(57)【要約】【課題】真空室においてパーティクルが基板に付着することを低減する雰囲気置換方法を提供する。【解決手段】真空環境下で基板を処理する処理装置の真空室の雰囲気を置換する方法であって、前記真空室内に設置された保持ユニットで前記基板を保持する工程と、前記真空室の雰囲気を排気又は給気によって置換する工程とを有し、前記真空室の雰囲気を置換する工程では、前記真空室内に設置された集塵ユニットの温度が前記基板の温度よりも低い温度に調節された状態で、前記真空室の圧力を１０Ｐａ以上１００００Ｐａ以下の範囲で１０秒以上６００秒以下維持することを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空環境下で基板を処理する処理装置の真空室の雰囲気を置換する方法であって、
前記真空室内に設置された保持ユニットで前記基板を保持する工程と、
前記真空室の雰囲気を排気又は給気によって置換する工程とを有し、
前記真空室の雰囲気を置換する工程では、前記真空室内に設置された集塵ユニットの温度が前記基板の温度よりも低い温度に調節された状態で、前記真空室の圧力を１０Ｐａ以上１００００Ｐａ以下の範囲で１０秒以上６００秒以下維持することを特徴とする雰囲気置換方法。
【請求項２】
前記保持ユニットに保持された前記基板と前記集塵ユニットの一方を他方に近づける工程を更に有することを特徴とする請求項１に記載の雰囲気置換方法。
【請求項３】
前記近づける工程では、前記保持ユニットに保持された前記基板と前記集塵ユニットとの間の空間の温度勾配が１０Ｋ／ｃｍ以上となるように、前記保持ユニットに保持された前記基板と前記集塵ユニットの一方を他方に近づけることを特徴とする請求項２に記載の雰囲気置換方法。
【請求項４】
前記真空室は、前記基板を処理する処理室にゲートバルブを介して連結されたロードロック室であることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の雰囲気置換方法。
【請求項５】
真空環境下の処理室で基板を処理する工程と、
前記基板を処理する処理室にゲートバルブを介して連結されたロードロック室の雰囲気を請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の雰囲気置換方法を用いて置換する工程と、
前記ゲートバルブを介して前記処理室と前記ロードロック室との間で前記基板を移動させる工程と、を有することを特徴とする基板の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、雰囲気置換方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大気圧環境に配置された基板収納部から基板を受け取って真空環境で処理する処理室に搬入する、あるいは処理済の基板を処理室から受け取って基板収納部に搬出するロードロック室は従来から知られている。この場合の処理室とは、ＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ：極紫外）露光装置やプラズマ処理装置である。
【０００３】
ロードロック室は、内部空間の雰囲気を大気圧環境と真空環境との間で置換する機能を有する。具体的には、基板を処理室に搬入する際には雰囲気を大気圧環境から真空環境に雰囲気を置換し（排気過程）、基板収納部に搬出する際には真空環境から大気圧環境へと雰囲気を置換する（給気過程）。ロードロック室はゲートバルブを介して処理室と接続され、基板搬送機構を有する。
【０００４】
しかし、給排気時に、ゲートバルブや基板搬送機構から発生するパーティクルが巻き上げられるため、これが基板に付着を低減又は防止する手段が必要となる。そこで、熱泳動力（Ｔｈｅｒｍｏｐｈｏｒｅｔｉｃ  Ｆｏｒｃｅ）を利用して基板へのパーティクル付着を低減する方法が提案されている。かかる方法は、特許文献１に記載されているように、基板を保持する保持部を周辺温度より高い温度に加熱すると共に、周辺温度よりも低い温度に維持された低温粒子収集器によりパーティクルを収集する。
【０００５】
熱泳動力の原理は、粒子の周囲の気体に温度勾配が存在すると、粒子は低温側の気体分子よりも大きな運動エネルギーを高温側の気体分子より与えられ、粒子は高温側の物体から低温側へ移動するというものである。熱泳動力Ｆｘは、非特許文献１に記載された熱泳動係数の式を変形して得られる以下の式で与えられる。
