JP2015222778A - 保持装置、リソグラフィ装置、および物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】対象物に生じ得る歪みを低減するのに有利な保持装置を提供する。
【解決手段】保持装置５は、対象物を吸着して保持するものであり、対象物が接触する接触部７ｃ、７ｄと、該接触部７ｃ、７ｄと対象物とが接触している状態で対象物とで囲まれる空間を形成する吸着領域７ａとを有するチャック７と、吸着領域７ａに連通し、該吸着領域７ａ内が大気圧と比べて負圧となるように圧力を調整可能とする圧力調整部１５と、一方の側が吸着領域７ａに連通し、他方の側が大気開放となるように設置され、吸着領域７ａ内の圧力が負圧の状態において該負圧による気体の流れを妨げるパッシブ弁１８とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、保持装置、リソグラフィ装置、および物品の製造方法に関する。

露光装置は、液晶表示デバイスや半導体デバイスなどの製造工程の１つであるリソグラフィ工程において、原版（マスクやレチクル）のパターンを投影光学系を介して感光性の基板（表面にレジスト層が形成されたガラスプレートやウエハ）に露光する装置である。一般的な露光装置は、対象物である基板を保持して可動のステージ装置（保持装置）を備える。また、ステージ装置は、例えば真空吸着により基板を保持するチャックと、鉛直方向に可動の突き上げ部材とを備え、突き上げ部材の動作により、チャックに基板を載置する。このような真空吸着方式のチャックを用いる場合には、基板が歪みのない状態でチャック上に保持されることが望まれる。

ここで、突き上げ部材が下降してチャック上に基板を載置させるときの衝撃を緩和するために、チャックの表面から空気を噴出させる場合がある。しかしながら、基板がチャック上に載置された後にチャックと基板との間に空気溜まりが発生すると、この空気溜まりに起因して基板に歪みが生じる場合がある。これに対して、特許文献１は、基板保持面を真空区画と非真空区画とに分け、特に非真空区画に排気孔を設けることで、この区画で発生した空気溜まりを解消する露光装置を開示している。しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、非真空区画の空気溜まりを解消することはできるが、真空区画には空気溜まりが残るので、基板を真空吸着した際に歪みが生じ得る。そこで、真空区画の空気溜まりを解消するために、真空区画内を真空排気することも考えられるが、このような真空排気では、チャックと基板との接触摩擦により、基板の歪みが好適に修正されない。一方、真空区画の空気溜まりを圧力調整装置を用いた排気により大気開放することで解消することも考えられる。しかしながら、このような排気では、チャックに形成されている孔と圧力調整装置との間を接続する配管の長さが抵抗となって、空気溜まりを排気するのに時間を要し、スループットの観点から望ましくない。これに対して、特許文献２は、チャックに形成されている１つの孔に対して電磁弁を複数備え、そのうちの１つをチャック近傍に配置することで、空気溜まりを迅速に排気させる半導体製造装置を開示している。特に、特許文献２に開示されている技術では、チャック近傍に配置される方の電磁弁を配管上に設けることで、電磁弁で発生し得る熱のチャックへ影響を抑えている。

特開２００７−１８０１２５号公報 特開平１１−１９５６９７号公報

しかしながら、対象物が液晶表示デバイス用の基板など表面積が大きいものである場合には、その大きさに合わせてチャックも大型化する。この場合、特許文献２に開示されている技術を採用したとしても、電磁弁の設置数は、基板の表面積に比例して増加することが予想され、チャックへの発熱の影響が懸念される。さらに、電磁弁の設置数が増加すると、ステージ可動部の重量増加に伴うステージ性能の低下や、装置コストの増加なども考えられる。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、例えば、対象物に生じ得る歪みを低減するのに有利な保持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、対象物を吸着して保持する保持装置であって、対象物が接触する接触部と、該接触部と対象物とが接触している状態で対象物とで囲まれる空間を形成する吸着領域とを有するチャックと、吸着領域に連通し、該吸着領域内が大気圧と比べて負圧となるように圧力を調整可能とする圧力調整部と、一方の側が吸着領域に連通し、他方の側が大気開放となるように設置され、吸着領域内の圧力が負圧の状態において該負圧による気体の流れを妨げるパッシブ弁と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、例えば、対象物に生じ得る歪みを低減するのに有利な保持装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に適用し得る露光装置の構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係るプレートステージの構成を示す図である。 一実施形態におけるパッシブ弁の設置箇所を説明するための図である。 一実施形態におけるプレートステージの動作を示すフローチャートである。 一実施形態における空気溜まりを解消する様子を説明する図である。 他の実施形態におけるパッシブ弁の設置箇所を説明するための図である。

