JP4332409B2 - 基板保持機構およびそれを用いた露光装置並びにデバイス製造方法 - Google Patents
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Description
特許文献4には、基板の同一面上を保持する場合についてではあるが、チルト補正機構を用いた例が記載されている。
このため、基板に同時に接触可能な面を増やし、基板の保持力を増加することができ、かつ保持精度を向上させることができる。
その結果、本発明の基板保持機構を適用した露光装置や半導体製造装置などの装置においては、装置全体の基板搬送スループット向上および搬送精度の向上を実現することができる。
[実施態様1]
基板の両面の一方を吸着する第1保持部と、他方に当接してそれを支持する第2保持部と、基板を吸着した第1保持部を第2保持部側へ付勢する付勢手段とを有することを特徴とする基板保持機構。
この基板保持機構において、基板は一方の面を第1保持部により吸着され、付勢手段により第2保持部側へ付勢される。その結果、基板は第1保持部と第2保持部とに挟み込まれ、より大きな保持力で保持される。また、基板は、前記他方の面を第2保持部に押し付けられてその面位置を第2保持部により規制されるため、高い位置精度で保持される。さらに、第2保持部の基板との当接面の面精度ならびに第1および第2保持部による基板支持位置を適切に設定することにより、保持された基板の面精度が維持または修正され、搬送中の基板の位置計測が可能となり、位置計測用の他の支持機構がなくとも、基板の位置ずれ量の計測、面精度の計測等が可能となる。
なお、特許文献3の落下防止手段は、吸着力消失時に吸着から解放された基板を受け止めるもので、通常は基板から離れている。したがって、保持力を向上させる作用はない。また、基板の面位置を位置決めしたり、面精度を維持または修正する作用もない。
付勢手段は、例えば板バネであり、他の基板保持機構との間で基板を受け渡しする際には第1保持部の基板保持面を受け渡し相手の基板保持面に平行に倣わせるチルト補正機構として作用する。そのため、他の基板保持機構が基板を保持した状態で、同時に第1保持部が基板を保持することができ、基板受け渡し時における基板の位置ずれの発生を抑えることができる。
前記第2保持部を、基板保持位置と保持解除位置とに駆動する手段をさらに有することを特徴とする実施態様1に記載の基板保持機構。
このような駆動手段を有することにより、他の基板保持機構との間で基板を受け渡しする際には、第2保持部を、受け渡しすべき基板の移動経路から保持解除位置に退避させて、該基板との干渉を避けることができる。
[実施態様3]
前記第1保持部が基板の上面を吸着し、前記第2保持部が該基板の下面を支持することにより、該前記基板を下向きに保持することを特徴とする実施態様1または2に記載の基板保持機構。
本発明の基板保持機構は、特に、基板を下向きに保持する基板保持手段として好適なものである。
実施態様1〜3のいずれか1つに記載の基板保持機構を有することを特徴とする露光装置。
本発明の基板保持機構は、露光装置において、露光原版としてのレチクルやマスク、あるいは被露光基板としての半導体ウエハやガラス基板を搬送する搬送ロボットまたはこれらの基板を位置決めするステージ等で露光原版や被露光基板を保持するために用いることができる。
例えば、基板をレチクルとし、基板保持機構をレチクル搬送系に構成した場合、レチクルの両面を保持し、高速搬送するレチクル搬送系を構成し、前記搬送系の搬送中に基板位置を計測し、レチクルステージとの同時吸着によって、精度良くレチクルの受け渡しが可能な受け渡し機構を実現することができ、露光装置のスループット向上および搬送精度向上を果たすことができる。
[第1の実施例]
第1の実施例として、露光装置内の基板保持機構における、ステージと搬送機構間での基板の受け渡しについて、保持対象がレチクルである場合を例として説明する。
図1は本発明の一実施例に係る基板搬送装置における基板保持機構の構成を示す。同図の基板保持機構1は、基板搬送装置において、基板8を保持するもので、第1の基板保持部としての上面保持部2、3、第2の基板保持部としての下面保持部6、7を有する。上面保持部2、3は、真空吸着力または静電吸着力により、基板を吸着保持するものである。上面保持部2、3はこの上面保持部2、3を下面保持部6、7側へ付勢する付勢手段4、5を介して搬送ハンド等の搬送部20に取り付けられている。この付勢手段4、5は、例えば板バネである。付勢手段4、5は、上面保持部2、3を基板8へ押し付け、かつ基板8を下面保持部6、7に押し付けることにより、基板8を両面から同時に保持可能にしている。また、この付勢手段4、5は、他の基板保持機構であるステージ9との基板受け渡しの際に、ステージ9に搭載された基板の上面に対する上面保持部2、3のチルトを補正するチルト補正機構として作用し、ステージ9と上面保持部2、3との間で基板の同時保持を可能とする。
