JPH11135429A

JPH11135429A - 温度制御方法及び該方法を使用する露光装置

Info

Publication number: JPH11135429A
Application number: JP10242731A
Authority: JP
Inventors: Naomasa Shiraishi; 直正白石
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1997-08-29
Filing date: 1998-08-28
Publication date: 1999-05-21

Abstract

(57)【要約】【課題】チャンバー内に露光本体部が収納されている
露光装置に対して、温度制御に伴う振動をチャンバー内
に伝えることなく、そのチャンバー内の温度を高精度に
恒温化する。【解決手段】チャンバー１の恒温室１００内に照明光
学系２〜ウエハステージ８よりなる露光本体部が収納さ
れている。露光本体部から生じる熱により温度上昇した
気体Ａ２を、恒温室１００内から排気ダクト１７を介し
て、チャンバー１の床下に設置されている流体供給装置
１１内に送り込み、所定温度に温度調整して送風ダクト
１６に供給する。供給された気体Ａ４を、チャンバー１
の天井部に設けた温度制御室２３内に導き、その内部の
ペルチェ素子１８により所望の目標温度に正確に調節す
る。これによって恒温化された気体Ａ５をフィルタ室２
２ｂ内の吸塵フィルタ２１を介して恒温室１００内に送
風する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体素
子、撮像素子（ＣＣＤ等）、液晶表示素子、又は薄膜磁
気ヘッド等を製造するためのフォトリソグラフィ工程中
で使用される露光装置のチャンバー内の温度を制御する
ための温度制御方法、及びこの方法を使用する露光装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子等を製造する際に、マスクと
してのレチクルのパターンを投影光学系を介して、又は
直接に感光基板としてのレジストが塗布されたウエハ上
の各ショット領域に転写する露光装置が使用されてい
る。従来は露光装置として、所謂ステップ・アンド・リ
ピート方式の縮小投影型の露光装置（ステッパー）が多
用されていたが、最近ではレチクルとウエハとを投影光
学系に対して同期走査して露光を行うステップ・アンド
・スキャン方式の投影露光装置も注目されている。

【０００３】図１は、従来の露光装置を示す概略構成図
であり、この図１において、例えば半導体素子は、ウエ
ハ６上に多数層の回路パターンを所定の位置関係で重ね
て露光することにより形成されるため、ウエハ６の露光
工程においては、露光されるパターン像とウエハ６上の
既存パターンとの位置合わせ精度や、フォーカス位置の
制御精度を高めることが極めて重要である。このため、
露光装置はその内部の気温が一定値となるように制御さ
れた、一般に「チャンバー」と呼ばれる隔離室を有して
いる。図１においても、チャンバー１Ｃの内部（チャン
バー室内）の恒温室１００に、レチクル３のパターンの
像をウエハ６上に転写する露光本体部が設置されてい
る。この露光本体部は、照明光学系２、レチクル３を保
持して位置決めするレチクルステージ４、投影光学系
５、ウエハ６を保持するウエハホルダ７、及びウエハ６
（ウエハホルダ７）を位置決めするウエハステージ８よ
り構成されている。また、ウエハステージ８は、フレー
ム部材９を介してチャンバー１の床面に設置されてい
る。そして、チャンバー１Ｃは、半導体製造工場の或る
階の床Ｆ１上に設置されている。

【０００４】また、チャンバー１Ｃの内部の温度を一定
に保つために、チャンバー１Ｃ内には流体供給装置１１
Ｃが設けられている。この流体供給装置１１Ｃは、冷却
機１３及びヒーター１４を備え、チャンバー１Ｃ外の空
気あるいはチャンバー１Ｃ内の空気を取り込み、冷却機
１３及びヒーター１４の作用によりその温度を一定値に
制御して恒温室１００内に送り込んでいる。冷却機１３
は、冷媒をコンプレッサー等により加圧・液化し、その
気化熱により空気を冷却する装置であり、コンプレッサ
ーを動作させるためにモータ等の動力源を有している。
チャンバー１Ｃ内に設置されるステージ等の部品は、そ
れぞれかなりの重量を有し、かつ高速動作を要求される
部品であり、その駆動系の発熱量は大きくなっている。
従って、チャンバー１Ｃの内部の流体供給装置１１Ｃに
は大きい冷却能力が要求されるため、冷却機１３用のコ
ンプレッサーとしては大型のものを使用する必要があ
る。

【０００５】また、回路パターンの転写に有害な微小な
塵埃の、恒温室１００内への流入を防ぐため、温度制御
された空気を恒温室１００内に送風する際にはHEPAフィ
ルタ（High efficiency particulate air-filter）のよ
うな吸塵フィルタ２１を通過させる必要がある。このた
め、送風用の加圧ファン１２及びモーターよりなる加圧
器には、送風される空気にその吸塵フィルタ２１を通過
させるに十分なだけの圧力を加えることのできる出力が
要求され、大型の加圧ファン１２及びモーターが使用さ
れている。

【０００６】図２は、従来の他の露光装置を示す概略構
成図であり、図１に対応する部分に同一又は類似の符号
を付して示す図２の露光装置は、流体供給装置１１Ｄが
チャンバー１Ｄ内ではなく、チャンバー１Ｄの外壁に取
り付けられている点で、図１の露光装置と異なっている
が、その他の構成は同じである。また、図２の流体供給
装置１１Ｄが、加圧ファン１２、冷却機１３、ヒーター
１４を有し、温度制御した空気を吸塵フィルター２１を
通過させてチャンバー１Ｄ内の恒温室１００内に送風し
て、恒温室１００内を温度制御する点も、図１に示した
露光装置と同じである。そして、流体供給装置１１Ｄと
チャンバー１Ｄとは、接するように半導体製造工場の或
る階の床Ｆ１上に設置されている。

