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707cm)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/NA)×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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