(57)【要約】【課題】メンテナンス性の向上を図ることが可能な基板処理装置を提供する。【解決手段】基板処理装置１０は、基板Ｗの処理を行うためのチャンバ１２と、交流電圧から直流電圧を生成する電源装置４２と、電源装置４２からの給電により光を出射する光源装置４４と、光源装置４４から出射される光をチャンバ内に案内する導光手段６０と、を備える。そして、光源装置４４は、チャンバ１２の上方に配置されている。【選択図】  図１
2004319714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の処理を行うためのチャンバと、
交流電圧から直流電圧を生成する電源装置と、
前記電源装置からの給電により光を出射する光源装置と、
前記光源装置から出射される光を前記チャンバ内に案内する導光手段と、を備え、
前記光源装置は、前記チャンバの上方に配置されていることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記光源装置は、ランプカートリッジ部、光学系、及び該ランプカートリッジ部と該光学系とを収容する筐体部を有し、
前記ランプカートリッジ部は、前記筐体部に設けられた開口を通して該筐体部内に着脱可能に設けられてい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】
前記チャンバの上方に設けられており、前記光源装置から発生する熱を排出するための排熱ダクトと、
前記光源装置及び前記排熱ダクトを支持するための枠体と、を備え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４】
前記チャンバは、
前記基板を位置決め保持するための基板保持部と、
所望パターンが形成されたマスクを位置決め保持するためのマスク保持部と、前記マスクを通して前記基板上に前記所望パターンを転写するための露光用光源と、を有することを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チャンバ内で基板の処理を行う基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子ビームを利用した露光装置は、真空チャンバを備えている。真空チャンバは、容器本体とこの容器本体の上部開口を覆う上蓋とを有している。上蓋には電子ビームを照射する照射部が設けられており、容器本体内にはマスクや基板の位置決めを行うためのアライメント機構が設けられている（例えば、非特許文献１を参照）。
【０００３】
このような露光装置１００は、図６に示すように、マスクＭと基板Ｗとの位置決めを行う際に利用する光を真空チャンバ１０２内に供給するための光源モジュール１０４を備えている。光源モジュール１０４は、交流電圧から直流電圧を生成する電源部と、電源部からの給電により光を出射する光源部とを含み、これら電源部と光源部とは筐体内に一体で形成されている。かかる光源モジュール１０４は、真空チャンバ１０２の下方に設置され、複数の光ファイバケーブル１０６が引き出されて、その一端が真空チャンバ１０２の側壁から真空チャンバ１０２内に導入されている。
【０００４】
【非特許文献１】
野末寛、外４名、「次世代電子線露光装置の開発」、２００２年、応用物理、第７１巻、第４号、ｐ．４２１−４２４
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の露光装置では、光源モジュールが真空チャンバの下方に設置されていたため、光源部のランプが消耗して交換が必要になった場合、真空チャンバの下方に潜り込んだり、あるいは光源モジュールを真空チャンバの下方から引き出したりする必要があり、メンテナンス性が悪いという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記した課題を解決するために為されたものであり、メンテナンス性の向上を図ることが可能な基板処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る基板処理装置は、基板の処理を行うためのチャンバと、交流電圧から直流電圧を生成する電源装置と、電源装置からの給電により光を出射する光源装置と、光源装置から出射される光を真空チャンバ内に案内する導光手段と、を備える。そして、光源装置は、チャンバの上方に配置されていることを特徴とする。
【０００８】
この基板処理装置では、電源装置と光源装置とが独立して設けられており、光源装置はチャンバの上方に配置されている。従って、ランプの交換などメンテナンス性の向上が図られる。
【０００９】
本発明に係る基板処理装置では、光源装置は、ランプカートリッジ部、光学系、及びランプカートリッジ部と光学系とを収容する筐体部を有し、ランプカートリッジ部は、筐体部に設けられた開口を通して筐体部内に着脱可能に設けられていることを特徴としてもよい。このようにすれば、筐体部に設けられた開口を通してランプカートリッジ部を簡単に交換することが可能となり、メンテナンス性の更なる向上が図られる。
