JP2009277679A - 温度調整装置、露光装置、アクチュエータ装置、保持装置、及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】物体の温度を効率良く調整できる温度調整装置を提供する。
【解決手段】温度調整装置は、所定部材の所定空間にガスを流入させるための入口と、所定空間からガスを流出させるための出口と、出口に接続され、入口から所定空間に流入するガスが断熱膨張するように、所定空間のガスを吸引する吸引装置とを備え、所定空間のガスで物体の温度を調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は、物体の温度を調整する温度調整装置、露光光で基板を露光する露光装置、アクチュエータ装置、保持装置、及びデバイス製造方法に関する。

フォトリソグラフィ工程で用いられる露光装置は、マスクを露光光で照明し、そのマスクからの露光光で基板を露光する。露光装置は、マスクを保持する保持装置、及び基板を保持する保持装置を備えている。それら保持装置は、例えば下記特許文献に開示されているような、コイルを有するアクチュエータ装置の作動によって移動する。
米国特許出願公開第２００５／００５７１０２号明細書

コイルの発熱により、アクチュエータ装置の性能が低下したり、コイルの周辺の部材が熱変形したりする可能性がある。また、保持装置の温度上昇により、保持装置が熱変形したり、保持装置の周辺の部材が熱変形したりする可能性がある。そのような問題が生じると、露光不良が発生したり、不良デバイスが発生したりする可能性がある。

本発明の態様は、物体の温度を効率良く調整できる温度調整装置を提供することを目的とする。また本発明の態様は、露光不良の発生を抑制できる露光装置を提供することを目的とする。また本発明の態様は、不良デバイスの発生を抑制できるデバイス製造方法を提供することを目的とする。また本発明の態様は、性能の低下を抑制できるリニアモータ装置、及び保持装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に従えば、所定部材の所定空間にガスを流入させるための入口と、所定空間からガスを流出させるための出口と、出口に接続され、入口から所定空間に流入するガスが断熱膨張するように、所定空間のガスを吸引する吸引装置と、を備え、所定空間のガスで物体の温度を調整する温度調整装置が提供される。

本発明の第２の態様に従えば、露光光で基板を露光する露光装置であって、物体の温度を調整するために、第１の態様の温度調整装置を備えた露光装置が提供される。

本発明の第３の態様に従えば、第２の態様の露光装置を用いて基板を露光することと、露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法が提供される。

本発明の第４の態様に従えば、コイルを有するアクチュエータ装置であって、コイルを収容する所定空間を形成するハウジングと、ハウジングに形成され、所定空間にガスを流入させるための入口と、ハウジングに形成され、所定空間からガスを流出させるための出口と、出口に接続され、入口から所定空間に流入するガスが断熱膨張するように、所定空間のガスを吸引する吸引装置と、を備えたアクチュエータ装置が提供される。

本発明の第５の態様に従えば、保持面を有する保持部材を有する保持装置であって、保持部材に配置され、保持面に静電力を発生するための電極部材と、保持部材の内部に形成された所定空間と、保持部材に形成され、所定空間にガスを流入させるための入口と、保持部材に形成され、所定空間からガスを流出させるための出口と、出口に接続され、入口から所定空間に流入するガスが断熱膨張するように、所定空間のガスを吸引する吸引装置と、を備えた保持装置が提供される。

本発明によれば、物体の温度を効率良く調整できる。また本発明によれば、露光不良の発生を抑制できる。また本発明によれば、不良デバイスの発生を抑制できる。また本発明によれば、装置の性能の低下を抑制できる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。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。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軸方向のそれぞれに直交する方向（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。

＜第１実施形態＞
第１実施形態について説明する。図１は、第１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。

図１において、露光装置ＥＸは、マスクＭを保持して移動可能なマスクステージ１と、基板Ｐを保持して移動可能な基板ステージ２と、マスクＭを露光光ＥＬで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３とを備えている。基板Ｐは、半導体ウエハ等の基材、及びその基材の表面に形成された感光材（レジスト）の膜を含む。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）を露光光ＥＬ（ＥＵＶ光）で照明し、マスクＭで反射した露光光ＥＬで基板Ｐを露光する。

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である。本実施形態においては、基板Ｐの走査方向（同期移動方向）をＹ軸方向とし、マスクＭの走査方向（同期移動方向）もＹ軸方向とする。制御装置３は、基板Ｐ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、基板Ｐを露光する。

本実施形態の露光装置ＥＸは、露光光ＥＬが進行する所定空間を所定の環境状態に調整可能なチャンバ装置４を備えている。本実施形態において、チャンバ装置４は、内部空間５を形成するチャンバ部材６と、内部空間５の環境状態を調整するための環境調整装置７とを備えている。露光光ＥＬは、内部空間５を進行する。環境調整装置７は、真空システムを含み、内部空間５を真空状態に調整可能である。制御装置３は、環境調整装置７を用いて、内部空間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、内部空間５の圧力は、例えば、１×１０^−４〔Ｐａ〕程度の減圧雰囲気に調整される。チャンバ装置４（チャンバ部材６）の外部空間４５は、ほぼ大気圧である。本実施形態において、照明光学系ＩＬの少なくとも一部、マスクステージ１、投影光学系ＰＬ、及び基板ステージ２のそれぞれが、内部空間５に配置される。