また、保持機構6、7が基板を保持する時の接触面の面精度が保証されるように構成することにより、搬送中の基板の面精度を保証することができる。この場合、搬送経路中、ステージ9に基板が受け渡されていない状態においても、レチクルのアライメントマークの計測、面精度の計測が可能となる。
最初に、ステージ上の基板を基板保持機構が受け取る時のシーケンスついて、図2、3を用いて説明する。
受け渡しの初期状態として、ステージ9が基板8を水平または略水平に保持していることとする。また、ステージ9と基板保持機構1がZ方向(鉛直方向)に離れており、基板保持機構1は基板8を保持していないこととする。そして、基板保持機構1の下面保持部6、7は、基板8との干渉を防ぐために、基板保持機構1の端面において外側に開いているものとする(図3(a))。
基板保持機構1が基板を受け取るためには、まず、基板の上面保持部2、3が基板8の上面に接するように、基板保持機構1をZ方向に下降するか、または、ステージ9をZ方向に上昇させる(図2ステップ1)。
上面保持部2、3は、上方より基板8の上面に接したところで、基板8を保持する(図2ステップ2、図3(b))。このときステージ9と基板保持機構1の平行度が出ていない場合や、基板8の面精度が悪く、基板8の上面と基板保持機構1の平行度が出ていない場合においても、チルト補正機構として機能する付勢手段4、5により、上面保持部2、3は基板8の上面に倣うことができる。
また、この上面保持部2、3の基板保持の準備(例えば、静電チャックであれば電圧の印加、真空保持であれば、バキュームの吸引など)をZ方向への駆動と並列に処理することにより、受け渡し時間の短縮が可能となる。
また、基板保持機構1の下面保持部6、7を閉じる。すなわち、下面保持部6、7を基板8の下面に移動する(図2ステップ32)。このとき、ステップ32をステップ31と並行処理することも可能である。
ステージ9の基板解放(ステップ31)および下面保持部6、7の移動(ステップ32)が終わると(図3(c))、基板保持機構1をZ方向に上昇するか、または、ステージ9をZ方向に下降させる(図2ステップ41)。これにより、基板8の下面は付勢手段4、5の付勢力により下面保持部6、7に接し、同時に基板8の下面と、ステージ9の上面がZ方向に引き離される。以上により、基板保持機構1は、ステージ9より基板8を受け取る。
以上で、ステージ9から基板保持部1への受け渡しは完了する(図3(d))。
受け渡しの初期状態として、基板保持機構1の上面保持部4、5が基板8を吸着保持していることとする。また、ステージ9と基板保持機構1がZ方向に離れており、ステージ9は基板8を保持していないこととする。そして、基板保持機構1の下面保持部6、7は、基板8の落下防止のために、基板8の下面の位置に停止し、基板を保持しているものとする(図3(d))。
ステージ9が基板を受け取るために、まず、ステージ9の基板保持部が基板8の下面に接するように、基板保持機構1をZ方向に下降するか、または、ステージ9をZ方向に上昇させる(図4ステップ51)。
基板8がステージ9の上面に達したときに、下面保持部6、7が基板を吸着していると、ステージ9に基板8が押し上げられた力で、下面保持部6、7の保持を引き剥がすことが考えられる。その場合、引き剥がす勢いで、基板の位置ずれを生じる可能性もある。それを防ぐために、基板8の下面がステージ9の上面に接するまでに、下面保持部6、7の吸着を解放する(図4ステップ52)。
このときステージ9と基板保持機構1の平行度が出ていない場合や、基板の面精度が悪く、基板8の上面と基板保持機構1の平行度が出ていない場合においても、チルト補正機構としての付勢手段4、5によって、基板8の下面はステージ9の上面にならうことができる。
ステージ9が基板8を保持したことが確認された後で、上面保持部2、3は基板を解放する(図4ステップ7)。また、基板保持機構1の下面保持部6、7を開き、基板下面から退避させる(図4ステップ62)。このとき、ステップ62は、ステップ61や、ステップ7と並行処理することも可能である。
以上で、基板保持部1からステージ9への受け渡しは完了する(図3(a))。
このように、基板搬送機構1において基板8の両面を保持することが可能となり、結果として、搬送中の基板保持力の向上、搬送の高速化を図ることができる。また、基板受け渡しの際には、チルトを補正しつつ受け取れるため、受け渡しによる基板の位置ずれも小さく、精度良い搬送が可能となる。
