JP2011061045A - デバイス製造装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】デバイス製造装置の生産性が低い場合には発熱量も低く、この場合において、最大発熱量を想定して決定された目標温度に従って一次温度調整部による冷却を行い、その後に二次温度調整部による再加温を行うと、電力が無駄に消費される。
【解決手段】デバイスを製造するデバイス製造装置は、前記デバイスの製造に関連する要素の温度を調整する温度調整部と、前記温度調整部を制御する制御部と、前記温度調整部の動作に関する入力を受けて前記制御部に指令情報を送るコンソールとを備え、前記指令情報は、前記温度調整部を省電力モードで動作させる指令、および、前記省電力モードの内容を特定するパラメータを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、デバイスを製造するデバイス製造装置およびデバイス製造方法に関する。

半導体デバイスの製造工程において、マスクに形成されたパターンを感光剤が塗布された基板上に縮小投影して転写する露光装置が使用されている。半導体デバイスにおける集積密度の向上に伴ってパターンの更なる微細化が要求され、レジストプロセスの発展と同時に露光装置の微細化への対応がなされてきた。

露光装置等のデバイス製造装置が発する熱は、デバイス製造装置の高スループット化に応じて増大し、リニアモータを有するステージ駆動機構の冷却には水、不凍液、不活性液などの冷却液（気体でもよく、一般には冷却媒質）が利用されている。熱を吸収することによって温度が上昇した冷却媒質は、インバータ制御やホットガスバイパス制御を用いた冷凍機や、設備から供給される冷水との熱交換により一次温度調整される。デバイス製造装置において要求される高精度な温度制御は、冷凍機や熱交換による一次温度調整のみでは困難である。そこで、発熱部の近くにおいて、応答性に優れ、精度が高い精密ヒータによる二次温度調整がなされる。

特許文献１には、空気を冷凍機によって充分に冷却した後に、低感度のベースヒータで加熱し、更に高感度ヒータによって加熱することが記載されている。

特開２００３−１３３２１１号公報

デバイス製造装置の生産性が低い場合には発熱量も低く、この場合において、最大発熱量を想定して決定された目標温度に従って一次温度調整部による冷却を行い、その後に二次温度調整部による再加温を行うと、電力が無駄に消費される。

本発明は、上記の課題認識を契機としてなされたものであり、消費電力の点で有利なデバイス製造装置を提供することを例示的目的とする。

本発明の１つの側面は、デバイスを製造するデバイス製造装置に係り、前記デバイス製造法補は、前記デバイスの製造に関連する要素の温度を調整する温度調整部と、前記温度調整部を制御する制御部と、前記温度調整部の動作に関する入力を受けて前記制御部に指令情報を送るコンソールとを備え、前記指令情報は、前記温度調整部を省電力モードで動作させる指令、および、前記省電力モードの内容を特定するパラメータを含む。

本発明によれば、例えば、消費電力の点で有利なデバイス製造装置が提供される。

本発明の好適な実施形態のデバイス製造装置の構成を示す図である。 本発明の好適な実施形態のデバイス製造装置のコンソールのディスプレイに提供されうるＧＵＩを例示する図である。 本発明の好適な実施形態のデバイス製造装置のコンソールのディスプレイに提供されうるＧＵＩを例示する図である。 本発明の好適な実施形態のデバイス製造装置のコンソールのディスプレイに提供されうるＧＵＩを例示する図である。 本発明の好適な実施形態のデバイス製造装置の省電力モードに関するフローチャートである。 本発明の好適な実施形態のデバイス製造装置の構成を示す図である。 ウエハステージの駆動機構の発熱量として最大の発熱量を想定した場合における温度制御を例示する図である。

図１を参照しながら本発明の好適な実施形態のデバイス製造装置１００について説明する。図１に示すデバイス製造装置１００は、レチクルのパターンを投影光学系によってウエハ（基板）に投影して該基板を露光する露光装置として構成されている。ただし、本発明のデバイス製造装置は、例えば、ＣＶＤ装置等の成膜装置、現像装置、塗布装置などの種々の装置に適用されうる。デバイスという用語は、例えば、半導体デバイス、液晶デバイス、ＭＥＭＳ等を含みうる。

デバイス製造装置１００は、デバイスの製造に関連する要素の温度を調整する温度調整部１０８と、制御部１０１と、コンソール１０２および／または１２０とを備える。コンソール１２０は、例えば、リモートコンソールとして構成されうる。デバイス製造装置１００は、更に、電源制御部１０３、デバイス製造装置の本体部分１０４、インターフェース（Ｉ／Ｆ）１１１、エキシマレーザ（光源）１０９、搬送系１１０を備えうる。制御部１０１は、温度調整部１０８を制御する制御部の一例であり、この実施形態では、温度調整部１０８のほか、電源制御部１０３、本体部分１０４、インターフェース（Ｉ／Ｆ）１１１、エキシマレーザ（光源）１０９、搬送系１１０を制御しうる。

