JPH11168056A - ウェハ保持装置 - Google Patents
ウェハ保持装置Info
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- JPH11168056A JPH11168056A JP9347320A JP34732097A JPH11168056A JP H11168056 A JPH11168056 A JP H11168056A JP 9347320 A JP9347320 A JP 9347320A JP 34732097 A JP34732097 A JP 34732097A JP H11168056 A JPH11168056 A JP H11168056A
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- Japan
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- wafer
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ウェハの温度変化を迅速に補償し、ウェハの
温度を一定に保つことのできるウェハ保持装置を提供す
る。 【解決手段】 本発明のウェハ保持装置は、ウェハ４を
載置する基盤１上にペルチェ素子５及び温度センサ２を
備える。ペルチェ素子は、ウェハの加熱・冷却の双方を
速やかに行えるので、ウェハの急激な温度変化に追従し
た温度コントロールが可能となる。ウェハもしくはウェ
ハ近傍の温度を直接測り、温度がウェハの基準温度とな
るようにウェハを加熱・冷却することにより、ウェハ温
度を一定に保つ。
温度を一定に保つことのできるウェハ保持装置を提供す
る。 【解決手段】 本発明のウェハ保持装置は、ウェハ４を
載置する基盤１上にペルチェ素子５及び温度センサ２を
備える。ペルチェ素子は、ウェハの加熱・冷却の双方を
速やかに行えるので、ウェハの急激な温度変化に追従し
た温度コントロールが可能となる。ウェハもしくはウェ
ハ近傍の温度を直接測り、温度がウェハの基準温度とな
るようにウェハを加熱・冷却することにより、ウェハ温
度を一定に保つ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子ビームやイオ
ンビーム等の荷電ビームをウェハに照射してウェハを加
工又は処理する装置に用いられるウェハ保持装置に関す
る。特には、高スループットかつ高精度にウェハ上にパ
ターン形成することを求められる荷電ビーム露光装置用
として好適なウェハ保持装置に関する。
ンビーム等の荷電ビームをウェハに照射してウェハを加
工又は処理する装置に用いられるウェハ保持装置に関す
る。特には、高スループットかつ高精度にウェハ上にパ
ターン形成することを求められる荷電ビーム露光装置用
として好適なウェハ保持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、半導体デバイスの露光工程のラ
インにおいては、ウェハにレジストを塗布した後これを
ベーキング・冷却する前処理装置と露光装置とが連結さ
れている。ウェハにスピンコーターでレジストを塗布し
た後、このウェハはベーキング室で１００〜２００℃で
数十分熱処理（ベーキング）される。ベーキング中にレ
ジストの溶剤が揮発する。次にウェハは冷却室に送ら
れ、クーリングプレートの上にウェハが載置され、ウェ
ハは室温（一例クリーンルーム内温２３℃）に冷却され
る。なお、クリーニングプレートは温度コントロールさ
れた水が循環しており温度は基本的に一定に保たれてい
る。
インにおいては、ウェハにレジストを塗布した後これを
ベーキング・冷却する前処理装置と露光装置とが連結さ
れている。ウェハにスピンコーターでレジストを塗布し
た後、このウェハはベーキング室で１００〜２００℃で
数十分熱処理（ベーキング）される。ベーキング中にレ
ジストの溶剤が揮発する。次にウェハは冷却室に送ら
れ、クーリングプレートの上にウェハが載置され、ウェ
ハは室温（一例クリーンルーム内温２３℃）に冷却され
る。なお、クリーニングプレートは温度コントロールさ
れた水が循環しており温度は基本的に一定に保たれてい
る。
