温度計測装置及び露光装置
【課題】極めて簡単な構成でウエハの精密温度計測を非接触で行う温度計測装置を提供する。
【解決手段】基板の表面から放射される放射エネルギーを検出する検出器と、前記基板の裏面側に配置され、前記基板以外の部材から前記検出器に到達する放射エネルギーを減少させる放射エネルギー遮蔽部と、を有することを特徴とする温度計測装置。
【解決手段】基板の表面から放射される放射エネルギーを検出する検出器と、前記基板の裏面側に配置され、前記基板以外の部材から前記検出器に到達する放射エネルギーを減少させる放射エネルギー遮蔽部と、を有することを特徴とする温度計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には温度計測装置に係り、特に真空雰囲気下で半導体ウエハを露光する半導体露光装置において、ウエハを温調する際に用いられる非接触式の温度計測装置及びそれを用いた露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ＤＲＡＭ，ＭＰＵ等の半導体デバイス製造に関して、デザインルールで０．１μｍ以下の線幅を有するデバイスの実現に向けて精力的に研究開発がなされている。この世代の半導体デバイス製造に用いられる露光装置は、その露光光にエレクトロンビーム（ＥＢ）、あるいは極端紫外域光（ＥＵＶ）等が用いられると予測されている。ＥＢ露光装置、ＥＵＶ露光装置では、大気中での露光は不可能になるため、真空中で露光を行うのが大きな特徴である。
【０００３】
ＥＢ露光装置、ＥＵＶ露光装置では露光動作が真空中で行われるため、ウエハの搬入、搬出にはロードロックチャンバーを介して行うことになる。露光装置のロードロックチャンバーは、大気圧下でウエハを受入れ、チャンバー内を真空排気した後、露光装置側の扉を開いて露光装置側にウエハを搬入する機能を有する。よってロードロック内が真空排気されると、内部ガスの断熱膨張によってガスの温度が低下し、それに伴いウエハの温度はチャンバーの大きさ、排気速度にもよるが露光装置の基準温度から数度低下する。
【０００４】
また、一般にリソグラフィ工程のラインでは、ウエハにレジストを塗布した後にこれをベーキング（１００〜２００℃で数十分加熱）し、さらに冷却する前処理装置が、露光装置と連結されている。したがって、ここでの温調精度が不十分のままロードロックを介し、ウエハを露光装置内に搬入すると、ウエハが露光装置の基準温度範囲内に入らなくなる可能性がある。特に、ウエハがいったん真空チャンバー内に搬入されてしまうと、周辺雰囲気との熱伝導、熱伝達は期待できないため、基準温度からずれたままの状態を続けることになる。
【０００５】
このように露光装置の基準温度範囲内に入っていない状態のウエハを、露光装置内に搬入し、ウエハチャックに保持させると、ウエハとチャックとの間の温度差により、アライメント動作中あるいは露光中に両者の温度が平衡に達するまでウエハがチャック上を滑りながら膨張又は収縮してしまう。一般に滑り摩擦は非線型な挙動なので、あらかじめ変形の挙動を予測してアライメント計測値や目標ショット座標等を補正することは非常に困難である。したがって、この状態のまま露光を行なった場合、大きな配列誤差が生じてしまうことになる。
【０００６】
従来より、このような問題への対策としてロードロックチャンバー内にウエハを温調する機構を設けた提案がなされている。例えば、赤外線ランプで加熱する方法、ウエハを２つの恒温板で挟んで熱伝導で温調する方法、あるいはロードロック内のウエハ保持機構に温調機能を設ける方法等である。また、露光装置内のウエハステージとは別にウエハを温調する専用の温調ポートを設ける方法も提案されている。
【０００７】
ウエハは露光装置内に搬入されウエハステージ上のチャックに吸着、保持されてから露光光の照射を受ける。そのエネルギーの一部がウエハに吸収されてしまうとウエハは温度上昇する。真空環境下では、ウエハの周辺雰囲気への放熱が期待できないため、温度上昇しやすい傾向にある。また、真空環境下では静電チャックを用いるが、この静電チャックは通電した際に発熱の問題があり、これもウエハの温度上昇を引き起こす原因になる。ウエハがウエハチャックに保持されてから温度上昇する場合も、前述の場合と同様にウエハとチャックとの間に温度差が生じるため、露光中に両者の温度が平衡に達するまで、ウエハがチャック上を滑りながら膨張してしまうという問題を発生する。
【０００８】
この問題への対策として、ウエハチャックにウエハを温調する機能を設けた方法が多数提案されている。例えば、特許文献１〜３に記載されているような方法であり、具体的には、ウエハチャック間に温調されたガスを流す方法、ウエハチャック内にペルチェ素子を組み込んで温調する方法、あるいはウエハチャック内に配管を巡らせ、そこに温調された気体や液体を循環させる方法等である。
【特許文献１】特開平09-092613号公報（主に、図４や段落００５５〜００５６の記載）
【特許文献２】特開平11-026370号公報
【特許文献３】特開2002-305238号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように、ウエハ温調に関しては、温調する箇所に応じてさまざまな方法が提案されているが、いずれもウエハを温調する際のウエハ温度計測に関しては不十分なものであった。ウエハ温度計測には接触式、非接触式の２つの温度計測方法がある。接触式温度計測の場合、センサ部がウエハに接触することがパーティクルの発生につながるという問題点がある。さらに、接触式なので接触界面での熱抵抗を常に一定に保つことは困難であり、正確な計測が不可能になったり、温度計の熱容量によってはウエハ面内に温度分布が生じたりする、という問題も生ずる。
【００１０】
非接触温度計測の場合、通常は放射温度計を用いる。放射温度計は、赤外線の放射エネルギーを検知して、それを温度に換算するものである。露光装置の基準温度である２９６Ｋ付近の黒体放射の中心波長は図４からもわかるように５〜１５μｍである。しかし、シリコンは５〜１０μｍの波長域においては透過性を有している。例えば、厚さ０．７２５ｍｍのシリコンウエハでは、波長５〜１０μｍの光の平均透過率は０．８〜０．９程度になる。したがって、何ら対策せずに放射温度計でシリコンウエハの温度を計測すると、ウエハの計測面（以下、第一面という。）からの放射エネルギーと、その反対面（以下、第二面という。）側のバックグランド環境からの放射エネルギーとが合計されたものになってしまい、ウエハの精密温度計測が困難になってしまう。
【００１１】
この対策のために、ウエハの第二面側にバックグランド環境の赤外線をカットするバンドカットフィルタを設け、放射温度計の計測波長を避ける、という方法も考えられる。しかし、このフィルタが温度変動した場合は、やはりウエハの温度計測結果に合計されたものになってしまう、という問題を有する。また、放射温度計の赤外線入射窓にバックグランド環境の影響を排除するようなフィルタを用いることも可能であるが、放射エネルギー強度が弱くなり、ＳＮ比が悪くなってしまう、という問題もある。
【００１２】
