JP2006261608A

JP2006261608A - デバイス製造装置及び制御方法

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Publication number: JP2006261608A
Application number: JP2005080595A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Takamura; 裕一高村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2005-03-18
Filing date: 2005-03-18
Publication date: 2006-09-28
Also published as: US20060207680A1

Abstract

【課題】装置内部の環境が装置外部の環境とは大きく異なる場合において、被処理物の装置内外への出し入れを高速化し、装置のスループットを向上する。
【解決手段】環境調整機構は、処理対象物を処理するべく高真空に調整される処理チャンバ15と、処理チャンバ15の真空度よりも装置外の気圧に近い環境に調整される中継チャンバ7と、搬入部ロードロック室2a,2bと、処理部ロードロック室10と、それら各部の環境を個別に調整する調整機構5a,5b,8,13,14を備える。搬入部ロードロック室2a,2bの環境を外部環境と中継チャンバ7内の環境との間で調整して搬入部ロードロック室を介して外部から中継チャンバ７内へウエハを搬入し、更に、処理部ロードロック室１０の環境を中継チャンバ7の環境と処理チャンバ15の環境の間で調整して、処理部ロードロック室を介して中継チャンバから処理チャンバへウエハが搬送される。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体素子等を製造するデバイス製造装置に関する。特に装置の内外で環境が異なるようなデバイス製造装置において、当該装置内部への材料搬入のための環境調整機構に関するものである。

装置の外部環境と内部環境が極端に違う場合には、ロードロック室などのような環境を切り替えるための中継的処理室を設置する必要がある。例えば、ＥＵＶ露光装置や、電子ビーム等による直接的な描画を行なう直描露光装置においては、露光源と露光対象物との間に何らかの物質があると、露光光や露光ビームの光路に影響を与えてしまい正確な露光ができなくなる。このため、装置内の、露光光や露光ビームの光路およびウエハステージの存在する空間を高真空状態に保つ必要がある。またＦ₂露光装置においては、Ｆ₂レーザが酸素や水分に照射されると吸収されて露光エネルギーが減衰してしまう。このため、その光路は高い濃度の窒素ガスなどで満たされている必要がある。このように装置内外で環境が著しく違う場合には、ロードロック室を用いて環境を切り替える必要がある。

ロードロック室を用いた一般的な装置構成例について図４を用いて説明する。

装置内外で環境が違っており、かつ被処理物を装置内に搬入（または装置内から搬出）する場合には、装置外部と装置内処理部との間で圧力やガス成分などの処理環境を合わせるためにロードロック室が用いられている。

図４に示される装置にはこのようなロードロック室１０が１つあり、ロードロック室１０は外部との環境遮断が可能な外側ゲート９と内側ゲート１１の２つのゲートを有している。装置内部から被処理物を搬出する際には、最初にこの２つのゲート９，１１を閉めておき、圧力調整機構１３によりロードロック室１０の環境を装置内部１５とほぼ同じに調整する。そして、内側ゲート１１を開けて装置内の被処理物をロードロック室１０内に取り出し、再度内側ゲート１１を閉じる。そして、ロードロック室１０の環境を装置外部とほぼ同じにした後、今度は外側ゲート９を開いて当該被処理物を装置外部に搬出する。被処理物の装置内への搬入時は、上記と逆の作業をすればよい。

通常は図４で示すようにロードロック室１０を１つだけ設ける場合が多い。ロードロック室１０が１つしか存在しなくても、装置内外の環境差異が小さい場合や、差異が大きくても環境調整に要する処理時間を許容できる用途の場合には特に大きな問題にはならなかった。

しかしながら、装置内処理部の環境が装置外部の設置環境とは著しく違う場合、例えばＥＵＶ露光装置のように装置内が高真空圧力（１０^-5ｐａ程度）より低圧であったり、Ｆ₂レーザを用いた露光装置のようにレーザ光路が高純度の窒素ガスなどで充満されている必要があるような場合には、ウエハなど被処理物を装置に搬入する際に生じるロードロック室内の環境調整に要する処理時間が著しく増大し、スループットが低下してしまう。

このようなスループットの低下防止を目的として、特許文献１では、大気圧下の装置外部環境と真空処理室との間に複数のロードロック室を設けて並列処理をする構成を提案している。このような構成にすれば、真空排気処理の並列動作が可能となるので、装置内外の環境を合わせるための待ち時間を減らすことができる。
特開２０００−１５０３９５号公報

