JP2009049168A - 温度調整構造及びステージ装置並びに露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外乱による悪影響を排除しつつレチクル等の平板状部材の温度調整を行う。
【解決手段】機能面Ｍａを有する平板状部材Ｍを温度調整する。平板状部材Ｍを保持する保持部５１と、保持部５１で保持された平板状部材Ｍの機能面Ｍａとは反対側の面Ｍｂを輻射により温度調整する温度調整部材５３とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、温度調整構造及びステージ装置並びに露光装置に関するものである。

フォトリソグラフィ工程で用いられる露光装置において、例えば下記特許文献１に開示されているような、露光光として極端紫外（ＥＵＶ：Extreme Ultra-Violet）光を用いるＥＵＶ露光装置が案出されている。
特開２００５−３２５１０号公報

しかしながら、上述したような従来技術には、以下のような問題が存在する。
露光する際に用いられるレチクルは、露光光が照射され蓄熱するため、高精度化を図るためにはレチクルの温度調整（冷却）を行う必要がある。ところが、ＥＵＶ露光装置においては、露光光が進行する所定空間、すなわちレチクルの周辺が真空状態に調整されるため、レチクル周辺の空気との間の熱交換（熱伝導）でレチクルの温度を調整することは期待できない。そこで、レチクルを保持するホルダに冷媒を循環させることにより、ホルダとの間の熱交換でレチクルの温度調整を行うことが考えられる。ところが、ホルダに冷媒循環用の配管を接続した場合、配管を介してホルダに伝わる振動や力が外乱となり、精度低下を招く可能性がある。

本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、真空状態でもレチクル等の平板状部材の温度調整が可能な温度調整構造及びステージ装置並びに露光装置を提供することを目的とする。

また、本発明の別の目的は、外乱による悪影響を排除しつつ平板状部材の温度調整が可能な温度調整構造及びステージ装置並びに露光装置を提供することである。

上記の目的を達成するために本発明は、実施の形態を示す図１ないし図４に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の温度調整構造は、機能面（Ｍａ）を有する平板状部材（Ｍ）を温度調整する温度調整構造であって、平板状部材を保持する保持部（５１）と、保持部で保持された平板状部材の機能面とは反対側の面（Ｍｂ）を輻射により温度調整する温度調整部材（５３）とを備えたを特徴とするものである。
従って、本発明の温度調整構造では、平板状部材の機能面とは反対側の面（Ｍｂ）を輻射により非接触で温度調整するため、平板状部材に接触した場合のように外乱要因となることを防止できる。また、本発明では、機能面とは反対側の面を温度調整することにより、機能面を用いた各種処理に支障を来してしまうことを回避できる。

また、本発明のステージ装置は、基板（Ｍ）を保持して移動するステージ装置（１）であって、先に記載の温度調整構造を有し、この温度調整構造により基板の温度調整を行うを特徴とするものである。
従って、本発明のステージ装置では、基板（Ｍ）を用いた各種処理に支障を来すことなく、また外乱の悪影響を受けることなく基板の温度調整を行うことが可能になる。

そして、本発明の露光装置は、先に記載のステージ装置（１）を備えるを特徴とするものである。
従って、本発明の露光装置では、外乱の悪影響を受けることなく温度調整された基板を用いることで、高精度の露光処理を実施することが可能になる。

なお、本発明をわかりやすく説明するために、一実施例を示す図面の符号に対応付けて説明したが、本発明が実施例に限定されるものではないことは言うまでもない。

本発明では、平板状部材が真空状態の環境下に置かれ周囲の気体との熱交換が行われない場合であっても、容易に平板状部材の温度を調整することが可能になる。

以下、本発明の温度調整構造及びステージ装置並びに露光装置の実施の形態を、図１ないし図４を参照して説明する。
本実施形態では、マスクのパターンを基板に露光装置において、マスクの温度を調整する場合の例を用いて説明する。
なお、以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。そして、水平面内の所定方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれと直交する方向（すなわち鉛直方向）をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。

図１は、本実施形態に係る露光装置ＥＸを示す概略構成図である。本実施形態においては、露光装置ＥＸが、極端紫外（ＥＵＶ：Extreme Ultra-Violet）光で基板Ｐを露光するＥＵＶ露光装置である場合を例にして説明する。極端紫外光は、例えば波長５〜５０ｎｍ程度の軟Ｘ線領域の電磁波である。以下の説明において、極端紫外光を適宜、ＥＵＶ光、と称する。一例として、本実施形態では、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光を露光光ＥＬとして用いる。

