(57)【要約】【課題】基板チャックの軽量化が容易でありながら基板を高い平面度で支持することができる基板保持装置を提供する。【解決手段】基板保持装置は、ウエハチャック１と、ウエハチャック１を支持する支持板２とを備え、ステージ１２０上に搭載されている。ウエハチャック１の裏面及び支持板２の表面の少なくとも一方には、突出部及び窪み部が形成されている。ウエハチャック１の裏面のクリーニング時は、固定機構１１０によってウエハチャック１を固定し、ウエハチャック１と支持板２とが接触した状態で、ウエハチャック１と支持板２とを相対的に移動させる。これにより、ウエハチャック１と支持板２との間の異物が窪み部に移動して、ウエハチャック１と支持板２との接触部がクリーニングされる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板保持装置であって、
基板を吸着保持する基板チャックと、
前記基板チャックを支持する支持部材と、
前記基板チャックと前記支持部材とが実質的に接触した状態で前記基板チャックと前記支持部材とを相対的に運動させる機構と、
を備え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、基板保持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体デバイス等のデバイスの微細化、高集積化が進むにつれて、リソグラフィー工程において回路パターン等のパターンを転写する露光装置の解像力の更なる向上が求められている。露光装置の解像力は、投影レンズの開口数を増加させることによって向上させることができる。しかし、開口数の増加に伴って焦点深度が減少するため、ウエハ等の基板を投影光学系の像面に対してより高精度に位置決めする必要がある。
【０００３】
ウエハ等の基板は、吸着機構を有する基板チャック上に載置される。基板チャックは、６軸駆動テーブル等の基板ステージ上に搭載された支持板によって支持される。基板ステージを投影レンズ系の光軸に沿った方向（すなわちＺ方向）に微動させることによって、基板の表面を投影系の焦点位置に位置決めすることができる。基板に接触する基板チャックの表面は高い平面度を有し、基板は、基板チャックに吸着されることにより、平面度が矯正される。
【０００４】
基板は、基板とそれを支持する基板チャックとの間にゴミ等の異物が存在するとその表面の平面度が悪くなる他、基板チャックの表面（基板保持面）の平面度の影響を受ける。そして、基板チャックの表面の平面度は、基板チャックとそれを支持する支持板との間にゴミ等の異物が存在すると悪くなる。そこで、露光時にデフォーカスすることがないように、すなわち、異物の影響を最小化するように、基板は、点接触で基板チャック上に保持される。また、基板チャックが支持板の平面度の影響を受けないようにするとともに基板チャックと支持板との間の異物の影響を受けないようにするために、基板チャックは高い剛性を有するように作製される。さらに、特許文献１（特開平６−１９６３８１号公報）には、支持板と基板チャックをそれぞれ点接触で支持し、基板と同様にゴミ等によって基板チャックの平面度が損なわれることを防止した装置が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１９６３８１号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のように、基板チャックの平面度を高めるために、基板チャックに高い剛性を持たせようとすると、基板チャックの重量が大きくなる。
【０００６】
一方、スループットを向上させるべくステージの駆動スピードは高速化の一途をたどっている。ステージの駆動時には、ステージの加速度と重量に比例した反力が発生する。このような反力によって励起される振動を抑えることが、高い精度を要求される露光装置において重要な問題となる。したがって、振動を励起するステージ駆動時の反力を可能な限り小さくするために、可動部分の重量を可能な限り小さくすることが望ましい。しかし、基板サイズの大型化に伴って基板チャック及びステージの重量は益々増加している。
【０００７】
本発明は、上記の課題認識に基づいてなされたものであり、例えば、基板チャックの軽量化が容易でありながら基板を高い平面度で支持することができる基板保持装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る基板保持装置は、基板を吸着保持する基板チャックと、
前記基板チャックを支持する支持部材と、前記基板チャックと前記支持部材とが実質的に接触した状態で前記基板チャックと前記支持部材とを相対的に運動させる機構とを備えることを特徴とする。
【０００９】
