JP2006100747A - ステージ装置、ステージ装置の調整方法及び露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステージガイドの変形を検出し調整することにより、真空チャンバー内等においても変形を防止することのできるステージ装置を提供する。
【解決手段】ステージ装置２００は、ステージベース２１０上にブロック２０９を介して２本のＹガイドバー２０３，２０４が設けられ、これに沿って移動するＹスライダ２０５，２０６に両端を支持されたＸガイドバー２０７にＸスライダ２０８が設けられ、これにウエハステージ２４が設置されている。Ｙガイドバー２０３，２０４には２軸傾斜センサ２０１，２０２が設けられており、Ｙガイドバー２０３，２０４の捩れを検出する。
ステージベース２１０には、高さ調整可能な支持部２３０、及び、支持部２３０とは異なる箇所でステージベース２１０にＺ方向＋及び−の力を印加する加圧部２４０が各々４箇所設けられており、これらを操作することによりステージベース２１０の形状が調整され、Ｙガイドバー２０３，２０４の相対的な関係も所望の状態に維持される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ウエハやレチクル等の基板を保持し移動及び位置決めをするステージ装置に関し、特に、真空内等の特殊環境で用いられるステージ装置、そのようなステージ装置の調整方法、及び、そのようなステージ装置を有する露光装置に関する。

半導体素子等のデバイスを製造する際のリソグラフィー工程において使用される露光装置は、マスク又はレチクル（以下、レチクルと総称する）及びウエハ等の基板（以下、ウエハと総称する）が載置されるステージ装置を備えている。ステージ装置は、レチクル及びウエハを保持し、これを高速に移動させて所望の位置に順次位置決めする。

従来の光露光装置のステージ装置は、精度管理された石あるいはセラミック製の定盤上に例えば１軸エアガイドを交差させてなる２軸ガイドが設置され、このガイド上にステージ（テーブル）が配置された構成が一般的である。テーブルは、定盤面上のガイドに真空吸着されることによって、定盤面上に高い剛性を保ちつつ非接触で支持され案内される。定盤は、厚さが厚く且つ剛性が高いので、通常、装置本体に直接支持されて組み付けられる。

一方、電子ビーム（ＥＢ）露光装置や極端紫外光（ＥＵＶ光）露光装置のステージ装置は、真空雰囲気での露光が前提であるため、テーブルを定盤へ真空吸着させることができない。その代わりに、例えば４面拘束された複数の１軸エアガイドの両端を台座（ステージベース）上で支持する構成が用いられる。このステージベースにも高い剛性が求められるが、その支持方法によっては薄肉化、軽量化することも可能である。

しかしながら、露光装置の真空チャンバー内へ設置されるステージ装置においては、ステージの搭載時あるいはチャンバーの真空排気時にステージベースが変形し、結果としてステージ全体も変形する可能性がある。そして、ステージが変形すると、ステージの走査性が悪化したり、装置の破損を誘発したりする可能性がある。そこで、例えばステージベースと装置を支える支持構造体との間に球面静圧軸受けを配置することにより、ステージベースに働く捩れ力を緩和して組み立て時や真空排気時のステージベースの変形を抑制するステージ装置等が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−２２９３５０号公報

しかしながら、前述したようなステージ装置においても、真空チャンバーの真空排気等に伴うステージの変形の抑制は十分ではない。すなわち、真空チャンバー内を真空排気することにより、あるいは、真空排気された結果真空チャンバー内が真空状態となることにより、装置のボディーを構成する真空チャンバーに大きな力が作用し、その結果ボディー及び真空チャンバーが変形する可能性がある。また、その影響により、ステージベースが変形し、ステージも変形し、ステージ精度が悪化するという問題が生じる可能性もある。特に、近年、ステージ精度対する要求は厳しくなっており、ステージの変形等に対する許容範囲は狭くなっており、その点からもステージの変形に対する改善が望まれている。

