JP2007067193A - 露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ステージの位置を計測するためのレーザ干渉計の光路上における空気の揺らぎを抑えて、ステージの位置を高精度に計測する。
【解決手段】 ステージを駆動するための平面モータの固定子に排気手段を設け、送風手段より吹き出される温調空気を効率的に回収する。吹き出された温調空気が固定子表面にぶつかって上空に巻き上がるのを防ぐとともに、固定子の発熱により熱せられた空気が光路上に上昇することを抑えて、光路上の揺らぎを少なくする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体露光装置等に使用されるステージ装置、これを用いた露光装置に関する。

近年、半導体集積回路の高集積化に伴い、超微細パターン形成への要求が強まり、レチクルとウエハの位置合わせ精度に対する要求もますます厳しくなってきている。このため、走査型露光装置においてレチクルを載置するレチクルステージとともにウエハを載置して投影光学系に対して走査するウエハステージも、その位置決め精度はナノオーダーが要求され、その位置計測にはレーザ干渉計が用いられている。

レーザ干渉計による測長では、その測長光路上の空気の屈折率変動が誤差要因となる。空気の屈折率は温度で変わり、その変化率は約−１ｐｐｍ／℃である。測長距離を３００ｍｍとして、温度による測長誤差を０．０１μｍ以下にするには、空気の温度変動を０．０３℃以下に抑えなければならない。

そのため、従来のステップアンドリピート型の縮小投影露光装置（ステッパ）等において、ウエハをＸＹ方向に位置決めするためのＸＹ位置決め装置は空調手段を備え、上面（Ｚ方向）からのダウンフローまたは側面（ＸもしくはＹ方向）からのサイドフローにより、測長光路上の空気の温度変動低減が図られてきた。

干渉計光路上を直接ダウンフローする方式は一つの理想形ではあるが、吹き出したエアがステージの駆動する定盤に直接当たって巻き上がり、結果的にステージ空間の空気の乱れを引き起こしてしまう。

また、このようなＸＹ位置決め装置は、ＸＹ駆動を行うモータ等の発熱源が配設されており、装置温度が気流に対して高くなる。そのためステージ定盤に当たって舞い上がる気流に温度ムラが生じる。気流に温度ムラがあると、測長誤差が生じることは上述したとおりである。
特開平０８−２８２２５０号公報 特開２００３−１１５４４０号公報

本発明の目的は、上記従来例の問題点に鑑み、走査型露光装置において、レーザ干渉計方式におけるステージ測長光路上の気体の温度ムラを抑え、測長誤差を低減して、位置決め精度を高めることにある。

上記の目的を達成するために、本発明では、移動可能なステージと、該ステージを駆動させるための平面モータと、該ステージの位置情報を計測するレーザ干渉計と、該ステージに対して温度制御された気流を吹き込む送風手段とを有するステージ装置において、前記平面モータに気流の排出手段を備えたことを特徴とする。本発明に好ましい実施の形態において、前記送風手段と排出手段の位置関係が対面に設置されていることである。

本発明のステージ装置は、特に、原版のパターンの一部を、投影光学系を介して基板に投影し、投影光学系に対し相対的に前記原版と基板を共に走査することにより前記原版のパターンを前記基板に露光する走査型の露光装置において、前記原版を保持する原版ステージまたは前記基板を保持する基板ステージ部分に用いられる。

その場合、好ましくは前記ステージの位置決めに用いられる前記レーザ干渉計の干渉計光路の上空に前記送風手段を配し、前記平面モータに気流の排出手段として排気孔を設け、気流の回収を行う。前記送風手段と前記排出手段の気流の流量は同じにするか、あるいは気体の排出量をステージの駆動状態や場所などに応じて変化させる。

［作用］
本発明によれば、平面モータに気体の排出手段を設けたことにより、周囲の空気、特に平面モータ等の熱源により加熱された空気の測長光路上への巻き込みを防止し、測長光路上の温度変化を防止している。

本発明の走査ステージ装置を用いた走査型露光装置においては、温調空気の送風手段と排出手段とを、干渉計光路を挟んで対面に設置することにより、ステージが駆動した際でも気流の乱れを最小限に抑え、空調空気の拡散による空調効率の低下を防止している。また、ステージの駆動状況に応じ、空気の排出量を場所によって変化させて、常に一定の空調状態を維持する。

以上説明したように、本発明の請求項１に係るステージ装置によれば、空調の流れがより最適化され、平面モータの熱影響が干渉計光路上に及ぶことを防ぐため、高精度な位置決めを行うことが可能である。

