JP5473575B2 - 露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、露光装置及びその露光装置を用いたデバイス製造方法に関する。

露光装置において、ステージを駆動するとステージの加減速に伴う慣性力の反力が生じ、これが定盤に伝わると定盤の振動を引き起こす原因となる。このような振動により露光装置の機構系の固有振動が励起されて高周波振動が発生し、高速、高精度な位置決めが妨げられる可能性がある。

昨今、処理速度（スループット）の向上に伴うステージ加速度は増加の一途であり、更にレチクルや基板の大型化に伴ってステージ質量も増大している。このため、移動体の質量×加速度で定義される駆動力は非常に大きなものとなり、その反力も膨大なものとなっている。また、装置の大型化も著しくなり、数多くの製造装置が設置される製造工場内での占有設置面積の増大が問題として顕在化しつつある。更に、上述のような装置から床に伝わる振動が大きいと、その振動の影響を他の装置が受けないようにするために装置間の距離を大きくする必要が生じる。このように、装置の大型化、装置間隔の確保により、各装置が事実上占有する面積が非常に増大してしまう。

ステージの駆動反力を低減させる手段として、特許文献１や特許文献２に記載される反力カウンタを用いるものがある。ステージが定盤に与える駆動反力と大きさが同じで方向が逆の力を反力カウンタが定盤に対して与えることで、定盤に加わる合力は原理的にゼロになる。これにより、定盤の振動は抑制され、さらには床の振動も小さくすることが可能となる。

特開２００３−３１８０８２号公報 特開２００５−３５４０２２号公報

しかし、一般的にステージと反力カウンタはアクチュエータや構成部材に特性の違いがある。そのため、それぞれが定盤に及ぼす力には若干の違いが生じてしまい、定盤から床に伝わる振動を低減することが難しいという問題がある。

そこで、本発明は定盤から床に伝わる振動を低減することが可能な露光装置を提供することを目的とする。

本発明の露光装置は、定盤と、前記定盤上で移動可能なステージと、前記ステージを駆動するアクチュエータと、質量体と前記質量体を移動させるアクチュエータとを有し前記ステージの移動に起因して前記定盤に発生する振動を低減するための反力カウンタと、前記定盤を支持する床に設けられ、前記床の加速度を検出するセンサと、前記センサからの出力に基づいて、前記振動が小さくなるように前記質量体を移動させるアクチュエータを制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、定盤から床に伝わる振動を低減することが可能になる。

実施形態の露光装置の概略図 第１実施形態の反力カウンタの制御系の説明図 第１実施形態の反力カウンタの制御系の説明図

以下、添付の図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。

＜実施形態＞
図１は、本実施形態による走査型露光装置の概略構成を示す図である。レチクルステージ１１は、レチクル定盤１０に支持される。また、レチクルステージ１１上のレチクル１２のパターンを投影光学系４を通してウエハステージ１上のウエハ７に露光する露光光は、光源装置１３から発生される。本体構造体５は、レチクルステージ１１とウエハステージ１の間に投影光学系４を支持する。レチクルステージ１１は不図示のアクチュエータによってレチクル定盤１０上を移動する。ステージ定盤３は床６に固定されている。ウエハステージ１は、ウエハステージ１に連結されたステージアクチュエータ８により、ステージ定盤上をＸＹ方向に移動可能である。

なお、ウエハステージ１は、レチクルステージ１１と同期して走査駆動される。レチクルステージ１１とウエハステージ１の走査中、両者の位置はそれぞれ不図示の干渉計によって継続的に検出され、レチクルステージ１１とウエハステージ１のアクチュエータにそれぞれフィードバックされる。これにより、両者の走査開始位置を正確に同期させるとともに、定速走査領域の走査速度を高精度で制御することができる。

反力カウンタ２は、質量体１５と質量体１５を移動させる反力カウンタアクチュエータ９を備える。反力カウンタアクチュエータ９にはリニアモータ等を使用することが可能である。反力カウンタ２は、ステージ定盤３の内部に設けられてもよいし、外部に設けられてもよい。

