(57)【要約】【課題】ステージ上にウェハがチャッキングされたか否かを正確に検出できる半導体ウェハの保持装置を実現する。【解決手段】ステージ１にウェハ２を搬送し、ローラ１２ａ〜１２ｄによってウェハ２をその中心方向に押し付けることによってウェハ２のチャッキングが行われる。チャッキングが正確に行われている状態で、電源１７ａをオンにすれば、電流がローラ１２ａの導電部１３ａ、半導体ウェハ２、ローラ１２ｂの導電部１３ｂを通って流れ、電流計１７ａによって所定の電流値が検出される。この状態でローラ１２ａと１２ｂとはウェハ２を正確にチャッキングしていることが検出される。更に、電源１７ｂをオンにすれば、電流計１７ｂによって所定の電流値が検出される。この状態でローラ１２ｃと１２ｄとはウェハ２を正確にチャッキングしていることが検出される。【選択図】      図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステージ上に半導体ウェハを搬送し、ステージ上でウェハの周縁部に当接する複数のローラを設け、この複数のローラによってステージの中心方向にウェハを押し付けるように構成した半導体ウェハ保持装置であって、複数のローラは導電部とその導電部の上部表面に設けられた絶縁層より構成されており、複数のローラの導電部をウェハに当接させ、複数のローラの導電部に電源と電流計を電気的に接続して導通検出回路を構成し、電流計の値によって半導体ウェハの保持状態を検出するようにした半導体ウェハの保持装置。
【請求項２】
ローラは４つであり、その内の２つのローラごとにその導電部の間を電源と電流計を介して電気的に結ぶように構成された請求項１記載の半導体ウェハの保持装置。
【請求項３】
各ローラの絶縁層の上部表面に導電層を設け、ステージに搬送されたウェハと各導電層との間にスイッチを設け、ウェハの保持状態を検出する際には、スイッチをオフとし、ウェハの表面の描画処理や検査等を行なう際には、スイッチをオンとするように構成した請求項１記載の半導体ウェハの保持装置。
【請求項４】
ステージ上に半導体ウェハを搬送し、ステージ上でウェハの周縁部に当接する複数のローラを設け、この複数のローラによってステージの中心方向にウェハを押し付けるように構成した半導体ウェハ保持装置であって、複数のローラは絶縁部とその絶縁部の上部表面に設けられた導電層より構成されておりローラの絶縁部で半導体ウェハを保持し、複数のローラの導電層を電源と電流計に電気的に接続して導通検出回路を構成し、電流計の値によって半導体ウェハの保持状態を検出するようにした半導体ウェハの保持装置。
【請求項５】
ローラは４つ設けられ、その内の各２つのローラの導電層を並列に電源と電流計に接続させるように構成した半導体ウェハの保持装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイス等の製造工程において、半導体ウェハにパターンを描画する装置やウェハ上に形成されたパターン等の検査を行なう装置における半導体ウェハの保持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスは多くの製造工程を経て製造される。半導体デバイスは、通常ウェハ上に導電物や絶縁物を蒸着したり、その表面にレジストを塗布した後、光ステッパや電子ビーム描画装置で所望のパターンを描画し、その後、現像処理やエッチング処理が行われる。現像・エッチング処理されたウェハをレーザー顕微鏡や走査電子顕微鏡で観察し、形成されたパターンの検査等を行なっている。
【０００３】
このように、ウェハは多くの処理装置に順々に搬送され、半導体デバイスが形成される。この際、ウェハは、各ウェハの処理や検査装置に搬送され、各装置の所定の位置に保持（チャッキング）される。各装置では、搬送されたウェハが所定の位置に正確にチャッキングされているかを確認するようにしている。
【０００４】
