JP2016224311A - ステージ装置、リソグラフィ装置、および物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】位置検出精度の点で有利なステージ装置を提供する。【解決手段】真空チャンバ５内に配置され、対象物を保持して移動可能な可動ステージ２１と、可動ステージ２１の位置を計測する干渉計ユニット３とを備えるステージ装置であって、計測の基準となる基準部を真空チャンバ５内に備え、干渉計ユニット３は、光源３１と、光源からの出射光を真空チャンバ５内に通すための導光部材３２と、真空チャンバ５内に配置される光学系部材３４と、連結部材３３とを有し、連結部材３３は、導光部材３２および光学系部材３４を内蔵し、出射光が可動ステージ２１に照射されるように形成された光路を備え、真空チャンバ５に設けられた開口部を貫通して配置された連結部材３３により、干渉計ユニット３と基準部とが連結して一体で構成される。【選択図】図１

Description

本発明は、ステージ装置、リソグラフィ装置、および物品の製造方法に関する。

荷電粒子線またはＸ線を対象物（基板など）へ照射することで微細パターンの形成または検査を行うリソグラフィ装置として、荷電粒子線描画装置やＸ線露光装置がある。荷電粒子線等は大気中で減衰するため、真空環境下で使用する必要がある。したがって、上記リソグラフィ装置は、真空チャンバを含んで構成され、対象物を保持して移動可能な可動ステージを真空チャンバ内に備える。微細パターンの形成等のためには、可動ステージの位置を高精度に検出して制御する必要がある。

一般的に真空チャンバ内の可動ステージの位置は、真空チャンバの内壁に固定されたレーザー干渉計を用いて検出される。ここで、真空チャンバは、その内部を減圧して真空にする際、外部と内部との差圧により変形することがある。変形に伴い、レーザー干渉計から可動ステージに照射するレーザーの光軸がずれて可動ステージの位置を高精度に検出することが困難になる。これに対し、特許文献１は、予め取得しておいた真空チャンバ外の気圧と位置検出誤差との関係と、真空チャンバ外の気圧の計測結果と、に基づきレーザー干渉計による検出値を補正する回路パターン装置を開示している。

特開２００５−２２８８６１号公報

ここで、特許文献１における補正は、真空チャンバの変形量が真空チャンバ外の気圧により一意に決まることを前提としている。しかしながら、通常、真空チャンバの変形量に再現性はない。したがって、特許文献１における補正は十分でないことがありうる。また、真空チャンバの変形量によっては、レーザー干渉計による位置検出が不可能となる場合もありうる。この場合、特許文献１の回路パターン装置では検出値の補正が困難となる。真空チャンバの変形量を抑えるためには、真空チャンバを構成する部材に高剛性の材料を用いたり、真空チャンバの壁を厚くしたりする方法が考えられる。しかし、これら方法ではコストや装置重量の面で不利となりうる。

本発明は、例えば、位置検出精度の点で有利なステージ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、真空チャンバ内に配置され、対象物を保持して移動可能な可動ステージと、可動ステージの位置を計測する干渉計ユニットとを備えるステージ装置であって、計測の基準となる基準部を真空チャンバ内に備え、干渉計ユニットは、光源と、光源からの出射光を真空チャンバ内に通すための導光部材と、真空チャンバ内に配置される干渉計と、連結部材とを有し、連結部材は、導光部材および干渉計を内蔵し、出射光が可動ステージに照射されるように形成された光路を備え、真空チャンバに設けられた開口部を貫通して配置された連結部材により、干渉計ユニットと基準部とが連結して一体で構成されることを特徴とする。

本発明によれば、例えば、位置検出精度の点で有利なステージ装置を提供することができる。

第１実施形態に係るステージ装置を備える電子線描画装置の構成を示す図である。 第１実施形態に係る連結部材の構成を示す図である。 第２実施形態に係るステージ装置を備える電子線描画装置の構成を示す図である。 第３実施形態に係るステージ装置を備える電子線描画装置の構成を示す図である。 第４実施形態に係るステージ装置を備える電子線描画装置の構成を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。