第2の実施例として、露光装置内の基板保持機構における、ステージと搬送機構間での基板の受け渡しについて、保持対象がレチクルである場合において、ステージが基板上面に位置する場合を例として説明する。
図5は本発明の第2の実施例に係るレチクルステージにおける基板保持機構の構成を示す。本実施例では、第1の実施例とは異なり、ステージ9に基板両面を保持する機構を構成している。すなわち、上面保持部2、3と、その付勢手段(チルト補正機構)3、4と、下面保持部6、7である。
ここで、上面保持部2、3による基板保持手段は例えば静電チャックであり、上面保持部2、3は静電チャックのピンである。このピンはステージ9にバネ的に固定されており、基板8の受け渡しの際には、チルトを補正する。
また、基板の高速搬送、基板を位置精度良く受け渡し可能な効果については第1の実施例と同様に実現される。
本発明は、上述の実施例に限定されるものではない。すなわち、本発明の両面保持機構は、搬送機構やステージに限らず、基板のストッカー、アライメント機構など、基板を保持する機構全てにおいて適用することができる。また、露光装置に限らず、電子顕微鏡など他の精密機械または精密加工機においても基板を保持する機構全てにおいて適用することができる。
また、基板下面の面精度の保証についても、ステージ対レンズの関係に限定されるものではない。すなわち、ステージ対アライメント用計測機構、搬送機構対アライメント機構など、下面に他の支持形態を接触させること無く精度を保証する機構であれば本発明は適用される。
次に上記説明した基板保持機構を有する露光装置を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図6は微小デバイス(ICやLSI等の半導体チップ、液晶パネル、CCD、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等)の製造のフローを示す。ステップ1(回路設計)ではデバイスのパターン設計を行う。ステップ2(マスク製作)では設計したパターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ3(ウエハ製造)ではシリコンやガラス等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ4(ウエハプロセス)は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ5(組み立て)は後工程と呼ばれ、ステップ4によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程(ダイシング、ボンディング)、パッケージング工程(チップ封入)等の工程を含む。ステップ6(検査)ではステップ5で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷(ステップ7)される。
2、3:上面保持部(第1保持部)
4、5:付勢手段(チルト補正機構)
6、7:下面保持部(第2保持部)
8:基板
9:ステージ
10:レンズ
20:搬送部
Claims (6)
- 基板の一方の面を吸着する第1保持部と、前記基板の他方の面に当接して前記基板を吸着する第2保持部と、前記第2保持部を移動させる機構と、前記第1保持部を前記第2保持部側へ付勢するバネとを有し、
前記バネは、前記基板が前記第1保持部に押付けられた状態で前記第2保持部を前記基板に対向させた際に、前記第2保持部と前記基板との間に空間が形成されるように収縮可能であることを特徴とする基板保持機構。 - 前記基板を吸着する前記第2保持部の該吸着が、静電吸着又は真空吸着であることを特徴とする請求項1に記載の基板保持機構。
- 前記第2保持部を移動させる機構は、前記基板を保持する位置と前記基板の保持を解除する位置とに前記第2保持部を移動させることを特徴とする請求項1または2に記載の基板保持機構。
- 前記一方の面が前記基板の上面であり、前記他方の面が前記基板の下面であり、前記基板を下向きに保持することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の基板保持機構。
- 請求項1〜4のいずれか1つに記載の基板保持機構を用いて前記基板としてのレチクルをステージに置き、該レチクルのパターンをウエハに露光することを特徴とする露光装置。
- 請求項5に記載の露光装置を用いてウエハを露光する工程と、該露光したウエハ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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