JP6456114B2 - 基板搬送方法および基板搬送装置、リソグラフィー装置、ならびに物品の製造方法 - Google Patents

基板搬送方法および基板搬送装置、リソグラフィー装置、ならびに物品の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、基板搬送方法および基板搬送装置、リソグラフィー装置、ならびに物品の製造方法に関する。
半導体デバイスや液晶表示デバイスなどの製造工程に含まれるリソグラフィー工程において、リソグラフィー装置が用いられる。例えば、リソグラフィー装置としての露光装置は、原版(レチクルなど)に形成されているパターンを、投影光学系などを介して基板(表面にレジスト層が形成されたウエハやガラスプレートなど)に転写する。このような従来のリソグラフィー装置では、基板ステージ上のチャックに吸着保持されている基板に対するパターン形成処理が終了すると、基板ステージは、基板を回収する位置へ移動する。次に、チャックは、基板の保持状態を解除し、基板ステージに設けられているリフトピンが基板をチャックから持ち上げ、吸着保持する。次に、基板回収ハンドが基板の裏面とチャックの吸着面との隙間に侵入し、基板の裏面を吸着保持する。そして、基板回収ハンドが基板ステージから退避することで、最終的にチャック上から基板が回収される。しかしながら、この一連の基板回収動作では、基板回収ハンドの侵入から退避するまでの間、基板ステージは、次の動作に進むことができずに停止している。そこで、基板回収動作を高速化し、スループットを向上させるために、特許文献1は、基板回収の際、チャック上の基板を気体浮上させた後に滑らせて、基板回収ハンドへ基板を引き渡す基板搬送装置を開示している。
特開2010−129856号公報
しかしながら、特許文献1に開示されている基板搬送装置では、滑っている基板を停止させるために、基板回収ハンド上に設けられた柵に基板を衝突させるので、衝撃によっては基板を破損させる可能性がある。
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、例えば、基板回収動作の高速化および安全性の点で有利な基板搬送方法または基板搬送装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の一つの側面は、保持面上に基板を保持して移動する移動手段から、基板を保持する保持部を有し基板を回収する回収手段まで、基板を搬送する基板搬送方法であって、保持面上に基板を保持した移動手段を移動させている状態で基板の保持を解除する第1工程と、移動手段を減速または停止させることによって移動手段による保持が解除された基板を保持面上で移動させる第2工程と、保持面上を移動する基板の移動方向に沿って保持部を移動させる第3工程と、基板の一部が保持面から飛び出した状態で保持部によって基板を保持させる第4工程と、を有することを特徴とする。また、本発明の別の側面は、保持面上に基板を保持して移動する移動手段と、基板を保持する保持部を有し基板を回収する回収手段と、移動手段および回収手段を制御する制御手段とを備え、移動手段から回収手段に基板を搬送する基板搬送装置であって、保持面上に基板を保持した移動手段を移動させている状態で基板の保持を解除し、移動手段を減速または停止させることによって移動手段による保持が解除された基板を保持面上で移動させ、保持面上を移動する基板の移動方向に沿って保持部を移動させ、基板の一部が保持面から飛び出した状態で保持部によって基板を保持させることを特徴とする。
本発明によれば、例えば、基板回収動作の高速化および安全性の点で有利な基板搬送方法または基板搬送装置を提供することができる。
本発明の一実施形態に係る露光装置の構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る基板搬送装置の構成を示す図である。 ウエハステージ等の速度プロファイル等を示すグラフである。 図3に記載の各区間における各位置関係を示す図である。 ウエハを回収するときの基板搬送装置の状態を示す図である。 ウエハを供給するときの基板搬送装置の状態を示す図である。
以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。
