JP2001274078A - 温調装置、デバイス製造装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 半導体露光装置等における温調装置の洗浄を
容易にする。 【解決手段】 基板を所定の温度に調節するための温調
装置において、基板を吸着可能な温調チャックと、装置
本体の温度調節が可能な温調プレートを分離して着脱可
能とする。基板を吸着する機構としては、温調チャック
の基板を載置する面に減圧手段に導通する開口を設け、
この開口からの吸引力により基板を吸着する構成が挙げ
られる。このとき、開口と減圧手段を連絡する真空ライ
ンが温調プレートを介した構成にすることにより温調チ
ャックと温調プレートを容易に着脱することができる。
以上の構成により、ゴミの付着が多くなったとき、チャ
ックのみを外すことができるため、容易に洗浄すること
が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は基板の温度を一定に
コントロールするための温調装置並びに該温調装置を用
いたデバイス製造装置およびデバイス製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体露光装置では、露光光源を原版で
あるレチクルに照射し、その照射されたレチクルのパタ
ーンの像を基板（ウエハ）上のフォトレジストに投影し
て露光する。

【０００３】ＬＳＩの製造を行うためには、何種類もの
レチクルのパターンを基板上に露光することになる。し
たがって、同じ基板の同じ位置に別の種類のレチクルパ
ターンを露光することになるので、基板上のアライメン
トマークとレチクルのアライメントマークの位置決めを
行なった後に露光が行われる。

【０００４】ここで具体的に半導体露光装置にウエハが
搬入されてから露光終了し、ウエハが搬出されるまでの
流れを図３で説明する。

【０００５】ウエハ４は、通常コータデベロッパー１５
（以下Ｃ／Ｄと呼ぶ）でレジスト塗布後、インタフェー
ス１６（以下Ｉ／Ｆと呼ぶ）を通ってから半導体露光装
置４０のＩＮポート１７に搬入される。ここから搬送ロ
ボット１により、ウエハ４をオリエンテーションフラッ
ト検知ステーション（以降ＯＦＳステーションと呼ぶ）
に搬送し、ここでオリエンテーションフラット４ａの位
置合わせが行われる。この位置合わせには、ウエハ４を
ＰＡチャック８で保持した後ＰＡθステージ７によって
ウエハ４を回転させながらウエハ４のエッジの位置をＰ
Ａ光学系９〜１１によって検出し、オリエンテーション
フラット４ａの位置および、ウエハ４の偏心量を演算
し、ＰＡＸステージ５，ＰＡＹステージ６，ＰＡθステ
ージ７によって所定位置に位置決めする。この動作をオ
リエンテーションフラット検知（以降オリ検）と呼ぶ。

【０００６】その後ウエハ４を、不図示の基板搬送手段
によって、ウエハチャック１２まで搬送する。この後、
ウエハ４およびレチクル（不図示）上の不図示のアライ
メントマーク二つを不図示のアライメントスコープによ
って、アライメント動作を行う。その後、所望の重ね合
わせ精度でウエハ４を露光する。露光が終了すると、搬
送ロボット１により、ＯＵＴポート１８にウエハを戻
す。ＯＵＴポート１８上のウエハ４はＩ／Ｆ１６を通り
Ｃ／Ｄ１５に運ばれ、そこで現像処理が行われる。

【０００７】通常上記の流れでレジスト塗布、露光、現
像までが行われるが、ＩＮポート１７とＯＵＴポート１
８の代わりにキャリア２，３からの搬送もある。これは
キャリア２，３に人がレジスト塗布したウエハ４をセッ
トしてから露光を行い、露光終了後キャリア２，３を現
像工程に持っていって現像を行う。

【０００８】このような流れで露光が行われるが、現
在、露光時の焼き付け線幅は０．２μｍ以下になってき
ている。この場合のアライメント精度はｎｍオーダーで
行われる。この露光では基板の温度の変化によって、熱
膨張が発生する。熱膨張が発生すると、ウエハの倍率が
変わって所定の精度で回路パターンを焼き付けすること
ができなくなる。

