(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アライメントを行うための基準マーク及び位置計測のための移動鏡が設けられたテーブルと、露光基板を保持するホルダとが、ステージ上に設けられている露光装置において、
前記ホルダ及び前記テーブルに、前記基準マーク及び前記移動鏡に対する熱の移動を制御するための温度制御手段を設けたことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
アライメントを行うための基準マーク及び位置計測のための移動鏡が設けられたテーブルと、露光基板を保持するホルダとが、ステージ上に設けられている露光装置において、
前記基準マーク及び前記移動鏡と前記テーブルとの間に共通基部を設けるとともに、この共通基部に、前記基準マーク及び前記移動鏡に対する熱の移動を制御するための温度制御手段を設けたことを特徴とする露光装置。
【請求項３】
アライメントを行うための基準マーク及び位置計測のための移動鏡が設けられたテーブルと、露光基板を保持するホルダとが、ステージ上に設けられている露光装置において、
前記基準マーク及び前記移動鏡と前記テーブルとの接合部周囲に、前記基準マーク及び前記移動鏡に対する熱の移動を制御するための温度制御手段を設けたことを特徴とする露光装置。
【請求項４】
前記露光基板に対する露光量を検出する露光量検出手段と、この露光量検出手段によって検出された露光量に基づいて、前記露光基板の温度変動の程度を予測する温度予測手段とを備え、
前記温度制御手段は、前記温度予測手段によって予測された温度に対応して温度制御を行うことを特徴とする請求項１，２又は３記載の露光装置。
【請求項５】
前記露光量検出手段は、前記露光基板側で露光量を検出する第１露光量検出手段と、前記露光基板に投影されるパターンが描かれたレチクル側で露光量を検出する第２露光量検出手段とを含むことを特徴とする請求項４記載の露光装置。
【請求項６】
前記温度制御手段は、露光動作中の前記露光基板の温度上昇を予測して前記ホルダ及び前記テーブルの温度制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項７】
前記温度制御手段は、前記ホルダ側の温度を制御する温度コントロールユニットと、前記テーブル側の温度を制御する温度コントロールユニットとを独立して備えていることを特徴とする請求項１又は６に記載の露光装置。
【請求項８】
前記温度制御手段は、温度制御される制御対象中に設けられており、温度制御された熱媒体が循環する循環路を含むことを特徴とする請求項１〜７のうちの何れか一項に記載の露光装置。
【請求項９】
前記温度制御手段は、温度制御される制御対象中に設けられたペルチェ素子を含むことを特徴とする請求項１〜７のうちの何れか一項に記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、集積回路や液晶表示素子などの製造に使用される露光装置にかかり、更に具体的には、露光基板の保持ステージ部の熱的安定に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
露光基板，例えばウエハを保持するステージ部１００は、概略図６に示すような構成となっている。同図において、ウエハ１０２はウエハホルダ１０４上に真空吸着により固定されている。このウエハホルダ１０４はウエハテーブル１０６に支持されており、ウエハテーブル１０６はベース１０８上に固定されている。これらによって、ウエハステージ部１００が構成されている。
【０００３】
ウエハテーブル１０６上には、他に、ウエハステージ部１００の位置を干渉計で計測するための移動鏡１１０，アライメント系（図示せず）と投影光学系１１２との相対的な位置関係を計測するためのベースラインチェックシーケンスで用いられる基準マーク１１４，投影光学系１１２の倍率やフォーカスを一定に保つための制御を行うために、レチクル１１６及び投影光学系１１２を通過した露光光の光量を測定する、照射量モニタ１１８が配置されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
露光が開始されると、露光光のエネルギーはウエハ１０２上に塗布された感光材（図示せず）に吸収される。すると、感光材に化学変化が起きるとともに、熱が発生する。この熱は、同図に矢印で示すように、ウエハ１０２からウエハホルダ１０４に伝わり、更にはウエハホルダ１０４からウエハテーブル１０６と伝わる。そして、その結果として、移動鏡１１０や基準マーク１１４が暖まることとなる。他方、露光開始前に照射量モニタ１１８で露光光の光量を測定した場合も、同じようにウエハテーブル１０６へと熱が伝達され、移動鏡１１０や基準マーク１１４の温度が上昇する。