まず、本発明の一実施形態に係る基板搬送装置と、この基板搬送装置を備え得るリソグラフィー装置の構成について説明する。本実施形態に係る基板搬送装置(基板搬送方法)は、例えば、半導体デバイスや液晶表示デバイスなどの製造工程におけるリソグラフィー工程で用いられるリソグラフィー装置に採用されるものであり、被処理基板を保持して搬送可能である。以下、一例として、本実施形態に係る基板搬送装置は、半導体デバイスの製造工程におけるリソグラフィー工程で用いられる露光装置に採用されるものとする。
図1は、本実施形態に係る露光装置100の構成を示す概略図である。露光装置100は、例えば、ステップ・アンド・リピート方式にて、レチクルRに形成されているパターンの像をウエハW上(基板上)に露光(転写)する投影型露光装置である。なお、図1では、投影光学系111の光軸に平行にZ軸を取り、Z軸に垂直な同一平面内で露光時のウエハWの走査方向(レチクルRとウエハWとの相対的な移動方向)にY軸を取り、Y軸に直交する非走査方向にX軸を取っている。露光装置100は、照明系101と、レチクルステージ110と、投影光学系111と、ウエハステージ104と、ウエハ回収ハンド301と、ウエハ供給ハンド401と、速度計測器501と、制御部106とを備える。
照明系101は、不図示の光源から放出された光を調整してレチクルRを照明する。レチクルRは、ウエハW上に転写されるべきパターン(例えば回路パターン)が形成されている、例えば石英ガラス製の原版である。レチクルステージ110は、レチクルRを保持して、X軸およびY軸の各方向に移動可能である。投影光学系111は、レチクルRを通過した光を所定の倍率(例えば1/2倍)でウエハW上に投影する。ウエハWは、表面上にレジスト(感光剤)が塗布されている、例えば単結晶シリコンからなる基板である。
図2は、露光装置100の構成要素のうち、本実施形態に係る基板搬送装置の構成要素を投影光学系111側から見た概略平面図である。本実施形態に係る基板搬送装置は、ウエハステージ104と、ウエハ回収ハンド301と、ウエハ供給ハンド401と、速度計測器501と、制御部106とを含む。ウエハステージ(移動手段)104は、チャック105と、移動規制部材107とを含み、チャック105を介してウエハWを保持し、少なくともX軸およびY軸の各方向に移動可能である。チャック(保持手段)105は、例えば真空吸着によりウエハWを保持可能である。チャック105は、不図示であるが、ウエハWと接触する保持面に、外部の真空排気装置に連通した微細な開口を複数有する吸着領域を有する。チャック105は、この吸着領域を負圧状態にすることで、ウエハWを吸着保持可能であり、一方、この吸着領域を正圧状態にすることで、ウエハWを気体浮上させることが可能である。なお、ウエハWを気体浮上させない場合には、吸着領域を大気圧にすればよい。ここで、「正圧」、「負圧」の基準圧は搬送空間の圧力であり、本実施形態では大気圧である。
移動規制部材107は、ウエハステージ104上に設置される平板部材であり、ウエハステージ104内部の駆動部(不図示)の駆動部に連結されたシャフト107a(図5(b)参照)の駆動により、1軸方向(Z軸方向)に移動可能である。また、移動規制部材107は、図1に示すように、XY平面において、ある方向に対して開放され、一部がチャック105の外周を収容し得る内径を持った切り欠き部を有する。移動規制部材107は、切り欠き部の存在により、チャック105上を移動するウエハWのXY平面内での移動を規制する。なお、移動規制部材107は、ウエハWがXY平面内でチャック上を移動するときに、誤って所定の停止位置を超えて移動してしまうことを回避するための安全対策として設置されるものである。すなわち、移動規制部材107は、通常の回収または供給動作において、毎回ウエハWを衝突させてウエハWを停止させるためのものではない。さらに、移動規制部材107の厚さ(Z軸方向の高さ)は、チャック105の厚さよりもわずかに薄い。したがって、ウエハWに対して露光が行われている間は、移動規制部材107は、その上面がチャック105の吸着面よりもわずかに低く、かつ、その下面がウエハステージ104の上面とほぼ接するように位置する。