そこで、本発明は、極めて簡単な構成でウエハの精密温度計測を非接触で行う温度計測装置を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一側面としての温度計測装置は、基板の表面から放射される放射エネルギーを検出する検出器と、前記基板の裏面側に配置され、前記基板以外の部材から前記検出器に到達する放射エネルギーを減少させる放射エネルギー遮蔽部と、を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の別の側面としての露光装置は、露光光源からの露光光をレチクルに導く照明光学系と、レチクルを駆動するレチクル駆動系と、レチクル上のパターンを基板上へ投影する投影光学系と、基板を駆動する基板駆動系と、上述の温度計測装置を有することを特徴とする。本発明の更に別の側面としてのデバイス製造方法は、上記の露光装置によって基板にパターンを投影露光する工程と、露光された基板を現像する工程とを有することを特徴とする。
【００１５】
本発明の他の目的及び更なる特徴は、以下、添付図面を参照して説明される実施形態により明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、基板表面以外から受ける赤外線を減少させることができるため、基板の温度を高精度に検出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
まず本実施例の温度計測装置を有する露光装置について図面を用いて説明する。図３は、ＥＵＶ光（１３〜１５ｎｍの波長の光）を露光光源とする半導体投影露光装置（ＥＵＶ露光装置）の概略構成を示す要部構成図である。図３において、符号１はウエハ、符号２は電子回路パターンが形成されている反射型マスク（レチクル）で、符号３はその反射型マスクを保持し、スキャン方向に粗微動させるためのマスクステージである。符号５は反射型マスク２からのＥＵＶ反射光をウエハ１に投影露光するための投影光学系である。符号６はウエハ１を保持して６軸方向に粗動、微動可能なウエハステージであり、そのｘｙ位置は不図示のレーザ干渉計によって常にモニターされている。通常、マスクステージ３及びウエハステージ６のスキャン動作は、投影光学系５の縮小倍率を１／βとし、マスクステージの走査速度をＶｒ、ウエハステージの走査速度をＶｗとすると、両者の走査速度の間には、Ｖｒ／Ｖｗ＝βの関係が成立するように同期制御される。
【００１８】
符号８はロードロックチャンバー１５とウエハ温調ポート１６との間でウエハを搬入、搬出する搬送ハンドで、符号１８はウエハ温調ポート１６とウエハステージ６との間でウエハを搬入、搬出する搬送ハンドである。前述したユニットは露光装置チャンバー４の中に配置され、その露光装置チャンバー４内が真空にされて露光が行われる。符号７はチャンバー内を真空排気するための真空ポンプである。符号９はロードロックチャンバー１５内を真空排気するための真空ポンプ、符号１０はロードロックチャンバー１５内の真空状態を大気圧に戻すための真空破壊バルブ、符号１１は露光装置チャンバー４とロードロックチャンバー１５との間を仕切る装置側ゲートバルブ、符号１２はロードロックチャンバー１５と後述するウエハ交換室との間を仕切る交換室側ゲートバルブである。符号１４はウエハを大気圧下で一時保管するウエハ交換室であり、符号１３はウエハ交換室１４とロードロックチャンバー１５との間でウエハを搬入、搬出する搬送ハンドである。
【００１９】
露光装置内で、ウエハを温調する方式は、大きく２つのタイプに分けられる。一方はウエハをウエハステージのチャックに保持する前に温調を行うタイプであり、他方はウエハをチャックに保持した後に温調を行うタイプである。前者は主にロードロック内温度変動やプリベイク後の温調精度に対応するものであり、後者は主にウエハの露光熱吸収に対応するものである。
【実施例１】
【００２０】
以下、本発明の第１の実施例の非接触温度計測を説明する。本実施例においては、ウエハをウエハチャックに保持する前に温調を行う。
【００２１】
図１は、本実施例に係る非接触温度計測を説明するための、計測対象としてのウエハ１近傍を示す概略構成図である。ロードロックチャンバー１５を経たウエハ１の温度は装置基準温度よりも低いので、その温度低下を補償するためにホットプレート、ランプ等の温調装置２３によりウエハ１が加熱されるようになっている。符号２０はサーモパイル等の赤外線エネルギーを検出する放射型温度センサであり、符号２１はその視野角を示している。符号２２は赤外線エネルギー遮蔽部であり、温調装置２３からの赤外線がウエハ１を透過して放射型温度センサ２０に入射するの防ぐためのものである。そして、赤外線エネルギー遮蔽部２２が放射型温度センサ２０の視野角２１に相当する領域以上の面積を有することにより、温調装置２０からの赤外線の迷光を遮蔽することが可能となっている。したがって、ウエハ１の温度を精密に計測するための赤外線エネルギー遮蔽部２２としては、温調装置２３から放射され、ウエハ１に対して透過性のある２９６Ｋ付近の波長５〜１０μｍの波長域の赤外線を良好に反射し、かつ、赤外線エネルギー遮蔽部２２からのこの波長域の熱放射も極力小さくなるものを配置すればよい。具体的には、アルミニウム、金、アルミニウム−銅合金、アルミニウム−マグネシウム合金、パラジウム、ニッケル、コバルト、鉄等を材料として両面が鏡面仕上げになっているものが望ましい。鏡面仕上げをすることにより、２９６Ｋ付近での放射率を０．０１〜０．０２程度の範囲に抑えることが可能になる。以下、モデルを用いて説明する。
【００２２】
図５のように放射型温度センサ２０、測定対象としてのウエハ１、ウエハ１の裏面側に配置されたバックグランド部材１２１からなる１次元の簡単なケースを考える。ウエハ１が５〜１０μｍの波長域で透過性があるので、放射型温度センサ２０に入射するエネルギーＱ［Ｗ／ｍ２］はウエハ１からの放射エネルギーｑ１とバックグランド部材１２１からの放射エネルギーｑ２との線形結合、
【００２３】
【数１】
【００２４】
で表現できる。ここでａ，ｂは比例係数であるが、ａはウエハ１から放射型温度センサ２０に入射するまでの透過率、ｂはバックグランド部材１２１からウエハ１を透過して放射型温度センサ２０に入射するまでの透過率と考えてよい。
【００２５】
ｑ１，ｑ２は、各表面からの放射エネルギーであって、
【００２６】
【数２】
【００２７】
と表現できる。ここでε１、ε２はそれぞれウエハ１とバックグランド部材１２１の放射率、σはステファンボルツマン定数（σ＝５．６７Ｅ−８Ｗ／ｍ２Ｋ４）、Ｔ１、Ｔ２はそれぞれウエハ１とバックグランド部材１２１の表面温度である。式（１）及び式（２）をまとめると、
【００２８】
【数３】
【００２９】
となる。したがって、放射型温度センサ２０に入射するエネルギーＱからバックグランド部材１２１の影響を排除するためには、放射率ε２ができるだけ小さくなるような方法をとり、ウエハ温度計測値がＴ２の温度変動に鈍感な構成にすればよい。それを実現するために、ウエハ１とバックグランド部材１２１との間に、アルミニウム、金、アルミニウム−銅合金、アルミニウム−マグネシウム合金、パラジウム、ニッケル、コバルト、鉄などを鏡面仕上げした部材を挿入するか、あるいはバックグランド部材１２１表面に、これらの金属を直接蒸着することが望ましい。
【００３０】
本実施例では、ウエハ１をウエハステージ６のチャックに保持する前に、温調を行うタイプにおけるウエハ１の非接触温度計測である。具体的には、図６に示すように、ウエハ１をロードロックチャンバー１５に搬入する前にウエハ１の温度を計測し、ロードロックチャンバー１５内での温度低下量を予測して予めウエハ１を加熱しておく、いわゆるプレヒートの場合に本実施例は適用可能である。図６中、符号１はウエハであり、ウエハ１を挟むようにして放射型温度センサ２０と赤外線エネルギー遮蔽部２２とが対向して配置されている。符号２３は例えばヒーター等の温調装置、符号３１は温度制御部であり、放射型温度センサ２０の出力が目標温度となるように温調装置２３の出力を制御する。
