JP2003051535A - 基板保持装置、露光装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リフトピンが水平方向に移動するため貫通穴
が大きい場合であっても、大気開放しているリフトピン
用の貫通穴からウエハ吸着領域への空気漏れを防ぐこと
ができる。 【解決手段】 本発明の基板保持装置は、負圧を利用し
て基板を保持する保持面（１４）を有する基板保持部
（１１）と、該基板保持部に対して昇降方向および該保
持面と平行な方向に相対的に移動可能なリフトピン（２
１）と、該リフトピンと該基板保持部との間をシールす
るシール機構（３１）とを有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被加工物である基
板を保持する基板保持装置に関し、特に半導体製造装
置、液晶基板製造装置、光通信デバイス製造装置、磁気
ヘッド製造装置およびマイクロマシン製造等に用いられ
る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およびデバイス製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子製造に用いられる縮小投影露
光装置において、素子の微細化・高集積化に対応するた
め、レンズの高ＮＡ化が進められている。しかし、高Ｎ
Ａ化は、解像力を維持するために有効な焦点深度を減少
させることとなる。そこで、高ＮＡ化に伴い、実用深度
を確保するため、基板の平面矯正などの手段を講じる必
要がある。

【０００３】基板の平面矯正の手段として、図６に、従
来の基板保持装置を示す。

【０００４】同図において、１０１は、基板としてのウ
エハである。１１１は、基板を平面矯正するウエハチャ
ックである。１１３は、ウエハチャックに設けられた凸
部である。凸部１１３は、ウエハチャックに複数設けら
れており、それぞれの凸部の表面によって基板保持面が
形成されている。１２１は、ウエハチャックにウエハ１
０１を受け渡すためのリフトピンである。リフトピン１
２１は、ウエハチャックに対して相対的に移動可能であ
る。

【０００５】図６の基板保持装置は、凸部によって形成
されるウエハとウエハチャックとの間の空間を排気によ
って負圧とし、負圧による吸引力を利用して基板を保持
面に押し付けて、そりを有する基板を平面矯正するもの
である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図７は、従来の基板保
持装置のリフトピンの周りの概略図である。

【０００７】リフトピン１２１は、ウエハチャック１１
１に対して相対的に移動するため、リフトピン１２１の
移動を許容するように、リフトピン１２１の径よりも大
きい貫通孔１１７がウエハチャック１２１に設けられて
いる。

【０００８】特に、リフトピン１２１に保持されたウエ
ハをウエハチャック１１１に載置するときにウエハの回
転方向のずれを修正する場合、リフトピン１２１はウエ
ハチャック１１１に対して昇降方向だけでなく水平方向
にも相対的に移動するため、リフトピン１２１の水平方
向の移動を許容するだけの貫通穴の径の大きさが必要と
なる。

【０００９】しかし、リフトピン用の貫通穴１１７は、
大気開放されている。そのため、ウエハ１０１のそりが
大きい場合、大気開放されている貫通穴１１７とリフト
ピン１２１との隙間から、ウエハ１０１とウエハチャッ
ク１１１との間の空間に空気が漏れ入り易くなる。そし
て、貫通穴１１７とリフトピン１２１との隙間から空気
が漏れ入ると、排気穴１１５から排気をしても、ウエハ
１０１とウエハチャック１１１との間の空間が十分な負
圧とならないので、ウエハの吸着ができないこととな
る。つまり、従来の基板保持装置では、そりの大きいウ
エハの吸着が困難であった。

【００１０】一方、ウエハのそりは、元々ウエハがそり
を有する場合と、露光プロセスによりそりが生じる場合
とがある。そして、光通信分野において使用される光素
子の製造において、ガラスウエハはプロセスを経るにつ
れ大きなそりを有している。そのため、そりの大きなウ
エハを確実に吸着し、基板を平面矯正するための改善が
必要となってきている。

