KR20120040748A

KR20120040748A - 지지 장치 및 노광 장치

Info

Publication number: KR20120040748A
Application number: KR1020127006711A
Authority: KR
Inventors: 히로시 이케부치; 야스타카 기리우; 사토루 도가와
Original assignee: 엔에스케이 테쿠노로지 가부시키가이샤
Priority date: 2010-05-07
Filing date: 2011-05-02
Publication date: 2012-04-27
Also published as: JP5702373B2; CN102484046B; JPWO2011138938A1; TWI435404B; KR101415371B1; CN102484046A; WO2011138938A1; TW201203440A

Abstract

재현성 높게 스테이지의 각도 조정을 실시할 수 있는 지지 장치 및 노광 장치를 제공한다.
스프링 부재 (450) 가 이동 부재 (439) 의 아암 (439c) 의 상면과, 기판 지지부 (442) 의 하면에 장착되어, Z 축 방향으로 일체적으로 이동하기 때문에, 하우징 (431) 과 연결하는 경우에 비해 스프링 부재 (450) 의 형상 변화가 억제되고, 따라서, 이동 부재 (439) 의 이동에 관계없이, 안정적인 기판 스테이지 (20) 의 위치 정밀도를 얻을 수 있다.

Description

지지 장치 및 노광 장치{SUPPORTING DEVICE AND LIGHT EXPOSURE DEVICE}

본 발명은, 예를 들어 각종의 제조, 검사 등에서 사용되는 가동 스테이지의 기울기 조정용 지지 장치 및 노광 장치에 관한 것이다.

반도체 제조 공정 등에 있어서, 반도체 실리콘 웨이퍼의 평면도나 평행도 및 두께의 편차를 측정하기 위해 간섭계가 사용되는 경우가 있다. 그런데, 측정 대상이 되는 반도체 실리콘 웨이퍼의 각 치수를 양호한 정밀도로 측정하기 위해서는, 간섭계의 검사광을, 측정 대상의 표면에 소정 각도에서 양호한 정밀도로 조사할 필요가 있다. 따라서, 측정 대상을 양호한 정밀도로 기울일 수 있도록 스테이지를 지지하는 장치가 사용되고 있다. 특허문헌 1 은 이러한 용도에 사용되는 종래 기술의 지지 장치를 개시하고 있다. 특허문헌 1 의 지지 장치는, 3 개의 Z 축 구동부에 의해, 스테이지의 3 점을 Z 축 방향으로 임의의 양만큼 구동시킴으로써 스테이지의 임의의 각도 조정을 실시하게 하고 있다.

일본 공개특허공보 제2004-47852호

그런데, 스테이지의 3 점을 Z 축 방향으로 구동시킬 때에 있어서의 한 가지 문제는, 이러한 스테이지를, Z 축 방향과 교차하는 방향 (X 축 방향이나 Y 축 방향) 으로 어떻게 구속할 것인가에 관한 것이다. 이 구속이 지나치게 강하면 스테이지의 각도 조정이 곤란해지는 한편, 구동이 지나치게 약하면 스테이지가 X 축 방향이나 Y 축 방향으로 이동하여, 스테이지의 위치 결정이 곤란해진다.

그래서, 스테이지와 이 스테이지를 지지하는 기대를, X 축 방향이나 Y 축 방향으로는 잘 휘지 않고 Z 축 방향으로는 휘기 쉬운 판스프링으로 연결하여, Z 축 구동부에 의한 스테이지의 Z 축 방향의 이동시에, 판스프링이 스테이지의 X 축 방향이나 Y 축 방향의 이동을 구속하지만, Z 축 방향으로는 스테이지의 이동을 허용하도록 한 기술이 개발되어 있다. 그러나, 판스프링은 기대에 연결되어 있기 때문에, 스테이지가 Z 축 방향으로 이동하면, 기대에 대해 미소하긴 하지만 X 축 방향이나 Y 축 방향으로도 이동하여, 위치 결정의 재현성이 얻어지지 않는다는 문제가 있다. 이에 대해, E 자 형상의 판스프링을 사용하여, 스테이지의 Z 축 방향의 이동에 대한 X 축 방향이나 Y 축 방향으로의 이동을 감소시키는 기술도 개발되어 있지만, 판스프링의 형상 변화가 큰 경우에는, 그 성능에 오차가 발생하여 스테이지의 위치가 안정되지 않는다는 문제가 있다.

그래서, 본 발명은 이러한 종래 기술의 과제를 감안하여, 재현성 높게 스테이지의 각도 조정을 실시할 수 있는 지지 장치 및 노광 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 지지 장치는, 스테이지를 이동시킬 수 있게 지지하는 지지 장치에 있어서,

기대와,

상기 기대 상에, 상하 방향으로 이동할 수 있게 장착된 이동 부재와,

상기 이동 부재를, 상기 상하 방향으로 구동시키는 구동 수단과,

상기 스테이지와 상기 이동 부재의 상대 경동(傾動)을 허용하면서 양자를 연결하는 관절 수단과,

상기 스테이지와 상기 이동 부재를 연결하는 스프링 부재를 갖고,

상기 스프링 부재는, 상기 상하 방향에 있어서의 스프링 강성이, 상기 상하 방향에 직교하는 방향의 스프링 강성보다 낮게 되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 노광 장치는,

