(57)【要約】  ステージ装置の可動部であるカウンタマスを低コストで構成することで低コストのステージ装置を提供する。製造用または検査用に使用されるステージ装置において、金属部材の第１フレーム（１）２本と第２フレーム（２）２本とをそれぞれ対向させた位置関係でボルト締結することにより前記ステージ装置の可動部となるカウンタマスを構成し、２本の第１フレーム（１）の長さ方向の両側でその上面および下面にそれぞれ形成したエアパッド取付け面にセラミック製エアパッド（４）を取付けることにより、ステージ装置のカウンタマスの四隅に４箇所のエアベアリングを構成し、これら４箇所のエアベアリングによりカウンタマスを浮上させるようにした。
2008093617.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製造用または検査用に使用されるステージ装置において、金属部材の第１フレーム２本と第２フレーム２本とをそれぞれ対向させた位置関係でボルト締結することにより前記ステージ装置の可動部となるカウンタマスを構成することを特徴とするステージ装置。
【請求項２】
前記２本の第１フレームの長さ方向の両側でその上面および下面にそれぞれ形成したエアパッド取付け面にセラミック製エアパッドを取付けることにより、前記ステージ装置のカウンタマスの四隅に４箇所のエアベアリングを構成し、これら４箇所のエアベアリングにより前記カウンタマスを浮上させることを特徴とする請求項１記載のステージ装置。
【請求項３】
前記第１フレームの前記エアパッド取付け面は同時加工を行なうことにより高精度な平面度を確保することを特徴とする請求項２記載のステージ装置。
【請求項４】
前記第１フレームと前記第２フレームの締結をパッド荷重方向に対して垂直方向のボルト締結にすることを特徴とする請求項２記載のステージ装置。
【請求項５】
前記第１フレームに形成した前記各エアパッド取付け面にそれぞれセラミック製エアパッドを取付けた後、前記各セラミック製エアパッドに最終的な研磨加工を行なうことを特徴とする請求項２記載のステージ装置。
【請求項６】
光源と、
前記光源からの光を集光する光学系と、
基板を搭載するステージ装置と、を備えた露光装置において、
前記ステージ装置の非接触で駆動されるカウンタマスは金属材料を含む材料で構成され、前記カウンタマスにはセラミックス製のエアパッドを備えていることを特徴とする露光装置。
【請求項７】
前記エアパッドは前記カウンタマスの少なくとも４箇所に配置されていることを特徴とする請求項６記載の露光装置。
【請求項８】
前記エアパッドは前記カウンタマスの上面および下面を支持するものであることを特徴とする請求項６または７記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に半導体製造装置や検査装置に適用されるステージ装置および露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子、液晶表示素子等を製造するリソグラフィ工程においては、マスク又はレチクル（以下、「レチクル」と総称する）とウエハ又はガラスプレート等の感光物体（以下、「ウエハ」と総称する）とを所定の走査方向（スキャン方向）に沿って同期移動しつつ、レチクルのパターンを投影光学系を介してウエハ上に転写する、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ）などが比較的多く用いられるようになってきた。
この走査型露光装置は、ステッパなどの静止露光型の装置に比べると、大フィールドをより小さな投影光学系で露光できる。そのため、投影光学系の製造が容易であるとともに、大フィールド露光によるショット数の減少により高スループットが期待でき、投影光学系に対してレチクル及びウエハを相対走査することで平均化効果があり、ディストーションや焦点深度の向上が期待できる等のメリットがある。
走査型露光装置では、ウエハ側に加え、レチクル側にも、レチクルを駆動する駆動装置が必要である。最近の走査型露光装置では、レチクル側の駆動装置として、レチクル定盤上にエアベアリング等により浮上支持され、リニアモータによって少なくとも走査方向に関して所定ストローク範囲で駆動されるレチクルステージと、該レチクルステージの駆動力の反力を受けて、運動量保存則にほぼ従って、例えばレチクルステージの走査方向に延設されたリニアモータの固定子（リニアガイド）に沿って、レチクルステージとは反対方向に移動するカウンタマス（錘部材）を有するカウンタマス機構が設けられたレチクルステージ装置がある。
