(57)【要約】【課題】複数の冷却対象を有する装置において、それらを効率的に冷却温調する。【解決手段】複数の冷却対象８、１４（１７）、１５をそれぞれ冷却温調するための複数の冷却温調ユニット４０、５０、６０を備え、該複数の冷却温調ユニット４０、５０、６０による冷却温調系統は、純水、フッ素系不活性溶液、気体、不凍液を含む冷媒グループから選択されるいずれか１つの冷媒を使用する第１の冷却温調系統と、該冷媒グループから選択されるいずれか１つの冷媒であって第１の冷却温調装置が使用する冷媒とは異なる冷媒を使用する第２の冷却温調系統とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の温調対象を有するデバイス製造装置であって、
前記複数の温調対象をそれぞれ温調するための複数の温調系統を備え、
前記複数の温調系統は、
純水、フッ素系不活性溶液、気体、不凍液を含む冷媒グループから選択されるいずれか１つの冷媒を使用する第１の温調系統と、
前記冷媒グループから選択されるいずれか１つの冷媒であって前記第１の温調系統が使用する冷媒とは異なる冷媒を使用する第２の温調系統と、
を含むことを特徴とするデバイス製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デバイス製造装置及びデバイス製造方法に係り、特に、複数の温調対象とそれらを温調する複数の温調系統を有するデバイス製造装置及び該装置を使用したデバイス製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、露光装置に搭載された位置決め装置の駆動部（例えば、リニアモータ）等の発熱体を冷却温調する方法としては、図２に示すように、温度管理されたフッ素系不活性溶液を発熱体を通して循環させることが一般的に行われている。図２は、露光装置に搭載された位置決め装置を示したものであり、位置決め対象（例えば、ウエハ、レチクル等）１９の位置を計測ミラー２０及びレーザー干渉計２１を用いて精度に測定し、固定子２７及び可動子２８で構成されるリニアモータにフッ素系不活性溶液を循環させて温度を一定に保っている。
【０００３】
リニアモータは、特開平１０−３０９０７１号公報に開示されているように、ジャケット構造を有し、冷媒が直接コイルから発熱熱量を回収する。
【０００４】
冷媒としてフッ素系不活性冷媒を用いることには、以下の理由がある。
（１）フッ素系不活性溶液は化学的に非常に安定な液体であるため、冷媒の劣化や腐敗が生じず、メンテナンスが不要である。
（２）フッ素系不活性溶液は錆を誘発しないため、配管や継ぎ手などの錆の心配がない。また、万が一、冷媒が漏れた場合においても、装置内への影響が少ない。
（３）フッ素系不活性溶液は電気絶縁性が非常に高い（１０１５Ω・ｃｍ程度）ため、コイル等を直接冷却しても絶縁性に問題ない。
【０００５】
また、フッ素系不活性溶液以外の冷媒を使う循環冷却の技術としては、空気や炭酸ガスなどの気体冷媒や、油、ブライン（エチレングリコール系やプロピレングリコール系）と呼ばれるいわゆる不凍液系冷媒や、防錆剤や腐敗防止剤等の各種添加剤を混ぜた水を用いたものがある。
【０００６】
昨今、処理速度（スループット）の向上に伴うステージ加速度は増加の一途であり、更に原版や基板の大型化に伴ってステージの質量が増大している。このため、＜移動体の質量＞×＜加速度＞で定義される駆動力は非常に大きなものとなり、そのためにステージ駆動用のリニアモータの発熱量が増大し、発熱が周囲に与える影響が問題として顕在化しつつある。
【０００７】
一方、ＬＳＩあるいは超ＬＳＩなどの極微細パターンで形成される半導体素子の製造工程において、原版に描かれた回路パターンを感光剤が塗布された基板上に縮小投影して焼き付け形成する縮小型投影露光装置が使用されている。半導体素子の実装密度の向上に伴いパターンのより一層の微細化により、高精度な位置決めを行う必要が有り、リニアモータからの発熱が干渉計の計測精度に与える影響を抑えることが要求されている。
【０００８】
［特許文献］
特開平１０−３０９０７１号公報
【発明が解決しようとする課題】
不活性冷媒には、従来技術で述べたような長所がある一方で、以下の短所がある。
（１）冷媒単価が高い。
（２）温暖化係数が高い。
（３）単位体積あたりの熱容量（比熱×密度）が水の約１／２と小さい。
【０００９】
フッ素系不活性溶液は、添加剤を含む水やブラインなどの各種冷媒に比べて冷媒単価が大凡１０〜５０倍程度と非常に高い。そのため、大量の冷媒を必要とする露光装置においては、コストの面で課題となっていた。また、フッ素系不活性溶液は、化学的安定性が高いが故に大気中でも分解されないことから、地球温暖化係数ＧＷＰ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｗａｒｍｉｎｇ　Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）が非常に高く、地球環境的には、大量の使用は好ましくないことが指摘されている。
