JP2006128206A - Exposure method and exposure apparatus - Google Patents

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仁 宇田川
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  • Electron Beam Exposure (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exposure method and an exposure apparatus for preventing pattern distortion of wafer resulting from temperature change during evacuation with higher accuracy. <P>SOLUTION: A wafer cassette 20 for accommodating a plurality of wafers, a prealigner 21, and a robot arm 23 are allocated under the atmospheric condition. At the area near the robot arm 23, a temperature rising means (lamp) 24 is also allocated. In the upper direction of the lamp 24, a temperature measuring means (temperature sensor) 26 is mounted. The wafer W can be extracted with the robot arm 23 from the wafer cassette 20 and is then carried to a load rock chamber 27 after the prealignment for the purpose of evacuation. The temperature sensor 26 measures actual temperature of the wafer W to obtain the measured temperature and then sends this temperature value to a controller 25. The controller 25 operates the lamp 24 on the basis of the measured temperature value sent from the temperature sensor 26 in order to control irradiation time and an output or the like of the lamp 24. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体集積回等のリソグラフィに用いられる露光方法及び露光装置に関する。特には、真空環境下で露光を行う、電子ビームやイオンビーム等の荷電粒子線やX線を用いた露光方法及び露光装置に関する。   The present invention relates to an exposure method and an exposure apparatus used for lithography such as a semiconductor integrated circuit. In particular, the present invention relates to an exposure method and an exposure apparatus using a charged particle beam such as an electron beam or an ion beam, or X-rays, which are exposed in a vacuum environment.

電子線露光装置のように真空雰囲気下で露光を行う装置においては、ウエハ(感応基板)は、カセットから取り出されてプリアライナ装置等でプリアライメントされた後、ロードロック室と呼ばれる室やロードチャンバに搬送される。ロードロック室には真空ポンプが付設されており、室内を真空に引くことができる。ロードロック室では、プリアライナから常圧下でウエハを受け取り、室内を真空に引いた後、これらを露光装置内に移動する。   In an apparatus that performs exposure in a vacuum atmosphere such as an electron beam exposure apparatus, a wafer (sensitive substrate) is taken out of a cassette and pre-aligned by a pre-aligner apparatus or the like, and then placed in a chamber called a load lock chamber or a load chamber. Be transported. A vacuum pump is attached to the load lock chamber, and the chamber can be evacuated. In the load lock chamber, a wafer is received from the pre-aligner under normal pressure, and after the chamber is evacuated, these are moved into the exposure apparatus.

図4は、ウエハの搬送機構の従来例を模式的に示す平面図である。図中の矢印はウエハの搬送経路を示している。複数枚のウエハが収容されるウエハカセット60や、ウエハプリアライナ71、ロボットアーム73は、大気中に配置されている。ロボットアーム73の近傍には昇温手段(ランプ)74が配置されている。また、真空ロードチャンバ83、プリアライナチャンバ91及び露光装置100は、真空に保たれている。   FIG. 4 is a plan view schematically showing a conventional example of a wafer transfer mechanism. Arrows in the figure indicate wafer transfer paths. A wafer cassette 60 for storing a plurality of wafers, a wafer pre-aligner 71, and a robot arm 73 are arranged in the atmosphere. A temperature raising means (lamp) 74 is disposed in the vicinity of the robot arm 73. Further, the vacuum load chamber 83, the pre-aligner chamber 91, and the exposure apparatus 100 are kept in a vacuum.

ロードロック室77の入口にはゲートバルブ79が設けられている。ロードロック室77は、ゲートバルブ81を介してウエハ真空ロードチャンバ83に接続している。同チャンバ83内には、真空ロボットアーム85が配置されている。   A gate valve 79 is provided at the entrance of the load lock chamber 77. The load lock chamber 77 is connected to the wafer vacuum load chamber 83 via a gate valve 81. A vacuum robot arm 85 is disposed in the chamber 83.

ウエハ真空ロードチャンバ83はゲートバルブ89を介してプリアライナチャンバ91に接続している。同チャンバ91内には、プリアライナ93が備えられている。ウエハ真空ロードチャンバ83は、ゲートバルブ95を介して露光装置100のウエハチャンバ106に接続している。同チャンバ106内には、ウエハステージ131が備えられており、同ステージ131上にはウエハホルダ130が設けられている。   Wafer vacuum load chamber 83 is connected to pre-aligner chamber 91 via gate valve 89. A pre-aligner 93 is provided in the chamber 91. Wafer vacuum load chamber 83 is connected to wafer chamber 106 of exposure apparatus 100 via gate valve 95. A wafer stage 131 is provided in the chamber 106, and a wafer holder 130 is provided on the stage 131.