【０００６】
【数１】
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【０００７】
但し、数式１は、粒子が球形で流体は理想気体である、と仮定している。ここで、Ｄｐは粒子直径、Ｔは気体温度、μは粘性係数、ρは気体密度、Ｋｎはクヌーセン数で２λ／Ｄｐ、λは気体の平均自由工程でη／｛０．４９９Ｐ（８Ｍ／πＲＴ）１／２｝、Ｍは分子量、Ｒは気体定数、Ｋはｋ／ｋｐである。また、ｋは平行移動のエネルギーのみによる気体の熱伝導率、ｋｐは粒子の熱伝導率、Ｃｓは１．１７、Ｃｔ＝２．１８、Ｃｍ＝１．１４、ΔＴ／Δｘは温度勾配である。
【特許文献１】特登録２８８６５２１
【非特許文献１】奥山喜久夫、増田弘昭、諸岡成治  共著「新体系化学工学  微粒子工学」オーム社出版、１９９２年５月、Ｐ１０６−１０７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ロードロック室の大きさは半導体業界の統一規格によって規定されているゲート開口寸法（Ｗ３６０ｍｍ×Ｈ８０ｍｍ）に制約されているため、基板外形程度に小さくすることができない。従って、基板保持部近傍の熱泳動力はロードロック室の形状に依存せざるを得ず、熱泳動力を最大限に利用することができないという問題があった。
【０００９】
本発明は、真空室においてパーティクルが基板に付着することを低減する雰囲気置換方法に関する。なお、本発明で「真空室」とは、ＥＵＶ露光装置の露光室のように減圧状態が原理的に必要な装置、基板搬送装置のロードロック室のように一時的に減圧状態が保持されている装置を意味する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一側面としての雰囲気置換方法は、真空環境下で基板を処理する処理装置の真空室の雰囲気を置換する方法であって、前記真空室内に設置された保持ユニットで前記基板を保持する工程と、前記真空室の雰囲気を排気又は給気によって置換する工程とを有し、前記真空室の雰囲気を置換する工程では、前記真空室内に設置された集塵ユニットの温度が前記基板の温度よりも低い温度に調節された状態で、前記真空室の圧力を１０Ｐａ以上１００００Ｐａ以下の範囲で１０秒以上６００秒以下維持することを特徴とする。
【００１１】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、真空室において浮遊するパーティクルが基板に付着することを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して本発明の実施例の処理装置について説明する。なお、本実施例は、真空環境下で基板を処理する処理装置としてＥＵＶ露光装置を使用するが、本発明の処理装置はこれに限定されるものではない。
【実施例１】
【００１４】
図１は実施例１の露光装置の概略断面図である。図１において、１は励起レーザーであり、ＹＡＧ固体レーザー等を用いる。励起レーザー１は、光源の発光点となる光源材料をガス化、液化または噴霧ガス化させたポイントに向けてレーザー光を照射して、光源材料原子をプラズマ励起することにより発光させる。２は露光用光源の光源発光部で、内部は真空に維持された構造を持ち、２Ａは露光用光源の発光ポイントである。２Ｂは光源ミラーで、発光ポイント２Ａからの全球面光を発光方向に揃え集光反射するために、発光ポイント２Ａを中心に半球面状のミラーとして配置される。発光ポイント２Ａには、発光元素として液化Ｘｅ、液化Ｘｅ噴霧体またはＸｅガスを不図示のノズルにより噴出させ、かつ、励起レーザー１からの光が照射される。
【００１５】
３は、光源発光部２と接続された露光室（処理室）である。露光室３は排気ユニット（真空ポンプ）４Ａにより真空環境下に維持される（即ち、減圧可能に構成される）。このように、露光室３は、ＥＵＶ露光に適した真空圧力を維持することが可能な真空室である。５は光源発光部２からの露光光を導入して成形する照明光学系で、ミラー５Ａ〜５Ｄにより構成され、露光光を均質化し、かつ整形する。６はレチクルステージで、レチクルステージ上の可動部には、露光パターンの反射原版であるレチクル（原版）６Ａが静電吸着保持されている。
【００１６】
