JPH07142348A - 露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ウェハの搬送時にウェハの裏面に付着した異物
の影響でウェハホルダーに載置されたウェハの平面度が
悪化するのを防ぐ。 【構成】ウェハをウェハカセットから搬送するウェハ搬
送手段と、ウェハ搬送手段からホルダーに受け渡しのた
めに使用する支持手段とウェハホルダーのそれぞれの接
触面が異なるように設定してウェハの搬送時にウェハの
裏面に異物が付着しても露光時にウェハの平面度が保た
れるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子、ディスプ
レイ素子等を製造する露光装置に関し、特に目標線幅に
対して焦点深度の浅い投影光学系を使用した露光装置に
関したものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子等を製造する露光装置に於い
て、基板（ウェハ）をステージ上の基板ホルダーに載置
して、原画パターンの像を基板上に転写する時、原画パ
ターンの像が基板上で結像するように所定のフォーカス
センサーを用いてステージをＺ方向に上下動させて焦点
を合わせている。この時、基板の裏面と基板ホルダーの
間に異物（１μｍ程度の微粒子）が混入した場合、基板
表面の平面度が悪くなり、基板上に転写された像はフォ
ーカスセンサーの検出点近傍では精密に焦点合わせされ
るが、原画パターンの全体像の一部は精密に結像しなく
なる。このため、基板の裏面に異物が混入しないよう
に、前工程で裏面洗浄を行ったり、裏面接触面積や裏面
接触回数の低減が行われてきた。従来の露光装置が目標
とした線幅では、比較的余裕のある焦点深度が得られた
ため、上記のような管理方法でも実効的な焦点深度は得
られた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、最近の
露光パターンの微細化に伴って、マスクのパターンを感
光基板へ転写させるための光学系の焦点深度はますます
浅くなり、従来の基板裏面の異物管理方法では焦点深度
の確保が難しくなってきた。換言すると、従来許容され
ていた裏面の異物の大きさが、露光パターンの微細化に
伴って、小さくなっていることを意味する。

【０００４】ここで、図７を使用して従来の露光装置に
おけるウェハ裏面の接触領域について説明する。この図
７ではウェハホルダー９ａの載置面形状、ウェハ１の外
形、従来の搬送用の抜き差しアーム４ａと５ａ、横スラ
イダーアーム６ａ、及び搬入出用アーム８ａの載置面形
状との関係を示している。実線で示した環状接触領域５
１〜６０の実線上の領域はウェハ１がウェハホルダー９
ａと接触する領域であり、０．１〜０．５mm程度に突出
した幅０．１〜２mm程度の輪帯状の接触面を成す。点線
で示した接触領域７１〜７７の点線上の領域は抜き差し
アーム４ａと５ａ、横スライダーアーム６ａそして搬入
出アーム８ａのそれぞれとウェハ１が真空吸着時に接触
する領域を示している。

【０００５】図７で、抜き差しアーム４ａとウェハホル
ダー９ａの位置関係で説明すると、従来の装置ではウェ
ハ１と抜き差しアーム４ａとの接触領域７１、７２の点
線上の領域とウェハ１とウェハホルダー９ａの環状接触
領域である５７、５８とが重なっている部分が存在して
いた。このため抜き差しアーム４ａとウェハ１での接触
等で発塵し付着した異物がウェハ１に付着したままウェ
ハホルダー９ａに載置されると、異物がウェハ１とウェ
ハホルダー９ａの環状接触領域５７もしくは５８に挟ま
り、ウェハ１の平面度に影響を与えてしまう。そこで本
発明は、基板裏面の異物が平面度等に与える影響を軽減
した保持方式をもつ露光装置を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決する手段】本発明は、感光基板（ウェハ
１）を裏面で保持する事前保持手段（ウェハカセット
２、３）と、ウェハカセット２と３からウェハ１を受け
取り、ウェハ１の裏面の一部を吸着し搬送する基板搬送
手段（搬入出アーム８）と、搬入出アーム８から搬送し
たウェハ１の裏面のほぼ全体を吸着保持して露光を行う
基板ホルダー（ウェハホルダー９）と、搬入出アーム８
とウェハホルダー９との間でウェハ１を受け渡しする
際、ウェハホルダー９の上方空間で一時的にウェハ１の
裏面を支持する支持手段（センターアップ９１〜９３）
と、センターアップ９１〜９３とウェハホルダー９とを
相対的に上下動させる駆動手段９４を備えた露光装置に
適用される。さらに本発明においては、ウェハホルダー
９が、ウェハ１の外形形状とほぼ相似の形状でかつ所定
の幅で突出形成されたほぼ環状の第１接触面と所定幅の
非接触領域を挟んで第１接触面と並行して所定の幅で突
出形成されたほぼ環状の第２接触面とで構成され、搬入
出アーム８は、ウェハ１の裏面の一部分と接触する領域
がウェハホルダー９の非接触領域の幅よりも小さく形成
された第３接触面を持ち、さらにウェハホルダー９と搬
入出アーム８との間でウェハ１を受け渡しする際、搬入
出アーム８の第３接触面がウェハホルダー９の非接触領
域の上方空間に位置する状態まで搬入出アーム８の相対
運動を制御する制御手段１１を設け、支持手段９１〜９
３がウェハ１の裏面を支持する部分、搬入出アーム８の
第３接触面、ウェハホルダー９の第１接触面と第２接触
面をウェハ１の裏面内において互いに異ならせるように
した。

