JP2018010247A - 基板保持装置、リソグラフィ装置、及び物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 歪みの少ない状態で基板を保持すること。【解決手段】 本発明は、基板１７を保持する保持部に基板１７を受け渡す機構を有し、基板１７を保持する基板保持装置７であって、機構は、基板１７の保持部側の面の一部を吸着支持する第１支持部２３ａと前記面の前記一部とは異なる部分を支持する第２支持部２３ｂとを含む支持部材２３と、前記基板が前記保持部と接触した後、第１支持部２３ａに基板１７を吸着させたまま第２支持部２３ｃを基板１７から遠ざける駆動手段２３ｄと、駆動手段２３ｄにより第２支持部２３ｂを遠ざけている間に前記面に気体を供給する供給手段１５と、を有することを特徴とする。【選択図】 図３

Description

本発明は、基板保持装置、リソグラフィ装置、及び物品の製造方法に関する。

基板とチャックの間を排気して基板を吸着保持する基板保持装置において、基板とチャックとの間で局所的に空気が溜まることにより歪みが生じたまま基板が保持される。これにより、例えば露光装置の場合は基板上へのパターンの形成精度が低下してしまう。

特許文献１の基板保持装置において基板の吸着機能を有する支持部と吸着機能の無い支持部とを有する支持部材からチャックに基板を受け渡す。さらに、基板の歪みを低減させる目的で、チャックに基板を受け渡す前に、支持部材が基板を支持した状態で基板に向けて気体を噴出させることが記載されている。

特開２０１２−３８８７４

特許文献１では、気体を噴出させた後に基板をチャック最外周に設けられた環状の凸部と基板とを接触させ、当該凸部に設けられた吸着孔を介して基板を吸着する。しかし、凸部が基板に接触することで基板に必要以上の力を与えてしまいチャックと基板との間に空気が溜まることがある。このような空気の溜まりが在る状態で基板を吸着すると基板が歪む恐れがある。

そこで、本発明は上記課題に鑑み、歪みの少ない状態で基板を保持することができる前基板保持装置、及びリソグラフィ装置を提供することを目的とする。

本発明は、基板を保持する保持部に前記基板を受け渡す機構を有し、前記基板を保持する基板保持装置であって、前記機構は、前記基板の前記保持部側の面の一部を吸着支持する第１支持部と前記面の前記一部とは異なる部分を支持する第２支持部とを含む支持部材と、前記基板が前記保持部と接触した後、前記第１支持部に前記基板を吸着させたまま前記第２支持部を前記基板から遠ざける駆動手段と、前記駆動手段により前記第２支持部を遠ざけている間に前記面に気体を供給する供給手段と、を有することを特徴とする。

本発明の基板保持装置およびリソグラフィ装置によれば、歪みの少ない状態で基板を保持することができる。

第１実施形態に係る露光装置の構成を示す図である。 第１実施形態に係る保持装置の構成を示す図である。 昇降部材の駆動を説明する図である。 第１実施形態に係る基板の保持方法を示すフローチャートである。 Ｓ１０３の工程終了時の保持装置の様子を示す図である。 Ｓ１０５の工程終了時の保持装置の様子を示す図である。 Ｓ１０６の工程終了時の保持装置の様子を示す図である。 Ｓ１０９の工程終了時の保持装置の様子を示す図である。 Ｓ１１０の工程終了時の保持装置の様子を示す図である。 第２実施形態に係る保持装置の構成を示す図である。

［第１実施形態］
（露光装置の構成）
以下、本発明の保持装置を露光装置に適用した実施形態を説明するが、後述するように、本発明の保持装置はその他の装置にも適用可能である。

図１は露光装置１の構成を示す図である。以下の図において、鉛直方向の軸をＺ軸、当該Ｚ軸に垂直な平面内で互いに直交する２軸をＸ軸及びＹ軸としている。

露光装置１は、原版１６に形成された回路パターン等のパターンを投影光学系４を介して基板１７上に投影することによって、基板１７上に原版１６のパターンの転写パターンを形成する。

