(57)【要約】【課題】ウエハホルダの温度上昇を確実に防止する。【解決手段】  主制御装置２０により、露光後のウエハをウエハホルダからアンロードする処理（ステップ２００）と、ウエハのアンロードが行われたウエハホルダ上に、そのときのウエハホルダの温度（第１の温度）より低く、さらに、本体チャンバ内の設定温度（第３の温度）よりさらに低い第２の温度に冷却された冷却ウエハをロードし、所定時間ｔ0保持させる処理（ステップ２０６、２０８、２１０）と、冷却ウエハとウエハホルダとの間で所定時間ｔ0熱交換が行われた後、冷却ウエハをウエハホルダからアンロードする処理（ステップ２１２、２１４）と、冷却ウエハのアンロードが行われたウエハホルダ上に、新たな露光対象のウエハをロードする処理（ステップ２１８）と、を実行するために、第１搬送ロボットを含む、搬送・処理システムが制御される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板保持部材上で基板交換を行う基板交換方法であって、
露光後の基板を前記基板保持部材からアンロードする第１工程と；
前記基板のアンロード後に、前記基板保持部材上に、前記露光後の基板のアンロード前の前記基板保持部材の温度である第１の温度より低い第２の温度に冷却された冷却用プレートをロードし、所定時間保持させる第２工程と；
前記冷却用プレートと前記基板保持部材との間で前記所定時間熱交換が行われた後、前記冷却用プレートを前記基板保持部材からアンロードする第３工程と；
前記冷却用プレートのアンロード後に、前記基板保持部材上に、新たな露光対象の基板をロードする第４工程と；を含む基板交換方法。
【請求項２】
前記所定時間は、前記第１の温度と第２の温度との差と、前記基板保持部材及び前記冷却用プレートの熱容量と、を考慮して定められている請求項１に記載の基板交換方法。
【請求項３】
前記第１、第４工程は、基板の露光終了毎に繰り返し実行され、前記第２、第３工程は、所定枚数の基板の露光終了毎に実行される請求項１又は２に記載の基板交換方法。
【請求項４】
前記冷却用プレートは、使用の都度、洗浄される請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板交換方法。
【請求項５】
前記冷却用プレートとして、前記基板が用いられる請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板交換方法。
【請求項６】
基板を露光する露光方法であって、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板交換方法により前記基板保持部材上で基板を交換する工程と；
前記交換後に前記基板保持部材に保持された基板にエネルギビームを照射して露光し、前記基板上にパターンを形成する工程と；を含む露光方法。
【請求項７】
請求項６に記載の露光方法により、基板上にパターンを形成する工程と；
前記パターンが形成された前記基板を現像する工程と；を含むデバイス製造方法。
【請求項８】
複数枚の基板を順次露光する露光装置であって、
基板を着脱自在に保持する基板保持部材と；
前記基板保持部材に保持された基板に対してエネルギビームを照射して露光する露光系と；
前記基板保持部材に対する基板及び冷却用プレートのロード、及びアンロードを行う搬送系と；
露光後の基板を保持する前記基板保持部材の温度である第１の温度より低い第２の温度に冷却用プレートを冷却する冷却装置と；
露光後の基板を前記基板保持部材からアンロードする第1の処理と、前記基板を保持していない前記基板保持部材上に、前記第２の温度に冷却された冷却用プレートをロードし、所定時間保持させる第２の処理と、前記冷却プレートとの間で前記所定時間熱交換が行われた後、前記冷却用プレートを前記基板保持部材からアンロードする第３の処理と、前記基板を保持していない前記基板保持部材上に、新たな露光対象の基板をロードする第４の処理と、を実行するために、前記搬送系を制御する制御装置と；を備える露光装置。
【請求項９】
前記搬送系は、少なくとも前記冷却用プレートを前記基板保持部材に対してロード及びアンロードする搬送部材を含み、該搬送部材に前記冷却装置の少なくとも一部が設けられている請求項８に記載の露光装置。
【請求項１０】
前記所定時間は、前記第１の温度と第２の温度との差と、前記基板及び前記冷却用プレートの熱容量と、を考慮して定められている請求項８又は９に記載の露光装置。
【請求項１１】
前記制御装置は、前記第１及び第４の処理を、前記基板の露光終了毎に繰り返し実行し、前記第２及び第３の処理を、所定枚数の前記基板の露光終了毎に繰り返し実行する請求項８〜１０のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１２】
前記冷却用プレートは、使用の都度、洗浄される請求項８〜１１のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１３】
前記冷却用プレートとして、前記基板が用いられる請求項８〜１２のいずれか一項に記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板交換方法、露光方法及びデバイス製造方法、並びに露光装置に係り、さらに詳しくは、基板保持部材上で基板交換を行う基板交換方法、該基板交換方法を用いる露光方法及び該露光方法を用いるデバイス製造方法、並びに前記基板交換方法の実施に公的な露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子（集積回路等）、液晶表示素子等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造するリソグラフィ工程では、主として、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）、あるいはステップ・アンド・スキャン方式の縮小投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる））などが用いられている。
