JPH01214042A

JPH01214042A - 基板の吸着装置

Info

Publication number: JPH01214042A
Application number: JP63039206A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Aoyama; 青山　正昭
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1988-02-22
Filing date: 1988-02-22
Publication date: 1989-08-28
Anticipated expiration: 2011-03-27
Also published as: JPH0831513B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は半導体素子や液晶素子等を製造するための半導
体ウェハ、もしくはガラスプレート等の基板を平坦に吸
着固定する装置に関し、特に基板の自動骨は渡し機構と
組み合わせるのに好適な吸着装置に関する。

〔従来の技術〕

従来より投影型露光装置、Ｘ線露光装置、半導体ウェハ
検査装置、レーザリペア装置等では、加工又は検査すべ
きウェハ等の基板を平坦に保持するために、真空吸着ホ
ルダーが使われている。

第４図（Ａ）、（Ｂ）は従来の吸着ホルダーの代表的な
構造を示す平面図と部分断面図である。

第４図（Ａ）、（Ｂ）において、リニアガイド１に沿っ
て矢印Ｅ方向に直線移動するスライダー２には、２本の
フォーク部３ａ、３ｂが設けられ、水平面内で一次元的
にウェハを搬送する。

フォーク部３ａ、３ｂの上面にはウェハを載置して固定
する吸着孔４ａ、４ｂが形成される。２次元に移動する
ウェハステージＳＴは予めローディング位置（第４図（
Ａ）の位置）に位置決めされる。フォーク部３ａ、３ｂ
上のウェハはステージＳＴの上に設けられたウェハホル
ダーＷＨの真上の位置まで運ばれる。

ウェハホルダーＷＨの載置面５には細い溝６が環状に複
数本形成され、この細い溝６はウェハ裏面を吸着するた
めに真空源によって減圧される。

さらにウェハホルダーＷＨの蔵置面５の中央部には、セ
ンターアンプ部７が上下動可能に設けられている。さて
、フォーク部３ａ、３ｂが所定の位置にくると、第４図
（Ｂ）に示すようにセンターアップ部７が載置面５、及
びフォーク部３ａ、３ｂよりも上方に移動し、ウェハＷ
を受は取る。

この状態でセンターアンプ部７はウェハＷの裏面を真空
吸着し、フォーク部３ａ、３ｂは再び第４図（Ａ）の位
置まで戻る。そして最後にセンターア・７プ部７を載置
面５よりも下方に移動させ、ウェハＷをホルダーＷＨの
載置面５に受は渡し、満６を減圧してウェハＷを吸着固
定する。これによってウェハＷは載置面５の平面度にな
らって平坦化矯正される。また載置面５上のウェハＷを
取り出すときは、全く逆のシーケンスが行なわれる。

ただし搬出専用に別のフォーク部を設け、搬入方向（矢
印Ｅ方向）と異なる方向ヘラ二ハＷを送り出してもよい
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来のウェハホルダーでは、ウェハＷを安定に、か
つ正確に受は渡しさせるために、センターアップ部７の
ウェハ載置面は比較的大きな面積を必要とした。このた
めウェハホルダーの中心部には比較的大きな貫通穴が設
けられる。このことはウェハホルダーＷＨＯ載置面５の
中央部、すなわちウェハ中心部に真空吸着による矯正力
が作用しないことを意味する。近年、ウェハの大口径化
がすすみ、各種プロセスの影響で、数十ミクロン、ある
いは数百ミクロンのオーダでウェハがそったり、歪んだ
りしてくることによる悪影響が問題となってきた。この
ように変形の激しいウェハは、ウェハホルダーへの吸着
力を大きくしないと、平坦化矯正が不十分なまま加工（
露光、レーザリペア等）されてしまう、ところが従来の
ものでは、ウェハ中央部にまったく吸着力が働いていな
いために、ウェハの中央が載置面５から盛り上がり、ウ
ェハ周辺部から１〜３１程度の部分が載置面５に密着し
、さらにウェハ周辺では載置面５から浮き上がったよう
な状態で吸着固定されてしまう、現在の投影型露光装置
（ステッパー）の投影レンズの焦点深度はたかだか±１
μｍ程度のレンジしかなく、平坦化矯正が不十分なまま
だと、レチクル（マスク）パターンの投影像面（最良結
像面）とウェハ上の１つのショット領域内の面とが相対
的に大きく傾＜こととなり、半導体素子等の製造に大き
な障害となってしまう。