照明光学系ＩＬは、光源装置（不図示）からの露光光ＥＬでマスクＭを照明する。光源装置は、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）方式の光源装置を含む。なお、光源装置が、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）方式の光源装置でもよい。光源装置で発生した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、複数の光学素子を含み、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は、照明領域に配置されたマスクＭの少なくとも一部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は、マスクＭ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、マスクステージ１は、マスクＭの表面（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。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の反射面が−Ｚ方向を向くように、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に照射される。

本実施形態においては、マスクステージ１（マスクＭ）の位置情報を計測可能なレーザ干渉計（不図示）、及びマスクＭの反射面の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）が設けられている。制御装置３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、マスクステージ１に保持されているマスクＭの位置制御を実行する。

投影光学系ＰＬは、複数の光学素子を含み、所定の投影領域に露光光ＥＬを照射する。投影光学系ＰＬは、投影領域に配置された基板Ｐの少なくとも一部に、マスクＭのパターンの像を所定の投影倍率で投影する。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。

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。

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）が設けられている。制御装置３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の位置制御を実行する。

本実施形態において、露光装置ＥＸは、ベース部材８と、ベース部材８上に配置された支柱部材９と、支柱部材９の上端に接続された支持部材１０とを備えている。また、露光装置ＥＸは、支持部材１０上に配置されたフレーム部材１１に支持されるガイド部材１２を備えている。また、露光装置ＥＸは、ベース部材８上に防振システム１３を介して支持されるガイド部材１４を備えている。照明光学系ＩＬは、フレーム部材１５及び防振システム１６を介して、支持部材１０に支持されている。投影光学系ＰＬは、フレーム部材１７及び防振システム１８を介して、支持部材１０に支持されている。

ガイド部材１２は、マスクステージ１の移動をガイドするガイド面１２Ｇを有する。本実施形態において、マスクステージ１は、ガイド部材１２の開口１２Ｋを覆うように配置される。マスクステージ１は、ステージ本体１９と、マスクＭを保持しながらステージ本体１９に対して移動可能なマスク保持部材２０とを含む。ステージ本体１９は、開口１２Ｋを覆うように配置されている。ステージ本体１９は、ガイド面１２ＧにガイドされつつＸＹ平面内を移動可能である。マスク保持部材２０は、ステージ本体１９の−Ｚ側に配置されている。マスク保持部材２０に保持されたマスクＭは、開口１２Ｋの内側に配置される。マスク保持部材２０は、マスクＭを保持した状態で、ステージ本体１９に対して、微かに移動可能である。

本実施形態において、マスク保持部材２０は、静電チャック機構を含み、静電力でマスクＭを保持する。マスク保持部材２０は、マスクＭを静電力で保持可能な保持面２１を有する。保持面２１は、−Ｚ側を向き、ＸＹ平面とほぼ平行であり、マスクＭの裏面と対向可能である。

開口１２Ｋは、照明光学系ＩＬより射出された露光光ＥＬが入射可能な位置に形成されている。支持部材１０は、開口１２Ｋに対応する開口１０Ｋを有する。照明光学系ＩＬより射出された露光光ＥＬは、開口１０Ｋ及び開口１２Ｋを介して、マスク保持部材２０に保持されているマスクＭに照射される。

ステージ本体１９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。ステージ本体１９がＹ軸方向に移動することによって、マスク保持部材２０及びマスクＭも、ステージ本体１９とともにＹ軸方向に移動する。

ガイド部材１４は、基板ステージ２の移動をガイドするガイド面１４Ｇを有する。基板ステージ２は、ステージ本体２２と、基板Ｐを保持しながらステージ本体２２に対して移動可能な基板保持部材２３とを含む。ステージ本体２２は、ガイド面１４ＧにガイドされつつＸＹ平面内を移動可能である。基板保持部材２３は、ステージ本体２２の＋Ｚ側に配置されている。基板保持部材２３は、基板Ｐを保持した状態で、ステージ本体２２に対して、微かに移動可能である。

本実施形態において、基板保持部材２３は、静電チャック機構を含み、静電力で基板Ｐを保持する。基板保持部材２３は、基板Ｐを静電力で保持可能な保持面２４を有する。保持面２４は、＋Ｚ側を向き、ＸＹ平面とほぼ平行であり、基板Ｐの裏面と対向可能である。

図２は、マスクステージ１の近傍を示すＸＺ平面と平行な断面図である。図２において、露光装置ＥＸは、マスクステージ１を移動するためのアクチュエータ装置２５を備えている。アクチュエータ装置２５は、ステージ本体１９を移動する粗動システム２６と、ステージ本体１９に対してマスク保持部材２０を移動する微動システム２７とを備えている。

