(57)【要約】【課題】  本発明は、露光ステージと、基板ホルダーと、露光ステージと支持台との間に位置する第一段補正装置と、露光ステージと基板ホルダーとの間に位置する第二段補正装置と、を含む二段補正の露光機ステージを提供する。【解決手段】  露光ステージと支持台との間にだけ補正装置を設置するではなく、露光ステージとホルダーとの間にも補正装置を設ける。補正しようとする量が小さいと、露光ステージの補正装置により直接補正されることができる。補正しようとする量が大きくて、ステージだけで補正することが不可能である場合、補正しようとする量の残りを、ホルダーの下に位置する第二段補正装置により補正する。【選択図】図１
2015012288.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二段式補正装置であって、
ステージとその下部のテーブルとの間に位置する第一段補正装置と、
ステージとその上部のテーブルとの間に位置する第二段補正装置と、を含み、
前記第一段補正装置は、長手方向がともにＸ或いはＹ方向に延びる２列のリニアモータを含み、
前記第二段補正装置は、長手方向がともにＸ或いはＹ方向に延びる２列のリニアモータを含み、
前記第一段補正装置のリニアモータは、前記下部テーブルに固定され、複数の永久磁石を備える固定子と、前記ステージに固定され、複数の電磁コイルを備える可動子と、を含み、
前記第二段補正装置のリニアモータは、前記ステージに固定され、複数の永久磁石を備える固定子と、前記上部テーブルに固定され、複数の電磁コイルを備える可動子と、を含み、
前記固定子は、その前記長手方向に垂直な断面が矩形の形状であり、
前記可動子は、その前記長手方向に垂直な断面が逆Ｌ型の形状であり、
各前記可動子は、対応する前記固定子の内側に位置し、当該可動子と当該対応する固定子との間にはＸ或いはＹ方向に沿う隙間を有し、
前記リニアモータの各列は、その中部が空けられて、各列の両端のみに２つのリニアモータが形成される
ことを特徴とする二段式補正装置。
【請求項２】
二段補正の露光機ステージであって、
露光ステージと、
基板ホルダーと、
露光ステージと支持台との間に位置する第一段補正装置と、
露光ステージと基板ホルダーとの間に位置する第二段補正装置と、を含み、
前記第一段補正装置は、矩形配置される４つのリニアモータを含み、
前記第二段補正装置は、矩形配置される４つのリニアモータを含み、
前記第一段補正装置のリニアモータは、前記支持台に固定され、複数の永久磁石を備える固定子と、前記露光ステージに固定され、複数の電磁コイルを備える可動子と、を含み、
前記第二段補正装置のリニアモータは、前記露光ステージに固定され、複数の永久磁石を備える固定子と、前記基板ホルダーに固定され、複数の電磁コイルを備える可動子と、を含む
ことを特徴とする露光機ステージ。
【請求項３】
前記固定子は、その前記長手方向に垂直な断面が矩形の形状であり、
前記可動子は、その前記長手方向に垂直な断面が逆Ｌ型の形状であり、
各前記可動子は、対応する前記固定子の内側に位置し、当該可動子と当該対応する固定子との間にはＸ或いはＹ方向に沿う隙間を有し、
各前記可動子及び固定子は、両者の長手方向がともにＸ或いはＹ方向のいずれかの同一方向に延びる
ことを特徴とする請求項２に記載の露光機ステージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置に関し、特に、比較的大きい範囲内に補正を行うことができる二段式補正装置及び露光機ステージに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスプレイ或いは半導体デバイス等の電子デバイスは、マスク上に形成されたパターンを感光基板に転写する、いわゆるフォトリソグラフィ（ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）プロセスにより製造される。ここで、フォトリソグラフィプロセスに使用される露光装置は、マスクステージと基板ステージを含む。マスクステージは、パターンを有するマスクを載置し、二次元方式で移動する。基板ステージは、感光基板を載置し、二次元方式で移動する。マスクに形成されたパターンをマスクステージと基板ステージを逐次に移動しながら、投影光学システムを介して感光基板に投影露光する。露光装置として、主に一括型露光装置と走査型露光装置二種類があって、一括型露光装置は、マスクのパターンを感光基板上に同時に転写する。走査型露光装置は、マスクステージと基板ステージを同期に走査しつつ、マスクのパターンを感光基板上に連続的に転写する。現在、ディスプレイ用薄膜トランジスター素子を製造する際、ディスプレイの大型化の要求に伴って主に走査型露光装置が用いられている。
