JP2002343852A - 基板保持装置、基板保持方法、露光装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

基板保持装置、基板保持方法、露光装置およびデバイス製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウエハチャックの真空吸着力をシーケンスご
とに最適化する。 【解決手段】 吸着面１ａにウエハを吸着するウエハチ
ャック１は、配管２ａ、２ｂによって真空吸着力を発生
する。この吸着部１０とバキューム源４との間に吸着力
可変機構２０を設けて、少なくとも２段階に真空吸着力
を切り換える。すなわち、ウエハの供給回収時には、弱
い真空吸着力を発生する第１の吸着ライン２１ａに吸着
部１０を接続し、フォーカス位置へ移動する間に第２の
吸着ライン２１ｂによる強い真空吸着力に電磁弁２２に
よって切り換える。真空吸着力発生や真空破壊に費やす
時間を短縮して、スループットを向上させることができ
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、ウエハ等基板に微
細パターンを転写するための半導体製造装置等に用いら
れる基板保持装置、基板保持方法、露光装置およびデバ
イス製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年では、半導体製造用等の露光装置に
おいて、急激な需要の増加に対応するための生産性の向
上と、高集積化の要求に伴なう高精度化や高機能化が要
求されており、より高いスループットと高い転写性能を
有する露光装置の開発が望まれている。
【０００３】このような露光装置においてウエハ等基板
を保持する基板保持装置は、所定の真空吸着力によって
基板であるウエハを吸着するウエハチャック等を備えて
おり、ウエハチャックは、露光装置のフォーカス位置か
ら離れたウエハ供給位置において、搬送ハンドからウエ
ハを受け取り、前記真空吸着力によってウエハを吸着保
持してフォーカス位置へ移動し、露光終了後はフォーカ
ス位置からウエハ回収位置に移動してウエハを回収する
工程を繰り返し行なう。
【０００４】従来の露光装置では、ウエハチャック上へ
ウエハを吸着するための真空吸着力を発生させる吸着ラ
インは１系統で、ＯＮ／ＯＦＦの切換で一定の真空吸着
力を発生させるだけであり、そのため、搬送ハンドから
ウエハを受け取ってフォーカス位置へ運び、露光を終え
てウエハ回収位置に移動させるまでの間、どのシーケン
スにおいてもウエハチャック上のウエハを吸着する真空
吸着力は同じであった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の技術によれば、ウエハチャック上へのウエハの真空吸
着力をＯＮ／ＯＦＦの切換のみによって制御するもので
あるため、供給されたウエハを露光してウエハ回収位置
に搬送する間ずっと大きな真空吸着力を保つことにな
る。ところが、ウエハ供給位置からフォーカス位置へウ
エハを運び、露光を終えたウエハをウエハ回収位置に搬
送するまでの間の各シーケンスにおける必要真空吸着力
には違いがあり、一定の真空吸着力では、特にウエハを
搬送ハンドから受け取ってフォーカス位置へ移動する
間、およびフォーカス位置からウエハ回収位置へウエハ
を移す間は、必要以上の真空吸着力でウエハチャックに
ウエハを吸着してしまう結果となり、ウエハの受け渡し
作業においては、吸着確認時間や、真空吸着力を解除し
てウエハを開放する時の圧力確認時間が長くなり、スル
ープットを低下させる。
【０００６】また、シーケンスにより最適な真空吸着力
に制御することができず、装置全体としてのバキューム
源にかかる負担が大きく、他のバキューム系に影響を与
えていた。
【０００７】本発明は上記従来の技術の有する未解決の
課題に鑑みてなされたものであり、ウエハ等基板をウエ
ハ供給位置からフォーカス位置へ運び、フォーカス位置
での露光を終えてウエハ回収位置に搬送する間、各シー
ケンスにおいて最適な真空吸着力に制御することが自在
であり、露光装置のスループットの向上や、装置全体の
バキューム源に対する負担軽減等に大きく貢献できる基
板保持装置、基板保持方法、露光装置およびデバイス製
造方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の基板保持装置は、基板を保持する保持面を
有する保持盤と、該保持盤の前記保持面に真空吸着力を
発生させるための真空吸着力発生部と、該真空吸着力発
生部の前記真空吸着力を所定のタイミングで少なくとも
２段階に変化させるための吸着力可変機構を有すること
を特徴とする。
【０００９】吸着力可変機構が、異なる真空吸着力を発
