JP2005109358A - 基板吸着装置、チャックおよび保持装置ならびにそれらを用いた露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安全且つ、確実に基板を平面矯正し、オーバーレイ精度やスループットの向上を図る。
【解決手段】基板吸着部１０１の形状を、基板を吸着保持する静電吸着機構の第１の突起群１０２と、それよりも各突起の搭載面面積と最小間隔の小さい真空吸着機構の第２の突起群１０３とで構成し、真空吸着で基板を平面矯正し、基板を平面矯正した後に静電吸着して、基板を平面に維持する。平面を保った状態で露光装置の基板処理室へ搬送するよう構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、反った基板でも安全かつ確実に吸着保持するのに好適な基板吸着装置に関し、特に、ＥＵＶ光や荷電粒子線を用いる半導体露光装置等のように真空または減圧雰囲気中で基板を処理する装置に用いて好適な基板吸着装置に関するものである。

半導体デバイスの高密度化および微細化が進み、基板吸着装置は基板をより高精度に吸着保持することが求められている。基板を保持する精度が悪いと、描画パターンや、オーバーレイ精度が悪化してしまう。

ウエハ等の基板の保持方法には、従来から使用されている機械的な保持方法や真空吸着による方法がある。
機械的保持方法はウエハの外周部のみを物理的にクランプする最も単純な方法であり、使用環境による影響を受けにくいという特徴があるが、ウエハ外周部のみを保持するため、ウエハを変形させたり傷を付けるなどの問題がある。
真空吸着による方法は、ウエハの裏面を多数の突起で支持し、ウエハと基板吸着装置の間隙を負圧にすることにより吸着する方法である。この方法は機械的保持方法に比べウエハ全面を吸着するため、ウエハ変形の抑制には有利である。しかし、真空雰囲気中では使用できないため、真空を利用した装置には適用することができない。

一方、静電吸着による方法では静電気を利用して吸着するため、真空や減圧雰囲気中での使用が可能である。このため、エッチャー、ＰＶＤ、ＣＶＤなどの各種デバイス製造プロセスへ適用されている。さらに、露光装置においても電子ビーム露光装置やＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）光露光装置などでは電子ビームやＥＵＶの減衰を防ぐために真空雰囲気中で露光する必要があり、近年では静電吸着によるものが必要不可欠な基板吸着装置と位置付けられている。

また、半導体製造工程で処理されるウエハ等の基板は、必ずしも平坦であるとは限らず、成膜プロセスなどによって、大きく反った形状で流れてくることがある。
従来は真空吸着によりウエハ全面に吸着力を作用させることができ、ウエハの反りを矯正可能であった。しかし、前述したように真空雰囲気内で作動する装置には適用することができない。

一方、静電吸着によるウエハの反りへの対応は真空吸着よりも困難である。それは、基板吸着装置は、ゴミ噛みによる平面度悪化を防ぐためにウエハとの接触面を限定しているのが一般的であるが、静電吸着では、基本的に接触面にて吸着力を発生するためである。

特許文献１では、上記問題に鑑み、静電吸着装置に例えば図５のように縦縞状の電極を設け、各電極に独立に電圧を印加する手段を有し、例えば中央の電極から周辺部の電極へ、または一端の電極からもう一方の一端まで順次電圧を印加することで、反ったウエハを順に基板吸着装置に倣わす方法をとっている。しかし、この方法では上に凸または下に凸の御碗状に反ったウエハであれば平面矯正が可能と考えられるが、それ以外のイレギュラーな形状に反ったウエハに対しては、対応できないという欠点がある。

また、ウエハの平面矯正を行った後は、その状態を維持しながら基板処理室へ搬送する必要がある。特許文献２では、基板処理室外にて基板を静電吸着装置上に吸着し、基板処理室へ搬送する方法を開示している。しかし、この特許文献２では搬送中に静電吸着装置に供給する電圧を一旦中断するため、搬送中に基板の平面矯正が解除されてしまう。基板処理室とは、例えば露光装置であれば露光室である。

特許文献３では、真空吸着機構と静電吸着機構を備えた基板吸着装置を用い、基板処理室外（ロードロック室等）で真空吸着により基板を平面矯正してから静電吸着へ切り替えて基板処理室へ搬送する方法が開示されている。具体的には基板処理室とは別のロードロック室内で、まず基板と基板吸着装置の間隙のみを排気し、基板を真空吸着させた後にチャックに電圧を印加して静電吸着に切り替え、この後基板と基板吸着装置の間隙を大気開放し、真空吸着を解除する。続いて、基板と基板吸着装置を基板処理室内へ搬送するために、ロードロック室を基板処理室と同程度の圧力になるまで真空引きを行う。

このとき、図１１のパッシェンの放電電圧グラフに示される放電発生電圧の低い領域、つまり極小値（Ｖｓ（ＭＩＮ））付近を通過してしまうため、特に基板と電圧が供給されている基板吸着装置間で放電が起こりやすい状態となってしまう。例えば、基板と基板吸着装置との間隙が１００μｍの場合、図１１で示すように７［ｋＰａ］程度の時に放電電圧は３００Ｖの極小値をとるため、間隙の圧力を大気圧（１０１［ｋＰａ］）から、基板処理室の圧力（１［Ｐａ］以下）に圧力を下げると必ず極小値を通過し、放電が起きやすい。基板と基板吸着装置の間隙で放電が発生すると、基板を損傷したり、基板上のデバイスを破壊する可能性がある。さらに、放電に伴い粉塵が発生し、基板ならびに基板吸着装置を汚染する可能性がある。そのため、特許文献３ではロードロックの真空排気時に放電現象が発生しないように、チャックには低電圧を印加している。
しかし、このように静電吸着の電圧を低めに設定（３００Ｖ以下）する場合では、十分な吸着力が得られず、反った基板を確実に平面矯正できない。
特開平６−２０４３２５号公報 特許第２６３３５１６号公報 特開２００３−１４２３９３号公報

