(57)【要約】      （修正有）【課題】アライメント露光を行う際に、露光手段で発生した熱を有効利用することができる構成のアライメント装置を提供する。【解決手段】アライメントマークを検出するアライメントマーク検出手段１１と、露光用パターンが形成されたマスク１３を固定するマスク固定手段１２と、ウエハ１５を固定するウエハ固定手段１４と、ウエハ固定手段を載置したステージをＸ，Ｙ，Ｚ，θの各方向に移動するステージ移動手段１７と、マスク１３のパターンをウエハ１５に露光する露光手段２０ａとを備えた構成のアライメント装置において、露光手段２０ａからの熱を移動するヒートパイプ３１と熱電変換手段３３と変換した電気を蓄電する蓄電手段４４とを備えた。【選択図】図３
2006253602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アライメントマークを検出するアライメントマーク検出手段と、露光用パターンが形成されたマスクを固定するマスク固定手段と、ウエハを固定するウエハ固定手段と、前記ウエハ固定手段を載置したステージをＸ，Ｙ，Ｚ，θの各方向に移動するステージ移動手段と、前記マスクのパターンを前記ウエハに露光する露光手段とを備えた構成のアライメント装置において、
前記露光手段からの熱を移動する手段と熱を電気に変換する手段と変換した電気を蓄電する蓄電手段とを具備したことを特徴とするアライメント装置。
【請求項２】
請求項１記載のアライメント装置において、
前記ウエハ固定手段を加熱冷却する加熱冷却手段と、前記ウエハ固定手段を温度制御する手段とを具備したことを特徴とするアライメント装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載のアライメント装置において、
前記熱電変換手段が、熱電半導体素子であることを特徴とするアライメント装置。
【請求項４】
請求項１又は２記載のアライメント装置において、
前記熱移動手段の吸熱側が、前記露光手段である光照射装置に接続されていることを特徴とするアライメント装置
【請求項５】
請求項４記載のアライメント装置において、
前記光照射装置に接続された熱移動手段が、前記光照射装置のランプハウスの防熱板または集熱板に接続されていることを特徴とするアライメント装置。
【請求項６】
請求項４記載のアライメント装置において、
前記熱移動手段が、前記光照射装置の反射ミラーに接続されていることを特徴とするアライメント装置。
【請求項７】
請求項４乃至６のいずれか一つに記載のアライメント装置において、
前記光照射装置は、紫外線照射装置であることを特徴とするアライメント装置。
【請求項８】
請求項３乃至７のいずれか一つに記載のアライメント装置において、
前記ウエハ固定手段の加熱冷却手段にペルチェ素子を用いたことを特徴とするアライメント装置。
【請求項９】
請求項１又は２記載のアライメント装置において、
前記加熱冷却手段が、被光照射面となるウエハ固定手段に接続されていることを特徴とするアライメント装置。
【請求項１０】
請求項１又は２記載のアライメント装置において、
前記加熱冷却手段が、マスク固定手段に接続されていることを特徴とするアライメント装置。
【請求項１１】
請求項３乃至７のいずれか一つに記載のアライメント装置において、
前記熱電半導体素子の出力側に、充電可能な蓄電池を接続したことを特徴とするアライメント装置。
【請求項１２】
請求項３乃至１１のいずれか一つに記載のアライメント装置において、
前記充電可能な蓄電池の出力側と加熱冷却手段との間に温度制御装置を接続したことを特徴とするアライメント装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか一つに記載のアライメント装置において、
前記熱移動手段がヒートパイプであることを特徴とするアライメント装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回折格子やホログラム等からなる光学素子や、集積回路、液晶表示素子、ＭＥＭＳなどの製造に使用されるアライメント装置に係り、さらに具体的には、アライメント装置を用いた露光工程時の廃熱を電気に変換し、電気エネルギーを再利用するとともに、この電気エネルギーを使い装置の温度制御をすることで、アライメント精度の低下を防止することができるようにしたアライメント装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のアライメント装置としては、例えば図６に示すようなマスクアライナー装置がある。このマスクアライナー装置は、アライメントマーク検出装置１０１、マスク固定手段（以下、マスクホルダと記述）１０２、マスク１０３、ウエハ固定手段（以下、ウエハホルダと記述）１０４、ウエハ１０５、ステージ１０６、ステージをＸ，Ｙ，θの各方向に移動するステージ移動装置１０７、ステージをＺ方向に移動するＺ軸移動制御装置１０８、ベース１０９、及び紫外線照射装置１１０を備える。ウエハ１０５はそのデバイス形成面にアライメントマークが設けられる。このウエハ１０５は真空吸着装置１０４ａ側の溝１０４ｂの吸引力でウエハホルダ１０４上に固定され、マスク１０３は真空吸着装置１０２ａ側の溝１０２ｂの吸引力でウエハホルダ１０４上に固定される。次いで、アライメントマーク検出装置１０１を用いて、マスクホルダ１０２側からこのアライメントマークを検出し、一方のウエハ１０５に設けたアライメントマークとの位置合わせがなされる。アライメント終了後、アライメント位置に対してマスク１０３に形成されたデバイスパターンを紫外線照射装置１１０によりウエハ１０５に露光する。
【０００３】
