(57)【要約】【課題】クリーンルーム内の空気を恒温チャンバ内に導入する導入口近傍の温度変動を抑制すると共に、導入空気の不純物濃度を制御することにより、露光装置に送り込む空気の均一化を図ることを目的とする。【解決手段】本発明にかかる露光装置は、露光系本体と、この露光系本体を内部に設置し、露光系の設置環境を所定の雰囲気に保持する恒温チャンバと、クリーンルーム内の空気を前記恒温チャンバ内に導入する外気導入手段とを備えた露光装置であって、前記外気導入手段は、複数の導入口が開口され、各導入口の開口面積を可変自在に変更する機構により、外気導入量を調整する外気導入量調整手段を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光系本体と、この露光系本体を内部に設置し、露光系の設置環境を所定の雰囲気に保持する恒温チャンバと、クリーンルーム内の空気を前記恒温チャンバの内部空間に導入する外気導入手段とを備えた露光装置であって、
前記外気導入手段は、複数の導入口が開口され、各導入口の開口面積を可変自在に変更する機構により、外気導入量を調整する外気導入量調整手段を有することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記外気導入手段は、前記各導入口で導入する空気の温度を検出する温度検出手段と、前記各導入口から導入された空気の合流外気の温度を前記恒温チャンバに導入する所定の温度にするために、前記検出された各温度から、各導入口の開口面積を算出する演算手段と、前記外気導入量調整手段を介して各導入口の開口面積を前記算出された開口面積に変更する開口面積制御手段とを備え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】
前記演算手段は、前記導入口の全開口面積に対する各開口面積の面積比率を算出し、前記温度検出手段により検出された各導入口の空気の温度に、対応する導入口の前記面積比率を乗じて得られた各値の総和によって前記合流外気の温度を算出し、この算出された合流外気の温度と前記所定の温度との差分に基づき、合流外気の温度が前記所定の温度となるように、前記全開口面積を定数として各導入口の開口面積を求めることを特徴とする請求項２記載の露光装置。
【請求項４】
前記演算手段は、前記各導入口で導入する空気の流量を計測する流量計測手段を有し、所定の合流外気の流量に対する計測された各導入口の流量の流量比率を算出し、前記温度検出手段により検出された各導入口の空気の温度に、対応する導入口の前記流量比率を乗じて得られた各値の総和によって前記合流外気の温度を算出し、この算出された合流外気の温度と前記所定の温度との差分に基づき、合流外気の温度が前記所定の温度となるように、前記所定の合流外気の流量を定数として各導入口の開口面積を求めることを特徴とする請求項２記載の露光装置。
【請求項５】
前記温度検出手段に代えて、各導入口の外気に含まれる不純物濃度を検出する濃度検出手段を設け、前記演算手段は、検出された温度に代えて前記検出された濃度により、前記合流外気の不純物濃度を算出し、この合流外気の不純物濃度を所定の濃度範囲に調整するために、前記開口面積制御手段により、各導入口の開口面積を変更することを特徴とする請求項２から請求項４までのいずれかに記載の露光装置。
【請求項６】
前記温度検出手段及び前記合流外気の温度を算出する演算手段と、濃度検出手段及び前記合流外気の不純物濃度を算出する演算手段とを備え、前記所定の温度の調整と前記所定の濃度範囲の調整を行うために、前記開口面積制御手段により、各導入口の開口面積を変更することを特徴とする請求項２から請求項５までのいずれかに記載の露光装置。
【請求項７】
前記合流外気の流量が、所定の流量の範囲外であることを検知する異常検知手段を備えたことを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれかに記載の露光装置。
【請求項８】
光源からの光でマスクを照明する照明光学系と、前記マスクを載置して移動可能なマスクステージ系と、前記マスクからの光を基板に導く投影光学系と、前記基板を載置して移動可能な基板ステージ系とを有する露光装置であって、
前記マスクステージ系と、前記投影光学系と、前記基板ステージ系とを収容する恒温チャンバを備え、
前記恒温チャンバにクリーンルーム内の空気を導入するために、請求項１から請求項７までのいずれかに記載の外気導入手段を前記露光装置に着脱自在な外気導入ユニットとして形成し、この外気導入ユニットを前記露光装置に取付けたものであることを特徴とする露光装置。
【請求項９】