本体部分１０４は、例えば、レチクルステージおよびウエハステージの駆動機構１０５、レーザ干渉計１０６、アライメント系１０７などを含みうる。ここで、駆動機構１０５、レーザ干渉計１０６、アライメント系１０７、エキシマレーザ１０９、搬送系１１０は、デバイスの製造に関連する要素の例である。

コンソール１０２および／または１２０は、ユーザインターフェースとして機能し、デバイス製造装置１００の動作に関する入力をユーザから受けて指令情報を制御部１０１に送るように構成されうる。ここで、指令情報は、例えば、温度調整部１０８を省電力モードで動作させる指令、および、当該消費電力モードの内容を特定するパラメータを含みうる。リモートコンソールとして構成されたコンソール１２０は、デバイス製造装置１００をそこから離れた場所から操作するために使用されうる。インターフェース１１１は、複数のデバイス製造装置の運用を管理する管理システム１１２と接続するために使用されうる。

デバイス製造装置１００の動作モードは、１つの非省電力モードと、少なくとも１つの省電力モードとを含みうる。動作モードの変更指令は、例えば、コンソール１０２、１２０、インターフェース１１１を介して制御部１０１に与えられうる。

省電力モードでは、電源制御部１０３から電力が供給されている複数の要素（例えば、１０５〜１１０）のうち少なくとも１つの要素への電力の供給が遮断され、または、供給される電力が非省電力モード時よりも小さくされうる。或いは、省電力モードでは、制御部１０１は、複数の要素（例えば、１０５〜１１０）のうち少なくとも１つの要素をアイドル状態に移行させうる。

温度調整部１０８は、例えば、投影光学系の温度を調整するＰＯ温度調整系、ウエハステージの温度を調整するＷＳ温度調整系、レチクルステージの温度を調整するＲＳ温度調整系、ブース内の雰囲気の温度を調整するブース空調系を含みうる。省電力モードでは、電源制御部１０３は、制御部１０１による制御の下で、温度調整部１０８のＰＯ温度調整系、ＷＳ温度調整系、ＲＳ温度調整系、ブース空調系の少なくとも１つの系を（継続的に又は断続的に）停止させうる。或いは、省電力モードでは、制御部１０１は、温度調整部１０８のＰＯ温度調整系、ＷＳ温度調整系、ＲＳ温度調整系、ブース空調系の少なくとも１つの系における消費電力が小さくなるように当該系のパラメータを設定（変更）する。パラメータの再設定は、例えば、冷却媒質（液体または気体）を冷却する一次温度調整部と、該一次温度調整部を通過した冷却媒質を加熱する二次温度調整部とを有する系において、一次温度調整部の目標温度を非省電力モード時よりも高く設定することを含みうる。

図２は、コンソール１０２および／または１２０のディスプレイに提供されうるＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）の一例を示している。ＧＵＩは、例えば、省電力モードをＯＮ（起動）またはＯＦＦ（停止）するスイッチ１２２を含みうる。ＧＵＩはまた、プルダウン方式によって複数の省電力モードの中から任意の１つの省電力モードをユーザに選択させるための選択ウィンド１２３を含みうる。ここで、誤って省電力モードに移行させることを防止するためにパスワードによる保護機能を設けたり、複数の指令をまとめたマクロを用意したりしてもよい。なお、ＧＵＩに代えて、物理的なスイッチを設けてもよい。

図３は、コンソール１０２および／または１２０のディスプレイに提供されうるＧＵＩによる省電力モードの設定方法を例示している。省電力モードの設定項目は、図３に例示されるように、ツリー構成とされうる。ユーザは、チェックＢＯＸ内の『レ』の有無により省電力モード時に省電力状態に移行させるべき要素を設定することができる。

