(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レジストが塗布された基板上にパターンを露光する露光装置と、この露光装置に接続された前記基板の処理装置とを備えたリソグラフィシステムであって、
前記露光装置をその内部に備えた露光装置用チャンバと；
前記露光装置用チャンバの近傍に該露光装置用チャンバとは別に設けられ、前記処理装置をその内部に備えた処理装置用チャンバと；
前記露光装置用チャンバ及び前記処理装置用チャンバの少なくとも一方に設けられ、前記両チャンバの少なくとも一方のチャンバ内の環境を計測する環境センサと；
前記環境センサの計測値に基づいて、前記露光装置用チャンバ内の環境と前記処理装置用チャンバ内の環境とがほぼ同じになるように、前記両チャンバのうちの少なくとも他方の環境を制御する制御装置と；を有するリソグラフィシステム。
【請求項２】
前記環境センサは、装置内部の圧力、温度、及び湿度の少なくとも１つを測定することを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィシステム。
【請求項３】
前記処理装置は、レジスト塗布機能及び現像機能の少なくとも一方を備えた装置であることを特徴とする請求項２に記載のリソグラフィシステム。
【請求項４】
前記基板上に塗布されるレジストは、化学増幅型レジストであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のリソグラフィシステム。
【請求項５】
前記環境センサは、前記露光装置用チャンバと前記処理装置用チャンバのうちの一方のチャンバ内の、他方のチャンバとの接続部近傍に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のリソグラフィシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リソグラフィシステムに係り、更に詳しくは、レジストが塗布された基板上にパターンを露光する露光装置とこの露光装置に接続された基板の処理装置とを備えたリソグラフィシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子等の製造における露光装置を中心とするリソグラフィ工程では、塗布装置（コータ：Coater）によってウエハ等の基板表面にレジストが塗布され、この基板が搬送系により露光装置に受け渡され露光処理が行われた後、この露光処理済みの基板が現像装置（デベロッパ： Developer）により現像処理されることにより、レジストパターンが基板上に形成される。近年では、コータとデベロッパとが一体化された、いわゆるコータ・デベロッパが主流となっている。
【０００３】
従来、コータ・デベロッパと露光装置とは、それぞれ独立したチャンバ内に収容され、それぞれ独立した空気調節機を備えており、各チャンバ内はそれぞれの処理内容に適した環境条件（気圧、温度、湿度等）に制御されていた。
【０００４】
ところで、近年では集積回路の高密度化・微細化に対応するため露光光が短波長化する傾向にあり、このため、露光光としてエキシマレーザ等のＤＵＶ（Deep Ultraviolet）光が使用されるようになってきた。それに対応してレジストとしては、化学増幅型レジスト（Chemically Amplified Resist ）等の高感度レジストが比較的多く用いられるようになってきた。この化学増幅型レジストは、周囲の化学的環境に対して非常に敏感で、特に空気中のアルカリ性物質と反応しその特性が変化してしまう特徴を有している。そこで、化学増幅型レジストを使用する露光装置やコータ・デベロッパでは、各チャンバ内に物理的ゴミを除去するヘパ（ＨＥＰＡ）フィルタに加えて、化学増幅型レジストに対して有害な化学物質（例えば、アルカリ性物質）を除去するためのケミカルフィルタが通常装備されている。
【０００５】
