JP2011233573A - 露光装置、それを用いたデバイスの製造方法、並びに気体供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加湿器の加湿能力過多による結露を抑制し、かつ、加湿能力不足による制御不良を抑制する露光装置を提供する。
【解決手段】加湿エア供給装置３０は、気体３２を加湿する気化式加湿器３４と、気化式加湿器３４を通過する第１の気体の流量を制御する第１の流体制御機器３３ａと、通過しない第２の気体の流量を制御する第２の流体制御機器３３ｂと、気化式加湿器３４の加湿能力を可変する加湿能力可変機器３８、３９と、湿度検出部４５と、制御演算部４６とを有し、制御演算部４６は、湿度検出部４５が検出した加湿エア４１の湿度と、予め設定した目標湿度とに基づいて、第１及び第２の流体制御機器３３ａ、３３ｂを制御して第１及び第２の気体の流量比を調整し、第１の流体制御機器３３ａの操作量と、予め設定した目標湿度操作量に基づいて、加湿能力可変機器３８、３９を制御して気化式加湿器３４に導入される第１の気体の流量を一定とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、露光装置、それを用いたデバイスの製造方法、並びに気体供給装置に関するものである。

露光装置は、半導体デバイスや液晶表示装置等の製造工程であるリソグラフィ工程において、原版（レチクル、又はマスク）のパターンを、投影光学系を介して感光性の基板（表面にレジスト層が形成されたウエハやガラスプレート等）に転写する装置である。この露光装置は、一般に、装置全体を囲むチャンバを有し、露光装置本体の環境温度を一定に保ち、かつ、空気を清浄に保つよう空調される。チャンバは、主に、空気の温度調節を行う空調機室と、微小異物を濾過して清浄な空気の均一な流れを形成する集塵フィルタと、装置環境を外部と遮断するブースとを備える。この場合、温度調節された空気は、空調機室内部の送風機により、集塵フィルタ等を介してブース内に供給される。この供給された空気は、ブースに設置されたリターン口から再度空調機室に取り込まれ、チャンバ内を循環する。なお、チャンバは、ブースにある微小な隙間を通して、微小異物や有害ガスが内部に侵入するのを防止するために、循環空気量の約１割に相当する外部空気を空調機室に設けられた外気導入口より導入し、ブース内を常時陽圧に保つよう制御される。しかしながら、露光装置を長期間にわたり運転させると、ブース内の循環空気が、照明光学系を構成する最終光学部材や、投影光学系を構成する最上面及び最下面の投影レンズに触れ、これらの光学素子の表面が曇る。その結果、露光光の照度劣化によって、露光装置の生産性が低下するという問題がある。そこで、従来の露光装置は、照明光学系の最終光学部材や投影光学系の投影レンズを窒素ガス等の清浄な不活性ガスによりパージし、光学素子の曇りの発生を低く抑えている。

また、露光装置が設置されるクリーンルーム内の空気には、一般に、微量の塩基性ガス（アンモニア、アミン等）や、酸性ガス（硫酸、硝酸、塩化水素等）、更には、有機ガス（シロキサン等）の化学汚染物質が含まれる。また、これらのガスは、露光装置の各構成部材からも微量に排出される。そこで、従来のチャンバは、ブース内の空気中に含まれる化学物質の濃度をｐｐｂ以下に低減させるために、ケミカルフィルタを備える。このケミカルフィルタは、塩基性ガスや酸性ガスをイオン交換反応により除去し、また、有機ガスを活性炭により除去するフィルタであり、例えば、辺６００ｍｍ、厚さ６０ｍｍの形状のものを、設置環境、及び必要な低減濃度に合わせて、数段重ねて使用する。しかしながら、露光装置の大型化に伴い、ブース内の循環空気の量が増大すると、吸着効率を上げるために、ケミカルフィルタの面風速を下げるよう開口部の大きなものを選定する必要がある。また、ブースの外部から取り込む空気量が多くなると、クリーンルーム内から取り込まれる塩基性ガス、酸性ガス、及び有機ガスの量も増加するため、ケミカルフィルタの寿命が短くなる。即ち、交換周期を延ばし、露光装置のダウンタイムを軽減するためには、更に多くのケミカルフィルタを装備する必要があり、結果的に、露光装置が大型化する。

これに対して、露光装置の大型化を避けつつ、光学素子の曇りを抑えるために、ブース内の空気に触れる各光学素子部分を加湿エアにて局所的にパージする方法がある。加湿エアは、循環空気の流量と比較し、数千から数万分の１程度の小流量のエアである。この方法は、循環空気の全てから汚染物質を除去し、必要とされる低減濃度まで下げる方法に比べ、省エネルギーである。この加湿エアを使用する方法として、例えば、特許文献１は、工場設備より供給されるクリーンドライエア（以下、「ＣＤＡ」と表記する）を加湿制御して、ケミカルフィルタを通して装置内へ供給する半導体露光装置を開示している。この半導体露光装置における加湿方法には、湿度センサを用いて、加湿器の温度を調整する方法と、加湿器へ送り込む流量を制御する方法とがある。そして、半導体露光装置は、加湿エアを各光学素子の表面に吹き付け、表面近傍の雰囲気に含まれる化学汚染物質の濃度を低下させて曇りを防ぐ。なお、上記加湿エアは、ＣＤＡが約−６０℃の露点温度の非常に乾燥したエアであるのに対し、不純物の多くがＣＤＡと同等に取り除かれ、かつ、露点温度が０℃以上の気体の総称である。

