JP4350429B2

JP4350429B2 - 露光装置、およびデバイスの製造方法

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Publication number: JP4350429B2
Application number: JP2003160677A
Authority: JP
Inventors: 英治坂本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-06-05
Filing date: 2003-06-05
Publication date: 2009-10-21
Anticipated expiration: 2023-06-05
Also published as: US7078706B2; US20050011581A1; JP2004363369A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光装置に関するものであり、特に真空雰囲気で露光を行なうための真空チャンバを有する露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線露光装置やＥＵＶ露光装置またはＥＢ露光装置など真空内露光を前提とした露光装置においては、例えば特開平３−２１１８１６で開示されているように、移動ステージのガイドとして静圧軸受を用いている。真空雰囲気で使用される静圧軸受けには、真空チャンバ内の真空度を悪化させないため、気体を静圧パッドへ供給するための供給系配管の他に、気体を回収するための排気系配管がなされている。更に前記従来例では、停電時に静圧軸受の保護等を目的として静圧軸受の排気系配管を大気に開放する等の安全対策が取られていた。
【０００３】
しかしながら、真空チャンバと大気間を連通するリークバルブが閉じた状態で静圧軸受を機能させた場合、装置故障・事故や人為的なミスなどより静圧バッドへ供給するための気体が真空チャンバ内へ漏れてしまい、真空チャンバ内の圧力が大気圧に対して正圧になってしまうことは特に想定されていなかった。通常の真空チャンバはその内部圧力が大気圧に対して減圧になった場合大気の圧力に耐えるよう設計されているが、逆にその内部圧力が大気に対して正圧になってしまう事に対しては非常に強度が弱く、最悪チャンバの破損を招くことがあった。
【０００４】
【特許文献１】
特開平０３−２１１８１６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述の従来例における問題点に鑑みてなされたもので、真空チャンバ内の気圧が真空チャンバ外の気圧に対し、予め定めた量を超えて正圧にならないようにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するための第１の発明は、基板を露光する露光装置において、
真空チャンバと、
前記真空チャンバ内に配置され、前記基板を保持し且つ移動するように構成されたステージと、
前記真空チャンバ内に配置され、前記ステージの移動をガイドするように構成された静圧軸受と、
前記真空チャンバの外から前記静圧軸受に気体を供給するように構成された給気系配管と、
前記給気系配管から前記静圧軸受に供給された気体が前記真空チャンバ内に漏れないように、当該気体を前記真空チャンバの外へ排出するように構成された排気系配管と、
前記真空チャンバの内から前記真空チャンバの外への気体の流れを許すように構成された逆止弁と
を有することを特徴とする露光装置である。
【０００７】
また、第２の発明は、Ｘ線、ＥＵＶ光およびＥＢのいずれかで前記基板を露光することを特徴とする上記第１の発明の露光装置である。
【０００８】
また、第３の発明は、前記気体は、空気、窒素および不活性ガスのいずれかであることを特徴とする上記第１または第２の発明の露光装置である。
【０００９】
また、第４の発明は、前記逆止弁は、前記真空チャンバ内の気圧が前記真空チャンバ外の気圧より高くなったときに開くように構成されていることを特徴とする上記第１乃至第３の発明のいずれかの露光装置である。
【００１０】
また、第５の発明は、前記逆止弁は、前記真空チャンバ内の気圧が前記真空チャンバ外の気圧より予め定めた量だけ高くなったときに開くように構成されていることを特徴とする上記第１乃至第３の発明のいずれかの露光装置である。
【００１１】
また、第６の発明は、上記第１乃至第５の発明のいずれかの露光装置を用いて基板を露光するステップを有することを特徴とするデバイスの製造方法である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
図１は本発明の１実施例に係る真空チャンバの構成を示す。１は真空チャンバ、２は真空ポンプ、３は真空チャンバと真空ポンプを分離するためのバルブ、４は真空チャンバ内に大気を導入するためのリークバルブである。
【００１９】
静圧軸受は、ハウジング５、軸受パッド６、ガイドバー７を有しており、レチクルステージやウエハステージといった移動ステージ（不図示）のガイドとして用いられる。この静圧軸受は、真空チャンバ外部から給気系配管８によって軸受パッドに気体を供給している。これによって、軸受パッドとガイドバーとの間に薄い気体層を形成することができるため、軸受パッドとガイドバーとの間の摩擦を小さくすることができ、移動ステージを高速かつ円滑に移動することが可能となる。ここで、軸受パッドとガイドバーとの間に供給される気体は、空気、窒素、ヘリウム等いずれを用いても構わないが、不活性ガスであることが好ましい。この気体は露光方式、設計方針等によって決定される。
【００２０】
また、供給された気体が静圧軸受から真空チャンバ内へ漏れることによって、チャンバ内の真空度が悪化しないようにするために、供給した気体を回収するための排気溝９、排気溝１０および回収した気体を真空チャンバ外へ排気するための排気系配管１１、排気系配管１２が設けられている。本実施例においては排気溝を２段（排気溝９と排気溝１０）設けることで真空チャンバ内への気体の漏れを少なくしているが、排気溝を多段に設けるようにしても良い。
