JP2004207399A - 基板保持装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板保持装置は、ウエハチャック1と、ウエハチャック1を支持する支持板2とを備え、ステージ120上に搭載されている。ウエハチャック1の裏面及び支持板2の表面の少なくとも一方には、突出部及び窪み部が形成されている。ウエハチャック1の裏面のクリーニング時は、固定機構110によってウエハチャック1を固定し、ウエハチャック1と支持板2とが接触した状態で、ウエハチャック1と支持板2とを相対的に移動させる。これにより、ウエハチャック1と支持板2との間の異物が窪み部に移動して、ウエハチャック1と支持板2との接触部がクリーニングされる。
【選択図】図5
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板保持装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、半導体デバイス等のデバイスの微細化、高集積化が進むにつれて、リソグラフィー工程において回路パターン等のパターンを転写する露光装置の解像力の更なる向上が求められている。露光装置の解像力は、投影レンズの開口数を増加させることによって向上させることができる。しかし、開口数の増加に伴って焦点深度が減少するため、ウエハ等の基板を投影光学系の像面に対してより高精度に位置決めする必要がある。
【0003】
ウエハ等の基板は、吸着機構を有する基板チャック上に載置される。基板チャックは、6軸駆動テーブル等の基板ステージ上に搭載された支持板によって支持される。基板ステージを投影レンズ系の光軸に沿った方向(すなわちZ方向)に微動させることによって、基板の表面を投影系の焦点位置に位置決めすることができる。基板に接触する基板チャックの表面は高い平面度を有し、基板は、基板チャックに吸着されることにより、平面度が矯正される。
【0004】
基板は、基板とそれを支持する基板チャックとの間にゴミ等の異物が存在するとその表面の平面度が悪くなる他、基板チャックの表面(基板保持面)の平面度の影響を受ける。そして、基板チャックの表面の平面度は、基板チャックとそれを支持する支持板との間にゴミ等の異物が存在すると悪くなる。そこで、露光時にデフォーカスすることがないように、すなわち、異物の影響を最小化するように、基板は、点接触で基板チャック上に保持される。また、基板チャックが支持板の平面度の影響を受けないようにするとともに基板チャックと支持板との間の異物の影響を受けないようにするために、基板チャックは高い剛性を有するように作製される。さらに、特許文献1(特開平6−196381号公報)には、支持板と基板チャックをそれぞれ点接触で支持し、基板と同様にゴミ等によって基板チャックの平面度が損なわれることを防止した装置が開示されている。
【0005】
【特許文献1】特開平6−196381号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のように、基板チャックの平面度を高めるために、基板チャックに高い剛性を持たせようとすると、基板チャックの重量が大きくなる。
【0006】
一方、スループットを向上させるべくステージの駆動スピードは高速化の一途をたどっている。ステージの駆動時には、ステージの加速度と重量に比例した反力が発生する。このような反力によって励起される振動を抑えることが、高い精度を要求される露光装置において重要な問題となる。したがって、振動を励起するステージ駆動時の反力を可能な限り小さくするために、可動部分の重量を可能な限り小さくすることが望ましい。しかし、基板サイズの大型化に伴って基板チャック及びステージの重量は益々増加している。
【0007】
本発明は、上記の課題認識に基づいてなされたものであり、例えば、基板チャックの軽量化が容易でありながら基板を高い平面度で支持することができる基板保持装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る基板保持装置は、基板を吸着保持する基板チャックと、
前記基板チャックを支持する支持部材と、前記基板チャックと前記支持部材とが実質的に接触した状態で前記基板チャックと前記支持部材とを相対的に運動させる機構とを備えることを特徴とする。
【0009】
ここで、本発明の好適な実施の形態によれば、前記基板チャック及び前記支持部材の少なくとも一方が、突出部及び窪み部を有する面を有することが好ましい。或いは、前記基板チャック及び前記支持部材の各々が、突出部及び窪み部を有する面を有することも好ましい。前記突出部は、例えばピンを含みうる。或いは、前記突出部は、例えば格子状の構造を有しうる。
