JP5831773B2

JP5831773B2 - 搬送装置、物体処理装置、搬送方法及び物体処理方法

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Publication number: JP5831773B2
Application number: JP2014220952A
Authority: JP
Inventors: 教宏三池
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2014-10-30
Filing date: 2014-10-30
Publication date: 2015-12-09
Anticipated expiration: 2028-05-09
Also published as: JP2015053507A

Description

本発明は、搬送装置、物体処理装置、搬送方法及び物体処理方法に関するものである。

従来、半導体素子又は液晶表示素子等を製造する際に、マスク（レチクル、フォトマス
ク等）のパターンを投影光学系を介してレジストが塗布されたプレート（ガラスプレート
又は半導体ウエハ等）上に投影露光する露光装置が使用されている。ここで露光装置とし
ては、ステップ・アンド・リピート方式でプレート上の各ショット領域にそれぞれレチク
ルのパターンを一括露光する露光装置と、ステップ・アンド・スキャン方式でマスク及び
プレートを投影光学系に対して同期して走査させつつマスクのパターンをプレート上に露
光する露光装置が存在する。

このような露光装置においては、投影光学系に対してプレートを載置する基板ステージ
を移動させることにより、プレートの各領域に対してマスクのパターンの転写を行ってい
る（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−２０３１１３号公報

ところで上述の露光装置においては、感光基板を基板ホルダに固定して基板ステージに
載置しているため、感光基板の大型化に伴い、基板ホルダ及び基板ステージも大型化し、
その重量も増大する。この場合、基板ステージの駆動において大きな慣性力が作用するこ
とになり、感光基板を高速かつ高精度に移動させることが困難となる。また、感光基板が
基板ホルダに固定されるため、基板ホルダの全面にわたって露光時に必要な所定の平面度
が要求され、その製造が困難となる。

本発明の目的は、感光基板の移動を高速かつ高精度に制御することである。

本発明の搬送装置は、物体を保持する保持部と、前記物体の所定領域を対向して支持する第１支持面を有する第１支持部と前記第１支持面により前記所定領域が支持された際に前記保持部を浮上させて支持する第２支持部とを含む支持部と、浮上して支持された前記保持部を前記支持部に対して相対移動させる駆動部と、を備える。

また、本発明の物体処理装置は、本発明の搬送装置と、前記所定領域に対して所定の処理を行う処理装置と、を備える。

また、本発明の搬送方法は、保持部により物体を保持することと、支持部の第１支持部の第１支持面により前記物体の所定領域を対向して支持し、前記支持部の第２支持部により前記第１支持面に前記所定領域が支持された際に前記保持部を浮上させて支持することと、駆動部により浮上して支持された前記保持部を前記支持部に対して相対移動させることと、を含む。

また、本発明の物体処理方法は、本発明の搬送方法と、処理装置によって前記所定領域に対して所定の処理を行うこと、を含む。

本発明によれば、感光基板が大型化される場合にも、感光基板の移動を高速かつ高精度に制御することができ、感光基板に対する露光処理を精密に、かつ高スループットで行うことができる。

本発明の第１の実施形態に係る露光装置の全体構成を示す図である。本発明の第１の実施形態に係る基板ステージの構成を示す図である。本発明の第１の実施形態に係る保持部の構成を示す図である。本発明の第１の実施形態に係る基板ステージの構成を示す図である。本発明の第１の実施形態に係る基板ステージ上におけるプレートの移動の状態を示す図である。本発明の第１の実施形態に係る浮上機構によるプレートの浮上の状態を示す図である。本発明の実施形態に係る基板ステージに設けられた支持部の他の構成を示す図である。本発明の実施形態に係る基板ステージに設けられた支持部の他の構成を示す図である。本発明の実施形態に係る保持部の他の構成を示す図である。本発明の第２の実施形態に係る露光装置で用いる基板トレイ及び移動機構を示す図である。本発明の第２の実施形態に係る露光装置で用いる基板トレイ及び移動機構を示す図である。本発明に係るデバイス製造方法の製造工程を示すフローチャートである。本発明に係るデバイス製造方法の製造工程を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る露光装置、露光方法及びデバイス製造
方法について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態にかかる露光装置の全体構成を
示す図である。本実施形態においては、投影光学系ＰＬに対して、マスクステージＭＳに
より支持されたマスクＭと基板ステージＳＴに載置されたプレートＰとが静止した状態で
、マスクＭに設けられたパターンをプレートＰに転写してプレートＰをステップ移動させ
る露光処理を順次行うステップ・アンド・リピート方式の露光装置を例に挙げて説明する
。なお、以下の説明においては、図１中に示すようにＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸ
ＹＺ直交座標系を参照しつつ各部の位置関係について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ
軸及びＹ軸がプレートＰに対して平行となるよう設定され、Ｚ軸がプレートＰに対して直
交する方向に設定されている。図中のＸＹＺ直交座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に
平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。

