KR20090006064A

KR20090006064A - 스테이지 장치, 노광 장치, 스테이지 제어 방법, 노광 방법및 디바이스 제조 방법

Info

Publication number: KR20090006064A
Application number: KR1020087021205A
Authority: KR
Inventors: 기요아키 구마자키
Original assignee: 가부시키가이샤 니콘
Priority date: 2006-04-05
Filing date: 2007-03-27
Publication date: 2009-01-14
Also published as: TW200745792A; WO2007116752A1; EP2006899A9; JPWO2007116752A1; US20090033906A1; EP2006899A2; EP2006899A4

Abstract

스테이지 장치는, 기판을 유지하는 유지부를 갖는 가동체와, 제1 기구와, 제어 장치를 구비한다. 가동체는 제1 위치와 제2 위치 사이에서 이동한다. 제1 위치에서는 기판이 유지부에 유지되고, 제2 위치에서는 기판이 유지부로부터 이탈된다. 제1 기구는 기판과 유지부 사이의 간격을 조정한다. 제어 장치는, 제1 위치와 제2 위치 사이의 가동체의 이동과, 제1 기구에 의한 간격의 조정의 적어도 일부를 병렬적으로 실행한다.

Description

스테이지 장치, 노광 장치, 스테이지 제어 방법, 노광 방법 및 디바이스 제조 방법{STAGE APPARATUS, EXPOSURE APPARATUS, STAGE CONTROL METHOD, EXPOSURE METHOD AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}

본 발명은, 스테이지 장치, 노광 장치, 스테이지 제어 방법, 노광 방법 및 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.

본원은, 2006년 4월 5일에 출원된 일본 특허출원 2006-103860 호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

웨이퍼나 유리 플레이트 등의 기판을 노광하는 종래의 노광 장치에 있어서는, 기판을 흡착 유지한 상태로 이차원 평면 내를 이동할 수 있는 스테이지 장치가 설치되어 있다.

이러한 스테이지 장치는, 수평면(이차원 평면) 내를 이동할 수 있게 구성된 스테이지 본체와, 스테이지 본체 상에 배치되는 상하 이동가능한 테이블부를 구비한다. 스테이지 장치로의 기판의 반입(로드) 및 스테이지 장치로부터의 기판의 반출(언로드)에 따라, 스테이지 본체 상에서 테이블부가 상하 방향으로 움직인다.

스테이지 본체를 이차원 평면 내에서 구동할 때에는, 테이블부를 미리 하강시켜 둔다. 스테이지 본체는, 테이블부가 하강 상태인 채로 이차원 평면 내를 이 동한다. 이에 의해, 예를 들어 소정의 노광 위치로 기판이 이동되거나, 또는 노광후의 기판이 교환 위치로 이동된다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).

도 13은, 기판 교환 동작에 따른, 종래의 스테이지 이동을 나타내는 흐름도이다. 도 13에 나타낸 바와 같이, 종래의 기판 교환 동작에 있어서는, 우선 노광후의 기판을 적재한 스테이지 본체가 기판 교환 위치로 이동한다(단계 S101). 다음으로, 스테이지 본체 상의 테이블부가 상승한다(단계 S102). 다음으로, 상승한 테이블부로부터 노광후의 기판이 로더로 반출되고, 미(未)노광의 기판이 반입된다(단계 S103). 다음으로, 테이블부가 하강한다(단계 S104). 다음으로, 스테이지 본체가 노광 위치로 이동한다(단계 S105). 다음으로, 기판이 노광된다(단계 S106). 그 후, 다시 단계 S101로 되돌아가, 스테이지 본체가 기판 교환 위치로 이동한다(단계 S101).

특허문헌 1 : 일본 특허공개 평성 제6-163357호 공보

최근 처리량(단위시간당 기판 처리 매수)의 향상 요구가 한층 더 높아지고 있다. 기판 교환 시간의 단축은 처리량의 향상으로 이어진다.

본 발명은, 기판 교환 시간을 단축할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 구성에 관해 실시 형태에 기록한 도면 부호를 참조하여 이하에 설명한다. 각 요소에 붙인 괄호 내의 도면 부호는 그 요소의 예시에 불과하며, 각 요소를 한정하는 것은 아니다.

본 발명의 제1 양태에 따르면, 기판(W)을 유지하는 유지부(15)를 갖고 제1 위치(P1)와 제2 위치(P2) 사이에서 이동하는 가동체(11)로서, 상기 제1 위치(P1)에서는 상기 기판(W)이 상기 유지부(15)에 유지되고, 상기 제2 위치(P2)에서는 상기 기판(W)이 상기 유지부(15)로부터 이탈되는 것인 상기 가동체(11)와, 상기 기판(W)과 상기 유지부(15) 사이의 간격을 조정하는 제1 기구(12)와, 상기 제1 위치(P1)와 상기 제2 위치(P2) 사이에서의 상기 가동체(11)의 이동과, 상기 제1 기구(12)에 의한 상기 간격의 조정의 적어도 일부를 병렬적으로 행하는 제어 장치(3)를 구비한 스테이지 장치가 제공된다.

본 발명의 제2 양태에 따르면, 상기 양태의 스테이지 장치를 사용하여 상기 기판(W)을 노광 위치에 위치 결정하고, 그 노광 위치에서 그 기판(W)에 대해 노광 처리를 행하는 노광 장치(A)가 제공된다.