【０００５】
また、ウエハステージ部１００は、直流モータやリニアモータなどの駆動手段（図示せず）によって駆動されるが、これらの駆動によっても発熱が生ずる。このため、露光動作に伴ってウエハステージ部１００が移動することでも、ウエハテーブル１０６の温度が上昇し、ひいては移動鏡１１０や基準マーク１１４の温度が上昇する。
【０００６】
ところで、露光動作のときに重要なことは、ウエハ１０２の位置が正確に計測できることである。しかし、上述した理由によりウエハステージ部１００の温度が上昇し、ウエハ１０２，移動鏡１１０及び基準マーク１１４の間の相対的な位置関係が変化すると、ウエハ１０２の位置を正確に計測することができず、露光時における正確なアライメントないし位置決めを行うことができなくなってしまう。
【０００７】
この発明は、以上の点に着目したもので、ウエハステージ部に温度変動が生じても、移動鏡及び基準マークの位置関係を保持して、正確な露光動作を行うことができる露光装置を提供することを、その目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ホルダ及びテーブルに、基準マーク及び移動鏡に対する熱の移動を制御するための温度制御手段を設けたことを特徴とする。他の発明によれば、この温度制御手段は、前記基準マーク及び前記移動鏡と前記テーブルとの間に設けられた共通基部に設けられる。あるいは、温度制御手段は、前記基準マーク及び前記移動鏡と前記テーブルとの接合部周囲に設けられる。
【０００９】
更に他の発明では、前記露光基板に対する露光量を検出する露光量検出手段と、この露光量検出手段によって検出された露光量に基づいて前記露光基板の温度変動の程度を予測する温度予測手段とが設けられ、前記温度制御手段は、前記温度予測手段によって予測された温度に対応して温度制御を行う。主要な態様によれば、前記露光量検出手段は、前記露光基板側で露光量を検出する第１露光量検出手段と、前記露光基板に投影されるパターンが描かれたレチクル側で露光量を検出する第２露光量検出手段とを含む。
他の態様によれば、前記温度制御手段が、露光動作中の前記露光基板の温度上昇を予測して前記ホルダ及び前記テーブルの温度制御を行うことを特徴とする。あるいは、前記ホルダ側の温度を制御する温度コントロールユニットと、前記テーブル側の温度を制御する温度コントロールユニットとを独立して備えていることを特徴とする。更に他の態様によれば、前記温度制御手段は、温度制御される制御対象中に設けられており、温度制御された熱媒体が循環する循環路，もしくはペルチェ素子を含むことを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、温度制御手段によって、基準マーク及び移動鏡に対する熱の移動が制御され、基準マークと移動鏡の位置関係が略一定に保持される。このため、基準マークを利用したベースライン計測や移動鏡を利用したステージ位置計測が良好に行われ、更には露光動作も正確に行われる。
【００１１】
この発明の前記及び他の目的，特徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態について、実施例を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
最初に、図１を参照しながら実施例１について説明する。同図において、ウエハ１０はウエハホルダ１２上に真空吸着により固定されている。このウエハホルダ１２はウエハテーブル１４に支持されており、ウエハテーブル１４はベース１６上に固定されている。これらによって、ウエハステージ部１８が構成されている。
【００１３】
ウエハテーブル１４上には、ウエハステージ部１８の位置を干渉計で計測するための移動鏡２０，アライメント系（図示せず）と投影光学系２２との相対的な位置関係を計測するためのベースラインチェックシーケンスで用いられる基準マーク２４，投影光学系２２の倍率やフォーカスを一定に保つための制御を行うために、レチクル２６及び投影光学系２２を通過した露光光の光量を測定する照射量モニタ２８が配置されている。以上の点は、上述した背景技術と同様である。
【００１４】
更に、本実施例では、前記ウエハホルダ１２及びウエハテーブル１４中に熱媒体が循環する循環路３０，３２がそれぞれ設けられている。これらの循環路３０，３２は、温度コントロールユニット３４，３６にそれぞれ接続しており、これらの温度コントロールユニット３４，３６によって温度が調整された熱媒体，例えば液体や気体がそれぞれ供給されるようになっている。
【００１５】
