(57)【要約】　　　（修正有）【課題】チャック吸着領域全面にわたって高精度な平坦度が得られ、また、反ったウエハに対しても良好な吸着を行える基板保持装置を提供する。【解決手段】基板を支持するための凸部を備え、この凸部によって基板を支持しながら負圧によって吸着保持するウエハチャック９は、その吸着面側に、点在配置されたピン状凸部１２と、支持する基板の外周部近傍と、リフト穴１１の外周部近傍に配された円形の縁堤凸部１４、１３とを有する。ここで、ウエハチャック９の吸着面には、ピン状凸部１２が格子状に配列された第１領域と、円周状に配列された第２領域とが設けられており、第２領域は縁堤凸部１４及び１３の近傍に、第１領域はそれ以外の領域にそれぞれ設けられる。【選択図】　図１
2004140071.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を支持するための凸部を備え、該凸部上によって基板を支持しながら負圧によって吸着保持する基板保持装置であって、
前記凸部は、
吸着面側に配置された点在するピン状凸部と、
支持する基板の外周部近傍に配した円形の縁堤凸部とを含み、
前記ピン状凸部が格子状配列された第１領域と、
前記ピン状凸部が円周状配列された第２領域と、
前記第１領域と前記第２領域との間に、該第１及び第２領域とはそのピン状凸部の配置状態を異にする第３領域とを有することを特徴とする基板保持装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被加工物である基板を把持する基板保持装置に関し、特に半導体製造装置、液晶基板製造装置、磁気ヘッド製造装置およびマイクロマシン製造等に用いられる基板保持装置に関する。またこのような基板保持装置を用いた露光装置およびデバイス製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の高度情報化社会の進展に伴い、素子の微細化・高集積化が急速に進んできた。半導体素子製造に用いられる縮小投影露光装置において、素子の微細化に対応するため、レンズの高Ｎ．Ａ．化が進んでいる。しかし高Ｎ．Ａ．化によって解像性能は向上するが、Ｎ．Ａ．の増加や高集積化によって有効な焦点深度は逆に減少することになる。そこで解像力を維持しつつ、かつ十分な実用深度を確保するために、投影光学系の像面湾曲の軽減や、基板の厚みムラ改善や、チャック平面精度の向上などの手段を講じる必要がある。
【０００３】
異物による素子不良を抑制する有効な手段として、従来からウエハ裏面とチャック吸着面との接触率をできる限り少なくしていく方法が採用されてきた。特にウエハ裏面と点接触するピンコンタクトタイプのチャックが主流になりつつある。
【０００４】
一般的なピンチャックの構成を図２に示す。一般的なピンチャックは、環状のシール部１４を外周に設け、その内側に点在するピン状の接触部（以下、ピン状凸部）１２が、０．２ｍｍ程度の円または方形の形状を有し、チャック全面に渡ってピンピッチ２ｍｍ程度で配列された構成をなす。また、外周シール部１４および基板リフトピン穴１１用のシール部１３は、連続的な縁堤形状をなしているのが一般的である。このようなピンチャックの場合、吸着変形に起因した３つの問題を引き起こす。
【０００５】
第１の問題は、ピン状凸部とピン状凸部との間で生じるウエハのたわみである。ピン状の接触で吸着保持した場合、ピンとピンとの間の区間については吸着力による変形外力を受けるためたわみが生じる。たとえばピン間隔が２ｍｍであると５ｎｍ程度のたわみが生じる。このたわみ量は、今後高Ｎ．Ａ．化、短波長化によってさらに厳しくなる露光装置の要求仕様から考慮するに無視できない量である。
【０００６】
第２の問題は、リフトピン穴１１の部分に発生するウエハたわみによる盛り上がり変形である。この変形によれば、リフトピン穴シール用の縁堤部とその近傍のピンとの間のウエハ変形や、ピン自身のたわみ、ウエハへのピンの食い込みなどが原因となって、１００ｎｍ以上もの大きな盛り上がりを生じることになる。
【０００７】
第３の問題は、チャック外周部のシール用縁堤部（１４）と近傍にピンとの間で上記問題と同様の原理によって発生する跳ね上がりである。外周部は、ウエハ変形が自由端になるため発生する跳ね上がりは大きく、３００ｎｍ以上にもなる場合がある。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−２３３４３３号公報
【特許文献２】
特開平８−１９５４２８号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
