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JPH0992613A - Temperature conditioner and scanning aligner - Google Patents

Temperature conditioner and scanning aligner

Info

Publication number
JPH0992613A
JPH0992613A JP7267824A JP26782495A JPH0992613A JP H0992613 A JPH0992613 A JP H0992613A JP 7267824 A JP7267824 A JP 7267824A JP 26782495 A JP26782495 A JP 26782495A JP H0992613 A JPH0992613 A JP H0992613A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mask
temperature
radiation
cooling plate
scanning
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7267824A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Saburo Kamiya
三郎 神谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP7267824A priority Critical patent/JPH0992613A/en
Priority to KR1019960036645A priority patent/KR970018130A/en
Publication of JPH0992613A publication Critical patent/JPH0992613A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70358Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70858Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature

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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To control the temperature of a substrate effectively while preventing variation or fluctuation in the temperature of the peripheral air and substantially causing no problem of adhering particles. SOLUTION: The temperature conditioner comprises a radiation plate 23 disposed oppositely to a substrate R and the temperature of which can be controlled by a refrigerant (hot medium) flowing through a piping 24, an infrared ray transmission window 21 disposed oppositely to the radiation plate 23 through a vacuum layer 22, and a support 25 for supporting the radiation plate 23 and the window 21 integrally while insulating them thermally along with the vacuum layer 22. Since the temperature of the substrate R is conditioned by radiation through the radiation plate 23, adhesion of particles is substantially is eliminated and noncontact temperature control of the substrate R can be carried out effectively while preventing variation or fluctuation in the temperature of the peripheral air.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、温調装置及び走査
型露光装置に係り、更に詳しくは、マスク(レチクル)
及びウエハ等の基板の温度調整用に好適な温調装置及び
この温調装置をマスクの温度調整用として用いた走査型
露光装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a temperature controller and a scanning type exposure apparatus, and more specifically, a mask (reticle).
The present invention also relates to a temperature adjusting device suitable for adjusting the temperature of a substrate such as a wafer, and a scanning type exposure apparatus using this temperature adjusting device for adjusting the temperature of a mask.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体集積回路の微細化が進むに
つれ、リソグラフィ工程で用いられる、マスク(レチク
ル)のパターンを感光材(レジスト)の塗布された基板
(ウエハ)に露光転写する露光装置にも高精度な装置が
要求されており、特に、回路素子のレイヤー(層)間の
位置合わせ精度に関して、非常に高い精度が要求されて
いる。この位置合わせ精度に影響する要因の一つとし
て、露光光の照射によるマスクの熱膨張によって発生す
るパターンの歪みがある。
2. Description of the Related Art In recent years, as semiconductor integrated circuits have become finer, an exposure apparatus used in a lithography process for exposing and transferring a pattern of a mask (reticle) onto a substrate (wafer) coated with a photosensitive material (resist). Also, a highly accurate device is required, and in particular, very high accuracy is required with respect to alignment accuracy between layers of circuit elements. One of the factors that affect the alignment accuracy is pattern distortion caused by thermal expansion of the mask due to exposure light irradiation.

【0003】この種のマスクは、溶融石英のブランクス
(平板)にクロムのパターン面が形成されたものが一般
的である。従って、熱膨張による誤差の許容値が1pp
mとすると、石英の熱膨張係数がおよそ0.4ppm/
℃であるから、マスクの温度上昇許容値は2.5℃とい
うことになる。この種の露光装置には、精度と共に、高
いスループットが要求されるため、露光光の照度はます
ます大きくなる傾向にある。このため、積極的にマスク
の温度制御を行わないと、もはや、要求される精度を満
たすことが困難になってきている。
A mask of this type is generally a blank (flat plate) of fused silica having a pattern surface of chrome formed thereon. Therefore, the allowable error due to thermal expansion is 1 pp
m, the coefficient of thermal expansion of quartz is approximately 0.4 ppm /
Since the temperature is C, the allowable temperature rise of the mask is 2.5C. Since this type of exposure apparatus requires high throughput as well as accuracy, the illuminance of the exposure light tends to increase. Therefore, it becomes difficult to satisfy the required accuracy without actively controlling the temperature of the mask.

【0004】従来においても、マスクの温度制御を行な
う方法として、温度制御された空気(気体)をマスクに
吹き付ける方法や、冷却プレートをマスクの露光範囲外
の領域に密着させる方法などが提案されている。
Conventionally, as a method of controlling the temperature of the mask, a method of blowing temperature-controlled air (gas) to the mask, a method of bringing a cooling plate into close contact with a region outside the exposure range of the mask, and the like have been proposed. There is.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のマスク温度制御方法の内、温調空気を吹き付け
る方式では、熱伝達率を上げようとして風速を速くする
と、パーティクル(いわゆるゴミ)を巻き上げ、マスク
にこのパーティクルが付着してしまい、回路素子の不良
をもたらすという不都合があり、このため、結果的に許
容される風速はせいぜい0.5m/s程度までであり、
この場合の熱伝達率は自然対流熱伝達率と大差がなくな
ってしまう。また、最近は前記パーティクル対策とし
て、マスクのパターン面(クロム面)側に、適当な高さ
のフレームを設け、そこにペリクル膜を張ることが行わ
れることも多い。かかる場合には、マスクのパターン面
は、強制対流熱伝達ができないため、ますます熱を奪う
効率が悪くなる。さらに、不用意に送風を行うと、空気
揺らぎが大きくなってマスクステージの位置制御に用い
る位置測定用レーザ干渉計等の測定精度に影響を与え、
位置合わせ精度が劣化するという不都合もあった。ま
た、送風にともなって、各部の機械振動が励起され、位
置合わせ精度の低下を招く可能性が高いという不都合を
も有していた。
However, among the conventional mask temperature control methods described above, in the method of blowing temperature-controlled air, when the wind speed is increased to increase the heat transfer coefficient, particles (so-called dust) are wound up, This particle adheres to the mask, causing a defect in the circuit element, and as a result, the allowable wind speed is at most about 0.5 m / s,
The heat transfer coefficient in this case is almost the same as the natural convection heat transfer coefficient. In addition, recently, as a countermeasure against the particles, a frame having an appropriate height is often provided on the pattern surface (chrome surface) side of the mask, and a pellicle film is put on the frame. In such a case, the pattern surface of the mask cannot perform forced convection heat transfer, so that the efficiency of absorbing heat becomes worse. Furthermore, if air is blown carelessly, air fluctuations will increase, affecting the measurement accuracy of the position measuring laser interferometer used for position control of the mask stage,
There was also the inconvenience that the alignment accuracy deteriorated. In addition, there is also a disadvantage that mechanical vibration of each part is excited with the blowing of air and that there is a high possibility that the positioning accuracy is deteriorated.

【0006】一方、上述した冷却プレートをマスクに装
着する方法、例えば一番単純なマスクを載置するマスク
テーブル(あるいはマスクステージ)を温度制御してマ
スク温度を制御する方法にあっては、マスクステージが
マスクを吸着保持する吸着面の面積が非常に小さいため
熱伝導率が小さく、効果的に温度を制御するのは困難で
あった。また、マスクテーブルの温度を変えると、テー
ブルが変形し、それによってマスクが変形するおそれも
あった。同様に、特別な冷却プレートを用意してマスク
に装着する方法では、マスクのパターン面以外の領域の
面積は、割合として小さいため、効果的な温度制御は困
難であった。また、マスクを交換する度に、冷却プレー
トをマスクに取り付けなくてはならず、マスク交換時間
が長くなるという不都合もあり、更には装着による応力
でマスクが変形する可能性があるという不都合をも有し
ていた。
On the other hand, in the method of mounting the cooling plate on the mask, for example, the method of controlling the mask temperature by controlling the temperature of the mask table (or the mask stage) on which the simplest mask is placed, Since the area of the adsorption surface where the stage adsorbs and holds the mask is very small, the thermal conductivity is small and it is difficult to effectively control the temperature. Further, if the temperature of the mask table is changed, the table may be deformed, which may deform the mask. Similarly, in the method in which a special cooling plate is prepared and attached to the mask, the area of the region other than the pattern surface of the mask is small in proportion, so that effective temperature control is difficult. Further, each time the mask is replaced, the cooling plate has to be attached to the mask, which causes a problem that the mask replacement time becomes long, and further, there is a problem that the mask may be deformed due to the stress caused by the mounting. Had.

