JP2003115440A

JP2003115440A - 温度調節装置および非干渉化温調制御装置並びにこれらの装置を備えた露光装置

Info

Publication number: JP2003115440A
Application number: JP2001307730A
Authority: JP
Inventors: Shinji Wakui; 伸二涌井; Yoshinori Makita; 義範牧田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-10-03
Filing date: 2001-10-03
Publication date: 2003-04-18
Also published as: US6809300B2; US20030111458A1

Abstract

(57)【要約】【課題】温調空間そのものの温度制御の高精度化を図
る温度調節装置、および該温度調節装置を備えた露光装
置を提供する。【解決手段】温度調節対象に媒体を送り込む吹き出し
口と、吹き出し口の温度を計測する第１の温度計測手段
４ａと、第１の温度計測手段４ａの出力を受けて補償演
算を行う第１の温度調節計９と、吹き出し口から下流に
ある温調空間の温度を計測する第２の温度計測手段４ｂ
と、第２の温度計測手段４ｂの出力を受けて補償演算を
行う第２の温度調節計２０と、吹き出し口から一定温度
に制御された媒体を温調空間に送り込むために第１の温
度調節計９の出力に基づいて発熱量を増減する再加熱用
ヒータ２とを備え、第２の温度調節計２０に温調空間の
温度の目標値である温度設定値ＳＶを入力し、第２の温
度調節計２０の出力を第１の温度調節計９の温度設定値
ＳＶ’として入力する。

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
等の媒体の温度を制御して所定の空間の温度を調節する
温度調節装置および非干渉化温調制御装置並びにこれら
の装置を備えた露光装置に関する。

【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
板に露光する装置を半導体露光装置と称する。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半導体露光装置が登場してきて
おり、これはスキャナと呼ばれる。このような半導体露
光装置においては、装置全体が温度コントロールされた
チャンバ内に収納されている。

【０００３】近年、半導体露光装置等の露光装置に対す
る高生産性への要求を満たすため、レチクルステージ等
の原版ステージやウエハステージ等の基板ステージをは
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。勢いこれらのステージを駆動するアクチュエー
タの発熱も増大し、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来していた。また、発熱は各
種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、露光装置を収納するチャンバの温度制御の高精度化
が求められいる。

【０００４】従来、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温調器を用いて再加熱して所望
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
動気体とした場合にも、以下の説明の趣旨は何らの変更
を受けるものではない。

【０００５】まず、図１４を用いて従来の温度制御につ
いて説明する。図１４は、従来例における温度制御の構
成を示す図である。ここで、５０１は不図示の冷却ユニ
ットによって冷却された空気を送り出す送風機、５０２
は送風機１によって送り込まれた空気を再加熱する再加
熱ヒータ、５０３は再加熱した空気を導くためのダク
ト、５０４は空気突出口の温度を計測するための温度計
測手段、５０５は温度制御された空気、５０６は温度制
御したい概略の空間を示す温調空間である。また、温調
空間５０６には、半導体露光装置における位置決め装置
としてのステージ５０７と、ステージ５０７を位置決め
制御するための位置計測手段としてのレーザ干渉計５０
８が備えられる。

【０００６】温調空間５０６では、ステージ５０７が高
速に加減速運転されるので、不図示のアクチュエータか
らの発熱等が存在し、温調空間５０６の温度を所定の値
から変動させる。そこで、温度計測手段５０４によっ
て、吹き出し口の空気の温度を計測し、この出力を温度
調節計５０９に導いて適切な補償信号を生成する。この
補償信号は、再加熱ヒータ５０２への通電量を司るドラ
イバ５１０への入力となって、再加熱ヒータ５０２への
通電量が加減されて、送風機５０１から送り込まれる冷
風に対する加熱量をコントロールすることによって一定
の温度に制御された空気を吹き出し口から温調空間５０
６に送り出すことができる。ここで、温度調節計５０９
は、プラント等の温度制御等に用いることができ、主に
ＰＩＤ補償を実現する機能を有する。周知のように、Ｐ
は比例、Ｉは積分、そしてＤは微分動作をそれぞれ意味
する。

【０００７】図１４に示す従来の温度制御の構成では、
温度制御された空気５０５を作り出して、これを温調空
間５０６に充満させる、という思想であったと考えられ
る。勿論、温調空間５０６には、外乱としての発熱源が
あり、温調空間５０６の温度は所望の温度から変動す
る。しかし、温度計測手段５０４は、温調空間５０６に
存在するのではなくダクト５０３内に隠れているので、
温調空間５０６の温度変動を迅速に感知することはな
い。つまり、温度変動した温調空間５０６に、ひたすら
指定した温度に制御された空気５０５を送り込むことに
よって温調空間５０６の変動した温度を矯正しようとす
るのである。すなわち、指定の温度から変動した温調空
間５０６の空気を、温度制御されて指定の温度になって
いる空気で置換することによって、温調空間５０６を指
定した一定の温度にしようとするものである。図１４で
は、直接に温調空間５０６を温度制御してはいないこと
に注意が必要である。つまり、温調空間５０６の外乱を
直接には検知することはないので、外乱に対する変動を
抑制する能力は低いと言わざるを得ない。従って、従来
においては、温調空間５０６に外乱が入り込まないよう
に、すなわち遮蔽物によって温調空間５０６を囲い込む
という機械構造を採用している。

【０００８】上述の事情に対する理解を深めるために、
次にアナロジーを導入して説明する。図１５には、モー
タ５１１を駆動することによって、ばね５１２を介した
慣性負荷５１３を回転駆動させるメカニカルシステムが
示されており、従来例におけるモータ・負荷系の制御構
成を示す図である。上述した温調の思想は、このメカニ
カルシステムと等価である。

【０００９】図１５において、モータ５１１を駆動する
コントロールは、モータ５１１の軸側から検出したセン
サ５１４の出力に基づく。このようなモータ駆動のコン
トロールにおいては、モータ５１１側の状態量を、例え
ば回転速度や回転変位を検出して、これをコントローラ
５１５にフィードバックしている。従って、モータ軸に
関しては正しく制御ができていても、ばね５１２を介し
た慣性負荷５１３側の状態は放置されたままとなる。従
って、慣性負荷５１３の側にトルク外乱５１６が入っ
て、慣性負荷５１３の回転速度あるいは回転変位がシフ
トしても、モータ５１１の側での回転速度あるいは回転
変位は所定通りということがあり得る。

【００１０】図１４に示した従来の温度制御の構成も、
まさに図１５と同様と見做せる。すなわち、モータ５１
１の側のセンサ５１４による状態検出は、温度計測手段
５０４による吹き出し口の温度検出に、慣性負荷５１３
に加わるトルク外乱は、温調空間５０６に入り込む外乱
にそれぞれ相当すると見做せる。従って、図１５で、慣
性負荷５１３にトルク外乱５１６が入ったとき、慣性負
荷５１３の回転速度もしくは回転変位がモータ５１１の
軸に対してシフトしてしまうと同様に、温調空間５０６
に外乱が作用したとき、この空間の温度は温度計測手段
５０４の箇所で制御されている空気の温度に対して変動
することは明らかである。ダクト５０３の吹き出し口の
部位の空気は温度制御されているが、本来は吹き出し口
から先の温調空間を一定の温度にしたいのである。そし
て、吹き出し口から先の空間においては、設定温度を変
動させる各種の外乱が存在する。しかるに、従来の温度
制御の構成下では、真に温度制御したい温調空間６の温
度を計測してはおらず、当然に温調空間５０６の温度制
御は積極的に行ってはいなかった。

【００１１】それでは、温調空間５０６の温度を計測し
て、これをフィードバックして再加熱ヒータ５０２を制
御すれば、温調空間５０６の温度制御は完全になろう、
と考えられる。しかし、事は単純ではなく、このような
フィードバックの安定化と、外乱抑圧性能を満たす温度
調節計５０９のチューニングは至難の技であった。何故
ならば、再加熱ヒータ５０２から温調空間５０６におけ
る温度計測手段までの距離と、再加熱ヒータ５０２から
吹き出し口の近傍に設けた温度計測手段５０４までの距
離とを比較すれば、前者の方が長いので、必然的に無駄
時間も長くなって温度の制御性が悪くなることは明らか
である。また、温調空間５０６の温度は外乱の影響で変
動しており、変動する計測値のフィードバックによる閉
ループ系の安定化は容易ではないことも明らかである。
従って、従来は外乱の影響が直接には入り込まない部
位、すなわちダクト５０３で覆われる吹き出し口で温度
計測を行い、これをフィードバックして温度制御を行っ
ていた。

