(57)【要約】【課題】  熱排気の温度を下げるとともに、設備の負担を軽減する。【解決手段】  発熱の大きい露光光源５と冷却水利用の温度調節機構を持つ半導体露光装置であり、露光光源５の発熱を冷却するための外気導入経路３，４、ランプＢＯＸ内殻６と外殻７および排気ファン１２等の熱排気手段と、冷却水１６による温調媒体冷却器１８と、前記熱排気手段により排気された高温排気８と温調媒体冷却器１８により加熱された冷却排水２５とを熱交換する熱交換器１０を有する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱する露光光源と、冷却水利用の温度調節手段とを持ち、前記露光光源の発熱を冷却する熱排気手段と、冷却水による温調媒体冷却手段とを備え、前記熱排気手段により排出された高温排気と前記温調媒体冷却手段により加熱された冷却排水とを熱交換する熱交換手段を有することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記温調媒体冷却手段により冷却された温調媒体を粗加熱する粗加熱手段と、該粗加熱手段により粗加熱された温調媒体をさらに精密に温度制御し各部へ供給する精密温度制御手段とを有し、前記粗加熱手段は前記露光光源の高温排気と加熱された冷却排水を熱交換して得られた高温排水と冷却された温調媒体との熱交換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３】
前記粗加熱手段は第１の温調媒体粗加熱手段と再粗加熱するための第２の温調媒体粗加熱手段とを有し、該第１の温調媒体粗加熱手段及び第２の温調媒体粗加熱手段は別々の温度の粗加熱された温調媒体を生成することを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
粗加熱された温調媒体をバイパスできるバイパス手段を有し、温調媒体の粗加熱は温度制御対象である本体の発熱が大きい動作時には低温に、発熱が小さい停止時やアイドリング時には高温になるように前記第１の温調媒体粗加熱手段及び前記第２の温調媒体粗加熱手段の少なくともどちらか片方をバイパスする機能をもつことを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
【請求項５】
前記温調媒体冷却手段により冷却された温調媒体を粗加熱する粗加熱手段と、該粗加熱手段により粗加熱された温調媒体をさらに精密に温度制御し各部へ供給する精密温度制御手段とを有し、前記粗加熱手段は露光光源の高温排気と温調媒体との熱交換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６】
温度制御した導入温調媒体を使用して温調が行われる温調チャンバにおいて、発熱体の発熱を排出する熱排気手段と、使用後の導出温調媒体を冷却液によって冷却する温調媒体冷却手段とを備え、前記熱排気手段によって排出された高温排気と前記温調媒体冷却手段によって加熱された冷却液とを熱交換する熱交換手段を有することを特徴とする温調チャンバ。
【請求項７】
前記発熱体が、発熱する露光光源であり、請求項６に記載の温調チャンバに露光装置本体を収容したことを特徴とする露光装置。
【請求項８】
請求項１〜５または７のいずれかに記載の露光装置を用いて露光対象に露光を行う工程と、露光された前記露光対象を現像する工程と、を具備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、温調チャンバおよびこれを用いた露光装置に関し、露光光源が高温発熱を生じる露光装置における廃熱処理に適するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体露光装置では精密な位置決めを行う為、精密な温度管理を行っている。その方法として気体による発熱部の排気、気体の循環による精密空調、液体による発熱部の排熱、液体による物体の精密温調を行っている。光源の発熱や電装ラックの発熱等クリーン領域外の発熱部においては外気を導入し送風機にて熱排気を行っている。クリーン領域の空間温度を安定にする為には、温調媒体として空気や窒素等の気体にて循環を行っている。循環され戻ってきた気体は冷却水を用いて熱交換を行い温度制御が可能な温度まで冷却される。充分に冷却された気体は電気ヒータや様々な排熱利用の再加熱システムにより特定温度付近まで引き上げ、外乱による温度変動を減少させる。その後、必要な温調個所別に電気ヒータやペルチェ素子等で精密温度調節を行い各部へ送風される。装置の大型化に伴い冷却機能部を別ユニットとしている場合には冷却機能部において冷却水を使い、冷凍機や、圧縮器により充分に冷却された2次冷媒を用いて熱の輸送を行った後、さらに熱交換機による熱変換を行う方法も用いられている。液体を用いて廃熱や温調を行う場合も気体とほぼ同じ工程である。水銀ランプを光源に使用するタイプの半導体露光装置においてはランプの発熱が温調に影響を与えないようにする為、専用装置にて冷却する必要がある。その為、外気導入による強制排気を行うことで一定温度以下まで温度を下げている。
