JPH11163107A - ウエハホルダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板が基板載置面に設置される際に、基板の
設置速度をあげても載置位置のずれを最小にすることの
できるウエハホルダを提供する。 【解決手段】 基板を載置する領域と、この載置領域内
に基板を吸着して保持する吸着部とを備え；吸着部は、
載置領域内の中央部を含む中央部領域を囲んで環状に形
成され、かつ吸着部は載置領域内で周囲から盛り上がっ
た基板を支持する基板載置面を含んで構成され；吸着部
には溝が形成されており、この溝には大気圧に対して負
圧で吸引する吸着穴が構成され；吸着部の環状は少なく
とも一部で不連続であることを特徴とするウエハホルダ
とする。基板載置速度をあげても、基板により圧縮され
る中央部領域の空気が吸着部の環状の不連続部から外部
へ逃げることができ、設置位置の再現性を確保すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板を載置するウ
エハホルダに関し、特に、半導体素子を製造するための
半導体ウエハ、もしくは液晶素子を製造するためのガラ
スプレート等の基板を載置して吸着する、半導体投影露
光装置のウエハホルダに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体投影露光装置においてウエ
ハ３２を保持するウエハホルダ３１の構造は図５に示さ
れるようになっている。ウエハホルダ３１上のウエハ３
２（二点鎖線にて示す）はウエハホルダ３１に真空吸着
される。ウエハ３２を真空吸着するために何本かの輪帯
形状の溝がウエハホルダ３１上に同心円状に形成されて
いる。ウエハホルダ３１上のこれらの溝にはウエハ３２
を真空吸着するための吸着溝３３とウエハ３２をウエハ
ホルダ３１から取り外す時にエアーフローするために使
われるエアーフロー溝３８とがあり、吸着溝３３とエア
ーフロー溝３８は半径方向に交互に配列されている。吸
着溝３３はその周囲をウエハホルダ３１の上面から突出
する吸着溝壁３４で囲まれている。エアーフロー溝３８
はウエハホルダ３１の上面に彫られている。

【０００３】ウエハローダ（図５に図示せず）のロード
スライダアーム（図５に図示せず）から３本のセンター
ピン４２により構成されるセンターテーブル４３上に受
け渡されたウエハ３２は、センターテーブル４３上で画
像処理計測され、その計測結果によってウエハ３２の水
平面内の回転角度ずれがセンターテーブル４３の回転に
よって補正され、その後センターテーブル４３を下げて
ウエハホルダー３１上に設置される。

【０００４】ウエハ３２の露光処理が終了した後には、
真空吸着されているウエハ３２がウエハホルダ３１から
容易にはずれるように、真空を解除するとともにエアー
フロー溝３８にエアーフローを行い、センターテーブル
４３によってウエハ３２をウエハホルダ４３から持ち上
げてウエハ３２の回収を行う。

【発明が解決しようとする課題】ウエハをウエハホルダ
に設置するのにかかる時間はほぼセンターテーブルの上
げ下ろしの速度に依存する。このため、スループットを
向上させるには、ウエハの設置にかかる時間を短縮する
ことが必要となる。しかし、従来の半導体投影露光装置
ではセンターテーブルの動作速度をある程度以上高速化
するとウエハをウエハーホルダに設置する際にずれてし
まい、ウエハの設置再現性が悪化する。

【０００５】このずれの原因は、ウエハが高速でウエハ
ホルダに接触すると、ウエハとウエハホルダの間の空気
が圧縮され、その圧縮された空気の反発力によってウエ
ハがすぐにはウエハホルダに真空吸着されず、ウエハの
位置がずれる結果となるためである。従来のウエハホル
ダは吸着溝が同心円状に形成されている構造であるた
め、ウエハホルダの中心部においてウエハとウエハホル
ダとの間で圧縮された空気は吸着溝の吸着溝壁で遮られ
て外へ逃げにくい。

【０００６】本発明は基板がウエハホルダに設置される
際に、基板のウエハホルダ上への設置速度をあげても位
置のずれを最小にすることのできるウエハホルダを提供
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明によるウエハホルダは、図１に
示されるように、基板２を載置する領域と；前記領域内
に、基板２を吸着して保持する吸着部３、４、５とを備
え；吸着部３、４、５は、前記領域内の中央部を含む中
央部領域を囲んで環状に形成され、かつ吸着部３、４、
５は前記領域内で周囲から盛り上がった基板２を支持す
る基板載置面５を含んで構成され；吸着部３、４、５に
は溝３が形成されており、溝３には大気圧に対して負圧
で吸引する吸着穴６が構成され；吸着部３、４、５の環
状は少なくとも一部で不連続であることを特徴とする。
ここで中央部とは必ずしも前記領域内の中心付近ではな
く、領域の周辺部に対して中央部ないしは内部を意味す
る。また環状とは円環に限らず、中央部領域を囲んでい
れば、例えば、矩形の環を形成していてもよい。