図１はステージ１上に保持されたウェハ２を示している。ウェハ２が搬送されてステージ１上の所定位置にセットされ、ウェハを固定する４つのローラ３ａ〜３ｄによってステージ上の所定位置に保持される。このローラ３ａ〜３ｄは、ウェハ２が搬送されてステージ１上にセットされる時、およびウェハ２に所定の処理が施され、次工程にウェハ２を搬送する際には、外側に引き出されるように構成されている。なお、ローラ３ａ〜３ｄは、それぞれステージ中心Ｃから放射状に設けられたレール４ａ〜４ｄ上を移動できるように構成されている。
【０００５】
また、このローラ３ａ〜３ｄはステージ中心Ｃに軸対称に配置され、スプリング（図示せず）によってステージ１の中心方向（ウェハ２の中心方向）に引っ張り力が加えられている。したがって、ウェハ２がステージ１上にセットされた後には、外側に引き出されていた各ローラは、図のようにウェハ２の外側側面の４箇所でウェハ２に当接し、ウェハ２をステージ１上の所定の位置に固定保持（チャッキング）するように構成されている。
【０００６】
ところで、ステージ１にウェハ２がセットされた後、例えば、電子ビームでの描画や電子ビームによる検査が行なわれるが、その際、精密な描画や検査を行なうために、ステージ１にウェハ２が正確に保持されているかどうかのチェックを行なう必要がある。
【０００７】
図２はステージ１上にウェハがセットされたかどうかの検査を行なう一例を示している。この例では、ステージ１に反射鏡５を斜めに取りつけ、この反射鏡５に向けて光センサ６を設けるようにしている。光センサ６は反射鏡５に向けて光を発生し、反射鏡５からの光を検出し得るように構成されている。図２の状態はウェハがステージ１上にセットされていない状態であり、光センサ６からの光は、反射鏡５によって反射され、光センサ６に戻されて検出される。この光センサ６の検出信号から、ステージ１にウェハがセットされていないことが正確に検出される。
【０００８】
一方、ウェハ２がステージ１にセットされている場合には、図３に示すように、光センサ６からの光は水平にセットされたウェハ２によって反射される。その結果、光は光センサ６の方向に向かわず、光センサ６の検出信号は図２の場合に比べて著しく小さくなり、この結果、ステージ１にウェハ２がセットされたことが検出される。
【０００９】
図４、図５は機械的にステージ上のウェハの有無を検出する方式を示している。この方式では、図４（ａ）の状態がステージ１にウェハ２がセットされた場合であり、図４（ｂ）の状態がステージ１にウェハがない状態である。なお、この方式では、ステージ１はステージ中心線に対して対称的な位置の２箇所が切り取られており、その切り取られた箇所にローラ７ａ，７ｂがレール８ａ，８ｂ上を移動できるように構成されている。また、ローラ７ａ，７ｂは、レール８ａ，８ｂ上を図中下の方向にスプリング（図示せず）によって引っ張られている。また、ステージ１の前記ステージの中心線上の下方には、ウェハ２が当接する支持棒８が設けられている。この結果、ステージ１上に搬送されたウェハ２はステージ下方の支持棒８に向けてローラ７ａ，７ｂにより押し付けられ、正確にチャッキングされることになる。
【００１０】
図４（ａ）のウェハ２がステージ１上に載置され、正確にチャッキングされた状態では、ローラ７ａ，７ｂの位置はＰ１となり、図４（ｂ）のウェハがステージ１上にない状態では、ローラ７ａ，７ｂの位置はＰ２となる。ここで、ローラ７ａ，７ｂが位置Ｐ２に移動したとき、ローラによってマイクロスイッチ（図示せず）をオンとするように構成すれば、マイクロスイッチがオンの時（図４（ｂ））はステージ１にウェハがないことが検出され、逆にマイクロスイッチがオフの時（図４（ａ））は、ステージ１にウェハ２がセットされていることを検出できる。
【００１１】
上記図２、図３を用いて説明したように、半導体デバイスの製造装置において，ウェハの搬送時に，ウェハ等の基板が所定の位置に搬送されたか否かを光を用いて測定している例として、例えば、特許文献１を参照することができる。
【００１２】
【特許文献１】
