WO2005027206A1

WO2005027206A1 - 定盤、ステージ装置及び露光装置

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Publication number: WO2005027206A1
Application number: PCT/JP2004/013475
Authority: WO
Inventors: Yasunaga Kayama
Original assignee: Nikon Corporation
Priority date: 2003-09-11
Filing date: 2004-09-09
Publication date: 2005-03-24
Also published as: JPWO2005027206A1

Abstract

　平坦な支持表面３ｂを有すると共に容易に大型化できかつ破壊靭性を向上させた定盤を提供する。支持表面３ｂを有する定盤３であって、セラミックスからなる主物質ａと、金属からなる補助物質ｂとの複合物質Ａによって形成される。

Description

明細書定盤、ステージ装置及び露光装置技術分野

本発明は、定盤、ステージ装置及び露光装置に関するものである。背景技術

従来より、半導体素子（集積回路）または液晶表示素子等を基板上にリソグラフイエ程で製造する場合に、種々の露光装置が用いられている。近年では、半導体素子の高集積化に伴い、ステップ 'アンド ' リピ—卜方式の縮小投影露光装置 (いわゆるステツパ）や、このステツバに改良を加えたステップ 'アンド .スキヤン方式の走査型投影露光装置（いわゆるスキャニング■ステツパなどの逐次移動型の投影露光装置が主流となつている。この種の投影露光装置は、露光光でマスク上のパターンを感光性の基板に転写することによって、基板上に半導体素子または液晶表示素子等のパターンを形成している。この基板を露光位置に移動させるために、この種の投影露光装置は、

X、 Y 2次元方向に移動可能な基板ステージ装置を備えている。また、ステツプ■アンド ·スキャン方式の走査型投影露光装置においては、マスクを Y方向に移動可能なマスクステージ装置を備えている。これらのステージ装置は、基板あるいはマスクを支持するステージ本体と、このステージ本体を支持する支持表面を有する定盤と、この定盤と定盤の設置面との間に設けられこの設置面の振動（外部振動）を遮断するための防振装置とを備えている。そして、このステージ本体には、ステージ本体を定盤の支持表面に対して非接触で支持する流体軸受が備えられており、ステージ本体は、定盤の外部あるいは定盤上に配置された駆動機構によって、定盤に対して非接触で移動可能とされている。近年、このステージ装置の操作性を向上するべく、従来、鉄等の錶物製であつた定盤をセラミックス製とする技術が特開平 9 _ 5 4 6 3号公報に提案されている。このように、定盤をセラミックス製とすることによって、ステ一ジ装置全体の機械的共振周波数が高くなり、ステージ装置の操作性が向上する。この文献では、定盤を構成するセラミックスの具体的な材料は、アルミナセラミックスを除いては開示されていない。また、定盤をセラミックス製とすることによって、定盤の支持表面の平坦性が向上する。一般的に流体軸受としては、エアベアリングが用いられており、このエアベアリングから噴出されるエアによって、ステージ本体は、定盤の支持表面に対して浮遊支持されている。このため、定盤の支持表面が粗い場合には、エアが定盤の支持表面に対して噴射された際に生じる反力が安定せず、特にステージ本体の移動時においてステージ本体が安定されないという不具合が生じる。したがって、定盤をセラミックス製とすることによって、ステージ本体の安定性をも向上させることができる。しかしながら、セラミックスは、熱収縮率が大きく、大型化しようとすると、その焼成過程において割れてしまう。このため、大型化が困難とされている。近年は、単一の定盤の支持表面において、 2つのステージ本体を非接触支持するような露光装置も提案されており、今後、ますます定盤の大型化（例えば、数メートル四方）が進むことが想定される。このように、定盤の大型化が進むと、定盤の重量が増加するばかりでな〈定盤をセラミックス製とすることが困難となる。また、定盤をセラミックス製とすると、その破壊靭性に問題が生じる。一般的に露光装置は、当該露光装置を構成する各部材をクリーンルームに各々搬送し、クリーンルームにおいて組立てられる。定盤の破壊靭性が低いと、この搬送過程において受ける外力によって、定盤が破壊される恐れが生じる。発明の開示本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、平坦な支持表面を有すると共に容易に大型化できかつ破壊靭性を向上させた定盤、当該定盤が備えられるステージ装置及び当該ステージ装置が備えられる露光装置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、本発明の第 1の態様に従えば、支持表面（3 b, 4 a) を有する定盤（3， 4) であって、セラミックスからなる主物質（a) と、金属からなる補助物質（b) との複合物質（A) によって形成された定盤が提供される。このような構成を採用する本発明に係る定盤によれば、セラミックスからなる主物質と、金属からなる補助物質との複合物質によって定盤が形成されるので、セラミックスの特性である支持表面の平坦性を有すると共に金属の特性である高い破壊靭性を有する定盤とすることができる。また、このようにセラミックスからなる主物質と、金属からなる補助物質との複合物質は、焼成時における熱収縮が極めて小さいため、定盤を容易に大型化することができる。本発明の第 2の態様に従えば、支持表面（3 b, 4 a) を有する定盤（3, 4) であって、セラミックスからなる主物質（a) と、該セラミックスとは異なるセラミックスからなる補助物質（b) との複合物質（A) によって形成された定盤が提供される。本発明の第 3の態様に従えば、支持表面（3 b， 4 a) を有する定盤（3, 4) であって、炭素繊維からなる主物質（a) と、力一ボンからなる補助物質 (b) との複合物質（A) によって形成された定盤が提供される。本発明の第 2及び第 3の態様においては、第 1の態様と同様に、支持表面の平坦性と高い破壊靭性を備え、大型化が容易な定盤を提供できる。本発明の第 4の態様に従えば、パターンをステ一ジに保持された基板に露光する露光方法であって、セラミックスからなる主物質と、金属からなる補助物質との複合物質によつて形成された定盤により前記ステ一ジを移動可能に支持し、前記ステージの移動中に前記パターンを露光する露光方法が提供される。本発明の露光方法においては、定盤として本発明に従う定盤を用いているので、露光中のステージ移動が安定化され、一層正確なパターン露光が実現される。図面の簡単な説明図 1は、本発明の一実施形態に係る露光装置 E Xの概略構成を示す図である。図 2は、本発明の一実施形態に係るマスク定盤 3の断面を模式的に示した図でる。

