JP5305012B2 - ワークステージ及びそのワークステージを備えた露光装置 - Google Patents

Description

本発明は、露光等により加工処理される基板を吸着保持するワークステージ及びそのワークステージを備えた露光装置に関する。

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。そのようなワークステージとして、例えば、特許文献１に記載されたステージ装置がある。

図５は、特許文献１に記載されているステージ装置の構成を示す斜視図である。
同図において、ステージ装置１００は、基台１０１と、薄い板状部材（以下吸着板と呼ぶ）１０２とで構成されている。基台１０１は、その表面を無電解ニッケルメッキ処理したアルミニウムブロックによって構成され、ほぼ正方形に形成されている。基台１０１の表面中央部には、凹部１０１１が形成され、凹部１０１１内には吸着板１０２を載せる複数の凸部１０１２が形成されている。又、凹部１０１１には、基台１０１に取り付けられた真空系から真空を凹部１０１１に導くために、複数の真空導入路１０３が設けられている。又、基台１０１の表面（凸部１０１２上面と基台１０１表面の外周部１０１３とで作る平面）は高精度に仕上げられている。吸着板１０２は、基台１０１の表面にならうよう、ある程度の柔軟性を有する材質で構成され、凹部１０１１を完全に覆う大きさを有し、凹部１０１１と対応する位置には、全面に渡って所定の直径を有する貫通孔１０２１が一定間隔で設けられている。なお、吸着板１０２に設けられる貫通孔１０２１の位置は、基台１０１の凸部１０１２の位置と一致することがないように設けられている。吸着板１０２は、このステージ装置１００で加工処理されるワークの大きさや形状、又はワークの切欠きや貫通孔の位置に合わせて複数準備されており、それぞれ貫通孔１０２１の設けられる領域、貫通孔１０２１の数、孔径、形状や配列等は異なっている。このように構成することにより、加工するワークの種類に応じて、最適な吸着板１０２を選択することにより、ワークを吸着保持することができる。

特開２００２−２１７２７６号公報

図６は、図５に示したステージ装置１００を改良したワークステージ２００の構成を示す斜視図である。
同図に示すように、このワークステージ２００は、ワークステージ２００上に載せられる反りが生じているワークを吸着保持するために、ワークステージ２００上の周囲に、環状の樹脂製のシール用弾性体２０１が設けられる。このように、ワークステージ２００上の周縁にシール用弾性体２０１を設ける場合、実際には、ワークステージ２００のシール用弾性体２０１に囲まれる、ワークを吸着するワーク吸着部２０２は、シール用弾性体２０１の高さ分高くして設けられる。なぜなら、平面状のワークステージ２００に、そのままシール用弾性体２０１を取り付けたのでは、周辺部がシール用弾性体２０１の厚み分高さが高くなるので、ワークを吸着したときに平面にならないからである。しかし、そのようなワーク吸着部２０２を設けても、シール用弾性体２０１がやや硬いものであり、反対にワークがやや軟らかいものであると、図７に示すようにワーク２０４をワークステージ２００に吸着した時、ワーク２０４の周辺部が変形することがある。そのため、シール用弾性体２０１として、リップパッキン又はリップシールと呼ばれているものを使用する。リップパッキン（リップシール）は、密封面機能部（受圧部）にリップ（Ｌｉｐ）構造を持つパッキンのことであり、受圧部のリップの部分は薄く軟らかいので、ワーク２０４をワークステージ２００に吸着した時、ワーク２０４の周辺部が変形しない。

図８（ａ）、（ｂ）は、図６に示したワークステージ２００において、シール用弾性体として、リップシール２０５を用いた場合の、ワークステージ２００の一部断面図である。
図８（ａ）に示すように、リップシール２０５は拡大して示されており、ワーク吸着部２０３に対してリップシール２０５が外側に開くように設けられるとともに、リップシール２０５の先端２０５１は、ワーク吸着部２０２の表面よりもやや高くなるように設けられている。これにより、ワーク２０４が多少反っていても、リップシール２０５の先端２０５１がワーク２０４の裏面に接触し、ワーク吸着部２０２の真空吸着孔２０３に供給された真空により、ワーク２０４−リップシール２０５−ワークステージ２００に囲まれた空間が真空となり、ワーク２０４はワークステージ２００に真空吸着され保持される。リップシール２０５は軟らかい樹脂製であるので、ワーク２０４に押されて変形し、ワーク２０４が保持された時のワーク２０４の平面度に影響を与えない。

