JP2004103799A

JP2004103799A - Substrate holding unit, apparatus and method for manufacturing device

Info

Publication number: JP2004103799A
Application number: JP2002263131A
Authority: JP
Inventors: Shin Matsui; 松井　紳
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-09-09
Filing date: 2002-09-09
Publication date: 2004-04-02

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a substrate holding unit which is suitable for use in a vacuum environment or a reduced pressure environment and in which the maintenance is easy. <P>SOLUTION: The substrate holding unit includes a plate 2 for supporting the substrate 3, a base member 1 for supporting the plate 2, and a magnetic fixing mechanism 9 for fixing the plate 2 on the member 1 with a magnetic force. The plate 2 can be removed from the member 1. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板を保持する基板保持装置及び該装置を含むデバイス製造装置、並びにデバイス製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子の微細化が進むにつれ、ウエハ等の半導体基板の裏面への異物の付着、あるいはウエハチャックの汚染等によって、半導体基板に欠陥が発生し、生産性を著しく低下させるようになった。この為、半導体製造工程では、半導体基板の裏面への異物の付着を防止するために、基板側では、バックリンスと呼ばれる洗浄を行うなどの対策を講じ、製造装置側では、チャックの形状や材質等を改良して、異物が付着するのを防止する方策をとってきた。しかし、搬送時に半導体基板の裏面をハンドリングすることから、完全な防止策は見つかっていないのが現状である。
【０００３】
現在、半導体製造工程では、定期的（あるいは不定期の場合もある）にメンテナンス作業者が基板保持手段（ウエハチャック）を手作業で装置から取り外して、クリーニング作業を実施している。このような作業は装置の生産性低下の要因の一つであり、基板保持手段を簡単に脱着できる機構が求められている。このような問題点に関連して、特開２００１−３２６２７０号公報には、基板保持手段（ウエハチャック）を容易に脱着できる方法が開示されている。
【０００４】
図１２は、従来の半導体製造装置の基板保持装置（ウエハチャック）の構成を示す断面図である。また、図１３は、図１２に示す基板保持装置を部品毎に分解して表わしたウエハチャック構成図である。
【０００５】
この基板保持装置は、半導体基板（ウエハ）にレチクル上の回路パターンを順次転写するためのウエハステージ上に保持されている。ここで、ウエハステージは、駆動機構によってＸＹＺ並進方向及びＸＹＺ軸周りの回転方向に位置決めされる。なお、図１２では、基板保持装置以外の機能については省略してある。
【０００６】
ベース部材１は、不図示のウエハステージ上に固定される。ベース部材１の内部には、部材温度を一定に維持するための温調流路６が形成されている。露光時は、駆動機構からの熱などによりベース部材１の温度が上昇するので、温調流路６に温調媒体が流される。温調媒体としては、例えば純水やオイル等の冷却液が用いられる。
【０００７】
ベース部材１上には、ウエハ３を保持するプレート（チャック）２が保持されている。プレート２のクリーニング時は、プレート２のみを取り外すことができる。
【０００８】
プレート２は、プレート吸着機構４によってベース部材１とプレート２との間隙が負圧にすることによってベース部材１上に真空吸着される。
【０００９】
ウエハ３は、ウエハ吸着機構５によってプレート２に真空吸着される。ウエハ吸着機構５の真空吸着用の溝は、ベース部材１に配設されている。また、ウエハ吸着機構５の吸引孔は、ベース部材１及びプレート２を貫通して形成されている。ここで、プレート２は、プレート２に設けられる吸引孔とベース部材１に設けられた吸引孔とが合うように、ベース部材１上に位置決めされる。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−３２６２７０号公報
【発明が解決しようとする課題】
近年、半導体装置の回路パターンの微細化に伴い、光源として、エキシマレーザより波長の短いＸ線、縮小Ｘ線の使用が検討されている。Ｘ線や縮小Ｘ線を使用した露光装置は、低真空あるいは高真空雰囲気で露光を行うため、基板（ウエハ）を真空内に配置する必要がある。
【００１１】
基板保持装置を真空内で使用する場合、従来の吸着手段として一般的に使用されていた真空吸着方式を使用することができない。
【００１２】
真空吸着方式の代わりとしては、例えば、静電吸着方式等を選択肢として挙げることができるが、静電吸着方式の場合、静電チャックからの発熱による静電チャックの熱ひずみを防止するために静電チャックを冷却する必要がる。また、同時に静電チャックからの発熱を低減する必要もある。
【００１３】
更に、ウエハ自体を吸着するプレート２は比較的軽量なので静電チャックを使用しても吸着のための発熱は比較的小さいが、プレート２をベース部材１に吸着することに関しては、プレート２の重量が大きいために、より高い吸着力が必要になる。高い吸着力を発生するためには、必然的に発熱が大きくなり、冷却機構により除去できない熱により基板保持機構の熱ひずみが大きくなる。
【００１４】
もちろん、このような発熱を全て除去する冷却機構を設計することも考えられるが、材質や構成等が制限され、設計の自由度を低下させる。
【００１５】
また、ウエハをプレートに静電吸着する方式として双極式を採用する場合、プレート内部の２つの電極間に直流電力を印加することにより電気力線を形成して、ウエハとプレートとの間に静電吸引力を発生させる。そのためには、電極には露光装置本体の高圧電源から電線を介して電圧が供給される。
【００１６】
しかしながら、プレートの自動搬送を行う際に、この電線を引き連れて搬送することは困難である。
【００１７】
本発明は、上記の課題認識を契機としてなされたものであり、真空環境下又は減圧環境下での使用に好適でメンテナンスが容易な基板保持装置及びその応用装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面は、基板を保持する基板保持装置に係り、該装置は、基板を支持するプレートと、前記プレートを支持するベース部材と、前記プレートを前記ベース部材上に磁力により固定する磁力式固定機構とを備え、前記プレートは、前記ベース部材から取り外し可能であることを特徴とする。
【００１９】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記磁力式固定機構は、前記プレートに取り付けられた第１要素と、前記ベース部材に取り付けられた第２要素とを含み、前記第１要素と前記第２要素は、磁力により引き合うことが好ましい。
【００２０】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記第１要素及び前記第２要素の少なくとも一方は、磁石を含むことが好ましい。或いは、前記第１要素及び前記第２要素の少なくとも一方は、磁界を発生するコイルを含むことが好ましい。或いは、前記第１要素は、磁性体及び永久磁石の少なくとも一方を含み、前記第２要素は、磁性体及び永久磁石の少なくとも一方とコイルとを含むことが好ましい。或いは、前記第１要素は、磁性体及び永久磁石の少なくとも一方とコイルとを含み、前記第２要素は、磁性体及び永久磁石の少なくとも一方を含むことが好ましい。
【００２１】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記第１要素及び前記第２要素の少なくとも一方は、コイルを含み、また、前記第１要素及び前記第２要素の少なくとも一方は、永久磁石を含み、前記第１要素及び前記第２要素は、前記コイルに電流を流した状態で前記第１要素と前記第２要素との吸引力が相対的に弱くなり、前記コイルに電流を流していない状態で前記第１要素と前記第２要素との吸引力が相対的に強くなることが好ましい。
【００２２】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記プレートが前記ベース部材上に固定された状態で、前記第１要素と前記第２要素とが接触しないように、前記第１要素及び前記第２要素が配置されていることが好ましい。ここで、別の観点から見ると、前記プレートが前記ベース部材上に固定された状態で、前記第１要素と前記第２要素とが接触するように、前記第１要素及び前記第２要素が配置されていてもよい。
【００２３】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記ベース部材は、前記プレートが前記ベース部材上に固定されたときに前記プレートと接触するリング部を有することが好ましい。或いは、前記ベース部材は、前記プレートが前記ベース部材上に固定されたときに前記プレートと接触するピン群を有することが好ましい。
【００２４】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記プレートは、基板を静電吸着するための電極を含む静電吸着機構を有することが好ましい。ここで、前記静電吸着機構は、例えば双極式であることが好ましい。
【００２５】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記プレートは、前記電極に電気的に接続された第１電気接点を有し、前記ベース部材は、前記プレートが前記ベース部材上に固定された状態で前記第１電気接点に電気的に接続される第２電気接点を有し、前記電極には、前記第１電気接点及び前記第２電気接点を介して電圧が供給されることが好ましい。ここで、該装置は、前記第１電気接点と前記第２電気接点を磁力により接触させる永久磁石又は電磁石を更に備えることが好ましい。
【００２６】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記磁力式固定機構と前記静電吸着機構は、独立して制御されることが好ましい。
【００２７】
本発明の好適な実施の形態によれば、該装置は、前記ベース部材を温調する温調機構を更に備えることが好ましい。ここで、前記温調機構は、前記ベース部材内に配置された温調媒体を流すための流路を有することが好ましい。
【００２８】
本発明の好適な実施の形態によれば、該装置は、前記ベース部材と前記プレートとの間の隙間に流体を充填する流体充填機構を更に備えることが好ましい。
【００２９】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記プレートは、磁力により前記ベース部材上に固定されることにより平面性が矯正されることが好ましい。
【００３０】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記プレート及び／又はベース部材は、セラミックを含んで構成されることが好ましい。
【００３１】
本発明の第２の側面は、上記の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を処理するように構成されたことを特徴とするデバイス製造装置に関する。
【００３２】
本発明の好適な実施の形態によれば、該装置は、前記プレートを前記ベース部材上から取り外して搬送する搬送機構を更に備えることが好ましい。
【００３３】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記デバイス製造装置は、真空環境下又は減圧環境下で基板を処理するように構成されることができる。
【００３４】
本発明の好適な応用例によれば、該装置は、前記基板保持装置によって保持された基板にパターンを投影する投影光学系を更に備え、露光装置として構成され得る。
【００３５】
本発明の第３の側面は、デバイス製造方法に係り、上記の露光装置によって基板にパターンを転写する工程と、前記基板を現像する工程とを含むことを特徴とする。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００３７】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る基板保持装置（ウエハチャック）の構成を示す断面図である。また、図２は、図１に示す基板保持装置を部品毎に分解して表わした図である。この基板保持装置は、真空環境下又は減圧環境下での使用に好適であり、また、Ｘ線露光装置又は縮小Ｘ線露光装置等の露光装置に代表される各種のデバイス製造装置等の構成部品として好適である。
【００３８】
例えば、本発明の好適な実施の形態の基板保持装置１００は、半導体基板（ウエハ）にレチクル上の回路パターンを順次転写するためのウエハステージに保持されうる。ウエハステージは、例えば、駆動機構（例えば、リニアモータ）によってＸＹＺ並進方向及びＸＹＺ軸周りの回転方向に位置決めされうる。
【００３９】
ベース部材１は、例えば露光装置のウエハステージ上に固定される。ベース部材１の内部には、部材温度を一定に維持する温調用の温調流路６が形成されている。露光時は、駆動機構（例えば、リニアモータ）からの熱などによりベース部材１の温度が上昇するので、温調流路６に温調媒体が流される。温調媒体としては、例えば純水やオイル等の冷却液が用いられる。
【００４０】
ベース部材１上には、ウエハ３を保持するプレート２が着脱可能に保持（固定）される。プレート２のクリーニング等のメンテナンス時は、プレート２のみを取り外すことができる。
【００４１】
プレート２は、プレート固定機構としての磁力式固定機構９によってベース部材１とプレート２との間に磁気吸引力を作用させることにより、ベース部材１上に磁気的に固定される。
【００４２】
ウエハ３は、静電吸着機構１０によりプレート２上に静電吸着される。静電吸着機構１０は、静電吸着力を発生させるための電極１１を有する。静電吸着機構１０は、双極式で構成されてもよいし、単極式で構成されてもよい。電極１１への電圧供給に関する構成については後述する。
【００４３】
プレート２がベース部材１上に磁力により固定された状態で、プレート２とベース部材との間には１又は複数の密閉空間１８ａが構成される。密閉空間１８ａには、流体充填流路１８を通して流体（例えば、気体、液体）が充填される。流体充填流路１８には、流体の供給源（不図示）が接続され、これらにより流体充填機構が構成される。プレート２とベース部材１の間の密閉空間１８ａに流体を充填することにより、該流体の熱伝導を利用してプレート２を温調することができる。すなわち、この実施の形態によれば、温調流路６に温調冷媒を流すことにより、ベース部材１の温調とともに、流体の熱伝達を利用してプレート２を温調することができる。
【００４４】
このように、プレート２とベース部材１との間に流体を充填することは、基板保持装置１００を真空環境下又は減圧環境下で使用する場合に特に有用である。これは、真空環境下又は減圧環境下では、プレート２とベース部材１との間に隙間があると、該隙間では熱が伝達されないからである。　プレート２を取り外す際において、流体の拡散が問題になる場合には、事前に密閉空間１８ａ内の流体を回収することが好ましい。この回収は、典型的には、流体充填流路１８を通して行うことができる。
【００４５】
図３は、図１の磁力式固定機構９の詳細な構成例を示す断面図である。プレート２には、磁性体で構成された第１要素９ａが配設され、ベース部材１には、コイルと永久磁石で構成された第２要素（コイル部）９ｂが配置されている。ここで、第１要素９ａを永久磁石で構成し、第２要素９ｂをコイルと磁性体で構成してもよい。また、第１要素９ａをベース部材１側に設け、第２要素９ｂをプレート２側に設けてもよい。
【００４６】