【０００７】

【作用】先に図７で説明したように搬送時の接触部分の
位置関係に特別な配慮を施していないホルダーの場合、
搬送時の発塵等で基板裏面に搬送アーム８等の吸着面形
状に沿って異物が付着してしまうと、その異物はウェハ
ホルダーの吸着面と基板の間にはさまり、基板表面の平
面度に悪影響を及ぼす。しかし、図６に示すように搬入
出アーム８等の吸着時の接触部分（８１ａ、８２ａ、８
３ａ）とウェハホルダー９の吸着面（接触面）とを基板
裏面内で互いに異なるような位置、形状とすることによ
り、搬送時に異物が付着した場合に於いても、基板ホル
ダーの吸着面と基板との間に異物が挟まる事はなく、基
板表面の平面度は維持される。

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
図１は露光装置内に組み込まれたウェハ搬送装置からウ
ェハホルダーへの搬送過程を模式的に示した図である。
図１に示すようにウェハ搬送装置は、ウェハカセット２
と３、ウェハ抜き差しアーム４と５、横スライダーアー
ム６、プリアライメント部７、及び搬入出アーム８で構
成されている。ウェハカセット２と３はレジスト塗布済
みのウェハ１の複数枚を保持する。抜き差しアーム４と
５はウェハカセット２と３からウェハ１を取り出す為に
Ｙ方向に移動することが可能であり、横スライダーアー
ム６は抜き差しアーム４、５とプリアライメント部７と
の間でウェハ１をＸ方向に搬送する事が可能である。プ
リアライメント部７はウェハ１のオリエンテーションフ
ラット（以下ＯＦとする）位置を検出しウェハホルダー
９へ正確に載置するためにウェハ１の粗位置決めを行
う。また、搬入出アーム８はプリアライメント部７とウ
ェハホルダー９の間でウェハ１をＹ方向に搬送する装置
である。さらに図１に示すウェハホルダー９はＸＹ方向
に移動可能なステージ１０上に設置されている。以上の
装置は、制御装置１１によってウェハ１の受け渡しのた
めの動作の制御を行なっている。また、プリアライメン
ト部７は、図示はしないが、ターンテーブル、プリセッ
ト用つめ、ＯＦ検出センサ、位置決めレバー、ＯＦテー
ブルから構成されている。ターンテーブルはＯＦを検出
するためにウェハ１を真空吸着しつつ回転させる装置で
あり、プリセット用つめは真空吸着の前にターンテーブ
ルの中心に対してウェハ１の中心出しを行う装置であ
る。また、ＯＦ検出センサはウェハ回転中にＯＦを光電
検出する装置、位置決めレバーはウェハのＯＦが所定の
方向を向くように回転が停止された後、ウェハ１の周縁
を位置決めローラに押しつけるための装置であり、ＯＦ
テーブルはターンテーブルと横スライダーアーム６、搬
入出アーム８との受け渡しのために駆動手段により上下
動可能に構成されている。

【０００８】ここで、図２は搬入出アーム８からウェハ
ホルダー９への受け渡し状態を側面から見た図である。
この図２で示すように、ウェハ１を搬入出アーム８から
ウェハホルダー９に受け渡しをするために、ウェハホル
ダー９上にはウェハ１を上下動する支持手段としてのセ
ンターアップ９１〜９３が設けられている。このセンタ
ーアップ９１〜９３は駆動装置９４により上下動が行わ
れる。

