JPH05267116A - ウェハチャックの取り付け構造 - Google Patents

ウェハチャックの取り付け構造

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JPH05267116A
JPH05267116A JP4062593A JP6259392A JPH05267116A JP H05267116 A JPH05267116 A JP H05267116A JP 4062593 A JP4062593 A JP 4062593A JP 6259392 A JP6259392 A JP 6259392A JP H05267116 A JPH05267116 A JP H05267116A
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JP
Japan
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wafer chuck
stage
wafer
spacer
chuck
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Withdrawn
Application number
JP4062593A
Other languages
English (en)
Inventor
Fumio Tabata
文夫 田畑
Hidenori Sekiguchi
英紀 関口
Toru Kamata
徹 鎌田
Yuji Sakata
裕司 阪田
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPH05267116A publication Critical patent/JPH05267116A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】半導体製造装置において、ウェハを吸着固定す
るウェハチャックの取り付け構造に関し、ウェハチャッ
クをステージに取り付ける際に、ステージ側の平面度に
左右されることなく、しかもステージ側の歪みがウェハ
チャックに伝わらないようにすることを目的とする。 【構成】ウェハを載置し支持するウェハチャック1と、
該ウェハチャック1を取り付けるステージ2を有する半
導体製造装置において、一部あるいは全部が球状のスペ
ーサ8を介して、ウェハチャック1をステージ2に取り
付けた構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造装置におい
て、ウェハを吸着固定するウェハチャックの取り付け構
造に関する。LSIの高集積化に伴い、転写パターンの
微細化要求はますます強くなりつつある。例えば256
Mビットあるいは1GビットDRAMを製造するには、
最小線幅0.15〜0.2 μmという極細パターンを正確に露
光転写できるステッパーが必要である。
【0002】しかし、パターンの解像度は、露光波長/
投影レンズの開口比に比例することが知られており、こ
のため、極細パターンを露光するには、露光装置(ステ
ッパー)の投影レンズの開口比N.A.を大きくしなければ
ならない。ところが、N.A.を大きくすると、マスク投影
像の被写体深度がN.A.の二乗に比例して悪くなるため、
ウェハの平坦度をいかに確保するかが大きな課題とな
る。
【0003】
【従来の技術】図6はステッパーの斜視図であり、ウェ
ハチャック1が取り付けられたステージ2によって、ウ
ェハ3をX・Y方向にステップアンドリピート動作さ
せ、マスク4に対し、間欠的にかつ高精度に移動させる
ことで、ウェハ3上に繰り返し露光を行なうようになっ
ている。5は紫外光源、L1、L2はレンズである。
【0004】この装置において、常に最良の解像度が得
られるようにウェハ3の面上に焦点を合わせるには、レ
ンズL2とウェハ面との間の距離を常に一定に維持する
必要がある。すなわち、ウェハ3の表面が高い精度で平
坦になっていることが必要である。
【0005】ウェハ3の表面を平坦にするために、従来
は図7に示すように、表面が平坦なウェハチャック1に
ウェハ3を載置し、排気溝6を真空ポンプに接続して真
空吸着することで、ウェハ3の曲がりを矯正することに
よって、ウェハの平面度を確保していた。すなわち、ウ
ェハチャック1を高剛性の材料で製作することによって
その表面の平面度を維持し、ウェハ3をウェハチャック
