CN109314077B - 吸盘、基板保持设备、图案形成设备和制造物品的方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的实施例的吸盘包括第一和第二支撑部分10，每个支撑部分在基部上具有凸形部分11和凹形部分13的重复结构。通过使每个凸形部分11与基板接触并且排出每个凹形部分13中的气体以使得凹形部分13相对于第一支撑部分10和第二支撑部分10之间的空间具有负压来保持基板。第一支撑部分10和第二支撑部分10中的至少一个支撑部分包括至少四个凸形部分11和三个凹形部分13。

Description

吸盘、基板保持设备、图案形成设备和制造物品的方法
技术领域
本发明涉及吸盘、基板保持设备、图案形成设备和制造制品的方法。
背景技术
在光刻设备或其他设备所装配的基板保持设备中，需要维持良好的基板平整度以便精确地聚焦曝光。
专利文献1公开了通过使用支撑部分将吸盘的上表面分成多个矩形区段，所述支撑部分包括两个凸形部分和介于所述两个凸形部分之间的凹形部分。专利文献1公开了凹形部分中的气体被排出以保持基板，并且根据所保持的基板的平整度的测量结果来控制供应到矩形区段和从矩形区段排出的气体的量，从而校正基板的平整度。
引文列表
专利文献
专利文献1：日本专利公开No.6-196381
发明内容
厚度减小的基板被越来越多地使用。取决于吸盘的与基板的后表面接触的部分的结构，当基板被排气保持时，存在由于吸盘与基板之间的接触而导致基板的前表面的平整度降低的风险。
鉴于此，本发明的目的是提供使得能够改善被保持的基板的平整度的吸盘、基板保持设备和光刻设备。
根据本发明的实施例的吸盘包括第一支撑部分和第二支撑部分，所述第一支撑部分和第二支撑部分中的每个支撑部分在基部上具有凸形部分和凹形部分的重复结构。通过使每个凸形部分与基板接触并且排出每个凹形部分中的气体以使得凹形部分相对于第一支撑部分和第二支撑部分之间的空间具有负压来保持基板。第一支撑部分和第二支撑部分中的至少一个支撑部分包括至少四个凸形部分和三个凹形部分。
附图说明
图1示出了从+Z方向观察的根据第一实施例的吸盘。
图2示出了根据第一实施例的保持设备的结构。
图3是吸盘的截面图的放大视图。
图4示出了根据比较示例的吸盘的结构。
图5A示出了在使用比较示例中的吸盘的情况下的模拟结果。
图5B示出了在使用根据第一实施例的吸盘的情况下的模拟结果。
图6是根据第二实施例的吸盘的截面的放大视图。
图7示出了由根据第二实施例的吸盘保持的基板的后表面的位置。
图8示出了根据第三实施例的保持设备的结构。
图9示出了由根据第三实施例的吸盘保持的基板的后表面的位置。
图10示出了沿+Z方向观察的根据第四实施例的吸盘。
图11示出了曝光设备的结构。
图12示出了吸盘的另一结构。
具体实施例
[第一实施例]
将参照图1、图2和图3描述根据第一实施例的保持基板的保持设备(基板保持设备)100和吸盘1的结构。与沿着由吸盘1保持的基板的前表面的方向垂直的轴线被称为Z轴，并且在垂直于Z轴的平面中互相垂直的轴线被称为X轴和Y轴。图1示出了沿+Z方向观察的吸盘1。图2示出了保持设备100的结构，并且包括沿着线A-A截取的吸盘1的截面图。图3是图2中的区域40的放大视图。
保持设备100包括吸盘1、排气部分30和管31。排气部分30从吸盘1的支撑部分10排出气体，并且吸盘1吸引和保持布置在其上的基板。
三个开口25形成在吸盘1的表面2上，基板将被保持在所述表面2上。当基板被装载到保持设备100中和从保持设备100上卸载时，暂时支撑基板的支撑销(未示出)穿过开口25从具有表面2的基部14突出。
吸盘1包括从表面2延伸的支撑部分10和同心地交替布置的区域20。每个支撑部分10均包括三个凹形部分13和可以与基板接触的四个凸形部分(接触部分)11。支撑部分形成为使得凹形部分13位于彼此相邻的相应凸形部分11之间。在支撑部分10中，四个凸形部分11和三个凹形部分13沿着从吸盘1的中心朝向吸盘1的外周的方向(一个方向)布置，并且三个凹形部分13沿着从吸盘1的中心朝向吸盘1的外周的方向排列(lined up)(连续地形成为使得在这三个凹形部分之间不插置区域20)。
