(57)【要約】【課題】平面モータステージにおいて、スライダのエアーベアリング部から排気されるエアーによる干渉計計測空間のゆらぎの発生を抑え、ステージ位置決め精度を向上させる。【解決手段】エアーベアリング５Ｇへの供給エアー５Ｈを冷却温調する手段５Ｌをスライダ５Ｃに設け、その冷却温調手段をスライダ５Ｃに設けられた駆動コイル５Ｆとスライダ５Ｃに搭載されるウエハ８との間に配置する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準面を有する定盤と、基板を搭載して該基準面上で移動する移動体とを有し、前記移動体に、該移動体を前記基準面上で移動可能に支持する静圧軸受け手段と、該移動体を基準面内で駆動する電磁子駆動手段とを有するステージ装置において、
前記移動体の前記基板を保持する基板保持手段と前記電磁子駆動手段との間に、前記静圧軸受け手段へ供給される気体を温調する温調手段を設けた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、半導体露光装置などの精密機械において半導体ウエハや露光原版等の基板を移動または位置決めするために用いられるステージ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工程において、原版であるレチクル基板のパターンを被露光基板であるシリコンウエハ上に投影して転写する投影露光装置では、レチクルパターンをウエハ上に投影露光する際、レチクルおよびシリコンウエハを投影露光系に対して順次移動させるためにステージ装置であるレチクルステージおよびウエハステージが用いられる。
【０００３】
図５〜図９は、従来の投影露光装置の構成および動作を示す。図５は投影露光装置全体の概略構成図である。図５において、１は照明系ユニットで、露光光源（不図示）からの露光光を整形しレチクル（不図示）に対して照射する。２は露光パターンの原版であるレチクルを搭載するレチクルステージで、搭載したレチクルをウエハ８に対して所定の縮小露光倍率比で、スキャン動作させる。３は縮小投影レンズで、レチクルに形成された原版パターンをウエハ８に縮小投影する。４は露光装置本体、５はウエハステージで、露光装置本体４は、前記レチクルステージ２、投影レンズ３およびウエハステージ５を支持する。ウエハステージ５は、ウエハ８を順次の露光位置にステップ移動させるとともにレチクルのスキャン動作時、それと同期してウエハ８をスキャン動作させる。
【０００４】
図６を参照して、ウエハステージ５は、ステージ定盤５Ｄおよびスライダ（移動体）５Ｃを備える。ウエハステージ５の上面（スライダ５Ｃの上面）には、照度センサ５Ａおよびステージ基準マーク５Ｂが設けられている。照度センサ５Ａは、露光光の照度を露光前にキャリブレーション計測し、露光量を補正するために用いられる。基準マーク５Ｂには、ステージアライメント計測用のターゲットが設けられている。なお、図５（１）において、スライダ５Ｃの上面のウエハチャックおよびウエハ部分は、縮小投影レンズ３、フォーカススコープ６の光線およびウエハ８の関係が分かるように、断面で表している。
【０００５】
図７（２）の断面図に示されるように、スライダ５Ｃは、内部にスライダ５Ｃをステージ定盤５Ｄの上面（基準面）で面内駆動する平面モータ駆動コイル５Ｆが設けられている。この平面モータ駆動コイル５Ｆに対向して、ステージ定盤５Ｄに櫛歯鉄心ヨーク５Ｅが設けられ、平面モータ駆動コイル５Ｆにて励磁されたヨークと櫛歯鉄心ヨーク５Ｅとの相互作用によりスライダ５Ｃがステージ定盤５Ｄ上でＸＹの二次元方向に面内駆動される。
【０００６】
図８はスライダ５Ｃの詳細を示す断面図である。同図において、５Ｇはエアーベアリングである。エアーベアリング５Ｇは、スライダ５ＣをＸＹ平面内に移動可能に支持する静圧軸受けで、エアーベアリング５Ｇへの供給エアー５Ｈを供給されることにより静圧力を発生する。５Ｎはスライダ５Ｃ上部に搭載された６軸微動駆動ステージで、ウエハ８をＸＹＺ、θｘ、θｙ、θｚ方向に微動駆動し、ウエハ８を露光中に位置決めおよびフォーカスチルト駆動する。５Ｊは平面モータ駆動コイル５Ｆからのコイル発熱、５Ｋはエアー５Ｈのエアーベアリング５Ｇ供給後のエアー排気、５Ｑはコイル発熱による温度上昇を示す。なお、ここで、エアーとは、清浄化および乾燥化した空気の他、窒素ガスやヘリウムガスなどの不活性ガスまたはこれらの不活性ガスと空気の混合ガスをも含む概念で用いている。
