JP4858744B2 - 露光装置 - Google Patents

Description

本発明は露光装置に係り、更に詳しくは、半導体素子（集積回路等）、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において基板を露光する露光装置に関する。

従来より、半導体素子（集積回路等）、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基板（以下、「ウエハ」と呼ぶ）上の複数のショット領域の各々に転写するステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）や、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる））などが、主として用いられている。

この種の露光装置では、レチクルやウエハを保持して移動するステージを駆動する駆動機構としてリニアモータ等が用いられるが、リニアモータ等においてはコイルに電流を供給するため、該コイルが発熱し、この発熱の影響によりステージの位置を計測する干渉計等の計測精度が悪化するおそれがある。このため、リニアモータ等を冷却する必要があり、近時においては、温調装置により温度管理された例えばフッ素系不活性液体を冷媒として、リニアモータ等の発熱部分に供給することが一般的に行われていた。

しかるに、最近においては、フッ素系不活性液体では、(1)冷媒単価が非常に高いこと、(2)温暖化係数が高いこと、及び(3)単位体積あたりの熱容量（比熱×密度）が水の約１／２と小さいこと等を考慮して、冷媒として熱容量の大きな水（純水）を用いることが考えられている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−２２９５５号公報

本発明は、第１の観点からすると、パターンを基板（Ｗ）に投影する投影光学系（ＰＬ）と、該投影光学系（ＰＬ）と前記基板（Ｗ）との間に樹脂性の供給管（７７）を介して液体を供給する液体供給装置（５）とを含む露光装置本体（１０Ａ）と；前記露光装置本体内の駆動装置（８６）に水を供給する第１供給路（２８）と；前記第１供給路を介して前記駆動装置に供給される前記水の少なくとも一部が通過し、その通過する水からイオンを除去するイオン除去装置（５１）と；前記駆動装置の上流側又は下流側で前記第１供給路から分岐し、前記露光装置本体の前記駆動装置とは異なる部分に前記第１供給路内を流れる水の一部を供給する第２供給路（２８ｄ）と；前記樹脂製の供給管（７７）を介して前記投影光学系と前記基板との間に供給される前記液体を、前記第２供給路から供給される前記水との熱交換によって温度調整する第１温調装置と；を備えることを特徴とする露光装置である。

これによれば、露光装置内の駆動装置と駆動装置とは異なる部分を、イオンが除去された水で温調することが可能となる。

なお、本発明を分かりやすく説明するために、一実施形態を表す図面の符号に対応付けて説明したが、本発明が当該実施形態に限定されるものでないことは言うまでもない。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図７に基づいて説明する。図１には、本発明に係る露光装置を含む一実施形態に係る基板処理システムの概略平面図が示されている。

この図１の基板処理システム１００は、クリーン度がクラス１００〜１０００程度のクリーンルーム内に設置されている。この基板処理システム１００は、クリーンルームの床面Ｆ上にＸ軸方向（図１における紙面内左右方向）に所定間隔を隔てて並べて配置された露光装置１０及びコータ・デベロッパ（以下、「Ｃ／Ｄ」という）１２並びにこれら露光装置１０とＣ／Ｄ１２とをインラインにて接続するインタフェース部１４とを備えている。

前記露光装置１０は、図１に示されるように、ローダチャンバ１３０と本体チャンバ１２０とを備えている。前記ローダチャンバ１３０内には、ウエハの搬送系（ローダ）等が収容されている。

前記本体チャンバ１２０内には、図２に示される露光装置本体１０Ａが収容されるとともに、露光装置本体１０Ａの＋Ｘ側に近接して、デミナー５１（これについては後で更に詳述する）と、リアラックと呼ばれる電気系部品を収納する棚１３とが設けられている。

前記露光装置本体１０Ａは、図２に示されるように、照明系ＩＯＰ、該照明系ＩＯＰからの露光用照明光（以下、「照明光」又は「露光光」と呼ぶ）ＩＬにより照明されるレチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、レチクルＲから射出された照明光ＩＬを基板としてのウエハＷ上に投射する投影光学系ＰＬを含む投影ユニットＰＵ、ウエハＷが載置されるウエハステージＷＳＴ及び露光のための計測に用いられる計測ステージＭＳＴとを含むウエハステージ装置５０、及びこれらの制御系等を備えている。

前記照明系ＩＯＰは、例えば特開２００１−３１３２５０号公報（対応する米国特許出願公開第２００３／００２５８９０号）などに開示される照明系と同様に構成され、不図示のレチクルブラインドで規定され、レチクルＲ上でＸ軸方向（図２における紙面直交方向）に細長く伸びるスリット状の照明領域ＩＡＲを照明光（露光光）ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。ここで、照明光ＩＬとしては、一例としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられている。

前記レチクルステージＲＳＴ上には、回路パターンなどがそのパターン面（図２における下面）に形成されたレチクルＲが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、例えばリニアモータ等を含むレチクルステージ駆動部１１（図２では不図示、図６参照）によって、ＸＹ平面内で微少駆動可能であるとともに、所定の走査方向（ここでは図２における紙面内左右方向であるＹ軸方向とする）に指定された走査速度で駆動可能となっている。

レチクルステージＲＳＴのステージ移動面内の位置（Ｚ軸回りの回転を含む）は、レチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１１６によって、移動鏡１５（実際には、Ｙ軸方向に直交する反射面を有するＹ移動鏡とＸ軸方向に直交する反射面を有するＸ移動鏡とが設けられている）を介して、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。このレチクル干渉計１１６の計測値は、主制御装置２０（図２では不図示、図６参照）に送られ、主制御装置２０では、このレチクル干渉計１１６の計測値に基づいてレチクルステージ駆動部１１を介してレチクルステージＲＳＴのＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向）の位置（及び速度）を制御する。

