JP4466042B2 - Temperature control apparatus, temperature control method, exposure apparatus, and device manufacturing method - Google Patents
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
本発明は、露光装置本体の所定ユニットに、温度制御した流体を供給する温調装置に関する。 The present invention relates to a temperature control device for supplying a temperature-controlled fluid to a predetermined unit of an exposure apparatus main body.
従来より、半導体素子、液晶表示素子等の電子デバイスの製造工程では、マスク(又はレチクル)に形成された回路パターンをレジスト(感光材)が塗布された基板(ウエハやガラスプレートなど)上に転写する露光装置が用いられている。 Conventionally, in the manufacturing process of electronic devices such as semiconductor elements and liquid crystal display elements, a circuit pattern formed on a mask (or reticle) is transferred onto a substrate (wafer, glass plate, etc.) coated with a resist (photosensitive material). An exposure apparatus is used.
近年、露光装置では、回路の微細化に伴い、露光用照明ビーム(露光光)が短波長化している。例えば、これまで主流だった水銀ランプに代わり、KrFエキシマレーザ(波長:248nm)や、ArFエキシマレーザ(193nm)等の短波長の光源が用いられる傾向にある。短波長光を用いた露光装置では、露光装置の光路上の空間や露光装置が配置される空間の精密な温度制御が要求される。 In recent years, in an exposure apparatus, the wavelength of an exposure illumination beam (exposure light) has been shortened with the miniaturization of circuits. For example, instead of mercury lamps which have been mainstream so far, light sources having a short wavelength such as KrF excimer laser (wavelength: 248 nm) and ArF excimer laser (193 nm) tend to be used. In an exposure apparatus using short wavelength light, precise temperature control of a space on the optical path of the exposure apparatus and a space where the exposure apparatus is arranged is required.
露光装置に対する温調技術としては、露光装置本体の所定ユニットに供給される温調用の流体を、電気ヒータによって温度制御する技術がある(特許文献1参照)。
近年の電子デバイスの製造工程では、基板の大サイズ化や、高スループット化が進んでおり、より精度の高い温調技術が求められている。しかしながら、電気ヒータを用いた温調技術では、基板の大サイズ化や高スループット化に対応しようとすると、高応答な温調が難しく、また、電気ヒータの消費電力が大幅に増大し、運転コストの増大を招く。 In recent electronic device manufacturing processes, the substrate has been increased in size and throughput has been increased, and a temperature control technology with higher accuracy is required. However, in the temperature control technology using an electric heater, it is difficult to control the temperature with high response, and the power consumption of the electric heater is greatly increased, and the operation cost is difficult to cope with the increase in substrate size and throughput. Increase.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、高応答、高出力で精密な温調が可能であり、大型化や高スループット化に対応した露光装置にも好ましく適用可能な温調装置及び温調方法を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、露光精度の向上を図ることができる露光装置を提供することにある。
また、本発明の別の目的は、デバイス品質の向上を図ることができるデバイス製造方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and is capable of precise temperature control with high response, high output, and temperature control that can be preferably applied to an exposure apparatus that supports large size and high throughput. An object is to provide an apparatus and a temperature control method.
Another object of the present invention is to provide an exposure apparatus capable of improving the exposure accuracy.
Another object of the present invention is to provide a device manufacturing method capable of improving device quality.
上記の目的を達成するために、本発明は、実施の形態を示す図1から図9に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の第1の温調装置は、露光装置本体(10)の所定ユニットに、温度制御した流体を供給する温調装置(100)であって、前記流体が流れる流体流路(101)と、前記流体を冷却または加熱するための媒流体が流れる媒流体流路(102、103)と、前記流体と前記媒流体との熱交換を行う熱交換器(113、114)と、前記熱交換器に入る前記媒流体の流量を制御する流量制御器(135)と、を備えることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the present invention adopts the following configuration corresponding to FIGS. 1 to 9 showing the embodiment.
A first temperature control apparatus of the present invention is a temperature control apparatus (100) for supplying a temperature-controlled fluid to a predetermined unit of an exposure apparatus body (10), and a fluid flow path (101) through which the fluid flows. A medium fluid flow path (102, 103) through which a medium fluid for cooling or heating the fluid flows, a heat exchanger (113, 114) for performing heat exchange between the fluid and the medium fluid, and the heat exchange And a flow rate controller (135) for controlling the flow rate of the medium fluid entering the vessel.
この第1の温調装置では、流体流路を流れる流体と媒流体流路を流れる媒流体とを熱交換器によって熱交換するとともに、熱交換器に入る媒流体の流量を流量制御器によって制御する。そして、熱交換器に入る媒流体の流量制御により、流体流路を流れる流体の温度、すなわち露光装置本体の所定ユニットに供給される流体の温度を制御する。
こうした媒流体との熱交換によって流体温度を制御する温調技術は、流体に熱を伝える部分の面積(伝熱面積)を比較的広く取ることが容易であり、高応答化、並びに高出力化に適している。すなわち、伝熱面積が広いと、多量の流体の温度を精密に制御することが可能となる。
In the first temperature control device, heat exchange is performed between the fluid flowing in the fluid flow path and the medium fluid flowing in the medium fluid flow path by the heat exchanger, and the flow rate of the medium fluid entering the heat exchanger is controlled by the flow rate controller. To do. Then, by controlling the flow rate of the medium fluid entering the heat exchanger, the temperature of the fluid flowing through the fluid flow path, that is, the temperature of the fluid supplied to a predetermined unit of the exposure apparatus main body is controlled.
The temperature control technology that controls the fluid temperature by heat exchange with the medium fluid makes it easy to take a relatively large area (heat transfer area) for transferring heat to the fluid, increasing response and output. Suitable for That is, when the heat transfer area is wide, the temperature of a large amount of fluid can be precisely controlled.
上記第1の温調装置において、前記所定ユニットは、複数のユニット(PL、160、161、162)を含み、前記媒流体流路(103)は、前記複数のユニットのそれぞれに対応付けられた、前記媒流体が流れる複数の分岐経路(130a〜130d)を有し、該複数の分岐経路のそれぞれに、前記熱交換器(114a〜114d)と前記流量制御器(135a〜135d)とが配されるとよい。
これにより、複数のユニットのそれぞれを、個別に温調することが可能となる。
In the first temperature control device, the predetermined unit includes a plurality of units (PL, 160, 161, 162), and the medium fluid flow path (103) is associated with each of the plurality of units. And a plurality of branch paths (130a to 130d) through which the medium fluid flows, and the heat exchangers (114a to 114d) and the flow rate controllers (135a to 135d) are arranged in each of the plurality of branch paths. It is good to be done.
Thereby, it becomes possible to individually control the temperature of each of the plurality of units.
本発明の第2の温調装置は、露光装置本体(10)の所定ユニットに、温度制御した流体を供給する温調装置(100)であって、前記流体が流れる流体流路(101)と、前記流体を冷却するための冷媒流体が流れる冷媒流体流路(102)と、前記流体を加熱するための温媒流体が流れる温媒流体流路(103)と、前記流体と前記冷媒流体との熱交換を行う第1熱交換器(113)と、前記流体と前記温媒流体との熱交換を行う第2熱交換器(114)と、圧縮機(125)と凝縮機(122)とを備え、前記圧縮機と前記凝縮機との間を冷媒が循環する冷凍機(120)と、前記圧縮機から排出された前記冷媒と前記温媒流体との熱交換を行う第3熱交換器(136)と、前記凝縮機から排出された前記冷媒と前記冷媒流体との熱交換を行う第4熱交換器(124)と、を備えることを特徴としている。 The second temperature control apparatus of the present invention is a temperature control apparatus (100) for supplying a temperature-controlled fluid to a predetermined unit of the exposure apparatus main body (10), and includes a fluid flow path (101) through which the fluid flows. A refrigerant fluid flow path (102) through which a refrigerant fluid for cooling the fluid flows, a warm medium fluid flow path (103) through which a hot medium fluid for heating the fluid flows, the fluid and the refrigerant fluid, A first heat exchanger (113) for exchanging heat, a second heat exchanger (114) for exchanging heat between the fluid and the heating fluid, a compressor (125), and a condenser (122) A refrigerator (120) in which a refrigerant circulates between the compressor and the condenser, and a third heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant discharged from the compressor and the heating medium fluid (136) and the heat exchange between the refrigerant discharged from the condenser and the refrigerant fluid. It is characterized in that a fourth heat exchanger (124), to perform.