プレート２をベース部材１に磁力により固定する際は、第２要素９ｂのコイルに電流を流さない状態で第２要素９ｂの永久磁石（又は、第１要素９ａを永久磁石で構成する場合には、第１要素９ａの永久磁石）により第１、第２要素９ａ、９ｂ間に吸引力を発生させ、非吸着時には、第２要素９ｂのコイルに電流を流すことにより、吸引力（永久磁石が発生する磁界による吸引力）を打ち消すことで非吸引の状態とすることが好ましい。
【００４７】
もちろん、吸引時にコイルに電流を流す構成も可能であるが、この場合、コイルが常時発熱することになり、これがプレート２の熱ひずみを引き起こすので、これを防止のための冷却負荷が増すことになる。
【００４８】
プレート２の表面には、ウエハ３を保持する際の設置部（設置面）としてのウエハ設置用リング７が設けられている。ウエハ３は、ウエハ設置用リング７によって支持され、静電吸着力でプレート２（ウエハ接地用リング７）の平面に矯正される。
【００４９】
ベース部材１の表面には、ベース部材１上にプレート２を磁力により固定する際の設置部（接地面）ととてのプレート設置用リング８が設けられている。プレート２は、プレート設置用リング８によって支持され、磁力によりベース部材１（プレート接地用リング８）の平面に矯正される。
【００５０】
この実施の形態では、接触面積を小さくしてウエハとプレート２との間、プレート２とベース部材１との間に異物がかみ込まれることを回避するため、それぞれの設置部（ウエハ設置用リング７、プレート設置用リング８）をリング形状の凸部としている。しかしながら、接地部はリング状のものに限らず、例えばピン状（ピンアレイ状）の突起であっても良い。また、一方の接地部をピン状にし、他方の接地部をリング状にしてもよい。
【００５１】
また、吸着力による部材の変形を考慮すると、ベース部材１のリング又はピンは、プレート２のリング又はピンとほぼ同じ位置に配置されることが好ましい。
【００５２】
典型的には、ウエハ３がプレート２上にない状態においても、プレート２がベース部材１に吸着されていることが望ましい。そのため、この実施の形態では、磁力式固定機構９と静電吸着機構１０が独立して制御される。
【００５３】
プレート２を吸着するための磁力式固定機構９は、上述したように、例えば、プレート２に配置された第１要素（磁性体又は永久磁石）９ａと、ベース部材１に配置された第２要素（コイル及び永久磁石、又は、コイル及び磁性体）９ｂとで構成されうる。この実施の形態では、第１要素９ａと第２要素９ｂは、ベース部材１上にプレート２を設置した状態で互いに接触しないように配置されている。これは、プレート設置用リング８の表面とプレート２の下面とによりプレート２の位置が決定されることを保証するためである。ここで、例えば、プレート２とベース部材１の材質をセラミックにした場合、プレート設置用リング８も同一の材質でベース部材２の本体と一体として形成することができるので、加工がしやすく、超平面を容易に得ることができる。セラミックとしては、例えば、ＳｉＣ，ＳｉＮ又は低熱膨張のセラミック複合材等が好ましい。
【００５４】
図４は、図１〜図３に示す基板保持装置１００においてウエハ及びプレートを自動で脱着するための搬送機構を模式的に示す図である。
【００５５】
ウエハステージ１３は、不図示の駆動機構（例えば、リニアモータ）によってＸＹＺの並進方向及びＸＹＺ軸周りの回転方向に位置決めされる。ウエハステージ１３には、基板保持装置（ウエハチャック）１００の他に、バーミラー２３が搭載されている。バーミラー２３には、不図示のレーザ干渉計より干渉計ビーム１２が照射され、これによりバーミラー２３の反射面の位置が計測される。つまり、不図示のレーザ干渉計とバーミラー１３により、ウエハステージ１３の位置が計測される。計測結果は、不図示のコントローラに提供される。コントローラは、提供されたウエハステージ１３の位置情報に基づいて、ウエハステージ１３の駆動機構に駆動信号を出力する。駆動機構は、駆動信号に基づいてウエハステージ１３を駆動する。
【００５６】
搬送ハンド２１は、ウエハ３の供給及び回収並びにプレート２の供給及び回収が可能なように構成されている。搬送ハンド２１は、その先端部に搭載された把持機構２２によって、ウエハ３又はプレート２の側面を把持する。把持機構２２は、不図示のコントローラからの信号に基づいて制御される。また、Ｚ駆動機構（模式的に矢印のみで示されている）１５は、ハンド２１をＺ方向に駆動する。Ｚ駆動機構１５は、不図示のコントローラからの信号に基づいて制御される。Ｚ駆動機構１５により、把持したウエハ３又はプレート２をそれぞれプレート２上又はベース部材２上に載置したり、また、載置されたウエハ３又はプレート２を取り外したりすることができる。
【００５７】
この実施の形態では、ウエハ３及びプレート２のエッジ部を把持する方式を採用している。なお、ウエハ３及びプレート２の搬送方法は、それらの側面を把持する方法に限られるものではない。例えば、ウエハ３をプレート２に対してＺ方向に持ち上げ、又は、プレート２をベース部材１に対してＺ方向に持ち上げ、ハンド２１がウエハ３又はプレート２の底面を保持するようにしても良い。
【００５８】
ハンド２１は、例えばウエハ３及びプレート２を露光室外に搬送するため、ハンド２１の搬送機構は、ハンド２１をＸ方向及び／又はＹ方向に駆動するための機構を含む。
【００５９】
プレート２は、ベース部材１上に設置された状態で超平面となるように加工が施されている。プレート２の装着時にプレート２とベース部材１との間に異物が挟まる可能性を考慮すると、装着後にプレート２の平面度を評価する機能を設けることが好ましい。
【００６０】
ベース部材１からプレート２を取り外す状況としては、例えば、次の状況が考えられる。
（１）プレート２の汚れを検知し、プレート２が所定の基準よりも汚れたときにプレート２をクリーニングし又は取り替えるために取り外す。
（２）プレート２をベース部材１に保持してから、所定の時間が経過したときにプレート２をクリーニングし又は取り替えるために取り外す、
（３）基板保持装置１００が露光装置に用いられた場合にあっては、露光履歴に従ってプレート２をクリーニングし又は取り替えるために取り外す。
【００６１】
ベース部材１から取り外されたプレート２を再利用する場合には、不図示の洗浄器によってプレート２に付着した異物等を除去する。ここで、再利用すべきプレート２の異物を検査する装置を設けることが好ましく、また、プレート２の平坦度や傷などを検査する装置を設けることが好ましい。
【００６２】
更に、２枚以上のプレート２を準備しておき、１つのプレート２を洗浄している間に、別のプレート２をベース部材１に装着して使用することにより、プレート２の洗浄中においても生産が中断されることはない。
【００６３】
次に、静電吸着機構１０の電極１１に対する電圧の供給機構について図５を参照しながら説明する。図５は、図１に示す基板保持装置１００の一部を拡大した図である。
【００６４】
プレート２を自動搬送するために電極１１に電圧を供給する電線を引き連れて搬送することは困難である。そこで、この実施の形態では、プレート２とベース部材１との電気接点を設けて、該電気接点を介してプレート２内の電極１１に電圧を供給する。
【００６５】
ベース部材１側には、磁気吸着接点３０ｂが弾性部材（例えば、バネ）３０ｄを介して取り付けられており、プレート２側には、磁気吸着接点３０ｃが取り付けられている。磁気吸着接点３０ｂ及び３０ｃは、導電性を有するとともに、互いに磁力により引き合うように構成されている。例えば、磁気吸着接点３０ｂ及び３０ｃは、一方が永久磁石を含み、他方が磁性体を含んでもよいし、両者が永久磁石を含んでもよいし、他の構成であってもよい。磁気吸着接点３０ｂ及び３０ｃは、磁力式固定機構９とは、磁気的及び電気的に絶縁されている。
【００６６】
磁気吸着接点３０ｂは、電線３０ｆを介してコネクタ３０ａに電気的に接続されている。ベース部材１からの電線３０ｆの出口は、シール部材３０ｅによりシールされている。
【００６７】
上記の構成において、プレート２がベース部材１上に磁力によって固定された状態で、磁気吸着接点３０ｃと磁気吸着接点３０ｂは、磁力で引き合うことにより接触する（このとき、弾性部材３０ｄが伸びる）。これにより、コネクタ３０ａ、電線３０ｅ、並びに磁気吸着接点３０ｂ及び３０ｃを通して、電極１１に電圧を供給可能な状態になる。プレート２をベース部材１から取り外すときは、搬送ハンド２１でプレート２を持ち上げることにより磁気吸着接点３０ｂと磁気吸着接点３０ｃとを引き離すことができる。なお、磁気吸着接点３０ｂと磁気吸着接点３０ｃとの引き離しを容易にするために、両者を電磁力により吸着させてもよい。この場合、磁気吸着接点３０ｂ側に電磁石を設け、磁気吸着接点３０ｂに磁性体を設けることが好ましい。
【００６８】
以上のように、プレート２とベース部材１との電気接点３０ｂ、３０ｃを設けて、該電気接点を介してプレート２内の電極１１に電圧を供給することにより、プレート２をベース部材１から取り外す際に、プレート２内の電極１１に電圧を供給するための電線を引き連れる必要がない。また、電気接点３０ｂ、３０ｃを磁力で互いに吸着させることにより、接触不良を低減し信頼性を向上させることができる。
【００６９】
この実施の形態によれば、例えば、ウエハと接触することでウエハの感光剤等が付着し汚れることが予想されるプレート２を真空環境下又は減圧環境下においても迅速に取り外し又は取り替えることができるので、従来と比較して、プレートの交換等に要する時間が短縮され、生産性を向上させることができる。
【００７０】
また、この実施の形態によれば、構造が単純な平板状のプレート２を取り外すことができるため、基板の処理に悪影響を与え得る基板保持装置の汚れを除去するための洗浄が容易である。
【００７１】
すなわち、この実施の形態によれば、環境下又は減圧環境下での使用に好適でメンテナンスが容易な基板保持装置を提供することができる。
【００７２】
［第２の実施の形態］
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る基板保持装置（ウエハチャック）の構成を示す断面図である。また、図７は、図６に示す基板保持装置を部品毎に分解して表わした図である。また、図８は、磁力式固定機構を拡大した図である。
【００７３】
第１の実施の形態では、磁力式固定機構９の第１要素９０ａ、第２要素９０ｂがプレート２の設置時に互いに接触しない状態で吸引可能なように、両者ともに設置面よりも内側に位置しているが、この実施の形態では、第１要素と第２要素が接触した状態でプレート２をベース部材１上に装着することができる。
【００７４】
この実施の形態の磁力式固定機構４１は、プレート２の下面に配置された平板状の磁性体プレート（第１要素）４１ａと、ベース部材１に固定されたコイル部（第２要素）４２ｂとで構成される。
【００７５】
磁性体プレート（第１要素）４１ａは、プレート２に対して、例えば接着又はねじ等により剛に結合されうる。ここで、プレート２がセラミックスで構成される場合には、ベース部材１と接触させるべき面が磁性体（磁性体プレート）になるように複合材を焼結してプレート２及び磁性体プレート４１ａを作製してもよい。
【００７６】
コイル部４２ｂは、プレート２を磁力によって固定する際にプレート２と接触する面を有し、当該面が超平面として形成される。
【００７７】
この実施の形態によれば、第１要素と第２要素とが接触する構成とすることにより、第１の実施の形態に比べて大きな吸引力（固定力）を得ることができる。
【００７８】
第１の実施の形態では、磁力式固定機構の加工性を重視しているが、装置仕様によっては加工精度よりも吸引力（固定力）を必要とする場合があるので、そのような場合は、この実施の形態が有用である。
【００７９】
［第３の実施の形態］
この実施の形態は、第１又は第２の実施の形態の基板保持装置をウエハステージ上に搭載した走査型露光装置の一例を提供する。図９は、本発明の第３の実施の形態の走査型露光装置の概略構成を示す図である。なお、ここでは、説明の簡単化のために、大気中で使用可能な露光装置を説明するが、真空環境下若しくは減圧環境下、又は、特殊雰囲気下で使用する場合も概ね同じである。
【００８０】
鏡筒定盤９６は、床または基盤９１からダンパ９８を介して支持されている。また、鏡筒定盤９６は、レチクル定盤９４を支持すると共に、レチクルステージ９５とウエハステージ９３の間に位置する投影光学系９７を支持している。
【００８１】
ウエハステージ９３は、床または基盤９１から支持されたステージ定盤９２上に支持され、ウエハを載置して位置決めを行う。また、レチクルステージ９５は、鏡筒定盤９６に支持されたレチクルステージ定盤９４上に支持され、回路パターンが形成されたレチクルを搭載して移動可能である。レチクルステージ９５上に搭載されたレチクルをウエハステージ９３上のウエハに露光する露光光は、照明光学系９９から発生される。
【００８２】
ウエハステージ９３は、レチクルステージ９５と同期して走査される。レチクルステージ９５とウエハステージ９３の走査中、両者の位置はそれぞれ干渉計によって継続的に検出され、レチクルステージ９５とウエハステージ９３の駆動部にそれぞれフィードバックされる。これによって、両者の走査開始位置を正確に同期させるとともに、定速走査領域の走査速度を高精度で制御することができる。投影光学系９７に対して両者が走査している間に、ウエハ上にはレチクルパターンが転写される。
【００８３】
なお、本発明の基板保持装置は、露光装置のみならず、他の種々のデバイス製造装置（例えば、ＣＶＤ装置、エッチング装置）に適用され得る。
【００８４】
［第４の実施の形態］
次に、第３の実施の形態に代表される露光装置を利用した半導体デバイスの製造方法の実施例を説明する。図１０は、半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、あるいは液晶パネルやＣＣＤ等）の製造フローを示す。ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン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、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ１４によって作製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で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性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Ｓ７）される。
【００８５】
図１１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）では上記説明した露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。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取る。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。本実施例の製造方法を用いれば、従来では製造効率が低かったデバイス製造工程を改善することができる。
【００８６】
【発明の効果】
本発明によれば、真空環境下又は減圧環境下での使用に好適でメンテナンスが容易な基板保持装置及びその応用装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の基板保持装置（ウエハチャック）の断面図である
【図２】図１に示す基板保持装置の分解図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の磁力式吸着機構の構成を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の搬送機構の模式図である。
【図５】プレート内の静電吸着機構への電圧供給機構を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態の基板保持装置（ウエハチャック）の断面図である。
【図７】図２に示す基板保持装置の分解図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態の磁力式吸着機構の構成を示す断面図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態の半導体露光装置の概略図である。
【図１０】半導体デバイスの製造フロー図である。
【図１１】ウエハプロセスのフロー図である。
【図１２】従来の基板保持装置（ウエハチャック）の断面図である。
【図１３】従来の基板保持装置（ウエハチャック）の分解図である。
【符号の説明】
１　ベース部材
