JP2010016318A - 温度制御装置、露光システムおよびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】安定かつ高精度な温度制御に好適な技術を提供する。
【解決手段】温度を制御する温度制御装置２００は、加熱部３０と、温度を検出する温度検出部３６と、目標温度と前記温度検出部によって検出された温度との偏差Ｅに基づいて操作量ＭＶｒを演算する演算部１００と、操作量ＭＶｒに応じて電圧又は電流が調整された電力を加熱部３０に供給する電力調整器２８とを備える。演算部１００は、比例要素、積分要素および微分要素のうち少なくとも比例要素を偏差Ｅに乗じる第１演算部３２と、平方根を演算する第２演算部３４とを含み、第１演算部３２と第２演算部３４とが直列に接続されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、温度制御装置、それを含む露光システム、および、それを使用してデバイスを製造するデバイス製造方法に関する。

近年、半導体集積回路デバイス等のデバイスの製造において、高い生産性と極めて微細な回路パターンの形成が要求されている。そのために、高速かつ精密な位置決め制御が必要となる。位置決め精度は、レーザ干渉計による測長精度に大きく依存し、ｎｍオーダの精度を達成するには、干渉計光路の温度揺らぎを十分抑制する必要がある。このため露光装置が設置されているクリーンルームの温度変化等の影響を抑制し、露光装置内で発生する熱を回収するための高精度に温度制御された流体、即ち空気や液体の冷媒が露光装置に供給される。

図１０は、従来の温度制御装置の概略構成を示す図である。温度検出部３６は、露光装置の温度を制御するための流体である空気や液体の温度を検出する。補償演算部３２は、目標温度ＳＰと温度検出部３６によって検出された温度との差分を演算して操作量ＭＶを発生する。電圧検出器２２は、商用電源２０から供給される交流電圧を検出する。電圧比較部２４は、基準電圧Ｖｒｅｆと電圧検出器２２によって検出された電圧とを比較して補正値Ｖｃｏｍｐを発生する。ゲイン補正部３８は、電圧比較部２４が発生した補正値Ｖｃｏｍｐに基づいて補償演算部３２が発生した操作量ＭＶを補正して操作量ＭＶｃｏｍｐを発生し、これを電力調整器２８に供給する。電力調整器２８は、ヒータ３０に供給する電力Ｐを操作量ＭＶｃｏｍｐに応じて調整する。これによって、ヒータ３０が露光装置に供給する流体の温度が制御される。

電力調整器２８は、例えば、ソリッドステートリレーを含む。ソリッドステートリレーを含む電力調整器２８は、操作量ＭＶｃｏｍｐに応じて導通して、ヒータ３０に対する交流電圧の供給を制御する。規定周期をＴ０、導通時間をＴ１、ヒータ３０の抵抗をＲ、商用電源２０から供給される交流電圧の実効電圧をＶｒｍとすると、ヒータ３０が消費する電力Ｐは、（１）式で示される。

Ｐ ＝ （Ｖｒｍ^２ ／ Ｒ） × （Ｔ１ ／ Ｔ０） ・・・（１）
操作量ＭＶｃｏｍｐに応じてＴ１が制御されるので、ヒータ３０が消費する電力Ｐは、操作量ＭＶｃｏｍｐ、更には操作量ＭＶに対して線形に制御される。

商用電源２０から供給される交流電圧をＶｐｓ[Ｖ]、補償演算部３２が発生する操作量をＭＶ[％]とすると、電圧比較部２４が発生する補正値Ｖｃｏｍｐは、（２）式で示される。
Ｖｃｏｍｐ ＝ （Ｖｒｅｆ ／ Ｖｐｓ）^２ ・・・（２）
よって、ゲイン補正部３８によって演算される操作量ＭＶｃｏｍｐは、（３）式で示される。

ＭＶｃｏｍｐ ＝ Ｖｃｏｍｐ × ＭＶ × １０^−２ ・・・（３）
このように、電源電圧の変動の補正は、基準電圧Ｖｒｅｆと商用電源２０の交流電圧との比を自乗した値に応じてなされる。

高精度／高分解能な制御が要求される場合には、電力調整器２８としてサイリスタが用いられうる。サイリスタを用いた電力調整器２８の位相制御には、操作量に応じて電圧が制御される電圧制御モードと、操作量に応じて電流が制御される電流制御モードとがある。また、交流電源の代わりに直流電源を用いて温度制御を行う方法もある。
特開２００５−３３２２８７号公報