７はレチクル６Ａから反射した露光パターンを縮小投影する投影光学系であり、レチクル６Ａにより反射された露光パターンをミラー７Ａ〜７Ｅに順次反射し最終的に規定の縮小倍率比でウエハ８Ａ上に縮小投影する。８はウエハステージで、レチクルパターンを露光するＳｉ基板であるウエハ８Ａを露光位置に位置決めするために、ＸＹＺの各軸方向、Ｘ軸及びＹ軸回りのチルト、Ｚ軸回りの回転方向の６軸駆動可能に位置決め制御される。
【００１７】
９は支持体でレチクルステージ６を床に対して支持する。１０は支持体で投影光学系７を床に対して支持する。１１は支持体でウエハステージ８を床に対して支持する。また、レチクルステージ６と投影光学系７との間、投影光学系７とウエハステージ８との間の相対位置を位置計測し連続的に維持する制御ユニット（不図示）が設けられている。また、支持体９乃至１１には、床からの振動を絶縁するマウント（不図示）が設けられている。
【００１８】
１６は大気側のウエハ搬送ユニット１７Ａにより搬送されたウエハ８Ａを一旦装置内部に保管するウエハストッカーである。ウエハストッカー１６は複数枚のウエハ８Ａを保管する。ウエハストッカー１６から露光処理するウエハ８Ａを選定し、真空室内（ロードロック室２６内）に設置された保持ユニット１８へ搬送する。１９は遮蔽体（集塵ユニット）でありウエハ８Ａの周囲を囲う。２０Ｄはウエハストッカー１６がある空間とロードロック室２６を連結するゲートバルブで、ロードロック室２６が大気圧の状態の時に開閉する。２０Ｅも同じくロードロック室２６と露光室３とを連結するゲートバルブで、ロードロック室２６が真空の状態での時に開閉する。ウエハ８Ａの真空搬送が可能なウエハ搬送ユニット１７Ｂにより、保持ユニット１８から露光室（処理室）内の不図示のウエハメカプリアライメント温調器へ搬送する。ウエハメカプリアライメント温調器はウエハ８Ａの回転方向の送り込み粗調整を行うと同時に、ウエハ温度を露光装置の基準温度に温調する。ウエハ搬送ユニット１７Ｂは、ウエハメカプリアライメント温調器にてアライメントと温調されたウエハ８Ａをウエハステージ８に送り込む。
【００１９】
ウエハ８Ａを露光室３から搬出する工程はロード手順と逆になる。
【００２０】
２７はデバイス工場の中でレチクルカセットを搬送するために用いられるミニエンバイロメントであるＳＭＩＦポッドである。３１はＳＭＩＦポッドの中に保持されているレチクルカセットであり、ＳＭＩＦインデクサ３４によりＳＭＩＦポッドが開閉されると同時に露光装置内にレチクルカセット３１は引き込まれレチクル搬送ユニット１４Ａにより搬送可能となる。２４はレチクルカセット３１を大気雰囲気から真空雰囲気へ変換させるためのロードロック室であり、内部にカセット保持ユニット２８を備える。
【００２１】
２０Ａはレチクルカセット３１が存在する空間とロードロック室２４とを連結するゲートバルブで、ロードロック室２４が大気圧の状態の時に開閉する。レチクル６ＡをＳＭＩＦインデクサ３４からロードロック室２４の保持ユニットへ搬入するゲート開閉機構である。２０Ｂも同じくゲートバルブで、ロードロック室２４が真空の状態での時に開閉する。２０Ｃも同じくゲートバルブであり、露光室３へレチクル６Ａを搬送するときのみ開閉する。
【００２２】
１２は装置外部から一旦装置内部にレチクル６Ａをレチクルカセット３１に入れた状態で保管するレチクルストッカーで、異なるパターンおよび異なる露光条件に合わせたレチクル６Ａが多段に保管されている。
【００２３】
１４Ａはロードロック室２４からレチクルストッカー１２へレチクルカセット３１を搬送するレチクル搬送ユニットである。レチクル搬送ユニット１４Ｂはレチクル搬送室１３に配置され、レチクルストッカー１２から使用するレチクルを選択してレチクルカセット３１をカセット上蓋とカセット下皿とに分離する蓋明け機構１３Ａへ搬送する。また、レチクル搬送ユニット１４Ｂは蓋開け機構１３Ａにより分離された状態のカセット下皿をレチクルステージ６端部に設けられたレチクルアライメントスコープ１５に搬送する。これにより、投影光学系７の筐体に設けられたアライメントマーク１５Ａに対してレチクル６Ａ上をＸＹＺ軸回転方向に微動してアライメントする。
【００２４】
アライメントを終了したレチクル６Ａはカセット下皿から直接レチクルステージ６上にチャッキングされる。このときアライメント部のカセット支持部とレチクルステージ６の相対位置を近接すべくカセット支持部の上昇或いはレチクルステージの下降の少なくとも一方が行われる。また、そのときにレチクル６Ａとレチクルステージ６の傾き調整も行われる。レチクルステージ6にレチクル６Ａを受け渡した後空のカセット下皿はレチクル搬送ユニット１４Ｂによって蓋開け機構１３Ａまで引き戻され、蓋を閉めたのち空のままレチクルストッカー１２に保管される。
