JP2016053863A - Temperature regulator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、温度調節装置に関し、特に、露光装置用の温度調節装置に関する。 The present invention relates to a temperature control apparatus, and more particularly to a temperature control apparatus for an exposure apparatus.
半導体露光装置等においては、位置決めステージの駆動手段や電気基盤、レーザ発振器等の発熱源を有するために、この発熱源により露光装置の周囲雰囲気の温度が上昇されることを阻止し、精密温調を保つことが重要な課題となっている。すなわち、半導体露光装置内の温度が変動すると、露光光路中の気体の温度揺らぎによる露光むらや干渉計光路中の気体の温度揺らぎによる位置決め精度低下、さらにレチクルやウエハ等の基板に熱変形が生じるなど、高精度な露光転写を行なうことが困難になる。そのために、露光装置を包囲するチャンバ内の温度の上昇や変動を制御し、チャンバ内の温度を所定の温度に維持するための温度調節装置が採用されている（特許文献１乃至特許文献３参照）。 Since a semiconductor exposure apparatus has a heat source such as a positioning stage driving means, an electric base, and a laser oscillator, the heat source prevents the temperature of the ambient atmosphere of the exposure apparatus from being raised, and precise temperature control is performed. It has become an important issue to maintain. That is, when the temperature in the semiconductor exposure apparatus fluctuates, exposure unevenness due to temperature fluctuations in the gas in the exposure optical path, deterioration in positioning accuracy due to temperature fluctuations in the gas in the interferometer optical path, and thermal deformation of the substrate such as a reticle or wafer occur. It becomes difficult to perform highly accurate exposure transfer. For this purpose, a temperature adjusting device is used to control temperature rise and fluctuation in the chamber surrounding the exposure apparatus and maintain the temperature in the chamber at a predetermined temperature (see Patent Documents 1 to 3). ).
この種の温度調節装置を備えた露光装置としては、例えば、図３に図示するような装置が知られている。すなわち、露光装置１１０は、レチクル等の原版のパターンをウエハ等の基板に転写する露光装置本体１１１と、露光装置本体１１１を包囲するチャンバ１１２内の空気の温度を調節する温度調節装置１１３を具備する。温度調節装置１１３により所定の温度に調節された空気はフィルタ１１５より流入され、矢印で示すように露光装置本体１１１に沿って下方に流れ、空気流出口１１６から排出されるように構成され、露光装置本体１１１の発熱源の熱を放熱させて排除する。 As an exposure apparatus provided with this type of temperature control apparatus, for example, an apparatus as shown in FIG. 3 is known. That is, the exposure apparatus 110 includes an exposure apparatus main body 111 that transfers an original pattern such as a reticle onto a substrate such as a wafer, and a temperature adjustment apparatus 113 that adjusts the temperature of air in a chamber 112 surrounding the exposure apparatus main body 111. To do. The air adjusted to a predetermined temperature by the temperature adjusting device 113 flows in from the filter 115, flows downward along the exposure apparatus main body 111 as shown by an arrow, and is discharged from the air outlet 116, and is exposed. The heat of the heat source of the apparatus main body 111 is dissipated and eliminated.
また、温度調節装置１１３は、チャンバ１１２の空気流出口１１６から排気される空気と外気取込口１１７からの空気をベースヒータ１２２にて加温した後、冷却器１２１で熱交換を行ない冷却し所定の温度へ調整を行ないファン１２４に吸い込まれる。ファン１２４に吸い込まれた空気は最終目的温度に精密温度調節を行なう高感度ヒータ１２３に送風され温調された後にフィルタ１１５を介してチャンバ１１２に流入する。また、ベースヒータ１２２と高感度ヒータ１２３はそれぞれ流出側に配置された温度センサ１３１・１３２の測定結果を基にして制御部１３０・１３１によりそれぞれ制御されるように構成されている。 Further, the temperature control device 113 heats the air exhausted from the air outlet 116 of the chamber 112 and the air from the outside air inlet 117 with the base heater 122, and then performs heat exchange with the cooler 121 to cool it. The temperature is adjusted to a predetermined temperature and sucked into the fan 124. The air sucked into the fan 124 is blown to the high-sensitivity heater 123 that performs precise temperature adjustment to the final target temperature, and the temperature is adjusted, and then flows into the chamber 112 through the filter 115. The base heater 122 and the high sensitivity heater 123 are configured to be controlled by the control units 130 and 131, respectively, based on the measurement results of the temperature sensors 131 and 132 disposed on the outflow side.
