(57)【要約】【課題】  露光開始時あるいは露光中断後の再開時において、最初の露光から基板の温度を正確に制御できる搬送装置等を提供すること。【解決手段】  露光開始時あるいは露光中断後の再開時において、昇温手段は基板を受け入れる前に昇温手段の作動が開始されるように構成されているため、最初の１枚から基板温度の所定の上昇が可能な基板搬送装置を提供することができる。従って、搬送装置による基板温度制御が正確になり、基板毎の温度のばらつきが少なくなり、高精度の露光を行なうことができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を１枚毎に昇温させる昇温手段を備え、真空下でパターンを形成する露光装置に前記基板を供給する基板搬送装置であって、
前記昇温手段を所定の作動間隔以上の間隔が空いた後に作動させる場合、前記昇温手段の作動の開始が前記基板を受け入れる前に開始されることを特徴とする基板搬送装置。
【請求項２】
前記基板は、真空チャンバに入る前に大気中で昇温されることを特徴とする請求項１記載の基板搬送装置。
【請求項３】
前記昇温手段は、ランプであることを特徴とする請求項１又は２記載の基板搬送装置。
【請求項４】
前記昇温手段は、真空下の断熱冷却による前記基板の温度の低下分にほぼ等しい温度だけ、前記基板を昇温することを特徴とする請求項１、２又は３記載の基板搬送装置。
【請求項５】
真空下において、レチクル基板（マスク基板含む）上のパターンをエネルギ線を用いてウエハ基板上に転写する露光装置であって、
請求項１〜４いずれか１項記載の基板搬送装置を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項６】
基板を１枚毎に昇温させる昇温手段を備え、真空下でパターンを形成する露光装置に前記基板を供給する基板搬送方法であって、
前記昇温手段を所定の作動間隔以上の間隔が空いた後に作動させる場合、前記昇温手段の作動の開始が前記基板を受け入れる前に開始されることを特徴とする基板搬送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路等のリソグラフィに用いられる露光装置及びそのような露光装置にウエハ及びレチクル（マスク）等の基板を供給する基板搬送装置に関する。特には、真空下で露光を行う、電子ビームやイオンビーム等の荷電粒子線やＸ線を用いた露光装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子ビーム露光装置やＸ線露光装置のように真空雰囲気下で露光を行う装置においては、ウエハ及びレチクル（マスク）は、大気雰囲気中におかれているカセットから取り出されてプリアライナ装置等でプリアライメントされた後、ロードロック室と呼ばれる室やロードチャンバに搬送される。ロードロック室には真空ポンプが付設されており、室内を真空に引くことができる。ロードロック室では、プリアライナから常圧下でウエハまたはレチクル（マスク）を受け取り、室内を真空に引いた後、これらを露光装置内に移動する。
【０００３】
通常、ウエハの場合、ロードロック室を真空排気する際、気体の断熱膨張により同室内に置かれたウエハの温度が２〜４℃程度低下する。このように温度が低下すると、温度変化によってウエハが歪むことがある。一例では、径が２００ｍｍのＳｉウエハにおいて、１℃の温度変化で約０．５μｍの寸法変化が生じる。このような寸法変化により高精度パターンを得ることができなくなる。したがって、温度が元の温度に上昇するまで数十分間待機したり、露光前にアライメントを何度もやり直す必要がある。
【０００４】
そのため、大気中でのプリアライメント終了後に、ランプによってウエハＷを予め加熱している。これにより、ロードロック室で真空排気する際、気体の断熱膨張により室内に置かれたウエハの温度が低下しても、ウエハの温度は元の標準温度程度に戻るため、ウエハの温度変化による寸法変化が起きない。
