JPH06333799A - 半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、半導体製造工程にて半導体ウェハに
写真蝕刻処理を施す露光装置ステッパにおいて、安定し
た露光処理を可能とし、生産性を向上できるようにする
ことを最も主要な特徴とする。 【構成】たとえば、ステージホルダ１１の中心にバキュ
ーム穴１２を形成し、そのバキューム穴１２を中心にホ
ルダ１１の表面に同心円状に設けられるバキューム溝１
３ａ〜１３ｅと上記バキューム穴１２とを連絡用バキュ
ーム溝１４で接続する。また、バキューム溝１３ａ，１
３ｂの相互間に、センタアップ／ダウンピン１５とのク
リアランスを保ちつつピン穴１６を設ける。そして、こ
のピン穴１６とピン１５との間を機密用リング１８でシ
ーリングすることで、ピン穴１６からの外気のリーク量
を軽減し、吸着力の低下を防止する構成となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、たとえば半導体ウェ
ハに対してステップ＆リピート露光を行う露光装置ステ
ッパなどの半導体製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体の製造工程にて、半導体ウ
ェハに写真蝕刻処理を施す露光装置ステッパ（たとえ
ば、ニコン社製のＮＳＲ１７５５Ｇ７Ａステッパ）にお
いては、図６に示すようなステージホルダ１が用いられ
ている。

【０００３】このステージホルダ１はセラミックによっ
て構成され、表面に、図示していない吸引機構によるバ
キューム穴２からの吸引により半導体ウェハＨＷの吸着
を行うためのバキューム溝３、バキューム開放絞り機構
４により吸着されている当該ウェハＨＷの平坦度（ウェ
ハフラットネス）を調節するためのバキューム開放穴
５、および受渡機構としてのセンタアップ／ダウンピン
６が突出されるピン穴７がそれぞれ設けられている。

【０００４】上記バキューム溝３は、同心円状に設けら
れた凸部によりほぼ等間隔に配置され、そのところどこ
ろに前記バキューム穴２が形成されるようになってい
る。この場合、半導体ウェハＨＷとの接触面積をできる
だけ小さくすることにより、当該ウェハＨＷの裏面にお
けるダストの影響を減少できるようにしている。

【０００５】上記バキューム開放絞り機構４は、前記バ
キューム溝３の相互間に設けられたバキューム開放穴５
より大気を開放することによって、吸着されている当該
ウェハＨＷの変形をコントロールするものである。

【０００６】上記センタアップ／ダウンピン６は、前記
ステージホルダ１に対する半導体ウェハＨＷの受け渡し
を行うものであり、このステージホルダ１とは独立した
構成とされている。このため、ステージホルダ１との接
触による動作不良を防ぐべく、一定のクリアランスを保
って設けられている。

【０００７】しかしながら、上記した構成のステージホ
ルダ１に載置される半導体ウェハＨＷは、少なからず凹
状または凸状の反りをもっている。このため、反り量が
大きい半導体ウェハＨＷを十分に吸着できないという欠
点があった。

【０００８】たとえば、図７に示すように、半導体ウェ
ハＨＷの反り量（凸状）が１５０μｍをこえると、吸着
が困難となり、ステージバキューム（吸着）エラーが発
生する。

【０００９】これは、半導体ウェハＨＷとバキューム溝
３との間隔が広がって吸引力が低下し、加えて、センタ
アップ／ダウンピン６とピン穴７との隙間からの大気の
吸い込みが起こるためである。

【００１０】この、ステージホルダ１における吸着エラ
ーの発生による処理の低下を回避すべく、常時、センサ
をオンさせて吸着エラーがないと想定した状態で処理を
行おうとすると、たとえば従来の露光装置ステッパにお
いては、フォーカスボケ、解像不良、ショット内での寸
法のばらつきなどが発生し、安定した露光処理を行うこ
とができずに生産性が低下するという問題があった。

【００１１】また、この場合、当該ウェハＨＷの形状に
ついての矯正がなされていないため、図７に示す如く、
フォーカスの移動範囲が大きくなって、１枚当りの半導
体ウェハに対する露光処理時間が３０秒程度遅くなり、
スループットが低下する。

【００１２】このように、不安定な状態の露光処理では
所定の露光寸法を得るのが難しく、このためウェハ内で
の寸法のばらつきやショット内での寸法のばらつきが大
きくなり、歩留まりを低下させるものとなっていた。

【００１３】なお、図７においては、レーザ法（たとえ
ば、Ｆｌｅｘｕｓ Ｆ２４００）により求めた当該ウェ
ハＨＷの反り量を横軸とし、その各反り量と、ステージ
バキューム時のセンサ出力電圧（ただし、ウェハがない
ときの出力電圧を１．６０Ｖとする）との関係（○）、
および１枚の半導体ウェハの露光にかかる処理時間（た
だし、ショット数を８８としたときの露光時間を２７０
ｍｓｅｃとする）との関係（△）をそれぞれ示してい
る。