基板１７として、ガラス、セラミックス、金属、半導体、樹脂等が用いられ、必要に応じて、その表面に別の材料からなる部材が形成されていてもよい。基板１７は、具体的には、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、石英ガラス等である。基板１７の最表面にはレジスト（感光剤）層が形成されている。

照明光学系２は光源から射出された光をスリット状に整形した照明光で原版１６を照明する。投影光学系４は、第１平板８、台形ミラー９、凹面ミラー１０、凸面ミラー１１、及び第２平板１２を含む。原版１６のパターン像を形成する光２０は、第１平板８を透過し、台形ミラーの第１反射面９ａ、凹面ミラー１０、凸面ミラー１１のそれぞれで反射されたあと再び凹面ミラー１０に入射する。凹面ミラー１０で反射された光は、台形ミラー９の第２反射面９ｂで反射され、第２平板１２を透過して、原版１６と光学的に共役な位置に配置された基板１７に到達する。

露光装置１は、原版１６を移動させる原版ステージ３と基板１７を移動させる基板ステージ５とを用いて、原版１６と基板１７を互いに走査させながら基板１７上に光２０を投影する。原版ステージ３及び基板ステージ５は、原版１６及び基板１７をＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、及び各軸の回転方向（θｘ、θｙ、θｚ）の６軸方向に移動させる。

基板ステージ５は、基板１７を保持する保持装置（基板保持装置）７と、保持装置７及び基板１７を６軸方向に移動させる移動させる駆動機構１３と、を有する。保持装置７の構成は後で詳述する。

制御部６は、照明光学系２、原版ステージ３、投影光学系４、及び基板ステージ５に、有線又は無線を介して接続されている。制御部６はＣＰＵやメモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ等）を含むコンピュータで構成され、メモリに格納されているプログラムをＣＰＵが読み出し、当該プログラムに従って制御部６に接続されたそれぞれの構成要素を制御する。

制御部６が行う機能を備えていれば、制御部６はそれぞれがＣＰＵやメモリを備えた別
個の情報処理装置の集合体であってもよいし、１つの情報処理装置であってもよい。

（保持装置の構成）
次に、保持装置７の構成について説明する。保持装置７は例えば２ｍ四方以上の大型基板を保持可能である。特に、厚みが０．５ｍｍ以下の薄型基板を保持することに適した装置である。

図２（ａ）は保持装置７を＋Ｚ方向から見た図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。

保持装置７は、基板１７を保持する部分であるチャック（保持部）２１に基板を受け渡す機構を備えている。当該機構として、チャック２１、４つの昇降部材２３と、チャック２１に設けられた孔２４と連通する配管１４、配管１４を介して孔２４に接続された圧力調整部１５を有する。さらに、保持装置７は、チャック２１を支持する支持部材２２及び後で詳述する真空源２６を有する。

チャック２１は、チャック２１の基板１７を保持する側の面に、縁部２１ａ、縁部２１ａで囲まれた領域内に設けられた複数の凸部２１ｂ、凸部２１ｂ同士の間の領域である凹部２１ｃを有する。孔２４は、１つの凸部２１ｂあたり２つずつ設けられている。なお、孔２４の数はこれに限られるものではなく、任意に選択可能である。

縁部２１ａ及び凸部２１ｂの上面の高さが、基板１７を保持する保持面を形成する。すなわち、保持面の高さは縁部２１ａ及び凸部２１ｂと、基板１７とが接触する高さである。このとき、基板１７と凹部２１ｃは非接触状態となる。

制御部６からの指示に基づく駆動部２３ｃの制御によって、昇降部材２３は鉛直方向に昇降可能である。チャック２１及び支持部材２２には、昇降部材２３が移動可能な空間２５が設けられている。４つの昇降部材２３のうち、２つの昇降部材２３は、それぞれが基板１７のチャック２１側の面の一部を吸着支持する吸着部（第１支持部）２３ａと、吸着機能なしに基板１７を支持する支持部２３ｂとを有する。支持部２３ｂが基板１７を支持する支持面（＋Ｚ側の面）はＹ軸方向に延伸している。残りの中央側の２つの昇降部材２３は支持部２３ｂで構成されている。また、支持部２３ｂは吸着部２３ａとは異なる部分を支持する。吸着部２３ａと基板１７との接触面積よりも、支持部２３ｂと基板１７との接触面積の方が大きいことが好ましい。