この第2の温調装置では、露光装置本体の所定ユニットに供給される流体が、第1熱交換器を介して冷却されるとともに、第2熱交換器を介して加熱されることにより、温度制御される。各熱交換器では、媒流体との熱交換によって流体温度を制御することから、上述したように、多量の流体の温度を精密に制御することが可能である。また、第3熱交換器を介して冷媒流路を流れる冷媒と温媒流体流路を流れる温媒流体との熱交換を行うことにより、熱効率の向上を図ることが可能である。 In the second temperature control apparatus, the fluid supplied to the predetermined unit of the exposure apparatus main body is cooled through the first heat exchanger and heated through the second heat exchanger, so that the temperature is increased. Be controlled. In each heat exchanger, since the fluid temperature is controlled by heat exchange with the medium fluid, as described above, the temperature of a large amount of fluid can be precisely controlled. Moreover, it is possible to improve thermal efficiency by exchanging heat between the refrigerant flowing through the refrigerant flow path and the hot medium fluid flowing through the hot medium fluid flow path via the third heat exchanger.
上記第2の温調装置において、露光装置本体(10)から還流する流体が加熱されてくることが予想される場合には、前記流体流路(101)において、前記第1熱交換器(113)の下流に前記第2熱交換器(114)が配されるとよい。
この場合、温調用の流体を、一旦冷却した後に加熱することにより、応答性の高い温度制御が可能となる。
In the second temperature control device, when it is expected that the fluid returning from the exposure apparatus main body (10) is heated, the first heat exchanger (113) in the fluid flow path (101). The second heat exchanger (114) may be disposed downstream of the second heat exchanger.
In this case, the temperature control fluid can be controlled with high responsiveness by heating the fluid for temperature control after cooling it once.
逆に、露光装置本体(10)から還流する流体が冷却されてくることが予想される場合には、前記流体流路において、前記第1熱交換器(113)の上流に前記第2熱交換器(114)が配されるとよい。この場合、温調用の流体を、一旦加熱した後に、冷却することにより、応答性の高い温度制御が可能となる。 On the contrary, when it is expected that the fluid returning from the exposure apparatus main body (10) is cooled, the second heat exchange is performed upstream of the first heat exchanger (113) in the fluid flow path. A vessel (114) may be provided. In this case, the temperature control fluid can be temperature-controlled with high responsiveness by once cooling and then cooling the fluid.
また、上記第2の温調装置において、前記冷媒流体流路(102)は、前記冷媒を圧縮する圧縮機(125)を有し、前記第3熱交換器(136)は、前記圧縮機で圧縮された前記冷媒と、前記第2熱交換器(114)で熱交換された前記温媒流体との熱交換を行うとよい。
圧縮機によって圧縮された冷媒は温度上昇しており、第2熱交換器で熱交換された温媒流体は温度低下している。したがって、第3熱交換器において、温度上昇した冷媒と温度低下した温媒との熱交換を行うことにより、冷媒を冷却するためのエネルギー及び温媒流体を加熱するためのエネルギーの低減化が図られ、熱効率の向上を図ることができる。
In the second temperature control device, the refrigerant fluid flow path (102) includes a compressor (125) that compresses the refrigerant, and the third heat exchanger (136) is the compressor. Heat exchange may be performed between the compressed refrigerant and the heating medium fluid heat-exchanged by the second heat exchanger (114).
The temperature of the refrigerant compressed by the compressor has risen, and the temperature of the heating medium fluid exchanged by the second heat exchanger has fallen. Therefore, in the third heat exchanger, heat exchange between the refrigerant whose temperature has been increased and the heat medium whose temperature has been reduced is performed to reduce the energy for cooling the refrigerant and the energy for heating the heat medium fluid. Therefore, the thermal efficiency can be improved.
また、上記第2の温調装置において、前記温媒流体流路(103)は、前記第3熱交換器(136)に入る前記温媒流体の流量を制御する流量制御器(134)と、前記第3熱交換器を経由した前記温媒と迂回した前記温媒とを混合する混合器(132)と、を有するとよい。
この場合、第3熱交換器に入る温媒の流量が制御されることにより、混合器における第3熱交換器を経由した温媒流体と迂回した温媒流体との混合割合が定まり、この混合割合に応じて混合器から出る温媒流体の温度が定まる、
In the second temperature control apparatus, the heating medium fluid flow path (103) includes a flow rate controller (134) for controlling a flow rate of the heating medium fluid entering the third heat exchanger (136), It is good to have a mixer (132) which mixes the heating medium which passed through the 3rd heat exchanger, and the detouring heating medium.
In this case, by controlling the flow rate of the heating medium entering the third heat exchanger, the mixing ratio of the heating medium fluid passing through the third heat exchanger and the bypassing heating medium fluid in the mixer is determined. Depending on the ratio, the temperature of the heating fluid flowing out of the mixer is determined.
また、上記第2の温調装置において、前記温媒流体流路(103)は、前記混合器(132)から出た前記温媒流体の温度を検出する温度センサ(139)を有し、前記流量制御器(134)は、前記温度センサの検出結果に基づいて、前記第3熱交換器(136)に入る前記温媒流体の流量を制御するとよい。
これにより、混合器から出た温媒流体を目標温度に制御することが可能となる。
In the second temperature control apparatus, the heating medium fluid flow path (103) includes a temperature sensor (139) that detects a temperature of the heating medium fluid that has exited from the mixer (132), and The flow rate controller (134) may control the flow rate of the heating medium fluid entering the third heat exchanger (136) based on the detection result of the temperature sensor.
Thereby, it becomes possible to control the heating medium fluid which came out of the mixer to target temperature.
本発明の露光装置は、マスク(R)のパターンを投影光学系(PL)を介して基板に転写する露光装置(EXP)であって、上記の温調装置(100)を備えることを特徴としている。
また、本発明のデバイス製造方法は、上記露光装置(EXP)を用いて、デバイスを製造することを特徴としている。
An exposure apparatus of the present invention is an exposure apparatus (EXP) that transfers a mask (R) pattern to a substrate via a projection optical system (PL), and includes the above-described temperature control apparatus (100). Yes.
The device manufacturing method of the present invention is characterized in that a device is manufactured using the exposure apparatus (EXP).
また、本発明の第1の温調方法は、露光装置本体の所定ユニットに、温度制御した流体を供給する温調方法であって、熱交換器を介して、前記流体を冷却または加熱するための媒流体と前記流体との熱交換を行うとともに、前記熱交換器に入る前記媒流体の流量を制御することを特徴としている。 The first temperature control method of the present invention is a temperature control method for supplying a temperature-controlled fluid to a predetermined unit of the exposure apparatus main body, for cooling or heating the fluid via a heat exchanger. Heat exchange between the medium fluid and the fluid is performed, and the flow rate of the medium fluid entering the heat exchanger is controlled.
また、本発明の第2の温調方法は、露光装置本体の所定ユニットに、温度制御した流体を供給する温調方法であって、第1熱交換器を介して、前記流体を冷却するための冷媒流体と前記流体との熱交換を行い、第2熱交換器を介して、前記流体を加熱するための温媒流体と前記流体との熱交換を行い、第3熱交換器を介して、冷凍機内で圧縮された冷媒と前記温媒流体との熱交換を行い、第4熱交換器を介して、前記冷凍機内で凝縮された前記冷媒と前記冷媒流体との熱交換を行うことを特徴としている。 The second temperature control method of the present invention is a temperature control method for supplying a temperature-controlled fluid to a predetermined unit of the exposure apparatus main body, for cooling the fluid via the first heat exchanger. Heat exchange between the refrigerant fluid and the fluid, and through a second heat exchanger, heat exchange between the heating medium fluid for heating the fluid and the fluid is performed, and through the third heat exchanger. Heat exchange between the refrigerant compressed in the refrigerator and the heating medium fluid, and heat exchange between the refrigerant condensed in the refrigerator and the refrigerant fluid via a fourth heat exchanger. It is a feature.
本発明の温調装置及び温調方法によれば、高応答、高出力で精密な温調が可能であり、大型化や高スループット化に対応した露光装置にも好ましく適用することができる。
また、本発明の露光装置によれば、上記温調装置により高精度に温調されることから、露光精度の向上を図ることができる。
また、本発明のデバイス製造方法によれば、露光精度の向上により、デバイス品質の向上を図ることができる。
According to the temperature control apparatus and temperature control method of the present invention, precise temperature control with high response and high output is possible, and it can be preferably applied to an exposure apparatus corresponding to an increase in size and throughput.
