JP6918475B2 - ステージ装置、露光装置、および物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ステージ装置、露光装置、および物品の製造方法に関する。

半導体デバイスや液晶表示デバイス等を製造する装置として、レチクル（以下、原版とも記す）と基板とを同期させて移動させつつ、基板上の露光領域に原版のパターンを転写する露光装置が用いられている。この露光装置は、原版を保持して移動可能な原版ステージを有する。原版ステージは、原版の下面を真空吸着することで原版を保持する。露光装置のスループットを向上させるためには、原版を移動させる速度および加速度を上げることが有効である。しかし、原版の移動時において、原版にかかる慣性力が原版の保持力より大きくなってしまうと、原版の位置ずれが生じ、原版と基板との位置合わせ精度が低下しうる、または、位置合わせが不可能となりうる。したがって、原版の移動速度および加速度は、原版の保持力の強さに制約される。

一方、原版の下面だけでなく、上面にも保持力を与えて保持力を高める方法がある。例えば、特許文献１の保持装置は、レチクルの上面を真空吸着する力でばねを変形させ、ばねの弾性力を利用してレチクルの上面を押さえる保持用具を備える。また、特許文献２のリソグラフィ装置は、パターニングデバイスの上面にクランプ力を与えるようにレバーアッセンブリを旋回させる機構を有するサポートを備える。

特開２０００−２９９３７０号公報 特表２００８−５２６０１８号公報

しかしながら、真空吸着力の強さには限度があり、特許文献１の保持装置では、保持力が不足する場合がある。また、原版を上面から押さえる機構は、原版の交換時には退避が可能なように構成されている必要があるが、特許文献２のサポートは、レバーアッセンブリを旋回軸の方向にしか移動できないため、退避が不十分になりうる。

本発明は、例えば、保持力の強さ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、物体を保持して移動可能なステージを有するステージ装置であって、物体のステージ側の第１の面を保持する第１保持部と、物体の第１の面とは異なる第２の面を保持する第２保持部と、を有し、第２保持部は、第２の面と接触する接触部と、ステージ上においてステージの移動方向に沿った第１方向に動く可動部と、第１方向で可動部と対向する位置においてステージに固定される固定部と、可動部を第１方向に移動させる駆動部と、を有し、可動部および固定部は、接触部に連結された部材を挟むことで接触部を第１方向に位置決めし、可動部の部材と接触する面と部材の可動部と接触する面の少なくとも一方の面、および、固定部の部材と接触する面と部材の固定部と接触する面の少なくとも一方の面は、第２の面に対して下向きに傾斜しており、駆動部から部材に加えられる力は、第１方向及び接触部が第２の面に向かって移動する第２方向に作用することを特徴とする。

本発明によれば、例えば、保持力の強さ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適用可能な露光装置の概略図である。 第１実施形態に係るステージ装置をＺ軸方向上側から見たの概略図である。 図２の要部をＸＺ平面で切断した断面図である。 第２保持部を位置決めする構成を詳細に説明する図である。 図４の要部をＹＺ平面で切断した断面図である。 図５における各当接面の接触状態を示す図である。 第２実施形態に係る第２保持部が有する可動部および固定部の当接面を示す図である。 第３実施形態に係るステージ装置の構成を示す図である。 可動部および固定部の当接面を球面として、当接部の当接面を傾斜面とする場合を示す図である。 可動部および固定部の当接面を球面として、当接部の一部の傾斜面とする場合を示す図である。 球面ではない曲面と傾斜面とを当接させる場合を示す図である。 傾斜面同士を当接させる場合を示す図である。

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）
図１は、本発明の第１実施形態に係るステージ装置を適用可能な露光装置の要部を示す概略図である。露光装置１００は、照明系１０１、レチクルステージ１０２、投影光学系１０３、ウエハステージ１０４、本体構造体１０５、光源導入部１０６および定盤１０７を有する。本実施形態のステージ装置は、定盤１０７の上に配置されたレチクルステージ１０２を有するステージ装置に適用される。本実施形態のステージ装置が保持する物体は、レチクル（原版）Ｒである。