２　プレート
３　ウエハ
４　プレート吸着機構
５　ウエハ吸着機構
６　冷却流路
７　ウエハ設置用リング
８　プレート設置用リング
９　磁力式固定機構
９ａ　磁性体
９ｂ　コイル部
１０　静電吸着機構
１１　電極
１２　干渉計ビーム
１３　ウエハステージ
１５　Ｚ駆動機構
１８　流体充填流路
２１　搬送ハンド
２２　把持機構部
２３　バーミラー
３０ａ　コネクタ
３０ｂ、３０ｃ　磁気吸着接点
３０ｄ　弾性部材
３０ｅ　シール部材
３０ｆ　電線
４１　磁力式固定機構
４１ａ　磁性体プレート
４１ｂ　コイル部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate holding apparatus for holding a substrate, a device manufacturing apparatus including the apparatus, and a device manufacturing method.
[0002]
[Prior art]
As the miniaturization of semiconductor elements has progressed, defects have occurred on the semiconductor substrate due to the attachment of foreign matter to the back surface of the semiconductor substrate such as a wafer or the contamination of a wafer chuck, and the productivity has been significantly reduced. For this reason, in the semiconductor manufacturing process, in order to prevent foreign matter from adhering to the back surface of the semiconductor substrate, measures such as performing cleaning called back rinsing are taken on the substrate side, and the shape and material of the chuck are manufactured on the manufacturing device side. And other measures have been taken to prevent foreign matter from adhering. However, since the back surface of the semiconductor substrate is handled at the time of transport, no complete preventive measure has been found at present.
[0003]
At present, in a semiconductor manufacturing process, a maintenance worker performs a cleaning operation by periodically (or sometimes irregularly) removing a substrate holding means (wafer chuck) from an apparatus by hand. Such an operation is one of the causes of a decrease in the productivity of the apparatus, and a mechanism capable of easily attaching and detaching the substrate holding means is required. In connection with such a problem, Japanese Patent Laying-Open No. 2001-326270 discloses a method in which a substrate holding means (wafer chuck) can be easily attached and detached.
[0004]
FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a substrate holding device (wafer chuck) of a conventional semiconductor manufacturing apparatus. FIG. 13 is a configuration diagram of a wafer chuck in which the substrate holding device shown in FIG. 12 is disassembled for each component.
[0005]
The substrate holding device is held on a wafer stage for sequentially transferring a circuit pattern on a reticle onto a semiconductor substrate (wafer). Here, the wafer stage is positioned in the XYZ translation direction and the rotation direction around the XYZ axis by the driving mechanism. In FIG. 12, functions other than the substrate holding device are omitted.
[0006]
The base member 1 is fixed on a wafer stage (not shown). Inside the base member 1, a temperature control flow path 6 for maintaining a constant member temperature is formed. At the time of exposure, the temperature of the base member 1 rises due to heat from the drive mechanism or the like, so that the temperature control medium flows through the temperature control channel 6. As the temperature control medium, for example, a cooling liquid such as pure water or oil is used.
[0007]
On the base member 1, a plate (chuck) 2 for holding a wafer 3 is held. When cleaning the plate 2, only the plate 2 can be removed.
[0008]
The plate 2 is vacuum-sucked on the base member 1 by the plate suction mechanism 4 applying a negative pressure to the gap between the base member 1 and the plate 2.
[0009]
The wafer 3 is vacuum-sucked on the plate 2 by the wafer suction mechanism 5. The vacuum suction groove of the wafer suction mechanism 5 is provided in the base member 1. The suction hole of the wafer suction mechanism 5 is formed to penetrate the base member 1 and the plate 2. Here, the plate 2 is positioned on the base member 1 such that the suction holes provided in the plate 2 and the suction holes provided in the base member 1 match.
[0010]
[Patent Document 1]
JP 2001-326270A
[Problems to be solved by the invention]
In recent years, along with miniaturization of a circuit pattern of a semiconductor device, use of an X-ray having a shorter wavelength than an excimer laser and a reduced X-ray as a light source has been studied. An exposure apparatus using X-rays or reduced X-rays performs exposure in a low-vacuum or high-vacuum atmosphere, and thus requires a substrate (wafer) to be placed in a vacuum.
[0011]
When the substrate holding device is used in a vacuum, a vacuum suction method generally used as a conventional suction means cannot be used.
[0012]
As an alternative to the vacuum attraction method, for example, an electrostatic attraction method can be cited as an option. In the case of the electrostatic attraction method, static electricity is prevented in order to prevent thermal distortion of the electrostatic chuck due to heat generated from the electrostatic chuck. The electric chuck needs to be cooled. At the same time, it is necessary to reduce heat generated from the electrostatic chuck.
[0013]
Further, since the plate 2 for sucking the wafer itself is relatively lightweight, even if an electrostatic chuck is used, the heat generated for suction is relatively small. , A higher adsorption force is required. In order to generate a high attraction force, heat generation inevitably increases, and heat that cannot be removed by the cooling mechanism increases thermal distortion of the substrate holding mechanism.
[0014]
Of course, it is conceivable to design a cooling mechanism that removes all such heat generation, but the material and configuration are limited, and the degree of freedom in design is reduced.
[0015]
When a bipolar method is adopted as a method of electrostatically adsorbing a wafer to a plate, a line of electric force is formed by applying DC power between two electrodes inside the plate, and a static force is formed between the wafer and the plate. Generates electric attraction. To this end, a voltage is supplied to the electrodes from a high-voltage power supply of the exposure apparatus main body via electric wires.
[0016]
However, it is difficult to carry this electric wire while carrying the plate automatically.
[0017]
The present invention has been made in consideration of the above problems, and has as its object to provide a substrate holding device suitable for use in a vacuum environment or a reduced pressure environment and easy to maintain, and an application device thereof.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
A first aspect of the present invention relates to a substrate holding device for holding a substrate, the device comprising: a plate for supporting a substrate; a base member for supporting the plate; and the magnetic plate fixing the plate on the base member. The plate is detachable from the base member.
[0019]
According to a preferred embodiment of the present invention, the magnetic fixing mechanism includes a first element attached to the plate, and a second element attached to the base member. The second element is preferably attracted by magnetic force.
[0020]
