JP2005079373A - ステージ装置及び露光装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 高精度の走査・位置決めを行うことのできるステージ装置等を提供する。
【解決手段】 本発明では、レチクルステージ本体137、ウェハステージ本体167の移動に伴う偏荷重や振動、ねじり等により生じる、ステージガイドベース141、171の変形(全体の平面度や全体の傾き、ガイド機構の傾き等)を、各座支持機構131(センサ一体型ピエゾアクチュエータ143)等で修正できる。そのため、ステージ支持面・ガイド支持面の要求精度を確保でき、ステージ本体137、167の走査性の悪化等を回避できる。これにより、露光精度の低下を抑制でき、高スループット化を実現できる。
【選択図】 図2

Description

本発明は、ウェハ(感応基板)やレチクル・マスク(パターン原版)等を移動・位置決めするステージ装置、並びに、それを有する露光装置に関する。
最初に、図8を参照しつつ、真空下で露光を行う電子線露光装置全体の構成例と結像関係の概要について説明する。
図8は、分割転写方式の電子線露光装置の構成を模式的に示す図である。
光学系の最上流に配置されている電子銃1は、下方に向けて電子線を放射する。電子銃1の下方には、コンデンサレンズ2及び照明レンズ3が備えられており、電子線は、これらのレンズ2、3を通って、レチクル10を照明する。
これらのレンズ2、3を主な構成要素とする照明光学系中には、図示されていないが、照明ビーム成形開口やブランキング偏向器、ブランキング開口、照明ビーム偏向器等が配置されている。照明光学系において成形された照明ビームIBは、レチクル10上で順次走査され、照明光学系の視野内にあるレチクル10の各サブフィールドの照明を行う。
レチクル10は多数のサブフィールドを有し、移動可能なレチクルステージ11に載置されている。レチクルステージ11を光軸垂直面内で移動させることにより、照明光学系の視野よりも広い範囲に広がるレチクル上の各サブフィールドを照明する。
レチクル10の下方には第1投影レンズ15、第2投影レンズ19、及び、収差補正や像位置調整に用いられる偏向器16(16−1〜16−6)が設けられている。レチクル10の一つのサブフィールドを通過した電子線は、投影レンズ15、19、偏向器16によってウェハ(感応基板)23上の所定の位置に結像される。ウェハ23上には適当なレジストが塗布されており、レジスト上に電子線のドーズが与えられ、レチクル10上のパターンが縮小(一例で1/4)されてウェハ23上に転写される。
レチクル10とウェハ23の間を縮小率比で内分する点にクロスオーバーC.O.が形成され、同クロスオーバー位置にはコントラスト開口18が設けられている。同開口18は、レチクル10の非パターン部で散乱された電子線がウェハ23に達しないように遮断する。
ウェハ23は、静電チャックを介してXY方向に移動可能なウェハステージ24上に載置されている。レチクルステージ11とウェハステージ24とを互いに逆方向に同期走査することにより、投影光学系の視野を越えて広がるデバイスパターンの各部を順次露光することができる。
次に、図8の電子線露光装置全体の機械的構成例について説明する。
図9は、電子線露光装置全体の機械的構成例を示す図である。
図9に示す露光装置50は、ボディ53を備えている。このボディ53は、防振台(エアマウント等)51を介して、床面52上に固定されている。この例のボディ53は門型の構造体であって、両側に立ち上がった柱部53bと、これら柱部53b上に架設された梁部53aとからなる。梁部53aの下面側には、ボックス状のウェハチャンバ55が接続されている。このウェハチャンバ55は、防振台58(エアマウント等)を介して、床面52上に固定されている。ウェハチャンバ55には、内部を真空引きするための真空ポンプ55Pが付設されている。
ウェハチャンバ55の底面55a上には、図示せぬ3点以上の脚部(支持点)を介して、ウェハステージ装置56のステージベース70が支持されている。ウェハステージ装置56のステージベース70上には、ガイド71が固定されている(図9中には簡単のために1軸分のみを示す)。このガイド71は、ウェハを載置して移動・位置決めを行うウェハステージ(移動子)57の運動を案内している。このウェハステージ57の両側面には、リニアモータ73が取り付けられている。このリニアモータ73は、ウェハステージ57側面に固定された移動子73Aと、ステージベース70上に固定された固定子73Bとが組み合わされてなる。ウェハステージ57は、リニアモータ73の駆動に伴い、ガイド71の軸方向にスライドする。
