JP2010040629A - 露光方法及び装置、並びにデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】温度制御対象の個数に比べて冷却機構の個数を少なくして、かつ高精度に複数の温度制御対象に対して局所的な温度制御を行う。
【解決手段】照明光でレチクルを介してウエハを露光する露光装置において、所定温度よりも低い温度の空気Ａ１を送風する空調部４６と、空気Ａ１が分岐して供給される複数の分岐管４８Ａ〜４８Ｃと、分岐管４８Ａ〜４８Ｃからの空気Ａ２〜Ａ４をそれぞれ加熱する複数の加熱装置４９Ａ〜４９Ｃと、加熱装置４９Ａ〜４９Ｃで加熱された空気をそれぞれ温度制御対象領域に供給するダクト１８Ｒ，１８Ｗ，１８Ｐとを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、温度制御技術を用いる露光技術に関し、例えば半導体デバイスや液晶ディスプレイ等の各種デバイスを製造する際に使用される露光装置の複数の領域の温度制御を行う場合に好適なものである。また、本発明はそのような露光技術を用いるデバイス製造技術に関する。

例えば半導体デバイス（電子デバイス、マイクロデバイス）の製造工程の一つであるリソグラフィ工程においては、レチクル（又はフォトマスク等）に形成されているパターンをレジストが塗布されたウエハ（又はガラスプレート等）上に転写露光するために、ステッパ等の一括露光型（静止露光型）の投影露光装置又はスキャニングステッパ等の走査露光型の投影露光装置などの露光装置が使用されている。

露光装置において、照明光学系の照明特性及び投影光学系の結像特性を所定の状態に維持し、かつレチクル、投影光学系、及びウエハの位置関係を所定の関係に維持して高い露光精度（位置決め精度、同期精度等）で露光を行うためには、レチクルステージ及びウエハステージの温度、並びに照明特性及び結像特性に影響する光学部材の温度を目標とする温度範囲内に維持する必要がある。そのため、従来より、露光装置の照明光学系、レチクルステージ、投影光学系、及びウエハステージは、箱型のチャンバ内に設置され、チャンバ内には、所定温度に制御されて、かつ防塵フィルタを通過した清浄な空気がダウンフロー方式で供給されている。

最近では、そのチャンバ内に設置される機構の中でも特に高い温度制御精度が要求される部分、例えばステージの位置計測を行うレーザ干渉計の計測用ビームの光路には、さらに高度に温度制御された空気をダウンフロー及び／又はサイドフロー方式で供給する局所的な温度制御も行われている（例えば、特許文献１参照）。
国際公開第２００６／０２８１８８号パンフレット

従来の露光装置では、チャンバ内の局所的な温度制御を行うための空気も、チャンバ全体にダウンフロー方式で供給される空気と同様に、それぞれ外気から取り込んだ空気及び／又はチャンバ内を流れた後に回収された空気を例えば冷媒を用いる冷却機構及び防塵フィルタに通して生成されていた。
しかしながら、今後、露光精度をより高めるために、チャンバ内で局所的な温度制御を行う部分の数が増加したような場合に、各部分毎にそれぞれ冷媒を用いる冷却機構を使用して温度制御を行うものとすると、温度制御機構が全体として大型化する。さらに、各冷却機構にはそれぞれ廃熱機構が必要であるため、温度制御機構が複雑化するとともに、温度の制御精度をさらに高めるのが困難である。

本発明は斯かる点に鑑み、対象領域の個数に比べて冷却機構の個数を少なくして、かつ高精度に複数の対象領域の局所的な温度制御を行うことが可能な露光技術及びこの露光技術を用いるデバイス製造技術を提供することを目的とする。

本発明による露光方法は、露光光でパターンを照明し、その露光光でそのパターンを介して物体を露光する露光方法において、所定温度よりも低い温度に制御された気体を送風する送風工程と、その気体を複数の送風路に分岐する分岐工程と、複数のその送風路上の気体をそれぞれ加熱する加熱工程と、その加熱された気体をそれぞれ温度制御対象領域に供給する供給工程と、を含むものである。

また、本発明による露光装置は、露光光でパターンを照明し、その露光光でそのパターンを介して物体を露光する露光装置において、所定温度よりも低い温度に制御された気体を送風する送風機と、その送風機から送風される気体が分岐して供給される複数の送風路と、複数のその送風路からの気体をそれぞれ加熱する複数の加熱室と、複数のその加熱室で加熱された気体をそれぞれ温度制御対象領域に供給する複数の供給路と、を備えるものである。

また、本発明によるデバイス製造方法は、本発明の露光方法又は露光装置を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、そのパターンが形成された基板を処理することと、を含むものである。

本発明によれば、冷却機構はその送風機のみが備えていればよい。また、複数の温度制御対象領域用の気体はそれぞれ加熱室で温度を上昇させて生成されるとともに、各加熱室には廃熱機構を設ける必要がないため、複数の温度制御対象領域に対してそれぞれ高精度に局所的な温度制御を行うことができる。

以下、本発明の好ましい実施形態の一例につき図１〜図６を参照して説明する。本実施形態は、スキャニングステッパ（スキャナー）よりなる走査露光型の投影露光装置（走査型露光装置）の温度制御を行う場合に本発明を適用したものである。
図１は、本実施形態の露光装置１０を示す一部を切り欠いた図である。図１において、露光装置１０は、例えば半導体デバイス製造工場のクリーンルーム内の床ＦＬ上に設置されている。露光装置１０は、露光用の照明光ＥＬ（露光光）を発生する光源部４と、照明光ＥＬでレチクルＲ（マスク）を照明する照明光学系ＩＬＳと、レチクルＲを吸着保持して移動するレチクルステージＲＳＴと、レチクルＲのパターンの像をウエハＷ（基板）上に投影する投影光学系ＰＬとを備えている。さらに、露光装置１０は、ウエハＷを吸着保持して移動するウエハステージＷＳＴと、露光装置１０の動作を統括的に制御するコンピュータよりなる主制御装置２０を含む制御系（図２参照）と、その他の駆動機構、支持機構、及びセンサ類等と、照明光学系ＩＬＳ、レチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＬ、及びウエハステージＷＳＴ等を収納する箱型のチャンバ２とを備えている。なお、主制御装置２０は、チャンバ２の外側に配置されている。