Further, according to the exposure apparatus of the present invention, the temperature can be adjusted with high accuracy by the temperature adjusting device, so that the exposure accuracy can be improved.
Further, according to the device manufacturing method of the present invention, the device quality can be improved by improving the exposure accuracy.
次に、本発明の実施の形態例について図面を参照して説明する。
図1は、本発明に係る温調装置の実施の形態の一例を示している。
この温調装置100は、露光装置EXPに対して適用されるものである。露光装置EXPは、クリーンルーム内に配設される露光装置本体10と、露光装置本体10を収容するチャンバCHとを有している。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an example of an embodiment of a temperature control device according to the present invention.
This
温調装置100は、露光装置本体10に供給される温調用の流体(ハイドロフルオロエーテル:HFE、ノベック)が流れるHFE系101と、HFE系101を流れる流体(HFE)を冷却するための冷媒流体(冷水)が流れる冷水系102と、HFE系101を流れる流体(HFE)を加熱するための温媒流体(温水)が流れる温水系103とを備えて構成されている。
なお、本例では、露光装置本体10に供給される温調用の流体として、HFEを用いているが、これに限らず、フロリナート(FC)や、H−ガルデン(HFPE)などの他の流体を用いてもよい。
The
In this example, HFE is used as the temperature adjusting fluid supplied to the exposure apparatus
HFE系101は、HFEが循環する流路であるHFE循環経路110を有し、このHFE循環経路110には、タンク111、ポンプ112、熱交換器113、114、及び温度センサ115等が配設されている。
The
HFE系101では、タンク111内のHFEがポンプ112によって圧送される。タンク111は、HFE循環経路110内のHFE温度の安定化を目的としてHFEを一時的に貯留するものであり、ポンプ112の上流に配されている。また、熱交換器113はHFE系101と冷水系102との間で熱交換を行うものであり、熱交換器114はHFE系101と温水系103との間で熱交換を行うものである。ポンプ112で圧送されたHFEは、熱交換器113において目標温度(例えば23℃)以下に冷却された後、熱交換器114において加熱され、これにより、HFEが目標温度(例えば23℃)に制御される。露光装置本体10に供給されるHFEの温度は、温度センサ115によって検出され、その検出結果は制御系116に送られる。なお、HFEの温度制御に際し、HFEを一旦冷却した後に加熱するのは、露光装置本体(10)から還流するHFEが露光装置の発熱によって加熱されてくることが予想されるからで、この場合、一旦冷却して荒熱を取り去った後、再加熱しながら流体温度を制御する方が、操作量を少なくできるため、制御性が高いからである。逆に、露光装置本体10から還流するHFEが冷却されてくることが予想される場合には、一旦加熱した後に冷却しながら流体温度を制御するほうがよい。
In the
次に、冷水系102について説明する。
冷水系102は、冷凍機120と、冷水が循環する流路である冷水循環経路121とを含む。
冷凍機120は、冷水コンデンサ(凝縮器)122、膨張弁123、熱交換器(蒸発器)124、及びコンプレッサ125を含み、蒸発、圧縮、凝縮、及び膨張の各工程からなるサイクルにより、低温の物体から熱を汲み上げ、高温の物体に熱を与えるものである。
冷凍機120では、コンプレッサ125で冷媒蒸気を圧縮し、高温高圧の状態にする。高温高圧の冷媒蒸気を高圧のまま、熱交換器136を介した後に、冷水コンデンサ122で放熱させ、凝縮する。液化した冷媒は膨張弁123によって減圧され、湿り蒸気となる。湿り蒸気は熱交換器124内で吸熱して蒸発し、飽和蒸気となってコンプレッサ125に吸引される。 冷水コンデンサ122には、工場冷却水が流れる冷却配管122aが配設されており、冷媒から放出される熱は冷媒配管122aを流れる工場冷却水によって必要に応じて回収される。
なお、冷凍機120で用いられる冷媒としては、例えば、R410A、R407C、R134a等のフロンや、アンモニア、イソブタン、二酸化炭素などが挙げられる。
Next, the
The
The
In the
Examples of the refrigerant used in the
冷水循環経路121には、上記熱交換器113、熱交換器124の他に、タンク126、ポンプ127、及び温度センサ128等が配設されている。
冷水循環経路121では、タンク126内の冷水がポンプ127によって圧送される。タンク126は、冷水循環経路121内の冷水温度の安定化を目的として冷水を一時的に貯溜するものであり、ポンプ127の上流に配されている。ポンプ127で圧送された冷水は熱交換器124において、冷凍機120の冷媒との熱交換により冷却される。熱交換器124で冷却された冷水の温度は温度センサ128で検出され、その検出結果は制御系129に送られる。また、熱交換器124で冷却された冷水は、熱交換器113においてHFE系101を流れるHFEとの間で熱交換を行う。この熱交換により、HFE系101を流れるHFEの温度が低下し、冷水循環経路121を流れる冷水の温度が上昇する。
In addition to the
In the cold
上記構成の冷水系102では、温度センサ128の検出結果に基づいて、HFE系101との熱交換を行う熱交換器113に入る冷水が目標温度になるように、制御系129により冷凍機120の出力が制御される。なお、冷水の目標温度は、例えば、HFE系101の目標温度(例えば23℃)に対して5℃低い温度(例えば18℃)である。
In the
次に、温水系103について説明する。
温水系103は、温水が循環する流路である温水循環経路130を有し、この温水循環経路130には、タンク131、132、ポンプ133、流量制御弁134、135、熱交換器114、136、迂回路137、138、及び温度センサ139、140等が配設されている。
Next, the
The
温水系103では、タンク131内の温水がポンプ133によって圧送される。タンク131は、温水循環経路130内の温水温度の安定化を目的として温水を一時的に貯溜するものであり、ポンプ133の上流に配されている。ポンプ133で圧送された温水は、熱交換器136において加熱される。本例では、温水系103を流れる温水の熱源として、上記冷水系102における冷凍機120の排熱を利用する。すなわち、冷凍機120において、コンプレッサ125と冷水コンデンサ122との間に上記熱交換器136が配設されており、コンプレッサ125で高温高圧に圧縮された冷媒の上記熱が熱交換器136を介して温水系103の温水に伝達される。
なお、温水系103において、熱交換器136から出た温水の温度は、例えば、60〜80℃である。この温水の熱を利用して配管内や温水に含まれる細菌類を殺菌することが可能である。
In the
In the
熱交換器136で加熱された温水は、混合器としてのタンク132に一時的に貯留される。このタンク132には、熱交換器136で加熱された温水と、迂回路137を介して熱交換器136を迂回した温水とが流入し、それらの温水の混合割合によってタンク132から出る温水の温度が定まる。流量制御弁134は、熱交換器136に入る温水の流量を制御するものであり、ポンプ133と熱交換器136との間の流路において、迂回路137との接続部(分岐部)の下流に配設されている。タンク132を出た温水の温度は、温度センサ139で検出され、その検出結果は制御系141に送られる。制御系141は、温度センサ139の検出結果に基づいて、タンク132から出る温水の温度が目標温度になるように、流量制御弁134の開度を制御する。流量制御弁134の開度の制御により、熱交換器136を経由する温水の流量と迂回する温水の流量との割合、すなわち上記タンク132での温水の混合割合が定まる。なお、温水の目標温度(タンク132から出た温水温度)は、例えば、例えば、HFE系101の目標温度(例えば23℃)に対して3℃高い温度(例えば26℃)である。
The hot water heated by the
タンク132において目標温度に調整された温水は、熱交換器114においてHFE系101を流れるHFEとの間で熱交換を行う。この熱交換により、HFE系101を流れるHFEの温度が上昇し、温水循環経路130を流れる温水の温度が低下する。熱交換器114の上流には、流量制御弁135が配設されており、また、流量制御弁135と熱交換器114との間には、温度センサ140が配設されている。温度センサ140は、熱交換器114に入る直前の温水温度を検出するものであり、その検出結果は制御系116に送られる。制御系116には、前述したように、露光装置本体10に供給される手前のHFEの温度の検出結果(温度センサ115の検出結果)も入力される。制御系116は、温度センサ115及び温度センサ140の検出結果とに基づいて、露光装置本体10に入るHFEが目標温度(例えば23℃)となるように、流量制御弁135の開度を制御する。
The hot water adjusted to the target temperature in the
具体的には、制御系116は、温度センサ115の検出結果に基づいて、HFEの温度が目標値よりも高い場合には流量制御弁135の開度を小さくして熱交換器114に入る温水量を少なくし、HFEの温度が目標値よりも低い場合には流量制御弁135の開度を大きくして熱交換器114に入る温水量を多くする(フィードバック制御)。また、制御系116は、温度センサ140の検出結果に基づいて、熱交換器114に入る温水の温度が目標値よりも高い場合には流量制御弁135の開度を小さくして熱交換器114に入る温水量を少なくし、温水温度が目標値よりも低い場合には流量制御弁135の開度を大きくして熱交換器114に入る温水量を多くする(フィードフォワード制御)。このように、上記フィードバック制御に加え、上記フィードフォワード制御によって、流量制御弁135の開度を制御することにより、露光装置本体10に供給されるHFEの温度を高い精度(例えば、温度安定度:±0.001℃)で制御することが可能となる。なお、流量制御弁135の開度の制御に伴って、温水循環経路130を流れる温水の一部は迂回路138を流れ、熱交換器114を経由した温水とともにタンク131に戻る。