しかしながら、特許文献１で記載された方法のようにロードロック室を単純に並列に設置しただけでは、各ロードロック室では毎回大気圧から処理室の圧力まで減圧することになる。このため、真空処理室の設定圧力が超高真空圧力のように極端に低い圧力の場合、ロードロック室内の圧力を短時間で目標圧力に到達させるのは困難である。例えば、ＥＵＶ露光装置などの装置内処理圧力は超高真空圧以下（１０^-5ｐａ以下）が望ましいが、設定圧力がこのように低い圧力になると、たとえ複数のロードロック室を設けたとしても、真空引きに要する時間が非常に長くなってしまい、スループットの低下は免れない。

また、真空到達時間を短縮化するために、単純に排気能力を増強したり、ロードロック室を加熱するといったような方法を採用することも考えられる。例えば、ロードロック室をベーキングして内部のガスを放出したり、排気能力の大きなポンプを使用すれば真空到達時間の改善効果が期待できる。しかしながら、このような場合には新たな問題を発生してしまう可能性がある。

例えば、チャンバのベーキングはなるべく高い温度の方が効果的であるが、ベーキングによる熱が装置内処理部に流入して露光性能に影響を与えたり、設定温度によっては処理ウエハに熱的ダメージを与えることなどが懸念される。また長期間に渡って、常温と高温および大気圧と超高真空圧力間の繰り返しに耐えることができ、かつ高温下で変質しないような材料を選定したり、そのようなロードロック室を形成するための真空封止機構を実現することも容易ではない。また、大きな排気能力のポンプを用いると排気速度が上がるので真空到達時間を短かくすることができる。しかしながら、単に排気能力が大きいポンプにしただけでは処理室内のゴミが舞い上がってしまい、処理ウエハを汚染してしまうことになる。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、装置内部の環境が装置外部の環境とは大きく異なる場合において、被処理物の装置内外への出し入れを高速化し、装置のスループットを向上することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明によるデバイス製造装置は以下の構成を備える。即ち、
処理対象物を処理するべく第１環境に調整される第１チャンバと、
前記第１環境よりも装置外部の環境に近い第２環境に調整される第２チャンバと、
前記第２チャンバと装置外部とを接続する第１ロードロック室と、
前記第１チャンバと前記第２チャンバとを接続する第２ロードロック室と、
前記第１および第２チャンバならびに前記第１および第２ロードロック室の環境を個別に調整する調整手段と、
前記調整手段により前記第１ロードロック室を装置外部の環境と前記第２環境との間で調整して、前記第１ロードロック室を介して装置外部から前記第２チャンバへ処理対象物を搬送する第１制御手段と、
前記調整手段により前記第２ロードロック室を前記第１及び第２環境の間で調整して、前記第２チャンバから前記第１チャンバへ前記処理対象物を搬送する第２搬送手段とを備える。

また、上記の目的を達成するための本発明によるデバイス製造装置の制御方法は、
処理対象物を処理するべく第１環境に調整される第１チャンバと、前記第１環境よりも装置外部の環境に近い第２環境に調整される第２チャンバと、前記第２チャンバと装置外部とを接続する第１ロードロック室と、前記第１チャンバと前記第２チャンバとを接続する第２ロードロック室とを備えたデバイス製造装置の制御方法であって、
前記第１チャンバを第１環境に、前記第２チャンバを第２環境にそれぞれ調整する第１調整工程と、
前記第１ロードロック室の内部を装置外部環境と同等に調整して、処理対象物を該第１ロードロック室内に搬入した後、該第１ロードロック室を前記第２環境と同等に調整する第２調整工程と、
前記第２環境に調整された前記第１ロードロック室と前記第２チャンバを連通させ、前記処理対象物を前記第２チャンバ内へ搬入する第１搬送工程と、
前記第２ロードロック室を前記第２環境と同等に調整する第３調整工程と、
前記第１環境に調整された前記第２ロードロック室と前記第２チャンバを連通させ、前記処理対象物を前記第２ロードロック室内へ搬送する第２搬送工程と、
前記第２ロードロック室を前記第１環境と同等に調整する第４調整工程と、
前記第１環境に調整された前記第２ロードロック室と前記第１チャンバを連通させ、前記処理対象物を前記第１チャンバへ搬送する第３搬送工程とを備える。

上記の構成によれば、装置内部の環境が装置外部の環境とは大きく異なる場合において、被処理物の装置内外への出し入れを高速化でき、装置のスループットを向上することができる。

