JP2001237305A

JP2001237305A - 静電吸着装置、静電吸着方法及びデバイス製造方法

Info

Publication number: JP2001237305A
Application number: JP2000047404A
Authority: JP
Inventors: Kenji Morita; 憲司守田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2000-02-24
Filing date: 2000-02-24
Publication date: 2001-08-31

Abstract

(57)【要約】【課題】被処理基板の落下を防止できる静電吸着装置を
提供する。【解決手段】チャック１２の側面に、ウエハ１８に当
接してウエハ１８の横ズレを防止する部材であるピン１
９を付設する。チャック１２とウエハ１８間にＨｅガス
供給中に静電力が不十分になってウエハ１８が浮上して
も、ウエハ１８の横ズレを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板（Ｓiウエハ
等）を静電力によってチャックの吸着面に吸着保持する
静電吸着装置及び静電吸着方法に関する。また、そのよ
うな静電吸着装置や静電吸着方法を用いて感応基板を保
持しながら処理を施すデバイス製造方法に関する。特に
は、被処理基板の落下等に起因する不測の事故を防止で
きるよう改良を加えた静電吸着装置等に関する。

【０００２】

【従来の技術】減圧雰囲気中（真空中）でウエハを処理
する際に一般的に用いる静電チャックは、ウエハの被吸
着面をチャックの吸着面に静電力で吸着させてウエハを
保持する。パターン形成のための露光等のウエハの処理
工程においては、高エネルギがウエハの処理面（被吸着
面の反対面）に供給されて、ウエハの温度が上昇する。
この温度上昇により、ウエハが熱膨張して、ウエハの処
理面に形成されるパターンの精度が低下する。

【０００３】そこで、ウエハとチャック間に隙間を形成
し（例えば、チャックの吸着面に溝を掘る）、同隙間に
Ｈｅガス等の伝熱ガスを充填する対策がとられている。
伝熱ガスを介してウエハからチャックへ熱を逃すことに
よりウエハの熱膨張を抑制して、ウエハの処理面に形成
するパターンの精度低下を防止できる。ガス供給の際
は、ウエハはチャックに吸着されていることを前提とし
て、伝熱ガスの圧力をウエハとチャック間の静電力より
低い所望の圧力に制御することにより、ウエハがチャッ
クから浮いて外れるのを防いでいる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の静電吸着装置に
おいては、静電チャックに通電した後は、ウエハはチャ
ックに吸着されているものとして、伝熱ガスの供給を開
始している。この場合、もし、ウエハがチャックに十分
に吸着されていない場合には、伝熱ガスの圧力制御が正
常であっても、ウエハが浮上し横ズレを起こす可能性が
ある。さらに、チャックから外れて落下する等のトラブ
ルが起こる可能性もある。なお、ウエハが浮くと、ゲー
ムセンターにあるハイパーホッケーのように横滑りしや
すくなり、容易にウエハがチャックから落下することと
なる。そうなると、チャンバー内の真空を落として人手
でウエハを取り外し、その後また真空度を高めていかな
ければならなくなり、長時間の設備停止となる。

【０００５】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、被処理基板の落下等に起因する不測の事故を防
止できるよう改良を加えた静電吸着装置を提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】上
記の課題を解決するため、本発明の静電吸着装置は、
被処理基板（ウエハ等）を静電力によって吸着するチャ
ックと、チャックと被処理基板の間隙に伝熱ガスを供
給するガス供給系と、を備える静電吸着装置であっ
て；上記チャックに、被処理基板の側面に当接して被
処理基板の横ズレを防止する部材が付設されていること
を特徴とする。

【０００７】本発明の被処理基板の静電吸着方法は、
チャックと被処理基板の間隙に伝熱ガスを供給しながら
被処理基板を静電力によってチャックに吸着する方法で
あって；該チャックに、被処理基板の側面に当接して
被処理基板の横ズレを防止する部材を付設し、被処理基
板が浮いた場合にも落下を防止することを特徴とする。

【０００８】本発明のデバイス製造方法は、リソグラ
フィー工程において、チャックと感応基板の間隙に伝熱
ガスを供給しながら感応基板を静電力によってチャック
に吸着する際に、該チャックに、感応基板の側面に当
接して感応基板の横ズレを防止する部材を付設し、感応
基板が浮いた場合にも落下を防止することを特徴とす
る。

