(57)【要約】【課題】  省エネルギー化を図りかつチャンバ内空間が密閉状態や真空の場合でも露光装置本体の温度を安定させ装置異常、精度変化による不良品発生を抑制する。【解決手段】  露光装置本体５を囲う温調チャンバ１の少なくとも１つの壁面を、断熱層２により断熱し、かつ流体層３により内壁面の温度を一定に保つように温度調節する。【選択図】図１
2006261273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光装置の少なくとも一部を囲うチャンバであって、
前記チャンバを構成する少なくとも１つの壁が、前記壁の内側と外側との間の熱の伝達を低減する断熱層と、前記壁の内壁面の温度を調整する温調手段とを備えることを特徴とするチャンバ。
【請求項２】
前記温調手段は、前記断熱層よりも前記壁の内壁面側に設けられることを特徴とする請求項１に記載のチャンバ。
【請求項３】
前記断熱層は、真空断熱層であることを特徴とする請求項１または２に記載のチャンバ。
【請求項４】
前記温調手段は、前記壁の内部に配置された配管に温調された流体を供給および回収することによって前記壁の内壁面の温度を調整することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のチャンバ。
【請求項５】
前記流体は、気体であることを特徴とする請求項４に記載のチャンバ。
【請求項６】
前記流体は、液体であることを特徴とする請求項４に記載のチャンバ。
【請求項７】
前記壁は、前記チャンバの側面、天井、床面の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載のチャンバ。
【請求項８】
前記チャンバ内部が真空雰囲気であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載のチャンバ。
【請求項９】
露光装置であって、前記露光装置の少なくとも一部が請求項１〜８のいずれか１つに記載のチャンバ内に配置されることを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、露光した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製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等の微小デバイスを製造するための露光装置および該露光装置用の環境チャンバに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体露光装置では精密な位置決めを行うため、温度安定性が１００分の１度〜１０００分の１度の高精度な温度管理を行っている。このような温度管理は、露光装置を囲うチャンバ内の空間に温調された気体を流すことによって行われる。また、装置が発生する熱を取り除くために、発熱源の近傍に局所的に気体または冷却液を流すことも行われる。
さらに、チャンバの内部と外部の温度に大きな差がある場合にはチャンバ外部から内部に流入する熱が大きいため、チャンバ壁にチャンバ内部と外部との間の熱の伝達を抑える断熱層を配置することがあった。
【特許文献１】特開２００３−１７８９５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述のようにチャンバ壁に断熱層を設けた場合に、本発明者は以下の技術課題があることを見出した。それは、チャンバ壁に断熱層を設けるとチャンバ内壁面に熱が溜まってしまうということである。ここで、熱の発生源は、例えばチャンバ外部から少しずつ伝わってきた熱や、チャンバ内部の装置で発生した熱である。
上述の熱溜まりは、チャンバ内部の温度や装置の温度を不均一にする要因となりうるため好ましくない。本発明では、チャンバ壁に断熱層を設けた場合に、チャンバ壁内面の熱溜まりを低減することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を解決するため、本発明のチャンバは、露光装置の少なくとも一部を囲うチャンバであって、前記チャンバを構成する少なくとも１つの壁が、前記壁の内側と外側との間の熱の伝達を抑える断熱層と、前記壁の内壁面の温度を調整する温調手段とを備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、チャンバ壁に断熱層を設けた場合に、チャンバ内壁面の熱溜まりを低減することができる。また、本発明は断熱層が高い断熱効果を有するものほど顕著な効果を奏する。なぜなら、チャンバ内壁面に溜まった熱が外部に逃げにくくなるためである。また、本発明はチャンバ内部を真空雰囲気にした場合に特に効果を奏する。なぜなら、チャンバ内部に熱を伝達する気体がないため熱が溜まりやすく、溜まった熱が不意に輻射熱によって装置に伝わり好ましくない影響を与えることがあるためである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施態様を列挙する。
