JP7500035B2 - 多機能フォトリソグラフィ装置 - Google Patents
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Description
Claims (13)
- 基板(32)を配置し、前記基板(32)とマスク板(31)との間のギャップを制御するように、気流を制御することで前記基板(32)を真空基板キャリア(12)上に吸着させ、かつ前記基板(32)とマスク板(31)とに真空環境を提供するための真空基板キャリア(12)と、
前記真空基板キャリア(12)の上方に設けられ、前記マスク板(31)を固定するためのマスクホルダ(4)と、
前記真空基板キャリア(12)の下方に設けられ、前記基板(32)と前記マスク板(31)との間の距離が所定条件を満たすように、前記真空基板キャリア(12)の位置を調節するための基板キャリア移動システムと、
前記マスク板(31)の上方に設けられ、フォトリソグラフィ用の紫外光を発生するための紫外光源システム(6)と、
前記紫外光を前記マスク板(31)に位置合わせするための三軸アライメント光路システム(5)と、を含み、
前記基板キャリア移動システムは、
前記真空基板キャリア(12)のX軸方向及びY軸方向における変位を調節するためのXY方向マクロ移動システム(2)と、
前記XY方向マクロ移動システム(2)上に設けられ、前記真空基板キャリア(12)のZ軸方向における変位の粗調整及び微調整を実現するためのZ方向マクロ・マイクロ三点レベリングシステム(3)と、を含み、
前記XY方向マクロ移動システム(2)は、
移動底板(20)と、
前記移動底板(20)上に設けられ、方向がY軸方向である第1直線ガイドレール(21-1)と、
前記第1直線ガイドレール(21-1)上に設けられるY方向移動板(22)と、
前記Y方向移動板(22)上に設けられ、方向がX軸方向であり、前記Y軸方向と垂直する第2直線ガイドレール(21-2)と、
前記第2直線ガイドレール(21-2)上に設けられるX方向移動板(23)と、
前記移動底板(20)上に設けられ、前記Y方向移動板(22)を前記第1直線ガイドレール(21-1)に沿って移動させるための第1直線アクチュエータ(15-1)と、
前記Y方向移動板(22)上に設けられ、前記X方向移動板(23)を前記第2直線ガイドレール(21-2)に沿って移動させるための第2直線アクチュエータ(15-2)と、を含み、
前記Z方向マクロ・マイクロ三点レベリングシステム(3)は、前記X方向移動板(23)上に設けられ、粗変位閉ループシステム(8)と角変位機構(9)を含み、
粗変位閉ループシステム(8)が角変位機構(9)に作用して、前記真空基板キャリア(12)をZ軸方向に沿って変位させ、
粗変位閉ループシステム(8)は、Z方向粗変位回転モータ(14)と、直線ガイドレールずれ止め機構(13)と、三点インクリメンタル格子定規(16)とを含み、
前記Z方向粗変位回転モータ(14)は、前記真空基板キャリア(12)の前記X軸方向及び前記Y軸方向と垂直するZ軸方向に沿う変位を調節することに用いられ、粗変位閉ループシステム(8)は角変位機構(9)が実際に発生したZ方向変位に応じて、前記Z方向粗変位回転モータ(14)の動作をフィードバック制御し、
前記直線ガイドレールずれ止め機構(13)は、前記Z方向粗変位回転モータ(14)がZ方向変位のみを出力することを確保することに用いられ、
前記三点インクリメンタル格子定規(16)は、前記Z方向粗変位回転モータ(14)が実際に発生したZ方向変位を読み取ることに用いられる、
ことを特徴とする多機能フォトリソグラフィ装置。 - 前記Z方向マクロ・マイクロ三点レベリングシステム(3)は、
前記角変位機構(9)上に設けられ、前記真空基板キャリア(12)をレベリングし、X軸、Y軸が所在する平面内における前記真空基板キャリア(12)の角度を調節し、前記真空基板キャリア(12)上の基板(32)と前記マスク板(31)との間の距離の微調整を実現するための三点Z方向精密変位機構(11)をさらに含む、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 前記三点Z方向精密変位機構(11)は、
