JP2000077509A - ウエハステージ及びウエハ処理方法 - Google Patents

ウエハステージ及びウエハ処理方法

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JP2000077509A
JP2000077509A JP10244769A JP24476998A JP2000077509A JP 2000077509 A JP2000077509 A JP 2000077509A JP 10244769 A JP10244769 A JP 10244769A JP 24476998 A JP24476998 A JP 24476998A JP 2000077509 A JP2000077509 A JP 2000077509A
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wafer
mounting surface
stage
wafer mounting
capacitance
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JP10244769A
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Toshiyuki Ishimaru
敏之 石丸
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Original Assignee
Sony Corp
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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)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウエハ載置面とウエハとの間にダストが挟ま
れた状態を検出できるウエハステージを提供し、露光処
理の作業効率と露光精度を確保する 【解決手段】 ウエハ載置面45を有するステージ本体
41と、ステージ本体41のウエハ載置面45側に設け
られたウエハ吸引用の溝42とを有するもので、ウエハ
載置面45上にウエハ2を吸着固定するためのウエハス
テージ4において、ステージ本体41内にウエハ載置面
45に対して所定間隔を保って平行に設けられた複数の
極板43と、各極板43とウエハ載置面45上に吸着固
定されるウエハ2とに接続される容量比較回路44とを
備えたことを特徴とするウエハステージ4。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ウエハステージ及
びウエハ処理方法に関し、特には半導体装置製造の際の
リソグラフィー工程で用いられる露光装置のウエハステ
ージとして好適なウエハステージ及び上記リソグラフィ
ー工程における露光処理として好適なウエハ処理方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置製造の際のリソグラフィー工
程で用いられる露光装置には、ウエハを吸着固定させる
ウエハステージが備えられている。このウエハステージ
は、ウエハ載置面を有するステージ本体と、このステー
ジ本体のウエハ載置面に設けられたウエハ吸引用の溝と
を有している。このような構成のウエハステージでは、
上記溝を塞ぐ状態でウエハ載置面上にウエハを載置して
この溝内を吸引することによって、当該ウエハ載置面に
ウエハが吸着固定される。
【0003】上記ウエハステージを用いてウエハの処理
(例えば、ここでは露光処理)を行う場合には、このウ
エハステージのウエハ載置面上にウエハを吸着固定させ
た後、直ちにこのウエハ表面に対して露光処理を行う。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
装置製造にて様々な工程を経たウエハの裏面には、多く
のダスト(すなわち、パーティクル状の異物)が付着し
ている。このダストにはウエハの裏面に残るものとウエ
ハステージのウエハ載置面上に付着するものとがある
が、微細な高精度パターンの形成が要求される半導体装
置製造においては、いずれの部分にダストが存在してい
ても、このダストが露光処理に与える影響は非常に大き
い。
