JP2010080861A - 転写装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】原盤のパターンを精度よく物体に転写する。
【解決手段】ウエハＷ表面の傾きを計測するウエハ焦点位置検出系２４を、レチクルステージＲＳＴを構成するレチクルステージ本体２３の下面に設ける。これにより、レチクルステージＲＳＴが昇降しても、レチクルＲとウエハ焦点位置検出系２４との位置関係が変動することがなくなるので、レチクルＲに対するウエハＷの傾斜を精度よく計測することができ、結果的にレチクルＲに形成されたパターンを精度よくウエハＷに転写することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、転写装置及びデバイス製造方法に係り、更に詳しくは、物体にパターンを転写する転写装置、及び前記転写装置を用いたデバイス製造方法に関する。

半導体素子（集積回路等）、液晶表示素子等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造するリソグラフィ工程では、レーザ光を用いて原盤（レチクル、フォト原盤等）に形成されたパターンを、投影光学系を介して、レジスト等の感応剤が塗布された基板（ウエハ、ガラスプレート等）上に転写する技術が用いられている。

しかしながら、半導体素子は、ますます高集積化するとともに、その集積回路の微細化も進んでいる。このため、レーザ光を用いたリソグラフィ技術に変わり、十分なスループットを実現しつつ、ナノメートルオーダの微細パターンが製作可能なインプリントリソグラフィ技術が注目されるに至っている。このインプリントリソグラフィ技術は、表面に凹凸パターンが形成されたモールドを、レジスト等が塗布されたウエハなどに押しつけることにより、モールドに形成されたパターンをウエハに転写するものである（例えば特許文献１参照）。

この種の転写装置を用いて、ウエハ上に微細パターンを精度よく転写するためには、パターンが形成されたモールドの表面（以下、パターン面という）と、パターンが転写されるウエハの表面（以下、転写面という）とを平行に維持した状態で、モールドをウエハに押しつける必要がある。このため、転写装置では、例えば特許文献１に記載されているように、予めモールドのパターン面とウエハの転写面との相対的な傾斜を計測し、この計測結果に基づいて、パターン面と転写面とを平行に維持する制御が行われる。

特開２００５−１０１２０１号公報

本発明は第１の観点からすると、原盤のパターン面に形成されたパターンを物体の一面に転写する転写装置であって、前記物体を保持し、所定平面に沿って移動する第１の移動体と；前記原盤を前記所定平面に直交する第１軸方向へ移動して、前記原盤の前記パターン面を前記物体の前記一面に当接させる第２の移動体と；前記第２の移動体に設けられ、前記第２の移動体に対する、前記一面の前記第１軸方向の位置情報及び傾き情報の少なくとも一方を計測する第１の計測装置と；を備える転写装置である。

これによれば、第１の移動体に保持された物体の一面の傾斜を計測する第１の計測装置が、原盤を駆動する第２の移動体に設けられている。したがって、第２の移動体が移動しても、原盤と第１の計測装置との位置関係が変動することがなく、原盤を基準とする物体の一面の傾斜を精度よく計測することが可能となる。

本発明は第２の観点からすると、原盤のパターン面に形成されたパターンを物体の一面に転写する転写装置であって、前記物体を所定平面内で移動させる第１の移動体と；前記原盤を前記所定平面に直交する第１軸方向へ移動して、前記原盤の前記パターン面を前記物体の前記一面に当接させる第２の移動体と；前記物体の位置情報及び傾斜情報を出力する第１の検出系及び第２の検出系と；前記原盤と前記物体との距離に応じて、前記第１の検出系と前記第２の検出系とを切り替えて前記物体の位置及び傾斜を検出する検出装置と；を備える転写装置である。

これによれば、物体と原盤との距離に応じて、第１の検出系又は第２の検出系からの位置情報に基づいて、物体の位置及び傾斜が検出される。したがって、例えば、物体が広範囲を移動する際には干渉計を用いて物体の位置及び傾斜を検出し、物体が原盤と干渉する場合にはエンコーダを用いて物体の位置及び傾斜を高分解能で検出すること可能となる。

本発明は、第３の観点からすると、本発明の転写装置を用いて物体にパターンを形成する工程と；前記パターンが形成された物体を現像する工程と；を含むデバイス製造方法である。

以下、本発明の一実施形態について、図１〜図５に基づいて説明する。

図１には、一実施形態に係る転写装置１００の構成が概略的に示されている。この転写装置１００は、パターンが形成されたレチクルＲのパターン面を、例えば紫外線硬化性を有するレジストが塗布されたウエハＷの表面に押しつけることで、ウエハＷの表面にパターンを転写するインプリント装置である。この転写装置１００は、床面Ｆ上にほぼ水平に支持された板状のベース１０、ベース１０の上面に支持された真空チャンバ１５、レチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、ウエハＷを保持するウエハステージＷＳＴ、レチクルステージＲＳＴを鉛直軸方向へ移動するレチクル駆動系２０、レチクル駆動系２０を支持するコラム１１、及び上記各部を統括的に制御する主制御装置１１０（図３参照）等を備えている。

