KR100467262B1 - 스테이지및스테이지로의이동경지지기구 - Google Patents

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Abstract

간섭계의 일부를 구성하는 직사각형 단면의 이동경을 측정 대상물 위에, 그 반사면을 계측 방향에 직교되게 설치하는 이동경지지 기구이다. 이동경지지 기구에는 이동경을 위에서 측정 대상물상의 이동경 지지부에 고정하는 적어도 2개의 고정구가 제공되어 있고, 이러한 고정구를 이용하여 이동경을 측정 대상물 위에 공정하는 고정 위치가 이동경의 반사면의 사용 범위 외에 설정되어 있다.

Description

스테이지 및 스테이지로의 이동경 지지 기구
본 발명은 예를 들면, 투영 노광 장치에서 사용하는 레티클(reticle) 또는 웨이퍼 등의 시료를 지지하는 이동경이 부착된 스테이지 및 이러한 스테이지에 이동경을 지지하는 이동경 지지 기구, 더 상세하게는 스테이지의 위치 계측에 사용하는 간섭계의 일부를 구성하는 이동경이 제공된 스테이지 및 스테이지에 이동경을 장치하는 이동경 지지 기구에 관한 것이다.
종래부터, 반도체 소자 등의 제조에 있어서의 리소그래피(lithography) 공정에서 이용되는 축치 이동형의 축소 투영형 노광장치(이른 바, 스테퍼; stepper) 등에서는 웨이퍼 등의 시료를 유지하면서 평면 내를 직교 2축 방향으로 이동하는 이동 스테이지(XY스테이지)가 제공되어 있고, 이 이동 스테이지 X좌표 위치, Y 좌표 위치를 계측하기 위하여, 레이저광 등의 코히어런트광(coherent light)의 간섭을 이용하여 위치(거리)를 계측하는 장치로서 광파 간섭계가 이용되고 있다.
통상적으로 이러한 종류의 장치에서는 측정 대상물인 스테이지상의 가장자리에, 계측 방향과 직교하는 방향에 반사 미러(이동경)가 설치되어 있고. 이것에 대향한 스테이지 외의 고정부에는 간섭계가 배치되어 있어서, 간섭계로부터 이동경을 향하여 주파수 안정화 레이저(예: He-Ne 레이저)를 조사하고, 입반사하는 레이저광의 간섭을 이용하여 0.01㎛ 단위의 초정밀 측정을 할 수 있게 되어 있다. 이와 같은 간섭계에서는 측정 대상물 위에 이동경이 없으면, 측정을 할 수 없다는 의미에서, 엄밀하게는 이동경은 간섭계 시스템의 일부를 구성하고 있는 것으로 본다.
도 1에서는 이러한 장치에서의 스테이지측 이동경의 지지 기구의 일 예가 개략적으로 도시되어 있다. 반사경 또는 이동경은 통상적으로 단면 구형의 유리 몸체한 쪽면에 은 등을 증착시킴으로써 반사면이 형성되어 있고, 이러한 이동경(1)(도 1 중에서는 2점 쇄선의 가상선으로 도시)은 중력 방향으로는 스테이지 본체(2)상의 일단부에 형성된 소정 폭의 연장된 벨트 형상의 철부(凸部)(3) 상면에, 그 긴 방향에 따라 소정 간격으로 돌기한 2개의 이동경 지지면("도출면(島出面)"이라고도 함)(4A, 4B)에 지지되어 있다. 이 이동경(1)은 계측 방향(도면에서 화살표(A)방향)으로는 이동경 지지면(4A, 4B)의 계측 방향의 일측에 세워 설치된(立設) 직사각형 모양의 기준 지지편(5A, 5B)의 내면 측에 설치된 구형 지지면(6A, 6B)과 이동경 지지면(4A, 4B)의 계측 방향에 대하여 다른 측면에 세워 설치된 핀 가압 지지편(7A, 7B)에, 외측으로부터 삽입되고, 가압 스프링(8A, 8B)에 의하여 대향하는 지지면(6A, 6B)측으로 향하여 힘이 가하여지는 가압 핀(9A, 9B)(그 앞 끝부분은 평면임)에 의하여 끼어져 있다.
그러나 이러한 종래의 이동경 지지 기구에 있어서는 도 1에 도시된 반사경 또는 이동경(1)이 탑재되어 있는 스테이지 본체(2)를 소정 방향(예: 계측 방향)으로 구동하려고 하면, 기준 지지편(5A, 5B)의 지지면(6A, 6B)과 이에 대향하는 가압 핀(9A, 9B) 사이에 끼어져 있는 이동경(1)에 대하여 구동 속도에 의한 힘이 작용하여, 가압 스프링(8A, 8B)이 신축하고, 이동경(1)이 지지면(4A, 4B)으로부터 떨어지거나, 경우에 따라서는 이동경(1)이 떨어진 상태에서 원상으로 되돌아가지 아니하는 경우가 있다. 이와 같이, 스테이지 본체(2)를 구동하기 전 및 후에, 스테이지 본체(2)에 대한 이동경(1)의 위치관계(기울기 등)가 다르게 되기 때문에, 간섭계의 계측치가 대폭적으로 어긋나는 단점이 있다.
여기에서, 전술한 바와 같이 기준 지지편(5A, 5B)의 지지면(6A, 6B)에 대하여 이동경(1)을 가압 핀(9A, 9B)으로 힘을 가하여 이동경(1)을 지지하는 것이 아니라, 스테이지(2)의 구동에 의하여 이동경(1)에 구동 가속도가 가하여지더라도, 위치 어긋남이 생기지 아니하도록, 스테이지 본체(2)에 대하여 이동경(1)을 확실히 고정시키는 것을 생각하게 된다.
그러나 이동경(1)을 구성하는 유리몸체는 이상적인 의미에서의 강체가 아니라, 힘의 작용에 의하여 미소한 변형이 생길 수 있는 것이다. 더구나, 간섭계에 의한 측정은 측정 정밀도(0.01㎛단위)가 매우 높기 때문에, 이러한 이동경(1)의 지지 상태에 기인하는 반사면의 변형이 측정정밀도에 크게 영향을 준다는 것이 당해 업자들 사이의 일반적인 상식으로 되어있다. 그러므로 고정구 등을 사용하여 이동경을 확실하게 스테이지에 고정하는 것은 이제가지 행하여지지 아니하였다.
한편, 종래의 스테이지에 있어서는 시료대 또는 스테이지 본체 상에 고정된 간섭계용 반사경 또는 이동경을 광학 유리로 성형하고, 스테이지 본체를 세라믹으로 성형한 것이 있다. 또한 종래의 다른 스테이지에 있어서는 이동경 및 스테이지 본체와 함께 광학 유리로 성형하거나, 세리믹만으로 성형한 것이 있다. 그러나 이동경을 광학 유리로 성형하고, 시료대 또는 스테이지 본체를 세라믹으로 성형한 종래의 시료대 또는 스테이지에 있어서는 이동경과 스테이지 본체가 2 종류의 다른 재질로 형성되어 있기 때문에, 양자의 열팽창 계수의 상위로 인하여 이동경이 변형되는 경우가 있다. 즉, 이동경의 주변 온도가 변화한 경우에는 이동경과 스테이지 본체의 변형량에 차가 생기고, 반사경 또는 이동경의 반사면이 비틀려 버리는 경우가 있다. 이동경의 반사면이 변형되면, 간섭계에 의하여 계측된 스테이지 본체의 위치의 정밀도가 열화된다.
이동경과 스테이지 본체를 모두 광학 유리로 성형한 경우에는, 스테이지 본체의 강성이 저하하는 한편, 원가가 높아진다. 스테이지 본체의 강성이 저하되면, 그 위에 설치된 이동경의 반사면의 위치가 불안정하게 되고, 간섭계의 계측 정밀도가 저하된다.
이동경과 스테이지 본체를 모두 세라믹으로 성형한 경우에는, 세라믹 내에 존재하는 세공(pore)으로 인하여 이동경의 반사율이 저하하는 단점이 있다. 일반적으로, 세라믹을 소결하기 전의 상태는 월료의 모래와 모래 사이에 약 40%의 공간이 존재한다. 따라서 이 원료를 소결하면, 표면장력 등에 의하여 내부의 공간이 거의 메워지지만, 근소한 공간이 재료내부에 남게 되고, 이것이 세공이 된다. 이동경을 형성하는 세라믹 중 세공이 존재하면, 이러한 세공에 의하여 이동경의 반사율이 저하된다. 이와 같은 세라믹중의 세공은 세라믹의 원료로 되는 모래와 그 소경 방법에 의하여 치밀한 상태로 할 수 있으나, 제조된 세라믹 자체가 고가로 된다. 이로 인하여, 세공이 적은 치밀한 세라믹으로 스테이지 본체와 이동경을 일체로 성형한 경우에는, 고가의 세라믹을 대량으로 필요로 하기 때문에, 전체적으로 원가가 높아진다는 문제가 있다.
