(57)【要約】【課題】ステージ制御の精度を向上させること。【解決手段】本発明は、ステージ装置に係り、基準構造体４上を移動するステージ５と、固定子１、１’とステージ５に連結された可動子２とを有するアクチュエータと、計測用ミラー、可動子２が移動することを許容するように計測用ミラー１８を可動子２の上方に支持する支持体１８であって、その端部が基準構造体４に連結された支持体１８と、前記計測用ミラーの振動を抑制するように支持体１８の中央部又はその付近を支持する制振部材と、を備えることを特徴とするステージ装置。【選択図】　　図１
2004140291.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準構造体上を移動するステージと、
固定子と前記ステージに連結された可動子とを有するアクチュエータと、
計測用ミラーと、
前記可動子が移動することを許容するように前記計測用ミラーを前記可動子の上方に支持する支持体であって、その端部が前記基準構造体に連結された支持体と、
前記計測用ミラーの振動を抑制するように前記支持体の中央部又はその付近を支持する制振部材と、
を備えることを特徴とするステージ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的に、ステージ装置に関し、より詳細には、これを用いて被処理物を露光することに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイス等の製造に用いられる露光装置には、基板（例えば、ウエハ、ガラス基板等）をステップ移動させながら、基板上の複数の露光領域に投影光学系を介して原版（例えば、レチクル、マスク等）のパターンを、順次露光するステップ・アンド・リピート型の露光装置（以下「ステッパ」という。）がある。また、ステップ移動と走査露光とを繰り返すことにより、基板上の複数の領域に露光転写を繰り返すステップ・アンド・スキャン型の露光装置（以下「スキャナ」という。）がある。特に、スキャナは、スリットによって制限された、投影光学系の比較的光軸に近い部分を使用しているため、より高精度かつ広画角な微細パターンの露光が可能である。
【０００３】
これらの露光装置は、ウエハやレチクルを高速で移動させて位置決めするステージ装置（例えば、ウエハステージ、レチクルステージ等）を有する。ステージ装置の可動部の重量や振動特性等は、ステージの高速化、位置決め精度等の性能に大きく影響する。
【０００４】
従来のステージ装置は、レーザ干渉計によって位置計測を行うために、ステージストロークに合わせた長さを持つバーミラーを、ステージの可動部に搭載する。しかし、従来のステージ装置は、ステージ可動部に長尺ミラーを配置することによって、ステージ可動部の重量が増加し、固有振動数が低下するという問題がある。かかる問題は、露光中の制御性能の劣化を招いていた。
【０００５】
これに対し、特開２００１−３４５２５４号公報に開示されたステージ装置は、ステージ可動部に長尺ミラーを配置するのではなく、ステージ以外の部材にミラーを配置することによって、ステージの軽量化、振動特性の改善を図っている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−３４５２５４号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のステージ装置では、ミラー及びその支持体が長尺であるため、固有振動数を高くする上で制限があり、ステージ制御の更なる高精度化が妨げられるという問題点がある。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ステージ制御の精度を向上させることを目的する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、ステージ装置に係り、基準構造体上を移動するステージと、固定子と前記ステージに連結された可動子とを有するアクチュエータと、計測用ミラーと、前記可動子が移動することを許容するように前記計測用ミラーを前記可動子の上方に支持する支持体であって、その端部が前記基準構造体に連結された支持体と、前記計測用ミラーの振動を抑制するように前記支持体の中央部又はその付近を支持する制振部材と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