前記投影ユニットＰＵは、レチクルステージＲＳＴの図２における下方に配置されている。投影ユニットＰＵは、鏡筒４０と、該鏡筒４０内に所定の位置関係で保持された複数の光学素子から成る投影光学系ＰＬとを含んで構成されている。投影光学系ＰＬとしては、例えばＺ軸方向の共通の光軸ＡＸを有する複数のレンズ（レンズエレメント）から成る屈折光学系が用いられている。この投影光学系ＰＬは、例えば両側テレセントリックで所定の投影倍率（例えば１／４倍又は１／５倍）を有する。このため、照明系ＩＯＰからの照明光ＩＬによってレチクルＲ上の照明領域ＩＡＲが照明されると、このレチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬ（投影ユニットＰＵ）を介してその照明領域ＩＡＲ内のレチクルＲの回路パターンの縮小像（回路パターンの一部の縮小像）が表面にレジスト（感光剤）が塗布されたウエハＷ上の前記照明領域ＩＡＲに共役な領域（以下、「露光領域」とも呼ぶ）ＩＡに形成される。

また、本実施形態の露光装置本体１０Ａでは、投影光学系ＰＬを構成する最も像面側（ウエハＷ側）の光学素子であるレンズ（以下、「先端レンズ」ともいう）１９１の近傍には、液浸装置３２を構成する液体供給ノズル３１Ａと、液体回収ノズル３１Ｂとが設けられている。

上記の液体としては、ここでは、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍの光）が透過する超純水（以下、特に必要な場合を除いて、単に「水」と記述する）を用いるものとする。超純水は、半導体製造工場等で容易に大量に入手できると共に、ウエハ上のフォトレジストや光学レンズ等に対する悪影響がない利点がある。

ＡｒＦエキシマレーザ光に対する水の屈折率ｎは、ほぼ１．４４である。この水の中では、照明光ＩＬの波長は、１９３ｎｍ×１／ｎ＝約１３４ｎｍに短波長化される。

前記液体供給ノズル３１Ａは、液体供給装置５（図２では不図示、図６参照）に接続され、前記液体回収ノズル３１Ｂは、液体回収装置６（図２では不図示、図６参照）に接続されている。これらの液体供給装置５と液体回収装置６とは、主制御装置２０によって制御される。主制御装置２０は、液体供給装置５を制御することにより、液体供給ノズル３１Ａを介して先端レンズ１９１とウエハＷとの間に水を供給するとともに、液体回収装置６を制御することにより、液体回収ノズル３１Ｂを介して先端レンズ１９１とウエハＷとの間から水を回収する。これにより、先端レンズ１９１とウエハＷとの間に、一定量の水Ｌｑ（図２参照）が保持される。

なお、投影ユニットＰＵ下方に計測ステージＭＳＴが位置する場合にも、上記と同様に計測テーブルＭＴＢと先端レンズ１９１との間に水を満たすことが可能である。

なお、上記の説明では、その説明を簡単にするため、液体供給ノズルと液体回収ノズルとがそれぞれ１つずつ設けられているものとしたが、これに限らず、例えば、国際公開第９９／４９５０４号パンフレットに開示されるように、ノズルを多数有する構成を採用することとしても良い。要は、投影光学系ＰＬを構成する最下端の光学部材（先端レンズ）１９１とウエハＷとの間に液体を供給することができるのであれば、その構成はいかなるものであっても良い。

前記投影ユニットＰＵの−Ｙ側には、オフアクシス・アライメント系（以下、「アライメント系」と略述する）ＡＬＧが設けられている。このアライメント系ＡＬＧは、投影ユニットＰＵを保持する保持部材に保持されている。アライメント系ＡＬＧからの撮像信号は、図６の主制御装置２０に供給されるようになっている。

前記ウエハステージ装置５０は、ベース盤１１２と、該ベース盤１１２の上面の上方に配置されたウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴと、これらのステージＷＳＴ、ＭＳＴの位置を計測する干渉計システム１１８（図６参照）と、ステージＷＳＴ、ＭＳＴを駆動するステージ駆動部１２４（図６参照）と、を備えている。

ウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴの底面には、不図示の非接触軸受、例えば空気静圧軸受（すなわち、エアベアリング（エアパッドとも呼ばれる））が複数ヶ所に設けられており、これらの空気静圧軸受からベース盤１１２の上面に向けて噴出された加圧空気の静圧により、ベース盤１１２の上面の上方にウエハステージＷＳＴ、計測ステージＭＳＴが数μｍ程度のクリアランスを介して非接触で浮上支持されている。また、各ステージＷＳＴ、ＭＳＴは、ステージ駆動部１２４によって、ＸＹ面内で互いに独立して駆動（θｚ回転を含む）されるようになっている。

これを更に詳述すると、ウエハステージＷＳＴは、図２に示されるように、上記エアベアリングがその底面に設けられたウエハステージ本体９１と、該ウエハステージ本体９１上に不図示のＺ・レベリング機構（例えばボイスコイルモータなどのアクチュエータを含んで構成される）を介して搭載され、ウエハステージ本体９１に対してＺ軸方向、Ｘ軸回りの回転方向（θｘ方向）及びＹ軸回りの回転方向（θｙ方向）に微小駆動されるウエハテーブルＷＴＢとを備えている。