【００３１】
また、図７に示すように、ロードロックチャンバー１５内で温度計測を行うことも可能である。ウエハ１の温調装置２３をロードロックチャンバー１５内に配置し、真空排気中にウエハ１の温度を放射型温度センサ２０で非接触温度計測し、その結果に基づいて温調装置２３で必要な熱量を加えて、ウエハ１の温度低下を補償する。温度制御部３１は、放射型温度センサ２０の出力が目標温度になるように温調装置２３の出力を制御する。
【００３２】
さらに、図８に示すように、露光装置チャンバー４内での温度計測を行うことも可能である。この方法は、ロードロックチャンバー１５内で温度低下したウエハ１を露光装置チャンバー４内に搬入してウエハステージ６のチャックに保持する直前で温調を行う、いわゆるポストヒートと呼ばれるものである。温度制御部３１は、放射型温度センサ２０の出力が目標温度になるように温調装置２３の出力を制御する。
【００３３】
上記いずれの場合も、ヒーター、ランプ等の温調装置２３を用いて、ウエハ１の温度をコントロールする場合のブロック線図は図９に示すようになる。温度制御部３１は、制御対象であるウエハ１の非接触温度計（放射型温度センサ）２０の出力Ｔをフィードバックして、この温度とウエハ１の目標温度Ｔｓとの偏差Ｔｅが０になるように、ＰＩＤ制御器５０により温調装置２３の出力を制御する。
【００３４】
以上のように、ウエハの温度を非接触で計測する場合、ウエハ計測面の裏面側に加熱・冷却手段が配置されている場合であっても、ウエハと加熱・冷却手段との間に、両面に鏡面研磨された上述の金属遮蔽部材を配置することにより、又は母材は上述の金属ではないがその両面に上述の金属膜を形成して鏡面仕上げした遮蔽部材を配置することにより、ウエハ裏面の熱的影響を排除することができる。それにより、ウエハの精密な非接触温度計測が可能になる。そして、この温度計測結果に基づき、ウエハ温度を精度良くコントロールすることが可能になる。
【実施例２】
【００３５】
以下、本発明の第２の実施例の非接触温度計測を説明する。本実施例においては、ウエハをウエハステージ上のウエハチャックに保持する前に温調を行う。
【００３６】
図２は、本実施例に係る非接触温度計測を説明するための、計測対象としてのウエハ１近傍を示す概略構成図である。図中符号４０はウエハを吸着、保持するための静電チャックであり、ウエハ１は多数のピン４３によって保持されている。このピン４３とウエハ１との接触面積はウエハ１全体の面積の数％以下であり、かつこれらは真空環境下にあるため、ウエハ１とウエハチャック４０とは断熱に近い状態と考えてよい。したがって、ウエハ１はウエハチャック４０との間の輻射エネルギーの授受により温度がコントロールされる。
【００３７】
符号４２はウエハ１の露光光の吸収による温度上昇を防ぐために、ウエハチャック４０を温調する冷媒である。ウエハチャック４０の冷却手段としては、これ以外にも様々な方法があり、例えば、ペルチェ素子を配置するような方法も考えられる。符号２０は前実施例と同様のサーモパイルなど、赤外線エネルギーを検出する放射型温度センサ、２１はその視野角を示している。
【００３８】
符号４１はウエハチャック４０表面の特定箇所に設けられた赤外線エネルギー遮蔽部である。これはウエハ１のバックグランドであるウエハチャック４０からの赤外線エネルギーがウエハ１を透過して放射型温度センサ２０に入射するのを防ぐためのものである。そして、その面積は放射型温度センサ２０の視野角に相当する領域以上となっている。この赤外線エネルギー遮蔽部４１のウエハチャック４０上の配置の一例を図１２に示す。符号７０ａ，７０ｂ，７０ｃは不図示の搬送ハンドがウエハ１をウエハチャック４０に受け渡す際の３本ピンである。この例では、ウエハチャック４０上の赤外線エネルギー遮蔽部４１は１箇所であるが、ウエハ表面温度を複数点計測する場合には、図１３に示すように、複数箇所（例えば４箇所）設けることも可能で、露光装置の仕様によって配置箇所とその個数はこれに限定されない。
【００３９】
このようにウエハ温度を精密に計測するためには、赤外線エネルギー遮蔽部４１としてウエハチャック４０から放射されウエハ１に対して透過性のある２９６Ｋ付近の５〜１０μｍ波長域の赤外線放射を極力小さくする金属を配置するか、又はウエハチャック４０表面に蒸着すればよい。具体的には、第１の実施例と同様に、アルミニウム、金、アルミニウム−銅合金、アルミニウム−マグネシウム合金、パラジウム、ニッケル、コバルト、鉄などで、ウエハ１側が鏡面仕上げになっているものが望ましい。鏡面仕上げをすることにより、２９６Ｋ付近での放射率を０．０１〜０．０２程度の範囲に抑えることが可能になる。また、これらの金属をウエハチャック４０表面に蒸着し、鏡面を形成することも可能である。
【００４０】
本実施例は、ウエハを露光装置内に搬入し、ウエハチャックに保持した後に温調を行うタイプの非接触温度計測に係るものである。具体的には、図１０に示すように、ウエハ１はウエハチャック４０に保持され、アライメント動作完了後に露光が開始され、全ショットの露光が完了すると、ウエハ１枚の露光が完了する。本実施例では、ウエハ１がウエハチャック４０に保持され、露光が完了するまでのウエハ１の温度を非接触で計測することが可能である。ウエハ１を吸着保持するエハチャック４０には、金属の赤外線遮蔽部材が組み込まれている。符号２０は投影光学系の鏡筒部に組み込まれた非接触温度センサであり、ＸＹステージ６１により非接触温度センサ２０の視野角内にウエハチャック４０の赤外線遮蔽部を移動させることで、ウエハ１の温度を非接触で計測することが可能になる。３１は温度制御部であり、温度センサ２０の出力が目標温度になるように冷却手段の出力を制御する。
【００４１】
本実施例における、冷媒、ペルチェ素子、等の冷却手段を用いたウエハ温度のコントロールをブロック線図に示すと図１１に示すようになる。温度制御部３１は、制御対象であるウエハ１の非接触温度計（放射型温度センサ）２０の出力Ｔをフィードバックして、この温度とウエハの目標温度Ｔｓとの偏差Ｔｅが０になるように、ＰＩＤ制御器５０により冷却手段６３の出力を制御する。
【００４２】
以上のように、ウエハチャックに吸着、保持された状態のウエハにおいても、高精度な非接触温度計測と温度コントロールが可能になる。また、本実施例においては、ウエハチャック表面に上述の金属の遮蔽部材を配置することにより、又はウエハチャック表面に上述の金属を蒸着することにより、極めてシンプルな構成でウエハの温度計測及び温度コントロールが可能となる。
【実施例３】
【００４３】