このような従来の露光装置の温度調節装置においては、冷却器１２１の冷却能力は一定運転しており、露光装置本体１１１の発熱量変化はベースヒータ１２２の発熱量を変化させることで高感度ヒータ１２３に流入する温度を一定に保ち精密温調を可能としている。 In such a temperature adjusting device of the conventional exposure apparatus, the cooling capacity of the cooler 121 is operated at a constant level, and the heat generation amount change of the exposure apparatus main body 111 is changed by changing the heat generation amount of the base heater 122 so that the high sensitivity heater. The temperature flowing into 123 is kept constant and precise temperature control is possible.
半導体露光装置等においては、露光むらをなくしかつ精密な位置決めを必要とし、高い分解能で空気の温度を調整することが重要であり、さらに、今まで以上にスピードアップが求められており、そのために、より大電力を消費する方向へ進んでいる。 In semiconductor exposure equipment, etc., it is important to eliminate exposure unevenness and precise positioning, and to adjust the temperature of air with high resolution, and further speedup is required more than ever. It is moving in the direction of consuming more power.
従来の半導体露光装置等における温度調節装置においては、露光装置自体が大きいために、温度調節を要する空間（露光装置本体を包囲するチャンバー）も大きく、温度調節システムも大きなものとなっている。 In a conventional temperature adjusting apparatus in a semiconductor exposure apparatus or the like, since the exposure apparatus itself is large, a space requiring temperature adjustment (a chamber surrounding the exposure apparatus main body) is large, and the temperature adjusting system is also large.
また、高精度な温調精度を達成する為温度調節装置の冷却器はその能力を可変とすることができず、ヒータ側で温度調節を行なうようにしている。冷却器の能力は通常露光装置本体が稼働している状態での発熱量を基準に決められており、この冷却器の能力に応じて温度を上昇させるために必要な容量を持つヒータを用いることが必要となり、冷却器やヒータはともに大容量のものが必要となっている。 Further, in order to achieve high temperature control accuracy, the cooler of the temperature control device cannot change its capability, and temperature control is performed on the heater side. The capacity of the cooler is usually determined based on the amount of heat generated when the exposure system is in operation, and a heater with the capacity necessary to raise the temperature according to the capacity of the cooler should be used. Therefore, both the cooler and the heater are required to have a large capacity.
しかしながら、常に装置が稼働し続けると言う生産体制から変化し、必要最低限の装置を稼働させる生産体制に変化しつつあり、装置非稼働時の省エネ運転が必要となってきている。 However, it is changing from a production system in which the apparatus always operates, and is changing to a production system in which the minimum necessary apparatus is operated, and energy-saving operation is required when the apparatus is not in operation.
しかし、露光装置本体を停止させて、温度調節装置のみを運転させても露光装置本体分の熱量をヒータで発熱し熱量のバランスを保つシステムである為省エネ運転にはならない。また、温度調整装置まで停止してしまうと露光装置本体の温度が変わってしまい装置復帰の温度安定待ちに数日のレベルの時間を要してしまうと言うのが従来技術の課題となっている。 However, even if the exposure apparatus main body is stopped and only the temperature control apparatus is operated, the energy consumption for the exposure apparatus main body is generated by the heater and the balance of the heat quantity is maintained. Further, if the temperature adjustment device is stopped, the temperature of the exposure apparatus main body changes, and it takes a time of several days to wait for temperature stabilization when the apparatus is restored. .
そこで、本発明は、従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであって、冷却器やヒータの消費エネルギーを小さくしつつ、省エネルギー運転から標準運転への復帰時間を短縮することができる温度調節装置を備えた露光装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the problems of the prior art, and is a temperature control capable of shortening the return time from the energy saving operation to the standard operation while reducing the energy consumption of the cooler and the heater. An object of the present invention is to provide an exposure apparatus including the apparatus.
上記目的を達成するために、本発明の露光装置は、冷凍機の冷凍能力を切り替える手段と、冷凍能力を落とした際に温度異常判定閾値を広げる手段と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the exposure apparatus of the present invention is characterized by having means for switching the refrigerating capacity of the refrigerator and means for widening the temperature abnormality determination threshold when the refrigerating capacity is reduced.