ウエハテーブルＷＴＢ上には、ウエハＷを真空吸着等によって保持するウエハホルダ（不図示）が設けられている。また、ウエハテーブルＷＴＢの上面には、中央部にウエハホルダ上に載置されるウエハＷの外径より僅かに大きな内径の円形開口が形成されたほぼ矩形状の補助プレート（撥液プレート）１２８が設けられている。この補助プレート１２８は、その表面がウエハホルダによって吸着保持されたウエハＷとほぼ面一となるように設定されている。

前記計測ステージＭＳＴは、上記エアベアリングがその底面に設けられた計測ステージ本体９２と、該計測ステージ本体９２上に不図示のＺ・レベリング機構を介して搭載された計測テーブルＭＴＢとを備えている。

前記計測テーブルＭＴＢ（及び計測ステージ本体９２）には、各種計測用部材が設けられている。この計測用部材としては、例えば、特開平５−２１３１４号公報（対応する米国特許第５，２４３，１９５号）などに開示される複数の基準マークが形成された基準マーク領域ＦＭや投影光学系ＰＬを介して照明光ＩＬを受光するセンサ（照度モニタ、照度むらセンサ、空間像計測器等）などが含まれている。

本実施形態では、投影光学系ＰＬと水とを介して露光光（照明光）ＩＬによりウエハＷを露光する液浸露光が行われるのに対応して、照明光ＩＬを用いる計測に使用される上記の照度モニタ、照度むらセンサ、空間像計測器では、投影光学系ＰＬ及び水を介して照明光ＩＬを受光することとなる。また、各センサは、例えば光学系などの一部だけが計測テーブルＭＴＢ（及び計測ステージ本体９２）に搭載されていても良いし、センサ全体が計測テーブルＭＴＢ（及び計測ステージ本体９２）に配置されていても良い。

次に、ステージ駆動部１２４について説明する。図３の平面図に示されるように、ベース盤１１２の−Ｘ側、＋Ｘ側には、Ｙ軸方向に延びる一対のＹ軸固定子８６、８７がそれぞれ配置されている。これらＹ軸固定子８６，８７はその内部に複数のコイルを有する電機子ユニットによって構成されている。これらＹ軸固定子８６、８７には、Ｘ軸方向に伸びるＸ軸固定子８０の長手方向の一端と他端とにそれぞれ設けられた一対のＹ軸可動子８２，８３が挿入状態でそれぞれ係合している。また、Ｙ軸固定子８６、８７には、Ｘ軸方向に伸びるＸ軸固定子８１の長手方向の一端と他端とにそれぞれ設けられた一対のＹ軸可動子８４，８５が挿入状態でそれぞれ係合している。Ｙ軸可動子８２、８４、８３、８５のそれぞれは、複数の永久磁石を有する磁極ユニットによって構成されている。

すなわち、Ｙ軸固定子８６とＹ軸可動子８２，Ｙ軸可動子８４のそれぞれとによって、Ｙ軸可動子８２，８４のそれぞれをＹ軸方向に駆動するムービングマグネット型のＹ軸リニアモータがそれぞれ構成され、Ｙ軸固定子８７とＹ軸可動子８３，Ｙ軸可動子８５のそれぞれとによって、Ｙ軸可動子８３，８５のそれぞれをＹ軸方向に駆動するムービングマグネット型のＹ軸リニアモータがそれぞれ構成されている。以下においては、上記４つのＹ軸リニアモータのそれぞれを、それぞれのＹ軸可動子８２、８４、８３、８５と同一の符号を用いて、適宜、Ｙ軸リニアモータ８２、Ｙ軸リニアモータ８４、Ｙ軸リニアモータ８３及びＹ軸リニアモータ８５と呼ぶものとする。

上記４つのＹ軸リニアモータのうち、２つのＹ軸リニアモータ８２、８３によって、Ｘ軸リニアモータ８０と一体的に計測ステージＭＳＴがＹ軸方向に駆動され、残り２つのＹ軸リニアモータ８４、８５によって、Ｘ軸リニアモータ８１と一体的にウエハステージＷＳＴがＹ軸方向に駆動されるようになっている。

前記Ｘ軸固定子８０，８１のそれぞれは、例えばＸ軸方向に沿って所定間隔で配置された電機子コイルをそれぞれ内蔵する電機子ユニットによって構成されている。一方のＸ軸固定子８１は、ウエハステージＷＳＴを構成するウエハステージ本体９１（図３では不図示、図２参照）に形成された不図示の開口に挿入された状態となっている。ウエハステージ本体９１の上記開口の内部には、例えば磁極ユニットから成る不図示のＸ軸可動子が設けられている。すなわち、Ｘ軸固定子８１とＸ軸可動子とによりウエハステージＷＳＴをＸ軸方向に駆動するムービングマグネット型のＸ軸リニアモータが構成されている。以下では、適宜、このＸ軸リニアモータを、その固定子であるＸ軸固定子８１と同一の符号を用いて、Ｘ軸リニアモータ８１と呼ぶ。

また、他方のＸ軸固定子８０は、計測ステージＭＳＴを構成する計測ステージ本体９２（図３では不図示、図２参照）に形成された不図示の開口に挿入された状態となっている。この計測ステージ本体９２の上記開口の内部には、磁極ユニットから成る不図示のＸ軸可動子が設けられている。すなわち、Ｘ軸固定子８０とＸ軸可動子とによって、計測ステージＭＳＴをＸ軸方向に駆動するムービングマグネット型のＸ軸リニアモータが構成されている。以下では、適宜、このＸ軸リニアモータを、その固定子であるＸ軸固定子８０と同一の符号を用いて、Ｘ軸リニアモータ８０と呼ぶ。

