具体的な構成を説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

＜第１実施形態＞
図１は本発明の第１実施形態における基板処理装置３０の構成を示した図である。基板処理装置３０は、本実施形態では、原版（マスク、レチクル）のパターンを、投影光学系を介して基板に露光する露光装置として具現化される。但し、基板処理装置３０は、露光装置に限定されるものではない。例えば、基板処理装置３０は、電子線やイオンビームなどによって基板に描画を行い、パターンを基板に形成する描画装置であってもよい。また、基板処理装置３０は、他のリソグラフィ装置、例えば、基板の上のインプリント材を型により成形してパターンを基板上に形成するインプリント装置であってもよい。あるいは、基板処理装置３０は、イオン打ち込み装置、現像装置、エッチング装置、成膜装置、アニール装置、スパッタリング装置、蒸着装置など、基板を処理する他の装置であってもよい。また、基板処理装置３０は、平坦な板を用いて基板上の組成物を平坦化する平坦化装置であってもよい。

基板処理装置３０は、環境チャンバ１と、空調装置２と、熱源部２２により構成されている。環境チャンバ１は、環境チャンバ内空間１４を備え、環境チャンバ内空間１４に塵などを入れないための除塵フィルタ１２と、環境チャンバ内空間１４の温度を制御するための温度センサ１０と温度調節器１１とを備える。また、環境チャンバ内空間１４は、空調装置２とつながるリターン口１５と、基板を処理する基板処理機器１３を備える。

空調装置２は、環境チャンバ内空間１４の温調をするための、加熱用の熱交換器４と、冷凍機６と、送風機５と、を備える。冷凍機６で冷やされた気体は、送風機５により加熱用の熱交換器４に送気され、加熱用の熱交換器４により温度調整された気体が基板処理機器１３に供給される。

冷凍機６は図１に示す破線で囲まれている部分であり、蒸発器３と、圧縮機７と、凝縮器８と、膨張弁９と、蒸発器３にて熱交換をする際に発生する結露水ｄを受ける結露水受け皿２０と、を備える。

基板処理装置３０は、基板を処理する際に精密な位置決めを行うため、厳密な温度管理を行っている。その方法として、気体による発熱部の排気、気体の循環による精密な空調を行っている。基板処理装置３０は、環境チャンバ内空間１４の空間温度を安定させる為に、循環気体ａを環境チャンバ１と空調装置２に循環させている。ここで、空調装置２は、循環気体ａとして例えば空気（クリーンドライエア）や窒素（不活性ガス）等の気体（温調媒体）を、環境チャンバ内空間１４に供給している。

循環気体ａは、循環され環境チャンバ内空間１４からリターン口１５を通じて空調装置２に入り、冷凍機６により冷却される。冷凍機６では、圧縮機７により圧縮された２次冷媒ｃが凝縮器８で冷却水ｂと熱交換を行い、膨張弁９を通過し冷えた状態となる。冷えた状態の２次冷媒ｃは、蒸発器３で循環気体ａと熱交換を行い、循環気体ａを冷やしている。充分に冷却された循環気体ａは、送風機５により加熱用の熱交換器４へ送気される。そして、循環気体ａは加熱用の熱交換器４により温度制御をされ、除塵フィルタ１２を通り、環境チャンバ内空間１４に送気される。

熱源部２２は環境チャンバ１および空調装置２とは気体の交換を行わない位置に配置されており、外気ｅを導入し熱源部２２で生じた熱を含んだ高温排気ｆを、排気用配管４０を通じて基板処理装置３０の外へ排気している。

ここで、熱源部２２は本実施形態では露光をするための、基板処理機器１３の内部へ照射される光を発する光源として具現化されているが、熱源部２２は光源でなくてもよく、熱源となり得る部材であればよい。例えば電装ラックのような装置稼働時に熱源となるような制御部でもよい。

また、排気用配管４０の内部に、溜水部４１が配置されている。本実施形態では、溜水部４１は、排気用配管４０を変形させることにより形成した凹みであるが、結露水ｄを溜めることができればよく、溜水部４１の形成方法はこの限りではない。