【０００７】
図５および図６に戻って、６はフォーカススコープで、縮小投影レンズ３の鏡筒から、ウエハ８のフォーカス計測を行う。６Ａはアライメントスコープで、ウエハ上のアライメントマーク（不図示）およびウエハステージ上のアライメント用基準マーク５Ｂを計測し、ウエハ内アライメントおよびレチクルとウエハ間のアライメントを行う際の計測を行う顕微鏡である。７はウエハ搬送ロボットで、ウエハ８をウエハステージ５に供給する。８はレチクルに描かれたレチクルパターンを縮小露光系を通して投影転写するために、単結晶シリコン基板表面にレジストが塗られたウエハである。
【０００８】
スライダ５Ｃには、スライダ５Ｃの位置（以下、ウエハステージの位置という）、すなわちウエハ８の位置を計測するため複数のレーザ干渉計（不図示）が搭載されている。９はＸ干渉計ミラーで、ウエハステージのＸ方向の位置をレーザ干渉計により計測するターゲットである。９ＡはＸ干渉計計測光である。１０はＹ干渉計ミラーで同じくウエハステージ５のＹ方向の位置を計測するターゲットである。１０ＡはＹ干渉計計測光である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、本発明者らは、上記従来例においては、ステージ位置決め精度が位置計測系およびステージ駆動系の構成から予測および期待されるレベルに達しておらず、さらなる精度向上が期待されることを見出した。本発明者らは、この従来例における制御精度悪化の原因を検討した結果、以下の知見を得た。
【００１０】
すなわち、図５〜図８の構成で、図９に示すように、スライダ５Ｃを移動制御する際に、駆動コイル５Ｆに駆動電流が印加されることにより、スライダ５Ｃの外周部温度が上昇する。スライダ５Ｃの温度が上昇することにより、上記エアーベアリング５Ｇのエアー５Ｈ供給系を通してエアー温度が上昇し、結果として排気エアー５Ｋの温度が上昇し、スライダ５Ｃ周辺部の空間温度が上昇する。結果として、空間空気のゆらぎ現象が発生し、Ｘ干渉計計測光９ＡおよびＹ干渉計計測光１０Ａに対して計測誤差要因として働き、計測誤差を生む。
【００１１】
また、スライダ５Ｃの温度が上昇することにより、スライダ５Ｃの上部に搭載された６軸微動駆動ステージ５Ｎに伝熱し、６軸微動駆動ステージ５Ｎに温度上昇５Ｌが発生し、６軸微動駆動ステージ５Ｎおよびウエハ８の支持手段に対して熱歪を発生させる原因になっていた。
【００１２】
結果として、スライダ５Ｃを干渉計計測値により目標位置に位置決めする際に、目標値誤差発生となり、ステージ装置の制御精度が悪化する。また、ウエハ平坦度の悪化により、露光フォーカス精度の悪化を招き、トータルで露光装置の性能を劣化させていた。
【００１３】
本発明では、上記従来例の構成で問題になっていた以下の問題点に着目する。すなわち、▲１▼平面モータ駆動コイル発熱による、スライダ内部に構成されているスライダエアーベアリングの供給エアーの温度上昇、および▲２▼平面モータスライダ上に搭載される６軸微動駆動ステージへの平面モータ駆動コイル発熱からの伝熱による６軸微動駆動ステージおよびウエハ支持手段の熱歪の発生である。
本発明では、スライダエアーベアリングの供給エアーの温度上昇による干渉計計測空間の揺らぎの発生、ならびに６軸微動駆動ステージおよびウエハ支持手段の熱歪の発生を防ぎ、もって、ステージ位置決め精度の向上を図ることを課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を達成するため、本発明では、基準面を有する定盤と、基板を搭載して該基準面上で移動する移動体とを有し、前記移動体に、該移動体を前記基準面上で移動可能に支持する静圧軸受け手段と、該移動体を基準面内で駆動する電磁子駆動手段とを有するステージ装置において、前記移動体の前記基板を保持する基板保持手段と前記電磁子駆動手段との間に、前記静圧軸受け手段へ供給される気体を温調する温調手段を設けたことを特徴とする。本発明において、前記温調手段は、好ましくは前記電磁子駆動手段に隣接して設けられる。
