JPH0344913A - 露光方法 - Google Patents

露光方法

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明はウェハ等の基板の表裏両サイドの圧力差によっ
て基板を保持する基板保持装置およびこれを用いた露光
装置に関するものである。
［従来技術］ 近年、超ＬＳＩの微細化が進み、露光中のウェハの温度
上昇に伴なうウェハの伸縮を防止し、あるいはプロセス
による歪を補正するために、ウェハチャックの温度制御
を行なうことによってウェハの温度制御を行なおうとす
る提案がなされてきた。
例えば、第７図に示す様な構成において、排気孔１２を
真空にひくことによってウェハ５を固定するように構成
されたウェハチャック６内に流路７を設け、その中に温
調された循環水を流してウェハ５の温度制御を行なうこ
とによってウェハ５の歪補正を行なう提案がされている
。
［発明が解決しようとする課題］ ところがＸ線露光においては、マスクとウェハは数＋μ
ｍの距離を隔てて近接しており、マスクの温度がウェハ
の温度に追従するためウェハの温度上昇はそのままマス
クの熱歪を誘起することから、光露光に比べ一層厳しい
ウェハの温度管理が要求されている。そしてこの場合、
第７図に示すようなウェハの裏面側を真空に引く方式を
とることは、好ましくない。なぜなら、真空に引くこと
で、ウェハからウェハチャックに熱を逃すための熱媒体
である気体がなくなるために、ウェハとウェハチャック
間の接触熱抵抗が増加してしまうためである０例えば実
験では、ＳＵＳ材で構成されたウェハチャックを用いて
ウェハの裏面を真空に引いた場合、接触熱抵抗は１０　
”　［ｄｅｇ−ｃｍ２／Ｗ］であった。この値は、ウェ
ハチャックの温度が一定であるとしても、Ｘ線露光で１
００　ｍＷ／ｃｍ２のエネルギが投入されると、ウェハ
の温度は数置程度上昇することを示すものである。そし
て、ウェハの温度上昇に伴なってマスクの温度も上昇す
ることから、熱歪によってパターンの位置ずれが生じる
ことになる。
本発明の目的は、このような従来技術の問題点に鑑み、
基板保持装置において、露光等に伴う基板の温度上昇を
抑えることにある。
［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため本発明では、減圧孔を有する保
持台と、減圧孔から気体を吸引することにより基板を保
持台上に吸着させて保持させる吸引手段とを備えた基板
保持装置において、基板と保持台との間の接触熱抵抗が
所定値を保つように減圧孔内の圧力を制御する手段を具
備するようにしている。
また、本発明の露光装置はこのような基板保持装置を備
え、これによって保持された基板に対して露光を行なう
ようにしている。
［作用］ 本発明の詳細な説明するに当たり、露光中のマスクの温
度上昇について述べる。
ウェハチャックの裏面が恒温循環水によって定温度Ｔ０
に保持されている場合、露光各所での温度は第２図に示
す様になる。本図は、横軸に位置Ｘを縦軸に温度をとっ
た。位置Ｘは第３図に示す様にウェハチャックの恒温水
側を原点にとり、ウェハチャックとウェハの界面をｘｌ
、ウェハの表側をＸ２％　マスク基板をｘ３とした。第
２図に示す様にウェハとウェハチャックの界面ｘ１で７
温度が不連続になっている。これは、先に述べた接触熱
抵抗によるものである。
露光中のマスクの温度上昇値Δ丁（・Ｔ３　　Ｔｏ）は
式ので与えられる。
−■ ここで、七〇％　λＣはウェハチャックの厚さと熱伝導
率、ｔｗ、λ０はウェハの厚さと熱伝導率、ｇ、λｇは
プロキシミティギャップとギャップ間のガスの熱伝導率
であり、Ｒはウェハチャックとウェハの間の接触熱抵抗
である。また、Ｑｔは単位時間、単位面積当りのマスク
に照射されるＸ線強度である。温度上昇に伴なうマスク
の熱歪Δ℃は線膨張係数αと露光画角２ｆｔを用いてΔ
ｆｌ＝Ｊｌ　　・　αΔＴ　　　　−■で表わせる。
次に、画角３０ｍ＋ｎ　（ｕ　＝　１５ｍｍ）の窒化シ
