JP2020068243A - Substrate holding apparatus, exposure apparatus, and article manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板保持装置、露光装置及び物品の製造方法に関する。 The present invention relates to a substrate holding device, an exposure device, and an article manufacturing method.
フォトリソグラフィ技術を用いて半導体素子や液晶表示素子等のデバイスを製造する際に、マスクのパターンを投影光学系によって基板に投影してパターンを転写する露光装置が使用されている。 When manufacturing a device such as a semiconductor device or a liquid crystal display device by using a photolithography technique, an exposure apparatus that projects a mask pattern onto a substrate by a projection optical system and transfers the pattern is used.
露光装置において、基板を搭載した基板ステージを駆動することによって基板を移動させながら、基板上の複数のショット領域を順次露光する。デバイスの生産性を高めるために、基板ステージの駆動速度は非常に高速となっており、基板ステージの高速化に伴い、基板や基板を保持する基板保持部材に振動が伝わりやすくなっている。 In an exposure apparatus, a plurality of shot areas on a substrate are sequentially exposed while the substrate is moved by driving a substrate stage on which the substrate is mounted. In order to improve the productivity of the device, the driving speed of the substrate stage is extremely high, and with the increase in the speed of the substrate stage, vibration is easily transmitted to the substrate and the substrate holding member that holds the substrate.
また、基板保持部材に基板を載置する際に、基板保持部材が所定の位置からずれることがある。このような位置ずれを補正するために、露光装置には、一般的に、基板保持部材を回転させる回転機構が設けられている。 Further, when the substrate is placed on the substrate holding member, the substrate holding member may shift from a predetermined position. In order to correct such positional deviation, the exposure apparatus is generally provided with a rotation mechanism that rotates the substrate holding member.
基板や基板保持部材への振動を低減させるための手法として、特許文献1は、基板保持部材と基板ステージのベース部材の間にL字型の板ばねを配置し、基板保持部材や基板に対する振動の伝達を低減する構成を開示している。
As a method for reducing the vibration to the substrate and the substrate holding member,
特許文献1の基板ステージでは、基板保持部材と基板ステージの天板を上記L字型の板ばねで連結している。基板ステージの移動に伴い、上記L字型の板ばねが変形することで、基板保持部材や基板に対して鉛直方向に力が加わることがある。このような力は、基板の平坦度を部分的に変化させる要因となる。基板の平坦度が低下すると、マスクのパターンを基板上に焼き付ける際の合焦精度の低下を招き、パターンの形成精度の低下につながるおそれがある。
In the substrate stage of
本発明は、基板保持部材を適切に回転させる機構を備えつつ、基板ステージの移動に伴う基板の保持平坦度の低下を抑えることが可能な基板保持装置を実現することを例示的な目的とする。 An exemplary object of the present invention is to realize a substrate holding device capable of suppressing a decrease in holding flatness of a substrate due to movement of a substrate stage while having a mechanism for appropriately rotating a substrate holding member. .
本発明の基板保持装置は、基板を保持する基板保持部材と、前記基板保持部材を支持するベース部材と、前記基板保持部材が前記基板を保持する保持面内において前記基板保持部材を回転させるアクチュエータを含む基板保持装置であって、前記基板保持部材と前記ベース部材との間に、前記基板保持部材と一体的に回転する回転部材と、該回転部材の回転をガイドするガイド部材が設けられていることを特徴とする。 A substrate holding device of the present invention includes a substrate holding member that holds a substrate, a base member that supports the substrate holding member, and an actuator that rotates the substrate holding member within a holding surface where the substrate holding member holds the substrate. A substrate holding device including: a rotating member that rotates integrally with the substrate holding member; and a guide member that guides the rotation of the rotating member, between the substrate holding member and the base member. It is characterized by being
本発明によれば、基板の保持平坦度の低下を抑えることが可能な基板保持装置及び露光装置が得られる。 According to the present invention, it is possible to obtain a substrate holding device and an exposure device capable of suppressing a decrease in holding flatness of a substrate.
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。本発明の基板保持装置は、露光装置によって基板上にパターンの焼き付けを行う際に、基板を保持するために好適なものである。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The substrate holding device of the present invention is suitable for holding a substrate when a pattern is printed on the substrate by the exposure device.