装置制御部１４は、ウエハステージ１や反力カウンタ２の駆動制御を行うものであり、露光装置本体に設けられていても、装置外部に設けられていてもよい。

投影光学系４や投影光学系を支持する本体構造体５には位置、速度、加速度等を検出するセンサが取り付けられている。センサ５１は本体構造体５と定盤３の相対位置や相対速度、相対加速度を検出するセンサである。センサ５２は本体構造体５の加速度を検出するセンサである。センサ５３は投影光学系の加速度を検出するセンサである。センサ５４は床６の加速度を検出するセンサである。

ステージアクチュエータ８は平面パルスサーボモータであり、ステージ定盤３の上面に設けられた櫛歯との間で磁気回路を構成して、ウエハステージ１を駆動する。ウエハステージ１が駆動されるとその駆動反力はステージ定盤３に伝達される。そこで、ウエハステージ１の移動方向とは逆方向に質量体１５を移動させ、ウエハステージ１の駆動反力を打消すような力をステージ定盤３に与えことでステージ定盤３の振動を抑える。しかし、ウエハステージ１と反力カウンタ２はアクチュエータや構成部材に特性の違いがある。そのため、それぞれが定盤に及ぼす力には若干の違いが生じ、反力カウンタの駆動によっても反力を打消しきることは難しい。打消しきれなかった反力により、ステージ定盤３が加振され、その振動は床６と本体構造体５を通して投影光学系４に伝達されてしまう。打消しきれなかった反力によりステージ定盤３が加振されると、ステージ定盤３からの振動が伝達されて、床６や本体構造体５、投影光学系４も加振される。それぞれに生じる振動はセンサ５２、センサ５３、センサ５４で検出することが可能である。ステージ定盤３の振動は、センサ５１によって検出することが可能である。

本実施形態では、ウエハステージ１の移動に起因してステージ定盤３、床６、本体構造体５、投影光学系４に生じた振動をセンサ５１〜５４によって計測する。そして、その計測結果に基づいた指令を反力カウンタ２の制御系にフィードバックする。すると、反力カウンタ２の制御系は、フィードバックされた指令に基づき、打消しきれなかった反力を低減するように反力カウンタ２を駆動させる。これにより、打消しきれなかった反力を打消すように反力カウンタ２を駆動させることで、ステージ定盤３の振動をより低減することが可能となる。その結果、床６、本体構造体５、投影光学系４の振動も低減することができる。使用するセンサはセンサ５１〜５４の全てを用いてもよいし、いずれか１つ、または複数を組合せて用いてもよい。

図２は、投影光学系４に設置したセンサ５３の出力を用いて、反力カウンタの制御系を補正する場合の一例を示したブロック図である。

ステージ制御部９２は、装置制御部１４からのステージ位置指令値とステージアクチュエータ８からのフィードバック信号に基づいて、ステージの駆動に必要な推力を算出する。

反力カウンタ位置指令値生成部９３は、装置制御部１４からのステージ位置指令値に基づいて反力カウンタ位置指令値を生成する。反力カウンタ制御部９５は反力カウンタ位置指令値と反力カウンタアクチュエータ９からのフィードバック信号に基づいて、反力カウンタの駆動に必要な推力を算出する。反力カウンタ推力指令値生成部９４はステージ制御部９２が発生したステージ推力指令値に所定の係数を掛けて反力カウンタ推力指令値を生成する。反力カウンタ制御部９５及び反力カウンタ推力指令値生成部９４から出力される推力指令値は合成され、反力カウンタアクチュエータ９に供給される。

ステージアクチュエータ８の推力と反力カウンタアクチュエータ９の推力の和がステージ定盤３に伝達され、ステージ定盤３が加振される。その振動はさらに床６、本体構造体５、投影光学系４と通じてセンサ５３によって検出される。センサ５３の計測値に基づき、振動を低減するように反力カウンタ推力補正値生成部９６で推力補正値が生成される。反力カウンタ制御部９５及び反力カウンタ推力指令値生成部９４及び反力カウンタ推力補正値生成部９６から出力される推力指令値は合成され、反力カウンタアクチュエータ９に供給される。

ステージアクチュエータ８及び反力カウンタアクチュエータ９からステージ定盤３への矢印は力の伝達を表している。また、定盤からセンサまでの矢印は振動の伝達を表している。

