ウエハ固定装置および露光装置
【課題】ウエハをウエハ載置部材上に固定するウエハ固定装置において、周縁部が上側に反り返ったウエハを、該周縁部での平坦性を確保しつつ、しかもウエハの表面を傷つける恐れなくウエハ載置部材上に固定する。
【解決手段】ウエハＷｆを載置するウエハ載置部材１１１と、該ウエハ載置部材上に該ウエハを押圧固定するクランプ部材１２０とを有するウエハ固定装置３において、該ウエハは、その周縁の側端面が外側に突出するよう形成されており、該クランプ機構１２０は、該ウエハの側端面の外側に突出する突出部分と係合して該ウエハを該ウエハ載置部材１１１に押圧するクランプ部材１２３を有している。
【解決手段】ウエハＷｆを載置するウエハ載置部材１１１と、該ウエハ載置部材上に該ウエハを押圧固定するクランプ部材１２０とを有するウエハ固定装置３において、該ウエハは、その周縁の側端面が外側に突出するよう形成されており、該クランプ機構１２０は、該ウエハの側端面の外側に突出する突出部分と係合して該ウエハを該ウエハ載置部材１１１に押圧するクランプ部材１２３を有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエハ固定装置および露光装置に関し、特に、半導体装置の製造に用いるウエハ（以下、半導体ウエハともいう。）を、その平坦性を保持しつつウエハ載置部材上に固定する構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体ウエハを固定するウエハ固定装置は、半導体ウエハを処理する種々の半導体処理装置、例えばエッチング装置、成膜装置、露光装置などで用いられており、このような半導体処理装置内に搬入された半導体ウエハを、該半導体処理装置内のウエハ載置部材上に固定する構造を有している。
【０００３】
図６は、一般的なウエハ固定装置として特許文献１に開示の投影露光装置における基板吸着固定装置を説明する図であり、該基板吸着固定装置の断面構造（図６（ａ））、およびそのウエハ載置面の構造（図６（ｂ））を示している。
【０００４】
図６に示すウエハ固定装置２００は、半導体素子や液晶表示素子の製造に用いられる投影露光装置に設けられ、被加工材である半導体ウエハ（基板）を保持固定し、かつ反りを矯正して平面性を保つために真空吸着力を利用する基板吸着保持装置である。
【０００５】
この基板吸着保持装置２００は、半導体ウエハ（基板）を保持固定するウエハチャック（載置台）２０８を備えており、該ウエハチャック２０８は、基板２０１を載置するための載置面２０２と、載置面２０２から裏側へ貫通した３つの貫通穴２０３ａ〜２０３ｃと、これらの貫通穴２０３ａ〜２０３ｃの周囲に沿って載置面上に設けられた第１の縁堤部２０４ａ〜２０４ｃと、載置面２０２の周縁部に形成されている第２の縁堤部２０５により囲まれた領域内であって、該第１の縁堤部２０４ａ〜２０４ｃにより囲まれた領域以外の部分に設けられ、載置される基板２０１を支持する凸部２０６とを有している。
【０００６】
また、この基板吸着保持装置２００はさらに、上記貫通穴２０３ａ〜２０３ｃを通るようにそれぞれ配置された、ウエハ２０１の受渡しを行なうための３本のリフトピン２０９ａ〜２０９ｃ、これらのリフトピン２０９ａ〜２０９ｃを上下動させる上下動機構部２１０と、ウエハチャック２０８を支持するウエハチャック支持部２１２とを備えており、さらに、載置される基板２０１、載置面２０２、第１の縁堤部２０４ａ〜３０４ｃ、第２の縁堤部２０５、および凸部２０６とにより形成される空間内を減圧することにより基板２０１を載置面２０２上に吸着保持するための真空配管系２１１を備えている。
【０００７】
次に動作について説明する。
【０００８】
このような構成の基板吸着保持装置２００では、外部の搬送装置（図示せず）によって被加工物であるウエハ（基板）２０１が、載置面２０２から突き出した状態で待機しているリフトピン２０９上に載置されると、上下動機構部２１０は、リフトピン２０９を下降させ、ウエハチャック２０８上にウエハ２０１を受け渡す。ウエハ２０１がウエハチャック２０８に接触する直前あるいは直後には、真空配管系２１１による真空吸引が開始し、ウエハ２０１はその表面が平坦になるよう載置面２０２上に吸着保持される。
【０００９】
このようにウエハ２０１がウエハチャック２０８上に吸着保持された状態で、該ウエハに対して半導体露光装置による露光転写が行われる。
【００１０】
露光転写の終了後は、上述の基板吸着保持装置へのウエハの搬入とは逆の動作により、ウエハが該基板吸着保持装置から搬出される。
【００１１】
ところが、この特許文献１に開示の一般的な基板吸着保持装置２００では、ウエハ（基板）２０１にその周縁部で浮き上がるような反りが生じている場合、このようなウエハをその周縁部がウエハチャック２０８の載置面２０２に密着するよう吸着保持することが困難であるという問題がある。
【００１２】
また、従来のウエハ固定装置には、特許文献２に開示されているもののように、上記のようなウエハ周縁部での反りに対処可能なものもある。
【００１３】
図７は、従来の他のウエハ固定装置として特許文献２に開示のものを説明する図であり、図７（ａ）及び（ｂ）は、半導体ウエハを固定する動作を可動部の位置変化により示している。
【００１４】
図７に示すウエハ固定装置は、半導体ウエハ１０の載置される平坦な上面を有するプラテン（ウエハ載置部材）２０と、このプラテン２０の中央部に縦方向に形成された部品摺動孔２１に摺動可能に挿入され、半導体ウエハ１０を吸着保持する固定チャック３０と、前記プラテン２０の上面の、半導体ウエハ１０の載置領域の周縁部に配置された弾性力を有するＯリング４０と、該プラテン２０に昇降可能に設けられ、該半導体ウエハ１０の周縁部を該Ｏリング４０の上面上に押圧固定するクランプ部材５０とを有している。
【００１５】
前記プラテン２０には、半導体ウエハ１０の裏面、プラテン２０の上面及びＯリング４０により形成される密閉空間を真空にするために、前記プラテン２０の上面に一端が開口した吸込ダクタ部２２が形成されており、また、半導体ウエハ１０の裏面を冷却させるために前記密閉空間と連結されるガス注入ダクタ部２３及びガス排出ダクタ部２４が形成されている。
【００１６】
このようなウエハ固定装置は、上述したような半導体処理装置の処理チャンバーなどの内部に設けられている。
【００１７】
図８は、上記半導体ウエハ固定装置のクランプ部材を示す平面図である。
【００１８】
このクランプ部材５０は、半導体ウエハ１０の直径より大きい内径を有するリング型の板より形成され、多数の爪部５１が内周面から中心に向かって突出するよう形成されている。なお、図８中、１１は、半導体ウエハ１０に形成されたチップパターン（チップ領域の平面形状）である。
【００１９】
次に動作について説明する。
【００２０】
ウエハ搬入システム（図示せず）により半導体ウエハ１０が半導体処理装置の処理チャンバー内に搬入され、上記プラテン２０の上面に対向する位置に保持されると、前記プラテン２０に設けられている固定チャック３０が上昇して半導体ウエハ１０を吸着する（図７（ａ）参照）。
【００２１】
その後、固定チャック３０が下降することにより半導体ウエハ１０の周縁部下面がＯリング４０の上面と当接し、半導体ウエハ１０はＯリング４０上に載置される。
【００２２】
その後、固定チャック３０は半導体ウエハ１０から離れてさらに下降し、固定チャック３０の上端のキャップ部によって、上記部品摺動孔２１を閉鎖する。
【００２３】
次に、前記クランプ部材５０が下降して半導体ウエハ１０のエッジ（周縁部）の上面を一定圧力で前記Ｏリング４０上面に密着させて半導体ウエハ１０を該プラテン上に押圧固定する。
【００２４】
このように半導体ウエハ１０をプラテン２０上に押圧固定した状態で、この半導体ウエハに対する処理が、半導体処理装置により行われる。
【００２５】
ところで、半導体ウエハに対する処理、例えばプラズマエッチングやスパッタ蒸着などの処理を行う際には、半導体ウエハは加熱されることとなるので、半導体ウエハ１０の処理が行われる表面側とは反対側の裏面を冷却して半導体ウエハの温度が上がり過ぎないように温度調整が行われる。
【００２６】
具体的には、まず、ガス注入ダクタ部２３及びガス排出ダクタ部２４を閉鎖した後、吸込ダクタ部２２を通じて空気を吸い込んで、半導体ウエハ１０の裏面、プラテン２０の上面及びＯリング４０により形成される密閉空間を真空状態にする。
【００２７】
その後、吸込ダクタ部２２を閉鎖し、ガス注入ダクタ部２３から冷却用ガスを該密閉空間に注入し、ガス排出ダクタ部２４により冷却ガスを該密閉空間から排出することによって、半導体ウエハ１０と冷却用ガスとの間で熱交換を行って半導体ウエハを冷却する。なお、上記熱交換ガスとしては主にＮ２ガスを用いる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２８】