この紫外線照射装置１１０は、高圧水銀ランプ等の高熱を発生するランプ１１１を内蔵しているので、その熱による周辺の温度上昇を低減する必要があり、図示しない冷却ファンから送風された窒素や空気で紫外線照射装置１１０を冷却しているのが現状である。この際、熱交換された熱風は、そのまま装置外部へ排出され廃熱される。また、デバイスパターンを紫外線照射装置１１０によりウエハ１０５に露光する際、一部紫外線によりマスク１０３やウエハ１０５や、これらを固定しているマスクホルダ１０２やウエハホルダ１０４の温度が上昇するといった問題や、冷却用ガスの消費量が無視できない量であるといった問題がある。
【０００４】
このような分野の類似技術としては、例えば特開平１０−５０５８８号公報（特許文献１）に記載のように、アライメント精度を得るために、ウエハホルダとウエハテーブルにそれぞれ温度制御手段を設けることが提案されている。具体的には、アライメントを行うための基準マークおよび位置計測のための移動鏡を設けたテーブルと露光基板（ウエハ）を保持するウエハホルダとがステージに設けられた露光装置において、露光のエネルギーを吸収してウエハの温度が上がり、ウエハホルダに熱伝達され、ウエハホルダ、ウエハテーブル、ステージ駆動系等が暖められ、温度上昇により移動鏡および基準マークの位置関係が変化し、露光時に正確なアライメントや位置決めができなくなるという問題がある。そこで、特許文献１ではウエハホルダとウエハテーブルに熱冷媒等の循環系をそれぞれ取り付けて成る温度制御手段を用い、露光時のウエハ温度上昇によるウエハホルダ側への熱の移動を制御することで、ウエハテーブルを熱的に安定化し、正確な露光動作を行うことができるようにした露光装置を提案している。
【０００５】
また、登録第２７３７０１０号公報（特許文献２）に開示されるようにウエハ温度を設定温度に制御するにあたり、無振動の温度制御手段を成すペルチェ素子に加えて、温度調節媒体を非露光時に循環させる流量調節手段を有したヒーター又はヒートパイプを用いて温度制御する方法や、特開２００３−６８６２６号公報（特許文献３）に開示されるように、ペルチェ素子を用いてその輻射熱で微動ステージを非接触で冷却する方法がそれぞれ開示される。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−５０５８８号公報
【特許文献２】登録第２７３７０１０号公報
【特許文献３】特開２００３−６８６２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の特許文献１に開示の露光装置は、露光時の温度上昇を予測して熱媒体の温度を変化させ、ウエハホルダの温度上昇を制御するものであり、廃熱を利用することについては何ら考慮されていなかった。更に、上述の特許文献２，特許文献３のいずれもが、露光装置の廃熱を利用して得られた電力をアライメント装置の温度制御に用いたものとはなっていない。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、アライメント露光を行う際に、露光手段で発生した熱を有効利用（リサイクル）することができる構成のアライメント装置を提供することを目的とし、より具体的には、露光手段で発生した熱を電気に変換し、これにより、発熱による光照射装置の温度上昇を低減し、照射特性を安定化することができる構成のアライメント装置を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、露光手段で発生した熱をアライメント品質に影響しない領域に移動し、紫外線照射装置の冷却と同装置からの廃熱を熱電変換し、そのエネルギーを再利用することができるアライメント装置を提供することを目的とし、さらには、熱電変換した電気エネルギーを蓄電し、同電気エネルギーをマスク固定手段やウエハホルダの温度を制御するのに有効利用することができる構成のアライメント装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するため、本発明では以下のような手段を採っている。
【００１１】
本発明の第１の手段は、アライメントマークを検出するアライメントマーク検出手段と、露光用パターンが形成されたマスクを固定するマスク固定手段と、ウエハを固定するウエハホルダ手段と、前記ウエハホルダ手段を載置したステージをＸ，Ｙ，Ｚ，θの各方向に移動するステージ移動手段と、前記マスクのパターンを前記ウエハに露光する露光手段とを備えた構成のアライメント装置において、前記露光手段からの熱を移動する手段と熱を電気に変換する手段と、変換した電気を蓄電する蓄電手段と、前記マスク固定手段とウエハ固定手段の少なくとも一方を加熱冷却する加熱冷却手段と、前記マスク固定手段とウエハ固定手段の少なくとも一方を温度制御する手段とを具備したことを特徴とする。（請求項１）。
【００１２】
第２の手段は、第１の手段のアライメント装置において、前記ウエハ固定手段を加熱冷却する加熱冷却手段と、前記ウエハ固定手段を温度制御する手段とを具備したことを特徴とする。（請求項２）
第３の手段は、第１又は第２の手段のアライメント装置において、前記熱電変換手段が、熱電半導体素子であることを特徴とする（請求項３）。
【００１３】
第４の手段は、第１又は第２の手段のアライメント装置において、前記熱移動手段が、前記露光手段である光照射装置に接続されていることを特徴とする（請求項４）。
【００１４】
第５の手段は、第４の手段のアライメント装置において、前記光照射装置に接続された熱移動手段の吸熱側を、前記光照射装置のランプハウスの防熱板または集熱板に接続されていることを特徴とする（請求項５）。
【００１５】
第６の手段は、第４の手段のアライメント装置において、前記熱移動手段の吸熱側を、前記光照射装置の反射ミラーに接続されていることを特徴とする（請求項６）。
