JP4227208B2 - 半導体製造装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体基板（ウエハ）等を保持板（チャック）に真空吸着する機構を有する半導体製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路（ＩＣ）の微細化が進むにつれて、ウエハチャックとウエハステージの参照ミラーの結合度は高まる方向にある。また、コストを下げるためウエハは大きくなり、半導体製造装置の単位時間あたりのウエハ処理枚数（スループット）も年々向上している。また、ウエハの熱変形は寸法誤差の要因の大きな部分を占めるようになってきたため、半導体製造装置のウエハチャック付近での発熱は極めて小さく抑えられるように設計されてきている。ウエハチャックを大きく回転させる機構、すなわちウエハチャックと参照ミラーの結合度の弱い機構は精度の劣化を招くため敬遠され、ウエハ自身を別途設けた回転ステージにて回転した後、ウエハチャックに真空吸着する方法が提案されつつある。このような提案に係る半導体製造装置では、ウエハチャックの真空吸着を行なうための電磁弁が必要であるが、電磁弁は通電時に発熱するため、ウエハチャックから離れた位置、例えばウエハステージ可動部と離れた固定部に配置される。そしてウエハチャックと電磁弁は屈曲性のある管により接続されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、電磁弁動作から、チャック部分の圧力が変化するまでの時定数は、管の配管抵抗に比例して長くなるため、管路が長い場合や細い場合は時間がかかり、スループットの低下を招く。配管抵抗を下げるために管を同じ材料、厚さで太くすると真空圧により管が潰れやすくなってしまう。そこで管を丈夫にするとウエハステージの移動の抵抗が増え、ウエハステージの位置決め性能が低下する。また、耐久性も下がるという欠点があった。
【０００４】
本発明は、基板位置決め性能を損なうことなく、チャック付近での発熱を抑え、かつスループットの向上を図ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段および作用】
上記の目的を達成するため本発明の半導体製造装置は、真空源と、管と、前記真空源に前記管を介して接続されて基板を真空吸着するチャックと、前記チャックを搭載して固定部に対し移動するステージと、前記真空源に接続する状態と大気開放状態とを切り換えるための、前記固定部に配置されて前記管に接続された第１の３方電磁弁と、前記第１の３方電磁弁の動作を制御する制御手段とを有する半導体製造装置であって、前記管に接続する状態と大気開放状態とを切り換えるための、前記ステージに配置されて前記チャックに接続された第２の３方電磁弁を有し、前記第１の３方電磁弁が消勢されたときに前記管は前記真空源に接続する状態となり、第１および第２の３方電磁弁が共に消勢されたときに前記チャックは前記管を通して前記真空源に接続する状態となり、
前記第１の３方電磁弁が付勢されたときに前記管は大気開放状態となり、前記第２の３方電磁弁が付勢されたときに前記チャックは大気開放状態となり、前記第１の３方電磁弁が付勢され前記第２の３方電磁弁が消勢されたときに前記チャックは前記管を通して大気開放状態となり、前記制御手段は、前記第２の３方電磁弁の動作を制御し、前記第１および第２の３方電磁弁を消勢することにより前記チャックに基板を吸着させた状態において前記第１および第２の３方電磁弁を付勢することにより前記チャックを大気開放し、該付勢してから前記管が大気開放される時間が経過したとき前記第２の３方電磁弁を消勢する、
ことを特徴とする。
【０００６】
さらに、本発明の半導体製造装置は、真空源と、管と、前記真空源に前記管を介して接続されて基板を真空吸着するチャックと、前記チャックを搭載して固定部に対し移動するステージと、前記真空源に接続する状態と大気開放状態とを切り換えるための、前記固定部に配置されて前記管に接続された第１の３方電磁弁と、前記第１の３方電磁弁の動作を制御する制御手段とを有する半導体製造装置であって、前記管に接続する状態と大気開放状態とを切り換えるための、前記ステージに配置されて前記チャックに接続された第２の３方電磁弁を有し、前記第１の３方電磁弁が消勢されたときに前記管は前記真空源に接続する状態となり、前記第１および第２の３方電磁弁が共