（第１実施形態）
まず、本発明の一実施形態に係るステージ装置と、このステージ装置を備える荷電粒子線描画装置（電子線描画装置）の構成について説明する。図１は本実施形態に係る電子線描画装置の構成を示す概略図である。電子線描画装置１００は、電子光学鏡筒（投影系）１と、対象物（不図示）を保持して移動可能なステージ（可動ステージ）２および干渉計ユニット３を備えたステージ装置と、可動ステージ２を保持する定盤４と、真空チャンバ５とを備える。投影系１は、真空チャンバ５の上壁に設けられた開口部を貫通して配置されている。ステージ２は、微動ステージ２１、Ｘ方向に移動可能なＸステージ２２およびＹ方向に移動可能なＹステージ２３を含む。干渉計ユニット３は、光源３１、導光部材（透過ガラス）３２、連結部材３３および光学系部材３４を含む。定盤４は、真空チャンバ５の底部に備えられたＺ軸駆動機構６により支持されている。真空チャンバ５は、底部隔壁、側部隔壁及び上部隔壁を含む隔壁により大気雰囲気から対象物（不図示）を処理するための内部空間を仕切っている。また、真空チャンバ５は、床からの振動を絶縁するための除振マウント７により支持されている。なお、以下の各図では、鉛直方向にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内に互いに直交するＸ軸およびＹ軸を取っている。

連結部材３３には、導光部材３２および干渉計３４が内蔵され、また、光源３１からの出射光が通過する光路（空洞）を有する。干渉計ユニット３は、真空チャンバ５の内外を隔てる導光部材３２を介して、真空チャンバ５の外から内へ光を導光する。連結部材３３は、真空チャンバ５の上部隔壁に設けられた開口部を貫通して、干渉計ユニット３の計測の基準（基準部）となる定盤４と連結されている。

電子線描画装置１００は、さらにベローズＢＬを備える。ベローズＢＬは、真空内外の圧力差（真空負圧）による真空チャンバ５の変形が連結部材３３に伝わらないように低い剛性で真空チャンバ５と連結部材３３とを連結するとともに、真空チャンバ５内の気密を保持している。

一般的に、光学系部材３４は多軸で微動ステージ２１を制御する。そこで、光学系部材３４に含まれる反射ミラーのうち、導光部材３２を透過した第一の出射光を受ける反射ミラーは連結部材３３に固定されるが、その他の反射ミラー等は、計測の基準となる定盤４上に配置されていても良い。

従来の電子線描画装置では、図１で示した光源３１、導光部材３２および光学系部材３４が真空チャンバに取り付けられており、真空チャンバの変形に伴い、各部材の位置関係が変動してしまっていた。そこで、本実施形態における電子線描画装置１００は、干渉計ユニット３と基準部である定盤４とを連結部材３３により連結して一体で構成している。この構成により、光源３１、導光部材３２および光学系部材３４の位置関係は、真空チャンバ５の変形の影響を受けず、干渉計ユニット３からの出射光の光軸ずれ量を低減させることが可能である。また、図２に示すように導光部材３２が負圧により変形が生じる（凹む）場合もありうる。これに対応するため、連結部材３３を通過する光軸Ａと導光部材３２の中心とを合わせるように各部材を構成することが好ましい。

以上のように、本実施形態によれば、位置検出精度の点で有利なステージ装置を提供することができる。また、本実施形態に係るステージ装置を備えるリソグラフィ装置によれば、対象物の位置を高精度に検出できるため、高精度にパターンを形成し得る。

（第２実施形態）
図３は、本実施形態に係る電子線描画装置２００の構成を示す概略図である。電子線描画装置２００の構成は、第１実施形態と同様であるが、連結部材３３が、第１の連結部３３−１および第２の連結部３３−２の二つの部材に分割されている点が異なる。この構成により、連結部材３３−２を定盤４に連結した後に連結部材３３−１を連結部材３３−２に締結することで、光源３１からの出射光の軸調整の煩雑さを増すことなく、装置の組立性向上することができる。このような構成を有する電子線描画装置によっても、第１実施形態と同様の効果を奏する。

