JP2015081993A - 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】ステージの移動に伴い生じる振動が、設置場所や時間に応じて周波数が変化した場合でも、効果的に振動を抑える事ができる露光装置を提供すること。
【解決手段】固定ステージと可動ステージとその間に接続される可動ケーブルとを有する可動ステージ１２は、可動ケーブルから固定ステージ又は可動ステージへ伝わる振動を、能動的な制御で抑える事を特徴としたアクティブ制振装置を含む。
【選択図】 図３

Description

液晶表示素子、半導体素子は、マスク上に形成されたパターンを基板上に転写する、いわゆるフォトリソグラフィの手法により製造される。このフォトリソグラフィ工程で使用される露光装置は、基板を載置して２次元移動する基板ステージとパターンを有するマスクを載置して２次元移動するマスクステージとを有し、マスク上に形成されたパターンをマスクステージ及び基板ステージを逐次移動しながら投影光学系を介して基板に転写するものである。

図３を用いて本発明のステージ装置が搭載される液晶用のプレートのような大型のプレートにマスクのパタ−ンを転写する露光装置の説明をする。図３は走査型投影露光装置の全体構成を示す概念図である。投影光学系１０を挟んで垂直方向の上側にマスクステージ２０が配置され、下側にプレートステージ（被露光プレートステージ）３０が配置されている。これらマスクステージ２０とプレートステージ３０はそれぞれ個別に移動可能であり、これらの移動位置はともにレーザ干渉測長器５０により計測することで制御可能である。

プレートステージ３０は本体ベース３１上に配置したＹステージ３２およびＸステージ３３を有する。なお、Ｘ方向およびＹ方向は互いに直交する方向とする。このＸＹステージ上にθＺステージ３４が搭載され、この上にプレートチャック３５を配置し、それにより露光されるべきガラスプレート３６を支持する。従って、プレート３６は、プレートステージ３０によりＸ、ＹおよびＺ方向に移動可能であると共にＸＹ面内でも回転可能に支持されることになる。θＺステージ３４は、露光時、プレート３６の表面を投影光学系１０のプレート側焦点面に一致させるためのものである。

マスクステージ２０は、マスクステージプレート２１と、その上に配置されたＸＹθステージとを備え、この上に投影されるべきパタ−ンを有するマスク２３を配置される。従って、マスク２３はＸおよびＹ方向に移動可能であると共にＸＹ面内で回転可能に支持されることになる。マスクステージ２０の上方には、マスク２３とプレート３６の像について投影光学系１０を介して観察できる観察光学系４０が配置され、さらにその上方に照明光学系４１が配置されている。

マスクステージ２０およびプレートステージ３０は共にレーザ干渉測長器５０により位置計測制御される。レーザ干渉測長器５０はレ−ザヘッド５１、ビームスプリッタ５２、干渉ミラ−５３、およびθＺステージ３４に取り付けられた第１の反射ミラ−５４とマスクステージプレート２１に取り付けられた第２の反射ミラ−５５を有する。ここで、レーザ干渉測長器５０のレーザビーム位置は、マスクステージ２０については上下方向（投影光学系１０の光軸方向）ではほぼ投影光学系１０のマスク側焦点面に、水平面内ではほぼ投影光学系１０の光軸位置に設定されている。プレートステージ３０については水平面内ではほぼ投影光学系１０の光軸位置に設定されており、上下方向では投影光学系１０のプレート側焦点面から下側を通るように設定されている。

露光装置においてもマスクと基板との相対位置を高精度に一致させてマスクパターンの転写を行うことが要求されるため、マスクステージ及び基板ステージの位置決め精度は露光装置の最も重要な性能の一つである。

上記基板ステージ及びマスクステージ（以下、両者を総称してステージという）には、基板及びマスクを吸着するための真空配管、ステージ内に設置されている各種駆動機構への電力供給ケーブル、ステージに設置された各種センサの信号線、ステージを摺動可能とするエアベアリングに使用する圧縮空気配管等（以下、用力ケーブルという）の接続が不可避である。その際には、用力ケーブルを保持し、ステージ移動に伴って所定の運動軌跡を移動するように案内する保持装置、いわゆるケーブルベア（登録商標）が使用されることが多い。上記の通り、ステージＳＴはケーブルベアを使用することより用力ケーブＫの運動軌跡を規定し、スムーズな移動を確保していた。これは一般の工作機械や搬送機械等でも通常用いられる技術である。

ただ、ケーブルベアにおいてはステージＳＴの移動に伴い屈曲位置が移動する際に生じる衝撃（振動）がステージＳＴに直接伝達される。また、用力ケーブルＫはクランプ部材１５２で固定されているため、ケーブルベア２０との擦れなどに起因する用力ケーブルＫの振動もクランプ部材１５２及び取付金具１５０，１５１を介してステージＳＴに伝達される。露光装置のステージは極めて高精度な位置決め精度を要求されることから、一般の工作機械や搬送機械ではあまり問題とならないこの振動がステージの位置決め精度の劣化及びステージ位置決め静定時間の長時間化を招くという不都合があった。