【0010】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記機構は、前記基板チャックと前記支持部材とを相対的に運動させた後に、前記基板チャックと前記支持部材とが実質的に接触した状態で前記基板チャック及び前記支持部材を所定位置に移動させるように構成されることが好ましい。ここで、前記所定位置は、例えば、前記基板チャックによって吸着保持されうる基板を処理するための位置(例えば、露光位置)である。
【0011】
或いは、前記基板保持装置は、前記機構が前記基板チャックと前記支持部材とを相対的に運動させた後に、前記基板チャックと前記支持部材とが実質的に接触した状態で前記基板チャック及び前記支持部材が所定位置に移動されるように構成されてもよい。ここで、前記所定位置は、例えば、前記基板チャックによって吸着保持されうる基板を処理するための位置(例えば、露光位置)である。
【0012】
或いは、前記基板保持装置は、前記機構が前記基板チャックと前記支持部材とを相対的に運動させた後に、前記基板チャックが前記支持部材に固定されるように構成されてもよい。
【0013】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記基板チャックと前記支持部材とが接触する領域が前記機構による相対的な運動によってクリーニングされるように、前記機構が構成されることが好ましい。
【0014】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記基板チャックは、基板を吸着保持するための保持面を有し、前記基板保持装置は、前記保持面をクリーニングするクリーニング機構を更に備えることが好ましい。
【0015】
本発明の他の側面に係る基板保持装置は、基板を吸着保持する保持面と裏面とを有する基板チャックと、クリーニング部材と、前記基板チャックの裏面と前記クリーニング部材とが実質的に接触した状態で前記基板チャックと前記クリーニング部材とを相対的に運動させる機構とを備えることを特徴とする。
【0016】
本発明の更に他の側面に係る基板保持装置は、基板を吸着保持する基板チャックと、前記基板チャックを支持する支持面を有する支持部材と、クリーニング部材と、前記支持部材の支持面と前記クリーニング部材とが実質的に接触した状態で前記基板支持部材と前記クリーニング部材とを相対的に運動させる機構とを備えることを特徴とする。
【0017】
本発明の露光装置は、上記の基板保持装置と、前記基板保持装置の基板チャックに載置された基板にパターンを投影する投影系とを備えて構成されうる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を説明する。
【0019】
まず、本発明を適用可能な基板保持装置の第1の構成例を説明する。基板保持装置は、ウエハチャック(基板チャック)及びそれを支持する支持板を備える。図1は、第1の構成例の基板保持装置のウエハチャック及び支持板の構成を概略的に示す図であり、(a)は断面図、(b)は支持板に面する部分を上向きにして見たウエハチャックの斜視図である。
【0020】
ウエハ(基板)Wを吸着して保持するウエハチャック1は、支持板2上に搭載され、支持板2によって下方から支持される。ウエハチャック1は、ウエハWに面する第1面(表面或いは基板保持面)1aと、支持板2に面する第2面(裏面)1bとを有する。
【0021】
図1(b)に示すように、ウエハチャック1の第2面1bは、1又は複数の突出部として複数のピン状の突起3を有する。各突起3は、円筒形状を有し、その直径は、例えば0.5mmとされ、高さは、例えば0.3mmとされうる。複数の突起3の頂部面は、高い平面度を有するように仕上げられており、ウエハチャック1が支持板2上に搭載されたときに、各突起3の頂部面が支持板2の支持面2aに密着し、ウエハチャック1が支持板2の支持面2aに対して平行に支持される。
【0022】
ウエハチャック1の第2面(裏面)1bに設けられる突起3の数及び各突起3の頂部面の寸法は、ウエハチャック1を支持板2上に搭載したときに、ウエハチャック1が支持板2の支持面2aに平行に支持されるとともに、各突起3と支持板2の間にゴミ等の異物が挟まれる確率が許容値に収まるように決定されうる。ここで、ウエハチャック1の第2面1bに突起3を設ける替わりに、これと同様の突出部分を支持板2の支持面2aに設けてもよい。或いは、ウエハチャック1と支持板2の双方に1又は複数の突出部を設けることもできる。
【0023】
次いで、第1の構成例として例示的に挙げたウエハチャック1を支持板2上に搭載する際に、ウエハチャック1と支持板2との間に挟まりうるゴミ等の異物を除去する方法を説明する。
【0024】
