JP4341101B2 - ステージ装置及び露光装置 - Google Patents
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- G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、可動体が定盤上の平面内を移動するステージ装置、およびこのステージ装置によって精密移動および位置決めされるマスク、基板を用いて露光処理を行う露光装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、VLSIのパターン転写に用いられる各種露光装置(ステッパー等)、転写マスクの描画装置、マスクパターンの位置座標測定装置、あるいはその他の位置決め装置では、対象物を保持して直交する二軸(X、Y軸)方向に精密に移動するステージが用いられている。
【0003】
図7は、この種のステージの一例を示す外観斜視図である。
ステージ1は、略直方体形状の定盤2と、該定盤2の表面に沿ったX方向に移動するXステージ3とY方向に移動するYステージ4とから構成されている。Yステージ4は、X方向に沿って延在するように配置され、定盤2の端縁にY方向に延在するように設けられたYガイド5をガイドにしてY駆動用リニアモータ6によって駆動される。
【0004】
Xステージ3は、Yステージ4に外嵌し、このYステージ4をガイドにしてX駆動用リニアモータ7によって駆動される。また、Xステージ3およびYステージ4の底部には、エアガイド機構を構成するエアパッド8,9がそれぞれ設けられている。そのため、Xステージ3およびYステージ4は、定盤2に対して微小隙間をもって浮上走行し、該定盤2との間で摩擦力が作用しない構成になっている。
【0005】
一方、Xステージ3の頂部には、ガラス基板やウエハ等の基板を保持する可動テーブル10が設けられている。この可動テーブル10は、Xステージ3およびYステージ4がそれぞれX方向、Y方向に移動することで定盤2の表面に沿った二次元方向に自在に移動できるようになっている。
【0006】
また、可動テーブル10上の端縁には、直交する方向に長尺ミラー11,12がそれぞれ設置されている。各長尺ミラー11,12には、レーザ干渉計(不図示)からレーザ光が射出され、その反射光と入射光との干渉に基づいて各長尺ミラー11,12とレーザ干渉計との間の距離、すなわち可動テーブル10の位置が高分解能、高精度に検出される構成になっている。
【0007】
ところで、従来、上記の定盤2の多くは、石材によって形成されている。石材は、金属(特に鉄系の鋳物)やセラミックスに比べて剛性が低く、強度が小さい。そのため、石材に対して金属やセラミックスと同等の剛性、強度を取ろうとすると重量増が避けられない。さらに、石材は、加工上の自由度が小さいため、実際に使用する場合は石の固まりの状態で設置されることがほとんどである。
【0008】
そのため、定盤2としては、鋳物のようにリブ構造を採用して軽量化を図ることができず、重量化の問題を回避できなかった。この問題を解決するために、定盤2を鋳物で形成するとともにその表面にニッケル・リン・メッキを施したり、定盤2をアルミニウム系の材料で形成するとともにその表面にアルマイト処理を施すことで、表面の酸化防止と硬度アップを図るという方策が採られていた。
【0009】
ところが、エアガイド機構においては、可動テーブル10の移動中にエアが遮断されてしまうことがある。この際、可動テーブル10と定盤2とが接触して定盤2に傷が付く虞がある。また、可動テーブル10と定盤2との間に小さな粉塵等が存在した状態で稼働テーブル10が移動した場合も定盤2に傷が付く虞がある。このとき、上記金属素材を使うどちらの場合も、定盤2の表面に傷が付くと、上記金属素材の表面が盛り上がってしまう。この状態でXステージおよびYステージ4が定盤2の表面に沿って移動すると、定盤2の盛り上がりとエアパッド8,9との間に擦れが発生することになる。
【0010】
そのため、エアガイド機構の運動精度が損なわれたり、エアガイド機構の動特性が変動することで、可動テーブル10に対する制御性能が著しく低下してしまうことがあった。さらに、その状態で長時間の使用を続けると、エアパッド8,9が徐々に傷いて致命傷にまで到るケースや、極端なときにはエアパッド8,9がかじることでステージ1が作動不能になってしまうことがあり、長期的な安定性という観点ではこのような難点を抱えていた。加えて、定盤2に対してメッキやアルマイト処理を施すには大きさに限界があり、露光装置に使われるような大型形状には適用できなかった。
【0011】
