JP2014029957A - 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

Abstract

【課題】ステージ装置の可動部の位置制御に有利な技術を提供する。
【解決手段】基板保持部が載置される可動部と、固定部に配置された第１コイルと、前記第１コイルに対向して前記可動部に配置された第１磁石とを含み、前記第１コイルに電流を流すことで発生する磁界によって前記可動部を移動させる駆動部と、前記基板を保持した前記基板保持部が前記可動部に載置された状態において、前記可動部が基準位置に位置するように、前記可動部を支持するばね要素と、前記固定部に配置された第１ヨークと、前記第１ヨークの周りに巻き付けられた第２コイルとを含み、前記第２コイルに電流を流すことで発生する磁界によって前記可動部を前記固定部側に引き付ける引付部と、を有し、前記引付部は、前記基板保持部の少なくとも一方が前記可動部から取り外された状態において、前記可動部が前記基準位置に位置するように、前記可動部を前記固定部側に引き付ける。
【選択図】図２

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。

半導体デバイスや液晶デバイスの製造に用いられるリソグラフィ装置は、基板ステージに保持された基板を位置決めして、かかる基板にパターンを転写する処理（露光など）を行う。リソグラフィ装置では、基板に転写するパターンの微細化に伴い、基板ステージを粗動ステージと微動ステージとで構成することで、高精度な基板の位置決めを実現している。

基板ステージを構成する微動ステージは、一般に、固定部と、固定部の上に配置される可動部と、可動部を駆動する駆動部としてのリニアモータとを含む（特許文献１参照）。リニアモータは、優れた応答性や振動絶縁性を有しているが、力を発生した時（即ち、動作時）の発熱が大きいという欠点もある。従って、基板や可動部の重量はコイルばねなどのばね要素（弾性体）で支持し、リニアモータで支持しない（力を発生しない）ようにしている。

また、微動ステージでは、基板を保持するチャックが可動部の上に載置されている。従って、基板やチャックを交換する際など、基板やチャックを可動部から取り外すと、ばね要素が支持する重量が減少するため、ばね要素の力によって、可動部が上昇することになる。そこで、特許文献１では、上昇する可動部を突き当てて静止させるための（即ち、ｚ軸方向の位置を規定するための）メカストッパーが微動ステージに設けられている。これは、ばね要素が可動部を上昇させる力を、例えば、可動部を駆動するリニアモータを用いて打ち消すと（即ち、ばね要素が可動部を上昇させる力を打ち消す力をリニアモータで発生させると）、リニアモータの発熱が問題となるからである。

国際公開第２０１１／０７４９６２号

しかしながら、従来技術のように、メカストッパーに突き当てて可動部を静止させる場合、メカストッパーと可動部との間には遊びが設けられているため、かかる可動部の姿勢、特に、ｚ軸回りの回転方向（ωｚ方向）の位置の再現性が悪くなる。また、可動部の突き当ての繰り返しによるメカストッパーの摩耗も可動部の姿勢の再現性を悪くする要因となる。その結果、可動部にチャックを載置する際に、可動部とチャックとの正確な位置合わせが困難になってしまう。

本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、ステージ装置の可動部の位置制御に有利な技術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、固定部と、前記固定部の上に配置され、前記基板を保持する基板保持部が載置される可動部と、前記固定部に配置された第１コイルと、前記第１コイルに対向して前記可動部に配置された第１磁石とを含み、前記第１コイルに電流を流すことで発生する磁界によって前記可動部を移動させる駆動部と、前記基板を保持した前記基板保持部が前記可動部に載置された状態において、前記可動部が基準位置に位置するように、前記可動部を支持するばね要素と、前記固定部に配置された第１ヨークと、前記第１ヨークの周りに巻き付けられた第２コイルとを含み、前記第２コイルに電流を流すことで発生する磁界によって前記可動部を前記固定部側に引き付ける引付部と、を有し、前記引付部は、前記基板及び前記基板保持部の少なくとも一方が前記可動部から取り外された状態において、前記可動部が前記基準位置に位置するように、前記可動部を前記固定部側に引き付け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、ステージ装置の可動部の位置制御に有利な技術を提供することができる。

本発明の一側面としてのリソグラフィ装置の構成を示す概略図である。 図１に示すリソグラフィ装置のステージ装置の微動ステージの構成を示す概略図である。

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。

図１は、本発明の一側面としてのリソグラフィ装置１の構成を示す概略図である。リソグラフィ装置１は、基板の上にパターンを転写する装置であって、本実施形態では、荷電粒子線（電子線）を用いて基板の上にパターンを描画する描画装置として具現化される。但し、リソグラフィ装置１は、描画装置に限定されるものではなく、インプリント装置や露光装置であってもよい。ここで、インプリント装置とは、基板の上の樹脂とモールド（型）とを接触させた状態で樹脂を硬化させ、硬化した樹脂からモールドを剥離することで基板の上にパターンを転写する装置である。また、露光装置とは、レチクル（マスク）のパターンを投影光学系によって基板に投影することで基板の上にパターンを転写する装置である。