（第３実施形態）
図４は、本実施形態に係る電子線描画装置３００の構成を示す概略図である。第１および第２実施形態の構成と異なる点は、真空チャンバ５の連結部材３３が貫通する開口部と対向する位置に同面積の開口部ＯＰが設けられ、定盤４と開口部ＯＰとの間にベローズＢＬ２を備える点である。第１実施形態の電子線描画装置１００においては、連結部材３３が貫通する開口部により、その開口面積に相当する大気圧による力が連結部材３３を介して定盤４に鉛直下向きにかかる。この力により、定盤４も変形しうる。これに対し、本実施形態では、真空チャンバ上部に形成された開口部と同面積の開口部ＯＰを備えることで、実質等価な大きさの鉛直上向きの力を定盤４の下部から作用させている。つまり、定盤４にかかる鉛直下向きの圧力と鉛直上向きの圧力とが同程度となり、定盤４に対し、その上下方向からかかる力がつりあい、定盤４の変形が抑えられる。このような構成を有する電子線描画装置によっても、第１実施形態および第２実施形態と同様の効果を奏する。

（第４実施形態）
図５は、本実施形態に係る電子線描画装置４００の構成を示す概略図である。第１〜第３実施形態の構成と異なる点は、投影系１を計測の基準（基準部）として、干渉計ユニット３と投影系１とを第２連結部材８により連結して一体の構成としている点である。第２連結部材８は、投影系１からＸＹ平面に平行な方向に延伸しており、また、連結部材３３の一部が挿入され、固定されるように形成された開口部ＯＰ２を備えている。本実施形態では、真空チャンバ５が負圧により変形して、投影系１の位置が変動しても、上記構成により干渉計ユニット３と投影系１との位置関係に変化は生じない。このような構成を有する電子線描画装置によっても、第１〜第３実施形態および第２実施形態と同様の効果を奏する。

上記の説明では、リソグラフィ装置として電子線描画装置の例を説明したが、リソグラフィ装置は、それに限らず、真空内で対象物を処理するＸ線露光装置など他のリソグラフィ装置であってもよい。例えば、ＥＵＶ光の照射により基板上にレジストの潜像パターンを形成するリソグラフィ装置にも適用できる。さらに、基板ステージではなく、マスクステージの位置計測用の干渉計にも適用できる。

（物品の製造方法）
本発明の実施形態に係る物品の製造方法は、例えば、半導体デバイスなどのマイクロデバイスや微細構造を有する素子などの物品を製造するのに好適である。該製造方法は、感光剤が塗布された基板の該感光剤に上記のリソグラフィ装置を用いて潜像パターンを形成する工程（基板に描画を行う工程）と、該工程で潜像パターンが形成された基板を現像する工程とを含みうる。さらに、該製造方法は、他の周知の工程（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、パッケージングなど）を含みうる。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

１ 電子光学鏡筒（投影系）
２ 可動ステージ
２１ 微動ステージ
２２ Ｘステージ
２３ Ｙステージ
３ 干渉計ユニット
３１ 光源
３２ 導光部材（透過ガラス）
３３ 連結部材
３４ 干渉計
４ 定盤
５ 真空チャンバ

Claims (6)

1. 真空チャンバ内に配置され、対象物を保持して移動可能な可動ステージと、前記可動ステージの位置を計測する干渉計ユニットとを備えるステージ装置であって、
   前記計測の基準となる基準部を前記真空チャンバ内に備え、
   前記干渉計ユニットは、光源と、前記光源からの出射光を前記真空チャンバ内に通すための導光部材と、前記真空チャンバ内に配置される干渉計と、連結部材とを有し、
   前記連結部材は、前記導光部材および前記干渉計を内蔵し、前記出射光が前記可動ステージに照射されるように形成された光路を備え、
   前記真空チャンバに設けられた開口部を貫通して配置された前記連結部材により、前記干渉計ユニットと前記基準部とが連結して一体で構成されることを特徴とするステージ装置。
2. 前記基準部は、前記可動ステージを保持する定盤であることを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
3. 前記連結部材は、前記光源が固定される第１の連結部および、前記基準部と連結される第２の連結部を有することを特徴とする請求項１または２に記載のステージ装置。
4. 前記真空チャンバには、前記開口部と対向する位置に前記開口部と同面積の開口部がさらに設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のステージ装置。
5. パターンを基板に形成するリソグラフィ装置であって、
   請求項１ないし４のいずれか１項に記載のステージ装置を備える、
   ことを特徴とするリソグラフィ装置。
6. 請求項５に記載のリソグラフィ装置を用いて基板上に潜像パターンを形成する工程と、
   前記工程で潜像パターンの形成された基板を現像する工程と、
   を含むことを特徴とする物品の製造方法。

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