JP2022133783A - チャック、基板保持装置、基板処理装置、及び物品の製造方法 - Google Patents

チャック、基板保持装置、基板処理装置、及び物品の製造方法 Download PDF

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Abstract

Figure 2022133783000001
【課題】内周側の凸部と外周側の凸部の高さとを所定の関係とすることで、基板の歪みを減少させることが可能なチャックを提供する。
【解決手段】基板を吸着保持するためのチャックであって、吸着保持された基板の裏面に当接する複数の凸部と、環状の隔壁と、複数の凸部と隔壁が配置された底部と、を含み、複数の凸部は、隔壁の外側に配置された第１凸部、及び隔壁の内側であって隔壁を挟んで第１凸部と隣り合う位置に配置された第２凸部を１つのグループとする複数のグループから構成され、複数のグループのそれぞれに含まれる第１凸部の高さをｈｏ、複数のグループのそれぞれに含まれる第２凸部の高さをｈｉ、とするとき、ｈｉ＞ｈｏを満たすことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、チャック、基板保持装置、基板処理装置、及び物品の製造方法に関する。
近年、半導体素子製造等に用いられる縮小投影露光装置は、素子の微細化に対応するための高ＮＡ化が進んでいる。高ＮＡ化によって解像力は向上するが、有効な焦点深度は減少してしまう。そこで、解像力は維持しかつ十分な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、ウエハ（基板）の厚みムラやウエハを吸着保持するためのチャックの平面精度の向上などウエハフラットネス（基板表面の平面度）の改善が図られてきた。
基板表面の平面度を低下させる原因として、チャックと基板との間の異物挟み込みがある。異物を挟み込むと挟み込んだ部分の基板は盛り上がるように変形して、基板に形成するパターンの形成不良を生じて歩留まりが低下する場合がある。このような異物による歩留まりの低下を確率的に回避するため、チャックと基板との接触率を大幅に減少させた、いわゆるピン（凸部）を使用したピンコンタクトチャック（ピンチャック）が用いられている。
このピンチャックを使用した場合、基板が凸部間で真空吸引力により変形してたわむ（歪む）ことで基板が変形してしまい、基板表面の平面度が低下する場合もあり、これを改善するための種々の提案がなされている。
例えば、特許文献１においては、複数の凸部を囲うような環状の隔壁（土手）をピンチャックに設けるようにしており、この隔壁を外周側の凸部と外周側の凸部と隣り合う凸部である内周側の凸部の間に配置している。そして、この隔壁の配置位置として可能な限り外周部側の凸部に近づけるように配置している。
また、特許文献２では、隔壁を最も外周側に配置された凸部より外側の位置、または最も外周側の凸部と最も外周側の凸部と隣り合う内周側の凸部との間に配置している。この隔壁の配置位置として、隔壁を最も外周側の凸部と、最も外周側の凸部と隣り合う内周側の凸部における距離の中心から外周方向の所定の範囲内の位置に配置している。
特許４２９８０７８号公報 特開２００１－１８５６０７号公報
基板を真空吸着すると隔壁の内側はほぼ真空圧に保たれ吸着力が発生するが、隔壁の外側が大気圧になり吸着力がほぼ発生しない。特許文献１及び２では、吸着力をできるだけ基板の外側まで作用させるために隔壁を外周側凸部に近い位置に配置している。しかし、基板の外側まで吸着力が作用するため、基板表面の平面度が低下してしまい、基板の歪み（ディストーション）は大きくなってしまう問題がある。
そこで本発明は、例えば、内周側の凸部と外周側の凸部の高さを所定の関係とすることで、基板の歪みを減少させることが可能なチャックを提供することを目的とするものである。
上記目的を達成するために、本発明の一側面としてのチャックは、吸着保持された基板の裏面に当接する複数の凸部と、環状の隔壁と、複数の凸部と隔壁が配置された底部と、を含み、複数の凸部は、隔壁の外側に配置された第１凸部、及び隔壁の内側であって隔壁を挟んで第１凸部と隣り合う位置に配置された第２凸部を１つのグループとする複数のグループから構成され、複数のグループのそれぞれに含まれる第１凸部の高さをｈｏ、複数のグループのそれぞれに含まれる第２凸部の高さをｈｉ、とするとき、ｈｉ＞ｈｏを満たすことを特徴とする。
本発明によれば、例えば、内周側の凸部と外周側の凸部の高さを所定の関係とすることで、基板の歪みを減少させることが可能なチャックを提供する。
実施例１の露光装置の構成を例示した概略図である。 等分布荷重を受ける片側固定で片側自由の梁の材料力学モデルを例示した図である。 実施例１の基板保持装置を例示した図である。 片持ち梁における材料力学モデルを例示している図である。 実施例１のチャックの断面図を例示している図 実施例３の基板保持装置を例示した図である デバイスの製造プロセスを例示するフローチャートである。 ウエハプロセスを例示するフローチャートである。 一般的な基板保持装置で使用するピンチャックを例示した図である。
以下に、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について実施例や図を用いて説明する。なお、各図において、同一の部材ないし要素については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略ないし簡略化する。
＜実施例１＞
