JP2010267684A - 露光方法及び装置、並びに基板温度調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】露光工程のスループットを殆ど低下させることなく、露光中の基板の温度変化を少なくする。
【解決手段】照明光ＩＬでウエハＷ上にレチクルＲのパターンの像を露光する露光装置において、位置Ａ１にあるウエハの温度分布を計測する温度計測ユニット２８と、温度計測ユニット２８で計測されるウエハの温度分布に基づいて、ウエハステージＷＳＴ上のウエハホルダ２０の温度分布と露光前のウエハの温度分布とが等しくなるように、位置Ａ２にある露光前のウエハの温度分布を調整する温度調整テーブル４０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、露光光で基板上にパターンを露光する露光技術、露光対象の基板の温度を調整する基板温度調整技術、及びその露光技術を用いるデバイス製造方法に関する。

半導体素子等を製造する際に、レチクル（又はフォトマスク等）のパターンをフォトレジストが塗布されたウエハ（又はガラスプレート等）上の各ショット領域に転写するために使用される露光装置においては、防塵性能を高めて結像特性を常に所望の状態に維持するために、露光光でレチクルのパターンを介してウエハステージに保持されているウエハを露光する露光本体部はチャンバ内に収納され、このチャンバ内には所定温度に制御された清浄な気体（例えばドライエアー）が例えばダウンフロー方式で供給されている。

また、コータ・デベロッパから露光装置に搬送されて来るウエハの温度は、通常は露光装置が収納されているチャンバ内の気体の温度よりも高くなっている。そこで、露光装置においてコータ・デベロッパからウエハを受け取る部分には、ウエハの温度をチャンバ内の気体の温度まで冷却するクールプレートが備えられている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−７６５７９号公報

しかしながら、クールプレートからウエハステージに搬送されるウエハには僅かな温度のばらつきが残存していることがある。このような温度のばらつきがあるウエハを、ウエハホルダを介してウエハステージ上にロードすると、ウエハの温度分布とウエハホルダの温度分布との相違から、露光中にウエハの熱変形によってウエハ上の複数のショット領域の配列が次第に変化して、重ね合わせ精度が低下する恐れがある。

また、ウエハの温度をより均一にするために、ウエハをクールプレート上に載置しておく時間を長くすると、露光工程のスループットが低下する。
本発明はこのような事情に鑑み、露光工程のスループットを殆ど低下させることなく、露光中のウエハ等の基板の温度変化を少なくできる露光技術、この露光技術を用いるデバイス製造技術、及びその露光技術を用いる際に使用可能な基板温度調整技術を提供することを目的とする。

本発明による露光方法は、露光光で基板上にパターンを露光する露光方法において、第１基板の温度分布情報を計測し、その第１基板の温度分布情報に基づいて、露光前の第２基板の温度分布を調整するものである。
また、本発明による露光装置は、露光光で基板上にパターンを露光する露光装置において、第１基板の温度分布情報を計測する温度計測装置と、その温度計測装置で計測される温度分布情報に基づいて、露光前の第２基板の温度分布を調整する温度分布調整装置と、を備えるものである。

また、本発明によるデバイス製造方法は、本発明の露光方法又は露光装置を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、その感光層のパターンが形成された基板を処理することと、を含むものである。
また、本発明による基板温度調整装置は、露光対象の基板の温度分布を調整する装置であって、第１基板の温度分布情報を計測する温度計測装置と、その温度計測装置で計測される温度分布情報に基づいて、第２基板の温度分布を調整する温度分布調整装置と、を備えるものである。

本発明の露光方法又は露光装置によれば、露光前又は露光後の第１基板の温度分布情報に基づいて、例えば露光装置側の基板保持部の温度分布と第２基板の温度分布とが等しくなるように、露光前の第２基板の温度分布を調整することによって、露光中の第２基板の温度変化（熱変形量の変動）を少なくできる。従って、露光工程のスループットを殆ど低下させることなく、重ね合わせ精度を向上できる。