図 3は、本発明の一実施形態に係るマスクステージ装置 1の外観斜視図である。図 4は、本発明の一実施形態に係る基板定盤 4の断面を模式的に示した図であ。

図 5は、本発明の一実施形態に係る基板ステージ装置 2の外観斜視図である。図 6は、半導体デバイスの製造工程の一例を示すフローチヤ一卜図である。発明を実施するための最良の形態以下、図面を参照して、本発明に係る定盤、ステージ装置及び露光装置を実施するための最良の形態（以下、実施形態と称する）について説明する。図 1は、本発明に係るステージ装置をマスクステージ装置 1及び基板ステージ装置 2として備える露光装置 E Xの概略構成図である。ここで、本実施形態における露光装置 E Xは、マスク Mと基板 Pとを同期移動しつつマスク Mに設けられているパターンを投影光学系 P Lを介して基板 P上に転写するいわゆるスキヤ二ング 'ステツパである。以下の説明において、投影光学系 P Lの光軸 A Xと一致する方向を Z軸方向、 Z軸方向に垂直な平面内における前記同期移動方向（走査方向）を Y軸方向、 Z軸方向及び Y軸方向と垂直な方向（非走査方向）を X軸方向とする。更に、 X軸周り、 Y軸周り、及び Z軸周りの回転方向をそれぞれ方向、方向、及び方向とする。また、ここでいう「基板」は半導体ゥェハ上にレジス卜が塗布されたものを含み、「マスク」は基板上に縮小投影されるデバイスバタ一ンが形成されたレチクルを含む。図 1において、露光装置 E Xは、不図示の光源から射出された露光光 E Lによりマスク（レチクル） M上の矩形状（あるいは円弧上）の照明領域を照明する照明光学系 Iしと、マスク（レチクル） Mを保持して移動するマスクステージ本体 M S T及びこのマスクステージ本体 M S Tを支持するマスク定盤 3を有するマスクステージ装置 1 とを備えている。また、露光装置 E Xは、マスク（レチクル） Mを透過した露光光 E Lを基板 P上に投影する投影光学系 Pしと、基板 Pを保持して移動する基板ステージ本体 P S Tと、この基板ステージ本体 P S Tを支持する基板定盤 4を有する基板ステージ装置 2とを備えている。更に、露光装置 E X は、照明光学系 Iし、マスクステージ装置 1及び投影光学系 P Lを支持するリアクシヨンフレーム 5と、露光装置 E Xの動作を統括制御する制御装置 C 0 N Tとを備えている。リアクションフレーム 5は床面に水平に載置されたべ一スプレート 6上に設置されており、このリアクションフレーム 5の上部側及び下部側には内側に向けて突出する段部 5 a及び 5 bがそれぞれ形成されている。マスクステージ装置 1のうちマスク定盤 3は、本発明に係る定盤として構成されており、各コ一ナ一においてリアクションフレ一厶 5の段部 5 aに防振ュニッ卜 8を介してほぼ水平に支持されている。また、マスク定盤 3の中央部には、マスク Mのパターン像が通過する開口 3 aを備えている。マスクステージ本体 M S Tはマスク定盤 3の支持表面 3 b上に設けられており、マスクステージ本体 M S Tの中央部にマスク定盤 3の開口 3 aと連通しマスク Μのパターン像が通過する開口 Kを備えている。マスクステージ本体 M S Tの底面にはマスクステージ本体 M S Tをマスク定盤 3に対して非接触支持する流体軸受である複数のエアべァリング 9が設けられており、マスクステ一ジ本体 M S Tはエアベアリング 9から噴出されるエアによりマスク定盤 3の支持表面 3 bに対して所定のクリアランスを介して浮上支持されている。防振ュニッ卜 8は、内圧が調整可能なエアマウント 8 a (気体ばね）と、マスク定盤 3の支持表面 3 bと交差する方向にマスク定盤 3を駆動するボイスコイルモータ 8 b (ァクチユエ一タ）とが段部 5 a上に直列に配置された構成になっている。これら防振ュニッ卜 8によって、ベースプレート 6及びリアクションフレ —ム 5を介してマスク定盤 3に伝わる微振動がマイク□ Gレベルで絶縁されるようになつている（Gは重力加速度）。図 2は、上記マスク定盤 3の断面を模式的に示した図である。この図 2に示すように、マスク定盤 3は、セラミックスからなる主物質 a、金属からなる補助物質 bを含む複合物質 A (Metal Matrix Composi te) から形成されている。主物質 aとは、定盤を構成する成分のうち主な成分、例えば、重量で 5 0 %以上を占める成分を意味し、補助物質 bとは、定盤を構成する成分のうち補助的な成分、例えば、重量で 5 0 %未満を占める成分を意味する。主物質を構成するセラミックスとしては、例えば、炭化珪素、炭化硼素（B ₄ C等）、酸化アルミニウム（アルミナ）、窒化アルミニウム（A 1 N ) 等を挙げることができる。また、補助物質 bを構成する金属としては、例えば、アルミニウム、マグネシウム、チタン、ジルコニァ、銅が挙げられる。金属は一種のみならず二種以上を同時に含んでも良い。また、金属は合金の形態で含まれていてもよい。なお、主物質として、炭素繊維を用いても良く、補助物質としてシリコン（S i ) 、力一ボンまたは炭化珪素を用いても良い。さらに、主物質と補助物質をそれぞれ異なるセラミックスから構成しても良い。例えば、主物質に炭化硼素を用い、補助物質に炭化珪素を用いることができる。より具体的には、本実施形態において複合物質 Aは、主物質 aとして炭化珪素 (S i C) を 70%含んでおり、補助物質 bとしてのアルミニウム（A 1 ) を 3 0%含んでいる。このような複合物質 Aは、その剛性（ヤング率）が 350 G P a、熱伝導率が 200 W/ ( m■ K ) 、比重が 3. 00、破壊靭性が 5 · 5 M P a · m°- ⁵となっている。前述の特開平 9ー 5463号公報に開示されているように、鉄は、比重が 7. 8、ヤング率が 21 0 G P aである。このため、複合物質 Aによって形成されるマスク定盤 3は、鉄によって形成される定盤よりも軽量化されかつ剛性が向上する。また、アルミナ（セラミックス）は、比重が 3. 8、ヤング率が 380 GP aである。このため、マスク定盤 3は、アルミナによって形成される定盤よりも軽量化される。このため、防振ユニット 8を構成するエアマウント 8 aとボイスコイルモータ 8 bとをそれぞれ小型化することができる。更にボイスコイルモー夕 8 bの発熱を抑えることができるので高精度な露光を実現することができる。なお、マスク定盤 3は、上記したヤング率を比較することで分かるように、アルミナによって形成される定盤よりも剛性が低下する。しかしながら、鉄によって形成される定盤と比較すれば、十分に剛性が向上される。