JP2001326270A - 基板保持装置、半導体製造装置および半導体デバイス製造方法 - Google Patents

基板保持装置、半導体製造装置および半導体デバイス製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体製造工程における生産性を向上させ
る。 【解決手段】 本発明の基板保持装置は、基板を接地す
る接地部を有する着脱自在なプレートを保持するベース
部材と、プレートに基板を吸着する第１の吸着機構と、
ベース部材にプレートを吸着する第２の吸着機構とを有
することを特徴とする。これにより、本発明の基板保持
装置によれば、プレートを取り外すことができるので、
汚れを取り除くための時間がかからず、生産性を向上さ
せることができる。また、平板上のプレートが着脱可能
であるため、プレートの交換が容易である。

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（ウエハ）を
保持するための基板保持装置に関する。また、このよう
な基板保持装置を用いた露光装置は半導体デバイス製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子の微細化が進むにつれ、ウエ
ハ等の半導体基板における裏面の異物付着、あるいはウ
エハチャックの汚染等によって、半導体に欠陥が発生
し、生産性を著しく低下させるようになった。この為、
半導体製造工程では、半導体基板裏面の異物の付着を防
止するために、基板側では、バックリンスと称する洗浄
を行うなどの対策を講じ、製造装置側では、チャックの
形状、材質等を改良して、異物が付着するのを防止する
方策をとってきた。
【０００３】しかし、搬送時に半導体基板裏面をハンド
リングすることから、完全な防止策は見つかっていない
のが現状である。
【０００４】半導体基板の処理で、露光装置のウエハチ
ャックに付着する異物の多くは、半導体基板の裏面に付
着して運ばれた感光剤（フォトレジスト）の一部であ
る。このチャック上に付着した感光剤が、ウエハチャッ
ク上で固まってしまう。この他には、装置の置かれてい
る雰囲気中の浮遊塵埃の堆積等も考えられる。
【０００５】半導体製造工程で特に問題となるのは、上
述の固形化した感光剤がチャックに付着した場合で、こ
れは簡単なクリーニング作業では除去できない。
【０００６】このチャックに付着した固形状の異物を除
去するためには、ウエハチャックを装置から取り外し、
鋭いエッジを有するもので削り取らなければならない。
しかし、ナイフエッジを有する刃物やヤスリ等を使用す
ると、０．１μｍオーダーの平面精度を必要とするウエ
ハチャックの表面を損傷したり面精度を劣化させる原因
にもなる。このため、ウエハチャックのクリーニングで
は、ウエハチャックと同程度の面精度を有する平板に細
い溝を複数刻んだ鋭いエッジがたくさんある特殊な工具
を作り、この溝を刻んだ面とクリーニングするチャック
の表面を接触させ、こすりあわせてチャック表面に付着
した異物を削り取る方法が用いられている。
【０００７】ここで第１０図に従来のウエハチャック形
状を示す（特許公報第２７４８１８１号）。
【０００８】１１５がウエハチャック、１１６が吸着溝
でウエハのほぼ全面を吸着保持する。図のように従来の
ウエハチャックは数mmから数十ｍｍの厚みで構成するの
が一般的である。これはチャックの平面度を維持する為
に必要最小限の厚みであり、極端に薄いウエハチャック
の製作は困難とされている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】現在、半導体製造工程
では、定期的（あるいは不定期の場合もあるが）にメン
テナンス作業者が基板保持手段（ウエハチャック）を手
作業で装置から取りはずして、この方法でクリーニング
作業を実施している。しかし、この方法ではチャック交
換時間に時間がかかったり、装置の温度安定化等の問題
で、一定時間装置を休止しなければならない等の問題が
あり、生産性低下の要因の一つとなっている。
【００１０】また、この対策の一手段として装置上でウ
エハチャックをクリーニングする手段も提案されている
（特開平０７−１３０６３７）。しかし、装置内のクリ
ーン環境維持の観点から最善策とはいえない。
【００１１】本発明の目的は、この従来技術の問題点に
鑑み、半導体製造装置において、チャック等の基板保持
手段を簡単に脱着、クリーニングでき、生産性の高い製
造装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
めの本発明の基板保持装置は、該基板を接地する接地部
を有し着脱自在なプレートを保持するベース部材と、該
プレートに該基板を吸着する第１の吸着機構と、該ベー
ス部材に該プレートを吸着する第２の吸着機構とを有す
ることを特徴とする。
【００１３】また、前記第１の吸着機構は、真空吸着、
静電吸着、メカニカル固定のいずれかであることが望ま
しく、前記第２の吸着機構は、真空吸着、静電吸着、メ
カニカル固定のいずれかであることが望ましい。
【００１４】また、前記ベース部材は、前記プレートを
接地するためのピンまたはリングを有することが望まし
く、前記ピンまたはリングは、前記プレートに設けられ
たピンまたはリングとほぼ同じ位置に設けられているこ
とが望ましい。
【００１５】また、前記ベース部材は、移動可能なステ
ージ上に設けられているが望ましい。
【００１６】また、前記第１の吸着機構と、前記第２の
吸着機構とは、独立に作用することが望ましい。
【００１７】また、前記プレートが、所定のシーケンス
に基づいて、前記ベース部材から取り外されることが望
ましく、この所定のシーケンスとしては、前記プレート
が汚れ、所定の時間、または露光履歴に従うことが好ま
しい。
【００１８】また、前記プレートには、前記プレートを
識別するための標識が設けられていることが望ましく、
前記プレートにはバーコード又は刻印が設けられている
が好ましい。
【００１９】また、前記ベース部材は、セラミックで構
成されることが望ましく、前記プレートは、セラミック
で構成されることが望ましい。
