(57)【要約】【課題】  物体の汚染や温度低下を抑えつつ高速の減圧が可能なロードロック技術を提供すること。【解決手段】  真空もしくは特定雰囲気であって外気とは隔離された環境へ外部から被処理物体を搬入する際に用いられチャンバ筐体で形成されるロードロックチャンバ１１と、該ロードロックチャンバ１１の容積を変更する変更手段とを有する。前記チャンバ筐体の一部分は物体としての基板１９を支持する基板台２１を含み、前記変更手段は、基板台２１を移動させる移動手段として駆動部２２およびアーム２３を含む。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ筐体と、前記チャンバ筐体の容積を変更する変更手段とを有することを特徴とするロードロック装置。
【請求項２】
前記変更手段は、前記チャンバ筐体の一部分を移動させる移動手段を含むことを特徴とする請求項１に記載のロードロック装置。
【請求項３】
前記チャンバ筐体の一部分は、物体を支持する台を含むことを特徴とする請求項２に記載のロードロック装置。
【請求項４】
前記チャンバ筐体の一部分と前記チャンバ筐体の他の部分との間をシールするシール手段を有することを特徴とする請求項２または３に記載のロードロック装置。
【請求項５】
前記チャンバ筐体内の減圧を行うための配管を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のロードロック装置。
【請求項６】
前記配管を、バルブを介して、物体を処理するメインチャンバに接続したことを特徴とする請求項５に記載のロードロック装置。
【請求項７】
前記配管を、バルブを介して排気ポンプに接続したことを特徴とする請求項５に記載のロードロック装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載のロードロック装置を備えたことを特徴とするデバイス製造装置。
【請求項９】
請求項８に記載のデバイス製造装置を用いたことを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜７のいずれかに記載のロードロック装置を備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項１２】
チャンバ筐体内に物体を搬送する搬送工程と、
前記搬送工程の後に、前記チャンバ筐体の容積を小さくする容積変更工程と、
前記容積変更工程の後に、前記チャンバ筐体内の減圧を行う減圧工程と
を含むことを特徴とするロードロック方法。
【請求項１３】
前記容積変更工程において、前記チャンバ筐体の一部分を移動させることを特徴とする請求項１２に記載のロードロック方法。
【請求項１４】
前記チャンバ筐体の一部分は、前記物体を支持する台を含むことを特徴とする請求項１３に記載のロードロック方法。
【請求項１５】
前記チャンバ筐体の一部分と前記チャンバ筐体の他の部分との間をシールすることを特徴とする請求項１３または１４に記載のロードロック方法。
【請求項１６】
前記減圧工程において、前記チャンバ筐体内の減圧を、配管を介して行うことを特徴とする請求項１２〜１５のいずれかに記載のロードロック方法。
【請求項１７】
前記配管を、バルブを介して、前記物体を処理するメインチャンバに接続したことを特徴とする請求項１６に記載のロードロック方法。
【請求項１８】
前記配管を、バルブを介して排気ポンプに接続したことを特徴とする請求項１６に記載のロードロック方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、液晶パネル等の表示素子、磁気ヘッド等の検出素子、またはＣＣＤなどの撮像素子といった各種デバイスの製造に用いられるロードロック技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路の高密度、高速化に伴い、集積回路のパターン線幅が縮小され、半導体製造方法にも一層の高性能化が求められている。このため、半導体製造工程中のリソグラフィ工程においてレジストパターンの形成に用いる露光装置にも、ＫｒＦレーザ光（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦレーザ光（波長１９３ｎｍ）、またはＦ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）などの極紫外線を用いたものが開発されている。さらに、現在では、波長１０ｎｍ程度の極紫外線（ＥＵＶ光）を用いる露光装置の開発が盛んに行われている。また、電子ビームを利用した露光装置の開発も行われている。
【０００３】
ＥＵＶ光、Ｘ線、または電子線などのように、波長が短い場合は、大気中では露光光が減衰してしまう。そのため、露光光が減衰しないように真空雰囲気や減圧Ｈｅ雰囲気環境で露光が行われる。
【０００４】
