(57)【要約】  【課題】基板の引渡し時に位置ずれが生じることながなく、平面度高さの調整を行っても接触ポイントを常に一定位置に維持することができる基板保持方法を提供する。  【解決手段】基板の３箇所を支持部材１０で支持する方法であって、支持部材１０は、高さ調整のために回転可能な支柱１３に、Ｏリング１１を、円環面が鉛直方向に平行になり外周部の鉛直方向最上部が支柱１３の回転軸上に配置されるように設置したものである。そして、Ｏリング１１の外周部の鉛直方向最上部において基板を支持する。Ｏリング１１を縦方向に配置することによって、ゴムリング外周面が上凸の状態となってゴムリングの最上部の１点で基板が接触するため、基板とゴムリングとの間に空間が形成されず、吸盤現象が起こらない。このため、基板取り外し時に振動や位置ずれが発生しない。また、支持ポイントは常に同一ポイントなので、狭い領域内での支持が可能である。  【選択図】図２
2006086427.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の３箇所以上の所望の箇所を各々下方から支持することにより前記基板を保持する基板保持方法であって、
前記各支持箇所においては、鉛直方向に延伸し当該鉛直方向を回転軸方向として回転する支柱部材に、円環部材を、当該円環部材の円環面が鉛直方向に平行になり、当該円環部材の外周部の鉛直方向最上部が前記支柱部材の前記回転軸上に配置されるように設置し、当該円環部材の前記外周部の前記鉛直方向最上部において前記基板を支持する
ことを特徴とする基板保持方法。
【請求項２】
前記支柱部材が回転することにより、前記円環部材も前記支柱部材と一体的に回転し、前記基板を支持する前記円環部材の前記外周部の前記鉛直方向最上部の高さが調整される
ことを特徴とする請求項１に記載の基板保持方法。
【請求項３】
基板の３箇所以上の所望の箇所を各々下方から支持することにより前記基板を保持する基板保持装置であって、
鉛直方向に延伸し当該鉛直方向を回転軸方向として回転する支柱部材と、
円環部材であって、当該円環部材の円環面が鉛直方向に平行になり、当該円環部材の外周部の鉛直方向最上部が前記支柱部材の前記回転軸上に配置されるように前記支柱部材に設置された円環部材と
を有する支持部材を前記各支持箇所に配置し、当該各支持箇所において前記円環部材の前記外周部の前記鉛直方向最上部において前記基板を支持する
ことを特徴とする基板保持装置。
【請求項４】
前記支柱部材が回転することにより、前記円環部材も前記支柱部材と一体的に回転し、前記基板を支持する前記円環部材の前記外周部の前記鉛直方向最上部の高さが調整される
ことを特徴とする請求項３に記載の基板保持装置。
【請求項５】
前記円環部材が軟質・非粘着性材料からなるゴムリングであることを特徴とする請求項１又は２に記載の基板保持方法。
【請求項６】
前記円環部材が軟質・非粘着性材料からなるゴムリングであることを特徴とする請求項３又は４に生地の基板保持装置。
【請求項７】
感応基板上にエネルギ線を選択的に照射してパターン形成する露光装置であって、
請求項３、４又は６に記載の基板保持装置を備えることを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空処置装置、半導体製造装置及び露光装置等に適用して好適な、ウエハやレチクル等の基板を保持する基板保持方法及び基板保持装置、及び、その基板保持装置により基板を保持して露光処理を行う露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子、液晶表示素子、ＣＣＤ等の撮像素子、プラズマディスプレイ素子あるいは薄膜磁気ヘッド等の電子デバイス（以下、電子デバイスと総称する）の製造にあたっては、露光装置を用いて、フォトマスクやレチクル（以下、レチクルと総称する）に形成された微細なパターンの像を、フォトレジスト等の感光剤を塗布した半導体ウエハやガラスプレート等の基板（以下、ウエハと総称する）上に投影露光する。
