JP2003114724A

JP2003114724A - 非干渉化温調制御装置、協調空調装置、およびこれらを用いる露光装置

Info

Publication number: JP2003114724A
Application number: JP2001308769A
Authority: JP
Inventors: Shinji Wakui; 伸二涌井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-10-04
Filing date: 2001-10-04
Publication date: 2003-04-18

Abstract

(57)【要約】【課題】並列運転される温調系の制御装置構成とし
て、平均・傾斜温度に着目した非干渉化温調制御装置で
あり、適用に当たっては、複数の温調系ダイナミクスが
等しいという制約条件がある。しかし、露光装置で稼働
する複数の温調系のダイナミクスは互いに大きく異な
る。この温調系を非干渉化した上で、高速な外乱復帰能
力を付与し、かつ調整容易となす。【解決手段】制御対象の温度を計測する複数の第１の
温度計測手段３６Ａ，３６Ｂ、媒体の温度を可変となす
再加熱ヒータ３０Ａ，３０Ｂ、これによる温度変化を検
出する複数の第２の温度計測手段３３Ａ，３３Ｂの出力
に基づくマイナーループ系を構成してダイナミクスを矯
正した上で、第１の温度計測手段３６Ａ，３６Ｂの出力
をモード温度算出手段２６に導いて、夫々に補償をした
後、補償信号を配分手段２９に入力し、その出力をマイ
ナーループ系への入力とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、気体、液体、固体
等の媒体を用いて恒温チャンバ内等の空間の温度を制御
する温調システムとしての非干渉化温調制御装置および
協調空調装置、並びにこれらの装置を温調システムとし
て用い、デバイスを製造する露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レチクル等の原版に描画された回路パタ
ーンを投影光学系で縮小したうえ、半導体ウエハ等の基
板に露光する装置は、露光装置と称される。特に、半導
体ウエハをステップ・アンド・リピート方式で露光する
装置は、通称ステッパと呼ばれる。最近では、レチクル
を載置するレチクルステージと半導体ウエハを載置する
ウエハステージを所定の速度比で互いに反対方向に同期
させて駆動することによって露光を行う露光装置が登場
している。このようなステップ・アンド・スキャン方式
で露光する装置は、通称スキャナと呼ばれる。これらの
露光装置は、通常、装置全体が温度コントロールされた
恒温チャンバ内に収納されている。

【０００３】近年、半導体素子等のデバイスの製造装置
である露光装置に対する高生産性への要求を満たすた
め、レチクルステージやウエハステージをはじめとする
位置決め装置は、高速で駆動するようになっている。勢
い、これらステージに備えられたアクチュエータの発熱
も増大し、例えば両ステージを位置決めするためのレー
ザ干渉計の光路を揺らがせ、結果として位置計測および
位置決め精度の劣化を招いている。また、この発熱は、
構造部材の寸法の伸縮をもたらすので、結果として計測
精度を狂わせてしまう、という問題があった。そのた
め、従来に比べて、露光装置を収納する恒温チャンバの
より一層の温度制御の高精度化が求められている。

【０００４】従来は、恒温チャンバ内を所定の温度にす
るために、一旦冷却した気体を再加熱して所望の温度に
制御してから、この気体を一定の温度としたい空間に送
り込んでいた。ここで、気体とは、空気、窒素ガス、ヘ
リウム等を指す。以下では、作動気体が空気の場合につ
いて説明する。勿論、窒素ガスやヘリウムを作動気体と
した場合も以下の説明の趣旨には何らの変更を受けるも
のではない。液体を媒体とする温度制御の場合も同様で
ある。

【０００５】図１３は、露光装置を収納する従来の恒温
チャンバを示す概略図である。同図において、５０１は
恒温チャンバ、５０２は恒温チャンバ５０１内の露光装
置、５０３は配設室である。この配設室５０３に隣接し
て所定の設定温度の空気を送風する空調路５０４が形成
され、この空調路５０４からフィルタ５０５を介して配
設室５０３に空気が送風され、この配設室５０３を清浄
かつ恒温に維持するように機能する。空調路５０４に
は、熱交換器５０６と、送風機５０７と、再加熱器５０
８とを有する空調機器５０９が備えられる。また、恒温
チャンバ５０１には、外気を導く外気導入口５１０、配
設室５０３と連通する連通口５１１、および配設室５０
３の空気を外部へと排出する排気口５１２が形成されて
いる。なお、以下では、空調と温調という言葉を同義と
して使用する。

【０００６】次に、配設室５０３内の主要構成要素を説
明する。不図示の光源から射出された光が半導体素子の
回路パターンであるレチクル５１３に照射され、これを
通過した光は投影光学系５１４を通って１／５もしくは
１／４に縮小のうえ半導体ウエハ５１５に照射される。
半導体ウエハ５１５は、ウエハステージ（ＸＹステー
ジ）５１６の上に載置されている。ウエハステージ５１
６は、除振台５１７に搭載されている。５１８はアクテ
ィブ除振装置を構成するアクティブマウントである。こ
のユニットの機能は、ウエハステージ５１６の急激な加
減速を伴うステップアンドリピート運転、もしくは急激
な加減速を伴う高速スキャン運転による駆動反力で発生
する除振台５１７を含めた本体構造体の揺れを抑制する
こと、および露光装置５０２を設置している床の振動が
投影光学系５１４を含めた本体構造体に侵入しないよう
にすることである。

【０００７】配設室５０３内の温度は、フィルタ５０５
の出口付近の温度を温度計測手段５１９によって検出
し、この出力は調節計５２０に導かれている。ここで
は、調節計５２０に設定した目標温度と、温度計測手段
５１９の計測結果とを比較した偏差信号に対して、ほと
んどの場合、ＰＩＤ補償が施される。この補償出力は、
再加熱ヒータ５２１とこれに電力を給電するドライバ
（例えば、ソリッドステートリレー：ＳＳＲ）５２２等
からなる再加熱器５０８（これらを温度変換手段と称す
る）に入力され、調節計５２０に設定した目標温度と一
致するように、再加熱ヒータ５２１への給電量が加減さ
れる。ここで、周知のように、Ｐは比例を、Ｉは積分
を、Ｄは微分動作を意味する。以上、図１３を用いて、
配設室５０３内を概ね温度一定とするための空気循環経
路、および温度制御の装置構成を説明した。

【０００８】実際には、温度計測手段５１９の出力に基
づく温度制御の他に独立した別の空調も施されている。
即ち、投影光学系５１４、ウエハステージ５１６、レチ
クル５１３を位置決めする不図示のレチクルステージ等
の空間を集中的かつ部分的に空調する温度制御が施され
る。これらの部分空調を並列に運転することによって、
露光装置５０２が稼働している。

【０００９】上記のような部分空調の集合が並列運転さ
れているわけであるが、ここに大きな技術的課題があ
る。理想的には、各部分空調が影響を及ぼすことなく、
互いに独立な系として動作することである。しかし、実
際には、各部分空調は互いに干渉している。即ち、ある
部分空調の性能を改良するために実施した調整が、他の
部分空調に対しては外乱として作用させてしまい、恒温
チャンバ全体の温度制御性を向上させることが困難であ
った。

【００１０】そこで、このような温調制御システムにお
ける干渉性の排除のために、例えば特開２０００−１８
７５１４号の提案がなされている。この技術内容を、図
１４の２入力２出力の温調系の適用してなる非干渉化温
調制御システムとして説明する。

【００１１】同図においては、５２３は制御対象である
温調系であって、温度変換手段としての、例えば第１の
ヒータ５２４Ａと第２のヒータ５２４Ｂ、および各ヒー
タの動作による温度を計測する温度計測手段としての第
１の温度センサ５２５Ａと第２の温度センサ５２５Ｂ
と、を備える。

【００１２】その上で、第１の温度センサ５２５Ａと第
２の温度センサ５２５Ｂの出力を平均温度傾斜温度算出
手段５２６（以降、モード温度算出手段と称する）に導
き、モード温度算出手段５２６で第１および第２の温度
センサ５２５Ａ，５２５Ｂの出力から平均温度と傾斜温
度とを算出する。平均温度と傾斜温度は、それぞれの目
標値入力端子５２７Ａ，５２７Ｂに加えられた値と比較
されて偏差信号err₁とerr₂となり、それぞれ第１のＰＩ
Ｄ制御手段５２８Ａと第２のＰＩＤ制御手段５２８Ｂに
導かれて操作量を算出せしめる。