以下に、ウエハをカセット60から露光装置100へ搬送する手順について説明する。 まず、大気中において、ロボットアーム73でカセット60からウエハを一枚取り出し、プリアライナ71に載置し、ウエハプリアライメントを行う。プリアライメント終了後、プリアライナ71からロボットアーム73でウエハを取り出す。そして、ウエハを昇温手段(ランプ)74の上方に移動させて、ランプ74を照射させてウエハを加熱する。   Hereinafter, a procedure for transporting a wafer from the cassette 60 to the exposure apparatus 100 will be described. First, in the atmosphere, one wafer is taken out from the cassette 60 by the robot arm 73 and placed on the pre-aligner 71 to perform wafer pre-alignment. After the pre-alignment is completed, the wafer is taken out from the pre-aligner 71 by the robot arm 73. Then, the wafer is moved above the temperature raising means (lamp) 74 and irradiated with the lamp 74 to heat the wafer.

その後、ゲートバルブ79を開けてウエハをロードロック室77に搬送する。そして、ゲートバルブ79を閉めてロードロック室77の真空引きを行う。ロードロック室77が目的の真空度に達したら、真空ロードチャンバ83側のゲートバルブ81を開いて、真空ロボットアーム85で、ロードロック室77からウエハを取り出して、プリアライナチャンバ91内のプリアライナ93上に載置する。そして、プリアライナ93においてより高精度なプリアライメントを行う。   Thereafter, the gate valve 79 is opened and the wafer is transferred to the load lock chamber 77. Then, the gate valve 79 is closed and the load lock chamber 77 is evacuated. When the load lock chamber 77 reaches the target degree of vacuum, the gate valve 81 on the vacuum load chamber 83 side is opened, the wafer is taken out from the load lock chamber 77 by the vacuum robot arm 85, and the prealigner 93 in the prealigner chamber 91 is removed. Place on top. Then, the prealigner 93 performs pre-alignment with higher accuracy.

アライメントの終了後、真空ロボットアーム85で、プリアライナチャンバ91からウエハを取り出し、ゲートバルブ95を開けて露光装置100に搬送する。そして、ウエハをウエハチャンバ106内のウエハステージ131上のウエハホルダ130に載置する。
特開2003−031470号公報
After the alignment is completed, the vacuum robot arm 85 takes out the wafer from the pre-aligner chamber 91, opens the gate valve 95, and conveys it to the exposure apparatus 100. Then, the wafer is placed on the wafer holder 130 on the wafer stage 131 in the wafer chamber 106.
JP 2003-031470 A

通常、ロードロック室77を真空排気する際、気体の断熱膨張により同室内に置かれたウエハの温度が2〜4℃程度低下する。このように温度が低下すると、温度変化によってウエハが歪むことがある。一例では、径が200mmのSiウエハにおいて、1℃の温度変化で約0.5μmの寸法変化が生じる。このような寸法変化により高精度パターンを得ることができなくなる。したがって、温度が元の温度に上昇するまで数十分間待機したり、露光前にアライメントを何度もやり直したりする必要がある。   Normally, when the load lock chamber 77 is evacuated, the temperature of the wafer placed in the chamber is reduced by about 2 to 4 ° C. due to the adiabatic expansion of the gas. When the temperature decreases in this way, the wafer may be distorted by the temperature change. In one example, in a Si wafer having a diameter of 200 mm, a dimensional change of about 0.5 μm occurs with a temperature change of 1 ° C. Such a dimensional change makes it impossible to obtain a highly accurate pattern. Therefore, it is necessary to wait for several tens of minutes until the temperature rises to the original temperature, or to perform alignment again and again before exposure.

そこで、上述の技術では、大気中でのプリアライメント終了後に、昇温手段によってウエハを予め加熱している。これにより、ロードロック室で真空排気する際、気体の断熱膨張により室内に置かれたウエハの温度が低下しても、ウエハの温度は元の標準温度程度に戻るため、ウエハの温度変化による寸法変化が起きない。   Therefore, in the above-described technique, the wafer is preheated by the temperature raising unit after the pre-alignment in the atmosphere is completed. As a result, when evacuating in the load lock chamber, even if the temperature of the wafer placed in the chamber decreases due to adiabatic expansion of the gas, the wafer temperature returns to the original standard temperature. There is no change.

しかしながら、ウエハに一定の熱量を加えても、厳密に標準温度に戻るとは限らない。これは、種々の原因によるものであるが、例えば、昇温手段の熱容量に伴う余熱等の影響から、1ロットの露光シーケンスの最初のウエハと最後のウエハでは、基板を昇温させた後の温度が厳密には同じではなく、また、露光を中断した後の最初の1枚は昇温手段の熱容量の影響等で十分な熱がウエハに加わらない場合があった。また、ウエハを昇温させる前のウエハ基板の温度はウエハ毎に微小ではあるが異なるため、ウエハに一定の熱量を加えても、厳密に標準温度には戻らない。更に、昇温手段の熱効率も経年変化するため、所定の熱量を加えたと考えていても、実際には所定の熱量が加わっていない場合があった。   However, even if a certain amount of heat is applied to the wafer, the temperature does not always return to the standard temperature. This is due to various causes. For example, due to the influence of the residual heat accompanying the heat capacity of the temperature raising means, the first wafer and the last wafer in one lot of the exposure sequence after the temperature of the substrate is raised. The temperature is not exactly the same, and the first sheet after the exposure is interrupted may not have sufficient heat applied to the wafer due to the influence of the heat capacity of the temperature raising means. Further, since the temperature of the wafer substrate before raising the temperature of the wafer is minute for each wafer, it does not return to the standard temperature strictly even if a certain amount of heat is applied to the wafer. Furthermore, since the thermal efficiency of the temperature raising means also changes over time, there is a case where the predetermined amount of heat is not actually applied even if it is considered that the predetermined amount of heat is added.