【００１０】
本発明に係る基板処理装置は、チャンバの上方に設けられており、光源装置から発生する熱を排出するための排熱ダクトと、光源装置及び排熱ダクトを支持するための枠体と、を備えることを特徴としてもよい。このように排熱ダクトを備えることで、光源装置から発生する熱の排出を確実に行うことが可能になる。また、枠体により支持することで、チャンバの上方に光源装置及び排熱ダクトを確実に設置することが可能となる。また、このようにチャンバ上方の空間を有効利用することで、基板処理装置の設置面積が小さくなり、所有コスト（ＣＯＯ  ：  Ｃｏｓｔ
ｏｆ  ｏｗｎｅｒｓｈｉｐ）の低減が図られる。
【００１１】
本発明に係る基板処理装置では、チャンバは、基板を位置決め保持するための基板保持部と、所望パターンが形成されたマスクを位置決め保持するためのマスク保持部と、マスクを通して基板上に所望パターンを転写するための露光用光源と、を有することを特徴としてもよい。本発明は、このようにマスクと基板とを位置合わせして、基板上に所望パターンを転写する露光装置に好適である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１３】
図１は、本実施形態に係る基板処理装置としての電子ビーム露光装置（以下、単に「露光装置」ともいう）の構成を示す斜視図である。また図２は、図１に示す露光装置の構成を説明するための一部断面図である。図１及び図２に示すように、露光装置１０は真空チャンバ１２を備えている。
【００１４】
真空チャンバ１２は、上端が開口した容器本体１４と、この容器本体１４の上部開口を塞ぐ上蓋１６とを有している。
【００１５】
上蓋１６は、平断面が矩形状をなし、中央に電子ビームを照射するための電子ビーム照射部（露光用光源）１８が設けられている。電子ビーム照射部１８は、図２に示すように、上壁部と側壁部とを含む電子鏡筒２０と、電子鏡筒２０内で上壁部に設けられた電子銃２２と、電子銃２２から出射された電子ビームをコリメートするレンズ２４と、偏光器２６とを有している。これら電子銃２２、レンズ２４、及び偏光器２６は、鉛直下方に向かってこの順に配置されており、電子銃２２から出射された電子ビームは、レンズ２４によりコリメートされ、偏光器２６により走査されて、マスクＭを通して半導体ウェハＷ（基板）上に照射される。
【００１６】
容器本体１４は、図１及び図２に示すように、平断面が矩形状をなす底壁部１４ａとこの底壁部１４ａの縁部に立設された２組の側壁部１４ｂとを有する。この容器本体１４内には、露光処理を行うための半導体ウェハＷを位置決め保持するウェハステージ（基板保持部）２８が収容されている。ウェハステージ２８は、半導体ウェハＷの位置決めを行う位置決めステージ３０と、この位置決めステージ３０上に搭載され半導体ウェハＷを吸着して保持する静電チャック３２とを有している。位置決めステージ３０は、水平面内で直交する２軸方向（ＸＹ方向）の粗い位置決めを行う粗動ステージと、この粗動ステージに搭載されておりＸＹ方向、ＸＹ方向と直交する鉛直方向（Ｚ方向）、水平面内における回転方向（θ方向）、及び傾きを微細に調整する微動ステージとを含んでいる。そして、静電チャック３２はこの微動ステージに搭載されている。従って、半導体ウェハＷは静電チャック３２により吸着された状態で、位置決めステージ３０により位置決めがなされる。
【００１７】
また容器本体１４内には、図２に示すように、所望パターンが形成されたマスクＭを位置決め保持するためのマスクステージ（マスク保持部）３４が収容されている。マスクステージ３４は、水平面内における回転方向（θ方向）、鉛直方向（Ｚ方向）、及び傾きの細かい位置決めを行う。このマスクステージ３４は、真空チャンバ１２内に固定された基準ベース３６上に搭載されている。
【００１８】
また容器本体１６内には、マスクＭ上及び半導体ウェハＷ上にある図示しないアライメントマークによって散乱された光を検出する白色光顕微鏡などの光検出器３８が設けられている。この光検出器３８は、基準ベース３６上に搭載されている。この光検出器３８により検出されたデータは、図示しない画像処理装置に送られて処理され、アライメントマークの重なり具合からマスクＭと半導体ウェハＷとの位置関係が求められる。そして、マスクＭと半導体ウェハＷとに位置ズレがあるときには、マスクＭ及び／又は半導体ウェハＷの位置を修正する信号が生成され、この信号に基づいてマスクＭ及び／又は半導体ウェハＷの位置が微修正される。
このようにして、マスクＭと半導体ウェハＷとの精密な位置決めがなされる。なお本実施形態では、マスクＭは半導体ウェハＷに近接（マスクＭと半導体ウェハＷとの間隙が５０μｍ程度）して配置される。
【００１９】
