JP2000243684A - 露光装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 原板の熱変形を消去または軽減させる。 【解決手段】 原板３のパターンを照明して直接または
投影光学系を介して被露光物体上に露光する露光装置に
おいて、原板に気体または温度制御された気体を送風す
る送風手段２，４，５，７と、前記気体または温度制御
された気体の送風量、送風位置、または送風方向のいず
れか１つ以上を制御する制御手段とを設ける。または、
原板を保持する部材の表面、原板を保持する機構を所持
したユニットあるいは原板の周辺に設けられた配管部に
流体または温度制御された流体を送流して原板を保持す
る部材、原板を保持する機構を所持したユニットあるい
は原板の周辺を冷却する冷却手段を設ける。または、原
板の周辺部を循環し、低沸点の冷媒を作動媒体として用
いた冷媒循環回路を設け、この冷媒循環回路に減圧機構
を連結する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子または
液晶表示素子をフォトリソグラフィ工程で製造する際の
転写用パターンを直接または投影光学系を介して被投影
物体上に結像投影させる露光装置およびデバイス製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２は従来例に係る投影露光装置の構成
の一部を示す概略構成図である。この概略構成をもつ露
光装置では、光源１１より所定の波長域の照明光１２を
射出する。射出された照明光１２は、照明光学系１に入
射し、ミラー１４を介してコンデンサレンズ１５に至
り、レチクル３のパターン領域を均一な照度で照明す
る。レチクル３は不図示の搬送装置および位置合せ機構
により装置の所定の位置に搬送され、移動機構をもった
土台１９上に吸着固定されている。レチクル３を通過し
た照明光１２は、投影レンズ１７を含む両側テレセント
リックな投影光学系に入射する。投影光学系は、レチク
ル３のパターン像を被投影物体の１つであるウエハ１８
上の１つのショット領域に重ね合わせて投影する。ウエ
ハ１８はウエハチャック１６上に保持されており、ウエ
ハチャック１６は移動機構を備えたウエハステージ１３
上に構成されている。ウエハステージ１３はウエハステ
ージ１３に構成されている移動鏡２０とレーザ干渉計２
１の位置合せ機構によりその位置が随時制御されてい
る。なお照明光学系１には、被投影物体に照射される積
算露光量を計測する積算露光計２２が構成されている。

【０００３】以上の如く投影露光装置は、レチクルまた
はフォトマスクのパターンを投影光学系を介して被投影
物体上に結像投影させるものであるが、昨今、半導体集
積回路等のパターンはますます高密度および微細化され
ており、一層のアライメント精度の向上が求められてい
る。アライメント誤差の一因に、レチクルまたはフォト
マスクが投影露光装置の露光照明光を吸収して熱変形す
ることによって生じるアライメント誤差がある。このア
ライメント誤差が発生する原因について図３を用いて説
明する。照明光がレチクルに照射されると、照明光エネ
ルギーの一部がレチクルに残留する。残留した照明光エ
ネルギーは、積算され、レチクルを熱変形させる。レチ
クルが熱変形することによりレチクル上のパターン面が
設計値と異なったパターン面を形成し、被投影物体上に
設計値と異なったパターンが露光される。よって、設計
露光位置△Ｘと実際に露光される位置△Ｘ１の差分△Ｘ
１−△Ｘがアライメント誤差になる。また、２回目の露
光に使用されるレチクルも熱変形するが、１回目の露光
に使用したレチクルと同じ熱変形をするとは限らない。
よって１枚目のレチクルと異なる２枚目のレチクルの変
形△Ｘ２が生じる。したがって２回目の露光では△Ｘ２
−△Ｘ１のアライメント誤差が１回目のアライメント誤
差に加算される。３回目の露光以降も同様であり、露光
回数が増加するに従い、発生するアライメント誤差は複
雑に増加する。そこで上記のアライメント誤差を消去ま
たは軽減させることによってアライメント精度を向上さ
せるという方法が検討されている。

【０００４】その方法の１つが、特開平４−１９２３１
７号公報により開示されている。この方法を簡単に説明
すると、まず照明光の吸収によるレチクルの熱変形量を
求める。レチクルの熱変形量を求める方法としては、レ
チクルに使用しているクロム等の遮光部材の種類や熱吸
収率およびパターンの分布等に基づいて数値計算によっ
てレチクル内の代表的な数点の熱変形量を求める方法が
ある。またレチクルの計測用マーク位置を直接計測する
ことによりレチクルの熱変形量を求める方法もある。次
に前記の結果より光学計算あるいは実例に基づく定式化
によって投影光学系による結像状態の変化を予測する。
この結果により、レンズ駆動等の結像状態の補正手段を
用いて結像状態を一定にするか、または結像状態の変動
による影響を最小に抑えるための補正を行う。この方法
によりレチクルの熱変形による結像特性の変動分を結像
特性を補正する手段で補正することで、結像特性の変動
をキャンセルすることができ、常に良好な結像状態を維
持することが可能になっている。