ところで、ワークステージ２００に吸着保持されて加工処理されるワークの１つに、プリント基板がある。プリント基板は、樹脂製の基板の上に銅等の金属を貼り付けたものであり、両者の熱膨張係数の違いから、反りや変形を生じやすい。中には、図９に示すように、波状に変形しているものもある。又、プリント基板は年々大型化しており、大型化することにより周辺部の反りの量は大きくなる。そのため、図９に示すように、ワークステージ２００の全周に設けたリップシール２０５のうち、一部の箇所のリップシール２０５はワーク２０４に接触したとしても、他の箇所のリップシール２０５はワーク２０４に届かず、そのため、図８（ｂ）に示すように、ワーク２０４の周辺部から空気がリークして、リップシール２０５を周辺部に設けていても、ワークステージ２００がワーク２０４を真空吸着保持できないことがある。

これを解決するためには、リップシール２０５の高さを高くすることが考えられるが、リップシール２０５はある程度以上高くすることができない。なぜなら、リップシール２０５の高さを高くするためには、リップシール２０５を多少硬くする必要がある。しかし、硬くすると、ワーク２０４がワーク吸着部２０２に真空吸着された時に、十分に変形せず、ワーク２０４のリップシール２０５に接している部分が盛り上がり、平面度が悪くなることがあるためである。なお、図１０に示すように、リップシール２０５を内側に開くように取り付ければ、先端２０５１はワーク２０４の裏面に接するが、これでは、真空吸着時、点線で示すようにリップシール２０５が内側に倒れて大気が流れ込んでしまうので、シール材として役に立たない。

本発明の目的は、上記の種々の問題点に鑑み、反りの大きなワークであっても、真空吸着ができるようなシール用弾性体を備えたワークステージ、及びそのワークステージを備え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。
真空吸着孔が形成され、ワークを吸着して保持するワーク吸着部と、該ワーク吸着部の周縁に環状に設けられたシール用弾性体とを備えたワークステージにおいて、上記シール用弾性体は、先端が内側に向いた第１のリップシールと、前記第１のリップシールの外側に設けられ先端が外側に向いた第２のリップシールとを備え、前記第１のリップシールと前記第２のリップシールとの間に真空供給孔が設けられている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、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。

本発明によれば、変則的な反りが生じているワークであっても、平面度良く吸着保持することのできるワークステージを実現することができる。
また、本発明によれば、変則的な反りが生じているワークであっても、平面度良く吸着保持することのできるワークステージを備えた露光装置を実現することができる。

本発明に係るワークステージ５を備えた露光装置の概略構成を示す図である。 図１に示したワークステージ５の平面図である。 ワーク７の周辺が上向きに反っている場合のリップシール部５３を設けた部分を拡大して示したワークステージ５の正面一部断面図である。 ワーク７の周辺が下向きに反っている場合のリップシール部５３を設けた部分を拡大して示したワークステージ５の正面一部断面図である。 特許文献１に記載されているステージ装置の構成を示す斜視図である。 図５に示したステージ装置１００を改良したワークステージ２００の構成を示す斜視図である。 図６に示したワークステージ２００において、軟らかいワーク２０４を吸着した時のワーク２０４の変形状態を示す正面一部断面図である。 図６に示したワークステージ２００において、シール用弾性体２０２としてリップシール２０５を用いた時の、ワークステージ２００の正面一部断面図である。 図６に示したワークステージ２００において、シール用弾性体２０２としてリップシール２０５を用い、反っているワーク２０４を吸着した時のワーク２０４の変形状態を示す正面一部断面図である。 図６に示したワークステージ２００において、シール用弾性体２０２として内側に開くように取り付けたリップシール２０５を用いた時の、ワークステージ２００の正面一部断面図である。

本発明の一実施形態を図１ないし図４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図である。なお、ワークステージは、露光装置に用いる場合を例にして説明しているが、露光装置以外であっても、ワークを吸着保持して処理する装置であれば、本発明のワークステージを使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を保持するワークステージ５、ワークステージ５上に保持されたワーク上にマスク３のパターン像を投影する投影レンズ６等から構成される。なお、露光装置１の中には、投影レンズ６を備えないものもある。又、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から放射された光を反射するミラー２２とを備えている。ワークステージ５の表面には、真空吸着溝や複数の真空吸着孔（以下、真空吸着孔５４とも呼ぶ）が形成されている。ワークステージ５には配管５２が接続され、配管５２を介して、真空吸着孔５４に、ワークを保持する際には真空が、又ワークをワークステージ５から取り外す際には、エアーが供給される。