また、前述したような変形の問題が存在する中において、従来のステージ装置においては、ステージ装置内の計測手段としてはステージ位置制御用の干渉計が設けられている程度で、ステージガイド等の変形の状態を把握するための計測装置等が設けられておらず、前述したような変形を適切に把握できていないという問題もある。従来、そのようなステージガイド等の変形の管理はステージ装置の組み立て工程の中で行われるのみであって、その後、特にステージ装置を真空チャンバー内に取り付け、真空チャンバー内を真空状態にした時等においてステージガイドの状態（変形）を計測する手段は具備されていなかった。また、ステージガイドの変形を調整する手段も具備されていなかった。その結果、前述したようなステージガイドの変形が生じた場合においても、その状態を適切に把握したり、調整したりすることができなかった。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、ステージガイドの捩れ等の変形を適切に検出することのできるステージ装置を提供することにある。また、検出した変形等を適切に調整することにより、真空チャンバー内等においても変形を防止することのできるステージ装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、ステージガイド等の変形を適切に検出し、これを変形の無い適切な状態に調整することのできるステージ装置の調整方法を提供することにある。
さらに、本発明の他の目的は、真空チャンバー内等においても変形を防止したステージ装置を用いることにより、レチクル及びウエハの位置を高精度且つ効率よく位置決めし、高精細なパターンを転写することのできる露光装置を提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明に係るステージ装置（２００）は、ベース（２１０）上に複数のガイド（２０３，２０４）が設置され、前記複数のガイド（２０３，２０４）各々に対して当該ガイド（２０３，２０４）に沿って移動可能にスライダ（２０５，２０６）が設けられ、前記複数のガイド（２０３，２０４）に設けられた複数の前記スライダ（２０５，２０６）に支持されてステージ（２４）が設けられるステージ装置（２００）であって、前記複数のガイド（２０３，２０４）各々の姿勢を検出するセンサ（２０１，２０２，２２０）と、前記検出された前記複数のガイド（２０３，２０４）各々の姿勢に基づいて、前記複数のガイド（２０３，２０４）の相対的な位置関係を検出する相対位置検出手段（図示しない）とを有する（図３及び図４参照）（請求項１）。

好適には、前記センサは、前記複数のガイド（２０３，２０４）各々の傾斜を計測する傾斜センサ（２０１，２０２）を有する（図３参照）（請求項２）。その傾斜センサは、好適には、前記ガイド（２０３，２０４）各々に設けられ、当該各ガイドの所望の２方向の傾斜を計測する複数の２軸傾斜センサ（２０１，２０２）である（図３参照）（請求項３）。

また好適には、前記スライダ（２０５，２０６）は、前記ガイド（２０３，２０４）に沿って浮上移動するスライダであり、前記センサは、前記スライダ（２０５，２０６）各々に複数ずつ設けられ、当該各スライダの前記ガイドからの浮上量を検出する複数の浮上量検出センサ（２２０−１〜２２０−４）を有し、前記相対位置検出手段（図示しない）は、前記スライダ（２０５，２０６）各々に設けられた複数の前記浮上量検出センサ（２２０−１〜２２０−４）による前記検出の結果に基づいて前記各スライダ（２０５，２０６）の浮上状態を検出し、当該各スライダ（２０５，２０６）の浮上状態に基づいて前記複数のガイド（２０３，２０４）の相対的な位置関係を検出する（図４参照）（請求項４）。
好適には、前記複数の浮上量検出センサ（２２０_−１〜２２０_−４）は、当該スライダ（２０５，２０６）各々の離れた位置に設けられる（図４参照）（請求項５）。

好適には、前記検出された前記複数のガイド（２０３，２０４）の相対的な位置関係に基づいて、当該複数のガイド（２０３，２０４）の相対的な位置関係を調整する調整手段（２３０，２４０）をさらに有する（図３参照）（請求項６）。

好適には、前記調整手段（２３０，２４０）は、前記ステージ（２８０）の所定の動作、及び、前記ステージの所定の移動の走り精度の少なくとも何れか一方が所望の状態となるように、前記複数のガイド（２０３，２０４）の相対的な位置関係を調整する（図３参照）（請求項７）。

特定的には、前記調整手段は、前記ベース（２１０）を支持する支持部の高さを調整することにより前記ベースの状態を調整し、前記複数のガイド（２０３，２０４）の相対的な位置関係を調整する支持部高さ調整手段（２３０）を有する（図３参照）（請求項８）。
また特定的には、前記調整手段は、前記ベース（２１０）を支持する支持部とは異なる所定の箇所において前記ベース（２１０）に力を作用させることにより前記ベースの状態を調整し、前記複数のガイド（２０３，２０４）の相対的な位置関係を調整する加圧手段（２４０）を有する（図３参照）（請求項９）。

また特定的には、前記ベース（２１０）、前記ガイド（２０３，２０４）、前記スライダ（２０５，２０６）及び前記ステージ（２４）は、必要に応じて内部が真空環境とされるチャンバ（２５０）内に収容され、前記センサ（２０１，２０２，２２０）は、当該真空環境において前記ガイド（２０３，２０４）各々の姿勢を検出する（図３及び図４参照）（請求項１０）。

また、本発明に係るステージ装置調整方法は、ベース（２１０）上に複数のガイド（２０３，２０４）が設置され、前記複数のガイド（２０３，２０４）各々に対して当該ガイド（２０３，２０４）に沿って移動可能にスライダ（２０５，２０６）が設けられ、前記複数のガイド（２０３，２０４）に設けられた複数の前記スライダ（２０５，２０６）に支持されてステージ（２４）が設けられるステージ装置（２００）の調整方法であって、前記複数のガイド（２０３，２０４）各々の姿勢を検出し、前記検出された前記複数のガイド（２０３，２０４）各々の姿勢に基づいて、前記複数のガイド（２０３，２０４）の相対的な位置関係を検出し、前記検出された前記複数のガイド（２０３，２０４）の相対的な位置関係に基づいて、当該複数のガイド（２０３，２０４）の相対的な位置関係を調整する（図３参照）（請求項１１）。

