(57)【要約】【課題】  本発明は、真空環境下での物体間の熱移動である輻射伝熱方向を制御できる輻射パネルを提供することを目的とする。【解決手段】  物体の温度を調整する温調装置であって、前記物体に対向して配置され、輻射板の角度を変更可能な輻射パネルと、前記物体の表面温度を測定する計測部と、前記輻射板の表面温度を測定する計測部と、前記輻射板の角度を変更する角度制御部とを備えることを特徴とする。【選択図】  図１
2006013211.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の温度を調整する温調装置であって、前記物体に対向して配置され、輻射板の角度を変更可能な輻射パネルと、前記物体の表面温度を測定する計測部と、前記輻射板の表面温度を測定する計測部と、前記輻射板の角度を変更する角度制御部とを備えることを特徴とする温調装置。
【請求項２】
前記輻射パネルは、複数個の輻射板によって構成され、個々の角度制御が可能であることを特徴とする請求項１に記載の温調装置。
【請求項３】
前記輻射パネルは温度調節可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の温調装置。
【請求項４】
レチクルのパターンを投影反射光学系を介して、感光基板上に転写する露光装置であって、請求項１〜３いずれか記載の温度制御用の輻射パネルを備えることを特徴とする露光装置。
【請求項５】
前記輻射パネルが、露光光を遮らない領域に配置されることを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
【請求項６】
前記輻射パネルが、移動する物体に対向して配置されることを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
【請求項７】
露光中にレチクル又は感光基板に与えられる熱量あるいは物体の発熱量をあらかじめ予測し、予測結果に基づいて、前記輻射板の角度を変更する角度変更手段と、前記複写板の温度を制御する温度制御手段を備えることを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は輻射伝熱を利用した温調装置および、半導体製造工程において用いられる露光装置で、レチクルパターンをシリコンウエハ上に投影して転写する投影露光装置に関するものである。特にＥＵＶ光（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ；極紫外光）である１３〜１４ｎｍ程度の波長の露光光を光源として使用する真空内露光装置であるＥＵＶ露光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在の半導体集積回路の製造技術では、レチクル上に形成された非常に微細なパターンを、レジストを塗布したウエハ上に可視光あるいは紫外光により縮小投影して転写する方法が広く採用されている。しかし現状の可視光あるいは紫外光を用いた露光では転写するパターンサイズが回折限界に近付いているため、さらに微細なパターンの転写は原理的に困難になりつつある。そこでパターンサイズの微細化に伴い紫外光よりさらに短波長の波長１３〜１４ｎｍの極端紫外光（以下、ＥＵＶ光という）を用いた縮小投影露光が提案されている。
【０００３】
一方、短波長化に伴い露光環境も変化する必要がある。ＥＵＶ光は波長が短いため、従来のＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）を用いるリソグラフィのように空気中または窒素の雰囲気中で露光を行うと、露光光が酸素分子や窒素分子に吸収されてしまう。そのためＥＵＶ露光は真空中で行う必要がある。
【０００４】
また、露光装置内にはレチクルステージやウエハステージ等のリニアモーターや、位置計測用ＣＣＤ等のセンサなどの熱源となる各種機器が配置されており、これらの機器が発する熱に起因する熱膨張や熱変形で、光学系とセンサとの相対関係が変動される。
【０００５】
従来の露光装置における温度制御方法としては、チャンバ内に温度制御された空気（気体）を対象物に吹き付ける伝達による方法が多く採用されており、熱源機器に温度制御された冷媒などによる液冷などの、伝導による温度制御も行われている。
