KR20200045405A - 기판 유지장치, 노광장치 및 물품의 제조방법 - Google Patents

기판 유지장치, 노광장치 및 물품의 제조방법 Download PDF

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Abstract

기판의 유지 평탄도의 저하를 억제하는 것이 가능한 기판 유지장치를 제공한다. 기판 G를 유지하는 기판 유지 부재(9)와, 기판 유지 부재(9)를 지지하는 베이스 부재(10)와, 기판 유지 부재(9)가 기판 G2를 유지하는 유지면 내에 있어서 기판 유지 부재(9)를 회전시키는 액추에이터(32)를 포함하는 기판 유지장치에 있어서, 기판 유지 부재(9)와 베이스 부재(10) 사이에, 기판 유지 부재(9)와 일체로 회전하는 회전부재(39)와, 탄성부재에 의해 회전부재(39)와 연결되어, 회전부재(39)의 회전을 가이드하는 가이드 부재를 설치한다.

Description

기판 유지장치, 노광장치 및 물품의 제조방법{APPARATUS FOR RETAINING SUBSTRATE, EXPOSURE APPARATUS, AND METHOD OF MANUFACTURING ARTICLE}
본 발명은, 기판 유지장치, 노광장치 및 물품의 제조방법에 관한 것이다.
포토리소그래피 기술을 사용해서 반도체 소자와 액정 표시 소자 등의 디바이스를 제조할 때에, 마스크의 패턴을 투영 광학계에 의해 기판에 투영해서 패턴을 전사 인쇄하는 노광장치가 사용되고 있다.
노광장치에 있어서, 기판을 탑재한 기판 스테이지를 구동함으로써 기판을 이동시키면서, 기판 위의 복수의 숏 영역을 순차 노광한다. 디바이스의 생산성을 높이기 위해서, 기판 스테이지의 구동속도는 매우 고속으로 되고 있고, 기판 스테이지의 고속화에 따라, 기판이나 기판을 유지하는 기판 유지 부재에 진동이 전해지기 쉬워지고 있다.
또한, 기판 유지 부재에 기판을 재치할 때에, 기판 유지 부재가 소정의 위치로부터 어긋나는 것이 있다. 이러한 위치 어긋남을 보정하기 위해서, 노광장치에는, 일반적으로, 기판 유지 부재를 회전시키는 회전 기구가 설치되어 있다.
기판이나 기판 유지 부재에의 진동을 저감시키기 위한 수법으로서, 일본국 특개 2001-230173호 공보는, 기판 유지 부재와 기판 스테이지의 베이스 부재 사이에 L자 형상의 판 스프링을 배치하여, 기판 유지 부재나 기판에 대한 진동의 전달을 저감하는 구성을 개시하고 있다.
일본국 특개 2001-230173호 공보의 기판 스테이지에서는, 기판 유지 부재와 기판 스테이지의 천판을 상기 L자 형상의 판 스프링으로 연결하고 있다. 기판 스테이지의 이동에 따라, 상기 L자 형상의 판 스프링이 변형함으로써, 기판 유지 부재나 기판에 대하여 연직방향으로 힘이 가해지는 일이 있다. 이러한 힘은, 기판의 평탄도를 부분적으로 변화시키는 요인이 된다. 기판의 평탄도가 저하하면, 마스크의 패턴을 기판 위에 인화할 때의 초점맞춤 정밀도의 저하를 초래하여, 패턴의 형성 정밀도의 저하에 이어질 우려가 있다.
본 발명의 기판 유지장치는, 기판을 유지하는 기판 유지 부재와, 상기 기판 유지 부재를 지지하는 베이스 부재와, 상기 기판 유지 부재가 상기 기판을 유지하는 유지면 내에 있어서 상기 기판 유지 부재를 회전시키는 액추에이터를 포함하는 기판 유지장치로서, 상기 기판 유지 부재와 상기 베이스 부재 사이에, 상기 기판 유지 부재와 일체로 회전하는 회전부재와, 상기 회전부재의 회전을 가이드하는 가이드 부재가 설치되어 있고, 상기 회전부재와 상기 가이드 부재를 연결하는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징은 (첨부도면을 참조하여 주어지는) 이하의 실시형태의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 노광장치의 개략도다.