上述のように、半導体製造工程、特に微細パターンを加工する露光工程等では、ウエハ等の基板に反りがある場合でも、確実に基板を平面に矯正する必要がある。さらに、製造装置内が真空環境である場合においては、従来の真空吸着機構が使用できないことや、静電吸着機構に放電が起こりやすいことを考慮し、安全かつ確実に基板を平面矯正し、オーバーレイ精度やスループットの向上を図る必要がある。
本発明は、上述の従来例における問題点を解消することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明では、真空吸着機構と静電吸着機構との少なくとも１つを有する基板吸着装置の構成と、ロードロック室等の基板処理室外において基板を平面矯正保持することで、平面を保った状態で露光室等の基板処理室へ搬送できる基板吸着装置および基板矯正装置を発明するに至った。

上記の課題を解決するために、本発明に係る第１の基板吸着装置は、真空吸着機構と静電吸着機構の両者を備える基板吸着装置において、基板載置面の形状として、静電吸着時に十分に基板を吸着保持できる第１の突起群と、それよりも各突起の搭載面面積と最小間隔の小さい、真空吸着時に十分に基板を吸着保持できる第２の突起群を構成した。これにより、例えば真空吸着で基板を平面矯正した後に静電吸着することで、基板を平面に維持することを可能にした。

本発明に係る第２の基板吸着装置は、少なくとも静電吸着機構を備える基板吸着装置において、搬送用と固定時用の２つ以上の給電系統を備えた。これにより、固定時から搬送時または搬送時から固定時に移るときでも静電吸着力を継続することができ、基板を平面矯正した状態を維持することを可能にした。

本発明に係る第３の基板吸着装置は、少なくとも静電吸着機構を備える基板吸着装置において、電極を縦縞状に配列し、それらに独立に電圧を印加する手段を具備し、基板吸着装置の基板吸着部を回転させる機構を備えた。これにより、どのように反った基板であっても平面矯正することを可能にした。

本発明に係る第４の基板吸着装置は、少なくとも真空吸着機構を備える基板吸着装置において、基板吸着装置の基板吸着部に設けられた排気口に真空排気配管を非接触に接続する隔壁を備えた。これにより、真空排気配管による拘束力をなくすことができ、基板吸着部の面精度を悪くすることが無くなった。また、基板吸着部を搬送する場合でも真空排気配管を着脱する必要がなく、簡素な構成とすることが可能になった。

本発明に係る第５の基板吸着装置は、基板周辺および基板と基板吸着部の間隙を同じ圧力に保ちながら一定圧力まで減圧した後に、基板と基板吸着部の間隙のみをさらに減圧して基板を基板吸着部に吸着させ、その後静電吸着を動作させることとした。これにより、放電による基板の損傷を避けることができ、かつ基板を平面矯正することが可能になった。

本発明に係るチャックは、基板を真空吸着および静電吸着するためのチャックであって、前記基板を静電吸着するための複数の第１の突起と、前記複数の第１の突起の間に配された、前記基板を支持するための複数の第２の突起とを備えたことを特徴とする。これにより、例えば真空吸着で基板を平面矯正した後に静電吸着することで、基板を平面に維持することができる。
このチャックは、被搬送中に給電を受けるための端子を備えることができる。これにより、搬送時においても吸着力を継続することができ、基板を平面矯正した状態を維持することができる。

本発明に係る保持装置は、上記のチャックを保持するための保持装置であって、基板を前記チャック上に真空吸着するための排気手段と、前記基板を前記チャック上に静電吸着するための給電手段とを備えたことを特徴とする。これにより、基板を平面矯正した状態のチャックを搬送および固定することができ、例えば、露光装置においては露光室に基板を平面矯正した状態のまま設置することができ、露光精度およびスループットを向上させることができる。

この保持装置において、排気手段はチャックに接触することなくチャックと基板との隙間の排気を行うものを用いることができる。このような排気手段としては例えば、上記第４の基板吸着装置で用いたようなものがある。これにより、排気手段による拘束力をなくして、チャックおよび基板の面精度の劣化を防止することができる。また、チャックを着脱する際に排気用の配管を着脱する必要がなく、構成を簡略にすることができる。
この保持装置において、給電手段は前記隙間の気圧に基づいて給電を行うようにするとよい。これにより、給電状態切り替えのための情報として、チャックが保持装置に正常に固定されたか否かや、基板の雰囲気が静電吸着のための電位により放電を起こさない程度に十分低い気圧になるまで真空引きされたか否か等を確実かつ容易に検出することができる。

本発明によれば、基板の平面矯正を安定化させることができる。

以下、本発明の実施態様を列挙する。
［実施態様１］ 真空吸着機構と静電吸着機構を有する基板吸着部を備える基板吸着装置において、前記基板吸着部は少なくともリング状の縁堤と第１および第２の突起群とを形成された基板載置面を有し、第１の突起群の各突起は第２の突起群の各突起よりも載置面面積および最小間隔が大きいことを特徴とする基板吸着装置。
［実施態様２］ 前記第１の突起群が成す基板載置面の総面積が第２の突起群が成す基板載置面の総面積よりも大きいことを特徴とする実施態様１に記載の基板吸着装置。
［実施態様３］ 前記第１の突起群は主に静電吸着用であり、前記第２の突起群は主に真空吸着用であることを特徴とする実施態様１または２に記載の基板吸着装置。
［実施態様４］ 前記第１の突起群は主に静電吸着時に基板を吸着保持する突起であり、前記第２の突起群は主に真空吸着時に基板のたわみを抑制する突起であることを特徴とする実施態様１〜３のいずれか１つに記載の基板吸着装置。
［実施態様５］ 前記第１および第２の突起群の高さが５０μｍ以上であることを特徴とする実施態様１〜４のいずれか１つに記載の基板吸着装置。