また、本発明に係る露光装置は、マスクに形成されたパターンを露光光を介して基板に転写する露光装置であって、前記マスク及び前記基板の少なくとも何れか一方を保持するステージ装置として、前述した何れかのステージ装置（２００）を有する（図２参照）（請求項１６）。

なお、本欄においては、各構成に対して、添付図面に示されている対応する構成の符号を記載したが、これはあくまでも理解を容易にするためのものであって、何ら本発明に係る手段が添付図面を参照して後述する実施の形態の態様に限定されることを示すものではない。

本発明によれば、ステージガイドの捩れ等の変形を適切に検出することのできるステージ装置を提供することができる。また、検出した変形等を適切に調整することにより、真空チャンバー内等においても変形を防止することのできるステージ装置を提供することができる。
また、ステージガイド等の変形を適切に検出し、これを変形の無い適切な状態に調整することのできるステージ装置の調整方法を提供することができる。
さらに、真空チャンバー内等においても変形を防止したステージ装置を用いることにより、レチクル及びウエハの位置を高精度且つ効率よく位置決めし、高精細なパターンを転写することのできる露光装置を提供することができる。

本発明の一実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
本実施形態においては、本発明に係るステージ装置を具備する電子線（ＥＢ）露光装置を例示して本発明を説明する。

まず、電子線露光装置の構成と結像関係について図１を参照して説明することにより、電子線露光装置の基本的な機能及び動作について説明する。
図１は、電子線露光装置（分割転写方式の例）の構成を模式的に示す図である。
電子線露光装置１００において、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によってウエハ（感応基板）２３上の所定の位置に結像される。ウエハ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（例えば１／４に縮小）されてウエハ２３上に転写される。

レチクル１０とウエハ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。コントラスト開口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エハ２３に達しないように遮断する。

ウエハ２３は、後述する本発明に係るステージ装置のウエハステージ２４上に載置されている。ウエハステージ２４は、ＸＹ方向に移動可能であり、レチクルステージ１１とウエハステージ２４とが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ウエハ２３上に露光することができる。

次に、このような基本的な機能を有する電子線露光装置の装置構成について、図２を参照して説明する。
図２は、その露光装置の全体構成を示す概念図である。
図２に示す露光装置１００の上部には、照明光学系鏡筒１０１が示されている。この照明光学系鏡筒１０１内は、前述の電子銃１やコンデンサレンズ２、照明レンズ３等が配置されている。照明光学系鏡筒１０１の下には、レチクル真空チャンバー１０３が配置されている。このレチクル真空チャンバー１０３内には、前述のレチクルステージ１１等が配置されている。

レチクル真空チャンバー１０３には、図２の右方に示すレチクルローダー室１０５及びレチクルロードロック室１０７が接続されている。レチクルローダー室１０５内には、複数の異なるパターンが形成されたレチクルが配置されているとともに、これらのレチクルの交換手段としての図示しないマニュピレーターが内蔵されている。このマニュピレーターを操作して、レチクルステージ１１上のレチクルをレチクルローダー室１０５内の所望のレチクルと交換する。レチクル真空チャンバー１０３内やローダー室１０５と露光装置外でレチクルを出し入れする際は、レチクルロードロック室１０７内を経由する。レチクル真空チャンバー１０３とレチクルロードロック室１０７には、それぞれ図示しない真空ポンプが接続されている。なお、前述の照明光学系鏡筒１０１内や後述する投影光学系鏡筒１１１内も通常は真空排気されている。

レチクル真空チャンバー１０３には、図２の左方に示すレチクル干渉計１０９が設置されている。このレチクル干渉計１０９は、図示しないコントローラーに接続されている。レチクル干渉計１０９で計測されたレチクルステージ１１の正確な位置情報がコントローラーに入力され、それに基づいてレチクルステージ１１の位置をリアルタイムで正確に制御することができる。

レチクルステージ１１は、レチクルオプチカルプレート（隔壁兼計器搭載プレート）１３１の上に載っている。このレチクルオプチカルプレート１３１の下方には、ウエハオプチカルプレート（隔壁）１３２が配置されている。そして、これらのプレート１３１、１３２間には、投影光学系鏡筒１１１が挟まれて配置されている。各オプチカルプレート１３１、１３２は、例えば軟鋼板等からなる板状体である。両プレート１３１、１３２間の投影光学系鏡筒１１１内は、前述の第１投影レンズ１５や第２投影レンズ１９が配置されている。