【００１２】しかるに、本来は外乱下の温調空間５０６
の温度を一定に制御したいのであり、半導体露光装置の
微細化や高生産性への要請に応えるためには、温調空間
５０６の温度を直接に制御する温度制御装置の出現が待
たれていた。

【００１３】図１６は、従来例における空調機器を示す
概略図である。同図において、２１は恒温チャンバ、２
２は恒温チャンバ２１内の露光装置、２３は配設室であ
る。この配設室２３に隣接して所定の設定温度の気体を
送風する空調路２４が形成され、この空調路２４からフ
ィルタ２５を介して配設室２３に気体が送風され、この
配設室２３を清浄かつ恒温に維持するように機能する。
空調路２４には熱交換器２６と、送風機２７と、再加熱
器２８とを有する空調機器２９を備える。また、外気を
導く外気導入口３０、配設室２３と連通する連通口３
１、配設室２３の気体を外部へと排出する排気口３２が
形成されている。

【００１４】次に、配設室２３内の主要構成要素を説明
する。以下の説明では、空調と温調という言葉を同義で
使用する。まず、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３３に照射され、
これを通過した光は投影光学系３４を通って１／５もし
くは１／４に縮小のうえ半導体ウエハ３５に照射され
る。半導体ウエハ３５はウエハステージ (ＸＹステー
ジ) ３６の上に載置されている。そして、ウエハステー
ジ３６は除振台３７に搭載されている。３８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３６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３７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２２を設置している床の振動が投影光学
系３４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。

【００１５】配設室２３内の温度は、フィルタ２５の出
口付近の温度を温度計測手段３９ａによって検出され
る。次いでこの出力は調節計４０に導かれる。ここで
は、調節計４０に設定した目標温度と、温度計測手段３
９ａ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。そして、この補償出
力は、再加熱用ヒータ２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）４１と
を有する再加熱器２８（これらを温度変換手段と称す
る）に入力され、調節計４０に設定した目標温度と一致
するように、再加熱用ヒータ２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は微分動作をそれぞれ意味する。以上、図１６に基づ
き、配設室２３内を概ね温度一定となすための空気循環
経路、および温度制御の装置構成を説明した。

【００１６】実際には、温度計測手段３９ａ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。
すなわち、投影光学系３４、ウエハステージ３６、レチ
クル３３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て
おり、ほとんどの場合、制御された一定温度の気体を所
定の空間に送り出す、という思想のもと温調が施されて
いた。つまり、送風口に設けた温度計測手段の出力だけ
がフィードバックされていた。ここでは、以降、吹き出
し口制御と称する。

【００１７】しかし、真に一定温度としたい空間は送風
口より先の方にあって、実際にはここに恒温性を乱す外
乱が存在している。つまり、真に温度制御したい空間の
温度計測に基づく所謂ユースポイント制御は掛けられて
いなかった。

【００１８】ここで、吹き出し口制御とユースポイント
制御の性能比較を与える。図１７は、従来例における吹
き出し口制御の実測結果を示す図である。ここで、図１
７（ａ）はユースポイントの温度（ここではモニタして
いるだけ）、図１７（ｂ）は吹き出し口の温度、そして
図１７（ｃ）は外乱源の温度を示す。図１７（ｃ）のよ
うな外乱印加によって、一瞬吹き出し口の温度は変化す
る。しかし、基本的には、吹き出し口に設けた温度計測
手段では、ユースポイントの温度変動を感知しない実装
となっているので、外乱印加の一瞬だけ変動を見せたの
ち、素早く指定された温度の空気を流し続ける。そし
て、ユースポイントの温度は、外乱印加によって図示の
時間内ではシフトしたままとなっている。

【００１９】一方、図１８は、従来例におけるユースポ
イント制御の実測結果を示す図である。図１８（ａ）〜
（ｃ）の各波形の並びは、図１７（ａ）〜（ｃ）と同様
である。この場合、図１８（ｃ）の外乱印加に対して、
図１８（ｂ）に示す吹き出し口からの気体温度が変化す
る。そして、変化した温度の気体を吹き出し口から流す
ことによって外乱の影響を相殺し、図１８（ａ）に示す
ようにユースポイントの温度を素早く指定した温度に復
帰させていることが分かる。

【００２０】つまり、従来の吹き出し口制御に対してユ
ースポイントの温度制御では、真に温度制御したい空間
の温度を高精度で制御できることが分かる。少なくと
も、露光装置が通常の稼働状態にあって、恒温チャンバ
も定常的に運転されている場合におけるユースポイント
制御の優位性は明らかである。

【００２１】しかし、例えば露光装置における恒温チャ
ンバの気密が開閉扉の開放によって破られたとき、ユー
スポイント制御の継続的運転は動作不良を招き、最悪の
場合、恒温チャンバの運転停止を招いてしまうことがあ
った。なんとなれば、恒温チャンバという閉じた空間の
温調に対して、同チャンバ外からの温度変動は継続的か
つ圧倒的なものであり、恒温チャンバ内を温調する温度
変換手段の能力を越えてしまうからである。つまり、変
動温度の高低によるが、温度変換手段の出力が零もしく
は最大出力を出力し続けるという事態を招く。また、温
度変換手段の出力にリミッタを設定している場合には、
その上限あるいは下限に貼り付いてしまうのである。

【００２２】一方、従来の吹き出し口制御の場合におい
ては、恒温チャンバの開閉扉が開けられた場合、ユース
ポイント周辺の温度は乱されるが、吹き出し口の温度は
乱されない。従って、ユースポイント周辺における温度
は、指定の温度から外れて実質的にエラーとなっても、
すなわち露光性能に悪影響を与える程となっても、吹き
出し口に関する温度制御はあたかも何らの外乱によって
も乱されていないかのごとき温調動作を継続できる。つ
まり、例えば温度変換手段の異常加熱等を招来すること
なく、恒温チャンバの停止をもたらすことなく、安定に
動作させることができる。そして、恒温チャンバの開閉
扉が閉じられたとき、吹き出し口からの気体の温度は所
定の温度なので、極めて長い時間の経過後にはユースポ
イントの温度も所定の温度ヘと復帰させて行くことがで
きる。

【００２３】上記した図１６においては、投影光学系３
４、ウエハステージ３６、レチクル３３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２２が稼働してい
る。

【００２４】従来の場合、こ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。す
なわち、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。

【００２５】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２０００−１
８７５１４号の提案がなされている。この技術内容を、
図１９の２入力２出力の温調系を適用してなる非干渉化
温調制御システムとして説明する。

【００２６】同図において、５１７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５１８Ａと第２のヒータ５１８Ｂ、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５１９Ａと第２の温度センサ５１９Ｂとを
備える。

【００２７】その上で、第１の温度センサ５１９Ａと第
２の温度センサ５１９Ｂの出力を平均温度傾斜温度算出
手段５２０（以降、モード温度算出手段と称する）に導
き、ここで、第１および第２の温度センサ５１９Ａ，５
１９Ｂの出力から平均温度と傾斜温度とを算出する。そ
うして、平均温度と傾斜温度は、それぞれの目標値入力
端子５２１Ａ，５２１Ｂ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ＰＩＤ制御手
段５２２Ａと第２のＰＩＤ制御手段５２２Ｂに導かれて
操作量を算出せしめる。

【００２８】第１と第２のＰＩＤ制御手段５２２Ａ，５
２２Ｂの出力は、配分手段５２３に導かれ、空間的に離
れたところに装着されている第１と第２のヒータ５１８
Ａ，５１８Ｂが発生すべき操作量が決定される。

【００２９】図１９の装置構成は、大局的な見地から、
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、機械制御の分野では、並進と回転いった運動モ
ードに基づく制御ループの構造は、図１９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１９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。

【００３０】しかし、制御ループの構造が同じであるも
のの温度制御の分野において、特開２０００−１８７５
１４号は、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ものと考えられ
る。しかしながら、特に露光装置における温調に、上記
公開公報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。