【００１６】
第７の手段は、第４乃至第６のいずれか一つの手段のアライメント装置において、前記光照射装置は、紫外線照射装置であることを特徴とする（請求項７）。
【００１７】
第８の手段は、第３乃至第７のいずれか一つの手段のアライメント装置において、前記ウエハ固定手段の加熱冷却手段にペルチェ素子を用いたことを特徴とする（請求項８）。
【００１８】
第９の手段は、第１又は２の手段のアライメント装置において、前記加熱冷却手段が、被光照射面となるウエハ固定手段に接続されていることを特徴とする（請求項９）。
【００１９】
第１０の手段は、第１又は２の手段のアライメント装置において、前記加熱冷却手段が、マスク固定手段に接続されていることを特徴とする（請求項１０）。
【００２０】
第１１の手段は、第３乃至第７のいずれか一つの手段のアライメント装置において、前記熱電半導体素子の出力側に、充電可能な蓄電池を接続したことを特徴とする（請求項１１）。
【００２１】
第１２の手段は、第３乃至第１１のいずれか一つの手段のアライメント装置において、前記充電可能な蓄電池の出力側と加熱冷却手段との間に温度制御装置を接続したことを特徴とする（請求項１２）。
【００２２】
第１３の手段は、請求項１乃至１２のいずれか一つに記載のアライメント装置において、前記熱移動手段がヒートパイプであることを特徴とする（請求項１３）。
【発明の効果】
【００２３】
本発明では、アライメントマークを検出するアライメントマーク検出手段と、露光用パターンが形成されたマスクを固定するマスク固定手段と、ウエハを固定するウエハ固定手段と、前記ウエハ固定手段を載置したステージをＸ，Ｙ，Ｚ，θの各方向に移動するステージ移動手段と、前記マスクのパターンを前記ウエハに露光する露光手段とを備えた構成のアライメント装置において、露光手段またはアライメント装置本体で発生した熱を電気に変換する熱電半導体素子からなる熱電変換手段を備えたことにより、露光手段で発生した熱を電気に変換して、発熱による光照射装置の温度上昇を低減し、照射特性を安定化できる。また、熱電変換した電気エネルギーを蓄電し、再利用することができ、特にウエハ固定手段の温度制御に駆動電力として有効利用することができる。
【００２４】
より具体的には、アライメント装置で高温と成る露光手段である光照射装置（例えば紫外線照射装置）のランプの熱を直接受けるランプハウス内の防熱板または集熱板、あるいは光照射装置の反射ミラー、あるいは光照射装置の内部に設けた放熱板または集熱板、あるいは伝熱板等に熱を移動する手段を連結し、これらの熱移動手段の熱移動先に熱を電気に変換する熱電半導体素子を備えたことにより、光照射装置を冷却し、一方で熱を電気に変換することが可能となり、光照射装置の温度上昇による同装置への熱的な影響を防止し、且つエネルギーを捨てることなく有効に使えるアライメント装置を実現することができる。
【００２５】
また、本発明では、ペルチェ素子からなる加熱冷却手段をアライメント装置本体側の被光照射面となるウエハ固定手段の底面に接続することにより、ウエハ固定手段に達した熱を電気に変換し、ウエハ固定手段の温度制御が可能となり、ウエハの温度上昇を低減することができる。  
さらにまた、前記ペルチェ素子をマスク固定手段に接続することにより、マスク固定手段の温度上昇を低減することが可能となり、マスクの温度上昇を低減できる。
【００２６】
さらにまた、本発明では、前記熱電変換手段の出力側に、充電可能な蓄電池（バッテリー）を接続し、即ち、露光手段で発生した熱をアライメント品質に影響しない領域に移動し、余剰電力を蓄電することが可能となり、電力の有効利用が可能となる。  
さらにまた、本発明では、充電可能な蓄電池の出力側と加熱冷却手段との間に温度制御装置を接続したことで、蓄電池の電力を有効利用し加熱冷却手段の制御ができるようになり、高精度での温度制御が可能となる。
【００２７】
さらにまた、本発明では、光照射装置側の熱をヒートパイプで熱移動先に比較的容易に移動でき、ヒートパイプの熱移動先に熱電半導体素子を備えたことにより熱を電気に変換して温度上昇による同装置への熱的な影響を防止し、且つエネルギーを捨てることなく有効に使える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図示の実施例に基いて詳細に説明する。
【実施例１】
【００２９】
最初に、アライメント装置の第一の実施例について説明する。  
図１は本発明の第一の実施例を示すアライメント装置の概略断面図である。図１に示すようにアライメント装置は、アライメント本体１０ａと、このアライメント本体の上側に配置された露光手段である光照射装置２０ａとから構成されている。
【００３０】
アライメント装置は、概略的には、アライメント装置によってデバイスパターンを形成した第一の基板（露光基板）であるマスク（例えばガラスマスク）１３と、レジストをコーテイングした第二の基板であるウエハ１５とを位置合わせして、光照射装置２０ａによりガラスマスク１３を通して、ウエハ１５のレジストに光を照射するものである。
【００３１】
アライメント装置は、詳細には、アライメントを検出するアライメント検出装置１１と、ガラスマスク１３を固定するマスク固定手段を成すマスクホルダ１２と、ウエハ１５を固定するウエハ固定手段を成すウエハホルダ１４と、ウエハホルダ１４を載置したウエハテーブル１６を備えている。マスクホルダ１２には、真空排気口１２ｂを介して図示しない真空ポンプに接続されているマスク吸着溝１２ａが設けられている。このマスク吸着溝１２ａによりガラスマスク１３が真空吸着されてマスクホルダ１２に固定される。
【００３２】