【0007】本発明は、かかる従来技術の有する不都合
に鑑みてなされたもので、その第1の目的は、パーティ
クルの付着問題が殆ど生じることなく、周辺の空気の温
度変化や揺らぎを防止しつつ、基板の温度制御を効果的
に行なうことができる温調装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the inconveniences of the prior art, and the first object thereof is to prevent the temperature change and fluctuation of the surrounding air with almost no particle adhesion problem. It is an object of the present invention to provide a temperature control device capable of effectively controlling the temperature of a substrate.

【0008】本発明の第2の目的は、パーティクルの付
着問題が殆ど生じることなく、空気揺らぎの発生を防止
し、マスクの応力変形やマスク交換時間の増大等を防止
することができる走査型露光装置を提供することにあ
る。
A second object of the present invention is a scanning type exposure which can prevent the occurrence of air fluctuations, the stress deformation of the mask, the increase of the mask replacement time, etc., with almost no particle adhesion problems. To provide a device.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、基板の温度を調整する温調装置であって、前記基板
に対向配置可能で温度制御可能な輻射プレートと;前記
輻射プレートに所定の真空層を介して対向配置された赤
外線透過窓と;前記輻射プレートと前記窓とを一体的に
支持するとともに当該両者間及び前記真空層を断熱する
断熱支持体とを有する。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a temperature adjusting device for adjusting the temperature of a substrate, comprising a radiation plate which can be arranged facing the substrate and which can be temperature controlled; An infrared transmission window disposed opposite to each other via a predetermined vacuum layer; and a heat insulating support body that integrally supports the radiation plate and the window and heat-insulates the radiation plate and the window and the vacuum layer.

【0010】これによれば、基板と輻射プレートとを対
向配置すれば、基板及び輻射プレートの内、高温物体側
から低温物体側に両者の温度差に応じて輻射により伝熱
が行なわれる。従って、基板を冷却したい場合には、輻
射プレートを基板より低温に設定し、基板を加温したい
場合には、輻射プレートを基板より高温に設定すれば良
い。実際には、次の式(1)に従って高温物体Aから低
温物体Bへの輻射伝熱量は決定される(詳しくは、例え
ば、ホールマン著、「伝熱工学」(ブレイン図書)等参
照)ので、式(1)に基づいて基板が所望の温度になる
ように輻射プレートの温度を調整すれば良い。
According to this, when the substrate and the radiation plate are arranged to face each other, heat is transferred from the high temperature object side to the low temperature object side of the substrate and the radiation plate by radiation according to the temperature difference between them. Therefore, when it is desired to cool the substrate, the radiation plate may be set at a temperature lower than that of the substrate, and when it is desired to heat the substrate, the radiation plate may be set at a temperature higher than that of the substrate. Actually, the amount of radiant heat transfer from the high temperature object A to the low temperature object B is determined according to the following formula (1) (for details, see, for example, "Heat transfer engineering" (Brain book) by Hallman). The temperature of the radiation plate may be adjusted so that the substrate has a desired temperature based on the equation (1).

【0011】[0011]

【数1】 [Equation 1]

【0012】この請求項1に記載の温調装置によれば、
輻射伝熱により基板の温度が調整されるので、パーティ
クルの付着問題が殆ど生じることなく、周辺の空気の温
度変化や揺らぎを防止しつつ、完全なる非接触にて基板
の温度制御を効果的に行なうことができる。また、輻射
プレートと赤外線透過窓との間に所定の真空層が存在す
るので、基板を冷却する場合に輻射プレートへの結露を
防ぐことができると共に断熱支持体の働きにより雰囲気
気体への伝熱を抑制することができる。
According to the temperature control device of the first aspect,
Since the temperature of the substrate is adjusted by radiant heat transfer, there is almost no particle adhesion problem, while the temperature change and fluctuation of the surrounding air are prevented, and the temperature of the substrate can be controlled effectively without contact. Can be done. Further, since a predetermined vacuum layer exists between the radiation plate and the infrared transmission window, dew condensation on the radiation plate can be prevented when the substrate is cooled, and the heat insulating support serves to transfer heat to the atmospheric gas. Can be suppressed.

【0013】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の温調装置において、前記輻射プレートの温度制御用の
半導体ペルチェ素子を更に有することを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the temperature control apparatus according to the first aspect, a semiconductor Peltier element for controlling the temperature of the radiation plate is further included.

【0014】これによれば、例えば基板を冷却する場合
に、半導体ペルチェ素子に流す電流を制御することによ
って高応答性で輻射プレートの温度、ひいては基板から
輻射プレートへの伝熱量を制御することができる。
According to this, for example, when the substrate is cooled, the temperature of the radiation plate, and hence the amount of heat transferred from the substrate to the radiation plate, can be controlled with high responsiveness by controlling the current flowing through the semiconductor Peltier element. it can.

【0015】請求項3に記載の発明は、請求項1又は2
に記載の温調装置において、前記赤外線透過窓は、温度
制御可能であることを特徴とする。具体的には、例え
ば、赤外線透過窓にヒータや透明な薄膜回路発熱体を埋
め込むことにより、赤外線透過窓自体を温度制御可能に
構成することができる。
[0015] The third aspect of the present invention is the first or second aspect.
In the temperature control device according to the aspect 1, the temperature of the infrared transmission window can be controlled. Specifically, for example, by embedding a heater or a transparent thin film circuit heating element in the infrared transmissive window, the infrared transmissive window itself can be temperature-controllable.

【0016】これによれば、赤外線透過窓の温度を雰囲
気気体の温度とほぼ同一となるように制御することが可
能となり、これにより雰囲気気体中に対流が生じるのを
ほぼ完全に防止することができ、レーザ干渉計等のセン
サ類の測定精度へ与える影響を最小にすることができ
る。
According to this, it becomes possible to control the temperature of the infrared transmitting window so as to be substantially the same as the temperature of the atmospheric gas, and thereby it is possible to almost completely prevent convection in the atmospheric gas. Therefore, it is possible to minimize the influence on the measurement accuracy of sensors such as a laser interferometer.

【0017】請求項4に記載の発明は、マスクを照明手
段によって照明し、マスクを保持するマスクステージと
感光基板を保持する基板ステージとを所定の走査方向に
沿って同期走査しつつ、前記マスク上の照明領域のパタ
ーンの像を投影光学系を介して前記感光基板に転写する
走査型露光装置であって、前記マスクの温度制御用の輻
射冷却プレートを有する。
According to a fourth aspect of the present invention, the mask is illuminated by an illuminating means, and the mask stage holding the mask and the substrate stage holding the photosensitive substrate are synchronously scanned in a predetermined scanning direction while the mask is being scanned. A scanning exposure apparatus for transferring an image of a pattern of an upper illuminated area onto the photosensitive substrate via a projection optical system, which has a radiation cooling plate for controlling the temperature of the mask.

【0018】これによれば、輻射冷却プレートの表面温
度を変化させることでマスクから輻射冷却プレートへ伝
わる伝熱量を制御することにより、輻射伝熱によりマス
クを冷却することができ、送風冷却方式のようにマスク
へのパーティクル付着の問題を招いたり、空気揺らぎに
よりレーザ干渉計等のセンサへ大きな影響を与えること
もない。また、完全に非接触な方式であるため、接触型
冷却プレートのようにマスクの応力変形を招いたり、マ
スク交換時間が増大するという不都合も生じ難い。ま
た、ペリクルを設置したマスクであっても容易に冷却す
ることができる。
According to this, by controlling the amount of heat transferred from the mask to the radiation cooling plate by changing the surface temperature of the radiation cooling plate, the mask can be cooled by the radiation heat transfer. As described above, the problem of particle adhesion to the mask is not caused, and air fluctuations do not significantly affect sensors such as laser interferometers. Further, since it is a completely non-contact type, it is unlikely that the disadvantages such as the contact type cooling plate that causes stress deformation of the mask and that the mask replacement time increases. Further, even a mask provided with a pellicle can be easily cooled.