そのような露光装置等の半導体製造装置において、ウエハやレチクル等の基板を保持する方法としては、平らなテーブルを用いる真空吸着方式が一般的である。しかし、真空環境下で基板を保持する場合には、この真空吸着方式が使用できないため、基板を機械的に上や横から押さえてクランプする方法や落とし込みによる方法がとられている。しかし、この方法では機械的な接触や摩擦によって磨耗粉が発生したり、基板に傷が付くなどの不具合が生じる。
【０００３】
そこで従来は、例えば、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すように、Ｏリング６１を縦に保持した小ネジ６２を支柱６３の側面にネジ止めして締結して、Ｏリング６１の最上部１点にウエハ及びレチクルの底面を接触させて、これを保持する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。なお、図７（Ｂ）は図７（Ａ）をＥの方向から見た上面図である。
【特許文献１】特開２００４−１１１６８５号公報
【０００４】
また、例えば、図８に示すように、数ミリの大きさのフッ素ゴムパッド７４を支柱７３の上部に貼り付けて、そこにウエハあるいはレチクルを載置して保持させる方式も提案されている。支柱７３は、固定部がボルトとなっており、回転することによって高さ調整が可能である。また、フッ素ゴムパッド７４は、摩擦係数が０．２〜０．３と高く、位置ずれを発生させる外乱振動に対しても、非常に強く、真空中でも有効である。
なお、フッ素ゴムパッド７４の部分を、セラミックス、アルミ、樹脂材にする方法もあるが、摩擦係数が０．１以下と小さいために外乱振動には弱く、その点においてゴムパッドの方が有効である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）を参照して前述したＯリングを用いる方法においては、平面度を調整するための基板の支持点の高さの調整は、支柱６３を回転することによって行うようにしていた。そのため、ウエハ及びレチクルの底面の接触ポイントは、図７（Ｂ）に示すように、半径Ｒの円の範囲となる。従って、たとえ小さめのＯリングを使用して部品を小型化したとしても、底面の接触ポイントの半径Ｒは数ミリ（３〜４ｍｍ）程度にしか小さくならない。その結果、例えばＥＢ露光機のように搭載物の接触可能エリアが小さく決まっているレチクルでは、接触可能エリアをオーバーする（接触可能エリア内から外れる）可能性もあり適切ではない。
【０００６】
また、図８に示したようなフッ素ゴムパッド７４を支柱７３の上面に接着して取り付けてウエハ又はレチクルを支持する方法においては、接着することによって、微小ではあるがほとんどの場合フッ素ゴムパッド７４の上面は凹部に湾曲する。この状態で、ウエハ又はレチクルがフッ素パッド上に載置され、搬送装置でピックアップすると、吸盤現象によって粘着力が発生する。粘着力は、真空中では大気中に比べて小さく、また、搬送装置のロボットによって引き離れない程強いものではないが、その粘着力は、フッ素ゴムパッド７４とウエハ又はレチクルが離れると同時に失われるので、その瞬間、すなわちフッ素ゴムパッド７４とウエハ又はレチクルが引き離される瞬間に、ウエハ又はレチクルに振動が発生したり、その勢いでウエハ又はレチクルにわずかながら位置ずれを起こす可能性がある。高精度な基板の加工を行う場合には、ウエハ又はレチクルの受け渡し時の位置ずれ量をより小さくする必要がある。このようなウエハ又はレチクルの引き離し時に生じる位置ずれは、数μｍ〜数百μｍ程度の範囲でばらばらの値となるが、数十μｍの精度を要求される装置においては、高精度な露光処理等が安定してできないこととなり大きな問題である。
【０００７】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、基板の引渡し時に位置ずれが生じることがなく、また、平面度高さの調整を行っても接触ポイントを常に一定位置に維持することができる基板保持方法及び基板保持装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、基板の保持及び高さ調整を位置ずれなく高精度に行うことができ、高精度な露光処理を行うことのできる露光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明に係る基板保持方法は、基板の３箇所以上の所望の箇所を各々下方から支持することにより前記基板を保持する基板保持方法であって、前記各支持箇所においては、鉛直方向に延伸し当該鉛直方向を回転軸方向として回転する支柱部材に、円環部材を、当該円環部材の円環面が鉛直方向に平行になり、当該円環部材の外周部の鉛直方向最上部が前記支柱部材の前記回転軸上に配置されるように設置し、当該円環部材の前記外周部の前記鉛直方向最上部において前記基板を支持することを特徴とする。
