JP2013143557A - 流量制御方法及び装置、空調方法及び装置、並びに露光方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】物体の近傍にフィルタを介して流体を供給する際に、その流体の安定な供給を停止することなく、そのフィルタの交換を可能とする。
【解決手段】露光本体部4の周囲に送風される空気の風量を制御する風量制御系58であって、フィルタユニット26A,26Bと、フィルタユニット26A,26Bを通過した空気の風量を制御するダンパー55A,55Bと、ダンパー55A,55Bを通過した空気を送風する送風ファン34と、空気の風量を計測する風量センサ38と、ダンパー55A,55Bの一方を開閉可能なダンパー制御系42と、空気の風量が目標範囲内に維持されるように送風ファン34を制御する送風制御系46と、を備える。
【選択図】図1
【解決手段】露光本体部4の周囲に送風される空気の風量を制御する風量制御系58であって、フィルタユニット26A,26Bと、フィルタユニット26A,26Bを通過した空気の風量を制御するダンパー55A,55Bと、ダンパー55A,55Bを通過した空気を送風する送風ファン34と、空気の風量を計測する風量センサ38と、ダンパー55A,55Bの一方を開閉可能なダンパー制御系42と、空気の風量が目標範囲内に維持されるように送風ファン34を制御する送風制御系46と、を備える。
【選択図】図1
Description
本発明は、物体の近傍又は周囲に供給される流体の流量を制御する流量制御技術、流量制御技術を用いる空調技術、空調技術を用いる露光技術、及び露光技術を用いて例えば半導体素子又は液晶表示素子等を製造するためのデバイス製造方法に関する。
例えば半導体素子等のデバイス(電子デバイス又はマイクロデバイス)を製造するためのリソグラフィー工程で使用される露光装置においては、高い露光精度を得るために、照明光学系の一部、レチクルステージ、投影光学系、及びウエハステージ等を含む露光本体部は、箱型のチャンバ内に設置され、このチャンバ内に防塵フィルタを通過した清浄な気体(例えば空気)を温度制御してダウンフロー方式及びサイドフロー方式で供給する空調装置が備えられている
また、露光装置では、近年の回路パターンの著しい微細化要求に対応すべく、露光光の短波長化が進められており、最近では、露光光としてKrFエキシマレーザ(波長248nm)、及びさらにほぼ真空紫外域のArFエキシマレーザ(波長193nm)が使用されている。このような短波長の露光光を用いる場合、露光光が通過する空間に微量な有機物のガス(有機系ガス)が存在すると、露光光の透過率が低下するとともに、露光光と有機系ガスとの反応によって、レンズエレメント等の光学素子の表面に曇り物質を生ずる恐れがある。さらに、チャンバ内の気体からは、ウエハに塗布されたフォトレジスト(感光材料)と反応するアルカリ性物質のガス(アルカリ系ガス)等も除去することが望ましい。そこで、従来より、空調装置の空調用気体の取り入れ口には、有機系ガス及び/又はアルカリ系ガス等を除去するための複数のケミカルフィルタが設置されている(例えば、特許文献1参照)。
また、露光装置では、近年の回路パターンの著しい微細化要求に対応すべく、露光光の短波長化が進められており、最近では、露光光としてKrFエキシマレーザ(波長248nm)、及びさらにほぼ真空紫外域のArFエキシマレーザ(波長193nm)が使用されている。このような短波長の露光光を用いる場合、露光光が通過する空間に微量な有機物のガス(有機系ガス)が存在すると、露光光の透過率が低下するとともに、露光光と有機系ガスとの反応によって、レンズエレメント等の光学素子の表面に曇り物質を生ずる恐れがある。さらに、チャンバ内の気体からは、ウエハに塗布されたフォトレジスト(感光材料)と反応するアルカリ性物質のガス(アルカリ系ガス)等も除去することが望ましい。そこで、従来より、空調装置の空調用気体の取り入れ口には、有機系ガス及び/又はアルカリ系ガス等を除去するための複数のケミカルフィルタが設置されている(例えば、特許文献1参照)。
従来の露光装置において、複数のケミカルフィルタを備えた空調装置でチャンバ内の温度制御を行っていると、次第にケミカルフィルタの濾過効率が低下するため、例えば定期的にそのケミカルフィルタの交換を行う必要がある。しかしながら、単にケミカルフィルタの交換を行うものとすると、ケミカルフィルタの交換中にはチャンバ内への清浄な気体の供給を継続できないため、露光工程を中断する必要がある。このため、露光工程のスループットが低下するという問題があった。
また、露光装置の露光光及びステージの位置計測用の光ビーム等の光路の屈折率の変動を低減して露光精度を高く維持するためには、チャンバ内に供給される空調用の気体の流量変動を抑制する必要がある。
本発明は、このような事情に鑑み、物体の近傍又は周囲にフィルタを介して気体等の流体を供給する際に、その流体の安定な供給を停止することなく、そのフィルタの少なくとも一部の交換を可能とすることを目的とする。
本発明は、このような事情に鑑み、物体の近傍又は周囲にフィルタを介して気体等の流体を供給する際に、その流体の安定な供給を停止することなく、そのフィルタの少なくとも一部の交換を可能とすることを目的とする。
本発明の第1の態様によれば、物体の近傍に供給される流体の流量を制御する流量制御方法が提供される。この方法は、流体の流路に並列に、かつ少なくとも一部が着脱可能に設置された第1及び第2のフィルタ部を介してその物体の近傍に流体を流量が目標範囲内に維持されるように供給することと、その第1及び第2のフィルタ部を通過した流体の流路にそれぞれ配置されて該気体の流量を制御する第1及び第2の流量制御弁のうちの一方の流量制御弁を開状態として、他方の流量制御弁を次第に閉じながら、その物体の近傍にその第1及び第2のフィルタ部を通過した流体を流量がその目標範囲内に維持されるように供給することと、を含むものである。
また、第2の態様によれば、物体の近傍に供給される気体の流量及び温度を制御する空調方法において、第1の態様の流量制御方法を用いてその物体の近傍に供給される流体としての気体の流量を制御することと、その物体の近傍に供給される気体の温度を制御することと、を含む空調方法が提供される。
また、第3の態様によれば、露光光でパターンを介して基板を露光する露光方法において、第2の態様の空調方法で気体の流量及び温度を制御することと、その流量及び温度が制御された気体をその基板を露光する露光本体部を収容するチャンバ内に供給することと、その第1のフィルタ部又はその第2のフィルタ部の少なくとも一部を交換しつつ、その露光光でその基板を露光することと、を含む露光方法が提供される。
また、第3の態様によれば、露光光でパターンを介して基板を露光する露光方法において、第2の態様の空調方法で気体の流量及び温度を制御することと、その流量及び温度が制御された気体をその基板を露光する露光本体部を収容するチャンバ内に供給することと、その第1のフィルタ部又はその第2のフィルタ部の少なくとも一部を交換しつつ、その露光光でその基板を露光することと、を含む露光方法が提供される。
また、第4の態様によれば、物体の近傍に供給される流体の流量を制御する流量制御装置が提供される。この装置は、流体の流路に並列に、かつ少なくとも一部が着脱可能に設置された第1及び第2のフィルタ部と、その第1のフィルタ部を通過した流体の流路に配置されてこの流体の流量を制御する第1の流量制御弁と、その第2のフィルタ部を通過した流体の流路に配置されてこの流体の流量を制御する第2の流量制御弁と、その第1及び第2の流量制御弁を通過した流体の流量情報を計測する流量センサと、その第1及び第2のフィルタ部側からその物体側に流体を供給する供給部と、その第1及び第2の流量制御弁のうちの一方の流量制御弁を開状態として、他方の流量制御弁を次第に閉じて完全に閉じた状態とした後、その他方の流量制御弁を次第に開く第1制御部と、その他方の流量制御弁の開閉時に、その流量センサの計測結果に基づいて、その供給部による流体の流量が目標範囲内に維持されるようにその供給部を制御する第2制御部と、を備えるものである。
また、第5の態様によれば、物体の近傍に供給される気体の流量及び温度を制御する空調装置において、第4の態様の流量制御装置と、その供給部から供給される流体としてのその気体の温度を計測する温度センサと、その温度センサの計測結果に基づいてその供給部から供給される気体の温度を制御する温度制御部と、を備える空調装置が提供される。
また、第6の態様によれば、露光光でパターンを介して基板を露光する露光装置において、第5の態様の空調装置と、その基板を露光する露光本体部を収容するとともに、その空調装置によって流量及び温度が制御された気体が供給されるチャンバと、を備える露光装置が提供される。
