JP2022164046A - 位置決め装置、露光装置および物品製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ガイドとエアパッドとの間に適切な大きさのギャップを設けるために有利な技術を提供する。【解決手段】位置決め装置は、ガイドと、前記ガイドによって案内されるスライダとを有する。前記スライダは、前記ガイドを挟むように対向する２つのサイドプレートと、前記２つのサイドプレートのそれぞれの上端を結合するトッププレートとを有する。前記２つのサイドプレートのそれぞれと前記ガイドとの間にエアパッドを含むエアパッド構造体が配置され、前記エアパッドを作動させたときに、前記２つのサイドプレートのそれぞれの下端と前記ガイドとの距離が大きくなる。前記エアパッド構造体は、前記ガイドに対向するパッド面と、前記サイドプレートに固定される固定面とを有し、前記パッド面と前記固定面との間には、前記トッププレートに近い側が前記トッププレートから遠い側よりも薄いテーパ形状を有するテーパ部材が配置され、前記テーパ部材によって前記パッド面と前記固定面との間の平行度が規定される。【選択図】図１

Description

本発明は、位置決め装置、露光装置および物品製造方法に関する。

露光装置は、半導体デバイスおよび表示デバイス等の物品の製造工程であるリソグラフィー工程において、原版のパターンを投影光学系によって感光性の基板に投影し転写する装置である。露光装置は市場からの年々高まる高解像度、高スループットの要求に答えるために、高精細化、高速化、大型化の一途を辿ってきている。

露光装置の高精細化、高速化において重要な役割を果たすのが原版ステージ機構と基板ステージ機構等の位置決め装置である。位置決め装置は、スライダと、スライダを案内するガイドとを有し、スライダとガイドとの間には、エアパッドが配置されうる。スライダは、ガイドを挟むように対向する２つのサイドプレートと、該２つのサイドプレートのそれぞれの上端を結合するトッププレートとを有しうる。特許文献１には、２つのサイドプレートの下端が互いに結合されたタイプ（以下、閉鎖タイプ）のステージ機構が記載されている。特許文献２には、２つのサイドプレートの下端が互いに結合されていないタイプ（以下、開放タイプ）のステージ機構が記載されている

特開２００７－１０３８５６号公報 特開２００５－３５４８９１号公報

スライダとガイドとの間には、エアパッドによって、例えば数μｍ～十数μｍのギャップが設けられうる。このギャップの大きさは、構成部品の加工精度、組立誤差などの影響を受ける他に、エア圧による構成部品の変形の影響を受ける。

開放タイプの位置決め装置におけるスライダは、閉鎖タイプの位置決め装置におけるスライダよりも単純な構成であるために組み立てが容易で重量が小さいというメリットを有する反面、スライダが変形しやすいというデメリットを有する。スライダの変形は、例えば、エア圧によって２つのサイドプレートの下端の相互の距離が大きくなるような変形でありうる。

本発明は、ガイドとエアパッドとの間に適切な大きさのギャップを設けるために有利な技術を提供することを目的とする。

本発明は、位置決め装置に係り、前記位置決め装置は、ガイドと、前記ガイドによって案内されるスライダとを有する位置決め装置であって、前記スライダは、前記ガイドを挟むように対向する２つのサイドプレートと、前記２つのサイドプレートのそれぞれの上端を結合するトッププレートとを有し、前記２つのサイドプレートのそれぞれと前記ガイドとの間にエアパッドを含むエアパッド構造体が配置され、前記エアパッドを作動させたときに、前記２つのサイドプレートのそれぞれの下端と前記ガイドとの距離が大きくなり、前記エアパッド構造体は、前記ガイドに対向するパッド面と、前記サイドプレートに固定される固定面とを有し、前記パッド面と前記固定面との間には、前記トッププレートに近い側が前記トッププレートから遠い側よりも薄いテーパ形状を有するテーパ部材が配置され、前記テーパ部材によって前記パッド面と前記固定面との間の平行度が規定される。