【０００３】
しかし、フォトリソグラフィプロセスにおいて、基板上に複数のパターンが所定の位置関係で重ねて形成される時、基板が変形する場合がある。例えば、基板がガラス基板である場合、各プロセス処理の熱の作用により変形してしまう。或いは、ガラス基板上に金属層を形成する時、ガラス基板が金属層の面方向への力による変形を生じる場合がある。プロセス処理により基板が変形する場合、基板上にパターンを重ねると、パターン同士がずれてしまう場合がある。そこで、従来技術において、露光装置の投影光学システム或いは基板ステージに補正機構を設けることで、基板上に投影されたパターンの特性を補正し、この補正機構を利用して、基板上の位置或いは形状による補正を行いながら、露光処理を行う。即ち、基板の非線形変形に応じて、補正機構によりシフト（ｓｈｉｆｔ）（像のｘ軸方向およびＹ軸方向の位置誤差）、スケーリング（ｓｃａｌｉｎｇ）（像の拡大或いは縮小誤差）、回転（ｒｏｔａｔｉｏｎ）（ｚ軸周りの回転誤差）、直交度（像のxｘ軸を基準とするＹ軸方向の傾斜量）等の像特性を補正しながら、パターン像を基板上に投影露光する。
【０００４】
公開番号がＣＮ１０２１８７２８０Ａ、名称が「露光装置及びその組み立て方法、並びにデバイス製造方法」である中国発明特許に、基板ステージ補正装置が発明されている。
【０００５】
図４に示すように、この特許文献において、露光ステージＰＳＴが投影ユニットの下方に配置されている。ここで、露光ステージＰＳＴ上にホルダーを介して基板Ｐが載置されている。図５に示すように、露光ステージＰＳＴが、エアベアリング等により非接触方式で定盤６８上に支持され、ｘ軸方向に離間して設置されたＹ軸方向に沿う１対のガイド６９ａ，６９ｂの上に支持されている。露光ステージＰＳＴは、露光ステージ駆動系ＰＳＤにより、１対のガイド６９ａ，６９ｂ上でＹ軸方向に沿って定めされたストローク内で駆動可能であり、ｘ軸方向、θｚ方向、ｚ軸方向、ＸＹ平面に対する傾斜方向（ｘ軸回りの回転方向（θｘ方向）及びＹ軸回りの回転方向（θｙ方向））に沿って、微小駆動されることも可能である。
【０００６】
具体的には、露光ステージ駆動系ＰＳＤは、一対のリニアモータ７３，７４を含む。一対のリニアモータ７３，７４を構成する固定子７３ａ，７４ａは、図５に示されるように、いずれもＹ軸方向に沿う辺を長手とする断面がＵ字状となる部材から成り、長手方向の両端がそれぞれ架台６６ａ，６６ｂの上記各段部の上面に支持されている。ここで、固定子７３ａ，７４ａは互いにｘ軸方向に離間し、それらの中央に位置する架台６６ａ，６６ｂの内部底面に配置されるように定盤６８に設けられる。固定子７３ａは、上記固定子７１ａと同様に構成されるとともに、固定子７４ａは、上記固定子７２ａと同様に構成されている。
【０００７】
露光ステージＰＳＴの＋Ｘ端部には、可動子７３ｂが突設されている。可動子７３ｂは、その先端部が固定子７３ａの内部空間に挿入された状態となっている。可動子７３ｂは、コイルユニットによって構成され、固定子７３ａとともにリニアモータ７３を構成する。また、露光ステージＰＳＴの−Ｘ端部には、可動子７４ｂが突設されている。可動子７４ｂは、その先端部が固定子７４ａの内部空間に挿入された状態となっている。可動子７４ｂは、コイルユニットによって構成され、固定子７４ａとともに上記リニアモータ７２と同様なＸＹ―２次元リニアモータ７４を構成する。
【０００８】
露光ステージＰＳＴは、リニアモータ７３，７４によってＹ軸方向に長ストロークで駆動されると共に、ｘ軸方向及びθｚ方向に微小駆動される。
【０００９】
露光ステージＰＳＴのＸＹ平面内での位置（及び傾斜（θｘ回転及びθｙ回転））は、露光ステージＰＳＴに設けられた（あるいは形成された）反射面に測長ビームを照射する露光ステージ干渉計ＰＳＴを用いて計測され、その計測結果は、主制御装置に供給される。主制御装置は、供給された計測結果に基づいて、露光ステージ駆動系ＰＳＤにより露光ステージＰＳＴを駆動して、露光ステージＰＳＴの位置（及び速度）を制御する。なお、マスクステージと同様に、エンコーダシステムによって露光ステージＰＳＴの位置情報を計測しても良い。
【００１０】
ここで、面位置計測補正制御システムＡＦとして、例えば、米国特許第６５５２７７５号明細書に発明されている計測系が用いられている。