본 발명의 주목적은 측정 대상물 위에 지지되어 있는 반사경 또는 이동경을 측정 대상물이 이동되어도, 이동경의 위치 어긋남이 생기지 아니하게 하는 이동경 지지 기구를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 이동경의 반사면의 변형을 억제할 수 있는 이동경 지지 기구를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 저비용으로 시료대 또는 스테이지 본체 자체의 강성을 저하시키지 아니하는 스테이지를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 스테이지 본체의 강성을 저하시킴이 없이, 반사경 또는 이동경의 고반사율을 유지할 수 있는 스테이지를 제공하는 것이다.
본원의 하나의 발명은 간섭계의 일부를 구성하는 직사각형 단면의 이동경을 측정 대상물 위에, 그 반사면을 계측 방향에 직교되게 장착시키는 이동경 지지 기구로서, 이동경을 위로부터 측정 대상물상의 이동경 지지부에 각각 고정시키는 적어도 2개의 고정구가 있고, 이러한 고정구를 이용하여 이동경을 측정 대상물 상에 고정시키는 고정 위치가 이동경의 반사면의 사용 범위 외에 설정되어 있다.
이에 의하면, 이동경은 이동경의 위에서 적어도 2개의 고정구에 의하여 특정 대상물의 이동경 설치면에 확실히 고정되고, 그 고정 위치는 이동경의 계측면의 사용 범위 외에 있기 때문에, 측정 대상물이 이동되더라도, 이동경의 위치 어긋남이 없고, 고정구에 의하여 이동경의 응력이 변형되더라도, 그 변형의 범위를 계측면(반사면)의 사용 범위 외에 머무르게 함으로써, 간섭계가 계측 결과에 나쁜 영향을 주지 못하게 할 수 있다.
본원의 다른 발명은 간섭계의 일부를 구성하는 직사각형 단면의 이동경을 측정 대상물 위에, 그 반사면을 계측 방향에 직교되게 장착시키는 이동경 지지 기구로서, 측정 대상물 위에, 계측 방향에 직교하는 방향에 따라 소정 간격을 두고 배치되어 있고, 그 상면에 적어도 계측 방향의 양단부로부터 중앙부쪽으로 점점 그 높이가 높아지도록 철(凸)형 곡면이 형성되어 있는 적어도 2개의 이동경 지지부와 적어도 2개의 이동경 지지부의 위치에서 이동경을 위로부터 측정 대상물 위에 각각 고정하는 복수의 고정구가 제공되어 있다.
이에 의하면, 이동경 설치면의 상면이 계측 방향의 양단부로부터 중앙부 쪽으로 그 높이가 점점 높아지도록 형성되어 있기 때문에, 이동경 설치면에 이동경을 위로부터 공정할 때, 이동경이 응력 변형되더라도, 그 변형을 방해하는 위치에 이동경 설치면이 없기 때문에, 그 반력에 의하여 이동경의 계측면(반사면)이 비틀리는 것을 방지할 수 있다.
본원의 또 다른 발명은 간섭계의 일부를 구성하는 직사각형 단면의 이동경을 측정 대상물 위에, 그 반사면을 계측 방향에 직교되게 장착시킨 이동경 지지 기구로서, 이동경을 위로부터 측정 대상물 상의 이동경 지지부에 고정시키기 위한 고정구로서, 로드 부분과 이러한 로드 부분의 일단부에 설치된 대경부로 형성되는 적어도 2개의 고정구가 제공되어 있고, 이동경의 상면에 대향하는 고정구의 대경부의 면이 주변부로부터 로드 부분의 중앙부에 걸쳐 서서히 이동경 상면측에 돌출하도록 구상 철면에 형성되어 있다.
이에 의하면, 이동경의 상면과 대향하는 고정구의 대경부(大徑部)의 면이 주변부로부터 나사 부재의 중앙부에 걸쳐 서서히 이동경 상면 측에 돌출하는 구면상으로 되어 있기 때문에, 고정구로 고정하는 이동경의 상면이 기울어져 있어도, 고정구의 대경부가 일측 면에만 접촉하지 아니하고, 고정구의 편측 접촉으로 인한 극소적인 응력 집중의 발생이 방지됨으로써, 반사면의 변형을 방지할 수 있다.
본 발명의 또 다른 발명은 간섭계의 일부를 구성하는 직사각형 단면의 이동경을 측정 대상물 위에, 그 반사면을 계측 방향에 직교되게 장착시키는 이동경지지기구로서, 측정 대상물 위에, 계측 방향에 직교하는 방향에 따라 소정 간격으로 배치되어 있고, 그 상면에서 이동경을 지지하는 적어도 2개의 이동경 지지부, 이동경을 위로부터 측정 대상물상의 이동경 지지부에 고정시키기 위한 고정구로서, 로드 부분과 이 로드 부분의 일단부에 설치된 대경부로 형성되는 적어도 2개의 고정구, 측정 대상물에 형성되어 있는 고정구가 삽입되는 설치공으로서, 대경부와 관련되는 견부가 고정구의 측선에 관하여 경사지게 형성되어 있는 설치공, 이러한 설치공 내에서 대경부와 견부(肩部)(shoulder) 사이에 배치된 한 쌍의 링 모양의 연단(緣端)접촉 방지 부재 등이 갖추어져 있다.
본원의 또 다른 발명에 의한 이동경이 달려 있는 스테이지는 이동경이 비교적 세공이 적은 치밀한 세라믹 재료를 주성분으로 하여 구성되어 있고, 스테이지 본체가 이동경보다 세공이 더 많은 세라믹 재료를 주성분으로 하여 구성되어 있다.
상기 스테이지 본체를 형성하는 세라믹 재료로서는 알루미나(Al2O2)· 세라믹, 질화규소(Si3N4)· 세라믹, 그리고 사이론(SiAlON)· 세라믹 중 적어도 하나를 주성분으로 하여도 된다. 또한 스테이지 본체를 형성하는 세라믹 재료를 열간 정수압(熱間 靜水壓) 프레스 처리를 함으로써 이동경을 형성하는 세라믹 재료를 생성할 수 있다.
본 발명은 전술한 바와 같이, 이동경만이 치밀한 세라믹 재료로 성형되어 있기 때문에, 치밀도가 높은 고가의 세라믹 사용량을 대폭적으로 삭감할 수 있고, 시료대와 이동경을 모두 치밀한 세라믹 재료로 성형하는 경우에 비하여 원가를 절감할 수 있다. 또한 시료대도 세라믹 재료로 성형되어 있기 때문에, 유리 부재 등에 비하여 강성을 높일 수 있다. 더구나, 이동경 자체가 치밀한 세라믹 재료로 성형되어 있기 때문에, 고반사율을 유지할 수 있다.
스테이지 본체를 구성하는 세라믹 재료를 열간 정수압 처리함으로써 이동경용의 세라믹을 생성하면, 동종의 세라믹 재료로 이동경과 스테이지 본체를 성형하는 것이 되고, 양 부재 간의 열팽창 계수를 거의 동일하게 할 수 있으며, 주변 온도의 변화에 의한 이동경의 반사면의 변형을 제어할 수 있다.
바람직한 실시예의 설명
본 발명에 의한 이동경지지 기구의 제 1 내지 제 4 실시예를 도 2 내지 도 9에 의하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 제 1 실시예에 의한 이동경지지 기구의 구성을 도시한 것이다. 도 2에서, 측정 대상물로서의 스테이지 본체(12)상의 일단부에 형성된 소정 폭의 벨트 형상의 설치부(14)의 상면에는 그 길이 방향에 따라 소정 간격을 두고 있는 위치에, 평면으로 보아 직사각형 모양의 2개의 이동경 지지부 또는 지지 철(凸)부(16A, 16B)가 설치되어 있다. 지지 철(凸)부(16A, 16B)에는 이동경 설치면으로서의 저면 지지면(17A, 17B)이 각각 형성되어 있다. 반사경 또는 이동경(10)은 이러한 저면 지지면(17A, 17B)상에 수평으로 지지되어 있다. 이러한 이동경(10)의 상면 부분에는 2개소(箇所)에 저면 관통하는 설치공(18A, 18B)이 형성되어 있다. 각 설치공(18A, 18B)내에는 고정구로서의 볼트(30)(다만, 설치공 18B내의 볼트는 제2도에는 도시 없음)가 삽입되어 있고, 스테이지 본체(12)상의 저면 지지면(17A, 17B)에 형성된 나사공(34)에 나사부(30B)에 맞물려 고정되어 있다.