【００３１】まず、特開２０００−１８７５１４号にお
いては、思い通りに動作す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が挙げられる。

【００３２】この事情を説明するために、制御対象の温
調系が図１９のように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２０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、例えば、ほぼ次式のように表現
できる。

【００３３】

【数１】

【００３４】すなわち、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、非対角項は比例である。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で用いて
いる記号は、本発明に係る技術分野に従事する者であれ
ば容易に分かる程度のものであり、従って詳細には述べ
ない。

【００３５】しかし、２入力２出力系において、Ｇ
₁₁（ｓ）とＧ₂₂（ｓ）のパラメータが大きく異なると
き、すなわち、次のように数式２と数式３で表現される
場合もある。

【００３６】

【数２】

【００３７】

【数３】

【００３８】勿論、Ｋ_p1≠Ｋ_p2、Ｔ_p1≠Ｔ_p2、Ｌ_p1≠Ｌ
_p2、である。すなわち、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存在する。

【００３９】

【数４】

【００４０】

【数５】

【００４１】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。

【００４２】露光装置における空調系は、まさに数式１
以外で、すなわち数式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。すなわち、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、相互に干渉する系なのである。

【００４３】このようなダイナミクスが大きく異なる系
に対して、図１９に示すモード温度算出手段５２０と配
分手段５２３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。

【００４４】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。
すなわち、「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
記載されている。すなわち、この記述は、配分手段５２
３という行列演算の要素が定係数に限ることはないと明
記している。すなわち、制御対象のダイナミクスを考慮
して、配分手段５２３の内容を決定できるとしている。

【００４５】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できる。

【００４６】

【数６】

【００４７】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Ｇ₁₁ ^-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。

【００４８】さらには、物理的に実現可能な伝達関数を
配分手段５２３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
ムないし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５２３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。

【００４９】

【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。精密温調の分
野では、循環する空気を一旦冷やした後に、温度コント
ロール下で再加熱した空気を、温度制御したい空間（温
調空間）に送り込むことが行われていた。空気の再加熱
の程度は、温度計測手段の出力を使ったフィードバック
制御に基づく。しかしながら、温度計測手段は、真に温
度制御したい空間には装着されてはいなかった。所望の
温度の空気を再加熱ヒータで作りだし、これを温調空間
に送り込むという考え方のもとで半導体露光装置等の露
光装置におけるチャンバの温度制御がなされていた。

【００５０】しかるに、露光装置における温調空間は露
光性能に関与する環境であって、外乱の影響を直ちに抑
制せねばならない空間である。それにも拘わらず、温調
空間の検出温度に基づくフィードバック制御は行われて
いなかった。何故ならば、再加熱ヒータから温度計測手
段までの距離等に依存する無駄時間が長くなるので、制
御ループの安定化が難しくなるからである。また、温調
空間の外乱を高感度で検出するので、やはり制御ループ
の整定性を損なうことになるからである。

【００５１】また従来、露光装置における恒温チャンバ
の温調では、一定温度に制御された気体を吹き出し口か
ら突出させていた。温度計測手段は、吹き出し口近傍に
設けられ、この出力をフィードバックするという制御が
掛けられていた。

【００５２】しかしながら、吹き出し口の温調では、真
に一定とさせたい空間の温度を、外乱下ににおいて素早
く復帰させることはできなかった。そこで、吹き出し口
とともに、真に一定温度としたい空間の温度も検出し、
それぞれをフィードバックするというユースポイント制
御の開示がなされていた。従来の吹き出し口制御に比較
して、真に一定温度としたい空間への外乱印加に対し
て、指定した温度に素早く復帰させる能力を有すること
が示されている。

【００５３】露光装置における恒温チャンバの運用に際
しては、開閉扉の開放といった恒温性を乱す大きな外乱
を入れざるを得ない状況がある。従来の吹き出し口制御
では、外乱による温度変化を検知することがなく、ひた
すら吹き出し口から一定温度の気体を流し続けるので、
温度制御系は通常稼働と何ら変わることなく運転を継続
していくことができる。しかし、ユースポイント制御に
おいては、開閉扉の開放という過大な外乱の印加によっ
て、例えば温度変換手段が最大値を持続的に出力する事
態を招くことがあった。このとき、フィードバック系は
動作エラーとなり、最悪の場合、恒温チャンバの停止を
招いてしまった。同チャンバの停止は、露光装置におけ
る継続的な稼働の大いなる妨げになるため、回避するこ
とが望まれていた。単に、恒温チャンバの稼働停止を回
避するのみならず、例えば開閉扉が閉じられたとき、速
やかに真に制御したい空間の温度を指定した値に復帰さ
せることが問題として残されていた。

【００５４】さらに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）による空調が
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。

【００５５】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
御性能を示している。

【００５６】しかしながら、特開２０００−１８７５１
４号の温度制御を露光装置へ適用するに際しては、解決
せねばならない課題があった。すなわち、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。

【００５７】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、という問題があった。

【００５８】本発明は、上記従来技術の有する問題に鑑
みてなされたものであり、温調空間そのものの温度制御
の高精度化を図る温度調節装置、および露光装置の高精
度化と高生産性への要求に応えるため、該温度調節装置
を備えた露光装置を提供することを目的とする。また、
露光装置内で稼働しており、恒温チャンバの気密性等に
応じて制御ループ構造の切り替えを備えた温度調節装
置、および該温度調節装置を備えた露光装置を提供する
ことを目的とする。さらに、露光装置内で稼働してお
り、複数の部分空調系が並列的に稼働している温調系に
あって、高速応答を実現しつつ、同時に非干渉化を行っ
た非干渉化温調制御装置、および該非干渉化温調制御装
置を備えた露光装置を提供することをさらなる目的とす
る。

【００５９】

【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するために、本発明の温度調節装置は、温度調節対象
に媒体を送り込む吹き出し口と、前記吹き出し口の温度
を計測する第１の温度計測手段と、前記第１の温度計測
手段の出力を入力して補償演算を行う第１の温度調節計
と、前記吹き出し口から下流にある温調空間の温度を計
測する第２の温度計測手段と、前記第２の温度計測手段
の出力を入力して補償演算を行う第２の温度調節計と、
前記吹き出し口から一定温度に制御された媒体を前記温
調空間に送り込むために前記第１の温度調節計の出力に
基づいて発熱量を加減または増減する温度変換手段とを
備え、前記第２の温度調節計に前記温調空間の温度の目
標値である所定の温度設定値を入力し、前記第２の温度
調節計の出力を前記第１の温度調節計の温度設定値とし
て前記第１の温度調節計に入力することを特徴とする。
前記温度調節装置は、一旦冷却した媒体（例えば気体）
を再加熱することによって所定の空間に一定温度に制御
された媒体を送り込む温度調節システムとして適用する
ことが可能である。

【００６０】前記温度調節装置において、前記温度調節
装置は、温度調節対象に媒体を送り込む吹き出し口と、
前記吹き出し口近傍の温度を計測（検知）する第１の温
度計測手段と、前記第１の温度計測手段の出力を負帰環
する第１の温度調節計と、前記吹き出し口から下流にあ
る温調空間の温度を計測する第２の温度計測手段と、前
記第２の温度計測手段の出力を負帰環する第２の温度調
節計と、前記吹き出し口から一定温度に制御された媒体
を前記温調空間に送り込むために前記第１の温度調節計
の出力に基づいて発熱量を加減する温度変換手段（例え
ば再加熱器）とを備え、前記第２の温度調節計に前記温
調空間の温度の目標値である所定の温度設定値を入力
し、前記第２の温度調節計の出力を前記第１の温度調節
計の温度設定値として入力することが好ましい。前記第
２の温度計測手段は、前記温度調節対象に対して分布的
に複数個配置され、前記複数個の第２の温度計測手段の
出力から温度計測値の単純平均または重み付き平均を演
算する演算手段を有し、前記演算手段の出力を負帰還信
号として前記第２の温度調節計へ入力するとよい。ま
た、前記温度調節対象は、露光装置におけるステージ空
間、投影光学系、および前記露光装置をその内部に配置
する配設室のいずれか１つ以上の部位とするとよい。さ
らに、前記温度調節装置は、前記第１の温度調節計には
微分先行型ＰＩＤ制御方式を、前記第２の温度調節計に
は偏差微分型ＰＩＤ制御方式を、それぞれ実装するとよ
い。