特に走査露光型露光装置の場合、走査露光にあたり、マスクステージと基板ステージとは常に高精度に同期して走査する必要がある。（このマスクステージと基板ステージとの同期走査性能を同期精度と呼ぶ。）走査露光中に基板ステージに衝撃による振動が加わった場合、基板ステージが予測不可能に大きく振動し、マスクステージがこれに追従しきれず追従誤差が残留する。このため、ごく短時間ではあるが両ステージの相対位置関係にずれを生じ、同期精度が低下する。この露光時間帯はマスクパターンが基板に転写（感光）される前にマスクパターン像が基板に対してずれてしまうので、基板に投影されるマスクパターン像のコントラストが低下しており、基板に形成された転写像は所望のパターン線幅を得られない場合がある。微細な線幅のパターンの場合には解像しないおそれすらあり、液晶表示装置、半導体素子等に重大な不良を招来する。

上記の振動を抑えるために、ムービングケーブルとステージの間に弾性体を有した防振材を介在させている例がある（特許文献１参照）。この例では、振動する周波数にあわせて、ゴムなどの減衰能の大きい材料を使用して、防振材を設計、調整している。

特開２００３−１１０００７号公報

しかし、前述の方法だと、設置場所や時間に応じて、振動する周波数が変化した場合は、効果的に振動を抑える事ができないという問題がある。

そこで、本発明は、ステージの移動に伴い生じる振動が、設置場所や時間に応じて周波数が変化した場合でも、効果的に振動を抑える事ができる露光装置を提供することを目的とする。

固定ステージと可動ステージとその間に接続される可動ケーブルとを有する可動ステージは、可動ケーブルから固定ステージ又は可動ステージへ伝わる振動を、能動的な制御で抑える事を特徴としたアクティブ制振装置を含む。

ステージの移動に伴い生じる振動が、設置場所や時間に応じて周波数が変化した場合でも、効果的に振動を抑える事ができる露光装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態の可動ケーブルを示した一つ目の図である。 本発明の第１実施形態の可動ケーブルを示した二つ目の図である。 本発明の従来の露光装置を示した図である。 本発明の第１実施形態のアクティブ制振装置をするダンパを示す図である。

以下に、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。

〔第1実施形態〕
［実施例１］
本発明の実施例について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施例に係る直線移動装置のケーブルガイドの正面図を示す。

本実施例に係る直線移動装置は、架台２０上に固定され平坦な案内面１ａを有し磁性体からなるベース１と、同じく平坦な案内面２ａを有し磁性体からなるヨーガイド２と、駆動手段である二対のリニアモータ３，４及び移動スライダ５、並びにそれに固定されたテーブル１２を備えて構成されている。移動スライダ５は、静圧パッド６，７から噴出する圧力気体によりそれぞれベース１、ヨーガイド２に非接触にて浮上させられ、かつマグネット８，９によりベース１及びヨーガイド２に吸引され、一定の隙間を保持しており、これは一般に知られる静圧気体軸受を使用した直線移動機構と同様である。

移動スライダ５に供給された圧力気体は移動スライダ５やテーブル１２上もしくは移動スライダ５内部の配管にて静圧パッド６，７に配分されるのも従来通りであり、図１では省略してある。固定側である架台２０にはリニアモータ３，４のマグネット３ａ，４ａが固定され、可動部であるテーブル１２にはリニアモータ３，４のコイル３ｂ，４ｂが固定されており、コイル３ｂ，４ｂに電流を供給することにより、移動スライダ５はベース１上をヨーガイド２に沿って移動する。

これら可動部への圧力気体や電源は屈曲可能部材である空圧チューブ１０や電源ケーブル１１を介して供給される。厚さの異なるベルト状サポート部材１０１，１０２は、それぞれ一体で四フッ化エチレン樹脂（商品名テフロン(登録商標））からなり、前後方向の位置を合わせ一直線上に重ねられた状態でその一端を押さえ金具１０３にて固定側である架台２０に固定され、固定側からお互いに異なった曲率半径の円弧を描いて屈曲され、他端を可動部である移動テーブル５上の保持金具１３に曲率に応じて高さ方向に位置を変えて押え金具１０５，１０６にて固定されている。サポート部材１０１，１０２の両面には、チューブ１０やケーブル１１が同一面にそれぞれ一層に整列させられて、適宜間隔を空けて塩化ビニル樹脂からなる紐状部材１０７にて結束されている。

上述の図１を説明の為に、簡単な図に置き換えた物が図２である。図２のケーブル３は、図１に示す１０チューブ、１１ケーブル、サポート部材１０１，１０２、紐状部材１０７をまとめたものである。６aはダンパを保持している可動ステージ付近においた加速度計、６bはダンパ内の非図示のマスにおいた加速度計である。

