JP2010286784A - ステージ装置、露光装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 装置全体の大型化や、露光用ステージの重量増加を抑えたステージ装置を提供する。
【解決手段】 ステージ（１）と前記ステージを駆動する駆動手段（７ａ、７ｂ）とを備えるステージ装置において、コーナーキューブ（８ａ〜ｃ）と前記コーナーキューブに光を照射する干渉計（４、５ａ、５ｂ）と前記ステージに対して前記コーナーキューブを相対的に駆動する駆動機構（１３ａ、１３ｂ）とを含む前記ステージの位置を計測する位置計測手段と、前記ステージが駆動されても前記干渉計からの光が前記コーナーキューブに照射されつづけるように前記駆動機構を制御する制御手段（１５）とを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば、半導体露光装置や液晶露光装置に搭載されるステージ装置に関する。

半導体露光装置におけるウエハや、液晶露光装置におけるガラスパネル等基板（以下、基板と呼ぶ）の位置決めには、特許文献１の方法が用いられている。特許文献１は、露光用のステージとは別に、基板プリアライメントを行うプリアライメントステージを用いて、基板の位置決めを行っている。

また、特許文献２では、露光用のステージ上にプリアライメント用の浮上ステージを搭載している。

特開平０５−２８３３１５号公報 特開平０５−２２６２１４号公報

このような基板プリアライメントシステムにおいて、特許文献１の構成では、特に液晶パネルのガラス基板サイズが大型な場合はプリアライメントステージも大型化し、装置全体が大型化してしまう。

また、特許文献２の構成では、液晶パネルのガラス基板サイズが大型な場合は浮上ステージが大型化してしまい、結果的に露光用ステージの重量が増加することになってしまう。

本発明は、特に液晶パネルのガラスサイズが大型化していく上で、装置全体の大型化や、露光用ステージの重量増加を抑えたステージ装置を提供することを目的とする。

本発明は、ステージと前記ステージを駆動する駆動手段とを備えるステージ装置において、コーナーキューブと前記コーナーキューブに光を照射する干渉計と前記ステージに対して前記コーナーキューブを相対的に駆動する駆動機構とを含む前記ステージの位置を計測する位置計測手段と、前記ステージが駆動されても前記干渉計からの光が前記コーナーキューブに照射されつづけるように前記駆動機構を制御する制御手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、特に液晶パネルのガラスサイズが大型化していく上で、装置全体の大型化や、露光用ステージの重量増加を抑えたステージ装置を提供することが可能となる。

本発明の実施形態におけるステージ装置を表した図 本発明の実施形態におけるステージ装置を表した図 本発明の実施形態におけるステージ装置制御ブロック図 本発明の実施形態の説明図 本発明の実施形態の説明図 本発明の実施形態の説明図 コーナーキューブの変わりにミラーを用いた場合の説明図 露光装置を説明するための図

本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

図１（ａ）、（ｂ）、及び図２（ａ）、（ｂ）に、本発明の実施形態におけるステージ装置の一例を示す。

ステージ１は、Ｙリニアモータ固定子７ａとＹリニアモータ可動子７ｂとによってＹ方向に駆動される。また、Ｙリニアモータ可動子７ｂにはＹ可動部６が接続されている。Ｙ可動部６にはＸリニアモータ固定子２０ａ、２０ｂが固定されており、ステージ１にはＸリニアモータ可動子１９ａ、１９ｂを含むＸ可動部２１が固定されている。ステージ１は、Ｘリニアモータ固定子２０ａ、２０ｂとＸリニアモータ可動子１９ａ、１９ｂとによってＸ方向に駆動される。ここでは、リニアモータはコイルと磁石とから構成されるものだけでなく、例えばリニアパルスモータやボールねじ等を用いてもよい。

また、Ｘ可動子２１とステージ１との間には、不図示のステージ１を回転させる機構が設けられている。ただし、ステージ１を回転させることが出来ればＸ可動子２１とステージ１の間に設ける必要はない。ステージ１を回転させる機構には、例えば、回転モータやリニアモータを２次元に配置することで回転させるものを用いることができる。

Ｘ干渉計４は固定され、コーナーキューブ８ａが測定ターゲットとなり、Ｘ干渉計４から光をコーナーキューブ８ａに照射することで、ステージ１のＸ方向位置計測を行う。コーナーキューブ８ａはＸ反射鏡駆動ステージ９ａに搭載される。

