JP5917255B2 - 案内装置、露光装置および物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、案内装置、露光装置および物品の製造方法に関する。

半導体デバイス等の製造に用いられる露光装置には、半導体集積回路における回路パターンの微細化や高集積化に伴って、高精度な微細加工技術が要求されている。このような露光装置は、基板を保持した基板ステージを駆動する駆動装置を備え、駆動装置は、基板ステージの移動を案内する案内装置を備えている。

案内装置は、一般的に、基台の上に支持されて基板ステージが移動する方向と平行に備えられた案内部材と、基板ステージを支持して案内部材に沿って移動する移動部材とを備えている。かかる案内装置は、基板ステージが移動する際に発生する基板ステージの回転（ピッチングやヨーイングなど）を抑制し、基板ステージを滑らかに移動させることができる。しかし、このような案内装置では、移動部材が移動する際に案内部材と移動部材とが擦れるため、擦れた部分からパーティクルが発生する。そして、発生したパーティクルが案内装置の外部に飛散してしまうと、パーティクルが基板やパターンに付着してパターン欠損や歩留り低下などを引き起こし、露光装置における高精度な微細加工を阻害してしまう。そこで、移動部材の移動方向の端部にカバーを取り付けることでパーティクルの飛散を防止する技術が提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１１−００７３２４号公報

しかしながら、移動部材の移動方向の端部にカバーを取り付けただけでは、案内部材と移動部材との間から発生したパーティクルがカバーの内部で飛び続けてしまう。そのため、パーティクルが飛ぶ方向によっては、カバーと案内部材もしくは基台との隙間からカバーの外部にパーティクルが飛散してしまうという問題がある。このように、従来の技術では、パーティクルの飛散を防止する効果が不十分であった。

そこで、本発明は、案内装置において、パーティクルの飛散を防止する上で有利な技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての案内装置は、基台（１）の上に配置された案内部材（６）と、前記案内部材に沿って移動可能な移動部材（７）と、を有する案内装置（５）であって、前記移動部材は、前記移動部材が移動する第１方向（±Ｘ方向）に垂直に配置された２つの第１側面と、前記案内部材が配置された前記基台の面と平行かつ前記第１方向に垂直な第２方向（±Ｙ方向）に垂直に配置された２つの第２側面とを含み、前記案内装置は、前記２つの第１側面の各々に対して設けられた複数の第１板部材（３２ａ）と、前記２つの第２側面の各々に対して設けられた複数の第２板部材（３２ｂ）とを含み、前記複数の第１板部材は、それぞれが前記第１側面に平行で、且つ前記基台に対面する部分において隙間が形成されるように前記第１方向に離隔して配置され、前記複数の第２板部材は、それぞれが前記第２側面に平行で、且つ前記基台に対面する部分において隙間が形成されるように前記第２方向に離隔して配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、案内装置において、パーティクルの飛散を防止する上で有利な技術を提供することができる。

本発明の第１実施形態の案内装置を備えた駆動装置を示す図である。 第１実施形態の案内装置の構成を示す仰瞰図である。 第１実施形態の案内装置を案内部材の側面方向から見たときの断面図である。 第１実施形態の案内装置を移動部材の移動方向から見たときの断面図である。 パーティクルがカバーユニットから飛散する様子を示した図である。 本発明の実施形態の露光装置を示す図である。

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実施形態＞
本発明の第１実施形態の案内装置５について、図１を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態の案内装置５を備えた駆動装置１００を示す図である。駆動装置１００は、基台１と、ねじ部材２と、ナット部材３と、基板ステージ４とを備える。また、駆動装置１００は、基板ステージ４の移動を案内するための案内装置５と、ねじ部材２を回転駆動させるためのモーター８とを備える。

ねじ部材２は、棒状に形成されており、ねじ部材２の側面には、ねじ溝が螺旋状に形成されている。また、ねじ部材２は、ねじ部材２の両端部において基台１に固定された支持台９よって回転自在に支持され、ねじ部材２の一方の端部がモーター８に接続されている。そのため、モーター８に信号が供給されてモーター８が駆動すると、ねじ部材２が回転軸を中心に回転する。