【００２０】また、前記ベース部材を温調する温調機構
を有することが望ましく、ベース部材に温調媒体を流す
ための温調流路が設けられていることが好ましい。
【００２１】さらに、本発明の基板保持装置は、該基板
を接地する接地部を有する着脱自在なプレートを保持す
るベース部材を備え、該ベース部材は、該プレートを吸
着することにより、平面矯正することを特徴とすること
を特徴とする。
【００２２】また、前記ベース部材の剛性は、前記プレ
ートの剛性よりも大きいことが望ましい。
【００２３】また、前記ベース部材は、セラミックであ
ることが望ましい。
【００２４】また、前記ベース部材は、前記プレートの
温度を調整するための温調機構を有することが望まし
い。
【００２５】また、前記ベース部材には突起が設けられ
ており、該突起は、前記プレートに設けられた突起と同
軸上にあることが望ましい。
【００２６】さらに、本発明の基板保持装置は、該基板
を接地する接地部を有する着脱可能なプレートを保持す
るベース部材を備え、該ベース部材の剛性は、該プレー
トの剛性よりも大きいことを特徴とする。
【００２７】また、前記基板のプレートの剛性を１とし
たとき、前記ベース部材の剛性は、２以上であることが
望ましく、１０以上であることがより望ましく、さらに
は、２０以上であることがより望ましい。
【００２８】さらに、本発明の基板保持装置は、該基板
を接地する接地部を有する着脱可能なプレートを保持す
るベース部材を備え、該ベース部材は、該プレートを保
持するための突起を有し、該突起は、プレートに設けら
れた突起の下に位置するよう該ベース部材に設けられる
ことを特徴とする。
【００２９】また、前記ベース部材に設けられた突起
は、ピン形状又はリング形状であることが望ましい。
【００３０】また、前記ベース部材に設けられた突起
は、前記プレートに設けられた突起のうちの９０％以上
の突起の下に設けられていることが望ましい。
【００３１】また、前記プレートには、位置を合わせる
ための基準が設けられていることが望ましい。
【００３２】また、前記基準は、オリフラ、アライメン
トマーク、磁気によるターゲット、エッジのうちの少な
くともいずれかであることが望ましい。
【００３３】さらに、本発明の基板保持装置は、該基板
を接地する接地部を有する着脱可能なプレートを保持す
るベース部材を備え、該ベース部材は、該プレートを保
持するための突起を有し、該突起と該プレートに設けら
れた突起は、同軸上に位置することを特徴とする。
【００３４】また、本発明の基板保持装置は、該基板を
接地する接地部を有する着脱可能なプレートを保持する
ベース部材を備え、該ベース部材は、該プレートを保持
するための突起を有し、該プレートに設けられた突起の
中心軸が該ベース部材に設けられた突起の面内に位置す
るように、該ベース部材の突起を設けることを特徴とす
る。
【００３５】また、本発明の基板保持装置は、該基板を
接地する接地部を有する着脱可能なプレートを保持する
ベース部材を備え、該ベース部材の突起の中心軸が前記
プレートに設けられた突起の中心軸から５ｍｍ以下の範
囲にあるように、該ベース部材の突起を設けることを特
徴とする。また、前記ベース部材の突起の中心軸と前記
プレートの突起の中心軸とのずれが１ｍｍ以下であるこ
とが望ましく、０．５ｍｍ以下であることがより望まし
い。
【００３６】さらに、本発明の基板保持装置は、該基板
を接地する接地部を有する着脱可能なプレートを保持す
るベース部材と、該ベース部材と該プレートとの間の間
隙の圧力を調整する圧力調整機構とを有することを特徴
とする。
【００３７】また、前記圧力調整機構は、前記間隙に気
体が残るように圧力を調整することが望ましい。
【００３８】また、前記圧力調整機構は、絞りを有する
ことが望ましく、前記圧力調整機構は、圧力を検出する
センサを有することが望ましい。
【００３９】さらに、本発明の基板保持装置は、該基板
を接地する接地部を有する着脱可能なプレートを保持す
るベース部材と、該プレートに設けられた識別標識を識
別するセンサとを有することが望ましい。
【００４０】また、前記センサからの識別信号に基づい
て、前記プレートの使用状況を記憶する記憶装置を更に
有することが望ましい。
【００４１】また、前記センサからの識別信号に基づい
て、前記プレートを選択するコントローラを更に有する
ことが望ましい。
【００４２】また、前記基板の種類に関する情報に基づ
いて、前記プレートを選択することが望ましい。また、
前記基板の種類に関する情報は、露光条件に関する信号
に基づいて出力されることが望ましい。
【００４３】さらに、上記の基板保持装置を有する半導
体製造装置も本発明の範疇である。
【００４４】また、前記プレートを搬送する搬送機構を
有することが望ましく、前記搬送機構は、前記プレート
の側面を把持することが好ましい。
【００４５】また、前記搬送機構は、用意された前記プ
レートから指定されたプレートを搬送することが望まし
い。
【００４６】また、前記搬送機構により取り外した前記
プレートを洗浄し、再び該プレートを搬送機構によって
前記ベース部材に搬送することが望ましい。
【００４７】また、前記プレートの使用状況を記録する
記憶装置を有することが望ましい。
【００４８】さらに、上記の基板保持装置を用いて半導
体デバイスを製造する方法も本発明の範疇である。
【００４９】
【発明の実施の形態】＜実施形態１＞図１は、本発明の
第１の実施形態に係る半導体製造装置の基板保持装置
（ウエハチャック）の構成を示すウエハチャック断面図
である。また、図２は、 図１を部品毎に分解して表わ
したウエハチャック構成図である。
【００５０】本実施形態の基板保持装置は、半導体基板
（ウエハ）にレチクル上の回路パターンを順次転写する
ためのウエハステージと呼ばれる駆動機構に保持されて
いる。ここで、ウエハステージは、駆動機構によってＸ
ＹＺ並進方向およびＸＹＺ軸周りの回転方向に位置決め
可能である。ただし、ここでは、基板保持装置以外の機
能については省略してある。
【００５１】１は、不図示のウエハステージ上に固定さ
れるベース部材である。ベース部材１では、内部に部材
温度を一定に維持するための温調流路６が形成され、そ