本実施形態では、Ｙ軸リニアモータ８２〜８５及びＸ軸リニアモータ８０，８１、並びにウエハステージＷＳＴ、計測ステージＭＳＴがそれぞれ有するＺ・チルト駆動機構によって、図６に示されるステージ駆動部１２４が構成されている。このステージ駆動部１２４を構成する上記各リニアモータが、図６に示される主制御装置２０によって制御されるようになっている。

上記のようにして構成されるウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴの位置は、図６の干渉計システム１１８によって、ウエハテーブルＷＴＢ及び計測テーブルＭＴＢの側面（鏡面加工された面）を介して、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。干渉計システム１１８は、図２に示されるウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の位置を検出するためのＹ干渉計１６、計測ステージＭＳＴのＹ軸方向の位置を検出するためのＹ干渉計１８の他、各ステージのＸ軸方向の位置を検出するための複数のＸ干渉計、ウエハテーブルＷＴＢのＺ軸方向の位置（θｘ方向（Ｘ軸回りの回転方向）及びθｙ方向（Ｙ軸回りの回転方向）の位置を含む）を計測するためのＺ干渉計等を含んで構成されている。干渉計システム１１８の計測値は、主制御装置２０に送られ、主制御装置２０では、この干渉計システム１１８の計測値に基づいてステージ駆動部１２４を介して各ステージＷＳＴ，ＭＳＴのＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向）の位置（及び速度）及びウエハテーブルＷＴＢのＺ軸方向の位置（θｘ方向（Ｘ軸回りの回転方向）及びθｙ方向（Ｙ軸回りの回転方向）の位置を含む）を制御する。なお、各テーブルの側面を鏡面加工するのに代えて、各テーブルに移動鏡を設けることとしても良い。

なお、干渉計システムによる計測とともに、又はこれに代えて、リニアエンコーダ等により各ステージの位置を検出することとしても良い。

なお、図３等では不図示ではあるが、実際には、ベース盤１１２及びＹ軸固定子８６，８７を取り囲む状態で、枠状のカウンタマスが設けられている。このカウンタマスは、例えば真空予圧型気体静圧軸受により床面Ｆ上で浮上支持されており、ウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴのＸＹ２次元面内の移動による反力を受けて、自由運動するようになっている。カウンタマスには、該カウンタマスの位置決めを行うための、ボイスコイルモータ等から成るトリムモータＴＭ（図３では不図示、図６参照）が設けられている。トリムモータＴＭは、不図示のセンサにより検出されるカウンタマスの位置情報に基づいて、主制御装置２０により駆動制御されるようになっている。

さらに、本実施形態の露光装置本体１０Ａでは、図２等では不図示であるが、投影ユニットＰＵを保持する保持部材に取り付けられた照射系９０ａ及び受光系９０ｂ（図６参照）から成る、例えば特開平６−２８３４０３号公報（対応米国特許第５，４４８，３３２号）等に開示されるものと同様の斜入射方式の多点焦点位置検出系が設けられている。

次に、本実施形態における、露光装置本体１０Ａに含まれるモータの冷却系について図４に基づいて説明する。図４には、本実施形態の冷却系１１０の構成が簡略化して示されている。

この図４に示される冷却系１１０は、同図から明らかなように、純水を所定量収容可能なタンク４１からの純水を、モータの電機子ユニット（１１，８６，８７，８１，８０、ＴＭ）それぞれに供給し、これらを冷却した後に、タンク４１に純水を戻す循環系である。

この冷却系１１０は、前記タンク４１、ポンプ４３、冷却装置４５、比抵抗値検出センサＳＲ、ヒータ４７ａ〜４７ｅ、流量制御弁４９、デミナー５１及び配管系等を備えている。

前記タンク４１には、給水管２６の一端が接続されている。この給水管２６の他端側は、工場内に設置された超純水を製造する超純水製造装置（不図示）に接続されている。また、タンク４１には、純水を循環する循環幹路２８の一端部及び他端部（ただし、他端部側は後述する第１管路２８ａ，第２管路２８ｂに分岐された状態となっている）が接続されている。給水管２６からは、循環幹路２８を流れる水の流量（例えば、７０〜８０Ｌ／ｍｉｎの中の任意の流量）の１〜１０％程度（例えば、１Ｌ／ｍｉｎ）の流量の超純水が常時供給されるようになっている。

前記冷却装置４５は、クーラー、純水の温度を検出する温度センサ、該温度センサによる検出結果に応じて、純水の温度が所定の温度になるようにクーラーを制御するコントローラ等を含んで構成されている。

前記比抵抗値検出センサＳＲは、冷却装置４５を通過した純水の比抵抗値を検出し、図６の主制御装置２０に出力する。循環幹路２８は、比抵抗値検出センサＳＲを過ぎた後に５本の分岐路に分岐する。

前記ヒーター４７ａ〜４７ｅは、分岐路のそれぞれに設けられている。各ヒーターには温度センサが内蔵され、該温度センサの検出値に基づいて各分岐路を通る純水を加熱して、各モータの電機子ユニットを温調するために必要な温度にそれぞれ温調する。分岐路は、それぞれ各モータの発熱部分、すなわちリニアモータ及びボイスコイルモータを構成する電機子ユニットの筐体に接続され、各筐体内に純水が直接供給されるようになっている。すなわち、各モータの筐体が分岐路の一部を構成している。