본 발명의 제3 양태에 따르면, 기판(W)이 유지부(15)에 유지되는 제1 위치(P1)와, 상기 기판(W)이 상기 유지부(15)로부터 이탈되는 제2 위치(P2)와의 사이에서 상기 기판(W)을 이동시키는 동작과, 상기 기판(W)과 상기 유지부(15) 사이의 간격을 조정하는 동작의 적어도 일부가 상기 기판(W)의 이동과 병렬적으로 행해지는 스테이지 제어 방법이 제공된다.

본 발명의 제4 양태에 따르면, 상기 양태의 스테이지 제어 방법을 이용하여 스테이지를 제어하는 동작과, 상기 기판(W)을 노광 위치에 위치 결정하고, 그 노광 위치에서 그 기판(W)에 대해 노광 처리를 행하는 동작을 포함하는 노광 방법이 제공된다.

본 발명의 제5 양태에 따르면, 상기 양태의 스테이지 제어 방법을 이용하여 스테이지를 제어하는 단계를 포함하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.

본 발명의 제6 양태에 따르면, 기판(W)을 유지하는 유지부(15)를 갖고 제1 위치(P1)와 제2 위치(P2) 사이에서 이동할 수 있는 가동체(11)로서, 상기 제1 위치(P1)에서는 상기 기판(W)이 상기 유지부(15)에 유지되고, 상기 제2 위치(P2)에서는 상기 기판(W)이 상기 유지부(15)로부터 이탈되는 것인 상기 가동체(11)와, 상기 기판(W)에 대해 가스를 분출하는 제2 기구(11b)로서, 상기 제1 위치(P1)와 상기 제2 위치(P2) 사이에서의 상기 가동체(11)의 이동의 적어도 일부와 병렬적으로, 상기 가스의 분출의 적어도 일부를 행하는 상기 제2 기구(11b)를 포함하는 스테이지 장치가 제공된다.

본 발명의 제7 양태에 따르면, 기판(W)이 유지부(15)에 유지되는 제1 위치(P1)와, 상기 기판(W)이 상기 유지부(15)로부터 이탈되는 제2 위치(P2)와의 사이에서 상기 기판(W)을 이동시키는 동작과, 상기 기판(W)에 대해 가스를 분출하는 동작의 적어도 일부가 병렬적으로 행해지는 스테이지 제어 방법이 제공된다.

본 발명에 의하면, 처리량(단위시간당 기판 처리 매수)을 향상시킬 수 있다.

도 1은 노광 장치의 전체 개략도이다.

도 2는 스테이지 장치 및 로더의 평면 설명도이다.

도 3은 스테이지 장치의 평면도이다.

도 4는 웨이퍼 교환 위치에서 웨이퍼를 로더로부터 센터 핀으로 전달할 때의 설명도이다.

도 5는 웨이퍼를 스테이지 장치에 의해 노광 처리 위치로 이동시킬 때의 설명도이다.

도 6a는 웨이퍼를 스테이지 장치에 의해 노광 처리 위치로 이동시킬 때의 설명도이다.

도 6b는 웨이퍼를 스테이지 장치에 의해 노광 처리 위치로 이동시킬 때의 설명도이다.

도 6c는 웨이퍼를 스테이지 장치에 의해 노광 처리 위치로 이동시킬 때의 설명도이다.

도 7은 웨이퍼를 노광 처리 위치에서 노광할 때의 설명도이다.

도 8은 웨이퍼를 스테이지 장치에 의해 웨이퍼 교환 위치로 이동시킬 때의 설명도이다.

도 9a는 웨이퍼를 스테이지 장치에 의해 웨이퍼 교환 위치로 이동시킬 때의 설명도이다.

도 9b는 웨이퍼를 스테이지 장치에 의해 웨이퍼 교환 위치로 이동시킬 때의 설명도이다.

도 9c는 웨이퍼를 스테이지 장치에 의해 웨이퍼 교환 위치로 이동시킬 때의 설명도이다.

도 10은 웨이퍼 교환 위치에서 웨이퍼를 센터 핀으로부터 로더로 전달할 때의 설명도이다.

도 11은 스테이지 장치 및 로더에 의한 기판의 이동을 나타내는 흐름도이다.

도 12는 반도체 디바이스의 제조 공정의 일례를 나타내는 흐름도이다.

도 13은 종래의 스테이지 이동을 나타내는 흐름도이다.

(부호의 설명)

A : 노광 장치

W : 웨이퍼

S : 영역

P1 : 웨이퍼 교환 위치

P2 : 노광 처리 위치

P3 : 확인 위치

1 : 스테이지 장치

3 : CPU

11 : 스테이지 본체

11a : 흡인 구멍

11b : 에어 분출 구멍

12 : 센터 핀

13 : 로더

15 : 웨이퍼 홀더

본 발명의 일 실시 형태를 도면을 이용하여 구체적으로 설명한다.

도 1은, 반도체 디바이스 등의 마이크로 디바이스의 제조 과정에 사용되는 웨이퍼를 노광하는 노광 장치(A)의 개략도이다. 노광 장치(A)는, CPU(3)의 제어 지령에 기초하여 소정의 패턴을 웨이퍼(W)에 투영 노광한다. 로더(13) 및 스테이지 장치(1)에 의해, 병설된 FOUP(Front Open Unified Pod) 등의 웨이퍼 수납부(도시하지 않음)로부터 노광 처리 위치(P2)로 웨이퍼(W)가 이동된다. 또한, 광학부(2)에 의해 웨이퍼(W)가 노광 처리된다.

우선, 광학부(2)에 관해 설명한다. 광학부(2)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 전사 대상으로서의 레티클(reticle) 패턴이 형성된 레티클(21)을 유지하는 레티클 스테이지(23)와, 레티클(21)을 조사(照射)하는 엑시머 레이저 등으로 이루어진 조명계(22)와, 레티클 패턴을 기판 상에 축소 투영하는 투영 렌즈(24)를 구비한다.