【０００９】チャックの吸着力よりもガス圧が優越とな
ってたとえウエハが浮いたとしても、ウエハの大きな横
ズレは防止されるのでウエハはチャックから落下しな
い。この場合、通常のウエハハンドリング手段を用いて
事故ウエハをチャンバー外に取り出すことができるの
で、事故の復旧にもほとんど時間を要しない。

【００１０】本発明においては、被処理基板の横ズレを
防止する部材が非磁性金属からなることが好ましい。チ
ャック周辺の磁場に影響を与えないので、被処理基板上
での荷電粒子線を用いたパターン形成を高精度に行うこ
とができる。

【００１１】本発明においては、上記部材がチャックの
周りに分散配置されていることが好ましい。上記部材と
被処理基板の接触をできるだけ避けることができる。

【００１２】図１〜図３を参照しつつ本発明の実施形態
への１例を説明する。図１は、本発明の１実施例に係る
静電吸着装置を備える荷電粒子線露光装置のウエハチャ
ンバーを中心とする構成を示す模式的な図である。図２
は、図１の露光装置のチャック周辺部を拡大して示す図
である。（Ａ）はウエハが吸着されている状態を示す模
式的断面図であり、（Ｂ）はガス圧過大あるいは静電力
が不十分で、被処理基板が浮上している状態を示す模式
的断面図である。（Ｃ）はチャック上における横ズレ防
止ピンの配置を示す模式的平面図である。図３は、本実
施例の静電吸着装置のＨｅガスの供給系の構成を示す系
統図である。

【００１３】まず、図１を参照しつつ荷電粒子線露光装
置の概要を説明する。この荷電粒子線露光装置は、ウエ
ハチャンバー（真空室）１０や光学鏡筒１６を備える。
ウエハチャンバー１０内には、ステージ１１やチャック
１２等が納められている。光学鏡筒１６内には、荷電粒
子線源（電子銃等）１７及び荷電粒子線光学系１６Ａが
配置されている。荷電粒子線源１７から放出された荷電
粒子線束ＣＰＢは光学系１６Ａを通って収束・偏向さ
れ、ウエハ１８の処理面１８Ａ（上面）に結像する。

【００１４】ウエハチャンバー１０は、図の左下部に示
す排気管１３を介して、真空排気ポンプ１４と接続され
ている。装置運転中は、同ポンプ１４により、ウエハチ
ャンバー１０内を減圧排気して所定の真空度に保つ。ウ
エハチャンバー１０は図の左右方向に長く延びており、
同チャンバー内でステージ１１は、図の左の位置（露光
位置）と右の位置（ウエハ交換位置）との間を移動す
る。

【００１５】ウエハチャンバー１０の右側部には、ウエ
ハ交換口２０が設けられている。同口２０を介して、ウ
エハ１８が搬送・交換される。なお、ウエハ搬送は、ウ
エハチャンバー１０の外のロードロック室３２に設置さ
れたロボット搬送装置（図示せず）により行われる。ウ
エハ１８の交換時には、ステージ１１は交換位置（交換
口２０に近接した位置）に位置する。

【００１６】ステージ１１上には、チャック１２が載置
されている。チャック１２は、ウエハ１８を静電力で吸
着保持する吸着面１２Ａ（上面）を有している。図１の
右のウエハ交換位置にあるチャック１２においてのみ示
すように、吸着面１２Ａの下には電極１２Ｂが埋設され
ている。この電極１２Ｂは、配線２１を介して吸着制御
系２２と電気的に接続されている。吸着制御系２２は、
チャック電極１２Ｂへの電圧供給を制御することによ
り、ウエハ１８の被吸着面１８Ｂ（下面）と、チャック
１２の吸着面１２Ａとの吸着・脱着を行う。

【００１７】チャック１２の吸着面１２Ａには、下側に
掘り込まれた溝２３が形成されている。この溝２３は、
ガス配管２４を介して、Ｈｅガス供給源（ボンベ）２５
と接続されている。ウエハ１８のパターン形成中には、
Ｈｅガスがガス配管２４を通して溝２３に充填される。
このＨｅガスを介して、ウエハ１８からチャック１２へ
熱が逃げ、ウエハ１８の温度上昇が抑えられる。この温
度上昇抑制により、ウエハ１８の熱膨張を抑制して、ウ
エハ１８の処理面１８Ａに形成するパターンの精度を確
保する。なお、Ｈｅガス以外の伝熱ガスを代用して、ウ
エハ１８からチャック１２へ熱を逃すこともできる。