また、アルミナの破壊靭性が 3. 5MP a ■ m°- ⁵であるのに対して、複合物質 Aの破壊靭性は 5. 5MP a · m° ⁵である。このため、複合物質 Aによって形成されるマスク定盤 3は、アルミナによって形成される定盤と比較して高い破壊靭性を得ることができる。このように、マスク定盤 3に対して高い破壊靭性を与えることによって、例えばマスク定盤 3が搬送中に外力を受けた場合やマスクステージ装置 1の不慮の事故時であっても、マスク定盤 3の破壊を抑止することができる。この他にも、複合物質 Aによって形成されるマスク定盤 3は、アルミナゃ鉄によって形成される定盤よりも高い熱伝導率を有している（アルミナの熱伝導率 20 W/ (m · K) 、鉄の熱伝導率 80. 3W/ (m · K) ) 。このため、マスク定盤 3の温度が均一化される。また、複合物質 Aが炭化珪素を主物質 aとして形成されているため、この複合物質 Aによって形成されるマスク定盤 3の支持表面 3 bの平坦性は、アルミナによって形成される定盤の支持表面と同様に確保される。このようなマスク定盤 3は、炭化珪素（S "i C ) を炭素（C ) ィ匕して A 1 一 S iに浸透させる方法、炭化珪素（S i C ) にアルミニウム（A 1 ) を高温プレスで押し込む方法（溶湯鍛造法）、炭化珪素（S i C ) に A 1— S iを浸透させる方法（非加圧浸透法）などによって形成される。このような方法を用いることにより、今後、露光装置 E Xやマスクステージ装置 1が大型化した場合であっても、容易にマスク定盤 3の大型化に対応することができる。図 3は、本実施形態に係る露光装置 E Xに設けられるマスク定盤 3を備えるマスクステージ装置 1の外観斜視図である。図 3に示すように、マスクステージ本体 M S Tは、 L字型に成型された粗動ステージ部 7 0と矩形フレーム状に成型された微動ステージ部 7 1を含んで構成され、これらが 1 m x 2 m程度の大きさを有したマスク定盤 3の支持表面 3 b上にエアべァリング 9をそれぞれ介して並置されている。粗動ステージ部 7 0と微動ステージ部 7 1 との間には、 3個の微動用のリニアモ一夕 7 2〜7 4が設けられる。これらの内、 2個のリニアモータ 7 2， 7 3は、ステップ &スキャン露光時の走査方向（Y方向）の微動と 0方向の微動のために推力を発生させ、 1個のリニアモータ 7 4は非走査方向（X方向）の微動のために推力を発生させるためのものである。粗動ステ一ジ部 7 0と微動ステージ部 7 1 とから構成されるマスクステ一ジ本体 M S Tにおいては、微動用のリニアモータ（ァクチユエ一タ）は非走査方向に比べて走査方向について極めて大きな推力（トルク）を発生するものが必要とされる。このため、本実施形態では走査方向に推力を発生する 2個のリニアモー夕 7 2， 7 3を非走査方向に適当に離間して設けることで、粗動ステージ部 7 0が加減速している間であっても、その加速度に抗して十分な応答速度で微動ステージ部 7 1 を Y方向と 0方向とに微動できるようにした。なお、 3個の微動用リニアモー夕 7 2〜7 4は、何れも永久磁石ュニッ卜が微動ステ一ジ部 7 1側に固定され、コイルュニッ卜が粗動ステージ部 7 0側に固定される M M型（ム一ビングマグネッ卜型）で構成されるが、これは必ずしも必須の構成ではなく、場合によっては 3個の全て又は一部について磁石ュニッ卜とコィルュニッ卜の配置を逆にした M C (ム一ビングコイル）型にしてもよい。また、粗動ステージ部 7 0を大き〈移動させるリニアモ一夕として、円筒状のケース内に円板状又はドーナツ状の強力な永久磁石の多数個を Y方向に積層した円柱型の固定子 7 5 b , 7 6 bと、その固定子の周りを環状に包むようなコイル巻き線を収納した可動子 7 5 a , 7 6 aとを組み合わせたシャフ卜型リニアモ一夕 7 5 , 7 6 (駆動機構）を用いている。なお、シャフト型リニアモ一夕に代え通常のリニアモータを用いても良いことは言うまでもない。そして本実施形態では、シャフト型リニアモータ 7 5 , 7 6の固定子 7 5 b , 7 6 bの各々を、リニアスライダー方式のエアベアリング部材 7 7 a， 7 7 b及びエアベアリング部材 7 8 a , 7 8 bにそれぞれ固定し、マスク定盤 3の両側に形成されたガイド 3 c , 3 dの表面に沿って Y方向に直線移動可能に構成している。つまり、エアべァリング部材 7 7 a , 7 7 bは固定子 7 5 bの長手方向の両端に固定され、エアベアリング部材 7 8 a , 7 8 bは固定子 7 6 bの長手方向の両端に固定される。これにより、固定子 7 5 bとエアベアリング部材 7 7 a， 7 7 bは第 1のカウン夕マス 7 9 aとしてマスク定盤 3上を一体に Y方向に移動可能に構成され、固定子 7 6 bとエアベアリング部材 7 8 a , 7 8 bは第 2のカウンタマス 7 9 bとしてマスク定盤 3上を一体に Y方向に移動可能に構成される。第 1 , 第 2のカウンタマス 7 9 a， 7 9 bは、運動量保存の法則に基づいてマスクステージ本体 M S Tが + Y方向に移動した際の反力により一 Y方向（反対方向）に移動する。第 1 ，第 2のカウンタマス 7 9 a , 7 9 bの重量をマスクステージ本体 M S Tの重量よりも重くすることにより、第 1 ，第 2のカウンタマス 7 9 a , 7 9 bの移動量を小さくでき、その結果、露光装置 E Xを小型化することができる。このため、マスク定盤 3が軽量になった分第 1 ，第 2のカウンタマス 7 9 a , 7 9 bの重量を例えば金属の重りを用いて重くすれば、露光装置 E Xをより小型化することができる。更に防振ュニッ卜 8を大型化することもない。また、微動ステージ部 7 1の上面部には、位置計測部の一部をなすレーザ干渉計による測長のために、直線状の移動鏡（不図示）の載置部 8 3と 2つのコーナ —ミラ一（不図示）の載置部 8 4 , 8 5とが形成されている。また、マスクステージ装置 1には、カウンタマス 7 9 aの Y方向の移動位置を計測するために、カウンタマス 7 9 aの一部をなすエアベアリング部材 7 7 aにリニアエンコーダセッ卜 8 8 aが取り付けられるとともに、カウンタマス 7 9 b の一部をなすエアべァリング部材 7 8 aにリニアエンコーダセッ卜 8 8 bが取り付けられている。リニアエンコーダセッ卜 8 8 aは読み取りへッド部 8 6 a及びスケール部 8 7 aを含んで構成され、読み取りへッド部 8 6 aがエアべァリング部材 7 7 aに固定され、スケール部 8 7 aがマスク定盤 3に固定されている。