(57)【要約】      （修正有）【課題】ウエハ吸着後に基板に歪みを生じさせないか、又は、基板に生じる歪みを少なくする基板保持装置、該基板保持装置を備える露光装置、およびデバイス製造方法を提供する。【解決手段】ウエハチャック１５は、その中央部に複数の支持ピン２５が上方に向けて突出し、その周辺部に複数の支持ピン２６が突出している。中央部の複数の支持ピン２５は、水平方向への剛性が鉛直方向への剛性よりも低いピンであり、ウエハの中央部の歪んだ領域が元の状態に戻ろうとする力に倣らって多数の支持ピン２５が変形しウエハの歪みを一部または全部解放する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の凸部により基板を支持した状態で該基板を吸着する基板保持装置であって、前記複数の凸部のうち少なくとも中央部にある複数の凸部は、水平方向の剛性が鉛直方向の剛性よりも低いことを特徴とする基板保持装置。
【請求項２】
前記中央部の回りの周辺部にある複数の凸部は、前記水平方向の剛性が前記中央部の前記凸部より高いことを特徴とする請求項１の基板保持装置。
【請求項３】
前記基板を前記複数の凸部の上方で支持するために前記鉛直方向に移動可能な複数のリフトピンを備えることを特徴とする請求項１の基板保持装置。
【請求項４】
複数の凸部により基板を支持した状態で該基板を吸着する基板保持装置であって、前記複数の凸部のうちの少なくとも中央部にある複数の凸部は、円柱であり且つＳｉＣより成り、その直径ｄがその高さｈの０．３５倍以下であることを特徴とする基板保持装置。
【請求項５】
前記中央部の回りの周辺部の複数の凸部は、円柱であり且つＳｉＣより成り、その直径ｄがその高さｈの０．３５倍より大きいことを特徴とする請求項４の基板保持装置。
【請求項６】
前記基板を前記複数の凸部の上方で支持するために鉛直方向に移動可能な複数のリフトピンを備えることを特徴とする請求項４の基板保持装置。
【請求項７】
複数の凸部により基板を支持した状態で該基板を吸着する基板保持装置であって、前記複数の凸部のうちの少なくとも中央部にある複数の凸部を積層繊維材料で構成したことを特徴とする基板保持装置。
【請求項８】
前記中央部の回りの周辺部の複数の凸部は、水平方向の剛性が前記中央部の前記凸部より高いことを特徴とする請求項７の基板保持装置。
【請求項９】
前記周辺部の複数の凸部は、円柱であり且つＳｉＣより成り、その直径ｄがその高さｈの０．３５倍より大きことを特徴とする請求項８の基板保持装置。
【請求項１０】
前記基板を前記複数の凸部の上方で支持するために鉛直方向に移動可能な複数のリフトピンを備えることを特徴とする請求項７の基板保持装置。
【請求項１１】
原板を照明する照明光学系と、感光剤を塗布した基板を保持する請求項１〜１０のいずれか１項に記載の基板保持装置と、前記原板のパターンを前記基板に投影する投影光学系とを有することを特徴とする露光装置。
【請求項１２】
ウエハに感光剤を塗布する工程と、前記ウエハを請求項１１に記載の露光装置を用いて露光する工程と、該露光したウエハを現像する工程とを有することを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子製造装置、液晶表示素子製造装置等に用いる基板保持装置と、該基板保持装置を備える露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体素子や液晶表示素子の製造に用いる投影露光装置は、被加工材である基板を真空吸着することによりその反りを矯正して基板表面の平面性を保った状態で基板を保持する基板保持装置を用いる。（特許文献１、２、３）
図８は従来の基板保持装置の一例を示す断面図である。
【０００３】
図８において、この基板保持装置はウエハＷを載置するための載置面１を有するウエハチャック２を備える。
【０００４】
このウエハチャック２には、載置面１上にウエハＷを支持する多数個の凸部６が設けてあり、表側の載置面１から裏側へかけて貫通した３つの貫通孔３が穿設されている。
【０００５】
各貫通孔３の周囲は載置面１上に小径の円筒壁４が設けられ、更に載置面１の周辺部に大径の円筒壁５が設けてある。
【０００６】
この保持装置は、各貫通孔３内にウエハＷの受渡しを行うためのリフトピン７を有し、各リフトピン７を上下させるための上下機構部８そしてウエハチャック２を支持するウエハチャック支持部９が設けてある。