図１に示す露光装置は、マスクＭのパターンを介してプレートＰに露光光を照射する照
明装置ＩＬを備えている。照明装置ＩＬは光源及び照明光学系等から構成されており、照
明装置ＩＬから射出した露光光はマスクＭ上の照明領域内を均一に照明する。マスクＭを
通過した露光光は投影光学系ＰＬに入射し、投影光学系ＰＬはマスクＭに設けられたパタ
ーンの投影像をプレートＰ上に形成する。

露光装置には、プレートＰが載置される基板ステージＳＴが設けられている。図２に示
すように、基板ステージＳＴの上面の略中央部には、プレートＰを支持する支持部（支持
面）１０が形成されており、支持部１０は露光処理に必要な所定の平面度を有している。

また、露光装置には、支持部１０に対してプレートＰをＸＹ平面内で移動させる移動機
構２０が設けられている。移動機構２０は、駆動部２２、棒状部材２２ａ及び保持部２２
ｂを備えて構成されており、プレートＰは、＋Ｘ側の縁部が基板ステージＳＴの＋Ｘ側に
位置する駆動部２２から延びる２本の棒状部材２２ａの先端部に設けられた保持部２２ｂ
により保持されると共に、−Ｘ側の縁部が基板ステージＳＴの−Ｘ側に位置する駆動部２
２から延びる１本の棒状部材２２ａの先端部に設けられた保持部２２ｂにより保持されて
いる。ここで保持部２２ｂは、図３に示すように、プレートＰの上面を吸着して保持する
構成を有する。移動機構２０は、駆動部２２をＹ方向に移動させることにより、基板ステ
ージＳＴ上において支持部１０に対してプレートＰをＹ方向に移動させ、駆動部２２によ
って棒状部材２２ａの長さを調整することにより、プレートＰをＸ方向に移動させる。

また、基板ステージＳＴは、図２及び図４に示すように、プレートＰを支持部１０から
浮上させる浮上機構２４、プレートＰを基板ステージＳＴに吸着させる吸着機構２６を備
えている。即ち、基板ステージＳＴの上面の支持部１０を除く位置には、複数の給気・吸
気口２５がＸ軸方向及びＹ軸方向に所定間隔で設けられており、浮上機構２４により給気
・吸気口２５からプレートＰと基板ステージＳＴの上面との間に、気体を供給することに
よりプレートＰを支持部１０から浮上させ、吸着機構２６により給気・吸気口２５からプ
レートＰと基板ステージＳＴの上面との間の気体を吸引することによりプレートＰを支持
部１０に吸着させる。

図５は、基板ステージＳＴ上におけるプレートＰの移動を説明するための図である。移
動機構２０は、駆動部２２を駆動して、プレートＰ上の図示しない各ショット領域を基板
ステージＳＴ上の支持部１０上に移動させる。例えば、プレートＰの＋Ｘ側かつ＋Ｙ側に
位置するショット領域を支持部１０による被支持領域３０（図４参照）とする場合には、
移動機構２０は、駆動部２２によりプレートＰを符号Ｐ１で示す位置に移動させて、その
ショット領域を支持部１０上に位置させる。また、プレートＰの−Ｘ側かつ−Ｙ側に位置
するショット領域を支持部１０による被支持領域３０とする場合には、移動機構２０は、
駆動部２２によりプレートＰを符号Ｐ２で示す位置に移動させて、そのショット領域を支
持部１０上に位置させる。