【０００５】また、別の方法が、特開平２−１９９８１
４号公報に開示されている。この公報では、レチクルと
投影光学系の間の露光光の光路を含む空間を取り囲むチ
ャンバを設け、チャンバ内の気体を温度調節することに
より光学性能の変動を抑えることができることが主張さ
れている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レチク
ルの非透過パターン面を形成している材質にはクロム等
が使用され、レチクルのガラス部材部分と比べると、透
過率が低く、熱吸収が高い。そのため、レチクル全面で
均一に照明光を吸収して熱変形を生じているという可能
性よりも、レチクルのパターン面の熱吸収によってパタ
ーン面の温度が上昇し、そのパターン面の温度上昇によ
りレチクル全体の温度も上昇して熱変形が生じている可
能性の方がより高いものと考えられる。非透過パターン
面の材質がクロムの場合、レチクルの温度は、実例を示
す図４によると、レチクルのクロム占有率が１００％の
最悪の条件で約８℃上昇する。これは、レチクルの材質
が石英であっても線膨張率は０．４ｐｐｍ／℃なので、
１０ｍｍ間隔で０．０３２μｍのアライメント誤差を発
生させるものである。

【０００７】例えば複数のレチクルを用いて露光する場
合、パターン面の熱吸収によるレチクルの熱変形が起こ
ると、パターン面のレチクルにおける占有率、配置によ
り各レチクルはそれぞれ異なった変形を起こすため、補
正することは難しく、重ね合せ露光等において誤差を生
む要因となり得る。また、１枚のレチクルを用いた露光
においても、パターンの配置位置はレチクルが対称的に
熱変形が生じる位置になっているとは限らず、レチクル
全体で不均一な変形を生じ、補正がしにくいことがあり
得る。さらにレチクルを介して露光装置に熱エネルギー
が伝播し、露光装置本体に影響を与えることも想定でき
る。

【０００８】そしてこのような場合、上述の公報の方法
により、レチクルの照明光の吸収による熱変形によって
発生する結像特性を補正することは可能であるが、レチ
クルの照明光の吸収による熱変形を消去または軽減する
ことはできないという問題がある。

【０００９】本発明の目的は、このような従来技術の問
題点に鑑み、露光装置およびデバイス製造方法におい
て、原板の熱変形自体を消去または軽減させることによ
り原板の熱変形の影響を最小に抑え、もって、原板の熱
変形によって発生する重ね合せ精度等の低下を減少さ
せ、近年あるいは将来に亘ってますます微細化するパタ
ーンを高い重ね合せ精度で露光できるようにすることに
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明では、原板のパターンを照明して直接または投影
光学系を介して被露光物体上に露光する露光装置におい
て、前記原板に気体または温度制御された気体を送風す
る送風手段と、前記気体または温度制御された気体の送
風量、送風位置、または送風方向のいずれか１つ以上を
制御する制御手段とを具備することを特徴とする。

【００１１】また、原板のパターンを照明して直接また
は投影光学系を介して被露光物体上に露光する露光装置
において、前記原板を保持する部材の表面、前記原板を
保持する機構を所持したユニットあるいは前記原板の周
辺に設けられた配管部に流体または温度制御された流体
を送流して前記原板を保持する部材、前記原板を保持す
る機構を所持したユニットあるいは前記原板の周辺を冷
却する冷却手段を具備することを特徴とする。

【００１２】また、原板のパターンを照明して直接また
は投影光学系を介して被露光物体上に露光する露光装置
において、前記原板の周辺部を循環し、低沸点の冷媒を
作動媒体として用いた冷媒循環回路を備え、この冷媒循
環回路は減圧機構と連結していることを特徴とする。

【００１３】また、本発明のデバイス製造方法は、原板
のパターンを照明して直接または投影光学系を介して被
露光物体上に露光することによりデバイスを製造するデ
バイス製造方法において、上述のような露光装置を用
い、それが有する前記原板の冷却機能により前記原板の
パターンの熱変形を抑制しつつ前記露光を行うことを特
徴とする。これによれば、送風手段、冷却手段、あるい
は冷媒循環回路により原板が冷却され、原板の熱変形自
体が消去または軽減される。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の好ましい第１の実施形態
では、上記の目的を成しえるために、新たにレチクル
（原板）部の温度上昇自体を抑えるための気体を送風す
る空調ダクトを設置し、前記空調ダクトより送風される
気体によりレチクル部を冷却し、かつレチクル周りの雰
囲気を拡散させるようにしている。なお前記空調ダクト
より送風される気体は、温度制御された気体であり、さ
らにケミカルフィルタを通過した気体であることが望ま
しい。特に前記気体が有機珪素化合物、アンモニア硫酸
イオン、有機ガスの少なくとも１つ以上を含まない気体
であれば、光学部品の光学性能を保持するためにもより
望ましい。前記レチクル部に送風する気体はレチクル上
面に対し送風すれば、空調ダクト等の装置への適用が簡
易構成ですみ、適用しやすい。なおレチクル部に送風す
る気体は、レチクル上面に限定して送風するのでなく、
レチクル下面、並びにレチクル上面および下面の両面に
対し送風しても同様の効果がある。

【００１５】レチクル部に送風する気体の送風量は、レ
チクル上の１つ以上のマーク位置あるいは被投影物体上
の１つ以上のマーク位置あるいはレチクル上の１つ以上
のマーク位置と被投影物体上の１つ以上のマーク位置
（以下「レチクル上の１つ以上のマーク位置あるいは被
投影物体上の１つ以上のマーク位置」の記述は、「マー
ク位置」と記載する。）を計測し、前記マーク位置の変
動量あるいは２つ以上のマーク位置の相対変動量によっ
て調節される。前記により、マーク位置変動量の低いレ
チクルを使用する場合においては、レチクル部に送風す
る気体は微量送風あるいは送風停止の状態にし、マーク
位置変動量の高いレチクルを使用する場合においての
み、レチクル部に気体を送風する。

