(57)【要約】【課題】  基板を吸着保持した際に生じる基板の局所的な歪を軽減する基板保持装置を提供する。【解決手段】  円周状に設けられ基板を支持するリムと、前記リムによって囲まれる領域の内側で基板を支持する凸部と、基板を吸着支持するために前記リムの内側の空間の気体を排気する排気部と、基板を前記リム及び前記凸部に載置または前記リム及び前記凸部から離間するための昇降機構を備えたリフトピンとを有する基板保持装置であって、前記リムによって囲まれる空間に気体を供給する供給部を有することを特徴とする。【選択図】    図１
2010129929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円周状に設けられ基板を支持するリムと、
前記リムによって囲まれる領域の内側で基板を支持する凸部と、
基板を吸着支持するために前記リムの内側の空間の気体を排気する排気部と、
基板を前記リム及び前記凸部に載置または前記リム及び前記凸部から離間するための昇降機構を備えたリフトピンと、を有する基板保持装置であって、
前記リムによって囲まれる空間に気体を供給する供給部を有することを特徴とする基板保持装置。
【請求項２】
前記供給部から供給する前記気体の流量を制御する制御部を有することを特徴とする請求項１に記載の基板保持装置。
【請求項３】
前記供給部は、端部が大気開放である電磁弁を有し、
前記電磁弁の開閉により供給する気体の流量を調整することを特徴とする請求項１に記載の基板保持装置。
【請求項４】
前記リフトピンは、基板を吸着するための負圧吸引部を有し、
前記リフトピンが前記リム及び前記凸部よりも高く突出した位置において、前記負圧吸引部によって基板が吸着され、
前記リフトピンが下降し前記リム及び前記凸部に近接した位置で前記排気部から気体の排気が開始され、その後、前記供給部からの気体の供給が開始されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の基板保持装置。
【請求項５】
前記リフトピンは、３本設けられることを特徴とする請求項４に記載の基板保持装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の基板保持装置を用いて前記基板を載置する時に、前記排気部により前記気体を排気しつつ、前記供給部により前記気体を供給することを特徴とする基板保持方法。
【請求項７】
請求項１から５のいずれかに記載の基板保持装置を有することを特徴とする露光装置。
【請求項８】
前記露光装置を用いて基板を露光する工程と、
露光された前記基板を現像する工程と、
を有することを特徴とする請求項６に記載のデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置においてウェハ等の被加工物である基板を保持する基板保持装置およびその基板保持装置を有する露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来における半導体素子や液晶表示素子の製造に用いられる露光装置における基板保持装置としては、特開２００４−１４００７１号公報（特許文献１）にて提案されている。
【０００３】
この発明は、Ｘ−Ｙステージ上に載置されたウェハ等の被加工物である基板を支持するウェハチャックにエッチング加工によって形成されたピン状凸部と、土手状に形成された縁堤凸部を有する。さらに、ウェハチャック裏面から表面側に貫通し真空源に連通する真空吸引穴を有する。そして、搬送された基板を前記ウェハチャック上に載置し、この状態において真空吸引穴から吸引を行い基板をピン状凸部と縁堤凸部によってウェハチャック上に固定することで歪みを矯正する。これにより、平面性を保って正確な露光転写を行うことが可能となる。
【０００４】
上記した基板保持装置を概略図である図６と共に説明する。
ウェハチャック８は、ウェハチャック８の裏側から基板載置側へ貫通した３つの貫通穴３（３ａ，３ｂ）と、貫通穴３の回りに設けられた縁堤部４ａ，４ｂとを有する。
さらに、ウェハチャック８の外周部に設けられた外周リム５と、外周リム５に囲まれる領域の内側に設けられた凸部６とを有する。縁堤部４、外周リム５および凸部６の上面には被加工物であるウェハ１を載置するための載置面２である平面が形成されている。 
【０００５】
なお、図６には貫通穴３として３ａ，３ｂおよび縁堤部４として４ａ，４ｂしか図示していないが、貫通穴３、縁堤部４は、例えば１２０度間隔で形成されているので実際には貫通穴３と縁堤部４は３個ずつ形成されている。