本発明によれば、ガイドとエアパッドとの間に適切な大きさのギャップを設けるために有利な技術が提供される。

第１実施形態の位置決め装置の構成を示す模式図。 第２実施形態の位置決め装置の構成を示す模式図。 第３実施形態の位置決め装置の構成を示す模式図。 テーパ部材の構成例を示す図。 第４実施形態の位置決め装置の構成を示す模式図。 第４実施形態の位置決め装置の構成を示す模式図。 露光装置の構成例を示す図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

この明細書および添付図面では、方向は、便宜的にＸＹＺ座標系に従って説明される。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、互いに直交する軸である。Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は、それぞれＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に平行な方向である。Ｘ軸周りの回転、Ｙ軸周りの回転、Ｚ軸周りの回転は、それぞれＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に平行な軸の周りの回転である。

図１には、第１実施形態の位置決め装置１００の構成が模式的に示されている。ここで、図１（ａ）には、エアパッドを作動させていない状態の位置決め装置１００が模式的に示され、図１（ｂ）には、エアパッドを作動させている状態の位置決め装置１００が模式的に示されている。位置決め装置１００は、ガイド２と、ガイド２によって案内されるスライダ３とを有しうる。ガイド２は、支持構造１によって支持されうる。スライダ３は、ガイド２を挟むように対向する２つのサイドプレート３１、３２と、２つのサイドプレート３１、３２のそれぞれの上端を結合するトッププレート３３とを有しうる。

２つのサイドプレート３１、３２のそれぞれとガイド２との間には、エアパッド５を含むエアパッド構造体ＡＰＳが配置されうる。１つのエアパッド構造体ＡＰＳは、サイドプレート３１に固定され、もう１つのエアパッド構造体ＡＰＳは、サイドプレート３２に固定されている。エアパッド５は、エアパッド５とガイド２のガイド面（エアパッド５に対向する側面）との間に所定の大きさのギャップを構成する。

トッププレート３３とガイド２との間には、エアパッド４が配置されている。エアパッド４は、トッププレート３３に固定されうる。エアパッド４は、エアパッド４とガイド２のガイド面（エアパッド４に対向する上面）との間に所定の大きさのギャップを形成し、スライダ３を浮上させる。エアパッド４は、サイドプレート３１、３２の下端と支持構造１との間にギャップが形成されるように、２つのサイドプレート３１、３２の下端に設けられてもよい。エアパッド４、５を作動させることは、エアパッド４、５にエアを供給し、エアパッド４、５とそれらに対向する面（図示の例では、ガイド２の上面、側面）との間に所定の大きさのギャップを構成することを意味する。

サイドプレート３１の下端とサイドプレート３２の下端とは、相互に結合されていない。エアパッド５を作動させた状態では、エアパッド５を作動させていない状態よりも、２つのサイドプレート３１、３２のそれぞれの下端とガイド２の側面との距離が大きくなりうる。換言すると、第１実施形態の位置決め装置１００は、開放タイプのスライダ３を有する。エアパッド５を作動させた状態において、２つのサイドプレート３１、３２の内側側面（ガイド２の側面に対向する面）とガイド２の側面との間に開き角θが生じうる。開き角θは、例えば、ＦＥＭ解析により求めることができ、また、実測によって求めることができる。

各エアパッド構造体ＡＰＳは、ガイド２（の側面）に対向するパッド面ＰＳと、サイドプレート３１又は３２に固定される固定面ＦＳとを有しうる。パッド面ＰＳと固定面ＦＳとの間には、テーパ部材ＴＰが配置されうる。テーパ部材ＴＰは、トッププレート３３に近い側がトッププレート３３から遠い側よりも薄いテーパ形状を有しうる。テーパ部材ＴＰによってパッド面ＰＳと固定面ＦＳとの間の平行度（あるいは角度）が規定されうる。