生する２系統の吸着ラインと、該２系統の吸着ラインを
所定のタイミングで交互に真空吸着力発生部に接続する
切換手段を備えているとよい。
【００１０】吸着力可変機構が、バキューム源の真空圧
を異なる真空吸着力に制御する２系統の吸着ラインと、
該２系統の吸着ラインを所定のタイミングで交互に前記
バキューム源に接続する切換手段を備えていてもよい。
【００１１】切換手段が電磁弁であるとよい。
【００１２】吸着力可変機構が、バキューム源の真空圧
を無段階に変化させるサーボバルブを備えていてもよ
い。
【００１３】本発明の基板保持方法は、真空吸着力発生
部の真空吸着力によって基板を保持盤上に吸着・保持
し、フォーカス位置へ移動させる基板供給工程と、前記
保持盤に吸着・保持された基板を前記フォーカス位置に
おいて露光する露光工程と、前記保持盤に吸着・保持さ
れた基板を前記フォーカス位置から離間させる基板回収
工程を有し、前記真空吸着力発生部に接続された吸着力
可変機構によって、前記基板供給工程と前記基板回収工
程における真空吸着力が、前記露光工程における真空吸
着力より小さくなるように制御することを特徴とする。
【００１４】本発明の露光装置は、上記基板保持装置に
よって保持された基板を露光する露光手段を有すること
を特徴とする。
【００１５】本発明のデバイス製造方法は、上記露光装
置によってウエハを露光する工程を有することを特徴と
する。
【００１６】
【作用】ウエハチャック等の保持盤の真空吸着力発生部
を、例えば２系統の吸着ラインに選択的に接続できるよ
うに構成し、基板であるウエハ等をウエハ供給位置から
フォーカス位置へ運ぶ工程や、フォーカス位置からウエ
ハ回収位置へ運ぶ工程では、ウエハチャックからウエハ
が落ちないだけの弱い真空吸着力でウエハを吸着保持
し、フォーカス位置においては、ウエハの平坦化や露光
中の安定保持のための強い真空吸着力でウエハを吸着す
るように、少なくとも２段階に真空吸着力の切り換えを
行なう。
【００１７】ウエハの供給時には弱い真空吸着力で吸着
するため、吸着保持確認時間が短縮され、フォーカス位
置へ移動する間に真空吸着力の切り換えを行なって、ウ
エハの露光時には強い真空吸着力でウエハの平坦化を行
ない、ウエハを安定保持して位置決めを高精度で行なう
ことができる。
【００１８】また、露光を終えたウエハをフォーカス位
置からウエハ回収位置に移動させる間に弱い真空吸着力
に切り換えておき、吸着解除のための真空破壊にかかる
時間を短縮する。
【００１９】このようにして、真空吸着力のＯＮ／ＯＦ
Ｆに費やす時間を大幅に短縮し、露光装置のスループッ
トを向上させることができる。
【００２０】加えて、強い真空吸着力を保つ時間も短縮
されるため、装置全体のバキューム源にかかる負担を低
減できるという利点もある。
【００２１】このような露光装置を用いることで、半導
体デバイス等の生産性向上に貢献できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。
【００２３】図１は第１の実施の形態を説明するもの
で、同図の（ａ）に示すように、露光装置のＸＹステー
ジ等のウエハステージに搭載された保持盤であるウエハ
チャック１と、その保持面である吸着面１ａに、基板で
あるウエハを吸着するための真空吸着力を発生する真空
吸着力発生部である配管２ａ、２ｂと、配管内の圧力を
検出する圧力センサ３を有する吸着部１０を備えてい
る。
【００２４】ウエハチャック１の吸着面１ａに真空吸着
力を発生させる配管２ａ、２ｂの負圧は、図１の（ｂ）
に示す吸着力可変機構２０を介して供給される。吸着力
可変機構２０は、装置のバキューム源４から供給される
真空圧を２系統の吸着ライン２１ａ、２１ｂに分けて、
コントローラ５によりどちらかのラインを、切換手段で
ある電磁弁２２を操作することで選択して、ウエハチャ
ック１上の真空吸着力を２段階に変化させる。各吸着ラ
イン２１ａ、２１ｂによる真空吸着力は、レギュレータ
２３ａ、２３ｂによって所定の２段階の真空吸着力に調
整される。
【００２５】露光装置において、ウエハステージ上のウ
エハチャック１にウエハを搬送系から供給する際は、ウ
エハチャック１上に搬送されたウエハを第１の吸着ライ
ン２１ａによって弱い真空吸着力で吸着させる。このと
き、圧力センサ３によって真空吸着力を監視しながらウ
エハチャック１にウエハが吸着しているかどうか判断
し、次のシーケンスに進む。この間、ウエハチャック１
上のウエハを吸着する真空吸着力は、ウエハステージの
駆動に耐え得る力さえあればよいので、吸着力可変機構
２０の第１の吸着ライン２１ａに設定されている弱い真
空吸着力を用いる。
【００２６】このようにウエハチャック１上にウエハが
ステージの駆動に耐え得るだけの吸着力で吸着したら、
ウエハステージは駆動を開始し、ウエハ供給位置からフ