마스크를 유지하는 마스크 유지부와,

상기 마스크 유지부를 구동시키는 마스크 구동 기구와,

기판을 유지하는 기판 유지부와,

상기 기판 유지부를 구동시키는 기판 구동 기구와,

상기 마스크를 통하여 상기 기판에 패턴 노광용 광을 조사하는 조사 수단을 갖는 노광 장치로서,

상기 기판 구동 기구는, 상기 기판 유지부를 상하 방향으로 구동시킬 수 있음과 함께, 상기 기판 유지부의 기울기를 조정할 수 있게 하기 위해, 상기 기판 유지부의 대향하는 2 변 중, 일방의 변에 적어도 1 개, 타방의 변에 적어도 2 개 각각 배치된 상하 방향 및 틸트 조정 기구를 갖고, 상기 각 상하 방향 및 틸트 조정 기구는, 상기 지지 장치에 의해 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 상기 스테이지와 상기 이동 부재를 연결하는 스프링 부재에 있어서, 상기 상하 방향에 있어서의 스프링 강성이, 상기 상하 방향에 직교하는 방향의 스프링 강성보다 낮게 되어 있기 때문에, 상기 스테이지의 상기 상하 방향에 직교하는 방향의 변위를 제한하지만, 상기 상하 방향으로는 상기 스테이지의 변위를 허용하고, 또한 상기 스프링 부재가 상기 이동 부재와 함께 이동하기 때문에, 상기 스프링 부재의 형상 변화를 억제하여, 상기 이동 부재의 이동에 관계없이, 안정적인 상기 스테이지의 위치 정밀도를 얻을 수 있다.

또한, 상기 이동 부재에는 상기 상하 방향을 따라 배치된 가이드 레일이 형성되고, 상기 기대에는, 상기 가이드 레일에 대해 상대 이동할 수 있는 슬라이더가 형성되어 있으면, 상기 이동 부재의 이동을 양호한 정밀도로 실시할 수 있다. 단, 상기 이동 부재에 슬라이더를 형성하고, 상기 기대에 가이드 레일을 형성해도 된다.

또한, 상기 구동 수단은, 모터와, 상기 모터의 회전 운동을 축선 운동으로 변환시키는 변환 기구와, 상기 변환 기구에 의해 변환된 축선 운동에 의해, 상기 상하 방향과 교차하는 수평 방향으로 이동할 수 있는 쐐기 부재를 갖고, 상기 쐐기 부재가 상기 수평 방향으로 이동함에 따라, 상기 이동 부재가, 상기 상하 방향으로 이동하도록 되어 있으면 바람직하다.

도 1 은 노광 유닛에 적용되는 근접 노광 장치 본체를 설명하기 위한 일부 분해 사시도이다.
도 2 는 도 1 에 나타내는 근접 노광 장치 본체의 정면도이다.
도 3 은 도 1 에 나타내는 마스크 유지부의 확대 사시도이다.
도 4 는 Z-틸트 조정 기구 (43) 의 사시도이다.
도 5 는 Z-틸트 조정 기구 (43) 의 측면도이다.
도 6(a) 는 Z-틸트 조정 기구 (43) 와 함께 나타내는 기판 스테이지 (20) 의 상면도이고, 도 6(b) 는 Z-틸트 조정 기구 (43) 의 확대 상면도이며, 도 6(c) 는 스프링 부재 (450) 의 부분 확대도이다.
도 7(a) 는 본 발명의 제 1 변형예에 관련된 Z-틸트 조정 기구 (43) 의 측면도이고, 도 7(b) 는 도 7(a) 의 화살표 Ⅶ 에서 본 구동 수단의 도면이다.
도 8 은 본 발명의 제 2 변형예에 관련된 스프링 부재 (450) 주변의 확대 측면도이다.

이하, 본 발명에 관련된 지지 장치를 사용한 노광 유닛에 대하여 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 여기에서는, Z 축 방향을 상하 방향으로 하고, X 축 방향과 Y 축 방향을 수평 방향으로 한다.

노광 유닛은 제 1 층을 노광하는 제 1 근접 노광 장치 본체와, 제 2 층을 노광하는 제 2 근접 노광 장치 본체와, 제 3 층을 노광하는 제 3 근접 노광 장치 본체와, 제 4 층을 노광하는 제 4 근접 노광 장치 본체를 갖는다. 여기에서, 제 1 ? 제 4 근접 노광 장치 본체는, 후술하는 기판 유지부의 흡착면이 상이한 구성이면 되기 때문에, 제 1 근접 노광 장치 본체 (2) 에 대해서만 이하에서 상세하게 서술하고, 그 이외는 생략한다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 제 1 근접 노광 장치 본체 (2) 는, 마스크 (M) 를 유지하는 마스크 스테이지 (10 ; 마스크 유지부) 와, 유리 기판 (W ; 피노광재) 을 유지하는 기판 스테이지 (20 ; 기판 유지부) 와, 패턴 노광용 조사 수단으로서의 조명 광학계 (30) 와, 기판 스테이지 (20) 를 X 축, Y 축, Z 축 방향으로 이동시키고, 또한 기판 스테이지 (20) 의 틸트 조정을 실시하는 기판 스테이지 이동 기구 (40 ; 기판 구동 기구) 와, 마스크 스테이지 (10) 및 기판 스테이지 이동 기구 (40) 를 지지하는 장치 베이스 (50) 를 구비한다.

