(57)【要約】      （修正有）【課題】  可動部分に直接冷媒を供給することなく、可動部分の温度制御を行うことが可能な露光装置を提供する。【解決手段】  ウエハステージが、真空容器内の基準ベースに取り付けられ、露光すべきウエハを保持する。マスクステージ（６）が露光マスクを保持する。ビーム源（７）が、露光マスクを介してウエハに露光用のエネルギビームを照射する。中間ブロック（２１）が、２次元方向に移動可能に支持されている。吸熱部（３５）を含む冷却手段が基準ベースに固定されている。光学装置（２０）が、光軸方向に移動可能に支持されている。光学装置は、露光マスク上のアライメントマークを観測する。第１の伝熱構造（３６）が、中間ブロックと吸熱部との間に伝熱経路を構成し、かつ中間ブロックの２次元方向への移動を許容する。第２の伝熱構造（３９）が、中間ブロックと光学装置との間に伝熱経路を構成し、かつ光学装置の移動を許容する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内に配置され、位置の基準を提供する基準ベースと、
前記基準ベースに取り付けられ、露光すべきウエハを第１の仮想平面（ＸＹ）に平行に保持するウエハステージと、
前記ウエハステージに保持されたウエハからプロキシミティギャップを隔てて露光マスクを保持するマスクステージと、
前記マスクステージに保持された露光マスクを介して、前記ウエハステージに保持されたウエハに露光用のエネルギビームを照射するビーム源と、
前記第１の仮想平面に平行な２次元方向に移動可能に支持された中間ブロックと、
前記基準ベースに固定された吸熱部を含む冷却手段と、
前記中間ブロックに、前記第１の仮想平面に対して光軸が斜めになり、かつ該光軸方向に移動可能に支持され、前記マスクステージに保持された露光マスク上のアライメントマークを観測する光学装置と、
前記中間ブロックと前記吸熱部との間に伝熱経路を構成し、かつ前記中間ブロックの、前記第１の仮想平面に平行な２次元方向への移動を許容する第１の伝熱構造と、
前記中間ブロックと前記光学装置との間に伝熱経路を構成し、かつ前記光学装置の、前記光軸方向への移動を許容する第２の伝熱構造と
を有する露光装置。
【請求項２】
前記第１の伝熱構造が、
前記中間ブロックと前記吸熱部とに接続されて両者を熱的に結合させ、前記中間ブロックの前記第１の仮想平面に平行な２次元方向への移動を許容する可撓性を有する第１の伝熱部材を含む請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記第１の伝熱構造が、
放熱表面を含み、前記中間ブロックに取り付けられた放熱部材と、
前記放熱表面に間隙を隔てて対向する受熱表面含み、前記吸熱部に取り付けられた受熱部材と
を含み、前記中間ブロックが２次元方向に移動する範囲内において、前記放熱表面と前記受熱表面とが相互に接触しないように配置されている請求項１に記載の露光装置。
【請求項４】
前記第２の伝熱構造が、前記中間ブロックと前記光学装置とに接続されて両者を熱的に結合させ、前記光学装置の前記光軸方向への移動を許容する可撓性を有する第２の伝熱部材を含む請求項１〜３のいずれかに記載の露光装置。
【請求項５】
基準ベースに、第１の仮想平面（ＸＹ）に平行な２次元方向に移動可能に支持された中間ブロックと、
前記中間ブロックに、前記第１の仮想平面に対して光軸が斜めになり、かつ該光軸方向に移動可能に支持された撮像装置と、
前記基準ベースに固定された吸熱部を含む冷却手段と、
前記中間ブロックと前記吸熱部とに接続されて両者を熱的に結合させ、前記中間ブロックの前記第１の仮想平面に平行な２次元方向への移動を許容する可撓性を有する第１の伝熱部材と、
前記中間ブロックと前記撮像装置とに接続されて両者を熱的に結合させ、前記撮像装置の前記光軸方向への移動を許容する可撓性を有する第２の伝熱部材と
を有する画像観測装置。
【請求項６】
さらに、前記基準ベース、中間ブロック、撮像装置、冷却手段、第１の伝熱部材、及び第２の伝熱部材を収容し、内部を真空排気可能な真空容器を有する請求項５に記載の画像観測装置。
【請求項７】
基準ベースに、第１の仮想平面（ＸＹ）に平行な２次元方向に移動可能に支持された中間ブロックと、
