JP2008270567A

JP2008270567A - 露光装置、温調システムおよびデバイス製造方法

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Publication number: JP2008270567A
Application number: JP2007112294A
Authority: JP
Inventors: Shintaro Aichi; 進太郎愛知
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2007-04-20
Filing date: 2007-04-20
Publication date: 2008-11-06
Anticipated expiration: 2027-04-20
Also published as: TW200907591A; JP4435201B2; US20080259293A1; TWI405044B; KR100999237B1; US8982315B2; KR20080094580A

Abstract

【課題】並列に配置された複数の流路にそれぞれ流体を流すことによって複数のユニットを温調する構成において、個々の流路に流す流体の流量調整を容易にする。
【解決手段】露光装置は、温調されるべき複数のユニットを備え、前記複数のユニットを機能させながら原板のパターンを基板に転写する。露光装置は、互いに並列に配置されて複数のユニットを温調するための流体がそれぞれ流される複数の流路１３２ａ〜１３２ｅと、該複数の流路をバイパスするように該複数の流路と並列に配置されたバイパスライン１３３と、該複数の流路および該バイパスラインを流れる流体の総流量が目標流量になるようにバイパスラインを流れる流体の流量を制御する流量制御器とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、露光装置、温調システムおよびデバイス製造方法に関する。

半導体デバイスや液晶表示デバイス等の電子デバイスの製造において露光装置が使われる。露光装置は、原板（レチクル）のパターンを感光剤（フォトレジスト）が塗布された基板の上に投影し、該感光剤を露光する。

露光装置は、複数のユニットを備えて構成されており、各ユニットを温調するために、温調された流体が各ユニットに供給される（特許文献１参照）。
特開２００５−１３６００４号公報

図２は、従来の温調システムの概略構成を示す図である。ポンプ１０１によって加圧された液体は、温調ユニット１０２において温度が調整され、循環ライン１２０、分岐部１０７を通してユニット１０５ａ〜１０５ｅのそれぞれに送り込まれる。

ユニット１０５ａ〜１０５ｅの流路には、流量調整バルブ１０４ａ〜１０４ｅおよび流量センサ１０６ａ〜１０６ｅが配置されている。ユニット１０５ａ〜１０５ｅを流れる流体の流量は、流量センサ１０６ａ〜１０６ｅの値がそれぞれ目標値となるように流量調整バルブ１０４ａ〜１０４ｅによって制御される。この際に、バイパスライン１２９に配置された遮断バルブ１０３ｇは全閉であり、循環ライン１２０、１２１に配置された遮断バルブ１０３ｆ、１０３ｈは全開である。

ユニット１０５ａ〜１０５ｅの熱を回収し、合流部１０８で合流した流体は、循環ライン１２１を通してタンク１００に戻る。循環ライン１２１には、総流量を検知する流量センサ１０６ｆが配置されている。

従来の温調システムでは、保守又は交換作業を行うべきユニットへの液体の供給のみを停止した場合に、並列システムであるために、流量バランスが崩れて、より多くの液体が他のユニットに供給される。この場合には、他のユニットの入口にかかる圧力が上がるため、耐圧を超えてしまう可能性がある。

そのため、保守作業や交換作業時は、ポンプ１０１を停止するか、又は、遮断バルブ１０３ｆ、１０３ｈを閉じるとともに遮断バルブ１０３ｇを開けて全流量をバイパスライン１２９でバイパスする必要があった。

本発明は、上記の課題認識を基礎としてなされたものであり、例えば、並列に配置された複数の流路にそれぞれ流体を流すことによって複数のユニットを温調する構成において、個々の流路に流す流体の流量調整を容易にすることを目的とする。

本発明の第１の側面は、温調されるべき複数のユニットを備え、前記複数のユニットを機能させながら原板のパターンを基板に転写する露光装置に関する。前記露光装置は、互いに並列に配置されて複数のユニットを温調するための流体がそれぞれ流される複数の流路と、前記複数の流路をバイパスするように前記複数の流路と並列に配置されたバイパスラインと、前記複数の流路および前記バイパスラインを流れる流体の総流量が目標流量になるように、前記バイパスラインを流れる流体の流量を制御する流量制御器とを備える。