図１は、本実施例の露光装置１００の構成を概略的に例示する構成図である。露光装置１００は、光源から照射された光（露光光）をレジストに対し照射して硬化させ、レチクル１０４に形成されたパターンが転写された硬化物のパターンを形成することができる装置である。
また、以下では、基板１１０上のレジストに対して照射する光の光軸に平行な方向をＺ軸方向とし、Ｚ軸方向に垂直な平面内で互いに直交する２方向をＸ軸方向及びＹ軸方向とする。本実施例の露光装置１００は、複数のパターン形成領域（露光領域）に順次フォーカス駆動を行う装置及び順次露光を行う装置（投影露光装置、基板処理装置）等に適用可能である。以下、本実施例の露光装置１００を、図１を参照して説明する。なお、本実施例の露光装置１００は、ステップアンドリピート方式の露光装置として説明する。
基板（ウエハ）１１０は、表面に露光光によって化学反応を効果的に起こす感光剤（レジスト）が塗布されている被処理基板である。基板１１０は、ガラス、セラミックス、金属、シリコン、樹脂等が用いられ、必要に応じて、その表面に基板１１０とは別の材料からなる部材が形成されていてもよい。また基板１１０は、ガリ砒素ウエハ、複合接着ウエハ、石英を材料に含むガラスウエハ、液晶パネル基板、レクチルなど各種基板でもよい。また、外形形状も円形だけでなく方形などでもよく、その場合、チャックの外形も基板外形に合わせた形状にすればよい。
レチクル（原版）１０４は、投影光学系１０６の光軸に直交する平面内及びこの光軸方向に移動可能な構成となっているレチクルステージ１０３上に載置されている。レチクル１０４は、矩形の外周形状を有し、基板１１０に対向する面（パターン面）に３次元状に形成されたパターン（回路パターンなどの基板に転写すべき凹凸パターン）を備えたパターン部を有する。レチクル１０４は、光を透過させることが可能な材料、例えば、石英で構成される。
本実施例の露光装置１００は基板処理装置としても機能し、基板保持装置１０１と、基板ステージ１０２と、レチクルステージ１０３と、照明光学系１０５と、投影光学系１０６と、オフアクシススコープ１０７と、計測部１０８と、制御部１０９とを含みうる。
基板保持装置１０１は、基板１１０を吸着保持するためのチャック１と、基板１１０の裏面とチャック１との間の空間を吸引（排気）する真空源である不図示の吸引部と、吸引部を制御する不図示の制御部とを含みうる。本実施例における基板保持装置１０１の詳細は後述する。
基板ステージ１０２は、基板保持装置１０１を介して基板１１０を保持するθＺチルトステージと、θＺチルトステージを支持する不図示のＸＹステージと、ＸＹステージを支持する不図示のベースとを備えている。基板ステージ１０２はリニアモータ等の駆動装置（不図示）により駆動される。駆動装置はＸ、Ｙ、Ｚ、θＸ、θＹ、θＺの６軸方向に駆動可能であり、後述する制御部１０９により制御される。なお、駆動装置は、６軸方向に駆動可能としたが、１軸方向から６軸方向のいずれかで駆動可能としてもよい。
レチクルステージ１０３は、例えば、後述する投影光学系１０６の光軸に垂直な平面内、すなわちＸＹ平面内で移動可能及びθＺ方向に回転可能に構成される。レチクルステージ１０３はリニアモータ等の駆動装置（不図示）により駆動され、駆動装置はＸ、Ｙ、θＺの３軸方向に駆動可能であり、後述の制御部１０９により制御される。なお、駆動装置は、３軸方向に駆動可能としたが、１軸方向から６軸方向のいずれかで駆動可能としてもよい。
照明光学系１０５は、不図示の光源を備え、転写用の回路パターン（レチクルパターン）が形成されたレチクル１０４を照明する。光源に含まれる光源としては、例えば、レーザを使用する。使用可能なレーザは、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ、波長約１５７ｎｍのＦ２エキシマレーザ等である。なお、レーザの種類は、エキシマレーザに限定されず、例えば、ＹＡＧレーザを使用してもよいし、レーザの個数も限定されない。また、光源部にレーザが使用される場合、レーザ光源からの平行光束を所望のビーム形状に整形する光束整形光学系、コヒーレントなレーザをインコヒーレント化するインコヒーレント光学系を使用することが好ましい。更に、使用可能な光源は、レーザに限定されるものではなく、一又は複数の水銀ランプやキセノンランプ等のランプも使用可能である。
また、照明光学系１０５は、不図示であるが、レンズ、ミラー、ライトインテグレーター、及び絞り等を含む。一般に、内部の光学系は、コンデンサーレンズ、ハエの目、開口絞り、コンデンサーレンズ、スリット、結像光学系の順で整列する。この場合、ライトインテグレーターは、ハエの目レンズや２組のシリンドリカルレンズアレイ板を重ねることによって構成されるインテグレーター等を含む。
投影光学系１０６は、照明光学系１０５からの露光光で照明されたレチクル１０４上のパターンの回折光を所定倍率（例えば、１／２、１／４、若しくは１／５）で基板１１０上に結像、干渉させる。基板１１０上に形成された干渉像は、レチクルパターンとほぼ同じ像を形成する。この干渉像は一般的に光学像と呼び、光学像の形状が基板１１０に形成される線幅を決める。投影光学系１０６は、複数の光学要素のみから構成される光学系や、複数の光学要素と少なくとも一枚の凹面鏡とから構成される光学系（カタディオプトリック光学系）が採用可能である。若しくは、投影光学系１０６として、複数の光学要素と少なくとも一枚のキノフォーム等の回折光学要素とから構成される光学系や、全ミラー型の光学系等も採用可能である。