［実施態様１］  露光装置の少なくとも一部を囲う環境チャンバであって、該チャンバの壁面構造の一番外側を断熱層で構成し外気の影響を遮断しつつチャンバ壁面内側は流体層を構成して流体によってチャンバ壁面温度を一定に保つように温度調節機能を持つことを特徴とする露光装置用チャンバ。
［実施態様２］  露光装置の少なくとも一部を囲う環境チャンバであって、該チャンバの壁面構造の一番外側を真空断熱層で構成し外気の影響を遮断しつつチャンバ壁面内側は流体層を構成して流体によってチャンバ壁面温度を一定に保つように温度調節機能を持つことを特徴とする露光装置用チャンバ。
【０００７】
［実施態様３］  実施態様１または実施態様２に記載の露光装置用チャンバであり前記真空断熱層は真空断熱材を用いたことを特徴とする露光装置用チャンバ。
［実施態様４］  実施態様１または実施態様２に記載の露光装置用チャンバであり前記流体は空気であることを特徴とする露光装置用チャンバ。
［実施態様５］  実施態様１または実施態様２に記載の露光装置用チャンバであり前記流体は液体であることを特徴とする露光装置用チャンバ。
［実施態様６］  実施態様１または実施態様２に記載の露光装置用チャンバであり前記チャンバの最外面とは側面、天井、床面のいずれかまたは全てを含む構成であることを特徴とする露光装置用チャンバ。
【０００８】
上記実施態様１または実施態様２の構成によれば、露光装置の少なくとも一部を囲う環境チャンバにおいて、チャンバ内空間が密閉状態や真空の場合でもチャンバ外壁部の断熱層や真空断熱層により効率よく外気の影響を緩和し、かつチャンバ内発生の熱変動はチャンバ内壁面の流体層で高精度に温度制御することができる。
上記実施態様３の構成によれば、実施態様１または実施態様２のチャンバにおいて断熱性能を保ったまま精密温度制御チャンバの壁面構造を簡易に構成することが可能となる。
加えて上記実施態様４の構成によれば、実施態様１または実施態様２のチャンバにおいて流体層を軽くでき壁面の強度を下げチャンバを安く軽く作ることができる。
あるいは上記実施態様５の構成によれば、実施態様１または実施態様２のチャンバにおいて高精度な精密温調制御チャンバを構成することができる。
加えて上記実施態様６の構成によれば、実施態様１または実施態様２のチャンバにおいて外気だけでなく床面の温度変化の影響を防ぐことができる。
【０００９】
すなわち、上記構成からなる露光装置用温調チャンバは、チャンバ内空間が密閉状態や真空の場合でもチャンバ外壁部の断熱層により効率よく外気の影響を緩和し、かつチャンバ内発生の熱変動はチャンバ内壁面の流体層で高精度に温度制御することで露光装置本体の温度を安定させることができる。
【実施例】
【００１０】
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明が適用される装置の構成や各種条件によって適宜修正又は変更されるべきものである。
【００１１】
［第１の実施例］
図１は本発明による半導体露光装置用チャンバの概念図である。図１において、１は露光装置本体を囲い環境状態を制御するチャンバである。２はチャンバ１の壁面外層に設けられた断熱層である。チャンバ１の外気温がチャンバ１内部の制御温度に近くかつ変動が小さい場合、断熱層２には一般的な断熱材や真空断熱材を用いてもよい。断熱層２に一般的な断熱材や真空断熱材を用いるとチャンバ１壁面の構造を簡単に構成できる。３はチャンバ１の壁面内層に作られた流体層である。流体層３を満たす流体は温調媒体であり、気体では空気や窒素、液体では水、純水、フッ素系の化合液、アルコール系の化合液等が用いられる。温調媒体により流体層３の温度を一定温度に制御することでチャンバ１内の雰囲気温度を安定させることが出来る。なお、本実施例では温調手段として流体層を設けたがこれにかぎるものではない。
