JP6844804B1 - 露光装置及び露光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の周縁部の板厚が薄い場合であっても、平面度良く且つ確実に基板を吸着保持することができ、高精度な露光を実現できる露光装置及び露光方法を提供する。【解決手段】露光装置は、マスクを保持するマスクステージと、基板Ｗを保持する基板ステージ１９と、マスクに対して露光光を照射する光源ユニットと、を備え、マスクに露光光を照射して、該マスクに形成されたパターンを、該基板Ｗに露光転写する。基板ステージ１９は、上面に開口する複数の吸着孔３１と、該複数の吸着孔３１を囲うように配置されると共に、基板ステージ１９の上面と同じ高さ又は低くなる位置で、先端が外側を向いて延出するリップシール４３を有する略環状のシール部４０と、リップシール４３の下方に設けられ、リップシール４３が基板ステージ１９の上面から上方に突出するように変形させるための気体を噴出する噴出孔２６，３６，３８と、を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、露光装置及び露光方法に関し、特に、基板ステージが基板を吸着保持する露光装置及び露光方法に関する。

フォトリソグラフィ技術を用いて、半導体ウエハや、プリント配線基板、液晶基板等の基板に対して、マスクのパターンを基板に転写する露光装置において、一般に、基板は基板ステージに吸着によって保持されている。また、基板には反りや凹凸が発生する場合があり、このような基板にも対応するため、弾性体のシール部材を基板ステージの外周部に設けたものが知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。

例えば、特許文献１に記載のワークステージでは、真空吸着孔が形成され、ワーク（基板）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を備え、シール用弾性体は、内側に開いた第１のリップシールと、外側に開いた第２のリップシールとを備え、第１のリップシールと第２のリップシールとの間に真空供給孔が設けられることが記載されている。そして、反りが大きなワークにおいても、第１のリップシールと第２のリップシールのいずれか一方が最初にワークと接触し、真空供給孔から気体を吸引して真空とし両シップシールとワークに囲まれた空間が減圧され、ワークを引き寄せることで、いずれか他方のリップシールもワークと接触する。これにより、樹脂製の基板の上に銅などの金属を張り付けるプリント基板のように、反りや変形が大きく生じやすいワークであっても、平面度良くワークを吸着保持することが記載されている。

特開２０１０−１９７４１５号公報 特開２００２−２１７２７６号公報

ところで、特許文献１に記載のワークステージでは、第１のリップシールと第２のリップシールの先端は、取付状態においてワーク吸着部の上面よりも高い位置にあり、真空供給孔から気体を吸引することで、ワーク吸着部の上面と同じ高さとなるように変形させて、良好な平坦度を得ている。しかしながら、基板の周縁部の板厚が薄い場合には、真空供給孔から気体を吸引しても、リップシールとの接触により曲げが生じたままとなり、平面度を確保することは難しく、露光精度に影響を及ぼす場合があった。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板の周縁部の板厚が薄い場合であっても、平面度良く且つ確実に基板を吸着保持することができ、高精度な露光を実現できる露光装置及び露光方法を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） マスクを保持するマスクステージと、
基板を保持する基板ステージと、
前記マスクに対して露光光を照射する光源ユニットと、
を備え、前記マスクに前記露光光を照射して、該マスクに形成されたパターンを、該基板に露光転写する露光装置であって、
前記基板ステージは、
上面に開口する複数の吸着孔と、
該複数の吸着孔を囲うように配置されると共に、前記基板ステージの上面と同じ高さ又は低くなる位置で、先端が外側を向いて延出するリップシールを有する略環状のシール部と、
前記リップシールの下方に設けられ、前記リップシールが前記基板ステージの上面から上方に突出するように変形させるための気体を噴出する噴出孔と、
を有する、露光装置。
（２） （１）に記載の露光装置を備えた露光方法であって、
前記噴出孔から気体を噴出して、前記リップシールを前記基板の裏面と接触させる工程と、
前記複数の吸着孔から気体を排出して、前記基板を前記基板ステージの上面に吸着保持させる工程と、
前記マスクに露光光を照射して、該マスクに形成されたパターンを該基板に露光転写する工程と、
を備える、露光方法。

