(57)【要約】【課題】真空雰囲気内においてガスの発生が少なく高真空度を達成すると共に、ケーブル外乱振動に影響されない高精度な位置決め精度を実現可能な位置決めステージ装置を提供すること。【解決手段】位置決めステージ装置は、ステージを駆動するための複数のコイルを含むリニアモータ１９と、複数のコイルを選択的に通電させるコイルセレクタ１０と、を備える。リニアモータ１９及びコイルセレクタ１０は、真空チャンバー１２内に配置されるよう構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステージを駆動するための複数のコイルを含むリニアモータと、
前記複数のコイルを選択的に通電させるコイルセレクタと、
を備え、前記リニアモータ及び前記コイルセレクタは、真空チャンバー内に配置されるよう構成されていることを特徴とする位置決めステージ装置。
【請求項２】
前記真空チャンバー内で前記コイルセレクタを格納する格納箱を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の位置決めステージ装置。
【請求項３】
前記格納箱の内部と前記真空チャンバーの外部との間で温度調節用の流体を流す流路を更に備えることを特徴とする請求項２に記載の位置決めステージ装置。
【請求項４】
前記複数のコイルと前記コイルセレクタとを電気的に接続する第１動力線と、
前記真空チャンバーの外部に配置されて前記複数のコイルを通電させるためのドライバと、
前記コイルセレクタと前記ドライバとを電気的に接続する第２動力線と、
を備え、前記第１動力線の長さは、前記第２動力線の長さよりも短いことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の位置決めステージ装置。
【請求項５】
前記格納箱は、コネクタによって前記リニアモータと機械的に連結されていることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載の位置決めステージ装置。
【請求項６】
前記第１動力線は、前記コネクタを通して前記複数のコイルと電気的に接続されていることを特徴とする請求項５に記載の位置決めステージ装置。
【請求項７】
真空チャンバー内に配置され、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、
前記基板または前記原版を保持し位置決めを行う請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の位置決めステージ装置と、
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項８】
半導体デバイスの製造方法であって、
基板に感光材を塗布する塗布工程と、
前記塗布工程で前記感光材が塗布された前記基板に請求項７に記載の露光装置を利用してパターンを転写する露光工程と、
前記露光工程で前記パターンが転写された前記基板の前記感光材を現像する現像工程と、
を有することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置決めステージ装置及び露光装置並びに半導体デバイスの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図４は、露光装置に適用される従来の位置決めステージ装置を示す図である。従来の位置決めステージ装置は、ステージを駆動するための４相のコイルを一直線上に並べたリニアモータコイル１０４を備える。リニアモータコイル１０４は、真空チャンバー１１２内の不図示の定盤に固定されたコイル支持部材１０３に支持されている。リニアモータコイル１０４が並ぶ方向と平行に、一対のガイド１０２が設けられている。ガイド１０２には、ステージ天板１０１が軸受け１０６を介して取り付けられている。ステージ天板１０１は、ガイド１０２によってリニアモータコイル１０４が並ぶ方向に自在に案内される。ステージ天板１０１には可動磁石連結部材１１３を介して可動磁石１０５が取り付けられる。可動磁石１０５は、リニアモータコイル１０４が並ぶ方向に極性を交互にした永久磁石を４対並べて構成される。また、ステージ天板１０１の上面には、その位置を検出するレーザ測長器用のミラー１０７が設けられている。真空チャンバー１１２内では、耐熱性が高く、ガスの発生が比較的少ないフッ素樹脂系の線材等が動力線１０８として一般的に用いられる（例えば、特許文献１参照。）。動力線１０８は、フィードスルーコネクタ１０９を介して真空チャンバー１１２の外部と受け渡される。このようにして、位置決めステージ装置４００は、真空チャンバー１１２内に配置される。
【０００３】
真空チャンバー１１２の外部には、コイルセレクタ１１０が設けられている。図５は、コイルセレクタ１１０の概略構成図である。コイルセレクタ１１０の内部には、各リニアモータコイル１０４にスイッチ１１４が直列に配置されている。スイッチ１１４は、メカニカルな接点リレー及びＦＥＴ(電界効果トランジスタ)などの半導体スイッチ等のスイッチによって構成される。スイッチ１１４は、上位のコントローラからのコイルセレクト信号によって、可動磁石１０５とリニアモータコイル１０４との位置関係に応じて、適切に切り替え動作を行う。コイルセレクタ１１０の上位にはドライバ１１１が接続される。ドライバ１１１は、制御指令に応じて、選択されたリニアモータコイル１０４に制御電流を流して、ステージを位置決め制御する。コイルセレクタ１１０は、コイルセレクト信号に応じてスイッチ１１４をオン・オフして、所望のリニアモータコイル１０４に電流を流すように働く。各リニアモータコイル１０４にドライバ１１１を設けると、ドライバ１１１の個数がリニアモータコイル１０４の数に比例して増加する。
