JP2010166008A - 基板搬送システム、露光装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
厚さの異なる基板が露光装置内に搬送された場合において、基板ステージのＺ方向の調整にかかる時間を減少させ、露光装置のスループットを低減させない基板搬送システムを提供する。
【解決手段】
厚さが異なる複数のトレイ（２）を収納する収納部（１３）と、搬送される基板（１）の厚さを測定する測定部（１９）と、測定された厚さに基づいて、前記厚さに対応するトレイ（２）を前記複数のトレイ（２）から選択し、選択されたトレイ（２）に前記基板（１）を載置するためのユニット（９）と、を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は基板搬送システムに関する。

従来の露光装置に適用される基板搬送システムでは、コーターデベロッパー等の外部処理装置とインライン接続を行い自動化、スループットの向上を図っていた。最近、厚さの異なる基板を用いて多品種少量生産を行い、より付加価値の高いデバイスを製造する製造者が出てきている。
従来の露光装置においては、基板ステージのＺ駆動量に余裕が無いため、厚さの異なる基板に対して、露光装置内の投影光学系の焦点深度内に収めるように、基板の厚さに対応した基板ホルダを基板ステージに備えるものがある。（特許文献１参照）
特開平１０−１７２８９７号公報

しかし、上述の特許文献１の従来例では、予定されていた基板の厚さとは異なる厚さの基板が露光装置内に搬送された場合露光装置内にある投影光学系のフォーカスの精密な計測のレンジから外れる場合がある。そのため、粗くフォーカス計測を行ってから基板ステージのＺ方向の駆動量調整をしなければならず、時間が掛かり、スループットを低減させていた。
そこで、本発明は、厚さの異なる基板が露光装置内に搬送された場合において、基板ステージのＺ方向の調整にかかる時間を減少させ、露光装置のスループットを低減させない基板搬送システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明の基板搬送システムは、厚さが異なる複数のトレイを収納する収納部と、搬送される基板の厚さを測定する測定部と、測定された厚さに基づいて、前記厚さに対応するトレイを前記複数のトレイから選択し、選択されたトレイに前記基板を載置するためのユニットと、を有することを特徴とする。

本発明によれば、厚さの異なる基板が露光装置内に搬送された場合において、基板ステージのＺ方向の調整にかかる時間を減少させ、露光装置のスループットを低減させない。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施例を説明する。
図１は、本発明の実施例１の基板搬送システム５が露光装置３の内部に配置される場合の平面図で、露光装置３を上から見た図である。露光装置３の左側面にコーターデベロッパー４が接続され、露光装置３は、基板搬送システム５を内部に有し、基板搬送システム５は、露光装置３内のコーターデベロッパー４側に配置されている。基板搬送システム５には、厚さが異なる複数のトレイ２を複数収納するトレイストッカ１３（収納部）が複数列配置されている。本実施例１の基板搬送システム５では、図７に示されるように４種類の基板１の厚さに対応するため、４種類のトレイストッカ１３を配置する。また、図４に示されるように吸着用孔部３１により基板１を吸着し、基板１と一体に形成されるトレイ２を収納することも可能なトレイストッカ１４も配置されている。

基板搬送システム５の中央には、トレイ２を真空吸着する搬送ハンド９ａを備えた水平多関節型の搬送ロボット９を配置する。この搬送ロボット９はトレイストッカ１３へのトレイ２の出し入れ、基板載置ステーション４０へのトレイ２の受け渡しを行う。基板載置ステーション４０は、図３に示されるように搬送される基板１の厚さを測定する超音波センサ１９（測定部）を有する。基板載置ステーション４０は、測定された基板１の厚さに基づいて、基板１の厚さに対応するトレイ２を複数のトレイ２から選択し、選択されたトレイ２にコーターデベロッパー４から搬送された基板１を載置するためのユニットである。基板載置ステーション４０は、さらに、基板１の外周サイズ、基板１のエッジおよび、図５に示される位置合わせマーク２５を検出する２次元ＣＣＤセンサ２０を有する。基板載置ステーション４０は、さらに、図４に示されるようにトレイ２と基板１の位置合わせを行う位置決め機構であるトレイ２を昇降させる３本のピン２２と、基板１を昇降させる３本のピン２１とを有する。