【０００９】
好適には、前記支柱部材が回転することにより、前記円環部材も前記支柱部材と一体的に回転し、前記基板を支持する前記円環部材の前記外周部の前記鉛直方向最上部の高さが調整される。
【００１０】
また、本発明に係る基板保持装置は、基板の３箇所以上の所望の箇所を各々下方から支持することにより前記基板を保持する基板保持装置であって、鉛直方向に延伸し当該鉛直方向を回転軸方向として回転する支柱部材と、円環部材であって、当該円環部材の円環面が鉛直方向に平行になり、当該円環部材の外周部の鉛直方向最上部が前記支柱部材の前記回転軸上に配置されるように前記支柱部材に設置された円環部材とを有する支持部材を前記各支持箇所に配置し、当該各支持箇所において前記円環部材の前記外周部の前記鉛直方向最上部において前記基板を支持することを特徴とする。
【００１１】
好適には、前記支柱部材が回転することにより、前記円環部材も前記支柱部材と一体的に回転し、前記基板を支持する前記円環部材の前記外周部の前記鉛直方向最上部の高さが調整される。
好適には、前記円環部材は軟質・非粘着性材料からなるゴムリングであることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る露光装置は、感応基板上にエネルギ線を選択的に照射してパターン形成する露光装置であって、前述したいずれかの基板保持装置を備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、基板の引渡し時に位置ずれが生じることがなく、また、平面度高さの調整を行っても接触ポイントを常に一定位置に維持することができる基板保持方法及び基板保持装置を提供することができる。
また、基板の保持及び高さ調整を位置ずれなく高精度に行うことができ、もっと高精度な露光処理を行うことのできる露光装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。
本実施形態においては、レチクルやウエハ等を保持する基板保持装置について、その基本的な構成を示すとともに、その基板保持装置をレチクルの保持に適用したレチクルローダ、及び、その基板保持装置をウエハ又はレチクルの保持に適用可能な露光装置について説明する。
【００１５】
まず、本実施形態の基板保持装置について説明する。
図１は、本実施形態の基板保持装置の構成を示す平面図である。
図２〜図４は、本実施形態の基板保持装置の支持部材の構造を示す図であり、図２は図１のＡ−Ａ断面図であり、図３は図２のＢの方向から見た正面図であり、図４は図２のＣの方向から見た上面図である。
【００１６】
図１に示すように、基板保持装置１は、ホルダベース３上に、ほぼ等しい中心角度（１２０°）で配置された３個の支持部材１０を有する。
各支持部材１０は、図２〜図４に示すように、Ｏリング１１、小ネジ１２、支柱１３を有する。
Ｏリング１１は、小ネジ１２に保持されており、小ネジ１２が支柱１３にねじ込まれることにより支柱１３に固定される。Ｏリング１１は、本実施形態においては軟質で非粘着性のフッ素ゴム製であるが、ニトリルゴムやシリコンゴム製であってもよい。図２及び図３に明示されるように、Ｏリング１１の外周面の最上部は上方向に凸の状態となっている。また、その最上部は、小ネジ１２及び支柱１３の最上部よりも高い位置となっている。
【００１７】
支柱１３は、ヘッド部１３ａとボルト部１３ｂとからなり、ボルト部１３ｂはホルダベース３に固設されたナット１４を介してホルダベース３に開けられたネジ孔１５に挿入されている。これにより、支柱１３が回転することにより、その高さが調整される。また、ナット１４により、その調整された状態がロックされる。