図２を使用して、ケーブル３で発生した振動を可動ステージ１２上の保持板１３に取り付けたダンパ５でアクティブ制振する方法を述べる。加速度計６aはダンパ５を保持している可動ステージ１２部での振動を測定するために設置している。６bの加速度計はマス部分（と可動ステージ部）の振動を測定するために設置している。上記二箇所の加速度計からの値を元に、フィードバック制御を行う事により、可動ステージの揺れを抑える。具体的には、非図示のダンパ内のマスを、非図示のダンパ内のアクチュエータが出力する推力により可動ステージの揺れを打ち消すような方向に動かす。６aと６bの加速度計の両方を測定しながら制御をかけることにより、可動ステージが動いていても、可動ステージ部の振動とマス部分の振動を切り分ける事が出来るため、それにより効果的に可動ステージの揺れを抑える事ができる。

図４は、ダンパ５付近の詳細図である。この図を使用して、更に詳しくアクティブ制振方法を説明する。図４は、保持板１３、保持板１３の振動を測定するための加速度計６a、保持板に接続されているケーブル２５、ダンパ内のおもりであるマス２２、マス部分（と可動ステージ部）の振動を測定するために設置している加速度計６ｂ、保持板１３とマス２２に接続されているコイルばねなどのばね２６、制振する力を発生させるモーター等のアクチュエータ２１、センサの出力を受けアクチュエータ２１を駆動させるための信号を発生するドライバ２３、力を発生させるモーター等のアクチュエータ２１から構成される。

ダンパ５は、内部のマス２２をアクチュエータ２１で発生させた力で、センサで計測した揺れと逆方向に動かし事で振動を抑える。振動体上のセンサによって検知した振動に合わせて推力をアクチュエータが出力することによって、振動低減を図る。加速度計６a、加速度計６ｂの二箇所の加速度計からの値を元に、フィードバック制御を行う事により、保持板１３の揺れを抑える。具体的には、ダンパ５内のマス２２を、ダンパ５内のアクチュエータ２１が出力する推力により保持板１３の揺れを打ち消すような方向に動かす。加速度計６aと加速度計６bの加速度計の両方を測定しながら制御をかけることにより、可動ステージが動いていても、可動ステージ部の振動とマス部分の振動を切り分ける事が出来るため、それにより効果的に可動ステージの揺れを抑える事ができる。

前述の例では、加速度計6ｂの場所はダンパ内の非図示のマス部であるが、効果的に振動を抑える事ができるならば、違う場所でも構わない。制御のしやすさという観点からすると、制振対象の周波数のピークがはっきり測定できる場所に、加速度計を設置しても良い。例えば、ケーブル３上のある場所で、制振対象の周波数のピークが観測しやすいならば、図４のように一つ目の加速度計はダンパを保持している可動ステージ付近においた加速度計６ａ、二つ目の加速度計はケーブル３上においた加速度計６ｃとして、前述のアクティブ制振を行っても良い。これは、振動の振幅が大きい腹の部分を狙って加速度計６ｃを配置した例である。また、加速度計は2個に限らず、複数箇所に設置して、前述のアクティブ制振を行っても良い。

更に前述の例では、ダンパを取り付ける場所を可動ステージとしているが、ケーブル３で発生した振動を抑えられるならば、ダンパを取り付ける場所を固定ステージなど違う場所としても良い。またダンパを複数の場所に複数個つけても良い。

〔第２実施形態〕
つぎに、本発明の一実施形態のデバイス（半導体デバイス、液晶表示デバイス等）の製造方法について説明する。半導体デバイスは、ウエハに集積回路を作る前工程と、前工程で作られたウエハ上の集積回路チップを製品として完成させる後工程を経ることにより製造される。前工程は、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたウエハを露光する工程と、ウエハを現像する工程を含む。後工程は、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）と、パッケージング工程（封入）を含む。

液晶表示デバイスは、透明電極を形成する工程を経ることにより製造される。透明電極を形成する工程は、透明導電膜が蒸着されたガラス基板に感光剤を塗布する工程と、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたガラス基板を露光する工程と、ガラス基板を現像する工程を含む。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

３ ケーブル
１２ 可動ステージ
５ ダンパ
６a 加速度計
６b 加速度計
２０ 架台

Claims (4)

1. 固定ステージと可動ステージとその間に接続される可動ケーブルとを備え、可動ケーブルから固定ステージ又は可動ステージへ伝わる振動を、能動的に抑えるアクティブ制振装置を含むことを特徴とするステージ装置。
2. 固定ステージと可動ステージとその間に接続される可動ケーブルとを備え、可動ケーブルから固定ステージ又は可動ステージへ伝わる振動を、一つ又は複数のセンサの値をドライバに取込んで演算し、その演算結果を元にアクチュ−タを駆動する事で抑える事を特徴としたアクティブ制振装置を含むステージ装置。
3. 原版および基板の少なくとも一方を請求項１又は請求項２に記載のステージ上に載置し、原版のパターンを基板上に露光することを特徴とする露光装置。
4. 請求項３に記載の露光装置を使用して基板を露光する工程と、
   その露光し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。