JP2017211604A - 基板吸着保持装置および露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板に反りが生じている場合においても、その基板を迅速かつ確実にステージ上に吸着保持することが可能な基板吸着保持装置およびこの基板吸着保持装置を備えた露光装置を提供する。【解決手段】 基板吸着保持装置８は、ステージ１０と、このステージ１０に形成された環状の凹部１３内に配設された第１シール部材１１と、このステージ１０の周縁部に形成された段差部１４に配設された第２シール部材１２とを備える。第１シール部材１１は、凹部１３内に配設されており、基板２が存在しない状態においては、凹部１３内において一部がステージ１０の表面より上方に配置される状態で配設されている。第２シール部材１２は、基板２が存在しない状態においては、段差部１４上において一部がステージ１０の表面より上方に配置される状態で配設されている。【選択図】 図４

Description

この発明は、基板を吸着保持する基板吸着保持装置およびこの基板吸着保持装置を備えた露光装置に関する。

基板に対してパターンの焼付を行う場合には、基板とマスクとを対向配置した状態で位置決めする。このときには、マスクと基板は、プロキシミティーギャップと呼称されるわずかな隙間を介して配置されるか、マスクに基板を密着させて配置される。このとき、基板に反りが生じた場合には、基板とマスクとの間の隙間が一定ではなくなる。このため、基板は、ステージ上に吸着保持されることが一般的である。

特許文献１には、ボンディング装置において、簡便な構成で効果的に湾曲の大きな回路基板を吸着ステージに吸着させるために、クランプによって湾曲したリードフレームの一端側を真空吸着ステージの真空吸着面と略同一高さとなるように挟み込み、一端側の第１真空吸着孔がリードフレームを吸着できるようにする挟み込み工程と、一端側から他端側に向かって各真空吸着孔を順次真空として一端側から他端側に向かって湾曲したリードフレームを順次真空吸着ステージに吸着していく真空吸着工程と、を備えるボンディング装置における湾曲回路基板の吸着方法が開示されている。

２００８−１９２７４３号公報

近年、ガラス等からなる支持体上に厚さが１０ミクロン程度の基板本体を積層した積層基板が多用されている。このような積層構造を有する基板は、基板自体に反りを生じていることが多い。このため、このような基板をステージ上に吸着保持しようとしても、基板の反りが大きい基板の場合においては、基板をステージ上に完全に吸着保持し得ない場合がある。

このため、基板の表面を押圧部材により押圧して基板の裏面を強制的にステージ上に当接することも考えられるが、このような構成を採用した場合には、装置構成が複雑となるばかりではなく、基板の表面に損傷を与える可能性があるという問題が生ずる。

この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、基板に反りが生じている場合においても、その基板を迅速かつ確実にステージ上に吸着保持することが可能な基板吸着保持装置およびこの基板吸着保持装置を備えた露光装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、基板を吸着保持する基板吸着保持装置であって、ステージと、前記ステージに形成された凹部内において一部が前記ステージの表面より上方に配置される状態で配設されるとともに、基板により押圧されることにより前記凹部内に収納可能な可撓性を有し、前記ステージの中央部に第１吸着エリアを形成する第１シール部材と、一部が前記ステージの表面より上方に配置される状態で配設されるとともに、基板により押圧されることにより前記ステージの表面と同一高さまで変形可能な可撓性を有し、前記第１吸着エリアの外側に第２吸着エリアを形成する第２シール部材と、前記第１吸着エリア内を減圧した後、前記第２吸着エリア内を減圧する減圧機構と、を備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１シール部材は、断面が薄板状の弾性部材から構成される。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記凹部は、前記ステージの中央部を中心とする第１の径の位置と、この第１の径より大きい第２の径の位置との間の領域に形成されるとともに、前記第１シール部材は、平面視においてリング状の形状を有し、前記第１シール部材の内径を前記第１の径より小さくすることにより、前記第１シール部材を前記凹部内に配設したときに、前記第１シール部材の内径領域が前記凹部内の底面に配置され、前記第１シール部材の外径領域が前記ステージの表面より上方に配置される。

