JP4011643B2 - 半導体製造装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体製造装置、特にエキシマレーザを用いた半導体露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子の微細化の進展に対応して半導体露光装置では使用する光源をより波長の短い光を放射する光源を用いるようになってきている。従来、半導体素子製造用の露光装置では超高圧水銀灯のｇ線からｉ線を用いて短波長化を進めてきたが、現在では更に短い遠紫外の KrFエキシマレ−ザ等の波長域を使用する状況に至っている。
【０００３】
KrF 等の遠紫外域の光はフォトンのエネルギ−が高いため、光路上の微細な塵が空気内の酸素と反応して不純物として光学系に付着したり、光学系のレンズコ−ティング材と空気中の酸素が反応して光学系（レンズ面やメミラー面）が曇るという問題が発生する。こうした不純物の付着や光学系の曇を防止するため、従来はKrF レ−ザ−等の遠紫外線光の通る光路上を不活性ガスで充填し、塵と空気あるいはレンズコ−ティング材と空気が反応しないようにする対策が取られている。
【０００４】
しかしながら従来の半導体露光装置では不活性ガスの停止機能が装備されていなかった。従ってサ−ビスマン、オペレ−タ−等が前記不活性ガスの充填部について作業を行う場合、不活性ガスによる窒息を避けるため最初に装置背面の不活性ガスのボンベの元栓を閉め、不活性ガスが装置内の不活性ガス充填部に流入しないことを確認し、その後、ある一定時間装置を放置した後、不活性ガス充填部のカバ−を開いていた。
【０００５】
また上記作業が終了した後に装置の立ち上げ、再起動を行う場合も、不活性ガス充填部のカバ−を閉じた後、装置背面の不活性ガスボンベの元栓を開け、その後、ある一定時間装置を放置して不活性ガス充填部に該不活性ガスが充填されるのを待つという手順を踏んでいた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来のやり方はオペレ−タ−が装置背面の不活性ガスの元栓を閉め、不活性ガスが装置内の不活性ガス充填部に流入しないことを確認し、その後、ある一定時間装置を放置した後、不活性ガス充填部のカバ−を開くという工程数の多い、且つ、時間のかかる作業を必要としている。このため、オペレ−タ−の作業ミス、作業モレ等により例えば元栓を閉めることなく不活性ガス充填部のカバ−を開けてしまった場合は、不活性ガスにオペレ−タ−の人身がさらされ、人身に危険が及ぶという問題が発生する。
【０００７】
また、前記元栓を閉じても未だ不活性ガスの濃度が高い状態でカバ−を開くと、同様に不活性ガスにオペレ−タ−の人身がさらされ、危険が及ぶという問題が発生する。これが第１の問題点である。
【０００８】
一方、作業が終了した後の装置の立ち上げ、再起動でも、不活性ガス充填部のカバ−を閉じた後、装置背面の不活性ガスボンベの元栓を開け、その後、ある一定時間装置を放置して不活性ガス充填部に該不活性ガスが充填されるのを待つという工程数の多い、且つ時間のかかる作業が必要である。オペレ−タ−の作業ミス、作業モレがあれば不活性ガス充填部のカバ−を閉じた後、元栓を開ける工程が欠落したり、あるいはたとえ元栓を開けたとしても不活性ガスが充填される前の状態でエキシマレ−ザ−を発光させることがありうる。不活性ガスが充填されていない、あるいは充填が不十分な状態での発光は空気との反応を引き起こし、光路上の微細な塵の不純物としての光学系への付着や、光学系のレンズコ−ティング材の曇り現象が起きて、光学性能を低下させる。このような付着不純物や曇りが起こった場合、影響を受けた光学素子を前記光学系から除去して取り換え、再び光学系に十分な性能を発揮させるには、装置のメンテナンスに大きな作業量が必要とされ、装置の稼働率を低下させる。この稼働率の低下が第２の問題点である。