【０００６】
この基板保持装置は、さらに、貫通穴３を通るように配置されたウェハ１の受渡しを行うためのリフトピン９（９ａ，９ｂ）を有する。さらに、リフトピン９を上下させる上下機構部１０、ウェハチャック８を支持するウェハチャック支持部（図示せず）を有する。なお、リフトピン９は、例えば１２０度間隔で形成されているので実際にはリフトピン９は、３本設けられる。
【０００７】
また、載置されるウェハ１と載置面２と縁堤部４、外周リム５および凸部６とが画定する空間を減圧することによりウェハ１を載置面２上に吸着保持するための真空配管系１１を備えている。また、ウェハ１をリフトピン９に吸着するための真空配管系１２も備えている。
【０００８】
上記した構成において、露光転写を行う露光シーケンスを図７のフローチャートと共に説明する。なお、図７において基板をウェハとして記載した。
先ず、リフトピン９のバキュームが開始される（ステップＳ１）と共に図示しない外部の搬送装置がその搬送ハンドによって被加工物であるウェハ１を、載置面２から突出した状態で待機しているリフトピン９上に搭載される（ステップＳ２）。
【０００９】
搬送ハンドを回避させると、上下機構部１０はリフトピン９を速やかに下降させ、ウェハ１がウェハチャック８に近接する（ステップＳ３）。この状態においてウェハチャック８のバキュームを開始すると（ステップＳ４）、ウェハ１はウェハチャック８と接触状態となる（ステップＳ５）。
【００１０】
このとき、ウェハ１がウェハチャック８に接触する直前あるいは直後に、真空配管系１１を介して真空吸引を開始すると共にバキューム状態の確認を行い（ステップＳ６）、ウェハ１を載置面２上に吸着保持した状態で固定し平面矯正する。この状態において半導体露光装置はウェハ１に対して露光転写を行う。
【００１１】
そして、露光転写が終了すると上記した動作とは反対の動作によりウェハ１とリフトピン９の切り離しを行い（ステップＳ７）、基板保持装置上からウェハ１の保持が完了（ステップＳ８）してウェハ１の回収が行なわれる。
【特許文献１】特開２００４−１４００７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記した基板保持装置にあっては、複数のリフトピンで支持されたウェハが基板保持装置に真空吸着される。この真空吸着する過程ではバキューム系の吸引手段によって先に吸引動作が開始された後に、ウェハの下降動作が行われて吸着するものである。このように、従来では、完全にウェハが基板保持装置に受け渡される前から吸引動作を開始している。これは、ウェハが完全に載置されてから吸引動作を開始すると、減圧までに時間が掛かりスループットの低下をまねくからである。   
【００１３】
しかし、完全にウェハが基板保持装置に受け渡される前から吸引動作を開始しているため、ウェハと基板保持装置との距離が近接することにより、空吸い状態であった空間の圧力が低下し始める。この圧力降下が急激であると吸着直前に発生した基板の変形に起因する歪が、吸着界面で発生して摩擦力によって吸着後まで残留し基板の表面を歪ませてしまう。
【００１４】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、基板を吸着保持した際に生じる基板の局所的な歪を軽減する基板保持装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決する本発明の基板保持装置は、円周状に設けられ基板を支持するリムと、前記リムによって囲まれる領域の内側で基板を支持する凸部と、基板を吸着支持するために前記リムの内側の空間の気体を排気する排気部と、基板を前記リム及び前記凸部に載置または前記リム及び前記凸部から離間するための昇降機構を備えたリフトピンとを有する基板保持装置であって、前記リムによって囲まれる空間に気体を供給する供給部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、基板を吸着保持した際に生じる基板の局所的な歪を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の基板保持装置の概略図である。本実施形態では、基板としてウェハを用いる。なお、図６と同一符号は同一部分を示す。
【００１８】