次に、図１４及び図１５を参照して、上記半導体露光装置を利用したデバイスの製造方法の実施の形態を説明する。図１４は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１０１（回路設計）ではデバイスの回路設計を行う。ステップ１０２（レチクル製作）では、設計した回路パターンを形成したレチクルを製作する。ステップ１０３（ウエハ製造）ではシリコンなどの材料を用いてウエハ（基板）を製造する。ステップ１０４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、レチクルとウエハを用いてリソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。ステップ１０５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ１０４によって作成されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ１０６（検査）では、ステップ１０５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ１０７）される。
【００４４】
図１５は、ステップ１０４のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１１２（ＣＶＤ）では、ウエハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１１３（電極形成）では、ウエハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１１４（イオン打ち込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１１６（露光）では、露光装置Ｓによってレチクルの回路パターンをウエハに露光する。ステップ１１７（現像）では、露光したウエハを現像する。ステップ１１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施の形態の製造方法によれば従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。
【００４５】
以上、本発明の好ましい実施の形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その要旨の範囲内で様々な変形や変更が可能である。
【００４６】
上記実施例によれば、ウエハの温度計測面（表面）側にウエハの赤外線放射エネルギーを検出する放射温度センサを配置し、ウエハの裏面側で、かつ放射温度センサと対向する位置に放射率が極めて小さい鏡面で構成された赤外線エネルギー遮蔽部を配置することにより、裏面側のバックグランド環境に影響されることなく、ウエハ温度を高精度に非接触に計測することが可能になる。その計測結果を温度コントロールに反映すれば、高精度な温度コントロールが可能になる。
【００４７】
赤外線放射温度センサの視野角に相当する領域（全検出領域）内が赤外線エネルギー遮蔽部に覆われていれば、ウエハバックグランドに加熱、冷却手段が存在している場合であっても赤外線の迷光がセンサに入射することはない。また、赤外線エネルギー遮蔽部の放射率が極めて低いため、赤外線エネルギーの放射を極めて小さくすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１の実施例に係る非接触温度計測を説明するためのウエハ近傍を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第２の実施例に係る非接触温度計測を説明するためのウエハ近傍を示す概略構成図である。
【図３】半導体露光装置の概略構成を示す要部構成図である。
【図４】２９６Ｋ付近の黒体放射の中心波長と放射エネルギーとの関係を示すグラフである。
【図５】ウエハ近傍における熱の流れを説明するためのモデル図である。
【図６】本発明の第１の実施例に係る非接触温度計測の一例を適用する半導体露光装置の概略構成図である。
【図７】本発明の第１の実施例に係る非接触温度計測の他の例を適用する半導体露光装置の概略構成図である。
【図８】本発明の第１の実施例に係る非接触温度計測の更に他の例を適用する半導体露光装置の概略構成図である。
【図９】本発明の第１の実施例に係る非接触温度計測を説明するブロック線図である。
【図１０】本発明の第２の実施例に係る非接触温度計測を適用する半導体露光装置の概略構成図である。
【図１１】本発明の第２の実施例に係る非接触温度計測を説明するブロック線図である。
【図１２】本発明の第２の実施例におけるウエハチャック上の赤外線エネルギー遮蔽部の配置例を示す配置図である。
【図１３】本発明の第２の実施例におけるウエハチャック上の赤外線エネルギー遮蔽部の配置の他の例を示す配置図である。
【図１４】半導体露光装置によるデバイス製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図１５】図１４に示すステップ１０４の詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
【００４９】
２０：放射型温度センサ
２２，４１：赤外線エネルギー遮蔽部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には温度計測装置に係り、特に真空雰囲気下で半導体ウエハを露光する半導体露光装置において、ウエハを温調する際に用いられる非接触式の温度計測装置及びそれを用いた露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ＤＲＡＭ，ＭＰＵ等の半導体デバイス製造に関して、デザインルールで０．１μｍ以下の線幅を有するデバイスの実現に向けて精力的に研究開発がなされている。この世代の半導体デバイス製造に用いられる露光装置は、その露光光にエレクトロンビーム（ＥＢ）、あるいは極端紫外域光（ＥＵＶ）等が用いられると予測されている。ＥＢ露光装置、ＥＵＶ露光装置では、大気中での露光は不可能になるため、真空中で露光を行うのが大きな特徴である。
【０００３】
ＥＢ露光装置、ＥＵＶ露光装置では露光動作が真空中で行われるため、ウエハの搬入、搬出にはロードロックチャンバーを介して行うことになる。露光装置のロードロックチャンバーは、大気圧下でウエハを受入れ、チャンバー内を真空排気した後、露光装置側の扉を開いて露光装置側にウエハを搬入する機能を有する。よってロードロック内が真空排気されると、内部ガスの断熱膨張によってガスの温度が低下し、それに伴いウエハの温度はチャンバーの大きさ、排気速度にもよるが露光装置の基準温度から数度低下する。
【０００４】
また、一般にリソグラフィ工程のラインでは、ウエハにレジストを塗布した後にこれをベーキング（１００〜２００℃で数十分加熱）し、さらに冷却する前処理装置が、露光装置と連結されている。したがって、ここでの温調精度が不十分のままロードロックを介し、ウエハを露光装置内に搬入すると、ウエハが露光装置の基準温度範囲内に入らなくなる可能性がある。特に、ウエハがいったん真空チャンバー内に搬入されてしまうと、周辺雰囲気との熱伝導、熱伝達は期待できないため、基準温度からずれたままの状態を続けることになる。
【０００５】
このように露光装置の基準温度範囲内に入っていない状態のウエハを、露光装置内に搬入し、ウエハチャックに保持させると、ウエハとチャックとの間の温度差により、アライメント動作中あるいは露光中に両者の温度が平衡に達するまでウエハがチャック上を滑りながら膨張又は収縮してしまう。一般に滑り摩擦は非線型な挙動なので、あらかじめ変形の挙動を予測してアライメント計測値や目標ショット座標等を補正することは非常に困難である。したがって、この状態のまま露光を行なった場合、大きな配列誤差が生じてしまうことになる。
【０００６】
