JP2001523843A - マイクロリソグラフィにおける基板を平坦に保持する装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、携帯用コンピュータのためのＴＦＴ−ＬＣＤスクリーンといった視覚表示装置の製造のために、大型の平坦な基板、特に大面積のフォトマスク上にパターンを書き込み、測定し、またはパターンから印刷するマイクロリソグラフィにおける、基板を保持するための装置および方法に関するものである。表示ガラスパネル自身等の他の器具に関しても、印刷回路板、半導体レチクル、またはウェーハが幾つかのタイプの装置に対して幾何学的な精度を維持するという同じ問題を提起するが、本発明はそれらに対してもまた適用することができる。さらに詳細には、本発明はマイクロリソグラフィにおける基板（３）を保持するための装置において、基板支持体（１９）と、少なくとも１つのポンプ装置（１０２）と、基板（３）の両側部において差圧を発生させ、主として重力の影響によって生じる基板のたわみを解消するため差圧を制御する、ポンプ装置に連結された制御装置（１０３）とを備える基板の保持装置、および保持方法に関するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （発明の分野） 本発明は、携帯用コンピュータのためのＴＦＴ−ＬＣＤスクリーン等の視覚表
示装置を製造するために、大型の平坦な基板、特に大面積のフォトマスク上にパ
ターンを書き込み、測定し、またはパターンから印刷するマイクロリソグラフィ
における、基板を保持するための装置および方法に関するものである。表示ガラ
スパネル自身等の他の器具についても、印刷回路板、半導体レチクル、またはウ
ェーハは数種類の装置に亘って幾何学的精度を維持するという同じ問題を提起す
るが、本発明はそれらに対してもまた適用することができる。

【０００２】 （発明の背景） マイクロリソグラフィにおいて、特にマイクロリソグラフィの大領域書き込み
技術においては、例えば同一出願人によるＥＰ０４６７０７６からわかるように
、平面度の誤差は、書き込み過程中に、全体的には平坦ではない基板が原因でし
ばしば発生する。

【０００３】 かなりの精度を必要とする平坦な作業片が、支持台あるいは作業片ホルダーに
締め付けられた時に変形することが当業者に知られている。説明のために、ＴＦ
Ｔ−ＬＣＤ表示スクリーンを製造するためのフォトマスクのような、６００×８
００×８ｍｍの寸法の平坦なガラス板を考えることにする。製造面におけるｘｙ
方向の精度はどこの場所においても、理想的な座標格子に比較して、０．３μｍ
（３シグマあるいは９９．７％の信頼度）のオーダーであることを必要とする。
測定学的な立場から、もし通常の測定学的な基準が維持されていれば、精度は３
倍すなわち０．１μｍに向上する。

【０００４】 ガラス板が水平なテーブル上に配置されている場合、このテーブルの平坦部か
らの微小な偏位でさえ、ガラス上に書き込まれるパターンの幾何学的な精度に影
響を及ぼす。ガラスとテーブルとの間のミクロン単位の粒子もまたガラスに測定
可能な変形をもたらす。したがって、測定学システム、および程度は下がるがマ
スクを使用するパターン発生器や露光ステーションは、極度の精度を確立する支
持台を有していなければならず、また細心の注意を払って清浄度を維持しなけれ
ばならない。支持台上の指紋も精度に悪影響を与えることがある。

【０００５】 しかしながら、完全な支持台を提供しても、大型のガラス板は支持台上に載せ
られた表面を、全体的にあるいは部分的に、支持台の表面に十分に追従させる追
従性を有しているので、精度はガラスの平坦度によって制限される。異なる製造
者が異なる具合に板を支持し、異なるタイプの装置には異なるタイプの締付け装
置が必要とされあるいは技術的に望ましいということを理解したとき、この問題
は解決が困難になるであろう。例として露光ステーションがあり、この場合支持
体がパターン領域内でマスクを貫通する光を妨害することは許されないので、マ
スクをその端部で締付けねばならない。さらに、製造者の間にも異なる好みがあ
り、またパターン化されたガラス板の方向性に関しても異なる技術的要求が存在
する。例えばパターンを上向きまたは下向きにして水平にすること、多少垂直方
向に立てること、または吊るすこともある。

