JP2013030677A - 基板処理装置、基板保持装置、および、基板保持方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板に対して描画処理を施す描画装置1は、基板Wの裏面に対向する保持面111が形成された保持板11と、保持面111に形成され、真空吸引により基板Wを保持面111に吸引する真空吸引口12と、保持面111に形成され、ベルヌーイ吸引により基板Wを保持面111に吸引する複数のベルヌーイ吸引口13とを備える。保持面111には、その中心と同心に配置された円形領域M1と、円形領域M1と同心に配置された円環状領域M2とが規定されており、円形領域M1と円環状領域M2とのそれぞれにベルヌーイ吸引口13が配置される。
【選択図】図3
Description
<1.装置構成>
第1の実施の形態に係る描画装置1の構成について、図1、図2を参照しながら説明する。図1は、描画装置1の構成を模式的に示す側面図である。図2は、描画装置1の構成を模式的に示す平面図である。
基板保持部10は、基板Wを水平姿勢に吸着保持する装置である。基板保持部10の構成について、図1、図2に加えて図3〜図6を参照しながら説明する。図3は、基板保持部10の平面図である。図4は基板保持部10を真空吸引口12の形成位置で切断した部分断面図である。図5は基板保持部10をベルヌーイ吸引口13の形成位置で切断した部分断面図である。図6は、基板保持部10が備える配管系統を模式的に示す図である。
保持面111には、複数の吸引口12,13,13,・・,13が形成される。複数の吸引口12,13,13,・・,13のうちの一個の吸引口12は、真空吸引により基板Wを保持面111に吸引する吸引口(以下「真空吸引口」という)12であり、残りの各吸引口13は、ベルヌーイ吸引により基板Wを保持面111に吸引する吸引口(以下「ベルヌーイ吸引口」という)13である。ベルヌーイ吸引口13は複数個(図示の例では、7個)形成される。
保持面111には、その外縁に沿って土手部14が立設される。また、土手部14に包囲された保持面111内にはその全域にわたって複数の突起部15が満遍なく立設される(図4、図5)。さらに、各ベルヌーイ吸引口13の外縁および後述する各ピン孔18の外縁に沿って環状の突起部(環状突起部)16が立設される。ただし、図3においては、突起部15の図示を省略している。
保持面111には、圧力センサ17が配置される。圧力センサ17は保持面111上の圧力を検出する。
基板保持部10は、保持面111に対して基板Wを昇降させるための複数のリフトピン181を備える。また、保持面111には、各リフトピン181を挿通可能なピン孔18が形成されている。各リフトピン181はリフトピン駆動機構(図示省略)と接続されており、各ピン孔18を介して保持面111に対して同期して出没可能に設けられる。各リフトピン181は、搬送装置60と保持面111との間で基板Wの受け渡しが行われる場合に、その先端が保持面111から突出した上方位置(突出位置)と、その先端が保持面111以下となる下方位置(待避位置)との間を往復移動される。
基板保持部10は、さらに、基板保持部10が備える各部を制御する吸着制御部19を備える。吸着制御部19は、後に具体的に説明する制御部90において、例えばCPU91がプログラムPに従って所定の演算処理を行うことによって、あるいは、専用の論理回路等でハードウエア的に実現される(図7)。
再び図1、図2を参照する。ステージ駆動機構20は、基板保持部10を基台105に対して移動させる機構であり、基板保持部10を主走査方向(Y軸方向)、副走査方向(X軸方向)、および回転方向(Z軸周りの回転方向(θ軸方向))に移動させる。ステージ駆動機構20は、具体的には、基板保持部10を回転させる回転機構21(図1)を備える。ステージ駆動機構20は、さらに、回転機構21を介して基板保持部10を支持する支持プレート22と、支持プレート22を副走査方向に移動させる副走査機構23とを備える。ステージ駆動機構20は、さらに、副走査機構23を介して支持プレート22を支持するベースプレート24と、ベースプレート24を主走査方向に移動させる主走査機構25とを備える。
計測部30は、基板保持部10の位置を計測する機構であり、基板保持部10外から基板保持部10に向けてレーザ光を出射するとともにその反射光を受光し、当該反射光と出射光との干渉から基板保持部10の位置(具体的には、主走査方向に沿うY位置、および、回転方向に沿うθ位置)を計測する、干渉式のレーザ測長器により構成される。
光学ユニット40は、基板保持部10上に保持された基板Wの上面に光を照射して露光するための機構である。上述したとおり、描画装置1は2個の光学ユニット40,40を備える。一方の光学ユニット40は基板Wの+X側半分の露光を担当し、他方の光学ユニット40は基板Wの−X側半分の露光を担当する。これら2個の光学ユニット40,40は、基板保持部10およびステージ駆動機構20を跨ぐようにして基台105上に架設されたフレーム107に、間隔をあけて固設される。なお、2個の光学ユニット40,40の間隔は必ずしも一定に固定されている必要はなく、光学ユニット40,40の一方あるいは両方の位置を変更可能とする機構を設けて、両者の間隔を調整可能としてもよい。
撮像ユニット50は、基板Wの上面に形成されたアライメントマークを撮像する。撮像ユニット50は、鏡筒、対物レンズ、および、例えばエリアイメージセンサ(二次元イメージセンサ)により構成されるCCDイメージセンサ(いずれも図示省略)を備える。また、撮像ユニット50は、照明ユニット80から延びるファイバ81と接続される。照明ユニット80から出射される光はファイバ81によって鏡筒に導かれ、鏡筒を介して基板Wの上面に導かれる。そして、その反射光が、対物レンズを介してCCDイメージセンサで受光される。これによって、基板Wの上面の撮像データが取得されることになる。CCDイメージセンサは、制御部90からの指示に応じて撮像データを取得するとともに、取得した撮像データを制御部90に送信する。なお、撮像ユニット50はオートフォーカス可能なオートフォーカスユニットをさらに備えていてもよい。
搬送装置60は、基板Wを支持するための2本のハンド61,61と、ハンド61,61を独立に移動させるハンド駆動機構62とを備える。各ハンド61は、ハンド駆動機構62によって駆動されることにより進退移動および昇降移動されて、基板保持部10の保持面111に対する基板Wの受け渡しを行う。
プリアライメント部70は、基板Wの回転位置を粗く補正する装置である。プリアライメント部70は、例えば、回転可能に構成された載置台と、載置台に載置された基板Wの外周縁の一部に形成された切り欠き部(例えば、ノッチ、オリエンテーションフラット等)の位置を検出するセンサと、載置台を回転させる回転機構とから構成することができる。この場合、プリアライメント部70におけるプリアライメント処理は、まず、載置台に載置された基板Wの切り欠き部の位置をセンサで検出し、続いて、回転機構が、当該切り欠き部の位置が定められた位置となるように(例えば、切り欠きの方向が基板保持部10の移動方向(例えば、X方向))と平行になるように)載置台を回転させることによって行われる。
制御部90は、描画装置1が備える各部と電気的に接続されており、各種の演算処理を実行しつつ描画装置1の各部の動作を制御する。
次に、描画装置1において実行される基板Wに対する一連の処理の流れについて、図8を参照しながら説明する。図8は、当該処理の流れを示す図である。以下に説明する一連の動作は、制御部90の制御下で行われる。
第1の実施の形態においては、ベルヌーイ吸引口13が、保持面111に形成された円形領域M1と円環状領域M2とのそれぞれに配置されるので、基板Wが凸形状、凹形状のどちらに反っていても、ベルヌーイ吸引口13からの吸引によってその反りを平坦化することができる。したがって、簡易な構成で、反った基板Wであっても確実に基板W(具体的には、少なくとも基板Wにおける露光領域を含む部分)を吸着保持できる。したがって、基板Wに対する一連の処理が行われる間、保持面111に対して基板Wが位置ずれを起こすといった事態の発生が回避され、基板Wに対する一連の処理を適切に行うことができる。すなわち、高精度な描画処理が担保される。
第2の実施の形態に係る描画装置について説明する。この実施の形態に係る描画装置は、基板Wを水平姿勢に吸着保持する基板保持部が備える保持面の構成と、基板Wを保持面に吸着保持させる態様とにおいて、第1の実施の形態と相違する。以下においては、第1の実施の形態と相違する点を説明し、同じ構成については説明を省略するとともに、同じ符号を付して示す。
基板保持部10aの構成について、図11、図12を参照しながら説明する。図11は、基板保持部10aの平面図である。図12は、基板保持部10aが備える配管系統を模式的に示す図である。
保持面111aには、複数の吸引口12a,・・,12a,13a,・・,13aが形成される。この複数の吸引口12a,・・,12a,13a,・・,13aのうちの半分の吸引口12a,・・,12aは、真空吸引により基板Wを保持面111aに吸引する真空吸引口12aである。また、残り半分の吸引口13a,・・,13aは、ベルヌーイ吸引により基板Wを保持面111aに吸引するベルヌーイ吸引口13aである。真空吸引口12aとベルヌーイ吸引口13aとは同数個ずつ(図示の例では、7個ずつ)形成される。
保持面111aには、各部分領域Miの境界に沿って土手部14aが立設される。すなわち、保持面111aには、各部分領域Miを包囲するような土手部14aが立設される。また、第1の実施の形態と同様、土手部14aにより包囲された各部分領域Mi内にはその全域にわたって複数の突起部15が満遍なく立設される(図4、図5参照)。さらに、各ベルヌーイ吸引口13aの外縁および各ピン孔18の外縁に沿って環状突起部16が立設される。ただし、図11においては、突起部15の図示を省略している。
保持面111aには、複数の圧力センサ17a,17a,・・,17aが配置される。圧力センサ17aは、保持面111a上に規定される複数の部分領域Miのそれぞれに1個ずつ配置され、当該配置位置における保持面111a上の圧力を検出する。
基板保持部10aは、第1の実施の形態に係る基板保持部10と同様、保持面111aに対して基板Wを昇降させるための複数のリフトピン181と、保持面111aに形成され、各リフトピン181を挿通可能なピン孔18とを備える。リフトピン181およびピン孔18の構成は第1の実施の形態に係るリフトピン181と同様である。
基板保持部10aは、第1の実施の形態に係る基板保持部10と同様、基板保持部10aが備える各部を制御する吸着制御部19aを備える。吸着制御部19aは、制御部90において、例えばCPU91がプログラムPに従って所定の演算処理を行うことによって、あるいは、専用の論理回路等でハードウエア的に実現される(図7参照)。
基板保持部10aが基板Wを保持面111aに吸着保持する処理の流れ(図8のステップS4の処理の流れ)について説明する。この処理は、第1の実施の形態に係るステップS4の処理の流れとほぼ同様であるので、先に参照した図8を参照しながら説明する。
第2の実施の形態においては、第1の実施の形態と同様の効果が得られる。また、第2の実施の形態においては、保持面111a内に規定された複数の部分領域Mi(複数の弧状領域M22および円形領域M1)のそれぞれに真空吸引口12aとベルヌーイ吸引口13aとが配置されるとともに、当該各部分領域Miを包囲する土手部14aが形成される。この構成によると、各部分領域Miと基板Wの裏面との間に密閉空間を形成して、当該部分領域Mi単位で独立して基板Wの裏面を吸着保持できるので、無駄なく効率的に基板Wの反りを平坦化して、基板Wを確実に吸着保持できる。
<1.第1の変形例>
第2の実施の形態において、吸着制御部19aが、処理対象となる基板Wの反り形状を示す情報(反り形状情報)を、例えば入力部96(図7)を介してオペレータから受け付けることによって取得し(あるいは、保持面111aの付近に配置された光学センサ等で保持面111aに載置された基板Wの反り形状を計測することによって取得し)、当該反り形状情報に応じて、各開閉弁137aを開閉制御する構成としてもよい。
上記の各実施の形態において、真空吸引口12,12aの負圧(吸引圧)、ベルヌーイ吸引口13,13aの負圧(吸引圧)を調整可能としてもよい。
上記の各実施の形態においては、吸引力を高めるためにベルヌーイ吸引口13,13aの径サイズd13は、円柱状凹空間132の径サイズd132よりも小さく形成されていたが、ベルヌーイ吸引口13,13aの径サイズは円柱状凹空間132の径サイズd132と略同一に形成されてもよい。図15には、第1の実施の形態に係るベルヌーイ吸引口13の径サイズを円柱状凹空間132の径サイズd132と略同一に形成した場合の保持面111の様子が示されている。この構成によると、円柱状凹空間132の中心部に形成された負圧をそのまま保持面111,111a上に作用させることができる。
上記の各実施の形態においては、ベルヌーイ吸引口13,13aからの吸引によって基板Wが保持面111,111aに適切に吸着保持されたことが確認されると(ステップS44でYES)、各ベルヌーイ吸引口13,13aからの吸引を停止する(ステップS45)構成としたが、基板Wが保持面111,111aに吸着保持されたことが確認された後も、各ベルヌーイ吸引口13,13aからの吸引を続行してもよい。ただし、上述したとおり、各ベルヌーイ吸引口13,13aからの吸引を早期に停止すれば、空気の消費量を抑えることができるとともに、保持面111,111a上の基板Wが汚染される危険も小さくなるため、ベルヌーイ吸引口13,13aからの吸引はなるべく早期に停止することが好ましい。
上記の各実施の形態においては、円環状領域M2の内径は円形領域M1の外径と一致する構成とされていたが、円環状領域M2の内径は円形領域M1の外径よりも大きい構成であってもよい。
第2の実施の形態においては、吸着不良と判断された場合、吸着制御部19aは複数のベルヌーイ吸引口13a,13a,・・,13aを一個ずつ(あるいは、複数個ずつ)次々と選択し、選択された一部のベルヌーイ吸引口13aのみに負圧を形成するように各開閉弁137aを開閉制御する構成としたが(例えば図13参照)、吸着不良と判断された場合、吸着制御部19aは複数の開閉弁137a,137a,・・,137aの全てを開放状態として複数のベルヌーイ吸引口13a,13a,・・,13aの全てに負圧を形成してもよい。なお、この場合は、各開閉弁137aを分岐配管135aの各分岐部にそれぞれ設けずに、合流側の部分に1個だけ設ける構成としてもよい。
第2の実施の形態において、複数の真空吸引口12a,12a,・・,12aのそれぞれと気体吸引部122とを接続する分岐配管121aにおいて、分岐配管121aの合流側の部分に開閉弁123aを介挿する構成としたが、分岐側の各部分に開閉弁をそれぞれ介挿し、吸着制御部19aが各開閉弁を独立して開閉制御する構成としてもよい。この構成によると、複数の真空吸引口12a,・・,12aのそれぞれに独立して負圧を形成することができる。この構成において、吸着制御部19aは複数の真空吸引口12a,12a,・・,12aを一個ずつ(あるいは、複数個ずつ)次々と選択し、選択された一部の真空吸引口12aのみに負圧を形成するように各開閉弁を開閉制御する構成としてもよい。
上記の各実施形態では、空間光変調器441として変調単位である固定リボンと可動リボンとが一次元に配設された回折格子型の空間光変調器であるGLVが用いられていたが、このような形態には限られない。例えば、GLVに限らず、ミラーのような変調単位が、一次元に配列されている空間光変調器が利用される形態であってもよい。また、例えば、DMD(Digital Micromirror Device:デジタルマイクロミラーデバイス:テキサスインスツルメンツ社の登録商標)のような変調単位であるマイクロミラーが二次元的に配列された空間光変調器が利用されてもよい。
10,10a 基板保持部
11 保持板
111,111a 保持面
12,12a 真空吸引口
13,13a ベルヌーイ吸引口
14,14a 土手部
15 突起部
19,19a 吸着制御部
M1 円形領域
M2 円環状領域
90 制御部
W 基板
Claims (25)
- 基板に対して所定の処理を施す基板処理装置であって、
基板の裏面に対向する保持面が形成された保持板と、
前記保持面に形成され、真空吸引により前記基板を前記保持面に吸引する1以上の真空吸引口と、
前記保持面に形成され、ベルヌーイ吸引により前記基板を前記保持面に吸引する複数のベルヌーイ吸引口と、
を備え、
前記保持面に、前記保持面の中心と同心に配置された円形領域と、前記円形領域と同心に配置された円環状領域とが規定されており、前記円形領域と前記円環状領域とのそれぞれに前記ベルヌーイ吸引口が配置される、基板処理装置。 - 請求項1に記載の基板処理装置であって、
前記保持面の外縁に沿って立設された土手部と、
前記土手部により包囲された前記保持面内の領域に立設された複数の突起部と、
を備え、
前記土手部の頂部と前記複数の突起部の頂部とが面一に形成される、基板処理装置。 - 請求項1または2に記載の基板処理装置であって、
前記円環状領域に前記ベルヌーイ吸引口が複数配置され、
前記円環状領域に配置された複数のベルヌーイ吸引口が、前記円環状領域の周方向に沿って配列される、基板処理装置。 - 請求項1に記載の基板処理装置であって、
前記真空吸引口を複数個備え、
前記円環状領域がその周方向に沿って分割されることにより規定される複数の弧状領域および前記円形領域のそれぞれに、前記真空吸引口と前記ベルヌーイ吸引口とがそれぞれ配置され、
前記複数の弧状領域および前記円形領域のそれぞれを包囲するように立設された土手部と、
前記土手部により包囲された前記保持面内の各領域に立設された複数の突起部と、
を備え、
前記土手部の頂部と前記複数の突起部の頂部とが面一に形成される、基板処理装置。 - 請求項4に記載の基板処理装置であって、
前記複数の弧状領域のそれぞれの面積が互いに等しい、基板処理装置。 - 請求項1から5のいずれかに記載の基板処理装置であって、
前記保持面上の圧力を検知する圧力センサ、
を備え、
前記保持面に基板が載置されると前記真空吸引口からの吸引を開始し、
前記真空吸引口からの吸引を開始してから定められた時間が経過しても前記保持面上の吸引圧が所定値より低圧側とならない場合に前記ベルヌーイ吸引口からの吸引を開始する、基板処理装置。 - 請求項6に記載の基板処理装置であって、
前記ベルヌーイ吸引口からの吸引を開始した後に前記保持面上の吸引圧が所定値より低圧側となると、前記ベルヌーイ吸引口からの吸引を停止する、基板処理装置。 - 請求項1から7のいずれかに記載の基板処理装置であって、
前記保持板の裏面側に形成され、深さ方向の底面において前記ベルヌーイ吸引口と連通する凹部と、
前記凹部の内部に配置されたベルヌーイ吸引ユニットと、
を備え、
前記ベルヌーイ吸引ユニットが、
円柱状の凹空間が形成された本体部と、
前記円柱状の凹空間に気体を噴出して前記円柱状の凹空間に旋回流を形成する噴出ノズルと、
を備え、
前記本体部が、前記凹部の深さ方向の底面および前記凹部の壁面との間に隙間を形成しつつ、前記凹部内に固定的に支持される、基板処理装置。 - 請求項8に記載の基板処理装置であって、
前記ベルヌーイ吸引口の径サイズが、前記円柱状の凹空間の径サイズよりも小さく形成される、基板処理装置。 - 基板を保持する基板保持装置であって、
基板の裏面に対向する保持面が形成された保持板と、
前記保持面に形成され、真空吸引により前記基板を前記保持面に吸引する1以上の真空吸引口と、
前記保持面に形成され、ベルヌーイ吸引により前記基板を前記保持面に吸引する複数のベルヌーイ吸引口と、
を備え、
前記保持面に、前記保持面の中心と同心に配置された円形領域と、前記円形領域と同心に配置された円環状領域とが規定されており、前記円形領域と前記円環状領域とのそれぞれに前記ベルヌーイ吸引口が配置される、基板保持装置。 - 請求項10に記載の基板保持装置であって、
前記保持面の外縁に沿って立設された土手部と、
前記土手部により包囲された前記保持面内の領域に立設された複数の突起部と、
を備え、
前記土手部の頂部と前記複数の突起部の頂部とが面一に形成される、基板保持装置。 - 請求項10または11に記載の基板保持装置であって、
前記円環状領域に前記ベルヌーイ吸引口が複数配置され、
前記円環状領域に配置された複数のベルヌーイ吸引口が、前記円環状領域の周方向に沿って配列される、基板保持装置。 - 請求項10に記載の基板保持装置であって、
前記真空吸引口を複数個備え、
前記円環状領域がその周方向に沿って分割されることにより規定される複数の弧状領域および前記円形領域のそれぞれに、前記真空吸引口と前記ベルヌーイ吸引口とがそれぞれ配置され、
前記複数の弧状領域および前記円形領域のそれぞれを包囲するように立設された土手部と、
前記土手部により包囲された前記保持面内の各領域に立設された複数の突起部と、
を備え、
前記土手部の頂部と前記複数の突起部の頂部とが面一に形成される、基板保持装置。 - 請求項13に記載の基板保持装置であって、
前記複数の弧状領域のそれぞれの面積が互いに等しい、基板保持装置。 - 請求項10から14のいずれかに記載の基板保持装置であって、
前記保持面上の圧力を検知する圧力センサ、
を備え、
前記保持面に基板が載置されると前記真空吸引口からの吸引を開始し、
前記真空吸引口からの吸引を開始してから定められた時間が経過しても前記保持面上の吸引圧が所定値より低圧側とならない場合に前記ベルヌーイ吸引口からの吸引を開始する、基板保持装置。 - 請求項15に記載の基板保持装置であって、
前記ベルヌーイ吸引口からの吸引を開始した後に前記保持面上の吸引圧が所定値より低圧側となると、前記ベルヌーイ吸引口からの吸引を停止する、基板保持装置。 - 請求項10から16のいずれかに記載の基板保持装置であって、
前記保持板の裏面側に形成され、深さ方向の底面において前記ベルヌーイ吸引口と連通する凹部と、
前記凹部の内部に配置されたベルヌーイ吸引ユニットと、
を備え、
前記ベルヌーイ吸引ユニットが、
円柱状の凹空間が形成された本体部と、
前記円柱状の凹空間に気体を噴出して前記円柱状の凹空間に旋回流を形成する噴出ノズルと、
を備え、
前記本体部が、前記凹部の深さ方向の底面および前記凹部の壁面との間に隙間を形成しつつ、前記凹部内に固定的に支持される、基板保持装置。 - 請求項17に記載の基板保持装置であって、
前記ベルヌーイ吸引口の径サイズが、前記円柱状の凹空間の径サイズよりも小さく形成される、基板保持装置。 - 基板を保持する基板保持方法であって、
a)基板の裏面を、保持板に形成された保持面に対向させた状態で、前記基板を前記保持面上に載置する工程と、
b)前記保持面に形成された1以上の真空吸引口に、真空吸引により吸引圧を形成する工程と、
c)前記保持面に形成された複数のベルヌーイ吸引口の少なくとも一つに、ベルヌーイ吸引により吸引圧を形成する工程と、
を備え、
前記保持面に、前記保持面の中心と同心に配置された円形領域と、前記円形領域と同心に配置された円環状領域とが規定されており、前記円形領域と前記円環状領域とのそれぞれに前記ベルヌーイ吸引口が配置される、基板保持方法。 - 請求項19に記載の基板保持方法であって、
前記保持面の外縁に沿って立設された土手部と、
前記土手部により包囲された前記保持面内の領域に立設された複数の突起部と、
を備え、
前記土手部の頂部と前記複数の突起部の頂部とが面一に形成される、基板保持方法。 - 請求項19または20に記載の基板保持方法であって、
前記円環状領域に前記ベルヌーイ吸引口が複数配置され、
前記円環状領域に配置された複数のベルヌーイ吸引口が、前記円環状領域の周方向に沿って配列される、基板保持方法。 - 請求項19に記載の基板保持方法であって、
前記真空吸引口を複数個備え、
前記円環状領域がその周方向に沿って分割されることにより規定される複数の弧状領域および前記円形領域のそれぞれに、前記真空吸引口と前記ベルヌーイ吸引口とがそれぞれ配置され、
前記複数の弧状領域および前記円形領域のそれぞれを包囲するように立設された土手部と、
前記土手部により包囲された前記保持面内の各領域に立設された複数の突起部と、
を備え、
前記土手部の頂部と前記複数の突起部の頂部とが面一に形成される、基板保持方法。 - 請求項22に記載の基板保持方法であって、
前記複数の弧状領域のそれぞれの面積が互いに等しい、基板保持方法。 - 請求項19から23のいずれかに記載の基板保持方法であって、
前記保持面に基板が載置されると前記b)工程を開始し、前記b)工程を開始してから定められた時間が経過しても前記保持面上の吸引圧が所定値より低圧側とならない場合に、前記c)工程を開始する、基板保持方法。 - 請求項24に記載の基板保持方法であって、
前記c)工程を開始した後に前記保持面上の吸引圧が所定値より低圧側となると、前記ベルヌーイ吸引を停止する、基板保持方法。
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