また、リニアエンコーダセッ卜 8 8 bは読み取りへッド部 8 6 b及びスケール部 8 7 bを含んで構成され、読み取りへッド部 8 6 bがエアべァリング部材 7 8 aに固定され、スケール部 8 7 bがマスク定盤 3に固定されている。更に、カウンタマス 7 9 a， 7 9 bを単独で Y方向に移動させるリニアモータとして、リニアモー夕セット 9 1 a , 9 1 bがエアベアリング部材 7 7 b , 7 8 bにそれぞれ取り付けられている。リニアモータセッ卜 9 1 aは、固定子 8 9 a と可動子 9 0 aとを含んで構成され、可動子 9 0 aがエアべァリング部材 7 7 b に固定され、固定子 8 9 aがマスク定盤 3の側部に固定されている。また、リニァモータセッ卜 9 1 bは、固定子 8 9 bと可動子 9 0 bとを含んで構成され、可動子 9 0 bがエアべァリング部材 7 8 bに固定され、固定子 8 9 bがマスク定盤 3の側部に固定されている。これらのリニアモータセッ卜 9 1 a , 9 1 bは、ローレンツ力を推力とする V C M (ボイスコイルモ一夕）型、リアクタンス力を推力（駆動力）とする電磁石型（ソ一ャモータ等）の何れであってもよく、固定子 8 9 aと可動子 9 0 aとをどちらに取り付けるか及び固定子 4 9 bと可動子 9 0 bとをどちらに取り付けるかも任意である。しかしながら、固定子 8 9 a , 8 9 bと可動子 9 0 a , 9 0 b とのうち、重量の大きい方をカウンタマス 7 9 a， 7 9 bの質量の一部とすべくエアべァリング部材 7 8 a , 7 8 b側に設けるのがよい。そして、露光装置 E Xは、移動鏡に対して測長ビームを照射する 3つのレーザ干渉計（いずれも不図示）で各移動鏡との距離を計測することにより、マスクステ―ジ本体 M S Tの X軸、 Y軸、及び 0 Z方向の位置を高精度で検出する。制御装置 C O N Tはこれらレーザ干渉計の検出結果に基づいて、シャフ卜型リニアモ —タ 7 5 , 7 6、微動用リニアモータ 7 2〜7 4を介して、微動ステージ 7 1に支持されているマスク M (マスクステージ本体 M S T ) の位置制御を行う。このように構成されたマスクステージ装置 1は、複合物質 Aによって形成されるマスク定盤 3を備えているため、マスクステージ装置 1の不慮の事故時にマスク定盤 3とマスクステージ本体 M S Tが接触した場合であっても、マスク定盤 3 の破損が抑止される。また、複合物質 Aによって形成されるマスク定盤 3は、ァルミナによって形成される定盤よりも 3割程度軽量化されるため、防振ュニッ卜 8に対するマスク定盤 3の応答性が向上される。これに加え、複合物質 Aによつて形成されるマスク定盤 3は、高い熱伝導率を有しているため、例えば、微動用リニアモータ 7 2〜7 4やシャフト型リニアモ一夕 7 5 , 7 6において発生する熱を効率的に吸収する。このため、マスクステージ装置 1の周辺に空気揺らぎが発生する可能性が低くなり、レーザ干渉計によって、より正確にマスクステージ本体 M S Tの位置を計測することが可能となる。なお、マスクステージ本体 M S Tやエアべァリング 9も複合物質 Αによって形成することが好ましい。マスクステージ本体 M S Tやエアべァリング 9を複合物質 Aによって形成することによって、マスクステージ本体 M S Tが軽量化されるためマスクステージ本体 M S Tの操作性を向上させることができ、また、マスクステージ本体 M S Tに高い熱伝導率を与えることができるためマスクステージ装置 1周辺において空気揺らぎが発生する可能性がさらに低くなる。なお、マスクステージ本体 M S Tやエアべァリング 9を複合物質 Aによって形成する場合に、マスク定盤 3、マスクステージ本体 M S T及びエアべァリング 9を形成する各複合物質 Aの各成分（主物質 a、補助物質 b ) の比率は同一である必要はない。図 1に戻って、開口 K及び開口 3 aを通過したマスク Mのパターン像は投影光学系 P Lに入射する。投影光学系 P Lは複数の光学素子により構成され、これら光学素子は鏡筒で支持されている。投影光学系 P Lは、例えば 1 / 4又は 1 / 5 の投影倍率を有する縮小系である。なお、投影光学系 P Lとしては等倍系あるいは拡大系のいずれでもよい。投影光学系 P Lの鏡筒の外周にはこの鏡筒に一体化されたフランジ部 1 0が設けられている。そして、投影光学系 P Lはリアクションフレーム 5の段部 5 bに防振ュニッ卜 1 1を介してほぼ水平に支持された鏡筒定盤 1 2にフランジ部 1 0を係合している。なお、防振ュニット 1 1の構成は、防振ュニッ卜 8の構成と基本的に同じである。基板ステージ装置 2は、基板ステージ本体 P S丁と、基板ステージ本体 P S T を X Y平面に沿った 2次元方向に移動可能に支持する基板定盤 4と、基板ステージ本体 P S Tを X軸方向に案内しつつ移動自在に支持する Xガイドステージ 3 5 と、 Xガイドステージ 3 5に設けられ、基板ステージ本体 P S Tを X軸方向に移動可能な Xリニアモ一夕 4 0 (駆動機構）と、 Xガイドステージ 3 5を Y軸方向に移動可能な一対の Yリニアモータ 3 0、 3 0 (駆動機構）とを有している。基板ステージ本体 P S Tは基板 Pを真空吸着保持する基板ホルダ P Hを有しており、基板 Pは基板ホルダ P Hを介して基板ステージ本体 P S Tに支持される。また、基板ステージ本体 P S Tの底面には基板ステージ本体 P S Tを基板定盤 4に対して非接触支持する流体軸受である複数のエアべァリング 3 7が設けられており、これらエアべァリング 3 7から噴出されるエアにより基板ステージ P S Tは基板定盤 4の支持表面 4 aに対して所定のクリアランスを介して浮上支持されている。また、基板定盤 4は 1 m x 1 m程度の大きさを有し、ベ一スプレー卜 6の上方に防振ュニッ卜 1 3を介してほぼ水平に支持されている。防振ュニッ卜 1 3は、内圧が調整可能なエアマウント 1 3 a (気体ばね）と、基板定盤 4の支持表面 4 aと交差する方向に基板定盤 4を駆動するボイスコイルモータ 1 3 b (ァクチュェ一夕）とがベースプレート 6上に並列に配置された構成になっている。これら防振ユニット 1 3によって、ベ一スプレー卜 6を介して基板定盤 4に伝わる微振動がマイク□ Gレベルで絶縁されるようになつている。