テーパ部材ＴＰのテーパ角は、開き角θに応じて決定されうる。テーパ部材ＴＰのテーパ角は、例えば、開き角θと等しい。テーパ部材ＴＰを設けることによって、エアパッド５を作動させた状態において、エアパッド５のパッド面ＰＳとガイド２の側面（即ちパッド面ＰＳに対向する面）とをより平行に近い状態に維持することができる。

エアパッド５を作動させない状態において、パッド面ＰＳがガイド２の側面に対して平行ではない場合がありうる。例えば、エアパッド５を作動させない状態において、パッド面ＰＳとガイド２の側面との間に隙間が存在する場合、または、パッド面ＰＳの一部のみがガイド２の側面に接触している場合などである。このような場合において、テーパ部材ＴＰのテーパ面は、エアパッド５を作動させた状態におけるガイド２の側面とパッド面ＰＳとの間の平行度が、エアパッド５を作動させない状態におけるガイド２の側面とパッド面ＰＳとの間の平行度より小さいように構成されてもよい。

スライダ３には、不図示のアクチュエータによってＹ方向に力が与えられ、ガイド２によって案内されながらＹ方向に駆動されうる。スライダ３には、アクチュエータの可動子が直接または間接に結合されうる。アクチュエータは、例えば、特許文献２に記載されたように配置されうるが、特定の配置に限定されるものではない。

エアパッド５は、例えば、テーパ部材ＴＰに設けられうる。あるいは、エアパッド５は、テーパ部材ＴＰによって支持された部材に設けられてもよい。各エアパッド構造体ＡＰＳは、テーパ部材ＴＰとサイドプレート３１又は３２とを連結するように配置された弾性部材６を含みうる。弾性部材６は、例えば、弾性ヒンジでありうる。あるいは、弾性部材６は、バネであってもよい。弾性部材６は、サイドプレート３１又は３２に固定されうる。弾性部材６は、スライダ３およびエアパッド構造体ＡＰＳ等の部品の加工誤差、組み立て誤差等を吸収するために有利である。

エアパッド４、５を作動させていない状態では、図１（ａ）に模式的に示されるように、テーパ部材ＴＰが開き角θに応じたテーパ角を有することにより、弾性部材６に対して応力あるいはモーメントが加わりうる。

エアパッド４、５を作動させた状態では、図１（ｂ）に模式的に示されるように、エアパッド５から噴射されるエアの圧力によって、エアパッド４、５とガイド２の側面との間にギャップが形成される。同時に、２つのサイドプレート３１、３２のそれぞれの下端とガイド２との距離が大きくなるように（開き角θとなるように）スライダ３が変形する。このとき、エアパッド５のパッド面ＰＳとガイド２の側面とが平行になる。テーパ部材ＴＰが開き角θに応じたテーパ角を有することにより、弾性部材６に加わっていた応力あるいはモーメントは、エアパッド４、５を作動させていない状態よりも小さくなる。

上記のように、エアパッド５を作動させない状態においてパッド面ＰＳがガイド２の側面に対して平行ではない場合がありうる。このような場合において、エアパッド４、５を作動させた状態におけるガイド２（の側面）とパッド面ＰＳとの間の平行度は、エアパッド４、５を作動させた状態におけるガイド２（の側面）とパッド面ＰＳとの間の平行度より小さくなりうる。ここで、２つの面の間の平行度がより小さいことは、該２つの面がより平行に近いことを意味する。

以上の説明では、スライダ３をＹ方向に駆動可能な位置決め装置１００において、弾性部材６は、Ｙ軸周りの回転に対する自由度をパッド面ＰＳに対して提供するが、更に、Ｚ軸周りに回転に対する自由度をパッド面ＰＳに対して提供してもよい。

第１実施形態によれば、エアパッド５の作動時においてガイド２の側面（ガイド面）とエアパッド面ＰＳとの間のギャップ量を所望の大きさのギャップ量に調整することが容易であり、また、位置決め装置１００の固有値の低下を抑制するために有利である。