また、第6の態様によれば、露光光でパターンを介して基板を露光する露光装置において、第5の態様の空調装置と、その基板を露光する露光本体部を収容するとともに、その空調装置によって流量及び温度が制御された気体が供給されるチャンバと、を備える露光装置が提供される。
また、第7の態様によれば、第3の態様の露光方法又は第6の態様の露光装置を用いて基板上に感光層のパターン形成することと、そのパターンが形成された基板を処理することと、を含むデバイス製造方法が提供される。
本発明の態様によれば、一方の流量制御弁を開状態として、他方の流量制御弁を次第に閉じながら、その物体の近傍にその第1及び第2のフィルタ部を通過した流体を流量が目標範囲内に維持されるように供給している。そして、その他方の流量制御弁を完全に閉じた状態では、その一方の流量制御弁側のフィルタ部を通過した流体が目標範囲内の流量で供給されるため、その他方の流量制御弁に対応するフィルタ部のフィルタの交換を行うことができる。従って、物体の近傍又は周囲に第1及び第2フィルタ部を介して流体を供給する際に、その流体の安定な供給を停止することなく、そのフィルタ部の少なくとも一部(フィルタ)の交換を行うことができる。
以下、本発明の実施形態の一例につき図1〜図7を参照して説明する。
図1は、本実施形態に係る露光装置EXを示す。露光装置EXは、一例としてスキャニングステッパー(スキャナー)よりなる走査露光型の投影露光装置である。図1において、露光装置EXは、露光光(露光用の照明光)ELを発生する光源部2と、露光光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のパターンの像をフォトレジスト(感光材料)が塗布されたウエハW(基板)の表面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EXは、ウエハWを保持して移動するウエハステージWSTと、その他の駆動機構及びセンサ類等と、露光装置EX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40とを備えている。上記の光源部2から主制御装置40までの部材は、例えば半導体デバイス製造工場のクリーンルーム内の第1の床FL1の上面に設置されている。
図1は、本実施形態に係る露光装置EXを示す。露光装置EXは、一例としてスキャニングステッパー(スキャナー)よりなる走査露光型の投影露光装置である。図1において、露光装置EXは、露光光(露光用の照明光)ELを発生する光源部2と、露光光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のパターンの像をフォトレジスト(感光材料)が塗布されたウエハW(基板)の表面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EXは、ウエハWを保持して移動するウエハステージWSTと、その他の駆動機構及びセンサ類等と、露光装置EX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40とを備えている。上記の光源部2から主制御装置40までの部材は、例えば半導体デバイス製造工場のクリーンルーム内の第1の床FL1の上面に設置されている。
本実施形態において、露光装置EXは、床FL1上に設置された箱状の気密性の高いチャンバ10と、チャンバ10の内部空間である露光室10aの上部に設置されて照明光学系ILSを収容するサブチャンバ22とを備え、露光室10aに、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を含む露光本体部4が設置されている。露光室10aに対して隔壁(不図示)を介して配置されたローダ室(不図示)内に、レチクルローダ系及びウエハローダ系(いずれも不図示)が設置されている。また、チャンバ10の外側の床FL1上に設置された光源部2は、露光光ELとしてArFエキシマレーザ光(波長193nm)を発生する露光光源と、その露光光ELを照明光学系ILSに導くビーム送光光学系とを備えている。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レーザ若しくは固体レーザ(半導体レーザなど)の高調波発生装置、又は水銀ランプなども使用できる。
また、露光装置EXは、チャンバ10内の露光室10aの全体の空調を行うための空調装置30を備えている。空調装置30は、第1の床FL1の階下の機械室の第2の床FL2の上面に設置されて、それぞれ複数個のケミカルフィルタを有する第1及び第2のフィルタユニット26A,26Bと、床FL2の上面に設置された空調本体部39と、フィルタユニット26A,26Bを通過して合流した空気A2を空調本体部39に導く第1ダクト31と、空調本体部39とチャンバ10の内部とを床FL1に設けられた開口を通して連結する第2ダクト35と、例えば第2ダクト35の途中に配置されて、内部を流れる空気から微小な粒子(パーティクル)を除去するULPAフィルタ(Ultra Low Penetration Air-filter)等の防塵フィルタ36と、を備えている。さらに、空調装置30は、露光室10aの上部に設置された大型の吹き出し口18と、サブチャンバ22の底面に配置された小型の吹き出し口19Rと、投影光学系PLの近傍に配置された小型の吹き出し口19Wとを備えている。吹き出し口18は第2ダクト35の先端に連結され、吹き出し口19W及び19Rはそれぞれ分岐管35a及び35bを介して第2ダクト35に連結されている。
フィルタユニット26A,26Bは、それぞれ外部から供給される空調用の気体である空気AR1,AR2から所定の不純物を除去し、不純物を除去した空気AR3,AR4をそれぞれ配管54A,54Bに供給する(詳細後述)。配管54A,54Bの断面が円形の部分に、それぞれその断面内の回転軸の回りに時計回り及び反時計回りに回転可能な円板状のダンパー55A,55Bが配置され、配管54A,54Bの外面にダンパー55A,55Bを回転するための駆動モータ56A,56Bが設置されている。ダクト31,35及び配管54A,54Bは、例えばステンレス鋼又はフッ素樹脂など、汚染物質の発生量の少ない材料を用いて形成されている。ダンパー55A及び55Bの回転角(0〜90°)又は断面積に対する開口部の割合(操作量)を制御することで、それぞれフィルタユニット26A及び26Bから配管54A及び54B内に流入する空気AR3及びAR4の風量を0〜所定の最大値の範囲で任意に設定できる。ここでは、一例として、ダンパー55A,55Bが全開の状態での回転角を0°、操作量を1として、ダンパー55A,55Bが完全に閉じている(以下、全閉という)状態での回転角を90°、操作量を0としている。
なお、本実施形態では、気体の流量を風量と呼んでいる。風量は、単位時間当たりに例えば配管又はダクト内を通過する気体の体積であり、風量の単位は例えばm3 /minである。また、配管54A,54Bの先端部(流出口)は、並列に第1ダクト31の流入口に連結され、フィルタユニット26A,26Bを通過した空気AR3,AR4は、ダンパー55A,55Bで風量を制御された後、第1ダクト31内で合流して空気A2として空調本体部39内に流入する。
また、空調本体部39は、第1ダクト31を介して供給される空気A2の湿度を制御する湿度制御部32と、空気A2の温度を制御する加熱冷却部33と、湿度及び温度が制御された空気A3を第2ダクト35側に所定の風量で送風する送風ファン34とを備えている。その空気A3の温度は20℃〜30℃の範囲内の例えば23℃に制御されて、第2ダクト35及び吹き出し口18を介して露光室10a内の露光本体部4の近傍(周囲)にある程度の陽圧でかつダウンフロー方式で供給される。また、第2ダクト35内の空気は、分岐管35a及び35bと、対応する吹き出し口19W及び19Rとを介して露光室10a内のウエハステージWST及びレチクルステージRSTの近傍に供給される。
さらに、空調装置30は、第2ダクト35内の流入口付近に配置されて空気A3の温度を計測する温度センサ37と、空気A3の風量を計測する風量センサ38と、温度センサ37の計測値に基づいて空気A3の温度が目標温度になるように加熱冷却部33を制御する温度制御系44と、ダンパー55A,55Bの操作量(回転角)を制御するために駆動モータ56A,56Bを駆動するダンパー制御系42と、ダンパー制御系42からの制御情報及び風量センサ38の計測結果に基づいて空気A3の風量が目標値になるように送風ファン34を駆動する後述の送風制御系46と、を備えている。主制御装置40が温度制御系44、ダンパー制御系42、及び送風制御系46の動作を制御する。