【００６１】前記温度調節装置は、温度制御されている
恒温チャンバ内の状態を監視し、監視結果から該恒温チ
ャンバ内の状態の判定を行う判定手段と、前記判定手段
の出力に基づき、前記第１の温度調節計の入力を前記第
２の温度調節計の出力、または、前記第１の温度調節計
への前記所定の目標値に切り替える切替手段とをさらに
有するとよい。さらに、前記温度調節装置において、前
記前記第１の温度調節計はＰＩＤ演算を行い、前記第２
の温度調節計はＰＩ演算を行うことが可能である。

【００６２】上記目的を達成するために、本発明の非干
渉化温調制御装置は、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、前記制御対象に送り込む媒体の
温度を可変させる温度変換手段と、前記温度変換手段に
よる前記媒体の温度を計測する複数の第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
前記制御対象の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有することを特徴とする。

【００６３】前記非干渉化温度制御装置において、前記
マイナループ系は、前記モード温度算出手段の出力に補
償を施した信号、および、前記第２の温度計測手段の出
力を入力とし、前記温度変換手段に対する操作量を決定
するＰＩＤ制御手段をさらに有し、前記ＰＩＤ制御手段
は前記マイナループ系における前記第２の温度計測手段
までの応答を調節する手段を有することが好ましい。本
発明の露光装置においては、前記温度調節装置または前
記非干渉化温調制御装置を備えることが可能である。

【００６４】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を用いて
詳細に説明する。［第１の実施例］図１は、本発明の一実施例に係る半導
体露光装置における温度調節装置を示す図である。ここ
で、２は不図示の冷却ユニットによって冷却された空気
を再加熱するために備える空調機械室１６内の再加熱用
ヒータ、３は再加熱した空気を温調空間へと導くダク
ト、１７は温調空間に空気を突出させる吹き出し口とし
てのフィルタボックスをそれぞれ示す。また、４ａは空
気吹き出し口の温度を計測する第１の温度計測手段（図
１４の温度計測手段５０４と同じとすることが可能）、
９は第１の温度計測手段４ａの出力をフィードバック信
号として受けて補償演算を施す第１の温度調節計、１０
は第１の温度調節計９の出力に応動して再加熱用ヒータ
２に通電するドライバ、４ｂは温調空間の温度を計測す
る第２の温度計測手段、２０は第２の温度計測手段４ｂ
の出力をフィードバック信号として受けて補償演算を施
す第２の温度調節計をそれぞれ示す。さらに、７は温調
空間内に存在しておりかつ半導体ウエハを載置するステ
ージ、１８はステージ７を載置する本体構造体、１９は
本体構造体１８を支持する除振装置をそれぞれ示す。

【００６５】まず、第１の温度計測手段４ａの出力は、
第１の温度調節計９に導かれる。ここで、後述する第２
の温度調節計２０が出力する温度設定値ＳＶ 'と第１の
温度計測手段４ａの出力と比較した信号に対して補償が
施されて、この補償出力は再加熱用ヒータ２に通電する
ドライバ（例えばＳＳＲ）１０への入力となる。一方、
真に温度制御したい空間の温度を計測する第２の温度計
測手段４ｂの出力は、第２の温度調節計２０に導かれ、
さらに温度設定値ＳＶと比較した信号に対して補償が施
され、第１の温度調節計９に入力する温度設定値ＳＶ '
の信号を生成する。

【００６６】ここで、第１の温度調節計９および第２の
温度調節計２０の補償演算には、ＰＩＤ補償器が用いら
れている。そして、第１の温度調節計９を使ったフィー
ドバックループの応答は、温度設定値ＳＶ 'の入力に速
く追従するように応答性を上げておく。具体的に、目標
値応答重視の調整が好適となる。そして、第２の温度調
節計２０を使ったフィードバックループの役割は、一定
の温度設定値ＳＶを、外乱の存在下において維持するこ
とにあるので、外乱応答重視の調整を行うことが好適で
ある。

【００６７】目標値応答重視の調整則と外乱応答重視の
調整則とを、それぞれ第１の温度調節計９と第２の温度
調節計２０に施した方がよい理由は、目標値応答と外乱
応答とがトレードオフの関係にあるからである。すなわ
ち、目標値応答を良好となすようにＰＩＤ補償のパラメ
ータを調整すると外乱応答が劣化し、反対に、外乱応答
を良好となすようにＰＩＤ補償のパラメータを調整する
と目標値応答が劣化する、という周知の関係があるから
である。このような、目標値応答と外乱応答との間のト
レードオフの関係を踏まえて、第１の温度調節計９と第
２の温度調節計２０の役割を鑑みるとき、第１の温度調
節計９では目標値応答重視のＰＩＤパラメータ調整を行
い、第２の温度調節計２０では外乱応答重視のＰＩＤパ
ラメータ調整を行うことが好ましい。具体的に、目標値
応答重視の調整則や外乱応答重視の調整則としては、チ
ーグラー−ニコルス（Ziegler-Nichols ）法、高橋法、
チエン−フロネス−レスウィック（Chien-Hrones-Reswi
ck）法等から適切に選択することができる。

【００６８】本実施例では、ＰＩＤの調整則を適宜選択
することに加えて、第１の温度調節計９と第２の温度調
節計２０の各ＰＩＤ演算の形式を指定することによっ
て、目標値応答重視と外乱応答重視の効果を得ることが
できる。まず、第２の温度調節計２０であるが、これは
外乱下において温度設定値ＳＶを維持する定値制御性を
重視するので、例えば数式７で表現される偏差微分型Ｐ
ＩＤ制御方式を採用することが好適となる。

【００６９】

【数７】ここで、ＯＵＴ：補償器の出力、ｅ：偏差（ｅ＝ＰＶ−
ＳＶ）、ＰＶ：温度計測値、ＳＶ：温度設定値、Ｐ：比
例帯、Ｔ_i ：積分時間、Ｔ_d ：微分時間、である。

【００７０】上記した第１の温度調節計９であるが、こ
れはＳＶ 'に対する追従性が求められるので、例えば数
式８で表現される微分先行型ＰＩＤ制御方式を採用する
ことが好適である。数式７との差異は、微分動作が温度
計測値ＰＶのみに働くＰＩＤ制御方式であるということ
である。

【００７１】

【数８】ここで、ΔＰＶ：ＰＶ_n −ＰＶ_n-1 （ｎ−１は１制御周
期前の値）である。

【００７２】本実施例では、目標値応答重視や外乱応答
重視を重視することが主旨であり、第１の温度調節計９
と第２の温度調節計２０に実装する調整則をチーグラー
−ニコルス法や高橋法等に限定する必要はない。温調空
間の性状に適合するように、試行錯誤によって第１温度
調節計９と第２の温度調節計２０の各ＰＩＤのパラメー
タを調整することは、勿論妨げられない。

【００７３】図１においては、第２の温度計測手段４ｂ
は、ステージ７の上方に在って半導体ウエハ近接の空間
温度を検出するように示されている。しかし、第２の温
度検出手段４ｂの計測構成については、以下のように幾
つか考えられる。

【００７４】（１）ステージ７の物体温度を計測するべ
く温度計測手段を装着し、これを第２の温度計測手段４
ｂとする。この第２の温度計測手段４ｂの個数は１個に
限らず、複数個でも構わない。（２）特に、ステージ７における位置計測手段としての
レーザ干渉計の光路に温度計測手段を設けて、これを第
２の温度計測手段４ｂとする。この第２の温度計測手段
４ｂの個数は１個に限らず、複数個でも構わない。（３）図１には、１個の第２の温度計測手段４ｂを配置
しているが、複数個の第２の温度計測手段４ｂを空間的
に配置することによって温度分布を計測し、この結果に
基づいて第２の温度調節計２０へのフィードバック信号
となすことができる。

【００７５】［第２の実施例］上記した第１の実施例で
は、温調空間が半導体ウエハ等の基板を載置するステー
ジ７を含む空間とし、この空間を所定の温度にするため
の温度調節装置を示した。この考え方の適用は、半導体
露光装置におけるステージ７を主に含む空間に限定され
るものではない。例えば投影露光装置を納めるチャンバ
内の配設室の空調に対しても適用可能である。