また、露光装置１０は、チャンバ２の内部全体の空調を行うための全体空調システムを備えている。この全体空調システムは、チャンバ２の上部の多数の開口２ａを通してチャンバ２内に温度制御されて防塵フィルタ（ＨＥＰＡフィルタ、ＵＬＰＡフィルタ等）を通過した清浄な空気（例えばドライエアー）をダウンフロー方式で供給する主空調装置８と、この動作を制御する主空調制御系３５（図２参照）とを備えている。一例としてチャンバ２内を流れた空気は、チャンバ２の底面の床ＦＬに設けられた多数の開口（不図示）を通して床下の配管（不図示）に流れ、その配管内の空気は、主空調装置８の気体回収部に戻されて再利用される。

以下、図１において、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で図１の紙面に垂直にＸ軸を、図１の紙面に平行にＹ軸を取って説明する。本実施形態では、走査露光時のレチクルＲ及びウエハＷの走査方向はＹ軸に平行な方向（Ｙ方向）である。また、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の周りの回転方向をθｘ、θｙ、θｚ方向とも呼ぶ。
先ず、チャンバ２の外側の床ＦＬ上に設置された光源部４は、照明光ＥＬとしてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）を発生するレーザ光源（露光光源）と、その照明光ＥＬを照明光学系ＩＬＳに導くビーム送光光学系と、照明光ＥＬの断面形状を所定形状に成形するビーム成形光学系とを備えている。光源部４の照明光ＥＬの射出端は、チャンバ２の＋Ｙ方向の側面上部の開口を通してチャンバ２内に配置されている。なお、露光光源としては、ＫｒＦエキシマレーザ光源（波長２４８ｎｍ）などの紫外パルスレーザ光源、ＹＡＧレーザの高調波発生光源、固体レーザ（半導体レーザなど）の高調波発生装置、又は水銀ランプ（ｉ線等）なども使用できる。

また、チャンバ２内の上部に配置された照明光学系ＩＬＳは、例えば特開２００１−３１３２５０号公報（対応する米国特許出願公開第２００３／００２５８９０号明細書）などに開示されるように、オプティカルインテグレータ（フライアイレンズ、ロッドインテグレータ（内面反射型インテグレータ）、回折光学素子など）等を含む照度均一化光学系、レチクルブラインド（いずれも不図示）、コンデンサ光学系、及び光路折り曲げミラー等の複数の光学部材を備えている。これらの光学部材は照明系鏡筒６内に支持されている。照明光学系ＩＬＳは、レチクルブラインドで規定されたレチクルＲ上のＸ方向に細長いスリット状の照明領域を照明光ＥＬによりほぼ均一な照度で照明する。

レチクルＲに形成されたパターン領域のうち、照明領域内のパターンの像は、両側テレセントリックで投影倍率βが縮小倍率（例えば１／４）の投影光学系ＰＬを介してレジスト（感光材料）が塗布されたウエハＷ上に結像投影される。一例として、投影光学系ＰＬの視野直径は２７〜３０ｍｍ程度である。
また、図１のチャンバ２内の床ＦＬ上に、複数の台座１１を介して下部フレーム１２が設置され、下部フレーム１２の中央部に平板状のベース部材１３が固定され、ベース部材１３上に例えば３箇所（又は４箇所等）の防振台１４を介して平板状のウエハベースＷＢが支持され、ウエハベースＷＢのＸＹ平面に平行な上面にエアベアリングを介してウエハステージＷＳＴがＸ方向、Ｙ方向に移動可能に、かつθｚ方向に回転可能に載置されている。また、下部フレーム１２の上端に、ウエハベースＷＢを囲むように配置された例えば３箇所（又は４箇所等）の防振台１５を介して光学系フレーム１６が支持されている。光学系フレーム１６の中央部の開口に投影光学系ＰＬが配置され、光学系フレーム１６上に投影光学系ＰＬを囲むように上部フレーム１７が固定されている。防振台１４及び１５は、一例としてエアダンパとボイスコイルモータ等の電磁式ダンパとを組み合わせた能動型の防振装置である。防振台１４，１５とこれらの制御系（不図示）とを含むシステムは、それぞれ能動型振動分離システムであるＡＶＩＳ(Active Vibration Isolation System) を構成している。

また、光学系フレーム１６の底面の＋Ｙ方向の端部にＹ軸のレーザ干渉計２１ＷＹが固定され、その底面の＋Ｘ方向の端部にＸ軸のレーザ干渉計（不図示）が固定されている。これらの干渉計よりなるウエハ干渉計２１Ｗ（図２参照）は、それぞれウエハステージＷＳＴの側面の反射面（又は移動鏡）に複数軸の計測用ビームを照射して、例えば投影光学系ＰＬの側面の参照鏡（不図示）を基準として、ウエハステージＷＳＴのＸ方向、Ｙ方向の位置を複数箇所で計測し、計測値を図２の主制御装置２０を介してウエハステージ駆動系２２Ｗに供給する。これらの計測値に基づいてウエハステージＷＳＴのθｘ、θｙ、θｚ方向の回転角も求められる。

また、図１の光学系フレーム１６の底面には、ウエハＷ上のアライメントマークの位置を計測するオフアクシスの画像処理方式のアライメント系ＡＬ、及びウエハＷ上の複数の計測点でＺ方向の位置（フォーカス位置）を斜入射方式で光学的に計測する照射系２５ａと受光系２５ｂとを含むオートフォーカスセンサ（以下、ＡＦセンサという）２５（図２参照）が固定されている。アライメント系ＡＬの画像信号を図２の信号処理系２７で処理することによって被検マークの位置情報が求められ、この位置情報が主制御装置２０に供給され、この位置情報に基づいて主制御装置２０はウエハＷのアライメントを行う。また、ＡＦセンサ２５の検出信号を信号処理系２６で処理することによって求められるウエハＷ上の計測点のフォーカス位置の情報が、主制御装置２０を介してウエハステージ駆動系２２Ｗに供給される。

