(57)【要約】【課題】真空吸着によりワークを吸着保持するワークステージにおいて、中央部が凸に変形したワークであっても、その反りを矯正して全面で吸着保持できるようにすること。【解決手段】ワークＷが搬送されると、ピン５ａが上昇し、ワークＷを受け取りピン５ａが下降する。これによりワークＷはワークステージ上４に置かれる。ピン５ａとともに鍔部材７も下降し、鍔部材７の下面が蓋部材６の上面に密着する。鍔部材７と蓋部材６が密着することにより、ワークステージ４の貫通孔４ｃは閉じられる。この状態で、真空吸着孔４ｂに真空が供給されると、ワークＷとワークステージ４の間の空間は減圧し、ワークＷはワークステージ４に吸着保持される。ピン５ａが下降したとき鍔部材７と蓋部材６により貫通孔４ｃが閉じるので、貫通孔４ｃを通って大気が流入せず、ワークＷが椀を伏せたように変形していたとしても確実にワークＷを吸着保持することができる。【選択図】    図２
2012151407.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面には真空が供給される真空吸着孔が形成されるとともに、上下方向には貫通孔が形成されたワークステージと、上記貫通孔内を上下動するピンと、ピン上下移動機構とを備えたステージ装置において、
ワークステージの貫通孔の下側開口には、貫通孔内を上下動するピンの径よりも大きいが、貫通孔の径よりも小さい開口を形成した蓋部材が設けられ、
上記ピンに密着して、上記貫通孔の径よりも小さく上記蓋部材の開口の径よりも大きい鍔部材が、上記ピンが下降した時に、鍔部材の下面が蓋部材の上面に密着する位置に取り付けられている
ことを特徴とするステージ装置。
【請求項２】
光を出射する光出射部と、
パターンが形成されたマスクを保持するマスクステージと、
上記マスクに形成されたパターンが転写されるワークを保持するワークステージとを備える露光装置において、
上記ワークステージは、請求項１に記載のワークステージである
ことを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光などの加工処理する基板を保持するワークステージおよびこのワークステージを使った露光装置に関し、特に、反りが生じているウエハなどの基板（ワーク）を吸着保持することができるワークステージおよびこのワークステージを使った露光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体、プリント基板、液晶基板等（以下ワークとも呼ぶ）を製造する工程において、露光などの加工処理を行う際、ワークが位置ずれを起こさないように、ワークを吸着保持するワークステージが使われる。
図６に、そのようなワークステージを備えた露光装置の概略構成を示す。
露光装置１０は、紫外線を出射する光照射部１、パターンが形成されたマスクＭ、このマスクＭを保持するマスクステージ２、レジストが塗布されているウエハやプリント基板等のワークＷを保持するワークステージ４、ワークステージ４上に保持されたワークＷ上にマスクＭのパターン像を投影する投影レンズ３などから構成される。
なお、露光装置の中には、投影レンズを備えないものもある。
光照射部１は、紫外線を含む光を放射するランプ１ａと、ランプ１ａからの光を反射するミラー１ｂなどを備える。
ワークステージ４の表面には、真空吸着溝４ａが形成され、この真空吸着溝に連通した複数の真空吸着孔４ｂが設けられる。ワークステージ４には配管１１が接続され、この配管１１から、真空吸着孔４ｂを介して真空吸着溝４ａに、ワークＷを保持する際には真空が、またワークＷをステージ４から取外す際にはエアーが供給される。
【０００３】
露光装置の動作を簡単に説明する。