ウェハステージ57の下面(ステージベース70上面と対向する面)には、複数のエアパッド75が設けられている。これらのエアパッド75は、多孔オリフィス材からなる。ウェハステージ57下面の中央において、エアパッド75の間には吸引口77が設けられている。図示せぬ給気系統からエアパッド75にエアが供給されると、多孔オリフィス部分からエアが噴出される。このエアにより、ウェハステージ57がステージベース70に対して非接触支持される。このとき噴出されたエアは、吸引口77から図示せぬ排気系統を介して大気に放出される。このような仕組みにより、ウェハステージ57は、ステージベース70上で高剛性で案内される。
ボディ53の梁部53a上面には、大きなボックス状のレチクルチャンバ63が固定されている。このレチクルチャンバ63には、内部を真空引きするための真空ポンプ63Pが付設されている。レチクルチャンバ63の上部中央には、照明光学系鏡筒64が固定されている。レチクルチャンバ63内部において、照明光学系鏡筒64の下方にはレチクルステージ装置61が配置されている。このレチクルステージ装置61は、レチクルを載置して移動・位置決めを行うレチクルステージ62を備えている。
レチクルステージ装置61は、図示せぬ3点以上の脚部(支持点)を介して、固定台60上に支持されている。この固定台60の上部中央には、電子を通過させるための開口60aが形成されている。固定台60の下方において、ボディ53の梁部53aの中央には、投影光学系鏡筒58が設置されている。この投影光学系鏡筒58の下方には、前述のウェハステージ装置56が配置されている。
図9の電子線露光装置において、ステージ装置56、61が移動すると、ステージベース70や固定台60の各脚部(支持点)が受ける力(ステージ重力による力)に偏りが生じることがある。すると、ステージベース70や固定台60の支持面の平坦度(全体の平面度や全体の傾き、ガイド71相互間の傾き等)が充分確保できず、要求精度を越えてしまうおそれがある。そして、ステージベース70あるいは固定台60支持面の平坦度の要求精度を満足できない場合は、ステージ装置56、61全体が変形し、走査性が悪化するおそれがある。このように、ステージの走査性が悪化すると、露光精度の低下を招き、スループットも低下する。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、高精度の走査・位置決めを行うことのできるステージ装置を提供することを目的とする。また、そのようなステージ装置を有する露光装置を提供することを目的とする。
前記の課題を解決するため、本発明の第1のステージ装置は、移動・位置決めされるステージと、 該ステージを駆動する駆動機構と、 前記ステージを案内するガイド機構が搭載されたステージベースと、 前記ステージを重力方向に非接触支持する非接触支持機構と、を含むステージ装置であって、 前記ステージベースの変形又は/及び前記非接触支持機構の変形を検出するセンサ、及び、該センサの検出に基づき前記ステージベースの変形を修正するアクチュエータを具備することを特徴とする。
このステージ装置は、駆動機構によりステージが移動する際に、重力方向に生じる力の偏り等に伴うステージベースの変形を、センサで検出してアクチュエータで修正することができる。そのため、ステージベース支持面の平坦度(全体の平面度や全体の傾き、ガイド機構の傾き等)の要求精度を確保できる。したがって、ステージの走査性の悪化等を回避できる。
本発明の第2のステージ装置は、移動・位置決めされるステージと、 該ステージを駆動する駆動機構と、 前記ステージを案内するガイド機構が搭載されたステージベースと、 該ステージベース上で前記ステージを重力方向に非接触支持する非接触支持機構と、 前記ステージベースを支持する支持構造体と、 該支持構造体と前記ステージベース間に設けられた座支持機構と、を含むステージ装置であって、 前記座支持機構に、前記ステージベースの変形又は/及び前記非接触支持機構の変形を検出するセンサ、及び、該センサの検出に基づき前記ステージベースの変形を修正するアクチュエータが設けられていることを特徴とする。
本発明の第3のステージ装置は、移動・位置決めされるステージと、 該ステージを駆動する駆動機構と、 前記ステージを支持する支持構造体と、 該支持構造体上で前記ステージを重力方向に非接触支持する非接触支持機構と、 該非接触支持機構と前記支持構造体間に設けられた座支持機構と、を含むステージ装置であって、 前記座支持機構に、前記支持構造体の変形又は/及び前記非接触支持機構の変形を検出するセンサ、及び、該センサの検出に基づき前記支持構造体の変形を修正するアクチュエータが設けられていることを特徴とする。