こに温調媒体が循環される。なお、露光時や駆動機構か
らの熱などにより、基板保持ベースの温度が温められる
ような場合は、冷却液を用いる。また、温調媒体として
は、純水やオイル等が用いられる。
【００５２】２は、ベース部材１に保持され、ウエハ３
を直接保持するプレートである。プレート２は、チャッ
ククリーニング時にはプレート２のみが取り外され、プ
レート２のクリーニングが行われる。これについては、
後述する。
【００５３】該プレート２は、プレート吸着機構４によ
り、ベース部材１とプレート２との間隙が負圧となっ
て、ベース部材１上に真空吸着される。このために、プ
レート吸着孔１５が設けられている。
【００５４】５は、ウエハをプレート２に真空吸着する
ためのウエハ吸着機構である。ウエハ吸着機構５は、ベ
ース部材１に配設されている。尚、ウエハ吸着機構５か
らウエハまでの配管経路として、ベース部材１とプレー
ト２にウエハ吸着孔１４を貫通させている。これによ
り、プレート２にウエハ３を真空吸着保持している。す
なわち、プレート２に設けられる吸着孔と、ベース部材
１に設けられた吸着孔とが合うように、プレート２は、
ベース部材１に位置決めされて載置される。
【００５５】ウエハがプレート２にない状態において
も、プレート２がベース部材１に吸着されていることが
望ましい。そのため、本実施形態では、プレート吸着機
構４とウエハ吸着機構５がそれぞれ独立に機能するよう
にしている。
【００５６】ここで、本実施形態では、ウエハ３の保持
およびプレート２の保持に真空吸着機構を用いたが、本
実施形態においてはこれに限ることはなく、例えば静電
チャック方式やあるいはメカニカルチャック方式を用い
ても同様の効果を得ることができる。もし、ウエハ３の
保持に静電チャック方式を用いる場合は、プレート２に
設けられる電極と、ベース部材１に設けられた電極とが
合うように、プレート２は、ベース部材１に位置決めさ
れて載置される。
【００５７】７は、プレート２にウエハ３を保持する際
の接地部となるウエハ接地用ピンである。また、２ａ
は、プレートの外縁に設けられた円環状の接地部であ
る。ウエハ３は、接地部２ａとピン７によって支持さ
れ、平面に矯正される。８は、ベース部材１にプレート
２を把持する際の接地部となるプレート接地用ピンであ
る。また、１ａは、ベース部材１の外縁に設けられた円
環状の接地部である。プレート２は、接地部１ａとピン
８によって支持される。
【００５８】本実施例では、設置面積を少なくしてゴミ
のかみ込みを回避するため、それぞれの接地部にピン形
状の突起を構成している。なお、同様の効果があれば、
接地部はピン状のものに限らず、例えばリング状の突起
であっても良い。また、プレートの突起がピン状であっ
ても、ベース部材の突起にリング状の突起が用いられて
も良い。
【００５９】図３（ａ）は、プレート２に設けられたピ
ン７と、ベース部材１に設けられたピン８との位置関係
を示している。また、図３（ｂ）は、プレート２の突起
（例えばピン７等）の中心軸とベース部材１の突起（例
えばピン８等）の中心軸とのずれｄを示している。
【００６０】プレート２を完全な剛体で構成することは
不可能であり、プレート２は、弾性体としての性質を有
する。したがって、例えばベース部材１とプレート２と
の間隙が負圧となったときやプレート２とウエハ３との
間隙が負圧となったとき等に、プレート２が弾性変形す
る。しかし、例えプレート２が弾性変形しても、ウエハ
３を平面矯正するために、ウエハ３を保持するピン７の
表面の平面度を維持する必要がある。
【００６１】そこで、図３（ａ）に示すように、プレー
ト２の突起（例えばピン７等）の下に、ベース部材１の
突起（例えばピン８等）があるように構成することが望
ましい。
【００６２】つまり、プレート２の突起とベース部材の
突起との位置関係は、できるだけ同軸上であることが望
ましい。ここで、『同軸上』とは、完全な同軸を意味す
るのみではなく、位置ずれｄによりプレート２に生ずる
平面度の劣化が許容値内であれば良い。例えば、位置ず
れｄが、５ｍｍ以下であれば望ましく、１ｍｍ以下であ
ればより望ましく、０．５ｍｍ以下であればさらに望ま
しく、いずれもプレート２の平面度が許容値に収まるの
であれば、『同軸』の範疇である。また、プレート２の
突起の中心軸がベース部材の突起の面内にあることを
『同軸』としても良い。
【００６３】また、プレート２の全ての突起の下にベー
ス部材１の突起を設けることが望ましい。但し、これは
必ずしも必要ではない。プレート２の突起の９０％以上
の下に、ベース部材１の突起が設けられていれば良い。
【００６４】なお、例えば静電チャック等を用いる場合
は、突起部がなくても上記の効果は同様に得ることがで
きる。
【００６５】次に上記構成でプレートを自動で脱着する
ためのプレート搬送の模式図（図４）を示す。
【００６６】１３は、図１および図２で不図示だったウ
エハステージである。ウエハステージ１３は、ウエハス
テージ駆動機構２２によってＸＹＺの並進方向およびＸ
ＹＺ軸周りの回転方向に位置決め可能なように構成され
ている。ウエハステージ１３には、上述のウエハチャッ
クの他に、バーミラー１１が搭載されている。バーミラ
ー１１には、レーザビーム１２が照射され、バーミラー
１１の反射面の位置が計測される。つまり、不図示のレ
ーザ干渉計とバーミラー１１により、ウエハステージ１
３の位置計測が行われる。計測結果は、コントローラ２
１に入力される。コントローラ２１は、入力されたウエ
ハステージ１３の位置情報に基づいて、ウエハステージ
駆動機構２２に駆動信号を出力する。駆動機構２２は、
駆動信号に基づいて、ウエハステージ１３を駆動する。
【００６７】９は、ウエハ３の供給回収およびプレート
２の供給回収に使用する搬送用のハンドである。ハンド
９は、先端部に搭載された把持機構部１０によって、ウ
エハ３またはプレート２の側面を把持する。把持機構部
１０は、コントローラ２１からの信号に基づいて制御さ
れる。また、Ｚ駆動機構２５は、ハンド９をＺ方向に駆
動できる。Ｚ駆動機構２５は、コントローラ２１からの
信号に基づいて制御される。Ｚ駆動機構２５により、把
持したウエハまたはプレートをベース部材等に載置した