【００２５】
図２はロードロック室２６の概略断面図であり、集塵ユニットとしての遮蔽体１９を駆動ユニット２１で下方向へ移動し、遮蔽体１９がウエハ８Ａ表面を囲った状態の図である。駆動ユニット２１は、温調ユニット２２Ａ及び２２Ｂが遮蔽体１９のウエハ８Ａに対向する面の温度を調整した後で、保持ユニット１８と遮蔽体１９の少なくとも一方を他方に対して近づける機能を有する。
【００２６】
遮蔽体１９を移動することで、ウエハ表面と遮蔽体１９との距離が０．５ｃｍ以下の狭い空間を作ることができる為、従来の真空室よりもウエハ表面近傍の空間の温度勾配を大きくすることができる。
【００２７】
ロードロック室２６は、露光室３とはゲートバルブ２０Ｅで仕切られ、ロードロック室内が真空になったことを圧力検出ユニット３２で検出し、ゲートバルブ２０Ｅを開いて露光室３へウエハ８Ａを搬入、あるいは搬出する。ロードロック室２６は排気ユニット４Ｂによって内部空間が排気又は減圧され、給気ユニット２９によって内部空間が給気又は加圧可能に構成される。このように、ロードロック室２６は、内部空間の雰囲気を真空環境と大気圧環境との間で置換する。
【００２８】
排気ユニット４Ｂとロードロック室２６の排気口との間の配管２３には排気流量及び給気流量を調節する流量可変弁３３Ａが設置されている。給気ユニット２９とロードロック室２６の給気口との間の配管２３には排気流量及び給気流量を調節する流量可変弁３３Ｂが設置されている。圧力検出ユニット３２と排気／給気給気ユニットを制御する制御ユニット３０によって、配管２３に流れる気体の流量を任意に変更することができる。
【００２９】
このように、処理前／処理後のウエハ８Ａをロードロック室２６に出し入れするたびに給気と排気が繰り返される。このため、ロードロック室２６内のゲートバルブから発生するフッ素微粒子やウエハ搬送機構から発生する銀メッキ微粒子等のパーティクルが排気／給気の過程で巻き上げられてウエハ８Ａに付着するおそれがある。そこで、ロードロック室２６の排気／給気の過程でウエハ８Ａに付着する微粒子を低減することが重要である。
【００３０】
ウエハ８Ａを保持する保持ユニット１８は、支持ピン１８Ａを含む全部材が第１の温調ユニット２２Ａによって第１の温度（２３℃）に温調されている。この温度は、保持ユニット１８が搬送するウエハ８Ａの温度と同じである。本実施例は保持ユニット１８の内部に熱媒体を循環させることで保持ユニット１８全面を均等に温調している。ウエハ表面をパーティクルから保護する為の遮蔽体１９は、ウエハ表面に対向する面を第２の温調ユニット２２Ｂにより第２の温度（１３℃）に温調している。遮蔽体１９表面の第２の温度は第１の温度よりも１０℃低く温調されている。このように、温調ユニット２２Ａ及び２２Ｂは、遮蔽体１９のウエハ８Ａに対向する面の温度をウエハ８Ａの温度よりも低い温度に調整可能である。これにより遮蔽体１９は、集塵部を持つ集塵ユニットとして動作する
図３は温度勾配が１０［Ｋ／ｃｍ］の時にフッ素微粒子に作用する熱泳動力と重力を示したグラフであり、縦軸は力［ｍ／ｓ２］、横軸はロードロック室２６の圧力［Ｐａ］である。熱泳動力の曲線は数式１に気体温度と固体温度の温度飛躍を考慮することにより求められる。図３より、１０Ｐａ以上１００００Ｐａ以下の範囲の圧力で微粒子に作用する力が最大となることが理解される。
【００３１】
本実施例は空間の温度勾配が１０Ｋ／ｃｍ以上となるように遮蔽体１９を温調及び位置制御しながら、ロードロック室２６の圧力を制御する。
【００３２】
図４は、ロードロック室２６のウエハ８Ａの近傍に浮遊する直径０．１〜１．５μｍのフッ素微粒子の速度を示したグラフであり、縦軸は微粒子の速度［ｍ／ｓ］、横軸はロードロック室２６の圧力［Ｐａ］である。速度は重力方向を正として表している。また、ウエハ表面近傍に浮遊する微粒子の速度Ｖ１は実線、ウエハ裏面近傍に浮遊する微粒子の速度Ｖ２は一点鎖線で示されている。表面近傍に浮遊する微粒子の速度は、次式によって表すことができる。
【００３３】
【数２】
2008277779.tif 000004
【００３４】
また、熱泳動速度は次式によって表すことができる。
【００３５】
【数３】
2008277779.tif 000005
【００３６】
ここで、熱泳動係数Ｋｔｈは次式で与えられる。
【００３７】
【数４】
2008277779.tif 000006
【００３８】