中部にフランジ(18-1)が設けられる機構底板と、
前記機構底板に均一に分散して設けられ、前記真空基板キャリア(12)のZ軸方向における傾角を微調整することで、前記真空基板キャリア(12)をレベリングし、前記真空基板キャリア(12)上の基板(32)と前記マスク板(31)との間の距離の微調整を実現するための複数の圧電セラミックモータユニット(19)と、
前記機構底板の上方に設けられ、前記圧電セラミックモータユニット(19)に接続されるユニバーサルボールサポータ(26)と、
前記機構底板と前記ユニバーサルボールサポータ(26)が設けられる板材とを接続し、板材の復位に用いられる少なくとも1つの引張ばね(30)と、
ユニバーサルボールサポータ(26)の上方に設けられ、前記複数の圧電セラミックモータユニット(19)に接続される弾性リード(27)と、
前記弾性リード(27)上に設けられ、前記弾性リード、前記板材における丸穴を介して前記フランジ(18-1)に接続され、前記フランジの駆動に基づいて、X軸、Y軸が所在する平面内における前記真空基板キャリア(12)の角度を調節するためのフランジアダプタ(28)と、
中心が前記フランジアダプタ(28)に接続され、前記フランジアダプタ(28)を介して前記弾性リード(27)に接続され、前記真空基板キャリア(12)を配置するための基板キャリア支持面(29)と、を含む、
ことを特徴とする請求項2に記載の装置。 - 前記角変位機構(9)は、
前記角変位機構(9)の平面上方に設けられ、前記フランジ(18-1)に接続され、前記フランジ(18-1)を駆動するためのクロスローラ軸受(18-2)と、
前記クロスローラ軸受(18-2)を駆動するための角変位リニアモータ(10)と、を含む、
ことを特徴とする請求項3に記載の装置。 - 圧縮ばね(17)は前記角変位機構(9)の下方に支持され、Z方向粗変位回転モータ(14)のZ方向静的荷重を軽減するために用いられる、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 大理石プラットフォームと前記大理石プラットフォームの4つの隅に分布する防振脚とを含むパッシブ防振システム(1)をさらに含み、
前記基板キャリア移動システムは前記パッシブ防振システム(1)上に配置される、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 前記三軸アライメント光路システム(5)は、
三軸対称変位システムに取り付けられる二重望遠対物レンズと、
前記二重望遠対物レンズをX軸、Y軸、Z軸方向に沿って変位させるための三軸対称変位システムと、
前記基板(32)とマスク板(31)とを撮影し、結像をコンピュータに伝送して、前記コンピュータに前記マスク板(31)と前記基板(32)とが位置あわせしているか否かを判断させるためのCCDカメラと、を含む、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - パッシブ防振システム(1)、XY方向マクロ移動システム(2)、Z方向マクロ・マイクロ三点レベリングシステム(3)、マスクホルダ(4)、三軸アライメント光路システム(5)、紫外光源システム(6)、制御システム(7)、粗変位閉ループシステム(8)、角変位機構(9)、角変位リニアモータ(10)、三点Z方向精密変位機構(11)、真空基板キャリア機構(12)、直線ガイドレールずれ止め機構(13)、Z方向粗変位回転モータ(14)、第1直線アクチュエータ(15-1)、第2直線アクチュエータ(15-2)、三点インクリメンタル格子定規(16)、圧縮ばね(17)、クロスローラ軸受(18)、圧電セラミックモータユニット(19)、移動底板(20)、第1直線ガイドレール(21-1)、第2直線ガイドレール(21-2)、Y方向移動板(22)、X方向移動板(23)、圧電モータ取付アクセサリ(24)、圧電モータ(25)、ユニバーサルボールサポータ(26)、弾性リード(27)、フランジアダプタ(28)、基板キャリア支持面(29)、及び引張ばね(30)を含み、