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。

まず、本発明の一実施形態に係るステージ装置（保持装置）と、このステージ装置を備えるリソグラフィ装置の構成について説明する。本実施形態に係るステージ装置は、例えば、液晶表示デバイス（液晶パネル）や半導体デバイスの製造工程におけるリソグラフィ工程に採用されるリソグラフィ装置に採用されるものであり、被処理基板を保持して移動可能である。以下、一例として、本実施形態に係るステージ装置が液晶表示デバイスの製造工程におけるリソグラフィ工程に採用される露光装置に採用されるものとし、被処理基板が、表面にレジスト（感光剤）層が形成されたガラス製のプレートであるものとして説明する。

図１は、本実施形態における露光装置１の構成を示す概略図である。露光装置１は、いわゆるミラープロジェクションタイプで、かつステップ・アンド・スキャン方式を採用する走査型投影露光装置である。具体的には、露光装置１は、マスクＭとプレートＰとを同期走査させつつ、マスクＭに形成されているパターンを、投影光学系４を介してプレートＰ上（基板上）に転写（露光）する。なお、以下の図では、鉛直方向であるＺ軸に垂直な平面内で、露光時のマスクＭおよびプレートＰの走査方向にＸ軸を取り、Ｘ軸に直交する非走査方向にＹ軸を取っている。露光装置１は、照明系２と、マスクステージ３と、投影光学系４と、プレートステージ５と、制御部６とを備える。

照明系２は、例えば起高圧水銀ランプなどの光源から発せられた光を受けて、マスクＭに対してスリット状に成形された照明光を照射する。マスクＭは、例えば、露光されるべき微細なパターン（例えば回路パターン）が描画されたガラス製の原版である。マスクステージ３は、マスクＭを保持し、ＸＹ軸方向に可動である。

投影光学系４は、マスクステージ３に保持されているマスクＭと、プレートステージ５上のチャック７に保持されているプレートＰとを光学的に共役な関係に維持し、マスクＭの照明領域に存在するパターンの像をプレートＰ上に投影する。投影光学系４は、第１平行平板８、反射鏡（台形ミラー）９、凹面鏡１０、凸面鏡１１、および第２平行平板１２とを含む。マスクＭからのスリット光は、投影光学系４内において、第１平行平板８、反射鏡９、凹面鏡１０、凸面鏡１１、再び凹面鏡１０、反射鏡９、そして第２平行平板１２を経て、プレートＰに到達する。プレートＰ上への投影光学系４の投影領域（露光領域）は、所定の形状（例えば円弧形状）に設定される。

プレートステージ５は、本実施形態におけるステージ装置であり、チャック（真空チャック）７にて真空吸着によりプレートＰを保持し、例えばＸＹＺ方向（さらには各軸の回転方向であるθｘ、θｙ、θｚ方向）に可動である。なお、プレートステージ５の構成については、以下で詳説する。

制御部６は、例えばコンピューターなどで構成され、かつ露光装置１の各構成要素に回線を介して接続されており、プログラムなどに従って露光装置１の各構成要素の動作制御および演算処理などを実行し得る。なお、制御部６は、説明の簡単化のために、プレートステージ５に関する制御もすべて実行するものとする。ただし、プレートステージ５がそれ専用のステージ制御部を別途有し、ステージ制御部は、制御部６からの指令を受信し、当該指令に基づいてプレートステージ５の動作を制御するものとしてもよい。また、制御部６は、露光装置１の他の部分と一体で（共通の筐体内に）構成してもよいし、露光装置１の他の部分とは別体で（別の筐体内に）構成してもよい。

