JP2021162821A - 位置合わせ装置、パターン形成装置及び物品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係る位置合わせ装置60は、基板保持面に基板1を保持する基板保持部3と、基板保持部3を介して基板1を温調する基板温調部8と、基板保持部3を移動させる駆動部4、5、6、7と、駆動部4、5、6、7を制御する制御部とを備え、基板温調部8は、基板保持面とは異なる、基板保持部3の第二面と接触した状態で基板1を温調することを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
特許文献1は、基板を保持し回転させるための回動手段と、回動手段の内部に設けられた基板と接触して温調するための温調手段とを備える位置合わせ装置を開示している。
また、回動手段の回転を考慮して温調手段に温調用チューブや制御ケーブル等の配線を接続する必要があるため、構造が複雑化してしまう。
そこで本発明は、駆動における負荷を低減すると共に、簡易な構造で基板の温調を行うことができる位置合わせ装置を提供することを目的とする。
なお、以下の説明では、基板保持部3の基板保持面(第一面)に垂直な方向をZ軸としており、Z軸に垂直な平面内において互いに直交する二方向をそれぞれX軸及びY軸としている。
特に露光装置では、基板位置合わせ工程の前に基板温調工程を行うことで基板の温度分布を均一にすることによって、重ね合わせ精度を向上させることができる。
そこで、生産性の低下を抑制するために、基板位置合わせ装置に基板の温調機能を持たせる技術が提案されている。
また、回動手段の回転を考慮して温調用チューブや制御ケーブル等の配線を温調手段に接続させる必要が生じ、構造が複雑化してしまう。
そこで本実施形態に係る位置合わせ装置は、そのような課題を解決することを主な目的としている。
図1(a)及び(b)は、第一実施形態に係る位置合わせ装置60の模式的断面図を示している。
また、図1(c)は、第一実施形態に係る位置合わせ装置60の一部模式的斜視図を示している。
また、本実施形態に係る位置合わせ装置60は、X軸駆動部4、Y軸駆動部5、θ軸駆動部6及びZ軸駆動部7の駆動を制御する不図示の制御部を備えている。
そして、基板温調部8が筐体9上に載置されていると共に、駆動部であるX軸駆動部4、Y軸駆動部5、θ軸駆動部6及びZ軸駆動部7が筐体9内に配置されている。
すなわち、本実施形態に係る位置合わせ装置60では、基板1は、基板温調部8に直接接触しない。
換言すると、本実施形態に係る位置合わせ装置60では、基板温調部8は、基板保持部3の基板保持面(第一面)とは異なる、基板保持部3の第二面と接触した状態で基板1を温調する。
なお、本実施形態に係る位置合わせ装置60では、θ軸駆動部6の軸部6aの径と基板温調部8の貫通孔の径とは略同一であり、すなわち、θ軸駆動部6の軸部6aは基板温調部8にも当接している。
そして図1(c)に示されているように、本実施形態に係る位置合わせ装置60では、基板1の周囲に三つの検出部2が互いに120度間隔で配置される。
これにより、基板1の外周及び基準点(基板1がウエハである場合にはノッチ若しくはオリエンテーションフラット)を同時に計測することができ、計測精度を向上させると共に計測時間を削減することができる。
また、本実施形態に係る位置合わせ装置60では検出部2としてCCDを用いているが、これに限らず、基板1の位置を計測することができる機構として基板1全体を撮像することができるカメラ等を用いて、基板1上の所定のマークを計測してもよい。
もしくは、基板1のエッジ部の複数箇所においてCCDの代わりに光学式の位置センサを配置することで、基板1のエッジ部の複数箇所の位置を同時に計測しても構わない。
なお、基板保持部3に用いる基板保持方法は、これに限らず、静電吸着方式や、基板1のエッジ部を機械的に保持する方法を用いてもよい。
なおこれに限らず、基板保持部3の材質としてその他の熱伝導性の良い金属を用いてもよく、もしくは基板保持部3の全体に熱伝導性を高めるための素材をコーティング(例えば、ダイヤモンドコーティングなど)することもできる。