特開平５−１７５３１５号公報（図１〜図３）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記図２、図３を用いて説明した光を使ったウェハの保持（チャッキング）の有無の検出方式では、例えば、図５に示すように、ウェハ２はステージ１上に搬送されているが、その端部の一部がローラ３ａの上に置かれている場合、ウェハ２の有無は検出できるが、ローラによるチャッキングのミスまで検出できない。この結果、電子ビームの描画装置にこの方式を用いた場合、異なった位置にパターンが描画される。また、電子ビームの検査装置では、正確な座標位置での電子ビームの走査ができないことになる。
【００１４】
また、図４を用いて説明した機械的なウェハのチャッキング検出方式では、図６に示すように、ウェハ２がステージ１上に搬送され、２つのローラ７ａ，７ｂがウェハ２に当接し、よって正確にチャッキングされた時は、マイクロスイッチがオフの状態となり、ウェハ２のチャッキングが正確に行なわれたことが検出される。
【００１５】
しかしながら、図７に示すように、ウェハ２をステージ１上に搬送してチャッキングを行った際、ローラ８ｂはウェハ２の側面に当接し、正確にチャッキングが行われているものの、ローラ８ａ部分では、ウェハ２がローラ８ａの上に乗り上げており、チャッキングミスの状態となっている。このようなチャッキングミスの状態でも、マイクロスイッチはオフとなっておリ、正確なチャッキングとして検出されてしまう。
【００１６】
なお、図８に示すように、ウェハ２が２つのローラ８ａ，８ｂから外れ、レールの上に乗り上げてしまった場合は、ローラ８ａ，８ｂは図４（ｂ）に示す位置Ｐ２にまで引っ張られ、マイクロスイッチをオンの状態とするため、ウェハ２がステージ１上にないとして検出され、チャッキングミスとして検出される。
【００１７】
本発明は，このような点に鑑みてなされたもので、その目的は，ステージ上にウェハがチャッキングされたか否かを正確に検出できる半導体ウェハの保持装置を実現するにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に基づく半導体ウェハの保持装置は、複数のローラは導電部とその導電部の上部表面に設けられた絶縁層より構成された複数のローラを設け、複数のローラの導電部をウェハに当接させ、複数のローラの導電部に電源と電流計を電気的に接続して導通検出回路を構成し、電流計の値によって半導体ウェハの保持状態を正確に検出するようにしたことを特徴としている。
【００１９】
請求項２の発明に基づく半導体ウェハの保持装置は、ローラは４つであり、その内の２つのローラごとにその導電部の間を電源と電流計を介して電気的に結ぶように構成したことを特徴としている。
【００２０】
請求項３の発明に基づく半導体ウェハの保持装置は、各ローラの絶縁層の上部表面に導電層を設け、ステージに搬送されたウェハと各導電層との間にスイッチを設け、ウェハの保持状態を検出する際には、スイッチをオフとし、ウェハの表面の描画処理や検査等を行なう際には、スイッチをオンとするように構成したことを特徴としている。
【００２１】
請求項４の発明に基づく半導体ウェハの保持装置は、ステージ上でウェハの周縁部に当接する複数のローラによってステージの中心方向にウェハを押し付けるように構成し、複数のローラは絶縁部とその絶縁部の上部表面に設けられた導電層より構成されており、ローラの絶縁部で半導体ウェハを保持し、複数のローラの導電層を電源と電流計に電気的に接続して導通検出回路を構成し、電流計の値によって半導体ウェハの保持状態を検出するようにしたことを特徴としている。
【００２２】
請求項５の発明に基づく半導体ウェハの保持装置は、請求項４の発明において、ローラは４つ設けられ、その内の各２つのローラの導電層を並列に電源と電流計に接続させるように構成したことを特徴としている。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図を参照して詳述する。図９は本発明に基づく半導体保持装置の一例を示す図であり、ウェハが載置されるステージ１には、半導体ウェハの位置を規制する支持棒９が設けられている。また、ステージ１の周縁には、図１に示したと同様に、レール（図示せず）上を移動し、ステージ１の中心方向にスプリング（図示せず）によって引っ張られる４つのローラ１２ａ〜１２ｄが配置されている。
【００２４】