이러한 이동경(10)의 일단면(제 2도의 우단면)에는 레이저 간섭계(도시 없음)로부터 조사되는 레이저광을 입반사하는 계측면으로서의 반사면(20)이 계측 방향(도면 중 화살표 A 방향)과 직교하는 방향으로 형성되어 있다. 이러한 반사면(20)은 직사각형 단면의 유리로 되어 있는 이동경(10)의 계측 단면측에 은 등을 증착하여 만들어져 있다. 제 2도에 도시된 이동경(10)의 반사면(20)은 스테이지 본체(12)가 평면 상을 이동할 때, 레이저 간섭계로부터의 레이저광의 입반사에 사용되는 사용 영역(22A)과 반사면은 형성되어 있으나, 계측에는 사용되지 아니하는 불사용 영역(22B)으로 나눌 수 있다 (제 2도에서는 설명의 편의상 불사용영역(22B)을 다수의 점 영역으로 표시하였으나, 이러한 불사용 영역은 사용 영역과 마찬가지로 은 등이 증착된 반사면으로서, 사용 영역(22A)과 불사용 영역(22B) 사이에도 경계선은 존재하지 아니한다). 제 1 실시예에서는 전술한 설치공(18A, 18B)이 반사면(20의 불사용 영역(22B)에 대응하는 위치에 제공되어 있고, 이 위치에서 이동경(10)이 볼트(30)에 의하여 스테이지 본체(12)에 고정되어 있다.
스테이지 본체(12)는 여기에서는 반도체 소자 등을 제조하는 리소그래피 공정에서, 마스크(또는 레티클)에 형성되어 있는 회로 패턴을 투영 광학계를 거쳐 레지스트 등이 도포된 감광 기판(웨이퍼 등)에 투영하는 축소 투영 노광 장치(이른바, 스테퍼)의 웨이퍼 스테이지이다. 이러한 스테퍼에서는 스테이지 본체(12)를 스텝 이동시키면서 순차적으로 노광 처리가 행하여지기 때문에, 스테이지 본체(12")의 이동 개시시 또는 정지시(노광처리시)에, 이동경(10)에 구동 가속도에 의한 힘이 작용하기 때문에, 이동경을 위치 어긋남이 없도록 지지하는 것이 요구된다. 이와 같은 스테이지 본체(12)상에 고정된 이동경(10)의 반사면(20)에 대하여는 레이저 간섭계(도시 없음)로부터의 레이저광을 입반사함으로써 웨이퍼 유지용 스테이지 본체(12)의 좌표 위치가 초정밀(0.01㎛단위)하게 계측된다.
전술한 바와 같이 하여 구성된 제 1 실시예에 관한 이동경지지 기구에 의하면, 이동경(10)은 그 상면에 형성된 2개소의 설치공(18A, 18B)을 거쳐 볼트(30)에 의하여 스테이지 본체(12)측의 저면 지지면(17A, 17B)에 형성된 나사공(34)에 나사로 고정되어 있기 때문에, 이동경(10)을 스테이지 본체(12)상에 확실하게 고정시킬 수 있다. 이에 의하여, 스테이지 본체(12)를 구동하여 스텝 이동시킨 경우에, 구동 가속도에 의한 힘이 이동경(10)에 작용하더라도, 이동경(10)이 위치 어긋남이 없게 되고, 레이저 간섭계에 의하여 고도로 정밀한 위치 계측이 행하여지게 되었다. 특히, 고정구(여기에서는 볼트)에 의한 위치 어긋남도 방지할 수 있다.
그 외에도, 제 1 실시예에서는 이동경(10)의 반사면(20)의 사용 영역(22A)이외의 영역(여기에서는 불사용 영역 22B)에 대응하는 위치에서, 볼트(30)를 사용하여 이동경(10)을 고정시키게 되어있기 때문에, 볼트(30)로 죄어 붙일 때, 이동경(10)에 힘이 가하여져서 이동경(10)이 응력 변형되더라도, 반사면(20)의 일그러짐을 불사용 영역(22B)의 범위에 머무르게 하고, 사용 영역(22A)에까지 미치지 아니하게 할 수 있다.
도 3은 제 2 실시예의 의한 이동경지지 기구의 구성을 도시한 것이다. 도 3에 있어서, 전술한 제 1 실시예의 이동경지지 기구를 도시한 도 2와 동일한 "또는 동등한 구성 부분에 대하여는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
제 2 실시예에 의한 이동경지지 기구에서도, 도 3에 도시된 바와 같이, 설치부(14)의 상면에 이동경 지지부 또는 지지 철(凸)부(32A, 32B)가 형성되어 있으나, 이 지지 철(凸)부(32A, 32B)에 형성된 이동경 설치면으로서의 저면 지지면(36A, 36B)은 중앙이 위로 돌출한 만곡면으로서 형성되어 있다. 즉, 이러한 저면 지지면(36A, 36B)의 형상이 도면 중 화살표 A로 표시된 계측 방향의 양단부로부터 중앙부쪽으로 점점 그 높이가 높아지도륵 철(凸)상의 만곡면에 형성되어 있다는 점이 특징이다.
도 4 는 일방의 저면 지지면(36A)의 형상을 더 알기 쉽게 설명하기 위하여, 도 3의 볼트(30)의 위치에서의 단면을 확대 도시한 것이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 이동경(10)의 저면에 대향하는 저면 지지면(36A)의 상면은 도면 중 화살표 A로 표시된 계측 방향의 이동경(10)의 양단부에 대응하는 위치가 가장 낮고, 그 위치로부터 나사공(34)이 형성되어 있는 중앙부 쪽으로 점점 높이가 높아지도록 철상의 곡면으로 형성되어 있다. 이러한 고면은 예를 들면, 설치부(14)의 신장 방향에 따라 이와 평행으로 뻗어있는 축선을 중심으로 하는 원통면으로 형성할 수 있다.
여기에서, 도 3 및 도 4에 도시된 이동경지지 기구의 구성에 대하여 설명한다. 이동경(10)을 고정구로 고정하는 고정 위치에는 평면 형상이 원형인 볼트의 설치공(18A)이 중간까지 형성되어 있다. 이 설치공(18A)의 저면 또는 견부(38)의 중앙에는 직경이 작은 관통공(19)이 아래쪽으로 향하여 관통되게 형성되어 있다(또다른 설치공(18B)도 같은 구성으로 형성되어 있다). 이리하여, 이동경(10)을 지지하는 스테이지 본체(12)측에는 이 스테이지 본체(12)의 일단부에 형성된 설치부(14)의 상면에 이동경(10)을 지지하는 2개의 이동경 지지부 또는 지지 철부(32A, 32B)가 형성되어 있고, 이러한 지지 철부(32A, 32B)의 계측 방향(제4도에서 화살표 A의 방향)의 거의 중간위치에 고정구로서의 볼트(30)의 나사부(30B)와 맞물리는 나사 홈이 파여 있는 나사공(34)이 형성되어 있다. 또한 고정구로서의 볼트(30)는 대경부로 이루어지는 두부(頭部)(head)(30A)와 이 두부(30A)의 아래쪽으로 일체로 형성된 외주부에 수나사 홈이 파여 있는 작은 직경의 로드 부분 또는 나사부(30B)에 의하여 형성되어 있다.
전술한 이동경(10)은 스테이지(12)의 저면 지지면(32A, 32B)상에 이동경(12)을 오려놓고, 저면 지지면(32A, 32B)의 나사공(34)와 이동경(10)의 관통공(19)을 위치 정렬시킨 다음에, 이동경(10)의 설치공(18A)으로부터 볼트(30)를 삽입하고 봉상부(30B)를 나사공(34)에 끼워 맞추어 죄어 붙임으로써 스테이지 본체(12)상에 고정된다.