Specifically, based on the detection result of the
ここで、上記例では、流量制御弁134、135は、それぞれ熱交換器136、114の上流に配されているが、これに限らず、流量制御弁を熱交換器の下流に配してもよい。なお、熱交換器136から出る温水は高温であることから、その手前に流量制御弁134を配することにより、熱による流量制御弁134の寿命の低下を防ぐことができるという利点がある。
また、上記例では、熱交換器136、114に流入する流体(温水)の流量を流量制御弁134、及び迂回路137、138を用いて制御しているが、これに限らず、迂回路137,138の分岐部分に流量制御可能な三方弁を用いてもよい。
Here, in the above example, the
In the above example, the flow rate of the fluid (hot water) flowing into the
また、熱交換器113、114、124、136としては伝熱面積が広いタイプ、例えばプレート型の熱交換器が用いられる。プレート型熱交換器は、伝熱面積が広いことから、多量の流体の温度を精密に制御するのに適している。
As the
また、上述した温調装置100の構成要素のうち、HFE系101と、冷水系102及び温水系103の一部(HFE循環経路110、タンク111、ポンプ112、熱交換器113、114、温度センサ115、流量制御弁135、迂回路138、温度センサ140等)は露光装置EXPとほぼ同じ環境下に配置され(以後この部分を、2次温調系150と称する)、他の構成要素、例えば、冷水系102の残りの一部、温水系103の残りの一部はクリーンルームの床下あるいはクリーンルームに隣接して配設されるユーティリティルーム等のクリーンルームとは異なる環境下に配されている(以後この部分を、1次温調系151と称する)。
Among the components of the
なお、1次温調系151をクリーンルームとは異なる環境下に配置するのは、クリーンルームにおける厳密管理が必要な領域の縮小化や、クリーンルームの管理コストの低減化を目的としている。また、2次温調系150が、流量制御弁135、迂回路138、温度センサ140を含むのは、1次温調系151における温度制御が外乱(温度変動など)によって乱れたとしても、流量制御弁135によって熱交換器114への温水の流量を制御することによって(上述したフィードフォワード制御)、その乱れの影響が2次温調系150に及ぶのを抑制できるからである。
The primary
このように、本例の温調装置100では、主として熱交換器114に入る温水の流量を制御することにより、露光装置本体10に供給されるHFEの温度を制御する。そのため、熱交換器114における広い伝熱面積を利用して、高い精度で精密な温度制御(例えば、安定度:±0.001℃)が可能となる。また、電気ヒータを用いる場合に比べて、消費電力が低減されるので、運転コストの低減化を図ることができる。したがって、本例の温調装置100は、高応答化、並びに高出力化に好ましく適用することが可能である。
Thus, in the
特に、本例の温調装置100では、温水系103において、温水が絶えず所定の温度になるように制御されている。そのため、熱交換器114を介した熱交換により、その温水の熱をHFEに速やかに伝えることが可能であり、応答性が高い。これは、電気ヒータを用いた場合においてヒータが低い温度から上昇するに比べて有利である。
In particular, in the
しかも、本例の温調装置100では、温度センサ115の検出結果に基づくフィードバック制御に加え、温度センサ140の検出結果に基づいてフィードフォワード制御を行うことから、より安定した温度制御が可能である。上記フィードフォワード制御は省略することも可能であるが、上述したように、1次温調系151と2次温調系150とが異なる環境に配されているとき、上記フィードフォワード制御によって1次温調系151が受ける外乱の影響が2次温調系に及ぶのを防ぐことができるという利点がある。
なお、フィードフォワード制御用の温度センサの設置場所は、上記した場所に限らず他の場所でもよい。
In addition, in the
In addition, the installation location of the temperature sensor for feedforward control is not limited to the above location, and may be another location.
また、本例の温調装置100では、温水系103において、温媒流体として水(温水)を用いることから、熱交換器114における伝熱部分の温度は100℃以下に制限される。電気ヒータの場合は伝熱部分の温度(表面温度)が200℃を越えることがあり、これに本例で使用するフッ素系の液体であるHFE(ノベック)が接触すると、熱分解して空気中の水分と反応して腐食性のフッ酸(FH)を発生させるおそれがあるが、本例の場合はこれが回避される。HFEの代わりに流体としてフロリナート(FC)やH−ガルデン(HFPE)を使用した場合も同様である。
Moreover, in the
また、本例の温調装置100では、冷水系102の排熱、すなわち冷凍機120で発生する排熱を利用して温水系103を流れる温水の加熱することから、熱利用効率の向上が図られる。すなわち、この冷凍機120の排熱は通常は工場冷却水によって回収されるものであり、その排熱を利用することで消費エネルギーの低減化を図り、運転コストを抑えることが可能である。
Moreover, in the
しかも、本例の温調装置100では、冷水系102の排熱利用に際し、冷凍機120の熱を受け取った温水をタンク132に一時的に貯留するとともに、熱交換器136で加熱された温水をタンク132に一時的に貯留するとともに、このタンク132に熱交換器136を迂回させた温水を供給して、熱交換器136で加熱された温水と、熱交換器136を迂回した温水とを混合させて温水温度を調整している。これは温水温度の安定化を図る上で効果的である。また、次に説明するように、複数の系統に分けて温水を利用する上でも有利である。
Moreover, in the
図2は、温度制御した流体の供給先ユニットが複数ある場合に対応した温調装置100の変形例を示し、図3は、露光装置本体10の具体的な構成例を示している。
FIG. 2 shows a modification of the
まず、図3を参照して露光装置本体10の構成について説明する。
露光装置本体10は、露光光源11としてArFエキシマレーザ光(λ=193nm)を出射するレーザ光源を使用しており、露光光ELの光路内に配置されたレチクルRを照明するための照明系21、レチクルRが搭載されるレチクルステージRST、レチクルRから射出される露光光ELをウエハW上に投射する投影光学系PL、ウエハWが搭載されるウエハステージWST、及び装置全体を統括的に制御する制御装置(不図示)等を備えて構成されている。
First, the configuration of the
The
露光光源11からの露光光ELは、ビーム・マッチング・ユニット(以下、「BMU」という。)12を介して照明系21に導入される。BMU12は複数の光学素子で構成され、露光光源11と照明系21とを光学的に接続する。なお、露光光源11は、クリーンルームの床下あるいはクリーンルームに隣接して配設されるユーティリティルーム等に配置される。
The exposure light EL from the
照明系21は、オプティカルインテグレータをなすフライアイレンズ(ロッドインテグレータでもよい)26、ミラー27、コンデンサーレンズ28等の光学素子を含んで構成されている。不図示の露光光源からの露光光ELは、BMU12を介して照明系21に導入される。前記フライアイレンズ26は、露光光源からの露光光ELの入射により、その後方面に前記レチクルRを均一な照度分布で照明する多数の二次光源を形成する。フライアイレンズ26の後方には、前記露光光ELの形状を整形するためのレチクルブラインド29が配置されている。
The
照明系21における露光光ELの入口部と出口部には、板状の平行平板ガラス(図示略)が配置されている。この平行平板ガラスは、露光光ELを透過する物質(合成石英、蛍石など)により形成されている。
Plate-shaped parallel flat glass (not shown) is disposed at the entrance and exit of the exposure light EL in the
投影光学系PLは、露光光ELの入口部と出口部に設けられる一対のカバーガラス(図示略)と、この一対のカバーガラスの間に設けられる複数(図3では2つのみ図示)のレンズエレメント31とを含んで構成されている。また、投影光学系PLは、レチクルR上の回路パターンを例えば1/5あるいは1/4に縮小した投影像を、表面に前記露光光ELに対して感光性を有するフォトレジストが塗布されたウエハW上に形成する。
The projection optical system PL includes a pair of cover glasses (not shown) provided at the entrance and exit of the exposure light EL, and a plurality of lenses (only two shown in FIG. 3) provided between the pair of cover glasses. An
レチクルステージRSTは、所定のパターンが形成されたレチクルRを、露光光ELの光軸と直交する面内で移動可能に保持している。レチクルステージRSTの端部には、レチクル側干渉計33からのレーザビームを反射する移動鏡(図示略)が固定されている。そして、レチクルステージRSTは、このレチクル側干渉計33によって走査方向の位置が常時検出され、露光装置本体10の全体の動作を制御する制御装置(不図示)の制御のもとで、所定の走査方向に駆動されるようになっている。
Reticle stage RST holds reticle R on which a predetermined pattern is formed so as to be movable within a plane orthogonal to the optical axis of exposure light EL. A movable mirror (not shown) that reflects the laser beam from the reticle-
ウエハステージWSTは、露光光ELに対して感光性を有するフォトレジストが塗布されたウエハWを、露光光ELの光軸と直交する面内において移動可能、かつその光軸に沿って微動可能に保持するものであり、ウエハ室40の内部に収容されている。