도 2는 기판 유지장치의 개략도다.
도 3은 회전부재와 가이드 기구가 연결되는 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 원형 스프링의 형상을 도시한 도면이다.
도 5는 기판의 자세를 검출하기 위한 구성을 도시한 도면이다.
이하, 첨부도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 설명한다. 본 발명의 기판 유지장치는, 노광장치에 의해 기판 위에 패턴의 인화를 행할 때에, 기판을 유지하기 위해서 적합한 것이다.
도 1은, 본 실시형태의 일측면으로서의 노광장치의 구성을 도시한 개략도다. 본 실시형태에 있어서의 노광장치는, 마스크 M과 기판 G를 주사 방향으로 서로 동기 주사하면서, 마스크 M의 패턴을 기판 G에 전사하는 주사형 노광장치(스캐너)이다. 이하에서는, 연직방향을 Z축 방향, Z축 방향에 수직한 평면 내에 있어서의 기판 G의 주사 방향을 Y축 방향, Z축 방향 및 Y축 방향에 수직한 방향인 비주사 방향을 X축 방향으로 한다.
노광장치는, 광원(1)을 포함하는 광원 장치(2), 마스크 M을 조명하는 조명 광학계(3), 마스크 M을 유지하는 마스크 스테이지(4)를 포함한다. 마스크 스테이지(4)는, 마스크 스테이지 기반(6)과 XYθ 스테이지(5)를 구비한다. XYθ 스테이지는, X 방향, Y 방향, 및 XY면 내의 회전 방향으로 이동가능하다. 더구나, 노광장치는, 마스크 M의 패턴 상을 기판 스테이지(8)(기판 유지장치) 위에 유지된 기판 G에 투영하는 투영 광학계(7)를 포함한다.
광원(1)으로서 고압 수은 램프나 엑시머 레이저 등이 사용된다. 이때, 일반적인 노광 광으로서, g선(파장 약 436nm)이나, 파장 영역이 100nm 내지 400nm인 근자외광이 사용된다. 예를 들면 초고압 수은 램프의 g선이나 i선(파장 약 365nm), KrF 엑시머 레이저 광(파장 약 248nm), ArF 엑시머 레이저 광(파장 약 193nm), F2 레이저 광(파장 약 157nm) 등이 사용된다.
광원(1)으로부터 조사된 빛은, 조명 광학계(3)를 거쳐 마스크 M으로 이끌어진다. 투영 광학계(7)는, 마스크 M의 패턴을 소정의 투영 배율로 기판 G에 투영한다. 기판 G에는 특정한 파장의 빛에 대하여 감도를 갖는 감광재(레지스트)가 도포되어 있고, 마스크 M의 패턴 상이 레지스트에 투영되면, 레지스트에 잠상 패턴이 형성된다.
기판 G는, 기판 스테이지(8)를 구성하는 기판 유지 부재(9)에 의해 유지된다. 기판 유지 부재(9)는, 미도시의 흡착 패드를 사용한 진공흡착이나 정전흡착 등에 의해 기판 G를 유지한다. 기판 스테이지(8)는, 기판 G 및 기판 유지 부재(9)를 X축 방향 및 XY면 내의 회전 방향으로 구동시키는 X 스테이지(11), 기판 G를 Y축 방향으로 구동시키는 Y 스테이지(12)를 포함한다. 또한, 기판 스테이지(8)는, 노광장치에 포함되는 본체 베이스(13) 위에 설치된다.
