JP2010258107A

JP2010258107A - 駆動装置、露光装置およびデバイス製造方法

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Publication number: JP2010258107A
Application number: JP2009104545A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Imanari; 弘志今成
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2009-04-22
Filing date: 2009-04-22
Publication date: 2010-11-11
Anticipated expiration: 2029-04-22
Also published as: JP5319378B2

Abstract

【課題】可動部の姿勢を高い精度で制御することができる駆動装置を提供する。
【解決手段】駆動装置は、第１方向に移動する第１可動部と、前記第１可動部をその一端側および他端側において浮上させて支持する気体ベアリングをそれぞれ含む２つの浮上機構と、前記第１可動部によって支持およびガイドされながら前記第１方向に直交する第２方向に移動する第２可動部と、前記２つの浮上機構を制御する制御部とを有し、前記２つの浮上機構は、それぞれ前記第１可動部の浮上量を磁力によって変化させる電磁石を含み、前記制御部は、前記２つの浮上機構のそれぞれの前記電磁石の励磁を前記第２可動部の前記第２方向における位置に応じて制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、駆動装置、それを含む露光装置、および、それを用いてデバイスを製造するデバイス製造方法に関する。

表示デバイスや集積回路デバイス等のデバイスを製造するためのリソグラフィー工程において露光装置が使用される。露光装置は、原版（マスクまたはレチクルとも呼ばれる）のパターンを基板（例えば、ガラス基板、半導体基板）に投影し該基板を露光する。

露光装置には、基板を位置決めするための駆動装置（ステージ装置）が備えられている。図４は、駆動装置の一例を示す図である。Ｘガイド７は、リニアモーター９によってＹ方向に駆動され、Ｘガイド７のＸ方向における位置は、ガイド（ＹＡＷガイド）３およびスライダ（ＹＡＷスライダ）６によって拘束される。また、Ｘガイド７は、その一端側がＹＬスライダ４を介して、その他端側がＹＲスライダ５を介して、定盤１３によって支持される。Ｘ可動部８は、Ｘガイド７によってＸ方向に沿って移動するようにガイドされる。Ｘ可動部８は、Ｘスライダ１４を介して定盤１３によって支持される。基板を保持する基板ステージＳは、Ｘ可動部８によって支持される。

基板を駆動する駆動装置では、ガイド面の精度に起因してピッチングやヨーイングが生じうる。特許文献１には、エアスライダへ供給される気体の圧力を制御することによって可動体の姿勢を維持する技術が開示されている。

特開昭５８−２５６３７号公報

図４に示すような駆動装置では、基板ステージＳを支持するＸ可動部８、およびＸガイド７が共に定盤１３によって支持されるので、Ｘ可動部８がＸ方向に移動してもＸガイド７に加わる荷重は変動しない。したがって、従来は、基板ステージの移動に起因するピッチングやヨーイング等の姿勢変動については、考慮されていなかった。

しかし、基板が大型化する現状において、図４に示すような構成では大型の定盤１３を高い面精度で製造する必用があるので、現在は、図１に例示するような駆動装置が使用される傾向にある。図１に例示するような駆動装置では、Ｙ方向に移動するＸガイド７の一端側の下部にはＹＬスライダ４が設けられ、他端側の下部にはＹＲスライダ５が設けられている。ＹＬスライダ４、ＹＲスライダ５は、ガイド２、２’によって浮上状態でガイドされる。Ｘガイド７は、リニアモーター９によってＹ方向に駆動される。基板ステージＳを支持するＸ可動部８は、Ｘガイド７によって支持およびガイドされながらＸ方向に移動する。Ｘガイド７のＸ方向の位置は、Ｘガイド７に連結されたスライダ６と、ガイド３とによって拘束される。ガイド２、２’およびガイド３は、除振台（定盤）１によって支持される。

図１に示すような構成では、基板ステージＳを支持しているＸ可動部８がＸ方向に移動すると、ＹＬスライダ４、ＹＲスライダ５に加わる荷重が変動する。これにより、ＹＬスライダ４、ＹＲスライダ５の浮上量（換言すると、ＹＬスライダ４、ＹＲスライダ５が配置された部分におけるＸ可動部８の浮上量）が変動しうる。このような浮上量の変動は、基板ステージＳのローリング方向（Ｙ軸まわり）の姿勢の変動をもたらす。

近年、ステージＳのＸ方向のストロークが大きくなる一方、除振台１の大きさは、製造の限界や、輸送可能な幅の限界によって制限される。したがって、ＹＬスライダ４とＹＲスライダ５との間隔も制限される。そのために、Ｘ方向へのステージＳ（Ｘ可動部８）の移動による荷重変動の影響がより大きくなり、ローリング方向の姿勢精度が更に低下しうる。

