ステージ装置、露光装置およびデバイス製造方法
【課題】 複数のガイドを連結させてもエアベアリング用として良好に機能させることができるガイドを有するステージ装置を提供する。
【解決手段】 ステージと前記ステージを駆動する駆動手段と前記ステージを案内するガイドと前記ガイドに対して前記ステージを非接触で支持するためのエアベアリングとを備えるステージ装置であって、前記ガイドのガイド面は、複数のガイドが結合されることで構成される面にセラミックス溶射を施すことで形成されている。
【解決手段】 ステージと前記ステージを駆動する駆動手段と前記ステージを案内するガイドと前記ガイドに対して前記ステージを非接触で支持するためのエアベアリングとを備えるステージ装置であって、前記ガイドのガイド面は、複数のガイドが結合されることで構成される面にセラミックス溶射を施すことで形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば液晶用のガラス基板のような大型の基板にマスクのパタ−ンを転写する際に用いられるステージ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、露光装置における可動ステージのエアベアリング用セラミックスガイドは、一体物または特許文献１のように複数枚の板状セラミックスを接着剤により結合させ平滑加工を施したものが用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２６０６９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
基板の大型化に伴い、可動ステージも大型化する必要がある。可動ステージが大型化するに伴い、可動ステージをガイドするエアベアリング用セラミックスガイドも大型化する必要がある。しかし、加工機械のワークサイズに限界があるため一体物では製作することが難しい。また、複数枚のセラミックスガイドを接着剤により連結させても、つなぎ部に隙間や凹凸が出来てしまい、エアベアリングとして良好に機能させることが難しいという問題がある。
【０００５】
そこで本発明は、複数のガイドを連結させてもエアベアリング用として良好に機能させることができるガイドを有する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】
【０００６】
本発明は、ステージと前記ステージを駆動する駆動手段と前記ステージを案内するガイドと前記ガイドに対して前記ステージを非接触で支持するためのエアベアリングとを備えるステージ装置であって、前記ガイドのガイド面は、複数のガイドが結合されることで構成される面にセラミックス溶射を施すことで形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
複数のガイドを連結させてもエアベアリング用として良好に機能させることができるガイドを有するステージ装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】露光装置断面図
【図２】プレートステージの概略断面図
【図３】つなぎ部の概略図
【図４】レーザ干渉用バーミラーの概略図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を説明する。
図１を用いて、連結ガイドを用いた液晶用のガラス基板のような大型の基板にマスク（原版）のパターンをプレート（基板）に転写するステージ装置について説明する。
【００１０】
投影光学系１０を挟んで垂直方向の上側にマスクステージ２０が配置され、下側にプレートステージ（被露光基板設置ステージおよびエア駆動ステージ）３０が配置されている。マスクステージ２０およびプレートステージ３０は、それぞれリニアモータ等によって移動可能であり、これらの移動位置はともにレーザ干渉測長器５０により計測制御可能である。
【００１１】
プレートステージ３０は、Ｙガイド３１上に配置したＹステージ３２およびＸステージ３３を有する。Ｙガイド３１は、ベース２００に支持される。また、ベース２００は、除振機構等を備えたマウント２０１に支持される。なお、Ｘ方向およびＹ方向は互いに直交する方向とする。
【００１２】
このＸステージ３３上にθＺステージ３４が搭載され、この上にプレートチャック３５を配置し、それにより露光されるべきプレート３６を保持する。従って、プレート３６は、プレートステージ３０によりＸ、ＹおよびＺ方向に移動可能であると共にＸＹ面内でも回転可能に保持されることになる。θＺステージ３４は、露光時、プレート３６の表面を投影光学系１０のプレート側焦点面に一致させるためのものである。