蒸発器３にて循環気体ａと２次冷媒ｃが熱交換する際に結露水ｄが生じ、結露水ｄは結露水受け皿２０に溜まる。従来技術であれば、結露水受け皿２０に溜まった結露水ｄは排水系統を通じて装置外へ排出される。本実施形態では、結露水ｄは結露水送水配管２３により溜水部４１へ送水される。溜水部４１は、熱源部２２から生じた熱をもった排気である高温排気ｆの流路である排気用配管４０に設置されていて、溜水部４１へ送水された結露水ｄを高温排気ｆの熱により蒸発させることができる。これにより、排水系統を必要とせず、基板処理装置３０内で結露水ｄを処理できる。

＜第２実施形態＞
図２は第２実施形態における基板処理装置３１の構成を示した図である。本実施形態では、第１実施形態と、溜水部４１が皿形状である点で異なる。排気用配管４０の内部に皿形状の溜水部４１が配置されていて、結露水受け皿２０に溜まった結露水ｄが結露水送水配管２３により溜水部４１に送水される。そして、溜水部４１に送水された結露水ｄを、高温排気ｆの熱により蒸発させることができる。

本実施形態により、排気用配管４０を変形させることなく、皿形状の溜水部４１を配置するだけでよいため、容易に実施をすることができるというメリットがある。

＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態における基板処理装置３２および基板処理装置３３について説明する。基板処理装置３２および基板処理装置３３は第１実施形態と、溜水部４１の位置について異なる。図３（ａ）は第３実施形態における基板処理装置３２を示した図であり、溜水部４１を熱源部２２よりも上側に設置していることを特徴とする。また、図３（ｂ）は第３実施形態における基板処理装置３３を示した図であり、溜水部４１を熱源部２２よりも下側に設置していることを特徴とする。本実施形態における溜水部４１は、例えば、熱源部２２を囲う部材を変形させたことにより形成した凹みであってもよく、皿形状であってもよく、特に限定しない。本実施形態により熱源部２２付近に溜水部４１を置くことで、溜水部４１に送水された結露水ｄを、熱源部２２で生じた熱により蒸発させることができる。

本実施形態の基板処理装置３２および基板処理装置３３では、熱源部２２と溜水部４１の距離が近いほど蒸発効果が高い。よって、好ましくは熱源部２２と溜水部４１が直接に接触しているか、熱源部２２に近い位置にある部材と溜水部４１が一体である、もしくは接触している状態がよい。例えば、熱源部２２が光源（ランプ）であった場合は、光源周辺を空間的に分離するための、光源周辺の空間を覆う光源ボックス（光源分離壁）が設けられる。よって、図３（ａ）のように光源ボックスを変形させ凹みを形成し溜水部４１としてもよいし、図３（ｂ）のように皿形状の溜水部４１と光源ボックスが接触していてもよい。

熱源部２２が制御部であった場合であれば、制御部と溜水部４１が直接に接触しているか、制御部を囲む部材を変形させ凹みを形成し溜水部４１としてもよいし、皿形状の溜水部４１と制御部を囲む部材が接触していてもよい。ただし、熱源部２２や熱源部２２を囲む部材と、溜水部４１は一体でなくともよく、また接触していなくともよく、熱源部２２の熱が溜水部４１に溜まった結露水ｄを蒸発させることが可能な距離であればよい。

溜水部４１を熱源部２２よりも上側に設置した場合には、熱源部２２からの熱が伝わりやすく、より蒸発を促進させることができる。また、溜水部４１を熱源部２２よりも下側に設置した場合には、一般的な基板処理装置の実施形態に近い状態で実施できるため、装置の改良が容易であり実施しやすい。また、基板処理装置３３に示すように、外気ｅの導入口に近い位置に溜水部４１を設置するため、溜水部４１に残留する塵や汚れを低減でき、塵や汚れの蓄積による蒸発効果の低減を抑制することができる。

＜第４実施形態＞
次に、第４実施形態における基板処理装置３４について説明する。図４は第４実施形態における基板処理装置３４を示した図である。本実施形態の基板処理装置３４は、第１実施形態で説明した特徴に加えて、図４に示すように結露水送水配管２３にポンプもしくはエジェクタ等の送水部２４を有する。

結露水受け皿２０に溜まった結露水ｄを、溜水部４１に流す必要があるが、装置内配置の都合、及び、圧力状態により結露水送水配管２３を配置する単純な構成では流せない場合がある。このような場合に、結露水送水配管２３にポンプもしくはエジェクタ等などの送水部２４を備えることで結露水ｄを結露水受け皿２０から溜水部４１まで流すことができる。なお、本実施形態における溜水部４１は、例えば、排気用配管４０を変形させ形成した凹みであってもよく、熱源部２２を囲う部材を変形させたことにより形成した凹みであってもよく、皿形状であってもよく、特に限定しない。