【特許文献１】特開２００３−３１４７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記装置では、ウエハカセットに数枚から数十枚のウエハが置かれている。露光装置でこのウエハを露光する際には、ほぼ一定の間隔でウエハが送り出され、それぞれのウエハが昇温された後、露光される。しかし、昇温手段の周囲には熱容量があり、露光開始時あるいは露光中断後の再開時等でしばらく昇温手段を用いて加熱していない状態が続いていた場合において、最初のウエハを加熱する際には、周囲環境を加熱するのに熱量が消費され、実際にウエハに伝わる熱量が少なくなってしまう。この結果として、最初の数枚のウエハの温度上昇が必要とされているよりも小さくなってしまうという問題点があった。
【０００６】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、露光開始時あるいは露光中断後の再開時において、昇温手段は基板を受け入れる前に昇温手段の作動が開始されるように構成されているため、最初の１枚から基板温度の所定の上昇が可能な基板搬送装置及びそのような基板搬送装置を備えた露光装置、並びに基板搬送方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題を解決するため、基板を１枚毎に昇温させる昇温手段を備え、真空下でパターンを形成する露光装置に前記基板を供給する基板搬送装置であって、前記昇温手段を所定の作動間隔以上の間隔が空いた後に作動させる場合、前記昇温手段の作動の開始が前記基板を受け入れる前に開始されることを特徴とする基板搬送装置（請求項１）を提供する。本発明によれば、露光開始時あるいは露光中断後の再開時において、昇温手段は基板を受け入れる前に昇温手段の作動が開始されるように構成されているため、最初の１枚から基板温度の所定の上昇が可能な基板搬送装置を提供することができる。従って、搬送装置による基板温度制御が正確になり、基板毎の温度のばらつきが少なくなる。
【０００８】
また、前記基板は、真空チャンバに入る前に大気中で昇温されることを特徴とする請求項１記載の基板搬送装置（請求項２）を提供する。本発明においては、単純な構成で基板を昇温させる基板搬送装置を提供することができる。
【０００９】
また、前記昇温手段は、ランプであることを特徴とする請求項１又は２記載の基板搬送装置（請求項３）を提供する。本発明においては、非接触で効率的に基板を昇温させることのできる基板搬送装置を提供することができる。
【００１０】
また、前記昇温手段は、真空下の断熱冷却による前記基板の温度の低下分にほぼ等しい温度だけ、前記基板を昇温することを特徴とする請求項１、２又は３記載の基板搬送装置（請求項４）を提供する。本発明においては、真空下の断熱冷却による温度の低下分を正確に補正し、高精度の温度管理が可能となる。
【００１１】
また、真空下において、レチクル基板（マスク基板含む）上のパターンをエネルギ線を用いてウエハ基板上に転写する露光装置であって、請求項１〜４いずれか１項記載の基板搬送装置を備えることを特徴とする露光装置（請求項５）を提供する。本発明においては、露光開始時あるいは露光中断後の再開時において、昇温手段は基板を受け入れる前に昇温手段の作動が開始されるように構成されているため、最初の１枚から基板温度の所定の上昇が可能な露光装置を提供することができる。従って、搬送装置による基板温度制御が正確になり、基板毎の温度のばらつきが少なくなり、高精度の露光を行なうことができる。
【００１２】
また、基板を１枚毎に昇温させる昇温手段を備え、真空下でパターンを形成する露光装置に前記基板を供給する基板搬送方法であって、前記昇温手段を所定の作動間隔以上の間隔が空いた後に作動させる場合、前記昇温手段の作動の開始が前記基板を受け入れる前に開始されることを特徴とする基板搬送方法（請求項６）を提供する。本発明においては、露光開始時あるいは露光中断後の再開時において、昇温手段は基板を受け入れる前に昇温手段の作動が開始されるようになっているため、最初の１枚から基板温度の所定の上昇が可能な基板搬送方法を提供することができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、露光開始時あるいは露光中断後の再開時において、昇温手段は基板を受け入れる前に昇温手段の作動が開始されるように構成されているため、最初の１枚から基板温度の所定の上昇が可能な基板搬送装置を提供することができる。従って、搬送装置による基板温度制御が正確になり、基板毎の温度のばらつきが少なくなり、高精度の露光を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ説明する。  図１は、本発明の実施の形態に係る基板搬送装置を模式的に説明する図である。  図２は、図１の基板搬送装置を備える露光装置の光学系全体における結像関係及び制御系の概要を示す図である。図３は、本発明の実施形態に係わる搬送装置のシーケンスを説明する図である。
