JP5126091B2

JP5126091B2 - ワークステージ及び該ワークステージを使用した露光装置

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Publication number: JP5126091B2
Application number: JP2009021150A
Authority: JP
Inventors: 猛中谷
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 2009-02-02
Filing date: 2009-02-02
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2029-02-02
Also published as: CN101794726B; CN101794726A; KR101203356B1; TW201030476A; TWI385489B; JP2010177607A; KR20100089016A

Description

本発明は、露光等の加工処理される基板を保持するワークステージに係わり、特に、反りが生じているウエハ等の基板（ワーク）を吸着保持することのできるワークステージ、及び該ワークステージを使った露光装置に関する。

従来、半導体、プリント基板、液晶基板等（以下ワークとも呼ぶ）を製造する工程において、露光等の加工処理を行う際、ワークが位置ずれを起こさないように、ワークを吸着保持するワークステージが使われる。

図８は、従来技術に係るワークを吸着保持するワークステージを備えた露光装置の一例を示す図である。
同図に示すように、この露光装置１００は、紫外線を出射する光照射部１０１、パターンが形成されたマスク１０２、マスク１０２を保持するマスクステージ１０３、レジストが塗布されているウエハやプリント基板等のワーク１０４を保持するワークステージ１０５、ワークステージ１０５上に保持されたワーク１０４上にマスク１０２のパターン像を投影する投影レンズ１０６等から構成される。なお、露光装置１００中に、投影レンズ１０６を備えないものもある。更に、光照射部１０１は、紫外線を含む光を放射するランプ１０１１と、ランプ１０１１からの光を反射するミラー１０１２を備えている。また、ワークステージ１０５の表面には、真空吸着溝（または複数の真空吸着孔）１０５１が形成されている。ワークステージ１０５には配管１０５２が接続され、配管１０５２を介して、真空吸着孔（真空吸着溝）１０５１に、ワーク１０４を保持する際には真空が、またワーク１０４をワークステージ１０５から取外す際にはエアーが供給される。

この露光装置の動作を以下に簡単に説明する。不図示の搬送手段により、露光装置１００のワークステージ１０５上にプリント基板等のワーク１０４が置かれる。ワーク１０４の表面（パターンを形成する側）には、レジストが塗布されている。ワークステージ１０５の真空吸着孔（真空吸着溝）１０５１に真空が供給され、ワーク１０４はワークステージ１０５上に吸着保持される。ワークステージ１０５への真空の供給は、露光処理中、ワーク１０４が移動しないように続けられる。露光処理が終わると、制御部１０８によって電磁弁１０７を切り替え、真空吸着孔（真空吸着溝）１０５１への真空の供給を止めてワーク１０４の吸着保持を解除し、真空吸着孔（真空吸着溝）１０５１にエアーを供給し、真空吸着孔（真空吸着溝）１０５１からはエアーを吹き出させる。これにより、ワーク１０４はワークステージ１０５から外れ、不図示の搬送手段により、露光装置１００外に搬送される。

特開２００２−１３４５９７号公報特開２００７−２３８２９０号公報

一般に、露光等の処理を行うワークには、ウエハやガラス基板、やや厚いプリント基板、薄くて柔らかいフイルム状基板等様々な種類がある。また、例えば、ＣＶＤ工程やエッチング工程を繰り返すうちに反りや変形を生じるものもある。最近は用途によっては、ガラス基板の上にシリコンウエハを貼り付けたり、サファイヤ基板上に窒化ガリウムを貼り付けたりした特殊な基板も使用されるようになってきている。このように、材質の異なる２枚の基板を貼り合わせたワークは、各材質の熱膨張係数の違いから反りが発生しやすい。ワークステージは、上記のような様々な材質や変形しているワークを吸着保持するために、真空吸着溝（孔）の形状や真空吸着方法が、種々提案されている。以下その一例について説明する。

特許文献１に記載されたステージ装置は、真空を供給する孔と、その孔から放射状に延びる複数の真空吸着溝を備えており、このように構成することにより、薄くて軟らかいフレキシブルな基板を、空気だまりを発生させずに吸着保持することができるものである。
また、特許文献２に記載されたワークテーブルは、ワークを吸着保持する多孔質プレートを、周縁部空気室に連通する周縁部領域と、中央部空気室に連通する中央部領域とに区分しており、例えば、周縁部領域から中央部領域へ順番に真空を供給することにより、反りが生じた薄手のワークを吸着保持することができるものである。

