JP4835970B2 - 調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、調整方法に係り、さらに詳しくは、露光装置内の環境を調整する調整方法に関する。

従来より、半導体素子（集積回路）、液晶表示素子等の電子デバイスを製造するリソグラフィ工程では、マスク又はレチクル（以下、「レチクル」と総称する）のパターンの像を、投影光学系を介して、レジスト（感光剤）が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の感光性の物体（以下、「物体」又は「ウエハ」と呼ぶ）上に転写する投影露光装置が使用されている。

この種の投影露光装置では、レチクルを保持して移動可能なレチクルステージや、ウエハを保持して移動可能なウエハステージの変位を、レーザ干渉計を用いて測定し、その測定結果を、両ステージの位置制御に用いるのが一般的である。これは、現在要求されるパターン転写精度を考慮すると、ステージの位置制御には分解能が高く、かつ、遅れの少ない測定装置を用いる必要があるためである。

レーザ干渉計においては、計測物にレーザ光を照射して、その反射光を受光することにより得られるレーザ光の光路長の変化を検出し、その検出結果に基づいてその計測物の変位を測定するため、その測定結果は、レーザ光が照射される空間の圧力、温度、湿度などの環境に影響を受ける。したがって、ステージ等を収納する露光装置の内部環境は、常にレーザ干渉計の測定に関し、最適に調整されているのが望ましい。また、レーザ干渉計に限らず、マスクのパターンの像をウエハ上に投影する投影光学系のレンズなどの各種露光装置のハードウエアにとっても、露光装置の内部環境が最適に調整されているのが望ましい。そこで、露光装置では、装置内部の圧力、温度、湿度などの環境を制御するための制御系が設けられており、実際の露光装置の運用に先立って、その制御装置を制御するための環境制御パラメータを最適値に設定し、最適な環境の定常状態を装置内に作り出すための調整が行われる。しかしながら、これらの最適値は、露光装置が置かれたクリーンルーム内の環境（低地か高地かなど）などにも影響を受け、号機間差もあるので、号機毎に調整を行っているが、このような環境制御パラメータは多数存在するのが常であり、それらをすべてトライ・アンド・エラーなどにより手動で設定するのは極めて困難である。

本発明は、第１の観点からすると、露光装置内の環境を調整する調整方法であって、遺伝的アルゴリズム及びシンプレックス法の少なくとも一方を含む所定の最適化手法を用いて、前記露光装置内の環境を制御するための環境制御パラメータ群の設定値を変更しながら、前記露光装置の露光精度に関する情報及びその露光精度に影響を及ぼす装置内の環境に関する情報の少なくとも一方を監視し、該一方の情報の観測結果の和、該観測結果の対応する目標からのずれの二乗和、前記ずれの絶対値の和、前記ずれの重み付け和、及び前記観測結果と前記目標との相関の和のうちの少なくとも１つを含む前記露光精度を評価指標とする評価関数の値をその監視結果に基づいて算出する処理を繰り返し行う第１工程と；前記評価関数の値が良好であった前記環境制御パラメータ群の設定値を、その装置の運用中の前記環境制御パラメータ群の目標値として決定する第２工程と；を含む調整方法である。

ここで、本明細書において、「環境制御パラメータ」とは、その設定値を変更することにより、露光装置内の温度、湿度、圧力等の環境の制御状態を調整すること可能な変数をいう。

これによれば、露光装置内の環境を制御するための環境制御パラメータ群の最適値をトライ・アンド・エラーで探索するのではなく、それらの設定値を変更しながら、露光装置の露光精度に関する情報と、その露光精度に影響を及ぼす露光装置内の環境に関する情報との少なくとも一方を監視し、一方の情報の観測結果の和、観測結果の対応する目標からのずれの二乗和、ずれの絶対値の和、ずれの重み付け和、及び観測結果と目標との相関の和のうちの少なくとも１つを含む露光精度を評価指標とする評価関数の値を、その監視結果に基づいて算出する処理を、遺伝的アルゴリズム及びシンプレックス法の少なくとも一方を含む所定の最適化手法を用いて自動的に行うので、短時間かつ高精度に、環境制御パラメータ群を最適化することができる。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。図１には、本発明の一実施形態に係る露光装置１００の全体構成が概略的に示されている。この露光装置１００は、露光装置本体２２を収容する本体チャンバ１２と、この本体チャンバ１２に隣接して配置された機械室１４とを備えている。本体チャンバ１２と機械室１４とは、クリーンルーム内の床面Ｆ上に設置されている。

＜露光室＞
本体チャンバ１２の内部は、環境条件（清浄度、圧力、温度、湿度等）がほぼ一定に維持されており、その内部空間内には、機械室１４側の大部屋１６と、２つの小部屋１８、２０が設けられている。この大部屋１６は、その内部に露光装置本体２２が収容された露光室となっている。以下では、この大部屋１６を、「露光室１６」と呼ぶ。

＜レチクルローダ室＞
２つの小部屋１８、２０は、大部屋１６の機械室１４と反対側に、上下２段に配置されている。一方の小部屋１８は、その内部に、複数枚のレチクルを保管するレチクルライブラリ８０、水平多関節型ロボットから成るレチクルローダ８２が、露光室１６と反対側から順次配置されている。レチクルローダ８２によって、レチクルＲが露光装置本体２２を構成する後述するレチクルステージＲＳＴに搬入され、かつレチクルステージＲＳＴから搬出される。本実施形態では、これらレチクルライブラリ８０とレチクルローダ８２とによってレチクルローダ系が構成され、このレチクルローダ系が小部屋１８に収納されている。そこで、以下においては、小部屋１８を、「レチクルローダ室１８」と呼ぶものとする。

＜ウエハローダ室＞
他方の小部屋２０は、その内部に、複数枚のウエハを保管するウエハキャリア８４、このウエハキャリア８４に対してウエハを出し入れする水平多関節型ロボット８６及び該ロボット８６と露光装置本体２２を構成するウエハステージＷＳＴとの間でウエハを搬送するウエハ搬送装置８８とが収容されている。本実施形態では、これらウエハキャリア８４、ロボット８６及びウエハ搬送装置８８によってウエハローダ系が構成され、このウエハローダ系が小部屋２０に収納されている。そこで、以下においては、小部屋２０を「ウエハローダ室２０」と呼ぶものとする。

＜露光装置本体＞
露光室１６に収容された露光装置本体２２は、露光室１６上部に配置されたミラーＭ１、Ｍ２と、このミラーＭ１の下方に配置されレチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴと、その下方（−Ｚ側）に配置された投影光学系ＰＬと、投影光学系ＰＬのさらに下方に配置されウエハＷを保持するウエハステージＷＳＴとを含んで構成されている。

露光室１６の外部に配置された不図示の照明系から出射された例えばＫｒＦエキシマレーザや、ＡｒＦエキシマレーザなどの照明光は、露光室１６内に入射した後、ミラーＭ２、Ｍ１によって折り曲げられ、レチクルステージＲＳＴに保持されたレチクルＲを照明する。この照明により、このレチクルＲ上の回路パターン等が、投影光学系ＰＬを介して、不図示のウエハホルダを介してウエハステージＷＳＴ上に保持されたウエハＷ上に縮小転写される。

レチクルステージＲＳＴは、不図示のレチクルベース上をＸＹ平面内で、平面モータやリニアモータ等の不図示の駆動装置によって２次元方向に駆動される。そのＸＹ位置及びヨーイング量（Ｚ軸回りの回転量θｚ）は、レーザ干渉計ＩＦ１によって例えば０．５〜１．０ｎｍ程度の分解能で計測されている。投影光学系ＰＬは、メインコラム３４の天井面を成すメインフレームに保持されている。ウエハステージＷＳＴは、メインコラム３４の底板上で不図示の平面モータやリニアモータ等の駆動装置によって２次元方向に駆動される。ウエハステージＷＳＴのＸＹ面内の位置及び姿勢（ヨーイング量、ピッチング量（Ｘ軸回りの回転量θｘ）、ローリング量（Ｙ軸回りの回転量θｙ））は、レーザ干渉計ＩＦ２によって例えば０．５〜１．０ｎｍ程度の分解能で計測されている。メインコラム３４内部の空間は、露光室１６からは隔絶されており、以下ではこの空間を、露光室１６とは区別して、「ウエハステージ室３０」と呼ぶものとする。

なお、この露光装置本体２２においては、露光の際には、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとが、投影光学系ＰＬの投影倍率に応じた速度比でＹ軸方向に同期走査された状態で、レチクルＲのパターンがウエハＷ上に転写される。すなわち、露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置である。