スパッタ装置などのプロセス機器において、真空雰囲気内で処理を行うことは一般的に行われており、大気中から処理室（真空雰囲気）に対する被処理基板の搬出入は、ロードロックチャンバ（ロードロック室）を介して行われる。
【０００５】
露光装置においても、露光環境である真空環境へ被露光基板を搬入するため、ロードロック装置が設けられる。
【０００６】
従来のロードロック装置の構成を、図７を用いて説明する。ロードロックチャンバ１０１は、露光処理を行うメインチャンバ１０２の側面に設置されており、ロードロックチャンバ１０１の側面は、一方には大気側ゲート弁１０４、他方には真空側ゲート弁１０３が設置されている。内部を真空状態に排気するために、排気用配管１０５、排気バルブ１０６、および真空ポンプ１０７が設置されている。さらに、内部を真空状態から大気圧に戻すための給気用配管１０８、および給気バルブ１０９が設置されている。
【０００７】
基板１１０を大気中から真空状態であるメインチャンバ１０２内部に搬入する場合は、真空側ゲート弁１０３、排気バルブ１０６、および給気バルブ１０９は閉じた状態で、大気側ゲート１０４を開けて、基板１１０を搬入する。その後、大気側ゲート弁１０４を閉じ、排気バルブ１０６を開ける。真空ポンプ１０７は、通常は駆動したままである。排気バルブ１０６は、一般にバタフライバルブが用いられる。排気バルブ１０６が開くことにより、ロードロックチャンバ１０１内の大気が外部に排出される。排気が完了したら、排気バルブ１０６を閉じ、真空側ゲート弁１０３を開け、メインチャンバ１０２内部へ基板を搬入する。搬入後、真空側ゲート弁１０３は閉じられる。
【０００８】
メインチャンバ１０２内部から処理済みの基板を搬出する場合は、ロードロックチャンバ１０１を真空状態に排気後（全てのバルブ、ゲート弁は閉じた状態）、真空側ゲート弁１０３を開け、基板１１０をロードロックチャンバ１０１内へ搬出する。その後真空側ゲート弁１０３を閉じ、次に、給気バルブ１０９を開ける。給気用配管１０８は、大気と連通されており、給気バルブ１０９を開けることにより、ロードロックチャンバ１０１内部は、大気で満たされることになる。大気圧になった後、大気側ゲート弁１０４を開け、外部へ基板１１０を搬出する。
【０００９】
以上の手順で、メインチャンバ１０２の真空状態を破壊することなく、大気とメインチャンバ１０２との間で基板を搬送することが可能となっている。
【００１０】
また、Ｘ線露光装置のように、減圧Ｈｅ中で露光を行う露光装置においては、基板１１０をメインチャンバ１０２内部へ搬入する際に、真空排気後、ロードロックチャンバ１０１内にメインチャンバ１０２内と同等な圧力のＨｅを満たしてから、真空側ゲート弁１０３を開け、基板１１０を搬入する。
尚、このような、半導体製造装置等に用いられるロードロック室の例が特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２００１−１０２２８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来のロードロック装置の構成では、大気状態から真空状態へ排気を行う際、排気バルブを開けた瞬間に内部の大気が急激に排気されることによって、空気が断熱膨張し、急激に温度が低下する。そのため、大気中に含まれる水分が凝結し、基板表面に付着して、汚染の原因となってしまう。また、同時に基板から熱が奪われるため、基板の温度が低下してしまう。基板温度が低下した状態でロードロック以降の処理を行っていると、基板温度が周囲の温度に合わせて徐々に上昇していくため、精密な温度制御が必要なプロセス（リソグラフィ工程など）においては、歩留まりの低下の原因となるという課題が生じる。
【００１２】
一般に、上記課題は、真空排気をゆっくりと行って、空気と周囲との熱の伝達を十分に行わせる時間を設けることで回避することができる。ロードロック装置は、成膜装置などのプロセス機器に適用されているが、プロセス自体に要する時間が比較的長いため、ロードロック装置での基板の搬出入にあてることのできる時間に余裕があり、真空排気に十分な時間をかけても、装置のスループットには、影響がなかった。
【００１３】
露光装置においても、電子ビーム直描露光装置のように真空下で露光を行う装置は実用化されているが、これらはスループットが非常に小さく、ロードロックにおける基板の搬入搬出に要する時間は、問題となっていない。しかし、ＥＵＶ露光装置などは、ＭＰＵ、メモリなどの大量生産を目的とした装置であり、毎時１００枚程度の高スループットが要求されている。上記の排気をゆっくり行うロードロック構成は、基板の汚染や温度低下は免れることができるが、基板の搬入搬出に時間がかかり、装置全体のスループットの律速因子となってしまう。このため、そのようなロードロック構成は、ＥＵＶ露光装置などの高スループットを要求される装置には、適用できないという問題があった。
【００１４】
