(57)【要約】【課題】  本発明は、発熱体の発熱量変化に対し発熱体の冷媒入口と冷媒出口の温度差を極力小さくしさらに追従性を良くすることにより、熱歪による悪影響を低減できる半導体露光装置の提供を目的とする。【解決手段】  本発明は、発熱体の冷媒入口温度が常に一定になるように温度制御を行う手段を備え、発熱体の冷媒出口温度を検出する手段を設け発熱体の冷媒出口温度が常にある一定の範囲内になるように冷媒流量調整する手段を備え、冷媒入口及び出口の温度差が小さくなる様に制御を行うことを特徴とする。【選択図】  図１
2006013212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体による発熱体あるいは蓄熱体の排熱ならびに温調を行う露光装置であって、発熱体に供給する流体の温度制御手段と流量調整手段の両方を備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記温度制御手段は、冷却器と加熱器と温調器ならびに温度センサーで構成され、さらに該温度センサーを前記発熱体に供給する流体の上流側に配置し、該上流側の流体の温度が常に一定となるように温度制御を行うことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記流量調整手段は、流量調整弁と弁開度調節器ならびに温度センサーで構成され、さらに該温度センサーを前記発熱体に供給する流体の下流側に配置し、該下流側の流体温度が常にある一定の範囲内の温度となるように流量制御を行うことを特徴とする請求項１または２記載の露光装置。
【請求項４】
前記流量調整手段は、ポンプあるいは送風機等の回転式流体輸送手段と回転制御器ならびに温度センサーで構成され、さらに該温度センサーを発熱体に供給する流体の下流側に配置し、該下流側の流体の温度が常にある一定の範囲内の温度となるように流量制御を行うことを特徴とする請求項１または２記載の露光装置。
【請求項５】
更に流量検出手段並びに該流量検出手段を入力とする制御パラメーター演算手段を新たに設けたことを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の露光装置。
【請求項６】
前記温度制御手段は、前記制御パラメーター演算手段にて算出された最適な制御パラメーターを入力更新できることを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の露光装置。
【請求項７】
前記流量調整手段は、前記制御パラメーター演算手段にて算出された最適な制御パラメーターを入力更新できることを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体製造装置に関し、特に装置本体を恒温維持する環境制御装置を備える露光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
露光装置の概略図を図３に示す。露光装置の光源３１は、露光パターンの微細化に伴い短波長化が進みｉ線からエキシマレーザーへとシフトし、更にはそのレーザー光源もＫｒＦからＡｒＦへとシフトしてきた。現在更なる微細化への要求を満足するためにＦ２レーザーやＥＵＶ光の使用が検討されている。
【０００３】
光源３１から出た光は、導入部３２を経て照明光学系３３に送られる。照明光学系３３にて照度むらの除去並びにビームの成形が行われ照明光となり、露光パターンの原版となるレチクル３４に照射される。レチクル３４は、レチクルステージ３５に配置されている。
【０００４】
レチクル３４を経た光は、パターン光となり投影光学系３６を介してレチクル３４と光学的共役面に配置されたウエハ３７に縮小投影される。
【０００５】
ウエハ３７はリニアモーター駆動のウエハステージ３８に配置され、ステップアンドリピートによる繰り返し露光が行われる。
【０００６】
また近年集積回路線幅の微細化に伴い、レチクルステージ３５もリニアモータ駆動させウエハステージ３８とレチクルステージ３５を同期させて最適な結像が行える投影光学系３６の中心部で露光エリアをスリット状に絞り込みスキャンしながら露光する半導体露光装置が開発されている。
【０００７】
ステージの駆動源のリニアモーターは発熱量が多く、通常ジャケットを設けて内部に液体冷媒を循環させ冷却を行っている。
【０００８】
また、露光光が通過する投影光学系３６やレチクル３４は、露光光のもつ一部のエネルギーが吸収され、蓄熱による結像性能への影響が無視できなくなり、投影光学系３６やレチクル３４に流体を循環させ冷却する方法が行われている。
【０００９】
流体で発熱体あるいは蓄熱体を冷却し、流体を循環し温度制御を行う温調装置の従来例を図４に示す。
【００１０】