本発明の実施形態の一例の露光装置の概略構成を示す斜視図である。 （Ａ）は図１中の温度制御ユニット２８の概略構成を示す斜視図、（Ｂ）は図２（Ａ）の温度制御ユニット２８を示す正面図、（Ｃ）は温度計測対象物とのギャップと計測される温度との関係の一例を示す図である。 （Ａ）は図１中の温度調整テーブル４０を示す平面図、（Ｂ）は図３（Ａ）のＢＢ線に沿う断面図である。 実施形態のウエハの温度調整動作の一例を示すフローチャートである。 （Ａ）はウエハの計測される温度分布の一例を示す図、（Ｂ）は図５（Ａ）のウエハに対応して温度調整テーブル４０に設定される温度分布を示す図である。 （Ａ）は実施形態の他の例において、ウエハホルダの温度分布の一例を示す図、（Ｂ）は露光後のウエハについて計測される温度分布を示す図、（Ｃ）は図６（Ｂ）の温度分布に対応して温度調整テーブル４０に設定される温度分布を示す図である。 電子デバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態の一例につき図１〜図５を参照して説明する。
図１は、本実施形態のスキャニングステッパーよりなる走査露光型の露光装置（投影露光装置）１００の概略構成を示す。図１において、露光装置１００は、露光光源（不図示）と、この露光光源からの露光用の照明光（露光光）ＩＬによりレチクルＲ（マスク）のパターン面（ここでは下面）の照明領域１８Ｒを照明する照明光学系ＩＬＳとを備えている。さらに、露光装置１００は、レチクルＲを移動するレチクルステージＲＳＴと、照明光ＩＬのもとでレチクルＲの照明領域１８Ｒ内のパターンの像をウエハＷ（基板）の表面の露光領域１８Ｗに形成する投影光学系ＰＬと、ウエハＷの位置決め及び移動を行うウエハステージＷＳＴと、装置全体の動作を統括制御するコンピュータよりなる主制御系２と、ウエハローダ系９と、ウエハ・アンローダ系１０と、その他の駆動系等とを備えている。

また、レチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＬ、及びウエハステージＷＳＴを含む露光本体部は、気密化されたチャンバ（不図示）内に収納され、このチャンバ内には所定温度（例えば２０℃〜２５℃内の所定の温度）に制御されて、かつ高度に防塵が行われた気体（例えばドライエアー）がダウンフロー方式で供給されている。
以下、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面（本実施形態ではほぼ水平面に平行）内の直交する２方向にＸ軸及びＹ軸を取り、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に平行な軸の回りの回転（傾斜）方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向として説明を行う。本実施形態では、Ｙ軸に平行な方向（Ｙ方向）が、走査露光時のレチクルＲ及びウエハＷの走査方向である。

上記の露光光源としては、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）が使用されている。露光光源としては、その外にＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）などの紫外パルスレーザ光源、ＹＡＧレーザの高調波発生装置、固体レーザ（半導体レーザなど）の高調波発生装置、又は水銀ランプ等の放電ランプなども使用することができる。
照明光学系ＩＬＳは、例えば米国特許出願公開第２００３／００２５８９０号明細書などに開示されるように、オプティカルインテグレータ（フライアイレンズ、ロッドインテグレータ、回折光学素子など）等を含む照度均一化光学系、固定及び可変のレチクルブラインド（固定及び可変の視野絞り）、並びにコンデンサ光学系等を含んでいる。照明光学系ＩＬＳは、レチクルブラインドで規定及び開閉されるレチクルＲのパターン領域上の照明領域１８Ｒを照明光ＩＬによりほぼ均一な照度分布で照明する。照明領域１８Ｒは一例としてＸ方向（非走査方向）に細長い長方形である。また、通常照明、２極若しくは４極照明、又は輪帯照明等の照明条件に応じて、照明光学系ＩＬＳ内の瞳面（射出瞳と共役な面）における照明光ＩＬの強度分布が、不図示の設定機構によって光軸を中心とする円形領域、光軸から偏心した２つ若しくは４つの部分領域、又は光軸を中心とする輪帯状領域等に切り換えられる。

照明光ＩＬのもとで、レチクルＲの照明領域１８Ｒ内のパターン（回路パターン）は、両側（又はウエハＷ側に片側）テレセントリックの投影光学系ＰＬを介して所定の投影倍率β（例えば１／４，１／５等の縮小倍率）で、ウエハＷの一つのショット領域ＳＡ上の露光領域１８Ｗ（照明領域１８Ｒと共役な領域）に投影される。通常の露光時には、レチクルＲのパターン面は投影光学系ＰＬの物体面上に配置され、ウエハＷの表面（露光面）は投影光学系ＰＬの像面上に配置される。投影光学系ＰＬは屈折系であるが、その他に反射屈折系等も使用可能である。また、ウエハＷ（基板）は、例えばシリコン又はＳＯＩ(silicon on insulator)よりなる直径が２００ｍｍ、３００ｍｍ、又は４５０ｍｍ等の円板状の基材上にフォトレジスト（感光材料）を塗布したものである。

図１において、レチクルＲはレチクルホルダ（不図示）を介してレチクルステージＲＳＴ上に吸着保持され、レチクルステージＲＳＴはレチクルベース１２のＸＹ平面に平行な上面にエアベアリングを介して載置されている。レチクルステージＲＳＴは、レチクルベース１２上でＹ方向に一定速度で移動可能であり、かつＸ方向、Ｙ方向の位置、及びθｚ方向の回転角の微調整を行うことができる。レチクルステージＲＳＴの少なくともＸ方向、Ｙ方向の位置、及びθｚ方向の回転角を含む２次元的な位置情報は、例えばＸ軸のレーザ干渉計１４Ｘと、Ｙ軸の２軸のレーザ干渉計１４ＹＡ，１４ＹＢとを含むレチクル側干渉計システムによって計測され、その計測結果がステージ駆動系４及び主制御系２に供給される。ステージ駆動系４は、その位置情報及び主制御系２からの制御情報に基づいて、不図示の駆動機構（リニアモータなど）を介してレチクルステージＲＳＴの位置、速度、及び回転角を制御する。