まず、本実施形態に係る露光装置ＥＸの概略について説明する。
図１において、露光装置ＥＸは、パターンが形成された平板状部材としてのマスクＭを保持しながら移動可能なマスクステージ（ステージ装置）１と、基板Ｐを保持しながら移動可能な基板ステージ２と、露光光ＥＬを発生する光源装置３と、光源装置３からの露光光ＥＬでマスクＭを照明する照明光学系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターンの像を基板Ｐに投影する投影光学系ＰＬと、露光装置ＥＸ全体の動作を制御する制御装置４とを備えている。基板Ｐは、半導体ウエハ等の基材の表面に感光材（レジスト）等の膜が形成されたものを含む。マスクＭは、基板Ｐに投影されるデバイスパターンが形成されたレチクルを含む。

本実施形態において、マスクＭは、ＥＵＶ光を反射可能な多層膜を有する反射型マスクである。露光装置ＥＸは、多層膜でパターンが形成されたマスクＭの表面（反射面、機能面）Ｍａを露光光ＥＬ（ＥＵＶ光）で照明し、そのマスクＭで反射した露光光ＥＬで感光性を有する基板Ｐを露光する。

本実施形態の露光装置ＥＸは、露光光ＥＬが進行する第１空間５を所定状態の環境に設定可能なチャンバ装置６を備えている。チャンバ装置６は、露光光ＥＬが進行する第１空間５を形成する第１部材７と、第１空間５の環境を調整する第１調整装置８とを備える。
本実施形態において、第１調整装置８は、真空システムを含み、第１空間５を真空状態に調整する。制御装置４は、第１調整装置８を用いて、露光光ＥＬが進行する第１空間５をほぼ真空状態に調整する。一例として、本実施形態においては、第１空間５の圧力は、１×１０^−４〔Ｐａ〕程度の減圧雰囲気に調整される。

光源装置３から射出された露光光ＥＬは、第１空間５を進行する。本実施形態においては、第１空間５に、照明光学系ＩＬの少なくとも一部、及び投影光学系ＰＬが配置される。光源装置３から射出された露光光ＥＬは、第１空間５に配置されている照明光学系ＩＬ及び投影光学系ＰＬを通る。また、本実施形態においては、第１空間５に基板ステージ２が配置される。

本実施形態において、第１部材７は、第１開口９と、第１開口９の周囲に設けられた第１面１１とを有する。第１開口９は、第１空間５を進行した露光光ＥＬが入射可能な位置に形成されている。本実施形態においては、第１開口９は、照明光学系ＩＬから射出された露光光ＥＬが入射可能な位置に形成されている。

マスクステージ１は、第１開口９を覆うように配置される。マスクステージ１は、第１面１１と対向する第２面１２を有し、第１面１１にガイドされつつ第１開口９との間で相対運動が可能である。本実施形態において、第１部材７の第１面１１とマスクステージ１の第２面１２との間にガスシール機構１０が形成される。本実施形態においては、第１面１１と第２面１２との間に所定のギャップＧ１が形成される。ギャップＧ１は、所定量（例えば０．１〜１μｍ程度）に調整されており、ギャップＧ１を介して第１空間５の内側にガスが流入することが抑制されている。本実施形態においては、第１開口９がマスクステージ１によって覆われ、第１部材７の第１面１１とマスクステージ１の第２面１２との間にガスシール機構１０が形成されることによって、第１空間５は、ほぼ密閉された状態となる。これにより、チャンバ装置６は、第１空間５を所定状態（真空状態）に制御可能である。

マスクステージ１は、第１開口９を介して、マスクＭが第１空間５に配置されるように、そのマスクＭを保持する。本実施形態においては、マスクステージ１は、第１空間５の＋Ｚ側に配置され、マスクＭの反射面Ｍａが−Ｚ側（第１空間５側）を向くように、マスクＭを保持する。また、本実施形態においては、マスクステージ１は、マスクＭの反射面とＸＹ平面とがほぼ平行となるように、マスクＭを保持する。照明光学系ＩＬから射出された露光光ＥＬは、マスクステージ１に保持されているマスクＭの反射面Ｍａに照射される。

本実施形態において、マスクステージ１は、第１開口９より大きく、第２面１２が形成された第１ステージ（第２移動体）１３と、第１開口９より小さく、マスクＭを保持しながら第１ステージ１３に対して移動可能な第２ステージ（移動体）１４とを含む。第１ステージ１３は、第１開口９を覆うように配置され、その第１ステージ１３の第２面１２と第１部材７の第１面１１との間にガスシール機構１０が形成される。第１ステージ１３は、第１面１１にガイドされつつ、第１開口９に対して移動可能である。第２ステージ１４は、第１ステージ１３の−Ｚ側（第１空間５側）に配置されている。第２ステージ１４に保持されたマスクＭは、第１開口９を介して第１空間５に配置される。第２ステージ１４は、マスクＭを保持した状態で、第１ステージ１３に対して移動可能である。