照明系１０１は、光源導入部１０６からの光を、均一な光量かつ所定形状に整形した露光光としてレチクルＲに照射する。投影光学系１０３は、レチクルＲに形成され、露光光が照射されたパターンをウエハＷに縮小投影する。パターンを縮小投影する際、レチクルステージ１０２およびウエハステージ１０４は、互いに同期して所定の走査方向に移動する。本体構造体１０５は、レチクルステージ１０２、投影光学系１０３、ウエハステージ１０４を支持する。レチクルＲは、例えば石英ガラス製の原版であり、形成されるパターンは回路パターン等である。ウエハＷは、表面上にレジストが塗布された、例えば単結晶シリコンの基板である。なお、本実施形態における座標系は、走査方向をＹ方向、重力方向をＺ方向、これらに垂直な方向をＸ方向とする。

第１実施形態に係るステージ装置の構成を、図２および図３を用いて説明する。図２は、第１実施形態に係るステージ装置をＺ軸方向上側から見た概略図である。図３は、図２の要部をＡ−Ａ´で切断した断面図である。ステージ装置２００は、レチクルステージ１０２と、第１保持部２０１と、第２保持部２０２と、駆動部２０３と、を有する。第１保持部２０１は、レチクルＲのレチクルステージ１０２側の面、すなわち下面を保持する。第２保持部２０２は、レチクルＲの下面と反対側の上面を保持する。第２保持部２０２は、レチクルステージ１０２の移動方向、すなわち、走査方向（Ｙ方向）に関して対称な位置に設けられている。第１保持部２０１は、レチクルＲに対して第２保持部２０２と反対側に設けられている。第２保持部２０２は、接触部２１および、位置決め部２２を有する。接触部２１は、走査方向に伸びた矩形の板状部材であり、レチクルＲの上面と接触する。位置決め部２２は、接触部２１に連結される部材２２１と、可動部２２２と、固定部２２３と、Ｘ駆動部２２６と、Ｙ駆動部２２５と、Ｚ駆動部２２４と、を有する。部材２２１は、Ｚ駆動部２２４に連結されたバー２２７とキネマティックに支持される。Ｘ駆動部２２６、Ｙ駆動部２２５および、Ｚ駆動部２２４を含む駆動機構は、第２保持部２０２を走査方向と交差する方向に移動させうる。

駆動部２０３は、固定子２０３ａおよび可動子２０３ｂを有するリニアモータであり、レチクルステージ１０２をＹ方向に移動させる。固定子２０３ａは、Ｘ方向において、レチクルステージ１０２を介して互いに対向するようにレチクルステージ１０２の両側に配置される。固定子２０３ａと可動子２０３ｂとの間でローレンツ力を発生させることで、レチクルステージ１０２を走査方向、すなわち、Ｙ方向へ移動させる。なお、駆動部２０３は、リニアモータに限られるものでは無く、その他の駆動アクチュエータであっても良い。

本実施形態では、第１保持部２０１および第２保持部２０２は、真空吸着によってもレチクルＲを保持する。第１保持部２０１のレチクルＲと接する面には、不図示の真空溝が設けられており、第２保持部２０２の接触部２１は、レチクルＲと接する面に真空溝２１ａ（図４にて図示）が設けられている。各真空溝は、レチクルステージ１０２および部材２２１内部を通る配管２１ｂを介して真空源（不図示）と連通する。各真空溝の内部の圧力は真空バルブなどを用いて調整されうる。

部材２２１は、第１支持部２２１ａと、配管形成部２２１ｂと、第２支持部２２１ｃ、当接部２２１ｄと、を有する。第１支持部２２１ａは、バー２２７と接触して第２保持部２０２を支持する。配管形成部２２１ｂは、内部に配管２１ｂを有する。

第１保持部２０１は、レチクルステージ１０２に固定されている。レチクルＲの保持力を高める観点から、第２保持部２０２は、レチクルＲに対してＺ方向において第１保持部２０１とは反対側に固定することが望ましい。そこで、まず、図２で示すように、Ｙ駆動部２２５によりレチクルステージ１０２上をＹ方向に沿った方向に可動部２２２を移動させる。そして、第２支持部２２１ｃで支持された当接部２２１ｄを可動部２２２と固定部２２３とで挟み、部材２２１に連結された接触部２１、すなわち、第２保持部２０２をＹ方向に位置決めする。これにより、第２保持部２０２は、レチクルＲに対してＺ方向において第１保持部２０１とは反対側に固定される。なお、当接部２２１ｄと第２支持部２２１ｃは一体で構成されていてもよい。

