JP3291832B2 - 基板保持部材、および、露光装置 - Google Patents

基板保持部材、および、露光装置

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JP3291832B2 JP10646993A JP10646993A JP3291832B2 JP 3291832 B2 JP3291832 B2 JP 3291832B2 JP 10646993 A JP10646993 A JP 10646993A JP 10646993 A JP10646993 A JP 10646993A JP 3291832 B2 JP3291832 B2 JP 3291832B2
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は基板保持装置に関し、特
に半導体製造装置に用いられる基板保持装置に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来この種の装置は、基板保持部の内部
に温度センサが設けられており、基板保持部の温度をモ
ニタしていた。そして、基板保持部内に加熱手段及び冷
却手段を有し、この基板保持部が特定温度範囲内となる
ように温度センサからの情報に基づいて加熱手段又は冷
却手段を制御していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の技術
においては基板保持部全体が一様な温度分布とはならな
いという問題点があった。例えば、ステップアンドリピ
ート方式の露光を例にとってみると、ステップアンドリ
ピート動作にともなって一部のエリアの温度が上昇し、
エリアが時間とともに移動するため、基板保持部面内で
非線型な温度分布となる。さらに温度分布が時間ととも
に変化するため、一個の温度センサ、一組の加熱手段及
び冷却手段では正確な温度制御ができないという問題点
があった。
【0004】また、最近の基板保持装置は基板との接触
面積を減らすことにより基板の裏面へのゴミ付着率を減
少させる構造となっている。このような構造の基板保持
装置においては、非接触面積にある空気が断熱材として
機能することにより、基板の熱は基板保持装置の接触面
のみを介して伝導される。このため、基板保持部内に温
度調整部材を設けても基板との接触面積の低下にともな
って効率のよい温度調整ができなくなったという問題点
があった。
【0005】また、基板保持部に加熱手段及び冷却手段
を有するため、基板保持部そのものの体積が増えてしま
う。このため基板保持部の温度を制御することにより基
板の温度調整を行う方法では温度制御が迅速に行えず、
スループットが低下するという問題点もあった。そこで
本発明は、基板保持部の温度を正確に効率良く制御する
ことを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段および作用】 以上の目
的を達成するために、請求項1ー5にかかる発明では、
基板(W)を保持する基板保持部材が、第1吸着部(6
a)と前記第1吸着部とは独立に制御可能な第2吸着部
(6b)とを備えた載置部(8)へ載置され、前記載置
部(8)へ載置されることによって前記第1吸着部へ連
通する吸着孔(20)を備え、前記第1吸着部(6a)
と連通する前記吸着孔(20)で基板(W)を吸着保持
するとともに、前記第1吸着部(6a)とは独立に制御
可能な前記第2吸着部(6b)によって前記載置部
(8)へ吸着保持されるように構成した。この構成によ
って、基板が第1吸着部によって基板保持部材上に吸着
保持されるとともに、第1吸着部とは独立に制御可能な
第2吸着部によって基板保持部が載置部に吸着保持さ
れ、メンテナンス性などの作業性が良くなる。また、請
求項6−8に係る発明では、載置部(8)に、前記基板
保持部材の温度を調節するための温度調節部を設け、基
板温度保持部材の温度を調節可能に構成する。温度調節
部の熱容量を、基板保持部材のそれよりも大きくするこ
とによって、基板保持部材の温度変化によって温度調節
部の温度が変化することが抑制されるため、好ましい。
温度調節部としては、温度調節された流体を循環させる
ために循環路を有するものを採用しても良い。
【0007】
【0008】
【0009】
【0010】