これらのステージ装置も、前述の第1のステージ装置と同様に、ステージベースあるいは支持構造体の変形を、センサで検出してアクチュエータで修正することができる。そのため、ステージベースあるいは支持構造体支持面の平坦度の要求精度を確保でき、ステージの走査性の悪化等を回避できる。
本発明のステージ装置においては、前記センサが前記ステージを前記駆動機構で駆動する際の偏荷重に伴う変形を検出し、この変形を前記アクチュエータで修正することができる。
また、前記センサが前記ステージを前記駆動機構で駆動する際の振動を検出し、この振動に伴う変形を前記アクチュエータで修正することができる。
さらに、前記センサが前記ステージを前記駆動機構で駆動する際のねじれ変形を検出し、このねじれ変形を前記アクチュエータで修正することができる。
本発明のこれらの態様によれば、偏荷重や振動、ねじれ等の変形を、センサで検出してアクチュエータで修正する。そのため、ステージベースあるいは支持構造体支持面の様々な変形にも対応することができ、平坦度の要求精度も確保を広汎に実現することができる。
本発明のステージ装置においては、ピエゾ歪センサ、変位センサ又は力センサからなり、 前記アクチュエータが、電磁アクチュエータ、磁気シールド式電磁アクチュエータ又はピエゾアクチュエータからなるものとすることができる。
ピエゾアクチュエータとしては、積層・環状素子やバイモルフ等を複合的に使用することができる。あるいは、センサ一体型のピエゾアクチュエータを用いると、ステージベースあるいは支持構造体の変形をセンサで検出し、この検出結果をピエゾアクチュエータにフィードバックあるいはフィードフォワードして変形を修正することができる。
電磁的アクチュエータが磁気シールド式である場合は、アクチュエータから生じる磁気を遮蔽できるので、本ステージ装置を例えば電子ビーム露光装置のステージ装置として用いる場合に適している。
本発明のステージ装置においては、前記座支持機構が、3点以上の支持点に分散して配置されており、 前記センサが、前記3点以上の支持点の相対的な位置及び/又は傾きを検出し、 前記駆動機構が、前記センサの検出結果に基づき、前記ステージの位置精度を調整することができる。
この場合、3点以上の支持点の相対的な位置・傾きを検出して修正することで、特に、ステージベースあるいは支持構造体のねじれ変形を修正し易くなる利点がある。
本発明のステージ装置においては、前記3つの支持点の位置及び/又は傾きと、前記ステージの位置及び/又は傾きとの相関関係を、実測あるいはシミュレーション等により予め求めておき、この相関関係に基づき、前記駆動機構が前記ステージ位置を調整することができる。
この場合、予め各支持点の変形量を求めておき、この変形量と実際のステージの位置や傾きとの相関関係を用いて予見制御を行うことが可能となる。こうすることにより、駆動機構をより有効に活用することができる。
本発明のステージ装置においては、前記センサが、前記ガイド機構のガイド面の隙間を検出する隙間センサからなり、 前記駆動機構が、該隙間センサの検出結果に基づき、前記ステージの位置精度を調整することができる。
また、本発明のステージ装置においては、前記ガイド機構が、気体軸受けを有するエアガイド機構を有し、 前記センサが、前記気体軸受けの固定子と移動子の間の隙間を検知する隙間センサからなり、 前記駆動機構が、該隙間センサの検出結果に基づき、前記ステージの位置精度を調整することができる。
これらの場合、隙間センサの検知信号に基づき駆動機構をフィードバック又はフィードフォワード制御して、ステージ支持面の平面度を調整することができる。
本発明のステージ装置においては、前記アクチュエータが、前記ステージベース又は前記支持構造体の剛性変形に影響するキーとなる部位に設置されているものとすることができる。
この場合、キーとなる部位の剛性を補強して、ステージベースや支持構造体、ガイド機構の支持面の平面度や傾き等を調整できる。
本発明の露光装置は、感応基板上にエネルギ線を選択的に照射してパターン形成する露光装置であって、 前記感応基板又はパターン原版を移動・位置決めするステージ装置を備え、 該ステージ装置が、前記請求項1〜12いずれか1項記載のステージ装置からなることを特徴とする。
この露光装置は、ステージを支持するステージベースや支持構造体の変形を抑制できるので、ステージの走査性の悪化等を回避できる。したがって、露光精度の低下を抑制でき、高スループット化を実現できる。