【0019】請求項4に記載の走査型露光装置において
は、請求項5に記載の発明の如く、輻射冷却プレート
は、マスクと投影光学系との間又は照明手段とマスクと
の間の露光光を遮らない領域にマスクに対向して配置さ
れていることが望ましい。
In the scanning type exposure apparatus according to the fourth aspect, as in the invention according to the fifth aspect, the radiation cooling plate is provided with exposure light between the mask and the projection optical system or between the illumination means and the mask. It is desirable that the mask is arranged so as to face the mask in a region that does not block the light.

【0020】このようにすれば、性能に影響を与えるこ
となく、マスクを輻射冷却プレートにより効率よく冷却
することができる。
With this arrangement, the mask can be efficiently cooled by the radiation cooling plate without affecting the performance.

【0021】請求項6に記載の発明は、請求項4又は5
に記載の走査型露光装置において、露光中に前記マスク
に与えられる熱量を予測し、これに基づいて前記マスク
の温度が所定の許容範囲内にとどまるようにマスクから
前記輻射冷却プレートに伝達される熱流量目標値を定
め、熱流量がこの目標値になるように前記輻射冷却プレ
ートの温度を制御する温度制御手段を更に有することを
特徴とする。
The invention described in claim 6 is the invention according to claim 4 or 5
In the scanning type exposure apparatus described in (1), the amount of heat given to the mask during exposure is predicted, and based on this, the temperature of the mask is transferred from the mask to the radiation cooling plate so as to stay within a predetermined allowable range. It is characterized by further comprising temperature control means for determining a heat flow target value and controlling the temperature of the radiation cooling plate so that the heat flow rate becomes the target value.

【0022】これによれば、温度制御手段では露光中に
マスクに与えられる熱量を予測し、これに基づいてマス
クの温度が所定の許容範囲内にとどまるようにマスクか
ら輻射冷却プレートに伝達される熱流量目標値を定め、
熱流量がこの目標値になるように輻射冷却プレートの温
度を制御する。従って、マスクに与えられる熱量に応じ
て輻射冷却プレートの表面温度を変化させることで、マ
スク温度の変動を容易に一定許容範囲内に制御すること
が可能となる。
According to this, the temperature control means predicts the amount of heat given to the mask during the exposure, and based on this, the temperature of the mask is transferred from the mask to the radiation cooling plate so as to remain within a predetermined allowable range. Set the heat flow target value,
The temperature of the radiation cooling plate is controlled so that the heat flow rate becomes the target value. Therefore, by changing the surface temperature of the radiation cooling plate according to the amount of heat applied to the mask, it becomes possible to easily control the fluctuation of the mask temperature within a certain allowable range.

【0023】前記請求項6に記載の走査型露光装置にお
いて、温度制御手段は、請求項7に記載の発明のよう
に、少なくとも、マスク上の露光光の照度、マスクの開
口率、マスクの反射率、露光時間比率などの情報を基に
露光エネルギを算出することにより、マスクに与えられ
る熱量を予測しても良く、あるいは請求項8に記載の発
明のように、少なくとも、測定されたマスクの温度の情
報に基づいてマスクに与えられる熱量を予測しても良
い。
In the scanning exposure apparatus according to the sixth aspect, the temperature control means has at least the illuminance of the exposure light on the mask, the aperture ratio of the mask, and the reflection of the mask as in the invention according to the seventh aspect. The amount of heat applied to the mask may be predicted by calculating the exposure energy based on information such as the rate and the exposure time ratio, or at least the measured mask may be calculated as in the invention according to claim 8. The amount of heat given to the mask may be predicted based on the temperature information.

【0024】請求項9に記載の発明は、請求項4ないし
8のいずれか一項に記載の走査型露光装置において、前
記赤外線透過窓と前記断熱支持体とを更に有し、前記輻
射冷却プレートが前記赤外線透過窓及び前記断熱支持体
と共に請求項1に記載の温調装置を構成することを特徴
とする。
According to a ninth aspect of the present invention, in the scanning exposure apparatus according to any one of the fourth to eighth aspects, the infrared exposure window and the heat insulating support are further provided, and the radiation cooling plate is provided. Configures the temperature controller according to claim 1 together with the infrared transmitting window and the heat insulating support.

【0025】これによれば、請求項1に記載の発明と同
様に、輻射冷却プレートと赤外線透過窓との間に所定の
真空層が存在するので、マスクを冷却する輻射冷却プレ
ートへの結露を防ぐことができると共に断熱支持体の働
きにより雰囲気気体への伝熱を抑制することができる。
According to this, as in the first aspect of the invention, since a predetermined vacuum layer exists between the radiation cooling plate and the infrared transmitting window, the dew condensation on the radiation cooling plate for cooling the mask is prevented. In addition to being able to prevent, heat transfer to the atmospheric gas can be suppressed by the function of the heat insulating support.

【0026】また、上記請求項9に記載の発明におい
て、輻射冷却プレートの温度制御用の半導体ペルチェ素
子を設けても良い。かかる場合には、半導体ペルチェ素
子に流す電流を制御することによって高応答性で輻射冷
却プレートの温度、ひいてはマスクから輻射冷却プレー
トへの伝熱量を制御することができる。
In the invention described in claim 9, a semiconductor Peltier device for controlling the temperature of the radiation cooling plate may be provided. In such a case, the temperature of the radiation cooling plate, and hence the amount of heat transferred from the mask to the radiation cooling plate, can be controlled with high response by controlling the current flowing through the semiconductor Peltier element.

【0027】また、上記請求項9に記載の発明におい
て、赤外線透過窓を、温度制御可能に構成しても良い。
このようにすれば、赤外線透過窓の温度を雰囲気気体の
温度とほぼ同一となるように制御することにより、雰囲
気気体中に対流が生じるのをほぼ完全に防止することが
でき、レーザ干渉計等のセンサ類の測定精度へ与える影
響を最小にすることができる。
In the invention described in claim 9, the infrared transmitting window may be temperature controllable.
By doing so, it is possible to almost completely prevent convection from occurring in the atmospheric gas by controlling the temperature of the infrared transmitting window to be substantially the same as the temperature of the atmospheric gas. It is possible to minimize the influence of the sensors on the measurement accuracy.

【0028】請求項10に記載の発明は、請求項4ない
し9のいずれか一項に記載の走査型露光装置において、
前記輻射冷却プレートに対向する前記マスク以外の構成
部材の表面を、赤外線領域に関して高反射率に設定した
ことを特徴とする。
According to a tenth aspect of the present invention, in the scanning exposure apparatus according to any one of the fourth to ninth aspects,
The surface of the component other than the mask facing the radiation cooling plate is set to have a high reflectance in the infrared region.

【0029】これによれば、輻射冷却プレートに対向す
る前記マスク以外の構成部材、例えばマスクステージ等
から輻射冷却プレートへの輻射伝熱量が減少し、マスク
ステージ等が不用意に冷却されることによるの影響、例
えばマスクステージの走り精度などへの影響を抑制する
ことができる。
According to this, the amount of radiant heat transferred from the component other than the mask facing the radiation cooling plate, for example, the mask stage to the radiation cooling plate is reduced, and the mask stage is carelessly cooled. Can be suppressed, for example, the influence on the running accuracy of the mask stage.