図２は、図１に示したワークステージ５の平面図、図３（ａ）〜図（ｃ）は、図１に示したワークステージ５のシール用弾性体５３１を設けた部分を拡大して示した正面一部断面図である。
図２に示すように、シール用弾性体５３１は、ワークステージ５のワーク吸着部５１の周縁部（周辺部）を取り囲むように環状に取り付けられる。
また、図２及び図３（ａ）〜図３（ｃ）に示すように、ワーク吸着部５１の周りを環状に囲んで設けられるシール用弾性体５３１は、内側の第１のリップシール５３１１と、外側の第２のリップシール５３１２の２重構造になっている。なお、環状に囲んで設けられるシール用弾性体５３１は、角型状に限定されず、ワーク形状に合わせて輪状に形成されたものも含まれる。ここで、第１のリップシール５３１１は、ワークステージ５の内側に開くように取り付けられ、第２のリップシール５３１２は、外側に開くように取り付ける。第１のリップシール５３１１と第２のリップシール５３１２の間のワークステージ５には、真空供給孔５３２を設け、ワーク吸着用の真空を供給する。なお、以下において、第１のリップシール５３１１と第２のリップシール５３１２とその間に形成された真空供給孔５３２を備えた部分をまとめてリップシール部５３と呼ぶ。

次に、ワークステージの動作を図３及び図４を用いて説明する。
図３（ａ）〜図３（ｃ）は、ワーク７の周辺が上向きに反っている場合のリップシール部５３を設けた部分を拡大して示したワークステージ５の正面一部断面図であり、図４（ａ）〜図４（ｃ）は、ワーク７の周辺が下向きに反っている場合のリップシール部５３を設けた部分を拡大して示したワークステージ４の正面一部断面図である。

まず、図３（ａ）〜図３（ｃ）において、ワーク７の周辺部が上向きに反っている場合について説明すると、図３（ａ）において、ワークステージ５上に、不図示のワーク搬送機構によりワーク７が載置される。ワークステージ５の真空吸着孔５４とともに、第１のリップシール５３１１と第２のリップシール５３１２の間の真空供給孔５３２に、ワーク吸着用の真空が供給される。ワーク７の周辺部が上向きに大きく反っていると、外側に開いている第２のリップシール５３１２の受圧部であるリップの先端５３１２１は、ワーク７の裏面と接触しない。しかし、第１のリップシール５３１１は内側に開いているために、その先端５３１１１は、ワーク７の反りがそれほど大きくない所でワーク７の裏面に接触する。ワーク７の反りのため、ワーク７の周辺部とワーク吸着部５４の間には隙間ができ、真空はリークする。しかし、第１のリップシール５３１１の先端５３１１１がワーク７の裏面と接しているため、第１のリップシール５３１１とワーク吸着部５１とワーク７に囲まれた空間が減圧雰囲気になる。この時、第２のリップシール５３１２とワーク７との隙間から大気が入り込むが、第１のリップシール５３１１と第２のリップシール５３１２の間には真空供給孔５３２があるので、大気はこの真空供給孔５３２に引き込まれる。このため、第１のリップシール５３１１を内側に倒す力が弱くなり、第１のリップシール５３１１とワーク吸着部５１とワーク７に囲まれた減圧空間に、大気が入り込みにくくなる。

次に、図３（ｂ）において、第１のリップシール５３１１とワーク吸着部５１とワーク７に囲まれた空間の減圧が保たれることにより、ワーク７の周辺部は第２のリップシール５３１２の方向に引き寄せられる。そうすると、第２のリップシール５３１２の先端５３１２１とワーク７の裏面との間隔が狭くなり、第１のリップシール５３１１と第２のリップシール５３１２とワーク７で囲まれた空間が、この空間に供給されているワーク吸着用の真空により、減圧雰囲気になる。そのため、ワーク７はさらにワークステージ５側に引き寄せられ、ワーク７の裏面が第２のリップシール５３１２の先端５３１２１と接触する。

次に、図３（ｃ）において、第１のリップシール５３１１と第２のリップシール５３１２とワーク７に囲まれた空間が減圧されて真空になり、ワーク７の周辺部の一辺が、第１のリップシール５３１１と第２のリップシール５３１２により吸着される。