また、本実施形態においては、チャンバ装置６は、第１部材７の外面との間で、マスクステージ１を収容する第２空間１５を形成する第２部材１６と、第２空間１５の環境を調整する第２調整装置１７とを備えている。本実施形態において、第１空間５及び第２空間１５の外側は、大気空間であり、第１空間５及び第２空間１５の外側の空間の圧力は、大気圧である。第２調整装置１７は、第２空間１５を、第１空間５の圧力よりも高く、大気圧よりも低い圧力に調整する。一例として、本実施形態においては、第２空間１５の圧力は、１×１０^−１〔Ｐａ〕程度に調整される。

すなわち、本実施形態において、マスクステージ１の少なくとも一部は第２空間１５に配置され、マスクステージ１に保持されたマスクＭは、第１空間５に配置される。

本実施形態の露光装置ＥＸは、マスクＭと基板Ｐとを所定の走査方向に同期移動しつつ、マスクＭのパターンの像を基板Ｐに投影する走査型露光装置（所謂スキャニングステッパ）である。本実施形態においては、マスクＭの走査方向（同期移動方向）をＹ軸方向とし、基板Ｐの走査方向（同期移動方向）もＹ軸方向とする。露光装置ＥＸは、基板Ｐのショット領域を投影光学系ＰＬの投影領域に対してＹ軸方向に移動するとともに、その基板Ｐのショット領域のＹ軸方向への移動と同期して、照明光学系ＩＬの照明領域に対してマスクＭのパターン形成領域をＹ軸方向に移動しつつ、マスクＭを露光光ＥＬで照明し、そのマスクＭからの露光光ＥＬを基板Ｐに照射して、その基板Ｐを露光する。

マスクステージ１は、第１開口９を介して、マスクＭが第１空間５に配置されるようにマスクＭを保持しながら移動可能である。本実施形態において、第１ステージ１３は、第１面１１にガイドされつつ、少なくともＹ軸方向に移動可能である。
第１ステージ１３は、基板Ｐ上の１つのショット領域の走査露光中に、マスクＭのパターン形成領域全体が照明光学系ＩＬの照明領域を通過するように、Ｙ軸方向（走査方向）に、比較的大きなストロークを有している。第１ステージ１３がＹ軸方向に移動することによって、第１ステージ１３に支持されている第２ステージ１４も、第１ステージ１３とともにＹ軸方向に移動する。したがって、第１ステージ１３がＹ軸方向に移動することによって、第２ステージ１４に保持されているマスクＭも、第１ステージ１３とともにＹ軸方向に移動する。第２ステージ１４は、第１ステージ１３に対して、微かに移動可能である（これについては後述する）。

また、本実施形態においては、第１部材７の第１面１１と第１ステージ１３の第２面１２との間にガスシール機構１０が形成されており、第１部材７に対して第１ステージ１３を移動した場合においても、第１空間５の内側にガスが流入することが抑制される。また、本実施形態においては、第１面１１と第２面１２とのギャップＧ１を調整するギャップ調整機構が設けられており、第１部材７に対して第１ステージ１３を移動している状態においても、第１面１１と第２面１２とのギャップＧ１は所定量に維持される。
これにより、第１部材７に対して第１ステージ１３を移動した場合においても、第１空間５の内側にガスが流入することが抑制される。

次に、図１を参照しながら、上述した各要素のそれぞれについて説明する。
本実施形態において、第１部材７は、第１面１１が形成されたガイド部材１８と、ガイド部材１８の少なくとも一部と対向するチャンバ部材１９とを含む。ガイド部材１８は、マスクステージ１の移動をガイドする。マスクステージ１は、ガイド部材１８の第１面１１にガイドされつつ、第１開口９に対して移動する。

また、チャンバ装置６は、ガイド部材１８とチャンバ部材１９とを接続するベローズ部材２０を有する。べロース部材２０は、可撓性を有し、弾性変形可能である。本実施形態において、ベローズ部材２０は、金属製である。一例として、本実施形態のベローズ部材２０は、ステンレス製である。ステンレスは、脱ガス（アウトガス）が少ない。そのため、ベローズ部材２０が第１空間５に与える影響を抑制することができる。