真空吸着時には基板と基板吸着部の基板載置面以外の領域で吸着力が働くため、突起の間隔が広いと基板が下方向に力を受け凹んでしまうが、突起間隔の小さい第２突起群により基板を多点で支持出来るため、基板の変形を十分に小さくすることが可能になる。
また、静電吸着時には基本的に基板と基板吸着部の接触面で基板を吸着保持するため、ある程度の面積が必要となるが、第１突起群の基板載置面の総面積を例えば第２の突起群が成す基板載置面の総面積よりも大きくするというように、静電吸着力が十分に得られるだけの接触面積を確保する。

［実施態様６］ 静電吸着機構を有する基板吸着部を備える基板吸着装置であって、前記基板吸着部に２つ以上の給電端子を持つ静電吸着用電極を有することを特徴とする基板吸着装置。
［実施態様７］ 前記２つ以上の給電端子はそれぞれ別の給電系から電力供給されることを特徴とする実施態様６に記載の基板吸着装置。
［実施態様８］ 前記２つの給電端子は前記基板吸着部移動時用と前記基板吸着部静止時用であることを特徴とする実施態様６または７に記載の基板吸着装置。
［実施態様９］ 前記２つの給電端子は前記基板吸着部を搬送する搬送系から電力供給される給電端子と、チャンバまたはステージから電力供給される給電端子であることを特徴とする実施態様６〜８のいずれか１つに記載の基板吸着装置。
［実施態様１０］ 前記基板吸着部上に基板が載置されている時は前記２つ以上の給電端子を介して前記静電吸着機構に常時通電することを特徴とする実施態様６〜９のいずれか１つに記載の基板吸着装置。

基板吸着部の少なくとも１つの電極に対し、搬送用給電端子と固定時用給電端子を備えることで、それぞれの給電系統から電力供給が可能な構成となり、例えば静止時−搬送時−静止時と基板吸着部が移動していても、常時通電が可能となる。したがって、例えば反った基板等、平面矯正が難しい場合でも、スペースおよび環境的にある程度自由の効くロードロック室等の基板処理室外で平面矯正を行い、平面を維持した状態で基板処理室へ搬送することができる。これにより、確実に基板を平面矯正できることで歩留まりの減少と、基板処理室内での基板吸着工程が減るためスループットの向上を見込むことができる。

［実施態様１１］ 静電吸着機構を有する基板吸着装置において、縞状に配列された複数の静電吸着用電極を有する基板吸着部と、前記複数の電極に独立に電圧を印加する手段と、前記基板吸着部を該基板吸着部で吸着すべき基板と相対的に回転させる機構とを備えることを特徴とする基板吸着装置。
［実施態様１２］ 前記基板吸着部を基板を平面に矯正し得る方向へ回転させることを特徴とする実施態様１１に記載の基板吸着装置。
［実施態様１３］ 前記基板吸着部を水平方向へ回転させることを特徴とする実施態様１１または１２に記載の基板吸着装置。
［実施態様１４］ 前記基板吸着部を該基板吸着部に吸着された基板に所定の処理を施す基板処理室外で回転させることを特徴とする実施態様１１〜１３のいずれか１つに記載の基板吸着装置。

例えば、縞状に配列された複数の静電吸着用電極の一端の電極から他端の電極まで順次電圧を印加すると、反った基板が前記一端から順に基板吸着部に吸着することで基板を平面に矯正することができる。さらに、基板吸着部を回転することで、さまざまな形状に反った基板を矯正することに対応ができる。予め基板の反り形状を計測して基板吸着部の方向を決定してもよいし、一度吸着して平面矯正が不可であれば、その後平面矯正できるまで回転させる方法をとってもよい。

［実施態様１５］ 真空吸着機構を有する基板吸着部と、該基板吸着部に設けられた真空排気口に微小隙間を介して対向する真空排気配管と、前記基板吸着部外部の気体が前記微小隙間から流入するのを防止する隔壁とを備えることを特徴とする基板吸着装置。
このように、真空排気配管と真空吸着部を非接触に真空シールする構成にして、真空排気配管から真空吸着部へ力が伝達しないように構成することにより、再現性の高い基板の平面矯正が可能となる。
［実施態様１６］ 前記隔壁は、前記基板吸着部と接触しない位置に配置され、かつ前記基板吸着部と該隔壁との間の空間を排気する排気機構を備えることを特徴とする実施態様１５に記載の基板吸着装置。
隔壁に真空排気配管を取り囲むような溝部を設け、この溝部を真空ポンプ等で排気する構成にすることで真空シール効果をさらに高めることが可能である。
［実施態様１７］ 前記基板吸着部は搬送可能であることを特徴とする実施態様１５または１６に記載の基板吸着装置。
［実施態様１８］ 前記真空空気配管および隔壁は前記基板吸着部に吸着された基板に所定の処理を施す基板処理室外に備わることを特徴とする実施態様１５〜１７のいずれか１つに記載の基板吸着装置。