ここで、本発明の好適な実施の形態によれば、前記基板チャック及び前記支持部材の少なくとも一方が、突出部及び窪み部を有する面を有することが好ましい。或いは、前記基板チャック及び前記支持部材の各々が、突出部及び窪み部を有する面を有することも好ましい。前記突出部は、例えばピンを含みうる。或いは、前記突出部は、例えば格子状の構造を有しうる。
【００１０】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記機構は、前記基板チャックと前記支持部材とを相対的に運動させた後に、前記基板チャックと前記支持部材とが実質的に接触した状態で前記基板チャック及び前記支持部材を所定位置に移動させるように構成されることが好ましい。ここで、前記所定位置は、例えば、前記基板チャックによって吸着保持されうる基板を処理するための位置（例えば、露光位置）である。
【００１１】
或いは、前記基板保持装置は、前記機構が前記基板チャックと前記支持部材とを相対的に運動させた後に、前記基板チャックと前記支持部材とが実質的に接触した状態で前記基板チャック及び前記支持部材が所定位置に移動されるように構成されてもよい。ここで、前記所定位置は、例えば、前記基板チャックによって吸着保持されうる基板を処理するための位置（例えば、露光位置）である。
【００１２】
或いは、前記基板保持装置は、前記機構が前記基板チャックと前記支持部材とを相対的に運動させた後に、前記基板チャックが前記支持部材に固定されるように構成されてもよい。
【００１３】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記基板チャックと前記支持部材とが接触する領域が前記機構による相対的な運動によってクリーニングされるように、前記機構が構成されることが好ましい。
【００１４】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記基板チャックは、基板を吸着保持するための保持面を有し、前記基板保持装置は、前記保持面をクリーニングするクリーニング機構を更に備えることが好ましい。
【００１５】
本発明の他の側面に係る基板保持装置は、基板を吸着保持する保持面と裏面とを有する基板チャックと、クリーニング部材と、前記基板チャックの裏面と前記クリーニング部材とが実質的に接触した状態で前記基板チャックと前記クリーニング部材とを相対的に運動させる機構とを備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明の更に他の側面に係る基板保持装置は、基板を吸着保持する基板チャックと、前記基板チャックを支持する支持面を有する支持部材と、クリーニング部材と、前記支持部材の支持面と前記クリーニング部材とが実質的に接触した状態で前記基板支持部材と前記クリーニング部材とを相対的に運動させる機構とを備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明の露光装置は、上記の基板保持装置と、前記基板保持装置の基板チャックに載置された基板にパターンを投影する投影系とを備えて構成されうる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００１９】
まず、本発明を適用可能な基板保持装置の第１の構成例を説明する。基板保持装置は、ウエハチャック（基板チャック）及びそれを支持する支持板を備える。図１は、第１の構成例の基板保持装置のウエハチャック及び支持板の構成を概略的に示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は支持板に面する部分を上向きにして見たウエハチャックの斜視図である。
【００２０】
ウエハ（基板）Ｗを吸着して保持するウエハチャック１は、支持板２上に搭載され、支持板２によって下方から支持される。ウエハチャック１は、ウエハＷに面する第１面（表面或いは基板保持面）１ａと、支持板２に面する第２面（裏面）１ｂとを有する。
【００２１】
図１（ｂ）に示すように、ウエハチャック１の第２面１ｂは、１又は複数の突出部として複数のピン状の突起３を有する。各突起３は、円筒形状を有し、その直径は、例えば０．５ｍｍとされ、高さは、例えば０．３ｍｍとされうる。複数の突起３の頂部面は、高い平面度を有するように仕上げられており、ウエハチャック１が支持板２上に搭載されたときに、各突起３の頂部面が支持板２の支持面２ａに密着し、ウエハチャック１が支持板２の支持面２ａに対して平行に支持される。
【００２２】
ウエハチャック１の第２面（裏面）１ｂに設けられる突起３の数及び各突起３の頂部面の寸法は、ウエハチャック１を支持板２上に搭載したときに、ウエハチャック１が支持板２の支持面２ａに平行に支持されるとともに、各突起３と支持板２の間にゴミ等の異物が挟まれる確率が許容値に収まるように決定されうる。ここで、ウエハチャック１の第２面１ｂに突起３を設ける替わりに、これと同様の突出部分を支持板２の支持面２ａに設けてもよい。或いは、ウエハチャック１と支持板２の双方に１又は複数の突出部を設けることもできる。