一方、ウエハＷは、ウエハステージＷＳＴ上に保持され、ウエハステージＷＳＴは、ウエハベース２６のＸＹ平面に平行な上面をエアベアリングを介してＸ方向、Ｙ方向に移動するＸＹステージ２４と、ウエハホルダ２０を介してウエハＷを真空吸着して保持するＺチルトステージ２２とを備えている。Ｚチルトステージ２２は、例えば米国特許第５，４４８，３３２号明細書等に開示されるものと同様の構成の斜入射方式の多点のオートフォーカスセンサ（不図示）の計測値に基づいて、ウエハＷの表面が投影光学系ＰＬの像面に合焦されるように、Ｚチルトステージ２２の上部（ウエハＷ）の光軸ＡＸ方向の位置（フォーカス位置）、及びθｘ、θｙ方向の回転角を制御する。

また、例えばＸ軸の２軸のレーザ干渉計３６ＸＰ，３６ＸＦ及びＹ軸の２軸のレーザ干渉計３６ＹＡ，３６ＹＢを含むウエハ側干渉計システムによって、Ｚチルトステージ２２（ウエハＷ）の少なくともＸ方向、Ｙ方向の位置、及びθｚ方向の回転角を含むウエハステージＷＳＴの２次元的な位置情報が計測され、計測結果がステージ駆動系４及び主制御系２に供給される。ステージ駆動系４は、その位置情報及び主制御系２からの制御情報に基づいて、不図示の駆動機構（リニアモータなど）を介して、ウエハステージＷＳＴ（ＸＹステージ２４）の２次元的な位置を制御する。

また、投影光学系ＰＬの＋Ｙ方向の側面に配置されたオフアクシス方式で例えば画像処理方式のウエハアライメント系３８の計測結果、及びレチクルアライメント系（不図示）によって計測されるレチクルＲのアライメントマーク（不図示）の位置の計測結果はアライメント制御系（不図示）に供給される。アライメント制御系はその計測結果に基づいてレチクルＲ及びウエハＷのアライメントを行う。Ｚチルトステージ２２上のウエハＷの近傍には、レチクルＲのパターンの像とウエハアライメント系３８の検出中心との位置関係（ベースライン）を求めるための基準マークが形成された基準部材（不図示）も固定されている。

露光時には、照明光学系ＩＬＳからの照明光ＩＬで照明領域１８Ｒを照明し、レチクルＲの照明領域１８Ｒ内のパターンの投影光学系ＰＬによる像をウエハＷ上の一つのショット領域ＳＡ上に露光しつつ、レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴを駆動して、レチクルＲとウエハＷとをＹ方向に投影倍率βを速度比として同期して移動することで、当該ショット領域ＳＡにレチクルＲのパターンの像が走査露光される。その後、ウエハステージＷＳＴを駆動してウエハＷをＸ方向、Ｙ方向にステップ移動する動作と、その走査露光動作とを繰り返すことによって、ステップ・アンド・スキャン方式でウエハＷ上の各ショット領域にレチクルＲのパターン像が露光される。

さて、この露光動作の開始時に、ウエハＷの温度分布とウエハホルダ２０の温度分布とが異なっていると、露光中にウエハＷが次第に熱変形し、ウエハＷ上の複数のショット領域の配列（ショット配列）が僅かに変化する。そのため、重ね合わせ露光時には、重ね合わせ精度が低下する。なお、仮に露光開始時にウエハＷの熱変形によって、ショット配列が熱変形がない場合に対して変化していても、ウエハＷのアライメントによって正確にショット配列を計測できる。従って、露光中にウエハＷの熱変形量が殆ど変化しない場合には、重ね合わせ精度は低下しない。

そこで、本実施形態の露光装置１００は、露光対象のウエハＷの温度分布をウエハホルダ２０の温度分布に合わせるためのウエハの温度制御装置を備えている。この温度制御装置は、ウエハローダ系９上の位置Ａ１に保持されている露光前のウエハＷの温度分布を非接触に高精度に計測する温度計測ユニット２８と、温度計測ユニット２８で計測された温度分布に基づいて、その上の位置Ａ２にある露光前のウエハＷの温度分布を調整する温度調整テーブル４０と、温度計測ユニット２８の計測結果を処理して温度調整テーブル４０の温度分布を制御する温度制御系６とを備えている。温度制御系６は主制御系２によって制御されている。