本実施形態においては、第１部材７は、ガイド部材１８、チャンバ部材１９、及びベローズ部材２０を含む。ガイド部材１８、チャンバ部材１９、ベローズ部材２０、及びマスクステージ１によって、ほぼ密閉された第１空間５が形成される。

本実施形態において、露光装置ＥＸは、ベース部材２１と、ベース部材２１上に第１防振システム２２を介して支持された第１支持部材２３とを備えている。チャンバ部材１９は、第１支持部材２３に支持されている。また、ベース部材２１上には、第１フレーム部材２４が配置されている。第１フレーム部材２４は、支柱部２５と、支柱部２５の上端に接続された支持部２６とを含む。支持部２６上には、ガイド部材１８の下面を支持する第２支持部材２７が接続されている。チャンバ部材１９と第２支持部材２７とは離れている。また、チャンバ部材１９と第１フレーム部材２４とは離れており、チャンバ部材１９と第１フレーム部材２４との間に、ベローズ部材等の可撓性（弾性）を有するシール機構が配置される。チャンバ部材１９は、第２支持部材２７に支持されたガイド部材１８の下面１８Ｂと対向する上面１９Ａを有する。ベローズ部材２０は、ガイド部材１８の下面１８Ｂとチャンバ部材１９の上面１９Ａとを接続するように配置されている。

光源装置３は、露光光ＥＬを発生する。本実施形態の光源装置３は、例えばキセノン（Ｘｅ）等のターゲット材料にレーザー光を照射して、そのターゲット材料をプラズマ化し、ＥＵＶ光を発生させるレーザ生成プラズマ光源装置、所謂ＬＰＰ（Laser Produced Prasma）方式の光源装置である。なお、光源装置３としては、所定ガス中で放電を発生させて、その所定ガスをプラズマ化し、ＥＵＶ光を発生させる放電生成プラズマ光源装置、所謂ＤＰＰ（Discharge Produced Prasma）方式の光源装置であってもよい。光源装置３で発生したＥＵＶ光（露光光ＥＬ）は、照明光学系ＩＬに入射する。

照明光学系ＩＬは、光源装置３からの露光光ＥＬでマスクＭを照明する。照明光学系ＩＬは、複数の光学素子を含み、マスクＭ上の所定の照明領域を均一な照度分布の露光光ＥＬで照明する。照明光学系ＩＬの光学素子は、ＥＵＶ光を反射可能な多層膜を備えた多層膜反射鏡を含む。光学素子の多層膜は、例えばＭｏ／Ｓｉ多層膜を含む。

マスクステージ１の第１ステージ１３は、第２ステージ１４を介してマスクＭを保持した状態で、不図示の駆動機構によりＸ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向の３つの方向に移動可能である。マスクステージ１の第２ステージ１４は、マスクＭ保持した状態で、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向の６つの方向に移動可能である。

具体的には、図２に示すように、このマスクステージ１には、第２ステージ１４を第１ステージ１３に対してＺ軸方向に駆動するＺ駆動装置３２と、第２ステージ１４を第１ステージ１３に対してＹ軸方向に駆動するＹ駆動装置３３と、第２ステージ１４を第１ステージ１３に対してＸ軸方向に駆動するＸ駆動装置（不図示）とが設けられている。

Ｚ駆動装置３２は、第１ステージ１３に設けられた固定子３２Ａと、第２ステージ１４に設けられ、固定子３２Ａに対してＺ軸方向に駆動される可動子３２Ｂとから構成される。これらＺ軸駆動装置３２は、例えば三角形の頂点をなす位置に配置され、可動子３２Ｂの駆動量を同一量とすることにより、第２ステージ１４を第１ステージ１３に対してＺ軸方向に変位させ、可動子３２Ｂの駆動量を異ならせることにより、第２ステージ１４を第１ステージ１３に対してθＸ方向及びθＹ方向に変位させる。

Ｙ駆動装置３３は、第１ステージ１３に垂設された固定子３３Ａと、第２ステージ１４のＹ軸方向両側にそれぞれ設けられ、固定子３３Ａに対してＹ軸方向に駆動される可動子３３Ｂとから構成される。これらＹ駆動装置３３は、Ｘ方向の位置を変えて二つ配設され、同一方向に同一量で可動子３３Ｂを駆動することにより、第２ステージ１４をＹ軸方向に変位させ、駆動量を異ならせることにより、第２ステージ１４を第１ステージ１３に対してθＺ方向に変位させる。