前記中間ブロックに、前記第１の仮想平面に対して光軸が斜めになり、かつ該光軸方向に移動可能に支持された撮像装置と、
前記基準ベースに固定された吸熱部を含む冷却手段と、
前記中間ブロックと前記吸熱部とを熱的に結合させる伝熱機構であって、放熱表面を有し、前記中間ブロックに取り付けられた放熱部材と、前記放熱表面に間隙を隔てて対向する受熱表面を有し、前記吸熱部に取り付けられた受熱部材とを含み、前記中間ブロックが２次元方向に移動する範囲内において、前記放熱表面と前記受熱表面とが相互に接触しないように配置されている伝熱機構と、
前記中間ブロックと前記撮像装置とに接続されて両者を熱的に結合させ、前記撮像装置の前記光軸方向への移動を許容する可撓性を有する第２の伝熱部材と
を有する画像観測装置。
【請求項８】
さらに、前記基準ベース、中間ブロック、撮像装置、冷却手段、第１の伝熱部材、及び第２の伝熱部材を収容し、内部を真空排気可能な真空容器を有する請求項７に記載の画像観測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置及び画像観測装置に関し、特に真空容器内で移動する部材の温度制御可能な露光装置及び画像観測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５に、下記特許文献１に開示された冷却機能付き位置決め装置の概略断面図を示す。底板１０１の上に、微動機構１０３により天板１０２が支持されている。微動機構１０３は、３軸方向及び各軸周りの回転方向の６自由度に関して、天板１０２を微小変位させ、位置決めを行う。底板１０１は、粗動テーブル１００に固定されている。底板１０１、天板１０２、粗動テーブル１００は、真空容器内に収容される。
【０００３】
底板１０１と天板１０２との間に、ペルチェ素子１０５が、その吸熱側の面を天板１０２に向けるような姿勢で、配置されている。ペルチェ素子１０５の高温側の表面に冷却板１０４が取り付けられ、冷却版１０４は、支持部材１０９により底板１０１に支持されている。ペルチェ素子１０５の吸熱側の面に輻射板１０６が取り付けられている。天板１０２の底面に黒体１０７が取り付けられている。黒体１０７と輻射板１０６とは、ある間隙を隔てて相互に対向する。
【０００４】
冷却板１０４に冷媒用配管１０８が結合している。冷媒用配管１０８内を流れる冷媒により冷却板１０４が冷却される。これにより、ペルチェ素子１０５の発熱側の表面が、冷却される。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−５８２５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された装置の底板１０１は、粗動ステージと共に移動する。このため、冷媒用配管１０８は可撓性を有する材料で形成しなければならない。このような材料は、真空雰囲気の汚染の原因になる。
【０００７】
本発明の目的は、可動部分に直接冷媒を供給することなく、可動部分の温度制御を行うことが可能な露光装置及び画像観測装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の観点によれば、真空容器内に配置され、位置の基準を提供する基準ベースと、前記基準ベースに取り付けられ、露光すべきウエハを第１の仮想平面（ＸＹ）に平行に保持するウエハステージと、前記ウエハステージに保持されたウエハからプロキシミティギャップを隔てて露光マスクを保持するマスクステージと、前記マスクステージに保持された露光マスクを介して、前記ウエハステージに保持されたウエハに露光用のエネルギビームを照射するビーム源と、前記第１の仮想平面に平行な２次元方向に移動可能に支持された中間ブロックと、前記基準ベースに固定された吸熱部を含む冷却手段と、前記中間ブロックに、前記第１の仮想平面に対して光軸が斜めになり、かつ該光軸方向に移動可能に支持され、前記マスクステージに保持された露光マスク上のアライメントマークを観測する光学装置と、前記中間ブロックと前記吸熱部との間に伝熱経路を構成し、かつ前記中間ブロックの、前記第１の仮想平面に平行な２次元方向への移動を許容する第１の伝熱構造と、前記中間ブロックと前記光学装置との間に伝熱経路を構成し、かつ前記光学装置の、前記光軸方向への移動を許容する第２の伝熱構造とを有する露光装置が提供される。