パッシブ防振システム(1)は、四つの均一に対称に配置された防振脚及び厚さ200mmの大理石プラットフォームを含み、XY方向マクロ移動システム(2)の底層は移動底板(20)であり、移動底板(20)はパッシブ防振システム(1)上に配置され、移動底板(20)の取付面上に第1直線ガイドレール(21-1)が配置されてY方向移動板(22)の担持を実現し、第1直線アクチュエータ(15-1)によってY方向移動板(22)をプッシュしてY方向マクロ変位を実現し、Y方向移動板(22)の取付平面に第2直線ガイドレール(21-2)が取り付けられてX方向移動板(23)を担持し、Y方向移動板(22)上に配置された第2直線アクチュエータ(15-2)はX方向移動板(23)をプッシュしてX方向マクロ変位を実現し、Z方向マクロ・マイクロ三点レベリングシステム(3)は基板キャリアに基板を配置してマスク板マークと位置合わせすることを実現し、粗変位閉ループシステム(8)を含んでXY方向マクロ移動システム(2)上に配置され、三点直線ガイドレールずれ止め機構(13)はZ方向粗変位回転モータ(14)が回転カムでZ方向変位のみを出力することを確保し、三点インクリメンタル格子定規(16)はZ方向実際移動変位を読み取って、Z方向粗変位回転モータ(14)の閉ループ制御を実現し、粗変位閉ループシステム(8)は、直線ガイドレールずれ止め機構(13)、Z方向粗変位回転モータ(14)、三点インクリメンタル格子定規(16)を含み、圧縮ばね(17)は圧縮ばねによって角変位機構(9)を支持して、Z方向粗変位回転モータ(14)のZ方向静的荷重を軽減し、角変位リニアモータ(10)は三点Z方向精密変位機構(11)全体を移動させるようにプッシュして、クロスローラ軸受(18)を回転支持構成として、三点Z方向精密変位機構(11)の全体角変位移動を実現し、角変位機構(9)は、角変位リニアモータ(10)を含み、圧電セラミックモータユニット(19)は圧電モータ取付アクセサリ(24)と圧電モータ(25)との二つの部分からなり、全体が三点Z方向精密変位機構(11)上に取り付けられ、三点圧電モータ(25)はボールヘッドを介してユニバーサルボールサポータ(26)に接続されて取り付けられ、圧電モータ(25)の上下接続板は引張ばね(30)を採用して、圧電モータ(25)の微力受け復路を実現し、弾性リード(27)は三点が圧電モータ(25)に固定し接続され、真空基板キャリア機構(12)は、中心フランジを含み、中心フランジが基板キャリア支持面(29)の下平面に接続されて、真空基板キャリア機構(12)全体の均一なリバウンドを実現し、真空基板キャリア機構(12)は、多気孔方式を採用して基板の吸着及びエアブローを完了し、マスクホルダ(4)は引き出し式固定マスク挟持方式を採用し、マスクホルダ(4)は三点手動ノブを含み、三点手動ノブはマスク板を固定し、三軸アライメント光路システム(5)は三軸対称変位システム、二重望遠対物レンズ、CCDカメラ、及び全体光路システムを含み、全体光路システムは、三軸アライメント光路システム(5)における三軸対称変位システム、二重望遠対物レンズ、CCDカメラ以外の他の光路システムであり、二重望遠対物レンズは三軸対称変位システムに取り付けられてアライメント対物レンズのXYZ方向変位を実現し、CCDカメラによって前記基板(32)とマスク板(31)を撮影し、結像をコンピュータに伝送して、前記コンピュータに前記マスク板(31)と前記基板(32)とが位置あわせしているか否かを判断させ、制御システム(7)は本装置の制御を実現するために用いられ、
圧電モータ取付アクセサリ(24)は圧電モータ(25)を固定し、圧電モータ(25)の先端はユニバーサルボールを採用してユニバーサルボールサポータ(26)に接続され、弾性リード(27)により精密変位部分の弾性収縮を実現し、弾性リード(27)はフランジアダプタ(28)により基板キャリア支持面(29)の中心に接続され、真空基板キャリア機構(12)の安定なZ方向精密変位移動を実現する、