【０００６】 従来技術において、ガラスを３点上で支持することが知られている。不都合な
ことに、これは重力の下では過大に曲がらない十分な強度を有する半導体レチク
ルのような小さなガラス板の場合にのみ言えることである。

【０００７】 例えば重力の影響によって生じるたわみは、結果として図２に示した通り、基
板の底部においては引張りであり、頂部においては圧縮である。したがって基板
表面に対する垂直なレーザービームの予想路と、実際の入射路との間には角度（
β）が存在する。レーザービームを当てようとしている位置と実際に当たる位置
との間の基板表面上における誤差（ε）は

【数１】 で表わされ、ここでｔは基板の厚さである。この式は次の式とほぼ同等である。

【数２】 ここでΔｈは基板のたわみ量であり、ａは基板の長さの半分である（即ち長さは
２ａである）。典型的な状況においては、ｔは８ｍｍ、ａは４００ｎｍ、Δｈは
１ｍｍとすることができる。この場合、誤差は１０μｍであり、これは考えられ
る適用例のうちで最も厳しい誤差である。

【０００８】 平坦度の誤差は大部分の場合、直線的な問題であり、したがって電気的に比較
的簡単に補償することができる。しかし普通、全体誤差の内の約２０％を占める
残りの部分は最も厳しく、非線型的であり、取り扱いが困難になっている。

【０００９】 前記平坦度の誤差はまたレーザービームの焦点深さが限定されている場合に、
レーザービームの焦点を維持するという問題を生じさせる。

【００１０】 （発明の要約） 本発明の目的はマイクロリソグラフィにおいて、少なくとも平坦度の誤差の問
題を減少させる、基板の保持装置と保持方法を提供することにある。

【００１１】 この目的は特許請求の範囲に規定された発明によって達成される。

【００１２】 本発明は、重力に対して任意に方向づけられた、平坦でない未知の基板を保持
する非理想的な支持構造物の場合における、幾何学的な精度を維持するための方
法および装置に関するものであり、この構造物のたわみは基板の両側における圧
力差によって中立化すなわち解消される。

【００１３】 関連出願には、ガラス板と装置の特性を独立的に考慮し、その組み合わせに対
するひずみを計算することによって、締付けによる誤差と形状によって誘導され
る誤差との両者を完全に制御するための方法、すなわち既存の装置における実際
の誤差を修正するために数学的なモデルを用いる方法が記載されている。本発明
と比較して、この関連出願の方法は、装置をこの目的のために特に製作するとい
う必要なしに適用することができるが、他方においては本発明の方がより単純で
、より使い易い。

【００１４】 本発明は各種寸法のガラス板や他の材料に対して適用できるが、その第１の適
用例は大面積のリソグラフィにおけるフォトマスクへの適用である。１ｍぐらい
までの寸法の板は熱膨張の観点から溶融シリカから作られ、平坦に磨き上げられ
る。本発明および関連出願による発明の他に、十分に理想的と考えることのでき
るほど平坦な板を作ることができる。そのような板は信じられないくらい高価で
あり、本発明は焦点制御のような他の理由のために要求される上述した平坦度を
必要としない。さらに、本発明によれば焦点制御はより向上する。

【００１５】 （好適な実施例） 図１を参照すると、感光剤を塗付された基板上に表面パターンあるいはストラ
クチャを作成するための、従来技術による装置が示されている。図示された実施
例においては、基板３はX方向とY方向に移動可能な対物テーブル１９の上に配置
される。焦点レンズ１５と転向装置１４とを備えた書き込みヘッドが、Ｘ方向と
Ｙ方向とにおいて静止的に配置されている。対物テーブルは石、ガラス、または
他の適当な材料でできている。

【００１６】 レーザービーム源１３がレーザービームを生成し、これが変調装置５によって
その出力、特にその強度に応じて変調される。焦点レンズ１５はレーザービーム
を集中させ、１において示したように、基板３の表面に向けられた焦点の合った
レーザービームを形成する。