従来より、このような問題への対策としてロードロックチャンバー内にウエハを温調する機構を設けた提案がなされている。例えば、赤外線ランプで加熱する方法、ウエハを２つの恒温板で挟んで熱伝導で温調する方法、あるいはロードロック内のウエハ保持機構に温調機能を設ける方法等である。また、露光装置内のウエハステージとは別にウエハを温調する専用の温調ポートを設ける方法も提案されている。
【０００７】
ウエハは露光装置内に搬入されウエハステージ上のチャックに吸着、保持されてから露光光の照射を受ける。そのエネルギーの一部がウエハに吸収されてしまうとウエハは温度上昇する。真空環境下では、ウエハの周辺雰囲気への放熱が期待できないため、温度上昇しやすい傾向にある。また、真空環境下では静電チャックを用いるが、この静電チャックは通電した際に発熱の問題があり、これもウエハの温度上昇を引き起こす原因になる。ウエハがウエハチャックに保持されてから温度上昇する場合も、前述の場合と同様にウエハとチャックとの間に温度差が生じるため、露光中に両者の温度が平衡に達するまで、ウエハがチャック上を滑りながら膨張してしまうという問題を発生する。
【０００８】
この問題への対策として、ウエハチャックにウエハを温調する機能を設けた方法が多数提案されている。例えば、特許文献１〜３に記載されているような方法であり、具体的には、ウエハチャック間に温調されたガスを流す方法、ウエハチャック内にペルチェ素子を組み込んで温調する方法、あるいはウエハチャック内に配管を巡らせ、そこに温調された気体や液体を循環させる方法等である。
【特許文献１】特開平09-092613号公報（主に、図４や段落００５５〜００５６の記載）
【特許文献２】特開平11-026370号公報
【特許文献３】特開2002-305238号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように、ウエハ温調に関しては、温調する箇所に応じてさまざまな方法が提案されているが、いずれもウエハを温調する際のウエハ温度計測に関しては不十分なものであった。ウエハ温度計測には接触式、非接触式の２つの温度計測方法がある。接触式温度計測の場合、センサ部がウエハに接触することがパーティクルの発生につながるという問題点がある。さらに、接触式なので接触界面での熱抵抗を常に一定に保つことは困難であり、正確な計測が不可能になったり、温度計の熱容量によってはウエハ面内に温度分布が生じたりする、という問題も生ずる。
【００１０】
非接触温度計測の場合、通常は放射温度計を用いる。放射温度計は、赤外線の放射エネルギーを検知して、それを温度に換算するものである。露光装置の基準温度である２９６Ｋ付近の黒体放射の中心波長は図４からもわかるように５〜１５μｍである。しかし、シリコンは５〜１０μｍの波長域においては透過性を有している。例えば、厚さ０．７２５ｍｍのシリコンウエハでは、波長５〜１０μｍの光の平均透過率は０．８〜０．９程度になる。したがって、何ら対策せずに放射温度計でシリコンウエハの温度を計測すると、ウエハの計測面（以下、第一面という。）からの放射エネルギーと、その反対面（以下、第二面という。）側のバックグランド環境からの放射エネルギーとが合計されたものになってしまい、ウエハの精密温度計測が困難になってしまう。
【００１１】
この対策のために、ウエハの第二面側にバックグランド環境の赤外線をカットするバンドカットフィルタを設け、放射温度計の計測波長を避ける、という方法も考えられる。しかし、このフィルタが温度変動した場合は、やはりウエハの温度計測結果に合計されたものになってしまう、という問題を有する。また、放射温度計の赤外線入射窓にバックグランド環境の影響を排除するようなフィルタを用いることも可能であるが、放射エネルギー強度が弱くなり、ＳＮ比が悪くなってしまう、という問題もある。
【００１２】
そこで、本発明は、極めて簡単な構成でウエハの精密温度計測を非接触で行う温度計測装置を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一側面としての温度計測装置は、基板の表面から放射される放射エネルギーを検出する検出器と、前記基板の裏面側に配置され、前記基板以外の部材から前記検出器に到達する放射エネルギーを減少させる放射エネルギー遮蔽部と、を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の別の側面としての露光装置は、露光光源からの露光光をレチクルに導く照明光学系と、レチクルを駆動するレチクル駆動系と、レチクル上のパターンを基板上へ投影する投影光学系と、基板を駆動する基板駆動系と、上述の温度計測装置を有することを特徴とする。本発明の更に別の側面としてのデバイス製造方法は、上記の露光装置によって基板にパターンを投影露光する工程と、露光された基板を現像する工程とを有することを特徴とする。
【００１５】
本発明の他の目的及び更なる特徴は、以下、添付図面を参照して説明される実施形態により明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、基板表面以外から受ける赤外線を減少させることができるため、基板の温度を高精度に検出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
まず本実施例の温度計測装置を有する露光装置について図面を用いて説明する。図３は、ＥＵＶ光（１３〜１５ｎｍの波長の光）を露光光源とする半導体投影露光装置（ＥＵＶ露光装置）の概略構成を示す要部構成図である。図３において、符号１はウエハ、符号２は電子回路パターンが形成されている反射型マスク（レチクル）で、符号３はその反射型マスクを保持し、スキャン方向に粗微動させるためのマスクステージである。符号５は反射型マスク２からのＥＵＶ反射光をウエハ１に投影露光するための投影光学系である。符号６はウエハ１を保持して６軸方向に粗動、微動可能なウエハステージであり、そのｘｙ位置は不図示のレーザ干渉計によって常にモニターされている。通常、マスクステージ３及びウエハステージ６のスキャン動作は、投影光学系５の縮小倍率を１／βとし、マスクステージの走査速度をＶｒ、ウエハステージの走査速度をＶｗとすると、両者の走査速度の間には、Ｖｒ／Ｖｗ＝βの関係が成立するように同期制御される。
【００１８】
符号８はロードロックチャンバー１５とウエハ温調ポート１６との間でウエハを搬入、搬出する搬送ハンドで、符号１８はウエハ温調ポート１６とウエハステージ６との間でウエハを搬入、搬出する搬送ハンドである。前述したユニットは露光装置チャンバー４の中に配置され、その露光装置チャンバー４内が真空にされて露光が行われる。符号７はチャンバー内を真空排気するための真空ポンプである。符号９はロードロックチャンバー１５内を真空排気するための真空ポンプ、符号１０はロードロックチャンバー１５内の真空状態を大気圧に戻すための真空破壊バルブ、符号１１は露光装置チャンバー４とロードロックチャンバー１５との間を仕切る装置側ゲートバルブ、符号１２はロードロックチャンバー１５と後述するウエハ交換室との間を仕切る交換室側ゲートバルブである。符号１４はウエハを大気圧下で一時保管するウエハ交換室であり、符号１３はウエハ交換室１４とロードロックチャンバー１５との間でウエハを搬入、搬出する搬送ハンドである。
【００１９】