【特許文献１】特開２００４−０６８６２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら露光環境が真空環境になるに伴い、気体による伝達による温度制御が不可能となり、真空環境下の伝熱方法は輻射と伝導となる。さらに介在物のない物体間の熱の移動は輻射のみとなる。
【０００７】
真空チャンバ内において発生した熱エネルギーは輻射によりチャンバ内を移動するが、チャンバが密閉系であるため、吸収されるまで反射を繰り返す。そのため、輻射熱を断熱するには従来の輻射パネルなどを用いて輻射熱を遮断するしか方法がなかった。しかし露光装置においては熱源も多く、装置が複雑なため全てを遮断するのが難しく、チャンバ外への熱の放出も困難である。
【０００８】
さらにレチクルなど、スキャン駆動時に熱源が移動するケースもあるため、放射された輻射熱方向は一様ではない。
【０００９】
本発明は、真空環境下での物体間の熱移動である輻射伝熱方向を制御できる輻射パネル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】
請求項１に記載の発明は、輻射板が勾配制御可能な輻射パネルであって、発熱体の表面温度を計測できる計測機構と輻射板の表面温度を測定する計測機構とを有することを特徴とする。
【００１１】
この請求項１に記載の輻射パネルによれば、発熱体の表面温度を測定することにより、輻射板との温度差より放射熱量を計算できる。また温度分布より、放射される熱源の方向を特定できると共に、輻射板の角度を制御することによって、輻射熱の反射方向を制御することができる。また、輻射熱の反射方向先にチャンバ外へ冷却部などの排熱機構を設けることにより、効果的に熱を外部へ排出することができる。
【００１２】
請求項２に記載の輻射パネルは、請求項１に記載の輻射パネルにおいて、微細な輻射板を複数個並べて配置することを特徴とする。
【００１３】
これによれば、複数個の輻射板を制御することによって、より精度良く輻射熱の反射方向を制御することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は請求項１又は２に記載の輻射パネルにおいて、各輻射板の表面温度を制御可能な温調機構を有することを特徴とする輻射パネルである。
【００１５】
これによれば、請求項１に記載の発熱体表面温度の計測を行うことによって、発熱体方向と放熱量を特定し、輻射板の温度を熱源よりも低く設定することにより、温度差が生じ、輻射熱が輻射パネルに効率よく伝わる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、レチクルを照明手段によって、レチクル上のパターン像を投影反射光学系を介して、感光剤を塗布した基板（ウエハ）に転写する露光装置であって、請求項３に記載の輻射熱反射用の輻射パネルを有することを特徴とする。
【００１７】
これによれば、請求項１に記載の発熱体表面温度測定部によって熱源の位置を特定でき、輻射板の角度を制御することにより、所定の方向へ輻射熱を反射させることができる。また、請求項２に記載の分割輻射板を使用することによって、より精度良く反射させることができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の露光装置において、輻射パネルをレチクルやウエハやミラーなどの光学素子上の露光光を遮らない領域に対向して配置されていることを特徴とする。
【００１９】
これによれば、請求項１に記載の放射熱の計測を行うことによって、ミラー等の熱分布を把握でき、それにあわせて請求項２に記載の分割輻射板の角度制御と温度制御を行うことによってミラー上の温度ムラを軽減し、温調を行うことができる。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の露光装置において、輻射パネルが露光時に移動する熱源であるレチクル等に対向配置されることを特徴とする。
【００２１】
