(57)【要約】【課題】  本発明は、リニアステージ上に回転テーブルを備えたステージ装置、および、このステージ装置を備えた露光装置に関し、回転テーブルの回転軸の１方向の位置を１つの干渉計により測定することを目的とする。【解決手段】  リニアステージ上に配置される回転テーブルと、前記リニアステージの移動により移動しない固定部に固定され前記リニアステージの移動方向に平行に配置される平面ミラーと、前記回転テーブルの回転軸上に中心を固定される円形ミラーと、前記リニアステージ上に固定される参照用ミラーと、前記円形ミラーと前記平面ミラーの相対距離を干渉計を用いて計測する距離計測手段とを有することを特徴とする。【選択図】      図１
2007317764.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リニアステージ上に配置される回転テーブルと、
前記リニアステージの移動により移動しない固定部に固定され前記リニアステージの移動方向に平行に配置される平面ミラーと、
前記回転テーブルの回転軸上に中心を固定される円形ミラーと、
前記リニアステージ上に固定される参照用ミラーと、
前記円形ミラーと前記平面ミラーの相対距離を干渉計を用いて計測する距離計測手段と、
を有することを特徴とするステージ装置。
【請求項２】
請求項１記載のステージ装置において、
前記固定部は、前記リニアステージを支持する基台であることを特徴とするステージ装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載のステージ装置において、
前記平面ミラーは、前記リニアステージの移動ストローク以上の長さを有していることを特徴とするステージ装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載のステージ装置において、
前記距離計測手段は、前記円形ミラーおよび前記平面ミラーで反射された計測用光と、前記参照用ミラーで反射された参照用光を干渉させる光学系を有していることを特徴とするステージ装置。
【請求項５】
請求項４記載のステージ装置において、
前記光学系は、偏向ビームスプリッター、コーナーキューブ、参照ミラー、１／４波長板を有していることを特徴とするステージ装置。
【請求項６】
リニアステージ上に回転テーブルを有し、前記回転テーブル上の試料に微小パターンをパターニングする露光装置において、請求項１ないし請求項５のいずれか１項記載のステージ装置を有することを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニアステージ上に回転テーブルを備えたステージ装置、および、このステージ装置を備えた露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスク、磁気ディスクなどの円形パターン、又は螺旋状パターンを持つ基板の製作時のリソグラフィ工程では、回転テーブル上に試料を置き、回転テーブルを回転させつつパターニングを行う露光装置（例えばレーザー露光装置、電子線露光装置）を用いることが多い。近年大容量記憶素子に対する要求が高まるにつれ、これらの露光装置のパターニングの微細化、露光位置精度に対する要求が高まってきており、露光位置精度に関しては数ｎｍの精度が要求されるようになってきている。
【０００３】
このような位置精度に関する要求に応えるため、従来、回転テーブルに円形ミラーを設置し、干渉計で円形ミラーの位置を計測することにより回転テーブルの回転軸の位置を測定する技術が知られている。
【非特許文献１】Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 43, No. 7B, 2004, pp. 5068-5073
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の技術では、基台に対するリニアステージの位置を干渉計により計測し、さらに、リニアステージに対する円形ミラーの位置を干渉計により計測し、その距離の和を回転テーブルの回転軸の位置としているため、回転軸の１方向の位置を計測するために２つの干渉計が必要になるという問題があった。