ローラ１２ａ〜１２ｄは、それぞれ導電部１３ａ〜１３ｄと、導電部１３ａ〜１３ｄの上部表面に設けられた絶縁層１４ａ〜１４ｄと、導電部１３ａ〜１３ｄの下部のステージ１に接触する部分に設けられた絶縁層１４ｅ〜１４ｈより構成されている。導電部１３ａ〜１３ｄの内、ローラ１２ａの導電部１３ａとローラ１２ｂの導電部１３ｂとは、導通検出回路１５ａに接続されている。導通検出回路１５ａは、電源１６ａと電流計１７ａとによって構成されている。
【００２５】
また、導電部１３ａ〜１３ｄの内、ローラ１２ｃの導電部１３ｃとローラ１２ｄの導電部１３ｄとは、導通検出回路１５ｂに接続されている。導通検出回路１５ｂは、電源１６ｂと電流計１７ｂとによって構成されている。
【００２６】
このような構成において、ステージ１にウェハ２を搬送し、ローラ１２ａ〜１２ｄによってウェハ２をその中心方向に押し付けることによってウェハ２のチャッキングが行われる。図１０はチャッキングが正確に行われている状態（ウェハ２が各ローラの導電部に接触している状態）を示している。この状態で電源１７ａをオンにすれば、検出回路１５ａが閉じられているため、電流がローラ１２ａの導電部１３ａ、半導体ウェハ２、ローラ１２ｂの導電部１３ｂを通って流れ、電流計１７ａによって所定の電流値が検出される。この状態でローラ１２ａと１２ｂとはウェハ２を正確にチャッキングしていることが検出される。
【００２７】
更に、図１０の状態で、電源１７ｂをオンにすれば、検出回路１５ｂが閉じられているため、電流がローラ１２ｃの導電部１３ｃ、半導体ウェハ２、ローラ１２ｄの導電部１３ｄを通って流れ、電流計１７ｂによって所定の電流値が検出される。この状態でローラ１２ｃと１２ｄとはウェハ２を正確にチャッキングしていることが検出される。このようにして、電流計１７ａと１７ｂとによって電流を検出すれば、ローラ１２ａ〜１２ｄによってウェハ２が正確にステージ１上にチャッキングされたことが検出される。
【００２８】
一方、図１１に示すように、ウェハ２がローラ１２ａと１２ｄでは導電部に当接しているものの、ローラ１２ｂと１２ｃではローラの上部に乗り上げており、ウェハ２は絶縁層１４ｂ，１４ｃに接触している場合、電源１６ａ，１６ｂをオンにしても、検出回路１５ａ，１５ｂは閉じられないため、電流が流れず、電流計はゼロの状態となる。この結果、ウェハ２のチャッキングが正確に行なわれずチャッキングミスとして検出される。
【００２９】
図１２〜図１３は、図９〜図１１の状態の断面を模式的に示した図である。図１２は、図９に示したように、ステージ１上にウェハが搬送されていない状態の図であり、この状態では、導通検出回路１５ａは閉じられておらず、電流計１７ａには変化が生じない。
【００３０】
図１３は、図１０に示したように、チャッキングが正確に行われている状態（ウェハ２が各ローラの導電部に接触している状態）を示している。この状態で電源１７ａをオンにすれば、検出回路１５ａが閉じられるため、電流がローラ１２ａの導電部１３ａ、半導体ウェハ２、ローラ１２ｂの導電部１３ｂを通って流れ、電流計１７ａによって所定の電流値が検出される。この状態でローラ１２ａと１２ｂとはウェハ２を正確にチャッキングしていることが検出される。
【００３１】
図１４は、図１１に示すように、ウェハ２がローラ１２ａと１２ｄでは導電部に当接しているものの、ローラ１２ｂと１２ｃではローラの上部に乗り上げており、ウェハ２は絶縁層１４ｂ，１４ｃに接触している場合、電源１６ａ，１６ｂをオンにしても、検出回路１５ａ，１５ｂは閉じられないため、電流が流れず、電流計はゼロの状態となる。この結果、ウェハ２のチャッキングが正確に行なわれずチャッキングミスとして検出される。
【００３２】
なお、図１２の状態と図１４の状態とでは、それぞれ回路には電流が流れず、電流計の値は共にゼロとなる。したがって、ステージ上にウェハが搬送されていないのか、ウェハのチャッキングミスなのかの判断ができない。そのため、図２と図３を用いて説明したように、反射鏡と光センサの組合せでウェハの有無の検出を行うことができるように構成することが望ましい。
【００３３】