そこで、定盤2の多くは、エアガイド機構の性能維持の面から石材で構成されている。この場合、定盤2が小さな粉塵等で表面に傷が付いても表面の組織が欠落するのみで、金属のように表面組織が盛り上がることがない。欠落した小さな組織もエアパッド8,9の静圧により、エアパッド8,9の外に吹き飛ばされる。そのため、エアパッド8,9に致命傷を与えたり、エアギャップの小さくなったところが局所的に発生してかじり易くなるということもない。
【0012】
さらに、近年では、石材の代わりにセラミックスを用いることが検討されている。セラミックスは、石材よりも硬く、且つ耐摩耗性に優れているため、供給エアのON/OFF時に徐々にガイド部が傷ついたり、摩耗することでエアガイド機構の性能が変動する度合いが極端に小さい。また、石材は吸水性を有しているため、裏面側に肉抜き加工を施した場合、表面側と裏面側とで表面積が異なり、両面の吸水量が同一にならない等の理由から、石材の定盤にはこの吸水性に起因する平面度変化が発生するが、セラミックスにはこのような不都合も発生しない。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来のステージおよび露光装置並びに定盤の製造方法には、以下のような問題が存在する。
セラミックスは、単体で大きな体積を有するものを製造することが不可能であり、また、複雑な形状に構成することが困難であるという特性も有している。そのため、定盤2を全てセラミックスで製作した例は、1軸のみのステージであったり、非常にストロークが小さいステージであったりと、肉抜きをしなくても重量的に問題とならないような小型のものに限られていた。
【0014】
さらに、セラミックスは、将来的に大きなものが製造可能になった場合でも、製造設備に掛かるコストや歩留まりに代表される量産性の悪さを考慮すると、最終的に非常に高価なものとなり、工業製品に適用できる価格にならないといった問題点がある。
【0015】
また、一枚のウエハやガラスプレートから製作するICチップやLCDパネルを増やすために、これらウエハやガラスプレートの大型化を求める要望が今後さらに強まることが予想される。そうなると、必然的に露光装置も大型化し、これに伴って大きなエアガイド用の定盤が必要になってくる。大型の定盤は、上述したように、コストもさることながらその運搬も大きな問題となる。すなわち、石材で定盤を製造すると、必要な強度を得るために非常に厚いものとなり、装置全体として運搬不能の重量になってしまう。さらに、石材は、脆いため、運搬中に欠けが発生したり、万一強い衝撃が加わった場合には割れてしまうという問題点があった。
【0016】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、長期間に亙って性能を維持することが可能で、且つ高剛性、軽量化および低価格化が実現するステージ、およびこのステージを備えた露光装置並びに定盤の製造方法を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、実施の形態を示す図1ないし図6に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明のステージ装置は、定盤と、前記定盤との間に形成されるエアガイド機構を介して該定盤上を移動可能な可動体とを有するステージ装置であって、前記エアガイド機構の一部を構成し、前記可動体に設けられた複数のエアパッドと、前記複数のエアパッドの各々に対応して前記定盤の本体部の表面に該定盤の前記本体部の材質とは異なる材質で複数設けられた表面部と、を有し、前記複数の表面部には、対応するエアパッドと対向し且つ該対応するエアパッドの移動ストロークよりも大きく形成された対向面が形成されているものである。
【0018】
従って、本発明のステージでは、可動体が移動する表面部(31、34)のみ、表面組織が欠落する材質のもの、例えばセラミックスを選択して使用することができる。そのため、長期間に亙ってステージ(18)の性能を維持できるとともに、表面部(31、34)を構成する材質で定盤(24)全体を構成する必要がなくなり、コスト増を回避できる。また、表面(31a、34a)における特性を考慮することなく本体部(30)の材質を選択できるので、例えば、本体部(30)の材質を鉄系の鋳物とすることで、リブ構造を取ることが可能になり、高剛性を得るとともに軽量化も図れる形状に容易に製造することができる。
【0019】
また、本発明の露光装置は、先に記載されたステージ装置を有し、液晶ディスプレイデバイス製造用に用いられるものである。
【0020】