前記ベース１０は正方形板状の部材である。このベース１０は、複数の防振機構５９を介して、床面Ｆから振動的に絶縁された状態でほぼ水平に支持されている。そして、ベース１０の上面には、前記コラム１１、前記定盤３５、及び前記真空チャンバ１５が支持されている。

前記コラム１１は、ベース１０上面のコーナー部分に下端部が固定された４本の脚部１１ａと、中央に開口部が設けられた支持板１１ｂと、支持板１１ｂの開口部を囲むように設けられた４本の支柱１１ｃに支持された天板部１１ｄを有している。

前記レチクル駆動系２０は、コラム１１の天板部１１ｄに保持される油圧ユニット２０ａと、長手方向をＺ軸方向とし、該油圧ユニット２０ａによってＺ軸方向に駆動される円柱状の駆動軸２０ｂとを有している。図１に示されるように、前記駆動軸２０ｂは、長手方向中央部にフランジ２０ｃが設けられ、下端部には中空部２０ｄが形成されている。そして、中空部２０ｄには、紫外光を射出する光源２１が収容されている。

前記レチクルステージＲＳＴは、レチクル駆動系２０の駆動軸２０ｂの下端にレチクルステージベース２２を介して取り付けられている。

前記レチクルステージベース２２は、中央に円形の開口部２２ａが形成された板状の部材であり、開口部２２ａの中心が駆動軸２０ｂの中心と一致した状態で、駆動軸２０ｂの下端に固定されている。そして、下面中央部には、光軸が開口部２２ａの中心と一致するようにレンズ２５が取り付けられている。

図２は、レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴの近傍を拡大して示す図である。前記レチクルステージＲＳＴは、正方形板状のレチクルステージ本体２３と、レチクルステージ本体２３の下面に設けられたレチクルホルダＲＨとを有している。

前記レチクルステージ本体２３は、中央部に開口部２３ａが形成された正方形板状の部材である。このレチクルステージ本体２３は、開口部２３ａの中心がレンズ２５の光軸と一致した状態で、上面がレチクルステージベース２２に固定されている。そして、レチクルステージ本体２３の下面には、例えばガラスなどを素材とし光源２１からの光に対して透過性を有するレチクルホルダＲＨが設けられている。更に、レチクルステージ本体２３の下面には、基準マーク板ＦＭ１が固定されている。この基準マーク板ＦＭ１の下面には、レチクルアライメント用の基準マークなどが形成されている。

前記レチクルＲは、ダイヤモンドやガラスなどの透明な材料を素材とする長方形板状の部材であり、下面側には、線幅が例えば１００ｎｍ程度の回路パターンが形成されている。このレチクルＲは、上面がレチクルホルダＲＨの下面に密着した状態で、４つのコーナー部分が、レチクルホルダＲＨに係止されることで、機械的にレチクルホルダＲＨに保持されている。また、本実施形態では、レチクルホルダＲＨに保持されたレチクルＲの下面と、基準マーク板ＦＭ１の表面とが同一高さとなるように、基準マーク板ＦＭ１の高さが調整されている。

レチクルステージ本体２３のＸＹ面内の位置は（θｚ回転も含む）は、レチクルステージ本体２３に設けられた反射面２６に複数本のレーザビームを投射するレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）５１によって、例えば０．２５〜１ｎｍ程度の分解能で検出される。そして、レチクルステージ本体２３のＺ軸方向の位置は、レチクルステージ本体２３に固定されたリニアスケール２７に照明光を照射するピックアップを含むレチクルエンコーダユニット５２によって検出される。なお、図２には、レチクルステージ本体２３の＋Ｙ側に設けられた反射面と、定盤３５の上面に防振機構６６を介して設けられたアーム６８に固定されたレーザ干渉計のみが示されているが、実際にはレチクルステージ本体２３の−Ｘ側にも不図示の反射面が形成され、この反射面に対向する位置に複数のレーザビームを照射する不図示のレチクル干渉計が配置されている。

主制御装置１１０は、レチクル干渉計５１とレチクルエンコーダユニット５２とを介して、レチクルステージ本体２３の、ＸＹ面内の位置、回転、及びＺ軸方向の位置を常時計測する。

図１に戻り、前記ウエハステージＷＳＴは、ベース１０に支持部材５７を介してほぼ水平に支持された板状の定盤３５の上面に浮上支持されている。図２に示されるように、このウエハステージＷＳＴは、例えばエアベアリング（不図示）などを介して、定盤３５の上面に浮上支持された粗動ステージ３１と、複数の伸縮アーム３３ａからなるパラレルリンク機構３３によって、粗動ステージ３１の上方に支持される微動ステージ３２と、該微動ステージ３２の上面に固定されたウエハテーブル３０とを有している。

前記粗動ステージ３１は、長方形板状の部材であり、下面側には、不図示の電機子ユニットが設けられている。この電機子ユニットは、供給される電流の大きさに応じたＺ軸方向の磁界を発生させる複数のコイルを含んで構成されており、この電機子ユニットと、定盤３５の内部に設けられた磁石ユニットとで、粗動ステージ３１を、定盤３５の上面に沿って駆動する平面モータＸＹ（図２には不図示、図３参照）が構成されている。