ナット部材３は、円筒状に形成されており、ナット部材３の中心を貫通するねじ部材２に螺合している。ナット部材３の内側には、ねじ部材２のねじ溝と同じ間隔のねじ溝が形成されており、ナット部材３のねじ溝とねじ部材２のねじ溝との間には転動体が備えられている。この転動体により、ねじ部材２が回転したときに、ナット部材３がねじ部材２の回転軸に沿って摺動することができる。また、ナット部材３は、基板ステージ４を支持しており、ナット部材３がねじ部材２の回転軸に沿って摺動することで、基板ステージ４をねじ部材２の回転軸方向に駆動することができる。

案内装置５は、基板ステージ４が移動する際に発生する基板ステージ４の回転（ピッチングやヨーイングなど）を抑制して、基板ステージ４を滑らかに移動させるために備えられており、案内部材６と移動ユニット７とで構成される。案内部材６は、下面の全面が基台１に固定されており、基板ステージ４が移動する範囲にわたって、ねじ部材２の回転軸方向と平行になるように、ねじ部材２の両側に配置されている。案内部材６の側面には、移動ユニット７を案内部材６に沿って移動させるための溝１１が形成されており、後述する転動体１２が案内部材６に形成された溝１１に配置される。また、移動ユニット７は、基板ステージ４を支持しており、基板ステージ４の移動に伴い、案内部材６に沿って移動する。

ここで、第１実施形態の案内装置５における移動ユニット７について、図２を参照して説明する。図２は、第１実施形態の案内装置５における移動ユニット７の構成を示す仰瞰図（基台１は図示せず）である。移動ユニット７は、移動部材２０とカバーユニット３０とで構成されている。移動部材２０は、案内部材６の上面および側面を囲うように構成されており、案内部材６に沿って移動可能である。移動部材２０の内側には、案内部材６に形成された溝１１に対応する溝２１が形成されており、移動部材２０に形成された溝２１と案内部材６に形成された溝１１との間には転動体１２が備えられている。この転動体１２により、基板ステージ４が移動したときに、移動部材２０が案内部材６に沿って滑らかに移動することができる。しかし、転動体１２によって移動部材２０が案内部材６に沿って滑らかに移動できたとしても、案内部材６と移動部材２０と転動体１２との擦れは防止できないため、擦れた部分からパーティクル１３が発生してしまう。そして、発生したパーティクル１３が案内装置５の外部へ飛散し、例えば、案内装置５を有する露光装置内に混入すると、パターン欠損や歩留り低下などを引き起こし、露光装置における高精度な微細加工を阻害してしまう。そこで、第１実施形態の駆動装置１００における移動ユニット７は、パーティクル１３の飛散を防止するためにカバーユニット３０を備えている。

カバーユニット３０は、移動部材２０の移動方向（±Ｘ方向）の側面に配置された第１カバーユニット３０ａと、移動部材２０の移動方向と直交する方向（±Ｙ方向）の側面に配置された第２カバーユニット３０ｂとを有する。第１カバーユニット３０ａと第２カバーユニット３０ｂは、移動部材２０の側面を取り囲んで一体になるように構成されており、移動部材２０と案内部材６との間から発生したパーティクル１３が飛散することを防止している。以下に、第１カバーユニット３０ａおよび第２カバーユニット３０ｂの構成について図３および図４を参照してそれぞれ説明する。

まず、第１カバーユニット３０ａについて図３を参照して説明する。図３は、第１実施形態の案内装置５における移動ユニット７を案内部材６の側面方向（Ｙ方向）から見たときの断面図である。図３において、一点破線より右側は案内部材６上における断面図であり、一点破線より左側は案内部材６よりすぐ手前における断面図である。第１カバーユニット３０ａは、移動部材２０の移動方向（±Ｘ方向）に、移動部材２０を挟んで対になるように配置されている。また、第１カバーユニット３０ａは、第１カバー部材３１ａと、複数の第１板部材３２ａと、複数の第１スペーサ３４ａとを備え、それらをユニット化している。

第１カバー部材３１ａは、移動部材２０から移動部材の移動方向（±Ｘ方向）に突出し、基台１に対面する第１部分３５ａと、移動部材２０の上面に接続された第１接続部３６ａとを含んでいる。ここで、第１カバー部材３１ａの第１接続部３６ａは、第１部分３５ａを移動部材２０に接続できればよいため、移動部材２０の上面の一部のみに接続するように構成してもよいし、移動部材２０の側面に接続するように構成してもよい。また、第１部分３５ａを移動部材２０に直接接続できる場合には、第１カバー部材３１ａは、第１接続部３６ａを備えずに、第１部分３５ａのみで構成してもよい。

