JP2007123560A - ウェハチャック及び半導体製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】裏面の状態によらず、ウェハを平坦化することが可能なウェハチャック及び半導体製造方法を提供する。
【解決手段】ウェハ１をその裏面で吸着保持する手段と、前記ウェハ１をその裏面で支持する複数の支持部１１と、前記ウェハ１の平坦度を検出する手段１４と、検出された前記平坦度に基づき、前記支持部１１を夫々上下に制御する手段１２を備える。
【選択図】図１ｂ

Description

本発明は、例えばパターン転写装置などの半導体製造装置において使用されるウェハチャックと、これを用いた半導体製造方法に関するものである。

近年、半導体素子の極微細化、高集積化に伴って半導体製造装置のパターン転写精度が重要になっている。例えば、半導体製造装置である露光装置において、ウェハ上にパターンを転写する場合、パターン転写マスクとウェハとの距離を均一に保つために、ウェハを平坦化するウェハチャックが用いられている（例えば特許文献１参照）。

図５ａ〜ｄに、従来のウェハチャックを示す。図５ａはウェハチャックを上部から見た図、図５ｂはそのＡ−Ａ’間の断面形状、図５ｃはウェハ１を真空吸着した状態を示す図である。図に示すように、ウェハチャックは、ウェハの外周を環状に支える凸状の環状部５０と、その内側に形成されたピン形状の支持部５１からなり、ウェハ１とウェハチャックから形成される空間５４を、真空排気してウェハが吸着される。

しかしながら、支持部５１とウェハ裏面との間に、異物５５や傷などが存在すると、図５ｄに示すようにウェハ１が歪み、局所的なデフォーカスの原因になるという問題があった。
特開平８−３７２２７号公報

本発明は、裏面の状態によらず、ウェハを平坦化することが可能なウェハチャック及び半導体製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明の一態様によれば、ウェハをその裏面で吸着保持する手段と、前記ウェハをその裏面で支持する複数の支持部と、前記ウェハの平坦度を検出する手段と、検出された前記平坦度に基づき、前記支持部を夫々上下に制御する手段を備えることを特徴とするウェハチャックが提供される。

また、本発明の一態様によれば、ウェハをその裏面で吸着保持するとともに、複数の支持部により前記ウェハをその裏面で支持する工程と、前記ウェハの平坦度を検出する工程と、検出された前記平坦度に基づき、前記支持部を夫々上下に制御し、前記ウェハを平坦化する工程と、平坦化された前記ウェハ上に、パターン転写を行なう工程を備えることを特徴とする半導体製造方法が提供される。

本発明の一実施態様によれば、ウェハチャック及び半導体製造方法において、ウェハを裏面の状態によらず平坦化することが可能となる。

以下本発明の実施形態について、図を参照して説明する。

（実施形態１）
図1ａ、ｂに、本実施形態のウェハチャックを示す。尚、図１ａは上部から見た図、図１ｂはそのＡ−Ａ’断面図を示している。

図に示すように、ウェハチャックの外周部には、ウェハ１の外周を支える環状部１０が形成されている。その内側には、ウェハ１を支持するピン形状の支持部１１が複数配置され、夫々の上部或いは下部に、例えば圧電素子（ピエゾ素子）などのアクチュエータ１２とこれを電気的に制御する高さ制御手段（図示せず）が接続されている。そして、ウェハチャック上にウェハ１を載置した状態で、ウェハ１裏面、環状部１０の内壁より形成される空間を負圧とするための真空排気手段（図示せず）が、真空排気ライン１３と接続されている。さらに、ウェハチャックの上方には、ウェハ表面の平坦度を測定する平坦度測定手段１４が設置されている。

このようなウェハチャックにおいて、先ず、環状部１０上にウェハ１を載置し、ウェハ裏面と環状部１０の内壁より形成される空間を、真空排気ライン１３を介して真空排気手段により排気し、負圧とすることにより、環状部１０上にウェハ１を吸着保持する。

次いで、ウェハ１を吸着保持した状態で、ウェハチャック上方に設置された、例えばレーザ測距方式を用いた平坦度測定手段１４により、ウェハ１表面の平坦度を測定する。レーザ測距方式とは、レーザ光線を被測定物に照射し、表面からの反射光を光位置検出用一次元センサで受光し、三角測距方式で変位を測定するものである。また、平坦度とは、ウェハ表面内の位置による垂直方向の変位をいう。

次いで、測定された平坦度に基づき、変位が等しくなるように、例えば圧電素子（ピエゾ素子）などの電気式アクチュエータ１２を用いて、支持部１１を高さ制御手段により上下させ、ウェハ１を平坦化する。このとき、例えば、ウェハ裏面の異物、傷などにより平坦度が損なわれている場合、支持部１１の高さをその差分だけ上下させることにより、歪を緩和することが可能となる。