また、フィルタユニット26A,26B、配管54A,54B、ダンパー55A,55B、駆動モータ56A,56B、第1ダクト31、送風ファン34、第2ダクト35、及び風量センサ38を含んで、空調装置30によってチャンバ10の露光室10a内の露光本体部4の近傍に送風される空気の風量を制御する風量制御系58が構成されている。一例として、露光室10aを流れた空気は、チャンバ10の底面及び床FL1に設けられた多数の開口FL1aを通して床下の排気ダクト25内に流れ、排気ダクト25内の空気AZは、不図示のフィルタを介して排気される。なお、排気ダクト25に流れた空気AZの全部又は一部をフィルタユニット26A,26B側に戻して再利用することも可能である。
次に、露光本体部4等の構成につき説明する。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方向である。また、X軸、Y軸、及びZ軸の回りの回転方向をθx方向、θy方向、及びθz方向とも呼ぶこととする。
まず、チャンバ10内の上部のサブチャンバ22内に配置された照明光学系ILSは、例えば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、空間光変調器(SLM)又は回折光学素子(DOE) 等を含む光量分布設定光学系、オプティカルインテグレータ、レチクルブラインド(固定及び可変の視野絞り)、及びコンデンサ光学系等を備えている。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のパターン面のX方向に細長いスリット状の照明領域を露光光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を介してウエハWの表面に結像投影される。
また、チャンバ10の露光室10a内の床FL1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。
また、チャンバ10の露光室10a内の床FL1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。
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、及びθx、θy、θz方向の回転角を計測し、計測値を主制御装置40に供給する。
主制御装置40内のステージ制御系が、上記のウエハ干渉計の計測値及びオートフォーカスセンサ(不図示)の計測値等に基づいて、リニアモータ等を含む駆動機構(不図示)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とθz方向の回転角とを制御するとともに、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、ウエハステージWST内のZステージ(不図示)を制御する。また、レチクルR及びウエハWのアライメントを行うためのアライメント系ALG等も設けられている。
一方、上部フレーム17の+Y方向の上部に、サブチャンバ22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、かつX方向への移動及びθzへの回転が可能に載置されている。
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は、それぞれレチクルステージRSTに設けられた移動鏡21MY等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、及びθz、θx、θy方向の回転角を計測し、計測値を主制御装置40に供給する。
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は、それぞれレチクルステージRSTに設けられた移動鏡21MY等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、及びθz、θx、θy方向の回転角を計測し、計測値を主制御装置40に供給する。
主制御装置40内のステージ制御系は、そのレチクル干渉計の計測値等に基づいてリニアモータ等を含む駆動機構(不図示)を介してレチクルステージRSTのY方向の速度及び位置、X方向の位置、並びにθz方向の回転角等を制御する。
また、本実施形態の露光装置EX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配置される例えばリング状のノズルヘッドを含む局所液浸機構(不図示)から、投影光学系PLの先端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。その局所液浸機構としては、例えば米国特許出願公開第2007/242247号明細書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EX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、本実施形態の露光装置EX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配置される例えばリング状のノズルヘッドを含む局所液浸機構(不図示)から、投影光学系PLの先端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。その局所液浸機構としては、例えば米国特許出願公開第2007/242247号明細書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EX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。
そして、露光装置EXの露光時には、まずレチクル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への露光光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の表面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、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。
この露光に際して、照明光学系ILSの照明特性(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(解像度、位置決め精度等)で露光を行うために、上述の空調装置30によって、チャンバ10内に吹き出し口18からダウンフロー方式で温度制御された清浄な空気が所定の風量で供給されている。さらに、空調装置30の第2ダクト35の分岐管35b及び35aからそれぞれ吹き出し口19R及び19Wに温度制御された清浄な空気が供給されている。この場合、吹き出し口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。吹き出し口19R,19Wは、それぞれ温度制御された空気を、ほぼ均一な風量分布で計測用ビームの光路上にダウンフロー方式(又はサイドフロー方式でもよい)で吹き出す。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等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。
次に、本実施形態の空調装置30の風量制御系58につき詳細に説明する。まず、風量制御系58の第1及び第2のフィルタユニット26A,26Bは、図2に示すように、それぞれZ方向に細長い箱状のケーシング28A,28Bと、ケーシング28A,28Bの前側の窓部28Ab,28Bb(図3参照)の開閉を行うために、ケーシング28A,28Bに複数箇所のヒンジ機構(不図示)を介して装着されたドア29A,29Bと、を有する。なお、図2及び図3では、分かり易くするために、ケーシング28A,28B及びドア29A,29Bを2点鎖線で表し、ドア29A,29Bに斜線を施している。さらに、フィルタユニット26A,26Bは、ケーシング28A,28B内の空間をZ方向に4個の空間に分けるそれぞれ3枚の仕切り板27A,27Bと、下段の仕切り板27A,27Bの上面に積み重ねて設置されたそれぞれ3個の第1のケミカルフィルタ50と、中段の仕切り板27A,27Bの上面に積み重ねて設置されたそれぞれ3個の第2のケミカルフィルタ52と、上段の仕切り板27A,27Bの上面に積み重ねて設置されたそれぞれ3個の第1のケミカルフィルタ50と、を有する。