次に、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は本発明の一実施形態に係るステージ装置の概略を示す図である。同図において、１は位置決めの対象となる目的物を保持するステージ可動子である。２はステージ可動子１をＸ，ＹおよびＺ方向に駆動させる平面モータ固定子である。８ｘ，８ｙは計測光であるレーザ光４ｘ，４ｙを反射するミラーであって、ステージの支持体となるステージ可動子１側面あるいは上面に設けられている。３ｘ，３ｙはそれぞれミラー８ｘ，８ｙにレーザ光４ｘ，４ｙを照射し、それぞれのミラー８ｘ，８ｙによって反射された反射光に基づいてステージ可動子１の位置（実際にはミラー８ｘ，８ｙの位置）を計測するレーザ干渉計である。ミラー８ｘおよびレーザ干渉計３ｘはステージ可動子１のＸ方向の位置を計測し、レーザ干渉計３ｘは、ステージ可動子１のＸ方向の位置に関する信号を出力する。また、ミラー８ｙおよびレーザ干渉計３ｙは、ステージ可動子１のＹ方向の位置を計測し、レーザ干渉計３ｘは、ステージ可動子１のＹ方向の位置に関する信号を出力する。

なお、５および６はレーザ干渉計光路を温調するために、温度制御された空気をレーザ干渉計光路に向けて吹き出す空調手段である。また、７は平面モータ固定子に設けた空気の排出孔である。

次に、図２を用いて平面モータ固定子部の構成を説明する。平面モータ固定子２は、２層あるいは多層にコイル９を配列したジャケット構造となる。コイル９の内側には上下の定盤を接続するスタッド１０が設けられている。

図３は、本実施例における平面モータ固定子２の断面の概略を示すものである。平面モータ固定子２内部は、多層にコイル９を配し、スタッド１０とスペーサ１１で固定している。コイル９の周囲には、冷却の目的で冷媒を流している。スタッド１０はステージ定盤を支える柱の役割もかねており、スタッド１０内部は空洞となっていて空気の排出孔７としての機能を持つ。排出孔７よりステージ空間内の空気を回収する。

空気の排出量は、例えば調整機構を設けてステージの駆動に応じて変えてやってもよい。また、場所をいくつかに分割して、それぞれ場所によって排出の流量を変えてやってもよい。

＜第２の実施形態＞
図５は本発明の第二の実施形態に係るステージ装置の概略図である。第一の実施例と異なるのは、ステージ定盤１３に溝を設けた点である。これにより空気排出口の入口面積を大きくすることができ、より効率的に空気の回収を行うことが出来る。

図６および図７は、それぞれ本発明の第二の実施形態に係るステージ装置の平面モータ固定子部の拡大図および断面図である。これらの図のように、必要に応じて、多孔質体１７を追加してもよい。

本発明の一実施形態に係るステージ装置の概略を示す斜視図である。 図１のステージ装置における平面モータ固定子部の概略図である。 図１のステージ装置における平面モータ固定子部の拡大図である。 図１のステージ装置における平面モータ固定子部の断面図である。 本発明の第二の実施形態に係るステージ装置の概略を示す斜視図である。 図５のステージ装置における平面モータ固定子部の拡大図である。 図５のステージ装置における平面モータ固定子部の断面図である。

符号の説明

１ ステージ可動子
２ 平面モータ固定子
３ｘ，３ｙ レーザ干渉計
４ｘ，４ｙ レーザ計測光
５，６ 空調手段
７ 排出孔
８ｘ，８ｙ ミラー
９ コイル
１０ スタッド
１１ スペーサ
１２ 排出気流
１３ ステージ定盤
１４ 底板
１５ 側面板
１６ コイル冷却冷媒
１７ 多孔質体

Claims (4)

1. ステージ可動子と、前記可動子を所定方向に駆動する平面モータと、前記可動子の位置決めを行うレーザ干渉計と、前記レーザ干渉計の光路上を温調する温調気体の吹き出し口とを備えたステージ装置において、前記平面モータの固定子にステージ空間内の気体を排気するための、排気手段を設けたことを特徴とするステージ装置。
2. 前記温調気体の吹き出し口と、前記排気手段の位置関係が対面であることを特徴とする請求項１記載のステージ装置。
3. 前記排気手段の排気流量が可変であることを特徴とする請求項１〜２のいずれか１項に記載のステージ装置。
4. 原版のパターンを、投影光学系を介して基板上に露光する露光装置において、前記原版および／または前記基板を位置決めするための請求項１〜３のいずれか１項に記載のステージ装置を備えることを特徴とする露光装置。

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