Ｘ反射鏡駆動ステージ９ａは、ステージ１に固定されたＸ反射鏡駆動用ガイド２により案内され、エアパッド１２ａと、Ｘ反射鏡駆動用リニアモータ１３ａ（駆動機構）によりＹ軸方向へ非接触に駆動される。ここでは、Ｘ反射鏡駆動用ガイド２上にリニアモータ固定子を設けた構成となっている。Ｘ反射鏡駆動ステージ９ａの駆動手段は特にリニアモータに限定する必要はなく、ボールねじ等であってもよい。ステージ１に対してコーナーキューブ８ａを相対的に駆動する構成であればよい。Ｘ反射鏡駆動ステージ９ａのＹ座標の位置計測は、Ｘ反射鏡駆動用リニアスケール１０ａにより行われる。Ｘ反射鏡駆動ステージ９ａのＹ座標位置の計測にはリニアスケールを用いているが、特にされない。Ｘ反射鏡駆動ステージ９ａは、ステージ１とのＸ方向のギャップを計測するための位置センサ１１ａを備える。位置センサ１１ａは、レーザ干渉計、レーザ変位センサなどの高精度で計測可能な位置センサが望ましい。

Ｙ干渉計５ａ、及び５ｂは固定され、コーナーキューブ８ｂ、及び８ｃが測定ターゲットとなり、ステージ１のＹ方向位置計測、及び回転方向（以下θ方向と呼ぶ）位置計測を行う。Ｙ干渉計５ａ、及び５ｂからの光をコーナーキューブ８ｂ、及び８ｃコーナーキューブに照射することでステージ１の位置計測を行う。

Ｙ反射鏡駆動ステージ９ｂは、ステージ１に固定されたＹ反射鏡駆動用ガイド３により案内され、エアパッド１２ｂと、Ｙ反射鏡駆動用リニアモータ１３ｂ（駆動機構）によりＸ軸軸方向へ非接触に駆動される。ここでは、Ｙ反射鏡駆動用ガイド３上にリニアモータ固定子を設けた構成となっている。Ｙ反射鏡駆動ステージ９ｂの駆動手段は特にリニアモータに限定する必要はなく、ボールねじ等であってもよい。ステージ１に対して、コーナーキューブ８ｂ、及び８ｃを相対的に駆動する構成であればよい。Ｙ反射鏡駆動ステージ９ｂのＸ座標の位置計測は、Ｙ反射鏡駆動用リニアスケール１０ｂにより行われる。Ｙ反射鏡駆動ステージ９ｂのＸ座標位置の計測にはリニアスケールを用いているが、特にされない。Ｙ反射鏡駆動ステージ９ｂはステージ１とＹ方向のギャップを計測するための位置センサ１１ｂ、１１ｃを備える。位置センサ１１ｂ、１１ｃは、レーザ干渉計、レーザ変位センサなどの高精度で計測可能な位置センサが望ましい。

図３は、上述した実施形態におけるステージ１の位置決め制御のブロック図である。ステージ１のＸ方向の位置は、Ｘ干渉計４により計測された位置と、位置センサ１１ａの加算により算出する。それを、ステージ１の位置指令Ｘから減算したものを制御補償器１５へ入力し、そこから出力される制御出力をＸリニアモータ可動子１９ａ、及び１９ｂへの入力とし、ステージ１のＸ方向位置決めを行う。また、Ｘ反射鏡駆動用ステージ９ａは常にＸ干渉計４の計測光を受ける位置にいるように制御を行う。ステージ１の位置指令ＹとＸ反射鏡駆動用リニアスケール１０ａにより計測されたＹ座標を減算したものを制御補償器１５へ入力し、そこから出力される制御出力をＸ反射鏡駆動用リニアモータ１３ａへの入力とする。