【００１１】そこで、本発明は、リフトピンが水平方向
に移動するため貫通穴を大きく設ける必要がある場合
に、大気開放しているリフトピン用の貫通穴からウエハ
吸着領域への空気漏れを防ぎ、そりの大きなウエハであ
っても吸着させることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の基板保持装置は、負圧を利用して基板を保
持する保持面を有する基板保持部と、該基板保持部に対
して昇降方向および該保持面と平行な方向に相対的に移
動可能なリフトピンと、該リフトピンと該基板保持部と
の間をシールするシール機構とを有することを特徴とす
る。

【００１３】また、前記シール機構は、前記基板保持部
に対して前記保持面と平行な方向に相対的に移動可能で
あることが望ましい。そして、前記シール機構は、前記
リフトピンが前記平行方向に移動するときに、該リフト
ピンに押されることによって移動することが好ましい。
また、前記シール機構は、平板状の部分を有し、この部
分を上下方向から拘束するようにして前記平行方向に移
動可能に支持されていることが好ましい。

【００１４】また、前記シール機構は、弾性材料を有
し、変形可能であることが望ましい。そして、前記シー
ル機構は、前記リフトピンに固定されていてもよく、ま
たは前記リフトピンに対して摺動可能であってもよい。

【００１５】なお、上記の基板保持装置を用いた露光装
置およびデバイス製造方法も本発明の範疇である。

【００１６】

【発明の実施の形態】＜実施形態１＞ （構成について）図１は、本発明の第１の実施形態の基
板保持装置の概略図であって、リフトピン周りの拡大断
面図である。

【００１７】同図において、１１は、基板を平面矯正す
るウエハチャック（基板保持部）である。１４は、ウエ
ハチャックに設けられる基板保持面である。基板保持面
１４は、例えば前述の凸部（図１では不図示）等によ
り、基板を平面矯正するための平面が形成されている。
１７は、ウエハチャック１１に設けられた貫通穴であ
る。

【００１８】２１は、ウエハチャック１１にウエハを受
け渡すためのリフトピンである。リフトピン２１は、ウ
エハチャック１１に対して相対的に昇降方向および水平
方向に移動可能である。なお、『水平方向』とは、基板
保持面１４と平行な方向をいう。貫通穴１７は、リフト
ピン２１の昇降方向および水平方向の移動を許容するだ
けの径を有している。リフトピン２１を用いた基板の受
渡しについては、後述する。

【００１９】３１は、リフトピンの周りに設けられたシ
ール機構である。シール機構３１は、リフトピン２１の
昇降方向の移動を許容するようにリフトピンの周りに設
けられ、大気開放された貫通穴１７をシールする。ま
た、シール機構３１は、ウエハチャック１１に支持され
る部分が平板状であり、ウエハチャック１１に対して上
下方向から拘束を受けている。これにより、シール機構
３１は、ウエハチャック１１に対して、水平方向に移動
可能に支持されている。

【００２０】（基板の受渡しについて）リフトピン２１
は、ウエハチャック１１の基板保持面から突出した状態
で、不図示の基板搬送装置からウエハを受け取る。リフ
トピン上のウエハは、リフトピンの内部に設けられた排
気孔（不図示）により吸着される。

【００２１】そして、リフトピン２１に保持されたウエ
ハをウエハチャック１１の基板保持面１４に載置する前
に、ウエハチャック１１に対するウエハの回転方向のず
れを修正するため、リフトピン２１をウエハチャックに
対して水平方向に移動させる。なお、図面ではリフトピ
ン２１は１本だけだが、実際にはリフトピン２１は３本
あり、３本のリフトピン２１がウエハチャックに対して
回転方向に移動し、ウエハチャック１１に対するウエハ
の回転方向のずれが修正される。

【００２２】なお、リフトピン２１がウエハチャック１
１に対して水平方向に移動すると、シール機構３１はリ
フトピン２１から水平方向に押されるので、シール機構
３１もウエハチャック１１に対して水平方向に移動す
る。これにより、リフトピン２１がウエハチャック１１
に対して水平方向に移動しても、貫通穴１７はシールさ
れており、貫通穴１７からの空気の流入を防ぐことがで
きる。

