JP6723069B2 - ステージ装置、リソグラフィ装置及び物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ステージ装置、リソグラフィ装置及び物品の製造方法に関する。

半導体デバイスの生産性を向上させるために、露光装置には、高スループット化が要求されている。かかる要求を満たすために、例えば、露光装置において基板の受け渡しに要する時間の短縮が求められている。

そこで、基板保持部材であるチャックとピン部材との間において、基板の受け渡しに要する時間を短縮するための技術が提案されている（特許文献１参照）。かかる技術では、まず、チャックを支持する微動ステージを第１速度で下方向に移動させながら、基板の裏面とピン部材との接触を検出し、基板の裏面がピン部材に接触したときの微動ステージの位置を記憶する。そして、チャックの上の基板をピン部材に受け渡す際に、記憶した位置を目標位置として、第１速度よりも速い第２速度で微動ステージを下方向に移動させる。このように、微動ステージの速度を変化させることで、チャックとピン部材との間で基板の受け渡しに要する時間を短縮することができる。

特許第４６８５０４１号公報

特許文献１に開示された技術では、チャックの上の基板をピン部材に受け渡す際に、基板がピン部材に接触した位置で基板とチャックとの間の吸着を解放している。この際、チャックを支持する微動ステージと、ピン部材を支持する粗動ステージとの間で擦る方向に相対変位があると、基板を介して、チャック及びピン部材に擦れが発生してしまう。このような擦れは、基板の裏面、チャック及びピン部材の摩耗や発塵の要因となる。

本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、チャックの上の基板を、チャックに設けられた孔を介してチャックから突出可能に設けられた基板面吸着部材に渡すのに有利なステージ装置を提供することを例示的目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としてのステージ装置は、基板を保持するステージ装置であって、基板面を吸着するチャックと、前記チャックに設けられた孔を介して前記チャックから突出可能に設けられ、前記基板面を吸着する部材と、前記部材の突出方向における前記チャックと前記部材との相対的な位置を変更するように前記部材又は前記チャックを移動対象物として移動させる移動部と、前記チャックに吸着された前記基板を前記部材に渡す処理を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記処理において、前記チャックに吸着された前記基板面と前記部材との接触と非接触が切り替わるときの前記移動対象物の位置を示す接触位置の情報を取得し、前記接触位置から前記基板と前記部材とが離れる方向に所定の距離だけ離れた第１位置に前記移動部により前記移動対象物を位置決めして前記チャックによる前記基板面の吸着を解除し、前記部材による前記基板面の吸着を開始して、前記移動部により前記移動対象物を前記第１位置から前記基板と前記部材とが近づく方向に移動させて前記チャックの上の基板を前記部材に吸着させ、前記チャックに吸着された前記基板面と前記部材との間の距離と、当該距離において前記基板に作用する前記部材による吸着力との関係に基づいて、前記チャックに吸着された前記基板面と前記部材とが非接触で、且つ、前記基板面に対して前記部材による吸着力が作用するように、前記所定の距離を決定することを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、例えば、チャックの上の基板を、チャックに設けられた孔を介してチャックから突出可能に設けられた基板面吸着部材に渡すのに有利なステージ装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態における露光装置の構成を示す概略図である。 図１に示す露光装置におけるチャックの構成を示す平面図である。 第１実施形態における受け渡し処理を説明するためのフローチャートである。 図３に示す受け渡し処理での微動ステージの位置を示す図である。 第１実施形態における受け渡し処理でのチャックとピン部材との位置関係を示す図である。 基板の裏面とピン部材との間の距離と、ピン部材による吸着力との関係を示す図である。 第１実施形態における受け渡し処理を説明するためのフローチャートである。 図７に示す受け渡し処理での微動ステージの位置を示す図である。 本発明の第２実施形態における露光装置の構成を示す概略図である。 第２実施形態における受け渡し処理を説明するためのフローチャートである。 第２実施形態における受け渡し処理でのチャックとピン部材との位置関係を示す図である。 第１実施形態における受け渡し処理を説明するためのフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態における露光装置１の構成を示す概略図である。露光装置１は、投影光学系を介して基板を露光することで、パターンを基板に形成するリソグラフィ装置である。露光装置１は、照明光学系１１と、レチクルステージ１２と、投影光学系１３と、基板ステージ１４と、基板搬送系１５と、チャック２０と、制御部２５とを有する。

照明光学系１１は、光源（不図示）からの光（露光光）で、レチクルステージ１２に保持されたレチクル（原版）Ｒを照明する。投影光学系１３は、レチクルＲからの光を、基板ステージ１４に保持された基板Ｗに投影する。基板搬送系１５は、基板Ｗを搬送する機能を有し、例えば、基板Ｗを基板ステージ１４に供給するための供給ハンド１６と、基板ステージ１４から基板Ｗを回収するための回収ハンド１７とを含む。

基板ステージ１４は、基板を保持して移動可能なステージであって、微動ステージ（第１ステージ）１８と、粗動ステージ（第２ステージ）１９とを含む。また、微動ステージ１８の上には、基板Ｗの裏面を吸着して基板Ｗを保持するチャック２０が配置されている。微動ステージ１８は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に沿って移動可能に、且つ、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各方向に平行な軸のまわりに回転可能に構成され、各軸に関する移動を独立して制御することができる。なお、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、図１に示すように、互いに直交する方向に設定されている。レーザー干渉計２１及び平面ミラー２２は、微動ステージ１８の位置を計測する。レーザー干渉計２１で得られる変化量から微動ステージ１８の位置を求めることができる。微動ステージ１８を移動させることで、基板Ｗの位置を投影光学系１３の光軸ＡＸに沿った方向及び光軸ＡＸに直交する方向に調整することが可能である。