［実施態様１９］ 静電吸着機構を有する基板吸着部を備える基板吸着装置において、基板を前記基板吸着部に吸着させる際、該基板周辺および該基板と基板吸着部の間隙を一定圧力まで減圧した後に、該基板と基板吸着部の間隙のみをさらに減圧し、その後、前記静電吸着機構を動作させる制御手段を有することを特徴とする基板吸着装置。
［実施態様２０］ 前記基板吸着部は真空吸着機構を有し、前記制御手段は前記基板周辺の真空引き用配管と前記真空吸着機構の真空吸着用配管とが連通した排気系を備えることを特徴とする実施態様１９に記載の基板吸着装置。
［実施態様２１］ 前記制御手段は、前記基板周辺および前記基板と基板吸着部の間隙の圧力を計測する計測装置を備えることを特徴とする実施態様１９または２０に記載の基板吸着装置。

［実施態様２２］ 前記基板吸着部を３点で支持するベース部材を有することを特徴とする実施態様１〜２１のいずれか１つに記載の基板吸着装置。
［実施態様２３］ 前記ベース部材に対して３点で支持される基板吸着部は、該３点で支持した時の変形状態で、平面加工されたものであることを特徴とする実施態様２２に記載の基板吸着装置。
基板吸着部を３点で支持する場合、基板吸着部の自重変形が生じ、基板載置面の平面度が低下するが、自重変形させたまま平面加工することで、基板載置面の平面度を向上させることが可能である。

［実施態様２４］ 基板を真空吸着および静電吸着するためのチャックであって、前記基板を静電吸着するための複数の第１の突起と、前記複数の第１の突起の間に配された、前記基板を支持するための複数の第２の突起とを備えたことを特徴とするチャック。
［実施態様２５］ 被搬送中に給電を受けるための端子を備えたことを特徴とする実施態様２４に記載のチャック。

［実施態様２６］ 実施態様２４または２５に記載のチャックを保持するための保持装置であって、基板を前記チャック上に真空吸着するための排気手段と、前記基板を前記チャック上に静電吸着するための給電手段とを備えたことを特徴とする保持装置。
［実施態様２７］ 前記排気手段は前記チャックに接触することなく前記チャックと前記基板との隙間の排気を行うことを特徴とする実施態様２６に記載の保持装置。
［実施態様２８］ 前記給電手段は前記隙間の気圧に基づいて給電を行うことを特徴とする実施態様２７に記載の保持装置。

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
［実施例１］
図１および図２は本発明の実施例１に係る基板吸着装置の構成を示す。図１において真空吸着機構と静電吸着機構を有する基板吸着部（チャック）１０１は、主に静電吸着用である突起（第１の突起）１０２と、主に真空吸着用である突起（第２の突起）１０３と、基板と基板吸着部間を真空引きするためのリング状の縁堤１０４と、排気口１０５とを備える。真空吸着用の突起１０３群が成す基板載置面の総面積は静電吸着用の突起１０２群が成す基板載置面の総面積よりも大きくなっている。また、真空吸着用の突起１０３は静電吸着用の突起１０２よりも載置面面積が小さく、かつ間隔が小さい構成とする。また、突起１０２、１０３の高さは５０［μｍ］以上とした。

真空吸着時には基板１０６（図２参照）と基板吸着部１０１の接触面（突起１０２および１０３ならびに縁堤１０４の基板載置面）以外の領域で吸着力が働くため、突起の間隔が広いと基板が下方向に力を受け凹んでしまうが、突起間隔の小さい突起１０３群により基板を多点で支持出来るため、基板の変形を十分に小さくすることが可能になる。このとき、基板の平面度を良好にするため、突起１０３の基板載置面面積と間隔をできるだけ小さくするのが望ましい。

静電吸着時には基本的に基板１０６と基板吸着部１０１との接触面（突起１０２の基板載置面）で基板を吸着保持するため、この接触面はある程度の面積が必要となるが、突起１０２全体で十分な接触面積を確保し、基板全面にわたって吸着力を発生させれば、基板を吸着保持することが可能になる。このとき、静電吸着力が十分に得られるだけの接触面積を確保するため、突起１０２の面積は出来るだけ大きい方が良いが、ゴミ噛み確率の増加による基板平面度悪化を考慮して、適切に設計する必要がある。

以上の構成を採ることにより、真空吸着機構および静電吸着機構の両方を備える基板吸着装置において、どちらかの吸着機構を動作させる場合でも、また両方の吸着機構を動作させても、基板を良好な平面度で基板吸着装置に吸着保持できる。
特に反った基板に対しては、まず真空吸着機構を動作して反りを矯正し、続いて静電吸着機構を起動すれば、真空環境下に移動した場合でも矯正した基板の平面度を維持することができる。

図２は本実施例の基板吸着装置に基板１０６を載置した時の断面を示したものである。基板吸着部１０１の材質は剛性や重量の観点等からＳｉＣ、ＡｌＮ、アルミナ等のセラミックス、また熱膨張の観点からみれば低熱膨張材を母材とすることが好ましい。

前記母材に突起１０２、１０３を形成する方法としては、例えばブラスト加工がある。このとき、図２（Ａ）のように断面積の小さい真空吸着用突起１０３を同面積で深さ５０μｍ以上に掘り下げても良いが、突起の剛性不足が懸念される場合等には図２（Ｂ）のようにある程度掘り下げたところで断面積を広げ、剛性を確保しても良い。

［実施例２］
図３および図４は本発明の実施例２に係る基板吸着装置の構成を示す。実施例２では、少なくとも静電吸着機構を有する基板吸着部（チャック）２０１に、基板吸着部搬送時用の給電端子２０２と基板吸着部固定時（静止時）用の給電端子２０３とを備える構成とした。

