(57)【要約】【課題】安全でかつ生産性の高い温調システム及びそれを組み込んだ露光装置を提供すること【解決手段】本発明の好適な実施の形態に係る温調システムは、チャンバ２３と、チャンバ２３に供給する不活性ガスを冷却するための冷却器２９と、チャンバ２３と冷却器２９とを通して不活性ガスを循環させる循環経路２、３と、循環経路２、３におけるチャンバ２３と冷却器２９の出口との間に配置された遮断弁８と、循環経路２、３におけるチャンバ２３と冷却器２９の入口との間に配置された遮断弁５と、を備える。【選択図】　図２
2004128213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバと、
前記チャンバに供給する不活性ガスを冷却するための冷却器と、
前記チャンバと前記冷却器とを通して不活性ガスを循環させる循環経路と、
前記循環経路における前記チャンバと前記冷却器の出口との間に配置された第１遮断弁と、
前記循環経路における前記チャンバと前記冷却器の入口との間に配置された第２遮断弁と、
を備えることを特徴とする温調システム。
【請求項２】
前記第１遮断弁と前記第２遮断弁との間にフィルタを備えることを特徴とする請求項１に記載の温調システム。
【請求項３】
前記循環経路に配置された送風機を更に備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の温調システム。
【請求項４】
前記循環経路における前記第１遮断弁の下流側に外部環境の気体を該循環経路に導入するために吸気弁を介して接続される吸気通路を更に備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の温調システム。
【請求項５】
前記循環経路における前記第２遮断弁の上流側に該循環経内路の気体を外部環境に排気するために排気弁を介して接続される排気通路を更に備えることを特徴とする請求項４に記載の温調システム。
【請求項６】
露光光で基板にパターンを転写するための露光装置であって、
露光光が通過する空間を内部に有するチャンバと、
前記チャンバに供給する不活性ガスを冷却するための冷却器と、
前記チャンバと前記冷却器とを通して不活性ガスを循環させる循環経路と、
前記循環経路における前記チャンバと前記冷却器の出口との間に配置された第１遮断弁と、
前記循環経路における前記チャンバと前記冷却器の入口との間に配置された第２遮断弁と、
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項７】
請求項６に記載の露光装置を用いて基板にパターンを形成することを特徴とするデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、温調システム及びそれを組み込んだ露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造等に用いられる露光光源は、パターンの微細化に伴って短波長化が進んでいる。即ち、露光光源は、ｉ線からエキシマレーザへシフトし，更にそのレーザ光源もＫｒＦからＡｒＦへとシフトしてきた。更なる微細化技術を確立するためにＦ２レーザの使用が検討されている。
【０００３】
Ｆ２レーザを光源に用いた露光システムを構築するためには、露光光エネルギが減衰するという問題を解決する必要がある。Ｆ２レーザ光は、大気中に含まれる水分や酸素にエネルギが吸収されるため、従来の露光装置をそのまま適用することは出来ない。
【０００４】
そこで、Ｆ２レーザへの対応を図る手段として、露光光が通過する空間を隔壁等で密閉し、その空間に窒素等の不活性ガスを充填する方法が考えられる。しかし、この方法においても、ウエハ及びレチクルが配置される空間を一定の温度にして、温度揺らぎを除去するための不活性ガスの温調システム及び循環システムを必要とする。
【０００５】
図３に従来の不活性ガス循環システムの概略図を示す。露光装置本体内部のウエハ空間２１及びレチクル空間２２を隔壁２３で囲み、隔壁２３内部を密閉空間とする。各空間には温調ガス吹き出し部２４および排出部２５が連設される。
【０００６】
温調ガス吹き出し部２４には、フィルタ２６が設置される。温調されたクリーンな不活性ガスがウエハ空間２１及びレチクル空間２２内部へと吹き出される。ウエハ空間２１及びレチクル空間２２内部へ吹き出された不活性ガスは、ウエハ空間２１及びレチクル空間２２内部の発熱を吸収し、各々の排出部２５から排出される。不活性ガスは、リターンダクト２８を通じて冷却器２９へ送られ、冷媒３０と熱交換されて、その後、ヒータ３１により加熱温調され、温調ガス吹き出し部２４に送られ循環する。
【０００７】
また、不活性ガス注入弁２７より高純度の不活性ガスをウエハ空間２１及びレチクル空間２２に所定量供給し、不活性ガス排出弁３５よりウエハ空間２１及びレチクル空間２２内のガスを所定量排出することにより、ウエハ空間２１及びレチクル空間２２内の不活性ガスの純度を維持する。
【０００８】
不活性ガスの温調は、温度センサ３２が不活性ガスの温度を検出し、その信号が温調器３３に提供され、ＰＩＤフィードバック制御によってその出力がヒータ３１に供給されることにより行われる。これによって、不活性ガスは、温度センサ３２が設置された箇所における温度が一定になるように制御される。不活性ガスの循環は、冷却器２９とヒータ３１との間に設置された送風機３４により行われる。
【０００９】
【特許文献１】
特開平０９−２４６１４０号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の不活性ガス循環システムは、密閉空間に配置されたウエハチャックをクリーニングする作業等の定期的なメンテナンス、又は、ウエハロスト等のトラブルが発生した場合等において、以下に示すような問題点を有する。