【0030】[0030]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図1ないし図3に
基づいて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0031】図1には、一実施例に係る走査型露光装置
の概略構成が示されている。図1において、図示しない
除振台上にほぼ水平に載置されたウエハステージ案内板
10上に、X軸方向(図1における左右方向)及びX軸
方向に直交するY軸方向(図1における紙面直交方向)
の2次元方向に移動可能な基板ステージとしてのウエハ
ステージ9が載置されている。このウエハステージ9上
には図示しないウエハホルダを介して感光基板としての
ウエハWが保持されている。また、このウエハステージ
9上にはレーザ干渉計用の移動鏡11が設けられ、この
移動鏡11に対向してレーザ干渉計12がウエハステー
ジ案内板10上に配置されている。レーザ干渉計12で
は移動鏡11にレーザ光(測長ビーム)を照射し移動鏡
11からの反射光を受光することにより、ウエハステー
ジ9の位置を計測するようになっている。このレーザ干
渉計12の出力がステージ駆動制御手段15に入力され
ている。
FIG. 1 shows a schematic structure of a scanning type exposure apparatus according to one embodiment. In FIG. 1, on a wafer stage guide plate 10 placed substantially horizontally on a vibration isolation table (not shown), an X-axis direction (left and right direction in FIG. 1) and a Y-axis direction (in FIG. 1) orthogonal to the X-axis direction. (Orthogonal to the page)
A wafer stage 9 is mounted as a substrate stage that is movable in the two-dimensional direction. A wafer W as a photosensitive substrate is held on the wafer stage 9 via a wafer holder (not shown). A movable mirror 11 for a laser interferometer is provided on the wafer stage 9, and a laser interferometer 12 is arranged on the wafer stage guide plate 10 so as to face the movable mirror 11. The laser interferometer 12 measures the position of the wafer stage 9 by irradiating the moving mirror 11 with laser light (length measuring beam) and receiving the reflected light from the moving mirror 11. The output of the laser interferometer 12 is input to the stage drive control means 15.

【0032】なお、実際には、X軸用移動鏡11XとY
軸用の移動鏡11Yとが設けられ、これらに対応してX
軸方向位置計測用レーザ干渉計12XとY軸方向位置計
測用レーザ干渉計12Yとが設けられているが、図1で
はこれらが代表的に移動鏡11、レーザ干渉計12とし
て示されている。
Actually, the X-axis moving mirrors 11X and Y are used.
A movable mirror 11Y for the axis is provided, and X corresponding to these is provided.
Although an axial position measuring laser interferometer 12X and a Y-axis position measuring laser interferometer 12Y are provided, they are typically shown as a movable mirror 11 and a laser interferometer 12 in FIG.

【0033】ウエハWの上方には、投影光学系PLがそ
の光軸方向をウエハステージ19の移動面であるXY平
面に直交するZ軸方向に向けて配置されている。さら
に、この投影光学系PLの上方には、マスクとしてのレ
チクルRが、ウエハステージ19の移動面にほぼ平行に
配置されている。このレチクルRは、溶融石英のプラン
クスにクロムの薄膜を形成した上、回路パターンの原画
を前記クロム薄膜に描画食刻したものである。このレチ
クルRは、前記クロム薄膜面(以下「パターン面PA」
と呼ぶ)を投影レンズ側(下側)にして、レチクル微動
ステージ2に真空吸着によって保持されている。このレ
チクル微動ステージ2は、XY2次元方向の微動及びZ
軸回りの微小回転が可能にされている。また、このレチ
クル微動ステージ2は、X軸方向(走査方向)に沿って
移動可能なレチクル走査ステージ3上に載置されてお
り、このレチクル走査ステージ3が走査ステージ案内板
4上をX軸方向に沿って駆動されることにより、レチク
ルRが走査されるようになっている。即ち、本実施例で
は、レチクル微動ステージ2とレチクル走査ステージ3
とによってマスクステージとしてのレチクルステージが
構成されている。
A projection optical system PL is arranged above the wafer W with its optical axis direction directed in the Z-axis direction orthogonal to the XY plane which is the moving surface of the wafer stage 19. Further, above the projection optical system PL, a reticle R as a mask is arranged substantially parallel to the moving surface of the wafer stage 19. This reticle R is formed by forming a thin film of chromium on planks of fused quartz and then etching-etching an original image of a circuit pattern on the thin film of chromium. This reticle R has the above-mentioned chromium thin film surface (hereinafter referred to as “pattern surface PA”).
Is referred to as the projection lens side (lower side) and is held on the reticle fine movement stage 2 by vacuum suction. The reticle fine movement stage 2 is used for fine movement in the XY two-dimensional directions and Z movement.
Micro rotation around the axis is possible. The reticle fine movement stage 2 is mounted on a reticle scanning stage 3 which is movable along the X-axis direction (scanning direction). The reticle scanning stage 3 moves on the scanning stage guide plate 4 in the X-axis direction. The reticle R is scanned by being driven along. That is, in this embodiment, the reticle fine movement stage 2 and the reticle scanning stage 3 are
And form a reticle stage as a mask stage.

【0034】ここで、図2の平面図に基づいてこのレチ
クルステージ部について更に詳述すると、レチクルRは
レチクル微動ステージ2に4つの小面積の真空吸着部2
aによって吸着保持されている。図2において、細かい
斜線でハッチングした部分は露光可能な領域の最大範囲
を示している。レチクル微動ステージ2のX方向の一端
には、所定間隔で一対のコーナーキューブミラー5a、
5bが設けられ、これらに対向して走査ステージ案内板
4のX方向の一端には、レーザ干渉計6X1 、6X2
配置されている。また、レチクル微動ステージ2のY方
向の一端には、X軸方向に沿ってバーミラー5cが配置
され、これに対向してレーザ干渉計6Yが配置されてい
る。そして、レーザ干渉計6X1 、6X2 によってコー
ナーキューブミラー5a、5bを介してレチクル微動ス
テージ2のX方向位置とZ軸回りの回転とが計測され、
レーザ干渉計6Yによってバーミラー5cを介してレチ
クル微動ステージ2のY方向位置が計測されるようにな
っている。これらのレーザ干渉計6X1 、6X2 、6Y
の出力信号もステージ駆動制御手段15に入力されるよ
うになっている。なお、図1では、コーナーキューブミ
ラー5a、5b、バーミラー5cが代表的にミラー5で
示され、レーザ干渉計6X1 、6X2 、6Yが代表的に
レーザ干渉計6として図示されている。
Now, the reticle stage section will be described in more detail with reference to the plan view of FIG. 2. The reticle R has four small area vacuum suction sections 2 on the reticle fine movement stage 2.
It is adsorbed and held by a. In FIG. 2, a hatched portion with a fine diagonal line indicates the maximum range of the exposureable area. At one end of the reticle fine movement stage 2 in the X direction, a pair of corner cube mirrors 5a are arranged at predetermined intervals,
5b is provided, and laser interferometers 6X 1 and 6X 2 are arranged at one end in the X direction of the scanning stage guide plate 4 facing them. A bar mirror 5c is arranged along the X-axis direction at one end of the reticle fine movement stage 2 in the Y direction, and a laser interferometer 6Y is arranged opposite to the bar mirror 5c. Then, the laser interferometers 6X 1 and 6X 2 measure the position of the reticle fine movement stage 2 in the X direction and the rotation about the Z axis via the corner cube mirrors 5a and 5b,
The laser interferometer 6Y measures the position of the reticle fine movement stage 2 in the Y direction via the bar mirror 5c. These laser interferometers 6X 1 , 6X 2 , 6Y
Is also input to the stage drive control means 15. In FIG. 1, the corner cube mirrors 5a and 5b and the bar mirror 5c are representatively shown as the mirror 5, and the laser interferometers 6X 1 , 6X 2 and 6Y are representatively shown as the laser interferometer 6.

【0035】レチクル走査ステージ3のY方向両端に
は、図2に示されるように、X方向に延びるリニアモー
タの移動子3a、3aがそれぞれ設けられ、これに対応
してX方向に延びる一対のリニアモータの固定子(Xリ
ニアガイド)3b、3bが設けられている。このような
構成により、レチクル走査ステージ3は、リニアモータ
を駆動するステージ駆動制御手段15によって、走査ス
テージ案内板4上をX方向に沿って走査駆動されるよう
になっている。
As shown in FIG. 2, movers 3a and 3a of linear motors extending in the X direction are respectively provided at both ends of the reticle scanning stage 3 in the Y direction, and a pair of moving units 3a extending in the X direction are correspondingly provided. Linear motor stators (X linear guides) 3b and 3b are provided. With such a configuration, the reticle scanning stage 3 is driven to scan on the scanning stage guide plate 4 along the X direction by the stage drive control means 15 that drives a linear motor.

