(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動するステージと、
電極を含み、静電吸着力を利用して基板を保持する保持部材と、
前記ステージおよび前記保持部材のいずれか一方に設けられた磁性部材と、他方に設けられた、コイルが巻かれた鉄心とを含み、前記コイルに通電したときに前記磁性部材と前記鉄心間に働く吸引力を利用して前記ステージに対して前記保持部材を吸着させる吸着手段と、
を備え、
前記磁性部材または前記鉄心は、板ばねを介して支持され、
非吸着時には、前記ステージと前記保持部材が当接した状態で前記磁性部材と前記鉄心は離間して配置され、吸着時には、前記板ばねが変形して前記磁性部材と前記鉄心が当接し、
さらに、前記磁性部材と前記鉄心の接触部を介して前記電極に電流が供給されることを特徴とするステージ装置。
【請求項２】
前記保持部材の保持面に垂直な方向において、前記板ばねの剛性は前記保持部材の剛性よりも低いことを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
【請求項３】
前記ステージの移動方向における前記ステージと前記基板保持部材との相対変位を計測する手段をさらに有することを特徴とする請求項１または２に記載のステージ装置。
【請求項４】
原版面に描かれたパターンを投影光学系を介して被露光基板に投影し、前記投影光学系に対し原版と被露光基板の両方、または被露光基板のみをステージ装置により相対的に移動させることにより、原版のパターンを被露光基板に繰り返し露光する露光装置において、
前記原版および被露光基板の少なくとも一方を移動させるステージ装置が、請求項１〜３のいずれか１つに記載のステージ装置であることを特徴とする露光装置。
【請求項５】
請求項４に記載の露光装置を用いてデバイスを製造することを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造工程において用いられる露光装置などの精密工作機械においてレチクルやシリコンウエハなどの薄板状の基板を移動および位置決めするためのステージ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レチクルパターンをシリコンウエハ上に投影して転写する投影露光装置として、ＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ：極紫外）光である１３〜１４ｎｍ程度の波長の露光光を光源として使用し、真空環境下で、ミラー光学系によりレチクルパターンをシリコンウエハ上に投影露光するＥＵＶ露光装置が知られている。
【０００３】
従来のＥＵＶ露光装置を図８に基づいて説明する。図中、１０１はミラー縮小投影光学系（Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｏｐｔｉｃｓ）である。この投影光学系１０１の内部には、複数枚の反射ミラーが高精度に配置支持されている。
【０００４】
投影光学系１０１は投影光学系定盤１０６によって支持されており、投影光学系定盤１０６は支持機構１０８によって支持されている。支持機構１０８は、投影光学系定盤１０６に入力される外部振動を抑制しながら自重を支持するための除振台と、不図示の金属ベローズとで概略構成され、真空チャンバー１０７の外部からチャンバー内部の構造体（投影光学系１０１および投影光学系定盤１０６）の荷重を支えた際、真空チャンバー１０７の真空度を維持しつつ、真空チャンバー１０７と、支持された構造体との位置ずれを弾性的に吸収する構造になっている。
【０００５】
投影光学系１０１の上方にはマスク（原版）１０３が配設されており、マスク１０３はマスクチャック１１５でその裏面の全面がチャッキングされている。マスクチャック１１５はその上部のマスクステージ１０２に取り付けられている。マスクステージ１０２はマスク１０３パターンを繰り返しスキャン露光するため不図示のアクチュエータで駆動するようになっている。図８中、１０４は投影光学系定盤１０６を計測の基準としたマスクステージ計測光の一部である。図８の露光装置においては、レーザを用いた干渉計でマスクステージ１０２の位置を多軸計測し、マスクステージ１０２の位置決めを行う。マスクステージ１０２の上部には、マスクステージ１０２を多軸に移動可能なように案内するマスクステージガイド１１３が設けられている。マスクステージガイド１１３はマスクステージダンパ定盤１１４に支持されている。
【０００６】
投影光学系１０１の下方にはウエハ（被露光基板）１０５をチャッキングして移動可能なウエハステージ１０９が設けられている。１１０は、マスクステージ１０２と同様、投影光学系定盤１０６を計測の基準としたウエハステージ計測光の一部である。ウエハステージ１０９の位置をレーザを用いた干渉計で多軸計測し、ウエハステージ１０９の位置決めを行う。
【０００７】
ウエハステージ１０９の下部にはウエハステージガイド１１１が設けられ、多軸に移動可能なようにウエハステージ１０９を案内している。案内方法としては、例えば、真空対応の静圧を用いて行う。ウエハステージガイド１１１は、ウエハステージガイド１１１のガイド面の平面度を高精度に支持するウエハステージダンパ定盤１１２に支持されている。ウエハステージダンパ定盤１１２は除振台または装置設置床に支持されている。