【実施例】図1は本発明の一実施例による基板保持部を
備えた投影露光装置の概略を示す図である。水銀ラン
プ、エキシマレーザ等の光源1から射出された露光光
は、レンズ系2、ミラー3を介してマスクRを均一な照
度で照明する。マスクを通過した露光光は投影光学系P
Lを介してウエハW上に到達し、マスク4上のパターン
は投影光学系PLを介してウエハW上に結像する。ウエ
ハWは基板保持部7及び温度調整部8上に載置されてお
り、温度調整部8はステージ10上に載置されている。
そして基板保持部7は温度調整部8上に設けられてい
る。ステージ10は干渉計12により位置計測され、制
御系13は干渉計10からの位置情報に基づいて、モー
タ等の駆動部Mを制御する。これらにより、ステージ1
0は任意の場所に位置決め可能となり、ステップアンド
リピートによる露光が行われる。
【0011】さて、基板保持制御部6は真空ガイド6a
を介して基板保持部7の吸着孔20(図2参照)を真空
に引く。これにより、ウエハWを基板保持部に吸着保持
することが可能となる。更に、基板保持制御部6は真空
ガイド6bを介して温度調整部8上の基板保持部7を温
度調整部8上に吸着保持している。この真空ガイド6b
による基板保持部7の温度調整部8への吸着保持と真空
ガイド6aによるウエハWの基板保持部7への吸着保持
とは独立に制御可能であり、基板保持部7を温度調整部
8に吸着保持したまま、ウエハWの吸着を解除すること
が可能である。また、温度調整部8には温度制御された
流体(例えば水、不活性液体、空気、窒素等)を循環さ
せるための循環路(排熱部)9が設けられている。循環
路9は基板保持部7全体を覆うように配管されている。
温調制御部11からの流体はガイド11aを介して循環
路9に供給され、循環路9を通った流体はガイド11b
を介して温調制御部11に戻る。温度制御部11は流体
の温度がほぼ一定となるように精密に温度制御する。一
定に保つべき流体の温度は、例えば露光前のステージ温
度により定められ、ここでは投影露光装置本体の温度と
一致させるものとする。また、温度制御部11には流体
制御部11Aが設けられており、流体の速度をほぼ一定
の速度に制御する。
【0012】次に図2、図3を用いて基板保持部7と温
度調整部8の詳細について説明する。図2は基板保持部
7、温度調整部8の断面をウエハWが載置された状態で
示す図である。図3は基板保持部7の上面を示す図であ
る。図2に示すように、薄板状に形成された基板保持部
7にはその表面から微小量だけ突出した突出部(凸部)
22が複数個設けられている。凸部と凸部間部分(図で
は凸部と凸部との狭い間隔部分)の基板保持部7の表面
には夫々真空吸着孔20が設けられている。前述のごと
く、この真空吸着孔20を真空に引くことによりウエハ
Wを基板保持部7に吸着固定することができる。
【0013】複数の凸部で囲まれた基板保持部7の表面
部分、特に凸部と凸部との広い間隔部分21a、21b
は被接触層となり、被接触層とウエハWとで空間SPが
形成される。この空間SPの体積は突出部22の高さと
非接触層21の面積によって定められ、空間SPの体積
が大きいと空間SP内の空気は断熱材として作用する。
また、前述の如く、ゴミの問題から突出部22は基板保
持部7の表面積に対して小さな面積となっており、突出
部22を介して伝導するウエハWの熱量は僅かな量であ
る。そこで、本実施例では突出部22の突出量を十分小
さくすることにより空間SPの体積を小さくして、ウエ
ハWで発生した熱を突出部22を通して基板保持部に伝
導させるだけでなく、空間SP内の空気を介して熱対流
や輻射熱としても伝導させる。ここで、突出部22の突
出量は小さいほど望ましいが、非接触層21とウエハW
との空間に、露光に影響しない程度(許容値程度)の異
物によりウエハWの平面度が低下するのを防止するた
め、突出量は許容値程度の異物より大きいものとする。
このことを考慮し、突出部22の突出量は例えば10μ
m以上20μm程度以下とするのが望ましい。もちろん
凸部と凸部との狭い間隔部分と基板とで形成される空間
SP1を介して対流する熱も存在するのは言うまでもな
い。また、薄板状の基板保持部7の厚さは基板Wの数倍
程度であり、その体積は基板Wより大きく、その熱容量
についても基板Wよりも大きい。
【0014】本実施例ではステップアンドリピート動作