そこで本発明では、従来のようにウェハ等の基板の自動
搬送の際の安定性と確実性を維持したまま、基板全面で
ほぼ均一な平坦化矯正力の得られる吸着装置を提供する
ことを目的とする。

Ｃ問題点を解決する為の手段〕上記問題点を解決する為に、本発明ではウェハホルダー
等の載置台のほぼ中央付近に複数の小さな貫通穴を互い
に所定量だけ離して設け、この貫通穴の夫々に貫入して
基板の受は渡しを行なう複数の支持部材を、従来のセン
ターアップ部と同等の機能として設けるようにした。さ
らに実施例で説明するように、支持部材を３本にし、こ
れら３本で囲まれた載置面の領域にも真空吸着及び平坦
化矯正のために必要な局在化された複数の凸部を形成す
るようにした。

〔作　用〕

本発明によれば、複数の支持部材が通る貫通穴が互いに
離れているため、その間の領域に真空吸着力を発生させ
る凸部（凹部）を形成できるため、全面に渡って均一な
平坦化が可能となる。

〔実施例〕

第１図（Ａ）、（Ｂ）は本発明の実施例による吸着装置
の平面図と部分断面図であり、第１図（Ｂ）は第１図（
Ａ）の１−Ｂ矢視断面である。

第１図（Ａ）に示すようにウェハホルダーＷＨは金属の
円盤であり、その上面にはウェハＷの平面形状に合わせ
て、円周部５ａと直線的なフラット部５ｂとを有する載
置面５が形成されている。載置面５の中心（ウェハ中心
）Ｏｌをセンターとする直径りの円ＣＣ上にほぼ３等分
された位置の夫々には、直径Ｒの貫通穴１０ａ、１０ｂ
、１０Ｃが設けられている。ここで載置面５の円周部５
ａの直径をＤとすると、直径りはＤよりも十分小さく定
められ、かつＬ≧２Ｒとなるように定められている。さ
らに中心０．をセンサーとする直径（Ｌ＋Ｒ）の円は、
第４図に示した２本のフォーク部３　ａ　−、３ｂの間
隔よりも小さくなるように定められる。また各貫通穴１
０　ａ、　　ｌ　Ｏｂ、　　１０　ｃの周辺にはウェハ
Ｗの裏面と接触する環状のリム（微小凸部）ｌｌａ、、
ｌｌｂ、ｌｌｃが形成され、リムｌｌａ、ｌｌｂ、ｌｌ
ｃの上面は載置面５の円周部５ａ及びフラット部５ｂの
外側の上面と精密に同一面（基準面）になるように作ら
れている。

従って［１面５の直径りをウェハＷの外形（国際規格に
より統一されている）よりもわずかに（２〜３ｍ程度）
に小さなものにしておくと、載置面５、すなわちリムｌ
ｌａ、ｌｌｂ、ｌｌｃの各々の外側で、かつ円周部５ａ
、フラット部５ｂで囲まれた円側の領域の全てが、ウェ
ハＷによっておおわれることになる。そこで載置面５内
の任意の位置に、１つもしくは複数の真空吸着孔（第１
図（Ａ）では４ケ所）１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ
を設けると、ウェハＷの裏面は載置面５に吸着固定され
る。

さて、３つの貫通穴１０ａ、１０ｂ、１０ｃの各々には
、第１図（Ｂ）で示すように、３本の支持部材１４ａ、
１４ｂ、１４ｃを貫入させ、上下動機構１６によって一
体に上下動するような構成にする。上下動機構１６は駆
動源１８によってシーケンスに応じて適宜駆動される。