本実施形態において、粗動システム２６は、ステージ本体１９に対して＋Ｘ側及び−Ｘ側のそれぞれに配置されたリニアモータ２８を備えている。リニアモータ２８は、ステージ本体１９の側面に設けられた可動子２９と、その可動子２９に対応する固定子３０とを有する。固定子３０は、支持部材３１に支持され、ガイド部材１２上に配置されている。本実施形態において、可動子２９は、磁石を含み、固定子３０は、コイルを含む。すなわち、本実施形態のリニアモータ２８は、所謂ムービングマグネット型のリニアモータである。制御装置３は、リニアモータ２８を用いて、ガイド部材１２に対して、ステージ本体１９を、Ｙ軸方向に移動可能である。また、制御装置３は、ステージ本体１９の＋Ｘ側に配置されているリニアモータ２８による駆動量と、−Ｘ側に配置されているリニアモータ２８による駆動量とを異ならせることによって、θＺ方向に関するステージ本体１９の位置を調整可能である。

なお、本実施形態においては、支持部材３１とガイド部材１２との間にガスベアリングが配置されており、固定子３０及び支持部材３１は、ガイド部材１２に対して非接触で支持されている。このため、運動量保存の法則により、ステージ本体１９の＋Ｙ方向（−Ｙ方向）の移動に応じて、固定子３０及び支持部材３１が−Ｙ方向（＋Ｙ方向）に移動する。この固定子３０及び支持部材３１の移動により、ステージ本体１９の移動に伴う反力が相殺されるとともに重心位置の変化を抑制することができる。すなわち、本実施形態において、固定子３０及び支持部材３１は、所謂カウンタマスとして機能する。

本実施形態において、微動システム２７は、ボイスコイルモータ３２を備えている。ボイスコイルモータ３２は、マスク保持部材２０に設けられた可動子３３と、その可動子３３に対応する固定子３４とを有する。固定子３４は、ステージ本体１９に接続されている。本実施形態において、可動子３３は、磁石を含み、固定子３４は、ボイスコイルを含む。制御装置３は、ボイスコイルモータ３２を用いて、ステージ本体１９に対して、マスク保持部材２０を、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向に移動可能である。

また、本実施形態においては、ステージ本体１９とマスク保持部材２０との間に、マスク保持部材２０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３５が配置されている。自重キャンセル機構３５は、例えばベローズ部材を含む。また、本実施形態においては、ガイド面１２Ｇとステージ本体１９の下面とのギャップを調整するギャップ調整装置が設けられている。ギャップ調整装置は、電磁力でギャップを調整する。ガイド部材１２上には固定部材３７が配置されている。固定部材３７の少なくとも一部は、ステージ本体１９の上面と対向する。ギャップ調整装置は、固定部材３７に配置された電磁石ユニット３６を有する。制御装置３は、電磁石ユニット３６に供給する電力（電流）を調整することによって、固定部材３７とステージ本体１９との間に発生する力（吸引力）を調整可能である。固定部材３７とステージ本体１９との間に発生する力が調整されることによって、ガイド面１２Ｇとステージ本体１９の下面とのギャップが調整される。

図３は、基板ステージ２の近傍を示す側面図である。図３において、露光装置ＥＸは、基板ステージ２を移動するためのアクチュエータ装置３８を備えている。アクチュエータ装置３８は、ステージ本体２２を移動する粗動システム３９と、ステージ本体２２に対して基板保持部材２３を移動する微動システム４０とを備えている。

本実施形態において、粗動システム３９は、ステージ本体２２をＹ軸方向に移動するリニアモータ４１と、ステージ本体２２に対して＋Ｙ側及び−Ｙ側のそれぞれに配置されたリニアモータ４２を備えている。本実施形態において、ステージ本体２２は、Ｙ軸方向に長い貫通孔２２Ｈを有する。リニアモータ４１は、貫通孔２２Ｈの内面に設けられた可動子４３と、その可動子４３に対応する固定子４４とを有する。固定子４４は、Ｙ軸方向に長く、貫通孔２２Ｈに配置可能である。本実施形態において、可動子４３は、磁石を含み、固定子４４は、コイルを含む。すなわち、本実施形態のリニアモータ４１は、所謂ムービングマグネット型のリニアモータである。制御装置３は、リニアモータ４１を用いて、固定子４４に対して、ステージ本体２２を、Ｙ軸方向に移動可能である。リニアモータ４２は、固定子４４の端に設けられた可動子４６と、その可動子４６に対応する固定子４７とを有する。固定子４７は、支持部材４８に支持され、ベース部材１４上に配置されている。本実施形態において、可動子４６は、磁石を含み、固定子４７は、コイルを含む。すなわち、本実施形態のリニアモータ４２は、所謂ムービングマグネット型のリニアモータである。制御装置３は、リニアモータ４２を用いて、ガイド部材１４に対して、固定子４４及びステージ本体２２を、Ｘ軸方向に移動可能である。また、制御装置３は、ステージ本体２２の＋Ｙ側に配置されているリニアモータ４２による駆動量と、−Ｙ側に配置されているリニアモータ４２による駆動量とを異ならせることによって、θＺ方向に関するステージ本体２２の位置を調整可能である。

