JP4493070B2 - リソグラフィのパターニングにおいて用いるウェハ処理のシステムおよび方法 - Google Patents

Description

【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内で用いる、ウェハを処理するシステムおよび方法に関する。具体的には、本発明は、ウェハをチャックに固定および位置合わせしている状態で、リソグラフィシステム内で搬送し、これにより、製造スループットを最大にする、ウェハを処理するシステムおよび方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リソグラフィは、基板表面上にフィーチャ（特徴的な形状）を作製するために用いられるプロセスである。このような基板は、フラットパネルディスプレイ、回路板、および種々の集積回路などを製造する際に用いられる基板を含み得る。このような用途に頻繁に用いられる基板は半導体ウェハである。例示を目的として半導体ウェハの観点からこの説明を記載するが、当業者であれば、この説明が当業者に公知の他の種類の基板にも適用することを理解する。リソグラフィの間、ウェハステージ上に配置されたウェハは、リソグラフィ装置内に設けられた露光系によってウェハ表面上に投影された像に露光される。露光系はフォトリソグラフィの場合に用いられるが、異なる種類の露光装置が特定の用途に応じて用いられ得る。当業者に公知であるように、例えば、ｘ線、イオン、電子または光子のリソグラフィはそれぞれ、異なる露光装置を必要とし得る。フォトリソグラフィの特定の例を例示を目的としてのみ本明細書において記載する。
【０００３】
投影像により、層（例えば、ウェハ表面上に堆積したフォトレジスト）の特性に変化が生じる。これらの変化は、露光の間にウェハ上に投影されたフィーチャに対応する。露光に続いて、層をエッチングして、パターニングされた層を生成し得る。パターンは、露光の間にウェハ上に投影されたフィーチャに対応する。次いで、このパターニングされた層を用いて、導電層、半導体層または絶縁層などの、ウェハ内の基底構造層の露光された部分を除去する。次いで、所望のフィーチャがウェハの表面上に形成されるまで、他の工程と共にこのプロセスを繰返す。
【０００４】
ステップアンドスキャン技術は、狭い結像スロットを有する投影光学系システムと協働する。一度にウェハ全体を露光するのではなく、一度に１つ、ウェハ上に個々のフィールドを走査する。結像スロットが走査の間フィールドを横切って移動するように、ウェハおよびレチクルを同時に移動させることによってこれを行う。次いで、フィールド露光ステップ間にウェハステージをずらして、レチクルパターンの複数のコピーをウェハ表面上に露光することを可能にする必要がある。このように、ウェハ上に投影された像の形状は最大化される。今日のリソグラフィツールは、アライメントの精度および投影の精度が共に上がっており、最小のフィーチャサイズはますます減少していくデバイスを製造することが可能である。しかし、最小のフィーチャサイズは、リソグラフィツールのユーティリティの１つの尺度にすぎない。別の重要な尺度はスループットである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
スループットは、リソグラフィシステムによってパターニングされ得る一時間あたりのウェハ数を示す。リソグラフィシステム内でウェハ上に実行する必要があるあらゆるタスクは、ウェハをパターニングするために必要な総時間に寄与し、これに関連してスループットが減少する。リソグラフィシステム内で繰返し実行する必要がある１つの重要なタスクはウェハのアライメントである。高いレベルのオーバーレイの精度を達成するには、リソグラフィシステム内でウェハを正確に位置合わせする必要がある。残念ながら、アライメントの精度は通常、ロボットを備えた従来のリソグラフィシステム内でウェハを移動する場合は常に喪失する。
【０００６】
必要であるのは、従来のロボットによって生じるアライメントの喪失を回避し、同時に、システムのスループットを改善する、リソグラフィシステム内でウェハを処理するシステムおよび方法である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のリソグラフィシステムは、リソグラフィシステムであって、リソグラフィのパターニングチャンバと、上記リソグラフィのパターニングチャンバに結合されたウェハ交換チャンバと、第２のゲートバルブによって上記ウェハ交換チャンバから分離された少なくとも１つのアライメントロードロックであって上記少なくとも１つのアライメントロードロックはウェハの位置を合わせるアライメントステージを含む少なくとも１つのアライメントロードロックとを含む。
【０００８】
上記ウェハ交換チャンバは、第１のゲートバルブによって上記リソグラフィのパターニングチャンバから分離されていてもよい。
【０００９】
上記アライメントステージは、ポンプダウンステージの間に上記ウェハの位置を合わせてもよい。
【００１０】
上記少なくとも１つのアライメントロードロックは、第３のゲートバルブによってトラックから分離された双方向アライメントロードロックであってもよい。
【００１１】
上記少なくとも１つのアライメントロードロックは、第３のゲートバルブによってトラックから分離された単方向アライメントロードロックであってもよい。
【００１２】
上記少なくとも１つのアライメントロードロックは、複数のアライメントロードロックを含んでもよい。
【００１３】
上記少なくとも１つのアライメントロードロックは、第１の壁と、上記第１の壁から直径方向の反対側にある第２の壁とを含み、上記第１の壁は、柱が移動することを可能にし、かつ、回転シールの必要性をなくすモーションフィードスルーシールを含む開口部を有してもよい。
【００１４】
上記第２の壁は、柱が移動することを可能にし、かつ、上記リソグラフィシステムの安定度を高めることを可能にする、モーションフィードスルーシールを含む開口部を有してもよい。
【００１５】
上記複数のアライメントロードロックは、単方向アライメントロードロックを含んでもよい。
【００１６】
第３のゲートバルブによって上記ウェハ交換チャンバから分離されたロードロックを保持する予備チャックをさらに含んでもよい。
【００１７】
検査波長を有する光を発する照射源、および上記検査波長に反応するカメラをさらに含んでもよい。
【００１８】
上記少なくとも１つのアライメントロードロックは、上記検査波長を透過するロードロックのルーフをさらに含んでもよい。
【００１９】
上記少なくとも１つのアライメントロードロックは、上記少なくとも１つのアライメントロードロック内にウェハを保持するためのウェハ支持体をさらに含んでもよい。
【００２０】
上記少なくとも１つのアライメントロードロックは、上記少なくとも１つのアライメントロードロックのフロアを通って延びた柱によって、上記少なくとも１つのアライメントロードロック外に設けられたアライメントサブステージから分離されたアライメントステージをさらに含んでもよい。
【００２１】
上記アライメントステージは、チャックをキネマティックにマウントする複数のステージ係合機構を含んでもよい。
【００２２】
上記ステージ係合機構はＶ型ブロックを含んでもよい。
【００２３】
上記少なくとも１つのアライメントロードロックの上記フロアは、上記少なくとも１つのアライメントロードロック内への気体の流入を防止しつつ、上記柱が上記フロアに対して相対的に移動することを可能にするモーションフィードスルーシールを含んでもよい。
【００２４】
上記モーションフィードスルーシールは、ベローズ、エラストマーシール、テフロン（Ｒ）シール、強磁性流体シールおよび磁気結合を含む群から選択されたエレメントを含んでもよい。
【００２５】
少なくとも１つのチャックをさらに含んでもよい。
【００２６】
上記少なくとも１つのチャックは静電チャックであってもよい。
【００２７】
上記少なくとも１つのチャックは真空チャックであってもよい。
【００２８】
上記少なくとも１つのチャックは複数のチャックを含んでもよい。
【００２９】
上記少なくとも１つのチャックは、複数のウェハ支持体に接触することなく、上記複数のウェハ支持体によって保持されたウェハと接触可能なように複数の切り取り部を含んでもよい。
【００３０】
上記少なくとも１つのチャックは、下面上に上記少なくとも１つのチャックをキネマティックにマウントするための複数のチャック係合機構を含んでもよい。
【００３１】
上記チャック係合機構は半球であってもよい。
【００３２】
上記リソグラフィのパターニングチャンバは、リソグラフィのパターニングの間、ウェハを有するチャックを保持する少なくとも１つの露光ステージを含んでもよい。