可以不受限制地确定三个凹形部分13的宽度。例如，如图3中所示，中心的凹形部分13的宽度b优选地大于两侧处的凹形部分13(其他凹形部分)的宽度a和c。这使得基板在平面外方向上的变形能够被限制在远离两侧处的凹形部分13的位置处。
每个凹形部分13具有至少一个开口12。每个支撑部分10均包括的至少三个凹形部分13连接到共用的排气部分30。即，对于三个凹形部分13来说开口12是共用的开口。根据本实施例，所有开口12都连接到共用的排气部分30。排气部分30通过开口12和管31排出凹形部分13中的气体。排气部分30的一个示例是真空泵。这使得基板能够被支撑部分10吸引和保持，其中凸形部分11与基板接触。由于每个凸形部分11的上表面均与基板接触，因此优选地对上表面进行处理以具有高的平整度。
每个区域20均位于相应的支撑部分10之间并且具有至少一个开口22。吸盘1所布置在的环境中的气体(例如空气)可以进入和离开开口22。这样，每个凹形部分13的压力相对于对应区域20的上部部分的空间(第一支撑部分和第二支撑部分之间的空间)变为负压，所述上部部分的空间对应于相应的支撑部分10之间的侧部空间。
当每个凹形部分13的压力相对于支撑部分10之间的侧部空间是负压时，开口22可以连接到供应预定气体的气体供应部分，或者可以供应压力被调节的气体。
即使在排气部分30排出凹形部分13中的气体时，这也防止了基板的面向区域20的部分与区域20接触。因此，与区域20的上部部分的空间中的气体被排出的情况不同，改善了基板的平整度，并且可以减少附着到基板的颗粒。另外，在基板上不会形成抽吸标记，所述抽吸标记在吸盘1太强烈地抽吸基板时可能会留下。
具有上述结构的保持设备100保持卸载的基板。每个支撑部分10具有这样的结构，其中四个凸形部分11和位于相应的凸形部分11之间的凹形部分13沿一个方向布置，并且因此可以改善被保持的基板的平整度。特别地，即使在基板较薄的情况下，也能够维持高平整度地保持基板。例如，吸盘1适于保持被钻削到使得中心部分的厚度等于外圆周部分的厚度的约1/10的程度的特殊基板。
(第一示例)
将利用比较示例描述在吸盘1保持基板时的示例。
图4是吸盘95的截面图，其与吸盘1的不同之处在于，以规则间隔布置的支撑部分90各个均包括两个凸形部分91和位于所述凸形部分之间的凹形部分93。当沿+Z方向观察吸盘95时，支撑部分90与在吸盘1中一样同心地布置。
图5A示出了在比较示例中的吸盘95用于保持基板的情况下基板的平整度的模拟结果。图5B示出了在吸盘1用于保持基板的情况下基板的平整度的模拟结果。图5A和图5B中的纵轴表示由每个吸盘保持的基板的后表面在高度方向上的位置，而横轴表示吸盘在径向方向上的位置。横轴上的左端点表示吸盘1的中心的位置。横轴上的右端点表示吸盘的外周的位置。
在模拟中，凹形部分处的抽吸压力为75kPa，并且基板的厚度为75μm。基板的厚度是均匀的。吸盘1和吸盘95具有相同的尺寸。每个吸盘具有八个支撑部分10或支撑部分90。
在吸盘95用于吸引和保持基板的情况下，在位于最靠近吸盘95的中心的支撑部分90的内侧的部分处和位于最靠近吸盘95的外周的支撑部分90的外侧的部分处与其他部分的位置相比，基板的后表面的位置极大地偏移到更高的位置。即，基板的中心部分和基板的外周部分比其它部分更大地变形。另外，基板的位于支撑部分90之间的部分的后表面的位置偏移到更高的位置。
在吸盘1用于保持基板的情况下，与所述比较示例不同，基板的部分的后表面的位置不偏移到更高的位置。另外，基板在支撑部分10之间几乎不变形。
将吸盘1的情况和吸盘95的情况相比较，吸盘1可以以小于吸盘95的情况下的平整度的1/10的平整度保持基板。即，证实了可以以其中每个支撑部分10具有如下结构的方式改善所保持的基板的平整度，在所述结构中四个凸形部分11和位于相应的凸形部分11之间的凹形部分13沿着一个方向布置。
[第二实施例]
图6是根据第二实施例的吸盘1的截面的放大视图。与第一实施例中的部件相同的部件由相同的附图标记表示，并且省略其详细描述。