特開平９−２７５０５４号公報

しかしながら、特許文献１は、物体、若しくは液体の温度を変化させることで加湿量を調整するが、この場合、物体、若しくは液体の熱時定数が比較的大きいため、高精度な湿度制御が行えない。一方、加湿器へ送り込む流量を制御する方法では、加熱による方法と異なり、物体、若しくは液体の熱時定数の影響を軽減し、高精度な湿度制御が行えるが、加湿媒体の能力が一定範囲内となることが必須であり、加湿媒体の能力変化が無視できない。ここで、加湿媒体の能力とは、例えば、温度により変化する飽和水蒸気圧を含む。また、気化式の加湿方法では、液体が気化する際に気化熱を周囲から奪い液体の温度が低下し、飽和水蒸気圧も低下するので、加湿器を通過した気体の絶対湿度も低下する。更に、レーザ干渉計の揺らぎの観点から、湿度は、空間内部の湿度に追従して制御することが望ましいが、加湿器へ供給される液体は、設置先から直接供給される場合もあり、常に温度コントロールできるとは限らない。なお、加湿器が置かれる環境下の温度変動も設置先に依存することからも同様である。

本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、加湿エアにて光学素子の表面を局所的にパージする方法を採用する場合、加湿器の加湿能力過多による結露を抑制し、かつ、加湿能力不足による制御不良を抑制する露光装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、光学素子に接する空間を囲むチャンバと、前記光学素子の空気に触れる表面を加湿エアにて局所的にパージする加湿エア供給装置とを有する露光装置であって、加湿エア供給装置は、気体を供給する気体供給源と、気体供給源から供給された気体を加湿する気化式加湿器と、気体供給源から供給された気体のうち、気化式加湿器を通過する第１の気体の流量を制御する第１の流体制御機器と、気化式加湿器を通過しない第２の気体の流量を制御する第２の流体制御機器と、気化式加湿器の加湿能力を可変する加湿能力可変機器と、加湿エアの湿度を計測する湿度検出部と、第１の流体制御機器、第２の流体制御機器及び加湿能力可変機器を制御する制御演算部とを有し、制御演算部は、湿度検出部が検出した加湿エアの湿度と、予め設定した目標湿度とに基づいて、第１及び第２の流体制御機器を制御して第１及び第２の気体の流量比を調整し、更に、第１の流体制御機器の操作量と、予め設定した目標湿度操作量に基づいて、加湿能力可変機器を制御して気化式加湿器に導入される第１の気体の流量を一定とすることを特徴とする。

本発明によれば、加湿エアにて光学素子の表面を局所的にパージする方法を採用する場合、加湿器の加湿能力過多による結露を抑制し、かつ、加湿能力不足による制御不良を抑制する露光装置を提供することが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る露光装置に構成を示す概略図である。 気化式加湿器の内部構造を示す概略図である。 本発明の第１実施形態に係る湿度制御を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る加湿エア供給装置の構成を示す概略図である。 本発明の第３実施形態に係る加湿エア供給装置の構成を示す概略図である。 本発明の第４実施形態に係る加湿エア供給装置の構成を示す概略図である。 本発明の第５実施形態に係る湿度制御を示すブロック図である。 本発明の第６実施形態に係る加湿エア供給装置の構成を示す概略図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面等を参照して説明する。

（第１実施形態）
まず、本発明の露光装置の構成について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る露光装置の構成を示す概略図である。本実施形態における露光装置は、半導体デバイス製造工程に使用される、被処理基板であるウエハに対して露光処理を施す装置であり、ステップ・アンド・リピート方式、又はステップ・アンド・スキャン方式を採用した走査型投影露光装置である。露光装置１は、まず、照明光学系２と、レチクル３を保持するレチクルステージ４と、投影光学系５と、ウエハ６を保持するウエハステージ７と、露光装置１の各構成要素を制御する不図示の制御部とを備える。

照明光学系２は、不図示の光源部を備え、転写用の回路パターンが形成されたレチクル３を照明する装置である。光源部において、光源としては、例えば、レーザを使用する。使用可能なレーザは、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ、波長約１５７ｎｍのＦ２エキシマレーザ等である。なお、レーザの種類は、エキシマレーザに限定されず、例えば、ＹＡＧレーザを使用しても良いし、レーザの個数も限定されない。また、光源部にレーザが使用される場合、レーザ光源からの平行光束を所望のビーム形状に整形する光束整形光学系、コヒーレントなレーザをインコヒーレント化するインコヒーレント光学系を使用することが好ましい。更に、光源部に使用可能な光源は、レーザに限定されるものではなく、一又は複数の水銀ランプやキセノンランプ等のランプも使用可能である。

また、照明光学系２は、不図示のレンズ、ミラー、ライトインテグレーター、及び絞り等を含む。一般に、内部の光学系は、コンデンサーレンズ、ハエの目レンズ、開口絞り、コンデンサーレンズ、スリット、結像光学系の順で整列する。この場合、ライトインテグレーターは、ハエの目レンズや２組のシリンドリカルレンズアレイ板を重ねることによって構成されるインテグレーター等を含む。なお、ライトインテグレーターは、光学ロッドや回折要素に置換される場合もある。また、開口絞りは、円形絞り、変形照明用の輪帯照明絞り、及び４重極照明絞り等として構成される。