で露光が行われ、各ショット毎に露光が行われることに
伴って、ウエハW上には局所的な熱勾配が生じる。しか
しながら、基板保持部7は高い熱伝導率、かつ低い膨張
率を有する物質(例えばSiC等の非金属の物質)で構
成されており、表面に微小な突出部22を有している。
高い熱伝導率は突出部22を介してウエハWの熱を効率
良く伝熱できるとともに、この突出部22を介して伝導
する熱と空間SPを介して伝導する熱とを基板保持部7
全体に伝導することが可能となる。この結果、局所的な
熱勾配をほぼリアルタイムでなくし、基板保持部7全体
の温度を一定にすることが可能となる。また、低い膨張
率はウエハWの位置ずれを防止することができ、基板保
持部7は特に線膨張係数の小さい物質で構成されること
が望ましい。
【0015】また、温度調整部8も高い熱伝導率を有す
る物質(例えばアルミ等)で構成されており、さらに温
度調整部8の体積は基板保持部7に比べて十分大きな体
積を有している。これにより、温度調整部8は基板保持
部7に比べて大きな熱容量を持つことになり、温度調整
部8の温度をほとんど上昇させることなく、基板保持部
7の熱を均一に温度調整部8に伝搬させることができ
る。また、温度調整部8に設けられた循環路9は基板保
持部7全体を覆うように(例えば基板保持部7とほぼ同
じ大きさとなるように渦巻き状に循環路9を形成して)
配管されているので、基板保持部7の熱を十分に排熱す
ることが可能となる。
【0016】尚、流体の温度は予め定めておけばよい
が、基板保持部7の温度を計測する温度センサ23を設
け、この温度センサからの情報に基づいて流体の温度を
制御するようにしてもよい。以上のように、基板保持部
と温度調整部とを2層構造で設け、温度調整部8の熱容
量を基板保持部7と比べて十分大きくしたため、ウエハ
W上に生じた熱を等方的に吸熱し基板保持部の温度を正
確にかつ効率良く制御することが可能となる。更に、基
板保持部7と温度調整部8とを2層構造とした為、両部
を同一の材料で作る必要がない。また、基板保持部7と
温度調整部8とを2層構造とし、両部を真空吸着で固定
するため、両部の材質の違いによる熱膨張率による前記
基板保持部7への歪みの影響を除去することができる。
更に、基板保持部7と温度調整部8とを真空吸着により
固定する手法を用いたので基板保持部7と温度調節部と
の材質を目的別に選択できるようになったので、コスト
的にも安価にできる。
【0017】また、基板保持部7と温度調整部8とを分
離可能とすることにより、メンテナンスにおける基板保
持部7の清掃時に基板保持部7を温度調整部8から独立
して取り出すことが可能となるので、流体を取り出す必
要がなく作業性がよくなる。次に上記のような構成の基
板保持装置でどのように温度調整が行われるかについ
て、投影露光装置に適用した場合を例にして説明する。
【0018】ウエハWを載置した基板保持部、温度調整
部を載せたステージ10を備えた投影露光装置がステッ
プアンドリピート動作により露光を実行する。これによ
り、1ショットの露光が行われる毎に、ウエハW上では
一時的に不均一な温度勾配が生じる。ウエハWに蓄積さ
れている熱は突出部22を介して基板保持部7に伝導さ
れる。さらに前述の如く突出部22の高さは微小であ
る。このため、非接触層21とウエハWとの間の空間S
P、SP1を介することによってもウエハWに蓄積され
た熱は基板保持部7に熱対流として伝導する。基板保持
部7は熱伝導率の高い材質で、かつ薄板状となっている
ため、ウエハW上での温度分布は短時間(次のショット
へのステップ移動が完了するまでの時間)にほぼ均一な
温度分布となる。基板保持部7に蓄積された熱は温度調
整部8の温度をほとんど上昇させることなく均一に温度
調整部8に伝導し、温度調整部8内を循環する流体によ
って排熱される。流体は温度調整部8により、一定の温
度に制御されて循環しており、基板保持部7の温度が一
定となるように制御する。この基板保持部7の吸熱、温
度調整部8への伝導、排熱の一連の動作は、次のショッ
トへのステップ移動が完了するまでの時間に行われるよ
うに、基板保持部7、温度調整部8の熱伝導率、空間S
P、SP1の体積、流体の温度,速度を定めておく。こ
れにより、ステップアンドリピート動作で露光を行って
いる場合でも、ウエハW上に不均一な温度勾配が生じる
ことなく、ウエハW上の温度分布は常にほぼ一定の値と