＜空調設備＞
次に、露光装置１００内の空調設備について説明する。

本体チャンバ１２内、特に露光室１６内は、内部の清浄度を保つために、外部に対して常に陽圧に保たれているが、不図示のインラインインターフェイス等からの空気の漏れなどを考慮して、外気を取り入れるための外気取り入れ口としてのＯＡ（Ｏｕｔｌｅｔ Ａｉｒ）口５０が機械室１４底部に設けられている。このＯＡ口５０には、例えばウエハＷ上に塗布された化学増幅型レジストの劣化を防止するために、空気中の化学的汚染物質（不純物）を除去して清浄な空気のみを装置内に取り入れるべく、後述する流量調整絞り５０ａを介してケミカルフィルタＣＦ２ｂが設けられている。

機械室１４内部の高さ方向中央やや下側の位置には、クーラ（ドライコイル）５２が設けられている。なお、このクーラ５２の下方には、ドレインパン６８が配置されている。

機械室１４内の空気通路のクーラ５２の上方には、クーラ５２から所定間隔を隔てて第１ヒータ５６が配置されている。さらに、この第１ヒータ５６上方の機械室１４の出口部分には、第１送風機５８が配置されている。

第１送風機５８の送風口は、蛇腹状の接続部２６を介して、本体チャンバ１２内に設けられた給気管路２４の一端に接続されている。この一端には、ケミカルフィルタＣＦ１ａが設けられている。給気管路２４の他端側は、２つに分岐され、その一方の分岐路２４ａは、レチクルローダ室１８に接続されている。そのレチクルローダ室１８側の噴き出し口の部分には、後述する流量調整絞り１９ａを介してレチクルローダ室１８内に流入する空気中のパーティクルを除去するＵＬＰＡフィルタ（Ultra Low Penetrarion Air-filter）及びフィルタプレナムを備えるフィルタボックスＡＦ１が設けられている。また、レチクルローダ室１８のフィルタボックスＡＦ１と反対側には、リターン部４０が設けられ、このリターン部４０の外側の一部に排気経路としてのリターンダクト４２の一端が接続され、このリターンダクト４２の他端側は、機械室１４の底面の一部に接続されている。

前記分岐路２４ａには、更に分岐路２４ｃが設けられ、この分岐路２４ｃは、ウエハローダ室２０に接続されている。そのウエハローダ室２０側の噴き出し口の部分には、流量調整絞り２１ａを介して、ウエハローダ室２０内に流入する空気中のパーティクルを除去するＵＬＰＡフィルタ及びフィルタプレナムから成るフィルタボックスＡＦ２が設けられている。このフィルタボックスＡＦ２は、ケミカルフィルタを含むものとすることができる。また、ウエハローダ室２０のフィルタボックスＡＦ２と反対側には、リターン部４４が設けられ、このリターン部４４のウエハローダ室２０と反対側には、リターンダクト４２に連通する排気口が設けられている。

また、前記他方の分岐路２４ｂは、レチクルローダ室１８の露光室１６との境界部に形成された噴き出し口９０のレチクルローダ室１８側に配置された露光室１６内に流入する空気中のパーティクルを除去するＵＬＰＡフィルタ及びフィルタプレナムから成るフィルタボックスＡＦ３に接続されている。そして、噴き出し口９０から均一な気流がサイドフローにて露光室１６の上部空間に送り込まれるようになっている。噴き出し口９０が形成されたレチクルローダ室１８と露光室１６との境界部分には、図１のＡ−Ａ線断面図である図２に示されるように、レチクル搬送エリア９２を除いて、その周囲に複数のフィルタボックスＡＦ３が配置されている。

また、露光室１６の底部の機械室１４側には、図１に示されるように、リターン部４６が設けられ、このリターン部４６下方の本体チャンバ１２の底壁には、排気経路としてのリターンダクト４８の一端側に連通する排気口が形成され、リターンダクト４８の他端側は機械室１４の底面の一部に接続されている。

一方、機械室１４内の第１ヒータ５６の下方には、クーラ５２を下方から上方に通過した空気の約１／５が流れ込む分岐路６０が設けられている。この分岐路６０の機械室１４側の端部は、伸縮可能な蛇腹状部材６０ａにより構成されている。分岐路６０の蛇腹状部材６０ａより機械室１４と反対側の部分は、露光室１６内に配置されている。分岐路６０内には、第２ヒータ６２、第２送風機６４が順次配置されている。この第２送風機６４の機械室１４と反対側に、ウエハステージ室３０内のウエハステージＷＳＴ近傍に対する空気の噴出し口が形成されている。

ウエハステージＷＳＴ近傍の、第２送風機６４から送られる空気の噴出し口部分にケミカルフィルタＣＦ１ｂ、ＵＬＰＡフィルタ及びフィルタプレナムから成るフィルタボックスＡＦ４が配置されている。これらケミカルフィルタＣＦ１ｂ、フィルタボックスＡＦ４が設けられた噴き出し口に対向して、ウエハステージ室３０のウエハローダ室２０側の一部には、排気経路としてのリターンダクト６６の一端側の開口端が配置され、このリターンダクト６６の他端側は、機械室１４の底部の一部に接続されている。リターンダクト６６内には、後述する流量調整絞り６６ａが設けられている。

前記リターンダクト４２、４８、６６が接続された機械室１４の底面の一部には、開口が形成されている。この開口部に対向してケミカルフィルタＣＦ２ａが設けられている。このケミカルフィルタＣＦ２ａは、機械室１４に設けられた不図示の開閉扉を介して容易に出し入れできるようになっている。

ケミカルフィルタＣＦ１ａ、ＣＦ２ａ、ＣＦ１ｂ、ＣＦ２ｂは、例えばハニカム構造の炭素繊維などのフィルタ媒体（メディア）を有しており、このフィルタ媒体により、アンモニアガス等の塩基ガスの他、シロキサン、シラザン等のシリコン系の有機物、ハイドロカーボンは勿論、可塑剤や難燃剤その他の化学的汚染物質が除去される。

図３には、露光装置１００の環境制御に関連する制御系の構成が簡略化して示されている。この制御系は、マイクロコンピュータ（又はワークステーション）から構成される制御装置７０を中心として構成されている。

図３に示されるように、露光装置１００内の各所には、温度センサ５４、５５、７２、７４が設置されている。第１温度センサ５４は、このクーラ５２の出口部分に設けられており（図１参照）、クーラ表面の温度を検出する。第１温度センサ５４の検出値は、制御装置７０に供給されている。第２温度センサ５５は、第１ヒータ５６の出口付近に設けられており（図１参照）、第１ヒータ５６からの加熱された空気の温度を検出する。この第２温度センサ５５の検出値は、制御装置７０に供給されている。第３温度センサ７２は、給気管路２４の分岐部の機械室１４寄りの部分に設けられており（図１参照）、この第３温度センサ７２の検出値は、制御装置７０に供給されている。また、第４温度センサ７４は、ケミカルフィルタＣＦ１ｂの上流側に設けられており（図１参照）、第２送風機６４から送り出されるガスの温度を検出する。この第４温度センサ７４の検出値は、制御装置７０に供給されている。

また、図３に示されるように、露光装置１００内部の各所には、その場所でのガス圧をサンプリングするための圧力サンプリングボード３４ａ、１８ａ、２０ａ、１６ａ、ＣＲ１が設置されている。各圧力サンプリングボード３４ａ、１８ａ、２０ａ、１６ａ、ＣＲ１は、洗浄済のテフロン（登録商標）コート管やＳＵＳ管など、露光処理に悪影響を与える脱ガス（アウトガス）の発生が抑えられた材質が用いられている。

図１に示されるように、圧力サンプリングボード３４ａはウエハステージ室３０の内部に、圧力サンプリングボード１８ａはレチクルローダ室１８内に、圧力サンプリングボード２０ａはウエハローダ室２０内に、圧力サンプリングボード１６ａは露光室１６内に設けられている。また、圧力サンプリングボードＣＲ１は本体チャンバ１２の外部にそれぞれ設けられている（図１では不図示、図３参照）。図３に示されるように、圧力サンプリングボード３４ａ、１８ａ、２０ａ、１６ａ、ＣＲ１は、対応する電磁弁３４ｂ、１８ｂ、２０ｂ、１６ｂ、ＣＲ２を介して圧力センサＰＭ１にそれぞれ接続されている。この電磁弁３４ｂ、１８ｂ、２０ｂ、１６ｂ、ＣＲ２を制御することにより、各空調室の圧力及び本体チャンバ１２の外部、すなわち露光装置が設置されるクリーンルーム内の大気圧を検出可能となっている。この圧力サンプリングボード３４ａ、１８ａ、２０ａ、１６ａ、ＣＲ１と、電磁弁３４ｂ、１８ｂ、２０ｂ、１６ｂ、ＣＲ２と、圧力センサＰＭ１とで、圧力検出器１０が構成されている。この圧力検出器１０は、例えば０．５Ｐａ以下の微小な圧力変化を検出できるとともに、その検出値（圧力情報）を制御装置７０に出力する。