図４は、コンソール１０２および／または１２０のディスプレイに提供されうるＧＵＩによる温度調整部１０８のパラメータの設定方法を例示している。パラメータは、複数の系のついて個別に設定されうる。図４に示される例では、パラメータは、上位のパラメータとして、「無効」、「温度制御ＯＦＦ」、「目標温度変更」を含む。ここで、「無効」が設定されている場合には、省電力モードのへ移行した場合においても状態が変更されない。「温度制御ＯＦＦ」が設定されている場合には、省電力モードに移行した場合には、該当する系の温度制御が停止される。「温度目標変更」が設定されている場合には、省電力モードに移行した場合には、目標温度が変更される。図４に示す例では、目標温度のほか、補償器の比例ゲインＰや、積分ゲインＩ、微分ゲインＤ、および、閾値などの下位のパラメータも設定することができる。「初期値」は、非省電力モードにおいて使用されるパラメータであり、設定値は、省電力モードにおいて使用されるパラメータである。ここで、省電力モードにおける一次温度調整部による温度調整の目標温度を示すパラメータは、非省電力モードにおける一次温度調整部による温度調整の目標温度よりも二次温度調整部による温度調整の目標温度に近い目標温度を示す。
図５は、本発明の好適な実施形態のデバイス製造装置の省電力モードに関するフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、制御部１０１によって制御される。ステップ５１においてコンソール１０２および／または１２０のＧＵＩにより省電力モードスイッチがＯＮされると、制御部１０１は、ステップ５２において、図２〜図４に例示されるパラメータを読み込む。次いで、ステップ５３において、制御部１０１は、当該パラメータに従って各要素を制御することによりデバイス製造装置１００を省電力モードへと移行させる。これは、温度調整部１０８を省電力モードへ移行させることを含む。ステップ５４において、省電力モードスイッチがＯＦＦされると、制御部１０１は、ステップ５５において、省電力モードを解除してデバイス製造装置１００を定常状態（非省電力モード）の運転に移行させる。省電力モードスイッチがＯＮされたときにデバイス製造装置１００がジョブを実行中である場合など省電力モードへの移行に適さない状態であった場合は、制御部１０１は、省電力モードへの移行に適した状態になった後に省電力モードに移行させる。

コンソール１０２および／または１２０は、例えば、夜間などの特定期間にデバイス製造装置を省電力モードへ移行させるための動作指令を受けるように構成されてもよい。コンソール１０２および／または１２０がこのような動作指令を受けた場合には、制御部１０１は、不図示のタイマー機能によって特定期間にデバイス製造装置を省電力モードへ移行させうる。

以下、図６を参照しながら本発明の好適な実施形態のデバイス製造装置１００を他の側面から説明する。図６に示す例では、デバイス製造装置１００は、スキャナ（走査露光装置）として構成されている。エキシマレーザ（光源）１０９（図６では図示されていない）から射出された光が照明光学系２に提供される。照明光学系２は、エキシマレーザ１０９から提供された光を用いて、レチクル（原版）１の一部分をスリット光（スリットにより断面形状が規定された光）によって照明する。スリット光によってレチクル１を照明しながらレチクル１を保持しているレチクルステージ３とウエハ（基板）９を保持しているウエハステージ１０とが同期走査される。このような同期走査によって、レチクル１のパターンの全体が投影光学系４によってウエハ９に転写される。

レチクルステージ３は定盤１４によって支持され、ウエハステージ１０は定盤１５によって支持される。レチクルステージ３およびウエハステージ１０の二次元的な位置は、参照ミラー１１およびレーザ干渉計１０６を含む計測器によってリアルタイムに計測される。この計測値に基づいて、ステージ制御装置１３（図１では、説明の単純化のために省略されている）は、レチクル１（レチクルステージ３）およびウエハ９（ウエハステージ１０）の位置決めや同期制御を行う。ウエハステージ１０は、駆動機構１０５によって駆動され、これによりウエハ９の上下方向（垂直方向）の位置や回転方向、傾きが制御されうる。露光時は、駆動機構１０５により、投影光学系４の焦点面にウエハ９の表面が一致するようにウエハステージ１０が制御されうる。ここで、ウエハ９の表面位置（上下方向の位置と傾き）は、不図示の光フォーカスセンサーによって計測され、その結果がステージ制御装置１３に提供される。

デバイス製造装置１００の本体部分１０４は、不図示の環境チャンバの中に設置され、本体部分１０４を取り巻く環境が所定の温度に保たれうる。レチクルステージ３、ウエハステージ１０、レーザ干渉計１０６等を取り巻く空間や、投影光学系４を取り巻く空間には、更に個別に温度制御された気体が吹き込まれて、環境温度が更に高精度に維持されうる。