レチクル３は、例えば、石英ガラス製の原版であり、転写されるべきパターンが形成されている。また、レチクルステージ４は、水平方向に移動可能な原版ステージであって、レチクル３を保持、及び位置決めするための装置である。走査露光を行う場合、レチクルステージ４は、水平方向にスキャン駆動する。更に、レチクルステージ４は、側面に不図示の移動鏡を備え、レチクルステージ４の周外部には、移動鏡にレーザビームを投射し、その反射光を受光することによってレチクルステージ４の位置を検出するレーザ干渉計８が設置される。

投影光学系５は、照明光学系２からの露光光で照明されたレチクル３上のパターンを所定倍率（例えば、１／４、若しくは１／５）でウエハ６上に投影露光する。投影光学系５としては、複数の光学素子のみから構成される光学系や、複数の光学素子と少なくとも一枚の凹面鏡とから構成される光学系（カタディオプトリック光学系）が採用可能である。若しくは、投影光学系５として、複数の光学素子と少なくとも一枚のキノフォーム等の回折光学要素とから構成される光学系や、全ミラー型の光学系等も採用可能である。

ウエハ６は、表面上にレジスト（感光剤）が塗布された、単結晶シリコン製の基板である。また、ウエハステージ７は、３次元方向に移動可能な基板ステージであって、ウエハ６を保持、及び位置決めするための装置である。走査露光を行う場合、ウエハステージ７は、レチクルステージ４と同様、水平方向にスキャン駆動する。なお、通常の走査露光の場合、レチクルステージ４及びウエハステージ７は、互いに逆方向にスキャン駆動する。一方、静止露光の場合、レチクルステージ４及びウエハステージ７は、露光中は共に駆動しない。更に、ウエハステージ７は、側面に不図示の移動鏡を備え、ウエハステージ７の周外部には、移動鏡にレーザビームを投射し、その反射光を受光することによってウエハステージ７の位置、及び振動を検出するレーザ干渉計９が設置される。

制御部は、露光処理や、該露光処理に際してレチクル３やウエハ６の駆動等を実施するために、光学系やステージ系等の各構成要素を制御する制御手段である。制御部は、各処理をシーケンス、若しくはプログラムの形態で実施するものであり、磁気記憶装置やメモリ等で構成される記憶装置を備えたコンピュータ、及びシーケンサ等で構成される。

また、露光装置１は、装置全体を囲むように、露光装置１本体の環境温度を一定に保ちつつ、空気を清浄に保つために空調するチャンバ１０を有する。このチャンバ１０は、空気の温度調節を行う空調機室１１と、微小異物を濾過し清浄な空気の均一な流れを形成する集塵フィルタ１２と、装置環境を外部と遮断するブース１３とを備える。空調機室１１は、更に、冷却器１４と、再熱用ヒーター１５と、ケミカルフィルタ１６と、送風機１７とを備える。空調機室１１は、まず、該空調機室１１の内部に設置された集塵フィルタ１２部に位置する外気導入口１８より外部空気を内部に導入する。次に、空調機室１１は、導入された空気を、冷却器１４及び再熱用ヒーター１５により温度調節し、かつ、複数個所の集塵フィルタ１２、及びケミカルフィルタ１６を介して清浄化し、送風機１７によりブース１３内に供給する。なお、空調機室１１は、ブース１３内に一旦供給された空気をリターン口１９から再度内部に取り込み、チャンバ１０内を繰り返し循環させる。更に、空調機室１１は、集塵フィルタ１２を通過しブース１３内に導入された空気の温度を計測する温度計測器２０と、再熱用ヒーター１５を操作し、温度計測器２０で計測される温度を一定となるように制御する温度制御部２１とを備える。

更に、露光装置１は、局所パージ装置として、加湿エアをチャンバ１０内の各所に供給する加湿エア供給装置（気体供給装置）３０を有する。加湿エア供給装置３０は、まず、ＣＤＡ供給源３１と、流体制御機器（第１の流体制御機器）３３ａ、及び流体制御機器（第２の流体制御機器）３３ｂと、気化式加湿器３４とを備える。また、加湿エア供給装置３０は、気化式加湿器３４の加湿能力を可変する加湿能力可変機器（加湿制御手段）である加熱器３８及び物体用温度検出部３９と、気体混合器４０と、熱交換器４２と、エアノズル４３と、湿度検出部４５とを備える。更に、加湿エア供給装置３０は、流体制御機器３３ａ、流体制御機器３３ｂ及び加湿能力可変機器を制御する制御演算部４６を備える。即ち、本実施形態では、加湿エア供給装置３０は、加湿エアの湿度を計測する湿度計測手段としての湿度検出部４５に対して、上記の各要素により、加湿エアの湿度を調整可能な湿度調整手段を構成する。

ＣＤＡ供給源３１は、露光装置１が設置される工場設備から乾燥した清浄空気を導入する気体供給源である。なお、局所パージに利用する気体は、ブース１３内を循環する気体と組成が概ね等しいものが望ましい。例えば、ブース１３内が大気である場合には、本実施形態のようにＣＤＡ３２が好ましく、一方、ブース１３内が窒素等の不活性ガスで満たされている場合には、その雰囲気ガスの種類に合わせることが好ましい。