サイリスタで電力調整器が構成された温度調整装置のように、補償演算部が発生する操作量に対して電力調整器からヒータに供給される電圧又は電流が線形に制御される構成では、ヒータの出力が該操作量に対して非線形になる。よって、安定かつ高精度な温度制御が難しい。

本発明は、上記の課題認識を契機としてなされたものであり、例えば、安定かつ高精度な温度制御に好適な技術を提供することを目的とする。

本発明の第１の側面は、温度を制御する温度制御装置に係り、前記温度制御装置は、加熱部と、温度を検出する温度検出部と、目標温度と前記温度検出部によって検出された温度との偏差に基づいて操作量を演算する演算部と、前記操作量に応じて電圧又は電流が調整された電力を前記加熱部に供給する電力調整器とを備え、前記演算部は、比例要素、積分要素および微分要素のうち少なくとも前記比例要素を有する第１演算部と、平方根を演算する第２演算部とを含み、前記第１演算部と前記第２演算部とが直列に接続されている。

本発明の第２の側面は、露光システムに係り、前記露光システムは、原版のパターンを基板に投影し該基板を露光する露光装置と、前記露光装置の温度を制御するように構成された上記の温度制御装置とを備える。

本発明の第３の側面は、デバイス製造方法に係り、上記の露光システムによって基板を露光する工程と、該基板を現像する工程とを含む。

本発明によれば、例えば、安定かつ高精度な温度制御に好適な技術が提供される。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。

［第１実施形態］
まず、本発明の温度制御方法が適用可能な露光装置の構成について、図１を用いて説明する。

図１は、本発明の好適な実施形態の露光システムの概略構成を示す図である。露光システム１は、レチクル（原版）２のパターンを投影光学系５によってウエハ（基板）３に投影してウエハ３を露光する露光装置ＥＸを含む。ウエハ３には、感光剤が塗布されていて、露光によって該感光剤に潜像が形成される。露光装置ＥＸは、ブース１６の内部に配置されている。

不図示の光源から光束が照明光学系４に供給される。照明光学系４は、当該光束を使ってレチクル２を照明する。照明されたレチクル２のパターンは、投影光学系５によってウエハ３に投影される。光源は、例えば、超高圧水銀灯と楕円鏡やレンズ等の光学部材で構成されうる。或いは、光源は、エキシマレーザと、レーザビームを所定の形状に成形する光学系とで構成されうる。

レチクル２は、レチクルステージ機構６によって位置決めされる。ウエハ３は、ウエハステージ機構７によって位置決めされる。レチクルステージ機構６のステージおよびウエハステージ機構７のウエハステージは、レーザ干渉計１９によって高精度に位置が計測され、この計測結果に基づいて位置決めがなされる。

露光装置ＥＸの温度制御には、露光装置ＥＸを囲むチャンバ１が使用されている。チャンバ１は、主に空気などの流体１２０の温度調節を行う空調機室８、微小異物を濾過して清浄化された流体１２０の均一な流れを形成する集塵フィルタ９、露光装置１の本体部分の環境を外部から遮断するブース１６を含む。チャンバ１の内部では、空調機室８内にある冷却機１０および再加熱用のヒータ３０により温度調節された流体１２０が、送風機１２によりケミカルフィルタ１１および集塵フィルタ９を介してブース１６内に供給される。ブース１６に供給された流体１２０は、リターン口１７を通して再び空調機室８に取り込まれて、チャンバ１を含む循環経路を循環する。

通常、厳密な循環経路は構成されず、ブース１６の内部空間を常時陽圧に保つために、循環空気量の約１割は、ブース１６の外部の空気が空調機室８に設けられた外気導入口１８より送風機１２を介してブース１６の内部空間に導入される。ブース１６の内部の空気を強制排気することによって露光装置ＥＸが有する発熱源を冷却する構成では、排気流量に見合う量の外気がブース１６の内部に導入される。ブース１６の内部空間を陽圧に保つ理由は、ブース１６にある微小な隙間を通してブース１６の外部から微小異物や有害なガスがブース１６の内部に侵入することを防止するためである。このようにして、チャンバ１は、露光装置ＥＸを取り巻く環境の温度を一定に保つとともに流体１２０を清浄に保つ機能を有する。

図２は、図１に示す露光システムに組み込まれる温度制御装置２００の概略構成を示す図である。温度制御装置２００は、ヒータ（加熱部）３０と、温度検出部３６と、演算部１００と、電力調整器２８とを備え、電力調整器２８からヒータ（加熱部）３０に供給する電力を制御することによって流体１２０の温度を制御する。この実施形態では、流体１２０として空気等の気体を使用する例を説明するが、流体１２０として液体を使用するように露光システムを構成することもできる。