発熱体１１の排熱および温調を行うために、温調循環装置１２と発熱体１１に設けたジャケット１３を配管１４で連結し、冷媒１５の循環系を設ける。温調循環装置１２は、タンク１６とポンプ１７から成る冷媒循環手段と加熱器１８と冷却器１９と温度センサー２０と温調器２１から成る冷媒温調手段を有する。
【００１１】
タンク１６内の冷媒１５はポンプ１７により加熱器１８へ送られ加熱温調され発熱体１１に供給される。加熱温調は温度センサー２０の冷媒１５の温度が常に一定の温度になる様に温調器２１によりＰＩＤフィードバックによる加熱器１８の出力を調整することにより行われる。
【００１２】
温調された冷媒１５は、発熱体１１とジャケット１３を通して熱交換を行うことにより発熱体１１の温度を冷媒１５の温度近傍に安定化させると共に発熱体１１の排熱を行う。発熱体１１の熱を吸収した冷媒１５は冷却器１９に送られ循環系外に熱を放出後再びタンク１６に戻される。
【００１３】
従来は以上のような冷媒循環系により、発熱体１１の排熱ならびに温調が行われていた。
【特許文献１】特開平１１−３０７４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし、従来技術の温調装置では冷媒のある１点の温度が一定となる温度制御のため発熱が常に一定であれば良いが、発熱量が変化すると冷媒の入口と出口の温度差が変化してしまい熱歪が生じる。
【００１５】
また、最大発熱量に対し上昇温度を許容できるに十分な流量を供給することができれば良いが、通常は圧力損失あるいは耐圧の制約を受け、流せる流量に制限がある場合が多い。この場合、通常一定流量の冷媒を流し発熱体の発熱量以上の温調ヒーターを設けさらに発熱体出口にセンサーを設け出口温度が一定となる様に、つまりは温調用ヒーターと発熱体のトータルの発熱が一定となるように制御が行われる。しかし、センサーと温調用ヒーターの物理的距離が離れることから発熱体の発熱量変化に瞬時に追従できず、制御系の無駄時間分の温度上昇を許してしまう。
【００１６】
結果として、高発熱体であるステージ温調においては位置決め精度の悪化を招き、投影レンズ温調に於いては結像性能が悪化を招く。
【００１７】
本発明は上記従来技術の課題を鑑みてなされたものであり、発熱体の発熱量変化に対し発熱体の冷媒入口と冷媒出口の温度差を極力小さくしさらに追従性を良くすることにより、熱歪による悪影響を低減できる半導体露光装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記問題を解決するために、本発明では発熱体の冷媒入口温度が常に一定になるように温度制御を行う手段を備え、発熱体の冷媒出口温度を検出する手段を設け発熱体の冷媒出口温度が常にある一定の範囲内になるように冷媒流量調整する手段を備え、冷媒入口及び出口の温度差が小さくなる様に制御を行うことを特徴とする。
【００１９】
また、流量検出手段並びに該流量検出手段を入力とする制御パラメーター演算手段を新たに設け、変動する流量に対して最適な温度制御パラメーター並びに流量調整パラメータを演算し、各々を温度制御手段並びに流量調整手段に入力かつ更新できる機能を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、露光装置内部の発熱体あるいは蓄熱体の温度均一性の向上並びに発熱量変化に対する温調追従性の向上が図れることにより、高発熱体であるステージ温調においては位置決め精度の向上、投影レンズ温調に於いては結像性能の向上が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本発明の好適な第一の実施形態に係る露光装置の概念図で、前述の従来例の構成と共通する部分は同じ番号で示している。
【００２３】
発熱体１１の排熱および温調を行うために、温調循環装置１２と発熱体１１に設けたジャケット１３を配管１４で連結し、冷媒１５の循環系を設ける。
【００２４】
温調循環装置１２は、タンク１６とポンプ１７から成る冷媒循環手段と加熱器１８と冷却器１９と発熱体１１の上流側に設けた温度センサー２０と温調器２１から成る冷媒温調手段を有する。また、発熱体１１の下流側にも温度センサー１を配置し、該温度センサー１を入力とし更に流量調整弁２並びに流量調整弁２の弁開度を調整する弁開度調整器３から成る流量調整手段を新たに構成する。
【００２５】
具体的な排熱温調の方法について述べる。
【００２６】
タンク１６内の冷媒１５はポンプ１７により加熱器１８へ送られ加熱温調され常に一定の温度で発熱体１１に供給される。加熱温調は温度センサー２０の冷媒１５の温度が常に一定の温度になる様に温調器２１によりＰＩＤフィードバックによる加熱器１８の出力を調整することは従来と同様である。
【００２７】