【0036】図1に戻り、レチクルRの上方には、照明
手段としての照明光学系13が設けられ、不図示の高圧
水銀ランプ、エキシマレーザ等の光源からの露光光EL
によりレチクルRが照明されるようになっている。この
レチクルR上の照明領域は本実施例では矩形スリット状
であり(図2参照)、図1、図2ではこの照明領域の長
辺が符号A、Bで示されている。
Returning to FIG. 1, an illumination optical system 13 as illumination means is provided above the reticle R, and exposure light EL from a light source such as a high pressure mercury lamp or an excimer laser (not shown) is used.
The reticle R is illuminated by. The illumination area on the reticle R has a rectangular slit shape in this embodiment (see FIG. 2), and the long sides of this illumination area are indicated by reference characters A and B in FIGS. 1 and 2.

【0037】ステージ駆動制御手段15では、スリット
上の照明領域に対し、レチクル走査ステージ3とウエハ
ステージ9とを投影光学系PLの投影倍率に応じた速度
比でX方向に沿って同期走査することで、レチクルRの
パターン全面をウエハWに露光転写する。ウエハステー
ジ9は、順次ステップ送りされて、ウエハW全面にレチ
クルRのパターンがXY方向のマトリックス状に配置転
写される。
The stage drive control means 15 synchronously scans the reticle scanning stage 3 and the wafer stage 9 in the illumination area on the slit along the X direction at a speed ratio corresponding to the projection magnification of the projection optical system PL. Then, the entire surface of the reticle R pattern is exposed and transferred onto the wafer W. The wafer stage 9 is sequentially step-fed, and the pattern of the reticle R is arranged and transferred onto the entire surface of the wafer W in a matrix form in the XY directions.

【0038】更に、本実施例では、レチクル走査ステー
ジ3の下方に、レチクルRのパターン面PAと対向する
ように、冷却プレートを備えた温調装置19a、19b
が配置されている。温調装置19a、19bは、照明領
域(AB間)から投影光学系PLに入射する光を遮らな
いように、照明領域(AB間)を挟む形で、走査方向の
前後に、ほぼ走査ステージ案内板4付近でステージ3の
移動に支障の無い高さに設置されている。また、これら
の温調装置19a、19bを構成する冷却プレートの走
査方向の長さは、レチクルRの移動範囲をもとに決定さ
れる。
Further, in this embodiment, temperature control devices 19a and 19b provided with a cooling plate below the reticle scanning stage 3 so as to face the pattern surface PA of the reticle R.
Is arranged. The temperature control devices 19a and 19b sandwich the illumination area (between AB) so as not to block the light incident on the projection optical system PL from the illumination area (between AB), and guide the scanning stage substantially in the front-back direction in the scanning direction. It is installed near the plate 4 at a height that does not hinder the movement of the stage 3. Further, the lengths of the cooling plates forming the temperature control devices 19a and 19b in the scanning direction are determined based on the moving range of the reticle R.

【0039】図3には、一方の温調装置19aの構成が
示されている。この温調装置19aは、マスクパターン
面PAに対向して配置された輻射プレートとしての輻射
冷却プレート23と、この輻射冷却プレート23に対向
してレチクルR寄りに配置された赤外線透過窓21と、
これら両者23、21を一体的に保持すると共に、両者
間及び両者間の空間22を断熱する断熱支持体25とを
備えている。輻射冷却プレート23と赤外線透過窓21
との間の空間22は、真空断熱層とされている。すなわ
ち、温調装置19aでは、輻射冷却プレート23、真空
断熱層22、赤外線透過窓21から成る層構造が採用さ
れている。これは、このような層構造を採用することに
よって雰囲気気体への伝熱を少なくし、輻射冷却プレー
ト23の温度制御性を向上させるためである。また、真
空断熱層があることにより、輻射冷却プレート23への
結露などを防ぐことができる。なお、赤外線透過窓21
にヒータや透明な薄膜回路発熱体を埋め込み、赤外線透
過窓21自体の温度を制御できるように構成しておくこ
とが望ましい。
FIG. 3 shows the structure of one temperature control device 19a. The temperature control device 19a includes a radiation cooling plate 23 as a radiation plate arranged to face the mask pattern surface PA, and an infrared transmission window 21 arranged to face the radiation cooling plate 23 and near the reticle R.
A heat insulating support 25 is provided for holding the two 23, 21 integrally and for insulating the space between them and the space 22 between them. Radiant cooling plate 23 and infrared transmitting window 21
The space 22 between and is a vacuum heat insulating layer. That is, the temperature controller 19a employs a layered structure including the radiation cooling plate 23, the vacuum heat insulating layer 22, and the infrared transmitting window 21. This is because by adopting such a layer structure, heat transfer to the atmospheric gas is reduced and the temperature controllability of the radiation cooling plate 23 is improved. Further, the presence of the vacuum heat insulating layer can prevent dew condensation on the radiation cooling plate 23. The infrared transmission window 21
It is desirable to embed a heater or a transparent thin-film circuit heating element in the device so that the temperature of the infrared transmitting window 21 itself can be controlled.

【0040】これは、赤外線透過窓21自体の温度を制
御できれば、雰囲気気体と赤外線透過窓21の温度をほ
ぼ同じなるように制御することにより、雰囲気気体中に
対流が生じるのを防ぐことができ、レーザ干渉計などの
センサの測定精度への影響を最小にできるからである。
If the temperature of the infrared transmitting window 21 itself can be controlled, it is possible to prevent convection in the atmospheric gas by controlling the temperature of the atmospheric gas and the temperature of the infrared transmitting window 21 to be substantially the same. This is because it is possible to minimize the influence on the measurement accuracy of a sensor such as a laser interferometer.

【0041】前記輻射冷却プレート23は、冷却配管2
4の内部を通る冷媒との熱交換によって冷却されるよう
になっている。この輻射冷却プレート23の温度は、温
度センサ26でモニタされ、その温度信号は図1に示さ
れる温調装置コントローラ16に伝えられ、後述するよ
うにして目標値に制御されるようになっている。輻射冷
却プレート23の温度制御は、前記冷媒の温度を変える
ことでも達成できるし、輻射冷却プレート23と冷媒の
間に、不図示の半導体ペルチェ素子を設置し、これに流
す電流を制御することによって、能動的に伝熱量を制御
することによっても達成可能である。後者の場合には、
輻射冷却プレート23の温度制御の応答が早くなるとい
う利点がある。
The radiation cooling plate 23 is used for the cooling pipe 2
It is designed to be cooled by heat exchange with the refrigerant passing through the inside of No. 4. The temperature of the radiation cooling plate 23 is monitored by the temperature sensor 26, and the temperature signal is transmitted to the temperature controller 16 shown in FIG. 1 and controlled to a target value as described later. . The temperature control of the radiant cooling plate 23 can be achieved by changing the temperature of the refrigerant, and a semiconductor Peltier element (not shown) is installed between the radiant cooling plate 23 and the refrigerant, and the current flowing through the semiconductor Peltier element is controlled. It can also be achieved by actively controlling the amount of heat transfer. In the latter case,
There is an advantage that the temperature control response of the radiation cooling plate 23 becomes faster.

【0042】もう一方の温調装置19bも温調装置19
aと同様にして構成されている。これらの温調装置19
a、19bがその輻射冷却プレート23をレチクルRの
パターン面PAに対向して配置されていることから、露
光光のエネルギを吸収して高温となったレチクルRが温
調装置19a、19bによっていわゆる輻射伝熱により
冷却される。
The other temperature control device 19b is also the temperature control device 19
It is constructed in the same manner as a. These temperature control devices 19
Since the radiation cooling plates 23a and 19b are arranged so as to face the pattern surface PA of the reticle R, the reticle R that has become high temperature by absorbing the energy of the exposure light is so-called by the temperature control devices 19a and 19b. It is cooled by radiant heat transfer.

