JPH11121362A - 露光装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 基板搬送手段と基板チャック搬送手段を兼ね
させチャック専用の交換機構を不要にして、露光装置の
省スペース化とコスト低減を図る。 【解決手段】 被露光基板を保持する基板チャック３、
それを支持するチャック支持手段（板）５、基板をチャ
ック上に搬入搬出する基板搬送手段７、基板チャックを
真空吸着し保持するためチャック支持板５に設けられた
真空供給路である真空吸着孔及び吸着溝、基板を真空吸
着保持するための真空吸着孔及び吸着溝、基板チャック
をチャック支持板上に搬送するチャック搬送手段とを備
えており、基板チャックに保持された基板に露光する。
基板チャック３は露光基板と同程度の厚さを有し、基板
搬送手段がチャック搬送手段を兼ねる。チャック支持板
上の基板チャック上に順次供給保持される基板に露光す
る。基板チャックは基板チャックカセット８内にある洗
浄機構で自動洗浄され、適時に基板搬送系で交換され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路等
の製造工程における露光工程で使用される露光装置およ
びこれを使用することができるデバイス製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体素子は、微細化、高集積化
が進み、そのために露光装置は高精度化が要求され、い
わゆるステッパと呼ばれるものが主流になっている。ス
テッパは、高精度の露光を行うために、焦点深度が１μ
ｍ程度になっている。したがって、被露光面であるウエ
ハ面の平面度は、それ以上の精度が要求され、この平面
度を維持するために、ウエハチャックのクリーニング
は、装置のメンテナンスの中で最も重要な作業である。
なぜならば、半導体デバイスの製造工程において露光装
置内に持ち込まれるウエハは、他の工程において発生す
る異物の付着等が考えられ、その異物が万一ウエハチャ
ックに付着した場合、ウエハの平面度が悪化してしまう
からである。そして従来、ウエハチャックのメンテナン
スは、ウエハチャックを人手によって取り外してクリー
ニングを行うか、または装置上で人手によってクリーニ
ング工具を用いてクリーニングを行っている。

【０００３】また、半導体素子の微細化、高集積化のた
めに、パターンの繰返し露光における位置合せ精度は高
精度である必要がある。このため、高いアライメント精
度が要求され、アライメントスコープと投影レンズ間の
距離が熱膨張などにより変動しないように、装置内の雰
囲気温度を高精度に維持する必要がある。このため、装
置内は高精度に温度管理されている。

【０００４】しかし、近年の半導体素子の製造において
は、製造コストを下げることを要求され、そのために、
ウエハの大口径化が進んでいる。またこれに伴い、ウエ
ハチャックやウエハステージの大型化が進んでいる。ま
た、機能や性能の向上によりサブユニットが増加してき
ている。このため、ウエハチャックのメンテナンス・ス
ペースが狭くなり、ウエハチャックのクリーニングおよ
び脱着が困難になってきている。

【０００５】さらに、上述の人手によるメンテナンス作
業は、高精度に温度管理されている装置内の雰囲気温度
状体を、体温によって崩してしまう恐れがある。この場
合、装置内の温度の安定に時間がかかり、装置のダウン
タイムが増加するという問題がある。

【０００６】そこでこれらの問題点を解決するものとし
て、特開平８−１８１０５７号公報には、被露光基板を
保持するための基板チャックと、前記基板チャックを支
持して移動するステージと、被露光基板を前記基板チャ
ック上に搬入しおよびそこから搬出する基板搬送手段
と、前記基板チャックを前記ステージ上に搬入しおよび
そこから搬出するチャック搬送手段とを備えた露光装置
を開示する。この露光装置では、チャック搬送手段によ
り、基板チャックを適宜クリーニング済みのものと交換
することにより、上述の人手によるメンテナンスの問題
を解決している。本発明の目的は、これをさらに改良
し、より洗練された構成の露光装置およびこれを用いる
ことができるデバイス製造方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明では、被露光基板を保持するための基板チャック
と、前記基板チャックを支持するチャック支持手段と、
被露光基板を前記基板チャック上に搬入しおよびそこか
ら搬出する基板搬送手段と、前記基板チャックを前記チ
ャック支持手段上に真空吸着して保持するために前記チ
ャック支持手段に設けられた真空供給路である真空吸着
穴および吸着溝と、被露光基板を前記基板チャック上に
真空吸着して保持するために前記基板チャックに設けら
れた真空供給路である真空吸着穴および吸着溝と、前記
基板チャックを前記チャック支持手段上に搬入しおよび
そこから搬出するチャック搬送手段とを備え、前記チャ
ック支持手段上の基板チャックに保持された被露光基板
に対して露光を行う露光装置において、前記基板チャッ
クは被露光基板と同程度の厚さを有し、前記基板搬送手
段が前記チャック搬送手段を兼ねていることを特徴とす
る。