【００１５】
【作用】
本発明によれば、静圧軸受け手段へ供給される気体を移動体内で温調する温調手段を設けるとともに、その温調手段を基板保持手段と電磁子駆動手段との中間に配置している。これにより、電磁子駆動手段の発熱による静圧軸受け手段へ供給され排気される気体の温度上昇を防いで干渉計計測空間の揺らぎを防止し、かつ、電磁子駆動手段の発熱の基板保持手段への伝熱を遮断して基板保持手段および基板の熱歪を防止することができ、ステージ位置決め精度が向上する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態において、本発明は、スキャナもしくは走査露光装置と呼ばれるステップアンドスキャン型の投影露光装置またはステッパと呼ばれるステップアンドリピート型の投影露光装置のウエハステージまたはウエハステージとレチクルステージに適用される。その場合、前記基板は、原版または被露光基板である。
【００１７】
すなわち、本発明の好ましい実施の形態に係る露光装置は、原版面に描かれたパターンを投影光学系を介して被露光基板に投影し、該投影光学系に対し原版と基板の両方、もしくは基板のみをステージ装置により相対的に移動させることにより、原版のパターンを基板に繰り返し露光する露光装置であって、基板ステージあるいは原版ステージ可動部に、ＸＹ平面内を移動可能に駆動する電磁子駆動手段および該可動部をＸＹ面内方向に移動可能に支持する静圧軸受け手段が設けられ、該電磁子駆動手段に隣接した位置に冷却温調手段が設けられ、該冷却温調手段と該静圧軸受け手段への静圧気体供給手段が隣接して設けられていることを特徴とする露光装置である。この露光装置においては、前記電磁子駆動手段に隣接した位置に設けられた前記冷却温調手段の内部に前記静圧気体供給手段を設けることができる。
【００１８】
本発明の好ましい他の実施の形態に係る露光装置は、原版面に描かれたパターンを投影光学系を介して被露光基板に投影し、該投影光学系に対し原版と基板の両方、もしくは基板のみをステージ装置により相対的に移動させることにより、原版のパターンを基板に繰り返し露光する露光装置であって、基板ステージあるいは原版ステージ可動部に、ＸＹ平面内を移動可能に駆動する電磁子駆動手段、および該ＸＹ平面内移動可能な可動スライダ上に基板あるいは原版を少なくとも１軸方向に駆動する微動駆動手段を設けられ、かつ該可動スライダと該微動駆動手段間あるいは可動スライダに冷却温調手段が設けられたことを特徴とする露光装置である。微動駆動手段としては、基板あるいは原版を６軸駆動するものを用いることができる。この露光装置において、前記冷却温調手段は、前記可動スライダ内の外周面あるいはスライダ部材内部に設けることが好ましい。
【００１９】
【実施例】
以下に本発明の実施例を説明する。
［実施例１］
図１は、本発明の第１の実施例に係るスライダの構成を示す。このスライダは、図５〜図９を用い従来例として説明した露光装置に適用されたもので、図８に示すスライダ部分に冷却手段５Ｌを付加したものである。したがって、他の構成は同一であるので、図１において、図８と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００２０】