露光装置内で、ウエハを温調する方式は、大きく２つのタイプに分けられる。一方はウエハをウエハステージのチャックに保持する前に温調を行うタイプであり、他方はウエハをチャックに保持した後に温調を行うタイプである。前者は主にロードロック内温度変動やプリベイク後の温調精度に対応するものであり、後者は主にウエハの露光熱吸収に対応するものである。
【実施例１】
【００２０】
以下、本発明の第１の実施例の非接触温度計測を説明する。本実施例においては、ウエハをウエハチャックに保持する前に温調を行う。
【００２１】
図１は、本実施例に係る非接触温度計測を説明するための、計測対象としてのウエハ１近傍を示す概略構成図である。ロードロックチャンバー１５を経たウエハ１の温度は装置基準温度よりも低いので、その温度低下を補償するためにホットプレート、ランプ等の温調装置２３によりウエハ１が加熱されるようになっている。符号２０はサーモパイル等の赤外線エネルギーを検出する放射型温度センサであり、符号２１はその視野角を示している。符号２２は赤外線エネルギー遮蔽部であり、温調装置２３からの赤外線がウエハ１を透過して放射型温度センサ２０に入射するの防ぐためのものである。そして、赤外線エネルギー遮蔽部２２が放射型温度センサ２０の視野角２１に相当する領域以上の面積を有することにより、温調装置２０からの赤外線の迷光を遮蔽することが可能となっている。したがって、ウエハ１の温度を精密に計測するための赤外線エネルギー遮蔽部２２としては、温調装置２３から放射され、ウエハ１に対して透過性のある２９６Ｋ付近の波長５〜１０μｍの波長域の赤外線を良好に反射し、かつ、赤外線エネルギー遮蔽部２２からのこの波長域の熱放射も極力小さくなるものを配置すればよい。具体的には、アルミニウム、金、アルミニウム−銅合金、アルミニウム−マグネシウム合金、パラジウム、ニッケル、コバルト、鉄等を材料として両面が鏡面仕上げになっているものが望ましい。鏡面仕上げをすることにより、２９６Ｋ付近での放射率を０．０１〜０．０２程度の範囲に抑えることが可能になる。以下、モデルを用いて説明する。
【００２２】
図５のように放射型温度センサ２０、測定対象としてのウエハ１、ウエハ１の裏面側に配置されたバックグランド部材１２１からなる１次元の簡単なケースを考える。ウエハ１が５〜１０μｍの波長域で透過性があるので、放射型温度センサ２０に入射するエネルギーＱ［Ｗ／ｍ２］はウエハ１からの放射エネルギーｑ１とバックグランド部材１２１からの放射エネルギーｑ２との線形結合、
【００２３】
【数１】
【００２４】
で表現できる。ここでａ，ｂは比例係数であるが、ａはウエハ１から放射型温度センサ２０に入射するまでの透過率、ｂはバックグランド部材１２１からウエハ１を透過して放射型温度センサ２０に入射するまでの透過率と考えてよい。
【００２５】
ｑ１，ｑ２は、各表面からの放射エネルギーであって、
【００２６】
【数２】
【００２７】
と表現できる。ここでε１、ε２はそれぞれウエハ１とバックグランド部材１２１の放射率、σはステファンボルツマン定数（σ＝５．６７Ｅ−８Ｗ／ｍ２Ｋ４）、Ｔ１、Ｔ２はそれぞれウエハ１とバックグランド部材１２１の表面温度である。式（１）及び式（２）をまとめると、
【００２８】
【数３】
【００２９】
となる。したがって、放射型温度センサ２０に入射するエネルギーＱからバックグランド部材１２１の影響を排除するためには、放射率ε２ができるだけ小さくなるような方法をとり、ウエハ温度計測値がＴ２の温度変動に鈍感な構成にすればよい。それを実現するために、ウエハ１とバックグランド部材１２１との間に、アルミニウム、金、アルミニウム−銅合金、アルミニウム−マグネシウム合金、パラジウム、ニッケル、コバルト、鉄などを鏡面仕上げした部材を挿入するか、あるいはバックグランド部材１２１表面に、これらの金属を直接蒸着することが望ましい。
【００３０】
本実施例では、ウエハ１をウエハステージ６のチャックに保持する前に、温調を行うタイプにおけるウエハ１の非接触温度計測である。具体的には、図６に示すように、ウエハ１をロードロックチャンバー１５に搬入する前にウエハ１の温度を計測し、ロードロックチャンバー１５内での温度低下量を予測して予めウエハ１を加熱しておく、いわゆるプレヒートの場合に本実施例は適用可能である。図６中、符号１はウエハであり、ウエハ１を挟むようにして放射型温度センサ２０と赤外線エネルギー遮蔽部２２とが対向して配置されている。符号２３は例えばヒーター等の温調装置、符号３１は温度制御部であり、放射型温度センサ２０の出力が目標温度となるように温調装置２３の出力を制御する。
【００３１】
また、図７に示すように、ロードロックチャンバー１５内で温度計測を行うことも可能である。ウエハ１の温調装置２３をロードロックチャンバー１５内に配置し、真空排気中にウエハ１の温度を放射型温度センサ２０で非接触温度計測し、その結果に基づいて温調装置２３で必要な熱量を加えて、ウエハ１の温度低下を補償する。温度制御部３１は、放射型温度センサ２０の出力が目標温度になるように温調装置２３の出力を制御する。
【００３２】
さらに、図８に示すように、露光装置チャンバー４内での温度計測を行うことも可能である。この方法は、ロードロックチャンバー１５内で温度低下したウエハ１を露光装置チャンバー４内に搬入してウエハステージ６のチャックに保持する直前で温調を行う、いわゆるポストヒートと呼ばれるものである。温度制御部３１は、放射型温度センサ２０の出力が目標温度になるように温調装置２３の出力を制御する。
【００３３】
上記いずれの場合も、ヒーター、ランプ等の温調装置２３を用いて、ウエハ１の温度をコントロールする場合のブロック線図は図９に示すようになる。温度制御部３１は、制御対象であるウエハ１の非接触温度計（放射型温度センサ）２０の出力Ｔをフィードバックして、この温度とウエハ１の目標温度Ｔｓとの偏差Ｔｅが０になるように、ＰＩＤ制御器５０により温調装置２３の出力を制御する。
【００３４】
以上のように、ウエハの温度を非接触で計測する場合、ウエハ計測面の裏面側に加熱・冷却手段が配置されている場合であっても、ウエハと加熱・冷却手段との間に、両面に鏡面研磨された上述の金属遮蔽部材を配置することにより、又は母材は上述の金属ではないがその両面に上述の金属膜を形成して鏡面仕上げした遮蔽部材を配置することにより、ウエハ裏面の熱的影響を排除することができる。それにより、ウエハの精密な非接触温度計測が可能になる。そして、この温度計測結果に基づき、ウエハ温度を精度良くコントロールすることが可能になる。
【実施例２】
【００３５】
以下、本発明の第２の実施例の非接触温度計測を説明する。本実施例においては、ウエハをウエハステージ上のウエハチャックに保持する前に温調を行う。
【００３６】
図２は、本実施例に係る非接触温度計測を説明するための、計測対象としてのウエハ１近傍を示す概略構成図である。図中符号４０はウエハを吸着、保持するための静電チャックであり、ウエハ１は多数のピン４３によって保持されている。このピン４３とウエハ１との接触面積はウエハ１全体の面積の数％以下であり、かつこれらは真空環境下にあるため、ウエハ１とウエハチャック４０とは断熱に近い状態と考えてよい。したがって、ウエハ１はウエハチャック４０との間の輻射エネルギーの授受により温度がコントロールされる。
【００３７】
符号４２はウエハ１の露光光の吸収による温度上昇を防ぐために、ウエハチャック４０を温調する冷媒である。ウエハチャック４０の冷却手段としては、これ以外にも様々な方法があり、例えば、ペルチェ素子を配置するような方法も考えられる。符号２０は前実施例と同様のサーモパイルなど、赤外線エネルギーを検出する放射型温度センサ、２１はその視野角を示している。