在根据本实施例的吸盘1中，支撑部分10包括三个凹形部分13，并且其他支撑部分90包括凹形部分93。不必支撑基板的所有支撑部分均如在支撑部分10中一样包括三个凹形部分13，只要支撑部分中的至少一个包括三个凹形部分13即可。根据本实施例，获得了与第一实施例中相同的效果。
(第二示例)
特别地，如图6中所示，最靠近吸盘1的中心的位置P0的支撑部分优选地是支撑部分10。
图7示出了表示由根据第二实施例的吸盘1保持的基板的后表面的位置的模拟结果。除了改变吸盘1的结构之外，模拟的条件和轴线与上述相同，并且省略其详细描述。
按支撑部分10仅设置在最靠近吸盘1的中心的位置处的方式，可以极大地抑制基板的中心部分的变形，而在上述比较示例中显著地出现所述变形。基板可以被保持以具有良好的平整度。
替代地，最靠近吸盘1的外周的支撑部分可以是支撑部分10，而非最靠近吸盘1的中心的支撑部分。替代地，最靠近吸盘1的中心的支撑部分和最靠近吸盘1的外周的支撑部分均可以是支撑部分10。这使得能够改善保持的基板的平整度。
[第三实施例]
图8示出了根据第三实施例的保持设备300的结构，并且包括吸盘1的截面图。与第一实施例中的部件相同的部件用相同的附图标记表示，并且省略其详细描述。保持设备300通过使用控制单元35控制排气单元，以分开地控制施加在最靠近吸盘1的中心的位置P0的支撑部分10(支撑部分中的一些)处的抽吸压力和施加在其他支撑部分10处的基板的抽吸压力。
保持设备300包括用作排气单元的排气部分30、管31a和31b、压力计32a和32b、电磁阀33a和33b以及调节器34a和34b。
压力计32a测量管31a的内部的压力。压力计32b测量管31b的内部的压力。电磁阀33a在管31a的排气的接通和断开之间进行切换。电磁阀33b在管31b的排气的接通和断开之间进行切换。调节器34a调节管31a的内部的压力。调节器34b调节管31b的内部的压力。控制单元35控制电磁阀33a和33b以及调节器34a和34b。
为了简化描述，在下面描述的情况下，控制单元35控制调节器34b，使得维持管31b的内部的预定压力，并且仅改变管31a的内部的压力。
图9示出了表示由根据第三实施例的吸盘1保持的基板的后表面的位置的模拟结果。除了改变吸盘1的结构之外，模拟的条件和轴线与上述相同，并且省略其详细描述。
控制单元35基于与基板的中心部分的平整度相关的信息来控制管31a的内部的压力。实线表示在所有支撑部分10处施加75kPa的抽吸压力时保持基板的情况下基板的后表面在高度方向上的位置。虚线表示在最靠近吸盘1的中心的位置P0的支撑部分10处施加的抽吸压力减小到40kPa的情况下基板的后表面在高度方向上的位置。
如图9中所示，清楚的是，抽吸压力的变化使得基板的中心部分的后表面的位置能够改变。
例如，在被保持的基板的中心部分的厚度小于外周部分的厚度并且基板的前表面在高度方向上的位置很可能偏移到较低位置的情况下，第一支撑部分处的抽吸力优选地预先调节到75kPa。后表面的位置可以预先高于外周部分的位置，并且可以改善基板的前表面的平整度。
保持设备300也获得了与第一实施例中相同的效果。另外，通过控制管31a的压力来控制基板的后表面的位置的方式，可以补偿由于基板的厚度分布引起的平整度的劣化。
控制单元35可以在装载到保持设备300上之前基于利用其它测量仪器得到的厚度测量结果来获得关于平整度的信息，或者可以在装载到保持设备300上之后通过利用超声波或光测量基板的前表面的位置来获得关于平整度的信息。替代地，可以获得从用户输入的信息作为关于基板的平整度的信息。
控制单元35对抽吸压力的控制包括通过控制电磁阀33a和33b在排气的接通和断开之间进行切换。可以连续地控制管31b的抽吸压力。
[第四实施例]
图10是沿+Z方向观察的根据第四实施例的吸盘1的放大视图，并且示出了吸盘1的包括支撑部分10的部分。与第一实施例中的部件相同的部件用相同的附图标号表示，并且省略其详细描述。三个凹形部分13中的气体可以通过开口12排出。
吸盘1可以获得与第一实施例中相同的效果。吸盘1适于因为凹形部分13的宽度a、b和c较窄而难以形成与各个凹形部分13相对应的开口12的情况。