【特許文献１】特開平１０−２３３４３３号公報
【特許文献２】特開平９−１８１１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２９】
以上説明したように、特許文献１に開示の従来の一般的なウエハ固定装置（基板吸着固定装置）２００では、ウエハ（基板）２０１にその周縁部で浮き上がるような反りが生じている場合、このようなウエハをその周縁部がウエハチャック２０８の載置面２０２に密着するよう吸着保持することが困難であるという問題がある。
【００３０】
また、上記特許文献２に開示のウエハ固定装置では、上記のようなウエハ周縁部で反りには対処可能できるが、この特許文献２に開示のウエハ固定装置では、半導体ウエハ１０の周縁部をクランパ５０によりＯリング４０上に押圧して固定しているため、ウエハの、Ｏリングより内側の部分の下側は中空になっており、この部分で平坦性を確保できないという課題がある。
【００３１】
また、Ｏリングの磨耗などの状態によっては、このＯリングに押圧して固定されるウエハの高さが、ウエハの表面内で変化するため、クランプ部材がウエハを押える力が変わり、プラテン表面に対するウエハ表面の平坦度が低下する場合もある。
【００３２】
特に、フォトリソグラフィ技術で用いるフォトレジスト膜などを露光する露光装置では、プラテン（ウエハ載置部材）上でのウエハの平坦度が要求されることとなるが、このような露光装置では、ウエハ固定装置によりプラテン上に固定されたウエハ表面の平坦度が低下すると、ウエハＷｆの露光パターンにパターン飛びなどの欠陥部分Ｐ１及びＰ２（図５（ｃ）参照）が生ずることとなり、エッチングマスクとしてのレジスト膜の平面パターンを所望のパターンにすることが不可能となるといった問題が生ずる。
【００３３】
また、クランプ部材がウエハの周縁部の上面を当接することとなるため、ウエハ表面のチップ領域に傷が入るといった問題もある。
【００３４】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、半導体ウエハをウエハ載置部材上に、該ウエハの平坦度を確保しつつウエハ表面を傷つけることなく固定することができるウエハ固定装置及びこのようなウエハ固定装置を用いた露光装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３５】
本発明に係るウエハ固定装置は、ウエハを載置するウエハ載置部材と、該ウエハ載置部材上に該ウエハを押圧固定するクランプ機構とを有するウエハ固定装置であって、該ウエハは、その周縁の側端面が外側に突出するよう形成されており、該クランプ機構は、該ウエハの側端面の外側に突出する突出部分と係合して該ウエハを該ウエハ載置部材に押圧するクランプ部材を有しており、そのことにより上記目的が達成される。
【００３６】
本発明は、上記ウエハ固定装置において、前記ウエハは、その側端面の突出部分の表面形状を、該ウエハの表面に垂直な、該ウエハの中心を含む面内で湾曲した曲面形状としたものであることが好ましい。
【００３７】
本発明は、上記ウエハ固定装置において、前記ウエハは、その側端面の突出部分の表面形状を、該ウエハの表面に垂直な、該ウエハの中心を含む面内で折れ曲がった多角形形状としたものであることが好ましい。
【００３８】
本発明は、上記ウエハ固定装置において、前記クランプ部材は、前記ウエハの突出部分と係合する係合部分の表面形状を、該ウエハの表面に垂直な、該ウエハの中心を含む面内で湾曲した曲面形状としたものであることが好ましい。
【００３９】
本発明は、上記ウエハ固定装置において、前記クランプ部材は、前記ウエハの突出部分と係合する係合部分の全体に均等な押圧力は発生するよう、弾性部材により構成されていることが好ましい。
【００４０】
本発明は、上記ウエハ固定装置において、前記クランプ機構は、該クランプ部材を昇降させる昇降部材を有し、該クランプ部材は該昇降部材に着脱可能の取り付けられていることが好ましい。
【００４１】
本発明は、上記ウエハ固定装置において、前記クランプ部材は、ネジ部材により前記昇降部材に取付られていることが好ましい。
【００４２】
本発明は、上記ウエハ固定装置において、前記クランプ部材は、その表面を、光の反射を防止する反射防止膜により被覆したものであることが好ましい。
【００４３】
本発明は、上記ウエハ固定装置において、前記ウエハ載置部材は、その表面に、該表面上に載置された前記ウエハを吸引して吸着する空気吸入口を形成したものであることが好ましい。
【００４４】
本発明は、上記ウエハ固定装置において、前記ウエハ載置部材は、前記空気吸入口を、該ウエハ載置部材の表面に同心円状に複数形成された環状溝内に形成したものであることが好ましい。
【００４５】
本発明に係る露光装置は、ウエハの表面に形成した感光性材料からなる感光性膜を露光する露光装置であって、該ウエハをウエハ載置部材上に固定するウエハ固定機構と、該ウエハの表面に形成した感光性膜を露光する露光光を発生する光源と、該光源で発生した露光光を該感光性膜上に導く光学系とを有し、該ウエハ固定機構は、上述した本発明によるウエハ固定装置であり、そのことにより上記目的が達成される。
【００４６】
次に作用について説明する。
【００４７】
本発明においては、ウエハをウエハ載置部材上に押圧固定するウエハ固定装置において、該ウエハの側端面の外側に突出する突出部分と係合して該ウエハを該ウエハ載置部材に押圧するクランプ部材を有するので、周縁部が上側に反り返ったウエハを、該周縁部での平坦性を確保しつつ、しかもウエハの表面を傷つける恐れなくウエハ載置部材上に固定することができる。
【００４８】
さらには、クランプ部材の、ウエハエッチ部に当接する係合部分（クランプ部材の周縁側面部）は、ウエハのエッジ部分（ウエハの側面突出部）と同様に円弧状の断面形状を有するので、クランプ部材の円弧状側端部がウエハの円弧状側縁部に当接することとなり、ウエハエッジ部での反り返りの程度が多少変動しても、確実にウエハエッジ部をウエハ載置部材上に押圧固定することが可能となる。
【００４９】
また、ウエハ載置部材の表面には、ウエハを吸着する空気吸入口を形成しているので、ウエハの平坦度を全面で維持することができる。
【００５０】
また、空気吸入口を、ウエハ載置部材の表面に同心円状に複数形成された環状溝内に形成しているので、空気流によるウエハの吸着力をウエハの面内でより均一にすることができる。
【００５１】
これにより、ウエハ上の平坦で有効な部分を最大限にすることができ、また、ウエハの周縁部とウエハ載置部材との接触部分からのダスト発生なども抑制することができる。
【００５２】
また、クランプ部材の表面を、露光光の反射を防止する反射防止膜により被覆しているので、クランプ部材の表面での露光光の不要反射を防止することができる。
【００５３】
この結果、ウエハ外周部のフォーカスずれによるパターン飛びを改善して、良好な露光状態を実現できる。
【発明の効果】
【００５４】
以上のように、本発明によれば、ウエハをウエハ載置部材上に押圧固定するウエハ固定装置において、該ウエハの側端面の外側に突出する突出部分と係合して該ウエハを該ウエハ載置部材に押圧するクランプ部材を有するので、半導体ウエハをウエハ載置部材上に、該ウエハの平坦度を確保しつつウエハ表面を傷つけることなく固定することができるウエハ固定装置及びこのようなウエハ固定装置を用いた露光装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】図１は、本発明の実施形態１による露光装置を概念的に説明する図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態１による露光装置で用いているウエハ固定装置を説明する図であり、図２（ａ）は、ウエハ固定装置の全体構成を模式的に示す断面図であり、図２（ｂ）は、該ウエハ固定装置を構成するウエハ載置部材を示す平面図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態１によるウエハ固定装置のクランプ部材の平面形状を説明する図であり、図３（ａ）は、内周縁の全体によりウエハを押圧する平面リング形状のクランプ部材を示し、図３（ｂ）は、内周縁の数箇所でウエハを押圧するクランプ部材を示している。
【図４】図４は、本発明の実施形態１によるウエハ固定装置を説明する図であり、図４（ａ）は、クランプ部材が、側端部の断面形状が半円形状であるウエハをクランプする状態を示し、図４（ｂ）は、クランプ部材が、側端部の断面形状が多角形形状であるウエハをクランプする状態を示している。