この真空チャンバ１２は、図示しない真空ポンプにより内部空間が減圧される。この減圧環境下において、電子ビーム照射部１８から出射された電子ビームによりマスクＭの全面を走査することで、所望パターンが半導体ウェハＷ上のレジストに等倍で転写される。
【００２０】
この真空チャンバ１２は、図１及び図２に示すように、底壁部１４ａの下方に設けられた除震台４０上に搭載されている。そして、真空チャンバ１２の設置面と底壁部１４ａとの間の空間に、交流電圧から直流電圧を生成するための電源装置４２が設置されている。
【００２１】
また露光装置１０は、図１及び図２に示すように、後述する光源装置４４を支持するための枠体４６を備えている。この枠体４６は、鉛直方向に延びる４本の縦枠４８と、これら４本の縦枠４８の上端に横架された４本の上枠５０とを有する。これら上枠５０の間には、図示しない連結リブが複数横架されている。この枠体４６は、真空チャンバ１２を取り囲むように配置されている。
【００２２】
また露光装置１０は、図１及び図２に示すように、４つの光源装置４４を備えている。各光源装置４４は、図３に示すように、外形が直方体状をなす。この光源装置４４は、図４に示すように、カートリッジ内にＸｅランプ５８が収容されたランプカートリッジ部５２と、Ｘｅランプ５８から出射された光を後述するリキッドファイバ６０の入射端に集光させるための光学系５４と、これらランプカートリッジ部５２と光学系５４とを収容する筐体部５６とを含んでいる。光学系５４には、例えば透過型コードミラーやフィルタ、及びシャッタが含まれる。この筐体部５６の前壁部からは、ランプカートリッジ部５２内のＸｅランプ５８から出射された光を案内するためのリキッドファイバ（導光手段）６０が引き出されており、後壁部からは給電のための電源ケーブル６２が引き出されている。このリキッドファイバ６０は、樹脂製のチューブの中に透光性を有する液体を注入したものであり、高い伝送効率を有する。また、光源装置４４の後壁部からは、筐体部５６内で発生した熱を放出するための排熱ライン６４が引き出されている。そして、筐体部５６の後壁部とランプカートリッジ部５２との間には、筐体部５６内を冷却するためのファン５１が設けられている。なお、図５に示すように、筐体部５６の底壁部にはランプカートリッジ部５２を取り出すための開口部６７が設けられており、この開口部６７には開閉扉６５が設けられている。これにより、開口部６７を通してランプカートリッジ部５２を筐体部５６内に着脱可能に取り付けられるようになっている。ランプカートリッジ部５２の筐体部５６内への装着は、例えば、筐体部５６内に設けられた係止部６６にランプカートリッジ部５２の底面を引っ掛けるようにして行う。なお、ランプカートリッジ部５２の底面には、ランプカートリッジ部５２の着脱を容易にするための把持部６８が設けられている。
【００２３】
このような構成の光源装置４４が、枠体４６が有する４本の上枠５０（図示しない上枠５０間の連結リブを含む）に吊り下げ支持されている。そして、これら光源装置４４の前壁部から引き出された４本のリキッドファイバ６０は、真空チャンバ１２の４つの側壁部１４ｂからそれぞれ真空チャンバ１２内に導入されている。また、これら光源装置４４の後壁部から引き出された４本の給電ケーブル６２は、それぞれ縦枠４８を伝って、真空チャンバ１２下方に設置された電源装置４２に接続されている。
【００２４】
また露光装置１０は、図１及び図２に示すように、光源装置４４から発生する熱を排出するための排熱ダクト７０を備えている。この排熱ダクト７０は、真空チャンバ１２の上方で枠体４６の上枠５０に吊り下げ支持されている。そして、各光源装置４４の後壁部から引き出された排熱ライン６４が、排熱ダクト７０と接続されている。
【００２５】
次に、本実施形態に係る露光装置１０の作用及び効果について説明する。
【００２６】
半導体ウェハＷ上のレジストへの所望パターンの転写では、まず、真空チャンバ１２内に半導体ウェハＷが供給され、静電チャック３２上に吸着されて、位置決めステージ３０により仮の位置決めがなされる。また、真空チャンバ１２内に所望パターンを有するマスクＭが供給され、マスクステージ３４により仮の位置決めがなされる。この状態で、電源装置４２から電源ケーブル６２を通して光源装置４４に直流電圧が供給され、Ｘｅランプ５８から出射された光が、リキッドファイバ６０を通して真空チャンバ１２内に供給される。リキッドファイバ６０の先端部から出射された光は、真空チャンバ１２内のリキッドファイバ６１に入射されて伝搬し、光検出器３８に送られる。そして、光検出器３８において照射方向が調整された後、マスクＭ上及び半導体ウェハＷ上にあるアライメントマークに光が照射される。そして、光検出器３８により、マスクＭ上及び半導体ウェハＷ上にあるアライメントマークによって散乱された光が検出される。光検出器３８により検出されたデータは、図示しない画像処理装置に送られて処理され、アライメントマークの重なり具合からマスクＭと半導体ウェハＷとの位置関係が求められる。そして、マスクＭと半導体ウェハＷとに位置ズレがあるときには、マスクＭ及び／又は半導体ウェハＷの位置を修正する信号が生成され、この信号に基づいてマスクステージ３４及び／又はウェハステージ２８が駆動されて、マスクＭ及び／又は半導体ウェハＷの位置が微修正される。これにより、マスクＭと半導体ウェハＷが近接した状態で精密に位置決めされる。このとき、光源装置４４において発生した熱は、排熱ライン６４を通して排熱ダクト７０に案内され、クリーンルーム外に放出される。