露光装置ＥＸの温度を制御するための流体１２０の温度は、温度検出部３６で検出される。演算部１００は、目標温度ＳＰと温度検出部３６によって検出された温度ＰＶとの偏差Ｅに基づいて操作量ＭＶｒを演算する。電力調整器２８は、操作量ＭＶｒに応じて電圧又は電流が調整された電力をヒータ３０に供給する。演算部１００は、比例要素、積分要素および微分要素のうち少なくとも比例要素を偏差Ｅに乗じる補償演算部（第１演算部）３２と、平方根を演算する平方根演算部（第２演算部）３４とを含む。ここで、補償演算部（第１演算部）３２と平方根演算部（第２演算部）３４とは、直列に接続される。

演算部１００は、更に、目標温度ＳＰと温度検出部３６で検出された温度ＰＶとの差分（偏差）を演算する偏差演算器３３を含む。この実施形態では、偏差演算器３３の後段に補償演算部（第１演算部）３２が配置され、補償演算部（第１演算部）３２の後段に平方根演算部（第２演算部）３４が配置されている。他の実施形式において、補償演算部３２が平方根演算部３４の後段側に配置されてもよい。

補償演算部３２は、偏差Ｅに比例要素を乗じるように、または、偏差Ｅに比例要素および積分要素を乗じるように、または、偏差Ｅに比例要素および微分要素を乗じるように、または、偏差Ｅに比例要素、積分要素および微分要素を乗じるように構成されうる。

この実施形態において、補償演算部３２は、偏差Ｅを入力として演算を実行して操作量（第１操作量）ＭＶを発生し、平方根演算部３４は、操作量ＭＶの平方根を演算して操作量ＭＶｒを発生する。操作量ＭＶｒは、電力調整器２８に供給される。

電力調整器２８は、交流電源としての商用電源２０から供給される電力を受けて、操作量ＭＶｒに応じて電圧又は電流が調整された電力Ｐをヒータ３０に供給する。電力調整器２８は、例えば、サイリスタを含み、サイリスタ位相制御によって電力Ｐを制御する。

ソリッドステートリレーを用いた電力調整器では、規定周期Ｔ０が１秒程度である。一方、サイリスタを用いて電力調整器では、交流電源周期が例えば１６．７ｍｓ〜２０ｍｓであるので、分解能が高く、高精度な電力制御が可能である。

交流電源としての商用電源２０から供給される交流電圧をＶｐｓ[Ｖ]、補償演算部３２が発生する操作量をＭＶ[％]とすると、操作量ＭＶｒは（４）式で示される。

ＭＶｒ ＝ √（ＭＶ） ・・・（４）
サイリスタを用いた電力調整器２８における位相制御には、入力される操作量に応じて電圧が制御される電圧制御モード、および、入力される操作量に応じて電流が制御される電流制御モードがある。電力調整器２８は、電圧制御モードにおいては、操作量ＭＶｒに応じて（５）式で示される電圧Ｖｏｕｔを出力する。電力調整器２８は、電流制御モードにおいては、操作量ＭＶｒに応じて（６）式で示される電流Ｉｏｕｔを出力する。

Ｖｏｕｔ ＝ Ｖｐｓ × ＭＶｒ × １０^−１ ・・・（５）
Ｉｏｕｔ ＝ Ｉｐｓ × ＭＶｒ × １０^−１ ・・・（６）
ヒータ３０の消費電力Ｐは、ヒータ３０の抵抗をＲとすると、（７）式で示される。

Ｐ ＝ Ｖｏｕｔ^２ ／ Ｒ ＝ Ｉｏｕｔ^２ × Ｒ ・・・（７）
ここで、（４）、（５）、（６）、（７）式より、（８）、（９）式が得られる。

Ｐ ＝ Ｖｐｓ^２ × ＭＶ × １０^−２ ／ Ｒ ・・・（８）
Ｐ ＝ Ｉｐｓ^２ × ＭＶ × １０^−２ × Ｒ ・・・（９）

図３は、交流電圧Ｖｐｓを２００[Ｖ]、ヒータ３０の抵抗Ｒを４０[Ω]とした場合における操作量ＭＶとヒータ３０の消費電力Ｐとの関係を示している。

補償演算部３２が発生する操作量ＭＶの平方根を演算して新たな操作量ＭＶｒを決定することにより、補償演算部３２が発生する操作量ＭＶと消費電力Ｐ（つまり、発熱量）との関係を線形にすることができる。なお、図３の例では、操作量ＭＶが０[％]で消費電力Ｐが０[Ｗ]、操作量ＭＶが１００[％]で消費電力Ｐが１０００[Ｗ]になっている。