本発明は上記の点に鑑み、基板や露光装置の温度及び周辺雰囲気等の影響を受けることなく、基板温度を高精度で制御し、真空引き時の温度変化に起因する基板のパターン歪みを防止することのできる露光方法及び露光装置を提供することを目的とする。   In view of the above points, the present invention controls the substrate temperature with high accuracy without being affected by the temperature of the substrate and the exposure apparatus, the ambient atmosphere, etc., and prevents substrate pattern distortion caused by temperature changes during evacuation. An object of the present invention is to provide an exposure method and an exposure apparatus that can perform the above.

本発明は第1に、「真空下において感応基板上にエネルギー線を選択的に照射してパターンを形成する露光方法であって、前記前記基板の温度を計測する温度計測手段の計測結果により前記基板を昇温させる昇温手段を制御することを特徴とする露光方法」(請求項1)を提供する。これにより、基板や露光装置の温度及び周辺雰囲気等の影響を受けることなく、基板温度を高精度で制御し、真空引き時の温度変化に起因する基板のパターン歪みを防止することのできる露光方法を提供することができる。   The first aspect of the present invention is "an exposure method for selectively irradiating a sensitive substrate with an energy beam under vacuum to form a pattern, wherein the measurement result of a temperature measuring means for measuring the temperature of the substrate is used as described above. An exposure method characterized in that a temperature raising means for raising the temperature of a substrate is controlled. Thus, an exposure method capable of controlling the substrate temperature with high accuracy without being affected by the temperature of the substrate and the exposure apparatus, the ambient atmosphere, and the like, and preventing the pattern distortion of the substrate due to the temperature change during evacuation. Can be provided.

本発明は第2に、「真空下において感応基板上にエネルギー線を選択的に照射してパターンを形成する露光装置であって、基板を昇温させる昇温手段と、前記基板の温度を計測する温度計測手段と、前記温度計測手段の計測結果により前記昇温手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする露光装置」(請求項2)を提供する。これにより、基板及び露光装置の温度及び周辺雰囲気等の影響を受けることなく、基板温度を高精度で制御し、真空引き時の温度変化に起因する基板のパターン歪みを防止することのできる露光装置を提供することができる。   Secondly, the present invention provides an exposure apparatus for selectively irradiating a sensitive substrate with an energy beam under vacuum to form a pattern, a temperature raising means for raising the temperature of the substrate, and measuring the temperature of the substrate. There is provided an exposure apparatus comprising: a temperature measuring means for performing control; and a control means for controlling the temperature raising means based on a measurement result of the temperature measuring means. Thereby, without being affected by the temperature of the substrate and the exposure apparatus, the ambient atmosphere, etc., the exposure apparatus can control the substrate temperature with high accuracy and prevent the pattern distortion of the substrate caused by the temperature change during evacuation. Can be provided.

本発明は第3に、「前記温度計測手段は非接触型の温度計測センサであることを特徴とする請求項2に記載の露光装置」(請求項3)を提供する。これにより、非接触で基板の温度を計測することができるため、基板にゴミのつくこともなく、大掛かりな計測装置も必要なく、基板の種々の形状にも対応できる露光装置を提供することができる。   Thirdly, the present invention provides "the exposure apparatus according to claim 2, wherein the temperature measuring means is a non-contact type temperature measuring sensor" (claim 3). Accordingly, since the temperature of the substrate can be measured in a non-contact manner, there is no need for dust on the substrate, no large measuring device is required, and an exposure apparatus that can cope with various shapes of the substrate is provided. it can.

本発明は第4に、「前記温度計測手段はランプであることを特徴とする請求項2及び3に記載の露光装置」(請求項4)を提供する。これにより、非接触で基板の温度を昇温させることができるため、基板にゴミのつくこともなく、大掛かりな計測装置も必要無く、基板の種々の形状の形状にも対応できる露光装置を提供することができる。   Fourthly, the present invention provides "the exposure apparatus according to claims 2 and 3, wherein the temperature measuring means is a lamp" (claim 4). As a result, the temperature of the substrate can be raised in a non-contact manner, so that there is no dust on the substrate, no large measuring device is required, and an exposure apparatus that can handle various shapes of the substrate is provided. can do.