支柱１３のヘッド部１３ａには、支柱１３の回転軸方向（鉛直方向）に平行な鉛直面１３ｄと、支柱１３の回転軸方向に垂直な方向（水平方向）に平行な底面１３ｅとにより規定される切り欠き部１３ｃが設けられている。切り欠き部１３ｃの鉛直面１３ｄが、Ｏリング１１を保持する小ネジ１２の固定面となっており、この鉛直面１３ｄの位置は、小ネジ１２により固定されたＯリング１１の中心が支柱１３の回転中心となる位置に形成される。実際には、図２に示すように、Ｏリング１１の中心が支柱１３の中心となるように支柱１３の鉛直面１３ｄとＯリング１１の中心との距離Ｌが設定される。
【００１８】
このような構成の支持部材１０であれば、Ｏリング１１の高さを調整するために支柱１３を回転させても、Ｏリング１１の中心は常に支柱１３の中心となり、ウエハ又はレチクルとの接触点は常に同一のポイントとなる。
例えば図１〜図４に示す基板保持装置１は、ＥＢ露光機用のレチクル２０を保持するものであるが、レチクル２０においては支持部材が接触可能な領域に制限がある（例えば、図１の斜線で示した領域）。しかし、前述したように本実施形態の支持部材１０であれば、支持ポイントは常に同一ポイントなので、その狭い領域内での支持が可能である。
【００１９】
また、支持部材１０では、Ｏリング１１は縦に配置されるので、最上部の外周の１点においてウエハ又はレチクルの下面に接触する。従って接触面積は最小となり、接触面が凹状態とならず、吸盤作用による粘着力も発生しない。その結果、搬送装置によってウエハ又はレチクルを持ち上げる際に、ウエハ又はレチクルの自重以外の力は作用せず、位置ずれを生じる可能性がない。
一方、Ｏリング１１とシリコンウエハ又はレチクルとの摩擦力は、０．１〜０．３と高く、Ｏリング１１の外周１点での接触においても安定してウエハ又はレチクルを保持できる。
すなわち、このような支持部材１０であれば、ウエハ又はレチクルのピックアップ時の位置ずれを、安定して極わずかな量に制限することができる。
また、基板保持装置１においては、支持部材１０を３箇所配置しており、ウエハ又はレチクル等の浮き等が発生せず安定してウエハ又はレチクルを保持できる。
【００２０】
次に、このような基板保持装置を用いてレチクルを保持するようにしたレチクルローダについて説明する。
図５は、図１の基板保持装置１を備えたレチクルローダ３０を示す平面図である。
レチクルローダ３０は、大気ローダ部３１及び真空ローダ部３２を有する。
大気ローダ３１は、大気ロボット３３、プリアライメント１部３４、大気レチクルライブラリ部３５及びこれらを支持する架台部３６を有する。大気ロボット３３は、大気レチクルライブラリ部３５からレチクル２０を取り出して、プリアライメント１部３４まで搬送する。プリアライメント１部３４において、レチクル２０のプリアライメントが行われ、プリアライメントの行われたレチクル２０は、再度大気ロボット３３により、ゲートバルブ５０を介してロードロック室４１に搬送される。
【００２１】
ロードロック室４１に投入されたレチクル２０は、ロードロック室４１内に備わる真空ポンプ４８により真空引きされた後、真空ロボット４４のエンドエフェクタ４５により、真空レチクルライブラリ４２に搬送され、収納される。
ロードロック室４１及び真空レチクルライブラリ４２は、各々、ゲートバルブ５１及び５２を介して真空ロボットチャンバ４７に接続されている。真空ロボットチャンバ４７は、真空ローダ３２の主要部を収容するチャンバであり、チャンバ内に具備する真空ポンプ４９により真空に引かれている。
真空ロボット４４は、図示のごとく、ベース５５、ベース５５に関節運動及びＺ方向に移動可能に固定された第１アーム５６、第１アーム５６に関節運動するように接続した第２アーム５７、第２アーム５７に関節運動するように接続したエンドエフェクタ４４から構成される。エンドエフェクタ４４はＸＹ平面内を回転するとともに、Ｚ方向に移動する。
【００２２】
露光に使用されるレチクルは、真空レチクルライブラリ４２から真空ロボット４４により取り出され、プリアライメント２部４３に搬送され、大気中のプリアライメント１部３４よりも高精細なアライメントが実行される、
その後、真空ロボット４４により、露光装置メインボディ５４内のレチクルステージチャンバ５３内のレチクルステージ部４６に搬送される。
【００２３】