Xガイドステージ 3 5の + X側には、 X 卜リムモータ 3 4の可動子 3 4 aが取り付けられている（図 5参照）。また、 X 卜リムモ一夕 3 4の固定子（不図示）はリアクションフレーム 5に設けられている。このため、基板ステージ本体 P S Tを X軸方向に駆動する際の反力は、 X 卜リムモータ 3 4及びリアクションフレ —厶 5を介してベースプレー卜 6に伝達される。なお、基板ステージ本体 P S T を駆動した際の反力を前述の運動量保存の法則を用いて処理しても良い。図 4は、上記基板定盤 4の断面を模式的に示した図である。この図 4に示すように、基板定盤 4は、セラミックスからなる主物質 a、金属からなる補助物質 b を含む複合物質 Aから形成されている。このため、基板定盤 4に対して、マスク定盤 3同様、支持表面 4 aの平坦性を確保しつつ高い破壊靭性、熱伝導率及び剛性を与えることができる。また、今後、露光装置 E Xや基板ステージ装置 2が大型化された場合であっても、容易に基板定盤 4の大型化に対応することができる。図 5は、基板定盤 4を有する基板ステージ装置 2の概略斜視図である。図 5に示すように、基板ステージ装置 2は、 X軸方向に沿った長尺形状を有する Xガイドステ一ジ 3 5と、 Xガイドステージ 3 5で案内しつつ基板ステージ本体 P S Tを X軸方向に所定ス卜ロークで移動可能な Xリニアモータ 4 0と、 Xガィドステージ 3 5の長手方向両端に設けられ、この Xガイドステージ 3 5を基板ステージ本体 P S Tと共に Y軸方向に移動可能な一対の Yリニアモータ 3 0、 3 0とを備えている。