レチクルＲをレチクルステージ１０２の外へ搬送する際、第２保持部２０２をレチクルＲの搬送経路から退避させる必要がある。第２保持部２０２の退避は、Ｘ駆動部２２６および、Ｚ駆動部２２４を用いて行われる。Ｘ駆動部２２６のＸ方向の一端にはＺ駆動部２２４が連結されている。Ｘ駆動部２２６は、第２保持部２０２をＸ方向に移動させ、Ｚ駆動部２２４は、第２保持部２０２をＺ方向に移動させる。

Ｚ駆動部２２４に連結されたバー２２７は、第２保持部２０２がレチクルＲの上方に位置してレチクルＲを保持していないとき、第１支持部２２１ａと接触し、第１支持部２２１ａをキネマティックに支持する。これにより、第２保持部２０２の姿勢が固定されるとともに、Ｘ駆動部２２６とＺ駆動部２２４とバー２２７、第２保持部２０２が一体構造となる。一方、第２保持部２０２がレチクルＲを保持している時は、バー２２７は第１支持部２２１ａと非接触になり、第２保持部２０２は、Ｘ駆動部２２６、Ｚ駆動部２２４およびバー２２７から物理的に独立する。これは、Ｘ駆動部２２６、Ｚ駆動部２２４およびバー２２７の振動がレチクルＲへ伝わることを防止する効果がある。

レチクルＲをレチクルステージ１０２の外へ搬送する動作がスタートすると、可動部２２２を当接部２２１ｄに押し付けていたＹ駆動部２２５は、押し付け方向とは逆の方向、すなわち、−Ｙ方向に可動部２２２を移動させる。これにより、可動部２２２と固定部２２３とで挟まれていた当接部２２１ｄが解放される。さらに、第２保持部２０２による真空吸着も停止する。その後、上記の通り、第１支持部２２１ａをバー２２７と接触させ、Ｘ駆動部２２６とＺ駆動部２２４とバー２２７、第２保持部２０２とを一体化させる。Ｘ駆動部２２６は、第２保持部２０２をＸ方向へ移動させ、レチクルＲの搬送経路から退避させる。退避後、レチクルＲは、レチクル搬送系（不図示）によってレチクルステージ２の外へ搬送される。

図４は、本実施形態に係るステージ装置の第２保持部２０２の位置決めのための構成を詳細に説明する図である。図４は、当接部２２１ｄを可動部２２２と固定部２２３とで挟んで第２保持部２０２をＹ方向に位置決めする前の状態を示す。当接部２２１ｄ（図３）は、可動部２２２および固定部２２３と当接する当接面Ｓ１を有する。配管形成部２２１ｂは、第２保持部２０２の真空溝２１ａの上部に配置され、配管２１ｂにより真空源と真空溝２１ａを連通させる。また、精度よく位置決めするため、当接部２２１ｄは、固定部２２３側に複数設けられ、可動部２２２側にひとつ設けられる。本実施形態では、固定部２２３側に２つ設けられる。複数の当接部２２１ｄを固定部２２３に当接させることにより、１つの当接部２２１ｄのみを当接させる場合に比べて第２保持部２０２のＹ方向の位置決め精度を高めることができる。

図５は、図４の要部をＹＺ平面で切断した断面図である。接触部２１は、当接部２２１ｄと配管形成部２２１ｂとで挟まれ、第１支持部２２１ａが部材２２１の最上部に配置される。当接部２２１ｄの当接面Ｓ１は、球面とする。また、可動部２２２よび固定部２２３の当接部２２１ｄと接する当接面Ｓ２は、Ｚ軸に関して対称とする。また、当接面Ｓ２は、−Ｚ方向に向かって傾くテーパー状の傾斜面となっている。当接面Ｓ１と当接面Ｓ２との接触部分は点である。すなわち、本実施形態では、当接面Ｓ１と当接面Ｓ２とは、点接触している。

図６は、図５における、当接面Ｓ１と当接面Ｓ２との接触状態を示す図である。矢印の長さは力の大きさを示し、矢印の向きは力の向きを示している。可動部２２２の当接面Ｓ２から当接面Ｓ１へ作用する力Ｆは、Ｙ方向の成分の力Ｆ１と−Ｚ方向の成分の力Ｆ２とに分けられる。同様に固定部２２３の当接面Ｓ２から当接面Ｓ１へ作用する力Ｆｒも、−Ｙ方向の力Ｆ１ｒと−Ｚ方向の力Ｆ２ｒとに分けられる。