請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の発明において、前記第１吸着エリアと前記第２吸着エリアとは、同心円形状を成す。

請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の基板吸着保持装置において、前記第１吸着エリアにおける前記ステージの表面には第１吸着部が形成されるとともに、前記第２吸着エリアにおける前記ステージの表面には第２吸着部が形成され、前記減圧機構は、前記第１吸着部から吸引を行った後に、前記第２吸着部から吸引を行う。

請求項６に記載の発明は、光源と、マスクを保持する基板保持機構と、請求項１から請求項５のいずれかに記載の基板吸着保持装置と、を備えた露光装置である。

請求項１および請求項６に記載の発明によれば、基板により押圧されることによりステージの凹部内に収納可能な可撓性を有する第１シール部材により形成される第１吸着エリアと、基板により押圧されることによりステージの表面と同一高さまで変形可能な可撓性を有する第２シール部材により形成される第２吸着エリアとを、この順で減圧することにより、反りが生じた基板を使用した場合であっても、その基板を迅速かつ確実にステージ上に吸着保持することが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、第１シール部材を、一部が前記ステージの表面より上方に配置される状態と、ステージにおける凹部内に収納される状態との間で容易に変位させることが可能となる。

請求項３に記載の発明によれば、第１シール部材を凹部内に配設することにより、第１シール部材の内径領域が凹部内の底面に配置され、第１シール部材の外径領域がステージの表面より上方に配置される状態で配置することが可能となる。

請求項４に記載の発明によれば、円形の基板を好適にステージ上に吸着保持することが可能となる。

請求項５に記載の発明によれば、第１吸着エリア内を減圧した後に第２吸着エリア内を減圧する工程を確実にこの順で実行することが可能となる。

この発明に係る露光装置１００を模式的に示す斜視図である。 基板２およびマスク３の支持機構を模式的に示す概要図である。 この発明に係る基板吸着保持装置８の要部を示す斜視図である。 この発明に係る基板吸着保持装置８の縦断面を含む概要図である。 この発明に係る基板吸着保持装置８による基板の吸着保持工程を示す説明図である。 この発明に係る基板吸着保持装置８による基板の吸着保持工程を示す説明図である。 この発明に係る基板吸着保持装置８による基板の吸着保持工程を示す説明図である。 この発明に係る基板吸着保持装置８による基板の吸着保持工程を示す説明図である。 第１シール部材１１の平面図である。 ステージ１０に形成された凹部１３の平面図である。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。最初に、この発明に係る基板吸着保持装置を備えた露光装置の構成について説明する。図１は、この発明に係る露光装置１００を模式的に示す斜視図である。

この露光装置１００は、ガラス等からなる支持体上に基板本体を積層した、直径が３００ｍｍ程度の積層基板２（以下、単に「基板２」という）に対して、マスク３のパターンを露光するためのものであり、超高圧水銀灯等の光源４と、集光ミラー５と、ダイクロイックミラー６と、フライアイレンズ（複合レンズ）７と、コリメートミラー１とを備える。

この露光装置１００においては、光源４から出射された光は、集光ミラー５により集光されてダイクロイックミラー６に入射する。ダイクロイックミラー６においては、そこに入射した光のうち、露光に必要な波長の光のみがフライアイレンズ７に向けて反射される。そして、フライアイレンズ７を通過した光は、コリメートミラー１によりコリメートされて平行光となり、マスク３を介して基板２に照射される。このとき、マスク３および基板２は、フライアイレンズ７を通過した光が互いに重畳する領域に配置されており、均一な照度分布によりパターン露光を実行することが可能となる。