本発明の第２の側面は、温調システムに係り、前記温調システムは、互いに並列に配置されて前記複数のユニットを温調するための流体がそれぞれ流される複数の流路と、前記複数の流路をバイパスするように前記複数の流路と並列に配置されたバイパスラインと、前記複数の流路および前記バイパスラインを流れる流体の総流量が目標流量になるように、前記バイパスラインを流れる流体の流量を制御する流量制御器とを備える。

本発明によれば、例えば、並列に配置された複数の流路にそれぞれ流体を流すことによって複数のユニットを温調する構成において、個々の流路に流す流体の流量調整が容易になる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。

図１は、本発明の第1実施形態の温調システムの概略構成を示す図である。本発明の好適な実施形態の温調システム２００は、複数のユニット１０５ａ〜１０５ｅの温度を調整するように構成されうる。ここで、複数のユニット１０５ａ〜１０５ｅは、半導体デバイス、液晶表示デバイス等のデバイスの製造においてリソグラフィ工程で使用される露光装置の構成部品として好適である。つまり、本発明の好適な実施形態の温調システム２００は、露光装置の構成部品の冷却に好適である。

ポンプ１０１によって加圧された流体は、温調ユニット１０２において温度が調整され、循環ライン１３０、分岐路１０７を通してユニット１０５ａ〜１０５ｅの流路１３２ａ〜１３２ｅにそれぞれ送り込まれる。温調ユニット１０２は、冷却器、ヒーター、熱交換器、温度センサ等を含んで構成され、流体の温度を目標温度に保つ。

ユニット１０５ａ〜１０５ｅの流路１３２ａ〜１３２ｅには、遮断バルブ１０３ａ〜１０３ｅ、流量調整バルブ１０４ａ〜１０４ｅおよび流量センサ１０６ａ〜１０６ｅが配置されている。各流量センサ１０６ａ〜１０６ｅの指示値が目標流量になるように流量調整バルブ１０４ａ〜１０４ｅを調整することで各ユニット１０５ａ〜１０５ｅに供給される流体の流量を調整することができる。

流路１３２ａ〜１３２ｅは、分岐部１０７と合流部１０８との間で、互いに並列に配置されている。流路１３２ａ〜１３２ｅを流れながらユニット１０５ａ〜１０５ｅの熱を回収し、合流部１０８で合流した流体は、循環ライン１３１を通してタンク１００に戻る。循環ライン１３１には、総流量を検知する流量センサ１０６ｆが配置されている。

分岐部１０７の上流側（循環ライン１３０）には第１圧力センサ１０９ａが配置され、合流部１０８の下流側（循環ライン１３１）には第２圧力センサ１０９ｂが配置されている。ユニット１０５ａ〜１０５ｅの流路１３２ａ〜１３２ｅと並列に、流路１３２ａ〜１３２ｅをバイパスするように、バイパスライン１３３が設けられている。バイパスライン１３３には、流量調整バルブ１１１ａが配置されている。

制御器１１０は、第１圧力センサ１０９ａおよび第２圧力センサ１０９ｂで検出された圧力に基づいて流量調整バルブ１１１ａの開度を制御する。ここで、制御部１１０は、第１圧力センサ１０９ａと第２圧力センサ１０９ｂとで検出された圧力の差が目標値（例えば、ほぼ一定値）となるように流量調整バルブ１１１ａの開度を制御する。これは、複数の流路１３２ａ〜１３２ｅおよびバイパスライン１３３を流れる流体の総流量が目標流量（例えば、ほぼ一定値）になるようにバイパスライン１３３を流れる流体の流量を制御することを意味する。ここで、第１圧力センサ１０９ａ、第２圧力センサ１０９ｂ、制御器１１０および流量調整バルブ１１１ａによって流体の総流量を制御するための流量制御器が構成されうる。