이와 같이, 이동경(10)을 볼트(30)로 스테이지 본체(12)상에 고정하는 경우에, 강성이 높은 금속 부재 등으로 이루어지는 스테이지 본체(12)에 대하여, 강성이 낮은 유리 부재 등으로 이루어지는 이동경(10)외 중앙부 부근을 볼트(30)로 죄어 붙여서 압축하면, 이동경(10)의 계측 방향(화살표 A 방향)의 양단부에서 상하 방향으로 신장하는 응력 변형이 생긴다. 이때, 저면 지지면이 평면 형상인 경우(제 1 실시예)에는 이러한 저면 지지면에 제4도의 화살표(B)로 표시된 방향으로 변형된 이동경(10)의 힘이 가하여지지만, 금속으로 형성된 저면 지지면측이 전혀 변형되지 아니하기 때문에, 이동경(10)측이 그 반력(하얀 화살표 C로 표시됨)을 받아서, 이동경(10)의 반사면(2)을 일그러지게 할 우려가 있다.
이에 반하여, 제 2 실시예에 관한 이동경지지 기구에 의하면, 저면 지지면(36A)이 철상 곡면(제4도 참조)으로 되어있기 때문에, 이동경(10)이 화살표 B 방향으로 응력 변형되더라도, 저면 지지면(36A, 36B)과의 사이에 간격이 있기 때문에, 이동경(10)의 변형이 방해를 받지 아니하고, 이동경(10)이 저면 지지면(36A)으로부터 반력(화살표 C)을 받지 아니하게 되어 이동경(10)의 반사면(20)을 일그러지지 아니하게 할 수 있다.
도 4에 도시된 지지 철부(32A)의 저면 지지면(36A)의 만곡의 정도는 알기 쉽게 설명하기 위하여 과장하여 표시되어 있으나, 이동경(10)의 변형량 자체는 매우 작고, 실제로는 변형량에 따른 곡면에 의하여 저면 지지면(36A, 36B)이 형성되어 있다.
도 5는 제 3 실시예예 의한 이동경지지 기구의 구성을 도시한 것이다. 도 5에서는 전술한 도 2 내지 도 4와 동일한 또는 동등한 구성 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명은 생략한다.
제 3 실시예에서는 도 5에 도시한 바와 같이, 고정구인 볼트(30)의 두부(30A)와 설치공(18A)의 저면 또는 견부(38) 사이에, 볼트(30)의 두부(30A)로부터 저면(38)에 가하여지는 회전 토크를 저감시키는 미끄럼 움직임 판(미끄럼판(
Figure pat00014
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))(46)이 배치되어 있는 점이 특징이다.
미끄럼 움직임(미끄럼) 부재(46)는 여기에서는 워셔와 같온 도넛형의 평판형으로 되어 있고, 마찰 계수를 적게 하는 수지 등(예: 테플론계)으로 형성되어 있으나, 이것에 한정되는 것은 아니고, 볼트(30)와 이동경(10)의 저면(38) 사이의 마찰을 저감하는 부재로서, 예를 들면, 금속판에 도포한 것이거나, 서로 미끄러지기 쉽게 한 박막 시트를 여러 매 적층한 것 등으로 구성하여도 된다.
전술한 이동경지지 기구에 의하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 볼트(30)을 오른쪽 방향(화살표 D로 표시한 죄어 붙임 방향)으로 회전시키면서 죄어 붙여서 이동경(10)을 고정시키는 경우에, 볼트(30)의 두부(30A)는 두부와 미끄럼판(46) 사이 및 미끄럼판과 설치공의 저면 또는 견부(38) 사이에서 스치면서 죄어 붙여지기 때문에, 두부(30A)와 저면 또는 견부(38)의 마찰을 대폭적으로 저감시킬 수 있다. 즉, 두부(30A)와 견부(38) 사이의 미끄럼판(46)에 의한 마찰력의 저감 효과는 볼트(30)을 죄어 붙이는 방향(화살표 D 방향)으로 회전시키면서 죄어 붙일 때, 이동경의 견부(39)에 가하여지는 회전 토크를 대폭적으로 적게 할 수 있다.
따라서 볼트(30)와 이동경(10) 사이에 미끄럼판(46)을 사이에 끼워서 스테이지 본체(12)에 고정하는 경우에는, 볼트(30)로 죄어 붙일 때 이동경(10)에 가하여 지는 회전 토크가 대폭적으로 저감되기 때문에, 이동경(01)에 생기는 비틀림 방향(화살표 D 방향)의 응력 변형이 적게 되어, 반사면에 일그러짐이 생기는 것을 방지할 수 있다.
도 6은 이동경의 설치공의 저면 또는 견부(38)가 설치공의 축선에 관하여 경사지게 되어있는 경우에, 통상의 볼트를 이용하여 고정하는 경우를 도시한 것이고, 도 7은 제 4 실시예에 관한 이동경지지 기구의 구성을 도시한 것이다. 도 6 및 도 7에서는 전술한 도 2 내지 도 5와 동일한 또는 동등한 구성 부분에 대하여는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명은 생략한다.
제 4 실시예의 이동경지지 기구는 도 7에 도시된 바와 같이, 이동경(10)의 설치공(18A)의 저면 또는 견부(38)가 경사져 있는 경우에도, 볼트(30)의 두부(30A)에 한쪽으로만 닿지 아니하도록 볼트(30)의 두부(30A)와 견부(38) 사이에 한 쌍의 링 모양으로 된 연단 접촉 방지 부재(47, 48)가 대향하여 배치되어 있는 점이 특징이다. 여기에서, 볼트 연단 접촉이라 함은 예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이, 이동경(10)의 설치공(18A)의 견부(38)가 경사져 있는 경우에, 통상의 두부(30A) 형상(원주 또는 6각주 등)의 볼트(30)를 이용하여 이동경(10)을 죄어 붙여서 고정시키면, 경사진 견부(38)의 일부에 볼트(30)의 두부(30A)의 가장자리가 맞닿아 있는 상태를 말한다. 이와 같이 볼트가 연단 접촉되어 있는 저면(38)에는 볼트(30)의 죄어 붙이는 힘(힘이 가하여지는 방향을 도 6에서는 화살표 E로 표시함)이 집중되기 때문에, 이동경(10)내에 편향된 응력이 발생하는 한편, 경사 방향에 따라서는 응력이 생기는 위치가 이동경(10)의 반사면(20)에 가까운 경우가 있으므로(제 6도의 경우), 반사면(20)에 대한 일그러짐의 영향을 고려할 필요가 있다.
그러므로 제 4 실시예에서는 한 쌍의 링 모양의 연단 접촉 방지 부재(47, 48)가 제공되어 있고, 그 중 하나의 연단 접촉 방지 부재(47)의 상면에는 구상 요(凹)면(47a)이 형성되어 있고, 또 다른 연단 접촉 방지 부재의 하면에는 구상 철면(48a)이 형성되어 있다. 이러한 링 모양의 연단 접촉 방지 부재(47, 48)의 구멍 안에는 볼트(30)의 나사 홈이 파여 있는 로드 부분 또는 나사부(30B)가 삽입되어 있다. 구상 요면(47a)의 곡률 반경은 곡률 철면(48a)의 곡률 반경과 같거나 약간 큰 것이 바람직하다.
따라서 요철면(48a)은 볼트(30)의 두부(30A)의 바로 아래 나사부(30B) 주위에 형성되고, 주변부로부터 중앙의 나사부(30B)에 걸쳐 서서히 저면(38)측으로 돌출하게 형성된다. 또한 구상 요면(47a)은 전술한 구상 철면(48a)에 대향하는 위치에서, 볼트930)의 나사부(30B)의 주위에 형성되고, 주변부로부터 나사부(30B)에 걸쳐 서서히 요부가 형성된다. 이러한 구상 요철면(47a, 48a)은 대향하는 철부와 요부를 첩촉시킨 상태에서 볼트(30)를 죄어 붙임으로써 볼트(30)나 저면(38)이 기울어지더라도, 구면 쌍의 접촉 위치가 적당히 이동하여 볼트의 두부의 연단 접촉이 방지되는 한편, 볼트의 죄어 붙이는 힘을 저면(38)측에 분산시켜서, 응력 집중이 생기지 아니하게 할 수 있다.
제 4 실시예에 의한 이동경 지지 기구는 볼트의 연단 접촉을 방지하는 상기 구성을 구비하고, 이러한 구성에 가하여 전술한 제 1 내지 제 3 실시예에 의한 이동경지지 기구의 특징을 모두 갖추어 구성된 것이다.