当接部２２１ｄは、力Ｆ１および力Ｆ１ｒによりＹ方向の位置が固定される。また、同時に−Ｚ方向の力Ｆ２およびＦ２ｒは、接触部２１がレチクルＲを−Ｚ方向に押す力、つまり保持力となる。この力は、真空吸着力よりも大きい。真空吸着力の大きさは、大気圧で上限が決定されるところ、上記力は、駆動部２２５が可動部２２２を押す力、すなわち、駆動部２２５の出力により決定される。駆動部２２５の出力にも限度はあるものの、一般的にアクチュエータ等の駆動部２２５が可動部２２２を押す力は、真空吸着力よりも大きい。レチクルＲをレチクルステージ１０２に押し付けるための−Ｚ方向の力として、真空吸着力と力Ｆ２、Ｆ２ｒとを合わせた力が作用する。これにより、真空吸着力のみでレチクルＲを保持したときよりもレチクルＲの保持力を強めることができる。

ここで、当接面Ｓ１と当接面Ｓ２との接点のＺ方向における位置は、レチクルＲの上面のＺ方向における位置と揃えることが好ましい。接点位置でモーメント力が発生することを防ぐためである。

以上のように、上記ステージ装置２００は、従来の真空吸着力に対し、駆動部が第２保持部２０２を固定するために出力した力の分力を保持力として加えることができる。したがって、本実施形態によれば、保持力の強さの点で有利なステージ装置を提供することができる。さらに、保持力を強くすることができるため、レチクルＲの移動速度をさらに早くすることができ、露光装置１００のスループットを向上させることができる。

（第２実施形態）
図７は、第２実施形態に係る第２保持部２０２が有する可動部２２２および固定部２２３の当接面Ｓ３を示す図である。本実施形態では、可動部２２２および固定部２２３の一部に当接面Ｓ１を当接させる当接面Ｓ３を備えた当接部３００を設けた点が第１の実施形態と異なる。当接面Ｓ３は、斜め下向きに傾斜した面である。この場合、当接面Ｓ３の傾斜角度を調整することで接触部２１がレチクルＲを−Ｚ方向に押す力および当接部２２１ｄを固定する力を調整することができる。力の調整は、レチクルＲの走査速度に応じて必要な保持力に基づいてなされる。第１実施形態の当接面Ｓ２の傾斜角度を極端に大きくすると、可動部２２２が三角柱の形状となり、例えば、剛性が不足しうる。一方、本実施形態では、可動部２２２の剛性の低下を抑えつつ、当接面Ｓ３の傾斜角度を大きくすることができる。本実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果を得られる。
なお、当接部３００と可動部２２２、当接部３００と固定部２２３は、それぞれ一体で構成されていてもよい。

（第３実施形態）
図８は、第３実施形態に係るステージ装置の構成を示す図である。上記実施形態では、第２保持部２０２は、レチクルＲの上面を保持していた。本実施形態の第２保持部が有する接触部３１は、レチクルＲの側面のうち、走査方向に沿って伸びる側面と接触する。上記実施形態と同様の構成には同じ符号を付して説明は省略する。本実施形態の可動部２２２および固定部２２３に備えられた当接部４００が有する当接面Ｓ４と接する、接触部３１に備えられた当接部５００が有する当接面Ｓ５は、接触部３１がレチクルＲの側面を押す方向、すなわち、Ｘ方向に傾いている。これにより、当接面Ｓ４が当接面Ｓ５を押す力は、レチクルＲの側面を押す方向と、接触部３１をＹ方向に固定する方向とに分けられる。本実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果を得られる。なお、当接部４００と可動部２２２、当接部４００と固定部２２３は、それぞれ一体で構成されていてもよい。また、当接部５００と接触部３１も一体で構成されていてもよい。

なお、当接面の変形例として、可動部２２２および固定部２２３の当接面を球面として、当接部２２１ｃの当接面を傾斜面とする場合（図９）、一部を傾斜面とする場合（図１０）がある。また、一方を球面ではない曲面として他方を傾斜面とする場合（図１１）、双方を傾斜面とする場合（図１２）がある。一方を球面ではない曲面として他方を傾斜面とする場合は、当接面は線接触し、双方を傾斜面とする場合は、当接面は面接触する。