本発明は、かかる従来の問題を解決するためになされたもので、回転テーブルの回転軸の１方向の位置を１つの干渉計により測定することができるステージ装置、および、このステージ装置を備えた露光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】
【０００５】
第１の発明のステージ装置は、リニアステージ上に配置される回転テーブルと、前記リニアステージの移動により移動しない固定部に固定され前記リニアステージの移動方向に平行に配置される平面ミラーと、前記回転テーブルの回転軸上に中心を固定される円形ミラーと、前記リニアステージ上に固定される参照用ミラーと、前記円形ミラーと前記平面ミラーの相対距離を干渉計を用いて計測する距離計測手段とを有することを特徴とする。
【０００６】
第２の発明のステージ装置は、第１の発明のステージ装置において、前記固定部は、前記リニアステージを支持する基台であることを特徴とする。
第３の発明のステージ装置は、第１または第２の発明のステージ装置において、前記平面ミラーは、前記リニアステージの移動ストローク以上の長さを有していることを特徴とする。
【０００７】
第４の発明のステージ装置は、第１ないし第３のいずれか１の発明のステージ装置において、前記距離計測手段は、前記円形ミラーおよび前記平面ミラーで反射された計測用光と、前記参照用ミラーで反射された参照用光を干渉させる光学系を有していることを特徴とする。
第５の発明のステージ装置は、第４の発明のステージ装置において、前記光学系は、偏向ビームスプリッター、コーナーキューブ、参照ミラー、１／４波長板を有していることを特徴とする。
【０００８】
第６の発明の露光装置は、リニアステージ上に回転テーブルを有し、前記回転テーブル上の試料に微小パターンをパターニングする露光装置において、第１ないし第５のいずれか１の発明のステージ装置を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のステージ装置では、回転テーブルの回転軸の１方向の位置を１つの干渉計により測定することができる。
本発明の露光装置では、露光時の回転軸の位置を安価な装置で、かつ、正確に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明のステージ装置の一実施形態を示している。この実施形態のステージ装置は、レーザー露光装置、電子線露光装置等の露光装置のステージ装置として用いられる。
図１において、ベース部材(基台)１１上には、案内部材１３を介してリニアステージ１５が設けられている。リニアステージ１５は、モータ１７と送りネジ１９により図１のＸ方向にのみ駆動可能とされている。
【００１１】
リニアステージ１５上には回転ステージ２１が設けられている。回転ステージ２１の回転軸２３の上端には、回転テーブル２５(試料台)が固定されている。回転テーブル２５の上に、パターンを形成する試料（ブランクディスク等）Ｗを載せ、回転ステージ２１を回転させながら、描画用露光光Ｂを試料面に照射し、リニアステージ１５をＸ方向に駆動しながら、試料表面へのパターニングを行って、円形パターン、螺旋パターン等を形成する。
【００１２】
回転軸２３上には、回転軸２３の中心位置を測定するための円形ミラー２７が配置されている。この円形ミラー２７は円環状をしており、その外周にミラー面２７ａが形成されている。円形ミラー２７は、その中心が、回転軸２３の中心に一致するように、回転軸２３に高い精度で固定されている。
図１において円形ミラー２７の紙面奥側には、平面ミラー２９が配置されている。平面ミラー２９の両端は、支持部材３１によりベース部材１１上に固定されている。平面ミラー２９は長手方向を水平に配置されている。平面ミラー２９のミラー面２９ａは、円形ミラー２７に対向して配置され、リニアステージ１５の移動方向Ｘに平行に配置されている。平面ミラー２９は、リニアステージ１５の移動ストローク以上の長さを有しており、リニアステージ１５の移動範囲をカバーする長さとされている。
【００１３】
図２は、円形ミラー２７の中心軸Ｏの位置を測定して回転テーブル２５の中心位置を測定する測定手段の構成を模式的に示している。
この測定手段は、回転テーブル干渉計(Ｘ)３３と回転テーブル干渉計(Ｙ)３５を有している。回転テーブル干渉計(Ｘ)３３および回転テーブル干渉計(Ｙ)３５は、固定部材３７上に固定されている。固定部材３７は、図１に示すようにブラケット３９を介してベース部材１１に固定されている。
【００１４】