平方根演算による補正を行う場合における操作量ＭＶとヒータ３０の消費電力Ｐとの関係を示すゲインＧは、（１０）式のように、操作量ＭＶと電力Ｐの比で表される。
Ｇ ＝ Ｐ ／ ＭＶ ・・・（１０）
（８）式を（１０）式に代入すると（１１）式が得られる。
Ｇ ＝ Ｖｐｓ^２ × １０^−２ ／ Ｒ ・・・（１１）

交流電圧Ｖｐｓが２００[Ｖ]、ヒータ３０の抵抗Ｒが４０[Ω]である場合における操作量ＭＶとゲインＧとの関係は、図４のようになる。操作量ＭＶに対する消費電力ＰのゲインＧは、一定であることがわかる。即ち、電圧制御モードまたは電流制御モードで動作する電力調整器２８を有する温度制御装置において、補償演算部３２が発生する操作量ＭＶに対するヒータ３０の消費電力Ｐの非線形性が平方根演算により線形化される。よって、外乱の影響も小さく、かつ、応答速度が一定であるので、安定した温度制御が可能になる。

ここで、比較のために、以下において、平方根演算による補正を行わない場合におけるヒータ３０の消費電力Ｐを計算してみる。なお、平方根演算による補正を行わない場合の構成は、図２に示す構成から平方根演算部３４を削除した構成に相当する。

交流電圧をＶｐｓ[Ｖ]、補償演算部３２が発生する操作量ＭＶ[％]とすると、電力調整器２８からの出力電圧Ｖｏｕｔ、出力電流Ｉｏｕｔは、（１２）、（１３）式で示される。

Ｖｏｕｔ ＝ Ｖｐｓ × ＭＶ × １０^−２ ・・・（１２）
Ｉｏｕｔ ＝ Ｉｐｓ × ＭＶ × １０^−２ ・・・（１３）
ヒータ３０の消費電力Ｐは、（７）式で与えられるので、（１２）、（１３）式を（７）式に代入して、（１４）、（１５）式が得られる。

Ｐ ＝ Ｖｐｓ^２ × ＭＶ^２ × １０^−４ ／ Ｒ ・・・（１４）
Ｐ ＝ Ｉｐｓ^２ × ＭＶ^２ × １０^−４ × Ｒ ・・・（１５）

図４は、平方根演算による補正を行わない構成において、交流電圧Ｖｐｓを２００[Ｖ]、ヒータ３０の抵抗を４０[Ω]とした場合における操作量ＭＶとヒータ３０の消費電力Ｐとの関係を示している。平方根演算による補正を行わない場合は、図５に示したように、補償演算部３２が発生する操作量ＭＶに対するヒータ３０の消費電力Ｐは、非線形になる。

また、平方根演算による補正を行わない場合における操作量ＭＶとヒータ３０の消費電力Ｐとの関係を示すゲインＧは、（１４）式を操作量ＭＶについて微分することにより得られる（１６）式で示される。
Ｇ ＝ Ｖｐｓ^２ × ２ＭＶ × １０^−４ ／ Ｒ ・・・（１６）

平方根演算による補正を行わない構成において、交流電圧Ｖｐｓが２００[Ｖ]、ヒータ３０の抵抗Ｒが４０[Ω]である場合における操作量ＭＶとゲインＧとの関係は、図６のようになる。補償演算部３２が発生する操作量ＭＶが１０[％]である時と、９０[％]である時のゲインＧを算出すると、それぞれ（１７）式、（１８）式のようになる。
＜操作量ＭＶが１０[％]である場合＞
Ｇ ＝ ４００００ × ２ × １０ × １０^−４ ／ ４０ ＝ ２ ・・・（１７）
＜操作量ＭＶが４０[％]である場合＞
Ｇ ＝ ４００００ × ２ × ９０ × １０^−４ ／ ４０ ＝ １８ ・・・（１８）

（１７）、（１８）式より、９倍のゲイン変動が生じてしまうことが分かる。図６に示すように、操作量ＭＶのどの範囲に対してもゲインＧが一定ではないので、温度を安定に制御することができない。即ち、電圧制御モードまたは電流制御モードによる電力調整器２８の操作量ＭＶに対するヒータ３０の消費電力Ｐが非線形である。この場合、操作量ＭＶが小さい範囲では、ゲインＧも小さく、外乱の影響が大きくなる。更に、応答が遅く、安定した制御を行うことができない。逆に、操作量ＭＶが大きい範囲では、応答は速いが発振してしまう可能性があり、不安定な制御になってしまう。