According to a preferred embodiment of the present invention, it is preferable that at least one of the first element and the second element includes a magnet. Alternatively, it is preferable that at least one of the first element and the second element includes a coil that generates a magnetic field. Alternatively, it is preferable that the first element includes at least one of a magnetic body and a permanent magnet, and the second element includes at least one of a magnetic body and a permanent magnet and a coil. Alternatively, it is preferable that the first element includes at least one of a magnetic body and a permanent magnet and a coil, and the second element includes at least one of a magnetic body and a permanent magnet.
[0021]
According to a preferred embodiment of the present invention, at least one of the first element and the second element includes a coil, and at least one of the first element and the second element includes a permanent magnet. The first element and the second element are in a state in which attraction force between the first element and the second element is relatively weak in a state in which a current is applied to the coil and no current is applied to the coil. It is preferable that the suction force between the first element and the second element be relatively strong.
[0022]
According to a preferred embodiment of the present invention, the first element and the second element are arranged such that the first element and the second element do not come into contact with each other when the plate is fixed on the base member. Preferably, the elements are arranged. Here, from another viewpoint, the first element and the second element are arranged such that the first element and the second element come into contact with each other in a state where the plate is fixed on the base member. It may be arranged.
[0023]
According to a preferred embodiment of the present invention, it is preferable that the base member has a ring portion that comes into contact with the plate when the plate is fixed on the base member. Alternatively, it is preferable that the base member has a group of pins that comes into contact with the plate when the plate is fixed on the base member.
[0024]
According to a preferred embodiment of the present invention, the plate preferably has an electrostatic attraction mechanism including an electrode for electrostatically attracting the substrate. Here, it is preferable that the electrostatic attraction mechanism is, for example, a bipolar type.
[0025]
According to a preferred embodiment of the present invention, the plate has a first electrical contact electrically connected to the electrode, and the base member has a state in which the plate is fixed on the base member. And a second electrical contact electrically connected to the first electrical contact, and a voltage is preferably supplied to the electrode via the first electrical contact and the second electrical contact. Here, it is preferable that the device further includes a permanent magnet or an electromagnet for bringing the first electrical contact and the second electrical contact into magnetic contact.
[0026]
According to a preferred embodiment of the present invention, it is preferable that the magnetic fixing mechanism and the electrostatic attraction mechanism are independently controlled.
[0027]
According to a preferred embodiment of the present invention, the apparatus preferably further includes a temperature control mechanism for controlling the temperature of the base member. Here, it is preferable that the temperature control mechanism has a flow path for flowing a temperature control medium disposed in the base member.
[0028]
According to a preferred embodiment of the present invention, the apparatus preferably further includes a fluid filling mechanism for filling a gap between the base member and the plate with a fluid.
[0029]
According to a preferred embodiment of the present invention, it is preferable that the flatness of the plate is corrected by being fixed on the base member by a magnetic force.
[0030]
According to a preferred embodiment of the present invention, it is preferable that the plate and / or the base member include ceramic.
[0031]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a device manufacturing apparatus including the above-described substrate holding device, configured to process a substrate held by the substrate holding device.
[0032]
According to a preferred embodiment of the present invention, the apparatus preferably further includes a transport mechanism that transports the plate by removing the plate from above the base member.
[0033]
According to a preferred embodiment of the present invention, the device manufacturing apparatus can be configured to process a substrate in a vacuum environment or a reduced pressure environment.
[0034]
According to a preferred application example of the present invention, the apparatus further includes a projection optical system that projects a pattern onto the substrate held by the substrate holding apparatus, and can be configured as an exposure apparatus.
[0035]
A third aspect of the present invention relates to a device manufacturing method, comprising a step of transferring a pattern to a substrate by the above-described exposure apparatus, and a step of developing the substrate.
[0036]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described.
[0037]
[First Embodiment]
FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a substrate holding device (wafer chuck) according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an exploded view of the board holding device shown in FIG. 1 for each component. This substrate holding apparatus is suitable for use in a vacuum environment or a reduced-pressure environment, and is a component part of various device manufacturing apparatuses and the like represented by an exposure apparatus such as an X-ray exposure apparatus or a reduced X-ray exposure apparatus It is suitable as.
[0038]
For example, the substrate holding apparatus 100 according to the preferred embodiment of the present invention can be held on a wafer stage for sequentially transferring a circuit pattern on a reticle onto a semiconductor substrate (wafer). The wafer stage can be positioned, for example, in a XYZ translation direction and a rotation direction around the XYZ axis by a driving mechanism (for example, a linear motor).
[0039]
The base member 1 is fixed, for example, on a wafer stage of an exposure apparatus. Inside the base member 1, a temperature control flow path 6 for temperature control for maintaining the member temperature constant is formed. At the time of exposure, the temperature of the base member 1 rises due to heat from a driving mechanism (for example, a linear motor) or the like. As the temperature control medium, for example, a cooling liquid such as pure water or oil is used.
[0040]
On the base member 1, a plate 2 holding a wafer 3 is detachably held (fixed). During maintenance such as cleaning of the plate 2, only the plate 2 can be removed.
[0041]
The plate 2 is magnetically fixed on the base member 1 by applying a magnetic attraction force between the base member 1 and the plate 2 by a magnetic fixing mechanism 9 as a plate fixing mechanism.
[0042]
The wafer 3 is electrostatically attracted onto the plate 2 by the electrostatic attraction mechanism 10. The electrostatic attraction mechanism 10 has an electrode 11 for generating an electrostatic attraction force. The electrostatic attraction mechanism 10 may be configured as a bipolar type or a monopolar type. The configuration related to the voltage supply to the electrode 11 will be described later.