【０００３】
この種の投影露光装置では、半導体素子の高集積化に伴い、高い解像力と高いスループットとが要求されるようになってきた。投影露光装置の解像力は、露光光の波長が短いほど、また、投影光学系の開口数（ＮＡ）が大きいほど、高くなる。また、高いスループットを実現するためには、高エネルギの光を露光ビームとして用いる必要がある。このため、最近では、ＡｒＦエキシマレーザなどが光源として一般的に用いられている。この他、波長が１００ｎｍ以下の軟Ｘ線領域（例えば５〜１５ｎｍの波長域）のＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）光を露光ビームとして用いるＥＵＶ露光装置が、鋭意開発されている。
【０００４】
しかるに、投影露光装置では、チャンバ内の露光室に基板ステージを含む露光装置本体が収容されることから、基板を保持するホルダの温度上昇に起因する、種々の不都合が生じるおそれがあった。例えば、ホルダに保持された基板の熱膨張、あるいは熱応力による変形、ひいては重ね合わせ精度の低下などが生じるおそれがあった。特にＥＵＶ露光装置では、真空環境では、熱の伝達は主として輻射によって行われることから、基板を保持するホルダに蓄積された熱を十分に外部へ逃がすことが困難であるため、上記の不都合が生じる蓋然性が高い。
【０００５】
この他、冷却液を用いて、ホルダ及び該ホルダが搭載される基板ステージを冷却することも考えられるが、この場合には、冷却液を供給するためのチューブを引きずることとなり、基板ステージの位置制御に悪影響を与える。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、第１の観点からすると、基板保持部材上で基板交換を行う基板交換方法であって、露光後の基板を前記基板保持部材からアンロードする第１工程と；前記基板のアンロード後に、前記基板保持部材上に、前記露光後の基板のアンロード前の前記基板保持部材の温度である第1の温度より低い第２の温度に冷却された冷却用プレートをロードし、所定時間保持させる第２工程と；前記冷却プレートと前記基板保持部材との間で前記所定時間熱交換が行われた後、前記冷却用プレートを前記基板保持部材からアンロードする第３工程と；前記冷却用プレートのアンロード後に、前記基板保持部材上に、新たな露光対象の基板をロードする第４工程と；を含む基板交換方法である。
【０００７】
これによれば、露光後の基板を基板保持部材からアンロードし、該基板のアンロード後に、前記基板保持部材上に、露光後の基板のアンロード前の基板保持部材の温度である第1の温度より低い第２の温度に冷却された冷却用プレートをロードし、所定時間保持させる。そして、冷却プレートと基板保持部材との間で前記所定時間熱交換が行われ、基板保持部材が冷却された後、冷却用プレートを基板保持部材からアンロードした後に、基板保持部材上に、新たな露光対象の基板をロードする。従って、基板保持部材の温度上昇を確実に防止することが可能になる。この場合、第１の温度と第２の温度の温度差と、上記所定時間との少なくとも一方を考慮することで、新たな露光対象の基板を保持する基板保持部材を所望の温度に設定することができる。
【０００８】
本発明は、第２の観点からすると、基板を露光する露光方法であって、本発明の基板交換方法により前記基板保持部材上で基板を交換する工程と；前記交換後に前記基板保持部材に保持された基板にエネルギビームを照射して露光し、前記基板上にパターンを形成する工程と；を含む露光方法である。
【０００９】
これによれば、本発明の基板交換方法により基板保持部材上で基板の交換を行い、その交換後に前記基板保持部材に保持された基板にエネルギビームを照射して露光し、前記基板上にパターンを形成する。従って、基板保持部材の温度上昇に起因する基板の熱膨張又は熱変形などによる影響を極力低減し、露光により、基板上に精度良くパターンを形成することが可能になる。
【００１０】
本発明は、第３の観点からすると、本発明の露光方法により、基板上にパターンを形成する工程と；前記パターンが形成された前記基板を現像する工程と；を含むデバイス製造方法である。
【００１１】
本発明は、第４の観点からすると、複数枚の基板を順次露光する露光装置であって、基板を着脱自在に保持する基板保持部材と；前記基板保持部材に保持された基板に対してエネルギビームを照射して露光する露光系と；前記基板保持部材に対する基板及び冷却用プレートのロード、及びアンロードを行う搬送系と；露光後の前記基板のアンロード前の前記基板保持部材の温度である第１の温度より低い第２の温度に冷却用プレートを冷却する冷却装置と；露光後の基板を前記基板保持部材からアンロードする第1の処理と、前記基板のアンロードが行われた前記基板保持部材上に、前記第２の温度に冷却された冷却用プレートをロードし、所定時間保持させる第２の処理と、前記冷却プレートと前記基板保持部材との間で前記所定時間熱交換が行われた後、前記冷却用プレートを前記基板保持部材からアンロードする第３の処理と、前記冷却用プレートのアンロードが行われた前記基板保持部材上に、新たな露光対象の基板をロードする第４の処理と、を実行するために、前記搬送系を制御する制御装置と；を備える露光装置である。