そこで、本発明は、上述のような物体の汚染や温度低下を抑えつつ高速の減圧が可能なロードロック技術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】
【００１５】
前述の課題を解決するため、本発明に係るロードロック装置は、チャンバ筐体と、前記チャンバ筐体の容積を変更する変更手段とを有することを特徴とする。前記変更手段は、例えば前記チャンバ筐体の一部分を移動させる移動手段を含み、前記チャンバ筐体の一部分は、例えば物体を支持する台を含む。また、本発明は、前記チャンバ筐体の一部分と前記チャンバ筐体の他の部分との間をシールするシール手段を有することを特徴とすることができ、前記チャンバ筐体内の減圧を行うための配管を有することを特徴とすることができ、前記配管を、バルブを介して、物体を処理するメインチャンバに接続したことを特徴としてもよい。
【００１６】
また、本発明は、上記いずれかのロードロック装置を備えたデバイス製造装置、該デバイス製造装置を用いたデバイス製造方法、上記いずれかのロードロック装置を備えた露光装置、及び該露光装置を用いて基板を露光する工程を含むデバイス製造方法にも適用可能である。
【００１７】
また、本発明に係るロードロック方法は、チャンバ筐体内に物体を搬送する搬送工程と、前記搬送工程の後に、前記チャンバ筐体の容積を小さくする容積変更工程と、前記容積変更工程の後に、前記チャンバ筐体内の減圧を行う減圧工程とを含むことを特徴とする。この方法は、例えば前記容積変更工程において、前記チャンバ筐体の一部分を移動させることができ、この場合、前記チャンバ筐体の一部分は、前記物体を支持する台を含むことができる。また、本発明では、前記チャンバ筐体の一部分と前記チャンバ筐体の他の部分との間をシールすることを特徴としてもよく、前記減圧工程において、前記チャンバ筐体内の減圧を、配管を介して行うことを特徴としてもよく、前記配管を、バルブを介して、前記物体を処理するメインチャンバに接続したことを特徴としてもよく、前記配管を、バルブを介して排気ポンプに接続したことを特徴としてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
物体の汚染や温度低下を抑えつつ高速の減圧が可能なロードロック技術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】
【００１９】
本発明の実施形態に係るロードロック装置について、Ｘ線露光装置に適用した場合の実施例を挙げて、図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１に本発明の実施例１に係るロードロック装置を示した。本発明を減圧Ｈｅ雰囲気などの特定雰囲気中で露光を行うＸ線露光装置に適用したものである。１は、本発明のロードロック装置である。ロードロック装置１は、メインチャンバ２の減圧Ｈｅ雰囲気などの特定雰囲気を壊すことなく、大気中から基板１９をメインチャンバ２の内部に搬入することと、メインチャンバ２内で露光処理を行った後の基板１９を外部（大気中）へ搬出するためのものである。２は、特定雰囲気下で基板１９に対する処理（ここでは露光処理等）が行われるメインチャンバである。メインチャンバ２の内部には、基板１９の露光処理を行うための、搬送ロボット、転写する回路パターンを描画した原盤、原盤と基板との位置合わせを行うステージなどが配置されているが、ここでは図示を省略した。３は、露光雰囲気を、例えば、２０ｋＰａ程度の減圧Ｈｅ雰囲気などの特定雰囲気に維持するための、雰囲気維持装置である。
【００２１】
雰囲気維持装置３は、常に純度の高いＨｅを供給しながら、かつ、余分なＨｅを排気することで、メインチャンバ２の圧力と純度を維持している。３２は、計測器であり、メインチャンバ２内の全圧とＨｅの分圧を計測している。Ｈｅの供給は、Ｈｅ供給配管３４から行われる。Ｈｅ供給配管３４は、不図示のＨｅボンベなどに配管され、常に一定圧力のＨｅが供給可能となっている。３３は、Ｈｅ供給調整バルブであり、バルブの開度を調整することによって、Ｈｅのメインチャンバ２への流入量を制御可能である。３５は、メインチャンバ排気配管であり、メインチャンバ排気調整バルブ３６を介して真空ポンプ３７に接続されている。メインチャンバ排気調整バルブ３６の開度を調整することにより、メインチャンバ２内のガスの排気量を調整可能となっている。
【００２２】
計測器３２で計測された、メインチャンバ２内の全圧とＨｅ分圧の値は、制御装置３１に転送され、制御装置３１は、その値に基づいて、Ｈｅ供給調整バルブ３３とメインチャンバ排気調整バルブ３６の開度を制御することによって、メインチャンバ２内のＨｅ圧力と純度を一定の値に保っている。
【００２３】
次に、ロードロック装置１の構成を以下に説明する。