（ｉ）不図示の搬送手段により、露光装置１０のワークステージ４上にプリント基板などのワークＷが置かれる。ワークＷの表面（パターンを形成する側）には、レジストが塗布されている。ワークステージ４の真空吸着孔４ｂを介して真空吸着溝４ａに真空が供給され、ワークＷはワークステージ４上に吸着保持される。
（ｉｉ）ワークステージ４への真空の供給は、露光処理中、ワークＷが移動しないように続けられる。
（ｉｉｉ）露光処理が終わると、バルブ１２を切り替え、真空吸着孔４ｂ（真空吸着溝４ａ）への真空の供給を止めてワークＷの吸着保持を解除し、真空吸着孔４ｂにエアーを供給する。これにより、真空吸着溝４ａからエアーが吹き出し、ワークＷはワークステージ４から外れ、不図示の搬送手段により、露光装置１０外に搬送される。
【０００４】
次に、ワークステージの部分の詳しい構造と動作について説明する。
図７、図８は、ワークステージの部分の断面図であり、ワークの搬送手段からワークを受け取り真空吸着保持するまでの動作を示す図である。
同図に示すように、ワークステージ４には、ワーク搬送手段２０からワークＷを受け取るためのピン５ａが出入りするための貫通孔４ｃが形成されている。ピン５ａは複数（３本以上）あり、貫通孔４ｃはピンの数だけ設けられる。
ワークステージ４の裏面側には、ピン上下駆動手段（例えばエアシリンダ）５が設けられ、このピン上下駆動手段５により複数のピン５ａは、貫通孔４ｃを介して同期して上下する。
ピン５ａは上昇したときには、ピン５ａの先端はワークステージ４の表面よりも上になり、下降した時には、ピン５ａの先端はワークステージ４の表面よりも下になる。
【０００５】
図７、図８によりワークステージの動作について説明する。
図７（ａ）に示すように、ワークＷが、ワーク搬送手段１２０のアーム１２１上に保持されて、ワークステージ４上に搬送される。
図７（ｂ）に示すように、ピン上下駆動手段５によりピン５ａが上昇し、ピン５ａがアーム２１からワークＷを受け取る。
図８（ｃ）に示すように、ワーク搬送手段２０のアーム２１が図面右方向に退避し、ピン上下駆動手段５によりピン５ａが下降する。ワークＷはワークステージ上４に置かれる。真空吸着孔４ｂには真空が供給されており、ワークＷはワークステージ４上に吸着保持される。
なお、搬送アームとワークステージとの間でのウエハの受け渡しを、複数のピンを用いて行う先行例として、例えば特許文献１がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６３−１４１３４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
最近、ワークとして、膨張率の異なる２枚の基板を貼り合せたもの（例えばガラス基板にシリコンウエハを貼り付けたもの）や、基板とは膨張率が異なる層を形成したもの（例えばサファイア基板の上に窒化ガリウム層を形成したもの）などが使用されるようになってきている。このようなワークの場合、前工程で加熱冷却が繰り返されると、上下の材質の熱膨張係数の違いから反りや変形が生じる。
例えば、ＬＥＤの製造においては、円形状のサファイア基板の上に窒化ガリウム層を形成したワークが使用される。そのようなワークの場合、前工程での加熱冷却処理の繰り返しにより、基板は膨張係数の大きい材質の側に反る。
【０００８】
例えば、５００μｍ程度のサファイア基板上に窒化ガリウム層を形成したワークの場合、約８００°Ｃでサファイア基板上に窒化ガリウムの結晶層を成長させる。この時ワークは平らであるが、冷却するにつれて膨張係数の大きいサファイア基板が窒化ガリウムの結晶層よりも大きく縮むために、ワークはサファイア基板側に反る（サファイア基板側が凹面側になる）。ワークの径がφ１００ｍｍ程度である場合、およそ２００μｍ〜２５０μｍ程度の反りが生じる。