【０００７】また、最近ではチャンバー１Ｃ，１Ｄ内の
恒温室１００内の気温を恒温化するだけでなく、露光装
置の特定の局所領域（リニアモーターのコイル部等）に
恒温化された液体を送り、その部分をより強力に温度制
御するような装置も使用されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記の如く従来の露光
装置では、チャンバー１Ｃ内あるいはチャンバー１Ｄの
外壁に流体供給装置１１Ｃ，１１Ｄを備えていた。その
ため、流体供給装置１１Ｃ，１１Ｄの動作時に生じる振
動が露光装置の位置決め精度等を低下させてしまうとい
う不都合があった。即ち、流体供給装置１１Ｃ，１１Ｄ
を構成する冷却機１３のコンプレッサー、及び加圧器の
加圧ファン１２やモーターから生じる振動が、ウエハ６
が載置されたウエハステージ８を振動させてウエハ６の
位置決め精度、ひいては重ね合わせ精度を悪化させた
り、投影光学系５を振動させて転写像のコントラストを
低下させていた。

【０００９】これまでの露光装置では、装置に要求され
る精度に比べて、チャンバー用の流体供給装置の動作時
の振動による影響が小さかったためあまり問題にはなら
なかった。しかしながら、今後半導体集積回路等が益々
微細化するにつれて、露光装置に要求される位置決め精
度等が一層厳しくなると、その振動の影響が無視できな
くなると考えられる。

【００１０】本発明は斯かる点に鑑み、チャンバー内に
設置された露光本体部を有する露光装置に対して、その
チャンバー内の温度を制御できると共に、その温度制御
に伴う振動に起因する悪影響を軽減できる温度制御方法
を提供することを第１の目的とする。さらに本発明は、
そのような温度制御方法を使用できる露光装置を提供す
ることを第２の目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明による第１の温度
制御方法は、マスクに形成されたパターンの像を基板上
に転写する露光本体部を内部に備えるチャンバー（１）
内の温度を制御する温度制御方法において、そのチャン
バーに対して振動が伝わらないように流体供給装置（１
１；１１Ａ；１１Ｂ）を設置するステップと、そのよう
に設置された流体供給装置からそのチャンバー内に流体
を供給するステップとを含むものである。斯かる本発明
によれば、温度制御用の流体を供給する流体供給装置の
振動はそのチャンバー内に伝わりにくいため、その振動
に起因する位置決め精度の低下等の悪影響が軽減され
る。

【００１２】この場合、その流体供給装置を設置するス
テップで、その流体供給装置をそのチャンバーが設置さ
れている階とは異なる階に設置するか、又はその流体供
給装置を同一の階に、かつその振動の減衰が所定値以下
となる距離だけ離れて設置することが望ましい。これに
よって、その流体供給装置の振動がそのチャンバー内に
一層伝わりにくくなる。

【００１３】また、さらに、そのチャンバー内に供給さ
れた流体に対してそのチャンバー内で温度調整するステ
ップを含むことが望ましい。このとき、その流体供給装
置においてその流体の温度を比較的広い範囲で制御する
際に発生する大きい振動はそのチャンバー内に伝わりに
くいと共に、振動が殆ど発生しないような精度の高い
（狭い範囲の）温度制御のみをそのチャンバー内で行え
るため、より正確な温度制御を行うことができる。その
狭い範囲の温度制御であれば、ペルチィエ素子やヒータ
ーのように振動を全く発生しない温度制御素子を使用で
きる。また、その狭い範囲の温度制御は温度の異なる複
数の流体の混合比を変えることによっても行うことがで
き、この場合にも、殆ど振動を発生することなく、高精
度に温度制御を行うことができる。

【００１４】次に、本発明による第２の温度制御方法
は、マスクパターンを基板上に転写する露光本体部を内
部に備えたチャンバー（１）内の温度制御方法におい
て、そのチャンバー（１）とは別に独立して設けられた
流体供給装置（１１；１１Ａ；１１Ｂ）から、そのチャ
ンバー（１）に送られる流体（気体、液体等）を出力
し、その流体供給装置の内部、又はこの流体供給装置か
ら出力された後、そのチャンバー（１）内に供給される
前に、その流体の温度を制御するものである。斯かる本
発明によれば、そのチャンバーに送られる流体の温度を
制御することによってそのチャンバー内の温度が制御さ
れる。これによって、従来はチャンバー中にあった振動
源である広い範囲で温度制御を行う温度調整設備をチャ
ンバーの外部に設置できるため、チャンバーからは振動
源が無くなる。また、その流体の温度制御時の振動はそ
のチャンバー内に伝わりにくいため、その振動に起因す
る露光本体部での位置決め精度の悪化等の悪影響が軽減
される。

【００１５】次に、本発明による第１の露光装置は、マ
スクに形成されたパターンの像を基板上に転写する露光
本体部を内部に備えるチャンバー（１）と、このチャン
バー内に流体を供給する流体供給装置（１１；１１Ａ；
１１Ｂ）とを含み、この流体供給装置は、この流体供給
装置で発生した振動がそのチャンバーに対して伝わらな
いように設置されているものである。斯かる本発明によ
れば、温度制御用の流体を供給する流体供給装置の振動
はそのチャンバー内に伝わりにくいため、本発明の温度
制御方法を使用できる。