【０００９】このため、半導体露光装置ではチャンバー
内部の温度を所定温度からの変動量０．１℃以下の精度
でコントロールするため、温度コントロールされたエア
ーが流れている。

【００１０】また、キャリアを半導体露光装置にセット
してここからウエハを搬入して露光される場合と、コー
タデベロッパーと接続して一枚一枚半導体露光装置に搬
入する場合のいずれの場合においても所定温度からの変
動量が０．１℃以下となるようにコントロールされた基
板を搬入することは難しい。半導体露光装置に搬入され
るウエハの温度は所定温度と比較して０．１℃より高い
温度、例えば数℃温度の高い基板が搬入される場合があ
る。このためウエハの温度を冷却する装置が考えられて
いる。

【００１１】図４において１９は基板の温度を冷却する
ための冷却プレートである。この中には冷却水循環部２
２により温度管理した冷却水が循環しているため基板４
の熱を冷却水によって取り出すことが可能である。最初
に基板を支持ピン２０に載せた後、上下動アクチュエー
タ２１によって基板４を冷却プレート１９に載置し、基
板４の冷却が終了すると上下動アクチュエータ２１によ
って基板４をアップして搬送可能な状態にする。この
後、露光が行われるとウエハ倍率の問題は解決される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
冷却装置を使用すると以下のような欠点がある。ウエハ
の冷却を一定期間行っていると必ず冷却プレートにはご
みが付着してくる。このごみは冷却プレートに載せる以
前からウエハを介して運び込まれる場合と、装置内から
ゴミが発生して冷却プレートに付着する場合がある。一
端ごみが冷却プレートに付着するとゴミの少ないウエハ
にゴミが移り、この後露光ステーションのウエハチャッ
クに吸着して露光する場合にチャックとウエハの間にゴ
ミが挟み込まれ、ウエハの平坦度が悪くなり、チップの
歩留まりが悪くなってしまう。このため冷却プレートを
洗浄することが必要となるが、従来例のような構成の冷
却プレートでは一体構造のため装置から外して洗浄する
ことが非常に時間がかかりメンテナンス性が悪い。

【００１３】本発明の目的は、上記従来技術の課題を解
決し、容易に洗浄が可能な温調装置並びに該温調装置を
用いたデバイス製造装置およびデバイス製造方法を提供
することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段及び作用】上記の目的を達
成するため、本発明は、基板を所定の温度に調節するた
めの温調装置において、基板を吸着可能な温調チャック
と、本体の温度調節が可能な温調プレートを分離し、着
脱可能にしたことを特徴とする。上記構成によって、ゴ
ミの付着が多くなったとき、チャックのみを外すことが
できるため、容易に洗浄することが可能となる。

【００１５】基板の温度調節は、温調プレートにペルチ
ェ素子と、ペルチェ素子から伝えられる熱を放熱する手
段と、基板の温度を検知するための温度センサとを設
け、温度センサで検知した基板温度に基づいてペルチェ
素子によりプレート表面の温度を調節することにより行
うことができる。この温度センサとしては、例えば、温
調プレート表面、温調チャック表面または基板表面の近
傍の温度を計測し、その計測値に基づいて基板の温度を
算出するものが挙げられる。

【００１６】ここで、駆動機構により複数の支持ピンを
上方へ駆動し、支持ピンにより基板を下方より支持する
構成とすることによって、基板を温調チャック上に載置
している場合に、基板と温調チャックを非接触にするこ
とができる。この場合、支持ピンは温調プレートと温調
チャックを重ねて貫通し、その下方に設けた駆動機構に
より上下駆動する構成とすればよい。ピンで形成した温
調チャックはピンチャックと呼ばれ、ピンの高さは、通
常、０．００１ｍｍから０．０５ｍｍである。

【００１７】温調チャックの熱容量は、温調プレートの
熱容量よりも小さいものとするのが好ましく、それによ
り温調プレートからの熱量を敏感に基板へ伝えることが
できる。