Ｘ駆動装置は、Ｙ駆動装置３３と同様に、第１ステージ１３に垂設された固定子と、第２ステージ１４のＸ軸方向両側にそれぞれ設けられ、固定子に対してＸ軸方向に駆動される可動子とから構成され、可動子を駆動することにより、第２ステージ１４を第１ステージ１３に対してＸ方向に変位させる。
これらＺ駆動装置３２、Ｙ駆動装置３３、Ｘ駆動装置は、例えばボイスコイルモータ等で構成される。
従って、Ｚ駆動装置３２、Ｙ駆動装置３３、Ｘ駆動装置において、可動子の駆動量を適宜調整することにより、第２ステージ１４（すなわちマスクＭ）を第１ステージ１３に対してＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向の６つの方向に非接触で移動させることが可能である。

また、本実施形態においては、第１ステージ１３と第２ステージ１４との間に、第２ステージ１４のＺ軸方向に作用する自重をキャンセルする自重キャンセル機構３４が配置されている。自重キャンセル機構３４としては、例えばベローズ部材を含む。

続いて、マスクステージ１に設けられたマスクＭに対する温度調整構造について説明する。
図２に示すように、第２ステージ１４は、−Ｚ側に開口する開口部５０と、開口部５０の周囲に配置され、マスクＭの裏面（表面Ｍａとは反対側の面）Ｍｂの周辺部を吸着保持する保持部５１とを有している。また、第２ステージ１４の内部には、開口部５０と連通する空間５２が形成されている。この空間５２には、マスクＭの裏面Ｍｂと微小隙間（例えば１０〜２０μｍ）をあけて電熱変換素子であるペルチェ素子（温度調整部材）５３が第２ステージ１４に対して非接触状態で対向配置されている。

このペルチェ素子５３は、第１ステージ１３から垂設され第２ステージ１４に形成された貫通孔５４に非接触で挿通された一対の管状部材５５に＋Ｚ側の面（上面）で支持される。一方（図２中、右側）の管状部材５５の内部には、ペルチェ素子５３の温度を調整する（ここでは冷却する）媒体として窒素ガスが所定の温度に温度調整されて供給されている。ペルチェ素子５３と熱交換した後の窒素ガスは、他方（図２中、左側）の管状部材５５の内部を介して排出される。

また、ペルチェ素子５３のマスクＭと対向する面（下面）には、当該下面の温度を計測する温度センサ（計測装置）５６が設けられている。温度センサ５６の計測結果は、温度制御装置（制御装置）５７に出力される。温度制御装置５７は、ペルチェ素子５３の下面温度とマスクＭの温度との相関関係を保持しており、温度センサ５６の計測結果に応じてペルチェ素子５３への通電量及び通電する電流の極性を制御する構成となっている。

図１に戻り、投影光学系ＰＬは、複数の光学素子を含み、マスクＭのパターンの像を所定の投影倍率で基板Ｐに投影する。投影光学系ＰＬの光学素子は、ＥＵＶ光を反射可能な多層膜を備えた多層膜反射鏡を含む。光学素子の多層膜は、例えばＭｏ／Ｓｉ多層膜を含む。

投影光学系ＰＬの複数の光学素子は、鏡筒２８に保持されている。鏡筒２８は、フランジ２９を有する。フランジ２９には、第２フレーム部材３０の下端が接続されている。第２フレーム部材３０の上端は、第２防振システム３１を介して、第１フレーム部材２４の支持部２６と接続されている。鏡筒２８(フランジ２９）は、第２フレーム部材３０に吊り下げられている。

基板ステージ２は、基板Ｐの表面（露光面）とＸＹ平面とがほぼ平行となるように、基板Ｐを保持する。また、本実施形態においては、基板ステージ２は、基板Ｐの表面が＋Ｚ方向を向くように、基板Ｐを保持する。投影光学系ＰＬから射出された露光光ＥＬは、基板ステージ２に保持されている基板Ｐに照射される。

基板ステージ２は、基板Ｐを保持した状態で、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向の６つ方向に移動可能である。本実施形態においては、基板ステージ２（基板Ｐ）の位置情報を計測可能なレーザ干渉計（不図示）、及び基板Ｐの表面の面位置情報を検出可能なフォーカス・レベリング検出システム（不図示）が設けられており、制御装置４は、レーザ干渉計の計測結果及びフォーカス・レベリング検出システムの検出結果に基づいて、基板ステージ２に保持されている基板Ｐの位置を制御する。