第１の問題に対して、チャックの凸部を格子状あるいは同心円状の配置をし、ピン間隔を減らす試みがなされてきた。しかしながら、ピン間でのたわみを減らすためにピン間隔を減らして近づけていけば、たわみ量は減るもののウエハ裏面との接触率が上がってしまい、異物の挟み込む確率が増加してしまう。
【００１０】
この種のピン間変形は、露光装置の露光画角に対して位置的な相関がとられていないため、露光画角毎にピンの接触位置が異なり、ピン間変形による変形形状が露光ショット毎に再現するものではない。結果として露光画角毎にフォーカスのばらつき量を増すことになる。通常、正方形あるいは長方形の画角で露光する露光装置では、格子状配置よりも同心円状の配列の場合にそのばらつきは顕著である。
【００１１】
第２の問題および第３の問題に対して従来は、例えばチャックの中央付近にある基板リフトピン用の穴部周辺で、真空吸着時の平面度劣化が顕著に現われるためシール部に段差をつけた提案（例えば特許文献１を参照）や、接触部をすべて点接触にて構成するチャックも提案されている（例えば特許文献２を参照）。これらのチャックは真空を確保するためのシール用の縁堤部をピン上面よりも一段低く形成し、その縁堤部の上に複数の凸部を構成するものである。しかしながら、いずれの従来技術においても縁堤部のリークが実際には問題となり、真空圧力の低下や、反りの大きいウエハの外周部の平面矯正力が劣るなどの弊害がある。また、縁堤部を安定した寸法で低くするためには、高精度な部分的加工を要するため、製造コストも高くなる。
【００１２】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、ピン間、リフトピン近傍、チャック外周部において良好な平面度を得られるチャックを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明による基板保持装置は、以下の構成を備える。すなわち、
基板を支持するための凸部を備え、該凸部上によって基板を支持しながら負圧によって吸着保持する基板保持装置であって、
前記凸部は、
吸着面側に配置された点在するピン状凸部と、
支持する基板の外周部近傍に配した円形の縁堤凸部とを含み、
前記ピン状凸部が格子状配列された第１領域と、
前記ピン状凸部が円周状配列された第２領域と、
前記第１領域と前記第２領域との間に、該第１及び第２領域とはそのピン状凸部の配置状態を異にする第３領域とを有する。
【００１４】
また、好ましくは、前記格子状配列における前記ピン状凸部の配置ピッチが、露光装置の露光画角サイズの整数分の１である。ピン状凸部の吸引力による変形外力に起因するたわみに、各露光ショット毎で再現性をもたせることができ、ショット間でのフォーカス精度を安定させることができるからである。
【００１５】
また、好ましくは、前記第２領域において円周状に配列されたピン状凸部の配置間隔Ｄが、前記第１領域の格子状配列におけるピン状凸部の配置ピッチをＰとした場合に、０．８Ｐ≦Ｄ≦１．２Ｐである。
【００１６】
また、好ましくは、前記第２領域は、前記縁堤凸部の近傍に設けられ、前記縁堤凸部の同心円の円周上にピン状凸部が配置される。
【００１７】
また、好ましくは、前記縁堤凸部と、該縁堤凸部に最も近い同心円である第１配置円との距離Ａが、前記第１領域の格子状配列におけるピン状凸部の配置ピッチをＰとした場合に、０．２Ｐ≦Ａ≦１．２Ｐである。
【００１８】
また、好ましくは、前記第２領域において、前記同心円としての第２配置円が、前記第１配置円の内側の距離Ｂの位置に配置され、該距離Ｂが、前記第１領域の格子状配列におけるピン状凸部の配置ピッチをＰとした場合に、０．８Ｐ≦Ｂ≦１．２Ｐである。
【００１９】
また、好ましくは、前記第３領域は、前記第２配置円と、該第２配置円より所定距離だけ内側の第３配置円とによって規定される領域である。
また、好ましくは、この第３領域には、該遷移領域の面積をＳ、前記第１領域の格子状配列におけるピン状凸部の配置ピッチをＰとした場合に、Ｓ／Ｐ２に基づいて決定される個数のピン状凸部が配置される。すなわち、第３領域には、第１領域の格子状配列におけるピン状凸部の配置ピッチの２乗で割った値に基づく個数のピン状凸部が配置される。
【００２０】
また、好ましくは、上記第３領域を規定する第３配置円に関する所定距離は、前記第１領域の格子状配列におけるピン状凸部の配置ピッチに等しい。
【００２１】
また、好ましくは、上記第３領域におけるピン状凸部の配置は、ピン状凸部の相互の距離Ｅが、前記第１領域の格子状配列におけるピン状凸部の配置ピッチをＰとした場合に、０．７Ｐ≦Ｅ≦１．２Ｐに保たれている。
【００２２】