なり、熱による倍率やアライメントエラーを防止するこ
とができる。
【0019】また、ウエハW上に許容値よりも大きな温
度勾配が生じた場合は、次の露光が行われる前にウエハ
Wの熱が基板保持部に十分伝導されなかったり、予め定
められた流体の温度では十分に排熱できない。この時
は、基板保持部7の温度を計測する温度センサ23を複
数個設け、熱伝導と状態と排熱の状態とを監視し、排熱
が完了してから次のショットの露光を行うようにしても
よい。また、温度センサ23を1箇所だけ設け、温度状
態をモニターしながら流体の温度を制御するようにして
もよい。温度状態のモニターの一例としては所定時間経
過前に基板保持部7の温度が所定値となった場合は、大
きな温度勾配が生じていると判断し、流体の温度を下げ
て排熱効果を高めるようにする。
【0020】以上により、ステップアンドリピート方式
の露光においても露光による熱蓄積にともなう基板の非
線型的な膨張を防止することができる。さらに、基板の
熱膨張による倍率誤差や位置決め誤差を防止することが
できる。
【0021】
【発明の効果】 以上のように、本発明によれば、基板
が第1吸着部によって基板保持部材上に吸着保持される
とともに、第1吸着部とは独立に制御可能な第2吸着部
によって基板保持部材が載置部に吸着保持されるため、
メンテナンス性などの作業性が良くなる。
【0022】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による基板保持部を備えた投
影露光装置の概略を示す図、
【図2】本発明の一実施例による基板保持部と温度調整
部との断面を示す図、
【図3】本発明の一実施例による基板保持部の上面を示
す図である。
【符号の説明】
6…流体制御部、 7…基板保持部、 8…温度調整部、 9…循環路 10…ステージ、 11…温調制御部、 20…真空吸着孔、 21…非接触層、 22…接触層、 SP…基板と非接触層との間の空間、 W…ウエハ R…レチクル

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板を保持する基板保持部材であって、 第1吸着部と、前記第1吸着部とは独立に制御可能な第
    2吸着部とを共に備えた載置部へ載置され、 前記載置部へ載置されることによって前記第1吸着部へ
    連通する吸着孔を備え、 前記第1吸着部と連通する前記吸着孔で基板を吸着保持
    するとともに、前記第1吸着部とは独立に制御可能な前
    記第2吸着部によって前記載置部へ吸着保持されること
    を特徴とする基板保持部材。
  2. 【請求項2】請求項の基板保持部材は、基板を支持す
    るための突出部を備え、 前記突出部の突出量を小さくして、前記突出部によって
    形成される間隙部分と前記突出部に支持された基板とで
    形成される空間の体積を小さくすることにより、前記空
    間を介しての前記基板からの熱の伝導を可能とすること
    を特徴とする基板保持部材。
  3. 【請求項3】請求項の基板保持部材において、 前記突出部の突出量が、ほぼ10〜20μm以下である
    ことを特徴とする基板保持部材。
  4. 【請求項4】請求項の基板保持部材は、 熱伝導率の高い材料を用いて、厚さを薄く構成されるこ
    とによって、温度分布を短時間で均一にすることを特徴
    とする基板保持部材。
  5. 【請求項5】請求項乃至いずれか一項の基板保持部
    材を備え、 前記基板保持部材に保持された基板上に、マスクに形成
    されたパターンを露光することを特徴とする露光装置。
  6. 【請求項6】 請求項5に記載の露光装置であって、さら
    に、 前記載置部が、前記基板保持部材の温度を調節するため
    の温度調節部を有することを特徴とする露光装置。
  7. 【請求項7】請求項6に記載の露光装置であって、 前記温度調節部が、前記基板保持部材よりも大きな熱容
    量を有することを特徴とする露光装置。
  8. 【請求項8】請求項6又は7に記載の露光装置であっ
    て、 前記温度調節部が、温度調節された流体を循環させるた
    めの循環路を有することを特徴とする露光装置。
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