ォーカス位置まで移動する。その間に、ウエハチャック
１上でウエハを吸着している真空吸着力を吸着力可変機
構２０の第２の吸着ライン２１ｂの強い真空吸着力に切
り換えるように電磁弁２２を作動させる。露光時吸着力
に設定されている第２の吸着ライン２１ｂによる真空吸
着力は、ウエハの平面度矯正も考えて、ウエハ供給回収
時に設定されている吸着力よりも大きいものに設定して
おく。
【００２７】露光を終了後、ウエハ回収位置へ移動する
間に、再び吸着力可変機構２０の第１の吸着ライン２１
ａに切り換える。
【００２８】このように、吸着力可変機構２０の内部で
バキューム源４からの真空圧を、レギュレータ２３ａ、
２３ｂにより２系統の吸着ライン２１ａ、２１ｂに必要
な値に設定しておき、この２系統を電磁弁２２によって
切り換えるものであるため、瞬時に真空吸着力を変更で
きる。すなわち、余分なタイムラグが発生することなく
真空吸着力を適切な値に変更することが可能である。
【００２９】本実施の形態によれば、ウエハ供給位置お
よびウエハ回収位置においてウエハの受け渡しを行なう
ときは、フォーカス位置における真空吸着力より低い真
空吸着力でウエハが吸着されているため、真空吸着力の
発生および解除の確認までに必要な時間を大幅に短縮す
ることができる。すなわち、ウエハの供給時には低い真
空吸着力を発生させればよいから、真空吸着力発生に要
する時間が短くてすみ、またウエハの回収時にも同様に
真空破壊に要する時間が短くてすむ。
【００３０】フォーカス位置に移動する間に吸着ライン
の切り換えを行なうことで、露光装置のスループットを
大きく改善できる。また、高い真空圧を必要とする時間
が短縮されることで、バキューム源の負担軽減にも貢献
できる。
【００３１】図２は第２の実施の形態を示すもので、吸
着力可変機構３０は、装置外部のバキューム源４から供
給される真空圧をまず電磁弁３２によって２系統の吸着
ライン３１ａ、３１ｂに分けて、どちらかのラインを電
磁弁３２の操作によって選択することにより、ウエハチ
ャック１の吸着部１０の真空吸着力を変化させる。各吸
着ライン３１ａ、３１ｂによる真空吸着力は、レギュレ
ータ３３ａ、３３ｂによって２段階の真空吸着力に調整
される。吸着ライン３１ａ、３１ｂの切り換えによる真
空吸着力の制御は、第１の実施の形態と同様である。
【００３２】このように、吸着力可変機構３０の内部で
バキューム源４からの真空圧をレギュレータ３３ａ、３
３ｂによる２系統の吸着ライン３１ａ、３１ｂに必要な
値に設定し、２系統を電磁弁３２によって切り換えるも
のであるため、瞬時に真空吸着力を変更できる。すなわ
ち、余分なタイムラグが発生することなく真空吸着力を
任意に変更することが可能である。
【００３３】図３は第３の実施の形態を示すもので、ウ
エハチャック１上への真空吸着力である負圧は、装置外
部のバキューム源４から供給され、吸着力可変機構を構
成するサーボバルブ４０を介して圧力値を変更し、ウエ
ハチャック１上のウエハを吸着する真空吸着力を無段階
に変化させることが可能である。
【００３４】半導体露光装置において、ウエハステージ
のウエハチャック１上にウエハを搬送系から供給する
際、ウエハチャック１上にウエハを吸着させるための真
空吸着力を監視しながらウエハチャック１にウエハが吸
着しているかどうか判断し、次のシーケンスに進む。こ
の時ウエハチャック１の真空吸着力はウエハステージの
駆動に絶え得る力さえあればよいので低い真空吸着力に
サーボバルブ４０を制御する。
【００３５】ウエハチャック１上にウエハがステージの
駆動に絶え得るだけの真空吸着力で吸着したら、ウエハ
ステージは駆動を開始し、フォーカス位置まで移動す
る。その間に、サーボバルブ４０の制御によって露光時
吸着力に設定されている真空吸着力に変更する。露光時
の真空吸着力は、ウエハの平面度矯正も考えてウエハ供
給回収時に設定されている真空吸着力よりも大きいもの
に設定しておく。
【００３６】本実施の形態によれば、任意のレベルに制
御可能なサーボバルブを設置することにより、シーケン
ス上で自由に真空吸着力を制御することが可能となり、
バキューム源４の圧力が変動した時の対応が容易であ
る。
【００３７】次に上記説明した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
た原版であるマスクを製作する。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
（組立）は後工程と呼ばれ、ステップ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７）される。
【００３８】図５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