ウエハ回収ハンド(回収手段)301は、ウエハWを吸着保持し、2軸方向(Y軸およびZ軸の各方向)に移動可能であり、ウエハステージ104上にあるウエハWを回収し、回収側の受け渡しステーション601へ引き渡す。ウエハ回収ハンド301は、保持部302と、移動規制部材303とを有する。保持部302は、ウエハWと接触する保持面に、外部の真空排気装置に連通した微細な開口を複数有する吸着領域を有する。保持部302は、この吸着領域を負圧状態にすることで、ウエハWを吸着保持可能であり、一方、この吸着領域を大気圧状態または正圧状態にすることで、ウエハWの吸着を解除することが可能である。移動規制部材303は、その形状により、保持部302上(保持部上)を移動する(滑る)ウエハWのXY平面内での移動を規制するものであり、ウエハステージ104上に設置されている移動規制部材107と同様に、安全対策として設置されるものである。移動規制部材303の形状は、種々のものが考えられるが、例えば、ウエハWの回収の際に、保持部302上で、ウエハWのY軸方向マイナス側への移動を規制可能とする形状であればよい。なお、移動規制部材303は、ウエハ回収ハンド301と一体となる構造物としてもよいし、ウエハ回収ハンド301とは別体であり、締結部材等により取り付けられる(組み合わせられる)ものであってもよい。
ウエハ供給ハンド(供給手段)401は、ウエハWを吸着保持し、2軸方向(Y軸およびZ軸の各方向)に移動可能であり、供給側の受け渡しステーション602からウエハWを受け取り、ウエハステージ104へ供給する。ウエハ供給ハンド401は、ウエハ回収ハンド301と比較して、保持面402を有することは同様であるが、移動規制部材303のような部材を有する必要はない。
速度計測器(計測手段)501は、露光装置100内の不図示の支持体に支持され、ウエハステージ104からウエハ回収ハンド301まで搬送されているウエハWの移動速度を、ウエハWの表面に対向する側から計測する。速度計測器501としては、例えば、ウエハWの外周縁を検出可能な複数の光学式センサーとし得る。ここで、ウエハステージ104からウエハ回収ハンド301までウエハWを搬送する方向、また、ウエハ回収ハンド301が受け渡しステーション601までウエハWを搬送する方向が、それぞれ、図1に示すようにY軸方向であると想定する。なお、この方向は、ウエハWの引き渡しの際にウエハWがチャック105の保持面上を滑る方向と一致する。この場合、複数の光学式センサーは、Y軸方向に、かつ等間隔に並ぶように配置されることが望ましい(図4参照)。後述する制御部106は、ウエハWの移動中、各光学式センサーにウエハWを検出させ、各光学式センサー間をウエハWの外周縁が通過した時間を計測して、その時間からウエハWの移動速度を求め得る。
制御部106は、例えばコンピューターなどで構成され、露光装置100の各構成要素に回線を介して接続されて、プログラムなどに従って各構成要素の動作を統括し得る。特に本実施形態では、制御部106は、基板搬送装置の各構成要素、すなわちウエハステージ104(チャック105の吸着状態の切り換えや移動規制部材107の動作を含む)、ウエハ回収ハンド301およびウエハ供給ハンド401の各動作を制御し得る。なお、制御部106は、露光装置100の他の部分と一体で(共通の筐体内に)構成してもよいし、露光装置100の他の部分とは別体で(別の筐体内に)構成してもよい。また、本実施形態では、基板搬送装置の制御を露光装置100全体を統括する制御部106が実行するものとしているが、基板搬送装置の制御を実行する制御部(制御手段)を、制御部106とは別体で構成してもよい。この場合、基板搬送装置用の制御部は、制御部106に回線を介して接続され、制御部106からの動作指示に基づいて、基板搬送装置の制御を実行する。
次に、本実施形態に係る基板搬送方法として、基板搬送装置におけるウエハWの回収動作(回収工程)について説明する。図3は、ウエハWの回収動作の開始から終了までの速度プロファイルと、その時間軸に対応したチャック105とウエハWとの相対位置とを示すグラフである。このうち、図3(a)は、ウエハステージ104に関する速度プロファイルを示す。図3(b)は、ウエハ回収ハンド301に関する速度プロファイルを示す。図3(c)は、チャック105とウエハWとの相対位置を示す。なお、図3(c)では、ウエハWがウエハステージ104へ供給されて、チャック105で吸着保持された位置を基準位置(ゼロ)としている。図4は、図3に示す各区間S1〜S5のそれぞれにおけるウエハW、ウエハステージ104、ウエハ回収ハンド301およびチャック105の位置を示す概略側面図である。図5は、区間S2におけるウエハW、ウエハステージ104、ウエハ回収ハンド301およびチャック105の位置を示す概略図である。このうち、図5(a)は、平面図であり、図5(b)は、図5(a)内のA−A’断面図である。また、図6は、図5の表記に準じた、区間S5におけるウエハステージ104、ウエハ供給ハンド401およびチャック105の位置を示す概略図である。このうち、図6(a)は、平面図であり、図6(b)は、図6(a)内のB−B’断面図である。