真空ポンプなどの真空源２６は、吸着部２３ａと接続されており、基板１７を支持した際に吸着部２３ａの上面（＋Ｚ側の面）において気体を吸引する。そのため、吸着部２３ａの上部（接触部）は基板１７と接触した際に基板１７の形状にならう材質であることが好ましい。例えば、樹脂であることが好ましい。

なお、本実施形態における昇降部材２３の構成は一例であり、昇降部材２３の数や配置位置、吸着部２３ａの数は適宜変更してもよい。全ての昇降部材２３が吸着部２３ａを有していてもよい。

昇降部材２３を昇降させる手段として、保持装置７は駆動部２３ｃとガイド２３ｄとを有する。また、本実施形態では、駆動部２３ｃとガイド２３ｄとは、吸着部２３ａに基板１７を吸着させたまま支持部２３ｂのみを基板１７から遠ざける駆動手段でもある。

駆動部２３は制御部６の指示に基づいて、支持部２３ｂをＺ軸方向に位置制御するモータ（例えばパルスモータ、リニアモータ等）である。ガイド２３ｄは支持部２３ｂに対する吸着部２３ａのＺ軸方向への移動を案内する案内機構である。

吸着部２３ａの上部（規制部）は、吸着部２３ａの中央部よりも太い構造を有する。当該上部がストッパとなって駆動部２３ｃが支持部２３ｂを上昇させた際に吸着部２３ａも一緒に上昇する。このようにして基板１７を搬送する搬送ロボット（不図示）とチャック２１との間における基板１７の受け渡し時に昇降部材２３をチャック２１に対して突出させる。

一方駆動部２３ｃが支持部２３ｂを下降させた場合、基板１７がチャック２１に載置されるまでは基板１７の自重を受けて、吸着部２３ａも支持部２３ｂと共に下降する。さらに支持部２３ｂを下降させた場合、図３（ａ）に示すように吸着部２３ａと支持部２３ｂが共に移動する状態から、図３（ｂ）に示すように、支持部２３ｂのみがチャック２１の保持面に対して後退した状態となる。

また、吸着部２３ａの下部（規制部）が、吸着部２３ａの中央部の軸の部分よりも太くなっている。

このように、吸着部２３ａの上部及び下部の部分により、吸着部２３と支持部２３ｂとの相対位置が所定量以上とならないように、吸着部２３と支持部２３ｂとの相対移動を規制している。

圧力調整部１５は、孔２４への圧縮気体の供給（噴出）、孔２４と大気空間（外部）との接続による孔２４の大気開放、及び孔２４からの気体の吸引のいずれかを行う。これらの動作は、制御部６が不図示の電磁弁を切り替えることによって行われる。圧力調整部１５は、気体を吸引することにより基板１７とチャック２１の間を排気して、基板１７を吸着させる。このときの気体の吸引の強さを変えることで基板１７の表面の平坦度を調整できる。

（基板の保持方法について）
圧力調整部１５の切り替えも含め、保持装置７による基板１７の保持方法について説明する。図４のフローチャートに示すプログラムに従って制御部６が保持装置７の各構成要素を制御することにより、以下に示す制御が行われる。保持装置７は、チャック２１で保持する前に基板１７の歪みを低減させる動作を行う。

また、図５〜図９は、それぞれ、保持方法の過程を示す図である。図５〜図９では、図１及び図２と同一の部材には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。さらに、支持部材２２と空間２５の図示を省略している。

プログラムの開始時において、孔２４は圧力調整部１５により大気に開放されている（大気と連通している）。吸着部２３ａにおける基板１７の吸着もしていない状態である。

Ｓ１０１では、駆動部２３ｃが昇降部材２３を所定の位置まで上昇させる。当該所定の位置は、チャック２１から昇降部材２３が突出する位置である。Ｓ１０２では、不図示の搬送ロボットが昇降部材２３上に基板１７を載置する。