オフアクシススコープ１０７は、基板１１０の位置決め、及び基板１１０の複数のパターン形成領域の位置を検出するために使用される。基板ステージ１０２に配置された基準マークと、基板ステージ１０２に搭載されている基板１１０に形成されたマークとの相対位置を検出し計測することができる。計測部（面位置計測手段）１０８は、投影光学系１０６の焦点を基板１１０の露光対象領域に合わせることのできる計測装置であって、投影光学系１０６の焦点を基板表面に合わせる合焦装置を構成している。
制御部１０９は、ＣＰＵやメモリ（記憶部）などを含み、少なくとも１つのコンピュータで構成され、露光装置１００の各構成要素に回線を介して接続される。また、制御部１０９は、メモリに格納されたプログラムに従って、露光装置１００全体の各構成要素の動作及び調整などを統括的に制御する。また、制御部１０９は、露光装置１００の他の部分と一体で（共通の筐体内に）構成してもよいし、露光装置１００の他の部分とは別体で（別の筐体内に）構成してもよいし、露光装置１００とは別の場所に設置し遠隔で制御してもよい。
ここで、露光装置１００の露光シーケンスを以下に説明する。なお、当該露光シーケンスで示す各動作（処理）は、制御部１０９がコンピュータプログラムを実行することによって制御される。露光シーケンスを開始するに際し、基板１１０が露光装置１００に自動的にあるいは作業者の手によって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１００の動作が開始される。
まず、最初に露光する１枚目の基板１１０が不図示の搬送機構によって露光装置１００内の基板キャリアに搬入される（搬入工程）。次に、基板１１０は、搬送機構によって基板ステージ１０２上に搭載されたチャック１上に送り込まれ、基板保持装置１０１によって吸着保持される（基板保持工程）。
次に、露光装置１００に搭載されたオフアクシススコープ１０７によって基板１１０上に形成されたマークを複数個検出して基板１１０の倍率、回転、Ｘ軸及びＹ軸方向のずれ量を確定し、位置補正を行なう（位置合わせ工程）。
次に、基板ステージ１０２は、搭載した基板１１０の最初に露光を行う所定のパターン形成領域が露光装置１００の露光位置に合うように基板１１０を移動する。次に、計測部１０８により合焦後、光源から光を照射し、照明光学系１０５及びレチクル（パターン形成部）１０４を介し、投影光学系１０６によって所定の倍率で縮小された後に、基板１１０上塗布されたレジストに対し照射される。所定のパターン形成領域内に塗布されているレジストに対し所定の時間露光を行なう（露光工程）。なお、露光時間は例えば、約０．２秒程度である。
次に、基板ステージ１０２は、基板１１０上で次のパターン形成領域に基板１１０を移動（ステップ移動）して上記と同様に露光する。露光をする全てのパターン形成領域で露光が完了するまで、同様のパターン形成処理を順次繰り返す。これにより１枚の基板１１０上にレチクル１０４に形成されたパターンを形成することができる。そして、チャック１上から不図示の回収搬送ハンドに受け渡された基板１１０は露光装置１００内の基板キャリアに戻される（搬出工程）。なお、基板１１０の搬出処理後は、当該基板１１０に対し、例えばエッチング等の処理を行い、基板１１０を加工し（加工工程）、当該加工された基板１１０から不要な硬化物等を除去することにより物品を製造することができる。
本実施例では上記したようにステップアンドリピート方式の露光装置を想定しているが、これに限らず、走査型露光装置に適用することも可能である。走査型露光装置に適用する場合はレチクルと基板１１０は露光倍率に基づいて同期してスキャンされ、スキャン中に露光が行われる。
なお、本実施例の基板保持装置１０１は、露光装置１００における使用に限定されるものではない。例えば、インプリント装置（リソグラフィ装置）等を含む基板処理装置、液晶基板製造装置、磁気ヘッド製造装置、半導体検査装置、液晶基板検査装置、磁気ヘッド検査装置、及びマイクロマシンの製造等においても用いることができる。
ここで、チャック１に基板１１０を吸着保持させる際に、基板１１０とチャック１との間に異物を挟み込むことがある。例えば、数μｍ程の異物であっても、当該異物を挟み込むと、挟み込んだ部分の基板１１０は変形して、一部が盛り上がってしいしまい、パターン成形不良を生じる場合もある。一例としては、有効な焦点深度が１μｍ以下である場合等に起こり得る。
このような異物による挟み込みを回避するため、基板１１０の裏面に当接させる箇所をピン状の凸部として形成したいわゆるピンコンタクトチャック（以下、チャック）を使用して、基板１１０との接触面積を大幅に減少させている。以下に、従来用いられている一般的な基板保持装置で使用するチャックについて図９を参照して説明する。
図９は、一般的な基板保持装置で使用するチャック２００を例示した図である。図９（Ａ）はチャック２００を＋Ｚ方向から見た場合の平面図である。図９（Ｂ）は、図９（Ａ）で示したチャック２００の部分断面図である。図９に例示している基板保持装置は、チャック２００、凸部２０１、隔壁２０４、吸引口２０５、により構成されうる。
凸部２０１は、基板１１０の裏面に当接させる当接面（基板を載置した後支持する支持面）として機能する。複数のピン状の凸部２０１は、ピン状の凸部（外周側凸部）２０２、ピン状の凸部（内周側凸部）２０３、及び外周側凸部２０２と内周側凸部２０３とは異なる複数のピン状の凸部とを含みうる。
隔壁２０４は、外周側凸部２０２より内側となるようにチャック２００の底部に環状に設けられている。隔壁２０４の高さは、外周側凸部２０２の上面に対して１～２μｍ程度低く形成されている。吸引口２０５は、チャック２００の底部に形成される貫通穴であり、不図示の真空源（吸引部）から連通する配管等で形成される流路と接続される。