回収動作の前準備として、あるウエハWに対する露光が終了すると、制御部106は、ウエハステージ104を、図2に示すウエハWを回収する動作を開始する位置P1(ウエハステージ104の回収動作開始位置)まで移動させる。このとき、チャック105は、ウエハWを保持している状態であり、吸着領域の圧力は、負圧である。また、制御部106は、ウエハステージ104上の移動規制部材107を、ウエハステージ104が位置P1までの移動している間に、チャック105に保持されたウエハWの上面よりもわずかに高い位置まで移動させる。さらに、制御部106は、ウエハ回収ハンド301を、図2に示すウエハWを回収する動作を開始する位置P2(回収ハンド301の回収動作開始位置)に移動させる。そして、制御部106は、位置P1までのウエハステージ104の移動が終了すると、ウエハWの一連の回収動作を開始する。一連の回収動作では、制御部106は、区間S1〜S5ごとに、順次、以下のようにウエハステージ104およびウエハ回収ハンド301の動作を制御する。
まず、区間S1における動作について説明する。ウエハステージ104は、図4(a)に示すように、位置P2で停止しているウエハ回収ハンド301へ向かって(Y軸方向マイナス側に)加速させる。一方、制御部106は、ウエハ回収ハンド301を、ウエハ回収ハンド301の保持部302とチャック105の吸着面とがほぼ同じ位置(Z軸方向の高さ)で停止させておく。そして、制御部106は、加速しているウエハステージ104の速度が規定の速度Vsに達したら、ウエハステージ104の速度を一定速度Vsに制御する。また、ウエハステージ104の速度がVsに達したら、制御部106は、チャック105の吸着領域の圧力を負圧から正圧へと変更させる。吸着領域が正圧状態となることで、チャック105上のウエハWは、保持状態から解除されて、気体浮上した状態となる。このとき、ウエハステージ104は、一定速度Vsで移動し続けているため、チャック105上で気体浮上しているウエハWは、チャック105上を相対的に移動しない。
次に、区間S2における動作について説明する。ウエハWが気体浮上した後、制御部106は、ウエハステージ104を、ウエハ回収ハンド301との距離Lの位置で停止(または減速)させる。ここで、ウエハステージ104が停止すると、チャック105上で気体浮上しているウエハWは、ウエハステージ104の速度Vsで、ウエハ回収ハンド301へ向かって(Y軸方向マイナス側に)チャック105上を滑りながら移動する。その結果、ウエハWは、図4(b)に示すように、XY平面内でチャック105から距離D1だけ一部飛び出した状態になる。さらに、制御部106は、速度計測器501を用いて、浮上して移動を開始したウエハWの移動速度を求める。
次に、区間S3における動作について説明する。ウエハWがチャック105から距離D1飛び出した後(飛び出したことに応じて)、制御部106は、停止させていたウエハステージ104およびウエハ回収ハンド301を、同時にかつ同じ加速度で、チャック105上を移動しているウエハWと同方向へ移動させる。さらに同時に、制御部106は、ウエハWの下面を保持部302で吸着保持するために、図5(b)に示すように、ウエハ回収ハンド301を、ウエハWの下面と保持部302とがほぼ接触する位置まで移動させる。ここで、制御部106は、区間S3におけるウエハステージ104およびウエハ回収ハンド301の各到達速度を、速度計測器501を用いて求められた計測結果である、チャック105上を移動するウエハWの移動速度Vsとほぼ等しくなるように設定する。図4(c)は、区間S3においてウエハステージ104およびウエハ回収ハンド301が速度Vsに到達した状態を示し、このときのチャック105とウエハWとの間の距離はD2である。