上記したように、ウェハ２をチャックするローラのウェハ２に当接する部分を導電性の物質とし、この導電部の表面に絶縁層を設けるようにし、導電部に検出回路を接続させる構造としたので、ウェハ２のチャッキングの有無を正確に検知することができる。しかしながら、この図９に示した構成では、各ローラの上部表面が絶縁層とされているため、電子ビームによるウェハへの描画やウェハ表面の検査の際、絶縁層の表面が帯電し、電子ビームの照射精度に悪影響を及ぼす。
【００３４】
図１５に示した本発明の他の実施の形態では、各ローラ１２ａ〜１２ｄの絶縁層１４ａ〜１４ｄの上部表面に導電層１８ａ〜１８ｄを設け、この各導電層とウェハ２との間をスイッチ１９ａ〜１９ｄを介して接続するように構成している。なお、図１５においては、ローラ１２ａと１２ｂ、スイッチ１９ａ，１９ｂ、導通検出回路１５ａが示されている。このように構成し、ウェハ２のチャッキング検出時にはスイッチ１９ａ〜１９ｄを開き、例えば、ウェハ２の表面の観察時にはスイッチ１９ａ〜１９ｄを閉じるようにする。
【００３５】
このような構成とすれば、ウェハ２の表面の検査時には各ローラ１２ａ〜１２ｄの上部表面とウェハ２との間の導通検出回路が閉じられるため、両者の電位が同じとなり、ローラ１２ａ〜１２ｄの表面の帯電は防止される。その一方、ウェハ２のチャッキングの検出時には、ローラ１２ａ〜１２ｄの上部表面の帯電は問題とならないため、スイッチを閉じ、各ローラ１２ａ〜１２ｄの導電部１３ａ〜１３ｄとローラ表面とが絶縁されるため、ウェハのチャッキングの検査に影響を及ぼさない。
【００３６】
図１６は本発明の他の実施の形態を示しており、４つのローラ１２ａ〜１２ｄは第１の実施の形態とは逆に、ウェハをチャッキングする部分が絶縁部２０ａ〜２０ｄで構成され、このローラの絶縁部の上部表面に導電層２１ａ〜２１ｄを設けるようにしている。そして電源２２と電流計２３を有した導通検出回路２４は、ローラ１２ａと１２ｂの導電層２１ａと２１ｂ、および、ローラ１２ｃと１２ｄの導電層２１ｃと２１ｄとを並列に接続し、一つの並列回路としている。
【００３７】
このように構成することにより、図１７に示すように、ローラ１２ａ〜１２ｄによってウェハ２がステージ１上で正確にチャッキングされた場合には、導通検出回路２４の電源２２をオンにしても、回路には電流が流れず、電流計２３の測定値がゼロとなり、正確なチャッキングが成功したことを検出することができる。
【００３８】
その一方、図１８に示すように、半導体ウェハ２がいずれかのローラの表面に乗り上げられた場合には、並列の導通検出回路２４に電流が流れ、電流計２３の値を監視することにより、チャッキングミスを検知することができる。なお、この実施の形態では、ステージ１上にウェハ２がない場合でも電流が流れないため、ステージ１上のウェハ２の有無を図２，図３に示したような方式で別途検出する必要がある。
【００３９】
以上本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されず幾多の変形が可能である。例えば、ローラの絶縁部は、導体の表面に絶縁物を蒸着するようにしてもよく、同様に、ローラの導電部も、絶縁物の表面に導電体を蒸着するように構成してもよい。要は、ローラの表面が絶縁物あるいは導電物であればよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明に基づく半導体ウェハの保持装置は、導電部とその導電部の上部表面に設けられた絶縁層より構成された複数のローラを設け、複数のローラの導電部をウェハに当接させ、複数のローラの導電部に電源と電流計を電気的に接続して導通検出回路を構成した。その結果、電流計の値によって半導体ウェハの保持状態を正確に検出することができる。
【００４１】
請求項２の発明に基づく半導体ウェハの保持装置は、ローラは４つであり、その内の２つのローラごとにその導電部の間を電源と電流計を介して電気的に結ぶように構成したことを特徴としており、その結果、電流計の値によって半導体ウェハの保持状態を正確に検出することができる。
【００４２】