本実施形態にかかる露光装置においては、照明装置ＩＬからの露光光の照射領域とプレ
ートＰとを相対変位させ、プレートＰの各ショット領域を被支持領域３０として支持部１
０上に順次位置させることで、その各ショット領域に対してマスクＭのパターンの転写を
行う。即ち、図６に示すように浮上機構２４により給気・吸気口２５からプレートＰと基
板ステージＳＴの上面との間に、気体を供給することによりプレートＰを基板ステージＳ
Ｔから浮上させつつプレートＰを支持部１０に対して移動させる。その際、プレートＰは
支持部１０に対して僅かに浮上し、または接した状態で移動する。そして、基板ステージ
ＳＴの支持部１０上の被支持領域３０にプレートＰの次のショット領域が位置した場合に
は、吸着機構２６により給気・吸気口２５からプレートＰと基板ステージＳＴの上面との
間の気体を吸引することによりプレートＰを支持部１０に吸着させ、支持部１０により支
持されたプレートＰのショット領域（被支持領域３０）内に照明装置ＩＬから射出させた
露光光を照射し露光を行う。ここで、照明装置ＩＬは、プレートＰのうち支持部１０に支
持された被支持領域３０内のみに露光光を照射する。

本実施形態にかかる露光装置においては、上述したように移動機構２０を用いて基板ス
テージＳＴ上におけるプレートＰの移動を行うため、従来技術に係る基板ホルダや基板ス
テージのようにプレートＰの大きさに伴って大型化かつ重量化される部材をプレートＰと
ともに移動させる必要がなく、プレートＰの移動を高速かつ高精度に制御することができ
、プレートＰに対する露光処理を精密に、かつ高スループットで行うことができる。

また、本実施形態にかかる露光装置では、基板ステージＳＴ上の所定の支持部１０のみ
において露光処理に必要な所定の平面度を確保すればよいため、従来の露光装置における
基板ホルダが全面にわたってその所定の平面度を必要としていたのに比して、平面度を確
保するための加工処理（製造工程）が容易となる。

なお、上述の実施形態においては、基板ステージＳＴに設けられた支持部１０は、基板
ステージＳＴの上面の他の領域と同じ高さに形成されていたが、図７に示すように、支持
部４０を基板ステージＳＴの上面に設けられた凸部４１上に形成してもよい。この場合に
おいては、支持部４０において露光処理に必要な所定の平面度を確保するための加工処理
が支持部１０に比べて一層容易となる。また、支持部４０を凸部４１上に形成した場合に
は、保持部２２ｂに替えて、図８に示すように、プレートＰの端部を把持する保持部４２
を用いることができる。保持部４２では、プレートＰを把持することで、保持部２２ｂに
比してより確実にプレートＰを保持することができる。

このような支持部４０を備える基板ステージＳＴ上において、プレートＰを移動させ、
プレートＰの各ショット領域に対して露光を行う場合には、図７に示すように浮上機構２
４により給気・吸気口２５からプレートＰと基板ステージＳＴの上面との間に気体を供給
することによりプレートＰを基板ステージＳＴから浮上させつつプレートＰを移動させる
。その際、プレートＰは支持部４０に対して僅かに浮上し、または接した状態で移動する
。そして、基板ステージＳＴの支持部４０上の被支持領域３０にプレートＰの次のショッ
ト領域が位置した場合には、吸着機構２６により給気・吸気口２５からプレートＰと基板
ステージＳＴの上面との間の気体を吸引することによりプレートＰを支持部４０に吸着さ
せ露光を行う。

また、図９に示すように、凸部４１上の支持部４０の周囲に、複数の吸気口４４を設け
、吸気口４４から気体を吸引することによりプレートＰを支持部４０に吸着させるように
してもよい。この場合には、支持部４０に対してプレートＰの各ショット領域を一層確実
に吸着させることができる。

