(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を仮支持する仮支持面を有する仮支持部と、
前記基板を吸着保持する吸着面を有するチャックと、
前記チャックを前記仮支持面と交差する方向に移動可能に支持するステージと、
前記ステージを前記移動方向に沿って移動させる駆動手段と、
前記駆動手段の駆動電流値が所定値を超えたことを条件に、前記チャックによる前記基板の吸着保持動作を停止させる第１の制御手段と、
前記駆動手段を制御する第２の制御手段であって、前記第１の制御手段により前記チャックによる前記基板の吸着保持が停止した後に、前記駆動手段による前記ステージの移動速度が低減するように前記駆動手段を制御する第２の制御手段と
を有することを特徴とするステージ装置。
【請求項２】
前記第２の制御手段は、前記第１の制御手段により前記チャックによる前記基板の吸着保持が停止した後に、前記駆動手段に関する操作量が所定値未満となるように制御することを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
【請求項３】
前記第２の制御手段は、前記第１の制御手段により前記チャックによる前記基板の吸着保持が停止した後に、前記移動速度が所定値以下となるように制御することを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
【請求項４】
前記第１の制御手段により前記チャックによる前記基板の吸着保持が停止した後に、前記吸着面と前記基板との間の気圧を制御する第３の制御手段を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のステージ装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のステージ装置を有することを特徴とする半導体製造装置。
【請求項６】
基板を仮支持する仮支持面を有する仮支持部と、前記基板を吸着保持する吸着面を有するチャックと、前記チャックを前記仮支持面と交差する方向に移動可能に支持するステージと、前記ステージを前記移動方向に沿って移動させる駆動手段とを有するステージ装置において、前記基板を前記チャックから前記仮支持部に受け渡す基板受け渡し方法であって、
前記駆動手段の駆動電流値が所定値を超えたことを条件に、前記チャックによる前記基板の吸着保持動作を停止させる第１の段階と、
前記第１の段階により前記チャックによる前記基板の吸着保持が停止した後に、前記駆動手段による前記ステージの移動速度が低減するように前記駆動手段を制御する第２の段階と
を有することを特徴とする基板受け渡し方法。
【請求項７】
前記第２の段階において、前記第１の段階により前記チャックによる前記基板の吸着保持が停止した後に、前記駆動手段に関する操作量が所定値未満となるように制御することを特徴とする請求項７に記載の基板受け渡し方法。
【請求項８】
前記第２の段階において、前記第１の段階により前記チャックによる前記基板の吸着保持が停止した後に、前記移動速度が所定値以下となるように制御することを特徴とする請求項７に記載の基板受け渡し方法。
【請求項９】
前記第１の段階により前記チャックによる前記基板の吸着保持が停止した後に、前記吸着面と前記基板との間の気圧を制御する第３の段階を有することを特徴とする請求項７〜８のいずれかに記載の基板受け渡し方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光装置等の半導体製造装置、等に用いられるステージ装置における基板受け渡し技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路の製造におけるリソグラフィ工程において、ステップアンドリピート方式（ステップアンドスキャン方式を含む）の縮小投影型露光装置、いわゆるステッパが中心的役割を担うようになっている。このステッパは、サブミクロン程度で形成される回路の縮小線幅に対応して、ウエハステージの性能を年々高める必要があり、高速および高精度を同時に満足する要求が高まっている。ウエハステージ内の構造は簡素で重量はできるだけ小さい機構が高速および高精度の位置決めを行う上で重要である。例えば特開平７−１１１２３８号公報によれば、Ｚ（上下）方向に長ストロークを有し、かつ軽量のウエハステージの実現が可能である。