【００１８】基板を吸着する機構としては、温調チャッ
クの基板を載置する面に減圧手段に導通する開口を設
け、この開口からの吸引力により基板を吸着する構成が
挙げられる。このとき、開口と減圧手段を連絡する真空
ラインが温調プレートを介した構成にすることにより、
温調チャックと温調プレートとを容易に着脱することが
できる。

【００１９】また、本発明のデバイス製造装置および製
造方法は、原版のパターンを基板上に露光転写して半導
体デバイスを製造する場合の露光転写時に、基板が所望
の温度となるように、チャンバーの外部にあるコータデ
ベロッパー等から基板を受け取るためのステーションで
上記本発明の温調装置により基板の温度を調節すること
を特徴とする。

【００２０】本発明において、目標とする基板温度は、
例えば、露光ステージで基板を載置するためのウエハチ
ャックの温度に一致させるように調節する。したがっ
て、この場合は、ウエハチャックの温度を計測し、この
計測値を温調装置にフィードバックする機構を設けるこ
とが好ましい。

【００２１】

【実施例】（実施例１）本実施例の温調装置を図１を用
いて説明する。図１の温調装置は、図３を参照すると半
導体露光装置４０にあるＣ／Ｄ１５とのＩ／Ｆ１６から
の受け入れ部のＩＮポート部１７に設けている。半導体
露光装置内においてこの部分は一つ前のウエハが露光が
終了するまで待機しているため温調装置をこの部分に設
けると温調時間が十分とれるため好ましい。

【００２２】ここで温調チャック２４と温調プレート２
５について説明する。温調チャック２４はピンチャック
となっており、ゴミがウエハ４との接触部にたまらない
ようにしている。また、基板４の熱を温調チャック２４
に伝えるために、ピンの高さを数十μｍにして接触熱抵
抗をできるだけ小さくしている。この温調チャック２４
はその下に構成した温調プレート２５とは分離可能なよ
うに不図示のビスで止められている。このビスの代わり
に真空、磁気等の吸着手段で固定しても良い。また、温
調チャック２４と温調プレート２５の間には熱伝導性の
良い材料、例えばグラファイトシート、シリコーンゴム
等を挟むのが好ましい。

【００２３】また、温調プレート２５は任意の温度にコ
ントロールが可能なようにペルチェ素子２６を複数個配
置している。このペルチェ素子２６はプレート上面の温
度コントロールを行っており、温度センサ２７の温度を
フィードバックしこの温度が常に設定値になるようにコ
ントローラ部２９から制御をかけている。ここでは温調
プレート２５の内部に温度センサ２７を設けたが、温調
チャック２４の内部に設けても良いし、非接触温度計に
よって基板の温度を計測しても良い。基板の温度を非接
触温度計で計測しない場合には温度センサ部の温度と基
板の温度は温度差Δｔがあるため、あらかじめこの温度
差Δｔを計測しておいてこの分の補正をかけて基板の温
度を所望の温度にする。

【００２４】ペルチェ素子２６の下側の熱は冷却水循環
部２８からの冷却媒体によって取り除くことができるよ
うに、温調プレート２５の内部に配管３４が通ってい
る。また、温調チャック２４の熱容量は温調プレート２
５の熱容量に対して十分小さくして、基板４からの熱を
すぐに温調プレート２５側に伝えるようにする。

【００２５】この構成により基板４の温度を温調チャッ
ク２４を介して温調プレート２５でコントロールするこ
とができる。

【００２６】温度コントロールに関しては以下の二つの
方法がある。 温度の高いウエハ４が載せられた場合には一端所定
温度より低い温度まで下げた後に再び所定の温度にする
ようにペルチェ素子の温度をコントロールする。 温度センサーが常に一定温度になるようにペルチェ
素子をコントロールする。

