(57)【要約】【課題】  コールドトラップの再生処理を行うときにも、再生処理に伴って放出される気体分子の影響を受けることなく基板処理を行い得る基板処理装置を提供する。【解決手段】  本発明の基板処理装置は、内部空間を真空環境に維持するチャンバと、複数のコールドトラップと、複数の仕切部と、複数のコールドトラップを制御する制御部とを備える。コールドトラップは、チャンバの内部空間の汚染分子を吸着する。仕切部は、開閉可能な扉を有し、扉を閉めることによりコールドトラップを囲む密閉空間をチャンバ内に形成する。制御部は、一つのコールドトラップを再生処理する間、他のコールドトラップが汚染分子の吸着を行うように制御する。【選択図】図１
2008300806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板処理装置であって、
内部空間を真空環境に維持するチャンバと、
前記チャンバの前記内部空間の汚染分子を吸着する、第１のコールドトラップ及び第２のコールドトラップと、
前記第１のコールドトラップを再生処理する間、前記第２のコールドトラップが前記汚染分子の吸着を行うように制御する制御部と、を備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
開閉可能な第１の扉を有し、前記第１の扉を閉めることにより前記第１のコールドトラップを囲む密閉空間を前記チャンバ内に形成する第１の仕切部と、
開閉可能な第２の扉を有し、前記第２の扉を閉めることにより前記第２のコールドトラップを囲む密閉空間を前記チャンバ内に形成する第２の仕切部と、をさらに備え、
前記制御部は、前記第１のコールドトラップを再生処理し、前記第２のコールドトラップが前記汚染分子の吸着を行う際、前記第１の扉を閉め、前記第２の扉を開けるように制御することを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記第１のコールドトラップを移動させる第１の移動機構と、
前記第２のコールドトラップを移動させる第２の移動機構と、をさらに備え、
前記制御部は、前記第１のコールドトラップを再生処理する間、前記第１の仕切部の前記密閉空間内に前記第１のコールドトラップが配置され、前記第２のコールドトラップを再生処理する間、前記第２の仕切部の前記密閉空間内に前記第２のコールドトラップが配置されるように、前記第１の移動機構及び前記第２の移動機構を制御することを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記第１の仕切部の前記密閉空間及び前記第２の仕切部の前記密閉空間には、前記汚染分子を排気する、ロータリーポンプ、ターボ分子ポンプ、ドライポンプ及び油拡散ポンプの少なくとも一つがそれぞれ設けられることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の基板処理装置。
【請求項５】
基板処理装置であって、
内部空間を真空環境に維持するチャンバと、
前記チャンバの前記内部空間の汚染分子を吸着するコールドトラップと、
開閉可能な扉を有し、前記扉を閉めることにより前記コールドトラップを囲む密閉空間を前記チャンバ内に形成する仕切部と、  前記コールドトラップが再生処理を行う際に前記扉を閉めるように、前記扉の開閉を制御する制御部と、を備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項６】
前記コールドトラップを移動させる移動機構と、をさらに備え、
前記制御部は、前記コールドトラップを再生処理する間、前記仕切部の前記密閉空間内に前記コールドトラップが配置されるように、前記移動機構を制御することを特徴とする請求項５に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記仕切部の前記密閉空間には、前記汚染分子を排気する、ロータリーポンプ、ターボ分子ポンプ、ドライポンプ及び油拡散ポンプの少なくとも一つが設けられることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記チャンバの内部空間に設けられ、基板を保持する基板ステージと、をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項９】
原版に形成されたパターンを基板に投影し転写する露光装置であって、
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の基板処理装置を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