５本の分岐路のそれぞれは、各モータの電機子ユニットの筐体を経由すると、合流して再び１本の循環幹路となる。循環幹路２８は、その後２本に分岐し（ここでは、第１管路２８ａ、第２管路２８ｂと呼ぶ）、各管路の分岐したのとは反対側の端部が前述したタンク４１に接続されている。

前記流量制御弁４９は、その開度を調整することが可能な弁から成り、第２管路２８ｂの途中に設けられている。この流量制御弁４９の開度を調整することにより、循環幹路２８を流れる水の流量と、第２管路２８ｂを流れる水の流量を設定することが可能となっている。すなわち、流量制御弁４９によって、第１管路２８ａと第２管路２８ｂとを流れる水の流量の比を変更することが可能となっている。前記流量制御弁４９は、１０〜５０Ｌ／ｍｉｎの間でデミナー５１に流れる水の流量を設定でき、本実施形態においては一例として５０Ｌ／ｍｉｎに設定している。

前記イオン除去装置（デミナー）５１は、第２管路２８ｂの途中に設けられ、その内部にイオン交換樹脂を含むことにより、純水中のイオン（例えばＮａ⁺，Ｃｌ^-イオン）を除去する。

ここで、デミナー５１を通った後の純水の比抵抗値は、理論上の純水に近いおよそ１８（ＭΩ・ｃｍ）となるが、モータを冷却するために要求される比抵抗値は、例えば１０（ＭΩ・ｃｍ）程度であるので、上述のように循環幹路２８を通る純水の全てをデミナー５１に通さなくても良い。なお、前記流量制御弁４９がデミナー５１に流す水の流量は必ずしも固定値に設定する必要はない。

すなわち、本実施形態においては、第１管路２８ａを通る純水と第２管路２８ｂを通る純水とが合流し各モータの電機子ユニット（１１，８６，８７，８１，８０、ＴＭ）に供給される段階での比抵抗値が１０（ＭΩ・ｃｍ）となるように、主制御装置２０が、比抵抗値検出センサＳＲの値に基づいて流量制御弁４９の開度をフィードバック制御しても良い。具体的には、流量制御弁４９の開度を所定開度とした状態での純水の比抵抗値を比抵抗値検出センサＳＲで検出し、該検出値が１０（ＭΩ・ｃｍ）以下ならば流量制御弁４９の開度を大きくすることで、より多くの純水をデミナー５１に通して、検出値が１０（ＭΩ・ｃｍ）程度となるようにし、検出値が１０（ＭΩ・ｃｍ）以上ならば流量制御弁４９の開度を小さくすることで、より少量の純水をデミナー５１に通して、検出値が１０（ＭΩ・ｃｍ）程度となるようにすることとする。

このようにすることにより、純水の全てをデミナー５１に通す場合と比べて、デミナー５１を通す純水の量を少なくすることができるので、デミナー５１に内蔵すべきイオン交換樹脂の量を少なくすることができ、ひいてはデミナー５１を小型化することが可能となっている。このように小型化したデミナー５１は露光装置本体１０Ａと同一床面上に近接して配置することができるので、循環幹路２８等の配管の距離を短くすることができ、配管に金属配管を用いる場合であってもその金属配管内でのイオンの溶出等によって純水の比抵抗値が低下するのを抑制することが可能となる。

ところで、循環幹路２８は、更に、ポンプ４３と冷却装置４５との間で分岐する分岐路２８ｃを有し、また、冷却装置４５と比抵抗値検出センサＳＲとの間で分岐する分岐路２８ｄを有している。

前記分岐路２８ｃは、ファイン系と呼ばれる例えば投影ユニットＰＵ等の光学系を温調するための水（以下、「循環水」と呼ぶ）を循環する循環系を構成するタンクに接続されている。従って、分岐路２８ｃにより分岐される純水は、前記循環水と混合されるようになっている。このため、循環水を常時純水で置換できるので、塩素等の影響を受けることなく、投影ユニットＰＵ内等で用いている樹脂等のＯリングやパッキンの寿命を長く維持することが可能となっている。

前記分岐路２８ｄは、前述した液浸のために用いられる水を供給するための液体供給装置５に接続されている。液体供給装置５に供給された純水は、液体供給装置５内に設けられた温調装置で、所定の温度（液浸に用いられる水（先端レンズ１９１とウエハＷとの間に供給される水）を温調するのに最適な温度）に温調された後、図５に示されるジャケット７３内を流れる。ジャケット７３内には、図２の液体供給ノズル３１Ａがその先端に設けられた供給管７７が挿入されており、供給管７７を液浸に用いられる水が通る間に、該水が温調された純水とほぼ同一の温度に温調されるようになっている。なお、供給管７７としては、例えばＰＦＡ（パーフルオロアルコキシエチレン）などの耐食性に優れた樹脂が用いられている。

なお、分岐路２８ｃと分岐路２８ｄとを通る純水の流量の合計は、循環幹路２８を流れる水の流量（例えば、７０〜８０Ｌ／ｍｉｎ）の１〜１０％程度（例えば、１Ｌ／ｍｉｎ）、すなわち、供給管２６から供給される純水の量とほぼ同一の流量とすることができる。