ピン部材２３は、供給ハンド１６から基板Ｗを受け取る、又は、回収ハンド１７に基板Ｗを渡す際に用いられ、基板Ｗの裏面（基板面）を吸着して基板Ｗを保持する。ピン部材２３は、粗動ステージ１９に固定（配置）され、Ｚ軸方向（チャック２０の保持面に対して垂直な方向）において、チャック２０に設けられた孔を介してチャック２０から突出可能に設けられている。

粗動ステージ１９は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿って移動可能に、且つ、Ｚ軸方向に平行な軸のまわりに回転可能に構成され、各軸に関する移動を独立して制御することができる。粗動ステージ１９は、その位置を、例えば、干渉計（不図示）やギャップセンサ（不図示）によって計測され、リニアモータなどのアクチュエータを介して、微動ステージ１８の移動に合わせて制御される。ピン部材２３は、上述したように、粗動ステージ１９に固定されているため、粗動ステージ１９とともに移動する。

粗動ステージ１９は、リミットセンサ（不図示）で規定された範囲内において、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に長いストロークで移動することが可能である。一方、微動ステージ１８は、粗動ステージ１９に支持されており、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に、粗動ステージ１９よりも短いストロークで移動することが可能である。

計測部２４は、Ｚ軸方向におけるチャック２０の位置を計測する。計測部２４は、例えば、レーザー干渉計及び平面ミラーやギャップセンサなどで構成されるが、これに限定されるものではなく、Ｚ軸方向におけるチャック２０の位置を計測することが可能な構成を有していればよい。

制御部２５は、ＣＰＵやメモリなどを含み、露光装置１の全体（動作）を制御する。制御部２５は、露光処理において、レシピに定義された露光順序やショット配列に従って、レチクルＲのパターンが基板Ｗの各ショット領域に転写されるように、露光装置１の各部を制御する。また、制御部２５は、基板Ｗの供給時や回収時において、微動ステージ１８を介して、チャック２０に吸着されている基板Ｗをピン部材２３に渡す処理やピン部材２３に吸着されている基板Ｗをチャック２０に渡す処理を制御する。

レチクルＲのパターンを基板Ｗに転写する露光処理においては、チャック２０が基板Ｗを吸着している状態で微動ステージ１８を移動させながら基板Ｗを露光する。露光された基板Ｗを回収する際には、回収ハンド１７と干渉しないように、微動ステージ１８を下方向に移動させて、チャック２０に吸着されている基板Ｗをピン部材２３に渡し、基板Ｗをピン部材２３で吸着する。

微動ステージ１８には、チャック２０を吸着するための吸着力を与えるための真空排気ライン（不図示）が備えられており、微動ステージ１８は、チャック２０の裏面を吸着してチャック２０を保持する。また、微動ステージ１８には、チャック２０に載置される基板Ｗに吸着力を与えるための真空排気ライン２６も備えられている。

真空排気ライン２６は、負圧を発生させる真空ポンプ２７と、チャック２０に設けられた排気口２０１とを連結するように構成された配管である。真空ポンプ２７は、真空排気ライン２６の内部の空気を外部に排出することで、真空排気ライン２６の内部の圧力を、大気圧よりも低い圧力、即ち、負圧にする。真空排気ライン２６の内部が負圧になることで、真空排気ライン２６に連結された排気口２０１も負圧となる。かかる負圧と大気圧との差圧が排気口２０１の上に載置される基板Ｗの表面からかかることによって、チャック２０は、基板Ｗを吸着（保持）することができる。

真空ポンプ２７と排気口２０１との間には、真空排気ライン２６の内部を所定の真空圧に調整するためのレギュレータ２８が配置されている。レギュレータ２８と排気口２０１との間には、電磁弁２９が配置されている。電磁弁２９を切り替えることで、電磁弁２９から排気口２０１の側の真空排気ライン２６を、真空ポンプ２７と接続された状態、或いは、大気解放された状態にすることができる。電磁弁２９は、制御部２５によって制御可能である。

電磁弁２９と排気口２０１との間の真空排気ライン２６から分岐された位置には、圧力センサ３０が配置されている。圧力センサ３０は、真空排気ライン２６の内部の圧力値を計測し、その計測結果を制御部２５に通知する。

ピン部材２３は、上述したように、粗動ステージ１９に配置され、筒形状（中空形状）を有する。ピン部材２３には、ピン部材２３に載置される基板Ｗに吸着力を与えるための真空排気ライン３１が備えられている。

真空排気ライン３１は、負圧を発生させる真空ポンプ３２と、ピン部材２３の内部（空間）とを連結するように構成された配管である。真空ポンプ３２は、真空排気ライン３１の内部の空気を外部に排出することで、真空排気ライン３１の内部の圧力を、大気圧よりも低い圧力、即ち、負圧にする。真空排気ライン３１の内部が負圧になることで、真空排気ライン３１に連結されたピン部材２３の内部も負圧となる。かかる負圧と大気圧との差圧がピン部材２３の上に載置される基板Ｗの表面からかかることによって、ピン部材２３は、基板Ｗを吸着（保持）することができる。

真空ポンプ３２とピン部材２３との間には、真空排気ライン３１の内部を所定の真空圧に調整するためのレギュレータ３３が配置されている。レギュレータ３３とピン部材２３との間には、電磁弁３４が配置されている。電磁弁３４を切り替えることで、電磁弁３４からピン部材２３の側の真空排気ライン３１を、真空ポンプ３２と接続された状態、或いは、大気解放された状態にすることができる。電磁弁３４は、制御部２５によって制御可能である。