従って、本発明の露光装置では、マスクステージ(16)および基板ステージ(18)の少なくともどちらか一方に設置された請求項1から8のいずれかに記載されたステージ(18)を用いて、マスクステージ(16)に保持されたマスク(M)のパターンを基板ステージ(18)に保持された基板(P)に露光することができる。
【0021】
そして、本発明の定盤の製造方法は、セラミックスを熔射するノズル(36)を定盤(24)の表面(31a、34a)に対向配置し、定盤(24)とノズル(36)とを表面(31a、34a)に沿った一方向に相対移動させてセラミックスを熔射した後に、定盤(24)とノズル(36)とを表面(31a、34a)に沿った前記一方向と略直交する方向に相対移動させることを順次繰り返すことを特徴とするものである。
【0022】
従って、本発明の定盤の製造方法では、ノズル(36)および定盤(24)の一方向および該一方向と直交する方向への相対移動を組み合わせることで、一方向に沿って形成されたセラミックス層を直交方向に亙って形成できるので、定盤(24)の表面(31a、34a)にセラミックス層を形成することができる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のステージおよび露光装置並びに定盤の製造方法の実施の形態を、図1および図2を参照して説明する。
ここでは、本発明のステージを、露光装置においてウエハ等の基板を保持する基板ステージに設置する場合の例を用いて説明する。これらの図において、従来例として示した図7と同一の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
【0024】
図2は、露光装置13の概略構成図である。
露光装置13は、マスク(レチクル)Mに形成されたパターン(例えば、半導体素子パターン)を、感光剤が塗布された略円形のウエハ(基板)W上へ投影転写するものであって、光源14、照明光学系15、マスクステージ16、投影光学系17および基板ステージ(ステージ)18から概略構成されている。ここで、投影光学系17の光軸に平行にZ軸が、光軸に垂直な面内において、図2の紙面に平行にX軸が、光軸に垂直な面内において図2の紙面に垂直にY軸がそれぞれ設定されているものとする。
【0025】
光源14は、露光光としてのビームBを発するものであり、超高圧水銀ランプ等で構成されている。光源14から射出されたビームBは、反射ミラー19で反射されて照明光学系15に入射する。
【0026】
照明光学系15は、いずれも不図示のリレーレンズ、ビームBを均一化するためのオプチカルインテグレータ(フライアイレンズ等)、ビームBをオプチカルインテグレータに入射させるインプットレンズ、オプチカルインテグレータから射出したビームBをマスクM上に集光するためのリレーレンズ、コンデンサーレンズ等を有している。照明光学系15から射出されたビームBは、反射ミラー20によって反射されて、ウエハW上に露光すべきパターンを有しマスクステージ16上に保持されたマスクMに入射する。なお、図示省略するものの、マスクステージ16には移動鏡が設けられていて、位置計測装置である不図示のレーザ干渉系からのレーザ光の照射によりマスクステージ16の位置が検出されるようになっている。
【0027】
投影光学系17は、マスクMの照明領域に存在するパターンの像をウエハW上に結像させるものである。
基板ステージ18は、ウエハWを保持するものであって、互いに直交する方向(X、Y、Zの三次元方向)へ移動自在とされている。この基板ステージ18上には、移動鏡18aが設けられている。移動鏡18aには、位置計測装置である不図示のレーザ干渉計からレーザ光21が射出され、その反射光と入射光との干渉に基づいて移動鏡18aとレーザ干渉計との間の距離、すなわち基板ステージ18(ひいてはウエハW)の位置が検出される構成になっている。
【0028】
したがって、マスクMを透過したビームBは、投影光学系17を介してウエハWに結像する。そして、ウエハW上の露光領域には、マスクMの照明領域にあるパターン像が形成される。そして、基板ステージ18の位置を検出しつつ、基板ステージ18を介してウエハWを二次元的に移動させながら順次露光を行うことによって、ウエハWの露光領域にマスクMのパターンを逐次転写することができる。
【0029】
図1は、基板ステージ18の外観斜視図である。基板ステージ18は、ベース22、防振・除振装置23、定盤24、可動プレート(可動体)25、Xガイド26、X駆動用リニアモータ27、Yガイド28およびY駆動用リニアモータ29、29を主体として構成されている(なお、この図においては、便宜上移動鏡等は省略してある)。防振・除振装置23は、空気式ダンパやピエゾダンパなどを有し、定盤24に加わる振動を防振、除振するものであって、ベース22と定盤24との間に配置されている。
【0030】