同図において、ウェハ１（基板）を保持するするウェハチャック８には、ウェハ１を載置するためのウェハ載置面２が備えられている。載置面２は、凸部６の上面に形成された平面である。載置面２は、さらに貫通穴３ａ，３ｂの回りに設けられた縁堤部４ａ，４ｂ、ウェハチャック８の外周部に設けられた外周リム５の上面にも形成されている。外周リム５は、円周状に設けられウェハ１を支持するリムであり、凸部６は、外周リム５によって囲まれる領域の内側でウェハ１を支持する部分である。
【００１９】
ウェハチャック８には、図示しない負圧源と接続された第２の負圧吸引部である真空配管系１１（排気部）が形成され、真空配管系１１は、ウェハ１を吸着支持するために外周リム５の内側の空間の気体を排気する。そして、載置面２上にウェハ１を載置し、ウェハ１、凸部６、縁堤部４および外周リム５によって形成される空間内を真空配管系１１を通して減圧することでウェハ１を吸着し、ウェハ１の平面を矯正する。
【００２０】
ウェハチャック８には３個の貫通穴３ａ，３ｂ（図示では２つの貫通穴のみが開示されており、以下、貫通穴３という）が形成されている。この各貫通穴３には上下動機構１０によって上下動するリフトピン（リフトピンは３本設けられているが、図示では２つのリフトピンのみが開示されている。以下、リフトピン９という）が挿通されている。リフトピン９は、ウェハ１を外周リム５及び凸部６に載置または外周リム５及び凸部６から離間するための上下動機構１０（昇降機構）を備える。ウェハチャック８にはリフトピン９が貫通孔３より突出可能に取付けられている。
【００２１】
リフトピン９は、ウェハ１を吸着するための真空配管系１２（負圧吸引部）を有し、リフトピン９内には図示しない負圧源と連通する真空配管系１２が形成されており、この真空配管系１２が負圧状態となるウェハ１が吸着保持される。そして上下動機構１０が下降するとウェハ１はウェハチャック８の載置面２に受け渡される。
【００２２】
ウェハチャック８には、外周リム５によって囲まれる領域の内側の空間に気体を流入し供給する吐出口１３（供給部）が形成されている。吐出口１３には圧力源１５が接続され、圧力源１５が動作すると吐出口１３より大気が外周リム５によって囲まれる空間内に供給される。圧力源１５は制御装置１４に接続されており、圧力情報等を伝達する。
【００２３】
制御装置１４（制御部）は、吐出口１３から供給する気体の流量を制御する手段で、上下動機構１０の位置を制御すると共にリフトピン９の真空配管系１２の圧力を制御する。リフトピン９が外周リム５及び凸部６よりも高く突出した位置において、真空配管系１２によってウェハ１が吸着され、リフトピン９が下降し外周リム５及び凸部６に近接した位置で真空配管系１１から気体の排気が開始される。その後、吐出口１３からの気体の供給が開始される。
【００２４】
本発明の実施形態の基板保持方法は、上記した基板保持装置を用いてウェハ１を載置する時に、真空配管系１１により気体を排気しつつ、吐出口１３により気体を供給する。露光転写を行う露光シーケンスを図２のフローチャートと共に説明する。
先ず、ウェハチャック８に対して上下動機構１０によって上下動するリフトピン９は、ウェハチャック８の載置面２よりも高く突出した状態で真空配管系１１によってバキュームが開始される（ステップＳ１１）。そして、図示しない外部の搬送装置がその搬送ハンドによって被加工物であるウェハ１が送られてくると、ウェハ１はリフトピン９が載置面２よりも高く突出した位置において吸着される（ステップＳ１２）。
【００２５】
搬送ハンドを回避させると上下機構部１０が動作してリフトピン９が下降し、ウェハ１がウェハチャック８に近接するとウェハ１を載置面２に載置するための吸引が行われる（ステップＳ１３）。この状態において、真空配管系１１によってウェハ１の吸引が行なわれている（ステップＳ１４）。すなわち、ウェハ１はリフトピン９が載置面２よりも高く突出した状態でリフトピン９に吸着され、リフトピン９が下降してウェハチャック８に近接すると真空配管系１１による吸引が行われる。
【００２６】
この状態において、上下動機構の位置、圧力源１５の圧力値は制御装置１４で管理されている。このため、圧力源１５から吐出口１３を経由して気体が吐出され（ステップＳ１５）、この気体により、吐出口１３付近の圧力の下降を緩やかにする。
【００２７】
ウェハ１の載置面２への載置（ステップＳ１６）が終了し次第、圧力源１５からの流量供給を終了し（ステップＳ１７）真空状態の維持を図る。なお、載置が終了し次第、リフトピン９の真空配管系１２の真空吸着を停止する。ウェハ１は、負圧力を利用して第１の縁堤部４、外周リム５および複数の凸部６の載置面２に載置される。