【0005】すなわち、図5に示すように、ウエハステ
ージ1のウエハ載置面1a上またはウエハ2の裏面2b
にダスト3が存在した状態で、ウエハ載置面1a上にウ
エハ2を吸着固定させると、ウエハ載置面1aとウエハ
2との間にダスト3が挟まれた状態になり、ウエハ2の
表面2a側に凸状段差が生じる。ところが、上記構成の
ウエハステージ1では、ウエハ載置面1aとウエハ2と
の間にダスト3が挟まれていてもこれを検出することが
できない。このため、ウエハ2の表面2aにダスト3に
よる凸状段差を生じさせた状態でこのウエハ2に対して
処理が行われることになる。そして、この処理が露光処
理である場合に、上記凸状段差が焦点深度を超えると、
この凸状段差付近においてピントずれが生じることにな
る。したがって、その後の現像処理によってウエハ2の
表面2a側に形成されたレジストパターンにパターンく
ずれが生じてしまう。これは、半導体装置における配線
回路の短絡や切断の原因になる。
【0006】そこで、半導体装置製造におけるリソグラ
フィー工程では、ウエハ上にレジストパターンを形成し
た後に、ウエハ表面の斜光目視によってパターン異常に
よる干渉縞の有無の検査を行っている。そして、この検
査でパターン異常が検出された場合には、露光装置にお
けるウエハステージのウエハ載置面のダストチェックを
行うと共に、パターン異常が検出されたレジストパター
ンをウエハ表面から剥離し再びリソグラフィー工程を行
うようにしている。これは、半導体装置製造におけるリ
ソグラフィー工程の作業効率を悪化させる要因になる。
また、上記パターン異常があるにも係わらず、上記斜光
目視によってこのパターン異常が検出できなかった場合
には、そのウエハを用いて得られた半導体装置において
短絡や断線等の回路不良が引き起こされることになる。
これは、半導体装置の歩留りを低下させる要因になる。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明のウエハステージは、ウエハ載置面を有するス
テージ本体と、このステージ本体のウエハ載置面側に設
けられたウエハ吸引用の溝とを有するもので、当該ウエ
ハ載置面上にウエハを吸着固定するためのウエハステー
ジであり、特に、複数の極板と、容量比較回路とを備え
たことを特徴としている。上記各極板は、ウエハステー
ジ内に上記ウエハ載置面に対して所定間隔を保って平行
に設けられている。また、容量比較回路は、これらの各
極板とウエハ載置面上に吸着固定されたウエハとに接続
され、各電極とウエハとの間の静電容量を比較するもの
である。上記ウエハステージは、露光装置に設けられる
ものであることとする。
【0008】上記構成のウエハステージでは、複数の極
板がウエハ載置面に対して所定間隔を保ってステージ本
体内に設けられていることから、このウエハ載置面上に
ウエハを載置した状態においては、このウエハと各極板
とで間隔が等しい複数対の平行板コンデンサが構成され
ることになる。また、各極板とウエハ載置面上に載置し
たウエハとに接続される容量比較回路が備えられている
ことから、この容量比較回路によって上記各平行板コン
デンサ間の静電容量が比較される。このため、ウエハと
ウエハ載置面との間隔が部分的に変化して各平行板コン
デンサの距離が変化すると、容量比較回路で検出される
各平行板コンデンサ間の静電容量に差が生じることにな
る。したがって、このウエハステージ及びこのウエハス
テージが設けられた露光装置においては、ウエハとウエ
ハ載置面との間にダストが挟み込まれてウエハとウエハ
載置面との間隔が部分的に変化した状態が、静電容量の
差によって検出される。
【0009】また、本発明のウエハ処理方法は、以下の
工程を順に行うことを特徴としている。すなわち、第1
工程では、ウエハ載置面の下方に当該ウエハ載置面に対
して所定間隔を保って複数の極板を平行に設けてなるウ
エハステージを用意し、このウエハステージにウエハを
吸着固定させる。第2工程では、このウエハと各極板と
の間の各静電容量を比較し、その差が所定範囲内である
か否かを判断する。第3工程では、上記第2工程で所定
範囲内であると判断された場合にのみ、このウエハに対
する処理を行う。また、上記第3工程での処理は、ウエ
ハ表面に対する露光処理であることとする。
【0010】上記構成のウエハの処理方法では、ウエハ
載置面上にウエハを吸着固定させることによって、当該