【００１２】
これによれば、制御装置により、露光後の基板を前記基板保持部材からアンロードする第1の処理と、前記基板のアンロードが行われた前記基板保持部材上に、前記第２の温度に冷却された冷却用プレートをロードし、所定時間保持させる第２の処理と、前記冷却プレートと前記基板保持部材との間で前記所定時間熱交換が行われた後、前記冷却用プレートを前記基板保持部材からアンロードする第３の処理と、前記冷却用プレートのアンロードが行われた前記基板保持部材上に、新たな露光対象の基板をロードする第４の処理と、を実行するために、前記搬送系が制御される。すなわち、本発明の基盤交換方法が実行される。従って、基板保持部材の温度上昇を確実に防止することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図６（Ｂ）に基づいて説明する。
【００１４】
図１には、一実施形態に係る露光装置１００の横断面図（平面断面図）がウエハ及び冷却用プレートとして用いられる冷却専用ウエハ（以下、冷却ウエハと略述する）を搬送する搬送装置を中心として概略的に示されている。また、図２には、図１のＢ−Ｂ線断面図が一部省略して示されている。
【００１５】
露光装置１００は、レチクルＲ（図２参照）に形成された回路パターンを投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上の複数のショット領域に順次転写する、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ）である。
【００１６】
露光装置１００は、図１に示されるように、クリーンルーム内に設置された全体チャンバ１２、該全体チャンバ１２内に収容された露光装置本体１１０、及び全体チャンバ１２内に露光装置本体１１０に隣接して配置された搬送・処理システム１２０等を備えている。
【００１７】
露光装置１００では、不図示の露光用光源として、一例として波長１９３ｎｍの紫外域のパルスレーザ光を発振するＡｒＦエキシマレーザが用いられている。
【００１８】
露光装置本体１１０は、図２に示されるように、床面Ｆ上に設置されたベース１４の上面に設けられた４本の支持部材１６（図２においては、紙面手前側の２本の支持部材は不図示）、４本の支持部材１６により下方から支持されたＰＬボディ（鏡筒定盤）１８、ＰＬボディ１８にその外周部の一部に設けられたフランジＦＬＧを介して支持された投影光学系ＰＬ、ＰＬボディ１８に複数本、例えば４本の支持部材２０を介して吊り下げ支持されたウエハステージベース２２、該ウエハステージベース２２上をウエハＷを保持してＸＹ２次元方向に移動するウエハステージＷＳＴ、投影光学系ＰＬの上方でレチクルＲを保持してＸＹ平面に沿って移動するレチクルステージＲＳＴ、及び露光用光源（不図示）からのパルスレーザ光によりレチクルＲを照明する不図示の照明光学系等を備えている。照明光学系と露光用光源とを含んで、投影光学系ＰＬとともに、ウエハホルダ３０に保持されたウエハＷに対してパルスレーザ光を照射して露光する露光系を構成する、照明系１０（図３参照）が構成されている。
【００１９】
４本の支持部材１６は、実際には床面Ｆからベース１４を介してＰＬボディ１８に伝達される微振動を絶縁する不図示の防振ユニットをそれぞれ含んで構成されている。
【００２０】
ＰＬボディ１８は、平板状の部材から成り、その中央には、平面視（上から見て）円形の開口（不図示）が上下方向（Ｚ軸方向）に連通して形成されている。この開口には、前記投影光学系ＰＬが上方から挿入され、フランジＦＬＧを介してＰＬボディ１８に固定されている。
【００２１】
投影光学系ＰＬとしては、ここでは、物体面（レチクルＲ）側と像面（ウエハＷ）側の両方がテレセントリックで円形の投影視野を有し、石英やホタル石を光学硝材とした屈折光学素子（レンズ素子）のみから成る１／４、１／５あるいは１／６縮小倍率の屈折光学系が使用されている。
【００２２】
レチクルステージＲＳＴは、実際には、投影光学系ＰＬの上部にＸＹ平面に沿って配置され、不図示の支持部材により支持されたレチクルステージベース（不図示）上に非接触で支持されている。レチクルステージＲＳＴは、レチクルＲを保持して、例えばリニアモータ等を含むレチクルステージ駆動系２４（図２では図示せず、図３参照）によって駆動され、レチクルＲを所定の走査方向（ここでは、Ｙ軸方向とする）に大きなストロークで直線駆動するとともに、少なくとも非走査方向であるＸ軸方向とθｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向）に関しても微小駆動可能である。
【００２３】
レチクルステージＲＳＴのＸＹ平面内の位置（θｚ回転を含む）は、レチクルレーザ干渉計２６（図２では図示せず、図３参照）によって例えば、０．２５ｎｍ程度の分解能で常時検出されるようになっている。レチクルレーザ干渉計２６によって計測されるレチクルステージＲＳＴ（即ちレチクルＲ）の位置情報（又は速度情報）は主制御装置２０に送られる（図３参照）。主制御装置２０は、基本的にはレチクルレーザ干渉計２６から出力される位置情報（或いは速度情報）が指令値（目標位置、目標速度）と一致するようにレチクルステージ駆動系２４を制御する。
【００２４】
ウエハステージＷＳＴは、ウエハステージベース２２の上面（ガイド面）に沿って例えばリニアモータ等を含むウエハステージ駆動系２８（図２では図示せず、図３参照）によって自在に２次元駆動される。
【００２５】