上記内容から明らかなように、化学増幅型レジストを使用するリソグラフィ工程では、レジスト塗布から現像終了までの間は外気に触れないようにすることが望ましく、このためリソグラフィ工程内で露光装置とコータ・デベロッパとでインラインを組むことが比較的多く行われるようになってきた。そして、露光装置とコータ・デベロッパ間でインラインを組む場合には、両装置間でウエハの受渡しを行う部分（接続部）についても化学的環境の影響が問題となるため、外部のクリーンルーム環境と隔離して、この接続部を両装置のチャンバ内と同等の環境になるように密閉性良くカバーで覆う事が行われている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のリソグラフィ工程におけるインラインシステムにあっては、露光装置とコータ・デベロッパとがそれぞれ独立したチャンバ内に収容され、各チャンバ毎に空気調節機によりチャンバ内の気圧、温度、及び湿度等を個別に制御していたことから、両装置間で気圧差や温度差、あるいは湿度差が生ずることが多く、ウエハ等の受渡しを行う際にせっかく精度良く制御していた両チャンバ内の環境が相互に影響し合って乱されてしまうという不都合があった。
【０００７】
例えば、露光装置側では、コータ・デベロッパ側からの空気の流入等に起因する気圧変化により空気の屈折率が変わって投影光学系の投影倍率が変化し、露光時の倍率制御精度に影響が出たり、温度変化により空気ゆらぎ（温度の揺らぎ）が生じ、ウエハの位置を計測するレーザ干渉計の計測誤差が発生し易くなる結果、ステージのステッピング精度やアライメント精度に悪影響を及ぼす等の不都合があった。湿度の変化によっても空気の屈折率が変化するため、同様の悪影響が生じ得る。
【０００８】
一方、コータ・デベロッパ側では、現像にとって最適な温度があるため、露光装置側からの空気の流入等により最適温度が保持できなくなって現像結果に悪影響が生じる等の不都合が生じるおそれがあった。
【０００９】
本発明は、かかる事情の下になされたもので、請求項１ないし請求項４に記載の発明の目的は、露光装置とこれに接続された基板の処理装置の装置内環境条件が相互に及ぼす影響を殆どなくすことができるインラインのリソグラフィシステムを提供することにある。
【００１０】
請求項１に記載の発明は、レジストが塗布された基板（Ｗ）上にパターンを露光する露光装置（２０）と、この露光装置に接続された前記基板の処理装置（４０）とを備えたリソグラフィシステムであって、前記露光装置をその内部に備えた露光装置用チャンバ（２４）と；前記露光装置用チャンバの近傍に該露光装置用チャンバとは別に設けられ、前記処理装置をその内部に備えた処理装置用チャンバ（４４）と；前記露光装置用チャンバ及び前記処理装置用チャンバの少なくとも一方に設けられ、前記両チャンバの少なくとも一方のチャンバ内の環境を計測する環境センサ（６０、６２）と；前記環境センサの計測値に基づいて、前記露光装置用チャンバ内の環境と前記処理装置用チャンバ内の環境とがほぼ同じになるように、前記両チャンバのうちの少なくとも他方の環境を制御する制御装置（６４）と；を有する。
【００１１】
これによれば、環境センサにより露光装置及び基板の処理装置の少なくとも一方の環境が計測され、その環境センサの計測値に基づいて制御装置により露光装置内の環境と処理装置内の環境とがほぼ同じになるように、露光装置内及び処理装置内の少なくとも一方の環境が制御される。このため、露光装置と処理装置との間で基板の受渡し等を行っても、その際に両装置内の環境が相互に悪影響を及ぼすことが殆どなくなり、この結果、各装置内での処理を常に適正に行うことが可能になる。
【００１２】
この場合において、環境センサは、露光装置内及び処理装置内のいずこかに設ければ足りるが、両装置の接続部の近傍に設けることがより望ましい。
【００１３】
上記請求項１に記載のリソグラフィシステムでは、環境センサは両装置内の環境であれば種々のものを測定して良いが、例えば請求項２に記載の発明の如く、環境センサ（６０、６２）は、装置内部の圧力、温度、及び湿度の少なくとも１つを測定するものであることがより望ましい。
【００１４】
すなわち、装置内部の圧力、温度、あるいは湿度等は、両装置間で相互に影響を与える環境条件の中でも影響力の大きいものであり、これらの少なくとも１つ、好ましくは、上記３つの条件を両装置間で一致させることがより一層望ましい。
【００１５】