여기서, 도 1∼도 10에서 투영 렌즈(24)의 광축(AX)의 방향을 Z축 방향으로 하고, 도 1의 지면(紙面) 좌우 방향을 Y축 방향으로 하며, 도 1의 지면 직교 방향을 X축 방향으로 한다.

레티클 스테이지(23)는, 예를 들어 진공 흡착 또는 정전 흡착 등에 의해 레티클(21)을 흡착 유지한다.

레티클 스테이지(23)의 XY 평면 내의 위치 정보는, 간섭계(도시하지 않음) 등의 위치 검출계에 의해 검출된다. 이 검출된 위치 정보에 기초하여, CPU(3)로부터 레티클 스테이지(23)의 제어 지령이 공급된다. 레티클 스테이지(23)는, 예를 들어 모터(도시하지 않음) 등에 의해 구동되고, 조명계(22)의 광축[투영 렌즈(24)의 광축(AX)과 일치]에 수직한 XY 평면 내를 이동할 수 있다.

투영 렌즈(24)는, 축소 배율(예를 들어 1/4 또는 1/5)을 갖는 굴절 광학계를 장비하고 있다. 레티클(21)을 통과한 조명광(노광광)은, 투영 렌즈(24)를 통해, 후술하는 웨이퍼 홀더(15)에 흡착 유지된 웨이퍼(W)에 조사된다. 이에 의해, 레티클(21)의 패턴의 축소 이미지가 웨이퍼(W)에 전사된다.

다음으로, 스테이지 장치(1)에 관해 설명한다. 스테이지 장치(1)는, 스테이지 본체(11)와 웨이퍼 홀더(15)를 구비한다. 스테이지 본체(11)는, 스테이지 정반(T) 상에 배치된 제1 스테이지와, 제1 스테이지 상에 배치된 제2 스테이지를 구비한다. 제1 스테이지는, 모터 등의 구동원(도시하지 않음)에 의해 Y 방향(전후 방향)으로 움직인다. 제2 스테이지는, 모터 등의 구동원(도시하지 않음)에 의해 X 방향(좌우 방향)으로 움직인다. 스테이지 본체(11)는, CPU(3)의 제어 지령에 기초하여 노광 장치(A) 내의 수평면(XY 평면) 내를 이동할 수 있다.

스테이지 본체(11)의 측면에는, 검출광이 조사되는 이동 거울이 설치되어 있다. 이동 거울에서 반사된 빛은 간섭계(14)에 의해 검출된다. 이 검출광에 기초하여 스테이지 본체(11)의 XY 평면 내의 위치가 검출된다. 검출된 스테이지 본체(11)의 위치 정보는 CPU(3)에 공급된다.

CPU(3)는, 검출된 스테이지 본체(11)의 위치 정보에 기초하여, 스테이지 본체(11)의 이동, 특히 상기 투영 렌즈(24) 바로 아래의 노광 처리 위치(P2)와, 웨이퍼 교환 위치(P1) 사이에서의 이동을 제어한다.

스테이지 본체(11) 상에는, 도 1∼도 3에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(W)를 유지하는 웨이퍼 홀더(15)가 설치되어 있다. 웨이퍼 홀더(15) 상에는, 예를 들어 막대형상으로 형성되는 센터 핀(12)(본 실시 형태에서는 3개)이 승강가능하게 배치되 어 있다. 센터 핀(12)은, 모터 등의 구동원(도시하지 않음)에 의해 상하 이동한다. CPU(3)로부터의 제어 지령에 기초하여 센터 핀(12)이 승강함으로써, 센터 핀(12) 상에 적재된 웨이퍼(W)가 상하 이동된다.

센터 핀(12)은, 그 상단부가 로더(13)의 이동면을 초과하는 높이에 도달하도록 상승할 수 있다. 또한, 센터 핀(12)은, 그 상단부가 웨이퍼 홀더(15)의 상면보다 낮은 위치에 도달하도록 하강할 수 있다.

도 5 및 도 10에 나타낸 바와 같이, 센터 핀(12)을 상승시킴으로써, 로더(13)와의 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 행할 수 있다. 또한, 도 7에 나타낸 바와 같이, 센터 핀(12)을 하강시킴으로써, 웨이퍼 홀더(15) 상에 웨이퍼(W)를 적재할 수 있다. 이와 같이, 센터 핀(12)을 통해 웨이퍼(W)를 승강시킴으로써, 웨이퍼(W)와 웨이퍼 홀더(15)의 간격(상대적인 위치 관계)을 조정할 수 있다.

센터 핀(12)의 상면에는, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 흡인 구멍(12a)이 형성되어 있다. 이 흡인 구멍(12a)은 배관(16a)을 통하여 흡인 기구(16)에 접속되어 있다. 흡인 구멍(12a)을 통한 흡인 동작에 의해, 센터 핀(12) 상에 웨이퍼(W)가 흡착 유지된다. 센터 핀(12)은, 웨이퍼(W)를 흡착 유지한 상태로 웨이퍼(W)를 상하 이동할 수 있다.

또한, 웨이퍼 홀더(15) 상에 웨이퍼(W)가 적재되면, 흡인 구멍(12a)으로부터의 흡인 동작이 해제된다.

또, 후술하는 로더(13)에 의한 웨이퍼(W)의 이동시에는, 사전 정렬 계측이 행해진다. 사전 정렬 계측의 결과에 기초하여, 웨이퍼(W)의 중심과 센터 핀(12)의 중심이 각각 일치하도록, 웨이퍼(W)가 센터 핀(12) 상에 적재된다.

