(57)【要約】【課題】基板の平面度調整を行うために、基板を保持する保持手段の裏面を支持する支持手段と前記裏面とに隙間が生じないようにするステージ装置を提供することを課題とする。【解決手段】保持手段の裏面と支持手段との間に空気を供給し、前記保持手段を前記支持手段から浮上させる軸受手段と、前記軸受手段から供給される気体の流量を検出する検出手段と、前記支持手段の駆動を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記軸受手段により前記保持手段を浮上させたときに、前記検出手段によって検出される流量が、所定の流量の範囲内になるように前記支持手段の駆動を制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持する保持手段と、前記保持手段を支持し前記保持面の反対側の面に対して押し上げ方向に駆動する支持手段とを備えたステージ装置であって、
前記支持手段に設けられ、前記反対側の面と前記支持手段との間に気体を供給し、前記保持手段を前記支持手段から浮上させる軸受手段と、
前記軸受手段から供給される気体の流量を検出する検出手段と、
前記支持手段の駆動を制御する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記軸受手段により前記保持手段を浮上させたときに、前記検出手段によって検出される流量が、所定の流量の範囲内になるように前記支持手段の駆動を制御することを特徴とするステージ装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記支持手段の駆動を制御する第１制御部と、前記保持手段を浮上及び着座させるために、前記軸受手段の気体の流量を制御する第２制御部と、前記検出された気体の流量を前記所定の流量の範囲内にするために、前記支持手段の駆動を制御する制御信号を生成し、この制御信号を前記第１制御部に送信する演算部とを有することを特徴とする請求項１記載のステージ装置。
【請求項３】
浮上させた前記保持手段を着座させてから、前記検出手段による検出をすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のステージ装置。
【請求項４】
前記演算部は、前記検出手段によって前記所定の流量の範囲外であることが検出された支持手段に対して、所定の流量の範囲内になるまで第１制御部に対して前記制御信号を送信するフィードバック制御を行うことを特徴とする請求項２または請求項３に記載のステージ装置。
【請求項５】
前記演算部は、前記フィードバック制御により、前記検出手段によって検出された流量が、前記所定の範囲内になったことを判定すると、前記基板の平面度を調整するために、基板の表面の変位を計測する変位センサから計測結果データを受信し、この計測結果データに基づいて前記支持手段の駆動を制御する制御信号を算出し、第１制御部に送信することを特徴とする請求項４記載のステージ装置。
【請求項６】
原版のパターンを投影光学系を介してステージに載置された基板に投影する露光装置であって、
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のステージ装置を有することを特徴とする露光装置。
【請求項７】
請求項６記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、前記基板を現像する工程とを有することを特徴とするデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステージ装置、そのステージ装置を使って基板の露光を行う露光装置、及びデバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原版のパターンをウェハなどの基板に投影するために、露光装置が使用されるが、近年、この露光装置は、パターンの微細化が進み、ミクロンオーダレベルの精度が要求されている。微細化が進むと、焦点深度が浅くなる結果、焦点深度から要求される基板表面の平面度の要求も高くなる。そこで、この基板表面の平面度を向上させ、結像性能を確保するために、様々な工夫がなされている。
【０００３】
例えば、基板の保持部であるチャックに保持された基板をチャックの保持面と反対側の面（裏面）から、複数の支持部を駆動させて、基板表面を変位させ平面度調整する技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