一方、テーパ部材ＴＰ、あるいは、テーパ部材ＴＰおよび弾性部材６が設けられていない場合、ガイド面とエアパッド面との間のギャップ量を所望の大きさのギャップ量に設定するためには、スペーサの厚さ等によって調整する必要がある。この場合、通常は位置決め装置の分解、組み立て等の作業を複数回にわたって繰り返す必要があり、製造コストが増加するといった問題があった。

図２には、第２実施形態の位置決め装置１００の構成が模式的に示されている。ここで、図２（ａ）には、エアパッドを作動させていない状態の位置決め装置１００が模式的に示され、図２（ｂ）には、エアパッドを作動させている状態の位置決め装置１００が模式的に示されている。第２実施形態の位置決め装置１００として言及しない事項は、第１実施形態に従いうる。第２実施形態の位置決め装置１００では、各エアパッド構造体ＡＰＳにおいて、テーパ部材ＴＰは、エアパッド５とサイドプレート３１又は３２とを連結する弾性部材６の一部を構成する。

図３には、第３実施形態の位置決め装置１００の構成が模式的に示されている。ここで、図３（ａ）には、エアパッドを作動させていない状態の位置決め装置１００が模式的に示され、図３（ｂ）には、エアパッドを作動させている状態の位置決め装置１００が模式的に示されている。第３実施形態の位置決め装置１００として言及しない事項は、第１実施形態に従いうる。

第３実施形態の位置決め装置１００では、各エアパッド構造体ＡＰＳにおいて、テーパ部材ＴＰは、サイドプレート３１又は３２に固定されている。第３実施形態においても、各エアパッド構造体ＡＰＳは、弾性部材６を備えることができ、弾性部材６は、エアパッド５とテーパ部材ＴＰとの間に配置されうる。弾性部材６は、例えば、エアパッド５とテーパ部材ＴＰとを連結するように配置されうる。弾性部材６は、例えば、弾性ヒンジでありうる。あるいは、弾性部材６は、バネであってもよい。

テーパ部材ＴＰは、オフセット部材として機能しうる。各エアパッド構造体ＡＰＳのテーパ部材ＴＰは、図４（ａ）、（ｂ）にそれぞれ例示されるように、複数の部材に分割されてもよい。

第１乃至第３実施形態では、エアパッド構造体ＡＰＳにテーパ部材ＴＰが設けられるが、２つのサイドプレート３１、３２の内側側面、即ちガイド２の側面に対向する側面にテーパ面が設けられてもよい。このような構成においても、エアパッド５を作動させない状態においてパッド面ＰＳがガイド２の側面に対して平行ではない場合がありうる。このような場合、該テーパ面は、エアパッド５を作動させた状態におけるガイド２（の側面）とパッド面ＰＳとの間の平行度が、エアパッド５を作動させない状態におけるガイド２（の側面）とパッド面ＰＳとの間の平行度より小さいように構成されうる。

図５および図６には、第４実施形態の位置決め装置１００の構成が模式的に示されている。ここで、図５（ａ）、（ｂ）には、第４実施形態の位置決め装置１００の調整例あるいは組み立て例が示されている。また、図６（ａ）には、エアパッドを作動させていない状態の位置決め装置１００が模式的に示され、図６（ｂ）には、エアパッドを作動させている状態の位置決め装置１００が模式的に示されている。第４実施形態の位置決め装置１００として言及しない事項は、第１乃至第３実施形態のいずれかに従いうる。

第４実施形態の位置決め装置１００では、各エアパッド構造体ＡＰＳが、パッド面ＰＳと固定面ＦＳとの距離を調整する調整機構１１を含む。調整機構１１は、位置決め装置１００の組み立て、または調整において利用されうる。

調整機構１１は、例えば、エアパッド５と弾性部材６との間に配置されうる。パッド面ＰＳと固定面ＦＳとの距離が十分に小さくなるように調整機構１１を動作させた後、図５（ａ）に模式的に示されるように、サイドプレート３１、３２とガイド２との間にエアパッド構造体ＡＰＳが挿入されうる。この際に、エアパッド構造体ＡＰＳを支持する組み立て治具１２が使用されてもよい。