（１）作業者が密閉空間にアクセスする必要がある場合、その内部は不活性ガスが満たされた空間であるために非常に危険である。従って、専用の空気置換用の送風機等が必要とされる。
（２）密閉空間内部を空気で置換した場合、フィルタが水分を吸収する。このため、再度、密閉空間を不活性ガスで満たされた空間に戻す場合に、フィルタの水分が悪影響を及ぼす。
（３）水分を含むガスが冷却器を通過すると結露し、その結露水が不活性ガス循環時に悪影響を及ぼす。
【００１０】
特に、（２）と（３）の問題点は、露光装置の立ち上げ時における不活性ガスへの置換時間に大きく影響し、スループットを著しく低下させる要因となりうる。
【００１１】
本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、安全でかつ生産性の高い温調システム及びそれを組み込んだ露光装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面は、温調システムに係り、チャンバと、前記チャンバに供給する不活性ガスを冷却するための冷却器と、前記チャンバと前記冷却器とを通して不活性ガスを循環させる循環経路と、前記循環経路における前記チャンバと前記冷却器の出口との間に配置された第１遮断弁と、前記循環経路における前記チャンバと前記冷却器の入口との間に配置された第２遮断弁と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記第１遮断弁と前記第２遮断弁との間にフィルタを備えることが好ましい。
【００１４】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記循環経路に配置された送風機を更に備えることが好ましい。
【００１５】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記循環経路における前記第１遮断弁の下流側に外部環境の気体を該循環経路に導入するために吸気弁を介して接続される吸気通路を更に備えることが好ましい。
【００１６】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記循環経路における前記第２遮断弁の上流側に該循環経路の気体を外部環境に排気するために排気弁を介して接続される排気通路を更に備えることが好ましい。
【００１７】
本発明の第２の側面は、露光光で基板にパターンを転写するための露光装置に係り、露光光が通過する空間を内部に有するチャンバと、前記チャンバに供給する不活性ガスを冷却するための冷却器と、前記チャンバと前記冷却器とを通して不活性ガスを循環させる循環経路と、前記循環経路における前記チャンバと前記冷却器の出口との間に配置された第１遮断弁と、前記循環経路における前記チャンバと前記冷却器の入口との間に配置された第２遮断弁と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明の第３の側面は、デバイスの製造方法に係り、請求項６に記載の露光装置を用いて基板にパターンを形成することを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００２０】
図２は、本発明の好適な実施の形態に係る温調システムの構成を示す概念図である。
【００２１】
図２に示すように、チャンバ２３と、チャンバ２３に供給する不活性ガスを冷却するための冷却器２９とが配管接続されて、冷却器２９により冷却された気体を循環させるための循環経路２、３が形成されている。冷却器２９の入口側と出口側とには、それぞれ遮断弁５、８が配置されている。
【００２２】
チャンバ２３には、メインテナンス等において、大気等の外部環境の気体が導入されうる。例えば、チャンバ２３には、外部気体経路を介して外部環境の気体が導入され得る。この外部気体経路は、例えば、チャンバ２３に開口部を設けて、この開口部に配管を接続して形成されうる。また、外部気体経路には、吸気弁９が設けられる。外部環境の気体をチャンバ２３に導入する場合は、遮断弁５、８を共に閉状態とし、吸気弁９を開状態とする。
【００２３】
また、温調システムは、チャンバ２３に所定のガス（例えば、不活性ガス）を供給するための供給部を備え、チャンバ２３に所定のガスを供給することができる。この場合、温調システムは、例えば、所定のガスが満たされたチャンバ２３にリーク等によって外気が入り込むといった場合にも、遮断弁５、８を共に閉状態とすることによって、水分を含む気体が冷却器で結露することを防止することもできる。
【００２４】
以上の処理により、温調システムは、外部環境の気体をチャンバに導入した場合、例えば、水分を含む気体が冷却器を通過して結露することを防止することができる。
（実施例）
本発明の好適な実施例では、本発明の好適な実施の形態に係る温調システムを露光装置に組み込んだ例について説明する。
【００２５】
図１は、本発明の好適な実施例に係る露光装置の構成を示す概念図で、前述の実施の形態の構成と共通する部分は同じ番号で示している。
【００２６】
図１に示すように、基板（ウエハ）Ｗが配置されたウエハ空間２１及び原版（レチクル）Ｒが配置されたレチクル空間２２は、チャンバ２３で囲まれている。ウエハ空間２１及びレチクル空間２２は、密閉可能な空間である。温調システム１は、この密閉空間に、温調された不活性ガスを循環させるための循環経路２’、３’を備える。具体的には、温調システム１は、温調システム供給ダクトによって循環経路２’が形成され、リターンダクトによって循環経路３’が形成それぞれ形成されている。
【００２７】
温調システム１は、前記循環経路２’、３’内を流れる気体の流れ方向に対し、送風機３４，冷却器２９，フィルタボックス４、ヒータ３１の順に配列された内部機器を備える。送風機３４と冷却器２９との間には、遮断弁５が配置されている。更に、循環経路２’、３’における遮断弁５の上流側には排気弁６及び排気通路７が配置されている。