１１は、ロードロック装置１の主体をなすロードロックチャンバの筐体（以下、単にロードロックチャンバともいう）であり、真空チャンバである。１２は、真空側ゲート弁であり、メインチャンバ２とロードロックチャンバ１１との間で基板１９の搬送を行うための扉の役割をする。真空側ゲート弁１２が開いている時は、ロードロックチャンバ１１の側面に基板１９が通過出来る開口ができ、閉じている時は真空封止することができる。１３は、大気側ゲート弁であり、ロードロックチャンバ１１と大気（装置外あるいは上記露光装置と異なる雰囲気）との間で、基板１９の搬送を行うための扉である。大気側ゲート弁１３が開いている時は、ロードロックチャンバ１１の壁面に開口ができ、閉じている時は、ロードロック壁面を真空封止することができる。
【００２４】
１４は給気用配管であり、ロードロックチャンバ１１内へ気体を供給するための配管である。気体を供給したり、止めたりするために、給気用バルブ１５が配置されている。ここでは、給気用配管１４の先端は、大気中に開放されており、ロードロックチャンバ１１内に供給される気体は空気であるが、配管を気体供給ラインに接続して、乾燥空気や乾燥窒素等、使用条件に適合した気体を供給してもよい。ここでは、配管１４は、基板１９を装置外へ搬出する時に、真空状態にあるロードロックチャンバ１１内にガス（大気）を供給し、大気とロードロックチャンバ１１内との差圧を無くし、大気側ゲート弁１３を開放可能とするものである。一般にゲート弁は、片側に大気圧がかかった状態など差圧があると動作できないためである。１６は、連通配管であり、メインチャンバ２の内部とロードロックチャンバ１１の内部とを連通するための配管であり、連通状態は、配管途中に配置された連通バルブ１７の開閉によって、制御可能である。連通配管１６、および連通バルブ１７の役割については、後に述べる。
【００２５】
２１は、ロードロックチャンバ筐体１１の一部を構成する基板台であり、ロードロックチャンバ１１内で、基板１９を載置する台である。基板台２１には三本のピンが設けられ、基板１９との接触を三点のみに限定することで、パーティクルの付着による汚染を最小限に抑えている。さらに、基板台２１は、剛性の高いアーム２３を介して、駆動部２２に設置されている。駆動部２２は、アーム２３と基板台２１を一体で上下に駆動させることが可能である。駆動方式は、ボールねじと直動ガイドなどから構成されている。２０は、基板台２１の側面外周部に設置された真空シールであって、ロードロックチャンバ１１の内壁との間で摺動可能であり、かつ、真空封止する役割を持っている。ここでは、シール２０はＯリングなどのシール材としているが、ラビリンス構造とし、差動排気することで真空封止を達成する構造でもよいし、ベローズ構造としてもよい。
【００２６】
駆動部２２が基板台２１を上下させることによって、基板１９が載置されるロードロックチャンバ１１の内部容積を変化させることが可能となっている。
１８は、ロードロックチャンバ１１の天井部に設けられた大気開放扉である。基板台２１が上昇する時に、ロードロックチャンバ１１内部の気体（空気）を外部へ排出するための開口を作るものであり、大気と隔絶する場合には、大気開放扉１８を閉じることによって真空封止することが可能である。基板台２１が上昇した時に、気体（空気）が圧縮されることのない様に、大気開放扉１８の開口は十分に広くとる必要がある。そのため、大気開放扉１８は、基板１９の搬出入に用いられるゲート弁の構造が望ましい。大気開放扉１８が開いている時に、ロードロックチャンバ１１内部へパーティクルが侵入するのを抑えるために、大気開放扉１８の上部に、フィルタ（不図示）を設置してもよい。
【００２７】
以下に順を追って、ロードロック装置１の動作を説明する。
大気中から、減圧Ｈｅ雰囲気のメインチャンバ２内への基板搬送の手順を説明する。初期状態は、大気側ゲート弁１３が開いた状態で、その他のゲート弁、バルブは閉じた状態、基板台２１は下降した状態である。初期状態から、不図示の搬送ロボットによって、大気中の基板カセット等からロードロックチャンバ１１内の基板台２１まで基板１９を搬送する。基板台２１は、下降した状態である。基板台２１が下降することでロードロックチャンバ１１に基板を搬送するために十分な空間を得ることができる。基板１９を基板台２１まで搬送後、大気開放扉１８を開ける。この状態を図２(a)に示した。
【００２８】
次に、大気側ゲート弁１３を閉じた後、駆動部２２を駆動することによって、基板台２１を上昇させる。このとき、ロードロックチャンバ１１内の空気は、大気開放扉１８の開口を通して、外部へ押し出されることになる。基板台２１が上昇した状態を図２(b)に示した。
【００２９】