図３（ａ）（ｂ）は、基板搬送システム５を構成する基板載置ステーション４０を示され。基板載置ステーション４０には、トレイ２を昇降させる３本のピン２２と、基板１を昇降させる３本のピン２１を同心円状に配置し、トレイ２と基板１を各々別々に昇降させる。基板載置ステーション４０は、コーターデベロッパー４に設けられている搬送ロボットハンド８と露光装置３に設けられている搬送ロボットハンド１１が共にアクセス可能な領域に配置されている。すなわち、基板載置ステーション４０は、露光装置３内においてコーターデベロッパー４寄りの位置に設けられる。

次に、図１から図４を参照して、本実施例１の基板搬送システム５による処理方法を説明する。
まず、基板カセット６に収納された複数の基板１がコーターデベロッパー４の基板カセット載置台７にセットされる。これらの基板１は、順次、コーターデベロッパー４によりレジスト塗布処理が行われる。レジスト塗布処理が完了後、基板１をコーターデベロッパー４の搬送ロボットハンド８で露光装置３側に配置されている基板搬送システム５内へ搬送する。このとき、コーターデベロッパー４の搬送ロボットハンド８は基板載置ステーション４０の基板昇降用の３本のピン２１上に基板１を載置する。

ここで、基板載置ステーション４０の上部に配置してある超音波センサ１９を用いて載置された基板１の厚さ測定を行う。同時に２次元ＣＣＤセンサ２０を用いて基板１の外周サイズの測定も行う。基板１の厚さを測定する超音波センサ１９、及び基板１の外周サイズを測定する２次元ＣＣＤセンサ２０は必要に応じて、図示されないリニアモーター等のアクチュエータにより駆動させる。予め、装置設置時に基板昇降用の３本のピン２１上に寸法を計測してある工具基板（不図示）を載置し、キャリブレーションを行い高精度な厚さ測定と外周サイズ測定を可能とする。工具基板（不図示）をトレイストッカ１３内に収納しておき、定期的に工具基板（不図示）をピン２１上に載置し、キャリブレーションを行う場合もある。

基板１の厚さ測定と外周サイズの測定が完了後、測定された基板１の厚さ、外周サイズが、露光装置３の通常の露光工程で使用中の基板と同等である場合（例えば、１２インチ基板の場合は０．７７５ｍｍ±０．０２５ｍｍ）はトレイ２へ載置しない。基板載置ステーション４０の基板昇降用の３本のピン２１に載置されている基板１を露光装置３側の搬送ロボットハンド１１がピックアップし、露光装置３内に搬送する。その後、後述の露光工程を行い、再び、コーターデベロッパー４へ搬送する。

しかし、通常の露光工程で使用中の基板の厚さよりも測定された基板１の厚さが薄い場合、薄い基板１を通常の露光工程で使用している基板の厚さと同等とする必要があるため、トレイ２に基板１を載置する必要がある。このとき、一旦、コーターデベロッパー４の搬送ロボットハンド８が基板１をピックアップする。その間に基板搬送システム５の搬送ロボット９が、測定された基板１の厚さに対応したトレイ２をトレイストッカ１３から取り出し、基板載置ステーション４０のトレイ昇降用の３本のピン２２の上に載置する。トレイ昇降用の３本のピン２２には、図３（ｂ）に示されように真空吸着用の溝３２が彫ってあり、開閉弁３３をコントロールして、３本のピン２２の上でトレイ２の真空吸着保持を行う。その後、再び、コーターデベロッパー４の搬送ロボットハンド８が基板昇降用の３本のピン２１上に基板１を載置し、ピン２１が降下し、トレイ２に載置される。このときにトレイ２と基板１の位置決めを行う。

図４（ａ）（ｂ）に示されようにトレイ２には少なくとも１本以上、例えば、３本の位置決めピン２４が配置され、載置する基板１の位置を基板を押し付けることにより位置合わせする機構である押し付け機構２３を有する。基板昇降用の３本のピン２１がトレイ２の孔部２６内を完全に降下する直前に、図３（ａ）（ｂ）に示される基板載置ステーション４０の側面に配置される押し付け機構２３により、基板１をトレイ２上の３本の位置決めピン２４へ押し付けて位置合わせを行う。押し付け機構２３による押し付け力が強すぎると基板１が破損するため、押し付け機構２３は押し付け方向へばね力で徐々に押し付ける。または、押し付け機構２３は、超音波センサ１９により検出した基板１の厚さに応じて押し付け速度を制御するようなアクチュエータを用いてもよい。