上記請求項２に記載のリソグラフィシステムにおける処理装置は露光前あるいは露光後の基板を処理する装置であれば特定の処理装置に限定されることはないが、例えば請求項３に記載の発明の如く、処理装置は、レジスト塗布機能及び現像機能の少なくとも一方を備えた装置であることが望ましい。かかるレジスト塗布機能や現像機能を持った装置では、装置内部の圧力や温度、湿度等の装置環境を精密に制御する必要があるから、両装置内部の環境をほぼ一致させるように制御した場合に大きな効果を発揮するからである。
【００１６】
また、請求項１ないし３に記載の各リソグラフィシステムは、基板上に塗布されるレジストについて特に限定していないが、請求項４に記載の発明の如く、化学増幅型レジストであっても良い。この化学増幅型レジストは、ＤＵＶ露光、エキシマレーザ露光、Ｘ線露光、あるいは電子線露光等に対応可能な高感度なレジストであるが、周囲の化学的環境に非常に敏感であるため（特に、アルカリ性物質に反応し易い）、露光装置と処理装置の化学的環境を一致させる必要がある。すなわち、化学増幅型レジストは、塗布されてから現像されるまで有害化学物質（ここでは、アルカリ性物質）が除去された環境中に置いておく必要があるため、露光装置と処理装置の何れにも有害化学物質を取り除くケミカルフィルタを装備することにより、化学的環境を一致させることもできる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。
【００１８】
図１には、一実施形態に係るリソグラフィシステム１０の概略構成を示す斜視図が示されている。
【００１９】
このリソグラフィシステム１０は、ここではステップ・アンド・リピート方式による露光処理を行う露光装置２０と、ウエハＷへのレジスト塗布処理及び露光後の現像処理を行う処理装置としてのコータ・デベロッパ４０と、前記露光装置２０とコータ・デベロッパ４０との間を接続し、ウエハＷの受渡しを密閉空間内で行う接続部５０とを備えている。
【００２０】
露光装置２０は、露光装置用チャンバ２４と、この露光装置用チャンバ２４内収容された露光装置本体２２及びウエハローダ２６等を備えている。露光装置用チャンバ２４には、露光装置用空気調節部２８が隣接配置されており、この露光装置用空気調節部２８内の空気調節機（図示省略）によって露光装置用チャンバ２４内の空気調節（空調）が行われている。
【００２１】
前記露光装置本体２２の露光用光源としては、露光装置用チャンバ２４の外に別置きされたエキシマレーザ３０が使用され、ここで発生されたレーザ光がビーム・マッチング・ユニット（ＢＭＵ）３２を介して露光装置本体２２へ導かれている。露光装置本体２２内に導かれたレーザ光（露光光）は照明光学系３４を介してレチクルＲのパターン領域を均一に照明する。これにより、レチクルＲに形成されたパターンが、投影光学系ＰＬを介して表面にレジストが塗布された基板としてのウエハＷ上の所定のショット領域に投影露光される。
【００２２】
ウエハＷは、Ｘ軸方向（図１における紙面左右方向）とＹ軸方向（図１における紙面右斜め奥行き方向）に移動可能なウエハステージ３６上に不図示のウエハホルダを介して真空吸着されている。また、このウエハＷのＸＹ位置は、ウエハステージ３６上にＹ軸方向に延設されたＸ移動鏡３７Ｘ、Ｘ軸方向に延設されたＹ移動鏡３７Ｙをそれぞれ介してＸ干渉計３８Ｘ、Ｙ干渉計３８Ｙにより所定の分解能（例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能）で高精度に測定されている。
【００２３】
前記ウエハローダ２６は、露光装置本体２２のウエハステージ３６に対してウエハＷを搬送（ロード・アンロード）するとともに、接続部５０を介してコータ・デベロッパ本体４２との間でウエハＷの受渡しを行う。
【００２４】
露光装置用空気調節部２８は、露光装置用チャンバ２４の内部を外部のクリーンルームに対して常に陽圧となるような一定の気圧値に制御する。これは、露光装置本体２２に外部からの塵や埃が入らないようにするとともに、露光中のチャンバ２４内の気圧変化により光の屈折率が変わって、適正な露光が行えなくなるのを防止する等のためである。また、露光装置用空気調節部２８は、不図示の空気調節機を構成する送風機により露光装置用チャンバ２４内の空気を循環させる際に、空気調節機を構成する冷凍機による空気の冷却及びヒータによる空気の加熱とを調節することにより、チャンバ２４内の温度を所定温度に制御している。この露光装置用チャンバ２４内の温度制御は、ここでは設定温度に対して±１／１０℃程度の範囲内で行われている。さらに、露光装置用空気調節部２８は、チャンバ２４内の湿度についても一定に保つように制御する。但し、この場合、湿度の調整を直接行うのではなく、チャンバ２４内の気圧と温度を制御することで、間接的に湿度の調整を行っている。