【００３３】
上記少なくとも１つの露光ステージは複数の露光ステージを含んでもよい。
【００３４】
本発明の方法は、リソグラフィシステム内でウェハを処理する方法であって、
（ａ）アライメントロードロック内の支持体上に上記ウェハを配置する工程と、
（ｂ）上記アライメントロードロック内で、上記支持体上に上記ウェハを支持した状態で、チャックに対して上記ウェハの位置を合わせる工程と、（ｃ）上記ウェハを上記チャックに固定する工程と、（ｄ）ポンプダウンを実行して、上記アライメントロードロック内に真空を生成する工程とを包含する。
【００３５】
上記工程（ｄ）は、上記工程（ｂ）および（ｃ）のうちの少なくとも一方の工程と同時に実行されてもよい。
【００３６】
上記工程（ｄ）は、上記工程（ｂ）および（ｃ）と同時に実行されてもよい。
【００３７】
（ｅ）リソグラフィのパターニングチャンバに上記チャックおよびウェハを搬送する工程と、（ｆ）上記ウェハ上にリソグラフィのパターニングを実行する工程と、（ｇ）上記ウェハおよびチャックを上記アライメントロードロックに戻す工程と、（ｈ）上記ウェハから上記チャックを取り外す工程と、（ｉ）上記アライメントロードロックを換気する工程とをさらに包含してもよい。
【００３８】
上記工程（ｈ）および（ｉ）は同時に実行されてもよい。
【００３９】
本発明の方法は、アライメントロードロック内でウェハの位置を合わせる方法であって、（ａ）上記アライメントロードロック内の支持体上に上記ウェハを配置する工程と、（ｂ）上記アライメントロードロック内の上記支持体上の上記ウェハの位置および方向を監視する工程と、（ｃ）チャックを移動して、上記チャックに対して上記ウェハの位置を合わせる工程と、（ｄ）上記チャックを上記ウェハと接触するように配置する工程と、（ｅ）上記ウェハを上記チャックに固定する工程とを包含する。
【００４０】
上記工程（ｂ）は、上記アライメントロードロック内の上記支持体上の上記ウェハの位置および方向を上記アライメントロードロック外に設けられたカメラによって監視する工程をさらに包含してもよい。
【００４１】
上記工程（ｄ）は、上記チャックが上記ウェハを押し上げて上記ウェハが上記支持体から離れるまで、上記チャックを上方に移動する工程をさらに包含してもよい。
【００４２】
上記チャックは静電チャックであり、上記工程（ｅ）は、上記静電チャックを充電する工程をさらに包含してもよい。
【００４３】
本発明のリソグラフィシステムは、リソグラフィのパターニングチャンバと、上記リソグラフィのパターニングチャンバに隣接したウェハ交換チャンバと、上記ウェハ交換チャンバに隣接した少なくとも１つのアライメントチャッキングステーションと、複数のチャックとを含み、ウェハは、上記複数のチャックのそれぞれに固定された状態で、上記リソグラフィのパターニングチャンバに向かって移動され、かつ、上記リソグラフィのパターニングチャンバから移動される。
【００４４】
一実施形態において、本発明は、リソグラフィのパターニングチャンバと、第１のゲートバルブによって上記リソグラフィのパターニングチャンバから分離されたウェハ交換チャンバと、第２のゲートバルブによって上記ウェハ交換チャンバから分離された少なくとも１つのアライメントロードロックとを有するリソグラフィシステムを含む。上記アライメントロードロックは、ポンプダウンの間にウェハの位置を合わせるアライメントステージを含む。本発明によるアライメントロードロックは、単方向または双方向であり得る。同様に、本発明によるリソグラフィシステムは、１つまたは複数のアライメントロードロックを含み得る。
【００４５】
本発明によるリソグラフィシステムはさらに、上記ウェハ交換チャンバから分離された保持ロードロックを含み得る。
【００４６】
本発明によるリソグラフィシステムはさらに、検査波長を有する光を発する照射源、および上記検査波長に反応するカメラをさらに含み得る。上記アライメントロードロックのルーフは上記検査波長を透過するため、上記アライメントロードロック内に含まれた上記ウェハの監視が可能になる。
【００４７】
本発明の一実施形態による上記アライメントロードロック内にさらに含まれるのは、ウェハを保持するための支持体である。これらの支持体は、フックおよびピンなどであり得る。アライメントステージはさらに、アライメントロードロック内に設けられる。上記アライメントステージは、上記アライメントロードロックのフロアを通って延びた柱によって、上記アライメントロードロック外に設けられたアライメントサブステージから分離されている。さらに、上記アライメントロードロックの上記フロアは、上記アライメントロードロック内への気体の流入を防止しつつ、上記柱が上記フロアに対して相対的に移動することを可能にするモーションフィードスルーシールを含み得る。このようなモーションフィードスルーシールは、ベローズおよび回転シール（例えば、強磁性流体シール）を含み得る。
【００４８】
本発明の一実施形態にさらに含まれるのは、複数のチャックである。上記チャックは、静電チャックまたは真空チャックであり得る。上記チャックは、上記アライメントロードロック内において上記ウェハ支持体を収めるための切り取り部を含み得る。上記チャックは、上記アライメントステージまたは上記リソグラフィのパターニングチャンバ内に設けられたステージに上記チャックをキネマティックにマウントするためのチャック係合機構をさらに含み得る。クリティカルエリアにおいて、上記チャック係合機構は、応力およびひずみを回避するキネマティック半球（例えば、上記リソグラフィシステム内の上記種々のステージ上に設けられたＶ型ブロックと係合する半球を含む）であり得る。
【００４９】
本発明の一実施形態において、上記リソグラフィのパターニングチャンバは、複数の露光ステージを含み得る。
【００５０】
さらに開示するのは、リソグラフィシステム内でウェハをパターニングする方法である。一実施形態において、上記方法は、アライメントロードロック内の支持体上に上記ウェハを配置する第１の工程を含む。次の工程において、上記アライメントロードロック内で、かつ、上記支持体上に上記ウェハを支持した状態で、チャックに対して相対的に上記ウェハの位置を合わせる。別の工程において、上記ウェハを上記チャックに固定する。さらに別の工程において、ポンプダウンを実行して、上記アライメントロードロック内に真空を生成する。
【００５１】
本発明による１方法において、上記チャックに対して相対的に上記ウェハの位置を合わせると同時に、ポンプダウンを実行し得る。同様に、上記アライメント工程の後に上記チャックに上記ウェハを固定すると同時に、ポンプダウンを実行し得る。
【００５２】
本発明の一実施形態による方法はさらに、上記チャックおよびウェハを上記リソグラフィのパターニングチャンバに搬送する工程を含み得る。さらに、上記リソグラフィのパターニングチャンバにおいて微調整アライメントが必要であり得る。次に、上記ウェハ上にリソグラフィのパターニングを実行する工程を行う。上記リソグラフィのパターニングが完了した後、上記ウェハおよびチャックは、上記アライメントロードロックエリアに戻される。上記アライメントロードロックに戻された後、上記ウェハから上記チャックを取り外し得、そして換気を実行し得る。上記換気は、上記チャックから上記ウェハを取り外しながら行い得る。
【００５３】
本明細書にさらに開示するのは、アライメントロードロック内のウェハの位置を合わせる方法である。一実施形態において、この方法は、上記アライメントロードロック内の支持体上に上記ウェハを配置する第１の工程を含む。次に、上記アライメントロードロック内の上記支持体上の上記ウェハの位置および方向を監視する工程を実行する。さらに実行されるのは、チャックを移動して、上記チャックに対して相対的に上記ウェハの位置を合わせる工程である。上記チャックは、位置を合わされた後、上記チャックを上記ウェハと接触するように置いて、上記ウェハに固定する。上記ウェハの位置および方向を監視する工程を、上記アライメントロードロック外に設けられたカメラによって実行し得る。
【００５４】
【発明の実施の形態】
本明細書に組み込まれ、かつ、本明細書の一部を形成する添付の図面は、説明と共に本発明を例示し、本発明の原理を説明して、当業者が本発明を製造および用いることを可能にすることにさらに役立つ。異なる図面内で同様の参照符号は同様のエレメントを示す。
【００５５】
本明細書において用いる場合、用語「ウェハ」は、半導体ウェハ、またはリソグラフィックパターニングに適した任意の他の基板を意味する。
【００５６】