[0043]
In a state where the plate 2 is fixed on the base member 1 by magnetic force, one or a plurality of sealed spaces 18a are formed between the plate 2 and the base member. The sealed space 18a is filled with a fluid (for example, gas or liquid) through the fluid filling channel 18. A fluid supply source (not shown) is connected to the fluid filling channel 18, and these constitute a fluid filling mechanism. By filling the sealed space 18a between the plate 2 and the base member 1 with a fluid, the temperature of the plate 2 can be controlled by utilizing the heat conduction of the fluid. That is, according to this embodiment, the temperature of the base member 1 can be controlled and the temperature of the plate 2 can be controlled by utilizing the heat transfer of the fluid by flowing the temperature-controlled refrigerant through the temperature-controlled flow path 6.
[0044]
Filling the fluid between the plate 2 and the base member 1 as described above is particularly useful when the substrate holding device 100 is used in a vacuum environment or a reduced pressure environment. This is because, if there is a gap between the plate 2 and the base member 1 in a vacuum environment or a reduced pressure environment, heat is not transmitted through the gap. If the diffusion of the fluid becomes a problem when removing the plate 2, it is preferable to recover the fluid in the closed space 18a in advance. This recovery can typically take place through the fluid filling channel 18.
[0045]
FIG. 3 is a sectional view showing a detailed configuration example of the magnetic fixing mechanism 9 of FIG. A first element 9a made of a magnetic material is arranged on the plate 2, and a second element (coil part) 9b made of a coil and a permanent magnet is arranged on the base member 1. Here, the first element 9a may be composed of a permanent magnet, and the second element 9b may be composed of a coil and a magnetic material. Further, the first element 9a may be provided on the base member 1 side, and the second element 9b may be provided on the plate 2 side.
[0046]
When the plate 2 is fixed to the base member 1 by magnetic force, when the permanent magnet of the second element 9b (or the first element 9a is constituted by a permanent magnet) in a state where current does not flow through the coil of the second element 9b, , The attraction force (permanent magnet of the first element 9a) is generated between the first and second elements 9a and 9b, and at the time of non-adsorption, the current is applied to the coil of the second element 9b to thereby generate the attraction force (the permanent magnet It is preferable that a non-suction state is achieved by canceling the suction force due to the generated magnetic field.
[0047]
Of course, it is possible to apply a current to the coil at the time of suction. However, in this case, the coil always generates heat, which causes thermal distortion of the plate 2, and the cooling load for preventing this is increased. Become.
[0048]
On the surface of the plate 2, a wafer installation ring 7 is provided as an installation section (installation surface) for holding the wafer 3. The wafer 3 is supported by the wafer setting ring 7 and is corrected to a flat surface of the plate 2 (wafer grounding ring 7) by electrostatic attraction.
[0049]
On the surface of the base member 1, there is provided a plate installation ring 8 as an installation portion (grounding surface) for fixing the plate 2 on the base member 1 by magnetic force. The plate 2 is supported by a plate setting ring 8 and is corrected to a plane of the base member 1 (plate grounding ring 8) by magnetic force.
[0050]
In this embodiment, in order to reduce the contact area and to prevent foreign matter from being caught between the wafer and the plate 2 and between the plate 2 and the base member 1, the respective mounting portions (wafer mounting rings) are used. 7. The plate installation ring 8) is a ring-shaped projection. However, the grounding portion is not limited to a ring-shaped one, and may be, for example, a pin-shaped (pin array-shaped) projection. Further, one of the grounding portions may have a pin shape, and the other grounding portion may have a ring shape.
[0051]
Further, in consideration of the deformation of the member due to the attraction force, it is preferable that the ring or the pin of the base member 1 is arranged at substantially the same position as the ring or the pin of the plate 2.
[0052]
Typically, it is desirable that the plate 2 be adsorbed to the base member 1 even when the wafer 3 is not on the plate 2. Therefore, in this embodiment, the magnetic fixing mechanism 9 and the electrostatic attraction mechanism 10 are controlled independently.
[0053]
As described above, the magnetic fixing mechanism 9 for attracting the plate 2 includes, for example, a first element (a magnetic body or a permanent magnet) 9 a disposed on the plate 2 and a second element disposed on the base member 1. (Coil and permanent magnet, or coil and magnetic material) 9b. In this embodiment, the first element 9a and the second element 9b are arranged so that the first element 9a and the second element 9b do not contact each other with the plate 2 installed on the base member 1. This is to ensure that the position of the plate 2 is determined by the surface of the plate setting ring 8 and the lower surface of the plate 2. Here, for example, when the material of the plate 2 and the base member 1 is made of ceramic, the plate installation ring 8 can also be formed integrally with the main body of the base member 2 using the same material. A plane can be easily obtained. As the ceramic, for example, SiC, SiN, or a ceramic composite material having low thermal expansion is preferable.
[0054]
FIG. 4 is a view schematically showing a transfer mechanism for automatically attaching and detaching a wafer and a plate in the substrate holding apparatus 100 shown in FIGS.
[0055]
The wafer stage 13 is positioned in a XYZ translation direction and a rotation direction around the XYZ axis by a drive mechanism (for example, a linear motor) not shown. A bar mirror 23 is mounted on the wafer stage 13 in addition to the substrate holding device (wafer chuck) 100. The bar mirror 23 is irradiated with an interferometer beam 12 from a laser interferometer (not shown), whereby the position of the reflection surface of the bar mirror 23 is measured. That is, the position of the wafer stage 13 is measured by the laser interferometer (not shown) and the bar mirror 13. The measurement result is provided to a controller (not shown). The controller outputs a drive signal to a drive mechanism of wafer stage 13 based on the provided position information of wafer stage 13. The drive mechanism drives the wafer stage 13 based on the drive signal.
[0056]
The transfer hand 21 is configured to supply and collect the wafer 3 and supply and collect the plate 2. The transport hand 21 grips the side surface of the wafer 3 or the plate 2 by the gripping mechanism 22 mounted on the tip of the transport hand 21. The gripping mechanism 22 is controlled based on a signal from a controller (not shown). A Z drive mechanism (schematically indicated only by an arrow) 15 drives the hand 21 in the Z direction. The Z drive mechanism 15 is controlled based on a signal from a controller (not shown). By the Z drive mechanism 15, the gripped wafer 3 or plate 2 can be placed on the plate 2 or the base member 2, respectively, or the placed wafer 3 or plate 2 can be removed.