例えば、次世代のＥＢ露光装置では、磁場の問題等のために、レチクルステージ４６にはプリアライメント機構が設置できない。また、ＥＵＶＬ露光装置も、環境が真空中であるためと、ステージテーブル部の機構系簡略化のために、やはりレチクルステージ部４６近傍にプリアライメント機構部は設置しない方が望ましい。そのために、これらの露光装置においては、図５に示すように真空ローダ側にプリアライメント機構を設置している。
プリアライメント実行後は、レチクル２０は、高精度な真空ロボット８にいよりレチクルステージ４６まで搬送される。
【００２４】
次に、本実施形態の基板保持装置１によりウエハを保持するようにした露光装置について説明する。
図６は、その電子線露光装置１００の構成を模式的に説明するための図である。
電子線露光装置１００の上部には、光学鏡筒１０１が配置されている。光学鏡筒１０１には、真空ポンプ（図示されず）が設置されており、光学鏡筒１０１内を真空排気している。
【００２５】
光学鏡筒１０１の上部には、電子銃１０３が配置されており、下方に向けて電子線を放射する。電子銃１０３の下方には、順にコンデンサレンズ１０４ａ、電子線偏向器１０４ｂ等を含む照明光学系１０４が配置されている。同鏡筒１０４の下方には、レチクルＲが配置されている。
電子銃１０３から放射された電子線は、コンデンサレンズ１０４ａによって収束される。続いて、偏向器１０４ｂにより図の横方向に順次走査（スキャン）され、光学系の視野内にあるレチクルＲの各小領域（サブフィールド）の照明が行われる。なお、図ではコンデンサレンズ１０４ａは一段であるが、実際の照明光学系には、数段のレンズやビーム成形開口、ブランキング開口等が設けられている。
【００２６】
レチクルＲは、レチクルステージ１１１のホルダ１１０に支持されている。レチクルステージ１１１は、定盤１１６に載置されている。
【００２７】
レチクルステージ１１１には、図の左方に示す駆動装置１１２が接続されている。なお、実際には、駆動装置（リニアモータ）１１２はステージ１１１に組み込まれている。駆動装置１１２は、ドライバ１１４を介して、制御装置１１５に接続されている。また、レチクルステージ１１１の側方（図の右方）にはレーザ干渉計１１３が設置されている。レーザ干渉計１１３も、制御装置１１５に接続されている。レーザ干渉計１１３で計測されたレチクルステージ１１１の正確な位置情報が制御装置１１５に入力される。レチクルステージ１１１の位置を目標位置とすべく、制御装置１１５からドライバ１１４に指令が送出され、駆動装置１１２が駆動される。その結果、レチクルステージ１１１の位置をリアルタイムで正確にフィードバック制御することができる。
【００２８】
定盤１１６の下方には、ウェハチャンバ（真空チャンバ）１２１が配置されている。ウェハチャンバ１２１の側方（図の右側）には真空ポンプ（図示されず）が接続されており、ウェハチャンバ１２１内を真空排気している。
ウェハチャンバ１２１内（実際にはチャンバ内の光学鏡筒内）には、コンデンサレンズ（投影レンズ）１２４ａ、偏向器１２４ｂ等を含む投影光学系１２４が配置されている。ウェハチャンバ１２１内の下部には、ウェハ（感応基板）Ｗが配置されている。
【００２９】
レチクルＲを通過した電子線は、コンデンサレンズ１２４ａにより収束される。コンデンサレンズ１２４ａを通過した電子線は、偏向器１２４ｂにより偏向され、ウェハＷ上の所定の位置にレチクルＲの像が結像される。なお、図ではコンデンサレンズ１２４ａは一段であるが、実際には、投影光学系中には複数段のレンズや収差補正用のレンズやコイルが設けられている。
【００３０】
ウェハＷは、プリアライメント終了後、真空ロボットチャンバ３１内の真空ローダ３０によってステージ１３１上に搬送され、ウェハステージ１３１上のホルダ１３０上に設けられた支持部材１０（図１参照）上に支持されている。ウェハステージ１３１は、定盤１３６に載置されている。
【００３１】
ウェハステージ１３１には、図の左方に示す駆動装置１３２が接続されている。なお、実際には駆動装置１３２はステージ１３１に組み込まれている。駆動装置１３２は、ドライバ１３４を介して、制御装置１１５に接続されている。ウェハステージ１３１の側方（図の右方）にはレーザ干渉計１３３が設置されている。レーザ干渉計１３３も、制御装置１１５に接続されている。レーザ干渉計１３３で計測されたウェハステージ１３１の正確な位置情報が制御装置１１５に入力される。ウェハステージ１３１の位置を目標とすべく、制御装置１１５からドライバ１３４に指令が送出され、駆動装置１３２が駆動される。その結果、ウェハステージ１３１の位置をリアルタイムで正確にフィードバック制御することができる。