本発明の露光装置及び露光方法によれば、基板の周縁部の板厚が薄い場合であっても、平面度良く且つ確実に基板を吸着保持することができ、高精度な露光を実現できる

本発明に係る投影露光装置の構成を模式的に示す説明図である。 第１実施形態の基板ステージの部分上面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。 第１実施形態の基板ステージの基台の部分上面図である。 第２実施形態の基板ステージの部分上面図である。 図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。

以下、本発明に係る露光装置及び露光方法の各実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１に示すように、本発明の露光装置としての投影露光装置１は、光源ユニット１０、マスクステージ１６、補正光学系１７、投影レンズ１８、及び、基板ステージ１９を備える。

光源ユニット１０は、光源部１１、バンドパスフィルタ１２、インテグレータレンズ１３、コリメータレンズ１４、及び平面鏡１５を有する。光源部１１は、例えば、複数のＬＥＤ光源を二次元アレイ状に配列して構成され、露光光である紫外線を含む光を発光する。バンドパスフィルタ１２は、紫外線（例えば、ｉ線）以外の波長帯域の光をカットする。バンドパスフィルタ１２を透過した光は、インテグレータレンズ１３に入射される。インテグレータレンズ１３は、入射した光の照度ムラを打ち消し、マスクＭを均一な照度分布で照明するための光学系である。なお、インテグレータレンズ１３の射出面には、開口絞りが配置されている。コリメータレンズ１４は、インテグレータレンズ１３から入射した光を平行光として出射する。そして、平行光とされた露光光は、平面鏡１５で反射されて、マスクステージ１６に保持されたマスクＭに向けて出射される。マスクＭを通過した露光光は、補正光学系１７に入射される。

マスクステージ１６は、パターンが形成されたマスクＭを、図示しないマスク駆動機構によって、露光光の光軸ＥＬに直交する方向に移動可能に保持する。

補正光学系１７は、基板Ｗにおける歪みなどに応じて、基板Ｗ上に形成されるマスクＭのパターン像を変形させるものであり、例えば、光軸方向に複数枚のガラス板を並列し、各ガラス板を適宜湾曲させたり回転させたりすることで補正する。なお、補正光学系１７は、マスクステージ１６と投影レンズ１８との間の他、投影レンズ１８に固定して設けられてもよく、或いは、投影レンズ１８と基板ステージ１９との間に配置されてもよい。

投影レンズ１８は、マスクＭに形成されたパターンの像を適切に変倍して基板Ｗの表面に形成する。また、投影レンズ１８は、露光光として紫外線（ｉ線）を用いることから、紫外線（ｉ線）に対して収差が最も小さくなるように設計されている。このようにして、マスクＭを透過した露光光が投影レンズ１８に入射され、マスクＭのパターン像が感光材料が塗布された基板Ｗ上に露光転写される。
なお、露光光としては、ｉ線（波長３６５ｎｍ）以外にも、ｈ線（波長４０５ｎｍ）、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、各線の組み合わせ、またはその間の波長も利用することができる。

基板ステージ１９は、以下に詳述するように、基板Ｗを吸着保持する。基板ステージ１９も、図示しない基板駆動機構によって、露光光の光軸ＥＬに直交する方向に移動可能である。例えば、基板Ｗは複数の露光領域を備えており、露光領域を移動させながら、複数回の露光を行うステップ露光が行われる。なお、基板Ｗとしては、シリコンウエハやガラス基板やプリント配線基板等が挙げられる。

図２〜図４に示すように、基板ステージ１９は、基台２０と、基台２０の上方に配置され、複数の吸着孔３１を有する吸着部３０と、該複数の吸着孔３１を囲うように吸着部３０の外側に配置される略環状のシール部４０と、シール部４０のシールリップ４３の下方で、基台２０の周縁部上に上下に並んで配置され、互いに連通する噴出孔３６、３８がそれぞれ形成される噴出孔形成部材３５、３７と、を備える。
なお、本明細書において、外側とは、基板又は基板ステージにおいて、露光領域（吸着領域）から周縁部に向かう側を表し、内側とは、反対に周縁部から露光領域（吸着領域）に向かう側を表す。