次いで、図５（ｂ）に模式的に示されるように、パッド面ＰＳと固定面ＦＳとの距離が大きくなるように調整機構１１を動作させる。この際に、エアパッド５がガイド２を押圧し、テーパ部材ＴＰがサイドプレート３１、３２を押圧するように調整機構１１を動作させ、エアパッド構造体ＡＰＳをスライダ３に締結する。

エアパッド５に対するエアの供給圧を変更したい場合がありうる。この場合、エア圧に応じて開き角θが変化しうる。したがって、開き角θに応じてパッド面ＰＳと固定面ＦＳとの距離を調整機構１１によって調整することができる。このような調整は、例えば、不図示のセンサを使ってパッド面ＰＳと固定面ＦＳとの距離をモニタしながら調整機構１１を動作させる作業あるいは処理を含みうる。調整機構１１は、例えば、小型化に有利な楔機構で構成されうる。調整機構１１は、手動で操作されてもよいし、調整用の装置から提供される信号に応答して動作してもよい。

本発明の位置決め装置は、種々の形態で実施されうる。本発明の位置決め装置は、例えば、支持構造が駆動されるタイプの位置決め装置（例えば、ガントリタイプのステージ装置）として実施されてもよい。あるいは、ガイドを支持構造に固定せずに、支持構造の上をＸおよびＹの２軸に関してスライダが駆動されてもよい。

図７には、位置決め装置１００の適用例としての露光装置ＥＸの構成例が示されている。露光装置ＥＸは、原版Ｒを照明する照明光学系ＩＯと、原版Ｒのパターンを基板Ｓに投影することによって基板Ｓを露光する投影光学系ＰＯと、原版Ｒと基板Ｓとを位置合わせする位置合わせ機構ＡＭとを備えうる。位置合わせ機構ＡＭは、位置決め装置１００を含みうる。

位置合わせ機構ＡＭは、基板Ｓを駆動する基板駆動機構を含み、該基板駆動機構が位置決め装置１００を含んでもよい。あるいは、位置合わせ機構ＡＭは、原版Ｒを駆動する原版駆動機構を含み、該原版駆動機構が位置決め装置１００を含んでもよい。あるいは、位置合わせ機構ＡＭは、基板Ｓを駆動する基板駆動機構、および、原版Ｒを駆動する原版駆動機構を含み、該基板駆動機構および該原版駆動機構の双方に位置決め装置１００が提供されてもよい。

露光装置ＥＸは、半導体デバイスあるいは表示デバイス等の物品を製造する物品製造方法において使用されうる。該物品製造方法は、露光装置ＥＸを用いて、感光材が塗布された基板を露光する露光工程と、該露光工程で露光された基板を現像する現像工程と、該現像工程を経た基板を処理して物品を得る処理工程と、を含みうる。該処理工程は、例えば、該現像工程によって形成されるレジストパターンを使って、該レジストパターンの下の層をエッチングする工程を含みうる。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

１００：位置決め装置、１：支持構造、２：ガイド、３：スライダ、４、５：エアパッド、６：弾性部材、ＡＰＳ：エアパッド構造体、３１、３２：サイドプレート、３３：トッププレート、ＰＳ：パッド面、ＦＳ：固定面

Claims (16)