前記粗動ステージ３１のＸＹ面内の位置は、粗動ステージ３１に設けられたステージエンコーダユニット５６によって常時計測される。このステージエンコーダユニット５６は、粗動ステージ３１の相互に異なる複数点（例えば２点）のＸ軸方向の位置、Ｙ軸方向の位置を、例えば１ｎｍ程度の分解能で検出する。主制御装置１１０は、ステージエンコーダユニット５６を介して、粗動ステージ３１の、Ｘ軸方向の位置、Ｙ軸方向の位置、及びＺ軸回りの回転を常時計測する。

前記パラレルリンク機構３３は、例えば油圧機構によって伸縮し、相互に所定の角度をなす３組の伸縮アーム３３ａを含んで構成されている。それぞれの伸縮アーム３３ａの伸縮量は、伸縮アーム３３ａそれぞれに設けられた不図示のエンコーダ、キャップセンサ等によって検出される。

前記微動ステージ３２は、パラレルリンク機構３３を構成する３組の伸縮アーム３３ａによって支持されている。この微動ステージ３２の粗動ステージ３１に対する姿勢は、ウエハエンコーダユニット５５によって検出されるようになっている。ウエハエンコーダユニット５５は、微動ステージ３２の相互に異なる２点のＸ軸方向の位置、Ｙ軸方向の位置、及びＺ軸方向の位置を、例えば１ｎｍ程度の分解能で検出する。これにより、主制御装置１１０は、ウエハエンコーダユニット５５を介して、微動ステージ３２の、粗動ステージ３１に対するＸ軸方向の位置、Ｙ軸方向の位置、及びＺ軸方向の位置を計測することができ、更に、微動ステージ３２のＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸回りの回転を計測することができるようになっている。

したがって、主制御装置１１０は、ステージエンコーダユニット５６からの位置情報と、ウエハエンコーダユニット５５からの位置情報とから、ウエハテーブル３０のＸＹ平面内での位置、及び定盤３５の上面を基準とするＺ軸方向の位置を計測し、また、ウエハテーブル３０のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸回りの回転を計測することができる。

前記ウエハテーブル３０は、下面が微動ステージ３２の上面に固定され、上面にはウエハホルダＷＨを介してウエハＷが静電吸着又は真空吸着されている。また、ウエハテーブル３０の上面には、基準マーク板ＦＭ２が、その上面がウエハＷと同一高さとなる状態で固定されている。この基準マーク板ＦＭ２の上面には、ウエハアライメント用の基準マークなどが形成されている。更に、ウエハテーブル３０の＋Ｙ側の側面と−Ｘ側の側面は鏡面加工によって反射面がそれぞれ形成されている。

ウエハテーブル３０のＸＹ面内の位置及び傾斜は、ウエハテーブル３０の側面に形成された反射面に複数のレーザビームを投射するレーザ干渉計（以下、「ウエハ干渉計」という）５３によって、例えば０．２５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。なお、図２には、ウエハテーブル３０の＋Ｙ側の反射面と、アーム６８に固定され、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に離れた複数のレーザビームを投影するレーザ干渉計のみが示されているが、ウエハテーブル３０の−Ｘ側にも不図示の反射面が設けられ、ウエハ干渉計５３は、この反射面に、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に離れた複数のレーザビームを照射する不図示のレーザ干渉計も含んでいる。また、ウエハテーブル３０のＺ軸方向の位置は、アーム６８に固定され、粗動ステージ３１の上面に形成された反射面に、プリズム３６を介してレーザビームを投射するレーザ干渉計（以下、「ウエハＺ干渉計」という）５４によって、例えば０．２５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。

主制御装置１１０は、ウエハ干渉計５３を介して、ウエハテーブル３０の、ＸＹ面内の位置と、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸回りの回転とを常時計測し、また、ウエハＺ干渉計５４を介して、ウエハテーブル３０のＺ軸方向の位置を常時計測する。

レチクルステージ本体２３の下面には、図２に示されるように、照射系２４ａ及び受光系２４ｂからなるウエハ焦点位置検出系２４と、ウエハアライメント系２８が設けられている。また、ウエハテーブル３０の上面には、照射系３４ａ及び受光系３４ｂからなるレチクル焦点位置検出系３４と、レチクルアライメント系３８が設けられている。

前記ウエハ焦点位置検出系２４、及びレチクル焦点位置検出系３４は、例えば特開平６−２８３４０３号公報（対応米国特許第５，４４８，３３２号）等に開示されるものと同様の斜入射方式の多点焦点位置検出系である。ウエハ焦点位置検出系２４及びレチクル焦点位置検出系３４の照射系２４ａ，３４ａそれぞれは、主制御装置１１０によってオンオフが制御される光源を有し、多数のピンホール又はスリットの像を形成するための結像光束を、それぞれウエハＷの表面（上面）及びレチクルＲの表面（下面）に斜入射させる。そして、ウエハＷの表面及びレチクルＲの表面で反射された反射光束は、ウエハ焦点位置検出系２４及びレチクル焦点位置検出系３４の受光系２４ｂ，３４ｂそれぞれに受光される。受光系２４ｂ，３４ｂからは、受光した反射光束に応じた電気信号（デフォーカス信号）が生成され、主制御装置１１０へ供給される。主制御装置１１０は、ウエハ焦点位置検出系２４、及びレチクル焦点位置検出系３４を介して、レチクルステージ本体２３の下面からウエハＷの上面までの距離、及びウエハテーブル３０の上面からレチクルＲの下面までの距離をそれぞれ計測する。

