(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ内気圧を外気圧の変動に対して設定気圧に保つチャンバ内気圧制御方法において、
外気圧を検出する外気圧センサの信号を、移動平均をとる演算装置又はローパスフィルターに入力して数十秒周期の変動を有する圧力値を取得し、得られた圧力値に対して所定圧加算してチャンバ内設定気圧を作成し、
チャンバ内気圧を内気圧センサにより検出し、
チャンバ内設定気圧とチャンバ内気圧との差に基づいて、チャンバに外気を導入するダクトに接続された外気導入バルブの開度を調整して、チャンバ内気圧がチャンバ内設定気圧となるよう、外気導入量を制御する
ことを特徴とするチャンバ内気圧制御方法。
【請求項２】
チャンバ内空気を外調機で循環させ、そのチャンバ内気圧を外気圧の変動に対して設定気圧に保つチャンバ内気圧制御方法において、
外気圧を検出する外気圧センサの信号を、移動平均をとる演算装置又はローパスフィルターに入力して数十秒周期の変動を有する圧力値を取得し、得られた圧力値に対して所定圧加算してチャンバ内設定気圧を作成し、
チャンバ内気圧を内気圧センサにより検出し、
チャンバ内設定気圧とチャンバ内気圧との差に基づいて、外調機に接続された外気導入バルブの開度を調整して、チャンバ内気圧がチャンバ内設定気圧となるよう、外調機に導入させる外気導入量を制御する
ことを特徴とするチャンバ内気圧制御方法。
【請求項３】
外調機は、ファンと、空気循環量を調整するダンパと、ファンの吸込側に接続された外気導入バルブとからなる
請求項２記載のチャンバ内気圧制御方法。
【請求項４】
外気導入量の制御は、外気圧の数十秒周期の変動周期よりも速い速度で制御される請求項１に記載のチャンバ内気圧制御方法。
【請求項５】
チャンバ内空気を外調機で循環させると共に外調機より外気を導入してチャンバ内気圧を外気圧より高めに保持してチャンバ内気圧を制御する装置において、
外気圧を検出する外気圧センサと、
チャンバ内気圧を検出する内気圧センサと、
外調機に外気を導入する外気導入バルブと、
外気圧センサの信号を、移動平均をとる演算装置又はローパスフィルターに入力して数十秒周期の変動を有する圧力値を取得し、得られた圧力値に対して所定圧加算してチャンバ内設定気圧を作成する信号変換器と、
信号変換器から取得したチャンバ内設定気圧と内気圧センサからにより取得したチャンバ内気圧との差に基づいて、外気導入バルブの開度を調整して、チャンバ内気圧がチャンバ内設定気圧となるよう、外調機に導入させる外気導入量を制御するチャンバ気圧制御手段と、
を備えたことを特徴とするチャンバ内気圧制御装置。
【請求項６】
チャンバに、チャンバ内から排気された空気を再度チャンバに供給する空気循環系が接続され、
外調機は、ファンと空気循環量を調整するダンパと、ファンの吸込側に接続された外気を導入する外気導入ダクトと、を有し、
外気導入バルブは外気導入ダクトに接続される
請求項５に記載のチャンバ内気圧制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステッパ露光装置やレーザ計測装置などを収容するチャンバ内気圧制御方法、チャンバ内気圧制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
露光装置やレーザ計測装置などは、クリーンルーム内等に形成されたチャンバ内に収容され、そのＸ−Ｙステージの位置は、レーザ干渉計で精密測定される。このレーザ干渉計による測長においては、温度や湿度変化によって、レーザ波長が変化するため、空調機によってチャンバ内の温度や湿度を制御している。
【０００３】
ところで、干渉計ビーム光路中に空気の揺らぎが生じると、光路の空気屈折率が変化したり、又はレーザ波長が変化したり、結果的に測定精度が低下する。
例えば光路中の温度、気圧、湿度がそれぞれΔＴ（℃）、ΔＰ（ｈＰａ）、ΔＨ（％）変化した場合、レーザ波長λの相対的変化量Δλ／λは、近似的に次式で表せる。
Δλ／λ＝（０．９３ΔＴ＋０．２７ΔＰ−０．００９８ΔＨ）×１０−６
このとき、測定寸法Ｌに対する測定誤差は次式となる。
ΔＬ＝Ｌ×（Δλ／λ）
例として、測定寸法Ｌ＝５０ｍｍに対して、測定誤差ΔＬ＜１ｎｍ（１０−９ｍ）を許容するためには、 ΔＴ＜０．０２２℃ ΔＰ＜０．０７４ｈＰａ ΔＨ＜２．０１％ でなければならない。（但しここでは、一つのパラメータだけを算出し、他のパラメータは、便宜上固定）
現状のチャンバでは、 温度精度リップル値＝０．０２℃以下 湿度精度リップル値＝０．４％以下の仕様を満足しており、温度湿度に関しては、許容範囲内である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、チャンバ内の気圧制御は現状ではなされていない。