【０００８】大気圧に対する負圧を作用させて吸着溝の
空気を吸引するための吸着穴が吸着溝に形成されている
ので、ウエハをウエハホルダ上に吸着して設置すること
ができる。また、吸着部の環状は少なくとも一部で不連
続であるので、ウエハをウエハホルダ上に設置するに際
して、ウエハによって圧縮される中央部領域のウエハと
ウエハホルダとの間の空気を、吸着部の環状の不連続な
箇所からスムーズに外部に逃がすことができる。

【０００９】請求項２に係る発明によるウエハホルダ
は、図４に示されるように基板を載置する領域と；前記
領域内に、前記基板を吸着して保持する吸着部３、４、
５とを備え；吸着部３、４、５は、前記領域内の中央部
を含む中央部領域を囲んで環状に形成され、かつ吸着部
３、４、５は前記領域内で周囲から盛り上がった前記基
板を支持する基板載置面５を含んで構成されており；前
記領域は、前記環状の吸着部３、４、５を越えて前記中
央部領域を前記中央部領域の外部と連通させる連通路１
６、１７を含む。

【００１０】中央部領域を囲んで環状に形成された吸着
部を備える領域が、環状の吸着部を越えて前記中央部領
域と前記中央部領域の外部とを連通させる連通路を含む
ので、ウエハをウエハホルダ上に設置するに際して、ウ
エハによって圧縮される中央部領域の空気を連通路を通
じてスムーズに外部に逃がすことができる。

【００１１】請求項３に係る発明によるウエハホルダ
は、請求項１または請求項２に記載の、ウエハホルダに
おいて、前記環状の吸着部は同心状に複数備えられてい
ることを特徴とする。環状の吸着部が同心状に複数備え
られているので、吸着部に保持された基板のたわみを小
さくできる。

【００１２】請求項４に係る発明によるウエハホルダ
は、請求項２または請求項３に記載の、ウエハホルダに
おいて、前記吸着部には溝が形成されており、該溝には
大気圧に対して負圧で吸引する吸着穴が構成されている
ことを特徴とする。

【００１３】請求項５に係る発明によるウエハホルダ
は、前記基板を前記吸着部と前記吸着部の上方位置との
間で上下させる駆動部を更に備えることを特徴とする。
駆動部によって基板をさらに水平面内で回転させられる
ようにしてもよい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。なお、各図において互い
に同一あるいは相当する部材には同一符号を付し、重複
した説明は省略する。

【００１５】図１〜図３は、本発明による第一の実施の
形態の投影露光装置のウエハホルダ１を示す。図１はウ
エハホルダ１の平面図である。ウエハホルダ１は基板と
してのウエハ２（図１にて二点鎖線で示す）にレチクル
（図示せず）のパターンを投影露光するために載置す
る。ウエハ２にはオリフラ２Ａ（オリエンテーションフ
ラット）が形成されていおり、ウエハホルダ１上に載置
される場合、オリフラ２Ａが図１上、で時計で言えば６
時の位置に対応する位置に来るように載置される。ウエ
ハホルダ１の平面形状は略円形をしており、基板を載置
する領域としてのウエハホルダ１の上面１Ａは吸着部が
形成されている。その吸着部はウエハホルダ１の上面１
Ａから盛り上がって吸着溝３を画成する吸着溝壁４（図
２参照）を有しており、吸着溝壁４はその上面に基板載
置面５（図２参照）を形成している。

【００１６】吸着溝３は４つの群に分割され、各群は８
列の円弧形状の吸着溝３からなる。吸着溝３は同心円の
円周上に配置されており、各群の外周形状は略扇型であ
る。但し、最外周に配置された吸着溝３はウエハホルダ
１の外周形状に合わせてあるため円弧形状ではない。こ
のように同心円上にある吸着溝３が４つの群に分割され
ている結果、吸着部は本実施の形態では４個所で不連続
となっている。また、中心部にも円形の吸着溝３Ａが配
置されている。

【００１７】前述のように各吸着溝３はウエハホルダ１
の基板を載置する領域内で周囲から盛り上がった吸着溝
壁４（図２参照）により囲まれている。ウエハ２は吸着
溝壁４の上面に載置され、吸着溝壁４の上面が基板載置
面としてのウエハ載置面５（図２参照）を構成してい
る。