ウエハステージ駆動系２２Ｗは、ウエハ干渉計２１Ｗの計測値及び主制御装置２０からの制御情報に基づいてリニアモータ２４等を含む駆動機構を介してウエハステージＷＳＴのＸ方向、Ｙ方向の位置及び速度等を制御するとともにθｚ方向の回転角を制御する。さらにウエハステージ駆動系２２Ｗは、ＡＦセンサ２５を介して計測されるフォーカス位置の情報に基づいて、ウエハステージＷＳＴ内のＺ駆動部を介してウエハＷの表面が投影光学系ＰＬの像面に合焦されるように、ウエハＷのＺ方向の位置、及びθｘ方向、θｙ方向の回転角を制御する。

ウエハステージＷＳＴ内には、レチクルＲのアライメントマークの投影光学系ＰＬによる像の位置を計測する空間像計測系（不図示）も備えられている。この空間像計測系の計測値に基づいて主制御装置２０はレチクルＲのアライメントを行う。
一方、上部フレーム１７の＋Ｙ方向の上部に、照明光学系ＩＬＳの照系明鏡筒６が固定されている。さらに、上部フレーム１７のＸＹ平面に平行な上面にエアベアリングを介してレチクルステージＲＳＴがＹ方向に定速移動可能に載置されている。レチクルステージＲＳＴは、上部フレーム１７の上面でＸ方向への移動、及びθｚ方向への回転も可能である。

また、上部フレーム１７の上面の＋Ｙ方向の端部にＹ軸のレーザ干渉計２１ＲＹが固定され、その上面の＋Ｘ方向の端部にＸ軸のレーザ干渉計（不図示）が固定されている。これらの干渉計よりなるレチクル干渉計２１Ｒ（図２参照）は、それぞれレチクルステージＲＳＴに設けられた移動鏡（又は反射面）に複数軸の計測用ビームを照射して、例えば投影光学系ＰＬの側面の参照鏡（不図示）を基準として、レチクルステージＲＳＴのＸ方向、Ｙ方向の位置を複数箇所で計測し、計測値を図２の主制御装置２０を介してレチクルステージ駆動系２２Ｒに供給する。これらの計測値に基づいてレチクルステージＲＳＴのθｚ、θｘ、θｙ方向の回転角も求められる。レチクルステージ駆動系２２Ｒは、レチクル干渉計２１Ｒの計測値及び主制御装置２０からの制御情報に基づいてリニアモータ２３等を含む駆動機構を介してレチクルステージＲＳＴのＹ方向の速度及び位置、並びにＸ方向の位置及びθｚ方向の回転角等を制御する。

本実施形態において、ウエハステージ駆動系２２Ｗ及びレチクルステージ駆動系２２Ｒは、一例として、−Ｙ方向の防振台１５の近傍で光学系フレーム１６に支持されている箱状の制御ボックス３０内にまとめて配置されている。なお、制御ボックス３０は、例えば＋Ｙ方向の防振台１５の近傍等に配置してもよく、さらに上部フレーム１７等で支持してもよい。この場合、図２のＡＦセンサ２５及びアライメント系ＡＬ用の信号処理系２６，２７等の熱源となる可能性のある他の装置も制御ボックス３０内に配置してもよい。さらに、制御ボックス３０を複数の小型のボックスに分けてもよい。

また、本実施形態の露光装置１０が液浸型である場合には、投影光学系ＰＬの下端の光学部材の下面に例えばリング状のノズルヘッド（不図示）が配置され、図２の液体供給装置２８から不図示の配管及びそのノズルヘッドを介してその光学部材とウエハＷとの間の局所的な液浸領域に所定の液体（純水等）が供給される。その液浸領域の液体は不図示の配管を介して図２の液体回収装置２９によって回収される。そのノズルヘッド、液体供給装置２８、及び液体回収装置２９を含む液浸機構としては、例えば国際公開第２００４／０５３９５５号パンフレット、欧州特許出願公開第１４２０２９８号明細書、又は国際公開第２００５／１２２２１８号パンフレット等に開示されている液浸機構を使用できる。なお、露光装置１０がドライ型である場合には、その液浸機構を備える必要はない。

また、図１のチャンバ２の例えば−Ｙ方向の側面方向にレチクルローダ系（不図示）及びウエハローダ系（不図示）が配置されている。レチクルローダ系及びウエハローダ系はチャンバ２とは別に空調が行われているサブチャンバ（不図示）内に設置され、レチクルローダ系及びウエハローダ系はそれぞれチャンバ２の側面の開口（不図示）を通してレチクルＲ及びウエハＷの交換を行う。

そして、図１の露光装置１０の露光時には、先ずレチクルＲ及びウエハＷのアライメントが行われる。その後、レチクルＲへの照明光ＥＬの照射を開始して、レチクルＲのパターンの一部の投影光学系ＰＬを介した像をウエハＷ上の一つのショット領域に投影しつつ、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとを投影光学系ＰＬの投影倍率βを速度比としてＹ方向に同期して移動（同期走査）する走査露光動作によって、そのショット領域にレチクルＲのパターン像が転写される。その後、照明光ＥＬの照射を停止して、ウエハステージＷＳＴを介してウエハＷをＸ方向、Ｙ方向にステップ移動する動作と、上記の走査露光動作とを繰り返すことによって、ステップ・アンド・スキャン方式でウエハＷ上の全部のショット領域にレチクルＲのパターン像が転写される。

次に、本実施形態の露光装置１０は、照明光学系ＩＬＳの照明特性（コヒーレンスファクタ（σ値）、照度均一性等）及び投影光学系の結像特性（解像度等）を所定の状態に維持し、かつレチクルＲ、投影光学系ＰＬ、及びウエハＷの位置関係を所定の関係に維持して高い露光精度（位置決め精度、同期精度等）で露光を行うために、チャンバ２の内部に温度制御された清浄な空気をダウンフロー方式で供給する主空調装置８を含む全体空調システムを備えている。さらに、露光装置１０は、以下の高い温度制御精度が要求される領域（部分）の温度を制御するための局所空調システムを備えている。