本実施形態において、微動システム４０は、ボイスコイルモータ４９を備えている。ボイスコイルモータ４９は、ステージ本体２２と基板保持部材２３との間に複数配置されている。ボイスコイルモータ４９は、例えば基板保持部材２３に設けられた可動子と、その可動子に対応する固定子とを有する。固定子は、ステージ本体２２に接続されている。本実施形態において、ボイスコイルモータ４９の可動子は、磁石を含み、固定子は、ボイスコイルを含む。制御装置３は、ボイスコイルモータ４９を用いて、ステージ本体２２に対して、基板保持部材２３を、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向に移動可能である。

図４は、リニアモータ４２を示す斜視図である。本実施形態において、リニアモータ４２と、リニアモータ２８、４１とはほぼ同等の構成である。以下、リニアモータ４２について主に説明し、リニアモータ２８、４１についての説明は簡略若しくは省略する。

図４において、リニアモータ４２は、所定方向（Ｘ軸方向）に長い固定子４７と、固定子４７に対して移動可能な可動子４６とを有する。固定子４７は、複数のコイル５０と、それらコイル５０を収容する内部空間５１を形成するハウジング５２とを備えている。コイル５０は、内部空間５１において、Ｘ軸方向に複数配置されている。本実施形態において、ハウジング５２は、ステンレスによって形成されている。コイル５１は、ねじ部材等、所定の固定部材でハウジング５２に固定されている。

可動子４６は、複数の磁石５３と、それら複数の磁石５３を支持するヨーク５４とを備えている。磁石５３は、固定子４７と対向するヨーク５４の内側面において、Ｘ軸方向に複数配置されている。磁石５３は、永久磁石である。ヨーク５４の内側面において、異なる磁極の磁石５３が、Ｘ軸方向に関して、所定間隔で交互に配置されている。また、固定子４７を挟んで、対向する磁石５３は、互いに異なる磁極を有する。ＸＹ平面内における磁石５３の大きさは、コイル５０の大きさより小さい。固定子４７と可動子４６とは離れている。可動子４６は、固定子４７に対して非接触状態で、Ｘ軸方向に移動可能である。

リニアモータ４２は、ハウジング５２の内部空間５１にガスを流入させるための入口５５と、内部空間５１からガスを流出させるための出口５６とを有する。入口５５及び出口５６のそれぞれは、ハウジング５２の所定位置に形成されている。本実施形態においては、入口５５は、ハウジング５２の＋Ｘ側の側面に形成され、出口５６は、ハウジング５２の−Ｘ側の側面に形成されている。入口５５と出口５６とは、内部空間５１のＸ軸方向（長手方向）の両側に配置されている。

ガスは、コイル５０の温度を調整するために、内部空間５１に供給される。例えば電力（電流）の供給によって、コイル５０は、発熱する。ガスは、コイル５０の温度上昇を抑制するために、内部空間５１に供給される。ガスは、コイル５０を冷却するための冷媒として機能する。本実施形態においては、ガスとして、窒素ガスを用いる。なお、ガスとして、アルゴンガスを用いてもよい。

図５は、コイル５０の温度を調整するための温度調整装置６０の一例を示す概略構成図である。温度調整装置６０は、ハウジング５２の内部空間５１にガスを流入させて、そのハウジング５２の内側の内部空間５１に配置されているコイル５０の温度を調整する。

図５において、温度調整装置６０は、入口５５に接続され、入口５５を介して内部空間５１に流入させるためのガスが流れる給気流路６１を形成する第１管部材６２と、出口５６に接続され、出口５６を介して内部空間５１から流出したガスが流れる排気流路６３を形成する第２管部材６４とを備えている。本実施形態においては、第１管部材６２（給気流路６１）の一端が、入口５５に接続され、他端は、チャンバ装置４の外側の外部空間４５に配置されている。また、本実施形態においては、第２管部材６４（排気流路６３）の一端が、出口５６に接続され、他端は、チャンバ装置４の外側の外部空間４５に配置されている。また、温度調整装置６０は、第１管部材６２（給気流路６１）の他端に配置されたフィルタユニット６５と、第２管部材６４（排気流路６３）の他端に接続された吸引装置６６とを備えている。

フィルタユニット６５は、ガスを通過可能である。フィルタユニット６５は、ガス中の汚染物質を除去するケミカルフィルタ、及びガス中の微粒子（パーティクル）を除去するＵＬＰＡフィルタ（Ultra Low Penetration Air-filter）及びＨＥＰＡフィルタ（High Efficiently Particulate Air-filte）の少なくとも一方を有するパーティクルフィルタを有し、給気流路６１に不純物（異物）が侵入することを抑制する。

本実施形態において、フィルタユニット６５は、窒素ガスで満たされた所定空間４５Ａに配置されている。所定空間４５Ａは、外部空間４５の一部の空間であり、ほぼ大気圧である。所定空間４５Ａのガス（窒素ガス）は、フィルタユニット６５を介して、給気流路６１に流入可能である。