他方、ウエハホルダ１４には、真空排気口１４ｂを介して図示しない真空ポンプに接続されているウエハ吸着溝１４ａが設けられており、このウエハ吸着溝１４ａによりウエハ１５がウエハホルダ１４に固定される。なお、ウエハテーブル１６上に載置されたウエハホルダ１４は、該ウエハホルダ１４をＸ，Ｙ，θの各方向に移動するステージ移動装置１７に接続されている。また、ウエハホルダ１４を載置したウエハテーブル１６はＺ軸移動制御装置１８を介してベース１９上に設置され、ウエハステージ部を構成している。
【００３３】
次に、光照射装置２０ａの一例を図２（ａ）に示した。この光照射装置２０ａは紫外光照射装置の例であり、光源である高圧水銀ランプ２１と、凹面鏡２２と、反射ミラー２３と、レンズ２４と、シャッター２５と、反射ミラー２６と、コリメートレンズ２７を備えている。
【００３４】
凹面鏡２２はその背面側がランプハウス２９で覆われ、両者は一体結合される。ランプハウス２９の外壁面には複数の集熱板３０が設けられている。さらに、複数の集熱板３０には銅等の化合物材料でできた熱移動手段を成すヒートパイプ３１ａの吸熱側がそれぞれカシメ等で接続される。各ヒートパイプ３１ａの他端側はヒートパイプ３１ａの放熱部を成し、同部は光照射装置（紫外光照射装置）２０ａの筐体３５の外に引き出され、その端部が熱電半導体からなる熱電変換素子３３に接続される。
【００３５】
熱電変換素子３３は筐体３５に不図示のブラケットを介して取り付けられ、裏面に放熱フィンを有した放熱装置３４が接続されている。放熱装置３４にはこれに冷風を送るため、図示しない冷却ファンが対設されている。
【００３６】
光照射装置２０ａの高圧水銀ランプ２１から発生した紫外光は、凹面鏡２２で集光され、複数回反射ミラー２３，２６により反射され、出射口のコリメートレンズ２７によりコリメートされ出射される。高圧水銀ランプ２１から放熱された熱は凹面鏡２２を支持するランプハウス２９の外壁部に設けた集熱板３０、例えば酸化性雰囲気で加熱処理し、表面に褐色もしくは黒色の酸化皮膜を付けた厚み３ｍｍの１８Ｃｒ−８Ｎｉステンレス鋼製の集熱板３０に効率よく吸収される。この集熱板３０の熱は個々に一体的に接合されているヒートパイプ３１ａに伝熱され、筐体３５の外まで熱移動し、熱電変換素子３３の吸熱側で熱交換され、この熱電変換素子３３の温度が上昇する。
【００３７】
一方、図示しない冷却ファンの駆動により熱電変換素子３３に接続した放熱装置３４の放熱フィンを冷却することで、熱電変換素子３３の両端の温度差を大きく保持でき、大きな熱起電力を得ることができる。そして、この熱起電力は、電力取り出し用配線Ｗを通して光照射装置（紫外光照射装置）の外部に配備される蓄電装置（バッテリー）４４に取り出される。
【００３８】
ここでの蓄電装置４４はアライメント装置の制御系の電源回路に接続されている。これにより、蓄電装置４４の電力は、アライメント装置の不図示の操作盤の表示パネル等の電気エネルギーとして供給され、再利用される。  
本発明で用いた熱電変換素子３３の構成は、図２（ｂ）に示すように、ビスマス（Ｂｉ）・テルル（Ｔｅ）からなるＰ型熱電半導体素子３３ａとＮ型熱電半導体素子３３ｂを対とした熱電半導体素子３３ｆを複数個形成して、電極３３ｃの配線後、両端をセラミックス基板３３ｄ，３３ｅで挟み固定したものであり、充電時の起電力を高めるため、それぞれの電極３３ｃを直列に成るよう接続して熱電変換素子３３としたものである。なお、ここでは熱電変換素子３３の大きさを５０ｍｍ２とした。
【００３９】
熱電変換素子３３に結合されるヒートパイプ３１ａの放熱部は、アルミニウム製の肉厚のブロック３１ｂを備え、その内部に熱的にヒートパイプ３１ａの放熱側が密着するという形状構成を採る。ここでヒートパイプ３１ａのブロック３１ｂの一側の放熱面に接合された熱電変換素子３３はその他の一面に冷却のための多数の放熱フィン３４ｂと、これらを支持する支持体３４ａからなる放熱装置３４を取り付けている。  
なお、本実施例では、熱電変換素子（熱電半導体素子）３３にビスマス（Ｂｉ）・テルル（Ｔｅ）を用いたが、これに限定するものではなく、他の熱電半導体材料を用いてもよい。
【００４０】
次に本実施例のアライメント装置によりパターニングされるウエハについて説明する。
はじめに、直径φ１００ｍｍ、厚み０．５２５ｍｍのシリコン（Ｓｉ）製ウエハ上にポジ型のレジストをスピンコート法により１．１μｍの厚さに塗布し、９０℃で３０分間のプリベークを行った。その上で、ウエハ１５をアライメント装置のウエハホルダ（ウエハホルダ）１４上に固定した。さらに、１０００周期あるｄｕｔｙ１．０の幅５．０μｍのラインアンドスペースのデバイスパターンと、ライン幅３０μｍ、長さ１３０μｍの十字形状アライメントパターンを形成したガラスマスク（アライメントマスク）１３をマスクホルダ１２に固定した。次いで、ウエハホルダ１４を載置したウエハテーブル１６をＺ軸移動制御装置１８で上昇させ、ウエハ１５をマスク１３と密着させた後、光照射装置２０ａのシャッタ２５を開き、波長４６５ｎｍ、照射強度１００ｍＷ／ｃｍ２の紫外光を１０秒間、マスク１３を通してウエハ１５上のレジストに照射し、マスク１３のデバイスパターンとアライメントパターンをレジストに露光した。
【００４１】
露光後、ウエハホルダ１４を載置したウエハテーブル１６をＺ軸移動制御装置１８で下降させ、ウエハ１５をウエハホルダ１４から取り外した後、現像液ＮＭＤ−３を用いて現像を行い、１００℃で３０分のポストベークを行い、周期的なレジストパターンを完成させた。  