図２は、基板２およびマスク３の支持機構を模式的に示す概要図である。

基板２は、この発明に係る基板吸着保持装置８により吸着保持されている。一方、マスク３は、支持部材９により支持されている。そして、基板２を吸着保持する基板吸着保持装置８と支持部材９とは、図示を省略した移動機構の駆動により、基板２の表面と平行な平面内で互いに直交する２方向および回転方向に移動可能となっている。なお、図２に模式的に示すように、この種の露光装置１００においては、基板２とマスク３とは、プロキシミティーギャップと呼称される、例えば、２０μｍ程度のわずかな隙間を介して配置される。但し、マスクと基板とを密着させて配置する場合もある。

図３は、この発明に係る基板吸着保持装置８の要部を示す斜視図である。また、図４は、この発明に係る基板吸着保持装置８の縦断面を含む概要図である。さらに、図５から図８は、この発明に係る基板吸着保持装置８による基板の吸着保持工程を示す説明図である。なお、図５から図８においては、第１シール部材１１および第２シール部材１２付近の領域のみを拡大して示している。

この発明に係る基板吸着保持装置８は、ステージ１０と、このステージ１０に形成された環状の凹部１３内に配設された第１シール部材１１と、このステージ１０の周縁部に形成された段差部１４に配設された第２シール部材１２とを備える。図３に示すように、ステージ１０の表面には、内側エリア吸着溝３２と、この内側エリア吸着溝３２に連通する複数（５個）の内側エリア吸着孔３３とが形成されている。同様に、ステージ１０の表面には、外側エリア吸着溝３４と、この外側エリア吸着溝３４に連通する複数（２０個）の外側エリア吸着孔３５とが形成されている。これらの内側エリア吸着溝３２および内側エリア吸着孔３３は、この発明に係る第１吸着部を構成し、外側エリア吸着溝３４および外側エリア吸着孔３５は、この発明に係る第２吸着部を構成する。さらに、ステージ１０には、基板２を搬送する図示しない搬送アームとの間で基板２を受け渡すための図示しない昇降ピンを貫通するための４個の貫通孔３１が形成されている。

図４に示すように、ステージ１０には、内側エリア吸着真空路２１が形成されている。この内側エリア吸着真空路２１は、上述した内側エリア吸着孔３３と連通している。この内側エリア吸着真空路２１は、管路２３および三方切替弁２５を介して真空ポンプ２７と接続されている。また、ステージ１０には、外側エリア吸着真空路２２が形成されている。この外側エリア吸着真空路２２は、上述した外側エリア吸着孔３５と連通している。この外側エリア吸着真空路２２は、管路２４および三方切替弁２６を介して真空ポンプ２７と接続されている。

第１シール部材１１は、図４から図８に示すように、ステージ１０の表面に凹設するように形成された環状の凹部１３内に配設されている。この第１シール部材１１は、可撓性を有する合成ゴムより構成されており、基板２が存在しない状態においては、図５に示すように、凹部１３内において一部がステージ１０の表面より上方に配置される状態で配設されている。そして、この第１シール部材１１は、図７および図８に示すように、基板２により押圧されることにより、凹部１３内に収納される構成となっている。この第１シール部材１１は、ステージ１０および基板２とともに、ステージ１０の中央部に第１吸着エリアを形成する。

図９は、第１シール部材１１の平面図である。また、図１０は、ステージ１０に形成された凹部１３の平面図である。

図９に示すように、第１シール部材１１は、平面視においてリング状の形状を有し、断面形状が薄板状なす合成ゴム等の弾性部材から構成される。この第１シール部材１１の厚みは、例えば、０．５ｍｍ程度であり、この第１シール部材１１の内径は、Ｄ１となっている。

一方、ステージ１０の表面に凹設するように形成された環状の凹部１３は、ステージ１０の中央部を中心とする第１の径の位置と、この第１の径より大きい第２の径の位置との間の領域に形成されている。この凹部１３の深さは、例えば、１ｍｍ程度となっている。この凹部１３における上記第１の径は、図１０に示すように、Ｄ２となっている。そして、第１の径と第２の径との差は、例えば、１ｍｍ程度となっている。

