JP2017037102A - 支持装置、リソグラフィ装置、物品の製造方法、及び産業機械 - Google Patents

Abstract

【課題】その設置面の経時的な変形による構造体の変形を軽減するのに有利な指示装置を提供する。【解決手段】構造体を支持する支持装置であって、構造体を支持する、それぞれが気体ばねを含む少なくとも４つの駆動部と、前記構造体の振動に関する値を計測する第１計測部と、前記少なくとも４つの駆動部それぞれの前記気体ばねの内圧値を計測する第２計測部と、前記第１計測部の出力と目標値とに基づいて前記少なくとも４つの駆動部を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記少なくとも４つの駆動部それぞれに関して前記気体ばねの内圧値の初期値を記憶し、前記第１計測部の出力に基づいて前記構造体の振動を制御する制御モードとは異なる較正モードにおいて、前記第２計測部の出力と前記初期値とに基づいて前記目標値に対するオフセット値を生成することを特徴とする支持装置を提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、支持装置、リソグラフィ装置、物品の製造方法、及び産業機械に関する。

従来の支持装置においては、例えば、その設置面からの振動を絶縁する除振機能と、装置が発する振動を減衰させる制振機能と、その上に支持されている構造体の姿勢を維持するためのレベリング機能とを有している。また、支持装置は、それぞれが気体ばね（空気ばね）やリニアモータなどのアクチュエータを含む複数の能動的支持脚（駆動部）を備えている（特許文献１参照）。

支持装置におけるレベリング機能は、概ね以下のように実現される。まず、制御対象である構造体と設置面との間の相対位置を、能動的支持脚のそれぞれにおいて計測する。そして、能動的支持脚のそれぞれでの計測結果から、構造体の位置、姿勢及び形状（Ｚ、θｘ、θｙ、ねじれなど）を求め、それらが目標値となるように制御する。

近年、露光装置などのリソグラフィ装置では、基板に形成すべきパターンの高精細化や高精度化が求められ、リソグラフィ装置を支持する構造体の僅かな変形でも、装置の性能に影響を与えてしまうため、所定の性能を実現することが困難となっている。従って、構造体の変形の低減に対する要求がますます厳しくなってきている。

一方、例えば、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用の露光装置等の大型のリソグラフィ装置では、装置設置後に数ヶ月から数年間にわたって、設置面（床面など）が徐々に沈降していく現象（経時的な設置面の変形）が生じうる。

特開平１０−２５６１４１号公報

複数の能動的支持脚の間において、経時的な設置面の変形量に差が生じうる。その場合、支持装置は、構造体をその設置面に倣うように制御してしまう。そのため、構造体が変形し、当該構造体を含む装置の性能が低下しうる。特に、４つ以上の能動的支持脚を備える支持装置は、経時的な設置面の変形（沈降等）が構造体に変形（ねじれ等）を発生させやすい。

本発明は、その設置面の経時的な変形による構造体の変形を軽減するのに有利な指示装置を提供することを例示的目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての支持装置は、構造体を支持する支持装置であって、構造体を支持する、それぞれが気体ばねを含む少なくとも４つの駆動部と、前記構造体の振動に関する値を計測する第１計測部と、前記少なくとも４つの駆動部それぞれの前記気体ばねの内圧値を計測する第２計測部と、前記第１計測部の出力と目標値とに基づいて前記少なくとも４つの駆動部を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記少なくとも４つの駆動部それぞれに関して前記気体ばねの内圧値の初期値を記憶し、前記第１計測部の出力に基づいて前記構造体の振動を制御する制御モードとは異なる較正モードにおいて、前記第２計測部の出力と前記初期値とに基づいて前記目標値に対するオフセット値を生成することを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、例えば、その設置面の経時的な変形による構造体の変形を軽減するのに有利な指示装置を提供することができる。

本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略図である。 第１の実施形態における支持装置の構成を示す概略図である。 第２の実施形態における支持装置の構成を示す概略図である。 ステージ装置の構成を示す概略図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の一側面としての露光装置１の構成を示す概略図である。露光装置１は、パターン形成を基板に行うリソグラフィ装置であって、本実施形態では、ＦＰＤ用のガラス基板などの大型の基板にマスクのパターンを転写する走査型の露光装置として具現化される。露光装置１は、投影光学系１０と、マスクステージ２０と、基板ステージ３０と、観察光学系４０と、照明光学系４１と、干渉計システム５０と、制御部５９と、能動的除振装置として機能する支持装置６０とを有する。