또한, 유리제 기판 (W) 은, 마스크 (M) 에 대향 배치되어 있으며, 이 마스크 (M) 에 그려진 마스크 패턴을 노광 전사하기 위해 표면 (마스크 (M) 의 대향면측) 에 감광제가 도포되어 있다. 또, 마스크 (M) 는 용융 석영으로 이루어지고, 장방형 형상으로 형성되어 있다.

먼저, 조명 광학계 (30) 부터 설명한다. 조명 광학계 (30) 는, 자외선 조사용 광원인 예를 들어 고압 수은 램프 (31) 와, 이 고압 수은 램프 (31) 로부터 조사된 광을 집광하는 요면경 (32) 과, 이 요면경 (32) 의 초점 근방에 자유롭게 전환할 수 있게 배치된 2 종류의 옵티컬 인티그레이터 (33) 와, 광로의 방향을 바꾸기 위한 평면 미러 (35, 36) 및 구면 미러 (37) 와, 이 평면 미러 (36) 와 옵티컬 인티그레이터 (33) 사이에 배치되어 조사 광로를 개폐 제어하는 노광 제어용 셔터 (34) 를 구비한다.

그리고, 조명 광학계 (30) 에서는, 노광시에 노광 제어용 셔터 (34) 가 개방 제어되면, 고압 수은 램프 (31) 로부터 조사된 광이, 도 1 에 나타내는 광로 (L) 를 거쳐, 마스크 스테이지 (10) 에 유지되는 마스크 (M), 나아가서는 기판 스테이지 (20) 에 유지되는 기판 (W) 의 표면에 대해 수직으로 패턴 노광용 평행광으로서 조사된다. 이로써, 마스크 (M) 의 마스크 패턴이 기판 (W) 상에 노광 전사된다.

마스크 스테이지 (10) 는, 도 1 ? 도 3 에 나타내는 바와 같이, 중앙부에 직사각형 형상의 개구부 (11a) 가 형성되는 마스크 스테이지 베이스 (11) 와, 마스크 스테이지 베이스 (11) 의 개구부 (11a) 에 X 축, Y 축, θ 방향으로 이동할 수 있게 장착되는 마스크 유지틀 (12) 과, 마스크 유지틀 (12) 에 장착되며, 마스크 (M) 를 흡착 유지하는 척부 (14) 와, 마스크 유지틀 (12) 과 척부를 X 축, Y 축, θ 방향으로 이동시켜, 이 마스크 유지틀 (12) 에 유지되는 마스크 (M) 의 위치를 조정하는 마스크 위치 조정 기구 (16 ; 마스크 구동 기구) 를 구비한다.

마스크 스테이지 베이스 (11) 는, 장치 베이스 (50) 상에 세워 형성되는 지주 (51) 및 지주 (51) 의 상단부에 형성되는 Z 축 이동 장치 (52) 에 의해 Z 축 방향으로 이동할 수 있게 지지되고, 기판 스테이지 (20) 의 상방에 배치된다. Z 축 이동 장치 (52) 는, 예를 들어 모터 및 볼 나사 등으로 이루어지는 전동 액추에이터, 혹은 공기 압력 실린더 등을 구비하고, 단순한 상하 동작을 실시함으로써 마스크 스테이지 (10) 를 소정 위치까지 승강시킨다. 또한, Z 축 이동 장치 (52) 는, 마스크 (M) 를 교환하거나 워크 척 (21) 을 세정하는 등의 경우에 사용된다.

마스크 위치 조정 기구 (16) 는, 마스크 유지틀 (12) 의 X 축 방향을 따른 1 변에 장착되는 1 대의 Y 축 방향 구동 장치 (16y) 와, 마스크 유지틀 (12) 의 Y 축 방향을 따른 1 변에 장착되는 2 대의 X 축 방향 구동 장치 (16x) 를 구비한다.

그리고, 마스크 위치 조정 기구 (16) 에서는, 1 대의 Y 축 방향 구동 장치 (16y) 를 구동시킴으로써 마스크 유지틀 (12) 을 Y 축 방향으로 이동시키고, 2 대의 X 축 방향 구동 장치 (16x) 를 동일하게 구동시킴으로써 마스크 유지틀 (12) 을 X 축 방향으로 이동시킨다. 또, 2 대의 X 축 방향 구동 장치 (16x) 의 어느 일방을 구동시킴으로써 마스크 유지틀 (12) 을 θ 방향으로 이동 (Z 축 둘레의 회전) 시킨다.

또한, 마스크 스테이지 베이스 (11) 의 상면에는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 마스크 (M) 와 기판 (W) 의 대향면 사이의 갭을 측정하는 갭 센서 (17) 와, 척부 (14) 에 유지되는 마스크 (M) 의 장착 위치를 확인하기 위한 마스크용 얼라이먼트 카메라 (18) 가 형성된다. 이들 갭 센서 (17) 및 마스크용 얼라이먼트 카메라 (18) 는, 이동 기구 (19) 를 통하여 X 축, Y 축 방향으로 이동할 수 있게 유지되고, 마스크 유지틀 (12) 내에 배치된다.