【００１６】マーク位置変動をパターン化し、数値計算
により、自動的に送風量を調節することも有益である。
前記方法の１例を簡単に説明すると、マーク位置の変動
に対応したレチクルの変形モデルをあらかじめ作成して
おく。そしてマーク位置変動を計測して、その計測結果
に近い変形モデルを選択し、選択した変形モデルに対応
した送風量を決定するというものである。なお、前記計
測を常時行って適宜送風量を調節しても良いし、あるい
はスポット的に計測し、送風量を調整しても良い。

【００１７】また、レチクル空調ダクトを複数設置し、
前記計測結果により、レチクル部の変形を適切に補正で
きるように送風個所あるいは送風方向を選択できる構造
を設置すれば、さらにレチクル部の熱変形の影響を最小
に抑え、高い重ね合せ精度で露光できるようにすること
ができる。

【００１８】レチクル空調ダクトに移動機構を設け、前
記計測結果により、レチクル部の変形を適切に補正でき
るように送風個所あるいは送風方向を選択できる構造を
設置すれば、さらにレチクル部の熱変形の影響を最小に
抑え、高い重ね合せ精度で露光できるようにすることが
できる。

【００１９】紫外線パルス光（例えばＫｒｆエキシマレ
ーザ等）のようなレジスト感光膜を感光する露光波長を
もつ照明光を使用する投影露光装置において、レチクル
部に送風される気体は、気体でなく不活性ガスに置き換
えても問題ない。なおレチクル部に送風する気体の送風
量、送風位置および送風方向の調整は本発明の要旨を逸
脱しない範囲で種々の構成を取り得ることは勿諭であ
る。

【００２０】本発明の第２の実施形態について以下に記
載する。本発明の第２の実施形態によると、レチクルを
保持する部材の表面あるいはレチクルを保持する機構を
所持したユニットあるいはレチクル周辺に配管部を設置
し、前記配管部に液体または温度制御された液体を送流
し、前記レチクルを保持する部材あるいはレチクルを保
持する機構を所持したユニットあるいはレチクル周辺を
冷却する。前記の液体または温度制御された液体（以
下、液体または温度制御された液体を液体と総称す
る。）を冷媒としてレチクルまたはレチクル周辺の温度
上昇自体を抑える。前記作用により、重ね合せ精度等の
低下をもたらすレチクルあるいはレチクル周辺部の熱変
形を消去あるいは軽減する。

【００２１】レチクルの熱変形量はレチクルの非透過パ
ターンの占有率に大きく依存している。非透過パターン
の占有率が低い場合は、レチクルの熱変形量は微小であ
る。しかし非透過パターンの占有率が高くなるにつれ、
レチクルの熱変形量は大きくなっていく。前記により、
レチクルの非透過パターンの占有率の低いレチクルを使
用する場合においては、レチクル部あるいはレチクル部
周辺に送流する液体は微量送流あるいは送流停止の状態
にし、レチクルの非透過パターンの占有率の高いレチク
ルを使用する場合においてのみ、レチクル部あるいはレ
チクル部周辺に液体を送流する。またレチクルの熱変形
の要因にはレチクルの非透過パターンの占有率だけでな
く、レチクルに照射される積算露光量、連続露光時間等
の要因もある。前記に列挙したような要因についても考
慮して液体の送流量を設定することはより効果がある。
さらにレチクルの非透過パターンの占有率等をパターン
化し、数値計算により、自動的に送流量を調節すること
も有益である。

【００２２】本発明の第３の実施形態について以下に記
載する。本発明の第３の実施形態によると、レチクルを
保持する部材の表面あるいはレチクルを保持する機構を
所持したユニットあるいはレチクル周辺に配管部を設置
する。前記配管部内に低沸点の冷媒を構成し、前記冷媒
を作動媒体として用いた冷媒循環回路を構成する。前記
冷媒循環回路には減圧機構、圧縮機、第１逆止弁、第１
熱交換部、第２逆止弁、減圧機構、第２熱交換部が連結
されている。この冷媒循環回路によりレチクル周辺部の
温度制御あるいは冷却を行い、レチクル周辺部の熱変形
を軽減する。

【００２３】前記冷媒循環回路は以下の作用を要する。
すなわち前記作用は、圧縮機を運転することにより圧縮
高温ガスとなった冷媒が、第１逆止弁を通って第１熱交
換部へ流入し、放熱凝縮して液冷媒となり、第２逆止弁
を通り、減圧機構を通って膨張ガス化し、そして、第２
熱交換部を介してレチクル周辺部の熱を吸収するもので
ある。