次に、上述の構成を有する露光装置ＥＸの動作の一例について説明する。
第１空間５が、第１調整装置８によって、真空状態に調整される。また、第２空間１５が、第２調整装置１７によって、第１空間５の圧力とほぼ同じか、または第１空間５の圧力より高く、かつ大気圧よりも低い圧力に調整される。あるいは、第２空間１５が第１空間５よりも低い圧力に設定されるようにしてもよい。第１面１１と第２面１２とのギャップＧ１は、ギャップ調整機構３５によって所定量に調整されており、第１面１１と第２面１２との間に形成されたガスシール機構１０によって、第１空間５の内側にガスが流入することが抑制されている。これにより、第１空間５の真空状態、環境が維持される。

マスクＭがマスクステージ１に保持されるとともに、基板Ｐが基板ステージ２に保持された後、制御装置４は、基板Ｐの露光処理を開始する。マスクＭを露光光ＥＬで照明するために、制御装置４は、光源装置３の発光動作を開始する。

光源装置３の発光動作により光源装置３から射出された露光光ＥＬは、照明光学系ＩＬに入射する。照明光学系ＩＬに入射した露光光ＥＬは、その照明光学系ＩＬを進行した後、第１開口９に供給される。第１開口９に供給された露光光ＥＬは、第１開口９を介してマスクステージ１に保持されているマスクＭに入射する。マスクステージ１に保持されているマスクＭは、光源装置３より射出され、照明光学系ＩＬを介した露光光ＥＬ（ＥＵＶ光）で照明される。マスクＭの反射面に照射され、その反射面で反射した露光光ＥＬは、第１空間５に配置されている投影光学系ＰＬに入射する。投影光学系ＰＬに入射した露光光ＥＬは、その投影光学系ＰＬを進行した後、基板ステージ２に保持されている基板Ｐに照射される。

制御装置４は、マスクＭのＹ軸方向への移動と同期して、基板ＰをＹ軸方向に移動しつつ、マスクＭを露光光ＥＬで照明する。これにより、基板Ｐは露光光ＥＬで露光され、マスクＭのパターンの像が基板Ｐに投影される。

上記露光処理においてマスクＭは、露光光ＥＬで照射されることにより熱が加えられることになるが、マスクＭの裏面Ｍｂと対向配置されたペルチェ素子５３が当該裏面Ｍｂを輻射により温度調整することにより、マスクＭの温度が一定に保持される。
より詳細には、温度制御装置５７は、ペルチェ素子５３のマスクＭの裏面Ｍｂと対向する面が冷却側（低温側）となるように、通電する電流の極性を制御し、また、マスクＭが所定温度になるように、ペルチェ素子５３への通電量を制御する。

すなわち、マスクＭの温度が上昇した場合、マスクＭからの輻射熱でペルチェ素子５３の表面温度が上昇するため、温度制御装置５７は、温度センサ５６により計測されたペルチェ素子５３の下面温度から、保持している相関関係に基づきマスクＭの表面温度（この場合、裏面Ｍｂの温度）を算出し、マスクＭが所定温度となるペルチェ素子５３の温度になるように、ペルチェ素子５３への通電量を調整する。これにより、マスクＭの所定温度に対応する温度にペルチェ素子５３の下面が設定され、この下面からの輻射熱でマスクＭの裏面Ｍｂが冷却される。

一方、ペルチェ素子５３の下面を低温側（冷却側）に通電することにより、上面側が温度上昇することになるが、ペルチェ素子５３に対して供給される冷媒の窒素ガスとの熱交換により、ペルチェ素子５３の上面側は温度調整されるため、ペルチェ素子５３の温度上昇に起因する不都合が生じることを防止できる。

以上説明したように、本実施形態では、マスクＭに対してペルチェ素子５３が輻射により温度調整（冷却）するため、マスクＭが真空状態の環境下に置かれ周囲の気体との熱交換（熱伝導）が行われない場合であっても、容易にマスクＭの温度を調整することが可能になる。特に、本実施形態では、マスクＭにおけるパターン面Ｍａとは反対側の裏面Ｍｂの温度を調整しているため、通常、パターン面Ｍａが臨む側に多く配置される投影光学系ＰＬ等の各種機器の設置にスペース的な制約を生じさせることを防止でき、露光装置設計における自由度を向上させることが可能になる。

また、本実施形態では、マスクＭが微動ステージである第２ステージ１４に保持され、ペルチェ素子５３が粗動ステージである第１ステージ１３に、第２ステージ１４とは非接触状態で支持されているため、ペルチェ素子５３に接続されている管状部材５５や給電用配線、温度センサ５６に接続された信号配線、給電配線等の用力供給用配線を介して、マスクＭに振動等の外乱が加わることを防止できる。
そのため、本実施形態では、マスクＭに加わる外乱に起因する精度低下を防止して、高精度の露光処理を実現することが可能になる。