【００１３】第１と第２のＰＩＤ制御手段５２８Ａ，５
２８Ｂの出力は、配分手段５２９に導かれ、空間的に離
れたところに装着されている第１および第２のヒータ５
２４Ａ，５２４Ｂが発生すべき操作量が決定される。

【００１４】大局的な見地から、図１４の構成は、モー
ド制御に位置付けられる制御装置の構成と言える。例え
ば、機械制御の分野における並進と回転といった運動モ
ードに基づく制御ループの構造は、図１４と同様とな
る。また、運動モードに限らず、制御対象たる機械系の
振動モードを個別に捉えるための振動モードに基づく制
御ループの構造も図１４と全く同様である。温度制御の
分野に、機械系の位置あるいは振動制御で言うところ
の、運動モード別もしくは振動モード別という概念を持
ち込んだことは特筆すべきことである。

【００１５】しかし、制御ループの構造が同じであると
しても、特開２０００−１８７５１４号に開示された技
術は、温度制御の分野において、モードの概念を導入す
ることによって非干渉化を実現し、かつその効果を検証
した功績は大きい考えられる。しかしながら、特に露光
装置における温調に、上記技術を適用するに当たっては
解決せねばならない課題があった。

【００１６】特開２０００−１８７５１４号の非干渉化
温調制御システムにおいて、思い通りに動作させるため
の大きな前提条件は、温度制御する制御対象の動特性が
ほぼ同じである、という条件が暗黙の内に仮定されてい
ることを挙げねばならない。

【００１７】この事情を説明するために、制御対象の温
調系が図１４に示すように２入力２出力系であるとす
る。このときの伝達関数行列は、図１５のように表現で
きる。そして、伝達関数行列の要素の具体的な形式は、
何を温度制御する温調系であるかによって様相を異にす
る。例えば、均一な厚みを有する物体を２箇所に設けた
ヒータと、この近傍に設けた２つの温度計測手段の出力
に基づいて温度制御する場合は、例えば、ほぼ次式のよ
うに表現できる。

【００１８】

【数１】

【００１９】即ち、対角要素の伝達関数については、ほ
ぼ同じなのである。勿論、非対角項は非零である。特開
２０００−１８７５１４号では、このような制御対象に
対する適用を前提にしている。なお、数式１にて用いて
いる記号は、本発明の技術分野に従事する者であれば容
易に分る程度のものであり、従って詳細は省略する。

【００２０】２入力２出力系において、Ｇ₁₁（ｓ）とＧ
₂₂（ｓ）のパラメータが大きく異なるとき、即ち、以下
のような数式２と数式３で表現される場合もある。

【００２１】

【数２】

【００２２】

【数３】

【００２３】勿論、Ｋ_P1≠Ｋ_P2、Ｔ_P1≠Ｔ_P2、Ｌ_P1≠Ｌ
_P2、である。即ち、伝達関数の形そのものは同じである
が、各パラメータの値が大きく異なり、応答性に差異が
ある場合である。あるいは、以下の数式４と数式５のよ
うに表現できるプラントもある。

【００２４】

【数４】

【００２５】

【数５】

【００２６】この場合、Ｇ₁₁（ｓ）とＧ₂₂（ｓ）の間に
本質的なダイナミクスの差異があり、従って応答性に大
きな違いがあるということを表現している。勿論、数式
２から数式５の場合、１２、２１要素は干渉項となり、
何れも伝達関数が存在するという干渉系を扱うものとし
ている。

【００２７】露光装置における空調系は、まさに数式１
以外で、即ち数式２，３あるいは数式４，５で表現され
る系である。例えば、恒温チャンバ内の空間全体を一定
温度に制御する系の時定数は大きなものである。一方、
恒温チャンバという大空間の温調と並列運転されてお
り、特にステージの空間だけを部分的に空調する系は、
恒温チャンバ空間の温調に比較すれば、無駄時間も時定
数も小さい。即ち、部分的に空調する系は、速い応答を
示す系である。勿論、これらのパラメータが小さくなけ
れば、露光性能にとって重要なステージ空間の部分空調
を設ける意義はない。恒温チャンバ空間の温調系に比較
すれば、素早い応答性を有するように、再加熱器の高応
答化、送風手段の高速化、温度計測手段の高速化を実現
している。そして、勿論のこと、恒温チャンバ空間の温
度制御の乱れは、ステージ空間の温度の変動となり、逆
も少なからず存在する。つまり、恒温チャンバ内の空間
全体を一定温度に制御する系とステージの空間だけを部
分的に空調する系は、相互に干渉する系なのである。

【００２８】従来の場合、このようなダイナミクスが大
きく異なる系に対して、図１４に示すモード温度算出手
段５２６と配分手段５２９の各行列要素とを定係数とし
て構成しても、元々のダイナミクスの違いが大きいた
め、非干渉化はうまく動作しない、という課題がある。

【００２９】なお、特開２０００−１８７５１４号で
は、行列の各要素が定係数である以外の手段にも言及し
ている。即ち、「この実施の形態では、配分比（非干渉
化係数）を、伝達係数を用いて算出したけれども、本発
明の他の実施の形態として、伝達係数に代えて、周波数
特性も表す伝達関数を用いて算出するようにしてもよ
い」と上記公開公報の第００８８段落に記載している。
即ち、この記述は、配分手段５２９という行列演算の要
素が定係数に限ることはないと明記したものであり、制
御対象のダイナミクスを考慮して、配分手段５２９の内
容を決定できる、としている。

【００３０】この演算は、例えば逆システムを求めるこ
とにも相当する。しかし、温調系のように無駄時間を含
む制御対象には適用できない。なんとなれば、例えば数
式１の逆システムは次式で表現される。

【００３１】

【数６】

【００３２】ここで、プロパーではないこと（次数の問
題）は、分母の次数を上げるフィルタの挿入によって解
消できるが、Ｇ₁₁（ｓ）での無駄時間Ｌ_P が、逆システ
ムＧ ₁₁ ^-1（ｓ）では、予測時間Ｌ_P として機能させねば
ならないのであり、実現不可能である。無駄時間系をパ
ディー近似した伝達関数の分子には不安定零点が出現す
るので、逆システムの伝達関数では、この零点が不安定
極となってしまうことからも容易に分かる。

【００３３】本従来例においては、物理的に実現可能な
伝達関数を配分手段５２９の要素として実装することも
考えられる。しかし、このような伝達関数を算出するア
ルゴリズム乃至探索の方法は知られていない。要する
に、実質的には、配分手段５２９の各要素に周波数特性
を有する要素を実装することはできないと言わざるを得
ない。

【００３４】上述したように、図１３に示した露光装置
を収納する従来の恒温チャンバ５０１の場合、ただ一つ
の温度制御された気体を配設室５０３へ吹き出し、これ
を循環させただけでは、空間的に広がりを有する恒温チ
ャンバ５０１内の各所を指定した温度にすることはでき
ない。そこで、温度制御された気体の突出（吹き出し）
を幾つかの部分に分割することが行われていた。例え
ば、ウエハステージ５１６の空間、レチクルステージ
（不図示）の空間、投影光学系５１４の空間というよう
に、露光装置５０２の主要なユニットの空間を特に重点
的に空調する部分空調を幾つか備えていた。

【００３５】そして、図１３においては、露光装置５０
２にとって好ましい温度を目標値として設定し、全ての
部分空調の箇所に関して同一の目標温度を設定してい
た。もしくは、温度分布や温度揺らぎを考慮して、各部
分空調ごとに幾分異なる温度を目標温度として設定する
こともあった。

【００３６】近年の露光装置に対する生産性向上という
要求に応えるため、ウエハステージをはじめとする可動
機構は高速運転されており、必然的に発熱量の増大を招
くようになったことは上述の通りである。そのため、発
熱量の大きい箇所を所定の温度へ偏差なく、かつ素早く
収束させるために、空調機器のパワー増強によって対処
していた。