図３は基板吸着部２０１が搬送ハンド２０５により搬送されているときの、基板吸着部２０１への給電系統２０６を示している。搬送時の給電端子２０２は基板吸着部固定時用の給電端子２０３とは別の個所に備わっており、電力は搬送ハンド２０５からの給電系統２０６から供給される。搬送ハンド２０５の形状は任意であり、また搬送時用給電端子２０２の配置される個所も任意であるが、例えば図３（Ａ）（Ｂ）のように搬送ハンド２０５が基板吸着部２０１を掴む個所付近に設けた方がケーブルの都合上好ましい。

図４は搬送ハンド２０５とチャック支持台２０７との間のチャック受け渡し時の給電系統を示しており、チャック支持台２０７からの給電系統２０８と搬送ハンド２０５からの給電系統２０６との両方から基板吸着部２０１へ給電可能な状態を示している。チャック支持台２０７は、例えば、露光装置において、基板吸着部２０１が基板処理室としての露光室内で固定される場合は、ステージであり、基板処理室外、例えばロードロック室内で固定される場合は、そこに設けられた支持台に対応する。基板吸着部固定時用の給電端子２０３は、図４（Ａ）のように基板吸着部２０１の側面に配置してもよいし、図４（Ｂ）のように基板吸着部２０１の下面に配置してもよい。あるいは、他の個所に配置しても構わない。

このように、基板吸着部２０１の少なくとも１つの電極に対し、搬送用給電端子２０２と固定時用給電端子２０３を備えることで、それぞれの給電系統２０６および２０８から電力供給が可能な構成となり、例えば固定時−搬送時−固定時と基板吸着部２０１が移動する場合でも、常時通電が可能となる。
また、給電端子は、放電防止や安全面のため、剥き出しではなく、絶縁物で覆う等の処置を施してあることが望ましい。

上記のような構成によって、例えば反った基板等、平面矯正が難しい場合でも、スペースおよび環境的にある程度自由の効くロードロック室等の基板処理室外で平面矯正を行い、平面を維持した状態で基板処理室へ搬送することができる。これにより、確実に基板を平面矯正できることによる歩留まりの改善と、基板処理室内での基板吸着工程が減ることによるスループットの向上とを見込むことができる。

また、この構成の効果をさらに上げるために、基板吸着部２０１の下面には３つの突起を備え、３点支持の構成とするとよい。これによって、基板吸着部の固定位置を移動しても常に同じ支持状態を維持することができるため、基板吸着状態の再現性が良好となり、オーバーレイ精度等を向上することができる。

［実施例３］
図５および図６は本発明の実施例３に係る基板矯正装置の構成を示す。この実施例３では、少なくとも静電吸着機構を備える基板吸着部（チャック）３０１の電極３０２を図５のように縦縞状に配列し、各電極に独立に電圧を印加する手段を設ける。図５では、他の基板載置面の形状を突起３０３とリング状縁堤３０４とで構成しているが、どのような構成であっても構わない。但し、吸着力を確保するため、できるだけ載置面全体に渡って電極を備えた方が好ましい。

さらに、図６に示すようにチャック３０１を回転させるチャック回転機構３１６を設け、縦縞状に配列された電極３０２の方向を任意に変えられるようにした。図６では基板処理室やロードロック室等のチャンバ３１５内のチャック支持台３１１に回転機構３１６を設ける構成をとっているが、回転機構はどのようなものであってもよいし、基板吸着部３０１内に回転機構を設けてもよい。

このような構成において、例えば図５の一端の電極から順次電圧を印加すると、反った基板が端から順に基板吸着部に吸着することで基板を平面に矯正することができる。さらに、基板吸着部を回転することで、さまざまな形状に反った基板を矯正することに対応ができる。予め基板の反り形状を計測して基板吸着部の方向を決定してもよいし、一度吸着して平面矯正が不可であれば、その後平面矯正できるまで回転させる方法をとってもよい。

［実施例４］
図７は本発明の実施例４に係る基板吸着装置の真空吸着配管（排気ラビリンス）構成を示す。図７の構成では、少なくとも真空吸着機構を備える基板吸着部（チャック）４０１において、基板吸着部内部の真空吸着用の排気口４０３に真空排気配管４０４を微小隙間を介して対向させ、基板吸着部と基板とで形成される閉空間の外部の気体が微小隙間から排気口４０３および該閉空間に流入するのを防止する隔壁４０５を設けている。
前記微小隙間の幅は、隙間のコンダクタンスを十分に小さくして気体の流入を防止できる程度（例えば５［μｍ］程度）に設定する。

従来は、真空吸着を行う場合、基板吸着部の底面にＯリングなどのシール部材を押し当てたり、図８に示すように、基板吸着部４０１の排気口４１３に、Ｏリング４１６などのシール部材を介して直接排気配管４１４を接続させたりしていた。図８において４１５は配管接続機構である。これらの構成は、基板吸着部４０１がシール部材を介して排気配管４１４から力を受けてしまうため、基板吸着部４０１に微小な歪が生じてしまう。さらに、シール部材４１６との接続状態によって、基板吸着部４０１に生じる歪は変わってしまうため、基板４０２の平面矯正状態が再現しないことになる。

そこで、本実施例では、図７に示すように、排気配管４０４と真空吸着部４０１との間を非接触に真空シールする構成にして、排気配管４０４から真空吸着部４０１へ力が伝達しないように構成している。これにより、再現性の高い基板の平面矯正が可能となっている。

