JP2020068243A - 基板保持装置、露光装置及び物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板の保持平坦度の低下を抑えることが可能な基板保持装置を提供すること。【解決手段】 基板Ｇを保持する基板保持部材９と、基板保持部材９を支持するベース部材３０と、基板保持部材９が基板Ｇを保持する保持面内において基板保持部材９を回転させるアクチュエータ３２を含む基板保持装置において、基板保持部材９とベース部材３０との間に、基板保持部材９と一体的に回転する回転部材３９と、回転部材３９の回転をガイドするガイド部材を設ける。【選択図】 図２

Description

本発明は、基板保持装置、露光装置及び物品の製造方法に関する。

フォトリソグラフィ技術を用いて半導体素子や液晶表示素子等のデバイスを製造する際に、マスクのパターンを投影光学系によって基板に投影してパターンを転写する露光装置が使用されている。

露光装置において、基板を搭載した基板ステージを駆動することによって基板を移動させながら、基板上の複数のショット領域を順次露光する。デバイスの生産性を高めるために、基板ステージの駆動速度は非常に高速となっており、基板ステージの高速化に伴い、基板や基板を保持する基板保持部材に振動が伝わりやすくなっている。

また、基板保持部材に基板を載置する際に、基板保持部材が所定の位置からずれることがある。このような位置ずれを補正するために、露光装置には、一般的に、基板保持部材を回転させる回転機構が設けられている。

特開２００１−２３０１７３号公報

基板や基板保持部材への振動を低減させるための手法として、特許文献１は、基板保持部材と基板ステージのベース部材の間にＬ字型の板ばねを配置し、基板保持部材や基板に対する振動の伝達を低減する構成を開示している。

特許文献１の基板ステージでは、基板保持部材と基板ステージの天板を上記Ｌ字型の板ばねで連結している。基板ステージの移動に伴い、上記Ｌ字型の板ばねが変形することで、基板保持部材や基板に対して鉛直方向に力が加わることがある。このような力は、基板の平坦度を部分的に変化させる要因となる。基板の平坦度が低下すると、マスクのパターンを基板上に焼き付ける際の合焦精度の低下を招き、パターンの形成精度の低下につながるおそれがある。

本発明は、基板保持部材を適切に回転させる機構を備えつつ、基板ステージの移動に伴う基板の保持平坦度の低下を抑えることが可能な基板保持装置を実現することを例示的な目的とする。

本発明の基板保持装置は、基板を保持する基板保持部材と、前記基板保持部材を支持するベース部材と、前記基板保持部材が前記基板を保持する保持面内において前記基板保持部材を回転させるアクチュエータを含む基板保持装置であって、前記基板保持部材と前記ベース部材との間に、前記基板保持部材と一体的に回転する回転部材と、該回転部材の回転をガイドするガイド部材が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、基板の保持平坦度の低下を抑えることが可能な基板保持装置及び露光装置が得られる。

露光装置の概略図である。 基板保持装置の概略図である。 回転部材とガイド機構が連結される構成を示す図である。 円形ばねの形状を示す図である。 基板の姿勢を検出するための構成を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。本発明の基板保持装置は、露光装置によって基板上にパターンの焼き付けを行う際に、基板を保持するために好適なものである。

図１は、本実施形態の一側面としての露光装置の構成を示す概略図である。本実施形態における露光装置は、マスクＭと基板Ｇとを走査方向に互いに同期走査しながら、マスクＭのパターンを基板Ｇに転写する走査型露光装置（スキャナー）である。以下では、鉛直方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に垂直な平面内における基板Ｇの走査方向をＹ軸方向、Ｚ軸方向及びＹ軸方向に垂直な方向である非走査方向をＸ軸方向とする。

露光装置は、光源１を含む光源装置２、マスクＭを照明する照明光学系３、マスクＭを保持するマスクステージ４を含む。マスクステージ４は、マスクステージ基盤６とＸＹθステージ５を備える。ＸＹθステージは、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＸＹ面内の回転方向に移動可能である。さらに、露光装置は、マスクＭのパターンの像を基板ステージ８（基板保持装置）上に保持された基板Ｇに投影する投影光学系７を含む。

光源１として高圧水銀ランプやエキシマレーザ等が用いられる。なお、一般的な露光光として、ｇ線（波長約４３６ｎｍ）や、波長領域が１００ｎｍから４００ｎｍの近紫外光が用いられる。例えば、超高圧水銀ランプのｇ線やｉ線（波長約３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長約２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長約１９３ｎｍ）、Ｆ_２レーザ光（波長約１５７ｎｍ）などが用いられる。