定盤24は、定盤本体(本体部)30と該定盤本体30の上面に貼設されたセラミックス板(表面部)31とから構成されている。定盤本体30は、インバー鋳鉄やニレジスト鋳鉄等の低熱膨張鋳物により形成されており、十分な剛性を有し、且つ防振・除振装置23を組み込むために肉抜きを施したリブ構造を裏面側に有している。また、定盤本体30としてアルミニウムを用いてもよい。アルミニウムを定盤本体30として用いた場合には、定盤24の軽量化がより期待できる。
【0031】
セラミックス板31は、アルミナセラミックスによって平面視矩形状の板状に形成されており、その表面31aに沿って可動プレート25が移動する構成になっている。また、セラミックス板31は、定盤本体30とほぼ同一の線膨張係数を有している。これら定盤本体30およびセラミックス板31は、当接面においてエポキシ系接着剤(不図示)によって貼着されている。
【0032】
Xガイド26は、X駆動用リニアモータ27の駆動によりX方向に自在に移動するものである。Yガイド28は、セラミックス板31の表面31aに沿ったY方向に延在する長尺形状を成しており、Xガイド26と一体的に構成されることで該Xガイド26の移動によりX方向に移動するようになっている。可動プレート25は、ウエハWを保持するホルダ(不図示)を有し、Y駆動用リニアモータ29、29の駆動によってYガイド28をガイドにしてY方向に自在に移動するものである。
【0033】
Y駆動用リニアモータ29、29およびYガイド28の両端には、これらを一体的に支持するプレート32、32がセラミックス板31に対向するように設けられている。そして、各プレート32、32の底面には、セラミックス板31の表面31aに臨むように非接触ベアリングであるエアパッド(不図示)が配設されている。また、可動プレート25には、Y駆動用リニアモータ29、29およびYガイド28を挟んでプレート33が該可動プレート25に一体的に設けられている。このプレート33の底面にも、セラミックス板31の表面31aに臨むようにエアパッド(不図示)が配設されている。
【0034】
上記の構成の基板ステージ18において定盤24を製造する手順について説明する。
まず、セラミックス板31の裏面もしくは定盤本体30の上面、または双方にエポキシ系接着剤を薄く塗布する。次に、セラミックス板31と定盤本体30とを当接させた後、人手または所定の押圧機構により所定の圧力でセラミックス板31を押圧し、これらを貼着する。このとき、接着層の厚さが20μm程度になるような圧力で押圧する。接着層が薄いため、定盤24としての剛性が劣化することはない。そして、接着剤が硬化した後に、セラミックス板31の表面31aを研削・研磨して所定の面精度を出す。
【0035】
この後、定盤24をベース22に取り付けるとともに、防振・除振装置23、可動プレート25、Xガイド26、X駆動用リニアモータ27、Yガイド28およびY駆動用リニアモータ29、29を組み込むことにより基板ステージ18が得られる。
【0036】
本実施の形態のステージでは、定盤24が定盤本体30とセラミックス板31とに分割されているので、それぞれを異なる材質で形成することで、剛性を受け持つ機能および可動プレート25との間で擦れを発生させない機能とに分離することができる。そのため、各機能に応じた特性を持つ材質を適宜選択することができるようになり、汎用性を高めることができる。
【0037】
具体的には、定盤24の表面31aがセラミックス板31で形成されており、表面31aに傷が付いても盛り上がることがないので、エアガイド機構との間に擦れが発生せず、したがってエアガイド機構が損傷することなく長期間に亙ってその性能を維持することができる。また、セラミックス板31は、定盤24全体ではなく、その表面のみを構成する板状なので容易に製造することができ、コストを低減させることができる。さらに、セラミックスは、非磁性体であるので、非接触ベアリングとして磁気ベアリングを用いた際には、該磁気ベアリングに悪影響を及ぼさないため好適である。また、定盤本体30が金属材である鋳物で構成され、加工性に優れているため、肉抜きやリブ構造を容易に形成でき、軽量化および高剛性を両立させることができる。
【0038】
加えて、比剛性の高いセラミックス板31を鋳物で形成された定盤本体30に貼設することで鋳物単体時よりも強度が増し、捻り変形やたわみ変形量を小さくできるという効果も生じる。また、セラミックス材も鋳物も素材としての吸水率はほぼ零なので、石材のように湿度変化によって膨潤することで平面度が変化することも防止できる。
【0039】