【０００９】
本発明は、不活性ガスに人身がさらされることによる人身に対する危険が回避できる半導体製造装置の提供を第１の目的とし、光学系の性能低下を抑制し稼働率を上げることのできる半導体製造装置の提供を第２の目的としたものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、不活性ガスが充填される筐体を有する半導体製造装置において、
前記筐体内への不活性ガスの供給を制御するための弁と、
前記弁の開閉状態を制御する制御手段と、
前記筐体に設けられたメンテナンス用の扉と、
前記筐体内の不活性ガスの充填度を検出する充填度検出手段とを有し、
前記制御手段は、メンテナンス開始のコマンドの入力に応じて前記弁を閉じた後、前記充填度検出手段の検出結果に基づいて、前記充填度が規定値以下になったことをモニターに表示することを特徴としている。
【００１１】
また、第２の発明は、
不活性ガスが充填される、光学系を含む筐体を有する半導体製造装置において、
前記筐体内への不活性ガスの供給を制御するための弁と、
前記筐体内の不活性ガスの充填度を検出する充填度検出手段と、
前記筐体に設けられたメンテナンス用の扉と、
前記扉の開閉状態を検出する開閉検出手段と、
前記開閉検出手段が閉状態を検出したことに基づいて前記弁を開く制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記弁を開いた後、前記充填度検出手段の検出結果に基づいて、前記充填度が規定値以上になったことをモニターに表示すること
を特徴とする半導体製造装置である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態１の半導体露光装置の構成を示すものである。図２は図１の一部分の説明図である。本半導体露光装置は光源としてKrF のエキシマレ−ザ−ヘッド１を採用している。エキシマレ−ザ−ヘッド１のエキシマレ−ザ−射出口９から放出された筐体１０１内に導光しレ−ザ−光１２はレ−ザ−引き回し光学系５（５Ａ、５Ｂ）の内部のレ−ザ−光路１２Ａ、１２Ｂを通り、レチクル１１に導かれる。引き回し光学系５は垂直部５Ａと水平部５Ｂから構成される。レチクル１１上には半導体回路素子のパタ−ンが描画されており、該パタ−ンが投影レンズ６の作用によってウエハ−１０上に焼き付けられる。ウエハ−１０はＸＹ方向に自由に駆動できるＸＹステ−ジ７上に載せられて、露光とステップを繰り返しながら回路素子パタ−ンがウエハ−上に転写される。
【００１６】
引き回し光学系５は垂直部５Ａ、水平部５Ｂの各々にメンテナンス、作業を行うためにカバ−に取り付けられた扉を持つ。垂直部５Ａの扉５Ｃを開けると垂直部５Ａ上の扉開閉確認センサ−（カバーセンサー）４Ａが扉５Ｃが開状態になったことを検知し、また水平部５Ｂの扉５Ｄを開けると水平部５Ｂの扉開閉確認センサ−（カバーセンサー）４Ｂが扉５Ｄが開状態になったことを検知する。垂直部５Ａ、水平部５Ｂの各扉開閉センサ−４Ａ、４Ｂの付近には不活性ガスの充填度を検知するガス濃度センサ−（ガスセンサー）１４Ａ、１４Ｂが取り付けられている。
【００１７】
引き回し光学系５には不活性ガス充填用の不活性ガス供給タンク２が配管で接続され、更に該配管には不活性ガスの放出を制御する電磁開閉弁３が取り付けられている。前記扉開閉センサ−４Ａ、４Ｂと不活性ガス濃度センサ−１４Ａ、１４Ｂ、及び電磁開閉弁３、エキシマレ−ザ−ヘッド１は制御部８に接続される。制御部８は前記扉開閉センサ−４Ａ、４Ｂと不活性ガス濃度センサ−１４Ａ、１４Ｂの信号に応じて電磁開閉弁３とエキシマレ−ザ−ヘッド１の発光状態を制御する。