【００７６】先に説明した図１６においては、ウエハ３
５に焼き付けられるＩＣパターンの線幅がサブミクロン
（サブμｍ）となっている。従って、投影露光装置２２
に対しては、露光精度に影響する温度変化や、空気中の
塵等による環境変化を極力与えないようにする必要があ
る。そのために、投影露光装置２２は、空気を清浄かつ
恒温に保持する空調装置を備えた配設室２３内に置かれ
る。恒温性の維持は、熱交換器２６を介して一旦冷却さ
れた空気を送風機２７によって再加熱器２８へと送り込
み、ここの再加熱量を制御することによっていた。再加
熱量は、フィルタ２５からダウンフローとなる空気の温
度を第１の温度計測手段３９ａで検出し、この検出出力
を温度調節計４０に導き、ここで配設室２３を所定の温
度の目標値と比較して、補償演算が施される。ほとんど
の場合、ＰＩＤ補償であり、この補償出力を再加熱器２
８のドライバ４１への入力と成している。このような構
成によれば、フィルタ２５からのダウンフロー近傍であ
って、ただ１箇所の温度検出に基づいて配設室２３全体
の温度を制御していたことになる。しかし、配設室２３
は大空間であって、かつ、この中の発熱源が空間的に分
布していることから、ただ１箇所の温度検出に基づく再
加熱器２８の制御では、精密温度制御はほとんど成しえ
ていなかった。

【００７７】図２は、本実施例における温度調節装置を
示す図であり、図１６と同一の符号は図１６と同様の構
成要素を示す。すなわち、図１６の従来の温度調節装置
に対して、図１の思想を展開して図２を得る。

【００７８】具体的に、図２においては、フィルタ２５
近傍に設けた第１の温度計測手段３９ａの他に、ダウン
フローの下流にも第２の温度計測手段３９ｂ（図２では
３箇所）を配置している。そして、複数の（図２では３
個）出力を演算手段４２に導いている。ここでは、空間
に分布的に配置した第２の温度計測手段３９ｂの出力か
ら、一つの温度計測値を算出して温度調節計４０にフィ
ードバックする機能を有する。演算手段４２における具
体的な演算としては、複数箇所の温度計測値の単純平
均、重み付き平均等が採用される。ここで、重み付き平
均とは、第２の温度計測手段３９ｂによる複数箇所の温
度計測値の中で、露光性能との相関が強い箇所の温度計
測値を温度調節計４０へのフィードバック信号として強
く、反対に露光性能との相関が小さい箇所の温度計測値
を温度調節計４０へのフィードバック信号として弱く反
映させることである。

【００７９】このようにして、演算手段４２の出力は、
温度調節計４０にフィードバックされる。このとき、温
度調節計４０は、演算手段４２の出力が、温度調節計４
０に設定した温度設定値に追従するように機能する。具
体的に、第１の温度計測手段３９ａで検知されるフィル
タ２５近傍の温度を、再加熱器２８をコントロールする
ことによって素早く変化させて、その空気をダウンフロ
ーさせた結果として第２の温度計測手段３９ｂが設置さ
れている箇所の温度を温度調節計４０に設定した目標温
度に素早く一致させるのである。

【００８０】図１の説明では、温度調節計を第１の温度
調節計９と第２の温度調節計２０とに分けた。しかし、
図２おいては一台の温度調節計４０を使っているように
示されている。勿論、温度調節計４０は２チャンネル以
上の補償演算を備える。図１と同様、図２の一台の温度
調節計４０の中に第１の温度調節計９と第２の温度調節
計２０の両者が組み込まれて構成できる。

【００８１】上記した第１の実施例では、半導体ウエハ
を載置するステージ周辺の空調に係る温度調節装置を、
第２の実施例では半導体露光装置を収納する配設室に係
る温度調節装置の構成をそれぞれ示した。勿論、半導体
露光装置においては、投影光学系や発熱が顕著な電磁ア
クチュエータを駆動するユニット等に対して、個別に温
度調節が行われている。すなわち、部分空調を行う温度
調節装置の集合が半導体露光装置における温度調節装置
と呼べるものである。これらの部分空調を行う温度調節
装置に対しても本発明の思想が適用できることは勿論で
ある。

【００８２】［第３の実施例］図３は、本発明の一実施
例における温度調節装置を示す図である。同図におい
て、５３は開閉扉、５４は開閉扉５３が取り付けられて
いる恒温チャンバの隔壁の一部、５５は開閉扉５３のイ
ンターロックスイッチ、である。そして、隔壁５４で被
われた空間内に、図１６に示した露光装置２２が収納さ
れている。図１では、ウエハステージ３６の一部とその
周辺が示されている。ウエハステージ３６の上面には、
半導体ウエハ３５や、位置決め計測用のレーザ干渉計の
反射ミラー５６Ｘ，５６Ｙが取り付けられている。

【００８３】次に、ウエハステージ３６の空間に対する
温調の一部構成を説明する。６０は温度変換手段として
の再加熱ヒータ、６１は再加熱ヒータ６０で加熱された
気体を導くダクト、６２は塵埃等を除去するフィルタ、
である。そして、フィルタ６２から吹き出す気体（図中
の矢印参照）の温度を計測するために第１の温度計測手
段６３が、ウエハステージ３６近傍の温度を計測するた
めに第２の温度計測手段６６がそれぞれ実装されてい
る。

【００８４】まず、第１の温度計測手段６３の出力は、
第１の温度調節計６７にフィードバックされており、第
１の温度調節計６７の出力によって温度変換手段として
の再加熱ヒータ６０が駆動されている。本実施例におい
ては、この閉ループ系をマイナループと称する。続い
て、ウエハステージ３６の空間の温度を計測する第２の
温度計測手段６６の出力は第２の温度調節計５８にフィ
ードバックされている。ここで、第２の温度調節計５８
では目標値入力端子５７に印加する目標値ＳＰ_Mと第２
の温度計測手段６６の計測値を比較した偏差信号に対し
て、第１の温度調節計６７では第２の温度調節計５８の
出力と第１の温度計測手段６３の計測値を比較した偏差
信号に対してそれぞれＰＩＤ演算が施される。なお、第
２の温度調節計５８は、Ｄ動作を無くしたＰＩ演算であ
ることが望ましい。

【００８５】露光装置が通常の稼働状態にあるとき、切
り替えスイッチ５９はＢ側に接続されており、第２の温
度調節計５８の出力は、先に説明したマイナループヘの
入力となる。すなわち、第２の温度調節計５８の出力
と、第１の温度計測手段６３の出力とを比較した偏差信
号に対して第１の温度調節計６７が備える制御演算が施
される。先に説明したマイナループに対して、第２の温
度計測手段６６のフィードバックで構成する閉ループを
メインループと称する。そして、マイナループとメイン
ループとをあわせた制御系がユースポイント制御と呼ば
れる。

【００８６】露光装置が通常の稼働状態にあるとき、第
２の温度計測手段６６で計測される空間の温度が、目標
値ＳＰ_M と一致するように、第２の温度調節計５８の出
力がマイナループに対して指令を出す。つまり、第２の
温度計測手段６６が計測する空間の温度が目標値ＳＰ_M
で指定する値に収束するように、フィルタ６２からの吹
き出す気体の温度が第１の温度計測手段６３の出力をフ
ィードバックしてなるマイナループによって調整される
のである。

【００８７】上述したユースポイント制御は、露光装置
が通常の稼働状態にあるときは、問題なく動作させるこ
とができる。すなわち、図３の温調に関して言えば、ウ
エハステージ３６が位置決め駆動される結果として、不
図示のアクチュエータからの発熱がこの空間の温度変動
をもたらすとき、吹き出し日であるフィルタ６２から温
度変動を打ち消すに足る温度の気体を吹き出して外乱の
影響を相殺し、結果として真に温度制御したい空間の恒
温性を維持できる。

【００８８】次に、開閉扉５３が開放された場合の動作
説明をする。開閉の状態は、インターロックスイッチ５
５によりＯＮ／ＯＦＦ信号として検出されて判定手段６
５に導かれ、この出力によって切り替えスイッチ５９の
接続をＡ側にする切り替えが行われる。