なお、上記実施形態のステージ装置２００は、レチクルＲの保持だけでなくウエハＷの保持にも用いうる。また、第２保持部２０２によりレチクルＲを押す力は、真空吸着よりも十分に大きくすることが可能であり、第２保持部２０２の真空吸着による保持は必ずしも必要ではない。なお、第２保持部２０２により、例えば、レチクルＲの下面を上面へ押して保持することも可能である。また、第１保持部２０１および第２保持部２０２による吸着は、真空吸着に限られず、静電吸着でもよい。この場合、第１保持部２０１の真空溝（不図示）および第２保持部２０２の接触部２１の真空溝２１ａの代わりに電極が設けられ、電極に電圧を印加することで第１保持部２０１および第２保持部２０２によりレチクルＲが静電吸着される。

（物品製造方法に係る実施形態）
本実施形態にかかる物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等や微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。例えば、物品として、電気回路素子、光学素子、ＭＥＭＳ、記録素子、センサ、或いは、型等である。電気回路素子としては、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＭＲＡＭのような、揮発性或いは不揮発性の半導体メモリや、ＬＳＩ、ＣＣＤ、イメージセンサ、ＦＰＧＡのような半導体素子等が挙げられる。型としては、インプリント用のモールド等が挙げられる。本実施形態の物品の製造方法は、基板に塗布された感光剤に上記の露光装置を用いて潜像パターンを形成する工程（基板を露光する工程）と、かかる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む。さらに、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、パッケージング等）を含む。基板は、ガラス、セラミックス、金属、半導体、樹脂等が用いられ、必要に応じて、その表面に基板とは別の材料からなる部材が形成されていてもよい。基板としては、具体的に、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、石英ガラスなどである。

（その他の実施形態）
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。

Ｒ レチクル（原版）
２００ ステージ装置
２０１ 第１保持部
２０２ 第２保持部
２１ 接触部
２２ 位置決め部
２２１ 部材
２２１ａ 第１支持部
２２１ｂ 配管形成部
２２１ｃ 第２支持部
２２１ｄ 当接部
２２５ Ｙ駆動部

Claims (10)

1. 物体を保持して移動可能なステージを有するステージ装置であって、
   前記物体の前記ステージ側の第１の面を保持する第１保持部と、
   前記物体の前記第１の面とは異なる第２の面を保持する第２保持部と、を有し、
   前記第２保持部は、
   前記第２の面と接触する接触部と、
   前記ステージ上において前記ステージの移動方向に沿った第１方向に動く可動部と、
   前記第１方向で前記可動部と対向する位置において前記ステージに固定される固定部と、
   前記可動部を前記第１方向に移動させる駆動部と、を有し、
   前記可動部および前記固定部は、前記接触部に連結された部材を挟むことで前記接触部を前記第１方向に位置決めし、
   前記可動部の前記部材と接触する面と前記部材の前記可動部と接触する面の少なくとも一方の面、および、前記固定部の前記部材と接触する面と前記部材の前記固定部と接触する面の少なくとも一方の面は、前記第２の面に対して下向きに傾斜しており、
   前記駆動部から前記部材に加えられる力は、前記第１方向及び前記接触部が前記第２の面に向かって移動する第２方向に作用することを特徴とするステージ装置。
2. 前記可動部および前記固定部は、前記部材と点接触、線接触、または面接触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. 前記可動部および前記固定部の前記部材と当接する面が平面であり、前記部材の前記可動部および前記固定部と当接する面が曲面であることを特徴とする請求項２に記載のステージ装置。
4. 前記可動部と前記部材とは、１つの当接部により当接されており、前記固定部と前記部材とは、複数の当接部により当接さ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. 前記接触部は、前記第２の面と面接触することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のステージ装置。
6. 前記第２方向における前記可動部と前記部材との当接部および、前記第２方向における前記固定部と前記部材との当接部の位置が等しくなるように、前記可動部と前記固定部と前記部材が配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のステージ装置。
7. 前記第１保持部および前記第２保持部は、真空吸着により前記物体を保持することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のステージ装置。
8. 前記接触部を前記第１方向と交差する方向へ移動させる駆動機構を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のステージ装置。
9. 原版に描かれたパターンを、投影光学系を介して基板に転写する露光装置であって、
   前記原版を保持して移動する請求項１乃至８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露光装置。
10. 請求項９に記載の露光装置を用いてパターンを基板上に形成する工程と、
    前記工程で前記パターンが形成された前記基板を現像する工程と、を有する
    ことを特徴とする物品の製造方法。

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