【０００９】次にこの装置によるウェハ１の搬送動作に
ついて説明する。ウェハ搬送装置の所定の保管位置に載
置されたウェハカセット２、３は抜き差しアーム４、５
に対して上下動させられ、カセット内のウェハ１とウェ
ハ１の隙間に抜き差しアーム４、５が進入する。ウェハ
カセット２、３からウェハ１を抜き出す水平なＹ方向に
のみ移動可能な抜き差しアーム４、５によって１枚のウ
ェハ１がウェハカセット２、３から抜き取られる。この
ウェハカセット２、３から抜き差しアームヘのウェハ搬
送は、ウェハカセット２、３の中に載置された任意のウ
ェハを搬送できるランダムアクセスが可能となってい
る。抜き差しアーム４、５とプリアライメント部７との
間を水平にＹ方向に移動可能で、さらにウェハ１の受け
渡しのため上下動が可能な横スライダーアーム６は抜き
差しアーム４、５からウェハ１を受け取り、プリアライ
メント部７へ搬送する。このプリアライメント部７で、
ＯＦの検出、粗位置決めが行われたウェハ１は、プリア
ライメント部７からウェハホルダー９の上方空間へ水平
にＹ方向に移動可能な搬入出アーム８へ受け渡される。

【００１０】ここで図２で示されているようにウェハ１
を載置した搬入出アーム８はウェハホルダー９の上方空
間の所定の位置へ移動し、制御装置１１により正確に位
置決めされる。そして、ウェハホルダー９の載置面の中
央部に上下動可能に設けられたセンターアップ９１〜９
３が駆動装置９４により上昇しウェハ１を吸着し搬入出
アーム８から受け取る。搬入出アーム８が待避した後、
センターアップ９１〜９３が下降しウェハホルダー９へ
載置され、ウェハ１がウェハホルダー９に真空吸着さ
れ、ウェハ１のアライメント動作、露光動作が開始され
る。ここで、ウェハ１がウェハホルダー９に載置された
時に、センターアップ９１〜９３はウェハ１の真空吸着
を解除し、ウェハ１から離れる。センターアップ９１〜
９３の先端の吸着面は、ウェハ１がウェハホルダー９に
真空吸着されている間はウェハ１の裏面に接触しないよ
うに、ウェハホルダー９の接触面よりも沈む。

【００１１】こうして露光動作終了後のウェハ１は、プ
リアライメント部７を経由してウェハホルダー９からウ
ェハカセット２と３へ、往路と逆の順路で搬送される。
ところでウェハカセット２、３からウェハホルダー９
へのウェハ搬送はスループットを上げるため、搬入出ア
ーム８をプリアライメント部７からウェハホルダー９へ
搬送する搬入アームとウェハホルダー９からプリアライ
メント部７へ搬送する搬出アームの２つに分けること
や、横スライダーアームの搬送途中にウェハ１を載置し
待機可能なウェイトアームを設けることも可能である。

【００１２】図３は、本実施例でのウェハホルダー９の
形状を表した図である。ウェハホルダー９表面には、円
環状に突出した複数の領域５１〜６０が同心円状に形成
される。ウェハ１をウェハホルダー９上に載置した時に
ウェハ１の裏面がウェハホルダー９と接触する領域は環
状の接触領域５１〜６０の図２では実線上の領域とな
る。この領域５１〜６０はウェハホルダー９の中心から
外周５０の方向へ規則的に所定の間隔で配置され、ウェ
ハ１が載置された時、ウェハ１の中央部から外周付近ま
で接触するように配置されている。

【００１３】図４は図３で示したウェハホルダー９の接
触領域５１〜５４が形成された部分の断面である。ウェ
ハ１がウェハホルダー９上に載置された時、図４で示す
ウェハ１との接触領域５１、５２の間の非接触領域６１
（以下吸着溝とする）、接触領域５３、５４の間の吸着
溝６３、図４では図示していないが接触領域５５、５６
の間、接触領域５７、５８の間、そして接触領域５９、
６０の間の各輪帯状吸着溝（相対的に凹部になってい
る）において、図３に示した管６４〜６８によってウェ
ハ１が真空吸着される構造になっている。