特に、ウエハステージ１０やレチクルステージ３を駆動する駆動機構１０５は大きな熱を発生する。駆動機構１０５は、ステージ制御装置１３からの命令により駆動され、駆動機構１０５からの発熱量は、駆動パターンに依存しうる。駆動機構１０５が発する熱は、ウエハステージ１０（ウエハ９）やレチクルステージ３（レチクル１）の膨張や歪みの原因となる。ウエハステージ１０やレチクルステージ３の膨張や歪は参照ミラー１１の位置変動や傾きを発生させ、レーザ干渉計１０６を含む計測器による計測結果に誤差を生じさせうる。また、ウエハ９やレチクル１の膨張や歪は、露光によって形成されるパターンが縮小または拡大するといった歪を生じさせうる。また、ウエハステージ１０やレチクルステージ３の表面温度が変化すると、温度制御された空気と熱交換することで空気の温度が変化し、温度変化した空気がレーザ干渉計１０６の光路に浸入する。これにより光路における空気の屈折率の変化（揺らぎ）が発生し、これが計測誤差の原因となる。このため、駆動機構から発せられる熱は速やかに取り除かれるべきである。

ウエハステージ１０を駆動する駆動機構１０５が発生する熱を除去して温度を一定に保つために、駆動機構１０５に組み込まれたリニアモータやそれを駆動するドライバ等の発熱部の周囲に冷却管５が配置されうる。冷却管５を通して温度制御された冷却媒質（媒体）３０が循環する。冷却媒質３０は、タンク２９に一次的に蓄えられ、管路３２を介して駆動機構１０５と接続される。タンク２９内の冷却媒質３０は、ポンプ３１により送り出されて熱交換器（一次温度調整部）２４に供給される。熱交換器２４は、例えば、プレート式熱交換器であり、プレートを隔てて冷却媒質３０と冷却水２７とを対向流で流し、両者の間で熱交換させる。熱交換器２４を通過した冷却媒質３０の温度は、温度センサ２２ａにより測定され、その結果は、温度制御部２０の第１ユニット２１に提供される。第１ユニット２１は、温度センサ２２ａによる測定値が一定となるように制御弁２３の開度を調整し、熱交換器２４を流れる冷却水２７の流量を調整することで温度制御を行う。冷却水２７は、例えば、管路２５を通して工場設備から供給される。ここでは、冷却水２７と冷却媒質３０との熱交換を利用した温度調整方法を挙げたが、この他、例えば、ホットガスバイパス式の冷却能力を可変できる冷凍機による温度調整方法を用いることもできる。

熱交換器２４によって温度が調整された冷却媒質３０は、管路３２を通してウエハステージ１０の駆動機構１０５の近くに配置された加熱器（二次温度調整部）２８を通して駆動機構１０５に供給される。ウエハステージ１０には、温度センサ２２ｂが配置されている。温度センサ２２ｂによって測定された温度は、温度制御部２０の第２ユニット２６に提供される。第２ユニット２６は、温度センサ２２ｂによって測定される温度が目標温度になるように加熱器２８を操作し、加熱器２８を通過する冷却媒質３０の温度を調整する。冷却媒質３０は、駆動機構１０５に組み込まれた冷却管５を通過することでリニアモータ等の発熱源が発生する熱を回収し、駆動機構１０５、更にはウエハステージ１０の温度を目標温度に調整する。

ステージ制御装置１３は、駆動パターンに従って駆動機構１０５を動作させ、駆動機構１０５からの発熱量は、その駆動パターンに依存する。従来の温度制御方法では、第１ユニット２１（熱交換器２４）による温度調整の目標温度は、発熱量が最大となる駆動パターンにおいても温度制御が可能なように十分に低く設定されていた。つまり、従来は、第１ユニット２１（熱交換器２４）による温度調整の目標温度は、発熱量が最大となる駆動パターンにおいても、加熱器（二次温度調整部）２８の操作量が下限に飽和しない、または、飽和時間を短く抑えられる温度に設定されていた。このような従来の方法では、最大の発熱量を想定して決定された低い目標温度に調整された冷却媒質３０が常に加熱器２８により加温される。したがって、特にデバイス製造装置の稼働率が低い状態や、発熱量が低い駆動パターンでデバイス製造装置が動作している場合において、過剰な電力消費がなされていた。

そこで、デバイス製造装置１００の生産性が低い場合に、コンソール１０２および／または１２０によりデバイス製造装置１００を省電力モードに設定することが好ましい。この例では、省電力モードでは、上記のような過剰な電力消費を抑えるために、第１ユニット２１による温度調整の目標温度は、非省電力モード時よりも高く変更されうる。これにより加熱器（二次温度調整部）２８が消費する電力が低減される。