【０００７】
また、ウエハＷと載置面１と円筒壁４、５とが形成する空間を大気に比して減圧すること（負圧にすること）によりウエハＷを載置面１上に吸着し、保持するための真空配管系１０が設けてある。
【０００８】
この構成において、外部の搬送装置から搬送ハンドによって、ウエハＷを載置面１から突き出した状態で待機しているリフトピン７上に搭載し、搬送ハンドを退避させる。次に、上下機構部８はリフトピン７を速やかに下降させ、載置面１上にウエハＷを受け渡す。
【０００９】
ウエハＷが載置面１に接触する前に真空配管系１０を介して真空吸引を開始し、この真空吸引によりウエハＷを、凸部６により保持した状態で載置面１上に吸着させて固定し、平面矯正を行う。
【００１０】
このような基板保持装置よりウエハＷを保持した状態で、レチクルのパターン像のウエハＷに対する露光（転写）を行い、露光（転写）の終了後は、露光前の動作と反対の動作を行って、搬送ハンドが基板保持装置からウエハＷを回収する。
【特許文献１】特開平０４−０１４２３９号公報
【特許文献２】特開平１０−２３３４３３号公報
【特許文献３】特開平１０−２４２２５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
複数のリフトピン７により支持されたウエハＷが基板保持装置に真空吸着される過程においては、通常、真空配管系１０による吸引動作が先に開始され、ウエハＷの下降動作が後で開始される。このとき、ウエハＷが載置面１に接近することにより、空吸い状態であった空間の圧力が低下し始める。
【００１２】
この圧力降下が急激であると、吸着直前に発生したウエハＷの変形に起因した歪が、ウエハＷ裏面と凸部６上面間で発生する摩擦力によって吸着後まで残留し、ウエハＷの表面を歪ませてしまうことになる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の目的は、ウエハ等の基板の表面の歪みを、小さくするか無くすことができる基板保持装置を提供することにある。
【００１４】
本発明の一側面としての基板保持装置は、複数の凸部により基板を支持した状態で該基板を吸着する装置であって、前記複数の凸部のうちの少なくとも中央部にある複数の凸部は、水平方向の剛性が鉛直方向の剛性よりも低いことを特徴としている。
【００１５】
例えば、前記中央部にある複数の凸部が、円柱であり且つＳｉＣより成り、該凸部の直径ｄは該凸部の高さｈの０．３５以下である基板保持装置や、前記中央部にある複数の凸部が積層繊維材料で構成してある基板保持装置が、提供される。
【発明の効果】
【００１６】
中央部にある複数の凸部の水平方向の剛性を鉛直方向の剛性よりも低くしているため、吸着したとき基板の中央部に発生する歪みを一部又は全部、支持ピンの水平方向への変形により解放でき、基板表面の歪みを少なくとも小さくできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
ある形態板保持装置は、複数の凸部により基板を支持した状態で該基板を吸着する装置であって、前記複数の凸部のうちの少なくとも中央部にある複数の凸部は水平方向の剛性が鉛直方向の剛性よりも低くしてある。
【００１８】
別の形態の基板保持装置は、複数の凸部により基板を支持した状態で該基板を吸着する装置であって、前記複数の凸部のうちの少なくとも中央部にある複数の凸部は円柱であり且つＳｉＣより成り、その直径ｄがその高さｈの０．３５倍以下である。
【００１９】
他の形態の基板保持装置は、複数の凸部により基板を支持した状態で該基板を吸着する装置であって、前記複数の凸部のうちの少なくとも中央部にある複数の凸部を積層繊維材料で構成してある。
【実施例１】
【００２０】
本発明の実施例１を図１〜図４に基づいて説明する。
【００２１】
図１は本発明の実施例１のウエハチャック（基板保持装置）を適用した縮小投影露光装置の構成図である。
【００２２】
図１において、不図示の光源側から順に、照明光学系１１、レチクルＲ、レチクルチャック１２、レチクルステージ１３、投影光学系１４、シリコンウエハＷ（以下、『ウエハＷ』と記す）、ウエハチャック１５、ＸＹθステージ１６が、配置してある。
【００２３】
特に、光学系１１および１４やレチクルＲ（原板）、ウエハＷ（基板）は、光源から出射した露光光の光路上に在る。