【００１４】また図４に示した、接触領域５２、５３の
間の非接触領域６２、図４では図示されていないが接触
領域５４、５５の間、接触領域５６、５７の間、接触領
域５８、５９の間の各非接触領域（輪帯状の凹部）、そ
して接触領域６０の円内の非接触領域は特に真空吸着は
しないが、隣接した吸着溝の作用により減圧される構造
になっている。この非接触領域６２等にはウェハホルダ
ー９内から外部へ通じる管６９〜７３が設けられてい
る。この管６９〜７３には不図示の弁が設けられ、ウェ
ハ１が管６４〜６８によって真空吸着される間、この弁
は閉じられている。真空吸着を行う吸着溝６１、６３等
でウェハ１の真空吸着が開始されると、ウェハ１がウェ
ハホルダー９に完全に密着するまでの僅かな時間に真空
吸着が吸着溝６１、６３等に隣接した非接触領域６２等
に及ぶ。このため、非接触領域６２等は大気圧よりわず
かに低い圧力となるように設定される。

【００１５】環状をした接触領域５１〜６０のそれぞれ
の間隔は、真空吸着を行なう吸着溝６１、６３等の幅は
狭く、それ以外の領域６２等は広くとってある。本実施
例の場合、真空吸着を行う狭い間隔を約２mm前後、真空
吸着を行わない広い間隔を約１０mm前後としている。こ
の広い間隔を約１０mmより大きくするとウェハホルダー
９にウェハ１を載置した時のウェハ１の平面度が悪くな
る。また、間隔を１０mmより小さくすると搬送装置との
接触領域と重なる可能性が高くなるため、約１０mm程度
が適当と考えられる。

【００１６】また、この環状接触領域５１〜６０はウェ
ハ１がウェハホルダー９に載置された時にこの領域とウ
ェハ１との間に異物が挟まる可能性を極力低くするため
にできるだけ小さい幅、例えば０．３mm幅の環状もしく
はそれ以下の幅の環状が望ましい。図５はウェハ搬送装
置の搬入出アーム８の斜視図である。搬入出アーム８に
ウェハ１が載置された時、ウェハ吸着部８１〜８３のそ
れぞれの外周部分で接触し、その内側で真空吸着され保
持される。本実施例での搬入出アーム８はウェハホルダ
ー９の形状に合わせて、ウェハ１との接触面形状は円弧
状としている。尚、このウェハ吸着部８１〜８３の形状
は円弧状に限られず、ウェハホルダー９の非接触領域
（図４中の領域６２）の幅よりも小さな寸法であればど
のような形状でもよい。

【００１７】ここで、本実施例におけるウェハホルダー
９のウェハ１の裏面との接触領域、搬入出アーム８のウ
ェハ１の裏面との接触領域とセンターアップ９１〜９３
のウェハ裏面との接触領域の関係を図６を使用して説明
する。接触領域５１〜６０の実線上の領域はウェハ１の
裏面がウェハホルダー９と接触する領域である。接触領
域９１ａ〜９３ａの実線上の領域はウェハ１の裏面がセ
ンターアップ９１〜９３と接触する領域である。また、
点線で示した接触領域８１ａ〜８３ａの点線上の領域は
ウェハ１の裏面が搬入出アーム８のウェハ吸着部８１〜
８３と接触する領域を示している。この図６では、ウェ
ハ１の裏面とセンターアップ９１〜９３の接触領域９１
ａ〜９３ａ、ウェハ１の裏面と搬入出アーム８の接触領
域８１ａ〜８３ａの点線上の領域とウェハ１の裏面とウ
ェハホルダー９の接触領域５１〜６０が互いに異なるよ
うに設定してある。これによって、搬入出アーム８やセ
ンターアップ９１〜９３がウェハと接触することによっ
て生じる発塵がウェハホルダー９と接触しないため、ウ
ェハ１とウェハホルダー９の間に異物が挟まる事はな
く、ウェハ１の表面の平面度は保たれる。また、搬入出
アーム８、センターアップ９１〜９３とウェハホルダー
９の接触領域が異なっているため相互の受け渡しも支障
なく行う事が可能となる。

【００１８】ウェハ搬送時には、ＯＦ位置決めを行うプ
リアライメント部７等でウェハ１の位置ずれ等が考えら
れるので、センターアップ９１〜９３のウェハ１の裏面
との接触領域９１ａ〜９３ａ、搬入出アーム８のウェハ
１の裏面との接触領域８１ａ〜８３ａとウェハホルダー
９のウェハ１の裏面との接触領域５１〜６０が多少の位
置ずれがあっても重ならないように余裕を持たせた寸
法、位置関係にする必要がある。