投影光学系鏡筒１１１の周囲において、レチクルオプチカルプレート１３１下面には、レチクルＡＦ装置１４１及びレチクルＡＬ装置１４２が設けられており、ウエハオプチカルプレート１３２上面には、ウエハＡＦ装置１５１及びウエハＡＬ装置１５２が設けられている。両オプチカルプレート１３１、１３２間の側部には、メインボディー１３０が設けられている。

ウエハオプチカルプレート１３２の下には、ウエハ真空チャンバー２５０が配置されている。このウエハ真空チャンバー２５０の中に、ウエハステージ２４等の本発明に係るステージ装置２００の構成の一部が配置されている。また、ウエハ真空チャンバー２５０には、図２の右方に示すウエハローダー室１１５及びウエハロードロック室１１７が接続されている。ウエハ真空チャンバー２５０やウエハロードロック室１１７には、それぞれ図示せぬ真空ポンプが接続されている。

ウエハ真空チャンバー２５０には、図２の左方に示すウエハ干渉計１１９が設置されている。このウエハ干渉計１１９も、前述のレチクル干渉計１０９と同様に、図示せぬコントローラーに接続されている。そして、ウエハ干渉計１１９でウエハステージ２４の正確な位置を検出し、その情報がコントローラーに入力される。コントローラーは、それらの情報に基づいて、ステージ装置２００を制御し、ウエハステージ２４の位置をリアルタイムで正確に制御する。

ステージ装置２００及びウエハ真空チャンバー２５０は、ベースプレート１２６上に載っている。また、前述のメインボディー１３０は、アクティブ防振台１２８を介して、ベースプレート１２６上に支持されている。

次に、本発明に係るステージ装置２００について、図３及び図４を参照して説明する。
図３は、ステージ装置２００の構成を示す図であり、図３（Ａ）は上面図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＡ−Ａにおける断面図である。

ステージ装置２００において、ウエハステージ２４は、図２及び図３に示すように真空チャンバ２５０の中に載置されている。ウエハステージ２４は、ステージベース２１０上に３本のガイド２０３，２０４及び２０７上に組み上げられた構造であり、Ｘ，Ｙ各方向の２軸動作を行うことができる。すなわち、ステージベース２１０の上に、４個のブロック２０９を設置し、その上にＹガイドバー２０３，２０４が載置されている。Ｙガイドバー２０３，２０４には、各々、その傾斜状態（所定の方向の回転）を検出するための本発明に係る２軸傾斜センサ２０１，２０２が設けられている。なお、この２軸傾斜センサ２０１，２０２の機能については後に詳細に説明する。

２本のＹガイドバー２０３，２０４上には、その延伸方向に移動可能なＹスライダ２０５，２０６が各々設けられている。Ｙスライダ２０５，２０６は、Ｘガイドバー２０７をその両端で支持しており、Ｘガイドバー２０７に連結された状態でＹガイドバー２０３，２０４に沿ってＹ方向にスライドする。本実施形態のステージ装置２００において、Ｙガイドバー２０３，２０４は、エア浮上ガイドであり、Ｙスライダ２０５，２０６の各々には、図４に示すようにＹガイドバー２０３，２０４からの浮上量を計測するための本発明に係る浮上量検出センサ２２０が設けられている。なお、この浮上量検出センサ２２０の構成及び機能については後に詳細に説明する。

Ｘガイドバー２０７には、Ｘ方向へスライドするＸスライダ２０８が設けられている。このＸスライダ２０８上にウエハステージ２４が設置されることにより、ウエハステージ２４は、ＸＹ２軸方向に移動可能なステージとして構成される。

ステージベース２１０は、裏側の４箇所において、支持部２３０−１〜２３０−４（支持部２３０と総称する場合もある）により支持されている。ステージベース２１０の支持部２３０との当接箇所には、各々、座面２１１が形成されており、この座面２１１がウエハ真空チャンバー２５０に設けられた上下微動調整可能な台座２１２の上に載置されることにより支持部２３０が構成され、これによりステージベース２１０が支持される。

各台座２１２の下には、ウエハ真空チャンバー２５０の外部から延伸した高さ調整するためのジャッキねじ２１３が配置されており、ジャッキねじ２１３を回転することで、台座２１２の高さが調整される。これにより、ステージベース２１０の４箇所の支持部２３０のＺ方向の高さが調整され、結果的にステージベース２１０の状態が調整される。
なお、支持部２３０におけるウエハ真空チャンバー２５０内の真空は、台座２１２についているベローズで維持されている。

また、ステージベース２１０の支持部２３０とずれた所定の４箇所には、加圧部２４０−１〜２４０−４（加圧部２４０と総称する場合もある）が接続されている。ステージベース２１０は加圧部２４０との接続箇所において、各々、バネ要素２１４と接続されている。このバネ要素２１４は、ウエハ真空チャンバー２５０に設けられた上下微動調整可能な４箇所の台座２１５に接続される。また、台座２１５は、ウエハ真空チャンバー２５０の外部から延伸した高さ調整するためのジャッキねじ２１６に接続されており、ジャッキねじ２１６を回転することで、台座２１５の高さを４箇所それぞれ調整することができる。