この種の装置では、上記のカウンタマスの移動により、リニアモータの固定子に生じる反力がレチクル定盤の振動要因や姿勢変化の要因となるのを極力抑制することができる。
また、上記カウンタマス上に微動ステージを構成し、微動ステージ上にレチクルを搭載して、モータによって粗動ステージ及び微動ステージを駆動することによりレチクルの位置決めを行い、レチクルに形成された回路パターンをガラス基板上に転写する。
この装置においては、レチクルステージ上に保持されたレチクルを用いてウエハ上への転写を行うので、カウンタマスの中央部をレチクルのパターン像が通過するように構成することが必要となり、カウンタマスの中央部にはレチクルのパターン像を通過可能にするための開口を形成する必要があり、カウンタマスの形状が枠形状になる。（特許文献１参照）
また、カウンタマスの高精度位置決めを実現するためには、カウンタマスのエア浮上に関して、エアベアリングのパッド部をセラミック素材で形成することによってパッド部を高精度に加工し、かつ高剛性にすることによってエアベアリングでの特性を確保することが有効である。
さらに、装置の小型化を計るためには、カウンタマスのエアベアリングについて、カウンタマスをエア浮上させることのできる範囲においては最小スペースで構成することが望ましい。
従って、カウンタマスの四隅に４箇所のエアベアリングを設けてカウンタマスを浮上させる構成が有効である。この構成によれば、装置の外形を小さく構成することが出来る。
以上の構成に基づいて、カウンタマスを製作する場合、セラミック素材を加工することによって製作する方法がある。
【特許文献１】特開２００４−３４９２８５号公報
【発明の開示】
【０００３】
本装置において、カウンタマスをセラミック素材で製作する場合、カウンタマスが枠形状であること、およびカウンタマスへの加工が必要なことから、カウンタマスの製作に関して生産コストが高くなるという問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、低コストで構成できるステージ装置およびそれを用いた露光装置を提供することを目的とする。
【０００４】
上記問題を解決するため、本願にかかるステージ装置の発明１は、製造用または検査用に使用されるステージ装置において、金属部材の第１フレーム２本と第２フレーム２本とをそれぞれ対向させた位置関係でボルト締結することにより前記ステージ装置の可動部となるカウンタマスを構成することを特徴としている。
また、本発明２は、上記１のステージ装置において、前記２本の第１フレームの長さ方向の両側でその上面および下面にそれぞれ形成したエアパッド取付け面にセラミック製エアパッドを取付けることにより、前記ステージ装置のカウンタマスの四隅に４箇所のエアベアリングを構成し、これら４箇所のエアベアリングにより前記カウンタマスを浮上させることを特徴としている。
さらに、本発明３は、上記２のステージ装置において、前記第１フレームの前記エアパッド取付け面が同時加工を行なうことにより高精度な平面度を確保することを特徴としている。
また、本発明４は、上記２のステージ装置において、前記第１フレームと前記第２フレームの締結をパッド荷重方向に対して垂直方向のボルト締結にすることを特徴としている。
また、本発明５は、上記２のステージ装置において、前記第１フレームに形成した前記各エアパッド取付け面にそれぞれセラミック製エアパッドを取付けた後、前記各セラミック製エアパッドに最終的な研磨加工を行なうことを特徴としている。
そして、本発明に係る露光装置の発明６は、光源と、前記光源からの光を集光する光学系と、基板を搭載するステージ装置と、を備えた露光装置において、前記ステージ装置の非接触で駆動されるカウンタマスは金属材料を含む材料で構成され、前記カウンタマスにはセラミックス製のエアパッドを備えていることを特徴としている。
また、本発明７は、上記６の露光装置において、前記エアパッドが前記カウンタマスの少なくとも４箇所に配置されていることを特徴としている。
さらに、本発明８は、上記６または７の露光装置において、前記エアパッドが前記カウンタマスの上面および下面を支持するものであることを特徴としている。
【０００５】
本発明によると、カウンタマスの主要部分を金属材料で構成するので、テーブル装置を低コストで構成できる。