Wafer stage WST can move wafer W coated with a photoresist having photosensitivity to exposure light EL in a plane perpendicular to the optical axis of exposure light EL, and can move finely along the optical axis. It is held and accommodated inside the
また、ウエハステージWSTの端部には、ウエハ側干渉計34からのレーザビームを反射する移動鏡(図示略)が固定されており、ウエハステージWSTが可動する平面内での位置は、ウエハ側干渉計34によって常時検出される。そして、ウエハステージWSTは、前記制御装置の制御のもとで、前記走査方向の移動のみならず、走査方向に垂直な方向にも移動可能に構成されている。これにより、ウエハW上の各ショット領域ごとに走査露光を繰り返すステップ・アンド・スキャン動作が可能になっている。
A movable mirror (not shown) that reflects the laser beam from
ここで、ウエハ室40は、支持体としての本体コラム36の内部に区画形成されたものであり、投影光学系PLとウエハWとの間の空間を外部雰囲気から遮断している。ウエハ室40の内部には、上記ウエハステージWSTの他に、ウエハWの表面のZ方向の位置(フォーカス位置)や傾斜角を検出するための斜入射形式のオートフォーカスセンサ24や、オフ・アクシス方式のアライメントセンサ25等が収納されている。なお、本体コラム36は、ベースプレート37上に複数の防振台38を介して支持され、露光装置本体10の構成要素であるレチクルステージRST、投影光学系PL、ウエハステージWST等をそれぞれ保持している。
Here, the
上記構成の露光装置本体10では、ステップ・アンド・スキャン方式により、レチクルR上に回路パターンをウエハW上のショット領域に走査露光する場合、レチクルR上の照明領域が、前記レチクルブラインド29で長方形(スリット)状に整形される。この照明領域は、レチクルR側の走査方向に対して直交する方向に長手方向を有するものとなっている。そして、レチクルRを露光時に所定の速度Vrで走査することにより、前記レチクルR上の回路パターンを前記スリット状の照明領域で一端側から他端側に向かって順次照明する。これにより、前記照明領域内におけるレチクルR上の回路パターンが、前記投影光学系PLを介してウエハW上に投影され、投影領域が形成される。
In the
このとき、ウエハWは、レチクルRとは倒立結像関係にあるため、レチクルRの走査方向とは反対方向に、レチクルRの走査に同期して所定の速度Vwで走査される。これにより、ウエハWのショット領域の全面が露光可能となる。走査速度の比Vw/Vrは、前記投影光学系の縮小倍率に応じたものになっており、レチクルR上の回路パターンがウエハW上の各ショット領域上に正確に縮小転写される。 At this time, since the wafer W is in an inverted imaging relationship with the reticle R, the wafer W is scanned in a direction opposite to the scanning direction of the reticle R at a predetermined speed Vw in synchronization with the scanning of the reticle R. As a result, the entire shot area of the wafer W can be exposed. The scanning speed ratio Vw / Vr corresponds to the reduction magnification of the projection optical system, and the circuit pattern on the reticle R is accurately reduced and transferred onto each shot area on the wafer W.
ここで、露光装置本体10で使用するArFレーザ光は、空気中に含まれる酸素・有機化合物によってエネルギーが吸収されやすい。そのため、露光装置本体10では、照明光路(露光光源11〜レチクルRへ至る光路)及び投影光路(レチクルR〜ウエハWへ至る光路)を外部雰囲気から遮断し、それらの光路をArFレーザ光に対して吸収の少ない特性を有するガスで満たしている。
Here, the ArF laser light used in the
具体的には、BMU12、照明系21、及び投影光学系PLにおける各光路がケーシング41,42,43によって外部環境から遮断されている。各ケーシング41,42,43には、供給管45と排出管46とが接続されており、光学的に不活性なパージガスである不活性ガスが、マイクロデバイス工場のユーティリティプラント内のタンク47から供給されるようになっている。また、各ケーシング41,42,43の内部のガスは、排出管46を介して工場の外部に排出されるようになっている。
Specifically, the optical paths in the
不活性ガスとは、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン等の中から選択された単体のガス、あるいはその混合ガスであり、化学的に精製されている。パージガスの供給は、各ケーシング41,42,43の内部において、各種光学素子を汚染する有機化合物や、エネルギーを吸収する酸素等の不純物の濃度を低減するために行われる。なお、水分及び有機化合物は、露光光ELの照射下で各種光学素子の表面上に堆積して曇り現象を生じせしめる物質であり、酸素は、ArFエキシマレーザを吸収する吸光物質である。また、有機化合物としては、例えば有機ケイ素化合物、アンモニウム塩、硫酸塩、ウエハW上のレジストからの揮散物、各種駆動部を有する構成部品に使用される摺動性改善剤からの揮散物、電気部品に給電あるいは信号供給するための配線の被覆層からの揮散物等がある。
The inert gas is a single gas selected from nitrogen, helium, neon, argon, krypton, xenon, radon, or the like, or a mixed gas thereof, and is chemically purified. The supply of the purge gas is performed in each
なお、パージガス中にも有機化合物、あるいは酸素が不純物として含まれることがある。このため、供給管45の途中には、パージガス中の不純物を除去するためのパージガスフィルタ48や、パージガスを所定の温度に調整するとともにパージガス中の水分を除去する温調乾燥器49が設けられている。
The purge gas may also contain organic compounds or oxygen as impurities. Therefore, a
次に、温調装置100の変形例について図2を参照して説明する。
なお、図2の温調装置100について、図1に示したものと同様の機能を有する構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。また、図2では、図1に示した温調装置100のうち、2次温調系150を抜き出して示している。1次温調系151の構成は図1に示したものと同様であり、図示を省略している。
Next, a modification of the
2, components having the same functions as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified. In FIG. 2, the secondary
図2において、温度制御した流体(HFE)の供給先ユニットの例として挙げているのは、投影光学系PL(投影レンズ)、ヒートシンク160、及びウエハステージWST(Xステージ161、Yステージ162)である。
なお、これらHFEの供給先ユニットは一例であり、露光装置本体10において温度管理が必要なユニットが必要に応じて適宜選択される。
In FIG. 2, examples of the temperature-controlled fluid (HFE) supply destination unit include the projection optical system PL (projection lens), the
These HFE supply destination units are merely examples, and units that require temperature management in the exposure apparatus
ここで、投影光学系PLやアライメントセンサ25等のセンサ類は、電装品や光ビームなどから熱影響を受けると、光学素子の熱変形が生じて性能が低下するおそれがあり、それを回避するために温調されている。ヒートシンク160は、温調用の放熱手段として備えられている。また、投影光学系PLやセンサ類は、比較的発熱量が少ないものの、目標とする温度安定度が厳しい。温調装置100のうち、これらに対する温調系を以後、必要に応じて「恒温系」と称する。
Here, when the sensors such as the projection optical system PL and the
一方、ウエハステージWSTにおける、Xステージ161とYステージ162とは、駆動用のアクチュエータが発熱しやすく、その熱を回収すること等を目的として温調されている。なお、アクチュエータの熱がステージWST近くの空気に伝わると空気揺らぎ等により干渉計34の測定精度に影響を与えるおそれがある。Xステージ161、及びYステージ162のアクチュエータの発熱量は、駆動状態で大きく変化する。温調装置100のうち、これらステージ161、162に対する温調系を以後、必要に応じて「アクティブ系」と称する。
On the other hand, the
これら複数のユニット(投影光学系PL、ヒートシンク160、Xステージ161、Yステージ162)に対して、本例の温調装置100は、HFEが流れる複数の分岐経路a、b、c、dを有している。これらの分岐経路a、b、c、dのうち、a、bが恒温系、c、dがアクティブ系である。
For these multiple units (projection optical system PL,
具体的には、HFE系101において、恒温系及びアクティブ系のそれぞれが独立した循環経路110a、110cを有しており、その経路110a、110cにはそれぞれ、タンク111a、111c、ポンプ112a、112c、及び冷水系102との熱交換を行うための熱交換器113a、113b等が配設されている。タンク111a、111cの容量や、ポンプ112a、112cの能力、熱交換器113a、113cの容量はそれぞれ、対応する系(恒温系、アクティブ系)の発熱量やその変動量などに基づいて定められている。
Specifically, in the