支持部材１４ａ、１４ｂ、１４ｃは本実施例では円柱状
であり、その上端面は同一面になるように構成され、各
上端面には、図のようにウェハＷを保持する際に、排気
パイプ２１、吸気路２０を介して真空吸着する吸着孔が
設けられている。この３本の支持部材１４ａ、１４ｂ、
１４ｃの上端面は、ウェハＷの自動受は渡しの際は、第
４図（Ｂ）に示したセンターアップ部７と同様に載置面
５から一定量上方に持ち上げられ、ウェハＷを載置面５
に吸着する際は支持部材１４ａ、１４ｂ、１４ｃの各上
端面が載置面５（正確にはリム１１ａ、ｌｌｂ、ｌｌｃ
の上面）よりも下方に沈み込むまで降下される。

尚、吸気孔１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの各々はパ
イプ２３を介して共通の給排気源につながれる。これは
、ウェハＷを吸着した後、パイプ２３の真空源（排気源
）との連通を遮断しても、ウェハＷの裏面空隙はただち
に大気にリークされることがないため、吸気孔１２ａ、
Ｆ２ｂ、１２Ｃ１１２ｄから一時的に陽圧の空気をウェ
ハ裏面へ供給することでウェハＷの！！載置面からの取
りはずしを容易、かつ迅速にするためである。

ところで、第１図（Ａ）、（Ｂ）に示した載１面５の全
面には例えば第２図（Ａ）、（Ｂ）に示すような微小凸
部５０がほぼ一定の間隔で多数形成されている。第２図
（Ａ）は第１図（Ａ）で示したリムｌｌａと中心０．と
を含む一部分の平面形状を表わし、第２図ＣＢ）はリム
ｌｌａを含む一部分の断面形状を表わす、微小凸部５０
は中心０、をセンターとするほぼ一定間隔毎の同心円上
に位置するように配列され、その同心円の周方向の長さ
と、径方向の幅は、ともに加工上の安定性が維持される
範囲でな（べく小さ（なるように定められる。第２図Ｃ
Ｂ）に示すように各微小凸部５０の上面はリムｌｌａ　
（ｌｌｂ、ｌｌｃ及び円周部５ａ、フラット部５ｂ）の
上面と同一の基準面ＲＦに一致するように形成されてい
る。基準平面ＲＦに対する面精度は、装置の仕様によっ
て異なるが、最もきびしいものでは全面で±ｌｌ１ｍ以
内というものもある。また微小凸部５０の上面の中心０
．を通る径方向の幅Ｐ、と凸部に挟まれた凹部の幅Ｐ８
との比（Ｐ、／Ｐ、）は極端に大きくならなければよい
、−例として通常の６インチ程度のウェハに対してはＰ
、−０，５〜２■、Ｐ、−１〜６！ＩＩの範囲で良好な
平坦化矯正が行なわれた。

また微小凸部５０は周方向についても細かく分断された
状態で形成されるが、例えば１／４円周分、あるいは１
／３円周分だけ連続した円弧状とし、同一径の円弧と円
弧の接続部は通気のために凹部にしておいてもよい。

以上のように微小凸部によってウェハＷの裏面を支持す
るのは、ウェハＷと凸部（基準面ＲＦ）との間に異物が
挟み込まれる確率を著しく小さくするためである。すな
わち載置面５の全面積に対して、ウェハ裏面と接触する
凸部（基準面ＲＦ）の総面積を数％〜十数％に低下させ
るためである。

この第２図（Ａ）からも明らかなように、貫通穴１０ａ
、ｆｏｂ、１０ｃに囲まれた中心領域においても複数の
微小凸部５０が形成されるため、その中心領域でも十分
な吸着力が得られる。また凸部５０の周囲の凹部は、本
実施例の場合、載置面５の全面のどこにおいても連通し
ているため、吸気孔１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは
、例えば中心Ｏ１の１ケ所だけにしても吸着が可能であ
第３図は微小凸部の変形例であり、小さな矩形の凸部５
２をｘ、ｙ方向に一定ピッチでマトリックス状に形成し
たものである。この場合も、凸部５２の上面の寸法範囲
０．５〜２　ｗｍ、凸部５２と５２の間の凹部の寸法範
囲を１〜６ｍとして、任意の組み合わせが可能である。