前記ウエハアライメント系２８、及びレチクルアライメント系３８は、例えば、ブロードバンドな検出光束を基準マーク板ＦＭ２，ＦＭ１にそれぞれ照射して、基準マーク板ＦＭ１，ＦＭ２に形成された基準マークの像それぞれを撮像し、この撮像結果から、ウエハテーブル３０に対するウエハＷの位置、及びレチクルステージ本体２３に対するレチクルＲの位置を計測する画像処理方式のＦＩＡ（Field Image Alignment）系のアライメントセンサを含んで構成されている。主制御装置１１０は、ウエハアライメント系２８、及びレチクルアライメント系３８を介して、ウエハテーブル３０に対するウエハＷの位置、及びレチクルステージ本体２３に対するレチクルＲの位置をそれぞれ計測する。

図１に示されるように、定盤３５、レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴなどは、ベース１０に支持部材５８を介して支持された真空チャンバ１５の内部に収容されている。この真空チャンバ１５の内部は、不図示の真空装置によって、所定の真空度が維持されている。

前記駆動軸２０ｂは、真空チャンバ１５の上面に設けられた円形の開口１５ａを介して、真空チャンバ１５の内部に引き込まれている。開口１５ａと駆動軸２０ｂとの隙間は、駆動軸２０ｂを囲み、上下方向に伸縮するベローズ４０の上端部及び下端部が、真空チャンバ１５の上面とフランジ２０ｃの下面にそれぞれ固定されることで気密されている。これにより、駆動軸２０ｂは、真空チャンバ１５の内部の真空度を維持した状態で上下動可能となっている。

更に、本実施形態では、中央に円形開口が形成されたプレート１３が、円形開口に駆動軸２０ｂが挿入された状態で、コラム１１の支柱１１ｃに水平に支持されている。そして、駆動軸２０ｂを包囲した状態で上下方向に伸縮するベローズ４４及びベローズ４６が設けられている。

ベローズ４４，４６それぞれの上端部及び下端部は、プレート１３の下面及びフランジ２０ｃの上面にそれぞれ固定され、フランジ２０ｃの上面の、両ベローズ４４，４６によって規定される円状の部分の面積は、ベローズ４０が囲む、ＸＹ平面に平行な面の面積とほぼ等しくなっている。そして、ベローズ４４とベローズ４６とで規定される空間は、真空チャンバ１５の内部と同一の真空度となっている。これにより、駆動軸２０ｂとフランジ２０ｃの上下面に作用する吸引力が相殺される。

また、定盤３５を支持する支持部材５７も同様に、真空チャンバ１５の下面に設けられた開口１５ｂを介して真空チャンバ１５の内部に挿入されている。そして、開口１５ｂと支持部材５７との隙間は、支持部材５７を囲み、上下方向に伸縮するベローズ４２の上端部及び下端部が、真空チャンバ１５の下面とベース１０の上面とに固定されることで気密されている。

真空チャンバ１５の−Ｙ側には、ローダ室１５ｃが形成されており、ローダ室１５ｃの内部には、レチクルステージＲＳＴに対するレチクルのロード及びアンロードを行うレチクルローダ６１と、ウエハステージＷＳＴに対するウエハのロード及びアンロードを行うウエハローダ６２とが収容されている。

図３は、本実施形態の転写装置１００の制御系を一部省略して示すブロック図である。この図３の制御系は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）等から成るいわゆるマイクロコンピュータ（又はワークステーション）を含んで構成され、装置全体を統括して制御する制御装置としての主制御装置１１０を中心として構成されている。

次に、上述した転写装置１００の動作について、主制御装置１１０のアルゴリズムを示す図４のフローチャートに従って説明する。また、前提としてウエハステージＷＳＴは、ウエハテーブル３０をほぼ水平に維持した状態で、レチクルステージＲＳＴのほぼ真下に位置決めされているものとする。

まず、図４のステップ２０１では、例えばウエハエンコーダユニット５５及びステージエンコーダユニット５６、或いはウエハＺ干渉計５４からの位置情報と、レチクルエンコーダユニット５２からの位置情報とに基づいて、ウエハテーブル３０の上面とレチクルステージ本体２３の下面との距離を算出する。

次のステップ２０３では、レチクルステージ駆動系２０を駆動することにより、レチクルステージＲＳＴの下降を開始する。

次のステップ２０５では、レチクルステージＲＳＴが所定の距離以上下降したか否かを判断する。ここでは、例えば、レチクルエンコーダユニット５２からの出力に基づいて、レチクルステージＲＳＴが下降した下降距離を計測し、ステップ２０１で計測したウエハテーブル３０の上面とレチクルステージ本体２３の下面との距離から下降距離を減算した値が、距離ｄと同程度となったときに、レチクルステージＲＳＴが所定の距離以上下降したものと判断される。ステップ２０５での判断が肯定された場合には、次のステップ２０７へ移行し、否定された場合には、レチクルステージＲＳＴの下降が継続される。