回転テーブル干渉計(Ｘ)３３は、図２に示すように円形ミラー２７のＸ方向の位置を測定する。この実施形態では、リニアステージ１５はＸ方向にのみ駆動され、円形ミラー２７はＹ方向に駆動しない。従って、円形ミラー２７に回転テーブル干渉計(Ｘ)３３のレーザー光Ｒを直接照射することにより、円形ミラー２７のＸ方向の位置を１軸の干渉計のみで計測することができる。
【００１５】
回転テーブル干渉計(Ｙ)３５は、円形ミラー２７のＹ方向の位置を測定する。基本的に回転テーブル２５はＹ方向に大きく移動しないが、回転テーブル２５の回転軸２３(例えばスピンドルモータ)の回転精度、リニアステージ１５の位置精度等に起因して、回転テーブル２５の中心位置がＹ方向に微小に変動する。そこで、露光精度を向上するためには、円形ミラー２７を介して回転テーブル２５の中心位置を常に測定して描画用露光光Ｂの試料面への照射位置を補正する必要がある。
【００１６】
回転テーブル干渉計(Ｙ)３５は、円形ミラー２７および平面ミラー２９で反射された計測用レーザー光Ｒと、参照用ミラー４５で反射された参照用レーザー光Ｒを干渉させる干渉計光学系を有している。この干渉計光学系は、図３に示すように、偏向ビームスプリッター(以下ＰＢＳという)４１，４２，４３、コーナーキューブ４７、参照用ミラー４５、１／４波長板５１，５２，５３を有している。これ等の光学素子はリニアステージ１５に固定されている。
【００１７】
このような干渉計光学系に計測用レーザー光Ｒを入射させると、計測用レーザー光ＲはＰＢＳ４１を透過しＰＢＳ４２で反射されて回転テーブル２５の回転軸２３に設置された円形ミラー２７に向かう。円形ミラー２７で反射された光は再びＰＢＳ４２に向かい、ＰＢＳ４２を通過する（これは１／４波長板５１を２回通過して偏向方向が９０度変化したことによる）。さらに計測用レーザー光Ｒはベース部材１１に設置された平面ミラー２９で反射され再びＰＢＳ４２に向かう。そして、ＰＢＳ４２で反射されて（同様に１／４波長板５２を２回通過して偏向方向が９０度変わったため）コーナーキューブ４７に向かい、コーナーキューブ４７で反射された計測用レーザー光ＲはＰＢＳ４３を通過して回転テーブル干渉計(Ｙ)３５の検出器(不図示)に向かう。
【００１８】
一方、図４に示すように、計測用レーザー光Ｒに対し９０度回転した偏向を有する参照用レーザー光ＲはＰＢＳ４１で反射され、ＰＢＳ４３を通過する。そして、リニアステージ１５上に設置した参照用ミラー４５で反射されてＰＢＳ４３に向かい、この後、ＰＢＳ４３で反射されて（同様に１／４波長板５３を２回通過して偏向方向が９０度変わったため）回転テーブル干渉計(Ｙ)３５の検出器(不図示)に向かう。そして、干渉計の原理により計測用レーザー光Ｒと参照用レーザー光Ｒの光路差を計測することにより円形ミラー２７のＹ方向の位置が計測される。
【００１９】
ここで図３に示すように、長さＬ１（平面ミラー２９とリニアステージ１５間距離の初期値：定数）、長さＬ２（リニアステージ１５と円形ミラー２７間の距離の初期値：定数）、長さＬ３（ＰＢＳ４１とコーナーキューブ４７頂点間の距離：定数）、長さＬ４（ＰＢＳ４１とＰＢＳ４３の距離：定数）、長さＬ５（ＰＢＳ４３と参照用ミラー４５の距離：定数）、ΔＸ（リニアステージ１５のＸ方向移動量：変数）、ΔＹ１（リニアステージ１５のＹ方向の変動量：変数）、ΔＹｒ（回転テーブル２５のリニアステージ１５に対する距離の変動量：変数）とする。なお、コーナーキューブ４７の特性により、２ａ＝Ｌ４となる。
【００２０】
この計測における計測対象はΔＹ１＋ΔＹｒ（平面ミラー２９と円形ミラー２７の間の距離の変動量）であり、この変動量を測定することにより、円形ミラー２７の中心位置、すなわち、回転テーブル２５の中心位置を測定することができる。
ここで、計測用レーザー光Ｒの光路長Ｌは、図３から明らかなように、
Ｌ＝｛（Ｌ１＋ΔＹ１）＋（Ｌ２＋ΔＹｒ）＋Ｌ３＋ΔＸ｝×２
となる。
【００２１】
また、参照用レーザー光Ｒの光路長Ｌ’は、図４から明らかなように、
Ｌ’＝ΔＸ×２＋Ｌ４＋Ｌ５×２
となる。
そして、光路長の差Ｄは、
Ｄ＝Ｌ−Ｌ’
＝（ΔＹ１＋ΔＹｒ）×２＋（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３−Ｌ４／２−Ｌ５）×２
となり、（ΔＹ１＋ΔＹｒ）以外の変数が消える。
【００２２】
従って、光路長の差Ｄを回転テーブル干渉計(Ｙ)により求めることにより、計測対象である（ΔＹ１＋ΔＹｒ）の計測が可能になる。