【００１０】
このような背景に加えて、特に露光装置においては駆動部の更なる高出力化が求められており、冷却能力の向上が望まれている。
【００１１】
冷却能力の向上には、
（１）冷媒流量を大きくする、
（２）冷媒温度を下げる、
（３）冷媒の熱容量を大きくする、
ことが考えられる。
【００１２】
しかし、冷媒流量増加に伴って、必要とされるポンプ能力は二乗に比例して増加するため、ポンプが非常に大きくなってしまい、従来以上の流量確保は困難になってきている。更に、温度制御対象である位置決め対象付近に供給される冷媒の流量を従来以上に大きくすると、冷媒の流れが乱流となる。このような乱流は配管等の振動を誘発し、この振動が位置決め制御系への外乱となって位置決め精度の悪化を招き、更には露光精度の低下を招く。また、冷媒温度を下げ過ぎると、冷媒流路の周辺の空気が全体雰囲気と比較して低くなり過ぎ、これにより温度むらが生じ、位置を測定するための干渉計レーザーの揺らぎを誘発してしまう。これが、測定精度さらには位置決め精度の悪化を招く。そのため、フッ素系不活性溶液に代わる熱容量の大きな冷媒が望まれている。
【００１３】
熱容量の大きな冷媒としては、防錆剤や防腐剤などを添加した水を用いることが考えられ、実際に様々な工作機械で使用されている。しかし、防錆剤や防腐剤などを添加した水は、従来のフッ素系不活性冷媒が有する電気絶縁性を有しないため、上記のような電気部品を直接冷却する構造を採用することを難しくする。そのため、フッ素系不活性冷媒に代わり、かつ電気絶縁性の確保できる冷媒が強く求められていた。
【００１４】
また、半導体工場では、非常にクリーン度の高い空間が保たれており、半導体製造工程では、埃などの微少な有機物はもちろんのこと金属イオンやアミン系有機物イオン等による雰囲気の汚染を最小限に抑えられている。このため、露光装置で用いる冷媒等についても、冷媒が漏れた場合を想定して、これらの汚染物質を含まないことが望まれていた。
【００１５】
また、別の観点から考えると、従来は、複数の冷却温調対象を有する装置において、それらを冷却温調する複数の温調系統が共通の冷媒を使用する。しかしながら、上記のように、フッ素系不活性溶液、気体、不凍液等の冷媒は、それぞれ異なる特徴を有する。したがって、本発明者は、複数の冷却温調対象を有する装置においては、経済的及び物理的な効率等を考慮しながら冷却温調対象の特性に応じた冷媒を使用することが好ましいとの着想に至った。
【００１６】
本発明は、上記の背景に鑑みてなされたものであり、例えば、複数の冷却温調対象を有する装置において、それらを効率的に冷却温調することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面は、複数の温調対象を有するデバイス製造装置に係り、該装置は、前記複数の温調対象をそれぞれ温調するための複数の温調系統を備える。ここで、前記複数の温調系統は、純水、フッ素系不活性溶液、気体、不凍液を含む冷媒グループから選択されるいずれか１つの冷媒を使用する第１の温調系統と、前記冷媒グループから選択されるいずれか１つの冷媒であって前記第１の温調系統が使用する冷媒とは異なる冷媒を使用する第２の温調系統とを含むことを特徴とする。
【００１８】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記第１の温調系統は、純水を冷媒として使用することが好ましい。ここで、前記第１の温調系統は、純水中の不純物を除去するための不純物除去ユニットを有することが好ましい。更に、前記第１の温調系統は、閉じた経路で構成されていることが好ましい。
【００１９】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記複数の温調系統の少なくとも一部（例えば、第１の温調系統と第２の温調系統）は、独立して運転可能に構成されていることが好ましい。
【００２０】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記複数の温調系統は、それぞれ、冷媒の温度を検出する温度検出部と、前記温度検出部によって検出された温度に基づいて冷媒の温度を制御する温度制御部とを有することが好ましい。
【００２１】
本発明の好適な実施の形態によれば、該装置は、基板をパターンで露光する露光部を更に備える露光装置として構成され得る。ここで、前記露光部は、パターンを基板に投影する投影系と、駆動部を有するステージ装置とを備え、前記第１の温調系統は、前記駆動部を温調し、前記第２の温調系統は、前記投影系を温調するように構成されていることが好ましい。また、前記複数の温調系統は、前記露光部を通して循環させる温調用気体を温調する第３の温調系統を含み、前記第３の温調系統は、温調用気体を温調するための冷媒として、前記第１の温調系統及び前記第２の温調系統が使用する冷媒と異なる冷媒を使用するように構成されていることが好ましい。
【００２２】