なお、この圧力サンプリングボード３４ａ、１８ａ、２０ａ、１６ａ、ＣＲ１の管は、ガスの動圧成分の影響を排除すべく、その口が、ガスの流れに対して交差する方向に向くように配置されるように配慮する必要がある。

メインコラム３４に接続した排気流路であるリターンダクト６６途中には、流路の開口率を調整することによってリターンダクト６６を流れるガスの流量を調整する流量調整絞り６６ａが設けられている。流量調整絞り６６ａによる流路の開口率は、制御装置７０によって制御される。流量調整絞り６６ａは、流路の開口率を大きくしてリターンダクト６６を流れるガス流量を多くすることにより、すなわち、ウエハステージ室３０からの排気量を多くすることにより、ウエハステージ室３０内の圧力を低下させることができる。一方、流路の開口率を小さくしてリターンダクト６６を流れるガス流量を小さくすることにより、すなわち、ウエハステージ室３０からの排気量を少なくすることにより、ウエハステージ室３０内の圧力を上昇させる。

また、レチクルローダ室１８に接続した給気流路としての分岐路２４ａには、流路の開口率を調整することによってフィルタボックスＡＦ１を流れるガスの流量を調整する流量調整絞り（流路率調整部、圧力調整装置）１９ａが設けられている。この流量調整絞り１９ａにより設定された流路の開口率によってレチクルローダ室１８に対するガス給気量を調整することにより、レチクルローダ室１８内の圧力が調整される。

ウエハローダ室２０に接続した給気経路としての分岐路２４ｃの途中には、流路の会効率を調整することによって分岐路２４ｃを流れるガスの流量を調整する流量調整絞り（流路開口率調整部、圧力調整装置）２１ａが設けられている。この流量調整絞り２１ａにより設定された流路の開口率によってウエハローダ室２０に対するガス給気量を調整することにより、ウエハローダ室２０内の圧力が調整される。

本体チャンバ１２に対して外気を取り入れるためのＯＡ口５０には、流路の開口率を調整することによって本体チャンバ１２内に取り入れられるガスの流量を調整する流量調整絞り５０ａが設けられている。この流量調整絞り５０ａにより設定された流路の開口率によってＯＡ口５０から取り入れられ、機械室１４、接続部２６、給気管路２４を介して本体チャンバ１２の露光室１４に給気されるガス給気量が調整される。ここで、流量調整絞り５０ａは、流路の開口率を大きくして全ての空調室に対するガス給気量を多くすることにより、各空調室（特に露光室１６）内の圧力を上昇させる一方、流路の開口率を小さくしてすべての空調室に対するガス給気量を少なくすることにより、各空調室（特に露光室１６）内の圧力を低下させる。これにより、露光装置１００が設置されるクリーンルーム内の大気圧、あるいは露光装置１００とインライン接続される基板処理装置、コータ・デベロッパ内の圧力との差圧を調整することができ、各空調室内の圧力をクリーンルーム内の圧力またはコータ・デベロッパ内の圧力と同程度以上（例えば陽圧）に設定することが可能となっている。

このように、本体チャンバ１２内では、レチクルローダ室１８、ウエハローダ室２０、露光室１６、ウエハステージ室３０の複数の空調室に分割されており、これら空調室の圧力は、圧力検出器１０によって検出され、制御装置７０に送られる。制御装置７０は、圧力検出器１０の検出結果に基づいて、レチクルローダ室１８、ウエハローダ室２０、露光室１６、ウエハステージ室３０がそれぞれ互いに所定の圧力差を有するように、各空調室に対する給気経路又は排気経路に設けられた流量調整絞り６６ａ、１９ａ、２１ａ、５０ａをそれぞれ制御するようになっている。

次に、上述のようにして構成された露光装置における空調について図３を適宜参照しつつ、図１に基づいて説明する。

まず、制御装置７０により、第１、第２送風機５８，６４が作動され、これにより、フィルタボックスＡＦ１，ＡＦ２，ＡＦ３，ＡＦ４をそれぞれ介してレチクルローダ室１８、ウエハローダ室２０、露光室１６及びウエハステージ室３０内のウエハステージＷＳＴ近傍に、ガスが送り込まれ、前記各部の空調が行われる。この場合、レチクルローダ室１８、ウエハローダ室２０内では、ダウンフローにより空調が行われる。また、露光室１６内では、前述した露光動作中の露光装置本体２２の各部の空調がサイドフローにより行われる。そして、リターン部４０，４４をそれぞれ介してリターンダクト４２に戻された空気、リターン部４６を介してリターンダクト４８に戻された空気、及びリターンダクト６６に戻された空気は、これらのリターンダクトの機械室１４側の出口（本実施形態では機械室１４の入口）部分に設けられたケミカルフィルタＣＦ２ａを通過する。このケミカルフィルタＣＦ２ａを通過中に、各リターンダクト４２，４８，６６内の空気に含まれる化学的汚染物質はそのフィルタ媒体に吸着除去される。

そして、このケミカルフィルタＣＦ２ａを通過したケミカルクリーンな空気は、ＯＡ口５０を介して露光装置外から取り入れられ、ケミカルフィルタＣＦ２ｂを通過したケミカルクリーンな空気と一緒になってクーラ５２によって所定温度まで冷却される。この場合において、本実施形態では、制御装置７０により、第１温度センサ５４の出力をモニタしつつ、クーラ５２の冷却動作が制御され、この際、クーラ部分を通過する空気の湿度、圧力においてクーラ表面に結露が生じない程度の温度、例えば５℃より僅かに高い温度ないしは１５℃前後まで冷却される。このように、クーラ５２表面には、結露が生じないので、本実施形態ではドレイン配管系を設けていない。但し、第１温度センサ５４の故障や、クーラ５２の何らかの不具合の発生により、上述したようなクーラ５２の表面温度制御が困難となるおそれがある。そこで、本実施形態ではかかる非常事態を考慮して、ドレインパン６８を設けているのである。

そして、クーラ５２を通過して所定温度まで冷却された空気は、約８０％が第１ヒータ５６に送り込まれ、残りの約２０％が分岐路６０内の第２ヒータ６２に送り込まれ、それぞれの目標温度まで加熱される。この場合、制御装置７０では、第２温度センサ５５、第３温度センサ７２の検出値に基づいて第１ヒータ５６をフィードバック制御するとともに、第４温度センサ７４の検出値に基づいて第２ヒータ６２をフィードバック制御する。この場合、給気管路２４を介して露光室１６等の内部に噴き出される空気の目標温度（温度制御範囲を含む）と、分岐路６０を介してウエハステージＷＳＴ近傍に噴き出される空気の目標温度（温度制御範囲を含む）とは、それぞれ個別に設定することができる。

そして、第１、第２ヒータ５６，６２によりそれぞれの目標温度まで加熱された化学的に相当に清浄なガスは、第１、第２送風機５８，６４により、ケミカルフィルタＣＦ１ａ，ＣＦ１ｂにそれぞれ送り込まれる。そして、ケミカルフィルタＣＦ１ａを通過したガスは、本体チャンバ１２内の給気管路２４及びフィルタボックスＡＦ１，ＡＦ２，ＡＦ３をそれぞれ介して、レチクルローダ室１８、ウエハローダ室２０、露光室１６内にそれぞれ送り込まれる。また、ケミカルフィルタＣＦ１ｂを通過した空気は、フィルタボックスＡＦ４を通過してウエハステージＷＳＴ（及びレーザ干渉計ＩＦ２）の近傍に送り込まれる。

空気中のパーティクルは、フィルタボックスＡＦ１，ＡＦ２，ＡＦ３，ＡＦ４内のＵＬＰＡフィルタをそれぞれ通過することにより、ほぼ確実に除去されるので、レチクルローダ室１８、ウエハローダ室２０、露光室１６内及びウエハステージＷＳＴ近傍には、パーティクル及び化学的汚染物質等の微小粒子を含まないという意味で清浄度の高い空気のみが供給され、この清浄な空気によってレチクルローダ系、ウエハローダ系、露光装置本体２２が空調される。そして、この空調が終了し、露光装置本体２２等からの脱ガスに起因する化学的汚染物質を含む化学的に汚れた空気が、リターンダクト４２，４８，６６内に戻され、以後、上述したようにして各部の空調が繰り返し行われる。以下では、このような空調の動作を、露光装置の空調制御動作ともいう。

各部の空調を行うにあたり、各空調室に対する給気流路又は排気流路に設けられた圧力調整装置としての流量調整絞り６６ａ、１９ａ、２１ａ、５０ａをそれぞれ制御しながら空調を行う。このとき、前述したように、本体チャンバ１２内はＯＡ口５０から外気を取り入れることによって、外部（本実施形態においてはクリーンルーム）に対して常に陽圧に保たれている。本体チャンバ１２内部の圧力は、ＯＡ口５０に設けられた圧力調整装置としての流量調整絞り５０ａによる調整によって、外部（クリーンルーム）に対して、例えば０．５Ｐａ程度陽圧に設定される。本体チャンバ１２内を外部に対して陽圧に保つことにより、本体チャンバ１２外部から内部へのガスの流入を防止し、清浄度を維持している。