ウエハステージＷＳＴの上面には、ウエハＷを真空吸着又は静電吸着等により吸着保持するウエハホルダ３０が搭載されている。本実施形態では、ウエハホルダ３０として、ピンチャック方式のバキュームチャックホルダが用いられている。
【００２６】
ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置及び回転量（ヨーイング量、ローリング量、ピッチング量）は、ウエハレーザ干渉計３４（図３参照）によって例えば０．２５ｎｍ程度の分解能でリアルタイムに計測される。このウエハレーザ干渉計３４の計測値は、主制御装置２０に供給されるようになっている。
【００２７】
搬送・処理システム１２０は、図１に示されるように、全体チャンバ１２内部で、床面Ｆ上にベース１４の−Ｙ側に隣接して設置された長方形板状のベース３６上面の、＋Ｘ側端部でかつ＋Ｙ側の端部近傍に設置された洗浄・乾燥装置３８、洗浄・乾燥装置３８の−Ｘ側に所定間隔を隔てた位置に設置された第１搬送ロボット４０、該第１搬送ロボット４０の−Ｘ側に所定間隔を隔てて設置されたプリアライメント装置４２、及びプリアライメント装置４２の−Ｙ側に所定間隔を隔てた位置に設置された第２搬送ロボット４４等を備えている。搬送・処理システム１２０の構成各部は、全体チャンバ１２の床面に設置されたベース３６の上面に設置されている。
【００２８】
洗浄・乾燥装置３８は、冷却ウエハの洗浄と乾燥とを同時に行うもので、例えば特開２００５-１２３２１８号公報に開示される、ウエハの洗浄・乾燥装置などを用いることができる。全体チャンバ１２の洗浄・乾燥装置３８の＋Ｘ側の部分には、図１に示されるように、開口１２ａが形成されており、該開口１２ａは扉６２により、開閉可能とされている。この扉６２にはロック機構６４（図３参照）が設けられ、該ロック機構６４は主制御装置２０によりオン・オフされるようになっている。なお、扉６２に代えて、開口１２ａを介しての気体の流通をほぼ確実に阻止するゲートバルブを設けることとしても良い。
【００２９】
第２搬送ロボット４４は、多関節型のアーム４４ａと、該アーム４４ａを旋回及び伸縮駆動するアーム駆動機構４４ｂとを備えた水平多関節ロボットにより構成されている。第２搬送ロボット４４は、主制御装置２０により制御され（図３参照）、露光装置１００と不図示のコータ・デベロッパとをインラインにて接続するインラインインタフェース部１３０内の不図示の搬送系とプリアライメント装置４２との間のウエハの搬送を行う。また、第２搬送ロボット４４は、不図示の搬送系及びプリアライメント装置４２との間で、ウエハの受け渡しを行う。
【００３０】
プリアライメント装置４２は、ベース３６上に設置された土台部４６の上面にＸＹ移動テーブル４８を介して搭載されたＺ軸方向に駆動（上下動）可能でかつＺ軸回りに往復回転可能な回転テーブル５０と、回転テーブル５０の上方に配置された位置ずれ検出装置５２（図1では不図示、図３参照）とを備えている。
【００３１】
位置ずれ検出装置５２は、回転テーブル５０に保持（支持）されたウエハＷの外形上の特徴部、例えばノッチ又はオリエンテーションフラットなどの切り欠き部を含む外形を検出することにより、ウエハＷの位置ずれを検出する。この位置ずれ検出装置５２としては、例えば回転テーブル５０に保持されたウエハＷの上記特徴部を含む複数箇所に検出ビームをそれぞれ照射する発光部と、ウエハＷの上記複数箇所をそれぞれ介した検出ビームを個別に受光する受光部（受光素子又はＣＣＤカメラなど）とを有する光学式のウエハ外形形状検出装置を用いることができる。
【００３２】
回転テーブル５０は、Ｚ軸方向の駆動部及びバキュームチャックを有している。ＸＹ移動テーブル４８と、回転テーブル５０とによって、アライメント駆動部４３（図３参照）が構成され、該アライメント駆動部４３の構成各部が主制御装置２０によって制御される（図３参照）。主制御装置２０は、位置ずれ検出装置５２によるウエハＷの位置ずれの検出結果に基づいて、ＸＹ移動テーブル４８をＸＹ２次元方向に微小駆動するとともに、回転テーブル５０をＺ軸回りに回転させることで、ウエハＷの位置ずれを補正する（プリアライメントを行う）。
【００３３】
本実施形態では、第２搬送ロボット４４のアーム４４ａは、上下動しないので、そのアーム４４ａとの間で、ウエハの受け渡しを円滑に行うために、回転テーブル５０が上下動可能に構成されている。同様の理由から、インラインインタフェース部１３０内の不図示の搬送系は、上下動ピンを含むセンタアップ機構を備えている。
【００３４】
第１搬送ロボット４０は、図２に示されるように、ベース３６上に不図示の防振ユニットを介して設置されたアーム駆動機構４０ｂと、該アーム駆動機構４０ｂによって旋回、伸縮駆動されるとともに上下方向にも駆動される多関節型のアーム４０ａとを備えている。
【００３５】
アーム４０ａの先端に円盤状のロボットヘッド５４が取り付けられている。ロボットヘッド５４は、下面にバキューム用の小穴が多数形成されたバキュームチャックを兼ねており、ウエハＷ又は冷却ウエハＣＷ（図５（Ａ）参照）を吸着保持する。また、ロボットヘッド５４の筐体は、金属製で、その内部には、ほぼ全面に渡って（ただし、バキューム用の小穴を塞がない状態で）、ジグザグ状に折り曲げられた冷却配管が収容されている。この冷却配管の一端は、図５(Ａ)に示されるチューブ５６を介して、冷媒供給装置５８（図３参照）の冷媒吐出口に接続されている。また、上記冷却配管の他端は、別のチューブを介して冷媒供給装置５８の冷媒戻り口に接続されている。すなわち、冷媒供給装置５８から所定温度に冷却された冷媒がチューブ５６を介して、ロボットヘッド５４の内部の冷却配管に供給され、該冷却配管内を通る間に、ロボットヘッド５４（冷却配管内の冷媒）とロボットヘッド５４に吸着保持された物体、すなわち冷却ウエハＣＷ（又はウエハＷ）との間で熱交換が行われる。この熱交換により、冷却ウエハＣＷ（又はウエハＷ）が冷却され、反対に熱交換により暖められた冷媒が、別のチューブを介して冷媒供給装置５８に戻る。このようにして、冷媒が循環されることで、冷却ウエハＣＷ（又はウエハＷ）の冷却が行われる。