【００２４】

【実施例】図８は本発明の第１の実施例に係る露光装置
の概略を示し、図１はその一部を示す概略構成図であ
る。なお、図１、図７および図８に図示されていない構
成部分は従来の露光装置と同じ構成をもっている。レチ
クル３のパターン面を被投影物体に投影するために、レ
チクル３を不図示の搬送装置および位置合せ機構により
装置の所定の位置に搬送する。所定の位置に搬送された
レチクル３は移動機構をもった土台１９に吸着固定され
る。レチクル３の吸着後、露光装置に設けられているレ
チクル基準マークに対してレチクル３の位置合せを行
う。これらの露光準備が完了した後、露光装置は、被投
影物体（ウエハ１８）に対し露光を開始する。露光を完
了した被投影物体と次に露光する被投影物体とを交換す
る際、レチクル３の所定のマークの位置を計測し、マー
ク位置の変動量によって適当な送風量を決定し、レチク
ル空調ダクト２からレチクル３へ向けて気体を送風す
る。また、レチクル３の所定のマーク位置が露光光範囲
外にある場合は、前記にとらわれること無く、露光中に
おいてもマーク位置の変動量を計測でき、レチクル空調
ダクト２から適当な送風量の気体を送風することができ
る。気体の送風は常時行ってもよいし、また任意に適宜
行ってもよい。

【００２５】なお実験によれば、レチクル３の非透過パ
ターンのレチクル占有率がほぼ１００％である場合、レ
チクル３部分の送風速度とレチクル３の温度は図５のグ
ラフの通りである。送風量を調節する方法としては、装
置本体の空調管理システムにより調節する方法が考えら
れる。また、図７に示すように空調ダクト２の途中にフ
ィルタなどのような送風量調節機構６を設けて送風量を
調節することも可能である。送風される気体は、図１に
示すようにケミカルフィルタ５および温度制御部４を通
過することによって精製された有機珪素化合物、アンモ
ニア、硫酸イオン、有機ガスの少なくとも１つ以上を含
まない気体である。前記気体は装置の配管を流れ、フィ
ルタ７を透過することによって粉塵等のゴミが排除さ
れ、空調ダクト２によりレチクル３に送風される。

【００２６】気体送風量の第１の調整方法を以下に記載
する。レチクル３上のマーク位置の変動に対応したレチ
クルの変形モデルをあらかじめ作成し、前記変形モデル
毎にレチクルの熱変形を軽減あるいは消去できるような
送風量を対応させておく。そして各マーク位置の変動を
計測して、その計測結果に近い変形モデルを選択し、選
択した変形モデルに対応した送風量を決定する。レチク
ルは不均一に熱膨張するため、計測するマークはレチク
ル全般にわたり、各点に分布していることが望ましい。
マークを計測する顕微鏡が露光光を遮光せずにマークを
計測することが可能である場合は、露光中でもマークを
計測して、送風量を調節することができる。マークを計
測する顕微鏡が露光光を遮光する場合は、任意の露光後
あるいは露光前においてマークを計測し、送風量を調節
することができる。また、毎回計測して送風量を調節す
るだけでなく、計測データを記億媒体にフィードバック
して個々のレチクルの熱変形の推移をモデル化し、個々
のレチクルに対応した送風量を露光装置の記憶媒体に記
憶させ、レチクル上のマークを計測せずに送風量を調節
することも可能である。

【００２７】気体送風量の第２の調整方法を以下に記載
する。この方法では、気体送風量の第１の調整方法で記
載したレチクルと同様のレチクルを用い、そして露光し
た被投影物体上の投影パターン面のマークを利用し、投
影パターン面のマーク位置変動量を計測して、露光によ
って生じるレチクル部の熱変形を補正する。

【００２８】具体的な方法について記載する。あらかじ
めレチクル上のマーク位置の変動に対応したレチクルの
変形モデルを作成しておく。そして、露光が終了した被
投影物体上の投影パターンのマーク位置を計測し、マー
ク位置の変動の情報によりレチクル部の熱変形を求め、
その計測結果に近い変形モデルを選択し、選択した変形
モデルに対応した送風量を決定する。レチクルは不均一
に熱膨張するため、計測するマークはレチクル全般にわ
たり各点に分布していることが望ましい。

【００２９】この第２の調整方法によれば、第１の調整
方法よりも多くの計測点を確保することが可能であり、
レチクル部全体の熱変形をより精度良くモデル化するこ
とができる。さらに第１の調整方法と同様に、毎回計測
して送風量を調節するだけでなく、計測データを記憶媒
体にフィードバックして個々のレチクルの熱変形の推移
をモデル化し、個々のレチクルに対応した送風量を露光
装置の記憶媒体に記憶させ、被投影物体上のマークを計
測せずに送風量を調節することも可能である。気体送風
量の第３の調整方法を以下に記載する。この方法では第
１の調整方法で用いたレチクルと同様のレチクルを用い
る。そして、レチクル上のマークと露光した被投影物体
上の投影パターン面のマークを利用し、レチクル上のマ
ークと投影パターン面のマーク位置の変動量を計測し
て、露光によって生じるレチクル部の熱変形を補正す
る。

【００３０】具体的な方法について記載する。あらかじ
めレチクル上のマーク位置と露光が終了した被投影物体
上の投影パターンのマーク位置の変動に対応したレチク
ルの変形モデルを作成しておく。そしてレチクル上のマ
ーク位置と露光が終了した被投影物体上の投影パターン
のマーク位置を計測し、マーク位置の変動の情報により
レチクル部の熱変形を求め、その計測結果に近い変形モ
デルを選択し、選択した変形モデルに対応した送風量を
決定する。レチクルは不均一に熱膨張するため、計測す
るマークはレチクル全般にわたり各点に分布しているこ
とが望ましい。この第３の調整方法によれば、第２の調
整方法よりもレチクルと被投影物体上の位置関係を計測
することができ、レチクル部全体の熱変形をより精度良
くモデル化することができる。また、本発明の要旨を逸
脱しない範囲で種々の送風量の調整方法をとることは可
能である。