基板台２１が上昇した後、大気開放扉１８を閉じる。基板台２１が上昇している状態では、ロードロックチャンバ１１の容積は、最小限になっており、少量の空気しか残っていない状態となる。次に、連通バルブ１７を開け、ロードロックチャンバ１１とメインチャンバ２が連通した状態にする。極少量の空気がロードロックチャンバ１１からメインチャンバ２内へ流入するが、瞬時に圧力が平衡状態となり、ロードロックチャンバ１１とメインチャンバ２の内部は、同じ雰囲気となる。この状態を図２(c)に示した。メインチャンバ２内部へ空気が流入することで、メインチャンバ２内のＨｅの純度と圧力が変化することになるが、基板台２１が上昇している状態でのロードロックチャンバ１１内の容積を、メインチャンバ２の容積に比べて非常に小さくすることで、変動を許容範囲内に抑えることができる。圧力とＨｅ純度が微小量変動したメインチャンバ２内の雰囲気は、雰囲気維持装置３によって、短時間で元の状態へ戻される。
【００３０】
連通バルブ１７を開放した後に、真空側ゲート弁１２を開ける。同時に、基板台２１を下降させる。この状態を、図２(d)に示した。基板台２１が下降することにより、減圧Ｈｅの全体積が大きくなるが、雰囲気維持装置３内部の制御装置３１がＨｅ圧力の変化に応じてＨｅ注入量を増やすことにより、Ｈｅ圧力は一定に維持される。
【００３１】
基板台２１が下降することによって、基板１９を搬送するための十分な空間が確保される。メインチャンバ２内の搬送ロボット（不図示）によって、基板１９はメインチャンバ２内部の露光位置へ搬送される。
以上で、大気中から減圧Ｈｅ雰囲気のメインチャンバ内への基板搬送が完了する。
【００３２】
次に、メインチャンバ２内から大気中への基板の搬出の手順について説明する。
搬出開始直前の状態は、大気側ゲート弁１３、真空側ゲート弁１２、給気用バルブ１５、連通バルブ１７が全て閉じた状態である。
【００３３】
最初に連通バルブ１７を開け、ロードロックチャンバ１１とメインチャンバ２との雰囲気を同一にする（図３(a)）。次に真空側ゲート弁１２を開けると同時に基板台２１を駆動部２２にて駆動することによって、下降させ、搬送に十分な空間を確保する。その後、不図示の搬送ロボットによって、メインチャンバ２内から基板台２１へ基板１９を搬送する（図３(b)）。
【００３４】
その後真空側ゲート弁１２を閉じる。閉じた後、給気用バルブ１５を開け、ロードロックチャンバ１１内部を大気で満たす。その後、大気開放扉１８を開け、基板台２１を下降させる（図３(c)）。大気開放扉１８が開いているので、基板台２１を下降させる時に、大気が抵抗なくロードロックチャンバ１１へ流入する。
【００３５】
大気側ゲート弁１３を開け、基板１９を搬送ロボット（不図示）によって、ロードロックチャンバ１１外へ搬出する（図３(d)）。
【００３６】
以上で、メインチャンバ２から大気中への基板１９の搬出が完了する。
従来のロードロック装置では、基板を搬入する際に、一旦ロードロックチャンバ内部を真空排気する必要があった。そして、排気時の空気の断熱膨張による水分の凝結、基板温度の低下を避けるため、時間をかけてゆっくり排気を行う必要があった。
【００３７】
一方、本実施例のＸ線露光装置のロードロック装置１は、基板１９の搬入時に空気の断熱膨張自体を行う工程が存在しないため、水分の凝結、基板１９の温度低下は生じることがなく、高速で基板１９の搬送を行うことが可能となっている。さらに、ロードロック用の排気ポンプが不要となるため、装置コストを低くすることが可能となる。
【００３８】
なお、本実施例での各バルブ、弁は、装置内蔵のマイコン等の制御手段によって制御され、自動で駆動されることは、いうまでもない。
【００３９】
また、大気開放扉１８は、天井に配置する必要は無く、天井近くの側面でも構わない。さらに、大気側ゲート弁１３で大気開放扉を兼用しても構わない。
【実施例２】
【００４０】
図４に本発明の実施例２に係るロードロック装置の構成を示す。実施例２は、本発明のロードロック装置を、真空雰囲気で露光を行うＥＵＶ露光装置に適用した例である。本実施例において、実施例１と同等の機能を有する部材に対しては、同じ符号を付し、それらについての説明は簡略化した。
【００４１】
１は、本発明のロードロック装置である。ロードロック装置１は、メインチャンバ２の真空雰囲気を壊すことなく、大気中から基板１９をメインチャンバ２の内部に搬入し、メインチャンバ２内で露光処理を行った後の基板を外部（大気中）へ搬出するためのものである。２は、メインチャンバである。メインチャンバ２は、常時真空ポンプによって排気されており、真空状態に保たれている。メインチャンバ２内部には、基板１９の露光処理を行うための、搬送ロボット、転写する回路パターンを描画した原盤、原盤と基板との位置合わせを行うステージなどが配置されているが、ここでは図示を省略した。
【００４２】
ロードロック装置１の構成を以下に説明する。
１１は、ロードロック装置１の主体をなすロードロックチャンバ（ロードロック室）であり、真空チャンバである。１２は、真空側ゲート弁であり、メインチャンバ２とロードロックチャンバ１１との間で基板１９の搬送を行うための扉の役割をする。１３は、大気側ゲート弁であり、ロードロックチャンバ１１と大気側（装置外）との間で、基板１９の搬送を行うための扉である。１４は給気用配管であり、ロードロックチャンバ１１内へ気体を供給するための配管である。給気用配管１４の途中には、給気用バルブ１５が配置されている。ここでは、給気用配管１４の先端は大気中に開放されており、ロードロックチャンバ１１内に供給される気体は空気となっているが、配管を気体供給ラインに接続して、乾燥空気や乾燥窒素等を供給する構造としてもよい。