図６には、露光装置１０の制御系の主要な構成が示されている。この制御系は、装置全体を統括的に制御するマイクロコンピュータ（又はワークステーション）から成る主制御装置２０を中心として構成されている。主制御装置２０には、ＣＲＴモニター、液晶モニター等から成る表示装置９５が接続されている。

次に、本実施形態の基板処理システム１００における処理動作を、露光装置本体１０Ａにおける露光動作を中心に説明する。図３には、ウエハステージＷＳＴ上のウエハ（ロットの最終ウエハ）Ｗに対するステップ・アンド・スキャン方式の露光が行われている状態が示されている。このとき、計測ステージＭＳＴは、ウエハステージＷＳＴと衝突しない所定の待機位置にて待機している。

上記の露光動作は、主制御装置２０により、事前に行われた例えばエンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）などのウエハアライメントの結果及び最新のアライメント系ＡＬＧのベースラインの計測結果等に基づいて、ウエハＷ上の各ショット領域の露光のための走査開始位置（加速開始位置）へウエハステージＷＳＴが移動されるショット間移動動作と、各ショット領域に対するレチクルＲに形成されたパターンを走査露光方式で転写する走査露光動作とを繰り返すことにより、行われる。なお、上記の露光動作は、先端レンズ１９１とウエハＷとの間に水を保持した状態で行われる。

そして、ウエハステージＷＳＴ側で、ウエハＷに対する露光が終了した段階で、主制御装置２０は、干渉計システム１１８の計測値に基づいてステージ駆動部１２４を制御して、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）を投影ユニットＰＵ直下から退避させ、計測ステージＭＳＴ（計測テーブルＭＴＢ）を投影ユニットＰＵ直下まで移動させる。

なお、この移動に際しては、先端レンズ１９１とウエハＷとの間の水を回収し、回収後に、各ステージを移動することとしても良いし、ウエハステージＷＳＴと計測ステージＭＳＴとを接近又は接触させた状態で、水をウエハステージＷＳＴ側から計測ステージＭＳＴ側に受け渡すように移動することとしても良い。

次いで、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴの位置を干渉計システム１１８の計測値に基づいてステージ駆動部１２４を制御して、所定のウエハ交換位置にウエハステージＷＳＴを移動させるとともに次のロットの最初のウエハへの交換を行う。この場合、ウエハは図１のＣ／Ｄ１２内のコータにおいて感光剤が塗布されたウエハであり、インタフェース部１４及びローダを介して露光装置本体１０Ａ内に搬送されている。一方、露光が終了したウエハは、ローダ及びインタフェース部１４を介して、Ｃ／Ｄ１２内に搬送され、Ｃ／Ｄ１２内のデベロッパにおいて現像工程が行われる。

また、ウエハ交換と並行して、計測ステージＭＳＴを用いた所定の計測を必要に応じて実行する。この場合の所定の計測としては、例えばアライメント系ＡＬＧのベースライン計測が一例として挙げられる。

そして、上述した両ステージＷＳＴ、ＭＳＴ上における作業が終了した段階で、主制御装置２０は、干渉計システム１１８の計測値に基づいてステージ駆動部１２４を制御して、計測ステージＭＳＴ（計測テーブルＭＴＢ）を投影ユニットＰＵ直下から退避させ、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）を投影ユニットＰＵ直下まで移動させる。

その後、主制御装置２０では、新たなウエハに対してウエハアライメント、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作を実行し、ウエハ上の複数のショット領域にレチクルパターンを順次転写する。以降、同様の動作を繰り返し行う。

なお、上記の説明では、計測動作として、ベースライン計測を行う場合について説明したが、これに限らず、ウエハステージＷＳＴ側で各ウエハの交換を行っている間に、計測ステージＭＳＴの計測器群を用いて、照度計測、照度むら計測、空間像計測、波面収差計測などの少なくとも一つを行い、その計測結果をその後に行われるウエハの露光に反映させることとしても良い。具体的には、例えば、計測結果に基づいて不図示の結像特性補正コントローラにより投影光学系ＰＬの調整を行うこととすることができる。

ところで、主制御装置２０では、デミナー５１に入る直前の純水の比抵抗値を検出するセンサ１０１（図４では不図示、図６参照）の検出値に基づいて、デミナー５１内のイオン交換樹脂の寿命を予測し、表示装置９５に出力している。この場合のデミナー５１の寿命の予測は以下のようにして行われる。

図７は、所定温度（例えば２５℃）かつ所定量（毎分５０リットル）の純水をデミナー５１に通した場合における、デミナー５１入口での純水の比抵抗値とデミナー５１内のイオン交換樹脂の寿命との関係を示すグラフである。このグラフは、例えば実験やシミュレーション等を行うことにより得ることができる。このグラフに示されるように、例えばデミナー入口での比抵抗値が使用開始時点で約７．７（ＭΩ・ｃｍ）に維持されている場合には、使用開始から約１８０日後に寿命に達することが予測され、例えば、デミナー入口での比抵抗値が使用開始時点で約２．０（ＭΩ・ｃｍ）に維持されている場合には、使用開始から約３０日後に寿命に達することが予測できるようになっている。この関係は、その水の量が２倍になると、純水内のイオン量が倍になるので、例えば、比抵抗値が約７．７（ＭΩ・ｃｍ）ならば、使用開始から約９０日後に寿命に達し、比抵抗値が約２．０（ＭΩ・ｃｍ）ならば、使用開始から約１５日後に寿命に達することになる。