一般に、露光装置では、プレートステージ５の走査精度、投影光学系４の位置変化や歪み、プレートＰの歪み、空間や装置構成部材の温度ゆらぎ、装置構成部材の振動、アライメント誤差またはプロセス要因などの要因で、転写精度に望まない影響を及ぼし得る。特に近年、プレートＰの薄型化（例えば０．３ｍｍ厚、将来的には０．１ｍｍ厚）に伴い、チャック７にプレートＰを真空吸着させるときにプレートＰに発生し得る吸着歪みの影響が大きい。そこで、本実施形態では、プレートステージ５を以下のような構成とする。

図２は、プレートステージ５の構成を示す概略図である。このうち、図２（ａ）は、チャック７の基板保持面を見た平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）中のＡ−Ａ’断面を示す図ある。プレートステージ５は、まず、チャック７と、チャック７を支持部材１６を介して上面に支持しつつ可動の可動部１３と、チャック７に形成されている孔７ｅに連通する配管１４と、配管１４に接続される圧力調整装置（圧力調整部）１５とを含む。

チャック７は、基板保持面に、１つの平面形状が矩形である吸着部７ａを複数有する。吸着部７ａは、一例として、その設置数を９つとし、各吸着部７ａ間に非吸着領域７ｂを設けつつ、３×３で配列されるものとする。複数の吸着部７ａは、それぞれ、外周に沿って設けられている縁部７ｃと、縁部７ｃに囲まれた空間である吸着領域７ｆに複数設置されている凸部７ｄと、同様に吸着領域７ｆに複数形成されている孔７ｅとを有する。このうち、縁部７ｃおよび凸部７ｄは、載置されたプレートＰと接触する接触部である。複数の孔７ｅは、一例として、吸着領域７ｆの全面に対して均等に、４×４の計１６箇所に配列されるものとする。また、複数の凸部７ｄは、複数の孔７ｅが形成されている箇所を避けつつ、吸着領域７ｆの全面に対して均等に配列される。複数の孔７ｅは、それぞれ、吸着領域７ｆに通じる第１の開口と、吸着領域７ｆがない面（本実施形態では基板保持面の反対面）から外部に通じる第２の開口との間を連通する。また、複数の孔７ｅは、第２の開口にて外部の配管１４に連通し、配管１４を介して外部に設置されている圧力調整装置１５に接続されている。圧力調整装置１５は、チャック７上にプレートＰが載置されている状態で、プレートＰと吸着部７ａとの間の吸着領域７ｆの圧力を調整可能である。ここでいう圧力の調整には、真空排気、圧縮空気の噴出、および大気開放の切り換えを含む。特に、圧力調整装置１５は、チャック７上にプレートＰが載置されている状態で真空排気を行うことで、吸着領域７ｆ内を真空状態とし、チャック７にプレートＰを吸着保持させることができる。

また、プレートステージ５は、チャック７に対するプレートＰの載置および取り外しを行うために、プレートＰを鉛直方向に突き上げ可能とする突き上げ機構１７を含む。突き上げ機構は、突き上げ部材１７ａと、突き上げ駆動部１７ｂとを含む。突き上げ部材１７ａは、プレートＰと接触する端部が上記の非吸着領域７ｂの一部に収容可能に設置されるバーまたはピン形状を有し、制御部６からの指令に基づく突き上げ駆動部１７ｂの駆動により、鉛直方向で上下に動作し得る。なお、不図示であるが、突き上げ部材１７ａは、さらにプレートＰを支持可能とするトレイを設置するものとしてもよい。