リソグラフィ装置１は、荷電粒子光学系１０と、基板ＳＴを保持して移動するステージ装置２０と、計測部３０と、制御部４０とを有する。リソグラフィ装置１では、荷電粒子線によるパターンの描画を真空雰囲気で行うために、荷電粒子光学系１０、ステージ装置２０及び計測部３０が真空チャンバ５０に収納されている。

荷電粒子光学系１０は、例えば、荷電粒子レンズ（静電レンズ）、コリメータレンズ、アパーチャアレイ、ブランカーアレイ、ストッピングアパーチャアレイ、ディフレクターなどを含む。荷電粒子光学系１０は、荷電粒子源（不図示）からの荷電粒子線を基板ＳＴに導いて、基板ＳＴの上にパターンを描画する。このように、荷電粒子光学系１０は、基板ＳＴの上にパターンを転写する転写処理を行う処理部としての側面を有する。

ステージ装置２０は、微動ステージ２２０と、粗動ステージ２４０とで構成される。微動ステージ２２０は、基板ＳＴのＺ軸回りの回転を補正する機能、基板ＳＴのＺ軸方向の位置を補正する機能、及び、基板ＳＴの傾きを補正する機能を有する。微動ステージ２２０は、基板ＳＴをＸ軸方向及びＹ軸方向の所定の位置に位置決めするための粗動ステージ２４０に配置されている。また、粗動ステージ２４０は、ベース定盤（不図示）に載置されている。

図２は、微動ステージ２２０の構成を示す概略図である。微動ステージ２２０は、粗動ステージ２４０の上に固定される固定部２２１と、固定部２２１の上に配置され、基板ＳＴを保持する基板保持部として機能するチャック６０が載置される可動部２２２とを有する。また、微動ステージ２２０は、可動部２２２を移動させる駆動部２２３と、可動部２２２を支持するばね要素２２４と、可動部２２２を固定部側に引き付ける引付部２２５とを有する。なお、可動部２２２には、可動部２２２の位置を計測する際に使用される参照ミラー（不図示）が取り付けられている。

駆動部２２３は、固定部２２１に配置された第１コイル２２３ａと、第１コイル２２３ａに対向して可動部２２２に配置された第１磁石２２３ｂと、第１磁石２２３ｂとともに可動部２２２に配置された第２ヨーク２２３ｃとを含む。駆動部２２３は、第１コイル２２３ａに電流を流すことで発生する磁界によって可動部２２２を移動させるリニアモータを構成する。リソグラフィ装置１では、制御部４０の制御下において、駆動部２２３を介して、固定部２２１に対して可動部２２２の６軸の位置制御が可能となっている。

ばね要素２２４は、基板ＳＴを保持（吸着）したチャック６０が可動部２２２に載置された状態において、可動部２２２が基準位置に位置するように、可動部２２２（基板ＳＴ及びチャック６０）を支持する弾性体である。ばね要素２２４は、可動部２２２、基板ＳＴ及びチャック６０に作用する重力（Ｚ軸方向の力）につり合う力を可動部２２２に与える。従って、基板ＳＴの上にパターンを描画する際には、駆動部２２３は、可動部２２２の位置制御のみを行えばよく、可動部２２２、基板ＳＴ及びチャック６０を支持する必要がない（Ｚ軸方向に力を発生させる必要がない）ため、発熱を抑えることができる。

引付部２２５は、駆動部２２３とは別に設けられ、固定部２２１に配置された第１ヨーク２２５ａと、第１ヨーク２２５ａの周りに巻き付けられた第２コイル２２５ｂとを含む。本実施形態では、第１ヨーク２２５ａは、第２ヨーク２２３ｃに対向して配置されているが、これに限定されるものではない。引付部２２５は、第２コイル２２５ｂに電流を流すことで発生する磁界によって可動部２２２を固定部側に引き付ける電磁石を構成する。具体的には、引付部２２５は、基板ＳＴ及び基板保持部６０の少なくとも一方が可動部２２２から取り外された状態において、可動部２２２が基準位置に位置するように、可動部２２２を固定部側に引き付ける。

図１に戻って、計測部３０は、可動部２２２の位置を計測する。例えば、計測部３０は、可動部２２２に取り付けられた参照ミラーを用いて可動部２２２のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置を計測するレーザ干渉計や可動部２２２のＺ軸方向の位置を計測する静電容量センサなどを含む。