電磁弁３４とピン部材２３との間の真空排気ライン３１から分岐された位置には、圧力センサ３５が配置されている。圧力センサ３５は、真空排気ライン３１の内部の圧力値を計測し、その計測結果を制御部２５に通知する。

本実施形態では、２つの真空ポンプ２７及び３２を備える構成を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、２つの真空ポンプ２７及び３２を、１つの共通の真空ポンプとして構成してもよい。

図２を参照して、チャック２０の詳細な構成を説明する。図２は、チャック２０の構成を上方から示す平面図である。チャック２０は、基板Ｗを支持するための複数のピンを含み、かかる複数のピンの上に基板Ｗを載置する。チャック２０は、基板Ｗを（真空）吸着する際において、チャック２０の外部に空気が流出することを防止するための土手２０２及び２０３を含む。土手２０２及び２０３の最上面は、略同一平面上に構成されている。

複数のピンの上に基板Ｗが載置された状態で、排気口２０１に連結された真空排気ライン２６の内部を負圧にする。これにより、排気口２０１を介して、土手２０２の内側の領域、且つ、土手２０３の外側の領域において、基板Ｗと複数のピンとの間の空間が真空状態となるため、チャック２０は、均一な力で基板Ｗを吸着することができる。

また、チャック２０には、上述したように、ピン部材２３を突出可能とするための孔（貫通孔）２０４が設けられ、微動ステージ１８にも同様に、ピン部材２３を突出可能とするための孔（貫通孔）が設けられている。従って、微動ステージ１８は、ピン部材２３と干渉することなく、ピン部材２３の突出方向、即ち、Ｚ軸方向に移動することができる。

本実施形態では、３つのピン部材２３を備える構成を例に説明したが、これに限定されるものではない。基板Ｗ（その大きさ、材料及び質量）に対して、十分に、且つ、安定的に保持可能な構成であれば、ピン部材２３の数はいくつでもよい。なお、ピン部材２３は、基板Ｗの裏面を吸着する面積が土手２０３の内側の面積となるため、チャック２０と比べて、基板Ｗの吸着面積が狭くなる。

図３、図４、図５（ａ）乃至図５（ｄ）を参照して、基板ステージ１４から基板Ｗを回収する場合において、チャック２０に吸着されている基板Ｗをピン部材２３に渡す処理（以下、「受け渡し処理」と称する）について説明する。図３は、受け渡し処理を説明するためのフローチャートである。図４は、図３に示す受け渡し処理での微動ステージ１８の位置を示す図である。図４では、時間を横軸に採用し、Ｚ軸方向における微動ステージ１８の位置を縦軸に採用している。

Ｓ３０２では、基板ステージ１４（微動ステージ１８及び粗動ステージ１９）をＸ軸方向及びＹ軸方向（水平方向）に移動させて、回収ハンド１７が基板Ｗを回収可能な位置（基板回収位置）に基板ステージ１４を位置決めする。

Ｓ３０４では、図５（ａ）に示すように、チャック２０に吸着されている基板Ｗがピン部材２３の近傍に位置するように、微動ステージ１８をＺ軸方向（−）に第１速度で移動させる（下降させる）。このように、微動ステージ１８は、チャック２０とピン部材２３との相対的な位置を変更するようにチャック２０を移動対象物として移動させる移動部として機能する。図５（ａ）は、基板Ｗがチャック２０に吸着されている状態を示している。ここでは、チャック２０に吸着されている基板Ｗの裏面とピン部材２３との接触と非接触が切り替わるときのチャック２０の位置（接触位置）に基づいて、微動ステージ１８を移動させる目標位置を決定する。Ｓ３０４では、微動ステージ１８を下降させているので、接触位置は、基板Ｗの裏面とピン部材２３とが非接触状態から接触状態に切り替わる位置である。例えば、チャック２０の接触位置から微小距離だけ上の位置を微動ステージ１８の目標位置として決定する。なお、チャック２０の接触位置は、例えば、これまでの受け渡し処理で取得されているが、初回の受け渡し処理の場合には、設計値から取得してもよい。また、微動ステージ１８は、各軸に関する移動を独立して制御することができるため、微動ステージ１８のＺ軸方向（−）への移動（Ｓ３０４）は、基板ステージ１４のＸ軸方向及びＹ軸方向への移動（Ｓ３０２）と並行して行ってもよい。

Ｓ３０６では、図５（ｂ）に示すように、チャック２０に吸着されている基板Ｗの裏面がピン部材２３に接触する位置まで、微動ステージ１８をＺ軸方向（−）に第１速度よりも遅い第２速度で移動させる（下降させる）。図５（ｂ）は、基板Ｗ（の裏面）がチャック２０及びピン部材２３の両方に接触している状態を示している。チャック２０に吸着されている基板Ｗの裏面がピン部材２３に接触したら、微動ステージ１８のＺ軸方向（−）への移動を停止する。そして、チャック２０に吸着されている基板Ｗの裏面とピン部材２３とが接触している状態において、Ｚ軸方向におけるチャック２０の位置（即ち、チャック２０の接触位置）を計測部２４で計測する。計測部２４によって計測されたチャック２０の接触位置（の情報）は、例えば、制御部２５のメモリなどの記憶部に記憶する。

Ｓ３０６において、基板Ｗの裏面とピン部材２３との接触を検知するために、制御部２５では、微動ステージ１８を下降させている間、微動ステージ１８を移動させるためのリニアモータで発生する電流値を監視する。基板Ｗの裏面がピン部材２３に接触している状態で微動ステージ１８を下降させると、ピン部材２３が抵抗となるため、基板Ｗの裏面とピン部材２３とが離れている状態で微動ステージ１８を移動させているときよりも高い電流値が出力される。従って、制御部２５は、かかる電流値を監視することで、基板Ｗの裏面とピン部材２３との接触を検知することができる。