また、基板吸着部が搬送可能なシステムであれば、基板吸着部４０１をチャック支持台４０６に置くだけで、真空シールが可能となるので、基板吸着部にその都度真空配管を接続する機構や工程を省略できるメリットもある。また、真空配管を通じて基板吸着部にロードロックチャンバ等から伝熱することが無いので、基板吸着部の熱変形を防止するための構成を省略または簡略化することができる。

これらのメリットは、基板吸着部４０１が３点でチャック支持台４０６に支持される構成の場合には特に有効に機能する。基板吸着部４０１を３点で支持する場合、基板吸着部の自重変形が生じ、基板載置面の平面度が低下するが、自重変形させたまま平面加工することで、基板載置面の平面度を向上させることが可能である。加工条件等により自重変形した状態で平面加工することが困難な場合は、適当な外力を与え基板吸着部を自重変形と同等に変形させて平面加工してもよい。

また、もしも非接触隔壁４０５の真空シール効果がさらに求められる場合は、特許第２５８７２２７号公報で開示されているように、隔壁に排気配管４０４を取り囲むような溝部を設け、この溝部を真空ポンプ等で排気する構成にすることで真空シール効果をさらに高めることが可能である。

［実施例５］
図９は本発明の実施例５に係る基板矯正装置の全体構成を示す。同図の基板矯正装置は、静電吸着機構と真空吸着機構とをもつ基板吸着部（チャック）５０１と、静電吸着機構を動作させる給電系統５０７と、真空吸着機構を動作させるため基板吸着部５０１に設けられた排気口５０３と、基板５０２と基板吸着部５０１との間隙およびロードロック室５１１内を排気するための真空ポンプ５１６と、真空ポンプ５１６からロードロック室５１１に連通する配管のバルブ５１２と、排気口５０３に連通する配管のバルブ５１３と、基板と基板吸着部との間隙およびロードロック室５１１のそれぞれの圧力を計測する圧力計５１４および５１５と、バルブ５１２、５１３および真空ポンプ５１６を制御する制御器５１７によって主に構成される。

上記の構成の動作を示すフローチャートを図１０に示す。まず、ロードロック室５１１内の基板吸着部５０１上に基板５０２が搬送される。次にバルブ５１２および５１３を開き真空ポンプ５１６を作動させ、ロードロック室５１１の圧力、および基板５０２と基板吸着部５０１との間隙の圧力を適切な圧力まで同時に減圧する。このときの圧力は基板５０２を真空吸着するときに必要な差圧分とする。例えば、ある基板吸着部５０１において基板５０２を真空吸着する際の適切な差圧が３０［ｋＰａ］とすれば、全体を３０［ｋＰａ］にまで減圧する。続いてロードロック室用バルブ５１２を閉め、基板５０２と基板吸着部５０１との間隙のみを真空引きし、基板５０２を真空吸着する。基板５０２と基板吸着部５０１との間隙の圧力が、図１１のパッシェンの放電電位グラフの極小値を通過し、放電が起こりにくい（放電電位が十分に高い）圧力（例えば１００Ｐａ程度）まで低下したことを確認し、給電系統５０７により静電吸着機構を動作させ、基板５０２を基板吸着部５０１上に静電吸着する。

次にバルブ５１３を閉めて基板５０２と基板吸着部５０１の間隙に空気が逆流しないようにして、バルブ５１２を開け、ロードロック室５１１を真空引きする。このとき、気体の漏れ等で基板５０２と基板吸着部５０１との間隙の圧力が一定に保てない場合は、別途専用の真空ポンプを設けて圧力を一定に保つほうが良い。ロードロック室５１１の圧力が図１１のパッシェンの放電電位グラフの極小値を通過し、放電が起こりにくい（放電電位が十分に高い）圧力まで低下したことを確認し（自然に基板５０２の真空吸着が解除される）、バルブ５１３を開け、全体が基板処理室と同程度の圧力（１Ｐａ以下）になるまで真空引きする。これら一連の動作により、チャックに平面矯正が可能な高い電圧を印加しても基板５０２と基板吸着部５０１の間隙での放電が起こることは無くなる。
その後、基板５０２および基板吸着部５０１を基板処理室（不図示）へ搬送し、基板５０１の処理動作に移る。このとき、実施例２で説明した構成を適用し、図９の固定時用給電端子５０８と搬送時用給電端子５０９のように、２つ以上の給電系統を構成することで、基板処理室に基板５０２を平面矯正した状態で搬送できる。

また、実施例１で示した基板吸着装置の基板載置面の構成を適用することで、真空吸着力および静電吸着力のどちらか、もしくは両方機能させても、基板を良好な平面矯正状態にすることが出来る。
また、実施例４で示した構成を適用し、ロードロック室内に隔壁５０５を備え、真空排気配管５０４を非接触に排気口５０４と接続することで、搬送されてくる基板吸着部にその都度真空配管を接続する機構や工程を省略できる。基板吸着部への熱外乱の遮断効果や、配管による拘束がないため、ロードロック室と基板処理室での基板吸着部に対する拘束条件を等しくすることができ、再現性の高い平面矯正状態を得ることが可能である。この構成は、基板吸着部５０１が、チャック支持台５１０に対して、３点で支持される場合には特に有効な構成である。これによって、基板吸着部は常に同じ３点支持状態を維持することができるため、基板吸着状態の再現性が良好となり、オーバーレイ精度等を向上することができる。

以上のような基板および基板吸着装置の吸着および搬送フローによって、放電による基板や基板吸着装置の損傷を避けながら、基板を再現性良く平面に矯正するとともに、その状態を確実に維持しつつ基板処理室に搬送することが出来る。