図1は、本実施形態の一側面としての露光装置の構成を示す概略図である。本実施形態における露光装置は、マスクMと基板Gとを走査方向に互いに同期走査しながら、マスクMのパターンを基板Gに転写する走査型露光装置(スキャナー)である。以下では、鉛直方向をZ軸方向、Z軸方向に垂直な平面内における基板Gの走査方向をY軸方向、Z軸方向及びY軸方向に垂直な方向である非走査方向をX軸方向とする。 FIG. 1 is a schematic view showing the arrangement of an exposure apparatus according to one aspect of this embodiment. The exposure apparatus in the present embodiment is a scanning type exposure apparatus (scanner) that transfers the pattern of the mask M onto the substrate G while scanning the mask M and the substrate G in synchronization with each other in the scanning direction. In the following, the vertical direction is the Z-axis direction, the scanning direction of the substrate G in the plane perpendicular to the Z-axis direction is the Y-axis direction, and the non-scanning direction that is the direction perpendicular to the Z-axis direction and the Y-axis direction is the X-axis direction. To do.
露光装置は、光源1を含む光源装置2、マスクMを照明する照明光学系3、マスクMを保持するマスクステージ4を含む。マスクステージ4は、マスクステージ基盤6とXYθステージ5を備える。XYθステージは、X方向、Y方向、及びXY面内の回転方向に移動可能である。さらに、露光装置は、マスクMのパターンの像を基板ステージ8(基板保持装置)上に保持された基板Gに投影する投影光学系7を含む。
The exposure apparatus includes a
光源1として高圧水銀ランプやエキシマレーザ等が用いられる。なお、一般的な露光光として、g線(波長約436nm)や、波長領域が100nmから400nmの近紫外光が用いられる。例えば、超高圧水銀ランプのg線やi線(波長約365nm)、KrFエキシマレーザ光(波長約248nm)、ArFエキシマレーザ光(波長約193nm)、F2レーザ光(波長約157nm)などが用いられる。
As the
光源1から照射された光は、照明光学系3を介してマスクMに導かれる。投影光学系7は、マスクMのパターンを所定の投影倍率で基板Gに投影する。基板Gには特定の波長の光に対して感度を有する感光材(レジスト)が塗布されており、マスクMのパターンの像がレジストに投影されると、レジストに潜像パターンが形成される。
The light emitted from the
基板Gは、基板ステージ8を構成する基板保持部材9によって保持される。基板保持部材9は、不図示の吸着パッドを用いた真空吸着や静電吸着等により基板Gを保持する。基板ステージ8は、基板G及び基板保持部材9をX軸方向及びXY面内の回転方向に駆動させるXステージ11、基板GをY軸方向に駆動させるYステージ12を含む。また、基板ステージ8は、露光装置に含まれる本体ベース13上に設けられる。
The substrate G is held by the substrate holding member 9 that constitutes the
マスクステージ4及び基板ステージ8の位置及び姿勢は、レーザ干渉計20によって計測される。レーザ干渉計20は、レーザ装置21、マスクステージ基盤6に設けられた反射ミラー22、ベース部材10に設けられた反射ミラー23、干渉ミラー24、干渉ミラー25を含む。マスクステージ4の位置及び姿勢は、レーザ装置21からのレーザを干渉ミラー25、24を介して反射ミラー22まで導き、反射ミラー22において反射されたレーザを観測することで測定される。同様に、ベース部材10の位置及び姿勢は、レーザ装置21からのレーザを干渉ミラー25を介して反射ミラー23まで導き、反射ミラー23において反射されたレーザを観測することで測定される。
The positions and orientations of the mask stage 4 and the
続いて、図2を用いて、本発明における基板ステージ8の詳細な構成について説明する。基板Gは、基板保持部材9によって保持される。基板保持部材9は、エアパッド(支持部材)31を介してベース部材10に支持される。アクチュエータとしての回転モータ32は、基板保持部材9に固定された連結アーム33を介して基板保持部材9をXY面内において回転駆動させる。
Subsequently, a detailed configuration of the
回転モータ32を用いた基板保持部材9の回転駆動は、基板保持部材9に基板Gを載置する際における位置ずれを補正するために行われる。一方、上述したXステージ11を用いた基板保持部材9の回転駆動は、露光動作を行う前における基板Gの位置の微調整等のために行われる。例えば、回転モータ32としてパルスモータを用いることで、基板保持部材9の回転量を容易に制御することができる。また、回転モータを用いて基板保持部材9の回転駆動を行うことで、基板保持部材9の位置を検出するための干渉計等が不要となる。これにより、干渉計を配置するスペースを確保する必要がなくなる等のメリットが得られる。
The rotation driving of the substrate holding member 9 using the