本件発明者等は、反りが生じたウエハを、反りを矯正して全面で吸着保持できるワークステージについて鋭意検討した。反りを生じたウエハは、例えば、図９（ａ）に示すように、椀形に反っており、φ１２０ｍｍのウエハ２０１において、周辺部２０１１は中央部２０１２に対して１ｍｍまたはそれ以上反っている。また、ウエハによっては、図９（ｂ）に示すように、周辺部２０２１が波状に変形しているものもある。このような反りが生じているウエハ２０２を吸着保持するために、例えば、特許文献１や特許文献２に記載されているようなワークステージ用いて実験したが、全面を吸着保持することはできなかった。なお、これらの図では、分かり易いように、ワーク反り量は誇張して示されている。以下に、全面吸着が困難である理由について説明する。

従来技術に係る図１０（ａ）のワークステージ３０１の断面図に示すように、放射状に延びる複数の真空吸着溝３０１１を備えたワークステージ３０１を用いた場合は、真空吸着溝３０１１に真空を供給しても、空気がウエハ３０２の反っている周辺部３０２１から真空吸着溝３０１１に向かって流れ込み、真空吸着溝３０１１の真空吸着圧が低下し、ウエハ３０２を吸着することができなかった。

また、従来技術に係る図１０（ｂ）のワークステージ３０３の断面図に示すように、表面に多数の真空吸着孔３０３１を備えたワークステージ３０３を用いた場合は、ウエハ３０４の中央部３０４１は、接しているワークステージ３０３の中央部の真空吸着孔３０３１には吸着されるが、やはり、空気がウエハ３０４の反っている周辺部３０４２から真空吸着孔３０３１に流れ込むので、それ以上は真空吸着圧が低下し、ウエハ３０４全面を吸着保持することができなかった。

また、従来技術に係る図１１（ａ）、（ｂ）のワークステージの断面図及び平面図に示すように、リング状の真空吸着溝を、ワークステージ４０１の中央部から第１の真空吸着溝４０１１、第２の真空吸着溝４０１２、第３の真空吸着溝４０１３・・・を複数形成し、内側の真空吸着溝から順番に、第１の真空吸着溝４０１１、第２の真空吸着溝４０１２、第３の真空吸着溝４０１３・・・に真空を供給するようにした。しかし、同図に示すように、ウエハ４０２のワークステージ４０１に近い部分４０２１が吸着され、そこから外側に向かって吸着されていく傾向にはあるものの、吸着されている部分の反対側が逆にワークステージ４０１から離れてしまい、そこからリークして真空吸着圧が低下し、やはりウエハ４０２全面を吸着保持をすることができなかった。

本発明の目的は、上記の従来技術の問題点に鑑みて、真空吸着により基板（ワーク）を吸着保持するワークステージにおいて、椀形の反りが生じている基板（ワーク）であっても、その反りを矯正して基板（ワーク）全面を吸着保持することのできるワークステージ及び該ワークステージを用いた露光装置を提供することにある。

本発明は、上記の課題を解決するために、次のような手段を採用した。
第１の手段は、真空吸着によりワークを吸着保持するワークステージにおいて、ワークを吸着保持するワークステージの表面に、第１の配管に接続された複数の真空吸着孔からなる真空吸着孔列を放射状に複数列配置した第１の真空吸着孔群と、上記第１の真空吸着孔群に挟まれる領域に形成され、第２の配管に接続された第２の真空吸着孔群と、上記ワークを吸着保持する際に、上記第１の配管から上記第１の真空吸着孔群に真空を供給し、次に、上記第２の配管から上記第２の真空吸着孔群に真空を供給する制御部と、を備えたことを特徴とするワークステージである。
第２の手段は、光を出射する光出射部と、パターンが形成されたマスクを保持するマスクステージと、上記マスクに形成されたパターンが転写されるワークを保持するワークステージとを備える露光装置において、上記ワークステージは、前記第１の手段に記載のワークステージであることを特徴とする露光装置である。