以下、添付の図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。

＜実施形態の概要＞
まず、本発明の構成を露光装置に適用した場合の実施形態の概要について図１を参照して説明する。

本実施形態では、露光装置内の処理部（処理チャンバ１５）と装置設置環境との間に、環境調整機構を設ける。環境調整機構は、複数個の並列および直列に配置されたロードロック室２ａ、２ｂ、１０と、ウエハなど被処理物を搬送するための搬送ロボットなどで構成される搬送機構６と、装置外部から装置内部に至る全ての密閉可能な空間を個別に環境制御できる調整機構５ａ、５ｂ、８，１３，１４とを具備する。調整機構は、例えば圧力調整弁および真空ポンプを用いて、各チャンバ（中継チャンバ７、処理チャンバ１５）と各ロードロック室内の調整圧力を個別制御可能としたものである。並列に配置されたロードロック室２ａ，２ｂは、環境調整に要する時間を短縮化するために並列処理をする目的で設けられている。他方、直列に配置されたロードロック室１０は、装置外部の設置環境からウエハ処理環境（処理チャンバ１５内の環境）までの環境調整を従来のように一気にするのではなく、中間的な状態である中継チャンバ７を介することで環境調整に要する待ち時間を減らすことを目的として設けられている。そして、このような構成により、装置のスループットを向上する。

次に、制御方法や適正圧力値などについて詳しく説明する。

初めに結露についてであるが、急激な断熱膨張で熱を奪われることにより、ウエハなどの被処理物が結露する場合がある。結露の発生条件としては、被処理物が置かれている環境の湿度や圧力が挙げられる。初期湿度が５０％程度の場合には圧力が１００Ｐａ以下であれば高速に排気しても結露しないことが分かっている。

次にゴミの舞い上がりについて説明する。ゴミ付着防止のための適正圧力値は、想定されるゴミの大きさによって変わってくる。すなわち、ゴミの重力による落下とブラウン運動による浮遊がほぼ拮抗する圧力は、ゴミの大きさによって変わってくる。具体的には、ゴミの大きさが１０ｎｍの場合１０^-2Ｐａ、５０ｎｍの場合１０ｐａ、０．１μｍの場合１００ｐａ程度であることが分かっている。また、ゴミが帯電していると静電気力によりウエハに付着してしまう為、真空イオナイザーでの除電処理が必要である。除電装置の仕様にもよるが、この場合には通常５０ｎｍ以下程度のゴミが対象となる。

以上説明してきたことを考慮し、本実施形態では、ウエハなどの被処理物受け渡し用の搬入部ロードロック室２ａ、２ｂにおいては、大気圧から１００ｐａ程度まではゆっくりと排気し、それより低圧側では高速に排気する。また搬入部ロードロック室２ａ，２ｂから処理部ロードロック室１０までウエハを搬送するための中継チャンバ７については、不図示の真空イオナイザーで除電済みのゴミを対象として考えれば、１０ｐａ以下の圧力とするのが望ましい。なお、中継チャンバ７内は、少なくとも高速排気が可能な１００ｐａ以下とすべきである。また、装置内に被処理物を搬入する為の処理部ロードロック室１０の圧力については、中継チャンバ７と同じ圧力から装置内の処理部圧力（処理チャンバ１５内の圧力）までの間で変化することになる。

本実施形態は、このように複数段階で環境を調整する空間を設けるとともに、各段階間における被処理物の受け渡しのための複数のロードロック室を設けている。この構成により、各ロードロック室における環境調整は短時間で終えることができる。

なお、圧力環境を調整するのと同様な理由から、窒素ガスなどの特定ガスを高濃度で充満させる環境を準備する際にも、上述のような複数段階の環境調整空間とそれらをつなぐ複数のロードロック室で構成された環境調整機構は有用である。すなわち被処理物の搬入部ロードロック室２ａ，２ｂにおいては、真空装置と同様にゴミを舞い上げずに真空引き後に窒素ガスを注入するなどして、高速にガス置換を行うことが可能である。また、被処理物搬入部から装置内処理部までの間に中間的な環境を持つ中継チャンバ７を設けることにより、窒素ガス濃度や水分含有量などの環境を圧力調整と同様に段階的に装置処理部の状態に近づけることが可能である。以下、各実施形態について詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、ＥＵＶ露光装置や、電子ビームによる直描露光装置などのような、超高真空下で露光処理をする真空露光装置の構成を示している。また、図１の真空露光装置は、複数枚のウエハを同時に一括で処理する量産装置の場合を想定している。