即ち、チャンバ２の例えば上部（床下等でもよい）に、ほぼ所定の温度範囲に制御されて、防塵フィルタ（ＨＥＰＡフィルタ、ＵＬＡＰフィルタ等）を通した空気である空調用空気（例えばドライエアー）が供給される空調空気供給管４０が配置されている。なお、空調空気供給管４０を使用することなく、主空調装置８内から分岐した空調用空気、又はチャンバ２内をダウンフロー方式で床ＦＬ側に流れた空気の一部を不図示の配管及び防塵フィルタを介して取り込んでもよい。

また、空調空気供給管４０から取り込んだ空気の温度をより高精度に制御する局所空調装置４１が設けられている。局所空調装置４１で高度に温度制御された清浄な３系統の空気が、第１ダクト１８Ｒ、第２ダクト１８Ｗ、及び第３ダクト１８Ｐを介してそれぞれチャンバ２内の照明光学系ＩＬＳの照明系鏡筒６の底面の吹き出し部１９Ｒ、光学系フレーム１６の底面の吹き出し部１９Ｗ、及びレチクルステージＲＳＴの底面と投影光学系ＰＬとの間の空間に導かれている。局所空調装置４１の温度制御動作は、図２の局所空調制御系３６によって制御される。

この場合、吹き出し部１９Ｒ及び１９Ｗは、それぞれレチクルステージＲＳＴ用のＹ軸のレーザ干渉計２１ＲＹ及びウエハステージＷＳＴ用のＹ軸のレーザ干渉計２１ＷＹの計測用ビームの光路上に配置されている。吹き出し部１９Ｒ，１９Ｗは、それぞれダクト１８Ｒ，１８Ｗから導かれる温度制御された空気ＡＲ，ＡＷを、均一な風速分布で計測用ビームの光路上にダウンフロー方式で吹き出す。なお、空気ＡＲ，ＡＷをサイドフロー方式で吹き出すことも可能である。同様に、Ｘ軸のレーザ干渉計の計測用ビームの光路にも温度制御された空気が局所的に供給される。これによって、レチクル干渉計２１Ｒ及びウエハ干渉計２１ＷによってレチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴの位置を高精度に計測できる。

さらに、第３ダクト１８Ｐの先端部（吹き出し口）は、上部フレーム１７に設けられた開口を通して、投影光学系ＰＬの上端近傍に配置されている。第３ダクト１８Ｐからは、レチクルＲと投影光学系ＰＬとの間の照明光ＥＬの光路上に温度制御された空気ＡＰがサイドフロー方式で送風される。これによって、レチクルＲのパターンの像の結像特性が高精度に維持される。

チャンバ２内に主空調装置８からダウンフローで供給される空気の設定温度（例えば２０〜２５℃内の所定の温度）ＴＭ０に対して、ダクト１８Ｒ，１８Ｗ，１８Ｐから供給される空気ＡＲ，ＡＷ，ＡＰの設定温度（目標温度）Ｔ０１，Ｔ０２，Ｔ０３は一例として同じ温度に設定されている。ただし、設定温度ＴＭ０と設定温度Ｔ０１〜Ｔ０３とが或る程度異なる場合も考えられる。この場合には、設定温度Ｔ０１〜Ｔ０３が互いに或る程度異なることもある。また、主空調装置８から供給される空気の温度の設定温度ＴＭ０に対する許容範囲（制御精度）に比べて、空気ＡＲ，ＡＷ，ＡＰの温度の設定温度Ｔ０１，Ｔ０２，Ｔ０３に対する許容範囲ΔＴ１，ΔＴ２，ΔＴ３は狭く（より高精度に）設定されている。また、許容範囲ΔＴ１，ΔＴ２，ΔＴ３は互いに異なっていてもよく、例えば許容範囲ΔＴ１，ΔＴ２は許容範囲ΔＴ３に比べて狭く（より高精度に）設定されている。これによって、チャンバ２内の露光装置のレーザ干渉計の計測用ビームの光路及び照明光ＥＬの光路を含む領域の温度の制御精度を高めることができ、露光精度等を高めることができる。

以下、局所空調装置４１の構成につき図３〜図５を参照して詳細に説明する。
図３は、局所空調装置４１の構成を示すブロック図である。図３において、局所空調装置４１は、圧縮空気供給管４２と連結された空調部４６を備えている。空調部４６は、冷媒を用いて空気を冷却する冷却機構、ヒータを用いて空気を加熱する加熱機構、空気から微小な異物を除去する防塵フィルタ、供給される空気の温度を計測する内蔵温度センサ、及び制御系を備えている。空調部４６は、圧縮空気供給管４２から取り込まれた空気を所定温度まで冷却し、さらに防塵フィルタを通して得られる空気Ａ１を配管４７に供給する。配管４７内には空気Ａ１の温度を計測する温度センサ５５Ｍが設置され、空調部４６内の制御系は、局所空調制御系３６からの制御情報、上記の内蔵温度センサ、及び温度センサ５５Ｍの計測値に基づいて、空気Ａ１の温度を上記の空気ＡＲ，ＡＷ，ＡＰの設定温度Ｔ０１，Ｔ０２，Ｔ０３のうちの最低値よりも低い温度（所定温度）に制御する。

配管４７には分岐管４８Ａ，４８Ｂ，４８Ｃが連結され、空気Ａ１から分かれた空気Ａ２，Ａ３，Ａ４がそれぞれ分岐管４８Ａ，４８Ｂ，４８Ｃを介して第１、第１、及び第３の同じ構成の加熱装置４９Ａ，４９Ｂ，４９Ｃに供給される。分岐管４８Ａ，４８Ｂ，４８Ｃ内にはそれぞれ空気Ａ２，Ａ３，Ａ４の温度を計測する温度センサ５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃが設置されている。温度センサ５５Ａ〜５５Ｃとしては、通常の白金測温抵抗体方式のセンサ（抵抗温度計）、熱電対、又はサーミスタ等を使用できる。加熱装置４９Ａ〜４９Ｃは、それぞれ筒状の断熱材で囲まれた気密室（空気の給気口及び排気口のみが開口となっている容器）内に、１枚又は複数枚のシートヒータ５０を配置したものであり、シートヒータ５０によって空気Ａ２，Ａ３，Ａ４はそれぞれ対応する設定温度Ｔ０１，Ｔ０２，Ｔ０３の近傍まで加熱される。