3개의 센터 핀(12) 대신에, 일본 특허공개 제2003-156322호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 원기둥형의 승강축 상에 원반형상의 웨이퍼 지지대를 구비하는 센터 테이블을 사용해도 된다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 홀더(15)의 상면에는, 복수의 흡인 구멍(11a)이 형성되어 있다. 흡인 구멍(11a)은, 배관(17a)을 통하여 흡인 기구(17)에 접속되어 있다. 센터 핀(12)이 하강하여, 웨이퍼(W)가 웨이퍼 홀더(15) 상에 적재되면, 흡인 구멍(11a)을 통한 흡인이 실행되고, 그 결과 웨이퍼 홀더(15)에 대해 웨이퍼(W)가 흡착된다. 웨이퍼(W)를 흡착 유지[웨이퍼 홀더(15)에 밀착 유지]한 상태로 스테이지 본체(11)를 이동할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 전술한 흡인 기구(16)와 흡인 기구(17)를 따로따로 설치하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 흡인 기구(16)와 흡인 기구(17)를 겸용해도 된다. 구체적으로는, 흡인 기구와 각 흡인 구멍(11a, 12a) 사이에 전자기 밸브를 설치하고, 이 전자기 밸브의 개폐를 제어한다. 이에 의해, 흡인 기구(16)에 의한 흡인과, 흡인 기구(17)에 의한 흡인의 전환 제어가 가능해진다.

또한, 웨이퍼 홀더(15)의 상면에 있어서 흡인 구멍(11a, 12a)과는 상이한 위치에, 복수의 에어 분출 구멍(11b)이 형성되어 있다. 에어 분출 구멍(11b)은, 배관(18a)을 통하여 에어 분출 장치(18)와 접속되어 있다. 웨이퍼 홀더(15)로부터 웨이퍼(W)를 이탈시킬 때, 센터 핀(12)이 상승하는 동시에, 에어 분출 구멍(11b)으 로부터 에어가 분출된다. 에어 분출 장치(18)로부터의 에어는, 에어 분출 구멍(11b)을 통해 웨이퍼(W)의 하면(이면)에 분출된다.

웨이퍼(W)의 하면에 에어를 분출하는 것을 통해, 웨이퍼(W)의 일부가 웨이퍼 홀더(15)에 달라붙어 웨이퍼(W)의 상승을 방해하는 것이 방지된다. 따라서, 웨이퍼(W)의 상승을 원활하게 행할 수 있다.

또한, 웨이퍼 홀더(15)의 상면에 있어서, 흡인 구멍(11a)과 에어 분출 구멍(11b)이 서로 다른 위치에 형성되어 있기 때문에, 흡인 구멍(11a)과 에어 분출 구멍(11b)을 겸용으로 하는 구성에 비하여, 각각의 구멍(11a, 11b)을 최적의 위치에 설정할 수 있어, 웨이퍼(W)의 흡착 유지 및 상승 동작을 보다 원활하게 행할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 흡인 기구(16), 흡인 기구(17) 및 에어 분출 장치(18)를 따로따로 설치했지만, 흡인 기구(16), 흡인 기구(17) 및 에어 분출 장치(18)를 겸용해도 된다. 구체적으로는, 흡인 구멍(11a) 또는 흡인 구멍(12a)을 통한 흡인 동작, 웨이퍼(W)를 웨이퍼 홀더(15) 상에 적재하였을 때의 흡인 구멍(12a)을 통한 흡인의 정지, 및 웨이퍼(W)를 웨이퍼 홀더(15)로부터 이탈시킬 때의 에어의 분출 동작 등을 전환 제어할 수 있다.

다음으로, 로더(13)에 관해 설명한다. 로더(13)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(W)를 아래쪽으로부터 지지하는 핑거부(13a, 13a)를 구비한다. 핑거부(13a, 13a)를 갖는 아암은, 기판 수납부와 노광 장치(A) 내의 웨이퍼 교환 위치(P1)의 위쪽 위치와의 사이를 이동할 수 있다.

이러한 로더(13)는, 기판 수납부에 수납된 웨이퍼(W)를 꺼내거나, 웨이퍼 교환 위치(P1)의 위쪽에서 웨이퍼(W)를 센터 핀(12)에 전달하거나, 웨이퍼(W)를 기판 수납부에 수납하거나 할 수 있다.

즉, 웨이퍼(W)의 반입시에는, 로더(13)의 핑거부(13a) 상에 지지된 웨이퍼(W)가 웨이퍼 교환 위치(P1)의 위쪽으로 반입된다. 그 후, 센터 핀(12)이 상승하여, 핑거부(13a, 13a)에서 유지되었던 웨이퍼(W)가 센터 핀(12)으로 전달된다(도 4, 도 5 참조).

웨이퍼(W)의 반출시에는, 센터 핀(12)으로 지지된 웨이퍼(W)가 로더(13)보다 높은 위치로 상승한다. 즉, 웨이퍼(W)와 웨이퍼 홀더(15) 사이의 상대적인 간격이 넓어진다. 그 넓어진 간격 내에 로더(13)의 핑거부(13a, 13a)를 갖는 아암이 이동한다(삽입된다). 그 후, 센터 핀(12)이 하강함으로써, 센터 핀(12) 상에서 지지된 웨이퍼(W)가 로더(13)의 핑거부(13a, 13a) 상으로 전달된다(도 10 참조).

본 실시 형태에 있어서의 노광 장치(A)는 이상과 같이 구성되어 있다.

