JP2011023425A - ステージ装置、露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 レチクルのような板部材を強固に保持すると共に、板部材の上面、下面又は板部材を保持する部材に異物が付着していても板部材を歪ませることのないステージ装置を提供する。
【解決手段】 ステージ装置は、ステージと、前記ステージに設けられていて、前記板部材の下面に当接して前記板部材の面に垂直な方向における前記板部材を位置決めする第１位置決め部材と、前記ステージに設けられていて、前記板部材の上面に当接して前記第１位置決め部材と共に前記板部材の面に垂直な方向における前記板部材を位置決めする第２位置決め部材と、前記第１位置決め部材の周囲に第１密閉空間を形成する弾性を有する第１密閉部材と、前記第２位置決め部材の周囲に第２密閉空間を形成する弾性を有する第２密閉部材と、前記第１密閉空間と前記第２密閉空間とに前記板部材を真空吸着させるように、前記第１密閉空間及び前記第２密閉空間から空気をそれぞれ吸引する第１吸引機構及び第２吸引機構と、を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、ステージ装置、露光装置及びデバイス製造方法に関する。

露光装置における従来のレチクルステージでは、真空パッド上にレチクル下面のパターンの無い限られた部分を真空吸着しているだけであったため、真空パッドによるレチクルの吸着力が不十分であることがあった。したがって、レチクルステージの加速度を上げて生産性を向上させようとすると、真空吸着によるレチクル保持力（摩擦力）をレチクルの慣性力が上回り、レチクルとレチクルステージとの間で滑りが生じる可能性があった。このような滑りによって、レチクルの位置がずれると、アライメント精度が低下し、アライメントが不可能になりうるという重大な問題点があった。このため、レチクルステージの走査駆動加速度に限界があり、デバイスの生産性の向上を阻害していた。

特許文献１には、このような課題を解決するために、レチクルの下面と上面とを真空吸着することによってレチクルを保持する構成が開示されている。

特開２０００−２９９３７０号公報 特開２００５−２３５８９０号公報

しかし、レチクルの上面又は下面に異物が付着した場合、レチクル面上のパターンをウエハ上に投影する際に、パターン面内でデフォーカスが悪化し、ウエハ上に形成されるパターンの精度が悪化するという問題があった。また、レチクルの上面、下面とレチクルを保持する部材の構成する面との間の平坦度差から、レチクルをクランプする時にレチクルを変形させ歪ませることがあった。

本発明は、レチクルのような板部材を強固に保持すると共に、板部材の上面、下面又は板部材を保持する部材に異物が付着していても板部材を歪ませることのないステージ装置を提供することを目的とする。

本発明は、板部材を保持するステージ装置であって、ステージと、前記ステージに設けられていて、前記板部材の下面に当接して前記板部材の面に垂直な方向における前記板部材を位置決めする第１位置決め部材と、前記ステージに設けられていて、前記板部材の上面に当接して前記第１位置決め部材と共に前記板部材の面に垂直な方向における前記板部材を位置決めする第２位置決め部材と、前記第１位置決め部材の周囲に第１密閉空間を形成する弾性を有する第１密閉部材と、前記第２位置決め部材の周囲に第２密閉空間を形成する弾性を有する第２密閉部材と、前記第１密閉空間と前記第２密閉空間とに前記板部材を真空吸着させるように、前記第１密閉空間及び前記第２密閉空間から空気をそれぞれ吸引する第１吸引機構及び第２吸引機構と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、レチクルのような板部材を強固に保持すると共に、板部材の上面、下面又は板部材を保持する部材に異物が付着していても板部材を歪ませることのないステージ装置を提供することができる。

露光装置の概略構成図 実施例１に係るレチクル保持機構を搭載したレチクルステージを示す平面図 図２のレチクル保持機構がレチクルを保持している状態、レチクルを解放している状態を示す断面図 図３のレチクル保持機構の拡大図 実施例２のレチクル保持機構がレチクルを保持している状態、レチクルを解放している状態を示す断面図

