JP2010283170A - 露光装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
例えば、基板の搬入・搬出に伴う気圧の変化を低減することを目的とする。
【解決手段】
チャンバ（１０）を有し、前記チャンバ（１０）内で基板（３０）を露光する露光装置であって、前記チャンバ（１０）内の気圧を調節する調節手段と、前記チャンバに設けられて前記基板（３０）が出入する開口部（１）を開閉する開閉手段（２）と、を有し、前記調節手段は、前記チャンバ（１０）からの気体の流出量を前記開閉に応じて調節する、ことを特徴とする露光装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、チャンバ内で基板を露光する露光装置に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ、液晶ディスプレイなどの製造工程においては、基板（半導体ウエハ基板やガラス基板）に対して多くの処理を施す。中でもパターン形成のための露光プロセス、並びにその前後に行うレジスト塗布プロセス及び現像プロセスは製造の要となる重要なプロセスである。
これらプロセスを行う処理装置として、露光装置（スキャナ、ステッパ）やコータ・デベロッパなどの装置が知られている。

これら装置は、インライン接続され、露光装置とコータ・デベロッパとの間の基板受け渡しをロボットで行うことにより、基板に対する感光剤塗布・露光・現像といった一連の処理を自動化するインラインシステムとして使われることが多い。
インラインシステムでは、一般に、露光装置のチャンバの壁面に開口部を設け、この開口部とコータ・デベロッパに設けられた開口部との間で、ロボットハンドにより基板の受け渡しが行われている。
露光装置とコータ・デベロッパとの間の開口部には、特許文献１に開示されているように、露光装置への有害化学物質の侵入を防止するため、開閉式のシャッターが設けられている。

特開平１１−２０４３９６号公報

近年、特に液晶ディスプレイの分野において、基板サイズは大型化の一途を辿っている。基板サイズが大きくなると基板を露光装置内へ受け渡すために、必然的に露光装置の開口部及びコータ・デベロッパの開口部に設けられるシャッターも大きくなる。
基板受け渡し時のシャッターの開放に伴い、露光装置内の圧力（気圧）には変化が生じる。具体的には、シャッター開時は、露光装置内からコータ・デベロッパ側へ気体が流れ出すため、露光装置内の圧力が下がる。

逆に、シャッター閉時は、露光装置内からコータ・デベロッパ側への気体の流れ出しがなくなるため、露光装置内の圧力が上がる。これは、露光装置内に微小異物が侵入するのを防止するため、コータ・デベロッパ側と比較して露光装置内の圧力を常に高くしているからである。
露光装置内の圧力変化は、開口部を流れる気体の速度変化の２乗に比例し、速度変化は、通過断面積に比例する。このことから、圧力変化の大きさは、シャッターの大きさ（断面積）の２乗に比例する。このため、シャッターの大型化により露光装置内の圧力変化も大きくなってきている。

基板ステージは、レーザー干渉測長システムを用いて位置制御を行っている。露光装置内の雰囲気の温度や圧力が変動すると、光路上の気体の屈折率変動が生じる。そして、基板ステージの大型化に伴って基板ステージの可動距離が長くなるため、測長のための光路長も長くなっている。
そのため、計測値の誤差が大きくなり、ステージの高精度な位置決めが困難となりうる。このことから、温度に関しては、露光装置内を所定の温度に維持するための温度調節装置が採用されている。

特許文献１においては、コータ・デベロッパのシャッターを開放して搬出された基板を前室に搬入し、コータ・デベロッパのシャッターを閉じてガス状化学物質を除去する。その後に露光装置のシャッターを開放して露光装置に搬入する。
しかしながら、基板受け渡し時のシャッター開閉やロボットハンドの侵入に伴う露光装置内の圧力変化の課題の解決手段は示されていない。露光装置内の圧力変化は、高精度な露光を行ううえで問題である。
本発明は、例えば、基板の搬入・搬出に伴う気圧の変化を低減することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明の露光装置は、チャンバを有し、前記チャンバ内で基板を露光する露光装置であって、前記チャンバ内の気圧を調節する調節手段と、前記チャンバに設けられて前記基板が出入する開口部を開閉する開閉手段と、を有し、前記調節手段は、前記チャンバからの気体の流出量を前記開閉に応じて調節する、ことを特徴とする。