図１に示されるように、２つの搬入部ロードロック室２ａ、２ｂが、ウエハなどの被処理物を装置外部から搬入するために設けらており、並列処理が可能となっている。搬入部ロードロック室２ａ（２ｂ）には外側ゲート１ａ（１ｂ）、内側ゲート３ａ（３ｂ）が設けられており、両ゲートを閉じることによりロードロック室内を密閉空間とすることができる。また、外側ゲート１ａ（１ｂ）を開けばロードロック室は装置外部と通じ、内側ゲート３ａ（３ｂ）を開けばロードロック室は中継チャンバ７と通じる。

また、処理部ロードロック室１０は装置内部（処理チャンバ１５）にウエハを搬入するために設けられている。処理部ロードロック室１０にも外側ゲート９と内側ゲート１１が設けられており、両ゲートを閉じることによりロードロック室内を密閉空間とすることができる。また、外側ゲート９を開けばロードロック室は中継チャンバ７と通じ、内側ゲート１１を開けばロードロック室は処理チャンバ１５と通じる。

搬送機構６は、搬入部ロードロック室２ａまたは搬入部ロードロック室２ｂから処理部ロードロック室１０にウエハなどの被処理物を搬送するものであり、例えば搬送ロボットなどを含む。中継チャンバ７は搬送機構６を内包し、装置外部の気圧と処理チャンバ１５内の圧力との間の圧力を有するように調整されている。また、圧力調整機構５ａ、５ｂは搬入部ロードロック室２ａ，２ｂ内の圧力を、圧力調整機構８は中継チャンバ７内の圧力を、圧力調整機構１３は処理部ロードロック室１０内の圧力を、圧力調整機構１４は処理チャンバ１５内の圧力をそれぞれ個別に調整可能である。制御部１０１は、各ロードロック室のゲートの開閉や、圧力調整機構、搬送機構等を制御する。

以上の構成を備えた本実施形態の露光装置における被処理物（ウエハ）の搬送制御について図５、図６のフローチャート及び図１を参照しながら説明する。図５、図６は制御部１０１による動作を説明するフローチャートである。

実施形態の概要で説明したように、装置内部は、不図示の真空イオナイザーなどで除電されているものとする。また、説明を簡単にする為に、搬入部ロードロック室２ａからウエハを搬入する場合について説明する。なお、搬入部ロードロック室２ｂからウエハの搬入を行なう場合も同様の動作となることは明らかであろう。

予め搬入部ロードロック室２ａは、装置外部の圧力とほぼ同じ圧力となるように調整され、外側ゲート１ａを開いた状態とする。即ち、外側ゲート１ａと内側ゲート３ａを閉じた状態で圧力調整機構５ａにより室内の圧力を外部圧力と同等にし、外側ゲート１ａを開く（ステップＳ１０１，Ｓ１０２，Ｓ１０３）。

予めウエハキャリア４ａに入れられた複数枚のウエハは、搬入部ロードロック室２ａに搬入される。このとき、上述のように、制御装置１０１の制御により搬入部ロードロック室２ａの外側ゲート１ａは既に開けられており、内側ゲート３ａは閉じられている。搬入部ロードロック室２ａへのウエハキャリア４ａの載置は、人手によって行なわれてもよいし、搬送ロボットなどにより自動的に行われても良い。ウエハキャリア４ａの載置の完了が検出されると、制御装置１０１は外側ゲート１ａを閉め（ステップＳ１０４，Ｓ１０５）、搬入部圧力調整機構５ａにより減圧処理を開始させる（ステップＳ１０６）。このとき、上述したように、大気圧から１００ｐａ程度まではゆっくりと減圧し、１００ｐａ以下については高速に減圧を行うようにする。このような減圧制御により、急激に排気処理をすることで断熱膨張によって処理ウエハが凍結したり、搬入部ロードロック室２ａ内で発生した気流によりゴミが舞い上がってウエハが汚染することを防止できる。