また、本実施形態に係る位置合わせ装置60において構造を単純化させると共に位置決め機能と温調機能との両立を図る上では、上述のようなセラミックスを用いることが好適である。
このように、四つの軸方向についてそれぞれ独立した駆動部を設けることで、基板1の位置制御を正確かつ迅速に行うことができる。
これにより、基板温調部8に設けられた不図示の温度計測部を監視しながら、基板保持部3との熱接触を介して基板1を所定の温度に温調制御することができる。つまり、基板温調部8は、基板保持部3の基板保持面とは反対の底面と接触した状態で、基板1を所定の温度に温度制御することができる。また、基板温調部8が接触する面は、基板保持面と反対の底面だけに限らない。例えば、基板保持部3の側面であってもよく、基板保持部3の基板保持面とは異なる面(第二面)であればよい。
また、基板1の温度を調節する方法は流体を基板温調部8へ流入させる方法に限られず、基板温調部8にペルチェ素子等の熱電素子を設けて電気的な操作を行うことで基板1の温度を調節してもよい。
さらに、基板温調部8は、温調を行う基板1より大きい面積で基板保持部3に接触することがより好ましい。
このため、本実施形態に係る位置合わせ装置60では、基板1が載置されている基板保持部3の底面に接触するように基板温調部8を配置させており、その接触面積は基板保持部3の底面積と略同一であると共に、基板1の面積より大きくなっている。
そのため、基板保持部3と基板温調部8とを互いに物理的に締結する、両者の界面の摩擦係数をなるべく小さくする、両者を互いに真空吸着させる等を行うことによって、有効接触面積をなるべく大きくすることが好ましい。
また、基板温調部8の基板保持部3に対する接触部、すなわち基板温調部8の上面の材質は、例えば、銅に代表される金属や熱伝導性の高いセラミックス(例えば、SiC)等、熱伝導率が高いものであることが好ましい。
そして基板1が基板保持部3上に載置されると、まずZ軸駆動部7を駆動させることによってθ軸駆動部6が上昇する。
それにより、図1(b)に示されているように基板保持部3及び載置されている基板1が上昇し、基板保持部3が基板温調部8に対して離間する。
このようにして、三つの検出部2によって検出された基板1の各位置に基づいて、位置合わせ装置60上に配置された際の基板1のX軸、Y軸及びθ軸における位置が決定される。
まず、基板1のθ軸における位置合わせを行うために、上記のように決定された基板1のθ軸における位置に基づいて、基板1がθ軸における所定の位置に移動するように、θ軸駆動部6を駆動させる。
これにより、基板保持部3及び載置されている基板1をθ軸方向に回転させる。
そして、基板1のX軸及びY軸における位置合わせを行うために、上記のように決定された基板1のX軸及びY軸における位置に基づいて、基板1がX軸及びY軸それぞれにおける所定の位置に移動するように、X軸駆動部4及びY軸駆動部5を駆動させる。
これにより、Z軸駆動部7及び保持されているθ軸駆動部6がX軸方向及びY軸方向それぞれに移動し、基板温調部8、基板保持部3及び基板1がX軸方向及びY軸方向それぞれに移動する。
そこで、基板1の位置合わせにおいて更なる精度が求められる場合には、再度、Z軸駆動部7を駆動させることによって基板保持部3及び載置されている基板1を上昇させた後、基板1のθ軸における位置合わせを行う。
なおこの時、θ軸方向の移動は微少量であるため、Z軸駆動部7を駆動させずに、基板保持部3と基板温調部8とを互いに接触させたまま、基板1のθ軸における位置合わせを行ってもよい。
しかしながら、互いの間のクリアランスを十分小さくすることで、プロキシミティ効果によって基板1の温調効果の低減を十分抑制することができる。
次に、基板保持部3が基板温調部8上に載置されていない状態で、θ軸駆動部6が基板保持部3をZ軸方向のまわりに回転させる。
そして、基板保持部3が基板温調部8上に載置されている状態で、X軸駆動部4及びY軸駆動部5がそれぞれ、基板保持面に基板保持部3の平行なX軸方向及びY軸方向に基板保持部3及び基板温調部8を移動させる。