【００４３】
４１はロードロックチャンバ１１内の圧力（真空度）を計測するための真空計である。４２は、排気用配管であり、その途中の排気バルブ４３を介して、ロードロック排気ポンプ４４に接続されている。ロードロック排気ポンプ４４は、常時駆動状態であり、排気バルブ４３が開いている状態で、ロードロックチャンバ１１内部の真空排気を行う。
【００４４】
２１は、基板台であり、ロードロックチャンバ１１内で、基板１９を載置する台である。基板台２１には三本のピンが設けられ、基板１９との接触を三点のみに限定することで、パーティクルの付着による汚染を最小限に抑えている。さらに、基板台２１は、剛性の高いアーム２３を介して、駆動部２２に設置されている。駆動部２２は、アーム２３と一体で基板台２１を上下に駆動することが可能である。駆動方式は、ボールねじと直動ガイドなどから構成されている。２０は、基板台２１の側面外周部に設置された真空シールであり、ロードロックチャンバ１１の内壁との間で摺動可能であり、かつ、真空封止する役割を持っている。ここでは、シール２０はＯリングなどのシール材としているが、ラビリンス構造とし、差動排気することで真空封止を達成する構造でもよいし、ベローズ構造としてもよい。
【００４５】
駆動部２２が基板台２１を上下させることによって、基板１９が載置されるロードロックチャンバ１１の内部容積を変化させることが可能となっている。
【００４６】
１８は、ロードロックチャンバ１１の天井部に設けられた大気開放扉である。基板台２１が上昇する時に、ロードロックチャンバ１１内部の気体（空気）を外部へ排出するための開口を作るものであり、ロードロックチャンバ１１を排気する場合などには、大気開放扉１８を閉じることによって真空封止することが可能である。基板台２１が上昇した時に、気体（空気）が圧縮されることのない様に、大気開放扉１８の開口は十分に広くとる必要がある。そのため、大気開放扉１８は、基板１９の搬出入に用いるゲート弁の構造が望ましい。大気開放扉１８が開いている時に、ロードロックチャンバ１１内部へのパーティクルの侵入を抑えるために、大気開放扉１８の上部に、フィルタ（不図示）を設置してもよい。
【００４７】
以下に順を追って、ロードロック装置１の動作を説明する。
初期状態は、大気側ゲート弁１３が開いた状態、その他のゲート弁、バルブは全て閉じた状態、基板台は下降した状態である。図５(a)は、初期状態から、不図示の搬送ロボットによって、大気中の基板カセット等からロードロックチャンバ１１内の基板台２１まで基板１９を搬送した様子を示した図である。このとき、基板台２１は、下降した状態である。基板台２１が下降することで、ロードロックチャンバ１１に基板１９を搬送するために十分な空間を得ることができる。基板１９を基板台２１まで搬送後、大気開放扉１８を開ける。
【００４８】
大気開放扉１８を開けると同時に、駆動部２２を駆動することによって、基板台２１を上昇させる。この時、ロードロックチャンバ１１内の空気は、大気開放扉１８の開口を通して、外部へ押し出されることになる。
【００４９】
その後、大気開放扉１８、および大気側ゲート弁１３を閉じる。ここでの状態を図５(b)に示した。基板台２１が上昇している状態では、ロードロックチャンバ１１の容積は、最小限になっており、少量の空気しか残っていない状態となる。この状態から、排気バルブ４３を開け、ロードロックチャンバ１１内部の空気の排気を行う。排気バルブ４３は、後述の理由により、一気に全開してよい。真空排気を行っている状態を図５(c)に示した。
【００５０】
従来のロードロック装置の説明で述べた通り、高速に排気した場合、空気が断熱膨張することにより、空気中の水分が凝結して基板が汚染したり、基板温度が低下したりするため、従来のロードロック装置では、排気バルブの開度を制御して、ゆっくり真空排気を行う必要があった。一方、本実施例のロードロック装置１では、ロードロックチャンバ１１内部に残されている空気が非常に少ないため、高速に排気を行っても、断熱膨張による水の凝結、基板温度の低下が抑えられる。
【００５１】
排気する気体が少ないため、排気バルブ４３を開けると、非常に短い時間でロードロックチャンバ１１内は、高真空状態となる。ロードロックチャンバ１１内の真空度は、真空計４１によってモニタされており、所定の値に達したら、排気バルブ４３を閉じる。
【００５２】
排気バルブ４３を閉じた後、真空側ゲート弁１２を開けると同時に、駆動部２２を駆動することによって、基板台２１を下降させる。基板台２１が下降する時には、既にロードロックチャンバ１１内、およびメインチャンバ２内ともに真空状態であるので、体積が変化しても、なんら問題無い。基板台２１が下降した状態を図５(d)に示した。基板台２１が下降した後に、不図示の搬送ロボットにより、基板１９をメインチャンバ２内の露光位置等へ搬送する。