【００１１】
同時に、基板が露光定盤に搬送される際に、ホルダー上の基板の位置もずれる可能性がある。そのため、補正機構、このずれ量に対して微小の回転角度を補正をすることで、基板をホルダーに正確に載置することを確保する必要があり、さもなければ、それ以降のプロセスを続けることができない。
【００１２】
しかし、上記露光ステージ補正用リニアモータは、露光ステージのサイド側に設けられ、これにより、当該リニアモータの回転調整量が小さくなる。また、露光ステージの周りに、防振システム用補助架台６４ａ，６４ｂ、防振システム６５、支持部材、温度センサー及び変形センサー等の部品があって、露光ステージを補正する幅が大きすぎると、ハードウェアの干渉が発生して、補正量がそれに制限され、大幅に調整することができない。従って、シャットダウンが発生してしまう。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
従来技術の問題を解決するために、本発明の主な目的は、比較的大きい範囲内に補正を行うことができる二段式補正装置を提供する。
【００１４】
本発明の他の目的は、比較的大きい範囲内に補正を行うことができる露光機ステージを提供する。
【００１５】
本発明は、ステージと下部テーブルとの間に位置する第一段補正装置と、ステージと上部テーブルとの間に位置する第二段補正装置と、を含む二段式補正装置を提供する。
【００１６】
従来技術と比較して、本発明の有益な技術効果は、後述のようである。本発明の実施形態において、露光ステージと支持台との間にだけ補正装置を設置するではなく、露光ステージとホルダーとの間にも補正装置を設置する。補正しようとする量が小さいと、露光ステージの補正装置により直接補正されればよい。補正しようとする量が大きくて、ステージだけで補正することが不可能である場合、補正しようとする量の残りは、ホルダーの下に位置する第二段補正装置により補正する。
【００１７】
一実施例によれば、前記第一段補正装置は、長手方向がともにＸ或いはＹ方向に延びる２列のリニアモータを含む。これにより、該当する方向において長距離の移動による補正が可能となる。
【００１８】
一実施例によれば、前記第二段補正装置は、長手方向がともにＸ或いはＹ方向に延びる２列のリニアモータを含む。これにより、該当する方向において長距離の移動による補正が可能となる。
【００１９】
一実施例によれば、前記第一段補正装置のリニアモータは、前記下部テーブルに固定され、複数の永久磁石を備える固定子と、前記ステージに固定され、複数の電磁コイルを備える可動子と、を含み、前記第二段補正装置のリニアモータは、前記ステージに固定され、複数の永久磁石を備える固定子と、前記上部テーブルに固定され、複数の電磁コイルを備える可動子と、を含む。これにより、リニアモータが異なる方向に正確に駆動するように制御される。
【００２０】
一実施例によれば、前記固定子は、その前記長手方向に垂直な断面が矩形の形状であり、前記可動子は、その前記長手方向に垂直な断面が逆Ｌ型の形状であり、前記各可動子は、いずれも前記各固定子内側に位置し、前記可動子と前記固定子との間にＸ或いはＹ方向における隙間を有する。これにより、複数の方向で補正調整を行うようにする。
【００２１】
一実施例によれば、前記各列のリニアモータの中部を空けて、各列の両端にのみ２つのリニアモータを形成する。これにより、コストを低減することができ、摩擦を減少することができる。
【００２２】
一実施例によれば、本発明は、露光ステージと、基板ホルダーと、露光ステージと支持台との間に位置する第一段補正装置と、露光ステージと基板ホルダーとの間に位置する第二段補正装置と、を含む二段補正の露光機ステージを提供する。
【００２３】
一実施例によれば、前記第一段補正装置は、矩形配置される４つのリニアモータを含む。
【００２４】
一実施例によれば、前記第二段補正装置は、矩形配置される４つのリニアモータを含む。
【００２５】
一実施例によれば、前記第一段補正装置のリニアモータは、前記支持台に固定され、複数の永久磁石を備える固定子と、前記露光ステージに固定され、複数の電磁コイルを備える可動子と、を含み、前記第二段補正装置のリニアモータは、前記露光ステージに固定され、複数の永久磁石を備える固定子と、前記基板ホルダーに固定され、複数の電磁コイルを備える可動子と、を含む。
【００２６】