支持部の駆動は、基板表面の平面度を変位センサで計測し、予め定めた理想の平面との差分情報から基板表面を平坦化させる駆動量を算出し、この駆動量に基づいて支持部を駆動させる。なお、支持部は、ダイヤフラム構造体で、裏面に接触支持して平面度調整を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２１８３７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、基板をチャック上に供給するときに、置き誤差が生じるため、平面度調整を行う前に、基板の位置調整を行う必要がある。この基板の位置調整は、基板が供給されたチャックごと浮上させ、駆動系により、ステージに直交する軸の周方向（θ方向）に回動させて行う。この位置調整が、終了すると、チャックは、支持部に着座し、基板を保持して平面度調整が行われる。なお、チャックの浮上は、チャックの裏面に対して気体を供給し、チャックを非接触支持する軸受部（エアベアリング）によって行われる。
【０００７】
位置調整が終了し、チャックが支持部に着座したときに、部品の公差の違いや、支持部を搭載するベース部の撓みなどにより、複数の支持部のうち、チャックの裏面で接触支持していないものが生じる場合がある。すなわち、エアベアリングで浮上させていないにもかかわらず、チャックの裏面と支持部との間に隙間が生じる。このような状態で、平面度調整を行っても、算出された駆動量は、支持部に適正に伝わらず、ミクロンオーダの平面度調整を行うことができないという不具合が生じていた。また、隙間が生じていても、すぐにそれによって基板表面の変形が起こるとも限らず、基板表面に変形が生じるまでに、数時間経過する場合もある。そのため、基板表面平面度調整を行った際は問題なくても、実際に基板を露光する際には基板表面に変形が生じ、露光精度に影響を与えてしまう場合もある。
【０００８】
そこで、本発明は、基板の平面度調整を行う前に、支持部とチャックの裏面に隙間が生じないようにするステージ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明は、基板を保持する保持手段と、前記保持手段を支持し前記保持面の反対側の面に対して押し上げ方向に駆動する支持手段とを備えたステージ装置であって、前記支持手段に設けられ、前記反対側の面と前記支持手段との間に気体を供給し、前記保持手段を前記支持手段から浮上させる軸受手段と、前記軸受手段から供給される気体の流量を検出する検出手段と、前記支持手段の駆動を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記軸受手段により前記保持手段を浮上させたときに、前記検出手段によって検出される流量が、所定の流量の範囲内になるように前記支持手段の駆動を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、すべての支持手段が、基板を保持した保持手段の裏面で接触支持していることを確認してから、平面度調整を行うので、ミクロンオーダレベルの平面度調整を高精度に行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係るステージ装置を備えた露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態にかかるステージ装置の構成を示す図である。
【図３】制御部の処理フローを示す図である。
【図４】（ａ）支持部がチャックベースに接触支持していない箇所が生じている状態を示す図である、（ｂ）支持部のすべてがチャックベースに接触支持している状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面等を参照して説明する。なお、以下の説明では、具体的な構成、動作等を示して説明を行うが、これらは、適宜変更することができる。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態に係るステージ装置を備えた露光装置の概略構成を示す図である。
【００１４】
露光装置は、原版Ｍのパターンを照明装置１０で照明し、投影光学系３０を介して、原版Ｍのパターンを反映した光を基板ステージ（後述するステージ５０）上の基板Ｍに投射して露光する。照明装置１０は、原版Ｍを照明する光源１１と、光源１１の光を原版Ｍに均一に照明する照明光学系１２とを有する。原版Ｍは、原版ステージ２０に載置されて移動する。原版ステージ２０は、原版ステージ定盤２１とＸＹθステージ２２とを有し、原版ステージ定盤２１上にＸＹθステージ２２が配置されてその上に原版Ｍが載置される。原版Ｍは、ＸＹθステージ２２により、Ｘ及びＹ方向の移動とＸＹ面内での回転が可能である。原版ステージ２０の上方には観察光学系１３が配置される。観察光学系１３は、原版Ｍと投影光学系３０を介して結像された基板Ｗ上の像とを観察できる。なお、観察光学系１３は、原版Ｍ及び基板Ｗの不図示の各基準マークを観察し、双方の基準マークの位置ずれ量に基づく原版Ｍのパターンと基板Ｗでの投影との位置合わせに供される。
【００１５】