【００１５】
まず、図２を参照して、露光装置全体の構成を説明する。電子線露光装置１００の上部には、光学鏡筒１０１が配置されている。光学鏡筒１０１には、真空ポンプ（図示せず）が接続されており、光学鏡筒１０１内を真空排気している。
【００１６】
光学鏡筒（マスクチャンバも含む）１０１の上部には、電子銃１０３が配置されており、下方に向けて電子線を放射する。電子銃１０３の下方には、順にコンデンサレンズ１０４、電子線偏向器１０５、マスクＭが配置されている。電子銃１０３から放射された電子線は、コンデンサレンズ１０４によって収束され、続いて、偏向器１０５により図の横方向に順次走査され、光学系の視野内にあるマスクＭの各小領域（サブフィールド）の照明が行われる。なお、照明光学系は、ビーム成形開口やブランキング開口等（図示せず）も有している。
【００１７】
マスクＭは、マスクステージ１１１の上部に設けられたチャック１１０に静電吸着等により固定されている。マスクステージ１１１は、マウントボディ１１６に載置されている。
【００１８】
マスクステージ１１１には、図の左方に示す駆動装置１１２が接続されている。駆動装置１１２は、ドライバ１１４を介して、制御装置１１５に接続されている。また、マスクステージ１１１には、図の右方に示すレーザ干渉計１１３が設置されている。レーザ干渉計１１３は、制御装置１１５に接続されている。レーザ干渉計１１３で計測されたマスクステージ１１１の正確な位置情報が制御装置１１５に入力される。それに基づき、制御装置１１５からドライバ１１４に指令が送出され、駆動装置１１２が駆動される。このようにして、マスクステージ１１１の位置をリアルタイムで正確にフィードバック制御することができる。
【００１９】
マウントボディ１１６の下方には、ウエハチャンバ１０６（真空チャンバ）が示されている。ウエハチャンバ１０６には、真空ポンプ（図示せず）が接続されており、チャンバ内を真空排気している。ウエハチャンバ１０６には、真空ロードチャンバ３３やロードロック室２７等から構成されるウエハ搬送機構（ウエハローダ）が接続している。このウエハ搬送機構については後述する。
【００２０】
ウエハチャンバ１０６内の投影光学系鏡筒（図示せず）には、プロジェクションレンズ１２４、偏向器１２５等が配置されている。さらにその下方のウエハチャンバ１０６の底面上には、ウエハステージ（精密機器）１３１が載置されている。ウエハステージ１３１の上部には、チャック１３０が設けられており、静電吸着等によりウエハＷが固定されている。
【００２１】
マスクＭを通過した電子線は、プロジェクションレンズ１２４により収束される。プロジェクションレンズ１２４を通過した電子線は、偏向器１２５により偏向され、ウエハＷ上の所定の位置にマスクＭの像が結像される。なお、投影光学系は、各種の収差補正レンズやコントラスト開口（図示せず）なども有している。
【００２２】
ウエハステージ１３１には、図の左方に示す駆動装置１３２が接続されている。駆動装置１３２は、ドライバ１３４を介して、制御装置１１５に接続されている。また、ウエハステージ１３１には、図の右方に示すレーザ干渉計１３３が設置されている。レーザ干渉計１３３は、制御装置１１５に接続されている。レーザ干渉計１３３で計測されたウエハステージ１３１の正確な位置情報が制御装置１１５に入力される。それに基づき、制御装置１１５からドライバ１３４に指令が送出され、駆動装置１３２が駆動される。このようにして、ウエハステージ１３１の位置をリアルタイムで正確にフィードバック制御することができる。
【００２３】
次に、図１を参照して、この露光装置の基板搬送装置について説明する。図１に示すように、複数枚のウエハが収容されるウエハカセット（容器）１０、第1プリアライナ２０、搬送用ロボットアーム２５は、大気中に配置されている。ウエハＷの下方には、ランプ２１が配置されている。このランプ２１は、ウエハＷの下面を照射する。