[第五实施例]
每个支撑部分10可以不具有其中四个凸形部分11和三个凹形部分13沿一个方向布置的结构，而是可以具有其中三个凸形部分11和两个凹形部分13沿一个方向布置的结构。
一个或多个支撑部分10优选地具有其中三个凸形部分11和两个凹形部分13沿一个方向布置的结构。在吸盘1包括三个或更多个支撑部分的情况下，除了最靠近吸盘1的中心的支撑部分和最靠近吸盘1的外周的支撑部分之外的支撑部分中的至少一个可以是支撑部分10。最靠近吸盘1的中心的支撑部分、最靠近吸盘1的外周的支撑部分、以及其它支撑部分中的至少一个更优选地是具有其中三个凸形部分11和两个凹形部分13沿一个方向布置的结构的支撑部分10。
比吸盘95的情况相比，根据本实施例的吸盘1可以更多地改善所保持的基板的平整度。
[第六实施例]
将描述配备有根据第一实施例的保持设备100的光刻设备(图案形成设备)的实施例。图11示出了与光刻设备相对应的曝光设备600的结构。与投影光学系统604的光轴(根据本实施例的竖向方向)平行的轴线被称为Z轴。在与Z轴垂直的平面中彼此垂直的轴线被称为X轴和Y轴。
曝光设备600经由照明光学系统601用照明光603照射掩模版(原稿)602，以经由投影光学系统604使形成在被照亮的掩模版602上的图案的图像投射在基板605上。台架606保持掩模版602，并且使得掩模版602沿着X轴方向被扫描。台架607通过使用例如线性马达的驱动机构(未示出)来移动吸盘1和由吸盘1保持的基板605。
曝光设备600通过使用台架606和607来使掩模版602和基板605被相对扫描，并在施加至基板605的抗蚀剂上形成潜像图案。干涉仪608将激光束辐射至反射镜609，干涉仪610将激光束辐射至反射镜611。所述镜的反射光被接收以检测掩模版602和基板605的位置。检测器612检测形成在基板605上的对准标记(未示出)和形成在台架607上的参考标记(未示出)。
除了上述部件之外，保持设备100还包括顶板614和提升机构(未示出)，所述顶板614包括用于在装载和卸载基板605时支撑基板605的销613，所述提升机构相对于销613提升和降低吸盘1和顶板614。
控制单元615连接到台架606、607、检测器612、干涉仪608和610以及保持设备100并且综合地控制它们。例如，在曝光过程期间，基于检测器612的检测结果确定形成的图案的位置，并且基于与从干涉仪608和610获得的位置相关的信息来控制台架606和607。在装载和卸载基板605时，控制单元615控制保持设备100的提升机构和台架607的移动。控制单元615可以设置在容纳除控制单元615之外的其他部件的壳体中，或者可以设置在与上述壳体不同的另一壳体中。
与使用不包括三个凹形部分13的支撑部分的保持设备的情况不同，保持设备100使得能够改善基板605的平整度。因此，在基板605的前表面的位置被调节到曝光616的聚焦的位置时有助于曝光。这抑制了在基板605上形成的图案的分辨率的降低。在基板605的平整度不佳时，分辨率可能会降低。
曝光设备600可以配备有根据第二实施例至第五实施例中的任一个的吸盘1、或者保持设备100或300。
曝光设备600朝向基板605辐射的光不限于i线(波长365nm)，也可以是例如KrF光(波长248nm)或ArF光(波长193nm)的紫外线、或者例如g线(波长436nm)的可见光。根据本发明的实施例的光刻设备可以是通过压印方法在基板上形成抗蚀剂(压印材料)的图案的设备、或者是通过向基板辐射激光束或带电粒子束而在晶片上打印潜像图案的设备。
[其他实施例]
吸盘1的每个支撑部分10的形状不必须是连续的圆形形状(环形形状)，也可以是连续的矩形形状(矩形框架形状)。图1示出了同心的支撑部分10，即环形的支撑部分10在沿着由吸盘1保持的基板的方向上以多圈配置布置，但是支撑部分可以不以这种方式布置。
如图12中所示，支撑部分10的形状可以从将表面2分成多个矩形区域的多个线性支撑部分10的组合获得。线性支撑部分10和环形支撑部分10的组合也是可接受的。在图12中，省略了包括在支撑部分10中的凹形部分13和开口12的图示。