즉, 도 7 도시되어 있는 이동경(10)은 2개의 볼트(30)(그 중 하나는 도면의 안쪽 방향에 설치되어 있어서 도시되지 아니함)를 사용하여, 스테이지(12)측의 저면 지지면(36A)(36B도 도면의 안쪽에 있어서 도시되지 아니함)에 형성된 나사공(34)에 끼워 넣어 죄어 붙여서 고정되어 있다. 도 7에는 도시되어 있지 아니하나, 이동경(10)을 볼트(30)로 고정하는 고정 위치는 도 2의 경우와 마찬가지로, 반사면(20)의 사용 영역(22A) 이외의 영역(여기에서는 불사용 영역 22B)에 대응하는 위치에 설치되어 있다.
제 4 실시예ㅏ에서는 도 7에 도시된 이동경(10)이 중력 방향(도 7에서는 아래쪽)에 대하여 스테이지 본체(12)상의 일단부에 형성된 철상의 설치부(14)의 상면에, 도 3 및 도 4의 실시예와 같이, 소정 간격을 두고 떨어져 있는 위치에, 2개의 이동경 지지부 또는 지지 철부(32A)(32B는 도 3 참조)가 형성되어 있다. 각 지지 철부에는 원통 곡면상의 저면 지지면(36A)(36B는 제 3도 참조)이 형성되어 있고, 이에 의하여 수평으로 지지되어 있다. 이러한 저면 지지면(36A)(32B는 도 3 참조)의 형상은 레이저 간섭계의 계측 방향(화살표 A방향)에 표시된 이동경(10)의 양단부로부터 중앙부 쪽으로 점점 그 높이가 높아지는 철상 곡면으로 형성되어 있다.
그 외에도, 제 4 실시예에서는 도 5에 도시된 실시예와 같이, 도 7에 도시된 이동경(10)에 형성된 설치공(18A)의 저면(38)과 하나의 연단 접촉 방지 부재(47)사이에, 양자간의 마찰력을 저감시키는 미끄럼판(46)이 사이에 끼워져 있다.
이와 같이, 제 4 실시예의 이동경지지 기구는 제 4 실시예의 특징적인 구성이외에, 전술한 제 1 내지 제 3 실시예에서의 특징적인 구성을 모두 포함하고 있기 때문에, 이러한 각 구성의 효과가 중첩된 양호한 효과를 얻을 수 있다.
구체적으로, 도 7에 도시된 제 4 실시예의 이동경 지지 기구는 스테이지(12)의 이동 및 정지 동작에 수반하여, 이동경(10)에 구동 가속도에 의한 힘이 작용하더라도, 2개의 볼트(30)를 사용하여 이동경(10)을 스테이지 본체(12)상에 고정시켰기 때문에, 이동경(10)의 위치 어긋남을 확실하게 방지할 수 있다. 그 외에도, 볼트(30)에 의하여 이동경(10)이 고정되는 위치는 이동경(10)의 반사면(20)의 사용 영역(22A) 이외의 영역에 대응하는 위치로서9도 1 참조), 볼트(30)의 죄어 붙이는 힘에 의하여 응력변형이 발생하더라도, 반사면(20)에 생기는 비뚤어짐을 불사용 영역(22B)의 범위에 멈추게 하고, 사용 영역(22A)까지 미치지 아니하게 할 수 있다.
제 4 실시예에서는 이동경(10)을 볼트(30) 등을 사용하여 스테이지 본체(12)측에 죄어 붙여서 확실하게 고정시킨 경우에, 이동경(10)의 계측 방향(화살표 A 방향)의 양단부가 상하 방향으로 늘어나도록 변형되는 경우가 있으나, 이동경(10)을 지지하는 저면 지지면(36A, 36B)의 형상이 철상 곡면으로 되어 있어서, 이동경(10)의 변형을 방해하는 위치에 저면 지지면(36A, 36B)이 없기 때문에, 그 반력에 의한 2차적 응력이 발생하지 아니하고, 반사면(20)에 일그러짐이 생기는 것을 방지할 수 있다.
제 4 실시예에서는 이동경(10)에 형성되어 있는 설치공(18A)의 저면(38)과 연단 접촉 방지 부재(47)사이에, 양자의 마찰력을 저감시키는 수지 등의 미끄럼판(46)이 사이에 끼워져 있기 때문에, 볼트(30)를 사용하여 저면 지지면(36A)에 이동경(10)을 죄어 붙여 고정시킬 때, 볼트(30)로부터 이동경(10)의 저면(38)에 가하여 지는 회전 모멘트를 대폭적으로 저감시킬 수 있다. 이러한 회전 모멘트의 저감 효과로서는 이동경(10)내에서 발생하는 응력이 적어져서, 반사면(20)에 일그러짐이 생기는 것을 방지할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 미끄럼판(46)과 볼트(30)의 두부(30A) 사이에, 구상요면(47a)을 가지는 연단 접촉 방지 부재(47)와 구상 철면(48a)을 가지는 연단 접촉 방지 부재(48)을 대향 배치함으로써 견부(38)가 기울거나, 나사공(34)이 저면 지지면(36A, 36B)에 대하여 연직 방향으로 형성되어 있지 아니하여, 볼트를 기울여서 끼워 맞추는 경우에도, 연단 접촉 방지 부재(47)의 구상 요면(47a)과 연단 접촉 방지 부재(48)의 구상 철면(48a)이 그 기울기에 따라 접촉 위치가 변화되어 연단 접촉이 방지되기 때문에, 이동경(10)의 반사면(20)에 일그러짐이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
다음으로, 전술한 제 4 실시예의 변형예에 대하여 설명한다. 도 8에 도시되어 있는 이동경 지지 기구는 이동경(10)의 설치공(18A)의 견부(38)가 경사져 있어도, 간단한 구성에 의하여 연단 접촉이 방지되게 한 것이다. 구체적으로는 이동경(10)의 설치공(18A)의 견부(38)와 대향하는 볼트(40)의 두부(40A)의 대향면(42)측이 주변부로부터 나사부(40B)의 중앙부에 걸쳐 서서히 견부(38)측으로 돌출하게 구면으로 형성된 볼트를 사용하는 점이 특징이다.
이와 같이, 볼트940)의 두부(40A)의 대향면(42)이 구면상으로 되어있기 때문에, 이동경(10)의 설치공(18A)의 견부(38)가 기울어져 있는 상태에서 볼트(40)를 죄어 붙여도, 언제나 견부(38)의 나사공(34) 부근에서, 두부(40A)와 나사부(40B)의 경계선 부근이 맞닿게 되어, 부두(40S)가 견부(38)에 대하여 연단 접촉되지 아니하게 할 수 있다. 그 결과, 이동경(10)의 반사면(20)에 일그러짐이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 9는 제 4 실시예의 또 다른 변형예를 도시한 것이다. 이 변형예에서는 볼트 설치공의 견부가 구상의 요면으로 형성되어 있다는 점에서 전술한 도 8에 도시된 변형예와 다르며, 기타의 점에서는 동일하다. 이 변형예에 의하여도, 볼트의 두부의 가장자리가 국부적으로 견부(38)에 접촉하는 것을 방지할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 제 1 내지 제 4 실시예의 이동경지지 기구에 의하면, 이동경을 확실하게 고정함으로써 위치 어긋남을 방지하는 한편, 이동경을 고정할 때, 이동경에 죄어 붙이는 힘이 가하여지더라도, 이동경을 되도록 응력 변형되지 아니하게 하며, 응력 변형되더라도, 반사면에 일그러짐이 생기는 것을 극력 방지함으로써 레이저간섭계에 의한 위치 계측을 고도로 정밀하게 행할 수 있게 되었다.
상기 실시예에서는 2 개의 고정구를 이용하여 이동경과 스테이지를 고정시키게 되어있으나, 3개 또는 그 이상의 고정구로 고정하여도 된다. 이러한 경우에, 그 고정 위치는 이동경의 반사면의 사용 영역 이외의 영역에 대응하는 위치로 하는 것이 바람직하다.
상기 실시예에서는 고정구로서 볼트를 이용하였으나, 이에 한정되지 아니하고, 리벳 등을 사용하여 고정하여도 된다.
상기 실시예에서는 볼트와 이동경 사이에 미끄럼판을 삽입하여, 볼트를 죄어 붙여서 이동경을 고정시킬 때, 볼트로부터 이동경에 가하여지는 회전 토크를 저감하게 되어있으나, 이에 한정되지 아니하고, 볼트와 이동경의 접촉면의 적어도 한쪽에, 마찰계수를 적게 하는 미끄럼막(예를 들면, 듀퐁사의 테플론(상표명)의 코팅) 또는 윤활재 등을 코팅하거나 도포하여도 된다.