本発明によれば、例えば、基板の搬入・搬出に伴う気圧の変化を低減することができる。

本発明の実施形態１に係る露光装置とコータ・デベロッパを接続した全体構成図である。 本発明の実施形態２に係る露光装置とコータ・デベロッパを接続した全体構成図である。 本発明の実施形態２に係る圧力補正演算部の一例を示す図である。 本発明の実施形態３に係る露光装置とコータ・デベロッパを接続した全体構成図である。

以下に本発明に係る露光装置の各実施形態について詳細に説明する。なお、本発明の基本構成としては、露光装置本体が収容されたチャンバとコータ・デベロッパとがインラインで接続された露光装置である。
また、各実施形態では、液晶用のガラス基板のような大型の基板にマスクパターンを転写する露光装置について説明しているが、液晶用のガラス基板に限定されるものではなく、ＩＣ、ＬＳＩの半導体ウエハにマスクパターンを転写するものにも応用可能である。

図１は、本発明の実施形態１に係る露光装置とコータ・デベロッパを接続した全体構成図である。
実施形態１に係る露光装置は、コータ・デベロッパ７０と接続され、基板３０は、コータ・デベロッパ７０との間で開口部１を介して受け渡しされる。
露光装置本体はチャンバ１０内に収容され、チャンパ１０とコータ・デベロッパ７０とはインライン接続されている。開口部１は、チャンバ１０に設けられて基板３０が出入する。即ち、開口部１は、チャンバ１０とコータ・デベロッパ７０との接続部には基板３０が出入する、あるいはコータ・デベロッパ７０内のロボットハンドが出入する。シャッター２（開閉手段）は、開口部１を開閉する。

次に、露光装置本体の構成について説明するに、マスク２０は、マスク２０を保持、移動するためのマスクステージ２１によって支持され、基板（ガラス基板）３０は、基板３０を保持、移動する基板ステージ３２の基板チャック３２によって支持されている。
なお、基板３０は基板チャック３２に対して真空吸着によって保持された状態で露光される。また、基板チャック３２は基板ベース３１上に配置された基板ステージ３２により水平方向に移動可能となっている。

マスクステージ２１と基板ステージ３３は共にレーザー干渉測長器５０により位置計測制御される。レーザー干渉測長器５０には、レ−ザヘッド５１、干渉ミラー５２，５３および基板ステージ３３に取付けられた第１の反射ミラー５４とマスクステージ２１に取付けられた第２の反射ミラー５５が配置されている。
マスクステージ２１の上方には、マスク２０と基板３０の像を投影光学系６０を介して観察できる観察光学系４０が配置されている。

また、チャンバ１０には、空気の温度調整を行う空調機室１１および微小異物を濾過し清浄空気の均一な流れを形成するフィルタボックス１２、また露光装置の環境を外部と遮断するブース１３とで構成された温度調節装置が設けられている。
空調室１１内には、冷却器１４、再熱ヒータ１５および送風機１６が設けられており、冷却器１４、再熱ヒータ１５により温度調整された空気が、送風機１６によりフィルタボックス１２を介してブース１３内に供給される構造となっている。
そして、レーザー干渉測長器５０による位置計測制御に対し、計測誤差を最小限とするため、温度変化を最小限にしている。ブース１３に供給された空気はリターン口１７より再度空調機室１１に取り込まれて循環する。