中継チャンバ７内の圧力とほぼ等しい圧力になるまで減圧処理を行った後、制御部１０１は、搬入部ロードロック室２ａの内側ゲート３ａを開く（ステップＳ１０７，Ｓ１０８）。中継チャンバ７の圧力は、上述したように１０ｐａ程度が望ましい。その後、真空ロボットなどの搬送機構６により、ウエハキャリア４ａ内の処理ウエハは、処理部ロードロック室１０に搬送される（ステップＳ１１０）。なお、上記ステップＳ１０１〜Ｓ１０８の処理は、ウエハキャリア４ａによって複数枚のウエハを単位として搬入部ロードロック室２ａに搬入されるので、この複数枚のウエハについて１回実行すればよいことになる。

一方、処理部ロードロック室１０については、外側ゲート９と内側ゲート１１を閉じた状態で圧力調整機構１３によりロードロック室内の圧力を中継チャンバ７の圧力と同程度（１０ｐａ以下）にし、その後外側ゲート９を開く（ステップＳ１２１，Ｓ１２２，Ｓ１２３）。すなわち、処理部ロードロック室１０は予め処理部圧力調整機構１３により所定の圧力に調整されており、かつ搬送機構６側の外側ゲート９は開いた状態となっているものとする。搬送機構６によりウエハが処理部ロードロック室１０内に載置されたことを検出すると、制御部１０１は外側ゲート９を閉じて（ステップＳ１２５）、処理部ロードロック室１０内を処理チャンバ１５と同等の圧力（超高真空圧以下（１０^-5ｐａ以下））になるまで減圧する（ステップＳ１２６，Ｓ１２７）。その後、内側ゲート１１を開く（ステップＳ１２８）。この状態で、処理チャンバ１５内の不図示の搬送機構によりウエハが処理チャンバ１５へ搬出される（ステップＳ１３０）。

なお、露光装置本体部における処理チャンバ１５内の圧力は超高真空圧以下（１０^-5ｐａ以下）であることが望ましいが、装置内処理部の構成や容積によっては、さらに局所排気可能なロードロック室を構成することも考えられる（装置が大きくなると、装置内部を全て高真空にすることが難しくなる。従って、装置内処理部に新たなロードロック室を設けて、光が通る部分などを局所的に排気するようにして、排気対象エリアを小さくする）。但し、上記の設定圧力値は、露光処理時間、真空引き時間、受け渡し口の数などを考慮して総合的に決定する場合もある。例えば、ウエハ搬送用の中継チャンバ７の圧力は１０ｐａ程度が望ましいが、装置の条件によっては１００ｐａ程度になる場合もある。

前述したように、２つの搬入部ロードロック室２ａ、２ｂは、真空排気の並列処理を意図したものなので、２つに限定されず３つ以上存在してもかまわない。また、搬入部ロードロック室を１つとすることも装置構成上は可能である。

以上、ウエハを装置外部から処理チャンバ１５へ搬入する動作を説明した。ウエハを処理チャンバ１５から装置外部へと搬出する場合の動作は、上記と逆の手順を踏むことになる。以下、図６を参照してこの処理例を説明する。

まず、処理部ロードロック室１０の内側ゲート１１および外側ゲート９を閉じた状態で室内の圧力を処理チャンバ１５内の圧力と同等にしてから内側ゲート１１を開き、不図示の搬送機構によりウエハを処理部ロードロック室１０内に載置した後内側ゲート１１を閉じる（ステップＳ２０１〜Ｓ２０５）。続いて処理部ロードロック室１０内の圧力を中継チャンバ７内の圧力と同等になるまで上昇させてから、外側ゲート９を開く（ステップＳ２０６〜Ｓ２０８）。そして、搬送機構６を駆動して、処理部ロードロック室１０内のウエハを中継チャンバ７内に取り出す（ステップＳ２１０）。

一方で、制御部１０１は、搬入部ロードロック室２ａの内側ゲート３ａと外側ゲート１ａを閉じて室内の圧力を中継チャンバ７内の圧力と同等に調整し、その後、内側ゲート３ａを開く（ステップＳ２１１〜Ｓ２１３）。この状態で、搬送機構６は処理部ロードロック室１０から取り出したウエハを搬入部ロードロック室２ａ内に搬入し、ウエハキャリア４ａに載置する。

搬入部ロードロック室２ａにおける搬入の完了を検出したならば、制御部１０１は内側ゲート３ａを閉じ、室内の圧力が装置外部の気圧と同等になるまで上昇させ、その後、外側ゲート１ａを開く（ステップＳ２１４〜Ｓ２１８）。その後、不図示の搬送機構或いは手動によりウエハを搬入側ロードロック室２ａより搬出する（ステップＳ２２０）。以上の処理により、ウエハを装置外部に取り出すことができる。なお、搬入側ロードロック室２ａはウエハキャリア４ａにより複数枚をまとめて出し入れができるので、ステップＳ２１５〜Ｓ２１８の処理は複数枚のウエハにつき１回実行するようにすればよい。