【００３６】
また、本実施形態では、ロボットヘッド５４に、温度センサ６０（図３参照）が取り付けられており、この温度センサの検出信号が、主制御装置２０に供給されるようになっている。
【００３７】
図３には、本実施形態の露光装置１００の制御系の構成が簡単に示されている。この制御系はワークステーション（又はマイクロコンピュータ）から成る主制御装置２０を中心として構成されている。主制御装置２０は、これまでに説明した各種の制御を行う他、装置全体を統括的に制御する。
【００３８】
次に、露光装置１００におけるウエハ交換処理について、主制御装置２０の処理アルゴリズムに対応する図４のフローチャートに基づいて、かつその他の図を参照しつつ説明する。ここで、冷却ウエハＣＷとは、ウエハＷと同様のシリコン基板から成るウエハであって、後述するようにウエハホルダ３０の冷却専用に用いられるウエハを意味する。
【００３９】
この図４のフローチャート（処理アルゴリズム）がスタートするのは、ウエハステージＷＳＴ上に保持されたウエハＷに対する露光が終了し、ウエハステージＷＳＴが、図１に示される位置（ウエハ交換位置）に戻ったときである。
【００４０】
まず、ステップ２００において、その露光済みのウエハＷをウエハホルダ４０上からアンロードする。具体的には、最初にウエハホルダ３０によるウエハの吸着を解除する。次に、第１搬送ロボット４０のアーム４０ａを駆動し、ウエハホルダ４０上の露光済みのウエハＷをロボットヘッド５４に吸着保持させる。次に、第１搬送ロボット４０のアーム４０ａを駆動し、ロボットヘッド５４に保持されているウエハＷをプリアライメント装置４２の回転テーブル５０に移載する。
【００４１】
次に、ステップ２０２において、第１搬送ロボット４０を駆動し、洗浄・乾燥装置３８から洗浄済みの冷却ウエハＣＷを受け取って吸着保持させる。
【００４２】
次のステップ２０４では、第１搬送ロボット４０を駆動し、冷却ウエハＣＷをウエハ交換位置に待機しているウエハステージＷＳＴの上方に搬送させる。図５（Ａ）には、このようにして冷却ウエハＣＷが、ウエハステージＷＳＴの上方に搬送された状態が、示されている。このとき、冷却ウエハＣＷは、ロボットヘッド５４によって前述のようにして冷却され、露光直後のウエハＷ及びウエハホルダの温度（第１の温度）より低い所定の温度（第２の温度）に冷却されている。ここで、第２の温度は、本体チャンバ１２内の設定温度（第３の温度とする）より低い温度である。
【００４３】
次に、ステップ２０６で、第１搬送ロボット４０のアーム４０ａを所定量下降駆動して停止する。これにより、図５（Ｂ）に示されるように、冷却ウエハＣＷが、ウエハホルダ３０の上端に接触した状態で、ロボットヘッド５４が停止する。必要に応じ、主制御装置２０は、温度センサ６０の出力（計測値）に基づいて、このときのロボットヘッド５４の温度（すなわち、冷却ウエハＣＷの温度（第２の温度）を確認する。
【００４４】
ここで、上記ステップ２０２〜ステップ２０６の処理が行われるのと並行して、主制御装置２０の指示に基づき、以下の処理が実行される。すなわち、第２搬送ロボット４４により、回転テーブル５０上のウエハＷが、インラインインタフェース部１３０内の搬送系に渡されるとともに、インラインインタフェース部１３０内の搬送系から未露光のウエハＷを受け取り、回転テーブル５０上に載置される。そして、プリアライメント装置４２により、前述のようにしてウエハＷのプリアライメントが行われる。
【００４５】
次のステップ２０８では、直ちにロボットヘッド５４による冷却ウエハＣＷの吸着を解除した後、第１搬送ロボット４０のアーム４０ａを所定量上方へ駆動して停止する。これにより、図５（Ｃ）に示されるように、冷却ウエハＣＷがウエハホルダ３０上に載置され、ロボットヘッド５４がウエハステージＷＳＴの上方で待機する状態となる。
【００４６】
次のステップ２１０では、冷却ウエハＣＷをウエハホルダ３０に載置してから所定時間ｔ0が経過するのを待つ。ここで、所定時間ｔ0は、前述の第１の温度と第２の温度との差ΔＴと、ウエハホルダ３０及び冷却ウエハＣＷの熱容量Ｃ１及びＣ２と、を考慮して、冷却ウエハＣＷとウエハホルダ３０との熱交換により、ウエハホルダ３０が上述の第３の温度にほぼ一致するまでの時間として、主制御装置２０によって、定められている。
【００４７】
所定時間ｔ0が経過し、ステップ２１０の判断が肯定されると、ステップ２１２に進んで、第１搬送ロボット４０のアーム４０ａを所定量下降駆動して停止する。これにより、図６（Ａ）に示されるように、ウエハホルダ３０上に載置されている冷却ウエハＣＷに、ロボットヘッド５４が当接した状態で、ロボットヘッド５４が停止する。
【００４８】
次のステップ２１４では、ロボットヘッド５４に冷却ウエハＣＷを吸着保持させた後、第１搬送ロボット４０のアーム４０ａを所定量上昇駆動した後、アーム４０ａを駆動して冷却ウエハＣＷを洗浄・乾燥装置３８に渡す。図６（Ｂ）には、ウエハホルダ３０の冷却に用いられた冷却ウエハＣＷが、ロボットヘッド５４に吸着保持されてウエハホルダ３０上から搬出された直後の状態が示されている。洗浄・乾燥装置３８に冷却ウエハＣＷが渡されると、洗浄・乾燥装置３８の内部で、冷却ウエハＣＷの洗浄・乾燥処理が開始される。