流体制御機器３３ａ及び流体制御機器３３ｂは、ＣＤＡ３２の流量を制御可能であり、高速で応答が可能なマスフローコントローラを採用した流体制御手段である。このうち、流体制御機器３３ａは、後述する気化式加湿器３４の上流側に位置し、一方、流体制御機器３３ｂは、気化式加湿器３４の下流側に接続される。流体制御機器３３ａ及び流体制御機器３３ｂには、ＣＤＡ供給源３１から供給されたＣＤＡ３２がそれぞれ分岐（第１の気体（ＣＤＡ）、及び第２の気体（ＣＤＡ））して導入される。そして、流体制御機器３３ａ及び流体制御機器３３ｂは、ＣＤＡ３２の合計流量が常に一定となるように、流量をプッシュプルで制御する。なお、各流体制御機器としては、マスフローコントローラ単体ではなく、流体計測機能を持つマスフローメータと、流体制御機能を持つ流体制御弁等との複数の機器で構成しても良い。

気化式加湿器３４（以下、「加湿器３４」と略記する）は、フィルタ状の物体に液体を染み込ませることで、物体の周辺を通過する気体を、液体の自然気化を利用して加湿可能な加湿手段である。本実施形態では、気化式加湿器３４は、流体制御機器３３ａを通して導入されたＣＤＡ３２に対して加湿を行うものとする。なお、一般的な気化式加湿器の加湿能力は、媒体となる気体の温度や流量、気化する液体の温度や流量、更には加湿器自身の温度等により変化する。そこで、本実施形態では、気体透過性フィルタを用いた加湿器を採用する。ここで、気体透過性とは、気体のみを通過させ、液体を通過させない性質を意味し、気体透過性フィルタは、例えば、フッ素樹脂を細く束ねた部材やポリオレフィン重合体の中空糸等から成るものである。加湿器３４は、内部を貫通する配管３５を有し、液体供給源３６より供給された液体３７を後述の下部配管３４ｄ内に導入し、不図示の排水ラインへ排水する。また、加湿器３４は、該加湿器３４の外郭の温度制御を実施するための、加熱器（物体用ヒーター）３８と、物体用温度検出部３９とを備える。

図２は、加湿器３４の内部構造を示す概略図である。加湿器３４は、まず、気体透過性フィルタである中空糸膜３４ａを内包する。加湿器３４は、中空糸膜３４ａに液体３７を注入し、その周辺にＣＤＡ３２を通過させることで、加湿気体を生成する。また、加湿器３４は、加湿能力を変化させる方法として、加湿器３４自体の温度を変化させる加熱器３８を備える。本実施形態の加熱器３８は、加湿器３４の外郭に直接取り付けることが可能なベルトヒーターやカプトンヒーター等であり、加湿器３４の外郭を均一に加熱することができる。なお、加湿器３４の外郭がフッ素樹脂のような熱伝導性の優れない材質である場合は、加湿器３４の外郭と加熱器３８との間に、熱伝導性に優れた物体（例えば、金属膜等）を巻き付け、加熱器３８を設置することが望ましい。また、物体用温度検出部３９は、加熱器３８の近傍に配置し、加湿器３４の気化量を代表できることが望ましい。

また、加湿器３４は、該加湿器３４の内部へＣＤＡ３２や液体３７を流すための配管を４箇所有する。即ち、ＣＤＡ３２を供給する配管は、横下部配管３４ｂであり、排出する配管は、横上部配管３４ｃである。この横下部配管３４ｂと横上部配管３４ｃとが、ＣＤＡ３２の流路である第２流路を形成する。一方、液体３７を供給する配管は、下部配管３４ｄであり、排出する配管は、上部配管３４ｅである。この下部配管３４ｄと上部配管３４ｅとが、液体３７の流路である第１流路を形成する。なお、この場合、重力加速度の加速方向は、図２における矢印方向である。このように、液体３７の供給方向が、図中下方向から上方向へとＣＤＡ３２の供給方向と合うことは、加湿器３４の気化能力の観点から好適である。なお、液体３７は、本実施形態のように加湿器３４から排水しても良いし、加湿器３４へ供給するだけでも良い。

ここで、液体３７は、加湿器３４の清浄度の観点から、不純物の少ない純水、若しくは超純水であることが好ましい。若しくは、液体３７が、ＣＤＡ３２を汚染させない液体、例えば、一般的な水であれば、フィルタやイオン交換樹脂等の液体汚染防止機器を配置することで、浄化後に供給する構成としても良い。これに関連して、液体３７の供給配管、及びＣＤＡ３２の供給配管は、例えば、フッ素樹脂製であることが、媒体の汚染度の観点から好ましく、材質に透明性があることで、配管内部の状態を把握する上でも配管内部が可視できるという利点がある。

気体混合器４０は、気化式加湿器３４で生成された加湿気体と、流体制御機器３３ｂを通過したＣＤＡとを混合し、加湿エア４１を生成する混合装置である。ここで、加湿エア４１の総流量は、常に所定の流量に調整される。なお、気体混合器４０は、各気体を混合可能なだけの容積があれば良く、若しくは、フィルタ等の「ろ過機能」を持つ程度の容積であれば、気体内の粒子除去も可能となるため、なお好適である。