図４は、図３中の加熱装置４９Ａを示す斜視図である。図４において、加熱装置４９Ａの気密室内に供給される空気Ａ２を通すように、３段の熱交換部５７が設置され、３段の熱交換部５７の間に２枚のシートヒータ５０が設置されている。その気密室の４つの側面４９Ａ１〜４９Ａ４は断熱材で覆われている。熱交換部５７は、それぞれ空気Ａ２との接触面積が大きくなるように、断面形状が波型の熱伝導率が良好な材料からなる複数段（図４では２段）のコルゲーション５７ａ（波型部材）を張り合わせた構造である。なお、熱交換部５７の個数は任意であり、熱交換部５７の個数をｎ（ｎは２以上の整数）とすると、それらの間に配置されるシートヒータ５０の枚数は（ｎ−１）となる。このように、シートヒータ５０によってそれぞれ両側の熱交換部５７を加熱し、このように加熱された複数の熱交換部５７に空気Ａ２を通すことによって、空気Ａ２が均一に所望の温度まで加熱され、温度制御された空気ＡＲとなって排気される。

図３に戻り、加熱装置４９Ａ，４９Ｂ，４９Ｃにはそれぞれ同一構成の送風部５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃが連結され、送風部５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃにはそれぞれダクト１８Ｒ，１８Ｗ，１８Ｐが連結されている。送風部５１Ａ〜５１Ｃは、それぞれ筒状の断熱材で囲まれた気密室（加熱装置４９Ａ〜４９Ｃとダクト１８Ｒ〜１８Ｐとの境界部のみが開口となっている容器）内に、加熱装置４９Ａ〜４９Ｃ側から順に、複数個の送風ファン５２と、内部の空気の温度を計測する温度センサ５６Ａ，５６Ｂ等と、多数の小さい通気孔が形成された平板状のメッシュ部材５３とを配置したものである。温度センサ５６Ａ，５６Ｂとしては、温度センサ５５Ａ〜５５Ｃと同様に、白金測温抵抗体方式のセンサ、熱電対、又はサーミスタ等を使用できる。ただし、加熱後の空気ＡＲ，ＡＷ，ＡＰの温度の計測精度を高くするために、本実施形態では温度センサ５６Ａ，５６Ｂ等として白金測温抵抗体方式のセンサを使用する。

図５（Ａ）は、図３中の温度センサ５６Ａの構成例を示す図、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の温度センサ５６Ａを示す平面図である。図５（Ａ）において、温度センサ５６Ａは、白金測温抵抗体よりなる巻線５９を３個の巻線部に分け、各巻線部をそれぞれ絶縁体よりなる細長い保護部材５８Ａ，５８Ｂ，５８Ｃで覆ったものである。また、巻線５９の一方の１対の端子５９Ａ，５９Ｂ及び他方の１対の端子５９Ｃ，５９に計測回路（不図示）が接続される。このように白金測温抵抗体を複数（３つ）の保護部材５８Ａ〜５８Ｃで覆われた部分に分けることによって、熱放射定数が見かけ上増加して、巻線５９の温度上昇が抑制されるため、自己発熱による計測誤差を抑えることができるので、空気ＡＲの温度を高精度に計測できる。また、保護部材５８Ａ〜５８Ｃの長手方向は、空気ＡＲが流れる方向に平行に設定されている。従って、空気ＡＲの流れを阻害することなく、空気ＡＲの温度を高精度に計測できる。

なお、温度センサ５６Ａの巻線５９は、図５（Ｃ）に示すように、保護部材５８Ａ〜５８Ｄで覆われる４個の巻線部、又はこれ以上の個数の巻線部に分けてもよい。図５（Ｃ）の保護部材５８Ａ〜５８Ｄは、実際には図５（Ｄ）の平面図に示すように、ほぼ正方形の頂点に位置するように配置することが好ましい。このように巻線５９の分割数を増加するほど、巻線５９の温度上昇が抑制されて、高精度に空気ＡＲの温度を計測できる。

図３に戻り、温度センサ５５Ａ〜５５Ｃ，５６Ａ，５６Ｂ等の計測値は局所空調制御系３６に供給される。局所空調制御系３６は、それらの計測値及び主制御装置２０から供給される制御情報（空気ＡＲ，ＡＷ，ＡＰの設定温度Ｔ０１，Ｔ０２，Ｔ０３、及び許容範囲ΔＴ１，ΔＴ２，ΔＴ３等）に基づいて、加熱装置４９Ａ〜４９Ｃ内のシートヒータ５０の電流値（発熱量）を制御する。また、送風ファン５２は、例えば局所空調装置４１の空調動作時には自動的に所定の回転数で、空気ＡＲ等をダクト１８Ｒ等の方向に送風する。

次に、図３の局所空調装置４１の空調動作の一例につき図６のフローチャートを参照して説明する。この動作は露光装置１０の露光動作と並行して実行されるとともに、局所空調制御系３６によって制御される。
先ず、図６のステップ１０１において、空調部４６は、空調空気供給管４０から空気を取り込み、取り込んだ空気を、空気ＡＲ，ＡＷ，ＡＰの設定温度Ｔ０１，Ｔ０２，Ｔ０３よりも低い温度に冷却し、冷却された空気Ａ１を配管４７に供給する。このステップ１０１の動作は、配管４７からの空気Ａ１の排出量を補うように連続的に実行される。さらに、空調動作開始時には、加熱装置４９Ａ〜４９Ｃ内のシートヒータ５０の電流値は、例えば可変範囲の中央に設定される。この後のステップ１０２〜１０６の動作、ステップ１１２〜１１６の動作、及びステップ１２１の動作は、実質的に並行に実行される。