ステージ１のＹ軸、及びθ軸の位置決めは、以下の方法で行う。Ｙ干渉計５ａ、及び５ｂにより計測した値を、座標変換係数１６ａによりＹ位置、及びθ位置に座標変換する。同様にＹ反射鏡駆動用ステージ９ｂとステージ１のギャップ量は、位置計測用センサ１１ｂ、１１ｃで計測した値を、座標変換係数１６ｂにより、Ｙ方向、及びθ方向のギャップ量に座標変換する。ステージ１のＹ位置、及びθ位置は、上記で干渉計５ａ、５ｂにより算出された値と、位置計測用センサ１１ｂ、１１ｃより算出されたギャップ量を加算することで算出する。それを、ステージ１の位置指令Ｙから減算したものを制御補償器１５（制御手段）へ入力し、そこから出力される制御出力をＹリニアモータ７ｂへの入力とし、ステージ１のＹ方向位置決めを行う。同様に、ステージ１の位置指令θから減算したものを制御補償器１５に入力し、そこから出力される制御出力をＸリニアモータ１９ａ、及び１９ｂへの入力とし、ステージ１のθ方向位置決めを行う。また、Ｙ反射鏡駆動用ステージ９ｂは常にＹ干渉計５ａ、及び５ｂの計測光を受ける位置にいるように制御を行う。ステージ１の位置指令ＸとＹ反射鏡駆動用リニアスケール１０ｂにより計測されたＸ座標を減算したものを制御補償器１５へ入力し、そこから出力される制御出力をＹ反射鏡駆動用リニアモータ１３ｂへの入力とする。

図３では、リニアモータ可動子側を制御対象として記載しているが、特にこの構成に限定されるものではない。固定子側を制御対象とする構成にしてもよい。

ステージ１の駆動例を図４および図５に示す。図４（ａ）ではステージ１は、Ｙ駆動領域のセンターにいるものとする。Ｙ反射鏡駆動ステージ９ｂは、ステージ１が図４（ｂ）や図４（ｃ）の位置に動いても、コーナーキューブ８ｂ、８ｃがＹ干渉計５ａ、５ｂの計測光を反射する位置に常にいるように制御される。

また、図５（ａ）ではステージ１は、Ｘ駆動領域のセンターにいるものとする。Ｘ反射鏡駆動ステージ９ａは、ステージ１が図５（ｂ）や図５（ｃ）の位置に動いても、コーナーキューブ８ａがＸ干渉計４の計測光を反射する位置に常にいるように制御される。

このように制御することで、ステージ１上に吸着された基板の位置決め時、及びステージ１駆動時において、ステージ１を位置決めする干渉計の計測光が切れないようにする。

上述した実施形態でのステージ１での基板位置決め例を図６に記す。基板１４は、ステージ１上に搬送され、吸着される。基板１４の搬送精度やステージ１への吸着時の位置ずれなどにより、図６（ａ）のように、ステージ１に対して基板１４がＸ、Ｙ及びθ方向にずれて吸着される場合がある。基板１４のＸ、Ｙ及びθ方向の位置ずれ量を任意の計測手段で計測し、ずれ量分をステージ１の位置指令値Ｘ、位置指令値Ｙ、位置指令θに与えて駆動する。この時、Ｘ反射鏡駆動ステージ９ａは、図６（ｂ）のようにＸ干渉計４の計測光を反射する位置に常にいるように制御される。同様に、Ｙ反射鏡駆動ステージ９ｂは、図６（ｂ）のようにＹ干渉計５の計測光を反射する位置に常にいるように制御される。Ｘ干渉計４、Ｙ干渉計５ａ、及び５ｂのターゲットにコーナーキューブ８ａ、８ｂ、８ｃを構成しているため、ステージ１が大きく回転しても干渉計の計測光が干渉計に戻ってくる。

図７に比較例としてコーナーキューブの代わりにミラーを使用した場合を示す。図７に示すように、ミラーを用いるとステージ１の回転量により干渉計の計測光が干渉計に戻らない場合がある。この場合、ステージ１の位置決めを適正に行うことが出来なくなってしまう。

以上、本発明によれば、コーナーキューブを用いることによりステージが回転した状態で移動しても計測が可能である。そのため、露光用ステージと別途プリアライメント用のステージを用いなくても、露光用ステージ上でプリアライメントを行うことが出来る。さらに、露光用ステージにプリアライメント用ステージを更に設ける必要が無くなるため、ステージ装置の小型化を図ることが可能となる。また、プリアライメント装置を別に設けたとしても、露光用ステージでもプリアライメントが行えるため、プリアライメント用ステージは粗い精度のものを用いることができ簡素化することが可能となる。そのため、露光装置全体の軽量化を図ることができる。これにより、従来に比して装置全体の大型化や、露光用ステージの重量増加を抑えることが可能となる。

以下、本発明のステージ装置が適用される例示的な露光装置を説明する。露光装置本体５０５は図８に示すように、照明装置５０１、レチクル（原版）を搭載したレチクルステージ５０２、投影光学系５０３、ウエハ（基板）を搭載したウエハステージ５０４とを有する。露光装置は、レチクルに形成された回路パターンをウエハに投影露光するものであり、ステップアンドリピート投影露光方式またはステップアンドスキャン投影露光方式であってもよい。