【００１８】チャック１２の側面には、図２に分りやす
く示すように、ウエハ横ズレ防止部材としてのピン１９
が、ボルト４１によって取り付けられている。この例で
は、ピン１９は図２（Ｃ）に示すように、円周上に３ヶ
分散されて配置されていて、銅やチタン等の非磁性金属
からなる。非磁性金属を用いるのは、チャック１２周辺
の磁場を乱さないようにするためである。ピン１９の頂
部の高さは、ウエハ１８の厚さが１ｍｍの場合で、チャ
ック上面１２Ａから２〜３ｍｍ程度である。ピン１９の
内側とウエハ１８の外周線との間のスキマは例えば、
０.２〜０.５ｍｍである。なるべくウエハ１８の側面に
触れない方が好ましい。

【００１９】図２（Ａ）では、ウエハ１８はチャック１
２に正常に吸着固定されているが、図２（Ｂ）では、Ｈ
ｅガス供給中に吸着力が不十分になり、ウエハ１８がＨ
ｅガス圧で浮き上がっている。しかし、ピン１９が存在
するので、ウエハ１８の横ズレ・落下が防止されてい
る。

【００２０】次に、ウエハ１８の吸着確認用のウエハ高
さ計測器について説明する。図２（Ａ）に示すように、
２セットの高さ計測器１５は、ウエハチャンバー１０の
上部に所定の間隔（例えば、ウエハ１８の半径程度の間
隔）を隔てて設置されている。高さ計測器１５は、同計
測器１５の下方位置までステージ１１が移動してきた際
に、ウエハ１８の高さを計測する。例えば、一方の高さ
計測器１５がウエハ１８の中央部の高さを計測し、他方
の高さ計測器１５がウエハ１８の周辺部の高さを計測す
る。

【００２１】ウエハ１８がチャック１２に吸着されてい
ることを確認するプロセスを説明する。なお、以下のプ
ロセス説明に用いる数値は、具体的な一例であって、当
然のことながら本発明がこれに限定されるものではな
い。

【００２２】ウエハ１８はもともと、１００μｍ以上の
うねりを持っている。そのため、ウエハ１８をチャック
１２に載せた状態で、２セットの高さ計測器１５により
ウエハ１８の高さを計測すると、ウエハ１８の中央部と
周辺部では、相当の高さの差が計測される。しかし、図
１（Ａ）に示すように、吸着電極１２Ｂに通電し、ウエ
ハ１８がチャック１２にぴったりと吸着された後では、
ウエハ１８の中央部と周辺部の高さ計測器１５の計測誤
差が０．１μｍ程度に収まる。この状態で、２セットの
高さ計測器１５によりウエハ１８の高さを計測すると、
ウエハ１８の中央部と周辺部でほぼ等しい計測値とな
る。

【００２３】そこで、ウエハ１８の中央部と周辺部にお
ける計測値の差が例えば０．３μｍ以上である場合に
は、ウエハ１８がチャック１２に完全に吸着されていな
いと判断して、Ｈｅガスの供給を行わずに、再度、ウエ
ハ１８のチャック１２への吸着動作を行う。この吸着動
作後、改めて、２セットの高さ計測器１５によりウエハ
１８の高さ計測を行う。

【００２４】一方、ウエハ１８の中央部と周辺部の両計
測値がほぼ一致する場合（例えば計測差が０．３μｍ未
満）には、ウエハ１８がチャック１２に吸着されている
と判断する。そこで、チャック１２の溝２３にＨｅガス
を流し、同Ｈｅガスを介してウエハ１８からチャック１
２へ熱を逃す。そして、２セットの高さ計測器１５によ
るウエハ１８の高さ計測を継続して、Ｈｅガスを流した
後もウエハ１８がチャック１２から外れていないかのチ
ェックを続ける。なお、高さ計測器１５の設置数は２セ
ットに限定されるものではなく、高さ計測器１５の設置
数をさらに増やすと、ウエハ１８の高さ分布を一層細か
く計測できる。