なお、厳密には完全な循環系ではなく、ブース１３内に微小異物が侵入するのを防止するため、常時陽圧になるよう循環空気量の約１割の空気を外気導入口１８より導入している。
調節手段は、チャンバ１０内の気圧を調節し、チャンバ１０からの気体の流出量をシャッター２の開閉に応じて調節する。調節手段は、チャンバ１０に設けられてチャンバ１０からの気体の流出量を調節するバルブ３を含み、シャッター２の開閉に応じてバルブ３の開度を制御する。
主制御部８０はインラインシステムで接続されているコータ・デベロッパ７１からの基板の搬入や排出時にシャッター駆動部８１へシャッター２の開閉指令を出力する。なお、ロボットハンドの出入時にもシャッター駆動部８１へ開閉指令を出力する。
シャッター駆動部８１は主制御部８０よりのシャッター開閉信号を基にシャッター２を駆動させて開口部１の開閉を行う。そして、開口部１の開閉にあわせ、コータ・デベロッパ７１のロボットハンド７２が基板の受け渡しを行う。

この基板の受渡しのためにシャッター２が開閉することで生じるチャンバ１０内の圧力変化を抑制する手段が圧力変化抑制手段である。
圧力変化抑制手段の具体的な構成としては、開口部１の付近にチャンバ１０内の気体の流量変更を行うバルブを設けて常時所定の流量をチャンバ１０外へ排出して一定の圧力に維持している。バルブ３は、圧力補正演算部９０よりの指令値に基づき任意の開度で開閉し、流量変更を可能としている。
なお、流量変更を行う手段のバルブ３としては、例えば、ピエゾバルブもしくはソレノイドバルブである。また、バルブ３は、気体の排出量を変更し、または気体の供給量を変更し、あるいは気体の排出量および供給量を変更する。本実施形態にあっては、バルブ３は１系統のみが示されているが複数の系統を有するような構成であってもよい。

次に、前記した構成に基づいて動作を説明するに、コータ・デベロッパ７１よりシャッター７２の開閉信号が主制御部８０に入力されると、主制御部８０はシャッター開閉信号を圧力補正演算部９０に入力する。
圧力補正演算部９０では、シャッター開閉により変化する圧力を補正するものであり、圧力補正量に対応する気体流量変更量を算出する。この圧力補正量は予めシャッター２の開閉による圧力差を実測して求めてもよいし、開口部１の開口率より計算的に求めてもよい。
そして、シャッター開閉信号を基に圧力補正演算部９０からの信号（気体流量変更量）がバルブ駆動部８２へ出力されるので、バルブ駆動部８２は算出された気体流量変更量となるようにバルブ３を駆動する。

例えば、シャッター２の開時は、チャンバ１０内の空気が開口部１からコータ・ デベロッパ７１へ流れ込むことで、圧力が下がるため、下がった分の圧力に相当する量の気体流量をチャンバ１０外へ排出しないように調整する。
すなわち、排出用バルブ（バルブ３）を絞る。逆にシャッター２の閉時は、チャンバ１０内の空気がインターフェース開口部１からコータ・デベロッパ７１へ流れこまなくなり、圧力が上がるため、上がった分の圧力に相当する量の気体流量を装置チャンバ１０外へ排出するように調整する。すなわち、絞っていた排出用バルブ（バルブ３）を開くことで調整する。

または、シャッター２の開時は、下がった分の圧力に相当する量の気体流量をチャンバ１０内へ供給する。すなわち、供給用バルブ（バルブ３）を開く。逆にシャッター２の閉時は、上がった分の圧力に相当する量の気体流量をチャンバ１０内へ供給しない。すなわち、供給用バルブ（バルブ３）を絞ることで調整する。
あるいは、シャッター２の開時は、下がった分の圧力に相当する量の気体流量をチャンバ１０外へ排出を抑え供給も調整する。すなわち、排出用バルブ（バルブ３）を絞り、供給用バルブ（バルブ３）を開く。
逆にシャッター２の閉時は、上がった分の圧力に相当する量の気体流量をチャンバ１０外へ排出し、供給を抑える調整をする。すなわち、絞っていた排出用バルブ（バルブ３）を開き、供給用バルブ（バルブ３）を絞ることで調整する。