以上のような問題を解決するために、スライダを浮上させるための気体ベアリングに供給される気体の圧力を特許文献１に記載された方式に従って制御する方法が考えられる。しかしながら、のような方法では、応答性および精度に限界があり、可動部（または駆動対象物）の姿勢を高い精度で制御することができない。

本発明は、上記の背景に鑑みんてなされたものであり、例えば、可動部の姿勢を高い精度で制御することを目的とする。

本発明の１つの側面は、駆動装置に係り、前記駆動装置は、第１方向に移動する第１可動部と、前記第１可動部をその一端側および他端側において浮上させて支持する気体ベアリングをそれぞれ含む２つの浮上機構と、前記第１可動部によって支持およびガイドされながら前記第１方向に直交する第２方向に移動する第２可動部と、前記２つの浮上機構を制御する制御部とを有し、前記２つの浮上機構は、それぞれ前記第１可動部の浮上量を磁力によって変化させる電磁石を含み、前記制御部は、前記２つの浮上機構のそれぞれの前記電磁石の励磁を前記第２可動部の前記第２方向における位置に応じて制御する。

本発明によれば、例えば、可動部の姿勢を高い精度で制御することができる。

本発明の好適な実施形態の駆動装置の概略構成を示す斜視図である。本発明の好適な実施形態の駆動装置の概略構成を示す正面図である。ＹＬスライダ、ＹＲスライダとガイドとのギャップ（浮上量）を一定に維持するために予圧機構が発生するべき予圧値を例示的に示す図である。駆動装置の一例を示す図である。ＹＬスライダ、ＹＲスライダとガイドとのギャップ（浮上量）を一定に維持するために駆動装置に備えられる制御システムの概略構成を示す図である。本発明の好適な実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。

図１、図２は、本発明の好適な実施形態の駆動装置の概略構成を示す斜視図、正面図である。駆動装置１００は、駆動対象物である基板ステージＳをＸ方向（第２方向）およびＹ方向（第１方向）に駆動し位置決めするように構成されている。駆動装置１００には、更に、基板ステージＳをＺ方向に駆動し位置決めする機構が組み込まれてもよい。駆動装置１００には、更に、基板ステージＳをＸ、Ｙ、Ｚ方向の軸周りに駆動し位置決めする機構が組み込まれてもよい。なお、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向は、互いに直交する方向であり、ＸＹＺ座標系に従う。基板ステージＳには、その位置を干渉計によって計測するためのミラー１０が設けられている。

Ｙ方向に移動するＸガイド（Ｙ可動部、又は、第１可動部）７の一端側の下部にはＹＬスライダ４が設けられ、他端側の下部にはＹＲスライダ５が設けられている。ＹＬスライダ４、ＹＲスライダ５は、それぞれ、浮上機構（ガイド機構）Ｇ、Ｇ’によって気体ベアリングを介して浮上状態で支持されながらガイドされる。よって、Ｘガイド７は、その一端側および他端側において２つの浮上機構Ｇ、Ｇ’によって気体ベアリングを介して浮上状態で支持されながらガイドされる。

浮上機構（ガイド機構）Ｇは、除振台（定盤）１の上に固定されたガイド２と、気体ベアリングを構成する気体噴射部１１と、ＹＬスライダ４をガイド２側に引き付けるための予圧機構を構成する磁性体１２および電磁石５６とを含む。浮上機構（ガイド機構）Ｇ’は、除振台（定盤）１の上に固定されたガイド２’と、気体ベアリングを構成する気体噴射部１１’と、ＹＲスライダ５、ＹＲスライダ５をガイド２’側に引き付けるための予圧機構を構成する磁性体１２’および電磁石５６’とを含む。ガイド２、２’は、除振台（定盤）１と一体化されていてもよいし、除振台（定盤）１の表面がガイド２、２’として使用されてもよい。

Ｘガイド７（あるいは、ＹＬスライダ４、ＹＲスライダ５）を浮上させるための気体噴射部１１は、典型的には、ＹＬスライダ４およびＹＲスライダ５に組み込まれうる。

好適な実施形態では、磁性体１２、１２’はＹＬスライダ４、ＹＲスライダ５に設けられ、電磁石５６、５６’はガイド２、２’に設けられる。このような配置は、電磁石５６、５６’に電流を供給する電流ライン（不図示）や、電磁石５６、５６’が発生する熱を回収するための冷却チャネルＣに接続される冷却ライン（不図示）がＸガイド７の移動によって引き摺られることを避ける観点で好ましい。