り、また、載置されたウエハまたはプレートを取り外し
たりすることができる。本実施例ではウエハ３およびプ
レート２のエッジ部を把持する方式を採用している。な
お、搬送時の受け渡し方法については、側面を把持する
方法に限られるものではない。例えば、ウエハ３をプレ
ート２に対してＺ方向に持ち上げ、または、プレート２
をベース部材１に対してＺ方向に持ち上げ、ハンドがウ
エハ３やプレート２の底面を保持するようにしても良
い。
【００６８】なお、ハンド９は、例えばウエハ３および
プレート２を露光室外に搬送するため、ハンド９をＸ方
向またはＹ方向に駆動するためのハンド駆動機構２３が
設けられている。駆動機構２３は、コントローラ２１か
らの信号に基づいて、ハンド９の駆動を行う。
【００６９】図５（ａ）に上記の構成におけるプレート
２の取り付け時のシーケンス、図５（ｂ）にプレート２
の取り外し時のシーケンスを示す。前記コントローラ２
１は、当該シーケンスに基づいて、必要な駆動機構等を
制御する。
【００７０】初期状態は、ベース部材１上にプレート２
とウエハ３がない状態とする。この初期状態からプレー
ト２を設置する際には、まず、複数個用意されたプレー
トの中から取り付けたいプレートを指定する（ａ１）。
このプレートの指定は、例えば、コントローラ２１に信
号を入力することにより、または、記憶された露光情報
に基づいて、行われる。そして、プレート２とウエハ３
がない状態を確認する（ａ２、ａ３）。この確認動作
は、例えばプレート吸着機構４やウエハ吸着機構５に設
けられた圧力センサの信号に基づいて行う。その後、不
図示のプレート置き台（ウエハキャリアとの併用可）か
ら不図示の搬送装置にて指定したプレートを第４図に示
す状態まで搬送する（ａ４）。
【００７１】ベース部材１の上にプレート２を搬送した
らZ駆動機構２５にてプレート２を下降させ、プレート
２をベース部材１に接地させる（ａ５）。ベース部材１
上へのプレート２の接地を確認したら、 図１に示すプ
レート吸着機構４を吸着状態にして両者を吸着保持する
（ａ６）。ベース部材１とプレート２の吸着は、ここで
は真空吸着にて行っている。
【００７２】吸着状態を確認後、ハンド９は、把持機構
部１０を非把持状態にして（ａ７）、ハンド９を退避し
（ａ８）、プレートの設置完了となる（ａ９）。
【００７３】また、プレートの取り外し時は、ウエハ３
がなくプレート２がある状態を確認し、上記した方法の
逆の順序で行う。
【００７４】すなわち、まず、ウエハがプレート上にな
く、プレートがベース部材上にある状態を確認する（ｂ
１、ｂ２）。搬送ハンド９をプレートの側面に挿入し
（ｂ３）、搬送ハンド９の把持機構部１０を把持状態に
する（ｂ４）。そして、プレート吸着機構を開放してプ
レートを非吸着状態とし（ｂ５）、Ｚ駆動機構２５によ
り搬送ハンド９を上に駆動させてプレート２をベース部
材１から分離し（ｂ６）、図４の状態となる。その後、
プレートを不図示のプレート置き台に搬送する。
【００７５】尚、プレート２は、ベース部材１に設置さ
れた状態で超平面となるようにあらかじめ加工が施され
ている。万一脱着時にゴミを挟む恐れがある場合は脱着
後に平面度をチェックする機能、構成があればなお良
い。
【００７６】プレート２のウエハ接地面を超平面にする
ためには、ベース部材１とプレート２のそれぞれが超平
面であることが望ましい。しかし、実際には加工限界が
あるため、特に面の反りに関して精度を完璧に達成する
ことは困難である。その理由として、超平面加工は、研
削またはラップ加工によって精度出しが行われるが、こ
の場合、加工部材に僅かながら内部応力が発生するた
め、本実施形態のような薄い板状のプレートだと、反り
が発生してしまうためである。なお、厚みむらに関して
は、このような問題は発生しないので、高精度な厚み管
理が可能である。
【００７７】そこで、本実施形態では、ベース部材１を
超平面で構成し、プレート２では厚さを管理し、ベース
部材１がプレート２を平面矯正することとしている。し
たがって、プレート２単体では多少の反りがあっても、
ベース部材１に吸着することでプレート２のウエハ接地
面を平面矯正することができる。例えば、両者の吸着面
がφ３００ｍｍ（吸着面積約７０７ｃｍ２）で真空吸着
する場合、最大７０７ｋｇｆの力で吸着することがで
き、この力をプレートの反りの矯正に利用することがで
きる。
【００７８】一方、プレート２がベース部材１に平面矯
正されると、ベース部材１には、ベース部材を反らせよ
うとする力が加わることになる。しかし、ベース部材が
供される範囲を超えて反ってしまうと、最終的にはウエ
ハの平面を矯正するという機能が低下する。
【００７９】そこで、ベース部材１の剛性は、プレート
２の剛性よりも大きいことが望ましい。例えば、プレー
ト２の剛性を１とした場合、ベース部材１の剛性は２以
上であることが望ましい。
【００８０】一般的に、半導体露光プロセスにおけるウ
エハ面精度への割り振られる焦点深度は２μｍ以下（λ
＝０．３６５、ＮＡ＝０．３、ｋ＝１、ウエハ面精度へ
の割り振りを５０％とした場合（λ／ＮＡ２）×ｋ×
０．５）であり、プレートの平面加工限界は４μｍ（例
えばφ１５０ｍｍ）である。上述したプレート２とベー
ス部材１の剛性の大きさの関係は、この場合のベース部
材１に要求される剛性比である（ここでは簡易的に説明
するためベース部材１の面形状は無視している）。な
お、加工精度と剛性比（プレート２の剛性／ベース部材
１の剛性）と平面矯正後のプレート２の平面度との関係
は、次式のとおりである。
【００８１】加工精度×剛性比＝平面矯正後のプレート
２の平面度 したがって、薄いプレート（例えばウエハ厚さ程度）を
作成することにより、プレートに反りが生じたとして
も、十分な剛性を持つベース部材に吸着保持することに
より、プレート２の接地面を超平面にすることが可能で
ある。
【００８２】なお、将来焦点深度が小さくなったとして
も、プレートの剛性に対するベース部材の剛性を高める
ことで対応が可能である。また、プレートの剛性に対す
るベース部材の剛性が大きい方が、平面矯正後のプレー
ト２の平面度を高めることができる。したがって、より