[0057]
In this embodiment, a method of gripping the edges of the wafer 3 and the plate 2 is employed. The method of transporting the wafer 3 and the plate 2 is not limited to the method of gripping the side surfaces. For example, the wafer 3 may be lifted in the Z direction with respect to the plate 2 or the plate 2 may be lifted in the Z direction with respect to the base member 1 so that the hand 21 holds the bottom surface of the wafer 3 or the plate 2.
[0058]
The transfer mechanism of the hand 21 includes a mechanism for driving the hand 21 in the X direction and / or the Y direction, for example, for transferring the wafer 3 and the plate 2 out of the exposure chamber.
[0059]
The plate 2 is processed so as to be a hyperplane when installed on the base member 1. Considering the possibility of foreign matter being caught between the plate 2 and the base member 1 when the plate 2 is mounted, it is preferable to provide a function for evaluating the flatness of the plate 2 after the mounting.
[0060]
As a situation in which the plate 2 is removed from the base member 1, for example, the following situation can be considered.
(1) Detecting dirt on the plate 2 and removing the plate 2 for cleaning or replacement when the plate 2 becomes dirty more than a predetermined standard.
(2) removing the plate 2 for cleaning or replacement when a predetermined time has passed since the plate 2 was held on the base member 1;
(3) When the substrate holding device 100 is used for an exposure device, the plate 2 is removed for cleaning or replacement according to the exposure history.
[0061]
When the plate 2 removed from the base member 1 is reused, foreign substances and the like attached to the plate 2 are removed by a not-shown cleaning device. Here, it is preferable to provide an apparatus for inspecting foreign matter on the plate 2 to be reused, and it is also preferable to provide an apparatus for inspecting the flatness, scratches, and the like of the plate 2.
[0062]
Further, two or more plates 2 are prepared, and while one plate 2 is being washed, another plate 2 is mounted on the base member 1 and used, so that even during the washing of the plate 2 Production will not be interrupted.
[0063]
Next, a mechanism for supplying a voltage to the electrode 11 of the electrostatic attraction mechanism 10 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is an enlarged view of a part of the substrate holding device 100 shown in FIG.
[0064]
In order to automatically transport the plate 2, it is difficult to transport the plate 2 together with a wire that supplies a voltage to the electrode 11. Therefore, in this embodiment, an electric contact between the plate 2 and the base member 1 is provided, and a voltage is supplied to the electrode 11 in the plate 2 via the electric contact.
[0065]
A magnetic attraction contact 30b is attached to the base member 1 via an elastic member (for example, a spring) 30d, and a magnetic attraction contact 30c is attached to the plate 2 side. The magnetic attraction contacts 30b and 30c have conductivity and are configured to attract each other by magnetic force. For example, one of the magnetic attraction contacts 30b and 30c may include a permanent magnet, the other may include a magnetic material, both may include a permanent magnet, or may have another configuration. The magnetic attraction contacts 30b and 30c are magnetically and electrically insulated from the magnetic fixing mechanism 9.
[0066]
The magnetic attraction contact 30b is electrically connected to the connector 30a via the electric wire 30f. The outlet of the electric wire 30f from the base member 1 is sealed by a seal member 30e.
[0067]
In the above configuration, in a state where the plate 2 is fixed on the base member 1 by magnetic force, the magnetic attraction contact 30c and the magnetic attraction contact 30b come into contact with each other by magnetic attraction (at this time, the elastic member 30d extends). Thereby, a voltage can be supplied to the electrode 11 through the connector 30a, the electric wire 30e, and the magnetic attraction contacts 30b and 30c. When the plate 2 is detached from the base member 1, the magnetic attraction contact 30 b and the magnetic attraction contact 30 c can be separated by lifting the plate 2 with the transfer hand 21. The magnetic attraction contact 30b and the magnetic attraction contact 30c may be attracted by an electromagnetic force in order to facilitate separation. In this case, it is preferable to provide an electromagnet on the magnetic attraction contact 30b side and provide a magnetic material at the magnetic attraction contact 30b.
[0068]
As described above, the plate 2 is removed from the base member 1 by providing the electrical contacts 30b and 30c between the plate 2 and the base member 1 and supplying a voltage to the electrodes 11 in the plate 2 via the electrical contacts. In this case, there is no need to connect an electric wire for supplying a voltage to the electrode 11 in the plate 2. In addition, by adhering the electric contacts 30b and 30c to each other with magnetic force, contact failure can be reduced and reliability can be improved.
[0069]
According to this embodiment, for example, it is possible to quickly remove or replace the plate 2 in which the photosensitive agent or the like of the wafer is expected to adhere and become dirty due to contact with the wafer even under a vacuum environment or a reduced pressure environment. Therefore, the time required for plate replacement and the like can be reduced as compared with the related art, and the productivity can be improved.
[0070]
In addition, according to this embodiment, since the plate 2 having a simple structure can be removed, it is easy to clean the substrate holding device for removing dirt which may adversely affect the processing of the substrate.
[0071]
That is, according to this embodiment, it is possible to provide a substrate holding device suitable for use in an environment or a reduced-pressure environment and easy to maintain.
[0072]
[Second embodiment]
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a substrate holding device (wafer chuck) according to the second embodiment of the present invention. FIG. 7 is an exploded view of the substrate holding device shown in FIG. 6 for each component. FIG. 8 is an enlarged view of the magnetic fixing mechanism.
[0073]
In the first embodiment, both the first element 90a and the second element 90b of the magnetic fixing mechanism 9 are located inside the installation surface so that they can be sucked without contacting each other when the plate 2 is installed. However, in this embodiment, the plate 2 can be mounted on the base member 1 in a state where the first element and the second element are in contact with each other.
[0074]
The magnetic fixing mechanism 41 according to this embodiment includes a flat magnetic plate (first element) 41 a disposed on the lower surface of the plate 2, a coil section (second element) 42 b fixed to the base member 1, It consists of.
[0075]