【００３１】図９は本発明の第２の実施例に係る露光装
置の概略を示す上面図であり、図１１はその側面図であ
る。これらの図に示されていない構成部分は従来の露光
装置と同じ構成である。同図に示すように、この露光装
置では、レチクル３の周辺に１つ以上のレチクル空調ノ
ズル２３を設ける。レチクル３上のマーク位置の変動に
対応したレチクルの変形モデルをあらかじめ作成してお
く。そして各マーク位置の変動を計測して、その計測結
果に近い変形モデルを選択し、選択した変形モデルに対
応した送風量、送風位置、送風方向を決定する。

【００３２】レチクル３上の各部分における変形量を計
測した後、第１の実施例では送風量のみ調整可能であっ
たが、本実施例によれば、送風量の他に送風位置および
送風方向が調節可能であるため、より高精度なレチクル
部の熱変形の補正ができる。次に具体的な方法について
記載する。第１の実施例と同等の方法によって、レチク
ル３上の所定数のマーク位置の変動に対応したレチクル
の変形モデルを決定した後、各レチクル空調ノズル２３
からその変形モデルに対応した送風量を送風する。その
際、装置後方側のレチクル部分の熱変形が高い場合は、
装置後方側のレチクル空調ノズル２３からの送風量を強
くし、装置前方側のレチクル空調ノズルからの送風量を
弱くして、レチクルの熱変形が大きい箇所の送風量を大
きくすることによりレチクル部の熱変形を高精度に補正
する。また、送風方向を限定して送風したい場合は、各
レチクル空調ノズル２３からの送風量を調節して、任意
の送風方向を決定することが可能である。

【００３３】具体的な送風量の第１の調整方法では、各
レチクル空調ダクト２３を独立した配管に接続し、各レ
チクル空調ダクト２３ごとに送風量を調節する。第２の
調整方法では各レチクル空調ダクト２３への分岐点に絞
りを設けて流量を調整する。第３の調整方法では、各レ
チクル空調ダクト２３への分岐点に羽根を設け、各レチ
クル空調ダクト２３への送風量を調整する。なお、送風
量の調整はこれらの具体例にとらわれず、本発明の趣旨
を逸脱しない限りにおいて各種の構成をとることができ
る。

【００３４】図１０は本発明の第３の実施例に係る露光
装置の概略を示す。なお図１０に図示されていない構成
部分は従来の露光装置と同じ構成である。同図に示すよ
うにこの露光装置では、レチクル３の周辺に１つ以上の
移動機構をもったレチクル空調ノズル２３を設ける。レ
チクル３上のマーク位置の変動に対応したレチクルの変
形モデルをあらかじめ作成しておく。そして各マーク位
置の変動を計測して、その計測結果に近い変形モデルを
選択し、選択した変形モデルに対応した送風量、送風位
置および送風方向を決定する。

【００３５】本実施例によれば、レチクル空調ノズル２
３に移動機構があるため、第２の実施例に対し、少ない
レチクル空調ノズルの本数でレチクルの変形に対応した
送風量、送風位置および送風方向を決定することができ
る。

【００３６】図１２は、本発明の第４の実施例を示す概
略図である。この例では、レチクル部を保持する部材あ
るいはユニットおよびレチクル周辺の任意の部分に配管
部２４を設置し、配管部２４内の流体の送流量を調節す
るための送流量調整機構２５が配管部２４に接続されて
いる。配管部２４内は温度制御された流体が送流されて
いる。流体は液体または気体に限定されるものでなくレ
チクル周辺の熱を吸収する種類のものであれば良い。熱
容量の観点からは液体が優れているが、漏れを考慮した
場合、気体の方が安全である。また両者の利点が使える
フロンガス等を用いることも考えられる。

【００３７】なおレチクル周辺の配管部２４の材質は、
熱交換性の優れたものがよく、光学系の曇りの原因とな
る物質を含まないフッ素樹脂で加工されたものが良い。
またＡｒＦレーザ等のように露光波長が短い露光光源を
使用する露光装置では、レーザの発振に伴いオゾンが発
生するため、オゾンによる劣化の観点から、配管部に使
用する材質はテフロン系あるいはステンレスの材質が望
ましい。また、配管の一部を配管の振動が伝わらないよ
うにフレキシブルな材料としておくのが望ましい。レチ
クル周辺以外の配管部２４は、断熱材等で外部の温度変
化を遮断してあることが望ましい。レチクル周辺の配管
部２４の配置は、レチクル周辺部の物体の表面に接する
ように配置するのが望ましい。しかし配管部２４からの
振動による影響が考慮される箇所においては、レチクル
周辺部の物体の表面から微小空間を設けて配置すること
もできる。またレチクル周辺部の物体の表面に配管部２
４が埋め込める溝部を構成し、この溝部に配管部を構成
するならば、熱交換面積が広くなり、レチクル周辺部の
熱交換作用効果が高くなる。