【００２４】
第１プリアライナ２０には、回転可能なウエハ支持部２２（図示せず）、ウエハＷの外周に形成されたノッチの位置を検出するセンサ２３（図示せず）が備えられている。ウエハＷはウエハ支持部２２（図示せず）に支持され、同支持部を１回転以上回転させる間に、センサ２３（図示せず）でウエハＷのノッチの位置を検出する。
【００２５】
第１プリアライナ２０は、ロードロック室２７の近傍に配置されている。ロードロック室２７の入口には、ゲートバルブ２９が設けられている。また、ロードロック室２７は、ゲートバルブ３１を介してウエハ真空ロードチャンバ３３に接続している。ウエハ真空ロードチャンバ３３内には、ウエハ搬送用真空ロボットアーム３５が配置されている。ウエハ真空ロードチャンバ３３はゲートバルブ３９を介してプリアライナチャンバ４１に接続している。同チャンバ４１内には、第２プリアライナ４３が備えられている。また、ウエハ真空ロードチャンバ３３は、ゲートバルブ４５を介して露光装置１００のウエハチャンバ１０６に接続している。同チャンバ１０６内には、ウエハステージ１３１が備えられており、ウエハステージ１３１上にはウエハホルダ１３０が設けられている。
【００２６】
次に、ウエハＷの搬送手順について説明する。  まず、ウエハ搬送用ロボットアーム２５でカセット１０からウエハＷを取り出し、第１プリアライナ２０の回転支持部２２（図示せず）上に搬送する。そして、ウエハＷのプリアライメントを行う。プリアライメント中は、上述のように、ウエハＷが回転支持部２２（図示せず）に支持されて１回転以上回転する。プリアライメント時間は、約４秒である。
【００２７】
プリアライメント終了後、ロボットアーム２５で第１プリアライナ２０からウエハＷを取り出し、ランプ２１の上部で停止させる。この間に、ランプ２１を照射させて、ウエハＷの下面はランプ２１で照射されて加熱される。  このウエハＷが露光装置を起動させた後の最初のウエハＷであるか、あるいはウエハカセット１０を交換した最初のウエハＷであるか、あるいは何らかの事情で作業が中断していた後の最初のウエハＷである場合には、ウエハＷがランプ２１の上部に達する前にランプ２１は照射される。
【００２８】
次に、ロボットアーム２５で加熱されたウエハを取りだし、ゲートバルブ２９を開けて、ロードロック室２７に搬送する。そして、ゲートバルブ２９を閉めてロードロック室２７を真空に引く。このとき、ウエハＷは気体の断熱膨張により温度が低下するが、その分ウエハの温度を予め上昇させているため、温度が低下しても元の温度程度となる。目的の真空度に達すると、ウエハ真空ロードチャンバ３３側のゲートバルブ３１を開いて、同チャンバ３３内のウエハ搬送用真空ロボットアーム３５で、ロードロック室２７からウエハＷを取り出し、真空ロードチャンバ３５内の待機位置に搬送し、ゲートバルブ３１を閉じる。
【００２９】
その後、ゲートバルブ３９を開けて、ウエハ搬送用真空ロボットアーム３５でウエハをプリアライナチャンバ４１内の第２プリアライナ４３に搬送し、より高精度なプリアライメントを行う。アライメント終了後、ウエハ搬送用真空ロボットアーム３５でウエハを取り出し、ゲートバルブ４５を開けてウエハチャンバ１０６内のウエハステージ１３１上のホルダ１３０に載置する。露光動作が終了した後、ウエハ搬送用真空ロボットアーム３５で、ウエハＷをステージ１３１から取り出し、ロードロック室２７を経てカセット１０に戻す。
【００３０】
次に、図１、図３を用いて本発明の実施の形態に係わる基板搬送方法を説明する。図３は加熱するために搬送されるウエハＷの位置と、ランプ２１のオン・オフの関係を示している。Ｗ１は露光の最初のウエハを示しており、Ｗ２，Ｗ３はそれぞれ２枚目、３枚目のウエハを表している。搬送シーケンスが始まると、先ず、予備加熱を行なう。ランプ２１はオン状態になり、ランプ２１の周囲の環境を加熱し、所定時間加熱した後ランプ２１はオフされる。この時、ランプの上にはウエハＷ１はまだ来ていない。
【００３１】