The magnetic plate (first element) 41a can be rigidly connected to the plate 2 by, for example, bonding or screws. Here, when the plate 2 is made of ceramics, the composite material is sintered so that the surface to be brought into contact with the base member 1 becomes a magnetic material (magnetic material plate), thereby forming the plate 2 and the magnetic material plate 41a. It may be produced.
[0076]
The coil portion 42b has a surface that comes into contact with the plate 2 when the plate 2 is fixed by magnetic force, and the surface is formed as a hyperplane.
[0077]
According to this embodiment, the first element and the second element are configured to be in contact with each other, so that a larger suction force (fixing force) can be obtained as compared with the first embodiment.
[0078]
In the first embodiment, emphasis is placed on the workability of the magnetic fixing mechanism. However, depending on the device specifications, a suction force (fixing force) may be required rather than the processing accuracy. This embodiment is useful.
[0079]
[Third Embodiment]
This embodiment provides an example of a scanning exposure apparatus in which the substrate holding device according to the first or second embodiment is mounted on a wafer stage. FIG. 9 is a diagram showing a schematic configuration of a scanning exposure apparatus according to the third embodiment of the present invention. Here, for the sake of simplicity, an exposure apparatus that can be used in the air will be described. However, the same applies to a case where the exposure apparatus is used in a vacuum environment, a reduced pressure environment, or a special atmosphere.
[0080]
The lens barrel base 96 is supported from a floor or a base 91 via a damper 98. The lens barrel base 96 supports the reticle base 94 and also supports a projection optical system 97 located between the reticle stage 95 and the wafer stage 93.
[0081]
The wafer stage 93 is supported on a stage base 92 supported by a floor or a base 91, and positions and positions a wafer. The reticle stage 95 is supported on a reticle stage base 94 supported by a lens barrel base 96, and is movable with a reticle having a circuit pattern formed thereon. Exposure light for exposing the reticle mounted on the reticle stage 95 to the wafer on the wafer stage 93 is generated from an illumination optical system 99.
[0082]
Wafer stage 93 is scanned in synchronization with reticle stage 95. During the scanning of the reticle stage 95 and the wafer stage 93, the positions of the two are continuously detected by the interferometer, and are fed back to the driving units of the reticle stage 95 and the wafer stage 93, respectively. As a result, both the scanning start positions can be accurately synchronized, and the scanning speed of the constant-speed scanning region can be controlled with high accuracy. While both are scanning with respect to the projection optical system 97, the reticle pattern is transferred onto the wafer.
[0083]
The substrate holding apparatus of the present invention can be applied to not only an exposure apparatus but also various other device manufacturing apparatuses (for example, a CVD apparatus and an etching apparatus).
[0084]
[Fourth Embodiment]
Next, an example of a method of manufacturing a semiconductor device using an exposure apparatus typified by the third embodiment will be described. FIG. 10 shows a manufacturing flow of a semiconductor device (a semiconductor chip such as an IC or an LSI, or a liquid crystal panel or a CCD). In step 1 (circuit design), the circuit of the semiconductor device is designed. Step 2 is a process for making a mask on the basis of the circuit pattern design. In step 3 (wafer manufacture), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step 4 (wafer process) is referred to as a preprocess, and an actual circuit is formed on the wafer by lithography using the prepared mask and wafer. Step 5 (assembly) is called a post-process, and is a process of forming a semiconductor chip using the wafer produced in step 14, and includes processes such as an assembly process (dicing and bonding) and a packaging process (chip encapsulation). . In step 6 (inspection), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the semiconductor device manufactured in step 5 are performed. Through these steps, a semiconductor device is completed and shipped (step S7).
[0085]
FIG. 11 shows a detailed flow of the wafer process. Step 11 (oxidation) oxidizes the wafer's surface. Step 12 (CVD) forms an insulating film on the wafer surface. Step 13 (electrode formation) forms electrodes on the wafer by vapor deposition. Step 14 (ion implantation) implants ions into the wafer. In step 15 (resist processing), a photosensitive agent is applied to the wafer. Step 16 (exposure) uses the exposure apparatus described above to expose the circuit pattern of the mask onto the wafer by printing. Step 17 (development) develops the exposed wafer. In step 18 (etching), portions other than the developed resist image are removed. Step 19 (resist stripping) removes unnecessary resist after etching. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer. By using the manufacturing method of the present embodiment, it is possible to improve a device manufacturing process which was conventionally low in manufacturing efficiency.
[0086]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to provide a substrate holding device suitable for use in a vacuum environment or a reduced pressure environment and easy to maintain, and an application device thereof.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a substrate holding device (wafer chuck) according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exploded view of the substrate holding device shown in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a magnetic attraction mechanism according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic view of a transport mechanism according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a voltage supply mechanism to an electrostatic attraction mechanism in a plate.
FIG. 6 is a sectional view of a substrate holding device (wafer chuck) according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an exploded view of the substrate holding device shown in FIG.
FIG. 8 is a sectional view illustrating a configuration of a magnetic attraction mechanism according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a schematic view of a semiconductor exposure apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a manufacturing flowchart of a semiconductor device.
FIG. 11 is a flowchart of a wafer process.
FIG. 12 is a cross-sectional view of a conventional substrate holding device (wafer chuck).
FIG. 13 is an exploded view of a conventional substrate holding device (wafer chuck).
[Explanation of symbols]
1 Base member
2 plates
3 wafer
4 Plate suction mechanism
5 Wafer suction mechanism
6 Cooling channel
7 Wafer installation ring
8 Plate installation ring
9 Magnetic force fixing mechanism
9a Magnetic material
9b Coil section
10 Electrostatic adsorption mechanism
11 electrodes
12 Interferometer beam
13 Wafer stage
15 Z drive mechanism
18 Fluid filling channel
21 Transport hand
22 Gripping mechanism
23 Bar Mirror
30a connector
30b, 30c Magnetic attraction contact
30d elastic member
30e sealing member
30f electric wire
41 Magnetic force fixing mechanism
41a Magnetic plate
41b Coil section