なお、前記エネルギ線の種類は、電子線に限られるものではなく、紫外光、EUV光、イオンビーム等であってもよい。また、露光の方式も特に限定されず、縮小投影露光や等倍近接転写であってよい。
本発明によれば、高精度の走査・位置決めを行うことのできるステージ装置、及び、それを有する露光装置を提供できる。
発明を実施するための形態
以下、図面を参照しつつ説明する。
図1は、本発明の第1実施の形態に係る露光装置の構造を示す断面図である。
図2(A)は同露光装置のレチクルステージの構成を詳細に示す断面図であり、図2(B)、(C)は座支持機構(センサ・アクチュエータ)の模式的構成例を示す図である。
図3は、同露光装置のウェハステージの構成を詳細に示す断面図である。
図1に示す露光装置101は、第1コラム(支持構造体)103を備えている。この第1コラム103は、フレームキャスター105上に防振台107を介して設置されている。防振台107は、防振機能を備えたエアマウント等である。フレームキャスター105上には、リブ106が立ち上げられている。このリブ106上端は、第1コラム103側面を支えている。第1コラム103上には、門型の第2コラム(支持構造体)104が設けられている。この第2コラム104の図中右上には、照明光学系ユニット(電子照明ユニット)113が設けられている。この照明光学系ユニット113内には、電子銃やコンデンサレンズ、偏向器等(前述した図8参照)が配置されている。
第1コラム103の中央には、上下に貫通するように第1支持構造体121が設けられている。この第1支持構造体121は、上端にフランジ部121aを備える筒状体である。第1コラム103上面と第1支持構造体121のフランジ部121a下面との間には、スペーサ126が介装されている。第1支持構造体121内には、投影光学系鏡筒(電子投影鏡筒)111が配置されている。この投影光学系鏡筒111は、中央側面にフランジ部111aを有し、このフランジ部111aよりも下端側が第1支持構造体121内に挿入されている。第1支持構造体121のフランジ部121a上面と、投影光学系鏡筒111のフランジ部111a下面との間には、スペーサ129が介装されている。投影光学系鏡筒111内には、投影レンズや偏向器等(前述した図8参照)が配置されている。
第2コラム104の内側において、第1支持構造体121のフランジ部121a上には、門型の第2支持構造体127が設けられている。この第2支持構造体127は、投影光学系鏡筒111の上端側を囲っている。この第2支持構造体127の上面(ステージベース)128上には、レチクルステージ装置130が配置されている。この例では、ステージベース128が、レチクル定盤を兼ねている。
図2に詳細に示すように、レチクルステージ装置130は、ステージベース128に設けられたガイド機構131を備えている。ガイド機構131は、両端上部にYリニアモータ(ステージ駆動機構)133を備えている。このYリニアモータ133は、ステージベース128に固定された断面コ字状の固定子133Bと、この固定子133Bの溝内にスライド可能に組み付けられた移動子133Aからなる。Yリニアモータ133の固定子133Bの溝内には、エアガイド(非接触支持機構)134が設けられている。
なお、Yリニアモータ(ステージ駆動機構)は、後述する図6と同様の形態のものであってもよい。
Yリニアモータ133の両移動子133A間には、Y移動軸135が架設されている。このY移動軸135には、レチクルステージ本体137がX方向にスライド可能に外嵌している。このレチクルステージ本体137上にレチクル(パターン原版)が載置される。レチクルステージ本体137の下面側には、エアガイド(非接触支持機構)138を介して、ステージガイドベース141が配置されている。このステージガイドベース141は、3点に分散配置された座支持機構143(図2では2つのみを示す)を介して、ステージベース128上に配置されている。なお、エアガイド134、138により、レチクルステージ本体137は重力方向(Z方向)に非接触支持される。これらエアガイド134、138により、ステージガイドベース141上面(ステージ支持面)に対するレチクルステージ本体137及びガイド機構131の傾き(ギャップ)が修正される。
図2(B)、(C)に示すように、各座支持機構143は、ステージガイドベース141の変形(レチクルステージ本体137の移動により生じる偏荷重に伴う変形等)を検出するセンサ143a、及び、このセンサ143aの検出に基づきステージガイドベース141の変形を修正するアクチュエータ143bの組からなる。センサ143aとアクチュエータ143bは、図2(B)のように上下に重ねて組み合わせることもできるし、図2(C)のように縦に並べて組み合わせることもできる。
