JPH04280619A - ウエハ保持方法およびその保持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ウエハの裏面を真空吸
着して該ウエハを保持する、露光装置用のウエハ保持方
法およびその保持装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、マスクパターンをウエハに転写す
る際、該ウエハを保持するために用いるウエハ保持装置
としては、一般に、ウエハの裏面を主構造部材のウエハ
吸着面に真空吸着して保持するウエハ保持装置（たとえ
ば、特公平１−１４７０３号公報）が知られている。

【０００３】しかし、真空吸着によるウエハ保持装置を
そのまま用いると、真空吸着後、ウエハの裏面とウエハ
吸着面との間に形成される吸着領域に、熱を逃がすため
の熱媒体である気体が存在しなくなるため、次に示すよ
うな問題点が生じる。

【０００４】ウエハ保持装置でウエハを保持したとき、
該ウエハと主構造部材との間の接触熱抵抗が大きくなる
ため、マスクパターンを前記ウエハに転写する際の露光
エネルギーが該ウエハから前記主構造部材に逃げていか
なくなり、該ウエハの温度の上昇および熱歪が発生して
マスクパターン転写精度が悪化する。

【０００５】上記問題点を解決する一手段として、たと
えば、特開昭６３−９８１１９号公報に記載されている
ように、温度調節された水をウエハ保持装置の主構造部
材内に設けた流路に流すことにより、露光中のウエハの
温度管理を行うものが提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た温度調節された水を用いてウエハの温度管理を行う真
空吸着式のウエハ保持装置においても、該ウエハ保持装
置をシンクロトロン放射光を光源とするＸ線露光装置に
使用しようとすると、ウエハの熱歪に対して以下に示す
ような問題点がなお残る。

【０００７】前記Ｘ線露光装置においては、露光に用い
るＸ線の減衰を防止するため通常ウエハ保持装置は、２
００［Ｔｏｒｒ］程度に減圧されたＨｅガスで内部が満
たされたチャンバ内に設置される。したがって、真空吸
着後のウエハの表面の圧力（２００［Ｔｏｒｒ］）と裏
面の圧力との差を大きくして、大きな吸着力を得るため
に、到達真空度が１０−２［Ｔｏｒｒ］程度の排気能力
を有するロータリーポンプを真空排気手段として使用し
て、ウエハの裏面の圧力が１０［Ｔｏｒｒ］以下になる
までロータリーポンプで、ウエハの裏面の吸着領域内の
Ｈｅガスを排気する。しかし、該吸着領域内の圧力を１
０［Ｔｏｒｒ］以下にすると、該吸着領域の熱伝導率は
約２×１０−２［Ｗ／ｍ・Ｋ］となり、真空吸着前の熱
伝導率である約１０−１［Ｗ／ｍ・Ｋ］に対して約５分
の１となるため、露光中にウエハに発生する熱が主構造
部材に逃げにくくなり、ウエハの温度上昇および熱歪を
引き起こす。

【０００８】また、プロキシミテイー方式による露光装
置においては、マスクとウエハとが数十μｍというごく
わずかな距離で配置されるため、ウエハの温度はマスク
に伝達しやすくなる。このため、ウエハの温度上昇はマ
スクの温度上昇をも招き、マスクの温度上昇に伴うマス
クの熱歪によってマスクパターン転写精度が悪化すると
いう問題点があった。

【０００９】本発明の目的は、露光中のウエハの温度上
昇および熱歪を抑えることによって、マスクパターン転
写精度を向上させるウエハ保持方法およびその保持装置
を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明のウエハ保持方法は、ウエハ吸着面に、互いに区
画された複数個の吸着領域を有するウエハ保持装置を用
い、ウエハの露光中、前記複数個の吸着領域のうち、少
なくとも前記ウエハの露光部位の直下の吸着領域は真空
吸引せず、他の吸着領域を真空吸引して前記ウエハを保
持することを特徴とする。

【００１１】また、本発明のウエハ保持装置は、主構造
部材のウエハ吸着面に、互いに区画された複数個の吸着
領域を設け、前記各吸着領域にそれぞれ独立して接続さ
れた真空配管と、前記各真空配管の端部にそれぞれ接続
された切換手段と、前記各切換手段を介して前記各真空
配管に選択的に接続される真空源および真空解除手段と
を備え、前記各切換手段の切換によって、前記各吸着領
域がそれぞれ独立して前記真空源あるいは前記真空解除
手段のいずれか一方と連通することを特徴とする。　　
さらに、ウエハ吸着面の外周部に沿って溝を形成し、該
溝を真空源と連通させたものでもよいし、複数個の吸着
領域にかえて３つ以上の吸着領域とし、各真空配管のう
ち少なくとも１つの真空配管は複数の吸着領域に接続さ
れているものでもよい。