本発明の好適な第１の実施形態に係るステージ装置の一例として、基準構造体上で移動可能なステージを、レーザ干渉計によって位置決めするステージ装置を示す。
【００１１】
図１は、本発明の好適な第１の実施形態に係るステージ装置を示す図である。ここでは、ステージ装置として、ＸＹθ３軸の自由度を持つレチクルスキャンステージを例に挙げて説明する。図１に示すように、基準構造体４上には、基準となる平面ガイド面６が設けられている、平面ガイド面６上にはステージガイド３が搭載されている。天板５は、ステージガイド３に対して、静圧軸受によって非接触に支持されており、ＸＹθ方向（平面方向）に移動可能である。左右の可動子２は、天板５と剛に連結されている。天板５の両脇には、可動子２をＹ方向の長ストローク及びＸ方向の短ストロークに駆動するための電磁アクチュエータがそれぞれ設けられている。電磁アクチュエータは、可動子２と、左右に互いに分離・独立された固定子１、１’とを有する。左右の固定子１、１’は、平面ガイド面６に対して、静圧軸受によって非接触に支持されており、ＸＹθ方向（平面方向）に移動可能である。また、固定子１、１’は、所定の重量を持ち、後述する「反力カウンタ」の機能を備える。可動子２には、左右２個の可動部Ｙマグネット１０と、左右２個の可動部Ｘマグネット１１が取り付けられる。左右の固定子１、１’の内部には、Ｘ軸リニアモータ単相コイル１２と、Ｙ方向に複数のコイルを並べたＹ軸リニアモータ多相コイル１３とが配置され、これらのコイル１２、１３を切り替えてＸ軸−Ｙθ軸の移動を行う。
【００１２】
天板５の位置情報は、レーザヘッド１６、Ｙ軸計測用ミラー１７、Ｘ軸計測用バーミラー３２（図２を参照）、左右２個のＹ軸計測用干渉計１９、前後２個のＸ軸計測用干渉計２２、２２’等で構成されるレーザ干渉計によって計測される。図１に示すように、固定子１、１’のＹ軸位置は、左右２個の固定子Ｙ軸計測用干渉計２１によって計測される。天板５のＸ軸位置は、天板５に塔載されたＸ軸計測用干渉計２２、２２’にＹ方向からレーザ光が照射され、その計測光がＸ軸方向に反射または偏光された後、Ｘ軸計測用バーミラー３２（図２を参照）に照射されて、レシーバ２０で受光されることによって計測される。
【００１３】
図２に示すように、本実施形態に係るステージ装置は、Ｘ軸計測用バーミラー３２を支持する支持体５１と、Ｘ軸計測用バーミラー３２の振動を抑制する制振部材５０とを備える。支持体５１は、例えば、バーミラー支持体１８と、その両端又は両端付近を基準構造体４上に固定する固定部材３４とを有する。制振部材５０は、基準構造体４上に配置された補強部材支持支柱３１と、補強部材支持支柱３１の先端に設けられバーミラー支持体１８に連結された補強部材３０と、を有する。制振部材５０は、Ｘ軸計測用バーミラー３２の計測方向における振動を抑制するようにバーミラー支持体１８の中央部又はその付近を支持する。また、補強部材支持支柱３１と固定部材３４とは、同一部材上（例えば、基準構造体４上）に配置されるのが好ましい。
【００１４】
図２に示すように、バーミラー支持体１８は、可動子２が移動することを許容するように、Ｘ軸計測用バーミラー３２を可動子２の上方に支持する。この場合、例えば、Ｘ軸計測用干渉計２２、２２’（図１を参照）とＸ軸計測用バーミラー３２とは、その間隔が所定間隔となるように構成されうる。従って、Ｘ軸計測用干渉計２２、２２’とＸ軸計測用バーミラー３２との間隔は、両者が接触しない距離まで狭められうる。図１に示すように、補強部材３０は、ステージを構成する天板５の左右に設けられている固定子１、１’の上部に設けられている。図１では、補強部材３０は固定子１側に設けられているが、本発明はこれに限定されず、例えば、固定子１’側にも同様にして設けられてもよい。また、図３に示すように、バーミラー支持体１８と、制振部材５０を構成する補強部材３０との間には、弾性材料（例えば、制振ゴム等）３３が配置されてもよい。