如根据各实施例所述，支撑部分10的数量可以是多个。连续的支撑部分10可以沿着由吸盘1保持的基板的前表面以多圈配置布置。
支撑部分10可以与具有表面2的基部14整体模制，或者可以与基部14分离。每个凹形部分13的底部的高度可以与表面2的高度相同、或者可以高于表面2的高度。
第三实施例可以与根据其他实施例中的任一个的吸盘1适当地组合并实施。根据第四实施例描述的开口12的布置可以适当地与根据其他实施例中的任一个的吸盘1组合。
[制造物品的方法]
在制造各种物品时暂时使用通过使用光刻设备(图案形成设备)在基板上形成的图案。物品的示例包括电路元件、光学元件、MEMS、打印元件、传感器和模具。电路元件的示例包括例如DRAM、SRAM、闪存和MRAM的非易失性或易失性半导体存储器、以及例如LSI芯片、CCD、图像传感器以及FPGA的半导体元件。模具的示例包括用于压印的模具。
通过使用光刻设备形成的图案在处理基板期间被蚀刻或经受离子注入工艺，并且随后去除用作掩模的抗蚀剂。在使用曝光装置或绘图设备作为光刻设备的情况下，在上述处理之前对抗蚀剂进行显影。通过使用压印设备作为光刻设备形成的抗蚀剂的固化图案可以用作上述物品的至少一部分的部件。
以上描述了本发明的优选实施例。不言而喻，本发明不限于这些实施例。可以在本发明精神的范围内进行各种修改和变更。
本申请要求2016年6月1日提交的日本专利申请No.2016-109651的权益，该日本专利申请的全部内容通过引用并入本文中。

Claims (12)

1.一种吸盘，所述吸盘包括：
第一支撑部分和第二支撑部分，所述第一支撑部分和第二支撑部分中的每个具有环形形状并且布置在基部上，
其中，所述第一支撑部分和第二支撑部分中的至少一个支撑部分包括至少四个凸形部分和至少三个凹形部分，所述至少四个凸形部分和至少三个凹形部分是连续形成的，使得所述凹形部分位于彼此相邻的相应凸形部分之间，
通过使每个凸形部分与基板接触并且排出每个凹形部分中的气体以使得相对于由所述基板和三个所述凹形部分包围的三个空间的压力低于相对于由所述基板、所述第一支撑部分和所述第二支撑部分包围的位于所述第一支撑部分和所述第二支撑部分之间的空间的压力来保持所述基板。
2.根据权利要求1所述的吸盘，其中，四个凸形部分和三个凹形部分沿着从所述吸盘的中心朝向所述吸盘的外周的方向布置。
3.根据权利要求2所述的吸盘，其中，三个凹形部分的中心的凹形部分在所述方向上的宽度大于三个凹形部分中的其它两个凹形部分的宽度。
4.根据权利要求1所述的吸盘，其中，所述第一支撑部分和第二支撑部分中位于更靠近所述吸盘的中心的一者包括所述至少四个凸形部分和所述至少三个凹形部分。
5.根据权利要求1所述的吸盘，其中，所述第一支撑部分和第二支撑部分以多圈配置布置在所述基部上。
6.根据权利要求1所述的吸盘，其中，用于排出三个凹形部分中的气体的开口是共用的开口。
7.根据权利要求1所述的吸盘，其中，所述基部与所述第一支撑部分和第二支撑部分是整体模制的。
8.一种保持基板的基板保持设备，所述基板保持设备包括：
根据权利要求1-7中任一项所述的吸盘；和
排气部分，所述排气部分排出吸盘的每个凹形部分中的气体以保持基板。
9.根据权利要求8所述的基板保持设备，其中，所述排气部分基于与所述基板的平整度相关的信息将所述第一支撑部分的凹形部分的压力和所述第二支撑部分的凹形部分的压力调节为不同的压力。
10.根据权利要求9所述的基板保持设备，其中，所述信息与所述基板的厚度的分布相关。
11.一种图案形成设备，所述图案形成设备通过原稿在基板上形成图案，所述图案形成设备包括：
根据权利要求1-7中任一项所述的吸盘；和
排气部分，所述排气部分排出吸盘的每个凹形部分中的气体以保持基板。
12.一种制造物品的方法，所述方法包括：
利用根据权利要求11所述的图案形成设备在基板上形成图案的步骤；和
处理其上形成图案的基板以制造制品的步骤。
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