さらに、ウエハステージ室３０の圧力をＰ_WST、レチクルローダ室１８の圧力をＰ_RL、ウエハローダ室２０の圧力をＰ_WL、露光室１６の圧力をＰ_EX、としたとき、制御装置７０は、空調室のそれぞれに設けられた圧力サンプリングプレート３４ａ、１８ａ、２０ａ、１６ａによりサンプリングされた各空調室の圧力の検出結果に基づいて、
Ｐ_WST≧Ｐ_WL≧Ｐ_EX≧Ｐ_RL
となるように、各流量調整絞りを用いて、圧力調整を行う。

また、露光装置１００の設置環境（クリーンルーム）の圧力をＰ_CRとしたとき、Ｐ_RL≧Ｐ_CRとなるように調整をする。さらに、露光装置１００とインライン接続される基板処理装置（コータ・デベロッパなど）内の圧力をＰ_CDとしたとき、Ｐ_WL≧Ｐ_CDなる関係を満たすようにする。

つまり、露光処理を精度良く行うためにウエハＷに塗布されたレジストを保護する必要があり、そのため、露光装置内での一連の処理においてウエハＷが最も長い時間配置される空調室における清浄度を最も高く維持する必要がある。したがって、露光処理されるウエハＷを載置するウエハステージＷＳＴが収納されているウエハステージ室３０の圧力Ｐ_WSTを、他の空調室であるレチクルローダ室１８、ウエハローダ室２０、露光室１６の圧力より高く設定し、メインコラム３４内部に外部からガスが流入しないようにする（即ち、Ｐ_WST＞Ｐ_WL、Ｐ_EX、Ｐ_RLとすることが好ましい）。

なお、制御装置７０により制御されるクーラ５２、第１ヒータ５６、第２ヒータ６２、第１送風機６２、第２送風機６４、流量調整絞り６６ａ、１９ａ、２１ａ、５０ａの動作は、制御装置７０に規定された制御パラメータにより規定される。例えば、第１送風機６２、第２送風機６４に設けられたファンのインバータ周波数や、クーラ５２、ヒータ５６内のリファレンス電圧や、流量調整絞り６６ａ、１９ａ、２１ａ、５０ａの絞り量はその一例である。

≪制御パラメータ最適化処理≫
次に、制御パラメータの最適化処理について説明する。上述したように、露光装置１００においては、各空調室の圧力を目標値に保つために、制御パラメータを最適化する必要がある。以下では、この制御パラメータの最適化処理について説明する。ここでは、露光室１６、ウエハステージ室３０、レチクルローダ室１８、ウエハローダ室２０の圧力の目標値をそれぞれＲＳ^*、ＷＳ^*、ＲＬ^*、ＷＬ^*とすると、この最適化に用いられる評価関数Ｅ（Ｘ_p）を、次式のように表すことができる。

ここで、ＲＳ（Ｘ_p）、ＷＳ（Ｘ_p）、ＲＬ（Ｘ_p）、ＷＬ（Ｘ_p）は、制御パラメータの設定値群のある組合せＸ_pを設定したときの露光室１６、ウエハステージ室３０、レチクルローダ室１８、ウエハローダ室２０の圧力の実測値（すなわち圧力検出器１０の検出結果）である。これらの圧力の実測値は、制御パラメータの実測値を入力とする関数であるとみなすことができる。ここで、ＲＳ^*、ＷＳ^*、ＲＬ^*、ＷＬ^*は、前述した各空調室の圧力Ｐ_EX、Ｐ_WST、Ｐ_RL、Ｐ_WLに対応するため、上述した、Ｐ_WST≧Ｐ_WL≧Ｐ_EX≧Ｐ_RLの関係などに代表される圧力の大小関係（本体チャンバ外の圧力Ｐ_CDとの関係を含む）を満たす必要があることに留意する必要がある。

この評価関数Ｅ（Ｘ_p）では、露光室１６、ウエハステージ室３０、レチクルローダ室１８、ウエハローダ室２０の圧力の実測値が、目標値からずれればずれるほど、その値が大きくなる。したがって、この最適化方法では、この評価関数Ｅ（Ｘ_p）の値を最小とする制御パラメータ群Ｘ_pを最適値として見つける。

なお、本実施形態では、制御パラメータの数をｋ個とし、（ｘ₁，ｘ₂，ｘ₃，…，ｘ_k）を要素とする制御パラメータの最適解の候補のベクトルをＸ_p（ｐ＝１，２，…，Ｎ）で表すものとする。添え字ｐは、最適化処理に用いられる解候補のベクトルの識別番号である。本実施形態では、このベクトルＸ_pの最適解を求める。

本実施形態では、所定の最適化手法により、制御パラメータの最適化を行うが、露光装置１００では、上記最適化手法として、以下の２つの方法を選択可能であるものとする。
（１）シンプレックス法を用いた最適化
（２）遺伝的アルゴリズム（ＧＡ）を用いた最適化
なお、上記（１）、（２）の方法のどちらを選択するかは、制御装置７０内に保持される装置パラメータによって指定される。この装置パラメータでは、シンプレックス法を用いた最適化を選択する場合には、モード１が指定され、ＧＡを用いた最適化を行う場合には、モード２が指定されるものとする。この装置パラメータに関しては、オペレータが、不図示の表示装置に表示されるパラメータに関する表示を確認しながら、キーボード等の不図示の入力装置を介して設定可能となっている。

本実施形態の露光装置１００により、制御パラメータの最適化動作について、制御装置７０内のＣＰＵの処理手順を示す図４、図５のフローチャート及び図６に沿って説明する。

図４に示されるように、まず、ステップ４０１において、上記モード１が設定されているか否かを判断する。この判断が肯定されればサブルーチン４０３に進み、否定されればステップ４０５に進む。ここでは、モード１が設定されており、その判断が肯定され、サブルーチン４０３に進むものとする。

サブルーチン４０３では、図５に示されるように、まず、ステップ５０１において、上記制御パラメータのベクトルＸ_pの最適解の候補として、解の候補を重複しないようにランダムにＮ個選択する（これらの解の候補を、それぞれＸ₁，Ｘ₂，Ｘ₃，…，Ｘ_Nとする）。ただし、Ｎ≧ｋ＋１とする。このＮ個の解候補の集団を、「シンプレックス」と呼ぶ。次のステップ５０３では、上記ステップ５０１で計測されたシンプレックスのそれぞれの解の候補Ｘ_pを設定して、「露光装置１００の空調制御動作」を実行して、それぞれの目的関数の値を算出する。

次のステップ５０５では、上記ステップ５０３で求めた、Ｘ₁，Ｘ₂，Ｘ₃，…，Ｘ_Nをそれぞれ制御パラメータとして設定した場合に、露光装置１００の空調制御動作により算出された評価関数Ｅ（Ｘ_p）を参照して、Ｘ₁，Ｘ₂，Ｘ₃，…，Ｘ_Nの中から、次式で定義されるような、最適解の探索対象となるｋ次元のベクトル空間のシンプレックスにおける評価関数が最大（最悪）の頂点Ｘ_h（最大）、２番目に評価関数の値が大きい頂点Ｘ_S、評価関数の値が最小となるＸ_lを選択する。

次のステップ５０７では、シンプレックスが、停止条件を満たしているか、すなわちＸ_pの中で、評価関数の値が、目標値（計算打ち切り評価値）に達しているものがあるか否かを判断する。この判断が肯定された場合には、最適解が得られたものとして処理を終了し、否定されればステップ５０９に進む。ここでは判断が否定され、ステップ５０９に進むものとして説明する。

次のステップ５０９では、上記式（２）に示される、最大頂点Ｘ_hを除く、シンプレックスの解候補の重心Ｘ₀を算出する。次のステップ５１１では、ｋ次元ベクトル空間内で、重心点Ｘ₀に対し最大頂点Ｘ_hと対称の位置にある鏡像点Ｘ_rを算出し、鏡像点Ｘ_rを制御パラメータとして設定したときの「露光装置における環境制御動作」を実行して、その目的関数に対する評価関数の値を算出する。

ここで、αは鏡像係数である。

図６には、制御パラメータの各頂点をｋ次元平面で表したときのベクトル空間図が示されている。図６では、シンプレックスにおいて、最大頂点Ｘ_hが紙面左側に示され、最小頂点Ｘ_lが上端に示されており、２番目に大きい頂点Ｘ_sが示されており、重心Ｘ₀、鏡像点Ｘ_rが示されている。