＜第５実施形態＞
次に、第５実施形態における基板処理装置３５について説明する。図５は第５実施形態における基板処理装置３５を示した図である。本実施形態の基板処理装置３５は、第１実施形態で説明した特徴に加えて、結露水ｄを吸い上げるろ紙２５を、結露水ｄを溜水部４１の上部に有することを特徴とする。

結露水ｄを吸い上げるろ紙２５を溜水部４１の上部に備えることで、結露水ｄがろ紙２５にしみこむ。この結果、高温排気ｆもしくは熱源部２２から生じる熱により結露水ｄを蒸発させる表面積が大きくなるため、蒸発作用をより一層促進させることができる。なお、本実施形態における溜水部４１は、例えば、排気用配管４０を変形させ形成した凹みであってもよく、熱源部２２を囲う部材を変形させたことにより形成した凹みであってもよく、皿形状であってもよく、特に限定しない。

＜第６実施形態＞
次に、第６実施形態における基板処理装置３６について説明する。図６は第６実施形態における基板処理装置３６を示した図である。本実施形態の基板処理装置３６は、第１実施形態で説明した特徴に加えて、結露水ｄを処理する部材にヒーター２６を備えることを特徴とする。図６に示すように、溜水部４１にヒーター２６を設け通電させることにより、ヒーター２６の熱で結露水ｄを蒸発させる蒸発作用をより一層促進させることができる。なお、本実施形態における溜水部４１は、例えば、排気用配管４０を変形させ形成した凹みであってもよく、熱源部２２を囲う部材を変形させたことにより形成した凹みであってもよく、皿形状であってもよく、特に限定しない。

また、基板処理装置３６の状態により、例えば光源が未点灯などの理由で、熱源部２２で熱が生じないもしくは高温排気ｆの温度が低い場合に、溜水部４１に配置されたヒーター２６に通電し蒸発を促進させることができる。

＜第７実施形態＞
次に、第７実施形態について説明する。本実施形態は、第２実施形態で説明した特徴に加えて、溜水部４１が取り外し可能であることを特徴とする。基板処理装置３１は、生産状況やクリーンルームのメンテナンスなどの都合により長期停止することがあるため、発生した結露水ｄの処理を待たずに基板処理装置３１が停止され、熱源部２２で熱が生じないもしくは高温排気ｆの排気が停止される場合がある。本実施形態では、このように結露水ｄの蒸発処理が完了せず基板処理装置３１が停止された場合であっても溜水部４１を装置外へ取り外すことで、溜水部４１に残留した結露水ｄを作業者が直接処理することができる。

＜第８実施形態＞
次に、第８実施形態における基板処理装置３７および基板処理装置３８について説明する。図７（ａ）は第８実施形態における基板処理装置３７を示した図であり、基板処理装置３７は第１実施形態で説明した特徴に加えて、溜水部４１に液面を検知する液面センサ２７を備えることを特徴とする。また、図７（ｂ）は第８実施形態における基板処理装置３８を示した図であり、基板処理装置３８は、第１実施形態で説明した特徴に加えて、溜水部４１の周囲に水検知センサ２８を備える。液面センサ２７もしくは水検知センサ２８を備えることで、結露水ｄが溜水部４１からあふれて漏水した場合に検知することができる。なお、本実施形態における溜水部４１は、例えば、排気用配管４０を変形させ形成した凹みであってもよく、熱源部２２を囲う部材を変形させたことにより形成した凹みであってもよく、皿形状であってもよく、特に限定しない。

