(57)【要約】【課題】  真空チャンバ内に配置されたモータの温度上昇の問題発生時においても、露光装置の基本性能を保証する光学部品の劣化を防止する。【解決手段】  真空チャンバと、該真空チャンバ内に配置されたモータとを有する露光装置において、前記モータの温度を検出する手段と、前記検出した温度を予め設定された温度設定値と比較する手段と、前記検出した温度が前記温度設定値を超えた場合に前記モータのコイルの過熱防止動作を行う手段またはウエハ露光動作を停止する手段とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバと、該真空チャンバ内に配置されたモータとを有する露光装置において、
前記モータの温度を検出する手段と、
前記検出した温度を予め設定された温度設定値と比較する手段と、
前記検出した温度が前記温度設定値を超えた場合に前記モータのコイルの過熱防止動作を行う手段と
を有することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記モータコイル過熱防止動作は、前記モータコイルの電流を停止する動作であることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記モータコイル過熱防止動作は、前記モータコイルの電流を減少させる動作であることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項４】
前記温度設定値は、脱ガスが所定値以下となる温度として予め計測され確認された温度に設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の露光装置
【請求項５】
前記モータ温度の検出箇所がモータケースであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の露光装置。
【請求項６】
前記モータ温度の検出箇所がモータコイルであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の露光装置。
【請求項７】
真空チャンバと、該真空チャンバ内に配置されたモータとを有する露光装置において、
前記モータの温度を検出する手段と、
前記検出した温度を予め設定された温度設定値と比較する手段と、
前記検出した温度が前記温度設定値を超えた場合にウエハ露光動作を停止する手段と
を有することを特徴とする露光装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１つ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、微細な回路パターンを転写するための露光装置に関する。特に高真空で使用する真空チャンバを有し、前記真空チャンバ内で使用する真空モータの温度監視する機能を有し、温度状態によって装置をインターロックする機能を有する露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体メモリや論理回路などの微細な半導体素子を製造するための焼き付け（リソグラフィ）方法として、紫外線を用いた縮小投影露光が行われてきた。縮小投影露光で転写できる最小の寸法は転写に用いる光の波長に比例し、投影光学系の開口数に反比例する。このため微細な回路パターンを転写するために用いる光の短波長化が進められている。転写用の光（紫外光）の波長は、水銀ランプｉ線（波長３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）と短くなってきている。更に０．１μｍを下回るような非常に微細な回路パターンを効率よく焼き付けるために、紫外線よりも更に波長が短い波長１０〜１５ｎｍ程度の極端紫外光（ＥＵＶ光）を用いた縮小投影露光装置が開発されている。また、電子線を用いた露光装置も開発されている。この電子線を用いた露光装置では、電子ビーム（ＥＢ）による直接描画方式や複数電子源方式やステンシルマスク方式など各種方式を用いた露光装置が開発されている。このような、ＥＵＶ光やＥＢを用いる露光装置においては、露光空間を高真空、もしくは減圧雰囲気にすることが必要である。
【０００３】
一方、露光に用いられる光の波長が短くなり、光のエネルギーが高くなることによって、光路中に存在する気体の中に微量に気化した炭素化合物などを分解するようになる。その分解された物質が露光装置を構成するレンズやミラーや絞りなどの光学素子に付着し、光のエネルギーによって固着してしまうことがある。このような炭素化合物類が光学素子に付着堆積することによって、レンズの場合は透過率低下、ミラーの場合は反射率の低下、絞り等の場合は径や形状の変化など、光学素子の性能を劣化させる要因になる。個々の光学素子が劣化することによって、露光装置の照射強度（光強度）や像性能が変化してしまい、露光装置として必要な光学性能が劣化してしまう。そして、その光学性能の劣化を回復させるためには光学系を分解して洗浄するなど多大の労力と時間を要するという問題点がある。したがって、雰囲気中の気体を極力少なくして、ガスの放出を少なくするために高真空の状態で装置を使用することになる。そのために真空チャンバ内で使用する部品も脱ガスを考慮した部材を使用することになる。
【０００４】