【００３７】しかし、空調機器のパワー増強は、露光装
置のサイズおよび重量を増大せしめ、コストの引き上げ
を招いた。また、露光装置を設置するクリーンルームの
設備にも過大な負担をかけた。さらに、特定部分の空調
の制御状態が他の部分空調の制御に干渉して、空調の制
御性に悪影響を与えるという問題を露呈することになっ
た。

【００３８】露光装置にとっては、製造する半導体素子
等のデバイスの歩留まりに影響する空間の温度特性が重
要なのであって、この空間以外の温度特性は従とすべき
である。本来、従とすべき温度特性に拘る余りに、この
部位の過渡現象によって真に一定であるべき空間の温度
に変動を与えてしまっていたと考えられるのである。

【００３９】

【発明が解決しようとする課題】本発明を創作するに至
った課題を整理すると以下の通りである。露光装置にお
ける恒温チャンバでは、一定温度の媒体（多くの場合、
気体）を空調が行われている。その際、複数の部分空調
を並列に運転することによって、露光装置の露光性能に
直結する空間、およびこれとつながる周辺空間の温度を
一定にする温度制御が施されていた。しかるに、部分空
調は相互に影響を及ぼしあう干渉系であるため、温調シ
ステム全体の性能を向上させるための調整が、干渉性の
存在のため困難であった。このような干渉性を排除する
ために、特開２０００−１８７５１４号が提案されてい
た。この提案は、温調制御の分野に、物理的な見通しが
きく非干渉化の考え方を取り込んでいる。そして、実験
的に、優れた制御性能を示して得ている。

【００４０】しかし、上記公開公報で扱う制御対象は、
相互に干渉するシステムではあるものの、互いのダイナ
ミクスがほぼ同じという制約条件があった。従って、定
係数の行列演算をフィードバックループの中に挿入する
ことによって、干渉性を解くことができた。また、上記
公開公報では、温調系の応答性改善のための制御戦略は
盛り込まれていなかった。

【００４１】しかるに、露光装置の中で稼働している複
数の温調系は元々のダイナミクスが緩慢であり、かつ互
いに異なっていることが一般的であった。従って、上記
公開公報の露光装置内で稼働する温調系への単純な適用
は、外乱復帰能力の向上が期待できないのみならず、元
々のダイナミクスが異なるので非干渉化がうまく機能し
ない、という問題もあった。

【００４２】また従来、露光装置における恒温チャンバ
では、幾つかの部分空調が並列に運転されていた。即
ち、ウエハステージの空間、レチクルステージの空間等
に対して各独立の空調が施されていた。そして、これら
の部分空間の目標温度は、場所によらずほとんどの場合
同一に設定されていた。

【００４３】従って、ある部分空間で施している温度制
御による設定温度への収束性が、他の部分空間の設定へ
の迅速かつ偏差零での収束を阻害する事態を招来するこ
とがあった。特に、露光装置に対する生産性向上の要求
に応えるべく、可動機構を高加減速させて運転したた
め、発熱量が増大している露光装置においては、この傾
向が顕著となってきた。

【００４４】しかし、露光装置の性能に最も影響する空
間を、他の空間の温度に先駆けて設定温度へと収束させ
ることが肝要であって、本来、必ずしも全ての部分空間
の温度を同一の温度に設定する必要はない。

【００４５】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
であり、多入力多出力系の温調システムであって、温調
性能を従来より向上させる温調装置を提供することを課
題とする。特に、伝達関数行列の対角要素で表現される
ダイナミクスが互いに大きく異なる系に対する非干渉化
温調制御装置を提供することを課題とする。さらには、
露光装置の露光性能にとって重要な空間の所望の温度へ
の収束を迅速化するように機能する協調空調装置を提供
することをさらなる課題とする。

【００４６】

【課題を解決するための手段および作用】上記課題を解
決するために、本発明の非干渉化温調制御装置は、前記
制御対象の温度を計測する複数の第１の温度計測手段
と、制御対象に送り込む媒体の温度を可変とする温度変
換手段と、前記温度変換手段による前記媒体の温度変化
を検出する複数の第２の温度計測手段と、前記第２の温
度計測手段の出力に基づき前記温度変換手段を駆動する
フィードバックによって構成されるマイナループ系と、
前記第１の温度計測手段の出力から平均温度と傾斜温度
を算出するモード温度算出手段と、前記モード温度算出
手段の出力に補償を施した信号を入力として前記マイナ
ループ系への入力を生成する配分手段とを備えることを
特徴とする。前記非干渉化温調制御装置により、所与の
温調系のダイナミクスを改善するとともに、温調系のダ
イナミクスが異なる温調系を並列運転する際の干渉性を
排除することができる。

【００４７】前記非干渉化温調制御装置は、前記マイナ
ーループ系の入力から前記第２の温度計測手段までの応
答を高速化する補償手段をさらに有するとよく、前記温
度変換手段から前記第２の温度計測手段の伝達特性を成
形するものであることが好ましい。

【００４８】上記課題を解決するために、本発明の協調
空調装置は、制御対象の温度を計測する温度計測手段を
少なくとも有する空調系を備え、前記空調系は、第１お
よび第２の空調系から構成され、該第１および第２の空
調系には、それぞれの目標温度の値が設定されており、
前記温度計測手段により得られた制御対象の温度と前記
第１の空調系の前記目標温度を比較して得られた偏差信
号に補償を掛けた信号を、前記第２の空調系の目標温度
の値に加えることを特徴とする。

【００４９】前記空調系は、目標温度が設定された第３
の空調系をさらに有し、前記協調空調装置は、前記第１
の空調系の偏差信号に補償を掛けた信号を、前記第２お
よび第３の空調系の目標温度の値にそれぞれ加えること
が好ましい。また、前記空調系は、前記温度計測手段の
出力に基づき補償演算を行う調節計と、該調節計の出力
により制御対象へ送り込む媒体の温度を制御する温度変
更手段とを有することが好ましい。さらに、前記第１、
第２、および第３の空調系に対してそれぞれ同一の目標
温度、または、異なる目標温度を設定することもでき
る。

【００５０】本発明の露光装置においては、前記非干渉
化温調制御装置または前記協調空調装置を一組または複
数組用いて温度調節、制御等を行うことが可能であり、
半導体素子等のデバイスを高速・高精度に製造すること
ができる。

【００５１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態について図面を用いて詳細に説明する。［第１の実施形態］図１は、本発明の非干渉化温調制御
装置の一実施形態を示す図である。同図において、３０
Ａ，３０Ｂは再加熱ヒータ、３１Ａ，３１Ｂは再加熱し
た空気を導くダクト、３２Ａ，３２Ｂは塵埃等を除去す
るためのフィルタ、３３Ａ，３３Ｂは第２の温度計測手
段である。図示の場合、フィルタ３２Ａ、３２Ｂからの
空気は、半導体ウエハ３４を載置したステージ３５の空
間、およびステージ３５を位置決めするレーザ干渉計
（不図示）における計測用のレーザビームが走る空間の
温度を一定にするために、一定温度の空気が空間を満た
すように流される（図１中の矢印参照）。

【００５２】上記した従来例で説明した図１３に対応付
けると、投影光学系５１４の直下にある半導体ウエハ５
１５とウエハステージ５１６が図１に描かれている。そ
して、投影光学系５１４の直下であって、半導体ウエハ
５１５近傍の温度を計測するための温度計測手段が、図
１における第１の温度計測手段３６Ａ，３６Ｂとなる。
さらに言うと、本実施形態では、フィルタ３２Ａ、３２
Ｂの吹き出し口の温度のみならず、実際に、真に一定温
度としたい部位の温度を計測するための第１の温度計測
手段３６Ａ、３６Ｂを備えている。

【００５３】図１において、フィルタ３２Ａ、３２Ｂか
ら突出（吹出）させる気体の温度を計測する第２の温度
計測手段３３Ａ、３３Ｂの出力は、第３のＰＩＤ制御手
段３７Ａと第４のＰＩＤ制御手段３７Ｂにそれぞれフィ
ードバックされる。つまり、第２の温度計測手段３３
Ａ、３３Ｂと、第３および第４のＰＩＤ制御手段３７
Ａ、３７Ｂと、再加熱ヒータ３０Ａ、３０Ｂとでマイナ
ループ系が構成される。