【０００９】
本発明の第２の観点によると、基準ベースに、第１の仮想平面（ＸＹ）に平行な２次元方向に移動可能に支持された中間ブロックと、前記中間ブロックに、前記第１の仮想平面に対して光軸が斜めになり、かつ該光軸方向に移動可能に支持された撮像装置と、前記基準ベースに固定された吸熱部を含む冷却手段と、前記中間ブロックと前記吸熱部とに接続されて両者を熱的に結合させ、前記中間ブロックの前記第１の仮想平面に平行な２次元方向への移動を許容する可撓性を有する第１の伝熱部材と、前記中間ブロックと前記撮像装置とに接続されて両者を熱的に結合させ、前記撮像装置の前記光軸方向への移動を許容する可撓性を有する第２の伝熱部材とを有する画像観測装置が提供される。
【００１０】
本発明の第３の観点によると、基準ベースに、第１の仮想平面（ＸＹ）に平行な２次元方向に移動可能に支持された中間ブロックと、前記中間ブロックに、前記第１の仮想平面に対して光軸が斜めになり、かつ該光軸方向に移動可能に支持された撮像装置と、前記基準ベースに固定された吸熱部を含む冷却手段と、前記中間ブロックと前記吸熱部とを熱的に結合させる伝熱機構であって、放熱表面を有し、前記中間ブロックに取り付けられた放熱部材と、前記放熱表面に間隙を隔てて対向する受熱表面を有し、前記吸熱部に取り付けられた受熱部材とを含み、前記中間ブロックが２次元方向に移動する範囲内において、前記放熱表面と前記受熱表面とが相互に接触しないように配置されている伝熱機構と、前記中間ブロックと前記撮像装置とに接続されて両者を熱的に結合させ、前記撮像装置の前記光軸方向への移動を許容する可撓性を有する第２の伝熱部材とを有する画像観測装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
第１の観点による発明では、光学装置で発生した熱が、第２の伝熱構造、中間ブロック、及び第１の伝熱構造を経由して、吸熱部まで伝達される。真空容器内で移動可能な光学装置を冷媒で直接冷却することなく、光学装置の温度上昇を抑制することができる。
【００１２】
第２の観点による発明では、撮像装置で発生した熱を、第２の伝熱部材、中間ブロック、及び第１の伝熱部材を経由して、吸熱部まで伝達させることができる。真空容器内で移動可能な撮像装置を、冷媒で直接冷却することなく、撮像装置の温度上昇を抑制することができる。
【００１３】
第３の観点による発明では、撮像装置で発生した熱を、第２の伝熱部材、中間ブロック、放熱部材、及び受熱部材を経由して、吸熱部まで伝達させることができる。真空容器内で移動可能な撮像装置を、冷媒で直接冷却することなく、撮像装置の温度上昇を抑制することができる。
【００１４】
真空容器内に、冷媒を流すためのフレキシブルチューブを配置する必要がないため、真空雰囲気の汚染を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１に、実施例による低エネルギ電子ビーム近接露光（ＬＥＥＰＬ）装置の概略図を示す。下側基準ベース１の上にウエハ用可動ステージ５が取り付けられている。上側基準ベース２が下側基準ベース１に固定されており、ウエハ用可動ステージ５の上方に、マスク用可動ステージ６を支持している。下側基準ベース１及び上側基準ベース２により基準ベース３が構成されている。基準ベース３に固定され、水平面をＸＹ面とするＸＹＺ直交座標系が定義される。マスク用可動ステージ６の上方に、電子ビーム源７が配置されている。電子ビーム源７は、低速電子銃、アパーチャ、電子ビーム用レンズ、偏向器等を含んで構成される。基準ベース３、ウエハ用可動ステージ５、マスク用可動ステージ６、及び電子ビーム源７は、真空容器８内に収容されている。
【００１６】
ウエハ用可動ステージ５に、露光すべきウエハが保持され、マスク用可動ステージ６にマスクが保持される。ウエハ用可動ステージ５は、保持したウエハを、Ｘ方向及びＹ方向に移動させるとともに、Ｚ方向に微小距離だけ変位させることができる。さらに、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に平行な３軸の各々を中心とした回転方向に微小角度変位させることができる。