【0043】ここで、A、B、2つの物体間の輻射伝熱
量qは、前述した式(1)で表されることが知られてお
り、該式(1)中の形態係数は1以下の数字であるが、
本実施例のような矩形平板間の伝熱の場合、形態係数は
矩形の辺の長さの、平板間距離に対する比が大きいほど
値が1に近づく。走査型露光装置では、本実施例のよう
にマスクの照明領域がスリット状であることが多く、図
1に示されるようにレチクルRの下に、輻射冷却プレー
ト23をレチクルRにかなり近接させて配置した場合に
は、レチクル走査ステージ3が走査範囲内のどこの位置
にあっても、常に輻射冷却プレート23をレチクルR全
面積に対しておおよそ2/3程度の面積まで相対させる
ことが可能である。従って、形態係数は容易に0.2程
度の値にすることが可能である。
Here, it is known that the radiant heat transfer amount q between A and B and two objects is expressed by the above-mentioned formula (1), and the view factor in the formula (1) is 1 or less. Is the number of
In the case of heat transfer between rectangular flat plates as in this embodiment, the value of the view factor approaches 1 as the ratio of the length of the sides of the rectangle to the distance between the flat plates increases. In the scanning type exposure apparatus, the illumination area of the mask is often slit-like as in the present embodiment, and the radiation cooling plate 23 is placed under the reticle R as shown in FIG. In the case where the reticle scanning stage 3 is arranged, the radiation cooling plate 23 can be always kept relative to the entire area of the reticle R by about 2/3 regardless of the position of the reticle scanning stage 3 in the scanning range. is there. Therefore, the view factor can be easily set to a value of about 0.2.

【0044】図1に戻り、温調装置19a、19bの制
御系について説明する。この制御系は、中央演算処理装
置18及び冷却プレート温調装置コントローラを中心に
構成されている。
Returning to FIG. 1, the control system of the temperature control devices 19a and 19b will be described. This control system mainly includes a central processing unit 18 and a cooling plate temperature controller.

【0045】照明光学系13を構成する図示しないフラ
イアイ光学系の出口には、図示しないビームスプリッタ
が配置されており、このビームスプリッタによって反射
された露光光の一部がパワーモニタ(図示省略)に入力
され、当該パワーモニタによりその光量(照度)が検出
されるようになっている。このパワーモニタの出力であ
る照度信号S1 が照明系制御部17及び中央演算処理装
置18に入力されるようになっている。照明系制御部1
7では光量値S1 に基づいて照明光学系13内の図示し
ないシャッタの動作等を制御する。
A beam splitter (not shown) is arranged at the exit of a fly-eye optical system (not shown) which constitutes the illumination optical system 13. Part of the exposure light reflected by this beam splitter is monitored by a power monitor (not shown). The light quantity (illuminance) is detected by the power monitor. The illuminance signal S1 output from the power monitor is input to the illumination system controller 17 and the central processing unit 18. Lighting system control unit 1
At 7, the operation of a shutter (not shown) in the illumination optical system 13 is controlled based on the light quantity value S1.

【0046】レチクルRの上方には、レチクルRの温度
を非接触で計測する放射温度計14が配置されており、
この放射温度計14の計測値(温度信号)S2 は中央演
算処理装置18に入力されるようになっている。
A radiation thermometer 14 for measuring the temperature of the reticle R in a non-contact manner is arranged above the reticle R.
The measured value (temperature signal) S2 of the radiation thermometer 14 is input to the central processing unit 18.

【0047】中央演算処理装置18の内部メモリには、
レチクルRに関する情報、パターン開口率、パターン反
射率(又は吸収率)、放射率、レチクルRと輻射冷却プ
レート23の間隔d、輻射冷却プレート23の走査方向
の長さLX 、また同じく走査方向と直交する方向の長さ
LY などの幾何学的な情報と、レチクルRから輻射冷却
プレート23への形態係数等のデータが予め記憶されて
いる。
In the internal memory of the central processing unit 18,
Information about the reticle R, pattern aperture ratio, pattern reflectance (or absorptance), emissivity, distance d between the reticle R and the radiation cooling plate 23, length LX of the radiation cooling plate 23 in the scanning direction, and also orthogonal to the scanning direction. Geometrical information such as the length LY in the direction of movement and data such as a view factor from the reticle R to the radiation cooling plate 23 are stored in advance.

【0048】次に、本実施例の動作について説明する。
露光動作が開始されると、照明光学系13内のシャッタ
ー動作、照明照度(露光パワー)が照明系制御部17に
よって制御される。照明照度は不図示のパワーモニタに
よって常時モニターされて、その信号S1は、中央演算
処理装置18に送られる。また、レチクルRの温度は、
放射温度計14でモニターされ、温度信号S2が中央演
算処理装置18に送られる。
Next, the operation of this embodiment will be described.
When the exposure operation is started, the shutter operation in the illumination optical system 13 and the illumination illuminance (exposure power) are controlled by the illumination system controller 17. The illumination illuminance is constantly monitored by a power monitor (not shown), and the signal S1 thereof is sent to the central processing unit 18. The temperature of the reticle R is
The temperature signal S2 is monitored by the radiation thermometer 14 and sent to the central processing unit 18.

【0049】中央演算処理装置18は、予め入力されて
いるレチクルRに関する情報と照度信号S1、温度信号
S2とに基づいてレチクルRに与えられる熱量を予測
し、この熱量Qが、輻射冷却時にレチクルRから輻射冷
却プレート23に与えられる前記熱量qとが一致するよ
うに、先の数式を用いて温調装置19a,19bの(輻
射冷却プレート23)の温度目標値を決めて、温調装置
コントローラ16に指令値を伝える。
The central processing unit 18 predicts the amount of heat given to the reticle R based on the information about the reticle R and the illuminance signal S1 and the temperature signal S2 which are input in advance, and this amount of heat Q is the reticle during radiation cooling. The temperature target value of the (radiation cooling plate 23) of the temperature control devices 19a and 19b is determined by using the above mathematical formula so that the heat quantity q given to the radiation cooling plate 23 from R matches, and the temperature control device controller The command value is transmitted to 16.

【0050】これにより、温調装置コントローラ16に
よって輻射冷却プレート23の温度が制御され、レチク
ルRの温度が所定範囲になるように調整される。すなわ
ち、本実施例では、温調装置コントローラ16及び中央
演算処理装置18の機能によって、露光中にレチクルR
に与えられる熱量を予測し、これに基づいてレチクルR
の温度が所定の許容範囲内にとどまるようにレチクルR
から輻射冷却プレート23に伝達される熱流量目標値を
定め、熱流量がこの目標値になるように輻射冷却プレー
ト23の温度を制御する温度制御手段が実現されてい
る。
Thus, the temperature of the radiant cooling plate 23 is controlled by the temperature controller 16 and the temperature of the reticle R is adjusted to fall within a predetermined range. That is, in this embodiment, the reticle R is exposed during exposure by the functions of the temperature controller controller 16 and the central processing unit 18.
The amount of heat given to the reticle R based on this
The reticle R so that the temperature of the
The temperature control means determines a heat flow rate target value to be transmitted from the radiant cooling plate 23 to the radiant cooling plate 23, and controls the temperature of the radiant cooling plate 23 so that the heat flow rate becomes the target value.

【0051】なお、本実施例では、放射温度計14によ
りレチクルRの温度を計測しているので、この温度に基
づきレチクルRに与えられる熱量を容易に予測できる
が、必ずしもこの放射温度計14を設ける必要はない。
すなわち、パワーモニタからの照度信号S1が中央演算
処理装置18に与えられているので、中央演算処理装置
18ではこの照度信号S1に基づいて露光時間比率(シ
ャッタ開閉のデューティ比)を容易に演算することがで
き、これと既知の照度と、レチクルRのパターン開口
率、反射率等のデータに基づいて露光エネルギを算出す
ることができ、これに基づいてレチクルRに与えられる
熱量を予測できるからである。
In this embodiment, since the temperature of the reticle R is measured by the radiation thermometer 14, the amount of heat given to the reticle R can be easily predicted based on this temperature. However, the radiation thermometer 14 is not always required. There is no need to provide it.
That is, since the illuminance signal S1 from the power monitor is given to the central processing unit 18, the central processing unit 18 easily calculates the exposure time ratio (duty ratio for opening and closing the shutter) based on the illuminance signal S1. The exposure energy can be calculated based on this, the known illuminance, and the data such as the pattern aperture ratio and the reflectance of the reticle R, and the amount of heat given to the reticle R can be predicted based on this. is there.