望ましくは、プレート２の剛性を１とした場合、ベース
部材１の剛性が１０以上であることが良い。さらには、
プレート２の剛性を１とした場合、ベース部材１の剛性
が２０以上であると良い。
【００８３】なお、プレート２は、所定のシーケンスに
基づいて、前記ベース部材から取り外される。プレート
２がベース部材１から取り外されるタイミングとして
は、プレートの汚れを検知し、プレートが所定の基準
よりも汚れていたときにプレートを取り替えるために取
り外す、プレートをベース部材に保持してから、所定
の時間を経過したときにプレートを取り替えるために取
り外す、上記の基板保持装置が露光装置に用いられた
場合にあっては、露光履歴に従って、プレートを取り外
す、等が考えられる。
【００８４】搬出されたプレート２は、不図示の洗浄器
によってプレート２に付着したゴミを取り去り、再利用
される。また、再利用されるプレートのゴミを検査する
装置を設けると望ましく、また、プレートの平滑度や傷
などを検査する装置を設けると望ましい。
【００８５】なお、取り外したプレートを洗浄している
間に、別のプレートを用意して使用すれば、プレートを
洗浄している間も生産が中断されることはない。
【００８６】また、プレート２の突起の下にベース部材
１の突起が位置するようにするために、プレート２をベ
ース部材１に対して位置あわせをする必要がある。した
がって、例えばウエハのノッチ１８やオリフラ等と同様
に、プレートに同様のノッチやオリフラ等の位置合わせ
基準１９を構成し、搬送時にウエハと同じ方法で位置合
わせを行うとよい。なお、プレート２をベース部材１に
位置合わせする方法は、これに限られるものではない。
他の位置合わせのための基準を設けても良い。例えば、
プレート２にアライメントマークを形成してもよく、磁
気によってプレート２の位置またはプレート２とベース
部材の相対位置を検知するためのターゲットを構成して
もよく、また、プレート２にエッジを設けてベース部材
１から該エッジを計測するようにしても良い。また、こ
の場合、プレートに設けられた位置合わせのための基準
を検出するためのセンサを設けた方がよい。なお、この
センサは、ベース部材１に設けても良い。
【００８７】さらにプレートのローカルな面精度までパ
ターン精度に影響するプロセスを想定し、露光に使用し
たプレートをバーコードや刻印で管理するとなお良い。
但し、バーコードや刻印に限られるものではなく、プレ
ートを識別できる標識であれば良い。この場合、プレー
トに設けられた識別標識を認識する識別センサを設ける
ことが必要となる。また、識別センサからの識別信号に
基づいて、プレートの使用状況を記録する記憶装置を設
けることが望ましい。そして、記憶装置に記憶された情
報に基づいて、コントローラは、露光処理などのプロセ
スの制御を行う。
【００８８】また、プレート２は直接ウエハに接するた
め、材質はセラミック（例えばＳｉＣ、ＳｉＮ）である
ことが望ましい。また、プレート２を保持する基板保持
ベース部材の材質もセラミックであることが望ましい。
【００８９】ここで、プレート２を露光室外から搬送し
たことによる装置との温度差についてはベース部材１に
内蔵する冷却機構（冷却流路６）によって短時間での温
度制御を可能にしている。なお、ベース部材１でプレー
ト２を効果的に温調するためには、両者を吸着している
空間に気体を介在させることにより、ベース部材１とプ
レート２との熱伝達を上げることができる。すなわち、
プレート２を吸着できる程度にベース部材１ープレート
２間の間隙の圧力を調整するようにし、気体がほとんど
存在しない真空状態とするのは避けるようにする。その
ため、ベース部材１とプレート２との間の間隙の圧力を
調整するため、プレート吸着機構４は、圧力調整機構
（不図示）と圧力センサ（不図示）とを備えるのが良
い。そして、圧力センサが出力する圧力に関する信号を
コントローラ２１に入力し、コントローラ２１は、圧力
信号に基づいて、圧力調整機構を制御する。圧力調整機
構としては、例えば、絞り等があり、絞りの開口面積を
制御することにより、圧力を調整する。
【００９０】次に、この状態からウエハを設置する際に
は、不図示ウエハキャリアから不図示搬送装置にてプレ
ート２の搬送と同様の方法で搬送する。
【００９１】プレート２の上にウエハ３を搬送し、Ｚ駆
動機構２５にて下降させプレート２に接地させる。接地
を確認後、図１に示すウエハ吸着機構５を吸着状態にし
て両者を吸着保持する。ウエハとプレートとの吸着は、
ここでは真空吸着保持にて行っている。
【００９２】吸着状態を確認後、搬送ハンド９は、把持
機構部１０を非把持状態にして退避し、プレートの設置
完了となる。また、ウエハの取り外し時は、上記した方
法の逆の順序で行う。
【００９３】尚、ここでは、プレート２とウエハ３の搬
送手段を同じ搬送装置で併用したが、システムによって
は各々別の搬送系を使用しても構わない。
【００９４】本実施形態では、ウエハと接触することで
ウエハの感光剤等が付着し汚れることが予想されるプレ
ートを取りかえることができるので、従来と比較して汚
れを取り除くための時間がかからず、生産性を向上させ
ることができる。
【００９５】また、平板上のプレートを取り外せるた
め、汚れを除去するための洗浄が容易である。
【００９６】＜実施形態２＞図６は本発明の第２の実施
形態に係る半導体製造装置の基板保持装置（ウエハチャ
ック）の構成を示すウエハチャック断面図である。
【００９７】本実施例ではプレートを図に示したような
ウエハ径に対応したプレート３２で構成している。
【００９８】これは、例えば単一の装置でφ３００ｍｍ
（１２インチ）ウエハとφ２００ｍｍ（８インチ）ウエ
ハのように径の異なるウエハの露光を併用する際に、本
来ならばウエハチャック全体を交換しなければならない
のに対し、本実施形態では、プレート形状を図のような
凸型に変えるだけで、各種ウエハ径に対応することがで
きる。つまり、本実施形態では、プレートを適宜交換す
ることにより、プレートがウエハを吸着する領域をウエ
ハの径に合わせて変更できる。
【００９９】ウエハ径に対応したプレート３２だけの交
換であれば図４に示した搬送機構による自動交換が可能