νは気体の動粘度、αは比熱比であり、気体の熱伝導比／粒子の熱伝導比で与えられる。層流場におけるウエハ８Ａへの平均沈着速度は次式で与えられる。
【００３９】
【数５】
2008277779.tif 000007
【００４０】
ここで、Ｄは拡散係数でＣＣｋＴ／（３πμＤｐ）で与えられる。Ｌはウエハ直径、ｕ０はウエハ８Ａから十分離れた距離における気流の平均流速、Ｓｃはシュミット数でν／Ｄで与えられる。ｋはボルツマン係数、ｖｇは重力沈降速度＝Ｄｐ２ρｐｇＣＣ／（１８μ）、ρｐは微粒子の密度、ｇは重力加速度、ＣＣはカニンガムの補正係数で１＋Ｋｎ［１．２５＋０．４ｅｘｐ（−１．１／Ｋｎ）］で与えられる。
【００４１】
なお、数式２乃至４は、服部毅  監修「新版シリコンウェーハ表面のクリーン化技術」リアライズ理工センター出版、２０００年５月、Ｐ７２−７４に開示されている。
【００４２】
図５は、実施例１のウエハ処理のフローチャートである。また、図６（ａ）は実施例１によるロードロック室２６の排気工程を示したグラフであり、縦軸はロードロック室２６の圧力［Ｐａ］、横軸は排気時間［秒］である。図６（ｂ）は実施例１によるロードロック室２６の給気工程を示したグラフであり、縦軸はロードロック室２６の圧力［Ｐａ］、横軸は給気時間［秒］である。図６（ａ），（ｂ）において、縦軸の「Ｅ±ＸＸ」は「×１０±ＸＸ」を表す。
【００４３】
実施例１は直径１．０μｍのフッ素微粒子を低減するのに好適である。図４に示すように、ロードロック室２６に浮遊する直径１．０μｍのフッ素微粒子の移動速度がウエハ８Ａと反対の向きに最大となるのは圧力が３．０Ｅ＋０４〜５．０Ｅ＋０４Ｐａである。このときウエハ８Ａから遮蔽体１９までの距離０．０５ｍｍを移動するのに要する時間は２７秒である。従って、３．０Ｅ＋０４〜５．０Ｅ＋０４Ｐａの圧力状態を２７秒以上維持することによって、ウエハ表面と遮蔽体１９の間に浮遊する直径１．０μｍのフッ素微粒子は最低１回遮蔽体１９に衝突する。この衝突により、微粒子は遮蔽体１９に付着するためウエハ表面への微粒子付着を低減することができる。このため、本実施例は３．０Ｅ−４〜５．０Ｅ−４Ｐａの圧力を第１の圧力として、この圧力範囲にて発生する熱泳動力を利用して微粒子がウエハ８Ａに付着することを低減している。本実施例では微粒子とは比重２１３０ｋｇ／ｍ３のフッ素微粒子を代表として説明している。但し、比重のことなる他の微粒子においても本実施例は適用可能である。
【００４４】
図５において、Ｓ１００はレジスト塗布工程であり、塗布工程を経たウエハ８Ａが露光装置へ搬送される。Ｓ１０１はウエハ８Ａが露光装置のウエハストッカー１６にウエハ８Ａがロードされる工程である。
【００４５】
Ｓ１０２はウエハストッカー１６から保持ユニット１８に搬入されるウエハ８Ａより１℃程度低い温度２４℃に保持ユニット１８を温調し、遮蔽体１９を４℃に温調する工程である。ウエハ８Ａより低い温度で保持することで熱泳動力によりウエハ８Ａに微粒子が付着することを防ぐ効果がある。Ｓ１０３は保持ユニット１８及び遮蔽体１９の温調が完了していることを不図示の温度センサにより検出し、判断する。温調が完了している場合に次工程へ進む。温調が完了していない場合には前工程Ｓ１０２へ戻る。
【００４６】
Ｓ１０４はロードロック室２６が排気される前、すなわち大気圧である状態に、ゲートバルブ２０Ｄを開け、ウエハ８Ａを保持ユニット１８に搬送し保持する工程である。ウエハ８Ａの搬送後、ゲートバルブ２０Ｅを閉じる。ロードロック室２６が大気圧の時、直径１．０μｍ以下の微粒子は重力落下せず、気流、ブラウン運動により浮遊している。直径１．０μｍより大きい微粒子は重力方向に移動しウエハ８Ａに付着するがロードロック室２６のウエハ８Ａは遮蔽体１９によって囲われているため、ウエハ８Ａへの付着確率を低減する。
【００４７】
遮蔽体１９とウエハ８Ａとの間の空間に浮遊する微粒子とそれ以外の空間に浮遊する微粒子密度は同じである場合、遮蔽体内側のウエハ８Ａ近傍の体積と遮蔽体外側の体積比が大きいほど効果は大きくなる。本実施例では体積比は約０．００３である。従って、ロードロック室内で重力方向に移動する微粒子が１０００個のときウエハ８Ａに付着する微粒子はその中の３個だけであるため、ウエハ８Ａへの微粒子付着数は低減する。
【００４８】