ここでは、センサ５３の計測値に基づいて推力補正値を生成する例を示した。しかし、センサ５１〜５４のいずれの計測値に基づいて推力補正値を生成してもよい。

ステージ制御部９２、反力カウンタ位置指令値生成部９３、反力カウンタ推力指令値生成部９４、反力カウンタ制御部９５、反力カウンタ推力補正値生成部９６は、装置制御部１４に設けられていてもよい。また、別々に設けられていてもよい。

図３に本発明の手法を適用した他の例のブロック図を示す。図３は本体構造体５に設置したセンサ５１の出力を用いて、反力カウンタ２の制御系を補正するブロック図である。

ステージアクチュエータ８の推力と反力カウンタアクチュエータ９の推力の和がステージ定盤３に伝達され、ステージ定盤３が加振される。その振動は本体構造体５に設置したセンサ５１に検出される。センサ５１の計測値は反力カウンタ推力指令値生成部９４に入力され、反力カウンタ推力指令値が補正される。反力カウンタ制御部９５及び反力カウンタ推力指令値生成部９４から出力される推力指令値は合成され、反力カウンタアクチュエータ９に供給される。

ステージアクチュエータ８及び反力カウンタアクチュエータ９からステージ定盤３への矢印は力の伝達を表している。

＜デバイス製造方法への適用＞
次に上述した露光装置を利用したデバイス製造方法を説明する。半導体集積回路素子、液晶表示素子等のデバイスは、上述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 ウエハステージ
２ 反力カウンタ
３ ステージ定盤
４ 投影光学系
５ 本体構造体
６ 床
８ ステージアクチュエータ
９ 反力カウンタアクチュエータ
１４ 装置制御部
１５ 質量体
５１〜５４ センサ

Claims (8)

1. 定盤と、
   前記定盤上で移動可能なステージと、
   前記ステージを駆動するアクチュエータと、
   質量体と前記質量体を移動させるアクチュエータとを有し前記ステージの移動に起因して前記定盤に発生する振動を低減するための反力カウンタと、
   前記定盤を支持する床に設けられ、前記床の加速度を検出するセンサと、
   前記センサからの出力に基づいて、前記定盤の振動が小さくなるように前記質量体を移動させるアクチュエータを制御する制御手段と、を備えることを特徴とする露光装置。
2. 前記制御手段は、ステージ位置指令値に基づいて反力カウンタ位置指令値を生成する反力カウンタ位置指令値生成部と、前記センサからの出力に基づいて前記反力カウンタの推力を補正するための推力補正値を生成する推力補正値生成部と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記制御手段は、ステージ推力指令値に基づいて反力カウンタ推力指令値を生成する反力カウンタ推力指令値生成部を含むことを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
4. 投影光学系と、
   前記投影光学系を支持する構造体と、
   前記構造体に設けられ、前記構造体と前記定盤との相対位置、相対速度、相対加速度のいずれかを検出する第２センサをさらに備え、
   前記制御手段は、前記センサ及び前記第２センサからの出力に基づいて、前記定盤の振動が小さくなるように前記質量体を移動させるアクチュエータを制御することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
5. 投影光学系と、
   前記投影光学系を支持する構造体と、
   前記構造体の加速度を検出する第２センサをさらに備え、
   前記制御手段は、前記センサ及び前記第２センサからの出力に基づいて、前記定盤の振動が小さくなるように前記質量体を移動させるアクチュエータを制御することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
6. 前記投影光学系の加速度を検出する第３センサをさらに備え、
   前記制御手段は、前記センサ、前記第２センサ、及び前記第３センサからの出力に基づいて、前記定盤の振動が小さくなるように前記質量体を移動させるアクチュエータを制御することを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の露光装置を用いて基板にパターンを露光する工程と、
   露光され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。
8. 定盤と、
   前記定盤上で移動可能なステージと、
   前記ステージを駆動するアクチュエータと、
   質量体と前記質量体を移動させるアクチュエータとを有し前記ステージの移動に起因して前記定盤に発生する振動を低減するための反力カウンタと、
   前記定盤を支持する床に設けられ、前記床の加速度を検出するセンサと、
   前記センサからの出力に基づいて、前記定盤の振動が小さくなるように前記質量体を移動させるアクチュエータを制御する制御手段と、を備えることを特徴とする装置。

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