さらに、プレートステージ５は、配管１４の途中に設置されるパッシブ弁１８を含む。パッシブ弁１８は、電磁弁等の電気的な切り替え機能を有するものではなく、一方の開口と他方の開口とにおける圧力差によって空気（気体）の流入と遮断とを切り替える弁であり、例えば逆止弁である。図３は、配管１４におけるパッシブ弁１８の設置箇所を説明するための概略図である。まず、配管１４は、一端が上記のとおり圧力調整装置１５に接続され、圧力調整装置１５から延びてチャック７の近傍で分岐し、他端はチャック７に形成されている各孔７ｅに接続される。さらに、各孔７ｅに接続される各配管１４には、その一端が外部に開放される分岐管１４ａが接続される。そして、パッシブ弁１８は、個々の分岐管１４ａにそれぞれ設置される。ここで、パッシブ弁１８は、吸着領域７ｆ内（吸着領域内）が高圧（大気圧と比べて正圧）となったときに開状態となり、配管１４側からの空気を他方すなわち外部側へ通過可能とする。反対に、パッシブ弁１８は、吸着領域７ｆ内が低圧（大気圧と比べて負圧）となったときに閉状態となり、外部側からの気体を配管側１４へ通過させることはできない。また、分岐管１４ａは、可能な限りチャック７の近傍で配管１４に接続され、孔７ｅのチャック７表面側の端部（第１の開口）とパッシブ弁１８との間の流路（管路）を可能な限り短くすることが望ましい。これは、以下で詳説するが、プレートＰがチャック７上に載置されている状態でプレートＰとチャック７との間に発生し得る空気溜まりを、より迅速に外部に排出させるためである。具体的には、パッシブ弁１８は、図２（ａ）に示すように、チャック７の直下または直下近傍で、チャック７を支持部材１６を介して支持している可動部１３の表面上に設置（固定）され得る。

次に、プレートステージ５の動作として、特に、パッシブ弁１８を用いることによる、プレートＰがチャック７に保持されるときの動作について説明する。図４は、このときのプレートステージ５の動作の流れを示すフローチャートである。また、図５は、図３に対応した、プレートステージ５の動作に合わせたプレートＰの状態を示す概略図である。チャック７上にプレートＰが存在しない状態で、制御部６は、まず、突き上げ駆動部１７ｂを駆動させ、突き上げ部材１７ａを上昇させる（ステップＳ１０１）。次に、制御部６は、露光装置１内の不図示の基板搬送機構（搬送ロボット）に、プレートＰを突き上げ部材１７ａ上に載置させる（ステップＳ１０２）。次に、制御部６は、圧力調整装置１５に圧縮空気を供給させ、チャック７の孔７ｅから圧縮空気を噴出させ（ステップＳ１０３）、その状態を維持しつつ、突き上げ駆動部１７ｂを駆動させ、突き上げ部材１７ａを下降させる（ステップＳ１０４）。なお、突き上げ部材１７ａの下降の際に圧縮空気を噴出させるのは、プレートＰがチャック７に載置されるとき、すなわちプレートＰがチャック７の表面に接するときの衝撃を緩和し、位置ズレ等を抑えるためである。このときの各パッシブ弁１８は、圧縮空気によりそれぞれ開状態となり、配管１４側からの圧縮空気を外部に放出するよう動作する。次に、プレートＰがチャック７の表面に近接したとき、制御部６は、圧力調整装置１５に圧縮空気の供給を停止させ、配管１４内を一時的に大気開放状態とする（ステップＳ１０５）。その後、プレートＰは、チャック７上に載置されるが、ステップＳ１０３から圧縮空気を噴出させていたことで、プレートＰとチャック７との間に空気溜まりが発生する場合がある（図５（ａ）参照）。この空気溜まりの存在は、プレートＰの形状に歪みを発生させる原因となり得るため望ましくない。これに対して、空気溜まりが存在するときの各パッシブ弁１８は、開状態を維持するので、溜まった空気が外部に放出され、空気溜まりが解消される（図５（ｂ）参照）。なお、この解消について、プレートＰの裏面とチャック７の表面との間の接触摩擦（摩擦力）は、プレートＰの裏面の粗さおよびチャック７の表面の粗さにより変わるが、例えば、プレートＰとチャック７との摩擦係数が０．１〜０．３以下であれば、影響はない。次に、制御部６は、圧力調整装置１５に真空排気を行わせ、チャック７上にプレートＰを吸着保持させる（ステップＳ１０６）。このときの各パッシブ弁１８は、真空排気により配管１４側が低圧となるのでそれぞれ閉状態となり、外部の空気は、配管１４側に流入しない。そして、制御部６は、吸着圧が予め規定されている圧力値となっているかを確認し（ステップＳ１０７）、なっている場合には、プレートＰをチャック７に吸着保持する動作を終了する。