【００１６】この場合、そのチャンバーと床との間、及
びその流体供給装置と床との間の少なくとも一方に防振
部材（１０ａ，１０ｂ，１５ａ，１５ｂ）を備えること
が望ましい。これによって、仮にそのチャンバーとその
流体供給装置とが同一の床上に離れて設置されている場
合でも、その防振部材の振動減衰作用によってその流体
供給装置の振動がそのチャンバー内に伝わりにくくな
る。

【００１７】また、その流体供給装置は、そのチャンバ
ーに対してその振動の減衰が所定値以下となる距離だけ
離れて設置されることが望ましい。この際に、振動が２
５％以上、即ち６ｄＢ以上減衰する距離だけ離れて設置
されることがより望ましい。振動が６ｄＢ以上減衰する
ことによって、そのチャンバー内に対する悪影響は大幅
に低下する。

【００１８】また、その流体供給装置が供給する流体
は、気体及び液体の少なくとも一方であることが望まし
い。その流体が気体であるときには取扱いが容易であ
り、その気体が流体であるときには熱容量が大きいため
に冷却能力（温度制御性）が高くなる。また、さらに、
その流体供給装置から供給された流体の温度を計測する
温度センサ（１９）をそのチャンバー内に備え、その温
度制御装置は、その温度センサの出力を利用して温度調
整することが望ましい。これによって、その露光本体部
が設置されている室内の実際の温度に基づいて、より正
確な温度制御を行うことができる。

【００１９】次に、本発明による第２の露光装置は、マ
スクパターンを基板上に転写する露光本体部が、所定温
度に制御されたチャンバー（１）内に設置された露光装
置であって、そのチャンバー（１）内の温度を制御する
ための機械室（１１；１１Ａ；１１Ｂ）をそのチャンバ
ー（１）の床下に設置するものである。この第２の露光
装置によっても、本発明の温度制御方法が使用できる。
即ち、その機械室（１１；１１Ａ；１１Ｂ）の温度制御
時の振動はそのチャンバー（１）内に伝わらないため、
その振動に起因する露光本体部での位置決め精度の悪化
等の悪影響が軽減される。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
につき図３、図４を参照して説明する。図３は本形態の
露光装置を示す概略構成図であり、この図３において、
半導体製造工場の或る階の床Ｆ１上に、エアーダンパ
ー、又は油圧式のダンパー等よりなる４個の防振パッド
（図３ではその内の２つの防振パッド１０ａ，１０ｂが
現れている）を介して箱型のチャンバー１が設置されて
いる。チャンバー１の内部は、温度制御用の気体（本形
態では空気）の送風ダクト１６が通過する予備室２２
ａ、その気体の温度を最終的に制御するための温度制御
室２３、チャンバー１の天井でその気体の吸塵を行うた
めのフィルタ室２２ｂ、及び内部の気体の温度が所定温
度に安定化された恒温室１００に分かれており、恒温室
１００内に露光本体部が設置されている。

【００２１】その露光本体部は、露光光の照度分布を均
一化するためのオプティカル・インテグレータやコンデ
ンサーレンズ系等よりなる照明光学系２、マスクとして
のレチクル３を保持して位置決めするレチクルステージ
４、投影光学系５、露光対象のウエハ６を保持するウエ
ハホルダ７、及びウエハ６（ウエハホルダ７）を３次元
的に位置決めするウエハステージ８より構成されてい
る。露光光源としては、水銀ランプ、エキシマレーザ光
源やＦ₂レーザ光源等のレーザ光源等が使用でき、その
露光光源を照明光学系２内に収納してもよい。ただし、
本形態では露光光源としてエキシマレーザ光源が使用さ
れており、後述のようにそのエキシマレーザ光源はチャ
ンバー１の床下に設置されている。また、ウエハステー
ジ８は、フレーム部材９を介してチャンバー１の床面に
設置されている。

【００２２】露光時には、照明光学系２からの露光用の
照明光のもとで、レチクル３に形成されたパターンの縮
小像が、投影光学系５を介してステップ・アンド・リピ
ート方式でウエハ６上の各ショット領域に順次転写され
る。このように本形態の露光装置はステッパー方式であ
るが、露光装置として、ステップ・アンド・スキャン方
式の投影露光装置等が使用される場合にも本発明が適用
される。

【００２３】なお、米国特許第５，５２８，１１８号明
細書に開示されているように、ウエハステージ８をチャ
ンバー１の床面に設置するのではなく、チャンバー１を
側壁と天井とから構成して、ウエハステージ８をフレー
ム部材９を介して直接工場の床Ｆ１上に設置するように
しても良い。これにより、ウエハステージ８の移動によ
り発生する反力は、機械的に床Ｆ１に逃がすことができ
る。

【００２４】また、１９９５年４月４日に米国特許商標
庁に出願された０８／４１６，５５８号明細書に開示さ
れているように、レチクルステージ４を直接工場の床Ｆ
１上に設置するようにしてもよい。これにより、レチク
ルステージ４の移動により発生する反力を機械的に逃が
すことができる。本形態において、チャンバー１の恒温
室１００内には照明光学系２やウエハステージ８等の発
熱部材が存在するため、仮に気密状態とするとそれらの
熱の蓄積により恒温室１００内部の気温が次第に上昇す
る。そこで、チャンバー１の恒温室１００内には、その
上のフィルタ室２２ｂからHEPAフィルタ等の吸塵フィル
タ２１を通過した一定温度の気体（本形態では空気）Ａ
１が常時送風されている。その気体Ａ１は、照明光学系
２やウエハステージ８等の発熱部材により温度上昇した
気体Ａ２となって、チャンバー１の床面の開口から排気
ダクト１７を介して恒温室１００外に排気される。この
一定温度の気体の送風（恒温送風）により、恒温室１０
０内の気体の温度はほぼ所定の目標温度（例えば２１
℃）に保たれている。