【００１３】
マスクステージ２０は、マスクステージ基板２１と、その上に配置されたＸＹθステージ２２とを備え、この上に投影されるべきパタ−ンを有するマスク２３を配置される。従って、マスク２３はＸおよびＹ方向に移動可能であると共にＸＹ面内で回転可能に保持されることになる。
【００１４】
マスクステージ２０の上方には、マスク２３とプレート３６の像を投影光学系１０を介して観察できる観察光学系４０が配置され、さらにその上方に照明光学系４１が配置されている。
【００１５】
マスクステージ２０およびプレートステージ３０は共にレーザ干渉測長器５０により位置計測制御される。レーザ干渉測長器５０はレーザヘッド５１、干渉ミラー５２、５３、およびθＺステージ３４に取り付けられた第１の反射ミラー５４とマスクステージ基板２１に取り付けられた第２の反射ミラー５５を有する。ここで、レーザ干渉測長器５０のレーザビーム位置は、マスクステージ２０については上下方向（投影光学系１０の光軸方向）ではほぼ投影光学系１０のマスク側焦点面に、水平面内ではほぼ投影光学系１０の光軸位置に設定される。プレートステージ３０については水平面内ではほぼ投影光学系１０の光軸位置に設定されているが、上下方向では投影光学系１０のプレート側焦点面から下側に距離Ｌだけ変位した位置を通るように設定されている。
【００１６】
図２を用いて、プレートステージ３０の構成の詳細を説明する。
Ｙガイド３１の上部には、Ｙステージ３２およびＸステージ３３が構成されている。Ｙステージ３２は、リニアモータ可動子２０２に接続されており、リニアモータ可動子２０２とリニアモータ固定子２０３とによってＹ方向に駆動される。Ｙステージ３２の下面にはエアベアリング６１ａが複数個接続されている。これにより、Ｙステージ３２はＹガイド３１の上面６８（ガイド面）に対して数ミクロン程度の隙間を介して非接触に案内支持される。Ｘステージ３３とＹステージ３２との間には、不図示のリニアモータが構成されており、Ｘステージ３３はＹステージ３２に対してＸ方向に駆動される。また、Ｘステージ３３の下面にはエアベアリング６１ｂが複数個接続されている。これにより、Ｘステージ３３はＹステージ３２の上面６４（ガイド面）に対して数ミクロン程度の隙間を介して非接触に案内支持される。
【００１７】
Ｙステージ３２は、セラミックス部材３２ａおよび３２ｂとが連結部材６６で連結され、さらに、その表面６４およびつなぎ部６３にセラミックス溶射６９が施されている。連結部材６６の連結によって、溶接が出来ないセラミックス部材３２ａおよび３２ｂ同士の連結を可能としている。また、セラミックス溶射および平面加工によってつなぎ部６３の隙間・凹凸を平滑にし、エアベアリングを可能としている。同様に、Ｙガイド３１もセラミックス部材３１ａおよび３１ｂとが連結部材６６で連結され、さらに、その表面６８およびつなぎ部６３にセラミックス溶射６９および平面加工が施されている。これにより、Ｙガイド３１もエアベアリングを可能としている。
【００１８】
なお、図３（ａ）はＹガイド３１のつなぎ部６３の詳細図を示す。セラミックス部材３１ａおよび３２ｂは連結部材６６で連結されている。ここでは、連結部材６６はボルト９６およびナット９７で構成され、ボルト締結を行っている。セラミックス部材３１ａの表面６８ａおよびセラミックス部材３１ｂの表面６８ｂにはセラミックス溶射６９が施されている。また、セラミックス部材３１ａおよび３１ｂのつなぎ部は三角型つなぎ部９４となっている。このつなぎ部の形状は図３（ｂ）に示すようにお椀型つなぎ部１０１とすることも可能である。
【００１９】
なお、連結後に平面加工を施した面の平面度は０．０１ミリ以内であることが好ましい。更に、表面粗さはＲａ＝０．４ミクロンメートル以下であることが好ましい。
【００２０】
また、セラミックス部材はアルミナセラミックス、炭化珪素、窒化珪素あるいはジルコニアセラミックスであることが望ましい。
【００２１】
セラミックス部材におけるつなぎ部の断面形状としては三角型または御椀型とすることが好ましい。
【００２２】
上記セラミックスの連結は、エアベアリング用ガイドだけでなく、広い領域で平滑面が望まれるレーザ干渉用バーミラー（図１における第一の反射ミラー５４および第二の反射ミラー５５にあたる）にも実施可能である。レーザ干渉用バーミラーに本発明を適用することで、マスクステージ２０およびプレートステージ３０の可動範囲を拡大することができる。そのため、装置の大型化に大きく寄与することができる。
【００２３】