【０００３】
ウエハ上に形成されたパターンに対して位置合わせを行ういわゆるアライメント工程では、外形に基づいて大まかにθ方向（Ｚ軸を中心として回転方向）に位置合わせされたウエハがウエハチャックに受け渡され、位置合わせ顕微鏡によりθ位置ずれを計測してθサブ位置合わせを行った後、さらに精密位置計測が行われている。この際にウエハの裏面を一様に保持するウエハチャックには切り欠きを設けるのが困難なため、ウエハをウエハチャックへ受け渡すにはウエハを一度仮支持部に載せてから、ウエハチャックへ載せる方法が用いられるようになってきている。仮支持部には、例えばウエハを載せる仮支持面に負圧吸着の穴を設けた３本のピンが用いられる。
【０００４】
また、θサブ位置合わせを行うために、仮支持部はθ駆動機構を有している。実際にθ位置ずれの計測およびθサブ位置合わせは次のようになる。ウエハのθ位置ずれ計測の時は、位置合わせ顕微鏡の焦点深度内にウエハ表面を合わせる上下動作をする必要から、ウエハをチャック上に載せた状態でθ位置ずれを計測する。次にウエハを仮支持部に載せた状態で、θ位置ずれ計測結果に基づき、θサブ位置合わせを行う。これによって、仮支持部の上下方向の機構が不要となり、機構の簡素化、軽量化がなされる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このとき、問題となるのは受け渡しの際に生じる位置ずれである。位置ずれをなるべく少なくするため、受け渡しの時に、仮支持部の負圧吸着とウエハチャックの負圧吸着をオーバーラップさせることが望ましい。その時に、ウエハにかかるストレスを少なくするために、チャックを上下に駆動する時の操作量に注目する方法はすでに案出され本出願人により出願されている（特願平７−５１１１８号）。これによって、仮支持部の仮支持面と、チャックの吸着面が同一高さにおけるウエハの位置ずれは少なくなった。
【０００６】
ところが、上記同一高さより、チャックが高速で降下すると、ウエハに大きなストレスがかかる。これは、ウエハよりチャックを高速で引き離す時、チャック周辺および吸着面に形成されている負圧吸着の穴より空気が十分に流入してこないため、ウエハ裏面とチャック吸着面間が瞬間的に負圧になるためである。この負圧によってウエハにはストレスがかかり、ゆがみ、そりなど予測できない変形を引き起こす。このストレスが許容量より大きいと、ウエハは仮支持部において支持されているにもかかわらず、位置ずれが生じてしまう。
【０００７】
本発明はこのような点を考慮してなされたもので、その目的はウエハ等の基板へのストレスが少ない受け渡しを可能にし、高精度の基板受け渡し技術を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のステージ装置は、基板を仮支持する仮支持面を有する仮支持部と、
前記基板を吸着保持する吸着面を有するチャックと、
前記チャックを前記仮支持面と交差する方向に移動可能に支持するステージと、
前記ステージを前記移動方向に沿って移動させる駆動手段と、
前記駆動手段の駆動電流値が所定値を超えたことを条件に、前記チャックによる前記基板の吸着保持動作を停止させる第１の制御手段と、
前記駆動手段を制御する第２の制御手段であって、前記第１の制御手段により前記チャックによる前記基板の吸着保持が停止した後に、前記駆動手段による前記ステージの移動速度が低減するように前記駆動手段を制御する第２の制御手段と
を有することを特徴とする。