次に、区間S4における動作について説明する。ウエハWと同方向への移動について、ウエハステージ104およびウエハ回収ハンド301の移動速度がVsに到達したとき(Vsに実質的に等しくなったとき)、制御部106は、ウエハ回収ハンド301の保持部302にウエハWを吸着保持させる。図5(c)は、このように、ウエハ回収ハンド301は、ウエハWを保持するに際し、XY平面内でウエハWと相対的に移動することなく吸着を行うので、ウエハWと衝突したり擦れたりすることが発生しづらい。結果的に、回収工程におけるウエハWの損傷の発生を極力抑えることができる。
次に、区間S5における動作について説明する。制御部106は、ウエハ回収ハンド301にてウエハWを正常に吸着保持できたことを確認した後、ウエハステージ104を停止させる。一方、制御部106は、ウエハ回収ハンド301をそのまま移動させ、回収側の受け渡しステーション601にウエハWを載置可能な位置で停止させる。なお、ウエハ回収ハンド301がウエハWを吸着保持した後は、ウエハWへの損傷は発生し得ない。したがって、ウエハ回収ハンド301の移動速度は、速度Vsを維持する必要はないので、本実施形態では、回収動作時間をより短縮させるために、吸着保持後のウエハ回収ハンド301の移動速度を速度Vh(第2の速度Vh>第1の速度Vs)まで上げている。
一方、制御部106は、区間S5で一旦停止したウエハステージ104を、次の処理対象となる新たなウエハWを受け取らせるために、図6に示すウエハWを供給する動作を開始する位置P3(供給開始位置)まで移動させる。ここで、ウエハステージ104の位置P3へ移動を開始させるタイミングは、ウエハWの移動中で、チャック105との位置関係において干渉しない位置になるまでウエハ回収ハンド301により移動された後である。なお、図3(c)で見ると、上記干渉しない位置は、チャック105との間の距離がD3となる位置である。また、制御部106は、ウエハステージ104上の移動規制部材107を、ウエハWの供給の際に干渉しないよう、ウエハステージ104とほぼ接する位置まで移動させる。ここで、移動規制部材107の移動は、ウエハWの供給時間をより短縮するために、ウエハステージ104が供給開始位置へ移動する間に実施されることが望ましい。
このように、本実施形態に係る基板搬送装置(基板搬送方法)では、ウエハ回収ハンド301がチャック上にあるウエハWを回収する際に、上記のように、気体浮上した状態で移動しているウエハWを受け取る。すなわち、ウエハWの回収動作の高速化のためにウエハWを気体浮上させて移動させる場合であっても、従来のようにウエハWをハンドに設けられた柵に衝突させて強制的に停止させない。したがって、本実施形態に係る基板搬送装置は、強制停止の衝撃によるウエハWの破損を回避(緩和)させることができる。また、ウエハ回収ハンド301は、その保持面上にウエハWが達したら、ウエハWの移動方向に対して垂直方向(Z軸方向)に移動してウエハWを吸着保持する。したがって、本実施形態に係る基板搬送装置は、ウエハWの裏面とウエハ回収ハンド301の保持面とが擦れ、ウエハWの裏面が損傷することも可能な限り回避させることができる。
以上のように、本実施形態によれば、基板回収動作の高速化および安全性の点で有利な基板搬送方法および基板搬送装置を提供することができる。また、本実施形態に係る基板搬送方法および基板搬送装置を用いたリソグラフィー装置によれば、スループットおよび歩留まりを向上させることができる。
なお、上記説明では、リソグラフィー装置として露光装置を例示したが、リソグラフィー装置は、それに限らない。リソグラフィー装置は、例えば、電子線のような荷電粒子線で基板(上の感光剤)に描画を行う描画装置であってもよく、または基板上のインプリント材を型(モールド)で成形(成型)して基板上にパターンを形成するインプリント装置等であってもよい。
(物品の製造方法)
一実施形態に係る物品の製造方法は、例えば、半導体デバイスなどのマイクロデバイスや微細構造を有する素子などの物品を製造するのに好適である。該製造方法は、物体(例えば、感光剤を表面に有する基板)上に上記のリソグラフィー装置を用いてパターン(例えば潜像パターン)を形成する工程と、該工程でパターンを形成された物体を処理する工程(例えば、現像工程)とを含み得る。さらに、該製造方法は、他の周知の工程(酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージングなど)を含み得る。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも1つにおいて有利である。