【００２５】
露光装置用空気調節部２８と露光装置用チャンバ２４との境の壁面にはへパフィルタ及びケミカルフィルタ等が設けられており、へパフィルタにより物理的な塵や埃が除去され、更にケミカルフィルタにより化学増幅型レジストにとって化学的に有害な物質（アルカリ性物質）が取り除かれ、露光装置用チャンバ２４内は物理的にも化学的にもクリーンな状態に保たれている。
【００２６】
前記コータ・デベロッパ４０は、コータ・デベロッパ用チャンバ４４と、このコータ・デベロッパ用チャンバ４４内に収容されたコータ・デベロッパ本体４２とを備えている。コータ・デベロッパ用チャンバ４４の上方には、コータ・デベロッパ用空気調節部４６が隣接配置され、このコータ・デベロッパ用空気調節部４６によりチャンバ４４内の空気調節が行われている。
【００２７】
前記コータ・デベロッパ本体４２では露光前に高感度な化学増幅型レジスト（Cemically Amplified Resist）をスピン式等によりウエハＷ面上に塗布し、露光後のウエハＷの現像処理を行う。この現像処理は、温度条件に敏感に反応して現像結果に影響を与えるため、後述する露光装置２０との間の接続部５０に対してできるだけ離れた温度変化の影響を受け難い位置で現像処理を行うのが望ましい。コータ・デベロッパ用空気調節部４６は、上述した露光装置用空気調節部２８と同様にして、コータ・デベロッパ用チャンバ４４内の気圧、温度、湿度を一定に保つようになっている。
【００２８】
また、空気調節部４６とチャンバ４４との間の壁面には、ヘパフィルターやケミカルフィルターが同様に配置されているため、物理的な塵や埃、あるいは化学的に有害な物質が除去されて、物理的にも化学的にもチャンバ４４内はクリーンに保たれるようになっている。
【００２９】
前記接続部５０は、露光装置用チャンバ２４とコータ・デベロッパ用チャンバ４４との間でウエハＷの受渡しを行う際に、化学増幅型レジストが塗布されたウエハＷが物理的にも、化学的にもクリーンな状態が保たれるように両装置２０、４０のチャンバと同様に密閉度良くカバーで覆われている。
【００３０】
更に本実施形態では、図１及び図２に示されるように、露光装置用チャンバ２４とコータ・デベロッパ用チャンバ４４の内部の接続部５０の近傍に、それぞれのチャンバ内の環境条件を計測する環境センサ６０、６２が配置され、これらの環境センサ６０、６２からの計測値に基づいて各チャンバ内の環境条件を制御する制御装置としての環境制御部６４が設けられている。環境センサ６０、６２は、ぞれぞれのチャンバ２４、４４内の気圧、温度、湿度等の環境条件を高精度に計測することが可能なセンサであり、気圧計、温度計、湿度計等で構成されている。そして、環境制御部６４では、これらの環境センサ６０、６２から入力される計測結果に基づいて、両チャンバ２４、４４間の気圧差、温度差、湿度差を計算し、それぞれのチャンバ内の環境条件の差がほとんど「０」となるように露光装置用空気調節部２８及びコータ・デベロッパ用空気調節部４６を制御することによって、両チャンバ２４、４４内の環境条件をほぼ一致させるようになっている。この場合、前記環境センサ６０、６２をそれぞれ構成する気圧計、温度計、湿度計等は、相互間の感度を調整するために、予め校正（キャリブレーション）したものが用いられている。これにより、両装置内の気圧差、温度差、湿度差を正しく計測することが可能となる。
【００３１】
次に、上述のようにして構成されたリソグラフィシステム１０のリソグラフィ工程における動作を簡単に説明する。
【００３２】
まず、図１に示されるコータ・デベロッパ本体４２にウエハＷをセットする。そして、オペレータにより露光装置本体２２側の不図示の入力装置から所定の入力が行われると、インラインを通じてコータ・デベロッパ本体４２側に指令が出され、ウエハＷ上に所望の条件で化学増幅型レジストが塗布される。化学増幅型レジストが塗布されたウエハＷは、接続部５０に搬送され、露光装置側のウエハローダ２６に受け渡される。