【００２４】
投影光学系１４の近傍には、オフアクシスアライメントスコープ１７、面位置計測手段１８が配置されている。
【００２５】
露光時には、原板であるレチクルＲがレチクルチャック１２を介してレチクルステージ１３上に載置される。そして、照明光学系１１からの露光光がレチクルＲ上に照射される。レチクルＲを通った露光光は、投影光学系１４により、例えば１／５に縮小され、感光剤を塗布したウエハＷ上に照射される。このウエハＷを保持するウエハチャック１５は、水平面内で移動可能なＸＹθステージ１６上に載置されている。
【００２６】
露光装置の動作は、ウエハＷが自動或いは作業者の手によって露光装置にセッティングされた状態において、露光開始指令が出ることにより開始される。この露光開始指令により、先ず１枚目のウエハＷが、搬送システムによってウエハチャック１５（基板保持装置）上に送り込まれる。
【００２７】
次に、オフアクシスアライメントスコープ１７によりウエハＷ上に記された複数個のアライメントマークを検出してウエハＷの倍率、回転、ＸＹずれ量を確定し、ウエハＷの位置補正を行う。
【００２８】
ＸＹθステージ１６は搭載したウエハＷの第１ショット位置が、露光装置の露光位置に合うようにウエハＷを移動する。
【００２９】
続いて、面位置計測手段１８の計測結果に基づいて第１ショットを投影光学系１４に対して合焦させた後に、約０．２秒程度の露光を行い、ウエハＷの第２ショット位置にウエハＷを１ステップ移動して露光を繰り返す。これと同様のシーケンスを最終ショットまで繰り返して、１枚のウエハＷの露光処理は完了する。
【００３０】
露光処理が完了したウエハＷは、ウエハチャック１５上から、不図示の搬送ハンドに受け渡され、このハンドによって公知のウエハキャリアに戻される。
【００３１】
図２と図３は、図１のウエハチャック１５の平面図と断面図である。
【００３２】
図２に示すとおり、円板状のウエハチャック１５の中心付近に、真空吸引によって基板であるウエハＷを吸着するための吸引孔２１が設けられている。真空吸引は、図８に示した真空配管系を介して行なわれる。
【００３３】
ウエハチャック１５には、円周方向に沿って等角度で３個の貫通孔２２が設けてある。各貫通孔２２内には、排気孔２３ａを有するリフトピン２３が鉛直方向（上下に）移動可能に挿通されている。
【００３４】
ウエハチャック１５の周縁部には円筒壁２４が形成してある。この円筒壁２４の内側の円Ｃ内の領域（中央部）には、ウエハチャック１５本体と一体成型された多数の支持ピン２５（複数の凸部）が鉛直方向上方に向けて突出している。
【００３５】
また、ウエハチャック１５の円Ｃと壁２４の間の領域（周辺部）にもウエハチャック１５本体と一体成型された多数の支持ピン２６（複数の凸部）が同様に突出している。これらの支持ピン２５、２６は規則正しく、例えば格子状に２ｍｍ間隔で配列している。
【００３６】
中央部の多数の支持ピン２５はウエハＷの中央部を支持し、周辺部の支持ピン２６はウエハＷの周辺部を支持する。
【００３７】
本実施例１では、ウエハチャック１５および支持ピン２５、２６がＳｉＣで構成されている。
【００３８】
本実施例１においては、中央部（第１領域）に配列された複数の支持ピン２５（複数の凸部）は、水平方向への剛性が鉛直方向への剛性よりよりも低い。一方、周辺部（第２領域）に配列された複数の支持ピン２６（複数の凸部）の水平方向への剛性は、支持ピン２５の水平方向の剛性より高く構成されている。
【００３９】
本実施例１では、中央部（の円Ｃ）の半径がウエハチャック１５の半径の１／２程度となるように設定されている。しかし中央部の半径は、ウエハチャック１５の半径の１／３程度となるように設定してもいい。
【００４０】
また、ウエハチェックを支持ピンの水平方向への剛性が互いに異なる中央部の円の領域と周辺部の輪帯の領域の二領域に分けずに、ウエハチャックの全領域に水平方向への剛性が鉛直方向への剛性よりも低い複数の支持ピン２５を配置する構成を採る事もできる。
【００４１】
ウエハＷの吸着前は、受け渡しのために上昇した複数のリフトピン２３がウエハＷをウエハチャック１５の多数の支持ピン２５、２６の上方で支持し、リフトピン２３はその排気孔２３ａによりウエハＷを吸着している。この際、図３に示すように、ウエハＷは自重により中央部が凹型に撓んだ形状となる。