【００３８】
符号４１はウエハチャック４０表面の特定箇所に設けられた赤外線エネルギー遮蔽部である。これはウエハ１のバックグランドであるウエハチャック４０からの赤外線エネルギーがウエハ１を透過して放射型温度センサ２０に入射するのを防ぐためのものである。そして、その面積は放射型温度センサ２０の視野角に相当する領域以上となっている。この赤外線エネルギー遮蔽部４１のウエハチャック４０上の配置の一例を図１２に示す。符号７０ａ，７０ｂ，７０ｃは不図示の搬送ハンドがウエハ１をウエハチャック４０に受け渡す際の３本ピンである。この例では、ウエハチャック４０上の赤外線エネルギー遮蔽部４１は１箇所であるが、ウエハ表面温度を複数点計測する場合には、図１３に示すように、複数箇所（例えば４箇所）設けることも可能で、露光装置の仕様によって配置箇所とその個数はこれに限定されない。
【００３９】
このようにウエハ温度を精密に計測するためには、赤外線エネルギー遮蔽部４１としてウエハチャック４０から放射されウエハ１に対して透過性のある２９６Ｋ付近の５〜１０μｍ波長域の赤外線放射を極力小さくする金属を配置するか、又はウエハチャック４０表面に蒸着すればよい。具体的には、第１の実施例と同様に、アルミニウム、金、アルミニウム−銅合金、アルミニウム−マグネシウム合金、パラジウム、ニッケル、コバルト、鉄などで、ウエハ１側が鏡面仕上げになっているものが望ましい。鏡面仕上げをすることにより、２９６Ｋ付近での放射率を０．０１〜０．０２程度の範囲に抑えることが可能になる。また、これらの金属をウエハチャック４０表面に蒸着し、鏡面を形成することも可能である。
【００４０】
本実施例は、ウエハを露光装置内に搬入し、ウエハチャックに保持した後に温調を行うタイプの非接触温度計測に係るものである。具体的には、図１０に示すように、ウエハ１はウエハチャック４０に保持され、アライメント動作完了後に露光が開始され、全ショットの露光が完了すると、ウエハ１枚の露光が完了する。本実施例では、ウエハ１がウエハチャック４０に保持され、露光が完了するまでのウエハ１の温度を非接触で計測することが可能である。ウエハ１を吸着保持するエハチャック４０には、金属の赤外線遮蔽部材が組み込まれている。符号２０は投影光学系の鏡筒部に組み込まれた非接触温度センサであり、ＸＹステージ６１により非接触温度センサ２０の視野角内にウエハチャック４０の赤外線遮蔽部を移動させることで、ウエハ１の温度を非接触で計測することが可能になる。３１は温度制御部であり、温度センサ２０の出力が目標温度になるように冷却手段の出力を制御する。
【００４１】
本実施例における、冷媒、ペルチェ素子、等の冷却手段を用いたウエハ温度のコントロールをブロック線図に示すと図１１に示すようになる。温度制御部３１は、制御対象であるウエハ１の非接触温度計（放射型温度センサ）２０の出力Ｔをフィードバックして、この温度とウエハの目標温度Ｔｓとの偏差Ｔｅが０になるように、ＰＩＤ制御器５０により冷却手段６３の出力を制御する。
【００４２】
以上のように、ウエハチャックに吸着、保持された状態のウエハにおいても、高精度な非接触温度計測と温度コントロールが可能になる。また、本実施例においては、ウエハチャック表面に上述の金属の遮蔽部材を配置することにより、又はウエハチャック表面に上述の金属を蒸着することにより、極めてシンプルな構成でウエハの温度計測及び温度コントロールが可能となる。
【実施例３】
【００４３】
次に、図１４及び図１５を参照して、上記半導体露光装置を利用したデバイスの製造方法の実施の形態を説明する。図１４は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１０１（回路設計）ではデバイスの回路設計を行う。ステップ１０２（レチクル製作）では、設計した回路パターンを形成したレチクルを製作する。ステップ１０３（ウエハ製造）ではシリコンなどの材料を用いてウエハ（基板）を製造する。ステップ１０４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、レチクルとウエハを用いてリソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。ステップ１０５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ１０４によって作成されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ１０６（検査）では、ステップ１０５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ１０７）される。
【００４４】
図１５は、ステップ１０４のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１１２（ＣＶＤ）では、ウエハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１１３（電極形成）では、ウエハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１１４（イオン打ち込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１１６（露光）では、露光装置Ｓによってレチクルの回路パターンをウエハに露光する。ステップ１１７（現像）では、露光したウエハを現像する。ステップ１１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施の形態の製造方法によれば従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。
【００４５】
以上、本発明の好ましい実施の形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その要旨の範囲内で様々な変形や変更が可能である。
【００４６】
上記実施例によれば、ウエハの温度計測面（表面）側にウエハの赤外線放射エネルギーを検出する放射温度センサを配置し、ウエハの裏面側で、かつ放射温度センサと対向する位置に放射率が極めて小さい鏡面で構成された赤外線エネルギー遮蔽部を配置することにより、裏面側のバックグランド環境に影響されることなく、ウエハ温度を高精度に非接触に計測することが可能になる。その計測結果を温度コントロールに反映すれば、高精度な温度コントロールが可能になる。
【００４７】
赤外線放射温度センサの視野角に相当する領域（全検出領域）内が赤外線エネルギー遮蔽部に覆われていれば、ウエハバックグランドに加熱、冷却手段が存在している場合であっても赤外線の迷光がセンサに入射することはない。また、赤外線エネルギー遮蔽部の放射率が極めて低いため、赤外線エネルギーの放射を極めて小さくすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１の実施例に係る非接触温度計測を説明するためのウエハ近傍を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第２の実施例に係る非接触温度計測を説明するためのウエハ近傍を示す概略構成図である。
【図３】半導体露光装置の概略構成を示す要部構成図である。