【００１２】
チャンバ１の壁面は適度な大きさに分割可能であってもよく、その場合には各部に最適な流体を使用できる。流体層３の構造は中空の層構造、または中空繊維質の物質で埋めた層構造、または壁面に流体の配管を一面に引き回した構造等、各部で最適な構造を用いる。前記流体層３の温調媒体が気体の場合には液体に比べ熱回収効率は低くなるがチャンバ１の壁面構造を軽くすることが可能である。特に気体が空気の場合には安全上の配慮も簡易で済むことからチャンバのコストを安く抑えることができる。前記流体層３の温調媒体が液体の場合には気体に比べ熱回収効率が高くより高精度な温度制御を行うことが可能となる。
【００１３】
４は露光装置空間であり空気や窒素等の気体で充填されている。また流体層３と露光装置空間４の間に熱伝達係数の小さな素材、例えば銀や銅等の金属等２１を用いた場合には露光装置空間４の温度分布をより均一にすることができる。また、チャンバ外部と露光装置空間４の温度差がより大きい場合や断熱層２を真空断熱材や真空層で構成しなかった場合には流体層３の内側にさらに流体層を構成し２重にすることで露光装置空間４の温度安定性を向上させることも可能である。
【００１４】
５は露光装置本体である。露光装置本体とは、露光装置を構成する投影レンズ、投影レンズを支持するための支持体、ウエハステージ、レチクルステージ等の少なくともいずれかであって、そのすべてを含んでもよい。６は露光装置の発熱部である。発熱部６は、例えばステージの駆動部や、装置の制御に用いる回路基板等である。７は流体層３へ流体を制御する流体層の温調部であり、流体を送り込むポンプまたはファンと流体を温調するヒータや冷凍機等の熱交換器と温度センサと制御部を持つ。８は流体層３へ温調された流体を供給する温調流体供給部、９は流体を回収する温調流体回収部である。１０は露光装置の発熱部を個別に温調する個別温調部、１１は個別温調部から温調媒体を供給する個別温調媒体供給部、１２は個別温調媒体回収部である。１３はチャンバ１のチャンバ機械室である。
【００１５】
断熱層２と流体層３を構成したチャンバ壁面は一般的にチャンバ機械室１３側を除く３面であるが、クリーンルームの制御温度が露光装置内制御温度と異なっている場合等は天井面からの影響も大きいため、天井面を断熱層２と流体層３を組み合わせた構成にすることが効果的である。また、チャンバ機械室１３も発熱体であるため、機械室側の壁面にも上記断熱層２と流体層３の組み合わせが有効となる。さらに露光装置の下面は温度制御されていないサブファブからの発熱の影響を受けるため、床面も上記断熱層２と流体層３の組み合わせた構成とすることで露光装置空間４および露光装置本体５の温度安定性を高めることが可能となる。露光装置空間４を囲む６面全てを断熱層２と流体層３による構成とすることも可能であるが、通常は熱影響の大きい面（少なくとも１面）に限定して上記断熱層２と流体層３の構成を適用する。
【００１６】
図２は露光装置空間が気体の場合の概略構成図である。図２において、図１と共通または対応する部材には図１と同じ符号またはそれにダッシュを付けた符号を付してある。図２において、１４は温度センサであり、流体層３の温度を測定し温調部７で制御を行う。１５は発熱部６もしくは発熱部６付近の温度管理が必要な対象部へ設置した温度センサである。露光装置の発熱部６で発生した熱の大半は個別温調され個別温調媒体回収部１２を通して排熱される。発熱量が小さく外部への熱流出が充分に小さい発熱部６’の場合は、個別温調媒体のみによる熱回収のみを行うため、発熱部６’には温度センサを必要とせず、温調部１０’で一定温度の温調媒体を供給し回収する。
【００１７】
１６は露光空間温調部であり、露光装置空間４内部を満たしている気体の温度を一定に制御し気体用フィルタ１８を通して露光装置５へ送り込む。１７は個別空間温調部である。１９は液冷の出来ない発熱部である。液冷の出来ない発熱部とは、例えば設計の都合により、冷却のための配管を設けることができないような部分である。２０は気体回収部であり、個別空間温調部１７で温度制御され気体用フィルタ１８を通して発熱部１９で発生した熱を奪いとった気体を回収する。