また、エアベアリングのパッドに必要最小限の体積のセラミック製パッドを設けるので、エアベアリングによるカウンタマス浮上の特性を確保しながらも低コストでエアベアリングを構成できる。
また、エア軸受のパッド部は一般的に微小な間隙で構成するものであるため損傷を招きやすいが、不用意な作業や装置の誤動作等によりパッド部を損傷した場合、損傷したパッド部のみを交換することができる。
さらに、第１フレームは２箇所のパッド取付け面を持つように構成するので、同時加工により２箇所のパッド取付け面について高精度な平面度を確保することができ、セラミックパッド計８箇所への最終的な研磨加工量を最小限にすることができ、組立ておよび加工の工程も少なくなるので、ステージ装置を低コストで構成できる。
また、締結の工程で、パッド取付け面を定盤上で同一面に設置した状態で締結し、また、ボルト締結によるフレームの変形量がパッド取付け面と垂直方向でしか生じないので、締結時に第１フレームのパッド取付け面の平面度を高精度に組付けることができる。
また、セラミックパッド４箇所の研磨加工を最小限にすることができ、ステージ装置を低コストで構成できる。
そして、上記構成のカウンタマスを用いることによりエアベアリングによるカウンタマス浮上の特性を確保しかつ低コストの露光装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の第１実施例を示すステージ装置のカウンタマス構成手順図である。
【図２】本発明に関するステージ装置の概観を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施例１に係るステージ装置を備えた露光装置の図である。
【符号の説明】
【０００７】
１  第１フレーム
２  第２フレーム
３  パッド取付け面
４  セラミックパッド
５  ステージ装置
６  レチクルテーブル
７  レチクルステージ定盤
８  カウンタマス
９  エアガイド
１０  Ｙ軸リニアモータ
１１  レチクルテーブル微動機構
１２  エアパッド
１３  エアガイドフレーム
１４  Ｙ軸トリムモータ
１５  Ｘ軸トリムモータ
３１  露光装置
３２  真空チャンバー
３３  光源
３４  ステージ装置
３５  マスク
３６  ウェハ
３７  ウェハステージ
３８  集光ミラー
３９、４２  凹面ミラー
４０、４１  凸面ミラー
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１は本発明のステージ装置のカウンタマス構成手順図である。
図において、２本の第１フレーム１および２本の第２フレーム２は金属部材であり、ボルト締結によりカウンタマス８の枠部を構成している。また、第１フレーム１の両側の上面および下面の計８箇所に形成したパッド取付け面３にセラミックパッド４を取付けている。【００１０】
次に、構成する手順について説明する。
まず、第１フレーム１の２箇所のパッド取付け面３は、同時加工により高精度な平面度を確保する。
次に、第１フレーム１と第２フレーム２の締結をパッド荷重方向に垂直方向でのボルト締結にする。
そして、第１フレーム１の両側の上面および下面の計８箇所に形成したパッド取付け面３にセラミックパッド４を取付けた後、セラミックパッド４の４箇所に最終的な研磨加工を行い、セラミックパッド４の上面および下面のそれぞれ４箇所について同一平面に加工する。
本発明が従来技術と異なる部分は、移動テーブルの主要部分を金属部材で構成したこと、および必要最小限のセラミックパッドを用いてエア軸受部を構成したことである。【００１１】
次に、本発明を適用する装置について説明する。
図２は本発明に係るステージ装置５の概略構成である。このステージ装置５はステップ・アンド・スキャン方式の走査型装置、すなわち、いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる）である。
ステージ装置５は投影光学系ユニットが設けられており、以下においては、投影光学系を構成する投影光学系の光軸方向をＺ軸方向、これに直交する面内でマスク（及び物体）としてのレチクルと感光物体としてのウエハとが相対走査される方向をＹ軸方向、これらＺ軸及びＹ軸に直交する方向をＸ軸方向とする。
このステージ装置５は所望のパターンが形成されたレチクルを載置するレチクルテーブル６とパターンを転写する感応基板を載置する感応基板ステージと、原版を通過したエネルギ線を前記感応基板上に投影結像させる投影光学系と、を具備し、前記両ステージをある方向（Ｙ方向）に同期連続移動（同期スキャン）させながら露光するために用いられる。