即ち、先ず加熱装置４９Ａの給気口付近の温度センサ５５Ａで空気Ａ２の温度Ｔ１１を計測し（ステップ１０２）、加熱装置４９Ｂ側の温度センサ５５Ｂで空気Ａ３の温度Ｔ１２を計測する（ステップ１１２）。その後、加熱装置４９Ａに続く送風部５１Ａ内の温度センサ５６Ａで空気ＡＲの温度Ｔ２１を計測し（ステップ１０３）、温度センサ５６Ｂで送風部５１Ｂ内の空気ＡＷの温度Ｔ２２を計測する（ステップ１１３）。

次に、計測された温度Ｔ２１、Ｔ２２がそれぞれ設定温度Ｔ０１、Ｔ０２に対して許容範囲ΔＴ１、ΔＴ２内かどうかを判定する（ステップ１０４及び１１４）。そして、ステップ１０４で温度Ｔ２１がその許容範囲ΔＴ１内である場合には、加熱装置４９Ａ内のシートヒータ５０の電流値をそれまでの値に維持してステップ１０６に移行して、加熱装置４９Ａで加熱されて温度制御された空気ＡＲを、送風部５１Ａ、第１ダクト１８Ｒ、及び吹き出し部１９Ｒを介して図１のレーザ干渉計２１ＲＹの光路に送風する。同様に、ステップ１１４で温度Ｔ２２がその許容範囲ΔＴ２内である場合には、加熱装置４９Ｂ内のシートヒータ５０の電流値をそれまでの値に維持してステップ１１６に移行して、加熱装置４９Ｂで加熱されて温度制御された空気ＡＷを、送風部５１Ｂ、第２ダクト１８Ｗ、及び吹き出し部１９Ｗを介して図１のレーザ干渉計２１ＷＹの光路に送風する。

一方、ステップ１０４において、温度Ｔ２１がその許容範囲ΔＴ１内にない場合には、ステップ１０５に移行して、温度差（Ｔ２１−Ｔ１１）及び設定温度に対する空気ＡＲの温度誤差（Ｔ０１−Ｔ２１）に応じて、温度誤差（Ｔ０１−Ｔ２１）が小さくなるように加熱装置４９Ａのシートヒータ５０の電流値を増減する。一例として、それまでの電流値をＩｐとして、入力時の温度Ｔ１１と設定温度Ｔ０１との差分（Ｔ０１−Ｔ１１＞０）を求める。そして、加熱装置４９Ａへの入力時と出力時との温度差（Ｔ２１−Ｔ１１＞０）、及びその差分（Ｔ０１−Ｔ１１）を用いると、加熱装置４９Ａ内のシートヒータ５０の更新後の電流値Ｉｎは、例えば次のようになる。

Ｉｎ＝Ｉｐ（Ｔ０１−Ｔ１１）／（Ｔ２１−Ｔ１１） …（１）
その後、動作はステップ１０６に移行する。そして、ステップ１０２〜１０６の動作が繰り返して実行される。
同様に、ステップ１１４において、温度Ｔ２２がその許容範囲ΔＴ２内にない場合には、ステップ１１５に移行して、温度差（Ｔ２２−Ｔ１２）及び空気ＡＷの温度誤差（Ｔ０２−Ｔ２２）に応じて、温度誤差（Ｔ０２−Ｔ２２）が小さくなるように加熱装置４９Ｂのシートヒータ５０の電流値を増減する。その後、動作はステップ１１６に移行する。そして、ステップ１１２〜１１６の動作が繰り返して実行される。

また、ステップ１２１においては、ステップ１０２〜１０６と同様の動作が加熱装置４９Ｃ及び送風部５１Ｃで実行されて、加熱装置４９Ｃで加熱されて温度制御された空気ＡＰが、連続的に送風部５１Ｃ及び第３ダクト１８Ｐを介して図１のレチクルＲの底面側に送風される。
このように、空調部４６で冷却された空気を各加熱装置４９Ａ〜４９Ｃで互いに独立に加熱して温度制御した空気ＡＲ，ＡＷ，ＡＰを生成する方式では、空気ＡＲ，ＡＷ，ＡＰの温度をそれぞれ設定温度に対して容易に高精度に制御できる。

本実施形態の露光装置１０の作用効果等は以下の通りである。
（１）本実施形態の露光装置１０は、局所空調装置４１及び局所空調制御系３６よりなる局所空調システムを備えている。そして、露光装置１０による露光方法は、照明光ＥＬでレチクルＲを照明し、照明光ＥＬでレチクルＲのパターン及び投影光学系ＰＬを介してウエハＷを露光する露光方法において、空調部４６から設定温度Ｔ０１〜Ｔ０３よりも低い温度に制御された空気Ａ１を送風するステップ１０１と、空気Ａ１を３つの分岐管４８Ａ〜４８Ｃに分岐するステップ１０２、１１２、１２１と、加熱装置４９Ａ〜４９Ｃにおいて分岐管４８Ａ〜４８Ｃからの空気Ａ２〜Ａ４をそれぞれ加熱するステップ１０５、１０６、１１２と、その加熱された空気ＡＲ，ＡＷ，ＡＰをダクト１８Ｒ，１８Ｗ，１８Ｐを介してレーザ干渉計の光路及びレチクルＲの底面に供給するステップ１０６、１１６、１２１とを含んでいる。

本実施形態によれば、冷却機構は空調部４６のみが備えていればよく、加熱装置４９Ａ〜４９Ｃでは廃熱機構を設ける必要がないため、局所空調装置４１を小型化できる。また、加熱装置４９Ａ〜４９Ｃでは、空気の加熱を行うのみでよいため、供給される空気ＡＲ，ＡＷ，ＡＰの温度を容易に高精度に制御でき、複数の温度制御対象領域に対して高精度に局所的な温度制御を行うことができる。