このように変形したワークに対し、露光装置を用いて窒化ガリウム層にパターンを形成することがある。そのためには、ワークを、サファイア基板を下側にして露光装置のワークステージに置く。しかし、このように、ワークステージに置かれたワークが、椀を伏せたように中央部が凸型に膨らむように変形していると、ワークステージがワークを吸着保持できないという問題が生じることがある。図９を用いて以下に説明する。
【０００９】
図９は、椀を伏せたように中央部が凸に変形したワークＷを、図７、図８で示したワークステージ４に置いた状態を示す図である。
この状態で、ワークステージ４の真空吸着孔４ｂに真空を供給すれば、ワークステージ４とワークＷの間（ワークＷの下側）の大気が排気され、ワークＷは変形が矯正されて、ワークステージ４に吸着保持されるはずである。
しかし、ワークステージ４は、上記したように、ワークＷを搬送手段２０と受け渡すためのピン５ａが通る貫通孔４ｃが形成されている。そのため、真空吸着孔４ｂに真空を供給した際に、図９に示すように、この貫通孔４ｃ等から大気が流入する。そのため、ワークステージ４とワークＷの間の空間は減圧されず、ワークＷはワークステージ４に吸着保持されない。したがって、露光処理を行うことができない。
【００１０】
以上のように、従来のワークステージにおいては、膨張率の異なる２枚の基板を貼り合せたワークや、基板とは膨張率が異なる層を形成したワーク等であって、前工程での加熱冷却処理により、例えば椀状に大きく反ってしまったワークをワークステージに吸着・保持しようとしても、ワークステージとワークの間の空間に大気が流入して吸着・保持することができず、露光処理をすることができない場合が生じた。
本発明は、上記問題を解決するものであって、本発明の目的は、真空吸着により基板（ワーク）を吸着保持するワークステージにおいて、椀を伏せたように中央部が凸に変形したワークであっても、その反りを矯正して全面で吸着保持できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以上のように、ワークステージには、ワークを受け渡すためのピンが設けられ、このピンが通る貫通孔が形成されている。このため、ワークが上側に凸である椀状に反っていると、この貫通孔からワークステージ表面に大気が流入し、ワークとワークステージの間の空間を減圧することができない場合が生ずる。
そこで、本発明では、ワークを吸着して保持する際に、上記ピンの動きに支障を与えることなく、上記貫通孔を塞ぐことが可能な機構を設けた。
具体的には、ワークステージの貫通孔の下側開口に、貫通孔内を上下動するピンの径よりも大きいが、貫通孔の径よりも小さい開口を形成した蓋部材を設け、また、上記ピンに、上記貫通孔の径よりも小さく上記蓋部材の開口の径よりも大きい鍔部材を設けた。そして、上記ピンが下降した時に、鍔部材の下面を蓋部材の上面に密着させ、上記貫通孔を塞ぐ。この状態で、ワークステージの真空吸着孔に真空を供給することで、貫通孔から大気を流入させることなくワークステージとワークの間の大気を排気することができ、ワークが椀状に大きく反っていても、ワークをワークステージに吸着して保持することができる。
以上に基づき、本発明においては、次のようにして前記課題を解決する。
（１）表面には真空が供給される真空吸着孔が形成されるとともに、上下方向には貫通孔が形成されたワークステージと、上記貫通孔内を上下動するピンと、ピン上下移動機構とを備えたステージ装置において、ワークステージの貫通孔の下側開口に、貫通孔内を上下動するピンの径よりも大きいが、貫通孔の径よりも小さい開口を形成した蓋部材を設ける。また、上記ピンに密着して、上記貫通孔の径よりも小さく上記蓋部材の開口の径よりも大きい鍔部材を上記ピンが下降した時に、鍔部材の下面が蓋部材の上面に密着する位置に取り付ける。