また、本実施形態では、温度センサ５６によりペルチェ素子５３を介してマスクＭの温度を計測しつつ温度調整を行っているため、マスクＭに対してより高精度の温度制御が可能になる。
加えて、本実施形態では、ペルチェ素子５３を支持する管状部材５５の内部に、温度調整用媒体（窒素ガス）を流しているため、温度調整用媒体のための配管を別途設ける必要がなくなり、装置の小型化及び低価格化に寄与できる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態では、マスクＭを冷却する構成としたが、これに限定されるものではなく、マスクＭの温度がペルチェ素子５３による温度調整で所定温度よりも低くなってしまった場合等には、ペルチェ素子５３に通電する電流の極性を反転させて加熱する構成としてもよい。また、上記実施形態では、温度調整部材としての電熱変換素子としてペルチェ素子５３を用いる構成としたが、これ以外にも、トムソン効果を発現する素子を用いてもよい。
また、上記実施形態では、ペルチェ素子５３の温度調整用媒体として窒素ガスを用いる構成としたが、これに限定されるものではなく、ヘリウム等の他の気体や水等の液体を用いてもよい。

さらに、上記実施形態では、平板状部材としてマスクＭを例示したが、マスクＭ以外にも、基板Ｐに適用する構成としてもよい。
すなわち、上記実施形態では、本発明に係るステージ装置として、マスクステージ１に本発明を適用する構成としたが、基板ステージ２に適用する構成としてもよい。
さらに、上記実施の形態では、本発明の温度調整構造及びステージ装置を露光装置ＥＸに適用する構成としたが、これに限定されるものではなく、露光装置ＥＸ以外にも、保持した平板状部材の温度を調整する各種工作装置、転写マスクの描画装置、マスクパターンの位置座標測定装置等の精密測定機器、基板に感光剤を塗布するとともに、観光した感光剤を現像する塗布・現像装置（コータ・デベロッパー）にも適用可能である。

なお、上記各実施形態の基板（物体）としては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板や、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用される。

露光装置ＥＸとしては、マスクＭと基板Ｐとを同期移動してマスクＭのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニングステッパ）の他に、マスクＭと基板Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを一括露光し、基板Ｐを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）にも適用することができる。また、本発明は基板Ｐ上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写するステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。

また、例えば米国特許第６，６１１，３１６号に開示されているように、２つのマスクのパターンを、投影光学系を介して基板上で合成し、１回の走査露光によって基板上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置などにも本発明を適用することができる。

露光装置ＥＸの種類としては、基板Ｐに半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）、マイクロマシン、ＭＥＭＳ、ＤＮＡチップ、あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。

また、本実施形態においては、露光光ＥＬがＥＵＶ光である場合を例にして説明したが、露光光ＥＬとして、例えば水銀ランプから射出される輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）及びＦ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）等を用いることもできる。その場合、第１空間５は必ずしも真空状態に調整される必要はなく、例えば第１空間５を第１のガスで満たすことができる。第１空間５を第１のガスで満たす場合、第１のガスが満たされた第１空間５の環境を維持するために、本実施形態のガスシール機構１０を用いることができる。また、第２部材１６で形成される第２空間１５を第２のガスで満たすことができる。

また、本発明は、基板ステージ（ウエハステージ）が複数設けられるツインステージ型の露光装置にも適用できる。ツインステージ型の露光装置の構造及び露光動作は、例えば特開平１０−１６３０９９号公報及び特開平１０−２１４７８３号公報（対応米国特許６，３４１，００７号、６，４００，４４１号、６，５４９，２６９号及び６，５９０，６３４号）、特表２０００−５０５９５８号（対応米国特許５，９６９，４４１号）或いは米国特許６，２０８，４０７号に開示されている。更に、本発明を本願出願人が先に出願した特願２００４−１６８４８１号のウエハステージに適用してもよい。

また、本発明が適用される露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。

次に、本発明の実施形態による露光装置及び露光方法をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法の実施形態について説明する。図３は、マイクロデバイス（ＩＣ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）の製造例のフローチャートを示す図である。
まず、ステップＳ１０（設計ステップ）において、マイクロデバイスの機能・性能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップＳ１１（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスク（レチクル）を製作する。一方、ステップＳ１２（ウエハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。
次に、ステップＳ１３（ウエハ処理ステップ）において、ステップＳ１０〜ステップＳ１２で用意したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップＳ１４（デバイス組立ステップ）において、ステップＳ１３で処理されたウエハを用いてデバイス組立を行う。このステップＳ１４には、ダイシング工程、ボンティング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。最後に、ステップＳ１５（検査ステップ）において、ステップＳ１４で作製されたマイクロ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。こうした工程を経た後にマイクロデバイスが完成し、これが出荷される。