この実施の形態では、ウエハチャック1の第2面(裏面)1bと支持板2の支持面2aとを実質的に接触させた状態で、ウエハチャック1と支持板2とを相対的に移動させることにより、ウエハチャック1の第2面(裏面)1b及び支持板2の突起3の表面との間に存在する異物を支持板2に形成された突起部3の間(突起部と突起部との間)の窪み部に移動させる。これにより、ウエハチャック1の第2面1b及び支持板2の突出部8の表面との間に存在しうる異物を除去(クリーニング)し、ウエハチャック1の第2面1bと支持板2の突起3の表面とを完全に密着させることができる。なお、上記の「実質的な接触」は、ウエハチャック1の第2面1bと支持板2の突起3の表面とが完全に接触する状態の他、ウエハチャック1と支持板2との相対移動によってウエハチャック1の第2面1bと支持板2の突起3との間の異物を突起3間の窪み部に移動させることができる程度に小さい隙間がウエハチャック1の第2面1bと支持板2の突起3との間に存在する状態をも含む。
【0025】
ウエハチャック1と支持板2との間の相対的な移動は、例えば、円運動(例えば、半径1mm程度の円運動)等の回転運動によるものでもよいし、直線的な反復運動によるものでも良いし、高周波振動によるものでもよい。
【0026】
このようなクリーニング方法によれば、ウエハチャック1の剛性が低い場合においても、ウエハチャック1の第2面1bと支持板2の突起3との間に存在しうる異物を除去することができるため、ウエハチャック1の平面度を高くすることができる。このようなウエハチャック1の剛性に対する要求の緩和は、ウエハチャック1の軽量化に貢献する。
【0027】
上記の説明では、ウエハチャック1と支持板2とを相対的に移動させるが、異物のクリーニング効果は、ウエハチャック1及び/又は支持板2を他の部材(クリーニング部材)に実質的に接触させて、ウエハチャック1及び/又は支持板2を当該他の部材(クリーニング部材)に対して相対的に移動させることによっても達成されうる。ただし、この場合は、クリーニングの後にウエハチャック1を支持板2に装着する必要があり、その際にウエハチャック1と支持板2との間に異物が進入する可能性がある。
【0028】
図2〜図4は、第2の構成例としての基板保持装置の構成を概略的に示す図である。基板保持装置は、ウエハチャック(基板チャック)及び支持板の構成を備える。ここで、図2は、ウエハチャック1の第2面1bすなわち裏面(支持板2に面する面)のパターンの一部、図3は支持板2の表面(ウエハチャック1に面する支持面)のパターンの一部をそれぞれ拡大して示した図である。また、図4は、ウエハチャック1の第2面1bのパターンと支持板2の支持面2aのパターンとの位置関係を示す図である。
【0029】
第1の構成例と同様に、ウエハ(基板)Wを吸着して保持するウエハチャック1は、支持板2上に搭載され、支持板2によって下方から支持される。ウエハチャック1は、ウエハWに面する第1面(表面)1aと、支持板2に面する第2面(裏面)1bとを有する。
【0030】
図2に示すように、ウエハチャック1の第2面1bには、格子状の突出部5及び窪み部4が形成されている。窪み部4は、突出部4の表面より所定距離(例えば、5mm)だけ窪んでいる。
【0031】
また、図3に示すように、支持板2の支持面(表面)2aには、格子状の突出部8及び窪み部7が形成されている。窪み部7は、突出部8の表面より所定距離(例えば、5mm)だけ窪んでいる。
【0032】
図4には、支持板2にウエハチャック1が装着された状態におけるウエハチャック1に形成された格子状の突出部5と支持板2に形成された格子状の突出部8との寸法及び位置の関係を示す目的で、両突出部5、8が重ねて示されている。図4に示すように、ウエハチャック1に形成された格子状の突出部5を構成する行及び列と支持板2に形成された格子状の突出部8を構成する行及び列とは、互いに45度の角度で配置されている。また、ウエハチャック1に形成された格子状の突出部5における交差部(行と列とが交差する部分)5Cと支持板2に形成された格子状の突出部8における交差部8Cとが接触する。図4中の”6”は、ウエハチャック1の交差部5Cと支持板2の交差部8Cとの接触部分の1つを示している。接触部分6の面積及び形状は任意であるが、図4に示す例においては、接触部分6は、例えば1mm角程度の領域である。また、図4に示す例においては、ウエハチャック1は、全ての交差部5Cが支持板2の該当する交差部8Cに接触し、一方、支持板2は、全ての交差部8Cのうちの1つおきの交差部8Cがウエハチャック1の該当する交差部5Cに接触する。
【0033】
次いで、第2の構成例として例示的に挙げたウエハチャック1を支持板2上に搭載する際に、ウエハチャック1と支持板2との間に挟まりうるゴミ等の異物を除去する方法を説明する。