【０００８】また、本発明のデバイス製造方法は、この
ような露光装置を用い、チャック支持手段上に支持され
た基板チャック上に順次供給され保持される被露光基板
に対して順次露光を行うことによりデバイスを製造する
際に、適切なタイミングで基板チャックを、クリーニン
グされたものと基板搬送手段を介して交換することを特
徴とする。

【０００９】これによれば、基板チャックを、被露光基
板と同程度の厚さとし、基板搬送手段がチャック搬送手
段を兼ねるようにしたため、基板チャック専用の交換機
構が不要となり、装置のコンパクト化と低コスト化が図
られる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施形態におい
ては、前記チャック支持手段の支持面は前記基板チャッ
クと同程度の外形を有し、前記支持面により前記基板チ
ャックの平面度を矯正する。

【００１１】また、前記チャック支持手段上に支持され
ている前記基板チャックを前記基板搬送手段により別の
基板チャックに交換するチャック交換手段を有する。こ
のチャック交換手段は、複数の基板チャックを収納する
ことが可能なチャック収納手段を有し、このチャック収
納手段との間で基板チャックの送受を行うことにより前
記基板チャックの交換を行う。

【００１２】さらに、被露光基板を複数収納することが
可能な基板収納手段と前記チャック支持手段上の基板チ
ャックとの間で前記基板搬送手段によって被露光基板の
送受を行うことにより被露光基板を前記チャック支持手
段に支持された基板チャック上に順次供給する基板供給
手段を備え、この被露光基板の順次の供給に応じた、適
切なタイミングで前記基板チャックの交換を行う。

【００１３】また、前記チャック収納手段あるいはその
近傍に基板チャックのクリーニング手段を有し、前記チ
ャック交換手段は、これによってクリーニングされた基
板チャックを前記チャック保持手段に供給する。前記ク
リーニング手段としてセラミックプレートを有するもの
を用い、このセラミックプレートに基板チャックを擦り
合わせることにより基板チャックのクリーニングを行な
うことができる。また、クリーニング時にクリーニング
効果を高めるための洗浄液を注入できる構造としてもよ
い。さらに、洗浄液による洗浄後に、洗浄液を洗い流す
ための純水を注入できる機構を設け、洗浄液を洗い流し
た後、乾燥のためにクリーンエアをブローする機構を設
けるようにしてもよい。以下、本発明の実施形態につい
て実施例を通じてより具体的に説明する。

【００１４】

【実施例】図１は本発明の一実施例に係る露光装置の要
部を示す概略図である。同図に示すようにこの露光装置
は、被露光基板であるウエハを保持するためのウエハチ
ャック３と、ウエハチャック３を支持するチャック支持
板５と、ウエハをウエハチャック３上に搬入しおよびそ
こから搬出するウエハ（兼ウエハチャック）搬送系７と
を備える。ウエハ兼ウエハチャック搬送系７はまた、ウ
エハチャック３をチャック支持板５上に搬入しおよびそ
こから搬出する。つまり、ウエハ搬送系がウエハチャッ
クの搬送系を兼ねている。露光は、チャック支持板５上
のウエハチャック３に保持された被露光基板に対し、投
影レンズ１を介して行う。ウエハチャック３はウエハと
同程度の厚さを有し、ウエハ兼ウエハチャック搬送系７
により容易に搬送可能な形状となっている。