Ｓ１０５は遮蔽体１９を保持ユニット１８の方向へ移動する工程である。遮蔽体１９をウエハ８Ａと接近させ、全体を囲う。遮蔽体１９とウエハ８Ａとの表面の間に０．５ｃｍ程度のごく小さな空間でウエハ８Ａの全体を囲う。このとき遮蔽体１９はロードロック室２６と同時に排気／給気が可能な程度のコンダクタンスに設計されたスキマを意図的に設ける。このため、遮蔽体１９の内側の排気／給気をロードロック室２６全体と同時に行うことができる。本実施例では遮蔽体１９とウエハ８Ａとの間の空間の温度勾配が４０［Ｋ／ｃｍ］となるように遮蔽体１９を温調、位置制御する。
【００４９】
Ｓ１０６は第１の排気工程である。ロードロック室２６の圧力が大気圧の状態から５．０Ｅ＋０４Ｐａになるまで排気ユニット４Ｂで排気する。従来のロードロック室２６が減圧されると直径１．０μｍ以下の微粒子も重力方向に移動し始める。しかし、本実施例によるロードロック室２６は直径１．０μｍ以下の微粒子は熱泳動力により、重力方向ではなく遮蔽体１９の方向へ移動する。また、図４のグラフが示す通り直径１．５μｍ以上の微粒子は重力が熱泳動力を上回る為、遮蔽体１９の方向へ移動することはできない。
【００５０】
Ｓ１０７は第２の排気工程である。図６（ａ）に示す通りロードロック室２６の圧力が５．０Ｅ＋０４〜３．０Ｅ＋０４Ｐａまで一定の排気速度で減圧することで熱泳動力の効果が得られる最小限の時間だけ第１の圧力に維持する。本実施例においては第１の排気工程より排気速度を下げるために、ロードロック室２６の圧力が５．０Ｅ＋０４Ｐａに達したときに流量可変弁３３Ａの開口度を小さくするように制御している。遮蔽体１９に衝突した微粒子の一部はファンデルワールス力による付着力によって遮蔽体１９に付着する。
【００５１】
本実施例では１．０μｍのフッ素微粒子を０．５ｃｍ上方の遮蔽体１９へ移動するための時間を４０秒とした。すなわち４０秒で５．０Ｅ＋０４〜３．０Ｅ＋０４Ｐａまで減圧し、微粒子を集塵している。時間はウエハ８Ａの処理工程でもっとも問題となる微粒子の比重によって変更することが好ましい。
【００５２】
Ｓ１０８は第３の排気工程である。第１の圧力である５．０Ｅ＋０４〜３．０Ｅ＋０４Ｐａから、第２の圧力である１．０Ｅ−０４Ｐａまで真空排気する。Ｓ１０９は遮蔽体１９を保持ユニット１８と反対の方向へ移動する工程である。遮蔽体１９は適当な位置に退避し、ウエハ８Ａを搬送ユニット１７Ｂが搬送可能な状態とする。
【００５３】
なお、一般には、第２の排気工程は、１０Ｐａ以上１００００Ｐａ以下の範囲の圧力を１０秒以上６００秒以下維持した状態でロードロック室内に設置された遮蔽体１９の温度を基板の温度よりも低い温度に調節すれば足りる。「１０Ｐａ以上１００００Ｐａ以下の範囲の圧力」としたのは、図３から得られる熱泳動力が最大又は最大値の９８％となる範囲であるからである。また、「１０秒以上」としたのは、１０秒が直径１．０μｍのフッ素微粒子が遮蔽体１９に移動するのに必要な最短時間であるからである。このときの条件は、ウエハ８Ａと遮蔽体１９との距離を０．２ｃｍで、遮蔽体１９とウエハ８Ａとの間の空間の温度勾配が１００［Ｋ／ｃｍ］である。また、「６００秒以下」としたのは、６００秒が直径１．０μｍのフッ素微粒子が遮蔽体１９に移動するのに必要な最長時間であるからである。このときの条件は、ウエハ８Ａと遮蔽体１９との距離を１．０ｃｍとして遮蔽体１９とウエハ８Ａとの間の空間の温度勾配が１０［Ｋ／ｃｍ］である。また、図６（ａ）では第２の排気工程の排気速度は単調に減少しているがこの傾きは問わない。図６（ａ）では、第２の排気工程の排気速度は第１の排気工程と第３の排気工程と異なる傾きを有しているが、第１乃至第３の排気工程が単調に減少してもよい。これは、図７（ａ）及び図８（ａ）を参照して後述する実施例２及び３にも当てはまる。
【００５４】
Ｓ１１０は真空搬送工程である。ロードロック室２６が真空排気された後、すなわち第２の圧力である状態にゲートバルブ２０Ｅを開け、ウエハ８Ａを搬送ユニット１７Ｂにより露光室３に搬送する。搬送後、ゲートバルブ２０Ｅを閉じる。この工程ではロードロック室２６に浮遊している微粒子はほとんどないため、搬送してもウエハ８Ａに付着する可能性は低い。
【００５５】
Ｓ１１１は露光処理である。Ｓ１１２はＳ１０２と同じである為、説明を省略する。Ｓ１１３は露光室３から保持ユニット１８へ搬入されるウエハより１℃程度低い温度２２℃に保持ユニット１８を温調し、遮蔽体１９を１２℃に温調する工程である。Ｓ１１４は真空搬送工程である。ロードロック室２６が第２の圧力である状態にゲートバルブ２０Ｅを開け、ウエハ８Ａを搬送ユニット１７Ｂによりロードロック室２６の保持ユニット１８に搬送して保持する。搬送後、ゲートバルブ２０Ｅを閉じる。