【００３３】
ウエハＷを受け取ったウエハローダ２６は、そのウエハＷを露光装置本体２２のウエハステージ３６上にセットする。この状態で、エキシマレーザ３０からのレーザ光がＢＭＵ３２を介して照明光学系３４に導かれ、レチクルＲのパターン領域が照明されると、レチクルＲのパターンが投影光学系ＰＬを介してウエハステージ３６上にセットされたウエハＷ面上に縮小投影される。
【００３４】
本実施形態の露光装置本体２２は、ステッパーであるため、ウエハ上の複数のショット領域に対して順次露光がなされるように、ウエハステージ３６が露光順序にしたがって逐次ステップ移動されながら露光処理が繰り返し行われる。
【００３５】
２層目以降の露光の際には、既にウエハＷ上にパターンとともにアライメントマークが焼き付けられており、このアライメントマークの数個をアライメントセンサ３９により計測した後、その計測結果に基づいていわゆるエンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）の手法等によりウエハ上のショット配列が算出される。そして、このショット配列に基づいてウエハステージ３６をステッピングさせながら重ね合わせ露光が行われる。ステッピングやアライメントの際のウエハステージ３６の位置は、レーザ干渉計３８Ｘ、３８Ｙの位置情報に基づいて制御される。
【００３６】
全ショット領域にレチクルパターンが露光されたウエハＷは、再度ウエハローダ２６によりウエハステージ３６上から接続部５０へ搬送され、コータ・デベロッパ用チャンバ４４内のコータ・デベロッパ本体４２に渡される。そして、コータ・デベロッパ本体４２では、受け渡されたウエハＷを所望の条件で現像処理を行い、現像処理が済んだウエハＷは、コータ・デベロッパ用チャンバ４４の不図示のウエハ取り出し位置に搬送されて、次の処理工程に進むことになる。
【００３７】
本実施形態に係るリソグラフィシステム１０では、上述したようなリソグラフィ工程が行われているが、その工程中は常に環境制御部６４により、両チャンバ２４，４４内の気圧、温度、湿度等の環境条件がほぼ一致するように、露光装置用空気調節部２８及びコータ・デベロッパ用空気調節部４６が制御されている。例えば、両チャンバ２４，４４内に気圧差が生じた場合は、両チャンバ２４，４４間の気圧差がほぼ「０」になるように、露光装置用空気調節部２８及びコータ・デベロッパ用空気調節部４６内のファンの回転が制御されたり、可変に構成された外部からの空気取り入れ口（図示省略）の大きさが変更されたりする。また、温度差や湿度差が生じた場合には、温度差や湿度差がほぼ「０」になるように両空気調節部２８，４６内の冷凍機、ヒーター、ファンが制御される。
【００３８】
そして、本実施形態では、両チャンバ２４，４４を接続するとともにウエハＷの受渡しが行われる接続部５０が密閉性良くカバーされているため、両チャンバ２４，４４内の環境条件が一致していれば、ウエハＷを受渡す際に両チャンバ２４、４４を相互に連通させても環境条件（気圧、温度、湿度等）の変動が殆ど起こらず、露光装置本体２２とコータ・デベロッパ本体４２で適正な処理を行うことができる。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態のリソグラフィシステム１０によると、リソグラフィ工程中に露光装置本体２２が収容された露光装置用チャンバ２４内と、コータ・デベロッパ本体４２が収容されたコータ・デベロッパ用チャンバ４４内における環境条件を、予め校正された高精度な気圧計、温度計、湿度計等から成る環境センサ６０、６２を用いて計測し、その計測結果に基づいて両チャンバ２４、４４内の環境条件が一致するように、環境制御部６４により双方の空気調節部２８、４６が制御され、露光装置とコータ・デベロッパのチャンバ内環境が、相互に及ぼし合う影響を殆どなすくことができ、特に露光装置本体２２においては、露光時の倍率制御精度や、ウエハステージ３６のステッピングング精度や、アライメント精度が低下するという不都合が生じなくなり、コータ・デベロッパ４０とインラインを組んでいるにもかかわらず、露光装置２０単独の場合と同様に高精度に露光を行うことが可能になる。