図２（Ａ）は図１中の温度計測ユニット２８の概略構成を示し、図２（Ｂ）は温度計測ユニット２８を示す正面図である。図２（Ａ）において、温度計測ユニット２８は、温度計測対象のウエハＷの表面からギャップｇだけ離れたＸＹ平面に平行な平面内に、Ｘ方向及びＹ方向に間隔ＳＰで配置された多数の温度センサ３０と、多数の温度センサ３０を覆うように上方に配置された円板状の固定板２９と、多数の温度センサ３０をそれぞれ固定板２９に連結する支持部材３１とを備えている。多数の温度センサ３０は、計測対象のウエハＷの表面よりも広い円形の領域に配置され、固定板２９は不図示のフレームに支持されている。また、温度センサ３０の間隔ＳＰ（位置の計測分解能）は、例えばウエハＷの直径の１／１０以下程度である。

温度センサ３０としては、一例として高精度で応答速度の速いブリッジ型のサーミスタ温度センサが使用できる。なお、本実施形態では、後述のように、温度センサ３０の応答速度を補償しているため、温度センサ３０としては、熱電対又は白金抵抗測温体等も使用可能である。さらに、図２（Ｂ）に示すように、固定板２９及び多数の温度センサ３０の間の空間には、断熱材３２が充填されている。これによって、各温度センサ３０の温度が他の温度センサ３０に影響を与えることがない。

ここで、温度センサ３０とウエハＷの表面とのギャップｇを設定するために、図２（Ｃ）に、温度が設定できる所定の壁面の温度を階段状に変化させた場合の、その壁面から空気中でギャップｇだけ離れた位置の計測点における温度のステップ応答の実測結果の一例を示す。図２（Ｃ）において、横軸は経過時間ｔ［ｓ」、縦軸はギャップｇ［ｍｍ」である。また、図２（Ｃ）の曲線Ｃ２、曲線Ｃ１、及び曲線Ｃ３は、それぞれ例えば壁面の温度を１ｄｅｇ変化させた場合に、その計測点における温度変化が壁面の温度変化の８０％、９０％、及び９５％となる場合のギャップｇ及び経過時間ｔを表している。例えば曲線Ｃ１（９０％応答）より、壁面から０．６ｍｍ離れた位置では、壁面の温度変化後に０．５秒程度経過すると、その温度変化の９０％の変化を検出できることになる。これはウエハＷと温度センサ３０との間のギャップｇに関しても当てはまる。

本実施形態では、例えば温度計測精度を０．０１ｄｅｇとして、９０％の精度で１秒以内にウエハＷの温度を非接触に計測するためには、ウエハＷと温度センサ３０とのギャップｇを０．８ｍｍ程度以下に設定すればよい。また、温度センサ３０の応答速度を補償するために、一次応答を考慮するものとする。この場合、各温度センサ３０の応答速度の既知の時定数をτｃ、その温度センサ３０の温度の計測値をｃｍ（ｔ）、その温度センサ３０に対向する部分のウエハＷの真の温度をｃ（ｔ）とすると、以下の関係が成立する。なお、時定数τｃは、ギャップｇの位置にある物体の温度が目標とする精度で温度センサ３０の位置での温度になるまでの時間をも考慮した時定数であってもよい。

ｄｃｍ（ｔ）／ｄｔ＝｛ｃ（ｔ）−ｃｍ（ｔ）｝／τｃ …（１）
式（１）を差分形式にして真の温度ｃ（ｔ）について解くと次のようになる。なお、Δｔは温度センサ３０の温度のサンプリング間隔である。
ｃ（ｔ）＝ｃｍ（ｔ）＋τｃ｛ｃｍ（ｔ）−ｃｍ（ｔ−Δｔ）｝／Δｔ …（２）
図１の温度制御系６内の温度計測部は、式（２）に基づいて各温度センサ３０の温度の計測値ｃｍ（ｔ）からそれに対向する部分のウエハＷの真の温度ｃ（ｔ）を求める。これによって、ウエハＷの全面の温度分布を非接触に高精度に、かつ高速に計測できる。

また、式（２）のような時定数補償を行う場合、計測時のノイズ成分を拡大するため、温度センサ３０としては少なくとも計測精度０．０１ｄｅｇの１０倍程度の計測精度、即ち０．００１ｄｅｇ（１ｍｄｅｇ）程度の計測精度が必要である。
なお、ウエハＷの温度分布を非接触で計測するために、例えば赤外線を用いたサーモグラフィを適用した場合、サーモグラフィの常温付近での計測精度は分解能で０．５〜０．１ｄｅｇ程度である。そのため、ウエハＷの温度分布を高精度に制御するためには、サーモグラフィでは計測精度が十分でない恐れがある。