【特許文献１】特開平１１−３２９９５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、光源用に使われる水銀ランプは現在では４ｋＷ以上になり、その発熱が非常に大きく、熱排気を行った場合、その排気温度は６０℃以上にもなる。クリーンルーム環境にそのような高温の排気を行うことは工場設備の負担になる為問題がある。
【０００４】
そこで、本発明は、熱排気の温度を下げるとともに、設備の負担を軽減することができる温調チャンバおよびこれを用いた露光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】
【０００５】
上記問題を解決し目的を達成するために、本発明は、次のとおりである。
（１）発熱する露光光源と、冷却水利用の温度調節手段とを持ち、前記露光光源の発熱を冷却する熱排気手段と、冷却水による温調媒体冷却手段とを備え、前記熱排気手段により排出された高温排気と前記温調媒体冷却手段により加熱された冷却排水とを熱交換する熱交換手段を有することを特徴とする露光装置。この露光装置は、冷却水へ排熱を逃がして熱排気温度を下げクリーンルーム温度への影響を低減する機能を持つ。
【０００６】
（２）上記（１）の露光装置において、温調媒体冷却手段により冷却された温調媒体を粗加熱する粗加熱手段と、該粗加熱手段により粗加熱された温調媒体を精密温度制御する精密温度制御手段とをもち、前記粗加熱手段は前記露光光源の高温排気と加熱された冷却排水を熱交換して得られた高温排水と冷却された温調媒体との熱交換を行うことを特徴とする。
【０００７】
上記構成において露光光源は安定を確保する理由から本体動作に関わらず常に点灯させた発熱状態である為、熱排気はほぼ一定温度に保たれ、粗加熱手段は恒温加熱が行える。
【０００８】
また、上記粗加熱機能は電気ヒータ等を用いていない為、温調制御用の消費電力を抑えることができる。
（３）上記（２）の露光装置において、前記粗加熱手段は第１の温調媒体粗加熱手段と再粗加熱するための第２の温調媒体粗加熱手段とを有し、該第１の温調媒体粗加熱手段及び第２の温調媒体粗加熱手段は別々の温度の粗加熱された温調媒体を生成することを特徴とする。
【０００９】
前記異温度に粗加熱された温調媒体を制御温度の異なる系統毎に使いわけることで精密精密温度制御手段の容量を削減または統一することができ装置コストを下げるとともに装置自体の消費電力を下げ、また排気温度を下げることでクリーンルーム温度への影響を低減できる。
【００１０】
（４）上記（３）の露光装置において、粗加熱された温調媒体をバイパスできるバイパス手段を有し、温調媒体の粗加熱は温度制御対象である本体の発熱が大きい動作時には低温に、発熱が小さい停止時やアイドリング時には高温になるように前記弟１の温調媒体粗加熱手段及び前記第２の温調媒体粗加熱手段の少なくともどちらか片方をバイパスする機能をもつことを特徴とする。
【００１１】
上記構成において温調媒体の粗加熱は温度制御対象の発熱が大きい動作時には低温に温度制御対象の発熱が小さい停止時やアイドリング時には高温になるように第２の粗加熱手段をバイパスするよう動作させて精密温度制御手段の加熱容量を小さくして装置の消費電力を小さくできる。
【００１２】
（５）上記（１）の露光装置において、前記温調媒体冷却手段により冷却された温調媒体を粗加熱する粗加熱手段と、該粗加熱手段により粗加熱された温調媒体をさらに精密に温度制御し各部へ供給する精密温度制御手段とを有し、前記粗加熱手段は露光光源の高温排気と温調媒体との熱交換を行うことを特徴とする。
【００１３】
（６）温度制御した導入温調媒体を使用して温調が行われる温調チャンバにおいて、発熱体の発熱を排出する熱排気手段と、温調媒体を冷却液によって冷却する温調媒体冷却手段とを備え、前記熱排気手段によって排出された高温排気と前記温調媒体冷却手段によって加熱された冷却液とを熱交換する熱交換手段を有することを特徴とする。
【００１４】
（７）前記発熱体が、発熱する露光光源であり、上記（６）の温調チャンバに露光装置本体を収容したことを特徴とする露光装置。
【００１５】
（８）上記（１）〜（５）または（７）のいずれかの露光装置を用いて露光対象に露光を行う工程と、露光された前記露光対象を現像する工程と、を具備することを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、上記（１）の発明では、高温排気の温度を下げ冷却水へ排熱を逃がすことにより、排気温度が常温に近づき工場設備の負担を軽くしクリーンルーム温度への影響を低減できる。