（２）光を出射する光出射部と、パターンが形成されたマスクを保持するマスクステージと、上記マスクに形成されたパターンが転写されるワークを保持するワークステージとを備える露光装置において、上記ワークステージとして、上記（１）のワークステージをもちいる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明においては、ピン下降時、ピンに取り付けた鍔部材と、ステージの下面に設けた蓋部材とにより、ワークステージに形成されているピン通過用の貫通孔の一端を閉じるようにしたので、ワークステージにワークを吸着して保持させる際、ピン通過用の貫通孔の一端を閉じるように構成した。これにより、椀を伏せたように変形しているワークであっても、変形を矯正し、ワークステージに全面で吸着して保持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例のワークステージの部分の断面図（１）である。
【図２】本発明の実施例のワークステージの部分の断面図（２）である。
【図３】本発明の実施例のワークステージを備えた露光装置の概略構成を示す図である。
【図４】蓋部材、ピン、鍔部材を拡大して示した図である。
【図５】ばねの外側に枠部材を設けた場合の構成例を示す図である。
【図６】露光装置の概略構成を示す図である。
【図７】従来のワークステージの部分の断面図（１）を示す図である。
【図８】従来のワークステージの部分の断面図（２）を示す図である。
【図９】中央部が凸に変形したワークＷを、図７、図８にしたワークステージに置いた状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１、図２は本発明の実施例のワークステージの部分の断面図であり、図１（ａ）−図２（ｃ）はワーク搬送手段でワークをワークステージに搬送してから、ワークステージに吸着して保持させるまでの工程を示している。
同図において、前記図７、図８に示したものと同一のものには、同一の符号が付されており、ワークステージ４の表面には、真空吸着溝４ａが形成され、この真空吸着溝４ａに連通した複数の真空吸着孔４ｂが設けられる。また、ワーク搬送手段２０のアーム２１からワークＷを受け取る、またはアーム２１にワークＷを受け渡すためのピン５ａが出入りするための貫通孔４ｃが形成されている。
ワークステージ４の裏面側には、ピン上下駆動手段５が設けられ、ピン５ａは、複数、少なくとも３本以上設ける。ピン上下駆動手段５は、エアシリンダ５ｄとエアシリンダ５ｄの軸５ｃに取り付けた台５ｂを有する。
複数のピン５ａはすべてこの台５ｂに取り付けられている。エアシリンダの軸５ｃが上下することにより台５ｂが上下し、複数のピン５ａも同期して上下する。
【００１５】
ワークステージ４の貫通孔４ｃの下側の各開口には、蓋部材６が設けられる。蓋部材６はピン５ａが通過するための開口６ａを有する。
蓋部材６の開口６ａはピン５ａの径よりも大きく、ピン５ａと蓋部材６との間には隙間がある。しかし、この開口６ａの径は貫通孔４ｃの径よりも小さい。蓋部材６の材質としては柔らかい樹脂、例えばゴムが望ましい。
蓋部材６は、本実施例では、ピン上下駆動手段５の台５ｂに取り付けたばね８により、ワークステージ４の下面に押付けられて密着している。これにより、ワークステージ４下面と蓋部材６との間には隙間がない。
一方、各ピン５ａの周囲には円柱形の鍔（つば）部材７を取り付ける。鍔部材７は例えばフッ素樹脂である。鍔部材７は、ピン５ａの太さと同じ径の貫通孔があり、その貫通孔にピン５ａを差し込む。ピン５ａと鍔部材７との間には接着剤が塗られている。接着剤は、鍔部材７をビン５ａに固定するとともに、ピン５ａと鍔部材７との隙間を埋める。
鍔部材７は、ピン５ａの先端から蓋部材６の間、即ちピン５ａの下降時にピン５ａが貫通孔４ｃ内に隠れる部分に固定される。この鍔部材７は、ピン５ａが下降した時に鍔部材７の下面が蓋部材６の上面に密着するように設けられる。鍔部材７の径は、貫通孔４ｃの径よりも小さく、蓋部材６の開口６ａの径よりも大きい。