ケーシング28A,28Bの上板には外部から空気AR1,AR2を取り込むための開口28Aa,28Baが形成され、ケーシング28A,28B内に設置された3枚の仕切り板27A,27Bにはそれぞれケミカルフィルタ50(又はケミカルフィルタ50,52)を通過した空気を通すための開口27Aa,27Baが形成され、ケーシング28A,28Bの底板と下段の仕切り板27A,27Bとで囲まれた空間の前面に、3組のそれぞれ3段のケミカルフィルタ50,52を通過した空気を通すための開口28Ac,28Bcが形成されている。開口28Ac,28Bcにダンパー55A,55Bが設置された配管54A,54Bの流入部が連結されている。
本実施形態において、下段の仕切り板27A、27Bの上面に積み重ねられた3段のケミカルフィルタ50、及び上段の仕切り板27A,27Bの上面に積み重ねられた3段のケミカルフィルタ50は、それぞれ上下が開口とされた箱状(矩形の枠状)のフレーム50a内に有機系ガス(有機物のガス)を除去する濾材50bを保持したものである。また、中段の仕切り板27A,27Bの上面に積み重ねられた3段のケミカルフィルタ52は、それぞれ上下が開口とされた箱状(矩形の枠状)のフレーム52a内にアンモニアやアミン等のアルカリ系ガス(アルカリ性物質のガス)及び酸性ガス(酸性物質のガス)を除去する濾材52bを保持したものである。一例として、各ケミカルフィルタ50,52の高さは例えば200〜400mmであり、それらの重量は10〜20kg程度である。
有機系ガス除去用の濾材50b(ケミカルフィルタ50)としては、例えば活性炭型フィルタ又はセラミックス型フィルタ等が使用可能である。また、アルカリ系ガス及び酸性ガス除去用の濾材52b(ケミカルフィルタ52)としては、添着剤活性炭型フィルタ、イオン交換樹脂型フィルタ、イオン交換繊維型フィルタ、又は添着剤セラミックス型フィルタ等を使用することができる。また、フレーム50a,52a、仕切り板27A,27B、ケーシング28A,28B、及びドア29A,29Bは、それぞれ耐食性があり脱ガス等の少ない材料、例えば表面に酸化皮膜(酸化アルミニウム等)が形成されたアルミニウム(アルマイト処理されたアルミニウム)、又はステンレス鋼等から形成されている。なお、フレーム50a,52a等は、耐食性があり脱ガスの少ない樹脂材料を含む材料(ポリエチレンで覆った合板、又はフッ素系樹脂等)等で形成することも可能である。
なお、有機系ガスを除去することで、チャンバ10の露光室10a内で露光光ELの透過率が向上し、かつ有機系ガスと露光光ELとの相互作用によって光学素子に表面に形成される曇り物質の発生が抑制される。また、アルカリ系ガス及び酸性ガスを除去することによって、ウエハWのフォトレジストの特性の変化等が抑制される。特に、フォトレジストが化学増幅型フォトレジストである場合には、空気中にアンモニアやアミン等のアルカリ系ガスがあると、発生した酸が反応してフォトレジスト表面に難溶化層ができる恐れがある。従って、特にアンモニアやアミン等のアルカリ系ガスの除去が有効である。
また、ケミカルフィルタ50,52の濾材50b,52bには吸着されたガスの微粒子が次第に蓄積され次第に有機系ガス等の除去効率が低下するため、ケミカルフィルタ50,52は例えば所定時間使用後に又は定期的に交換する必要がある。そのため、ケミカルフィルタ50,52のフレーム50a,52bの両側面には作業者が手を掛けるための凹部よりなる取っ手部及び溝部(不図示)が形成され、ケーシング28A,28Bの内面には各フレーム50a,52bの両側面の溝部(不図示)に対応する案内部(不図示)が形成されている。これによって、図2内の断面図IIA に示すように配管54A内のダンパー55Aを全閉にした状態で、図2に示すように第1のフィルタユニット26Aのケーシング28Aのドア29Aを開くことで、作業者はケーシング28A内の3つの仕切り板27A上の3段のケミカルフィルタ50(又は52)の交換を効率的に行うことができる。この状態でも、図2内の断面図IIB に示すように配管54B内のダンパー55Bは全開であり、第2のフィルタユニット26Bのケーシング28Bのドア29Bは閉じているため、フィルタユニット26Bを通過した清浄な空気AR4が第1ダクト31を介して図1の空調本体部39に供給される。
一方、図3内の断面図IIIBに示すように配管54B内のダンパー55Bを全閉状態にして、図3に示すように、フィルタユニット26Bのケーシング28Bのドア29Bを開くことで、作業者はケーシング28B内の3つの仕切り板27B上の3段のケミカルフィルタ50(又は52)の交換を効率的に行うことができる。この状態でも、図3内の断面図IIIAに示すように配管54A内のダンパー55Aは全開であり、フィルタユニット26Aのケーシング28Aのドア29Aは閉じているため、フィルタユニット26Aを通過した清浄な空気AR3が第1ダクト31を介して図1の空調本体部39に供給される。なお、作業者がケミカルフィルタ50,52を容易に識別できるように、フレーム50a,52bの両側面の取っ手部の位置が互いに異なっている。
本実施形態の図1の露光装置EXにおいては、フィルタユニット26A,26B内のケミカルフィルタ50,52の交換中にもチャンバ10内の露光本体部4においてウエハWの露光を継続できるように、上述のようにフィルタユニット26A,26B内のケミカルフィルタ50,52の交換は交互に行われる。さらに、露光精度を高く維持して、レチクル干渉計21R及びウエハ干渉計21W等の計測精度を高く維持するためには、フィルタユニット26A又は26B内のケミカルフィルタ50,52の交換中にも、空調本体部39から第2ダクト35を介してチャンバ10内に送風される空気A3の風量は所定の許容範囲内に収める必要がある。
このように第2ダクト35内の空気A3の風量を所定の許容範囲内に収める上での問題が、ダンパー55A又は55Bの開閉時の配管54A又は54B内での空気の圧力損失又は圧力増加である。
図4(A)の点線の直線B1は、例えばダンパー55Aの回転角を全開時の0°(操作量=1)から全閉時の90°(操作量=0)まで時間tに関して線形に変化させたときのダンパー55Aの操作量の変化を表している。なお、図4(A)、(B)、(C)の横軸は時間t(sec)である。また、ダンパー55Aの操作量が直線B1に沿って変化する場合のダンパー55Aの直後の配管54A内での空気の圧力損失(気圧の変化)は、図4(B)の点線の曲線B2で示すように、ダンパー55Aが完全に閉じる直前で非常に大きくなる。圧力損失が図4(B)の曲線B2で表される場合、図1の空調本体部39(送風ファン34)から送風される空気A3の風量(m3/min)は、図4(C)の点線の曲線B3で示すように、ダンパー55Aが完全に閉じる前後でかなり大きく変動する。なお、図4(C)では、一例として、空気A3の風量の許容範囲を24±0.3m3/minとしている。また、図1の送風ファン34は、送風制御系46によってその圧力損失に基づく制御量をフィードフォワードした制御量で駆動されている(詳細後述)。
図4(A)の点線の直線B1は、例えばダンパー55Aの回転角を全開時の0°(操作量=1)から全閉時の90°(操作量=0)まで時間tに関して線形に変化させたときのダンパー55Aの操作量の変化を表している。なお、図4(A)、(B)、(C)の横軸は時間t(sec)である。また、ダンパー55Aの操作量が直線B1に沿って変化する場合のダンパー55Aの直後の配管54A内での空気の圧力損失(気圧の変化)は、図4(B)の点線の曲線B2で示すように、ダンパー55Aが完全に閉じる直前で非常に大きくなる。圧力損失が図4(B)の曲線B2で表される場合、図1の空調本体部39(送風ファン34)から送風される空気A3の風量(m3/min)は、図4(C)の点線の曲線B3で示すように、ダンパー55Aが完全に閉じる前後でかなり大きく変動する。なお、図4(C)では、一例として、空気A3の風量の許容範囲を24±0.3m3/minとしている。また、図1の送風ファン34は、送風制御系46によってその圧力損失に基づく制御量をフィードフォワードした制御量で駆動されている(詳細後述)。
図4(A)の例では、ダンパー55Aの全開状態から全閉状態までの操作時間はほぼ1200sec(ほぼ20min)としているが、この操作時間は例えば1/2程度に短縮することが好ましい。ところが、ダンパー55Aの操作量が直線B1に沿って変化するときには、操作時間を短縮すると、空気A3の風量の変動量(曲線B3)がその許容範囲を超える恐れがある。