一方、この実施形態では、補償演算部３２が発生する操作量ＭＶに対して、平方根演算を行うことにより、操作量ＭＶと電力Ｐとの関係を比例関係（線形関係）になるように制御することができる。これにより、操作量ＭＶに対するゲインＧを一定にし、温度を安定して制御することができる。

よって、電圧または電流を調整する電力調整器２８と、抵抗体を含むヒータ３０とを有する温度制御装置２００によって露光装置ＥＸの温度を制御する際に、電力調整器２８の非線形性を補正し、安定した制御が可能となる。

また、電力調整器２８が操作量に応じて直流電圧または直流電流を制御する場合においても、（４）式に示す平方根演算によって補正された操作量ＭＶｒを演算し、これを電力調整器２８に供給することができる。これにより、操作量ＭＶとヒータ３０の消費電力Ｐとの関係を比例関係にして温度を制御することができる。

［第２実施形態］
図７は、図１に示す露光システムに組み込まれる温度制御装置２００’の概略構成を示す図である。この実施形態は、図２に示す温度制御装置２００を図７に示す温度制御装置２００’によって置き換えたものである。なお、図２又は図１０に示す構成要素と実質的に同一の構成要素には同一の参照番号が付されている。

第２実施形態では、温度制御装置２００’の演算部１００’は、第１実施形態の演算部１００に対して電圧検出器２２、電圧比較部（第３演算部）２４およびゲイン補正部（第４演算部）３８を追加した構成を有する。電圧比較部（第３演算部）２４は、基準電圧Ｖｒｅｆと電圧検出器２２によって検出された電圧とを比較して電圧補正値Ｖｃｏｍｐ’を発生する。

補償演算部（第１演算部）３２は、比例要素、積分要素および微分要素のうち少なくとも比例要素を偏差Ｅに乗じて操作量（第１操作量）ＭＶを発生する。平方根演算部（第２演算部）３４は、補償演算部３２が発生した操作量（第１操作量）ＭＶの平方根を演算して操作量（第２操作量）ＭＶｒを発生する。

ゲイン補正部（第４演算部）３８は、電圧比較部２４から供給される補正値Ｖｃｏｍｐ’に基づいて、平方根演算部３４が発生した操作量（第２操作量）ＭＶｒを補正して、操作量ＭＶｃｏｍｐ’を発生する。

商用電源２０から供給される交流電圧をＶｐｓ[Ｖ]、補償演算部３２が発生する操作量ＭＶ[％]とすると、電圧比較部２４が発生する補正値Ｖｃｏｍｐ’は、（１９）式で示される。

Ｖｃｏｍｐ’ ＝ （Ｖｒｅｆ ／ Ｖｐｓ） （１９）
よって、ゲイン補正部３８によって演算される操作量ＭＶｃｏｍｐ’は、（２０）式で示される。

ＭＶｃｏｍｐ’ ＝ Ｖｃｏｍｐ’ × ＭＶｒ × １０^−１ ・・・（２０）

電力調整器２８は、電圧制御モードにおいては、操作量ＭＶｃｏｍｐ’に応じて（２１）式で示される電圧Ｖｏｕｔを出力する。電力調整器２８は、電流制御モードにおいては、操作量ＭＶｃｏｍｐ’に応じて（２２）式で示される電流Ｉｏｕｔを出力する。

Ｖｏｕｔ ＝ Ｖｐｓ × ＭＶｃｏｍｐ’ ・・・（２１）
Ｉｏｕｔ ＝ Ｉｐｓ × ＭＶｃｏｍｐ’ ・・・（２２）

ヒータ３０の消費電力Ｐは、ヒータ３０の抵抗をＲとすると、（７）式で示される。（７）、（２０）、（２１）、（２２）式より、（２３）、（２４）式が得られる。

Ｐ ＝ Ｖｐｓ^２ × Ｖｃｏｍｐ’^２ × ＭＶ × １０^−２ ／ Ｒ ・・・（２３）
Ｐ ＝ Ｉｐｓ^２ × Ｖｃｏｍｐ’^２ × ＭＶ × １０^−２ × Ｒ ・・・（２４）