以下では、最大頂点Ｘ_h、最小頂点Ｘ_l、２番目に大きい頂点Ｘ_S、重心Ｘ₀、鏡像点Ｘ_rの評価関数の値を比較して、シンプレックスの拡大又は縮小を繰り返し、極小値を探索する処理を行う。

図５に戻り、次のステップ５１３では、鏡像点Ｘ_rの評価関数の値Ｅ（Ｘ_r）が、２番目に評価関数の値が大きい頂点Ｘ_sの評価関数の値Ｅ（Ｘ_s）以下であるか否かを判断する。この判断が肯定されればステップ５１５に進み、否定されればステップ５２５に進む。

まず、上記ステップ５１３において判断が肯定され、ステップ５１５に進む場合について説明する。ステップ５１５では、鏡像点Ｘ_rの評価関数の値Ｅ（Ｘ_r）が最小頂点Ｘ_lの評価関数の値Ｅ（Ｘ_l）よりも小さいか否かを判断する。この判断が肯定されればステップ５１７に進み、否定されればステップ５２３に進む。ここでの判断が否定されたということは、鏡像点Ｘ_rの評価関数の値Ｅ（Ｘ_r）が、頂点Ｘ_sの評価関数の値Ｅ（Ｘ_S）以下であり（Ｅ（Ｘ_r）≦Ｅ（Ｘ_s））、かつ最小頂点Ｘ_lの評価関数の値以上（Ｅ（Ｘ_r）≧Ｅ（Ｘ_l））であるということを意味する。この場合には、評価関数の値が極小となる頂点がシンプレックス内にあり、それは鏡映点Ｘ_r付近である可能性が高いとみなすことができる。そこで、ステップ５２３では、鏡映点Ｘ_rを最大頂点Ｘ_hに更新する。ステップ５２３終了後は、ステップ５０５に戻る。

一方、ステップ５１５で判断が肯定された場合では、鏡像点Ｘ_rの評価関数の値Ｅ（Ｘ_r）が、２番目に評価関数の値が大きい頂点Ｘ_sのその評価関数の値Ｅ（Ｘ_s）以下であり（Ｅ（Ｘ_r）≦Ｅ（Ｘ_s））、かつ最小頂点Ｘ_lの評価関数の値Ｅ（Ｘ_l）より小さい（Ｅ（Ｘ_r）＜Ｅ（Ｘ_l））ということを意味する。この場合、評価関数の値が極小となる頂点は、シンプレックス外にある可能性が高いとみなすことができる。そこで、ステップ５１７では、次式に示される拡張点Ｘ_eを算出し、「露光装置の空調制御動作」を行って、その評価関数の値Ｅ（Ｘ_e）を求める。次のステップ５１９では、拡張点Ｘ_eの評価関数の値Ｅ（Ｘ_e）が、拡張点Ｘ_rの評価関数の値Ｅ（Ｘ_r）より小さいか否か（Ｅ（Ｘ_e）＜Ｅ（Ｘ_r））を判断する。ここで、判断が否定された場合には、ステップ５２３に進み、最大頂点Ｘ_hを鏡映点Ｘ_rに更新し、ステップ５０５に戻る。一方、判断が肯定された場合には、ステップ５２１に進み、最大頂点Ｘ_hを拡張点Ｘ_eに更新し、ステップ５０５に戻る。

次に、ステップ５１３において判断が否定されステップ５２５に進む場合について説明する。ステップ５２５では、鏡映点Ｘ_rでの評価関数の値Ｅ（Ｘ_r）が、最大頂点Ｘ_hでの評価関数の値Ｅ（Ｘ_h）よりも小さいか否かを判断する。この判断が肯定されればステップ５２７に進み、否定されればステップ５２９に進む。ステップ５２７では、最大頂点Ｘ_hを鏡映点Ｘ_rに更新し、ステップ５２９に進む。ステップ５２９では、次式に示される収縮点Ｘ_cを求め、「露光装置の空調制御動作」を行って、評価関数の値Ｅ（Ｘ_c）を求める。

ここで、βは、収縮係数である。

次のステップ５３１では、拡張点Ｘ_cの評価関数の値Ｅ（Ｘ_c）が、最大頂点Ｘ_hの評価関数の値Ｅ（Ｘ_h）より小さいか否かが判断される。この判断が肯定されればステップ５３３に進み、否定されればステップ５３５に進む。ステップ５３３では、最大頂点Ｘ_hを、拡張点Ｘ_cに更新する。一方、ステップ５３５では、次式を用いて、縮小点Ｘ_i'を求めシンプレックスを更新する。

ここで、０＜κ＜１であり、縮小点Ｘ_i'は、鏡映点Ｘ_rと、重心Ｘ₀とを結ぶ線分を、κ：１−κに内分する点である。ステップ５３３及びステップ５３５終了後は、ステップ５０３に戻る。

以降、停止条件が満たされ、ステップ５０７における判断が肯定されるまで、上記処理が繰り返し実行され、評価関数の値が極小値となる制御パラメータの最適解が求められるようになる。ステップ５０７において判断が肯定された後は、サブルーチン４０３を終了し、図４のステップ４０７に進む。

ステップ４０７では、最適解のベクトルにおける各制御パラメータの値を、その制御パラメータの値として制御装置７０内部に設定する。これにより、クーラ５２、第１ヒータ５６、第２ヒータ６２、第１送風機５８、第２送風機６４、流量調整絞り６６ａ、１９ａ、２１ａ、５０ａに対する制御の目標値が決定される。

次に、「モード２」が選択されており、ステップ４０１での判断が否定された場合について説明する。この場合には、ステップ４０５に進む。

ステップ４０５では、ＧＡ（遺伝的アルゴリズム）による制御パラメータの最適化が実行される。ここでは、上記制御パラメータの解の候補を重複しないようにＮ（Ｎ＞２とする）個選択し、これを親集団とする。これを第０世代とする。このとき、最適化を行う特徴空間がｋ次元（すなわち制御パラメータの数がｋ個）であるとすると、１つの解候補は、ｋ次元ベクトルとなる。

次に、この親集団の個体（親）それぞれに対し、「露光装置の空調制御動作」を行ってそれぞれの評価関数の値を求める。ここで、この世代で、目標値（計算打ち切り評価値）に達した個体が存在する場合には、その個体を最適解として処理を終了するが、そのような個体が存在しないものとして以下の処理を行う。

すなわち、この親集団の中から、３つの親をランダムに選択し、例えばＵＮＤＸ交叉法を用いて、３つの親のうちの２つの親からＭ個の個体を生成する。このとき、３つの親のうちの残りの親は交叉の際の参照個体として利用する。そして、生成されたＭ個の個体を「子集団」とし、子集団の個体それぞれの評価関数の値（評価関数の値）を求める。さらに、２つの親と、子集団から成る家族集合から、ルーレット選択により２つの個体を選択し、選択された２個体を上記２つの親の代わりに親集団に戻す。ここで、２つの親がそのまま選択された場合には、親集団の構成に変化はないが、それ以外の場合には親集団の構成が変わることになる。

ＧＡでは、上記処理を、世代を１つずつ進めながら実行し、評価関数の値が目標値に到達する個体が出現するまで繰り返す。このＧＡによる制御パラメータの最適化については、特開２００２−１６３００５号公報等に開示されているので詳細な説明を省略する。そして、評価関数の値が目標値に到達した個体が出現すると、ステップ４０５を終了し、ステップ４０７に進む。ステップ４０７では、上述した通りであるので、処理を省略する。

本実施形態では、このように制御パラメータの最適値が算出され設定された後、実際の露光が実行される。まず、レチクルローダ８２等により、転写対象となる回路パターンが形成されたレチクルＲがレチクルステージＲＳＴにロードされる。一方、上記のレチクルＲのロードと相前後して、ウエハローダ８８等により、露光対象となるウエハＷがウエハステージＷＳＴにロードされる。次に、不図示のレチクルアライメント検出系、ウエハステージＷＳＴ上の不図示の基準マーク板、アライメント系などを用いてレチクルアライメント、ベースライン計測等の準備作業が所定の手順に従って行われた後、アライメント検出系を用いてＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）等のアライメント計測が実行される。こうしたアライメント計測の終了後、以下のようにしてステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行われる。

この時、本体チャンバ１２内の各部屋は、最適な制御パラメータ（制御の目標値）の設定の下で、最適に調整され、上記露光動作を高精度に行うことが可能となる。

これまでの説明からもわかるように、本実施形態では、サブルーチン４０３及びステップ４０５が第１工程に対応し、ステップ４０７が第２工程に対応する。

以上詳細に説明したように、本実施形態によれば、露光装置１００の内部のガス圧を制御するための環境制御パラメータ群（Ｘ_p）を、調整者のスキルを頼りに、トライ・アンド・エラーで調整するのではなく、それらの設定値を変更しながら、露光装置１００の露光精度に影響を及ぼす露光装置１００内の環境に関する情報（ここではガスの圧力）を圧力検出器１０でモニタし、露光精度を評価指標とする評価関数Ｅ（Ｘ_p）の値を、そのモニタ結果に基づいて算出する処理を、シンプレックス法又はＧＡを用いて繰り返し自動的に行うので、短時間かつ高精度に、環境制御パラメータ群（Ｘ_p）を最適化することが可能となる。