リコン（Ｓｉ３Ｎ４）マスク（ａ　＝　２．７　Ｘ　ｔ
ｏ−’［ｔ／ｄｅｇ］）を用いて、Ｈｅ雰囲気中で、下
記第１表の条件における露光での熱歪を求める。
第１表 まず、従来のウェハチャックとウェハの間を真空に引い
た時の温度上昇ΔＴを第４図を用いて求める。第４図は
、Ｈｅまたは空気をウェハチャック（基板保持台）とウ
ェハ間の微小空間に閉じ込めた場合の接触熱抵抗を表す
図で、横軸に微小空間の圧力を縦軸に接触熱抵抗を示し
た。ただし、この場合クエへの表裏の圧力差を１５０　
Ｔｏｒｒとした。本図より、微小空間が真空の時、接触
熱抵抗Ｒは１０２［Ｋｃｍ”／Ｗｌであり、この値と前
述の露光条件を式■に代入すると、 ΔＴ与１０ｄｅｇ となる。従って式■より熱歪Δ℃は０．８１μｍになる
。熱歪許容値はアライメント精度０．０６μｍの場合、
０．０２５μｍと考えられ前述の値は大巾に超えている
。
次に、本発明の作用について述べる。
基板の露光等に際しては、吸引手段によって減圧孔内の
気体が吸引されて基板と保持台間の微小空間の圧力は減
少し、これによって生ずる基板両サイドの圧力差によっ
て基板は保持台上に吸着・保持されるが、その場合、基
板と保持台間の接触熱抵抗が所定値を保つように減圧孔
内の圧力が制御される。
この所定値は、通常、基板の熱を排して基板の温度上昇
を防止し、これによって基板に対する正常な処理が行な
われるような値として設定される。この接触熱抵抗の値
は、熱歪許容値Δ℃。と式■、■より、 −■ で表わされる。表１の露光条件を式■に代入すると、 Ｒ≦４　、　６　　［ｄｅｇ−ｃｍ２／Ｗ］となる。第
４図から接触熱抵抗が４．６［ｄｅｇ−ｃｍ２／Ｗ］と
なる微小空間の圧力は約５０　Ｔｏｒｒ以上であること
がわかる。
このように、本発明においては、基板の裏面と保持台間
の空間の圧力を真空にするのではなく、接触熱抵抗が大
きくなって不都合を生じない程度の圧力に保たれるが、
その圧力は、露光条件によって変化する。例えば、第１
表の露光条件のプロキシミティギャップを５０ｕｍとす
るとＲ≦１　、　０１　［ｄｅ３−ｃｍ２／Ｗｌとなり
圧力は２００Ｔｏｒｒ以上になる。なお、基板の表裏の
圧力差は基板が保持できる程度であることが必要であり
、このために必要に応じて表側の圧力もウェハチャック
の減圧孔内の圧力制御に連動して、調整制御される。そ
の圧力差はおおむね１００〜１５０Ｔｏｒｒ以上必要で
ある。
［実施例コ 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第１図は、本発明の一実施例を示す。同図において、１
は蓄積リング等により発生したＸ線、２はＢｅ窓、３は
Ｘ線を透過するＨｅ等の気体で内部が満たされているチ
ャンバ、４はマスク、５はウェハ、６はウェハチャック
、７はウェハチャック６の温度を一定にするためウェハ
チャック６内に設けられた恒温水が循環する流路である
。流路７は流出口９に接続されており、流入した恒温水
は恒温槽１０に入り再び流入口８を通して流路７に戻る
。この循環はよりウェハチャック６は一定温度に保たれ
る。更に、ウェハチャック６はウェハ５を保持できる様
に減圧孔１１が設けられており、減圧孔１１は吸引孔１
２を通して圧力計１３ａに接続されると同時に、ガス調
節弁１５ａ、１５ｂを通してそれぞれポンプ１７および
Ｈｅボンベ１６ａに接続されている。更に、圧力計１３
ａの信号はＣＰＵ２０へ送られる。ＣＰＵ２０からコン
トローラー１４ａに信号が送られガス調節弁１５ａ、１
５ｂを開閉することにより減圧孔１１の圧力が所定の値
に保たれる。また、チャンバ３内の）Ｉｅ正圧力同様に
、ＣＰｔＪ２０の信号をうけて圧力計１３ｂ１コントロ
ーラ１４ｂ、ガス調節弁１５　Ｃ％　Ｈｅボンベ１６ｂ
によって一定に保たれる。
上記構成において、まず、第４図に示される様なあらか
じめＣＰＵ２０に入力されているデータと、前述の３式
に基づいて、ＣＰＵ２０にて、減圧孔１１の圧力が決定
される。尚、ここで、３式においてＲを算出するために
