JPH03240219A - 試料装填装置及びその装填方法 - Google Patents

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】 ［ａ業上の利用分野］ 本発明は、例えば薄板状試料たるウェハ上にＬＳＩバタ
ン等を描画するための電子ビーム露光装置、あるいはウ
ェハに成膜やエツチング等のウェハ処理を行う半導体プ
ロセス装置に搭載される試料装填装置に関するものであ
る。

［従来の技術］ 従来、例えば電子ビーム露光装置においては、真空下で
ウェハを加工処理するべく、試料ステージに対して該ウ
ェハをバネ力あるいは静電吸着力により保持（いわゆる
静電チャックによる保持）させるための試料装填装置を
設けるようにしている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、かかる従来の試料装填装置では、バネ力
あるいは静電吸着力のみを用いているので、ウェハを保
持する力に限界があり、ウェハの車なる保持は可能であ
っても、ウェハが矯正を必要とするような反りを有する
場合、その平坦化を行なうには十分な効果を発揮できな
い。

これは、クエへを保持部に保持させる当初の状態、例え
ばウェハが減圧雰囲気下にあるか大気中にあるか、また
保持当初のクエへの反りの程度、ウェハと保持部との間
のダストの存在等によってウェハの保持に寄与する有効
接触面積が大きく異なり、静電吸着力が大きく変動する
ことに起因する。

例えば、静電吸着力のみを用いて試料保持を行うように
構成された試料装填装置の場合、例えば６インチのウェ
ハが保持前に、最大５０μｍの反りを有している場合、
ウェハと保持部との間に静電吸着力を発生させるために
例えば３００Ｖを印加しても、最大４０μｍ程度の反り
に低減させ得るにすぎない。

さらに、かかる静電吸着力のみを用いた試料装填装置で
は、電圧印加を解除した後も静電チャック絶縁部に電荷
が留まる結果、静電力が残留したり、分子間吸引力に基
づくウェハと静電チャック間の吸着力の残留作用により
、ウェハの保持部からの剥離が容易には行えない場合が
ある。

本発明は、上記課題を解決すべくなされたものであり、
試料の保持部への吸着力を増大させることができ、試料
の着脱も容易に行える等の試料装填装置及びその装填方
法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成すべく、請求項１の発明は、薄板状試料
と保持部との間に静電吸着力を生しさせるための静電電
圧印加手段を設け、前記保持部に通気流路を形成し、該
通気流路の一端側を前記試料に臨ませると共に、該通気
流路の他端側に排気手段を連結したことを特徴とする。

また、請求項２の発明は、薄板状試料と保持部との間に
形成される空間部に負圧を生じさせて該試料を該保持部
に保持し、次いで、該試料と保持部内の電極との間に所
定の静電電圧を印加することを特徴とする。

［作用コ 本発明の構成では、典型的には、まず排気手段を作動さ
せて通気流路内を負圧にし、薄板状試料と保持部との間
に負圧吸着力を生じさせ、これにより保持部上の薄板状
試料を平坦化する。次いで、薄板状試料と保持部との間
に電圧を印加して静電吸着力を生じさせる。

その後、保持部から薄板状試料を剥離させるには、前記
電圧の印加を解除し、さらに、通気流路内が正圧になる
ように排気手段を作動させる。

［実施例］ 第１図は本発明に係る試料装填装置を搭載した電子ビー
ム露光装置の一例を示すものであり、該電子ビーム露光
装置は薄板状試料たるウェハ１０７に直接描画を行うべ
く構成されている。

すなわち、除振台１０１上には、電子光学鏡筒１０２を
有する真空容器１０３、排気室１０４ウエハ搬送ロボツ
ト１０９、ウニへカセット１１０等が設置されており、
前記真空容器１０３と排気室１０４とはゲートバルブ１
０５を介して連結され、該排気室１０４はゲートバルブ
１０６を有し、前記真空容器１０３と排気室１０４との
間はホルダ搬送アーム１１６が移動可能となっており、
ウェハ搬送ロボット１０９はクエへカセット１１０とホ
ルダ搬送アーム１１６との間でのウェハ１０７の受は渡
しを行い得るように構成されている。

前記真空容器１０３には排気ポンプ１１５が連結されて
おり、該真空容器１０３内には試料ステージ１１４が配
設されている。また、排気室１０４には排気ポンプ１１
２が連結されており、排気室１０４内にはホルダテーブ
ル１１１が設けられ、該ホルダテーブル１１１上には保
持部たるホルダ１０８を載置し得るようになっており、
該ホルダ１０８には排気手段たる排気ポンプ１１３が連
結されている。