【００２７】
マスクＭと半導体ウェハＷとの位置決めを行った後、電子ビーム照射部１８からの電子ビームの照射を開始する。電子ビーム照射部１８の電子銃２２から出射された電子ビームは、レンズ２４によりコリメートされ、偏光器２６により走査されてマスクＭ全面が走査される。これにより、所望のマスクパターンが半導体ウェハＷ上のレジストに等倍で転写される。
【００２８】
所定期間（例えば５００時間）の露光装置１０の運転により、光源装置４４のＸｅランプ５８の消耗により交換を行うときは、図５に示すように、枠体４６の上枠５０に吊り下げ支持された光源装置４４の底壁部に設けられた開閉扉６５を開き、把持部６８を掴んで係止部６６における引っ掛けを解除して、開口部６７を通してランプカートリッジ部６６を取り出す。そして、Ｘｅランプ５８が交換されたランプカートリッジ部５２を、開口部６７を通して光源装置４４の筐体部５６内へ装着し、開閉扉６５を閉める。
【００２９】
このように、本実施形態に係る露光装置１０では、電源装置４２と光源装置４４とが独立して設けられており、光源装置４４は真空チャンバ１２の上方に配置されている。従って、Ｘｅランプ５８の交換などの作業が容易になり、メンテナンス性の向上を図ることが可能となる。
【００３０】
また本実施形態に係る露光装置１０では、光源装置４４の筐体部５６に設けられた開口部６７を通してランプカートリッジ部５２を簡単に交換することが可能であるため、メンテナンス性の更なる向上を図ることが可能となる。
【００３１】
また本実施形態に係る露光装置１０では、光源装置４４は枠体４６の上枠５０に吊り下げ支持されているため、真空チャンバ１２の上方に光源装置４４を確実に設置することが可能となる。特に、光源装置４４の開口部６７が設けられている底壁部側が下になるように吊り下げ支持されているため、ランプカートリッジ部５２の交換をより簡便に行うことが可能になる。
【００３２】
また本実施形態に係る露光装置１０は排熱ダクト７０を備えているため、光源装置４４から発生する熱をクリーンルーム外に確実に排出することが可能になる。また、真空チャンバ１２上方の空間を有効利用することで、露光装置１０の設置面積を小さくすることができ、所有コスト（ＣＯＯ  ：  Ｃｏｓｔ  ｏｆ  ｏｗｎｅｒｓｈｉｐ）の低減を図ることが可能となる。
【００３３】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば、上記した実施形態では、半導体ウェハＷに対する露光処理について説明したが、本発明は液晶パネル形成においてガラス基板上において所定膜のパターニングを行う露光処理にも適用可能である。
【００３４】
また、電子ビームを利用した露光処理に限定されることなく、紫外光を用いた露光処理にも適用可能である。
【００３５】
また、上記した実施形態では、導光手段としてリキッドファイバ６０について説明したが、導光手段はこれに限定されない。例えば、ガラスファイバやプラスチックファイバなどの導光ラインを導光手段として用いてもよい。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、メンテナンス性の向上を図ることが可能な基板処理装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る基板処理装置として、電子ビーム露光装置の構成を示す斜視図である。
【図２】電子ビーム露光装置の構成を示す一部断面図である。
【図３】光源装置の構成を示す斜視図である。
【図４】光源装置の構成を示す平断面図である。
【図５】光源装置が含むランプカートリッジ部の交換の様子を示す側面図である。
【図６】従来の電子ビーム露光装置の構成を示す一部断面図である。
【符号の説明】
１０…電子ビーム露光装置、１２…真空チャンバ、１８…電子ビーム照射部、２８…ウェハステージ、３４…マスクステージ、４２…電源装置、４４…光源装置、４６…枠体、５２…ランプカートリッジ部、５４…光学系、５６…筐体部、６０…リキッドファイバ、６５…開閉扉、７０…排熱ダクト、Ｍ…マスク、Ｗ…半導体ウェハ。
【図１】
2004319714.tif 000003
【図２】
2004319714.tif 000004
【図３】
2004319714.tif 000005
【図４】
2004319714.tif 000006
【図５】
2004319714.tif 000007
【図６】
2004319714.tif 000008