照明装置５０１は回路パターンが形成されたレチクルを照明し、光源部と照明光学系とを有する。光源部は、例えば、光源としてレーザを使用する。レーザは、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ、波長約１５７ｎｍのＦ２エキシマレーザなどを使用することができる。しかし、レーザの種類はエキシマレーザに限定されず、例えば、ＹＡＧレーザを使用してもよいし、そのレーザの個数も限定されない。光源にレーザが使用される場合、レーザ光源からの平行光束を所望のビーム形状に整形する光束整形光学系、コヒーレントなレーザ光束をインコヒーレント化するインコヒーレント化光学系を使用することが好ましい。また、光源部に使用可能な光源はレーザに限定されるものではなく、一又は複数の水銀ランプやキセノンランプなどのランプも使用可能である。

照明光学系はマスクを照明する光学系であり、レンズ、ミラー、ライトインテグレーター、絞り等を含む。

投影光学系５０３は、複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の凹面鏡とを有する光学系（カタディオプトリック光学系）を使用することができる。また、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有する光学系、全ミラー型の光学系等を使用することもできる。

レチクルステージ５０２およびウエハステージ５０４は、たとえばリニアモータによって移動可能である。ステップアンドスキャン投影露光方式の場合には、それぞれのステージは同期して移動する。また、レチクルのパターンをウエハ上に位置合わせするためにウエハステージおよびレチクルステージの少なくともいずれかに別途アクチュエータを備える。

本発明のステージ装置は、レチクルステージ５０２およびウエハステージ５０４のいずれにも適用可能である。

このような露光装置は、半導体集積回路等の半導体デバイスや、マイクロマシン、薄膜磁気ヘッド等の微細なパターンが形成されたデバイスの製造に利用されうる。

デバイス製造方法を以下に説明する。半導体集積回路素子、液晶表示素子等のデバイスは、前述のいずれかの実施例の露光装置を使用して感光剤を塗布した基板（ウエハ、ガラス基板等）を露光する工程と、その基板を現像する工程と、他の周知の工程と、を経ることにより製造される。

１ ステージ
２ Ｘ反射鏡駆動用ガイド
３ Ｙ反射鏡駆動用ガイド
４ Ｘ干渉計
５ａ、ｂ Ｙ干渉計
６ Ｙ可動部
７ａ Ｙリニアモータ固定子
７ｂ Ｙリニアモータ可動子
８ａ Ｘコーナーキューブ
８ｂ、ｃ Ｙコーナーキューブ
９ａ Ｘ反射鏡駆動ステージ
９ｂ Ｙ反射鏡駆動ステージ
１３ａ Ｘ反射鏡駆動用リニアモータ
１３ｂ Ｙ反射鏡駆動用リニアモータ
１５ 制御補償器
１９ａ、ｂ Ｘリニアモータ可動子
２０ａ、ｂ Ｘリニアモータ固定子

Claims (5)

1. ステージと前記ステージを駆動する駆動手段とを備えるステージ装置において、
   コーナーキューブと前記コーナーキューブに光を照射する干渉計と前記ステージに対して前記コーナーキューブを相対的に駆動する駆動機構とを含む前記ステージの位置を計測する位置計測手段と、
   前記ステージが駆動されても前記干渉計からの光が前記コーナーキューブに照射されつづけるように前記駆動機構を制御する制御手段とを有することを特徴とするステージ装置。
2. 前記位置計測手段は、前記ステージに対する前記駆動機構の位置を計測する手段を有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. 前記駆動機構は、前記ステージに固定された固定子と前記コーナーキューブを搭載した可動子とを含むリニアモータと、前記可動子を非接触で案内するためのガイドとエアパッドとを含むことを特徴とする請求項１または２に記載のステージ装置。
4. 原版のパターンを基板に露光する露光装置であって、
   原版のパターンを基板に投影する投影光学系と、
   前記原版または基板を位置決めするステージ装置とを備え、
   前記ステージ装置は、請求項１乃至３に記載のステージ装置であることを特徴とする露光装置。
5. 請求項４に記載の露光装置を用いて原版のパターンを基板に露光する工程と、
   前記露光された基板を現像する工程と、
   を含むことを特徴とするデバイス製造方法。

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