【０００３】電子ビーム露光装置のように真空雰囲気下
で露光を行う場合、前処理装置と露光装置本体との間に
ロードロック室と呼ばれる室が設けられる。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、常圧下でウェ
ハを受け入れ、室内を真空に引いた後、露光装置との間
の扉を開いて真空下で露光装置とウェハをやり取りす
る。
で露光を行う場合、前処理装置と露光装置本体との間に
ロードロック室と呼ばれる室が設けられる。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、常圧下でウェ
ハを受け入れ、室内を真空に引いた後、露光装置との間
の扉を開いて真空下で露光装置とウェハをやり取りす
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ロードロック室では、
室内の容積が数リットル程度のもので、真空排気時に断
熱膨張によって室内の温度が低下し、これに伴ってウェ
ハの温度も条件にもよるが２、３℃低下する。このウェ
ハ温度低下が回復して室温と同じ温度になるまでに約３
０分かかるが、その間ロードロック室又は露光装置内に
ウェハを置いた状態で露光開始を待たなければならな
い。温度が変化しているウェハに露光すると、パターン
の寸法精度が保証できないからである。なお、２００mm
Ｓｉウェハでは、１℃の温度変化で約０．５μm の寸法
変化を招く。このようなウェハの温度安定のための待ち
時間が必要であったため、電子線露光のスループットは
数枚／時間が限度となっていた。
室内の容積が数リットル程度のもので、真空排気時に断
熱膨張によって室内の温度が低下し、これに伴ってウェ
ハの温度も条件にもよるが２、３℃低下する。このウェ
ハ温度低下が回復して室温と同じ温度になるまでに約３
０分かかるが、その間ロードロック室又は露光装置内に
ウェハを置いた状態で露光開始を待たなければならな
い。温度が変化しているウェハに露光すると、パターン
の寸法精度が保証できないからである。なお、２００mm
Ｓｉウェハでは、１℃の温度変化で約０．５μm の寸法
変化を招く。このようなウェハの温度安定のための待ち
時間が必要であったため、電子線露光のスループットは
数枚／時間が限度となっていた。
【０００５】さらに一般的に言えば、従来は、急速なウ
ェハ温度の変化に素早く応答してウェハ温度をコントロ
ールすることのできるようなウェハ保持装置はなかっ
た。また、真空下における荷電ビームの部分的照射時の
ような、ウェハ各部での不均一な温度変化を生む要因が
存在する環境下であっても、ウェハ各部が均一な温度分
布となるようにコントロールできるウェハ保持装置もな
かった。
ェハ温度の変化に素早く応答してウェハ温度をコントロ
ールすることのできるようなウェハ保持装置はなかっ
た。また、真空下における荷電ビームの部分的照射時の
ような、ウェハ各部での不均一な温度変化を生む要因が
存在する環境下であっても、ウェハ各部が均一な温度分
布となるようにコントロールできるウェハ保持装置もな
かった。
【０００６】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、ウェハの温度変化を迅速補償し、ウェハの
温度を一定に保つことのできるウェハ保持装置を提供す
ることを目的とする。また、高スループットかつ高精度
でリソグラフィーを行う荷電ビーム露光装置用に好適な
ウェハ保持装置を提供することを目的とする。
れたもので、ウェハの温度変化を迅速補償し、ウェハの
温度を一定に保つことのできるウェハ保持装置を提供す
ることを目的とする。また、高スループットかつ高精度
でリソグラフィーを行う荷電ビーム露光装置用に好適な
ウェハ保持装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のウェハ保持装置は、真空下において荷電ビ
ームをウェハに照射する半導体デバイス製造装置におい
て用いられるウェハ保持装置であって；ウェハ温度セン
サと、ウェハを加熱・冷却する手段を有することを特徴
とする。
め、本発明のウェハ保持装置は、真空下において荷電ビ
ームをウェハに照射する半導体デバイス製造装置におい