本発明によれば、冷凍機の冷凍能力を落とすことで冷凍機の消費電力の削減が可能となり、また、冷却能力が落ちたことでヒータの必要熱量も小さくなりヒータの消費電力の削減も可能な露光装置を提供することができる。また、設定温度を変更しないことで省エネ運転状態からの復帰時間を短縮することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the power consumption of the refrigerator by reducing the refrigerating capacity of the refrigerator, and the required heat amount of the heater can be reduced and the power consumption of the heater can be reduced due to the reduced cooling capacity. An exposure apparatus can be provided. Moreover, the return time from an energy saving operation state can be shortened by not changing preset temperature.
以下に、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
〔第１実施形態〕
本発明に基づく温度調節装置を備えた露光装置の第１の実施形態について、その概略構成を示す図１を参照して説明する。
[First Embodiment]
A first embodiment of an exposure apparatus provided with a temperature control device according to the present invention will be described with reference to FIG.
図１において、露光装置１１０は、レチクル等の原版のパターンをウエハ等の基板に転写する露光装置本体１１１と、露光装置本体１１１を包囲するチャンバ１１２と、チャンバ１１２内の空気の温度を調節する温度調節装置１１３とを具備している。 In FIG. 1, an exposure apparatus 110 adjusts the temperature of air in the chamber 112, an exposure apparatus main body 111 that transfers an original pattern such as a reticle to a substrate such as a wafer, a chamber 112 that surrounds the exposure apparatus main body 111. And a temperature control device 113.
温度調節装置１１３により所定の温度に調節された空気は上部に配置されたフィルタ１１５より流入され、矢印で示すように露光装置本体１１１に沿って下方に流れ、空気流出口１１６から排出されるように構成される。露光装置本体１１１に沿って流れる空気は、露光装置本体１１１の発熱源から発生する熱を放熱させて排除し、チャンバ１１２内の温度を所定の温度に維持する。空気流出口１１６から温調装置１１３に戻ってきた空気と外気取込口１１７から取り込んだ空気をベースヒータ１２２及び冷却器１２１を通し、ファン１２４により精密温度調節を行なう高感度ヒータ１２３に送風され、チャンバ１１２に供給される構成となっている。 The air adjusted to a predetermined temperature by the temperature adjusting device 113 flows in from the filter 115 disposed at the upper part, flows downward along the exposure apparatus main body 111 as indicated by an arrow, and is discharged from the air outlet 116. Configured. The air flowing along the exposure apparatus main body 111 dissipates and eliminates heat generated from the heat source of the exposure apparatus main body 111, and maintains the temperature in the chamber 112 at a predetermined temperature. The air returned from the air outlet 116 to the temperature control device 113 and the air taken in from the outside air inlet 117 pass through the base heater 122 and the cooler 121, and are blown to the high sensitivity heater 123 that performs precise temperature adjustment by the fan 124. , And is supplied to the chamber 112.
ベースヒータ１２２と高感度ヒータ１２３の流出側の空気の温度を測定する温度センサ１３１・１３２は制御部１２９・１３０に接続され、それぞれ測定された測定結果に基づいてベースヒータ１２２、及び、高感度ヒータ１２３を制御するように構成されている。 Temperature sensors 131 and 132 for measuring the temperature of the air on the outflow side of the base heater 122 and the high sensitivity heater 123 are connected to the control units 129 and 130, and based on the measured results, the base heater 122 and the high sensitivity. The heater 123 is configured to be controlled.
以上のように構成される露光装置１１０において、空気流出口１１６から排出される空気は、露光装置本体１１１の発熱源から発生する熱を吸収して温度調節装置１１３に取り込まれる。この時露光装置本体１１１の発熱源から発生する熱が少ない場合はベースヒータ１２２が発熱することで温度センサ１３１の温度が一定になるように制御部１２９制御を行なっている。尚、冷却器１２１の冷凍能力を制御するコントローラ１３２は通常運転状態では一定能力で運転を行なっているが、コントローラ１３３により冷却器１２１の能力を落とすことで、冷却器１２１、ベースヒータ１２２の消費電力を削減することが可能となる。但し、冷却器１２１の能力を落とすことが可能なのは露光装置本体１１１が停止中の時のみである。また、冷却能力を変化させることで温度安定精度が低下し、安定するまでの時間を有する為１日単位で露光装置本体１１１を停止する時に冷却能力を落とすことが可能となる。 In the exposure apparatus 110 configured as described above, the air discharged from the air outlet 116 absorbs heat generated from the heat source of the exposure apparatus main body 111 and is taken into the temperature adjustment apparatus 113. At this time, when the heat generated from the heat source of the exposure apparatus main body 111 is small, the control unit 129 is controlled so that the temperature of the temperature sensor 131 becomes constant as the base heater 122 generates heat. The controller 132 that controls the refrigerating capacity of the cooler 121 operates at a constant capacity in the normal operation state. However, the controller 133 reduces the capacity of the cooler 121 to reduce the consumption of the cooler 121 and the base heater 122. Electric power can be reduced. However, the capability of the cooler 121 can be reduced only when the exposure apparatus main body 111 is stopped. Further, the temperature stability accuracy is lowered by changing the cooling capacity, and the cooling capacity can be lowered when the exposure apparatus main body 111 is stopped in units of one day because it has a time to stabilize.