熱交換器４２は、チャンバ１０内の循環空気通路の内部に設置された、循環空気と加湿エア４１との間で熱交換を実施し、互いの気体の温度を近づけるための装置である。熱交換器４２は、例えばポリテトラフロオロエチレンチューブ等のフッ素樹脂製配管を波型や渦巻き状にしたものが好適である。ここで、チューブ内を流れる加湿エア４１の流量は、循環空気に比べて数千から数万分の１程度の小流量であるため、循環空気の温度外乱としては極めて僅かな影響しか与えない。なお、熱交換器４２は、加湿エア４１を、循環空気と熱交換させることに限らず、循環空気の温度と略等しい温度に制御された液体、例えば純水と熱交換させてもよい。

熱交換器４２を通過した加湿エア４１は、複数のエアノズル４３よりチャンバ１０内の各構成要素の光学素子の主要部、即ち、照明光学系２を構成する最終光学部材２ａや、投影光学系５を構成する最上面及び最下面の投影レンズ５ａ、５ｂに局所的に照射される。一方、熱交換器４２を通過した加湿エア４１の一部は、各エアノズル４３への供給配管とは分離された別系統の配管に設置された湿度測定ＢＯＸ４４へ導入される。ここで、別系統の配管は、空調機室１１に開放され、配管内とブース１３内との気圧を略等しくするものである。また、湿度測定ＢＯＸ４４の内部には、加湿エア４１の湿度を測定するための湿度検出部（湿度計測手段）４５が設置される。湿度検出部４５で採用可能な湿度検出方法としては、水分吸着による物体（毛髪やナイロン）の延伸性を利用したもの、熱力学的原理に基づく鏡面冷却式、水分吸着による電気特性の変化に基づく高分子抵抗式、高分子容量式、又は酸化アルミ容量式等がある。なお、本実施形態では、湿度検出部４５は、小型で安価な高分子容量式の検出方法を採用し、主に相対湿度を検出して、湿度制御を実施するものとする。

ここで、相対湿度とは、ある温度で大気中に含まれる水蒸気の圧力（水蒸気分圧）を、その温度の飽和水蒸気圧で割ったものである。このため、相対湿度は、同じ水蒸気量を含んだ気体でも温度が変化すると変化し、更に、上記の定義は、１気圧（１０１．３ｋＰａ）の条件下のものであるため、気圧が変化すると以下の式に基づいて変化する。
相対湿度＝（水蒸気分圧／飽和水蒸気圧）×（気圧／１０１．３ｋＰａ）
したがって、相対湿度を測定する場合には、湿度検出部４５の設置場所が重要である。本実施形態では、湿度検出部４５は、別系統の配管に設置された湿度測定ＢＯＸ４４内に設けられるので、温度、圧力共にブース１３内の雰囲気と略等しくなり、湿度検出部４５が測定する誤差量を極力抑えることができる。

また、湿度検出部４５に採用した湿度センサの構成物質が、各種光学部材の表面を曇らせる原因となる化学物質を微量に放出する場合がある。この場合も、湿度検出部４５を別系統の配管に設置された湿度測定ＢＯＸ４４内に設けることで、光学素子の主要部に供給される加湿エア４１に化学物質が含有することを極力抑えることができる。なお、湿度検出部４５が、汚染の少ない物質で構成しているものであれば、本実施形態のように加湿エア４１を分離しなくても良い。また、湿度検出部４５が、仮に汚染の懸念がある物質を含んでいる場合でも、湿度検出部４５の下流に、汚染除去のためのイオン吸着膜を配置することで、加湿エア４１を分離しなくても良い。但し、湿度検出部４５の設置場所が、加湿エア４１の分離を実施しないことでブース１３内の雰囲気と異なる空間となる場合は、誤差量を考慮する。

制御演算部４６ａは、湿度検出部４５で得られた出力（湿度データ）に基づいて、各流体制御機器３３ａ、３３ｂを制御して、加湿エア４１の湿度を制御する制御演算装置である。具体的には、制御演算部４６ａは、ブース１３内の湿度を測定する湿度センサ４７が計測する値に対し、ＰＩＤ演算等によりエラー量から操作量を導き出し、該操作量に基づいて、加湿エア４１の湿度を制御する。なお、ブース１３内の湿度を測定する湿度センサ４７が計測する値を、以後、目標湿度５０とする。

次に、加湿エア供給装置３０の作用について説明する。図３は、本実施形態の加湿エア供給装置３０における、加湿エア４１の湿度制御を示すブロック図である。制御演算部４６ａは、まず、加湿エア４１の湿度を目標湿度５０に制御するために湿度検出部４５にて検出した加湿エア４１の湿度情報と、目標湿度５０とを比較する。この比較して得られた第１のエラー量に基づいて、制御演算部４６ａは、この第１のエラー量がゼロに近づくように、流体制御機器３３ａと流体制御機器３３ｂとを通過する各ＣＤＡ３２の流量比を調整するための操作量を算出する。このとき、不図示の加算器は、最大操作量５１と流体制御機器３３ａの操作量とに基づいて、流体制御機器３３ｂに対して指令する操作量を演算する。なお、最大操作量５１は、ＣＤＡ３２の総流量に基づいて適宜変更する。