【００１６】
図３は、上記ワークステージを備えた露光装置の概略構成である。前記図６に示したものと同一のものには同一の符号が付されている。
図３に示すように、露光装置１０は、光照射部１を備え、光照射部１はランプ１ａと、ランプ１ａからの光を反射するミラー１ｂなどを備え、紫外線を含む光を出射する。また、パターンが形成されたマスクＭ、このマスクＭを保持するマスクステージ２、レジストが塗布されているウエハやプリント基板等のワークＷを保持するワークステージ４、ワークステージ４上に保持されたワークＷ上にマスクＭのパターン像を投影する投影レンズ３などを備える。
ワークステージ４の表面には真空吸着溝４ａが設けられ、この真空吸着溝４ａに連通する真空吸着孔４ｂが設けられる。また、図１、図２に示すように貫通孔４ｃが設けられ、貫通孔４ｃ内を、ピン５ａがピン上下駆動手段５により駆動されて上下動する。ピン５ａには、鍔部材７が取り付けられ、また、上記貫通孔４ｃの下側開口には、蓋部材６が押付けられている。
また、前記したように、ワークステージ４には配管１１が接続され、この配管１１を介して、真空吸着孔４ｂや真空吸着溝４ａに、ワークＷを保持する際には真空が、またワークをステージ４から取外す際にはエアーが供給される。
【００１７】
露光装置の動作は、図６に示したものと同様であり、ワークステージ４上に、搬送手段（不図示）により、表面（上面）にレジストが塗布されたワークＷが置かれる。
ワークＷは、前述したように膨張率の異なる２枚の基板を貼り合せたものや、基板上に熱膨張率が異なる層を形成したものなど、上下の材質の熱膨張係数の違いから反りや変形が生じるものである。
例えば、サファイア基板の上に窒化ガリウム層を形成したものの場合、ワークＷはサファイア基板側に反り、椀を伏せたように中央部が凸型に膨らむ。このようにワークＷは、一方の面と他方の面の熱膨張率が異なるものであり、熱膨張率の小さい方の面（サファイア基板側）を下側にしてワークステージ４上に置かれる。
【００１８】
上記のように変形したワークＷは、ワークステージ４の真空吸着溝４ａに真空が供給されることにより、ワークステージ４に吸着され、図３に示すように平らになった状態で保持される。
この状態で、光照射部１からワークＷに、マスクＭ、投影レンズ３を介して露光光が照射され、露光処理が行われる。ワークステージ４への真空の供給は、ワークＷの、露光処理中、ワークＷが移動しないように続けられる。
露光処理が終わると、前記したように、真空吸着孔４ｂ（真空吸着溝４ａ）への真空の供給を止めてワークＷの吸着保持を解除し、真空吸着孔４ｂにエアーを供給する。これにより、ワークＷはワークステージ４から外れ、不図示の搬送手段により、露光装置１０外に搬送される。
【００１９】
図１、図２を用いて、本発明において、ワークの搬送手段からワークを受け取り真空吸着保持するまでの動作を説明する。
図１（ａ）に示すように、ワークＷが、ワーク搬送手段２０のアーム２１上に保持されて、ワークステージ４上に搬送される。
蓋部材６はピン上下駆動機構５に取り付けたバネ８により、ワークステージ４の貫通孔４ｃの部分の下面に押付けられている。また、ピン５ａは下降しており、ピン５ａの鍔部材７の下面と蓋部材６の上面は密着している。
図１（ｂ）に示すように、ピン上下駆動手段５によりピン５ａが上昇し、ピン５ａがアーム２１からワークＷを受け取る。また、蓋部材６をワークステージ４の下面に押付けているバネ８も縮む。ピン５ａとともに鍔部材７も上昇し、鍔部材７と蓋部材６は離れる。
図４は、蓋部材６、ピン５ａ、鍔部材７を拡大して示した図である。同図（ａ）は、ピン５ａが上昇し、鍔部材７と蓋部材６は離れている状態のイメージ図を示す。
【００２０】