【００１５】チャック支持板５の支持面はウエハチャッ
ク３と同程度の外形を有し、前記支持面によりウエハチ
ャック３の平面度が矯正されるようになっている。図示
はしていないが、チャック支持板５には、ウエハチャッ
ク３をチャック支持板５上に真空吸着して保持するため
の真空供給路である真空吸着穴および吸着溝が設けられ
ている。また、ウエハチャック３には、ウエハをウエハ
チャック３上に真空吸着して保持するための真空供給路
である真空吸着穴および吸着溝が設けられている。ウエ
ハチャック３の真空供給路に対しては、例えば、チャッ
ク支持板５に設けた経路を介して真空を供給することが
できる。

【００１６】この露光装置はさらに、チャック支持板５
上に支持されているウエハチャック３をウエハ兼ウエハ
チャック搬送系７により別の基板チャックに交換するチ
ャック交換手段を有する。このチャック交換手段は、複
数のウエハチャック３を収納することが可能なウエハチ
ャックカセット８を有し、このウエハチャックカセット
８との間でウエハチャック３の送受を行うことによりウ
エハチャック３の交換を行うものである。

【００１７】また、ウエハを複数収納することが可能な
ウエハカセット９とチャック支持板７上のウエハチャッ
ク３との間でウエハ兼ウエハチャック搬送系７によって
ウエハの送受を行うことによりウエハをチャック支持板
５に支持されたウエハチャック３上に順次供給するウエ
ハ供給手段を備える。

【００１８】チャック交換手段およびウエハ供給手段
は、図示しない、装置各部の動作を制御するメインＣＰ
Ｕを含み、ウエハの順次の供給に応じた、適切なタイミ
ングでウエハチャック３の交換が行われるようになって
いる。

【００１９】ウエハチャックカセット８内にはウエハチ
ャック３をクリーニングする機構が設けられており、こ
れによりウエハチャック３は自動的にクリーニングさ
れ、使用可能なウエハチャックとしてウエハチャックカ
セット８内に装備されるようになっている。

【００２０】チャック支持板５はウエハステージ６上に
固定されており、ウエハステージ６は、基礎定盤４上
で、ウエハを移動および位置決めするために駆動され
る。チャック支持板５上のウエハチャック３に順次供給
されるウエハは、その平面度がＺチルト検出機構２によ
り定期的に計測されるようになっている。

【００２１】図２および図３はそれぞれウエハチャック
３の表面形状を例示する斜視図である。図２のものは、
ゴミの付着の確率を低く抑えるために、多数のピン１１
を配置した表面形状の例である。図３のものは、同様の
目的で、複数のリング状の凸部１２を配置した表面形状
の例である。

【００２２】図４はチャック支持板５で支持されている
ウエハチャック３上にウエハ１３を保持させた状態を示
す概略断面図であり、図５はチャック支持板５およびウ
エハチャック３を示す斜視図である。これらの図に示す
ように、ウエハチャック３はウエハ１３と同程度の厚さ
を有し、かつチャック支持板５はウエハチャック３と同
程度の外形を有する。つまり従来のウエハチャックを、
チャック支持板５とウエハチャック３の２重構造とした
ような形態を有する。

【００２３】図６はウエハ兼ウエハチャック搬送系７に
よってウエハチャック３をチャック支持板５に対して着
脱する様子を示す概略断面図である。この図に示すよう
に、ウエハ兼ウエハチャック搬送系７によってウエハチ
ャック３をチャック支持板５に対して着脱できるよう
に、ウエハチャック３とチャック支持板５との間に空間
を作るために、ウエハステージ６には、ウエハチャック
３をチャック支持板５に対して昇降させる昇降機構１４
を有する。

【００２４】この構成において、ウエハカセット９に収
納されているウエハは、ウエハ兼ウエハチャック搬送系
７によって、順次チャック支持板５上のウエハチャック
３上に供給され、露光処理が行われる。その際、順次供
給されるウエハの十数枚に１回ないしは数十枚に１度の
間隔で、Ｚチルト検出機構２によりウエハチャック３上
のウエハのフラットネス（平面度）が測定される。この
測定値が、平面度の悪化を示す値であれば、その原因は
ウエハチャック３上の異物であるため、メインＣＰＵに
その旨の情報が伝えられる。この情報を受け取ると、メ
インＣＰＵはその情報に基づいてウエハ兼ウエハチャッ
ク搬送系７により、チャック支持板５上のウエハチャッ
ク３を、ウエハチャックカセット８内のウエハチャック
と交換する。そして、チャック支持板５上から搬送され
てきたウエハチャック３は、ウエハチャックカセット８
内に設けられたクリーニング機構によりクリーニングさ
れ、使用可能なウエハチャックとしてウエハチャックカ
セット８内に収納される。