【図５】図５は、本発明の実施形態１によるウエハ固定装置の作用効果を説明する図であり、側端部の反りのないウエハをクランプする場合（図５（ａ））、側端部の反りのあるウエハをクランプする場合（図５（ｂ））、レジスト膜の不良な露光パターン（図５（ｃ））、レジスト膜が良好に露光された状態（図５（ｄ））を示している。
【図６】図６は、従来のウエハ固定装置として特許文献１に開示の基板吸着固定装置を説明する図であり、該基板吸着固定装置の断面構造（図６（ａ））、およびそのウエハ載置面の構造（図６（ｂ））を示している。
【図７】図７は、従来の他のウエハ固定装置として特許文献２に開示のものを説明する図であり、図７（ａ）及び図７（ｂ）は、半導体ウエハを固定する動作を可動部の位置変化により示している。
【図８】図８は、従来の半導体ウェーハ固定装置のクランプ部材を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００５７】
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１による露光装置を概念的に説明する図である。
【００５８】
図１に示す露光装置１は、ウエハＷｆの表面に形成した感光性材料からなる感光性膜、例えばレジスト膜（図示せず）を露光する露光装置である。この露光装置１は、該ウエハをウエハ載置部材上に固定するウエハ固定機構３と、該ウエハの表面に形成した感光性膜を露光する露光光を発生する光源１１と、該光源１１で発生した露光光を前記感光性膜上に導く光学系２とを有している。なお、図１では、ウエハ固定機構３における、可動部及び固定部を含むステージ部分１００を概念的に示している。
【００５９】
ここで、光学系２は、絞り部材１２、該絞り部材１２を通過した光をレチクルＲ上に集光する第１の集光レンズ１３と、該レチクルＲと通過した光を、ウエハ固定機構３上に固定されたウエハＷｆ上に集光する第２の集光レンズ１４とを有している。
【００６０】
図２は上記ウエハ固定機構としてのウエハ固定装置を説明する図であり、図２（ａ）は、該ウエハ固定装置を模式的に示す断面図であり、図２（ｂ）は、該ウエハ固定装置を構成するウエハ載置部材を示す平面図である。
【００６１】
このウエハ固定装置３は、ウエハをクランプして押圧固定するものであり、ウエハＷｆ１を載置するウエハ載置部材１１１と、該ウエハ載置部材１１１上に該ウエハを押圧固定するクランプ機構１２０とを有している。
【００６２】
ここで、該ウエハＷｆは、図４（ａ）に示すように、その周縁の側端面Ｓｗが外側に突出するよう形成されている。つまり、このウエハＷｆは、その側端面の突出部分Ｃｖの表面形状を、該ウエハの表面に垂直な、該ウエハの中心を含む面内で湾曲した曲面形状としたものである。
【００６３】
なお、ウエハ側面の突出部分の形状は、図４（ａ）に示すように湾曲した形状に限定されるものではない。例えば、図４（ｂ）に示すウエハＷｆａでは、その側端面Ｓｗａの突出部分Ｃｖａの表面形状は、該ウエハの表面に垂直な、該ウエハの中心を含む面内で折れ曲がった多角形形状となっており、このようなウエハの側端面の形状は図４（ｂ）に示す多角形形状でもよい。
【００６４】
そして、該クランプ機構１２０は、該ウエハＷｆの側端面の外側に突出する突出部分Ｃｖと係合して該ウエハを該ウエハ載置部材に押圧するクランプ部材１２３を有している。
【００６５】
このクランプ部材１２３は、例えば、セラミックなどの絶縁性部材により構成することができるが、ウエハの突出部分Ｃｖ１と係合する係合部分１２３ａの全体に均等な押圧力が発生するよう、弾性部材により構成してもよい。
【００６６】
また、上記クランプ機構１２０は、該クランプ部材１２３を昇降させる昇降部材１２２を有し、該クランプ部材１２３は、該昇降部材１２２に着脱可能となるようネジ部材１２２ａにより取付られている。ただし、クランプ部材１２３は昇降部材１２２に溶接などにより固着されていてもよい。また、この昇降部材１２２は、ウエハ載置部材１１１に取り付けられた昇降駆動装置１２１に、この装置により昇降可能となるよう支持されている。
【００６７】
なお、クランプ部材１２３は、その表面を、露光光の反射を防止する反射防止膜により被覆した構造とすることが好ましい。
【００６８】
また、上記ウエハ載置部材１１１は、図２（ｂ）に示す平面円形形状を有しており、上記昇降駆動装置１２１は、このウエハ載置部材１１１の外周側面に、１２０度の角度の間隔を隔てて取り付けられている。
【００６９】
ただし、隣接する昇降部材１２２の間隔は、ウエハの直径以上の広さに設定し、ウエハを、隣接する昇降部材１２２の間を通してウエハ載置部材１１１上に搬入可能な構造としている。
【００７０】
なお、ウエハをウエハ固定装置の外部からウエハ載置部材１１１上に搬入するための構造は、ウエハを、隣接する昇降部材１２２の間を通してウエハ載置部材１１１に搬入可能な構造に限定されるものではない。例えば、リング状クランプ部材１２３あるいは１３３（図３（ａ）あるいは（ｂ）参照）を、中央部分で２分割可能な構造として、ウエハをウエハ固定装置の外部からウエハ載置部材１１１上に搬入する際には、リング状クランプ部材を２分割して、ウエハをウエハ載置部材１１１上に搬入する経路を形成するようにしてもよい。
【００７１】
前記ウエハ載置部材１１１の表面には、該表面上に載置された前記ウエハを吸引して吸着するための空気吸入口１１２ａが形成されている。この空気吸入口１１２ａは、図２（ａ）に示すように、該ウエハ載置部材１１１の表面に同心円状に複数形成された吸着溝１１２の底面部に形成することが好ましい。
【００７２】
また、図３は、上記クランプ部材１２３の平面形状を示しており、このクランプ部材１２３は、図３（ａ）に示すようにリング状形状を有しており、その内径は、ウエハの直径より若干小さく、図４（ａ）に示すように、ウエハの中心とリング状クランプ部材の中心とを一致させたとき、ウエハＷｆの側面の突出部分Ｃｖが、クランプ部材１２３の内周側縁部である係合部分１２３ａと、ウエハのオリフラ部を除く全周にわたって当接する構造となっている。
【００７３】
ここで、ウエハ載置部材１１１は、上記空気吸入口１１２ａに連結された複数系統の空気吸引経路１１３が形成されており、また、その中心部には、ウエハの受け渡しの際にウエハを昇降させる昇降ロッド１０４ｃを配置する挿通孔１１４が形成されており、該昇降ロッド１０４ｃの下端は、駆動機構（図示せず）により昇降する昇降プレート１０４ｂに取り付けられている。
【００７４】
さらに、上記ウエハ載置部材１１１は、第１の可動台１０４上に３つの支持ロッド１０４ａにより３点で支持されている。つまり、上記ウエハ載置部材１１１は、図２（ｂ）に示すように平面円形形状を有しており、上記３つの支持ロッド１０４ａは、このウエハ載置部材１１１の裏面側の外周縁近傍部に１２０度の角度を隔てて配置されている。
【００７５】
従って、３つの支持ロッド１０４ａの高さを独立して調整することで、光源１１からの露光光の光軸に対するウエハ表面の角度を調整可能となっている。
【００７６】
さらに、上記第１の可動台１０４は、第２の可動台１０３上に、該第２の可動台１０３に対してＸ方向（図２の紙面の左右方向）及びＹ方向（図２の紙面の奥行き方向）に移動可能に支持されており、この第２の可動台１０３は、第３の可動台１０２上に昇降ピン１０２ａにより上下移動可能に支持されている。この第２の可動台１０３の上下動により、ウエハの位置を、露光光の焦点位置がウエハ表面上にくるよう調整することができる。
【００７７】
また、第３の可動台１０２は、露光装置１の本体の固定部材１０１に対して水平面内で移動可能に保持され、ウエハ固定装置１２０を、光源から露光光によりウエハ上のチップ領域が順次露光されるよう移動させるステッパーとして機能を有している。
【００７８】
また、図３（ｂ）に示すクランプ部材１３３は、図３（ａ）に示すクランプ部材１２３の平面形状とは異なる平面形状を有している。
【００７９】
つまり、このクランプ部材１３３は、リング状形状を有し、その内径がウエハの直径より若干大きい構造の本体部１３３ａと、このリング状の本体部１３３ａからその内周側に延びるクランプ片１３３ｂとを有し、該クランプ片の先端によりウエハＷｆをウエハ載置部材上に押圧固定する構造となっている。
【００８０】
次に、動作について説明する。
【００８１】
このような構成の露光装置１では、感光性材料膜（レジスト膜）が形成されたウエハＷｆが搬入されると、該ウエハＷｆは、ウエハ固定機構としてのウエハ固定装置３により固定される。
【００８２】