制御部４０は、ＣＰＵやメモリなどを含み、リソグラフィ装置１の全体（動作）を制御する。制御部４０は、本実施形態では、駆動部２２３の動作及び引付部２２５の動作のそれぞれを制御する。制御部４０は、計測部３０で計測された可動部２２２の位置に基づいて可動部２２２を位置決めする際には（即ち、基板ＳＴの上にパターンを描画する際には）、引付部２２５を動作させずに、駆動部２２３のみを動作させる。一方、制御部４０は、基板ＳＴへのパターンの描画が終了し、基板ＳＴやチャック６０を交換する際、即ち、基板ＳＴ及びチャック６０の少なくとも一方が可動部２２２から取り外された際には、引付部２２５を動作させる。この際、制御部４０は、駆動部２２３による可動部２２６のＺ軸方向の位置制御が行われないように、駆動部２２３の動作を制御する。但し、駆動部２２３による可動部２２６のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置制御は行われてもよい。

ここで、リソグラフィ装置１の動作、特に、基板ＳＴやチャック６０を交換する際の動作について説明する。かかる動作は、上述したように、制御部４０がリソグラフィ装置１の各部（特に、駆動部２２３や引付部２２５）を統括的に制御することで行われる。

リソグラフィ装置１において、微動ステージ２２０に保持された基板ＳＴ（具体的には、基板ＳＴを保持したチャック６０が可動部２２２に載置されている）に対して、荷電粒子光学系１０を介して荷電粒子線を導き、基板ＳＴにパターンを描画する。この際、可動部２２２の位置が計測部３０によって計測され、制御部４０は、かかる計測結果に基づいて、可動部２２２（の上の基板ＳＴ）が所定の位置に位置決めされるように、駆動部２２３を動作させる。制御部４０は、第１コイル２２３ａに電流を流すことによって駆動部２２３を動作させることができる。一方、制御部４０は、基板ＳＴにパターンを描画する際には、引付部２２５を動作させない。

基板ＳＴに対するパターンの描画が終了すると、交換ハンド（不図示）によって、基板ＳＴ（パターンが描画された基板）を保持したチャック６０が微動ステージ２２０（可動部２２２）から取り外される。この際、制御部４０は、駆動部２２３の動作を停止させ、引付部２２５を動作させる。具体的には、引付部２２５において、第２コイル２２５ｂに電流を流し、第１ヨーク２２５ａと第２ヨーク２２３ｃとの間に、基板ＳＴ及びチャック６０に作用する重力に等しい力を発生させる。換言すれば、基板ＳＴ及びチャック６０を微動ステージ２２０から取り外しても、可動部２２２が上昇しないように、即ち、ばね要素２２４による可動部２２を上昇させようとする力とつり合うように、引付部２２５で力を発生させる。これにより、基板ＳＴ及びチャック６０を微動ステージ２２０から取り外した場合であっても、可動部２２２が上昇したりすることなく、可動部２２２を基準位置に位置させることができる。なお、微動ステージ２２０から取り外された基板ＳＴ及びチャック６０は、後工程の処理を施すために、リソグラフィ装置１から搬出される。

次に、交換ハンド（不図示）によって、パターンを描画すべき基板ＳＴ（即ち、新たな基板ＳＴ）を保持したチャック６０が微動ステージ２２０（可動部２２２）に載置される。この際、制御部４０は、引付部２２５の動作を停止させる。具体的には、第２コイル２２５ｂに流していた電流をゼロにして、引付部２２５によって第１ヨーク２２５ａと第２ヨーク２２３ｃとの間に発生させていた力をゼロにする。これにより、可動部２２２、基板ＳＴ及びチャック６０に作用する重力とばね要素２２４が可動部２２２に与える力とがつり合うことになる。従って、基板ＳＴ及びチャック６０を微動ステージ２２０に載置した際に、可動部２２２が下降したりすることなく、可動部２２２を基準位置に位置させることができる。また、制御部４０は、引付部２２５の動作を停止させるとともに、駆動部２２３を動作させて、計測部３０の計測結果に基づく可動部２２２の６軸の位置制御を開始する。

このように、本実施形態のリソグラフィ装置１では、基板ＳＴやチャック６０が微動ステージ２２０から取り外された際に、ばね要素２２４による可動部２２２を上昇させる力を引付部２２５が発生する力によって打ち消している。これにより、リソグラフィ装置１は、メカストッパーなどを用いることなく、可動部２２２を再現性よく、基準位置に高精度に位置させることができる。従って、リソグラフィ装置１は、可動部２２２にチャック６０を載置する際に、可動部２２２とチャック６０との位置合わせが高精度に行われる。