以上のような環境調整機構を用いることで得られるメリットについて以下に説明する。まず、図４で示した従来例のように、ロードロック室が１つ介在するだけで、本実施形態のような、直列に配置された中継チャンバ７がない場合を考えてみる。

少しでも所望の真空圧に到達する時間を短くするためには、真空引きをする対象の体積と表面積が小さいほど有利である。特に超高真空圧のように低い圧力の場合には、表面積が重要である。従って、１回あたりの真空排気時間で比較すると、ウエハを１枚ずつ供給する方式の方がウエハキャリア４ａなどを用いて供給するよりもロードロック室を小さくすることができるので、１回あたりの真空排気時間は短時間で済む。本実施形態で、処理部ロードロック室１０が１枚ずつウエハを供給する構成となっているのはこのためである。但し、ウエハを１枚ずつ供給する方式が従来方式と同じであったとしても、本実施形態では大気圧に比べて十分低い圧力である中継チャンバ７の圧力から真空引きをしているので、従来方式（大気圧からの真空引き）に比べて総排気量は著しく少なくなり、結果として目標圧力への到達時間を短縮することができる。

また、処理ウエハ１枚当たりの目標圧力到達時間を短くするためには、ウエハを１枚ずつ供給する方法よりもウエハキャリア４ａなどを用いて、複数枚のウエハに対して同時に真空引きをした方が有利である。これは、搬入部ロードロック室２ａの外側ゲート１ａを開閉する回数を減らすことができること、搬送時間の節約等による。しかしこの場合には、体積や表面積が大きくなってしまう為に、必要な真空度に到達するまでに多くの時間を要してしまう。特に超高真空圧力のように目標圧力が低い場合には、その影響が顕著である。しかしながら、本実施形態では、処理部ロードロック室２ａ，２ｂにおいては、大気圧から超高真空領域まで真空引きするのではなく、中継チャンバ７の圧力までしか引かないので、処理時間を短くすることができる。すなわち、ウエハキャリア４ａによる複数枚を同時に真空引きすることのメリットを活かすことができる。

以上のように、第１実施形態によれば、搬入部ロードロック室２ａと処理部ロードロック室１０との間に、大気圧より十分低い圧力（１０ｐａ程度）に設定された中継チャンバ７を設けることで、処理部ロードロック室１０においては、大気圧から真空引きする場合に比べて総排気量を少なくできる。さらに、中継チャンバ７から処理部ロードロック室１０へのウエハ搬入を１枚ずつ行うことで、体積も表面積も小さくなるので、超高真空圧力まで真空引きをする必要がある処理部ロードロック室１０での処理を高速化している。また真空引きを超高真空領域まで行なう必要のない搬入部ロードロック室２ａ、２ｂへのウエハ搬入はウエハキャリア４ａを用いることで、ウエハ１枚あたりの排気量を低減することができる。さらに、複数の搬入口を設けて並列処理をすることにより、搬入部ロードロック室２ａ、２ｂでの真空引きに要する時間も低減されている。

したがって、本実施形態の構成によれば、従来方式に比べて環境調整に要する処理時間を短くすることができる。特に、複数枚のウエハを同時に処理する場合に有効である。

＜第２実施形態＞
第２実施形態に係る機器構成を図２に示す。第１実施形態で説明したようなウエハキャリア４ａを用いた構成の場合、多数のウエハを同時に処理する場合には非常に効果的であるが、少ない枚数を処理する場合には搬入部ロードロック室２ａで排気する容積が大きくなってしまう為に、返って処理時間が長くなってしまうことが懸念される。

第２実施形態では、このような場合を考慮して、ウエハを１枚づつ搬入できるような搬入部ロードロック室２ｃを設けた構成を示す。このような構成にすることで、前述したような排気量が増大することによるデメリットは低減できる。

装置の運用方法によっては、ウエハキャリア用の搬入口と混在させたり、１枚毎の搬入口のみを複数設けたりする構成も考えられる。また、図２では１枚ずつの搬入口が１つしかないが、２つ以上あってもかまわない。