【００１７】 図示された装置は、対物テーブル１９の位置決め作業を監視するために、書き
込みヘッド（転向装置１４と焦点レンズ１５）に対する対物テーブル１９のＸ方
向およびＹ方向位置を監視する位置監視装置１８Ｘおよび１８Ｙを有している。
電動モータ１７Ｘ、１７Ｙと連動して、位置監視装置１８Ｘ、１８Ｙは、対物テ
ーブル１９の正確に制御された動きを発生させるサーボ機構を形成している。

【００１８】 このサーボ機構は、レーザービーム１がＸ方向における走査線２に沿って、一
定速度で走査した時に、所予の巾の縞模様１０を形成する。それぞれの縞模様３
０が完了すると、Ｘ−サーボ機構は開始位置へ戻る工程を行い、次に対物テーブ
ル１９は電動モータ１７ＹによってＹ方向へ縞模様の巾だけ移動される。この装
置は制御装置６によって制御される。

【００１９】 対物テーブルがガラスまたはその他の透明な材料でできている場合には、図示
された装置は、レーザービームがパターンと対物テーブルとを貫通して、その下
にある第２領域へ送られるタイプのものであってもよい。

【００２０】 次に図３を参照すると、本発明の実施例による基板のための支持体がより詳細
に示されている。

【００２１】 対物テーブル１９と基板３との間にはスペーサ要素１００が配置されている。
スペーサ要素の機能は、基板を対物テーブルの表面から相対的にある距離をおい
た水平位置に保持することと、同時に、基板が対物テーブルに関して相対的に垂
直方向に移動するのを防ぐように基板を保持することである。この機能はある種
の接着剤、電磁石、機械式クランプ装置、またはその他の適当な手段によって得
られる。しかしながら、最も好ましくは、スペーサ要素は基板の方に向かった吸
引カップあるいはバキュームカップを有している場合である。好ましくは、スペ
ーサ要素はまた基板が対物テーブルに関して相対的に横方向に移動することも防
いでいる。

【００２２】 しかしながら、基板と対物テーブルとの間の距離は、好ましくは、比較的小さ
く、例えば１００ミクロン前後である。ここで、対物テーブルと基板との間に封
じ込められた空気は、基板の振動を減衰させる効果を有している。

【００２３】 スペーサ要素の数や、その分布に関しては幾つかの他の実施形態とすることが
可能である。しかしながら、ここでは汚染物やその類似物によって偏差の生じる
危険性を減少させるためにスペーサ要素の数は少ないことが好ましい。図３に示
した実施例においては、基板領域全体に亘って均等に分布した３個のスペーサ要
素が使用されている。

【００２４】 上述した実施例においては、スペーサ要素は基板の平面内において比較的小さ
な範囲を有しているものとされている。しかしながら、これは必ずしも必要なこ
とではなく、スペーサ要素は反対に比較的大きな範囲を有していてもよい。例え
ば、スペーサ要素は基板の周辺に延在するフレームであってもよい。

【００２５】 図４においては他の好ましい実施例が示されており、４個のスペーサ要素１０
０が使用されている。スペーサ要素１００は、好ましくは基板３のコーナー近く
に位置し、最も好ましくはパターン領域１０６の外側に位置している。しかしな
がら、スペーサ要素は書き込み領域の内側に位置していてもよい。コーナースペ
ーサ要素１００の間に付加的なスペーサ要素１００’を配置してもよい。

【００２６】 ３個以上のスペーサ要素を使用する場合、スペーサ要素の高さは個々に調節可
能になっていて、各々のスペーサ要素の高さは全ての要素において負荷が同一に
なるように、または変形されていない基板に関して計算された負荷に合致するよ
うに調節することができる。また、このことは基板における固有の曲率を減少さ
せ、したがってレーザービームの焦点をよりよく合わせるために用いられる。

【００２７】 再び図３を参照すると、基板の縁に対して、好ましくは空気密封型のシール１
０１が取り付けられている。したがって、基板と対物テーブルの表面との間の空
間は環境から離隔されたチェンバーであり、したがって基板の両側面の間には差
圧が生じることがある。さらに、ポンプ１０２が設けられてその出力がチェンバ
ーに連結される。

【００２８】 差圧は基板のたわみを補償し、したがってたわみを最小化することができる。
特に基板が水平位置に保持されている場合、たわみの原因は重力によるものであ
る。しかしながら、このたわみはまた、薄膜の特性や基板内の固有の局部等によ
って生じることがある。