상기 제 4 실시예에서는 도 8에 도시된 바와 같이, 구상 요면(47a)과 구상철면(48a)을 볼트와 이동경 사이에 대향 배치하고 있으나, 이 양자의 재질을 마찰계수가 작은 수지부재 등으로 구성하는 경우에는, 미끄럼판(46)을 생략하는 것도 가능하다.
제 4 실시예와 다른 실시예에서는 볼트(40)의 두부(40A)의 대향면(42)을 구면상으로 형성하였으나, 이에 한정되는 것이 아니라, 연속적인 곡면이나, 테이퍼 형상으로 형성하여도 된다.
상기 실시예에서는 스텝-앤드-리피트(step-and-repeat) 방식에 의한 노광 장치에 본 발명을 적용한 것이나, 본 발명의 적용범위는 이에 한정되는 것이 아니라, 스텝-앤드-스캔(step-and-scan) 방식, 기타의 노광 장치에 적용하는 것도 가능하며, 그 외에도, 노광 장치에 한정됨이 없이, 간섭계를 이용하여 위치 계측을 행하는 장치 전반에 적절히 적용할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 상기 실시예의 이동경 지지 기구에 의하면, 이동경을 확실하게 고정시킴으로써, 측정 대상물 위에서의 이동경의 위치 어긋남을 방지할 수 있는 한편, 이동경을 확실하게 고정시킬 때, 이동경내에서 발생하는 응력에 의하여 이동경 자체가 변형되어도, 이러한 변형에 의하여 반사면이 일그러지는 것을 최대한으로 억제할 수 있다는, 종래에는 없는 우수한 효과가 있다.
다음으로 본 발명에 의한 스테이지의 실시예를 반도체 집적 회로 제조용 노광 장치에 있어서의 웨이퍼 스테이지를 예로 하여 설명한다.
도 10은 본 실시예에 관한 주사형 투영 노광 장치(100)를 도시한 것이다. 이 장치(100)는 레티클(R)과 웨이퍼(W)를 노광광에 대하여 상대적으로 주사함으로써, 레티클(R)상에 형성된 패턴을 웨이퍼(W)상에 순차 투영 노광하는 주사형 투영 노광 창치, 이른바, 스캐닝 스테퍼이다.
도 10에 있어서, 광원을 포함한 조명계(101)로부터 사출된 광은 레티클 스테이지(120)상에 진공 흡착된 레티클(R)의 패턴 형성면을 거의 균일한 조도로 조명한다. 레티클 스테이지(120)에는 간섭계에 의한 위치 계측용의 반사경 또는 이동경(126, 127)이 설치되어 있다. 따라서 간섭계(104)와 이동경(126)에 의하여 레티클 스테이지(120)의 X방향(지면에서 좌우 방향)의 위치를 계측하게 되어있다. 즉, 간섭계(104)로부터 반사경 또는 이동경(126)에 대하여 계측용 레이저광을 투사하여, 이동경(126)에서 반사되는 광에 근거하여 레티클 스테이지(120)의 X 방향의 위치를 계측한다. 반사경 또는 이동경(127)과 간섭계(미도시)에 의하여 지면에 대하여 수직인 Y 방향의 위치를 계측할 수 있게 되어있다.
레티클(R)상에 형성된 패턴에 노광용의 광이 조사되면, 이 패턴은 투영 렌즈(102)를 거쳐 웨이퍼 스테이지(130)(웨이퍼 홀더 134)에 진공 흡착된 웨이퍼(W)상에 전사된다.
웨이퍼 스테이지(130)상에는 간섭계에 의한 계측용 반사경 또는 이동경(136, 137)이 고정되어 있다. 이에 의하여, 반사경 즉, 이동경(136)과 간섭계(106)에 의하여 웨이퍼 스테이지(130)의 X 방향의 위치를 계측하게 되어있다. 즉, 간섭계(106)로부터 계측용 레이저광이 이동경(136) 및 투영 광학계(102)에 설치된 고정경(도시없음)에 대하여 조사되고, 이러한 고정경 및 이동경(136)에서 반사되는 광의 간섭 상태에 근거하여, 웨이퍼 스테이지(130)의 X 방향의 위치를 계측한다. 또한 이동경(137)과 다른 간섭계(도시 없음)에 의하여 지면에 대하여 수직인 Y 방향의 위치를 계측하게 되어있다.
웨이퍼 스테이지(130)는 웨이퍼 구동 장치(105)에 의하여 XYZ의 3차원 방향으로 이동 가능하게 되었다. 투영 렌즈(102)의 측부에는 얼라인먼트 현미경(108)이 배치되어 있다. 얼라인먼트 현미경(108)은 투영 렌즈(102)와 광축이 다른 이른바, 오프 액시스(off-axis) 형식의 현미경이며, 웨이퍼(W)내의 복수의 영역으로부터 예정된 여러 지점의 얼라인먼트 마크(alignment mark)(도시 없음)를 검출한다. 이와 같이 검출된 얼라인먼트 마크의 위치에 근거하여, 최소 자승 근사계산에 의하여 웨이퍼(W)의 위치(좌표)를 계측한다. 또한 얼라인먼트 현미경(108)과 투영 렌즈(102)의 광축 사이의 거리인 베이스 라인량을 측정하고, 노광이 개시될 때, 웨이퍼 스테이지(130)를 베이스 라인량만큼 이동시키게 구성되어 있다.
도 11 및 도 12는 웨이퍼 스테이지(130)를 각각 정면(도 1의 이면) 및 측면(도 10의 우측면)으로부터 관찰된 모양을 도시한 것이다. 도 11 및 도 12에서는 도 10에 도시된 이동경(137)의 도시 및 그 설명을 생략하였으나, 이러한 이동경(137)도 이동경(136)과 동일한 구성으로 되어있다. 도 13에는 웨이퍼(W)과 반사경, 즉 이동경(136, 137)의 위치관계가 도시되어 있다.
도 11 및 도 12에서, 스테이지 본체(133)는 XY 스테이지(131)에 의하여 XY 평면내에 이동 가능하며, Z 스테이지(132)에 의하여 Z축 방향 및 레벨링 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 스테이지 본체(133)상에는 웨이퍼 홀더(134)를 걸쳐 웨이퍼(W)가 놓여있다.
이동경(136)은 정지 나사(135a, 135b)에 의하여 스테이지 본체(133)에 직접 고정되어 있다. 즉, 정지 나사(135a, 135b)는 스테이지 본체(133)에 형성되어 있는 구멍 속으로 스테이지 본체의 하부측부터 삽입되고, 이동경의 하면에 형성된 나사 공 내에 끼워 맞추어져 있다. 이에 의하여, 이동경(136)과 스테이지 본체(133)의 결합 강도가 종래의 비하여 향상되고, 스테이지 본체(133)가 이동할 때, 가감 속도에 의한 이동경(136)과 스테이지 본체(133)의 상대적인 위치 어긋남을 최소한으로 억제할 수 있다. 이동경(136)의 내부에는 정지 나사(135a, 135b)에 대응하는 위치의 상부에, 슬릿(140, 140b)이 형성되어 있다. 슬릿(140a, 140b)은 이동경(136)중에서, 간섭계(106)로부터 사출되는 레이저 빔(B1)의 방향으로 관통하는 상태로 형성되어 있다. 이와 같이, 정지 나사(135a, 135b)에 의한 고정부와 반사면(141) 사이에 슬릿(140a, 140b)이 형성되어 있기 때문에, 이동경(136)과 스태이지 본체(123)를 정지 나사(135a, 135b)에 의하여 고정할 때, 정지 나사(135a, 135b)의 죄어 붙임에 의하여 생기는 일그러짐이 이동경(136)의 반사면(141)까지 전파되지 못하게 되어 있다. 슬릿(140a, 140b)의 크기 및 수는 이동경(136)의 크기 등에 따라 변경할 수 있다.