図１に示すように、投影光学系１０を挟んで垂直方向（Ｚ軸方向）の上側、即ち、投影光学系１０の物体面側にマスクステージ２０が配置され、投影光学系１０を挟んで垂直方向の下側、即ち、投影光学系１０の像面側に基板ステージ３０が配置されている。マスクステージ２０と基板ステージ３０とは、それぞれ個別に移動可能である。マスクステージ２０や基板ステージ３０の位置（移動位置）は、干渉計システム５０によって計測及び制御が可能である。

基板ステージ３０は、構造体３１の上に配置されたＹステージ３２及びＸステージ３３を含む。構造体３１は、それぞれが能動的支持脚として機能する複数の駆動部６１を含む支持装置６０によって支持されている。ここで、Ｘ軸方向及びＹ軸方向は、互いに直交する方向とする。Ｘステージ３３の上にθＺステージ３４が配置され、θＺステージ３４の上に基板テーブル３５が配置されている。θＺステージ３４は、基板３６を露光する際に、基板３６の表面を投影光学系１０の基板側焦点面に一致させるための機能を有する。基板テーブル３５は、露光すべき基板３６を支持する。従って、基板３６は、基板ステージ３０によって、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動可能に、且つ、ＸＹ面内でも回転可能に支持されている。

マスクステージ２０は、ステージ基板２１と、ステージ基板２１の上に配置されたＸＹθステージ２２とを含む。ＸＹθステージ２２の上には、基板３６に転写すべきパターンが形成されたマスク２３が配置される。従って、マスク２３は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に移動可能に、且つ、ＸＹ面内で回転可能に支持されている。

マスクステージ２０の上方には、観察光学系４０が配置されている。観察光学系４０は、投影光学系１０を介して、マスク２３及び基板３６（の像）を観察する機能を有する。観察光学系４０の上方には、照明光学系４１が配置されている。照明光学系４１は、光源からの光を用いて、マスクステージ２０に支持されたマスク２３を照明する。

干渉計システム５０は、レーザヘッド５１と、レーザ干渉計５２及び５３と、基板テーブル３５に設けられたミラー５４と、ステージ基板２１に設けられたミラー５５とを含む。ここで、干渉計システム５０のレーザビーム位置は、マスクステージ２０に対して、上下方向、即ち、投影光学系１０の光軸方向において、投影光学系１０のマスク側焦点面に設定されている。また、基板ステージ３０に対しては、投影光学系１０の光軸方向において、投影光学系１０の基板側焦点面に、干渉計システム５０のレーザビーム位置が設定されている。

制御部５９は、ＣＰＵやメモリなどを含み、露光装置１の全体を制御する。換言すれば、制御部５９は、露光装置１の各部を統括的に制御することで、露光装置１の動作を制御する。また、制御部５９は、後述するように、支持装置６０の動作を制御する、即ち、支持装置６０の制御部としても機能する。

次に、支持装置６０について説明する。支持装置６０は、本実施形態では、露光装置１（投影光学系１０、マスクステージ２０、基板ステージ３０、観察光学系４０、照明光学系４１、干渉計システム５０など）を支持するための構造体３１を支持する。支持装置６０は、基礎又は設置床などの設置面７０に設置された少なくとも４つの駆動部６１を有し、少なくとも４つの駆動部６１は、構造体３１を支持する。駆動部６１のそれぞれは、能動的支持脚として機能し、図２に示すように、上下方向の駆動を可能にする気体ばね（空気ばね）１００を含む。また、支持装置６０は、計測部１０１と、圧力センサ１０２と、レギュレータ１０３と、ドライバ１０４と、第１記憶部１０５と、第２記憶部１０６とを有する。図２は、第１の実施形態における支持装置６０の構成を示す概略図である。

計測部１０１は、構造体３１の振動に関する値を計測する。本実施形態では、計測部１０１は、少なくとも４つの駆動部６１のそれぞれに配置され、設置面７０に対する構造体３１の位置（変位ｘ）を計測する第１計測部として機能する。計測部１０１は、例えば、設置面７０と構造体３１との相対位置を検出するセンサを含む。圧力センサ１０２は、気体ばね１００の圧力値（内圧値）ｐを計測する第２計測部として機能する。レギュレータ１０３は、気体ばね１００の圧力を変化させて構造体３１に駆動力を作用させる。ドライバ１０４は、レギュレータ１０３に制御電流を与える。