또한, 마스크 스테이지 베이스 (11) 의 상면에는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 마스크 스테이지 베이스 (11) 의 개구부 (11a) 의 X 축 방향의 양 단부(端部)에, 마스크 (M) 의 양 단부를 필요에 따라 차폐하는 마스킹 애퍼처 (38) 가 형성된다. 이 마스킹 애퍼처 (38) 는 모터, 볼 나사 및 리니어 가이드 등으로 이루어지는 마스킹 애퍼처 구동 기구 (39) 에 의해 X 축 방향으로 이동할 수 있게 되어, 마스크 (M) 의 양 단부의 차폐 면적을 조정한다. 또한, 마스킹 애퍼처 (38) 는, 개구부 (11a) 의 X 축 방향의 양 단부뿐만 아니라, 개구부 (11a) 의 Y 축 방향의 양 단부에 마찬가지로 형성해도 된다.

기판 스테이지 (20) 는, 도 1 및 도 2 에 나타내는 바와 같이, 기판 스테이지 이동 기구 (40) 상에 설치되어 있으며, 기판 (W) 을 기판 스테이지 (20) 에 유지하기 위한 흡착면 (22) 을 상면에 갖는 워크 척 (21) 을 구비한다. 또한, 워크 척 (21) 은, 진공 흡착에 의해 기판 (W) 을 유지하고 있다.

기판 스테이지 이동 기구 (40) 는, 도 1 및 도 2 에 나타내는 바와 같이, 기판 스테이지 (20) 를 Y 축 방향으로 이동시키는 Y 축 이송 기구 (41) 와, 기판 스테이지 (20) 를 X 축 방향으로 이동시키는 X 축 이송 기구 (42) 와, 기판 스테이지 (20) 의 틸트 조정을 실시함과 함께, 기판 스테이지 (20) 를 Z 축 방향으로 미동시키는 Z-틸트 조정 기구 (43 ; 상하 방향 및 틸트 조정 기구, 지지 장치) 를 구비한다.

Y 축 이송 기구 (41) 는, 장치 베이스 (50) 의 상면에 Y 축 방향을 따라 설치되는 1 쌍의 리니어 가이드 (44) 와, 리니어 가이드 (44) 에 의해 Y 축 방향으로 이동할 수 있게 지지되는 Y 축 테이블 (45) 과, Y 축 테이블 (45) 을 Y 축 방향으로 이동시키는 Y 축 이송 구동 장치 (46) 를 구비한다. 그리고, Y 축 이송 구동 장치 (46) 의 모터 (46c) 를 구동시켜 볼 나사축 (46b) 을 회전시킴으로써, 볼 나사 너트 (46a) 와 함께 Y 축 테이블 (45) 을 리니어 가이드 (44) 의 안내 레일 (44a) 을 따라 이동시켜, 기판 스테이지 (20) 를 Y 축 방향으로 이동시킨다.

또, X 축 이송 기구 (42) 는, Y 축 테이블 (45) 의 상면에 X 축 방향을 따라 설치되는 1 쌍의 리니어 가이드 (47) 와, 리니어 가이드 (47) 에 의해 X 축 방향으로 이동할 수 있게 지지되는 X 축 테이블 (48) 과, X 축 테이블 (48) 을 X 축 방향으로 이동시키는 X 축 이송 구동 장치 (49) 를 구비한다. 그리고, X 축 이송 구동 장치 (49) 의 모터 (49c) 를 구동시켜 볼 나사축 (49b) 을 회전시킴으로써, 도시 생략된 볼 나사 너트와 함께 X 축 테이블 (48) 을 리니어 가이드 (47) 의 안내 레일 (47a) 을 따라 이동시켜, 기판 스테이지 (20) 를 X 축 방향으로 이동시킨다.

Z-틸트 조정 기구 (43) 에 대하여 설명한다. 도 4 는 Z-틸트 조정 기구 (43) 의 사시도이고, 도 5 는 Z-틸트 조정 기구 (43) 의 측면도이고, 도 6(a) 는 Z-틸트 조정 기구 (43) 와 함께 나타내는 기판 스테이지 (20) 의 상면도이다. Z-틸트 조정 기구 (43) 는, 도 6(a) 에 나타내는 바와 같이, 기판 스테이지 (20) 의 대향하는 2 변 중, 일방의 변에 1 개, 타방의 변에 2 개로 합계 3 지점에 형성되고, 3 점의 Z 축 방향의 위치를 임의로 조절함으로써, 기판 스테이지 (20) 의 기울기 조정을 실시할 수 있게 되어 있다.

도 5 에 나타내는 Z-틸트 조정 기구 (43) 에 있어서, X 축 테이블 (48 ; 기대) 의 상면에 하우징 (431) 이 고정되어 있다. 하우징 (431) 의 단부에는 모터 (432) 가 장착되어 있으며, 모터 (432) 의 회전축 (432a) 은, 회전축 (432a) 에 대하여 직렬로 배치된 볼 나사축 (433) 과, 하우징 (431) 내에서 커플링 (434) 에 의해 연결되어 있다. 볼 나사축 (433) 은, 하우징 (431) 에 대해 베어링 (435) 에 의해 자유롭게 회전할 수 있도록 지지되어 있으며, 그 반대단측은, 쐐기 부재 (436) 에 고정된 너트 (437) 에 도시 생략된 볼을 개재하여 나사 결합되어 있다. 볼 나사 기구 (433), 너트 (437), 도시 생략된 볼로 볼 나사 기구, 즉 변환 기구를 구성한다.