吸引装置６６は、真空システムを有し、ガスを吸引可能である。吸引装置６６は、排気流路６３を介して、出口５６と接続されている。給気流路６１と内部空間５１と排気流路６３とは接続されている。吸引装置６６が作動することによって、給気流路６１、内部空間５１、及び排気流路６３のガスが吸引装置６６に吸引され、給気流路６１、内部空間５１、及び排気流路６３が負圧になる。

吸引装置６６が作動し、給気流路６１、内部空間５１、及び排気流路６３が負圧になることによって、所定空間４５Ａのガス（窒素ガス）が、フィルタユニット６５を介して給気流路６１に流入する。給気流路６１に流入したガスは、給気流路６１を流れた後、入口５５を介して、内部空間５１に流入する。内部空間５１に流入したガスは、内部空間５１を流れた後、出口５６より流出する。出口５６より流出したガスは、排気流路６３を流れて、吸引装置６６に吸引（回収）される。

図６は、入口５５の近傍を示す拡大図である。図６に示すように、第１管部材６２は、入口５５に接続されたオリフィス６７を有する。オリフィス６７は、入口５５の近傍に配置されている。オリフィス６７において、ガスは、給気流路６１の他端側から一端側へ流れる。オリフィス６７において、給気流路６１の圧力は急激に低下する。

フィルタユニット６５を介して給気流路６１の他端に流入したガスは、オリフィス６７を通過することによって、断熱膨張する。オリフィス６７を通過するガスは、オリフィス６７の下流における断熱膨張により、断熱冷却される。すなわち、ガスがオリフィス６７を通過することによって、そのガスの温度は低下する。オリフィス６７を通過したガスは、入口５５から内部空間５１に流入する。内部空間５１に流入したガスにより、コイル５０の温度が調整される。オリフィス６７を通過して、温度が低下されたガスが内部空間５１に流入することによって、コイル５０の温度上昇が抑制される。

このように、本実施形態においては、温度調整装置６０は、入口５５から内部空間５１に流入するガスが断熱膨張するように、吸引装置６６を用いて、内部空間５１のガスを吸引する。内部空間５１のガスを吸引装置６６で吸引することによって、フィルタユニット６５から給気流路６１に流入し、オリフィス６７を通過したガスを、入口５５を介して内部空間５１に流入させることができる。

図７は、給気流路６１、内部空間５１、及び排気流路６３のそれぞれにおける圧力及び温度を説明するためのグラフを示す。図７において、横軸は、給気流路６１、内部空間５１、及び排気流路６３それぞれの位置、縦軸は、圧力及び温度を示す。図７に示すように、給気流路６１の他端の圧力は、ほぼ大気圧である。吸引装置６６の吸引動作によって、給気流路６１の圧力は、給気流路６１の他端から一端に向かって除々に低下する。入口５５の近傍において、オリフィス６７の減圧作用により、給気流路６１の圧力は急激に低下する。また、吸引装置６６の吸引動作によって、内部空間５１における圧力は、入口５５から出口５６に向かって除々に低下し、排気流路６３の圧力は、排気流路６３の一端から他端に向かって圧力は除々に低下する。

給気流路６１におけるガスの温度は、オリフィス６７において、急激に低下する。入口５５におけるガスの温度は、十分に低い。内部空間５１のガスは、コイル５０の熱を回収する。したがって、内部空間５１におけるガスの温度は、入口５５から出口５６に向かって除々に上昇する。

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。

チャンバ装置４の内部空間５が、環境調整装置７によって、真空状態に調整される。また、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に保持される。制御装置３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３は、照明光学系ＩＬより露光光ＥＬを射出する。照明光学系ＩＬより射出された露光光ＥＬは、マスクステージ１に保持されているマスクＭに入射する。マスクＭは、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、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３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。

制御装置３は、マスクＭを保持したマスクステージ１を移動するために、アクチュエータ装置２５を駆動する。また、制御装置３は、基板Ｐを保持した基板ステージ２を移動するために、アクチュエータ装置３８を駆動する。制御装置３は、アクチュエータ装置２５のリニアモータ２８のコイル５０に電流を供給するとともに、アクチュエータ装置３８のリニアモータ４１、４２のコイル５０に電流を供給する。

制御装置３は、少なくともコイル５０に電流を供給するとき、温度調整装置６０を用いて、コイル５０の温度を調整する。制御装置３は、コイル５０の温度を調整するために、温度調整装置６０の吸引装置６６を作動して、フィルタユニット６５を介して給気流路６１にガスを流入させる。給気流路６１に流入したガスは、オリフィス６７を通過する。オリフィス６７を通過するガスは、オリフィス６７の下流における断熱膨張により、断熱冷却される。冷却されたガスは、入口５５より内部空間５１に流入する。入口５５より内部空間５１に流入したガスは、内部空間５１を流れる。内部空間５１のガスは、その内部空間５１に配置されているコイル５０の熱を回収し、出口５６に流れる。出口５６に流れたガスは、出口５６から流出し、排気流路６３を介して、吸引装置６６に吸引(回収）される。