つまり、図２（ａ）に示すように、昇降ロッド１０４ｃがウエハ載置部材１１１の表面より突出した状態で、ウエハ（図１参照）がこの昇降ロッド１０４ｃ上に載置され、該昇降ロッド１０４ｃが昇降プレート１０４ｂの下降とともに下降することで、ウエハ固定装置３のウエハ載置部材１１１上にウエハは載置される。このとき、ウエハＷｆは、ウエハ載置部材１１１の表面に設けられている空気吸入口１１２ａに吸入される空気流によりウエハ載置部材１１１の表面に吸着固定される。
【００８３】
その後、昇降駆動装置１２１が昇降部材１２２を下降させると、昇降部材１２２に取付られているクランプ部材１２３の係合部分（内周側縁部）１２３ａが図４（ａ）に示すようにウエハＷｆの側面の突出部分Ｃｖに当接し、所定の押圧力により該クランプ部材１２３がウエハＷｆをウエハ載置部材１１１に押圧固定する。
【００８４】
このとき、クランプ部材１２３を弾性部材により構成している場合には、クランプ部材１２３は、ウエハの周縁部をその全周に渡って均一な押圧力で押圧することとなる。
【００８５】
これにより、図５（ｂ）に示すように、ウエハの周縁部で反りが生じている場合でも、図５（ａ）に示すように、側端部の反りのないウエハをクランプする場合と同様に、ウエハの周縁部がウエハ載置部材の表面に密着固定されることとなる。
【００８６】
このようにウエハがウエハ固定装置３により固定された状態で、支持ロッド１０４ａの高さが、該ウエハ表面が光学系からの露光光の光軸に対して所定の角度、例えば、垂直になるよう調整される。
【００８７】
さらに、第１の可動台１０４の水平面内での移動により、レチクルＲを透過した露光パターンの、各チップ領域に対する位置合わせが行われ、第２の可動台１０３の昇降動作により、露光光の焦点位置がウエハ表面上にくるようウエハ載置部材の高さ方向の調整が行われる。
【００８８】
そして、このように露光光の光学系に対するウエハの角度及び位置が調整された後、ウエハＷｆのチップ領域Ｃｈ毎にレジスト膜の露光が行われる。
【００８９】
このとき、第３の可動台１０２は、ウエハ固定装置１２０を、光源から露光光によりウエハ上のチップ領域が順次露光されるよう移動させるステッパーとして機能する。
【００９０】
このようにしてウエハＷｆのチップ領域に対する露光処理が完了すると、昇降駆動装置１２１が昇降部材１２２を上昇させることにより、昇降部材１２２に取付られているクランプ部材１２３の係合部分（内周側縁部）１２３ａが、ウエハＷｆの側面の突出部分Ｃｖから離間し、該クランプ部材１２３によるウエハＷｆの押圧固定が解除される。また、ウエハの空気吸引口への空気流による吸着動作が停止して、ウエハ載置部材１１１に対するウエハの吸着が解除される。さらに、昇降ロッド１０４ｃが上昇すると、ウエハがこの昇降ロッド１０４ｃによりウエハ載置面から持ち上げられ、この状態で、図示しない搬送装置の搬送アームにより、ウエハは、昇降ロッド１０４ｃから取り去られて、次工程の半導体処理装置、例えばエッチング装置などに処理チャンバーへ搬送される。
【００９１】
このような構成の本実施形態１による露光装置１では、ウエハＷｆをウエハ載置部材１１１上に押圧固定するウエハ固定装置３を備え、該ウエハ固定装置３を、該ウエハの側端面の外側に突出する突出部分Ｃｖと係合して該ウエハＷｆを該ウエハ載置部材１１１に押圧するクランプ部材１２３を有する構造としたので、周縁部が上側に反り返ったウエハＷｆを、該周縁部での平坦性を確保しつつ、しかもウエハの表面を傷つける恐れなくウエハ載置部材上に固定することができる。
【００９２】
さらには、クランプ部材１２３の、ウエハエッチ部に当接する係合部分（クランプ部材の周縁側面部）１２３ａは、ウエハのエッジ部分（ウエハの側面突出部）Ｃｖと同様に円弧状の断面形状を有するので、クランプ部材の円弧状側端部がウエハの円弧状側縁部に当接することとなり、ウエハエッジ部での反り返りの程度が多少ばらついても、確実にウエハエッジ部Ｃｖをウエハ載置部材１１１上に押圧固定することが可能となる。
【００９３】
また、本実施形態では、ウエハ載置部材１１１の表面には、ウエハを吸着する空気吸入口１１２ａを形成しているので、ウエハの平坦度を全面で維持することができる。
【００９４】
また、空気吸入口１１２ａを、ウエハ載置部材１１１の表面に同心円状に複数形成された吸着溝１１２内に形成しているので、空気流によるウエハの吸着力をウエハの面内でより均一にすることができる。
【００９５】
これにより、ウエハ上の平坦で有効な部分を最大限にすることができ、また、ウエハの周縁部とウエハ載置部材との接触部分からのダスト発生なども抑制することができる。
【００９６】
また、クランプ部材の表面を、露光光の反射を防止する反射防止膜により被覆しているので、クランプ部材の表面での露光光の不要反射を防止することができる。
【００９７】
この結果、ウエハ外周部のフォーカスずれによるパターン飛びＰ１及びＰ２（図５（ｃ））を改善して、良好な露光状態（図５（ｄ））を実現できる。
【００９８】
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明は、ウエハ固定装置および露光装置の分野において、半導体ウエハをウエハ載置部材上に、該ウエハの平坦度を確保しつつウエハ表面を傷つけることなく固定することができるウエハ固定装置及びこのようなウエハ固定装置を用いた露光装置を提供することができる。
【符号の説明】
【０１００】
１ 露光装置
２ 光学系
３ ウエハ固定装置（ウエハ固定機構）
１１ 光源
１２ 絞り部材
１３ 第１の集光レンズ
１４ 第２の集光レンズ
１０２ 第３の可動台
１０３ 第２の可動台
１０４ 第１の可動台
１０４ａ 支持ロッド
１０４ｂ 昇降プレート
１０４ｃ 昇降ロッド
１１１ ウエハ載置部材
１１２ 吸着溝
１１２ａ 空気吸入口
１１４ 部品摺動孔
１２０ クランプ機構
１２１ 昇降駆動装置
１２２ 昇降部材
１２２ａ ネジ部材
１２３、１３３ クランプ部材
１３３ａ クランプ部材本体部
１３３ｂ クランプ片
Ｃｖ、Ｃｖａ 突出部分
Ｒ レチクル
Ｓｗ、Ｓｗａ ウエハ側端面
Ｗｆ、Ｗｆａ ウエハ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエハ固定装置および露光装置に関し、特に、半導体装置の製造に用いるウエハ（以下、半導体ウエハともいう。）を、その平坦性を保持しつつウエハ載置部材上に固定する構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体ウエハを固定するウエハ固定装置は、半導体ウエハを処理する種々の半導体処理装置、例えばエッチング装置、成膜装置、露光装置などで用いられており、このような半導体処理装置内に搬入された半導体ウエハを、該半導体処理装置内のウエハ載置部材上に固定する構造を有している。
【０００３】
図６は、一般的なウエハ固定装置として特許文献１に開示の投影露光装置における基板吸着固定装置を説明する図であり、該基板吸着固定装置の断面構造（図６（ａ））、およびそのウエハ載置面の構造（図６（ｂ））を示している。
【０００４】
図６に示すウエハ固定装置２００は、半導体素子や液晶表示素子の製造に用いられる投影露光装置に設けられ、被加工材である半導体ウエハ（基板）を保持固定し、かつ反りを矯正して平面性を保つために真空吸着力を利用する基板吸着保持装置である。
【０００５】
この基板吸着保持装置２００は、半導体ウエハ（基板）を保持固定するウエハチャック（載置台）２０８を備えており、該ウエハチャック２０８は、基板２０１を載置するための載置面２０２と、載置面２０２から裏側へ貫通した３つの貫通穴２０３ａ〜２０３ｃと、これらの貫通穴２０３ａ〜２０３ｃの周囲に沿って載置面上に設けられた第１の縁堤部２０４ａ〜２０４ｃと、載置面２０２の周縁部に形成されている第２の縁堤部２０５により囲まれた領域内であって、該第１の縁堤部２０４ａ〜２０４ｃにより囲まれた領域以外の部分に設けられ、載置される基板２０１を支持する凸部２０６とを有している。
【０００６】
また、この基板吸着保持装置２００はさらに、上記貫通穴２０３ａ〜２０３ｃを通るようにそれぞれ配置された、ウエハ２０１の受渡しを行なうための３本のリフトピン２０９ａ〜２０９ｃ、これらのリフトピン２０９ａ〜２０９ｃを上下動させる上下動機構部２１０と、ウエハチャック２０８を支持するウエハチャック支持部２１２とを備えており、さらに、載置される基板２０１、載置面２０２、第１の縁堤部２０４ａ〜３０４ｃ、第２の縁堤部２０５、および凸部２０６とにより形成される空間内を減圧することにより基板２０１を載置面２０２上に吸着保持するための真空配管系２１１を備えている。
【０００７】
次に動作について説明する。
【０００８】