【００２５】このように、ウエハの平面度を適宜計測す
ることにより、ウエハチャックの最適なメンテナンス時
期（交換タイミング）を検出し、ウエハチャックの交換
とクリーニングを行うという手順を繰り返すことによ
り、常に最適なフォーカスによる露光が行われる。

【００２６】次に上記説明した露光装置を利用したデバ
イス製造例を説明する。図７は微小デバイス（ＩＣやＬ
ＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気
ヘッド、マイクロマシン等）の製造のフローを示す。ス
テップ１（回路設計）ではデバイスのパターン設計を行
なう。ステップ２（マスク製作）では設計したパターン
を形成したマスクを製作する。一方、ステップ３（ウエ
ハ製造）ではシリコンやガラス等の材料を用いてウエハ
を製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と
呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグ
ラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。
次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステッ
プ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化
する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボン
ディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工
程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製さ
れた半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等
の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが
完成し、これが出荷（ステップ７）される。

【００２７】図８は上記ウエハプロセスの詳細なフロー
を示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化
させる。ステップ１２（絶縁膜形成）ではウエハ表面に
ＣＶＤにより絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形
成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステ
ップ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込
む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤
を塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明したア
ライメント装置を有する露光装置によってマスクの回路
パターンをウエハに焼付露光する。ステップ１７（現
像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８（エ
ッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取
る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済
んで不要となったレジストを取り除く。これらのステッ
プを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重に回
路パターンが形成される。本実施例ではこの繰り返しの
各プロセスにおいて、上記述べたようにウエハチャック
の最適なメンテナンス時期を検出し、ウエハチャックの
交換とクリーニングを行なうという手順を繰り返すこと
により、常に最適なフォーカスによる露光が行なわれ
る。

【００２８】本実施例の生産方法を用いれば、従来は製
造が難しかった高集積度のデバイスを低コストに製造す
ることができる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、基
板チャックを被露光基板と同程度の厚さとし、基板搬送
手段によって搬送するようにしたため、基板チャック専
用の搬送手段を設ける必要なく、基板チャックの交換を
行うことができる。したがって装置内のスペースを有効
利用することができ、かつ装置のコストを抑えることが
できる。

【００３０】また、チャック収納手段あるいはその近傍
に基板チャックのクリーニング手段を有し、これによっ
てクリーニングされた基板チャックをチャック保持手段
に供給するようにしたため、基板チャック上の異物の排
除をも自動化し、基板チャックのメンテナンス性を向上
させることができるとともに、ダウンタイムを減少さ
せ、ひいては露光装置の稼働率を向上させることができ
る。

【００３１】つまり、省スペース、省コストおよび稼働
率の向上を図りつつ、基板チャックの投影結像面に対す
る合致度を高精度に維持し、高分解能な露光を行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係る露光装置の要部を示
す概略図である。