上記のメカ的な位置合わせ方法の他に、図５に示されるマーク２５による位置合わせ方法を採用することもできる。図５を参照して、マーク２５による位置合わせ方法を説明する。
図５（ａ）は、マーク２５が配置されたトレイ２の平面図を示し、図５（ｂ）は正面図を示し、図５（ｃ）はマーク２５の詳細を示される。
トレイ２は、位置決め用のマーク２５を有する。基板載置ステーション４０は、基板１の上のマーク３４に合わせて位置合わせをする位置合わせ機構である図３に示される２次元ＣＣＤセンサ２０を有する。基板１の外周の計測用に使用している図３に示される２次元ＣＣＤセンサ２０を用いて、図５（ａ）（ｂ）に示されるトレイ２上のマーク２５と、予め基板１に焼き付けてあるマーク３４とを検出し、相対的距離を演算して、トレイ２と基板１のずれ量を求める。図５（ｃ）に示されるマーク２５は、ＥＶ描画装置等で高精度に描画されており、高精度な位置合わせが可能である。また、基板上のマーク３４は露光用のアライメントマークであってもよい。

次に、図１に示される基板搬送システム５の搬送ロボット９のロボットハンド９ａ、コーターデベロッパー４の搬送ロボットハンド８、および露光装置３の搬送ロボットハンド１１のいずれかを用いて、３本のピン２１上に置かれている基板１を持ち上げる。さらに、上記方法により求めたトレイ２と基板１のずれ量分を移動し、再度、３本のピン２１に載置して位置合わせが行われる。位置決めが完了した後、ピン２１が完全に降下し、基板１がトレイ２上へ載置される。

次に、基板１が載置されたトレイ２を、露光装置３側の搬送ロボットハンド１１により保持する方法について説明する。
図６（ａ）（ｂ）に示されるように露光装置３側の搬送ロボットハンド１１には、吸着パッド２８、吸着用の溝２９、開閉弁３０が備えられ、吸着パッド２８にはシール性を向上させるために、フッ素ゴムのＯリングが用いられる。開閉弁３０をスイッチングすることにより保持、不保持を切り替え、開閉弁３０は、電磁弁またはその他の切り替え弁が用いられる。トレイ２には吸着用の孔部３１が設けられ、孔部３１を通して基板１とトレイ２を一体として保持する露光装置３側の搬送ロボットハンド１１を有する。すなわち、搬送ロボットハンド１１により、基板１とトレイ２とを吸着して一体として保持して搬送する。受渡し時のずれを防止するため、露光装置３側の搬送ロボットハンド１１がトレイ２をピックアップする直前にトレイ２の昇降用の３本のピン２２の吸着保持を解除する。

また、露光装置３内での搬送ロボットハンド１１による搬送中は、常に搬送ロボットハンド１１による真空吸着保持を解除しない。また、各ステーションに受け渡しの際においては、真空吸着保持を解除しなければならないが、受渡し時はＺ方向の駆動のみであるのでトレイ２上の基板１の位置がずれる可能性は低い。Ｚ方向の受渡しが終了後、受け渡されたステーション、及びチャック上で即座に吸着保持を開始し、吸着保持方法は上述と同様である。

次に、図１を参照して、露光装置３内での処理方法を説明する。基板１が載置されたトレイ２を、露光装置３内の搬送ロボットハンド１１によってプリアライメントステーション１５へ搬送する。プリアライメントステーション１５では、基板１のオリエンテーションフラットの位置合わせが行われる。この位置合わせは、基板１が載置されたトレイ２を一体としてプリアライメントチャック３６で保持した後、基板１が載置されたトレイ２を回転させながら基板１のエッジの位置をプリアライメント光学系４１，４２、４３によって検出する。さらに、オリエンテーションフラットの位置及び、基板1の偏心量を演算し、プリアライメントステージ１５によって機械的にプリ動作が行われる。