露光装置の仕様若しくは、露光状況に基づいて、３式に
必要なデータをＣＰＵ２０に入力しておく。この圧力は
ウェハ５の表裏の圧力差とウェハチャック６の材質によ
って異なる。例えば、上述の圧力差を１５０　Ｔｏｒｒ
とし、ウェハチャック６としてＳＵＳ製のものを用いた
場合、第４図から減圧孔１１の圧力は５０Ｔｏｒｒ程度
と決定され、この値が保たれる様に、ガス調節弁１５ａ
、１５ｂが開閉される。
チャンバ３内のＨｅ圧力は、減圧孔１１の圧力５０　丁
ｏｒｒにクエへを保持するための圧力差１５０　Ｔｏｒ
ｒを加えた２　００　Ｔｏｒｒと決定され、減圧孔１１
の圧力制御と同様にしてガス調節弁１５ｃによって所定
の圧力となる様に制御される。
［他の実施例］ 本発明の重要点はウェハ５とウェハチャック６との間に
伝熱媒体である気体が存在することにある。
従って第５図に示す様に、吸引孔１２に切換え弁１８と
ガス調節弁１５ａおよびポンプ１７を設け、ガス調節弁
１５ａの絞りコンダクタンスを高めることにより、減圧
孔１１の圧力を所望の圧力に保ってもよい。この場合、
切り換え弁１８を切り換えて減圧孔１１の圧力とチャン
バ３内の圧力とを同圧にすることによってクエへを容易
に取りはずすことが可能である。
また、第６図の様に、ウェハチャック６とウェハ５との
間に炭化ケイ素の様な繊維状の物質１９を介在させて、
ウェハ５の周囲からＨｅを吸引し、これによりウェハ５
とウェハチャック６との間にＨｅを保ってもよい。
この様な構造によれば、ウェハチャック６の排気系に特
別な構造を必要とせずに、従来真空チャックに使用して
いた真空系を用いることができる。
また、チャンバ３内の圧力は、上述したような２００　
Ｔｏｒｒの減圧下にある必要はない。ウェハの表裏の圧
力差が、クエへを保持できる程度であれば良く、大気圧
あるいはそれ以上の高圧力であってもよい。
なお、上述においては発明を露光装置に応用した例を示
したが、本発明は、この分野に限られるわけではなく、
広く一般に試料を一定温度に保ちかつ、試料の表裏に圧
力差を設け、それによって生じる吸着力を利用して試料
を保持するようなすべての装置に適用できる。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、基板の裏面と保持
台間の空間の圧力を真空にするのではなく、接触熱抵抗
が大きくなって不都合を生じない程度の圧力に保つよう
にしたため、基板の温度上昇を抑えることができる。
【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および
３図は、露光中の各部所の温度を示す図、 第４図は、接触熱抵抗を示すグラフ、 第５および６図は、本発明の他の実施例を示す模式図、
そして 第７図は、従来例を示す模式図である。 １＋Ｘ線、２：Ｂｅ窓、３：チャンバ、４：マスク、５
：ウェハ、 ６：ウェハチャック、７：流路、８：減圧孔、９：流出
口、１０：恒温槽、１１：減圧孔、１２：吸引口、１３
ａ、１３ｂ：真空計、１４ａ、１４ｂ：Ｄントローラ １５ａ、１５ｂ、１５ｃ：ガス調節弁、１６ａ、１６ｂ
：Ｈｅボンベ、１７：ポンプ、１８；切換工弁、１９：
ｉｌｌ状状物 質２０ＣＰＵ。 第 図 ＋篩 ＋６ｂ 第 図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）減圧孔を有する保持台と、減圧孔から気体を吸引
    することにより基板を保持台上に吸着させて保持させる
    吸引手段とを備えた基板保持装置において、基板と保持
    台との間の接触熱抵抗が所定値を保つように減圧孔内の
    圧力を制御する手段を具備することを特徴とする基板保
    持装置。
  2. （２）請求項１記載の基板保持装置を備え、これによっ
    て保持された基板に対して露光を行なうことを特徴とす
    る露光装置。
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