このような構成の基板吸着保持装置２００では、外部の搬送装置（図示せず）によって被加工物であるウエハ（基板）２０１が、載置面２０２から突き出した状態で待機しているリフトピン２０９上に載置されると、上下動機構部２１０は、リフトピン２０９を下降させ、ウエハチャック２０８上にウエハ２０１を受け渡す。ウエハ２０１がウエハチャック２０８に接触する直前あるいは直後には、真空配管系２１１による真空吸引が開始し、ウエハ２０１はその表面が平坦になるよう載置面２０２上に吸着保持される。
【０００９】
このようにウエハ２０１がウエハチャック２０８上に吸着保持された状態で、該ウエハに対して半導体露光装置による露光転写が行われる。
【００１０】
露光転写の終了後は、上述の基板吸着保持装置へのウエハの搬入とは逆の動作により、ウエハが該基板吸着保持装置から搬出される。
【００１１】
ところが、この特許文献１に開示の一般的な基板吸着保持装置２００では、ウエハ（基板）２０１にその周縁部で浮き上がるような反りが生じている場合、このようなウエハをその周縁部がウエハチャック２０８の載置面２０２に密着するよう吸着保持することが困難であるという問題がある。
【００１２】
また、従来のウエハ固定装置には、特許文献２に開示されているもののように、上記のようなウエハ周縁部での反りに対処可能なものもある。
【００１３】
図７は、従来の他のウエハ固定装置として特許文献２に開示のものを説明する図であり、図７（ａ）及び（ｂ）は、半導体ウエハを固定する動作を可動部の位置変化により示している。
【００１４】
図７に示すウエハ固定装置は、半導体ウエハ１０の載置される平坦な上面を有するプラテン（ウエハ載置部材）２０と、このプラテン２０の中央部に縦方向に形成された部品摺動孔２１に摺動可能に挿入され、半導体ウエハ１０を吸着保持する固定チャック３０と、前記プラテン２０の上面の、半導体ウエハ１０の載置領域の周縁部に配置された弾性力を有するＯリング４０と、該プラテン２０に昇降可能に設けられ、該半導体ウエハ１０の周縁部を該Ｏリング４０の上面上に押圧固定するクランプ部材５０とを有している。
【００１５】
前記プラテン２０には、半導体ウエハ１０の裏面、プラテン２０の上面及びＯリング４０により形成される密閉空間を真空にするために、前記プラテン２０の上面に一端が開口した吸込ダクタ部２２が形成されており、また、半導体ウエハ１０の裏面を冷却させるために前記密閉空間と連結されるガス注入ダクタ部２３及びガス排出ダクタ部２４が形成されている。
【００１６】
このようなウエハ固定装置は、上述したような半導体処理装置の処理チャンバーなどの内部に設けられている。
【００１７】
図８は、上記半導体ウエハ固定装置のクランプ部材を示す平面図である。
【００１８】
このクランプ部材５０は、半導体ウエハ１０の直径より大きい内径を有するリング型の板より形成され、多数の爪部５１が内周面から中心に向かって突出するよう形成されている。なお、図８中、１１は、半導体ウエハ１０に形成されたチップパターン（チップ領域の平面形状）である。
【００１９】
次に動作について説明する。
【００２０】
ウエハ搬入システム（図示せず）により半導体ウエハ１０が半導体処理装置の処理チャンバー内に搬入され、上記プラテン２０の上面に対向する位置に保持されると、前記プラテン２０に設けられている固定チャック３０が上昇して半導体ウエハ１０を吸着する（図７（ａ）参照）。
【００２１】
その後、固定チャック３０が下降することにより半導体ウエハ１０の周縁部下面がＯリング４０の上面と当接し、半導体ウエハ１０はＯリング４０上に載置される。
【００２２】
その後、固定チャック３０は半導体ウエハ１０から離れてさらに下降し、固定チャック３０の上端のキャップ部によって、上記部品摺動孔２１を閉鎖する。
【００２３】
次に、前記クランプ部材５０が下降して半導体ウエハ１０のエッジ（周縁部）の上面を一定圧力で前記Ｏリング４０上面に密着させて半導体ウエハ１０を該プラテン上に押圧固定する。
【００２４】
このように半導体ウエハ１０をプラテン２０上に押圧固定した状態で、この半導体ウエハに対する処理が、半導体処理装置により行われる。
【００２５】
ところで、半導体ウエハに対する処理、例えばプラズマエッチングやスパッタ蒸着などの処理を行う際には、半導体ウエハは加熱されることとなるので、半導体ウエハ１０の処理が行われる表面側とは反対側の裏面を冷却して半導体ウエハの温度が上がり過ぎないように温度調整が行われる。
【００２６】
具体的には、まず、ガス注入ダクタ部２３及びガス排出ダクタ部２４を閉鎖した後、吸込ダクタ部２２を通じて空気を吸い込んで、半導体ウエハ１０の裏面、プラテン２０の上面及びＯリング４０により形成される密閉空間を真空状態にする。
【００２７】
その後、吸込ダクタ部２２を閉鎖し、ガス注入ダクタ部２３から冷却用ガスを該密閉空間に注入し、ガス排出ダクタ部２４により冷却ガスを該密閉空間から排出することによって、半導体ウエハ１０と冷却用ガスとの間で熱交換を行って半導体ウエハを冷却する。なお、上記熱交換ガスとしては主にＮ２ガスを用いる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２８】
【特許文献１】特開平１０−２３３４３３号公報
【特許文献２】特開平９−１８１１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２９】
以上説明したように、特許文献１に開示の従来の一般的なウエハ固定装置（基板吸着固定装置）２００では、ウエハ（基板）２０１にその周縁部で浮き上がるような反りが生じている場合、このようなウエハをその周縁部がウエハチャック２０８の載置面２０２に密着するよう吸着保持することが困難であるという問題がある。
【００３０】
また、上記特許文献２に開示のウエハ固定装置では、上記のようなウエハ周縁部で反りには対処可能できるが、この特許文献２に開示のウエハ固定装置では、半導体ウエハ１０の周縁部をクランパ５０によりＯリング４０上に押圧して固定しているため、ウエハの、Ｏリングより内側の部分の下側は中空になっており、この部分で平坦性を確保できないという課題がある。
【００３１】
また、Ｏリングの磨耗などの状態によっては、このＯリングに押圧して固定されるウエハの高さが、ウエハの表面内で変化するため、クランプ部材がウエハを押える力が変わり、プラテン表面に対するウエハ表面の平坦度が低下する場合もある。
【００３２】
特に、フォトリソグラフィ技術で用いるフォトレジスト膜などを露光する露光装置では、プラテン（ウエハ載置部材）上でのウエハの平坦度が要求されることとなるが、このような露光装置では、ウエハ固定装置によりプラテン上に固定されたウエハ表面の平坦度が低下すると、ウエハＷｆの露光パターンにパターン飛びなどの欠陥部分Ｐ１及びＰ２（図５（ｃ）参照）が生ずることとなり、エッチングマスクとしてのレジスト膜の平面パターンを所望のパターンにすることが不可能となるといった問題が生ずる。
【００３３】
また、クランプ部材がウエハの周縁部の上面を当接することとなるため、ウエハ表面のチップ領域に傷が入るといった問題もある。
【００３４】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、半導体ウエハをウエハ載置部材上に、該ウエハの平坦度を確保しつつウエハ表面を傷つけることなく固定することができるウエハ固定装置及びこのようなウエハ固定装置を用いた露光装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３５】
本発明に係るウエハ固定装置は、ウエハを載置するウエハ載置部材と、該ウエハ載置部材上に該ウエハを押圧固定するクランプ機構とを有するウエハ固定装置であって、該ウエハは、その周縁の側端面が外側に突出するよう形成されており、該クランプ機構は、該ウエハの側端面の外側に突出する突出部分と係合して該ウエハを該ウエハ載置部材に押圧するクランプ部材を有しており、そのことにより上記目的が達成される。
【００３６】
本発明は、上記ウエハ固定装置において、前記ウエハは、その側端面の突出部分の表面形状を、該ウエハの表面に垂直な、該ウエハの中心を含む面内で湾曲した曲面形状としたものであることが好ましい。
【００３７】
本発明は、上記ウエハ固定装置において、前記ウエハは、その側端面の突出部分の表面形状を、該ウエハの表面に垂直な、該ウエハの中心を含む面内で折れ曲がった多角形形状としたものであることが好ましい。
【００３８】
本発明は、上記ウエハ固定装置において、前記クランプ部材は、前記ウエハの突出部分と係合する係合部分の表面形状を、該ウエハの表面に垂直な、該ウエハの中心を含む面内で湾曲した曲面形状としたものであることが好ましい。
【００３９】