本実施形態では、図２を参酌するとわかるように、レチクル焦点位置検出系３４、及びレチクルアライメント系３８の計測範囲には、ウエハテーブル３０の上面から距離ｄ離れた位置が含まれている。同様に、ウエハ焦点位置検出系２４、及びウエハアライメント系２８の計測範囲には、レチクルステージ本体２３の下面から距離ｄ離れた位置が含まれている。

次のステップ２０７では、レチクルステージ駆動系２０の駆動を停止することにより、レチクルステージＲＳＴの下降を停止させる。

次のステップ２０９では、レチクルステージ本体２３に対するウエハテーブル３０のＸＹ面内の位置関係を計測するアライメントを行う。主制御装置１１０は、ウエハアライメント系２８の視野内にウエハテーブル３０上の基準マーク板ＦＭ２が位置するようにウエハステージＷＳＴを駆動し、ウエハアライメント系２８で、基準マーク板ＦＭ２を撮像する。そして、ウエハアライメント系２８の視野内にウエハＷの上面に形成された不図示の基準マークが位置するようにウエハステージＷＳＴを駆動し、ウエハアライメント系２８で、基準マークを撮像する。

主制御装置１１０は、基準マーク板ＦＭ１と、ウエハＷ上の不図示の基準マークの撮像結果と、撮像を行った際にウエハ干渉計５３を介して計測したウエハテーブル３０の位置情報及びレチクル干渉計５１を介して計測したレチクルステージ本体２３の位置情報とから、ウエハテーブル３０の中心に対するウエハＷのＸ軸方向の位置情報ｄＸ１、Ｙ軸方向の位置情報ｄＹ１、Ｚ軸回りの位置情報（回転情報）ｄＴｚ１を算出する。

次に、主制御装置１１０は、レチクルアライメント系３８の視野内にレチクルステージ本体２３上の基準マーク板ＦＭ１が位置するようにウエハステージＷＳＴを駆動し、レチクルアライメント系３８で、基準マーク板ＦＭ１を撮像する。そして、レチクルアライメント系３８の視野内にレチクルＲの下面に形成された不図示の基準マークが位置するようにウエハステージＷＳＴを駆動し、レチクルアライメント系３８で、基準マークを撮像する。

主制御装置１１０は、基準マーク板ＦＭ１と、レチクルＲ上の不図示の基準マークの撮像結果と、撮像を行った際にウエハ干渉計５３を介して計測したウエハテーブル３０の位置情報及びレチクル干渉計５１を介して計測したレチクルステージ本体２３の位置情報とから、レチクルステージ本体２３の中心に対するレチクルＲのＸ軸方向の位置情報ｄＸ２、Ｙ軸方向の位置情報ｄＹ２、Ｚ軸回りの位置情報（回転情報）ｄＴｚ２を算出する。

次のステップ２１１では、主制御装置１１０は、レチクルステージＲＳＴに対して、ウエハステージＷＳＴをＸ軸方向へ移動（スキャン）させる。そして、ウエハ焦点位置検出系２４からの検出信号に基づいて、ＸＹ平面にほぼ平行なレチクルステージ本体２３の下面に対する、ウエハＷ表面のＹ軸回りの回転ｄＴｙ１、及びＺ軸方向の位置情報Ｚ１を計測する。また、主制御装置１１０は、レチクル焦点位置検出系３４からの検出信号に基づいて、ＸＹ平面にほぼ平行となるように維持されたウエハテーブル３０の上面に対する、レチクルＲ表面のＹ軸回りの回転ｄＴｙ２、及びＺ軸方向の位置情報Ｚ２を計測する。

次のステップ２１３では、主制御装置１１０は、レチクルステージＲＳＴに対して、ウエハステージＷＳＴをＹ軸方向へ移動（スキャン）させる。そして、ウエハ焦点位置検出系２４からの検出信号に基づいて、ＸＹ平面にほぼ平行なレチクルステージ本体２３の下面に対する、ウエハＷ表面のＸ軸回りの回転ｄＴｘ１を計測する。また、主制御装置１１０は、レチクル焦点位置検出系３４からの検出信号に基づいて、ＸＹ平面にほぼ平行となるように維持されたウエハテーブル３０の上面に対する、レチクルＲ表面のＸ軸回りの回転ｄＴｘ２を計測する。

なお、本実施形態では、主制御装置１１０は、ウエハ焦点位置検出系２４，及びレチクル焦点位置検出系３４の検出点として、ウエハＷ及びレチクルＲの中心近傍の点と、それ以外の点の少なくとも２点の位置を計測することにより、ウエハＷの位置情報であるｄＴｘ１，ｄＴｙ１，Ｚ１、及びレチクルＲの位置情報であるｄＴｘ２，ｄＴｙ２，Ｚ２をそれぞれ計測する。また、レチクルＲ及びウエハＷの位置情報のうちのＺ１，Ｚ２については、レチクルステージＲＳＴをＹ軸方向へ移動させることによって計測してもよい。