次に、本実施例の作用を説明する。水銀ランプなどの光源（図示せず）から射出された露光光は、照明光学系（図示せず）を通過してレチクル２６に照射される。このレチクル２６上には、ウエハ１０上に形成しようとするデバイスに対応するパターンがクロムなどによって刻まれている。このパターンに対応してレチクル２６を通過した露光光は、投影レンズ２２により、例えば縮小されてウエハステージ部１８にセットされているウエハ１０に照射され、レチクルパターンが投影露光される。以上の動作は、一般的な露光装置と同様である。
【００１６】
この場合において、温度コントロールユニット３４からは所定温度にコントロールされた熱媒体が供給されており、これがウエハホルダ１２中の循環路３０を循環している。また、温度コントロールユニット３６からも所定温度にコントロールされた熱媒体が供給されており、これがウエハテーブル１４中の循環路３２を循環している。
【００１７】
まず、露光動作の開始前に露光光量を計測する場合、照射量モニタ２８に露光光が入射するように、ウエハテーブル１４が移動する。照射量モニタ２８に露光光が照射されて計測が開始されると、照射量モニタ２８の温度が上昇する。この熱は、同図に矢印Ｆ１で示すように、ウエハテーブル１４に伝達される。しかし、このウエハテーブル１４では循環路３２中を熱媒体が循環している。このため、ウエハテーブル１４に伝達された熱は外部に排出されるようになり、ウエハテーブル１４上に配置された移動鏡２０や基準マーク２４に対する熱の移動が抑制される。
【００１８】
次に、露光動作が開始されると、露光光のエネルギーを吸収してウエハ１０の温度が上昇する。ウエハ１０の熱は、矢印Ｆ２で示すようにウエハホルダ１２側に徐々に伝達される。ところが、ウエハホルダ１２が上述したように温度コントロールされているため、ウエハ１０側から伝わった熱は、循環路３０中の熱媒体に移ってホルダ外部に排出される。また、矢印Ｆ３で示すように、ウエハホルダ１２からウエハテーブル１４に熱が伝達されたとしても、今度はウエハテーブル１４内の循環路３０を循環している熱媒体によって外部に排出される。
【００１９】
更に、以上の露光光量測定や露光動作の際には、ステージ移動を行う必要から、ウエハステージ部１８がモータ（図示せず）によって駆動される。モータは駆動することにより発熱するため、ステージが移動する度にウエハステージ部１８の温度が上昇し、矢印Ｆ４で示すようにウエハテーブル１４に熱が伝達される。しかし、ウエハテーブル１４は、上述したように温度コントロールされている。このため、モータによる熱も外部に排出されるようになり、移動鏡２０や基準マーク２４に対する熱の伝達は抑制される。
【００２０】
このように、各種の動作によって発生する熱は、ウエハホルダ１２中の熱媒体及びウエハテーブル１４中の熱媒体によって外部に排出される。すなわち、循環路３０，３２中の熱媒体によって、移動鏡２０や基準マーク２４に対する熱の移動が制御される。このため、熱の影響による移動鏡２０，基準マーク２４の変位が抑制され、ウエハ１０，移動鏡２０及び基準マーク２４の相対的な位置関係が略一定に保持される。従って、ウエハステージ部１８の位置計測やベースライン計測が精度よく行われるようになり、それらの計測結果に基づいて正確な露光動作を行うことが可能となる。
【００２１】
【実施例２】
次に、図２を参照しながら実施例２について説明する。上述した実施例では、ウエハ，移動鏡及び基準マークの位置関係を保持することとしている。この点は、露光動作の際には重要である。しかし、パターンの重ね合せ露光を行う場合は、移動鏡と基準マークの位置関係が一定であればよい。これは、一度ベースラインチェックを行えば、その後にウエハと移動鏡及び基準マークとの距離が変化しても、ベースライン量が変化しなければ露光誤差は発生しないからである。
【００２２】
しかしながら、移動鏡と基準マークの位置関係が変化してしまうと、ベースラインチェックを行ったとしても、そのチェックによる変化量がアライメントセンサが動いたためなのか、あるいは移動鏡と基準マークの関係が変化したためなのかの判断ができず、パターンの重ね合せ結果に誤差が生じてしまう。本実施例は、これらの点に着目したもので、移動鏡と基準マークの位置関係に熱的な影響が生じないようにしたものである。
【００２３】
図２に示すように、この実施例では、移動鏡２０と基準マーク２４とが、共通基部５０上に配置された構成となっている。共通基部５０は、ウエハテーブル１４上に固定されている。共通基部５０内には循環路５２が設けられており、この循環路５２は温度コントロールユニット５４に接続されている。温度コントロールユニット５４によって、温度が調整された熱媒体が循環路５２に供給されるようになっている。なお、ウエハホルダ１２とウエハテーブル１４に循環路を設けてもよい。その他の構成は、前記実施例と同様である。
【００２４】
