JPH10275767A

JPH10275767A - 露光装置

Info

Publication number: JPH10275767A
Application number: JP9095283A
Authority: JP
Inventors: Saburo Kamiya; 三郎神谷; Ryochi Nagahashi; 良智長橋
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1997-03-28
Filing date: 1997-03-28
Publication date: 1998-10-13

Abstract

(57)【要約】【課題】露光装置本体の一部の熱源によるチャンバ内
の影響を最小限にするとともに、空調部の音に起因する
露光装置本体の振動を抑制する。【解決手段】チャンバ１２内は、隔壁４２によって主
区画室４４と副区画室４６とに区分けされ、副区画室４
６内には熱源である水銀ランプ１６ａを含む照明系１６
の一部が収納され、主区画室４４内にはそれ以外の露光
装置本体１４の主要部が収納されている。隔壁４２は、
高断熱性で音の透過性が良好な材料で形成されているた
め、副区画室４６内の水銀ランプ１６ａで発生する熱が
主区画室４４側に影響を与えることが無くなり、また、
送風機５８から発生する音により圧力変動がチャンバ１
２内で起こっても、主区画室４４と副区画室４６とで一
様に変動するので、露光装置本体１４の部分的な振動の
発生が無くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、露光装置に係り、
さらに詳しくは、半導体素子、液晶表示素子、撮像素子
（ＣＣＤ等）、あるいは薄膜磁気ヘッド等をフォトリソ
グラフィ工程で製造する際に用いられる露光装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体素子や液晶表示素子等
をフォトリソグラフィ工程で製造する際には、マスク又
はレチクル（以下、「レチクル」と総称する）のパター
ンをフォトレジスト等の感光材料が塗布されたウエハ又
はガラスプレート等（以下、「ウエハ」と総称する）上
の各ショット領域に露光転写する露光装置（ステッパ
等）が使用されている。

【０００３】近年、半導体素子の高集積化に伴いパター
ンの微細化が進むにつれ、これらの露光装置において
は、結像性能や回路素子のレイヤ（層）間の重ね合わせ
精度として非常に高度なものが要求されるようになって
来ている。

【０００４】通常、この種の露光装置、特に集積度の高
い極超ＬＳＩ（ＵＬＳＩ： Ultra Large Scale Integra
tion）や高密度の液晶表示素子等を製造する際に使用さ
れる投影露光装置では、装置全体の温度、湿度を高い精
度で維持し、クリーン度を高く保つ必要がある。このた
め、この種の露光装置では、図２に示されるように、露
光を行なう露光装置本体７４全体を環境チャンバ（以
下、「チャンバ」という）７２内に設置するのが通常で
ある。かかるチャンバ７２は、内部のクリーン度を保つ
ため、クリーン度の劣る空気が外部から進入しないよう
に、全体的に外部に対して陽圧に保つ必要があり、その
ため、適当な剛性を付与する必要性から壁面は通常１〜
２ｍｍ程度の鋼板ないしアルミ系合金の板で構成され
る。

【０００５】ところで、この種の露光装置では、露光光
源として、図２に示されるように、水銀ランプ等の大量
の電力を消費する光源７６ａが通常用いられ、これらの
光源７６ａが装置全体の中で最大の熱源となっている。
このため、照明系７６のカバーで光源７６ａを覆い、か
つカバーの内部を排気するのが普通である。

【０００６】なお、図２において、露光装置本体７４
は、光源７６ａからの露光光でレチクルＲを照明する照
明系７６、レチクルＲのパターンの像をウエハＷ上に投
影する投影光学系ＰＬ、ウエハＷを保持してＹ、Ｘ、Ｚ
方向にそれぞれ移動するＹステージ８２、Ｘステージ８
４、Ｚステージ８６等を備えている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の如く、従来の投
影露光装置にあっては、図２に示されるように、光源７
６ａ全体を環境チャンバ７２の内部に設置し、光源７６
ａを照明系７６のカバーで覆って内部の空気を排気する
ことにより、光源７６ａで発生する熱の影響をカバー外
（すなわちチャンバ７２内）に及ぼさないようにしてい
たが、実際には、熱の影響を完全に排除することは困難
であり、熱の影響を完全に遮断するために上記カバー内
の排気と併せて液体冷却なども必要となり、これが大幅
なコスト増加を招くという不都合があった。