【００１５】
なお、図２において、補強部材３０は、板材として図示されているが、本発明はこれに限定されず、例えば、補強板３０は、棒材等の板材以外の部材で構成されてもよい。また、図２において、制振部材５０は、補強部材支持支柱３１と補強板３０とで構成されているが、本発明はこれに限定されず、例えば、補強部材支持支柱３１と補強板３０とが一体となって構成されてもよい。また、制振部材５０は、ミラー支持体１８にマスダンパを取り付けて構成されてもよい。
【００１６】
本実施形態によれば、補強部材支持支柱３１と固定部材３４とは、同一部材（例えば、基準構造体４）上に取り付けられるため、制振部材５０から他の構成部品（例えば、基準構造体４以外の構成部品）へ、振動が漏れることがないという利点がある。また、これによって、外部からの振動も入りにくいという利点がある。以上から、本実施形態によれば、計測精度やステージ性能に影響を及ぼす振動が抑えられ、オーバーレイ精度、線幅精度、及びスループット等の向上を図ることができる。
【００１７】
次に、本実施形態の好適な実施の形態に係るステージ装置が有するＸ−Ｙステージが、露光装置のレチクルステージ及び／又はウエハステージとして用いられる場合について説明する。
【００１８】
可動部の天板５（Ｘ−Ｙステージ）上に、原版（例えば、レチクル、マスク等）や基板（例えば、ウエハ、ガラス基板等）を載置する。サブ天板８は、天板５と同様に、ステージガイド３に対して、静圧軸受によって非接触に支持されており、ＸＹθ方向に移動可能である。サブ天板８の両側には、可動子７が剛に連結されている。サブ天板８の両脇には、可動子７をＹ方向の長ストローク及びＸ方向の短ストロークに駆動するための電磁アクチュエータが設けられている。左右の可動子７には、左右２個の可動部Ｙマグネットと、左右２個の可動部Ｘマグネットとが取り付けられている。なお、左右の固定子１、１’は、天板５の駆動を行う固定子と共通に用いられる。
【００１９】
サブ天板８の位置情報は、左右２個のＹ軸計測用干渉計２３等によって構成されるレーザ干渉計によって計測される。天板５とサブ天板８との間には、非接触で駆動力を発生可能な電磁アクチュエーターが設けられている。左右２つのコイル２５は、サブ天板８に取り付けられている。天板５にはマグネットが取り付けられている。天板５とサブ天板８との間には、配線、配管等の実装２８が繋がっている。可動子７と基準定盤４との間には、フラットケーブル、フラットチューブタイプ等が繋がっている。これらは、可動子７の移動に伴って、平面６の上を移動する。
【００２０】
可動子７は、天板５（Ｘ−Ｙステージ）上に原板２４（例えば、レチクル、マスク等）や基板（例えば、ウエハ、ガラス基板等）が載置された状態で、可動子２と左右の固定子１、１’とを有する電磁アクチュエーターからの駆動力によって、ＸＹθ方向に移動する。左右の固定子１、１’は、可動子７を含む可動部全体を移動させるときに作用する力の駆動反力を受ける。左右の固定子１、１’は、この駆動反力によって、平面ガイド面６上を移動する。左右の固定子１、１’が平面ガイド面６上を移動することによって、左右の固定子１、１’は「反力カウンタ」の役割を果たす。即ち、本実施形態では、例えば、可動子７を含む可動部全体が＋Ｙ方向に移動すると、左右の固定子１、１’は−Ｙ方向に駆動反力を受けて−Ｙ方向に移動することができる。
【００２１】