【００１７】
また、上記（２）の発明では、精密温度制御の為の粗加熱機能を露光光源の発熱を用いることで、ヒータ等の加熱手段を使用せずに実現する為、装置の消費電力を下げられ省エネルギーとなる。
【００１８】
さらに、上記（３）、（４）の発明では、上記効果に加え粗加熱温調の精度向上により、さらなる装置コスト低減が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明を実施するための最良の形態について、以下に実施例を挙げて図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１は本発明の実施例１に係る半導体露光装置の熱処理系の全体構成を示す概略説明図である。図１を用いて本実施例に係る半導体露光装置の熱処理系を説明する。
１は装置外部より導入され２０〜２５℃の冷却用空気として使用される装置外気である。２はエアフィルタである。３，４はそれぞれ外気導入経路であり、外気導入経路３はランプＢＯＸ外殻７へ外気を導入し、外気導入経路４はランプＢＯＸ内殻６の内部へ外気を導入する。５は露光光源の水銀ランプであり、高温となる。露光光源５はＯＮ／ＯＦＦを行うと光量が安定するまで時間がかかる為、通常は常に点灯しており、熱排気８はほぼ安定した温度となる。６はランプＢＯＸ内殻であり、内部が水銀ランプ５の発熱により高温となっている。７はランプＢＯＸの外殻であり、内殻６との間に比較的低温の熱排気を行う空間を形成する。ランプＢＯＸ外殻７の外側は断熱材１５で断熱され、装置内部への熱の影響を軽減している。
【００２１】
ランプＢＯＸ内殻６の内部を通り熱交換器１０へ向かう熱排気８は５０〜８０℃の高温となっており、そのままでは外部に排出できない為、熱交換器１０で２５℃〜２８℃の冷却排水２５と熱交換を行い、４０℃以下まで温度を下げた熱排気１１となる。一方、ランプＢＯＸ内殻６の外側とランプＢＯＸ外殻７の内側との間の空間を通った熱排気９は３０〜４０℃でそのまま排気ファン１２により装置外部へ排気される。この時、排気ファン１２では熱交換器１０を通った熱排気１１と熱排気９が混合され、熱排気１３となり、装置外部へ工場排気１４として送出される。この熱排気１３の温度は４０℃以下となり、工場排気として適した熱排気温度となる。また、熱交換器１０で熱交換された排水２６は約３０℃〜４０℃の工場排水２７として工場へ排水される。
【００２２】
冷却排水２５の生成過程はまず１６℃から２８℃くらいの工場冷却水１６が冷却水経路１７に沿って温調媒体冷却器１８で熱交換されて３２℃の冷却排水１９となる。一方、熱交換され冷却された温調媒体２９は冷却水排熱再利用熱交換温調部２０にて温度センサ２１で温度を検出して温度制御され、粗加熱温調された温調媒体３０となり、さらに精密温調部３１で再加熱温度制御される。３４はフィルタであり、３２は精密温調用の温度センサである。精密温調された温調媒体３３は、導入温調媒体として温調チャンバ３５Ａ内に導入され、温度制御対象３５から熱を奪い取った後、導出温調媒体として回収され、温調媒体２８となる。温調媒体は気体であれば、空気、窒素等であり、液体であれば純水や不凍液、フロン系の絶縁液体（クーリングオイル：以後Ｃ−ＯＩＬと略す）等である。冷却水排熱再利用熱交換温調部２０での温調媒体粗加熱には３２℃の冷却排水１９を用いて温度センサ２１の検出値により制御弁２２を制御して熱交換を行う。熱交換で冷やされた冷却排水２３とバイパスされた冷却排水２４は２５℃〜２８℃の冷却排水２５として熱交換器１０でランプＢＯＸ内高温熱排気８と熱交換される。
【実施例２】
【００２３】
図２は本発明の実施例２に係る半導体露光装置の熱処理系の全体構成を示す概略説明図である。図２を用いて本実施例に係る半導体露光装置の熱処理系を説明する。
図２に示す実施例では実施例１の構成に加え、第２の粗加熱部３７を持ち、熱交換器１０で熱交換された排水２６を用いて、粗加熱温調された温調媒体３０の一部を再粗加熱し、温調媒体３０より高温の再粗加熱された温調媒体３９を生成する。温調媒体３０，３９はそれぞれ、精密温調部３１ｂ，３１ａで別々の温度に精密温調され、別々に温調制御対象３５ｂ，３５ａを温調した後、空気であれば循環用ファン３６、液体であれば循環用ポンプ３６により回収され温調後の回収された温調媒体２８となる。工場排水２７は排水路３８を通って排出される。
【実施例３】
【００２４】
図３は本発明の実施例３に係る半導体露光装置の熱処理系の全体構成を示す概略説明図である。図３を用いて実施例３に係る半導体露光装置の熱処理系を説明する。