다음으로, CPU(3)에 의한 웨이퍼 교환 제어에 관해 도 11의 흐름도와 함께, 적절하게 도 4∼도 10을 이용하여 설명한다.

(1) 노광 처리전 웨이퍼의 전달 준비 공정

스테이지 본체(11)를 웨이퍼 교환 위치(P1)로 이동시키는(단계 S201) 동시에, 센터 핀(12)을 상승시킨다(단계 S202). 한편, 노광 처리 이전의 웨이퍼(W)를 적재한 로더(13)를 이동시킨다(단계 S203). 이와 같이, 각 단계 S201∼S203을 병렬적으로 행한다.

구체적으로는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 스테이지 본체(11)를 웨이퍼 교환 위치(P1)로 수평 이동시키면서, 센터 핀(12)을 로더(13)에 의한 웨이퍼(W)의 전달이 가능한 높이까지 상승시킨다. 한편, 기판 수납부 내에 수납되어 있는 노광 처리전의 웨이퍼(W)를, 로더(13)에 의해 노광 장치(A) 내의 웨이퍼 교환 위치(P1)의 위쪽으로 반입한다.

이때, 로더(13)에 의한 웨이퍼(W)의 웨이퍼 교환 위치(P1)의 위쪽으로의 반입이 완료되고 나서, 로더(13)의 높이보다 높게 센터 핀(12)을 상승시킨다. 이렇게 하여, 반입중인 웨이퍼(W)에 센터 핀(12)이 접촉하는 것이 방지된다. 또한 이때, 스테이지 본체(11)의 웨이퍼 홀더(15) 상에는 웨이퍼(W)가 적재되어 있지 않은 것으로 한다.

(2) 웨이퍼의 전달 공정

로더(13) 상에 적재된 웨이퍼(W)의 아래쪽으로부터 센터 핀(12)을 상승시킴으로써, 웨이퍼(W)를 로더(13)로부터 센터 핀(12)으로 전달한다(단계 S204). 이때, 웨이퍼(W)의 중심과 센터 핀(12)의 중심이 일치하도록, 센터 핀(12)[스테이지 본체(11)]의 XY 위치를 미리 위치 결정한 다음, 센터 핀(12) 상에 웨이퍼(W)를 지지한다. 또한 이때, 흡인 기구(16)에 의해 흡인 구멍(12a)을 통하여 웨이퍼(W)를 센터 핀(12) 상에 흡착한다. 이렇게 하여, 웨이퍼(W)를 센터 핀(12)으로 흡착 유지한다.

(3) 웨이퍼의 노광 처리 위치로의 이동 공정

스테이지 본체(11)를 노광 처리 위치(P2)로 수평 이동시키는(단계 S205) 동 시에, 센터 핀(12)을 하강시킨다(단계 S206). 또한, 로더(13)를 노광 장치(A) 밖으로 이동시킨다(단계 S207). 이와 같이, 단계 S205∼S207을 병렬적으로 행한다.

구체적으로는, 도 5, 도 6a∼6c에 나타낸 바와 같이, 스테이지 본체(11)를, 웨이퍼 교환 위치(P1)로부터 투영 렌즈(24) 바로 아래의 노광 처리 위치(P2)를 향해 수평 이동시키면서, 센터 핀(12)을 하강시켜 웨이퍼(W)를 웨이퍼 홀더(15) 상에 적재한다. 즉, 도 6b에 나타낸 바와 같이, 스테이지 본체(11)의 이동과 동시에 센터 핀(12)을 하강시킨다. 한편, 로더(13)를 노광 장치(A) 밖으로 이동시킨다.

이때, 로더(13)의 노광 장치(A) 밖으로의 이동은, 센터 핀(12)의 하강 동작보다 먼저 시작된다. 즉, 센터 핀(12)에 전달되어 하강을 시작하는 웨이퍼(W)가 로더(13)에 접촉하지 않도록, 로더(13)가 노광 장치(A) 밖으로 이동할 때까지 센터 핀(12)을 하강시키지 않도록 한다.

또한, 센터 핀(12)을 하강시키지 않은 채로, 우선 스테이지 본체(11)의 수평 이동만을 행하여, 웨이퍼(W)를 하강시켜도 로더(13)에 접촉하지 않는 위치까지 스테이지 본체(11)를 이동시킨 후, 센터 핀(12)을 하강시키도록 하여 웨이퍼(W)가 로더(13)에 접촉하는 것을 방지하도록 해도 된다.

여기서, 센터 핀(12)의 하강은, 투영 렌즈(24)의 주변 영역(S)에 스테이지 본체(11)가 들어가기 전에 완료하도록 제어한다. 즉, 도 6b 및 도 6c에 나타낸 바와 같이, 스테이지 본체(11)가 영역(S)에 들어가기 전에, 센터 핀(12)의 상단이 웨이퍼 홀더(15)의 상면보다 아래쪽의 위치에 이르도록, 센터 핀(12)이 하강한다. 센터 핀(12)의 하강이 완료됨으로써, 웨이퍼(W)가 웨이퍼 홀더(15)에 밀착 유지되 어, 웨이퍼(W)가 최소 높이 위치에 배치된다. 이렇게 하여, 투영 렌즈(24)에 웨이퍼(W)가 접촉하는 것을 방지할 수 있다.