このように、本実施形態によるウェハチャックを用いることにより、裏面の状態によらずウェハを平坦化することが可能となる。また、ウェハ上にパターンを転写する際に、パターン転写マスクとウェハとの距離を均一に保つことができ、高いパターン転写精度を得ることが可能となる。

（実施形態２）
図２ａ、ｂに、本実施形態のウェハチャックを示す。尚、図２ａは上部から見た図、図２ｂはそのＡ−Ａ’断面図を示している。

図に示すように、ウェハ１を支持する管状の支持部２１が複数配置され、夫々の上部或いは下部に、例えば圧電素子（ピエゾ素子）などのアクチュエータ２２とこれを電気的に制御する高さ制御手段（図示せず）が接続されている。そして、ウェハチャック上にウェハ１を載置した状態で、ウェハ１裏面、支持部２１の内壁より形成される空間を負圧とするための真空排気手段（図示せず）が、真空排気ライン２３と接続されている。さらに、ウェハチャックの上方には、実施形態と同様に、ウェハ表面の平坦度を測定する平坦度測定手段２４が設置されている。

このようなウェハチャックにおいて、先ず、支持部２１上にウェハ１を載置し、ウェハ１裏面と支持部２１の内壁より形成される空間を、真空排気ライン２３を介して真空排気手段により排気し、負圧とすることにより、支持部２１上にウェハ１を吸着保持する。

次いで、ウェハ１を吸着保持した状態で、実施形態１と同様に、平坦度測定手段１４によりウェハ１表面の平坦度を測定する。

次いで、実施形態１と同様に、測定された平坦度に基づき、変位が等しくなるように、アクチュエータ２２を用いて、高さ制御手段により支持部２１を上下させ、ウェハ１を平坦化する。このとき、例えば、ウェハ裏面の異物、傷などにより平坦度が損なわれている場合、支持部２１の高さをその差分だけ上下させることにより、歪を緩和することが可能となる。

このように、本実施形態によるウェハチャックを用いることにより、実施形態１と同様に、裏面の状態によらずウェハを平坦化することが可能となる。また、本実施形態においては、ウェハ１は、支持部上以外の領域が大気圧に開放されているので、ウェハの吸着による歪みを抑えることが可能である。また、実施形態１と同様に、ウェハ上にパターンを転写する際に、パターン転写マスクとウェハとの距離を均一に保つことができ、高いパターン転写精度を得ることが可能となる。

これら実施形態１、２において、ウェハ表面の平坦度を測定する手段として、レーザ測距方式を用いているが、特に限定されるものではなく、例えば、プローブと被測定物が静電容量を形成し、距離の変化により静電容量が変化することを用いて、静電容量−電圧変換回路で距離に比例した電圧を出力させて変位を測定する静電容量方式のような手段を用いてもよい。

（実施形態３）
図３ａ、ｂに、本実施形態のウェハチャックを示す。尚、図３ａは上部から見た図、図３ｂはそのＡ−Ａ’断面図を示している。

図に示すように、実施形態１と同様に、ウェハチャックの外周部には、ウェハ１の外周を支える環状部３０が形成されている。その内側には、ウェハ１を支持するピン形状の支持部３１が複数配置され、夫々の上部或いは下部に、例えば圧電素子（ピエゾ素子）などのアクチュエータ３２とこれを電気的に制御する高さ制御手段（図示せず）が接続されている。さらに、支持部３１の最上部には、例えば圧電素子などの圧力センサ３４が設置されている。そして、ウェハチャック上にウェハ１を載置した状態で、ウェハ１裏面、環状部３０の内壁より形成される空間を負圧とするための真空排気手段（図示せず）が、真空排気ライン３３と接続されている。

このようなウェハチャックにおいて、先ず、実施形態１と同様に、環状部３０上にウェハ１を載置し、ウェハ１裏面と環状部３０の内壁より形成される空間を、真空排気ライン３３を介して真空排気手段により排気し、負圧とすることにより、環状部３０上にウェハ１を吸着保持する。

このとき、支持部３１最上部の圧力センサ３３により、各支持部３１において、ウェハ１裏面と支持部３１との接触圧を検出することにより平坦度を測定する。

次いで、測定された平坦度に基づき、接触圧を等しくするように、実施形態１、２と同様に、アクチュエータ３２を用いて、高さ制御手段により支持部３１を上下させ、ウェハ１を平坦化する。このとき、例えば、ウェハ裏面の異物、傷などにより平坦度が損なわれている場合、支持部３１の高さをその差分だけ上下させることにより、歪を緩和することが可能となる。

このように、本実施形態によるウェハチャックを用いることにより、実施形態１、２と同様に、裏面の状態によらずウェハを平坦化することが可能となる。また、ウェハチャック上方に平坦度測定手段を設ける必要がなく、測定された平坦度の情報をダイレクトに高さ制御手段にフィードバックすることが可能となる。さらに、実施形態１、２と同様に、ウェハ上にパターンを転写する際に、パターン転写マスクとウェハとの距離を均一に保つことができ、高いパターン転写精度を得ることが可能となる。