外周側凸部２０２は、基板１１０の外周方向の裏面に当接させるべく、隔壁２０４より外側に配置される。外周側凸部２０２は、基板１１０と同じ半径の外周上に複数配置されている。図９に例示している外周側凸部２０２は、チャック２００の最も外周側（最外周）に配置されている凸部である。内周側凸部２０３は、基板１１０の内周方向の裏面に当接させるべく、隔壁２０４より内側に配置される。内周側凸部２０３は、基板１１０と同じ半径の内周上に複数配置されている。図９に例示している内周側凸部２０３は、最も外周側の底部に配置される外周側凸部２０２から隔壁２０４を挟んで隣に配置されている。また、チャック２００における複数のピン状の凸部２０１は、所定の距離（間隔、周期、幅）で格子状に配置されうる。また、隔壁２０４の外側に配置された外周側凸部２０２、及び隔壁２０４の内側であって隔壁２０４を挟んで外周側凸部２０２と隣り合う位置に配置された内周側凸部２０３を１つのグループとしてそれぞれ構成する。そして、外周側凸部２０２と内周側凸部２０３で構成される複数の凸部を、それぞれのグループを含む複数のグループから構成されるようにする。
上記のように構成されたチャック２００で基板１１０を吸着する方法を以下に説明する。まず、基板１１０をチャック２００の凸部２０１上に載置する。これにより複数の凸部２０１上に基板１１０の裏面が当接する。次に、不図示の真空源の作動により吸引口２０５を介して基板１１０が真空吸引されることにより、基板１１０は、チャック２００の凸部２０１に支持されて吸着保持される。このとき、基板１１０は凸部２０１間で真空吸着力により変形し、たわんでしまう。基板１１０がたわむことにより、基板１１０の平面度が低下し、いわゆるウエハディストーション（以下、ディストーション）が発生する。これにより、基板１１０の平面度が低下しうる。
図９（Ｂ）に例示している、隔壁２０４の配置位置を一例として、外周側凸部２０２における基板１１０の平面度及びディストーションの発生量を材料力学上のモデルから図２を参照して以下に説明する。図２は、等分布荷重を受ける片側固定であって片側自由の梁の材料力学モデルを例示した図である。そして、チャック２００の外周領域（外周部）における基板１１０のたわみの状態の材料力学上のモデルは、図２に例示するモデルに当てはまる。なお、図９（Ｂ）で例示しているように隔壁２０４は、内周側凸部２０３より外周側凸部２０２に近い位置に配置されている。
基板１１０のヤング率をＥ、基板１１０の厚さをｈ、とする。次に、前述した複数のグループに含まれる外周側凸部２０２と内周側凸部２０３の間の距離をＬとする。さらに単位長さあたり作用力をｗ、たわみをｙ、内周側凸部２０４基準の径方向位置をｘとする。なお、距離Ｌは、複数のグループに含まれるそれぞれのグループの外周側凸部２０２と内周側凸部２０３の間の距離を平均値としたものを用いてもよい。
Figure 2022133783000002
 上記式（１）における傾斜ｄｙ／ｄｘは、ｘ＝Ｌで最大となり以下の式（２）で表される。
Figure 2022133783000003
 ここで、上記式（２）における、マイナス表記は傾斜ｄｙ／ｄｘが反時計回り（ＣＣＷ）の回転方向であることを示している。真空源による吸引圧を吸引圧力Ｐｖとして、奥行寸法をｂとすると、単位長さあたりの作用力ｗは、以下の式（３）で表される。
Figure 2022133783000004
 ここで、片側自由の梁における断面二次モーメントＥ＝１／１２ｂｈ３として、上記式（３）を上記の式（２）に代入すると、以下の式（４）が得られる。
Figure 2022133783000005
 そして、ディストーションｄｘは以下の式（５）で表される。
Figure 2022133783000006
 なお、厳密には、外周側凸部２０２は、吸引等により基板１１０に荷重が掛かった際に基板１１０の変形により、当該外周側凸部２０２の中心部（外周側凸部の中心軸上における支持面）ではなく、中心部からずれた角部で基板１１０を支持することになる。そのため、この場合の上記距離Ｌ（ｍｍ）は、厳密には当該外周側凸部２０２の基板１１０の中心方向に対して外周側凸部２０２の角部から隔壁２０４を挟んで当該外周側凸部の隣に配置される内周側凸部２０３の中心軸までの距離となる。上記ディストーションを算出する上では、距離Ｌにおける距離が長い方がディストーションは大きくなるため、ディストーションの算出には上記の距離Ｌを採用している。
ここで、一例として一般的なチャックの設計値で、Ｅ＝１６０ＧＰａ、Ｐｖ＝０．１ＭＰａ、Ｌ＝２ｍｍ、ｈ＝０．７ｍｍを上記式（５）に代入すると、ｄｘ＝１．２９ｎｍが得られる。例えば、理想的な水平の基準に対するオーバーレイの誤差の許容量が１．５ｎｍを例にすると、当該許容量が０．２９ｎｍしか残らないことになる。さらに、例えば、理想的な水平の基準に対するオーバーレイの誤差の許容量が例えば３ｎｍや５ｎｍ等であっても、１．２９ｎｍのディストーションは基板にパターンを形成する処理を実施する上では影響が大きい。そのため基板１１０を吸着保持後、パターン形成等の処理を実施していくには、ディストーションを減少させた状態で基板１１０を吸着保持する必要がある。
そこで、本実施例では、後述する内周側凸部４と外周側凸部３の高さを所定の関係とすることで、ディストーションを減少させることが可能なチャックを提供することができる。以下に、本実施例の基板保持装置１０１について図３～図５を参照して詳細に説明する。