【００２３】
次いで、第１の構成例として例示的に挙げたウエハチャック１を支持板２上に搭載する際に、ウエハチャック１と支持板２との間に挟まりうるゴミ等の異物を除去する方法を説明する。
【００２４】
この実施の形態では、ウエハチャック１の第２面（裏面）１ｂと支持板２の支持面２ａとを実質的に接触させた状態で、ウエハチャック１と支持板２とを相対的に移動させることにより、ウエハチャック１の第２面（裏面）１ｂ及び支持板２の突起３の表面との間に存在する異物を支持板２に形成された突起部３の間（突起部と突起部との間）の窪み部に移動させる。これにより、ウエハチャック１の第２面１ｂ及び支持板２の突出部８の表面との間に存在しうる異物を除去（クリーニング）し、ウエハチャック１の第２面１ｂと支持板２の突起３の表面とを完全に密着させることができる。なお、上記の「実質的な接触」は、ウエハチャック１の第２面１ｂと支持板２の突起３の表面とが完全に接触する状態の他、ウエハチャック１と支持板２との相対移動によってウエハチャック１の第２面１ｂと支持板２の突起３との間の異物を突起３間の窪み部に移動させることができる程度に小さい隙間がウエハチャック１の第２面１ｂと支持板２の突起３との間に存在する状態をも含む。
【００２５】
ウエハチャック１と支持板２との間の相対的な移動は、例えば、円運動（例えば、半径１ｍｍ程度の円運動）等の回転運動によるものでもよいし、直線的な反復運動によるものでも良いし、高周波振動によるものでもよい。
【００２６】
このようなクリーニング方法によれば、ウエハチャック１の剛性が低い場合においても、ウエハチャック１の第２面１ｂと支持板２の突起３との間に存在しうる異物を除去することができるため、ウエハチャック１の平面度を高くすることができる。このようなウエハチャック１の剛性に対する要求の緩和は、ウエハチャック１の軽量化に貢献する。
【００２７】
上記の説明では、ウエハチャック１と支持板２とを相対的に移動させるが、異物のクリーニング効果は、ウエハチャック１及び／又は支持板２を他の部材（クリーニング部材）に実質的に接触させて、ウエハチャック１及び／又は支持板２を当該他の部材（クリーニング部材）に対して相対的に移動させることによっても達成されうる。ただし、この場合は、クリーニングの後にウエハチャック１を支持板２に装着する必要があり、その際にウエハチャック１と支持板２との間に異物が進入する可能性がある。
【００２８】
図２〜図４は、第２の構成例としての基板保持装置の構成を概略的に示す図である。基板保持装置は、ウエハチャック（基板チャック）及び支持板の構成を備える。ここで、図２は、ウエハチャック１の第２面１ｂすなわち裏面（支持板２に面する面）のパターンの一部、図３は支持板２の表面（ウエハチャック１に面する支持面）のパターンの一部をそれぞれ拡大して示した図である。また、図４は、ウエハチャック１の第２面１ｂのパターンと支持板２の支持面２ａのパターンとの位置関係を示す図である。
【００２９】
第１の構成例と同様に、ウエハ（基板）Ｗを吸着して保持するウエハチャック１は、支持板２上に搭載され、支持板２によって下方から支持される。ウエハチャック１は、ウエハＷに面する第１面（表面）１ａと、支持板２に面する第２面（裏面）１ｂとを有する。
【００３０】
図２に示すように、ウエハチャック１の第２面１ｂには、格子状の突出部５及び窪み部４が形成されている。窪み部４は、突出部４の表面より所定距離（例えば、５ｍｍ）だけ窪んでいる。
【００３１】
また、図３に示すように、支持板２の支持面（表面）２ａには、格子状の突出部８及び窪み部７が形成されている。窪み部７は、突出部８の表面より所定距離（例えば、５ｍｍ）だけ窪んでいる。
【００３２】
図４には、支持板２にウエハチャック１が装着された状態におけるウエハチャック１に形成された格子状の突出部５と支持板２に形成された格子状の突出部８との寸法及び位置の関係を示す目的で、両突出部５、８が重ねて示されている。図４に示すように、ウエハチャック１に形成された格子状の突出部５を構成する行及び列と支持板２に形成された格子状の突出部８を構成する行及び列とは、互いに４５度の角度で配置されている。また、ウエハチャック１に形成された格子状の突出部５における交差部（行と列とが交差する部分）５Ｃと支持板２に形成された格子状の突出部８における交差部８Ｃとが接触する。図４中の”６”は、ウエハチャック１の交差部５Ｃと支持板２の交差部８Ｃとの接触部分の１つを示している。接触部分６の面積及び形状は任意であるが、図４に示す例においては、接触部分６は、例えば１ｍｍ角程度の領域である。また、図４に示す例においては、ウエハチャック１は、全ての交差部５Ｃが支持板２の該当する交差部８Ｃに接触し、一方、支持板２は、全ての交差部８Ｃのうちの１つおきの交差部８Ｃがウエハチャック１の該当する交差部５Ｃに接触する。