【００２５】
図３に示す実施例３では実施例２の構成で再粗加熱された温調媒体３９と分岐された温調媒体３０をバイパス路４０により温調媒体３９と混合する。温調媒体３９と温調媒体４０の混合は粗温調された温調媒体４１となるが、温調媒体４１の温度を温度センサ４２にて測定し、温度制御対象３５の発熱状況に応じて２方制御弁（あるいは３方制御弁）４３の開度を調整し粗温調を行う。さらに粗温調された温調媒体４１は精密温調部３１で温度センサ３２と温度制御対象３５の発熱状況に応じて最適な温調制御を施され温度制御対象３５の温調制御に使用される。
【実施例４】
【００２６】
図４は本発明の実施例４に係る半導体露光装置の熱処理系の全体構成を示す概略説明図である。図４を用いて本実施例に係る半導体露光装置の熱処理系を説明する。
【００２７】
図４に示す実施例４ではランプＢＯＸ内高温熱排気８は、熱交換器１０で熱交換する前に、粗加熱された温調媒体３０と熱交換器４４にて熱交換を行い、高温排気４５となる。冷却水排熱再利用熱交換温調部２０では熱交換器４４により再加熱された温調媒体３９の温度を温度センサ２１で測定し、２方制御弁（あるいは３方制御弁）２２の開度を調整することで温調媒体３９の温度が一定になるように粗加熱温調制御を行う。
【実施例５】
【００２８】
本発明の実施例５として、上記実施例１〜４のいずれかに係る熱処理系を備えた露光装置を利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。図５は半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。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（マスク作製）では設計した回路パターンに基づいてマスクを作製する。
【００２９】
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、上記のマスクとウエハを用いて、上記の露光装置によりリソグラフィ技術を利用し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。
【００３０】
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転写する露光ステップ、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】
【００３１】
【図１】本発明の実施例１に係る半導体露光装置の熱処理系の構成を示す概要図である。
【図２】本発明の実施例２に係る半導体露光装置の熱処理系の構成を示す概要図である。
【図３】本発明の実施例３に係る半導体露光装置の熱処理系の構成を示す概要図である。
【図４】本発明の実施例４に係る半導体露光装置の熱処理系の構成を示す概要図である。
【図５】半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１：装置外気、２：エアフィルタ、３：外気導入経路、４：外気導入経路、５：露光光源（水銀ランプ）、６：ランプＢＯＸ内殻（高温部）７：ランプＢＯＸ外殻、８：ランプＢＯＸ内高温熱排気（５０〜８０℃）、９：ランプＢＯＸ周辺熱排気（３０〜４０℃）、１０：熱交換器（排気と冷却排水）、１１：熱交換後の熱排気（３０〜４０℃）、１２：排気ファン、１３：熱排気（３０〜４０℃）、１４：工場排気、１５：断熱材、１６：工場冷却水（１６℃〜２５℃）、１７：冷却水経路、１８：温調媒体冷却器（冷凍機、圧縮機、凝縮器）、１９：冷却排水（温水：３２℃）、２０：冷却水排熱再利用熱交換温調部、２１：温度センサ、２２：２方または３方制御弁、２３：熱交換で冷やされた冷却排水、２４：バイパスされた冷却排水（３２℃）、２５：冷却排水（２５〜２８℃）、２６：排水（３０〜４０℃）、２７：工場排水、２８：温調後の回収された温調媒体（純水、Ｃ−ＯＩＬ、２次冷却水、空気、窒素等）、２９：冷却された温調媒体、３０：粗加熱温調された温調媒体、３１：精密温調部、３１ａ，３１ｂ：精密温調部、３２：温度センサ、３３：精密温調された温調媒体、３４：フィルタ、３５：温度制御対象（装置本体）、３５Ａ：温調チャンバ、３６：循環用ファン（またはポンプ）、３７：第２の粗加熱部、３８：排水路、３９：再粗加熱された温調媒体、４０：バイパス路、４１：粗温調された温調媒体、４２：温度センサ、４３：２方制御弁（あるいは３方制御弁）、４４：熱交換器、４５：熱交換にて冷却された高温排気。
【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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