【００３２】
本実施形態の基板保持装置１によれば、接触エリアが小さく制限のあるレチクル又はウエハの接触ポイントを常に一定の位置にすることが可能であり、ロボットによるピックアップによる位置ずれ誤差を小さく押さえることが可能であり、真空室及び真空と大気を繰り返すロードロック室等で、レチクル又はウエハの安定した保持が実現可能であり、且つ、高精度な真空搬送装置を実現することができる。
【００３３】
なお、本実施の形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって本発明を何ら限定するものではない。本実施の形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含み、また任意好適な種々の改変が可能である。
例えば、本実施形態においては、真空ローダ部３２のプリアライメント２部４３のレチクルホルダとして本発明に係る基板保持装置１を使用したが、真空レチクルライブラリ４２、ロードロック室４１等におけるレチクルホルダとして使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態に係る基板保持装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示した基板保持装置の支持部材の構造を示す側面図である。
【図３】図１に示した基板保持装置の支持部材の構造を示す正面図である。
【図４】図１に示した基板保持装置の支持部材の構造を示す上面図である。
【図５】図１に示した基板保持装置を有するレチクルローダの構成を示す図である。
【図６】図１に示した基板保持装置を適用可能な露光装置の構成を模式的に説明するための図である。
【図７】従来の基板保持装置の例を示す図である。
【図８】従来の基板保持装置の他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１…基板保持装置
３…ホルダベース
１０…支持部材
１１…Ｏリング                    １２…小ネジ
１３…支柱
３０…レチクルローダ
３１…大気ローダ部                    ３２…真空ローダ部
３３…大気ロボット                    ３４…プリアライメント１部
３５…大気レチクルライブラリ部        ３６…架台部
４１…ロードロック室                  ４２…真空レチクルライブラリ
４３…プリアライメント２部            ４４…真空ロボット
４５…                                ４６…レチクルステージ部
４７…真空ロボットチャンバ            ４８，４９…真空ポンプ
５０〜５２…ゲートバルブ              ５３…レチクルステージチャンバ
５４…露光装置メインボディ            ５５…ベース
５６…第１アーム                      ５７…第２アーム
１００…電子線露光装置
１０１…光学鏡筒
１０３…電子銃                        １０４…照明光学系
１１１…レチクルステージ              １１２…駆動装置（リニアモータ）
１１３…レーザ干渉計                  １１４…ドライバ
１１５…制御装置                      １１６…定盤
１２１…ウェハチャンバ                １２４…投影光学系
１３１…ウェハステージ                １３２…駆動装置
１３３…レーザ干渉計                  １３４…ドライバ
【図１】
2006086427.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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