表面に倣わせて、ウェハの平面度を確保しようとするも
のである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図8に示す
ように、ウェハチャック1はネジ7でステージ2に取り
付けられるため、ステージ2の表面に倣ってウェハチャ
ック1が変形する。ステージ2の表面が高精度の平面と
なるように加工することは極めて困難なため、この変形
は避けられない。一方、ステージ2の組立て時の誤差や
環境変化などによって、ステージ2側に曲げや伸縮が起
きることもある。
【0007】また、ウェハチャック1の取り付け時は歪
みが無くても、ウェハチャック1とステージ2間の熱膨
張率の差や経時変化によって、ウェハチャック1側に歪
みや変形が生じることもある。その結果、ウェハチャッ
ク1の表面の平面度が低下し、真空吸着や静電吸着され
たウェハ3の平面度を維持できなくなり、微細パターン
の露光に支障をきたしている。
【0008】本発明の技術的課題は、このような問題に
着目し、ウェハチャックをステージに取り付ける際に、
ステージ側の平面度に左右されることなく、しかもステ
ージ側の歪みがウェハチャックに伝わらないようにする
ことにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】図1は本発明によるウェ
ハチャックの取り付け構造の基本原理を説明する斜視図
であり、(a)はウェハチャック1をステージ2に取り
付ける前の状態、(b)は取り付け後の状態である。請
求項1の発明は、一部あるいは全部が球状のスペーサ8
を介して、ウェハチャック1をステージ2に取り付けた
構造である。
【0010】請求項2の発明は、請求項1の装置におい
て、一部あるいは全部が球状のスペーサ8を保持するた
めの窪み9を、ウェハチャック1側あるいはステージ2
側の片方あるいは両方に設けた構造である。
【0011】請求項3の発明は、図3に示すように、前
記の一部あるいは全部が球状のスペーサ8を3点に設
け、ウェハチャック1側またはステージ2側の片方に
は、各スペーサを支持するための円錐状の窪み9を設け
てある。そして、他方においては、1個のスペーサは円
錐状の窪み9の中に支持し、もう1個のスペーサは、該
円錐状窪み9と一直線上に形成されたV字状の溝10中
に支持し、残りの1個は平面11に支持した構造であ
る。
【0012】請求項4の発明は、図4のように、ウェハ
チャック1側あるいはステージ2側の片方に磁石Mを設
け、他方に磁性体12または磁石を設けた構造である。
【0013】
【作用】請求項1のように、一部あるいは全部が球状の
スペーサ8を介して、3点でウェハチャック1をステー
ジ2に取り付けた構造にすると、ウェハチャック1がス
テージ2に直接接している場合と違って、ウェハチャッ
ク1がステージ2の平面状態の影響を受けることはな
い。
【0014】しかも、ウェハチャック1またはステージ
2がスペーサ8の球面と接することによって、回り対偶
となるため、図2(a)のようにステージ2側が曲がり
方向に変形したときに、スペーサ8との間の回転によっ
て、曲がり方向の変形が吸収される。その結果、ステー
ジ2の変形ないし歪みがウェハチャック1に伝わるのを
防止し、ウェハチャック1の平面度を維持できる。
【0015】請求項2のように、一部あるいは全部が球
状のスペーサ8を保持するための窪み9をウェハチャッ
ク1側あるいはステージ2側の片方あるいは両方に設け
ることにより、スペーサ8がウェハチャック1とステー
ジ2との間に安定して保持される。
【0016】請求項3の発明によれば、図3に示すよう
に、前記の一部あるいは全部が球状のスペーサ8を3点
に設け、ウェハチャック1側またはステージ2側の片方
には、各スペーサを支持するための円錐状の窪み9を設
けてあるので、スペーサ8が安定して保持される。
【0017】しかも、ウェハチャック1またはステージ
2の他方においては、1個のスペーサは円錐状の窪み9
の中に支持し、もう1個のスペーサは、該円錐状窪み9
と一直線上に形成されたV字状の溝10中に支持してい
るので、V溝10中のスペーサ8は、該溝方向に回転な
いし滑り移動して、ステージ2の歪みを吸収でき、溝1
0と交差する方向には該溝10によって規制される。
【0018】また、残りの1個のスペーサ8は平面11
に支持されているため、図2(b)のように、ステージ
2が伸縮方向に歪んでも、該平面11上において、任意