【０００８】かかる不都合を改善するための手段とし
て、図３に示されるように、光源７６ａが収納された照
明系７６を本体コラム９０上に支持部材９２を介して搭
載したまま、光源７６ａを含む照明系７６の一部分のみ
を環境チャンバ７２の外に迫り出すような形で、チャン
バ７２外に出すことにより、光源７６ａからの熱の影響
がチャンバ７２内に及ばないようにすることも考えられ
る。

【０００９】しかしながら、このような場合には、チャ
ンバ７２に併設された不図示の機械室内で駆動される送
風機の送風用ファン等で発生する音が、機械室側からダ
クト１０２、プレナム９６及びＵＬＰＡフィルタ（Ultr
a Low Penetration Air-filter）９８を介してチャンバ
７２内に送り込まれる空気を介してチャンバ７２内に伝
達され、チャンバ７２内では上記ファンで発生する音を
主要因とする圧力変動が生じるが、チャンバ７２外にあ
る光源７６ａを含む部分はこの圧力変動が生じないた
め、結果的にチャンバ内外の圧力差により照明系７６に
大きな加振力が作用し、この加振力により照明系７６を
支持する支持部材９２を介してコラム９０を含む露光装
置本体７４が大きく振動するようになるという不都合が
あった。

【００１０】本発明は、かかる事情の下になされたもの
で、請求項１に記載の発明の目的は、露光装置本体の一
部の熱源によるチャンバ内の影響を最小限にするととも
に、空調部の送風用ファン等の音に起因する露光装置本
体の振動を抑制することができる露光装置を提供するこ
とにある。

【００１１】また、請求項２に記載の発明の目的は、露
光装置本体の照明用光源による熱の影響を排除しつつ、
空調部の送風用ファン等の音に起因する露光装置本体の
振動を防止することができる露光装置を提供することに
ある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、チャンバ（１２）内に収納された露光装置本体（１
４）と、前記チャンバ（１２）内を空調する空調部（５
２、５４、５６、５８）とを備えた露光装置において、
前記チャンバ（１２）内を、前記露光装置本体（１４）
の主要部を格納する主区画室（４４）と、該主区画室
（４４）に接する少なくとも１つの副区画室（４６）と
に、断熱性が高く音の透過性が良好な隔壁（４２）を介
して区分けし、前記副区画室（４６）に露光装置本体
（１４）の一部の熱源を含む部分を収納したことを特徴
とする。

【００１３】これによれば、チャンバ内が、断熱性が高
く音の透過性が良好な隔壁を介して、主区画室と副区画
室とに区分けされ、主区画室には露光装置本体の主要部
が格納され、副区画室には露光装置本体の一部の熱源を
含む部分が収納されていることから、隔壁の断熱作用に
より主区画室内の露光装置本体の主要部に熱源の熱の影
響が殆ど及ばないようになるとともに、隔壁は音の透過
性が良好なため、空調部内の送風用ファン等で発生した
音による圧力変動が主区画室と副区画室とで一様とな
り、音による露光装置本体の振動の発生が抑制される。
従って、露光装置本体の一部の熱源によるチャンバ内の
影響を最小限にするとともに、空調部の送風用ファン等
の音に起因する露光装置本体の振動を抑制することがで
きる

【００１４】この場合において、副区画室に収納される
部分は露光装置本体の一部の熱源を含む部分であれば、
熱源の種類は特に限定されないが、請求項２に記載の発
明の如く、露光装置本体（１４）の一部の熱源を含む部
分は、露光装置の照明用光源（１６ａ）を含む照明系
（１６）の一部であっても良い。かかる場合には、主区
画室には露光装置本体の主要部が格納され、副区画室に
は露光装置の中で最も発熱量の大きな熱源である照明用
光源を含む照明系の一部が収納されていることから、隔
壁の断熱作用により主区画室内の露光装置本体の主要部
に照明用光源の熱の影響が殆ど及ばないようになるとと
もに、隔壁の作用により音による露光装置本体の振動の
発生が抑制される。従って、露光装置本体の照明用光源
による熱の影響を排除しつつ、空調部の送風用ファン等
の音に起因する露光装置本体の振動を防止することがで
きる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
に基づいて説明する。