本発明は第5に、「前記昇温手段及び前記温度計測手段は、双方が大気中または真空中にあることを特徴とする請求項2から4に記載の露光装置」(請求項5)を提供する。これにより、計測の雰囲気に係わらず、大気中でも真空中でも高精度の基板温度制御が可能な露光装置を提供することができる。   According to a fifth aspect of the present invention, "the exposure apparatus according to any one of claims 2 to 4, wherein the temperature raising means and the temperature measuring means are both in the air or in a vacuum" (Claim 5). provide. Accordingly, it is possible to provide an exposure apparatus capable of highly accurate substrate temperature control in the air or in a vacuum regardless of the measurement atmosphere.

本発明は、基板を大気中から真空環境へ搬送する際の基板の温度制御に有効である。本発明によれば、真空引き時の温度変化に伴う基板の温度低下を相殺する際に、基板の温度制御を高精度に行なうことができ、基板パターン歪みを防ぐことができる。   The present invention is effective for temperature control of a substrate when the substrate is transported from the atmosphere to a vacuum environment. According to the present invention, the temperature control of the substrate can be performed with high accuracy and the substrate pattern distortion can be prevented when canceling the temperature decrease of the substrate due to the temperature change during evacuation.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。まず、図3を参照して、露光装置全体の構成を説明する。図3は、本発明の一実施例に係る露光装置の光学系全体における結像関係及び制御系の概要を示す図である。電子線露光装置100の上部には、光学鏡筒101が配置されている。光学鏡筒101には、真空ポンプ(図示されず)が接続されており、光学鏡筒101内を真空排気している。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, the configuration of the entire exposure apparatus will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a view showing an outline of the imaging relationship and the control system in the entire optical system of the exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. An optical barrel 101 is disposed on the electron beam exposure apparatus 100. A vacuum pump (not shown) is connected to the optical barrel 101, and the inside of the optical barrel 101 is evacuated.

光学鏡筒(マスクチャンバも含む)101の上部には、電子銃103が配置されており、下方に向けて電子線を放射する。電子銃103の下方には、順にコンデンサレンズ104、電子線偏向器105、マスクMが配置されている。   An electron gun 103 is disposed above the optical lens barrel (including the mask chamber) 101 and emits an electron beam downward. Under the electron gun 103, a condenser lens 104, an electron beam deflector 105, and a mask M are arranged in this order.

電子銃103から放射された電子線は、コンデンサレンズ104によって収束され、続いて、電子線偏向器105により図の横方向に順次走査され、光学系の視野内にあるマスクMの各小領域(サブフィールド)の照明が行われる。なお、照明光学系は、ビーム成形開口やブランキング開口等(図示されず)も有している。   The electron beam emitted from the electron gun 103 is converged by the condenser lens 104, and then sequentially scanned by the electron beam deflector 105 in the horizontal direction in the figure, and each small region (in the mask M within the field of view of the optical system) Subfield lighting is performed. The illumination optical system also has a beam shaping aperture, a blanking aperture, and the like (not shown).

マスクMは、マスクステージ111の上部に設けられたチャック110に静電吸着等により固定されている。マスクステージ111は、マウントボディ116に載置されている。 マスクステージ111には、図の左方に示す駆動装置112が接続されている。駆動装置112は、ドライバ114を介して、制御装置115に接続されている。また、マスクステージ111には、図の右方に示すレーザ干渉計113が設置されている。レーザ干渉計113は、制御装置115に接続されている。レーザ干渉計113で計測されたマスクステージ111の正確な位置情報が制御装置115に入力される。それに基づき、制御装置115からドライバ114に指令が送出され、駆動装置112が駆動される。このようにして、マスクステージ111の位置をリアルタイムで正確にフィードバック制御することができる。   The mask M is fixed to the chuck 110 provided on the mask stage 111 by electrostatic adsorption or the like. The mask stage 111 is placed on the mount body 116. A driving device 112 shown on the left side of the drawing is connected to the mask stage 111. The driving device 112 is connected to the control device 115 via the driver 114. The mask stage 111 is provided with a laser interferometer 113 shown on the right side of the drawing. The laser interferometer 113 is connected to the control device 115. Accurate position information of the mask stage 111 measured by the laser interferometer 113 is input to the control device 115. Based on this, a command is sent from the control device 115 to the driver 114, and the drive device 112 is driven. In this way, the position of the mask stage 111 can be accurately feedback controlled in real time.