これによれば、レチクルのように移動する熱源に対しても、輻射パネルの角度をアクティブに勾配制御させることにより、輻射熱を所定の方向へ反射させることができる。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、請求項４に記載の露光装置において、露光熱による発熱量、または発熱体の位置をあらかじめ予測し、これに基づいて、輻射パネルの制御を行うことを特徴とする。
【００２３】
これによれば、発熱量や発熱体の位置、発熱体の移動工程をあらかじめ予測し、それに基づいて、輻射パネルの制御を行えば容易に輻射熱反射を制御できる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明による輻射パネルによれば、輻射熱の反射方向を制御することができ、効率よく温調・排熱を行うことができる。また、本発明に係る真空内露光装置によれば、真空内の伝熱手段である輻射熱の移動方向を積極的に制御することができ、温調・排熱を効率よく行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に本発明の実施例を説明する。
【００２６】
図１〜２に、本実施例および輻射パネルの構成を示す。
【００２７】
図１において、励起レーザー１は、光源の発光点となる光源材料をガス化、液化、噴霧ガス化させたポイントに向けて照射して、光源材料原子をプラズマ励起することにより発光させ、ＹＡＧ固体レーザー等を用いる。光源発光部２は、内部は真空に維持された構造を持つ。
【００２８】
２Ａで示す光源Ａは、実際の露光光源の発光ポイントを示す。２Ａａで示す光源ミラーＡａは、２Ａで示す光源Ａからの全球面光を発光方向に揃え集光反射する為に、２Ａで示す光源Ａ中心に半球面状のミラーとして配置される。Ｘｅ（液化、噴霧、ガス）２Ａｂは、発光元素として液化Ｘｅあるいは液化Ｘｅ噴霧あるいはＸｅガスを２Ａで示す光源Ａのポイントにノズル２Ａｅにより突出させる。真空チャンバ３は露光装置全体を格納し、真空ポンプ４により真空状態を維持することを可能にする。
【００２９】
露光光導入部５は、５Ａ〜５Ｄで示すミラーＡ〜Ｄにより構成され、光源発光部２からの露光光を導入成形し、露光光を均質化かつ整形する。レチクルステージ６上の可動部には、露光パターンの反射原版である原版６Ａが搭載されている。縮小投影ミラー光学系７は、原版６Ａから反射した露光パターンを縮小投影し、７Ａ〜７Ｅで示すミラーＡ〜Ｅに順次投影反射し最終的に規定の縮小倍率比で縮小投影される。
【００３０】
ウエハステージ８は、原版５Ａにより反射されたパターンを露光するＳｉ基板であるウエハ８Ａを所定の露光位置に位置決めする為に、ＸＹＺ、ＸＹ軸回りのチルト、Ｚ軸回りの回転方向の６軸駆動可能に位置決め制御される。レチクルステージ支持体９は、レチクルステージ５を装置設置床に対して支持する。投影系本体１０は、縮小投影ミラー光学系７を装置設置床に対して支持する。ウエハステージ支持体１１は、ウエハステージ８を装置設置床に対して支持する。以上のレチクルステージ支持体９と投影系本体１０とウエハステージ支持体１１により分離独立して支持された、レチクルステージ５と、縮小投影ミラー光学系７間、及び縮小投影ミラー光学系７とウエハステージ８間は、相対位置を位置計測し所定の相対位置に連続して維持制御する手段（不図示）が設けられている。また、レチクルステージ支持体９と投影系本体１０とウエハステージ支持体１１には、装置設置床からの振動を絶縁するマウント（不図示）が設けられている。
【００３１】
レチクルストッカー１２は装置外部から一旦装置内部に原版であるレチクル６Ａを保管し、保管容器に密閉状態で異なるパターン及び異なる露光条件に合わせたレチクルが保管されている。レチクルチェンジャー１３はレチクルストッカー１２から使用するレチクルを選択して搬送する。レチクルアライメントユニット１４はＸＹＺ及びＺ軸周りに回転可能な回転ハンドから成り、レチクルチェンジャー１３から原版６Ａを受け取り、レチクルステージ６端部に設けられたレチクルアライメントスコープ１５部分に１８０度回転搬送し、縮小投影ミラー光学系７基準に設けられたアライメントマーク１５Ａに対して原版６Ａ上をＸＹＺ軸回転方向に微動してアライメントする。アライメントを終了した原版６Ａはレチクルステージ６上にチャッキングされる。
【００３２】