【００２５】次に、図３を参照しつつ、チャック１２の
溝２３にＨｅガスを供給するＨｅガス供給系について説
明する。このＨｅガス供給系は、ガス配管２４やＨｅガ
ス供給源２５、マスフローコントローラ２６、圧力計２
７、圧力コントローラ２８等から構成されている。

【００２６】マスフローコントローラ２６は、Ｈｅガス
供給源（ボンベ）２５の下流側に配置されており、これ
らは配管２４Ａにより連結されている。また、マスフロ
ーコントローラ２６は、配管２４Ｂ、２４Ｃを介してチ
ャック１２の溝２３と連結されている。このマスフロー
コントローラ２６により、任意流量のＨｅガスを配管２
４Ａ〜２４Ｃを通して溝２３に流すことができる。

【００２７】圧力計２７は、分岐配管２４Ｄを介して配
管２４Ｃに連結されている。この圧力計２７は、Ｈｅガ
スの圧力を計測し、得られた計測値を圧力コントローラ
２８へフィードバックする。

【００２８】圧力コントローラ２８は、配管２４Ｆを介
して真空ポンプ２９と連結されている。この真空ポンプ
２９は常に駆動されている。圧力コントローラ２８は、
圧力計２７からフィードバックされた計測値を基にし
て、配管２４内のＨｅガスの圧力を制御する。

【００２９】続いて、Ｈｅガス供給源２５から溝２３に
流されるＨｅガスの圧力制御プロセスを説明する。ガス
配管２４の配管２４Ｂにはバルブ３０が取り付けられて
おり、配管２４Ｃにはバルブ３１が取り付けられてい
る。溝２３にＨｅガスを送るときには、後述するウエハ
１８吸着確認の後に、バルブ３０、３１を両方とも開
く。これにより、Ｈｅガス供給源２５のＨｅガスが、配
管２４Ａ〜２４Ｃを通して、チャック１２の溝２３へ流
される。この間、マスフローコントローラ２６がＨｅガ
スの流量を選択された一定量に保つ。

【００３０】バルブ３０、３１の開放中は、Ｈｅガス供
給源２５のＨｅガスが、配管２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｅを
通して、圧力コントローラ２８へも流れる。このとき、
圧力コントローラ２８は、圧力計２７からフィードバッ
クされた計測値が所望の圧力値になるよう、Ｈｅガスを
真空ポンプ２９側に流して圧力制御する。

【００３１】次に、ウエハ１８の処理工程後は、バルブ
３０を閉める。これにより、Ｈｅガス供給源２５が遮断
されて、チャック１２の溝２３へのＨｅガス供給が停止
される。一方、バルブ３１は開かれており、溝２３に残
ったＨｅガスは、配管２４Ｃ、２４Ｅ、２４Ｆを通し
て、真空ポンプ２９に流れて排気される。この排気後、
バルブ３１も閉じて、溝２３の真空引きを停止する。そ
して、チャック１２への電圧供給を停止して、ウエハ１
８をチャック１２から脱着できる。なお、排気残りのＨ
ｅガスや、ウエハ１８とチャック１２間の僅かな隙間か
ら、ウエハチャンバー１０（図１参照）に洩れるＨｅガ
スは、真空排気ポンプ１４により排気される。

【００３２】Ｈｅガスを流した後に、ウエハ１８がチャ
ック１２から外れていることが確認された場合には、瞬
時にＨｅガスの供給を止め、チャック１２の溝２３のＨ
ｅガスを排気する。続いて、ステージ１１を交換位置
（交換口２０に近接した位置）に戻し、浮いてしまった
ウエハ１８を取り出す。そして、取り出したウエハ１８
をオペレータが確認し、再度露光するか事故品として工
程から取り除くかを決定する。

【００３３】次に上記説明した電子線転写露光装置を利
用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図４は、
微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パ
ネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の
製造のフローを示す。

【００３４】ステップ１（回路設計）では、半導体デバ
イスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）で
は、設計した回路パターンを形成したマスクを製作す
る。この時、パターンについて局部的にリサイズを施す
ことにより近接効果や空間電荷効果によるビームボケの
補正を行ってもよい。一方、ステップ３（ウエハ製造）
では、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。