【００１８】
次に制御部８の働きによる装置の動作について詳細に説明する。図２は装置サ−ビスマン、オペレ−タ−が引き回し光学系５のメンテナンスを行うために前記引き回し光学系の扉を開けた状態を示したものである。ここでは先ず垂直部のメンテナンスを行う場合を考える。
【００１９】
引き回し光学系５の垂直部５Ａのメンテナンスを行う場合、最初にエキシマレ−ザ−ヘッド１のレ−ザ−発光を停止させた後、対象となる扉５Ｃが開かれる。扉開閉確認センサ−４Ａは扉５Ｃが開状態になったことを検知し、電気信号を制御部８に向け出力する。この間のフロ−を示したのが図３で、扉の開閉の確認はステップ１に相当する。
【００２０】
制御部８は前記扉開閉センサ−４Ａから出力された信号をもとに扉５Ｃが閉状態から開状態に変化したと判断し、不活性ガスの配管部に取り付けてある電磁開閉弁３を閉じると共に、エキシマレ−ザ−ヘッド１にレ−ザ−光発光停止指令を出力しビ−ムをシャットする。レ−ザ−にビ−ムシャッタ−が付属している場合には該ビ−ムシャッタが閉じられる。本動作は図３のフロ−チャ−トのステップ２の動作に対応する。図５は扉開閉センサ−と不活性ガス濃度センサ−の出力に応じた装置の状態を１から４までに分類した表で、上記説明した装置状態の変化は「状態１」から「状態２」への移行に相当する。
【００２１】
上記一連の動作に従い、制御部８は引き回し光学系垂直部５Ａ内に放出されていた不活性ガスの供給が停止したことを制御部８上のモニタ−に表示する。これが図３のフロ−のステップ３である。
【００２２】
続いて制御部８は不活性ガス濃度センサ−１４Ａで垂直部５Ａ内の不活性ガスの充填度を確認する。不活性ガスの充填度が規定値以下になったことが不活性ガス濃度センサー１４Ａにより検知されると制御部８は垂直部５Ａの不活性ガスの充填度／濃度が安全なレベルに変化したことを制御部８上のモニタ−に表示する。本動作は図３のフロ−チャ−トのステップ４に相当し、装置の状態が図５の「状態２」から「状態３」へと変化したことを示す。
【００２３】
以上の手順により制御系８で安全性が確認されたことが表示されると、装置のサ−ビスマン、オペレ−タ−は引き回し光学系５のメンテナンス作業を開始することができる。
【００２４】
この間の事情は引き回し光学系５の水平部のメンテナンスを行う場合も同様である。即ち引き回し光学系５の内部のメンテナンスを行う場合、最初にエキシマレ−ザ−ヘッド１のレ−ザ−発光を停止させた後、筐体１０１の水平部５Ｂの扉５Ｄが開かれる。扉開閉確認センサ−４Ｂは扉５Ｄが開状態になったことを検知し、電気信号を制御部８に向け出力する。これがステップ１である。
【００２５】
制御部８は前記扉開閉センサ−４Ｂからの出力信号をもとに扉５Ｄが閉状態から開いた状態に変化したと判断し、不活性ガスの配管部に取り付けた電磁開閉弁３を閉じると共に、エキシマレ−ザ−ヘッド１にレ−ザ−光発光停止指令を出力しビ−ムをシャットする。レ−ザ−にビ−ムシャッタ−が付属している場合には該ビ−ムシャッタを閉じる。本動作がステップ２である。勿論、垂直部の扉５Ｃの開動作が同時に行われ、既に電磁弁３の閉動作とエキシマレ−ザ−ヘッド１への発光停止指令が出ている場合は、制御部８からの停止指令は省略しても良い。
【００２６】
上記一連の動作に従い、制御部８は引き回し光学系水平部５Ｂ内に放出されていた不活性ガスの供給が停止したことをステップ３として制御部８上のモニタ−に表示する。
【００２７】
制御部８は不活性ガス濃度センサ−１４Ｂで水平部５Ｂ内の不活性ガスの充填度の測定を続行している。不活性ガスの充填度が規定値以下になったことが不活性ガス濃度センサー１４Ｂにより検知されると、制御部８は水平部５Ｂの不活性ガスの充填度／濃度が安全なレベルに変化したことを制御部８上のモニタ−に表示する。以上の手順により制御系８で安全性が確認されたことが表示されると装置のサ−ビスマン、オペレ−タ−は引き回し光学系５のメンテナンス作業を開始することができる。