【００３８】レチクルの蓄積熱量はレチクルの非透過パ
ターンの占有率に大きく依存している。非透過パターン
の占有率が低い場合は、レチクルの蓄積熱量は微小であ
る。しかし非透過パターンの占有率が高くなるにつれ、
レチクルの蓄積熱量は大きくなっていく。レチクルに蓄
積された熱は、レチクルに接している部材、ユニット
や、レチクル周辺に伝播し、これらの部分の熱変形の１
つの原因となる。よって非透過パターンの占有率の低い
レチクルを使用する場合においては、レチクル部あるい
はレチクル部周辺に送流する流体は微量送流あるいは送
流停止の状態にするが、非透過パターンの占有率の高い
レチクルを使用する場合においてのみ、レチクル周辺部
の熱変形を抑えるために、レチクル部あるいはレチクル
周辺に流体を送流する。以上のように本実施例において
は、露光作業中において光学系、レチクルから伝播され
る熱を、流体を冷媒とした熱交換作用により消去または
軽減でき、レチクル周辺部の熱変形を抑制できる。

【００３９】また、レチクルの熱蓄積の要因にはレチク
ルの非透過パターンの占有率だけでなく、レチクルに照
射される積算露光量、連続露光時間等の要因もあり、こ
れらのような要因についても考慮して流体の送流量を設
定する。さらにレチクルの非透過パターンの占有率等を
パターン化し、数値計算により、自動的に送流量を調節
してもよい。また、第１実施例における第１の調整法ま
たは第２の調整法と同様に直接レチクル上のマークの変
動量を計測して送流量を調節することも可能であり、さ
らに各レチクルごとに送流量のモデル化を行い、レチク
ル毎に送流量を設定することも可能である。また、送流
量を調整せずに流体を常時送流しても問題はなく、本実
施例の効果を妨げることはない。

【００４０】図１３は、本発明の第５の実施例を示す概
略図である。この例では、レチクル部を保持する部材あ
るいはユニットおよびレチクル部周辺の任意の部分に配
管部２４を設置する。さらに図１４に示すように、圧縮
機２７、第１逆止弁２８、第１熱交換部２９、第２逆止
弁３０、減圧機構２６、第２熱交換部３１を順次環状に
連結し、低沸点の冷媒を作動媒体として用いた冷媒循環
回路を構成している。上記構成においてレチクル周辺部
の冷却あるいは温度制御を行う場合には、圧縮機２７を
運転することにより、圧縮機２７で圧縮高温ガスとなっ
た冷媒は、第１逆止弁２８を通り、第１熱交換部２９へ
流入し、放熱凝縮して液冷媒となり、第２逆止弁３０を
通り、減圧機構２６を通って膨張ガス化し、そして第２
熱交換部３１を介してレチクル周辺部の熱を吸収する。
また、レチクル周辺部の熱を吸収した冷媒を、アキュム
レータ３２を前記冷媒循環回路に連結することによりア
キュームレータ３２を通し、圧縮機２７に吸引させる構
造も可能である。この構造によれば、前記冷媒循環回路
は閉回路となり、周辺の雰囲気から密閉された空間を構
成することができ、露光装置内部を冷媒循環回路で使用
している冷媒で汚染するのを防止することができる。ま
た、冷媒として窒素等の不活性ガスを使用すれば、露光
装置の光学系を略密閉している空間に充填している窒素
等の不活性ガスと兼用でき、低コストである。なお、図
１３に示すように、配管部２４に減圧機構２６を接続し
た簡易な構造によっても配管部２４の圧力が低下するこ
とで本発明の効果が得られる。

【００４１】なお、上記の本発明の各実施例で示した具
体例を組み合わせてレチクル周辺部の温度制御を行い、
レチクル周辺部の熱変形を軽減あるいは消去することは
可能である。

【００４２】図６は露光用の照明光源に超高圧水銀ラン
プを用いて照明光をｉ線とした投影露光装置において、
上述実施例で示したようなレチクルに送風するための構
成を取り付け、ほぼクロム面が１００％に近いレチクル
を使用し、風速を２ｍ／ｓとした場合のレチクルクロム
面の温度上昇の様子を示す。空調を行わない場合に比べ
約５℃の温度低下が確認できる。これは、レチクルの材
質が石英であっても線膨張率は０．４ｐｐｍ／℃なの
で、１０ｍｍ間隔で０．０２μｍのアライメント誤差を
改善させるものである。以上の効果により、レチクルの
温度上昇が抑制され、これに伴いレチクルの熱変形量も
抑制される。よって、像の重ね合せ精度等が向上する効
果がある。さらにレチクルを介した伝熱による装置本体
への影響も低減され、より像の重ね合せ精度等が向上す
る効果がある。

【００４３】なお、本発明は、上記のｉ線の照明光のみ
に限定されず、ｇ線あるいは紫外線パルス光（例えばＫ
ｒｆエキシマレーザ等）のようなレジスト感光膜を感光
する露光波長をもつ照明光を用いる場合にも有効であ
り、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り
得ることは勿論である。また、紫外線パルス光（例えば
Ｋｒｆエキシマレーザ等）のようなレジスト感光膜を感
光する露光波長をもつ照明光を使用する投影露光装置に
おいて、レチクルが挿入される投影光学系と照明光学系
の空間を略密閉構造にし、不活性ガスで充填されている
場合は、空調ダクトから送風される気体は、不活性ガス
に置き換えても問題ない。