また、本実施の形態のステージでは、定盤本体30とセラミックス板31とがほぼ同一の線膨張係数を有しているので、これらに熱変化が生じても定盤本体30とセラミックス板31との間に、熱変化に伴う圧縮力または引張り力が作用せず、定盤24として歪みが発生することを未然に防ぐことができる。そのため、本実施の形態の露光装置13では、定盤24の歪みによって投影像に悪影響が及ぶことなく、結像特性を高精度に維持することができる。
【0040】
さらに、本実施の形態のステージでは、セラミックス板31が接着剤によって定盤本体30と貼着されているので、定盤24が変形した際にも接着層が微小滑りを起こすことで減衰効果が高まり、特に定盤24のねじり共振等に対して有効である。
【0041】
図3は、本発明のステージの第2の実施の形態を示す図である(なお、この図においては、便宜上、駆動用リニアモータ、Xガイド、Yガイドおよび可動プレート等を省略してある)。この図において、図1および図2に示す第1の実施の形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。第2の実施の形態と上記の第1の実施の形態とが異なる点は、定盤24の構成である。
【0042】
この図に示すように、定盤24は、定盤本体30と二枚に分割されたセラミックス板(表面部)34、34とから構成されている。各セラミックス板34、34は、上記と同様に、エポキシ系接着剤によって定盤本体30の上面に貼着されている。また、セラミックス板34、34同士は、それぞれの突き合わせ面が研削され、やはりエポキシ系接着剤によって突き合わせ面に隙間が生じないように貼着されている。また、セラミックス板34、34の接続部は、平坦になるように加工されている。他の構成は、上記第1の実施の形態と同様である。
【0043】
本実施の形態のステージおよび露光装置では、上記第1の実施の形態と同様の作用・効果が得られることに加えて、大きさが二倍になると価格が二倍ではなく、それ以上になってしまうという現状を踏まえた場合、分割したセラミックス板34、34を貼り合わせて使用することにより、一層の低価格化を実現することができる。
【0044】
なお、図4は、本発明のステージの第3の実施の形態を示す図であり、この形態では、分割したセラミックス板34、34を四枚貼り合わせて定盤本体30に貼着している。このように、一定の大きさを有するセラミックス板をあらかじめ複数枚用意しておき、定盤本体30の大きさに合わせて敷き詰めて、定盤24の表面34aを形成することで任意の大きさを有するステージに適宜対応することができるとともに、より低価格のステージ18、ひいては露光装置13を実現することができる。
【0045】
図5は、本発明のステージの第4の実施の形態を示す図である。
この図において、図4に示す第3の実施の形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。第4の実施の形態と上記の第3の実施の形態とが異なる点は、セラミックス34…34を互いに離間するように配置したことである。
【0046】
すなわち、各セラミックス板34…34の短辺の長さLが、可動プレート25の移動ストロークよりも大きい場合は、この図に示すように、各セラミックス板34…34毎に、エアパッド35が各セラミックス板34…34からはみ出さないように配置することが可能になる。したがって、本実施の形態のステージでは、隣り合うセラミックス板34同士を接着剤で貼り合わせたり、接続部を平坦化するために別途加工を施す必要がなくなり、製造工数の削減および一層の低価格化に寄与できる。この場合、セラミックス板34およびエアパッド35の数は、本実施の形態のように四ヶ所に限定されるものではなく、三ヶ所やそれ以上であってもよいことは言うまでもない。
【0047】
図6は、本発明のステージの第5の実施の形態を示す図である(なお、この図においては、便宜上、定盤本体30のみを図示している)。この図において、図1および図2に示す第1の実施の形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。第5の実施の形態と上記の第1の実施の形態とが異なる点は、定盤24の製造方法である。
【0048】
すなわち、定盤24は、低熱膨張鋳物で形成された定盤本体30にセラミックスを熔射することで製造される。具体的な製造方法は、まず、図6(a)に示すように、定盤本体30をXY平面に沿って載置するとともに、セラミックスをプラズマ熔射等で熔射するノズル36を定盤本体30の表面に対向配置して、ノズル36を定盤本体30の表面に沿って+Y方向(一方向)に相対移動させる。これにより、ノズル36の幅に相当するセラミックスが定盤本体30上に帯状に熔射される。
【0049】