【００２５】排気ダクト１７は、工場の床Ｆ１に設けた
穴を通り、その床Ｆ１の下に設けられた流体供給装置１
１に達する。本形態では流体供給装置１１が機械室に相
当し、流体供給装置１１は、その床Ｆ１の階下の床Ｆ２
上に設置されている。即ち、流体供給装置１１のカバー
１１ａは、防振パッド１５ａ，１５ｂを介して床Ｆ２上
に設置されており、排気ダクト１７はカバー１１ａ内に
引き込まれている。排気ダクト１７によりチャンバー１
の恒温室１００から排気された気体Ａ３は、流体供給装
置１１のカバー１１ａ内で、加圧ファン１２により加圧
され、冷却機１３により冷却及び除湿された後、電熱器
等のヒーター（加熱器）１４により所定の温度（恒温室
１００内の目標温度を２１℃とすると、例えば２１℃）
に温度調整されて、送風ダクト１６に供給される。送風
ダクト１６は、カバー１１ａ内から上階の床Ｆ１に設け
られた穴を通って、チャンバー１内の予備室２２ａを経
て温度制御室２３に導かれている。

【００２６】ところで、排気ダクト１７及び送風ダクト
１６は、流体供給装置１１で発生した振動を床Ｆ１に対
して伝導させないために、ゴム等の熱伝導率の低い弾性
部材を素材とした可撓性を有する円筒状か、又は蛇腹構
造等にすることが望ましい。また、排気ダクト１７及び
送風ダクト１６が通過するように床Ｆ１、又はチャンバ
ー１に設けられている穴についても、穴の内周とそれぞ
れのダクト１７，１６の外周との間の部分に熱伝導率の
低い素材よりなる弾性部材を挿入するか、又はその間の
部分を熱伝導率の低い樹脂等で封止することが望まし
い。

【００２７】送風ダクト１６に供給された温度制御され
た気体Ａ４は、上階の床Ｆ１の穴を通過してチャンバー
１に向かい、チャンバー１の天井部に設けられた温度制
御室２３内に入る。温度制御室２３内には、温度制御素
子としてのペルチェ素子１８の一部が設けられており、
送風ダクト１６から供給された気体Ａ４の温度を、ペル
チェ素子１８によって恒温室１００内の目標温度に正確
に調節する。ここで完全に恒温化された気体Ａ５はフィ
ルタ室２２ｂに送られ、フィルタ室２２ｂ内の吸塵フィ
ルタ２１を通過して再び気体Ａ１として恒温室１００内
に送風される。

【００２８】フィルタ室２２ｂ及び恒温室１００内の気
体の温度を正確に目標温度に調節するために、フィルタ
室２２ｂ内で温度制御室２３の排気口の近傍に温度セン
サ（温度計）１９が設けられている。温度センサ１９の
計測値は制御系２０に送られ、制御系２０は温度センサ
１９の計測値に応じてペルチェ素子１８に流す電流の極
性及び強さを制御することにより、温度制御室２３から
排気される気体の温度を上記の目標温度に保つようにし
ている。

【００２９】ペルチェ素子１８は、例えば一方の端面１
８ａが温度制御室２３内に出て、他方の端面１８ｂがチ
ャンバー１の外部に出るように設置されている。ペルチ
ェ素子１８をこのように設置することにより、ペルチェ
素子１８に流す電流の極性（正負）及び強さ（電流値）
を制御することによって、温度制御室２３内の熱をチャ
ンバー１外に排出すること、即ち温度制御室２３内から
排気される気体の温度を下げることも、チャンバー１外
の熱を温度制御室２３内に取り込むこと、即ち温度制御
室２３内から排気される気体の温度を上げることも可能
になる。このように本形態では、チャンバー１の恒温室
１００内に供給される気体の温度がペルチェ素子１８に
よって最終的に高精度に目標温度に制御されている。

【００３０】この場合、そのペルチェ素子１８が配置さ
れている温度制御室２３に供給される気体Ａ４の温度
は、予め階下の流体供給装置１１によって制御されてい
る。流体供給装置１１内の加圧ファン１２及び冷却機１
３は、その内部に高出力のコンプレッサー及びファンや
モーターを有しており大きな振動源となるが、これらの
振動源は、露光本体部（露光装置本体部）の収納された
チャンバー１が設置された床Ｆ１の階下の床Ｆ２上に設
置されているので、この振動が上階の床Ｆ１上の露光本
体部に影響を与える可能性はない。

【００３１】また、本形態の露光装置では、露光光源が
チャンバー１の設置されている床Ｆ１の階下に設置され
ている。図４は、図３の露光装置の露光光源を示し、こ
の図４において、下側の床Ｆ２上に防振パッド３６ａ，
３６ｂを介して光源カバー３５ａが配置され、光源カバ
ー３５ａ内に露光光源としてのエキシマレーザ光源３１
が設置されている。そして、露光時には、エキシマレー
ザ光源３１からの露光用の照明光としての紫外パルス光
ＬＢは、光路折り曲げ用のミラー３２で上方に反射され
た後、光路を横方向に調整するためのマッチング用の光
学部材３３を経て、光源カバー３５ａの上面の穴に設け
られた光路カバー１７Ａに入射する。光路カバー１７Ａ
は、上階の床Ｆ１に設けられた穴を通ってチャンバー１
の恒温室１００内に通じている。光路カバー１７Ａ内を
通って恒温室１００内に導かれた紫外パルス光ＬＢは、
露光本体部のミラー３４で反射されて照明光学系２に入
射し、照明光学系２からレチクル３に照射される。