リソグラフィのパターニングプロセス内で貴重な時間を取る手順は、アライメント、ポンプダウンおよび静電チャックの充電がすべてである。本発明者らは、これら機能３つすべてを組み合わせて１つのアライメントロードロックステーションにし得る点を発見した。このような１つのアライメントロードロックステーションは、チャックに対して相対的にウェハの位置を合わし、次いで、チャックに対してウェハを固定し、この間常に、ロードロックをポンプダウンし得る。このようなリソグラフィシステム内に１つより多いチャックを含むことによって、リソグラフィのパターニングの間に各チャックにウェハを固定し、これによりスループットを最大にし得る。
【００５７】
図１は、本発明によるリソグラフィシステム１００を示す図である。リソグラフィシステム１００は、トラック１０１から得られた、図において点線の円によって示すウェハをパターニングする。トラック１０１から得られたウェハは、リソグラフィのパターニングの前に必要に応じて、種々のプロセスを受けている。例えば、レジスト塗布、プレベーク（ｐｒｅ−ｂａｋｅ）、および当業者に公知の他のプロセスを、リソグラフィのパターニングの前にウェハ上に施す。リソグラフィのパターニングの後、成長およびポストベークなどのさらなる処理工程を行うためにウェハをトラックに戻す。２つのゲートバルブ１０２、１０３を介して、トラック１０１をリソグラフィシステム１００に接続する。ゲートバルブ１０２、１０３は、ゲートバルブの双方の側で異なる大気圧を維持することが可能な当業者に公知のタイプである。ゲートバルブ１０２、１０３は、２つのアライメントロードロック１０４、１０５からトラック１０１を分離する。
【００５８】
アライメントロードロック１０４、１０５は、ゲートバルブ１０７、１０８によって、ウェハ交換チャンバ１０６から分離される。ゲートバルブ１０７、１０８は、アライメントロードロック１０４、１０５をトラック１０１に接続するゲートバルブ１０２、１０３に類似する。したがって、各アライメントロードロック１０４、１０５は、各ゲートバルブによって、トラック１０１およびウェハ交換チャンバ１０６から分離されたチャンバである。アライメントロードロック１０４、１０５は、真空および換気エレメント（図示せず）にさらに接続される。真空および換気エレメントにより、アライメントロードロックを大気圧から真空に移行すること（ポンプダウン）、そして再度大気圧に戻すこと（換気）が可能になる。このように、ウェハ交換チャンバ１０６を高真空で保持し、同時にトラック１０１を大気圧で保持することが可能である。したがって、アライメントロードロック１０４、１０５は、ウェハ交換チャンバの中にウェハを移動し、そしてウェハ交換チャンバからウェハを移動する場合に、大気圧から高真空に移行するように機能する。本発明者らは、アライメントロードロック１０４、１０５内にアライメントおよびチャッキング機能を含むことによって、システム全体のスループットを非常に高め得ることを発見した。図２ａおよび図２ｂに関して、アライメントロードロック１０４、１０５を以下により詳細に説明する。
【００５９】
ウェハ交換チャンバ１０６は、二重エンドエフェクターを有するロボット１０９を含む。ロボット１０９は、真空に適合し、そしてその二重エンドエフェクターによって、２つのチャックを同時に処理することが可能である。あるいは、本開示が与えられた当業者に明らかであるように、他の構造を用いて、アライメントロードロックからリソグラフィのパターニングチャンバまで、位置が合わされたウェハを有するチャックを搬送し得る。例えば、単一エンドエフェクターを有するロボット、または二重のロボットではない搬送機構も、本発明の範囲から逸脱せずに用い得る。
【００６０】
ウェハ交換チャンバ１０６は、ゲートバルブ１１０によってリソグラフィのパターニングチャンバ１１１に接続される。ゲートバルブ１１０は、本明細書に説明する他のゲートバルブに類似する。リソグラフィパターニングチャンバ１１１はウェハステージ１１２、１１３を含む。ウェハステージ１１２、１１３は、微調整アライメントおよび露光プロセスにおいて、図示する方向で移動することが可能である。したがって、リソグラフィのパターニングチャンバ１１１は、投影光学系またはリソグラフィのパターニングを実行するために必要な他のエレメントをさらに含む。リソグラフィのパターニングチャンバ１１１は、２つのウェハステージ１１２、１１３を含むが、リソグラフィのパターニングチャンバはウェハステージを１つ含んでもよい。図示するような二重ウェハステージ構造は、１９９９年１１月３０日に出願された「Ｄｕａｌ−Ｓｔａｇｅ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ」という名称の同時係属中の共有に係る米国特許出願第０９／４４９，６３０号により詳細に記載されている。同文献全体を参考として本明細書において援用する。
【００６１】
リソグラフィシステム１００は、保持ロードロック１１４をさらに含む。保持ロードロック１１４を用いて、予備チャックを保持したり、またはリソグラフィのパターニングを維持しながらリソグラフィシステム内でチャックを交換する。これにより、例えば、保持ロードロック内で保持されているチャックにアクセスして洗浄することが可能になる。保持ロードロック１１４は、ゲートバルブ１１１５および１１６も含む。保持ロードロックは、リソグラフィのパターニングを止めずにチャック交換を可能にするため、あることが好適であるが省いても本発明の範囲から逸脱しない。
【００６２】
アライメントロードロック１０４、１０５および保持ロードロック１１４はすべて好適には双方向ロードロックであるが、単方向ロードロックを用いても本発明の範囲から逸脱しない。単方向ロードロックは、ウェハ挿入またはウェハ取出しのいずれかのみが可能である。しかし、双方向ロードロックは、ウェハ挿入およびウェハ取出しの両方が可能である。
【００６３】
例えば、トラック１０１から単方向アライメントロードロックまで、そして次いで、パターニングチャンバ１１１までウェハを移動すると、ウェハをパターニングした後に、同じ単方向アライメントロードロックにウェハを移動することはできない。逆に、リソグラフィのパターニングチャンバ内でパターニングプロセスを完了した後、別のアライメントロードロックに、そして次いでトラック１０１にウェハを戻す必要がある。
【００６４】
対照的に、トラック１０１から双方向アライメントロードロックまで、そして次いで、リソグラフィのパターニングチャンバ１１１までウェハを移動すると、パターニングの後に、同じ双方向アライメントロードロックを介してトラック１０１にウェハを移動し得る。
【００６５】
２つの双方向アライメントロードロックを用いることは、システムのスループットを上げることを可能にするため有利であるが、単方向ロードロックを２つ用いてもよい。同様に、双方向アライメントロードロックを１つ用いても本発明の範囲から逸脱しない。アライメントロードロック１０４、１０５それぞれの詳細な構造および機能をここで図２Ａおよび図２Ｂを参照して説明する。
【００６６】
図２Ａおよび図２Ｂは共に、本発明によるアライメントロードロック内のエレメントの分解図を構成する。図２Ａは本発明によるアライメントロードロックの上部分に対応し、図２Ｂは本発明によるアライメントロードロックの下部分に対応する。アライメントロードロックの壁は、図２Ａにも図２Ｂにも図示しない。
【００６７】
アライメントロードロックの屋根２０１は、気密性の透明または半透明の窓である。カメラ２０２および照射源２０３をアライメントロードロックの屋根２０１の上に配置する。「半透明」が意味することは、アライメントロードロックの屋根２０１が、照射源２０３から発せられる光の検査波長（これに対して、カメラ２０２は敏感である）に対して少なくとも透明であることである。アライメントロードロック内にはウェハ支持体２０４、２０５、２０６がある。これらのウェハ支持体２０４〜２０６を用いてウェハ２０７を保持する。ウェハ支持体２０４〜２０６を図面においてフックとして示すが、当業者に明らかであるように、ウェハ支持体２０４〜２０６はピンまたは他の支持機構も含み得る。さらなるロボットを用いて、トラック１０１からウェハ支持体２０４〜２０６上にウェハ２０７を配置する。さらなるロボットは、トラックシステムの通常の部分である（図示せず）。さらに、ノッチ２０８または他の所望のフィーチャをカメラ２０２のビューフィールド２０９内に位置付けるように、ウェハ２０７は前荒調整アライメントを受け得る。カメラ２０２のビューフィールド２０９は、照射源２０３の照射フィールド内２１０にある。当業者に公知の様態でこのような前荒調整アライメントを達成し得る。例えば、光電センサを用いて、ウェハを回転させ、そしてノッチを位置付けるトラック内のモジュールによってこのような前荒調整アライメントを実行し得る。図示するアライメントロードロック内にさらに含まれるのは、チャックの切り取り部２１２、２１３および２１４を有するチャック２１１である。ウェハ支持体２０４〜２０６がこれらのチャックの切り取り部２１２〜２１４内に納まり得るように、チャックの切り取り部２１２〜２１４はチャックの移動範囲に合うように十分に大きい。したがって、チャックの切り取り部２１２〜２１４がウェハ支持体２０４〜２０６とほぼ一列になる。