そして、第１シール部材１１の内径Ｄ１は、例えば、１０４ｍｍ程度となっている。一方、凹部１３における第１の径（外径）Ｄ２は、１０５ｍｍ程度となっている。このように、第１シール部材の内径Ｄ１を凹部１３における第１の径Ｄ２より小さくすることにより、第１シール部材１１を凹部１３内に配設したときに、第１シール部材１１の内径領域を凹部１３内の底面に配置することにより、第１シール部材１１に対して内側に縮もうとする現象が生ずる。これにより、第１シール部材１１が上側に持ち上がり、第１シール部材１１の外径領域がステージ１０の表面より上方に配置される。

このような作用により、合成ゴム等の弾性材料を薄板リング状に加工するだけで、第１吸着エリアを形成するための第１シール部材１１を構成することが可能となる。このため、第１シール部材１１の製造コストを安価なものとすることが可能となる。

第２シール部材１２は、図４から図８に示すように、ステージ１０の周縁部に形成された段差部１４上に配設されている。この第２シール部材１２は、基部１２ｂと、この基部１２ｂより上方に伸びるシール領域１２ａとから成り、可撓性を有する合成ゴムより構成されている。この第２シール部材１２は、基板２が存在しない状態においては、図５に示すように、段差部１４上において一部がステージ１０の表面より上方に配置される状態で配設されている。そして、この第２シール部材１２は、図８に示すように、基板２により押圧されることにより、ステージ１０の表面と同一高さまで変形する構成となっている。この第２シール部材１２は、ステージ１０および基板２とともに、上述した第１吸着エリアの外側に第２吸着エリアを形成する。

以上のような構成を有する基板吸着保持装置８により基板２を吸着保持する吸着保持動作について説明する。

ステージ１０上に基板２が存在しない状態においては、図５（ａ）に示すように、第１シール部材１１は、凹部１３内において一部がステージ１０の表面より上方に配置される状態で配設されており、図５（ｂ）に示すように、第２シール部材１２は、段差部１４上において一部がステージ１０の表面より上方に配置される状態で配設されている。

この状態において基板２がステージ上に載置されると、図６（ａ）に示すように、第１シール部材１１が基板２に押圧されて変形する。このときには、基板２の反りの状態によっては、基板２の裏面は、図６（ｂ）に示すように、一部の領域において第２シール部材１２と接触しない状態となっている。

この状態において、図４に示す三方切替弁２５を作動させ、真空ポンプ２７の作用により、第１シール部材１１、ステージ１０および基板２により形成されるステージ１０の中央部の第１吸着エリアを減圧する。これにより、図７（ａ）に示すように、第１吸着エリア内において基板２の下面とステージ１０の表面とが完全に密着する。このときには、第１シール部材１１は、凹部１３内に完全に収納される。そして、この基板２とステージ１０との密着動作に伴い、基板２の反りを平坦化する作用が生じ、基板２の裏面は、図７（ｂ）に示すように、全ての領域において第２シール部材１２と接触する。

この状態において、図４に示す三方切替弁２６を作動させ、真空ポンプ２７の作用により、第２シール部材１２、ステージ１０および基板２により形成される第１吸着エリアの外側の第２吸着エリアを減圧する。これにより、図８に示すように、基板２は、その裏面のほぼ全域においてステージ１０の表面に密着した状態で吸着保持される。このときには、第２シール部材１２は、図８（ｂ）に示すように、ステージ１０の表面と同一高さまで変形する。

以上の工程により基板２がステージ１０上に完全に吸着保持され、平滑化されれば、図１に示す光源４からの光をマスク３を介して基板２に照射し、パターン露光を実行する。パターン露光が終了すれば、図４に示す三方切替弁２５、２６を作動させ、第１吸着エリアおよび第２吸着エリアを大気解放する。そして、図示しない昇降ピンの作用により基板２を上昇させ、図示しない搬送アームとの間で基板２を受け渡した後、基板２を排出する。

以上のように、この発明に係る基板吸着保持装置８によれば、簡易な構成でありながら、短時間で基板２をステージ１０上に完全に吸着保持することが可能となる。このため、パターン露光を迅速に実行することが可能となる。