【００５６】
Ｓ１１５は遮蔽体１９を保持ユニット１８の方向へ移動する工程であり、Ｓ１０５と同じであるため、説明を省略する。Ｓ１１６は第１の給気工程である。第１の給気工程はロードロック室２６内の圧力が第２の圧力１Ｅ−０４Ｐａから第１の圧力である３．０Ｅ＋０４Ｐａになるまで給気する。
【００５７】
Ｓ１１７は第２の給気工程である。ロードロック室２６の圧力が５．０Ｅ＋０４Ｐａになるまで給気する。第１の給気工程でロードロック室内に巻き上げられた微粒子が落下するが、ウエハ８Ａの近傍では熱泳動力が作用し、遮蔽体１９へ移動するためウエハ８Ａへの付着を低減する。本実施例では１．０μｍのフッ素微粒子を０．５ｃｍ上方の遮蔽体１９へ移動するための時間をＳ１０７と同じく４０秒とした。
【００５８】
Ｓ１１８は第３の給気工程である。ロードロック室２６の圧力が大気圧になるまで給気する。この工程では第１、第２の給気工程で巻き上げられた微粒子が浮遊している。遮蔽体１９によってウエハ８Ａを囲っている為、ウエハ８Ａへの微粒子の付着を低減できる。Ｓ１１９はロードロック室２６のウエハ８Ａをウエハストッカー１６に大気搬送する工程である。Ｓ１２０はレジスト塗布工程である。
【００５９】
なお、一般には、第２の給気工程も、第２の排気工程と同様に、１０Ｐａ以上１００００Ｐａ以下の範囲の圧力を１０秒以上６００秒以下維持した状態でロードロック室内に設置された遮蔽体１９の温度を基板の温度よりも低い温度に調節すれば足りる。「１０Ｐａ以上１００００Ｐａ以下の範囲の圧力」、「１０秒以上６００秒以下」とした理由も、第２の排気工程と同様である。また、図６（ｂ）では第２の給気工程の給気速度は増加に減少しているがこの傾きは問わない。図６（ｂ）では、第２の給気工程の給気速度は第１の給気工程と第３の給気工程と異なる傾きを有しているが、第１乃至第３の給気工程が単調に増加してもよい。これは、図７（ｂ）及び図８（ｂ）を参照して後述する実施例２及び３にも当てはまる。
【００６０】
以上の説明により、ロードロック室２６の排気／給気の工程において、第１の圧力５．０Ｅ＋０４〜３．０Ｅ＋０４Ｐａの範囲に一定時間維持することで熱泳動力を最大限に利用し、ウエハ表面への微粒子付着を低減できる。
【実施例２】
【００６１】
本実施例はＳ１０７の第２の排気工程及びＳ１１７の第２の給気工程でロードロック室２６の圧力が一定の圧力範囲で変動してよい点が、実施例１と異なる。図７（ａ）は、実施例２によるロードロック室２６の排気工程を示したグラフであり、縦軸はロードロック室２６の圧力［Ｐａ］、横軸は排気時間［秒］である。図７（ｂ）は、実施例２によるロードロック室２６の給気工程を示したグラフであり、縦軸はロードロック室２６の圧力［Ｐａ］、横軸は排気時間［秒］である。
【００６２】
Ｓ１０７の第２の排気工程を説明する。ロードロック室２６の圧力を３．０Ｅ＋０４〜５．０Ｅ＋０４Ｐａに減圧するための排気を行う。ロードロック室２６の圧力が１００Ｐａに達したところで排気バルブを閉じ、排気を一時停止する。このため、微粒子に作用する気体のブラウン運動が小さくなり、相対的な熱泳動力を高めることができる。ロードロック室２６の圧力はアウトガス、リークにより次第に上昇するが、この圧力範囲において熱泳動力の効果が大きい為、微粒子の付着を低減できる。この圧力範囲では、遮蔽体１９の内側の微粒子は重力落下せず、熱泳動力によって遮蔽体１９に向かって移動し、遮蔽体１９に付着する。
【００６３】
実施例２におけるＳ１１７の第２の給気工程を説明する。ロードロック室２６の圧力が１００Ｐａになるまで給気する。ロードロック室２６の圧力が１００Ｐａに達したところで流量可変弁３３Ｂを閉じ、給気を一時停止する。このため、微粒子に作用する気体のブラウン運動が小さくなり、相対的な熱泳動力を高めることができる。よって実施例２はウエハ８Ａへの微粒子付着を低減できる。
【実施例３】
【００６４】
本実施例は直径１．０μｍのフッ素微粒子を低減するのに好適である。本実施例は第２の排気工程でロードロック室２６の排気バルブの開口度を制御し、排気流量を制御し４．０Ｅ＋０４Ｐａに維持する点で実施例１と異なる。本実施例における第１の圧力は４．０Ｅ＋０４Ｐａである。
【００６５】