【００１６】図１には、一実施形態に係る露光装置１０
の構成が概略的に示されている。この露光装置１０は、
露光装置本体１４が収納されたチャンバ１２と、空調部
（これについては、後に詳述する）が設けられた機械室
５０とを備えている。

【００１７】前記チャンバ１２の壁面は、前述の如く、
外部に対して陽圧に保つ必要から適当な剛性を付与する
ため、１〜２ｍｍ程度の鋼板ないしアルミ系合金の板で
構成されている。本実施形態では、このチャンバ１２内
が、隔壁４２を介して主区画室４４と副区画室４６とに
区分けされている。具体的には、この隔壁４２は、図１
に示されるように、露光装置本体１４の最大の熱源であ
る照明用光源としての水銀ランプ１６ａを含む照明系１
６の一部と、それ以外の露光装置本体の主要部とを区分
けする位置に設置されている。

【００１８】隔壁４２は、高断熱性を有すると共に、音
の透過性が良好な材料を用いて形成されている。通常、
断熱性の高い材料は、遮音性も高くなるのが一般的であ
るが、本実施形態では、両立の難しい高断熱性と音の透
過性とを兼ね備えた材料、例えば、ビニールシートのよ
うな樹脂系の軽量で薄い素材により隔壁４２が形成され
ている。このため、この隔壁４２により区画された、主
区画室４４と副区画室４６との相互間には、対流による
熱の影響が及ばず、また、樹脂系の薄い素材は音の透過
性が良好であるため、音による圧力変動は一様に生ずる
ようになっている。なお、隔壁４２の断熱性を更に向上
させたい場合には、ビニールシートを二重（三重以上で
あっても良い）にして間に空気層を挟んだり、ビニール
シートの表面にアルミコート等の反射面を形成して輻射
熱を反射させることにより、音の透過性を維持しつつ断
熱効果を一層高めることができる。

【００１９】露光装置本体１４は、露光光を発する水銀
ランプ１６ａを有し、この水銀ランプ１６ａからの露光
光により不図示の種々の光学素子を介して回路パターン
が形成されたレチクルＲを均一に照明する照明系１６
と、このレチクルＲのパターンをウエハＷの露光面に投
影結像する投影光学系ＰＬと、ウエハＷのＸＹＺ３軸方
向の位置決めを行なうステージ装置とを備えている。ス
テージ装置は、床面上に防振台３４を介して水平に保持
された定盤２８上をＹ方向（図１における紙面直交方
向）に移動可能なＹステージ２２と、このＹステージ２
２上をＹ方向に直交するＸ方向（図１における左右方
向）に移動可能なＸステージ２４と、このＸステージ２
４上に搭載されＸＹ平面に直交するＺ方向に微小移動可
能なＺステージ２６とを備えており、このＺステージ２
６上に不図示のウエハホルダを介して感光基板としての
ウエハＷが吸着保持されている。また、前記投影光学系
ＰＬは、定盤２８上に設けられたコラム３０を介して支
持されており、このコラム３０上に支持部材３２を介し
て照明系１６が支持されている。

【００２０】ところで、本実施形態の露光装置１０で
は、図１に示されるように、露光装置本体１４が収納さ
れたチャンバ１２と、後述する空調部が設けられた機械
室５０とは、ダクト６０とリターンダクト６２とで接続
されており、機械室５０側からダクト６０を介してチャ
ンバ１２内の主区画室４４及び副区画室４６に空気が送
り込まれ、この空気が主区画室４４及び副区画室４６を
矢印の如く通過してリターンダクト６２を介して機械室
内に戻り、このような空気の循環により主区画室４４及
び副区画室４６の内部の温度は高精度（具体的には、目
標設定温度±０．０１℃程度）に維持されるとともに、
高いクリーン度が維持されるようになっている。