【００２３】その後、リフトピン２１を下降させてウエ
ハ１を基板保持面に向かって下降させる。リフトピン２
１の下降中に、ウエハチャック１１に設けられた排気穴
（不図示）から真空排気が行なわれる。なお、シール機
構３１は、リフトピン２１の昇降方向の移動を許容する
ように設けられている。

【００２４】そして、ウエハ１とウエハチャック１１と
の間の空間が真空排気されると、この空間内の圧力が負
圧となり、負圧による吸着力を利用してウエハ１を基板
保持面１４に押し付けてウエハ１の平面矯正がされる。

【００２５】本実施形態によれば、リフトピンの昇降方
向および水平方向の移動中もシール機構が貫通穴をシー
ルすることができ、大気開放された空間からウエハと基
板保持面との間の空間に空気が漏れ入るのを軽減するこ
とができる。これにより、例えウエハのそりが大きい場
合であっても、ウエハとウエハチャックとの間の空間を
十分な負圧とすることができ、ウエハの吸着を行なうこ
とができるので、ウエハを基板保持面に倣って平面矯正
することができる。また、そりの大きいウエハを吸着で
きることは、歩留まりの向上を達成することにもつなが
る。

【００２６】＜実施形態２＞図２は、本発明の第２の実
施形態の基板保持装置の概略図であって、リフトピン周
りの拡大断面図である。同図において、前述の実施形態
と同じ構成要素については、同じ符号を付しており、説
明を省略する。本実施形態では、シール機構の構成が、
前述の実施形態と相違している。

【００２７】シール機構３３は、弾性材料により構成さ
れた部材を有する。シール機構３３の弾性材料として
は、例えばゴムを使用する。リフトピン２１がウエハチ
ャック１１に対して水平方向に移動したとき、シール機
構３３が変形して貫通穴１７をシールし続け、貫通穴１
７からの空気の流入を防ぐことができる。

【００２８】なお、リフトピン２１がウエハチャック１
１に対して昇降方向に移動したときも、シール機構３３
は、変形によって貫通穴１７をシールし続け、隙間を塞
いでいる。ただし、これに限るものではなく、昇降方向
に関しては、シール機構３３は、リフトピン２１との間
で昇降方向に摺動可能であってもよい。つまり、リフト
ピン２１がウエハチャックに対して昇降方向に移動する
間、シール機構３３のシールとしての機能が保たれてい
ればよく、シール機構の内側はリフトピンに固定されて
いても摺動可能であってもよい。

【００２９】本実施形態では、弾性材料を利用すること
によって、リフトピンの昇降方向および水平方向の移動
中もシール機構が貫通穴をシールすることができ、大気
開放された空間からウエハと基板保持面との間の空間に
空気が漏れ入るのを軽減することができる。これによ
り、例えウエハのそりが大きい場合であっても、ウエハ
とウエハチャックとの間の空間を十分な負圧とすること
ができ、ウエハの吸着を行なうことができるので、ウエ
ハを基板面に倣って平面矯正することができる。また、
そりの大きいウエハを吸着できることは、歩留まりの向
上を達成することにもつながる。

【００３０】＜露光装置＞図３は、前述の実施形態の基
板保持装置を適用した縮小投影露光装置の説明図であ
る。

【００３１】５１は、照明光学系である。５２は、パタ
ーンを有するレチクルである。照明光学系５１は、光源
（不図示）からの露光光をレチクル５２に照射する。５
３は、レチクル５２を保持するレチクルチャックであ
る。５４は、レチクルステージである。レチクルステー
ジ５４は、レチクルチャックに保持されたレチクルを移
動させる。５５は、光学素子を有する投影光学系であ
る。５６は、ウエハ５８の焦点位置を検出する面計測手
段である。５７は、ウエハ５８上のアライメントマーク
を検出するオフアクシススコープである。５９は、ウエ
ハを保持するウエハチャックである。ウエハチャック５
９は、前述の基板保持装置によるものが使用される。６
０は、ウエハステージである。ウエハステージ６０は、
ウエハチャック５９に保持されたウエハ５８をＸＹ方向
に移動させる。