도 13에 도시된 바와 같이, 반사경 또는 이동경(137)도 반사경, 즉 이동경(136)과 마찬가지로, 나사(138a, 138b)에 의하여 스테이지 본체(133)에 직접으로 고정되어 있다. 이에 의하여, 이동경(137)과 스테이지 본체(133)의 결합 강도가 종래에 비하여 향상되고, 스테이지 본체(133)가 이동할 때, 가감 속도에 의한 이동경(137)과 스테이지 본체(133)의 상대적 위치 어긋남을 최소한으로 억제할 수 있다. 이동경(137)의 내부에는 정지 나사(138a, 138b)에 대응하는 위치의 상부에 슬릿(142a, 142b)이 형성되어 있다. 슬릿(142a, 142b)은 이동경(137)중에서, 간섭계(도시 없음)로부터 사출되는 레이저 빔(B2)의 방향으로 관통하는 상태로 형성되어 있다. 이와 같이, 정지 나사(138a, 138b)에 의하여 고정되는 부분과 반사면(143)이 설치되어 있는 부분 사이에 슬릿(142a, 142b)이 형성되어 있기 때문에, 이동경(136)의 경우와 같이 이동경(137)과 스테이지 본체(133)를 정지 나사(138a, 138b)에 의하여 고정시킬 때, 정지 나사(138a, 138b)의 죄어 붙임에 의하여 생기는 일그러짐이 이동경(137)의 반사면(137c)까지 전파되지 못하게 되어있다.
도 13에 도시된 바와 같이, 정지 나사(135a, 135b)의 위치는 이동경(136)의 사용 범위의 최대폭(D1)의 외측으로 한다. 즉, 정지 나사(135a, 135b)의 위치는 이동경(136)의 긴 방향(Y 방향)에 관하여, 이동경(136)의 반사면(141)에서의 레이저 빔(B1)의 입사 범위보다도 외측으로 한다. 이것은 정지 나사(135a, 135b)에 의하여 이동경(136)을 스테이지 본체(133)에 대하여 죄어 붙이는 경우에, 이동경(136)에 생기는 일그러짐이 최대로 되는 것이, 정지 나사(135a, 135b)의 위치가 되기 때문이다. 즉, 정지 나사(135a, 135b)의 도 3과 같이 배치함으로써 정지 나사(135a, 135b)의 죄어 붙임에 의한 이동경(136)의 반사면(136c)의 일그러짐을 최소한으로 억제할 수 있고, 간섭계(106)의 계측차를 억제할 수 있다. 정지 나사(135a, 135b)의 위치는 가능한 한, 이동경(136)이 사용 범위로부터 떨어져 있는 편이 유리하다.
다른 한편으로, 반사경 또는 이동경(137)에 관하여도, 이동경(136)의 경우와 마찬가지로, 정지 나사(138a, 138b)의 위치는 이동경(137)의 사용 범위의 최대폭(D2)의 외측으로 한다. 이에 의하여, 정지 나사(138a, 138b)의 죄어 붙임에 의한 이동경(137)의 반사면(143)의 일그러짐을 최소한으로 억제할 수 있다.
상기와 같은 구성의 웨이퍼 스테이지(130)에 있어서는 XY 스테잊(131) 및 Z스테이지(132)에 의하여, 필요에 따라 시료대, 즉 스테이지 본체(133)를 구동시키고, 이때 스테이지 본체(133)(웨이퍼 W)의 위치를 간섭계(106)(도 10 참조)에 의하여 측정한다. 즉, 이동경(136)에 대하여 조사되는 레이저 빔(B1)을 이동경(136)에서 반사시키고, 간섭계(106)에 의하여 투영 렌즈(102)의 광축과 스테이지 본체(133)(웨이퍼 W)의 상대적 변위량을 측정한다. 이때, 전술한 바와 같이, 이동경(136)은 스테이지 본체(133)에 대하여 정지 나사(135a, 135b)에 의하여 직접으로 고정되고, 양자의 상대 위치의 어긋남이 전혀 없기 때문에, 스테이지 본체(133)의 위치를 정확히 측정할 수 있다. 이동경(136)의 반사면(141)을 연마하는 경우이거나, 이동경(136)을 수리하는 경우에는, 정지 나사(135a, 135b)를 풀고, 이동경(136)을 스테이지 본체(133)에서 떼어내게 되어있다. 이러한 장점은 이동경(137)에 대하여도 또한 같다.
스태이지 본체(133)는 비교적 세공이 많은 값싼 세라믹을 주성분으로 하여 성형된다. 예를 들면, 알루미나(Al2O3)· 세라믹, 질화규소(Si3N4)· 세라믹 또는 사이아론(SiAlON)· 세라믹을 주성분으로 하는 것을 사용한다. 한편, 고도의 반사율이 요구되는 이동경(136, 137)은 세공이 적은 치밀한 세라믹을 주성분으로 하여 성형된다. 예를 들면, 스테이지 본체(133)을 형성하는 세라믹 재료를 열간 정수압 프레스(HIP)처리하여 생성되는 높은 치밀도의 세라믹을 사용한다. 이에 의하여, 스테이지 본체(133)와 이동경(136, 137)의 열팽창율이 동등하게 되고, 주변 온도의 변화에 의한 이동경(136, 137)의 반사면(141, 143)의 변형을 억제할 수 있다.
상기와 같이, 본 실시예에 있어서는 반사경 또는 이동경(136, 137)만이 치밀한 세라믹 재료로 성형되어 있기 때문에, 치밀도가 높은 고가의 세라믹의 사용량을 대폭적으로 삭감할 수 있고, 스테이지 본체(133)와 이동경(136, 137)의 양방을 치밀한 세라믹 재료로 성형하는 경우에 비하여 원가를 절감할 수 있다. 또한 스테이지 본체(133)도 동일한 세라믹 재료로 성형되어 있기 때문에, 유리 부재 등에 비하여 강성을 높일 수 있다. 더구나, 이동경(136, 137) 자체가 치밀한 세라믹 재료로 성형되어 있기 때문에, 고반사율을 유지할 수 있다.
스테이지 본체(133)를 구성하는 세라믹 재료를 열간 정수압 프레스 처리함으로서 이동경(136, 137)용의 세라믹을 생성하기 때문에, 동종의 세라믹 재료로 이동정(136, 137)과 스테이지 본체(133)를 성형하는 것이 되고, 양 부재 간의 열팽창 계수를 거의 동일하게 할 수 있다. 이에 의하여, 주변 온도의 변화에 의한 이동경(136)의 반사면(141) 및 이동경(137)의 반사면(143)의 변형을 억제할 수 있다.
이상에서는 본 발명을 실시예에 의하여 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되는 것이 아니고, 특허청구범위에 명시된 본 발명의 기술적 사상으로서의 요지를 일탈하지 아니하는 범위 안에서, 여러 가지의 변경이 가능하다. 상기 실시예에서는 본 발명을 노광장치의 웨이퍼 스테이지에 적응하고 있으나, 레티클스테이지에도 적용할 수 있다. 그 외에도, 레티클 등의 패턴의 좌표를 계측하는 패턴위치 계측장치 등과 같이, 간섭계를 이용한 여러 가지 유형의 스테이지에도 적용할 수 있는 것은 물론이다.
도 1은 종래의 이동경 지지 기구를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 실시예에 의한 이동경 지지 기구의 구조를 도시한 일부 파단 사시도이다.
도 3은 도 2의 실시예에 의한 이동경 지지 기구의 구조를 도시한 일부 파단 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 이동경 지지 기구의 확대 단면도이다.
도 5는 도 3의 실시예에 의한 이동경 지지 기구의 주요부를 일부 파단하여 도시한 사시도이다.
도 6은 이동경을 고정하는 볼트가 연단에 맞닿는 상태를 설명하는 이동경의 단면도이다.
도 7은 도 4의 실시예에 의한 이동경 지지 기구의 주요부의 개략단면도이다.
도 8은 도 4의 실시예의 변형예를 도시한 개략단면도이다.
도 9는 도 4의 실시예의 다른 변형예를 도시한 개략단면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 의한 스테이지를 사용하는 투영 노광 장치를 도시한 개략구성도이다.
도 11은 상기 실시예에 의한 웨이퍼 유지용 스테이지를 도시한 정면모식도(도 1에 대하여는 이면을 도시함)이다.
도 12는 도 11에 도시한 스테이지의 측면모식도이다.
도 13은 도 11에 도시된 스테이지의 상평면모식도이다.