【図２】 図１の装置で使用し得るウエハチャックの表
面形状の一例を示す斜視図である。

【図３】 図１の装置で使用し得るウエハチャックの表
面形状の他の例を示す斜視図である。

【図４】 チャック支持板で支持されているウエハチャ
ック上にウエハを保持させた状態を示す概略断面図であ
る。

【図５】 チャック支持板およびウエハチャックを示す
斜視図である。

【図６】 ウエハ兼ウエハチャック搬送系によってウエ
ハチャックをチャック支持板に対して着脱する様子を示
す概略断面図である。

【図７】 本発明の装置または方法を用いることができ
るデバイス製造例を示すフローチャートである。

【図８】 図７のウエハプロセスの詳細なフローチャー
トである。

【符号の説明】

１：投影レンズ、３：ウエハチャック、５：チャック支
持板、７：ウエハ兼ウエハチャック搬送系、８：ウエハ
チャックカセット、９：ウエハカセット、６：ウエハス
テージ、４：基礎定盤、２：Ｚチルト検出機構、１１：
ピン、１２：リング状の凸部、１３：ウエハ、１４：ウ
エハチャック昇降機構。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被露光基板を保持するための基板チャッ
   クと、前記基板チャックを支持するチャック支持手段
   と、被露光基板を前記基板チャック上に搬入しおよびそ
   こから搬出する基板搬送手段と、前記基板チャックを前
   記チャック支持手段上に真空吸着して保持するために前
   記チャック支持手段に設けられた真空供給路である真空
   吸着穴および吸着溝と、被露光基板を前記基板チャック
   上に真空吸着して保持するために前記基板チャックに設
   けられた真空供給路である真空吸着穴および吸着溝と、
   前記基板チャックを前記チャック支持手段上に搬入しお
   よびそこから搬出するチャック搬送手段とを備え、前記
   チャック支持手段上の基板チャックに保持された被露光
   基板に対して露光を行う露光装置において、前記基板チ
   ャックは被露光基板と同程度の厚さを有し、前記基板搬
   送手段が前記チャック搬送手段を兼ねていることを特徴
   とする露光装置。
2. 【請求項２】 前記チャック支持手段の支持面は前記基
   板チャックと同程度の外形を有し、前記支持面により前
   記基板チャックの平面度を矯正するものであることを特
   徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 【請求項３】 前記チャック支持手段上に支持されてい
   る前記基板チャックを前記基板搬送手段により別の基板
   チャックに交換するチャック交換手段を有することを特
   徴とする請求項１または２に記載の露光装置。
4. 【請求項４】 前記チャック交換手段は、複数の基板チ
   ャックを収納することが可能なチャック収納手段を有
   し、このチャック収納手段との間で基板チャックの送受
   を行うことにより前記基板チャックの交換を行うもので
   あることを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
5. 【請求項５】 被露光基板を複数収納することが可能な
   基板収納手段と前記チャック支持手段上の基板チャック
   との間で前記基板搬送手段によって被露光基板の送受を
   行うことにより被露光基板を前記チャック支持手段に支
   持された基板チャック上に順次供給する基板供給手段を
   備え、この被露光基板の順次の供給に応じた、適切なタ
   イミングで前記基板チャックの交換を行うことを特徴と
   する請求項４に記載の露光装置。
6. 【請求項６】 前記チャック収納手段あるいはその近傍
   に基板チャックのクリーニング手段を有し、前記チャッ
   ク交換手段は、これによってクリーニングされた基板チ
   ャックを前記チャック保持手段に供給するものであるこ
   とを特徴とする。また、前記クリーニング手段はセラミ
   ックプレートで構成され、基板チャックを擦り合わせる
   ことにより、クリーニングを行なう。また、クリーニン
   グ時に洗浄液を注入できる構造とし、クリーニング効果
   を高めることもできる。洗浄後は純水を注入できる機構
   とし、洗浄液を洗い流し、乾燥のためにクリーンエアー
   をブローする機構も有する請求項４または５に記載の露
   光装置。
7. 【請求項７】 前記クリーニング手段はセラミックプレ
   ートを有し、これに前記基板チャックを擦り合わせるこ
   とにより前記基板チャックのクリーニングを行なうこと
   を特徴とする請求項６に記載の露光装置。
8. 【請求項８】 前記クリーニング手段は、前記クリーニ
   ング時にクリーニング効果を高めるための洗浄液を注入
   できる構造を有することを特徴とする請求項６または７
   に記載の露光装置。
9. 【請求項９】 前記クリーニング手段は、前記洗浄液に
   よる洗浄後に、洗浄液を洗い流すための純水を注入でき
   る機構を有するとともに、洗浄液を洗い流した後、乾燥
   のためにクリーンエアをブローする機構を有することを
   特徴とする請求項８に記載の露光装置。
10. 【請求項１０】 請求項１〜９のいずれかの露光装置を
    用い、チャック支持手段上に支持された基板チャック上
    に順次供給され保持される被露光基板に対して順次露光
    を行うことによりデバイスを製造する際に、適切なタイ
    ミングで基板チャックを、クリーニングされたものと基
    板搬送手段を介して交換することを特徴とするデバイス
    製造方法。