請求項３の発明に基づく半導体ウェハの保持装置は、各ローラの絶縁層の上部表面に導電層を設け、ステージに搬送されたウェハと各導電層との間にスイッチを設け、ウェハの保持状態を検出する際には、スイッチをオフとし、ウェハの表面の描画処理や検査等を行なう際には、スイッチをオンとするように構成したことを特徴としている。その結果、電流計の値によって半導体ウェハの保持状態を正確に検出することができると共に、ローラ上部表面の帯電を防止することができ、半導体ウェハに照射される電子ビームに影響を与えることが防止される。
【００４３】
請求項４の発明に基づく半導体ウェハの保持装置は、ステージ上でウェハの周縁部に当接する複数のローラによってステージの中心方向にウェハを押し付けるように構成し、複数のローラは絶縁部とその絶縁部の上部表面に設けられた導電層より構成されており、ローラの絶縁部で半導体ウェハを保持し、複数のローラの導電層を電源と電流計に電気的に接続して導通検出回路を構成し、電流計の値によって半導体ウェハの保持状態を検出するようにしたことを特徴としている。その結果、電流計の値によって半導体ウェハの保持状態を正確に検出することができる。
【００４４】
請求項５の発明に基づく半導体ウェハの保持装置は、請求項４の発明において、ローラは４つ設けられ、その内の各２つのローラの導電層を並列に電源と電流計に接続させるように構成したことを特徴としている。その結果、電流計の値によって半導体ウェハの保持状態を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のウェハの保持機構を示す図である。
【図２】光によってウェハの有無を検出する従来例を示す図である。
【図３】光によってウェハの有無を検出する従来例を示す図である。
【図４】機械的にウェハの保持状態を検出する機構を示す図である。
【図５】図２、図３によって説明したウェハの有無の検査におけるウェハの保持ミスの状態を示す図である。
【図６】ウェハのチャッキングが成功した状態を示す図である。
【図７】ウェハのチャッキングが失敗した状態を示す図である。
【図８】ウェハのチャッキングが失敗した状態を示す図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態を示す図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態におけるウェハのチャッキングが成功した状態を示す図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態におけるウェハのチャッキングが失敗した状態を示す図である。
【図１２】図９に示した本発明の第１の実施の形態の模式的な断面を示す図である。
【図１３】図１０に示した本発明の第１の実施の形態におけるウェハのチャッキングが成功した状態の模式的な断面を示す図である。
【図１４】図１１に示した本発明の第１の実施の形態におけるウェハのチャッキングが失敗した状態の模式的な断面を示す図である。
【図１５】本発明の第２の実施の形態を示す図である。
【図１６】本発明の第３の実施の形態を示す図である。
【図１７】本発明の第３の実施の形態におけるウェハのチャッキングが成功した状態を示す図である。
【図１８】本発明の第３の実施の形態におけるウェハのチャッキングが失敗した状態を示す図である。
【符号の説明】
１  ステージ
２  半導体ウェハ
３、７、１２  ローラ
４、８  レール
１３  導電部
１４  絶縁層
１５  導通検出回路
１６  電源
１７  電流計
２８  ビームスポット
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2004253672.tif 000013
【図１２】
2004253672.tif 000014
【図１３】
2004253672.tif 000015
【図１４】
2004253672.tif 000016
【図１５】
2004253672.tif 000017
【図１６】
2004253672.tif 000018
【図１７】
2004253672.tif 000019
【図１８】
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