図１（ｃ）に示すように、ワーク搬送手段２０のアーム２１が図面右方向に退避し、ピン上下駆動手段５によりピン５ａが下降する。ワークＷはワークステージ上４に置かれる。ピン５ａとともに鍔部材７も下降し、鍔部材７の下面が、ワークステージ４の貫通孔４ｃが設けられた部分の下面に押付けられている蓋部材６の上面に密着する。図４（ｂ）に、鍔部材７と蓋部材６が密着している状態のイメージ図を示す。
蓋部材６をゴムで形成し、ピン５ａが下降した時、鍔部材７が蓋部材６にやや押し込まれるようにすると、蓋部材６とピン１２ａとの隙間は鍔部材７によりほぼ完全に閉じられる。
鍔部材７と蓋部材６が密着することにより、ワークステージ４の貫通孔は閉じられる。
また、蓋部材６はばね８によりワークステージ４に押付けられるので、ワークステージ４と蓋部材６も密着し、両者の間の隙間もほぼ完全に閉じられる。
この状態で、真空吸着孔４ｂに真空が供給されると、貫通孔４ｃからエアーが流入することがなく、図２（ｃ）に示すように、ワークＷが椀を伏せたように変形していたとしても、ワークＷとワークステージの間の空間は、真空吸着孔４ｂに供給した真空により確実に減圧されていく。これによりワークＷは大気圧に押されて変形が矯正され、ワークステージ４に押付けられて吸着保持される。すなわち、ワークＷの反りは強制的に矯正され、前記図３に示したように、ワークＷは平らになり、ワークＷの全面がワークステージ４に密着する。したがって、この状態で、ワークＷに露光処理を行うことができる。
【００２１】
本実施例では、蓋部材６を、ピン５ａを上下方向に駆動するピン上下駆動機構５の台５ｂに、ばね８を介して取り付け、ピン５ａが上昇したとき、蓋部材６がばね８により、ワークステージ４の下面に押し付けられるように構成している。
このため、ピン５ａの位置（ピン上下駆動機構５の位置）が図面左右方向に多少ずれても、それに応じて蓋部材６も移動し、鍔部材７と蓋部材６の相対位置は変わらない。したがって、大気の流入を防ぐために蓋部材６の開口６ａの径を小さく形成し、鍔部材７と蓋部材６間に隙間ができにくくしても、ピン５ａと蓋部材６とが擦れてピン５ａの動きに支障を与えたり、擦れることによるくずの発生といった問題も生じない。
【００２２】
図５は、ばね８の外側にばね８の左右方向の移動を規制する枠部材９ａ，９ｂを設けた場合の構成例を示す図である。このように構成することで、ピン５ａと蓋部材６の位置関係がさらに変わらないように保持することが可能である。
なお、ピン上下駆動機構５とワークステージ４との組み立てを精度よく行うことができ、ピン上下駆動機構５とワークステージ４との相対位置が変わらず、ピン５ａがワークステージ４の貫通孔４ｃ内の中心部分を上下方向に精度よく移動できるように構成できる場合には、蓋部材６をワークステージ４の下面に接着剤などにより取り付けてもよい。
【符号の説明】
【００２３】
１      光照射部
１ａ    ランプ
１ｂ    ミラー
２      マスクステージ
３      投影レンズ
４      ワークステージ
４ａ    真空吸着溝
４ｂ    真空吸着孔
４ｃ    貫通孔
５      ピン上下駆動手段
５ａ    ピン
５ｂ    台
５ｃ    軸
６      蓋部材
６ａ    開口
７      鍔部材
８      ばね
９ａ，９ｂ    枠部材
１０  露光装置
２０    ワーク搬送手段
２１    アーム
Ｍ      マスク
Ｗ      ワーク
【図１】
2012151407.tif 000003
【図２】
2012151407.tif 000004
【図３】
2012151407.tif 000005
【図４】
2012151407.tif 000006
【図５】
2012151407.tif 000007
【図６】
2012151407.tif 000008
【図７】
2012151407.tif 000009
【図８】
2012151407.tif 000010
【図９】
2012151407.tif 000011