冷却能力を下げた際に温度センサ１３１の温度安定精度が通常運転と比較し低下することが考えられるが、露光装置本体１１１は非稼働状態の為温度安定精度の低下は問題とならない為制御部１２９，１３０の温度異常判定閾値を変更することが可能となる。また、温度安定精度は変わるが、設定温度が変わらないことで冷却器１２１の能力を復帰させた後の温度安定待ち時間も温度調節装置１１３の停止状態からと比較し大幅に短縮することが可能となる。 When the cooling capacity is lowered, the temperature stability accuracy of the temperature sensor 131 may be lower than that in the normal operation. However, since the exposure apparatus main body 111 is not in operation, a decrease in temperature stability accuracy does not cause a problem. It becomes possible to change the temperature abnormality determination thresholds 129 and 130. In addition, although the temperature stability accuracy is changed, the temperature stabilization waiting time after the ability of the cooler 121 is restored can be significantly shortened compared with the temperature control device 113 from the stopped state because the set temperature does not change. It becomes.
尚、本発明において気体は空気の他にヘリウムガスまたはアルゴンガス等の不活性ガス、液体は水の他フッ素系不活性液体でも良い。また、液浸露光装置や真空露光装置においても実施可能である。 In the present invention, the gas may be an inert gas such as helium gas or argon gas in addition to air, and the liquid may be water or a fluorine-based inert liquid. It can also be implemented in an immersion exposure apparatus or a vacuum exposure apparatus.
冷却器１２１の冷却能力を落とすコントローラ１３３の手段として冷却器１２１用の冷凍機の運転周波数を制御するインバーターの周波数設定を通信により操作パネル上より変更することで冷凍機の運転周波数を落とし冷凍能力を低下させる。 By changing the frequency setting of the inverter that controls the operating frequency of the refrigerator for the cooler 121 as a means of the controller 133 for reducing the cooling capacity of the cooler 121 from the operation panel by communication, the operating frequency of the refrigerator is reduced. Reduce.
また、冷却器１２１の冷凍能力を落とすコントローラ１３３の別の手段として冷却器１２１へ流れる冷媒配管の膨張弁の開度を通信により操作パネル上より変更することで冷媒流量を変更し冷凍能力を低下させる。 Further, as another means of the controller 133 for reducing the refrigerating capacity of the cooler 121, the refrigerant flow rate is changed and the refrigerating capacity is lowered by changing the opening of the expansion valve of the refrigerant pipe flowing to the cooler 121 from the operation panel by communication. Let
〔第２実施形態〕
次に、本発明に基づく露光装置の第２の実施形態について図２を参照して説明する。図２は本発明の露光装置の第２の実施例の概略構成図であり、前述した実施例と同様の部材には同一符号を付して説明する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the exposure apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic block diagram of the second embodiment of the exposure apparatus of the present invention. The same members as those in the above-mentioned embodiment are described with the same reference numerals.
第１の実施形態で実施した冷却器１２１能力を落とすと同時にファン１２４の能力を制御するコントローラ１３４により流量を落とすことでベースヒータ１２２と高感度ヒータ１２３両方の発熱量を減少することが可能となる。つまり、ベースヒータ１２２と高感度ヒータ１２３、ファン１２４それぞれの発熱量を減少させることで消費電力を削減することが可能となる。 It is possible to reduce the heat generation amount of both the base heater 122 and the high sensitivity heater 123 by reducing the flow rate by the controller 134 that controls the ability of the fan 124 at the same time as reducing the capacity of the cooler 121 implemented in the first embodiment. Become. That is, it is possible to reduce power consumption by reducing the amount of heat generated by each of the base heater 122, the high sensitivity heater 123, and the fan 124.