次に、制御演算部４６ｂは、流体制御機器３３ａの操作量と目標湿度操作量５２とを比較した第２のエラー量を温度に変換する。次に、制御演算部４６ｃは、該温度と、物体用温度検出部３９にて検出した加湿器３４の温度と、加湿器目標温度５３とを比較した第３のエラー量に基づいて加熱器３８の操作量を算出する。そして、算出された操作量に基づいて加熱器３８を操作することにより、加湿器３４の表面温度が好適に調整され、加湿器３４内部を通過する液体３７やＣＤＡ３２の温度が変化することで、飽和水蒸気圧が変化する。ここで、加湿器３４の加湿能力が不足し、加湿器３４内部を通過するＣＤＡ３２の流量が増加した場合は、制御演算部４６ｂは、加湿器３４の表面温度を上昇させるように調整する。加湿器３４の表面温度が上昇すると、飽和水蒸気圧が上昇し、加湿器３４の加湿能力が増すので、加湿器３４を通過するＣＤＡ３２の流量を減少させることができる。

以上のように、本発明の露光装置によれば、加湿エア供給装置３０が有する加湿器３４の加湿能力を適宜可変させることで、加湿能力不足を抑えることができる。また、加湿器３４が加湿能力過多に陥った場合、加湿器３４を通過後の配管内で発生する結露を防止することができ、安定した湿度制御が可能となる。更に、加湿エア供給装置３０が、露光装置１を構成する各光学素子周辺の空気の湿度に概等しい加湿エア４１を供給することで、各ステージ４、７の位置決めに利用する各レーザ干渉計８、９の揺らぎの原因を抑え、安定した計測が可能となる。これにより、強いては、露光装置１のアライメント精度の向上にも繋がる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る露光装置の加湿エア供給装置について説明する。
図４は、第２実施形態に係る露光装置における加湿エア供給装置６０の構成を示す概略図である。なお、図４において、図１と同一構成のものには同一の符号を付し、説明を省略する。本実施形態の特徴は、補助的加湿制御対象を加湿器３４の表面温度ではなく、液体３７に変更した点にある。即ち、第１実施形態では、加湿器３４の表面温度を、物体用温度検出部３９にて検出し、加熱器３８を用いて調整したが、本実施形態では、加湿器３４へ供給する液体３７の温度を制御して、加湿器３４の加湿能力を調整する。この場合、加湿エア供給装置６０は、第１実施形態おける加熱器３８及び物体用温度検出部３９に代えて、媒体接続口下部配管３４ｄに、加熱器（液体用ヒーター）６１と、液体用温度検出部６２とを備える。なお、液体３７の供給圧力（若しくは、流量）は、加湿器３４の能力を安定させるために、一定であることが望ましい。液体３７の供給が安定しない場合は、媒体接続口下部配管３４ｄに、例えば、レギュレータ等の圧力制御機器、若しくは、流量制御機器等を設置し、供給能力を安定させる。加湿エア供給装置６０の制御は、第１実施形態にて説明した図３のブロック図において、加熱器３８及び物体用温度検出部３９をそれぞれ加熱器６１及び液体用温度検出部６２と変更し、加湿器目標温度５３を液体３７の目標温度と変更したものとなる。これにより、第１実施形態と同様の作用、効果を奏する。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る露光装置の加湿エア供給装置について説明する。
図５は、第３実施形態に係る露光装置における加湿エア供給装置７０の構成を示す概略図である。なお、図５において、図１と同一構成のものには同一の符号を付し、説明を省略する。本実施形態の特徴は、補助的加湿制御対象をＣＤＡ３２とし、加湿器３４へ供給するＣＤＡ３２の温度を制御して加湿器３４の加湿能力を調整する点にある。この場合、加湿エア供給装置７０は、第１実施形態おける加熱器３８及び物体用温度検出部３９に代えて、ＣＤＡ供給源３１からの供給配管に、加熱器（気体用ヒーター）７１と、気体用温度検出部７２とを備える。なお、図５では、加熱器７１及び気体用温度検出部７２を、流体制御機器３３ａの上流側に配置しているが、流体制御機器３３ａの下流側に配置しても良い。図５のような配置とする場合、ＣＤＡ供給源３１の圧力は、気体用温度検出部７２が正確に温度を検出できるように、安定させることが望ましい。ＣＤＡ供給源３１の圧力が安定しない場合は、気体用温度検出部７２の上流側に圧力制御機器を設置し、圧力を安定させる。加湿エア供給装置７０の制御は、第１実施形態にて説明した図３のブロック図において、加熱器３８及び物体用温度検出部３９をそれぞれ加熱器７１及び気体用温度検出部７２と変更し、加湿器目標温度５３をＣＤＡ３２の目標温度と変更したものとなる。これにより、第１実施形態と同様の作用、効果を奏する。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態に係る露光装置の加湿エア供給装置について説明する。
図６は、第４実施形態に係る露光装置における加湿エア供給装置８０の構成を示す概略図である。なお、図６において、図１と同一構成のものには同一の符号を付し、説明を省略する。本実施形態の特徴は、補助的加湿制御対象を液体３７の流量とし、加湿器３４へ供給する液体３７の流量を制御して加湿器３４の加湿能力を調整する点にある。この場合、加湿エア供給装置８０は、第１実施形態おける加熱器３８及び物体用温度検出部３９に代えて、媒体接続口下部配管３４ｄに設置される液体用流量可変器８１と、媒体接続口上部配管３４ｅに設置される液体用流量検出部８２とを備える。なお、図６では、液体用流量検出部８２を加湿器３４の下流側に配置しているが、これは、加湿器３４を通過する液体３７が、不図示の排水ラインに接続されている場合に有効となる。一方、排水ラインを構成しない場合は、液体用流量検出部８２を加湿器３４の上流側に配置してもよいが、この場合は、液体用流量可変器８１の下流側へ配置することが望ましい。加湿エア供給装置８０の制御は、第１実施形態にて説明した図３のブロック図において、加熱器３８及び物体用温度検出部３９をそれぞれ液体用流量可変器８１及び液体用流量検出部８２と変更し、加湿器目標温度５３を液体３７の目標流量と変更したものとなる。これにより、第１実施形態と同様の作用、効果を奏する。