（２）また、加熱装置４９Ａ〜４９Ｃは、複数の通気性を持つ熱交換部５７の間にシートヒータ５０を配置した構成であるため、供給される空気の温度を容易に均一に加熱できる。
なお、シートヒータ５０の代わりに、巻き線型のヒータ、又は加熱された液体を循環させる加熱機構等を用いる構成も可能である。

（３）また、加熱後の空気ＡＲ，ＡＷ，ＡＰの温度を計測する温度センサ５６Ａ等は、複数の保護部材５８Ａ，５８Ｂ，５８Ｃで覆われた白金測温抵抗体よりなる巻線５９を直列接続しているため、巻線５９の発熱量が低減し、空気ＡＲ，ＡＷ，ＡＰの温度に対する影響が少ない。なお、巻線５９の代わりに、薄膜型の白金測温抵抗体を用いることも可能である。

（４）また、ステップ１０６、１１６、１２１では、加熱後の空気ＡＲ，ＡＷ，ＡＰをそれぞれ送風ファン５２で送風し、かつメッシュ部材５３に通して風速分布を均一化しているため、空気ＡＲ，ＡＷ，ＡＰの温度むらも低減する。
（５）また、本実施形態では、加熱装置４９Ａ〜４９Ｃの前段の温度センサ５５Ａ〜５５Ｃの計測値を用いて温度制御を行っているが、その前段の温度センサ５５Ａ〜５５Ｃの計測値は必ずしも用いる必要はない。
次に上記の実施形態の変形例につき説明する。先ず、第１及び第２変形例につき図７（Ａ）及び（Ｂ）を参照して説明する。この第１及び第２変形例では図３の送風部５１Ａの中に、風速分布（及び温度分布）を均一化するための仕切り板を設ける。

図７（Ａ）の第１変形例では、送風部５１Ａ内に加熱装置４９Ａ側から順に、周辺で空気ＡＲを通す角錐状の第１仕切り板６０Ａと、中央の空気ＡＲを通す枠状の第２仕切り板６０Ｂと、メッシュ部材５３とを設けている。なお、第１仕切り板６０Ａの上方に図３の送風ファン５２を設けてもよい（以下同様）。この場合、空気ＡＲは矢印６１Ａ，６１Ｂで示すように蛇行して流れるため、風速分布が均一化される。

一方、図７（Ｂ）の第２変形例では、送風部５１Ａ内に加熱装置４９Ａ側から順に、右側の開口で空気ＡＲを通す第１の１対の仕切り板６２Ａ，６２Ｂと、左側の開口で空気ＡＲを通す第２の１対の仕切り板６２Ｂ，６２Ａと、メッシュ部材５３とを設けている。この場合、空気ＡＲは矢印６３で示すように蛇行して流れるため、風速分布が均一化される。

次に、第３及び第４変形例につき図８（Ａ）及び（Ｂ）を参照して説明する。この第３及び第４変形例では図３の送風部５１Ａの中に、風速分布（温度分布）を均一化するために傾斜した複数の仕切り板を設ける。
図８（Ａ）の第３変形例では、送風部５１Ａ内のメッシュ部材５３上に、底面側に傾斜し、中央部の幅が狭くなった４枚の仕切り板６５Ａ〜６５Ｄを対向するように交互に設けている。この場合、空気ＡＲは仕切り板６５Ａ〜６５Ｄの間を流れるため、風速分布が均一化される。

一方、図８（Ｂ）の第４変形例では、送風部５１Ａ内のメッシュ部材５３上に、十字型が開口が形成されるように、かつ僅かに傾斜するように４枚の仕切り板６６Ａ〜６６Ｄを設けている。この場合、空気ＡＲはその十字型の開口を流れるため、風速分布が均一化される。
なお、送風部５１Ａ内に設ける仕切り板の形状及び個数は任意である。また、これらの仕切り板を図３の他の送風部５１Ｂ，５１Ｃ内に設けてもよい。また、これらの風速分布（温度分布）を均一化するための仕切り板を、例えば図１のダクト１８Ｒ，１８Ｗの先端の吹き出し口１９Ｒ，１９Ｗに設けてもよい。

また、メッシュ部材５３を設けることによって温度制御された空気の風速分布が均一化されるが、必ずしもメッシュ部材５３を設ける必要はない。
また、上記の実施形態では、局所空調装置４１からの複数の温度制御された空気をレーザ干渉計２１ＲＹ，２１ＷＹの光路及びレチクルＲの底面に供給しているが、それらの空気は例えば照明光学系ＩＬＳの照明系鏡筒６の内部又は制御ボックス３０の内部等の任意の領域に供給することが可能である。

また、上記の実施形態では、空調用の気体として空気（例えばドライエアー）が使用されているが、その代わりに窒素ガス若しくは希ガス（ヘリウム、ネオン等）、又はこれらの気体の混合気体等を使用してもよい。
また、上記の実施形態の露光装置を用いて半導体デバイス等の電子デバイス（又はマイクロデバイス）を製造する場合、電子デバイスは、図９に示すように、電子デバイスの機能・性能設計を行うステップ２２１、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２２２、デバイスの基材である基板（ウエハ）を製造してレジストを塗布するステップ２２３、前述した実施形態の露光装置によりマスクのパターンを基板（感応基板）に露光する工程、露光した基板を現像する工程、現像した基板の加熱（キュア）及びエッチング工程などを含む基板処理ステップ２２４、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）２２５、並びに検査ステップ２２６等を経て製造される。

従って、このデバイス製造方法は、上記の実施形態の露光装置又は露光方法を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、そのパターンが形成された基板を処理すること（ステップ２２４）とを含んでいる。その露光装置又は露光方法によれば、小型で簡単な構成の局所空調装置を用いて露光装置の温度制御を高精度に行うことができるため、電子デバイスを高精度に安価に製造できる。

なお、本発明は、走査露光型の投影露光装置のみならず、一括露光型（ステッパー型）の投影露光装置を用いて露光する場合にも適用することが可能である。また、本発明は、投影光学系を使用しないプロキシミティ方式やコンタクト方式の露光装置等で露光を行う際にも適用できる。
また、例えば国際公開第２００１／０３５１６８号パンフレットに開示されているように、干渉縞をウエハ上に形成することによって、ウエハ上にライン・アンド・スペースパターンの像を投影する露光装置（リソグラフィシステム）を用いる場合にも本発明を適用することができる。