その後、スパッタ法によって前記のレジストパターン上にアルミニウム（Ａｌ）を蒸着し、引き続きアセトンを用いてレジストを溶解してＡｌのリフトオフを行い、レジストパターンを反転させたＡｌパターンを完成させた。その後、日本真空技術社製：ＮＬＤ−８００エッチング装置を用いて、基板バイアス２００Ｗ、アンテナ電力１ＫＷ、酸素ガス４０ＳＣＣＭ、基板温度−３０℃のエッチング条件で、前記のＡｌパターンを金属マスクにして、有機複屈折膜を深さ４μｍエッチングした。その後、リン酸系のＡｌエッチング液を用いてＡｌパターンを除去し、１０００周期ある凹凸格子（以後、回折格子と記述する）と、凹凸形状のアライメントマークを形成したウエハを完成させた。
【００４２】
以上に説明した本実施例のアライメント装置においては、光照射装置２０ａのランプ２１は、通常は装置稼動と同時に点灯し、装置停止時に消灯する。生産時におけるウエハ等への光照射のｏｎ／ｏｆｆは内蔵したシャッタ２５で行うため、ランプは常時点灯している。このため、ランプハウス２９を含めたアライメント装置の筐体３５の内部の温度が上昇し易く、特に、光が直接当たる部分の上昇が大きい。そこで、図１、２には図示されないが、ランプハウスの温度上昇を抑制するため、筐体３５内に外部から冷却用気体を流す冷却手段の装着が必要となっている。
【００４３】
しかし、本実施例では、アライメント装置で最も発熱量が多く、高温になる光照射装置（紫外線照射装置）２０ａの高圧水銀ランプ２１及び凹面鏡２２を支持するランプハウス２９の外周壁に熱移動手段である複数の集熱板３０及びヒートパイプ３１ａが接合されたので、光照射装置２０ａの冷却と効率的な熱利用が可能と成った。即ち、ランプハウス２９の熱を集熱板３０により効率よく吸収し、その熱をヒートパイプ３１ａにより筐体３５の外部の熱電変換素子３３に放熱できる。このため、ランプハウス２９の過度な温度上昇が抑制され、筐体３５に別途配備される不図示の冷却手段の冷却用のドライエアーや乾燥窒素などの気体の消費量を低減することができ、これに関連し、照射特性を安定化することもできる。しかも、ヒートパイプ３１ａからランプハウス２９側の熱を効率よく伝熱された熱電変換素子３３は同熱を効率よく電力に熱電変換でき、この電力を蓄電装置４４に蓄電し、適時にこの電力を装置の表示パネル等の電源として有効利用することができる。
【００４４】
なお、熱移動手段としてヒートパイプ３１ａを説明したが、場合により、図２（ａ）中に２点鎖線で示すように、金属性伝熱板４９を用いてもよい。この場合、金属性伝熱板４９の下端をランプハウス２９に接合し、上端を筐体３５の上方外部に突き出し、その上端に熱電変換素子３３の加熱側を接合し、ランプハウス２９側からの熱を熱電変換し、その電力を蓄電装置４４に蓄電してもよい。この場合も、ヒートパイプ３１ａを用いた場合と同様の作用効果が得られ、特に、ヒートパイプ３１ａと兼用することで装置の多様化を図れる。
【実施例２】
【００４５】
図３は本発明の第２の実施例を示すアライメント装置の概略断面図である。本実施例では、実施例１と同様な構成の光照射装置２０ａを備え、これにアライメント本体１０ｂが組み合わされている。アライメント本体１０ｂはそのウエハホルダ１４側の底面にペルチェ素子４２を配置し、蓄電装置（例えばバッテリー）４４からペルチェ素子４２に電気を供給し、ウエハ１５上のレジストにマスクパターンを形成するときに上昇する温度をペルチェ素子４２で冷却するものである。また、光照射装置２０ａ（図２参照）側の熱電変換素子３３で熱電変換した電気を、蓄電池４４に充電し、再利用するものである。
【００４６】
以下、図３に従い具体的な構成を説明する。なお、ここでは６インチウエハ用アライメント装置を例に説明する。  
アライメント本体１０ｂ側のウエハホルダ１４は外径φ２００ｍｍ、厚み２０ｍｍのアルミニウム板に、ウエハ１５を真空吸着固定する直径φ９２ｍｍ、深さ０．２ｍｍのウエハ吸着溝１４ａを形成したものであり、ウエハ吸着溝１４ａは真空排気口１２ｂを介して図示しない真空ポンプに接続されている。さらに、このウエハホルダ１４は断熱材４０を挟んでウエハテーブル１６上のステージ４１に接続されている。このウエハホルダ１４の底面には外径φ１１０ｍｍ、厚み５ｍｍの熱伝達用アルミニウム板４０ａが取り付けられており、この熱伝達用アルミニウム板にペルチェ素子４２が接続される。
【００４７】
ペルチェ素子４２は温度制御装置４６を介して充電可能な蓄電池（バッテリー）４４に接続される。この温度制御装置４６は適時にペルチェ素子４２に蓄電池４４からの電流を流し、アルミニウム板４０ａが結合されたウエハホルダ１４を設定温度、たとえば、２３℃に保持するよう駆動制御する。
【００４８】
ここでウエハホルダ１４の底面に一体結合されたアルミニウム板の表面は、粒径１０から２０μｍを用いてガラスビーズブラスト処理を施した後、ブラックアルマイト（陽極酸化）している。このアルミニウム板に接合されたペルチェ素子４２はその放熱面側である下側が放熱板４３を介しヒートパイプ３１ｄに接続されている。ヒートパイプ３１ｄはペルチェ素子４２の熱をアライメント装置の下部筐体３５ｄの外部へ導いた後、ヒートパイプ３１ｄの外部放熱部に接合された放熱フィン４８により放熱する。ここでのヒートパイプ３１ｄはウエハテーブル１６側に不図示のブラケットを介し支持され、ウエハテーブル１６と一体的に移動可能に構成されている。
【００４９】
なお、ここでのペルチェ素子４２の駆動電力は蓄電池４４からの電力のみに限定されるものではなく、この蓄電池４４は補助電源として用いられており、ペルチェ素子４２の温度制御装置４６には他の電源回路５１も並列接続され、電源回路５１と蓄電池４４とが併用されるように接続されている。
【００５０】