次に、図３（Ａ）は図１中の温度調整テーブル４０を示す平面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＢＢ線に沿う断面図である。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）において、温度調整テーブル４０は、全体として円板状のテーブル４１を備え、テーブル４１の表面は、溝４１ａによって開き角がほぼ９０°の中央の４箇所の扇形のブロック部Ａ１１，Ａ２１，Ａ３１，Ａ４１と、それを囲む開き角がほぼ９０°の４箇所の扇形のブロック部Ａ１２，Ａ２２，Ａ３２，Ａ４２と、さらにそれを囲む開き角がほぼ９０°の４箇所の扇形のブロック部Ａ１３，Ａ２３，Ａ３３，Ａ４３とに分かれている。そして、テーブル４１上にウエハＷを載置すると、外側のブロック部Ａ１３〜Ａ４３の途中にウエハＷの輪郭が収まる。なお、テーブル４１の表面の複数のブロック部Ａｉｊ（ｉ＝１〜４，ｊ＝１〜３）への分割方法及び分割数は任意であり、テーブル４１の表面を例えばＸ方向、Ｙ方向に同じ幅の多数の正方形のブロック部に分割してもよい。

また、テーブル４１の各ブロック部Ａｉｊにはそれぞれ温度センサ４２が埋め込まれ、各温度センサ４２の計測値が図１の温度制御系６内の温度分布制御部６ｂに供給されている。さらに、テーブル４１の各ブロック部Ａｉｊの裏面はそれぞれ凹部に加工され、その凹部にペルチェ素子のような吸熱素子４３が固定されている。温度分布制御部６ｂが、温度センサ４２の計測値が目標温度になるように、対応する吸熱素子４３による吸熱量を制御する。テーブル４１、各温度センサ４２、及び各吸熱素子４３を含んで温度調整テーブル４０が構成されている。温度分布制御部６ｂによって、温度調整テーブル４０のウエハＷが載置される多数のブロック部Ａｉｊの温度分布、ひいてはその上のウエハＷの温度分布をブロック部Ａｉｊを単位として任意の分布に設定可能である。温度制御系６の記憶部には、温度計測ユニット２８の多数の温度センサ３０の配列と、温度調整テーブル４０の複数のブロック部Ａｉｊとの対応関係を示す情報が記憶されている。なお、各ブロック部Ａｉｊの間の溝４１ａには断熱材を充填してもよい。

また、各吸熱素子４３の裏面には排熱用の冷却用配管４５の一部が接合されている。冷却用配管４５には、露光本体部を収納するチャンバ（不図示）の外部にある冷却装置４４から所定温度に冷却された冷媒Ｃｏが循環するように供給されている。冷却装置４４の動作も温度分布制御部６ｂによって制御される。これによって、多数の吸熱素子４３を動作させた場合でも、チャンバ内の温度が局所的に上昇することが防止される。なお、吸熱素子４３を用いる代わりに、各ブロック部Ａｉｊの裏面に連結される個々の配管内の冷媒の温度を制御するようにしてもよい。

次に、本実施形態の露光装置１００において、例えば１ロットのウエハの露光中に各ウエハの温度を制御する動作の一例につき図４のフローチャートを参照して説明する。このときの動作は主に主制御系２及び温度制御系６によって制御される。この場合、図１のウエハホルダ２０の温度は例えばチャンバ内の気体の温度とほぼ同じ一定の温度（以下、これを目標温度ＴＡとする）であるとする。即ち、ウエハホルダ２０の温度分布は一様であり、露光対象のウエハの目標とする温度分布も一様である。

先ず、図４のステップ１０１において、コータ・デベロッパ（不図示）から図１の露光装置１００のウエハローダ系９に、フォトレジストが塗布された未露光のウエハ（ウエハＷとする）を受取る。次のステップ１０２において、ウエハローダ系９を駆動して、ウエハＷを温度計測ユニット２８の下方の位置Ａ１に移動する。そして、温度計測ユニット２８でウエハＷの温度分布を計測し、計測結果を温度制御系６内の記憶部に記憶する。この直後のステップ１０３において、温度制御系６の温度分布制御部６ｂは、図３（Ａ）の温度調整テーブル４０（テーブル４１）の複数のブロック部Ａｉｊ（ｉ＝１〜４，ｊ＝１〜３）の温度分布を、ステップ１０２で計測されたウエハＷの温度分布と逆の分布に設定する。実際には、吸熱素子４３の応答速度等によってブロック部Ａｉｊの温度分布が設定された温度分布になるには、或る程度の時間を要する。