以上説明したように、本実施形態によれば、入口５５から内部空間５１に流入するガスが断熱膨張するように、内部空間５１のガスが吸引されるので、断熱冷却により温度低下したガスを内部空間５１に流入させることができる。したがって、コイル５０を効率良く冷却することができる。そのため、リニアモータの性能が低下したり、コイル５０の周辺の部材が熱変形したりすることを抑制できる。

本実施形態によれば、内部空間５１に流入するガスの温度を断熱膨張により冷却するので、内部空間５１に流入するガスの温度のみを低下させることができる。したがって、周辺の部材に与える影響を抑制でき、装置の複雑化、大型化等を抑制できる。

また、本実施形態によれば、温度調整装置６０は、ハウジング５２の内部空間５１の圧力を、例えば大気圧より低くした状態でコイル５０を冷却することができる。すなわち、温度調整装置６０は、ハウジング５２の内部空間５１とその外側の空間（真空状態のチャンバ装置４の内部空間５）との圧力差を小さくした状態で、コイル５０を冷却することができる。したがって、リニアモータの大型化を抑制でき、コイル５０の消費電力の増大を抑制でき、コイル５０の発熱量の増大を抑制できる。

例えば、ハウジング５２の内部空間５１とその外側の空間との圧力差が大きいと、ハウジング５２が変形したり、破損したりする可能性が高くなる。ハウジング５２の変形、破損等を抑制するために、ハウジング５２の厚みを厚くして、ハウジング５２の耐圧性能を高めることが考えられる。しかし、ハウジング５２の厚みが厚くなると、リニアモータの大型化を招く。また、ハウジング５２の厚みが厚くなると、リニアモータに所定の推力を発生させるために、例えばコイル５０に供給する電力（電流）を増大しなければならない可能性がある。その場合、コイル５０の発熱量が増大する可能性がある。本実施形態によれば、ハウジング５２の内部空間５１の圧力を低くした状態でコイル５０を冷却することができるので、リニアモータの大型化を抑制でき、コイル５０の消費電力の増大を抑制でき、コイル５０の発熱量の増大を抑制できる。

なお、図８に示すように、入口５５に接続された給気流路６１の少なくとも一部の大きさを調整する調整機構６８を設けることができる。調整機構６８は、入口５５近傍の給気流路６１の一部の大きさ（断面積）を調整可能である。調整機構６８は、給気流路６１の中心に対する放射方向に移動可能な可動部材６８Ａと、可動部材６８Ａを移動する駆動素子６８Ｂとを有する。可動部材６８Ａは、給気流路６１の一部にオリフィス６７Ｂを形成する。調整機構６８は、可動部材６８Ａを移動して、給気流路６１の大きさ（オリフィス６７Ｂの大きさ）を調整可能である。

調整機構６８は、コイル５０の発熱量に応じて、給気流路６１の大きさ（オリフィス６７Ｂの大きさ）を調整することができる。調整機構６８は、コイル５０の発熱量に応じて、コイル５０が目標温度になるように、オリフィス６７Ｂの大きさを調整する。オリフィス６７Ｂの大きさに応じて、そのオリフィス６７Ｂを通過したガスの温度が変化する。例えば、コイル５０の発熱量が大きい場合、調整機構６８は、オリフィス６７Ｂを通過することによって断熱膨張されるガスの温度が十分に低くなるように、オリフィス６７Ｂの大きさを調整する。調整機構６８は、コイル５０を所望の温度にするために、所定温度のガスが内部空間５１に流入するように、コイル５０の発熱量に応じて、オリフィス６７Ｂの大きさを調整する。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。

本実施形態においては、温度調整装置６０Ｃが、基板Ｐを保持する保持面２４を有する保持部材２３の少なくとも一部の温度を調整する場合を例にして説明する。図９は、第２実施形態に係る保持部材２３の一例を示す側断面図、図１０は、図９のＸＹ平面と平行な断面図である。

図９及び図１０において、基板ステージ２の保持部材２３は、基板Ｐの裏面と対向可能な保持面２４を有する。保持部材２３は、基板Ｐの裏面を保持する。基板Ｐの裏面は、露光光ＥＬが照射される表面とは反対側の面である。保持部材２３は、基板Ｐの裏面と対向可能な対向面２３Ａと、対向面２３Ａ上に設けられ、基板Ｐの裏面を支持する支持部材７１とを有する。本実施形態においては、対向面２３Ａは、＋Ｚ方向を向くように配置され、ＸＹ平面とほぼ平行である。支持部材７１は、例えばピン状の部材であり、対向面２３Ａに複数配置されている。支持部材７１は、所定の間隔をあけて、対向面２３Ａの複数の位置のそれぞれに配置されている。支持部材７１は、基板Ｐの裏面を支持する上面（支持面）７１Ａを有する。上面７１Ａのそれぞれは、Ｚ軸方向に関してほぼ同じ位置（高さ）に配置されている。本実施形態においては、保持面２４は、対向面２３Ａ及び上面７１Ａを含む。