その後、基板１が載置されたトレイ２を、不図示の基板保持手段（ハンド）で保持し、基板チャック１７まで搬送する。この後、基板１の表面の高さに対してフォーカス調整を行い、Ｘステージ３７及びＹステージ３８によってステップ送りをして露光が行われる。露光終了後の基板１が載置されたトレイ２は、搬送ロボット（不図示）によって基板チャック１７上から取りだし、露光装置３側の搬送ロボットハンド１１により、再び基板搬送システム５の基板載置ステーション４０に載置する。

本実施例１の基板搬送システム５においては、厚さの測定が終了した基板1が、順次、対応するトレイ２に載置され、ストッカ１４に収納される。基板１が載置されたトレイ２は、順次、露光装置３内へ搬送され、露光処理を連続的に行う。露光時間に比べ、基板１がトレイ２において載置される時間は短いのでスループットは低下しない。

本実施例1の基板搬送システム５には、トレイストッカ１３が複数、即ち、４個配置され、それぞれのトレイストッカ１３には、の基板１の各種厚さ用のトレイ２、もしくは基板１の各種サイズ用のトレイ２が収納される。しかし、必要に応じてトレイ２の仕様を変更すれば種々の基板１に対応できる。
また、基板載置ステーション４０の上で超音波センサ１９により載置された基板１の厚さ測定を行うが、基板厚測定手段は超音波センサ１９に限定されるものではなく、非接触式の測長センサ、および接触式の測長センサを用いてもよい。
さらに、基板１とトレイ２の位置合わせにピン２４を３本用いているが、メカ的に押し付けて位置決めできれば、ピン２４の配置は図４（ａ）の配置に限定されるものではない。また、ピン２４は突き当てコマを用いてもよい。

本実施例１によれば、厚さの異なる基板１が露光装置３内に搬送された場合、または、基板１の製造誤差等で基板１の厚さの寸法精度が保持されていない場合であっても、基板１の表面の高さが、常に、投影光学系のフォーカスの精密な計測の許容範囲に入る。このため、基板ステージのＺ方向の調整にかかる時間を減少させ、露光装置のスループットを低減しない。

次に、図２を参照して、本発明の実施例２の基板搬送システム５を説明する。
図２は、露光装置３と、コーターデベロッパー４と、本実施例２の基板搬送システム５とを上から見た平面図である。基板搬送システム５は、コーターデベロッパー４と露光装置３の間に配置され、コーターデベロッパー４と露光装置３の各々に設けられた開口に接続可能な開口３９ａ，３９ｂを有する。この開口３９ａ，３９ｂを介して、基板１がコーターデベロッパー４と露光装置３の間で搬送される。すなわち、露光装置３の左側面とコーターデベロッパー４の右側面との間に基板搬送システム５が配置されている。基板搬送システム５の内部雰囲気は、露光装置３の内部雰囲気と同等のクリーン度を維持するため、クリーンチャンバー５ａで覆われている。基板搬送システム５内へ基板１の搬出入を行うために、クリーンチャンバー５ａには開口３９ａが設けてある。また、露光装置３へ基板１の搬出入を行うためにクリーンチャンバー５ａには開口３９ｂが設けてある。基板搬送システム５内の基板載置ステーション４０へは、コーターデベロッパー４の搬送ロボットハンド８、露光装置３側の搬送ロボットハンド１１の両方ともアクセスが可能である。

本実施例２の基板搬送システム５による処理方法は、実施例１と同様に、まず、基板カセット６に収納された複数の基板１がコーターデベロッパー４の基板カセット載置台７にセットされる。次に、基板載置ステーション４０において基板１の厚さ、外周サイズを測定し、基板１に適したトレイ２を選択し、基板１をトレイ２に載置する。基板１が載置されたトレイ２を一体として露光装置３側において露光処理を行い、再び、基板搬送システム５により基板１が載置されたトレイ２をコーターデベロッパー４へ搬送する。
本実施例２の基板搬送システム５においては、厚さの測定が終了した基板1が、順次、対応するトレイ２に載置され、ストッカ１４に収納される。基板１が載置されたトレイ２は、順次、露光装置３内へ搬送され、露光処理を連続的に行う。露光時間に比べ、基板１がトレイ２において載置される時間は短いのでスループットは低下しない。