第１記憶部１０５は、メモリなどを含み、少なくとも４つの駆動部６１のそれぞれに関して気体ばね１００の圧力値の初期値を記憶する。本実施形態では、第１記憶部１０５は、設置面７０に対して構造体３１が水平となるように少なくとも４つの駆動部６１を設置面７０に設置したときの気体ばね１００のそれぞれの圧力値（初期圧力値（初期内圧値））ｐ０を記憶する。第２記憶部１０６は、メモリなどを含み、構造体３１の位置（及び姿勢）を制御するために必要となる構造体３１の位置の目標値（目標位置）ｒを記憶する。なお、第１記憶部１０５及び第２記憶部１０６の機能は、制御部５９が備えていてもよい。

制御部５９は、計測部１０１や圧力センサ１０２からの出力に基づいて、ドライバ１０４に制御信号を与える。制御部５９において、モード演算部は、計測部１０１からの各位置の情報（変位ｘ）を、各モード成分（例えば、Ｚ、θｘ、θｙ、ねじれ）に変換する。そして、これらの各モード成分に対応するフィードバック（ＦＢ）コントローラは、構造体３１の位置（及び姿勢）が一定となるように、ドライバ１０４を介して、レギュレータ１０３に指令を与える。

制御部５９は、本実施形態では、計測部１０１の出力に基づいて構造体３１の振動（ここでは位置）を制御する制御モード、或いは、制御モードとは異なる較正モードで動作する。ここで、較正モードとは、圧力センサ１０２の出力と、第１記憶部１０５に記憶された初期圧力値ｐ０とに基づいて構造体３１の目標位置に対するオフセット値を生成するモードである。また、制御部５９は、予め設定された場合、例えば、構造体３１の上に配置された基板ステージ３０が停止している場合や一定の時間間隔（例えば、１枚の基板ごとやロットごと）に較正モードで動作する。

制御部５９は、制御モードでは、第２記憶部１０６に記憶された構造体３１の目標位置ｒに基づいて、少なくとも４つの駆動部６１を制御する。具体的には、制御部５９は、計測部１０１によって計測された構造体３１の位置と目標位置ｒとの差分に基づいて、設置面７０と構造体３１との間の距離が一定の距離となるように、気体ばね１００のそれぞれの圧力をフィードバック制御する。かかるフィードバック制御では、目標位置ｒとして、装置設置時に計測部１０１によって計測された構造体３１の初期位置、即ち、設置面７０に対して構造体３１が水平であるときの構造体３１の位置を用いる。装置設置時に計測部１０１によって計測された構造体３１の初期位置は、目標位置ｒとして、第２記憶部１０６に記憶されている。従って、制御モードでは、計測部１０１によって計測された構造体３１の位置（変位ｘ）と、第２記憶部１０６に記憶された目標位置ｒとの差分に基づいて、気体ばね１００のそれぞれの圧力のフィードバック制御が行われる。

また、本実施形態では、制御モードにおいては、初期圧力値ｐ０と、圧力センサ１０２によって計測された気体ばね１００の現在の圧力値ｐとの差分に基づくオフセット値を、目標位置ｒに加算する。かかるオフセット値は、上述したように、較正モードにおいて生成され、制御部５９のメモリなどに記憶されている。また、オフセット値は、圧力値／位置換算式から得ることができる。圧力値／位置換算式は、目標位置ｒを強制的に変化させ、そのときの気体ばね１００の圧力値に基づいて、構造体３１の位置の変化量と気体ばね１００の圧力値の変化量との関係式として、回帰分析から求めることができる。

また、制御部５９は、較正モードで動作するたびに、目標位置ｒに対するオフセット値を更新する。これにより、経時的な設置面７０の変形が生じていたとしても、較正モードから制御モードに戻した場合に、構造体３１が設置面７０に倣うことなく、水平になるように、気体ばね１００のそれぞれの圧力をフィードバック制御することができる。