さらに、本発明の基板受け渡し方法は、基板を仮支持する仮支持面を有する仮支持部と、前記基板を吸着保持する吸着面を有するチャックと、前記チャックを前記仮支持面と交差する方向に移動可能に支持するステージと、前記ステージを前記移動方向に沿って移動させる駆動手段とを有するステージ装置において、前記基板を前記チャックから前記仮支持部に受け渡す基板受け渡し方法であって、
前記駆動手段の駆動電流値が所定値を超えたことを条件に、前記チャックによる前記基板の吸着保持動作を停止させる第１の段階と、
前記第１の段階により前記チャックによる前記基板の吸着保持が停止した後に、前記駆動手段による前記ステージの移動速度が低減するように前記駆動手段を制御する第２の段階とを有することを特徴とする。
【０００９】
また、上記目的を達成するため、本発明の半導体製造装置は、上記ステージ装置を有することを特徴とする。
【００１０】
【作用】
本発明によれば、基板を吸着するチャックおよびそのチャックを搭載したステージが、仮支持部の仮支持面と前記チャックの吸着面が同一高さである状態より降下する時、ステージの降下速度またはステージを降下させるための操作量が所定値を越えないように制限し、チャック周辺および吸着面に形成されている負圧吸着の穴より空気が十分に流入するようにしている。このため、基板の裏面とチャックの吸着面間が瞬間的に許容量以上の負圧になり、基板に許容量以上のストレスが加わることが防止される。よって位置合わせ精度を向上させることができる。
【００１１】
【実施例】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
図１は本発明の一実施例に係る半導体製造装置（ステッパ）の基板受け渡し装置部分の構成を表す図面である。この図において、Ｗは位置合わせの対象であるところの半導体ウエハ等の基板（以降ウエハと記載）、ＷＣはウエハＷを平面に保つよう吸着保持する吸着面ＷＣＳを有するウエハチャック、ＷＨはウエハＷをあらかじめ外形にて位置合わせした後仮支持部ＴＣ上に載せるウエハハンドで、仮支持部ＴＣは仮支持面ＴＣＳを有し、ウエハＷを仮支持することによりウエハチャックＷＣとウエハＷの間隔を少なくともウエハハンドＷＨの厚さ分確保するようになされている。
【００１２】
ＷＦはウエハハンドＷＨを駆動し、ウエハＷの外形を所望の位置に位置決めするウエハフィーダ、ＯＡはウエハＷ上のアライメントマークを観察してその位置ずれを計測する顕微鏡、ＸＹは水平（ＸＹ）方向に２次元移動を行うところのＸＹステージ、ＺはウエハチャックＷＣを固定すると共に、ＸＹステージＸＹに対して、上下（Ｚ）方向に移動可能なＺステージとなる天板、ＺＭはＸＹステージＸＹ上に設置され、天板Ｚを上下（Ｚ）方向に移動させるための駆動手段となるリニアモータ、ＺＳはＸＹステージＸＹ上に設置され、天板Ｚの上下方向の変位を計測する計測手段となる変位センサである。
【００１３】
ＭＤはモータＺＭに接続され、モータＺＭへの駆動電流（ｉ）を制御するモータドライバ（駆動装置）、ＤＦは制御装置Ｃから出力される目標値（ｃ）と変位センサＺＳから出力される現在値（ｙ）の偏差（ｅ）を求める差分器、ＭＣはモータドライバＭＤに接続され、差分器ＤＦで算出された偏差（ｅ）を操作量（Ｉ）に変換する位相補償装置であり、これらで位置サーボ手段を構成している。モータドライバＭＤはこの操作量（Ｉ）に基づいてモータＺＭを駆動する。
【００１４】
Ｍは天板Ｚ上に設置され、ＸＹステージＸＹのＸＹ方向の変位の計測基準であるところのミラーで、このミラーＭには不図示のレーザ干渉式測長機からＸＹステージＸＹのＸＹ方向の変位を計測するためにレーザ光が照射される。ＱＭはＸＹステージＸＹ上に設置され、仮支持部ＴＣをＸＹステージＸＹ上でθ方向に回転させるθモータである。
【００１５】
