(57)【要約】【課題】  ＸＹステージのピッチング方向の揺れを抑えた高精度な位置決めを行う基板ステージを提供する。【解決手段】ステージと、前記ステージを第１方向に駆動する第１駆動機構と、前記ステージを前記第１方向に直交する第２方向に駆動する第２駆動機構と、前記第２駆動機構による前記第２方向へのステージの駆動を案内する駆動ガイドと、前記駆動ガイドと対向して設けられ前記ステージを支持するエアベアリングと、を有するステージ装置であって、前記第２駆動機構は、前記ステージを前記第１方向に駆動する手段を更に有し、前記第１駆動機構によって前記ステージを駆動する際に、前記駆動ガイドと前記エアベアリングとの間隔を、前記第２駆動機構を駆動することで制御する制御手段を有することを特徴とするステージ装置。【選択図】図１
2010251622.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステージと、
前記ステージを第１方向に駆動する第１駆動機構と、
前記ステージを前記第１方向に直交する第２方向に駆動する第２駆動機構と、
前記第２駆動機構による前記第２方向へのステージの駆動を案内する駆動ガイドと、
前記駆動ガイドと対向して設けられ前記ステージを支持するエアベアリングと、
を有するステージ装置であって、
前記第２駆動機構は、前記ステージを前記第１方向に駆動する手段を更に有し、
前記第１駆動機構によって前記ステージを駆動する際に、前記駆動ガイドと前記エアベアリングとの間隔を、前記第２駆動機構を駆動することで制御する制御手段を有することを特徴とするステージ装置。
【請求項２】
前記駆動ガイドと前記エアベアリングとの間隔を測定する測定手段を有し、
前記制御手段は、前記測定手段の測定結果に基づいて前記第２駆動機構を駆動させることを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記駆動ガイドと前記エアベアリングとの間隔の制御の前に、前記ステージの前記第２方向回りの回転を低減するように前記第２駆動機構を駆動することを特徴とする請求項２に記載のステージ装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記駆動ガイドと前記エアベアリングとの間隔が所定の範囲内に収まるように前記第２駆動機構を駆動することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のステージ装置。
【請求項５】
原版のパターンを基板に投影し露光する露光装置であって、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のステージ装置を用いて前記原版または基板を移動させることを特徴とする露光装置。
【請求項６】
請求項５に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
前記露光された基板を現像する工程と、
を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原版のパターンを基板に露光する露光装置の基板ステージ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
露光装置が有するステージ装置においては、高精度の位置決め、案内が必要とされ、さらに機械的な磨耗を極力抑える必要がある。この観点から、基板ステージおよびマスクステージにおいては、ガイド面をエアベアリングが滑走し非接触で可動するステージが開発され搭載されている。また、ステージ可動部の駆動方法として、１軸あるいは多軸方向に可動する電磁力駆動方式を利用したリニアモータによる駆動が採用されている。
【０００３】
基板ステージにおいては、リニアモータ駆動によるＸＹ方向２軸ステージが採用されているが、次のような解決すべき課題がある。Ｙ方向（走査方向）駆動機構の力の作用点とＸ方向駆動機構の重心点、それぞれの高さ方向の位置が一致していない場合、ＸＹステージが走査方向に加減速すると、ＸＹステージは、走査方向に対してピッチング方向の揺れが発生する。また、ＸＹステージの慣性力によって、Ｘ方向ガイドとエアベアリングの間隔が変化し、ＸＹステージは安定した状態を維持することができない。  
【０００４】