このようなセンサ143aとしては、ピエゾ歪センサ、変位センサ又は力センサを用いることができ、アクチュエータ143bとしては、電磁アクチュエータ、磁気シールド式電磁アクチュエータ又はピエゾアクチュエータ(積層・環状素子やバイモルフ等)を用いることができる。本実施の形態では、各座支持機構143は、センサ一体型のピエゾアクチュエータを用いるものとする。センサ一体型ピエゾアクチュエータを用いることで、ステージガイドベース141の変形をセンサで検出し、この検出結果をピエゾアクチュエータにフィードバックあるいはフィードフォワードして変形を修正することができる。
座支持機構143と同様のセンサ一体型ピエゾアクチュエータは、ステージガイドベース141の上下面(符号145、146)、ステージベース128の上面側中央部(符号147)にも設けられている。センサ一体型ピエゾアクチュエータ145、146は、ステージガイドベース141の上下面それぞれの変形を修正し、レチクルステージ本体137の支持面(ステージ支持面)の平坦度調整を補助する。一方、センサ一体型ピエゾアクチュエータ147は、ステージベース128の変形を修正し、ステージガイドベース141の支持面(ガイド支持面)の平坦度調整を補助する。
図1に戻って、第1コラム103の下面には、下方に垂下する支柱151が取り付けられている。これら支柱151の下端には、ステージベース(ウェハ定盤)155が取り付けられている。ステージベース155は、フレームキャスター105中央部上面側の凹部105a内側に収容されている。ステージベース155の上面側中央には、ウェハステージ装置160が搭載されている。各支柱151上端と第1コラム103間、ならびに、各支柱151下端とステージベース155間には、それぞれ座支持機構157、158が設けられている。各座支持機構157、158は、前述と同様に、センサ一体型ピエゾアクチュエータからなる。これら座支持機構157、158は、第1コラム103に対するステージベース155支持面(上面)の平坦度を調整する役割を果たす。
図3に詳細に示すように、ウェハステージ装置160は、ステージベース155に設けられたガイド機構161を備えている。このガイド機構161は、前述のレチクルステージ装置130のガイド機構131と同様であって、移動子163A及び固定子163BからなるYリニアモータ(ステージ駆動機構)163を備えている。このYリニアモータ163の固定子163Bの溝内にも、エアガイド(非接触支持機構)164が設けられている。
Yリニアモータ163の両移動子163A間には、Y移動軸165が架設されている。このY移動軸165には、ウェハステージ本体167がX方向にスライド可能に外嵌している。ウェハステージ本体167上面は、第1支持構造体121内の投影光学系鏡筒111下端直下に位置している。このウェハステージ本体167上にウェハ(感応基板)が載置される。
ウェハステージ本体167の下面側には、エアガイド(非接触支持機構)168を介して、ステージガイドベース171が配置されている。このステージガイドベース171は、3点に分散配置された座支持機構173(図3では2つのみを示す)を介して、ステージベース155上に配置されている。各座支持機構173は、前述と同様にセンサ一体型ピエゾアクチュエータからなり、ステージガイドベース171の変形(ウェハステージ本体167の移動により生じる偏荷重に伴う変形等)を検出して修正する。なお、エアガイド164、168により、ウェハステージ本体167は重力方向(Z方向)に非接触支持される。これらエアガイド164、168により、ステージガイドベース171上面(ステージ支持面)に対するウェハステージ本体167及びガイド機構161の傾き(ギャップ)が修正される。
座支持機構143と同様のセンサ一体型ピエゾアクチュエータは、ガイド機構161下端とステージベース155間(符号174)、ステージベース155上面側中央部(符号177)にも設けられている。センサ一体型ピエゾアクチュエータ174は、ガイド機構161の傾きを修正し、ウェハステージ本体167の傾き調整を補助する。一方、センサ一体型ピエゾアクチュエータ177は、ステージベース155の変形を修正し、ステージガイドベース171の支持面(ガイド支持面)の平坦度調整を補助する。
本発明に係る露光装置101は、レチクルステージ本体137、ウェハステージ本体167の移動に伴う偏荷重や振動、ねじり等により生じる、ステージガイドベース141、171の変形やステージベース155の変形(全体の平面度や全体の傾き、ガイド機構の傾き等)を、各座支持機構(センサ一体型ピエゾアクチュエータ)で修正できる。そのため、ステージ支持面・ガイド支持面の要求精度を確保でき、ステージ本体137、167の走査性の悪化等を回避できる。これにより、露光精度の低下を抑制でき、高スループット化を実現できる。
