JP2737010B2 - 露光装置 - Google Patents

露光装置

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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ウエハの温度を制御する装置を備えたウエ
ハ搭載台を備えた露光装置に関するものである。
［従来の技術］ 半導体リソグラフィ工程においては露光装置によりマ
スクを介してウエハを露光しすることによりウエハ上に
パターンを転写形成しているが、高精度のパターンを形
成するためにはウエハが所定の温度となるように厳密に
制御する必要がある。なぜならば、露光中の温度上昇に
よるウエハの熱歪を防止し、または特開昭53−15768に
示されるようにプロセス歪を取り除くために、ウエハの
温度を制御して、露光開始前に熱収縮によって倍率補正
をするためである。
そこで従来、ウエハ搭載台内部に恒温水のような温度
調整用の流体を流してウエハの温度を制御している。
［発明が解決しようとする課題］ ところが、このような従来技術によれば、恒温水がウ
エハ搭載台内の流路を通過する際に外乱を伝えてウエハ
搭載台自身が振動し、解像度や位置決めの低下を及ぼす
可能性がある。
更に、転写されるパターンの寸法が微細になるにつれ
てウエハの温度調節も±0.01deg程度に管理する必要が
生じてきており、温調水の温度制御に過度の負担が要求
されるようになってきた。
本発明の目的は、上記の従来技術の欠点に鑑み、ウエ
ハ搭載台を備えた露光装置において、恒温水の流れによ
る振動を防止すると同時に、恒温水の温度制御に関する
負担を軽減することにある。
［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するための本発明は、ウエハを載置し
て露光を行なうための搭載台を備えた露光装置であっ
て、該搭載台に設けられ載置されたウエハの温度を無振
動で制御する温度制御手段と、露光によって蓄積された
熱を排出するために温度調節媒体を循環させるための流
路と、非露光時には露光時よりも該温度調節媒体の流量
を大きくするように調節する流量調節手段と、を有する
ことを特徴とする。
ここで好ましくは、前記無振動の温度制御手段は、前
記搭載台の表面と前記流路との間に設けられたペルチェ
素子、ヒータ、またはヒートパイプを有する。
［作用］ この構成において、ウエハの露光や描画あるいは位置
決め等に際しては、温度制御手段のみより、あるいはこ
れとともに振動の影響が生じない程度に流量制御手段に
よって流量が制限された温度調節媒体により、ウエハの
温度が調整されるため、振動の影響なく精度の高い露光
や描画あるいは位置決め等が行なわれる。温度制御手段
によるウエハの温調は、例えば、ウエハの熱を、温度調
節媒体が循環するための流路側に伝達し、あるいはウエ
ハを加温することにより、比較的厳密にきめ細かく行な
われる。そして、ウエハの露光や描画あるいは位置決め
等以外の場合には、多少の振動が生じても不都合はない
ので、流量制御手段によって充分な温度調節媒体の流量
を確保し、露光等によりウエハ載置台に蓄積した熱が排
出される。したがって、本発明によれば、温度制御と防
振とを同時に達成したウエハの処理が行なわれる。
［実施例］ 以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
第１図は本発明の一実施例に係るウエハ載置台を示す
模式図である。同図において、１はＸ線や光等の露光光
線、２は所望の露光時間だけ露光するためのシャッタ、
３はマスク、４はウエハである。５はウエハ搭載台であ
り、内部にウエハを保持するための真空孔６、露光エネ
ルギーを恒温水側に伝達するペルチエ素子７、ペルチエ
素子７の熱を除去するための恒温水が循環する流路８、
およびウエハの温度を検出するための温度検出器９を備
える。10と11はそれぞれ恒温水の排出口と導入口、13は
恒温水を循環させるための恒温循環装置、12は恒温水の
流量を制御するための流量制御弁、14はシャッタ２を駆
動するシャッタ駆動部、15はシャッタ制御部、16は温度
検出器９により温度を測定する温度測定部、17はペルチ
エ素子７の駆動部、18はペルチエ素子制御部、19は流量
制御弁12を制御する流量制御部、20は各制御部を制御す