ここで、交流電圧Ｖｐｓが２００[Ｖ]である場合と、交流電圧Ｖｐｓが１８０[Ｖ]である場合とについて、ヒータ３０の消費電力Ｐを（１９）、（２０）、（２１）、（２３）式を使って計算した。以下は、その計算結果である。なお、基準電圧Ｖｒｅｆを２００[Ｖ]、ヒータ３０の抵抗Ｒを４０[Ω]、操作量ＭＶを５０[％]とした。
＜交流電圧Ｖｐｓが２００[Ｖ]である場合＞
補正値Ｖｃｏｍｐ’ ＝ １
操作量ＭＶｃｏｍｐ’ ≒ ０．７１
出力電圧Ｖｏｕｔ ≒ １４１．４２[Ｖ]
消費電力Ｐ ＝ ５００[Ｗ]
＜交流電圧Ｖｐｓが１８０[Ｖ]である場合＞
補正値Ｖｃｏｍｐ’ ≒ １．１１
操作量ＭＶｃｏｍｐ ≒ ０．７９
出力電圧Ｖｏｕｔ ≒ １４１．４２[Ｖ]
消費電力Ｐ ＝ ５００[Ｗ]

以上の計算結果から、電力調整器２８に供給される電圧に変動があっても、ヒータ３０の消費電力Ｐが変化しないことがわかる。

（１９）式の補正値Ｖｃｏｍｐ’により、交流電源である商用電源２０の電圧に変動があった場合でも、ヒータ３０による消費電力Ｐを一定に制御することができるので、温度を安定して制御することができる。

ここで、電圧補正を行わない場合におけるヒータ３０の消費電力Ｐを計算してみる。これは電圧検出器２２、電圧比較部２４およびゲイン補正部３８を設けない構成、即ち図２に示す第１実施形態の構成における消費電力Ｐである。

交流電圧Ｖｐｓが２００[Ｖ]、ヒータ３０の抵抗Ｒが４０[Ω]である場合と、交流電圧Ｖｐｓが１８０[Ｖ]、ヒータ３０の抵抗Ｒが４０[Ω]である場合とについて、操作量ＭＶが５０[％]である時のヒータ３０の消費電力Ｐを（８）式に従って計算した。

＜交流電圧Ｖｐｓが２００[Ｖ]である場合＞
出力電圧Ｖｏｕｔ ≒ １４１．４２[Ｖ]
消費電力Ｐ ＝ ５００[Ｗ]
＜交流電圧Ｖｐｓが１８０[Ｖ]である場合＞
出力電圧Ｖｏｕｔ ≒ １２７．２８[Ｖ]
消費電力Ｐ ＝ ４０５[Ｗ]

図８は、電圧補正を行わない場合における操作量ＭＶと消費電力Ｐとの関係を示している。図８および上記の計算例より、電力調整器２８に供給される電圧に１０％の変動があった場合は、ヒータ３０の消費電力Ｐに約２０％の変動が生じ、温度の安定した制御ができないことがわかる。

この実施形態によれば、基準電圧Ｖｒｅｆと電力調整器２８に供給される電源電圧との比に基づいて操作量ＭＶｒを補正することにより、電源電圧に変動があった場合でもヒータ３０の消費電力Ｐを一定に制御することができ、安定した温度制御が可能になる。

よって、電圧または電流を調整する電力調整器２８と、抵抗体を含むヒータ３０とを有する温度制御装置２００によって露光装置ＥＸの温度を制御する際に、電源電圧の変動の影響を補正し、安定した温度制御が可能となる。

［第３実施形態］
図９は、図１に示す露光システムに組み込まれる温度制御装置２００’の概略構成を示す図である。この実施形態は、図２に示す温度制御装置２００を図９に示す温度制御装置２００”によって置き換えたものである。なお、図２又は図１０に示す構成要素と実質的に同一の構成要素には同一の参照番号が付されている。

第３実施形態では、温度制御装置２００”の演算部１００”は、第１実施形態の演算部１００に対して電圧検出器２２、電圧比較部（第３演算部）４０およびゲイン補正部（第４演算部）４８を追加した構成を有する。

第３実施形態の演算部１００”は、平方根演算部（第２演算部）３４がゲイン補正部（第４演算部）４８の後段側に配置されている点で、第２実施形態の演算部１００’と異なる。この配置のために、第３実施形態における電圧比較部（第３演算部）４０およびゲイン補正部（第４演算部）４８の演算内容は、第２実施形態における電圧比較部（第３演算部）２４およびゲイン補正部（第４演算部）３８と異なる。