以上のように第２実施形態によれば、ウエハ供給方式のバリエーションの例として、ウエハキャリアでの供給以外に１枚ずつウエハを載置可能とする搬入部ロードロック室２ｃを設けたことにより、特に小ロットの処理をする場合に有効となる。

＜第３実施形態＞
第１実施形態および第２実施形態では、真空装置の構成例について述べた。このような真空装置が対象とする環境調整は圧力であるが、ガス組成や含有水分などを調整する場合でも、第１実施形態および第２実施形態で説明したような構成が有効となる。図３は第３実施形態による機器構成例を示す図である。第３実施形態では、圧力制御機構以外にガス制御機構を設けることにより、真空環境下以外でも同様にスループット向上を図る。

第３実施形態では、第１実施形態と同様の圧力調整機構以外に、ガス調整機構１６〜２０が追加されている。ガス調整機構は、窒素ガスなどの特定ガスを高精度に注入する機構（例えばマスフローコントローラ）や、含有水分を除去するための乾燥機などで構成され、各チャンバとロードロック室を個別に制御する。ガス調整機構１６〜２０は、それぞれが接続されている密閉可能な空間を所望のガス成分に調整することを目的として設置されている。

処理チャンバ１５内に求められているガス成分の純度が極端に厳しい場合であっても、第１及び第２実施形態の圧力調整で説明したように、中継チャンバ７の中間的な状態を経由することによって、装置外部の設置環境から一気に調整するよりも調整時間を短くすることができる。すなわち、圧力環境を調整するのと同様な理由から、窒素ガスなどの特定ガスを高濃度で充満させる環境を準備する際にも、複数のロードロック室で構成された環境調整機構は有用である。

以上説明したように、上記各実施形態によれば、大気圧からの受け渡し口を複数にすることで、各受け渡し口に設けられた搬入部ロードロック室の減圧処理を同時に平行して行うことが可能となり、実効的な減圧処理時間を短縮でき、スループットの向上が期待できる。

ウエハなどの被処理物を供給する環境と、露光装置内の処理環境が極端に違う場合に、複数のロードロック室からなる環境調整機構を設けて中間的な環境を経由することで、環境調整に要する処理時間を軽減して、スループットの向上を図ることができる。

大気圧下にある処理ウエハを、真空または窒素ガスパージ空間の装置内処理部に送り込む際には真空引きやガス交換などが必要となる。このとき、要求される処理環境が極端に厳しい場合には環境調整に要する時間も長くなり、露光処理するまでの待ち時間が大きくなってしまい、スループットの低下を招いてしまう。

これに対して、第１実施形態では、図１のように、複数の搬入部ロードロック室を並列に、搬入部ロードロック室と処理部ロードロック室を直列に配置し、それぞれを適正な環境にすることにより、従来方式に比べて高速処理が可能となった。また、複数の搬入部ロードロック室を介在させて、ウエハキャリアなどを用いて複数枚ウエハの減圧処理を一度に行い、装置内部へは１枚づつ搬入するようにしたので、スループットが著しく向上する。

また、搬入部ロードロック室に関しては、ウエハキャリアを用いて複数枚のウエハを一度に出し入れできるようにしたので、ロードロック室のゲートバルブ開閉回数を減らすことができる。すなわち、複数枚のウエハを一度にロードロック室に入れた方が、ウエハを１枚ずつ受け渡すより実際に排気する量を少なくできるので、スループットの向上が期待できる。

また各実施形態でも示したように、複数のロードロック室を所定の圧力となるように制御することでゴミの舞い上がりによるウエハ汚染やウエハ結露の影響を抑制しながら、高速な処理をすることが可能である。すなわちウエハ受け渡し用の搬入部ロードロック室においては、１００ｐａ程度を境にして高速排気と低速排気を切り替える。また中継チャンバ７の搬送エリアおよび装置処理部（処理チャンバ１５）に搬入するための処理部ロードロック室１０は１００ｐａ以下の圧力値とし、特に中継チャンバ７については１０ｐａ程度とすることで、ゴミによる汚染を抑えながらスループットを向上することが可能である。

なお、真空装置における上記メリット、例えば総排気量の低減や、ゴミ舞い上がり防止効果などについては、窒素ガスなどの特定ガスで高濃度に充満させる必要がある装置についても同様に有効であることは明らかである。従って、窒素ガスなどの特定ガスで高濃度に充満させる場合のガス置換時にも、ロードロック室内の排気速度やガス充填速度は、当該ロードロック室内の圧力に応じて適切に制御することが好ましい。また、上記各実施形態では複数の搬入部ロードロック室と１つの処理部ロードロック室１０を設けた構成を示したが、処理部ロードロック室を複数設けてもよい。