* 도면의 주요 부호에 대한 설명 *
10. 이동경 12. 스테이지 본체
14. 설치부 16. 지지면
17. 저면 지지면 18. 설치공
19. 관통공 20. 반사면
22. 사용영역 30. 볼트
30B. 나사부 34. 나사공
38. 견부 46. 미끄럼판
47. 방지부재 100. 노광장치
102. 투영광학계 103. 구동장치
104. 간섭계 108. 현미경
120. 레티클 스테이지 130. 웨이퍼 스테이지
135. 정지나사

Claims (27)

  1. 간섭계의 일부를 구성하는 직사각형 단면의 이동경을, 측정 대상물 위에 그 반사면을 계측 방향에 직교되게 설치하는 이동경 지지 기구에 있어서,
    상기 이동경을 위로부터 측정 대상물 상의 이동경 지지부에 고정하는 적어도 2개의 고정구가 제공되고,
    상기 고정구를 이용하여, 상기 이동경을 측정 대상물 위에 고정하는 고정위치가 상기 이동경의 반사면의 사용 범위 외에 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 이동경 지지 기구.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 고정구는 볼트인 것을 특징으로 하는 이동경 지지기구.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 볼트와 상기 이동경 사이에, 상기 볼트를 죄어 붙일때, 상기 볼트로부터 이동경에 가해지는 회전 토크를 저감시키는 미끄럼 부재가 사이에 끼워져 있는 것을 특징으로 하는 이동경 지지 기구.
  4. 간섭계의 일부를 구성하는 직사각형 단면의 이동경을, 측정 대상물 위에 그 반사면을 계측 방향에 직교되게 설치하는 이동경 지지 기구에 있어서,
    상기 계측 방향에 직교되는 방향에 따라 소정 간격으로 상기 측정 대상물 위에 배치되어 있고, 그 상면에 적어도 계측 방향의 양단으로부터 중앙부 쪽으로 점점 그 높이가 높아지도록 철(凸)상 곡면이 형성된 적어도 2개의 이동경 지지부와;
    상기 적어도 2개의 이동경 지지부의 위치에서, 상기 이동경을 위로부터 측정 대상물 위에 고정하는 복수의 고정구가 제공되는 것을 특징으로 하는 이동경 지지기구.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 고정구는 볼트인 것을 특징으로 하는 이동경 지지기구.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 볼트와 상기 이동경 사이에, 상기 볼트를 죄어 붙일때, 상기 볼트로부터 이동경에 가해지는 회전 토크를 저감시키는 미끄럼 부재가 사이에 끼워져 있는 것을 특징으로 하는 이동경 지지 기구.
  7. 간섭계의 일부를 구성하는 직사각형 단면의 이동경을, 측정 대상물 위에 그 반사면을 계측 방향에 직교되게 설치하는 이동경 지지 기구에 있어서,
    상기 이동경을 위로부터 측정 대상물 상의 이동경 지지부에 고정시키기 위한고정구로서, 로드 부분과 로드 부분의 일단부에 제공된 대경부로 구성되는 적어도 2개의 고정구를 구비하고,
    상기 이동경의 상면과 대향하는 고정구의 대경부의 면이, 주변부에서 로드 부분의 중앙부에 걸쳐 서서히 이동경 상면측으로 돌출하도록 구상 철면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이동경 지지 기구.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 고정구는 볼트인 것을 특징으로 하는 이동경 지지 기구.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 볼트와 상기 이동경 사이에, 상기 볼트를 죄어 붙일 때, 상기 볼트로부터 이동경애 가해지는 회전 토크를 저감시키는 미끄럼 부재가 사이에 끼워져 있는 것을 특징으로 하는 이동경 지지 기구.
  10. 간섭계의 일부를 구성하는 직사각형 단면의 이동경을 측정 대상물 위에 그 반사면을 계측 방향에 직교되게 설치하는 이동경 지지 기구에 있어서,
    상기 계측 방향에 직교하는 방향에 따라 소청 간격으로 상기 측정 대상물 위에 배치되어 있고, 그 상면에서 이동경을 지지하는 적어도 2개의 이동경 지지부와;
    상기 이동경을 위로부터 측정 대상물 상의 상기 이동경 지지부에 고정하기 위한 고정구로서, 로드 부분과 그 로드 부분의 일단부에 제공되어 있는 대경부로 구성되는 적어도 2개의 고정구와;
    상기 측정 대상물에 형성되어 있는 상기 고정구가 삽입되는 설치공으로서, 상기 대경부에 관련되는 견부가 상기 고정구의 축선에 관하여 경사지게 형성되어 있는 설치공과;
    상기 설치공 내에서, 상기 대경부와 상기 견부 사이에 배치되어 있는 한쌍의 연단 접촉 방지 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 이동경 지지 기구.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 고정구는 볼트인 것을 특징으로 하는 이동경 지지기구.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 링모양의 연단 접촉 방지 부재중 상기 대경부 측의 연단 접촉 방지 부재의 하면에는 구상 철면이 형성되어 있고, 견부측 연단 접촉 방지 부재상의 상면에는 상기 구상 철면과 맞물리는 구상 요면이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이동경 지지 기구.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 연단 접촉 방지 부재와 상기 이동경의 견부 사이에, 상기 볼트를 죄어 붙일 때, 상기 볼트로부터 상기 이동경에 가해지는 회전 토크를 저감시키는 미끄럼 부재가 사이에 끼워져 있는 것을 특징으로 하는 이동경 지지 기구.
  14. 시료를 유지하는 이동 가능한 스테이지 본체와 간섭계에 의한 상기 스테이지 본체의 위치 계측에 이용되고, 상기 스테이지 본체에 고정되어 있는 이동경을 구비하는 스테이지에 있어서,
    상기 이동경을 제 1 세라믹 재료를 주성분으로 하여 구성하고,
    상기 스테이지 본체를 제 1 세라믹 재료보다 세공이 더 많은 제 2 세라믹 재료를 주성분으로 하여 구성하는 것을 특징으로 하는 스테이지.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 세라믹 재료의 열팽창 계수는 거의 동일한 것을 특징으로 하는 스테이지.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 제 2 세라믹 재료는 알루미나(Al2O3)·세라믹, 질화규소(Si3N4)·세라믹, 사이아론(SiAlON)·세라믹 중 적어도 하나를 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는 스테이지.
  17. 제 14 항에 있어서, 상기 제 1 세라믹 재료는, 상기 제 2 세라믹 재료를 열간 정수압 프레스 처리에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 세라믹을 사용하는 스테이지.
  18. 제 14 항에 있어서, 상기 이동경과 상기 스테이지 본체를 기계적으로 연결하는 연결 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 스테이지.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 연결 수단에 의한 연결 위치가 반사광의 길이 방향에 대하여, 상기 이동경으로의 간섭계용 광빔의 입사 범위보다 외측에 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 스테이지.
  20. 제 18 항에 있어서, 상기 연결 수단에 의한 상기 이동경과 상기 스테이지 본체의 연결부와 상기 이동경의 반사면 사이에, 응력 변형력의 전파를 저감시키는 응력 흡수 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 스테이지.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 응력 흡수 수단은 상기 이동경 내에 형성된 슬릿인 것을 특징으로 하는 스테이지.
  22. 시료를 유지하며 이동 가능한 스테이지 본체와, 상기 스테이지 본체에 고정되고, 상기 스테이지 본체의 위치를 계측하는 위치 계측수단과 협동하여 상기 스테이지 본체의 위치를 검출하는 이동경을 구비하는 스테이지 장치에 있어서,
    상기 스테이지 본체와 상기 이동경은 열팽창 계수가 거의 동일한 비자성 재료로 형성되고,
    상기 이동경은 기계적 연결수단에 의해 상기 스테이지 본체에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 비자성 재료는 세라믹 재료인 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
  24. 제 22 항에 있어서, 상기 이동경은 상기 기계적 연결수단에 의해 상기 스테이지 본체와의 연결에 의해 발생하는 응력을 흡수하는 응력 흡수수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 응력 흡수수단은, 상기 위치 계측수단의 계측 방향에 따라 상기 이동경을 관통하는 슬릿부인 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
  26. 제 22 항에 있어서, 상기 기계적 연결수단은 상기 이동경을 상기 스테이지 본체에 고정하는 고정면과 직교하는 방향으로부터 연결하는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
  27. 패턴이 형성된 레티클을 유지하면서 이동가능한 제 1 스테이지 장치와, 노광에 의해 상기 패턴이 전사되는 웨이퍼를 유지하면서 이동가능한 제 2 스테이지 장치를 구비하는 노광장치에 있어서,
    상기 제 1, 2 스테이지들 중 적어도 어느 하나는 상기 제 22 항 내지 제 26 항의 어느 한 항에서 청구된 스테이지 장치인 것을 특징으로 하는 노광장치.
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