【0034】
この実施の形態では、ウエハチャック1の第2面(裏面)1bと支持板2の支持面2aとを実質的に接触させた状態で、ウエハチャック1と支持板2とを相対的に移動させることにより、ウエハチャック1の突出部5の表面及び支持板2の突出部8の表面に存在する異物をウエハチャック1の窪み部4又は支持板2の窪み部7に移動させる。これにより、突出部5と突出部8との間すなわち接触部分6に存在しうる異物を除去(クリーニング)し、突出部5と突出部8とを完全に密着させることができる。なお、上記の「実質的な接触」は、ウエハチャック1の突出部5と支持板2の突出部8とが完全に接触する状態の他、ウエハチャック1と支持板2との間の相対移動によって突出部5及び突出部8上の異物を窪み部4又は窪み部7に移動させることができる程度に小さい隙間が突出部5と突出部8との間に存在する状態をも含む。
【0035】
ウエハチャック1と支持板2との間の相対的な移動は、例えば、円運動(例えば、半径1mm程度の円運動)等の回転運動によるものでもよいし、直線的な反復運動によるものでも良いし、高周波振動によるものでもよい。
【0036】
このようなクリーニング方法によれば、ウエハチャック1の剛性が低い場合においても、ウエハチャック1の突出部5と支持板2の突出部8との間に存在しうる異物を除去することができるため、ウエハチャック1の平面度を高くすることができる。このようなウエハチャック1の剛性に対する要求の緩和は、ウエハチャック1の軽量化に貢献する。
【0037】
上記の説明では、ウエハチャック1と支持板2とを相対的に移動させるが、異物のクリーニング効果は、ウエハチャック1及び/又は支持板2を他の部材(クリーニング部材)に実質的に接触させて、ウエハチャック1及び/又は支持板2を当該他の部材(クリーニング部材)に対して相対的に移動させることによっても達成されうる。ただし、この場合は、クリーニングの後にウエハチャック1を支持板2に装着する必要があり、その際にウエハチャック1と支持板2との間に異物が進入する可能性がある。
【0038】
次いで、図5を参照しながらウエハチャック1と支持板2とを相対的に移動させる相対移動機構を組み込んだ露光装置の構成例を説明する。なお、この相対移動機構は、ウエハチャック1を他の部材に対して相対的に移動させる機構又は支持板2を他の部材に対して相対的に移動させる機構として把握することもできる。
【0039】
図5は、本発明の好適な実施の形態の露光装置の概略構成を示す図である。本発明の好適な実施の形態の露光装置100は、相対移動機構以外については一般的な露光装置と同様の構成とすることができる。露光装置100は、例えば、レチクル(原版)Rを保持するレチクルステージ(原版ステージ)140、レチクルRを照明する照明系150、レチクルRのパターンをウエハ(基板)Wに投影する投影系101、投影系101を支持する支持構造体102を備えている。また、露光装置100は、前述の構成として、ウエハWを保持するウエハチャック1、ウエハチャック1を支持する支持板2を備えている。支持板2は、例えば、ステージ120上に搭載され、ステージ120は、例えば、リニアモータ等のアクチュエータ(駆動機構)121によってステージ定盤130上で水平方向(X、Y方向)に駆動される。
【0040】
この実施の形態では、相対移動機構は、相対移動によるクリーニング時にウエハチャック1を固定する固定機構110と、ステージ120を駆動するアクチュエータ121等により構成されている。
【0041】
相対移動によるクリーニングに先立って、まず、ステージ120が固定機構110の下方位置まで水平に駆動される(なお、ウエハチャック1上にはウエハを置かない)。次いで、固定機構110によってウエハチャック1の水平方向の位置を規制する。具体的には、昇降機構114によって駆動軸111を下方に移動させることによって固定部材112を下方に移動させる。固定部材112には、例えば規制部材113が設けられており、この規制部材113によってウエハチャック1の水平方向の移動を規制することができる。このような規制部材113に代えて、又は、加えて、ウエハチャック1を吸着する機構(例えば、真空吸着機構)を固定部材112に設けてもよい。
【0042】
次いで、ウエハチャック1が固定され、かつ、ウエハチャック1と支持板2とが実質的に接触した状態で、アクチュエータ121によってステージ120を駆動することにより、ウエハチャック1と支持板2とを摺動或いは相対移動させる。相対移動は、例えば、円運動等の回転運動を含んでもよいし、反復的な直線運動を含んでもよいし、高周波振動を含んでもよい。このような相対移動によって、ウエハチャック1と支持板2との接触部(例えば、裏面1bと突起3、又は、突出部5と突出部8)における異物を窪み部に移動させ、接触部の異物を除去(クリーニング)することができる。
