JP6700680B2

JP6700680B2 - 支持装置、リソグラフィ装置、および物品の製造方法

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Publication number: JP6700680B2
Application number: JP2015121425A
Authority: JP
Inventors: 智康畑
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2015-06-16
Filing date: 2015-06-16
Publication date: 2020-05-27
Anticipated expiration: 2035-06-16
Also published as: JP2017010080A

Description

本発明は、支持装置、リソグラフィ装置、および物品の製造方法に関する。

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、その上に搭載されている構造体の姿勢を保つためのレベリング機能とを有している。また、支持装置は、それぞれが空気ばねやリニアモータ等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（例えば特許文献１）。

支持装置におけるレベリング機能は、概ね次のようなものである。すなわち、制御対象である構造体と設置面との間の相対位置が各々の能動的支持脚において計測される。各能動的支持脚での計測結果から、構造体の位置、姿勢および形状（Z、θx、θy、ねじれ等）が演算され、それらが目標値となるように制御される。

近年、例えば露光装置では形成すべきパターンの高精細化やパターニングの高精度化がますます求められ、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い、所定の性能を達成することが困難となっている。つまり、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。

一方で、とりわけフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用の露光装置の大型化が顕著である。そのため、装置設置後に数カ月から数年間にわたって、設置面（床面等）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（駆動部）の間において、経時的な設置面の変形量に差が生じるような場合、支持装置は構造体をその設置面に倣うように制御する。そのため、構造体が変形してしまい、支持装置によって支持された構造体を含む装置の性能が低下しうる。

本発明は、経時的な設置面の変形に対する構造体の変形を軽減するのに有利な支持装置を提供することを例示的目的とする。

本発明の一側面によれば、設置面上に対象物を支持するための複数の駆動部と、前記複数の駆動部のうちの少なくとも一部に関してそれぞれ設けられ、それぞれが前記設置面に対する前記対象物の位置を計測する複数の計測部と、前記複数の計測部の出力に基づいて前記複数の駆動部を制御する制御部とを含み、前記制御部は、前記対象物の位置および姿勢のうちの少なくとも一方を制御し且つ前記対象物の形状を制御しない第１制御モードと、前記少なくとも一方と前記形状とを制御する第２制御モードとを有し、前記制御部は、前記第１制御モードにおいて前記複数の計測部によりそれぞれ得られた複数の位置に基づいて前記第２制御モードにおける目標値を更新することを特徴とする支持装置が提供される。

本発明によれば、例えば、経時的な設置面の変形に対する構造体の変形を軽減するのに有利な支持装置を提供することができる。

本発明の支持装置が適用される露光装置の概略構成を示す図。第１実施形態における能動的除振装置の構成を示すブロック図。第２実施形態における能動的除振装置の構成を示すブロック図。支持装置が支持するステージ装置の構成例を示す図。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の実施に有利な具体例を示すにすぎない。また、以下の実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の課題解決のために必須のものであるとは限らない。

＜第１実施形態＞
図１に、本発明の支持装置が適用されうる露光装置の概略構成を示す。なお、本発明は、後述するように多くの産業機械に適用可能であるが、ここでは、パターン形成を基板に行うリソグラフィ装置のうちの露光装置に関して説明する。本実施形態に係る露光装置は例えば、ＦＰＤ用のガラス基板のような大型の基板にマスクのパタ−ンを転写する走査型投影露光装置である。図１において、投影光学系１０を挟んで垂直方向（Ｚ軸方向）の上側にマスクステージ２０が配置され、下側には基板ステージ３０が配置されている。これらマスクステージ２０と基板ステージ３０はそれぞれ個別に移動可能であり、これらの移動位置はともにレーザ干渉計システム５０により計測・制御が可能である。

基板ステージ３０は、構造体３１上に配置したＹステージ３２およびＸステージ３３を有する。この構造体３１が、複数の能動的支持脚６１を有する支持装置としての能動的除振装置６０によって支持される。なお、Ｘ方向およびＹ方向は互いに直交する方向とする。このＸＹステージ上にθＺステージ３４が搭載され、その上に基板テーブル３５が配置され、これにより露光されるべき基板３６が支持される。従って、基板３６は、基板ステージ３０によりＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動可能であると共に、ＸＹ面内でも回転可能に支持される。θＺステージ３４は、露光時、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ものである。

マスクステージ２０は、マスクステージ基板２１と、その上に配置されたＸＹθステージ２２とを含み、この上に、投影されるべきパタ−ンを有するマスク２３が配置される。従って、マスク２３はＸおよびＹ方向に移動可能であると共にＸＹ面内で回転可能に支持される。マスクステージ２０の上方には、マスク２３と基板３６の像を投影光学系１０を介して観察できる観察光学系４０が配置され、さらにその上方に照明光学系４１が配置されている。マスクステージ２０および基板ステージ３０の位置は、レーザ干渉計システム５０により計測・制御される。