Ｘガイド７は、リニアモーター９によってＹ方向に駆動される。基板ステージＳを支持するＸ可動部８は、Ｘガイド（Ｙ可動部、又は、第１可動部）７によって支持およびガイドされながらＸ方向に移動する。Ｘガイド７のＸ方向の位置は、Ｘガイド７に連結されたスライダ６と、除振台（定盤）１の上に固定されたガイド３とによって拘束される。

Ｘ可動部（第２可動部）８およびそれによって支持された基板ステージＳの荷重は、すべてＸガイド（Ｙ可動部、又は、第１可動部）７によって支持される。そして、Ｘ可動部８のＸ方向における位置に応じて、ＹＬスライダ４（換言するとガイド機構Ｇ）とＹＲスライダ５（換言するとガイド機構Ｇ’）にかかる荷重が変動する。

ここで、ＹＬスライダ４にかかる力をＦ_Ｌ、ＹＲスライダ５にかかる力をＦ_Ｒ、Ｘ可動部８の移動範囲における原点（Ｘ＝０）からＹＬスライダ４の距離をＬ_Ｌ、Ｘ可動部８の原点（Ｘ＝０）からＹＲスライダ５の距離をＬ_Ｒとする。また、Ｘガイド（Ｙ可動部）７の重量をＭ_ｙ、Ｘ可動部８の原点（Ｘ＝０）からＸガイド７の重心までの距離をＬ_Ｍｙ、Ｘ可動部８の重量をＭ_Ｘ、Ｘ可動部８の基準位置からＸ可動部８の重心までの距離をＬ_Ｍｘとする。また、Ｘ方向における移動量（原点（Ｘ＝０）からＸ可動部８の基準位置までの距離）をｘとする。

ＹＬスライダ４にかかる力をＦ_Ｌ、ＹＲスライダ５にかかる力Ｆ_Ｒは、次式に従って計算することができる。なお、ｇは重力加速度である。

Ｆ_Ｌ＝［Ｍ_ｙ・ｇ・（Ｌ_Ｌ＋Ｌ_Ｍｙ）＋Ｍ_Ｘ・ｇ・｛Ｌ_Ｌ＋（ｘ−Ｌ_Ｍｘ）｝］／（Ｌ_Ｌ＋Ｌ_Ｒ）
Ｆ_Ｌ＝［Ｍ_ｙ・ｇ・（Ｌ_Ｒ−Ｌ_Ｍｙ）＋Ｍ_Ｘ・ｇ・｛Ｌ_Ｒ−（ｘ−Ｌ_Ｍｘ）｝］／（Ｌ_Ｌ＋Ｌ_Ｒ）
ＹＬスライダ４、ＹＲスライダ５とガイド２、２との間隔（即ち、浮上量）は、気体噴射部１１によって構成される気体ベアリングの特性と、磁性体１２、１２’および電磁石５６、５６’によって構成される予圧機構の特性とによって決定される。

この実施形態では、ＹＬスライダ４、ＹＲスライダ５とガイド２、２とのギャップ（即ち、浮上量）は、予圧機構を制御することにより、詳細には電磁石５６、５６’が発生する磁力（即ち、電磁石５６、５６’の励磁電流）を制御することにより制御される。即ち、この実施形態では、電磁石５６、５６’の励磁電流を制御することによってＹＬスライダ４、ＹＲスライダ５とガイド２、２とのギャップ（即ち、浮上量）を変化させる。一方で、気体ベアリングに供給される気体の圧力は、一定に維持される。したがって、この実施形態によれば、気体ベアリングに供給される気体の圧力によって浮上量を制御する方法に比べて、浮上量（ローリング）の制御の応答性および精度が飛躍的に向上する。

１つの実施形態において、複数の電磁石５６がＹＬスライダ４、ＹＲスライダ５にＹ方向に沿って配列されうる。複数の電磁石５６のうち励磁される電磁石５６は、Ｘガイド７（ＹＬスライダ４、ＹＲスライダ５）のＹ方向における位置に応じて変更されうる。他の実施形態において、１つの電磁石５６がＹＬスライダ４のＹ方向における移動範囲をカバーするように配置され、１つの電磁石５６がＹＲスライダ５のＹ方向における移動範囲をカバーするように配置されうる。