Ｓ１０３では、基板１７が載置されたことを確認して、あるいは載置される直前に、真空源２６により吸着部２３ａにおける基板１７の吸着を開始する。これにより、基板１７の水平方向への位置ずれを規制している。図５は、Ｓ１０３の工程が終了したときの様子を示す図である。

Ｓ１０４では、駆動部２３ｃが昇降部材２３を基板１７の保持面の高さまで下降させる。Ｓ１０５では、駆動部２３ｃは、チャック２１と基板１７とが接触した後、吸着部２３ａが基板１７を吸着している間に、退避位置まで基板１７から支持部２３ｂを遠ざける。退避位置は、保持面の高さよりも低い位置である。例えば、保持面よりも数ミリメートル低い位置まで下降させて、支持部２３ｂのいずれの場所においても、基板１７と接触しない状態とすることが好ましい。図６は、Ｓ１０５の工程が終了したときの様子を示す図である。

Ｓ１０６では、圧力調整部１５が孔２４から圧縮空気（気体）を噴出させる（供給する）。このとき、基板１７は吸着部２３ａにおいて吸着されているため、水平方向への位置ずれは生じない。さらに、噴出させた圧縮空気が基板１７に衝突することにより、基板１７と凸部２１とを接触させた際の応力により局所的に溜まった空気を排出することができる。これにより、チャック２１に基板１７を載置したことにより生じた皺等の変形を低減することができる。また、圧縮空気の噴出時に支持部２３ｂを基板１７から遠ざけたことにより、支持部２３ｂから力を受けて生じていた基板１７の歪みを低減することができる。吸着部２３ａが基板１７にならう材質であることにより、吸着部２３ａの上部はわずかに伸縮することで、基板１７がＺ軸方向にわずかに移動しても追従することができる。図７は、Ｓ１０６の様子を示す図である。

Ｓ１０７では、圧力調整部１５が孔２４を大気開放する。これにより、基板１７のチャック側２１に供給された空気は孔２４を介してほぼ均一に大気に排出される。これにより、基板１７は高い平滑性な状態でチャック２１上に載置される。図８は、Ｓ１０８の工程が終了した時の様子を示す図である。

Ｓ１０８では、真空源２６が吸着部２３ａにおける基板１７の吸着を停止する。すなわち、排気動作を停止する。排気動作を停止することにより、吸着部２３ａは吸着部２３ａの自重で支持部２３ｂと同じ高さになるまでガイド２３ｄに案内されながら下降する。

Ｓ１０９では、孔２４を介して圧力調整部１５が真空引きを開始して、基板１７の吸着を開始する。図９は、Ｓ１０９の工程が終了した時の様子を示す図である。

以上で、フローの説明を終了する。

基板１７がこのように保持装置７に保持された後、露光装置１は、基板１７上に設けられた複数のショット領域（被処理領域）の位置の計測や当該複数のショット領域に対する露光を行う。

このようにして、基板１７がチャック２１に載置された後に圧縮空気を噴出することで、チャック２１との間に生じていた空気だまりを消失させることができる。さらに、吸着部２３ａで基板１７を吸着しながら行うことで、基板１７がＸ−Ｙ方向に位置ずれすることを抑制している。さらに、支持部２３ｂを基板１７から遠ざけておくことにより、支持部２３ｂが基板１７に力を与えてしまうことを防いでいる。

これらにより、従来に比べ、保持装置１は歪みの少ない状態で基板１７を保持することができる。

［第２実施形態］
第２実施形態に係る保持装置７について図１０を用いて説明する。保持装置７は、昇降部材２３が第１実施形態の構成に加え、さらにカバー部材３０を有する。なお、図１０において、図２と同一の部材には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

カバー部材３０は内部が中空構造を有し、吸着部２３ａが移動する空間と連通している。ガイド２３ｄと吸着部２３ａの摩擦によりパーティクルが生じる場合であってもカバー部材３０が有ることにより、発生したパーティクルを閉じ込めることができる。これにより、第１実施形態と同様の効果の他、パーティクルが露光空間に飛散することを防止（低減又は抑制）することができる。