【０００８】
露光時、不図示の照明系より入射した前記ＥＵＶ光は、マスク１０３上の露光パターン面で反射して、投影光学系１０１内の不図示の光路を反射して、シリコンウエハ１０５に投影される。ウエハステージ１０９にウエハ１０５をチャッキングし、ウエハステージ１０６およびマスク３を装着したマスクステージ１０２をレーザ計測光を用いて多軸計測することにより、位置決めし、ウエハ１０５とマスク１０３とを同期させてスキャンさせるか、または一方を停止させた状態で逐次露光を行う。マスクステージ１０２の位置としては、例えばマスク反射面の鉛直方向（Ｚ方向）の位置および該鉛直方向に垂直な面（ＸＹ平面）内の直交２軸方向（ＸおよびＹ方向）の位置ならびに前記直交３軸（ＸＹＺ軸）の各軸回りの回転を計測する。
【０００９】
図９は、上記説明したマスクチャック１１５およびマスクステージ１０２の拡大図である。このマスクチャック１１５のチャック面と、マスク１０３との間に異物１１６を挟み込むことがあり、これによって、マスク１０３の平面度を悪化させることがあった。そこで、マスクチャック１１５を取り外し可能にマスクステージ１０２に取り付け、真空チャンバー１０７の外でマスクチャック１１５をクリーニングしていた。
なお、真空環境下で薄板状の部材を吸着保持する固定装置として、特許文献１に記載されている技術がある。これは電子ビーム照射に供されるガラスマスクやウエハ等の試料を保持する導電性のカセットをステージ上に静電力で吸着保持する静電吸着手段をステージ上に具備してなるものである。また、ウエハを固定する露光装置として、特許文献２に記載されているものがある。これはウエハを固定するウエハ静電チャックを備えたパレットを有するものである。さらに、露光マスクを着脱自在に保持するマスク保持部材を備えた露光装置として、特許文献３に記載されている技術がある。これはマスク保持部材に対して、人手により露光マスクを位置決めピンに突き当てて位置決めし、その状態でトグルクランプにて保持するものである。
【特許文献１】特許第３０７６７２７号公報
【特許文献２】特開２００３−１４２３９３号
【特許文献３】特開平１１−２８８０９９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
マスクチャックを取り外してクリーニングする機構において、マスクチャックをステージからチャッキング（吸着保持）することで、マスクチャックの平面度が悪化していた。このため、マスク平面の保持精度が低下し問題となっていた。また、マスクチャックがマスクステージに対して位置ずれを起こすことで、マスク保持精度が低下していた。さらには、マスクチャックにマスクを取り付けたり、取り外したりするために供する給電系も構造が複雑であった。
本発明は、上述の従来例における問題点を解消することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明に係るステージ装置は、移動するステージと、電極を含み、静電吸着力を利用して基板を保持する保持部材と、前記ステージおよび前記保持部材のいずれか一方に設けられた磁性部材と、他方に設けられた、コイルが巻かれた鉄心とを含み、前記コイルに通電したときに前記磁性部材と前記鉄心間に働く吸引力を利用して前記ステージに対して前記保持部材を吸着させる吸着手段と、を備え、前記磁性部材または前記鉄心は、板ばねを介して支持され、非吸着時には、前記ステージと前記保持部材が当接した状態で前記磁性部材と前記鉄心は離間して配置され、吸着時には、前記板ばねが変形して前記磁性部材と前記鉄心が当接し、さらに、前記磁性部材と前記鉄心の接触部を介して前記電極に電流が供給されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るステージ装置によれば、鉄心と磁性部材との接触面の面精度に起因する保持部材の変形を低減することができる。
本発明に係る投影露光装置は、上記したステージ装置を用いるため、原版および／または被露光基板を高い面精度で吸着保持することができる。したがって、装置性能およびスループットの向上を図ることができる。
【実施例１】
【００１４】
以下、本発明の実施例１を図１および図２に基づいて説明する。図１および図２は、図８に示した露光装置の投影光学系の上方に配置したマスクステージおよびマスクチャック部分を拡大して示したものである。図１において、１は基板保持部材であるマスクチャックであり、２は所定方向に移動するステージであるマスクステージである。マスクチャック１には、マスクステージ２の位置、角度、フォーカスを計測するためのターゲットが設けられている。このマスクステージ２のスキャン方向は図１においてはＹ軸方向である。マスクステージ２には、基板であるマスク３を保持したマスクチャック１が装着される。マスクチャック１およびマスクステージ２には、マスクチャック１をマスクステージ２に着脱自在に保持するための吸着手段が取り付けられている。この吸着手段は、マスクステージ２側に設けられた第２部材であるコイル鉄心７と、マスクチャック１側に設けられた第１部材である強磁性体５とを備えている。図１においては、この吸着手段はＸ方向に二組図示されている。
【００１５】