次に、ウエハ搬送用ロボット２５によりウエハＷ１はランプ２１の上に搬送される。この時、ランプ２１の周囲の温度は予備加熱により暖められているため、ウエハの加熱に使用される熱量の多くがランプ周囲の温度を上げるのに消費されてウエハＷ１を昇温するのに必要な熱量が不足する事態は避けられる。ウエハＷ１は所定の時間だけランプ２１上に留まり昇温される。その後、ウエハＷ１はウエハ搬送用ロボット２５によりロードロック室２７に搬送される。所定時間が経過すると、２枚目のウエハＷ２が同様にウエハ搬送用ロボット２５によりランプ２１の上に搬送される。ウエハＷ１と同様に、所定の時間だけランプ２１上に留まり、昇温された後、ウエハ搬送用ロボット２５により、ロードロック室２７に搬送される。所定時間が経過すると、同様の操作が３枚目のウエハＷ３に対しても行なわれる。
【００３２】
上述の実施例において、予備加熱は１枚目のウエハＷ１がランプ直上に来る前に、通常の加熱とは独立に行なったが、これを図３の点線で示すように１枚目のウエハＷ１の加熱時間を長くするようにしても良い。これは、加熱の開始時点を通常より早くするか、あるいは終了時点を遅くするか、あるいはそのどちらも行なうかによって実現することができる。このような方式にすると、独立に予備加熱を設けなくとも同様の効果が得られる。
【００３３】
上記実施例は基板がウエハ基板の場合の例を示したが、基板はレチクル（マスク）を含む他の基板であっても構わない。基板に加える熱量に差はあるが、ウエハ基板の場合と全く同様の操作で行なうことができ、全く同様の効果が期待できる。また、上記実施例では第一プリアライナで位置決めをした後にランプで加熱しているが、他の場所で加熱しても同様の効果が得られる。例えば、第一プリアライナでの作業中に加熱しても良い。また、昇温装置の例としてランプを示したが、所定の温度に設定した温調板に接触させる装置、熱風を吹きつける装置等他の装置を用いても構わない。更に、上記実施例においては、一定の熱量を加える予備加熱の例を示したが、加熱する熱量を可変にすることも考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態に係る基板搬送装置を模式的に説明する図である。
【図２】図１の基板搬送装置を備える露光装置の光学系全体における結像関係及び制御系の概要を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係わる基板搬送方法を模式的に説明する図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０  ウエハカセット
２０  第１プリアライナ                  ２１  ランプ
２２  ウエハ支持部                      ２３  センサ
２５  ウエハ搬送用ロボットアーム        ２７  ロードロック室
２９  ゲートバルブ                      ３３  ウエハ真空ロードチャンバ
３５  ウエハ搬送用真空ロボットアーム    ３９  ゲートバルブ
４１  プリアライナチャンバ              ４３  第２プリアライナ
４５  ゲートバルブ
１００  電子線露光装置                    １０１  光学鏡筒
１０３  電子銃                            １０４  コンデンサレンズ
１０５  電子線偏向器                      １０６  ウエハチャンバ
１１０  チャック                          １１１  マスクステージ
１１２  駆動装置                          １１３  レーザ干渉計
１１４  ドライバ                          １１５  制御装置
１１６  マウントボディ                    １２４  プロジェクションレンズ
１２５  偏向器                            １３０  チャック
１３１  ウエハステージ                    １３２  駆動装置
１３３  レーザ干渉計                      １３４  ドライバ
【図１】
2006080184.tif 000003
【図２】
2006080184.tif 000004
【図３】
2006080184.tif 000005