次に、図面を参照して、第２の実施形態に係る露光装置について説明する。なお、第２
の実施形態に係る露光装置は、基板ステージＳＴ上におけるプレートＰの保持方法が異な
る点を除き第１の実施形態に係る露光装置と同一の構成である。従って、第２の実施形態
に係る露光装置の説明においては、第１の実施形態に係る露光装置と異なる部分について
のみ説明を行う。また、以下の説明において第１の実施形態と同一構成には、同一の符号
を付して説明を行なう。

本実施形態に係る露光装置においては、図１０及び図１１に示すようにプレートＰの周
縁部を基板トレイＰＴにより保持し、基板ステージＳＴの＋Ｘ側に位置する駆動部２２か
ら延びる２本の棒状部材２２ａの先端部に設けられた保持部５０と、基板ステージＳＴの
−Ｘ側に位置する駆動部２２から延びる１本の棒状部材２２ａの先端部に設けられた保持
部５０とにより基板トレイＰＴを保持し、駆動部２２を駆動して、基板ステージＳＴ上の
支持部４０に対してプレートＰの移動を行う。この場合には、図３に示す保持部２２ｂと
同様の吸着機構により、基板トレイＰＴの上面を吸着して保持することができる。

また、プレートＰを基板トレイＰＴにより保持する場合には、基板ステージＳＴ上にお
いてプレートＰを浮上させるための浮上機構を基板ステージＳＴに設けてもよいし、基板
トレイＰＴに設けてもよい。即ち、給気・吸気口２５を基板ステージＳＴの上面に設け、
この給気・吸気口２５から気体を供給することにより、基板ステージＳＴ上において基板
トレイＰＴを浮上させてもよいし、給気・吸気口２５を基板トレイＰＴの下面に設け、こ
の給気・吸気口２５から気体を供給することにより基板トレイＰＴを基板ステージＳＴ上
において浮上させてもよい。更に、基板ステージＳＴの上面及び基板トレイＰＴの下面の
両方に給気・吸気口２５を設けてもよい。

なお、上述した第１及び第２の実施形態においては、ステップ・アンド・リピート方式
の露光装置を例に挙げて説明したが、マスクＭを保持するマスクステージＭＳとプレート
Ｐとを同期移動させつつマスクＭに設けられたパターンの投影像をプレートＰ上に転写す
るステップ・アンド・スキャン方式の露光装置に本発明を適用することもできる。

また、上述した第１及び第２の実施形態では、１つの投影光学系を備えた露光装置を例
に挙げて説明したが、複数の投影レンズを備えるマルチレンズ式の露光装置に本発明を適
用することも可能である。この場合には、各投影レンズに対応する基板ステージＳＴ上の
領域、すなわち照明装置ＩＬが各投影レンズを介して露光光を照射する領域のそれぞれに
、上述の実施形態に係る支持部１０または支持部４０を形成し、プレートＰの各ショット
領域の少なくとも一部を順次支持部１０または支持部４０上に位置させて露光を行う。

また、上述した第１及び第２の実施形態においては、支持部１０または支持部４０は、
露光処理に必要な所定の平面度を有する面状の支持部として形成されているが、面状の支
持部に限定されず、例えば複数のピン状部材を形成し、この複数のピン状部材の先端部（
支持点）の高さを露光処理に必要な所定の平面度に対応する高さ範囲内に設けることによ
り、支持部１０または支持部４０に代わる支持部とすることができる。この場合、各ピン
状部材の先端部によりプレートＰが支持される。

また、上述した第１及び第２の実施形態では、投影光学系を備えた露光装置を例に挙げ
て説明したが、マスクＭのパターンを投影光学系を介すことなくプレートＰ上に露光する
プロキシミティ露光装置に本発明を適用することもできる。