＜第９実施形態＞
次に、第９実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態で説明した特徴に加えて、冷凍機６における冷却能力が可変であり、基板処理機器１３における処理状況に応じて、冷却能力を変化させることを特徴とする。本実施形態では、冷凍機６の冷却能力が可変であるため、環境チャンバ内空間１４の温度調整に必要なだけの冷却能力に調整することで、過剰な結露水ｄを排出しない。例えば、基板処理機器１３の単位時間当たりの基板の処理枚数が少ない場合は、基板処理機器１３から発生する熱量が少ないため、冷凍機６が低い冷却能力であっても環境チャンバ内空間１４の温度調整を行うことができる。一方、基板処理機器１３の単位時間当たりの基板の処理枚数が多い場合は、基板処理機器１３から発生する熱量が多いため、冷凍機６は環境チャンバ内空間１４の温度調整において、高い冷却能力を求められる。冷凍機６の冷却能力が低いときは、熱交換による結露水ｄの発生量が少なく、冷却能力が高いときは、熱交換による結露水ｄの発生量は多い。よって、冷凍機６の冷却能力が可変であると、基板処理機器１３の処理状況にあわせ冷却能力を調整できるため、発生する結露水ｄの量を最低限の量とすることができる。この結果、溜水部４１へ結露水ｄが送水された際に、結露水ｄを適宜蒸発させることができる。その結果、溜水部４１に結露水ｄが残留する時間が短くなり、また、熱源部２２で熱が生じないもしくは高温排気ｆの排気が停止した際に結露水ｄの残留を少なくする、もしくはなくすことができる。

なお、本実施形態における溜水部４１は、例えば、排気用配管４０を変形させ形成した凹みであってもよく、熱源部２２を囲う部材を変形させたことにより形成した凹みであってもよく、皿形状であってもよく、特に限定しない。

＜第１０実施形態＞
次に、前述の露光装置を利用した物品（半導体ＩＣ素子、液晶表示素子、カラーフィルタ、ＭＥＭＳ等）の製造方法を説明する。物品は、前述の露光装置を使用して、感光剤が塗布された基板（ウェハ、ガラス基板等）を露光する工程と、その基板（感光剤）を現像する工程と、現像された基板を他の周知の加工工程で処理することにより製造される。他の周知の工程には、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等が含まれる。本製造方法によれば、従来よりも高品位の物品を製造することができる。

Claims

基板を処理する基板処理機器と、
前記基板処理機器から排出される気体を冷却する冷凍機と、
前記冷凍機で冷やされた気体の温度を調整し前記基板処理機器に供給する加熱用の熱交換器と、
を有する基板処理装置であって、
前記基板処理機器の内部に照射される光を発する光源、あるいは前記基板処理装置を制御するための制御部を備えており、
前記光源または前記制御部から生じる熱、もしくは前記光源または前記制御部からの高温排気により、
前記冷凍機で生じる結露水を蒸発させることを特徴とする基板処理装置。
前記結露水を溜める溜水部を有し、
前記溜水部に溜まった前記結露水を蒸発させることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
前記光源または前記制御部からの高温排気を排出するための排気用配管を有することを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
前記溜水部は、前記排気用配管の内部に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の基板処理装置。
前記溜水部は、前記排気用配管を変形させたことにより形成した凹みであることを特徴とする請求項３又は４に記載の基板処理装置。
前記溜水部は、皿形状であることを特徴とする請求項２～４のうちいずれか１項に記載の基板処理装置。
前記溜水部は、前記光源または前記制御部を囲う部材を変形させたことにより形成した凹みであることを特徴とする請求項２～４のうちいずれか１項に記載の基板処理装置。
前記溜水部が、前記光源または前記制御部と接触するように配置されていることを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
前記溜水部が、前記光源または前記制御部よりも上側に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
前記溜水部が、前記光源または前記制御部よりも下側に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
前記冷凍機が圧縮機、凝縮器及び蒸発器を有することを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
前記冷凍機における冷却能力が可変であり、
前記基板処理機器における処理状況に応じて、前記冷却能力を変化させることを特徴とする請求項１１に記載の基板処理装置。
前記結露水を前記溜水部まで送る送水部を有することを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
前記送水部は、ポンプもしくはエジェクタであることを特徴とする請求項１３に記載の基板処理装置。
前記溜水部の上部かつ前記結露水を吸い上げるように配置されたろ紙を備え、
前記ろ紙は前記高温排気が当たる位置に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
前記溜水部を温めるヒーターを備えていることを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
前記溜水部が取り外しできることを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
前記溜水部に液面を検知するセンサもしくは前記溜水部の周囲に水検知センサを配置することを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
前記基板を処理する前記基板処理機器は、前記基板に原版のパターンを形成するための光学系を含むことを特徴とする請求項１～１８のうちいずれか１項に記載の基板処理装置。
請求項１～１９のうちいずれか１項に記載の基板処理装置を用いて、前記基板にパターンを形成する工程と、
前記工程で前記パターンが形成された前記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。