本実施形態では、環境制御パラメータとしては、第１送風機６２、第２送風機６４に設けられたファンのインバータ周波数や、クーラ５２、ヒータ５６の電圧の目標値や、流量調整絞り６６ａ、１９ａ、２１ａ、５０ａの絞り量であったが、露光装置１００では、流量調整絞り６６ａ、１９ａ、２１ａ、５０ａの代わりに、吸気用のファンを設けてもよい。この場合には、環境制御パラメータとして、絞り量の代わりにそれら吸気用ファンを回転させるインバータの周波数を含めることができる。

また、上記実施形態によれば、レチクルステージＲＳＴ、ウエハステージＷＳＴ、不図示のウエハホルダ、投影光学系ＰＬのレンズなどを冷却するペルチェ素子における目標設定温度、あるいは冷媒として液体を用いた液体冷却回路の目標設定温度などの制御パラメータも、最適化対象として環境制御パラメータ群Ｘ_pの１要素として加えることができる。また、装置内の環境に間接的に影響を与えるクリーンルーム内の設定温度なども、環境制御パラメータ群Ｘ_pの１要素として含めるようにすることもできる。

また、本実施形態によれば、制御対象となる環境の一例として、露光装置１００の内部の各空調室のガスの圧力を代表として取り上げたが、露光精度に影響を及ぼす露光装置１００の内部の環境としては、これに限らず、例えば、そのガスの温度、湿度、流量、流れの向きなど様々なものがある。これらの環境を考慮して環境制御パラメータを最適化するには、環境制御パラメータの最適化に用いる評価関数を、ガスの圧力の制御偏差に依存するものではなく、例えば、各空調室の目標温度、目標湿度、目標流量に対する温度、湿度、流量の実測値の差の二乗和や、各空調室のガスの流れの向きの目標ベクトルに対する実施の流れの向きのベクトルの相関値の和とし、各空調室の環境を、それぞれの目標に最も近い形とする環境制御パラメータ群の最適値を見つけ出せるような形の評価関数とすればよい。なお、温度、湿度、流量などの実測値を計測するには、各空調室にそれらを計測するセンサが必要であり、湿度については、各空調室に加湿器を備える必要があるのは勿論である。

また、圧力と温度、圧力と温度と湿度若しくは流量というように、数種類の環境に対して同時に最適化を行う場合には、それらの数種類の環境の目標値と実測値との偏差の重み付け和を評価関数として用いることができる。

本実施形態では、露光中における露光装置１００の内部の環境を露光精度の観点から最適に保つことを目的とするものであるため、環境制御パラメータの最適化において露光装置１００内の環境に関する情報を監視する際には、例えば、レチクルローダ８２、ウエハローダ８６、ウエハステージＷＳＴなどを、実際のプロセスでの稼動状態と同様に稼動させるようにするのが望ましい。この場合、実際のプロセスでのショットマップ等を含むプロセス条件に応じて、プロセスウエハのロード、アンロードや、照明光による照明、その間の両ステージＷＳＴ、ＲＳＴの同期走査（加速減速動作）を行い、その状態で、各種環境に関する情報や、干渉計の計測再現性などのを計測を行なうようにする。このようにすれば、実際の運用中に近い形で、露光装置１００内の環境に関する情報を監視することができるようになり、環境制御パラメータ群（Ｘ_p）の最適化をさらに高精度なものとすることができる。

また、上記実施形態では、制御パラメータ群の最適化を図るための評価関数を、露光装置１００の内部の各空調室の目標値と実測値との差の二乗和としたが、各空調室の目標値と実測値との差の絶対値の和としてもよい。要は、評価関数としては、目標値と実測値とのずれに応じてその値が増減する関数を用いればよい。

また、上記実施形態では、上記式（１）に示される、露光装置１００内の各空調室の環境の目標値と実値との偏差の大きさに応じた評価関数を用いて環境制御パラメータの最適化を行った。すなわち、上記実施形態は、露光精度に影響を及ぼす装置内の環境に関する情報をモニタし、装置内の環境が露光精度が最適となるであろうと思われる状態となったときに、その値が最も良好となる評価関数を用いて環境パラメータ群を最適化するものであった。しかしながら、本発明はこれには限られず、露光精度を直接評価指標とする評価関数を用いて制御パラメータ群を最適化するようにしてもよい。

例えば、装置内の環境に最も影響を受けやすい装置内のものとしては、レチクルステージＲＳＴやウエハステージＷＳＴの変位を計測するレーザ干渉計ＩＦ１、ＩＦ２がある。このレーザ干渉計ＩＦ１、ＩＦ２の計測値の再現性は、露光室１６、ウエハステージ室３０の温度やガスの圧力に影響を受ける。そこで、このレーザ干渉計ＩＦ１、ＩＦ２等の計測値の再現性そのものを数式化し、その再現性に応じて値が増減するような評価関数を用いて、環境パラメータ群の最適化を行うこともできる。この場合の評価関数Ｅ（Ｘ_p）としては、例えば次式を採用することができる。

ここで、Ｉ_i（Ｘ）（ｉ＝１〜Ｎ）は、レーザ干渉計ＩＦ１、ＩＦ２の各測長軸での単位時間当たりの計測再現性（分散）を示している。この単位時間としては、数分間を規定するなど、任意の時間を設定することができるが、一例として、走査露光時において、ウエハＷ上の一点を照明光が照射される露光領域が通過する時間を採用することができる。例えば、ステージが走査される走査方向の露光領域の幅が８ｍｍであり、ウエハステージＷＳＴの走査速度が３６０ｍｍ／ｓであったとすると、単位時間を、約０．０２２秒とすることができる。すなわち、ある一点の像の転写が行われる間のステージの振動に影響を与える干渉計の計測再現性を評価指標とするのが望ましい。

すなわち、Ｉ_i（Ｘ_p）は、ステージ（レチクルステージＲＳＴ又はウエハステージＷＳＴ）を静止させたまま、環境制御パラメータ群Ｘ_pを設定したときに、所定のサンプリング間隔（例えば１ｍｓｅｃ間隔）で、単位時間内に計測されたレーザ干渉計の計測値（１１個のサンプル値に）のふれ幅に基づく値（すなわち分散）とすることができる。

このようなふれ幅に基づく値としては、例えば、レーザ干渉計の計測誤差が正規分布に従うものとすれば、サンプルされた計測値群から、その正規分布を推定し、推定された正規分布の分散、標準偏差σに基づく値、例えば、標準偏差の１倍（１σ）、３倍（３σ）、６倍（６σ）などとするのが適当であり、上述のように、計測結果の分散を、評価関数の各項の値として用いるのは統計的に見て妥当であるといえる。

上記式（７）に示される評価関数を用いた場合でも、上記実施形態と同様に、式（７）の評価関数の制御パラメータの最適な設定値の組合せをシンプレックス法又はＧＡにより求めることは勿論である。すなわち、この評価関数を用いて最適化を行えば、露光装置１００内の環境を制御するための環境制御パラメータ群の最適値をトライ・アンド・エラーで探索するのではなく、それらの設定値を変更しながら、露光装置１００の露光精度に関する情報（すなわち干渉計の計測再現性）を監視し、露光精度を評価指標とする評価関数の値を、その監視結果に基づいて算出する処理を、所定の最適化手法を用いて自動的に行うので、短時間かつ確実に、環境制御パラメータ群を最適化することができる。

なお、露光精度を直接評価指標とする場合には、干渉計の計測再現性によるものに限られず、実際にウエハＷ上に対する露光を行い、その露光結果（例えば、ラインパターンの線幅ずれや位置ずれ量）に基づく、評価関数を設定し、その評価関数の値をラインパターンの線幅ずれや位置ずれ量の実測結果から算出し、シンプレックス法やＧＡにより自動最適かを行うようにしてもよいことは勿論である。

このように、本発明では、監視する情報としては、露光装置の露光精度に関する情報でもよいし、その露光精度に影響を及ぼす装置内の環境に関する情報でもよいし、それらの両方を同時に監視するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、シミュレーション上に構築された露光装置１００の環境モデルを使用して、制御パラメータの最適化を最適化手法を適用して行うようにしてもよい。このようにしても、その環境モデルが、実機の環境を良く再現しているものであれば、実機による実計測を繰り返し行うことなく環境制御パラメータの最適化を図ることができる。