前記露光された基板を現像する工程と、を備えることを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置、露光装置及びデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体を製造するための光リソグラフィ技術においては、露光光の短波長化が進められ、ｉ線、ｇ線からＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザへと進化して来た。露光光の短波長化が進めば、より微細なマスクパターンをウエハに転写することが可能となる。しかし、細い線幅のパターンを露光するためには、紫外光を用いたリソグラフィでは原理的限界にある。そこで紫外光より短波長である極端紫外光（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ光（ＥＵＶ光）、１３〜２０ｎｍ）を用いたＥＵＶリソグラフィが注目を集めている。
【０００３】
ＥＵＶ光で用いられる代表的な波長は１３．５ｎｍであるため、これまでの光リソグラフィを遥かに上回る解像度を実現することが可能であるが、物質に吸収され易いという性質を持つ。このため、従来のような紫外光を光源としたリソグラフィの様に、屈折光学系を用いた縮小露光を行うと、硝材によってＥＵＶ光が吸収されてしまい、ウエハ等の被露光体に到達する光量が極端に少なくなってしまう。そのため、ＥＵＶ光を用いて露光を行う際には、反射光学系を用いた縮小露光を構成する必要がある。
【０００４】
図２に、従来のＥＵＶ光を用いた縮小投影露光装置の概略図を示す。ＥＵＶ露光装置は、不図示のＥＵＶ光源、照明光学系、原版（マスク）１０１、原版ステージ１０２、基板ステージ１０３、基板１０４、真空容器（チャンバ）１０５と、６枚のミラーで成る反射型縮小投影光学系１０６を有している。また、露光装置は、真空容器(チャンバ)１０５内のガスを排気する排気系、クライオポンプ(コールドトラップ)１０７、ターボ分子ポンプ１０８、ドライポンプ１０９等も備えている。
【０００５】
ＥＵＶ露光装置に使用されるＥＵＶ光は装置内の雰囲気によって吸収されてしまう。特に酸素や水分はＥＵＶ光を強く吸収する。そのため、ＥＵＶ光の透過率を高く保つには真空ポンプ等を利用してチャンバ内を真空状態にする必要があり、露光装置には真空ポンプ等の排気系が複数台取り付けられている。ＥＵＶ光が通過するチャンバ内の圧力は１０−３Ｐａ以下、かつ酸素及び水分の分圧が限りなく低いことが望ましい。
【０００６】
しかし、水分等はウエハの搬送に伴って、基板に付着してきたものがチャンバ内で拡散する。さらに水分はチャンバ内壁に付着しやすく、排気しにくい。水分が光学素子に付着すると光学素子を酸化させ、光学素子の反射率を低下させる原因となる。
【０００７】
また、チャンバ内が真空状態になるとステージ等の機構部から炭化水素が発生する。さらに露光中、露光光とレジストが反応することでも炭化水素が発生し、これらの炭化水素が光学素子表面において露光光に照射されると、光学素子表面に炭素として付着する。光学素子に付着した炭素はＥＵＶ光を吸収し、光学素子の反射率を低下させてしまう。光学素子の反射率が低下するとスループットの低下へとつながる。
【０００８】
ＥＵＶ露光装置内の光学素子が設置された空間内においては特に、水分と炭化水素の分圧は、低く保つ必要がある。露光装置内における水分や炭化水素等の分圧を下げるために、水分や炭化水素等の汚染分子の排気に優位性のあるコールドトラップタイプの真空ポンプが使用される。ここでコールドトラップタイプの真空ポンプの原理について説明する。真空容器内に極低温面を設置し、容器内の汚染分子を凝縮・吸着させて排気させるものであり、他の機構のポンプと比べ、特に水分子の排気に優位性があることで知られている。以下、このポンプをクライオポンプ（コールドトラップ）と呼ぶ。
【０００９】
特許文献１には、レチクルから基板に至るチャンバ内に２台のクライオポンプを設けた露光装置が記載されている。特許文献１記載の露光装置では、クライオポンプの再生時には、露光処理を停止させている。特許文献２には、投影光学系チャンバ内の露光光透過用のウエハ側開口部及び原版側開口部直近に、ウエハからのレジスト脱ガス及び原版ステージ空間からの脱ガスをそれぞれ吸着捕獲するクライオポンプを設けた露光装置が記載されている。特許文献２記載の露光装置においても、クライオポンプの再生時には、露光処理を停止させている。
【特許文献１】特開２００５−１０１５３７号公報