【００５４】このマイナループ系によって、再加熱ヒー
タ３０Ａ、３０Ｂから第２の温度計測手段３３Ａ、３３
Ｂまでの伝達特性が改善される。即ち、応答性、非線形
性等の特性を改善する。制御工学の用語を使って、制御
対象の特性を「成形」することができる。

【００５５】即ち、マイナループ系を構成したときであ
って、入力Ａ、Ｂから第２の温度計測手段３３Ａ、３３
Ｂまでの応答と、マイナループを構成しないときであっ
て入力Ａ、Ｂから第２の温度計測手段３３Ａ、３３Ｂま
での応答とを比較したとき、前者の方が入力に対する応
答を高速となすことができる。正確に言うと、第３、第
４のＰＩＤ制御手段３７Ａ，３７Ｂを適切に調整して出
力Ａ’、Ｂ’を再加熱ヒータ３０Ａ、３０Ｂへ入力する
ことによって、入力Ａ、Ｂに対する第２の温度計測手段
３３Ａ、３３Ｂまでの応答を高速化することができる。
そして、第３および第４のＰＩＤ制御手段３７Ａ、３７
Ｂを調整して両者の応答性を、即ちダイナミクスを揃え
るようにすることもできる。

【００５６】その上で、つまりダイナミクスを改善し、
かつダイナミクスを揃えたマイナループ系を構成したう
えで、まず第１の温度計測手段３６Ａ、３６Ｂの出力を
モード温度算出手段２６に導き、平均温度と傾斜温度と
が算出される。

【００５７】次に、平均温度と傾斜温度は、それぞれ平
均温度に関する目標値入力端子２７Ａと傾斜温度に関す
る目標値入力端子２７Ｂに印加される値と比較されて、
それぞれ平均温度に関する偏差信号と傾斜温度に関する
偏差信号を得る。

【００５８】さらに、平均温度に関する偏差信号は第１
のＰＩＤ制御手段２８Ａへ、傾斜温度に関する偏差信号
は第２のＰＩＤ制御手段２８Ｂへそれぞれ導かれて補償
演算が施される。そして、第１のＰＩＤ制御手段２８Ａ
と第２のＰＩＤ制御手段２８Ｂの出力は、両信号を分配
するための配分手段２９に導かれている。なお、第１、
第２のＰＩＤ制御手段２８Ａ、２８Ｂや、第３、第４の
ＰＩＤ制御手段３７Ａ、３７Ｂは、ＰＩＤ演算に限定さ
れるものではなく、広く補償手段といえるものであれば
適宜に使用することができる。

【００５９】配分手段２９の出力信号は、マイナループ
系への入力であるＡとＢの信号となっている。先にも述
べたように、再加熱ヒータ３０Ａ、３０Ｂから第２の温
度計測手段３３Ａ、３３Ｂまでの応答性は、第３および
第４のＰＩＤ制御手段３７Ａ、３７Ｂを含めたマイナル
ープ系によって、ダイナミクスの改善は図られていると
同時に、ダイナミクスの均一化がなされている。そのた
め、配分手段２９のなかみを定係数の行列となすことに
よって、非干渉化された温調制御が実現できる。

【００６０】［第２の実施形態］上記した第１の実施形
態では、再加熱ヒータ３０Ａ、３０Ｂからダクト３１
Ａ、３１Ｂを通って、フィルタ３２Ａ、３２Ｂから吹き
出すところまでの空調系のダイナミクスを改善するため
に、フィルタ３２Ａ、３２Ｂの箇所に設けた第２の温度
計測手段３３Ａ、３３Ｂの出力を第３、第４のＰＩＤ制
御手段３７Ａ、３７Ｂにそれぞれ導くことによってマイ
ナループ系を構成した。先にも述べように、再加熱ヒー
タ３０Ａ、３０Ｂから第２の温度計測手段３３Ａ、３３
Ｂまでの応答性が改善させるので、改善された応答特性
を有する空調系を新たな制御対象として、温度に関する
非干渉化を施すことができた。即ち、制御対象の本来の
特性を成形したうえで非干渉化を施すことによって、外
乱入力に対する抑圧性を向上させ、かつ収束性を速める
とともに、温調系の調整が物理的な見通しをもって容易
に実施できるようになった。

【００６１】既に、元々のダイナミクスが大きく異なる
複数の温調系に特開２０００−１８７５１４号を適用す
るときの課題として、干渉性を解くために設ける配分手
段５２９のなかみが定係数であるため、応答性が大きく
異なる干渉系への特開２０００−１８７５１４号の適用
は困難であるばかりか、却って温調性能に支障を招くこ
とを指摘しておいた。

【００６２】この課題を解決するためには、図１のよう
に二つの温調系に対してマイナループ系を構成するので
はなく、応答が遅い温調系のみを応答の速い温調系へ近
づけるためにマイナループ系を構成してもよい。具体的
に、図１に示した２入力２出力の温調系に上述の考え方
を具現化した装置構成を図２に示す。図２において、図
１と同一の符号は、図１と同様の構成要素を示す。ま
た、第１の温度計測手段３６Ａは、図２中において１個
備えられている旨が示されているが、複数の部分空調系
に対して複数個備えることを妨げない。

【００６３】図２において、再加熱ヒータ３０Ａ、３０
Ｂから、ダクト３１Ａ、３１Ｂを介してフィルタ３２
Ａ、３２Ｂに至る経路長等の違いから、ダクト３１Ａで
導かれる空気の方が３１Ｂに比較してダイナミクスは遅
い。即ち、Ａへの入力から第２の温度計測手段３３Ａま
での伝達特性と、Ｂへの入力から第２の温度計測手段３
３Ｂまでの伝達特性とを比較したとき、前者の方が緩慢
な応答特性である。

【００６４】そこで、Ａへの入力から温度計測手段３３
Ａまでの伝達特性を改善し、かつＢへの入力から温度計
測手段３３Ｂまでの伝達特性と近くなるように、温度計
測手段３３Ａの出力を第３のＰＩＤ制御手段３７Ａにフ
ィードバックし、そして第３のＰＩＤ制御手段３７Ａの
出力で再加熱ヒータ３０Ａを駆動している。

【００６５】このとき、Ａへの入力から温度計測手段３
３Ａまでの伝達特性は、Ａへの入力から第２の温度計測
手段３３Ａまでの応答に比して向上させ、望ましくはＢ
への入力から第２の温度計測手段３３Ｂまでの伝達特性
と同じものにすることができる。

【００６６】このようにすると、Ａへの入力から温度計
測手段３３Ａまでと、Ｂへの入力から温度計測手段３３
Ｂまでの各伝達特性がほぼ等しくなる。つまり、ダイナ
ミクスが揃うのである。従って、特性の揃ったダイナミ
クスに対して、モード温度算出手段５２６と配分手段５
２９とを備えた非干渉化温調制御装置を構成することが
できる。

【００６７】本実施形態の効果を示す数値実験結果を図
３および図４に与える。図３は、従来における制御対象
を伝達関数行列で表現したときの対角要素のダイナミク
スが大きく異なる場合の応答であり、平均温度（ａ）と
傾斜温度（ｂ）の偏差の時間特性を示す図である。図４
は、本発明の一実施形態を適用いた場合の平均温度
（ａ）と傾斜温度（ｂ）の偏差の時間特性を示す図であ
る。ここでは、図１４のような２入力２出力系を扱って
いる。

【００６８】まず、伝達関数行列で表現したとき、非零
の非対角要素を有し、かつ対角要素の伝達関数が互いに
ほぼ等しいダイナミクスを持ち、例えば、傾斜温度に対
してステップ状の目標値を与えた場合、図３（ａ），
（ｂ）の波形Ａのような応答を示す。平均温度に関する
偏差信号err₁には、応答が生じていない。従って、非干
渉化されていることが分かる。