次のステップ２１５では、主制御装置１１０は、ステップ２０９〜ステップ２１３での計測結果から次式（１）〜（６）基づいて、レチクルＲに対するウエハＷのＸ軸方向の位置情報ｄＸ、Ｙ軸方向の位置情報ｄＹ、Ｚ軸方向の位置情報ｄＺ、Ｘ軸回りの位置情報（回転情報）ｄＴＸ、Ｙ軸回りの位置情報（回転情報）ｄＴＹ、及びＺ軸回りの位置情報（回転情報）ｄＴＺを演算する。なお、上記位置情報ｄＸ，ｄＹは、ウエハテーブル３０の中心と、レチクルステージ本体２３の中心とが一致してることを前提としたときの、ウエハＷとレチクルＲとの位置関係を規定する相対的な情報であり、ｄＺはウエハＷの上面とレチクルＲの下面との距離を規定する情報である。また、式（３）中のＬは、ウエハテーブル３０の上面とレチクルステージ本体２３の下面との距離であり、ウエハＺ干渉計、ウエハエンコーダユニット５５、レチクルエンコーダユニット５２等を介して求めることができる。

ｄＸ＝ｄｘ１−ｄｘ２ …（１）
ｄＹ＝ｄｙ１−ｄｙ２ …（２）
ｄＺ＝Ｚ１＋Ｚ２−Ｌ …（３）
ｄＴＸ＝ｄＴｘ１−ｄＴｘ２ …（４）
ｄＴＹ＝ｄＴｙ１−ｄＴｙ２ …（５）
ｄＴＺ＝ｄＴｚ１−ｄＴｚ２ …（６）

次のステップ２１７では、主制御装置１１０は、ウエハ干渉計５３及びウエハＺ干渉計５４を介して、或いは、ウエハエンコーダユニット５５を介して、ウエハテーブル３０の姿勢をモニタしながら、まず、ウエハテーブル３０の中心とレチクルステージ本体２３の中心とを一致させる。次に、パラレルリンク機構３３を駆動することにより、上記式（１）〜（６）に基づいて算出された位置情報のうちのｄＸ，ｄＹ，ｄＴＸ，ｄＴＹ，ｄＴＺの値が零となるように、ウエハテーブル３０の姿勢を制御する。これにより、ウエハＷとレチクルＲとのＸＹ面内での位置及び回転角が一致し、ウエハＷの上面はレチクルＲの下面に対してほぼ平行な状態となる。以後、主制御装置１１０は、ウエハエンコーダユニット５５、ウエハ干渉計５３、及びウエハＺ干渉計５４を介して、ウエハテーブル３０の姿勢をモニタしつつ、パラレルリンク機構３３を駆動して、ウエハＷの上面をレチクルＲの下面に対して平行に維持する制御を行う。

次のステップ２１９では、主制御装置１１０は、レチクル駆動系２０を駆動して、レチクルステージＲＳＴの下降を開始する。

次のステップ２２１では、ウエハＷの上面とレチクルＲの下面とが近接したか否かを判断する。ここでは、例えば、レチクルエンコーダユニット５２からの出力に基づいて、レチクルステージＲＳＴが下降した下降距離を計測し、位置情報ｄＺから下降距離を減算して得られる値が、所定の値以下となったときに、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとが近接したと判断される。ステップ２２１での判断が肯定された場合には、次のステップ２２３へ移行し、否定された場合には、レチクルステージＲＳＴの下降が継続される。

次のステップ２２３では、主制御装置１１０は、ウエハテーブル３０の姿勢のモニタを、ウエハ干渉系５３及びウエハＺ干渉計５４を用いることなく、ウエハエンコーダユニット５５、及びステージエンコーダユニット５６によってのみ行うように、ウエハＷに関する検出系の切り替えを行う。

次のステップ２２５では、レチクルステージＲＳＴに保持されたレチクルＲが、ウエハステージＷＳＴに保持されたウエハＷに当接したか否かを判断する。ここでは、例えば、ステップ２１５の処理が行われたときのレチクルステージＲＳＴのＺ軸方向の位置からのレチクルステージＲＳＴの下降距離が、ｄＺと等価となったときに、レチクルＲがウエハＷに当接したと判断される。ステップ２２５での判断が肯定された場合には、次のステップ２２７へ移行し、否定された場合には、レチクルステージＲＳＴの下降が継続される。

次のステップ２２７では、主制御装置１１０は、ウエハＷの上面にレチクルＲの下面が圧接した状態で、レチクルステージＲＳＴの下降を停止させる。これにより、ウエハＷの表面に塗布されたレジストが、レチクルＲに形成されたパターンの形状に整形される。

次のステップ２２９では、光源２１を駆動して紫外光を、レンズ２５、レチクルホルダＲＨ、レチクルＲを介して、ウエハＲの表面に均等に照射する。これにより、ウエハＷのレジストが硬化し、ウエハＷに対するパターンの転写が完了する。

ウエハＷに対するパターンの転写が完了すると、主制御装置１１０は、レチクルステージＲＳＴを上昇させる。そして、ウエハローダ６２を介して、ウエハＷを搬出し、新たなウエハをウエハステージＷＳＴへ搬入する。以下、必要に応じて、レチクルＲをレチクルローダ６１を介して交換しつつ、上述した動作を繰り返し行う。