本発明は、上記ウエハ固定装置において、前記クランプ部材は、前記ウエハの突出部分と係合する係合部分の全体に均等な押圧力は発生するよう、弾性部材により構成されていることが好ましい。
【００４０】
本発明は、上記ウエハ固定装置において、前記クランプ機構は、該クランプ部材を昇降させる昇降部材を有し、該クランプ部材は該昇降部材に着脱可能の取り付けられていることが好ましい。
【００４１】
本発明は、上記ウエハ固定装置において、前記クランプ部材は、ネジ部材により前記昇降部材に取付られていることが好ましい。
【００４２】
本発明は、上記ウエハ固定装置において、前記クランプ部材は、その表面を、光の反射を防止する反射防止膜により被覆したものであることが好ましい。
【００４３】
本発明は、上記ウエハ固定装置において、前記ウエハ載置部材は、その表面に、該表面上に載置された前記ウエハを吸引して吸着する空気吸入口を形成したものであることが好ましい。
【００４４】
本発明は、上記ウエハ固定装置において、前記ウエハ載置部材は、前記空気吸入口を、該ウエハ載置部材の表面に同心円状に複数形成された環状溝内に形成したものであることが好ましい。
【００４５】
本発明に係る露光装置は、ウエハの表面に形成した感光性材料からなる感光性膜を露光する露光装置であって、該ウエハをウエハ載置部材上に固定するウエハ固定機構と、該ウエハの表面に形成した感光性膜を露光する露光光を発生する光源と、該光源で発生した露光光を該感光性膜上に導く光学系とを有し、該ウエハ固定機構は、上述した本発明によるウエハ固定装置であり、そのことにより上記目的が達成される。
【００４６】
次に作用について説明する。
【００４７】
本発明においては、ウエハをウエハ載置部材上に押圧固定するウエハ固定装置において、該ウエハの側端面の外側に突出する突出部分と係合して該ウエハを該ウエハ載置部材に押圧するクランプ部材を有するので、周縁部が上側に反り返ったウエハを、該周縁部での平坦性を確保しつつ、しかもウエハの表面を傷つける恐れなくウエハ載置部材上に固定することができる。
【００４８】
さらには、クランプ部材の、ウエハエッチ部に当接する係合部分（クランプ部材の周縁側面部）は、ウエハのエッジ部分（ウエハの側面突出部）と同様に円弧状の断面形状を有するので、クランプ部材の円弧状側端部がウエハの円弧状側縁部に当接することとなり、ウエハエッジ部での反り返りの程度が多少変動しても、確実にウエハエッジ部をウエハ載置部材上に押圧固定することが可能となる。
【００４９】
また、ウエハ載置部材の表面には、ウエハを吸着する空気吸入口を形成しているので、ウエハの平坦度を全面で維持することができる。
【００５０】
また、空気吸入口を、ウエハ載置部材の表面に同心円状に複数形成された環状溝内に形成しているので、空気流によるウエハの吸着力をウエハの面内でより均一にすることができる。
【００５１】
これにより、ウエハ上の平坦で有効な部分を最大限にすることができ、また、ウエハの周縁部とウエハ載置部材との接触部分からのダスト発生なども抑制することができる。
【００５２】
また、クランプ部材の表面を、露光光の反射を防止する反射防止膜により被覆しているので、クランプ部材の表面での露光光の不要反射を防止することができる。
【００５３】
この結果、ウエハ外周部のフォーカスずれによるパターン飛びを改善して、良好な露光状態を実現できる。
【発明の効果】
【００５４】
以上のように、本発明によれば、ウエハをウエハ載置部材上に押圧固定するウエハ固定装置において、該ウエハの側端面の外側に突出する突出部分と係合して該ウエハを該ウエハ載置部材に押圧するクランプ部材を有するので、半導体ウエハをウエハ載置部材上に、該ウエハの平坦度を確保しつつウエハ表面を傷つけることなく固定することができるウエハ固定装置及びこのようなウエハ固定装置を用いた露光装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】図１は、本発明の実施形態１による露光装置を概念的に説明する図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態１による露光装置で用いているウエハ固定装置を説明する図であり、図２（ａ）は、ウエハ固定装置の全体構成を模式的に示す断面図であり、図２（ｂ）は、該ウエハ固定装置を構成するウエハ載置部材を示す平面図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態１によるウエハ固定装置のクランプ部材の平面形状を説明する図であり、図３（ａ）は、内周縁の全体によりウエハを押圧する平面リング形状のクランプ部材を示し、図３（ｂ）は、内周縁の数箇所でウエハを押圧するクランプ部材を示している。
【図４】図４は、本発明の実施形態１によるウエハ固定装置を説明する図であり、図４（ａ）は、クランプ部材が、側端部の断面形状が半円形状であるウエハをクランプする状態を示し、図４（ｂ）は、クランプ部材が、側端部の断面形状が多角形形状であるウエハをクランプする状態を示している。
【図５】図５は、本発明の実施形態１によるウエハ固定装置の作用効果を説明する図であり、側端部の反りのないウエハをクランプする場合（図５（ａ））、側端部の反りのあるウエハをクランプする場合（図５（ｂ））、レジスト膜の不良な露光パターン（図５（ｃ））、レジスト膜が良好に露光された状態（図５（ｄ））を示している。
【図６】図６は、従来のウエハ固定装置として特許文献１に開示の基板吸着固定装置を説明する図であり、該基板吸着固定装置の断面構造（図６（ａ））、およびそのウエハ載置面の構造（図６（ｂ））を示している。
【図７】図７は、従来の他のウエハ固定装置として特許文献２に開示のものを説明する図であり、図７（ａ）及び図７（ｂ）は、半導体ウエハを固定する動作を可動部の位置変化により示している。
【図８】図８は、従来の半導体ウェーハ固定装置のクランプ部材を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００５７】
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１による露光装置を概念的に説明する図である。
【００５８】
図１に示す露光装置１は、ウエハＷｆの表面に形成した感光性材料からなる感光性膜、例えばレジスト膜（図示せず）を露光する露光装置である。この露光装置１は、該ウエハをウエハ載置部材上に固定するウエハ固定機構３と、該ウエハの表面に形成した感光性膜を露光する露光光を発生する光源１１と、該光源１１で発生した露光光を前記感光性膜上に導く光学系２とを有している。なお、図１では、ウエハ固定機構３における、可動部及び固定部を含むステージ部分１００を概念的に示している。
【００５９】
ここで、光学系２は、絞り部材１２、該絞り部材１２を通過した光をレチクルＲ上に集光する第１の集光レンズ１３と、該レチクルＲと通過した光を、ウエハ固定機構３上に固定されたウエハＷｆ上に集光する第２の集光レンズ１４とを有している。
【００６０】
図２は上記ウエハ固定機構としてのウエハ固定装置を説明する図であり、図２（ａ）は、該ウエハ固定装置を模式的に示す断面図であり、図２（ｂ）は、該ウエハ固定装置を構成するウエハ載置部材を示す平面図である。
【００６１】
このウエハ固定装置３は、ウエハをクランプして押圧固定するものであり、ウエハＷｆ１を載置するウエハ載置部材１１１と、該ウエハ載置部材１１１上に該ウエハを押圧固定するクランプ機構１２０とを有している。
【００６２】
ここで、該ウエハＷｆは、図４（ａ）に示すように、その周縁の側端面Ｓｗが外側に突出するよう形成されている。つまり、このウエハＷｆは、その側端面の突出部分Ｃｖの表面形状を、該ウエハの表面に垂直な、該ウエハの中心を含む面内で湾曲した曲面形状としたものである。
【００６３】
なお、ウエハ側面の突出部分の形状は、図４（ａ）に示すように湾曲した形状に限定されるものではない。例えば、図４（ｂ）に示すウエハＷｆａでは、その側端面Ｓｗａの突出部分Ｃｖａの表面形状は、該ウエハの表面に垂直な、該ウエハの中心を含む面内で折れ曲がった多角形形状となっており、このようなウエハの側端面の形状は図４（ｂ）に示す多角形形状でもよい。
【００６４】
そして、該クランプ機構１２０は、該ウエハＷｆの側端面の外側に突出する突出部分Ｃｖと係合して該ウエハを該ウエハ載置部材に押圧するクランプ部材１２３を有している。
【００６５】
このクランプ部材１２３は、例えば、セラミックなどの絶縁性部材により構成することができるが、ウエハの突出部分Ｃｖ１と係合する係合部分１２３ａの全体に均等な押圧力が発生するよう、弾性部材により構成してもよい。
【００６６】