気圧は、単位面積当たりの空気の重量であり、通常８００〜１１００ｈＰａの範囲で、気象状態等により常に変動している。通常、チャンバは密閉性は高いが、ピンホール程度の隙間があると、チャンバ内と外気側とは実質的に気圧的にはつながっており、外気圧の変動に追従して、直ちにチャンバ内気圧が変動する。特に風の強い日等にみられる数十秒周期の速い変動（短周期変動）があり、チャンバ内で、その最大振幅は、０．４ｈＰａもあることが分かった。
通常、周期の長い外気圧の変動に対しては、測長システムのソフトで補正することができるが、周期の短い外気圧の変動に対しては補正しきれない問題がある。
【０００５】
また、外気圧の変動に関わらずチャンバ内の気圧を絶対圧（一定の圧力値）で制御することも考えられるが、この場合、チャンバ内の設定絶対圧力を１０００ｈＰａ（１気圧）とすると、チャンバを±１００ｈＰａ（１０２０ｋｇ／ｍ２）の変動でも容積変化のない耐圧容器が必要となり、現実的ではない。即ち、チャンバの壁の板厚を潜水艦並みの板厚にしなければならなくなる。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、レーザ測長を行うチャンバ内の気圧を、周期の長い外気圧の変動に追従させる際、周期の長い外気圧の変動に含まれる周期の短い外気圧の変動への追従を抑制することができるチャンバ内気圧制御方法及びその装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、以下の手段を採用した。
本発明に係るチャンバ内気圧制御方法は、チャンバ内気圧を外気圧の変動に対して設定気圧に保つチャンバ内気圧制御方法において、外気圧を検出する外気圧センサの信号を、移動平均をとる演算装置又はローパスフィルターに入力して数十秒周期の変動を有する圧力値を取得し、得られた圧力値に対して所定圧加算してチャンバ内設定気圧を作成し、チャンバ内気圧を内気圧センサにより検出し、チャンバ内設定気圧とチャンバ内気圧との差に基づいて、チャンバに外気を導入するダクトに接続された外気導入バルブの開度を調整して、チャンバ内気圧がチャンバ内設定気圧となるよう、外気導入量を制御することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係るチャンバ内気圧制御方法は、チャンバ内空気を外調機で循環させ、そのチャンバ内気圧を外気圧の変動に対して設定気圧に保つチャンバ内気圧制御方法において、外気圧を検出する外気圧センサの信号を、移動平均をとる演算装置又はローパスフィルターに入力して数十秒周期の変動を有する圧力値を取得し、得られた圧力値に対して所定圧加算してチャンバ内設定気圧を作成し、チャンバ内気圧を内気圧センサにより検出し、チャンバ内設定気圧とチャンバ内気圧との差に基づいて、外調機に接続された外気導入バルブの開度を調整して、チャンバ内気圧がチャンバ内設定気圧となるよう、外調機に導入させる外気導入量を制御することを特徴とする。
【０００９】
また、外調機は、ファンと、空気循環量を調整するダンパと、ファンの吸込側に接続された外気導入バルブとからなる。
【００１０】
また、外気導入量の制御は、外気圧の数十秒周期の変動周期よりも速い速度で制御される。
【００１１】
本発明に係るチャンバ内気圧制御装置は、チャンバ内空気を外調機で循環させると共に外調機より外気を導入してチャンバ内気圧を外気圧より高めに保持してチャンバ内気圧を制御する装置において、外気圧を検出する外気圧センサと、チャンバ内気圧を検出する内気圧センサと、外調機に外気を導入する外気導入バルブと、外気圧センサの信号を、移動平均をとる演算装置又はローパスフィルターに入力して数十秒周期の変動を有する圧力値を取得し、得られた圧力値に対して所定圧加算してチャンバ内設定気圧を作成する信号変換器と、信号変換器から取得したチャンバ内設定気圧と内気圧センサからにより取得したチャンバ内気圧との差に基づいて、外気導入バルブの開度を調整して、チャンバ内気圧がチャンバ内設定気圧となるよう、外調機に導入させる外気導入量を制御するチャンバ気圧制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、チャンバに、チャンバ内から排気された空気を再度チャンバに供給する空気循環系が接続され、外調機は、ファンと空気循環量を調整するダンパと、ファンの吸込側に接続された外気を導入する外気導入ダクトと、を有し、外気導入バルブは外気導入ダクトに接続される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