【００１２】

【作用】上記のとおり構成された請求項１に記載の発明
では、ウエハ吸着面に、互いに区画された複数個の吸着
領域を有するウエハ保持装置を用い、ウエハの露光中、
前記複数個の吸着領域のうち、少なくとも前記ウエハの
露光部位の直下の吸着領域は真空吸引せず、他の吸着領
域を真空吸引することで、ウエハは前記他の吸着領域で
真空吸引されて保持されながらも、前記ウエハの露光部
位の直下の吸着領域には常に気体が存在しており、該気
体が熱伝達の媒体となるため、露光中前記ウエハに与え
られる露光エネルギーによって前記ウエハの露光部位の
近傍に発生する熱はウエハ吸着面に伝わりやすくなる。 その結果、ウエハの温度上昇及びウエハの熱歪が抑えら
れ、マスクパターン転写精度が向上する。

【００１３】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面に基いて説明す
る。 （第１実施例）先ず、本発明のウエハ保持方法の実施に
使用するウエハ保持装置の第１実施例について図１によ
って説明する。

【００１４】主構造部材３のウエハ吸着面である図示上
面には、該吸着面を４つの領域に区画する隔壁１が一体
的に設けられており、該隔壁１に囲まれた部位で互いに
区画された４つの吸着領域４が形成されている。各吸着
領域４の底面には、ウエハ９を真空吸着したときに該ウ
エハ９を平面矯正するための多数の突起２が、隔壁１と
同じ高さで所定の間隔をあけて突設されるとともに、各
吸着領域４にそれぞれ独立して開口する真空配管５が接
続されている。

【００１５】各真空配管５はバルブ装置６に接続してお
り、該バルブ装置６には、真空解除手段としての、一端
側が外気に開口した外気導入管７の他端側、および真空
ポンプ等の真空源８が接続されている。前記外気導入管
７の一端側は、気体が充填されている不図示のボンベに
接続されていてもよい。ただし、その場合には、吸着領
域４に気体を導入するときの圧力を調整する手段を設け
る必要がある。

【００１６】ここで、バルブ装置６の構成について説明
する。バルブ装置６の内部において、各真空配管５は、
それぞれ独立して、外気導入管７および真空源８に、各
真空配管５ごとに設けられた切換手段としの三方バルブ
１１を介して接続されている。各三方バルブ１１は、バ
ルブ装置６の外部に設けられたバルブコントローラ１２
にそれぞれ接続し、該バルブコントローラ１２による各
三方バルブ１１の切換えによって、各真空配管５はそれ
ぞれ独立して外気導入管７または真空源８のいずれか一
方と連通することができる。

【００１７】以上のような構成とすることにより、ウエ
ハ９が主構造部材３のウエハ吸着面上にあるときに、任
意の真空配管５と真空源８とが連通するように前記任意
の真空配管５に介装されている三方バルブ１１を切換え
ると、前記任意の真空配管５と接続した吸着領域４内は
真空源６によって真空吸引される。また、任意の真空配
管５と外気導入管７とが連通するように前記任意の真空
配管５に介装されている三方バルブ１１を切換えると、
前記任意の真空配管５と接続した吸着領域４内には前記
外気導入管７から気体が導入される。

【００１８】吸着領域４の数は４個に限らず、その数は
必要に応じて増減することができる。また、バルブ装置
の構成は上述のものに限らず、真空解除手段および真空
源を各真空配管ごとにそれぞれ三方バルブを介して設け
ることもできるし、切換手段としては三方バルブに限ら
ず、二方バルブを組み合わせて用いたり、その他の手段
を用いてもよい。

【００１９】次に、本実施例のウエハ保持装置を用いた
ウエハ保持工程について説明する。まず始めに、ウエハ
９を主構造部材３のウエハ吸着面に載せ、全ての三方バ
ルブ１１を真空源８側に開き、全ての吸着領域４を真空
吸引し、ウエハ９を真空吸着、保持する。

【００２０】次に露光を行っていくが、露光中はウエハ
露光部位の直下の吸着領域４に接続している真空配管５
に設けられている三方バルブ１１を外気導入管７側に開
き、前記ウエハ露光部位の直下の吸着領域４に気体を導
入する。その他の吸着領域４は、真空のままでウエハ９
を真空吸着保持している。

【００２１】順次、ウエハ９上の露光光束１０の位置を
判断しながら露光を行っていく。露光光束１０が、前記
気体を導入した吸着領域４の図示上方から外れたら、露
光光束１０が外れた吸着領域４に接続している真空配管
５に設けられている三方バルブ１１を真空源８側に開き
、前記吸着領域４内を真空吸引する。同時に、新たに露
光光束１０があたったウエハ露光部位の直下の吸着領域
４に接続している真空配管５に設けられている三方バル
ブ１１を外気導入管７側に開き、その吸着領域４に気体
を導入する。