光源１から照射された光は、照明光学系３を介してマスクＭに導かれる。投影光学系７は、マスクＭのパターンを所定の投影倍率で基板Ｇに投影する。基板Ｇには特定の波長の光に対して感度を有する感光材（レジスト）が塗布されており、マスクＭのパターンの像がレジストに投影されると、レジストに潜像パターンが形成される。

基板Ｇは、基板ステージ８を構成する基板保持部材９によって保持される。基板保持部材９は、不図示の吸着パッドを用いた真空吸着や静電吸着等により基板Ｇを保持する。基板ステージ８は、基板Ｇ及び基板保持部材９をＸ軸方向及びＸＹ面内の回転方向に駆動させるＸステージ１１、基板ＧをＹ軸方向に駆動させるＹステージ１２を含む。また、基板ステージ８は、露光装置に含まれる本体ベース１３上に設けられる。

マスクステージ４及び基板ステージ８の位置及び姿勢は、レーザ干渉計２０によって計測される。レーザ干渉計２０は、レーザ装置２１、マスクステージ基盤６に設けられた反射ミラー２２、ベース部材１０に設けられた反射ミラー２３、干渉ミラー２４、干渉ミラー２５を含む。マスクステージ４の位置及び姿勢は、レーザ装置２１からのレーザを干渉ミラー２５、２４を介して反射ミラー２２まで導き、反射ミラー２２において反射されたレーザを観測することで測定される。同様に、ベース部材１０の位置及び姿勢は、レーザ装置２１からのレーザを干渉ミラー２５を介して反射ミラー２３まで導き、反射ミラー２３において反射されたレーザを観測することで測定される。

続いて、図２を用いて、本発明における基板ステージ８の詳細な構成について説明する。基板Ｇは、基板保持部材９によって保持される。基板保持部材９は、エアパッド（支持部材）３１を介してベース部材１０に支持される。アクチュエータとしての回転モータ３２は、基板保持部材９に固定された連結アーム３３を介して基板保持部材９をＸＹ面内において回転駆動させる。

回転モータ３２を用いた基板保持部材９の回転駆動は、基板保持部材９に基板Ｇを載置する際における位置ずれを補正するために行われる。一方、上述したＸステージ１１を用いた基板保持部材９の回転駆動は、露光動作を行う前における基板Ｇの位置の微調整等のために行われる。例えば、回転モータ３２としてパルスモータを用いることで、基板保持部材９の回転量を容易に制御することができる。また、回転モータを用いて基板保持部材９の回転駆動を行うことで、基板保持部材９の位置を検出するための干渉計等が不要となる。これにより、干渉計を配置するスペースを確保する必要がなくなる等のメリットが得られる。

また、干渉計を用いると、干渉計によって基板保持部材９の位置を検出可能な範囲においてのみ基板保持部材９を回転させることが可能である。一方で、回転モータ３２及び連結アーム３３を用いることで、このような回転範囲の制限を受けることなく、基板保持部材９を回転させることができる。

エアパッド３１は、基板Ｇを保持する基板保持部材９をＺ軸方向に浮上することができるように構成されている。また、基板保持部材９をできる限り水平に保持するために、複数のエアパッド３１がベース部材１０の周辺に設けられている。

本発明においては、基板保持部材９とベース部材１０の間であって、エアパッド３１の内側の領域に、基板保持部材９の回転駆動をガイドするガイド機構が設けられている。ガイド機構として、ガイド部材としての転がり軸受を用いている。転がり軸受は、内輪３５と外輪３６を含む。内輪３５は、中継部材３７に固定され、中継部材３７は、弾性部材としての円形ばね３８を介して回転部材３９に固定されている。回転部材３９は、基板保持部材９に取り付けられており、基板保持部材９の回転と一体的に回転駆動される。

回転モータ３２によって基板保持部材９が回転されると、回転部材３９が基板保持部材９と一体的に回転する。回転部材３９の回転軸とともに内輪３５が回転し、これに伴い、内輪３５と外輪３６との間に設けられた不図示の転動体が回転駆動することで、基板保持部材９の回転駆動がガイドされる。外輪３６は、ガイド固定部３４によってベース部材１０に固定される。

基板保持部材９に取り付けられた回転部材３９を介して、基板保持部材９の保持面内における回転駆動をガイドするガイド機構が設けることで、基板ステージ８の駆動に伴うＸＹ平面内における振動を基板保持部材９に伝わりにくくすることができる。これにより基板Ｇの保持平坦度を向上させることができ、結果として露光装置を用いた高精度なパターン形成を行うことができる。

次に、図３を用いて、円形ばね３８によって回転部材３９とガイド機構が連結される構成について説明する。円形ばね３８の数に合わせて、複数のスペーサ３９ａをＺ軸方向に重ねて配置している。複数のスペーサ３９ａのそれぞれは回転部材３９の回転軸に挟み込むように固定されている。スペーサ３９ａの形状は円筒状とすることが好ましい。