【００２９】 図３に示した実施例においては、シール１０１は基板を取り巻くフレームであ
り、好ましくはそれらの間に締り嵌め（ｃｌｏｓｅ ｆｉｔ）されている。この
実施例において、基板の寸法が同一である限り、基板の交換は容易である。しか
しながら、異なる寸法の基板が用いられる場合には、それに応じて異なるフレー
ムを用いなければならない。

【００３０】 あるいは、フレームの側部は対物テーブルの上で転置可能になっており、した
がってフレームの大きさは変更可能となっている。したがって、幾つかの異なる
基板に関して、同一のフレームを用いることができる。

【００３１】 またシール１０１は基板と対物テーブルとの間に配置されようになっているフ
レームであってもよく、すなわち基板よりも小さな範囲を有するフレームであっ
てもよい。

【００３２】 あるいはシールが空気密封型ではなく、この場合にはチェンバーからその周囲
への空気の流れが存在する。このチェンバーから外部への空気の流れが比較的少
ない限り、チェンバーと周囲との間の差圧は依然として確保することができるが
、普通は、シールが空気密封型でない場合には、ポンプによって得られるチェン
バー内への空気流の方が大きくなければならない。

【００３３】 チェンバーと周囲との間の開口が小さい限り、シールを完全に無くすことが可
能である。

【００３４】 ポンプ１０２は制御装置１０３によって制御される。制御装置はチェンバー内
の圧力を制御し、それによって基板の両側部間の差圧を制御する。

【００３５】 制御装置は多種類の方法で圧力を制御してもよい。差圧を制御する場合に、基
板の材料、厚さ、および寸法等のような既知のパラメータから必要な差圧が計算
される。チェンバー内の圧力および周囲の圧力は、チェンバー内外における圧力
センサーによって測定され、所定の差圧が得られるようにポンプが制御される。

【００３６】 圧力を制御するための他の方法として、基板と対物テーブルとの間の距離を少
なくとも１つの点において測定する方法があるが、この場合、ポンプは、たわみ
が最小になるように、あるいは所定の値に保持されるように制御される。

【００３７】 チェンバー内の圧力を制御するための第３の方法は、基板が支持体に作用する
力を測定することである。

【００３８】 制御装置はまた、基板の振動を減衰させるために、チェンバー内の圧力を積極
的に調節しようとするものである。この調節は基板と対物テーブルとの間の距離
に関係するものであり、これは例えば距離センサーによって提供される。このセ
ンサーによって提供された距離が予め設定された距離と比較され、制御装置はそ
の差を無くすか、あるいは少なくとも最小化させようとする。

【００３９】 あるいは、制御装置は基板の速度、すなわち上述した距離の１次微分係数に対
して作用することができるようになっている。

【００４０】 例として、０．６ｍ×０．８ｍの寸法の基板が用いられるものとする。厚さは
普通約８ｍｍであり、密度は２５００ｋｇ／ｍ³である。重力は９４Ｎであり、 これを補償するのに必要な差圧は１９６Ｐａ、あるいは約０．００２ａｔｍ．で
ある。この例でわかるように、必要な差圧は、大きな基板を用いている場合です
ら、非常に低いものである。

【００４１】 本発明の他の観点においては、支持体が、基板の処理すなわち書き込みおよび
測定等を行なう少なくとも２つの連続する装置のうちの少なくとも１つの装置で
用いられ、異なる装置における基板の状態間の差異を最小にすることができる。
それによって、基板が１つの装置においては水平に保持され、他の装置において
は垂直に保持されている場合のような、異なる装置における設定の問題を防ぐこ
とができる。

【００４２】 本発明は好適な実施例に限定されるものではない。例えば、差圧を得るために
空気以外の他の気体を用いること、スペーサ要素の数やその配置を変更すること
、および圧力を制御するために他の手段を用いること等が可能である。本発明は
また、水平位置のみならず、ほぼ垂直位置に保持された基板に対しても適用する
ことができる。

【００４３】 本発明を修正するそのような明らかな方法は、特許請求の範囲に規定されるよ
うな本発明の範囲から逸脱することなしに可能であると考えなければならない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来技術による、表面パターンまたはストラクチャを製造するための装置を示
す図である。