基台２０の上面には、図４に示すように、複数の吸着孔３１が形成される吸着領域よりも大きな矩形状の領域に亘って格子状に形成される第１の真空吸着溝２１と、第１の真空吸着溝２１の周囲に形成される環状の第２の真空吸着溝２２と、が形成されている。真空吸着溝２１は、平面上で互いに直交する方向にそれぞれ等間隔に並ぶ複数の矩形凸部２３の周囲を囲うように形成されている。また、基台２０には、第１の真空吸着溝２１の下面に、第１の吸着孔２４が上下に貫通するように形成されており、また、第２の真空吸着溝２２の下面には、第２の吸着孔２５が上下に貫通するように形成されている。さらに、第２の真空吸着溝２２よりも外側の位置には、噴出孔２６が上下に貫通するように形成されている。

吸着部３０は、第１の真空吸着溝２１の上方を覆い、且つ、周縁部が第２の真空吸着溝２２と部分的に重なるようにして基台２０上に配置されている。また、吸着部３０は、基板Ｗの形状に対応した大きさの吸着領域を形成し、該吸着領域には上面に開口すると共に、基台２０の第１の真空吸着溝２１と連通する複数の吸着孔３１が形成されている。吸着部３０の側面には、第２の真空吸着溝２２と連続するように、上下方向に沿って連通溝３２が形成されており、シール部４０の内側面と協働して、吸着孔３１を構成する。

基台２０の噴出孔２６は、噴出孔形成部材３５，３７の噴出孔３６，３８と連通し、基板ステージ１９としての噴出孔を構成している。なお、上側の噴出孔形成部材３７の噴出孔３８は、下側の噴出孔形成部材３５の噴出孔３６よりも小径とされてブロー孔を構成する。

したがって、第１の吸着孔２４及び第２の吸着孔２５に接続された配管から図示しない真空装置により気体の排出が行われ、吸着孔３１によって基板Ｗの吸着が行われる。また、噴出孔２６には図示しない吐出装置が接続され、噴出孔２６，３６，３８への気体の噴出が行われる。

下側の噴出孔形成部材３５の内側には、段差部３５ａが形成されており、段差部３５ａの上面と、上側の噴出孔形成部材３７の下面との間に、シール部４０の外側に突出する凸縁部４２ａを挟持することで、シール部４０が基板ステージ１９に保持される。

シール部４０は、矩形状の吸着領域の各辺に配置された４つのシール片４１によって構成される。

各シール片４１は、上記凸縁部４２ａを有する長尺の基部４２と、該基部４２の上部から外側に屈曲するリップシール４３と、を備える。基部４２は、吸着部３０の外側面と、上側の噴出孔形成部材３７の内側面とに挟持されて水平方向にも保持されている。また、基部４２の上部は、リップシール４３の根元部まで吸着部３０の外側面と接触する一方、上側の噴出孔形成部材３７の内側面からは離間している。

リップシール４３は、その上面が吸着部３０の上面と面一になるようにその根元部から先端まで水平に延出している。即ち、シール片４１は、リップシール４３の上面が基板ステージ１９の上面と面一となるように、噴出孔形成部材３５，３７に挟持されて、基板ステージ１９に取付けられる。

各シール片４１のリップシール４３の長手方向両端縁は、隣り合うシール片４１のリップシール４３と平行に近接又は接触するように長手方向に対して略４５°傾斜して形成されている（図２参照）。したがって、４つのシール片４１が、基板ステージ１９に取付けられることで、略環状のシール部４０が構成される。