【００１４】また、図中の（×）は、たとえば裏面への
回り込み突起が存在するようなエピウェハ（エピタキシ
ャル成長を施したウェハ）に対する、ステージバキュー
ム時のセンサ出力電圧を示している。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
においては、反りなどによって半導体ウェハの形状が大
きく変形されている場合にはこれを吸着することが困難
であり、安定した処理が行えなえずに、生産性の低下を
招くなどの問題があった。

【００１６】そこで、この発明は、その形状にかかわら
ず半導体ウェハを高い平坦度をもって吸着でき、生産性
を高めることが可能な半導体製造装置を提供することを
目的としている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明の半導体製造装置にあっては、半導体ウ
ェハが載置されるものであって、中心部に設けられた吸
気穴、この吸気穴を中心に同心円状に設けられた複数の
吸着溝、この複数の吸着溝を結ぶべく、前記吸着穴より
放射状に設けられた連絡溝、および前記吸着溝の相互間
に前記半導体ウェハの受け渡しを行うべく設けられた移
載穴を有するホルダと、このホルダの、前記吸気穴を介
して前記半導体ウェハの吸引を行う吸引機構と、前記ホ
ルダの、前記移載穴との隙間を保ちつつ、前記ホルダの
載置面より突出自在に設けられた受渡機構と、この受渡
機構と前記移載穴との隙間を埋めるための埋設部材とか
ら構成されている。

【００１８】

【作用】この発明は、上記した手段により、半導体ウェ
ハが載置されるホルダの吸着能力を向上できるようにな
るため、安定した処理を行うことが可能となるものであ
る。

【００１９】

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。図１および図２は、本発明にかかる露
光装置ステッパに用いられるステージホルダの概略構成
を示すものである。

【００２０】すなわち、このステージホルダ１１は、た
とえばアルマイト処理してなるアルミニウムによって構
成され、載置される半導体ウェハＨＷよりも少し大きめ
の円形を有している。

【００２１】そして、そのホルダ１１の中心部には、載
置される半導体ウェハＨＷを吸引するための吸気穴とし
てのバキューム穴１２が設けられている。また、ホルダ
１１の表面には、上記バキューム穴１２を中心に同心円
状に吸着溝としての複数（ここでは、５本）のバキュー
ム溝１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅが形成さ
れているとともに、複数のバキューム溝１３ａ〜１３ｅ
をそれぞれ結ぶべく、前記バキューム穴１２より放射状
に３本の連絡用バキューム溝１４が形成されている。

【００２２】さらに、前記バキューム溝１３ａ，１３ｂ
の相互間には、前記連絡用バキューム溝１４により分割
された各ブロックごとに、前記半導体ウェハＨＷの受け
渡しを行うべく、受渡機構としてのセンタアップ／ダウ
ンピン１５が突出される移載穴としてのピン穴１６が貫
通して設けられている。

【００２３】この実施例の場合、前記バキューム溝１３
ａ，１３ｂの、前記ピン穴１６までの距離Ｌａ，Ｌｂ、
および前記バキューム溝１３ｅの、載置される半導体ウ
ェハＨＷの外周からの距離Ｌｃがそれぞれ大きくとられ
るようになっている。

【００２４】これにより、載置される半導体ウェハＨＷ
に対する、上記ピン穴１６および半導体ウェハＨＷの外
周からのリークによる外気の影響が軽減されるようにな
っている。

【００２５】一方、上記ステージホルダ１１の内部に
は、前記バキューム穴１２と図示していない吸引機構と
を結ぶ吸気経路１７が設けられている。また、図２に拡
大して示すように、上記ステージホルダ１１のピン穴１
６に対して、一定のクリアランスを保って配置される上
記センタアップ／ダウンピン１５との隙間を埋めるべ
く、気密用リング（埋設部材）１８が設けられている。

【００２６】この気密用リング１８は、上記した隙間を
シーリングし、そこからの外気のリーク量を減らすため
のもので、たとえばフランジ１９によって上記ホルダ１
１に固定されている。

【００２７】しかして、上記センタアップ／ダウンピン
１５の上下方向の動作により、上記ステージホルダ１１
上に載置された半導体ウェハＨＷは、図示していない吸
引機構の吸引動作による真空圧が、上記吸気経路１７を
介して上記バキューム穴１２から連絡用バキューム溝１
４を経て各バキューム溝１３ａ〜１３ｂに供給されるこ
とにより、上記ステージホルダ１１の表面において吸着
される。

【００２８】この場合、前記半導体ウェハＨＷは、各バ
キューム溝１３ａ〜１３ｅのそれぞれの相互間におい
て、ステージホルダ１１との接触面積が大きく確保され
るとともに、その外周およびピン穴１６の周囲からの外
気のリークによる影響が軽減される。

【００２９】これにより、半導体ウェハＨＷは、その形
状に関係なく、ホルダ１１による吸着がより確実に、し
かも高いフラットネス（平坦度）をもって行われる。し
たがって、露光装置ステッパにおいては、安定した露光
処理が可能となり、生産性を格段に向上し得るものであ
る。