마스크 스테이지(4) 및 기판 스테이지(8)의 위치 및 자세는, 레이저 간섭계(20)에 의해 계측된다. 레이저 간섭계(20)는, 레이저장치(21), 마스크 스테이지 기반(6)에 설치된 반사 미러(22), 베이스 부재(10)에 설치된 반사 미러(23), 간섭 미러 24, 간섭 미러 25를 포함한다. 마스크 스테이지(4)의 위치 및 자세는, 레이저장치(21)로부터의 레이저를 간섭 미러 25, 24를 거쳐 반사 미러(22)까지 이끌고, 반사 미러(22)에 있어서 반사된 레이저를 관측함으로써 측정된다. 마찬가지로, 베이스 부재(10)의 위치 및 자세는, 레이저장치(21)로부터의 레이저를 간섭 미러 25를 거쳐 반사 미러(23)까지 이끌고, 반사 미러(23)에 있어서 반사된 레이저를 관측함으로써 측정된다.
이어서, 도 2를 참조하여, 본 발명에 있어서의 기판 스테이지(8)의 상세한 구성에 대해 설명한다. 기판 G는, 기판 유지 부재(9)에 의해 유지된다. 기판 유지 부재(9)는, 에어 패드(지지부재)(31)를 거쳐 베이스 부재(10)에 지지된다. 액추에이터로서의 회전 모터(32)는, 기판 유지 부재(9)에 고정된 연결 암(33)을 거쳐 기판 유지 부재(9)를 XY면 내에 있어서 회전 구동시킨다.
회전 모터(32)를 사용한 기판 유지 부재(9)의 회전 구동은, 기판 유지 부재(9)에 기판 G를 재치할 때에 있어서의 위치 어긋남을 보정하기 위해서 행해진다. 한편, 전술한 X 스테이지(11)를 사용한 기판 유지 부재(9)의 회전 구동은, 노광 동작을 행하기 전에 있어서의 기판 G의 위치의 미세 조정 등을 위해 행해진다. 예를 들면, 회전 모터(32)로서 펄스 모터를 사용함으로써, 기판 유지 부재(9)의 회전량을 용이하게 제어할 수 있다. 또한, 회전 모터를 사용해서 기판 유지 부재(9)의 회전 구동을 행함으로써, 기판 유지 부재(9)의 위치를 검출하기 위한 간섭계 등이 불필요하게 된다. 이에 따라, 간섭계를 배치하는 스페이스를 확보할 필요가 없어지는 것 등의 장점이 얻어진다.
또한, 간섭계를 사용하면, 간섭계에 의해 기판 유지 부재(9)의 위치를 검출가능한 범위에 있어서만 기판 유지 부재(9)를 회전시키는 것이 가능하다. 한편, 회전 모터(32) 및 연결 암(33)을 사용함으로써, 이러한 회전 범위의 제한을 받지 않고, 기판 유지 부재(9)를 회전시킬 수 있다.
에어 패드(31)는, 기판 G를 유지하는 기판 유지 부재(9)를 Z축 방향으로 부상할 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 기판 유지 부재(9)를 가능한 한 수평으로 유지하기 위해, 복수의 에어 패드(31)가 베이스 부재(10)의 주변에 설치되어 있다.
본 발명에 있어서는, 기판 유지 부재(9)와 베이스 부재(10) 사이로서, 에어 패드(31)의 내측의 영역에, 기판 유지 부재(9)의 회전 구동을 가이드하는 가이드 기구가 설치되어 있다. 가이드 기구로서, 가이드 부재로서의 구름 베어링을 사용하고 있다. 구름 베어링은, 내륜(35)과 외륜(36)을 포함한다. 내륜(35)은, 중계부재(37)에 고정되고, 중계부재(37)는, 탄성부재로서의 원형 스프링(38)을 거쳐 회전부재(39)에 고정되어 있다. 회전부재(39)는, 기판 유지 부재(9)에 부착되어 있고, 기판 유지 부재(9)의 회전과 일체로 회전 구동된다.