【００２１】これを更に詳述すると、機械室５０の内部
には、冷却用熱交換器５２、冷却用熱交換器５２に冷媒
を供給する冷凍機５４、ヒータ５６及び送風機５８等が
設けられ、これらによって温度調節がなされた空気を供
給する空調部が構成されている。ここで、この空調部の
作用を簡単に説明すると、不図示の空気取り入れ口から
取り込まれた外部空気とともにリターンダクト６２を介
してチャンバ１２側から回収された空気が、冷却用交換
器５２により所定温度まで冷却され、この空気がヒータ
５６により制御目標温度まで加熱され、このようにして
目標温度に調整された空気が送風機５８によってダクト
を介してチャンバ１２内に圧送される。なお、上述した
ヒータ５６の発熱量は、不図示の温度センサと温度制御
部とにより予め設定された目標値に基づいてフィードバ
ック制御される。また、上述した送風機５８としては、
ターボファン、ラジアルファン等の遠心ファンやシロッ
コファンなど種々の送風機を用いることができる。

【００２２】一方、チャンバ１２側には、ダクト６０に
連通する前室としてのプレナム３６と、このプレナム３
６と主区画室４４及び副区画室４６との境界部分に配置
されたＵＬＰＡフィルタ（Ultra Low Penetration Air-
filter）３８とが設けられている。そして、ダクト６０
を介してチャンバ１２内へ供給された空気が、プレナム
３８内に一端充満した後、その空気中の塵埃がＵＬＰＡ
フィルタ３８によって除去される。そして、この温度調
節がなされたクリーンな空気がＵＬＰＡフィルタ３８の
全体からほぼ均一な密度で吹き出され、露光装置本体１
４が収納された主区画室４４及び副区画室４６内に供給
される。

【００２３】そして、この主区画室４４及び副区画室４
６内に供給された空気が、リターンダクト６２を介して
再び機械室５０に戻るという循環経路により、主区画室
４４及び副区画室４６内が常にクリーンで高精度に温度
制御された状態が保たれるようになっている。このた
め、露光装置本体１４では常に高精度な露光が行なわれ
る。

【００２４】ところで、露光中に露光装置本体１４に生
じる振動は、回路パターンの重ね合わせ精度を低下させ
たり、投影像の劣化をもたらすことが分かっている。特
に、露光装置本体１４全体の構造が有する固有振動数付
近の振動は、共振現象によって振幅が大きくなるため、
上記した重ね合わせ精度の低下に大きく影響することに
なる。

【００２５】そこで、露光装置本体１４の振動を小さく
するために、装置固有の振動数を上げるとともに、
外乱（外部からの加振力）を小さくすることが必要とな
る。上記に関しては、本実施形態の露光装置１０で
は、設計の際、装置全体の剛性をなるべく高くして装置
の固有振動数を高くするようにしている。これは、振動
エネルギーが同じであっても、振動の振幅は周波数が低
くなればなる程大きくなって精度の劣化の影響が大きい
からである。また、上記に関しては、露光装置本体１
４の設置床からの加振に対する防振対策として、防振台
３４を設置することにより、影響の低減化を図ってい
る。

【００２６】また、送風機５８によるチャンバ１２側へ
の送風は、大きな騒音を伴うが、その騒音の大部分は送
風機５８で発生することが分かっている。そして、送風
機５８で発生した騒音は、ダクト６０を経てプレナム３
６及びＵＬＰＡフィルタ３８を介して送り込まれる空気
を介してチャンバ１２内の主区画室４４及び副区画室４
６の内部に伝搬されるが、照明系１６の水銀ランプ１６
ａを含む先端部分が収納された副区画室４６と、それ以
外の露光装置本体１４の主要部が収納された主区画室４
４とを区画する隔壁４２は、良好な音の透過性を有して
いることから、隔壁４２の存在に関係なく、機械室５０
内の送風機５８で発生する音により主区画室４４と副区
画室４６とで一様に圧力変動が起こる。このため、照明
系１６の一部が異なった位相で振動するようなおそれが
なく、露光装置本体１４の振動を低減することができ
る。