【００４９】
次のステップ２１６では、第１搬送ロボット４０を駆動して、プリアライメント装置４２の回転テーブル５０に保持されているウエハＷを、ロボットヘッド５４に吸着保持させる。このとき、回転テーブル５０によるウエハＷの吸着解除がほぼ同時に実行される。
【００５０】
次のステップ２１８では、次のようにして、ウエハＷをウエハホルダ上にロードする。すなわち、第１搬送ロボット４０のアーム４０ａを駆動し、ウエハＷをウエハ交換位置に待機しているウエハステージＷＳＴの上方に搬送する。このとき、冷媒供給装置５８を、温度センサの出力に基づいて制御することで、ロボットヘッド５４に保持されているウエハＷの温度を、第３の温度に設定している。次いで、第１搬送ロボット４０のアーム４０ａの下降駆動を開始する。そして、ロボットヘッド５４に保持されているウエハＷの裏面に、ウエハホルダ３０が当接するのを待ち、当接後直ちにアーム４０ａを停止すると同時に、ロボットヘッド５４によるウエハＷの吸着を解除する。次に、第１搬送ロボット４０のアーム４０ａを所定量上昇駆動後、所定の待機位置へ移動させる。これにより、ウエハＷがウエハホルダ３０上にロードされる。そして、ウエハホルダ３０による、ウエハＷの吸着を開始することで、ウエハＷのウエハテーブルＷＴＢ上へのロード作業が完了する。
【００５１】
上記のウエハＷのロード後、本ルーチンの一連の処理を終了する。
【００５２】
その後、新たにロードされたウエハＷに対するウエハアライメント、及びステッピング・スキャン方式の露光作業が、通常のスキャニング・ステッパと同様の手順で行われる。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態の露光装置１００によると、主制御装置２０により、露光後のウエハＷをウエハホルダ３０からアンロードする第１の処理（ステップ２００）と、ウエハＷのアンロードが行われたウエハホルダ３０上に、そのときのウエハホルダ３０の温度（第１の温度）より低く、さらに、本体チャンバ１２内の設定温度（第３の温度）よりさらに低い第２の温度に冷却された冷却ウエハＣＷをロードし、所定時間ｔ0保持させる第２の処理（ステップ２０６、２０８、２１０）と、冷却ウエハＣＷとウエハホルダ３０との間で所定時間ｔ0熱交換が行われた後、冷却ウエハＣＷをウエハホルダ３０からアンロードする第３の処理（ステップ２１２、２１４）と、冷却ウエハＣＷのアンロードが行われたウエハホルダ３０上に、新たな露光対象のウエハＷをロードする第４の処理（ステップ２１８）と、を実行するために、第１搬送ロボット４０を含む、搬送・処理システム１２０が制御される。すなわち、主制御装置２０により、本発明の基板交換方法の一実施形態が実行される。従って、ウエハホルダ３０の温度上昇を確実に防止することが可能になる。
【００５４】
ここで、本実施形態では、冷却ウエハＣＷを、ウエハホルダ３０に直接接触させる手法が採用されているが、これは、次のような理由による。
ａ．ウエハホルダ３０の表面から入る熱は、同じウエハホルダ３０の表面から同じだけの負の熱量を入力してやることで、確実に除去できることを考慮したものである。すなわち、露光終了直後のウエハホルダ３０の温度（及びウエハホルダ３０の冷却後の目標温度）と、冷却ウエハＣＷ及びウエハホルダの熱容量とに基づいて、何度の温度差を持たせて接触させれば良いかを正確に計算できる。さらに、冷却ウエハＣＷとウエハホルダ３０との接触時間によってもウエハホルダ３０に与える熱量を制御できる。
ｂ．  冷却ウエハＣＷは、通常のデバイス用のウエハＷを冷却専用に用途を限定したものであるから、ウエハホルダ３０によって、きれいに均一に吸着できる。例えば、ウエハ以外の剛性のある部材をウエハホルダ上に吸着保持させた場合、接触にムラができ、余程上手に接触させないとウエハホルダのピンを欠けさせる、あるいは磨耗させてしまう可能性が高い。
ｃ．  露光対象のウエハＷを冷却してウエハホルダ上に吸着保持させる場合は、一旦吸着後、バキュームをオフにして再度吸着して熱応力によるウエハの歪みを解消する必要があるとともに、熱交換が飽和状態にならないとそのウエハＷの露光中も温度オフセットが残留し、温度制御が難しくなるおそれがある。これに対し、冷却ウエハＣＷを、ウエハホルダ３０に直接接触させる手法では、このような不都合がない。
【００５５】
また、本実施形態の露光装置１００によると、上述のようにしてウエハホルダ３０上でウエハＷの交換を行い、その交換後にウエハホルダ３０に保持されたウエハＷに露光用光源からの波長１９３ｎｍの紫外域のパルスレーザ光を照射して露光し、ウエハＷ上にレチクルＲのパターンを形成する。従って、ウエハホルダ３０の温度上昇に起因するウエハＷの熱膨張又は熱変形などによる影響を極力低減し、露光により、ウエハＷ上に精度良くレチクルパターンを転写形成することが可能になる。
【００５６】
なお、上記実施形態では、ウエハホルダ３０上のウエハＷの交換が行われる度に、冷却ウエハＣＷの接触によるウエハホルダ３０の冷却及び冷却ウエハＣＷの洗浄が行われるものとしたが、本発明がこれに限定されるものではない。例えば、冷却ウエハＣＷの接触によるウエハホルダ３０の冷却及び冷却ウエハＣＷの洗浄の少なくとも一方は、ウエハＷを複数枚、あるいは１ロット露光する度に行うようにしても良い。この場合において、冷却ウエハＣＷを複数枚用意しておき、ウエハホルダ３０上のウエハＷの交換が行われる度に、使用済み冷却ウエハＣＷをフレッシュな冷却ウエハＣＷに交換し、チャンバの内部、又は外部で使用済み冷却ウエハＣＷを洗浄してからインラインで返してもらうこととしても良い。
【００５７】