【００６９】次に、図３（ａ），（ｂ）の波形Ｂの応答
は、制御対象を伝達関数行列で表現したとき、対角要素
のダイナミクスが大きく異なる場合の応答である。波形
Ａの応答では平均温度に関する偏差信号err₁には応答が
なかったが、波形Ｂの場合には、ダイナミクスに大きな
差異があるため平均温度に関する偏差信号err₁にも応答
が出現し、かつ傾斜温度に関する偏差信号err₂は緩慢な
応答となっている。

【００７０】このような現象から、特開２０００−１８
７５１４号が扱う制御対象は、伝達関数行列で表したと
き、対角成分のダイナミクスがほぼ等しいという制約条
件がつくとし、ダイナミクスが大きく異なる場合には、
非干渉化は不完全となって、所望の動作をしないのであ
る。

【００７１】そこで、波形Ｂを得た制御対象に対して本
実施形態を適用すると図４（ａ），（ｂ）の波形Ｃを得
る。波形Ｃは、波形Ｂにおけるダイナミクスの遅れをマ
イナループによって改善した上で非干渉化ループを構成
したときのものである。傾斜温度に関するステップ入力
に対して、平均温度に関する偏差信号も出現しており、
完全な非干渉化は達成されていないが、波形Ｂに比較す
れば応答の改善が図れている。そして、傾斜温度に関す
る偏差信号err₂の収束性も改善していることは明らかで
ある。

【００７２】上記した実施形態に係わる図１と図２は、
何れも半導体ウエハ３４近傍の空間を温度制御するため
の装置構成を示している。勿論、本実施形態の適用は、
図１３を参照して、半導体ウエハ５１５近傍の空間に対
する温調に限定されるものでない。例えば、半導体ウエ
ハ５１５近傍の空間に対する温調系と、レチクル５１３
近傍の空間に対する温調系とを図１もしくは図２のよう
な装置構成とすることができる。

【００７３】第１および第２の実施形態においては、図
１もしくは図２のような２入力２出力に限定されるもの
でもない。例えば、図１３における半導体ウエハ５１５
近傍の空間に対する温調系と、レチクル５１３近傍の空
間に対する温調系と、配設室５０３に対する温調系の３
箇所に対して、即ち３入力３出力に対して、本実施形態
の技術思想を展開することもできる。つまり、この場
合、図１もしくは図２におけるモード温度算出手段２６
と配分手段２９は共に３入力３出力の行列演算となる。
そして、所与の温調系の特性を改善するために、少なく
とも１系統に対してＰＩＤ制御手段を介してのマイナル
ープ系を構成することができる。

【００７４】さらに、図１および図２の場合は、ダイナ
ミクスの遅れを補償するために、フィルタ３２Ａ、３２
Ｂの箇所に第２の温度計測手段３３Ａ、３３Ｂを設け、
この出力をフィードバックして構成されるマイナループ
系を設けた。しかし、第２の温度計測手段３３Ａ、３３
Ｂの装着部位は、所謂吹き出し口である必要はない。再
加熱ヒータ３０Ａ、３０Ｂの直後でもよいし、ダクト３
１Ａ、３１Ｂの経路中に第２の温度計測手段３３Ａ、３
３Ｂを備えてもよい。要は、これらの箇所に備えた第２
の温度計測手段３３Ａ、３３Ｂの出力に基づくフィード
バックによって再加熱ヒータ３０Ａ、３０Ｂの加熱動作
を高速化することができればよいのである。

【００７５】［第３の実施形態］第３の実施形態では、
露光性能にとって重要な空間の温度に対して従となる空
間の温度を予め定めた固定の目標温度の周りで可変とな
すことによって、重要な空間の所望の温度への収束を迅
速化するように機能する協調空調装置について、以下に
説明する。

【００７６】半導体等のデバイスを製造する露光装置中
は、発熱を伴う機器が稼働しており、これが一定温度に
コントロールしたい環境にとっては外乱となる。外乱に
対しては、この影響を素早く抑制して目標温度へと収束
させることが温度制御にとっての役割となる。温度制御
に用いられているＰＩＤ補償器のパラメータを調整した
ときは、外乱による変動を素早く、かつ可能な限り小さ
く抑制したうえで所定の温度精度を満たすように調整で
きる。

【００７７】しかし、各温調は、主に担当する部分空間
の温度だけをひたすら一定にコントロールするようにな
っているため、着目する部分空間の温調の外乱抑制性能
が、他の部分空間の温度制御にとっては、頑固な外乱と
して作用してしまい、露光装置の性能にとっては重要な
空間の温度均一性の達成を阻害することがあった。

【００７８】即ち、ＰＩＤ補償器を調整することによっ
て、着目する部分空間の外乱に対する温度制御の能力は
確実に向上させ得るが、この向上は他の部位の部分空調
系に対しては、かえって頑固な外乱となることがあっ
た。

【００７９】半導体露光装置においては、全ての部分空
間の温度を常に一定にしておかねばならない理由は、本
来は希薄であった。勿論、露光性能にとって重要な空間
の外乱による目標温度からの乱れは、素早く収束させね
ばならない。しかし、露光性能への寄与が小さい空間の
温度については、一定の温度にコントロールする思想を
捨て、むしろ目標温度を変えることによって空間の実温
度も変化させ、もって露光性能に影響する空間を素早く
所定の温度へと収束させるように支援した方が好ましい
のである。

【００８０】図５は、本発明の一実施形態に係わる協調
空調装置を示す図である。図５を参照して、より具体的
に本実施形態の内容を説明する。図５の協調空調装置
は、配設室５３の温度を一定にするため、フィルタ５５
ａの直下に温度計測手段６９ａを備える。この温度計測
手段６９ａの出力は、調節計７０に導かれた後、設定し
た目標温度と比較して得られる偏差信号に対して、ほと
んどの場合、ＰＩＤ補償が施される。そして、ＰＩＤ補
償の出力信号で温度変更手段５８ａを駆動すること、お
よび冷却器７３ａや送風機５７ａ等により、フィルタ５
５ａからは常に一定の空気を突出（吹出）させている。

【００８１】この空調とは別に、投影光学系６４の空調
も並列に運転されている。図５の場合、投影光学系６４
はカバー７７で覆われている。フィルタ５５ｂから吹き
出した空気は、供給ダクト７４を通って、投影光学系６
４の外周を一定の温度の空気を流すように導かれる。そ
して、投影光学系６４の下端から空気を集め、これをリ
ターンダクト７５に導いている。

【００８２】回収された空気は、再び冷却器７３ｂを通
って冷却され、加熱手段５８ｂによって熱量を与えられ
ることによって暖められた空気が送風機５７ｂによって
供給ダクト７４へと送られている。ここで、投影光学系
６４の温度（代表的には、温度計測手段６９ｂによって
計測される）と、フィルタ５５ａ直下であって温度計測
手段６９ａによって計測される温度の重要性を比較した
とき、前者の方がより露光性能にとって重大な影響をお
よぼすことは明らかである。なんとなれば、投影光学系
６４の性能は、これが製作された環境温度でしか保証で
きない、という理由による。即ち、投影光学系６４を取
り巻く環境温度の変化は、収差等の光学性能の変化をも
たらしてしまうのである。

【００８３】カバー７７で覆われる投影光学系６４に
は、温度制御された空気が循環しているが、カバー７７
の外の温度を変化させると、この変化がカバー７７を介
して循環する空気の温度にも少なからず影響する。つま
り、投影光学系６４の温度変動を素早く修正するよう
に、カバー７７の外の温度を積極的に変化させればよい
のである。

【００８４】例えば、投影光学系６４内が温度上昇した
とき、温度計測手段６９ｂの出力はフィードバックされ
ており、再加熱器の出力が絞られることによって次第に
温度を下げる。このとき、カバー２７外の空気の温度
も、予めの設定温度から下げる。すると、カバー７７の
外周を介して投影光学系６４の温度を下げるように働く
結果として、投影光学系６４の平衡温度への素早い収束
を手助けすることになる。

【００８５】図５における上記説明した以外の構成要素
について説明すると、５１は恒温チャンバ、５２は投影
露光装置、６３はレチクル、６５はウエハ、６６はウエ
ハステージ、６７はステージ定盤、６８はアクティブマ
ウント、そして７６は照明光学系をそれぞれ示す。