また、本実施形態では、Ｓ３０４とＳ３０６との間で微動ステージ１８の速度を変更している。例えば、Ｓ３０６での微動ステージ１８の速度を速くすると、基板Ｗの裏面とピン部材２３との接触を検知することが難しくなる。これは、基板Ｗの裏面とピン部材２３とが離れている状態で微動ステージ１８を移動させているときの電流値と、基板Ｗの裏面がピン部材２３に接触している状態で微動ステージ１８を移動させているときの電流値との差異が小さくなってしまうからである。また、Ｓ３０６での微動ステージ１８の速度が速いと、基板Ｗの裏面とピン部材２３とが接触した際の衝撃が大きくなり、基板Ｗにダメージを与えてしまったり、基板Ｗがずれてしまったりする可能性もある。

Ｓ３０８では、図５（ｃ）に示すように、微動ステージ１８をＺ軸方向（＋）に移動させて（上昇させて）、基板Ｗに対するチャック２０の吸着を解除する吸着解除位置（第１位置）に微動ステージ１８を位置決めする。吸着解除位置は、Ｓ３０６で取得されたチャック２０の接触位置から基板Ｗとピン部材２３とが離れる方向に予め定められた距離だけ離れた位置である。具体的には、吸着解除位置は、チャック２０に吸着された基板Ｗの裏面とピン部材２３とが非接触で、且つ、基板Ｗに対してピン部材２３による吸着力が作用する位置である。

本実施形態では、基板Ｗの裏面とピン部材２３との間の距離と、基板Ｗに作用するピン部材２３による吸着力との関係を実験などで予め取得し、かかる関係に基づいて接触位置から吸着解除位置までの距離（所定の距離）を決定している。図６は、基板Ｗの裏面とピン部材２３との間の距離と、かかる距離において基板Ｗに作用するピン部材２３による吸着力との関係を示す図である。図６では、基板Ｗの裏面とピン部材２３との間の距離［μｍ］を横軸に採用し、基板Ｗに作用するピン部材２３による吸着力［ｋＰａ］を縦軸に採用している。図６を参照するに、基板Ｗの裏面とピン部材２３とが接触していない状態、即ち、基板Ｗの裏面とピン部材２３との間に隙間がある場合であっても、基板Ｗとピン部材２３との間には吸着力が生じていることがわかる。ピン部材２３で基板Ｗを吸着するための吸着力は、ピン部材２３（の先端部）と大気圧との差圧が、ピン部材２３の上の基板Ｗの表面からかかることによって生じる。従って、ピン部材２３の近傍の負圧が高いと、基板Ｗに対する吸着力が強くなる。真空排気ライン３１と真空ポンプ３２とを接続すると、真空ポンプ３２に向かう空気の流れが生じる。この際、基板Ｗの裏面とピン部材２３との間の隙間（距離）が狭いほど、かかる隙間を介して外部から流入する空気の抵抗が大きくなる（即ち、流入する空気の量が減少する）ため、ピン部材２３の近傍の負圧が高くなる。これにより、真空排気ライン３１の真空度が高くなり、圧力センサ３５の近傍での負圧が高くなる。一方、基板Ｗの裏面とピン部材２３との間の隙間が大きいほど、ピン部材２３の近傍の負圧が弱くなるため、大気圧との差圧が小さくなり、基板Ｗに対する吸着力が弱くなる。本実施形態では、接触位置から吸着解除位置までの距離（所定の距離）を１０μｍ以上７０μｍ以下の距離とするとよい。これにより、チャック２０に吸着された基板Ｗの裏面とピン部材２３とが非接触で、且つ、基板Ｗに対してピン部材２３による吸着力を作用させて基板Ｗを吸着することができる。

ここで、基板Ｗの裏面とピン部材２３とが接触している状態において、微動ステージ１８と粗動ステージ１９との間で相対変位が生じると、基板Ｗを介して、基板Ｗの裏面、チャック２０及びピン部材２３が摩耗してしまう。微動ステージ１８と粗動ステージ１９との間に相対変位が生じる要因としては、例えば、微動ステージ１８と粗動ステージ１９との制御帯域差による影響などがある。

チャック２０やピン部材２３が摩耗する要因としては、例えば、基板Ｗに対する吸着力がある。基板Ｗに対してチャック２０による吸着力が強い場合、基板Ｗとピン部材２３との間で擦れが生じるため、基板Ｗの裏面やピン部材２３が摩耗する。また、基板Ｗに対してピン部材２３による吸着力が強い場合、基板Ｗとチャック２０との間で擦れが生じるため、基板Ｗの裏面やチャック２０が摩耗する。

本実施形態では、このような擦れが生じる時間を短くするために、基板Ｗとピン部材２３とを非接触な状態にする。上述したように、基板Ｗの裏面とピン部材２３とを接触させた後に、微動ステージ１８をＺ軸方向（−）に移動させることで、基板Ｗの裏面とピン部材２３とを非接触な状態にしている。これにより、微動ステージ１８と粗動ステージ１９との間で相対変位が生じても、ピン部材２３が基板Ｗに接触しないため、擦れが生じなくなる。

また、基板Ｗに対してピン部材２３による吸着力が作用する位置を吸着解除位置とするのは、基板Ｗの位置ずれを防止するためである。チャック２０に吸着されていない基板Ｗが速度を有する状態でピン部材２３に接触すると、チャック２０における基板Ｗの位置がずれてしまう。基板Ｗに対してピン部材２３による吸着力が作用する位置を吸着解除位置とすることで、このような基板Ｗの位置ずれを防止することができる。