レーザ干渉計システム５０は、レ−ザヘッド５１、レーザ干渉計５２，５３と、基板テーブル３５に取り付けられたミラ−５４と、マスクステージ基板２１に取り付けられたミラ−５５とを有する。ここで、レーザ干渉計システム５０のレーザビーム位置は、マスクステージ２０については、上下方向（投影光学系１０の光軸方向）では、ほぼ投影光学系１０のマスク側焦点面に設定されている。また、レーザ干渉計システム５０のレーザビーム位置は、基板ステージ３０についても、上下方向（投影光学系１０の光軸方向）でほぼ投影光学系１０のプレート側焦点面に設定されている。

次に、支持装置である能動的除振装置６０について説明する。この能動的除振装置６０は、基礎または床等の設置面上に対象物である構造体３１を支持するための複数の駆動部を有する。複数箇所とは例えば少なくとも４箇所であり、複数の駆動部は、例えば、少なくとも４つの能動的支持脚６１により具体化される。図２に示されるように、複数の駆動部はそれぞれ、上下方向への駆動を可能にする空気ばね１００ａ〜ｄを含む。変位センサ１０１ａ〜ｄは、複数の駆動部のうちの少なくとも一部に関してそれぞれ設けられ、それぞれが設置面７０に対する構造体３１の位置を計測する計測部である。制御アクチュエータ１０２ａ〜ｄは、空気ばね１００ａ〜ｄの圧力を変化させ構造体３１に駆動力を与える。ドライバ１０３ａ〜ｄは、制御アクチュエータ１０２ａ〜ｄに制御電流を与える。制御器１０４（制御部）は、変位センサ１０１ａ〜ｄの出力に基づいてドライバ１０３ａ〜ｄに制御信号を与える。制御器１０４において、モード分離器１０７（第１変換部）は、変位センサ１０１ａ〜ｄからの各位置の情報を、各モード成分（本実施形態の場合、Ｚ、θ_ｘ、θ_ｙ、ねじれ（Torsion））に変換する。そして、これらの各モード成分に対するＦＢコントローラ１０８ａ〜ｄが、制御信号を生成する。

構造体３１の重心位置に対する変位センサ１０１ａ〜ｄの（Ｘ，Ｙ方向に対する）相対距離をsx_a〜d, sy_a〜dとすると、モード分離器１０７（Ｈ₁）は次式で表される。

モード分離器１０７（Ｈ₁）は、次式に示されるように、変位センサ１０１ａ〜ｄの信号との積算により、各モード信号への変換を行う。

こうして変換された情報に基づき決定された新たな位置、姿勢、及び形状の情報は、推力分配器１０６（第２変換部））により、各モード成分に対する制御信号、すなわち複数の駆動部に対する操作量の情報に変換される。これら各モード成分に対する制御信号は、推力分配器１０６により、ドライバ１０３ａ〜ｄに分配され、構造体３１の姿勢が一定になるように、制御アクチュエータ１０２ａ〜ｄに指令が与えられる。構造体３１の重心と制御アクチュエータ１０２ａ〜ｄの（Ｘ，Ｙ方向に対する）相対距離をax_a〜d, ay_a〜dとすると、推力分配器１０６（Ｈ₂）は次式で表わされる。

推力分配器１０６（Ｈ₂）は、次式に示されるように、各モード成分の制御信号との積算により、ドライバ１０３ａ〜ｄの指令値への変換を行う。

制御器１０４内のメモリ１０５には、装置設置時に構造体３１が設置面７０に対し水平になるよう設定された値が格納されており、これらは目標値１０９ａ〜ｄとして使用される。本実施形態の制御器１０４は、剛体モード（第１制御モード）と弾性モード（第２制御モード）の２つの制御モードを有する。剛体モードは、構造体３１の位置および姿勢のうちの少なくとも一方を制御し（すなわち、Ｚ，θ_ｘ，θ_ｙ）且つ構造体３１の形状を制御しない制御モードである。弾性モードは、構造体３１の位置および姿勢の少なくとも一方（すなわち、Ｚ，θ_ｘ，θ_ｙ）と、形状（例えば、ねじれ（Torsion））を制御する制御モードである。