【特許文献２】特開２００５−３５３９８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、クライオポンプは溜め込み式のポンプであるため、一定量の排気を行うと排気能力が減少するということが起きる。したがって、排気面の温度を上昇させて吸着していた汚染分子を気体として放出させるという再生処理を定期的に行わなくてはならない。再生処理を行うときには、気体分子が放出されるため、露光等の基板処理を行うことができない。よってスループットの低下を招くという問題が起きる。
【００１１】
本発明は、コールドトラップの再生処理を行うときにも、当該再生処理に伴って放出される気体分子の影響を受けることなく基板処理を行い得る基板処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の側面は、基板処理装置であって、内部空間を真空環境に維持するチャンバと、チャンバの内部空間の汚染分子を吸着する、第１のコールドトラップ及び第２のコールドトラップと、第１のコールドトラップを再生処理する間、第２のコールドトラップが汚染分子の吸着を行うように制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の第２の側面は、基板処理装置であって、内部空間を真空環境に維持するチャンバと、チャンバの内部空間の汚染分子を吸着するコールドトラップと、開閉可能な扉を有し、扉を閉めることによりコールドトラップを囲む密閉空間を前記チャンバ内に形成する仕切部と、コールドトラップが再生処理を行う際に扉を閉めるように、前記扉の開閉を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、コールドトラップの再生処理を行うときにも、当該再生処理に伴って放出される気体分子の影響を受けることなく基板処理を行い得る基板処理装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
［露光装置の実施形態］
図１に、基板に処理を施す基板処理装置がＥＵＶ光を用いて原版に形成されたパターンを基板に投影し転写する露光装置である場合の実施形態を示す。本発明の処理装置は、露光装置に限らず、エッチング、真空蒸着、イオン打ち込み等、基板を真空環境で処理を施す基板処理装置に適用可能である。
【００１６】
露光装置は、不図示のＥＵＶ光源、照明光学系、原版（マスク）１、原版ステージ２、基板ステージ３、基板４、真空容器としてのチャンバ５、６枚のミラーで成る反射型縮小系の投影光学系６を有している。露光装置は、チャンバ５内のガスを排気する排気系として、クライオポンプ７Ａ、７Ｂ、ターボ分子ポンプ８Ａ，８Ｂ、ドライポンプ９Ａ，９Ｂを備え、チャンバ５の内部空間を真空環境に維持する。
【００１７】
不図示のＥＵＶ光源はいくつか種類があり、その中の一つであるレーザ生成プラズマ光源はターゲット材の選択により、ほぼ必要な波長帯のみの発光が可能である。例えば、Ｘｅをターゲット材としてパルスノズルから噴出し、これにパルスレーザを照射してプラズマを発生させると、波長１３〜１４ｎｍのＥＵＶ光が放射される。不図示の照明光学系は、複数枚の多層膜ミラーとオプティカルインテグレータ等から構成されている。照明光学系の役割は光源から放射された光を効率よく集光すること、そして露光領域の照度を均一にすること等が挙げられる。また、オプティカルインテグレータはマスクを均一に所定の開口数で照明する役割を持っている。
【００１８】
投影光学系６はＭｏ、Ｓｉが交互にコーティングされた複数枚の多層膜ミラーで構成される。この多層膜はＥＵＶ光の直入反射率が６７％程度であるため、多層膜ミラーに吸収されたエネルギーの大部分は熱に変わる。そのためミラーの基盤材料には低熱膨張ガラス等が用いられる。
【００１９】
原版ステージ２及び基板ステージ３は真空環境下で駆動する機構を持ち、縮小倍率に比例した速度比により同期して走査し得る。また、原版ステージ２及び基板ステージ３の位置や姿勢は不図示のレーザ干渉計によって観測され、制御される。原版（マスク）１は原版ステージ２上の原版チャックに保持される。また、基板４は基板ステージ３上の基板チャックに保持される。原版ステージ２及び基板ステージ３はそれぞれ微動機構を持ち、原版１又は基板４の位置決めが可能である。
【００２０】
不図示のアライメント検出機構は、それぞれ、原版１の位置と投影光学系６の光軸との位置関係、基板４と投影光学系６の光軸との位置関係を計測する。その結果に基づき、原版１の投映像が基板４上における所定の位置に一致するように、原版ステージ２及び基板ステージ３の位置、角度が調整される。また、不図示のフォーカス位置検出機構は、投影光学系６の結像位置を基板面上に保つために基板面上における垂直方向のフォーカス位置を検出する。一回の露光が終ると基板ステージ３はＸ、Ｙ方向にステップ移動して次の走査露光開始位置に移動し、再び露光を行う。
【００２１】