또, X 축 테이블 (48) 의 상면에, Z 축 방향에 직교하는 방향으로서, 볼 나사축 (433) 의 축선 방향으로 연장되도록 1 쌍의 (한쪽만 도시) 가이드 레일 (438) 이 형성되어 있다. 또한, 측면이 직각삼각형 형상인 쐐기 부재 (436) 의 양측 하부에 장착된 슬라이더 (436a) 가, 가이드 레일 (438) 에 걸어맞춰져 있다. 따라서, 쐐기 부재 (436) 는, 가이드 레일 (438) 을 따라 X 축 테이블 (48) 에 대해 Y 축 방향으로 이동할 수 있게 배치되어 있다.

쐐기 부재 (436) 의 상부에는, 가이드 레일 (436b) 이, Z 축 방향과 볼 나사축 (433) 의 축선 방향에 대해 기울어지도록 (X 축 테이블에 대해 각도 β 로 기울어진 β 방향으로 연장되도록) 장착되어 있다. 또한, 이동 부재 (439) 의 하부에 장착된 슬라이더 (439a) 가 가이드 레일 (436b) 에 걸어맞춰져 있고, 따라서, 이동 부재 (439) 는, 가이드 레일 (436b) 을 따라 쐐기 부재 (436) 에 대해 β 방향으로 상대 이동할 수 있게 배치되어 있다.

이동 부재 (439) 는, 지지 상면 (439b) 과, Z 축 방향으로 연장되는 아암 (439c) 을 갖는다. 지지 상면 (439b) 에는, 내주가 원추 형상이 된 하측 시트 (439d) 가 분해할 수 있게 형성되어 있다. 또, 지지 상면 (439b) 보다 상방으로 연장되는 지지 아암 (439c) 의 측면에는, Z 축 방향으로 연장되는 1 쌍의 (한족만 도시) 가이드 레일 (439e) 이 장착되어 있다. 가이드 레일 (439e) 에는, 각각 하우징 (431) 에 고정된 슬라이더 (431a) 가 걸어맞춰져 있다. 따라서, 이동 부재 (439) 는, 가이드 레일 (439e) 을 따라 하우징 (431) 에 대해서도 상대 이동할 수 있게 배치되어 있다. 이러한 지지 구성에 의해, 특히 아암 (439c) 의 지지 강성이 높아져, 후술하는 스프링 부재 (450) 의 장착 위치의 X 축 방향 및 Y 축 방향에 있어서의 위치 정밀도를 확보할 수 있다.

이동 부재 (439) 의 지지 상면 (439b) 에 대향하도록 하여, 관절 수단으로서 틸트 지지부 (440) 가 형성되어 있다. 틸트 지지부 (440) 의 하면에는, 하측 시트 (439d) 에 대향하여, 내주가 원추 형상이 된 상측 시트 (440a) 가 분해할 수 있게 형성되어 있다. 하측 시트 (439d) 와 상측 시트 (440a) 사이에는, 구체 (441) 가 배치되어 관절 수단으로서의 구면 시트를 형성하고 있고, 따라서, 이동 부재 (439) 와 틸트 지지부 (440) 는, Z 축 방향에 직교하는 방향으로는 서로 구속되어 있지만, 상대적으로 기울어질 수 있게 되어 있다.

틸트 지지부 (440) 의 상방에는, 기판 스테이지 (20) 의 하면에 장착된 기판 지지부 (442) 가 배치되고, 틸트 지지부 (440) 의 상측 평면과, 기판 지지부 (442) 의 하측 평면 사이에는 다수의 볼 (443) 이 배치되어 있다. 따라서, 틸트 지지부 (440) 와 기판 지지부 (442) 는, Z 축 방향에 직교하는 방향으로는 임의의 범위에서 상대 이동할 수 있게 되어 있지만, 기판 지지부 (442) 를 완전히 프리하게 해 버리면, 기판 스테이지 (20) 의 위치를 결정할 수 없다. 그래서, 본 실시형태에서는, 위치 구속용 스프링 부재 (450) 를 형성하고 있다.

보다 구체적으로는, 스프링 부재 (450) 는, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 예를 들어, SUP3, SUP6, SUP7, SUP9, SUP10, SUP12 와 같은 얇은 직사각판 형상의 스프링강을 소재로 하고, 한 변으로부터 중앙을 향하여 연장되는 평행한 1 쌍의 슬릿 (450a) 을 갖고 있다. 슬릿 (450a) 의 말단에는, 응력 완화용 원형 구멍 (450d) (도 6(c) 참조) 이 형성되어 있으면 바람직하고, 원형 구멍 (450d) 의 직경 (D) 은, 슬릿 (450a) 의 폭을 t 로 하면, t ≤ D ≤ 2t 로 설정되는 것이 바람직하다. 슬릿 (450a) 을 사이에 둔 중앙부 (450b) 의 가장자리부는, Z 축 방향으로 기판 지지부 (442) 의 하면 위치까지 연장한, 이동 부재 (439) 의 아암 (439c) 의 상면에 볼트 (B1) 에 의해 고정되어 있다. 한편, 슬릿 (450a) 의 양측인 주변부 (450c) 의 가장자리부는, 기판 지지부 (442) 의 하면에 볼트 (B2) 에 의해 고정되어 있다 (도 5 참조). 또한, 중앙부 (450b) 및 주변부 (450c) 를 장착한 가장자리부와 반대측의 가장자리부는 구속되지 않고 프리하게 되어 있다. 또, 도 6(c) 에 나타내는 바와 같이, 중앙부 (450b) 의 길이는, 주변부 (450c) 의 길이보다 짧게 형성되어 있으며, 중앙부 (450b) 의 가장자리부로부터 돌출되는 주변부 (450c) 의 부분에는 경사면 (450e) 이 형성되어 있다. 슬릿 (450a) 의 연장 방향에 대한 이 경사면 (450e) 의 경사각 (θ) 은 0°≤ θ ＜ 90°이면 되고, 주변부 (450c) 의 강성을 고려하면 0°≤ θ ≤ 60°인 것이 바람직하고, 또한 스프링 부재 (450) 의 경량화와 주변부 (450c) 의 강성의 양방을 고려하면, 30°≤ θ ≤ 60°로 설정되는 것이 보다 바람직하다.