能動的除振装置６０のイニシャライズは次のように行われる。ここで、構造体３１上に搭載されたマスクステージ２０や基板ステージ３０等の駆動ユニットは、予め定められた位置に配置されているものとする。まず初めに、剛体モードでフィードバック制御を行い、その状態での弾性モードの位置を観測する。すなわち、この剛体モードでの制御後に変位センサ１０１ａ〜ｄにより検出された構造体３１の位置を観測する。その後、観測された構造体３１の位置に基づいて、メモリ１０５に記憶された目標値１０９ｄが更新される。そして、制御モードを弾性モードに切り替えて、更新された目標値１０９ｄに対して位置フィードバック制御を実行する。

この方法により、装置設置後に設置面７０が沈降したとしても、構造体３１の平面度を保った目標値１０９ｄに更新されるため、構造体３１を変形させない位置制御を行うことができる。

また、キャリブレーション動作も同様の手順で行われる。任意のタイミングで、構造体３１上の駆動ユニットを指定位置に配置し、一旦、剛体モードのみで能動的除振装置６０の位置フィードバック制御を行う。その時の弾性モードの位置を観測し、その値を新たな目標値としてメモリ１０５の目標値１０９ｄを更新し、弾性モードの位置フィードバック制御を再開させる。

このキャリブレーション動作により、装置イニシャライズ後、装置自重等の影響により経時的に設置面７０が変形したとしても、構造体３１の平面度を保つことができる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態に係る能動的除振装置６０について説明する。この能動的除振装置６０は、第１実施形態と同様、基礎または設置面７０上に設置され、例えば４脚以上の能動的支持脚６１により構造体３１を支持している。図３に示されるように、構造体３１は空気ばね１００ａ〜ｄによって支持される。変位センサ１０１ａ〜ｃは、構造体３１と設置面７０との相対位置を検出する。すなわち、本実施形態では、構造体３１を支持する少なくとも４箇所のうちの少なくとも３箇所における構造体３１の位置を検出する。制御アクチュエータ１０２ａ〜ｄは、空気ばね１００ａ〜ｄの圧力を変化させ構造体３１に駆動力を与える。ドライバ１０３ａ〜ｄは、制御アクチュエータ１０２ａ〜ｄに制御電流を与える。制御器１０４は、変位センサ１０１ａ〜ｃからの検出信号に基づきドライバ１０３ａ〜ｄに制御信号を与える。制御器１０４において、モード分離器１０７は、変位センサ１０１ａ〜ｃからの信号を各モード成分（本実施形態の場合、Ｚ、θ_ｘ、θ_ｙ）に変換する。そして、各モード成分に対するＦＢコントローラ１０８ａ〜ｄが、制御信号を生成する。

構造体３１の重心位置に対する変位センサ１０１ａ〜ｃの（Ｘ，Ｙ方向に対する）相対距離をsx_a〜c, sy_a〜cとすると、モード分離器１０７（Ｈ₁）は次式で表される。

モード分離器１０７（Ｈ₁）は、次式に示されるように、変位センサ１０１ａ〜cの信号との積算により、各モード信号への変換を行う。

また、各モード成分に対する制御信号は、推力分配器１０６により、ドライバ１０３ａ〜ｄに分配され、構造体３１の姿勢が一定になるように、制御アクチュエータ１０２ａ〜ｄに指令が与えられる。構造体３１の重心と制御アクチュエータ１０２ａ〜ｄの（Ｘ，Ｙ方向に対する）相対距離をax_a〜d, ay_a〜dとすると、推力分配器１０６（Ｈ₂）は次式で表される。

制御器１０４内のメモリ１０５には、装置設置時に構造体３１が設置面７０に対し水平になるよう設定された値が格納されており、これらは目標値１０９ａ〜ｄとして使用される。本実施形態では、構造体３１の弾性モード変位が顕著に表れる場所に検出用の支柱１１２ａ〜ｂが配置される。また、その先端に変位センサ１１１（第２検出部）が配置される。これにより、疑似的にターゲットとなる変形モードを検出し、直接、構造体３１の変形量を検出する。変位センサ１１１には、例えばエンコーダ等の高精度なインクリメンタル方式のセンサが使用される。ＦＢコントローラ１０８は、変位センサ１１１で検出された値を用いて制御信号を生成し、構造体３１が変形しないよう制御アクチュエータ１０２ａ〜ｄに指令を与える。

能動的除振装置６０のイニシャライズは次のように行われる。初めに、剛体モードのみで位置フィードバック制御を行い、その状態での弾性モードの位置を観測する。ただし、構造体３１上に搭載されたマスクステージ２０や基板ステージ３０等の駆動ユニットは、予め定められた位置に配置されているものとする。観測された弾性モードの値は、新たな目標値として、メモリ１０５に記憶された目標値１０９ｄが更新される。弾性モードの位置フィードバック制御は、更新された目標値１０９ｄに対し行われる。