照明装置１０から原版Ｍを介して発せられた回折光は、投影光学系３０を介して基板Ｗ上に投影される。原版Ｍと基板Ｗとは光学的に共役の関係にある。本実施形態にかかる露光装置では、各モジュールがスキャナーとして機能し、原版Ｍと基板Ｗとを縮小倍率比の速度比で同期走査する。この同期走査をすることにより原版パターンを基板Ｗに転写する。原版ステージ２０の位置は干渉計４０で常時測定される。投影光学系３０の光学素子３１は、原版Ｍのパターンを反映した光を基板Ｗに投影する。なお、投影光学系３０の基板Ｗに最も近い最終光学素子３２を液体に浸漬して液浸露光を実現してもよい。
【００１６】
ステージ５０は、リニアモータを利用し、ＸＹＺ方向及び回転（θ）方向に移動可能であり、保持手段としてのチャック５６を介して基板Ｗを保持して移動する。なお、チャック５６は、真空引きされた図示しない吸着孔を介して基板Ｗを吸着して保持するチャックアタッチメント５６１と、チャックアタッチメント５６１を支持するチャックベース５６２とを有する。チャックアタッチメント５６１のエアーブロー操作により吸着を解放することができる。
【００１７】
ステージ５０は、本体ベース５１上に配置したＹステージ５２及びＸステージ５３を有する。Ｘステージ５３及びＹステージ５２上にＺチルト駆動機構５５を介してθＺベース５４が搭載され、この上に複数の支持系６０（本実施の形態では４つ）を配置する。Ｚチルト駆動機構５５はθＺベース５４から上の搭載物を傾斜可能に支持し、露光時に基板Ｍの表面を投影光学系３０の基板側焦点面（像面）に一致させる。支持系６０は、支持部６１と支持部６１の先端に設けられた非接触支持の軸受手段としてのエアベアリング６２と与圧マグネット６３とから構成されている。複数の支持部６１は、基板Ｍを保持したチャック５６を保持面と反対側の面（裏面）、即ち、チャックベース５６２から接触支持して平面度の調整を行う。支持部６１の接触支持する部分は、例えば弾性体からなるダイヤフラム構造体である。図示しないモータ等の駆動源により、ピストンを介して流体の動きを制御し、チャックベース５６２に対して弾性体を押し上げ方向（Ｚ方向）に駆動させて弾性変形させる。この弾性変形により、支持部６１がチャックベース５６２に接触支持し、基板Ｍの撓みなどを押し上げて平面度調整が行われる。
【００１８】
エアベアリング６２は、基板Ｍがチャック５６に載置されるときに生じる置き誤差を是正するため、平面度調整を行う前に、基板Ｍの位置調整に使用される。即ち、基板Ｍをステージ５０と直交する軸の周方向（θ方向）に回動させるため、裏面に対して気体を供給し、基板Ｍを保持したチャック５６を浮上させる。このチャック５６をエアベアリング６２により非接触支持の状態にし、θ方向に回動させ、所定の位置で気体の供給を停止してチャック５６を支持部６１上に着座させる。なお、与圧マグネット６３は、浮上時にステージ５０に吸着する方向に吸引力を発生させ、エアベアリング６２との圧力の均衡を図り浮上ギャップを一定に保持する。エアベアリング６２から供給される気体は、空気や不活性ガス等を用いてよく、特に限定されない。
【００１９】
原版ステージ２０及びステージ５０のそれぞれの位置は、干渉計４０によって計測される。干渉計４０は、検出光を射出する光源であるレーザヘッド４１、ビームスプリッター４２、折り曲げミラー４３、検出光を反射するバーミラー４４及び４５を有する。バーミラー４４はθＺベース５４に固定され、バーミラー４５は原版ステージ定盤２１に固定される。
【００２０】
図２は、本発明の実施形態にかかるステージ装置の基板周りの構成を示す図である。図１で説明した基板Ｍの平面度調整において、駆動源による支持部６１の駆動量は、基板Ｍの変位を計測することによって決定される。即ち、基板の表面の変位を計測する変位センサ８０によって計測し、その計測結果データに基づいて支持部６１の駆動量が決定される。変位センサ８０は、チャック５６を介して、各支持部６１に対向配置され、１回の計測で複数箇所の変位を同時に読み取ることができる。
【００２１】
ところで、基板Ｍをステージ５０に搬入し、チャック５６に載置したときには、各種部品の公差の違い、撓みなどにより、すべての支持部６１がチャックベース５６２に接触支持していない場合がある。この状態で平面度の調整を行っても、ミクロンオーダレベルの精度の高い調整はできない。特に、支持部６１が接触支持していなくても、その部分に撓み等が生じるまで数時間要する場合もある。この場合、変位センサ８０では、基板Ｍの表面の変位を計測できないため、十分な平面度の調整をしないまま露光処理が開始されることになる。
【００２２】