第１板部材３２ａは、基台１と隙間を介して対面している端部（部分）から第１カバー部材３１ａの第１部分３５ａに向けて延び、第１部分３５ａに接続するように構成されている。また、第１板部材３２ａには、案内部材６を貫通させるための切欠部３３が形成されており、案内部材６の上面および側面を囲むような逆凹形状となっている。第１板部材３２ａに形成された切欠部３３は、移動ユニット７が移動する際に第１板部材３２ａが案内部材６と接触しないように、即ち、第１板部材３２ａと案内部材６との間に隙間ができるように構成されている。このような第１板部材３２ａは複数枚用いられ、複数の第１板部材３２ａのそれぞれは、移動部材２０から離れる方向に、即ち、移動部材２０の移動方向（±Ｘ方向）に相互に離隔して配置されている。なお、複数の第１板部材３２ａを、後述する第１スペーサ３４ａによって移動部材２０に固定できる場合は、第１カバー部材３１ａを用いなくてもよい。

第１スペーサ３４ａは、移動部材２０の移動方向（±Ｘ方向）に離隔して配置された複数の第１板部材３２ａの間（以下、複数の第１板部材３２ａにおける隙間とする）に挿入される。また、第１スペーサ３４ａは、基台側に開放した逆凹形状をしており、複数の第１板部材３２ａにおける間隔を一定値（ピッチｐ）に保っている。なお、複数の第１板部材３２ａにおける隙間が第１カバー部材３１ａによって一定値に保つことができる場合には、第１スペーサ３４ａを用いなくてもよい。

次に、第２カバーユニット３０ｂについて図４を参照して説明する。図４は、第１実施形態の案内装置５における移動ユニット７を移動部材２０の移動方向（−Ｘ方向）から見たときの断面図である。第２カバーユニット３０ｂは、移動部材２０の移動方向と直交する方向（±Ｙ方向）に、移動部材２０を挟んで対になるように配置されている。また、第２カバーユニット３０ｂは、第２カバー部材３１ｂと、複数の第２板部材３２ｂと、複数のスペーサ３４ｂとを備え、それらをユニット化している。なお、第２カバーユニット３０ｂが配置される方向は、移動部材２０の移動方向と直交する方向（±Ｙ方向）に限定するものではなく、移動部材２０の移動方向と異なる方向であればよい。

第２カバー部材３１ｂは、移動部材２０から移動部材２０の移動方向と直交する方向（±Ｙ方向）に突出し、基台１に対面する第２部分３５ｂと、移動部材２０の上面に接続された第２接続部３６ｂとを含んでいる。ここで、第２カバー部材３１ｂの第２接続部３６ｂは、第２部分３５ｂを移動部材２０に接続できればよいため、移動部材２０の上面の一部のみに接続するように構成してもよいし、移動部材２０の側面に接続するように構成してもよい。また、第２部分３５ｂを移動部材２０に直接接続できる場合には、第２カバー部材３１ｂは、第２接続部３６ｂを備えずに、第２部分３５ｂのみで構成してもよい。

第１実施形態のカバーユニット３０では、第１カバー部材３１ａと第２カバー部材３１ｂとが一体的に（即ち、同一部材で）構成されているため、第１接続部３６ａと第２接続部３６ｂとは共通した部材として構成されている。但し、第１カバー部材３１ａと第２カバー部材３１ｂとが相互に独立して構成される場合には、第１カバー部材３１ａおよび第２カバー部材３１ｂは、第１接続部３６ａおよび第２接続部３６ｂをそれぞれ含むように構成される。この場合、第１接続部３６ａおよび第２接続部３６ｂは、相互に独立した部材となり、第１接続部３６ａおよび第２接続部３６ｂを介して第１カバー部材３１ａおよび第２カバー部材３１ｂのそれぞれが移動部材２０に接続される。

第２板部材３２ｂは、基台１と隙間を介して対面している端部（部分）から第２カバー部材３１ｂの第２部分３５ｂに向けて延び、第２部分３５ｂに接続するように構成されている。このような第２板部材３２ｂは複数枚用いられ、複数の第２板部材３２ｂのそれぞれは、移動部材２０から離れる方向に、即ち、移動部材２０の移動方向と直交する方向（±Ｙ方向）に相互に離隔して配置されている。なお、複数の第２板部材３２ｂを、後述する第２スペーサ３４ｂによって移動部材２０に固定できる場合は、第２カバー部材３１ｂを用いなくてもよい。