温度調節装置１１３の冷却器１２１の能力、及び、流量は、露光装置本体１１１が稼働している状態での発熱量を基準に想定して決められていが、露光装置本体１１１が非稼働時は発熱量が削減されることで冷却能力、及び、流量を低減することが可能となる。
尚、空気の流量だけではなく、液（水や不活性冷媒など）の流量を落とすことでも同様な効果を得ることが可能である。
The capacity and flow rate of the cooler 121 of the temperature control device 113 are determined on the basis of the amount of heat generated when the exposure apparatus main body 111 is in operation, but when the exposure apparatus main body 111 is not in operation. By reducing the calorific value, the cooling capacity and the flow rate can be reduced.
The same effect can be obtained by reducing not only the air flow rate but also the liquid (water, inert refrigerant, etc.) flow rate.
ファン１２４の流量を落とすコントローラ１３４の手段としてファン１２４用の運転周波数を制御するインバーターの周波数設定を通信により操作パネル上より変更することでファン１２４の運転周波数を落とし流量を低下させる。 As a means of the controller 134 for reducing the flow rate of the fan 124, the frequency setting of the inverter that controls the operation frequency for the fan 124 is changed from the operation panel by communication, so that the operation frequency of the fan 124 is lowered and the flow rate is lowered.
〔第３実施形態〕
次に、本発明に基づく露光装置の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態の概略構成図は本発明の図１を用いて説明する。第１の実施形態で実施した冷却器１２１の能力を落とすと同時に制御部１２９で制御している温度センサ１３１の目標温度を変更する。温度センサ１３１の目標温度を上げることで、高感度ヒータ１２３の発熱量を小さくすることが可能となる。つまり、高感度ヒータ１２３発熱量を減少させることで消費電力を削減することが可能となる。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the exposure apparatus according to the present invention will be described. A schematic configuration diagram of the third embodiment will be described with reference to FIG. 1 of the present invention. The target temperature of the temperature sensor 131 controlled by the control unit 129 is changed at the same time when the capacity of the cooler 121 implemented in the first embodiment is reduced. By increasing the target temperature of the temperature sensor 131, the amount of heat generated by the high sensitivity heater 123 can be reduced. That is, it is possible to reduce power consumption by reducing the heat generation amount of the high sensitivity heater 123.
温度調節装置１１３の冷却器１２１の能力は、露光装置本体１１１が稼働している状態での発熱量を基準に想定して決められていが、温度センサ１３１の目標温度も露光装置本体１１１が稼働している状態を想定して決められている。温度センサ１３１の目標温度は高感度ヒータの出力が４０〜６０％になるように設定されているが、制御部１２９，１３０の温度異常判定閾値を変更することが可能であるので、高感度ヒータ１１１の出力が５〜４５％になるように設定することが可能となる。 The capacity of the cooler 121 of the temperature control device 113 is determined on the basis of the amount of heat generated when the exposure apparatus main body 111 is in operation, but the target temperature of the temperature sensor 131 is also in operation. It is determined by assuming the state of being. The target temperature of the temperature sensor 131 is set so that the output of the high-sensitivity heater is 40 to 60%, but the temperature abnormality determination threshold value of the control units 129 and 130 can be changed. It is possible to set the output of 111 to be 5 to 45%.
１１０ 露光装置、１１１ 露光装置本体、１１２ チャンバ、１１３ 温度調節装置、
１１５ フィルタ、１１６ 空気流出口、１１７ 外気取込口、１２１ 冷却器、
１２２ ベースヒータ、１２３ 高感度ヒータ、１２４ ファン、１２９ 制御部、
１３０ 制御部、１３１ 温度センサ、１３２ 温度センサ、１３３ コントローラ、
１３４ コントローラ
110 exposure apparatus, 111 exposure apparatus main body, 112 chamber, 113 temperature control apparatus,
115 Filter, 116 Air outlet, 117 Outside air intake, 121 Cooler,
122 base heater, 123 high sensitivity heater, 124 fan, 129 control unit,
130 control unit, 131 temperature sensor, 132 temperature sensor, 133 controller,
134 controller
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