そこで、本実施形態では、例えばダンパー55Aを閉じるときに、図4(A)の実線の曲線C1で示すように、図1のダンパー制御系42は、駆動モータ56Aによるダンパー55Aの操作量を全開時の1(回転角0°)から全閉時の0(回転角90°)まで、最初は変化率が大きく次第に変化率が小さくなるように時間tに関して非線形に変化させる。このようにダンパー55Aの操作量が曲線C1に沿って変化する場合のダンパー55Aの直後の配管54A内での空気の圧力損失は、図4(B)の実線の曲線C2で示すようにほぼ一定になる。言い替えると、ダンパー制御系42は、ダンパー55Aの直後の圧力損失が時間tに関してほぼ一定になるようにダンパー55Aの操作量(回転角)を変化させる。圧力損失が図4(B)の曲線C2で表される場合、図1の送風ファン34から送風される空気A3の風量は、図4(C)の実線の曲線C3で示すように、ダンパー55Aが閉じ始めるとき及び完全に閉じるときに僅かに変動する。ところが、その変動量は小さいため、仮にダンパー55Aを閉じるときの操作時間を例えば10min程度に短縮しても、空気A3の風量は許容範囲内に収まることになる。従って、露光装置EXにおける高精度な露光を継続しながら、フィルタユニット26A内のケミカルフィルタ50,52の交換を短時間に行うことができる。
また、フィルタユニット26A内のケミカルフィルタ50,52の交換後にダンパー55Aを開くときには、図4(A)の実線の曲線C4で示すように、ダンパー制御系42はダンパー55Aの操作量を全閉状態の0(回転角90°)から全開状態の1(回転角0°)まで、最初は変化率が大きく次第に変化率が小さくなるように時間tに関して非線形に変化させる。このとき、ダンパー55Aの直後の配管54A内での空気の圧力増加はほぼ一定になる。言い替えると、ダンパー制御系42は、ダンパー55Aの直後の圧力増加が時間tに関してほぼ一定になるようにダンパー55Aの操作量(回転角)を変化させる。このようにダンパー55Aを次第に開くときには、図1の送風ファン34から送風される空気A3の風量の変動量は小さくなり、ダンパー55Aを開くときの操作時間を短縮できる。従って、フィルタユニット26Aのケミカルフィルタ50,52の交換時間を短縮できる。これに対して、ダンパー55Aの操作量を図4(A)の点線の実線B4のように時間tに関して線形に変化させると、空気A3の風量の変動量が大きくなる恐れがある。
同様に、第2のフィルタユニット26B側のダンパー55Bを閉じてから開くときにも、ダンパー制御系42は、駆動モータ56Bを介してダンパー55Bの操作量を、それぞれダンパー55Bの直後での圧力損失及び圧力増加がほぼ一定になるように、時間tに関して非線形に変化させる。これによって、露光装置EXにおける高精度な露光を継続しながら、フィルタユニット26B内のケミカルフィルタ50,52の交換を短時間に行うことができる。
なお、実際には、例えば配管54A,54B内のダンパー55A,55Bの直後にそれぞれ気圧計を設置しておき、ダンパー制御系42は、その気圧計で計測される気圧(圧力)の変化量がほぼ一定になるようにダンパー55A,55Bの操作量を時間tに関して変化させてもよい。または、予めダンパー55A,55Bの操作量とその直後の気圧の変化量との関係を計測し、その関係を記憶しておいてもよい。また、ダンパー制御系42は、ダンパー55A,55Bの操作量(回転角)に応じて求められる圧力損失又は圧力増加の情報(以下、単に圧力損失Plossという。)を送風制御系46に供給し、送風制御系46はその情報をフィードフォワードして送風ファン34を駆動する。
図5(A)は図1内の空調装置30の送風制御系46の構成例を示す。図5(A)において、送風制御系46は、主制御装置40から供給される空気A3の風量の目標値SP(例えば24m3/min)と、風量センサ38で計測される空気A3の風量の計測値SPmとの差分(=SP−SPm)を求めて出力する減算部71と、その差分の比例積分を行って送風ファン34用の第1の回転速度ωa(rad/sec)を求めて出力する比例積分部(PI部)72と、を有する。これは、風量センサ38の計測値をフィードバックすることによって、送風ファン34用の第1の回転速度ωaが求められることを意味する。また、送風制御系46は、ダンパー制御系42から供給される圧力損失Plossをフィードフォワードして送風ファン34用の第2の回転速度ωb(rad/sec)を求めて出力するフィードフォワード演算部(以下、FF演算部という)74と、第1の回転速度量ωaと第2の回転速度ωbとを加算して回転速度の指令値ωc(rad/sec)を求め、この指令値ωcを送風ファン34に出力する加算部73と、を有する。送風ファン34は、回転速度がその指令値ωcになるようにファンを回転駆動する。これらの減算部71、比例積分部72、加算部73、及びFF演算部74は、例えばコンピュータのソフトウェアの機能でもよいが、個別にハードウェアで構成してもよい。
また、FF演算部74は、空気A3の風量の目標値SPに対応する静圧(kPa)を求めて出力する静圧変換部75と、ダンパー制御系42から供給される圧力損失Ploss(kPa)から例えば実測等から定められる所定のオフセットを除去した値を出力するオフセット除去部76と、静圧変換部75から出力される静圧とオフセット除去部76から出力されるオフセット除去後の圧力損失Plossとを加算して送風ファン34で必要となる静圧dPABを求めて出力する加算部77とを有する。さらに、FF演算部74は、空気A3の密度の設定値ρ(kg/m3)を記憶して出力する設定部78と、空気A3の風量の目標値SPを記憶して出力する設定部79と、設定部79から出力される風量の目標値SPを質量流量Qm(kg/sec)に変換して出力する変換部80と、加算部77から出力される静圧dPAB、設定部78から出力される密度の設定値ρ、及び変換部80から出力される質量流量Qmから送風ファン34用の第2の回転速度ωbを求めて加算部73に出力する回転速度演算部81と、を有する。
送風ファン34における空気の風量と静圧との間には、一例として図5(B)に示すような関係がある。図5(B)の曲線B11,B12,及びB13は、それぞれ送風ファン34の回転速度が30Hz、42Hz、及び54Hzのときの風量(m3/min)と静圧(kPa)との関係を表している。これらの風量と静圧との関係の情報は静圧変換部75内の記憶部に記憶されており、静圧変換部75はその関係及び風量の目標値SPから静圧を求めることができる。また、回転速度演算部81に供給される静圧dPAB、空気の密度の設定値ρ、及び質量流量Qmと、回転速度演算部81から出力される送風ファン34用の回転速度ω(ωbと等しい)との間には、一例として以下の関係がある。なお、以下の式(1)において、γext は送風ファン34のファン(ロータ)の外部旋回半径(m)であり、α、β、及びγの補正係数は例えば実測等で予め算出されている値であり、これらの値は回転速度演算部81内の記憶部に予め記憶されている。
FF演算部74内の回転速度演算部81は、式(1)を満たす回転速度ωのうちで正の値(又はより大きい値)を求める。この値が圧力損失Plossのフィードフォワードによって求められる送風ファン34用の第2の回転速度ωbである。
図6(A)の実線の曲線C5は、図2又は図3に示すように、フィルタユニット26A,26Bの一方のケミカルフィルタ50,52の交換を行いながら、FF演算部74を有する送風制御系46を用いて送風ファン34の動作を制御した場合の空気A3の風量の変動をシミュレーションで求めたものである。図6(A)の横軸は時間t(min)であり、風量の許容範囲C6は一例として24±0.3m3 /minであり、フィルタユニット26A又は26Bに対応するダンパー55A又は55Bを図4(A)の曲線C1に従って全開から全閉にするまでの操作時間、及び図4(A)の曲線C4に従って全閉から全開にするまでの操作時間はそれぞれ10minである。即ち、図6(A)の曲線C5は、風量センサ38の計測値のフィードバック及びダンパー制御系42から供給される圧力損失のフィードフォワードに基づいて送風ファン34を駆動した場合の風量変動を表している。
一方、図6(A)の点線の曲線B5は、同様にフィルタユニット26A,26Bの一方のケミカルフィルタ50,52の交換を行いながら、FF演算部74を使用しない状態の送風制御系46を用いて送風ファン34の動作を制御した場合の空気A3の風量変動をシミュレーションで求めたものである。即ち、曲線B5は、風量センサ38の計測値のフィードバックのみに基づいて送風ファン34を駆動した場合の風量変動を表している。
図6(A)の曲線C5と曲線B5とを比較すると、曲線C5は時間tの全範囲において許容範囲C6内に入っているのに対して、曲線B5はフィルタユニット26A又は26Bに対応するダンパー55A又は55Bを閉じるときに許容範囲C6の下限よりも小さくなり、ダンパー55A又は55Bを開くときに許容範囲C6の上限よりも大きくなっている。従って、送風制御系46においてダンパー制御系42から供給される圧力損失に応じて定められる回転速度をフィードフォワードすることによって、ダンパー55A又は55Bの開閉時間を短縮したときにも空気A3の風量の変動を許容範囲C6内に抑えることができることが分かる。