【００８６】図６は、本発明の第３の実施形態に係わる
２温調系の制御ブロック図であり、上述の考え方を実現
する装置構成を制御ブロック図として表したものであ
る。ここでは、２つの部分空調系のブロックを表示して
おり、図５と対応させて、プラントＡ７８は投影光学系
６４を、プラントＢ８２は配設室５３を示すものとす
る。

【００８７】まず、図６においては、プラントＡ７８の
温度を検出し、これをフィードバックして、目標温度設
定端子７９に加える目標温度と比較して偏差信号を得
る。次いで、この偏差信号はＰＩＤ補償器８０に導か
れ、この出力信号でプラントＡ７８に対する再加熱ヒー
タへの通電量を司る、例えばＳＳＲ８１の入力となして
いる。

【００８８】同図においては、プラントＢ８２も同様の
フィードバックが施されている。即ち、プラントＢ８２
の出力である温度はフィードバックされ、目標温度設定
端子７９に加える目標温度と比較されて偏差信号とな
る。次いで、この偏差信号はＰＩＤ補償器８３を通って
補償信号となり、この補償信号でＳＳＲ８４を駆動して
いる。

【００８９】プラントＡ７８とプラントＢ８２に施され
たフィードバックループに対して、それぞれ同一の目標
温度が設定されている。しかし、プラントＡ７８とプラ
ントＢ８２に対して、互いに異なる目標温度を設定して
も構わない。

【００９０】本実施形態では、プラントＡ７８の温度を
目標温度に定常偏差なく、かつ素早く収束させることに
主眼をおく。プラントＢ８２の温度変動が露光性能にお
よぼす影響が僅少であるという知見に基づき、これらの
温度の過渡的な変動は許容する。そのため、プラントＡ
７８の偏差信号を検出し、これを適切な補償器８５に通
し、この出力信号をプラントＢ８２のフィードバックル
ープの目標入力端子に入力する。補償器８５は、例えば
ゲイン補償を用いることができる。

【００９１】図６の場合は、プラントＡ７８の温度偏差
が有限なとき、これに適切な補償を介して得られる信号
がプラントＢ８２の目標値として加えられている。勿
論、プラントＢ８２の平衡温度を定める目標温度は予め
設定されており、これに加えて、プラントＡ７８の偏差
信号の大きさに応じて、先の平衡温度からシフトすべき
目標値が加えられることになる。

【００９２】例えば、プラントＡ７８の実際の温度が、
目標温度に対して高いときの偏差信号は有限の値を持
つ。これに適切な補償を掛けてプラントＢ８２の目標値
に加算しているので、プラントＢ８２の平衡温度を下げ
るように機能させることができる。最終的には、プラン
トＡ７８の実際の温度を下げるように作用して偏差信号
は零ヘと収束し、適切な補償器８５の出力も零に収束す
る。従って、プラントＢ８２の目標値は、予め設定した
目標温度の設定値に固定されるのである。

【００９３】以上の説明では、プラントＡ７８、プラン
トＢ８２の２系統の温調系に対して本発明を適用した実
施形態を述べた。しかし、本実施形態は、温調系が２系
統である場合に限定されない。系統が増えて３系統とな
った場合を図７に示す。

【００９４】プラントＡ７８とプラントＢ８２のフィー
ドバック系と同様に、プラントＣ８６に対しても、ＰＩ
Ｄ補償器８７とＳＳＲ８８によるループが構成されてい
る。その上で、プラントＡ７８のフィードバック系の偏
差信号を適切な補償器８９を介して得られる信号をプラ
ントＣ８６に対する目標温度として入力している。温調
系の系統が３以上に増えた場合も同様にループを構成す
ればよいことは言うまでもない。

【００９５】本発明の好ましい実施形態の協調空調装置
を具体化した基本の装置構成は図６あるいは図７に示さ
れるが、これら何れかの協調空調装置を一組のみなら
ず、複数組で稼働させた場合も本実施形態に属すること
は言うまでもない。即ち、プラントＡ７８に相当する部
分空調の箇所を投影光学系６４とし、プラントＢ８２に
相当する部分空調の箇所を配設室５３としたが、加えて
ウエハステージ６６の空間を新たなプラントＡとして、
これに新たなプラントＢを選定して、プラントＡ、Ｂ
と、新たなプラントＡ、Ｂの組を並列して運転しても構
わない。

【００９６】［半導体生産システムの実施形態］次に、
上記説明した露光装置を利用した半導体等のデバイス
（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣ
Ｄ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の生産システ
ムの例を説明する。これは、半導体製造工場に設置され
た製造装置のトラブル対応や定期メンテナンス、若しく
はソフトウェア提供等の保守サービスを、製造工場外の
コンピュータネットワーク等を利用して行うものであ
る。

【００９７】図８は、全体システムをある角度から切り
出して表現したものである。図中、１０１は半導体デバ
イスの製造装置を提供するベンダ（装置供給メーカ）の
事業所である。製造装置の実例として、半導体製造工場
で使用する各種プロセス用の半導体製造装置、例えば、
前工程用機器（露光装置、レジスト処理装置、エッチン
グ装置等のリソグラフィ装置、熱処理装置、成膜装置、
平坦化装置等）や後工程用機器（組立て装置、検査装置
等）を想定している。事業所１０１内には、製造装置の
保守データベースを提供するホスト管理システム１０
８、複数の操作端末コンピュータ１１０、これらを結ん
でイントラネット等を構築するローカルエリアネットワ
ーク（ＬＡＮ）１０９を備える。ホスト管理システム１
０８は、ＬＡＮ１０９を事業所の外部ネットワークであ
るインターネット１０５に接続するためのゲートウェイ
と、外部からのアクセスを制限するセキュリティ機能を
備える。

【００９８】一方、１０２〜１０４は、製造装置のユー
ザとしての半導体製造メーカ（半導体デバイスメーカ）
の製造工場である。製造工場１０２〜１０４は、互いに
異なるメーカに属する工場であってもよいし、同一のメ
ーカに属する工場（例えば、前工程用の工場、後工程用
の工場等）であってもよい。各工場１０２〜１０４内に
は、夫々、複数の製造装置１０６と、それらを結んでイ
ントラネット等を構築するローカルエリアネットワーク
（ＬＡＮ）１１１と、各製造装置１０６の稼動状況を監
視する監視装置としてホスト管理システム１０７とが設
けられている。各工場１０２〜１０４に設けられたホス
ト管理システム１０７は、各工場内のＬＡＮ１１１を工
場の外部ネットワークであるインターネット１０５に接
続するためのゲートウェイを備える。これにより各工場
のＬＡＮ１１１からインターネット１０５を介してベン
ダ１０１側のホスト管理システム１０８にアクセスが可
能となり、ホスト管理システム１０８のセキュリティ機
能によって限られたユーザだけがアクセスが許可となっ
ている。具体的には、インターネット１０５を介して、
各製造装置１０６の稼動状況を示すステータス情報（例
えば、トラブルが発生した製造装置の症状）を工場側か
らベンダ側に通知する他、その通知に対応する応答情報
（例えば、トラブルに対する対処方法を指示する情報、
対処用のソフトウェアやデータ）や、最新のソフトウェ
ア、ヘルプ情報等の保守情報をベンダ側から受け取るこ
とができる。各工場１０２〜１０４とベンダ１０１との
間のデータ通信および各工場内のＬＡＮ１１１でのデー
タ通信には、インターネットで一般的に使用されている
通信プロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）が使用される。なお、
工場外の外部ネットワークとしてインターネットを利用
する代わりに、第三者からのアクセスができずにセキュ
リティの高い専用線ネットワーク（ＩＳＤＮ等）を利用
することもできる。また、ホスト管理システムはベンダ
が提供するものに限らずユーザがデータベースを構築し
て外部ネットワーク上に置き、ユーザの複数の工場から
該データベースへのアクセスを許可するようにしてもよ
い。