に消勢されたときに前記チャックは前記管を通して前記真空源に接続する状態となり、前記第１の３方電磁弁が付勢されたときに前記管は大気開放状態となり、前記第２の３方電磁弁が付勢されたときに前記チャックは大気開放状態となり、前記第１の３方電磁弁が付勢され前記第２の３方電磁弁が消勢されたときに前記チャックは前記管を通して大気開放状態となり、前記制御手段は、前記第２の３方電磁弁の動作を制御し、前記第１の３方電磁弁を付勢して前記第２の３方電磁弁を消勢することにより前記チャックを大気開放させた状態において前記第２の３方電磁弁を付勢したのち前記第１の３方電磁弁を消勢することにより前記チャックの大気開放状態を維持しつつ前記管内の圧力を下げ、前記第１の３方電磁弁を消勢したときから前記管内の圧力が安定するまでの時間が経過したのち前記第２の３方電磁弁を消勢することにより、前記チャックに載った基板を前記チャックに吸着させる、ことを特徴とする。
【００１０】
【実施例】
（第１の実施例）図１は本発明の一実施例に係る半導体製造装置のウエハチャック配管の説明図である。同図において、１は半導体基板であるウエハ、２はウエハ１を保持するウエハチャック、３はウエハチャック２付近に設けられウエハチャック２へバキューム圧と大気圧を切り換えるための第２の３方電磁弁である近接電磁弁（ソレノイドバルブＮ）、４はウエハステージ可動部と固定部を結ぶバキューム配管であるところのチューブ、７はウエハステージ固定部に設けられ、バキューム圧（０ａｔｍ）と大気圧（１ａｔｍ）を切り換えるための第１の３方電磁弁（ソレノイドバルブＦ）、６はバキューム圧を発生している真空圧源（例えば真空ポンプなど）、５は近接電磁弁３、電磁弁７を含み半導体製造装置の動作を制御するところのコントローラである。近接電磁弁３は、ウエハチャック２を搭載して移動するウエハステージ可動部（不図示）上に配置されている。また、電磁弁７は、上記ウエハステージ等を搭載する定盤（不図示）などの固定部に配置されている。
【００１１】
次に、図１の半導体製造装置の動作を説明する。ウエハ１がウエハチャック２に不図示のウエハ搬送システムにより載せられた後に、コントローラ５は近接電磁弁３と電磁弁７をオフ（消勢）し、チューブ４およびウエハチャック２へ真空圧源６からの負圧を供給してウエハ１をウエハチャック２に吸着する。コントローラ５は、不図示のプリアライメント計測システムによって、装置基準からのウエハの回転量を計測する。次にコントローラ５は、図２に示すように、近接電磁弁３と電磁弁７をオン（付勢）し、チューブ４およびウエハチャック２を大気開放にする。ウエハチャック２の圧力はチューブ４の圧力よりも迅速に大気圧に近付く。コントローラ５はチューブ４の圧力と大気圧との差が等しくなるまでの時間ｔｏが経過した後に、近接電磁弁３をオフする。コントローラ５は不図示の粗θ回転ステージにより、ウエハ１をウエハチャック２より離した後、プリアライメント計測システムによって計測されたウエハの回転量が装置基準と等しくなる方向へ回転させ、再度ウエハチャック２へ載せる。粗θ回転ステージの動作と並行して、コントローラ５は予め近接電磁弁３をオンしたのちに電磁弁７をオフしておく。これらのタイミングは粗θ回転ステージの回転量とウエハを再度ウエハチャック２へ載せるまでの動作時間と予め測定した電磁弁７のオフからチューブ４の圧力が安定するまでの時間ｔｃを考慮して、ウエハ１が再度ウエハチャック２へ載るタイミングからさかのぼってコントローラ５が決定する。
【００１２】
ウエハ１が再度ウエハチャック２へ載った後に、コントローラ５は近接電磁弁３をオフし、チューブ４の負圧をウエハチャック２へ供給する。
【００１３】
（他の実施例）なお、上述においては、近接電磁弁３として３方電磁弁を用い、これを電磁弁７とウエハチャック２を接続するチューブ４上に設けた例、すなわち２つの電磁弁３，７を直列に接続した例を示したが、基板の吸着および解放の一方のみの動作時間を改善すれば足りる場合は、近接電磁弁３としては２方電磁弁を用いることもできる。また、この場合、近接電磁弁３はチューブ４とは別個のチューブでウエハチャック２に接続すること、すなわち２つの電磁弁３，７を並列に接続することもできる。
【００１４】