Ｓ３１０では、基板Ｗの吸着の切り替えを行う。吸着解除位置に微動ステージ１８を位置決めした状態において、基板Ｗとチャック２０との間の吸着力をなくして、基板Ｗとピン部材２３との間に吸着力を発生させる。換言すれば、基板Ｗに対するチャック２０の吸着を解除して、基板Ｗに対するピン部材２３の吸着を開始する。具体的には、電磁弁２９から排気口２０１の側の真空排気ライン２６が大気解放された状態となるように電磁弁２９を切り替える。また、電磁弁３４からピン部材２３の側の真空排気ライン３１が真空ポンプ３２と接続された状態となるように電磁弁３４を切り替える。そして、圧力センサ３０で計測される真空排気ライン２６の内部の圧力値が所定値以上、即ち、基板Ｗに対するチャック２０による吸着力が弱まったことを確認する。同様に、圧力センサ３５で計測される真空排気ライン３１の内部の圧力値が所定値以下、即ち、基板Ｗに対するピン部材２３による吸着力が強くなったことを確認する。

ここで、基板Ｗに対するピン部材２３による吸着力が弱い場合には、微動ステージ１８をＺ軸方向（−）に移動させることで、ピン部材２３による吸着力が所定の吸着力となるように調整することも可能である。また、かかる調整で要した微動ステージ１８の移動量を制御部２５のメモリなどに記憶して統計的に処理し、その処理結果に基づいて吸着解除位置を補正してもよい。

なお、基板Ｗの吸着の切り替えは、基板Ｗに対するピン部材２３の吸着を開始してから、基板Ｗに対するチャック２０の吸着を解除してもよい。また、微動ステージ１８を吸着解除位置に移動させている間（Ｓ３０８）に、基板Ｗの吸着の切り替えを開始することも可能である。

Ｓ３１２では、チャック２０の上の基板Ｗをピン部材２３に渡すために、微動ステージ１８をＺ軸方向（−）に移動させる（下降させる）。これにより、チャック２０の上の基板Ｗがピン部材２３に吸着される。ここでは、図５（ｄ）に示すように、ピン部材２３に吸着されている基板Ｗとチャック２０との間に回収ハンド１７を挿入可能な隙間ＳＫが形成されるように、微動ステージ１８を移動させる目標位置を決定する。

図５（ｄ）は、基板Ｗがピン部材２３に吸着されている状態を示している。ピン部材２３は、粗動ステージ１９に固定されているため、Ｚ軸方向におけるピン部材２３の位置は、微動ステージ１８の移動の前後で、即ち、図５（ａ）乃至図５（ｄ）を通して同じである。チャック２０は、微動ステージ１８に保持されているため、微動ステージ１８とともにＺ軸方向に移動する。図５（ｄ）に示すように、回収ハンド１７を隙間ＳＫに挿入した状態から、回収ハンド１７をＺ軸方向（＋）に移動させることで、基板Ｗをピン部材２３から回収ハンド１７に渡すことができる。

また、制御部２５のメモリなどの記憶部にチャック２０の接触位置が記憶されている場合には、図７及び図８に示すように、上述したＳ３０４及びＳ３０６（即ち、チャック２０の接触位置を取得するための処理）を省略することが可能である。これにより、図３に示す受け渡し処理と比べて、基板Ｗの回収に要する時間を短縮することができる。図７は、受け渡し処理を説明するためのフローチャートである。図８は、図７に示す受け渡し処理での微動ステージ１８の位置を示す図である。図８では、時間を横軸に採用し、Ｚ軸方向における微動ステージ１８の位置を縦軸に採用している。

Ｓ７０２では、Ｓ３０２と同様に、基板ステージ１４（微動ステージ１８及び粗動ステージ１９）をＸ軸方向及びＹ軸方向（水平方向）に移動させて、基板回収位置に基板ステージ１４を位置決めする。

図３に示すＳ３０４及びＳ３０６を省略するためには、基板Ｗの裏面とピン部材２３とが接触したときのチャック２０の位置を計測して接触位置を予め取得しておく必要がある。従って、受け渡し処理の前に、チャック２０に吸着された基板Ｗの裏面とピン部材２３とが離れている状態から微動ステージ１８（チャック２０）を基板Ｗとピン部材２３とが近づく方向に移動させながら、計測部２４によりチャック２０の接触位置を取得する。

Ｓ７０４では、微動ステージ１８をＺ軸方向（−）に移動させて（下降させて）、基板Ｗに対するチャック２０の吸着を解除する吸着解除位置に微動ステージ１８を位置決めする。吸着解除位置は、制御部２５のメモリなどの記憶部から取得されたチャック２０の接触位置から基板Ｗとピン部材２３とが離れる方向に予め定められた距離だけ離れた位置である。

なお、チャック２０の接触位置は、ピン部材２３の状態などによって変化する可能性があるため、計測部２４によってチャック２０の接触位置を定期的に取得し、記憶部に記憶されている接触位置を定期的に取得される接触位置で更新するとよい。また、チャック２０の接触位置は基板Ｗの種類によっても変化するため、ロットの先頭の基板Ｗを回収する際に、計測部２４によりチャック２０の接触位置を取得するとよい。

Ｓ７０６（基板Ｗの吸着の切り替え）及びＳ７０８（微動ステージ１８の下降）については、Ｓ３１０及びＳ３１２と同様であるため、ここでの詳細な説明は省略する。

＜第２実施形態＞
チャック２０に吸着されている基板Ｗをピン部材２３に渡す処理において、第１実施形態では、微動ステージ１８をＺ軸方向に移動させるのに対し、第２実施形態では、ピン部材２３をＺ軸方向に移動させる。