다음으로, Z-틸트 조정 기구 (43) 의 동작에 대하여 설명한다. 도시 생략된 제어 장치로부터 모터 (432) 에 구동 신호를 송신하면, 회전축 (432a) 이 회전하기 때문에, 이러한 회전 운동은 커플링 (434) 을 통하여 볼 나사축 (433) 에 전달된다. 그러면, 회전이 고정된 너트 (437) 와의 사이에 상대 회전 운동이 발생하고, 이로써 너트 (437) 에 축선 방향의 힘이 전달되어, 너트 (437) 는 쐐기 부재 (436) 와 함께 볼 나사축 (433) 의 축선 방향으로 이동한다.

쐐기 부재 (436) 가 볼 나사축 (433) 의 축선 방향으로 이동하면, 이동 부재 (439) 도 동일 방향으로 힘을 받지만, 이동 부재 (439) 는, Z 축 방향으로의 이동만이 허용되고 있기 때문에, 쐐기 부재 (436) 에 대해 β 방향으로 상대 이동하면서, 가이드 레일 (439e) 상을 슬라이더 (431a) 가 상대 슬라이딩함으로써, 하우징 (431) 에 대해 Z 축 방향으로 (상하로) 이동한다. 이로써, 구면 시트, 틸트 지지부 (440), 기판 지지부 (442) 를 통하여 기판 스테이지 (20) 를 Z 축 방향으로 이동시킬 수 있다.

여기에서, 3 개의 Z-틸트 조정 기구 (43) 의 Z 축 방향의 구동량이 상이한 경우, X 축 테이블 (48) 에 대해 기판 스테이지 (20) 가 기울어지게 되는데, 이러한 기울어짐은, 구면 시트가 작용함으로써, 이동 부재 (439) 에 대해 틸트 지지부 (440) 가 기울어짐으로써 허용되게 된다. 또, X 축 테이블 (48) 에 대해 기판 스테이지 (20) 가 X 축 방향 또는 Y 축 방향으로 미소하게 이동하는 경우, 볼 (443) 이 이것을 허용하도록 되어 있다.

한편, X 축 테이블 (48) 에 대해 기판 스테이지 (20) 가 X 축 방향 또는 Y 축 방향으로 무제한으로 이동하는 것을 억제하기 위해, 스프링 부재 (450) 가 기능 한다. 즉, 슬릿 (450a) 의 내방단측 (內方端側)에서 연결된 중앙부 (450b) 와 주변부 (450c) 는, 각각 캔틸레버 형상이고 서로 V 자 형상으로 역방향으로 용이하게 휨으로써, 이동 부재 (439) 에 대해 기판 지지부 (442) 가 기울어지는 것은 허용한다. 한편, X 축 방향 및 Y 축 방향 (스프링 부재 (450) 의 면 방향) 에는, 스프링 부재 (450) 는 강성이 높아 변형되기 어려워지기 때문에, 이동 부재 (439) 에 대해 기판 지지부 (442) 가 이동하는 것을 억제한다. 이로써, X 축 테이블 (48) 에 대해 기판 스테이지 (20) 가 Z 축 방향으로 이동해도, X 축 방향 또는 Y 축 방향의 위치 결정 정밀도를 확보할 수 있다. 특히, X 축 방향의 위치 결정 정밀도를 확보하기 위해서는, 중앙부 (450b) 의 강성이 얻어지도록, 중앙부 (450b) 의 폭 (a) 을 스프링 부재 (450) 의 폭 (L) 의 1/2 미만 (a ＜ L/2) 으로 하는 것이 바람직하다 (도 6(b) 참조).

또, 도 6(c) 에 나타내는 바와 같이, 중앙부 (450b) 의 길이 (X) 는, 주변부 (450c) 의 길이를 X1 로 하면, X ≤ X1/2 로 설정됨으로써, 중앙부 (450b) 의 강성을 더욱 높일 수 있다. 또한, 도 6(a) 에 있어서, 기판 스테이지 (20) 의 대향하는 2 변 중, 일방의 변에 형성된 Z-틸트 조정 기구 (43A) 에 있어서의 스프링 부재 (450) 의 스프링 강성은, 타방의 변에 형성된 2 개의 Z-틸트 조정 기구 (43B) 에 있어서의 스프링 부재 (450) 의 스프링 강성보다 크게 설정되는 것이 바람직하고, Z-틸트 조정 기구 (43B) 에 있어서의 스프링 부재 (450) 의 스프링 강성의 2 배로 설정되는 것이 보다 바람직하다. 이로써, 강성에 편향이 없어져, 위치 결정 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 스프링 부재 (450) 의 폭 (L) 은, 스프링 부재 (450) 의 강성에 따라 기판 스테이지 (20) 를 지지하기에 충분히 견딜 수 있도록, 기판 스테이지 (20) 의 폭을 L' 로 하면, O.1 ≤ L/L' ≤ O.5 로 설정되는 것이 바람직하다.