第１実施形態による構成機器の一例を示す図である。第２実施形態による構成機器の一例を示す図である。第３実施形態による構成機器の一例を示す図である。従来の真空露光装置での機器構成の一例を示す図である。制御部によるウエハの搬送動作を説明するフローチャートである。制御部によるウエハの搬送動作を説明するフローチャートである。

Claims

処理対象物を処理するべく第１環境に調整される第１チャンバと、
前記第１環境よりも装置外部の環境に近い第２環境に調整される第２チャンバと、
前記第２チャンバと装置外部とを接続する第１ロードロック室と、
前記第１チャンバと前記第２チャンバとを接続する第２ロードロック室と、
前記第１および第２チャンバならびに前記第１および第２ロードロック室の環境を個別に調整する調整手段と、
前記調整手段により前記第１ロードロック室を装置外部の環境と前記第２環境との間で調整して、前記第１ロードロック室を介して装置外部から前記第２チャンバへ処理対象物を搬送する第１制御手段と、
前記調整手段により前記第２ロードロック室を前記第１及び第２環境の間で調整して、前記第２チャンバから前記第１チャンバへ前記処理対象物を搬送する第２搬送手段とを備えることを特徴とするデバイス製造装置。
前記第１環境は第１の真空度を有する状態であり、前記第２環境は該第１の真空度よりも装置外部の圧力に近い第２の真空度を有する状態であることを特徴とする請求項１に記載のデバイス製造装置。
前記第１環境は第１のガス組成及び圧力を有する状態であり、前記第２環境は該第１の環境よりも装置外部の環境に近い状態であることを特徴とする請求項１に記載のデバイス製造装置。
前記第１ロードロック室は前記第２ロードロック室よりも処理対象物の収容量が大きいこととを特徴とする請求項１に記載のデバイス製造装置。
前記第１ロードロック室が複数設けられていることを特徴とする請求項１に記載のデバイス製造装置。
前記第２ロードロック室が複数設けられていることを特徴とする請求項１に記載のデバイス製造装置。
複数設けられた前記第１ロードロック室は、処理対象物の収容量の異なる複数種類のサイズのロードロック室を含むことを特徴とする請求項１に記載のデバイス製造装置。
前記調整手段は、前記第１及び第２チャンバと前記第１及び第２ロードロック室の環境環境を独立して所望の状態に調整することを特徴とする請求項１に記載のデバイス製造装置。
前記調整手段は、前記第１ロードロック室における排気速度を、該第１ロードロック室内の真空度に基づいて切り替えることを特徴とする請求項２に記載のデバイス製造装置。
前記調整手段は、前記第１ロードロック室におけるガス置換速度を、該第１ロードロック室内の圧力に基づいて切り替えることを特徴とする請求項３に記載のデバイス製造装置。
処理対象物を処理するべく第１環境に調整される第１チャンバと、前記第１環境よりも装置外部の環境に近い第２環境に調整される第２チャンバと、前記第２チャンバと装置外部とを接続する第１ロードロック室と、前記第１チャンバと前記第２チャンバとを接続する第２ロードロック室とを備えたデバイス製造装置の制御方法であって、
前記第１チャンバを第１環境に、前記第２チャンバを第２環境にそれぞれ調整する第１調整工程と、
前記第１ロードロック室の内部を装置外部環境と同等に調整して、処理対象物を該第１ロードロック室内に搬入した後、該第１ロードロック室を前記第２環境と同等に調整する第２調整工程と、
前記第２環境に調整された前記第１ロードロック室と前記第２チャンバを連通させ、前記処理対象物を前記第２チャンバ内へ搬入する第１搬送工程と、
前記第２ロードロック室を前記第２環境と同等に調整する第３調整工程と、
前記第１環境に調整された前記第２ロードロック室と前記第２チャンバを連通させ、前記処理対象物を前記第２ロードロック室内へ搬送する第２搬送工程と、
前記第２ロードロック室を前記第１環境と同等に調整する第４調整工程と、
前記第１環境に調整された前記第２ロードロック室と前記第１チャンバを連通させ、前記処理対象物を前記第１チャンバへ搬送する第３搬送工程とを備えることを特徴とする制御方法。