この実施例においては、移動鏡２０と基準マーク２４が共通基部５０上に設置されており、しかもこの共通基部５０が温度コントロールユニット５４から供給された熱媒体によって温度コントロールされている。従って、図１に矢印Ｆ１で示した照射量モニタ側からの熱，矢印Ｆ２，Ｆ３で示したウエハ側からの熱，矢印Ｆ４で示したモータ側からの熱は、いずれも共通基部５０で外部に排出され、移動鏡２０や基準マーク２４には伝達されない。従って、ウエハ１０との関係はともかく、移動鏡２０と基準マーク２４との位置関係に対する熱的な影響は良好に低減され、実施例１と同様に良好な露光動作を行うことが可能となる。
【００２５】
【実施例３】
次に、図３を参照しながら実施例３について説明する。この実施例は、前記実施例２の変形例で、移動鏡２０及び基準マーク２４とウエハテーブル１４との接合部周囲に循環路６０を設けた構成となっている。この循環路６０は温度コントロールユニット６２に接続されており、これによって温度が調整された熱媒体が循環路６０に供給されるようになっている。
【００２６】
この実施例３によれば、図１に示した矢印Ｆ１〜Ｆ４方向からの熱は、移動鏡２０や基準マーク２４に伝わる際に循環路６０中を循環する熱媒体によって吸収され、温度コントロールユニット６２を介して外部に排出される。これにより、実施例２と同様に、移動鏡２０と基準マーク２４との位置関係に対する熱的な影響が良好に低減される。また、この実施例によれば、循環路を移動鏡や基準マークの周囲に設ければよいので、簡単に取付けを行うことができる。
【００２７】
【実施例４】
次に、図４及び図５を参照しながら実施例４について説明する。上述した各実施例は、いずれも、ウエハステージ部のいずれかに設けた循環路中に一定温度の熱媒体を循環させることで、熱的な影響を低減している。しかし、露光動作中のウエハ温度は必ずしも一定ではなく、通常は露光時間の経過ととともに上昇する。図４にはその様子が示されており、（A）に示すように、露光光量は露光開始とともにほぼ時間に比例して増大する。これに対するウエハの温度は、（B）に示すように、露光開始とともに徐々に増大するが、やがては一定温度に近づく。してみると、熱媒体を一定温度として循環させるよりも、このような温度上昇を予測して熱媒体の温度を制御した方がより的確に熱的影響を低減できる。
【００２８】
図５には、本実施例にかかる露光装置の主要部が示されている。同図において、光源７０から出力された露光光は、照明光学系７２を介してレチクル２６に入射する。レチクル２６は、レチクルステージ７４上に保持されており、このレチクルステージ７４上にはその位置計測を行うための移動鏡７６が設けられている。レチクル２６を透過した露光光は、投影光学系２２を介してウエハ１０上に照射される。
【００２９】
レチクルステージ７４は駆動部７８によって駆動され、ウエハステージ部１８は駆動部８０によって駆動される。これら駆動部７８，８０は、主制御部８２に接続されている。主制御部８２には、レチクルステージ側の干渉計８４，ウエハステージ側の干渉計８６が接続されている。主制御部８２では、これらの計測値を参照して、各ステージの駆動制御が行われる。
【００３０】
次に、照明光学系７２中に含まれているミラー７２Ａの露光光透過側には、インテグレータセンサ８８が設けられており、ミラー７２Ａのレチクル側からの反射光透過側には、反射率モニタ９０が設けられている。これらインテグレータセンサ８８，反射率モニタ９０は、上述した照射量モニタ２８とともに、露光量制御部９１に接続されている。露光量制御部９１は、これらのセンサ及びモニタの出力を参照して、光源１０の発光量，すなわち露光光量を制御する。なお、具体的な露光量制御の手法については、例えば特開平６−３４９７１２号公報に開示されている。
【００３１】
ところで、本実施例では、照射量モニタ２８，インテグレータセンサ８８，反射率モニタ９０が温度予測装置９２に接続されている。温度予測装置９２では、それらから得られる情報に基づいて、ウエハステージ部１８における温度上昇の程度が予測される。上述したように、照射量モニタ２８では、露光前においてウエハ側に実際に照射される露光光量がモニタされる。インテグレータセンサ８８では、光源７０から出力される露光光の強度が検知される。また、反射率モニタ９０では、レチクル２６やウエハ１０による露光光の反射の程度がモニタされる。これらインテグレータセンサ８８及び反射率モニタ９０は、露光動作の有無にかかわらず動作可能である。
【００３２】
温度予測装置９２の出力側は、温度コントロールユニット９４に接続されており、この温度コントロールユニット９４によって前記実施例のいずれかに相当する循環路に熱媒体が供給されるようになっている。
【００３３】
次に、本実施例の作用を説明すると、まず露光開始前のウエハ側における露光光量が照射量モニタ２８で計測される。また、光源７０の出力光量はインテグレータセンサ８８で検出され、レチクル２６やウエハ１０による露光光の反射量は反射率モニタ９０で検出される。温度予測装置９２では、これらの結果から、どの程度の露光光が光源７０から出力されているか、そしてそれらのうちのどの程度がウエハ側に照射されてどの程度が反射されているかが把握される。