さらに、電磁弁３，７の付勢および非付勢（消勢後付勢前）の状態と大気開放および真空供給の組み合わせも、全体として発熱が少なくて所望の大気開放および真空が供給されるようなものとすればよい。例えば上述の実施例では、電磁弁３および７の双方とも付勢で大気開放、非付勢で真空供給となるように真空圧源６、電磁弁７、チューブ４、電磁弁３およびウエハチャック２等の各要素を接続しているが、特に、基板解放状態の方が基板吸着状態より長くなる場合、電磁弁７の付勢で真空供給、非付勢で大気開放となるように接続してもよい。
【００１５】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、基板位置決め性能を損なうことなく、チャック付近での発熱を抑え、かつスループットを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施例に係る半導体製造装置のウエハチャック配管を説明する図である。
【図２】 本発明の第１の実施例に係る半導体製造装置のウエハチャック配管に設けた電磁弁の動作を説明する図である。
【符号の説明】
１…ウエハ、 ２…ウエハチャック、 ３…近接電磁弁、
４…チューブ、 ５…コントローラ、 ６…真空圧源、 ７…電磁弁。

Claims (2)

1. 真空源と、管と、前記真空源に前記管を介して接続されて基板を真空吸着するチャックと、前記チャックを搭載して固定部に対し移動するステージと、前記真空源に接続する状態と大気開放状態とを切り換えるための、前記固定部に配置されて前記管に接続された第１の３方電磁弁と、前記第１の３方電磁弁の動作を制御する制御手段とを有する半導体製造装置であって、
   前記管に接続する状態と大気開放状態とを切り換えるための、前記ステージに配置されて前記チャックに接続された第２の３方電磁弁を有し、
   前記第１の３方電磁弁が消勢されたときに前記管は前記真空源に接続する状態となり、
   第１および第２の３方電磁弁が共に消勢されたときに前記チャックは前記管を通して前記真空源に接続する状態となり、
   前記第１の３方電磁弁が付勢されたときに前記管は大気開放状態となり、
   前記第２の３方電磁弁が付勢されたときに前記チャックは大気開放状態となり、
   前記第１の３方電磁弁が付勢され前記第２の３方電磁弁が消勢されたときに前記チャックは前記管を通して大気開放状態となり、
   前記制御手段は、前記第２の３方電磁弁の動作を制御し、前記第１および第２の３方電磁弁を消勢することにより前記チャックに基板を吸着させた状態において前記第１および第２の３方電磁弁を付勢することにより前記チャックを大気開放し、該付勢してから前記管が大気開放される時間が経過したとき前記第２の３方電磁弁を消勢する、
   ことを特徴とする半導体製造装置。
2. 真空源と、管と、前記真空源に前記管を介して接続されて基板を真空吸着するチャックと、前記チャックを搭載して固定部に対し移動するステージと、前記真空源に接続する状態と大気開放状態とを切り換えるための、前記固定部に配置されて前記管に接続された第１の３方電磁弁と、前記第１の３方電磁弁の動作を制御する制御手段とを有する半導体製造装置であって、
   前記管に接続する状態と大気開放状態とを切り換えるための、前記ステージに配置されて前記チャックに接続された第２の３方電磁弁を有し、
   前記第１の３方電磁弁が消勢されたときに前記管は前記真空源に接続する状態となり、
   前記第１および第２の３方電磁弁が共に消勢されたときに前記チャックは前記管を通して前記真空源に接続する状態となり、
   前記第１の３方電磁弁が付勢されたときに前記管は大気開放状態となり、
   前記第２の３方電磁弁が付勢されたときに前記チャックは大気開放状態となり、
   前記第１の３方電磁弁が付勢され前記第２の３方電磁弁が消勢されたときに前記チャックは前記管を通して大気開放状態となり、
   前記制御手段は、前記第２の３方電磁弁の動作を制御し、前記第１の３方電磁弁を付勢して前記第２の３方電磁弁を消勢することにより前記チャックを大気開放させた状態において前記第２の３方電磁弁を付勢したのち前記第１の３方電磁弁を消勢することにより前記チャックの大気開放状態を維持しつつ前記管内の圧力を下げ、前記第１の３方電磁弁を消勢したときから前記管内の圧力が安定するまでの時間が経過したのち前記第２の３方電磁弁を消勢することにより、前記チャックに載った基板を前記チャックに吸着させる、
   ことを特徴とする半導体製造装置。

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