Xリニアモータ 4 0は、 Xガイドステージ 3 5に X軸方向に延びるように設けられたコイルュニッ卜からなる固定子 4 1 と、この固定子 4 1に対応して設けられ、基板ステージ本体 P S Tに固定された磁石ュニヅ卜からなる可動子 4 2とを備えている。これら固定子 4 1及び可動子 4 2によりム一ビングマグネッ卜型のリニアモータ 4 0が構成されており、可動子 4 2が固定子 4 1 との間の電磁気的相互作用により駆動することで基板ステ―ジ本体 P S Tが X軸方向に移動する。ここで、基板ステージ本体 P S Tは Xガイドステージ 3 5に対して Z軸方向に所定量のギヤップを維持する磁石及びァクチユエ一夕からなる磁気ガイドにより非接触で支持されている。基板ステージ本体 P S Tは Xガイドステージ 3 5に非接触支持された状態で Xリ二ァモ一夕 4 0により X軸方向に移動する。一対の Yリニアモータ 3 0のそれぞれは、 Xガイドステージ 3 5の長手方向両端に設けられた磁石ュニッ卜からなる可動子 3 2と、この可動子 3 2に対応して設けられコイルュニッ卜からなる固定子 3 1 とを備えている。ここで、固定子 3 1はべ一スプレー卜 6に突設された支持部 3 6 (図 1参照）に設けられている。なお、図 1では固定子 3 1及び可動子 3 2は簡略化して図示されている。これら固定子 3 1及び可動子 3 2により厶—ビングマグネッ卜型のリニアモータ 3 0が構成されており、可動子 3 2が固定子 3 1 との間の電磁気的相互作用により駆動することで Xガイドステージ 3 5が Y軸方向に移動する。また、 Yリニアモータ 3 0、 3 0のそれぞれの駆動を調整することで Xガイドステージ 3 5は Θ Z方向にも回転移動可能となっている。したがって、この Yリニアモータ 3 0、 3 0により基板ステージ本体 P S Tが Xガイドステージ 3 5とほぼ一体的に Υ軸方向及び Θ Ζ方向に移動可能となっている。このように構成された基板ステージ装置 2は、複合物質 Αによって形成される基板定盤 4を備えているため、基板ステージ装置 2の不慮の事故時に基板定盤 3 と基板ステージ本体 P S Tが接触した場合であっても、基板定盤 4の破損が抑止される。また、複合物質 Aによって形成される基板定盤 4は、アルミナによって形成される定盤よりも 3割程度軽量化されるため、防振ユニット 1 3 (図 1参照）に対する基板定盤 4の応答性が向上される。なお、基板ステージ本体 P S Tやエアべァリング 3 7 (図 1参照）も複合物質 Aによって形成することが好ましい。基板ステージ本体 P S Tやエアべァリング 3 7を複合物質 Aによって形成することによって、基板ステージ本体 P S Tが軽量化されるため基板ステージ本体 P S Tの操作性を向上させることができる。なお、基板ステージ本体 P S Tやエアべァリング 3 7を複合物質 Aによって形成する場合に、基板定盤 4、基板ステージ本体 P S T及びエアベアリング 3 7を形成する各複合物質 Aの各成分（主物質 a、補助物質 b ) の比率は同一である必要はない。また、上述したマスク定盤 3と基板定盤 4を形成する各複合物質 Aの各成分も比率も同一である必要はない。マスク定盤 3や基板定盤 4のように 1 m ²を超える定盤に複合物質 Aを用いることは有効である。図 1に戻って、基板ステージ本体 P S Tの— X側の側縁には Y軸方向に沿って延設された X移動鏡 5 1が設けられ、 X移動鏡 5 1に対向する位置にはレーザ干渉計 5 0が設けられている。レーザ干渉計 5 0は X移動鏡 5 1の反射面と投影光学系 P Lの鏡筒下端に設けられた参照鏡 5 2とのそれぞれに向けてレーザ光（検出光）を照射するとともに、その反射光と入射光との干渉に基づいて X移動鏡 5 1 と参照鏡 5 2との相対変位を計測することにより、基板ステージ本体 P S T、ひいては基板 Pの X軸方向における位置を所定の分解能でリアルタイムに検出する。同様に、基板ステージ本体 P S T上の + Y側の側縁には X軸方向に沿って延設された Y移動鏡 5 3 (図 1には不図示、図 5参照）が設けられ、 Υ移動鏡 5 3 に対向する位置には Υレーザ干渉計（不図示）が設けられており、 Υレーザ干渉計は Υ移動鏡 5 3の反射面と投影光学系 P Lの鏡筒下端に設けられた参照鏡（不図示）とのそれぞれに向けてレーザ光を照射するとともに、その反射光と入射光との干渉に基づいて Υ移動鏡と参照鏡との相対変位を計測することにより、基板ステージ本体 P S Τ、ひいては基板 Ρの Υ軸方向における位置を所定の分解能でリアルタイムに検出する。レ一ザ干渉計の検出結果は制御装置 C Ο Ν Τに出力され、制御装置 C O N Τはレーザ干渉計の検出結果に基づいてリニアモータ 3 0、 4 0を介して基板ステ—ジ本体 P S Tの位置制御を行う。ここで、複合物質 Aによって形成される基板定盤 4は、高い熱伝導率を有している。このため、基板定盤 4は、例えばリニアモータ 3 0、 4 0において発生する熱を効率的に吸収し、基盤ステージ装置 2の周辺に空気揺らぎが発生する可能性を低〈する。したがって、レーザ干渉計によって、より正確に基板ステージ本体 P S Tの位置を計測することが可能となる。以上、添付図面を参照しながら本発明に係る露光装置の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術思想の範囲内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。例えば、上記実施形態において、補助物質 bがアルミニウムを含んでいた。しかしながら、本発明に係る定盤はこれに限定されるものではなく、補助物質 bがマグネシウムを含んでも良い。また、上記実施形態において、 Yリニアモータ 3 0、 3 0を支持部 3 6、 3 6 を介してベースプレー卜 6によって支持する構成を採用した。