図７には、ウエハステージ１０の駆動機構１０５の発熱量として最大の発熱量を想定した場合における温度制御の例が示されている。図７（ａ）は、ウエハステージ１０の駆動機構１０５の発熱量を例示していて、縦軸は発熱量（Ｗ）、横軸は時間（単位なし）を表す。最も低い発熱量は待機状態を示し、時間が１００から４００の期間は、低加速度駆動等の発熱量が小さな駆動パターンである。時間が６００から１０００の期間は、最大の発熱となる駆動パターンである。

図７（ｂ）は、温度センサ２２ｂによる測定値を例示している。駆動機構１０５の発熱量の変化点で温度変動が発生している。図７（ｃ）は、非省電力モード（定常状態）における冷却媒質３０の温度変化を例示している。第１ユニット２１による温度制御の目標温度は、２１．８℃に設定されている。第２ユニット２６によって制御される加熱器２８の出口温度は、駆動機構１０５が最大の発熱となった場合でも、第１ユニット２１による温度制御の目標温度よりも高い温度が維持されている。よって、第２ユニット２６から加熱器２８へ出力される操作量が下限に飽和することなく冷却媒質の温度を制御することができている。図７（ｄ）は、加熱器２８が消費する電力を例示している。消費電力は、図７（ａ）とは逆で、駆動機構１０５の発熱量が小さい時ほど加熱器２８の消費電力が大きい。

省電力モードでは、図７（ｃ）に例示される第１ユニット２１による温度制御の目標温が２１．８℃から例えば２２．６℃まで引き上げられうる。第１ユニット２１による温度制御の目標温度を第２ユニット２６による温度制御の目標温度に近づけることにより、加熱器２８の消費電力を抑えることができる。この他、第１ユニット２１による温度制御の目標温度を第２ユニット２６による温度制御の目標温度に等しくしてもよい。或いは、第２ユニット２６を含む温度制御系をメジャーループとし、第１ユニット２１を含む温度制御系をマイナーループとするカスケード制御に切り換ることも有効である。

つぎに、本発明の一実施形態のデバイス（半導体デバイス、液晶表示デバイス等）の製造方法について説明する。当該方法において、本発明を適用したデバイス製造装置としての露光装置を使用し得る。

半導体デバイスは、ウエハ（半導体基板）に集積回路を作る前工程と、前工程で作られたウエハ上の集積回路チップを製品として完成させる後工程とを経ることにより製造される。前工程は、前述の露光装置を用いて、感光剤が塗布されたウエハを露光する工程と、その工程で露光されたウエハを現像する工程とを含みうる。後工程は、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）と、パッケージング工程（封入）とを含みうる。また、液晶表示デバイスは、透明電極を形成する工程を経ることにより製造される。透明電極を形成する工程は、透明導電膜が蒸着されたガラス基板に感光剤を塗布する工程と、前述の露光装置を用いて、感光剤が塗布されたガラス基板を露光する工程と、その工程で露光されたガラス基板を現像する工程とを含みうる。

本実施形態のデバイス製造方法は、デバイスの性能、生産性、品質および生産コストの少なくとも一つにおいて従来よりも有利である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

Claims (7)

1. デバイスを製造するデバイス製造装置であって、
   前記デバイスの製造に関連する要素の温度を調整する温度調整部と、
   前記温度調整部を制御する制御部と、
   前記温度調整部の動作に関する入力を受けて前記制御部に指令情報を送るコンソールとを備え、
   前記指令情報は、前記温度調整部を省電力モードで動作させる指令、および、前記省電力モードの内容を特定するパラメータを含む、
   ことを特徴とするデバイス製造装置。
2. 前記パラメータは、目標温度を示すパラメータを含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載のデバイス製造装置。
3. 前記パラメータは、前記省電力モードにおいて前記温度調整部による温度制御を停止することを示すパラメータを含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載のデバイス製造装置。
4. 前記温度調整部は、一次温度調整部と、前記一次温度調整部によって温度が調整された冷却媒質の温度を調整する二次温度調整部とを含み、
   前記パラメータは、前記省電力モードにおける前記一次温度調整部による温度調整の目標温度として、非省電力モードにおける前記一次温度調整部による温度調整の目標温度よりも前記二次温度調整部による温度調整の目標温度に近い目標温度を示すパラメータを含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載のデバイス製造装置。
5. 前記一次温度調整部は熱交換器を含み、前記二次温度調整部は加熱器を含む、
   ことを特徴とする請求項４に記載のデバイス製造装置。
6. 基板に光を投影して該基板を露光する露光装置として構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のデバイス製造装置。
7. 請求項６に記載のデバイス製造装置を用いて基板を露光する工程と、
   前記工程で露光された基板を現像する工程と、
   を含むことを特徴とするデバイス製造方法。

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