【００２２】上述の手順を繰り返すことによって、露光
中、ウエハ９は主構造部材３に真空吸着されながらも、
ウエハ露光部位の直下の吸着領域４には常に気体が存在
することになる。

【００２３】このため、本発明のウエハ保持方法によっ
てウエハ７を真空吸着した場合は、固体同士を接触させ
た際に発生する接触熱抵抗は発生せず、かわりに、吸着
領域４に導入した気体の熱抵抗のみが発生する。

【００２４】ところで従来のウエハ保持方法でウエハ９
を保持した場合に、ウエハ９と主構造部材３との接触面
に発生する接触熱抵抗は約１０−２［ｍ２　Ｋ／Ｗ］で
あり、固体の種類に依存しないことが実験で確かめられ
ている。これに対し、本発明のウエハ保持方法でウエハ
９を保持した場合に発生する熱抵抗Ｒは、吸着領域４に
存在する気体の熱伝導率をλ［Ｗ／ｍ・Ｋ］、吸着領域
４の深さをｄ［ｍ］とすると、Ｒ＝ｄ／λ［ｍ２　Ｋ／
Ｗ］で与えられる。例えば、深さｄ＝１００［μｍ］の
吸着領域４に熱伝導率λ＝０．１３［Ｗ／ｍ・Ｋ］のＨ
ｅガスを導入すると、熱抵抗はＲ＝７．７×１０−４［
ｍ２　Ｋ／Ｗ］となり、従来の真空吸着に比べて熱抵抗
を大幅に低減することができる。

【００２５】上記のように、主構造部材３とウエハ９と
の接触面の熱抵抗の低減によって、露光中にウエハ９の
露光部に発生する熱は、吸着領域４に存在する気体が媒
体となって主構造部材３へ伝わりやすくなるため、ウエ
ハ９の温度上昇やそれに伴うウエハ９の熱歪を抑えるこ
とができ、マスクパターン転写精度を向上することがで
きる。

【００２６】また、ウエハ９は露光部位直下の吸着領域
４を除く吸着領域４で真空吸着されるので十分なウエハ
吸着力が得られる。 （第２実施例）本発明のウエハ保持方法の実施に使用す
るウエハ保持装置の第２実施例について図２によって説
明する。

【００２７】本実施例のウエハ保持装置の構成は、主構
造部材２３のウエハ吸着面の外周に沿って、隔壁２１に
よって形成された溝としての吸着溝３３と、該吸着溝３
３に連通し、真空源２８に接続された吸着配管３４とが
付加された点が第１実施例と異なる。吸着領域２４、真
空配管２５、バルブ装置２６、外気導入管２７は第１実
施例と同様のものでよいのでその説明は省略する。

【００２８】上述のウエハ保持装置によるウエハ保持工
程は、ウエハ２９の露光部については第１実施例と同様
であるが、露光中にウエハ２９の外周部は吸着溝３３に
よって常に真空吸着されている点が第１実施例と異なる
。このため、半導体製造工程を経るうちにウエハ２９へ
の成膜後の残留応力等によりウエハ２９に発生する反り
等の変形を、より確実に平面に矯正し、転写精度を向上
することができる。 （第３実施例）本発明のウエハ保持方法の実施に使用す
るウエハ保持装置の第３実施例について図３によって説
明する。

【００２９】本実施例において、ウエハ吸着面は隔壁４
１によって格子状に１６分割され、１６個の吸着領域４
４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ、４４Ｄが形成されている。各吸
着領域４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ、４４Ｄはそれぞれ同じ
符号のもの同志がそれぞれ１つの不図示の真空配管と接
続しており、それぞれ隣接する吸着領域は同じ真空配管
とは接続しない構成となっている。その他の構成は第１
実施例のものと同様のものでよいのでその説明は省略す
る。

【００３０】以上のような構成で、例えば吸着領域４４
Ａに気体を導入し、その他の吸着領域４４Ｂ、４４Ｃ、
４４Ｄで不図示のウエハを真空吸着すると、気体が導入
された吸着領域４４Ａは、真空吸着された吸着領域４４
Ｂ、４４Ｃ、４４Ｄに取り囲まれることになる。このた
め、ウエハの温度上昇によるウエハの熱歪をより小さく
抑えることができる。また、１つの真空配管が複数の吸
着領域と接続しているため、真空配管を吸着領域ごとに
設けなくてもよく、真空配管の数や切換手段の数を減ら
すことができ、装置構成が簡単になる。