（実施形態４）
図４ａ、ｂに、本実施形態のウェハチャックを示す。尚、図４ａは上部から見た図、図４ｂはそのＡ−Ａ’断面図を示している。

図に示すように、実施形態２と同様に、ウェハ１を支持する管状の支持部４１が複数配置され、夫々の上部或いは下部に、例えば圧電素子（ピエゾ素子）などのアクチュエータ４２とこれを電気的に制御する高さ制御手段（図示せず）が接続されている。さらに、実施形態３と同様に、支持部４１の最上部には、例えば圧電素子などの圧力センサ４４が設置されている。そして、ウェハチャック上にウェハ１を載置した状態で、ウェハ１裏面、支持部４１の内壁より形成される空間を負圧とするための真空排気手段（図示せず）が、真空排気ライン４３と接続されている。

このようなウェハチャックにおいて、先ず、支持部４１上にウェハ１を載置し、ウェハ１裏面、支持部４１の内壁より形成される空間を、真空排気ライン４３を介して真空排気手段により排気し、負圧とすることにより、支持部４１上にウェハ１を吸着保持する。

このとき、支持部４１最上部の圧力センサ４４により、各支持部４１において、ウェハ１裏面と支持部４１との接触圧を検出することにより平坦度を測定する。

次いで、測定された平坦度に基づき、接触圧を等しくするように、実施形態１〜３と同様に、アクチュエータ４２を用いて、高さ制御手段により支持部４１を上下させ、ウェハ１を平坦化する。このとき、例えば、ウェハ１裏面の異物、傷などにより平坦度が損なわれている場合、支持部４１の高さをその差分だけ上下させることにより、歪を緩和することが可能となる。

このように、本実施形態によるウェハチャックを用いることにより、実施形態１〜３と同様に、裏面の状態によらずウェハを平坦化することが可能となる。また、実施形態２と同様に、ウェハは、支持部上以外の領域が大気圧に開放されているので、ウェハ１の吸着による歪みを抑えることが可能である。また、実施形態３と同様に、ウェハチャック上方に平坦度測定手段を設ける必要がなく、測定された平坦度の情報をダイレクトに高さ制御手段にフィードバックすることが可能となる。また、実施形態１〜３と同様に、ウェハ上にパターンを転写する際に、パターン転写マスクとウェハとの距離を均一に保つことができ、高いパターン転写精度を得ることが可能となる。

尚、これら実施形態において、高さ制御手段としては、圧電素子（ピエゾ素子）を用いた電気的なアクチュエータを用いているが、電気制御に限定されるものではなく、気体もしくは流体を用いた制御方法であってもよい。

また、支持部の形状は、特に限定されるものではなく、円形状の他、楕円状などであってもよい。また、実施形態２、４のように、管状とした際にも、その形状は特に限定されるものではない。

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。その他要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明の一態様によるウェハチャックを示す図。 本発明の一態様によるウェハチャックを示す図。 本発明の一態様によるウェハチャックを示す図。 本発明の一態様によるウェハチャックを示す図。 本発明の一態様によるウェハチャックを示す図。 本発明の一態様によるウェハチャックを示す図。 本発明の一態様によるウェハチャックを示す図。 本発明の一態様によるウェハチャックを示す図。 従来のウェハチャックを示す図。 従来のウェハチャックを示す図。 従来のウェハチャックを示す図。 従来のウェハチャックを示す図。

符号の説明

１…ウェハ
１０、３０…環状部
１１、２１、３１、４１…支持部
１２、２２、３２、４２…アクチュエータ
１３、２３、３３、４３…真空排気ライン
１４、２４…平坦度測定手段
３４、４４…圧力センサ

Claims (5)

1. ウェハをその裏面で吸着保持する手段と、
   前記ウェハをその裏面で支持する複数の支持部と、
   前記ウェハの平坦度を検出する手段と、
   検出された前記平坦度に基づき、前記支持部を夫々上下に制御する手段を備えることを特徴とするウェハチャック。
2. 前記ウェハの平坦度を、前記支持部における前記ウェハとの接触圧として検出する手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のウェハチャック。
3. 前記吸着保持する手段は、
   前記ウェハの外周を支える環状部と、
   前記環状部の内壁と前記ウェハの裏面から形成される空間を負圧にする手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のウェハチャック。
4. 前記支持部は管状であり、
   前記吸着保持する手段は、
   前記支持部の内壁と前記ウェハの裏面から形成される空間を負圧にする手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のウェハチャック。
5. ウェハをその裏面で吸着保持するとともに、複数の支持部により前記ウェハをその裏面で支持する工程と、
   前記ウェハの平坦度を検出する工程と、
   検出された前記平坦度に基づき、前記支持部を夫々上下に制御し、前記ウェハを平坦化する工程と、
   平坦化された前記ウェハ上に、パターン転写を行なう工程を備えることを特徴とする半導体製造方法。

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