次に、本発明に係る露光装置を用いたデバイス製造方法について説明する。図１２は、
半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。この図に示すように、半導体デ
バイスの製造工程では、半導体デバイスの基板となるウエハに金属膜を蒸着し（ステップ
Ｓ４０）、この蒸着した金属膜上に感光性材料であるフォトレジストを塗布する（ステッ
プＳ４２）。つづいて、本発明に係る露光装置を用いて、マスクに形成されたパターンを
ウエハ上の各ショット領域に転写し（ステップＳ４４：露光工程）、この転写が終了した
ウエハの現像、つまりパターンが転写されたフォトレジストの現像を行う（ステップＳ４
６：現像工程）。その後、ステップＳ４６によってウエハ表面に形成されたレジストパタ
ーンを加工用のマスクとし、ウエハ表面に対してエッチング等の加工を行う（ステップＳ
４８：加工工程）。

ここで、レジストパターンとは、本発明にかかる露光装置によって転写されたパターン
に対応する形状の凹凸が形成されたフォトレジスト層（転写パターン層）であって、その
凹部がフォトレジスト層を貫通しているものである。ステップＳ４８では、このレジスト
パターンを介してウエハ表面の加工を行う。ステップＳ４８で行われる加工には、例えば
ウエハ表面のエッチングまたは金属膜等の成膜の少なくとも一方が含まれる。なお、ステ
ップＳ４４では、本発明にかかる露光装置は、フォトレジストが塗布されたウエハを感光
基板としてパターンの転写を行う。

図１３は、液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。こ
の図に示すように、液晶デバイスの製造工程では、パターン形成工程（ステップＳ５０）
、カラーフィルタ形成工程（ステップＳ５２）、セル組立工程（ステップＳ５４）および
モジュール組立工程（ステップＳ５６）を順次行う。

ステップＳ５０のパターン形成工程では、プレート（感光基板）Ｐとしてフォトレジスト
が塗布されたガラス基板上に、本発明にかかる露光装置を用いて回路パターンおよび電極
パターン等の所定のパターンを形成する。このパターン形成工程には、本発明にかかる露
光装置を用いてフォトレジスト層に、マスクに設けられたパターンの投影像を転写する露
光工程と、パターンの投影像が転写されたプレートの現像、つまりガラス基板上のフォト
レジスト層（転写パターン層）の現像を行い、パターンに対応する形状のフォトレジスト
層を形成する現像工程と、この現像されたフォトレジスト層を介してガラス基板を加工す
る加工工程とが含まれている。

ステップＳ５２のカラーフィルタ形成工程では、Ｒ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（
Ｂｌｕｅ）に対応する３つのドットの組をマトリクス状に多数配列するか、またはＲ、Ｇ
、Ｂの３本のストライプのフィルタの組を水平走査方向に複数配列したカラーフィルタを
形成する。ステップＳ５４のセル組立工程では、ステップＳ５０によって所定パターンが
形成されたガラス基板と、ステップＳ５２によって形成されたカラーフィルタとを用いて
液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。具体的には、例えばガラス基板とカラーフィルタ
との間に液晶を注入することで液晶パネルを形成する。ステップＳ５６のモジュール組立
工程では、ステップＳ５４によって組み立てられた液晶パネルに対し、この液晶パネルの
表示動作を行わせる電気回路およびバックライト等の各種部品を取り付ける。

また、本発明は、半導体デバイスまたは液晶デバイス製造用の露光装置への適用に限定
されることなく、例えば、プラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、
撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種
デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイス
のマスクパターンが形成されたマスク（フォトマスク、レチクル等）をフォトリソグラフ
ィ工程を用いて製造する際の、露光工程（露光装置）にも適用することができる。

ＩＬ…照明装置、ＰＬ…投影光学系、Ｍ…マスク、Ｐ…プレート、ＭＳ…マスクステー
ジ、ＳＴ…基板ステージ、ＰＴ…基板トレイ、２０…移動機構、２２…駆動部、２４…浮
上機構、２５…給気・吸気口、２６…吸着機構。