このように構成された投影露光装置１では、露光動作が行われる際、基板Ｗが基板ステージ１９の上に載置されると、噴出孔２６，３６，３８から気体を噴出して、リップシール４３を吸着部３０の上面（基板ステージ１９の上面）から上方に突出するように変形させ、基板Ｗの裏面と接触させる。これにより、基板Ｗの反りや変形の有無に関わらず、基板Ｗの周縁部から空気が漏れるのが防止される。

したがって、基板Ｗと、吸着部３０の上面と、リップシール４３とによって形成される空間が密封された状態で、複数の吸着孔３１を介して該空間内の気体を排出することで、基板Ｗを基板ステージ１９に吸引して、基板Ｗを基板ステージ１９の上面に吸着保持させる。

また、この間に、噴出孔２６，３６，３８からの気体の噴出を停止することで、リップシール４３は、取付状態である、吸着部３０の上面と面一な状態となるので、基板Ｗの周縁部の曲げが除去され、基板Ｗは全体に亘って良好な平坦度が与えられる。即ち、基板Ｗの周縁部の板厚が薄い場合であっても、良好な平面度が得られる。

この状態で、マスクＭに露光光を照射して、該マスクＭに形成されたパターンを該基板Ｗに露光転写する。したがって、平面度良く吸着保持された基板Ｗに対して、高精度な露光を実現できる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る露光装置について、図５及び図６を参照して説明する。なお、第１実施形態と同一又は相当する部分については、同一符号を付して説明を省略或いは簡略化する。

第２実施形態では、基板ステージ１９は、噴出孔２６，３６，３８の外側に配置されると共に、シール部４０のリップシール４３と噴出孔３８との間で、先端が内側を向いて延出する補助リップシール５３を有する略環状の補助シール部５０をさらに備える。

補助シール部５０も、シール部４０と同様に、矩形状の吸着領域の各辺に配置された４つの補助シール片５１によって構成される。

補助シール片５１は、各辺に沿ってそれぞれ延びる基部５２及び補助リップシール５３を有して断面Ｌ字状に形成される。補助シール片５１は、基部５２が噴出孔形成部材３５，３７の外側面と、基台２０に取付けられた保持部材６０との間に挟持されることで、基板ステージ１９に保持される。補助リップシール５３は、シール部４０のリップシール４３よりも低い位置で、且つ、下面が噴出孔３８と対向している。

これにより、噴出孔２６，３６，３８から気体が噴出された際に、補助リップシール５３によって気体を内側に指向させることができ、気体が直接外側へ漏れることが抑制され、シール部４０のリップシール４３をより確実に持ち上げることができる。
その他の構成及び作用については、第１実施形態のものと同様である。

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、シール部４０のリップシール４３の高さは、上記実施形態のように、基板ステージ１９の上面（吸着部３０の上面）と同じ高さであることが望ましいが、基板ステージ１９の上面よりも低く形成されてもよい。この場合、リップシール４３の高さが基板ステージ１９の上面と同じ高さとなるように、噴出孔２６，３６，３８から気体を噴出させていてもよい。

また、基板ステージの構成は、本実施形態のものに限定されるものでなく、複数の吸着孔が上面に開口し、基板ステージの上面と同じ高さ又は低くなる位置で、先端が外側を向いて延出するリップシールを有する略環状のシール部が該複数の吸着孔を囲うように配置され、且つ、リップシールを基板ステージの上面から上方に突出するように変形させるための気体を噴出する噴出孔がリップシールの下方に設けられるものであれば、他の構成であってもよい。

また、本発明の露光装置は、上記実施形態の投影露光装置に限定されず、例えば、近接露光装置や密着露光装置に適用されてもよい。

以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１） マスクを保持するマスクステージと、
基板を保持する基板ステージと、
前記マスクに対して露光光を照射する光源ユニットと、
を備え、前記マスクに前記露光光を照射して、該マスクに形成されたパターンを、該基板に露光転写する露光装置であって、
前記基板ステージは、
上面に開口する複数の吸着孔と、
該複数の吸着孔を囲うように配置されると共に、前記基板ステージの上面と同じ高さ又は低くなる位置で、先端が外側を向いて延出するリップシールを有する略環状のシール部と、
前記リップシールの下方に設けられ、前記リップシールが前記基板ステージの上面から上方に突出するように変形させるための気体を噴出する噴出孔と、
を有する、露光装置。
この構成によれば、基板の周縁部の板厚が薄い場合であっても、平面度良く且つ確実に基板を吸着保持することができ、高精度な露光を実現できる。