光源からの光でマスクを照明する照明光学系と、前記マスクを載置して移動可能なマスクステージ系と、前記マスクからの光を基板に導く投影光学系と、前記基板を載置して移動可能な基板ステージ系とを有し、前記マスクステージ系と前記投影光学系と前記基板ステージ系とを収容する恒温チャンバを備えた露光装置に着脱自在に形成され、前記恒温チャンバにクリーンルーム内の空気を導入するために、請求項１から請求項７までのいずれかに記載の外気導入手段を備えたことを特徴とする外気導入ユニット。
【請求項１０】
請求項１又は請求項８に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、前記基板を現像する工程とを有することを特徴とするデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置及び外気導入ユニット、それを用いたデバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶ディスプレイの大型化に伴い，生産効率を上げるため液晶ディスプレイパネル基板そのものの大型化が進んでいるとともに、ディスプレイの高精細化が求められている。そのため，パネル基板を露光する露光装置本体は大型化し、基板ステージや原版ステージを位置決めするレーザー干渉計は、光路長が長くなる一方でさらなる高精度化が求められている。また、大型基板の高スループット化に対応するため、一括露光領域の拡大に伴う露光光源の照度増加は著しいものがある。
【０００３】
ところで、上記高精細化、高スループット化に対応するうえで、空調による露光装置の設置環境の整備は重要である。例えば、従来の露光装置の温調設備としては、恒温チャンバに直接空調機械室が組み付けられた一体型が主流である。露光装置の発熱によって温度上昇した恒温チャンバ内の空気を直接空調機械室に外気と共に取り込んで冷却し、温調して循環させるのが一般的であった。恒温チャンバ内を周囲より高い内圧に確保するため、循環風量の１割程度の外気を一箇所の導入口から導入している。
【０００４】
また、外気を導入する導入口が一箇所であると，導入空気の不純物濃度が導入口周辺の雰囲気で決定されることとなる。そこで、上記導入口から外気と共に導入される不純物に対しては、従来、この導入口にケミカルフィルタを設ける提案がなされている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１５８１７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし，外気を導入する導入口が一箇所であるため、その付近で例えば人間や装置等の発熱源が一時的に通過した場合であっても、導入空気に急激な温度変化が生じると、高精度な温調ができなくなっていた。
【０００７】
温度安定性が低下すると、基板ステージや原版ステージの精密位置決めに用いられるレーザー干渉計の測定光路内の空気温度が変化し、屈折率が変化することによる測長誤差が生じて位置決め精度が悪化する。これにより、露光装置の重ね合わせ精度（オーバーレイ精度）が悪化し、露光性能やスループットの低下を招いてしまうという不都合が生じていた。
【０００８】
また，導入口が一箇所であることで、局所的な雰囲気の空気を導入することになり、仮にその周辺で不純物濃度が高い場合は、空調機械室に設けられた不純物除去フィルタの寿命を著しく低下させてしまうという問題があった。さらに、結果として、不純物除去フィルタの交換頻度が高くなり、装置ダウンタイムの増大、ランニングコストの上昇を招いていた。
【０００９】
そこで、本発明は、導入口近傍の温度変動を抑制すると共に、導入空気の不純物濃度を制御することにより、露光装置に送り込む空気の均一化を図り、露光性能及びスループットの向上と、ダウンタイム及びランニングコストの低減を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の課題を解決するために、本発明は、露光系本体と、この露光系本体を内部に設置し、露光系の設置環境を所定の雰囲気に保持する恒温チャンバと、クリーンルーム内の空気を前記恒温チャンバ内に導入する外気導入手段とを備えた露光装置であって、前記外気導入手段は、複数の導入口が開口され、各導入口の開口面積を可変自在に変更する機構により、外気導入量を調整する外気導入量調整手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、空調機械室の外気導入口を複数箇所設け、各導入口からの導入量を制御することで、ある一箇所から導入する外気に急激な温度変動が生じた場合でも、他の箇所から導入された外気と混合され温度がなじむ。このため、空調機械室に取り込まれる段階では、温度が均一化される。
【００１２】
上記により、外気を常に安定した温度で空調機械室に取り込むことができるため、露光装置へ供給する空気を高精度に温調し、設置環境の安定性を向上させることが可能となる。このことは，空間の温度ゆらぎを抑制し、基板ステージおよび原版ステージのレーザー干渉計による位置決め精度を向上させ、オーバーレイ精度などの露光性能を向上させる効果がある。