上述した各実施例の構成により、基板を、確実に平面矯正でき、放電による基板や基板吸着装置の損傷を避けながら、その平面を保った状態で、基板処理室へ搬送することができる。よって、当該基板吸着装置またはチャックおよび保持装置を備えた露光装置等のデバイス製造装置においては、スループット、基板位置決め精度、露光工程におけるオーバーレイ精度等を向上することができた。

［実施例６］
次に上記説明した基板吸着装置を適用した露光装置を利用したデバイスの生産方法の実施例を説明する。
図１２は微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造のフローを示す。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う。ステップ２（ＥＢデータ変換）では設計した回路パターンに基づいて露光装置の露光制御データを作成する。一方、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、上記用意した露光制御データが入力された露光装置とウエハを用いて、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。次のステップ５（組み立て）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。

図１３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半導体デバイスを低コストに製造することができる。

［実施例７］
図１４は、上述の基板吸着装置を備えたデバイス製造用の露光装置を示す。
この露光装置は、半導体集積回路等の半導体デバイスや、マイクロマシン、薄膜磁気ヘッド等の微細なパターンが形成されたデバイスの製造に利用され、原版であるレチクルＲを介して基板としての半導体ウエハＷ上に光源６１からの露光エネルギーとしての露光光（この用語は、可視光、紫外光、ＥＵＶ光、Ｘ線、電子線、荷電粒子線等の総称である）を投影系としての投影レンズ（この用語は、屈折レンズ、反射レンズ、反射屈折レンズシステム、荷電粒子レンズ等の総称である）６２を介して照射することによって、基板上に所望のパターンを形成している。

この露光装置は、定盤５１上にガイド５２とリニアモータ固定子２１を固設している。リニアモータ固定子２１は多相電磁コイルを、リニアモータ可動子１１は永久磁石群を有している。リニアモータ可動子１１を可動部５３として、ステージである可動ガイド５４に接続し、リニアモータＭ１の駆動によって可動ガイド５４を紙面法線方向に移動させる。可動部５３は、定盤５１の上面を基準に静圧軸受５５で、ガイド５２の側面を基準に静圧軸受５６で支持される。
可動ガイド５４を跨ぐようにして配置したステージである移動ステージ５７は静圧軸受５８によって支持されている。この移動ステージ５７は、上記と同様のリニアモータＭ２によって駆動され、可動ガイド５４を基準に移動ステージ５７が紙面左右方向に移動する。移動ステージ５７の動きは、移動ステージ５７に固設したミラー５９および干渉計６０を用いて計測する。

移動ステージ５７に搭載したチャック上に基板であるウエハＷを保持し、光源６１、投影光学系６２によって、原版であるレチクルＲのパターンをウエハＷ上の各領域にステップアンドリピートもしくはステップアンドスキャンで縮小転写する。
なお、上述の基板吸着装置は、マスクを使用せずに半導体ウエハ上に回路パターンを直接描画してレジストを露光するタイプの露光装置にも、同様に適用できる。

本発明の実施例１に係る基板吸着装置の構成を示す図である。 図１の装置の断面構成を示す図である。 本発明の実施例２に係る基板吸着装置の構成を示す図である。 図１の装置を搬送ハンドと固定板上とで受け渡す時の給電系統を示す図である。 本発明の実施例３に係る基板矯正装置における基板吸着装置の構成を示す図である。 本発明の実施例３に係る基板矯正装置の構成を示す図である。 本発明の実施例３に係る基板吸着装置の真空吸着配管構成を示す図である。 従来の真空吸着配管構成を示す図である。 本発明の実施例４に係るロードロック室内基板矯正装置の構成を示す図である。 図９の装置の基板矯正動作を説明するフロー図である。 パッシェンの放電電位の概念図である。 デバイスの製造プロセスのフローを説明する図である。 図１２におけるウエハプロセスを説明する図である。 デバイス製造用の露光装置を示す図である。

符号の説明

１０１ チャック（基板吸着部）
１０２ 主に静電吸着用である突起（第１の突起）
１０３ 主に真空吸着用である突起（第２の突起）
１０４ リング状縁堤
１０５ 排気口
１０６ 基板
２０１ チャック（基板吸着部）
２０２ 搬送用給電端子
２０３ 固定用給電端子
２０４ 基板
２０５ 搬送ハンド
２０６ 搬送ハンドからの給電系統
２０７ チャック支持台
２０８ チャック支持台からの給電系統
３０１ チャック（基板吸着部）
３０２ 縞状電極
３０３ 突起
３０４ 縁堤
３１１ チャック支持台
３１５ ロードロックチャンバ
３１６ 回転機構
４０１ チャック（基板吸着部）
４０２ 基板
４０３ 排気口
４０４ 真空排気配管
４０５ 隔壁
４０６ チャック支持台
４０７ ロードロックチャンバ
４１３ 排気口
４１５ 配管接続機構
４１６ Ｏリング
５０１ チャック（基板吸着部）
５０２ 基板
５０３ 排気口
５０４ 真空排気配管
５０５ 隔壁
５０６ 電極
５０７ 固定用給電系統
５０８ 固定用給電端子
５０９ 搬送用給電端子
５１０ チャック支持台
５１１ ロードロックチャンバ
５１２ ロードロック室バルブ
５１３ 真空吸着バルブ
５１４ ロードロック室圧力計
５１５ 真空吸着圧力計
５１６ 真空ポンプ
５１７ 制御盤

Claims (30)