회전 모터(32)에 의해 기판 유지 부재(9)가 회전하게 되면, 회전부재(39)가 기판 유지 부재(9)와 일체로 회전한다. 회전부재(39)의 회전축과 함께 내륜(35)이 회전하고, 이것에 따라, 내륜(35)과 외륜(36) 사이에 설치된 미도시의 전동체가 회전 구동함으로써, 기판 유지 부재(9)의 회전 구동이 가이드된다. 외륜(36)은, 가이드 고정부(34)에 의해 베이스 부재(10)에 고정된다.
기판 유지 부재(9)에 부착된 회전부재(39)를 거쳐, 기판 유지 부재(9)의 유지면 내에 있어서의 회전 구동을 가이드하는 가이드 기구가 설치함으로써, 기판 스테이지(8)의 구동에 따른 XY 평면 내에 있어서의 진동을 기판 유지 부재(9)에 전해지기 어렵게 할 수 있다. 이에 따라, 기판 G의 유지 평탄도를 향상시킬 수 있고, 결과적으로 노광장치를 사용한 고정밀도의 패턴 형성을 행할 수 있다.
다음에, 도 3을 참조하여, 원형 스프링(38)에 의해 회전부재(39)와 가이드 기구가 연결되는 구성에 대해 설명한다. 원형 스프링(38)의 수에 맞추어, 복수의 스페이서(39a)를 Z축 방향으로 중첩하여 배치하고 있다. 복수의 스페이서(39a)의 각각은 회전부재(39)의 회전축에 끼우도록 고정되어 있다. 스페이서(39a)의 형상은 원통형으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 원형 스프링(38)의 수에 맞추어, 복수의 스페이서(37a)를 Z축 방향으로 중첩하여 배치하고 있다. 복수의 스페이서(37a)의 각각은 원형 스프링(38)의 외주부에 끼우도록 고정되어 있고, 이에 따라, 스페이서(37a)와 원형 스프링(38)이 고정되어 있다. 스페이서(37a)의 형상은 원통형상으로 하는 것이 바람직하다.
도 4는, 원형 스프링(38)의 형상을 도시한 도면이다. 원형 스프링(38)의 중심 영역에는, 스페이서(39a)와 원형 스프링(38)을 고정하기 위한 볼트를 통과시키는 구멍(38a)이 설치되어 있다. 구멍(38a)의 위치와 수는, 스페이서(39a)의 형상 등에 맞춰서 적절히 변경할 수 있다. 또한, 원형 스프링(38)의 주변 영역에는, 스페이서(37a)와 원형 스프링(38)을 고정하기 위한 볼트를 통과시키는 구멍(38b)이 설치되어 있다. 구멍(38b)의 위치와 수는, 스페이서(37a)의 형상 등에 맞춰서 적절히 변경할 수 있다.
이어서, 도 5를 참조하여, 기판 G의 자세를 검출하기 위한 구성에 대해 설명한다. 미도시의 기판 공급부로부터 기판 유지 부재(9)에 대하여 기판 G를 공급하는 타이밍 등에서, 기판 G의 배치 위치가 이상적인 위치로부터 어긋나는 일이 있다. 이 상태에서, 노광장치를 사용해서 기판 위에 패턴형성을 행하면, 패턴에 위치 어긋남이 생겨 버린다. 도 5는, XY평면 내에 있어서 회전 어긋남이 생기고 있는 예를 나타내고 있다.
따라서, 위치 검출 센서(검출부)(50)를 사용해서 기판 G의 자세를 검출하여, 기판 G의 위치 어긋남을 검출한다. 그 검출 결과에 근거하여, 위치 어긋남을 캔슬하도록, 도 2에 있어서의 회전 모터(32)를 사용해서 기판 유지 부재(9)를 회전시킴으로써, 전술한 기판 G의 위치 어긋남을 저감할 수 있다. 위치 검출 센서(50)를 복수 설치함으로써, 기판 G의 회전 방향의 위치 어긋남 뿐만 아니라, X축 방향이나 Y축 방향의 위치 어긋남을 분리해서 검출할 수 있다. X축 방향이나 Y축 방향의 위치 어긋남은, X 스테이지(11) 또는 Y 스테이지(12)를 적절히 구동시킴으로써 캔슬할 수 있다.