ＰＳＴは仮支持部ＴＣに配管を介して接続され、仮支持部ＴＣにおける吸引圧力を測る仮支持部圧力センサ、ＰＳＣはウエハチャックＷＣに配管を介して接続され、ウエハチャックＷＣにおける吸引圧力を測るウエハチャック圧力センサ、ＳＶＴは仮支持部ＴＣと負圧源ＶＳとを接続する配管中に配置され、仮支持部ＴＣの圧力を大気圧と負圧（吸引圧）とに切り替える切替弁、ＳＶＣはウエハチャックＷＣと負圧源ＶＳとを接続する配管中に配置され、ウエハチャックＷＣの圧力を大気圧と負圧（吸引圧）とに切り替える切替弁である。
【００１６】
なお、上述の制御装置Ｃは仮支持部ＴＣの吸引圧力（仮支持部圧力センサＰＳＴの出力）、ウエハチャックＷＣの吸引圧力（ウエハチャック圧力センサＰＳＣの出力）、およびモータ駆動電流（ｉ）を受け取ると共に、変位センサ目標値（ｃ）や、仮支持部切替弁ＳＶＴおよびウエハチャック切替弁ＳＶＣへの指令出力を発生するものである。
【００１７】
変位センサＺＳからの計測値（ｙ）と制御装置Ｃの発生する目標値（ｃ）から差分器ＤＦにて偏差（ｅ）が求められる。位相補償装置ＭＣは偏差（ｅ）を駆動装置ＭＤに与えるモータＺＭへの操作量（Ｉ）に変換する。これらの構成により天板Ｚを上下（Ｚ）方向において所望の位置に位置決めサーボする。
【００１８】
制御手段となる制御装置ＣはまずウエハチャックＷＣの吸着面ＷＣＳが仮支持部ＴＣの仮支持面ＴＣＳよりも十分下になるように目標値（ｃ）を設定する。次にウエハフィーダＷＦにより外形にしたがって大まかに位置決めされたウエハＷは、ウエハハンドＷＨに載せられて仮支持部ＴＣ上に移動する。制御装置Ｃは仮支持部切替弁ＳＶＴを負圧側に開き、ウエハＷが仮支持部ＴＣに載せられるのを待つ。ウエハハンドＷＨは位置ずれが生じないように十分に遅い速度でＺ方向に降下する。やがてウエハＷの裏面が仮支持部ＴＣの仮支持面ＴＣＳに等しい高さとなり、ウエハＷは仮支持部ＴＣによって支えられる。ウエハハンドＷＨの表面がウエハＷの裏面より離れた位置に降下した後、ウエハハンドＷＨはウエハチャックＷＣと干渉しない位置までＸＹ平面に沿って戻される。これと同時に制御装置ＣはウエハチャックＷＣとウエハハンドＷＨが干渉しない位置までＸＹステージＸＹをＸＹ平面に沿って移動する。
【００１９】
次に、制御装置Ｃは変位センサＺＳの計測値（ｙ）に対応する目標値（ｃ）をゆっくりと上昇させることにより、ウエハチャックＷＣの吸着面ＷＣＳをウエハＷの裏面にまで近づける。そしてウエハチャック切替弁ＳＶＣを負圧側に切り替える。ウエハチャックＷＣの吸着面ＷＣＳが仮支持部ＴＣによって支えられているウエハＷの裏面よりも上となるまで天板ＺがＺ方向に上昇し、ウエハチャック圧力センサＰＳＣの計測値が所望の圧力まで達した後、制御装置Ｃは仮支持部切替弁ＳＶＴを大気圧側に開く。
【００２０】
これによりウエハＷはウエハチャックＷＣにより仮支持部ＴＣからはがされ、ウエハチャックＷＣへ持ち替えられる。この間、ウエハＷはウエハチャックＷＣと仮支持部ＴＣとのいずれかにより常に吸引保持されているので、持ち替えの際に生じるずれは少ない。
【００２１】
制御装置ＣはウエハチャックＷＣ上に負圧吸着されたウエハＷの表面が顕微鏡ＯＡの焦点深度内になるように変位センサＺＳの計測値（ｙ）に対応する目標値（ｃ）を設定する。そして、ウエハＷの表面が顕微鏡ＯＡの焦点深度内となった後、制御装置ＣはウエハＷ上のアライメントマーク２か所の位置ずれを顕微鏡ＯＡを介して測り、ウエハＷのＸＹθ方向の位置ずれを求める。
【００２２】
次に、制御装置Ｃは電流値（ｉ）を監視してその変化がある範囲を超えたならば、すぐにウエハチャック切替弁ＳＶＣを大気圧側に開くように待機する。なお、モータドライバＭＤからのモータＺＭへの電流値（ｉ）は変位センサＺＳの測定値に対応する目標値（ｃ）の変化が十分遅ければほとんど一定である。
【００２３】