以下、本発明に係る他の実施の形態について述べる。
図4は、図1の露光装置において、ステージガイドベースを3点支持する座支持機構周囲のセンサユニットの配置例を示す模式的平面図である。
この例においては、図4中仮想線で示すように、各座支持機構143(173)ごとの変位や傾きを検出する一対のセンサ231C・231C´、232C・232C´、233C・233C´が設けられている。これらにより、ステージベース128(あるいは155)又はステージガイドベース141における、各座支持機構143(173)ごとの変位や傾きを検出でき、さらに各支持点(例えば図4の符号174等)における相対的な変位や傾きをも検出できる。
センサ231A、231A´は光線軌道L1上でセンサ232B、232B´に対応しており、センサ232A、232A´は光線軌道L2上でセンサ233B、233B´に対応しており、センサ233A、233A´は光線軌道L3上でセンサ231B、231B´に対応している。これら各一対のセンサにより、ステージベース128(あるいは155)又はステージガイドベース141における、各座支持機構143(173)ごとの変位や傾きを検出できる。
さらに、隣り合うセンサの光線軌道上でのずれを検出することにより、3点の各支持点の相対的な変位や傾きを検出することもできる。そして、この検出結果に基づき、各センサに対応する座支持機構143(173)を作動させて、変位や傾きを調整する。この際、各支持点の位置及び/又は傾きと、ステージベース128(あるいは155)又はステージガイドベース141の位置及び/又は傾きとの相関関係を、実測あるいはシミュレーション等により予め求めておき、この相関関係に基づき、座支持機構143(173)の予見制御を行うことも可能である。こうすることにより、座支持機構143(173)をより有効に活用することができる。
なお、センサの配置は、図4に示す例に限らない。センサは、場合によっては少なくとも1つ設置すればよく、必ずしも全ての座支持機構143(173)に対応して設置する必要はない。例えば、ステージベース128(あるいは155)又はステージガイドベース141の剛性分布や座支持機構143(173)の荷重分布等を測定し、変位や傾きが問題とならない箇所がある場合には設置しなくてもよい。図4のようなセンサ配置は、ステージベース128(あるいは155)又はステージガイドベース141のねじり変形を調整し易い利点がある。
図5は、本実施の形態の露光装置にかかるガイド機構(ガイドバー及びスライダ)の一例を示す断面図である。
図6は、本実施の形態の露光装置に係る露光装置において、ステージガイドベースを4点支持する座支持機構とその周囲のガイド機構の配置例を示す模式的平面図である。
図7は、本実施の形態の露光装置に係る露光装置において、ステージガイドベースを4点支持する座支持機構周囲のセンサユニットの配置例を示す模式的平面図である。
図6には、いわゆる十字型のガイド機構を備えるステージ装置のステージベース301が示されている。この例において、ステージベース301は、前述のステージガイドベース141(171)に相当する。ステージベース301は、下面側四隅の脚部(支持点)301aで4点支持される。これら脚部301aには、前述の各実施の形態で述べたような座支持機構(センサ+アクチュエータ)が設けられている。ステージベース301上には、X方向に延びる一対のX軸ガイド311A、311B(図6中左右のガイド)と、Y方向に延びる一対のY軸ガイド313A、313B(図6中上下のガイド)とが設けられている。これらのガイドの間に、十字型に交差する移動ガイド(図示されず)が互いにスライド可能に設けられる。
各ガイド311A・311B、313A・313Bは、図5に示すように、ガイドバー321にスライダ323が外嵌している。スライダ323の内面4面(上下及び左右側面)には、エアパッド325がそれぞれ設けられており、ガイドバー321外面の間に隙間tを確保しつつ非接触に外嵌している。スライダ323は、内側4面を拘束されつつ、ガイドバー321に沿ってスライドする。
なお、十字型のガイド機構のより詳細な説明は、例えば特開2002−93686号公報に述べられている。