(기타 변형예)
전술한 실시형태에 있어서는, 본발명에 따른 기판 유지장치를 노광장치로서의 스캐너에 적용한 예에 대해 설명을 하였다. 그 이외, 예를 들면, 마스크 M을 고정하고 마스크 M의 패턴을 기판 G에 투영하는 스텝퍼에 대해서도 본 발명의 기판 유지장치를 적용할 수 있다.
(물품의 제조방법)
다음에, 전술한 노광장치를 사용한 물품(반도체 집적회로 소자, 액정 표시 소자 등)의 제조방법을 설명한다. 물품의 제조방법으로서는, 본발명에 따른 기판 유지장치를 사용해서 유지된 기판에 대하여 노광 광을 조사해서 패턴을 형성하는 공정과, 패턴이 형성된 기판을 가공(현상, 에칭 등)하는 공정이 행해진다. 본발명에 따른 기판 유지장치를 사용함으로써, 기판의 유지 평탄도를 향상시키는 것이 가능하게 되고, 결과적으로 기판 위의 패턴 형성 정밀도를 향상시킬 수 있다.
본 물품의 제조방법은, 종래에 비해, 물품의 성능, 품질, 생산성 및 생산 코스트의 적어도 1개에 있어서 유리하다. 또는, 전술한 노광장치는, 고품위의 디바이스(반도체 집적회로 소자, 액정 표시 소자 등) 등의 물품을 제공할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 이들 실시형태에 한정되지 않는다는 것은 말할 필요도 없고, 그 요지의 범위 내에서 다양한 변형 및 변경이 가능하다.
9 기판 유지 부재
10 베이스 부재
32 회전 모터(액추에이터)
39 회전 부재

Claims (7)

  1. 기판을 유지하는 기판 유지 부재와,
    상기 기판 유지 부재를 지지하는 베이스 부재와,
    상기 기판 유지 부재가 상기 기판을 유지하는 유지면 내에 있어서 상기 기판 유지 부재를 회전시키는 액추에이터를 포함하는 기판 유지장치로서,
    상기 기판 유지 부재와 상기 베이스 부재 사이에, 상기 기판 유지 부재와 일체로 회전하는 회전부재와, 상기 회전부재의 회전을 가이드하는 가이드 부재가 설치되어 있고, 상기 회전부재와 상기 가이드 부재를 연결하는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 유지장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 가이드 부재는, 구름 베어링이며, 내륜과 외륜을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 유지장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 가이드 부재를 상기 베이스 부재에 대하여 고정하는 가이드 고정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 유지장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 기판 유지 부재에 유지된 기판의 자세를 검출하는 검출부를 더 포함하고,
    상기 액추에이터는, 상기 검출부에 의한 검출 결과에 근거하여 상기 기판 유지 부재를 회전시키는 것을 특징으로 하는 기판 유지장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 베이스 부재와 연결되어, 상기 기판 유지 부재를 지지하는 지지부재를 더 갖고, 상기 가이드 부재는 상기 지지부재의 내측의 영역에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 유지장치.
  6. 노광 광을 사용해서 마스크의 패턴을 기판에 전사 인쇄하는 노광장치로서,
    기판을 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 기재된 기판 유지장치에 의해 유지한 상태에서, 상기 기판에 대하여 상기 마스크의 패턴을 전사하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  7. 청구항 6에 기재된 노광장치를 사용해서 기판을 노광하는 공정과,
    상기 공정에서 노광된 상기 기판을 현상하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 물품의 제조방법.
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