このように、プレートステージ５は、パッシブ弁１８を設けることにより、プレートＰの吸着保持に際し、プレートＰがチャック７上に載置されたときに生じ得るプレートＰとチャック７との間の空気溜まりを簡単な構成で解消することができる。これにより、プレートステージ５は、特に空気溜まりに起因して発生し得るプレートＰの歪みを抑えることができる。また、孔７ｅのチャック７表面側の端部とパッシブ弁１８との間の流路が可能な限り短くなるようにパッシブ弁１８を設置することで、空気溜まりをより迅速に解消することができる。さらに、チャック７が外部から熱を受けて高温になることは、チャック７自体、またはチャック７に保持されているプレートＰの熱変形を引き起こす可能性があり望ましくない。これに対して、パッシブ弁１８は、電磁弁と異なり電力を消費しないため、その動作に起因した発熱を抑えることができる。したがって、例えば、表面積がより大きなプレートＰを吸着保持可能とするために、チャック７が大型化し、それに伴ってパッシブ弁１８の設置数が多くなったとしても、チャック７に対する熱の影響を抑えることができる。さらに、パッシブ弁１８は、電磁弁等と比較して、電気等の用力を必要としないため構成が簡素であり、軽量である。したがって、上記と同様にチャック７の大型化に伴ってパッシブ弁１８の設置数が多くなったとしても、可動部１３の重量増加に伴うプレートステージ５の性能の低下や、装置コストの増加などを抑えることができる。

以上のように、本実施形態によれば、対象物に生じ得る歪みを低減するのに有利なステージ装置を提供することができる。また、本実施形態に係るステージ装置を備えるリソグラフィ装置によれば、歪みが低減された対象物に対して処理を行うことができるので、高精度にパターンを形成し得る。

なお、上記の説明では、図３に示すように、パッシブ弁１８を、チャック７に形成されている各孔７ｅのそれぞれに対応して、孔７ｅに連設される各配管１４に接続されているすべての分岐管１４ａのそれぞれに設置するものとした。しかしながら、本発明は、それに限定されず、例えば以下のようにパッシブ弁１８の設置箇所を変更し得る。図６は、パッシブ弁１８の他の設置箇所を例示する概略図である。図３に示す設置例を第１の設置例とすれば、図６（ａ）は、第２の設置例を示し、図６（ｂ）は、第３の設置例を示す。まず、第２の設置例では、配管１４は、圧力調整装置１５から延びてチャック７の近傍で分岐するが、チャック７に形成されているすべての孔７ｅに接続されず、吸着部７ａごとに少なくとも１つの孔７ｅに接続される。一方、配管１４が接続されない孔７ｅには、それぞれ一端が外部に開放される排出管１４ｂが接続される。そして、パッシブ弁１８は、個々の排出管１４ｂにそれぞれ設置される。次に、第３の設置例では、配管１４は、第１の設置例と同様に、圧力調整装置１５から延びてチャック７の近傍で分岐し、チャック７に形成されている各孔７ｅに接続される。しかしながら、第３の設置例では、パッシブ弁１８を設置するための分岐管１４ａを、各孔７ｅに接続される個々の配管１４ではなく、チャック７に向けて分岐する前の配管部分に少なくとも１つ設置する。そして、パッシブ弁１８は、その少なくとも１つの分岐管１４ａに設置される。なお、第３の設置例を採用する場合にも、上記のとおり、孔７ｅのチャック７表面側の端部とパッシブ弁１８との間の流路が可能な限り短くなるようにパッシブ弁１８を設置すべきである。プレートステージ５において、これらのようにパッシブ弁１８を設置しても、上記の説明と同様の効果を奏する。