従って、本発明によれば、基板３０の受け渡しに伴う開口部１のシャッター２の開閉時に周制御部８０からのシャッター開閉指令に基づいてバルブ３を通過する流量を予め設定した値に維持してチャンバ１０の圧力変化を抑制する。
これにより、チャンバ１０およびレーザー干渉測長器５０付近の光路中の圧力変化による気体の揺らぎを低減されるので、ステージの位置制御が向上して高精度な露光を可能とする。
以上説明した、実施形態１によれば、基板受け渡し時のシャッター開閉や露光装置内へロボットハンドが侵入する場合においても、開閉や侵入により発生する圧力の変化を補正し、露光光路中の気体の揺らぎを低減させる。このため、基板ステージの位置制御を向上させ、高精度な露光を可能とする。

次に、本発明による実施形態２を図２と共に説明する。なお、前記した実施形態１と同一符号は同一部材を示し説明は省略して説明する。
調節手段は、チャンバ１０内の気圧を計測する圧力測定手段４（気圧計測手段）を有し、圧力測定手段４（気圧計測手段）の出力に応じてバルブ３の開度を制御する。さらに、圧力測定手段４よりの信号から基板３０の受け渡し時のシャッター２の開閉、または、シャッター２の開閉およびロボットハンド７２の侵入時でも圧力変化を低減させる圧力補正演算部９０を設ける。
圧力測定手段４はチャンバ１０内の開口部１の近い部分に設置されている。なお、本実施形態における図２では、圧力測定手段４は１個のみが示されているが、複数個有する構成であってもよい。そして、圧力測定手段４の出力信号は、圧力補正演算部９０ａに入力される。

次に、補正演算部９０ａの構成について、図３を参照して説明する。
圧力測定手段４の出力信号は加算器９１にて圧力の基準値９２と比較され、その差が演算され、補正演算部９３に入力される。この基準値９２は予め開口部１付近の圧力を実測して求めてもよい。
補正演算部９３は、補正演算部９３へ入力されるデータをもとに常に気体流量変更量を算出する。また、主制御部８０よりシャッター２の開閉信号が入力された場合は、実施形態１と同様に気体流量変更量を算出し、気体流量変更量を出力する。

そして、バルブ駆動部８２は算出された気体流量変更量となるようにバルブ３を駆動させる。すなわち、シャッター２開閉直後の急激な圧力変化に対しては、実施形態１と同様に事前に予測して一定量の気体流量を調整する。また、それ以外にロボットハンド７２の侵入時などは、圧力測定手段４の出力信号を基に気体流量を調整する。
基板３０の受け渡しに伴う開口部１のシャッター２の開閉時および基板３０の出入時に主制御部８０からのシャッター開閉指令および圧力測定手段４からの圧力値を基に、圧力補正演算部９０からの出力により、バルブ３を通過する流量を予め設定した値に維持する。
これにより、チャンバ１０およびレーザー干渉測長器５０付近の光路中の圧力変化による気体の揺らぎを低減させ、ステージの位置制御を向上させることで高精度な露光を可能とする露光装置を構成することができる。

次に、本発明による実施形態３について説明する。なお、前記した実施形態２と同一符号は同一部材を示し説明は省略して説明する。
調節手段は、チャンバ１０内の風量を計測する風量測定手段５（風量計測手段）と、風量測定手段５（風量計測手段）の出力に基づいて風量を制御する風量制御部８３（風量制御手段）とを有し、シャッター２の開閉に応じて風量を制御する。さらに、調節手段は、圧力測定手段４（気圧計測手段）の出力および風量測定手段５（風量計測手段）の出力に基づいて前記バルブ３の開度を制御する。
圧力変化抑制手段としては、実施形態２に追加してチャンバ１０内に風量を測定する風量計等の風量測定手段５およびチャンバ内の風量を制御する風量制御部８３をさらに設ける。
また、実施形態２の圧力補正演算部９０ａに代えて、圧力・風量補正演算部９０ｂを設ける。圧力・風量補正演算部９０ｂは、シャッター２の開閉指令および基板３０の出入時に主制御部８０からのシャッター２の開閉指令および圧力測定手段４からの圧力値と風量測定手段５からの風量を基に圧力補正量に応じた風量調整量を算出する。