本実施例２によれば、厚さの異なる基板１が露光装置３内に搬送された場合、または、基板１の製造誤差等で基板１の厚さの寸法精度が保持されていない場合であっても、基板１の表面の高さが、常に、投影光学系のフォーカスの精密な計測の許容範囲に入る。このため、基板ステージのＺ方向の調整にかかる時間を減少させ、露光装置のスループットを低減しない。

また、本実施例１及び実施例２の基板搬送システム５において、基板搬送システム５を露光装置３と接続せずに、スタンドアローンで運用することもできる。基板搬送システム５に基板カセット載置台７を設け、基板カセット６に収納されている基板１の厚さを、順次、計測し、トレイ２に載置し、基板カセット６に戻す作業に限定した構成でもよい。

（デバイス製造方法の実施例）
デバイス（半導体集積回路素子、液晶表示素子等）は、前述のいずれかの実施例の露光装置を使用して、感光剤を塗布した基板（ウェハ、ガラスプレート等）を露光する工程と、その露光された基板を現像する工程と、を経ることにより形成、製造される。現像された基板を加工する工程には、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等を含む。

本発明の実施例1の基板搬送システムの平面図である。 本発明の実施例２の基板搬送システムの平面図である。 図３(ａ) は、本実施例１を構成する基板載置ステーション４０の平面図である。図３ (ｂ) は、本実施例１を構成する基板載置ステーション４０の正面図である。 図４ (ａ)は、本実施例１を構成するピンを配置したトレイ２の平面図である。図４(ｂ)は、本実施例１を構成するピンを配置したトレイ２の正面図である。 図５(ａ) は、本実施例１を構成するマーク２５を配置したトレイ２の平面図である。図５(ｂ) は、本実施例１を構成するマーク２５を配置したトレイ２の正面図である。図５(ｃ) は、本実施例１を構成するマーク２５の構成図である。 図６(ａ)は、本実施例１を構成するハンドによる基板１を載置したトレイ２の保持状態の平面図である。図６(ｂ)は、本実施例１を構成するハンドによる基板１を載置したトレイ２の保持状態の断面図である。 本発明の実施例１を構成するトレイストッカ１３の正面図である。

１:基板 ２：トレイ ３：露光装置
４:コーターデベロッパー ５:基板搬送システム
６:基板カセット ７:基板カセット載置台
８:コーターデベロッパー内搬送ロボットハンド
９:基板搬送システム内搬送ロボット
１０:基板搬送システム内搬送ロボットＹ駆動機構
１１:露光装置内搬送ロボットハンド １２:露光装置内搬送ロボットＸ駆動機構
１３:トレイストッカ １４:基板が載置されたトレイのストッカ
１５:プリアライメントステージ １６:レシーブステーション
１７:基板チャック １８:露光ステージ
３６:プリアライメントチャック ３７:Ｘステージ
３８:Ｙステージ ４０:基板載置ステーション
４１:プリアライメント光学系 ４２:プリアライメント光学系
４３:プリアライメント光学系

Claims (7)

1. 厚さが異なる複数のトレイを収納する収納部と、
   搬送される基板の厚さを測定する測定部と、
   測定された厚さに基づいて、前記厚さに対応するトレイを前記複数のトレイから選択し、選択されたトレイに前記基板を載置するためのユニットと、を有することを特徴とする基板搬送システム。
2. コーターデベロッパーと露光装置の間に配置され、各々に設けられた開口に接続可能な開口を有し、
   該開口を介して、基板が前記コーターデベロッパーと前記露光装置の間で搬送されることを特徴とする請求項１記載の基板搬送システム。
3. 前記トレイには吸着用の孔部が設けられ、前記孔部を通して前記基板と前記トレイを一体として保持する搬送ロボットハンドを有することを特徴とする請求項１または２記載の基板搬送システム。
4. 前記トレイには少なくとも１本以上の位置決めピンが配置され、載置する前記基板の位置を前記基板を押し付けることにより位置合わせする機構を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の基板搬送システム。
5. 前記トレイは、位置決め用のマークを有し、
   前記ユニットは、前記基板上のマークに合わせて位置合わせをする位置合わせ機構を有することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の基板搬送システム。
6. 請求項１から５のいずれに記載の前記基板搬送システムを内部に有することを特徴とする露光装置。
7. 請求項１から６のいずれかに記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
   露光された前記基板を現像する工程と、を有することを特徴とするデバイス製造方法。
   
   
   
   

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