본 실시 형태에서는, 스테이지 장치(1)의 구동 범위 내의 일부 상공에 있는 영역(S)을 투영 렌즈(24)의 주변으로만 설정했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 오토 포커스(AF)계나 얼라이먼트계 등의 접촉을 방지하고자 하는 영역, 즉 웨이퍼(W)가 상승하면 구성물에 접촉해 버리는 영역 및 그 주변을 영역(S)으로 미리 설정해 두고, 영역(S) 내에 스테이지 장치(1)가 위치할 때에는, 센터 핀(12)을 상승하지 않도록 제어하여, 이들 구성물에 접촉하지 않도록 하는 것도 가능하다.

또한, 스테이지 본체(11)가 XY 평면 내의 확인 위치(P3)[본 실시 형태에서는, 영역(S)과 그 밖의 영역의 경계]로 이동했을 때, 웨이퍼(W)의 높이를 도시하지 않은 센서 등에 의해 측정하도록 하여, 웨이퍼(W)가 웨이퍼 홀더(15)에 밀착되지 않은 경우에는, 스테이지 본체(11)의 이동을 정지하고, 센터 핀(12)의 하강 동작의 종료를 기다리며, 웨이퍼(W)를 웨이퍼 홀더(15) 상에 밀착하도록 하여, 투영 렌즈(24) 등에 대한 웨이퍼(W)의 접촉을 더욱 방지하도록 하고 있다.

(4) 웨이퍼 노광 공정

노광 처리 위치(P2)로 이동한 웨이퍼(W)에, 레티클(21)에 형성된 패턴을 노광한다(단계 S208)(도 7 참조).

(5) 웨이퍼의 웨이퍼 교환 위치로의 이동 공정

스테이지 본체(11)의 웨이퍼 교환 위치(P1)로의 수평 이동(단계 S209), 센터 핀(12)의 상승(단계 S210), 로더(13)의 웨이퍼 교환 위치(P1) 위쪽으로의 이동(단계 S211)의 각 단계 S209∼S211를 병렬적으로 행한다.

구체적으로는, 도 8, 도 9a∼9c에 나타낸 바와 같이, 스테이지 본체(11)를 웨이퍼 교환 위치(P1)로 수평 이동시키면서, 센터 핀(12)을 로더(13)에 웨이퍼(W)를 전달할 수 있는 높이까지 상승시킨다. 즉, 도 9b에 나타낸 바와 같이, 스테이지 본체(11)의 이동과 동시에 센터 핀(12)을 상승시킨다. 한편, 로더(13)를 노광 장치(A) 내의 웨이퍼 교환 위치(P1)의 위쪽으로 이동하기 시작한다.

이때, 웨이퍼(W)가 센터 핀(12)의 상승에 의해 로더(13)의 높이보다 높게 상승하고 나서, 로더(13)를 웨이퍼 교환 위치(P1)의 위쪽으로 이동하도록 하여, 상승중인 웨이퍼(W)에 로더(13)가 접촉하는 것을 방지한다.

여기서, 스테이지 본체(11)를 이동시키면서 센터 핀(12)을 상승시켜, 웨이퍼(W)를 웨이퍼 홀더(15)로부터 이탈시킬 때, 도 9b에 나타낸 바와 같이, 에어 분출 구멍(11b)으로부터 웨이퍼(W)의 하면(이면)에 에어를 분출한다. 이와 같이, 웨이퍼(W)의 아래쪽[웨이퍼(W)와 웨이퍼 홀더(15) 사이]으로 에어를 분출함으로써, 웨이퍼(W)의 일부가 웨이퍼 홀더(15)에 달라붙어 상승을 방해하는 것을 방지하고 있다. 즉, 스테이지 본체(11)의 이동과, 센터 핀(12)의 상승과, 웨이퍼(W)의 하면으로의 에어 분출을 병렬적으로 행하고 있다. 따라서, 스테이지 본체(11)를 이동시키면서, 원활하게 웨이퍼(W)를 상승시킬 수 있다.

또한, 스테이지 본체(11)가 영역(S) 내에 위치하고 있을 때에는 센터 핀(12)을 상승시키지 않도록 제어하고 있다. 이렇게 하여, 투영 렌즈(24)의 아래쪽에서 센터 핀(12)이 상승하여, 웨이퍼(W)가 투영 렌즈(24)에 접촉하는 것을 방지하도록 하고 있다.

(6) 노광이 끝난 웨이퍼의 전달 공정

센터 핀(12) 상의 웨이퍼(W)를, 웨이퍼 교환 위치(P1) 위쪽에서 로더(13)에 전달한다(단계 S212)(도 10 참조). 그리고, 센터 핀(12)은, 다음 미노광의 웨이퍼(W)를 로더(13)로부터 수취한다.

이상의 (1)∼(6)의 공정을 반복하여 행하도록 제어한다.

또한, 본 실시 형태에서는, 스테이지 본체(11)에 의한 웨이퍼 교환 위치(P1)와 노광 처리 위치(P2) 사이에서의 수평 이동과, 센터 핀(12)에 의한 상하 이동과, 로더(13)의 노광 장치(A) 내외로의 이동 각각의 동작을 거의 동기시켜 행하는 동시에, 이들 동작을 모두 병렬적으로 행하고 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 스테이지 본체(11)에 의한 수평 이동과, 센터 핀(12)에 의한 상하 이동과, 로더(13)의 노광 장치(A) 내외로의 이동 각각의 동작의 개시 타이밍, 종료 타이밍을 다르게 할 수도 있다. 또한, 스테이지 본체(11)에 의한 수평 이동과, 센터 핀(12)에 의한 상하 이동과, 로더(13)의 노광 장치(A) 내외로의 이동 각각의 동작 중 어느 2개를 조합하여, 그 2개의 동작만 병렬적으로 행할 수도 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 센터 핀(12)을 상하 이동시킴으로써, 웨이퍼(W)와 웨이퍼 홀더(15)와의 간격을 조정하도록 하고 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 센터 핀(12)을 고정하는 동시에, 웨이퍼 홀더(15)를 상하 이동시킴으로써, 웨이퍼(W)와 웨이퍼 홀더(15)와의 상대적인 간격을 조정할 수도 있다. 나아 가, 센터 핀(12)을 상하 이동시키는 동시에, 웨이퍼 홀더(15)도 상하 이동시킴으로써, 웨이퍼(W)와 웨이퍼 홀더(15)와의 상대적인 간격을 조정할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 리소그래피 공정의 일공정에 설치한 노광 장치에 본 발명에 따른 반송부를 적용했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 반송부를 사용하여 기판을 이동시키는 장치 등에 폭넓게 적용할 수 있는 것이다.