マウントボディ116の下方には、ウエハチャンバ106(真空チャンバ)が示されている。ウエハチャンバ106には、真空ポンプ(図示されず)が接続されており、チャンバ内を真空排気している。ウエハチャンバ106には、真空ロードチャンバ33やロードロック室27等から構成されるウエハ搬送機構10が接続している。このウエハ搬送機構10については図1及び図2を参照して後述する。なお、図3に示すウエハ搬送機構10中の各符号は、図1及び図2中の符号に対応している。   Below the mount body 116, a wafer chamber 106 (vacuum chamber) is shown. A vacuum pump (not shown) is connected to the wafer chamber 106 to evacuate the chamber. A wafer transfer mechanism 10 including a vacuum load chamber 33 and a load lock chamber 27 is connected to the wafer chamber 106. The wafer transfer mechanism 10 will be described later with reference to FIGS. In addition, each code | symbol in the wafer conveyance mechanism 10 shown in FIG. 3 is equivalent to the code | symbol in FIG.1 and FIG.2.

ウエハチャンバ106内の投影光学系鏡筒(図示されず)には、プロジェクションレンズ124、偏向器125等が配置されている。さらにその下方のウエハチャンバ106の底面上には、ウエハステージ(精密機器)131が載置されている。ウエハステージ131の上部には、チャック130が設けられており、静電吸着等によりウエハWが固定されている。   A projection optical system barrel (not shown) in the wafer chamber 106 is provided with a projection lens 124, a deflector 125, and the like. Further, a wafer stage (precision device) 131 is placed on the bottom surface of the wafer chamber 106 below. A chuck 130 is provided above the wafer stage 131, and the wafer W is fixed by electrostatic adsorption or the like.

マスクMを通過した電子線は、プロジェクションレンズ124により収束される。プロジェクションレンズ124を通過した電子線は、偏向器125により偏向され、ウエハW上の所定の位置にマスクMの像が結像される。なお、投影光学系は、各種の収差補正レンズやコントラスト開口(図示されず)なども有している。   The electron beam that has passed through the mask M is converged by the projection lens 124. The electron beam that has passed through the projection lens 124 is deflected by the deflector 125, and an image of the mask M is formed at a predetermined position on the wafer W. The projection optical system also has various aberration correction lenses, a contrast aperture (not shown), and the like.

ウエハステージ131には、図の左方に示す駆動装置132が接続されている。駆動装置132は、ドライバ134を介して、制御装置115に接続されている。また、ウエハステージ131には、図の右方に示すレーザ干渉計133が設置されている。レーザ干渉計133は、制御装置115に接続されている。レーザ干渉計133で計測されたウエハステージ131の正確な位置情報が制御装置115に入力される。それに基づき、制御装置115からドライバ134に指令が送出され、駆動装置132が駆動される。このようにして、ウエハステージ131の位置をリアルタイムで正確にフィードバック制御することができる。   A driving device 132 shown on the left side of the drawing is connected to the wafer stage 131. The driving device 132 is connected to the control device 115 via the driver 134. The wafer stage 131 is provided with a laser interferometer 133 shown on the right side of the drawing. The laser interferometer 133 is connected to the control device 115. Accurate position information of the wafer stage 131 measured by the laser interferometer 133 is input to the control device 115. Based on this, a command is sent from the control device 115 to the driver 134, and the drive device 132 is driven. In this way, the position of the wafer stage 131 can be accurately feedback controlled in real time.

次に、上述の露光装置のウエハ搬送機構10について、図1及び図2を参照して説明する。図1は、本発明の一実施例に係るウエハ搬送機構を示す平面図である。図2は、ロボットアームがウエハを保持している状態を拡大して示す図である。図2(A)は、平面図であり、図2(B)は、側面図である。   Next, the wafer transfer mechanism 10 of the above-described exposure apparatus will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a plan view showing a wafer transfer mechanism according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged view showing a state where the robot arm holds the wafer. FIG. 2A is a plan view, and FIG. 2B is a side view.

複数枚のウエハが収容されるウエハカセット(容器)20、プリアライナ21、ロボットアーム23は、大気中に配置されている。ロボットアーム23の近傍には昇温手段(ランプ)24が配置されている。このランプ24はハロゲンランプであることが好ましい。また、真空ロードチャンバ33、プリアライナチャンバ41及び露光装置100は、真空に保たれている。   A wafer cassette (container) 20 for storing a plurality of wafers, a pre-aligner 21 and a robot arm 23 are arranged in the atmosphere. A temperature raising means (lamp) 24 is disposed in the vicinity of the robot arm 23. The lamp 24 is preferably a halogen lamp. Further, the vacuum load chamber 33, the pre-aligner chamber 41, and the exposure apparatus 100 are kept in a vacuum.

ロードロック室27の入口にはゲートバルブ29が設けられている。ロードロック室27は、ゲートバルブ31を介してウエハ真空ロードチャンバ33に接続している。同チャンバ33内には、真空ロボットアーム35が配置されている。   A gate valve 29 is provided at the inlet of the load lock chamber 27. The load lock chamber 27 is connected to the wafer vacuum load chamber 33 via the gate valve 31. A vacuum robot arm 35 is disposed in the chamber 33.