温調システム２００による温調対象の装置、例えば露光装置が設置された後に、温調システム２００が調整されうる。この調整には、ユニット１０５ａ〜１０５ｅの流路１３２ａ〜１３２ｅに流す流体の流量の調整が含まれうる。

以下、流量調整の方法を例示的に説明する。まず、流路１３２ａ〜１３２ｅにそれぞれ配置された遮断バルブ１０３ａ〜１０３ｅをすべて閉じた状態で、所定の総流量のすべてをバイパスライン１３３に流す。その際、第１圧力センサ１０９ａで検知される分岐部１０７の圧力と第２圧力センサ１０９ｂで検知される合流部１０８の圧力との差（以下、差圧）がほぼ一定の差圧を維持するように制御部１１０がバイパスライン１３３の流量調整バルブ１１１ａを自動で制御する。

この状態で、ユニット１０５ａ〜１０５ｅの流路１３２ａ〜１３２ｅに設けられた遮断バルブ１０３ａ〜１０３ｅを開き、流量調整バルブ１０４ａ〜１０４ｅによってユニット１０５ａ〜１０５ｅに供給される流体の流量を調整する。この際、流量調整バルブ１１１ａによって差圧がほぼ一定になるように制御されているため、循環ライン１３０、１３１を流れる流体の総流量はほぼ一定値を維持する。

ここで、差圧と流量との関係について説明する。図８は、一般的なポンプの特性（能力曲線）を例示する図である。横軸が流量、縦軸がポンプの陽程（圧力）を示しており、ある運転周波数では、図８に示すような曲線の特性が得られ、流量と圧力は一対一の関係を有する。つまり、分岐部１０７と合流部１０８との間の差圧（ユニットの入口と出口との差圧）がほぼ一定値になるようにバイパスライン１３３の流量調整バルブ１１１ａを制御すれば、総流量はほぼ一定値を維持する。

よって、あるユニットを流れる流体の流量を調整した場合も、分岐部１０７と合流部１０８との間の差圧がほぼ一定値を維持するように制御されているので、既に流量調整を行ったユニットを流れる流体の流量が変動することはない。そのため、流量調整作業において既に調整を終了したユニットの流路を再調整する必要がなくなり、全体の調整作業が短縮される。

あるユニットの保守・交換作業が発生した場合、流量調整バルブ１１１ａで差圧を制御している状態で、保守・交換作業が必要なユニットへの流体の供給を制御している遮断バルブを閉じればよい。遮断面を閉じた場合においても、遮断バルブが閉じられていないユニットをそれぞれ流れる流体の流量はほぼ一定値に維持される。よって、遮断バルブを閉じても、遮断バルブが閉じられていないユニットの温調は継続される。

図３は、本発明の第２実施形態の温調システムの概略構成を示す図である。第２実施形態では、２系統のバイパスライン１３３ａ、１３３ｂが設けられている。バイパスライン１３３ａ、１３３ｂには、それぞれ流量調整バルブ１１１ａ、１１１ｂが配置されている。他の部分については、第１実施形態と同様である。流量調整バルブ１１１ａ、１１１ｂは、圧力センサ１０９ａで検知される分岐部１０７の圧力と圧力センサ１０９ｂで検知される合流部１０８の圧力との差圧がほぼ一定値になるように制御部１１０によって制御される。

バルブの特性により、特定のバルブ開度および差圧状態でキャビテーションが発生することがある。そのような運転状態を生み出さないために、上記のようにバイパスラインを２系統にしたり、３系統以上にしたりすることが有効である。

図４は、本発明の第３実施形態の温調システムの概略構成を示す図である。第３実施形態では、バイパスライン１３３に流量調整バルブ１１１ｃが追加されている。他の部分については、第１実施形態と同様である。

バルブの特性により、特定のバルブ開度および差圧状態でキャビテーションが発生することがある。そのような運転状態を生み出さないために、上記のようにバイパスライン１３３に２つの流量調整バルブ１１１ａ、１１１ｃを配置したり、３つ以上の流量調整バルブを配置したりすることが有効である。