すなわち、これにより、ステージベース２１０の４箇所の加圧部２４０において、ステージベース２１０に対して、Ｚ方向のプラス（＋）方向あるいはマイナス（−）方向の力が加えられることになる。すなわち、支点としての支持部２３０に対して支点から離れた位置に力が作用されることになる。その結果、ステージベース２１０の状態を調整することができ、ステージベース２１０のたわみ状態をコントロールすることができる。
なお、加圧部２４０におけるウエハ真空チャンバー２５０内の真空は、台座２１５についているベローズで維持されている。

このような構成のステージベース２１０においては、Ｙガイドバー２０３，２０４で構成されたＹステージの状態を管理することが重要である。そこで、本実施形態のステージ装置２００においては、前述したように、Ｙガイドバー２０３，２０４の上に、各々、２軸傾斜センサ２０１，２０２を設けている。２軸傾斜センサ２０１，２０２は、各々、Ｙガイドバー２０３，２０４のＸ方向を回転軸とする回転角度θｘ、及びＹ方向を回転軸方向とする回転角度θｙを計測する。２軸傾斜センサ２０１，２０２で計測されたＹガイドバー２０３，２０４の各回転角度は、図示せぬステージ装置２００のコントローラーに出力される。

ステージ装置２００のコントローラーにおいては、２軸傾斜センサ２０１，２０２で計測されたＹガイドバー２０３，２０４の回転角度に基づいて、Ｙガイドバー２０３，２０４相互の捩れ状態を検出し、これが正常な状態となるように、支持部２３０及び加圧部２４０を調整する。

ここで、２軸傾斜センサ２０１，２０２での計測結果に基づくステージベース２１０の状態の調整方法について説明する。
今、第１のＹガイドバー２０３のＸ方向及びＹ方向を各々回転軸とする回転角度をθｘ３及びθｙ３、第２のＹガイドバー２０４のＸ方向及びＹ方向を各々回転軸とする回転角度をθｘ４及びθｙ４とすると、Ｙガイドバー２０３，２０４の捩れ関係を示すθｘｓ及びθｙｓは、次式（１）のように示すことができる。

θｘｓ＝θｘ３−θｘ４
…（１）
θｙｓ＝θｙ３−θｙ４

ステージ装置２００においては、まず、ステージ調整時等のステージベース２１０が正常な状態で、Ｙガイドバー２０３，２０４の各回転角度θｘ３，θｙ３及びθｘ４，θｙ４を２軸傾斜センサ２０１，２０２で計測し、これに基づいてＹステージ（ガイドバー２０３，２０４）の状態としてのθｘｓ及びθｙｓを式（１）により算出し、正常時の状態θｘｓ０及びθｙｓ０として記録しておく。

その後、ウエハ真空チャンバー２５０の真空引き後やある程度の時間が経過した時等に、適宜、同じくＹガイドバー２０３，２０４の各回転角度θｘ３，θｙ３及びθｘ４，θｙ４を２軸傾斜センサ２０１，２０２で計測し、Ｙステージ（ガイドバー２０３，２０４）の状態としてのθｘｓ及びθｙｓを式（１）により算出する。
そして、各時点での状態θｘｓ及びθｙｓを、予め記録している正常時の状態θｘｓ０及びθｙｓ０と比較することにより、Ｙガイドバー２０３，２０４の状態が適切か否かを検出する。

ある計測時点における状態θｘｓ及びθｙｓが、正常時の状態状態θｘｓ０及びθｙｓ０からずれた状態となった時には、支持部２３０のジャッキねじ２１３及び加圧部２４０のジャッキねじ２１６等を回転駆動することにより、ステージベース２１０の状態を正常な状態に調整する。すなわち、ステージベース２１０を支持する４箇所の支持部２３０の中の任意の支持部２３０のジャッキねじ２１３を回転することにより、その箇所のステージベース２１０の支持高さを調整し、これによりステージベース２１０の高さ、傾き、捩れ等を調整する。また、ステージベース２１０に設けられる４箇所の加圧部２４０の中の任意の加圧部２４０のジャッキねじ２１６を回転することにより、その箇所においてステージベース２１０に印加される力を調整し、ステージベース２１０の歪、捩れ等を調整する。