になり作業時間を大幅に改善することができる。
【０１００】つまり、コントローラ２１に入力された露
光条件若しくはコントローラ２１の記憶部（不図示）に
記録された露光条件から、保持するウエハの種類を特定
する。そして、コントローラ２１は、特定したウエハの
種類に基づいて、ベース部材１に吸着させるべきプレー
トを指定する。この際のプレートの識別には、例えば前
述のプレートに設けられたバーコード等の識別標識を用
いるのが良い。なお、その後のプレートの着脱動作は、
第１の実施形態で説明したとおりである。
【０１０１】＜実施形態３＞次に前述した第１および第
２の実施形態の基板保持装置をウエハステージに搭載し
た走査型露光装置の実施形態を、図７を用いて説明す
る。
【０１０２】鏡筒定盤９６は床または基盤９１からダン
パ９８を介して支持されている。また鏡筒定盤９６は、
レチクルステージ定盤９４を支持すると共に、レチクル
ステージ９５とウエハステージ９３の間に位置する投影
光学系９７を支持している。
【０１０３】ウエハステージ９３は、床または基盤９１
から支持されたステージ定盤９２上に支持され、ウエハ
を載置して位置決めを行う。また、レチクルステージ９
５は、鏡筒定盤９６に支持されたレチクルステージ定盤
９４上に支持され、回路パターンが形成されたレチクル
を搭載して移動可能である。レチクルステージ９５上に
搭載されたレチクルをウエハステージ９３上のウエハに
露光する露光光は、照明光学系９９から発生される。
【０１０４】なお、ウエハステージ９３は、レチクルス
テージ９５と同期して走査される。レチクルステージ９
５とウエハステージ９３の走査中、両者の位置はそれぞ
れ干渉計によって継続的に検出され、レチクルステージ
９５とウエハステージ９３の駆動部にそれぞれフィード
バックされる。これによって、両者の走査開始位置を正
確に同期させるとともに、定速走査領域の走査速度を高
精度で制御することができる。投影光学系９７に対して
両者が走査している間に、ウエハ上にはレチクルパター
ンが露光され、回路パターンが転写される。
【０１０５】＜実施形態４＞次に上記説明した露光装置
を利用した半導体デバイスの製造方法の実施例を説明す
る。図８は半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チ
ップ、あるいは液晶パネルやＣＣＤ等）の製造フローを
示す。ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回
路設計を行なう。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。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。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と
呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、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５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ１
４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６（検査）ではステップ５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
検査を行なう。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Ｓ７）される。
【０１０６】図９は上記ウエハプロセスの詳細なフロー
を示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化
させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁
膜を形成する。ステップ１３（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１４（イオン
打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５
（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステ
ップ１６（露光）では上記説明した露光装置によってマ
スクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ
１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ
１８（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１９（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なうことによって、ウエハ上に
多重に回路パターンが形成される。本実施例の製造方法
を用いれば、従来では製造効率が低かったデバイス製造
工程を改善することができる。
【０１０７】
【発明の効果】本発明の基板保持装置によれば、プレー
トを取り外すことができるので、汚れを取り除くための
時間がかからず、生産性を向上させることができる。ま
た、平板上のプレートが着脱可能であるため、プレート
の交換が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の基板保持装置の断面図
【図２】本発明の第１実施形態の基板保持装置の構成図
【図３】プレートの突起とベース部材の突起との位置関
係の説明図
【図４】本発明の第１実施形態の基板搬送装置の模式図
【図５】（ａ）本発明の第１実施形態のプレートを取り
付けるときのシーケンス、（ｂ）本発明の第１実施形態
のプレートを取り外すときのシーケンス
【図６】本発明の第２実施形態の基板保持装置の断面図
【図７】本発明の第３実施形態の半導体露光装置の概略
図
【図８】半導体デバイス製造フロー図
【図９】ウエハプロセスフロー図