図３は、ＹＬスライダ４、ＹＲスライダ５とガイド２とのギャップ（浮上量）を一定に維持するために予圧機構（磁性体１２、電磁石５６）が発生するべき予圧値を例示的に示す図である。図３の横軸は、Ｘ可動部８のＸ方向における位置（ｘ）であり、縦軸は、ＹＬスライダ４、ＹＲスライダ５に対する予圧値である。例えば、Ｘ可動部８が正方向（ｘが増加する方向）に移動すると、ＹＲスライダ５に加わる荷重が増加する。したがって、Ｘ可動部８が正方向（ｘが増加する方向）に移動すると、それに応じてＹＲスライダ５に対する予圧値を減少させる。気体ベアリングに供給される気体の圧力は一定に維持されるので、予圧値の減少は、ＹＲスライダ５を浮上させる力の増加を意味する。

図３に例示する予圧値は、駆動装置１００の調整時にコリメータ等の計測器によって基板ステージＳのローリングを計測しながら、ローリングが生じないような予圧値をＸ方向における複数箇所で決定し、その結果を曲線で近似することで求めることができる。

図３に例示する予圧値を発生するようにＹＬスライダ４側、ＹＲスライダ５側の予圧機構の電磁石５６、５６’の励磁を制御することによって、ＹＬスライダ４、ＹＲスライダ５とガイド２、２’とのギャップ（浮上量）を一定に維持することができる。これにより、Ｘ可動部８がＸ方向に移動することに伴うローリング（Ｙ方向の軸周りの回転、あるいは、傾き）を低減することができる。

図５は、ＹＬスライダ４、ＹＲスライダ５とガイド２とのギャップ（浮上量）を一定に維持するために駆動装置１００に備えられる制御システムの概略構成を示す図である。制御部ＣＮＴは、図３に例示するような予圧値を基板ステージＳ（Ｘ可動部８）のＸ方向における位置（ｘ）に応じて電磁石５６、５６’に発生させるための指令値を計算し、ＹＬガイド側ドライバＤＬおよびＹＲガイド側ドライバＤＬ’に送る。ＹＬガイド側ドライバＤＬおよびＹＲガイド側ドライバＤＬ’は、指令値に従って電磁石５６、５６’を励磁する。

複数の電磁石５６および複数の電磁石５６’がＹ方向に沿って配列される構成では、いずれの電磁石５６、５６’を励磁するかを決定するために、基板ステージＳ（Ｘ可動部８）のＹ方向における位置（ｙ）が制御部ＣＮＴに入力され、これが使用される。

図６は、本発明の好適な実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。本発明の好適な実施形態の露光装置ＥＸは、原版Ｒのパターンを基板（例えば、ガラス基板、半導体基板）Ｐに投影し該基板Ｐを露光するように構成される。露光装置ＥＸは、原版Ｒを保持する原版ステージＲＳと、基板Ｐを保持する基板ステージＳと、原版Ｒのパターンを基板Ｐに投影する投影光学系ＰＯと、上記の駆動装置１００とを備える。駆動装置１００は、Ｘ可動部（第２可動部）８によって基板ステージＳを支持するように構成されている。

本発明の好適な実施形態のデバイス製造方法は、例えば、半導体デバイス、液晶デバイスの製造に好適であり、感光剤が塗布された基板の該感光剤に上記の露光装置を用いて原版のパターンを転写する工程と、該感光剤を現像する工程とを含みうる。さらに、他の周知の工程（エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を経ることによりデバイスが製造される。

Claims

第１方向に移動する第１可動部と、
前記第１可動部をその一端側および他端側において浮上させて支持する気体ベアリングをそれぞれ含む２つの浮上機構と、
前記第１可動部によって支持およびガイドされながら前記第１方向に直交する第２方向に移動する第２可動部と、
前記２つの浮上機構を制御する制御部とを有し、
前記２つの浮上機構は、それぞれ前記第１可動部の浮上量を磁力によって変化させる電磁石を含み、
前記制御部は、前記２つの浮上機構のそれぞれの前記電磁石の励磁を前記第２可動部の前記第２方向における位置に応じて制御する、
ことを特徴とする駆動装置。
前記制御部は、前記第２可動部の移動に伴う前記第１可動部の傾きを低減するように、前記２つの浮上機構のそれぞれの前記電磁石の励磁を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
前記２つの浮上機構は、それぞれガイドを含み、前記ガイドに前記電磁石が配置され、
前記第１可動部は、磁性体を含む、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の駆動装置。
基板を露光する露光装置であって、
前記基板を保持する基板ステージと、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の駆動装置とを有し、
前記基板ステージは、前記駆動装置における前記第２可動部によって支持されている、
ことを特徴とする露光装置。
請求項４に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
前記工程で露光された基板を現像する工程と、
を有することを特徴とするデバイス製造方法。