【図２】 例示目的のために基板の平面度誤差を示す図である。

【図３】 本発明の実施例による、基板を保持するための支持体を示す図である。

【図４】 本発明の他の実施例の正面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ， ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，Ｌ Ｕ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ， ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，Ｕ Ｇ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マイクロリソグラフィにおける基板（３）の保持装置であっ
   て、基板支持体（１９）と、少なくとも１つのポンプ装置（１０２）と、基板（
   ３）の両側に差圧を発生させ且つ主として重力によって生じる基板のたわみを解
   消するために差圧を制御するようになっている、前記ポンプ装置（１０２）に連
   結された制御装置（１０３）とを有する保持装置において、前記支持体が基板（
   ３）を非垂直位置、好適には実質的に水平位置に保持するようになっている支持
   テーブル（１９）であり、前記支持体が基板（３）を保持するために前記支持テ
   ーブル（１９）に取り付けられた締付け装置（１００）と、基板（３）および対
   向するテーブル（１９）表面の間の周囲から隔離された空間を作るためのガスシ
   ール装置（１０１）とを有することを特徴とする保持装置。
2. 【請求項２】 前記締付け装置（１００）が、基板領域上に分布した少なく
   とも３つの保持点、好適には基板のコーナー領域に配置された４つの保持点にお
   いて基板（３）を保持するようになっている請求項１に記載の保持装置。
3. 【請求項３】 前記締付け装置（１００）が、基板をバキュームによって、
   好適には吸引カップによって保持するようになっている請求項１または請求項２
   に記載の保持装置。
4. 【請求項４】 基板（３）および対向するテーブル（１９）表面の間の距離
   が、基板（３）の寸法に比較して非常に小さく、好適には１ｍｍ未満、最も好適
   には約１００ミクロンである請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の
   保持装置。
5. 【請求項５】 前記締付け装置が基板（３）を少なくとも４つの点において
   保持するようになっており、該点のうちの少なくとも１つの点における前記締付
   け装置が前記支持テーブル（１９）に対する高さを調節可能である請求項１から
   請求項４までのいずれか１項に記載の保持装置。
6. 【請求項６】 前記制御装置（１０３）が、基板（３）の振動を減衰させる
   ために、前記圧力を積極的に調節するようになっている請求項１から請求項５ま
   でのいずれか１項に記載の保持装置。
7. 【請求項７】 前記制御装置（１０３）が、基板（３）の検出された振動速
   度にしたがって動的な振動を減衰するようになっている請求項６に記載の保持装
   置。
8. 【請求項８】 前記制御装置（１０３）が、基板（３）の検出された位置の
   値をあらかじめ設定した値と関連づけることによって動的な振動を減衰するよう
   になっている請求項７に記載の保持装置。
9. 【請求項９】 前記シール装置がシールフレーム（１０１）を有し、前記基
   板（３）がその中に配置され、好適にはそれらの間に締り嵌めによって配置され
   ていることを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の保持
   装置。
10. 【請求項１０】 前記フレーム（１０１）の側面が互いに他に対して転置可
    能であり、異なる基板寸法に適合するためにフレームの大きさが調節可能である
    ことを特徴とする請求項９に記載の保持装置。
11. 【請求項１１】 マイクロリソグラフィにおける基板（３）を基板支持体上
    に保持する方法において、基板（３）を締付け装置（１００）によって非垂直位
    置、好適には実質的に水平位置に保持し、基板の両側に差圧を生じさせ、主とし
    て重力によって生じる基板のたわみを解消するために前記差圧を制御することを
    特徴とする保持方法。
12. 【請求項１２】 前記支持体が、基板（３）を処理する少なくとも２つの連
    続する装置のうちの少なくとも１つの装置で用いられ、それによって異なる装置
    における基板の状態間の差異が最少化されることを特徴とする請求項１１に記載
    の保持方法。
13. 【請求項１３】 基板がバキュームによって、好適には吸引ポンプによって
    保持されることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の保持方法。
14. 【請求項１４】 前記差圧が、基板（３）に振動を減衰させるために積極的
    に調節される請求項１１から請求項１３までのいずれか１項に記載の保持方法。