図４（ａ）は、セラミックス連結によりレーザ干渉用バーミラーを製作した例の斜視図を示す。バー状のセラミックス１３０および１３１を上記方法により連結している。図４（ｂ）はバーミラーつなぎ部の詳細断面図を示す。バーミラーのミラー面１１０は、セラミックス溶射層１１２を形成した後にメッキ層１１１を形成させミラー研磨加工を施す。これにより、一体成形では難しい大型のバーミラーも比較的容易に形成することが可能となる。なお、つなぎ部の許容隙間は１ミリメートル以下、許容段差は１５０ナノメートル以下であることが好ましい。
【００２４】
デバイス製造方法を以下に説明する。半導体集積回路素子、液晶表示素子等のデバイスは、本発明のステージ装置を有する露光装置を使用して感光剤を塗布した基板（ウエハ、ガラス基板等）を露光する工程と、その基板を現像する工程と、他の周知の工程と、を経ることにより製造される。
【符号の説明】
【００２５】
３１ Ｙガイド
３１ａ セラミックス部材
３１ｂ セラミックス部材
３２ Ｙステージ
３２ａ セラミックス部材
３２ｂ セラミックス部材
３３ Ｘステージ
６１ａ エアベアリング
６１ｂ エアベアリング
６６ 連結部材
２０２ リニアモータ可動子
２０３ リニアモータ固定子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば液晶用のガラス基板のような大型の基板にマスクのパタ−ンを転写する際に用いられるステージ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、露光装置における可動ステージのエアベアリング用セラミックスガイドは、一体物または特許文献１のように複数枚の板状セラミックスを接着剤により結合させ平滑加工を施したものが用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２６０６９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
基板の大型化に伴い、可動ステージも大型化する必要がある。可動ステージが大型化するに伴い、可動ステージをガイドするエアベアリング用セラミックスガイドも大型化する必要がある。しかし、加工機械のワークサイズに限界があるため一体物では製作することが難しい。また、複数枚のセラミックスガイドを接着剤により連結させても、つなぎ部に隙間や凹凸が出来てしまい、エアベアリングとして良好に機能させることが難しいという問題がある。
【０００５】
そこで本発明は、複数のガイドを連結させてもエアベアリング用として良好に機能させることができるガイドを有する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】
【０００６】
本発明は、ステージと前記ステージを駆動する駆動手段と前記ステージを案内するガイドと前記ガイドに対して前記ステージを非接触で支持するためのエアベアリングとを備えるステージ装置であって、前記ガイドのガイド面は、複数のガイドが結合されることで構成される面にセラミックス溶射を施すことで形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
複数のガイドを連結させてもエアベアリング用として良好に機能させることができるガイドを有するステージ装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】露光装置断面図
【図２】プレートステージの概略断面図
【図３】つなぎ部の概略図
【図４】レーザ干渉用バーミラーの概略図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を説明する。
図１を用いて、連結ガイドを用いた液晶用のガラス基板のような大型の基板にマスク（原版）のパターンをプレート（基板）に転写するステージ装置について説明する。
【００１０】
投影光学系１０を挟んで垂直方向の上側にマスクステージ２０が配置され、下側にプレートステージ（被露光基板設置ステージおよびエア駆動ステージ）３０が配置されている。マスクステージ２０およびプレートステージ３０は、それぞれリニアモータ等によって移動可能であり、これらの移動位置はともにレーザ干渉測長器５０により計測制御可能である。
【００１１】
プレートステージ３０は、Ｙガイド３１上に配置したＹステージ３２およびＸステージ３３を有する。Ｙガイド３１は、ベース２００に支持される。また、ベース２００は、除振機構等を備えたマウント２０１に支持される。なお、Ｘ方向およびＹ方向は互いに直交する方向とする。
【００１２】