図４に示すように、ロードロック室２６の圧力が４．０Ｅ＋０４Ｐａのとき重力と反対方向の速度が最大となる。このときウエハ８Ａ表面から遮蔽体１９までの距離０．０５ｍｍを移動するのに要する時間は２１５秒である。従って、４．０Ｅ＋０４Ｐａの圧力状態を２１５秒維持することによって、ウエハ表面と遮蔽体１９の間に浮遊する微粒子は最低１回遮蔽体１９に衝突する。この衝突により、微粒子は遮蔽体１９に付着するためウエハ表面への微粒子付着を低減することができる。
【００６６】
微粒子の移動時間はロードロック室２６の圧力が３．０Ｅ−０４Ｐａとなると２２１秒かかり、５．０Ｅ−０４Ｐａとなると２３０秒を要するため、装置のスループットを低下させる。このため、本実施例においては、４．０Ｅ＋０４Ｐａの圧力を第１の圧力として、この圧力範囲において発生する熱泳動力を利用して微粒子がウエハ８Ａに付着することを低減することにより直径及び質量が大きな微粒子を最小の時間で低減する。
【００６７】
図８（ａ）は実施例３によるロードロック室２６の排気工程を示したグラフであり、縦軸はロードロック室２６の圧力［Ｐａ］、横軸は時間［秒］である。ウエハ８Ａの搬送、遮蔽体１９の移動工程を含め、大気搬送工程、第１の排気工程、第２の排気工程、第３の排気工程、真空搬送工程に分けて示している。本実施例は第２の排気工程が実施例１と異なる。
【００６８】
以下、第２の排気工程について説明する。ロードロック室２６の圧力が５００Ｐａに達したところで、スロー排気に切り替え５００Ｐａに維持されるようにスロー排気及びスロー給気する。排気ユニット４Ｂとロードロック室２６の間に設置された流量可変弁３３Ａの開口度を制御することで、ロードロック室２６の排気流量を制御する。さらに給気ユニット２９とロードロック室２６の間に設置された流量可変弁３３Ｂの開口度を制御することでロードロック室２６の給気流量を制御する。
【００６９】
図８（ｂ）は本実施例によるロードロック室２６の給気工程を示したグラフであり、縦軸はロードロック室の圧力［Ｐａ］、横軸は時間［秒］である。ウエハ８Ａの搬送、遮蔽体１９の移動工程を含め、真空搬送工程、第１の給気工程、第２の給気工程、第３の給気工程、大気搬送工程に分けて示している。本実施例は第２の給気工程が実施例１と異なる。第２の給気工程と同じ制御によりロードロック室２６を５００Ｐａに維持する。
【００７０】
第３の実施例のロードロック室２６は常に最大の熱泳動力を発生することができるため、第１、実施例２によるロードロック室２６よりも微粒子の付着低減効果が大きい。よって第３の実施例はウエハ８Ａへの微粒子付着を低減できる。
【００７１】
上述の実施例はシリコン基板である半導体ウエハへの適用例であるが、本発明が適用される基板はウエハに限定されない。また、真空室は、基板の表面近傍に浮遊するパーティクルに熱泳動力が作用し、基板表面へのパーティクル付着を低減することができる。また、本実施例では基板の表面を重力と垂直な方向に配置しているが、本発明は基板の向きを限定するものではない。
【００７２】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施例１による露光装置の概略断面図である。
【図２】図１に示すロードロック室の概略断面図である。
【図３】図１に示すロードロック室に浮遊するフッ素微粒子に作用する熱泳動力を示したグラフである。
【図４】フッ素微粒子の移動速度と圧力の関係を示したグラフである。
【図５】本発明の実施例１によるフローチャートである。
【図６】本発明の実施例１によるロードロック室の圧力曲線を示したグラフである。
【図７】本発明の実施例２によるロードロック室の圧力曲線を示したグラフである。
【図８】本発明の実施例３によるロードロック室の圧力曲線を示したグラフである。
【符号の説明】
【００７４】
３                          露光室（真空室）
４Ｂ                        排気ユニット
１８                        保持ユニット
１９                        遮蔽体
２１                        駆動ユニット
２２Ａ、２２Ｂ              温調ユニット
２４                        ロードロック室（真空室）
２９                        給気ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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