【００１９】さらに、ウェハホルダー９上にプリアライ
メント機構を設けた装置の場合でも、プリアライメント
時にウェハ１が微動するため、同様に余裕をもたせる必
要がある。また、図６では図示されていないが、搬入出
アーム８とウェハホルダー９の接触領域が異なるのと同
様に、抜き差しアーム４と５、横スライダーアーム６と
プリアライメント部７のターンテーブルやＯＦテーブル
がウェハ１の裏面と接触する接触領域とウェハホルダー
９がウェハ１の裏面と接触する接触領域が異なるように
設定されている。このため同じ様に抜き差しアーム４、
横スライダーアーム６、そしてプリアライメント部７が
ウェハ１の裏面との接触面に於いて発塵があった場合で
も、ウェハ１の裏面がウェハホルダー９に載置された時
に、その発塵部分がウェハホルダー９に接触しないた
め、ウェハ１とウェハホルダー９の接触面に異物が挟ま
ることはなく基板表面の平面度は保たれる。

【００２０】本実施例では、ウェハホルダー９がウェハ
１の裏面に接触する接触領域に対して異なるようにウェ
ハ搬送装置のウェハ１の裏面に接触する接触領域を設定
しているが、ウェハ１の平面度の劣化を引き起こさず、
かつウェハ搬送装置のウェハ１の裏面に接触する接触領
域と異なるようにウェハホルダー９の接触領域の形状、
寸法、配置等を設定する事、または、ウェハホルダー９
とウェハ搬送装置の両方を互いにウェハ１の裏面に接触
する接触領域が異なるように設定することも可能であ
る。

【００２１】

【発明の効果】このように、装置内に於いて異物付着の
可能性が考えられる基板接触部分を、基板ホルダーに対
して非接触とすることにより、吸着時の基板の平面度を
向上し、露光精度を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ウェハ搬送装置の搬送経路を示した図

【図２】搬入出アームとウェハホルダーの受け渡し時の
側面図

【図３】ウェハホルダーの形状を示した図

【図４】ウェハホルダーの断面の一部を示した図

【図５】本実施例における搬入出アームの斜視図

【図６】ウェハホルダーとウェハ搬送装置の接触面の本
実施例における関係を示した図

【図７】従来のウェハホルダーとウェハ搬送装置の接触
面の関係を示した図

【符号の説明】

１ ウェハ ２、３ ウェハカセット ４、５ 抜き差しアーム ６ 横スライダーアーム ７ プリアライメント部 ８ 搬入出アーム ９ ウェハホルダー １０ ステージ ９１〜９３ センターアップ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 感光基板を裏面で保持する事前保持手段
   と、 該事前保持手段から前記感光基板を受け取り、該感光基
   板の裏面の一部分を吸着保持して移送する搬送手段と、 該搬送手段で搬送された前記感光基板の裏面のほぼ全体
   を吸着保持するための基板ホルダーと、 前記搬送手段と該基板ホルダーとの間で前記感光基板を
   受け渡しする際、該基板ホルダーの上方空間に前記搬送
   手段が進入し得るように、該基板ホルダーの上方空間で
   一時的に前記感光基板の裏面を支持する支持手段と、 該支持手段と前記基板ホルダーとを相対的に上下動させ
   る駆動手段とを備え、前記基板ホルダーに吸着保持され
   た基板を露光する露光装置において、前記基板ホルダー
   は、前記感光基板の外形形状とほぼ相似の形状でかつ所
   定の幅で突出形成されたほぼ環状の第１接触面と、所定
   幅の非接触領域を挟んで前記第１接触面と並行して所定
   の幅で突出形成されたほぼ環状の第２接触面とを有し；
   前記搬送手段は、前記感光基板の裏面の一部分と接触す
   る領域が前記基板ホルダーの非接触領域の幅よりも小さ
   く形成された第３接触面を有し；さらに前記基板ホルダ
   ーと前記搬送手段との間で前記感光基板を受け渡しする
   際、前記搬送手段の第３接触面が前記基板ホルダーの非
   接触領域の上方空間に位置する状態まで前記搬送手段の
   相対運動を制御する制御手段を設け；前記支持手段が前
   記感光基板の裏面を支持する部分と、前記搬送手段の第
   ３接触面と、前記基板ホルダーの第１接触面と、前記第
   ２接触面とを前記感光基板の裏面内において互いに異な
   らせたことを特徴とする露光装置。