本実施形態において、保持部材２３は、静電チャック機構を含み、基板Ｐの裏面を静電力で保持する。保持部材２３は、保持面２４に静電力を発生するための電極部材７０を有する。電極部材７０は、保持部材２３の内部に配置されている。電極部材７０は、保持部材２３の複数の所定位置のそれぞれに設けられている。電極部材７０のそれぞれは、電気配線７２を介して、電源７３と電気的に接続可能である。電源７３は、電極部材７０のそれぞれに、所定の電圧を印加可能である。電源７３は、例えばチャンバ装置４の外側に配置されている。

なお、本実施形態の静電チャック機構は、所謂、双極方式である。電極部材７０は、正の電位が与えられる保持用電極と、負の電位が与えられる保持用電極とを含む。なお、図９においては、正の電位が与えられる電極部材７０のみが示されており、負の電位が与えられる保持用電極の図示が省略されている。

本実施形態の保持部材２３は、低膨張セラミックスを含む絶縁材料で形成されている。保持部材２３の少なくとも一部は、静電チャック機構の誘電体として機能する。対向面２３Ａは、上述の低膨張セラミックスを含む絶縁材料で形成されている。電極部材７０は、対向面２３Ａの−Ｚ側の保持部材２３の内部に配置されている。

複数の電極部材７０のそれぞれは、印加される電圧に応じて、基板Ｐを支持部材７１に吸着するための静電力を発生させる。制御装置３は、電源７３を用いて、電極部材７０に所定の電圧を印加することによって、基板Ｐと保持部材２３との間にクーロン力（ジャンセン・ラーベック力）を発生させる。これにより、基板Ｐは静電力によって支持部材７１に吸着され、保持部材２３は、静電力で基板Ｐを保持する。

本実施形態において、保持部材２３は、ガスが流れる内部流路５１Ｃを有する。本実施形態においては、内部流路５１Ｃは、電極部材７０の−Ｚ側に形成されている。保持部材２３は、内部流路５１Ｃにガスを流入させるための入口５５Ｃと、内部流路５１Ｃからガスを流出させるための出口５６Ｃとを備えている。

本実施形態において、温度調整装置６０Ｃは、入口５５Ｃに接続され、入口５５Ｃを介して内部流路５１Ｃに流入させるためのガスが流れる給気流路６１Ｃを形成する第１管部材６２Ｃと、出口５６Ｃに接続され、出口５６Ｃを介して内部流路５１Ｃから流出したガスが流れる排気流路６３Ｃを形成する第２管部材６４Ｃとを備えている。給気流路６１Ｃの一端は、入口５５Ｃに接続され、他端には、フィルタユニット６５Ｃが配置されている。また、排気流路６３Ｃの一端が、出口５６Ｃに接続され、他端は、吸引装置６６Ｃと接続されている。入口５５Ｃの近傍には、オリフィス６７Ｃが配置されている。

温度調整装置６０Ｃは、入口５５Ｃから内部流路５１Ｃに流入するガスが断熱膨張するように、吸引装置６６Ｃを用いて、内部流路５１Ｃのガスを吸引する。温度調整装置６０Ｃは、内部流路５１Ｃのガスを吸引装置６６Ｃで吸引することによって、フィルタユニット６５Ｃを介して給気流路６１Ｃに流入し、オリフィス６７Ｃを通過したガスを、入口５５Ｃを介して内部流路５１Ｃに流入させることができる。内部流路５１Ｃには、オリフィス６７Ｃを通過することによって断熱膨張し、温度が低下したガスが流入する。本実施形態によれば、発熱する電極部材７０を効率良く冷却することができる。

なお、本実施形態の温度調整装置６０Ｃと同様の温度調整装置を、マスク保持部材２０に設けることができる。

なお、上述の各実施形態においては、露光装置ＥＸがＥＵＶ露光装置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Ｆ_２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）等を用いてもよい。また、上述の各実施形態においては、露光光ＥＬが進行する内部空間５が真空状態である場合を例にして説明したが、空気、窒素ガス等、所定のガスで満たされた空間でもよい。

なお、上述の各実施形態の基板Ｐ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、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又はレチクルの原版（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。

さらに、ステップ・アンド・リピート方式の露光において、第１パターンと基板Ｐとをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第１パターンの縮小像を基板Ｐ上に転写した後、第２パターンと基板Ｐとをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第２パターンの縮小像を第１パターンと部分的に重ねて基板Ｐ上に一括露光してもよい（スティッチ方式の一括露光装置）。また、スティッチ方式の露光装置としては、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し、基板Ｐを順次移動させるステップ・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６６１１３１６号明細書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。

また、本発明は、米国特許第６３４１００７号明細書、米国特許第６４００４４１号明細書、米国特許第６５４９２６９号明細書、米国特許第６５９０６３４号明細書、米国特許第６２０８４０７号明細書、米国特許第６２６２７９６号明細書等に開示されているような、複数の基板ステージを備えたツインステージ型の露光装置にも適用できる。

更に、例えば米国特許第６８９７９６３号明細書、欧州特許出願公開第１７１３１１３号明細書等に開示されているように、基板を保持する基板ステージと、基準マークが形成された基準部材及び／又は各種の光電センサを搭載した計測ステージとを備えた露光装置にも本発明を適用することができる。また、複数の基板ステージと計測ステージとを備えた露光装置を採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。