【００２１】
１３は真空チャンバ内部の圧力を検出するための圧力計、１４は大気の圧力を検出するための圧力計であり、これらの圧力計によって大気と真空チャンバ内部との差圧を検知することができる。また前記圧力計１３および１４を一つにした差圧計を用いてもよい。更に、大気の圧力は既知として、真空チャンバ内部の圧力を検出する圧力計１３のみで差圧を検知しても構わない。１５はバルブ制御装置であり、前記差圧を検知し真空チャンバに取り付けられた大気開放バルブ１６の開度を制御することができる。例えば、真空チャンバは内部の圧力が外部の圧力に比べて高くなると、チャンバが破損する恐れがあるので、チャンバ内部の圧力がチャンバ外部の圧力よりある一定の圧力以上高くなった場合には、バルブ制御装置１５が大気開放バルブ１６を開く（開度を高くする、より大きく開く）ことにより、チャンバ内部の気圧を下げる、すなわちチャンバ内部とチャンバ外部との差圧を小さくすることができる。勿論、真空チャンバ内部を真空にする場合には、大気開放バルブは閉じた状態とする。ここで、大気開放バルブは圧力的に連通している箇所ならどこに設置しても効果はあり、例えば真空チャンバに接続される配管などに設置しても、本発明の意図に反しない。
【００２２】
真空チャンバ内を大気にして移動ステージをメンテナンスする場合、静圧軸受への気体の供給を止めてしまうと、静圧パッドがガイドバーに接触し静圧軸受が破損してしまう恐れがある。そこで、静圧軸受が破損するのを防止するために、前記給気系配管８から静圧パッドへの気体供給を継続したまま、前記排気系配管１１、１２からの気体回収機能を停止する。そうすると、真空チャンバ内には、静圧軸受から噴出された気体はチャンバ内にたまり、真空チャンバ内の圧力が次第に上昇していく。ここで、真空チャンバのリークバルブを開けてチャンバ外部の大気をチャンバ内部に導入するため、チャンバ内部の圧力とチャンバ外部の圧力の差はほとんど無い状態でメンテナンスを行うことができる。
【００２３】
この真空チャンバのリークバルブは、真空チャンバ内を真空にする場合は閉めたままであるため、ノーマルクローズタイプを用いることが多い。そのため、何らかの故障・事故や人為的ミスなどで、メンテナンス時にもリークバルブが閉じた状態のままになる可能性がある。この状態で静圧軸受を機能させた場合、真空チャンバ内に供給された気体は、真空チャンバ内に溜り、チャンバ外部に排気されないため、真空チャンバ内部の圧力が次第に上昇し、チャンバ内部の圧力がチャンバ外部の圧力よりある一定量高くなってしまうと、真空チャンバの破損（破裂）という大変危険な事態に陥る可能性がある。
【００２４】
そこで、本実施例の真空チャンバでは、圧力計１３および圧力計１４によって真空チャンバ内圧力と大気圧との差圧を常に検知し、その検知結果において、チャンバ内部の圧力がチャンバ外部の圧力よりもある一定量高くなった場合には、バルブ制御装置１５により大気開放バルブ１６を開放し、真空チャンバ内部の圧力をチャンバ外部の圧力に近づけることが可能な構成とした。このように、検知した差圧（圧力）によってバルブ制御装置が大気開放バルブの開度を制御する（連続的に開度を変えられるようにしても良いし、多段階に不連続に開度を変えられるようにしても構わない）ため、真空チャンバ内の圧力が大気圧に比べて設定した差圧以下になるように制御することができる。
【００２５】
（実施例２）
図２に本発明の第２の実施例に係る構成を示す。
【００２６】
本実施例では、真空チャンバの安全装置として実施例１で提案している圧力計、バルブ制御装置および大気開放バルブの構成ではなく、機械的な逆止弁１７を用いている。逆止弁は一方向にだけ気体の流れを許し、反対方向には流れを阻止する働きを有するものである。本実施例では、圧力計１８の指示にかかわらず真空チャンバ内部の圧力が大気圧以上になった時、真空チャンバ内部から大気側への気体の流れが許される。勿論、チャンバ内部の圧力がチャンバ外部の圧力よりある一定量だけ高くなった場合に、逆止弁からチャンバ内部の気体がチャンバ外部に流れるようにしても良い。
【００２７】
また、逆止弁ではなく、抵抗が大きいパイプ（気体が流れづらいパイプ、細長いパイプ、Ｓ字形状に曲がっているパイプ等）により真空チャンバの内部と外部を連通させ、メンテナンスを開始する段階から、メンテナンスが終了するまで、常にこの抵抗が大きいパイプを開放状態にするようにしても良い。
【００２８】
以上の構成によれば、真空チャンバは機構的な安全装置で構成されているため、比較的安価に装置の安全性および信頼性を向上することができる。
【００２９】
以上説明したとおり、本実施例によれば、真空チャンバ内の圧力が大気圧以上にならない（もしくは真空チャンバ内の圧力が真空チャンバ外の圧力に比べてある一定レベル以上には高くならない、言い換えると真空チャンバ内の圧力と真空チャンバ外の圧力との差がある一定レベル以下である）ため、真空チャンバ内で静圧軸受をガイドとして用いた場合であっても、メンテナンス時等の大気開放時に起こり得る装置破損を未然に防止することが可能となる。
【００３０】
また、大気メンテナンス時に限らず通常の作業時においても、給排気系配管や静圧軸受の異常によって作業者が意図せず真空チャンバ内部の圧力が大気圧以上になることを未然に防止することが可能となる。
【００３１】
また、本実施例によれば、真空チャンバ内部圧力と大気圧との差圧に応じてバルブ制御装置が大気開放バルブを制御するため、より微小な圧力の変化に応じて大気開放バルブの開閉を行なうなど、より柔軟な対応をとることも可能となる。
【００３２】
また、真空チャンバは逆止弁による機構的な安全装置によって構成されているため、比較的安価に装置の安全性および信頼性を向上することができる。
【００３３】