【００４２】
図３の状態からリフトピン２３を下降させ、ウエハＷをウエハチャック１５に近付ける。この下降動作と同時に吸引孔２１から真空排気が行われ、ウエハＷの裏面とチャック表面（載置面）と円筒壁２４とで囲まれた空間内を負圧にしてゆく。これにより、ウエハＷの中央部から外側に向けて順次ウエハチャック１５に吸着することができる。
【００４３】
ウエハＷは円筒壁２４で保持され、中央部が凹型に撓んだ状態で、負圧による吸着力によりウエハチャック１５に押し付けられるので、ウエハＷの中央部に歪みが発生する。
【００４４】
中央部に発生した歪みを支持ピンの水平方向への変形により一部又は全部解放するべく、本実施例１では、ウエハチャック１５の中央部に配置されている支持ピン２５の高さｈと幅ｄの比率ｄ／ｈを、周辺部に配置されている支持ピン２６より小さくしている。
【００４５】
支持ピン２５の水平方向への剛性を鉛直方向への剛性より低くして支持ピン２５が水平方向に変形し易くなると、歪んだ状態で吸着されたウエハＷが歪みを元に戻そうとする力に倣らって支持ピン２５が水平方向に変形しウエハＷの歪みを低減できる。
【００４６】
本実施例１では、ウエハＷに残留する歪みが２ｎｍ以下に収まるようにすることを目的とし、支持ピン２５の形状を決定している。具体的には、本実施例１では、図４に示すように支持ピン２５の形状を円柱状とし、高さｈと直径ｄの比率ｄ／ｈを、次の（１）、（２）式に基づいて、０．３５以下に設定している。
（１）ｘ≦２ｎｍ
（２）ｘ＝Ｆｈ３／３Ｅｈ＝３２Ｆｈ３／３Ｅπｄ３
【００４７】
ここで、ｘは支持ピン２５の水平方向への変形量の許容値、Ｅは支持ピン２５を形成する材料のヤング率、Ｆは支持ピン２５に働く水平方向の力である。支持ピン２５の材料をＳｉＣとした場合に、ヤング率Ｅ＝４２０Ｇｐａ、支持ピン２５に働く力を１０Ｎと仮定すると、支持ピン２５の形状はピンの直径ｄが、高さｈの０．３５倍以下となる。
【００４８】
なお、支持ピン２６の形状も円柱であるが、支持ピン２６の直径ｄは高さｈの０．３５倍より大きく、例えば１．００に成っている。
【実施例２】
【００４９】
図５は本発明の実施例２のウエハチャック１５の平面図である。
図５において、ウエハチャック１５の中央部の円Ｃ内の中央部（第１領域）に配置されている多数の支持ピン２５ａ（凸部）は積層繊維材料で構成されている。また、円Ｃの周囲にある周辺部（第２領域）の多数の支持ピン２６は、円柱であり、ＳｉＣで構成されている。
【００５０】
この円柱は、本実施例２では、積層繊維材料を母材とした例えばカーボンファイバなど繊維強化材が支持ピン２５ａとして使用されている。なお、繊維方向が鉛直方向、積層方向が水平方向である。
【００５１】
中央部の（円Ｃの）半径はウエハチャック１５の半径の１／２程度である。しかし中央部の半径は、ウエハチャック１５の半径の１／３程度となるように設定してもいい。
【００５２】
中央部の多数の支持ピン２５ａはウエハＷの中央部を支持し、周辺部の支持ピン２６はウエハＷの周辺部を支持する。
【００５３】
繊維強化材の材料である積層繊維材料は水平方向への剛性が低く、鉛直方向への剛性が高い。従って、この繊維強化材で支持ピン２５ａを構成することにより、ウエハＷの歪んだ領域が元の状態に戻ろうとする力に倣らって支持ピン２５ａが変形し、ウエハＷの歪みを一部又は全部解放することができる。
【００５４】
本実施例２は、繊維強化材で構成され水平方向の剛性が低い支持ピン２５ａが配置されている中央部と、ＳｉＣで構成され水平方向への剛性が高い支持ピン２６が配置されている周囲部とで構成されている。
【００５５】
また、中央部に配置した支持ピン２５ａと周辺部に配置した支持ピン２６のそれぞれの形状は互いに同じ円柱である。支持ピン２５ａと支持ピン２６は、前述のｄ／ｈの値も、互いに同じで、この値は０．３５倍より大きく、例えば１．００に成っている。
【００５６】
しかしながら、支持ピン２５ａ，２６の形状およびｄ／ｈの値は、互い異ならしめることも可能である。また、ウエハチェック１５の全領域に対して繊維強化材で構成された支持ピン２５ａを配置してもよい。
【００５７】
上記の実施例１，２の基板保持装置は、真空吸引によりウエハＷを吸着するタイプの装置であったが、本発明は、公知の、静電力によりウエハＷ等の基板を吸着するタイプの装置にも適用可能である。
【００５８】