ステージベース２１０を所望の状態に変形（調整）するための調整方法、すなわち、４箇所の支持部２３０及び４箇所の加圧部２４０の、何れの支持部２３０及び加圧部２４０をどのように調整して結果としてステージベース２１０をどのように変形させてステージベース２１０の調整を行うかという調整方法としては、例えば、ステージベース２１０の特性と実際の調整の経験とに基づいた方法を採るのが好適である。すなわち、例えば支持部２３０及び加圧部２４０の配置、加えられる力あるいはステージベース２１０の剛性等の条件に基づいて予めステージベース２１０の傾向等を解析した後、さらに、実験計測や実際の運用における計測等を行うことにより、検出したステージベース２１０の状態に応じた調整方法を予め設定しておくのが好適である。

図示せぬステージ装置２００のコントローラーが、高性能な演算処理装置であれば、検出されたステージベース２１０の状態を詳細に解析し、支持部２３０及び加圧部２４０の操作によるステージベース２１０の状態の変動を例えばシミュレーション等により検出した上で、実際の操作を行うようにしてもよい。
また、ステージベース２１０の簡単な変形、あるいは、例えばウエハ真空チャンバー２５０の真空引きに起因するような原因の明確な変形については、経験的に容易に対応することも可能であり、そのような経験的な調整方法を簡単なルールとしてコントローラーに実装しておくようにしてもよい。

また、本実施の形態のステージ装置２００においては、前述したように、Ｙガイドバー２０３，２０４及びＹスライダ２０５，２０６に真空対応のエア浮上ガイドを用いているため、ステージを高精度且つ高速に動作させるためには、Ｙスライダ２０５，２０６の浮上量を最適な状態に管理することも重要である。
そのために、Ｙスライダ２０５，２０６には、前述したように、Ｙガイドバー２０３，２０４からの浮上量を検出するための浮上量検出センサ２２０が設けられている。

図４は、浮上量検出センサ２２０の構成を示す図であり、図４（Ａ）はＹスライダ２０５，２０６の上面図であり、図４（Ｂ）はＹスライダ２０５，２０６の側面図である。
図４に示すように、Ｙスライダ２０５，２０６には、各々、その４隅に浮上量検出センサ２２０−１〜２２０−４（浮上量検出センサ２２０と総称する場合もある）が設けられている。各浮上量検出センサ２２０は、Ｙガイドバー２０３，２０４との間隙の距離を検出し、検出結果をステージ装置２００の図示せぬコントローラーに出力する。

ステージ装置２００のコントローラーにおいては、Ｙスライダ２０５，２０６の各々の４隅に設けられた４個の浮上量検出センサ２２０を比較することにより、ウエハ真空チャンバー２５０内においても、Ｙスライダ２０５，２０６が、Ｙガイドバー２０３，２０４に対して平行にバランスよく浮上しているか否かを検出する。

Ｙスライダ２０５，２０６がＹガイドバー２０３，２０４に対して平行にバランスよく浮上している場合には、Ｙステージ（Ｙガイドバー２０３，２０４）及びＹスライダ２０５，２０６の状態が何れも適切であることを示しており問題ない。しかし、Ｙスライダ２０５，２０６の８箇所の浮上量検出センサ２２０で検出した浮上量にばらつきがある場合には、Ｙガイドバー２０３，２０４、あるいは、Ｙスライダ２０５，２０６及びＸガイドバー２０７等が歪んだり捩れている可能性があり、そのような状態においてはステージ（Ｙスライダ２０５，２０６及びＸガイドバー２０７）の滑り性能が低下する可能性がある。

このような場合、ステージ装置２００のコントローラーは、８箇所の浮上量検出センサ２２０の検出結果よりその歪あるいは捩れの状態を検出し、これを適正な状態に戻すように、ステージベース２１０の状態を調整する。
この場合も、ステージ装置２００のコントローラーは、ステージベース２１０を支持する支持部２３０のジャッキねじ２１３、あるいは、ステージベース２１０に設置された加圧部２４０のジャッキねじ２１６の中の特定のジャッキねじ２１３あるいはジャッキねじ２１６を回転駆動することにより、ステージベース２１０の形状を調整する。

また、この時の調整方法も、前述した２軸傾斜センサ２０１，２０２の計測結果に基づく調整と同様に、ステージベース２１０、支持部２３０及び加圧部２４０の特性と経験的な調整結果等に基づいて、生じた変形に対する調整方法を予め設定しておき、その設定された内容に基づいて調整を行うようにすればよい。
なお、Ｙスライダ２０５，２０６の浮上量は、μｍオーダーとなる。従って、浮上量検出センサ２２０の長期のＤＣ特性の信頼性に問題がある場合には、例えば、供給エアをオン／オフし、その差によって浮上量を検出するようにしてもよい。

このように、本実施形態のステージ装置２００においては、Ｙガイドバー２０３，２０４に設けられた２軸傾斜センサ２０１，２０２、及び、Ｙスライダ２０５，２０６に設けられた浮上量検出センサ２２０により、ウエハ真空チャンバー２５０内に設置されたステージの状態を検出することができる。すなわち、真空という特殊環境にあって容易に開けることのできない容器内に設置されたステージの状態を検出することができる。
また、支持部２３０及び加圧部２４０をウエハ真空チャンバー２５０の外部から操作することにより、そのような特殊環境内に設置されたステージベース２１０の変形状態を適切な状態に調整することができる。