【００２８】
次に装置サ−ビスマン、オペレ−タ−がメンテナンスを終了し、装置を復帰させる場合について説明する。装置サ−ビスマン、オペレ−タ−はメンテナンスを終了すると、メンテナンスを行った部分、例えば引き回し光学系の垂直部５Ａであれば垂直部５Ａの扉５Ｃを閉じる。垂直部５Ｃの扉が閉じられると、扉開閉確認センサ−４Ａは扉５Ｃが閉じたことを検知し、制御部８にその旨電気信号として出力する。制御部８はセンサー４Ａからの信号を受け取ると共に他の部分の扉開閉確認センサ−の状態も確認する。
【００２９】
他の部分の扉開閉確認センサ−の状態がすべて閉状態であれば、制御部８は不活性ガスの配管部の電磁開閉弁３を開ける。これは図４のフロ−チャ−トのステップ５に相当し、装置が「状態３」から「状態４」に移行していくことを示す。
【００３０】
制御部８はこの状態で不活性ガスの充填が充填路に対して始まったことを制御部８上のモニタ−に表示する。これがステップ６である。同時に制御部８は作業を行っていた部分の引き回し光学系垂直部５Ａに取り付けてある不活性ガス濃度センサ−の状態を確認する。不活性ガス濃度センサー１４Ａは充填路内の不活性ガスの濃度の測定を続けるが、この間不活性ガスの充填度（濃度）がある規定値以下の場合は、光路に対する不活性ガスの充填度がまだ不十分であることを電気信号として制御部８に出力する。測定を続けていくうち、不活性ガス供給タンク２からの不活性ガスの供給が行き渡って不活性ガスの充填度がある規定値以上になれば、不活性ガス濃度センサ−１４Ａは不活性ガス濃度が十分であると判断し、制御部８に十分である旨を電気信号として出力する。制御部８は他の部分に配置された不活性ガス濃度センサ−からの信号も同時にモニタ−しており、装置全体としての不活性ガスの充填状況を総合的に把握する。他の部分の不活性ガス濃度センサ−の中の一つでも不活性ガスの充填度が規定値以下であれば、エキシマレ−ザ−ヘッド１に対するレ−ザ−発光停止指令は続行される。
【００３１】
不活性ガスの充填路に置かれたすべての不活性ガス濃度センサ−により、不活性ガスの充填度が規定値以上であることが確認されると、制御部８はエキシマレ−ザ−ヘッド１にレ−ザ−発光許可の指令を出力する。本動作は図４でステップ７に相当し、装置の状態は「状態４」から「状態１」へ移行する。
【００３２】
制御部８は同時に不活性ガスの充填度が高くなり、エキシマレ−ザ−が発光可能な状態になったことをモニタ−上に表示する。これがステップ８の動作に相当する。
【００３３】
以上の動作により不活性ガスの充填度が確認されたことで装置は稼働状態に復帰したことになる。復帰後の動作開始は自動復帰でも、装置のサ−ビスマン、オペレ−タ−の入力によるものでも良い。
【００３４】
図６は本発明の実施形態２の要部を示すものである。本実施形態は引き回し光学系５の扉５Ｃ、５Ｄ上に扉を固定するための固定機構１３Ａ、１３Ｂが取り付いている点での実施形態１と異なる。固定機構１３Ａ、１３Ｂは制御部８に接続され、制御部８からの指令によって扉５Ｃ、５Ｄの固定、解放の制御を行う。
【００３５】
装置のサ−ビスマン、オペレ−タ−が引き回し光学系５の垂直部５Ａのメンテナンスを行う場合は、先ず制御部８上のキ−ボ−ドよりメンテナンス開始のコマンドを入力する。コマンドが入力されると制御部８はエキシマレ−ザ−ヘッド１にレ−ザ−発光停止指令を出力する。本動作と同時に制御部８は不活性ガスの配管部に取り付けてある電磁開閉弁３を閉じる。
【００３６】