なお、実際には、比抵抗値は一定ではないため、主制御装置２０は、比抵抗値の変化に応じて、図７のグラフに基づく換算式を用いて、イオン交換樹脂の寿命を予測し、表示装置９５に表示し、オペレータ等に知らせることとなる。

以上詳細に説明したように、本実施形態の露光装置によると、露光装置本体１０Ａ内のモータの電機子ユニット（１１，８６，８７，８１，８０、ＴＭ）に水を供給する循環幹路２８と露光装置本体のモータとは異なる部分に純水の一部を供給する分岐路２８ｃ、２８ｄとを備えていることから、投影ユニットＰＵを含むファイン系や、液浸に用いられる水の温調をイオンが除去された水で温調することが可能となる。これにより、モータの電機子ユニットを冷却することで、ウエハステージＷＳＴ、計測ステージＭＳＴ及びレチクルステージＲＳＴ近傍のモータによる温度変化を防止し、干渉計等の揺らぎを抑制することができるのでステージの位置検出精度の向上及びステージの移動精度の向上を図ることができる、かつデミナー５１によりイオンが除去された純水をモータに供給することで、水による絶縁性の問題も生じない。また、投影ユニットＰＵについては、投影ユニットＰＵの温調が可能であるとともに、投影ユニットＰＵに用いられているＯリングやパッキンなどを長寿命とすることができる。更に、液浸に用いられる水の温調を純水を用いて行うことにより、液浸用の水を温調するのにヒーター等を用いる場合などと異なり金属イオンが水に溶出するのを抑制することが可能となる。

また、上記実施形態では、デミナーを通らない純水とデミナーを通る純水とを第１管路２８ａ、第２管路２８ｂで分岐し、各管路を流れる純水の流量を流量制御弁４９を用いて制御するので、合流後に得られる純水の比抵抗値を所望の値に設定することが可能となる。また、デミナーを通す水の量を減らすことができるので、デミナーに含まれるイオン交換樹脂を小型化でき、ひいてはデミナーの小型化を図ることが可能となる。

また、本実施形態の露光装置によると、露光装置本体１０Ａとデミナー５１とを近接して配置することとしているので、デミナー５１から各モータまでの管路の長さを短くすることができる。この場合、たとえ管路に金属配管等を用いる場合であっても、その金属配管から純水にイオンがほとんど溶出しないので、比抵抗値の高い純水を各モータに供給することができる。また上述のようにデミナーの小型化が図られているため、露光装置全体のフットプリントを小さくすることが可能となっている。

また、本実施形態の露光装置によると、デミナー５１を通る水の比抵抗値をセンサ１０１により検出し、該検出結果に基づいて、デミナー５１内のイオン交換樹脂の寿命を予測するので、寿命に達する前にイオン交換樹脂を交換することにより、イオンが多く含まれる水が各モータの電機子ユニットに供給されるのを防ぐことができる。

また、上記実施形態では、循環幹路２８を循環する水の流量の１〜１０％程度の流量の水が常時供給されているので、水質を常時高く維持することが可能である。

なお、上記実施形態では、冷却系が循環系であり、温調装置（冷却装置４５及びヒータ４７ａ〜４７ｅ）が循環系内に設けられた場合について説明したが、本発明がこれに限られることはなく、例えば、純水のタンクから各モータまでを連結する供給管を有し、該供給管の一部が分岐して、ファイン系や液浸に用いられる水を温調することとしても良い。この場合、外部で温調した純水を各モータに供給するようにしても良い。

なお、上記実施形態では、分岐路２８ｃ，２８ｄを各モータの上流側で分岐させる場合について説明したが、本発明がこれに限られるものではなく、各モータの下流側で分岐させるようにしても良い。

なお、上記実施形態では、第１管路２８ａと第２管路２８ｂとを流れる純水の流量を流量制御弁４９により設定することとしたが、流量制御弁は第２管路２８ｂの途中に限らず、第１管路２８ａの途中に設けることとしても良い。また、第１、第２管路２８ａ、２８ｂが分岐する部分に、各管路を流れる純水の流量の比を調整可能な流量調整弁を設けることとしてもよい。

また、例えば、分岐路２８ｃを通る純水の流量を変更するために、分岐路２８ｃの途中、又は分岐路２８ｃと冷却装置４５との間の循環幹路２８の一部に流量制御弁を設けることとしても良いし、循環管路２８と分岐路２８ｃとが分岐する部分に、各路を流れる純水の流量の比を調整可能な流量調整弁を設けることとしても良い。また、例えば、分岐路２８ｄを通る純水の流量を変更するために、分岐路２８ｄの途中、又は分岐路２８ｄとセンサＳＲとの間の循環幹路２８の一部に流量制御弁を設けることとしても良いし、循環管路２８と分岐路２８ｄとが分岐する部分に、各路を流れる純水の流量の比を調整可能な流量調整弁を設けることとしても良い。

なお、上記実施形態では、純水の比抵抗値に基づいて、流量制御弁４９の開度を調整する場合について説明したが、本発明がこれに限られるものではなく、純水（２５℃）の比抵抗値とイオン濃度（ｐｐｂ）との間には、図８に示されるような関係があることから、純水のイオン濃度に基づいて、流量制御弁４９の開度を調整することとしても良い。

また、上記実施形態では、デミナー５１入口における純水の比抵抗値に基づいてイオン交換樹脂の寿命を予測することとしたが、これに限らず、上記流量制御弁４９の開度調整と同様に、イオン濃度に基づいてイオン交換樹脂の寿命を予測することとしても良い。この場合、図７の関係と図８の関係とにより導き出される、図９のグラフを基にして、イオン濃度からイオン交換樹脂の寿命を予測することが可能となる。