【００１８】図２に示すように、各吸着溝３には、吸着
穴６が形成されている。ウエハホルダ１には前記４つの
群に対応した４本の吸着連通孔７（図１に破線で示す）
が形成され、同一群の吸着溝３の吸着穴６は同一の吸着
連通孔７に連通している。吸着連通孔７は真空ライン
（図示せず）に連結されている。

【００１９】また図１に示すように、ウエハホルダ１の
上面には８本の（図中、３本のセンターピンをつなぐ輪
もエアーフロー溝である）エアーフロー溝８が刻まれて
形成されている。エアーフロー溝８は同心円状をなして
おり、吸着溝３が配置されている円と中心が同じであ
り、半径方向に吸着溝３とエアーフロー溝８が交互に配
置されている。

【００２０】図２に示すように、各エアーフロー溝８に
はエアーフロー穴９（図２に破線で示す）か形成され、
さらにウエハホルーダ１にはエアーフロー連通孔１０
（図１、図２に破線で示す）が形成されており、各エア
ーフロー穴９はエアーフロー連通孔１０に連通されてい
る。径が二番目に小さいエアーフロー溝８の位置には３
個の貫通孔１１が形成されており、この貫通孔１１を貫
通して３本のセンターピン１２が上下方向移動可能に配
置されており、この３本のセンターピン１２が駆動部と
してのセンターテーブル１３を構成する。センターピン
１２の上、即ちセンターテーブル１３の上にウエハ２が
載せられる。センターピン１２は貫通孔１１にぶつから
ない範囲でウエハホルダ１の中心回りに回転が可能であ
る。貫通穴１１の内径はセンターピンの外径の例えば３
倍程度に作られる。

【００２１】なお吸着溝壁４のウエハホルダ上面１Ａか
らの高さを十分にとれば、エアーフロー溝８は設けなく
てもよい。またその場合エアーフロー穴９も設けなくて
もよい。

【００２２】図１に示したウエハホルダ１の外周部で図
面上時計で言えば３時の方向に対応する位置に３個の切
り欠き１４が形成され、切り欠き１４の中心部がＣＣＤ
（図示せず）による計測位置１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ
（破線の円にて示す）となっている。６時の方向に対応
する位置にも３個の切り欠き１４が形成され、ＣＣＤ
（図示せず）による計測位置１５Ｄ、１５Ｅ、１５Ｆ
（破線の円にて示す）となっている。

【００２３】ウエハ２はウエハローダ（図示せず）のロ
ードスライダアーム（図示せず）からセンターテーブル
１３上に受け渡される。次に、センターテーブル１３上
でウエハ２を水平面内で所定角度回転し、この回転の間
に計測位置１５Ｂ、１５Ｄ、１５Ｆに設けられたＣＣＤ
（図示せず）によってウエハ２の円周部分を計測し、オ
リフラ２Ａの角度位置を画像処理によって求める。

【００２４】この画像処理計測結果をもとにウエハ２の
オリフラ２Ａの角度位置のずれをセンターテーブル１３
を回転することによって補正しオリフラ２Ａが所定の角
度位置に来るようにする。この補正によりウエハ２のウ
エハホルダ１に対する角度位置がプリアライメントされ
る。

【００２５】オリフラ２Ａが図１の３時の方向に対応す
る位置に配置される場合は、計測位置１５Ａ、１５Ｃ、
１５Ｅに設けられたＣＣＤ（図示せず）を使用する。

【００２６】次にセンターテーブル１３をウエハ２の下
側の表面がウエハ載置面５（図２参照）に接触するまで
下げて、ウエハ２をウエハホルダ１のウエハ載置面５上
に載置する。ウエハ２がウエハ載置面５上に乗ると同
時、またはウエハ２がウエハ載置面５上に乗る前にウエ
ハホルダの吸着連通孔７を真空に引き、ウエハ２をウエ
ハ載置面５上に真空吸着させる。

【００２７】次にウエハ２上にパターンの投影露光焼付
けを行い、ウエハ２の露光処理が終了した後に、吸着連
通孔７の真空を大気圧に戻し真空吸着されているウエハ
２をウエハホルダ１から解放する。このとき、エアーフ
ロー連通路１０に圧縮空気を送り込み、エアーフロー穴
９から空気が流れるようにして、真空吸着されているウ
エハ２をウエハホルダ１から容易にはずれるようにして
もよい。