【００４４】＜デバイス製造方法の実施例＞次に上記説
明した露光装置を利用したデバイス製造方法の実施例を
説明する。図１５は微小デバイス（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）の製造のフローを示す。ステップ１
（回路設計）ではデバイスのパターン設計を行なう。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）
ではシリコンやガラス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、これが出荷（ステップ７）される。

【００４５】図１６は上記ウエハプロセス（ステップ
４）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形成する。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）ではウエハにレジ
ストを塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明し
た露光装置または露光方法によってマスクの回路パター
ンをウエハの複数のショット領域に並べて焼付露光す
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が形成される。

【００４６】本実施例の生産方法を用いれば、従来は製
造が難しかった大型のデバイスを低コストに製造するこ
とができる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、原
板に気体または温度制御された気体を送風し、その送風
量、送風位置、または送風方向を制御するようにしたた
め、原板周辺を空調して原板を冷却し、原板周辺の雰囲
気を拡散することができる。したがって、原板の温度上
昇を低減させ、照明光の熱吸収による原板の熱変形を抑
制することができる。

【００４８】また、前記原板の周辺等に設けられた配管
部に流体または温度制御された流体を送流して前記原板
の周辺等を冷却するようにしたため、原板またはその周
辺部の温度上昇を低減させ、原板の熱変形を抑制するこ
とができる。

【００４９】また、原板の周辺部を循環し、減圧機構と
連結している冷媒循環回路を設けるようにしたため、こ
れによって原板部周辺を冷却あるいは温度制御すること
によって原板の温度上昇または原板周辺部の温度上昇を
低減させ、原板の熱変形量を低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施例に係る露光装置におけ
る空調のための構成の一部を示す概略図である。

【図２】 従来例に係る投影露光装置の構成を示す概略
図である

【図３】 本発明が解決したレチクルの熱変形の概略図
である。

【図４】 従来例におけるレチクルクロム面の温度変動
を示すグラフである。

【図５】 本発明の空調を構成した投影露光装置におい
て、レチクルの非透過パターンのレチクル占有率がほぼ
１００％である場合のレチクル部分の送風速度とレチク
ルの温度との関係を示すグラフである。

【図６】 本発明の実施例におけるレチクルクロム面の
温度変動を示すグラフである。

【図７】 本発明の第１の実施例に係る投影露光装置の
構成の一部を示す概略図である。

【図８】 本発明の第１の実施例に係る投影露光装置の
構成を示す概略図である。

【図９】 本発明の第２の実施例に係る投影露光装置の
構成の一部を示す概略上面図である。

【図１０】 本発明の第３の実施例に係る投影露光装置
の構成の一部を示す概略上面図である。

【図１１】 本発明の第２の実施例に係る投影露光装置
の構成の一部を示す概略側面図である。

【図１２】 本発明の第４の実施例に係る投影露光装置
の構成の一部を示す概略側面図である。

【図１３】 本発明の第５の実施例に係る投影露光装置
の構成の一部を示す概略側面図である。

【図１４】 本発明の第５の実施例に係る投影露光装置
の別の構成の一部を示す概略構成図である。

【図１５】 本発明の露光装置を利用できるデバイス製
造方法を示すフローチャートである。

【図１６】 図１５中のウエハプロセスの詳細なフロー
チャートである。

【符号の説明】

１：照明光学系、２：空調ダクト、３：レチクル、４：
温度制御部、５：ケミカルフィルタ、６：送風量調節機
構、７：フィルタ、１１：光源、１２：照明光、１３：
ウエハステージ、１４：ミラー、１５：コンデンサレン
ズ、１６：ウエハチャック、１７：投影レンズ、１８：
ウエハ、２０：移動鏡、２１：レーザ干渉計、２２：積
算露光計、２３：レチクル空調ノズル、２４：配管部、
２５：送流量調整機構、２６：減圧機構、２７：圧縮
機、２８：第１逆止弁、２９：第１熱交換部、３０：第
２逆止弁、３１：第２熱交換部、３２：アキュムレー
タ。