【００３２】次に、一般的な露光シーケンスについて説
明する。被露光基板であるウエハが露光装置に自動ある
いは手動によってセッティングされ、露光開始指令によ
り露光装置の露光動作が開始される。１枚目のウエハ
が、不図示の搬送装置によって、ウエハステージ６０上
のウエハチャック５９に搬送される。なお、搬送装置か
らウエハチャック５９へのウエハ５８の受渡しは、前述
のリフトピンを介して行われる。ウエハステージ６０に
載置されたウエハ５８の複数のアライメントマークをオ
フアクシススコープ５７によって検出し、この検出結果
に基づいて、ウエハ５８の倍率・回転・ＸＹずれ量を確
定し、位置補正を行う。ウエハステージ６０は、第１シ
ョットの露光位置にウエハ５８を位置決めし、面計測手
段５６により焦点位置を合せて第１ショットの露光を行
なう。ウエハステージ６０は、第１ショットの露光後、
第２ショットの露光位置にウエハをステップ移動させ、
順次露光を繰り返す。ウエハステージ６０は、最終ショ
ットの露光終了後、ウエハを受渡し位置まで移動させ、
搬送装置に露光したウエハを受け渡し、次のウエハを受
け取る。

【００３３】本実施形態では、前述の実施形態の基板保
持装置をウエハチャックに用いているので、大きいそり
を有するウエハであってもウエハチャックに吸着させる
ことができ、歩留まりを向上させることができる。

【００３４】＜デバイス製造方法＞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。

【００３５】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１４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。

【００３６】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１
５（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、従来は製造が難しかった高集積度のデバ
イスを製造することができる。

【００３７】

【発明の効果】本発明の基板保持装置によれば、リフト
ピンが水平方向に移動するため貫通穴が大きい場合であ
っても、大気開放しているリフトピン用の貫通穴からウ
エハ吸着領域への空気漏れを防ぐことができる。

【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概略図

【図２】本発明の第２実施形態の基板保持装置の概略図

【図３】露光装置の実施形態の説明図

【図４】半導体デバイス製造フロー図

【図５】ウエハプロセスフロー図

【図６】従来の基板保持装置の概略図

【図７】従来の基板保持装置の課題の説明図

【符号の説明】

１ ウエハ １１ ウエハチャック １４ 基板保持面 ２１ リフトピン ３１ 可動部 ３３ バネ ３５ Ｏリング ３７ ラビリンス部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F031 CA02 CA05 HA13 HA33 MA26 MA27 NA05 PA14 PA18 5F046 CC08 CC10 CC11

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 負圧を利用して基板を保持する保持面を
   有する基板保持部と、 該基板保持部に対して昇降方向および該保持面と平行な
   方向に相対的に移動可能なリフトピンと、 該リフトピンと該基板保持部との間をシールするシール
   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】 前記シール機構は、前記基板保持部に対
   して前記保持面と平行な方向に相対的に移動可能である
   ことを特徴とする請求項１に記載の基板保持装置。
3. 【請求項３】 前記シール機構は、前記リフトピンが前
   記平行方向に移動するときに、該リフトピンに押される
   ことによって移動することを特徴とする請求項２に記載
   の基板保持装置。
4. 【請求項４】 前記シール機構は、平板状の部分を有
   し、この部分を上下方向から拘束するようにして前記平
   行方向に移動可能に支持されていることを特徴とする請
   求項２または３に記載の基板保持装置。
5. 【請求項５】 前記シール機構は、弾性材料を有し、変
   形可能であることを特徴とする請求項１に記載の基板保
   持装置。
6. 【請求項６】 前記シール機構は、前記リフトピンに固
   定されていることを特徴とする請求項５に記載の基板保
   持装置。
7. 【請求項７】 前記シール機構は、前記リフトピンに対
   して摺動可能であることを特徴とする請求項５に記載の
   基板保持装置。
8. 【請求項８】 請求項１〜７いずれか１項に記載の基板
   保持装置を有することを特徴とする露光装置。
9. 【請求項９】 基板に感光剤を塗布する工程と、該基板
   を請求項８に記載の露光装置を用いて露光する工程と、
   露光した基板を現像する工程とを有することを特徴とす
   るデバイス製造方法。