【００２８】そして、ウエハ２をセンターテーブル１３
によってウエハホルダ１から持ち上げてウエハ２の回収
を行う。

【００２９】本発明の第一の実施の形態のウエハホルダ
１は、センターテーブル１３の動作速度をあげて、ウエ
ハ２が高速でウエハホルダ１に接触しても、ウエハ２と
ウエハホルダ１の間でウエハ２によって圧縮された空気
は、吸着溝３が分割されて４つの群に分かれているた
め、吸着溝壁４が不連続である箇所が存在するので、こ
の箇所から前述の圧縮された空気が容易にウエハホルダ
１の外部に逃げることができる。よって、空気の圧縮の
圧力も極わずかであり、空気の圧縮により生じるウエハ
２を上に持ち上げようとする反発力が、吸着溝３にかけ
られた負圧により生じるウエハ２を下に下げようとする
吸着力を超えるような事態が起こることがなく、ウエハ
２はスムーズに真下に下がって所定の位置に載置され、
ウエハ２の設置再現性の精度が悪化することはない。

【００３０】ウエハ２をウエハホルダ１に設置すると
き、ウエハ２の設置にかかる時間はほぼセンターテーブ
ル１３の上げ下ろしの速度に依存する。よって、センタ
ーテーブル１３の動作速度を高速化すれば、ウエハ２の
設置にかかる時間を短縮化し、スループットを向上させ
ることができる。

【００３１】図３に本発明の第二の実施の形態のウエハ
ホルダ１の平面の一部を示す。ウエハホルダ１は矩形を
有し、矩形のウエハ２（二点鎖線で示す）を載置する。
本実施の形態は矩形のウエハ２を載置すること以外、前
述の第一の実施の形態と同じであるので、図３は吸着溝
３（図中ハッチングを施す）及びエアーフロー溝８に関
連するもののみを抽出して描写し、以下記述する。吸着
溝３とエアーフロー溝８は各々８列ずつあるが小さいほ
うから１列目、２列目、及び８列目のみを記載し残りは
省略している。また、１列目は全体を記載するが、２列
目と８列目に対応する箇所は図面上、上半分のみ記載す
る。

【００３２】本実施の形態は第一の実施の形態と同様
に、ウエハホルダ１の上面にウエハ２を吸着するための
吸着溝３とウエハ２をウエハホルダ１から離脱させると
きに圧縮空気を流すためのエアーフロー溝８が形成され
ているが、吸着溝３とエアーフロー溝８の形状は以下の
ように異なっている。即ち、吸着溝３が４つの群に分か
れているのは同じであるが、各々の群の吸着溝３は直線
形状であり配地位置が外側に向かうに従って長さが長く
なっており、各群の外周形状は略二等辺三角形となって
いる。また、エアーフロー溝８は外周が矩形の帯状の形
状をしており、より大きい外周矩形のエアーフロー溝８
がより小さい外周矩形のエアーフロー溝８を包囲して配
置されている。

【００３３】本実施の形態のウエハホルダ１も前述の第
一の実施の形態のウエハホルダ１と同様に、ウエハ２が
高速でウエハホルダ１に接触しても、ウエハ２とウエハ
ホルダ１の間の圧縮された空気は、吸着溝３が分割され
て４つの群に分かれているため、吸着溝壁４が不連続で
ある箇所が存在するので、この箇所から圧縮された空気
が容易にウエハホルダ１の外部に逃げることができる。
本実施の形態では四隅の吸着溝３を残し、直線部に不連
続部を設けてもよい。さらに、エアーフロー溝８を設け
なくともよい点は第一の実施の形態と同様である。

【００３４】図４に本発明の第三の実施の形態のウエハ
ホルダ１の断面図を示す。本実施の形態のウエハホルダ
１では以下に記述することを除けば図１の第一実施の形
態の吸着溝３を変更し円環状に連続させたウエハホルダ
１と同様である。即ち、吸着溝３はエアーフロー溝８と
同様に連続した輪帯形状を有し、同心円上に配置されて
いる。

【００３５】ウエハホルダ１に横連通路１７が形成さ
れ、吸着溝３とこれよりも外側に配置された吸着溝３と
の間に形成された縦連通路１６が横連通路１７に連結さ
れている。縦連通路１６と横連通路１７が本発明の連通
路を構成する。横連通路１７は最も外側の吸着溝の外
側、即ち基板を載置する領域外に開放されている。よっ
て、ウエハ２が高速でウエハホルダ１に接触しても、ウ
エハ２とウエハホルダ１の間の圧縮された空気は、吸着
溝３とその外側に配置された吸着溝３との間に形成され
た縦連通路１６及び横連通路１７を通って圧縮された空
気が容易にウエハホルダ１の外部に逃げることができ
る。