膜を成膜する。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の露光手段
である投影レンズ系によってマスクの回路パターンを縮
小し、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
ーンを形成される。本実施例の製造方法を用いれば、従
来は製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを製造
することができる。
【００３９】
【発明の効果】本発明は上述のとおり構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。
【００４０】ウエハステージのウエハチャック上のウエ
ハを吸着・保持する真空吸着力を少なくとも２段階に可
変にすることにより、各シーケンスに最適な真空吸着力
に設定することができる。これによって、ウエハの吸
着、開放時において最も無駄のない真空吸着力に制御し
て、短時間で吸着、開放確認が可能となり、ウエハハン
ドリングの無駄が軽減され、半導体露光装置のスループ
ットを大幅に向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態による露光装置の基板保持装
置を示すもので、（ａ）は吸着部であるウエハチャック
の構成を示す図、（ｂ）は吸着力可変機構を説明する図
である。
【図２】第２の実施の形態を示す図である。
【図３】第３の実施の形態を示す図である。
【図４】半導体製造プロセスを示すフローチャートであ
る。
【図５】ウエハプロセスを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ ウエハチャック ２ａ、２ｂ 配管 ３ 圧力センサ ４ バキューム源 ５ コントローラ ２０、３０ 吸着力可変機構 ２１ａ、２１ｂ、３１ａ、３１ｂ 吸着ライン ２２、３２ 電磁弁 ２３ａ、２３ｂ、３３ａ、３３ｂ レギュレータ ４０ サーボバルブ

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板を保持する保持面を有する保持盤
    と、該保持盤の前記保持面に真空吸着力を発生させるた
    めの真空吸着力発生部と、該真空吸着力発生部の前記真
    空吸着力を所定のタイミングで少なくとも２段階に変化
    させるための吸着力可変機構を有する基板保持装置。
  2. 【請求項２】 吸着力可変機構が、異なる真空吸着力を
    発生する２系統の吸着ラインと、該２系統の吸着ライン
    を所定のタイミングで交互に真空吸着力発生部に接続す
    る切換手段を備えてい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】 吸着力可変機構が、バキューム源の真空
    圧を異なる真空吸着力に制御する２系統の吸着ライン
    と、該２系統の吸着ラインを所定のタイミングで交互に
    前記バキューム源に接続する切換手段を備えていること
    を特徴とする請求項１記載の基板保持装置。
  4. 【請求項４】 切換手段が電磁弁であることを特徴とす
    る請求項２または３記載の基板保持装置。
  5. 【請求項５】 吸着力可変機構が、バキューム源の真空
    圧を無段階に変化させるサーボバルブを備えていること
    を特徴とする請求項１記載の基板保持装置。
  6. 【請求項６】 真空吸着力発生部の真空吸着力によって
    基板を保持盤上に吸着・保持し、フォーカス位置へ移動
    させる基板供給工程と、前記保持盤に吸着・保持された
    基板を前記フォーカス位置において露光する露光工程
    と、前記保持盤に吸着・保持された基板を前記フォーカ
    ス位置から離間させる基板回収工程を有し、前記真空吸
    着力発生部に接続された吸着力可変機構によって、前記
    基板供給工程と前記基板回収工程における真空吸着力
    が、前記露光工程における真空吸着力より小さくなるよ
    うに制御することを特徴とする基板保持方法。
  7. 【請求項７】 請求項１ないし５いずれか１項記載の基
    板保持装置と、該基板保持装置によって保持された基板
    を露光する露光手段を有する露光装置。
  8. 【請求項８】 請求項６記載の基板保持方法によって保
    持された基板を露光する露光手段を有する露光装置。
  9. 【請求項９】 請求項７または８記載の露光装置によっ
    てウエハを露光する工程を有するデバイス製造方法。
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