なお、上述した実施形態においては、最初に、三方切替弁２５を作動させて第１吸着エリア内を減圧した後、三方切替弁２６を作動させて第２吸着エリアを減圧している。しかしながら、三方切替弁２５と三方切替弁２６を同時に切り替え、あるいは、三方切替弁２５と三方切替弁２６にかえて単一の三方切替弁を使用することにより、第１吸着エリアの減圧と第２吸着エリアの減圧とを同時に開始してもよい。このような場合においても、第１吸着エリアの面積の方が小さいことから、減圧の開始が同時であっても、第１吸着エリア内が減圧された後に第２吸着エリア内が減圧されることになる。この発明における「第１吸着エリア内を減圧した後、第２吸着エリア内を減圧する減圧機構」とは、このような構成をも含む概念である。

また、上述した実施形態においては、内側エリア吸着溝３２および内側エリア吸着孔３３と、外側エリア吸着溝３４および外側エリア吸着孔３５とを利用して基板２を吸着保持しているが、溝を使用することなく、吸着孔のみを使用して基板２を吸着保持する構成を採用してもよい。

１ コリメートミラー
２ 基板
３ マスク
４ 光源
５ 集光ミラー
６ ダイクロイックミラー
７ フライアイレンズ
８ 基板吸着保持装置
１０ ステージ
１１ 第１シール部材
１２ 第２シール部材
１３ 凹部
１４ 段差部
２１ 内側エリア吸着真空路
２２ 外側エリア吸着真空路
２５ 三方切替弁
２６ 三方切替弁
２７ 真空ポンプ
３１ 昇降ピン用貫通穴
３２ 内側エリア吸着溝
３３ 内側エリア吸着孔
３４ 外側エリア吸着溝
３５ 外側エリア吸着孔

Claims (6)

1. 基板を吸着保持する基板吸着保持装置であって、
   ステージと、
   前記ステージに形成された凹部内において一部が前記ステージの表面より上方に配置される状態で配設されるとともに、基板により押圧されることにより前記凹部内に収納可能な可撓性を有し、前記ステージの中央部に第１吸着エリアを形成する第１シール部材と、
   一部が前記ステージの表面より上方に配置される状態で配設されるとともに、基板により押圧されることにより前記ステージの表面と同一高さまで変形可能な可撓性を有し、前記第１吸着エリアの外側に第２吸着エリアを形成する第２シール部材と、
   前記第１吸着エリア内を減圧した後、前記第２吸着エリア内を減圧する減圧機構と、
   を備えたことを特徴とする基板吸着保持装置。
2. 請求項１に記載の基板吸着保持装置において、
   前記第１シール部材は、断面が薄板状の弾性部材から構成される基板吸着保持装置。
3. 請求項２に記載の基板吸着保持装置において、
   前記凹部は、前記ステージの中央部を中心とする第１の径の位置と、この第１の径より大きい第２の径の位置との間の領域に形成されるとともに、
   前記第１シール部材は、平面視においてリング状の形状を有し、
   前記第１シール部材の内径を前記第１の径より小さくすることにより、前記第１シール部材を前記凹部内に配設したときに、前記第１シール部材の内径領域が前記凹部内の底面に配置され、前記第１シール部材の外径領域が前記ステージの表面より上方に配置される基板吸着保持装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の基板吸着保持装置において、
   前記第１吸着エリアと前記第２吸着エリアとは、同心円形状を成す基板吸着保持装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の基板吸着保持装置において、
   前記第１吸着エリアにおける前記ステージの表面には第１吸着部が形成されるとともに、
   前記第２吸着エリアにおける前記ステージの表面には第２吸着部が形成され、
   前記減圧機構は、前記第１吸着部から吸引を行った後に、前記第２吸着部から吸引を行う基板吸着保持装置。
6. 光源と、
   マスク基板を保持する基板保持機構と、
   請求項１から請求項５のいずれかに記載の基板吸着保持装置と、
   を備えたことを特徴とする露光装置。
   

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