또한, 상기 각 실시 형태의 기판으로는, 반도체 디바이스 제조용의 반도체 웨이퍼 뿐만 아니라, 디스플레이 디바이스용의 유리 기판, 박막 자기 헤드용의 세라믹 웨이퍼, 또는 노광 장치에서 사용되는 마스크 또는 레티클의 원판(합성 석영, 실리콘 웨이퍼), 또는 필름 부재 등이 적용된다. 또한, 기판은 그 형상이 원형에 한정되지 않고, 직사각형 등 다른 형상이어도 된다.

상기 각 실시 형태에서는, 간섭계 시스템을 사용하여, 마스크 스테이지 및 기판 스테이지의 위치 정보를 계측하는 것으로 했지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들어 기판 스테이지의 상면에 설치되는 스케일(회절 격자)을 검출하는 인코더 시스템을 사용해도 된다. 이 경우, 간섭계 시스템과 인코더 시스템 모두를 갖추는 하이브리드 시스템으로 하고, 간섭계 시스템의 계측 결과를 사용하여 인코더 시스템의 계측 결과의 교정(calibration)을 행하는 것이 바람직하다. 또한, 간섭계 시스템과 인코더 시스템을 전환하여 사용하거나, 또는 양자 모두를 사용하여, 기판 스테이지의 위치 제어를 행하도록 해도 된다.

또한, 상기 각 실시 형태의 노광 장치는, 예를 들어 일본 특허공개 평성 제11-135400호 공보(대응 국제공개 1999/23692) 및 일본 특허공개 제2000-164504호 공보(대응 미국특허 제6,897,963호) 등에 개시되어 있는 바와 같이, 기판을 유지하는 기판 스테이지와는 독립적으로 이동할 수 있는 동시에, 계측 부재(예를 들어, 기준 마크가 형성된 기준 부재 및/또는 각종 광전 센서를 탑재한 계측 스테이지를 구비하고 있어도 된다.

상기 각 실시 형태에서는, 패턴을 형성하기 위해 마스크를 사용했지만, 그 대신 가변의 패턴을 생성하는 전자 마스크(가변 성형 마스크, 액티브 마스크, 또는 패턴 제너레이터라고도 불린다)를 사용할 수 있다. 전자 마스크로서, 예를 들어 비발광형 화상 표시 소자[공간 광변조기 : Spatial Light Modulator(SLM)로도 불린다]의 일종인 DMD(Deformable Micromirror Device 또는 Digital Micro-mirror Device)를 사용할 수 있다. DMD는, 소정의 전자 데이터에 기초하여 구동하는 복수의 반사 소자(미소 미러)를 갖고, 복수의 반사 소자는, DMD의 표면에 2차원 매트릭스형으로 배열되며, 또한 소자 단위로 구동되어 노광광을 반사, 편향한다. 각 반사 소자는 그 반사면의 각도가 조정된다. DMD의 동작은, 제어 장치에 의해 제어될 수 있다. 제어 장치는, 기판 상에 형성해야 하는 패턴에 대응한 전자 데이터(패턴 정보)에 기초하여 DMD의 반사 소자를 구동하고, 조명계에 의해 조사되는 노광광을 반사 소자로 패턴화한다. DMD를 사용함으로써, 패턴이 형성된 마스크(레티클)를 사용하여 노광하는 경우에 비해, 패턴이 변경되었을 때, 마스크의 교환 작업 및 마스크 스테이지에 있어서 마스크의 위치 맞춤 조작이 불필요해진다. 또한, 전자 마스크를 사용하는 노광 장치에서는, 마스크 스테이지를 설치하지 않고, 기판 스테이지에 의해 기판을 X축 및 Y축 방향으로 이동하기만 해도 된다. 또한, DMD를 사용 한 노광 장치는, 예를 들어 일본 특허공개 평성 제8-313842호 공보, 일본 특허공개 제2004-304135호 공보, 미국특허 제6,778,257호 공보에 개시되어 있다.

또한, 본 발명은, 일본 특허공개 평성 제10-163099호 공보, 일본 특허공개 평성 제10-214783호 공보, 일본 특허공표 제2000-505958호 공보 등에 개시되어 있는 복수의 기판 스테이지를 구비한 멀티 스테이지형 노광 장치에도 적용할 수 있다.

또한, 법령에서 허용되는 한, 상기 각 실시 형태 및 변형예에서 인용한 노광 장치 등에 관한 모든 공개공보 및 미국특허 등의 개시 내용을 원용하여 본문의 기재의 일부로 한다.