また、循環経路110aは熱交換器113aの下流で上述した経路a、bに分岐し、循環経路110cは熱交換器113cの下流で上述した経路c、dに分岐している。各経路a、b、c、dにはそれぞれ、温水系103との熱交換を行うための熱交換器114a、114b、114c、114d、及び温度センサ115a、115b、115c、115d等が配設されている。熱交換器114a、114b、114c、114dの容量はそれぞれ、対応するユニットの発熱量やその変動量などに基づいて定められている。なお、温度センサ115a、115b、115c、115dの検出結果は、制御系116に送られる。
The
経路aを流れるHFEは、熱交換器113aで一旦冷却された後に、熱交換器114aによって目標温度に加熱されて、投影光学系PLに供給される。また、経路bを流れるHFEは、熱交換器113aで一旦冷却された後に、熱交換器114bによって目標温度に加熱されて、投影光学系PLに供給される。投影光学系PLを出たHFEとヒートシンク160を出たHFEはタンク111aに戻る。同様に、経路cを流れるHFEは、熱交換器113cで一旦冷却された後に、熱交換器114cによって目標温度に加熱されて、投影光学系PLに供給される。経路dを流れるHFEは、熱交換器113dで一旦冷却された後に、熱交換器114dによって目標温度に加熱されて、投影光学系PLに供給される。Xステージ161を出たHFEとYステージ162を出たHFEはタンク111cに戻る。
The HFE flowing through the path a is once cooled by the
冷水系102では、目標温度に制御された冷水が循環する流路である冷水循環経路121が恒温系(経路121a)とアクティブ系(経路121c)とに分岐しており、各経路121a、121cに上記熱交換器113a、113cが配設されている。
In the
温水系103では、目標温度に制御された温水が循環する流路である温水循環経路130が供給先ユニットに対応付けて4つの経路(130a、130b、130c、130d)に分岐しおり、各経路130a、130b、130c、130dのそれぞれに、上記熱交換器114a、114b、114c、114dと、流量制御弁135a、135b、135c、135dとが配設されている。各ユニットに入るHFEが目標温度(例えば23℃)となるように、温度センサ115a、115b、115c、115dの検出結果に基づいて、対応付けられた流量制御弁135a、135b、135c、135dの開度が制御される。
In the
このように、図2の温調装置100では、温調の対象となる複数のユニット(投影光学系PL、ヒートシンク160、Xステージ161、Yステージ162)のそれぞれに対応付けて熱交換器114a、114b、114c、114dが配設されている。そのため、複数のユニットのそれぞれに対して、目標温度に制御したHFEを確実に供給することができる。
As described above, in the
特に、HFE系101において、恒温系とアクティブ系との間でHFEの循環経路110aが互いに独立しており、アクティブ系を流れるHFEの温度の変動が大きくても、その影響が恒温系にはほとんど伝わらない。その結果、恒温系における温調精度を安定させることができるとともに、アクティブ系の発熱量の変動にも柔軟に対応できる。
In particular, in the
ここで、図4〜図6は、温調装置100において用いられる流量制御弁の特性(開度−流量特性)の一例を示している。
恒温系で使用する流量制御弁(例えば、流量制御弁135a、135b)は、図4に示すように、開度に対しての流量変化が比較的なだらかな特性を有しているのが好ましい。これは、温調対象のユニットの発熱量が少ないため、微妙な開度変化で流量が大きく変わらないようにして、温度安定度を高めるためである。
Here, FIG. 4 to FIG. 6 show an example of the characteristics (opening-flow characteristics) of the flow control valve used in the
As shown in FIG. 4, the flow rate control valves (for example, the flow
一方、アクティブ系で使用する流量制御弁(例えば、流量制御弁135c、135d)は、図5に示すように、開度に対しての流量変化が比較的急峻な特性を有しているのが好ましい。これは、温調対象の発熱量がステージ等の稼動により大きく変化するので、わずかな開度変化で流量が大きく変わるようにして、温度制御の追従性を向上させるためである。
On the other hand, the flow rate control valves (for example, the flow
また、図6に示す特性を有する流量制御弁を用いることにより、上述した恒温系及びアクティブ系のいずれにも対応可能である。すなわち、図6の流量制御弁は、開度に対する流量変化が開度の範囲によって異なっており、ある範囲では開度に対する流量変化がなだらかであり、別の範囲では急峻になっている。この場合、ソフトウェア等で恒温系、アクティブ系のそれぞれの使用範囲を限定し、適切な特性の範囲で使用するとよい。 Further, by using a flow rate control valve having the characteristics shown in FIG. 6, it is possible to cope with either the above-described constant temperature system or active system. That is, in the flow rate control valve of FIG. 6, the flow rate change with respect to the opening degree varies depending on the range of the opening degree, the flow rate change with respect to the opening degree is gentle in a certain range, and is steep in another range. In this case, it is preferable to limit the use range of the constant temperature system and the active system by software or the like, and use within the range of appropriate characteristics.
ここで、上記例では、冷水系102の流量を一定として温水系103の流量を制御して高精度な温度制御をする例を挙げているが、温水系を一定の流量として、冷水系の流量に流量制御弁を設置して、冷水系の流量を制御して熱交換器を介して露光装置本体に供給する流体(HFEなど)の温度を制御する構成としてもよい。
あるいは、次に説明するように、冷水系及び温水系のいずれか一方だけを用いて露光装置本体に供給する流体の温度を制御してもよい。
Here, in the above example, an example is given in which the flow rate of the
Alternatively, as described below, the temperature of the fluid supplied to the exposure apparatus main body may be controlled using only one of a cold water system and a hot water system.
図7は、露光装置EXPのチャンバCH内に空気を送風する送風機構に温調装置100を適用した例を示している。
図7において、符号180は空気の循環経路、181は送風ファン、182はケミカルフィルタ、183はULPAフィルタ、184は温度センサである。温度センサ184の検出結果は、制御系185に送られる。
FIG. 7 shows an example in which the
In FIG. 7, reference numeral 180 is an air circulation path, 181 is a blower fan, 182 is a chemical filter, 183 is a ULPA filter, and 184 is a temperature sensor. The detection result of the
この温調装置100は、チャンバCH内を常に冷やす方向に制御することから、冷水系102のみでチャンバCHに供給する空気の温度を制御している。すなわち、冷水系102では、温度センサ184の検出結果に基づいて、冷水系102の循環経路121eに配設された流量制御弁186の開度が制御され、その結果、チャンバCHに供給される空気の温度が目標温度(例えば、23℃)となるように、熱交換器113eに流入する冷水の流量が制御される。
The
以上、本発明の温調装置、及び露光装置の構成例について説明したが、露光装置本体における投影光学系としては、屈折タイプに限らず、反射屈折タイプ、反射タイプであってもよい。また、露光装置として、投影光学系を用いることなく、マスクと基板とを密接させてマスクのパターンを露光するコンタクト露光装置や、マスクと基板とを近接させてマスクのパターンを露光するプロキシミティ露光装置にも本発明を同様に適用することができる。 The configuration examples of the temperature control apparatus and the exposure apparatus of the present invention have been described above. However, the projection optical system in the exposure apparatus main body is not limited to the refraction type, and may be a catadioptric type or a reflection type. Further, as an exposure apparatus, a contact exposure apparatus that exposes the mask pattern by bringing the mask and the substrate into close contact without using a projection optical system, or a proximity exposure that exposes the mask pattern by bringing the mask and the substrate close to each other. The present invention can be similarly applied to an apparatus.