図5及び図6に示すように、各ガイドのうちの少なくとも1つ(図6の例では左側のXガイド311A)には、スライダ323内上面に4個の傾きセンサ331が設置されている。これらセンサ331は、ガイドバー321の傾きを検出するセンサである。さらに、このスライダ323の内側面にも、4個のセンサ333が設置されている。これらセンサ333は、ガイドバー321とスライダ323間の隙間tを検出するセンサである。ステージベース301に変形や傾きが生じて要求精度を満たさない場合は、ガイド機構の真直度が悪化して無理な力が加わり、ガイドバー321とスライダ323の隙間tが不均一になる。センサ333による隙間tの検出結果が均一ならば、ガイドの組み付け状態は良好であると判定できる。
さらに、図7に示すように、ステージベース301上にはセンサ付きのバイモルフ等のアクチュエータユニット341a〜341hが設置されている。内側の4個のアクチュエータユニット341a〜341dは、対向する脚部301aを結ぶ対角線上に2個ずつ設置されている。このように対角線上に配置することで、ステージベース301のねじり変形が的確に検出できる。一方、外側の4個のアクチュエータユニット341e〜341hは、隣り合う脚部301aを結ぶ線上のほぼ中央に1個ずつ設置されている。
これらのセンサ331、333によりガイドバー321の傾きやガイドバー321−スライダ323間の隙間tの変化を検出できる。さらに、アクチュエータユニット341a〜341hのセンサにより、ステージベース301の傾きやねじりを検出できる。そして、各センサの検出結果に基づいて脚部301aの調整機構を調整したり、さらに前述の各実施の形態で述べた露光装置内の座支持機構(センサ+アクチュエータ)を組み合わせて調整したりすることにより、ガイド機構の傾きやステージベース301全体の傾きを調整できる。
なお、図5〜図6における各センサやアクチュエータユニットの個数・配置箇所等は一例である。例えば、ガイドに設置されるセンサ331、333は、ステージベース上の全てのガイドに設置してもよいし、あるいは、1つのガイドに設置される個数を少なくしたり、配置位置を変えたりすることもできる。図5に示す例と図6に示す例は、それぞれ個別に用いてもよいし、これらを組み合わせて用いてもよい。
さらに、本明細書中で述べた事項・例は、各種ステージ装置や露光装置に応じて選択的に組み合わせて使用することができる。これらを適切に組み合わせて使用することで、変形や傾きの調整自由度・測定可能範囲を一層向上することができる。
本発明の第1実施の形態に係る露光装置の構造を示す断面図である。 図2(A)は同露光装置のレチクルステージの構成を詳細に示す断面図であり、図2(B)、(C)は座支持機構(センサ・アクチュエータ)の模式的構成例を示す図である。 同露光装置のウェハステージの構成を詳細に示す断面図である。 図1の露光装置において、ステージガイドベースを3点支持する座支持機構周囲のセンサユニットの配置例を示す模式的平面図である。 本実施の形態の露光装置にかかるガイド機構(ガイドバー及びスライダ)の一例を示す断面図である。 本実施の形態の露光装置に係る露光装置において、ステージガイドベースを4点支持する座支持機構とその周囲のガイド機構の配置例を示す模式的平面図である。 本実施の形態の露光装置に係る露光装置において、ステージガイドベースを4点支持する座支持機構周囲のセンサユニットの配置例を示す模式的平面図である。 分割転写方式の電子線露光装置の構成を模式的に示す図である。 電子線露光装置全体の機械的構成例を示す図である。
符号の説明
101 露光装置
103 第1コラム(支持構造体) 104 第2コラム(支持構造体)
105 フレームキャスター 107 防振台
111 投影光学系鏡筒 113 照明光学系ユニット
121 第1支持構造体 127 第2支持構造体
128 ステージベース(第2支持構造体上面)
130 レチクルステージ装置
131、161 ガイド機構
133、163 Yリニアモータ(ステージ駆動機構)
134、138、164、168 エアガイド(非接触支持機構)
135、165 Y移動軸 137 レチクルステージ本体
141、171 ステージガイドベース
143、157、158、173 座支持機構
143a センサ 143b アクチュエータ
145、146、147、174、177 センサ一体型ピエゾアクチュエータ
151 支柱 155 ステージベース(ウェハ定盤)
160 ウェハステージ装置 167 ウェハステージ本体
231、331、333 センサ
301 ステージベース 301a 脚部(支持点)
341a〜341h アクチュエータユニット

Claims (13)

  1. 移動・位置決めされるステージと、
    該ステージを駆動する駆動機構と、