【００９９】さて、図９は、本実施形態の全体システム
を図８とは別の角度から切り出して表現した概念図であ
る。先の例では、それぞれが製造装置を備えた複数のユ
ーザ工場と、該製造装置のベンダの管理システムとを外
部ネットワークで接続して、該外部ネットワークを介し
て各工場の生産管理や少なくとも１台の製造装置の情報
をデータ通信するものであった。これに対し本例は、複
数のベンダの製造装置を備えた工場と、該複数の製造装
置のそれぞれのベンダの管理システムとを工場外の外部
ネットワークで接続して、各製造装置の保守情報をデー
タ通信するものである。図中、２０１は製造装置ユーザ
（半導体デバイス製造メーカ）の製造工場であり、工場
の製造ラインには各種プロセスを行う製造装置、ここで
は例として露光装置２０２、レジスト処理装置２０３、
成膜処理装置２０４が導入されている。なお、図９で
は、製造工場２０１は１つだけ描いているが、実際は複
数の工場が同様にネットワーク化されている。工場内の
各装置はＬＡＮ２０６で接続されてイントラネット等を
構成し、ホスト管理システム２０５で製造ラインの稼動
管理がされている。一方、露光装置メーカ２１０、レジ
スト処理装置メーカ２２０、成膜装置メーカ２３０等、
ベンダ（装置供給メーカ）の各事業所には、それぞれ供
給した機器の遠隔保守を行うためのホスト管理システム
２１１，２２１，２３１を備え、これらは上述したよう
に保守データベースと外部ネットワークのゲートウェイ
を備える。ユーザの製造工場内の各装置を管理するホス
ト管理システム２０５と、各装置のベンダの管理システ
ム２１１，２２１，２３１とは、外部ネットワーク２０
０であるインターネット若しくは専用線ネットワークに
よって接続されている。このシステムにおいて、製造ラ
インの一連の製造機器の中のどれかにトラブルが起きる
と、製造ラインの稼動が休止してしまうが、トラブルが
起きた機器のベンダからインターネット２００を介した
遠隔保守を受けることで迅速な対応が可能で、製造ライ
ンの休止を最小限に抑えることができる。

【０１００】半導体製造工場に設置された各製造装置は
それぞれ、ディスプレイと、ネットワークインタフェー
スと、記憶装置にストアされたネットワークアクセス用
ソフトウェア並びに装置動作用のソフトウェアを実行す
るコンピュータを備える。記憶装置としては内蔵メモリ
やハードディスク、若しくはネットワークファイルサー
バ等である。上記ネットワークアクセス用ソフトウェア
は、専用または汎用のウェブブラウザを含み、例えば図
１０に一例を示す様な画面のユーザインタフェースをデ
ィスプレイ上に提供する。各工場で製造装置を管理する
オペレータは、画面を参照しながら、製造装置の機種
（４０１）、シリアルナンバー（４０２）、トラブルの
件名（４０３）、発生日（４０４）、緊急度（４０
５）、症状（４０６）、対処法（４０７）、経過（４０
８）等の情報を画面上の入力項目に入力する。入力され
た情報はインターネットを介して保守データベースに送
信され、その結果の適切な保守情報が保守データベース
から返信されディスプレイ上に提示される。また、ウェ
ブブラウザが提供するユーザインタフェースは、さらに
図示のごとくハイパーリンク機能（４１０，４１１，４
１２）を実現し、オペレータは各項目のさらに詳細な情
報にアクセスしたり、ベンダが提供するソフトウェアラ
イブラリから製造装置に使用する最新バージョンのソフ
トウェアを引出したり、工場のオペレータの参考に供す
る操作ガイド（ヘルプ情報）を引出したりすることがで
きる。ここで、保守データベースが提供する保守情報に
は、上記説明した本発明に関する情報も含まれ、また前
記ソフトウェアライブラリは本発明を実現するための最
新のソフトウェアも提供する。

【０１０１】次に、上記説明した生産システムを利用し
た半導体デバイスの製造プロセスを説明する。図１１
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。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（マスク製作）では設計した
回路パターンを形成したマスクを製作する。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、上記用意したマスクとウエハを用いて、リ
ソグラフィ技術によっ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４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、これを出荷（ステップ７）する。前工
程と後工程はそれぞれ専用の別の工場で行い、これらの
工場毎に上記説明した遠隔保守システムによって保守が
なされる。また、前工程工場と後工程工場との間でも、
インターネットまたは専用線ネットワークを介して生産
管理や装置保守のための情報等がデータ通信される。

【０１０２】図１２は、上記ウエハプロセスの詳細なフ
ローを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を
酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に
絶縁膜を成膜する。ステップ１３（電極形成）ではウエ
ハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イ
オン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ
１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。
ステップ１６（露光）では上記説明した露光装置によっ
てマスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステ
ップ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステ
ップ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の
部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエ
ッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。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。各工程で使用する製
造機器は上記説明した遠隔保守システムによって保守が
なされているので、トラブルを未然に防ぐと共に、もし
トラブルが発生しても迅速な復旧が可能で、従来に比べ
て半導体デバイスの生産性を向上させることができる。

【０１０３】

【発明の効果】本発明の効果は、以下の通りである。（１）本発明の非干渉化温調制御装置によれば、並列運
転される複数の制御対象の動特性をマイナループ系によ
って成形し、成形後の空調系を新たな制御対象として、
非干渉化温調制御を実装することができる。従って、温
調性能を従来より向上させることができる、という効果
がある。

【０１０４】（２）また従来、動特性の異なる温調系を
並列運転している場合に従来の非干渉化温調制御を施す
と、ダイナミクスを含めての非干渉化は不可能であっ
た。しかるに、本発明では、ダイナミクスの違いを、マ
イナループ系によって矯正するので、容易に非干渉化温
調制御を実装することができる。もって、温調性能の向
上が期待できるし、かつ見通しのよい調整が可能とな
る。

【０１０５】（３）さらに本発明では、干渉性が排除さ
れ、なお、高速応答させることができるので、並列運転
の空調系が達成する温度の分布にムラがなくなり、外乱
入力に対する復帰能力の向上が見込める。

【０１０６】（４）本発明の協調空調装置によれば、露
光性能にとって重要な空間の温度をいち早く目標温度へ
と収束させる、つまり温調性能を従来より向上させるこ
とができる、という効果がある。

【０１０７】（５）さらに本発明では、露光性能への寄
与が僅少な空間の温度を積極的に変動させることによっ
て、重要な空間の温度は目標値へと迅速に収束させる効
果を有するので、空調系の設備を増強しないで対処でき
る。

【０１０８】（６）本発明の非干渉化温調制御装置を露
光装置に備えたとき、並列運転されている空調系の干渉
性を排除または緩和することができる。よって、露光装
置によって製造される半導体の品質向上に寄与するのみ
ならず、露光装置の生産性向上に寄与するところ大とす
ることができる。

【０１０９】（７）本発明の協調空調装置を露光装置に
備えたとき、露光装置の露光性能および生産性に寄与す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係わる非干渉化温
調制御装置を示す図である。

【図２】本発明の第２の実施形態に係わる非干渉化温
調制御装置を示す図である。

【図３】制御対象を伝達関数行列で表現したときの対
角要素のダイナミクスが大きく異なる場合の応答であ
り、平均温度（ａ）と傾斜温度（ｂ）の偏差の時間特性
を示す図（数値実験結果）である。