また、本発明は、国際公開第99/49504号パンフレットに開示されている液浸法を用いた露光装置にも適用可能である。液浸法は、投影光学系の下面と基板表面(ウエハなど)との間を水(純水)や有機溶媒等の液体で満たし、液体中での露光光の波長が、空気中の1/n(nは液体の屈折率で通常1.2〜1.6程度)になることを利用して解像度を向上するとともに、焦点深度を約n倍に拡大するというものである。この場合、例えば、投影光学系の下面とウエハとの間に供給する液体を、本発明の温調装置を用いて温調するとよい。具体的には、投影光学系の下面とウエハとの間に液体を供給するための供給ノズルの上流に本発明における第2熱交換器を配置する。これにより、投影光学系の下面とウエハとの間に供給される液体について、高応答、高出力で精密な温調が可能となる。 The present invention can also be applied to an exposure apparatus using a liquid immersion method disclosed in International Publication No. 99/49504. In the immersion method, the space between the lower surface of the projection optical system and the substrate surface (wafer or the like) is filled with a liquid such as water (pure water) or an organic solvent, and the wavelength of exposure light in the liquid is 1 / The resolution is improved by using n (n is a refractive index of the liquid, usually about 1.2 to 1.6), and the depth of focus is expanded about n times. In this case, for example, the temperature of the liquid supplied between the lower surface of the projection optical system and the wafer may be controlled using the temperature control device of the present invention. Specifically, the second heat exchanger according to the present invention is disposed upstream of a supply nozzle for supplying a liquid between the lower surface of the projection optical system and the wafer. As a result, the liquid supplied between the lower surface of the projection optical system and the wafer can be precisely controlled with high response and high output.
また、露光装置として、縮小露光型に限定されるものではなく、例えば等倍露光型や、拡大露光型であってもよい。
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またはマスクを製造するために使用されるレチクルまたはマスクを製造するためにマザーレチクルからガラス基板やシリコンウエハなどへ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。ここで、DUV光(深紫外光)やVUV光(真空紫外光)などを用いる露光装置では一般に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては、石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フッ化マグネシウム、または水晶などが用いられる。また、プロキシミティ方式のX線露光装置や電子線露光装置などでは、透過型マスク(ステンシルマスク、メンバレンマスク)が用いられ、マスク基板としてはシリコンウエハなどが用いられる。
Further, the exposure apparatus is not limited to the reduced exposure type, and may be, for example, the same size exposure type or the enlarged exposure type.
In addition to a micro device such as a semiconductor element, a reticle or mask used for manufacturing a reticle or mask used in an optical exposure apparatus, an EUV exposure apparatus, an X-ray exposure apparatus, an electron beam exposure apparatus, etc. The present invention can also be applied to an exposure apparatus that transfers a circuit pattern from a mother reticle to a glass substrate, a silicon wafer, or the like for manufacturing. Here, in an exposure apparatus using DUV light (deep ultraviolet light), VUV light (vacuum ultraviolet light) or the like, a transmission type reticle is generally used. As a reticle substrate, quartz glass, fluorine-doped quartz glass, or fluorite is used. , Magnesium fluoride, or quartz is used. Further, in proximity type X-ray exposure apparatuses and electron beam exposure apparatuses, a transmission type mask (stencil mask, member mask) is used, and a silicon wafer or the like is used as a mask substrate.
また、半導体素子の製造に用いられる露光装置だけでなく、例えば以下のような露光装置にも同様に適用することができる。例えば、本発明は、液晶表示素子(LCD)などを含むディスプレイの製造に用いられてデバイスパターンをガラスプレート上に転写する露光装置にも適用することができる。また、本発明は、薄膜磁気ヘッド等の製造に用いられて、デバイスパターンをセラミックウエハ等へ転写する露光装置にも適用することができる。また、本発明は、CCD等の撮像素子の製造に用いられる露光装置にも適用することができる。 Further, the present invention can be similarly applied not only to an exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor element but also to the following exposure apparatus. For example, the present invention can be applied to an exposure apparatus that is used for manufacturing a display including a liquid crystal display element (LCD) or the like and transfers a device pattern onto a glass plate. The present invention can also be applied to an exposure apparatus that is used for manufacturing a thin film magnetic head or the like and transfers a device pattern to a ceramic wafer or the like. The present invention can also be applied to an exposure apparatus used for manufacturing an image sensor such as a CCD.
また、マスクと基板とが静止した状態でマスクのパターンを基板に転写し、基板を順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の一括露光型の露光装置にも適用することができる。 The present invention can also be applied to a step-and-repeat batch exposure apparatus that transfers a mask pattern onto a substrate while the mask and the substrate are stationary, and sequentially moves the substrate stepwise.
また、露光装置の光源としては、例えばg線(λ=436nm)、i線(λ=365nm)、ArFエキシマレーザ(λ=193nm)、F2レーザ(λ=157nm)、Kr2レーザ(λ=146nm)、Ar2レーザ(λ=126nm)等を用いてもよい。また、DFB半導体レーザまたはファイバレーザから発振される赤外線、または可視域の単一波長レーザを、例えばエルビウム(またはエルビウムとイッテルビウムの双方)がドープされたファイバアンプで増幅し、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よい。 As the light source of the exposure apparatus, for example, g-line (λ = 436 nm), i-line (λ = 365 nm), ArF excimer laser (λ = 193 nm), F 2 laser (λ = 157 nm), Kr 2 laser (λ = 146 nm), Ar 2 laser (λ = 126 nm), or the like may be used. In addition, an infrared or visible single wavelength laser oscillated from a DFB semiconductor laser or fiber laser is amplified by, for example, a fiber amplifier doped with erbium (or both erbium and ytterbium), and a nonlinear optical crystal is used. You may use the harmonic which converted the wavelength into ultraviolet light.
なお、上述した露光装置10は、例えば、次のように製造される。
まず、投影光学系PLを構成する複数のレンズエレメント31及びカバーガラス等を投影光学系PLの鏡筒(ケーシング43)に収容する。また、ミラー27、各レンズ26,28等の光学部材からなる照明系21をケーシング42内に収容する。そして、これらの照明系21及び投影光学系PLを本体チャンバ101に組み込み、光学調整を行う。次いで、多数の機械部品からなるウエハステージWST(スキャンタイプの露光装置の場合は、レチクルステージRSTも含む)を本体チャンバCHに取り付けて配線を接続する。そして、BMU12のケーシング41と照明系21のケーシング42と投影光学系PLのケーシング43とに供給管45と排出管46とを接続するとともに、温調装置100を各ユニットに接続した上で、さらに総合調整(電気調整、動作確認など)を行う。
In addition, the
First, a plurality of
また、前記各ケーシング41,42,43を構成する各部品は、超音波洗浄などにより、加工油や、金属物質などの不純物を落とした上で、組み上げられる。なお、露光装置10の製造は、温度、湿度や気圧が制御され、かつクリーン度が調整されたクリーンルーム内で行うことが望ましい。
Further, the parts constituting the
次に、上述した露光装置をリソグラフィ工程で使用したデバイス製造方法の実施形態について説明する。
図8は、デバイス(ICやLSI等の半導体素子、液晶表示素子、撮像素子(CCD等)、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等)の製造例のフローチャートを示す図である。
Next, an embodiment of a device manufacturing method using the above-described exposure apparatus in a lithography process will be described.
FIG. 8 is a flowchart showing a manufacturing example of a device (a semiconductor element such as an IC or LSI, a liquid crystal display element, an imaging element (CCD or the like), a thin film magnetic head, a micromachine, or the like).
図8に示すように、まず、ステップS101(設計ステップ)において、デバイス(マイクロデバイス)の機能・性能設計(例えば、半導体デバイスの回路設計等)を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップS102(マスク製作ステップ)において、設計した回路パターンを形成したマスク(レチクルR等)を製作する。一方、ステップS103(基板製造ステップ)において、シリコン、ガラスプレート等の材料を用いて基板(シリコン材料を用いた場合にはウエハWとなる)を製造する。 As shown in FIG. 8, first, in step S101 (design step), function / performance design (for example, circuit design of a semiconductor device) of a device (microdevice) is performed, and pattern design for realizing the function is performed. Do. Subsequently, in step S102 (mask manufacturing step), a mask (reticle R or the like) on which the designed circuit pattern is formed is manufactured. On the other hand, in step S103 (substrate manufacturing step), a substrate (wafer W when silicon material is used) is manufactured using a material such as silicon or glass plate.