また、干渉計を用いると、干渉計によって基板保持部材9の位置を検出可能な範囲においてのみ基板保持部材9を回転させることが可能である。一方で、回転モータ32及び連結アーム33を用いることで、このような回転範囲の制限を受けることなく、基板保持部材9を回転させることができる。
Moreover, when an interferometer is used, it is possible to rotate the substrate holding member 9 only within a range in which the position of the substrate holding member 9 can be detected by the interferometer. On the other hand, by using the
エアパッド31は、基板Gを保持する基板保持部材9をZ軸方向に浮上することができるように構成されている。また、基板保持部材9をできる限り水平に保持するために、複数のエアパッド31がベース部材10の周辺に設けられている。
The
本発明においては、基板保持部材9とベース部材10の間であって、エアパッド31の内側の領域に、基板保持部材9の回転駆動をガイドするガイド機構が設けられている。ガイド機構として、ガイド部材としての転がり軸受を用いている。転がり軸受は、内輪35と外輪36を含む。内輪35は、中継部材37に固定され、中継部材37は、弾性部材としての円形ばね38を介して回転部材39に固定されている。回転部材39は、基板保持部材9に取り付けられており、基板保持部材9の回転と一体的に回転駆動される。
In the present invention, a guide mechanism for guiding the rotational drive of the substrate holding member 9 is provided in the region inside the
回転モータ32によって基板保持部材9が回転されると、回転部材39が基板保持部材9と一体的に回転する。回転部材39の回転軸とともに内輪35が回転し、これに伴い、内輪35と外輪36との間に設けられた不図示の転動体が回転駆動することで、基板保持部材9の回転駆動がガイドされる。外輪36は、ガイド固定部34によってベース部材10に固定される。
When the substrate holding member 9 is rotated by the
基板保持部材9に取り付けられた回転部材39を介して、基板保持部材9の保持面内における回転駆動をガイドするガイド機構が設けることで、基板ステージ8の駆動に伴うXY平面内における振動を基板保持部材9に伝わりにくくすることができる。これにより基板Gの保持平坦度を向上させることができ、結果として露光装置を用いた高精度なパターン形成を行うことができる。
By providing a guide mechanism for guiding the rotational drive in the holding surface of the substrate holding member 9 via the rotating
次に、図3を用いて、円形ばね38によって回転部材39とガイド機構が連結される構成について説明する。円形ばね38の数に合わせて、複数のスペーサ39aをZ軸方向に重ねて配置している。複数のスペーサ39aのそれぞれは回転部材39の回転軸に挟み込むように固定されている。スペーサ39aの形状は円筒状とすることが好ましい。
Next, a configuration in which the rotating
また、円形ばね38の数に合わせて、複数のスペーサ37aをZ軸方向に重ねて配置している。複数のスペーサ37aのそれぞれは円形ばね38の外周部に挟み込むように固定されており、これにより、スペーサ37aと円形ばね38が固定されている。スペーサ37aの形状は円筒状とすることが好ましい。
Further, a plurality of
図4は、円形ばね38の形状を示す図である。円形ばね38の中心領域には、スペーサ39aと円形ばね38を固定するためのボルトを通す穴38aが設けられている。穴38aの位置や数は、スペーサ39aの形状等に合わせて適宜変更することができる。また、円形ばね38の周辺領域には、スペーサ37aと円形ばね38を固定するためのボルトを通す穴38bが設けられている。穴38bの位置や数は、スペーサ37aの形状等に合わせて適宜変更することができる。
FIG. 4 is a diagram showing the shape of the
続いて、図5を用いて、基板Gの姿勢を検出するための構成について説明する。不図示の基板供給部から基板保持部材9に対して基板Gを供給するタイミング等で、基板Gの配置位置が理想的な位置からずれることがある。この状態で、露光装置を用いて基板上にパターン形成を行うと、パターンに位置ずれが生じてしまう。図5は、XY平面内において回転ずれが生じている例を示している。 Subsequently, a configuration for detecting the attitude of the substrate G will be described with reference to FIG. The arrangement position of the substrate G may deviate from the ideal position due to the timing of supplying the substrate G to the substrate holding member 9 from the substrate supply unit (not shown). In this state, if a pattern is formed on the substrate using the exposure apparatus, the pattern will be displaced. FIG. 5 shows an example in which a rotation deviation occurs in the XY plane.