しかしながら、本発明に係るステージ装置は、これに限定されるものではなく、支持部 3 6、 3 6 を介さず、基板定盤 4によって Yリニアモータ 30、 30を直接支持する構成を採用しても良い。また、基板ステージ装置 2の基板定盤 4上に、 Υリニアモータ 30、 30が移動する際に生じる反力を吸収するカウンタマスを設置しても良い。このように、基板定盤 4上に Υリニアモ一夕 30、 30やカウンタマスが設置された場合であっても、本発明に係る定盤は、複合物質 Αによって形成されることで十分な剛性を有しているため、 Yリニアモータ 30、 30やカウンタマスの重量によって歪む恐れがない。また、基板ステージ装置 2は、単一の基板ステージ本体 P S Tを有するものに限らず、 2つの基板ステージ本体を有する、いわゆるツインステージ装置であつても良い。ツインステージ型の露光装置の構造及び露光動作は、例えば特開平 1 0 - 1 63099号及び特開平 1 0— 2 1 4783号（対応米国特許 6 , 341 , 007、 6, 400， 441、 6, 549， 269及び 6， 590, 634) 、特表 2000_ 505958号（対応米国特許 5 , 969, 441 ) あるいは米国特許 6, 208, 407に開示されており、本国際出願で指定または選択された国の法令で許容される限りにおいて、それらの開示を援用して本文の記載の一部とする。また、上記実施形態において、マスク定盤 3及び基板定盤 4の両方を複合物質 Aによって形成したが、いずれか一方のみを複合物質 Aによって形成しても良い。また、マスク定盤 3及び基板定盤 4の全てを複合物質 Aによつて形成しな〈とも良く、例えば、支持表面 3 b, 4 aに対応する箇所のみを複合物質 Aによって形成しても良い。また、上記実施形態の基板 Pとしては、半導体デバイス用の半導体ウェハのみならず、液晶ディスプレイデバイス用のガラス基板や、薄膜磁気へッド用のセラミックウェハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版（合成石英、シリコンウェハ）等が適用される。また、露光装置 EXとしては、マスク Mと基板 Pとを同期移動してマスク Mのパターンを走査露光するステップ ·アンド 'スキャン方式の走査型露光装置の他に、マスク Mと基板 Pとを静止した状態でマスク Mのパターンを露光し、基板 P を順次ステップ移動させるステップ 'アンド · リピー卜方式の投影露光装置にも適用することができる。露光装置 E Xの種類としては、基板 Pに半導体デバイスパターンを露光する半導体デバイス製造用の露光装置に限られず、角型のガラスプレー卜に液晶表示素子パターンを露光する液晶表示素子製造用の露光装置や、薄膜磁気へッド、撮像素子（CC D) あるいはマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。また、露光光 E Lの光源として、超高圧水銀ランプから発生する輝線（g線 (436 nm) , h線（404. 7 nm) 、 i線（365 nm) ) 、 K r Fェキシマレ一ザ（248 nm) 、 A r Fエキシマレーザ（ 1 93 nm) 、 F₂レーザ ( 1 57 nm) のみならず、 X線や電子線などの荷電粒子線を用いることができる。例えば、電子線を用いる場合には電子銃として、熱電子放射型のランタンへキサボライ卜（LaB 6) 、タンタル（Ta) を用いることができる。さらに、電子線を用いる場合は、マスク Mを用いる構成としてもよいし、マスク Mを用いずに直接基板 P上にパターンを形成する構成としてもよい。また、 YAGレーザや半導体レーザ等の高周波などを用いてもよい。また、投影光学系 P Lとしては、エキシマレ一ザなどの遠紫外線を用いる場合は硝材として石英や蛍石などの遠紫外線を透過する材料を用い、 F₂レーザや X線を用いる場合は反射屈折系または屈折系の光学系にし（マスク Mも反射型タイプのものを用いる）、また電子線を用いる場合には光学系として電子レンズ及び偏向器からなる電子光学系を用いればよい。なお、電子線が通過する光路は、真空状態にすることはいうまでもない。また、投影光学系 P Lを用いることなく、マスク Mと基板 Pとを密接させてマスク Mのパターンを露光するプロキシミティ露光装置にも適用可能である。以上のような本実施形態の露光装置 E Xは、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組立ての前後には、各種光学系については電気的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムからの露光装置への組立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配線接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置 E Xへの組立て工程の前、各サブシステム個々の組立て工程があることは言うまでもない。各種サブシステムの露光装置 E Xへの組立てが終了したら、総合調整が行われ、露光装置 E X全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置 E Xの製造は温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行われることが望ましい。そして、半導体素子等のデバイスは、図 6に示すように、デバイスの機能 .性能設計を行うステップ 2 0 1、この設計ステップに基づいてマスク（レチクル）を作成するステップ 2 0 2、シリコン材料からウェハを製造するステップ 2 0 3、本発明に係る露光装置によってレチクルのパターンをウェハに露光するウェハ処理ステップ 2 0 4、デバイス組立てステップ（ダイシング工程、ボンディングェ程、パッケージ工程を含む） 2 0 5、検査ステップ 2 0 6等を経て製造される。産業上の利用可能性本発明によれば、平坦な支持表面を有すると共に容易に大型化できかつ破壊靭性を向上させた定盤を提供することが可能となる。