ことを特徴とする多機能フォトリソグラフィ装置。 - パッシブ防振システム(1)、XY方向マクロ移動システム(2)、Z方向マクロ・マイクロ三点レベリングシステム(3)、マスクホルダ(4)、三軸アライメント光路システム(5)、紫外光源システム(6)、制御システム(7)は、装置全体を構成し、装置全体制御システム(7)も装置全体と一体に配置され、且つ露光モードは、接触モード、近接モード、TALBOTフォトリソグラフィモード、SPフォトリソグラフィモードという4種類の露光形態を含み、制御システム7は、PLC、電源、ドライバ、スイッチ、配線という本装置のすべての回路システムを含み、装置全体の完備を実現した、
ことを特徴とする請求項8に記載の多機能フォトリソグラフィ装置。 - 第1直線アクチュエータ(15-1)の固定子を移動底板(20)に取り付け、可動子をY方向移動板(22)に取り付けて、第1直線ガイドレール(21-1)の摩擦ガイドによってY方向移動板(22)のY方向移動を実現し、同様な方式で、第2直線アクチュエータ(15-2)の固定子をY方向移動板(22)に取り付け、可動子をX方向移動板(23)に取り付けて、第2直線ガイドレール(21-1)によってX方向移動板(23)のX方向移動を実現する、
ことを特徴とする請求項8に記載の多機能フォトリソグラフィ装置。 - 基板キャリア移動システムは、XY方向マクロ移動システム(2)、Z方向マクロ・マイクロ三点レベリングシステム(3)を含み、第1直線アクチュエータ(15-1)、第2直線アクチュエータ(15-2)、及び第1直線ガイドレール(21-1)、第2直線ガイドレール(21-2)を用いて構築して、XY方向変位を完了し、粗変位閉ループシステム(8)はXY方向マクロ移動システム2の上面研磨面上に配置され、三点設計案を採用して、基板キャリアの粗レベリングを実現し、粗変位閉ループシステム(8)、支持角変位機構(9)により、三点Z方向精密変位機構(11)がよりよい微調整性を有し、真空基板キャリア機構(12)は最上層に配置され、すべての移動の総和を統合し、最終的に四軸マクロ・マイクロレベリングアライメント機能を実現する、
ことを特徴とする請求項8に記載の多機能フォトリソグラフィ装置。 - 粗変位閉ループシステム(8)は、直線ガイドレールずれ止め機構(13)、Z方向粗変位回転モータ(14)、三点インクリメンタル格子定規(16)、圧縮ばね(17)、及びカム取付ユニットを含み、Z方向粗変位回転モータ(14)の回転によってカムを連れて移動し、カムの不均一な回転によって、角変位機構(9)の平面高さが変化し、直線ガイドレールずれ止め機構(13)は三点の上昇高さの差異が大きすぎて、機構が破損することを防止し、三点インクリメンタル格子定規(16)によって三点のモータのZ方向高さの差をそれぞれ記録し、カムの回転により、レベリング角変位機構(9)の水平を調整するように制御し、直線ガイドレールずれ止め機構(13)のカムが下降過程に入り、圧縮ばねが全体の重量を受けて、カムの疲労損傷を回避する、
ことを特徴とする請求項8に記載の多機能フォトリソグラフィ装置。 - 角変位機構(9)は角変位リニアモータ(10)の固定子をクロスローラ軸受(18)の外輪取付板に固定し、可動子を三点Z方向精密変位機構(11)に固定して、三点Z方向精密変位機構(11)はクロスローラ軸受(18)の内輪ねじに接続され、角変位リニアモータ(10)により三点Z方向精密変位機構(11)をプッシュしてクロスローラ軸受(18)の中心を回転軸とする小角度回転を実現し、真空基板キャリア機構(12)は、XYθ変位及びZ方向粗変位・精密変位調整レベリングが可能になる、
ことを特徴とする請求項8に記載の多機能フォトリソグラフィ装置。
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