図５は、本発明の第４実施形態の温調システムの概略構成を示す図である。第４実施形態は、ユニットの流路に配置すべき遮断バルブを流量調整バルブで兼用した例である。流量調整バルブ１０４ａ〜１０４ｅに流路を遮断する能力があれば、遮断バルブは取り除くことができる。他の部分については、第１実施形態と同様である。

図６は、本発明の第５実施形態の温調システムの概略構成を示す図である。第５実施形態では、ユニット１０５ａ〜１０５ｅの流路１３２ａ〜１３２ｅに配置された流量調整バルブ１０４ａ〜１０４ｅの制御を自動化した例である。流量調整バルブ１０４ａ〜１０４ｅを自動制御バルブとし、それぞれに流量センサ１０６ａ〜１０６ｅの値をフィードバックする個別制御器１１３ａ〜１１３ｅを設けることにより、ユニット１０５ａ〜１０５ｅを流れる流体の流量を自動で調整することができる。

第５実施形態において、最初に流量調整を実施する際に、全ての個別制御器１１３ａ〜１１３ｅを同時に動作させた場合、過渡的には個別制御器１１３ａ〜１１３ｅが干渉を起こす可能性がある。この問題を解決するために、個別制御器１１３ａ〜１１３ｅを統括制御する統合制御器１１５を更に設けて、個別制御器１１３ａ〜１１３ｅを動作させる順番を制御することが好ましい。

ここで、第４実施形態で説明したように流量調整バルブに流路を遮断する機能があれば、遮断バルブ１０３ａ〜１０３ｅを取り除くことができる。

図７は、本発明の第６実施形態の温調システムの概略構成を示す図である。第６実施形態は、循環ライン１３１を流れている流体の流量を流量センサ１０６ｆで検知し、その流量に基づいて制御器１１０が流量調整バルブ１１１ａの開度をフィードバック制御する。

図９は、本発明の好適な実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。この露光装置には、上記の実施形態に代表される温調システム２００が組み込まれている。露光装置は、温調されるべき複数のユニットを備え、該複数のユニットを機能させながら原板のパターンを基板に転写する。該複数のユニットには、例えば、基板ステージ１０５ａ、基板搬送機構１０５ｂ、フレーム１０５ｃ、原板搬送機構１０５ｄ、投影光学系１０５ｅおよび原板ステージ１０５ｆが含まれうる。

図９において、流路１３２ａ〜１３２ｆは、上記の実施形態における流路１３２ａ〜１３２ｅの具体例である。また、基板ステージ１０５ａ、基板搬送機構１０５ｂ、フレーム１０５ｃ、原板搬送機構１０５ｄ、投影光学系１０５ｅ、原板ステージ１０５ｆは、上記の実施形態におけるユニット１０５ａ〜１０５ｅの具体例である。なお、図９において、流路１３２ａ〜１３２ｅに配置されるべき流量調整バルブ、流量センサおよび遮断バルブは、図示を省略されている。ここで、第４実施形態で説明したように流量調整バルブに流路を遮断する機能があれば、遮断バルブを取り除くことができる。

フレーム１０５ｃによって、基板ステージ１０５ａ、基板搬送機構１０５ｂ、原板搬送機構１０５ｄおよび投影光学系１０５ｅが支持される。原板搬送機構１０５ｂによって原板が原板ステージ１０５ｆに搬送され、該原板が原板ステージ１０５ｆによって保持され位置決めされる。基板搬送機構１０５ｂによって、感光剤が塗布された基板が基板ステージ１０５ａに搬送され、該基板が基板ステージ１０５ａによって保持され位置決めされる。原板のパターンは、投影光学系１０５ｅを介して基板投影され、該基板上の感光剤に転写される。

次に上記の露光装置を利用したデバイス製造方法を説明する。図１０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図である。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（レチクル作製）では設計した回路パターンに基づいてレチクル（原版またはマスクともいう）を作製する。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（基板ともいう）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、上記のレチクルとウエハを用いて、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）等の組み立て工程を含む。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。

