JP6711661B2 - 保持装置、保持方法、リソグラフィ装置、および物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、保持装置、保持方法、リソグラフィ装置、および物品の製造方法に関する。

半導体デバイス等を製造するリソグラフィ装置に用いられる基板の保持に際し、反りや変形が大きい基板を良好な平坦度で保持する技術が要求されている。基板を保持する方法として、基板の裏面を真空吸着する方法がある。この方法では、基板の反り等により吸着エアが漏れ、十分に吸着できない場合がある。この問題に対し、吸着領域を分割して、分割した吸着領域による吸着タイミングを調整する技術がある（特許文献１および２）。

特開２０１５−３８９８２号公報 特開平１１−０６７８８２号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、基板の平坦度を計測しながら吸着タイミングを調整しており、特許文献２の技術では、基板中央から外へ放射状に吸着している。前者は、平坦度を計測する追加的な構成が必要となり、後者は、複雑な反りを有する基板への対応が困難となりうる。

本発明は、例えば、良好な平坦度で基板を保持するために有利な保持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、本発明は、基板を真空吸着して保持する保持装置であって、複数の吸着領域を有する第１吸着部と、複数の吸着領域を有する第２吸着部と、基板を第１吸着部により吸着させたときの圧力に基づいて、第２吸着部における複数の吸着領域による基板の吸着を開始する順序を決定し、順序に従い第２吸着部における複数の吸着領域の吸着を開始して、基板を第２吸着部により吸着させる制御部と、を有する、ことを特徴とする。

本発明によれば、例えば、良好な平坦度で基板を保持するために有利な保持装置を提供することができる。

第１実施形態に係る保持装置を備えた露光装置の概略図である。 吸着部を上方から見た図である。 図２（Ａ）の吸着部を含む保持装置の全体を示す図である。 下反りの基板が吸着部に搬入された状態を示す図である。 上反りの基板が吸着部に搬入された状態を示す図である。 第１実施形態に係る真空吸着方法のフローチャートである。

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。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る保持装置を備えた露光装置の概略図である。当該保持装置は、他のリソグラフィ装置（例えばインプリント装置）へ適用することもできるが本実施形態では露光装置への適用を例に説明する。本実施形態に係る保持装置を備えた露光装置は、光源１１０と、照明光学系１２０と、投影光学系１３０と、ステージ１４０と、制御部１５０と、を含む。また、本実施形態に係る保持装置は、吸着部１６０と、吸着制御部１７０と、を含む。なお、投影光学系１３０の光軸をＺ軸とし、それに垂直な平面をＸＹ平面とする。

光源１１０は、複数の波長帯域の光を露光光として出力する。照明光学系１２０は、遮光板１２１と、ハーフミラー１２２と、フォトセンサ１２３と、ミラー１２４と、不図示の整形光学系と、不図示のオプティカルインテグレータと、を含む。光源１１０より射出した光は、照明光学系１２０の整形光学系を介して所定のビーム形状に整形され、整形されたビームはオプティカルインテグレータに入射する。オプティカルインテグレータは、レチクル（原版）Ｒを均一な照度分布で照明する多数の２次光源を形成する。レチクルＲは、マスクとも呼ばれ、その表面には焼き付けを行う半導体デバイスの回路パターンが形成されている。遮光板１２１は、照明光学系１２０の光路上に配置され、レチクルＲ上に任意の照明域を形成する。ハーフミラー１２２は、照明光学系１２０の光路上に配置され、レチクルＲを照明する露光光の一部を反射して取り出す。フォトセンサ１２３は、ハーフミラー１２２の反射光の光路上に配置され、露光光の強度（露光エネルギー）に対応した信号を照明光学系制御部１５１に出力する。照明光学系制御部１５１は、当該出力に基づいて遮光板１２１等を制御する。

投影光学系１３０は、屈折式またはカタディオプトリック式などであり、レチクルＲの回路パターンを倍率β（例えばβ＝１／２）で縮小し、フォトレジストが塗布された基板（ウエハ）Ｗ上のショット領域に結像投影する。投影光学系１３０は、光学素子１３１と、開口絞り１３２と、を含む。光学素子１３１は、駆動部１０１により投影光学系１３０の光軸上を移動する。これにより、投影光学系１３０の諸収差の増大を抑制しつつ、投影倍率を良好にさせ歪曲誤差を減らすことができる。開口絞り１３２は、投影光学系１３０の瞳面（レチクルＲに対するフーリエ変換面）上に配置される。その形状は、開口部がほぼ円形であり、駆動部１０２により直径が制御される。駆動部１０１および１０２は、投影光学系制御部１５３により制御される。