次に、図6(b)に示すように、定盤本体30をノズル36に対して+X方向(直交する方向)に、ノズル36の幅よりも若干短い距離相対移動させるとともに、ノズル36を定盤本体30に対して−Y方向に相対移動させる。そして、これらの一連の動作を順次繰り返すことにより、定盤本体30の表面に厚さ約200μmのセラミックス層が形成された定盤24が得られる。この後、定盤24の表面を研削・研磨することで約100μmの平滑なセラミックス層を有する定盤24が完成する。なお、ノズル36と定盤本体30とが上記方向に相対移動すれば、移動するのはノズル36のみや定盤本体30のみでもよい。
【0050】
本実施の形態の定盤の製造方法では、大面積の定盤24でも容易にセラミックス層を形成できるだけでなく、メッキ等の処理と違い金属表面を覆う層を10倍程度厚くできるため、一旦セラミックスを熔射すれば、その後は上記の実施の形態と同様に取り扱うことができ、基板ステージ18としては上記の形態と同様の効果が得られる。なお、この熔射に用いるセラミックス材は、アルミナセラミックス、窒化珪素、タングステンカーバイト等が適用できる。
【0051】
なお、上記実施の形態において、セラミックス層や接着層の厚さは単に一例を示したものであり、本発明のステージを限定するものではない。また、定盤24の表面をセラミックス材で形成する構成としたが、これに限られるものではなく、例えばセラミックス材と同等の性能を有する結晶化ガラスなどの他の素材を用いる構成であってもよい。結晶化ガラスを用いた場合、製造時の収縮率が小さく、また炉の温度もセラミックスよりも低く済む等の効果が得られる。
【0052】
また、本発明のステージを露光装置13の基板ステージ18に適用した構成としたが、マスクMを保持するマスクステージ16に適用できることはもちろんのこと、露光装置13以外にも転写マスクの描画装置、マスクパターンの位置座標測定装置等の精密測定機器にも適用可能である。
【0053】
さらに、上記実施の形態において、セラミックス板31、34を定盤本体30に接着剤で貼着する構成としたが、これに限られるものではなく、例えば、定盤下部からのネジ締結や、定盤上部からのネジ締結であってもよい。上部からのネジ締結の場合、締結後、ネジ頭部の座グリ穴にセラミックスのキャップを装着することが好ましい。
【0054】
また、定盤本体30上のセラミックス板31、34や熔射したセラミックスを研削、研磨する手段としては、サーフェイスグラインダーの他、レベルメータを使って二点間の傾きを取り、盛り上がっているところを研磨してゆく、いわゆる部分研磨機を用いることも可能である。
【0055】
基板ステージ18やマスクステージ16の駆動装置としては、2次元に磁石を配置した磁石ユニットと、2次元にコイルを配置した電機子ユニットとを対向させ、電磁力によりステージを駆動する平面モータを用いてもよい。この場合、磁石ユニットと電機子ユニットとのいずれか一方をステージに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットとの他方を定盤本体30に設ければよい。
【0056】
なお、基板としては、液晶ディスプレイデバイス用のガラスプレートや、半導体デバイス用の半導体ウエハ、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版(合成石英、シリコンウエハ)等が適用される。
【0057】
露光装置13としては、マスクMとウエハWとを静止した状態でマスクMのパターンを露光し、ウエハWを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の露光装置(ステッパー)でも、マスクMとウエハWとを同期移動してマスクMのパターンを露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置(スキャニング・ステッパー)にも適用することができる。
【0058】
露光装置13の種類としては、液晶ディスプレイデバイス製造用や、半導体製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子(CCD)あるいはマスクMなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。
【0059】
また、光源14として、超高圧水銀ランプから発生する輝線(g線(436nm)、i線(365nm))、KrFエキシマレーザ(248nm)、ArFエキシマレーザ(193nm)、F2レーザ(157nm)、X線や電子銃などを用いることができる。また、YAGレーザや半導体レーザ等の高周波などを用いることもできる。
【0060】