［露光装置］
図１は走査型露光装置を示す概略構成図である。この露光装置は、光源である水銀灯やレーザ光源からの露光光をスリット状光束にする照明系１と、このスリット状光束で照明されたレチクル（原版）２のパターンを基板（ウエハ）３上に縮小投影する投影光学系４とを有する。レチクル２は、横方向に移動可能なレチクルステージ５に設けられたレチクル保持装置によって真空吸着されている。レチクルステージ５上には、反射鏡６が搭載され、この反射鏡６を介してレチクルステージ５の位置は、レーザ干渉計７により計測されている。ウエハ３は、基板ステージ（ウエハステージ）８に搭載された基板チャック（ウエハチャック）９に真空吸着されている。ウエハステージ８にはバーミラー１０が設けられており、このバーミラー１０を介してウエハステージ８の位置はレーザ干渉計１１により計測されている。レチクル２とウエハ３との相対位置を検出するためのアライメント検出系１２がレチクル２の上部に配置されている。露光装置は、アライメント検出系１２を用いてレチクル２とウエハ３との相対位置を検出する。その後、露光装置は、レチクルステージ５及びウエハステージ８の位置を計測するレーザ干渉計７，１１を用いてレチクル２とウエハ３との間の位置の同期をとりつつ走査露光を行う。露光装置全体は、除振台１３上に搭載された本体フレーム１４により支持されており、レチクルステージ５はこの本体フレーム１４上に配置された構造体１５上を移動する。レチクル２にはパターンが形成されており、当該パターンが投影光学系４を介してウエハ３に投影され、ウエハ３が露光される。図１において符号１６、１７は、レチクル２を保持するレチクルステージ装置をステージ（レチクステージ）５とともに構成する保持機構のうちの下部保持機構、上部保持機構である。

以下、本願発明に係るレチクルを保持するレチクルステージ装置について実施例で説明する。以下の実施例においてレチクルは板部材を構成し、レチクルステージ装置は板部材を保持するステージ装置を構成している。

［実施例１］
図２は実施例１のレチクル保持機構を搭載した走査型露光装置のレチクルステージ装置を示す平面図である。図２において、レチクル２は、ステージ（レチクルステージ）５に保持される。レチクルステージ５は、固定部である構造体１５の上に配置される。レチクルステージ５はレチクル２の面と平行な方向（図２中、上下方向）に移動可能である。

図３のＡに、レチクルステージ装置の構成と、上面保持機構としての上面クランプ１８と下面保持機構としての下面チャック１９とによるレチクル２の保持状態の断面図を示す。上面クランプ１８にはレチクル２の上面に接する面に真空溝（第２密閉空間）１８ａが設けられており、下面チャック１９にはレチクル２の下面に接する面に真空溝（第１密閉空間）１９ａが設けられている。上面クランプ１８及び下面チャック１９の真空溝１８ａ、１９ａの真空空間は、その近傍を通る吸引管２０によって連通し、さらに、レチクルステージ５外の真空バルブ制御装置とこれに連通接続された吸引管２０とを介して真空源に連通可能である。吸引管２０は、レチクル２を真空溝１８ａ，１９ａに真空吸着させるために、真空溝１８ａ，１９ａから空気を吸引する第１吸引機構及び第２吸引機構の一部を構成している。

上面クランプ１８及び下面チャック１９がレチクル２の上面及び下面に当接する際、レチクル２の上面又は下面に異物が付着しているとする。そうすると、レチクル２のパターンをウエハ３の上に投影する際に、パターン面内におけるデフォーカスが悪化し、ウエハ上のパターン精度が悪化するという問題が発生する。また、レチクル２の上面及び下面と上面クランプ１８及び下面チャック１９の構成する面との間の平坦度の差から、レチクル２の面をクランプ時に変形させ歪ませてしまう懸念がある。