ステージ１４０は、駆動部１０３により、６自由度に関して制御され、基板Ｗの位置決めを行いうる。ここで、６自由度は、ＸＹＺ座標系の各軸に沿った並進自由度と、各軸の周りの回転自由度とを含む。ステージ１４０のＸＹ平面内での位置は、ステージ１４０に固定された移動鏡１４１までの距離をレーザ干渉計１４２で計測することで計測される。ステージ１４０と基板Ｗとの位置関係は、アライメント計測系１０４により計測される。基板Ｗのフォーカスずれは、投光光学系１０５および検出光学系１０６を含むフォーカス面検出部により計測される。投光光学系１０５は、基板Ｗ上のフォトレジストを感光させない非露光光から成る複数個の光束を投光し、その光束は基板Ｗ上に各々集光されて反射される。基板Ｗ上で反射された光束は、検出光学系１０６に入射する。検出光学系１０６内には各反射光束に対応させて複数個の位置検出用の受光素子が配置されている。各受光素子の受光面と基板Ｗ上での各光束の反射点が結像光学系によりほぼ共役となるように構成されている。フォーカスずれは、検出光学系１０６内の受光素子上の入射光束の位置ずれとして計測される。駆動部１０３は、各計測結果をもとにステージ制御部１５４により制御される。駆動部１０１〜１０３は、モーター等の駆動手段である。

吸着部１６０は、吸着制御部１７０による制御のもと、基板Ｗをステージ１４０に真空吸着保持する。制御部１５０は、照明光学系制御部１５１、投影光学系制御部１５３、ステージ制御部１５４および吸着制御部１７０を統括的に制御する。

図２（Ａ）および（Ｂ）は、２種類の吸着部１６０をそれぞれ上方から見た図である。図２（Ａ）は、上反りまたは下反りの基板を吸着するのに適する。ここで、上反りの基板とは、基板表面において、ＸＹ平面内のどの方向からみても光軸方向（Ｚ方向）の座標が最大となる点がある基板である。また、下反りの基板とは、前記座標が最小となる点がある基板である。図２（Ｂ）は、鞍反りの基板を吸着するのに適する。ここで、鞍反りの基板とは、基板表面において、ＸＹ平面内のある方向からみると光軸方向（Ｚ方向）の座標が最大となり、他の方向からみると光軸方向（Ｚ方向）の座標が最小となる、所謂鞍点がある基板である。図２（Ａ）に示す吸着部１６０は、境界２１〜２３で区分された真空吸着領域１１〜１３と、真空吸着領域１１〜１３で吸入したエアを排出する排出口３１〜３３と、ウエハ受け渡しピン昇降口４１〜４３を備える。真空吸着領域は、同心円状に分割されている。図２（Ｂ）に示す吸着部１６０は、境界２４で区分された真空吸着領域１１〜１６と、真空吸着領域１１〜１６で吸入したエアを排出する排出口３１〜３６と、ウエハ受け渡しピン昇降口４１〜４３を備える。真空吸着領域は放射状に分割されている。ウエハ受け渡しピン昇降口４１〜４３は、不図示の基板搬送ハンドと基板Ｗの受け渡しをするときに図３で示すウエハ受け渡しピン１０７を昇降するための開口部である。基板搬送ハンドは、ウエハ受け渡しピン昇降口４１〜４３から上昇したウエハ受け渡しピン１０７の上に基板Ｗを置く。基板搬送ハンドが退避した後、ウエハ受け渡しピン１０７が下降することで基板Ｗが吸着部１６０上に載置される。

図３は図２（Ａ）の吸着部１６０を含む保持装置の全体を示す図である。真空吸着領域１１〜１３は、真空吸着時に基板Ｗを支える多数の小突起で埋められている。排出口３１〜３３は配管経由で電磁弁ＳＶ１〜ＳＶ３に接続されている。電磁弁ＳＶ１〜ＳＶ３は配管分岐用のマニホールド１７１を経由して真空ポンプ１７３に接続される。排出口３１〜３３のそれぞれに接続する配管には、圧力センサＰ１〜Ｐ３が設けられている。圧力センサＰ１〜Ｐ３は、真空吸着領域１１〜１３の圧力を計測する。真空ポンプ１７３の元圧は、元圧センサ１７２により計測される。吸着制御部１７０は、圧力センサＰ１〜Ｐ３の値に基づいて電磁弁ＳＶ１〜ＳＶ３を制御して、吸着部１６０に基板Ｗを真空吸着させる。なお、各真空吸着領域の圧力を計測するための圧力センサは、排出口全系統でなく必要最小限の系統に配置しても良い。