なお、ここで示した干渉計光学系の構成は一例であり、干渉計光学系には様々な構成を適用することができる。
上述したステージ装置では、平面ミラー２９をリニアステージ１５の移動方向に平行に配置し、回転テーブル２５の回転軸２３上に固定される円形ミラー２７と平面ミラー２９の相対距離を回転テーブル干渉計(Ｙ)３５を用いて計測するようにしたので、回転テーブル２５の回転軸２３のＹ方向の位置を１軸の干渉計により測定することができる。
【００２３】
また、リニアステージ１５がＸ方向にのみ駆動されるため、回転テーブル２５の回転軸２３上に固定される円形ミラー２７までの距離を回転テーブル干渉計(Ｘ)３３により計測することにより、回転テーブル２５の回転軸２３のＸ方向の位置を１軸の干渉計により測定することができる。
そして、回転テーブル２５の回転軸２３のＸ方向およびＹ方向の位置を、それぞれ１軸の干渉計により測定することが可能になるため、干渉計の数を減らして計測系を簡略化し安価なものにすることができる。また、リニアステージ１５上に平面ミラーを設置しないため、リニアステージ１５を小型化することができる。
【００２４】
また、上述したステージ装置を備えた露光装置では、回転テーブル干渉計(Ｘ)３３および回転テーブル干渉計(Ｙ)３５により回転テーブル２５の回転軸２３の中心位置が常に測定される。そして、測定された回転軸２３の中心位置の変動に合わせて、描画用露光光Ｂの露光軸の位置が補正される。従って、回転軸２３に偏心がある場合、あるいは、リニアステージ１５の移動に位置誤差がある場合にも、試料Ｗの表面へのパターニングを正確に行うことが可能になる。
(露光装置の詳細)
図５は上述したステージ装置を備えた露光装置の光学系の詳細を示している。この露光装置は荷電粒子ビーム（電子線）露光装置である。
【００２５】
この露光装置では、露光装置１００の上部には、照明光学系鏡筒１０１が配置されている。この照明光学系鏡筒１０１には真空ポンプ１０２が接続されており、照明光学系鏡筒１０１内を真空排気している。照明光学系鏡筒１０１の上部には、電子銃１０３が配置されており、下方に向けて電子線を放射する。電子銃１０３の下方には、照明光学系１０４を構成するコンデンサレンズ１０４ａ、電子線偏向器１０４ｂが配置されている。なお、図ではコンデンサレンズ１０４ａは一段であるが、実際の照明光学系には複数段のレンズやビーム成形開口等が設けられている。
【００２６】
照明光学系鏡筒１０１の下部には、定盤１１６上に載置されたレチクルチャンバ１１８が配置されている。このレチクルチャンバ１１８内は、真空ポンプ(不図示)で真空排気されている。レチクルチャンバ１１８内において、定盤１１６上にはレチクルステージ１１１が配置されている。レチクルＲは、このレチクルステージ１１１の上部に設けられたチャック１１０に静電吸着等により固定されている。レチクルステージ１１１には、図の左方に示す駆動装置１１２が接続されている。なお、実際の駆動装置１１２は、レチクルステージ１１１内に組み込まれている。この駆動装置１１２は、ドライバ１１４を介して制御装置１１５に接続されている。
【００２７】
レチクルステージ１１１には、図の右方に示すレーザ干渉計１１３が付設されている。このレーザ干渉計１１３は、制御装置１１５に接続されている。レーザ干渉計１１３で計測されたレチクルステージ１１１の位置情報が制御装置１１５に入力されると、レチクルステージ１１１の位置を目標位置とすべく、制御装置１１５からドライバ１１４に指令が送出され駆動装置１１２が駆動される。その結果、レチクルステージ１１１の位置をリアルタイムで正確にフィードバック制御することができる。
【００２８】
照明光学系鏡筒１０１の電子銃１０３から放射された電子線は、コンデンサレンズ１０４ａによって収束される。続いて、偏向器１０４ｂにより図の横方向に順次走査（スキャン）され、レチクルチャンバ１１８内（光学系の視野内）のレチクルステージ１１１上に吸着されたレチクルＲの各小領域（サブフィールド）の照明が行われる。
定盤１１６の下面側には、投影光学系鏡筒１２１が配置されている。この投影光学系鏡筒１２１には真空ポンプ１２２が接続されており、投影光学系鏡筒１２１内を真空排気している。投影光学系鏡筒１２１内には、コンデンサレンズ（投影レンズ）１２４ａ、偏向器１２４ｂ等を含む投影光学系１２４が配置されている。なお、図ではコンデンサレンズ１２４ａは一段であるが、実際の投影光学系１２４中には複数段のレンズや収差補正用のレンズやコイルが設けられている。