【００３１】ここで、吸着領域４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ
、４４Ｄの数は１６個に限らず、その数は必要に応じて
増減することができる。また、各吸着領域４４Ａ、４４
Ｂ、４４Ｃ、４４Ｄと各真空配管との配管の組み合わせ
や、真空配管の数は上述のものに限らない。

【００３２】以上、各実施例で述べた本発明のウエハ保
持装置は、プロキシミティー方式による露光装置にも搭
載可能である。プロキシミティー方式による露光装置で
は、ウエハとマスクとはごくわずかな距離で配置され、
ウエハの温度はマスクに伝わりやすくなっている。この
ため、ウエハの温度上昇を抑えることによってウエハか
らの熱伝達によるマスクの温度上昇や、それに伴うマス
クの熱歪を抑えることができ、より効果的にマスクパタ
ーン転写精度を向上することができる。

【００３３】

【発明の効果】本発明は上記のとおり構成されているの
で、以下に記載する効果を奏する。

【００３４】請求項１に記載の発明は、ウエハの露光中
、複数個の吸着領域のうち、少なくとも前記ウエハの露
光部位の直下の吸着領域は真空吸引せず、他の吸着領域
を真空吸引することで、前記ウエハは前記他の吸着領域
で吸着保持されながらも、前記露光部位の直下の吸着領
域には気体が存在するため、前記露光部位の近傍に発生
する熱はウエハ吸着面に伝わりやすくなり、ウエハの温
度上昇および熱歪が抑えられ、マスクパターン転写精度
を向上することができる。

【００３５】請求項２に記載のウエハ保持装置の発明は
、各吸着領域の真空吸引または真空解除を確実に実行で
きるので請求項１に記載の方法の発明を実施するのに適
している。

【００３６】請求項３に記載の発明は上記効果のほか、
ウエハ吸着面の外周部に沿って溝を形成し、該溝を真空
源と連通させることで、ウエハの外周部は主構造部材に
真空吸着されるため、前記ウエハの残留応力等により該
ウエハに発生している反り等の変形を、より確実に平面
矯正し、転写精度を向上することができる。

【００３７】請求項４に記載の発明は、請求項２に記載
の発明の効果のほか、各真空配管をそれぞれ各吸着領域
ごとに設けなくてもよく、装置の構成を簡単にすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のウエハ保持方法の実施に使用するウエ
ハ保持装置の第１実施例を示し、（Ａ）はそのウエハ吸
着面の構造を示す概略図で、中心線より対称となる部分
を省略した図、（Ｂ）はそのウエハ保持装置の概略構成
図である。

【図２】本発明のウエハ保持方法の実施に使用するウエ
ハ保持装置の第２実施例を示し、（Ａ）はそのウエハ吸
着面の構造を示す概略図で、中心線より対称となる部分
を省略した図、（Ｂ）はそのウエハ保持装置の概略構成
図である。

【図３】本発明のウエハ保持方法の実施に使用するウエ
ハ保持装置の第３実施例のウエハ吸着面の構造を示す概
略図である。

【符号の説明】

１、２１　　　　　　　　　　　　隔壁２　　　　　　
　　　　　　　　　　　　突起３、２３、４３　　　　
　　主構造部材４、２４、４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ、４
４Ｄ　　　　吸着領域

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ウエハ吸着面に、互いに区画された複
   数個の吸着領域を有するウエハ保持装置を用い、ウエハ
   の露光中、前記複数個の吸着領域のうち、少なくとも前
   記ウエハの露光部位の直下の吸着領域は真空吸引せず、
   他の吸着領域を真空吸引して前記ウエハを保持すること
   を特徴とするウエハ保持方法。
2. 【請求項２】　　主構造部材のウエハ吸着面に、互いに
   区画された複数個の吸着領域を設け、前記各吸着領域に
   それぞれ独立して接続された真空配管と、前記各真空配
   管の端部にそれぞれ接続された切換手段と、前記各切換
   手段を介して前記各真空配管に選択的に接続される真空
   源および真空解除手段とを備え、前記各切換手段の切換
   によって、前記各吸着領域がそれぞれ独立して前記真空
   源あるいは前記真空解除手段のいずれか一方と連通する
   ことを特徴とするウエハ保持装置。
3. 【請求項３】　　ウエハ吸着面の外周部に沿って溝を形
   成し、該溝を真空源と連通させた請求項２記載のウエハ
   保持装置。
4. 【請求項４】　　複数個の吸着領域にかえて３つ以上の
   吸着領域とし、各真空配管のうち少なくとも１つの真空
   配管は複数の吸着領域に接続されている請求項２または
   ３記載のウエハ保持装置。