【０００４】
図６は、図４のコイル支持部材１０３をカウンタマス１１５として作用させた場合の構成を示す。カウンタマス１１５の下面には、軸受け１０６が配置されている。図中の矢印に示すように、ステージが駆動する方向とは反対の方向に、カウンタマス１１５を駆動することによって、ステージからの反力を打ち消すことができる。
【特許文献１】特開２０００−２２７３５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、動力線１０８として脱ガスの少ないフッ素樹脂系の線材が用いられているが、動力線１０８が長くなるにつれて、脱ガスの発生量が無視できなくなる。特に、超高真空が要求される半導体装置では、脱ガスの発生量を最小限に抑える必要がある。
【０００６】
また、図５に示すように、リニアモータコイル１０４とコイルセレクタ１１０のスイッチ１１４とを電気的に接続する複数の動力線１０８の本数は、リニアモータコイル１０４の数に比例して増加する。したがって、リニアモータコイル１０４の数が増加すると、真空チャンバー１１２内で、多数の動力線１０８を引き回すことになる。更に、フィードスルーコネクタ１０９のピン数が増加して、フィードスルーコネクタ１０９が大型化する。これによって、真空チャンバー１１２が大型化し、コストアップが避けられなくなる。
【０００７】
また、リニアモータ１１９のコイル支持部材１０３をカウンタマス１１５として作用させた場合、カウンタマス１１５は、ステージの駆動に合わせて移動する。このため、図６に示すように、多数の動力線１０８が真空チャンバー１１２内部で引きずられる。このような多数の動力線１０８からの外乱振動によって、ステージ装置４００の位置決め精度及び姿勢精度が悪化する。
【０００８】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、真空雰囲気内においてガスの発生が少なく高真空度を達成すると共に、ケーブル外乱振動に影響されない高精度な位置決め精度を実現可能な位置決めステージ装置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】
【０００９】
本発明の第１の側面は、位置決めステージ装置に係り、ステージを駆動するための複数のコイルを含むリニアモータと、前記複数のコイルを選択的に通電させるコイルセレクタと、を備え、前記リニアモータ及び前記コイルセレクタは、真空チャンバー内に配置されるよう構成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記真空チャンバー内に前記コイルセレクタを格納する格納箱を更に備えることが望ましい。
【００１１】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記格納箱の内部と前記真空チャンバーの外部との間で温度調節用の流体を流す流路を更に備えることが望ましい。
【００１２】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記複数のコイルと前記コイルセレクタとを電気的に接続する第１動力線と、前記真空チャンバーの外部に配置されて前記複数のコイルを通電させるためのドライバと、前記コイルセレクタと前記ドライバとを電気的に接続する第２動力線と、を備え、前記第１動力線の長さは、前記第２動力線の長さよりも短いことが望ましい。
【００１３】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記格納箱は、コネクタによって前記リニアモータと機械的に連結されていることが望ましい。
【００１４】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記第１動力線は、前記コネクタを通して前記複数のコイルと電気的に接続されていることが望ましい。
【００１５】
本発明の第２の側面は、露光装置に係り、前記真空チャンバー内に配置され、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、前記基板または前記原版を保持し位置決めを行う上記の位置決めステージ装置と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明の第３の側面は、半導体デバイスの製造方法に係り、基板に感光材を塗布する塗布工程と、前記塗布工程で前記感光材が塗布された前記基板に上記の露光装置を利用してパターンを転写する露光工程と、前記露光工程で前記パターンが転写された前記基板の前記感光材を現像する現像工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、真空雰囲気内においてガスの発生が少なく高真空度を達成すると共に、ケーブル外乱振動に影響されない高精度な位置決め精度を実現可能な位置決めステージ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は、図面を参照して詳細に説明される。本発明は、真空雰囲気内においてガスの発生が少なく高真空度を達成すると共に、ケーブル外乱振動に影響されない高精度な位置決め精度を実現可能な位置決めステージ装置を提供する。
【００１９】