【００１７】
電子ビーム源７から出射された低エネルギ電子ビームが、マスクを通してウエハに入射する。
図２に、マスク及びウエハに形成されたアライメントマークの位置を検出するための撮像装置、及び撮像装置の支持機構の概略図を示す。
【００１８】
図１に示したマスク用可動ステージ６は、回転軸受け１０により、上側基準ベース２に支持されている。マスク用可動ステージ６は、Ｚ方向に平行な軸を中心として回転可能である。マスク用可動ステージ６の下面に露光マスク１５が保持される。
【００１９】
中間ブロック２１が、ＸＹ駆動機構２２により、上側基準ベース２にＸ方向及びＹ方向に移動可能に支持されている。中間ブロック２１は、例えばアルミニウムで形成される。撮像装置２０が、Ｆ軸駆動機構２３により、中間ブロック２１に支持されている。Ｆ軸駆動機構２３は、撮像装置２０をその光軸２０ａに平行な方向に移動させることができる。光軸２０ａは、ＸＹ面に対して斜めに配置されている。
【００２０】
撮像装置２０は、例えば顕微鏡とＣＣＤ受像素子とを含んで構成される。マスク及びウエハに形成されたアライメントマークが、ＣＣＤ受像素子の受像面に結像し、画像情報が得られる。
【００２１】
上側基準ベース２に支柱３０が取り付けられている。支柱３０は、断熱部材で形成される。クーリングジャケット（冷却部）３５が、冷媒供給管路３７及び冷媒排出管路３８により、支柱３０に固定されている。クーリングジャケット３５内に、冷媒の流路３５ａが形成されている。冷媒供給管路３７を通って、クーリングジャケット３５内の流路３５ａに冷媒が供給される。流路３５ａ内を流れた冷媒は、冷媒排出管路３８を通って排出される。流路３５ａ内を流れる冷媒によってクーリングジャケット３５が冷却される。
【００２２】
第１の伝熱部材３６が、中間ブロック２１とクーリングジャケット３５とを接続し、両者を熱的に結合させている。第１の伝熱部材３６は、中間ブロック２１の、ＸＹ面に平行な２次元方向への移動を許容する可撓性を有する。第２の伝熱部材３９が、中間ブロック２１と撮像装置２０とを接続し、両者を熱的に結合させる。第２の伝熱部材３９は、撮像装置２０の、光軸２０ａに平行な方向への移動を許容する可撓性を有する。第１の伝熱部材３６及び第２の伝熱部材３９は、例えば銅製の板である。
【００２３】
撮像装置３２に接続された画像信号伝送用のケーブル３２が、支柱３０の頂部に一旦固定され、真空容器外まで導出される。
図３に、第１の伝熱部材３６の平面図を示す。第１の伝熱部材３６は、レーストラック型に配置されている。中間ブロック２１及びクーリングジャケット３５の双方に、ＺＹ面に平行で、相互に対向する表面が設けられている。レーストラック型の第１の伝熱部材３６の一方の直線部分が、中間ブロック２１の表面に密着し、他方の直線部分が、クーリングジャケット３５の表面に密着している。第１の伝熱部材３６は、押し付け部材２１Ａ及び３５Ａにより、それぞれ中間ブロック２１及びクーリングジャケット３５に押し付けられることにより、中間ブロック２１及びクーリングジャケット３５の表面に密着する。中間ブロック２１がＸ方向及びＹ方向に移動すると、第１の伝熱部材３６のレーストラック形状が変化する。
【００２４】
上記実施例によるＬＥＥＰＬ装置においては、ＸＹ駆動機構２２の動力部分及び撮像装置２０のＣＣＤ受像素子等から発熱する。ＸＹ駆動機構２２から発生した熱は、中間ブロック２１、及び第１の伝熱部材３６を経由してクーリングジャケット３５に排出される。撮像装置２０で発生した熱は、第２の伝熱部材３９、中間ブロック２１、及び第１の伝熱部材３６を経由して、クーリングジャケット３５に排出される。
【００２５】
撮像装置２０及び中間ブロック２１には、冷媒の流路が取り付けられていない。冷媒が流れるのは、上側基準ベース２に固定されたクーリングジャケット３５内のみである。このため、フレキシブルチューブを用いることなく、可動部分を冷却することができる。真空雰囲気の汚染の原因になるフレキシブルチューブを用いないため、図１に示した真空容器８内の汚染を防止することができる。
【００２６】