【００２８】
本実施形態によれば、ウェハ１をウェハチャック８に真空吸着させる過程において、吸引しながらの吸着であっても吐出口周辺部においては圧力の急激な下降を抑えることができる。本実施形態では図示していないが、載置面２の圧力を計測する手段をウェハチャック８に埋設して、その圧力情報を元に吐出口１３の流量を調整してもよい（ステップＳ１８）。
【００２９】
この状態において半導体露光装置はウェハ１に対して露光転写を行い、露光転写が終了すると上記した動作とは反対の動作によりウェハ１をリフトピン９からの切り離しを行う（ステップＳ１９）。さらに、基板保持装置上からウェハ１の保持が完了（ステップＳ２０）してウェハ１の回収が行なわれる。
【００３０】
これらにより吸着後に載置面２で生じる摩擦力を低減し、ウェハ１の表面に発生する歪を抑えることができる。吸引しながらの吸着を行うことで歩留まりの向上を達成することができる。
【００３１】
また、ウェハ１の吸着時に圧力の急激な下降を抑えることができることによって、吸着後にウェハ１に残留する歪を低減することができる。さらに、本実施形態の基板保持装置で吸着したウェハに露光を行なえばデバイス製造が高精度化する。
【００３２】
上記露光シーケンスでは、ステップＳ１５のブローを開始し吐出口１３付近の圧力の下降を緩やかにした状態において、ステップＳ１６のウェハ１の載置面２への吸着が終了した後に、ステップＳ１７の圧力源１５の気体供給を終了した。しかし、図２のフローチャートにおける一点鎖線で示すように、ブローを開始し所定時間経過後にブローを終了し（ステップＳ２１）、ウェハチャック８への吸着を行った後に、ステップＳ１８のバキューム状態の確認を行っても上記した効果が得られる。
【００３３】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を、図３に示す概略図と共に説明する。なお、同図において図１の第１の実施形態と同じ構成要素については、同じ符号を付し説明は省略する。そして、本実施形態値と第１の実施形態とでは気体の供給方法のみが相違している。
【００３４】
本実施形態では、吐出口１３には、端部が大気開放である開閉自在な電磁弁１６が接続され、電磁弁１６の開閉により供給する気体の流量を調整する。電磁弁１６の端部は大気解放となっており、電磁弁１６が開放されると大気が吐出口１３から供給される。従って、電磁弁１６の開閉を調節することにより供給する気体量を制御することができる。
前記供給部は、
【００３５】
電磁弁１６は制御装置１４によって開閉動作が制御され、この開閉制御を行うことで供給する気体を制御することが可能とする。また、制御装置１４は上下動機構１０の位置を制御し、さらに制御装置１４はリフトピン９の真空配管系１２の圧力を制御する。
上記した構成において露光装置に関連付けられた基板保持装置の露光シーケンスを説明するに、上記した図２のフローチャートのステップＳ１４までとステップＳ１８以降は同じ動作なので説明は省略する。
【００３６】
ウェハチャック８が真空配管系１１によって吸引が行われている状態において、制御装置１４からの情報により電磁弁１６が開放することで、吐出口１３を経由して気体が供給される。この気体により吐出口１３付近の圧力の下降を緩やかにする。
ウェハ１の載置面２への載置が終了し次第、電磁弁１６を閉じて大気圧状態から負圧状態として真空状態の維持を図ることとなる。それ以降の動作は図２のフローチャートと同じなので説明は省略する。
【００３７】
本実施形態によれば、ウェハ１をウェハチャック８に真空吸着させる過程において、吸引しながらの吸着であっても吐出口１３周辺部においては圧力の急激な下降を抑えることができる。これらにより吸着後に載置面で生じる摩擦力を低減し、ウェハ１の表面に発生する歪を抑えることができ、吸引しながらの吸着を行うことで、歩留まりの向上を達成することができる。
【００３８】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態を図４に示す概略図と共に説明する。
上記した図１、図３は断面図で示したが、この第３の実施形態の図面は平面図で示す。第１および第２の実施形態の図１、図３にあっては、気体の吐出口１３を外周部に配置したのに対して第３の実施形態の図４では気体の吐出口１３を中心に近い部分に配置したものである。動作については第１および第２の実施形態と同じ動作を行う。なお、上記の第１および第２の実施形態と同じ構成要素は同じ符号で示しており説明は省略する。