（第５実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態に係る露光装置の加湿エア供給装置について説明する。図７は、本実施形態の加湿エア供給装置における、加湿エア４１の湿度制御を実行するブロック図である。なお、図７において、図３と同一構成のものには同一の符号を付し、説明を省略する。本実施形態の特徴は、上記各実施形態では、加湿エア４１の湿度制御をフィードバック制御で実行するのに対し、更に、フィードフォワード制御を追加した点にある。即ち、本実施形態では、新たに制御演算部４６ｄが、加湿エア４１の目標湿度５０を温度量に変換した後、制御演算部４６ｂへ加算する。このような、フィードフォワード制御は、上記第１〜第４の実施形態において、同時に適用可能である。これにより、各実施形態の効果をより正確なものとすることができる。

なお、上記第１〜４実施形態は、それぞれ単独で構成することが望ましい。第１〜４実施形態の加湿エア供給装置は、全て、加湿器３４へ供給されるＣＤＡ３２の操作量をフィードバックして制御しているため、それぞれの実施形態を混合して実施すると、制御干渉による制御不良を引き起こす原因となる。この対策としては、例えば、加湿エア供給装置は、制御開始直後では、湿度性能に大きな影響を及ぼす液体３７の温度制御、即ち、粗制御を行う。この粗制御を実行したのち、加湿エア供給装置は、加湿器３４の外郭温度の制御、即ち、精密温調を行い、目標湿度５０まで制御するように切り替えても良い。

（第６実施形態）
次に、本発明の第６の実施形態に係る露光装置の加湿エア供給装置について説明する。図８は、第６実施形態に係る露光装置における加湿エア供給装置９０の構成を示す概略図である。なお、図８において、図１と同一構成のものには同一の符号を付し、説明を省略する。本実施形態の特徴は、加湿エア供給装置に、装置が停止した場合の機器破損の防止のための機器を設置した点にある。加湿器３４は、ＣＤＡ３２と液体３７とを内部で混合させて加湿を行うため、誤動作や誤操作が発生した場合、液体３７がＣＤＡ３２の配管へ逆流する可能性がある。この場合、多くの気体用配管機器は、液体３７が混入すると破損する。そこで、本実施形態では、各流体制御機器３３ａ、３３ｂの下流側配管に各１箇所の逆止弁９１を設置し、ＣＤＡ３２の供給側配管への液体３７の進入を防止する。なお、液体３７の逆流を防止することが可能であれば、逆止弁９１に限定するものではなく、開閉バルブと圧力計（流量計）の組み合わせ等、複数の構成としても良い。

また、加湿器３４にＣＤＡ３２及び液体３７の供給を停止した装置停止状態において、加湿器３４の内部に液体３７が残留している場合、液体３７は、加湿器３４の内部から継続的に気化し続ける。この場合、加湿器３４付近では、液体３７の配管内が飽和して結露することで、配管内に液体３７が溜まり、装置稼動時に、ユース側へ液体３７を吐き出す可能性がある。そこで、本実施形態では、装置停止状態に開くようなパージ弁９２を、ＣＤＡ３２の配管における各流体制御機器３３ａ、３３ｂとは異なる経路（分岐路）上に設置し、各流体制御機器３３ａ、３３ｂの開閉状態を問わず、加湿器３４内の液体３７を排出する。なお、パージ弁９２は、各流体制御機器３３ａ、３３ｂと同じ経路に配置しても良く、この場合、各流体制御機器３３ａ、３３ｂは、パージ弁９２を使用する際には開状態とする。また、加湿器３４内の液体３７を排出するものであれば、ＣＤＡ供給源３１とパージ弁９２とを常に接続していなくても良く、例えば、純度の良い窒素ガス供給源（不図示）とパージ弁９２とを接続する構成としても良い。

更に、上記のような装置停止時の気化抑制に際し、加湿器３４と液体供給源３６との間に、ＣＤＡ３２を供給する経路を設け、その経路上に排水弁９３を設置することで、加湿器３４内の液体３７を排出する構成としても良い。なお、排水弁９３は、加湿器３４の液体排出口がある場合は、排出口に配置しても良い。また、気体の供給経路も、ＣＤＡ供給源３１と接続していなくても良く、上記のように窒素ガス供給源でも良い。