次に、第２の実施例を示すアライメント装置を用いて石英ガラス製ウエハのパターニング工程を行う場合の例について説明する。直径φ１００ｍｍ、厚み０．５２５ｍｍの石英ガラス製のウエハ１５上にポジ型のレジストをスピンコート法により１．１μｍの厚さに塗布し、９０℃で３０分間プリベークを行った。その後、石英ガラス製ウエハ１５を本実施例のアライメント装置のウエハホルダ１４上に固定し、他方、１０００周期あるｄｕｔｙ１．０の幅５．０μｍのラインアンドスペースのデバイスパターンと、ライン幅３０μｍ、長さ１３０μｍの十字形状アライメントパターンを形成したアライメントマスク１３をマスクホルダ１２に固定し、ウエハホルダ１４を載置したウエハテーブル１６をＺ軸移動制御装置１８で上昇し、ウエハ１５をマスク１３と密着させた後、光照射装置（紫外光照射装置）２０のシャッタ２５を開き、波長４６５ｎｍ、照射強度１００ｍＷ／ｃｍ２の紫外光を１０秒間、マスク１３を通してウエハ１５上のレジストに照射し、マスク１３のデバイスパターンとアライメントパターンをレジストに露光した。その後のプロセスは実施例１と同様に実施した。
【００５１】
以上の露光工程時の光照射でウエハホルダ１４の温度が変化するが、この時、同時に駆動している光照射装置（紫外光照射装置）２０ａ側の発生熱を集熱板３０やヒートパイプ３１ａにより筐体３５の外部の熱電変換素子３３に効率よく伝熱し、そこで熱電変換して得られた電力で充電された蓄電池４４を充電している。このため蓄電池４４の電力や他の電源回路５１からの電力を用い、ペルチェ素子４２を駆動してウエハホルダ１４を冷却するため、ウエハ温度上昇を低減できる。即ち、光照射装置（紫外光照射装置）２０側の熱エネルギーを捨てることなく、廃熱を再利用してウエハホルダ１４側の冷却を促進できるというアライメント装置を実現することができた。
【００５２】
なお、ここでのウエハテーブル冷却用のヒートパイプ３１ｄはウエハテーブル１６と一体的に移動可能に構成されていたが、ペルチェ素子４２と一体のアルミニウム板４０ａをウエハホルダ１４の底面に当接保持する状態でウエハ１５の処理を行うようにアライメント装置が構成された場合には、ペルチェ素子４２やヒートパイプ３１ｄ側をベース１９側に固定して、放熱機能を発揮させるようにしても良い。
【実施例３】
【００５３】
図４は本発明の第３の実施例を示すアライメント装置の光照射装置２０ｂの構成説明図である。本実施例では、実施例１と同様な構成のアライメント本体１０ａで、特に、光照射装置２０ｂの内部の第一及び第二の反射ミラー２３，２６の裏面に熱移動手段であるヒートパイプ３１ｂを配置し、光照射装置２０ｂの外側で熱電変換素子３３と接続し、これによって、反射ミラー２３，２６を冷却すると同時に熱を電気に変換するものである。熱電変換素子３３の放熱面にはそれぞれ放熱フィンを有する放熱装置３４を
光照射装置２０ｂの筐接続した構成とした。以下、図４に従い具体的な構成を説明する。筐体３５の内部には第一、第二の反射ミラー２３，２６が配備され、それらの裏面には熱伝達用カーボンファイバー板３７がそれぞれ取り付けられる。これには外経φ６ｍｍ長さ１ｍのヒートパイプ３１ｂの吸熱側が一体的に取り付けられ、熱的に接合される。ヒートパイプ３１ｂの放熱側は筐体３５の外へ引き出された後、同様に熱伝達用カーボンファイバー製板３７に接合した後、これを介して、ビスマス（Ｂｉ）・アンチモン（Ｓｂ）・テルル（Ｔｅ）化合物材料でできた熱電半導体素子からなる熱電変換素子３３に接続される。熱電変換素子３３から取り出した電力は充電可能なバッテリー（図示せず）に蓄電される。そして、この電力をアライメント装置の不図示の表示パネル等の電源として利用した。このとき、放熱効率を向上させるため、ヒートパイプ３１の吸熱側をヒートパイプの発熱側（放熱側）より低くした。ここでカーボンファイバ製板３７を用いているが、これに限定するものではなく、クリーン環境下で使え、熱伝導率の良い材料が望ましい。
【００５４】
次に、この光照射装置２０ｂとアライメント本体１０ａ（図１参照）からなるアライメント装置を用いて石英ガラス製ウエハのパターニング工程を行う場合の例について説明する。直径φ１００ｍｍ、厚み０．５２５ｍｍの石英ガラス製のウエハ１５上にポジ型のレジストをスピンコート法により１．１μｍの厚さに塗布し、９０℃で３０分間プリベークを行った。その後、石英ガラス製ウエハを本実施例のアライメント装置のウエハホルダ１４（図１参照）上に固定し、他方、１００周期あるｄｕｔｙ１．０の幅５．０μｍのラインアンドスペースのデバイスパターンと、ライン幅３０μｍ、長さ１３０μｍの十字形状アライメントパターンを形成したアライメントマスク１３をマスクホルダ１２に固定し、ウエハホルダ１４を載置したウエハテーブル１６をＺ軸移動制御装置１８で上昇し、ウエハ１５をマスク１３と密着させた後、光照射装置（紫外光照射装置）２０ｂのシャッタ２５を開き、波長４６５ｎｍ、照射強度１００ｍＷ／ｃｍ２の紫外光を１０秒間、マスク１３を通してウエハ１５上のレジストに照射し、マスク１３のデバイスパターンとアライメントパターンをレジストに露光した。その後のプロセスは実施例１と同様に実施した。
【００５５】
以上に説明した本実施例のアライメント装置においては、光照射装置２０ｂのランプ２１は、通常は装置稼動と同時にランプ２１を点灯し、装置停止時にランプ２１を消し、生産時におけるウエハ等への光照射のｏｎ／ｏｆｆは内蔵したシャッタ２５で行うため、ランプハウス２９を含めたアライメント装置内部の温度が上昇してくる。特に、第一、第二の反射ミラー２３，２６は常時紫外線に曝されており、温度が上昇する。本実施例では、これらの反射ミラー２３，２６を冷却し、さらにこの熱を再利用するものであり、この第一、第二の反射ミラー２３，２６の部分にヒートパイプ３１ｂを、またヒートパイプ３１ｂの放熱側に、熱電変換素子３３を設置し、ヒートパイプ３１ｂの吸熱により、第一、第二の反射ミラー２３，２６の温度上昇を抑えることが可能となる。これにより、光照射装置２０ｂの筐体３５に別途配備される不図示の冷却手段の冷却用のガスの消費量を低減できた。更に、ヒートパイプ３１ｂの放熱側では熱を電気に変換して利用することができ、余剰電力は、図示しない外部に接続した蓄電装置（図３の蓄電装置参照）に蓄えるので、廃熱を有効に利用することができる。
