JP2007207996A - 基板保持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板を平面精度を向上すると共に、基板の平面精度が向上しても基板が基板保持装置に密着して離れないリンキング現象を抑えた基板保持装置を提供する。
【解決手段】 基板８を支持するための凸部１１を備え、該凸部上に支持される該基板を負圧１２、１３または静電気力による吸引にて吸着保持する基板保持装置９において、前記凸部における基板保持面の表面粗さをＲａ＝０．０１〜０．０３にする。
【効果】リンキング現象に起因したデフォーカスによる素子欠陥をなくし、素子製造の歩留まりを向上させる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、被加工物である基板を把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、磁気ヘッド製造装置及びマイクロマシン製造装置等に好適に用いられる基板保持装置に関する。

超ＬＳＩの高集積化は日々急速に進化している。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。高ＮＡ化によって解像性能は向上するが、ＮＡの増加によって有効な焦点深度は逆に減少する。そこで解像力を維持し、かつ実用深度を確保するために、投影光学系の像面湾曲の軽減や、基板の厚みムラ改善や、基板保持装置の平面精度の向上、また基板の平面矯正などの手段を講じる必要がある。

従来、基板保持装置の平面精度向上のために、基板保持装置の表面パターンや加工方法を工夫してきた。
例えば、特許文献1には、ウエハ保持面をウエハより硬い材質でコーティングし、コーティングの表面をウエハの表面粗さと同等に仕上げたウエハチャックが開示されている。
特開平４−８３３２８号公報

ところで、本発明者は、上述のような厳しい平面精度のためにラップ加工を追い込み過ぎると、保持した基板の平面精度がむしろ悪化する場合があることを見出した。これは、ラップ加工を追い込み過ぎて、基板保持装置の表面粗さを極端に小さくすると、基板が基板保持装置に密着し離れない現象（リンギング現象）を起こす可能性があるからである。
そこで、本発明は、基板と基板保持装置とのリンギング現象を抑えることを課題とする。

上記の課題を解決するために、本発明では、基板保持装置を加工する時点で、基板保持装置の表面粗さを制御する。
すなわち、本発明は、基板を支持するための凸部を備え、その凸部上に支持される該基板を負圧または静電気力による吸引にて吸着保持する基板保持装置において、その表面粗さを実験的に求まったＲａ＝０．０１〜０．０３とすることを特徴とする。

本発明によれば、基板保持装置の表面粗さを規定することにより、基板と基板保持装置のリンギング現象を抑えることが可能になる。したがって、本発明を適用した露光装置では、リンギング現象に起因したデフォーカスによる素子欠陥をなくし、素子製造の歩留まりを向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
＜露光装置の実施形態＞
本発明の実施形態について、基板保持装置を縮小投影露光装置に適用した例を用いて具体的に説明する。なお、下記露光装置の実施形態は一例であり、本発明は周知のあらゆる露光装置の形態に適用されうる。
図１は露光装置の全体概略図である。図１に示すとおり、露光装置においては、露光原板であるレチクル２がレチクルステージ４上に載置され、不図示の光源及び照明光学系１を通して導かれる露光光がレチクル２上に照射される。レチクル２を通った露光光は、縮小投影光学系５によって１／４に縮小され、被加工物である基板としてのシリコンウエハ８上に照射される。このシリコンウエハ８を保持する手段としての基板保持装置を構成するいわゆるウエハチャック９は、基板を水平面内で移動可能なＸＹステージ１０上に載置されている。

露光シーケンスを以下に述べる。
被露光ウエハ８を収納したウエハキャリア（不図示）が露光装置にセッティングされた状態から、露光開始指令により露光装置の動作が開始される。まず、１枚目のウエハ８が搬送システムによってウエハキャリアからＸＹステージ１０上に載置されたウエハチャック９上に送り込まれる。続いて、装置に搭載されたオフアクシススコープ７によってウエハ８上に記されたアライメントマークを複数個検出してウエハの倍率、回転、ＸＹずれ量を確定し、位置補正を行う。ＸＹステージ１０は、搭載したウエハ８の第１ショット位置が露光装置の露光位置に合うようにウエハ８を移動する。面位置計測手段６により合焦後、約０．２秒程度の露光を行い、ウエハ８上の第２ショット位置にウエハ８をステップ移動して順次露光を繰り返す。最終ショットまで同様のシーケンスを繰り返して１枚のウエハ露光処理は完了する。

露光処理が完了したウエハ８は、リフトピン（不図示）によってウエハチャック９から持ち上げられ吸着を解除した状態になり、ウエハチャック９上から図示しない回収搬送ハンドに受け渡される。回収搬送ハンドに受け渡されたウエハ８はウエハキャリアに戻される。

＜基板保持装置の実施形態＞
図２は、本発明の一実施形態に係る基板保持装置の構成を示す概略図である。同図において、８はウエハ、９はウエハ８を保持するウエハチャック、１１はピン状の凸部、１２は吸着孔、１３は真空配管系である。
図３は、図２の基板保持装置の表面粗さを極端に小さくした場合の基板と基板保持装置のリンギング現象による平面精度劣化を示す概略図である。図３の基板保持装置は、表面粗さが極端に小さいため、基板が基板保持装置に接した部分から密着し、リンギング現象が生じる。