そこで、図１で説明した各エアベアリング６２の流量を検出し、各流量が所定の流量の範囲内になるように制御する。この制御は、第１制御部７１と第２制御部７２と演算部７４から構成される制御部によって行われる。各エアベアリング６２によるチャック５６の浮上及び着座の制御は、第２制御部７２によって行われる。チャック５６の浮上は、ガイド９０によってＸＹ方向の動きを拘束し、θ方向の駆動及び浮上又は着座のみの駆動を可能にする。第２制御部７２により、チャック５６を浮上させたときに、各エアベアリング６２の各流量を検出部７３によって検出する。この検出された各流量のいずれか１つでも、所定の流量の範囲外である場合は、演算部７４により、支持部６１の駆動を制御する制御信号を生成し、第１制御部７１に送信する。この制御信号を受信した第１制御部７１は、所定の流量の範囲外であることが検出された箇所の支持部６１を制御信号に従って駆動させる。この駆動の制御によってすべての支持部６１が、チャック５６の着座時に、チャックベース５６２に支持するため、高精度の平面度の調整が可能になる。
【００２３】
図３は、制御部の処理フローを示す図である。位置調整のために、第２制御部７２により、エアベアリング６２からチャックベース５６２に向けて気体を供給し、チャック５６を浮上させる（Ｓ１）。このときの各エアベアリング６２の流量を検出部７３によって検出する（Ｓ２）。検出された各流量が、所定の流量の範囲内であるか否かを演算部７４で判定する（Ｓ３）。各流量の範囲が、所定の流量の範囲内に含まれ、略均一になれば、チャック５６の着座時にすべての支持部６１がチャックベース５６２を接触支持しうる状態になると判断できる。なお、浮上させたチャック５６を着座させ、このときの各流量を検出する形態であってもよい。この場合、接触支持している支持部６１は、流量は零になるため、所定の流量の範囲は零を含む範囲と定めることができる。一方、いずれか１つでも流量が所定の流量の範囲外である場合（Ｓ３のＮＯの場合）、演算部７４は、所定の流量の範囲外と判定された箇所の支持部６１の駆動を制御する制御信号を生成する。
【００２４】
図４（ａ）に、チャック５６の着座時に、支持部６１がチャックベース５６２に接触支持していない箇所が生じている状態を示す。図面の正面視で左から２番目の支持部６１とチャックベース５６２との間に隙間が生じている。このとき、Ｓ２で説明した通り、この隙間で生じている気体の流量を検出部７３で検出する。この流量が、所定の流量の範囲外である場合、隙間が、支持部６１により適正に平面度調整を行うことができる範囲を超えたものと判断できる。
【００２５】
演算部７４は、算出された制御信号を第１制御部７１に送信し、この制御信号を受信した第１制御部７１は支持部６１をチャックベース５６２を押し上げる方向に駆動させる（Ｓ４）。再びＳ２の検出を行い、以後、すべての流量が所定の流量の範囲内になるまでＳ２からＳ４のフィードバック制御を繰り返すことができる。すべての流量が所定の流量の範囲内になった場合（Ｓ３のＹＥＳの場合）、チャック５６の平面度調整を開始する（Ｓ５）。図４（ｂ）に、チャック５６の着座時に、すべての支持部６１がチャックベース５６２に接触支持している状態を示す。この状態で平面度調整すれば、ミクロンオーダレベルの高精度の調整が可能になる。
【００２６】
なお、Ｓ５で平面度調整を開始すると、演算部７４は、変位センサ８０から基板Ｍの表面の変位を計測した計測結果データを受信する。演算部７４は、この計測結果データに基づいて支持部６１を制御する制御信号を生成し、第１制御部７１に送信し、平面度調整を行う。
【００２７】
次に、本発明の一実施形態のデバイス（半導体デバイス、液晶表示デバイス等）の製造方法について説明する。半導体デバイスは、ウエハに集積回路を作る前工程と、前工程で作られたウエハ上の集積回路チップを製品として完成させる後工程を経ることにより製造される。前工程は、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたウエハを露光する工程と、ウエハを現像する工程を含む。後工程は、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）と、パッケージング工程（封入）を含む。液晶表示デバイスは、透明電極を形成する工程を経ることにより製造される。透明電極を形成する工程は、透明導電膜が蒸着されたガラス基板に感光剤を塗布する工程と、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたガラス基板を露光する工程と、ガラス基板を現像する工程を含む。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１０  照明装置
２０  原版ステージ
３０  投影光学系
４０  干渉計
５０  ステージ
５１  本体ベース
５２  Ｙステージ
５３  Ｘステージ
５４  θＺステージ
５５  Ｚチルト機構
６０  支持系
６１  支持部
６２  エアベアリング
６３  与圧マグネット
Ｍ  原版
Ｗ  基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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