図９は、本発明の第２実施形態における露光装置１Ａの構成を示す概略図である。露光装置１Ａは、投影光学系を介して基板を露光することで、パターンを基板に形成するリソグラフィ装置であって、露光装置１と同様な構成を有し、更に、チャック２０に対してピン部材２３を移動させるアクチュエータ４１を有する。

アクチュエータ４１は、ピン部材２３をＺ軸方向に移動させる。本実施形態では、アクチュエータ４１は、チャック２０とピン部材２３との相対的な位置を変更するようにピン部材２３を移動対象物として移動させる移動部として機能する。アクチュエータ４１は、例えば、リニアモータを含み、制御部２５によって制御可能である。アクチュエータ４１は、粗動ステージ１９に固定されている。第２実施形態では、ピン部材２３は、粗動ステージ１９に対して、Ｘ軸方向及びＹ軸方向には固定されているが、Ｚ軸方向には固定されていない。

また、露光装置１Ａは、Ｚ軸方向におけるチャック２０の位置を計測する計測部２４の代わりに、Ｚ軸方向におけるアクチュエータ４１の位置を計測する計測部４２を有する。計測部４２は、例えば、エンコーダなどで構成されるが、これに限定されるものではなく、Ｚ軸方向におけるアクチュエータ４１の位置を計測することが可能な構成を有していればよい。

図１０、図１１（ａ）乃至図１１（ｄ）を参照して、基板ステージ１４から基板Ｗを回収する場合において、チャック２０に吸着されている基板Ｗをピン部材２３に渡す処理（受け渡し処理）について説明する。図１０は、受け渡し処理を説明するためのフローチャートである。

Ｓ１００２では、基板ステージ１４（微動ステージ１８及び粗動ステージ１９）をＸ軸方向及びＹ軸方向（水平方向）に移動させて、基板回収位置に基板ステージ１４を位置決めする。

Ｓ１００４では、図１１（ａ）に示すように、チャック２０に吸着されている基板Ｗがピン部材２３の近傍に位置するように、ピン部材２３をＺ軸方向（＋）に移動させる（上昇させる）。図１１（ａ）は、基板Ｗがチャック２０に吸着されている状態を示している。ここでは、チャック２０に吸着されている基板Ｗの裏面とピン部材２３とが接触するときのピン部材２３の位置（接触位置）に基づいて、ピン部材２３を移動させる目標位置を決定する。例えば、ピン部材２３の接触位置から微小距離だけ下の位置をピン部材２３の目標位置として決定する。なお、ピン部材２３の接触位置は、例えば、これまでの受け渡し処理で取得されているが、初回の受け渡し処理の場合には、設計値から取得してもよい。また、ピン部材２３は、基板ステージ１４の移動と独立して制御することができるため、ピン部材２３のＺ軸方向（＋）への移動（Ｓ１００４）は、基板ステージ１４のＸ軸方向及びＹ軸方向への移動（Ｓ１００２）と並行して行ってもよい。

Ｓ１００６では、図１１（ｂ）に示すように、チャック２０に吸着されている基板Ｗの裏面がピン部材２３に接触する位置まで、ピン部材２３をＺ軸方向（＋）に移動させる（下降させる）。図１１（ｂ）は、基板Ｗ（の裏面）がチャック２０及びピン部材２３の両方に接触している状態を示している。チャック２０に吸着されている基板Ｗの裏面がピン部材２３に接触したら、ピン部材２３のＺ軸方向（＋）への移動を停止する。そして、チャック２０に吸着されている基板Ｗの裏面とピン部材２３とが接触している状態において、Ｚ軸方向におけるピン部材２３の位置（即ち、ピン部材２３の接触位置）を計測部４２で計測する。計測部４２によって計測されたピン部材２３の接触位置は、例えば、制御部２５のメモリなどの記憶部に記憶する。

Ｓ１００６において、基板Ｗの裏面とピン部材２３との接触を検知するために、制御部２５では、ピン部材２３を上昇させている間、ピン部材２３を移動させるためのアクチュエータ４１で発生する電流値を監視する。基板Ｗの裏面がピン部材２３に接触している状態でピン部材２３を上昇させると、チャック２０に吸着された基板Ｗが抵抗となる。このため、基板Ｗの裏面とピン部材２３とが離れている状態でピン部材２３を移動させているときよりも高い電流値がアクチュエータ４１から出力される。従って、制御部２５は、かかる電流値を監視することで、基板Ｗの裏面とピン部材２３との接触を検知することができる。

Ｓ１００８では、図１１（ｃ）に示すように、ピン部材２３をＺ軸方向（−）に移動させて（下降させて）、基板Ｗに対するチャック２０の吸着を解除する吸着解除位置にピン部材２３を位置決めする。吸着解除位置は、Ｓ１００６で取得されたピン部材２３の接触位置から基板Ｗとピン部材２３とが離れる方向に予め定められた距離だけ離れた位置である。具体的には、吸着解除位置は、チャック２０に吸着された基板Ｗの裏面とピン部材２３とが非接触で、且つ、基板Ｗに対してピン部材２３による吸着力が作用する位置である。

本実施形態では、基板Ｗの裏面とピン部材２３との間の距離と、基板Ｗに作用するピン部材２３による吸着力との関係を実験などで予め取得し、かかる関係に基づいて接触位置から吸着解除位置までの距離（予め定められた距離）を決定している。本実施形態においても、第１実施形態と同様に、接触位置から吸着解除位置までの距離（予め定められた距離）を１０μｍ以上７０μｍ以下の距離とするとよい。これにより、チャック２０に吸着された基板Ｗの裏面とピン部材２３とが非接触で、且つ、基板Ｗに対してピン部材２３による吸着力を作用させて基板Ｗを吸着することができる。