また、上記クランプ機構１２０は、該クランプ部材１２３を昇降させる昇降部材１２２を有し、該クランプ部材１２３は、該昇降部材１２２に着脱可能となるようネジ部材１２２ａにより取付られている。ただし、クランプ部材１２３は昇降部材１２２に溶接などにより固着されていてもよい。また、この昇降部材１２２は、ウエハ載置部材１１１に取り付けられた昇降駆動装置１２１に、この装置により昇降可能となるよう支持されている。
【００６７】
なお、クランプ部材１２３は、その表面を、露光光の反射を防止する反射防止膜により被覆した構造とすることが好ましい。
【００６８】
また、上記ウエハ載置部材１１１は、図２（ｂ）に示す平面円形形状を有しており、上記昇降駆動装置１２１は、このウエハ載置部材１１１の外周側面に、１２０度の角度の間隔を隔てて取り付けられている。
【００６９】
ただし、隣接する昇降部材１２２の間隔は、ウエハの直径以上の広さに設定し、ウエハを、隣接する昇降部材１２２の間を通してウエハ載置部材１１１上に搬入可能な構造としている。
【００７０】
なお、ウエハをウエハ固定装置の外部からウエハ載置部材１１１上に搬入するための構造は、ウエハを、隣接する昇降部材１２２の間を通してウエハ載置部材１１１に搬入可能な構造に限定されるものではない。例えば、リング状クランプ部材１２３あるいは１３３（図３（ａ）あるいは（ｂ）参照）を、中央部分で２分割可能な構造として、ウエハをウエハ固定装置の外部からウエハ載置部材１１１上に搬入する際には、リング状クランプ部材を２分割して、ウエハをウエハ載置部材１１１上に搬入する経路を形成するようにしてもよい。
【００７１】
前記ウエハ載置部材１１１の表面には、該表面上に載置された前記ウエハを吸引して吸着するための空気吸入口１１２ａが形成されている。この空気吸入口１１２ａは、図２（ａ）に示すように、該ウエハ載置部材１１１の表面に同心円状に複数形成された吸着溝１１２の底面部に形成することが好ましい。
【００７２】
また、図３は、上記クランプ部材１２３の平面形状を示しており、このクランプ部材１２３は、図３（ａ）に示すようにリング状形状を有しており、その内径は、ウエハの直径より若干小さく、図４（ａ）に示すように、ウエハの中心とリング状クランプ部材の中心とを一致させたとき、ウエハＷｆの側面の突出部分Ｃｖが、クランプ部材１２３の内周側縁部である係合部分１２３ａと、ウエハのオリフラ部を除く全周にわたって当接する構造となっている。
【００７３】
ここで、ウエハ載置部材１１１は、上記空気吸入口１１２ａに連結された複数系統の空気吸引経路１１３が形成されており、また、その中心部には、ウエハの受け渡しの際にウエハを昇降させる昇降ロッド１０４ｃを配置する挿通孔１１４が形成されており、該昇降ロッド１０４ｃの下端は、駆動機構（図示せず）により昇降する昇降プレート１０４ｂに取り付けられている。
【００７４】
さらに、上記ウエハ載置部材１１１は、第１の可動台１０４上に３つの支持ロッド１０４ａにより３点で支持されている。つまり、上記ウエハ載置部材１１１は、図２（ｂ）に示すように平面円形形状を有しており、上記３つの支持ロッド１０４ａは、このウエハ載置部材１１１の裏面側の外周縁近傍部に１２０度の角度を隔てて配置されている。
【００７５】
従って、３つの支持ロッド１０４ａの高さを独立して調整することで、光源１１からの露光光の光軸に対するウエハ表面の角度を調整可能となっている。
【００７６】
さらに、上記第１の可動台１０４は、第２の可動台１０３上に、該第２の可動台１０３に対してＸ方向（図２の紙面の左右方向）及びＹ方向（図２の紙面の奥行き方向）に移動可能に支持されており、この第２の可動台１０３は、第３の可動台１０２上に昇降ピン１０２ａにより上下移動可能に支持されている。この第２の可動台１０３の上下動により、ウエハの位置を、露光光の焦点位置がウエハ表面上にくるよう調整することができる。
【００７７】
また、第３の可動台１０２は、露光装置１の本体の固定部材１０１に対して水平面内で移動可能に保持され、ウエハ固定装置１２０を、光源から露光光によりウエハ上のチップ領域が順次露光されるよう移動させるステッパーとして機能を有している。
【００７８】
また、図３（ｂ）に示すクランプ部材１３３は、図３（ａ）に示すクランプ部材１２３の平面形状とは異なる平面形状を有している。
【００７９】
つまり、このクランプ部材１３３は、リング状形状を有し、その内径がウエハの直径より若干大きい構造の本体部１３３ａと、このリング状の本体部１３３ａからその内周側に延びるクランプ片１３３ｂとを有し、該クランプ片の先端によりウエハＷｆをウエハ載置部材上に押圧固定する構造となっている。
【００８０】
次に、動作について説明する。
【００８１】
このような構成の露光装置１では、感光性材料膜（レジスト膜）が形成されたウエハＷｆが搬入されると、該ウエハＷｆは、ウエハ固定機構としてのウエハ固定装置３により固定される。
【００８２】
つまり、図２（ａ）に示すように、昇降ロッド１０４ｃがウエハ載置部材１１１の表面より突出した状態で、ウエハ（図１参照）がこの昇降ロッド１０４ｃ上に載置され、該昇降ロッド１０４ｃが昇降プレート１０４ｂの下降とともに下降することで、ウエハ固定装置３のウエハ載置部材１１１上にウエハは載置される。このとき、ウエハＷｆは、ウエハ載置部材１１１の表面に設けられている空気吸入口１１２ａに吸入される空気流によりウエハ載置部材１１１の表面に吸着固定される。
【００８３】
その後、昇降駆動装置１２１が昇降部材１２２を下降させると、昇降部材１２２に取付られているクランプ部材１２３の係合部分（内周側縁部）１２３ａが図４（ａ）に示すようにウエハＷｆの側面の突出部分Ｃｖに当接し、所定の押圧力により該クランプ部材１２３がウエハＷｆをウエハ載置部材１１１に押圧固定する。
【００８４】
このとき、クランプ部材１２３を弾性部材により構成している場合には、クランプ部材１２３は、ウエハの周縁部をその全周に渡って均一な押圧力で押圧することとなる。
【００８５】
これにより、図５（ｂ）に示すように、ウエハの周縁部で反りが生じている場合でも、図５（ａ）に示すように、側端部の反りのないウエハをクランプする場合と同様に、ウエハの周縁部がウエハ載置部材の表面に密着固定されることとなる。
【００８６】
このようにウエハがウエハ固定装置３により固定された状態で、支持ロッド１０４ａの高さが、該ウエハ表面が光学系からの露光光の光軸に対して所定の角度、例えば、垂直になるよう調整される。
【００８７】
さらに、第１の可動台１０４の水平面内での移動により、レチクルＲを透過した露光パターンの、各チップ領域に対する位置合わせが行われ、第２の可動台１０３の昇降動作により、露光光の焦点位置がウエハ表面上にくるようウエハ載置部材の高さ方向の調整が行われる。
【００８８】
そして、このように露光光の光学系に対するウエハの角度及び位置が調整された後、ウエハＷｆのチップ領域Ｃｈ毎にレジスト膜の露光が行われる。
【００８９】
このとき、第３の可動台１０２は、ウエハ固定装置１２０を、光源から露光光によりウエハ上のチップ領域が順次露光されるよう移動させるステッパーとして機能する。
【００９０】
このようにしてウエハＷｆのチップ領域に対する露光処理が完了すると、昇降駆動装置１２１が昇降部材１２２を上昇させることにより、昇降部材１２２に取付られているクランプ部材１２３の係合部分（内周側縁部）１２３ａが、ウエハＷｆの側面の突出部分Ｃｖから離間し、該クランプ部材１２３によるウエハＷｆの押圧固定が解除される。また、ウエハの空気吸引口への空気流による吸着動作が停止して、ウエハ載置部材１１１に対するウエハの吸着が解除される。さらに、昇降ロッド１０４ｃが上昇すると、ウエハがこの昇降ロッド１０４ｃによりウエハ載置面から持ち上げられ、この状態で、図示しない搬送装置の搬送アームにより、ウエハは、昇降ロッド１０４ｃから取り去られて、次工程の半導体処理装置、例えばエッチング装置などに処理チャンバーへ搬送される。
【００９１】
このような構成の本実施形態１による露光装置１では、ウエハＷｆをウエハ載置部材１１１上に押圧固定するウエハ固定装置３を備え、該ウエハ固定装置３を、該ウエハの側端面の外側に突出する突出部分Ｃｖと係合して該ウエハＷｆを該ウエハ載置部材１１１に押圧するクランプ部材１２３を有する構造としたので、周縁部が上側に反り返ったウエハＷｆを、該周縁部での平坦性を確保しつつ、しかもウエハの表面を傷つける恐れなくウエハ載置部材上に固定することができる。
【００９２】
さらには、クランプ部材１２３の、ウエハエッチ部に当接する係合部分（クランプ部材の周縁側面部）１２３ａは、ウエハのエッジ部分（ウエハの側面突出部）Ｃｖと同様に円弧状の断面形状を有するので、クランプ部材の円弧状側端部がウエハの円弧状側縁部に当接することとなり、ウエハエッジ部での反り返りの程度が多少ばらついても、確実にウエハエッジ部Ｃｖをウエハ載置部材１１１上に押圧固定することが可能となる。