そして、圧力・風量補正演算部９０ｂからの出力によりバルブ３を通過する流量を予め設定した値に維持する。詳細には、圧力・風量補正演算部９０ｂからの出力を風量制御部８３へ入力し、風量制御部８３において算出された風量調整量となるように送風機１６の運転周波数を変更して、バルブ３を通過する流量を制御する。
基板３０の受け渡しに伴う開口部１のシャッター２の開閉時およびロボットハンド７２侵入時でも、シャッター開閉信号が主制御部８０に入力されると圧力計４および風量計５の出力信号に基づき気体流量およびチャンバ１０から出力される風量が調整される。

このように、気体流量と風量を調整することで、前記実施形態１および実施形態２に比べ、気体流量変更が低減し、工場設備のランニングコストの削減が可能となる。
そしてチャンバ１０およびレーザー干渉測長器５０付近の光路中の圧力変化による気体の揺らぎを低減させ、ステージの位置制御を向上させることで高精度な露光を可能とする露光装置を構成することができる。

（デバイス製造方法の実施形態）
次に、デバイス（半導体デバイス、液晶表示デバイス等）の製造方法について説明するに、半導体デバイスは、前記した実施形態１〜３に示した露光装置を用いて基板３０を露光する工程と、前記工程で露光された基板を現像する工程とで構成されている。
前工程としては、前述の露光装置を用いて、感光剤が塗布されたウエハを露光する工程と、その工程で露光されたウエハを現像する工程とを含み得る。後工程は、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）と、パッケージング工程（封入）とを含み得る。
また、液晶表示デバイスは、透明電極を形成する工程を経ることにより製造される。透明電極を形成する工程は、透明導電膜が蒸着されたガラス基板に感光剤を塗布する工程と、前述の露光装置を用いて、感光剤が塗布されたガラス基板を露光する工程と、その工程で露光されたガラス基板を現像する工程とを含む。
このデバイス製造方法は、デバイスの生産性、品質および生産コスト、並びに、安全性の点で従来よりも有利である。以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

１ 開口部 ２ シャッター
３ バルブ ５ 風量計
１０ チャンバ ３０ 基板
８０ 主制御部 ８１ シャッター駆動部
８２ バルブ駆動部 ８３ 風量制御部
９０ 圧力補正演算部

Claims (7)

1. チャンバを有し、前記チャンバ内で基板を露光する露光装置であって、
   前記チャンバ内の気圧を調節する調節手段と、
   前記チャンバに設けられて前記基板が出入する開口部を開閉する開閉手段と、
   を有し、
   前記調節手段は、前記チャンバからの気体の流出量を前記開閉に応じて調節する、
   ことを特徴とする露光装置。
2. 前記調節手段は、前記チャンバに設けられて前記チャンバからの気体の流出量を調節するバルブを含み、前記開閉に応じて前記バルブの開度を制御する、ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記調節手段は、前記チャンバ内の気圧を計測する気圧計測手段を有し、前記気圧計測手段の出力に応じて前記バルブの開度を制御する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の露光装置。
4. 前記調節手段は、前記チャンバ内の風量を計測する風量計測手段と、前記風量計測手段の出力に基づいて前記風量を制御する風量制御手段とを有し、前記開閉に応じて前記風量を制御する、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の露光装置。
5. 前記調節手段は、前記気圧計測手段の出力および前記風量計測手段の出力に基づいて前記バルブの開度を制御する、ことを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
6. コータ・デベロッパと接続され、前記基板は、前記コータ・デベロッパとの間で前記開口部を介して受け渡しされる、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の露光装置。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
   前記工程で露光された基板を現像する工程と、
   を有することを特徴とするデバイス製造方法。

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