真空内で使用する真空対応のモータもこのように脱ガスを考慮した部材を使用する製品が開発されている。高真空中でモータを駆動する際に問題になるのが、モータのコイル部分からの発熱である。真空中の場合には大気中での使用と異なり、気体による放熱がないために、モータを回転させるためにコイルに流す電流とコイル抵抗部の発熱により、短時間に温度が上昇する。モータを回し続ける状況ではコイル温度が上昇し、絶縁材料の許容温度に近づくと絶縁材料からガスが放出される。高トルクを必要とするモータほど、コイルに流す電流値が大きくなり、それに伴い、コイルからの発熱量が大きくなる。またモータの運転のスピードによっても電流量が異なる。ステッピングモータを例にとるとモータ運転のパルス速度によっても発熱の状況は変化する。
そこで装置を構成するモータに応じて、発熱部に冷却機構を取り付けて、冷却することでモータコイルの発熱を抑えて使用することが知られている。しかしながら、冷却系のトラブルが発生すると忽ちモータコイルの温度上昇が生じ、脱ガスにより、真空度が悪化し、脱ガス物質によるチャンバ内汚染の危険が生じることになる。またモータ自体も過熱により、コイルの絶縁物の破損が生じて、モータ故障になる。
【特許文献１】特開平09-074663号公報
【特許文献２】特開2004-146492号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上述の従来例における問題点を解消することを課題とする。
すなわち、本発明は装置内での減圧または真空チャンバ内に配置されたモータの温度上昇の問題発生時においても、露光装置の基本性能を保証する光学部品の劣化を防止することを課題とする。本発明において、「真空」とは「減圧」も含むものとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、真空チャンバと、該真空チャンバ内に配置されたモータとを有する露光装置に関するものである。上記の課題を解決するために、本発明では、前記モータの温度を検出する手段と、前記検出した温度を予め設定された温度設定値と比較する手段とを備える。さらに、前記検出した温度が前記温度設定値を超えた場合に前記モータのコイルの過熱防止動作を行う手段またはウエハ露光動作を停止する手段を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、真空内に配置されるモータ（以下、真空モータという）に起因するモータ故障、装置内の汚染防止、生産するウエハの精度劣化を防止することが可能になる。またモータ異常を未然に検知することも可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の好ましい実施の形態では、真空モータの発熱部周辺に温度センサを配置して真空モータの温度を常時監視する。そして、予め、設定された温度設定値に温度センサの監視温度を到達すると、予め設定された装置内でのシーケンスが動作する。これにより、装置内でのウエハの汚染、装置性能の劣化を防止する。
図１は本発明の一実施形態に係るＥＵＶ露光装置のブロック構成を示している。この露光装置において、投影露光系の光学系３００、レチクルステージ４００、およびウエハステージ５００は真空容器１００および２００に入れられ、高真空の状態で動作する。
ステージ４００、５００の軸の移動を担う不図示のモータは真空対応のモータで構成されている。
ステージ４００、５００は高速移動を繰り返し行うので、モータは、起動トルクを上げるためにコイルに流す電流値を多くとる必要がある。そこで、コイルからの発熱を抑えるために冷却ジャケットをモータケースの周辺に取り付けて、冷却できる構成となっている。
【０００９】
通常の動作では冷却により、モータコイルの発熱量は抑えられており、コイルの絶縁材からの脱ガスが問題となる温度にはならない。しかし、モータに過電流、過負荷などの異常が発生したり、冷却系がトラブルにより停止する状況が発生した場合はモータのコイルが加熱されてモータコイルの温度が上昇する。すると、モータコイルの絶縁材が加熱されて温度によっては絶縁材から、ガスが発生する。また、さらに、もっと高く、絶縁材の許容温度を超える温度上昇が発生した場合はモータの焼損といった重大な事故につながる。
【００１０】
市販モータを例にとり、具体的な絶縁材料の例と温度の数値例を示す。ステッピングモータの場合、コイルの絶縁材料としてはポリアミド、マグネットワイヤにはポリアミドイミド、リード線はテフロン被覆（ＰＴＦＥ）などが用いられている。絶縁材の等級によって許容温度が決まっている。ステッピングモータのコイルは絶縁階級がＢ種となっており、巻線の許容温度は１３０℃となっている。しかし、コイルの巻線の温度が１００℃を越える状況になると脱ガスが急に増える状況になるために、真空環境を維持するためにはモータコイルの温度を１００℃以下に抑えて使用することが必要になる。
【００１１】
温度センサをケースに取り付ける場合、温度センサには、コイルからの熱量がケースを介して伝わるため、温度センサの検出値は、コイル温度より低い温度となる。例えば、コイル温度が１００℃の場合、モータケース温度は６０℃になっている。したがって、温度センサの検出値と比較すべき温度設定値は、コイルの許容温度や絶縁材からの脱ガスが急に増える温度より、上記の温度差だけ低く設定する。
【００１２】
モータの種類、装置内での設置箇所に応じて、使用条件が異なるために予め、許容温度、設置環境に応じて、温度の設定値を予め、温度センサを取り付けて、温度モニタをすることで、決めることができる。
本実施形態は、モータのケース温度を常時監視して、モータの温度上昇により装置に与える状況になる前に装置を安全な状態へ移行するシーケンス動作を行い、装置の性能を維持するインターロック機能を有する露光装置を提供する。