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ず、その要旨の範囲内で種々の変形または変更が可能である。
104 ウエハステージ
105 チャック
106 制御部
107 移動規制部材
301 ウエハ回収ハンド
302 保持部
303 移動規制部材
501 速度計測器

Claims (12)

  1. 保持面上に基板を保持して移動する移動手段から、前記基板を保持する保持部を有し前記基板を回収する回収手段まで、前記基板を搬送する基板搬送方法であって、
    前記保持面上に基板を保持した前記移動手段を移動させている状態で前記基板の保持を解除する第1工程と、
    前記移動手段を減速または停止させることによって前記移動手段による保持が解除された前記基板を前記保持面上で移動させる第2工程と、
    前記保持面上を移動する前記基板の移動方向に沿って前記保持部を移動させる第3工程と、
    前記基板の一部が前記保持面から飛び出した状態で前記保持部によって前記基板を保持させる第4工程と、
    を有することを特徴とする基板搬送方法。
  2. 前記第2工程において前記移動手段を減速または停止させることによって、前記基板を前記保持面上で滑らせて移動させることを特徴とする請求項1に記載の基板搬送方法。
  3. 前記第3工程において前記移動方向に沿って前記移動手段と前記保持部と移動させることを特徴とする請求項1または2に記載の基板搬送方法。
  4. 前記第3工程において前記保持面上で移動している前記基板の速度を計測し、
    前記第4工程において前記保持部と前記基板との速度が実質的に等しくなったときに、前記保持部によって前記基板保持させることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の基板搬送方法。
  5. 前記第3工程において前記保持部第1の速度で移動させ
    前記第4工程において前記保持部によって前記基板を保持させた後は前記保持部を前記第1の速度よりも大きい第2の速度で移動させることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の基板搬送方法。
  6. 前記第1工程において前記基板の保持を解除する際に、前記基板を浮上させることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の基板搬送方法。
  7. 保持面上に基板を保持して移動する移動手段と、前記基板を保持する保持部を有し前記基板を回収する回収手段と、前記移動手段および前記回収手段を制御する制御手段とを備え、前記移動手段から前記回収手段に前記基板を搬送する基板搬送装置であって、
    前記保持面上に基板を保持した前記移動手段を移動させている状態で前記基板の保持を解除し、前記移動手段を減速または停止させることによって前記移動手段による保持が解除された前記基板を前記保持面上で移動させ、前記保持面上を移動する前記基板の移動方向に沿って前記保持部を移動させ、前記基板の一部が前記保持面から飛び出した状態で前記保持部によって前記基板を保持させることを特徴とする基板搬送装置。
  8. 前記保持面上を移動する前記基板の速度を計測する計測手段を備え、
    前記制御手段は、前記計測手段の計測結果に応じたタイミングで前記保持部による前記基板の保持を開始させる
    ことを特徴とする請求項7に記載の基板搬送装置。
  9. 前記移動手段は、前記移動方向を規制する移動規制部材を有することを特徴とする請求項7または8に記載の基板搬送装置。
  10. 前記回収手段は、前記移動方向を規制する移動規制部材を有することを特徴とする請求項7または8に記載の基板搬送装置。
  11. 基板にパターンを形成するリソグラフィー装置であって、
    請求項7ないし10のいずれか1項に記載の基板搬送装置を用いることを特徴とするリソグラフィー装置。
  12. 請求項11に記載のリソグラフィー装置を用いてパターンを基板に形成する工程と、
    前記工程で前記パターンを形成された前記基板を処理する工程と、
    を含み、処理された前記基板から物品を製造することを特徴とする物品の製造方法。
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