【図１０】従来の基板保持装置の概略図
【符号の説明】
１ ベース部材 ２ プレート ３ ウエハ ４ プレート吸着機構 ５ ウエハ吸着機構 ６ 冷却流路 ７ ウエハ接地用ピン ８ プレート接地用ピン ９ 搬送ハンド １０ 把持機構部 １１ バーミラー １２ 干渉計ビーム １３ ウエハステージ １８ ノッチ １９ 位置合わせ基準 ２１ コントローラ ２２ ウエハステージ駆動機構 ２３ ハンド駆動機構 ２５ Ｚ駆動機構 ３２ ウエハ径対応プレート

Claims (52)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板を保持する基板保持装置であって、 該基板を接地する接地部を有する着脱自在なプレートを
    保持するベース部材と、 該プレートに該基板を吸着する第１の吸着機構と、 該ベース部材に該プレートを吸着する第２の吸着機構と
    を有することを特徴とする基板保持装置。
  2. 【請求項２】 前記第１の吸着機構は、真空吸着、静電
    吸着、メカニカル固定のいずれかであることを特徴とす
    る請求項１記載の基板保持装置。
  3. 【請求項３】 前記第２の吸着機構は、真空吸着、静電
    吸着、メカニカル固定のいずれかであることを特徴とす
    る請求項１または２記載の基板保持装置。
  4. 【請求項４】 前記ベース部材は、前記プレートを接地
    するためのピンまたはリングを有することを特徴とする
    請求項１〜３いずれかに記載の基板保持装置。
  5. 【請求項５】 前記ピンまたはリングは、前記プレート
    に設けられたピンまたはリングとほぼ同じ位置に設けら
    れていることを特徴とする請求項４記載の基板保持装
    置。
  6. 【請求項６】 前記ベース部材は、移動可能なステージ
    上に設けられていることを特徴とする請求項１〜５いず
    れかに記載の基板保持装置。
  7. 【請求項７】 前記第１の吸着機構と、前記第２の吸着
    機構とは、独立に作用することを特徴とする請求項１〜
    ６いずれかに記載の基板保持装置。
  8. 【請求項８】 前記プレートが、所定のシーケンスに基
    づいて、前記ベース部材から取り外されることを特徴と
    する請求項１〜７いずれかに記載の基板保持装置。
  9. 【請求項９】 前記プレートが汚れたときに、前記プレ
    ートが前記ベース部材から取り外されることを特徴とす
    る請求項８記載の基板保持装置。
  10. 【請求項１０】 所定の時間が経過したときに、前記プ
    レートが前記ベース部材から取り外されることを特徴と
    する請求項８記載の基板保持装置。
  11. 【請求項１１】 露光履歴に従って、前記プレートが前
    記ベース部材から取り外されることを特徴とする請求項
    ８記載の基板保持装置。
  12. 【請求項１２】 前記プレートには、前記プレートを識
    別するための標識が設けられていることを特徴とする請
    求項１〜１１記載の基板保持装置。
  13. 【請求項１３】 前記プレートにはバーコード又は刻印
    が設けられていることを特徴とする請求項１２記載の基
    板保持装置。
  14. 【請求項１４】 前記ベース部材は、セラミックで構成
    されることを特徴とする請求項１〜１３いずれかに記載
    の基板保持装置。
  15. 【請求項１５】 前記プレートは、セラミックで構成さ
    れることを特徴とする請求項１〜１４いずれかに記載の
    基板保持装置。
  16. 【請求項１６】 前記ベース部材を温調する温調機構を
    有することを特徴とする請求項１〜１５いずれかに記載
    の基板保持装置。
  17. 【請求項１７】 ベース部材に温調媒体を流すための温
    調流路が設けられていることを特徴とする請求項１６記
    載の基板保持装置。
  18. 【請求項１８】 基板を保持する基板保持装置であっ
    て、 該基板を接地する接地部を有する着脱自在なプレートを
    保持するベース部材を備え、 該ベース部材は、該プレートを吸着することにより、平
    面矯正することを特徴とする基板保持装置。
  19. 【請求項１９】 前記ベース部材の剛性は、前記プレー
    トの剛性よりも大きいことを特徴とする請求項１８記載
    の基板保持装置。
  20. 【請求項２０】 前記ベース部材は、セラミックである
    ことを特徴とする請求項１８又は１９記載の基板保持装
    置。
  21. 【請求項２１】 前記ベース部材は、前記プレートの温
    度を調整するための温調機構を有することを特徴とする
    請求項１８〜２０いずれかに記載の基板保持装置。
  22. 【請求項２２】 前記ベース部材には突起が設けられて
    おり、該突起は、前記プレートに設けられた突起と同軸
    上にあることを特徴とする請求項１８〜２１いずれかに
    記載の基板保持装置。
  23. 【請求項２３】 基板を保持する基板保持装置であっ
    て、 該基板を接地する接地部を有する着脱可能なプレートを
    保持するベース部材を備え、 該ベース部材の剛性は、該プレートの剛性よりも大きい
    ことを特徴とする基板保持装置。
  24. 【請求項２４】 前記基板のプレートの剛性を１とした
    とき、前記ベース部材の剛性は、２以上であることを特
    徴とする請求項２３に記載の基板保持装置。
  25. 【請求項２５】 前記基板のプレートの剛性を１とした
    とき、前記ベース部材の剛性は、１０以上であることを
    特徴とする請求項２４に記載の基板保持装置。
  26. 【請求項２６】 前記基板のプレートの剛性を１とした
    とき、前記ベース部材の剛性は、２０以上であることを
    特徴とする請求項２５に記載の基板保持装置。
  27. 【請求項２７】 基板を保持する基板保持装置であっ
    て、 該基板を接地する接地部を有する着脱可能なプレートを
    保持するベース部材を備え、 該ベース部材は、該プレートを保持するための突起を有