【００６８】
図２Ｂは、アライメントロードロックの底部分に対応する。具体的には、モーションフィードスルーシール２１７を有するアライメントロードロックのフロア２１６は、アライメントロードロックの底部分に設けられる。モーションフィードスルーシール２１７により、柱２３０（この上にアライメントステージ２１８が配置される）が、ロードロックのフロアに対して相対的に移動し、同時に気体がロードロック内に流れることを防ぐことが可能になる。図示する特定の実施形態において、モーションフィードスルーシール２１７は、図３を参照して以下により詳細に説明するベローズを含む。あるいは、移動可能なシールまたは強磁性流体シールなどの他の種類のモーションフィードスルーシールを用いても本発明の範囲から逸脱しない。
【００６９】
アライメントステージ２１８は、ステージ係合機構２１９、２２０および２２１を含む。ステージ係合機構を用いて、チャック係合機構２２２〜２２４がその下表面に設けられたチャック２１１にキネマティックに（ｋｉｎｅｍａｔｉｃａｌｌｙ）マウントする。クリティカルエリアにおいて、チャック係合機構は、応力およびひずみを回避するキネマティック半球（例えば、リソグラフィシステム内の種々のステージ上に設けられたＶ型ブロック２１９〜２２１と係合する半球を含む）であり得る。図示する実施形態において、ステージ係合機構２１９〜２２１は、キネマティックマウントの底半分を構成するＶ型ブロック２１９〜２２１を含む。同様に、図示する実施形態において、チャック係合機構２２２〜２２４は、キネマティックマウントの上半分を構成する半球を含む。この説明を与えられた当業者に明らかであるように、他の種類のキネマティックマウントを用いても本発明の範囲から逸脱しない。
【００７０】
図示する実施形態において、チャック２１１は、延長した時間期間の間、ウェハを保持するに十分な電荷を維持することが可能な静電チャックである。しかし、一実施形態において、チャック２１１は真空チャックである。アライメントステージ２１８は、ポゴコンタクト２２６および２２７を有するコンタクトブロック２２５をさらに含む。ポゴコンタクト２２６、２２７を用いて、チャック２１１の底部に配置されたコンタクトパッド２２８および２２９と電気接触させる。一実施形態において、ポゴコンタクト２２６および２２７は、金属チューブからできたばね荷重コンタクトである。金属チューブは金属バーを備えたばねを含む。金属バーはコンタクトパッド２２８および２２９と接触する。チャック２１１は、ポゴコンタクト２２６および２２７に接続されると、コンタクトパッド２２８および２２９を介して充電および放電される。本発明を静電チャックの観点から説明するが、他のチャックを用いても本発明の範囲から逸脱しない。例えば、当業者に明らかであるように、真空チャック、機械クランピング、およびウェハをチャックに固定する他の手段を用いてもよい。高真空環境においては超紫外線処理が起こるため、静電チャックが好適である。
【００７１】
柱２３０の上にアライメントステージ２１８を配置する。アライメントサブステージ２３１の上に柱２３０を配置する。アライメントサブステージ２３１は、アライメントサブステージマウント２３２によって保持される。この説明を与えられた当業者に明らかであるように、さらなるモーターおよび制御エレメント（図示せず）を用いて、４つの自由度（回転、２つの水平並進、および垂直並進）で、および図の矢印によって示すようにアライメントステージを移動する。モーションフィードスルーシール２１７は、アライメントサブステージ２３１、アライメントサブステージマウント２３２、およびリソグラフィシステムの残りの部分から、アライメントロードロック内の高真空環境を分離するように機能する。
【００７２】
アライメントロードロック内のエレメントの動作をここで説明する。チャック２１１およびウェハ２０７はアライメントロードロックの一体部分ではないことに留意されたい。むしろ、チャック２１１は、リソグラフィシステム１００内で用いられる複数の同様のチャックのうちの１つである。同様に、ウェハ２０７は、図１に示すシステムのリソグラフィのパターニングチャンバ１１１内でリソグラフィのパターニングを施すために、トラック１０１から得られる。上述したように、ウェハ２０７は、ウェハ支持体２０４〜２０６上に配置する前に、荒調整アライメントを受けている可能性がある。カメラ２０２のビューフィールド２０９内にノッチ２０８を位置付けるために、この荒調整アライメントを実行し得る。カメラ２０２がノッチ２０８を捉え得るため、カメラ２０２は、ビューフィールド２０９内で見える曲率半径からウェハの中心まで、およびノッチ２０８の位置からウェハの方向の両方を決定し得る。この点に関して、図２Ａにはカメラ２０２を１つ示すが、このようなカメラおよび光源２０３を複数用いても本発明の範囲から逸脱しないことに留意されたい。ノッチの位置２０８およびウェハ２０６の曲率半径を決定する際にカメラ２０２を用いるため、本開示を与えられた当業者に明らかであるように、１つより多いカメラを用いると監視の精度が上がり得る。最良の結果は、直径の対向線上に配置した２つのカメラ（すなわち、ウェハに対して等しく間隔を取ったカメラ）を用いることによって得られる。
【００７３】
カメラ２０２は、ビューフィールド２０９を捉えてウェハ位置２０７を決定する。次いで、このウェハ位置は、カメラ２０２によってパターン識別装置２３３（図示せず）に出力される。パターン識別装置は、位置情報をアライメントサブステージ２３２に送信し得る。パターン識別装置は、ウェハ２０７の正確な方向および位置を知っているため、アライメントサブステージ２３１およびアライメントサブステージマウント２３２を介して、アライメントステージ２１８の位置を制御し得る。チャック２１１がウェハ２０７と位置が合わされた後、チャック２１１は上方に移動されて、ウェハ２０７と接触する。チャック２１１は、ウェハ２０７と接触した後、アライメントステージ２１８のコンタクトブロック２２５におけるポゴコンタクト２２６および２２７と接触したコンタクトパッド２２８および２２９を介して充電される。チャック２１１は充電される前にウェハ２０７と位置が合わされているため、ウェハ２０７は、電荷によってチャック２１１と接触した状態がしっかりと保持される。リソグラフィのパターニングチャンバ１１１内の各ウェハステージ１１２、１１３はキネマティックマウントを含むため、リソグラフィのパターニングチャンバ内のウェハステージ１１２、１１３上にチャックを配置する再現性は、キネマティックマウントの精度に制限される。Ｖ型ブロックおよび半球を用いる図示するキネマティックマウントは約２ミクロンの再現性を有する。チャック２１１がリソグラフィシステム１００内で静電荷を維持し得るため、ウェハ（例えば、ウェハ２０７）のアライメントは常に、用いられるキネマティックマウントの再現性内である。
【００７４】
図１に戻って、ウェハがアライメントロードロック１０４または１０５のいずれかの中にある場合、アライメントロードロックがポンプダウンを受けている間に、アライメント動作およびチャッキング動作を実行し得ることは、図２Ａおよび図２Ｂに関して上述した説明から明らかである。アライメントロードロック１０４またはアライメントロードロック１０５内でウェハがチャックに対して位置が合わせられ、このチャックにマウントされ、そしてポンプダウンが完了した後、ゲートバルブ１０７または１０８が開き得る。この時点で、ロボット１０９は、いずれかのアライメントロードロック内からチャックおよびウェハを共に上げて、これをリソグラフィのパターニングチャンバ１１１に移動させ得る。ロボット１０９はグリッパーを含むため、同時に２つのチャックを保持し得る。したがって、ロボット１０９は、いずれかのアライメントロードロックステーションといずれかのウェハステージと間で迅速にチャックを交換し得る。
【００７５】