図１において、１０は、隔壁１１で区画されたステッパ露光装置５０が収容されるチャンバで、そのチャンバ１０に、チャンバ１０内の空気を循環する空気循環系８を構成するリターンダクト１２が接続される。
【００１４】
チャンバ１０内に収容される露光装置５０について説明する。
露光装置５０は、チャンバ１０とは異なるケース内（不図示）に配置される光源からの光を照明光学系を介して、ＩＣ回路パターン等が形成されたレチクル５１を照明し、パターンの像を投影光学系５２を介してステージ５３上に載置されたウェハ５４上に転写する装置である。
【００１５】
また、チャンバ１０内には、ステージ５３の位置を測定するためレーザ干渉計５５が配置されている。 チャンバ１０の一側面には、フィルタ１４があり、他側面には排気板１３があり、そのフィルタ１４の後方に冷却用クーラ１５、再熱用ヒータ１６、循環ファン１７が収容され、循環ファン１７により、リターンダクト１２の空気を、冷却用クーラ１５、再熱用ヒータ１６を介して湿度制御し、さらにフィルタ１４を介してチャンバ１０に吹き込むようになっている。
【００１６】
リターンダクト１２には、吸込ダクト１８と吹出ダクト１９を介して外調機２０が接続されて空気循環系８が構成され、その循環空気でチャンバ１０内の湿度制御を行っている。
【００１７】
外調機２０は、ケース２１内に循環空気量を調節するダンパ２２とファン２３が設けられ、そのダンパ２２が吸込ダクト１８に接続され、ファン２３の吹出側が吹出ダクト１９に接続される。
ダンパ２２とファン２３間の吸込通路２４には、外気導入ダクト２５が接続され、そのダクト２５に導入する外気ＯＡの吸込量を制御する外気導入バルブ２６が接続される。
【００１８】
チャンバ１０には、内気圧導入部２７が設けられ、また隔壁１１外には、外気圧導入部２８が設けられ、これら導入部２７，２８からの内気圧ＩＰと外気圧ＯＰが、チャンバ気圧制御手段３０の内気圧センサ３１と外気圧センサ３２により検出される。
内気圧導入部２７は、パイプからなり、フィルタ１４から吹き出される空気流による動圧の影響を受けないように空気流の吹出方向と同一方向に向けて設けられる。
【００１９】
チャンバ気圧制御手段３０は、内気圧センサ３１と外気圧センサ３２の検出値に基づいて、外気導入バルブ２６の開度を制御してチャンバ１０内の気圧を、外気圧より所定圧高い設定気圧に保つように制御するようになっている。
【００２０】
この制御方法を詳しく説明する。
先ず、外気圧センサ３２で検出した外気圧ＯＰを信号変換器３３にて外気圧の短時間の変動に対して長期的にフラットな圧力値を求めると共にその求めた圧力値に対して所定圧（例えば１〜２ｈＰａ＝１０〜２０ｍｍＡｑ）加算してチャンバ内設定気圧（ＴＰ）を作成し、これをコントローラ３４に入力する。
【００２１】
ここで、外気圧の短時間の変動に対して長期的なフラットな圧力値を求めることについて、説明する。
外気圧センサ３２は、周期の長い変動（長期変動）と、周期の短い変動（短期変動）とが混在した外気圧ＯＰを検出する。外気圧センサ３２で検出された外気圧ＯＰは、信号変換器３３に出力される。
【００２２】
信号変換器３３は、上記外気圧ＯＰのうち、短期変動分を制御して、外気圧ＯＰ内から短期変動分を除去するか、又は、長期変動分に対する短期変動分の振幅の大きさを抑制する。そのため信号変換器３３は、外気圧ＯＰの移動平均をとる演算装置で構成されたり、外気圧ＯＰから短期変動分を除去し、長期変動分だけを出力するローパスフィルターで構成される。
そして、信号変換器３３は、短期変動分が抑制又は除去された外気圧ＯＰに、上記所定圧を加算してチャンバ内設定気圧ＴＰを作成する。
【００２３】
他方チャンバ１０のチャンバ内気圧ＩＰは、内気圧センサ３１で検出され、その測定値がコントローラ３４に入力される。コントローラ３４は、チャンバ内設定気圧とチャンバ内気圧測定値の差を基に外気導入バルブ２６の開度を制御する。
外気圧ＯＰの変動は、数十秒周期であり、外気導入バルブ２６の開度制御は、その変動周期より十分に速い速度で制御する。
【００２４】
図２は、チャンバ１０内の気圧制御の実験を行ったときの気圧の経時変化を示したものである。
この実験において、外調機２０の循環風量を約３ｍ３／ｍｉｎとし、外気導入バルブ２６全開時のチャンバ最大内圧＋２７ｍｍＡｑ、全閉時のチャンバ最少内圧＋１１ｍｍＡｑの時、制御範囲は１０〜２０ｍｍＡｑ（＝１〜２ｈＰａ）であり、外気導入バルブ２６の全閉時と全開時の制御範囲より、チャンバ内設定気圧を長期的にフラットな大気圧（短期変動分を除いた長期変動の圧力値）に対して１．６ｈＰａ高く設定した。
【００２５】