本発明の第２の側面は、デバイス製造方法に係り、上記のデバイス製造装置によって基板を処理する工程を含むことを特徴とする。
【００２３】
本発明の第３の側面は、デバイス製造方法に係り、上記のデバイス製造方法によって基板をパターンで露光する工程と、前記基板を現像する工程とを含むことを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００２５】
本発明の好適な実施の形態では、複数の冷却温調対象を有するデバイス製造装置において、冷媒として、純水、フッ素系不活性溶液、気体、又は、不凍液を冷却温調対象に応じて使用する。ここで、使用する冷媒は、例えば、経済的な効率、物理的な効率（例えば、熱の回収効率）、更には装置のサイズ等を考慮しながら、冷却温調対象の特性（例えば、発熱量、配置場所等）に応じて決定されうる。これにより、要求される仕様を満たし、かつ効率的で小型の冷却温調装置を得ることができる。
【００２６】
ここで、特に、発熱量が大きい冷却温調対象、及び／又は、周辺雰囲気への熱の放射が好ましくない冷却温調対象については、冷媒として純水を使用することが好ましい。例えば、リニアモータ等の駆動部を有するデバイス製造装置、特に露光装置に冷却温調装置を組み込む場合、該駆動部を冷却温調する冷却温調系統では、冷媒として純水を使用することが好ましい。この場合、冷却効率の向上により、発熱に起因する露光装置の性能（例えば、位置決め精度）の低下を抑え、微細なパターンを精度良く基板に転写することができる。また、冷却効率の向上は、ステージ速度等の向上、更には処理速度（スループット）の向上にも寄与する。しかも、純水は、経済性の観点でも優れている。
【００２７】
純水は、熱容量が大きく、電気絶縁性が高く、デバイス製造プロセスや環境に対する汚染或いは悪影響がない点で優れた冷媒であると言える。このような有利性を得るために、純水の純度は、１ＭΩ・ｃｍ以上（０．１ｕＳ／ｃｍ以下）に管理されることが好ましい。
【００２８】
一方、発熱量が小さい冷却温調対象については、純水以外の冷媒、例えば、フッ素系不活性溶液、気体、又は、不凍液を使用することが好ましい。ここで、純水を冷媒として使用する場合には、純水の純度（水質）を所定のレベルに維持する必要があり、そのために不純物除去ユニットを設けることが好ましいが、これが冷却装置の大型化をもたらす。そこで、発熱量が小さい冷却温調対象については、このような不純物除去ユニットが不要な冷媒、すなわち特性（性能）の維持が容易な冷媒を使用することが好ましい。
【００２９】
図１は、本発明の好適な実施の形態の露光装置（デバイス製造装置）の構成を概略的に示す図である。露光装置１００は、冷却温調設備１８を有し、該冷却温調設備１８は、複数の冷却温調ユニット４０、５０、６０を有する。第１冷却温調ユニット４０は、空気冷却器８に冷媒を供給して空気３０を冷却温調し、第２冷却温調ユニット５０は、レチクルステージリニアモータ１４及びウエハステージリニアモータ１７に冷媒を供給しこれらを冷却温調し、第３冷却温調ユニット６０は、レンズ（投影光学系）１５に冷媒を供給しこれを冷却温調する。ここでは、第１冷却温調ユニット４０、第２冷却温調ユニット５０、第３冷却温調ユニット６０による冷却温調系統をそれぞれ第１冷却温調系統、第２冷却温調系統、第３冷却温調系統と呼ぶ。
【００３０】
まず、第１冷却温調系統について説明する。露光装置１００内では、温調空気３０が循環している。送風ファン９によって送り出された空気３０は、ヒータ１０によって所定の温度に再加熱され、フィルタ１１を通ってチャンバ１２内に吹き込まれる。チャンバ１２内を通る間にリニアモータ等の発熱源によって加熱された空気３０は、空気冷却器８により冷却される。
【００３１】
空気冷却器８には、冷媒として、第１温調ユニット４０で所定の温度に制御された不凍液が不凍液径路５を通して供給される。この冷媒は、気体冷媒であってもよいし、油、ブライン（エチレングリコール系やプロピレングリコール系）と呼ばれるいわゆる不凍液系冷媒であってもよいし、防錆剤や防腐防止剤を混ぜた水であってもよい。これらの冷媒は、冷媒の維持・管理の手間が少なく、メンテナンス性が高く、また、コストが低い。
【００３２】
次に、第２冷却温調系統について説明する。レチクルステージ１３を駆動するレチクルステージリニアモータ１４、ウエハステージ１６を駆動するウエハステージリニアモータ１７などの発熱量が大きい発熱部については、従来の一般的な冷媒であるフッ素系不活性冷媒に比べて熱容量が約２倍の純水を冷却媒体として使用することにより、冷却媒体の流量の増加を抑えることができる。
【００３３】
リニアモータ等の発熱体を冷却温調するための冷媒には、電気絶縁性及び耐腐食性が高いことに加えて、冷媒が漏れた場合を想定して、汚染物質を含まない事が望まれる。そこで、第２冷却系統では、例えば比抵抗が１ＭΩ・ｃｍ以上の純水を使用することが好ましい。
【００３４】