図３は、本実施例の基板保持装置１０１を例示する図である。図３（Ａ）は基板保持装置１０１を＋Ｚ方向からみた平面図である。図３（Ｂ）は図３（Ａ）の基板保持装置１０１の部分断面図である。以下、図３を参照して本実施例の基板保持装置１０１を詳細に説明する。本実施例の基板保持装置１０１はチャック１と不図示の吸引部、及び制御部を含みうる。
チャック１は、基板１１０より小さい径で円形状に構成され、複数のピン状の凸部２と、隔壁（第１の隔壁）５と、吸引口（第１の吸引口）６とを含みうる。また、チャック１は基板ステージ１０２上に配置される。
凸部２は、チャック１の底部に複数配置されるピン状の凸部であって、基板１１０をチャック１上に載置した際には、凸部２の上面に基板１１０の裏面が当接される。凸部２は、チャック１の底部に所定の距離Ｌ（ｍｍ）で格子状に底部に配置される。凸部２の径はチャック１の仕様に応じ様々であるが、一般的な径はφ０．２ｍｍ程度である。また、凸部２の配列としては格子状の配列以外にも、同心円状に配列することもでき、角度をつけた配列、例えば６０度の千鳥で格子状配列するようにしてもよい。また、ランダム配列とすることもでき、あるいはそれらを組み合わせた配列であってもよい。
凸部２は、複数のピン状の凸部（外周側凸部、第１凸部）３及び複数のピン状の凸部（内周側凸部、第２凸部）４、及び外周側凸部３と内周側凸部４とは異なる複数のピン状の凸部（第３凸部）を含みうる。外周側凸部３は、基板１１０の外周方向の裏面に当接させるべく、隔壁５より外側に配置される。外周側凸部３は、基板１１０と同じ半径の外周上に複数配置されている凸部である。図３に例示している外周側凸部３は、チャック１の最も外周側（最外周）に配置されている。内周側凸部４は、基板１１０の内周方向の裏面に当接させるべく、隔壁５より内側に配置される。内周側凸部４は、基板１１０と同じ半径の内周上に複数配置されている。また、内周側凸部４は、最も外周側の底部に配置される外周側凸部３から隔壁５を挟んで隣に配置されている。本実施例では、第３凸部を除いた複数の凸部２を、隔壁５の外側に配置された外周側凸部３、及び隔壁５の内側であって隔壁５を挟んで外周側凸部３と隣り合う位置に配置された内周側凸部４を１つのグループとする複数のグループから構成されるようにする。後述するが、当該複数のグループのそれぞれに含まれる外周側凸部３は内周側凸部４より低い高さとする。
隔壁５は、複数の凸部２の一部を囲うように円環状にチャック１の底部に少なくとも１つ配置される。吸引口６は、チャック１に形成された貫通穴であって、本実施例では、後述する吸引部が基板１１０の裏面とチャック１との間の空間を吸引（排気）する際の吸引口として機能する。なお、吸引口６は、図３では１つしか設けられていないが、これに限らず１つ以上の吸引口６をチャック１に形成するようにしてもよい。
吸引部は、基板１１０の裏面とチャック１との間の空間を真空吸引等で吸引可能に構成される不図示の真空源である。吸引部は制御部１０９からの信号によって動作を開始し、吸引部に接続されている配管等の流路と吸引口６を介して、基板１１０の裏面とチャック１との間の空間を吸引し、基板１１０をチャック１に対し吸着させることができる。なお、吸引部は基板保持装置１０１に配置されることに限らず、基板保持装置１０１の外部または露光装置１００の外部に配置されていてもよい。
次に、前述した複数のグループ（以下、複数のグループ）のそれぞれに含まれる外周側凸部３の高さをｈｏとする。そして、複数のグループのそれぞれに含まれる内周側凸部４の高さをｈｉとして、望ましいｈｏの値について図４及び図５を参照して以下に説明する。なお、本実施例では、ｈｏは複数のグループのそれぞれに含まれる外周側凸部３の平均の高さとし、ｈｉは複数のグループのそれぞれに含まれる内周側凸部４の平均の高さとする。図４は、本実施例の外周側凸部３を無くした場合の片持ち梁における材料力学モデルを例示している図である。図５は、本実施例のチャック１の断面図を例示している図である。
図５では、図４に示しているような外周側凸部３を無くした場合の基板１１０のたわみのモデル２ｍｉｎと、ｈｏ＝ｈｉの際の基板１１０のたわみモデル２ｊを示している。
ここで、図５に例示しているたわみモデルの傾斜をｄｙ／ｄｘ、たわみをｙ、内周側凸部４基準の径方向位置をｘ、複数のグループのそれぞれに含まれる外周側凸部３と内周側凸部４の間の距離をＬとする。これにより、ｕ＝ｘ／Ｌに対しての傾斜ｄｙ／ｄｘを以下の式（６）、たわみｙを以下の式（７）で表すことができる。
Figure 2022133783000007
そして、ｕ＝１のとしたとき、ｙｍａｘは、以下の式（８）で表すことができる。
Figure 2022133783000008
 上記式（８）は、ｈｏをｈｉ－（ＰｖＬ４）／（Ｅｈ３）よりも小さくすると、基板１１０の裏面が外周側凸部３の支持面に触れなくなることを示している。そのため、以下の式（９）を満たすことで、ｈｉ＝ｈｏとしたときよりも傾斜ｄｙ／ｄｘを低減することができ、ディストーションを低減することができる。
Figure 2022133783000009
また、隔壁５の高さは、複数のグループのそれぞれに含まれる内周側凸部４よりは低くして、且つ複数のグループのそれぞれに含まれる外周側凸部３以下の高さとする。隔壁５を複数のグループのそれぞれに含まれる外周側凸部３より高くしてしまうと、隔壁５が複数のグループのそれぞれに含まれる外周側凸部３と同様の機能を果たしてしまうためである。なお、隔壁５は、複数のグループのそれぞれに含まれる内周側凸部４よりも複数のグループのそれぞれに含まれる外周側凸部３に近い位置に配置される。この際の隔壁５の配置位置は複数のグループのそれぞれに含まれる凸部の位置の平均値同士を比較した上で配置される。また、隔壁５は複数のグループに含まれる外周側凸部３に可能な限り近い位置に配置することが好ましく、本実施例においては、ｕ≒１となるように隔壁５を配置する。