また、上記実施形態では、第１搬送ロボット４０が、ウエハＷ及び冷却ウエハＣＷの双方の搬送用として兼用される場合について例示したが、これに限らず、ウエハＷ及び冷却ウエハＣＷのそれぞれの搬送用の搬送アームを別々に設けても良い。この場合には、ウエハのアンロードが行われる位置の上方で、ウエハＷのアンロード用のアームを待機させておき、ウエハのアンロード完了直後に、冷却ウエハＣＷの搬送アームにより、冷却ウエハＣＷをウエハホルダ上に載置吸着保持させることができる。これにより、スループットの向上が可能になる。この場合、ウエハＷの搬送アームは、ロード用とアンロード用が別々であっても同一であっても良い。また、ウエハＷの搬送アームとして、従来の搬送アームを用いるとともに、ロード用の搬送アームに渡される前にウエハＷを目標温度に温調しておくこととしても良い。また、この場合、搬送アームとの間のウエハＷの受け渡しのため、上下動ピンを含むセンタアップ機構をウエハステージ上に設ける必要がある。なお、上実施形態において、センタアップ機構をウエハステージＷＳＴ上に設け、ロボットヘッド５４との間で、ウエハＷの受け渡しを行うことも可能である。
【００５８】
また、上記実施形態では、ピンチャック方式のウエハホルダが用いられることを考慮して、冷却用ウエハＣＷが、冷却プレートとして用いられるものとしたが、ピンチャック方式でない、同心円状の多重の溝が形成されたウエハホルダの場合などには、ピンの損傷等のおそれがないので、冷却プレートをウエハ以外で構成しても良い。
【００５９】
なお、上記実施形態では、説明の簡略化のため、露光装置１００が本体チャンバ１２のみを備えている場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではない。すなわち、波長２００ｎｍ以下程度の真空紫外光（ＶＵＶ光）は、通常の空気（特に酸素）による吸収率が高いため、その真空紫外光を露光用照明光として使用する場合には、ウエハを保持して移動するウエハステージやレチクルを保持して移動するレチクルステージをそれぞれ密閉された空間であるステージ室（サブチャンバ）に収容し、これらステージ室内部の空気を窒素ガスやヘリウムガスその他の希ガス、すなわち真空紫外光を殆ど吸収しない不活性ガス（低吸収性ガス）で置換したり、ステージ室内部の露光用照明光（露光光）の光路をほぼ真空にしたりすることが好ましい。そこで、このようなステージ室を備え、その内部が低吸収性ガスでパージされた露光装置にも、本発明は好適に適用することができる。
【００６０】
なお、上記実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置に本発明が適用された場合について説明したが、これに限らず、ステッパなどの静止型露光装置に本発明を適用しても良い。また、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティッチ方式の縮小投影露光装置、プロキシミティー方式の露光装置、又はミラープロジェクション・アライナーなどにも本発明は適用することができる。
【００６１】
また、例えば国際公開第９９／４９５０４号パンフレット、欧州特許出願公開第１,４２０,２９８号明細書、国際公開第２００４／０５５８０３号パンフレット、特開２００４−２８９１２６号公報（対応米国特許第６,９５２,２５３号明細書）などに開示されているように、投影光学系とウエハとの間に照明光の光路を含む液浸空間を形成し、投影光学系及び液浸空間の液体を介して照明光でウエハを露光する露光装置にも本発明を適用することができる。
【００６２】
また、例えば特開平１０−１６３０９９号公報及び特開平１０−２１４７８３号公報（対応米国特許第６,５９０,６３４号明細書）、特表２０００−５０５９５８号公報（対応米国特許第５,９６９,４４１号明細書）、米国特許第６,２０８,４０７号明細書などに開示されているように、それぞれウエハを保持可能な複数のステージを備えたマルチステージ型の露光装置にも本発明を適用できる。かかる装置では、１つのステージ上のウエハに対する露光が行われるのと並行して、他のステージではウエハ交換・アライメント等が行われるので、そのウエハ交換の際に、前述のウエハ交換方法を実行することで、スループットを低下させることなく、ウエハホルダを冷却できるという効果がある。
【００６３】
さらに、例えば米国特許第６,８９７,９６３号明細書等に開示されているように、ステージ装置１６はウエハを保持可能なステージＳＴとは独立して可動で、計測部材（例えば、基準マークが形成された基準部材及び／又は各種の光電センサを含む）を有する計測ステージを備えるものとしても良い。
【００６４】
なお、上記実施形態の露光装置における投影光学系は縮小系のみならず等倍および拡大系のいずれでも良いし、投影光学系ＰＬは屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。
【００６５】
なお、上記実施形態の露光装置の光源は、ＡｒＦエキシマレーザに限らず、ＫｒＦエキシマレーザ（出力波長２４８ｎｍ）、Ｆ2レーザ（出力波長１５７ｎｍ）、Ａｒ2レーザ（出力波長１２６ｎｍ）、Ｋｒ2レーザ（出力波長１４６ｎｍ）などのパルスレーザ光源、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）などの輝線を発する超高圧水銀ランプなどを用いることも可能である。また、ＹＡＧレーザの高調波発生装置などを用いることもできる。この他、例えば米国特許第７,０２３,６１０号明細書に開示されているように、真空紫外光としてＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。