以上、説明したように、本実施形態では、ウエハＷ表面の傾きを計測するためのウエハ焦点位置検出系２４が、レチクルステージＲＳＴを構成するレチクルステージ本体２３の下面に設けられている。このため、レチクルステージＲＳＴが昇降しても、レチクルＲとウエハ焦点位置検出系２４との位置関係が変動することがなく、レチクルＲに対するウエハＷの傾斜を精度よく計測することができる。したがって、レチクルＲに形成されたパターンを精度よくウエハＷに転写することができる。

また、本実施形態では、レチクルＲ表面の傾きを計測するためのレチクル焦点位置検出系３４が、ウエハステージＷＳＴを構成するウエハテーブル３０の上面に設けられている。このため、ウエハステージＷＳＴの移動が行われても、ウエハＷとレチクル焦点位置検出系３４との位置関係が変動することがなく、ウエハＷに対するレチクルＲの傾斜を精度よく計測することができる。したがって、レチクルＲに形成されたパターンを精度よくウエハＷに転写することができる。

また、本実施形態では、レチクルＲに対するウエハＷのＸＹ面内の位置を計測するためのウエハアライメント系２８が、レチクルステージＲＳＴを構成するレチクルステージ本体２３の下面に設けられている。このため、レチクルＲとウエハアライメント系２８との位置関係が変動することがなく、レチクルＲを基準とした、ウエハＷのＸＹ平面内の位置を精度よく計測することができる。したがって、レチクルＲに形成されたパターンを精度よくウエハＷに転写することができる。

また、本実施形態では、ウエハＷに対するレチクルＲのＸＹ面内の位置を計測するためのレチクルアライメント系３８が、ウエハステージＷＳＴを構成するウエハテーブル３０の上面に設けられている。このため、ウエハステージＷＳＴが移動しても、ウエハＷとレチクルアライメント系３８との位置関係が変動することがなく、ウエハＷを基準とした、レチクルＲのＸＹ平面内の位置を精度よく計測することができる。したがって、レチクルＲに形成されたパターンを精度よくウエハＷに転写することができる。

また、本実施形態では、レチクルＲとウエハＷとが、近接した場合に、ウエハテーブル３０の姿勢のモニタを、ウエハ干渉系５３及びウエハＺ干渉計５４を用いることなく、ウエハエンコーダユニット５５、及びステージエンコーダユニット５６によってのみ行うように、ウエハＷに関する検出系の切り替えを行う。一般に、干渉計は、被測定物の角度の変動の許容量が少ない。このため、レチクルＲがウエハＷに当接することで、ウエハテーブル３０の角度が変動して、干渉計による計測ができなくなったとしても、エンコーダユニットを介してウエハＷの姿勢を精度よく計測することができる。したがって、レチクルＲに形成されたパターンを精度よくウエハＷに転写することができる。

また、本実施形態では、ウエハステージＷＳＴなどが載置されるベース１０と、ベース１０などを収容する真空チャンバ１５は、ベース１０の上面に、それぞれが直接的に接触しない状態で支持されている。そして、定盤３５を支持する支持部材５７が挿入された開口１５ｂの気密は、真空チャンバ１５の下面とベース１０との上面との間に設けられたベローズ４２によって維持されている。これにより、真空チャンバ１５の内部と外部との気圧差によって、真空チャンバ１５が変形しても、その変形はベローズ４２によって吸収される。したがって、真空チャンバ１５の変形によって、定盤３５に載置されたレチクルステージＲＳＴの位置決め精度が低下することを回避することができる。

また、本実施形態では、フランジ２０ｃの上面の、両ベローズ４４，４６によって規定される円状の部分の面積は、ベローズ４０が囲む、ＸＹ平面に平行な面の面積とほぼ等しくなっている。そして、ベローズ４４とベローズ４６とで規定される空間は、真空チャンバ１５の内部と同一の真空度となっている。これにより、駆動軸２０ｂとフランジ２０ｃの上下面に作用する吸引力が相殺され、駆動軸２０ｂに作用する外力が低減される。

なお、本実施形態では、転写装置が半導体の製造に用いられる場合について説明したが、具体的に、本転写装置は、角型のガラスプレートにパターンを転写することによる液晶の製造や、有機ＥＬ、薄型磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどの製造に用いることができる。

また、上記実施形態の転写装置は、本願請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種システムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。また、転写装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。

なお、半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、上記実施形態の転写装置を用いて、レチクルに形成されたパターンをウエハ等の物体上に転写するステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。この場合、上記実施形態の転写装置を用いて、物体上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスの生産性を向上することが可能である。

以上説明したように、本発明の転写装置は、ウエハ等の物体にパターンを転写するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、マイクロデバイスの製造に適している。

一実施形態に係る転写装置の構成を概略的に示す図である。 レチクルステージ及びウエハステージの近傍を拡大して示す図である。 転写装置の制御系を示すブロック図である。 転写装置の動作を説明するためのフローチャート（その１）である。 転写装置の動作を説明するためのフローチャート（その２）である。