【００３２】この場合、エキシマレーザ光源３１は熱源
となるが、この熱源が露光本体部の収納されているチャ
ンバー１の床下に設置されているため、その熱源の露光
本体部に対する影響はなくなっている。図３に戻り、床
Ｆ２上の流体供給装置１１は、図４に示す露光光源と隣
接するように配置されている。そして、本形態では、加
圧ファン１２及び冷却機１３からの振動が床Ｆ２を伝わ
ってその露光光源に達しないように、流体供給装置１１
のカバー１１ａと床Ｆ２との間には防振パッド１５ａ，
１５ｂが設けられている。これによって、流体供給装置
１１と露光光源とをチャンバー１の階下に並列に近接し
て設置できるようになっている。

【００３３】なお、本形態のように、流体供給装置１１
をチャンバー１から離した場合、チャンバー１内での温
度計測値（例えば温度センサ１９による計測値）を用い
て流体供給装置１１内のヒーター１４に対してフィード
バック制御を行うと、ヒーター１４の送風口での温度と
温度センサ１９での温度との間にオフセットが生ずるこ
と等によって、温度変動（制御不安定に伴うオーバーシ
ュート等）が発生してしまう可能性がある。しかしなが
ら、本形態では大出力の流体供給装置１１とは別に、ペ
ルチェ素子１８をチャンバー１内の温度センサ１９の直
前に設けているので、温度センサ１９とペルチェ素子１
８との距離は短く、制御上の遅れ時間も短縮できるた
め、温度制御に際して気体の最終的な温度が不安定にな
る可能性は無い。

【００３４】また、温度制御室２３内の温度制御素子は
ペルチェ素子１８に限るわけではない。例えば工場の床
Ｆ１の階下に設けた流体供給装置１１内のヒーター１４
による気体Ａ４の温度制御値を常に目標温度より低めに
設定しておくものとすれば、温度制御室２３内の温度制
御素子としては、電熱線等からなる加熱機能のみを有す
るヒーターを使用することもできる。温度制御素子とし
て上記の何れを採用しても、それらの部材はその動作に
際して何ら振動を発生しないため、露光本体部の位置決
め精度や転写像のコントラスト等は高く維持される。

【００３５】なお、温度制御室２３内のペルチェ素子１
８における温度制御が常に或る所定の値以上の加熱、又
は排熱である場合には、制御系２０は流体供給装置１１
内のヒーター１４に指令を送り、ヒーター１４から出力
される気体Ａ４の温度を変更することもできる。また、
上記の実施の形態の露光装置が例えば半導体素子のラフ
レイヤの露光に使用されるような場合で、投影光学系５
の結像特性の要求精度がそれ程高くないような場合に
は、チャンバー１内での温度制御精度はそれ程高くする
必要がないことがある。このような場合には、チャンバ
ー１内で最終的な温度制御を行う温度制御装置としての
ペルチェ素子１８を省略してもよい。

【００３６】次に、本発明の第２の実施の形態につき図
５を参照して説明する。本形態は、上記の第１の実施の
形態に対して主に流体供給装置の構成を変えたものであ
り、図５において図３に対応する部分には同一符号を付
してその詳細説明を省略する。図５は、本形態の露光装
置を示す構成図であり、この図５において、チャンバー
１の恒温室１００内に露光本体部が設置されている。そ
して、恒温室１００内より排気ダクト１７を介して階下
の流体供給装置１１Ａに送られた気体Ａ３は、流体供給
装置１１Ａのカバー１１ａ内で、加圧ファン１２により
加圧され、冷却機１３により冷却及び除湿された後、２
つの気体流Ａ３ａ，Ａ３ｂに分岐してそれぞれ別の電熱
器等のヒーター１４ａ，１４ｂに送られる。

【００３７】このように分岐された気体流Ａ３ａ及びＡ
３ｂは、それぞれヒーター１４ａ及び１４ｂにおいて、
恒温室１００内の目標温度（例えば２１℃）に対して上
下に僅かに異なる温度に設定される。一例として、気体
流Ａ３ａはヒーター１４ａにおいて、その目標温度に対
して＋０．０５℃異なる温度に設定されて、気体Ａ４ａ
として送風ダクト１６ａに供給される。一方、気体流Ａ
３ｂは、ヒーター１４ｂにおいて、その目標温度に対し
て−０．０５℃異なる温度に設定されて、気体Ａ４ｂと
して送風ダクト１６ｂに供給される。送風ダクト１６
ａ，１６ｂは、カバー１１ａ内から上階の床Ｆ１に設け
られた穴を通って、チャンバー１内の予備室２２ａを経
て、チャンバー１の天井部に設けられた温度制御室２３
内の気体混合器２４に導かれている。本形態では気体混
合器２４が、本発明における温度制御装置としての役割
を果たしている。

【００３８】送風ダクト１６ａ，１６ｂに供給された温
度制御された気体Ａ４ａ，Ａ４ｂは、並列に上階の床Ｆ
１の穴を通過してチャンバー１に向かい、チャンバー１
の温度制御室２３内の気体混合器２４に送られる。気体
混合器２４は、温度の異なる２つの気体Ａ４ａ，Ａ４ｂ
を設定された混合比で混合することによって気体Ａ５を
生成し、この気体Ａ５をフィルタ室２２ｂに送り込む。
この際に、不要となった気体は不図示のダクトを介して
気体混合器２４から加圧ファン１２に戻されている。