しかしながら、搬送装置が基板1の下面を保持する場合には、搬送をサポートするために基板温調部8にピン等を別途設けてもよい。
そして、θ軸駆動部6によって基板1のθ軸における位置合わせを行う際には、基板保持部3と基板温調部8は離間して、基板温調部8は回転せず、基板保持部3及び載置されている基板1が回転する。
また、θ軸駆動部6上の回転体の重量が低減することで、各駆動部への負荷を低減させることもできる。
図2は、第二実施形態に係る位置合わせ装置70の模式的断面図を示している。
なお、本実施形態に係る位置合わせ装置70は、基板保持部3の構成が異なること以外は第一実施形態に係る位置合わせ装置60と同一の構成であるため、同一の部材には同一の付番を付して、説明を省略する。
そして、軸部6aの先端部が第1の基板保持部3aの底面に当接するように、θ軸駆動部6の軸部6aが基板温調部8の貫通孔を通って延在している。
そして、Z軸駆動部7を駆動させることによってθ軸駆動部6が上昇すると、図2に示されているように、第1の基板保持部3a及び載置されている基板1が上昇し、第1の基板保持部3aが基板温調部8に対して離間する。
これにより、第一実施形態に係る位置合わせ装置60と比べて、θ軸駆動部6上の回転体(第1の基板保持部3a及び載置されている基板1)の重量がさらに低減することで、回転体の回転速度を増加し、スループットをさらに向上させることができる。
また、θ軸駆動部6上の回転体の重量がさらに低減することで、各駆動部への負荷をさらに低減させることもできる。
これにより、位置合わせ装置70に搬送された基板1を基板保持部3上に載置する際には、第1の基板保持部3aで受け取ることができ、基板1を受け取るためのピン等を別途設けなくてもよく、コストを削減することができる。
そのため、第一実施形態に係る位置合わせ装置60に比べて、基板1の温調性能をさらに良好にすることができる。
そして、基板1が複数の基板保持部の一部、すなわち第1の基板保持部3aの上に載置されると共に、第1の基板保持部3aが基板温調部8上に載置されていない状態(第二の状態)になるように、Z軸駆動部7が第1の基板保持部3aをZ軸方向に移動させる。
次に、基板1が第1の基板保持部3aの上に載置されると共に、第1の基板保持部3aが基板温調部8上に載置されていない状態で、θ軸駆動部6が第1の基板保持部3aをZ軸方向のまわりに回転させる。
その後、基板1が第1の基板保持部3a及び第2の基板保持部3b上に載置され且つ第1の基板保持部3a及び第2の基板保持部3bが基板温調部8上に載置される状態(第一の状態)になるように、Z軸駆動部7が第1の基板保持部3aをZ軸方向に移動させる。
そして、そのような第一の状態において、X軸駆動部4及びY軸駆動部5がそれぞれ、X軸方向及びY軸方向に基板保持部3及び基板温調部8を移動させる。
また、第1の基板保持部3a及び第2の基板保持部3bは、互いに同一の材質である必要はなく、互いに異なる材質で形成されていても構わない。
例えば、回転する第1の基板保持部3aは軽量なセラミックスで形成する一方で、回転しない第2の基板保持部3bは熱伝導性が高い銅で形成することができる。
また、基板保持部3において真空吸着方式を用いて基板1を保持する際には、第1の基板保持部3a及び第2の基板保持部3bの真空源は、互いに同一である必要はない。
すなわち、互いに異なる真空源を設けることで、第1の基板保持部3a及び第2の基板保持部3bによる基板1の保持をそれぞれ独立に制御しても構わない。
そして、θ軸駆動部6によって基板1のθ軸における位置合わせを行う際には、基板温調部8及び第2の基板保持部3bは回転せず、第1の基板保持部3a及び載置されている基板1が回転する。
また、θ軸駆動部6上の回転体の重量がさらに低減することで、各駆動部への負荷をさらに低減させることもできる。
また、基板1のX軸、Y軸及びθ軸の位置合わせにおいて第2の基板保持部3bは基板温調部8に接触したままであるため、基板1の温調性能をさらに良好にすることができる。