また、本実施形態では、引付部２２５が可動部２２２を固定部側に引き付ける際に、第２ヨーク２２３ｃを引き付ける（即ち、引付部２２５による引き付けの対象を第２ヨーク２２３ｃとする）ようにしている。これにより、可動部２２２に新たな引付部２２５による引き付けの対象を配置する必要がなく、可動部２２２の重量の増加を抑えている。従って、可動部２２２の６軸の位置制御の際に必要となる駆動部２２３の力を増加させることなく、駆動部２２３を構成するリニアモータでの発熱の増加を防止することができる。

更に、引付部２２５を構成する電磁石が力を発生した時の発熱は、駆動部２２３を構成するリニアモータが力を発生した時の発熱よりも十分に小さい。従って、リソグラフィ装置１では、ばね要素２２４による可動部２２２を上昇させる力を駆動部２２３が発生する力によって打ち消す場合と比較して、発熱量を抑えることもできる。

本実施形態のリソグラフィ装置１は、高いスループットで経済性よく高品位な半導体デバイス、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなどの物品を提供することができる。物品としてのデバイスの製造方法は、リソグラフィ装置１を用いて基板（ウエハ、ガラスプレート、フィルム状基板等）にパターンを転写するステップを含む。かかる製造方法は、パターンが転写された基板を加工（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）するステップを更に含む。

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、可動部２２２に載置された基板ＳＴ及びチャック６０は、かかる基板ＳＴに対するパターンの描画が終了するたびに交換されるものとしている。但し、チャック６０は交換せずに、基板ＳＴのみを交換するようにしてもよい。この場合、引付部２２５が基板ＳＴに作用する重力に相当する力を発生するように制御すればよい。

Claims (8)

1. 基板を保持するステージ装置であって、
   固定部と、
   前記固定部の上に配置され、前記基板を保持する基板保持部が載置される可動部と、
   前記固定部に配置された第１コイルと、前記第１コイルに対向して前記可動部に配置された第１磁石とを含み、前記第１コイルに電流を流すことで発生する磁界によって前記可動部を移動させる駆動部と、
   前記基板を保持した前記基板保持部が前記可動部に載置された状態において、前記可動部が基準位置に位置するように、前記可動部を支持するばね要素と、
   前記固定部に配置された第１ヨークと、前記第１ヨークの周りに巻き付けられた第２コイルとを含み、前記第２コイルに電流を流すことで発生する磁界によって前記可動部を前記固定部側に引き付ける引付部と、を有し、
   前記引付部は、前記基板及び前記基板保持部の少なくとも一方が前記可動部から取り外された状態において、前記可動部が前記基準位置に位置するように、前記可動部を前記固定部側に引き付けることを特徴とするステージ装置。
2. 前記可動部の位置を計測する計測部と、
   前記駆動部の動作及び前記引付部の動作のそれぞれを制御する制御部と、を更に有し、
   前記制御部は、
   前記計測部で計測された位置に基づいて前記可動部を位置決めする際には、前記引付部を動作させずに、前記駆動部のみを動作させ、
   前記基板及び前記基板保持部の少なくとも一方が前記可動部から取り外された際には、前記引付部を動作させることを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
3. 前記駆動部は、前記第１磁石とともに前記可動部に配置された第２ヨークを含み、
   前記引付部は、前記第２コイルに電流を流すことで発生する磁界によって前記第２ヨークを引き付けることを特徴とする請求項１又は２に記載のステージ装置。
4. リソグラフィ装置であって、
   基板を保持するステージと、
   前記ステージ装置に保持された前記基板の上にパターンを転写する転写処理を行う処理部と、を有し、
   前記ステージは、請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載のステージ装置を含むことを特徴とするリソグラフィ装置。
5. 前記転写処理は、前記基板の上の樹脂とモールドとを接触させた状態で当該樹脂を硬化させ、硬化した樹脂から前記モールドを剥離することで前記基板の上に前記パターンを転写する処理であることを特徴とする請求項４に記載のリソグラフィ装置。
6. 前記転写処理は、前記基板に荷電粒子線で描画を行うことで前記基板の上に前記パターンを転写する処理であることを特徴とする請求項４に記載のリソグラフィ装置。
7. 前記転写処理は、前記基板にレチクルのパターンを投影光学系によって投影することで前記基板の上に前記パターンを転写する処理であることを特徴とする請求項４に記載のリソグラフィ装置。
8. 請求項４乃至７のうちいずれか１項に記載のリソグラフィ装置を用いて基板の上にパターンを転写するステップと、
   前記パターンが転写された前記基板を加工するステップと、
   を有することを特徴とする物品の製造方法。

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