本実施形態では、基板Ｗとピン部材２３との間や基板Ｗとチャック２０との間で擦れが生じる時間を短くするために、基板Ｗとピン部材２３とを非接触な状態にする。上述したように、基板Ｗの裏面とピン部材２３とを接触させた後に、ピン部材２３をＺ軸方向（−）に移動させることで、基板Ｗの裏面とピン部材２３とを非接触な状態にしている。これにより、微動ステージ１８と粗動ステージ１９との間で相対変位が生じても、ピン部材２３が基板Ｗに接触しないため、擦れが生じなくなる。

また、基板Ｗに対してピン部材２３による吸着力が作用する位置を吸着解除位置とするのは、基板Ｗの位置ずれを防止するためである。チャック２０に吸着されていない基板Ｗに対してピン部材２３が速度を有する状態で接触すると、チャック２０における基板Ｗの位置がずれてしまう。基板Ｗに対してピン部材２３による吸着力が作用する位置を吸着解除位置とすることで、このような基板Ｗの位置ずれを防止することができる。

Ｓ１０１０では、基板Ｗの吸着の切り替えを行う。吸着解除位置にピン部材２３を位置決めした状態において、基板Ｗとチャック２０との間の吸着力をなくして、基板Ｗとピン部材２３との間に吸着力を発生させる。換言すれば、基板Ｗに対するチャック２０の吸着を解除して、基板Ｗに対するピン部材２３の吸着を開始する。

ここで、基板Ｗに対するピン部材２３による吸着力が弱い場合には、ピン部材２３をＺ軸方向（＋）に移動させることで、ピン部材２３による吸着力が所定の吸着力となるように調整することも可能である。また、かかる調整で要したピン部材２３の移動量を制御部２５のメモリなどに記憶して統計的に処理し、その処理結果に基づいて吸着解除位置を補正してもよい。

なお、基板Ｗの吸着の切り替えは、基板Ｗに対するピン部材２３の吸着を開始してから、基板Ｗに対するチャック２０の吸着を解除してもよい。また、ピン部材２３を吸着解除位置に移動させている間（Ｓ１００８）に、基板Ｗの吸着の切り替えを開始することも可能である。

Ｓ１０１２では、チャック２０の上の基板Ｗをピン部材２３に渡すために、ピン部材２３をＺ軸方向（＋）に移動させる（上昇させる）。これにより、チャック２０の上の基板Ｗがピン部材２３に吸着される。ここでは、図１１（ｄ）に示すように、ピン部材２３に吸着されている基板Ｗとチャック２０との間に回収ハンド１７を挿入可能な隙間ＳＫが形成されるように、ピン部材２３を移動させる目標位置を決定する。

図１１（ｄ）は、基板Ｗがピン部材２３に吸着されている状態を示している。Ｚ軸方向における微動ステージ１８の位置は、ピン部材２３の移動の前後で、即ち、図１１（ａ）乃至図１１（ｄ）を通して同じである。ピン部材２３がＺ軸方向（＋）に移動することで、基板Ｗとチャック２０との間に隙間ＳＫが形成される。図１１（ｄ）に示すように、回収ハンド１７を隙間ＳＫに挿入した状態から、回収ハンド１７をＺ軸方向（＋）に移動させることで、基板Ｗをピン部材２３から回収ハンド１７に渡すことができる。

また、制御部２５のメモリなどの記憶部にピン部材２３の接触位置が記憶されている場合には、図１２に示すように、上述したＳ１００４及びＳ１００６（即ち、ピン部材２３の接触位置を取得するための処理）を省略することが可能である。これにより、図１０に示す受け渡し処理と比べて、基板Ｗの回収に要する時間を短縮することができる。図１２は、受け渡し処理を説明するためのフローチャートである。

Ｓ１２０２では、Ｓ１００２と同様に、基板ステージ１４（微動ステージ１８及び粗動ステージ１９）をＸ軸方向及びＹ軸方向（水平方向）に移動させて、基板回収位置に基板ステージ１４を位置決めする。

図１０に示すＳ１００４及びＳ１００６を省略するためには、基板Ｗの裏面とピン部材２３とが接触したときのピン部材２３の位置を計測して接触位置を予め取得しておく必要がある。従って、受け渡し処理の前に、チャック２０に吸着された基板Ｗの裏面とピン部材２３とが離れている状態から微動ステージ１８（チャック２０）を基板Ｗとピン部材２３とが近づく方向に移動させながら、計測部４２によりピン部材２３の接触位置を取得する。

Ｓ１２０４では、ピン部材２３をＺ軸方向（＋）に移動させて（上昇させて）、基板Ｗに対するチャック２０の吸着を解除する吸着解除位置にピン部材２３を位置決めする。吸着解除位置は、制御部２５のメモリなどの記憶部から取得されたピン部材２３の接触位置から基板Ｗとピン部材２３とが離れる方向に予め定められた距離だけ離れた位置である。

なお、ピン部材２３の接触位置は、ピン部材２３の状態などによって変化する可能性があるため、計測部４２によってピン部材２３の接触位置を定期的に取得し、記憶部に記憶されている接触位置を定期的に取得される接触位置で更新するとよい。また、ピン部材２３の接触位置は基板Ｗの種類によっても変化するため、ロットの先頭の基板Ｗを回収する際に、計測部４２によりピン部材２３の接触位置を取得するとよい。