この問題に対し、特許文献１では、ステージの定速運転中にその位置を測定する手段にエラーが発生した場合に、誤動作発生直前の測定値を用いてステージの駆動制御を行う方式が開示されている。また特許文献２では、ステージの駆動に伴う駆動反力を効果的に相殺するため、定盤に垂直な方向に移動する質量体を用いる方式が開示されている。さらに特許文献３では、ステージの位置制御性の向上のため、スキャン方向のガイド部材にスリットを設ける方式が開示されている。  
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−０５０８０７号公報
【特許文献２】特開２００７−２７３６３３号公報
【特許文献３】特開２００４−８０８７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしこれらの技術によっても、ＸＹステージの揺れを抑えた高精度な位置決めをおこない、かつＸＹステージの高速化を駆動部重量増加を抑えつつ行うことは難しく露光装置の生産性の向上をはかる上で課題となっていた。
【０００７】
そこで、本発明は、ＸＹステージのピッチング方向の揺れを抑えた高精度な位置決めを行う基板ステージを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための本発明の基板ステージは、ステージと、前記ステージを第１方向に駆動する第１駆動機構と、前記ステージを前記第１方向に直交する第２方向に駆動する第２駆動機構と、前記第２駆動機構による前記第２方向へのステージの駆動を案内する駆動ガイドと、前記駆動ガイドと対向して設けられ前記ステージを支持するエアベアリングと、を有するステージ装置であって、前記第２駆動機構は、前記ステージを前記第１方向に駆動する手段を更に有し、前記第１駆動機構によって前記ステージを駆動する際に、前記駆動ガイドと前記エアベアリングとの間隔を、前記第２駆動機構を駆動することで制御する制御手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ＸＹステージのピッチング方向の揺れを抑え高精度な位置決めを行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態の構成図である。
【図２】本発明の実施形態の詳細図である。
【図３】本発明の基板ステージを用いる露光装置の全体図である。
【図４】本発明の実施形態におけるＸＹステージ補正工程フロー図である。
【図５】本発明の実施形態におけるムービングコイル方式リニアモータの概略図である。
【図６】本発明の実施形態における二軸駆動機構の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
まず、図３を用いて本発明の実施形態の基板ステージが搭載される走査型露光装置の説明をする。図３は走査型投影露光装置の全体構成を示す概念図である。マスク（原版）上のパターンを投影光学系１０を経由してプレート３６（基板）に露光する露光装置であって、投影光学系１０を挟んで垂直方向の上側にマスクステージ２０が配置され、下側にプレートステージ３０（被露光基板ステージ）が配置されている。これらマスクステージ２０とプレートステージ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測長器５０により計測される。プレートステージ３０においてはプレートステージ制御装置６０（制御手段）がその計測結果にもとづきプレートステージ３０の動きを制御している。  プレートステージ３０は、本体ベース３１上に配置したＹ方向（第１方向）に駆動するＹステージ３２およびＸ方向に駆動するＸステージ３３を有する。なお、Ｙ方向は走査方向（長手方向）であり、Ｘ方向（第２方向）は非走査方向（短手方向）であって、互いに直交する方向である。本実施形態では、Ｘステージ３３およびＹステージ３２を統合して、Ｘ方向とＹ方向の二方向に駆動可能な二軸のステージを採用し、ＸＹステージ１００としている。
【００１２】
このＸＹステージ１００上にθＺステージ３４が搭載され、この上にプレートチャック３５を配置し、それにより露光されるべきプレート３６を支持する。従って、プレート３６は、プレートステージ３０によりＸ、Ｙおよび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ことになる。θＺステージ３４は、露光時、プレート３６の表面を投影光学系１０のプレート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とを備え、この上に投影されるべきパタ−ンを有するマスク２３を配置される。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ことになる。マスクステージ２０の上方には、マスク２３とプレート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。