【0043】
このような相対移動(クリーニング)の際に、ウエハチャック1に対して鉛直下方に接触的に圧力を加えてウエハチャック1を支持板2に押しつけてもよいし、ウエハチャック1の自重によりウエハチャック1を支持板2に押しつけてもよいし、ウエハチャック1を固定機構112によって支持することによりウエハチャック1が支持板2に押しつけられないようにしてもよい。
【0044】
ウエハチャック1と支持板2との相対移動は、支持板2を固定し(例えば、ステージ120がエアー浮上ステージである場合は、例えばエアー浮上を停止する)、ウエハチャック1を駆動することによって行ってもよいし、ウエハチャック1と支持板2の双方を駆動しながら行ってもよい。
【0045】
このようにしてウエハチャック1の第2面(裏面)1bと支持板2との間のクリーニングが完了した後は、ウエハチャック1をそのまま支持板2上の所定位置に固定することができる。
【0046】
このようなウエハチャック1の第2面(裏面)1bのクリーニングに併せて、ウエハチャック1の第1面(表面)1aのクリーニングを実施することが望ましい。
【0047】
ウエハチャック1の第1面(表面)1aは、例えば、ウェハレジストが付着しうる。また、ウエハチャック1の第1面(表面)1a、例えばピンチャックに、搬送系から進入する異物が付着し、これがウエハの面精度を悪化させうる。そこで、ウエハチャック1の第1面(表面)1aについてもクリーニングを実施することが望ましい。これは、例えば、固定機構112がウエハチャック1に接触する面にクリーニングプレートを設け、該クリーニングプレートをウエハチャック1に対して相対的に移動させることにより実施しうる。より具体的には、図5に示す構成において、ウエハチャック1の第1面及び第2面の双方のクリーニングを実施するためには、ウエハチャック1の第1面(表面)1aのクリーニング時は、規制部材113によるウエハチャック1の規制を解除(例えば、規制部材113を移動させる)するとともにウエハチャック1を支持板2に固定した状態でアクチュエータ121によってステージ120(ウエハチャック1及び支持板2)を移動させることより、ウエハチャック1の第1面をクリーニングすることができる。
【0048】
この際、ウエハチャック1に対して鉛直下方に接触的に圧力を加えてウエハチャック1を支持板2に押しつけてもよいし、ウエハチャック1の自重によりウエハチャック1を支持板2に押しつけてもよいし、ウエハチャック1を固定機構112によって支持することによりウエハチャック1が支持板2に押しつけられないようにしてもよい。
【0049】
典型的には、ウエハチャック1の表面クリーニングは、露光シーケンスの繰り返しを通してウエハチャック1に付着したレジスト等を表面(ウエハとの接触面)から取り除くために、露光シーケンスとは別に、表面の付着物が吸着後のウエハの平面度に対して悪影響を与えるときに実施されうる。一方、ウエハチャック1の裏面クリーニングは、ウエハチャック1を洗浄(例えば、超音波洗浄)するためにウエハチャック1を支持板2から取り外した場合や、新しいウエハチャック1を支持板1上に装着した場合に実施されうる。裏面クリーニングの後は、ウエハチャック1の裏面が露光装置内の雰囲気にさらされることは無いので、裏面をクリーンな状態に維持することができる。基本的には、裏面クリーニングは、ウエハチャックを支持板から取り外さない限り不要である。
【0050】
【発明の効果】
本発明の基板保持装置によれば、例えば、基板チャックの軽量化が容易でありながら基板を高い平面度で支持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の構成例の基板保持装置のウエハチャック及び支持板の構成を概略的に示す図である。
【図2】第2の構成例としての基板保持装置を構成するウエハチャックの裏面のパターンを示す図である。
【図3】第2の構成例としての基板保持装置を構成する支持板の表面のパターンを示す図である。
【図4】ウエハチャックの裏面のパターンと支持板の表面のパターンとの位置関係を示す図である。
【図5】本発明の好適な実施の形態の露光装置の概略構成を示す図である。
Claims (1)
- 基板保持装置であって、
基板を吸着保持する基板チャックと、
前記基板チャックを支持する支持部材と、
前記基板チャックと前記支持部材とが実質的に接触した状態で前記基板チャックと前記支持部材とを相対的に運動させる機構と、
を備えることを特徴とする基板保持装置。
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