上記一連の動作後、制御部８は引き回し光学系垂直部５Ａ内に放出している不活性ガスが停止したことを制御部８上のモニタ−に表示する。更に制御部８はガス濃度センサ−１４Ａで垂直部５Ａ内の不活性ガスの充填度を確認する。不活性ガスの充填度が規定値以下になると制御部８は不活性ガスの充填度／濃度が安全なレベルになったことを制御部８のモニタ−上に表示すると同時に、固定機構１３Ａに対して扉開放指令を出力する。
【００３７】
固定機構１３Ａが該扉開放指令によって扉５Ｃを解放すると、制御部８は扉５Ｃが開放状態になったことを制御部８のモニタ−上に表示する。この表示に基づいて装置サ−ビスマン、オペレ−タ−は扉５Ｃを開けて作業を開始する。
【００３８】
装置サ−ビスマン、オペレ−タ−が引き回し光学系５の水平部５Ｂのメンテナンスを行う場合も前述の垂直部５Ａの作業と同様である。即ち、先ず制御部８のキ−ボ−ドからメンテナンス開始のコマンドを入力する。コマンドが入力されると制御部８はエキシマレ−ザ−ヘッド１にレ−ザ−発光停止指令を出力する。本動作と同時に制御部８は不活性ガスの配管部に取り付けてある電磁開閉弁３を閉じる。
【００３９】
上記一連の動作により、制御部８は引き回し光学系水平部５Ｂ内に放出している不活性ガスが停止したことを制御部８のモニタ−上に表示する。更に制御部８はガス濃度センサ−１４Ｂで水平部５Ｂの不活性ガスの充填度を確認する。不活性ガスの充填度が規定値以下になると制御部８は不活性ガスの充填度／濃度が安全なレベルになったことを制御部８に表示し、同時に、制御部８は固定機構１３Ｂに対し扉開放指令を出力する。
【００４０】
固定機構１３Ｂが該扉開放指令によって扉５Ｄを解放すると制御部８は扉５Ｄが開放状態になったことを制御部８のモニタ−上に表示する。この表示に基づいて装置サ−ビスマン、オペレ−タ−は扉５Ｄを開けて作業を開始することができる。
【００４１】
装置のサ−ビスマン、オペレ−タ−がメンテナンスを終了し、装置を復帰させる場合の手順も実施形態１と全く同様である。
【００４２】
また実施形態１、２では不活性ガスの濃度をガス濃度センサ−で測定したが、該センサ−を不活性ガス流量計に変えて判断を行うことも可能である。
【００４３】
またここでは半導体露光装置の例を示したが、半導体露光装置と同様に不活性ガスを使用する他の半導体製造装置にも本発明は同様に適用が可能である。
【００４４】
【発明の効果】
上述の第１の目的に対応した第１の発明によれば、不活性ガスに人身がさらされることによる人身に対する危険が回避できる半導体製造装置を提供することができる。
【００４５】
また、上述の第２の目的に対応した第２の発明によれば、光学系の性能低下を抑制し稼働率を上げることのできる半導体製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の半導体露光装置の照明系の斜視図
【図２】実施形態１のカバ−の開閉状態を示す図
【図３】本発明の半導体露光装置の不活性ガスの停止、供給を示すフローチャ−ト図
【図４】本発明の半導体露光装置の不活性ガスの停止、供給を示すフローチャ−ト図
【図５】本発明の半導体露光装置の不活性ガスの放出／停止及びエキシマレ−ザ−の発光／停止の装置状態を示す図
【図６】本発明の実施形態２の半導体露光装置を示す図
【符号の説明】
１ エキシマレ−ザ−ヘッド
２ 不活性ガスのタンク
３ 電磁開閉弁
４、４Ａ、４Ｂ 扉開閉確認センサ−
５、５Ａ、５Ｂ レ−ザ−引き回し光学系
５Ｃ、５Ｄ レ−ザ−引き回し光学系の扉
６ 投影レンズ
７ ＸＹステ−ジ
８ 制御部
９ エキシマレ−ザ−の出射口
１０ ウエハ−
１１ レチクル
１２ レ−ザ−光
１３ 扉の固定機構
１４ 不活性ガス濃度センサ−
１０１ 筐体

Claims (15)

1. 不活性ガスが充填される筐体を有する半導体製造装置において、
   前記筐体内への不活性ガスの供給を制御するための弁と、