なお、本実施形態では、Ｙ軸方向へ所定距離以上に移動した左右の固定子１、１’を押し戻すように、左右２個のＹ軸位置制御用リニアモータ１４が基準構造体４に配置されている。同様にして、Ｘ軸方向へ所定距離以上に移動した固定子１、１’を押し戻すように、左右前後４個のＸ軸位置制御用リニアモータ１５が基準構造体４に配置されている。これによって、可動部が所定距離以上に移動した場合、固定子１、１’も所定距離以上に移動するが、Ｙ軸位置制御用リニアモータ１４及びＸ軸位置制御用リニアモータ１５によって、固定子１、１’は所定の位置となるように制御されうる。また、抵抗、摩擦等の影響によって、固定子１、１’の位置がずれた場合、前述の電磁アクチュエータを駆動しなくても、上記のＹ軸位置制御用リニアモータ１４及びＸ軸位置制御用リニアモータ１５を用いて、固定子１、１’の位置を修正することができる。
【００２２】
次に、本実施形態に係るステージ装置がスキャナに用いられる場合について説明する。
【００２３】
天板５は、スキャン動作をする場合には、加速時に左右の可動子２と固定子１、１’との間に働く電磁力によって、所定の速度まで加速される。本実施形態に係るステージ装置は、天板５の移動が等速領域に入ると、天板５の可動子２にＹ方向に働く電磁力が発生しないように、多相コイル１３の電流を制御する。この場合、天板５のｙθ方向の制御は、２つの単相コイルとマグネットとの間の電磁力を制御することによって行われる。天板５のＸ方向の制御は、長尺の単相コイル１２によって行われる。サブ天板８は、等速中も加減速中も、左右の可動子７と固定子１、１’との間に働く電磁力によって制御される。天板５とサブ天板８とは、干渉計により計測されているので、各々独立に位置決めすることが可能である。従って、天板５は、露光精度を満たすように精密に位置決めされ、サブ天板８はメカ干渉が発生しない程度に位置決めされればよい。
【００２４】
本実施形態に係るステージ装置は、レチクルとウエハとを共に同期走査しながら露光し、ウエハの１つのショット領域にレチクルパターンの露光転写を行って、ウエハをステップ移動させることによって複数のショット領域にパターンを並べて転写する「スキャナ」に好適に用いられうる。なお、本発明は「スキャナ」への適用に限定されるものではなく、ウエハステージが高速ステップ移動する「ステッパ」においても適用されうる。
【００２５】
以上のように、本実施形態によれば、ステージのストローク方向に長尺となるバーミラーを、ステージの外部に配置することによって、ステージ可動部の固有振動数を上げることができる。さらに、ミラー支持部材に制振部材を取り付けることによって、計測の基準となるミラー自身の振動をも抑えることもできる。これによって、より高速かつ高精度な位置決めが可能となる。また、可動子が移動することを許容するように計測用ミラーを可動子の上方に支持することによって、干渉計とミラーの距離を狭めることができるため、計測パスにおける空気ゆらぎによる計測誤差も低減することができる。
【００２６】
上記のように、ステージに対する露光中の制御精度の向上が図られ、像性能、重ね合わせ精度等を向上させることができる。また、露光中のステージの振動特性を改善することができるとともに、空気ゆらぎ等による干渉計の計測誤差を低減することができるため、オーバーレイ精度、線幅精度等の向上を図ることができる。更に、上記のようにステージ装置が構成されることによって、位置決め精度の劣化が低減されるため、ステージの移動速度が高速化し、スループットの向上が図られる。
【００２７】
（露光装置）
図４は、本発明のステージ装置を備えた露光装置の構成を示す概略図である。図４において、照明光学系３００１から出た光は原版であるレチクル３００２上に照射される。レチクル３００２はレチクルステージ３００３上に保持され、レチクル３００２のパターンは、縮小投影レンズ３００４の倍率で縮小投影されて、その像面にレチクルパターン像を形成する。縮小投影レンズ３００４の像面は、Ｚ方向と垂直な関係にある。露光対象の試料である基板３００５表面には、レジストが塗布されており、露光工程で形成されたショットが配列されている。制御対象としての基板３００５は、天板５（Ｘ−Ｙステージ）上に載置されている。天板５（Ｘ−Ｙステージ）上は、基板３００５を固定するチャック、Ｘ軸方向とＹ軸方向に各々水平移動可能な駆動器としてのＸＹステージ等を有する。
【００２８】
（実施態様）