【実施例４】
【００５６】
図５は本発明の第４の実施例を示すアライメント装置の概略断面図である。本実施例では、実施例１と同様な構成のアライメント装置であり、アライメント本体１０ｃと、このアライメント本体の上側に配置された露光手段である光照射装置２０ｃと、光照射装置２０ｃの熱を系外へ移動するヒートパイプ３１ｃと、ヒートパイプ３１ｃの先端すなわち放熱部に熱を電気に変換する熱電変換素子３３と、熱電変換した電気を蓄電する蓄電池４４と、ウエハ１５を加熱冷却するペルチェ素子４２とウエハ１５の温度を検出する温度センサ５０と温度センサ５０からの温度情報を基に設定した温度になるようフィードバック回路から成る温度制御装置５５とから構成される。
【００５７】
第４の実施例のアライメント装置は、概略的には、アライメント装置によってデバイスパターンを形成した第一の基板（露光基板）であるマスク（例えばガラスマスク）１３と、レジストをコーテイングした第二の基板であるウエハ１５とを位置合わせして、光照射装置２０ｃによりガラスマスク１３を通して、ウエハ１５のレジストに光を照射するものである。
【００５８】
アライメント本体１０ｃは、詳細には、アライメントを検出するアライメント検出装置１１と、ガラスマスク１３を固定するマスクホルダ１２と、ウエハ１５を固定するウエハホルダ（ウエハホルダ）１４と、ウエハホルダ１４を載置したウエハテーブル１６を備えており、マスクホルダ１２には、真空排気口１２ｂを介して図示しない真空ポンプに接続されているマスク吸着溝１２ａが設けられており、このマスク吸着溝１２ａによりガラスマスク１３が真空吸着されてマスクホルダ１２に固定される。他方、ウエハホルダ１４には、真空排気口１４ｂを介して図示しない真空ポンプに接続されているウエハ吸着溝１４ａが設けられており、このウエハ吸着溝１４ａによりウエハ１５がウエハホルダ１４に固定される。なお、ウエハテーブル１６上に載置されたウエハホルダ１４は、該ウエハホルダ１４をＸ，Ｙ，θの各方向に移動するステージ移動装置１７に接続されている。また、ウエハホルダ１４を載置したウエハテーブル１６はＺ軸移動制御装置１８を介してベース１９上に設置され、ウエハステージ部を構成している。さらにウエハホルダ１４上には、温度を測定する温度サンサ５０が設置されている。
【００５９】
なお、ウエハホルダ１４の底面には図３で説明したと同様の熱伝達用アルミニウム板４０ａとこれに接合されたペルチェ素子４２を備える。しかも、このペルチェ素子４２には温度制御装置５５と、同制御装置５５に接続された充電可能な蓄電池（バッテリー）４４が接続される。この温度制御装置５５はペルチェ素子４２に蓄電池４４からの電流を流し、アルミニウム板４０ａが結合されたウエハホルダ１４をあらかじめ設定された設定温度、たとえば、２３℃に保持するよう駆動制御する。
【００６０】
なお、ペルチェ素子４２には図３で説明したと同様に、その放熱面側である下側が放熱板４３を介しヒートパイプ３１ｄに接続され、このヒートパイプ３１ｄの外部の放熱部に接合された放熱フィン４８により放熱する。このヒートパイプ３１ｄはウエハテーブル１６側に支持され、ウエハテーブル１６と一体的に移動可能に構成されている。
【００６１】
次に、ここでの光照射装置（紫外光照射装置）２０ｃは光源である高圧水銀ランプ２１と、凹面鏡２２と、反射ミラー２３と、レンズ２４と、シャッター２５と、反射ミラー２６と、コリメートレンズ２７を備えており、凹面鏡２２の外側にはランプハウス２９が設けられ、このランプハウス２９や反射ミラー２３、２６には集熱板３０、３７が設けられている。各集熱板３０、３７には銅等の化合物材料でできたヒートパイプ３１ａ、３１ｃの吸熱側が接続され、放熱部が光照射装置２０ｃの筐体３５の外に配備された熱電半導体からなる熱電変換素子３３に接続される。さらに、熱電変換素子３３の裏面（上側）には放熱フィンを有した放熱装置（冷却装置）３４が接続され、この放熱装置３３にはこれに冷風を送るための図示しない冷却ファンが設けられている。
【００６２】
光照射装置２０ｃの高圧水源ランプ２１から発生した紫外光は、集熱板３０や反射ミラー２３，２６の温度を上昇する。この熱がヒートパイプ３１，３１ｃにより放熱側である光照射装置２０ｃの外部の熱電変換素子３３にまで伝熱され、熱電変換素子３３と接合した放熱部で熱交換され、熱電変換素子３３の表面の温度が上昇する。
【００６３】
さらに、図示しない冷却ファンの駆動により熱電変換素子３３に接続した放熱装置３４の放熱フィンを冷却することで、熱電変換素子３３の両端の温度差が大きくなり、大きな熱起電力を得ることができる。そして、この熱起電力は電力取り出し用配線を通して蓄電池４４に充電され、ウエハホルダ１４冷却用のペルチェ素子４２の駆動に再利用される。
【００６４】
次に、第４の実施例のアライメント装置を用いて石英ガラス製ウエハのパターニング工程を行う場合の例について説明する。直径φ１００ｍｍ、厚み０．５２５ｍｍの石英ガラス製のウエハ１５上にポジ型のレジストをスピンコート法により１．１μｍの厚さに塗布し、９０℃で３０分間プリベークを行った。その後、ウエハ１５を本実施例のアライメント本体１０ｃのウエハホルダ１４上に固定し、他方、１００周期あるｄｕｔｙ１．０の幅５．０μｍのラインアンドスペースのデバイスパターンと、ライン幅３０μｍ、長さ１３０μｍの十字形状アライメントパターンを形成したアライメントマスク１３をマスクホルダ１２に固定し、ウエハホルダ１４を載置したウエハテーブル１６をＺ軸移動制御装置１８で上昇し、ウエハ１５をマスク１３と密着させた後、光照射装置２０ｃのシャッタ２５を開き、波長４６５ｎｍ、照射強度１００ｍＷ／ｃｍ２の紫外光を１０秒間、マスク１３を通してウエハ１５上のレジストに照射し、マスク１３のデバイスパターンとアライメントパターンをレジストに露光した。その後のプロセスは実施例１と同様に実施した。