以上説明した実施例１、２の構成およびそれらの変形例によれば、ウエハＷの吸着時の歪みを支持ピン２５、２５ａの変形により一部又は全部解放することができ、従来よりも確実にウエハＷの平面矯正が行える。
次に本発明の応用例（デバイス製造方法）を説明する。
【００５９】
図６はＩＣやＬＳＩ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微小デバイスを製造するフローチャート図を示している。ステップＳ１（回路設計）ではデバイスのパターン設計を行う。ステップＳ２（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Ｓ３（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Ｗを製造する。ステップＳ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、用意したレチクルＲとウエハＷを用いて、リソグラフィ技術によってウエハＷ上に実際の回路を形成する。
【００６０】
次のステップＳ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップＳ４によって作成されたウエハＷ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）等の工程を含んでいる。ステップＳ６（検査）では、ステップＳ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久テスト等の検査を行う。このような工程を経て半導体デバイスが完成し、出荷（ステップＳ７）される。
【００６１】
図７はウエハプロセスの詳細なフローチャート図を示す。
ステップＳ１１（酸化）ではウエハＷ（基板）の表面を酸化させる。ステップＳ１２（ＣＶＤ）ではウエハＷの表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ１３（電極形成）ではウエハＷ上に電極を蒸着によって形成する。
【００６２】
ステップＳ１４（イオン打ち込み）ではウエハＷにイオンを打ち込む。ステップＳ１５（レジスト処理）ではウエハＷに感光剤を塗布する。
【００６３】
ステップＳ１６（露光）では、図１〜図５を用いて説明した本発明の投影露光装置によってレチクルＲ（原板）の回路パターンをウエハＷに焼き付け露光する。
【００６４】
ステップＳ１７（現像）では露光したウエハＷを現像する。
【００６５】
ステップＳ１８（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Ｓ１９（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うことによって、ウエハＷ上に多重に回路パターンが形成される。
【００６６】
このような製造方法を用いることにより、高集積度のデバイスを安定的に生産することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施例１のウエハチャックを適用した縮小投影露光装置の構成図である。
【図２】図１のウエハチャックの平面図である。
【図３】図１のウエハチャックの断面図である。
【図４】図３の支持ピンの拡大断面図である。
【図５】本発明の実施例２のウエハチャックの平面図である。
【図６】微小デバイスの製造フローチャート図である。
【図７】ウエハプロセスのフローチャート図である。
【図８】従来の基板保持装置の断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１１  照明光学系
１２  レチクルチャック
１３  レチクルステージ
１４  投影光学系
１５  ウエハチャック
１６  ＸＹステージ
１７  オフアクシスアライメントスコープ
１８  面位置計測手段
２１  吸引孔
２２  貫通孔
２３  リフトピン
２３ａ  排気孔
２４  円筒壁
２５、２５ａ、２６  支持ピン
【図１】
2008103703.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】
2008103703.tif 000009
【図８】
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