Claims

請求の範囲

1 . 支持表面を有する定盤であって、

セラミックスからなる主物質と、金属からなる補助物質との複合物質によって形成された定盤。

2 . 前記主物質は、炭化珪素を含んでいる請求項 1に記載の定盤。

3 . 前記補助物質は、アルミニウムまたはマグネシウムを含んでいる請求項 1 に記載の定盤。

4 . ステージ本体と、該ステージ本体を移動可能に支持する支持表面を有する定盤とを備えたステージ装置であって、

前記定盤は、請求項 1〜3のいずれか一項に記載の定盤であるステージ装置。

5 . 前記ステージ本体は、セラミックスからなる主物質と、金属からなる補助物質との複合物質によって形成される請求項 4に記載のステージ装置。

6 . 前記ステージ本体は、前記ステージ本体を前記定盤に対して非接触支持する流体軸受を備えている請求項 4に記載のステ—ジ装置。

7 . 前記支持表面と交差する方向に前記定盤を駆動するァクチユエ一夕を備えた請求項 4に記載のステージ装置。

8 . 前記定盤を支持する気体ばねを備えた請求項 4に記載のステージ装置。

9 . マスクを移動可能に支持するマスクステージ装置と、基板を移動可能に支持する基板ステージ装置とを備え、前記マスクのパターンを前記基板上に露光する露光装置であって、前記マスクステージ装置と前記基板ステージ装置との少なくとも一方は、請求項 4〜 8のいずれか一項に記載のステージ装置からなる露光装置。

1 0 . パターンをステージに保持された基板に露光する露光方法であって、セラミックスからなる主物質と、金属からなる補助物質との複合物質によって形成された定盤により前記ステージを移動可能に支持し、

前記ステージの移動中に前記パターンを露光する露光方法。

1 1 . 前記ステージが、セラミックスからなる主物質と、金属からなる補助物質との複合物質によって形成されている請求項 1 0に記載の露光方法。

1 2 . セラミックスからなる主物質と、金属からなる補助物質との複合物質によって形成された流体軸受けにより前記ステージを前記定盤に対して移動可能に支持する請求項 1 1に記載の露光方法。

1 3 . 支持表面を有する定盤であって、

セラミックスからなる主物質と、該セラミックスとは異なるセラミックスからなる補助物質との複合物質によって形成された定盤。

1 4 . 前記主物質は炭化硼素を含んでおり、前記補助物質は炭化珪素を含んでいる請求項 1 3に記載の定盤。

1 5 . 支持表面を有する定盤であって、

炭素繊維からなる主物質と、力一ボンからなる補助物質との複合物質によつて形成された定盤。