ステップ１０２で温度計測ユニット２８によって計測されたウエハＷの補間された温度分布が、例えば図５（Ａ）の等温線４６Ａ〜４６Ｃで示すように、目標温度ＴＡよりも所定温度δＴだけ高くかつほぼ均一な温度の領域４６Ｄから等温線４６Ａの中心に向かってほぼ或る温度Ｔ１ずつ次第に高くなっているものとする。この場合にウエハＷが載置される温度調整テーブル４０の複数のブロック部Ａｉｊの温度分布は、所定の係数ｋを用いて、図５（Ｂ）に示すように、ほぼ等温線４６Ａ，４６Ｂの内部に対応するブロック部Ａ３２の温度Ｔ３２が最も低くなり（例えばＴ３２＝ＴＡ−ｋ・δＴ−ｋ・３・Ｔ１）、ほぼ等温線４６Ｃの内部に対応するブロック部Ａ３１，Ａ３３，Ａ４１の温度Ｔ３１が次に低くなり（例えばＴ３１＝ＴＡ−ｋ・δＴ−ｋ・２・Ｔ１）、一部が等温線４６Ｃの内部にあるブロック部Ａ４２で温度Ｔ４２が次に低くなり（例えばＴ４２＝ＴＡ−ｋ・δＴ−ｋ・Ｔ１）、それ以外のブロック部Ａ１２等では、目標温度ＴＡよりも所定温度ｋ・δＴだけ低くなる。

次のステップ１０４において、ウエハローダ系９を介してウエハＷを温度調整テーブル４０上の位置Ａ２に載置し、所定の時間ｔ１だけウエハＷの温度を調整する。その時間ｔ１は、例えばウエハＷの温度がほぼそれまでの温度と温度調整テーブル４０のブロック部Ａｉｊの温度との中間の温度になるまでの平均的な時間として実験的に求められている時間である。次のステップ１０５において、温度調整テーブル４０の複数のブロック部Ａｉｊの温度を共通に目標温度ＴＡに設定し、その状態で所定の時間ｔ２だけウエハＷの温度を調整する。この時間ｔ２は、ウエハＷの温度分布を最終的に一様な目標温度ＴＡにするための時間である。時間ｔ２は時間ｔ１よりも短い時間であり、ステップ１０４のみでウエハＷの温度が高精度に一様な目標温度ＴＡになる場合には、ステップ１０５は省略可能である。

このように本実施形態では、温度調整テーブル４０のブロック部Ａｉｊの温度分布を実質的にウエハＷの温度分布と逆の分布に設定しているため、ウエハＷの温度分布を目標とする一様な分布に急速に調整することができる。
次のステップ１０６において、ウエハローダ系９を介して温度調整テーブル４０からウエハステージＷＳＴのウエハホルダ２０上にウエハＷをロードする。次のステップ１０７において、上述のように露光装置１００のレチクルＲのパターンの像をウエハＷの各ショット領域に走査露光する。次のステップ１０８おいて、露光済みのウエハＷをウエハステージＷＳＴからウエハ・アンローダ系１０に受け渡す。露光済みのウエハＷはコータ・デベロッパ（不図示）に搬送されて現像される。

次のステップ１０９において、次の露光対象のウエハがある場合には、動作はステップ１０１に戻り、ステップ１０１から１０８までの、ウエハの温度分布の計測、温度分布の調整、及び露光の動作が繰り返される。ステップ１０９で露光対象のウエハが尽きたときに露光工程が終了する。
本実施形態の作用効果等は以下の通りである。

（１）本実施形態の露光装置１００は、照明光ＩＬでウエハＷ上にパターンを露光する露光装置において、露光前のウエハＷの温度分布を計測する温度計測ユニット２８と、温度計測ユニット２８で計測される温度分布に基づいて、露光前のウエハＷの温度分布を調整する温度調整テーブル４０と、を備えている。
また、露光装置１００による露光方法は、露光前のウエハＷの温度分布を計測し（ステップ１０２）、その温度分布の計測結果に基づいて、露光前のウエハＷの温度分布を調整している（ステップ１０３〜１０５）。

この実施形態によれば、露光前のウエハＷの温度分布に基づいて、露光装置１００のウエハホルダ２０の温度分布とウエハＷの温度分布とが等しくなるように、露光前のウエハＷの温度分布を調整することによって、露光中のウエハＷの温度変化を少なくできる。従って、露光中のウエハＷの熱変形量の変動が少なくなるため、重ね合わせ精度を向上できる。また、ウエハＷの温度分布を急速に目標とする温度分布に設定できるため、露光工程のスループットは殆ど低下しない。

（２）また、温度調整テーブル４０は、ウエハＷが載置されるように近接して配置されるとともに、互いに独立に温度調整される複数のブロック部Ａｉｊを有する。従って、ブロック部Ａｉｊを単位としてウエハＷの温度分布を調整できる。
（３）また、本実施形態では、ウエハホルダ２０の温度分布が一様であるため、温度調整テーブル４０では、露光前のウエハＷの温度分布を均一（一様）にしている。これによって、ウエハＷをウエハホルダ２０上に載置した場合のウエハＷの熱変形が少なくなる。