電圧比較部４０が発生する補正値Ｖｃｏｍｐ[Ｖ]は、（２５）式で示される。即ち、電圧比較部４０は、補正値Ｖｃｏｍｐとして、基準電圧Ｖｒｅｆと電力調整器２８に供給される電圧Ｖｐｓとの比の自乗を演算する。
Ｖｃｏｍｐ ＝ （Ｖｒｅｆ ／ Ｖｐｓ）^２ ・・・（２５）

補償演算部３２が発生する操作量（第１操作量）をＭＶ[％]、電圧比較部４０が発生する補正値をＶｃｏｍｐ[Ｖ]とすると、ゲイン補正部４８が発生する操作量（第２操作量）ＭＶｃｏｍｐは、（２６）式で示される。
ＭＶｃｏｍｐ ＝ Ｖｃｏｍｐ × ＭＶ ＊ １０^−２ ・・・（２６）
平方根演算部３４が発生する操作量ＭＶｒ’は、（２７）式で示される。
ＭＶｒ’ ＝ √（ＭＶｃｏｍｐ） ・・・（２７）

電力調整器２８は、電圧制御モードにおいては、操作量ＭＶｒ’に応じて（２８）式で示される電圧Ｖｏｕｔを出力する。電力調整器２８は、電流制御モードにおいては、操作量ＭＶｒ’に応じて（２９）式で示される電流Ｉｏｕｔを出力する。

Ｖｏｕｔ ＝ Ｖｐｓ × ＭＶｒ’ ・・・（２８）
Ｉｏｕｔ ＝ Ｉｐｓ × ＭＶｒ’ ・・・（２９）
ヒータ３０の消費電力Ｐは、（７）式で与えられるので、（７）、（２６）、（２７）、（２８）、（２９）式より、（３０）、（３１）式が得られる。

Ｐ ＝ Ｖｐｓ^２ × Ｖｃｏｍｐ × ＭＶ × １０^−２ ／ Ｒ ・・・（３０）
Ｐ ＝ Ｉｐｓ^２ × Ｖｃｏｍｐ × ＭＶ × １０^−２ × Ｒ ・・・（３１）

ここで、交流電圧Ｖｐｓが２００[Ｖ]である場合と、交流電圧Ｖｐｓが１８０[Ｖ]、である場合とについて、ヒータ３０の消費電力Ｐを（２５）、（２６）、（２７）、（２８）、（３０）式を使って計算した。以下は、その計算結果である。なお、基準電圧Ｖｒｅｆを２００[Ｖ]、ヒータ３０の抵抗Ｒを４０[Ω]、操作量ＭＶを５０[％]とした。

＜交流電圧Ｖｐｓが２００[Ｖ]である場合＞
補正値Ｖｃｏｍｐ ＝ １
操作量ＭＶｃｏｍｐ ≒ ０．５
操作量ＭＶｒ’ ≒ ０．７１
出力電圧Ｖｏｕｔ ≒ １４１．４２[Ｖ]
消費電力Ｐ ＝ ５００[Ｗ]
＜交流電圧Ｖｐｓが１８０[Ｖ]である場合＞
補正値Ｖｃｏｍｐ ≒ １．２３
操作量ＭＶｃｏｍｐ ≒ ０．６２
操作量ＭＶｒ ≒ ０．７９
出力電圧Ｖｏｕｔ ≒ １４１．４２[Ｖ]
消費電力Ｐ ＝ ５００[Ｗ]

以上の計算結果から、電力調整器２８に供給される電圧に変動があっても、ヒータ３０の消費電力Ｐが変化しないことがわかる。

補正値Ｖｃｏｍｐの演算方法が従来の補正方法であっても、平方根演算部３４をゲイン補正部４８の後段に設けることによって、電力調整器２８に供給される電圧に変動があっても、ヒータ３０による電力Ｐを一定に制御することができる。よって、温度制御装置２００”によって温度を安定して制御することができる。

したがって、電圧または電流を調整する電力調整器２８と、抵抗体を含むヒータ３０とを有する温度制御装置２００”によって露光装置ＥＸの温度を制御する際に、電源電圧の変動の影響を補正し、安定した温度制御が可能となる。

［変形例］
電力調整器２８としては、サイリスタに代えて、例えば、発熱モードでペルチェ素子を使用することができる。

ヒータ３０として使用されるジュール熱を発生する抵抗体としては、例えば、金属発熱体、高融点金属発熱体、非金属発熱体等が好適である。ヒータ３０の構成としてはは、例えば、シーズヒータ、石英管ヒータ等が好適である。