ウエハ真空ロードチャンバ33は、ゲートバルブ39を介してプリアライナチャンバ41に接続している。同チャンバ41内には、プリアライナ43が備えられている。
ウエハ真空ロードチャンバ33は、ゲートバルブ45を介して露光装置100のウエハチャンバ106に接続している。同チャンバ106内には、ウエハステージ131が備えられており、同ステージ131上にはウエハホルダ130が設けられている。
Wafer vacuum load chamber 33 is connected to pre-aligner chamber 41 via gate valve 39. A pre-aligner 43 is provided in the chamber 41.
Wafer vacuum load chamber 33 is connected to wafer chamber 106 of exposure apparatus 100 through gate valve 45. A wafer stage 131 is provided in the chamber 106, and a wafer holder 130 is provided on the stage 131.

図2(B)に示すように、ランプ24の上方には、温度計測手段(温度センサ)26が配置されている。温度センサ26は、ウエハWの表面の実際の温度を計測し温度測定値を得る。温度センサ26は、制御装置25に接続されており、温度測定値を制御装置25に送る。制御装置25は、温度センサ26から送られた温度測定値に基づいて、ランプ24を操作して、ランプ24の照射時間等を制御する。   As shown in FIG. 2B, a temperature measuring means (temperature sensor) 26 is disposed above the lamp 24. The temperature sensor 26 measures the actual temperature of the surface of the wafer W and obtains a temperature measurement value. The temperature sensor 26 is connected to the control device 25 and sends a temperature measurement value to the control device 25. The control device 25 operates the lamp 24 based on the temperature measurement value sent from the temperature sensor 26 to control the irradiation time of the lamp 24 and the like.

なお、制御装置25及び温度センサ26は、図1及び図2(A)では省略されている。以下に、ウエハWをカセット20から露光装置100内に搬送する手順について、図1及び図2を参照して説明する。   Note that the control device 25 and the temperature sensor 26 are omitted in FIGS. 1 and 2A. Hereinafter, a procedure for transporting the wafer W from the cassette 20 into the exposure apparatus 100 will be described with reference to FIGS.

まず、大気中において、図2(A)に示すように、ロボットアーム23でカセット20からウエハWを一枚取り出し、プリアライナ21に載置する。そして、プリアライナ21においてウエハWのプリアライメントを行う。   First, as shown in FIG. 2A, one wafer W is taken out from the cassette 20 by the robot arm 23 and placed on the pre-aligner 21 in the atmosphere. Then, pre-alignment of the wafer W is performed in the pre-aligner 21.

プリアライメントの終了後、プリアライナ21からロボットアーム23でウエハWを取り出す。そして、図2(B)に示すように、ウエハWを昇温手段(ランプ)24の上方に移動させ、ランプ24を照射させてウエハWを加熱する。ここで、ランプ24を照射する時間は、一例で5〜8秒である。   After the pre-alignment is completed, the wafer W is taken out from the pre-aligner 21 by the robot arm 23. Then, as shown in FIG. 2B, the wafer W is moved above the temperature raising means (lamp) 24 and irradiated with the lamp 24 to heat the wafer W. Here, the time for irradiating the lamp 24 is 5 to 8 seconds as an example.

上述のように、ランプ24を用いてウエハWを加熱して、真空引き時の温度変化に伴うウエハWの温度低下を相殺する際には、基板や露光装置の温度及び周辺雰囲気等の影響により、ウエハWが所望の温度まで加熱されないことがある。そこで、本実施例では、ランプ照射時間を調整することにより、ウエハWがランプ24によって所望の温度まで加熱されるようにする。   As described above, when the wafer W is heated using the lamp 24 to cancel the temperature decrease of the wafer W due to the temperature change during evacuation, the temperature of the substrate and the exposure apparatus, the ambient atmosphere, and the like are affected. The wafer W may not be heated to a desired temperature. Therefore, in this embodiment, the wafer W is heated to a desired temperature by the lamp 24 by adjusting the lamp irradiation time.

ここで、ランプ24の照射時間を制御する方法について説明する。まず、真空排気時の気体の断熱膨張によるウエハWの設定温度変化から、ロードロック室27にウエハWを搬入する直前のウエハWの温度を予め求めておく。また、ランプ24の照射時間とウエハWの温度上昇との関係について予め測定を行い、測定データを制御装置25に持たせておく。更に、ランプ24の照射を停止した後の照射時間とウエハWの温度上昇との関係について予め測定を行い、測定データを制御装置25に持たせておく。   Here, a method for controlling the irradiation time of the lamp 24 will be described. First, the temperature of the wafer W immediately before the wafer W is loaded into the load lock chamber 27 is obtained in advance from the change in the set temperature of the wafer W due to the adiabatic expansion of the gas during evacuation. Further, the relationship between the irradiation time of the lamp 24 and the temperature rise of the wafer W is measured in advance, and the measurement data is stored in the control device 25. Further, the relationship between the irradiation time after the irradiation of the lamp 24 is stopped and the temperature rise of the wafer W is measured in advance, and measurement data is stored in the control device 25.