以上、本実施例では、ｈｉ－ｈｏ＜（ＰｖＬ４）／（Ｅｈ３）を満たすように、ｈｏに対してｈｉの高さを設定することで、ディストーションを減少させることができる。これにより、パターン形成等の処理を実施して行く上で、最適な状態で基板１１０を吸着保持することが可能なチャックを提供することができる。
なお、例えば、上記式（８）に、Ｐｖ＝０．１０１３ＭＰａ、Ｌ＝２ｍｍ、Ｅ＝１６０ＧＰａを代入すると、ｈ＝０．７ｍｍの時、ｙｍａｘ＝４４．３ｎｍとなる。この場合は、ｈｉ－ｈｏは例えば、４５ｎｍ程度より小さく設計することでディストーションを減少させることができる。
＜実施例２＞
本実施例の基板保持装置１０１は、実施例１で示した複数のグループ（以下、複数のグループ）のそれぞれに含まれる外周側凸部３の断面積を、複数のグループのそれぞれに含まれる内周側凸部４の断面積より小さくした基板保持装置である。なお、基板保持装置１０１の構成は、実施例１の基板保持装置１０１と同様の構成であるため重複する箇所については説明を省略する。
本実施例では、複数のグループのそれぞれに含まれる外周側凸部３の断面積をＳｏ、複数のグループのそれぞれに含まれる内周側凸部４の断面積をＳｉとした場合、Ｓｉ＞Ｓｏとなるように外周側凸部３と内周側凸部４を設計し、加工を行う。これにより、加工時に外周側凸部３の加工抵抗が減少し、凸部の加工が容易になる。なお、本実施例では、Ｓｏは複数のグループのそれぞれに含まれる外周側凸部３の断面積の平均値とし、Ｓｉは複数のグループのそれぞれに含まれる内周側凸部４の断面積の平均値とする。
さらに、加工抵抗が減少することで、複数のグループのそれぞれに含まれる外周側凸部３の除去量が多くなり、結果として、ｈｉ＞ｈｏに寄与する。さらに複数のグループのそれぞれに含まれる外周側凸部３の鉛直方向の剛性が複数のグループのそれぞれに含まれる内周側凸部４のそれよりも小さくなる。これにより、吸引部で吸引した際に基板１１０の鉛直方向の圧縮量が増えて、結果としてｈｉ＞ｈｏに寄与する。なお、凸部２の加工としては例えばラップ加工による加工が考えられるが、これに限らず、Ｓｉ＞Ｓｏとなるような加工を行える方法であれば他の方法を用いて加工してもよい。
以上、本実施例では、Ｓｉ＞Ｓｏとなるように複数のグループのそれぞれに含まれる外周側凸部３と複数のグループのそれぞれに含まれる内周側凸部４の加工を行う。これにより、加工精度の向上や加工時間の短縮が図れる、さらに、実施例１と同様にディストーションを減少させることができる。これにより、パターン形成等の処理を実施して行く上で、最適な状態で基板１１０を吸着保持することが可能なチャックを提供することができる。
＜実施例３＞
本実施例の基板保持装置１０１は、実施例１のチャック１における隔壁５とは異なる隔壁として補助隔壁（第２の隔壁）７と、吸引口６とは異なる吸引口である吸引口（第２の吸引口）８をさらに設けた基板保持装置である。即ち、実施例３では第１の隔壁は隣り合う２重の隔壁から構成されるように構成しており、２重の隔壁の内の外側の隔壁をここでは補助隔壁（第２の隔壁）と呼ぶ。以下に、図６を参照して本実施例の基板保持装置１０１を説明する。図６は、本実施例の基板保持装置１０１を例示する図である。図６（Ａ）は基板保持装置１０１を＋Ｚ方向から見た平面図である。図６（Ｂ）は図６（Ａ）の基板保持装置１０１の部分断面図である。なお、本実施例の基板保持装置１０１の構成は、実施例１の基板保持装置１０１と同様の構成であるため重複する箇所については説明を省略する。
本実施例のチャック１は、実施例１と同様に複数のピン状の凸部２、隔壁５、吸引口６を含み、さらに補助隔壁７及び吸引口８を含みうる。
補助隔壁７は、隔壁５と、隔壁５の内周側の隣に配置された内周側凸部４の間に配置される。補助隔壁７は、距離Ｌの中心位置より隔壁５の内周側の隣に配置された内周側凸部４に近い位置に配置することが好ましい。例えば、ｕ＜０．５を満たすように配置する。なお、隔壁５の配置位置としては、ｕ≒１となるように配置することは実施例１と同様である。
補助隔壁７の高さは、複数のグループのそれぞれに含まれる内周側凸部４の高さよりも低く形成される。複数のグループのそれぞれに含まれる内周側凸部４の高さとは、例えば平均の高さである。また特定の内周側凸部４の高さ、例えば、複数のグループのそれぞれに含まれる内周側凸部４のうち最も高さが低い外周側凸部３より低くしてもよい。また、補助隔壁７の高さを、複数の凸部２の上面から１～２μｍ程度低く形成してもよい。１～２μｍ程度低く形成したとしても、１～２μｍ程度の隙間では、吸引部による基板１１０の裏面とチャック１との空間（領域）を吸引して基板１１０を吸着保持する際の真空圧の低下は僅かであって問題とならない。また、１～２μｍ程度の差よりも小さい径のゴミやパーティクル等の異物が補助隔壁７に付着しても、付着した異物が基板１１０の裏面に接触する確率は非常に低い。そのため、補助隔壁７の高さを複数の複数の凸部２の上面から１～２μｍ程度低く形成しても問題とならない。
吸引口８は、実施例１の吸引口６と同様の機能を有し、隔壁５と補助隔壁７の間に形成される。吸引口８は、実施例１の吸引口６と同様に配管等の流路によって吸引部と接続されている。さらに本実施例の基板保持装置１０１における吸引部は、吸引のための流路の開閉をする不図示のバルブ（切替弁）を、吸引口６及び吸引口８と吸引部とを接続する流路にそれぞれ備えうる。本実施例では、吸引口６と吸引部との間に配置されるバルブを第１のバルブ、吸引口８と吸引部との間に配置されるバルブを第２のバルブとする。