また、図6(B)の実線の曲線C7は、階段状の折れ線C8で示すように空気A3の風量の目標値を24から27m3 /minにステップ的に変化させた場合に、FF演算部74を有する送風制御系46を用いて送風ファン34の動作を制御したときの空気A3の風量変動をシミュレーションで求めたものである。図6(B)の横軸は時間t(sec)であり、曲線C7から、空気A3の風量は大きなオーバーシュートもなく高い追従速度で目標値に追従していることが分かる。従って、圧力損失のフィードフォワードに基づいて送風ファン34を駆動することで、空気A3の風量の目標値を変化させたときに、空気A3の風量を高い追従速度で目標値に設定できる。
なお、例えばダンパー55A又は55Bの開閉時間を長くできる場合、空気A3の風量変動の許容範囲C6がより広い場合、又は空気A3の風量の目標値に対する追従速度が遅くともよい場合には、送風制御系46ではFF演算部74を使用することなく、風量センサ38の計測値のフィードバックのみで送風ファン34を駆動してもよい。なお、上述の動作は、流体としての気体(空気A3)の流量を制御する場合の動作であり、流体としての液体の流量を制御する場合には、例えば式(1)等はその液体の特性に応じて最適化することが好ましいこともある。
次に、本実施形態の露光装置EXにおいて、露光工程中に空調装置30によるチャンバ10内の空調を行いながら、フィルタユニット26A,26Bのケミカルフィルタ50,52の交換を行うときの動作の一例につき図7のフローチャートを参照して説明する。この動作は、主制御装置40の制御のもとでダンパー制御系42、送風制御系46、及び温度制御系44によって制御される。
次に、本実施形態の露光装置EXにおいて、露光工程中に空調装置30によるチャンバ10内の空調を行いながら、フィルタユニット26A,26Bのケミカルフィルタ50,52の交換を行うときの動作の一例につき図7のフローチャートを参照して説明する。この動作は、主制御装置40の制御のもとでダンパー制御系42、送風制御系46、及び温度制御系44によって制御される。
まず図7のステップ100において、図1のダンパー制御系42がダンパー55A,55Bを全開にする。この状態で図2のフィルタユニット26A,26Bのケーシング28A,28Bのドア29A,29Bは完全に閉じている。また、風量センサ38による空気A3の風量計測及び温度センサ37による空気A3の温度計測が開始されている。次のステップ102において、主制御装置40が送風制御系46に空気A3の風量の目標値SPを設定し、温度制御系44に空気A3の目標温度を設定する。そして、送風制御系46は、風量センサ38の計測値等に基づいて空気A3の風量が目標値SPになるように送風ファン34を駆動し、温度制御系44は、温度センサ37の計測値に基づいて空気A3の温度が目標温度になるように加熱冷却部33を駆動する。これとほぼ同時にステップ104において、ダンパー制御系42はダンパー55A,55Bの直後の配管54A,54B内の圧力損失の送風制御系46への出力を開始する。これ以降、送風制御系46では、その圧力損失に基づいて求められる回転速度をフィードフォワードして送風ファン34の回転速度の指令値を所定のサンプリングレートで設定する。この後、空調装置30によってチャンバ10内の露光本体部4の周囲には、フィルタユニット26A,26Bを介して取り込まれた清浄な空気A2が温度制御されて所定の風量で継続して供給される。
次のステップ106において、露光装置EXの露光本体部4は、所定のロット数のウエハに対するレチクルRのパターンの像の露光を開始する。その後の露光中に、フィルタユニット26A,26Bのケミカルフィルタ50,52の交換時期が来たときには、ステップ108で露光本体部4は次のウエハに対する露光を継続する。このステップ108と並行してステップ110〜120において、フィルタユニット26A,26Bのケミカルフィルタ50,52の交換が行われる。即ち、ステップ110において、主制御装置40からの指示によってダンパー制御系42は、図4(A)の曲線C1と同様に変化する操作量で例えば10min程度の操作時間で第1のダンパー55Aを全開状態から次第に全閉状態にする。そして、ダンパー55Aが全閉状態になったとの情報がダンパー制御系42から主制御装置40に出力される。次のステップ112において、図2に示すように、作業者(不図示)が第1のフィルタユニット26Aのケーシング28Aのドア29Aを開き、ケーシング28A内の下段の3個のケミカルフィルタ50、中段の3個のケミカルフィルタ52、及び上段の3個のケミカルフィルタ50をそれぞれ未使用のケミカルフィルタ50,52と交換する。交換完了後に、ケーシング28Aのドア29Aが完全に閉じられる。
次のステップ114において、主制御装置40からの指示によってダンパー制御系42は、図4(A)の曲線C4と同様に変化する操作量で例えば10min程度の操作時間で第1のダンパー55Aを全閉状態から次第に全開状態にする。そして、ダンパー55Aが全開状態になったとの情報がダンパー制御系42から主制御装置40に出力される。次のステップ116において、主制御装置40からの指示によってダンパー制御系42は、ダンパー55Aの全閉時と同様に第2のダンパー55Bを全開状態から次第に全閉状態にする。そして、ダンパー55Bが全閉状態になったとの情報がダンパー制御系42から主制御装置40に出力された後のステップ118において、図3に示すように、作業者(不図示)が第2のフィルタユニット26Bのケーシング28Bのドア29Bを開き、ケーシング28B内の下段の3個のケミカルフィルタ50、中段の3個のケミカルフィルタ52、及び上段の3個のケミカルフィルタ50をそれぞれ未使用のケミカルフィルタ50,52と交換する。交換完了後に、ケーシング28Bのドア29Bが完全に閉じられる。
次のステップ120において、主制御装置40からの指示によってダンパー制御系42は、ダンパー55Aの全開時と同様に第2のダンパー55Bを全閉状態から次第に全開状態にする。そして、ダンパー55Bが全開状態になったとの情報がダンパー制御系42から主制御装置40に出力されたときに、フィルタユニット26A,26B内の全部のケミカルフィルタ50,52の交換作業が完了する。主制御装置40では、この時点からフィルタユニット26A,26B内の全部のケミカルフィルタ50,52の使用時間の計数を開始し、この使用時間が所定の時間に達したときに、ステップ110〜120の動作を繰り返すことでケミカルフィルタ50,52の交換が再度行われる。
そして、ステップ120に続くステップ122において、ステップ108に続いて露光本体部4による次のウエハに対する露光が継続される。その後、ステップ124でウエハの露光が終了したときには、一例として次のステップ126で空調装置30による空調動作が停止される。このように、空調装置30を用いることによって、清浄で温度制御された空気が供給されるチャンバ10内の露光本体部4においてウエハに対する露光を行っているときに、フィルタユニット26A,26Bでは交互にケミカルフィルタ50,52の交換を行うことができる。従って、露光装置EXでは露光工程のスループットを低下させることなく、空調装置30のケミカルフィルタ50,52の交換を行うことができる。
本実施形態の効果等は以下の通りである。
本実施形態の露光装置EXは、チャンバ10内に温度制御された清浄な空気を供給する空調装置30を備え、空調装置30は、チャンバ10内の露光本体部4の周囲に送風(供給)される空気の風量を制御する風量制御系58を備えている。そして、風量制御系58は、空気の流路に並列に、かつケミカルフィルタ50,52が着脱可能に設置された第1及び第2のフィルタユニット26A,26Bと、第1のフィルタユニット26Aを通過した空気AR3の流路に配置されて空気AR3の風量を制御する第1のダンパー55A(流量制御弁)と、第2のフィルタユニット26Bを通過した空気AR4の流路に配置されて空気AR4の風量を制御する第2のダンパー55B(流量制御弁)と、ダンパー55A,55Bを通過して露光本体部4の近傍に送風される空気の風量を計測する風量センサ38と、フィルタユニット26A,26B側から露光本体部4側に空気を送風する送風ファン34(送風部)と、一方のダンパー55B(又は55A)を開状態として、他方のダンパー55A(又は55B)を次第に閉じて完全に閉じた状態とした後、その他方のダンパー55A(又は55B)を次第に開くダンパー制御系42と、他方のダンパー55A(又は55B)の開閉時に、風量センサ38の計測値に基づいて、送風ファン34の風量が目標範囲内に維持されるように送風ファン34を制御する送風制御系46と、を備えている。