또한, 본 실시형태에 의하면, 스프링 부재 (450) 가 이동 부재 (439) 의 아암 (439c) 의 상면과, 기판 지지부 (442) 의 하면에 장착되어, Z 축 방향으로 일체적으로 이동하기 때문에, 하우징 (431) 과 연결하는 경우에 비해 스프링 부재 (450) 의 형상 변화가 억제되고, 따라서 이동 부재 (439) 의 이동에 관계없이, 안정적인 기판 스테이지 (20) 의 위치 정밀도를 얻을 수 있다. 이상에 의해, 기판 스테이지 (20) 의 Z 축, 틸트 방향의 위치를 미세조정하여, 마스크 (M) 와 기판 (W) 을 소정의 간격을 가지고 평행하게 대향시킬 수 있다.

또한, 제 1 근접 노광 장치 본체 (2) 에는, 도 1 및 도 2 에 나타내는 바와 같이, 기판 스테이지 (20) 의 위치를 검출하는 위치 측정 장치인 레이저 측장 장치 (60) 가 형성된다. 이 레이저 측장 장치 (60) 는, 기판 스테이지 이동 기구 (40) 의 구동시에 발생하는 기판 스테이지 (20) 의 이동 거리를 측정하는 것이다.

레이저 측장 장치 (60) 는, 스테이 (71) 에 고정되며 기판 스테이지 (20) 의 X 축 방향의 측면을 따르도록 배치 형성되는 X 축용 미러 (64) 와, 스테이 (71) 에 고정되며 기판 스테이지 (20) 의 Y 축 방향의 측면을 따르도록 배치 형성되는 Y 축용 미러 (65) 와, 장치 베이스 (50) 의 X 축 방향의 단부에 배치 형성되며, 레이저광 (계측광) 을 X 축용 미러 (64) 에 조사하고, X 축용 미러 (64) 에 의해 반사된 레이저광을 수광하여, 기판 스테이지 (20) 의 위치를 계측하는 X 축 측장기 (61 ; 측장기) 및 요잉 측정기 (62 ; 측장기) 와, 장치 베이스 (50) 의 Y 축 방향의 단부에 배치 형성되며, 레이저광을 Y 축용 미러 (65) 에 조사하고, Y 축용 미러 (65) 에 의해 반사된 레이저광을 수광하여, 기판 스테이지 (20) 의 위치를 계측하는 1 대의 Y 축 측장기 (63 ; 측장기) 를 구비한다.

그리고, 레이저 측장 장치 (60) 에서는, X 축 측장기 (61), 요잉 측정기 (62), 및 Y 축 측장기 (63) 로부터 X 축용 미러 (64) 및 Y 축용 미러 (65) 에 조사된 레이저광이, X 축용 미러 (64) 및 Y 축용 미러 (65) 에 의해 반사됨으로써, 기판 스테이지 (20) 의 X 축, Y 축 방향의 위치가 고정밀도로 계측된다. 또, X 축 방향의 위치 데이터는 X 축 측장기 (61) 에 의해, θ 방향의 위치는 요잉 측정기 (62) 에 의해 측정된다. 또한, 기판 스테이지 (20) 의 위치는, 레이저 측장 장치 (60) 에 의해 측정된 X 축 방향 위치, Y 축 방향 위치, 및 θ 방향 위치를 가미하여, 적절히 보정을 가함으로써 산출되기 때문에, 그 결과에 기초하여, 기판 스테이지 이동 기구 (40) 는 기판 (W) 의 위치를 조정할 수 있다.

이상, 본 발명을 실시형태를 참조하여 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정하여 해석되어야 하는 것이 아니며, 적절히 변경ㆍ개량이 가능함은 물론이다.

상기 실시형태에서는, 구동 수단은 모터 (432) 와, 모터 (432) 의 회전 운동을 축선 운동으로 변환시키는 볼 나사 기구로 구성되는 변환 기구와, 변환 기구에 의해 변환된 축선 운동에 의해 Y 축 방향으로 이동할 수 있는 쐐기 부재 (436) 를 갖고 있지만, 본 발명의 구동 수단은 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 7 에 나타내는 제 1 변형예와 같이, 구동 수단은, 구동 부재 (500) 에 고정된 가동자 (501) 와, 고정자 (502) 에 의해 구성되는 리니어 모터여도 되고, 이로써, 축선 운동하는 구동 부재 (500) 에 고정된 쐐기 부재 (436) 가 Y 축 방향으로 이동함에 따라, 이동 부재 (439) 가 상하 방향으로 이동한다.

또, 본 발명의 스프링 부재는, 도 8 에 나타내는 제 2 변형예와 같이, 복수 장의 스프링 부재 (450) 를 중첩시킴으로써 구성되어도 된다.