ところで第４図（Ａ）、（Ｂ）で示したステージＳＴが
ステッパー（投影型露光装置、Ｘ線露光装置等）のステ
ッピングステージの場合、ステージＳＴは転写すべき回
路パターンの寸法（ショットサイズ）に応じて一定ピッ
チずつｘ、ｙ方向にステッピングしていく、投影レンズ
を用いたステッパーでは、１回のステッピングによって
露光できる最大領域は、１１５縮小投影レンズの場合、
通常は１５ｍＸ　１５ｍ　（２１φ）の大きさである。

Ｘ線露光ではプロキシミティ一方式を採用するため光学
系による転写領域の制限はないものの、実用上の観点か
ら２０■Ｘ２０閣程度に定められている。

このためウェハＷ上の各ショットの配列によっては、あ
る特定のシップＨＨ域の直下に貫通穴１０　ａ、　１０
　ｂ−、ｌ　Ｏｃのいずれか１つが位置することも起り
得る。この場合、その特定のショット領域の全面に対し
ては貫通穴によって吸着力が作用しないことになり、最
悪の場合はそのショット領域が解像不良を起してしまう
、そこで貫通穴１０ａ、１０ｂ、１０ｃの径寸法Ｒ（又
は面積）は、転写すべきシリッＨ１域の寸法（又は面積
）よりも小さくなるように、好ましくはショット領域（
矩形）の対角線の長さの２／３以下になるように定める
とよい。

また３ケ所の貫通穴１０ａ、ｆｏｂ、ｌｏｃで囲まれた
内側の領域は、その他の領域と同等の吸着力が得られる
ことが望ましい。ところが貫通穴１０ａ、１０ｂ、１０
ｃの夫々を中心０１に近づけすぎると、中心部領域での
凸部５０．５２の数、すなわち凹部の面積が少なくなっ
てくるため、必然的に吸着力が低下する。このため、か
ならずＬ≧２Ｒの条件を満たすようにする。さらに３つ
の貫通穴１０　ａ、　１０　ｂ、　　ｌ　Ｏｃに内接す
る円、又は直径りの円ＣＣを考えたとき、この円の最小
径は１つのショット領域を概ね含む程度の大きさに定め
ておくとよい。

以上のようにウェハ上のシゴッＤＩ域毎にステップアン
ドリピート方式で露光する場合に、貫通穴の径３１円Ｃ
Ｃの径り等の関係をショット領域の寸法を考慮して最適
的に決めることで、各ショット領域の夫々を最良の解像
条件で露光することができる。

さらに本実施例の構成によって、ウェハ吸着時のウェハ
フラットネスは最良に矯正されるため、例えウェハ個有
の厚みムラ、テーパ等のために、ウェハホルダーＷＨを
レベリング（傾斜）させるとしても、その量が少なくな
り、レベリング動作によるスループ７トの低下を極めて
小さく押えることができる。

また本実施例では、ウェハの平坦化矯正を例示したが、
液晶表示素子（テレビ画面）等を作り込む大型のガラス
プレートを吸着する場合も同様に適用できる０本実施例
では支持部材を３本としたが、ウェハ裏面との接触面が
細長い矩形状をした上面を有する板状の支持部材の２本
を、互いに平行に一定間隔だけ離して設けてもよい、こ
の場合、載置面５上には２本の支持部材が貫入するスリ
ット状の貫通穴が２つ形成される。

さらに支持部材（１４ａ、１４ｂ、１４Ｃ）は載置台と
してのウェハホルダーＷＨに対して上下動するものとし
たが、装置によってはウェハホルダーＷＨの方を支持部
材に対して上下動させてもよい。