本実施形態の露光装置EXは、チャンバ10内に温度制御された清浄な空気を供給する空調装置30を備え、空調装置30は、チャンバ10内の露光本体部4の周囲に送風(供給)される空気の風量を制御する風量制御系58を備えている。そして、風量制御系58は、空気の流路に並列に、かつケミカルフィルタ50,52が着脱可能に設置された第1及び第2のフィルタユニット26A,26Bと、第1のフィルタユニット26Aを通過した空気AR3の流路に配置されて空気AR3の風量を制御する第1のダンパー55A(流量制御弁)と、第2のフィルタユニット26Bを通過した空気AR4の流路に配置されて空気AR4の風量を制御する第2のダンパー55B(流量制御弁)と、ダンパー55A,55Bを通過して露光本体部4の近傍に送風される空気の風量を計測する風量センサ38と、フィルタユニット26A,26B側から露光本体部4側に空気を送風する送風ファン34(送風部)と、一方のダンパー55B(又は55A)を開状態として、他方のダンパー55A(又は55B)を次第に閉じて完全に閉じた状態とした後、その他方のダンパー55A(又は55B)を次第に開くダンパー制御系42と、他方のダンパー55A(又は55B)の開閉時に、風量センサ38の計測値に基づいて、送風ファン34の風量が目標範囲内に維持されるように送風ファン34を制御する送風制御系46と、を備えている。
また、風量制御系58を用いた風量制御方法は、露光本体部4の周囲に送風される空気の風量を制御する風量制御方法であって、空気の流路に並列に設置されたフィルタユニット26A,26Bを介して露光本体部4の周囲に空気を風量が目標範囲内に維持されるように送風するステップ102と、フィルタユニット26A,26Bを通過した空気の風量をそれぞれ制御する第1及び第2のダンパー55A,55Bのうちのダンパー55B(又は55A)を開状態として、ダンパー55Aを次第に閉じながら、露光本体部4の周囲にフィルタユニット26A,26Bを通過した空気を風量がその目標範囲内に維持されるように送風するステップ110とを含む。
本実施形態によれば、一方のダンパー55Bを開状態として、他方のダンパー55Aを次第に閉じながら、露光本体部4の近傍にフィルタユニット26A,26Bを通過した空気を風量が目標範囲内に維持されるように送風しており、その他方のダンパー55Aを完全に閉じた状態でも、その一方のダンパー55Bを通過した空気が目標範囲内の風量で送風されている。この状態で、露光本体部4による露光を継続しつつ、その他方のダンパー55Aに対応するフィルタユニット26Aのケミカルフィルタ50,52の交換を行うことができる(ステップ112)。従って、露光本体部4の近傍にフィルタユニット26A,26Bを介して空気を送風する際に、その空気の安定な送風を停止することなく、フィルタユニット26A又は26Bのケミカルフィルタ50,52の交換を行うことができる。
また、第1及び第2のダンパー55A,55Bは、それぞれ対応する配管54A,54B内の空気の流路内に配置されて、その配管54A,54Bの断面上にある回転軸の回りに回転可能な平板状部材であるため、ダンパー55A,55Bの操作が容易である。なお、ダンパー55A,55Bの代わりに、例えば図2のフィルタユニット26A,26Bのケーシング28A,28Bの配管54A,54Bとの連結部の開口28Ac,28Bcに対して横方向(例えば±Y方向)に移動して、開口28Ac,28Bcの開閉を行う第1及び第2のシャッター機構(流量制御弁の他の例)を使用してもよい。
また、ケミカルフィルタ50(濾材50b)は、その中を通過する気体中の有機系ガス(有機物)を除去し、ケミカルフィルタ52(濾材52b)は、その中を通過する気体中のアルカリ性ガス及び酸性ガスを除去しているため、露光本体部4が収納されるチャンバ10内に不純物が高度に除去された空気を供給できる。
さらに、本実施形態のフィルタユニット26A,26Bには、それぞれ6段のケミカルフィルタ50及び3段のケミカルフィルタ52が設置されているが、ケミカルフィルタ50,52の種類及び個数は任意である。例えばフィルタユニット26A,26Bはそれぞれ一つのケミカルフィルタ50(又は52)を有するのみでもよい。
さらに、本実施形態のフィルタユニット26A,26Bには、それぞれ6段のケミカルフィルタ50及び3段のケミカルフィルタ52が設置されているが、ケミカルフィルタ50,52の種類及び個数は任意である。例えばフィルタユニット26A,26Bはそれぞれ一つのケミカルフィルタ50(又は52)を有するのみでもよい。
さらに、フィルタユニット26A,26B内のフィルタは、ケミカルフィルタ以外の任意のフィルタを使用できる。例えば、フィルタユニット26A,26B内のフィルタとしては、HEPAフィルタ又はULPAフィルタのような微小な粒子(パーティクル)を除去するための防塵フィルタを用いることも可能である。
また、本実施形態の空調装置30は、上記の風量制御系58と、送風ファン34から送風される空気の温度を計測する温度センサ37と、温度センサ37の計測結果に基づいて送風ファン34から送風される空気の温度を制御する加熱冷却部33(温度制御部)と、を備えている。そして、空調装置30を用いる空調方法は、露光本体部4の近傍に送風される空気の風量及び温度を制御する空調方法であって、上記の風量制御方法を用いて露光本体部4の近傍に送風される空気の風量を制御すること(ステップ102の一部及びステップ110)と、露光本体部4の近傍に送風される空気の温度を制御すること(ステップ102の一部)とを含んでいる。
また、本実施形態の空調装置30は、上記の風量制御系58と、送風ファン34から送風される空気の温度を計測する温度センサ37と、温度センサ37の計測結果に基づいて送風ファン34から送風される空気の温度を制御する加熱冷却部33(温度制御部)と、を備えている。そして、空調装置30を用いる空調方法は、露光本体部4の近傍に送風される空気の風量及び温度を制御する空調方法であって、上記の風量制御方法を用いて露光本体部4の近傍に送風される空気の風量を制御すること(ステップ102の一部及びステップ110)と、露光本体部4の近傍に送風される空気の温度を制御すること(ステップ102の一部)とを含んでいる。
この空調装置30又は空調方法によれば、風量及び温度が制御された空気を露光本体部4の近傍に送風でき、露光本体部4の温度を目標とする温度範囲内に高精度に維持できる。
また、本実施形態の露光装置EXは、露光光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(基板)を露光する露光装置において、空調装置30と、ウエハWを露光する露光本体部4を収納するとともに、空調装置30によって風量及び温度が制御された空気が供給されるチャンバ10と、を備えている。また、露光装置EXによる露光方法は、空調装置30を用いる空調方法で空気の風量及び温度を制御すること(ステップ102の一部及びステップ110)と、風量及び温度が制御された空気を露光本体部4を収容するチャンバ10内に送風すること(ステップ110の一部)と、を有する。
また、本実施形態の露光装置EXは、露光光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(基板)を露光する露光装置において、空調装置30と、ウエハWを露光する露光本体部4を収納するとともに、空調装置30によって風量及び温度が制御された空気が供給されるチャンバ10と、を備えている。また、露光装置EXによる露光方法は、空調装置30を用いる空調方法で空気の風量及び温度を制御すること(ステップ102の一部及びステップ110)と、風量及び温度が制御された空気を露光本体部4を収容するチャンバ10内に送風すること(ステップ110の一部)と、を有する。
本実施形態によれば、空調装置30のフィルタユニット26A又は26Bのケミカルフィルタ50,52の交換を行いながら、風量及び温度が制御された空気が供給される環境下でウエハWを露光できるため、露光精度を高く維持した上で露光工程のスループットを高くできる。
また、上記の実施形態の露光装置EX又はその露光方法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8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又は露光方法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。