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原板のパターンを照明して直接または投
   影光学系を介して被露光物体上に露光する露光装置にお
   いて、前記原板に気体または温度制御された気体を送風
   する送風手段と、前記気体または温度制御された気体の
   送風量、送風位置、または送風方向のいずれか１つ以上
   を制御する制御手段とを具備することを特徴とする露光
   装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記原板上のマークの
   位置の計測結果に基づいて前記制御を行うものであるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 【請求項３】 前記制御手段は、前記原板のパターンの
   露光により前記被露光物体上に形成されたマークの位置
   の計測結果に基づいて前記制御を行うものであることを
   特徴とする請求項１に記載の露光装置。
4. 【請求項４】 前記制御手段は、前記原板上のマークの
   位置の計測結果および前記原板のパターンの露光により
   前記被露光物体上に形成されたマークの位置の計測結果
   に基づいて前記制御を行うものであることを特徴とする
   請求項１に記載の露光装置。
5. 【請求項５】 前記制御手段は、前記マークの位置の計
   測結果、および、前記原板についてパターン化された前
   記マークの位置の変動と前記制御のために必要な数値情
   報との間の関係に基づいて前記制御を行うものであるこ
   とを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の露
   光装置。
6. 【請求項６】 前記制御手段は、前記マークの位置の計
   測結果から得られる前記原板の熱変形情報が示す熱変形
   に類似しているものを、あらかじめ得ておいた前記原板
   の熱変形モデルから選択し、選択した熱変形モデルが固
   有に有する前記気体または温度制御された気体の送風
   量、送風位置、または送風方向の情報に基づいて前記制
   御を行うものであることを特徴とする請求項２〜４のい
   ずれか１項に記載の露光装置
7. 【請求項７】 前記制御手段は、前記原板上のマークの
   位置の計測結果または前記原板のパターンの露光により
   形成された前記被露光物体上のマークの位置の計測結果
   に基づくのではなく、あらかじめ得ておいた前記原板に
   ついての前記制御のための情報に基づいて前記制御を行
   うものであることを特徴とする請求項１に記載の露光装
   置。
8. 【請求項８】 前記送風手段は、前記気体または温度制
   御された気体を１つ以上の送風口から送風するものであ
   ることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載
   の露光装置。
9. 【請求項９】 前記送風手段は、前記気体または温度制
   御された気体を、移動機構を有する１つ以上の送風口か
   ら送風するものであることを特徴とする請求項１〜８の
   いずれか１項に記載の露光装置。
10. 【請求項１０】 前記送風手段は、前記気体または温度
    制御された気体を、ケミカルフィルタを通過させて送風
    するものであることを特徴とする請求項１〜９のいずれ
    か１項に記載の露光装置。
11. 【請求項１１】 前記送風手段が送風する気体は、有機
    珪素化合物、アンモニア、硫酸イオン、または有機ガス
    のうちの少なくとも１つ以上を含まない気体であること
    を特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の露
    光装置。
12. 【請求項１２】 前記原板に送風される気体は不活性ガ
    スに置き換えられることを特徴とする請求項１〜１１の
    いずれか１項に記載の露光装置。
13. 【請求項１３】 原板のパターンを照明して直接または
    投影光学系を介して被露光物体上に露光する露光装置に
    おいて、前記原板を保持する部材の表面、前記原板を保
    持する機構を所持したユニットあるいは前記原板の周辺
    に設けられた配管部に流体または温度制御された流体を
    送流して前記原板を保持する部材、前記原板を保持する
    機構を所持したユニットあるいは前記原板の周辺を冷却
    する冷却手段を具備することを特徴とする露光装置。
14. 【請求項１４】 前記冷却手段は、前記送流する流体の
    流量を、前記原板の非透過パターン面の占有率に基づい
    て調節するものであることを特徴とする請求項１３に記
    載の露光装置。
15. 【請求項１５】 前記冷却手段は、前記送流する流体の
    流量を、積算露光エネルギー量に基づいて調節するもの
    であることを特徴とする請求項１３または１４に記載の
    露光装置。
16. 【請求項１６】 前記冷却手段は、前記送流する流体の
    流量を、連続露光時間に基づいて調節するものであるこ
    とを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか１項に記載
    の露光装置。
17. 【請求項１７】 前記冷却手段は、前記送流する流体の
    流量を、前記原板上のマークの位置の計測結果に基づい
    て調節するものであることを特徴とする請求項１３〜１
    ６のいずれか１項に記載の露光装置。
18. 【請求項１８】 前記冷却手段は、前記配管部に、前記
    送流する流体の流量を調節する手段を有することを特徴
    とする請求項１３〜１７のいずれか１項に記載の露光装
    置。
19. 【請求項１９】 前記冷却手段は、前記送流する流体の
    流量を調節するためにパターン化された数値情報に基づ
    いて前記送流する流体の流量を調節するものであること
    を特徴とする請求項１３〜１８のいずれか１項に記載の
    露光装置。
20. 【請求項２０】 前記配管部は、フッ素樹脂、ステンレ
    ス、またはテフロン系材質で構成されていることを特徴
    とする請求項１３〜１９のいずれか１項に記載の露光装
    置。
21. 【請求項２１】 原板のパターンを照明して直接または
    投影光学系を介して被露光物体上に露光する露光装置に
    おいて、前記原板の周辺部を循環し、低沸点の冷媒を作
    動媒体として用いた冷媒循環回路を備え、この冷媒循環
    回路は減圧機構と連結していることを特徴とする露光装
    置。
22. 【請求項２２】 前記冷媒循環回路は圧縮機、第１の逆
    止弁、第１の熱交換部、第２の逆止弁、前記減圧機構、
    および第２の熱交換部をこの順に連結して有することを
    特徴とする請求項２１に記載の露光装置
23. 【請求項２３】 請求項１〜２２の構成のうち少なくと
    も１つ以上を組み合わせた構成を有することを特徴とす
    る露光装置。
24. 【請求項２４】 原板のパターンを照明して直接または
    投影光学系を介して被露光物体上に露光することにより
    デバイスを製造するデバイス製造方法において、請求項
    １〜２３のいずれかの露光装置を用い、それが有する前
    記原板の冷却機能により前記原板のパターンの熱変形を
    抑制しつつ前記露光を行うことを特徴とするデバイス製
    造方法。