次に、昇温させる温度とランプ24の出力等から、ランプ24の照射時間(通常値)を事前に設定する。そして、温度センサ26から送られた温度測定値と上記の測定データとを比較して、ランプ24の照射時間を調整する。具体的には、温度測定値が、通常値を設定した際のランプ24の出力と同じに維持されている場合には、照射時間を通常値のままにしてランプ24を照射する。また、温度測定値が通常値を設定した際のランプ24の出力より低下している場合には、上記の測定データに基づいて、ウエハが所定の温度となるようにランプ24の照射時間を延長する。   Next, the irradiation time (normal value) of the lamp 24 is set in advance from the temperature to be raised, the output of the lamp 24, and the like. And the temperature measurement value sent from the temperature sensor 26 and said measurement data are compared, and the irradiation time of the lamp | ramp 24 is adjusted. Specifically, when the temperature measurement value is maintained to be the same as the output of the lamp 24 when the normal value is set, the lamp 24 is irradiated with the irradiation time kept at the normal value. If the temperature measurement value is lower than the output of the lamp 24 when the normal value is set, the irradiation time of the lamp 24 is extended so that the wafer has a predetermined temperature based on the measurement data. To do.

その後、ゲートバルブ29を開けて、ウエハWをロードロック室27に搬送する。そして、ゲートバルブ29を閉めて、ロードロック室27の真空引きを行う。ロードロック室27が目的の真空度に達したら、真空ロードチャンバ33側のゲートバルブ31を開いて、真空ロボットアーム35で、ロードロック室27からウエハWを取り出して、プリアライナチャンバ41内のプリアライナ43上に載置する。そして、プリアライナ43においてより高精度なプリアライメントを行う。   Thereafter, the gate valve 29 is opened, and the wafer W is transferred to the load lock chamber 27. Then, the gate valve 29 is closed and the load lock chamber 27 is evacuated. When the load lock chamber 27 reaches the desired degree of vacuum, the gate valve 31 on the vacuum load chamber 33 side is opened, the wafer W is taken out from the load lock chamber 27 by the vacuum robot arm 35, and the prealigner in the prealigner chamber 41 is removed. 43. Then, the prealigner 43 performs higher-precision prealignment.

アライメントの終了後、真空ロボットアーム35で、プリアライナチャンバ41からウエハWを取り出し、ゲートバルブ45を開けて露光装置100に搬送する。そして、ウエハをウエハチャンバ106内のウエハステージ131上のウエハホルダ130に載置する。   After the alignment is completed, the vacuum robot arm 35 takes out the wafer W from the pre-aligner chamber 41, opens the gate valve 45, and carries it to the exposure apparatus 100. Then, the wafer is placed on the wafer holder 130 on the wafer stage 131 in the wafer chamber 106.

なお、本実施例においては、ランプ24の照射時間を調整しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ランプ24への給電電圧を上げて、ランプ24の出力を高めてもよい。また、ランプ24への供給電圧と時間を同時に制御するようにしても構わない。   In this embodiment, the irradiation time of the lamp 24 is adjusted, but the present invention is not limited to this. For example, the power supply voltage to the lamp 24 may be increased to increase the output of the lamp 24. Further, the voltage supplied to the lamp 24 and the time may be controlled simultaneously.

また、本実施例においては、基板としてウエハを用いた実施例を示したが、基板としては、電子ビーム露光装置やX線露光装置等で使用されるマスク(レチクル)であっても構わない。基板を昇温させるのに必要な時間、ランプの出力は、ウエハの場合と異なる場合があるが、全く同様の装置及び手順で行なうことができ、また、全く同様の効果が得られる。   Further, in this embodiment, an embodiment using a wafer as a substrate has been shown, but the substrate may be a mask (reticle) used in an electron beam exposure apparatus, an X-ray exposure apparatus, or the like. Although the time required to raise the temperature of the substrate and the output of the lamp may be different from those of the wafer, the same apparatus and procedure can be used and the same effect can be obtained.

また、本実施例においては、昇温手段と温度計測手段を大気中に配置したが、真空中に配置しても構わない。また、プリアライナとロードロック室の間に昇温手段と温度計測手段を配置したが、大気中の他の場所でもかまわない。   In the present embodiment, the temperature raising means and the temperature measuring means are disposed in the atmosphere, but may be disposed in a vacuum. Further, although the temperature raising means and the temperature measuring means are disposed between the pre-aligner and the load lock chamber, it may be located in other places in the atmosphere.