【００１３】
次に図１および図２を用いてプレートステージ３０の細部を説明する。プレートステージ３０においては、Ｙステージ３２およびＸステージ３３を統合し、ＸＹ方向の二軸ステージ、すなわちＸＹステージ１００が採用され、リニアモータ駆動により駆動されている。この二軸ステージは露光装置の走査方向（長手方向）とこれと垂直な非走査方向（短手方向）から成り立っている。走査方向には一本あるいは複数本の平行で適正値間隔に配置されたＹ方向ガイド１１１がある。このＹ方向ガイド１１１には一対の可動部、Ｙスライダ（図示せず）があり、これらは走査方向と垂直なＸ方向ガイド１１３（駆動ガイド）に連結されている。Ｘ方向ガイド１１３は、第２駆動機構１０２によるステージ１００のＸ方向への駆動を案内するものである。またＸＹステージ１００下方に位置するＸ方向ガイド１１３に対向して第２駆動機構１０３があり、本発明の特徴である二軸駆動機構を搭載している。
【００１４】
Ｘ方向ガイド１１３とＸＹステージ１００との間にはエアベアリング１２０（ＸＹステージを支持するエアベアリング）が配置されＸＹステージを摩擦なく保持している。さらにＸ方向ガイド１１３とエアベアリング１２０との間隔を測定するため位置検知センサ１２１がＸＹステージ１００の下面に配置されている。  さらにＸ方向ガイド１１３には走査方向に駆動するための第１駆動機構１０２が備わっている。本実施形態においては第１駆動機構１０２としてリニアモータを採用している。
【００１５】
Ｘ方向ガイド１１３は一本あるいは複数本で平行かつ適正値間隔に配置されており、Ｘスライダ（図示せず）はＸ方向ガイド１１３と対をなし、Ｘ方向ガイド１１３の上を滑走する。またＸ方向ガイド１１３には非走査方向に駆動するためのリニアモータの固定子（図示せず）が連結されおり、また、Ｘスライダには非走査方向に駆動するためのリニアモータの可動子（図示せず）が連結されている。また、Ｘスライダにはプレート３６を置くための台であるプレートチャック３５と、ステージ位置を知るためのレーザ干渉測長器５０の干渉ミラー５２が走査方向と非走査方向に搭載されている。
【００１６】
走査方向に沿って、Ｙスライダを高精度に移動するため、走査方向にＹＡＷ方向ガイド１１０がある。ＹＡＷ方向ガイド１１０は、第１駆動機構１０２によるステージ１００のＹ方向への駆動を案内するものである。ＹＡＷ方向ガイド１１０は、単独でプレートステージ３０に構成されているか、Ｙ方向ガイド１１１の側面をＹＡＷ方向ガイド１１０として利用している。非走査方向に沿って、Ｘスライダを高精度に移動するため、非走査方向にＸ方向精度ガイド１１４がある。このＸ方向精度ガイド１１４は、単独でプレートステージ３０に構成されているか、図１に示すようにＸ方向ガイド１１３の側面を利用していることが多い。
【００１７】
次に、ＸＹステージ１００における第２駆動機構１０３について説明する。第２駆動機構１０３は二つの異なる軸方向の駆動を行う二軸駆動機構を搭載している。二軸駆動機構の一例として、にムービングコイル方式リニアモータの概略図を図５に示す。可動子を構成するコイル２０５はコイルに流れる電流により磁場を発生し、進行方向両側に配置され、隣同士で極性の異なるように配置された磁石２０６（リニアモータの固定子）との相互作用により進行方向に移動する。コイル２０５の位置はコイルに取り付けられたセンサ２０７で計測され、制御されている。
【００１８】
このようなリニアモータを走査方向（長手方向）と非走査方向（短手方向）の二方向に配置したものが第２駆動機構１０３の二軸駆動機構であり、図６にその概念図を示す。すなわち、リニアモータの固定子を走査方向と非走査方向の二方向に配置し走査方向固定子２０２と非走査方向固定子２０１とする。それぞれの固定子と対になるようにリニアモータ可動側に走査方向可動子２１２と非走査方向可動子２１１を配置する。リニアモータの走査方向（長手方向）と非走査方向（短手方向）を別々に制御・駆動することによって、二軸駆動を可能にしている。また、特開平１１−１８４０６号公報に記載のもののように、Ｘ方向駆動用コイルとＹ方向駆動用コイルを備えたものを用いることができる。また、Ｘ方向駆動用コイルとＹ方向駆動用コイルとで構成された固定子で磁石を含む可動子を挟む構成も用いることができる。さらに、リニアパルスモータを用いて二軸駆動させる構成にすることも可能である。