【００３９】本形態においても、フィルタ室２２ｂ内で
温度制御室２３の排気口の近傍に温度センサ１９が設け
られている。温度センサ１９の計測値は制御系２５に送
られ、制御系２５は温度センサ１９の計測値に応じて気
体混合器２４における２つの気体Ａ４ａ，Ａ４ｂの混合
比を制御することにより、気体混合器２４からフィルタ
室２２ｂ内に供給される気体Ａ５の温度を上記の目標温
度に保つようにしている。気体混合器２４内には少なく
とも１つの可変開閉弁が設けられ、この弁の機械的な開
閉動作により２つの気体Ａ４ａ，Ａ４ｂの混合比を変更
する。ただし、この機械的な動作に伴う振動は極めて僅
かであり、恒温室１００内の露光本体部に振動を伝える
ことはない。

【００４０】そして、気体混合器２４によって完全に恒
温化された気体Ａ５は、フィルタ室２２ｂ内の吸塵フィ
ルタ２１を通過して再び気体Ａ１として恒温室１００内
に送風され、恒温室１００内の温度がその目標温度に維
持される。本形態においても、温度センサ１９と気体混
合器２４との距離は短く、制御上の遅延時間も短縮でき
るため、温度制御に際して気体Ａ５の温度が不安定にな
る可能性は全くない。

【００４１】また、本形態においても、気体混合器２４
による混合比率が常に一方の気体のみを多く使用するよ
うな場合には、制御系２５は流体供給装置１１Ａ内のヒ
ーター１４ａ，１４ｂに指令を送り、ヒーター１４ａ，
１４ｂから供給される気体Ａ４ａ，Ａ４ｂの温度を変更
するようにしてもよい。即ち、高温側の気体のみを多く
使用している場合には、両ヒーター１４ａ，１４ｂから
供給される気体の温度を上昇させ、低温側の気体のみを
多く使用している場合には、両ヒーター１４ａ，１４ｂ
から供給される気体の温度を降下させれば良い。

【００４２】なお、本形態では２つの気体Ａ４ａ，Ａ４
ｂの混合比を制御して、供給される気体の温度を調整す
ることとしたが、本発明はこれに限られるものではな
く、３つ以上の気体を混合して温度調整してもよい。こ
れにより、温度調整をより高精度に行うことができる。
ところで、以上の実施の形態では、何れも流体供給装置
１１，１１Ａを露光装置本体の設置される工場の床Ｆ１
の階下に配置するとしたが、流体供給装置１１，１１Ａ
の設置される場所はこれに限定されるわけではなく、露
光本体部が収納されているチャンバー１の設置される工
場の床よりも上の階に設置することも可能であるし、同
一フロア内の離れた場所に設置することも可能である
し、さらには、流体供給装置１１，１１Ａをチャンバー
１内に独立して設置することも可能である。ただし、流
体供給装置１１，１１Ａをチャンバー１と同一フロア内
に設置する場合は、これらの間に振動が十分に減衰する
だけの距離をとるか、流体供給装置と床Ｆ１との間に防
振パッドを配置する必要がある。振動が十分に減衰する
距離は、例えば流体供給装置１１がチャンバー１内にあ
ったときに比べて振動が２５％（６ｄＢ）程度、又はそ
れ以上に減衰する距離が望ましい。しかしながら、この
距離は床の材質や建物の建築構造等のさまざまな要素に
より異なるため、流体供給装置１１の設置にあたり、こ
れらの要素を考慮して上記距離を求める必要がある。

【００４３】また、流体供給装置１１，１１Ａをチャン
バー１と同一フロア内に設置する場合は、チャンバー１
及び流体供給装置１１，１１Ａと床Ｆ１との間にそれぞ
れ防振パッドを配置し、さらにチャンバー１と流体供給
装置１１，１１Ａとに接続する送風ダクト１６、又は排
気ダクト１７を防振機能を有する材質（例えばゴム）で
成型したり、防振機能を有する構造（例えば、蛇腹構
造）としてもよい。これによって、チャンバー１と流体
供給装置１１，１１Ａとを比較的近接して配置すること
ができる。

【００４４】さらに、一台の流体供給装置１１，１１Ａ
から、複数台の露光装置に対して恒温化用の気体を供給
する構成とすることもできる。また、流体供給装置１
１，１１Ａからチャンバー１内に供給する気体は空気に
限られず、例えば窒素ガスやヘリウムガス等であっても
良いことは言うまでもない。

【００４５】また、これまでは、チャンバー１内に供給
される流体は気体であるとしてきたが、最近の露光装置
では恒温化のために液体を使用する場合もある。そこ
で、上記の実施の形態の露光装置においても、チャンバ
ー１とは離れた位置にある流体供給装置内で所定の液体
の恒温化を行い、それをチャンバー１内に導いた後にそ
れらの実施の形態のごとく微小量の温度制御を行うよう
にしてもよい。あるいは外部の流体供給装置内で、２つ
の温度に恒温化された２種の液体を生成し、それをチャ
ンバー１内で混合して恒温液体を生成し、その恒温液体
を露光装置の局所領域の温度調整に使用することもでき
る。これらの場合にも、本発明を適用して流体供給装置
をチャンバー１が設置されている階とは異なる階に設置
するか、又は流体供給装置をチャンバー１から振動が所
定量以上減衰する距離だけ離して設置することによっ
て、チャンバー１内の露光本体部に対する悪影響が軽減
される。