    前記ステージを案内するガイド機構が搭載されたステージベースと、
    前記ステージを重力方向に非接触支持する非接触支持機構と、
    を含むステージ装置であって、
    前記ステージベースの変形又は/及び前記非接触支持機構の変形を検出するセンサ、及び、該センサの検出に基づき前記ステージベースの変形を修正するアクチュエータを具備することを特徴とするステージ装置。
  2. 移動・位置決めされるステージと、
    該ステージを駆動する駆動機構と、
    前記ステージを案内するガイド機構が搭載されたステージベースと、
    該ステージベース上で前記ステージを重力方向に非接触支持する非接触支持機構と、
    前記ステージベースを支持する支持構造体と、
    該支持構造体と前記ステージベース間に設けられた座支持機構と、
    を含むステージ装置であって、
    前記座支持機構に、前記ステージベースの変形又は/及び前記非接触支持機構の変形を検出するセンサ、及び、該センサの検出に基づき前記ステージベースの変形を修正するアクチュエータが設けられていることを特徴とするステージ装置。
  3. 移動・位置決めされるステージと、
    該ステージを駆動する駆動機構と、
    前記ステージを支持する支持構造体と、
    該支持構造体上で前記ステージを重力方向に非接触支持する非接触支持機構と、
    該非接触支持機構と前記支持構造体間に設けられた座支持機構と、
    を含むステージ装置であって、
    前記座支持機構に、前記支持構造体の変形又は/及び前記非接触支持機構の変形を検出するセンサ、及び、該センサの検出に基づき前記支持構造体の変形を修正するアクチュエータが設けられていることを特徴とするステージ装置。
  4. 前記センサが前記ステージを前記駆動機構で駆動する際の偏荷重に伴う変形を検出し、この変形を前記アクチュエータで修正することを特徴とする請求項1、2又は3記載のステージ装置。
  5. 前記センサが前記ステージを前記駆動機構で駆動する際の振動を検出し、この振動に伴う変形を前記アクチュエータで修正することを特徴とする請求項1〜4いずれか1項記載のステージ装置。
  6. 前記センサが前記ステージを前記駆動機構で駆動する際のねじれ変形を検出し、このねじれ変形を前記アクチュエータで修正することを特徴とする請求項1〜5いずれか1項記載のステージ装置。
  7. 前記センサが、ピエゾ歪センサ、変位センサ又は力センサからなり、
    前記アクチュエータが、電磁アクチュエータ、磁気シールド式電磁アクチュエータ又はピエゾアクチュエータからなることを特徴とする請求項1〜6いずれか1項記載のステージ装置。
  8. 前記座支持機構が、3点以上の支持点に分散して配置されており、
    前記センサが、前記3点以上の支持点の相対的な位置及び/又は傾きを検出し、
    前記駆動機構が、前記センサの検出結果に基づき、前記ステージの位置精度を調整することを特徴とする請求項2〜7いずれか1項記載のステージ装置。
  9. 前記3つの支持点の位置及び/又は傾きと、前記ステージの位置及び/又は傾きとの相関関係を、実測あるいはシミュレーション等により予め求めておき、この相関関係に基づき、前記駆動機構が前記ステージ位置を調整することを特徴とする請求項8記載のステージ装置。
  10. 前記センサが、前記ガイド機構のガイド面の隙間を検出する隙間センサからなり、
    前記駆動機構が、該隙間センサの検出結果に基づき、前記ステージの位置精度を調整することを特徴とする請求項1、2、4〜9いずれか1項記載のステージ装置。
  11. 前記ガイド機構が、気体軸受けを有するエアガイド機構を有し、
    前記センサが、前記気体軸受けの固定子と移動子の間の隙間を検知する隙間センサからなり、
    前記駆動機構が、該隙間センサの検出結果に基づき、前記ステージの位置精度を調整することを特徴とする請求項1、2、4〜9いずれか1項記載のステージ装置。
  12. 前記アクチュエータが、前記ステージベース又は前記支持構造体の剛性変形に影響するキーとなる部位に設置されていることを特徴とする請求項1〜11いずれか1項記載のステージ装置。
  13. 感応基板上にエネルギ線を選択的に照射してパターン形成する露光装置であって、
    前記感応基板又はパターン原版を移動・位置決めするステージ装置を備え、
    該ステージ装置が、前記請求項1〜12いずれか1項記載のステージ装置からなることを特徴とする露光装置。
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