【００１９】
ＸＹステージ１００の動作を図４のフローチャートに従って説明する。以下の各ステップはプレートステージ制御装置６０により制御されている。ＸＹステージ１００において、走査方向（長手方向）をＹ方向、非走査方向（短手方向）をＸ方向とする。従来の技術のところで述べたようにＸＹステージ１００が第１駆動機構１０２（Ｙ駆動機構）により、走査方向に加速あるいは減速すると、ＸＹステージ１００は、走査方向に対してピッチング（第２方向回りの回転）方向の揺れが発生する。ステップ１で、このＸＹステージ１００のピッチング量をＸＹステージ１００の下方にあるレーザ干渉測長器５０で計測する。レーザ干渉測長器５０では、レーザヘッド５１より射出されたレーザ光を反射ミラー５４で反射し干渉ミラー５２で距離を計測する。
【００２０】
ステップ２で、この計測値にもとづいて、第２駆動機構１０３は二軸駆動機構により、ＸＹステージ１００を走査方向に微動駆動し、ピッチング量を調整する（フィードバック制御）ことで、ピッチング方向の揺れを低減する。ステップ３で、位置検知センサ１２１がＸ方向ガイド１１３とエアベアリング１２０との間隔を測定する。ステップ４で、その測定値（測定結果）が所定の目標値の許容範囲であるか判定する。許容範囲外である場合は目標値の許容範囲に至るまでステップ１〜ステップ３を繰り返し、ＸＹステージ１００のピッチング量を二軸駆動機構による走査方向の微動駆動で調整し、許容範囲となったら終了する。
【００２１】
この結果、ＸＹステージ１００の走査方向の加減速の間であっても、常に、Ｘ方向ガイド１１３とエアベアリング１２０の間隔を適正値に保つことが可能となる。これによりエアベアリング１２０の剛性が適正値通り保たれ、ＸＹステージ１００の位置決めを高精度に行うことができる。また、ＸＹステージ１００を加速または減速させても、エアベアリング１２０の剛性が適正値通り保たれているため、ＸＹステージ１００を安定に保つことができる。  またＸＹステージの加速度を上げてもエアベアリング１２０の剛性が適正値通り保たれるため、ＸＹステージ１００の高速な駆動が可能となり、駆動部重量の増加を招かずに、露光装置としての生産性を上げることができる。
【００２２】
［デバイス製造方法の実施形態］
次に、本発明の一実施形態のデバイス（半導体デバイス、液晶表示デバイス等）の製造方法について説明する。当該方法において、本発明を適用した露光装置を使用し得る。  半導体デバイスは、ウエハ（半導体基板）に集積回路を作る前工程と、前工程で作られたウエハ上の集積回路チップを製品として完成させる後工程とを経ることにより製造される。前工程は、前述の露光装置を用いて、感光剤が塗布されたウエハを露光する工程と、その工程で露光されたウエハを現像する工程とを含み得る。後工程は、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）と、パッケージング工程（封入）とを含み得る。また、液晶表示デバイスは、透明電極を形成する工程を経ることにより製造される。透明電極を形成する工程は、透明導電膜が蒸着されたガラス基板に感光剤を塗布する工程と、前述の露光装置を用いて、感光剤が塗布されたガラス基板を露光する工程と、その工程で露光されたガラス基板を現像する工程とを含み得る。  本実施形態のデバイス製造方法は、デバイスの生産性、品質および生産コスト、ならびに安全性の少なくとも一つにおいて従来よりも有利である。  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ず、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。
【符号の説明】
【００２３】
６０：プレートステージ制御装置    １００：ＸＹステージ
１０２：第１駆動機構                １０３：第２駆動機構
１１３：Ｘ方向ガイド                １２０：エアベアリング
１２１：位置検知センサ
【図１】
2010251622.tif 000003
【図２】
2010251622.tif 000004
【図３】
2010251622.tif 000005
【図４】
2010251622.tif 000006
【図５】
2010251622.tif 000007
【図６】
2010251622.tif 000008