図３Ａは、本発明のリソグラフィシステム内のフロアにマウントされたモーションフィードスルー３００を示す。ベローズ３０２により、ロードロック内で真空を維持しながら、ロードロックのフロア２１６に対してシャフト２３０が垂直並進および水平並進を行うことが可能になる。ベローズ３０２は、複数の金属、好適には、その周辺部および端部内が溶接されているステンレス鋼ディスクを含む。これらのベローズにより、真空密閉を維持しながら、６つの自由度で柱２３０が移動することが可能になる。回転シール３０４により、真空を維持しながらシャフト２３０の回転が可能になる。ベアリング３０６は、シャフトフランジ３０８を捉えて、大気圧に起因したベローズのへこみを防止する。シール３０４はエラストマーシール、プレロードテフロン（Ｒ）シール、または強磁性流体シールであり得ることが当業者に明らかである。３０４〜３０８によって達成される回転移動の移動は磁気結合を介しても達成され得ることが明らかである。
【００７６】
図３Ｂは、本発明のリソグラフィシステム内の壁にマウントされたモーションフィードスルー３５０を示す。チャンバ壁３５４にマウントされたベローズ３５２により、アライメントステージ２１８の垂直並進および水平並進が可能になる。ベローズ３５２によりさらに、アライメントステージ２１８がその中心ライン３５６周辺において限られた量だけ回転することが可能になる。この構成は、回転シールを必要とせず、したがって、図３Ａの装置より漏出する傾向が低くなる。しかし、図３Ａの回転シール３０４によっては無制限の回転が可能になるのに対し、ベローズ３５２によっては数個の回転の自由度しか可能にならない。ロードロック内にウェハを導入する前に、（トラックによって）ウェハ上に荒調整アライメント工程を実行する場合、限定された量の回転で十分である。本発明から逸脱せずに、第２の壁にマウントされたフィードスルー機構を、反対側の壁の穴を介して見える機構から直径方向に反対に追加して、装置の機械的安定性を向上し得ることが理解される。
【００７７】
図４Ａは、本発明による少なくとも１つの双方向アライメントロードロックを用いたリソグラフィシステム内でウェハをパターニングする方法４００を示す。このようなシステムは、双方向アライメントロードロックを１つのみまたは複数の双方向アライメントロードロックを含んで、効率およびスループットを上げ得ることに留意されたい。双方向アライメントロードロックシステムを用いた実施形態において、単方向アライメントロードロックシステムを用いた実施形態とは異なり、双方向アライメントロードロック（単数または複数）は、リソグラフィシステムに入ると（挿入）、トラック１０１からウェハを受け取ることができ、さらに、パターニングの後にウェハがそこに入り、そしてそこからトラック１０１に追い戻すこと（取出し）を可能にする。すなわち、ウェハは、トラック１０１から双方向アライメントロードロックに移動され、双方向アライメントロードロックからパターニングチャンバに移動され、パターニングの後、パターニングチャンバから同じ双方向アライメントロードロックに移動され、次いで、双方向アライメントロードロックからトラック１０１まで移動され得る。
【００７８】
図４Ａの方法４００の第１の工程４１０において、双方向アライメントロードロック（単数または複数）内のウェハ支持体上にウェハを配置する。図１に関して上述したように、双方向アライメントロードロック（単数または複数）内の支持体上にウェハを配置する前に、トラックからウェハを取り出し得る。双方向アライメントロードロック（単数または複数）内の支持体上にウェハを配置することは、例えば、ロボットによって達成され得る。図２Ａに関して上述したように、双方向アライメントロードロック（単数または複数）内のウェハ支持体は、フックおよびピンなどを含み得る。さらに、図１に関して上述したように、双方向アライメントロードロック（単数または複数）は、ウェハ搬送チャンバからトラックを分離するゲートバルブを備えた、従来のロードロックチャンバを含み得る。高真空で動作するリソグラフィシステムにおいて、このようなウェハ搬送チャンバは高真空で維持され、一方トラックは大気圧で維持される。したがって、双方向アライメントロードロック（単数または複数）を用いて、大気圧に装置全体をさらさせずに、リソグラフィ装置自体内の高真空環境へとウェハを移動させ、そして高真空環境からウェハを移動させる。
【００７９】
次の工程４２０において、チャックに対してウェハの位置を合わせる。本明細書のいたるところで説明するように、チャックは静電チャック、真空チャック、または他の機械的クランピング機能を備えたチャックであり得る。次の工程４２１において、位置が合わせられたウェハをチャックに固定する。チャック４２１に位置が合わせられたウェハを固定することは、チャックを上方に移動してウェハと接触させて、次いで、静電チャックの場合には、静電チャックを充電し、これにより、ウェハをチャックに固定することによって達成され得る。このような充電は、アライメントステージ（静電チャックの底表面上のパッドと接触している）上のポゴコンタクトの使用を介して達成され得る。工程４２０および４２１のさらなる詳細を、図５に関して以下により詳細に説明する。
【００８０】
工程４２５において、工程４２０および４２１のうちの少なくとも１つまたは両方と同時に、双方向アライメントロードロック（単数または複数）内でポンプダウンが実行される。当業者に公知であるように、ポンプダウンは、ロードロックが気体を抜かれ、したがって、ロードロックを大気圧から高真空にもっていく手順である。本明細書のいたるところで説明するように、本発明者らは、ポンプダウン動作を、チャックに対するウェハのアライメント、およびチャックに対するウェハの固定と同時に実行することによって、本発明によるリソグラフィシステム内でより大きなスループットを実現し得ることを発見した。
【００８１】
次の工程４３０において、位置が合わせられたウェハを有するチャックは、リソグラフィのパターニングチャンバに搬送される。図１に関して上述したように、双方向アライメントロードロック（単数または複数）からリソグラフィのパターニングチャンバまでチャックを搬送することは、双方向アライメントロードロック（単数または複数）とリソグラフィのパターニングチャンバとの間に設けられたウェハ交換チャンバ内に設けられたロボットによって達成され得る。このようなロボットは二重エンドディフェクターを有して、双方向アライメントロードロック（単数または複数）とリソグラフィのパターニングチャンバとの間のチャックの搬送の効率を上げることを実現し得る。あるいは、本開示を与えられた当業者に明らかであるように、他の構造を用いて、双方向アライメントロードロック（単数または複数）からリソグラフィのパターニングチャンバまで位置が合わせられたウェハを有するチャックを搬送し得る。例えば、露光ステージのキネマティックマウント上にチャックおよびウェアを配置し得る。
【００８２】
位置が合わせられたウェハを有するチャックがリソグラフィのパターニングチャンバ内に配置されると、次の工程４４０において、リソグラフィのパターニングが実行される。当業者に公知であるように、このようなリソグラフィのパターニングは、最終のアライメント工程、およびリソグラフィのパターニング内で用いられるさらなる工程を含み得る。
【００８３】
次の工程４５０において、処理されたウェハを有するチャックを、露光ステージのキネマティックマウントから取り外して、リソグラフィのパターニングチャンバから双方向アライメントロードロック（単数または複数）に移動する。工程４３０に関して上述したように、リソグラフィのパターニングチャンバから双方向アライメントロードロック（単数または複数）まで処理されたウェハを有するチャックを搬送することは、ウェハ交換チャンバ内に設けられたロボットによって実行され得る。さらに、パターニングされたウェハを有するチャックは、システムに入ったのと同じ双方向アライメントロードロック（単数または複数）へと戻され得る。
【００８４】
次の工程４６０において、処理されたウェハは、双方向アライメントロードロック（単数または複数）内のチャックから取り外される。上述したように、この工程は、プロセス工程４２１の実質的に逆である。したがって、パターニングされたウェハを有するチャックが双方向アライメントロードロック（単数または複数）に戻された後、チャックは離され得る。チャックは、離された後、ウェハから下方へと引き下げられる。これにより、ウェハはウェハ支持体によって保持される状態になる。換気動作は、工程４６０と共に工程４６５で実行される。換気は、双方向アライメントロードロック（単数または複数）内の圧力を高真空から大気圧にするプロセスである。工程４２０、４２１および４２５と同様、換気工程４６５は工程４６０と同時に実行される。ポンプダウンプロセスと同様、チャックからウェハを取り外す間に換気を実行すると、本発明によるリソグラフィシステムのスループットがさらに上がる。
【００８５】