本発明のワークステージによれば、椀形の反りが生じているワークや波うっているようなワークであっても、反りを矯正しながら、ワークをワークステージ全面に確実に吸着保持することができる。
また、本発明の露光装置によれば、椀形の反りが生じているワークや波うっているようなワークをワークステージ全面に確実に吸着保持することのできる露光装置を提供することができる。

第１の実施形態の発明に係るワークステージを備えた露光装置の構成を示す断面図である。図１に示したワークステージ６の拡大平面図である。図２のＡ−Ａ断面及びＢ−Ｂ断面から見たワークステージ６の拡大断面図である。図２のＡ−Ａ断面から見た、ワークがワークステージ全面に吸着保持されていく過程を示す図である。図２のＢ−Ｂ断面から見た、ワークがワークステージ全面に吸着保持されていく過程を示す図である。ワークステージの表面から見た、ワークがワークステージ全面に吸着保持されていく過程を示す図である。第２の実施形態の発明に係るワークステージの拡大平面図である。従来技術に係るワークを吸着保持するワークステージを備えた露光装置の構成を示す断面図である。椀形に反っているウエハ及び周辺部が波状に変形しているウエハを示す正面図である。従来技術に係るワークステージが、椀形に反っているウエハを吸着できない様子を示す断面図である。他の従来技術に係るワークステージが、椀形に反っているウエハを吸着できない様子を示す断面図である。

本発明の一実施形態を図１ないし図６を用いて説明する。
図１は、本実施形態の発明に係るワークステージを備えた露光装置の概略構成を示す断面図である。なお、以下においては、露光装置に用いるワークステージを例にして説明しているが、露光装置以外であっても、ワーク（基板）を吸着保持して処理する装置であれば、本発明に係るワークステージを適用することができる。
同図に示すように、この露光装置１は、紫外線を出射する光照射部２、パターンが形成されたマスク３、マスク３を保持するマスクステージ４、レジストが塗布されているウエハやプリント基板等のワーク５を保持するワークステージ６、ワークステージ６上に保持されたワーク５上にマスク３のパターン像を投影する投影レンズ７等から構成される。なお、露光装置１中に、投影レンズ７を備えないものもある。光照射部２は、紫外線を含む光を放射するランプ２１と、ランプ２１からの光を反射するミラー２２を備える。また、ワークステージ６の表面には、真空吸着孔群６１、６２が形成されている。

ワークステージ６には第１の真空配管７１及び第２の真空配管７２が接続され、制御部９から第１の電磁弁８１及び第２の電磁弁８２を制御することによって第１の真空配管７１及び第２の真空配管７２を介して、真空吸着孔に、ワーク５を保持する際には真空が、またワーク５をワークステージ６から取外す際にはエアーが供給される。ワークステージ６への真空の供給機構について詳述すると、第１の真空配管７１には第１の電磁弁８１が、第２の真空配管７２には第２の電磁弁８２が取り付けられている。第１の電磁弁８１と第２の電磁弁８２は、それぞれ制御部９に接続されており、制御部９からの動作信号により動作する。第１の真空配管７１と第２の真空配管７２には独立して真空が供給されるように構成されており、第１の電磁弁８１が動作すると第１の真空配管７１に真空が供給され、第２の電磁弁８２が動作すると第２の真空配管７２に真空が供給される。

図２は、図１に示したワークステージ６の拡大平面図、図３（ａ）は、図２のＡ−Ａ部分における断面図、図３（ａ）は、図２のＢ−Ｂ部分における断面図である。
図２に示すように、ワークステージ６には、第１の真空吸着孔群６１と第２の真空吸着孔群６２を備える。第１の真空吸着孔群６１は、複数の真空吸着孔Ｘをワークステージ６の中央部から周辺部（外側）に向かって並べた真空吸着孔列を、放射状に複数列配置して形成する（図中Ｘで示す）。なお、同図においては、第１の真空吸着孔群６１は、直線状に並べられているが、ある範囲であれば、蛇行（カーブ）したり千鳥状（ジグザグ）に配置してもよい。また、第２の真空吸着孔群６２は、第１の真空吸着孔群６１に挟まれる領域に形成する（図中Ｙで示す）。本実施形態においては、各真空吸着孔の直径はφ１ｍｍであり、その個数は、第１の真空吸着孔群６１の真空吸着孔Ｘは１０個、第２の真空吸着孔群６２の真空吸着孔Ｙは１９個である。第１の真空吸着孔群６１の真空吸着孔Ｘは全て第１の真空配管７１に接続され、また、第２の真空吸着孔群６２の真空吸着孔Ｙは全て第２の真空配管７２に接続される。第１の真空配管７１と第２の真空配管７２には独立してワーク吸着用の真空が供給される。