【００５３】
以上で、大気中から、真空雰囲気のメインチャンバ２内への、基板１９の搬入が完了する。搬送後、真空側ゲート弁１２を閉じる（図６）。
【００５４】
メインチャンバ２から大気中への基板の搬出の手順は、従来のロードロック装置と全く同じであるので説明を省略する。このことは、本実施例の図６の状態と、従来のロードロック装置について説明した図７の状態が同等であることからも、明白である。
【００５５】
本実施例のロードロックチャンバ１１は、体積を可変とすることによって、基板搬送用の空間を確保できると同時に、排気する気体の体積を小さくすることにより高速排気を可能としている。
【００５６】
なお、本実施例での各バルブ、弁は、装置内蔵のマイコン等の制御手段によって制御され、自動で駆動されることは、いうまでもない。
【００５７】
また、大気開放扉１８は、天井に配置する必要は無く、天井近くの側面でも構わない。さらに、大気側ゲート弁１３で大気開放扉を兼用しても構わない。
【００５８】
図８は、上述したロードロック装置が適用されるデバイス製造用の露光装置を示す。
この露光装置は、半導体集積回路等の半導体デバイスや、マイクロマシン、薄膜磁気ヘッド等の微細なパターンが形成されたデバイスの製造に利用され、原版であるレチクルＲを介して基板としての半導体ウエハＷ上に光源１６１からの露光エネルギーとしての露光光（この用語は、可視光、紫外光、ＥＵＶ光、Ｘ線、電子線、荷電粒子線等の総称である）を投影系としての投影レンズ（この用語は、屈折レンズ、反射レンズ、反射屈折レンズシステム、荷電粒子レンズ等の総称である）１６２を介して照射することによって、基板上に所望のパターンを形成している。
【００５９】
この露光装置は、定盤１５１上にガイド１５２とリニアモータ固定子１２１を固設している。前述と同様に、リニアモータ固定子１２１は多相電磁コイルを、リニアモータ可動子１１１は永久磁石群を有している。リニアモータ可動子１１１を可動部１５３として、ステージである可動ガイド１５４に接続し、リニアモータＭ１の駆動によって可動ガイド１５４を紙面法線方向に移動させる。可動部１５３は、定盤１５１の上面を基準に静圧軸受１５５で、ガイド１５２の側面を基準に静圧軸受１５６で支持される。
【００６０】
可動ガイド１５４を跨ぐようにして配置したステージである移動ステージ１５７は静圧軸受１５８によって支持されている。この移動ステージ１５７は、上記と同様のリニアモータＭ２によって駆動され、可動ガイド１５４を基準に移動ステージ１５７が紙面左右方向に移動する。移動ステージ１５７の動きは、移動ステージ１５７に固設したミラー１５９および干渉計１６０を用いて計測する。
【００６１】
移動ステージ１５７に搭載したチャック上に基板であるウエハＷを保持し、光源１６１、投影光学系１６２によって、原版であるレチクルＲのパターンをウエハＷ上の各領域にステップアンドリピートもしくはステップアンドスキャンで縮小転写する。
【００６２】
なお、本発明のリニアモータは、マスクを使用せずに半導体ウエハ上に回路パターンを直接描画してレジストを露光するタイプの露光装置にも、同様に適用できる。
【００６３】
次に、この露光装置を利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。図９は半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。ステップ１（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２（マスク作製）では設計した回路パターンに基づいてマスクを作製する。
【００６４】
一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等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、上記のマスクとウエハを用いて、上記の露光装置によりリソグラフィ技術を利用してウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ５によって作製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）等の組み立て工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５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、ステップ７でこれを出荷する。
【００６５】