なお、前記エネルギ線の種類はＥＵＶ光に限られるものではなく、紫外光、電子線、イオンビーム等であってもよい。また、露光の方式も特に限定されず、縮小投影露光や等倍近接転写であってよい。
このステージ装置５は図２に示すように、ステージを浮上させながら主走査方向（Ｙ方向）に移動・位置決めするステージ装置であって、定盤としてのレチクルステージ定盤７、レチクルステージ定盤７上に配置された枠状部材のカウンタマス８、Ｙ方向に並行して延びる２本のエアガイド９とレチクルテーブルＹ軸リニアモータ１０、レチクルを保持するレチクルテーブル６とレチクルテーブル微動機構１１を備えている。
レチクルステージ定盤７は不図示の支持部材によって略水平に支持されている。このレチクルステージ定盤７は図２に示されるように、概略板状の部材から成り、そのほぼ中央には照明光を通過させるための（光路を確保するための）開口がＺ軸方向に貫通して形成されている。【００１２】
カウンタマス８はＹ方向に沿う二つの辺部とＸ方向に沿う二つの辺部を備えている。カウンタマス８の４隅にはエアパッド１２を構成し、レチクルステージ定盤７に配置した固定側エアパッドの給気口に不図示のガス供給装置から加圧気体を供給し、排気口から排気することにより、カウンタマス８が数μｍのクリアランスを介して浮上支持される。なお、排気口は、不図示の排気管を介して不図示の真空ポンプに接続されており、真空ポンプにより排気される。排気溝の内部に形成された排気口は、排気管路及び排気管を介して不図示の真空ポンプに接続されている。
このように、カウンタマス８の４隅のエアパッド１２によりレチクルステージ定盤７の上方にカウンタマス８を浮上支持する差動排気型の気体静圧軸受が構成されている。
カウンタマスフレームの二つの辺部間には、Ｙ方向に沿う互いに平行な二つのエアガイド９が架け渡されている。このステージは、エアガイド９に沿ってＹ方向にスライド可能となっている。カウンタマス８はエアガイド９の可動子とカウンタマス８間に配置されたＹ軸リニアモータ１０によりレチクルステージが駆動された場合にカウンタマスとして機能する。
エアガイド９の給気口は給気管を介してガスを供給する不図示のガス供給装置に接続されており、エアガイド９に加圧気体が供給されることにより、Ｙ軸可動部が数μｍのクリアランスを介して非接触で浮上支持される。なお、排気口は、不図示の排気管を介して不図示の真空ポンプに接続されており、真空ポンプにより排気される。
前記２本のエアガイド９の可動子とカウンタマス８間にはそれぞれＹ軸リニアモータ１０を配置し、これによりレチクルステージとカウンタマス８が相対的にＹ軸方向に駆動されるように構成する。【００１３】
カウンタマスフレームの２本のエアガイド９を固定するエアガイドフレームにレチクルテーブル微動機構（エアベアリング及びモータのユニット）１１を介して配置される。これによりＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に微小ストロークが可能である。
また、レチクルテーブル６の側面にはＸ方向及びＹ方向にステージ装置の外部に取付けられた干渉計に対向する位置に反射ミラーが設けられており、レチクルテーブル６の位置は図示せぬレーザ干渉計によって高精度にモニタされ、レチクルテーブル６の位置・姿勢を検出することによりレチクルテーブル６を制御する。レチクルはレチクルテーブル６に保持される。レチクルテーブル６には静電チャックを用いたレチクル保持機構が設けられている。
なお、レチクル保持機構については、静電チャックに限らず、レチクル支持部材と付勢機構を用いて機械的に構成する方法もある。
カウンタマス８はレチクルステージ定盤７上に浮上しているので、レチクルテーブル６の駆動時の反力作用などにより移動するため、その位置を管理する必要がある。そこでカウンタマス８のＸ側面及びＹ側面にはレチクルステージ定盤７とカウンタマス８の間にトリムモータを配置する。この例ではＹ軸トリムモータ１４を２個、Ｘ軸トリムモータ１５を１個用いており、これによってカウンタマス８をＸ方向及びＹ方向に駆動するとともにθｚ方向の位置決めができ、カウンタマス８の位置の微調整を行なう。
本実施形態では上記のようにして交互スキャンによるステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行われ、この際に、前記エアガイド９、エアガイドフレーム、レチクルテーブル６、レチクルテーブル微動機構１１からなるレチクルステージは、所定のストローク範囲で走査方向に関して往復運動をすることとなる。