【００２８】
また、循環経路２’、３’における遮断弁８の下流側に吸気弁９及び吸気通路としての吸気ダクト１０が配置されている。吸気弁９は吸気ダクト１０と連通し、さらに吸気ダクト１０はフィルター１１を介してクリーンルーム１２と通じている。
【００２９】
フィルタボックス４の内部では、ケミカルフィルタ１３により循環経路２’、３’内を循環するガス（循環ガス）中のケミカルコンタミネーション（化学的な汚染物）が除去され、更に、ＵＬＰＡフィルタ１４によって循環ガス中のパーティクルが除去される。また、ウエハ空間２１及びレチクル空間２２並びにフィルタボックス４の各々は、不活性ガス注入弁１５及び排出弁１６をそれぞれ備える。
【００３０】
ウエハ空間２１及びレチクル空間２２等を含む全系を、大気状態から不活性ガスで置換する場合、各々の不活性ガス注入弁１５及び排出弁１６が開かれ、不活性ガスが注入されるとともに、排出弁１６下流に配置された濃度センサ１７によって不活性ガス濃度が測定される。不活性ガス濃度が所定の濃度になったら、不活性ガスの循環が開始される。この場合、排気弁６並びに吸気弁９は閉状態である。
【００３１】
不活性ガスの循環は、遮断弁５及び遮断弁８を開状態として、送風機３４を起動することによって行われる。送風機３４によって冷却器２９に送られた循環ガスは、冷却器２９で冷却された後、フィルタボックス４でケミカルコンタミネーションおよびパーティクルが除去され、ヒータ３１にて所定の温度に温調され、各温調密閉空間２１、２２に吹き出される。ここで、全系の不活性ガス濃度を維持するために、不活性ガス注入弁１５及び排出弁１６を開状態として、不活性ガスを常に注入しつつ内圧を一定に保つべく、排出弁１６下流に配置された絞り弁１８を介して不活性ガスを排出しながら不活性ガスを循環させるのが好ましい。なお、ウエハ空間２１及びレチクル空間２２の吹き出し部は、抵抗体１９を介して、吹き出し均一な流れにすることが好ましい。
【００３２】
温調密閉空間２１、２２内部を大気に置換する場合、遮断弁５及び遮断弁８を閉め、遮断弁５と遮断弁８との間を密閉状態とし、冷却器２９及びフィルタボックス４内部のフィルタを、大気と接触させない状態にする。この状態で吸気弁９及び排気弁６を開けて、送風機３４を起動すると、クリーンルーム１２からフィルタ１１によりパーティクル等が除去された大気がウエハ空間２１及びレチクル空間２２に供給され、ウエハ空間２１及びレチクル空間２２内の不活性ガスは、送風機３４、排気弁６、及び排気ダクト７等を経由して排気される。この場合、各不活性ガス注入弁１５は閉状態とする。
【００３３】
本実施例によれば、温調密閉空間２１、２２内部を大気に置換する場合であっても、ケミカルフィルタ１３及びＵＬＰＡフィルタ１４は、大気と接触しないため、これらのフィルタへの水分の吸着を防止できる。また、冷却器２９内を大気が通過することもないため、結露水も発生しない。従って、大気から不活性ガスへ置換する場合も、これらの水分による悪影響が回避されるとともに、スループットの向上が図られる。また、送風機（循環用ファン）３４によって気体の置換が行われるため、置換に要する時間も非常に短く、スループットが更に大きく向上するとともに、装置のコンパクト化を図ることもできる。
（他の実施形態）
図４は、上記の露光装置を用いた半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローである。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。
【００３４】
図５は、上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。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を用いてウエハを移動させ、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。以上により、安全でかつ生産性の高いプロセスが可能である。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、安全でかつ生産性の高い温調システム及びそれを組み込んだ露光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施例に係る露光装置の構成を示す概念図である。
【図２】本発明の好適な実施の形態に係る温調システムの構成を示す概念図である。
【図３】従来の不活性ガス循環システムの概略図である。
【図４】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５】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】
１：温調システム　２：供給ダクト　３：リターンダクト　４：フィルタボックス　５：遮断弁６：排気弁　７：排気ダクト　８：遮断弁　９：吸気弁　１０：吸気ダクト　１１：フィルタ　１２：クリーンルーム　１３：ケミカルフィルタ
１４：ＵＬＰＡフィルタ　１５：注入弁　１６：排出弁　１７：濃度センサ
１８：絞り弁　１９：抵抗体　２１：ウエハ空間　２２：レチクル空間　２３：チャンバ　２４：温調ガス吹出部　２５：排出部　２６：フィルタ　２７：不活性ガス注入弁　２８：リターンダクト　２９：冷却器　３０：冷媒　３１：ヒータ　３２：温度センサ　３３：温調器　３４：送風機　３５：不活性ガス排気弁
【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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