投影光学系17の倍率は、縮小系のみならず等倍および拡大系のいずれでもよい。また、投影光学系17としては、エキシマレーザなどの遠紫外線を用いる場合は硝材として石英や蛍石などの遠紫外線を透過する材料を用い、F2レーザを用いる場合は反射屈折系または屈折系の光学系にする。さらに、投影光学系17を用いることなく、マスクMとウエハWとを密接させてマスクMのパターンを露光するプロキシミティ露光装置にも適用することができる。
【0061】
基板ステージ18やマスクステージ16にリニアモータを用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもよい。
また、各ステージ16,18は、ガイドに沿って移動するタイプでもよく、ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよい。
【0062】
基板ステージ18の移動により発生する反力は、フレーム部材を用いて機械的に床(大地)に逃がしてもよい。
マスクステージ16の移動により発生する反力は、フレーム部材を用いて機械的に床(大地)に逃がしてもよい。
【0063】
複数の光学素子から構成される照明光学系15および投影光学系17をそれぞれ露光装置本体に組み込んでその光学調整をするとともに、多数の機械部品からなるマスクステージ16や基板ステージ18を露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、更に総合調整(電気調整、動作確認等)をすることにより本実施の形態の露光装置13を製造することができる。なお、露光装置13の製造は、温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【0064】
液晶ディスプレイデバイスや半導体デバイス等のデバイスは、各デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたマスクMを製作するステップ、ウエハW、ガラス基板等を製作するステップ、前述した実施の形態の露光装置13によりマスクMのパターンをウエハW、ガラス基板に露光するステップ、各デバイスを組み立てるステップ、検査ステップ等を経て製造されるものである。
【0065】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1に係るステージは、定盤が本体部と表面部とを有しており、これら本体部と表面部とが異なる材質である構成となっている。
これにより、このステージでは、剛性を受け持つ機能および可動体との間で擦れを発生させない機能とに分離することができるため、各機能に応じた特性を持つ材質を適宜選択することができるようになり、単一材で発生した重量化、コストアップ、剛性不足等の不具合を解消できるようになり、汎用性を高めることができるという効果が得られる。
【0066】
請求項2に係るステージは、本体部が金属材で形成され、表面部がセラミックス材で形成される構成となっている。
これにより、このステージでは、エアガイド機構との間に擦れが発生せず、したがってエアガイド機構が損傷することなく長期間に亙ってその性能を維持することができるとともに、セラミックスが非磁性体であるので、エアパッド機構に磁気ベアリングを用いた際には、該磁気ベアリングに悪影響を及ぼさないという効果が得られる。また、本体部が金属材である鋳物で構成され、加工性に優れているため、肉抜きやリブ構造を容易に形成でき、軽量化および高剛性を両立させることができるという優れた効果が得られる。さらに、セラミックス材も金属材も素材としての吸水率はほぼ零なので、石材のように湿度変化によって膨潤することで平面度が変化することも防止できる。
【0067】
請求項3に係るステージは、本体部に熔射したセラミックス材で表面部が形成される構成となっている。
これにより、このステージでは、大面積の定盤でも容易にセラミックス層を形成できるだけでなく、メッキ等の処理と違い金属表面を覆う層を厚くできるという効果が得られる。
【0068】
請求項4に係るステージは、本体部に貼設されたセラミックス板で表面部が形成される構成となっている。
これにより、このステージでは、大面積の定盤であっても容易に製造することができ、コストを低減させることができるとともに、金属材単体時よりも強度が増し、捻り変形やたわみ変形量を小さくできるという効果も生じる。
【0069】
請求項5に係るステージは、セラミックス板が複数に分割されて貼設される構成となっている。
これにより、このステージでは、一枚のセラミックス板を用いる場合に比べて一層の低価格化が実現できるとともに、一定の大きさを有するセラミックス板をあらかじめ複数枚用意しておき、本体部の大きさに合わせて敷き詰めることで任意の大きさを有するステージに容易に対応できるという効果が得られる。