図１は、本発明の好適な実施の形態に係る位置決めステージ装置１００を示す図である。本発明の好適な実施の形態に係る位置決めステージ装置１００は、ステージを駆動するための複数のリニアモータコイル４を含むリニアモータ１９と、複数のリニアモータコイル４を選択的に通電させるコイルセレクタ１０と、を備える。リニアモータ１９及びコイルセレクタ１０を真空チャンバー１２内に配置するために、真空チャンバー１２の外部に配置されたドライバ１１の動力線８’が真空チャンバー１２内に配線されるように構成される。真空チャンバー１２の外部には、リニアモータコイル４を通電させるためのドライバ１１が配置される。コイルセレクタ１０は、フィードスルーコネクタ９を通った動力線８’によってドライバ１１と電気的に接続される。リニアモータ１９は、リニアモータコイル４及び可動磁石５で構成される。なお、リニアモータコイル４として４相のコイルを一直線上に並べたものを例示的に示したが、これに限定されず、任意の複数のリニアモータコイルを用いることができる。
【００２０】
位置決めステージ装置１００は、真空チャンバー１２内でコイルセレクタ１０を格納する格納箱１６を備えるのが望ましい。格納箱１６の内部と真空チャンバー１２の外部との間には、温度調節用の流体を流す流路１７を備えるのが望ましい。このような流路１７は、例えば、格納箱１６に管１７を設けて真空チャンバー１２の外部と接続し、管１７に流体を流すことによって具現化されうる。コイルセレクタ１０は、温度調節用の流体（エアー、窒素、水）によって冷却されることができる。温度調節用の流体としては、冷却効果を向上させるために、冷却流体（冷却された流体）を用いることが望ましい。好適には、格納箱１６は、リニアモータ１９の近傍（例えば、上、横、下）に配置される。また、更に好適には、格納箱１６は、第２の好適な実施の形態に示すように、コネクタ１８によってリニアモータ１９と機械的に連結されることが望ましい。これによって、コイルセレクタ１０とリニアモータ１９とを電気的に接続する動力線８が真空チャンバー１２内の真空雰囲気に露出することを防止することができる。
【００２１】
リニアモータコイル４は、不図示の定盤に固定されたコイル支持部材３に支持される。コイル支持部材３の上方には可動磁石５が配置される。可動磁石５は、リニアモータコイル４が並ぶ方向と平行に、極性を交互にして並べられた４対の永久磁石によって構成される。なお、可動磁石５としては、４対の永久磁石に限定されず、任意の複数対の永久磁石を用いることができる。可動磁石５は、ステージ天板１に接続された可動磁石連結部材１３に取り付けられる。ステージ天板１は、軸受け６を介して、リニアモータコイル４が並ぶ方向と平行に設けられた一対のガイド２に取り付けられる。ステージ天板１は、ガイド２によってリニアモータコイル４が並ぶ方向に自在に案内される。ステージ天板１の上面には、ステージ天板１の位置を検出するレーザ測長器用のミラー７が設けられる。ステージ天板１を含むステージ装置１００は、真空チャンバー１２内に配置され、真空チャンバー１２に設けられたフィードスルーコネクタ９を介して真空チャンバー１２の外部と動力線８の受け渡しを行う。リニアモータ１９とコイルセレクタ１０とは、動力線８によって電気的に接続される。真空チャンバー１２内部で用いられる動力線８、８’としては、耐熱性が高く、ガスの発生が比較的少ない材料（例えば、フッ素樹脂系の線材）を用いるのが好適である。また、格納箱１６をリニアモータ１９の近傍に配置するために、コイルセレクタ１０から多数出ている動力線８の長さは、動力線８’の長さよりも短いことが望ましい。
【００２２】
このように、本実施形態によれば、コイルセレクタ１０を真空チャンバー１２の内部に配置することによって、本数の多い動力線８からの脱ガスの発生及び動力線８からの外乱振動を抑えることができるため、ステージ装置１００の位置決め精度及び姿勢精度を向上させることができる。また、コイルセレクタ１０を真空チャンバー１２内部に配置したことによって、ドライバ１１から数本の動力線８’をチャンバー内に引き込めば良いため、フィードスルーコネクタ９のピン数を減らすことができる。これによって、フィードスルーコネクタ９が小型化し、コストの低減を図ることができる。
【００２３】
また、コイルセレクタ１０を格納箱１６に収納して、格納箱１６内部に温度調節用の流体を流す流路１７が設けられることによって、コイルセレクタ１０の発熱を抑えることができる。
【００２４】
図２は本発明の第２の好適な実施の形態に係る位置決めステージ装置２００を示す図である。コイルセレクタ１０を格納する格納箱１６は、コネクタ１８によってリニアモータ２９と機械的に連結される。リニアモータ２９からの動力線（不図示）は、コネクタ１８を通してコイルセレクタ１０に電気的に接続される。格納箱１６とリニアモータ２９との間の動力線は、コネクタ１８及びフィードスルーコネクタ９で覆われるため、これらの動力線が真空チャンバー１２内の真空雰囲気に露出しない。その結果、これらの動力線からの脱ガスをなくすことができる。また、リニアモータ２９のコイル支持部材をカウンタマス１５として構成した場合では、コイルセレクタ１０とリニアモータ２９との間で動力線が引きずられない。ドライバ１１と格納箱１６との間で動力線８’が引きずられるが、図５に例示的に示したように、動力線８’の本数は、動力線８の本数よりも少ないので外乱も小さく、ステージ装置２００の姿勢精度に影響を及ぼすことはない。また、図１と同様に、格納箱１６の内部と真空チャンバー１２の外部との間で温度調節用の流体を流す流路１７を設けることができる。流路１７を構成する管１７も引きずられることになるが、屈曲性に優れた管１７を選べば大きな外乱とはならない。
【００２５】
このように、本実施形態によれば、コイルセレクタ１０とリニアモータ２９との間の動力線を覆うことができるため、これらの動力線からの脱ガスを抑えることができる。また、格納箱１６がコネクタ１８によってリニアモータ２９と機械的に連結されることによって、真空チャンバー１２を更に小型化することができる。
【００２６】