この方法により、装置設置後に設置面７０が沈降したとしても、構造体３１の平面度を保った目標値１０９ｄに更新されるため、構造体３１を変形させない位置制御を行うことができる。また、装置イニシャライズ後、経時的に設置面７０が変形したとしても、構造体３１の弾性モードを直接観測するセンサを使用した制御を行っているため、構造体３１の平面度を保つことができる。

＜他の応用例＞
前述の実施形態に係る支持装置の適用例を説明する。当該支持装置は、種々の装置、例えば、ロボットや運輸、工作、加工、計測、製造に係る機械または装置（産業機械または装置）等において対象物（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、産業機械としてのリソグラフィ装置（露光装置等）に備えられるステージ（ＸＹステージ）装置への適用例を説明する。図４は、本適用例において当該支持装置が支持するステージ装置１０００の構成例を示す図である。

なお、リソグラフィ装置は、パターンを基板に形成する装置であって、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うる。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（電子線等）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（可動部）の移動に用いられるＹ軸モータ１００９（駆動部）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（駆動部）とを有する。ここで、両駆動部は、例えば、リニアモータと、当該リニアモータの可動子（またはそれとともに移動する可動部）の位置（または変位）を計測するための計測器（例えばエンコーダまたは干渉計）とを含んで構成されうる。

＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態における物品の製造方法は、例えば、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、上記のリソグラフィ装置（露光装置やインプリント装置、描画装置など）を用いて基板に原版のパターンを転写する工程と、かかる工程でパターンが転写された基板を加工する工程とを含む。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。

（他の実施形態）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

１０：投影光学系、２０：マスクステージ、３０：基板ステージ、４０：観察光学系、５０：レーザ干渉計システム、６０：能動的除振装置（支持装置）

Claims

設置面上に対象物を支持するための複数の駆動部と、
前記複数の駆動部のうちの少なくとも一部に関してそれぞれ設けられ、それぞれが前記設置面に対する前記対象物の位置を計測する複数の計測部と、
前記複数の計測部の出力に基づいて前記複数の駆動部を制御する制御部と、
を含み、
前記制御部は、前記対象物の位置および姿勢のうちの少なくとも一方を制御し且つ前記対象物の形状を制御しない第１制御モードと、前記少なくとも一方と前記形状とを制御する第２制御モードとを有し、
前記制御部は、前記第１制御モードにおいて前記複数の計測部によりそれぞれ得られた複数の位置に基づいて前記第２制御モードにおける目標値を更新する
ことを特徴とする支持装置。
前記設置面に対する前記対象物の位置の目標値を記憶する記憶部を有し、
前記制御部は、
制御モードを前記第１制御モードにして、前記記憶部に記憶されている前記目標値に対して、前記複数の計測部の出力に基づく前記対象物のフィードバック制御を行い、
前記フィードバック制御の後に前記複数の計測部によりそれぞれ得られた複数の位置に基づいて、前記記憶部に記憶されている前記目標値を更新し、
制御モードを前記第２制御モードに切り替えて、前記記憶部に記憶されている前記更新された目標値に対して、前記複数の計測部の出力部に基づく前記対象物のフィードバック制御を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の支持装置。
前記複数の駆動部における駆動部の数は、少なくとも４つであることを特徴とする請求項１または２に記載の支持装置。
前記制御部は、
前記複数の計測部により得られた前記複数の位置の情報を前記位置、前記姿勢および前記形状の情報に変換する第１変換部と、
前記第１変換部で変換されて得られた情報に基づいて得られた制御に係る前記位置、前記姿勢および前記形状の情報を前記複数の駆動部に対する操作量の情報に変換する第２変換部と、
を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の支持装置。
前記複数の計測部は、前記複数の駆動部が前記対象物を支持する少なくとも４箇所のうちの３箇所に関して前記対象物の位置を計測するように構成され、
前記対象物の形状を計測する第２計測部を更に有し、
前記制御部は、
前記複数の計測部により得られた前記３箇所における前記対象物の位置の情報を前記位置および前記姿勢の情報に変換する第１変換部と、
前記第１変換部で変換されて得られた情報と前記第２計測部で得られた形状の情報とに基づいて得られた制御に係る前記位置、前記姿勢および前記形状の情報を前記複数の駆動部に対する操作量の情報に変換する第２変換部と、
を含むことを特徴とする請求項３に記載の支持装置。
前記複数の駆動部のそれぞれは、空気ばねを含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の支持装置。
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６のうちいずれか１項に記載の支持装置と、
前記支持装置により支持された構造体と、
を含むことを特徴とするリソグラフィ装置。
請求項７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。