ウエハ載置面に対して所定間隔を保って設けられた複数
の極板と上記ウエハとで、間隔が等しい複数の平行板コ
ンデンサが構成される。このため、第2工程では、上記
各平行板コンデンサ間の静電容量が比較されることにな
る。そして、ウエハとウエハ載置面との間隔に部分的な
差がある場合、上記各平行板コンデンサ間の距離に差が
存在することになり、その差に対応して各平行板コンデ
ンサ間の静電容量に差が生じることになる。また、この
差が所定範囲内値であると判断された場合、すなわちウ
エハとウエハ載置面との間隔の部分的な差が所定範囲内
である場合にのみ、ウエハに対する処理が行われること
になる。以上のことから、例えばウエハとウエハ載置面
との間にダストが挟み込まれることでウエハとウエハ載
置面との間隔が部分的に変化してウエハ表面に所定範囲
を超える凸状段差が形成された状態においては、ウエハ
の処理は行われず、ウエハ表面が所定範囲内で平坦な状
態でのみウエハの処理が行われる。したがって、この処
理が露光処理である場合には、焦点深度の範囲を上記所
定範囲とすることで、ウエハ表面に対して精度良くパタ
ーン露光が行われることになる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1は、本発明を適用したウエハ
ステージの一例を示す断面構成図である。以下にこの図
を用いて本発明のウエハステージの実施形態を説明す
る。
【0012】図に示すウエハステージ4は、ステージ本
体41、ステージ本体41に設けられた溝42、ステー
ジ本体41内に設けられた複数の極板43及び容量比較
回路44で構成されている。
【0013】上記ステージ本体41は、例えば円盤型で
ウエハ載置面45を備えたものであり、少なくともこの
ウエハ載置面45側の表面層は絶縁性材料で構成されて
いることする。ここでは、ステージ本体41全体が絶縁
性材料で構成されているものであることとする。
【0014】そして、上記溝42は、上記ステージ本体
41のウエハ載置面45側に設けられている。この溝4
2は、例えば、ウエハ載置面45に同心円状や渦巻き状
に配置されており、互いに連通した状態で真空ポンプに
接続された真空排気孔5に接続されていることとする。
ただし、ウエハ載置面45上にウエハ2を載置した状態
において、全ての溝42がこのウエハ2によって塞がれ
るように、ウエハ載置面45に溝42が配置されている
こととする。
【0015】そして、上記極板43は、例えば4.5m
m角のアルミニウム板からなるものであり、上記ステー
ジ本体41内のウエハ載置面45側(すなわちウエハ載
置面45直下)に上記溝42の配置部分を避けて互いに
絶縁された状態で万遍なく埋め込まれている。各極板4
3は、ウエハ載置面45に対して、例えば所定間隔d=
500μmを保って平行に配置されている。そして、こ
れらの各極板43には、それぞれ個別に配線46が接続
されている。
【0016】上記容量比較回路44は、各極板43に接
続された配線46及びウエハ載置面45上に載置したウ
エハ2に接続される配線(図示省略)に接続されてい
る。すなわち、この容量比較回路44は、各極板43と
ウエハ2とで構成される平行板コンデンサC1 ,C2 …
Cnに接続され、これらの平行板コンデンサC1 ,C2
…Cn間の静電容量を比較できるようにプログラムされ
ているのである。このような容量比較回路44として
は、例えばキルヒホッフ回路を適用したものがあり、各
平行板コンデンサC1 ,C2 …Cn間の各静電容量Cp
1 ,Cp2 …Cpnの差Cp1 −Cp2 ,Cp2 −Cp
3 …Cpn-1 −Cpn を算出し、さらにこの算出値が所
定範囲内であるか否かを判断するものであることとす
る。
【0017】図2は、上記構成のウエハステージの形成
手順を示す断面図であり、以下にこの図を用いてウエハ
ステージの形成方法を説明する。先ず、図2(1)に示
すように、正確に平面出しを行った表面51aを有する
基板51を用意する。そして、この基板51の表面51
a上に所定膜厚の絶縁膜52を成膜する。この絶縁膜5
2の膜厚は、上記図1を用いて説明してウエハステージ
におけるウエハ載置面(45)と各極板(43)との間
隔、すなわち所定間隔d=500μmであることとす
る。
【0018】次に、絶縁膜52上に上述の極板43を形
成する。この極板43は、例えばアルミニウム膜を、リ