本実施例では、基板１１０をチャック１に吸着保持させる際に、吸引口６及び吸引口８を介して吸引する。以下に、本実施例における基板１１０の吸引処理について説明する。なお、吸引処理は基板保持装置１０１の不図示の制御部がコンピュータプログラムを実行することによって制御される。
まず、不図示の制御部は、吸引部に対し動作指令を送信して吸引（排気）を開始させる。吸引部が吸引を開始することで、吸引口６及び吸引口８を介して、基板１１０の裏面とチャック１との空間を吸引する。これにより、隔壁５より基板１１０の内側の面積が吸引面積となり、より大きな吸引力を発生させ、反りの大きな基板であっても反りの矯正することが可能になる。なお、基板１１０の反りが矯正されて吸引が完了した時点でディストーションが発生している。
次に、不図示の制御部は、第２のバルブを制御し、吸引口８を介した領域の吸引を停止する。これにより吸引口８から隔壁５と補助隔壁７との間の空間が大気開放され、吸引されている領域が、吸引口６を介した領域である補助隔壁７より基板１１０の内側の領域に遷移し、ディストーションが低減する。なお、これらの吸引処理における各種制御は制御部１０９によって行われてもよい。
一度矯正された基板１１０は、基板１１０の外周側（外周部）の吸引を停止または吸引力を減じたとても、元に戻ってしまう確率は低い。よって、ディストーションは小さいままに保たれる。
以上、本実施例では、実施例１と同様に、ディストーションの減少に加え、基板１１０の反りを現減少させることができる。これにより、パターン形成等の処理を実施して行く上で、最適な状態で基板１１０を吸着保持することが可能なチャックを提供することができる。
また、一部の反りの大きな基板１１０では吸引口８を大気解放したときに反りが戻る場合も少なからずある。この場合は、基板１１０の反りの状況により吸引口８を介してα×マイナス１気圧（αは１より小さい整数）程度の負圧を吸引部によって付加するようにすればよい。あるいは、吸引部により基板１１０の裏面とチャック１との空間を吸引する前に吸引口８からの圧力をマイナス１気圧程度の負圧とし、吸引口８からの圧力をα×マイナス１気圧（αは１より小さい整数）の負圧とする。これにより、基板１１０の矯正前後の切り替えをする必要はなくなり、反りが戻ることはなくなる。
また、例えば、本実施例と実施例２の基板保持装置１０１とを組わせるようにしてもよく、実施例２と実施例３の基板保持装置１０１を組み合わせるようにしてもよい。
なお、上記各実施例においては、凸部２は、チャック１の底部に所定の距離で格子状に底部に配置されているが、これに限らない。例えば、基板１１０の内周側と外周側それぞれにおいて凸部２間の距離を任意に設定してもよい。さらに、凸部２の距離は均一の距離である必要はなく、不均一な距離としてしてもよい。
また、上記各実施例におけるチャック１は、真空吸着方式のものとしているが、これに限らず、例えば、静電チャック方式のものでもよいし、真空吸着方式と静電チャック方式など他の方式を併用するものでもよい。それらの場合、本実施例の真空圧Ｐは、他の方式の吸着力、あるいはそれに真空圧を足したものに置き換えればよい。
また、上記各実施例におけるチャック１は、ピンチャックを用いているが、これに限らず、その他の形状でもよい。例えば、吸着溝である同心円状の環状凹部と基板支持面となる同心円状の環状凸部が交互に構成された、いわゆるリング状チャックであってもよい。また、隔壁は、隔壁５と補助隔壁７のみに限らず、隔壁５と補助隔壁７以外の隔壁をチャック１に配置するようにしてよい。
＜物品製造方法に係る実施例＞
次に、上述した各実施例の露光装置１００を利用したデバイスの製造方法の実施例を説明する。図７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）ではデバイスのパターン設計を行なう。
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（モールド、型）を製作する。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコンやガラス等の材料を用いてウエハ（基板）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。
次のステップ５（組立）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８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）ではウエハにレジストを塗布する。ステップ１６（露光）では上述した投影露光装置によってマスクの回路パターンをウエハの複数のパターン形成領域に並べて焼き付け露光する。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。
このように、本実施例のチャック１を用いたデバイスの製造方法によれば、基板の歪みや反りが抑制されるので、デバイスの精度や歩留まり等が向上するので、従来は製造が困難であった高集積度のデバイスを安定的に低コストで製造することができる。
＜その他の実施例＞
以上、本発明をその好適な実施例に基づいて詳述してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の主旨に基づき種々の変形が可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。