図3(a)は、第三実施形態に係る位置合わせ装置80の模式的断面図を示している。また、図3(b)は、第三実施形態の変形例に係る位置合わせ装置80の模式的断面図を示している。
なお、本実施形態に係る位置合わせ装置80は、基板保持部3の構成が異なること以外は第一実施形態に係る位置合わせ装置60と同一の構成であるため、同一の部材には同一の付番を付して、説明を省略する。
そして、軸部6aの先端部が第1の基板保持部3aの底面に当接するように、θ軸駆動部6の軸部6aが基板温調部8の貫通孔を通って延在している。
そして、Z軸駆動部7を駆動させることによってθ軸駆動部6が上昇すると、第1の基板保持部3a及び載置されている基板1が上昇し、第1の基板保持部3aが基板温調部8に対して離間する。
換言すると、本実施形態に係る位置合わせ装置80では、複数の基板保持部のうち、一部の基板保持部である第1の基板保持部3aの厚みは、残りの基板保持部である第2の基板保持部3bとは異なっている。
そのため、本実施形態に係る位置合わせ装置80では、凸形状を有する基板1に対して良好に温調を行うことができる。
この時、凸形状の基板1を位置合わせする際の第1の基板保持部3aの上昇位置は、基板1の保持や温調の程度を考慮して決定すればよい。
しかしながら、第1の基板保持部3aと第2の基板保持部3bとは依然として互いに熱接触している。そのため、第1の基板保持部3aと第2の基板保持部3bとの径方向におけるプロキシミティによって第1の基板保持部3aの温調性能を維持することができる。
また、図3(b)に示されているような本実施形態の変形例に係る位置合わせ装置80では、所望に応じて第1の基板保持部3aを上下移動させることで、平坦形状、凸形状及び凹形状のいずれの基板1も良好に保持することができる。
また、第1の基板保持部3a及び第2の基板保持部3bの基板1に対する接触面、すなわち上面はそれぞれ平面形状である必要はなく、所望に応じてそれぞれ曲面形状に設計しても構わない。
そして、θ軸駆動部6によって基板1のθ軸における位置合わせを行う際には、基板温調部8及び第2の基板保持部3bは回転せず、第1の基板保持部3a及び載置されている基板1が回転する。
また、θ軸駆動部6上の回転体の重量がさらに低減することで、各駆動部への負荷をさらに低減させることもできる。
図4は、第四実施形態に係る位置合わせ装置90の模式的断面図を示している。
なお、本実施形態に係る位置合わせ装置90は、基板保持部3の構成が異なること以外は第一実施形態に係る位置合わせ装置60と同一の構成であるため、同一の部材には同一の付番を付して、説明を省略する。
これにより、温度計測部10による温度計測によって基板1の温調制御を最適化することで、基板1の温調におけるスループットを向上させることができる。
しかしながら、位置合わせ機構の構成を改良することによって位置合わせ時間が短縮し温調時間より短くすることができると、今度は温調時間も短縮しないとスループットを向上させることができない。
そのような場合において、本実施形態に係る位置合わせ装置90のような構成を用いれば基板1の温調制御を最適化することができるため、スループットを向上させることができる。
なお、温度計測部10としては、例えば測温抵抗体やサーミスタ等の温度計を用いることができ、基板1の近傍等、代表的な温度を計測することができる箇所に設けることが好ましい。
そして、θ軸駆動部6によって基板1のθ軸における位置合わせを行う際には、基板温調部8は回転せず、基板保持部3及び載置されている基板1が回転する。
また、θ軸駆動部6上の回転体の重量が低減することで、各駆動部への負荷を低減させることもできる。
また、基板1の底面全体が基板保持部3に接触しているため、基板温調部8によって基板1を均一に温調することができる。
また、基板保持部3内に温度計測部10を設けることで、基板1の温調におけるスループットを向上させることができる。
図5は、第一乃至第四実施形態のいずれかに係る位置合わせ装置95を備える露光装置50の模式図を示している。
また露光装置50は、原版53を通過した露光光をウエハステージ20上に載置された基板1に導光する投影光学系54を備えている。