【0070】
請求項6に係るステージは、セラミックス板の長さが可動体の移動ストロークよりも大きい構成となっている。
これにより、このステージでは、セラミックス板同士を接着剤で貼り合わせたり、接続部を平坦化するために別途加工を施す必要がなくなり、製造工数の削減および一層の低価格化に寄与できるという効果が得られる。
【0071】
請求項7に係るステージは、セラミックス板が接着剤により本体部に貼着される構成となっている。
これにより、このステージでは、定盤のねじり共振等、定盤が変形した際にも接着層が微小滑りを起こすことで減衰効果が高まるという優れた効果を奏するものである。
【0072】
請求項8に係るステージは、表面部が本体部とほぼ同一の線膨張係数を有する構成となっている。
これにより、このステージでは、表面部および本体部に熱変化が生じても本体部と表面部との間に圧縮力または引張り力が作用せず、定盤として歪みが発生することを未然に防ぐことができるという効果が得られる。
【0073】
請求項9に係る露光装置は、マスクステージと基板ステージとの少なくとも一方のステージとして、請求項1から8のいずれかに記載されたステージが設置される構成となっている。
これにより、この露光装置では、低価格化および軽量化が実現できるとともに、
長期間に亙ってステージ性能を維持することができ、結像特性を高精度に維持できるという効果が得られる。
【0074】
請求項10に係る定盤の製造方法は、定盤とノズルとを定盤の表面に沿った一方向に相対移動させてセラミックスを熔射した後に、定盤とノズルとを一方向と略直交する方向に相対移動させることを順次繰り返す構成となっている。
これにより、この定盤の製造方法では、大面積の定盤であっても容易、且つ厚くセラミックス層を形成できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態を示す図であって、定盤本体にセラミックス板が貼設された基板ステージの外観斜視図である。
【図2】 同基板ステージを備えた露光装置の概略構成図である。
【図3】 本発明の第2の実施の形態を示す図であって、定盤本体に二枚のセラミックス板が貼設された基板ステージの外観斜視図である。
【図4】 本発明の第3の実施の形態を示す図であって、定盤本体に四枚のセラミックス板が貼設された基板ステージの外観斜視図である。
【図5】 本発明の第4の実施の形態を示す図であって、定盤本体に四枚のセラミックス板が互いに離間して貼設された基板ステージの外観斜視図である。
【図6】 本発明の第5の実施の形態を示す図であって、定盤上にセラミックスを熔射する手順を説明するための説明図である。
【図7】 従来技術によるステージの一例を示す外観斜視図である。
【符号の説明】
M マスク(レチクル)
W ウエハ基板(基板)
13 露光装置
16 マスクステージ
18 基板ステージ(ステージ)
24 定盤
25 可動プレート(可動体)
30 定盤本体(本体部)
31、34 セラミックス板(表面部)
31a、34a 表面
36 ノズル
Claims (7)
- 定盤と、前記定盤との間に形成されるエアガイド機構を介して該定盤上を移動可能な可動体とを有するステージ装置であって、
前記エアガイド機構の一部を構成し、前記可動体に設けられた複数のエアパッドと、
前記複数のエアパッドの各々に対応して前記定盤の本体部の表面に該定盤の前記本体部の材質とは異なる材質で複数設けられた表面部と、を有し、
前記複数の表面部には、対応するエアパッドと対向し且つ該対応するエアパッドの移動ストロークよりも大きく形成された対向面が形成されているステージ装置。 - 請求項1記載のステージ装置において、
前記対向面は、セラミックス材により形成されているステージ装置。 - 請求項2記載のステージ装置において、
前記対向面は、前記本体部に熔射されたセラミックス材により形成されているステージ装置。 - 請求項3記載のステージ装置において、
前記定盤を支持するベースと、
前記ベースと前記本体部とに接続されて前記定盤に加わる振動を防振するための防振装置と、をさらに有するステージ装置。 - 請求項4記載のステージ装置において、
前記防振装置は、前記本体部に形成されたリブ状の肉抜き部と前記ベースとの間に配置されているステージ装置。 - 請求項1から5のいずれか一項に記載されたステージ装置において、
前記対向面は、互いに離間して配置されているステージ装置。 - 請求項1から6のいずれか一項に記載されたステージ装置を有し、液晶ディスプレイデバイス製造用に用いられる露光装置。
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