【００４０】
また、本実施形態のリソグラフィシステム１０によると、露光装置２０とコータ・デベロッパ４０との間での気圧差がないように各チャンバ内の気圧が制御されることから、接続部５０において新たな風の流れが発生する事によるゴミの巻き上げなども防止でき、半導体素子製造の歩留まりが向上するという利点もある。
【００４１】
なお、上記実施形態では、露光装置本体２２とコータ・デベロッパ本体４２とがそれぞれ１つのチャンバ内に設置された場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではなく、例えば、露光装置本体とウエハローダ部、あるいは、コータ部とデベロッパ部と搬送部等が、分割されたチャンバ内に設置されている場合でも本発明は適用可能である。この場合は、特に上記接続部５０と同様のウエハの受け渡しのための部分を介して接続された２つの装置のチャンバ内の環境をそれぞれ制御する空気調節機に対して環境制御部６４から指令を出すようにすれば良い。
【００４２】
また、上記実施形態では、露光装置用チャンバ２４やコータ・デベロッパ用チャンバ４４内の環境の調節は、露光装置用空気調節部２８やコータ・ベロッパ用空気調節部４６を用いて行っているが、これに限定されるものではなく、空気調節部とは別にチャンバ内の気圧、温度、湿度等の環境条件をそれぞれ調節可能な装置を設けても良い。
【００４３】
さらに、上記実施形態では、各チャンバ内の気圧を気圧計で計測し、その気圧差を計算したが、差圧計を用いることにより気圧差を直接求めるようにしても良い。
【００４４】
また、上記実施形態では、露光装置側とコータ・デベロッパ側の両方のチャンバ内に環境センサ６０、６２をそれぞれ設けた場合について説明したが、本発明がこれに限定されることはなく、何れか一方（例えば、コータ・デベロッパ）のチャンバ内にのみ環境センサを設け、このチャンバ内の環境を他方の装置（例えば、露光装置）のチャンバ内の環境の目標値に近づけるように環境制御部６４が制御するようにしても良い。
【００４５】
なお、上記実施形態では、環境センサ６０、６２で計測する環境条件として気圧、温度、湿度の３つとしたが、この３つの環境条件に限定されるものではなく、他の環境条件を計測して両チャンバ内の環境を一致させるようにしても良い。また、上記３つの環境条件を全て計測しなくても良く、気圧と温度を計測して制御したり、気圧のみを計測して両チャンバ内の気圧差が無くなるように制御するものであっても良い。これは、少なくともチャンバ間での気圧差が無くなれば、チャンバ間で空気の流入・流出が殆ど無くなるため、多少温度差や湿度差があったとしても、その影響はそれ程大きくないと考えられるからである。
【００４６】
また、上記実施形態では、リソグラフィシステムを構成する露光装置本体２２がステッパーである場合について説明したが、これに限らず、ステップ・アンド・スキャン方式などのスキャン型露光装置であっても勿論良く、この場合であっても上記実施形態と同等の効果を得ることができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１ないし４に記載の発明によれば、露光装置とこれに接続された基板の処理装置の装置内環境条件が相互に及ぼす影響を殆どなくすことができるという従来にない優れたインラインのリソグラフィシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態に係るリソグラフィシステムの概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１のリソグラフィシステムを構成する装置内環境制御に関連する構成部分を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０    リソグラフィシステム
２０    露光装置
４０    コータ・デベロッパ（処理装置）
５０    接続部
６０，６２    環境センサ
６４    環境制御部（制御装置）
Ｗ    ウエハ（基板）
【図１】
0003849822.tif 000002
【図２】
0003849822.tif 000003