【００８９】このときの空調は、第１の温度計測手段６
３の出力を第１の温度調節計６７にフィードバックし、
目標値入力端子６４に印加する目標値ＳＰ_L の値に一致
するように、再加熱ヒータ６０の発熱量が制御される。
第２の温度計測手段６６の出力を第２の温度調節計５８
にフィードバックしているループ、すなわちメインルー
プは切断されることになる。第２の温度計測手段６６に
よって計測できる空間の温度変動は放置され、目標値Ｓ
Ｐ_L に制御された温度の気体を、ひたすらフィル夕６２
から吹き出す動作となる。ウエハステージ３６の空間の
温度は、開閉扉５３の開放によって、目標値ＳＰ_M から
変動したまま放置されるが、フィルタ６２からは一定温
度の気体が定常的に吹き出し続けられる。

【００９０】開閉扉５３が閉じられたとき、インターロ
ックスイッチ５５の状態信号を感知した判定手段６５
は、切り替え切り替えスイッチ５９を再びＢ側に接続す
るよう切り替える。メインループが接続されるので、第
２の温度計測手段６６で検知される温度が目標値ＳＰ_M
に一致するように、フィルタ６２から吹き出す気体の温
度が制御される。

【００９１】ただし、切り替えスイッチ５９のＡからＢ
への切り替えに際しては注意が必要である。すなわち、
切り替えスイッチ５９がＡ側に接続されているとき、第
２の温度調節計５８の出力はオープンであり、目標値Ｓ
Ｐ_M と第２の温度計測手段６６の出力との比較信号であ
る偏差信号が第２の温度調節計５８に入力し続ける。こ
れには積分器が含まれるので、非零の偏差信号を積分し
続ける結果として過大な出力となるか、もしくは飽和し
た出力となる。

【００９２】この状態にあって切り替えスイッチ５９が
Ｂ側に接続されると、第２の温度調節計５８の出力が一
気に第１の温度調節計６７への入力になる結果として、
不必要な温度の揺動を発生させてしまう。

【００９３】このような現象を回避するために、第２の
温度調節計５８の出力に基づく閉ル一プ制御が掛かって
いない場合、第２の温度調節計５８の出力を望ましくは
零となす処理を施しておく。そのためのコントロール線
が信号線６８である。この信号線６８によつて、第２の
温度調節計５８が閉ループの中で用いられていないと
き、例えば直流ゲインを零となして、有限の偏差信号の
入力があってもそれに対する出力応答を零にする処理が
施されている。

【００９４】上記した本実施例では、開閉扉５３の開閉
に呼応した切り替えスイッチ５９の切り替えについて説
明した。しかしながら、判定手段６５への入力として、
インターロックスイッチ５５の状態以外の信号線も接続
することができる。

【００９５】図３に、再加熱ヒータ６０からの信号線６
９がある。これは、例えば、第２の温度計測手段６６に
よって計測する空間の温度変動が大となる結果として、
再加熱ヒータ６０の最大加熱状態もしくは非加熱状態を
検出し、これを切り替えスイッチ５９を切り替えるため
のイベントとして判定手段６５に導いているものであ
る。その他の入力としては、５５以外のインターロック
スイッチがある。

【００９６】図３に示す装置は、ハードで構成すること
もできるし、勿論ソフトで実現してもよい。近年、調節
計５８，６７として、主要なＰＩＤ演算機能のほかに、
制御ループの切り替え、ゲインデーブルの切り替え、イ
ベントに基づく制御状態の切り替え等を容易に実現でき
る製品が市場に投入されている。従って、図３に示す装
置構成の実装と機能の発現に何らの障害もない。

【００９７】図４は、本実施例の効果を表す数値実験の
一例を示す波形図である。ここで、図４（ａ）は入力さ
れたステップ状の外乱の時間特性であり、図４（ｂ）は
吹き出し口温度の時間特性、図４（ｃ）はユースポイン
ト温度の時間特性である。図４（ａ）において、開閉扉
２３の開放によってユースポイントの空間にステップ状
の外乱が入った瞬間、図４（ｃ）に示す通り、ユースポ
イントの温度は外乱によってステップ状に低下してい
る。しかし、図４（ｂ）に示す通り、吹き出し口からの
温度が徐々に上げられて、ユースポイント空間の温度を
指定した温度に復帰させるように働いている。

【００９８】しかし、図４（ｂ）においては、吹き出し
口からの気体温度の上限値Ｔmax を越えて出力を出し続
けている。予め定められた時間ｔだけＴmax 以上の出力
が持続すると、本実施例ではユースポイント制御から吹
き出し口制御への切り替えが発生する。図４（ｂ）で
は、上向き太矢印の時点で切り替わっている。このと
き、吹き出し口は指定されている設定温度へと収束して
いく。一方で、図４（ｃ）のユースポイン卜温度は、切
り替え前まで外乱印加で変動したユースポイント温度を
設定温度と復帰させる動作をしてきたのであるが、この
空間の温度を指定した値に復帰させるための制御が外れ
たので、外乱の影響をそのまま受けて再びシフトしてい
る。

【００９９】以上、図４の数値実験の説明によって、本
実施例の意図する機能が実現できていることが分かる。
なお、図４の数値実験結果では、ユースポイント制御か
ら吹き出し口制御への切り替え条件が、「Ｔmax に到達
し、それが時間ｔだけ継続した」という条件であった。
しかし、吹き出し口制御とユースポイント制御の相互の
切り替えは、このような条件に限定されない。例えば、
以下に述べる条件を満たした相互の切り替えを実行する
ことができる。

【０１００】（１）恒温チャンバの気密を破る開閉扉も
しくは隔壁に設けたインターロックスイッチの状態信号
を受けて、即座にユースポイント制御と吹き出し口制御
の相互の切り替えを行うことができる。（２）また、上述の状態信号をトリガとし、これら状態
の継続時間をカウントしてユースポイント制御と吹き出
し口制御の相互の切り替えを行うこともできる。（３）さらに、ユースポイント制御におけるメインルー
プの故障を検知し、恒久的に吹き出し口制御へと切り替
えたまま、露光装置を稼働させておくことができる。

【０１０１】［第４の実施例］図５は、本発明の一実施
例に係る非干渉化温調制御装置を示す図である。同図に
おいて、８０Ａ，８０Ｂは再加熱ヒータ、８１Ａ，８１
Ｂは再加熱した空気を導くダクト、８２Ａ，８２Ｂは塵
埃等を除去するためのフィルタ、８３Ａ，８３Ｂは温度
計測手段である。図５の場合、フィルタ８２Ａ（Ｂ）か
らの空気は、半導体ウエハ３５を載置したステージ３６
の空間、およびステージを位置決めするレーザ干渉計に
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。

【０１０２】図１６に対応付けると、投影光学系３４の
直下にある半導体ウエハ３５とウエハステージ３６が図
５に示されている。そして、投影光学系３４の直下であ
って、半導体ウエハ３５近傍の温度を計測するための第
１の温度計測手段が、図１における温度計測手段８６
Ａ、８６Ｂとなる。さらに本実施例では、フィルタ８２
Ａ、８２Ｂ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８６Ａ、８６Ｂを備えている。

【０１０３】図５において、まずフィルタ８２Ａ、８２
Ｂから突出させる気体の温度を計測する第２の温度計測
手段８３Ａ、８３Ｂの出力は、第３と第４のＰＩＤ制御
手段８７Ａ、８７Ｂにそれぞれフィードバックされ、第
３と第４のＰＩＤ制御手段８７Ａ、８７ＢからＡ’と
Ｂ’がそれぞれ再加熱ヒータ８０Ａ、８０Ｂへ出力され
る。つまり、第２の温度計測手段８３Ａ、８３Ｂと、第
３および第４のＰＩＤ制御手段８７Ａ、８７Ｂと、再加
熱ヒータ８０Ａ、８０Ｂとでそれぞれマイナループ系が
構成されている。

【０１０４】このマイナループ系によって、再加熱ヒー
タ８０Ａ、８０Ｂから第２の温度計測手段８３Ａ、８３
Ｂまでの伝達特性を改善する。すなわち、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」することができるのである。

【０１０５】すなわち、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８３Ａ、８
３Ｂ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８３Ａ、８３Ｂ
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と
第４のＰＩＤ制御手段８７Ａ、８７Ｂを適切に調整する
ことによって、入力Ａ、Ｂに対する温度計測手段８３
Ａ、８３Ｂまでの応答を高速化することができる。そし
て、第３と第４のＰＩＤ制御手段８７Ａ、８７Ｂを調整
して両者の応答性を、すなわちダイナミクスを揃えるよ
うにすることもできる。