そこで、位置検出センサ(検出部)50を用いて基板Gの姿勢を検出し、基板Gの位置ずれを検出する。その検出結果に基づいて、位置ずれをキャンセルするように、図2における回転モータ32を用いて基板保持部材9を回転させることで、上述した基板Gの位置ずれを低減することができる。位置検出センサ50を複数設けることで、基板Gの回転方向の位置ずれだけでなく、X軸方向やY軸方向の位置ずれを分離して検出することができる。X軸方向やY軸方向の位置ずれは、Xステージ11またはYステージ12を適宜駆動させることでキャンセルすることができる。
Therefore, the position detection sensor (detection unit) 50 is used to detect the posture of the substrate G, and the positional deviation of the substrate G is detected. Based on the detection result, by rotating the substrate holding member 9 using the
(その他の変形例)
上述した実施例においては、本発明に係る基板保持装置を露光装置としてのスキャナーに適用した例について説明をした。その他、例えば、マスクMを固定してマスクMのパターンを基板Gに投影するステッパーに対しても本発明の基板保持装置を適用することができる。
(Other modifications)
In the above-described embodiments, the example in which the substrate holding device according to the present invention is applied to the scanner as the exposure device has been described. Besides, for example, the substrate holding device of the present invention can be applied to a stepper that fixes the mask M and projects the pattern of the mask M onto the substrate G.
(物品の製造方法)
次に、前述の露光装置を用いた物品(半導体集積回路素子、液晶表示素子等)の製造方法を説明する。物品の製造方法としては、本発明に係る基板保持装置を用いて保持された基板に対して露光光を照射してパターンを形成する工程と、パターンが形成された基板を加工(現像、エッチングなど)する工程が行われる。本発明に係る基板保持装置を用いることで、基板の保持平坦度を向上させることが可能となり、結果として基板上のパターン形成精度を向上させることができる。
(Method of manufacturing articles)
Next, a method of manufacturing an article (semiconductor integrated circuit element, liquid crystal display element, etc.) using the above-described exposure apparatus will be described. As a method of manufacturing an article, a step of irradiating a substrate held by using the substrate holding device according to the present invention with exposure light to form a pattern, and a step of processing the substrate on which the pattern is formed (development, etching, etc.) ) Is performed. By using the substrate holding device according to the present invention, the holding flatness of the substrate can be improved, and as a result, the pattern forming accuracy on the substrate can be improved.
本物品の製造方法は、従来に比べて、物品の性能、品質、生産性及び生産コストの少なくとも1つにおいて有利である。または、前述の露光装置は、高品位なデバイス(半導体集積回路素子、液晶表示素子等)などの物品を提供することができる。 The method for manufacturing the present article is advantageous in at least one of the performance, quality, productivity and production cost of the article as compared with the conventional method. Alternatively, the exposure apparatus described above can provide articles such as high-quality devices (semiconductor integrated circuit elements, liquid crystal display elements, etc.).
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。 The preferred embodiments of the present invention have been described above, but it goes without saying that the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist thereof.
9 基板保持部材
10 ベース部材
32 回転モータ(アクチュエータ)
39 回転部材
9
39 Rotating member
Claims (8)
前記基板保持部材を支持するベース部材と、
前記基板保持部材が前記基板を保持する保持面内において前記基板保持部材を回転させるアクチュエータを含む基板保持装置であって、
前記基板保持部材と前記ベース部材との間に、前記基板保持部材と一体的に回転する回転部材と、該回転部材の回転をガイドするガイド部材が設けられていることを特徴とする基板保持装置。 A substrate holding member for holding the substrate;
A base member supporting the substrate holding member,
A substrate holding device including an actuator for rotating the substrate holding member in a holding surface, wherein the substrate holding member holds the substrate,
Between the substrate holding member and the base member, a rotating member that rotates integrally with the substrate holding member and a guide member that guides the rotation of the rotating member are provided. .
前記アクチュエータは、前記検出部による検出結果に基づいて前記基板保持部材を回転させ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。 Further comprising a detection unit for detecting a posture of the substrate held by the substrate holding member,
The substrate holding device according to any one of claims 1 to 3, wherein the actuator rotates the substrate holding member based on a detection result of the detection unit.
基板を請求項1乃至6のいずれか1項に記載の基板保持装置によって保持した状態で、前記基板に対して前記マスクのパターンを転写することを特徴とする露光装置。 An exposure apparatus that transfers a pattern of a mask onto a substrate using exposure light,
An exposure apparatus, wherein the pattern of the mask is transferred onto the substrate while the substrate is held by the substrate holding apparatus according to any one of claims 1 to 6.
前記工程で露光された前記基板を現像する工程と、
を含むことを特徴とする物品の製造方法。 Exposing a substrate using the exposure apparatus according to claim 7;
Developing the substrate exposed in the step,
A method for manufacturing an article, comprising:
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