るためのCPUである。
次にこの構成における動作を説明する。
ウエハの温度を制御するための情報として、まず、ウ
エハ４の温度が温度検出素子９によって測定され、温度
測定部16から測定結果を示す信号がペルチエ素子制御部
18へ送られる。これを受信すると、ベルチエ素子制御部
18はウエハ４の温度が常にCPU20によって定められた温
度、例えば23±0.01℃になるように駆動部17を経てペル
チエ素子７を作動させる。
一方、恒温循環装置13より所定の温度、例えば23.1±
0.1℃に制御された恒温水が送出され、流量制御弁12を
経て導入口11より流路８に導入され、ペルチエ素子７の
裏面（ウエハ４と反対側）の熱を奪い、排出口10より排
出され、そして再び恒温循環装置13に戻るように循環さ
れる。
ここで恒温循環水は、露光時およびマスク３とウエハ
４の位置合せ時には循環が停止され、それ以外（以下、
非露光時と称す）のときに循環される。
露光中は恒温水の循環が停止されるが、ペルチエ素子
４の駆動によってウエハ４の温度は一定に保たれると同
時に、ウエハ搭載台５も振動しない。しかし、露光によ
って生じた熱は恒温水によってウエハ搭載台５の外部へ
除去されないので、ペルチエ素子７の裏面側の温度は上
昇する。そのため、非露光時にはペルチエ素子４の裏面
側が露光前と同様の温度、またはウエハ４と同様の温度
等の所定の値に回復するようにCPU20から指令が出さ
れ、流量調節制御部19を経て流量調節弁12によって恒温
水の流量が調節される。
次に、第２図のフローチャートに従って露光シーケン
スを説明する。露光シーケンスが開始されると、まず恒
温水の循環が停止する（ステップａ）。次に、マスク３
のパターンがウエハ４の所定位置に転写されるようにウ
エハ搭載台５の位置合せが行なわれる（ステップｂ）。
次に、シャッタ２が所定時間開けられ、露光が開始され
る（ステップｃ）。そして、所定時間経過したらシャッ
タ２が閉じられ露光が終了する（ステップｄ）。その
後、恒温水の循環が開始され（ステップｅ）続いて次の
露光が行なわれるようにウエハ搭載台５が移動される
（ステップｆ）。以降、ステップａに戻り同様の露光シ
ーケンスが繰り返される。
以上の露光シーケンスが実行されている際、前述のよ
うに、ウエハ４が常に所定温度となるようにペルチエ素
子７が駆動される。
なお、前述においては、位置合せ時と露光時は循環水
を停止するものとして説明したが、ウエハ搭載台５の振
動が位置合せ精度や解像度に影響を与えない程度に、恒
温水を循環させることは何ら問題ない。
［他の実施例］ 第３図は本発明の他の実施例を示す。
同図において、21は恒温水の温度を測定するための温
度検出素子であり、その測定値は温度測定部22を経てCP
U20へ送られる。これ以外の構成は第１図の場合と同様
である。
この構成においては、露光終了後、上述ステップｅに
対応する処理において恒温水が所定温度に達するように
CPU20より指令が出され、流量制御部19を経て流量調節
弁が開閉され、恒温水の水量が調節される。そして、恒
温水が所定温度に戻ったら次の露光が開始される。
ただしこの場合、所定温度はウエハ４の設定温度であ
る必要はない。また、循環される恒温水の温度は、必ず
しもウエハ４の設定温度である必要はない。
例えば、ウエハ４の設定温度が23±0.01℃であり、22
±0.1℃の恒温水が恒温水循環装置13より送出されるよ
うにしてもよい。その場合、シャッタ２が閉じられ、露
光光線１がウエハ４に到達していない状態では、ウエハ
４の温度が23±0.01℃の設定温度より低くなる可能性が
ある。そこで、ペルチエ素子７の極性を反転させてヒー
タとして作動させウエハ４を所定温度にする。そして、
露光が開始されるとエネルギーが投入されるので、ウエ
ハの温度が上昇するのを防ぐために、ペルチエ素子７を
ヒートポンプとして作動させ熱を恒温水側に逃がす。
さらに他の実施例を第４図に示す。この実施例はペル
チエ素子の替わりに、ヒータ23を備えたものである。こ
の場合、恒温水の循環が停止し、ヒータ23が駆動しない
状態において露光中のウエハ４の温度が設定温度23℃よ
り低くなるように、恒温水の温度が決められる。例えば
露光中のウエハ４の温度上昇が1.5degである場合、21.5
℃より低い温度例えば21℃に恒温循環装置13より送出さ