上記ステップ４のウエハプロセスは以下のステップを有する。ウエハの表面を酸化させる酸化ステップ、ウエハ表面に絶縁膜を成膜するＣＶＤステップ、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する電極形成ステップ、ウエハにイオンを打ち込むイオン打ち込みステップ、ウエハに感光剤を塗布するレジスト処理ステップ、上記の露光装置によって回路パターンをレジスト処理ステップ後のウエハに転写する露光ステップ、露光ステップで露光したウエハを現像する現像ステップ、現像ステップで現像したレジスト像以外の部分を削り取るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト剥離ステップ。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を形成する。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施例１に係るロードロック装置を説明するための図である。
【図２（ａ）】本発明の実施例１において、基板をロードロック室へ搬入した様子を示す図である。
【図２（ｂ）】本発明の実施例１において、基板台が上昇した様子を示す図である。
【図２（ｃ）】本発明の実施例１において、連通状態を示す図である。
【図２（ｄ）】本発明の実施例１において、基板をメインチャンバへ搬入する様子を示す図である。
【図３（ａ）】本発明の実施例１において、基板を搬出する前の連通状態を示す図である。
【図３（ｂ）】本発明の実施例１において、基板をロードロックまで搬出した様子を示す図である。
【図３（ｃ）】本発明の実施例１において、ロードロックが大気開放した状態を示す図である。
【図３（ｄ）】本発明の実施例１において、基板を大気中へ搬出する様子を示す図である。
【図４】本発明の本発明の実施例２に係るロードロック装置を説明するための図である。
【図５（ａ）】本発明の実施例２において、基板をロードロックへ搬入した様子を示す図である。
【図５（ｂ）】本発明の実施例２において、基板台が上昇した様子を示す図である。
【図５（ｃ）】本発明の実施例２において、真空排気をしている状態を示す図である。
【図５（ｄ）】本発明の実施例２において、メインチャンバへ基板を搬入する様子を示す図である。
【図６】本発明の実施例２において、基板搬送が完了した状態を示す図である。
【図７】従来のロードロック装置を説明するための図である。
【図８】露光装置の一例を示す図である。
【図９】デバイス製造プロセスを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６７】
１：ロードロック装置、２：メインチャンバ、３：雰囲気維持装置、１１：ロードロックチャンバ（チャンバ筐体）、１２：真空側ゲート弁、１３：大気側ゲート弁、１４：給気用配管、１５：給気用バルブ、１６：連通配管、１７：連通バルブ、１８：大気開放扉、１９：基板、２０：シール、２１：基板台、２２：駆動部、２３：アーム、３１：制御装置、３２：計測器、３３：Ｈｅ供給調整バルブ、３４：Ｈｅ供給配管、３５：メインチャンバ排気配管、３６：メインチャンバ排気調整バルブ、３７：真空ポンプ、４１：真空計、４２：排気用配管、４３：排気バルブ、４４：ロードロック排気ポンプ、１０１：ロードロックチャンバ（ロードロック室）、１０２：メインチャンバ、１０３：真空側ゲート弁、１０４：大気側ゲート弁、１０５：排気用配管、１０６：排気バルブ、１０７：真空ポンプ、１０８：吸気用配管、１０９：給気バルブ、１１０：基板。
【図１】
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【図２（ａ）】
2005166862.tif 000004
【図２（ｂ）】
2005166862.tif 000005
【図２（ｃ）】
2005166862.tif 000006
【図２（ｄ）】
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【図３（ａ）】
2005166862.tif 000008
【図３（ｂ）】
2005166862.tif 000009
【図３（ｃ）】
2005166862.tif 000010
【図３（ｄ）】
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【図４】
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【図５（ａ）】
2005166862.tif 000013
【図５（ｂ）】
2005166862.tif 000014
【図５（ｃ）】
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【図５（ｄ）】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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