て用いられるウェハ保持装置であって；ウェハ温度セン
サと、ウェハを加熱・冷却する手段を有することを特徴
とする。
【０００８】すなわち、従来の技術では、ウェハ保持装
置の基盤等熱容量の大きなものの温度を一定に保つこと
により、ウェハの温度を安定化していた。本発明では、
ウェハもしくはウェハ近傍の温度を直接測り、温度がウ
ェハの基準温度となるようにウェハを加熱・冷却するこ
とにより、ウェハ温度を一定に保つものとした。
置の基盤等熱容量の大きなものの温度を一定に保つこと
により、ウェハの温度を安定化していた。本発明では、
ウェハもしくはウェハ近傍の温度を直接測り、温度がウ
ェハの基準温度となるようにウェハを加熱・冷却するこ
とにより、ウェハ温度を一定に保つものとした。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の１態様のウェハ保持装置
は、上記手段が、ウェハを載置する基盤と、この基盤に
配置されたペルチェ素子及び温度センサを備えることを
特徴とする。ペルチェ素子は、ウェハの加熱・冷却の双
方を速やかに行えるので、ウェハの急激な温度変化に追
従した温度コントロールが可能となる。
は、上記手段が、ウェハを載置する基盤と、この基盤に
配置されたペルチェ素子及び温度センサを備えることを
特徴とする。ペルチェ素子は、ウェハの加熱・冷却の双
方を速やかに行えるので、ウェハの急激な温度変化に追
従した温度コントロールが可能となる。
【００１０】本発明のウェハ保持装置は、電子ビーム描
画装置又は電子ビーム転写露光装置に用いるのがより好
適である。特に後者では使用するビームの寸法が大き
く、露光中のウェハへの入熱量が大きいので本発明のウ
ェハ保持装置の意義が深い。
画装置又は電子ビーム転写露光装置に用いるのがより好
適である。特に後者では使用するビームの寸法が大き
く、露光中のウェハへの入熱量が大きいので本発明のウ
ェハ保持装置の意義が深い。
【００１１】以下、図面を参照しつつ説明する。図１
は、本発明の１実施例に係るウェハ保持装置の構成を模
式的に示す一部断面図である。ウェハ保持装置本体（基
盤）１はアルミナ等のセラミックス製の円盤（厚さ例１
０mm）である。基盤１の上面中心部にはペルチェ素子５
が埋め込まれている。基盤１の上表面直下には、平面形
状でリング状の静電チャック電極６が埋め込まれてい
る。基盤１の上にはウェハ４が載置されている。基盤１
は、ウェハステージ７上にチャック３で固定されてい
る。
は、本発明の１実施例に係るウェハ保持装置の構成を模
式的に示す一部断面図である。ウェハ保持装置本体（基
盤）１はアルミナ等のセラミックス製の円盤（厚さ例１
０mm）である。基盤１の上面中心部にはペルチェ素子５
が埋め込まれている。基盤１の上表面直下には、平面形
状でリング状の静電チャック電極６が埋め込まれてい
る。基盤１の上にはウェハ４が載置されている。基盤１
は、ウェハステージ７上にチャック３で固定されてい
る。
【００１２】ウェハステージ７は、図示せぬＸ、Ｙテー
ブル上に搭載されている。ウェハステージ７内には、循
環水通路８が削設されている。この循環水通路８には、
循環ポンプ９からホース８ａを介して温度コントロール
された水が循環供給される。この循環水は、図示せぬ熱
交換器で一定に温度コントロールされている。
ブル上に搭載されている。ウェハステージ７内には、循
環水通路８が削設されている。この循環水通路８には、
循環ポンプ９からホース８ａを介して温度コントロール
された水が循環供給される。この循環水は、図示せぬ熱
交換器で一定に温度コントロールされている。
【００１３】基盤１の上表面には白金抵抗体の温度セン
サ２が埋め込まれている。この温度センサ２は、他に熱
電対、サーミスタ、バイメタル等を用いることができ
る。温度センサ２はウェハ４の下面に接触してウェハ４
の温度を検出し、温度信号を温度制御部１０に送る。同
制御部１０は、この温度信号に応じて電源１１をコント
ロールし、ペルチェ素子５の発熱・吸熱をコントロール
し、結局ウェハ４の温度が一定となるようにコントロー
ルしている。なお、基盤１の下部はウェハステージ７に
熱的・電気的に十分に接触しており、ペルチェ素子５の
下部は十分に放熱できる構造となっている。
サ２が埋め込まれている。この温度センサ２は、他に熱