次に、ステップS104(基板処理ステップ)において、ステップS101〜S103で用意したマスクと基板とを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によって基板上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップS105(デバイス組立ステップ)において、ステップS104で処理された基板を用いてデバイス組立を行う。このステップS105には、ダイシング工程、ボンディング工程、及びパッケージング工程(チップ封入等)等の工程が必要に応じて含まれる。 Next, in step S104 (substrate processing step), using the mask and substrate prepared in steps S101 to S103, an actual circuit or the like is formed on the substrate by a lithography technique or the like, as will be described later. Next, in step S105 (device assembly step), device assembly is performed using the substrate processed in step S104. Step S105 includes processes such as a dicing process, a bonding process, and a packaging process (chip encapsulation or the like) as necessary.
最後に、ステップS106(検査ステップ)において、ステップS105で作製された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。こうした工程を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。 Finally, in step S106 (inspection step), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the device manufactured in step S105 are performed. After these steps, the device is completed and shipped.
図9は、半導体デバイスの場合における、図9のステップS104の詳細なフローの一例を示す図である。図5において、ステップS111(酸化ステップ)では、ウエハの表面を酸化させる。ステップS112(CVDステップ)では、ウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップS113(電極形成ステップ)では、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップS114(イオン打込みステップ)では、ウエハにイオンを打ち込む。以上のステップS111〜S114のそれぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。 FIG. 9 is a diagram showing an example of a detailed flow of step S104 of FIG. 9 in the case of a semiconductor device. In FIG. 5, in step S111 (oxidation step), the surface of the wafer is oxidized. In step S112 (CVD step), an insulating film is formed on the wafer surface. In step S113 (electrode formation step), an electrode is formed on the wafer by vapor deposition. In step S114 (ion implantation step), ions are implanted into the wafer. Each of the above steps S111 to S114 constitutes a pretreatment process at each stage of the wafer processing, and is selected and executed according to a necessary process at each stage.
ウエハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップS115(レジスト形成ステップ)において、ウエハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップS116(露光ステップ)において、先に説明したリソグラフィシステム(露光装置)によってマスク(レチクル)の回路パターンをウエハ上に転写する。次に、ステップS117(現像ステップ)では露光されたウエハを現像し、ステップ118(エッチングステップ)において、レジストが残存している部分以外の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップS119(レジスト除去ステップ)において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。 At each stage of the wafer process, when the above pre-process is completed, the post-process is executed as follows. In this post-processing process, first, in step S115 (resist formation step), a photosensitive agent is applied to the wafer. Subsequently, in step S116 (exposure step), the circuit pattern of the mask (reticle) is transferred onto the wafer by the lithography system (exposure apparatus) described above. Next, in step S117 (development step), the exposed wafer is developed, and in step 118 (etching step), exposed members other than the portions where the resist remains are removed by etching. In step S119 (resist removal step), the resist that has become unnecessary after the etching is removed.
これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重の回路パターンが形成される。
以上説明した本実施形態のデバイス製造装置を用いれば、露光工程(ステップS116)において、露光光により解像力の向上が可能となり、露光量制御を高精度に行うことができる。従って、露光精度を向上することができ、例えば最小線幅0.1μm程度の高集積度のデバイスを歩留まり良く製造することができる。
By repeatedly performing these pre-processing steps and post-processing steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.
If the device manufacturing apparatus of this embodiment described above is used, in the exposure step (step S116), the resolution can be improved by the exposure light, and the exposure amount can be controlled with high accuracy. Therefore, the exposure accuracy can be improved, and for example, a highly integrated device having a minimum line width of about 0.1 μm can be manufactured with a high yield.
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As described above, the preferred embodiments according to the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to the examples. It is obvious for those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope of the technical idea described in the claims. It is understood that it belongs to.
R…レチクル(マスク)、W…ウエハ、RST…レチクルステージ、PL…投影光学系(温調対象ユニット)、WST…ウエハステージ、露光装置…EXP、CH…チャンバ、10…露光装置本体、100…温調装置、101…HFE系(流体流路)、102…冷水系(冷媒流体流路)、103…温水系(温媒流体流路)、113、114、124、136、139、140…熱交換器、115、128、139…温度センサ115、120…冷凍機、125…コンプレッサ(圧縮機)、134、135…流量制御弁、137、138…迂回路、150…2次温調系、151…1次温調系、160…ヒートシンク(温調対象ユニット)、161…Xステージ(温調対象ユニット)、162…Yステージ(温調対象ユニット)。
R ... reticle (mask), W ... wafer, RST ... reticle stage, PL ... projection optical system (temperature control target unit), WST ... wafer stage, exposure apparatus ... EXP, CH ... chamber, 10 ... exposure apparatus body, 100 ... Temperature control device, 101 ... HFE system (fluid flow path), 102 ... Cold water system (refrigerant fluid flow path), 103 ... Hot water system (heat medium fluid flow path), 113, 114, 124, 136, 139, 140 ... Heat Exchanger, 115, 128, 139 ...
Claims (12)
前記流体が流れる流体流路と、
前記流体を冷却するための冷媒流体が流れる冷媒流体流路と、
前記流体を加熱するための温媒流体が流れる温媒流体流路と、
前記流体と前記冷媒流体との熱交換を行う第1熱交換器と、
前記流体と前記温媒流体との熱交換を行う第2熱交換器と、
圧縮機と凝縮機とを備え、前記圧縮機と前記凝縮機との間を冷媒が循環する冷凍機と、
前記圧縮機から排出された前記冷媒と前記温媒流体との熱交換を行う第3熱交換器と、
前記凝縮機から排出された前記冷媒と前記冷媒流体との熱交換を行う第4熱交換器と、
を備えることを特徴とする温調装置。 A temperature control device for supplying a temperature-controlled fluid to a predetermined unit of the exposure apparatus body,
A fluid flow path through which the fluid flows;
A refrigerant fluid flow path through which a refrigerant fluid for cooling the fluid flows;
A heating medium fluid flow path through which a heating medium fluid for heating the fluid flows;
A first heat exchanger for exchanging heat between the fluid and the refrigerant fluid;
A second heat exchanger for performing heat exchange between the fluid and the heating medium fluid;
A refrigerator comprising a compressor and a condenser, wherein a refrigerant circulates between the compressor and the condenser;
A third heat exchanger that performs heat exchange between the refrigerant discharged from the compressor and the heating medium fluid;
A fourth heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant discharged from the condenser and the refrigerant fluid;
A temperature control device comprising:
前記流量制御器は、前記温度センサの検出結果に基づいて、前記第3熱交換器に入る前記温媒流体の流量を制御することを特徴とする請求項4に記載の温調装置。 The heating medium fluid flow path has a temperature sensor that detects the temperature of the heating medium fluid that has exited the mixer,
The temperature control device according to claim 4 , wherein the flow rate controller controls the flow rate of the heating medium fluid entering the third heat exchanger based on a detection result of the temperature sensor.
請求項1から請求項5のうちのいずれかに記載の温調装置を備えることを特徴とする露光装置。 An exposure apparatus for transferring a mask pattern to a substrate via a projection optical system,
Exposure apparatus, characterized in that it comprises a temperature control device according to any one of claims 1 to 5.
第1熱交換器を介して、前記流体を冷却するための冷媒流体と前記流体との熱交換を行い、
第2熱交換器を介して、前記流体を加熱するための温媒流体と前記流体との熱交換を行い、
第3熱交換器を介して、冷凍機内で圧縮された冷媒と前記温媒流体との熱交換を行い、
第4熱交換器を介して、前記冷凍機内で凝縮された前記冷媒と前記冷媒流体との熱交換を行うことを特徴とする温調方法。 A temperature control method for supplying a temperature-controlled fluid to a predetermined unit of an exposure apparatus body,
Through the first heat exchanger, heat exchange is performed between the refrigerant fluid for cooling the fluid and the fluid,
Through the second heat exchanger, heat exchange between the fluid and the fluid for heating the fluid,
Via a third heat exchanger, it has rows of heat exchange with the compressed refrigerant and the hot medium fluid in freezer,
A temperature control method comprising performing heat exchange between the refrigerant condensed in the refrigerator and the refrigerant fluid via a fourth heat exchanger .
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