【００３４】
露光動作が開始されると、照射量モニタ２８による計測は行われないが、インテグレータセンサ８８及び反射率モニタ９０による計測は続行される。温度予測装置９２では、インテグレータセンサ８８の出力から光源７０の出力の低下の程度が把握され、反射率モニタ９０の出力からどの程度の露光光が反射されて戻っているかが把握される。これらを露光開始時におけるウエハ側への照射量から差し引くと、その時点における露光光量がおおよそ予測される。すなわち、図４（A）に示したグラフが予測される。すると、同図（B）に示すウエハステージ部１８の温度上昇の程度も予測される。温度予測装置９２では、このような温度予測が行われ、この予測結果に基づいて温度コントロールユニット９４が制御される。例えば、熱媒体の温度が、同図（B）の温度上昇に対して同図（C）に示すように制御される。
【００３５】
このように、本実施例によれば、ウエハステージ部１８のいずれかに設けられた循環路中の熱媒体の温度が、ウエハ側で露光量を検出する手段（照射量モニタ２８）と、レチクル側で露光量を検出する手段（インテグレータセンサ８８，反射率モニタ９０）による検出結果に基づいて予測制御される。このため、ウエハステージ部１８の温度が露光動作の進行に伴って上昇するような場合にも良好に追随でき、前記実施例と同様に、ウエハ１０，移動鏡２０及び基準マーク２４の位置的な関係が良好に保持される。
【００３６】
【他の実施例】
この発明には数多くの実施の形態があり、以上の開示に基づいて多様に改変することが可能である。例えば、次のようなものも含まれる。
（1）前記実施例では、温度コントロールの熱媒体として流体，例えば空気などの気体や液体を用いたが、ペルチェ素子などの固体を用いてもよい。
（2）前記実施例では、ウエハに対して露光を行う場合であるが、液晶表示素子用のガラス基板など、露光基板はどのようなものでもよい。
【００３７】
（3）前記実施例１では、ホルダ側とテーブル側で独立して温度コントロールユニットを設けたが、このようにするとホルダ側とテーブル側で別個独立して熱媒体の温度をコントロールできる。しかし、その必要がないときは両者に共通に温度コントロールユニットを設けるようにしてよい。前記実施例を組み合わせるようにして、温度制御効果を更に高めるようにしてもよい。
（4）前記実施例は、いずれも主として温度上昇の場合を扱ったが、温度が低下する場合には熱媒体から熱が供給されるため、同様の効果を得ることができる。すなわち、本発明は、温度変動全般にわたって上述した効果を得ることができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、次のような効果がある。
（1）基準マーク及び移動鏡に対する熱の移動を制御するための温度制御手段を設けることとしたので、基準マークと移動鏡の位置関係に対する熱的な影響が低減され、更には正確な露光動作を行うことが可能となる。
（2）露光基板に対する露光量を検出するとともに、この検出結果に基づいて前記露光基板の温度上昇の程度を予測し、この予測温度に対応して前記露光基板の温度制御を行うこととしたので、露光量が変動しても基準マークと移動鏡の位置関係が良好に保持され、正確な露光動作を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例１の装置構成を示す図である。
【図２】この発明の実施例２の装置構成を示す図である。
【図３】この発明の実施例３の装置構成を示す図である。
【図４】露光量，ウエハ温度及び実施例４における熱媒体の温度の関係を示すグラフである。
【図５】この発明の実施例４の装置構成を示す図である。
【図６】背景技術の露光装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
１０…ウエハ
１２…ウエハホルダ
１４…ウエハテーブル
１６…ベース
１８…ウエハステージ部
２０，７６…移動鏡
２２…投影光学系
２４…基準マーク
２６…レチクル
２８…照射量モニタ
３０，３２，５２，６０…循環路
３４，３６，５４，６２，９４…温度コントロールユニット
５０…共通基部
７０…光源
７２…照明光学系
７４…レチクルステージ
７８，８０…ステージ駆動部
８２…主制御部
８４，８６…干渉計
８８…インテグレータセンサ
９０…反射率モニタ
９１…露光量制御部
９２…温度予測装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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