これを解決する為に、本発明では、下面チャック１９は、位置決め決めピン（第１位置決め部材）１９Ｂと薄板の弾性体（第１密閉部材）１９Ａとを含む。第１位置決め部材である位置決め決めピン１９Ｂは、レチクルステージ５に固定して配置され、レチクル２の下面に当接してレチクル２の面に垂直な方向におけるレチクル２を位置決めする。第１密閉部材である薄板の弾性体１９Ａは、位置決め決めピン１９Ｂの周囲に第１密閉空間（真空溝）１９ａを形成する（図４参照）。薄板の弾性体１９Ａの周辺外周部には、突出部１９Ｄが設けられ、突出部１９Ｄの上面はレチクル２と当接する面となる。また、真空溝１９ａ内の一部には、図４Ｂに示すように、複数の小径のピン１９Ｅが設けられ、それらの先端部がレチクル２に当接するように構成されている。同様に、上面クランプ１８は、位置決め決めピン（第２位置決め部材）１８Ｂと薄板の弾性体（第２密閉部材）１８Ａとを含む。位置決め決めピン１８Ｂは、レチクルステージ５に配置され、レチクル２の上面に当接してレチクル２の面に垂直な方向におけるレチクル２を位置決めする。第２密閉部材である薄板の弾性体１８Ａは、位置決め決めピン１８Ｂの周囲に第２密閉空間（真空溝）１８ａを形成する。薄板の弾性体１８Ａの周辺外周部には、突出部１８Ｄが設けられ、突出部１８Ｄの下面はレチクル２と当接する面となる。また、真空溝１８ａ内の一部には、図４Ｂに示すように、複数の小径のピン１８Ｅが設けられ、それらの先端部がレチクル２に当接するように構成されている。

上面クランプ１８及び下面チャック１９のレチクル２との当接面には吸引管２０，２０が配設され、吸引管２０，２０の作動によって真空溝１８ａ，１９ａに真空空間をつくりレチクル２を真空吸着可能にしている。このような薄板の弾性体１９Ａについては、特許文献２に詳細に説明されている。

以上の構成において、複数の薄板の弾性体１８Ａ、１９Ａが、レチクル２の辺に倣う状態で当接することにより、レチクル２をクランプする場合にレチクル２に歪が発生することを抑え得る。また同時に、真空溝１８ａ、１９ａ内の複数部位に異物が付着できない小径のピン１８Ｅ、１９Ｅを設けることにより、レチクル２との当接面に異物が付着するのを低減し、異物の付着に起因する歪の発生を低減することが可能になる。

次に上面クランプ１８をレチクル２の上面に対向する位置（作動位置）から当該上面に対向しない位置（退避位置）に移動させる移動機構について説明する。上面クランプ１８はレチクル２を交換する際にレチクル２の上面に対向しない位置退避させる必要がある。図２に上面クランプ１８の移動機構、図３Ａに上面クランプ１８がレチクル２を吸着保持している状態の断面図、図３Ｂに上面クランプ１８の退避状態の断面図を示す。図２において、上面クランプ１８は駆動部２１（エアシリンダ等）によってレチクル２の面と平行な方向（図の左右方向）に移動され得る。図３Ｂのように上面クランプ１８がレチクル２の上から退避後、レチクル２に対し、上方、又は、紙面の直交方向手前側若しくは奥側からレチクルの搬送機構がアクセスし、レチクル２を回収する。この為、上面クランプ１８はレチクル２が可動するだけのガタ部分を有している。しかし、上面クランプ１８がレチクル２をクランプしているときに、上面クランプ１８がレチクルステージ５の移動する方向に動いてしまうとレチクルずれを起こし、ウエハ３の上に投影されたパターンが悪化する原因となる。そこで上面クランプ１８をレチクル２の上面に対向する作動位置に位置決めする第３位置決め部材が必要となる。上面クランプ１８が駆動部２１によってレチクルを吸着する位置に移動した後、上面クランプ１８はエアシリンダ等の固定装置２２によってレチクルステージ５に固定のストッパ２３に押し当てられて位置決めされる。固定装置２２、ストッパ２３は、上面クランプ１８を作動位置に位置決めする第３位置決め部材を構成している。固定装置２２は上面クランプ１８とレチクル２の下面を吸着している下面チャック１９とが相対的に変位させないような働きをもっている。これにより、レチクル保持機構は、レチクルステージ５の移動する方向には剛体として機能する。