【図４】２９６Ｋ付近の黒体放射の中心波長と放射エネルギーとの関係を示すグラフである。
【図５】ウエハ近傍における熱の流れを説明するためのモデル図である。
【図６】本発明の第１の実施例に係る非接触温度計測の一例を適用する半導体露光装置の概略構成図である。
【図７】本発明の第１の実施例に係る非接触温度計測の他の例を適用する半導体露光装置の概略構成図である。
【図８】本発明の第１の実施例に係る非接触温度計測の更に他の例を適用する半導体露光装置の概略構成図である。
【図９】本発明の第１の実施例に係る非接触温度計測を説明するブロック線図である。
【図１０】本発明の第２の実施例に係る非接触温度計測を適用する半導体露光装置の概略構成図である。
【図１１】本発明の第２の実施例に係る非接触温度計測を説明するブロック線図である。
【図１２】本発明の第２の実施例におけるウエハチャック上の赤外線エネルギー遮蔽部の配置例を示す配置図である。
【図１３】本発明の第２の実施例におけるウエハチャック上の赤外線エネルギー遮蔽部の配置の他の例を示す配置図である。
【図１４】半導体露光装置によるデバイス製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図１５】図１４に示すステップ１０４の詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
【００４９】
２０：放射型温度センサ
２２，４１：赤外線エネルギー遮蔽部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面から放射される放射エネルギーを検出する検出器と、
前記基板の裏面側に配置され、前記基板以外の部材から前記検出器に到達する放射エネルギーを減少させる放射エネルギー遮蔽部と、を有することを特徴とする温度計測装置。
【請求項２】
前記基板を温調するための温調装置を有しており、
前記放射エネルギー遮蔽部が、該温調装置から放射される放射エネルギーのうち前記検出器に到達する量を減少させるように配置されていることを特徴とする請求項３記載の温度計測装置。
【請求項３】
前記検出器が非接触放射温度センサであることを特徴とする請求項１に記載の温度計測装置。
【請求項４】
前記検出器からの検出結果に基づいて、前記基板の温度を制御する温度制御部をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の温度計測装置。
【請求項５】
前記赤外線エネルギー遮蔽部の表面が鏡面であることを特徴とする請求項３に記載の温度計測装置。
【請求項６】
前記赤外線エネルギー遮蔽部が前記検出器の全検出領域を覆うように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の温度計測装置。
【請求項７】
前記赤外線エネルギー遮蔽部が、アルミニウム、金、アルミニウム−銅合金、アルミニウム−マグネシウム合金、パラジウム、ニッケル、コバルト、鉄のうち少なくともいずれか１つの金属で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の温度計測装置。
【請求項８】
前記赤外線エネルギー遮蔽部が、その母材にアルミニウム、金、アルミニウム−銅合金、アルミニウム−マグネシウム合金、パラジウム、ニッケル、コバルト、鉄のうち少なくともいずれか１つの金属を蒸着したもので構成されていることを特徴とする請求項１に記載の温度計測装置。
【請求項９】
露光光源からの露光光をレチクルに導く照明光学系と、
該レチクルを駆動するレチクル駆動系と、
前記レチクル上のパターンを前記基板上へ投影する投影光学系と、
該基板を駆動する基板駆動系と、
請求項１乃至８のうちいずれか一項に記載の温度計測装置を有することを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の露光装置によって前記基板にパターンを投影露光する工程と、
投影露光された前記基板に所定のプロセスを行う工程とを有するデバイスの製造方法。
【請求項１】
基板の表面から放射される放射エネルギーを検出する検出器と、
前記基板の裏面側に配置され、前記基板以外の部材から前記検出器に到達する放射エネルギーを減少させる放射エネルギー遮蔽部と、を有することを特徴とする温度計測装置。
【請求項２】
前記基板を温調するための温調装置を有しており、
前記放射エネルギー遮蔽部が、該温調装置から放射される放射エネルギーのうち前記検出器に到達する量を減少させるように配置されていることを特徴とする請求項３記載の温度計測装置。
【請求項３】
前記検出器が非接触放射温度センサであることを特徴とする請求項１に記載の温度計測装置。
【請求項４】
前記検出器からの検出結果に基づいて、前記基板の温度を制御する温度制御部をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の温度計測装置。
【請求項５】
前記赤外線エネルギー遮蔽部の表面が鏡面であることを特徴とする請求項３に記載の温度計測装置。
【請求項６】
前記赤外線エネルギー遮蔽部が前記検出器の全検出領域を覆うように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の温度計測装置。
【請求項７】
前記赤外線エネルギー遮蔽部が、アルミニウム、金、アルミニウム−銅合金、アルミニウム−マグネシウム合金、パラジウム、ニッケル、コバルト、鉄のうち少なくともいずれか１つの金属で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の温度計測装置。
【請求項８】
前記赤外線エネルギー遮蔽部が、その母材にアルミニウム、金、アルミニウム−銅合金、アルミニウム−マグネシウム合金、パラジウム、ニッケル、コバルト、鉄のうち少なくともいずれか１つの金属を蒸着したもので構成されていることを特徴とする請求項１に記載の温度計測装置。
【請求項９】
露光光源からの露光光をレチクルに導く照明光学系と、
該レチクルを駆動するレチクル駆動系と、
前記レチクル上のパターンを前記基板上へ投影する投影光学系と、
該基板を駆動する基板駆動系と、
請求項１乃至８のうちいずれか一項に記載の温度計測装置を有することを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の露光装置によって前記基板にパターンを投影露光する工程と、
投影露光された前記基板に所定のプロセスを行う工程とを有するデバイスの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００６−１０５７８９（Ｐ２００６−１０５７８９Ａ）
【公開日】平成１８年４月２０日（２００６．４．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２９３０４７（Ｐ２００４−２９３０４７）
【出願日】平成１６年１０月５日（２００４．１０．５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月２０日（２００６．４．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月５日（２００４．１０．５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]