最終工程４７０において、ここで双方向アライメントロードロック（単数または複数）からパターニングされたウェハを取り外して、トラック上に配置する。あるいは、リソグラフィ装置からウェハを移動するために用いられる別の構造上にウェハを置いてもよい。当業者に明らかであるように、図４の方法４００の最終工程４７０を実行した後、リソグラフィシステムは、第１の工程４１０の前の状態に戻される。したがって、方法４００は、複数のウェハのリソグラフィのパターニングを行うために無限に繰り返され得る。
【００８６】
図４Ｂは、本発明による単方向アライメントロードロック（単数または複数）を用いたリソグラフィシステム内でウェハをパターニングする方法４７２を示す。図４Ｂの方法４７２の第１の工程４７４において、ウェハは挿入アライメントロードロック内のウェハ支持体上に配置される。ウェハはシステムに入ったのと同じアライメントロードロックを介してシステムを出ないため、挿入アライメントロードロックは単方向である。逆に、ウェハはパターニングチャンバ内でパターニングを受けて、取出しアライメントロードロックを介してシステムを出た（すなわち、トラック１０１に移動された）後、別のアライメントロードロック（取出しアライメントロードロック）に戻される。図１に関して上述したように、ウェハは、挿入アライメントロードロック内の支持体上に配置される前にトラックから取り出され得る。挿入アライメントロードロック内の支持体上にウェハを配置することは、例えば、ロボットで達成され得る。
【００８７】
図２Ａに関して上述したように、挿入アライメントロードロック内のウェハ支持体は、フックおよびピンなどを含み得る。さらに、図１に関して上述したように、挿入アライメントロードロックは、ウェハ搬送チャンバからトラックを分離するゲートバルブを備えた、従来の挿入ロードロックチャンバを含み得る。高真空で動作するリソグラフィシステムにおいて、このようなウェハ搬送チャンバは高真空で維持され、一方トラックは大気圧で維持される。したがって、挿入アライメントロードロックを用いて、大気圧に装置全体をさらさせずに、リソグラフィ装置自体内の高真空環境へとウェハを移動する。
【００８８】
次の工程４７６において、ウェハはチャックに対して位置が合わせられる。本明細書のいたるところで説明するように、チャックは静電チャック、真空チャック、または他の機械的クランピング機能を備えたチャックであり得る。次の工程４７８において、位置が合わせられたウェハをチャックに固定する。チャックに位置が合わせられたウェハを固定することは、チャックを上方に移動してウェハと接触させて、次いで、静電チャックの場合には、静電チャックを充電し、これにより、ウェハをチャックに固定することによって達成され得る。このような充電は、アライメントステージ（静電チャックの底表面上のパッドと接触している）上のポゴコンタクトの使用を介して達成され得る。工程４７６および４７８のさらなる詳細を、図５に関して以下により詳細に説明する。
【００８９】
工程４８０において、工程４７６および４７８のうちの少なくとも１つまたは両方と同時に、挿入アライメントロードロック内でポンプダウンが実行される。
【００９０】
次の工程４８２において、位置が合わせられたウェハを有するチャックは、リソグラフィのパターニングチャンバに搬送される。図１に関して上述したように、挿入アライメントロードロックからリソグラフィのパターニングチャンバまでチャックを搬送することは、挿入アライメントロードロックとリソグラフィのパターニングチャンバとの間に設けられたウェハ交換チャンバ内に設けられたロボットによって達成され得る。あるいは、本開示を与えられた当業者に明らかであるように、他の構造を用いて、挿入アライメントロードロックからリソグラフィのパターニングチャンバまで位置が合わせられたウェハを有するチャックを搬送し得る。例えば、露光ステージのキネマティックマウント上にチャックおよびウェアを配置し得る。
【００９１】
位置が合わせられたウェハを有するチャックをリソグラフィのパターニングチャンバ内に置いた後、次の工程４８４において、リソグラフィのパターニングを実行する。当業者に公知であるように、このようなリソグラフィのパターニングは、最終のアライメント工程、およびリソグラフィのパターニング内で用いられるさらなる工程を含み得る。
【００９２】
次の工程４８６において、処理されたウェハを有するチャックを、露光ステージのキネマティックマウントから取り外して、リソグラフィのパターニングチャンバから取出しアライメントロードロックに移動する。取出しアライメントロードロックは挿入アライメントロードロックと同じアライメントロードロックではないことに留意されたい。ウェハは、リソグラフィのパターニングチャンバを出た後、取出しアライメントロードロックのみを介して移動され、そしてトラック１０１に戻される必要がある。工程４８２に関して上述したように、リソグラフィのパターニングチャンバから取出しアライメントロードロックまで処理されたウェハを有するチャックを搬送することは、ウェハ交換チャンバ内に設けられたロボットによって実行され得る。
【００９３】
次の工程４８８において、処理されたウェハは取出しアライメントロードロック内のチャックから取り外される。上述したように、この工程は、プロセス工程４７８の実質的に逆である。したがって、処理されたウェハを有するチャックが取出しアライメントロードロックに移動された後、チャックは離され得る。チャックは、離された後、ウェハから下方へと引き下げられる。これにより、ウェハはウェハ支持体によって保持される状態になる。工程４８８と同時に、換気動作は、共同工程４９０で実行される。工程４７６、４７８および４８０と同様、換気工程４８０は工程４７６と同時に実行される。
【００９４】
最終工程４９２において、ここで取出しアライメントロードロックから処理されたウェハを取り外して、トラック上に配置する。あるいは、リソグラフィ装置からウェハを移動させるために用いられる別の構造上にウェハを置いてもよい。当業者に明らかであるように、図４の方法４７２の最終工程４９２を実行した後、リソグラフィシステムは、第１の工程４７４の前の状態に戻される。したがって、方法４７２は、複数のウェハのリソグラフィのパターニングを行うために無限に繰り返され得る。
【００９５】
図５は、本発明によるアライメントロードロック内でウェハの位置を合わせる方法５００を示す。第１の工程５１０において、ウェハをウェハ支持体上に配置する。本明細書のいたるところで説明するように、このようなウェハ支持体は、フックおよびピンなどを含み得る。本明細書のいたるところで説明するように、当業者にとって明らかであるように、ロボットまたは他のウェハ搬送メカニズムの使用を介して、ウェハ支持体上にウェハを置き得る。
【００９６】
次の工程５２０において、ウェハの方向および位置が監視される。図２Ａに関して上述したように、例えば、アライメントロードロックの外側に設けられたカメラおよび照射源を用いて、このような監視を行い得る。ウェハの位置は、カメラのビューフィールド内で監視されるウェハの曲率半径を分析することによってカメラによって監視される。ウェハに関して本明細書において用いる「位置」という用語は、ＸＹ平面内のウェハの位置を意味する。したがって、ウェハの曲率半径を見ることによって、ウェハの中心の位置がパターン識別装置を用いて決定され得る。本明細書において説明するタイプと同様のカメラおよび照射源に関するこのようなパターン識別装置およびその動作は当業者に周知である。
【００９７】
ウェハの特定の方向（すなわち、その中心周辺の角方向）は、カメラのビューフィールド内にさらに設けられたウェハ内のノッチ位置に注意することによって決定される。最初の監視の際に、カメラのビューフィールド内にノッチを設けることを保証するには、図５に示す方法の前に荒調整アライメントを行い得る。このような荒調整アライメントは、例えば、トラック内に設けられ得るエッジセンサを備えたウェハ回転モジュールの使用を含み得る。このような荒調整事前アライメント技術は当業者に公知であるため、本明細書においてより完全に説明しない。ウェハの位置および方向の監視をカメラ１つの観点から説明したが、ビューフィールドが狭い複数のカメラを用いて、アライメントの精度を上げてもよい。複数のカメラを用いてウェハの周囲に沿った異なる視点に方向付けることによって、カメラを１つ用いるよりも、より正確に中心位置およびノッチの方向を決定し得る。
【００９８】