또한, 반도체 디바이스 등의 마이크로 디바이스는, 도 12에 나타낸 바와 같이, 마이크로 디바이스의 기능·성능 설계를 행하는 단계 S301, 이 설계 단계에 기초한 레티클(21)을 제작하는 단계 S302, 실리콘 재료로 웨이퍼(W)를 제조하는 단계 S303, 전술한 실시 형태의 노광 장치(A)에 의해 레티클(21)의 패턴을 웨이퍼(W)에 노광하는 공정, 노광한 기판을 현상하는 공정, 현상한 기판의 가열(경화) 및 에칭 공정 등의 기판 처리 프로세스를 포함하는 단계 S304, 디바이스 조립 단계(다이징 공정, 본딩 공정, 패키지 공정 등의 가공 프로세스를 포함한다) S305, 검사 단계 S306 등을 거쳐 제조된다.

또한, 상기 실시 형태의 반송부(스테이지 장치)의 용도는, 반도체 소자 제조용 노광 장치에 한정되지 않는다. 예를 들어, 각형(角型)의 유리 플레이트에 형성되는 액정 표시 소자 또는 플라즈마 디스플레이 등의 디스플레이 장치용 노광 장치 나, 촬상 소자(CCD 등), 마이크로 머신, 박막 자기 헤드 또는 DNA 칩 등의 각종 디바이스를 제조하기 위한 노광 장치에도 널리 적용할 수 있다. 또한, 본 발명은 각종 디바이스의 레티클 패턴이 형성된 레티클(포토마스크 등)을 포토리소그래피 공정을 이용하여 제조할 때의 노광 공정(노광 장치)에도 적용할 수 있다.

Claims

기판을 유지하는 유지부를 갖고, 제1 위치와 제2 위치 사이에서 이동하는 가동체로서, 상기 제1 위치에서는 상기 기판이 상기 유지부에 유지되고, 상기 제2 위치에서는 상기 기판이 상기 유지부로부터 이탈되는 것인 상기 가동체와,

상기 기판과 상기 유지부 사이의 간격을 조정하는 제1 기구와,

상기 제1 위치와 상기 제2 위치 사이에서의 상기 가동체의 이동과, 상기 제1 기구에 의한 상기 간격의 조정의 적어도 일부를 병렬적으로 행하는 제어 장치

를 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 제1 기구에 의한 상기 간격의 조정을, 상기 가동체의 소정 이동 범위 내에서 행하는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 기구는, 상기 가동체 상에 설치되어, 상기 기판을 승강시키는 제2 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
제3항에 있어서, 상기 기판을 상기 제2 위치에 반입 또는 반출하는 제3 기구를 더 구비하고,

상기 제어 장치는, 상기 제3 기구에 의한 상기 기판의 반입 또는 반출과, 상 기 제1 위치와 상기 제2 위치 사이에서의 상기 가동체의 이동과, 상기 제2 기구에 의한 상기 기판의 승강의 적어도 일부를 병렬적으로 행하는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 기판의 승강에 따라, 상기 가동체로부터 상기 기판을 향해 가스를 분출하는 제4 기구를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제4 기구에서의 상기 가스의 분출 위치와는 다른 위치에 배치되는 흡인구를 갖고, 상기 가동체에 대해 상기 기판을 흡착하는 제5 기구를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 스테이지 장치를 사용하여 상기 기판을 노광 위치에 위치 결정하고, 그 노광 위치에서 그 기판에 대해 노광 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
기판이 유지부에 유지되는 제1 위치와, 상기 기판이 상기 유지부로부터 이탈되는 제2 위치와의 사이에서 상기 기판을 이동시키는 동작과, 상기 기판과 상기 유지부 사이의 간격을 조정하는 동작의 적어도 일부가 병렬적으로 행해지는 것을 특징으로 하는 스테이지 제어 방법.
제8항에 있어서, 상기 간격의 조정은 상기 기판의 소정 이동 범위 내에서 행해지는 것을 특징으로 하는 스테이지 제어 방법.
제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 간격의 조정은 상기 기판을 승강시키는 동작을 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이지 제어 방법.
제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판을 상기 제2 위치에 반입 또는 반출하는 동작을 더 포함하고, 이 동작은, 상기 기판의 이동 및 상기 간격의 조정의 적어도 일부와 병렬적으로 행해지는 것을 특징으로 하는 스테이지 제어 방법.
제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 기판의 승강에 따라, 상기 기판을 향해 가스를 분출하는 동작을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이지 제어 방법.
기판을 유지하는 유지부를 갖고, 제1 위치와 제2 위치 사이에서 이동가능한 가동체로서, 상기 제1 위치에서는 상기 기판이 상기 유지부에 유지되고, 상기 제2 위치에서는 상기 기판이 상기 유지부로부터 이탈되는 것인 상기 가동체와,

상기 기판에 대해 가스를 분출하는 제2 기구로서, 상기 제1 위치와 상기 제2 위치 사이에서의 상기 가동체의 이동의 적어도 일부와 병렬적으로 상기 가스의 분 출을 행하는 상기 제2 기구

를 구비하는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
기판이 유지부에 유지되는 제1 위치와 상기 기판이 상기 유지부로부터 이탈되는 제2 위치 사이에서 상기 기판을 이동시키는 동작과, 상기 기판에 대해 가스를 분출하는 동작의 적어도 일부가 병렬적으로 행해지는 것을 특징으로 하는 스테이지 제어 방법.
제8항∼제12항 및 제14항 중 어느 한 항에 기재된 스테이지 제어 방법을 이용하여 스테이지를 제어하는 동작과,

상기 기판을 노광 위치에 위치 결정하고, 그 노광 위치에서 그 기판에 대해 노광 처리를 행하는 동작을 구비하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
제8항∼제12항 및 제14항 중 어느 한 항에 기재된 스테이지 제어 방법을 이용하여 스테이지를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.