従来技術と比較して、本発明の有益な技術効果は、後述のようである。本発明の実施形態において、露光ステージと支持台との間にだけ補正装置を設置するではなく、露光ステージとホルダーの間にも補正装置を設置する。補正しようとする量が小さいと、露光ステージの補正装置により直接補正されればよい。補正しようとする量が大きくて、ステージだけで補正することが不可能である場合、補正しようとする量の残りは、ホルダーの下に位置する第二段補正装置により補正する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】露光機ステージの実施形態の側面構造の模式図である。
【図２】露光機ステージの実施形態の平面構造の模式図である。
【図３】図２の実施形態においてＡ線から上向きの断面構造の模式図である。
【図４】従来技術の露光機ステージの構造の模式図である。
【図５】従来技術の露光機ステージの透視状態での構造の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の特徴と利点を示す実施形態は、以下の説明で詳細に述べる。本発明は、異なる実施形態で各種の変化を行うことができ、何れも本発明の範囲を逸脱せず、その中の説明及び図面は、実質的に説明するためのものであり、本発明を制限するためものではないと理解すべきである。
【００２９】
図１に示すように、本発明は、露光ステージ４、基板ホルダー６及び二段式補正装置３，５を含む二段補正の露光機ステージを提出する。露光ステージ４は、投影ユニット（図示せず）の下方に配置され、露光ステージ４はエアベアリング等により非接触方式で支持台２に支持されることができる。露光ステージ４は、ホルダー６を介して基板Ｐを載置することができ、ホルダー６は、エアベアリング等により非接触方式で露光ステージ４に支持されることができる。基板ホルダーには、複数の位置決めピンが設けられることが好ましく、この場合、ガラス基板の周縁を異なる箇所（例えば、基板ホルダーの３つの角部）に位置するこれらの位置決めピンに当接させることで、カラス基板を直観的に位置決めする。位置決めピンによる基板の位置決めは、従来技術であるため、ここで詳細な説明は省略する。
【００３０】
図２，図３に示すように、二段式補正装置は、第一段補正装置３及び第二段補正装置５を含む。第一段補正装置３は、露光ステージ４と支持台２の間に位置する。第一段補正装置３は、駆動系（回路制御系を図示せず）により、露光ステージ４をＹ軸方向上の定めされたストローク内で駆動するとともに、ｘ軸方向及びθｚ方向、ｚ方向、ＸＹ平面の傾斜方向（ｘ軸回りの回転方向（θｘ方向））、（ｙ軸回りの回転方向（θｙ方向））に微小駆動することができる。
【００３１】
第二段補正装置５は、露光ステージ４とホルダー６の間に位置する。第二段補正装置５は、駆動系（回路制御系を図示せず）により、ホルダー６をＹ軸方向上の定めされたストローク内で駆動するとともに、ｘ軸方向及びθｚ方向、ｚ方向、ＸＹ平面に対する傾斜方向（ｘ軸回りの回転方向（θｘ方向））、（ｙ軸回りの回転方向（θｙ方向））に微小駆動することができる。
【００３２】
二段の補正装置３、５のそれぞれは、いずれも装置の内側に位置するため、比較的小さいシフト量で傾斜及び回転に対する補正効果を大きく取得することができる。
【００３３】
図２、図３に示すように、挙げた具体的実施形態において、第一段補正装置３は、その長手方向がともにＸ方向或いはＹ方向に延びる２列のリニアモータ３１を含んでもよい。図には、Ｘ方向に延びる２列のリニアモータ３１が示されており、Ｘ方向において長距離の移動による補正が可能である。２列のリニアモータ３１は、平行に設置される。勿論、図示したより好ましい実施形態において、各列リニアモータ３１中部を省いて、各列で両端にのみ２つのリニアモータ３１を形成すればよい。これにより、コストを低減することができ、摩擦を減少することができる。
【００３４】
図３に示すように、リニアモータ３１は、可動子３１１と固定子３１２を含む。可動子３１１は上部の露光ステージ４に固定され、固定子３１２は下部の支持台２に固定されることができる。可動子３１１は、断面が逆Ｌ型となり、１つの横璧と１つの縦壁を備える。可動子３１１の横壁及び縦壁内には、複数の電磁コイルが均等に配置されている。固定子３１２は、形状が矩形であり、複数の永久磁石を備える。これにより、リニアモータ３１が異なる方向に正確に駆動するように制御される。
【００３５】
上記実施形態により、１つのリニアモータ３１は、Ｘ、Ｙ、Ｚの３つの方向にシフトすることができる。このように、露光ステージ４は、４つの角部のリニアモータ３１の協働作用で、ＸＹ平面内での位置を調整し、Ｚ軸方向上の距離を調整し、θｚ傾斜、θｘ回転、θｙ回転の補正調整をするように、駆動されることができる。