なお、このシミュレーションでは、上記式（１）又は式（７）をそのまま評価関数として適用することもできるが、シミュレーション上の環境モデルでは、実機のハードウエアに依存した制限（すなわち制約条件）が考慮されておらず、必ずしも適正な探索範囲を抽出できるとは限らない。そこで、上記最適化処理に先立って、上記式（１）の評価関数に代えて、次式に示される評価関数を用いて、制御パラメータの解候補に対する「装置内の環境制御動作」を、シミュレーション上の装置内の環境モデルを用いて仮想的に行うようにしても良い。

ここで、ｈ（η）は、ペナルティ項である。このｈ（η）としては、制御パラメータの設定値に応じてその値が変化する項、例えば、制御パラメータの解の候補の中に、実機では設定しえない値が含まれるような場合には、巨大な値を有する項とし、制御パラメータが、すべて実機で設定可能な値であった場合には、ｈ（η）＝０とするように設定することができる。このようなペナルティ項を評価関数に設けることにより、実機で設定可能な制御パラメータの範囲内で、最適解の探索範囲を制限することができるようになり、最適化に要する時間を短縮することができるようになる。

このように、実際には、環境制御パラメータには、制約条件が付加されるのが一般的であり、例えば、インバータの周波数にも設定可能な範囲があり、投影光学系ＰＬのレンズを冷却するための設定温度には許容範囲がある。それらの最適化は、この制約条件を考慮して行われる必要がある。評価関数への上記ペナルティ項の付加は、このような場合に特に有効である。また、前述のとおり、シミュレーションにおいても、評価関数の各係数、例えば式（１）の各空調室の圧力の目標値ＲＳ^*、ＷＳ^*、ＲＬ^*、ＷＬ^*について、上述のようにＷＳ^*≧ＷＬ^*≧ＲＳ^*≧ＲＬ^*となるような値が設定される必要があることに留意しなければならない。

また、上記最適化手法を用いる場合には、その最適化を終了させるための終了条件として、評価関数の許容値を設定する必要がある。この許容値は、その露光装置が稼動するクリーンルーム内の環境にも左右されるので、露光装置を運用するユーザにより設定可能となっているのが望ましい。したがって、露光装置１００では、最適化手法を選択するためのモード設定のパラメータとともに、このような評価関数の許容値もユーザにより設定できるようにしておくのが望ましい。また、環境制御パラメータに制約条件がある場合には、それらの制約条件もユーザにより設定できるようにしておくのが望ましい。

さらに、露光装置の経時変化等により、運用開始当初に最適化されていた環境制御パラメータが現在の運用に適さなくなってきた場合には、露光装置のメンテナンス時に、環境制御パラメータの再最適化を行えるようにしてもよい。この場合、露光装置のユーザが、環境制御パラメータの再最適化を行うことができるように、最適化手法の選択や、評価関数の許容値、環境制御パラメータの制約条件などの一連の最適化処理に必要な情報の設定や、実際の再最適化の実行方法などを説明する操作マニュアルなどに記載しておくのが望ましい。

また、環境制御パラメータの最適化にある程度の時間を要する場合には、評価関数の値が収束状態にあるか否かをユーザが確認できるようにしておくのが望ましい。したがって露光装置１００では、環境制御パラメータの最適化に、例えば、評価関数の値がどのように推移していくかを、露光装置のディスプレイにリアルタイムにグラフ表示することができるようにしておいてもよい。

また、上記実施形態では、最適化手法として、シンプレックス法を用いるかＧＡを用いるのかは、オペレータが、制御装置の動作モードを設定することにより、選択可能となっていたが、その選択は、上記２つの最適化手法の特徴をふまえて行われるのが望ましい。すなわち、できるだけ速やかに制御パラメータの最適化を行いたい場合には、シンプレックス法を用いるようにし、時間的に余裕があり、局所解に陥らずに大域的な最適解を求めたい場合にはＧＡを用いるようにするのが望ましい。また、上記シミュレーションによる最適化についてはＧＡを採用し、実機における最適化についてはシンプレックス法を採用するようにしても良い。なお、上記２つの最適化手法以外の手法を採用することができることはいうまでもない。例えば、最急降下法、ニュートン法などを用いることができる。この場合も、各方法の特徴を踏まえたうえで、どの方法を選択するかを決めるのが望ましい。

なお、本発明は、内部環境を制御可能な露光装置であれば、適用可能であり、図１に示されるような構成を有するものに限られないことは勿論である。例えば、機械室は、クリーンルームの床下に設けられていてもよいし、機械室と本体チャンバとは一体であってもよい。また、各空調室は別のチャンバに一緒あるいはそれぞれ単独に設けられていてもよい。また、空調室は幾つであってもよいし、供給されるガスの割合も８０：２０には限られない。また、内部の環境を制御する制御系の検出器及びコントローラの数及び配置に限られず、必要に応じて設置されていればよい。例えば、ケミカルフィルタなどは、レチクルローダ室１８、ウエハローダ室２０の供給口部分に設けることも可能である。

また、レチクルローダ系は、上記実施形態の構成に限られるものではなく、例えば複数枚のレチクルを収納可能なボトムオープンタイプの密閉式カセット（コンテナ）をレチクルライブラリ８０の代わりに用いてもよいし、あるいはレチクルローダとして搬送アームをスライドさせる機構を用いてもよい。また、レチクル保管部（レチクルライブラリ８０）とレチクルローダ８２とを異なる部屋に配置してもよいし、あるいは前述の密閉式カセットをレチクルローダ室１８の上部に載置し、その気密性を維持した状態でボトムオープンにてレチクルをレチクルローダ室１８内に搬入するようにしてもよい。さらに、レチクルローダ室１８の外部に配置された密閉式カセット（スミフポッドなど）から搬入されるレチクルを一時的に保管する棚又はケースなどをレチクルローダ室１８内に設けてもよい。要は、小部屋１８には、レチクルローダのみが配置されていてもよい。

なお、ウエハローダ系は、上記構成に限られるものではなく、例えば多関節型のロボットのみでウエハローダ系を構成してもよいし、ウエハローダ室２０内にウエハローダのみを配置してもよい。

また、上記実施形態では、露光装置１００が１つのウエハステージを備えるものとしたが、例えば国際公開ＷＯ９８／２４１１５号やＷＯ９８／４０７９１号などに開示されているような、２つのウエハステージを備える露光装置にも本発明を適用することができる。

また、本発明は、露光光源には限定されない。露光光を発する照明系の光源としては、ＫｒＦエキシマレーザ光源（発振波長２４８ｎｍ）などの遠紫外光、ＡｒＦエキシマレーザ光源（発振波長１９３ｎｍ）、あるいはＦ₂レーザ光源（発振波長１５７ｎｍ）などの真空紫外光などを発生させるものを用いることができる。また、紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線等）を発生させる超高圧水銀ランプを用いることも可能である。さらには、Ａｒ₂レーザ光源（出力波長１２６ｎｍ）などの他の真空紫外光源を用いても良い。また、例えば、真空紫外光として上記各光源から出力されるレーザ光源に限らず、ＤＦＢ（Distributed Feedback、分布帰還）半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（Ｅｒ）（又はエルビウムとイッテルビウム（Ｙｂ）の両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を照明光として照射する光源を用いても良い。また、ＥＵＶ光、Ｘ線、あるいは電子線及びイオンビームなどの荷電粒子線を露光ビームとして用いる露光装置に本発明を適用しても良い。さらに、例えば国際公開ＷＯ９９／４９５０４号などに開示される、投影光学系ＰＬとウエハＷとの間に液体が満たされる液浸型露光装置に本発明を適用しても良い。

ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）を照明光として用いる場合には、投影光学系ＰＬの鏡筒内、あるいは投影光学系ＰＬを収容する筐体内にも不活性ガス（窒素など）が供給される。さらに、Ｆ₂レーザ光（波長１５７ｎｍ）を露光光として用いる場合には、レチクルステージ及びウエハステージがそれぞれサブチャンバ内に配置され、不図示の照明光学系と投影光学系ＰＬに加えて、その照明光学系と投影光学系ＰＬとの間、及び投影光学系ＰＬとウエハＷとの間にもそれぞれ不活性ガス（ヘリウムなど）が供給される。従って、光源内を含めてその光源からウエハＷに至る照明光路の少なくとも一部を密閉してその内部に不活性ガスなどを供給する露光装置では、例えば照明光学系に供給された不活性ガスが通る排気経路の途中、又は出口にも、化学物質除去フィルタ（ケミカルフィルタ）を設けておくことが好ましい。勿論、不活性ガスの流入経路の途中又は入口にもケミカルフィルタを設けても良く、これは特に回収した不活性ガスを清浄化して再利用する場合に有効である。また、上述のように、例えば波長１２０ｎｍ〜２００ｎｍ程度の真空紫外域に属する光を露光光として用いる場合などには、空調用気体として上記不活性ガス（窒素ガス、ヘリウムガスなど）が用いられる。