第２スペーサ３４ｂは、移動部材２０の移動方向と直交する方向（±Ｙ方向）に離隔して配置された複数の第２板部材３２ｂの間（以下、複数の第２板部材３２ｂにおける隙間とする）に挿入される。また、第２スペーサ３４ｂは、基台側に開放した逆凹形状をしており、複数の第２板部材３２ｂにおける間隔を一定値（ピッチｐ）に保っている。なお、複数の第２板部材３２ｂにおける隙間が第２カバー部材３１ｂによって一定値に保つことができる場合は、第２スペーサ３４ｂを用いなくてもよい。

このように構成された第１カバーユニット３０ａおよび第２カバーユニット３０ｂは、±Ｘ方向および±Ｙ方向に飛散するパーティクル１３をそれぞれトラップすることができる。即ち、第１実施形態の案内装置５は、案内部材６と移動部材２０との間から発生したパーティクル１３が案内装置５の外部に飛散することを防止する。なお、第１カバーユニット３０ａおよび第２カバーユニット３０ｂは、移動部材２０に着脱可能に構成してもよい。また、第１カバーユニット３０ａと第２カバーユニット３０ｂとは、互いに着脱可能に構成してもよい。

ここで、カバーユニット３０がパーティクル１３の飛散を防止する作用について図５を参照して説明する。図５（ａ）は、案内部材６と移動部材２０との間から発生したパーティクル１３が第２カバーユニット３０ｂの外部に飛散する様子を示した図である。パーティクル１３の入射角θがｔａｎθ＝２ｇ／ｐを満たすとき、パーティクル１３は、複数の第２板部材３２ｂの基台側の端面と基台１との間で反射を繰り返しながら第２カバーユニット３０ｂの外部に飛散してしまう。ここで、ｐは複数の第２板部材３２ｂにおける間隔（ピッチ）であり、ｇは第２板部材３２ｂの基台側の端面と基台１との隙間である。しかし、このような条件を満たすパーティクル１３が発生することは極めて稀であり、大抵の場合は、図５（ｂ）に示すように、パーティクル１３は複数の第２板部材３２ｂにおける隙間３７に入り込む。図５（ｂ）は、案内部材６と移動部材２０との間から発生したパーティクル１３が複数の第２板部材３２ｂにおける隙間３７に入り込む様子を示した図である。隙間３７に入り込んだパーティクル１３は、複数の第２板部材３２ｂ（移動部材２０も含む）や第２スペーサ３４ｂで多数回の反射を繰り返すため、パーティクル１３の運動エネルギーが徐々に減衰される。その結果、パーティクル１３は複数の第２板部材３２ｂや第２スペーサ３４ｂにトラップされ、移動ユニット７の外部に飛散することが殆どなくなる。

案内部材６と移動部材２０との間から発生するパーティクル１３が移動ユニット７の外部に飛散することをより少なくするためには、第２板部材３２ｂの基台側の端面と基台１との隙間ｇを小さくするとよい。これにより、入射角θが小さいパーティクル１３しか隙間ｇを通過できなくなり、パーティクル１３の飛散を更に防止することができる。また、第２カバーユニット３０ｂにおいて第２板部材３２ｂの数が多いほど、および第２板部材３２ｂの外側の寸法が大きいほど、パーティクル１３の飛散の防止効果を高めることができるが、移動ユニット７の大型化を招いてしまう。そのため、移動ユニット７の大きさを考慮して、第２板部材３２ｂの数および外側の寸法を設定するとよい。さらに、第２カバー部材３１ｂと複数の第２板部材３２ｂと第２スペーサ３４ｂとを有する第２カバーユニット３０ｂを、機械加工などにより一つの部品としてユニット化することもできる。なお、図５では、案内部材６と移動部材２０の間から±Ｙ方向にパーティクル１３が発生した場合について説明したが、移動部材２０の移動方向（±Ｘ方向）にパーティクル１３が発生した場合においても同様である。この場合は、パーティクル１３は第１カバーユニット３０ａにトラップされるため、第１カバーユニット３０ａも上述した第２カバーユニットと同様に構成するとよい。

上述したように、第１実施形態の案内装置５は、案内部材６と移動部材２０との間から発生したパーティクル１３を、カバーユニット３０の中に入り込ませてトラップすることができる。従って、第１実施形態の案内装置５では、パーティクル１３が案内装置５の外部に飛散することを大幅に減らすことができる。