【００３０】図３は、半導体ウェハＨＷの形状の違いに
よる吸着の可否を、本発明のステージホルダ（本発明
品）１１と従来品とを比較して示すものである。ここで
は、吸引機構による元圧を約−７２０ｍｍＨｇとし、凸
状および凹状の反りをもつ９種の半導体ウェハについて
の吸着実験の結果を示している。

【００３１】この図からも明らかなように、従来品で
は、凸状および凹状のいずれについても１５０μｍ程度
の反りをもつ半導体ウェハＨＷが吸着できる限界だった
のに対し、本発明品では、４０μｍ〜２７０μｍ程度の
凸状および凹状の反りをもつ半導体ウェハＨＷをすべて
吸着することが可能となった。

【００３２】図４は、４０μｍの凸状の反りをもつ半導
体ウェハＨＷ（図３にウェハＮｏ．１として示した）の
吸着時の平坦度を示すものである。この結果より、バキ
ューム吸着によって半導体ウェハＨＷの反りの矯正がな
されており、スループットの低下などを招くことなく、
安定した露光処理を行い得る状態であることが判断でき
る。

【００３３】図５は、２７０μｍの凸状の反りをもつ半
導体ウェハＨＷ（図３にウェハＮｏ．２１として示し
た）の吸着時の平坦度を示すものである。この場合に
も、バキューム吸着によって半導体ウェハＨＷの反りの
矯正がなされており、スループットの低下などを招くこ
となく、安定した露光処理を行い得る状態であることが
判断できる。

【００３４】上記したように、半導体ウェハが載置され
るホルダの吸着能力を向上できるようにしている。すな
わち、半導体ウェハの吸着時に発生する外気のリーク量
を減少し、ホルダの吸着力を強化できるようにしてい
る。これにより、半導体ウェハの形状に関係なく、しか
も反りを矯正して平坦度が良好な状態で吸着できるよう
になるため、安定した露光処理を行うことが可能とな
る。したがって、スループットの低下や歩留まりの低下
などを招くことなく、高い生産性を達成し得るようにな
るものである。

【００３５】また、エピウェハ（エピタキシャル成長を
施したウェハ）をも、その裏面の周囲に発生する廻り込
み突起に影響されることなく吸着でき、有用である。な
お、上記実施例においては、ステージホルダをアルミニ
ウムにより構成した場合について説明したが、これに限
らず、たとえば金属による汚染を防止する目的でセラミ
ックにより構成することも可能である。

【００３６】また、露光装置ステッパに限らず、センタ
アップ／ダウンピンを用いてホルダに吸着されている半
導体ウェハの受け渡しを行う、たとえば半導体評価装置
の自動搬送システムなどにも適用できる。その他、この
発明の要旨を変えない範囲において、種々変形実施可能
なことは勿論である。

【００３７】

【発明の効果】以上、詳述したようにこの発明によれ
ば、その形状にかかわらず半導体ウェハを高い平坦度を
もって吸着でき、生産性を高めることが可能な半導体製
造装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例にかかるステージホルダを
概略的に示す構成図。

【図２】同じく、図１のＢ部を拡大して示す構成図。

【図３】同じく、半導体ウェハの形状の違いによる吸着
の可否を、本発明品と従来品とを比較して示す図。

【図４】同じく、４０μｍの凸状の反りをもつ半導体ウ
ェハを例に、吸着時の平坦度を示す図。

【図５】同じく、２７０μｍの凸状の反りをもつ半導体
ウェハを例に、吸着時の平坦度を示す図。

【図６】従来技術とその問題点を説明するために示すス
テージホルダの構成図。

【図７】同じく、処理能力について説明するために示す
図。

【符号の説明】

１１…ステージホルダ、１２…バキューム穴、１３ａ，
１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ…バキューム溝、１４
…連絡用バキューム溝、１５…センタアップ／ダウンピ
ン、１６…ピン穴、１７…吸気経路、１８…気密用リン
グ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青山 正昭 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株 式会社ニコン内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウェハが載置されるものであっ
   て、中心部に設けられた吸気穴、この吸気穴を中心に同
   心円状に設けられた複数の吸着溝、この複数の吸着溝を
   結ぶべく、前記吸着穴より放射状に設けられた連絡溝、
   および前記吸着溝の相互間に前記半導体ウェハの受け渡
   しを行うべく設けられた移載穴を有するホルダと、 このホルダの、前記吸気穴を介して前記半導体ウェハの
   吸引を行う吸引機構と、 前記ホルダの、前記移載穴との隙間を保ちつつ、前記ホ
   ルダの載置面より突出自在に設けられた受渡機構と、 この受渡機構と前記移載穴との隙間を埋めるための埋設
   部材とを具備したことを特徴とする半導体製造装置。
2. 【請求項２】 前記埋設部材は、フランジにより前記ホ
   ルダに固定されていることを特徴とする請求項１に記載
   の半導体製造装置。
3. 【請求項３】 前記複数の吸着溝のうち、最外周の溝は
   前記半導体ウェハの外周との距離が大きくされているこ
   とを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
4. 【請求項４】 前記移載穴は、隣接する吸着溝との距離
   が大きくされていることを特徴とする請求項１に記載の
   半導体製造装置。