1. 真空吸着機構と静電吸着機構を有する基板吸着部を備える基板吸着装置において、前記基板吸着部は少なくともリング状の縁堤と第１および第２の突起群とを形成された基板載置面を有し、第１の突起群の各突起は第２の突起群の各突起よりも載置面面積および最小間隔が大きいことを特徴とする基板吸着装置。
2. 前記第１の突起群が成す基板載置面の総面積が第２の突起群が成す基板載置面の総面積よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の基板吸着装置。
3. 前記第１の突起群は主に静電吸着用であり、前記第２の突起群は主に真空吸着用であることを特徴とする請求項１または２に記載の基板吸着装置。
4. 前記第１の突起群は主に静電吸着時に基板を吸着保持する突起であり、前記第２の突起群は主に真空吸着時に基板のたわみを抑制する突起であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の基板吸着装置。
5. 前記第１および第２の突起群の高さが５０μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の基板吸着装置。
6. 静電吸着機構を有する基板吸着部を備える基板吸着装置であって、前記基板吸着部に２つ以上の給電端子を持つ静電吸着用電極を有することを特徴とする基板吸着装置。
7. 前記２つ以上の給電端子はそれぞれ別の給電系から電力供給されることを特徴とする請求項６に記載の基板吸着装置。
8. 前記２つの給電端子は前記基板吸着部移動時用と前記基板吸着部静止時用であることを特徴とする請求項６または７に記載の基板吸着装置。
9. 前記２つの給電端子は前記基板吸着部を搬送する搬送系から電力供給される給電端子と、チャンバまたはステージから電力供給される給電端子であることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１つに記載の基板吸着装置。
10. 前記基板吸着部上に基板が載置されている時は前記２つ以上の給電端子を介して前記静電吸着機構に常時通電することを特徴とする請求項６〜９のいずれか１つに記載の基板吸着装置。
11. 静電吸着機構を有する基板吸着装置において、縞状に配列された複数の静電吸着用電極を有する基板吸着部と、前記複数の電極に独立に電圧を印加する手段と、前記基板吸着部を該基板吸着部で吸着すべき基板と相対的に回転させる機構とを備えることを特徴とする基板吸着装置。
12. 前記基板吸着部を基板を平面に矯正し得る方向へ回転させることを特徴とする請求項１１に記載の基板吸着装置。
13. 前記基板吸着部を水平方向へ回転させることを特徴とする請求項１１または１２に記載の基板吸着装置。
14. 前記基板吸着部を該基板吸着部に吸着された基板に所定の処理を施す基板処理室外で回転させることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１つに記載の基板吸着装置。
15. 真空吸着機構を有する基板吸着部と、該基板吸着部に設けられた真空排気口に微小隙間を介して対向する真空排気配管と、前記基板吸着部外部の気体が前記微小隙間から流入するのを防止する隔壁とを備えることを特徴とする基板吸着装置。
16. 前記隔壁は、前記基板吸着部と接触しない位置に配置され、かつ前記基板吸着部と該隔壁との間の空間を排気する排気機構を備えることを特徴とする請求項１５に記載の基板吸着装置。
17. 前記基板吸着部は搬送可能であることを特徴とする請求項１５または１６に記載の基板吸着装置。
18. 前記真空空気配管および隔壁は前記基板吸着部に吸着された基板に所定の処理を施す基板処理室外に備わることを特徴とする請求項１５〜１７のいずれか１つに記載の基板吸着装置。
19. 静電吸着機構を有する基板吸着部を備える基板吸着装置において、基板を前記基板吸着部に吸着させる際、該基板周辺および該基板と基板吸着部の間隙を一定圧力まで減圧した後に、該基板と基板吸着部の間隙のみをさらに減圧し、その後、前記静電吸着機構を動作させる制御手段を有することを特徴とする基板吸着装置。
20. 前記基板吸着部は真空吸着機構を有し、前記制御手段は前記基板周辺の真空引き用配管と前記真空吸着機構の真空吸着用配管とが連通した排気系を備えることを特徴とする請求項１９に記載の基板吸着装置。
21. 前記制御手段は、前記基板周辺および前記基板と基板吸着部の間隙の圧力を計測する計測装置を備えることを特徴とする請求項１９または２０に記載の基板吸着装置。
22. 前記基板吸着部を３点で支持するベース部材を有することを特徴とする請求項１〜２１のいずれか１つに記載の基板吸着装置。
23. 前記ベース部材に対して３点で支持される基板吸着部は、該３点で支持した時の変形状態で、平面加工されたものであることを特徴とする請求項２２に記載の基板吸着装置。
24. 基板を真空吸着および静電吸着するためのチャックであって、
    前記基板を静電吸着するための複数の第１の突起と、
    前記複数の第１の突起の間に配された、前記基板を支持するための複数の第２の突起と
    を備えたことを特徴とするチャック。
25. 被搬送中に給電を受けるための端子を備えたことを特徴とする請求項２４に記載のチャック。
26. 請求項２４または２５に記載のチャックを保持するための保持装置であって、基板を前記チャック上に真空吸着するための排気手段と、前記基板を前記チャック上に静電吸着するための給電手段とを備えたことを特徴とする保持装置。
27. 前記排気手段は前記チャックに接触することなく前記チャックと前記基板との隙間の排気を行うことを特徴とする請求項２６に記載の保持装置。
28. 前記給電手段は前記隙間の気圧に基づいて給電を行うことを特徴とする請求項２７に記載の保持装置。
29. 請求項１〜２３のいずれか１つに記載の基板吸着装置または請求項２６〜２８のいずれか１つに記載の保持装置を備えたことを特徴とする露光装置。
30. 請求項２９に記載の露光装置を用いてデバイスを製造することを特徴とするデバイス製造方法。

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