【００２７】次にウエハが温調装置に搬入されてから、
温度調節が終わり搬出されるまでの流れを説明する。ウ
エハはＩ／Ｆ側からの不図示のフィンガーによって支持
ピン２３に搬入される。次にこのウエハ４を温調チャッ
ク２４に載せるため上下動アクチュエータ３０によって
下側に駆動されウエハ４が温調チャック２４に吸着され
る。温調チャック２４には真空（ＶＡＣ）源３１からの
ＶＡＣラインがあるため真空吸着される。ウエハ４を温
調チャック２４に載せた後、ウエハ４の温度が所望の温
度になったら、温調チャック２４の吸着を解除し、上下
動アクチュエータ３０を上方に移動して支持ピン２３上
でウエハ４を保持する。この状態で温調チャック２４と
ウエハ４の間には一定の間隔がある。次に搬送ロボット
１によってＯＦＳステーションにウエハ４を運び位置決
めが終了したら露光ステーションで露光を行い搬送ロボ
ット１によりＯＵＴポート１８にウエハ４を置く。この
次に、Ｃ／Ｄ１５とのＩ／Ｆ１６のフィンガーによって
Ｃ／Ｄ１５側にウエハを搬送して現像が行われる。

【００２８】温調装置上にごみが付着した場合には温調
チャック２４の部分を温調プレート２５から分離して温
調チャック２４のみ洗浄することによってごみを除去で
きる。以上のような構成にすれば、容易に温調チャック
の洗浄が可能になる。

【００２９】（実施例２）次に、第二の実施例につい
て、図２によって説明する。図２に示す本実施例の装置
は図１に示す実施例１の装置に加えてウエハチャック３
３の中に設けた温度センサ３２および温度サンサ３２か
らコントローラ部までのケーブルが設けられている。実
施例１と同じ部分の説明は省略する。

【００３０】半導体露光装置において露光を行う場合に
は、露光のエネルギーによってウエハ４の温度が上昇
し、ウエハ４を保持しているウエハチャック３８も温度
上昇が発生する。したがって、露光枚数によって僅かな
がらウエハチャック３３の温度が変化していく。温調装
置における温度設定はウエハチャック３３の温度にする
ことが好ましいため、ウエハチャック３３の温度を温度
センサ３１で計測し、この温度をコントローラ部２９で
管理しこの温度になるように基板の温度調節をペルチェ
素子２６により行う。上記以外は実施例１と同様なので
説明を省略する。

【００３１】以上により、ウエハチャック３３の温度が
僅かに変動しても常にウエハチャック３３に搭載する時
の基板の温度をウエハチャック３３の温度に合わせるこ
とが可能になる。

【００３２】（デバイス製造方法の実施例）次に、上記
説明した半導体露光装置を利用したデバイス製造方法の
実施例を説明する。図５は、微小デバイス（ＩＣやＬＳ
Ｉ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘ
ッド、マイクロマシン等）の製造のフローを示す。ステ
ップ１（回路設計）ではデバイスのパターン設計を行な
う。ステップ２（マスク製作）では設計したパターンを
形成したマスクを製作する。一方、ステップ３（ウエハ
製造）ではシリコンやガラス等の材料を用いてウエハを
製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼
ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラ
フィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次
のステップ５（組立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４
によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する
工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディ
ング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を
含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された
半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検
査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成
し、これが出荷（ステップ７）される。

【００３３】図６は上記ウエハプロセス（ステップ４）
の詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）ではウエ
ハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウ
エハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形
成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステ
ップ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込
む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハにレジス
トを塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明した
露光装置または露光方法によってマスクの回路パターン
をウエハの複数のショット領域に並べて焼付露光する。
ステップ１７（現像）では露光したウエハを現像する。
ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト像以
外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）で
はエッチングが済んで不要となったレジストを取り除
く。これらのステップ１１〜１９を繰り返し行なうこと
によって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成され
る。

【００３４】本実施例の生産方法を用いれば、従来は製
造が難しかった高集積度のデバイスを低コストに製造す
ることができる。

【００３５】

【発明の効果】以上の構成によって、温調チャックと温
調プレートが分離可能となるため、ごみ付着時の温調プ
レートの洗浄が容易になりメンテナンス性が向上する。

【００３６】また、ウエハチャックの温度を温調装置に
フィードバックすることにより、ウエハチャックの温度
が僅かに変動しても常に基板の温度をウエハチャックの
温度にすることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１の装置を説明する図である。