このような較正モードによって、装置設置後、経時的に設置面７０が変化したとしても、構造体３１の変形を軽減して構造体３１を水平に維持することができる。従って、支持装置６０によって支持された露光装置１では、構造体３１の変形による装置の性能の低下が軽減され、その性能の維持に有利となりうる。

＜第２の実施形態＞
図３は、第２の実施形態における支持装置６０の構成を示す概略図である。本実施形態における支持装置６０は、図２に示す支持装置６０と同様であるが、計測部１０１の代わりに、計測部１０７を有する。また、第２記憶部１０６は、構造体３１を制御する制御量の目標値として、構造体３１の形状の目標値（目標形状）ｒ’を記憶する。

計測部１０７は、構造体３１の形状（変形ｘ’）を計測する第１計測部として機能する。図２に示す支持装置６０では、少なくとも４つの駆動部６１のそれぞれに対して計測部１０１を配置している。一方、本実施形態では、構造体３１に対して、１つの計測部１０７を配置している。例えば、ターゲットとなる変形モードが顕著に現れる構造体３１の部位に計測部１０７を配置することで、設置面７０に影響されることなく、構造体３１の形状を直接的に計測することが可能となる。計測部１０７は、構造体３１の特定のモードの弾性変形を計測できればよく、例えば、歪みセンサを含む。

また、計測部１０７として、変位センサを用いることも可能である。この場合には、静止しているとみなせる構造体３１の部位や制振された部材に変位センサを配置して、構造体３１の対象部位までの距離を検出することで、構造体３１の形状を計測する。

制御部５９は、制御モードでは、第２記憶部１０６に記憶された構造体３１の目標形状ｒ’に基づいて、少なくとも４つの駆動部６１を制御する。具体的には、制御部５９は、計測部１０７によって計測された構造体３１の振動（ここでは形状）と目標形状ｒ’（目標値）との差分に基づいて、構造体３１の変形が低減するように、気体ばね１００のそれぞれの圧力をフィードバック制御する。かかるフィードバック制御では、目標形状ｒ’として、装置設置時に調整されて計測部１０７によって計測された構造体３１の形状を用いうる。装置設置時に計測部１０７によって計測された構造体３１の初期形状は、目標形状ｒ’として、第２記憶部１０６に記憶されている。従って、制御モードでは、計測部１０７によって計測された構造体３１の形状（変形ｘ’）と、第２記憶部１０６に記憶された目標形状ｒ’との差分に基づいて、気体ばね１００のそれぞれの圧力のフィードバック制御が行われる。

また、本実施形態では、制御モードにおいては、初期圧力値ｐ０と、圧力センサ１０２によって検出される気体ばね１００の現在の圧力値ｐとの差分に基づくオフセット値（初期値はゼロ）を、目標形状ｒ’に加算する。かかるオフセット値は、第１の実施形態で説明したように、較正モードにおいて生成され、制御部５９のメモリなどに記憶されている。また、オフセット値は、圧力値／形状換算式から得ることができる。圧力値／形状換算式は、目標形状ｒ’を強制的に変化させ、そのときの気体ばね１００の圧力値に基づいて、構造体３１の形状の変化量と気体ばね１００の圧力値の変化量との関係式として、回帰分析から求めることができる。

また、制御部５９は、較正モードで動作するたびに、目標形状ｒ’に対するオフセット値を更新する。これにより、経時的な設置面７０の変形が生じていたとしても、較正モードから制御モードに戻した場合に、構造体３１の形状が設置面７０の変形の影響を受けるのを軽減しつつ、気体ばね１００のそれぞれの圧力をフィードバック制御することができる。

このような較正モードによって、装置設置後、経時的に設置面７０が変化したとしても、構造体３１の変形を軽減することができる。従って、支持装置６０によって支持された露光装置１では、構造体３１の変形による装置の性能の低下が軽減され、その性能の維持に有利となりうる。

＜第３の実施形態＞
本発明の実施形態における物品の製造方法は、例えば、液晶表示素子や半導体デバイスなどの物品を製造するのに好適である。かかる製造方法は、露光装置１を用いて、感光剤が塗布された基板を露光する工程（パターン形成を基板に行う工程）と、露光した基板を現像する工程（パターン形成を行われた基板を加工する工程）とを含む。また、上記形成工程につづけて、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージングなど）を含みうる。本実施形態における物品の製造方法は、従来に比べて、物品の性能、品質、生産性及び生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