【０１０６】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８６Ａ、８６Ｂの出力を
モード温度算出手段７６に導き、平均温度と傾斜温度と
が算出される。

【０１０７】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７７Ａと傾斜温度に関す
る目標値入力端子７７Ｂ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。

【０１０８】平均温度に関する偏差信号は、第１のＰＩ
Ｄ制御手段７８Ａへ、傾斜温度に関する偏差信号は第２
のＰＩＤ制御手段７８Ｂ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７８Ａと第２
のＰＩＤ制御手段７８Ｂの出力は、両信号を分配するた
めの配分手段７９に導かれている。なお、第１と第２の
ＰＩＤ制御手段７８Ａ、７８Ｂや、第３と第４のＰＩＤ
制御手段８７Ａ、８７Ｂは、ＰＩＤ演算に限定されるも
のではない。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。

【０１０９】配分手段７９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。上述した
ように、再加熱ヒータ８０Ａ、８０Ｂから第２の温度計
測手段８３Ａ、８３Ｂまでの応答性は、第３と第４のＰ
ＩＤ制御手段８７Ａ、８７Ｂ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７
９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。

【０１１０】［第５の実施例］上記した第４の実施例で
は、図５より、再加熱ヒータ８０Ａ、８０Ｂからダクト
８１Ａ、８１Ｂを通って、フィルタ８２Ａ、８２Ｂ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８２Ａ、８２Ｂの箇所に設けた第２の
温度計測手段８３Ａ、８３Ｂの出力を第３と第４のＰＩ
Ｄ制御手段８７Ａ、８７Ｂに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８
０Ａ、８０Ｂから第２の温度計測手段８３Ａ、８３Ｂ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。すなわち、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。

【０１１１】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７９のなかみが定係数であるため、応答性が大きくこ
と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。

【０１１２】この課題を解決するためには、図５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６に示す。図６において、図
５と同一の符号は図５と同様の構成要素を示す。

【０１１３】図６において、再加熱ヒータ８０Ａ、８０
Ｂから、ダクト８１Ａ、８１Ｂを介してフィルタ８２
Ａ、８２Ｂに至る経路長等の違いから、ダクト８１Ａで
導かれる空気の方がダクト８１Ｂに比較してダイナミク
スは遅い。すなわち、Ａへの入力から温度計測手段８３
Ａまでの伝達特性と、Ｂへの入力から温度計測手段８３
Ｂ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。

【０１１４】そこで、Ａへの入力から温度計測手段８３
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８３Ｂまでの伝達特性と近くなるように、温度計
測手段８３Ａの出力を第３のＰＩＤ制御手段８７Ａにフ
ィードバックし、そして第３のＰＩＤ制御手段８７Ａの
出力Ａ’で再加熱ヒータ８０Ａを駆動している。

【０１１５】このとき、Ａへの入力から温度計測手段８
３Ａまでの伝達特性は、Ａへの入力から温度計測手段８
３Ａまでの応答に比して向上させ、望ましくはＢへの入
力から温度計測手段８３Ｂまでの伝達特性と同じものに
することができる。

【０１１６】このようにすると、Ａへの入力から温度計
測手段８３Ａまでと、Ｂへの入力から温度計測手段８３
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７６と配分手段７９
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。

【０１１７】上記した実施例の効果を示す数値実験結果
を図７および図８に示す。図７は特開２０００−１８７
５１４号による平均温度（ａ）と傾斜温度（ｂ）の偏差
の時間特性を示す図であり、図８は上記した実施例を適
用した場合の平均温度（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１９のような２
入力２出力系を扱っている。

【０１１８】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有し、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７（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。

【０１１９】次に、図７（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。

【０１２０】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。

【０１２１】そこで、波形Ｂを得た制御対象に対して本
実施例を適用すると図８（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。

【０１２２】図５および図６は、何れも半導体ウエハ３
５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、本実施例の適用は、図１６を参照して、半導
体ウエハ３５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３５近傍の空間に対する
温調系と、レチクル３３近傍の空間に対する温調系とを
図５または図６のような装置構成とすることができる。

【０１２３】そして、図５または図６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１６に示す
ように、半導体ウエハ３５近傍の空間に対する温調系
と、レチクル３３近傍の空間に対する温調系と、配設室
２３に対する温調系の３箇所に対して、すなわち３入力
３出力に対して、本実施例の技術思想を展開することも
できる。つまり、この場合、モード温度算出手段７６と
配分手段７９はともに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。

【０１２４】図５および図６の場合、ダイナミクスの遅
れを補償するために、フィルタ８２Ａ、８２Ｂの箇所に
温度計測手段８３Ａ，８３Ｂ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、温度計測手段８３Ａ，８３Ｂ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８０Ａ，８０
Ｂの直後でも良いし、ダクト８１Ａ，８１Ｂの経路中に
温度計測手段８３Ａ，８３Ｂを備えてもよい。要は、こ
れらの箇所に備えた温度計測手段８３Ａ，８３Ｂの出力
に基づくフィードバックによって再加熱ヒータ８０Ａ，
８０Ｂの加熱動作を高速化することができればよいので
ある。

【０１２５】［半導体生産システムの実施例］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（Ｉ
ＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、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。

【０１２６】図９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。

【０１２７】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。

【０１２８】さて、図１０は、本実施形態の全体システ
ムを図９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２０
３、成膜処理装置２０４が導入されている。なお、図１
０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
２００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。

【０１２９】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
１１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。

【０１３０】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１２
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。

【０１３１】図１３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。

【０１３２】

【発明の効果】本発明の効果は、以下の通りである。（１）本発明の温度調節装置によれば、吹き出し口で安
定に温度制御された媒体（例えば空気）を吹き出し口か
ら噴出する（温度調節対象に媒体を送り込む）ととも
に、真に制御したい温調空間の温度をも第２の温度計測
手段により計測し、外乱等によってこの温調空間の温度
が変動した場合でもそのことを捉えて、即座に吹き出し
口から噴出させる媒体の温度を変化させて温調空間を所
定の温度へと高精度に調節する。従って、例えば外乱下
において、温調空間の温度を精密に制御する温度調節装
置を提供することができる、という効果がある。

【０１３３】（２）また従来、吹き出し口から噴出した
空気には、温度変動を招く外乱を入れないようにする構
造的な対策を施してきた。すなわち、温調空間の平衡温
度を揺動させる外乱が入り込まないように、遮蔽物を設
ける等の対策を施してきた。このような対策には、コス
トが掛かっていた。しかるに、本発明の温度調節装置に
よれば、第２の温度計測手段を温度調節対象に対して分
布的に複数個配置して温度調節を行うため、遮蔽物等が
不要となる。その結果として、コスト上昇を招くことは
ない。

【０１３４】（３）さらには、所謂ユースポイント制御
を施した恒温チャンバにあって、例えば過大な外乱に対
処することを止めたので、温度変換手段の出力をリミッ
トに掛けて運転することが回避される。また、その際、
吹き出し口からは一定温度の気体を流す制御は掛けられ
ているので、恒温チャンバを運転停止に至らしめること
なく安定に稼働させておくことができる。さらに、気密
等が確保されたときは、ユースポイント制御の状態に復
帰するので、速やかに真に一定温度にしたい空間を、露
光可能な状態にすることができる。

【０１３５】（４）本発明の非干渉化温度制御装置によ
れば、マイナループ系によって並列運転される複数の制
御対象の動特性を成形し、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、温調性能が向上する、という効果がある。

【０１３６】（５）さらには、動特性の異なる温調系を
並列運転している場合、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。
また、干渉性が排除され、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。

【０１３７】（６）本発明の温度調節装置を露光装置に
備えた場合、該温度調節装置による温度精度の向上は、
前記温度調節装置を備えた露光装置における露光精度お
よび生産性の向上に資する、という効果がある。また、
遮蔽物等が機械振動の発生原因となって、露光装置内の
位置決め精度を劣化させていたことも排除される、とい
う効果がある。

【０１３８】（７）本発明の非干渉化温調制御装置を露
光装置に備えた場合、例えば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。もって、
露光装置によって製造される半導体等のデバイスの品質
向上に寄与するのみならず、露光装置の生産性向上に寄
与するところ大である、という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わる半導体露光装置に
おける温度調節装置を示す図である。