本発明に係る実施態様の例を以下に列挙する。
【００２９】
［実施態様１］　基準構造体上を移動するステージと、
固定子と前記ステージに連結された可動子とを有するアクチュエータと、
計測用ミラーと、
前記可動子が移動することを許容するように前記計測用ミラーを前記可動子の上方に支持する支持体であって、その端部が前記基準構造体に連結された支持体と、
前記計測用ミラーの振動を抑制するように前記支持体の中央部又はその付近を支持する制振部材と、
を備えることを特徴とするステージ装置。
【００３０】
［実施態様２］　前記制振部材は、前記基準構造体上に配置された制振部材支持部と、前記制振部材支持部の先端に設けられ前記支持体に連結された補強部材と、を有することを特徴とする実施態様１に記載のステージ装置。
【００３１】
［実施態様３］　前記補強部材と前記ミラー保持部材との間には弾性部材が設けられていることを特徴とする実施態様２に記載のステージ装置。
【００３２】
［実施態様４］　前記弾性部材は、ゴムであることを特徴とする実施態様３に記載のステージ装置。
【００３３】
［実施態様５］　前記支持体は、その両端又は両端付近を前記基準構造体上に固定する固定部材を含むことを特徴とする実施態様１に記載のステージ装置。
【００３４】
［実施態様６］　前記固定部材と前記制振部材支持部とは、同一部材上に配置されていることを特徴とする実施態様１に記載のステージ装置。
【００３５】
［実施態様７］　前記同一部材は、前記基準構造体であることを特徴とする実施態様６に記載のステージ装置。
【００３６】
［実施態様８］　パターンを形成した原版に照射される露光光を基板に投影するための光学系と、
前記基板又は前記原版を保持し、基準構造体上を移動可能なステージを有するステージ装置と、
を備え、
前記ステージ装置は、
基準構造体上を移動するステージと、
固定子と前記ステージに連結された可動子とを有するアクチュエータと、
計測用ミラーと、
前記可動子が移動することを許容するように前記計測用ミラーを前記可動子の上方に支持する支持体であって、その端部が前記基準構造体に連結された支持体と、
前記計測用ミラーの振動を抑制するように前記支持体の中央部又はその付近を支持する制振部材と、
を備えることを特徴とする露光装置。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、例えば、ステージ制御の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施の形態に係るステージ装置を示す図である。
【図２】制振部材の斜視図である。
【図３】制振部材の側面図である。
【図４】本発明のステージ装置を備えた露光装置の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１、１’：固定子、２：可動子、３：ステージガイド、４：基準構造体、５：天板、６：平面ガイド面、７：サブ天板可動子、８：サブ天板、９：サブ天板計測用ミラー、１０：可動部Ｙマグネット、１１：可動部Ｘマグネット、１２：Ｘ軸リニアモータ単相コイル、１３：Ｙ軸リニアモータ多相コイル、１４：Ｙ軸位置制御用リニアモータ、１５：Ｘ軸位置制御用リニアモータ、１６：レーザヘッド、１７：Ｙ軸計測用ミラー、１８：Ｘ軸計測用バーミラー支持体、１９：Ｙ軸計測用干渉計、２０：レシーバ、２１：固定子Ｙ軸計測用干渉計、２２、２２’：Ｘ軸計測用干渉計、２３：サブ天板Ｙ軸計測用干渉計、２４：基板、２５：単相リニアモータコイル、２６：単相リニアモータのマグネット、２７：フラットケーブル、フラットチューブ、２８：配線、配管、２９：サブ天板Ｘ軸計測用干渉計、３０：補強板、３１：補強部材支持支柱、３２：Ｘ軸計測用バーミラー、３３：制振ゴム、３４：固定部材、５０：制振部材、支持体５１
【図１】
2004140291.tif 000003
【図２】
2004140291.tif 000004
【図３】
2004140291.tif 000005
【図４】
2004140291.tif 000006