この実施形態において、露光装置はコールドトラップとして複数（２台）のクライオポンプ７Ａ，７Ｂを備え、チャンバの内部空間の汚染分子を吸着する。ここでは冷却面がパネル型になっており、そのパネルが装置外に設置されたクライオ冷凍機１１Ａ，１１Ｂとチューブで繋がれており、圧縮された液体ヘリウムで冷却され、排気を行う。露光装置は、開閉可能な扉１２Ａ，１２Ｂを有し、扉を閉めることによりコールドトラップ７Ａ，７Ｂを囲む密閉された複数（２つ）の空間１４Ａ，１４Ｂをチャンバ５内に形成する複数（２つ）の仕切部を備えている。チャンバ５の壁、チャンバ５の壁から突設された固定の壁１３Ａ，１３Ｂ及び閉じられた状態の扉１２Ａ，１２Ｂは、密閉空間１４Ａ，１４Ｂを形成する仕切部を構成する。クライオポンプ７Ａ，７Ｂは密閉空間１４Ａ，１４Ｂの中で再生処理される。したがって、空間１４Ａ，１４Ｂは、扉１２Ａ，１２Ｂによって密閉されたとき、クライオポンプ７Ａ，７Ｂの再生処理を行う再生処理空間を構成する。密閉空間１４Ａ，１４Ｂ以外のチャンバ５内の空間は露光空間ということができる。扉１２Ａ，１２Ｂは、開閉機構によって開閉される。扉１２Ａ，１２Ｂは、断熱部材で構成され、クライオポンプ７Ａ，７Ｂを再生処理するときに発生する熱を露光空間に伝えづらくすることができる。空間１４Ａ，１４Ｂにはターボ分子ポンプ８Ａ，８Ｂとドライポンプ９Ａ，９Ｂとが設置されている。クライオポンプ７Ａ、７Ｂはそれぞれ第１のコールドトラップ及び第２のコールドトラップを、扉１２Ａ，１２Ｂは第１の扉及び第２の扉を、２つの仕切部は第１の仕切部及び第２の仕切部をそれぞれ構成している。
【００２２】
第１、第２のクライオポンプ７Ａ，７Ｂは伸縮可能である第１、第２のアーム１０Ａ，１０Ｂによって移動可能に保持されている。クライオポンプ７Ａ，７Ｂを移動させる移動機構は、アームでなくても構わない。扉の開閉機構と移動機構（アーム）とは、制御部１５によって制御される。第１、第２のアーム１０Ａ，１０Ｂは第１の移動機構及び第２の移動機構を構成している。
【００２３】
一方のアーム１０Ａが伸張状態にあるとき、当該アームにより保持されるクライオポンプ７Ａは基板４の近傍まで移動し、露光時に発生する水分や炭化水素を効率良く排気することができる。このとき、扉１２Ａは閉じられておらず、空間１４Ａは密閉されていない。一方、他方のアーム１０Ｂは縮小状態にあり、空間１４Ｂは扉１２Ｂが閉められることによって密閉されている。クライオポンプ７Ｂは密閉空間１４Ｂ中のターボ分子ポンプ８Ｂの近傍に収容される。密閉空間１４Ｂの中のクライオポンプ７Ｂは、クライオ冷凍機１１Ｂの冷凍機能を停止させ、常温で再生を行う。吸着されていた気体分子をすばやく放出させることを望むときには、冷却面に不図示のヒータを設置し、冷却面を暖めることもできる。そのときには、開閉扉１２Ｂの部材の断熱化が必要となる。放出された気体（汚染分子）は、ターボ分子ポンプ８Ｂとドライポンプ９Ｂにより装置外に首尾よく排気される。
【００２４】
すなわち、制御部１５は、一つの仕切部の扉が閉じられて密閉空間を形成するとき、他の少なくとも一つの仕切部の扉は閉じられないように扉の駆動機構を制御する。また、制御部１５は、一つのクライオポンプを再生するとき、当該クライオポンプを密閉空間内に配置させ、他の少なくとも一つのクライオポンプを露光空間の中、好ましくは基板ステージの近傍に配置するように、駆動機構及び移動機構（アーム）を制御する。
【００２５】
再生処理空間には、不図示の圧力センサーが設置されており、再生処理が終ったことを確認し得る。再生処理の終了後には、再生処理空間の圧力が露光空間における真空度と同じか、又は露光空間の真空度に悪影響及ぼさない真空度になったことを確認し、密閉空間を仕切っていた扉を開ける。
【００２６】
クライオポンプ７Ａ，７Ｂの再生処理は、制御部１５によって１台づつ交互に行なわれる。したがって、一方のクライオポンプを再生処理する間、他方のクライオポンプが露光空間であるチャンバ５内の汚染分子の吸着を行うことができる。クライオポンプの再生処理は、チャンバ５より小さい密閉空間内で行われ、再生処理中のクライオポンプから放出される気体は密閉空間内でしか拡散しないので、ターボ分子ポンプ等による再生処理が効率的に行い得る。再生処理中のクライオポンプから放出される気体（汚染分子）を排気するポンプとしては、ターボ分子ポンプ、ドライポンプに限らず、ロータリーポンプ、油拡散ポンプ等の少なくとも一つも使用することができる。
【００２７】
なお、クライオポンプの再生処理は、仕切部や扉で形成される密閉空間内で行なわれるのが好ましい。しかし、一方のクライオポンプの再生処理している間に放出される気体（汚染分子）を、他方のクライオポンプで十分に吸着できる場合は、必ずしも仕切部や扉で形成される密閉空間内で行わなくても良い。
【００２８】