【００４６】このように温度制御用の流体として液体を
用いる本発明の第３の実施の形態の露光装置につき図６
を参照して説明する。本形態の露光装置は、その液体を
用いて露光装置の局所領域の１つである投影光学系５の
温度制御を行うものであり、図６において図３に対応す
る部分には同一符号を付してその詳細説明を省略する。

【００４７】図６は本形態の露光装置を示し、この図６
において、チャンバー１の恒温室１００内に投影光学系
５等を有する露光本体部が設置されている。そして、投
影光学系５の周囲には、温度制御のための液体が流れる
温度制御管４８が螺旋状に配設され、中を流れる液体が
温度調整されていることにより、投影光学系５が温度制
御される。本形態では温度制御用の液体として水（純水
等）が使用されている。水は安全で取扱いも容易である
が、それ以外の液体を使用してもよい。

【００４８】本形態において、温度制御管４８内を流れ
た液体としての水は排水管４７を介して、床Ｆ１上に設
置されたチャンバー１から離れた位置である階下の床Ｆ
２上に設置された流体供給装置１１Ｂ内に導かれてい
る。その流体供給装置１１Ｂ内のコンプレッサー４１及
びメイン温度コントローラ４２で、投影光学系５を一定
温度に制御するために温度調整された水が、給水管４６
内を流れてチャンバー１の恒温室１００内のサブ温度コ
ントローラ４３に導かれる。そして、サブ温度コントロ
ーラ４２において、給水管４６内を流れている間に僅か
に温度変化してしまった水温を、再度調整する。このサ
ブ温度コントローラ４３における温度調整は、僅かに変
化してしまった水温を調整する点で、大きく変化してい
る可能性がある水温を調整する流体供給装置１１Ｂでの
温度調整と異なる。

【００４９】このため、サブ温度コントローラ４３は、
例えばペルチェ素子又は小型のヒーター等の可動部を持
たない温度制御素子と、温度センサとを組み合わせるこ
とで構成することができる。従って、流体供給装置１１
Ｂでは振動の発生する場合があるのに対し、サブ温度コ
ントローラ４３での温度調整には殆ど振動が伴わない。
このサブ温度コントローラ４３において温度調整された
水は、投影光学系５の周囲に配設された螺旋状の温度制
御管４８内を流れる間に、投影光学系５を一定温度に制
御する。その後、投影光学系５の温度を制御した水は、
排水管４７を通って、流体供給装置１１Ｂに戻り、上述
の温度制御を繰り返す。この際に液体の冷却作用（熱容
量）は大きいため、例えば露光工程のスループットを高
めるために露光光の照度を高めたような場合でも、投影
光学系５の温度上昇が抑えられる。従って、常に良好な
結像特性を維持した状態でレチクル３のパターン像がウ
エハ６上に転写される。しかも、温度制御に伴う振動の
悪影響も無い。

【００５０】以上のように、本発明は気体又は液体を用
いた温度制御に適用可能であり、それぞれの媒体を扱う
流体供給装置１１，１１Ａ又は１１Ｂは互いに独立に設
置されているものとして説明した。しかしながら、本発
明は、１つの流体供給装置を用いて温度制御した気体及
び液体を同一のチャンバー内に供給する場合にも適用可
能である。この場合、露光装置の設置面積（フットプリ
ント）を削減できると共に、振動源を１つにすることが
でき、チャンバーに対する振動伝達をより減少させるこ
とができる。

【００５１】このように本発明は上述の実施の形態に限
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。

【００５２】

【発明の効果】本発明の第１、又は第２の温度制御方法
によれば、流体がチャンバー内に供給までの間で、その
流体の温度をほぼ目標温度まで制御することによって、
そのチャンバー内の温度を制御できる。また、そのチャ
ンバー内には広い範囲で温度制御を行うために振動を発
生する温度制御部が無いため、その広い範囲の温度制御
に伴う振動に起因する露光本体部の位置決め精度の悪
化、転写像のコントラストの劣化等の悪影響を軽減でき
る利点がある。

【００５３】次に、本発明の第１、又は第２の露光装置
によれば、本発明の温度制御方法が使用できる。また、
チャンバー内で流体供給装置から供給された流体の温度
を制御する温度制御装置を備えた場合には、チャンバー
内に流入する流体の最終的な温度は、そのチャンバー内
の温度制御装置が行うため、流体供給装置とチャンバー
との距離が離れていても、チャンバー内の気温、又はチ
ャンバー内で使用する流体の温度を高精度に一定に保つ
ことができる。

【００５４】さらに、流体供給装置をチャンバー外に移
設したため、チャンバー（露光本体部）の設置に必要な
床面積（フットプリント）が減少し、同一の広さの工場
内により多くの露光装置を設置できるという利点もあ
る。また、その流体供給装置で予め大まかにその流体の
温度が制御されるため、そのチャンバー内の温度制御装
置での温度の制御量は僅かになる。従って、その温度制
御装置は、ペルチェ素子やヒーターのような振動源を伴
わない温度制御素子で間に合うため、チャンバー内への
振動の影響がさらに少なくなる。

【００５５】また、流体供給装置は、温度の異なる複数
の流体を出力し、温度制御装置は、それら複数の流体を
所定の比率で混合する場合には、温度制御時の発熱量が
低減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の露光装置を示す一部を切り欠いた概略
構成図である。