また、上記の実施形態の露光装置EX又はその露光方法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8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又は露光方法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、露光精度を高く維持した上で高いスループットが得られるため、電子デバイスを安価に高精度に製造できる。
なお、上記の実施形態では、空調用の気体として空気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、上記の実施形態は、流体としての気体の流量を制御しているが、流体としての液体の流量を制御する場合にも本発明を適用することができる。上述の実施形態と同様に液体(例えば投影光学系又はリニアモータ等を冷却するための液体)の流量を制御することによって、その液体の安定な供給を停止することなく、その液体が通過するフィルタ(例えば液体中のパーティクル等を除去するフィルタ)の少なくとも一部の交換を行うことができる。
また、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、上記の実施形態は、流体としての気体の流量を制御しているが、流体としての液体の流量を制御する場合にも本発明を適用することができる。上述の実施形態と同様に液体(例えば投影光学系又はリニアモータ等を冷却するための液体)の流量を制御することによって、その液体の安定な供給を停止することなく、その液体が通過するフィルタ(例えば液体中のパーティクル等を除去するフィルタ)の少なくとも一部の交換を行うことができる。
また、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、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。
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。
EX…露光装置、R…レチクル、PL…投影光学系、W…ウエハ、4…露光本体部、10…チャンバ、26A,26B…フィルタユニット、28A,28B…ケーシング、30…空調装置、33…加熱冷却部、34…送風ファン、37…温度センサ、38…風量センサ、42…ダンパー制御系、44…温度制御系、46…送風制御系、58…風量制御系、50,52…ケミカルフィルタ、55A,55B…ダンパー
Claims (17)
- 物体の近傍に供給される流体の流量を制御する方法において、
流体の流路に並列に、かつ少なくとも一部が着脱可能に設置された第1及び第2のフィルタ部を介して前記物体の近傍に流体を流量が目標範囲内に維持されるように供給することと、
前記第1及び第2のフィルタ部を通過した流体の流路にそれぞれ配置されて該流体の流量を制御する第1及び第2の流量制御弁のうちの一方の流量制御弁を開状態として、他方の流量制御弁を次第に閉じながら、前記物体の近傍に前記第1及び第2のフィルタ部を通過した流体を流量が前記目標範囲内に維持されるように供給することと、
を含むことを特徴とする流量制御方法。 - 前記他方の流量制御弁が閉じた状態で、前記第1及び第2のフィルタ部のうちの前記他方の流量制御弁に対応するフィルタ部のうちの少なくとも一部を交換しつつ、前記物体の近傍に前記第1及び第2のフィルタ部を通過した流体を流量が前記目標範囲内に維持されるように供給することと、
前記他方の流量制御弁を次第に開きながら、前記物体の近傍に前記第1及び第2のフィルタ部を通過した流体を流量が前記目標範囲内に維持されるように供給することと、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の流量制御方法。 - 前記他方の流量制御弁を次第に閉じるか又は次第に開くことは、前記他方の流量制御弁による流体の圧力損失を一定にするために、前記他方の流量制御弁の動作量を経過時間に関して非線形に変化させることを含むことを特徴とする請求項2に記載の流量制御方法。
- 前記他方の流量制御弁を次第に閉じるか又は次第に開くときに、前記他方の流量制御弁の動作量に応じた圧力損失量をフィードフォワードして前記物体の近傍に供給される流体の流量を定めることを特徴とする請求項2又は3に記載の流量制御方法。
- 前記第1及び第2のフィルタ部は、該フィルタ部を通過する流体中の有機物、アルカリ性物質、及び酸性物質のうち少なくとも一つを除去することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の流量制御方法。
- 物体の近傍に供給される気体の流量及び温度を制御する空調方法において、
請求項1〜5のいずれか一項に記載の流量制御方法を用いて前記物体の近傍に供給される流体としての前記気体の流量を制御することと、
前記物体の近傍に供給される気体の温度を制御することと、
を含むことを特徴とする空調方法。 - 露光光でパターンを介して基板を露光する露光方法において、
請求項6に記載の空調方法で気体の流量及び温度を制御することと、
前記流量及び温度が制御された気体を前記基板を露光する露光本体部を収容するチャンバ内に供給することと、
前記第1のフィルタ部又は前記第2のフィルタ部の少なくとも一部を交換しつつ、前記露光光で前記基板を露光することと、
を含むことを特徴とする露光方法。 - 物体の近傍に供給される流体の流量を制御する装置において、
流体の流路に並列に、かつ少なくとも一部が着脱可能に設置された第1及び第2のフィルタ部と、
前記第1のフィルタ部を通過した流体の流路に配置されて該流体の流量を制御する第1の流量制御弁と、
前記第2のフィルタ部を通過した流体の流路に配置されてこの流体の流量を制御する第2の流量制御弁と、
前記第1及び第2の流量制御弁を通過した流体の流量情報を計測する流量センサと、
前記第1及び第2のフィルタ部側から前記物体側に流体を供給する供給部と、
前記第1及び第2の流量制御弁のうちの一方の流量制御弁を開状態として、他方の流量制御弁を次第に閉じて完全に閉じた状態とした後、前記他方の流量制御弁を次第に開く第1制御部と、
前記他方の流量制御弁の開閉時に、前記流量センサの計測結果に基づいて、前記供給部からの流体の流量が目標範囲内に維持されるように前記供給部を制御する第2制御部と、
を備えることを特徴とする流量制御装置。 - 前記第1制御部は、前記他方の流量制御弁を次第に閉じるか又は次第に開くときに、前記他方の流量制御弁による流体の圧力損失を一定にするために、前記他方の流量制御弁の動作量を経過時間に関して非線形にすることを特徴とする請求項8に記載の流量制御装置。
- 前記第1制御部は、前記他方の流量制御弁を次第に閉じるか又は次第に開くときに、前記他方の流量制御弁の動作速度を次第に遅くすることを特徴とする請求項9に記載の流量制御装置。
- 前記第2制御部は、前記第1制御部による前記他方の流量制御弁の開閉時に、前記他方の流量制御弁における圧力損失量に応じた動作量を前記供給部にフィードフォワードすることを特徴とする請求項8〜10のいずれか一項に記載の流量制御装置。
- 前記第1及び第2の流量制御弁は、それぞれ対応する流路内に配置されて、前記流路の断面上にある回転軸の回りに回転可能な平板状部材であることを特徴とする請求項8〜11のいずれか一項に記載の流量制御装置。
- 前記第1及び第2のフィルタ部は、該フィルタ部を通過する流体中の有機物、アルカリ性物質、及び酸性物質のうち少なくとも一つを除去することを特徴とする請求項8〜12のいずれか一項に記載の流量制御装置。
- 物体の近傍に供給される気体の流量及び温度を制御する空調装置において、
請求項8〜13のいずれか一項に記載の流量制御装置と、
前記供給部から供給される流体としての前記気体の温度を計測する温度センサと、
前記温度センサの計測結果に基づいて前記供給部から供給される前記気体の温度を制御する温度制御部と、
を備えることを特徴とする空調装置。 - 露光光でパターンを介して基板を露光する露光装置において、
請求項14に記載の空調装置と、
前記基板を露光する露光本体部を収容するとともに、前記空調装置によって流量及び温度が制御された気体が供給されるチャンバと、
を備えることを特徴とする露光装置。 - 請求項7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。 - 請求項15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。
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