なお、上記実施形態の露光装置における投影光学系の倍率は縮小系のみならず等倍および拡大系のいずれでも良いし、投影光学系ＰＬは屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。

また、上記実施形態では、露光装置の照明光としては波長１００ｎｍ以上の光に限らず、波長１００ｎｍ未満の光を用いても良いことはいうまでもない。例えば、近年、７０ｎｍ以下のパターンを露光するために、ＳＯＲやプラズマレーザを光源として、軟Ｘ線領域（例えば５〜１５ｎｍの波長域）のＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）光を発生させるとともに、その露光波長（例えば１３．５ｎｍ）の下で設計されたオール反射縮小光学系、及び反射型マスクを用いたＥＵＶ露光装置の開発が行われている。この装置においては、円弧照明を用いてマスクとウエハを同期走査してスキャン露光する構成が考えられる。

なお、上記実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式等の走査型露光装置に本発明が適用された場合について説明したが、本発明の適用範囲がこれに限定されるものではなく、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置、又はステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置、プロキシミティー方式の露光装置、ミラープロジェクション・アライナー、などにも本発明を適用することができる。また、ウエハステージを２基備えたツインステージ型の露光装置にも適用できる。

なお、複数のレンズから構成される照明光学系、投影光学系を露光装置本体に組み込み、光学調整をするとともに、多数の機械部品からなるレチクルステージやウエハステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、更に総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより、上記実施形態の露光装置を製造することができる。なお、露光装置の製造は温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。

なお、上述の実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（または位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスク、あるいは光反射性の基板上に所定の反射パターンを形成した光反射型マスクを用いたが、これらのマスクに代えて、露光すべきパターンの電子データに基づいて透過パターンまたは反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスクを用いてもよい。このような電子マスクは、例えば米国特許第６，７７８，２５７号公報に開示されている。ここではこの米国特許第６，７７８，２５７号公報を参照して援用する。

なお、上述の電子マスクとは、非発光型画像表示素子と自発光型画像表示素子との双方を含む概念である。ここで、非発光型画像表示素子は、空間光変調器（Spatial Light Modulator）とも呼ばれ、光の振幅、位相あるいは偏光の状態を空間的に変調する素子であり、透過型空間光変調器と反射型空間光変調器とに分けられる。透過型空間光変調器には、透過型液晶表示素子（ＬＣＤ:Liquid Crystral Display）、エレクトロクロミックディスプレイ（ＥＣＤ）等が含まれる。また、反射型空間光変調器には、ＤＭＤ（Digital Mirror DeviceまたはDigital Micro-mirror Device）、反射ミラーアレイ、反射型液晶表示素子、電気泳動ディスプレイ（EPD:ElectroPhoretic Display）、電子ペーパ（又は電子インク）、光回折ライトバルブ（Grating Light Value）等が含まれる。

また、自発光型画像表示素子には、ＣＲＴ（Cathod Ray Tube）、無機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ:Field Emission Display）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ:Plasma Display Panel）や、複数の発光点を有する固体光源チップ、チップを複数個アレイ状に配列した固体光源チップアレイ、または複数の発光点を１枚の基板に作り込んだ固体光源アレイ（例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）ディスプレイ、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）ディスプレイ、ＬＤ（Laser Diode）ディスプレイ等）等が含まれる。なお、周知のプラズマディスプレイ（ＰＤＰ）の各画素に設けられている蛍光物質を取り除くと、紫外域の光を発光する自発光型画像表示素子となる。

半導体デバイスは、デバイスの製造、性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハＷを製作するステップ、上記実施形態の露光装置１００によりレチクルのパターンをウエハＷに転写するステップ、メモリリペアステップ、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、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。

また、上記実施形態では、本発明が半導体製造用の露光装置に適用された場合について説明したが、本発明はこれには限られない。例えば、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用することができる。ここで、ＤＵＶ（遠紫外）光やＶＵＶ（真空紫外）光などを用いる露光装置では、一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置、又は電子線露光装置などでは透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウエハなどが用いられる。

また、本発明は、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられるデバイスパターンをセラミックウエハ上に転写する露光装置、液晶表示素子などを含むディスプレイの製造に用いられるデバイスパターンをガラスプレート上に転写する露光装置、及び撮像素子（ＣＣＤなど）、有機ＥＬ、マイクロマシン、ＤＮＡチップなどの製造に用いられる露光装置などにも適用することができる。

さらに、露光装置以外の検査装置、加工装置などの装置であっても、装置内の環境を制御する必要がある処理装置であれば、本発明を好適に適用することができる。

以上説明したように、本発明の調整方法は、装置内の環境を制御するのに適している。

本発明の一実施形態に係る露光装置の全体構成を概略的に示す図である。 図１のＡ−Ａ’線断面図である。 図１の露光装置の温度制御に関連する制御系を概略的に示すブロック図である。 制御パラメータの最適化処理を示すフローチャートである。 シンプレックス法の処理を示すフローチャートである。 ｋ次元ベクトル空間におけるシンプレックスを概念的に示す図である。

符号の説明

１０…圧力検出器、１２…本体チャンバ、１４…機械室、１６…露光室（大部屋）、１６ａ…圧力サンプリングボード、１６ｂ…電磁弁、１８…レチクルローダ室（小部屋）、１８ａ…圧力サンプリングボード、１８ｂ…電磁弁、１９ａ…流量調整絞り、２０…ウエハローダ室（小部屋）、２０ａ…圧力サンプリングボード、２０ｂ…電磁弁、２１ａ…流量調整絞り、２２…露光装置本体、２４…給気管路、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ…分岐路、２６…接続部、３０…ウエハステージ室、３４…メインコラム、３４ａ…圧力サンプリングボード、３４ｂ…電磁弁、４０…リターン部、４２…リターンダクト、４４…リターン部、４６…リターン部、４８…リターンダクト、５０…ＯＡ口、５０ａ…流量調整絞り、５２…クーラ（ドライコイル）、５４…第１温度センサ、５５…第２温度センサ、５６…第１ヒータ、５８…第１送風機、６０…分岐路、６０ａ…蛇腹用部材、６２…第２ヒータ、６４…第２送風機、６６…リターンダクト、６６ａ…流量調整絞り、６８…ドレインパン、７０…制御装置、７２…第３温度センサ、７４…第４温度センサ、８０…レチクルライブラリ、８２…レチクルローダ、８４…ウエハキャリア、８６…ロボット、８８…ウエハ搬送装置、９０…噴き出し口、９２…レチクル搬送エリア、１００…露光装置、ＡＦ１、ＡＦ２、ＡＦ３、ＡＦ４…フィルタボックス、ＣＦ１ａ、ＣＦ２ａ、ＣＦ１ｂ、ＣＦ２ｂ…ケミカルフィルタ、ＣＲ１…圧力サンプリングボード、ＣＲ２…電磁弁、Ｆ…床面、ＩＦ１、ＩＦ２…レーザ干渉計、Ｍ１，Ｍ２…ミラー、ＰＭ１…圧力センサ、ＰＬ…投影光学系、Ｒ…レチクル、ＲＳＴ…レチクルステージ、Ｗ…ウエハ、ＷＳＴ…ウエハステージ。

Claims (5)

1. 露光装置内の環境を調整する調整方法であって、
   遺伝的アルゴリズム及びシンプレックス法の少なくとも一方を含む所定の最適化手法を用いて、前記露光装置内の環境を制御するための環境制御パラメータ群の設定値を変更しながら、前記露光装置の露光精度に関する情報及びその露光精度に影響を及ぼす装置内の環境に関する情報の少なくとも一方を監視し、該一方の情報の観測結果の和、該観測結果の対応する目標からのずれの二乗和、前記ずれの絶対値の和、前記ずれの重み付け和、及び前記観測結果と前記目標との相関の和のうちの少なくとも１つを含む前記露光精度を評価指標とする評価関数の値を、その監視結果に基づいて算出する処理を、繰り返し行う第１工程と；
   前記評価関数の値が良好であった前記環境制御パラメータ群の設定値を、その装置の運用中の前記環境制御パラメータ群の目標値として決定する第２工程と；を含む調整方法。
2. 前記露光精度に影響を及ぼす装置内の環境は、その装置内の少なくとも一部における圧力、温度、湿度、流体の流れの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載の調整方法。
3. 前記露光装置の露光精度に関する情報は、その装置内の構成要素の変位を計測する計測装置の単位時間当たりの計測再現性を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の調整方法。
4. 前記単位時間は、露光対象である物体上の一点が連続して露光される時間に応じて定められていることを特徴とする請求項３に記載の調整方法。
5. 前記環境制御パラメータは、前記露光装置内の少なくとも一部の環境の調整を行う調整装置に設けられたインバータの回転数を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の調整方法。

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