なお、上記実施形態では、ウエハステージ装置５０が計測ステージＭＳＴを備える場合について説明したが、計測ステージＭＳＴを設けなくても良い。この場合、ウエハステージＷＳＴ上に計測ステージＭＳＴに設けられた計測装置等を設けることとしても良い。

また、上記実施形態の冷却系１１０をレチクルステージＲＳＴを駆動するリニアモータの冷却に用いる際に、冷却系をウエハステージ装置５０とレチクルステージＲＳＴとで独立に設けることとしても良い。更に分岐路を利用して、レチクルＲの照明領域を設定するレチクルブラインドの駆動部を冷却しても良い。

なお、上記実施形態では、液浸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、本発明がこれに限られるものではなく、通常のステッパ等に採用することも勿論可能である。この場合、分岐路２８ｄを通った水を露光装置本体１０Ａのモータ以外の部分の温調に用いることとしても良いし、あるいは、分岐路２８ｄを設けないこととしても良い。

なお、上記実施形態では、デミナー５１を通る純水とデミナー５１を通らない純水とに、第１、第２管路２８ａ、２８ｂで分岐する場合について説明したが、これに限らず、デミナー５１に全ての純水を通すようにしても良い。

なお、上記実施形態では、５つのモータの電機子ユニットを純水で冷却する場合について説明したが、本発明がこれに限られるものではなく、このうちの少なくとも１つに純水を供給すれば良い。

また、上記実施形態では、ウエハステージ装置にカウンタマスが設けられた場合について説明したが、本発明がこれに限れるものではなく、レチクルステージ側にもカウンタマスを設けることとしても良く、該レチクル側のカウンタマスを移動するトリムモータを設ける場合には、該トリムモータを本実施形態の冷却系１１０で冷却することとしても良い。また、カウンタマスについては、いずれのステージ装置にも設けなくても良い。

また、上記実施形態では、投影光学系ＰＬとして縮小系を用いる場合について説明したが、投影光学系は等倍系および拡大系のいずれでも良い。また、いわゆるカタディオプトリック系（反射屈折系）、あるいは反射光学素子のみから成る反射系を用いても良い。

なお、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、これに限らず、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子、有機ＥＬ、マイクロマシン、ＤＮＡチップなどを製造するための露光装置などにも本発明は広く適用できる。

また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、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できる。

以上説明したように、本発明の露光装置は、基板を露光するのに適している。

一実施形態に係る基板処理システムを示す概略図である。 図１の露光装置本体を示す図である。 図２のステージ装置を示す平面図である。 一実施形態の冷却系を示す図である。 液体供給装置内の管及びジャケットを一部断面して示す斜視図である。 露光装置の制御系の主要な構成を示すブロック図である。 デミナー入口における純水の比抵抗値とイオン交換樹脂の寿命との関係を示すグラフである。 純水の比抵抗値とイオン濃度との関係を示すグラフである。 デミナー入口における純水のイオン濃度とイオン交換樹脂の寿命との関係を示すグラフである。

符号の説明

１０Ａ…露光装置本体、１１…レチクルステージ駆動部（駆動装置）、２０…主制御装置（予測装置）、２８…循環管路（第１供給路）、２８ａ…第１管路（第２供給路）、２８ｃ…分岐路（第２供給路）、２８ｄ…分岐路（第２供給路）、５１…デミナー（イオン除去装置）、８１、８０…Ｘ軸固定子（駆動装置）、８６，８７…Ｙ軸固定子（駆動装置）、１０１…センサ（検出器）、Ｆ…床面、ＴＭ…トリムモータ（駆動装置）、Ｗ…ウエハ（基板）。

Claims (7)

1. パターンを基板に投影する投影光学系と、該投影光学系と前記基板との間に樹脂性の供給管を介して液体を供給する液体供給装置とを含む露光装置本体と；
   前記露光装置本体内の駆動装置に水を供給する第１供給路と；
   前記第１供給路を介して前記駆動装置に供給される前記水の少なくとも一部が通過し、その通過する水からイオンを除去するイオン除去装置と；
   前記駆動装置の上流側又は下流側で前記第１供給路から分岐し、前記露光装置本体の前記駆動装置とは異なる部分に前記第１供給路内を流れる水の一部を供給する第２供給路と；
   前記樹脂製の供給管を介して前記投影光学系と前記基板との間に供給される前記液体を、前記第２供給路から供給される前記水との熱交換によって温度調整する第１温調装置と；を備えることを特徴とする露光装置。
2. 前記水を温調する第２温調装置をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記第２供給路に供給される前記水は、前記駆動装置を通過した水であることを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。
4. 前記第１供給路に供給される前記水の流量と、前記第２供給路に供給される前記水の流量との比率を設定する設定装置をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の露光装置。
5. 前記第１供給路は循環式の供給路であり、
   前記第１供給路を循環する前記水よりも比抵抗値の高い水を前記第１供給路に供給する第３供給路をさらに備え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露光装置。
6. 前記第３供給路は、一端が前記水を貯蔵するタンクに、他端が前記第１供給路にそれぞれ接続され、前記第１供給路を循環する前記水の流量の１〜１０％程度の流量の水を前記第１供給路に供給することを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
7. 前記露光装置本体は、パターンを前記基板に投影する投影光学系を有し、
   前記第２供給路からの水が前記投影光学系に供給されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の露光装置。

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