【００３３】
次いで、第２の構成例として例示的に挙げたウエハチャック１を支持板２上に搭載する際に、ウエハチャック１と支持板２との間に挟まりうるゴミ等の異物を除去する方法を説明する。
【００３４】
この実施の形態では、ウエハチャック１の第２面（裏面）１ｂと支持板２の支持面２ａとを実質的に接触させた状態で、ウエハチャック１と支持板２とを相対的に移動させることにより、ウエハチャック１の突出部５の表面及び支持板２の突出部８の表面に存在する異物をウエハチャック１の窪み部４又は支持板２の窪み部７に移動させる。これにより、突出部５と突出部８との間すなわち接触部分６に存在しうる異物を除去（クリーニング）し、突出部５と突出部８とを完全に密着させることができる。なお、上記の「実質的な接触」は、ウエハチャック１の突出部５と支持板２の突出部８とが完全に接触する状態の他、ウエハチャック１と支持板２との間の相対移動によって突出部５及び突出部８上の異物を窪み部４又は窪み部７に移動させることができる程度に小さい隙間が突出部５と突出部８との間に存在する状態をも含む。
【００３５】
ウエハチャック１と支持板２との間の相対的な移動は、例えば、円運動（例えば、半径１ｍｍ程度の円運動）等の回転運動によるものでもよいし、直線的な反復運動によるものでも良いし、高周波振動によるものでもよい。
【００３６】
このようなクリーニング方法によれば、ウエハチャック１の剛性が低い場合においても、ウエハチャック１の突出部５と支持板２の突出部８との間に存在しうる異物を除去することができるため、ウエハチャック１の平面度を高くすることができる。このようなウエハチャック１の剛性に対する要求の緩和は、ウエハチャック１の軽量化に貢献する。
【００３７】
上記の説明では、ウエハチャック１と支持板２とを相対的に移動させるが、異物のクリーニング効果は、ウエハチャック１及び／又は支持板２を他の部材（クリーニング部材）に実質的に接触させて、ウエハチャック１及び／又は支持板２を当該他の部材（クリーニング部材）に対して相対的に移動させることによっても達成されうる。ただし、この場合は、クリーニングの後にウエハチャック１を支持板２に装着する必要があり、その際にウエハチャック１と支持板２との間に異物が進入する可能性がある。
【００３８】
次いで、図５を参照しながらウエハチャック１と支持板２とを相対的に移動させる相対移動機構を組み込んだ露光装置の構成例を説明する。なお、この相対移動機構は、ウエハチャック１を他の部材に対して相対的に移動させる機構又は支持板２を他の部材に対して相対的に移動させる機構として把握することもできる。
【００３９】
図５は、本発明の好適な実施の形態の露光装置の概略構成を示す図である。本発明の好適な実施の形態の露光装置１００は、相対移動機構以外については一般的な露光装置と同様の構成とすることができる。露光装置１００は、例えば、レチクル（原版）Ｒを保持するレチクルステージ（原版ステージ）１４０、レチクルＲを照明する照明系１５０、レチクルＲのパターンをウエハ（基板）Ｗに投影する投影系１０１、投影系１０１を支持する支持構造体１０２を備えている。また、露光装置１００は、前述の構成として、ウエハＷを保持するウエハチャック１、ウエハチャック１を支持する支持板２を備えている。支持板２は、例えば、ステージ１２０上に搭載され、ステージ１２０は、例えば、リニアモータ等のアクチュエータ（駆動機構）１２１によってステージ定盤１３０上で水平方向（Ｘ、Ｙ方向）に駆動される。
【００４０】
この実施の形態では、相対移動機構は、相対移動によるクリーニング時にウエハチャック１を固定する固定機構１１０と、ステージ１２０を駆動するアクチュエータ１２１等により構成されている。
【００４１】
相対移動によるクリーニングに先立って、まず、ステージ１２０が固定機構１１０の下方位置まで水平に駆動される（なお、ウエハチャック１上にはウエハを置かない）。次いで、固定機構１１０によってウエハチャック１の水平方向の位置を規制する。具体的には、昇降機構１１４によって駆動軸１１１を下方に移動させることによって固定部材１１２を下方に移動させる。固定部材１１２には、例えば規制部材１１３が設けられており、この規制部材１１３によってウエハチャック１の水平方向の移動を規制することができる。このような規制部材１１３に代えて、又は、加えて、ウエハチャック１を吸着する機構（例えば、真空吸着機構）を固定部材１１２に設けてもよい。
【００４２】