【図４】本発明の一実施形態を適用いた場合の平均温
度（ａ）と傾斜温度（ｂ）の偏差の時間特性を示す図
（数値実験結果）である。

【図５】本発明の第３の実施形態に係わる協調空調装
置を示す図である。

【図６】本発明の第３の実施形態に係わる２温調系の
制御ブロック図である。

【図７】本発明の第３の実施形態に係わる３温調系の
制御ブロック図である。

【図８】本発明の一実施形態に係わる露光装置を含む
半導体デバイスの生産システムをある角度から見た概念
図である。

【図９】本発明の一実施形態に係わる露光装置を含む
半導体デバイスの生産システムを別の角度から見た概念
図である。

【図１０】本発明の一実施形態に係わる露光装置を含
む半導体デバイスの生産システムにおけるユーザインタ
フェースの具体例を示す図である。

【図１１】本発明の一実施形態に係わる露光装置によ
るデバイスの製造プロセスのフローを説明する図であ
る。

【図１２】本発明の一実施形態に係わる露光装置によ
るウエハプロセスを説明する図である。

【図１３】従来例に係わる空調機器を示す概略図であ
る。

【図１４】従来例に係わる２入力２出力の温調系を適
用してなる非干渉化温調制御システムを説明する図であ
る。

【図１５】図１４における伝達関数行列を示す図であ
る。

【符号の説明】

３０Ａ（Ｂ）：再加熱ヒータ、３１Ａ（Ｂ）：ダクト、
３２Ａ（Ｂ）：フィルタ、３３Ａ（Ｂ）：第２の温度計
測手段、３４：半導体ウエハ、３５：ステージ、３６Ａ
（Ｂ）：第１の温度計測手段、５１：恒温チャンバ、５
２：投影露光装置、５３，５０３：配設室、５５ａ，５
５ｂ：フィルタ、５７ａ，５７ｂ：送風機、５８ａ：温
度変更手段、５８ｂ：加熱手段、６３：レチクル、６
４：投影光学系、６５：ウエハ、６６：ウエハステー
ジ、６７：ステージ定盤、６８：アクティブマウント、
６９ａ，６９ｂ：温度計測手段、７０：調節計、７３
ａ，７３ｂ：冷却器、７４：供給ダクト、７５：リター
ンダクト、７６：照明光学系、７７：カバー、７８：プ
ラントＡ、７９：目標温度設定端子、８０，８３，８
７：ＰＩＤ補償器、８１，８４，８８：ＳＳＲ、８２：
プラントＢ、８５，８９：補償器、８６：プラントＣ、
５０１：恒温チャンバ、５０２：露光装置、５０４：空
調路、５０５：フィルタ、５０６：熱交換器、５０７：
送風機、５０８：再加熱器、５０９：空調機器、５１
０：外気導入口、５１１：連通口、５１２：排気口、５
１３：レチクル、５１４：投影光学系、５１５：半導体
ウエハ、５１６：ウエハステージ、５１７：除振台、５
１８：アクティブマウント、５１９：温度計測手段、５
２０：調節計、５２１：再加熱ヒータ、５２２：ドライ
バ、５２３：制御対象である温調系、５２４Ａ：第１の
ヒータ、５２４Ｂ：第２のヒータ、５２５Ａ：第１の温
度センサ、５２５Ｂ：第２の温度センサ、５２６：モー
ド温度算出手段、５２７Ａ，５２７Ｂ：目標値入力端
子、５２８Ａ：第１のＰＩＤ制御手段、５２８Ｂ：第２
のＰＩＤ制御手段、５２９：配分手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５０２ＨＦターム(参考） 3L060 AA06 CC02 CC19 EE23 5F046 AA22 BA05 DA04 DA26 DB02 5H004 GB15 GB20 HA01 HB01 JA22 JB08 JB20 JB30 KA71 KB02 KB04 KB06 KB39 LA01 LA02 LA03 LA15 LA18 5H323 AA29 AA40 BB06 CA01 CA02 CB02 CB25 CB33 CB35 CB42 CB43 CB44 DA01 DB03 HH02 HH03 KK07 LL01 LL02 MM06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】前記制御対象の温度を計測する複数の第
１の温度計測手段と、制御対象に送り込む媒体の温度を
可変とする温度変換手段と、前記温度変換手段による前
記媒体の温度変化を検出する複数の第２の温度計測手段
と、前記第２の温度計測手段の出力に基づき前記温度変
換手段を駆動するフィードバックによって構成されるマ
イナループ系と、前記第１の温度計測手段の出力から平
均温度と傾斜温度を算出するモード温度算出手段と、前
記モード温度算出手段の出力に補償を施した信号を入力
として前記マイナループ系への入力を生成する配分手段
とを備えることを特徴とする非干渉化温調制御装置。
【請求項２】前記マイナーループ系の入力から前記第
２の温度計測手段までの応答を高速化する補償手段をさ
らに有することを特徴とする請求項１に記載の非干渉化
温調制御装置。
【請求項３】制御対象の温度を計測する温度計測手段
を少なくとも有する空調系を備え、前記空調系は、第１および第２の空調系から構成され、
該第１および第２の空調系には、それぞれの目標温度の
値が設定されており、前記温度計測手段により得られた制御対象の温度と前記
第１の空調系の前記目標温度を比較して得られた偏差信
号に補償を掛けた信号を、前記第２の空調系の目標温度
の値に加えることを特徴とする協調空調装置。
【請求項４】前記空調系は、目標温度の値が設定され
た第３の空調系をさらに有し、前記協調空調装置は、前
記第１の空調系の偏差信号に補償を掛けた信号を、前記
第２および第３の空調系の目標温度の値にそれぞれ加え
ることを特徴とする請求項３に記載の協調空調装置。
【請求項５】前記空調系は、前記温度計測手段の出力
に基づき補償演算を行う調節計と、該調節計の出力によ
り制御対象へ送り込む媒体の温度を制御する温度変更手
段とを有することを特徴とする請求項３または４に記載
の協調空調装置。
【請求項６】原版のパターンを基板に露光する露光装
置において、請求項１または２に記載の非干渉化温調制御装置を用い
ることを特徴とする露光装置。
【請求項７】原版のパターンを基板に露光する露光装
置において、請求項３〜５のいずれか１項に記載の協調空調装置を用
いることを特徴とする露光装置。
【請求項８】請求項６または７に記載の露光装置にお
いて、ディスプレイと、ネットワークインタフェース
と、ネットワーク用ソフトウェアを実行するコンピュー
タとをさらに有し、露光装置の保守情報をコンピュータ
ネットワークを介してデータ通信することを可能にした
露光装置。
【請求項９】前記ネットワーク用ソフトウェアは、前
記露光装置が設置された工場の外部ネットワークに接続
され前記露光装置のベンダ若しくはユーザが提供する保
守データベースにアクセスするためのユーザインタフェ
ースを前記ディスプレイ上に提供し、前記外部ネットワ
ークを介して該データベースから情報を得ることを可能
にする請求項８に記載の露光装置。
【請求項１０】請求項６〜９のいずれか１項に記載の
露光装置を含む各種プロセス用の製造装置群を半導体製
造工場に設置する工程と、該製造装置群を用いて複数の
プロセスによって半導体デバイスを製造する工程とを有
することを特徴とする半導体デバイス製造方法。
【請求項１１】前記製造装置群をローカルエリアネッ
トワークで接続する工程と、前記ローカルエリアネット
ワークと前記半導体製造工場外の外部ネットワークとの
間で、前記製造装置群の少なくとも１台に関する情報を
データ通信する工程とをさらに有する請求項１０に記載
の半導体デバイス製造方法。
【請求項１２】前記露光装置のベンダ若しくはユーザ
が提供するデータベースに前記外部ネットワークを介し
てアクセスしてデータ通信によって前記製造装置の保守
情報を得る、若しくは前記半導体製造工場とは別の半導
体製造工場との間で前記外部ネットワークを介してデー
タ通信して生産管理を行う請求項１１に記載の半導体デ
バイス製造方法。
【請求項１３】請求項６〜９のいずれか１項に記載の
露光装置を含む各種プロセス用の製造装置群と、該製造
装置群を接続するローカルエリアネットワークと、該ロ
ーカルエリアネットワークから工場外の外部ネットワー
クにアクセス可能にするゲートウェイを有し、前記製造
装置群の少なくとも１台に関する情報をデータ通信する
ことを可能にしたことを特徴とする半導体製造工場。
【請求項１４】半導体製造工場に設置された請求項６
〜９のいずれか１項に記載の露光装置の保守方法であっ
て、前記露光装置のベンダ若しくはユーザが、半導体製
造工場の外部ネットワークに接続された保守データベー
スを提供する工程と、前記半導体製造工場内から前記外
部ネットワークを介して前記保守データベースへのアク
セスを許可する工程と、前記保守データベースに蓄積さ
れる保守情報を前記外部ネットワークを介して半導体製
造工場側に送信する工程とを有することを特徴とする露
光装置の保守方法。