コイル鉄心７には励磁コイル４が巻回されている。このコイル鉄心７は、弾性体である板バネ６によって、図１に示すＺ方向、若干のＹ軸回り、およびＸ軸回りの自由度を持ってマスクステージ２に支持されている。この場合、板バネ６の剛性はマスクチャック１の剛性よりも低いものとしてある。すなわち、板バネ６はマスク反射面の鉛直方向のみ剛性が低くなっている。また、強磁性体５は金属製の板状体であり、マスクチャック１の、コイル鉄心７が板バネ６に抗して当接可能な部位にマスクチャック１の上面と略面一になるように埋め込まれている。
【００１６】
コイル鉄心７の取付構造を図２の詳細図に基づいて説明する。コイル鉄心７は、板バネ６のノミナル位置では、マスクステージ２とマスクチャック１の接触面、すなわち強磁性体５の面よりも、マスクステージ２の内側に引っ込んだ形で位置している。これによりコイル鉄心７の脚部先端面と強磁性体５の面とは隙間を介して対向している。そして、コイル鉄心７と強磁性体５とが吸着する際は、板バネ６が変形してコイル鉄心７が強磁性体５側に吸引され接触してマスクチャック１を保持することになる。この場合、板バネ６が変位を吸収するため、コイル鉄心７と強磁性体５との接触面の面精度マッチングによって、マスクチャック１に変形を及ぼすような力を加えることがない。
【００１７】
なお、実施例１の吸着手段においては、板バネ６をコイル鉄心７側に取り付けて支持したが、これに限定されず、板バネ６を強磁性体５側に取り付けて強磁性体５を支持するようにしてもよい。なお、吸着手段は、Ｙ軸方向にも二組取り付けられている。
【００１８】
また、マスクチャック１の内部下部の、マスク３と対向する部位には、マスク３を保持する板状の静電チャック電極８が二組設けられている。静電チャック電極８は電線または金属板を介して強磁性体５に接続されており、強磁性体５と接触しているコイル鉄心７も電線等を介して不図示の給電部に接続している。この場合、コイル鉄心７と強磁性体５との、電磁力を発生させる接触面をマスクチャック１の静電チャック電極８への給電経路にしてある。このようにコイル鉄心７と強磁性体５との接触面を静電チャック電極８への給電経路としたが、これに限定せず、他の経路で静電チャック電極８に給電することも可能である。さらにまた、電磁力を発生させる接触面をマスクチャック１、およびマスク３冷却用の伝熱経路としている。この場合、発生した熱は接触面からコイル鉄心７、電線等に流れて熱交換される。コイル鉄心７と強磁性体５との接触面を給電経路としない場合、強磁性体５としては、導電率の低いフェライト等の部材を用いても良い。
【００１９】
実施例１において、マスクチャック１をマスクステージ２に保持させるには、励磁コイル４に通電し、コイル鉄心７より磁界を発生させ、マスクチャック１に埋め込まれた強磁性体５を磁化して吸着する。吸着後、励磁コイル４への通電を切った後も、強磁性体５が磁化しコイル鉄心７と引き合っているため、マスクチャック１をマスクステージ２上に保持することができる。マスクチャック１をマスクステージ２より取り外す場合は、励磁コイル４に逆向きに電流を通電して、強磁性体５に逆磁界をかけることで減磁させる。また、コイル鉄心７と強磁性体５とが吸着した際、その電磁力を発生する接触面を介する給電経路より、左右二つの静電チャック電極８に電位がかかる。このときの電荷によって、マスクチャック１は、マスク裏面の実質全面を強固に静電吸着して保持する。
【実施例２】
【００２０】
（参考例）
参考例を図３に基づいて説明する。図３において、図１の構成要素と同一の部材には同一の符号を付してその説明を省略し異なる部分のみを説明する。
実施例２においては、マスクステージ２側の第２部材すなわちコイル鉄心７と、マスクチャック１側の第１部材すなわち強磁性体５とが、図２のものと同様、相互に近接離間している。このようにコイル鉄心７と強磁性体５とが隙間を有して対面すれば、互いの面精度によって、マスクチャック１に変形を及ぼすことはない。さらにコイル鉄心７に圧電アクチュエータ１０または不図示の距離調整機構を設けているので、これによって、マスクチャック１の平面度を矯正することが可能となる。
【００２１】
平面度を矯正する際は、外部の干渉計等の測定器を用いて計測しながらコイル鉄心７と強磁性体５との離間距離を圧電アクチュエータ１０等により調整する。または、マスクチャック１の複数箇所に歪みセンサ１１を埋め込み、この歪みセンサ１１を用いて、面形状を測定しながら調整する。調整は、露光装置立ち上げ時に計測，調整するなど、様々な方法を用いることが可能である。なお、マスクチャック１に設けた静電チャック電極８には電線または金属板等の給電経路が接続され、給電経路は不図示の給電部に接続されている。この場合、給電経路の、マスクチャック１とマスクステージ２との接続部分はマスクチャック１側とマスクステージ２側のいずれか一方または双方に設けられたブラシ材等で接続されるようになっている。マスク３の吸着については実施例１と同様である。この場合、マスク３は静電チャック電極８によりマスク裏面の実質全面が強固に保持される。
【実施例３】
【００２２】
（参考例２）
参考例２を図４に基づいて説明する。図４において、図１〜３の構成要素と同一の部材には同一の符号を付してその説明を省略し異なる部分のみを説明する。