図４は、下反りの基板Ｗが吸着部１６０に搬入された状態を示す図である。図４の状態で、吸着制御部１７０は、電磁弁ＳＶ１〜ＳＶ３を全て開放し、真空吸着領域１１〜１３を真空吸引して基板Ｗを吸着する。この時、基板Ｗとの距離が離れている真空吸着領域は、基板Ｗをうまく吸着することができず、図中の矢印で示すように周囲のエアを吸引してしまう（空吸い）。空吸いをしている真空吸着領域の圧力は、基板Ｗをうまく吸着している真空吸着領域の圧力よりも高くなる。また、基板‐吸着部間の距離が離れるほど空吸いの量は増加する（＝計測される圧力が高くなる）。

基板Ｗは、下反り形状をしており、基板Ｗと吸着部１６０との距離は、基板中心から外周へ向かうほど大きくなる。すなわち、圧力センサＰ１〜Ｐ３が示す値は、順に高くなる。この場合、吸着制御部１７０は、電磁弁ＳＶ１〜ＳＶ３を順に開放するように制御を行う。これにより、吸着部１６０は、良好な平坦度で基板Ｗを吸着保持することができる。図５は、上反りの基板Ｗが吸着部１６０に搬入された状態を示す図である。この場合は、図４で示した下反りの基板Ｗの場合と、逆の吸着順序となる。開放順序（吸着順序）は、吸着制御部１７０から制御部１５０へ送られた圧力センサＰ１〜Ｐ３の圧力値をもとに、圧力値が小さい順になるように制御部１５０が決定し、記憶部１５２に記憶させる。記憶された吸着順序は、吸着保持を行う時に制御部１５０が、記憶部１５２から読み出し、吸着制御部１７０に出力する。吸着制御部１７０は、制御部１５０から送られた吸着順序に基づいて真空吸着を実行する。なお、吸着順序は、ひとつずつ順番でなくとも、圧力値が所定の範囲内で近い複数の電磁弁を同時に開放する（吸着を開始する）ように設定してもよい。

図６は、本実施形態に係る保持装置による真空吸着方法のフローチャートである。工程Ｓ１０１では、まず、制御部１５０が不図示の基板搬送ハンドを制御し、吸着順序決定に用いるテスト用基板（第１の基板）を吸着部１６０上に載置する。制御部１５０は、吸着制御部１７０を制御して、電磁弁ＳＶ１〜ＳＶ３を全て開放し、真空吸着領域１１〜１３を真空吸引してテスト用基板を吸着する。工程Ｓ１０２では、吸着制御部１７０が制御部１５０へ圧力センサＰ１〜Ｐ３が計測した圧力データを送る。工程Ｓ１０３では、制御部１５０が、圧力データをもとに（例えば、小さい順に）吸着順序（開放順序）を設定する。工程Ｓ１０４では、制御部１５０が、設定した吸着順序を記憶部１５２に記憶させる。工程Ｓ１０５では、制御部１５０が、記憶部１５２から吸着順序を読み出し、吸着制御部１７０を制御し、読み出した吸着順序によりデバイス製造用の基板の吸着を行う。

テスト用基板とデバイス製造用基板とは反りを含む形状が同一となるように準備する。テスト用基板は、デバイス製造用基板とは別に準備してもよく、また、２つの基板を同一のロットから選択してもよい。すなわち、同一ロット内の先頭の基板をテスト用基板として、２枚目の基板をデバイス製造用基板として使用してもよい。工程Ｓ１０４では、基板の形状を紐付けて吸着順序が記憶される。同一ロット内の基板の形状を同一とみなせる場合は、ロットと紐付けて吸着順序が記憶される。

以上のように、本実施形態の保持装置は、吸着圧の計測に基づいて空吸いを抑える最適な吸着順序を設定するため、基板の平坦度計測のための追加構成や、空吸いによる吸着量減少を補うための追加構成は不要である。また、多様な形状の基板の吸着にも対応できる。本実施形態によれば、良好な平坦度で基板を保持するために有利な保持装置を提供することができる。