図４、図５、及び図６を使用して、本発明のワークステージの動作について説明する。図４（ａ）〜図４（ｃ）は図３（ａ）の場合に相当し、図５（ａ）〜図５（ｃ）は図３（ｂ）の場合に相当する。なお、これらの図では、分かり易いように、ワーク反り量は誇張して示されている。また、図６はワークステージ６を上から見た図であり、ワーク５が吸着されていく様子を模式的に示したものである。

まず、図４（ａ）に示すように、ワークステージ６に、反りが発生しているワーク（ウエハ等）５が、不図示の搬送機構により搬送され、載置される。図１に示した制御部９が第１の電磁弁８１を動作させ、第１の真空配管７１にワーク吸着用の真空を供給する。第１の真空吸着孔群７１の真空吸着孔Ｘに真空が供給される。ワーク５は椀形に反っており、その中央部かその周辺でワークステージ６と接している。そのため、ワーク５はワークステージ６の中央に設けた第１の真空吸着孔群６１の真空吸着孔Ｘにより吸着される。

次に、図４（ｂ）に示すように、第１の真空吸着孔群６１は、放射状に３列形成されているので、反っているワーク５は、その３列の中でワーク５とワークステージ６との間隔が最も狭い列のワークステージ６の中央部（内側）の真空吸着孔Ｘに引かれて吸着される。すると、今度は、その列の外側にある真空吸着孔Ｘとワーク５との間隔が狭くなり、その真空吸着孔Ｘに引かれて吸着される（図６の矢印（１）に対応）。他の列の真空吸着孔Ｘは、この段階では、ワーク５を吸着できず、リークを生じている。しかし、ワークステージ６に形成されている真空吸着孔Ｘ（Ｙ）は径がφ１ｍｍと小さく、また真空吸着孔Ｘ（Ｙ）の個数も少ないので、第１の真空配管７１に供給する真空の圧力が上がってしまう（大気圧に近づいてしまう）ほどの大量の空気は流れ込まない。

やがて、図４（ｃ）に示すように、反ったワーク５は、第１の真空吸着孔群７１の１列により吸着される（図６の矢印（１）に対応）。この状態を、図２のＢ−Ｂ断面図で見ると、図５（ａ）に示すようになる。

次に、図５（ａ）に示す状態で、制御部９は第２の電磁弁８２を動作させ、第２の真空配管７２にワーク吸着用の真空を供給すると、第２の真空吸着孔群６２に真空が供給される。第２の真空配管７２に真空を供給するタイミングは、第１の真空配管７１に真空を供給してから第２の真空配管７２に真空を供給するまでの時間（数秒から数十秒）であり、タイマーで設定しても良いし、ワーク５が第１の真空吸着孔群６１の１列に吸着されると、第１の真空配管７１に供給する真空の圧力が変動する（圧力が多少下がる）ので、その変動を真空センサにより検出し、第２の真空配管７２に供給するようにしてもよい。

次に、図５（ｂ）に示すように、ワーク５は、第１の真空吸着孔群６１の１列により吸着されているので、ワーク５を吸着している真空吸着孔Ｘの列の隣にある、第２の真空吸着孔群６２の真空吸着孔Ｙとワーク５の間隔は狭くなっている。そのため、ワーク５はこの第２の真空吸着孔群６２の真空吸着孔Ｙに引かれて吸着される（図６の矢印（２）に対応）。ワーク５が、第１の真空吸着孔群６１の隣にある第２の真空吸着孔群６２の真空吸着孔Ｙに吸着されると、第２の真空吸着孔群６２において、さらにその周方向に隣りの真空吸着孔Ｙや径方向（外側）の隣りの真空吸着孔Ｙにワーク５は吸着されていく（図６の矢印（３）に対応）。