また、好ましくは、基板を前記吸着面より分離するためのリフト部材を通すことが可能な貫通穴部と、該貫通穴部の周囲に基板支持のための縁堤凸部を有し、
前記第２領域は前記貫通穴部の周囲の縁堤凸部を含む。
【００２３】
また、好ましくは、前記貫通穴部の周囲の縁堤凸部の近傍において、前記縁堤凸部の複数の同心円の円周上にピン状凸部が配置される。
【００２４】
また、好ましくは、前記貫通穴部の周囲の縁堤凸部と、該縁堤凸部に最も近い同心円である第４配置円との距離ａが、前記第１領域の格子状配列におけるピン状凸部の配置ピッチをＰとした場合に、０．３Ｐ≦ａ≦０．６Ｐである。
【００２５】
また、好ましくは、前記貫通穴部の周囲の縁堤凸部の近傍において、前記同心円としての第５配置円が、前記第４配置円の外側の距離ｂの位置に配置され、該距離ｂが、前記第１領域の格子状配列におけるピン状凸部の配置ピッチをＰとした場合に、０．８Ｐ≦ｂ≦１．２Ｐである。
【００２６】
また、好ましくは、前記第５配置円と、該第５配置円より所定距離だけ外側の第６配置円とによって規定される第４領域を更に備え、
前記第４領域には、該遷移領域の面積をｓ、前記第１領域の格子状配列におけるピン状凸部の配置ピッチをＰとした場合に、ｓ／Ｐ２に基づいて決定される個数のピン状凸部が配置される。
【００２７】
また、好ましくは、前記所定距離は、前記第１領域の格子状配列におけるピン状凸部の配置ピッチに等しい。
【００２８】
また、好ましくは、前記遷移領域におけるピン状凸部の配置は、ピン状凸部の相互の距離ｅが、前記第１領域の格子状配列におけるピン状凸部の配置ピッチをＰとした場合に、０．７Ｐ≦ｅ≦１．２Ｐに保たれている。
【００２９】
また、本発明によれば、上記のいずれかに基板保持装置を備え、該基板保持装置によって保持された基板に対して露光処理を実行する。
【００３０】
また、本発明によれば、上記露光装置を用いてデバイスを製造する方法が提供される。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００３２】
＜露光装置の実施形態＞
本発明の基板保持装置を縮小投影露光装置に適用した例を用いて具体的に説明する。
【００３３】
図４は露光装置の全体概略図である。図４に示すとおり、露光装置は、露光原板であるレチクル２がレチクルチャック３を介してレチクルステージ４上に載置される。そして、不図示の光源から照明光学系１を通して導かれる露光光がレチクル２上に照射される。レチクル２を通った露光光は、投影光学系５によって、例えば１／５に縮小され、被加工物であるシリコンウエハ８上に照射される。このシリコンウエハ８を保持する手段としての基板保持装置いわゆるウエハチャック９は、基板を水平面内で移動可能なＸＹステージ１０上に載置されている。
【００３４】
上記構成の露光装置における露光シーケンスを以下に述べる。
まず、被露光ウエハ８が露光装置に自動あるいは作業者の手によってセッティングされた状態から、露光開始指令により露光装置の動作が開始される。まず、１枚目のウエハ８が搬送システムによってステージ７上に載置されたウエハチャック９上に送り込まれる。続いて、装置に搭載されたオフアクシススコープ７によってウエハ８上に記されたアライメントマークを複数個検出してウエハの倍率、回転、ＸＹずれ量を確定し、位置補正を行う。ステージ１０は、搭載したウエハの第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を移動する。面計測手段６により合焦後、約０．２秒程度の露光を行い、ウエハ上の第２ショット位置にウエハをステップ移動して順次露光を繰り返す。最終ショットまで同様のシーケンスを繰り返して１枚のウエハ露光処理は完了する。ウエハチャック上から回収搬送ハンドに受け渡されたウエハはウエハーキャリアに戻される。
【００３５】
＜ウエハチャックの実施形態＞
図１及び図３に本実施形態のウエハチャックの概要を示す。チャック９は、熱伝導性に優れた焼結ＳｉＣセラミックスによってなり、ウエハを載置する表面側には、エッチング加工によって形成されたピン状凸部１２と、土手状に形成された縁堤凸部１３、１４とがある。また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１７が１つまたは複数形成されている。ウエハをチャック９上に搭載動作する際には、一旦ウエハをチャックから持ち上げるために上下動作するリフトピン１５を、チャック９の半径に対して中ほどを貫通させる必要がある。このため、チャック９には、そのリフトピンよりも大きな径の貫通穴（リフトピン穴）１１がある。リフトピン穴の周辺には、ほぼピン状凸部の直径と同程度の幅で形成された縁堤凸部１３がある。また同様にチャック外周部にもウエハ外径よりもわずかに小さな半径の縁堤凸部１４がある。