また、本発明は、半導体デバイスの製造プロセスへの適用に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置の製造プロセスや、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、ＭＥＭＳ(Microelectromechanical Systems：微小電気機械システム)、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デバイスの製造プロセスにも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク（フォトマスク、レチクル等）をフォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の、製造工程にも適用することができる。

このように、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得ることは勿論である。

実施形態の一例の露光装置の構成を示す一部を切り欠いた図である。 図１の露光装置の制御系を示すブロック図である。 図１中の局所空調装置４１の構成を示すブロック図である。 図３中の加熱装置４９Ａの構成例を示す斜視図である。 （Ａ）は図３中の温度センサ５６Ａの構成例を示す図、（Ｂ）は図５（Ａ）の平面図、（Ｃ）は温度センサ５６Ａの別の構成例を示す図、（Ｄ）は図５（Ｃ）の温度センサの好ましい配置を示す平面図である。 図１の露光装置の空調動作の一例を示すフローチャートである。 （Ａ）は実施形態の第１変形例の要部を示す断面図、（Ｂ）は実施形態の第２変形例の要部を示す断面図である。 （Ａ）は実施形態の第３変形例の要部を示す斜視図、（Ｂ）は実施形態の第４変形例の要部を示す斜視図である。 電子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。

符号の説明

Ｒ…レチクル、ＰＬ…投影光学系、Ｗ…ウエハ、２…チャンバ、８…主空調装置、１０…露光装置、１８Ｒ，１８Ｗ，１８Ｐ…ダクト、２１ＲＹ…レーザ干渉計、２１ＷＹ…レーザ干渉計、３６…局所空調制御系、４０…空調空気供給管、４１…局所空調装置、４６…空調部、４７…配管、４８Ａ〜４８Ｃ…分岐管、４９Ａ〜４９Ｃ…加熱装置、５０…シートヒータ、５１Ａ〜５１Ｃ…送風部、５３…メッシュ部材、５５Ａ〜５５Ｃ，５６Ａ，５６Ｂ…温度センサ、６０Ａ，６０Ｂ…仕切り板

Claims (15)

1. 露光光でパターンを照明し、前記露光光で前記パターンを介して物体を露光する露光方法において、
   所定温度よりも低い温度に制御された気体を送風する送風工程と、
   前記気体を複数の送風路に分岐する分岐工程と、
   複数の前記送風路上の気体をそれぞれ加熱する加熱工程と、
   前記加熱された気体をそれぞれ温度制御対象領域に供給する供給工程と、
   を含むことを特徴とする露光方法。
2. 前記加熱工程は、複数の前記送風路上の気体をそれぞれ設定目標温度まで加熱し、
   前記所定温度は、複数の前記設定目標温度のうちの最低値より低い温度であることを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
3. 前記加熱工程は、複数の前記送風路上の加熱後の気体の温度情報の計測値に基づいて、複数の前記送風路上の気体を加熱することを特徴とする請求項１又は２に記載の露光方法。
4. 前記供給工程は、前記加熱された気体の風速分布を均一化する工程を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の露光方法。
5. 前記パターンはマスクに形成され、
   複数の前記温度制御対象領域は、前記マスクを移動するステージ、及び前記物体を移動するステージの位置情報をそれぞれ計測する２つの干渉計の光路を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の露光方法。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の露光方法を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、
   前記パターンが形成された基板を処理することと、を含むデバイス製造方法。
7. 露光光でパターンを照明し、前記露光光で前記パターンを介して物体を露光する露光装置において、
   所定温度よりも低い温度に制御された気体を送風する送風機と、
   前記送風機から送風される気体が分岐して供給される複数の送風路と、
   複数の前記送風路からの気体をそれぞれ加熱する複数の加熱室と、
   複数の前記加熱室で加熱された気体をそれぞれ温度制御対象領域に供給する複数の供給路と、
   を備えることを特徴とする露光装置。
8. 複数の前記加熱室は、複数の前記送風路からの気体をそれぞれ設定目標温度まで加熱し、
   前記所定温度は、複数の前記設定目標温度のうちの最低値より低い温度であることを特徴とする請求項７に記載の露光装置。
9. 複数の前記加熱室の少なくとも一つは、前記送風路からの気体が通過する断面形状が波状の複数の通気部と、該複数の通気部の間に配置されたシート状のヒータとを含むことを特徴とする請求項７又は８に記載の露光装置。
10. 複数の前記加熱室は、それぞれ加熱後の気体の温度情報を計測する温度センサを含み、
    前記加熱室は、それぞれ対応する前記温度センサの計測情報に基づいて前記気体を加熱することを特徴とする請求項７から９のいずれか一項に記載の露光装置。
11. 前記温度センサは、それぞれ保護部材に覆われた複数の白金抵抗体を直列に接続したセンサ部を含むことを特徴とする請求項１０に記載の露光装置。
12. 複数の前記加熱室の少なくとも一つは、前記加熱された気体の風速分布を均一化する均一化部を含むことを特徴とする請求項７から１１のいずれか一項に記載の露光装置。
13. 前記均一化部は、前記加熱された気体が通過する領域に配置されて、異なる位置に開口が設けられた複数の仕切り部材と、該複数の仕切り部材を通過した気体が通過する多数の開口が設けられた平板状部材とを含むことを特徴とする請求項１２に記載の露光装置。
14. 前記パターンが形成されたマスクを移動する第１ステージと、
    前記物体を移動する第２ステージと、
    前記第１及び第２ステージの位置情報を計測する第１及び第２干渉計とを備え、
    複数の前記温度制御対象領域は、前記第１及び第２干渉計の光路を含むことを特徴とする請求項７から１３のいずれか一項に記載の露光装置。
15. 請求項７から１４のいずれか一項に記載の露光装置を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、
    前記パターンが形成された基板を処理することと、を含むデバイス製造方法。

Images