＜第４の実施形態＞
支持装置６０の適用例について説明する。支持装置６０は、リソグラフィ装置に限らず、種々の装置、例えば、ロボットや運輸、工作、加工、計測、製造に係る機械又は装置（産業機械又は産業装置）などにおいて、対象物（例えば、定盤や基準物体）の支持に有用である。ここでは、一例として、ステージ装置を含む産業機械への適用例を説明する。図４は、支持装置６０が支持するステージ装置１０００の構成を示す概略図である。

ステージ装置１０００は、例えば、露光装置、描画装置、インプリント装置として具現化されるリソグラフィ装置に含まれうる。それに限らず、ステージ装置１０００は、種々の装置、例えば、ロボットや運輸、工作、加工、計測、製造に係る機械又は装置（産業機械又は産業装置）などに含まれうる。なお、露光装置は、例えば、（極端）紫外光を用いて基板（上のレジスト）に（潜像）パターンを形成する。また、描画装置は、例えば、荷電粒子線（電子線など）を用いて基板（上のレジスト）に（潜像）パターンを形成する。また、インプリント装置は、基板上のインプリント材（樹脂）を成型して基板上にパターンを形成する。

ステージ装置１０００は、図４に示すように、Ｙ軸方向へのステージ１００８の移動に用いられるＹ軸モータ１００９と、Ｘ軸方向へのステージ１００８の移動に用いられるＸ軸モータ１０１２とを有する。ここで、Ｙ軸モータ１００９及びＸ軸モータ１０１２は、例えば、リニアモータと、かかるリニアモータの可動子（又は、それとともに移動する可動部）の位置（又は変位）を計測するための計測器（例えば、エンコーダ又は干渉計）とを含んで構成される。

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ないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１：露光装置 ３１：構造体 ５９：制御部 ６０：支持装置 ６１：駆動部 １００：気体ばね １０１、１０７：計測部 １０２：圧力センサ １０５：第１記憶部 １０６：第２記憶部

Claims (10)

1. 構造体を支持する支持装置であって、
   構造体を支持する、それぞれが気体ばねを含む少なくとも４つの駆動部と、
   前記構造体の振動に関する値を計測する第１計測部と、
   前記少なくとも４つの駆動部それぞれの前記気体ばねの内圧値を計測する第２計測部と、
   前記第１計測部の出力と目標値とに基づいて前記少なくとも４つの駆動部を制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、前記少なくとも４つの駆動部それぞれに関して前記気体ばねの内圧値の初期値を記憶し、前記第１計測部の出力に基づいて前記構造体の振動を制御する制御モードとは異なる較正モードにおいて、前記第２計測部の出力と前記初期値とに基づいて前記目標値に対するオフセット値を生成することを特徴とする支持装置。
2. 前記第１計測部は、設置面に対する前記構造体の位置を計測し、
   前記制御部は、前記制御モードでは、前記目標値としての前記構造体の目標位置に基づいて、前記少なくとも４つの駆動部を制御することを特徴とする請求項１に記載の支持装置。
3. 前記制御部は、前記構造体の初期位置を前記目標位置として記憶することを特徴とする請求項２に記載の支持装置。
4. 前記第１計測部は、前記少なくとも４つの駆動部のそれぞれに配置されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の支持装置。
5. 前記第１計測部は、前記構造体の形状を計測し、
   前記制御部は、前記制御モードでは、前記目標値としての前記構造体の目標形状に基づいて、前記少なくとも４つの駆動部を制御することを特徴とする請求項１に記載の支持装置。
6. 前記制御部は、前記構造体の初期形状を前記目標形状として記憶することを特徴とする請求項５に記載の支持装置。
7. 前記制御部は、予め設定された場合に前記較正モードで動作することを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の支持装置。
8. パターン形成を基板に行うリソグラフィ装置であって、
   請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の支持装置と、
   前記支持装置によって支持された構造体と、
   を有することを特徴とするリソグラフィ装置。
9. 請求項８に記載のリソグラフィ装置を用いてパターン形成を基板に行う工程と、
   前記工程で前記パターン形成を行われた前記基板を加工する工程と、
   を含むことを特徴とする物品の製造方法。
10. 請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の支持装置と、
    前記支持装置によって支持された構造体と、
    を有することを特徴とする産業機械。

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