【００１３】
また，外気導入口を複数箇所設けることで、不純物濃度が高い雰囲気からの局所的な導入を避けることができ、不純物除去フィルタの寿命を延ばすことが可能となる。不純物除去フィルタの交換頻度を少なくすることで、装置ダウンタイムの短縮及びランニングコストの低減を図ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の露光装置の概略を示す図である。
【図２】従来方式の空調温度と外気温度の関係を示す図である。
【図３】本発明の空調温度と外気温度の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（実施例）
図１は本発明の露光装置の概略構成図である。図１において露光系本体は、恒温チャンバ２の内部に設置されており、外気導入部（空調機械室１）によって、露光系を取り巻く周囲の設置環境は一定に保持されている。露光系本体は、本体構造体１８及び２０に、マスク（不図示）を載置して移動可能なマスクステージ系１７と、前記マスクからの光を基板に導く投影光学系１９が搭載されている。光源１４より発せられた光（露光光）は、結像光学系１６により所定の光束に形成された後、照明光学系１５により、マスクステージ系１７上のマスクを照明する。照明されたマスク上のパターンは投影光学系１９により、基板ステージ系２１上のガラス基板（不図示）表面に塗布されたレジストを感光させる。
【００１６】
一方、空調機械室１には送風機３によって、複数箇所に設けられた外気の導入口１３からクリーンルーム内の空気が導入される。導入された外気は外気用不純物除去フィルタ６を通過し、温調部５で一定温度に温調される。その後、温調空気は除塵フィルタ９により塵埃が除去された後、露光系本体が設置された恒温チャンバ２の内部空間に供給される。この際，高い温度安定性を必要とする系には，除塵フィルタ９の一次側にさらに温調手段を設けてもよい。供給された空気は、空気の流れ８が示す通り、再度回収され冷却器７を通過して空調機械室１に戻り循環する。通常、空調機械室１に取り込む外気導入量は，循環空気量の約１割程度である。
【００１７】
導入口１３は、事前に設置環境の温度や不純物濃度などを調査して、最適な個数と位置を決定し、設けることが望ましい。導入口１３の向きは特に指定はなく、垂直方向でも水平方向でもよい。
【００１８】
各導入口１３には外気の温度を検出する温度検出部１０を設け、各導入口１３近傍での外気温度をリアルタイムで検出する。温度検出部１０としては、熱電対やサーミスタなどを温度センサとして用いたものが一般的に使用される。検出された温度は表示器２５により表示される。
【００１９】
各導入口１３には外気導入量を調整する外気導入量調整部１２が設けられている。外気導入量調整部１２としては、例えば、各導入口１３の開口に対して開口面積を可変自在に変更するスライド式の開閉板を使用した機構を用いてもよい。ただし、開口面積を変更できるものであればこの機構に限定されるものではない。また，外気導入量調整部１２としては、回転数を制御できる送風機によって構成されるものでもよい。
【００２０】
外気導入量調整部１２は開口面積制御部２６により制御され、各導入口１３の開口面積が調整される。前記開閉板を使用する場合は、開口面積制御部２６は、この開閉板の駆動を制御するものであればよい。この場合の駆動方法としては、電気や空圧などで駆動できる機構を使用することが望ましい。
【００２１】
各導入口１３からそれぞれ導入される導入量は、合流外気２２の風量と各導入口１３の開口比率により決定される。そのため、ある任意の導入口１３の開口面積を大きくしたら、そのほかの導入口１３の開口面積を小さくすることにより、合流外気２２の風量を常に一定に保つことができる。
【００２２】
以下、開口面積制御部２６により、合流外気２２を所定の温度で均一化する処理を説明する。まず、各導入口１３から導入される空気の温度を温度検出部１０により検出する。次に、演算部２４により、各導入口１３における開口すべき面積を算出し、その結果に基づき、開口面積制御部２６が、外気導入量調整部１２を駆動させて、各導入口１３を前記算出された開口面積に調整する。
【００２３】
演算部２４では、まず、導入口１３の全開口面積に対する各開口面積の面積比率を算出し、前記検出された各導入口１３の空気の温度に、対応する導入口１３の前記面積比率を乗じて得られた各値の総和を求め、合流外気２２の温度を算出する。次いで、この算出された合流外気２２の温度と前記所定の温度との差分に基づき、合流外気２２の温度が前記所定の温度となるように、前記全開口面積を定数として各導入口１３の開口面積を求める。
【００２４】