また、円形ばね３８の数に合わせて、複数のスペーサ３７ａをＺ軸方向に重ねて配置している。複数のスペーサ３７ａのそれぞれは円形ばね３８の外周部に挟み込むように固定されており、これにより、スペーサ３７ａと円形ばね３８が固定されている。スペーサ３７ａの形状は円筒状とすることが好ましい。

図４は、円形ばね３８の形状を示す図である。円形ばね３８の中心領域には、スペーサ３９ａと円形ばね３８を固定するためのボルトを通す穴３８ａが設けられている。穴３８ａの位置や数は、スペーサ３９ａの形状等に合わせて適宜変更することができる。また、円形ばね３８の周辺領域には、スペーサ３７ａと円形ばね３８を固定するためのボルトを通す穴３８ｂが設けられている。穴３８ｂの位置や数は、スペーサ３７ａの形状等に合わせて適宜変更することができる。

続いて、図５を用いて、基板Ｇの姿勢を検出するための構成について説明する。不図示の基板供給部から基板保持部材９に対して基板Ｇを供給するタイミング等で、基板Ｇの配置位置が理想的な位置からずれることがある。この状態で、露光装置を用いて基板上にパターン形成を行うと、パターンに位置ずれが生じてしまう。図５は、ＸＹ平面内において回転ずれが生じている例を示している。

そこで、位置検出センサ（検出部）５０を用いて基板Ｇの姿勢を検出し、基板Ｇの位置ずれを検出する。その検出結果に基づいて、位置ずれをキャンセルするように、図２における回転モータ３２を用いて基板保持部材９を回転させることで、上述した基板Ｇの位置ずれを低減することができる。位置検出センサ５０を複数設けることで、基板Ｇの回転方向の位置ずれだけでなく、Ｘ軸方向やＹ軸方向の位置ずれを分離して検出することができる。Ｘ軸方向やＹ軸方向の位置ずれは、Ｘステージ１１またはＹステージ１２を適宜駆動させることでキャンセルすることができる。

（その他の変形例）
上述した実施例においては、本発明に係る基板保持装置を露光装置としてのスキャナーに適用した例について説明をした。その他、例えば、マスクＭを固定してマスクＭのパターンを基板Ｇに投影するステッパーに対しても本発明の基板保持装置を適用することができる。

（物品の製造方法）
次に、前述の露光装置を用いた物品（半導体集積回路素子、液晶表示素子等）の製造方法を説明する。物品の製造方法としては、本発明に係る基板保持装置を用いて保持された基板に対して露光光を照射してパターンを形成する工程と、パターンが形成された基板を加工（現像、エッチングなど）する工程が行われる。本発明に係る基板保持装置を用いることで、基板の保持平坦度を向上させることが可能となり、結果として基板上のパターン形成精度を向上させることができる。

本物品の製造方法は、従来に比べて、物品の性能、品質、生産性及び生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。または、前述の露光装置は、高品位なデバイス（半導体集積回路素子、液晶表示素子等）などの物品を提供することができる。

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ないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

９ 基板保持部材
１０ ベース部材
３２ 回転モータ（アクチュエータ）
３９ 回転部材

Claims (8)

1. 基板を保持する基板保持部材と、
   前記基板保持部材を支持するベース部材と、
   前記基板保持部材が前記基板を保持する保持面内において前記基板保持部材を回転させるアクチュエータを含む基板保持装置であって、
   前記基板保持部材と前記ベース部材との間に、前記基板保持部材と一体的に回転する回転部材と、該回転部材の回転をガイドするガイド部材が設けられていることを特徴とする基板保持装置。
2. 前記ガイド部材は、転がり軸受であり、内輪と外輪を含むことを特徴とする請求項１に記載の基板保持装置。
3. 前記ガイド部材を前記ベース部材に対して固定するガイド固定部をさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の基板保持装置。
4. 前記基板保持部材に保持された基板の姿勢を検出する検出部をさらに含み、
   前記アクチュエータは、前記検出部による検出結果に基づいて前記基板保持部材を回転させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板保持装置。
5. 前記ベース部材と連結され、前記基板保持部材を支持する支持部材さらに有し、前記ガイド部材は前記支持部材の内側の領域に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板保持装置。
6. 前記回転部材と前記ガイド部材を連結する弾性部材をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基板保持装置。
7. 露光光を用いてマスクのパターンを基板に転写する露光装置であって、
   基板を請求項１乃至６のいずれか１項に記載の基板保持装置によって保持した状態で、前記基板に対して前記マスクのパターンを転写することを特徴とする露光装置。
8. 請求項７に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
   前記工程で露光された前記基板を現像する工程と、
   を含むことを特徴とする物品の製造方法。

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