【００３６】
これらの縁堤凸部は、他のピン状凸部と同じ高さであればよい。もちろん従来技術に示したようにわずかに低くなるようにしても平面矯正能力を落とすことはない。なお、１７はウエハを真空吸着をするための排気穴であり、１６は排気用ポンプである。
【００３７】
次に、ピン状凸部が１２が格子状に配列された領域について説明する。本実施形態における露光装置では、１回の露光エリアが、レンズの制約により２２ｍｍ×２２ｍｍになるものとする。隣のショットにステップして露光してもレンズからみたピン状凸部１２の相対的位置が一致するように、露光画角の整数分の１の間隔（本実施形態では１０分の１の２．２ｍｍとする）で格子配置を施している。こうすることでピン状凸部とピン状凸部との間でウエハが沈みこむ事によって生じる変形の形状が、各露光ショットで再現されることになり、ショット間でのデフォーカス精度がより安定する効果をもつ。真空圧力などを更に弱くしていけば、２．２ｍｍよりも更に大きなピッチを選択でき、接触率を下げることも可能である。なお、この実施形態では、ピン状凸部１２を単純な直交格子状に配置するが、露光画角に対して相関のある配置を選ぶことを考慮にいれれば、たとえば千鳥格子状の配列などでも本発明の主旨を逸脱しない。
【００３８】
次に、チャック９の外周の縁堤凸部１４付近のピン状凸部の配置について説明する。
外周部付近に対しても格子状の配列を行うと、縁堤凸部１４の近傍には、ピン状凸部が密である部分と疎である部分ができてしまい、結果としてウエハの吸着変形を助長し、跳ね上がりの現象を引き起こす。そこで、縁堤凸部の近傍の複数の同心円周状にピン状凸部を配置する。なお、本実施形態では、同心円の数を２列とする。また、さらのその内側には遷移領域を設け、格子領域と同心円配置領域との滑らかな遷移を達成している。
【００３９】
好ましくは、上記同心円の配置、同心円上におけるピン状凸部の配置、遷移領域の配置、遷移領域内のピン状凸部の配置は、その内側で格子状に配列されたピン状凸部のピッチ寸法Ｐに基づいて規定される。このようにピンを配置すれば、大幅な平坦度の改善がなされることを本発明者らは見出した。
【００４０】
まず、縁堤凸部１４に最も近い第１配置円２１の配置位置は、縁堤凸部１４からの距離をＡとした場合に、０．２Ｐ≦Ａ≦１．２Ｐの範囲から選ぶのが好ましい。本実施形態では、１．０×Ｐに当たる２．２ｍｍとした。ここで、第１配置円２１上に配置するピン状凸部の間隔ＤをＰと同じ２．２ｍｍとした。なお、Ｄは、０．８Ｐ≦Ｄ≦１．２Ｐの範囲であることが好ましい。
【００４１】
次に、第２配置円２２を、第１配置円２１の内側の距離Ｂの位置に配置する。ここで、Ｂは、好ましくは０．８Ｐ≦Ｂ≦１．２Ｐの範囲から選ばれる。本実施形態では、２．２ｍｍ（＝１．０Ｐ）とした。また、第２配置円２２の演習場に配置されるピン状凸部の配置間隔Ｄ’は、０．８Ｐ≦Ｄ’≦１．２Ｐの範囲から選択されることが好ましい。本実施形態では、Ｄ’＝２．２ｍｍとした。
【００４２】
更に、第２配置円２２の内側で、第２の配置円から距離Ｐに第３配置円２３を配置し、第２配置円２２と第３配置円２３との間の領域２３を遷移領域とした。第３配置円２３より内側では、ピン状凸部が２．２ｍｍの格子配列で形成されることになる。遷移領域２４では、以下の配列規則に則ってピン状凸部１２を配置する。
【００４３】
まず、遷移領域２４の面積Ｓを求め、その面積を格子ピッチＰの格子面積Ｐ２で割った値（Ｓ／Ｐ２）を、当該遷移領域２４における最適ピン本数とする。本実施形態では、Ｓ／Ｐ２に近い整数値をピン本数とし、このピン本数のピン状凸部を配置する。なお、遷移領域２４におけるピン状凸部１２は、相互のピン状凸部の距離Ｅが、０．７Ｐ≦Ｅ≦１．２Ｐであるように配置することが好ましい。
【００４４】
一方、チャック中央部に設けられたリフトピン穴部１１近傍においても、上記外周の縁堤凸部１４におけるピン配置規則と類似のものを適用できる。
【００４５】
まず、リフトピン穴１１の周囲の縁堤凸部１３に最も近い第１配置円２５（縁堤凸部１３と同心円である）を配置する。この第１配置円２５の配置位置は、縁堤部１３からの距離ａとした場合に、好ましくは０．３Ｐ≦ａ≦０．６Ｐの範囲から選ばれる。本実施形態では、０．５Ｐに当たる１．１ｍｍとした。また、第１配置円２５上に配置するピン状凸部の配置間隔ｄは、好ましくは、０．８Ｐ≦ｄ≦１．２Ｐの範囲とする。本実施形態では、間隔ｄをＰと同じ２．２ｍｍとした。
【００４６】