撮像装置２０と第２の伝熱部材３９とが密着する面、第２の伝熱部材３９と中間ブロック２１とが密着する面、中間ブロック２１と第１の伝熱部材３６とが密着する面、及び第１の伝熱部材３６とクーリングジャケット３５とが密着する面に小さな凹凸があると、相互に接する２つの部材間に微小な空洞が形成され、熱伝導率が低下してしまう。密着させるべき２つの面の間に、両者を形成する部材よりもやわらかい金属からなる箔を挿入することが好ましい。相互に対向する２つの面の凹凸に倣うように箔が変形することにより、密着度を高め、熱伝導率の低下を防止することができる。
【００２７】
図４に、中間ブロック２１とクーリングジャケット３５とを熱的に結合させる伝熱機構の他の構成例を示す。中間ブロック２１とクーリングジャケット３５との双方に、ＹＺ面に平行で、相互に対向する表面が形成されている。中間ブロック２１の表面に放熱部材４０が取り付けられ、クーリングジャケット３５の表面に受熱部材４１が取り付けられている。放熱部材４０及び受熱部材４１は、銅で形成されている。
【００２８】
放熱部材４０は、Ｘ方向に配列した３枚の放熱板４０ａを含む。各放熱板４０ａの両面が、ＹＺ面に平行な放熱表面とされている。１枚の放熱板４０ａは中間ブロック２１の表面に密着し、中間ブロック２１に熱的に結合している。残りの２枚の放熱板４０ａも、中間ブロック２１に熱的に結合している。受熱部材４１は、Ｘ方向に配列した３枚の受熱板４１ａを含む。各受熱板４１ａの両面は、ＹＺ面に平行な受熱表面とされている。１枚の受熱板４１ａは、クーリングジャケット３５の表面に密着し、クーリングジャケット３５に熱的に結合している。残りの２枚の受熱板４１ａも、クーリングジャケット３５に熱的に結合している。
【００２９】
３枚の放熱板４０ａ及び３枚の受熱板４１ａは、Ｘ方向に交互に配置されている。このため、放熱表面と受熱表面とが相互に対向する。中間ブロック２１をＹ方向に、その移動可能範囲内で移動させても、放熱表面と受熱表面とが接触しないように、両者の間隔が設定されている。放熱表面及び受熱表面は、ＹＺ面に平行である。このため、中間ブロック２１がＹ方向に移動しても、両者の間隔は変動しない。
【００３０】
放熱表面及び受熱表面には、黒クロームめっきが施されているか、またはダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）被膜が形成されている。放熱表面から輻射された熱が受熱表面に吸収されることにより、中間ブロック２１からクーリングジャケット３５まで熱が伝わる。特に、ＤＬＣ被膜を形成した場合に、熱輻射による高い熱伝達効率を得ることができる。
【００３１】
図４に示した構成においても、図２及び図３に示した実施例の場合と同様に、フレキシブルチューブを用いることなく、可動部分を冷却することができる。
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施例によるＬＥＥＰＬ装置の概略図である。
【図２】実施例のＬＥＥＰＬ装置に用いられる撮像装置及びその駆動部分の概略図である。
【図３】中間ブロック、クーリングジャケット及び両者を接続する第１の伝熱部材の平面図である。
【図４】中間ブロックとクーリングジャケットとの間の伝熱機構の他の構成例を示す断面図である。
【図５】従来の温度調節装置を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  下側基準ベース
２  上側基準ベース
３  基準ベース
５  ウエハ用可動ステージ
６  マスク用可動ステージ
７  電子ビーム源
８  真空容器
１０  回転軸受け
１５  露光マスク
２０  撮像装置
２１  中間ブロック
２２  ＸＹ駆動機構
２３  Ｆ軸駆動機構
３０  支柱
３２  ケーブル
３５  クーリングジャケット
３６  第１の伝熱部材
３７  冷媒供給管路
３８  冷媒排出管路
３９  第２の伝熱部材
４０  放熱部材
４１  受熱部材
【図１】
2006351742.tif 000003
【図２】
2006351742.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2006351742.tif 000007