図１の構成において、５Ｌは冷却手段で、冷媒５Ｍを流すことによりコイル発熱５Ｊを回収する。冷媒５Ｍとしては、例えば水、純水、不活性フッ素等を用いることができる。一方、スライダ５Ｃを移動制御する際に、駆動コイル５Ｆに駆動電流が印加されることにより、スライダ５Ｃの外周部温度が上昇する。スライダ５Ｃの温度が上昇することにより、上記エアーベアリング５Ｇのエアー５Ｈ供給系を通してエアー温度が上昇する。これを防ぐために、平面モータ駆動コイル５Ｆに隣接して、冷却手段５Ｌを設けることにより、冷媒５Ｍを流しコイル発熱５Ｊを回収する。結果として排気エアー５Ｋの温度の上昇を低減し、スライダ５Ｃ周辺部の空間温度の上昇を防ぎ、空間温調の乱れを防ぐことができる。空間温調の乱れ、すなわち空間空気のゆらぎ現象を防ぐことができる結果、図５〜７に示すＸ干渉計計測光９ＡおよびＹ干渉計計測光１０Ａに対して計測誤差要因を無くし、計測精度を向上させることができる。
【００２１】
また、スライダ５Ｃの温度上昇を、冷却手段５Ｌにより低減し、かつ、スライダ５Ｃの上部に搭載された６軸微動駆動ステージ５Ｎへの伝熱を遮断することにより、６軸微動駆動ステージ５Ｎおよびウエハ８の支持手段に対する熱歪の発生を抑制することができる。結果として、スライダ５Ｃを干渉計計測値により、目標位置に位置決めする際に、目標値誤差発生を無くすることができ、ステージ装置の制御精度が向上する。また、ウエハ平坦度の悪化を防ぐことができ、露光フォーカス精度の向上を実現し、トータルで露光装置の性能を向上させることができる。
【００２２】
［実施例２］
第２の実施例を図２に示す。第１の実施例では、冷却手段５Ｌを、平面モータ駆動コイル５Ｆに隣接させて設けていたが、６軸微動駆動ステージ５Ｎとスライダ５Ｃとの間の６軸微動駆動ステージ５Ｎのベースである微動ベース５Ｐに設けることにより、平面モータ駆動コイル５Ｆの発熱が少ない場合は、６軸微動駆動ステージ５Ｎへの発熱を遮断するのみの構成も可能である。結果として、従来例より高精度の計測と駆動を行うこと、および６軸微動駆動ステージ５Ｎの制御精度を向上させることが可能になる。
【００２３】
［実施例３］
第３の実施例を図３に示す。第１の実施例では、冷却手段５Ｌを、平面モータ駆動コイル５Ｆの上部面に隣接させているが、平面モータ駆動コイル５Ｆの発熱が大きく、より厳しい条件での温調が必要な場合、図３に示すように平面モータ駆動コイル５Ｆの周囲を覆うように冷却手段５Ｌを設け、冷却手段５Ｌの外周部に隣接してエアー５Ｈの供給配管を設ける。これにより、平面モータ駆動コイル５Ｆのコイル発熱５Ｊの影響を受けずに、エアーベアリング５Ｇへのエアー５Ｈの供給が可能になる。
【００２４】
［実施例４］
第４の実施例を図４に示す。図４に示すように、平面モータ駆動コイル５Ｆの周囲を覆うように、スライダ５Ｃが被さる構造の場合、スライダ５Ｃ自身の内部あるいは表面に、冷却手段５Ｌを設けることにより、スライダ５Ｃ全体を冷却温調することが可能になる。
【００２５】
上記の実施例によれば、平面モータステージで、スライダに設けられた駆動コイルの外周部に冷却温調手段を隣接して設け、スライダのＸＹ平面内移動支持手段である、エアーベアリングへの供給エアー配管経路を、冷却温調手段に隣接あるいは内部を通して配置することにより、スライダの熱源の影響を受けずにエアーの供給が可能になり、スライダのエアーベアリング部から排気されるエアーによる、干渉計計測空間のゆらぎの発生を抑えることができ、ステージ位置決め精度が向上する。また、平面モータスライダ上に搭載される、６軸微動駆動ステージへの平面モータ駆動コイル発熱からの伝熱を遮断するために、平面モータスライダと６軸微動駆動ステージ５Ｎとの間に冷却温調手段を設けることにより、６軸微動駆動ステージおよびウエハ支持手段への熱歪の発生を防ぐことができる。
【００２６】
【発明の適用範囲】
本発明は、上記実施例の限定されることなく適宜変形して実施することができる。例えば、温調エアーは、窒素ガスやヘリウムガスなどの不活性ガスまたはこれらの不活性ガスと空気との混合気体であっても良い。また、上述においては、主に、本発明をいわゆるスキャナに適用した例について説明したが、本発明は、いわゆるステッパ等他の方式の露光装置や、露光装置以外の半導体製造装置や走査型電子顕微鏡などの精密機械にも適用可能である。
【００２７】
【実施態様】
本発明の実施態様の例を以下のように列挙する。