【００３９】
（露光装置の実施形態）
図５は、本発明の基板保持装置を有する露光装置の例を具体的に説明する。
照明光学系５１は光源（図示せず）からの露光光を露光原板であるレチクル５２に照射する。前記レチクル５２はレチクルチャック５３に保持され、また、レチクルチャック５３はレチクルステージ５４を保持しており、従って、レチクルステージ５４を移動することでレチクル５２は移動する。
【００４０】
レチクル５２を通った露光光は光学素子を有する投影光学系５５によって、例えば１／５に縮小されウェハ等の被加工物である基板５８上に照射される。この基板５８を保持する手段としての基板保持装置であるウェハチャック５９は、基板５８を水平面で移動可能なウェハステージ６０上に載置されている。
【００４１】
次に、上記した露光装置に関連付けられた基板保持装置の露光シーケンスを説明する。
基板５８が露光装置に自動あるいは手動によってセッティングされ、露光開始指令により露光装置の露光動作が開始される。１枚目の基板５８が図示しない搬送装置によって、ウェハステージ６０上のウェハチャック５９に搬送される。
【００４２】
なお、搬送装置からウェハチャック５９への基板５８の受渡しは、上記した従来例におけるリフトピン９を介して行われる。ウェハステージ６０に載置された基板５８の複数のアライメントマークをオフアクシススコープ５７によって検出し、この検出結果に基づいて、基板５８の倍率・回転・ＸＹずれ量を確定し、位置補正を行う。
【００４３】
ウェハステージ６０は第１ショットの露光位置に基板５８を位置決めし、面計測手段５６により焦点位置を合せて第１ショットの露光を行なう。ウェハステージ６０は第１ショットの露光後、第２ショットの露光位置に基板５８をステップ移動させ、順次露光を繰り返す。ウェハステージ６０は最終ショットの露光終了後、基板５８を受渡し位置まで移動させ、搬送装置に露光した基板５８を受け渡し、次の基板５８を受け取る。
【００４４】
本実施形態では、前述の実施形態の基板保持装置をウェハチャック５９に用いているので、歩留まりを落とす事なく、基板５８の局所的な変形を抑え、精度の高い露光を行うことができる。
【００４５】
（デバイス製造方法の実施形態）
デバイス（半導体集積回路素子、液晶表示素子等）は、前述の実施形態の露光装置を使用して、感光剤を塗布した基板（ウェハ、ガラスプレート等）を露光する工程と、その露光された基板を現像する工程と、を経ることにより形成、製造される。現像された基板を加工する工程には、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等を含む。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１の実施形態の基板保持装置の断面を示す構成図である。
【図２】図１の基板保持装置により基板を保持するフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施形態の基板保持装置の断面を示す構成図である。
【図４】本発明の第３の実施形態の基板保持装置の平面を示す構成図である。
【図５】本発明の実施形態の基板保持装置を有する露光装置の全体構成図である。
【図６】従来例の基板保持装置の断面を示す構成図である。
【図７】従来例の基板保持装置により基板を保持するフローチャートである。
【符号の説明】
【００４７】
１        ウェハ
２        載置面
３        リフトピンの貫通穴
４        縁堤部
５        外周リム
６        凸部
８        ウェハチャック
９        リフトピン
１０      上下動機構
１１      負圧吸引部
１２      負圧吸引部
１３      吐出口
１４      制御装置
１５      圧力源
１６      電磁弁
【図１】
2010129929.tif 000003
【図２】
2010129929.tif 000004
【図３】
2010129929.tif 000005
【図４】
2010129929.tif 000006
【図５】
2010129929.tif 000007
【図６】
2010129929.tif 000008
【図７】
2010129929.tif 000009