【図２】 実施例２の装置を説明する図である。

【図３】 半導体露光装置とＣ／Ｄ，Ｉ／Ｆ部を説明す
る図である。

【図４】 従来例の冷却プレートを説明する図である。

【図５】 本発明の半導体製造装置を利用できるデバイ
ス製造方法を示すフローチャートである。

【図６】 図７中のウエハプロセスの詳細なフローチャ
ートである。

【符号の説明】

１：搬送ロボット、２，３：キャリア、４：基板（ウエ
ハ）、４ａ：オリエンテーションフラット、５：ＰＡＸ
ステージ、６：ＰＡＹステージ、７：ＰＡθステージ、
８：ＰＡチャック、９〜１１：ＰＡ光学系、１２，３
３：ウエハチャック、１３：Ｘステージ、１４：Ｙステ
ージ、１５：Ｃ／Ｄ（コータデベロッパー）、１６：Ｉ
／Ｆ（コータデベロッパーのインタフェース）、１７：
ＩＮポート、１８：ＯＵＴポート、１９：冷却プレー
ト、２０，２３：支持ピン、２１，３０：上下動アクチ
ュエータ、２２，２８：冷却水循環部、２４：温調チャ
ック、２５：温調プレート、２６：ペルチェ素子、２
７，３２：温度センサ、２９：コントローラ部、３１：
ＶＡＣ源。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を所定の温度に調節するための温調
   装置において、前記基板を吸着可能な温調チャックと、
   装置本体の温度調節が可能な温調プレートを分離し、着
   脱可能にしたことを特徴とする温調装置。
2. 【請求項２】 前記温調プレートがペルチェ素子と、ペ
   ルチェ素子から伝えられる熱を放熱する手段と、前記基
   板の温度を検知するための温度センサとを具備する請求
   項１記載の温調装置。
3. 【請求項３】 前記温度センサは、前記温調プレート表
   面、前記温調チャック表面または前記基板表面の近傍の
   温度を計測し、その計測値に基づいて前記基板の温度を
   検知するものである請求項２記載の温調装置。
4. 【請求項４】 前記基板を前記温調チャック上に載置す
   る場合に、前記基板を下方より支持する複数の支持ピン
   およびこの支持ピンを上下駆動するための駆動機構を具
   備する請求項１記載の温調装置。
5. 【請求項５】 前記温調チャックの上面における前記支
   持ピンのギャップが０．００１ｍｍから０．０５ｍｍで
   あることを特徴とする請求項４記載の温調装置。
6. 【請求項６】 前記温調チャックの熱容量が前記温調プ
   レートの熱容量よりも小さいことを特徴とする請求項１
   記載の温調装置。
7. 【請求項７】 前記温調チャックが、前記基板を載置す
   る面に減圧手段に導通する開口を有し、この開口からの
   吸引により前記基板を吸着することを特徴とする請求項
   １記載の温調装置。
8. 【請求項８】 原版のパターンを基板上に露光転写する
   露光ステージおよび前記露光ステージを収容するチャン
   バーを具備し、半導体デバイスを製造するためのデバイ
   ス製造装置において、前記チャンバーの外部から基板を
   受け取るためのステーションに請求項１〜７に記載の温
   調装置を設置することを特徴とするデバイス製造装置。
9. 【請求項９】 前記露光ステージで前記基板を載置する
   ためのウエハチャックの温度を計測し、この計測した温
   度に基づいて前記温調装置の温度の設定値を前記ウエハ
   チャックの温度に合わせる手段を有することを特徴とす
   る請求項８記載のデバイス製造装置。
10. 【請求項１０】 原版のパターンを基板上に露光転写し
    て半導体デバイスを製造するデバイス製造方法におい
    て、前記基板の露光転写に先立って、その基板を請求項
    １〜７に記載の温調装置により所定の温度に調節するこ
    とを特徴とするデバイス製造方法。