【実施例】
【００１３】
次に、第一の実施例を示す。図２は本発明のモータの温度を監視するモータ駆動部分のハード構成を示すものである。３０はモータ、３１はモータ３０部分の温度を読み取る温度センサである。温度センサは熱電対、サーミスタなどで構成できる。温度センサ３１はモータ３０のケースに取り付けて温度測定が可能である。３５は温度センサ３０を駆動し、温度センサ３０からのアナログ信号を読み取る回路を構成するＩ／Ｏポートである。構成としては、アナログ信号をＡ／Ｄ変換してデジタル値に変換してデジタルデータを出力できる構成となっている。３４はモータ駆動シーケンスをコントロールするコントローラ機能を有するＣＰＵである。３３はモータコントローラ、３２はモータドライバである。
【００１４】
モータコントローラ３３はモータドライバ３２にパルス指令を出力する。モータドライバ３２はこの指令に基づいてモータの動作をコントロールする。モータドライバ３２は、例えば前記モータコントローラ３３の指令パルスをモータを駆動するパルスに変換してモータを駆動するものである。前記ＣＰＵ３４からの指令でモータのケースに取り付けた温度センサを常時監視することでモータのコイルの状態を監視することが可能である。
【００１５】
次に本発明の特徴に係るシーケンス動作の説明を行う。図３は本発明のモータの温度異常に対するインターロック動作のシーケンス示すものである。ステップｓ１は図２で説明したように温度センサ３１によりモータ温度を検出し、Ｉ／Ｏポート３５を通してＣＰＵ３４で温度データを読み取ることによりモータ温度を常時監視するステップを示している。ステップｓ２はモータ温度Ｔが装置内で設定した固有な温度設定値を超えるか否かの判定を行う。設定値としては脱ガスが発生する危険な温度状態に達する危険性がある温度より、数度低い温度ＴＬを設定する。モータ温度Ｔが温度設定値を超えた状態になった場合（Ｔ＞ＴＬ）には前記図２で示すモータドライバ３２からのモータ電流を停止させる動作を行う。例えば、ＣＰＵ３４から、モータコントローラ３３に指令データを入力することによりモータ電流を停止する。これにより、装置が脱ガスの危険性から保護され、装置内の汚染を防止することが可能となる。
【００１６】
図４は別の実施例を示すフロー図である。ステップｓ１１はモータの温度を常時監視するステップである。ステップｓ１２ではモータ温度Ｔを温度設定値ＴＬ２と比較する。モータ温度Ｔが温度設定値ＴＬ２を下回っていれば温度監視を継続する。モータ温度Ｔが温度設定値ＴＬ２（ＴＬ２は予め、モータ毎に装置の性能に影響がでる危険性がある温度を予め温度センサーを取り付けて、モータに流す電流値を変えて、温度を変化させて、影響を調べることで温度設定値を決めておく。）を上回っていればステップｓ１３に進む。温度設定はモータの設置箇所が温度に非常に敏感で精度に影響するところに関する設定となっている。例えば、ウエハステージ５００のモータはモータの発熱の影響がステージ上のウェハに近いためにウェハに熱による影響がでる。予め、どのモータの発熱が装置の性能に敏感に影響するかを実験により求めておいて、モニターするモータ箇所と温度設定を決めることができる。ステップｓ１３はそのような状況になる前にステップｓ１４で警告を発し、ステップｓ１５でウエハ露光動作を停止することで露光精度の劣化を防止することができる。
【００１７】
［微小デバイス製造の実施例］
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５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る。後工程は、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。
【００１８】
上記ステップ４のウエハプロセスは、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ステップを有する。また、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を有する。さらに、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を有する。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】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係るＥＵＶ露光装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の装置における真空モータの温度データを検出するハード構成を表すブロック図である。
【図３】本発明の実施例１における真空モータのインターロックシーケンスを表すフロー図である。
【図４】本発明の実施例２における真空モータのインターロックシーケンスを表すフロー図である。
【図５】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】
【００２０】
１００、２００：真空容器
３００：投影光学系
４００：レチクルステージ
５００：ウエハステージ
【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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