次いで、ウエハチャック１が固定され、かつ、ウエハチャック１と支持板２とが実質的に接触した状態で、アクチュエータ１２１によってステージ１２０を駆動することにより、ウエハチャック１と支持板２とを摺動或いは相対移動させる。相対移動は、例えば、円運動等の回転運動を含んでもよいし、反復的な直線運動を含んでもよいし、高周波振動を含んでもよい。このような相対移動によって、ウエハチャック１と支持板２との接触部（例えば、裏面１ｂと突起３、又は、突出部５と突出部８）における異物を窪み部に移動させ、接触部の異物を除去（クリーニング）することができる。
【００４３】
このような相対移動（クリーニング）の際に、ウエハチャック１に対して鉛直下方に接触的に圧力を加えてウエハチャック１を支持板２に押しつけてもよいし、ウエハチャック１の自重によりウエハチャック１を支持板２に押しつけてもよいし、ウエハチャック１を固定機構１１２によって支持することによりウエハチャック１が支持板２に押しつけられないようにしてもよい。
【００４４】
ウエハチャック１と支持板２との相対移動は、支持板２を固定し（例えば、ステージ１２０がエアー浮上ステージである場合は、例えばエアー浮上を停止する）、ウエハチャック１を駆動することによって行ってもよいし、ウエハチャック１と支持板２の双方を駆動しながら行ってもよい。
【００４５】
このようにしてウエハチャック１の第２面（裏面）１ｂと支持板２との間のクリーニングが完了した後は、ウエハチャック１をそのまま支持板２上の所定位置に固定することができる。
【００４６】
このようなウエハチャック１の第２面（裏面）１ｂのクリーニングに併せて、ウエハチャック１の第１面（表面）１ａのクリーニングを実施することが望ましい。
【００４７】
ウエハチャック１の第１面（表面）１ａは、例えば、ウェハレジストが付着しうる。また、ウエハチャック１の第１面（表面）１ａ、例えばピンチャックに、搬送系から進入する異物が付着し、これがウエハの面精度を悪化させうる。そこで、ウエハチャック１の第１面（表面）１ａについてもクリーニングを実施することが望ましい。これは、例えば、固定機構１１２がウエハチャック１に接触する面にクリーニングプレートを設け、該クリーニングプレートをウエハチャック１に対して相対的に移動させることにより実施しうる。より具体的には、図５に示す構成において、ウエハチャック１の第１面及び第２面の双方のクリーニングを実施するためには、ウエハチャック１の第１面（表面）１ａのクリーニング時は、規制部材１１３によるウエハチャック１の規制を解除（例えば、規制部材１１３を移動させる）するとともにウエハチャック１を支持板２に固定した状態でアクチュエータ１２１によってステージ１２０（ウエハチャック１及び支持板２）を移動させることより、ウエハチャック１の第１面をクリーニングすることができる。
【００４８】
この際、ウエハチャック１に対して鉛直下方に接触的に圧力を加えてウエハチャック１を支持板２に押しつけてもよいし、ウエハチャック１の自重によりウエハチャック１を支持板２に押しつけてもよいし、ウエハチャック１を固定機構１１２によって支持することによりウエハチャック１が支持板２に押しつけられないようにしてもよい。
【００４９】
典型的には、ウエハチャック１の表面クリーニングは、露光シーケンスの繰り返しを通してウエハチャック１に付着したレジスト等を表面（ウエハとの接触面）から取り除くために、露光シーケンスとは別に、表面の付着物が吸着後のウエハの平面度に対して悪影響を与えるときに実施されうる。一方、ウエハチャック１の裏面クリーニングは、ウエハチャック１を洗浄（例えば、超音波洗浄）するためにウエハチャック１を支持板２から取り外した場合や、新しいウエハチャック１を支持板１上に装着した場合に実施されうる。裏面クリーニングの後は、ウエハチャック１の裏面が露光装置内の雰囲気にさらされることは無いので、裏面をクリーンな状態に維持することができる。基本的には、裏面クリーニングは、ウエハチャックを支持板から取り外さない限り不要である。
【００５０】
【発明の効果】
本発明の基板保持装置によれば、例えば、基板チャックの軽量化が容易でありながら基板を高い平面度で支持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の構成例の基板保持装置のウエハチャック及び支持板の構成を概略的に示す図である。
【図２】第２の構成例としての基板保持装置を構成するウエハチャックの裏面のパターンを示す図である。
【図３】第２の構成例としての基板保持装置を構成する支持板の表面のパターンを示す図である。
【図４】ウエハチャックの裏面のパターンと支持板の表面のパターンとの位置関係を示す図である。
【図５】本発明の好適な実施の形態の露光装置の概略構成を示す図である。
【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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