【００２７】一方、隔壁４２は、副区画室４６と主区画
室４４との間を断熱する作用を有することから、水銀ラ
ンプ１６ａから発生する熱が対流等によって露光装置本
体１４側に流れることがなくなり、主区画室４６内に不
要な温度ムラが生じる等の不都合を確実に防止すること
ができ、これにより空気揺らぎ等に起因するウエハＷの
位置を管理する干渉計（図示省略）の計測誤差の発生、
ひいてはこれによる露光精度の劣化等の発生を防止する
ことができる。

【００２８】以上説明したように、本実施形態の露光装
置１０によると、上述した隔壁４２をチャンバ１２内に
設けたことから、照明用光源の水銀ランプ１６ａから発
生する熱の影響を最小限にしながら、送風機５８等の音
による振動発生を最小に抑えることができ、これにより
ウエハＷ上にレチクルＲの回路パターンを露光する際の
重ね合わせ精度を向上させることができる。従って、例
えば、サブハーフミクロンの回路線幅の極超ＬＳＩ（Ｕ
ＬＳＩ）の製造等のように、照明用光源の熱の影響、送
風機の音による振動等が大きな問題となっている場合
に、本発明は大きな効果を発揮する。

【００２９】なお、上記実施形態では、副区画室４６に
露光装置本体１４の照明用光源である水銀ランプ１６ａ
を含む照明系１６の一部を収納する場合について説明し
たが、他の熱源を含む露光装置本体１６の一部を副区画
室４６に収納するようにしても勿論良い。他の熱源とし
ては、例えば、不図示のウエハアライメント用のレーザ
光源などがある。このウエハアライメント用のレーザ光
源は、露光装置本体と一体でなければならないが、大き
な熱源であるため、露光精度上その影響をできるだけ小
さくする配置が望ましいことから、上述した照明用光源
と同様に本発明を好適に適用することができる。

【００３０】また、上記実施形態では、図１に示される
ように、隔壁４２によって主区画室４４と接した副区画
室４６を１つ形成したが、副区画室４６は１つに限定さ
れるものではなく、主区画室４４に対して区分けする必
要のある熱源が複数ある場合は、複数の隔壁を用いてそ
の数や位置を熱源に応じた位置に設置するようにしても
良い。この場合も、上記と同様な効果を得ることができ
る。

【００３１】さらに、上記実施形態では、図１に示され
るように、副区画室４６に対しても主区画室４４と同様
に、ＵＬＰＡフィルタ３８を介して空調部の送風機５８
から送られてくる空気によって空調するようにしたが、
副区画室４６の空調は必ずしも必須要件ではないため、
隔壁を設置するだけであってもよい。なお、照明系１６
では、従来から照明用光源であるランプの熱の排気は行
われているため、副区画室４６内で空調を行わなくて
も、蓄熱する心配は無い。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明によれば、露光装置本体の一部の熱源によるチャン
バ内の影響を最小限にするとともに、空調部の送風用フ
ァン等の音に起因する露光装置本体の振動を抑制するこ
とができるという従来にない優れた効果がある。

【００３３】また、請求項２に記載の発明によれば、露
光装置本体の照明用光源による熱の影響を排除しつつ、
空調部の送風用ファン等の音に起因する露光装置本体の
振動を防止することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態に係る露光装置の概略構成を示す図
である。

【図２】従来の露光装置の概略構成を示す図である。

【図３】発明が解決しようとする課題を説明するための
図である。

【符号の説明】

１０露光装置１２チャンバ１４露光装置本体１６照明系１６ａ水銀ランプ（光源）４２隔壁４４主区画室４６副区画室５２冷却用熱交換器（空調部の一部）５４冷凍機（空調部の一部）５６ヒータ（空調部の一部）５８送風機（空調部の一部）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】チャンバ内に収納された露光装置本体
と、前記チャンバ内を空調する空調部とを備えた露光装
置において、前記チャンバ内を前記露光装置本体の主要部を格納する
主区画室と、該主区画室に接する少なくとも１つの副区
画室とに断熱性が高く音の透過性が良好な隔壁を介して
区分けし、前記副区画室に露光装置本体の一部の熱源を
含む部分を収納したことを特徴とする露光装置。
【請求項２】前記露光装置本体の一部の熱源を含む部
分は、露光装置の照明用光源を含む照明系の一部である
ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。