露光装置空間４が密閉されていない場合には場所毎に温調された気体を噴出して積極的に熱を回収することが出来る。しかし露光装置空間４が密閉空間の場合は圧力変動を露光に影響の無い範囲に抑えるために流速を上げることが難しくなる。そのため、露光空間温調部１６で制御された温調気体だけでは露光装置本体５の各部の温度を均一にし難くなるので、露光装置空間４の温度安定性を高めるために流体層３による熱回収が効果的である。このように、チャンバを構成する少なくとも１つの壁が、チャンバ壁の内側と外側との間の熱の伝達を低減する断熱層と、前記壁の内壁面の温度を調整する温調手段とを備えることにより、チャンバ内壁面に溜まった熱の影響を低減することができる。
【００１８】
［第２の実施例］
図３は露光装置空間が真空である場合の概略構成図である。図３において、図１と共通または対応する部材には図１と同じ符号またはそれにダッシュを付けた符号を付してある。図３において、４は露光装置空間であり真空である。露光装置空間４が真空の場合、露光装置本体５を構成する各ユニットの配置や構造を十分に考慮し発熱は全て発熱部６や６’のように個別温調媒体により温度制御される必要がある。しかしながら内部に発生した熱が伝導や輻射により各部に温度むらを生じさせることがあるため、流体層３を利用した輻射熱の熱回収または流体層３からの輻射による熱供給で露光装置５の温度を安定させる。このように、チャンバを構成する少なくとも１つの壁が、チャンバ壁の内側と外側との間の熱の伝達を低減する断熱層と、前記壁の内壁面の温度を調整する温調手段とを備えることにより、チャンバ内壁面に溜まった熱の影響を低減することができる。
【００１９】
［第３の実施例］
次に、この露光装置を利用した微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造プロセスを説明する。
図４は半導体デバイスの製造のフローを示す。
ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では設計したパターンを形成したマスクを製作する。
一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクを設置した露光装置とウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。
次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の組み立て工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、ステップ７でこれを出荷する。
【００２０】
上記ステップ４のウエハプロセスは以下のステップを有する。ウエハの表面を酸化させる酸化ステップ、ウエハ表面に絶縁膜を成膜するＣＶＤステップ、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する電極形成ステップ、ウエハにイオンを打ち込むイオン打ち込みステップ、ウエハに感光剤を塗布するレジスト処理ステップ、上記の露光装置によって回路パターンをレジスト処理ステップ後のウエハに焼付露光する露光ステップ、露光ステップで露光したウエハを現像する現像ステップ、現像ステップで現像したレジスト像以外の部分を削り取るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト剥離ステップ。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る半導体露光装置の概略構成図である。
【図２】図１における露光装置空間が気体である場合の実施例を示す概略構成図である。
【図３】図１における露光装置空間が真空である場合の実施例を示す概略構成図である。
【図４】デバイスの製造プロセスのフローを説明する図である。
【符号の説明】
【００２２】
１：チャンバ
２：断熱層
３：流体層
４：露光装置空間
５：露光装置本体
６：発熱部
６’：発熱部
７：流体層の温調部
８：温調流体供給部
９：温調流体回収部
１０：個別温調部
１０’：個別温調部
１１：個別温調媒体供給部
１２：個別温調媒体回収部
１３：チャンバ機械室
１４：温度センサ
１５：温度センサ
１６：露光空間温調部
１７：個別空間温調部
１８：気体用フィルタ
１９：液冷の出来ない発熱部
２０：気体回収部
２１：金属等（流体層と露光装置空間との間の層）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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