以上のように、本願実施形態の露光装置ＥＸは、本願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及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。

半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図１１に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２０２、デバイスの基材である基板を製造するステップ２０３、前述した実施形態に従って、マスクを介した露光光で基板を露光すること、及び露光した基板を現像することを含む基板処理ステップ２０４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。

なお、上述の各実施形態の要件は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。また、法令で許容される限りにおいて、上述の各実施形態及び変形例で引用した露光装置などに関する全ての公開公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。

第１実施形態に係る露光装置を示す概略構成図である。 第１実施形態に係るマスクステージの近傍を示す側断面図である。 第１実施形態に係る基板ステージの近傍を示す側面図である。 第１実施形態に係るリニアモータの一例を示す斜視図である。 第１実施形態に係る温度調整装置の一例を示す図である。 第１実施形態に係る温度調整装置の一部を拡大した図である。 第１実施形態に係る温度調整装置の動作を説明するための図である。 第１実施形態に係る温度調整装置の一例を示す図である。 第２実施形態に係る温度調整装置の一例を示す図である。 第２実施形態に係る温度調整装置の一例を示す図である。 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図である。

符号の説明

１…マスクステージ、２…基板ステージ、２０…マスク保持部材、２３…基板保持部材、２８…リニアモータ、４１…リニアモータ、４２…リニアモータ、５０…コイル、５１…内部空間、５２…ハウジング、５５…入口、５６…出口、６１…給気流路、６３…排気流路、６５…フィルタユニット、６６…吸引装置、６７…オリフィス、６８…調整機構、７０…電極部材、ＥＬ…露光光、ＥＸ…露光装置、Ｍ…マスク、Ｐ…基板

Claims (19)

1. 所定部材の所定空間にガスを流入させるための入口と、
   前記所定空間からガスを流出させるための出口と、
   前記出口に接続され、前記入口から前記所定空間に流入するガスが断熱膨張するように、前記所定空間のガスを吸引する吸引装置と、を備え、
   前記所定空間のガスで物体の温度を調整する温度調整装置。
2. 前記入口は、前記所定部材に形成される請求項１記載の温度調整装置。
3. 前記入口に接続されたオリフィスを有する請求項２記載の温度調整装置。
4. 前記入口に接続された給気流路の少なくとも一部の大きさを調整する調整機構を有する請求項２記載の温度調整装置。
5. 前記物体は、発熱し、
   前記調整機構は、前記物体の発熱量に応じて、前記調整する請求項４記載の温度調整装置。
6. 前記物体は、前記所定空間の内側に配置される請求項１〜５のいずれか一項記載の温度調整装置。
7. 前記物体は、前記所定空間の外側に配置される請求項１〜６のいずれか一項記載の温度調整装置。
8. 露光光で基板を露光する露光装置であって、
   物体の温度を調整するために、請求項１〜７のいずれか一項記載の温度調整装置を備えた露光装置。
9. コイルを有するアクチュエータ装置を備え、
   前記物体は、前記コイルを含む請求項８記載の露光装置。
10. 前記所定空間を形成するハウジングを備え、
    前記コイルは、前記ハウジングの内側に配置される請求項９記載の露光装置。
11. 保持面を有する保持部材と、前記保持部材に配置され、前記保持面に静電力を発生するための電極部材とを有する保持装置を備え、
    前記物体は、前記電極部材を含む請求項８記載の露光装置。
12. 前記所定空間は、前記保持部材の内部に形成され、
    前記電極部材は、前記所定空間の外側に配置される請求項１１記載の露光装置。
13. 請求項８〜１２のいずれか一項記載の露光装置を用いて基板を露光することと、
    露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法。
14. コイルを有するアクチュエータ装置であって、
    前記コイルを収容する所定空間を形成するハウジングと、
    前記ハウジングに形成され、前記所定空間にガスを流入させるための入口と、
    前記ハウジングに形成され、前記所定空間からガスを流出させるための出口と、
    前記出口に接続され、前記入口から前記所定空間に流入するガスが断熱膨張するように、前記所定空間のガスを吸引する吸引装置と、を備えたアクチュエータ装置。
15. 前記所定空間のガスで前記コイルの温度を調整する請求項１４記載のアクチュエータ装置。
16. 前記入口に接続されたオリフィスを有する請求項１４又は１５記載のアクチュエータ装置。
17. 保持面を有する保持部材を有する保持装置であって、
    前記保持部材に配置され、前記保持面に静電力を発生するための電極部材と、
    前記保持部材の内部に形成された所定空間と、
    前記保持部材に形成され、前記所定空間にガスを流入させるための入口と、
    前記保持部材に形成され、前記所定空間からガスを流出させるための出口と、
    前記出口に接続され、前記入口から前記所定空間に流入するガスが断熱膨張するように、前記所定空間のガスを吸引する吸引装置と、を備えた保持装置。
18. 前記所定空間のガスで前記電極部材の温度を調整する請求項１７記載の保持装置。
19. 前記入口に接続されたオリフィスを有する請求項１７又は１８記載の保持装置。

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