【００９３】
また、本実施形態では、ウエハ載置部材１１１の表面には、ウエハを吸着する空気吸入口１１２ａを形成しているので、ウエハの平坦度を全面で維持することができる。
【００９４】
また、空気吸入口１１２ａを、ウエハ載置部材１１１の表面に同心円状に複数形成された吸着溝１１２内に形成しているので、空気流によるウエハの吸着力をウエハの面内でより均一にすることができる。
【００９５】
これにより、ウエハ上の平坦で有効な部分を最大限にすることができ、また、ウエハの周縁部とウエハ載置部材との接触部分からのダスト発生なども抑制することができる。
【００９６】
また、クランプ部材の表面を、露光光の反射を防止する反射防止膜により被覆しているので、クランプ部材の表面での露光光の不要反射を防止することができる。
【００９７】
この結果、ウエハ外周部のフォーカスずれによるパターン飛びＰ１及びＰ２（図５（ｃ））を改善して、良好な露光状態（図５（ｄ））を実現できる。
【００９８】
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明は、ウエハ固定装置および露光装置の分野において、半導体ウエハをウエハ載置部材上に、該ウエハの平坦度を確保しつつウエハ表面を傷つけることなく固定することができるウエハ固定装置及びこのようなウエハ固定装置を用いた露光装置を提供することができる。
【符号の説明】
【０１００】
１ 露光装置
２ 光学系
３ ウエハ固定装置（ウエハ固定機構）
１１ 光源
１２ 絞り部材
１３ 第１の集光レンズ
１４ 第２の集光レンズ
１０２ 第３の可動台
１０３ 第２の可動台
１０４ 第１の可動台
１０４ａ 支持ロッド
１０４ｂ 昇降プレート
１０４ｃ 昇降ロッド
１１１ ウエハ載置部材
１１２ 吸着溝
１１２ａ 空気吸入口
１１４ 部品摺動孔
１２０ クランプ機構
１２１ 昇降駆動装置
１２２ 昇降部材
１２２ａ ネジ部材
１２３、１３３ クランプ部材
１３３ａ クランプ部材本体部
１３３ｂ クランプ片
Ｃｖ、Ｃｖａ 突出部分
Ｒ レチクル
Ｓｗ、Ｓｗａ ウエハ側端面
Ｗｆ、Ｗｆａ ウエハ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハを載置するウエハ載置部材と、該ウエハ載置部材上に該ウエハを押圧固定するクランプ機構とを有するウエハ固定装置であって、
該ウエハは、その周縁の側端面が外側に突出するよう形成されており、
該クランプ機構は、該ウエハの側端面の外側に突出する突出部分と係合して該ウエハを該ウエハ載置部材に押圧するクランプ部材を有しているウエハ固定装置。
【請求項２】
請求項１に記載のウエハ固定装置において、
前記ウエハは、その側端面の突出部分の表面形状を、該ウエハの表面に垂直な、該ウエハの中心を含む面内で湾曲した曲面形状としたものである、ウエハ固定装置。
【請求項３】
請求項１に記載のウエハ固定装置において、
前記ウエハは、その側端面の突出部分の表面形状を、該ウエハの表面に垂直な、該ウエハの中心を含む面内で折れ曲がった多角形形状としたものである、ウエハ固定装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載のウエハ固定装置において、
前記クランプ部材は、前記ウエハの突出部分と係合する係合部分の表面形状を、該ウエハの表面に垂直な、該ウエハの中心を含む面内で湾曲した曲面形状としたものである、ウエハ固定装置。
【請求項５】
請求項１に記載のウエハ固定装置において、
前記クランプ部材は、前記ウエハの突出部分と係合する係合部分の全体に均等な押圧力が発生するよう、弾性部材により構成されている、ウエハ固定装置。
【請求項６】
請求項１に記載のウエハ固定装置において、
前記クランプ機構は、
該クランプ部材を昇降させる昇降部材を有し、
該クランプ部材は、該昇降部材に着脱可能の取り付けられている、ウエハ固定装置。
【請求項７】
請求項６に記載のウエハ固定装置において、
前記クランプ部材は、ネジ部材により前記昇降部材に取付られている、ウエハ固定装置。
【請求項８】
請求項１に記載のウエハ固定装置において、
前記クランプ部材は、その表面を、光の反射を防止する反射防止膜により被覆したものである、ウエハ固定装置。
【請求項９】
請求項１に記載のウエハ固定装置において、
前記ウエハ載置部材は、その表面に、該表面上に載置された前記ウエハを吸引して吸着する空気吸入口を形成したものである、ウエハ固定装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のウエハ固定装置において、
前記ウエハ載置部材は、前記空気吸入口を、該ウエハ載置部材の表面に同心円状に複数形成された環状溝内に形成したものである、ウエハ固定装置。
【請求項１１】
ウエハの表面に形成した感光性材料からなる感光性膜を露光する露光装置であって、
該ウエハをウエハ載置部材上に固定するウエハ固定機構と、
該ウエハの表面に形成した感光性膜を露光する露光光を発生する光源と、
該光源で発生した露光光を該感光性膜上に導く光学系とを有し、
該ウエハ固定機構は、請求項１に記載のウエハ固定装置である、露光装置。
【請求項１】
ウエハを載置するウエハ載置部材と、該ウエハ載置部材上に該ウエハを押圧固定するクランプ機構とを有するウエハ固定装置であって、
該ウエハは、その周縁の側端面が外側に突出するよう形成されており、
該クランプ機構は、該ウエハの側端面の外側に突出する突出部分と係合して該ウエハを該ウエハ載置部材に押圧するクランプ部材を有しているウエハ固定装置。
【請求項２】
請求項１に記載のウエハ固定装置において、
前記ウエハは、その側端面の突出部分の表面形状を、該ウエハの表面に垂直な、該ウエハの中心を含む面内で湾曲した曲面形状としたものである、ウエハ固定装置。
【請求項３】
請求項１に記載のウエハ固定装置において、
前記ウエハは、その側端面の突出部分の表面形状を、該ウエハの表面に垂直な、該ウエハの中心を含む面内で折れ曲がった多角形形状としたものである、ウエハ固定装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載のウエハ固定装置において、
前記クランプ部材は、前記ウエハの突出部分と係合する係合部分の表面形状を、該ウエハの表面に垂直な、該ウエハの中心を含む面内で湾曲した曲面形状としたものである、ウエハ固定装置。
【請求項５】
請求項１に記載のウエハ固定装置において、
前記クランプ部材は、前記ウエハの突出部分と係合する係合部分の全体に均等な押圧力が発生するよう、弾性部材により構成されている、ウエハ固定装置。
【請求項６】
請求項１に記載のウエハ固定装置において、
前記クランプ機構は、
該クランプ部材を昇降させる昇降部材を有し、
該クランプ部材は、該昇降部材に着脱可能の取り付けられている、ウエハ固定装置。
【請求項７】
請求項６に記載のウエハ固定装置において、
前記クランプ部材は、ネジ部材により前記昇降部材に取付られている、ウエハ固定装置。
【請求項８】
請求項１に記載のウエハ固定装置において、
前記クランプ部材は、その表面を、光の反射を防止する反射防止膜により被覆したものである、ウエハ固定装置。
【請求項９】
請求項１に記載のウエハ固定装置において、
前記ウエハ載置部材は、その表面に、該表面上に載置された前記ウエハを吸引して吸着する空気吸入口を形成したものである、ウエハ固定装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のウエハ固定装置において、
前記ウエハ載置部材は、前記空気吸入口を、該ウエハ載置部材の表面に同心円状に複数形成された環状溝内に形成したものである、ウエハ固定装置。
【請求項１１】
ウエハの表面に形成した感光性材料からなる感光性膜を露光する露光装置であって、
該ウエハをウエハ載置部材上に固定するウエハ固定機構と、
該ウエハの表面に形成した感光性膜を露光する露光光を発生する光源と、
該光源で発生した露光光を該感光性膜上に導く光学系とを有し、
該ウエハ固定機構は、請求項１に記載のウエハ固定装置である、露光装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１４６７１０（Ｐ２０１２−１４６７１０Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５６０（Ｐ２０１１−１５６０）
【出願日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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