なお、真空容器１０３内では試料ステージ１１４上に設
置されたホルダ１０８上のウェハ１０７に、例えばＬＳ
Ｉバタン等の描画が行なわれる。

第２図（ａ）、（ｂ）はウェハ１０７を保持するための
ホルダ１０８及びその周辺の詳細を示すものであり、ホ
ルダテーブル１１１は図示しない昇降機構により上下動
が可能となっており、ホルダ搬送アーム１１５上に受は
渡されたホルダ１０８を載置し得るようになっている。

第３図は、前記ホルダ１０８、ホルダテーブル１１１等
をさらに詳細に示したものである。同図に示すように、
円筒状のホルダテーブル１１１内にはその中央部にウェ
ハ吸着用通気孔３０２が形成され、該通気孔３０２の外
周部には、該通気孔３０２と同軸状にウェハ吸着用通気
孔３０１が形成されている。なお、ホルダ１０８上には
ガイドビン３０８が突設されている。

前記ホルダ１０８内には、中心部及びこれに連通ずる外
周部とから成る通気流路３０３が形成され、該通気流路
３０３は前記ウェハ吸着用通気孔と連通しており、また
、該ホルダ１０８内には静ｉＥｔ圧印加用の電ＦｉＡ３
０５が該ホルダ１０８の上面と略平行に形成されている
。そして、該電極３０５には端子３０４が接続され、該
端子３０４は前記ホルダ搬送アーム１１６の端子３０６
と対向するようになっており、該端子３０６はホルダ搬
送アーム１１６内の配線３０７に接続されている。

次に、上記実施例の動作を説明する。

ウェハ装填動作の当初では、ゲートバルブ１０６を開い
ておき、排気室１０４内は大気圧はしておく。この状態
でウェハ搬送ロボット１０９を作動させ、ウニ八カセッ
ト１１０から受は渡されたウェハ１０７をホルダ搬送ア
ーム１１６上のホルダ１０８上に載置し、次いで、ホル
ダ搬送アーム１１６をゲートバルブ１０６を介して移動
し、ホルダ１０８を前記排気室１０４内のホルダテーブ
ル１１１上に載置させる。

次いで、前記ホルダテーブル１１１のホルダ吸着用通気
孔３０１内を排気して負圧にし、該ホルダ１０８をホル
ダテーブル１１１上に負圧吸着力により保持（いわゆる
真空チャック）させる。ここで、ホルダ１０８上のウェ
ハ１０７の保持はホルダ１０８上のガイドビン３０８に
より所定の精度で行われる。

次に、前記ホルダテーブル１１１内のウェハ吸着用通気
孔３０２及び前記ホルダ１０８内の通気流路３０３が排
気されて負圧となり、ウェハ１０７はホルダ１０８上に
負圧吸着力により保持され、かつ、十分な精度で平坦化
される。例えば６インチのウェハでは最大１μｍの反り
程度に矯正することができる。

その後、ホルダテーブル１１１を下方に移動する。これ
により、端子３０４と端子３０６とが接触し、電極３０
５に静電電圧が印加されると、ウェハ１０７は静電吸着
力によりホルダ１０８上に保持される。この場合、ウェ
ハ１０７は前記負圧吸着力の作用時に十分に平坦化され
ているので、ホルダ１０８上面との大きな接触面積が得
られており、これによりウェハ１０７に作用する静ｉｔ
吸着力は十分大きなものとなっている。

続いて、ゲートバルブ１０６を閉じ、排気室１０４の排
気を排気ポンプ１１２により行なう。該排気の進行に応
じてウェハ１０７に作用する負圧吸着力は低減するが、
ウェハ１０７に作用する静電吸着力は強く維持されてい
る。また、排気室１０４の排気により、ホルダテーブル
１１１とホルダ１０８との間に作用する負圧吸着力は殆
ど消失するようになる。その後、ホルダテーブル１１１
を下方に移動すると、ホルダ１０８はホルダ搬送アーム
１１６上に単独で受は渡される。

前記排気室１０４内が十分に減圧されると、ゲートバル
ブ１０５が開かれ、ホルダ搬送アーム１１６はホルダ１
０８に保持されたウェハ１０７を前記真空容器１０３内
の試料ステージ１１４上に移送する。な、お、該試料ス
テージ１１４内にも前記端子３０６、及び配線３０７と
同様の静電電圧印加手段が設けられており、ウェハ１０
７に対する静電吸着力の付与は常時行なわれている。

前記ホルダ搬送アーム１１６が前記真空容器１０３外に
移動すると、ゲートバルブ１０５が閉じられ、ＬＳＩパ
ターン等の描画が開始される。この描画が行われた後、
再びゲートバルブ１０５が開かれ、ホルダ搬送アーム１
１６の移動によりホルダ１０８を真空容器１０３から排
気室１０４のホルダテーブル１１１の上方に位置させる
。この際、ホルダテーブル１１１は前記下方への移動に
より最下方位置にある。