［その他の実施形態］
支持部２３ｂが吸着機能を有していてもよい。また、昇降部材２３は鉛直方向に沿って移動する機構であったが、基板１７を保持する装置が基板１７を水平方向に沿って吸着する保持装置の場合は吸着部２３ａに対して支持部２３ｂが移動する方向は水平方向であってもよい。

本発明にかかる保持装置は、露光装置１以外の装置において基板１７を保持する装置であってもよい。例えば、エッチング処理装置やイオン注入処理装置、あるいは半導体分野以外の分野で使用される装置に搭載されてもよい。

本発明に係るリソグラフィ装置は、前述の露光装置に限られない。ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）、ＡｒＦレーザ光（波長１９３ｎｍ）、ＥＵＶ光（波長１３ｎｍ）等の光線あるいは荷電粒子線を基板を照射することにより、当該基板上に潜像パターンを形成する装置でもよい。型を用いて基板上にインプリント材（レジスト）のパターンを形成するインプリント装置でもよい。

［物品の製造方法］
本発明の実施形態に係る物品の製造方法は、リソグラフィ装置を用いて基板上にパターンを形成する工程と、パターンの形成露光された基板に対して加工処理を施す工程とを含む。

物品とは、電気回路素子、光学素子、ＭＥＭＳ、記録素子、センサ、或いは、型等である。電気回路素子としては、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＭＲＡＭのような、揮発性或いは不揮発性の半導体メモリや、ＬＳＩ、ＣＣＤ、イメージセンサ、ＦＰＧＡのような半導体素子等が挙げられる。型としては、インプリント用のモールド（マスターモールド）等が挙げられる。

加工処理とは、例えば、エッチング処理、あるいはイオン注入処理である。さらに、他の周知の処理工程（現像、酸化、成膜、蒸着、平坦化、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）を含んでもよい。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

７ 保持装置
１５ 圧力調整部（供給手段）
１７ 基板
２３ 昇降部材（支持部材）
２３ａ 吸着部（第１支持部）
２３ｂ 支持部（第２支持部）

Claims (9)

1. 基板を保持する保持部に前記基板を受け渡す機構を有し、前記基板を保持する基板保持装置であって、
   前記機構は、
   前記基板の前記保持部側の面の一部を吸着支持する第１支持部と前記面の前記一部とは異なる部分を支持する第２支持部とを含む支持部材と、
   前記基板が前記保持部と接触した後、前記第１支持部に前記基板を吸着させたまま前記第２支持部を前記基板から遠ざける駆動手段と、
   前記駆動手段により前記第２支持部を遠ざけている間に前記面に気体を供給する供給手段と、を有することを特徴とする基板保持装置。
2. 前記第２支持部と前記基板との接触面積が前記第１支持部と前記基板との接触面積よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の基板保持装置。
3. 前記駆動手段は、前記第２支持部の位置制御を停止することにより前記第２支持部を前記基板から遠ざけることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の基板保持装置。
4. 前記支持部材は前記駆動手段から生じるパーティクルの飛散を防止するカバーを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板保持装置。
5. 前記第１支持部の前記基板との接触部は、前記基板の形状にならって変形することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板保持装置。
6. 前記第１支持部は、前記第１支持部と前記第２支持部との相対移動を規制する規制部を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基板保持装置。
7. 前記供給手段により気体を供給した後、前記保持部と前記基板の間を排気して前記基板を前記保持部で保持することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の基板保持装置。
8. 原版を用いて基板上にパターンを形成するリソグラフィ装置であって、
   請求項１乃至７のいずれかに記載の基板保持装置と、
   前記保持部に保持された基板上に前記パターンを形成するパターン形成手段と、を有することを特徴とするリソグラフィ装置。
9. 請求項７に記載のリソグラフィ装置を用いて、基板上に前記パターンを形成する工程と、
   パターンの形成された基板を加工する工程と、を有することを特徴とする物品の製造方法。

Images