図４は、半導体デバイスの場合におけるステップＳ１３の詳細工程の一例を示す図である。
ステップＳ２１（酸化ステップ）おいては、ウエハの表面を酸化させる。ステップＳ２２（ＣＶＤステップ）においては、ウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ２３（電極形成ステップ）においては、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ２４（イオン打込みステップ）においては、ウエハにイオンを打ち込む。以上のステップＳ２１〜ステップＳ２４のそれぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。
ウエハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップＳ２５（レジスト形成ステップ）において、ウエハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップＳ２６（露光ステップ）において、上で説明したリソグラフィシステム（露光装置）及び露光方法によってマスクの回路パターンをウエハに転写する。次に、ステップＳ２７（現像ステップ）においては露光されたウエハを現像し、ステップＳ２８（エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップＳ２９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらの前処理工程と後処理工程と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が形成される。

また、半導体素子等のマイクロデバイスだけではなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置等で使用されるレチクル又はマスクを製造するために、マザーレチクルからガラス基板やシリコンウエハ等ヘ回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（深紫外）やＶＵＶ（真空紫外）光等を用いる露光装置では、一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フッ化マグネシウム、又は水晶等が用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置や電子線露光装置等では、透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウエハ等が用いられる。なお、このような露光装置は、ＷＯ９９／３４２５５号、ＷＯ９９／５０７１２号、ＷＯ９９／６６３７０号、特開平１１−１９４４７９号、特開２０００−１２４５３号、特開２０００−２９２０２号等に開示されている。

実施形態に係る露光装置の一例を示す概略構成図である。 マスクステージの概略構成図である。 本発明のマイクロデバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。 図３におけるステップＳ１３の詳細工程の一例を示す図である。

符号の説明

ＥＸ…露光装置、 Ｍ…マスク（平板状部材）、 Ｍａ…表面（反射面、機能面）、 Ｍｂ…裏面（反対側の面）、 １…マスクステージ（ステージ装置）、 １３…第１ステージ（第２移動体）、 １４…第２ステージ（移動体）、 ５１…保持部、 ５３…ペルチェ素子（温度調整部材、電熱変換素子）、 ５５…管状部材、 ５６…温度センサ（計測装置）、 ５７…温度制御装置（制御装置）

Claims (12)

1. 機能面を有する平板状部材を温度調整する温度調整構造であって、
   前記平板状部材を保持する保持部と、
   前記保持部で保持された前記平板状部材の前記機能面とは反対側の面を輻射により温度調整する温度調整部材とを備えた温度調整構造。
2. 請求項１記載の温度調整構造において、
   前記保持部が設けられて移動可能な移動体を備えた温度調整構造。
3. 請求項２記載の温度調整構造において、
   前記移動体と所定の位置関係で移動可能な第２移動体を備え、
   前記温度調整部材は、前記第２移動体に設けられる温度調整構造。
4. 請求項３記載の温度調整構造において、
   前記移動体と前記第２移動体とは非接触で、かつ、前記移動体を駆動する駆動装置の一部が前記第２移動体に設置されている温度調整構造。
5. 請求項３または４記載の温度調整構造において、
   前記温度調整部材は、管状部材を介して前記第２移動体に支持され、
   前記管状部材の内部には、前記温度調整用部材の温度を調整する媒体が流れる温度調整構造。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の温度調整構造において、
   前記温度調整部材は、電熱変換素子を有する温度調整構造。
7. 請求項６記載の温度調整構造において、
   前記電熱変換素子はペルチェ素子である温度調整構造。
8. 請求項６または７記載の温度調整構造において、
   前記平板状部材の温度に関する情報を計測する計測装置と、
   前記計測装置の計測結果に基づいて、前記電熱変換素子を制御する制御装置とを有する温度調整構造。
9. 請求項８記載の温度調整構造において、
   前記計測装置は、前記温度調整部材の前記平板状部材と対向する部分に設けられている温度調整構造。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載の温度調整構造において、
    前記平板状部材は、パターンを有するマスクである温度調整構造。
11. 基板を保持して移動するステージ装置であって、
    請求項１から１０のいずれか一項に記載の温度調整構造を有し、該温度調整構造により前記基板の温度調整を行うステージ装置。
12. 請求項１１記載のステージ装置を備える露光装置。

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