【図２】本発明の一実施例に係わる温度調節装置を示
す図である。

【図３】本発明の一実施例に係わる温度調節装置を示
す図である。

【図４】第３の実施例の効果を表す数値実験の一例を
示す波形図であり、（ａ）は入力されたステップ状の外
乱の時間特性、（ｂ）は吹き出し口温度の時間特性、
（ｃ）はユースポイント温度の時間特性をそれぞれ示
す。

【図５】本発明の一実施例に係わる非干渉化温度制御
装置を示す図である。

【図６】本発明の一実施例に係わる非干渉化温度制御
装置を示す図である。

【図７】特開２０００−１８７５１４号による平均温
度（ａ）と傾斜温度（ｂ）の偏差の時間特性を示す図で
ある。

【図８】本発明の一実施例を適用した場合の平均温度
（ａ）と傾斜温度（ｂ）の偏差の時間特性を示す図であ
る。

【図９】本発明の一実施例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観念図
である。

【図１０】本発明の一実施例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観念
図である。

【図１１】本発明の一実施例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１２】本発明の一実施例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１３】本発明の一実施例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１４】従来例における温度制御の構成を示す図で
ある。

【図１５】従来例におけるモータ・負荷系の制御構成
を示す図である。

【図１６】従来例における空調機器を示す概略図であ
る。

【図１７】従来例における吹き出し口制御の実測結果
を示す図であり、（ａ）はユースポイントの温度、
（ｂ）は吹き出し口の温度、（ｃ）は外乱源の温度をそ
れぞれ示す。

【図１８】従来例におけるユースポイント制御の実測
結果を示す図であり、（ａ）はユースポイントの温度、
（ｂ）は吹き出し口の温度、（ｃ）は外乱源の温度をそ
れぞれ示す。

【図１９】従来例における２入力２出力の温調系を適
用してなる非干渉化温度制御システムを説明する図であ
る。

【図２０】図１９における伝達関数行列を示す図であ
る。

【符号の説明】

２：再加熱用ヒータ、３，６１，８１Ａ，８１Ｂ，５０
３：ダクト、４ａ，３９ａ，６３，８６Ａ，８６Ｂ：第
１の温度計測手段、４ｂ，３９ｂ，６６，８３Ａ，８３
Ｂ：第２の温度計測手段、７，５０７：ステージ、９，
６７：第１の温度調節計、１０，４１，５１０：ドライ
バ、１６：空調機械室、１７：フィルタボックス、１
８：本体構造体、１９：除振装置、２０，５８：第２の
温度調節計、２１：チャンバ、２２：投影露光装置、２
３：配設室、２４：空調路、２５，６２，８２Ａ，８２
Ｂ：フィルタ、２６：熱交換器、２７：送風機、２８：
再加熱器、２９：空調機器、３０：外気導入口、３１：
連通口、３２：排気口、３３：レチクル、３４：投影光
学系、３５：ウエハ、３６：ウエハステージ、３７：ス
テージ定盤（除振台）、３８：アクティブマウント、４
０，５０９：温度調節計、４２：演算手段、５３：開閉
扉、５４：恒温チャンバの隔壁、５５：インターロック
スイッチ、５６Ｘ，５６Ｙ：反射ミラー、５７，６４，
７７Ａ，７７Ｂ，５２１Ａ，５２１Ｂ：目標値入力端
子、５９：切り替えスイッチ、６０，８０Ａ，８０Ｂ，
５０２：再加熱ヒータ、６５：判定手段、６８，６９：
信号線、７６，５２０：モード温度算出手段、７８Ａ：
第１のＰＩＤ制御手段、７８Ｂ：第２のＰＩＤ制御手
段、７９，５２３：配分手段、８７Ａ：第３のＰＩＤ制
御手段、８７Ｂ：第４のＰＩＤ制御手段、５０１：送風
機、５０４：温度計測手段、５０５：温度制御された空
気、５０６：温調空間、５０８：位置計測手段、５１
１：モータ、５１２：ばね、５１３：慣性負荷、５１
４：センサ、５１５：コントローラ、５１６：外乱、５
１７：制御対象である温調系、５１８Ａ：第１のヒー
タ、５１８Ｂ：第２のヒータ、５１９Ａ：第１の温度セ
ンサ、５１９Ｂ：第２の温度センサ、５２２Ａ：第１の
ＰＩＤ制御手段、５２２Ｂ：第２のＰＩＤ制御手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H109 CA05 CA08 CA14 5F046 AA22 AA28 BA04 BA05 CC01 DA04 DA07 DA26 DB02 DB10 DC10 DC14 DD06 5H323 AA05 BB01 CA01 CB02 FF10 KK06 NN03 NN14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】温度調節対象に媒体を送り込む吹き出し
口と、前記吹き出し口の温度を計測する第１の温度計測
手段と、前記第１の温度計測手段の出力を入力して補償
演算を行う第１の温度調節計と、前記吹き出し口から下
流にある温調空間の温度を計測する第２の温度計測手段
と、前記第２の温度計測手段の出力を入力して補償演算
を行う第２の温度調節計と、前記吹き出し口から一定温
度に制御された媒体を前記温調空間に送り込むために前
記第１の温度調節計の出力に基づいて発熱量を加減する
温度変換手段とを備え、前記第２の温度調節計に前記温調空間の温度の目標値で
ある所定の温度設定値を入力し、前記第２の温度調節計
の出力を前記第１の温度調節計の温度設定値として前記
第１の温度調節計に入力することを特徴とする温度調節
装置。
【請求項２】前記第２の温度計測手段は、前記温度調
節対象に対して分布的に複数個配置され、前記複数個の
第２の温度計測手段の出力から温度計測値の単純平均ま
たは重み付き平均を演算する演算手段を有し、前記演算
手段の出力を負帰還信号として前記第２の温度調節計へ
入力することを特徴とする請求項１に記載の温度調節装
置。
【請求項３】前記温度調節対象は、露光装置における
ステージ空間、投影光学系、および前記露光装置をその
内部に配置する配設室のいずれか１つ以上の部位である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の温度調節装
置。
【請求項４】前記第１の温度調節計には微分先行型Ｐ
ＩＤ制御方式を、前記第２の温度調節計には偏差微分型
ＰＩＤ制御方式を、それぞれ実装してなることを特徴と
する請求項１〜３のいずれか１項に記載の温度調節装
置。
【請求項５】温度制御されている恒温チャンバ内の状
態を監視し、監視結果から該恒温チャンバ内の状態の判
定を行う判定手段と、前記判定手段の出力に基づき、前記第１の温度調節計の
入力を前記第２の温度調節計の出力、または、前記第１
の温度調節計への前記所定の目標値に切り替える切替手
段とをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の
温度調節装置。
【請求項６】前記第１の温度調節計はＰＩＤ演算を行
い、前記第２の温度調節計はＰＩ演算を行うものである
ことを特徴とする請求項５に記載の温度調節装置。
【請求項７】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、前記制御対象に送り込む媒体の温度を
可変させる温度変換手段と、前記温度変換手段による前
記媒体の温度を計測する複数の第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前記制
御対象の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
る配分手段とを有することを特徴とする非干渉化温調制
御装置。
【請求項８】前記マイナループ系は、前記モード温度
算出手段の出力に補償を施した信号、および、前記第２
の温度計測手段の出力を入力とし、前記温度変換手段に
対する操作量を決定するＰＩＤ制御手段をさらに有し、
前記ＰＩＤ制御手段は前記マイナループ系における前記
第２の温度計測手段までの応答を調節する手段を有する
ことを特徴とする請求項８に記載の非干渉化温調制御装
置。
【請求項９】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１〜６のいずれか１項に記載の温度調節装置を備
えることを特徴とする露光装置。
【請求項１０】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７または８に記載の非干渉化温調制御装置を備え
ることを特徴とする露光装置。
【請求項１１】請求項９または１０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１２】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１１に記載の露光装置。
【請求項１３】請求項９〜１２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１４】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１３に記載
の半導体デバイス製造方法。
【請求項１５】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１４に記載の半導体デ
バイス製造方法。
【請求項１６】請求項９〜１２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１７】半導体製造工場に設置された請求項９
〜１２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。