また、上記実施例における制御の一部または全部を上述した実施例の機能を実現するコンピュータプログラムをネットワーク又は各種記憶媒体を介して基板保持装置１０１や基板処理装置等に供給するようにしてもよい。そしてその基板保持装置１０１や基板処理装置等におけるコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行するようにしてもよい。その場合、そのプログラム、及び該プログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することとなる。
１０１ 基板保持装置
１ チャック
２ 凸部
３ 凸部（外周側凸部）
４ 凸部（内周側凸部）
５ 隔壁
６ 吸引口

Claims (17)

  1. 基板を吸着保持するためのチャックであって、
    吸着保持された前記基板の裏面に当接する複数の凸部と、
    環状の隔壁と、
    前記複数の凸部と前記隔壁が配置された底部と、を含み、
    前記複数の凸部は、前記隔壁の外側に配置された第１凸部、及び前記隔壁の内側であって前記隔壁を挟んで前記第１凸部と隣り合う位置に配置された第２凸部を１つのグループとする複数のグループから構成され、
    前記複数のグループのそれぞれに含まれる前記第１凸部の高さをｈｏ、前記複数のグループのそれぞれに含まれる前記第２凸部の高さをｈｉ、とするとき、
    ｈｉ＞ｈｏ
    を満たすことを特徴とするチャック。
  2. 前記複数のグループのそれぞれに含まれる前記第１凸部は、前記底部に配置された前記複数の凸部の内の最も外周側に配置される凸部であることを特徴とする請求項１に記載のチャック。
  3. 前記隔壁の高さは、前記複数のグループのそれぞれに含まれる前記第２凸部の高さよりも低いことを特徴とする請求項１または２に記載のチャック。
  4. 前記隔壁の高さは、前記複数のグループのそれぞれに含まれる前記第２凸部の高さ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のチャック。
  5. 前記複数のグループのそれぞれに含まれる前記第１凸部の断面積をＳｏ、前記複数のグループのそれぞれに含まれる前記第２凸部の断面積をＳｉ、とするとき、
    Ｓｉ＞Ｓｏ
    を満たすことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のチャック。
  6. 前記隔壁は、前記複数のグループのそれぞれに含まれる前記第２凸部よりも前記複数のグループのそれぞれに含まれる前記第１凸部に近い位置に配置されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のチャック。
  7. 前記隔壁は隣り合う２重の隔壁から構成されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のチャック。
  8. 前記２重の隔壁の内の外側の隔壁は、前記複数のグループのそれぞれに含まれる前記第２凸部よりも低い高さであることを特徴とする請求項７に記載のチャック。
  9. 前記隔壁の内周側を吸引するための第１の吸引口を前記底部に備えることを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載のチャック。
  10. 前記２重の隔壁の間の領域を吸引するための第２の吸引口を前記底部に備えることを特徴とする請求項７または８に記載のチャック。
  11. 前記隔壁は前記基板の径より小さい径であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のチャック。
  12. 前記複数の凸部とは異なる凸部である第３凸部を有することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のチャック。
  13. 請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の前記チャックを有し、前記チャックを用いて前記隔壁の内周の領域を吸引することで、前記基板を吸着保持することを特徴とする基板保持装置。
  14. 前記隔壁の内周の領域を吸引するための流路の開閉をするバルブと、前記バルブを制御する制御部を備えることを特徴とする請求項１３に記載の基板保持装置。
  15. 前記複数のグループのそれぞれに含まれる前記第１凸部の高さをｈｏ、前記複数のグループのそれぞれに含まれる前記第２凸部の高さをｈｉ、前記基板のヤング率をＥ、前記基板の厚さをｈ、前記基板に対する吸引圧力をＰｖ、前記複数のグループのそれぞれに含まれる前記第１凸部と前記第２凸部の間の距離をＬ、とするとき、
    ｈｉ－ｈｏ＜ＰｖＬ４／Ｅｈ３
    を満たすことを特徴とする請求項１１または１２に記載の基板保持装置。
  16. 請求項１３乃至１５のいずれか１項に記載の基板保持装置によって吸着保持された前記基板にパターンを形成するパターン形成部を有することを特徴とする基板処理装置。
  17. 請求項１６に記載の基板処理装置を用いて前記基板を処理することで前記基板にパターンを形成するパターン形成工程と、
    前記パターン形成工程で前記パターンが形成された後で、前記基板を加工する加工工程
    と、
    前記加工工程で加工された前記基板から物品を製造する工程と、
    を含むことを特徴とする物品の製造方法。

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