図５（ｃ）に示すように、ワーク５は、反りが矯正されながら順次周方向に吸着され、最初はワーク５が吸着されていなかった第１の真空吸着孔群６１の真空吸着孔列にまで達する。すると、現段階では、ワーク５は第２の真空吸着孔群６２により吸着されているので、ワーク５と第１の真空吸着孔群６１の真空吸着孔列との間隔は狭くなっており、ワーク５は第１の真空吸着孔群６１の真空吸着孔列により吸着される（図６の矢印（４）に対応）。ワーク５が第１の真空吸着孔群６１の真空吸着孔列Ｘに吸着されると、ワーク５はさらにその隣りにある第２の真空吸着孔群６２の真空吸着孔Ｙによりワークステージ６の周方向と径方向に順次吸着されていく（図６の矢印（５）に対応）。そして、最後に、ワーク５は反りが矯正されてワークステージ６全面で吸着保持される（図６の矢印（７）に対応）。

本件発明者等は、本実施形態の発明に係るワークステージを用いて、実際に、ワークとして、周辺部が中央部に対して１ｍｍ程度反るとともに周辺部が波状に変形している１０枚のφ１２０ｍｍのウエハを使用したところ、１０枚全てのウエハが、ワークステージにより全面で吸着保持できることを確認した。

図７は、第２の実施形態の発明に係るワークステージの構成を示す平面図である。
同図に示すように、このワークステージ６は、第１の実施形態のワークステージ６においては第１の真空吸着孔群６１が放射状に３列形成されていたのに対して、放射状に４列形成した点で相違する。本実施形態のワークステージ６においても、第１の実施形態のワークステージ６と同様に機能させることができる。

上記の各実施形態の発明に係るワークステージの要点をまとめると以下のとおりである。第１に、ワークステージ６の表面に形成する真空吸着手段６１、６２は、溝ではなく孔にする。このことにより、リークによる真空吸着圧力の低下を防ぐことができる。第２に、放射状に形成する第１の真空吸着孔群６１の真空吸着孔Ｘの周方向の隣に形成する真空吸着孔は、第２の真空吸着孔群６２の真空吸着孔Ｙとする。なお、第２の真空吸着孔群６２の真空吸着孔Ｙの周方向隣には、第２の真空吸着孔群６２の真空吸着孔Ｙがあっても良い。このことにより、椀形に反ったワーク５を、まず１ケ所（または１列）径方向に吸着し、次に周方向に吸着していく。したがって、ワーク５は徐々に反りが矯正され、ワークステージ６全面に吸着される。

１露光装置
２光照射部
２１ランプ
２２反射ミラー
３マスク
４マスクステージ
５ワーク
６ワークステージ
６１第１の真空吸着孔群
６２第２の真空吸着孔群
６３第１の真空配管
６４第２の真空配管
６５第１の電磁弁
６６第２の電磁弁
６７制御部
７投影レンズ
Ｘ第１の真空吸着孔群６１の真空吸着孔
Ｙ第２の真空吸着孔群６２の真空吸着孔

Claims

真空吸着によりワークを吸着保持するワークステージにおいて、
ワークを吸着保持するワークステージの表面に、第１の配管に接続された複数の真空吸着孔からなる真空吸着孔列を放射状に複数列配置した第１の真空吸着孔群と、上記第１の真空吸着孔群に挟まれる領域に形成され、第２の配管に接続された第２の真空吸着孔群と、上記ワークを吸着保持する際に、上記第１の配管から上記第１の真空吸着孔群に真空を供給し、次に、上記第２の配管から上記第２の真空吸着孔群に真空を供給する制御部と、を備えたことを特徴とするワークステージ。
光を出射する光出射部と、パターンが形成されたマスクを保持するマスクステージと、上記マスクに形成されたパターンが転写されるワークを保持するワークステージとを備える露光装置において、
上記ワークステージは、請求項１に記載のワークステージであることを特徴とする露光装置。