【００６６】
また、上記実施形態では、露光装置の照明光ＩＬとしては波長１００ｎｍ以上の光に限らず、波長１００ｎｍ未満の光を用いても良いことはいうまでもない。例えば、近年、ＥＵＶ光を発生させるとともに、その露光波長（例えば１３．５ｎｍ）の下で設計されたオール反射縮小光学系、及び反射型マスクを用いたＥＵＶ露光装置の開発が行われている。ＥＵＶ露光装置では、真空チャンバ内にウエハステージが配置されるので、ウエハホルダの冷却を効果的に行う本発明を適用した場合の効果が大きい。
【００６７】
また、上述の実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスク（レチクル）を用いたが、このレチクルに代えて、例えば米国特許第６，７７８，２５７号明細書に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて、透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク（可変成形マスク、アクティブマスク、あるいはイメージジェネレータとも呼ばれ、例えば非発光型画像表示素子（空間光変調器）の一種であるＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）などを含む）を用いても良い。
【００６８】
また、例えば干渉縞をウエハ上に形成することによって、ウエハ上にライン・アンド・スペースパターンを形成する露光装置（リソグラフィシステム）にも本発明を適用することができる。
【００６９】
さらに、例えば米国特許第６，６１１，３１６号明細書に開示されているように、２つのレチクルパターンを投影光学系を介してウエハ上で合成し、１回のスキャン露光によってウエハ上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置にも本発明を適用することができる。
【００７０】
また、物体上にパターンを形成する装置は、前述の露光装置（リソグラフィシステム）に限られず、例えばインクジェット方式にて物体上にパターンを形成する装置にも本発明を適用することができる。
【００７１】
なお、上記実施形態でパターンを形成すべき物体（エネルギビームが照射される露光対象の物体）はウエハに限られるものではなく、ガラスプレート、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど、他の物体でも良い。
【００７２】
露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置、有機ＥＬ、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。
【００７３】
半導体素子などの電子デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態の露光装置（パターン形成装置）によりマスク（レチクル）のパターンをウエハに転写するリソグラフィステップ、露光されたウエハを現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去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除去ステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ウエハ上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
以上説明したように、本発明の基板交換方法及び露光装置は、基板保持部材の温度上昇を抑制するのに適している。また、本発明の露光方法は、基板上にパターンを形成する野に適している。また、本発明のデバイス製造方法は、マイクロデバイスの製造に適している。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】一実施形態に係る露光装置の横断面図である。
【図２】一部省略して示す、図１のＢ−Ｂ線断面図である。
【図３】一実施形態に係る露光装置の制御系の構成を簡単に示すブロック図である。
【図４】ウエハＷ及び冷却ウエハＣＷの搬送等に関連する主制御装置の処理アルゴリズムに対応するフローチャートである。
【図５】図５（Ａ）〜図５（Ｃ）は、ウエハ交換処理の一連の流れの一部として行われるウエハホルダの冷却の処理を説明するための図（その１〜その３）である。
【図６】図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、ウエハ交換処理の一連の流れの一部として行われるウエハホルダの冷却の処理を説明するための図（その４及びその５）である。
【符号の説明】
【００７６】
１０…照明系、２０…主制御装置、３０…ウエハホルダ、４０…第１搬送ロボット、５４…ロボットヘッド、５６…チューブ、５８…冷媒供給装置、１００…露光装置、１２０…搬送・処理システム、Ｗ…ウエハ、ＰＬ…投影光学系、ＣＷ…冷却ウエハ。
【図１】
2009252981.tif 000003
【図２】
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【図３】
2009252981.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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