【００３６】横連通路１７と縦連通路１６を設ける代わ
りに、縦連通路１６のみをウエハホルダ１の上面１Ａ側
からウエハホルダ１の下側を貫通させて設けることにと
り、圧縮される空気を逃がすよう構成してもよい。

【００３７】なお、本実施の形態では、図１、図３に示
したように吸着溝３とエアーフロー溝８とを別に設けた
ものを示したが、これに限らず、吸着溝３にエアーフロ
ー溝８の機能を持たせるように構成してもよい。

【００３８】具体的には、ウエハ２をウエハホルダ１に
吸着する負圧とウエハ２をエウハホルダ１から離脱させ
るときの圧縮空気とを切り替える切替部（不図示）を設
け、切替部を吸着連通孔に接続することによって、負圧
と圧縮空気とが切り替わって吸着溝３に供給される。こ
のようにして吸着溝３でウエハ２をウエハホルダ１に対
して吸着・離脱させることが可能となる。

【００３９】上記実施の形態では、ウエハのウエハとし
て説明してあるが、本発明はこれに限るものではなく、
例えば、セラミックウエハやガラス基板などについても
適用可能である。

【００４０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、吸着部の
環状に不連続な部分を設けたので、基板を基板の載置領
域に載置するときに基板の載置速度を上げても、基板と
基板載置領域との間で中央部領域の圧縮された空気が、
環状に形成された吸着部に遮られることがなく、吸着部
の環状の不連続な部分から中央部領域の外に逃げること
ができるので、基板の載置領域内の載置位置のずれを最
小にすることができる。

【００４１】また、基板を載置する領域に、吸着部の環
状を越えて中央部領域を中央部領域の外部と連通させる
連通路を含ませると、圧縮された空気が、連通路から中
央部領域の外に逃げることができるので、基板の載置領
域内の載置位置のずれを最小にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態のウエハホルダの平
面図である。

【図２】図１のＡＡ−ＡＡ断面を示した図である。

【図３】本発明の第二の実施の形態のウエハホルダの一
部省略した部分平面図である。

【図４】本発明の第三の実施の形態のウエハホルダの部
分断面図である。

【図５】従来のウエハホルダの平面図である。

【符号の説明】

１、 ３１ ウエハホルダ １Ａ 上面 ２、 ３２ ウエハ ２Ａ オリフラ ３、 ３３ 吸着溝 ３Ａ 吸着溝 ４、 ３４ 吸着溝壁 ５ ウエハ載置面 ６ 吸着穴 ７ 吸着連通孔 ８、 ３８ エアーフロー溝 ９ エアーフロー穴 １０ エアーフロー連通孔 １１ 貫通孔 １２、 ４２ センターピン １３、 ４３ センターテーブル １４ 切り欠き １５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ、１５Ｅ、１５Ｆ
計測位置 １６ 縦連通路 １７ 横連通路

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を載置する領域と；前記領域内に、
   前記基板を吸着して保持する吸着部とを備え；前記吸着
   部は、前記領域内の中央部を含む中央部領域を囲んで環
   状に形成され、かつ前記吸着部は前記領域内で周囲から
   盛り上がった前記基板を支持する基板載置面を含んで構
   成され；前記吸着部には溝が形成されており、該溝には
   大気圧に対して負圧で吸引する吸着穴が構成され；前記
   吸着部の環状は少なくとも一部で不連続であることを特
   徴とする；ウエハホルダ。
2. 【請求項２】 基板を載置する領域と；前記領域内に、
   前記基板を吸着して保持する吸着部とを備え；前記吸着
   部は、前記領域内の中央部を含む中央部領域を囲んで環
   状に形成され、かつ前記吸着部は前記領域内で周囲から
   盛り上がった前記基板を支持する基板載置面を含んで構
   成されており；前記領域は、前記環状の吸着部を越えて
   前記中央部領域を前記中央部領域の外部と連通させる連
   通路を含む；ウエハホルダ。
3. 【請求項３】 前記環状の吸着部は同心状に複数備えら
   れていることを特徴とする、請求項１または請求項２に
   記載の、ウエハホルダ。
4. 【請求項４】 前記吸着部には溝が形成されており、該
   溝には大気圧に対して負圧で吸引する吸着穴が構成され
   ていることを特徴とする、請求項２または請求項３に記
   載の、ウエハホルダ。
5. 【請求項５】 前記基板を前記吸着部と前記吸着部の上
   方位置との間で上下させる駆動部を更に備えることを特
   徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の、
   ウエハホルダ。