図２に示すように、外気圧ＯＰは、振幅が約０．２〜０．３ｈＰａ、周期が３０秒で変動しているとし、この外気圧ＯＰを信号変換器３３で短期変動分を除去した圧力値を求め、かつ１〜２ｈＰａ加算してチャンバ内設定気圧ＴＰを作成し、外気圧ＯＰの変動に応じて変動するチャンバ１０内の気圧を外気導入量で制御することで、チャンバ内気圧ＩＰは、リップル値が約０．０６ｈＰａ以下となり、目標レベルの０．０７４ｈＰａ以下とすることができた。
なお、チャンバ内設定気圧ＴＰとチャンバ内気圧ＩＰは、略同じ値であるが、図では説明の便宜上分けて示した。
【００２６】
このように、短時間で変動する外気圧から短時間の変動分を除去した周期の長い外気圧を求め、この外気圧に対して、外気導入バルブ２６の圧力制御幅を考慮してチャンバ１０内の圧力を高めに設定し、その設定気圧とチャンバ内気圧とを基に外気導入バルブ２６の開度を制御することでチャンバ１０内の気圧変化を長期的にフラットな変化となり、レーザ測長に適した環境とすることができる。
【００２７】
また、チャンバ１０の気圧を制御する際に、チャンバ１０に循環空気系８を接続し、そのチャンバ１０内を外気圧より陽圧に保つと共にその閉ループの循環空気系８に外気を導入してチャンバ１０内気圧を制御することで、僅かな外気導入量で、チャンバ１０の気圧変動を抑えることが可能となる。
さらに、外気導入量としては、約数１０（ｌ／ｍｉｎ）程度であり、チャンバ１０内の温湿度への影響は非常に小さい。
【００２８】
なお、上述の実施の形態では、外気を外調機２０のファン２３の吸込側に供給するようにしたが、外調機２０を使わず外気を、隔壁１１内やリターンダクト１２やチャンバ１０内に直接に外気を供給するようにしてもよい。
【００２９】
本実施例では、外気圧及び内気圧が内気圧導入部及び外気圧導入部を介して検出したが、チャンバの外に外気圧センサ、チャンバ内に内気圧センサを直接配置してもよいことは勿論のことである。
【００３０】
本実施例で用いられるフィルタ１４としては、チャンバ内に存在する接着剤などの脱ガスとして、シリコン系の有機物（例えば、シロキサンやシラザン）を除去する有機物フィルターや、チャンバ内にある配線やプラスチック等の脱ガスとして、可塑剤（フタルサンエステルなど）、難燃剤（燐酸、塩素系物質）などを除去する活性炭フィルター（例えば、ニッタ（株）製のギガソーブ）やゼオライトフィルターなどを用いてもよい。
【００３１】
また、チャンバ内に収納される露光装置として、マスクと基板とを同期移動してマスクのパターンを露光する走査型の露光装置、又はマスクと基板とを静止した状態でマスクのパターンを露光し、基板を順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート型の露光装置のいずれでも構わない。
【００３２】
さらにチャンバ内に収納される装置としては、レーザ干渉計により位置制御が行われるステージ部分だけでもよい。
また、露光装置以外に、ウェハ検査装置や、パターン測定装置等、他の光学装置でもよい。ステージの駆動源としては、リニアモータ、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもよい。
また、その他にステージとして、ガイドに沿って移動するタイプでもいいし、ガイドを設けないガイドレスタイプでもいい。
【００３３】
本実施例のチャンバは、隔壁、フィルタ、クーラー、各ダクト等の多数の機械部品を組み立てた後、配線や配管を接続し、更に総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより本実施例のチャンバを製造することができる。
【００３４】
また、露光装置は、複数のレンズから構成される照明光学系、投影光学系を露光装置本体に組み込み光学調整をするとともに、多数の機械部品からなるウエハステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、更に総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより本実施例の露光装置を製造することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、短時間で変動する外気圧に対してそれと追従して同じ変動するチャンバ内の気圧を変動のないものとすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施の形態を示す図である。
【図２】  本発明において、気圧制御を行ったときの外気とチャンバの気圧の経時変化を示す図である。
【図１】
0004194757.tif 000002
【図２】
0004194757.tif 000003