図３は、本発明の第３の好適な実施の形態に係る位置決めステージ装置３００を示す図である。図３に示すように、格納箱１６は、管１７により真空チャンバー１２外部に連結されうる。したがって、管１７の径を適切に選べば、ドライバ１１からの動力線８’を、管１７内を通してコイルセレクタ１０に配線することができる。この場合、動力線８’は真空チャンバー１２内に露出しないため、動力線８’からの脱ガスが生じない。また、格納箱１６の内部と真空チャンバー１２の外部との間で温度調節用の流体を流す流路１７に流体（例えば、冷却された流体）を流しておけば、コイルセレクタ１０だけでなく動力線８’をも冷却することができる。その結果、動力線８’が発熱することによる断線等のトラブルを抑えて信頼性を向上させることができる。
【００２７】
このように、本実施形態によれば、コイルセレクタ１０とドライバ１１との間の動力線８’を覆うことによって、動力線８’からの脱ガスを極力抑えることができると共に、動力線８’が発熱することによる断線等のトラブルをなくすことができ、信頼性を向上させることができる。
【００２８】
図７は、本発明の好適な実施の形態に係る位置決めステージ装置１００、２００、３００を半導体デバイスの製造プロセスに適用した場合に用いられる露光装置７００の概念図を示したものである。露光装置７００は、真空チャンバー１２内に配置される。
【００２９】
図７において、照明光学系７１から出た光は原版であるレチクル７２上に照射される。レチクル７２はレチクルステージ７３上に保持され、レチクル７２のパターンは、縮小投影レンズ７４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７４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７５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る。基板７５は、可動体等を含むステージ装置１００、２００、３００のステージ天板（ステージ）１上に載置される。ステージ天板１は、基板７５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ＸＹステージ等により構成される。ステージ天板１の位置情報は、ステージ天板１に固定されたミラー７７に対してステージ干渉計７８により常時計測されている。本発明の実施形態に係るステージ装置１００、２００、３００は、ステージ干渉計７８から出力される位置信号等によって制御信号を生成し、ステージ天板１の位置を制御することができる。
【００３０】
次に、露光装置７００を利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。図８は半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク作製）では設計した回路パターンに基づいてマスクを作製する。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記のマスクとウエハを用いて、露光装置７００によりリソグラフィ技術を利用してウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ５によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の組み立て工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、ステップ７でこれを出荷する。
【００３１】
上記ステップ４のウエハプロセスは以下のステップを有する。ウエハの表面を酸化させる酸化ステップ、ウエハ表面に絶縁膜を成膜するＣＶＤステップ、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する電極形成ステップ、ウエハにイオンを打ち込むイオン打ち込みステップ、ウエハに感光剤を塗布するレジスト処理ステップ、露光装置７００によって回路パターンをレジスト処理ステップ後のウエハに転写する露光ステップ、露光ステップで露光したウエハを現像する現像ステップ、現像ステップで現像したレジスト像以外の部分を削り取るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト剥離ステップ。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の好適な実施の形態に係る位置決めステージ装置を示す図である。
【図２】本発明の第２の好適な実施の形態に係る位置決めステージ装置を示す図である。
【図３】本発明の第３の好適な実施の形態に係る位置決めステージ装置を示す図である。
【図４】露光装置に適用される従来の位置決めステージ装置を示す図である。
【図５】位置決めステージ装置のコイルセレクタを示す図である。
【図６】露光装置に適用される従来の位置決めステージ装置を示す図である。
【図７】本発明の好適な実施の形態に係る位置決めステージ装置を適用した露光装置の概念図である。
【図８】半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１：ステージ天板、２：ガイド、３：コイル支持部材、４：リニアモータコイル、５：可動磁石、６：静圧軸受け、７：測長用ミラー、８：動力線、９：フィードスルーコネクタ、１０：動力線、１１：ドライバ、１２：真空チャンバー、１３：可動磁石連結部材、１４：スイッチ、１５：カウンタマス、１６：格納箱、１７：管、１８：コネクタ
【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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