【００２９】
投影光学系鏡筒１２１の下部には、ベース部材１１上に載置された試料ステージチャンバ６１が配置されている。この試料ステージチャンバ６１内は、図示せぬ真空ポンプで真空排気されている。試料ステージチャンバ６１内のベース部材１１上にはリニアステージ１５が配置されている。
リニアステージ１５上には、回転ステージ２１を介して回転テーブル２５が配置されている。回転テーブル２５には試料Ｗが固定されている。リニアステージ１５には、図の左方に示す駆動装置１３２が接続されている。なお、実際の駆動装置１３２は、リニアステージ１５内に組み込まれている。この駆動装置１３２は、ドライバ１３４を介して制御装置１１５に接続されている。
【００３０】
ベース部材１１には、円形ミラー２７の位置を測定するレーザ干渉計３３，３５が付設されている。このレーザ干渉計３３，３５は、制御装置１１５に接続されている。レーザ干渉計３３，３５で計測された回転テーブル２５の位置情報が制御装置１１５に入力されると、回転テーブル２５の位置を目標位置とすべく、制御装置１１５からドライバ１３４に指令が送出され、回転テーブル２５の位置をリアルタイムで正確にフィードバック制御することができる。また、回転テーブル２５の位置情報に基づいて電子線の結像位置の補正が行われる。
【００３１】
レチクルチャンバ１１８内のレチクルステージ１１１上のレチクルＲを通過した電子線は、投影光学系鏡筒１２１内のコンデンサレンズ１２４ａにより収束される。このコンデンサレンズ１２４ａを通過した電子線は、偏向器１２４ｂにより偏向され、試料Ｗ上の所定の位置にレチクルＲの像が結像される。そして、これにより試料Ｗへの露光が行われる。
(実施形態の補足事項)
以上、本発明を上述した実施形態によって説明してきたが、本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下のような形態でも良い。
【００３２】
(１)上述した実施形態では、平面ミラー２９をベース部材１１に固定した例について説明したが、例えば、ベース部材１１とは別途配置され、リニアステージ１５の移動により移動しない固定部に固定するようにしても良い。
(２)上述した実施形態では、回転テーブル干渉計(Ｘ)３３および回転テーブル干渉計(Ｙ)３５をベース部材１１に固定した例について説明したが、例えば、ベース部材１１とは別途配置され、リニアステージ１５の移動により移動しない固定部に固定するようにしても良い。
【００３３】
(３)上述した実施形態では、回転軸２３に円形ミラー２７を固定した例について説明したが、例えば、回転テーブル２５の外周に円形ミラー２７を固定しても良い。
(４)上述した実施形態では、リニアステージ１５をＸ方向にのみ移動可能にした例について説明したが、Ｙ方向にも移動可能にしても良い。
(５)上述した実施形態では、本発明のステージ装置の一実施形態を露光装置に適用した例について説明したが、回転テーブルを備えた種々のステージ装置に広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明のステージ装置の一実施形態を示す説明図である。
【図２】図１の回転テーブルの中心軸の位置を測定する干渉計を示す説明図である。
【図３】図２の回転テーブル干渉計(Ｙ)の計測用レーザー光の光路を示す説明図である。
【図４】図２の回転テーブル干渉計(Ｙ)の参照用レーザー光の光路を示す説明図である。
【図５】図１のステージ装置が配置される露光装置を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
１１：ベース部材、１５：リニアステージ、２１：回転ステージ、２３：回転軸、２５：回転テーブル、２７：円形ミラー、３３：回転テーブル干渉計(Ｘ)、３５：回転テーブル干渉計(Ｙ)、４１，４２，４３：偏向ビームスプリッター、４７：コーナーキューブ、４５：参照用ミラー、５１，５２，５３：１／４波長板、Ｗ：試料。
【図１】
2007317764.tif 000003
【図２】
2007317764.tif 000004
【図３】
2007317764.tif 000005
【図４】
2007317764.tif 000006
【図５】
2007317764.tif 000007