その結果、ウエハ真空チャンバー２５０内にあるステージベース２１０の状態を常に適正な状態に維持することができ、ステージベース２１０上に設けられたウエハステージ２４の移動、位置決定、ウエハステージ２４上におけるウエハの保持等の動作を、適切に、高精細且つ高速に行うことができる。またその結果、露光装置１００全体として、装置の信頼性が高くなり、メンテナンス性が良くなる。

なお、本実施の形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって本発明を何ら限定するものではない。本実施の形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含み、また任意好適な種々の改変が可能である。

例えば、本実施形態のステージ装置２００においては、ステージベース２１０に対して、支持部２３０及び加圧部２４０を各々４個ずつ図３（Ａ）に示すような配置で設置した。しかし、支持部２３０及び加圧部２４０の数及びそれらの配置は、これに限られるものではなく、任意の数、任意の配置としてよい。

ステージベース２１０を支持する支持部２３０は本実施形態と同じく４箇所とした上で、ステージベース２１０のより複雑な変形に対応可能なように、加圧部２４０を多数具備した場合の構成を図５に例示する。
図５は、ステージベース２１０に対して設けられた支持部２３０及び加圧部２４０の配置を示す図であり、１３個の加圧部２４０が設けられた例を示す図である。

図５に示すステージベース２１０においては、ステージベース２１０を支持する４箇所の支持部２３０に対して、各支持部２３０のＸ方向外側の所定の４箇所、Ｙ方向の外側外側の所定の４箇所、各支持部２３０の中間位置の４箇所、及び、各支持部２３０の中心の１箇所の１３箇所でステージベース２１０に対して力を作用可能な構成となっている。
従って、ステージベース２１０のより複雑な変形、すなわち、より高周波成分を含む変形や、方向ごとに異なる周波数成分を有するような変形に対しても、これを修正して適切なステージベース２１０の状態に維持するような力を作用させることができる。
加圧部２４０は、例えばこのように配置してよい。
もちろん、加圧部２４０は、これ以上多数配置してもよいし、これより少ない数、適宜配置したような構成であってもよい。

また、支持部２３０及び加圧部２４０は、本実施形態の構成に限られるものではなく、高さを調整可能な任意な構成、及び、力を印加可能な任意の構成で実現してよい。例えば、加圧部２４０が具備するバネ要素２１４は、スプリングコイルに限られるものではなく、板バネ等を含む任意の弾性部材を適用してよい。
また、ステージベース２１０上に形成されるウエハステージ２４を支持し２次元移動する構成についても、本実施形態に限られるものではなく、任意に変更してよい。

また、露光装置の構成も図１及び図２に示した構成に限られるものではない。
さらにまた、本発明に係るステージ装置及びその調整方法は、露光装置にのみ適用可能なものではない。真空等の特殊環境内でウエハ等の基板を含む任意の物体を保持する任意の装置に対して適用可能である。

図１は、本発明の一実施形態の電子線露光装置の基本動作を説明するための図である。 図２は、本発明の一実施形態の電子線露光装置の装置構成の概略を説明するための図である。 図３は、図１及び図２に示した電子線露光装置に適用されるステージ装置の構成を示す図である。 図４は、図３に示したＹスライダに具備される浮上量検出センサを説明するための図である。 図５は、図３に示したステージ装置のステージベースに対する支持部及び加圧部の他の設置例を示す図である。

符号の説明

１００…露光システム
１…電子銃 ２，３…コンデンサレンズ
１０…レチクル １１…レチクルステージ
１５…第１投影レンズ １６…主偏向器
１８…コントラスト開口 １９…第２投影レンズ
２３…ウエハ ２４…ウエハステージ
１０１…照明光学系鏡筒 １０３…レチクル真空チャンバー
１０７…レチクルロードロック室 １０９…レチクル干渉計
１１１…投影光学系鏡筒 １１３…ウエハ真空チャンバー
１１７…ウエハロードロック室 １１９…ウエハ干渉計
１２６…ベースプレート １３０…メインボディー
２００…ステージ装置
２０１，２０１…２軸傾斜センサ ２０３，２０４…Ｙガイドバー
２０５，２０６…Ｙスライダ ２０７…Ｘガイドバー
２０８…Ｘスライダ ２０９…ブロック
２１０…ステージベース ２１１…座面
２１２，２１５…台座 ２１３，２１６…ジャッキねじ
２１４…バネ要素 ２２０…浮上量検出センサ
２３０…支持部 ２４０…加圧部

Claims (16)