符号の説明

１０…ベース、１１…コラム、１１ａ…脚部、１１ｂ…支持板、１１ｃ…支柱、１１ｄ…天板部、１３…プレート、１５…真空チャンバ、１５ａ，１５ｂ…開口、１５ｃ…ローダ室、２０…レチクル駆動系、２０ａ…油圧ユニット、２０ｂ…駆動軸、２０ｃ…フランジ、２０ｄ…中空部、２１…光源、２２…レチクルステージベース、２２ａ…開口部、２３…レチクルステージ本体、２３ａ…開口部、２４…ウエハ焦点位置検出系、２４ａ…照射系、２４ｂ…受光系、２５…レンズ、２６…反射面、２７…リニアスケール、２８…ウエハアライメント系、３０…ウエハテーブル、３１…粗動ステージ、３２…微動ステージ、３３…パラレルリンク機構、３３ａ…伸縮アーム、３４…レチクル焦点位置検出系、３４ａ…照射系、３４ｂ…受光系、３５…定盤、３６…プリズム、３８…レチクルアライメント系、５１…レチクル干渉計、５２…レチクルエンコーダユニット、５３…ウエハ干渉計、５４…ウエハＺ干渉計、５５…ウエハエンコーダユニット、５６…ステージエンコーダユニット、５７，５８…支持部材、５９…防振機構、６１…レチクルローダ、６２…ウエハローダ、６６…防振機構、６８…アーム、１００…転写装置、１１０…主制御装置、ＦＭ１，ＦＭ２…基準マーク板、ＲＳＴ…レチクルステージ、ＲＨ…レチクルホルダ、ＷＳＴ…ウエハステージ、ＷＨ…ウエハホルダ。

Claims (15)

1. 原盤のパターン面に形成されたパターンを物体の一面に転写する転写装置であって、
   前記物体を保持し、所定平面に沿って移動する第１の移動体と；
   前記原盤を前記所定平面に直交する第１軸方向へ移動して、前記原盤の前記パターン面を前記物体の前記一面に当接させる第２の移動体と；
   前記第２の移動体に設けられ、前記第２の移動体に対する、前記一面の前記第１軸方向の位置情報及び傾き情報の少なくとも一方を計測する第１の計測装置と；を備える転写装置。
2. 前記第１の移動体に設けられ、前記第１の移動体に対する、前記パターン面の前記第１軸方向の位置情報及び傾き情報の少なくとも一方を計測する第２の計測装置を更に備える請求項１に記載の転写装置。
3. 前記第２の移動体に設けられ、前記第１の移動体に対する、前記一面の前記所定平面内の位置情報を検出する第３の検出装置を更に備える請求項１又は２に記載の転写装置。
4. 前記第１の移動体に設けられ、前記第２の移動体に対する、前記パターン面の前記所定平面内の位置情報を検出する第４の検出装置を更に備える請求項１〜３のいずれか一項に記載の転写装置。
5. 前記計測装置の計測結果に基づいて、前記一面と前記パターン面とがほぼ平行となるように、前記物体の姿勢を制御する制御装置を更に備える請求項１〜４のいずれか一項に記載の転写装置。
6. 原盤のパターン面に形成されたパターンを物体の一面に転写する転写装置であって、
   前記物体を所定平面内で移動させる第１の移動体と；
   前記原盤を前記所定平面に直交する第１軸方向へ移動して、前記原盤の前記パターン面を前記物体の前記一面に当接させる第２の移動体と；
   前記物体の位置情報及び傾斜情報を出力する第１の検出系及び第２の検出系と；
   前記原盤と前記物体との距離に応じて、前記第１の検出系と前記第２の検出系とを切り替えて前記物体の位置及び傾斜を検出する検出装置と；を備える転写装置。
7. 前記第１の検出系は干渉計であり、前記第２の検出系はエンコーダである請求項６に記載の転写装置。
8. 前記検出装置は、前記原盤と前記物体との距離が所定の距離より大きい場合に、第１の検出系による検出結果に基づいて、前記物体の位置及び傾斜を検出する請求項７に記載の転写装置。
9. 前記制御装置は、前記原盤と前記物体との距離が所定の距離より小さい場合に、第２の検出系による検出結果に基づいて、前記物体の位置及び傾斜を検出する請求項７又は８に記載の転写装置。
10. 前記物体の周囲を真空に維持する真空チャンバを更に備える請求項１〜９のいずれか一項に記載の転写装置。
11. 前記真空チャンバの外部から内部へ出入り可能に設けられ、前記第２の移動体を前記第１軸方向へ駆動する駆動部材を更に備える請求項１０に記載の転写装置。
12. 前記真空チャンバ内外の差圧によって、前記駆動部材に作用する力をキャンセルするキャンセル機構を更に備える請求項１１に記載の転写装置。
13. 前記キャンセル機構は、前記駆動部材と前記真空チャンバとの間を気密するベローズを含み、
    前記駆動部材の前記ベローズによって包囲された領域に作用する圧力と同等の圧力を、前記駆動部材に作用させる請求項１２に記載の転写装置。
14. 前記原盤のパターン面が当接した前記物体の前記一面に紫外線を照射する照射装置を更に備える請求項１〜１３のいずれか一項に記載の転写装置。
15. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載の転写装置を用いて物体にパターンを形成する工程と；
    前記パターンが形成された物体を現像する工程と；を含むデバイス製造方法。

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