Claims

基板を保持する基板保持装置であって、
基板を支持するプレートと、
前記プレートを支持するベース部材と、
前記プレートを前記ベース部材上に磁力により固定する磁力式固定機構と、
を備え、前記プレートは、前記ベース部材から取り外し可能であることを特徴とする基板保持装置。A substrate holding device for holding a substrate,
A plate for supporting the substrate,
A base member for supporting the plate,
A magnetic force fixing mechanism for fixing the plate on the base member by magnetic force,
Wherein the plate is detachable from the base member.

前記磁力式固定機構は、前記プレートに取り付けられた第１要素と、前記ベース部材に取り付けられた第２要素とを含み、前記第１要素と前記第２要素は、磁力により引き合うことを特徴とする請求項１に記載の基板保持装置。The magnetic fixing mechanism includes a first element attached to the plate and a second element attached to the base member, wherein the first element and the second element attract by magnetic force. The substrate holding device according to claim 1.

前記第１要素及び前記第２要素の少なくとも一方は、磁石を含むことを特徴とする請求項２に記載の基板保持装置。The substrate holding device according to claim 2, wherein at least one of the first element and the second element includes a magnet.

前記第１要素及び前記第２要素の少なくとも一方は、磁界を発生するコイルを含むことを特徴とする請求項２に記載の基板保持装置。The substrate holding apparatus according to claim 2, wherein at least one of the first element and the second element includes a coil that generates a magnetic field.

前記第１要素は、磁性体及び永久磁石の少なくとも一方を含み、前記第２要素は、磁性体及び永久磁石の少なくとも一方とコイルとを含むことを特徴とする請求項２に記載の基板保持装置。The substrate holding device according to claim 2, wherein the first element includes at least one of a magnetic body and a permanent magnet, and the second element includes at least one of a magnetic body and a permanent magnet and a coil. .

前記第１要素は、磁性体及び永久磁石の少なくとも一方とコイルとを含み、前記第２要素は、磁性体及び永久磁石の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項２に記載の基板保持装置。3. The substrate holding device according to claim 2, wherein the first element includes at least one of a magnetic body and a permanent magnet and a coil, and the second element includes at least one of a magnetic body and a permanent magnet. .

前記第１要素及び前記第２要素の少なくとも一方は、コイルを含み、また、前記第１要素及び前記第２要素の少なくとも一方は、永久磁石を含み、前記第１要素及び前記第２要素は、前記コイルに電流を流した状態で前記第１要素と前記第２要素との吸引力が相対的に弱くなり、前記コイルに電流を流していない状態で前記第１要素と前記第２要素との吸引力が相対的に強くなることを特徴とする請求項２に記載の基板保持装置。At least one of the first element and the second element includes a coil, and at least one of the first element and the second element includes a permanent magnet, and the first element and the second element include: The attraction between the first element and the second element becomes relatively weak when a current flows through the coil, and the attraction between the first element and the second element does not flow when a current flows through the coil. The substrate holding device according to claim 2, wherein the suction force is relatively strong.

前記プレートが前記ベース部材上に固定された状態で、前記第１要素と前記第２要素とが接触しないように、前記第１要素及び前記第２要素が配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の基板保持装置。The first element and the second element are arranged such that the first element and the second element do not come into contact with each other when the plate is fixed on the base member. The substrate holding device according to any one of claims 1 to 7.

前記プレートが前記ベース部材上に固定された状態で、前記第１要素と前記第２要素とが接触するように、前記第１要素及び前記第２要素が配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の基板保持装置。The said 1st element and the said 2nd element are arrange | positioned so that the said 1st element and the said 2nd element may contact with the said plate fixed to the said base member. The substrate holding device according to any one of claims 1 to 7.

前記ベース部材は、前記プレートが前記ベース部材上に固定されたときに前記プレートと接触するリング部を有することを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の基板保持装置。The substrate holding device according to claim 1, wherein the base member has a ring portion that comes into contact with the plate when the plate is fixed on the base member. .

前記ベース部材は、前記プレートが前記ベース部材上に固定されたときに前記プレートと接触するピン群を有することを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の基板保持装置。10. The substrate holding device according to claim 1, wherein the base member has a group of pins that comes into contact with the plate when the plate is fixed on the base member. .

前記プレートは、基板を静電吸着するための電極を含む静電吸着機構を有することを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の基板保持装置。The substrate holding device according to claim 1, wherein the plate has an electrostatic chucking mechanism including an electrode for electrostatically holding the substrate.

前記静電吸着機構は、双極式であることを特徴とする請求項１２に記載の基板保持装置。The substrate holding device according to claim 12, wherein the electrostatic attraction mechanism is of a bipolar type.

前記プレートは、前記電極に電気的に接続された第１電気接点を有し、前記ベース部材は、前記プレートが前記ベース部材上に固定された状態で前記第１電気接点に電気的に接続される第２電気接点を有し、前記電極には、前記第１電気接点及び前記第２電気接点を介して電圧が供給されることを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の基板保持装置。The plate has a first electrical contact electrically connected to the electrode, and the base member is electrically connected to the first electrical contact while the plate is fixed on the base member. 14. The substrate holding device according to claim 12, further comprising a second electrical contact, wherein a voltage is supplied to the electrode via the first electrical contact and the second electrical contact. 15. apparatus.

前記第１電気接点と前記第２電気接点を磁力により接触させる永久磁石又は電磁石を更に備えることを特徴とする請求項１４に記載の基板保持装置。The substrate holding device according to claim 14, further comprising a permanent magnet or an electromagnet that brings the first electrical contact and the second electrical contact into contact with each other by magnetic force.

前記磁力式固定機構と前記静電吸着機構は、独立して制御されることを特徴とする請求項１２乃至請求項１５のいずれか１項に記載の基板保持装置。16. The substrate holding device according to claim 12, wherein the magnetic fixing mechanism and the electrostatic chucking mechanism are independently controlled.

前記ベース部材を温調する温調機構を更に備えることを特徴とする請求項１乃至請求項１６のいずれか１項に記載の基板保持装置。17. The substrate holding device according to claim 1, further comprising a temperature control mechanism for controlling the temperature of the base member.

前記温調機構は、前記ベース部材内に配置された温調媒体を流すための流路を有することを特徴とする請求項１７に記載の基板保持装置。18. The substrate holding device according to claim 17, wherein the temperature control mechanism has a flow path for flowing a temperature control medium disposed in the base member.

前記ベース部材と前記プレートとの間の隙間に流体を充填する流体充填機構を更に備えることを特徴とする請求項１７又は請求項１８に記載の基板保持装置。19. The substrate holding device according to claim 17, further comprising a fluid filling mechanism for filling a gap between the base member and the plate with a fluid.

前記プレートは、磁力により前記ベース部材上に固定されることにより平面性が矯正されることを特徴とする請求項１乃至請求項１９のいずれか１項に記載の基板保持装置。20. The substrate holding apparatus according to claim 1, wherein the flatness of the plate is corrected by being fixed on the base member by a magnetic force.

前記プレートは、セラミックを含んで構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項２０のいずれか１項に記載の基板保持装置。21. The substrate holding device according to claim 1, wherein the plate includes a ceramic.

前記ベース部材は、セラミックを含んで構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項２１のいずれか１項に記載の基板保持装置。22. The substrate holding device according to claim 1, wherein the base member includes a ceramic.

請求項１乃至請求項２２のいずれか１項に記載の基板保持装置を備え、前記基板保持装置によって保持された基板を処理するように構成されたことを特徴とするデバイス製造装置。23. A device manufacturing apparatus comprising the substrate holding device according to claim 1 and configured to process a substrate held by the substrate holding device.

前記プレートを前記ベース部材上から取り外して搬送する搬送機構を更に備えることを特徴とする請求項２３に記載のデバイス製造装置。24. The device manufacturing apparatus according to claim 23, further comprising a transport mechanism that transports the plate by removing the plate from above the base member.

前記デバイス製造装置は、真空環境下又は減圧環境下で基板を処理するように構成されていることを特徴とする請求項２３又は請求項２４に記載のデバイス製造装置。25. The device manufacturing apparatus according to claim 23, wherein the device manufacturing apparatus is configured to process a substrate under a vacuum environment or a reduced-pressure environment.

前記基板保持装置によって保持された基板にパターンを投影する投影光学系を更に備え、露光装置として機能することを特徴とする請求項２５に記載のデバイス製造装置。26. The device manufacturing apparatus according to claim 25, further comprising a projection optical system for projecting a pattern on a substrate held by the substrate holding device, and functioning as an exposure device.

デバイス製造方法であって、
請求項２６に記載のデバイス製造装置によって基板にパターンを転写する工程と、
前記基板を現像する工程と、
を含むことを特徴とするデバイス製造方法。A device manufacturing method,
Transferring a pattern to a substrate by the device manufacturing apparatus according to claim 26,
Developing the substrate;
A device manufacturing method comprising: