JP4692276B2 - 支持機構及び支持機構を使ったマスクステージ - Google Patents
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Description
特許文献1に記載のものは、マスクステージの周辺部に真空吸着機構を設け、マスクを真空吸着により保持するようにしたものである。
また、特許文献2,3に記載のものは、マスク保持枠、あるいはマスク保持フレームを3点の支持体で支持するようにしたものである。
マスクステージ10は、主に、マスク20を保持するステージベース11と、ステージベース11をXYθ(マスクの平面内の直交する2方向、およびその平面に直交する軸の回りの回転)、場合によってはZ方向(マスクの平面に対して直交する方向)にも移動させるステージ移動機構12とから構成される。
ステージベース11には、マスク20を介してワーク(図示せず)に照射される光(露光光・紫外線)が通過する開口11aが設けられている。
また、上記開口11aの周辺部には、マスク20を保持するための真空吸着溝11bが形成され、マスク20の周辺部を吸着することにより、マスク20をステージベース11に保持固定する。
マスク20は、全周にわたってステージベース11に吸着保持されるので、ステージベース11の平面度は精度よく加工する必要がある。
ステージベース11の平面度が悪いと、ワークに転写されるパターンにゆがみが出たり、光が照射される位置がずれたりするなど、露光精度・光照***度が悪くなる。
ワークが大型化するにつれて、光(露光光・紫外線)を照射する領域も広くなるためマスクも大型化する。マスクが大型化するにつれて、マスクを保持するマスクステージのステージベースも大型化する。
図6に示したような開口を有する大きなステージベース11は、平面度良く加工することが難しい。開口を有する部材を平面加工することはもともと難しいし、平面加工してから開口を設けようとすると、開口を設ける加工時にそりやゆがみが発生する。
その対策として、ステージベースによりマスクの全周を吸着保持する方法に変えて、前記特許文献2,3に示されるようにステージベースの上に支持体を立て、マスクを3点で支持することが考えられる。
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、マスク等の平面板を複数の支持体により支持するに際し、自重によるたわみを補償し、平面板を、平面を保った状態で支持できるようにすることである。
(1)平面板を複数の支持体により支持する支持機構において、ベース上に高さが不変の固定式の支持体と、高さが可変の変位式の支持体とを合計4個以上設ける。
上記固定式の支持体は、上記ベース上に取り付けられた台座の上に回転軸受けを介して取り付けられ、上記平面板を裏面から保持する真空吸着部を有し、上記変位式の支持体は、シャフトを上下動させるエアシリンダと、上記シャフトに連結された板状体と、該板状体を介して上記シャフトの位置を一定の位置に保持する保持手段と、上記シャフトの先端に回転軸受けを介して取り付けられ、上記平面板を裏面から保持する真空吸着部とを有する。
(2)上記(1)において、固定式の支持体を3個以下とする。
(3)上記(1)において、支持体の全てを変位式の支持体とする。
(4)上記(1)(2)(3)において、平面板を、パターンを形成したマスクとする。
(1)高さが不変の固定式の支持体と、高さが可変の変位式の支持体とを合計4個以上設け、この支持体により平面板を支持するようにしたので、大型の平面板を、自重によるたわみを補償しながら表面を平面を保った状態で支持することができる。また、平面板を支持するため大型の平面ステージを使用する必要が無い。
(2)支持体の全てを変位式の支持体とし、変位式支持体を固定式支持体として使用すれば、変位式支持体と固定式支持体という2つの部材を準備する必要がない。
(3)本発明を露光装置のマスクの支持に使用することで、マスクを支持するための大型の平面ステージを使用することなく、大型のマスクを、少ないたわみ量で支持することができる。このため、露光精度・光照***度の悪化を防ぐことができる。
ステージベース11上に、高さが固定の3個の固定式の支持体1と、高さが可変の3個の変位式の支持体2が設けられる。なお、変位式の支持体2の個数は、3個に限るものではなく、マスクの自重たわみに応じて適宜設ける。
図2に固定式の支持体1の構造を示す。
台座1aの上に回転軸受け1bを介して、表面に真空吸着溝1dが形成された真空吸着部1cが取り付けられている。真空吸着部1cには真空配管1eが接続されている。台座1aはステージベースに取り付けられ、真空吸着部1cは、ステージベース11に対して高さ方向が固定されている。
ステージベース11上にエアシリンダ2aが設けられる。エアシリンダ2aは、供給するエアの圧力を変化させることにより、シャフト2bが任意の推力で上下する。
エアシリンダ2aのシャフト2bは中間台2cに接続されている。エアシリンダ2aと中間台2cの間にはばね2gが設けられている。
中間台2cの両側には、固定ディスク2d(例えば板ばね)が下方向に伸びて取り付けられ、固定ディスク2dの両側にはエアロック機構2fのパッド2eが設けられている。 エアロック機構2fにエアが供給されると、パッド2eは図中矢印方向に移動し、固定ディスク2dが挟み込まれ固定され、真空吸着部2iは上下動できなくなる。
中間台2cの上部には回転軸受け2hを介し、真空吸着部2iが設けられている。真空吸着部2iの構造は、固定式の支持体1のものと同様であり、表面に真空吸着溝2jが形成され真空配管2kが接続されている。
図4において、固定式の支持体1は三角形で図示され、変位式の支持体2はT字形で図示されている。また、図4では説明の便宜上、固定式の支持体1、変位式の支持体2が直線状に配置されているように示されているが、固定式の支持体1、変位式の支持体2は、図1に示したように、それぞれ三角形の頂点位置に配置されている。
図4(a)に示すように、マスク20は、ステージベース11上に設けられた3ケ所の固定式の支持体1の真空吸着部1c上に載せられ、保持固定される。このとき変位式支持体2の真空吸着部2iは下げられており、マスク20とは接触しない。
マスク20の固定式の支持体1に支持されていない部分には自重によるたわみが生じている。
変位式支持体2のエアシリンダ2aにエアを供給し、図4(b)に示すように真空吸着部2iを上昇させる。真空吸着部2iはマスク20の裏面に接し、マスク20を吸着保持する。この状態で変位式支持体2に、マスク20に発生している自重によるたわみをキャンセルするだけの推力を加え、マスク20を押し上げる。
例えば6kgのマスクを、3ケ所の固定式支持体と3ケ所の変位式支持体の、合せて6ケ所で支持する場合、理想的には、6kg÷6=1kgの1kgが「自重によるたわみをキャンセルするだけの推力」となる。
実際に「自重によるたわみをキャンセルするだけの推力」を求める方法としてはシミュレーションにより、各支持部材10にかかる重力を計算する方法が考えられる。すなわち、あらかじめ平面板1の大きさと重さおよび支持部材10の位置に基づいて、各支持部材10にかかる重力をコンピュータなどを用いて計算する。
このようにして、コンピュータのシミュレーションにより、あらかじめマスクの大きさと重さおよび支持体の位置に基づいて、各支持体にかかる重力を計算する。ここで、上記計算に際しては、ワークのたわみ量が最も小さくなる支持点を探索し、その支持点にかかる重力を求める。なお、マスクの場合は、マスクステージの中央部に開口が設けられ、支持できる場所はマスクの周辺部なので、この点を考慮して支持点を求める。
変位式支持体2のエアシリンダ2aには、その変位式支持体2を設けた位置にかかる重力に相当する推力(保持力)が得られるように、エアを供給する。
エアシリンダ2aは、供給するエア圧力に対して推力(保持力)は一義的に決まるので、対象となる変位式支持体2にかかる重力が2.47kgであれば、シリンダに2.47kgの推力(保持力)が得られる圧力をかけ、重力が2.16kgであれば、2.16kgの推力(保持力)が得られる圧力をかける。
変位式支持体2に、上記計算により求めた所定の推力をかけることにより、固定式支持体1にも計算値通りの重力がかかる。
上記のようにマスク20に自重によるたわみをキャンセルする推力がかかった状態で、変位式支持体2のエアロック機構2fを動作させて固定ディスク2dをパッド2eで挟み、変位式支持体2の高さ方向の位置を固定する。固定式支持部材1と変位式支持部材2には、マスク20の重さが均等にかかった状態になる。これにより、図4(b)に示したように、マスク20は上記固定式支持部材1、変位式支持部材2上で平面状に支持される。 以上でマスクのマスクステージへの取り付けは終了する。
なお、固定式支持体として図2の構造を例示したが、図3に示した変位式支持体2を固定式支持体として使用することができる。
固定式支持体1は高さ方向が固定され、3点で平面を出すものであるが、図3に示した変位式支持体2も、エアロック機構2fにより高さ方向を固定しておけば、固定式支持体1と同じ働きをすることができる。
変位式支持体2を固定式支持体1として使用すれば、変位式支持体2と固定式支持体1という2つの部材を準備する必要がない。
まず、マスクステージ10にマスク20を置く。マスク20は、エアシリンダ2aが下がった状態の変位式支持体2の真空吸着部2i上に載せられ、保持固定される。
次に、各変位式支持体2のエアシリンダ2aに、上記の実施例で示した、シミュレーションにより求めたマスク20の自重たわみをキャンセルする推力が得られる圧力で、エアを供給する。マスク20は各支持体2の重力バランスが取れた状態で上昇する。
この状態で、エアロック機構2fを動作させて固定ディスク2dをパッド2eで挟み、変位式支持体2の高さ方向の位置を固定する。各変位式支持体2には、マスク20の重さが均等にかかっている。
例えば、露光装置に取り付けられるマスクは、その平面が、露光光の光軸に対して直交するように設けなければならない。その場合は、マスクステージ10のステージベース11にあおり機構を設けて、光軸に対する角度を調整する。
なお、上記実施例では、本実施例の支持機構を、マスク20を支持するマスクステージ10に用いる場合を例にして説明したが、本実施例で示した支持機構を、例えば露光装置において露光光の光路を折り返す反射ミラーを支持する機構としても用いることができる。
1a 台座
1b 回転軸受け
1c 真空吸着部
1d 真空吸着溝
1e 真空配管
2 変位式の支持体
2a エアシリンダ
2b シャフト
2c 中間台
2d 固定ディスク
2e パッド
2f エアロック機構
2g ばね
2h 回転軸受け
2i 真空吸着部
2j 真空吸着溝
2k 真空配管
10 マスクステージ
11 ステージベース
20 マスク
Claims (4)
- 平面板を複数の支持体により支持する支持機構であって、
支持体を設けたベースを有し、該支持体は、
上記ベース上に取り付けられた台座の上に回転軸受けを介して取り付けられ、上記平面板を裏面から保持する真空吸着部を有する高さが不変の固定式の支持体と、
シャフトを上下動させるエアシリンダと、上記シャフトに連結された板状体と、該板状体を介して上記シャフトの位置を一定の位置に保持する保持手段と、上記シャフトの先端に回転軸受けを介して取り付けられ、上記平面板を裏面から保持する真空吸着部とから構成される高さが可変の変位式の支持体とからなり、
上記固定式の支持体と変位式の支持体の合計は4個以上である
ことを特徴とする支持機構。 - 上記支持体のうち、固定式の支持体は3個以下である
ことを特徴とする請求項1の支持機構。 - 上記支持体は、全てが変位式の支持体である
ことを特徴とする請求項1の支持機構。 - 上記平面板が、パターンを形成したマスクである
ことを特徴とする請求項1,2または請求項3の支持機構を使ったマスクステージ。
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