なお、位置合わせ装置95は、例えば露光装置50内に搬入される基板1を受け取るための不図示の受け渡しステーションに配置される。
また、本実施形態に係る基板1の位置合わせは、位置合わせ装置95の構成をウエハステージ20に設けて行うこともできる。
次に、第一乃至第四実施形態のいずれかに係る位置合わせ装置を備える露光装置を用いた物品の製造方法について説明する。
本実施形態に係る物品の製造方法は、第一乃至第四実施形態のいずれかに係る位置合わせ装置を備える露光装置を用いて、感光剤が塗布されたウエハやガラス基板等の基板を露光する工程を含む。
なお他の周知の工程としては、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等が挙げられる。
3 基板保持部
4 X軸駆動部(駆動部)
5 Y軸駆動部(駆動部)
6 θ軸駆動部(駆動部)
7 Z軸駆動部(駆動部)
8 基板温調部
60 位置合わせ装置
Claims (11)
- 第一面に基板を保持する基板保持部と、
前記基板保持部を介して前記基板を温調する基板温調部と、
前記基板保持部を移動させる駆動部と、
前記駆動部を制御する制御部と、
を備え、
前記基板温調部は、前記第一面とは異なる、前記基板保持部の第二面と接触した状態で前記基板を温調することを特徴とする位置合わせ装置。 - 前記制御部は、前記基板保持部が前記基板温調部上に載置されている第一の状態と載置されていない第二の状態との間で、前記基板保持部を前記第一面に垂直な方向に移動させるように前記駆動部を制御することを特徴とする請求項1に記載の位置合わせ装置。
- 前記制御部は、前記第二の状態で前記垂直な方向のまわりに前記基板保持部を回転させるように前記駆動部を制御することを特徴とする請求項2に記載の位置合わせ装置。
- 前記基板保持部は、複数の基板保持部に分割されており、
前記制御部は、前記基板が前記複数の基板保持部上に載置されると共に、前記複数の基板保持部が前記基板温調部上に載置されている第一の状態と前記基板が前記複数の基板保持部の一部の上に載置されると共に、該一部が前記基板温調部上に載置されていない第二の状態との間で、前記第一面に垂直な方向に前記一部の基板保持部を移動させるように前記駆動部を制御することを特徴とする請求項1に記載の位置合わせ装置。 - 前記制御部は、前記第二の状態で前記垂直な方向のまわりに前記一部の基板保持部を回転させるように前記駆動部を制御することを特徴とする請求項4に記載の位置合わせ装置。
- 前記一部の基板保持部の厚みは、残りの基板保持部とは異なることを特徴とする請求項4または5に記載の位置合わせ装置。
- 前記制御部は、前記第一の状態で前記第一面に平行な方向に前記基板保持部及び前記基板温調部を移動させるように前記駆動部を制御することを特徴とする請求項2乃至6のいずれか一項に記載の位置合わせ装置。
- 前記基板保持部には、前記基板の温度を計測するための温度計測部が設けられていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の位置合わせ装置。
- 基板上にパターンを形成するパターン形成装置であって、
前記基板の位置合わせを行う請求項1乃至8のいずれか一項に記載の位置合わせ装置を備えることを特徴とするパターン形成装置。 - 請求項9に記載のパターン形成装置を用いて前記基板上にパターンを形成する工程と、
パターンが形成された前記基板を加工して物品を得る工程と、
を有することを特徴とする物品の製造方法。 - 第一面に基板を保持している基板保持部が前記基板を温調する基板温調部上に載置されていない状態で前記第一面に垂直な方向のまわりに該基板保持部を回転させる工程と、
前記基板保持部が前記基板温調部上に載置されるように前記基板保持部を前記垂直な方向に移動させる工程と、
前記基板保持部が前記基板温調部上に載置されている状態で前記第一面に平行な方向に前記基板保持部及び前記基板温調部を移動させる工程と、
を有することを特徴とする位置合わせ方法。
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