第２温調ユニット５０を含む純水径路６には、不純物除去装置４が設けられている。不純物除去装置４は、例えば、脱気膜、イオン交換樹脂、逆浸透膜、活性炭フィルタ、メンブレンフィルタ、殺菌灯等の全部又は一部で構成されている。また、純水内の溶存酸素を除去する方法として、純水径路６内に純水貯蔵用タンクを設けて、タンク内の空間を窒素で満たし、純水中の溶存酸素を除去する方法や、タンク下面から窒素を吹出させるバブリング法を用いてもよい。
【００３５】
純水径路６を完全な循環系すなわち閉じた経路とすることにより、外部から純水が随時補給されるシステムに比べて、第２温調ユニット５０を小型化し、露光装置全体を小型化することができる。これは、完全な循環系にすることにより、純度を維持するために必要な不純物除去装置４の負担を小さくすることができるからである。
【００３６】
各温調ユニット４０、５０、６０は、独立して運転可能に構成されることが好ましい。このような構成によれば、例えば、露光装置を長期間止める場合において、第２温調ユニット５０だけを運転し、これにより露光装置全体の電力消費を抑えながら純水の水質（純度）を維持することができる。
【００３７】
次に、第３冷却温調系統について説明する。レンズ（投影光学系）１５のように、冷却媒体が漏れた場合の影響を少なくしたい箇所や、非常に高い電気絶縁性の確保が必要な箇所については、冷却媒体としてフッ素系不活性冷媒を使用することが好ましい。フッ素系不活性冷媒は、第３温調ユニット６０で所定の温度に制御され、フッ素系不活性冷媒経路７を通してレンズ１５に供給される。フッ素系不活性冷媒は、化学的に非常に安定した液体なため、冷媒の劣化や腐敗が生じず、メンテナンスが殆ど不要である。
【００３８】
各温調ユニット４０、５０、６０は、冷媒を所定の温度に制御するために、温度制御部１（１ａ、１ｂ、１ｃ）、温度調整部２（２ａ、２ｂ、２ｃ）、温度検出部３（３ａ、３ｂ、３ｃ）を有する。温度制御部１は、温度検出部３で検出される温度に基づいて温度調整部２を制御し、露光装置内の各ユニットに所定の温度の冷媒を供給する。
【００３９】
次に、上記の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３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なう。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。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、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なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これを出荷（ステップ７）する。
【００４０】
図４は、上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す図である。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を成膜する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では上記の露光装置によって回路パターンをウエハに転写する。ステップ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、例えば、複数の冷却対象を有する装置において、それらを効率的に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施の形態の冷却設備及びそれを含むデバイス製造装置の概略構成を示す図である。
【図２】従来の冷却設備を説明する概念図。
【図３】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。
【図４】上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ，１ｃ：温度制御部、２ａ，２ｂ，２ｃ：温度調整部、３ａ，３ｂ，３ｃ：温度検出部、４：不純物除去装置、５：不凍液経路、６：純水径路、７：フッ素系不活性冷媒経路、８：空気冷却器、９：送風ファン、１０：ヒータ、１１：フィルタ、１２：チャンバ、１３：レチクルステージ、１４：レチクルステージリニアモータ、１５：レンズ、１６：ウエハステージ、１７ウエハステージリニアモータ、１８：温調システム、１９：位置決め対象、２０：計測ミラー、２１：レーザー干渉計、２２：光路、２３：コントローラ、２４：ドライバ、２５：ポンプ、２６：温調装置、２７：ステージリニアモータ（固定子）、２８：ステージ（可動子）、３０：空気、４０：第１温調ユニット、５０：第２温調ユニット、６０：第３温調ユニット、１００：露光装置
【図１】
2004134566.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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