この参考例２は、マスクチャック１を静電吸着力でマスクステージ２に保持させるため、マスクチャック１の上部に静電吸着保持手段であるマスクチャック静電チャック電極９を設けたものである。このマスクチャック静電チャック電極９は電線または金属板等の給電経路で不図示の給電部に接続している。この場合、マスクチャック１とマスクステージ２との給電経路の連結部はブラシ等の接続部材が用いられている。この構成によって、マスクステージ２にマスクチャック１を取り付ける際は、図示しない給電部より、マスクチャック静電チャック電極９に電位をかければ、マスクチャック１自体も静電吸着力でマスクステージ２に吸着保持されることになる。静電チャック（静電による吸着）は高精度な平坦面を得ることが出来るので、マスクチャック１に余分な変形が加わることがない。この静電チャック電極９をマスクステージ２側に設けてマスクチャック１を吸着保持するようにしてもよい。また、マスク３の吸着については実施例１と同様である。この場合も、マスク３は静電チャック電極８によりマスク裏面の実質全面が強固に吸着保持される。
【実施例４】
【００２３】
実施例４を図５に基づいて説明する。図５において、図１〜４の構成要素と同一の部材には同一の符号を付してその説明を省略し異なる部分のみを説明する。
この実施例４はマスクステージ２の、マスクチャック１を避けた下面部に、マスクステージ２とマスクチャック１の位置ずれを検知する変位測定センサであるチャック位置計測機器（干渉計）１２を設けたものである。そして、マスクステージ２とマスクチャック１との位置ずれが、万一発生した際には、露光を停止してマスク３を再アライメントする機能を備えている。
【００２４】
この実施例４は、実施例１（図１参照）のマスクステージ２にチャック位置計測機器１２を設けたものであるが、これに限定されることなく、実施例２または実施例３のマスクステージ２に取り付けてもよい。上記実施例４のようにマスクステージ２から相対的に変位を計る機構の他に、マスクステージ計測基準より直接、マスクチャック１の変位を計測してもよい。
【００２５】
上記したステージ装置を図８に示すような投影露光装置のマスクステージとして用いることで、マスクチャックをチャッキングした際に、異物等をも含めた接触部の面形状によるマスクチャックの変形を防ぐことが可能となり、さらにマスクの面精度、さらには装置性能を向上させることが可能となる。なお、上述においては、本発明をマスクステージ装置に適用した場合の実施例を説明したが、本発明は、ウエハステージ装置に適用することも可能である。
【実施例５】
【００２６】
次に、上記説明した露光装置を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図６は微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造のフローを示す。ステップ１（回路設計）ではデバイスのパターン設計を行う。ステップ２（マスク製作）では設計したパターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコンやガラス等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００２７】
図７は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明したマスクチャックおよびマスクステージを有する露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施例の生産方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度のデバイスを低コストに製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施例１に係る吸着手段を示す模式図である。
【図２】図１の吸着手段を拡大して示す図である。
【図３】本発明の実施例２に係る吸着手段を示す模式図である。
【図４】本発明の実施例３に係る吸着手段を示す模式図である。
【図５】本発明の実施例４に係る、吸着手段を設けたマスクステージにセンサを取り付けた模式図である。
【図６】デバイスの製造の流れを示す図である。
【図７】図６におけるウエハプロセスの詳細な流れを示す図である。
【図８】従来の露光装置を示す模式図である。
【図９】従来のマスクを装着したマスクチャックおよびマスクステージを拡大して示した図である。
【符号の説明】
【００２９】
１    マスクチャック
２    マスクステージ
３    マスク
４    励磁コイル
５    強磁性体
６    板バネ
７    コイル鉄心
８    静電チャック電極
１０  圧電アクチュエータ
１１  歪みセンサ
１２  チャック位置計測機器
１０１  投影光学系
１０５  ウエハ
【図１】
0004447872.tif 000002
【図２】
0004447872.tif 000003
【図３】
0004447872.tif 000004
【図４】
0004447872.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
0004447872.tif 000008
【図８】
0004447872.tif 000009
【図９】
0004447872.tif 000010