また、本実施例においては昇温手段にランプを用いたが、ホットプレート等、他の昇温手段を用いても構わない。
更に、本実施例においては、昇温手段と温度計測手段はそれぞれ1つを用いた例を示したが、複数の昇温手段と温度計測手段を備えていても構わない。複数の温度計測手段で計測することにより高い計測精度の測定値を得ることができ、また、複数の昇温手段で基板を昇温させることにより、基板のむらの無い昇温が可能となる。更に、各昇温手段及び温度計測手段はほぼ同じ場所に配置しても、それぞれが離れた場所となるように配置しても良い。一方が大気中に、他方が真空中に在っても構わない。
In this embodiment, the lamp is used as the temperature raising means, but other temperature raising means such as a hot plate may be used.
Further, in this embodiment, an example in which one temperature raising means and one temperature measuring means are used is shown, but a plurality of temperature raising means and temperature measuring means may be provided. By measuring with a plurality of temperature measuring means, a measurement value with high measurement accuracy can be obtained, and by raising the temperature of the substrate with the plurality of temperature raising means, it is possible to raise the temperature without unevenness of the substrate. Further, the temperature raising means and the temperature measuring means may be arranged at substantially the same place, or may be arranged so as to be separated from each other. One may be in the atmosphere and the other in a vacuum.

本発明の一実施例に係るウエハ搬送機構を示す平面図である。It is a top view which shows the wafer conveyance mechanism which concerns on one Example of this invention. 本発明の一実施例に係るロボットアームがウエハを保持している状態を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows the state in which the robot arm which concerns on one Example of this invention is holding the wafer. 本発明の一実施例に係る露光装置の光学系全体における結像関係及び制御系の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline of the imaging relationship in the whole optical system of the exposure apparatus which concerns on one Example of this invention, and a control system. ウエハの搬送機構の従来例を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically the prior art example of the conveyance mechanism of a wafer.

符号の説明Explanation of symbols

10 ウエハ搬送機構
20 ウエハカセット(容器)
21 プリアライナ
23 ロボットアーム
24 ランプ
25 制御装置
26 温度センサ
27 ロードロック室
29 ゲートバルブ
33 真空ロードチャンバ
35 真空ロボットアーム
39 ゲートバルブ
41 プリアライナチャンバ
43 プリアライナ
45 ゲートバルブ
W ウエハ
M マスク
100 電子線露光装置
101 光学鏡筒
103 電子銃
104 コンデンサレンズ
105 電子線偏向器
106 ウエハチャンバ
110 チャック
111 マスクステージ
112 駆動装置
113 レーザ干渉計
114 ドライバ
115 制御装置
116 マウントボディ
124 プロジェクションレンズ
125 偏向器
130 チャック
131 ウエハステージ
132 駆動装置
133 レーザ干渉計
134 ドライバ
10 Wafer transfer mechanism 20 Wafer cassette (container)
21 Pre-aligner 23 Robot arm 24 Lamp 25 Controller 26 Temperature sensor 27 Load lock chamber 29 Gate valve 33 Vacuum load chamber 35 Vacuum robot arm 39 Gate valve 41 Pre-aligner chamber 43 Pre-aligner 45 Gate valve W Wafer M Mask 100 Electron beam exposure device 101 Optical barrel 103 Electron gun 104 Condenser lens 105 Electron beam deflector 106 Wafer chamber 110 Chuck 111 Mask stage 112 Drive device 113 Laser interferometer 114 Driver 115 Control device 116 Mount body 124 Projection lens 125 Deflector 130 Chuck 131 Wafer stage 132 Drive Equipment 133 Laser interferometer 134 Driver

Claims (5)

真空下において感応基板上にエネルギー線を選択的に照射してパターンを形成する露光方法であって、
前記前記基板の温度を計測する温度計測手段の計測結果により前記基板を昇温させる昇温手段を制御することを特徴とする露光方法。
An exposure method for forming a pattern by selectively irradiating an energy beam onto a sensitive substrate under vacuum,
An exposure method comprising: controlling a temperature raising means for raising the temperature of the substrate based on a measurement result of a temperature measuring means for measuring the temperature of the substrate.
真空下において感応基板上にエネルギー線を選択的に照射してパターンを形成する露光装置であって、
基板を昇温させる昇温手段と、前記基板の温度を計測する温度計測手段と、前記温度計測手段の計測結果により前記昇温手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする露光装置。
An exposure apparatus that selectively irradiates energy rays onto a sensitive substrate under vacuum to form a pattern,
An exposure apparatus comprising: a temperature raising means for raising the temperature of the substrate; a temperature measuring means for measuring the temperature of the substrate; and a control means for controlling the temperature raising means based on a measurement result of the temperature measuring means.
前記温度計測手段は非接触型の温度計測センサであることを特徴とする請求項2に記載の露光装置。 The exposure apparatus according to claim 2, wherein the temperature measuring unit is a non-contact type temperature measuring sensor. 前記温度計測手段はランプであることを特徴とする請求項2及び3に記載の露光装置。 4. An exposure apparatus according to claim 2, wherein the temperature measuring means is a lamp. 前記昇温手段及び前記温度計測手段は、双方が大気中または真空中にあることを特徴とする請求項2から4に記載の露光装置。 5. An exposure apparatus according to claim 2, wherein both the temperature raising means and the temperature measuring means are in the atmosphere or in a vacuum.
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