このレチクルステージの往復運動の際の駆動力の反力が、カウンタマス８の移動によりキャンセルされる。以下、この点について説明する。【００１４】
レチクルステージがＹ軸リニアモータ１０によってＹ軸方向に駆動される際には、Ｙ軸リニアモータ１０の可動子と固定子間に作用する反力がカウンタマス８に作用する。この場合、反力の作用により、カウンタマス８はほぼ運動量保存の法則に従った距離だけその反力の合力に応じた方向に移動し、これにより前記反力は殆ど吸収される。なお、Ｙ軸方向に平行に配置された２個のＹ軸リニアモータ１０は、同期をとって駆動する。
しかしながら、上記のレチクルステージの駆動の際にその駆動力の反力を受けるカウンタマス８の移動が、完全に運動量保存則に完全には従わない場合がある。
これは実際のステージ装置ではレチクルステージと周囲の気体との間の摩擦力の影響などもあり、また、その他運動量保存則の成立を妨げる要因が存在するからである。
従って、例えばレチクルステージが大ストロークで移動する走査方向であるＹ軸方向に着目すると、レチクルステージが一往復の運動の開始時点と終了時点とでカウンタマスの位置が微妙に異なる場合がある。従って、レチクルステージが走査方向（Ｙ軸方向）の往復運動を繰り返し行なうのに伴い、カウンタマス８が初期の位置から徐々にドリフトする。（レチクルステージ及びカウンタマスを含む系の重心ずれが生じ、この重心ずれにより、無視できない偏荷重がレチクルステージ定盤７に作用する可能性がある。）
そこで、本実施形態では、次のようにしてカウンタマス８の位置を調整している。カウンタマス８の往復運動の間、外部に取付けた干渉計によりレチクルステージのＹ軸方向の位置情報が検出し、この位置情報よりＹ軸トリムモータ１４、Ｘ軸トリムモータ１５にて、カウンタマス８を所定の基準位置に戻す。
以上に述べたステージ装置５において、カウンタマス８の主要部分を金属部材で構成し、図１に示した必要最小限のセラミックパッド４を用いてエア軸受部を構成しているので、ステージ装置を低コストで提供することができる。
【実施例２】
【００１５】
図３は、本発明の実施例１に係るステージ装置を備えた露光装置の図である。
３１は露光装置であり、３２はステージ装置３４を収納する真空チャンバーである。３３は光源であり、波長１３．５〜４００ｎｍのＥＵＶ光を発する。３４は実施例１で説明したステージ装置である。ステージ装置３４の下面にはマスク３５が取り付けられている。マスク３５にはウェハ３６に形成される回路のパターンが描かれている。ウェハ３６はウェハステージ３７に載置されている。
光源３３を発したＥＵＶ光は集光ミラー３８で集光され、マスク３５で反射され、凹面ミラー３９、凸面ミラー４０、４１、凹面ミラー４２の順に反射を繰り返して、ウェハ３６に達する。また、ステージ装置３４およびウェハステージ３７は、ウェハ３６の表面にマスク３５上に描かれた回路パターンの縮小像をウェハ３６上に形成するように、相対的に位相を合せて移動する。
このステージ装置３４として、本発明に係るステージ装置を使用することにより、低コストの露光装置が得られる。【００１６】
以上、本発明を特定の実施の態様に即して詳細に説明したが、本発明の精神と範囲を離れることなく様々な変更および修正が可能であることは、当業者にとって明らかである。
なお、本出願は、２００７年１月３０日付けで出願された日本特許出願（特願２００７−１９６１６）に基づいており、その全体が引用により援用される。
また、ここに引用されるすべての参照は全体として取り込まれる。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
定盤上で少なくとも所定の一軸方向に関して所定ストローク範囲で往復運動するステージに対して、ステージの駆動力の反力の作用により定盤上で移動するカウンタマスを備える装置であれば、本発明は露光装置に限らず、その他の精密機械などの用途にも適用できる。
【図１】
2008093617.tif 000003
【図２】
2008093617.tif 000004
【図３】
2008093617.tif 000005
【国際調査報告】
2008093617.tif 000006
2008093617.tif 000007
2008093617.tif 000008
2008093617.tif 000009