1. ベース上に複数のガイドが設置され、前記複数のガイド各々に対して当該ガイドに沿って移動可能にスライダが設けられ、前記複数のガイドに設けられた複数の前記スライダに支持されてステージが設けられるステージ装置であって、
   前記複数のガイド各々の姿勢を検出するセンサと、
   前記検出された前記複数のガイド各々の姿勢に基づいて、前記複数のガイドの相対的な位置関係を検出する相対位置検出手段とを有することを特徴とするステージ装置。
2. 前記センサは、前記複数のガイド各々の傾斜を計測する傾斜センサを有し、
   前記相対位置検出手段は、前記傾斜センサによる計測結果に基づいて、前記複数のガイドの相対的な位置関係を検出することを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
3. 前記傾斜センサは、前記ガイド各々に設けられ、当該各ガイドの所望の２方向の傾斜を計測する複数の２軸傾斜センサを有することを特徴とする請求項２に記載のステージ装置。
4. 前記スライダは、前記ガイドに沿って浮上移動するスライダであり、
   前記センサは、前記スライダ各々に複数ずつ設けられ、当該各スライダの前記ガイドからの浮上量を検出する複数の浮上量検出センサを有し、
   前記相対位置検出手段は、前記スライダ各々に設けられた複数の前記浮上量検出センサによる前記検出の結果に基づいて前記各スライダの浮上状態を検出し、当該各スライダの浮上状態に基づいて前記複数のガイドの相対的な位置関係を検出することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のステージ装置。
5. 前記各スライダに設けられる複数の浮上量検出センサは、当該スライダ各々の離れた位置に設けられることを特徴とする請求項４に記載のステージ装置。
6. 前記検出された前記複数のガイドの相対的な位置関係に基づいて、当該複数のガイドの相対的な位置関係を調整する調整手段をさらに有することを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載のステージ装置。
7. 前記調整手段は、前記ステージの所定の動作、及び、前記ステージの所定の移動の走り精度の少なくとも何れか一方が所望の状態となるように、前記複数のガイドの相対的な位置関係を調整することを特徴とする請求項６に記載のステージ装置。
8. 前記調整手段は、前記ベースを支持する支持部の高さを調整することにより前記ベースの状態を調整し、前記複数のガイドの相対的な位置関係を調整する支持部高さ調整手段を有することを特徴とする請求項６又は７に記載のステージ装置。
9. 前記調整手段は、前記ベースを支持する支持部とは異なる所定の箇所において前記ベースに力を作用させることにより前記ベースの状態を調整し、前記複数のガイドの相対的な位置関係を調整する加圧手段を有することを特徴とする請求項６〜８の何れか一項に記載のステージ装置。
10. 前記ベース、前記ガイド、前記スライダ及び前記ステージは、必要に応じて内部が真空環境とされるチャンバ内に収容され、
    前記センサは、当該真空環境において前記ガイド各々の姿勢を検出することを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載のステージ装置。
11. ベース上に複数のガイドが設置され、前記複数のガイド各々に対して当該ガイドに沿って移動可能にスライダが設けられ、前記複数のガイドに設けられた複数の前記スライダに支持されてステージが設けられるステージ装置の調整方法であって、
    前記複数のガイド各々の姿勢を検出し、
    前記検出された前記複数のガイド各々の姿勢に基づいて、前記複数のガイドの相対的な位置関係を検出し、
    前記検出された前記複数のガイドの相対的な位置関係に基づいて、当該複数のガイドの相対的な位置関係を調整する
    ステージ装置の調整方法。
12. 前記複数のガイド各々に傾斜センサを設置し、当該傾斜センサによる傾斜検出結果に基づいて前記ガイドの姿勢を検出する
    ことを特徴とする請求項１１に記載のステージ装置の調整方法。
13. 前記スライダは、前記ガイドに沿って浮上移動するスライダであり、
    前記スライダ各々に当該スライダの前記ガイドからの浮上量を検出する複数の浮上量検出センサを設置し、当該複数の浮上量検出センサによる浮上量検出結果に基づいて前記ガイドの姿勢を検出する
    ことを特徴とする請求項１１又は１２に記載のステージ装置の調整方法。
14. 前記ベースを支持する支持部の高さを調整することにより、前記ベースの状態を調整し、前記複数のガイドの相対的な位置関係を調整することを特徴とする請求項１１〜１３の何れか一項に記載のステージ装置の調整方法。
15. 前記ベースを支持する支持部とは異なる所定の箇所において前記ベースに力を作用させることにより前記ベースの状態を調整し、前記複数のガイドの相対的な位置関係を調整することを特徴とする請求項１１〜１４の何れか一項に記載のステージ装置の調整方法。
16. マスクに形成されたパターンを露光光を介して基板に転写する露光装置であって、前記マスク及び前記基板の少なくとも何れか一方を保持するステージ装置として、請求項１〜１０の何れか一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。

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