＜露光装置の実施形態＞
本発明の実施形態にかかる案内装置を有する露光装置２００について、図６を参照して説明する。図６は、本発明の露光装置２００の構成を示す概略図である。本発明の露光装置２００は、マスク４０のパターンを基板４１（例えば、ガラス基板や半導体基板）に投影して基板を露光するように構成される。露光装置２００は、マスク４０に光を照射する照明光学系４２と、マスク４０を保持するマスクステージ４３と、基板４１を保持する基板ステージ４と、マスク４０のパターンを基板４１に投影する投影光学系４４と、駆動装置１００とを備える。駆動装置１００は、ねじ部材２とナット部材３と案内装置５とを含み、基板ステージ４を駆動する。ねじ部材２は、基台１の上に支持されており、モーター８が駆動することによって回転軸を中心に回転する。ナット部材３は、基板ステージ４を支持しており、ねじ部材２が回転することによって、ねじ部材２の回転軸に沿って基板ステージ４を駆動可能にする。案内装置５は、基台１の上に配置された案内部材６と、基板ステージ４を支持すると共に、基板ステージ４の移動に伴って案内部材６に沿って移動可能な移動部材２０とを有する。そして、移動部材２０は、第１実施形態の案内装置５と同様に、案内装置５から発生するパーティクルが飛散することを防止するカバーユニット３０を備えている。

このように構成された露光装置２００は、上述したように、駆動装置１００が備える案内装置５がカバーユニット３０を備えているため、案内装置５から発生するパーティクルが飛散することを防止している。従って、露光装置２００では、露光時にパーティクルが基板やマスクに付着することが低減され、パターン欠損や歩留り低下などを抑制することができる。換言すれば、露光装置２００は、高精度な微細加工を実現することができる。

＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態にかかる物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、基板に塗布された感光剤に上記の露光装置を用いて潜像パターンを形成する工程（基板に描画を行う工程）と、かかる工程で潜像パターンが形成された基板を現像する工程とを含む。更に、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、パッケージング等）を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

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および変更が可能である。

Claims (7)

1. 基台（１）の上に配置された案内部材（６）と、前記案内部材に沿って移動可能な移動部材（７）と、を有する案内装置（５）であって、
   前記移動部材は、前記移動部材が移動する第１方向（±Ｘ方向）に垂直に配置された２つの第１側面と、前記案内部材が配置された前記基台の面と平行かつ前記第１方向に垂直な第２方向（±Ｙ方向）に垂直に配置された２つの第２側面とを含み、
   前記案内装置は、前記２つの第１側面の各々に対して設けられた複数の第１板部材（３２ａ）と、前記２つの第２側面の各々に対して設けられた複数の第２板部材（３２ｂ）とを含み、
   前記複数の第１板部材は、それぞれが前記第１側面に平行で、且つ前記基台に対面する部分において隙間が形成されるように前記第１方向に離隔して配置され、
   前記複数の第２板部材は、それぞれが前記第２側面に平行で、且つ前記基台に対面する部分において隙間が形成されるように前記第２方向に離隔して配置されていることを特徴とする案内装置。
2. 前記複数の第１板部材のそれぞれは、切欠部を含み、
   前記切欠部は、前記案内部材が貫通していることを特徴とする請求項１に記載の案内装置。
3. 前記移動部材に接続され且つ前記複数の第１板部材を覆う第１カバー部材（３１ａ）と、前記移動部材に接続され且つ前記複数の第２板部材を覆う第２カバー部材（３１ｂ）とを更に含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の案内装置。
4. 前記複数の第１板部材の間に挿入される第１スペーサ（３４ａ）と、前記複数の第２板部材の間に挿入される第２スペーサ（３４ｂ）とを更に含むことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の案内装置。
5. 前記基台の面と前記複数の第１板部材との間の距離（ｇ）は、前記複数の第１板部材の間隔（ｐ）より短いことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の案内装置。
6. 基板ステージに保持された基板を露光する露光装置であって、
   前記基板ステージを駆動する駆動装置を備え、
   前記駆動装置は、基台の上に支持されたねじ部材と、前記基板ステージを支持し、前記ねじ部材の回転軸に沿って前記基板ステージを駆動可能なナット部材と、前記基板ステージを支持して前記基板ステージの移動を案内する請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の案内装置と、を有することを特徴とする露光装置。
7. 請求項６に記載の露光装置を用いてマスクに形成されたパターンを基板に露光するステップと、
   前記ステップで露光された前記基板を現像するステップと、
   を有することを特徴とする物品の製造方法。

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