［デバイス製造方法］
本発明の好適な実施形態のデバイス製造方法は、例えば、半導体デバイス、液晶デバイスの製造に好適であり、感光剤が塗布された基板の該感光剤に上記の露光システムを用いて原版のパターンを転写する工程と、該感光剤を現像する工程とを含みうる。さらに、他の周知の工程（エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を経ることによりデバイスが製造される。

本発明の第１、第２、第３実施形態の露光システムの概略構成を示す図である。 本発明の第１実施形態の温度制御装置の概略構成を示す図である。 本発明の第１、第２、第３実施形態の温度制御装置の電力特性を例示する図である。 本発明の第１、第２、第３実施形態の温度制御装置のゲイン特性を例示する図である。 比較例としての温度制御装置の電力特性を例示する図である。 比較例としての温度制御装置のゲイン特性を例示する図である。 本発明の第２実施形態の温度制御装置の概略構成を示す図である。 比較例としての温度制御装置における電源電圧変動の発生時の電力特性を例示する図である。 本発明の第３実施形態の温度制御装置の概略構成を示す図である。 従来の温度制御装置の概略構成を示すブロック図である。

符号の説明

１：チャンバ
２：レチクル
３：ウエハ
４：照明光学系
５：投影光学系
６：レチクルステージ機構
７：ウエハステージ機構
８：空調機室
９：集塵フィルタ
１０：冷却機
１１：ケミカルフィルタ
１２：送風機
１４：温度調整機
１５：温度センサ
１６：ブース
１７：リターン口
１８：外気導入口
１９：レーザ干渉計
２０：商用電源
２２：電圧検出部
２４：電圧比較部
Ｖｒｅｆ：基準電圧
２８：電力調整器
３０：ヒータ
３２：補償演算部
３４：平方根演算部
３６：温度検出部
３８：ゲイン補正部
１００、１００’、１００”：演算部
１２０：流体
２００、２００’、２００”：温度制御装置

Claims (10)

1. 温度を制御する温度制御装置であって、
   加熱部と、
   温度を検出する温度検出部と、
   目標温度と前記温度検出部によって検出された温度との偏差に基づいて操作量を演算する演算部と、
   前記操作量に応じて電圧又は電流が調整された電力を前記加熱部に供給する電力調整器とを備え、
   前記演算部は、比例要素、積分要素および微分要素のうち少なくとも前記比例要素を有する第１演算部と、平方根を演算する第２演算部とを含み、前記第１演算部と前記第２演算部とが直列に接続されている、
   ことを特徴とする温度制御装置。
2. 前記第１演算部は、前記偏差を入力として演算を実行して第１操作量を発生し、前記第２演算部は、前記第１操作量の平方根を演算して前記操作量を発生する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の温度制御装置。
3. 前記演算部は、
   第３演算部と、
   第４演算部とを更に含み、
   前記第１演算部は、前記偏差を入力として演算を実行して第１操作量を発生し、前記第２演算部は、前記第１操作量の平方根を演算して第２操作量を発生し、前記第３演算部は、前記電力調整器に供給される電圧と基準電圧とを比較して補正値を発生し、前記第４演算部は、前記補正値に基づいて前記第２操作量を補正して前記操作量を発生する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の温度制御装置。
4. 前記第３演算部は、前記基準電圧と前記電力調整器に供給される電圧との比を演算して前記補正値を発生する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の温度制御装置。
5. 前記演算部は、
   第３演算部と、
   第４演算部とを更に含み、
   前記第１演算部は、前記偏差を入力として演算を実行して第１操作量を発生し、前記第３演算部は、前記電力調整器に供給される電圧と基準電圧とを比較して補正値を発生し、前記第４演算部は、前記補正値に基づいて前記第１操作量を補正して第２操作量を発生し、前記第２演算部は、前記第２操作量の平方根を演算して前記操作量を発生する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の温度制御装置。
6. 前記第３演算部は、前記基準電圧と前記電力調整器に供給される電圧との比の自乗を演算して前記補正値を発生する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の温度制御装置。
7. 前記電力調整器は、サイリスタを含む、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の温度制御装置。
8. 前記加熱部は、流体を加熱するように構成されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の温度制御装置。
9. 原版のパターンを基板に投影し該基板を露光する露光装置と、
   前記露光装置の温度を制御するように構成された請求項１乃至８のいずれか１項に記載の温度制御装置と、
   を備えることを特徴とする露光システム。
10. デバイス製造方法であって、
    請求項９に記載の露光システムによって基板を露光する工程と、
    該基板を現像する工程と、
    を含むことを特徴とするデバイス製造方法。

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