【００３６】
図２、図３に示すように、第一段補正装置３の中の、２列に配置された４つのリニアモータ３１の各可動子３１１は、いずれも各固定子３１２の内側に位置し、可動子３１１と固定子３１２の間には、Ｙ方向における微小距離の移動による補正をするように、Ｙ方向における隙間３１３を有してもよい。勿論、リニアモータ３１の長手方向がともにＹ方向に延びる場合、Ｘ方向における移動による補正をするように、Ｘ方向における隙間３１３を有してもよい。
【００３７】
図２、図３に示すように、挙げた具体的実施形態において、第二段補正装置５は、その手方向がともにＸ方向或いはＹ方向に延びる２列のリニアモータ５１を含んでもよい。図示には、Ｘ方向に延びる２列のリニアモータ５１が示されており、Ｘ方向において長距離の移動による補正が可能である。２列のリニアモータ５１は、平行に設置される。勿論、図示したより好ましい実施形態において、各列リニアモータ５１中部を省いて、各列で両端にのみ２つのリニアモータ５１を形成すればよい。これにより、コストを低減することができ、摩擦を減少することができる。
【００３８】
図３に示すように、リニアモータ５１は、可動子５１１と固定子５１２を含む。可動子５１１は上部のホルダー６に固定され、固定子５１２は下部の露光ステージ４に固定されることができる。可動子５１１は、断面が逆Ｌ型となり、１つの横璧と１つの縦壁を備える。可動子５１１の横壁及び縦壁内には、複数の電磁コイルが均等に配置されている。固定子５１２は、形状が矩形であり、複数の永久磁石を備える。これにより、各コイルの磁場状態を制御して、リニアモータ５１が異なる方向に正確に駆動することができる。
【００３９】
図２、図３に示すように、第二段補正装置５の中の、２列に配置された４つのリニアモータ５１の各可動子５１１は、いずれも各固定子５１２の内側に位置し、可動子５１１と固定子５１２の間には、Ｙ方向における微小距離の移動による補正するように、Ｙ方向における隙間５１３を有することができる。勿論、第一段補正装置３と異なる補正方向で補正するために、リニアモータ３１，リニアモータ５１を両者の長手方向が異なるように配置することが好ましい。このように、補正系は、各方向においても最大の補正量を取得することができる。
【００４０】
上記実施形態により、１つのリニアモータ５１は、Ｘ、Ｙ、Ｚの３つの方向にシフトすることができる。このように、ホルダー６は、４つの角部（いわゆる矩形配置）のリニアモータ５１の協働作用で、ＸＹ平面内での位置を調整し、Ｚ軸方向上の距離を調整し、θｚ傾斜、θｘ回転、θｙ回転の補正調整をするように、駆動されることができる。
【００４１】
露光ステージ４とホルダー６のＸＹ平面内の位置（及びθｚ傾斜、θｘ回転、θｙ回転）は、露光ステージ４に設けられた（あるいは形成された）反射面に測長ビームを照射する露光ステージ干渉計ＰＳＩを用いて計測され、計測結果は主制御装置に供給される。主制御装置は、供給された計測結果に基づいて、露光ステージ駆動系により露光ステージ４及びホルダー６を駆動し、露光ステージの位置（及び速度）を制御する。なお、マスクステージと同様に、エンコーダシステムによって露光ステージ４及びホルダー６それぞれの位置情報を計測しても良い。
【００４２】
ここで、面位置計測補正制御システムＡＦとして、例えば、米国特許第６５５２７７５号明細書に発明されているシステムが用いられている。
【００４３】
本発明の実施形態は、露光ステージと支持台との間にだけ補正装置を設置するでなく、露光ステージとホルダーとの間にも補正装置を取り付け、補正しようとする量が小さいと、露光ステージの補正装置により直接補正されればよい。補正しようとする量が大きくて、ステージだけで補正することが不可能である場合、補正しようとする量の残りは、ホルダーの下に位置する第二段補正装置により補正する。
【００４４】
技術常識から分かるように、本発明は、実質的要旨あるいは必要特徴を逸脱しない他の実施方案で実現することができる。そのため、上記に公開された実施方案は、各方面において、例示し説明するためのものであって、これに限られない。本発明の範囲内或いは本発明の範囲に同等する全ての変更は、本発明に含まれることは言うまでもない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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