〔発明の効果〕

以上本発明によれば、基板を載置して吸着する実効的な
面積を、従来のものと比較して大きく取れるとともに、
吸着力を発生しない部分が分散されているため、基板の
全面にわたってほぼ均一な平坦化矯正力が得られる。こ
のため平面度の悪いウェハ等を確実に矯正することがで
きる。特に現在、生産現場で使われはじめた８インチ等
の大口径ウェハにおいては、ウェハのそり量も太き（な
るため、本発明の構成を採用することで、確実な平坦化
、安定な受は渡し動作の両方を十分な精度で維持するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図＜Ａ）は本発明の実施例による吸着装置の裁置台
の構成を示す平面図、第１図（Ｂ）は第１図（Ａ）の１
−Ｂ矢視断面を示す部分断面図、第２図（Ａ）は載置面
の一部分の構成を示す平面図、第２図（Ｂ）は第２図（
Ａ）の一部分の断面構造を示す断面図、第３図はｉａ載
置面構造の他の例を示す平面図、第４図（Ａ）、第４図
（Ｂ）は従来の吸着装置の構造を示す平面図と部分断面
図である。〔主要部分の符号の説明〕Ｗ・・・ウェハ、　ＷＨ・・・ウェハホルダー、５・・
・載置面、　　７・・・センターアップ部、１０ａ、１
０ｂ、１０ｃｍ・・貫通穴、１４ａ、１４ｂ、　　１４
ｃ・・・支持部材、１６・・・上下動機構、　５０．５
２・・・微小凸部、手続補正書く方式）１．事件の表示昭和６３年　特許願　第３９２０６号３、補正をする者事件との関係　　　特許出願人住所　　東京都千代田区丸の内３丁目２番３号名称　　
（４１１）　　株式会社ニコン４、代理人住所　畢１４０東京部品川区西大井１丁目６番３号５、
補正命令の日付

Claims

【特許請求の範囲】

（１）平坦化矯正すべき基板の外形とほぼ同形の載置面
を有し、該載置面の全面に局在化された凸部をほぼ均等
な分布で形成し、該局在化された凸部の囲りの凹部を減
圧することによって前記基板の裏面を前記複数の凸部の
上面で規定される基準面にならわせて吸着する載置台を
備えた装置であって、前記載置台には前記載置面を貫通
した複数の貫通穴が相互に離間して設けられ、前記載置
面に前記基板の裏面を接触させて載置するとともに、前
記基板の裏面を前記載置面から所定量だけ離すために、
前記複数の貫通穴の夫々に貫入して前記載置台と相対的
に上下動する複数の支持部材と；該複数の支持部材の夫
々の上端面に設けられ、前記基板が前記載置面から離れ
ているとき、前記基板の裏面を吸着する吸気孔とを備え
たことを特徴とする基板の吸着装置。
（２）前記複数の貫通穴の夫々は、前記載置面のほぼ中
央に設定された直径Ｌの円上の３ケ所にほぼ等角度間隔
で形成され、前記載置面は円形基板にあわせて直径Ｄの
ほぼ円形に形成され、前記３ケ所の各貫通穴の径寸法を
Ｒとしたとき、Ｄ＞Ｌ≧２Ｒを満し、前記３ケ所の貫通穴で内包された領域及び各貫
通穴の間の領域に前記局在化された凸部の複数が形成さ
れていることを特徴とする請求項（１）記載の装置。
（３）ステップアンドリピート方式でマスクのパターン
を感応基板の小領域の夫々に順次転写するために、該感
応基板を保持して２次元的にステッピングする可動ステ
ージに前記吸着装置を設ける場合に、前記３ケ所の貫通
穴の夫々の位置する直径Ｌの円の最小径が前記感応基板
上の転写すべき小領域を含む程度の大きさに定められて
いることを特徴とする請求項（２）記載の装置。
（４）前記３ケ所の貫通穴の夫々の面積を、前記感応基
板上に１回のステッピング時に転写し得る最大の領域の
面積よりも小さく定めたことを特徴とする請求項（３）
記載の装置。