例えば、合流外気２２の温度をＴ，ｎ箇所の各導入口１３の温度をＴ１，Ｔ２，…Ｔｎ，開口面積をＡ１，Ａ２，…Ａｎ，開口面積の総和をＡ（＝Ａ１＋Ａ２＋…＋Ａｎ）とする。そうすると、合流外気２２の温度Ｔは、Ｔ＝（Ｔ１×Ａ１／Ａ）＋（Ｔ２×Ａ２／Ａ）＋…＋（Ｔｎ×Ａｎ／Ａ）で算出できる。ここで、Ｔ１の温度変化に対して各開口面積Ａ１，Ａ２，…Ａｎを変化させ、ＴおよびＡが所定の値で一定となるように各導入口１３の開口面積を求めればよい。
【００２５】
また、演算部２４での演算処理をするために、各導入口１３で導入する空気の流量を計測する流量計測部（不図示）を設け、計測された流量から算出してもよい。すなわち、まず、各導入口１３の流量を計測する。次いで、所定の合流外気２２の流量に対する計測された各導入口１３の流量の流量比率を算出する。前記検出された各導入口１３の空気の温度に、対応する導入口１３の前記流量比率を乗じて得られた各値の総和を求め、合流外気２２の温度を算出する。次いで、この算出された合流外気２２の温度と前記所定の温度との差分に基づき、合流外気２２の温度が前記所定の温度となるように、前記所定の合流外気の流量を定数として各導入口１３の開口面積を求める。
【００２６】
温度検出部１０に代えて、各導入口１３に、各導入口１３の外気に含まれる不純物を検出する濃度検出部１１を設けてもよい。各導入口１３近傍雰囲気の不純物濃度を検出し、不純物濃度が薄い箇所の外気導入量を多くすることも可能である。特定の酸性ガスや塩基性ガス、有機ガス濃度が高い外気を導入すると、外気用不純物除去フィルタ６の寿命が低下するため、不純物濃度のバランスをとるように各導入口１３からの導入量を調整しても良い。
【００２７】
濃度検出部１１を設けた場合は、演算部２４は、まず、検出された温度に代えて前記検出された濃度により、合流外気２２の不純物濃度を算出する。次いで、この合流外気２２の不純物濃度を所定の濃度範囲に調整するために、開口面積の変更量を求め、開口面積制御部２６により、各導入口１３の開口面積を変更してもよい。
【００２８】
本実施例では、温度検出部１０と濃度検出部１１を組み合わせた形態を示したが、温度検出部１０又は濃度検出部１１のいずれか一方のみを備えたものであってもよい。
【００２９】
合流外気２２の流量が、予め設定された所定の流量の範囲外である場合には、異常を検知する異常検知部２３を設けてもよい。異常検知部２３は、例えば、合流外気２２の風速を測定して通風部断面積から換算する方法や、外部空間との差圧を測定して算出する方法などがある。
【００３０】
図２は従来方式における外気温度と空調温度の時間変化を比較したものである。導入口１３が一箇所であることにより、外気温度の急激な変動の影響を受けて、空調温度に不安定な部分が生じている。
【００３１】
図３は本発明における外気温度と空調温度の時間変化を比較したものである。複数の導入口１３を設け、各導入口１３から外気を導入することで、外気温度が急激に変動した場合でも高精度で安定的な温調を行うことが示されている。
【００３２】
本実施例では、外気導入部（空調機械室１）を前記露光系と組付け一体型の露光装置として説明したが、この形態に限定する趣旨ではない。例えば、露光装置の構成を照明光学系と、マスクステージ系と、投影光学系と、基板ステージ系とを収容する恒温チャンバとする。そして、外気導入部を露光装置に着脱自在な外気導入ユニットとして形成し、これを前記露光装置に取付けた構成であってもよい。
【００３３】
（デバイスの製造方法）
次に、上記露光装置を利用したデバイスの製造方法の実施形態について説明する。
【００３４】
半導体素子、液晶表示素子、撮像素子（ＣＣＤ等）、薄膜磁気ヘッド等のデバイスは、レジスト（感光剤）が塗布された基板（ウェハ、ガラスプレート等）を、上記の露光装置を用いて露光する工程を経る。続いて、露光された前記基板を現像する工程と、その他の周知の工程と、を行うことによってデバイスが製造される。該周知の工程は、例えば、酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、及びパッケージング等の少なくとも１つの工程を含む。
【符号の説明】
【００３５】
１  空調機械室
２  恒温チャンバ
３  送風機
４  不純物除去フィルタ
５  温調部
６  外気用不純物除去フィルタ
７  冷却器
８  空気の流れ
９  除塵フィルタ
１０  温度検出部
１１  不純物濃度検出部
１２  外気導入量調整部
１３  導入口
１４  光源
１５  照明光学系
１６  結像光学系
１７  マスクステージ
１８，２０  本体構造体
１９  投影光学系
２１  基板ステージ
２２  合流外気
２３  異常検知部
２４  演算部
２５  表示器
２６  開口面積制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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