［実施態様１］  基準面を有する定盤と、基板を搭載して該基準面上で移動する移動体とを有し、前記移動体に、該移動体を前記基準面上で移動可能に支持する静圧軸受け手段と、該移動体を基準面内で駆動する電磁子駆動手段とを有する駆動するステージ装置において、
前記移動体の前記基板を保持する基板保持手段と前記電磁子駆動手段との間に、前記静圧軸受け手段へ供給される気体を温調する温調手段を設けたことを特徴とするステージ装置。
［実施態様２］  前記温調手段が前記電磁子駆動手段に隣接して設けら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。
［実施態様３］  前記静圧気体供給手段が前記温調手段の内部に設けられていることを特徴とする実施態様１または２に記載のステージ装置。
［実施態様４］  前記移動体に、前記被駆動基板を少なくとも１軸方向に駆動する微動駆動手段を有し、該移動体と該微動駆動手段間あるいは該移動体に前記温調手段が設けられていることを特徴とする実施態様１〜３のいずれか１つに記載のステージ装置。
［実施態様５］  前記微動駆動手段は前記被駆動基板を６軸駆動するものであることを特徴とする実施態様４に記載のステージ装置。
［実施態様６］  前記温調手段は、前記移動体内の外周面近傍あるいは該移動体を構成する部材の内部に設けられていることを特徴とする実施態様１〜５のいずれか１つに記載のステージ装置。
［実施態様７］  原版面に描かれたパターンを投影光学系を介して被露光基板に投影し、該投影光学系に対し原版と被露光基板の両方、もしくは被露光基板のみをステージ装置により相対的に移動させることにより、原版のパターンを基板に繰り返し露光する露光装置であって、
前記原版または被露光基板を前記投影光学系に対し相対的に移動させるためのステージ装置の少なくとも１つが実施態様１〜６のいずれか１つに記載のステージ装置であることを特徴とする露光装置。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、静圧軸受け手段へ供給される気体を移動体内で温調する温調手段を移動体内に設けるとともに、その温調手段を移動体内の基板保持手段と電磁子駆動手段との中間に配置している。これにより、電磁子駆動手段の発熱による静圧軸受け手段へ供給され排気される気体の温度上昇を防いで干渉計計測空間の揺らぎを防止し、かつ、電磁子駆動手段の発熱の基板保持手段への伝熱を遮断して基板保持手段および被駆動基板の熱歪を防止することができ、ステージ位置決め精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る平面モータステージの説明図である。
【図２】第２の実施例に係る平面モータステージ説明図である。
【図３】第３の実施例に係る平面モータステージ説明図である。
【図４】第４の実施例に係る平面モータステージ説明図である。
【図５】従来例に係る露光装置全体の概略構成を示す図である。
【図６】図５の従来例における平面モータステージの構成を示す斜視図である。
【図７】図５の従来例における平面モータステージの動作説明図である。
【図８】図７の平面モータステージのより詳細な構成を示す断面図である。
【図９】図８の平面モータステージの動作範囲の説明図である。
【符号の説明】１：照明系ユニット、２：レチクルステージ、３：縮小投影レンズ、４：露光装置本体、５：ウエハステージ、５Ａ：照度センサ、５Ｂ：基準マーク、５Ｃ：スライダ、５Ｄ：ステージ定盤、５Ｅ：櫛歯鉄心ヨーク、５Ｆ：駆動コイル、５Ｇ：エアーベアリング、５Ｈ：エアー、５Ｊ：コイル発熱、５Ｋ：エアー排気、５Ｌ：冷却手段、５Ｍ：冷媒、５Ｎ：６軸微動駆動ステージ、５Ｐ：微動ベース、５Ｑ：温度上昇、６：フォーカススコープ、６Ａ：アライメントスコープ、７：ウエハ搬送ロボット、８：ウエハ、９：Ｘ干渉計ミラー、９Ａ：Ｘ干渉計計測光、１０：Ｙ干渉計ミラー、１０Ａ：Ｙ干渉計計測光。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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