仮に、２台のクライオポンプがともに再生処理を行う必要がないときには、２台のクライオポンプを露光空間の排気に使用することが可能であり、１台のみの稼動に比べて、冷凍機の冷凍能力を下げて排気を行うことができる。その場合、クライオ冷凍機は装置内に設置された不図示の圧力センサーやクライオポンプ７Ａ，７Ｂの排気面に設置された不図示の温度センサーによって制御することができる。
【００２９】
この実施形態では、複数のクライオポンプ７Ａ，７Ｂは移動自在な伸縮可能アーム１０Ａ，１０Ｂによって保持されているとした。しかし、複数のクライオポンプ７Ａ，７Ｂは伸縮可能なアーム部材によって保持されていなくても、露光空間に発生する水分や炭化水素を排気する能力が低減するものの、適用可能である。さらに、クライオポンプ、仕切部が複数設けられていなくても、当該クライオポンプの再生処理は密閉された再生処理空間内で行われ再生処理中のクライオポンプから放出される気体は露光空間内に侵入しない。したがって、クライオポンプの再生処理中においても、露光空間を利用して露光処理を実施することができる。
【００３０】
なお、この実施形態では、基板を保持する基板ステージを内部に設けた基板ステージチャンバに関して説明した。しかし、基板ステージチャンバの他にも、原版を保持する原版ステージを内部に設けた原版ステージチャンバ、反射光学素子を内部に設けた投影光学系や照明光学系にも適用可能である。
【００３１】
［デバイス製造の実施形態］
次に、図３及び図４を参照して、上述の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。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。ここでは、半導体チップの製造方法を例に説明する。
【００３２】
ステップＳ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップＳ２（マスク製作）では設計した回路パターンに基づいて原版（マスク）を製作する。ステップＳ３（ウエハ製造）では基板を製造する。ステップＳ４（基板プロセス）は前工程と呼ばれ、原版と基板を用いて、上記の露光装置によりリソグラフィ技術を利用して基板上に実際の回路を形成する。ステップＳ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップＳ４によって作製された基板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）等の組み立て工程を含む。ステップＳ６（検査）では、ステップＳ５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、それが出荷（ステップＳ７）される。
【００３３】
図４は、ステップＳ４の基板プロセスの詳細なフローチャートである。ステップＳ１１（酸化）では、基板の表面を酸化させる。ステップＳ１２（ＣＶＤ）では、基板の表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ１３（電極形成）では、基板上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ１４（イオン打ち込み）では、基板にイオンを打ち込む。ステップＳ１５（レジスト処理）では、基板に感光剤を塗布する。ステップＳ１６（露光）では、露光装置によって原版の回路パターンを基板に露光する。ステップＳ１７（現像）では、露光した基板を現像する。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基板上に多重に回路パターンが形成される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本実施例に示す露光装置全体図
【図２】従来例に示す露光装置全体図
【図３】露光装置を使用したデバイスの製造を説明するためのフローチャート
【図４】図３に示すフローチャートにおけるステップＳ４の基板プロセスの詳細なフローチャート
【符号の説明】
【００３５】
１，１０１：原版（マスク）２，１０２：原版ステージ３，１０３：基板ステージ４，１０４：基板５，１０５：真空容器(チャンバ)６，１０６：投影光学系７Ａ，７Ｂ，１０７：クライオポンプ（コールドトラップ）８Ａ，８Ｂ，１０８：ターボ分子ポンプ９Ａ，９Ｂ，１０９：ドライポンプ１０Ａ，１０Ｂ：アーム（移動機構）１１Ａ，１１Ｂ：クライオ冷凍機１２Ａ，１２Ｂ：扉（仕切り部）１３Ａ，１３Ｂ：壁１４Ａ，１４Ｂ：密閉空間１５：制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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