冷媒１５は、発熱体１１とジャケット１３を通して熱交換を行うことにより温度上昇する。しかし、発熱体１１の下流側に配置した温度センサー１にて冷媒１５の温度を検知し、かつその信号をもとに弁開度調整器２により流量調整弁２の弁開度を調整し温度センサー１の冷媒温度が常にある一定の範囲内となる様に冷媒１５の流量制御を行うことにより、発熱体１１を出た後の冷媒１５の温度上昇を極力小さくでき、最終的には発熱体自身の温度安定性の向上が図れる。
【００２８】
また、従来の加熱温調では、センサー部と加熱器間の物理的距離により制御系のむだ時間が生じ、発熱体の発熱量変化に瞬時に追従できず、遅れ分の温度上昇を許してしまっていた。しかし、本発明によれば発熱体の温調に流量制御を加えることにより、冷媒１５が液体であれば瞬時に、また気体であっても音速で発熱体１１の発熱量変化に追従でき、温度上昇を極力小さくすることができる。
【００２９】
ここで、流量制御手段により冷媒１５の流量を変化させると、冷媒１５の熱容量も変化する。これは温度制御系の最適な制御パラメーターも変化することを意味する。温度制御がＰＩＤフィードバック系の場合、熱容量変化はＰ（比例帯）のパラメータを変化させる。
【００３０】
また、流量が変わると管内流速が変化し、加熱温調系のセンサー部と加熱器間の物理的距離によるむだ時間が変化する。温度制御がＰＩＤフィードバック系の場合、むだ時間の変化はＩ（積分帯）のパラメータを変化させる。
【００３１】
従って、このままでは流量制御を付加することにより加熱温調系の安定性を悪化させてしまう。そこで流量センサー４を循環系に配置し、また流量センサー４を入力とした制御パラメーター演算装置５を新たに設け、制御パラメーター演算装置５にて流量の変化を検知し、最適な制御系のパラメーターを算出する。演算結果は、温度制御系の温調器２１並びに流量制御系の弁開度調整器３に出力される。温調器２１並びに流量調整器３は、適宜最適な制御パラメータを更新することで安定な制御が行える。
【００３２】
図２は、本発明の好適な第二の実施形態に係る露光装置の概念図で、前述の第一の実施形態と共通する部分は同じ番号で示している。
【００３３】
本形態は、温調を行う流体として空気等のガスを使用する。発熱体１１の排熱および温調を行うために、温調循環装置１２と発熱体１１をダクト６で連結し、ガスの循環系を設ける。
【００３４】
温調循環装置１２は、ガスの輸送手段である送風機７と加熱器１８と冷却器１９と発熱体１１の上流側に設けた温度センサー２０と温調器２１から成るガス温調手段を有する。また、発熱体１１の下流側にも温度センサー１を配置し、該温度センサー１の信号を入力とし送風機７の回転数を制御する回転制御器８を新たに構成する。
【００３５】
具体的な排熱温調の方法について述べる。
【００３６】
ガスは送風機７により加熱器１８へ送られ加熱温調され常に一定の温度で発熱体１１に供給される。加熱温調は温度センサー２０のガス温度が常に一定の温度になる様に温調器２１によりＰＩＤフィードバックによる加熱器１８の出力を調整することは従来と同様である。
【００３７】
ガスは、発熱体１１の表面を通して熱交換を行うことにより温度上昇する。しかし、発熱体１１の下流側に配置した温度センサー１にてガスの温度を検知し、かつその信号をもとに回転制御器８により送風機７の回転数を調整し温度センサー１のガス温度が常にある一定の範囲内となる様にガスの流量制御を行うことにより、発熱体１１を出た後のガスの温度上昇を極力小さくでき、最終的には発熱体自身の温度安定性の向上が図れる。
【００３８】
本実施例では、ガスを利用し流量制御手段として回転式の流体輸送手段の回転数制御を用いているが、流体をガスに制限するものではなく、液体であっても第一の実施形態と同様な循環系にてポンプの回転数を制御する方法も本特許に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第一の形態に係る実施例を示す図である。
【図２】本発明の第二の形態に係る実施例を示す図である。
【図３】従来の露光装置を示す図である。
【図４】従来の露光装置の温調装置を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  温度センサー
２  流量調整弁
３  弁開度調整器
４  流量センサー
５  制御パラメーター演算装置
６  ダクト
７  送風機
８  回転制御器
１１  発熱体
１２  温調循環装置
１３  ジャケット
１４  配管
１５  冷媒
１６  タンク
１７  ポンプ
１８  加熱器
１９  冷却器
２０  温度センサー
２１  温調器
２２  送風機
３１  光源
３２  導入部
３３  照明光学系
３４  レチクル
３５  レチクルステージ
３６  投影光学系
３７  ウエハ
３８  ウエハステージ
【図１】
2006013212.tif 000003
【図２】
2006013212.tif 000004
【図３】
2006013212.tif 000005
【図４】
2006013212.tif 000006