次に、ホルダテーブル１１１を上方に移動させてホルダ
１０８の下面に接触させ、ゲートバルブ１０５を閉じた
後、排気ポンプ１１２を停止させて、排気室１０４内が
大気圧になるようにリークを開始する。続いて、ホルダ
吸着用通気孔３０ｉ内を排気してホルダ１０８をホルダ
テーブル１１１上に負圧吸着力により保持する。次いで
、ホルダテーブル１１１を最上方位置に移動させると、
静電電圧の印加は解除されている。

その後、ウェハ吸着用通気孔３０２とホルダ内の通気流
路３０３を大気圧よりも若干高めの圧力に設定すると、
ホルダ１０８からのウェハ１０７の剥離は容易に行なわ
れる。次に、ゲートバルブ１０６を開き、描画済みのウ
ェハ１０７をウェハ搬送ロボット１０９により前記ウニ
へカセット１１０に移す。

このようにして１枚のウェハの描画処理を終了する。引
き続き、次のウェハの処理を行なうには以上の動作を繰
り返す。

なお、上記実施例の説明では説明を簡単にするために、
例えば排気室１０４内の排気動作、ホルダ１０８のホル
ダテーブル１１１やホルダ搬送アーム１１６への受は渡
し動作、さらにはウェハ１Ｏ７のホルダ１０８への受は
渡し動作等の間は電子ビーム露光装置本来のパターン描
画等の動作を停止させるようにしている。しかし、通常
の場合、装置の生産性を向上させるべく、装置本来のク
エへの加工動作と、次のウェハの装填動作との並行処理
を行ない得る構成にしている。具体的には、例えば、排
気室１０４と真空容器１０３との間に中間室を設け、該
中間室に前記ホルダテーブル１１１を２台設置し、３つ
以上のホルダ１０８を用いることとすれば、前記並行処
理動作は容易に実現できる。

［発明の効果］ 以上説明したように、請求項１の構成によれば、薄板状
試料と保持部との間に静電吸着力を生じさせる電圧印加
手段を設け、前記保持部に通気孔を形成し、該の一端側
を前記試料に臨ませると共に、該の他端側に排気手段を
連結したことを特徴とするので、薄板状試料を保持部に
保持させる場合、静電吸着力だけででなく、負圧吸着力
も作用させることができるので、薄板状試料はホルダに
対して十分に平坦化された状態で保持される。

従って、本発明に係る装填装置を用いた場合、該装填装
置を搭載した装置本体では、薄板状試料は平坦化された
形状の状態での加工処理が可能となるため、薄板状試料
の加工処理の高精度化を実現できる。その結果、例えば
、薄板状試料たるウェハに直接描画する電子ビーム露光
装置などではクエへの高さ検出器や検出結果に基づくビ
ーム照射位置の補正を不要にし、装置をＰＪ単にするこ
とができる。また、薄板状試料たるウェハを静電吸着力
により強力に保持した後に発生しがちな、クエへのホル
ダからの剥離動作不良といったトラブルを回避すること
ができ、装置全体の信頼性向上に貢献する。

請求項２の構成によれば、試料と保持部との間に形成さ
れる空間部に負圧を生じさせて該試料を該保持部に保持
し、次いで、該試料と保持部内の電極との間に所定の静
電電圧を印加することを特徴とするので、請求項１の構
成の効果に加え、負圧吸着力による保持の後に静電吸着
力を試料と保持部との間に作用できるので、例えば試料
装填の当初が大気圧雰囲気下で試料の加工処理が減圧雰
囲気であるという通常の加工処理過程の場合、保持、矯
正、加工という一連の加工処理操作を円滑に行うことが
でき、生産性の向上にさらに貢献できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、電子ビーム露光装置に通用された場合の本発
明の一実施例を示す側断面図であり、第２図（ａ）、（
ｂ）は、ウェハ及び保持部、ホルダテーブル、ホルダ搬
送アーム等の位置関係を示す図であり、第２図（ａ）は
その平面図、第２図（ｂ）はその側面図、′ｆＳ３図は
第２図（ｂ）の縦断面図である。 （符号の説明） １０７・・・ウェハ（試料）、１０８・・・ホルダ（保
持部）、３０３・・・通気流路、３０５・・・電極（電
圧印加手段）、３０４．３０６・・・端子（電圧印加手
段）、１１３・・・排気ポンプ（排気手段）。 第 ３ 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）薄板状試料と保持部との間に静電吸着力を生じさ
   せるための電圧印加手段を設け、前記保持部に通気流路
   を形成し、該通気流路の一端側を前記試料に臨ませると
   共に、該通気流路の他端側に排気手段を連結したことを
   特徴とする試料装填装置。
2. （２）薄板状試料と保持部との間に形成される空間部に
   負圧を生じさせて該試料を該保持部に保持し、次いで、
   該試料と保持部内の電極との間に所定の大きさの静電電
   圧を印加することを特徴とする試料装填方法。