次に、第１配置円２５から距離ｂの位置に第２配置円２６を配置する。ここで、距離ｂは、好ましくは、０．８Ｐ≦ｂ≦１．２Ｐの範囲から選択され、本実施形態では、２．２ｍｍとした。
【００４７】
更に、第２配置円２６の外側の距離Ｐの位置に、第３配置円２７を配置し、第２配置円２６と第３配置円２７の間に遷移領域２８を設けた。遷移領域２８におけるピン状凸部の配置は、次のように行なう。すなわち、遷移領域２８の面積ｓを求め、その面積を格子ピッチＰの格子面積Ｐ２で割った値を遷移領域２８における最適ピン本数とする。よってその値に近い整数個のピン状凸部１２を遷移領域２８内に配置する。また、遷移領域２８におけるピン状凸部の配置は、ピン状凸部の相互の距離ｅが、０．７Ｐ≦ｅ≦１．２Ｐであるようにするのが好ましい。
【００４８】
以上のような配置規則に基づきピン状凸部を配置することで、ウエハ吸着時のピン間隔でのウエハたわみが均一にでき、また１本のピンが支持する支持力をほぼ同じ値にでき、ピン部自体のたわみ量と、ウエハ裏面へのピンの食い込み量をチャック全域に渡って均一にすることが可能になった。
【００４９】
なお、本発明は、露光装置のチャックに限らず、レジストを塗布・現像する塗布現像装置にも適用することが可能で、特にスピンチャックと称するウエハ回転部のチャックに対しても上記と同じ形態で適用すれば、良好な平坦度を得ることができる。
【００５０】
＜デバイスの生産方法＞
次に上記に説明した露光装置または露光方法を利用したデバイスの生産方法の実施例を説明する。
【００５１】
図５は微小デバイス（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）の製造フローを示す。ステップ１（回路設計）ではデバイスのパターン設計を行う。ステップ２（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３（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を製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したレチクルと基板を用いて、リソグラフィ技術によって基板上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウエハ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）等の工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５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。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００５２】
図６は、上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明した投影露光装置によってレチクルの回路パターンをウエハに焼き付け露光する。ステップ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削りとる。ステップ１９（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、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００５３】
以上のような本実施形態の製造方法を用いれば、高集積度のデバイスを安定的に生産することができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、チャック吸着領域全面にわたって高精度な平坦度が得られ、また、反ったウエハに対しても良好な吸着を行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態によるウエハチャックの概観を示す図である。
【図２】一般的なウエハチャックの概観を示す図である。
【図３】本実施形態によるウエハチャックの断面図である。
【図４】本実施形態による露光装置の概略構成を示す図である。
【図５】微小デバイスの製造フロー図である。
【図６】ウエハプロセスの詳細なフロー図である。
【図１】
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【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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