工程５２０と同時に実行され得る工程５２５において、チャックに対してウェハの位置を合わせるようにチャックを移動する。本明細書のいたるところで説明するように、このようなチャックは静電チャックおよび真空チャックなどであり得る。図２Ｂに関して説明したアライメントステージの使用を介してウェハに対してチャックを移動する。ウェハを監視するために用いられたカメラからデータを受信したのと同じパターン識別装置によってアライメントステージの移動を制御する。パターン識別装置はウェハ上の正確な位置を知っている。パターン識別装置はさらに、アライメントステージからの位置フィードバックの効果によって、アライメントステージの正確な位置を知る。カメラによってチャックを直接監視することによって、パターン識別装置は、ウェハがチャックに対して位置が合わせられるまで、アライメントステージにウェハに対してチャックを移動させ得る（チャックの直径はウェハの直径より意図的に少し大きい）。
【００９９】
チャックおよびウェハが相互に対して位置が合わせられた後、ウェハに接触するようにチャックを配置する次の工程５３０を実行する。例えば、チャックがウェハの底表面と物理的に接触するまで、チャックを上方に移動することによって、これを達成し得る。図２Ａに関して説明したように、チャックは、例えば、ウェハを保持するウェハ支持体を収める切り取り部を有し得る。したがって、チャックがウェハの底表面と接触するまでチャックを上方に移動した場合、ウェハ支持体がチャックの切り取り部内にあるため、ウェハ支持体はチャックの邪魔にならない。チャックをウェハと接触するように置いた後、次の工程５４０においてチャックをウェハに固定する。静電チャックの場合、チャックを充電することによって、ウェハにチャックを固定し得る。あるいは、ウェハにチャックを固定することは、真空チャック内を真空にすることによって実行し得る。ウェハにチャックを固定する他の方法を実行しても本発明の範囲から逸脱しない。
【０１００】
工程５４０においてチャックにウェハを固定した後、本発明によるリソグラフィシステム内で、ウェハに対するアライメントを維持しながら、チャックを移動し得る。チャックがキネマティックマウント機能を備えているため、露光ステージに対するウェハのアライメントは常に、リソグラフィシステム内で用いられるキネマティックマウントの再現性内にある。通常、このようなキネマティックマウントの再現性は約２ミクロン内である。一方、ロボットおよびグリッパの再現性は通常、数百ミクロンである。したがって、ロボットの移動に続いて微調整アライメントを実行する従来の工程は、ウェハをチャックにマウントしたままで移動することによって省き得る。微調整アライメントは依然必要である。しかし、ロボットが移動した後に微調整アライメントを実行すると、微調整アライメントプロセスが容易になる。したがって、本発明によるリソグラフィシステムは、図１に関して上述したように、システム内に複数のチャックを用いることによって、高いレベルのスループット（例えば、１時間あたり１２０個のウェハ）を達成し得る。
【０１０１】
本発明の一つの実施形態によれば、リソグラフィのパターニングチャンバと、第１のゲートバルブによって上記リソグラフィのパターニングチャンバから分離されたウェハ交換チャンバと、第２のゲートバルブによって上記ウェハ交換チャンバから分離された少なくとも１つのアライメントロードロックとを含むリソグラフィシステムが提供される。上記アライメントロードロックは、ポンプダウンの間にウェハの位置を合わせるアライメントステージを含む。本発明によるアライメントロードロックは、単方向または双方向であり得る。同様に、本発明によるリソグラフィシステムは、１つまたは複数のアライメントロードロックを含み得る。さらに本発明として開示するのは、リソグラフィシステム内でウェハをパターニングする方法である。上記方法は、アライメントロードロック内の支持体上に上記ウェハを配置する第１の工程を含み得る。次の工程において、上記アライメントロードロック内で、かつ、上記支持体上に上記ウェハを支持した状態で、チャックに対して相対的に上記ウェハの位置を合わせる。別の工程において、上記ウェハを上記チャックに固定する。さらに別の工程において、ポンプダウンを実行して、上記アライメントロードロック内に真空を生成する。
【０１０２】
【発明の効果】
本発明によれば、ロボットによって生じるアライメントの喪失を回避し、同時にシステムのスループットを改善する、リソグラフィシステム内でウェハを処理するシステムおよび方法を提供することが出来る。
【０１０３】
本発明を真空内で動作するリソグラフィシステムの観点から説明してきたが、非真空システムとして本発明を実施しても本発明の範囲から逸脱しない。このようなシステムにおいて、アライメントロードロックとして上述してきたものは、ロードロックのポンプダウンおよび換気特性の無いアライメントおよびチャッキングステーションであり得る。さらに、説明したポンプダウンおよび換気工程の無い方法を本発明によって実行し得る。
【０１０４】
本発明の種々の実施形態を上述したが、これらは例示として提示しているのであって、本発明を限定しないことが理解されるべきである。当業者であれば、上掲の特許請求の範囲に規定する本発明の意図および範囲から逸脱せずに、本発明に形態および詳細において種々の変更を行い得ることを理解する。したがって、本発明の幅および範囲は、上述の例示の実施形態にいずれによっても限定されるべきではなく、上掲の特許請求の範囲およびその均等物によってのみ規定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明によるリソグラフィシステムを示す図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明によるアライメントロードロック内の上部エレメントの分解図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明によるアライメントロードロック内の下部エレメントの分解図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明によるリソグラフィシステム内のフロアにマウントされたモーションフィードスルー３００を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明によるリソグラフィシステム内の壁にマウントされたモーションフィードスルー３５０を示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明による双方向ロードロック（単数または複数）を用いるリソグラフィシステム内でウェハをパターニングする方法を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明による単方向ロードロック（単数または複数）を用いるリソグラフィシステム内でウェハをパターニングする方法を示す図である。
【図５】図５は、本発明によるアライメントロードロック内のウェハの位置を合わせる方法を示す図である。
【符号の説明】
１０１ トラック
１０４、１０５ アライメントロードロック
１０６ ウェハ交換チャンバ
１１１ リソグラフィパターニングチャンバ

Claims (36)

1. リソグラフィシステムであって、
   リソグラフィのパターニングチャンバと、
   該リソグラフィのパターニングチャンバに結合されたウェハ交換チャンバと、
   第１のゲートバルブによって該ウェハ交換チャンバから分離された少なくとも１つのアライメントロードロックであって、ウェハの位置を合わせ、垂直並進可能なアライメントステージを含む少なくとも１つのアライメントロードロックと
   を含み、
   前記少なくとも１つのアライメントロードロックは、第１の壁を含み、該第１の壁は、該第１の壁を通って延びる１つの柱が移動することを可能にするモーションフィードスルーシールを含む開口部を有し、
   前記モーションフィードスルーシールは、前記第１の壁の開口部をシールするベローズを含み、前記モーションフィードスルーシールは、前記アライメントステージが回転シールなしで回転可能になるように構成される、
   リソグラフィシステム。
2. 前記ウェハ交換チャンバは、第２のゲートバルブによって前記リソグラフィのパターニングチャンバから分離されている、請求項１に記載のリソグラフィシステム。
3. 前記アライメントステージは、ポンプダウンステージの間に前記ウェハの位置を合わせる、請求項１に記載のリソグラフィシステム。
4. 前記少なくとも１つのアライメントロードロックは、第３のゲートバルブによってトラックから分離された双方向アライメントロードロックである、請求項１に記載のリソグラフィシステム。
5. 前記少なくとも１つのアライメントロードロックは、第３のゲートバルブによってトラックから分離された単方向アライメントロードロックである、請求項１に記載のリソグラフィシステム。