【図２】従来の他の露光装置を示す一部を切り欠いた
概略構成図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態の露光装置を示す
一部を切り欠いた概略構成図である。

【図４】図３の露光装置の露光光源を示す一部を切り
欠いた概略構成図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態の露光装置を示す
一部を切り欠いた概略構成図である。

【図６】本発明の第３の実施の形態の露光装置を示す
一部を切り欠いた概略構成図である。

【符号の説明】

１…チャンバー、２…照明光学系、３…レチクル、４…
レチクルステージ、５…投影光学系、６…ウエハ、８…
ウエハステージ、９…防振部材、１０ａ，１０ｂ，１５
ａ，１５ｂ…防振パッド、１１，１１Ａ，１１Ｂ…流体
供給装置、１２…加圧ファン、１３…冷却機、１４，１
４ａ，１４ｂ…ヒーター、１６…送風ダクト、１７…排
気ダクト、１８…ペルチェ素子、１９…温度センサ、２
０…制御系、２１…吸塵フィルタ、２２ｂ…フィルタ
室、２３…温度制御室、２４…流体混合器、１００…恒
温室、Ｆ１，Ｆ２…床

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】露光装置であって、マスクに形成されたパターンの像を基板上に転写する露
光本体部を内部に備えるチャンバーと、該チャンバー内に流体を供給する流体供給装置とを含
み、前記流体供給装置は、該流体供給装置で発生した振動が
前記チャンバーに対して伝わらないように設置されてい
ることを特徴とする露光装置。
【請求項２】前記流体供給装置は、前記チャンバーが
設置されている階とは異なる階に設置されていることを
特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】前記チャンバーと床との間及び前記流体
供給装置と床との間の少なくとも一方に防振部材を備え
たことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項４】前記チャンバーと前記流体供給装置とは
同一の階に設置されていることを特徴とする請求項３記
載の露光装置。
【請求項５】前記流体供給装置は、前記振動の減衰が
所定値以下となる距離だけ離れて設置されていることを
特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項６】前記流体供給装置は、前記振動が２５％
以上減衰する距離だけ離れて設置されていることを特徴
とする請求項５記載の露光装置。
【請求項７】前記流体は気体及び液体の少なくとも一
方であることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項記
載の露光装置。
【請求項８】さらに、前記流体供給装置から供給され
た流体を前記チャンバー内で温度調整する温度制御装置
を含むことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項９】さらに、前記流体供給装置から供給され
た流体の温度を計測する温度センサを前記チャンバー内
に備え、前記温度制御装置は、前記温度センサの出力を利用して
温度調整することを特徴とする請求項８記載の露光装
置。
【請求項１０】前記流体供給装置は、前記チャンバー
内に温度の異なる複数の流体を供給し、前記温度制御装置は、前記温度の異なる複数の流体の混
合比を変えて温度調整することを特徴とする請求項８記
載の露光装置。
【請求項１１】さらに、前記流体供給装置から供給さ
れた流体の温度を計測する温度センサを前記チャンバー
内に備え、前記温度制御装置は、前記温度センサの出力を利用して
前記混合比を決定して温度調整を行うことを特徴とする
請求項１０記載の露光装置。
【請求項１２】マスクパターンを基板上に転写する露
光本体部が、所定温度に制御されたチャンバー内に設置
された露光装置であって、前記チャンバー内の温度を制御するための機械室を前記
チャンバーの床下に設置することを特徴とする露光装
置。
【請求項１３】マスクに形成されたパターンの像を基
板上に転写する露光本体部を内部に備えるチャンバー内
の温度を制御する温度制御方法において、前記チャンバーに対して振動が伝わらないように流体供
給装置を設置するステップと、該設置された流体供給装置から前記チャンバー内に流体
を供給するステップとを含むことを特徴とする温度制御
方法。
【請求項１４】前記流体供給装置を設置するステップ
において、前記流体供給装置を前記チャンバーが設置さ
れている階とは異なる階に設置することを特徴とする請
求項１３記載の温度制御方法。
【請求項１５】前記流体供給装置を設置するステップ
は、前記流体供給装置と床との間に防振部材を備えるス
テップを含むことを特徴とする請求項１３記載の温度制
御方法。
【請求項１６】前記流体供給装置を設置するステップ
において、前記流体供給装置を前記チャンバーが設置さ
れている階と同一の階に、かつ前記振動の減衰が所定値
以下となる距離だけ離れて設置することを特徴とする請
求項１３記載の温度制御方法。
【請求項１７】さらに、前記チャンバー内に供給され
た前記流体に対して前記チャンバー内で温度調整するス
テップを含むことを特徴とする請求項１３記載の温度制
御方法。
【請求項１８】前記チャンバー内に前記流体を供給す
るステップにおいて、前記チャンバー内に温度の異なる
複数の流体を供給し、前記チャンバー内で温度調整するステップにおいて、前
記複数の流体の混合比を変えて温度調整することを特徴
とする請求項１７記載の温度制御方法。
【請求項１９】前記流体は気体及び液体の少なくとも
一方であることを特徴とする請求項１３記載の温度制御
方法。
【請求項２０】マスクパターンを基板上に転写する露
光本体部を内部に備えたチャンバー内の温度制御方法に
おいて、前記チャンバーの外部に設けられた流体供給装置から、
前記チャンバーに送られる流体を出力し、前記流体供給装置の内部、又は該流体供給装置から出力
された後、前記チャンバー内に供給される前に、前記流
体の温度を制御することを特徴とする温度制御方法。