【００６５】
以上の露光工程時の光照射でウエハホルダ１４の温度が上昇する。この熱は前述の温度センサ５０で検出され、温度制御装置５５により、あらかじめ設定した温度差を補償するよう、たとえば、ウエハホルダ１４の温度を２３℃に保持すべくペルチェ素子４２側の温度を２１℃に、保持するようにペルチェ素子４２に電力を印加する。なお、このペルチェ素子４２側の設定温度はウエハホルダ１４の温度と同値に設定されても良い。このようにウエハホルダ１４を温度制御することで、アライメント品質の向上が可能となった。さらに、ここでの光照射装置（紫外光照射装置）２０ｃ側の廃熱は熱電変換素子３３により熱電変換して電力として回収され、アライメント装置のウエハ冷却用のペルチェ素子４２の駆動に再利用される。
［実施例４の変形例］
次に、前述の第４実施例で用いたアライメント装置をそのまま用い、露光・パターニング工程の後、パターニングされたウエハに、他の基板やウエハ等を接合する工程を追加する場合を実施例４の変形例として説明する。  
ここでは、前述の第４実施例で述べたような工程でデバイスパターン（例えば回折格子、ホログラム、回路素子、配線パターン等）やアライメントマークをパターニングしたウエハ１５を作製する。その後、ウエハ１５をアライメント装置のウエハホルダ１４に真空吸着で固定し、ウエハ１５上に紫外線硬化接着剤等の透明接着剤を滴下する。次に、マスクホルダ１２側にアライメントマークを付けた別の基板（不図示のウエハ状の透明基板、または同様にパターニングされたウエハ等）を真空吸着で固定し、アライメントマーク検出装置１１でウエハと基板のアライメントマークを検出しながら、ステージ移動装置１７でＸ，Ｙ，θの各方向に移動して位置合せを行なった後、Ｚ軸移動制御装置１８でウエハテーブル１６を上昇させてウエハを基板に密着させる。
【００６６】
次に光照射装置（紫外光照射装置）２０ｃで紫外線を照射し接着剤を硬化させる。この後、マスクホルダ１２側の真空吸着を解除し、次いでＺ軸移動制御装置１８でウエハテーブル１６を下降させる。そしてウエハホルダ１４側の真空吸着を解除し、基板が接合されたウエハを取り出すことができる。
【００６７】
このように、第４実施例で用いたアライメント装置をそのまま用いることにより、接合工程時の位置合わせを正確に行うことができ、接合工程を円滑に行うことができる。しかも、このような接合工程時においても、ここでの光照射装置（紫外光照射装置）２０ｃ側の廃熱は熱電変換素子３３により熱電変換して電力として回収され、アライメント装置のウエハ冷却用のペルチェ素子４２の駆動に再利用される。しかも、ペルチェ素子４２の駆動によりウエハホルダ１４の温度を設定値に温度制御することで、接合工程時の位置合わせを正確に行うことができ、接合工程を円滑に行うことができ、アライメント品質の向上が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
以上に説明した本発明のアライメント装置は、回折格子やホログラム等からなる光学素子や、集積回路、液晶表示素子、ＭＥＭＳなどの製造時における露光工程に好適に利用することができる。そして、露光工程時に発生する熱によるアライメント品質低下を防止し、また、露光工程時に発生する熱を利用して電力に変換でき、その電力を蓄電することができるので、廃熱（エネルギー）を捨てることなく有効利用することができ、地球温暖化対策等の環境保護にも役立つ。また、熱を外部に移動して熱電変換するため、光照射部を冷却することになり、冷却用ガスの消費も低減できる。また、本発明のアライメント装置は、露光・パターニング工程の後、パターニングされたウエハに、他の基板やウエハ等を接合する接合工程時の位置合わせを正確に行うことに有効利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第一の実施例を示すアライメント装置の概略構成図である。
【図２】図１に示すアライメント装置に用いられる光照射装置を（ａ）に示し、熱電変換素子の構成例を示す構成説明図を（ｂ）に示した。
【図３】本発明の第二の実施例を示すアライメント装置の概略構成図である。
【図４】本発明の第三の実施例を示す光照射装置の概略要部構成図である。
【図５】本発明の第四の実施例を示すアライメント装置の概略構成図である。
【図６】従来技術の一例を示すアライメント装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０ａ〜１０ｃ    アライメント本体
１１    アライメントマーク検出手段
１２    マスクホルダ（マスク固定手段）
１３    マスク
１４    ウエハホルダ（ウエハ固定手段）
１５    ウエハ
１７    ステージ移動手段
２０ａ〜２０ｃ    露光手段
２２    反射ミラー
２９    ランプハウス
３１ａ〜３１ｃ    ヒートパイプ（熱移動手段）
３３    熱電変換素子
３０，３７    集熱板
４２    ペルチェ素子
４４    蓄電手段
４９    金属性伝熱板（熱移動手段）
【図１】
2006253602.tif 000003
【図２】
2006253602.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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