ウエハストッカー１６は装置外部から一旦装置内部にウエハ８Ａを保管し、保管容器に複数枚のウエハが保管されている。ウエハ搬送ロボット１７は、ウエハストッカー１６から露光処理するウエハ８Ａを選定し、ウエハメカプリアライメント温調機１８に運ぶ。ウエハメカプリアライメント温調機１８では、ウエハの回転方向の送り込み粗調整を行うと同時に、ウエハ温度を露光装置内部温調温度に合わせ込む。ウエハ送り込みハンド１９は、ウエハメカプリアライメント温調機１８にてアライメントと温調されたウエハ８Ａをウエハステージ８に送り込む。
【００３３】
ゲートバルブ２０及び２１は、装置外部からレチクル及びウエハを搬入するゲート開閉機構である。ゲートバルブ２２も、装置内部でウエハストッカー１６及びウエハメカプリアライメント温調機１８空間と露光空間を隔壁で分離し、ウエハ８Ａを搬送搬出するときのみ開閉する。
【００３４】
このように、隔壁で分離することによりウエハ８Ａの装置外部との搬送搬出の際に、一旦大気開放される容積を最小限にして、速やかに真空平衡状態にすることを可能にしている。
【００３５】
輻射パネル２３は、ここでは熱源であるリニアモーターに対向配置されている。入射される輻射熱を冷却部２４へ反射するように輻射板の角度が調整される。冷却部２４は熱源からの輻射熱をここへ集中させる。輻射率は低いものが望ましく、入射した輻射熱をほぼ吸収する。吸収した熱は２５の冷媒配管によって、冷媒を介してチャンバ外へ熱交換される。冷媒配管２５は、真空チャンバ内外をつないでおり、中に冷媒を流している。
【００３６】
図２には、輻射パネルの構成例が示されている。
【００３７】
輻射パネル２７は発熱体２６に対向配置されている。温度計測部２８は放射温度計で、発熱体２６の表面温度を計測することができる。角度・温調制御部２９は、温度計測部２８で計測したデータをもとに、輻射熱の反射方向が冷却部２９へ向かうように輻射板３０の角度制御がなされる。
【００３８】
以上の上記実施例によると、発熱体の表面温度・発熱量に応じて、輻射板表面温度を制御し、移動熱量を決定する。その後、輻射板の勾配制御を行うことによって、輻射熱の反射方向を決定することができる。また、輻射板の勾配制御下可能なことから、レチクルのように発熱体が移動する場合においても、輻射板勾配を同期制御することにより輻射熱の反射方向を一定に制御することができる。
【００３９】
以上の上記実施例では、露光光源においてＥＵＶを用いた反射投影式露光装置について例示したが、本発明がこれに限定されるものではなく、例えば、Ｘ線露光装置や電子ビーム露光装置においても適応可能であり、従来のエキシマレーザ等を用いたレンズ投影式露光装置でも適応は可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】実施例に示す露光装置全体図。
【図２】図１の温調装置の構成を示す概略縦断面図。
【符号の説明】
【００４１】
１  励起レーザー
２  光源発光部
２Ａ  光源Ａ
２Ａａ  光源ミラーＡａ
２Ａｂ  Ｘｅ（液化、噴霧、ガス）
２Ａｅ  ノズル
３  真空チャンバ
４  真空ポンプ
５  露光光導入部
５Ａ  ミラーＡ
５Ｂ  ミラーＢ
５Ｃ  ミラーＣ
５Ｄ  ミラーＤ
５Ｅ  ミラー鏡筒
５Ｆ  ミラー支持体
６  レチクルステージ
６Ａ  原版
７  縮小投影ミラー光学系
７Ａ  ミラーＡ
７Ｂ  ミラーＢ
７Ｃ  ミラーＣ
７Ｄ  ミラーＤ
７Ｅ  ミラーＥ
８  ウエハステージ
８Ａ  ウエハ
９  レチクルステージ支持体
１０  露光装置本体
１１  ウエハステージ支持体
１２  レチクルストッカー
１３  レチクルチェンジャー
１４  レチクルアライメントユニット
１５  レチクルアライメントスコープ
１６  ウエハストッカー
１７  ウエハ搬送ロボット
１８  ウエハメカプリアライメント温調機
１９  ウエハ送り込みハンド
２０  ゲートバルブ
２１  ゲートバルブ
２２  ゲートバルブ
２３  輻射パネル
２４  冷却部
２５  冷媒配管
２６  発熱体
２７  輻射パネル
２８  温度計測部
２９  輻射板
３０  角度・温調制御部
３１  冷却部
【図１】
2006013211.tif 000003
【図２】
2006013211.tif 000004