【0052】以上説明したように、本実施例によると、
レチクルRから輻射冷却プレート23へ伝わる輻射伝熱
量を、レチクルRに与えられる熱量(レチクルRに吸収
される露光光のエネルギ)に応じて、輻射冷却プレート
23表面の温度を変化させることで制御し、レチクルR
の温度の変動を容易に一定許容範囲内に制御できる。従
って、レチクルR(マスク)の熱変形が殆ど許されない
ULSI等のリソグラフィ工程に好適である。
As described above, according to this embodiment,
The amount of radiation heat transferred from the reticle R to the radiation cooling plate 23 is controlled by changing the temperature of the surface of the radiation cooling plate 23 according to the amount of heat given to the reticle R (energy of the exposure light absorbed by the reticle R). , Reticle R
The temperature fluctuation can be easily controlled within a certain allowable range. Therefore, the reticle R (mask) is suitable for a lithography process such as ULSI in which thermal deformation is hardly permitted.

【0053】また、輻射伝熱を利用していることから空
気揺らぎ等を生じることがなく、送風冷却方式のような
パーティクル付着の問題やレーザ干渉計等のセンサへの
影響もない。また、完全に非接触な方式であるため、接
触型冷却プレートのようにレチクルRの応力変形やレチ
クル交換時間の増大という不都合も発生しない。また、
ペリクルを設置したレチクル(マスク)に対しても、そ
の効果はほとんど変わらない。
Further, since the radiant heat transfer is used, air fluctuations are not generated, and there is no problem of particle adhesion such as in the blast cooling method and no influence on sensors such as laser interferometers. Further, since it is a completely non-contact system, there is no inconvenience of stress deformation of the reticle R and increase in reticle replacement time, unlike the contact cooling plate. Also,
The effect is almost the same even for a reticle (mask) with a pellicle installed.

【0054】なお、レチクル走査ステージ3の下面は走
査移動した時に冷却板23と対向するため、温度が変化
し、それがレチクル走査ステージ3の走り精度などに影
響するおそれがある。かかる不都合を防止すべく、レチ
クル走査ステージ3の下面にアルミや金などを蒸着して
鏡面加工しておくことが望ましい。このようにすれば、
放射係数が0.05程度以下になって、輻射伝熱量が減
少し、冷却の影響を最小にすることができる。
Since the lower surface of the reticle scanning stage 3 faces the cooling plate 23 during scanning movement, the temperature may change, which may affect the running accuracy of the reticle scanning stage 3. In order to prevent such inconvenience, it is desirable that the lower surface of the reticle scanning stage 3 be vapor-deposited with aluminum or gold to be mirror-finished. If you do this,
When the radiation coefficient is about 0.05 or less, the amount of radiant heat transfer is reduced, and the influence of cooling can be minimized.

【0055】また、上記実施例では、温調装置19a、
19bを、レチクルRと投影光学系PLとの間に配置す
る場合を例示したが、本発明がこれに限定されるもので
はなく、例えば、図4に示されるように、照明光学系1
3とレチクルRとの間に、照明領域を挟む形で、それぞ
れの輻射冷却プレート23がレチクルRに対向するよう
に、温調装置19a、19bを設置しても良い。このよ
うにしても、上記実施例と同等の作用、効果を奏する。
In the above embodiment, the temperature control device 19a,
Although the case where 19b is arranged between the reticle R and the projection optical system PL has been illustrated, the present invention is not limited to this, and, for example, as shown in FIG.
The temperature control devices 19a and 19b may be installed between the reticle R and the reticle R so that the radiation cooling plate 23 faces the reticle R so as to sandwich the illumination region. Even in this case, the same operation and effect as those of the above-described embodiment can be obtained.

【0056】なお、上記実施例では、本発明に係る温調
装置をマスクとしてのレチクルRの温度調整用として使
用する場合を例示したが、本発明に係る温調装置の適用
がこれに限定されるものではない。例えば、ウエハがウ
エハオートローダからウエハステージ上に搬入された
時、露光装置、特にウエハホルダの温度とウエハの温度
とが異なっている場合、温度変化によりウエハが変形す
ることが考えられ、従って、ウエハを露光装置に搬入す
る前に、予め露光装置と同一温度に調整しておくことが
望ましい。このような事前のウエハの温度調整等に、本
発明に係る温調装置は好適に適用できるものである。か
かる場合にも、ウエハへのパーティクルの附着を防止す
ることができる。
Although the temperature control device according to the present invention is used for temperature control of the reticle R as a mask in the above embodiment, the application of the temperature control device according to the present invention is not limited to this. Not something. For example, when a wafer is loaded onto the wafer stage from the wafer autoloader, if the temperature of the exposure apparatus, especially the temperature of the wafer holder and the temperature of the wafer are different, the wafer may be deformed due to the temperature change. It is desirable to adjust the temperature to the same temperature as that of the exposure apparatus in advance before carrying it into the exposure apparatus. The temperature adjusting device according to the present invention can be suitably applied to such preliminary wafer temperature adjustment. Even in such a case, it is possible to prevent particles from adhering to the wafer.

【0057】また、上記実施例では、露光光源として水
銀ランプ等を用いる光学式の露光装置について例示した
が、本発明がこれに限定されるものではなく、例えば、
X線露光装置や電子ビーム露光装置等においても、マス
クの熱変形は同様に問題となり、かかる露光装置のマス
クの熱変形防止にも、本発明の輻射伝熱方式による温調
装置は、好適に適用することができ、従って、また、本
発明に係る走査型露光装置には、X線露光装置や電子ビ
ーム露光装置も含まれるものである。
Further, in the above embodiment, the optical exposure apparatus using a mercury lamp or the like as an exposure light source is exemplified, but the present invention is not limited to this, and, for example,
Also in the X-ray exposure apparatus, the electron beam exposure apparatus, etc., the thermal deformation of the mask similarly poses a problem, and the temperature control apparatus by the radiant heat transfer method of the present invention is suitable for preventing the thermal deformation of the mask of the exposure apparatus. Therefore, the scanning type exposure apparatus according to the present invention also includes an X-ray exposure apparatus and an electron beam exposure apparatus.

【0058】なお、上記実施例では、マスクの温度を計
測する温度センサとして放射温度計を使用したが、本発
明がこれに限定されるものではなく、他の方式の温度セ
ンサ、例えば、白金測温抵抗体やIC温度センサ等の接
触型温度センサを用いることも可能である。但し、放射
温度計を用いる場合には、非接触であるから対象物体へ
与える影響が殆どないとともに誤差も生じ難いという利
点がある。
Although the radiation thermometer is used as the temperature sensor for measuring the temperature of the mask in the above embodiment, the present invention is not limited to this, and a temperature sensor of another type, for example, a platinum sensor is used. It is also possible to use a contact temperature sensor such as a temperature resistor or an IC temperature sensor. However, when the radiation thermometer is used, there is an advantage that it has little influence on the target object because it is non-contact and an error hardly occurs.

【0059】[0059]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る温調
装置によれば、パーティクルの付着問題が殆ど生じるこ
となく、周辺の空気の温度変化や揺らぎを防止しつつ、
基板の温度制御を効果的に行なうことができるという従
来にない優れた効果がある。
As described above, according to the temperature control device of the present invention, the temperature change and fluctuation of the surrounding air can be prevented with almost no particle adhesion problem.
There is an unprecedented excellent effect that the temperature of the substrate can be effectively controlled.