또한, 본 발명의 상하 방향 및 틸트 조정 기구는, 기판 유지부를 상하 방향으로 구동시킴과 함께, 기판 유지부의 기울기를 조정하도록 구성되면 되고, 기판 유지부의 대향하는 2 변 중, 일방의 변에 적어도 1 개, 타방의 변에 적어도 2 개 갖는 구성이면 된다.

또한, 본 발명은 2010년 5월 7일에 출원된 일본 특허출원 (특허출원 제2010-107100호), 2011년 4월 26일에 출원된 일본 특허출원 (일본 특허출원 제2011-098044호), 및 2011년 4월 26일에 출원된 일본 특허출원 (일본 특허출원 제2011-098045호) 에 기초하는 것으로서, 그 내용은 여기에 참조로서 도입된다.

10 : 마스크 스테이지
11 : 마스크 스테이지 베이스
11a : 개구부
12 : 마스크 유지틀
14 : 척부
16 : 마스크 위치 조정 기구 (마스크 구동 기구)
16x : X 축 방향 구동 장치
16y : Y 축 방향 구동 장치
17 : 갭 센서
18 : 마스크용 얼라이먼트 카메라
19 : 이동 기구
20 : 기판 스테이지
21 : 워크 척
22 : 흡착면
30 : 조명 광학계
31 : 고압 수은 램프
32 : 요면경
33 : 옵티컬 인티그레이터
34 : 노광 제어용 셔터
35 : 평면 미러
36 : 평면 미러
37 : 구면 미러
38 : 마스킹 애퍼처
39 : 마스킹 애퍼처 구동 기구
40 : 기판 스테이지 이동 기구 (기판 구동 기구)
41 : Y 축 이송 기구
42 : X 축 이송 기구
43 : Z-틸트 조정 기구 (상하 방향 및 틸트 조정 기구, 지지 장치)
44 : 리니어 가이드
44a : 안내 레일
45 : Y 축 테이블
46 : 구동 장치
46a : 너트
46b : 볼 나사축
46c : 모터
47 : 리니어 가이드
47a : 안내 레일
48 : X 축 테이블
49 : 구동 장치
49b : 볼 나사축
49c : 모터
50 : 장치 베이스
51 : 지주
52 : Z 축 이동 장치
60 : 레이저 측장 장치
61 : X 축 측장기
62 : 요잉 측정기
63 : Y 축 측장기
64 : X 축용 미러
65 : Y 축용 미러
71 : 스테이
431 : 하우징
431a : 슬라이더
432 : 모터
432a : 회전축
433 : 볼 나사축
434 : 커플링
435 : 베어링
436 : 쐐기 부재
436a : 슬라이더
436b : 가이드 레일
437 : 너트
438 : 가이드 레일
439 : 이동 부재
439a : 슬라이더
439b : 지지 상면
439c : 아암
439d : 하측 시트
439e : 가이드 레일
440 : 틸트 지지부
440a : 상측 시트
441 : 구체
442 : 기판 지지부
443 : 볼
450 : 스프링 부재
450a : 슬릿
450b : 중앙부
450c : 주변부
L : 광로
M : 마스크
W : 기판

Claims

스테이지를 이동가능하게 지지하는 지지 장치에 있어서,
기대와,
상기 기대 상에, 상하 방향으로 이동가능하게 장착된 이동 부재와,
상기 이동 부재를, 상기 상하 방향으로 구동시키는 구동 수단과,
상기 스테이지와 상기 이동 부재의 상대 경동 (傾動) 을 허용하면서 양자를 연결하는 관절 수단과,
상기 스테이지와 상기 이동 부재를 연결하는 스프링 부재를 갖고,
상기 스프링 부재는, 상기 상하 방향에 있어서의 스프링 강성이, 상기 상하 방향에 직교하는 방향의 스프링 강성보다 낮게 되어 있는 것을 특징으로 하는 지지 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 이동 부재에는 상기 상하 방향을 따라 배치된 가이드 레일이 형성되고, 상기 기대에는, 상기 가이드 레일에 대해 상대 이동가능한 슬라이더가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 지지 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 구동 수단은, 모터와, 상기 모터의 회전 운동을 축선 운동으로 변환시키는 변환 기구와, 상기 변환 기구에 의해 변환된 축선 운동에 의해, 상기 상하 방향과 교차하는 수평 방향으로 이동가능한 쐐기 부재를 갖고, 상기 쐐기 부재가 상기 수평 방향으로 이동함에 따라, 상기 이동 부재가, 상기 상하 방향으로 이동하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 지지 장치.
마스크를 유지하는 마스크 유지부와,
상기 마스크 유지부를 구동시키는 마스크 구동 기구와,
기판을 유지하는 기판 유지부와,
상기 기판 유지부를 구동시키는 기판 구동 기구와,
상기 마스크를 통하여 상기 기판에 패턴 노광용 광을 조사하는 조사 수단을 갖는 노광 장치로서,
상기 기판 구동 기구는, 상기 기판 유지부를 상하 방향으로 구동가능함과 함께, 상기 기판 유지부의 기울기를 조정할 수 있게 하기 위해, 상기 기판 유지부의 대향하는 2 변 중, 일방의 변에 적어도 1 개, 타방의 변에 적어도 2 개 각각 배치된 상하 방향 및 틸트 조정 기구를 갖고, 상기 각 상하 방향 및 틸트 조정 기구는, 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 지지 장치에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 노광 장치.