なお、例えばウエハホルダ２０に所定の温度分布があることが分かっている場合には、温度調整テーブル４０ではウエハＷの温度分布をそのウエハホルダ２０の温度分布に合わせて設定してもよい。これによって、露光中のウエハＷの熱変形が少ない。
（４）また、温度計測ユニット２８は、ウエハＷに対して所定のギャップｇを隔てて配置された複数の温度センサ３０を介して、ウエハＷの温度分布を非接触に計測している。従って、温度計測時に、ウエハＷに対する異物の付着等を防止できる。

（５）また、本実施形態の露光対象のウエハの温度分布を調整する温度制御装置は、露光前のウエハＷの温度分布を計測する温度計測ユニット２８と、温度計測ユニット２８で計測される温度分布に基づいて、露光前のウエハＷの温度分布を調整する温度調整テーブル４０とを備えている。
この温度制御装置によれば、露光前のウエハＷの温度分布に基づいて、露光装置１００のウエハホルダ２０の温度分布とウエハＷの温度分布とが等しくなるように、露光前のウエハＷの温度分布を調整することによって、露光中のウエハＷの温度変化を少なくできる。従って、露光中のウエハＷの熱変形量の変動が少なくなるため、重ね合わせ精度を向上できる。また、ウエハＷの温度分布を急速に目標とする温度分布に設定できるため、露光工程のスループットは殆ど低下しない。

なお、上記の実施形態では、露光前のウエハＷの温度分布の計測結果に基づいて、温度調整テーブル４０を用いて露光前の同じウエハＷの温度分布を調整している。この他の動作として、図１において、露光済みのウエハ（ウエハＷ１とする）がウエハ・アンローダ系１０上の位置Ａ３に保持されているときに、温度計測ユニット２８によってウエハＷ１の温度分布を計測してもよい。このときに計測される温度分布はほぼウエハホルダ２０の温度分布を表している。そこで、第１の温度調整方法として、次の露光前の別のウエハ（ウエハＷ２とする）が温度調整テーブル４０上の位置Ａ２にあるときに、ウエハＷ２の温度分布をウエハＷ１の温度分布（即ちウエハホルダ２０の温度分布）とほぼ同じ分布に設定してもよい。

これによって、ウエハＷ２の温度分布はほぼウエハホルダ２０の温度分布と同じになり、露光中にウエハＷ２の熱変形が殆ど生じないため、重ね合わせ精度が向上する。
また、第２の温度調整方法として、ウエハＷ２が温度調整テーブル４０上の位置Ａ２にあるときに、ウエハＷ２の温度分布とウエハＷ１の温度分布（即ちウエハホルダ２０の温度分布）との和がほぼ均一に目標温度ＴＡとなるように、ウエハＷ２の温度分布を設定してもよい。

この場合、ウエハＷ１の計測される温度分布が図６（Ｂ）に示すように、領域４８Ｃ内でほぼ均一で等温線４８Ｂ，４８Ａの中心に向かって次第に高くなるものとすると、対応するウエハホルダ２０の温度分布は、図６（Ａ）に示すように、側壁２０ａ及びピン２０ｐを含む領域４８Ｃに対応する領域４７Ｃ内でほぼ均一で、等温線４８Ｂ，４８Ａに対応するピン２０ｐを含む領域４７Ｂ，４７Ａに向かって次第に高くなる。そこで、温度調整テーブル４０の複数のブロック部Ａｉｊの温度分布は、図６（Ｃ）に示すように、ほぼ等温線４８Ａ内に対応するブロック部Ａ１１，Ａ１２で最も低くなり、ほぼ等温線４８Ｂ内に対応するブロック部Ａ１３，Ａ２２，Ａ３２，Ａ４２で次に低くなり、それ以外の領域ではほぼ目標温度よりも所定温度低くなる。この結果、次の露光対象のウエハＷ２の温度分布は、ウエハホルダ２０の温度分布を相殺する分布となり、露光中にウエハＷ２の温度はほぼ均一に目標温度になるため、ウエハＷ２のショット配列が設計上のショット配列に近くなる。

また、上記の実施形態の露光装置（露光方法）を用いて半導体デバイス等の電子デバイス（又はマイクロデバイス）を製造する場合、電子デバイスは、図７に示すように、電子デバイスの機能・性能設計を行うステップ２２１、この設計ステップに基づいたレチクル（マスク）を製作するステップ２２２、デバイスの基材である基板（ウエハ）を製造してレジストを塗布するステップ２２３、前述した実施形態の露光装置（露光方法）によりレチクルのパターンを基板（感光基板）に露光する工程、露光した基板を現像する工程、現像した基板の加熱（キュア）及びエッチング工程などを含む基板処理ステップ２２４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２２５、並びに検査ステップ２２６等を経て製造される。