この後、制御装置Ｃは仮支持部切替弁ＳＶＴを負圧側に開き、変位センサＺＳの目標値（ｃ）をゆっくり降下させる。ウエハＷの裏面が仮支持部ＴＣの仮支持面ＴＣＳに接触すると、ウエハＷの裏面に仮支持部ＴＣから上向きに弱い力が働く。そうすると、変位センサＺＳの計測値（ｙ）とその目標値（ｃ）との偏差（ｅ）が大きくなり、位相補償装置ＭＣの操作量（Ｉ）とモータドライバＭＤからのモータ電流値（ｉ）は、偏差（ｅ）を小さくする方向に変化する。このとき、仮支持部ＴＣの仮支持面ＴＣＳとウエハチャックＷＣの吸着面ＷＣＳは同一高さ状態にある。また、この状態において、仮支持部の負圧吸着とウエハチャックの負圧吸着はオーバーラップしている。そして制御装置Ｃはウエハチャック切替弁ＳＶＣを大気圧側に開く。以上において、仮支持部ＴＣの仮支持面ＴＣＳと、ウエハチャックＷＣの吸着面ＷＣＳが同一高さにおけるウエハＷの位置ずれは少ない。
【００２４】
次に、ウエハチャックＷＣの吸着面ＷＣＳが十分大気圧になったことを確認してから、変位センサＺＳの目標値（ｃ）をさらにゆっくりと降下させる。このとき、降下速度が速いとウエハチャックＷＣ周辺および吸着面ＷＣＳに形成されている負圧吸着の穴より空気が十分に流入してこないため、ウエハＷ裏面とウエハチャックＷＣ吸着面ＷＣＳ間が瞬間的に負圧（以下、動的負圧という）になる。動的負圧によってウエハＷにはストレスがかかり、ゆがみ、そりなど予測できない変形を引き起こす。このストレスが許容量より大きいと、ウエハＷは仮支持部ＴＣにおいて吸着支持されているにも関わらず、位置ずれが生じてしまうことは前述した通りである。
【００２５】
また、動的負圧は、一定速度で降下しようとする天板Ｚに対して上向きに働き、モータＺＭにとって負荷になる。そのため、動的負圧の大きさは操作量（Ｉ）、モータ電流値（ｉ）にて観測される。そこで、操作量が所定の値を越えないように天板を降下させる。これによって動的負圧によるウエハＷへのストレスは許容量以下に抑えられ、ウエハチャックＷＣ降下時における位置ずれは少なくなる。
【００２６】
制御装置Ｃは顕微鏡ＯＡで測ったウエハＷのθ方向の位置ずれ分をθモータＱＭを回転させることによってθサブ位置合わせを実行する。次に仮支持部ＴＣより、ウエハチャックＷＣへ持ち替えを行う。最後に、顕微鏡ＯＡで測ったウエハＷのＸＹ方向ずれをＸＹステージＸＹを移動して合わせながら、ＸＹステージＸＹでウエハＷをレチクル上の半導体集積回路製造用のパターンを投影露光するための投影光学系（不図示）のパターン投影位置に移動させ、ウエハＷへのパターン露光をステップアンドリピートで実行させる。
【００２７】
以上、ウエハＷにストレスを与えることがなく、高精度なウエハＷの持ち替え機能を有し、簡素なθ位置合わせ機構を有するステッパを実現している。
【００２８】
なお、上記実施例においては、動的負圧が許容量を越えないようにするため、操作量が所定の値を越えないように、ウエハチャックＷＣを降下させたが、降下速度を所定の値以下に設定しても構わない。
【００２９】
また、ウエハチャックＷＣの吸着面ＷＣＳに形成された負圧吸着の穴につながる配管にサーボバルブ、また吸着面ＷＣＳに圧力センサを配置し、動的負圧の圧力制御をしても構わない。高速、高精度の圧力制御を実現することによって、ウエハチャックを高速に降下させることも可能である。
【００３０】
さらに位相補償装置ＭＣや差分器ＤＦはハードウェアによって実現する必要はなく、制御装置Ｃも含め数値演算プロセッサ（ＤＳＰ）などのソフトウェアで実現してもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基板へのストレスが少ない受け渡しを可能にし、高精度の基板受け渡し技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の基板受け渡し装置の一実施例を示す図である。
【符号の説明】
Ｗ：ウエハ、ＷＣ：ウエハチャック、ＷＣＳ：吸着面、ＴＣ：仮支持部、ＴＣＳ：仮支持面、ＷＦ：ウエハフィーダ、ＯＡ：顕微鏡、ＸＹ：ＸＹステージ、Ｚ：天板、ＺＭ：モータ、ＺＳ：変位センサ、ＭＤ：モータドライバ、ＤＦ：差分器、ＭＣ：位相補償装置、Ｍ：ミラー、ＱＭ：θモータ、ＰＳＴ：仮支持部圧力センサ、ＰＳＣ：ウエハチャック圧力センサ、ＳＶＴ：仮支持部切替弁、ＳＶＣ：ウエハチャック切替弁、Ｃ：制御装置。
【図１】
0003729425.tif 000002