電対、サーミスタ、バイメタル等を用いることができ
る。温度センサ２はウェハ４の下面に接触してウェハ４
の温度を検出し、温度信号を温度制御部１０に送る。同
制御部１０は、この温度信号に応じて電源１１をコント
ロールし、ペルチェ素子５の発熱・吸熱をコントロール
し、結局ウェハ４の温度が一定となるようにコントロー
ルしている。なお、基盤１の下部はウェハステージ７に
熱的・電気的に十分に接触しており、ペルチェ素子５の
下部は十分に放熱できる構造となっている。
【００１４】ペルチェ素子５に流す電流Ｉ（正が加熱）
は、ウェハ温度Ｔ、時間ｔ、ウェハ目標温度Ｔ0 とする
と、ウェハ温度の時間微分値ΔＴ／Δｔ、及び、目標温
度と実際温度との差Ｔ−Ｔ0 の関数（Ｉ＝ｆ（ΔＴ／Δ
ｔ、Ｔ−Ｔ0)）として制御することができる。具体的な
関数、係数は予め実験的に求めることができる。その結
果、ウェハ４の温度変化をキャンセルし、ウェハ温度を
一定に保つことができる。
は、ウェハ温度Ｔ、時間ｔ、ウェハ目標温度Ｔ0 とする
と、ウェハ温度の時間微分値ΔＴ／Δｔ、及び、目標温
度と実際温度との差Ｔ−Ｔ0 の関数（Ｉ＝ｆ（ΔＴ／Δ
ｔ、Ｔ−Ｔ0)）として制御することができる。具体的な
関数、係数は予め実験的に求めることができる。その結
果、ウェハ４の温度変化をキャンセルし、ウェハ温度を
一定に保つことができる。
【００１５】図２は、本発明の他の１実施例に係るウェ
ハ保持装置の平面的構成を示す図である。この実施例の
ウェハ保持装置は、ウェハを載置する基盤と、この基盤
に分散されて複数配置されたペルチェ素子及び温度セン
サを備えることを特徴とする。すなわち、この装置の基
盤１′の上面には、多数の分割されたペルチェ素子５′
が埋め込まれている。各ペルチェ素子５′は、小さい場
合は５mm角程度の寸法とできる。なお、静電チャック電
極６′は、基盤１′の外周近辺に沿って設けられてい
る。
ハ保持装置の平面的構成を示す図である。この実施例の
ウェハ保持装置は、ウェハを載置する基盤と、この基盤
に分散されて複数配置されたペルチェ素子及び温度セン
サを備えることを特徴とする。すなわち、この装置の基
盤１′の上面には、多数の分割されたペルチェ素子５′
が埋め込まれている。各ペルチェ素子５′は、小さい場
合は５mm角程度の寸法とできる。なお、静電チャック電
極６′は、基盤１′の外周近辺に沿って設けられてい
る。
【００１６】各ペルチェ素子５′の横には、各々１個の
温度センサ２′が付設されている。また、各ペルチェ素
子５′は、各々別々の電源１１′に接続されており別々
にコントロールされる。したがって、ウェハに局部的な
温度変化がある場合にも、その部位に応じた極め細やか
な温度コントロールができる。さらに、制御部１０′が
すべての熱電対のデータから温度分布を求め、ウェハ熱
歪みが最小になるように各部の温度を決め、個々のペル
チェ素子電源１１′を制御し独立にペルチェ素子５′を
制御できすることもできる。
温度センサ２′が付設されている。また、各ペルチェ素
子５′は、各々別々の電源１１′に接続されており別々
にコントロールされる。したがって、ウェハに局部的な
温度変化がある場合にも、その部位に応じた極め細やか
な温度コントロールができる。さらに、制御部１０′が
すべての熱電対のデータから温度分布を求め、ウェハ熱
歪みが最小になるように各部の温度を決め、個々のペル
チェ素子電源１１′を制御し独立にペルチェ素子５′を
制御できすることもできる。
【００１７】なお、ここでは静電チャックにより説明し
たが、当然他の方式の保持装置でも本発明は有効であ
る。本発明のウェハ保持装置は、ウェハの温度制御に有
効であり、ウェハの熱歪みコントロールに対し非常に有
効であるので、ウェハ程度の大きさ厚みで製作されてい
るＸ線リソグラフィ用マスクの温度制御にも有効であ
る。またペルチェ素子と温度計による温度制御は電子ビ
ーム転写露光装置のマスク保持装置にも有効である。
たが、当然他の方式の保持装置でも本発明は有効であ
る。本発明のウェハ保持装置は、ウェハの温度制御に有
効であり、ウェハの熱歪みコントロールに対し非常に有
効であるので、ウェハ程度の大きさ厚みで製作されてい
るＸ線リソグラフィ用マスクの温度制御にも有効であ