（デバイスの製造方法）
次に、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。半導体デバイスは、ウエハ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、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたウエハを露光する工程と、ウエハを現像する工程を含む。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）を含む。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、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたガラス基板を露光する工程と、ガラス基板を現像する工程を含む。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。

（その他の実施形態）
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及び変更が可能である。

上記各実施形態において、制御演算部４６は、湿度検出部４５と目標湿度５０との演算を実行するに際し、加湿エア４１の露点温度に基づいて換算しても良い。この場合、露点温度は、チャンバ１０内の空気の温度よりも低く設定することが望ましい。

１ 露光装置
６ ウエハ
１０ チャンバ
３０ 加湿エア供給装置
３１ ＣＤＡ供給源
３２ ＣＤＡ
３３ａ 流体制御機器
３３ｂ 流体制御機器
３４ 気化式加湿器
３７ 液体
３８ 加熱器
３９ 物体用温度検出部
４１ 加湿エア
４５ 湿度検出部
４６ 制御演算部

Claims (14)

1. 光学素子に接する空間を囲むチャンバと、前記光学素子の空気に触れる表面を加湿エアにて局所的にパージする加湿エア供給装置とを有する露光装置であって、
   前記加湿エア供給装置は、
   気体を供給する気体供給源と、
   前記気体供給源から供給された気体を加湿する気化式加湿器と、
   前記気体供給源から供給された気体のうち、前記気化式加湿器を通過する第１の気体の流量を制御する第１の流体制御機器と、前記気化式加湿器を通過しない第２の気体の流量を制御する第２の流体制御機器と、
   前記気化式加湿器の加湿能力を可変する加湿能力可変機器と、
   前記加湿エアの湿度を計測する湿度検出部と、
   前記第１の流体制御機器、前記第２の流体制御機器、及び前記加湿能力可変機器を制御する制御演算部と、を有し、
   前記制御演算部は、前記湿度検出部が検出した前記加湿エアの湿度と、予め設定した目標湿度とに基づいて、前記第１及び第２の流体制御機器を制御して前記第１及び第２の気体の流量比を調整し、更に、前記第１の流体制御機器の操作量と、予め設定した目標湿度操作量に基づいて、前記加湿能力可変機器を制御して前記気化式加湿器に導入される前記第１の気体の流量を一定とすることを特徴とする露光装置。
2. 前記制御演算部は、前記加湿エアの湿度制御をフィードバック制御で実行することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記制御演算部は、前記加湿エアの湿度制御を前記フィードバック制御に加えて、フィードフォワード制御で実行することを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
4. 前記加湿能力可変機器は、前記気化式加湿器の外郭に設置された加熱器と、前記気化式加湿器の外郭の表面温度を検出する物体用温度検出部とで構成され、前記気化式加湿器の表面温度を変更することにより加湿能力を変更することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の露光装置。
5. 前記加湿能力可変機器は、前記気化式加湿器の媒体となる液体の供給配管に設置された加熱器と、前記液体の温度を検出する液体用温度検出部とで構成され、前記液体の温度を変更することにより加湿能力を変更することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の露光装置。
6. 前記加湿能力可変機器は、前記気体供給源からの供給配管に設置された加熱器と、前記気体の温度を検出する気体用温度検出部７とで構成され、前記気体の温度を変更することにより加湿能力を変更することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の露光装置。
7. 前記加湿能力可変機器は、前記気化式加湿器の媒体となる液体の配管に設置された液体用流量可変器と、前記液体の流量を検出する液体用流量検出部とで構成され、前記液体の流量を変更することにより加湿能力を変更することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の露光装置。
8. 前記加湿エア供給装置は、前記第１及び第２の流体制御機器の下流側配管に、装置が停止した場合に前記気体の供給配管への前記液体の進入を防止する逆止弁を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の露光装置。
9. 前記加湿エア供給装置は、前記気体の供給配管における前記第１及び第２の流体制御機器とは異なる分岐路に、装置が停止した場合に、前記第１及び第２の流体制御機器の開閉状態を問わず、前記気化式加湿器の内部に残留する前記液体を排出するパージ弁を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の露光装置。
10. 前記加湿エア供給装置は、前記気化式加湿器の前記液体の配管に対して、前記気体を供給する経路を備え、かつ、前記経路上に排水弁を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の露光装置。
11. 前記加湿エアの露点温度は、前記チャンバの内部の空気の温度よりも低く設定することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の露光装置。
12. 前記加湿エアの湿度は、前記光学素子の周辺の湿度に調整されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の露光装置。
13. 請求項１〜１２のいずれか１項に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
    前記基板を現像する工程と、
    を有することを特徴とするデバイスの製造方法。
14. 光学素子に接する空間に気体を供給する気体供給装置において、
    前記空間に供給される気体の湿度を計測する湿度計測手段と、
    前記空間に供給される気体の湿度を調整可能な湿度調整手段と、を備え、
    前記湿度調整手段は、
    第１流路と、
    前記第１流路を通過する気体を加湿可能な加湿器と、
    前記加湿器の上流及び下流にて、前記第１流路に接続される第２流路と、
    前記湿度計測手段の出力に基づいて、前記第１及び第２流路を通過する気体の流量を制御可能な流量制御手段と、
    前記第１流路を通過する気体の流量に応じて、前記加湿器の能力を変化させる加湿制御手段と、
    を備えることを特徴とする気体供給装置。

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