図１１は、上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す図である。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（ＣＭＰ）ではＣＭＰ工程によって絶縁膜を平坦化する。ステップ１６（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１７（露光）では上記の露光装置を用いて、回路パターンが形成されたマスクを介し感光剤が塗布されたウエハを露光してレジストに潜像パターンを形成する。ステップ１８（現像）ではウエハ上のレジストに形成された潜像パターンを現像してレジストパターンを形成する。ステップ１９（エッチング）ではレジストパターンが開口した部分を通してレジストパターンの下にある層又は基板をエッチングする。ステップ２０（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。

本発明の第1実施形態の温調システムの概略構成を示す図である。従来の温調システムの概略構成を示す図である。本発明の第２実施形態の温調システムの概略構成を示す図である。本発明の第３実施形態の温調システムの概略構成を示す図である。本発明の第４実施形態の温調システムの概略構成を示す図である。本発明の第５実施形態の温調システムの概略構成を示す図である。本発明の第６実施形態の温調システムの概略構成を示す図である。一般的なポンプの特性（能力曲線）を例示する図である。本発明の好適な実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。デバイス製造方法を説明する図である。デバイス製造方法を説明する図である。

符号の説明

１００：タンク
１０１：ポンプ
１０２：温調ユニット
１０３：遮断バルブ
１０４：流量調整バルブ
１０５：ユニット
１０６：流量センサ
１０７：分岐部
１０８：合流部
１０９：圧力センサ
１１０：制御器
１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ：流量制御バルブ
１１２：流量調整バルブ
１１３：個別制御器
１１５：統轄制御器
１３０：循環ライン
１３１：循環ライン
１３２ａ〜１３２ｅ：流路
１３３：バイパスライン
２００：温調システム

Claims

温調されるべき複数のユニットを備え、前記複数のユニットを機能させながら原板のパターンを基板に転写する露光装置であって、
互いに並列に配置されて前記複数のユニットを温調するための流体がそれぞれ流される複数の流路と、
前記複数の流路をバイパスするように前記複数の流路と並列に配置されたバイパスラインと、
前記複数の流路および前記バイパスラインを流れる流体の総流量が目標流量になるように、前記バイパスラインを流れる流体の流量を制御する流量制御器と、
を備えることを特徴とする露光装置。
前記流量制御器は、前記複数の流路および前記バイパスラインを流れる流体の総流量がほぼ一定値になるように、前記バイパスラインを流れる流体の流量を制御する、ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
前記複数の流路および前記バイパスラインは、分岐部において分岐され、合流部において合流するように配置され、
前記流量制御器は、前記分岐部の上流側における流体の圧力と前記合流部の下流側における流体の圧力との差がほぼ一定値になるように、前記バイパスラインを流れる流体の流量を制御する、ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
前記流量制御器は、前記分岐部の上流側における流体の圧力を検知する第１圧力センサと前記合流部の下流側における流体の圧力を検知する第２圧力センサを含み、前記第１および第２圧力センサで検知された圧力に基づいて前記バイパスラインを流れる流体の流量を制御する、ことを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
前記流量制御器は、前記複数の流路および前記バイパスラインを流れる流体の総流量を検知する流量センサを含み、前記流量センサで検知された流量に基づいて前記バイパスラインを流れる流体の流量を制御する、ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
互いに並列に配置されて複数のユニットを温調するための流体がそれぞれ流される複数の流路と、
前記複数の流路をバイパスするように前記複数の流路と並列に配置されたバイパスラインと、
前記複数の流路および前記バイパスラインを流れる流体の総流量が目標流量になるように、前記バイパスラインを流れる流体の流量を制御する流量制御器と、
を備えることを特徴とする温調システム。
デバイス製造方法であって、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の露光装置を使用して、感光剤が塗布された基板を露光する露光工程と、
該感光剤を現像する現像工程と、
を含むことを特徴とするデバイス製造方法。