［実施例２］
図５に上面クランプ１８の別の移動機構の形態を示す。図５Ａは、上面クランプ１８がレチクル２を吸着し保持している状態の断面図である。図５Ｂは、上面クランプ１８が退避されレチクルを回収する状態の断面図である。実施例２では、固定部である構造体１５上に駆動部２１（エアシリンダ等）が配置され、上面クランプ１８を下方から突き上げて回動させ、その回動によって上面クランプ１８を作動位置から退避位置へ移動させる。上面クランプ１８がレチクル２上から退避した後、レチクル２に対し、上方あるいは図の手前側又は奥側からレチクルの搬入出機構がアクセスし、レチクルの回収を行う。このとき上面クランプ１８の駆動部２１はレチクルの周辺にない為、熱や振動の影響を受けることは無い
実施例１，２においては、上面クランプ１８の駆動部をレチクルステージ５又は構造体１５に別途設置した。しかし、図示しないレチクルの搬入出機構によって上面クランプ１８を移動させることもできる。

［デバイス製造方法］
次に、上述の露光装置を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。デバイスは、前述の実施例１、２の露光装置を使用して、感光剤が塗布された基板を露光する工程と、該工程で露光された基板を現像する工程と、他の周知の工程とを経ることにより製造する。デバイスは、半導体集積回路素子、液晶表示素子等でありうる。基板は、ウエハ、ガラスプレート等でありうる。当該周知の工程は、例えば、酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等の各工程である。

Claims (6)

1. 板部材を保持するステージ装置であって、
   ステージと、
   前記ステージに設けられていて、前記板部材の下面に当接して前記板部材の面に垂直な方向における前記板部材を位置決めする第１位置決め部材と、
   前記ステージに設けられていて、前記板部材の上面に当接して前記第１位置決め部材と共に前記板部材の面に垂直な方向における前記板部材を位置決めする第２位置決め部材と、
   前記第１位置決め部材の周囲に第１密閉空間を形成する弾性を有する第１密閉部材と、
   前記第２位置決め部材の周囲に第２密閉空間を形成する弾性を有する第２密閉部材と、
   前記第１密閉空間と前記第２密閉空間とに前記板部材を真空吸着させるように、前記第１密閉空間及び前記第２密閉空間から空気をそれぞれ吸引する第１吸引機構及び第２吸引機構と、
   を備える、ことを特徴とするステージ装置。
2. 前記第２位置決め部材及び前記第２密閉部材を前記板部材の上面に対向する位置から当該上面に対向しない位置へ移動させる駆動部をさらに備える、ことを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
3. 前記第２位置決め部材及び前記第２密閉部材を前記板部材の上面に対向する位置に位置決めする第３位置決め部材をさらに備え、
   前記駆動部は、前記第２位置決め部材及び前記第２密閉部材を、前記板部材の上面に対向する位置と当該上面に対向しない位置との間で前記板部材の面と平行な方向に移動させる、ことを特徴とする請求項２に記載のステージ装置。
4. 前記第２位置決め部材及び前記第２密閉部材は、それらの回動によって前記板部材の上面に対向する位置から当該上面に対向しない位置へ移動するように構成され、
   前記駆動部は、前記第２位置決め部材及び前記第２密閉部材を下方から突き上げて回動させる、ことを特徴とする請求項２に記載のステージ装置。
5. レチクルのパターンを基板に投影して基板を露光する露光装置であって、
   前記レチクルは、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のステージ装置によって保持されている、ことを特徴とする露光装置。
6. デバイスを製造する方法であって、
   請求項５に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
   前記露光された基板を現像する工程と、
   を含むことを特徴とするデバイス製造方法。

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