    し、 該突起は、プレートに設けられた突起の下に位置するよ
    う該ベース部材に設けられることを特徴とする基板保持
    装置。
  28. 【請求項２８】 前記ベース部材に設けられた突起は、
    ピン形状又はリング形状であることを特徴とする請求項
    ２７に記載の基板保持装置。
  29. 【請求項２９】 前記ベース部材に設けられた突起は、
    前記プレートに設けられた突起のうちの９０％以上の突
    起の下に設けられていることを特徴とする請求項２７ま
    たは２８に記載の基板保持装置。
  30. 【請求項３０】 前記プレートには、位置を合わせるた
    めの基準が設けられていることを特徴とする請求項２７
    〜２９いずれかに記載の基板保持装置。
  31. 【請求項３１】 前記基準は、オリフラ、アライメント
    マーク、磁気によるターゲット、エッジのうちの少なく
    ともいずれかであることを特徴とする請求項３０に記載
    の基板保持装置。
  32. 【請求項３２】 基板を保持する基板保持装置であっ
    て、 該基板を接地する接地部を有する着脱可能なプレートを
    保持するベース部材を備え、 該ベース部材は、該プレートを保持するための突起を有
    し、 該突起と該プレートに設けられた突起は、同軸上に位置
    することを特徴とする基板保持装置。
  33. 【請求項３３】 基板を保持する基板保持装置であっ
    て、 該基板を接地する接地部を有する着脱可能なプレートを
    保持するベース部材を備え、 該ベース部材は、該プレートを保持するための突起を有
    し、 該プレートに設けられた突起の中心軸が該ベース部材に
    設けられた突起の面内に位置するように、該ベース部材
    の突起を設けることを特徴とする基板保持装置。
  34. 【請求項３４】 基板を保持する基板保持装置であっ
    て、 該基板を接地する接地部を有する着脱可能なプレートを
    保持するベース部材を備え、 該ベース部材の突起の中心軸が前記プレートに設けられ
    た突起の中心軸から５ｍｍ以下の範囲にあるように、該
    ベース部材の突起を設けることを特徴とする基板保持装
    置。
  35. 【請求項３５】 前記ベース部材の突起の中心軸と前記
    プレートの突起の中心軸とのずれが１ｍｍ以下であるこ
    とを特徴とする請求項３４に記載の基板保持装置。
  36. 【請求項３６】 前記ベース部材の突起の中心軸と前記
    プレートの突起の中心軸とのずれが０．５ｍｍ以下であ
    ることを特徴とする請求項３５に記載の基板保持装置。
  37. 【請求項３７】 基板を保持する基板保持装置であっ
    て、 該基板を接地する接地部を有する着脱可能なプレートを
    保持するベース部材と、 該ベース部材と該プレートとの間の間隙の圧力を調整す
    る圧力調整機構とを有することを特徴とする基板保持装
    置。
  38. 【請求項３８】 前記圧力調整機構は、前記間隙に気体
    が残るように圧力を調整することを特徴とする請求項３
    ７に記載の基板保持装置。
  39. 【請求項３９】 前記圧力調整機構は、絞りを有するこ
    とを特徴とする請求項３７または３８に記載の基板保持
    装置。
  40. 【請求項４０】 前記圧力調整機構は、圧力を検出する
    センサを有することを特徴とする請求項３７〜３９いず
    れかに記載の基板保持装置。
  41. 【請求項４１】 基板を保持する基板保持装置であっ
    て、 該基板を接地する接地部を有する着脱可能なプレートを
    保持するベース部材と、 該プレートに設けられた識別標識を識別するセンサとを
    有することを特徴とする基盤保持装置。
  42. 【請求項４２】 前記センサからの識別信号に基づい
    て、前記プレートの使用状況を記憶する記憶装置を更に
    有することを特徴とする請求項４１に記載の基板保持装
    置。
  43. 【請求項４３】 前記センサからの識別信号に基づい
    て、前記プレートを選択するコントローラを更に有する
    ことを特徴とする請求項４１または４２に記載の基板保
    持装置。
  44. 【請求項４４】 前記基板の種類に関する情報に基づい
    て、前記プレートを選択することを特徴とする請求項４
    ３に記載の基板保持装置。
  45. 【請求項４５】 前記基板の種類に関する情報は、露光
    条件に関する信号に基づいて出力されることを特徴とす
    る請求項４４に記載の基板保持装置。
  46. 【請求項４６】 請求項１〜４５記載の基板保持装置を
    有することを特徴とする半導体製造装置。
  47. 【請求項４７】 前記プレートを搬送する搬送機構を有
    することを特徴とする請求項４６記載の半導体製造装
    置。
  48. 【請求項４８】 前記搬送機構は、前記プレートの側面
    を把持することを特徴とする請求項４７記載の半導体製
    造装置。
  49. 【請求項４９】 前記搬送機構は、用意された前記プレ
    ートから指定されたプレートを搬送することを特徴とす
    る請求項４７または４８記載の半導体製造装置。
  50. 【請求項５０】 前記搬送機構により取り外した前記プ
    レートを洗浄し、再び該プレートを搬送機構によって前
    記ベース部材に搬送することを特徴とする請求項４７〜
    ４９いずれかに記載の半導体製造装置。
  51. 【請求項５１】 前記プレートの使用状況を記録する記
    憶装置を有することを特徴とする請求項４７〜５０いず
    れかに記載の半導体製造装置。
  52. 【請求項５２】 前記基板に感光剤を塗布する工程と、 請求項１〜４５記載の基板保持装置に該基板を搬送する
    工程と、 該基板に原版のパターンを露光する工程と、 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
    する半導体デバイス方法。
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