【００３５】ステップ４（酸化）では、ウエハの表面を
酸化させる。ステップ５（ＣＶＤ）では、ウエハ表面に
絶縁膜を形成する。ステップ６（電極形成）では、ウエ
ハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ７（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８（レジスト処理）では、ウエハに感光剤を塗布す
る。ステップ９（電子ビーム露光）では、ステップ２で
作ったマスクを用いて電子ビーム転写装置によって、マ
スクの回路パターンをウエハに焼付露光する。その際、
ウエハを固定するのに上述の静電吸着方法を用いる。ス
テップ１０（光露光）では、同じくステップ２で作った
光露光用マスクを用いて、光ステッパーによってマスク
の回路パターンをウエハに焼付露光する。この前又は後
に、電子ビームの後方散乱電子を均一化する近接効果補
正露光を行ってもよい。

【００３６】ステップ１１（現像）では、露光したウエ
ハを現像する。ステップ１２（エッチング）では、レジ
スト像以外の部分を選択的に削り取る。ステップ１３
（レジスト剥離）では、エッチングがすんで不要となっ
たレジストを取り除く。ステップ４からステップ１３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。

【００３７】ステップ１４（組立）は、後工程と呼ば
れ、上の工程によって作製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１５（検査）では、ステ
ップ１４で作製された半導体デバイスの動作確認テス
ト、耐久性テスト等の検査を行う。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１６）さ
れる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
被処理基板がチャックに十分に吸着されていないのに伝
熱ガスを供給して基板が浮いたような場合においても、
被処理基板が横ズレを起こしてチャックから外れて落下
するのを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例に係る静電吸着装置を備える
荷電粒子線露光装置のウエハチャンバーを中心とする構
成を示す模式的な図である。

【図２】図１の露光装置のチャック周辺部を拡大して示
す図である。（Ａ）はウエハが吸着されている状態を示
す模式的断面図であり、（Ｂ）はガス圧過大あるいは静
電力が不十分で、被処理基板が浮上している状態を示す
模式的断面図である。（Ｃ）はチャック上における横ズ
レ防止ピンの配置を示す模式的平面図である。

【図３】本実施例の静電吸着装置のＨｅガスの供給系の
構成を示す系統図である。

【図４】微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チッ
プ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマ
シン等）の製造のフローを示す。

【符号の説明】

１０ウエハチャンバー（真空室）１１ステー
ジ１２チャック１２Ａ吸着面１２Ｂ電極１３排気管１４真空排気ポンプ系１５高さ計
測器１６光学鏡筒１６Ａ光学系１７荷電粒子線源１８ウエハ１８Ａ処理面１８Ｂ被吸着
面１９ピン２０交換口２１配線２２吸着制
御系２３溝２４ガス配
管２４Ａ〜２４Ｆ配管２５Ｈｅガ
ス供給源（ボンベ）２６マスフローコントローラ２７圧力計２８圧力コントローラ２９真空ポ
ンプ３０、３１バルブ３２ロード
ロック室４１ボルト

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理基板を静電力によって吸着するチ
ャックと、チャックと被処理基板の間隙に伝熱ガスを供給するガス
供給系と、を備える静電吸着装置であって；上記チャックに、被処
理基板の側面に当接して被処理基板の横ズレを防止する
部材が付設されていることを特徴とする静電吸着装置。
【請求項２】上記部材が非磁性金属からなることを特
徴とする請求項１記載の静電吸着装置。
【請求項３】上記部材がチャックの周りに分散配置さ
れていることを特徴とする請求項１記載の静電吸着装
置。
【請求項４】チャックと被処理基板の間隙に伝熱ガス
を供給しながら被処理基板を静電力によってチャックに
吸着する方法であって；該チャックに、被処理基板の側
面に当接して被処理基板の横ズレを防止する部材を付設
し、被処理基板が浮いた場合にも落下を防止することを
特徴とする静電吸着方法。
【請求項５】リソグラフィー工程において、チャック
と感応基板の間隙に伝熱ガスを供給しながら感応基板を
静電力によってチャックに吸着する際に、該チャックに、感応基板の側面に当接して感応基板の横
ズレを防止する部材を付設し、感応基板が浮いた場合に
も落下を防止することを特徴とするデバイス製造方法。