ソグラフィー法によってパターニングしてなるものであ
ることとする。
【0019】次いで、図2(2)に示すように、極板4
3を絶縁膜53で埋め込んだ後、リソグラフィー法によ
ってこの絶縁膜53に各極板43に達する接続孔54を
形成する。しかる後、絶縁膜53上に、上述の配線46
を形成する。これらの配線46は、各接続孔54を介し
て各極板43に接続され、かつ互いに絶縁性を保って形
成され、例えば絶縁膜53の周縁に導かれていることと
する。
【0020】次に、図2(3)に示すように、配線46
を絶縁膜55で埋め込んだ後、この絶縁膜55上に絶縁
性の基台56を張りつける。
【0021】その後、図2(4)に示すように、絶縁膜
52の裏面側から基板(51)を除去し、これを上述の
ウエハ本体41とする。そして、基板(51)が除去さ
れて露出した絶縁膜52の裏面が、ウエハ本体41のウ
エハ載置面45となる。
【0022】次に、図2(5)に示すように、ステージ
本体41のウエハ載置面45側に、リソグラフィー法に
よって上述の溝42を形成する。この溝42は、互いに
連通する状態の同心円状や渦巻き状で、一端側に真空ポ
ンプが接続された真空排気孔に接続される様に形成され
ることとする。また、この溝42は、先に形成した配線
46を切断することなく設けられることとする。
【0023】以上のようにしてウエハ載置面45側に溝
42を設けたステージ本体41を形成した後、各配線4
6にここでは図示を省略した容量比較回路を接続させて
ウエハステージを完成させる。
【0024】以上のようにして形成された上記構成のウ
エハステージ4(図1参照)は、例えば露光装置のウエ
ハステージとして用いて好適である。
【0025】上記構成のウエハステージ4によれば、複
数の極板43がウエハ載置面45に対して所定間隔を保
ってステージ本体41内に設けられていることから、こ
のウエハ載置面45上にウエハ2を載置した状態におい
ては、このウエハ2と各極板43とで間隔が等しい複数
対の平行板コンデンサC1 ,C2 …Cnが構成されるこ
とになる。また、各極板43と上記ウエハ2とに接続さ
れた容量比較回路44が備えられていることから、この
容量比較回路44によって上記各平行板コンデンサC1
,C2 …Cn間の静電容量Cp1 ,Cp2 …Cpn が
比較される。
【0026】ここで、図3に示すように、ウエハ2の裏
面2bとウエハステージ4のウエハ載置面45との間に
ダスト3が挟み込まれて、ウエハ2とウエハ載置面45
との間隔が部分的に変化すると、上記容量比較回路で検
出される各平行板コンデンサC1 ,C2 …Cn間の静電
容量に差が生じることになる。
【0027】そして、ウエハ2とウエハ載置面45との
間にダスト3が挟み込まれていない場合において、ウエ
ハ2と各極板43との距離をd、各極板43の面積を
S、ウエハ2と各極板43との間の静電容量Cp1 ,C
2 …Cpn =Cp0 、ウエハ2と各極板43との間の
ウエハステージ4材料(すなわち、図2で説明した絶縁
膜52)の誘電率をε0 とすると、Cp0 =ε0 (S/
d)となる。一方、ウエハ2とウエハ載置面45との間
にダスト3が挟み込まれている場合において、対応する
部分のウエハ2と極板43との距離の平均をda=d+
Δd、その極板43の面積をS、ウエハ2とその極板4
3との間の静電容量をCpa、ウエハ2と各極板43と
の間の物質の誘電率ε=ε0 と近似すると、Cpa=ε
0 {S/(d+Δd)}と近似され、Cpa<Cp0 に
なる。このため、ウエハ2と各極板43との間にダスト
3が挟み込まれた場合には、その部分に対応するウエハ
2と極板43との間の静電容量がその他の部分のウエハ
2と極板43との間の静電容量よりも減少することにな
る。
【0028】したがって、上記容量比較回路44におい
て、各平行板コンデンサC1 ,C2…Cn間の各静電容
量Cp1 ,Cp2 …Cpn の差Cp1 −Cp2 ,Cp2
−Cp3 …Cpn-1 −Cpn を算出し、さらにこの算出
値が所定範囲内であるか否かを判断することで、ウエハ
2とウエハ載置面45との間にダスト3が挟み込まれて
いるか否かを検出することが可能になるのである。しか
も、上述のような容量比較回路44を設けたことで、ウ
エハ2とウエハ載置面45との間のダストのチェックが
インプロセスでモニターすることが可能になる。
【0029】図4は、本発明を適用したウエハ処理方法