上述のような真空チャンバは例えば露光装置等に用いることができる。特に、Ｘ線で露光を行う露光装置、ＥＵＶ光（波長が１３ｎｍ〜１４ｎｍ）で露光を行う露光装置、もしくはＥＢを用いて露光を行う露光装置等で用いられる真空チャンバに適している。これらの露光装置において、レチクルステージやウエハステージを囲む真空の空間を上述のような真空チャンバで形成すれば、安全性、信頼性の高い露光装置を提供することができる。勿論、露光光源（装置）や、光源からの光でレチクルを照明する照明光学系や、レチクルからの光をウエハ（被露光体）に導く投影光学系等を、上述の真空チャンバ内に収納するようにしても構わない。また、ここで、真空チャンバという言葉を用いているが、真空とは、大気圧に比べて圧力が低い状態を指す。好ましくは、１０ｅ−６Ｐａ以下であるのが良い。
【００３４】
静圧軸受を内部に配置した真空チャンバおいて、真空チャンバ内の圧力が大気圧以上になった時に、真空チャンバ内部を大気と連通させる構造を有することで、チャンバ破損（破裂）の危険性を事前に防止出来る。そのため、真空チャンバ内の圧力を測定する圧力計の出力に応じて、大気開放バルブを開閉させる構成にすればよい。もしくは、真空チャンバに逆止弁を設けることで真空チャンバ内と大気を連通させれば、さらに容易に構成することが可能となる。このような、真空チャンバでＸ線、ＥＵＶもしくはＥＢ露光装置を構成すれば、安全性の高い装置を提供することが可能となる。
【００３５】
また、上述の真空チャンバを露光装置以外の静圧軸受を有する機器に用いても構わない。
【００３６】
次に、図３及び図４を参照して、上述の露光装置（上述の実施例１や実施例２に記載の真空チャンバを有する露光装置）を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。
【００３７】
図３は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。本実施形態においては、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ３（ウエハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は、前工程と呼ばれ、マスクとウエハを用いてリソグラフィー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５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成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）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、それが出荷（ステップ７）される。
【００３８】
図４は、ステップ４のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウエハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置１によってマスクの回路パターンをウエハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウエハを現像する。ステップ１８（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１９（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が形成される。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、上述の露光装置を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、真空チャンバ内で静圧軸受をガイドとして用いた場合であっても、真空チャンバ内の気圧が真空チャンバ外の気圧に対し、予め定めた量を超えて正圧にならないようにすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施形態を示す図である。
【図３】デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。
【図４】図３に示すステップ４のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
１真空チャンバ
２真空ポンプ
３バルブ
４リークバルブ
５ハウジング
６軸受パッド
７ガイドバー
８給気系配管
９、１０排気溝
１１、１２排気系配管
１３、１４、１８圧力計
１５バルブ制御装置
１６大気開放バルブ
１７逆止弁

Claims

基板を露光する露光装置において、
真空チャンバと、
前記真空チャンバ内に配置され、前記基板を保持し且つ移動するように構成されたステージと、
前記真空チャンバ内に配置され、前記ステージの移動をガイドするように構成された静圧軸受と、
前記真空チャンバの外から前記静圧軸受に気体を供給するように構成された給気系配管と、
前記給気系配管から前記静圧軸受に供給された気体が前記真空チャンバ内に漏れないように、当該気体を前記真空チャンバの外へ排出するように構成された排気系配管と、
前記真空チャンバの内から前記真空チャンバの外への気体の流れを許すように構成された逆止弁と
を有することを特徴とする露光装置。
Ｘ線、ＥＵＶ光およびＥＢのいずれかで前記基板を露光することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
前記気体は、空気、窒素および不活性ガスのいずれかであることを特徴とする請求項１または２に記載の露光装置。
前記逆止弁は、前記真空チャンバ内の気圧が前記真空チャンバ外の気圧より高くなったときに開くように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の露光装置。
前記逆止弁は、前記真空チャンバ内の気圧が前記真空チャンバ外の気圧より予め定めた量だけ高くなったときに開くように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の露光装置。
請求項１乃至５のいずれかに記載の露光装置を用いて基板を露光するステップを有することを特徴とするデバイスの製造方法。