の方向に回転ないし滑り運動できる。結局、ウェハチャ
ック1は、該円錐状窪み9中のスペーサ8を中心にして
位置決めされ、しかもステージ2の曲がり方向の歪みも
含め、あらゆる方向の歪みを吸収できる。
【0019】請求項4のように、ウェハチャック1側あ
るいはステージ2側の片方に磁石Mを設け、他方に磁性
体12または磁石を設けたことにより、ウェハチャック
1をより確実にステージ2に固定することができる。し
かも、該磁石Mや磁性体12は、スペーサ8の近傍に配
設されているので、磁力によってウェハチャック1が変
形するようなことはない。
【0020】
【実施例】次に本発明によるウェハチャックの取り付け
構造が実際上どのように具体化されるかを実施例で説明
する。図3は請求項3の発明の実施例を示す斜視図であ
り、ウェハチャック1をステージ2に取り付ける前の状
態である。図示例では、ウェハチャック1側に、スペー
サ8が嵌入する円錐状窪み9が3か所に形成されてい
る。
【0021】一方ステージ2側には、円錐状の窪み9は
1個だけ形成し、該窪み9とウェハチャック1の円錐状
窪み9との間に1個のスペーサ8が嵌入される。そし
て、円錐状窪み9と一直線上にV字状の溝10を形成し
てあり、該溝10とウェハチャック1の1個の円錐状窪
み9との間に、もう1個のスペーサ8が嵌入される。そ
して、残りの1個は、底面が平面11となった凹部13
であり、該凹部13とウェハチャック1の円錐状窪み9
との間に、残りのスペーサ8が嵌入される。
【0022】この構造によれば、ウェハチャック1は、
ステージ2の円錐状窪み9中のスペーサ8に位置決めさ
れているが、他の部分は、V字状溝10および平面11
上で相対移動できる。すなわち、V字状溝10とウェハ
チャック1の円錐状窪み9間にスペーサ8が嵌入してい
る状態で、該スペーサ8は、V字状溝10の溝方向には
自由に移動できる。したがって、図2のようにステージ
2が曲がり方向にあるいは伸縮方向に変形しても、V字
状溝10の方向の変形を吸収できる。
【0023】また、凹部13の平らな底部11上では、
スペーサ8は任意の方向に回転ないし滑り動作できるた
め、ステージ2がどの方向に歪んでも、平面11上のス
ペーサ8によって吸収できる。結局、ステージ2は、そ
の円錐状窪み9中のスペーサ8を中心にして、かつウェ
ハチャック1から独立して、任意の方向に変形できるの
で、曲がり方向の歪みも含めて、あらゆる方向の歪みを
吸収できる。
【0024】図示例とは逆に、ステージ2側に3個の円
錐状窪み9を形成し、ウェハチャック1側に1個の円錐
状窪み9と、1本のV字状溝10と、1個の底が平らな
凹部13を形成してもよい。また、回転中心となる円錐
状窪み9側は、ステージ2に対してウェハチャック1が
回転自在で、面内方向には規制される構造であればよ
く、図示例に限定されるものではない。なお、ステージ
2は、X−Y方向のガイドレール14、15に沿って、
X−Y方向に間欠駆動される。
【0025】図4は請求項4の発明の実施例を示す斜視
図である。図示例においては、ステージ2およびウェハ
チャック1ともに、円錐状窪み9が3個ずつ形成されて
いる。そして、ステージ2の円錐状窪み9の周りにリン
グ状の磁石Mが埋め込まれている。ウェハチャック1側
には、円錐状窪み9の周りに、鉄板などの磁性体12が
埋め込まれている。
【0026】したがって、磁石Mと磁性体12間の磁力
によって、ウェハチャック1をステージ2に吸着し固定
できる。しかも、スペーサ8の付近のみに磁力が作用す
るので、磁気吸引力でウェハチャック1が変形するよう
なことはない。なお、図示例とは逆に、ウェハチャック
1側に磁石Mを取り付け、ステージ2側に磁性体12を
取り付けてもよい。また、磁性体12に代えて磁石を用
い、他方の磁石Mと逆極性同士を対向させてもよい。
【0027】ウェハチャック1として、アルミニウムや
セラミックスなどのような非磁性体を用いるときは、前
記のように磁性体12を取り付けておく必要があるが、
ウェハチャック1自体が鉄などのような磁性体でできて
いる場合は、磁性体12を取り付ける必要はない。
【0028】磁石に代えて、引張りスプリングのバネ力
でステージ2とウェハチャック1間を引張っておくと
か、図2(b)に示すように、シリコーンゴムのような
軟性接着剤16をステージ2とウェハチャック1間に塗
布しておくこともできる。
【0029】図5は円錐状窪み9の実施例であり、
(a)図のように内壁が円錐状をした窪み9だけでな