れる恒温水の温度が設定される。そして、ウエハ４の温
度が、設定温度である23゜±0.01℃に保たれるようにヒ
ータ23が駆動される。露光中や非露光時の恒温水の循環
は第１図の実施例の場合と同様である。
なお、上述においては、恒温循環水の他の温度制御手
段としてはペルチエ素子またはヒータを用いた例を示し
たが、これらの他にヒートパイプ等の無振動型の温度制
御手段であれば有効に用いることができる。また、ウエ
ハ載置台５の外部へ熱を取り去る手段としては恒温循環
水を用いたものである必要はなく、他の冷却媒体を用い
たものでもよい。更に、ヒートパイプ等を用いてもよ
い。
また、上述実施例においては露光中のウエハ温度を一
定にする場合について述べたが、本発明のウエハ搭載台
は無振動でウエハの温度を所定の値に設定できるように
したものであるから、例えば、特開昭53−15768に示さ
れるようなプロセス中の歪を補正するためにウエハの温
度を変化させて拡大または縮小させるような系において
も有効であることはいうまでもない。
また、本発明は露光装置のみならず、電子ビーム描画
装置のような正確な位置決めを要するウエハ搭載台にも
有効である。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、搭載台に設けら
れ載置されたウエハの温度を無振動で制御する温度制御
手段と、露光によって蓄積された熱を排出するために温
度調節媒体を循環させるための流路と、非露光時には露
光時よりも該温度調節媒体の流量を大きくするように調
節する流量調節手段とを備えているため、ウエハ温度を
所定の値に保つと同時に、露光時における振動による焼
付パターンの精度低下等を防ぐことができ、高精度のパ
ターニング等のウエハ処理が可能となる。更に、きめ細
かな温度制御が困難である恒温水等による温度制御を緩
かにすることができ、これによる温度制御の負担が軽減
されるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の一実施例を示す模式図、 第２図は、第１図の装置を有する露光装置における露光
シーケンスを示すフローチャート、そして 第３図および第４図は、本発明の他の実施例を示す模式
図である。 1:露光光線、2:シャッター、3:マスク、4:ウエハ、5:は
ウエハ塔載台、6:真空溝、7:ペルチエ素子、8:流路、9:
温度検出素子、10:排出管、11:導入管、12:流量調節
弁、13:恒温循環槽、14:シャッター駆動部、15:シャッ
ター制御部、16:温度測定部、17:ペルチエ素子駆動部、
18:ペルチエ素子制御部、19:流量制御部、20:CPU、21:
温度検出素子、22:温度検出部、23:ヒータ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小澤 邦貴 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 岩本 和徳 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 鵜澤 俊一 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 丸茂 光司 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−73519（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ウエハを載置して露光を行なうための塔載
    台を備えた露光装置であって、該搭載台に設けられ載置
    されたウエハの温度を無振動で制御する温度制御手段
    と、露光によって蓄積された熱を排出するために温度調
    節媒体を循環させるための流路と、非露光時には露光時
    よりも該温度調節媒体の流量を大きくするように調節す
    る流量調節手段と、を有することを特徴とする露光装
    置。
  2. 【請求項２】前記無振動の温度制御手段は、前記塔載台
    の表面と前記流路との間に設けられたペルチェ素子、ヒ
    ータ、またはヒートパイプを有することを特徴とする請
    求項１記載の露光装置。
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