リンギング現象が起こらない場合（図２）、負圧または静電気力による吸引時、基板のある部分が基板保持装置に接していても、基板は基板保持装置の凸部に対してある程度の移動が可能であるため、平面矯正が可能である。
しかし、リンギング現象が起こる場合（図３）、基板のある部分が基板保持装置に接していると、基板は基板保持装置の凸部に対して移動不可能である。そのため、載置状態での基板形状を負圧または静電気力による吸引にて矯正することができず、平面精度が悪くなる。

基板は基板保持装置上に載置された後、負圧または静電気力による吸引にて吸着保持される。通常は基板保持装置全体を一様に吸着保持でき、平面精度もよい。しかし基板保持装置の表面にリンギング現象が生じると、基板を載置した際、基板が基板保持装置に接した部分から密着し、その状態で吸着保持するため、これが基板の凹凸になり歪となる。
そこで、本実施形態では、基板保持装置の表面粗さを制御する。これにより基板と基板保持装置間のリンギング現象を抑えることになり、平面矯正を可能とする。

基板保持面は、円盤の状態で切削によりＲａ＜１程度の表面粗さにした後、ピン（φ０．２ｍｍ程度、高さ０．０５μｍ程度）形成を行い、その後ラップ加工により精度のよい平坦度面を作り上げる。
基板保持面の高平坦度を確保するためには、ラップ加工を行うことが不可欠であるが、それに伴い表面粗さは必然的に小さくなり、上述したような不具合が生じる。しかし、ラップ加工を行わず切削加工のみで、高平坦度面を確保することは一般的に難しい。また、高平坦度を得るためにラップ加工を過剰に行うと、表面粗さが小さくなり上述したような不具合が生じる。そこで、高平坦度を確保しつつ、上述したような不具合を生じない表面粗さの関係を考慮し、表面粗さを０．０１≦Ｒａ≦０．０３とする。

リンギング現象の起こらない表面粗さは、シリコン基板とＳｉＣを母材とする基板保持装置との場合において、下限を実験により０．０１、上限を平面精度を確保できる現状の社内経験値０．０３とする。下限を決定した実験データ結果を表１に示す。

実験結果よりリンギング発生は表面粗さ（Ｒａ）０．０１以下の場合である。また高精度素子製作のために必要とされる基板保持装置の平坦度を確保する加工時の表面粗さは、経験値より０．０３以下となる。
以上のことから本発明において、基板保持装置の表面粗さをＲａ＝０．０１〜０．０３にする。

上記実施形態によれば、基板保持装置の表面粗さを規定することにより、基板と基板保持装置のリンギング現象を抑えることが可能になる。したがって、上記実施形態の係る基板保持装置を露光装置のウエハチャックとして用いることにより、リンギング現象に起因したデフォーカスによる素子欠陥をなくし、素子製造の歩留まりを向上させることができる。

本発明は、チャック以外にも、例えば、ウエハハンドリング用のハンド部先端に構成されたウエハ吸着部に対しても適用可能である。

＜デバイス製造の実施形態＞
次に、本発明の基板保持装置をウエハチャックに適用した露光装置を利用した微小デバイス（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）の製造プロセスを説明する。
図４は半導体デバイス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（マスク製作）では設計したパターンを形成したマスクを製作する。
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、上記用意したマスクを設置し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る。後工程は、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）等の組み立て工程を含む。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う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、ステップ７でこれを出荷する。

上記ステップ４のウエハプロセスは、ウエハの表面を酸化させる酸化ステップ、ウエハ表面に絶縁膜を成膜するＣＶＤステップ、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する電極形成ステップステップを有する。また、ウエハにイオンを打ち込むイオン打ち込みステップ、ウエハに感光剤を塗布するレジスト処理ステップ、上記の露光装置によって回路パターンをレジスト処理ステップ後のウエハに焼付露光する露光ステップを有する。さらに、露光ステップで露光したウエハを現像する現像ステップ、現像ステップで現像したレジスト像以外の部分を削り取るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト剥離ステップを有する。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を形成する。

本発明の一実施形態に係る露光装置全体の概略を示す図である。 本発明の一実施形態に係る基板保持装置における基板の平面矯正を示す概略図である。 図２の基板保持装置の表面粗さを極端に小さくした場合の基板と基板保持装置のリンギング現象による平面精度劣化を示す概略図である。 デバイスの製造プロセスのフローを説明する図である。

符号の説明

１：照明光学系
２：レチクル
３：レチクルチャック
４：レチクルステージ
５：縮小投影光学系
６：面位置計測手段
７：オフアクシススコープ
８：ウエハ
９：ウエハチャック
１０：ＸＹステージ
１１：ピン状の凸部
１２：吸着孔
１３：真空配管系

Claims (5)

1. 基板を支持するための凸部を備え、該凸部上に支持される該基板を負圧または静電気力による吸引にて吸着保持する基板保持装置において、前記凸部における基板保持面の表面粗さがＲａ＝０．０１〜０．０３であることを特徴とする基板保持装置。
2. 前記基板の材質はシリコンであり、前記基板保持装置の材質がセラミックス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. 前記基板の材質がガラスであり、前記基板保持装置の材質がセラミックスであ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１〜３のいずれか１つ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。
5. 請求項４に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、露光した前記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。

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