6. 前記少なくとも１つのアライメントロードロックは、複数のアライメントロードロックを含む、請求項３に記載のリソグラフィシステム。
7. 前記少なくとも１つのアライメントロードロックは、前記第１の壁の反対側にある第２の壁を含み、該第２の壁は、該第２の壁を通って延びる柱が移動することを可能にするモーションフィードスルーシールを含む開口部を有し、
   前記モーションフィードスルーシールは、前記第２の壁の開口部をシールするベローズを含み、前記モーションフィードスルーシールは、前記アライメントステージが回転シールなしで回転可能になるように構成される、請求項１に記載のリソグラフィシステム。
8. 前記複数のアライメントロードロックは、単方向アライメントロードロックを含む、請求項６に記載のリソグラフィシステム。
9. 第３のゲートバルブによって前記ウェハ交換チャンバから分離されたロードロックを保持する予備チャックをさらに含む、請求項１に記載のリソグラフィシステム。
10. 検査波長を有する光を発する照射源、および該検査波長に反応するカメラをさらに含む、請求項１に記載のリソグラフィシステム。
11. 前記少なくとも１つのアライメントロードロックは、前記検査波長を透過するロードロックのルーフをさらに含む、請求項８に記載のリソグラフィシステム。
12. 前記少なくとも１つのアライメントロードロックは、該少なくとも１つのアライメントロードロック内にウェハを保持するためのウェハ支持体をさらに含む、請求項１に記載のリソグラフィシステム。
13. 前記少なくとも１つのアライメントロードロックは、該少なくとも１つのアライメントロードロックのフロアを通って延びた柱によって、該少なくとも１つのアライメントロードロック外に設けられたアライメントサブステージから分離されたアライメントステージをさらに含む、請求項１に記載のリソグラフィシステム。
14. 前記アライメントステージは、チャックをキネマティックにマウントする複数のステージ係合機構を含む、請求項１３に記載のリソグラフィシステム。
15. 前記ステージ係合機構はＶ型ブロックを含む、請求項１４に記載のリソグラフィシステム。
16. 前記少なくとも１つのアライメントロードロックの前記フロアは、該少なくとも１つのアライメントロードロック内への気体の流入を防止しつつ、前記柱が該フロアに対して相対的に移動することを可能にするモーションフィードスルーシールを含む、請求項１３に記載のリソグラフィシステム。
17. 前記モーションフィードスルーシールは、ベローズ、エラストマーシール、テフロン（Ｒ）シール、強磁性流体シールおよび磁気結合を含む群から選択されたエレメントを含む、請求項１６に記載のリソグラフィシステム。
18. 少なくとも１つのチャックをさらに含む、請求項１に記載のリソグラフィシステム。
19. 前記少なくとも１つのチャックは静電チャックである、請求項１８に記載のリソグラフィシステム。
20. 前記少なくとも１つのチャックは真空チャックである、請求項１８に記載のリソグラフィシステム。
21. 前記少なくとも１つのチャックは複数のチャックを含む、請求項１８に記載のリソグラフィシステム。
22. 前記少なくとも１つのチャックは、複数のウェハ支持体に接触することなく、該複数のウェハ支持体によって保持されたウェハと接触可能なように複数の切り取り部を含む、請求項１８に記載のリソグラフィシステム。
23. 前記少なくとも１つのチャックは、下面上に該少なくとも１つのチャックをキネマティックにマウントするための複数のチャック係合機構を含む、請求項１８に記載のリソグラフィシステム。
24. 前記チャック係合機構は半球である、請求項２３に記載のリソグラフィシステム。
25. 前記リソグラフィのパターニングチャンバは、リソグラフィのパターニングの間、ウェハを有するチャックを保持する少なくとも１つの露光ステージを含む、請求項１に記載のリソグラフィシステム。
26. 前記少なくとも１つの露光ステージは複数の露光ステージを含む、請求項２５に記載のリソグラフィシステム。
27. リソグラフィシステム内でウェハを処理する方法であって、
    （ａ）アライメントロードロック内の支持体上に該ウェハを配置する工程と、
    （ｂ）該アライメントロードロック内で、該支持体上に該ウェハを支持した状態で、チャックに対して該ウェハの位置を合わせる工程と、
    （ｃ）該ウェハを該チャックに固定する工程と、
    （ｄ）ポンプダウンを実行して、該アライメントロードロック内に真空を生成する工程と
    を包含し、
    前記アライメントロードロックは、第１の壁を含み、該第１の壁は、該第１の壁を通って延びる１つの柱が移動することを可能にするモーションフィードスルーシールを含む開口部を有し、
    前記モーションフィードスルーシールは、前記第１の壁の開口部をシールするベローズを含み、前記モーションフィードスルーシールは、垂直並進可能なアライメントステージが回転シールなしで回転可能になるように構成される、
    方法。
28. 前記工程（ｄ）は、前記工程（ｂ）および（ｃ）のうちの少なくとも一方の工程と同時に実行される、請求項２７に記載の方法。
29. 前記工程（ｄ）は、前記工程（ｂ）および（ｃ）と同時に実行される、請求項２７に記載の方法。
30. （ｅ）リソグラフィのパターニングチャンバに前記チャックおよびウェハを搬送する工程と、
    （ｆ）該ウェハ上にリソグラフィのパターニングを実行する工程と、
    （ｇ）該ウェハおよびチャックを前記アライメントロードロックに戻す工程と、
    （ｈ）該ウェハから該チャックを取り外す工程と、
    （ｉ）該アライメントロードロックを換気する工程と
    をさらに包含する、請求項２８に記載の方法。
31. 前記工程（ｈ）および（ｉ）は同時に実行される、請求項３０に記載の方法。
32. アライメントロードロック内でウェハの位置を合わせる方法であって、
    （ａ）該アライメントロードロック内の支持体上に該ウェハを配置する工程と、
    （ｂ）該アライメントロードロック内の該支持体上の該ウェハの位置および方向を監視する工程と、
    （ｃ）チャックを移動して、該チャックに対して該ウェハの位置を合わせる工程と、
    （ｄ）該チャックを該ウェハと接触するように配置する工程と、
    （ｅ）該ウェハを該チャックに固定する工程と
    を包含し、
    前記アライメントロードロックは、第１の壁を含み、該第１の壁は、該第１の壁を通って延びる１つの柱が移動することを可能にするモーションフィードスルーシールを含む開口部を有し、
    前記モーションフィードスルーシールは、前記第１の壁の開口部をシールするベローズを含み、前記モーションフィードスルーシールは、垂直並進可能なアライメントステージが回転シールなしで回転可能になるように構成される、
    方法。
33. 前記工程（ｂ）は、前記アライメントロードロック内の前記支持体上の前記ウェハの位置および方向を該アライメントロードロック外に設けられたカメラによって監視する工程をさらに包含する、請求項３２に記載の方法。
34. 前記工程（ｄ）は、前記チャックが前記ウェハを押し上げて該ウェハが前記支持体から離れるまで、該チャックを上方に移動する工程をさらに包含する、請求項３２に記載の方法。
35. 前記チャックは静電チャックであり、前記工程（ｅ）は、該静電チャックを充電する工程をさらに包含する、請求項３２に記載の方法。
36. リソグラフィシステムであって、
    リソグラフィのパターニングチャンバと、
    該リソグラフィのパターニングチャンバに隣接したウェハ交換チャンバと、
    該ウェハ交換チャンバに隣接した少なくとも１つのアライメントチャッキングステーションと、
    複数のチャックと、
    第１のゲートバルブによって該ウェハ交換チャンバから分離された少なくとも１つのアライメントロードロックであって、ウェハの位置を合わせ、垂直並進可能なアライメントステージを含む少なくとも１つのアライメントロードロックと
    を含み、
    ウェハは、該複数のチャックのそれぞれに固定された状態で、該リソグラフィのパターニングチャンバに向かって移動され、かつ、該リソグラフィのパターニングチャンバから移動され、
    前記少なくとも１つのアライメントロードロックは、第１の壁を含み、該第１の壁は、該第１の壁を通って延びる１つの柱が移動することを可能にするモーションフィードスルーシールを含む開口部を有し、
    前記モーションフィードスルーシールは、前記第１の壁の開口部をシールするベローズを含み、前記モーションフィードスルーシールは、前記アライメントステージが回転シールなしで回転可能になるように構成される、
    リソグラフィシステム。

Images