言い換えると、このデバイスの製造方法は、上記の実施形態の露光装置（露光方法）を用いてレチクルのパターンの像を基板（ウエハ）に転写することと、転写された基板をそのパターンの像に応じて処理すること（ステップ２２４）とを含んでいる。この際に、上記の実施形態によれば、露光中のウエハの熱変形が少なく、重ね合わせ精度が向上しているため、電子デバイスを高精度に製造できる。

なお、本発明は、走査露光型の投影露光装置のみならず、ステッパー等の一括露光型の露光装置で露光を行う場合にも同様に適用することができる。また、本発明は、例えば米国特許出願公開第２００７／２４２２４７号明細書、又は欧州特許出願公開第１４２０２９８号明細書等に開示されているような、投影光学系と露光対象の物体（ウエハ等）との間に露光光を透過する液体を供給する液浸型の露光装置で露光する場合にも適用できる。また、本発明は投影光学系を用いないプロキシミティ方式等の露光装置で露光を行う場合にも適用できる。

また、本発明の露光装置の用途としては半導体デバイス製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、ＭＥＭＳ(Microelectromechanical Systems)、及びＤＮＡチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク（フォトマスク、レチクル等）をフォトリソグフィ工程を用いて製造する際の、露光工程（露光装置）にも適用することができる。

なお、本発明は上述の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得ることは勿論である。

ＩＬＳ…照明光学系、Ｒ…レチクル、ＰＬ…投影光学系、Ｗ…ウエハ、ＷＳＴ…ウエハステージ、６…温度制御系、９…ウエハローダ系、１０…ウエハ・アンローダ系、２０…ウエハホルダ、２８…温度計測ユニット、４０…温度調整テーブル、１００…露光装置

Claims (16)

1. 露光光で基板上にパターンを露光する露光方法において、
   第１基板の温度分布情報を計測し、
   前記第１基板の温度分布情報に基づいて、露光前の第２基板の温度分布を調整することを特徴とする露光方法。
2. 前記第２基板の温度分布を調整するときに、前記第２基板の温度分布を均一にすることを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
3. 前記第２基板の温度分布を調整するときに、露光中に前記第２基板を保持する基板ホルダの温度分布と前記第２基板の温度分布との和を均一にすることを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
4. 前記第１基板の温度分布情報の計測は、前記第１基板の露光後に行われることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の露光方法。
5. 前記第１基板の温度分布情報の計測は、前記第１基板に対して所定間隔を隔てて配置された複数の温度センサを介して非接触に行われることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の露光方法。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の露光方法を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、
   前記パターンが形成された基板を処理することと、を含むデバイス製造方法。
7. 露光光で基板上にパターンを露光する露光装置において、
   第１基板の温度分布情報を計測する温度計測装置と、
   前記温度計測装置で計測される温度分布情報に基づいて、露光前の第２基板の温度分布を調整する温度分布調整装置と、
   を備えることを特徴とする露光装置。
8. 前記温度分布調整装置は、前記第２基板が載置されるように近接して配置されるとともに、互いに独立に温度調整される複数の温度調整部を有することを特徴とする請求項７に記載の露光装置。
9. 前記温度分布調整装置は、前記第２基板の温度分布を均一にすることを特徴とする請求項７又は８に記載の露光装置。
10. 前記温度分布調整装置は、露光中に前記第２基板を保持する基板ホルダの温度分布と前記第２基板の温度分布との和を均一にすることを特徴とする請求項７又は８に記載の露光装置。
11. 前記温度計測装置は、前記第１基板の露光後に前記第１基板の温度分布情報を計測することを特徴とする請求項７から１０のいずれか一項に記載の露光装置。
12. 前記温度計測装置は、前記第１基板に対して所定間隔を隔てて非接触に配置された複数の温度センサと、前記所定間隔に応じて定まる時定数を用いて前記複数の温度センサの計測結果を補正する温度補正部とを有することを特徴とする請求項７から１１のいずれか一項に記載の露光装置。
13. 請求項７から１２のいずれか一項に記載の露光装置を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、
    前記パターンが形成された基板を処理することと、を含むデバイス製造方法。
14. 露光対象の基板の温度分布を調整する装置であって、
    第１基板の温度分布情報を計測する温度計測装置と、
    前記温度計測装置で計測される温度分布情報に基づいて、第２基板の温度分布を調整する温度分布調整装置と、
    を備えることを特徴とする基板温度調整装置。
15. 前記温度分布調整装置は、前記第２基板が載置されるように近接して配置されるとともに、互いに独立に温度調整される複数の温度調整部を有することを特徴とする請求項１４に記載の基板温度調整装置。
16. 前記温度計測装置は、前記第１基板に対して所定間隔を隔てて非接触に配置された複数の温度センサと、前記所定間隔に応じて定まる時定数を用いて前記複数の温度センサの計測結果を補正する温度補正部とを有することを特徴とする請求項１４又は１５に記載の基板温度調整装置。

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