の一例を示すフローチャートである。ここでは、上記実
施形態で説明したウエハステージを備えた露光装置を用
いて、ウエハ表面に対して露光を行う場合の処理方法
を、この図4と共に上記図1を用いて説明する。
【0030】先ず、ステップS1において、ウエハロー
ドを行い、処理を行うウエハ2をウエハステージ4のウ
エハ載置面45上に載置して吸着固定させる。
【0031】次に、ステップS2において、ウエハステ
ージ4の各極板43とウエハ載置面45上のウエハ2と
で構成された各平行板コンデンサC1 ,C2 …Cn間の
各静電容量Cp1 ,Cp2 …Cpn を測定する。
【0032】その後、ステップS3において、上記ステ
ップS2で計測された各静電容量の比較を行う。ここで
は、測定された各静電容量Cp1 ,Cp2 …Cpn の差
Cp1 −Cp2 ,Cp2 −Cp3 …Cpn-1 −Cpn を
算出することとする。
【0033】しかる後、ステップS4においては、上記
ステップS3で比較した結果、各静電容量の差が、所定
範囲内であるか否か、すなわちステップS3で得られた
算出値が所定範囲内であるか否かを判断する。そして、
所定範囲内であると判断された場合には、次のステップ
S5に進む。一方、所定範囲内ではないと判断された場
合には、次のステップS6に進む。尚、以上のステップ
S2〜ステップS4は、容量比較回路44にて行う。
【0034】そして、上記ステップS4からステップS
5に進んだ場合には、ウエハ載置面45上のウエハ2に
対しての露光処理を行う。
【0035】一方、ステップS4からステップS6に進
んだ場合には、作業者コールの信号を発生させる。
【0036】そして、作業者コールが発せられた場合に
は、次のステップS7に進む。ステップS7において
は、ウエハ2をウエハ載置面45上から外し、ウエハ2
の裏面及びウエハ載置面45のダストチェックを行い、
ダストの付着を確認した場合には、クリーニングを行う
ことによってダストを除去する作業を行う。そして、ス
テップS1に戻り、上記ステップS1以降を繰り返し行
うこととする。
【0037】上記ウエハ処理方法によれば、ステップS
1においてウエハステージ4のウエハ載置面45上にウ
エハ2を吸着固定させることによって、複数の極板43
と上記ウエハ2とで、間隔が等しい複数の平行板コンデ
ンサC1 ,C2 …Cnが構成される。このため、ステッ
プS3においては、上記各平行板コンデンサC1 ,C2
…Cn間の静電容量が比較されることになる。そして、
ウエハ2とウエハ載置面45との間隔が部分的に変化し
た場合、上記各平行板コンデンサC1 ,C2 …Cn間の
距離に差が存在することになり、その差に対応して各平
行板コンデンサC1 ,C2 …Cn間の静電容量に差が生
じることになる。また、ステップS4において、上記静
電容量の差が所定範囲内であると判断された場合、すな
わちウエハ2とウエハ載置面45との間隔の部分的な差
が所定範囲内である場合にのみ、ステップS5に進んで
ウエハ2に対する処理が行われることになる。
【0038】以上のことから、例えばウエハ2とウエハ
載置面45との間にダストが挟み込まれることでウエハ
2とウエハ載置面45との間隔が部分的に変化してウエ
ハ2表面に凸状段差が形成された状態(すなわち図3に
示した状態)においては、この凸状段差の大きさが所定
範囲を超えた場合にはウエハ2の処理は行われず、ウエ
ハ2の表面が所定範囲で平坦な場合にのみ処理が行われ
ることになる。したがって、この処理が露光処理である
場合には、焦点深度の範囲を上記所定範囲とすること
で、ウエハ表面に対して精度良くパターン露光が行われ
ることになる。
【0039】そして、ステップS6において作業者コー
ルの信号が発せられた場合には、ウエハ2の裏面やウエ
ハ載置面45のダストを除去した後に再びステップS1
以降の作業を行ことが可能になり、ウエハ2上にリソグ
ラフィーによってレジストパターンを形成する前に、ウ
エハ2の裏面やウエハ載置面45のダストを除去するこ
とができる。この結果、ウエハ処理の作業効率を図るこ
とが可能になると共に、レジストパターンの不良を防止
して半導体装置の歩留りの向上を図ることが可能にな
る。
【0040】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のウエハス