1. ガイドと、前記ガイドによって案内されるスライダとを有する位置決め装置であって、
   前記スライダは、前記ガイドを挟むように対向する２つのサイドプレートと、前記２つのサイドプレートのそれぞれの上端を結合するトッププレートとを有し、
   前記２つのサイドプレートのそれぞれと前記ガイドとの間にエアパッドを含むエアパッド構造体が配置され、
   前記エアパッド構造体は、前記ガイドに対向するパッド面と、前記サイドプレートに固定される固定面とを有し、前記パッド面と前記固定面との間には、前記トッププレートに近い側が前記トッププレートから遠い側よりも薄いテーパ形状を有するテーパ部材が配置され、前記テーパ部材によって前記パッド面と前記固定面との間の平行度が規定される、
   ことを特徴とする位置決め装置。
2. 前記エアパッドは、前記テーパ部材に設けられている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
3. 前記エアパッド構造体は、前記テーパ部材と前記サイドプレートとを連結するように配置された弾性部材を含む、
   ことを特徴とする請求項２に記載の位置決め装置。
4. 前記弾性部材は、弾性ヒンジを含む、
   ことを特徴とする請求項３に記載の位置決め装置。
5. 前記テーパ部材は、前記サイドプレートに固定されており、
   前記テーパ部材は、前記エアパッドと前記サイドプレートとを連結する弾性部材の一部を構成する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
6. 前記弾性部材は、弾性ヒンジを含む、
   ことを特徴とする請求項５に記載の位置決め装置。
7. 前記テーパ部材は、前記サイドプレートに固定されており、
   
   前記エアパッド構造体は、前記エアパッドと前記テーパ部材との間に配置された弾性部材を含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
8. 前記弾性部材は、弾性ヒンジを含む、
   ことを特徴とする請求項７に記載の位置決め装置。
9. 前記エアパッド構造体は、前記パッド面と前記固定面との距離を調整する調整機構を含む、
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の位置決め装置。
10. 前記エアパッドを作動させた状態で前記弾性部材に加わる応力は、前記エアパッドを作動させていない状態で前記弾性部材に加わる応力より小さい、
    ことを特徴とする請求項３乃至８のいずれか１項に記載の位置決め装置。
11. 前記エアパッドを作動させた状態における前記ガイドと前記パッド面との間の平行度は、前記エアパッドを作動させない状態における前記ガイドと前記パッド面との間の平行度より小さい、
    ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の位置決め装置。
12. ガイドと、前記ガイドによって案内されるスライダとを有する位置決め装置であって、
    前記スライダは、前記ガイドを挟むように対向する２つのサイドプレートと、前記２つのサイドプレートのそれぞれの上端を結合するトッププレートとを有し、
    前記２つのサイドプレートのそれぞれと前記ガイドとの間に、前記ガイドの側面に対向するパッド面を有するエアパッドを含むエアパッド構造体が配置され、
    前記エアパッドを作動させない状態において前記パッド面が前記ガイドの前記側面に対して平行ではなく、
    前記エアパッドを作動させたときに、前記２つのサイドプレートのそれぞれの下端と前記ガイドとの距離が大きくなり、
    前記エアパッドを作動させた状態における前記ガイドの前記側面と前記パッド面との間の平行度は、前記エアパッドを作動させない状態における前記ガイドの前記側面と前記パッド面との間の平行度より小さい、
    ことを特徴とする位置決め装置。
13. 原版を照明する照明光学系と、
    前記原版のパターンを基板に投影することによって前記基板を露光する投影光学系と、
    前記原版と前記基板とを位置合わせする位置合わせ機構と、を備え、
    前記位置合わせ機構は、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の位置決め装置を含む、
    ことを特徴とする露光装置。
14. 前記位置合わせ機構は、前記基板を駆動する基板駆動機構を含み、前記基板駆動機構は、前記位置決め装置を含む、
    ことを特徴とする請求項１３に記載の露光装置。
15. 前記位置合わせ機構は、前記原版を駆動する原版駆動機構を含み、前記原版駆動機構は、前記位置決め装置を含む、
    ことを特徴とする請求項１３に記載の露光装置。
16. 請求項１３乃至１５のいずれか１項に記載の露光装置を用いて、感光材が塗布された基板を露光する露光工程と、
    前記露光工程で露光された前記基板を現像する現像工程と、
    前記現像工程を経た前記基板を処理して物品を得る処理工程と、
    を含むことを特徴とする物品製造方法。

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