（２） 前記リップシールは、その上面が前記基板ステージの上面と略面一となるように、その根元部から先端まで水平に延出する、（１）に記載の露光装置。
この構成によれば、基板が基板ステージに載置された状態での、リップシールによる基板の周縁部の変形を防止することができ、より平坦度良く基板を吸着保持することができる。

（３） 前記基板ステージは、前記噴出孔の外側に配置されると共に、前記シール部のリップシールと前記噴出孔との間で、先端が内側を向いて延出する補助リップシールを有する補助シール部をさらに備える、（１）又は（２）に記載の露光装置。
この構成によれば、気体が直接外側へ漏れることが抑制され、シール部のリップシールをより確実に持ち上げることができる。

（４） （１）〜（３）のいずれかに記載の露光装置を備えた露光方法であって、
前記噴出孔から気体を噴出して、前記リップシールを前記基板の裏面と接触させる工程と、
前記複数の吸着孔から気体を排出して、前記基板を前記基板ステージの上面に吸着保持させる工程と、
前記マスクに露光光を照射して、該マスクに形成されたパターンを該基板に露光転写する工程と、
を備える、露光方法。
この構成によれば、基板の周縁部の板厚が薄い場合であっても、平面度良く且つ確実に基板を吸着保持することができ、高精度な露光を実現できる。

（５） 前記基板を前記基板ステージの上面に吸着保持させる工程において、前記噴出孔からの気体の噴出を停止する、（４）に記載の露光方法。
この構成によれば、リップシールは、取付状態の姿勢となり、より平坦度良く基板を吸着保持することができる。

１ 投影露光装置
１０ 光源ユニット
１６ マスクステージ
１８ 投影レンズ
１９ 基板ステージ
２０ 基台
２６，３６，３８ 噴出孔
３０ 吸着部
３１ 吸着孔
４０ シール部
４３ リップシール
５０ 補助シール部
５３ 補助リップシール
Ｍ マスク
Ｗ 基板

Claims (5)

1. マスクを保持するマスクステージと、
   基板を保持する基板ステージと、
   前記マスクに対して露光光を照射する光源ユニットと、
   を備え、前記マスクに前記露光光を照射して、該マスクに形成されたパターンを、該基板に露光転写する露光装置であって、
   前記基板ステージは、
   上面に開口する複数の吸着孔と、
   該複数の吸着孔を囲うように配置されると共に、前記基板ステージの上面と同じ高さ又は低くなる位置で、先端が外側を向いて延出するリップシールを有する略環状のシール部と、
   前記リップシールの下方に設けられ、前記リップシールが前記基板ステージの上面から上方に突出するように変形させるための気体を噴出する噴出孔と、
   を有する、露光装置。
2. 前記リップシールは、その上面が前記基板ステージの上面と略面一となるように、その根元部から先端まで水平に延出する、請求項１に記載の露光装置。
3. 前記基板ステージは、前記噴出孔の外側に配置されると共に、前記シール部のリップシールと前記噴出孔との間で、先端が内側を向いて延出する補助リップシールを有する補助シール部をさらに備える、請求項１又は２に記載の露光装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の露光装置を備えた露光方法であって、
   前記噴出孔から気体を噴出して、前記リップシールを前記基板の裏面と接触させる工程と、
   前記複数の吸着孔から気体を排出して、前記基板を前記基板ステージの上面に吸着保持させる工程と、
   前記マスクに露光光を照射して、該マスクに形成されたパターンを該基板に露光転写する工程と、
   を備える、露光方法。
5. 前記基板を前記基板ステージの上面に吸着保持させる工程において、前記噴出孔からの気体の噴出を停止する、請求項４に記載の露光方法。

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