る。またペルチェ素子と温度計による温度制御は電子ビ
ーム転写露光装置のマスク保持装置にも有効である。
【００１８】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
ではウェハもしくはウェハ近傍の温度を直接測り、温度
がウェハの基準温度となるようにウェハを加熱・冷却す
ることとしたので、ウェハ温度を一定に保つことができ
る。さらに、基盤に分散されて複数配置されたペルチェ
素子及び温度センサを備える場合には、ウェハに局部的
な温度変化がある場合にも、その部位に応じた極め細や
かな温度コントロールができる。
ではウェハもしくはウェハ近傍の温度を直接測り、温度
がウェハの基準温度となるようにウェハを加熱・冷却す
ることとしたので、ウェハ温度を一定に保つことができ
る。さらに、基盤に分散されて複数配置されたペルチェ
素子及び温度センサを備える場合には、ウェハに局部的
な温度変化がある場合にも、その部位に応じた極め細や
かな温度コントロールができる。
【図１】本発明の１実施例に係るウェハ保持装置の構成
を模式的に示す一部断面図である。
を模式的に示す一部断面図である。
【図２】本発明の他の１実施例に係るウェハ保持装置の
平面的構成を示す図である。
平面的構成を示す図である。
１ 基盤（ウェハ保持装置本体） ２ 温度センサ ３ 基盤チャック ４ ウェハ ５ ペルチェ素子 ６ 静電チャック電極 ７ ウェハステー
ジ ８ 循環水通路 ８ａ ホース ９ 循環ポンプ １０ 温度制御部 １１ 電源
ジ ８ 循環水通路 ８ａ ホース ９ 循環ポンプ １０ 温度制御部 １１ 電源
Claims (4)
- 【請求項１】 真空下において荷電ビームをウェハに照
射する半導体デバイス製造装置において用いられるウェ
ハ保持装置であって；ウェハ温度センサと、ウェハを加
熱・冷却する手段を有することを特徴とするウェハ保持
装置。 - 【請求項２】 上記手段が、ウェハを載置する基盤と、
この基盤に配置されたペルチェ素子及び温度センサを備
えることを特徴とする請求項１記載のウェハ保持装置。 - 【請求項３】 上記ペルチェ素子及び温度センサが上記
基盤に分散されて複数配置されていることを特徴とする
請求項２記載のウェハ保持装置。 - 【請求項４】 上記半導体デバイス製造装置が電子ビー
ム描画装置又は電子ビーム転写露光装置であることを特
徴とする請求項１、２又は３記載のウェハ保持装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9347320A JPH11168056A (ja) | 1997-12-03 | 1997-12-03 | ウェハ保持装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9347320A JPH11168056A (ja) | 1997-12-03 | 1997-12-03 | ウェハ保持装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11168056A true JPH11168056A (ja) | 1999-06-22 |
Family
ID=18389433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9347320A Pending JPH11168056A (ja) | 1997-12-03 | 1997-12-03 | ウェハ保持装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11168056A (ja) |
Cited By (15)
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|---|---|---|---|---|
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-
1997
- 1997-12-03 JP JP9347320A patent/JPH11168056A/ja active Pending
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