【0060】また、本発明に係る走査型露光装置によれ
ば、パーティクルの付着問題が殆ど生じることなく、空
気揺らぎの発生を防止し、マスクの応力変形やマスク交
換時間の増大等を防止することができるという従来にな
い優れた効果がある。
Further, according to the scanning type exposure apparatus of the present invention, the occurrence of air fluctuations is prevented, the stress deformation of the mask and the increase of the mask replacement time are prevented with almost no particle adhesion problem. It has an excellent effect that is not possible in the past.

【0061】特に、請求項6ないし8に記載の走査型露
光装置によれば、温度制御手段により、マスクに与えら
れる熱量(マスクに吸収される露光光のエネルギ)に応
じて冷却プレート表面温度を変化させることで、マスク
温度の変動を容易に一定許容範囲内に制御することがで
きる。従って、マスクのわずかな熱変形も許されないU
LSI等のリソグラフィ工程に好適に適用できるという
利点もある。
Particularly, according to the scanning type exposure apparatus of the sixth to eighth aspects, the temperature control means controls the surface temperature of the cooling plate according to the amount of heat given to the mask (energy of the exposure light absorbed by the mask). By changing it, the fluctuation of the mask temperature can be easily controlled within a certain allowable range. Therefore, even a slight thermal deformation of the mask is not allowed U
There is also an advantage that it can be suitably applied to a lithography process such as LSI.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】一実施例に係る走査型露光装置の概略構成を示
す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a scanning exposure apparatus according to an embodiment.

【図2】図1のマスクステージ周辺部材の配置を示す概
略平面図である。
FIG. 2 is a schematic plan view showing the arrangement of peripheral members of the mask stage of FIG.

【図3】図1の温調装置の構成を示す概略縦断面図であ
る。
FIG. 3 is a schematic vertical cross-sectional view showing the configuration of the temperature control device of FIG.

【図4】変形例の主要部の構成を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a configuration of a main part of a modified example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 レチクル微動ステージ(マスクステージの一部) 3 レチクル走査ステージ(マスクステージの一部) 9 ウエハステージ(基板ステージ) 13 照明光学系(照明手段) 16 温調装置コントローラ(温度制御手段の一部) 18 中央演算処理装置(温度制御手段の一部) 19a、19b 温調装置 21 赤外線透過窓 23 輻射冷却プレート(輻射プレート) 24 真空層 25 断熱支持体。 R レチクル(マスク) W ウエハ(感光基板) PL 投影光学系 2 Reticle fine movement stage (part of mask stage) 3 Reticle scanning stage (part of mask stage) 9 Wafer stage (substrate stage) 13 Illumination optical system (illumination means) 16 Temperature controller (part of temperature control means) 18 Central processing unit (a part of temperature control means) 19a, 19b Temperature control device 21 Infrared transmission window 23 Radiant cooling plate (radiation plate) 24 Vacuum layer 25 Insulating support. R reticle (mask) W wafer (photosensitive substrate) PL projection optical system

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板の温度を調整する温調装置であっ
て、 前記基板に対向配置可能で温度制御可能な輻射プレート
と;前記輻射プレートに所定の真空層を介して対向配置
された赤外線透過窓と;前記輻射プレートと前記窓とを
一体的に支持するとともに当該両者間及び前記真空層を
断熱する断熱支持体とを有する温調装置。
1. A temperature control device for adjusting the temperature of a substrate, comprising: a radiation plate which can be placed opposite to the substrate and whose temperature can be controlled; and infrared radiation which is placed opposite to the radiation plate via a predetermined vacuum layer. A temperature control device comprising: a window; and a heat insulating support for integrally supporting the radiation plate and the window and insulating the vacuum layer and the vacuum plate from each other.
【請求項2】 前記輻射プレートの温度制御用の半導体
ペルチェ素子を更に有することを特徴とする請求項1に
記載の温調装置。
2. The temperature controller according to claim 1, further comprising a semiconductor Peltier element for controlling the temperature of the radiation plate.
【請求項3】 前記赤外線透過窓は、温度制御可能であ
ることを特徴とする請求項1又は2に記載の温調装置。
3. The temperature control device according to claim 1, wherein the infrared transmission window is capable of temperature control.
【請求項4】 マスクを照明手段によって照明し、マス
クを保持するマスクステージと感光基板を保持する基板
ステージとを所定の走査方向に沿って同期走査しつつ、
前記マスク上の照明領域のパターンの像を投影光学系を
介して前記感光基板に転写する走査型露光装置であっ
て、 前記マスクの温度制御用の輻射冷却プレートを有する走
査型露光装置。
4. A mask is illuminated by an illuminating means to synchronously scan a mask stage holding the mask and a substrate stage holding the photosensitive substrate along a predetermined scanning direction,
A scanning exposure apparatus for transferring an image of a pattern of an illumination region on the mask onto the photosensitive substrate via a projection optical system, the scanning exposure apparatus having a radiation cooling plate for controlling the temperature of the mask.
【請求項5】 前記輻射冷却プレートが、前記マスクと
前記投影光学系との間又は前記照明手段と前記マスクと
の間の露光光を遮らない領域に前記マスクに対向して配
置されていることを特徴とする請求項4に記載の走査型
露光装置。
5. The radiation cooling plate is arranged to face the mask in a region that does not block exposure light between the mask and the projection optical system or between the illumination unit and the mask. The scanning exposure apparatus according to claim 4, wherein:
【請求項6】 露光中に前記マスクに与えられる熱量を
予測し、これに基づいて前記マスクの温度が所定の許容
範囲内にとどまるようにマスクから前記輻射冷却プレー
トに伝達される熱流量目標値を定め、熱流量がこの目標
値になるように前記輻射冷却プレートの温度を制御する
温度制御手段を更に有することを特徴とする請求項4又
は5に記載の走査型露光装置。
6. A heat flow target value to be transferred from the mask to the radiation cooling plate so that the amount of heat given to the mask during exposure is predicted, and based on this, the temperature of the mask is kept within a predetermined allowable range. 6. The scanning exposure apparatus according to claim 4, further comprising temperature control means for controlling the temperature of the radiation cooling plate so that the heat flow rate becomes the target value.
【請求項7】 前記温度制御手段は、少なくとも、前記
マスク上の露光光の照度、マスクの開口率、マスクの反
射率、露光時間比率などの情報を基に露光エネルギを算
出することにより、前記マスクに与えられる熱量を予測
することを特徴とする請求項6に記載の走査型露光装
置。
7. The temperature control means calculates the exposure energy based on at least information such as the illuminance of the exposure light on the mask, the aperture ratio of the mask, the reflectance of the mask, and the exposure time ratio. The scanning exposure apparatus according to claim 6, wherein the amount of heat applied to the mask is predicted.
【請求項8】前記制御手段は、少なくとも、測定された
マスクの温度の情報に基づいて前記マスクに与えられる
熱量を予測することを特徴とする請求項6に記載の走査
型露光装置。
8. The scanning exposure apparatus according to claim 6, wherein the control means predicts the amount of heat applied to the mask based on at least information on the measured temperature of the mask.
【請求項9】前記赤外線透過窓と前記断熱支持体とを更
に有し、前記輻射冷却プレートが前記赤外線透過窓及び
前記断熱支持体と共に請求項1に記載の温調装置を構成
することを特徴とする請求項4ないし8のいずれか一項
に記載の走査型露光装置。
9. The temperature control device according to claim 1, further comprising the infrared transmitting window and the heat insulating support, and the radiation cooling plate constitutes the temperature control device according to claim 1 together with the infrared transmitting window and the heat insulating support. 9. The scanning type exposure apparatus according to claim 4.
【請求項10】前記輻射冷却プレートに対向する前記マ
スク以外の構成部材の表面を、赤外線領域に関して高反
射率に設定したことを特徴とする請求項4ないし9のい
ずれか一項に記載の走査型露光装置。
10. The scanning according to claim 4, wherein the surface of the component other than the mask facing the radiation cooling plate is set to have a high reflectance in the infrared region. Type exposure equipment.
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