Ｓ１２０６（基板Ｗの吸着の切り替え）及びＳ１２０８（ピン部材２３の上昇）については、Ｓ１０１０及びＳ１０１２と同様であるため、ここでの詳細な説明は省略する。

本発明の実施形態におけ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。かかる製造方法は、露光装置１又は１Ａを用いて、感光剤が塗布された基板にパターンを形成する（基板を露光する）工程と、パターンを形成された基板を処理（例えば、現像）する工程を含む。また、上記形成工程につづけて、かかる製造方法は、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。本実施形態における物品の製造方法は、従来に比べて、物品の性能、品質、生産性及び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ないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、本実施形態では、基板Ｗを真空吸着する場合を例に説明したが、静電力で基板Ｗを吸着してもよい。また、基板Ｗを回収する場合を例について説明したが、本発明は、基板Ｗを回収する場合でなくても、チャック２０に吸着された基板Ｗをピン部材２３に渡す場合に適用することができる。更に、本発明は、基板Ｗの受け渡しだけではなく、レチクルＲの受け渡しにも適用可能である。また、本発明は、リソグラフィ装置を露光装置に限定するものではなく、インプリント装置や描画装置などのリソグラフィ装置にも適用することができる。ここで、インプリント装置は、基板上のインプリント材をモールドで成形して基板上にパターンを形成するリソグラフィ装置である。描画装置は、荷電粒子線を用いて基板上にパターンを描画するリソグラフィ装置である。

１：露光装置 １４：基板ステージ １８：微動ステージ １９：粗動ステージ ２０：チャック ２３：ピン部材 ２５：制御部 Ｒ：レチクル Ｗ：基板

Claims (13)

1. 基板を保持するステージ装置であって、
   基板面を吸着するチャックと、
   前記チャックに設けられた孔を介して前記チャックから突出可能に設けられ、前記基板面を吸着する部材と、
   前記部材の突出方向における前記チャックと前記部材との相対的な位置を変更するように前記部材又は前記チャックを移動対象物として移動させる移動部と、
   前記チャックに吸着された前記基板を前記部材に渡す処理を制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、前記処理において、
   前記チャックに吸着された前記基板面と前記部材との接触と非接触が切り替わるときの前記移動対象物の位置を示す接触位置の情報を取得し、
   前記接触位置から前記基板と前記部材とが離れる方向に所定の距離だけ離れた第１位置に前記移動部により前記移動対象物を位置決めして前記チャックによる前記基板面の吸着を解除し、
   前記部材による前記基板面の吸着を開始して、前記移動部により前記移動対象物を前記第１位置から前記基板と前記部材とが近づく方向に移動させて前記チャックの上の基板を前記部材に吸着させ、
   前記チャックに吸着された前記基板面と前記部材との間の距離と、当該距離において前記基板に作用する前記部材による吸着力との関係に基づいて、前記チャックに吸着された前記基板面と前記部材とが非接触で、且つ、前記基板面に対して前記部材による吸着力が作用するように、前記所定の距離を決定することを特徴とするステージ装置。
2. 前記突出方向における前記移動対象物の位置を計測する計測部を更に有し、
   前記制御部は、前記処理において、前記チャックに吸着された前記基板面と前記部材とが離れている状態から前記移動部により前記移動対象物を前記基板と前記部材とが近づく方向に移動させながら、前記計測部により前記基板面と前記部材とが接触したときの前記移動対象物の位置を計測することで前記接触位置の情報を取得することを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
3. 前記計測部によって計測された前記基板面と前記部材とが接触したときの前記移動対象物の位置を前記接触位置の情報として記憶する記憶部を更に有し、
   前記記憶部に前記接触位置の情報が記憶されている場合には、前記制御部は、前記処理において、前記計測部により前記基板面と前記部材とが接触したときの前記移動対象物の位置を計測することで前記接触位置の情報を取得する代わりに、前記記憶部から前記接触位置の情報を取得することを特徴とする請求項２に記載のステージ装置。
4. 前記接触位置の情報を記憶する記憶部を更に有し、
   前記制御部は、前記処理において、前記記憶部から前記接触位置の情報を取得することを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
5. 前記突出方向における前記移動対象物の位置を計測する計測部を更に有し、
   前記制御部は、前記チャックに吸着された前記基板面と前記部材とが離れている状態から前記移動部により前記移動対象物を前記基板と前記部材とが近づく方向に移動させながら、前記計測部により前記基板面と前記部材とが接触したときの前記移動対象物の位置を計測して接触位置の情報を定期的に取得し、前記記憶部に記憶されている前記接触位置の情報を定期的に取得される接触位置の情報で更新することを特徴とする請求項４に記載のステージ装置。
6. 前記所定の距離は、１０μｍ以上７０μｍ以下の距離を含むことを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載のステージ装置。
7. 前記移動部は、前記部材に対して前記チャックを移動させるステージを含むことを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載のステージ装置。
8. 前記ステージは、前記チャックが配置される第１ステージと、前記第１ステージを支持する第２ステージと、を含み、
   前記部材は、前記第２ステージに配置されることを特徴とする請求項７に記載のステージ装置。
9. 前記移動部は、前記チャックに対して前記部材を移動させるアクチュエータを含むことを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載のステージ装置。
10. 前記チャックが配置される第１ステージと、
    前記第１ステージを支持する第２ステージと、を更に有し、
    前記アクチュエータは、前記第２ステージに配置されることを特徴とする請求項９に記載のステージ装置。
11. パターンを基板に形成するリソグラフィ装置であって、
    前記基板を保持する請求項１乃至１０のうちいずれか１項に記載のステージ装置を有することを特徴とするリソグラフィ装置。
12. 投影光学系を有し、前記投影光学系を介して前記基板を露光して前記パターンを前記基板に形成することを特徴とする請求項１１に記載のリソグラフィ装置。
13. 請求項１１又は１２に記載のリソグラフィ装置を用いてパターンを基板に形成する工程と、
    前記工程で前記パターンを形成された前記基板を処理する工程と、
    を有することを特徴とする物品の製造方法。

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