   前記弁の開閉状態を制御する制御手段と、
   前記筐体に設けられたメンテナンス用の扉と、
   前記筐体内の不活性ガスの充填度を検出する充填度検出手段とを有し、
   前記制御手段は、メンテナンス開始のコマンドの入力に応じて前記弁を閉じた後、前記充填度検出手段の検出結果に基づいて、前記充填度が規定値以下になったことをモニターに表示することを特徴とする半導体製造装置。
2. 前記半導体製造装置は半導体露光装置であり、前記筐体はエキシマレーザーからの光を導くための光学系を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体露光装置。
3. 前記扉の開閉状態を検出する開閉検出手段を有し、前記制御手段は、前記開閉検出手段が閉状態を検出したことに基づいて、前記弁を開くことを特徴とする請求項２に記載の半導体製造装置。
4. 前記制御手段は、前記弁を開いたことをモニターに表示することを特徴とする請求項３に記載の半導体製造装置。
5. 前記制御手段は、前記弁を開いた後、前記充填度検出手段の検出結果に基づいて、前記充填度が規定値以下の場合、前記エキシマレーザーの発光を不可とすることを特徴とする請求項３に記載の半導体製造装置。
6. 前記制御手段は、前記弁を開いた後、前記充填度検出手段の検出結果に基づいて、前記充填度が規定値以上になった場合、前記エキシマレーザーの発光を許可することを特徴とする請求項３に記載の半導体製造装置。
7. 前記制御手段は、前記エキシマレーザーが発光可能な状態になったことをモニターに表示することを特徴とする請求項６に記載の半導体製造装置。
8. 前記充填度検出手段は、ガス濃度検出手段およびガス流量計のいずれかであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の半導体製造装置。
9. 不活性ガスが充填される、光学系を含む筐体を有する半導体製造装置において、
   前記筐体内への不活性ガスの供給を制御するための弁と、
   前記筐体内の不活性ガスの充填度を検出する充填度検出手段と、
   前記筐体に設けられたメンテナンス用の扉と、
   前記扉の開閉状態を検出する開閉検出手段と、
   前記開閉検出手段が閉状態を検出したことに基づいて前記弁を開く制御手段とを有し、
   前記制御手段は、前記弁を開いた後、前記充填度検出手段の検出結果に基づいて、前記充填度が規定値以上になったことをモニターに表示することを特徴とする半導体製造装置。
10. 前記半導体製造装置は半導体露光装置であり、前記筐体はエキシマレーザーからの光を導くための光学系を含むことを特徴とする請求項９に記載の半導体露光装置。
11. 前記制御手段は、前記弁を開いたことをモニターに表示することを特徴とする請求項９または１０に記載の半導体製造装置。
12. 前記制御手段は、前記弁を開いた後、前記充填度検出手段の検出結果に基づいて、前記充填度が規定値以下の場合、前記エキシマレーザーの発光を不可とすることを特徴とする請求項１０に記載の半導体製造装置。
13. 前記制御手段は、前記弁を開いた後、前記充填度検出手段の検出結果に基づいて、前記充填度が規定値以上になった場合、前記エキシマレーザーの発光を許可することを特徴とする請求項１０に記載の半導体製造装置。
14. 前記制御手段は、前記エキシマレーザーが発光可能な状態になったことをモニターに表示することを特徴とする請求項１３の半導体製造装置。
15. 前記充填度検出手段は、ガス濃度検出手段およびガス流量計のいずれかであることを特徴とする請求項９〜１４のいずれかに記載の半導体製造装置。

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