Claims

物体を保持する保持部と、
前記物体の所定領域を対向して支持する第１支持面を有する第１支持部と前記第１支持面により前記所定領域が支持された際に前記保持部を浮上させて支持する第２支持部とを含む支持部と、
浮上して支持された前記保持部を前記支持部に対して相対移動させる駆動部と、
を備える搬送装置。
前記保持部は、前記第１支持部の前記第１支持面以下の上下方向に関する位置で前記基板を保持する保持面を有する請求項１に記載の搬送装置。
前記駆動部は、前記保持部を前記第２支持部に対して相対移動させる請求項１又は２に記載の搬送装置。
前記駆動部は、前記保持部を移動させることにより前記物体を前記第１支持部と前記第２支持部とのいずれか一方から他方へ移動させる請求項１〜３のいずれか一項に記載の搬送装置。
前記第２支持部は、前記物体の前記所定領域外の被支持領域に対向して支持する第２支持面を有し、
前記第１支持面と前記所定領域との間の距離は、前記第２支持面と前記被支持領域との間の距離と異なる請求項１〜４のいずれか一項に記載の搬送装置。
前記第１支持面と前記所定領域との間の距離は、前記第２支持面と前記被支持領域との間の距離よりも短い請求項５に記載の搬送装置。
前記保持部は、前記物体の端部を保持する請求項１〜６のいずれか一項に記載の搬送装置。
前記支持部は、前記物体と前記支持部の上面との間に気体を供給する給気口を有する請求項１〜７のいずれか一項に記載の搬送装置。
前記支持部は、前記物体と前記支持部の上面との間の気体を吸引する吸気口を有する請求項１〜８に記載の搬送装置。
請求項１〜９のいずれか一項に記載の搬送装置と、
前記所定領域に対して所定の処理を行う処理装置と、を備える物体処理装置。
前記支持部の上面は、前記物体より大きい請求項１０に記載の物体処理装置。
前記物体は、ディスプレイ装置の表示パネルに用いられる基板である請求項１０又は１１に記載の物体処理装置。
前記処理装置は、前記所定領域に対して所定パターンを前記物体上に露光する請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の物体処理装置。
保持部により物体を保持することと、
支持部の第１支持部の第１支持面により前記物体の所定領域を対向して支持し、前記支持部の第２支持部により前記第１支持面に前記所定領域が支持された際に前記保持部を浮上させて支持することと、
駆動部により、浮上して支持された前記保持部を前記支持部に対して相対移動させることと、
を含む搬送方法。
前記保持部は、前記第１支持部の前記第１支持面以下の上下方向に関する位置で前記基板を保持する保持面を有する請求項１４に記載の搬送方法。
前記駆動部は、前記保持部を前記第２支持部に対して相対移動させる請求項１４又は１５に記載の搬送方法。
前記駆動部は、前記保持部を移動させることにより前記物体を前記第１支持部と前記第２支持部とのいずれか一方から他方へ移動させる請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の搬送方法。
前記第２支持部は、前記物体の前記所定領域外の被支持領域に対向して支持する第２支持面を有し、
前記第１支持面と前記所定領域との間の距離は、前記第２支持面と前記被支持領域との間の距離と異なる請求項１４〜１７のいずれか一項に記載の搬送方法。
前記第１支持面と前記所定領域との間の距離は、前記第２支持面と前記被支持領域との間の距離よりも短い請求項１８に記載の搬送方法。
前記保持部は、前記物体の端部を保持する請求項１４〜１９のいずれか一項に記載の搬送方法。
前記支持部は、前記物体と前記支持部の上面との間に気体を供給する給気口を有する請求項１４〜２０のいずれか一項に記載の搬送方法。
前記支持部は、前記物体と前記支持部の上面との間の気体を吸引する吸気口を有する請求項１４〜２１に記載の搬送方法。
請求項１４〜２２のいずれか一項に記載の搬送方法と、
処理装置によって前記所定領域に対して所定の処理を行うこと、
を含む物体処理方法。
前記支持部の上面は、前記物体より大きい請求項２３に記載の物体処理方法。
前記物体は、ディスプレイ装置の表示パネルに用いられる基板である請求項２３又は２４に記載の物体処理方法。
前記処理装置は、前記所定領域に対して所定パターンを前記物体上に露光する請求項２３〜２５のいずれか一項に記載の物体処理方法。