次に、図４（ａ）〜図４（ｃ）において、ワーク７の周辺部が下向きに反っている場合について説明すると、図４（ａ）において、ワークステージ５上に、不図示のワーク搬送機構によりワーク７が載置される。ワークステージ５の真空吸着孔５４とともに第１のリップシール５３１１と第２のリップシール５３１２の間の真空供給孔５３２に、ワーク吸着用の真空が供給される。ワーク７の周辺部が下向きに反っている（垂れている）と、内側に開いている第１のリップシール５３１１の受圧部リップの先端５３１１１は、ワーク７の裏面と接触しないことがある。しかし、第２のリップシール５３１２の先端５３１２１がワーク７の裏面に接触する。

次に、図４（ｂ）において、第２のリップシール５３１２の先端５３１２１がワーク７の裏面に接触すると、第１のリップシール５３１１と第２のリップシール５３１２の間に供給されている真空により、第１のリップシール５３１１と第２のリップシール５３１２とワーク７に囲まれた空間が減圧され、ワーク７は第１のリップシール５３１１の方向に引き寄せられて、ワーク７の裏面が第１のリップシール５３１１の先端５３１１１と接触する。

次に、図４（ｃ）において、第１のリップシール５３１１と第２のリップシール５３１２とワーク７に囲まれた空間が減圧されて真空になり、ワーク７の周辺部の一辺が、第１のリップシール５３１１と第２のリップシール５３１２により吸着される。

このようにして、ワークの周辺部が上向きに反っている場合でも、下向きに反っている場合でも、四角いワーク７の一辺が、リップシール部５３により吸着されると、吸着された隣りの辺は、反りが生じていても、第１のリップシール５３１１又は第２のリップシール５３１２に接近し、上記に説明したようなプロセスでリップシール部５３により吸着される。このようにして順番にワーク７の四辺がリップシール部５３に吸着されると、ワーク７は、四辺が押さえ付けられた状態になり、ワーク７の周辺部から空気がリークすることがなくなる。これにより、ワーク７の中央部が、ワークステージ５表面の真空吸着孔５１に供給されている真空により吸着保持される。これにより、ワーク７全体がワークステージ５により吸着保持される。したがって、リップシールを従来以上に高くすることなく、反りの大きなワーク７を吸着保持することができる。

次に、本発明のワークステージを利用した露光装置の動作を図１を用いて簡単に説明する。
同図において、不図示の搬送手段により、露光装置のワークステージ５上にプリント基板等のワークが置かれる。ワークステージ５の真空吸着孔（真空吸着溝）５４及び第１のリップシール５３１１と第２のリップシール５３１２の間の真空供給孔５３２に真空が供給される。ワークの表面（パターンを形成する側）には、レジストが塗布されている。ワークは、ワークステージ５に載せられたワークは、反りが生じていたとしても、上記で説明したようにして、周辺部をリップシール部５３により吸着され、ワークステージ５上に吸着保持される。ワークに対して光照射部２から出射した露光光が、パターンが形成されたマスク３、投影レンズ６を介してワークに照射され、露光処理される。ワークステージ５及びリップシール部５３への真空の供給は、露光処理中、ワークが移動しないように続けられる。露光処理が終わると、真空吸着孔５４（真空吸着溝）への真空の供給を止めてワークの吸着保持を解除し、真空吸着孔５４に空気を供給して、真空吸着孔５４からはエアーを吹き出させる。これにより、ワークはワークステージ５から外れ、不図示の搬送手段により、露光装置１外に搬送される。

１ 露光装置
２ 光照射部
２１ ランプ
２２ ミラー
３ マスク
４ マスクステージ
５ ワークステージ
５１ ワーク吸着部
５２ 配管
５３ リップシール部
５３１ シール用弾性体
５３１１ 第１のリップシール
５３１１１ 第１のリップシール５３１１の先端
５３１２ 第２のリップシール
５３１２１ 第２のリップシール５３１２の先端
５３２ 真空供給孔
５４ 真空吸着孔
６ 投影レンズ
７ ワーク

Claims (2)

1. 真空吸着孔が形成され、ワークを吸着して保持するワーク吸着部と、該ワーク吸着部の周縁に環状に設けられたシール用弾性体とを備えたワークステージにおいて、
   上記シール用弾性体は、先端が内側に向いた第１のリップシールと、前記第１のリップシールの外側に設けられ先端が外側に向いた第２のリップシールとを備え、前記第１のリップシールと前記第２のリップシールとの間に真空供給孔が設けられていることを特徴とするワークステージ。
2. 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。