さらに、上記の説明では、リソグラフィ装置として露光装置の例を説明したが、リソグラフィ装置は、それに限らず、他のリソグラフィ装置であってもよい。例えば、基板上のインプリント材を型（モールド）で成形（成型）して基板上にパターンを形成するインプリント装置等であってもよい。

（物品の製造方法）
一実施形態に係る物品の製造方法は、例えば、半導体デバイスなどのマイクロデバイスや微細構造を有する素子などの物品を製造するのに好適である。当該製造方法は、物体（例えば、感光剤を表面に有する基板）上に上記のリソグラフィ装置を用いてパターン（例えば潜像パターン）を形成する工程と、該工程でパターンを形成された物体を処理する工程（例えば、現像工程）とを含み得る。さらに、該製造方法は、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、パッケージングなど）を含み得る。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

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または変更が可能である。

５ プレートステージ
７ チャック
７ｃ 縁部
７ｄ 凸部
７ｆ 吸着領域
１５ 圧力調整装置
１８ パッシブ弁

Claims (9)

1. 対象物を吸着して保持する保持装置であって、
   前記対象物が接触する接触部と、該接触部と前記対象物とが接触している状態で前記対象物とで囲まれる空間を形成する吸着領域とを有するチャックと、
   前記吸着領域に連通し、該吸着領域内が大気圧と比べて負圧となるように圧力を調整可能とする圧力調整部と、
   一方の側が前記吸着領域に連通し、他方の側が大気開放となるように設置され、前記吸着領域内の圧力が負圧の状態において該負圧による気体の流れを妨げるパッシブ弁と、
   を備えることを特徴とする保持装置。
2. 前記チャックは、前記吸着領域に通じる第１の開口と、該第１の開口とは異なる第２の開口との間を連通する孔を有し、
   前記ステージ装置は、
   一端が前記第２の開口に接続され、他端が前記圧力調整部に接続される配管と、
   前記配管から分岐する分岐管と、を備え、
   前記パッシブ弁は、前記分岐管に設置される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の保持装置。
3. 前記チャックは、前記吸着領域に通じる第１の開口と、該第１の開口とは異なる第２の開口との間を連通する孔を、複数有し、
   前記保持装置は、
   一端が前記第２の開口に接続され、他端が前記圧力調整部に接続される配管と、
   前記配管のうち前記第２の開口のそれぞれに接続される部分からそれぞれ分岐する複数の分岐管と、を備え、
   前記パッシブ弁は、前記分岐管に設置される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の保持装置。
4. 前記チャックは、前記吸着領域に通じる第１の開口と、該第１の開口とは異なる第２の開口との間を連通する孔を、複数有し、
   前記ステージ装置は、
   一端が前記第２の開口の少なくとも１つに接続され、他端が前記圧力調整部に接続される配管と、
   一端が前記配管に接続されない前記第２の開口に接続され、他端が大気開放となる排出管と、を備え、
   前記パッシブ弁は、前記排出管に設置される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の保持装置。
5. 前記チャックを支持して可動の可動部を備え、
   前記パッシブ弁は、前記可動部に固定される、
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の保持装置。
6. 前記パッシブ弁は、前記チャックと前記可動部との間に固定されることを特徴とする請求項５に記載の保持装置。
7. 前記パッシブ弁は、逆止弁であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の保持装置。
8. パターンを基板に形成するリソグラフィ装置であって、
   前記基板を対象物として吸着して保持する請求項１ないし７のいずれか１項に記載の保持装置を備える、
   ことを特徴とするリソグラフィ装置。
9. 請求項８に記載のリソグラフィ装置を用いてパターンを基板に形成する工程と、
   前記工程で前記パターンを形成された基板を処理する工程と、
   を含むことを特徴とする物品の製造方法。
   

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