テージによれば、ウエハ載置面に対して所定間隔を保っ
て複数の極板を配置し、このウエハ載置面上のウエハと
これらの極板とに容量比較回路を接続させた構成にした
ことで、ウエハとウエハ載置面との間にダストが挟み込
まれた状態をウエハと各極板との間の各静電容量の差と
して検出することが可能になる。したがって、上記ダス
トの挟み込みによって表面に凸状段差が形成された場
合、この状態を検出してウエハ載置面上のウエハに対し
ての処理を中断することができ、上記凸状段差のない平
坦なウエハ表面に対してのみ処理を行うことが可能にな
る。また、このウエハステージが露光装置に設けられた
ものである場合、平坦なウエハ表面に対してのみ露光処
理を行うことが可能になり、ウエハ表面を露光光の焦点
深度から外すとなく良好に露光処理を行うことが可能に
なる。
【0041】また、本発明のウエハ処理方法によれば、
ウエハ載置面上に吸着固定させたウエハとこのウエハ載
置面に対して所定間隔を保って配置された複数の極板と
の間の各静電容量を比較し、その差が所定範囲内である
場合にのみ、ウエハ表面の処理を行う構成にした。これ
によって、ウエハとウエハ載置面との間にダストが挟み
込まれることで各極板とウエハとの距離に差が生じウエ
ハ表面に所定範囲を超える凸状段差が形成された状態に
おいては、ウエハの処理が行われることはない。このた
め、ウエハとウエハ載置面との間隔が均一で表面が平坦
なウエハにのみ選択的に処理を行うことが可能になる。
したがって、この処理が露光処理である場合には、焦点
深度を保った状態で露光処理を行うことが可能になる。
この結果、半導体装置製造におけるリソグラフィー工程
の作業効率を図ることが可能になると共に、パターン露
光の精度が向上し半導体装置の歩留りの向上を図ること
が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用したウエハステージの一例を示す
断面構成図である。
【図2】ウエハステージの形成手順を示す断面図であ
る。
【図3】ウエハと極板との間の静電容量の差を説明する
図である。
【図4】本発明を適用したウエハ処理方法の一例を示す
フローチャートである。
【図5】従来のウエハステージ及びウエハ処理方法の課
題を説明する図である。
【符号の説明】
2…ウエハ、4…ウエハステージ、41…ステージ本
体、42…溝、43…極板、44…容量比較回路、45
…ウエハ載置面

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ウエハ載置面を有するステージ本体と、
    当該ステージ本体の前記ウエハ載置面側に設けられたウ
    エハ吸引用の溝とを有するもので、当該ウエハ載置面上
    にウエハを吸着固定するためのウエハステージにおい
    て、 前記ステージ本体内に前記ウエハ載置面に対して所定間
    隔を保って平行に設けられた複数の極板と、 前記各極板と前記ウエハ載置面上に吸着固定されるウエ
    ハとに接続される容量比較回路とを備えたことを特徴と
    するウエハステージ。
  2. 【請求項2】 前記ウエハステージは、露光装置に設け
    られるものであることを特徴とする請求項1記載のウエ
    ハステージ。
  3. 【請求項3】 ウエハ載置面の下方に当該ウエハ載置面
    に対して所定間隔を保って複数の極板を平行に設けてな
    るウエハステージを用意し、このウエハステージにウエ
    ハを吸着固定させる第1工程と、 前記ウエハ載置面上のウエハと、前記各極板との間の各
    静電容量の差を比較し、その差が所定範囲内であるか否
    かを判断する第2工程と、 前記第2工程で所定範囲内であると判断された場合にの
    み、前記ウエハ載置面上に吸着固定されたウエハに対す
    る処理を行う第3工程と、 を備えたこと特徴とするウエハ処理方法。
  4. 【請求項4】 請求項3記載のウエハ処理方法におい
    て、 前記第3工程で開始する処理は、ウエハの表面に対する
    露光処理であることを特徴とするウエハ処理方法。
JP10244769A 1998-08-31 1998-08-31 ウエハステージ及びウエハ処理方法 Pending JP2000077509A (ja)

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