（第２実施形態）
本実施形態は、基板Ｗの反り形状の情報が実測などにより分かっている場合の真空吸着方法である。基板Ｗの反り形状が予め分かっている場合は、工程Ｓ１０３では、制御部１５０が基板Ｗと吸着部１６０との間の距離に基づいて（例えば、距離が近い順に）吸着順序を設定する。したがって、工程Ｓ１０１および工程Ｓ１０２は不要となる。本実施形態によっても第１実施形態と同様の効果が得られる。

（第３実施形態）
本実施形態は、第１実施形態の工程Ｓ１０１および工程Ｓ１０２を省略する真空吸着方法である。本実施形態では、吸着部１６０（第２保持部）に基板Ｗを載置する前の工程にて、吸着部１６０による吸着保持と同様の保持をする部材（第１保持部）により、工程Ｓ１０１および工程Ｓ１０２に相当する工程を行う。工程Ｓ１０３では、制御部１５０が圧力データに基づいて吸着順序を設定する。本実施形態によっても第１実施形態と同様の効果が得られる。当該部材としては、温調プレート等がある。

（物品製造方法に係る実施形態）
本発明の実施形態における物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、上記保持装置により保持された基板に対し、上記露光装置を用いてパターンを基板に形成する（露光する）工程と、かかる工程でパターンを形成された基板を加工（現像）する工程とを含む。リソグラフィ装置がインプリント装置である場合は、現像する工程の代わりに、例えば残膜を除去する工程を含む。更に、かかる製造方法は、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、パッケージング等）を含む。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、本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明はこれらの実施の形態に限定されず、その要旨の範囲内において様々な変更が可能である。

１６０ 吸着部
１７０ 吸着制御部
Ｗ 基板

Claims (10)

1. 基板を真空吸着して保持する保持装置であって、
   複数の吸着領域を有する第１吸着部と、
   前記複数の吸着領域を有する第２吸着部と、
   前記基板を前記第１吸着部により吸着させたときの圧力に基づいて、前記第２吸着部における前記複数の吸着領域による前記基板の吸着を開始する順序を決定し、
   前記順序に従い前記第２吸着部における前記複数の吸着領域の吸着を開始して、前記基板を前記第２吸着部により吸着させる制御部と、を有する、
   ことを特徴とする保持装置。
2. 前記圧力は、前記基板を前記第１吸着部における前記複数の吸着領域により吸着したときの当該複数の吸着領域における圧力であることを特徴とする請求項１に記載の保持装置。
3. 前記順序は、前記圧力が小さい順に設定されることを特徴とする請求項１または２に記載の保持装置。
4. 前記順序は、前記第２吸着部における前記複数の吸着領域のうち、前記圧力が所定の範囲内にある吸着領域による吸着を同じタイミングで開始するように設定されることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の保持装置。
5. 前記第１吸着部は、温調プレートを含むことを特徴とする請求項１に記載の保持装置。
6. 前記第１吸着部における前記複数の吸着領域のそれぞれの圧力を計測する複数のセンサと、
   真空ポンプと前記第１吸着部における前記複数の吸着領域のそれぞれとを接続する複数の配管に設けられた複数の弁と、を有し、
   前記制御部は、前記基板を前記第１吸着部に載置して前記複数の弁のすべてを開放した状態で前記複数のセンサにより前記第１吸着部における前記複数の吸着領域のそれぞれの圧力を計測することを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の保持装置。
7. 前記制御部は、前記複数のセンサにより計測された圧力が小さい順となるように前記順序を決定することを特徴とする請求項６に記載の保持装置。
8. 基板を真空吸着して保持する保持方法であって、
   複数の吸着領域を有する第１吸着部により前記基板を吸着する第１吸着工程と、
   前記第１吸着工程において前記基板を吸着したときの圧力に基づいて、前記複数の吸着領域を有する第２吸着部による前記基板の吸着を開始する順序を決定する決定工程と、
   前記順序に従い前記第２吸着部における前記複数の吸着領域の吸着を開始して、前記第２吸着部により前記基板を吸着する第２吸着工程と、を有する、
   ことを特徴とする保持方法。
9. パターンを基板に形成するリソグラフィ装置であって、
   前記基板を真空吸着して保持する請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の保持装置を備えることを特徴とするリソグラフィ装置。
10. 請求項９に記載のリソグラフィ装置を用いてパターンを基板に形成する工程と、
    前記工程でパターンを形成された前記基板を加工する工程と、を有し、
    加工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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