く、(b)図のように内壁が階段状の窪み9でもよい。
【0030】またスペーサ8は、全体が球状のものが製
造が容易であるが、少なくともステージ2やウェハチャ
ック1と接する面が球面をしておれば足りる。ただし、
図3における回転中心となる円錐状窪み9に嵌入するス
ペーサ8は、算盤玉様の円錐体でも差し支えない。
【0031】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ステージ
2とウェハチャック1との間に、一部あるいは全部が球
状のスペーサ8が介在しているため、ウェハチャック1
はステージ2の面の影響を受けることはなく、またステ
ージ2の面方向および曲げ方向の変形や歪みを吸収でき
るため、ウェハチャック1が変形することはなく、その
結果ステージ2上に真空吸着や静電吸着などによって固
定されたウェハ3の平面度が阻害されるようなことはな
い。
【0032】また、請求項3のように、1個のスペーサ
8は、位置決め用の円錐状窪み9に嵌入させ、他の1個
は該円錐状窪み9と一直線上のV字状溝10に嵌入さ
せ、残りの1個は平面11上に嵌入させることで、円錐
状窪み9を中心にして、ステージ2の任意の方向の歪み
を吸収できる。
【0033】そして、請求項4のように、スペーサ8の
周りに磁石Mを設けて、磁力でウェハチャック1をステ
ージ2に吸着することによって、ウェハチャック1を安
定して保持できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるウェハチャックの取り付け構造の
基本原理を説明する斜視図である。
【図2】本発明の作用説明図である。
【図3】請求項3の発明の実施例を示す斜視図である。
【図4】請求項4の発明の実施例を示す斜視図である。
【図5】円錐状窪みの実施例を示す断面図である。
【図6】半導体製造用のステッパーの斜視図である。
【図7】従来のウェハチャックの断面図である。
【図8】従来のウェハチャックの取り付け構造とその作
用を示す図である。
【符号の説明】
1 ウェハチャック 2 ステージ 3 ウェハ 4 マスク 5 紫外光源 6 排気溝 7 ネジ 8 スペーサ 9 窪み 10 V字状溝 11 平面部 M 磁石 12 磁性体 13 底が平らな凹部 14,15 ガイドレール 16 軟性接着剤 17 段部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阪田 裕司 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ウェハを載置し支持するウェハチャック
    (1)と、該ウェハチャック(1)を取り付けるステー
    ジ(2)を有する半導体製造装置において、 一部あるいは全部が球状のスペーサ(8)を介して、ウ
    ェハチャック(1)をステージ(2)に取り付けたこと
    を特徴とするウェハチャックの取り付け構造。
  2. 【請求項2】 前記の一部あるいは全部が球状のスペー
    サ(8)を保持するための窪みを、ウェハチャック
    (1)側あるいはステージ(2)側の片方あるいは両方
    に設けたことを特徴とする請求項1記載のウェハチャッ
    クの取り付け構造。
  3. 【請求項3】 前記の一部あるいは全部が球状のスペー
    サ(8)を3点に設け、 ウェハチャック(1)側また
    はステージ(2)側の片方には、各スペーサ(8)を支
    持するための円錐状の窪み(9)を設け、 他方においては、1個のスペーサは円錐状の窪み(9)
    の中に支持し、 もう1個のスペーサは、該円錐状窪み(9)と一直線上
    に形成されたV字状の溝(10)中に支持し、 残りの1個は平面(11)に支持したことを特徴とする
    請求項1記載のウェハチャックの取り付け構造。
  4. 【請求項4】 ウェハチャック(1)側あるいはステー
    ジ(2)側の片方に、各スペーサ(8)の近傍に磁石
    (M)を設け、 他方には、該磁石(M)と対応する位置に、磁性体(1
    2)または磁石を設けたことを特徴とする請求項1、2
    または請求項3記載のウェハチャックの取り付け構造。
JP4062593A 1992-03-18 1992-03-18 ウェハチャックの取り付け構造 Withdrawn JPH05267116A (ja)

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