このＸステージ３３上にθＺステージ３４が搭載され、この上にプレートチャック３５を配置し、それにより露光されるべきプレート３６を保持する。従って、プレート３６は、プレートステージ３０によりＸ、ＹおよびＺ方向に移動可能であると共にＸＹ面内でも回転可能に保持されることになる。θＺステージ３４は、露光時、プレート３６の表面を投影光学系１０のプレート側焦点面に一致させるためのものである。
【００１３】
マスクステージ２０は、マスクステージ基板２１と、その上に配置されたＸＹθステージ２２とを備え、この上に投影されるべきパタ−ンを有するマスク２３を配置される。従って、マスク２３はＸおよびＹ方向に移動可能であると共にＸＹ面内で回転可能に保持されることになる。
【００１４】
マスクステージ２０の上方には、マスク２３とプレート３６の像を投影光学系１０を介して観察できる観察光学系４０が配置され、さらにその上方に照明光学系４１が配置されている。
【００１５】
マスクステージ２０およびプレートステージ３０は共にレーザ干渉測長器５０により位置計測制御される。レーザ干渉測長器５０はレーザヘッド５１、干渉ミラー５２、５３、およびθＺステージ３４に取り付けられた第１の反射ミラー５４とマスクステージ基板２１に取り付けられた第２の反射ミラー５５を有する。ここで、レーザ干渉測長器５０のレーザビーム位置は、マスクステージ２０については上下方向（投影光学系１０の光軸方向）ではほぼ投影光学系１０のマスク側焦点面に、水平面内ではほぼ投影光学系１０の光軸位置に設定される。プレートステージ３０については水平面内ではほぼ投影光学系１０の光軸位置に設定されているが、上下方向では投影光学系１０のプレート側焦点面から下側に距離Ｌだけ変位した位置を通るように設定されている。
【００１６】
図２を用いて、プレートステージ３０の構成の詳細を説明する。
Ｙガイド３１の上部には、Ｙステージ３２およびＸステージ３３が構成されている。Ｙステージ３２は、リニアモータ可動子２０２に接続されており、リニアモータ可動子２０２とリニアモータ固定子２０３とによってＹ方向に駆動される。Ｙステージ３２の下面にはエアベアリング６１ａが複数個接続されている。これにより、Ｙステージ３２はＹガイド３１の上面６８（ガイド面）に対して数ミクロン程度の隙間を介して非接触に案内支持される。Ｘステージ３３とＹステージ３２との間には、不図示のリニアモータが構成されており、Ｘステージ３３はＹステージ３２に対してＸ方向に駆動される。また、Ｘステージ３３の下面にはエアベアリング６１ｂが複数個接続されている。これにより、Ｘステージ３３はＹステージ３２の上面６４（ガイド面）に対して数ミクロン程度の隙間を介して非接触に案内支持される。
【００１７】
Ｙステージ３２は、セラミックス部材３２ａおよび３２ｂとが連結部材６６で連結され、さらに、その表面６４およびつなぎ部６３にセラミックス溶射６９が施されている。連結部材６６の連結によって、溶接が出来ないセラミックス部材３２ａおよび３２ｂ同士の連結を可能としている。また、セラミックス溶射および平面加工によってつなぎ部６３の隙間・凹凸を平滑にし、エアベアリングを可能としている。同様に、Ｙガイド３１もセラミックス部材３１ａおよび３１ｂとが連結部材６６で連結され、さらに、その表面６８およびつなぎ部６３にセラミックス溶射６９および平面加工が施されている。これにより、Ｙガイド３１もエアベアリングを可能としている。
【００１８】
なお、図３（ａ）はＹガイド３１のつなぎ部６３の詳細図を示す。セラミックス部材３１ａおよび３２ｂは連結部材６６で連結されている。ここでは、連結部材６６はボルト９６およびナット９７で構成され、ボルト締結を行っている。セラミックス部材３１ａの表面６８ａおよびセラミックス部材３１ｂの表面６８ｂにはセラミックス溶射６９が施されている。また、セラミックス部材３１ａおよび３１ｂのつなぎ部は三角型つなぎ部９４となっている。このつなぎ部の形状は図３（ｂ）に示すようにお椀型つなぎ部１０１とすることも可能である。
【００１９】
なお、連結後に平面加工を施した面の平面度は０．０１ミリ以内であることが好ましい。更に、表面粗さはＲａ＝０．４ミクロンメートル以下であることが好ましい。
【００２０】
また、セラミックス部材はアルミナセラミックス、炭化珪素、窒化珪素あるいはジルコニアセラミックスであることが望ましい。
【００２１】
セラミックス部材におけるつなぎ部の断面形状としては三角型または御椀型とすることが好ましい。
【００２２】
上記セラミックスの連結は、エアベアリング用ガイドだけでなく、広い領域で平滑面が望まれるレーザ干渉用バーミラー（図１における第一の反射ミラー５４および第二の反射ミラー５５にあたる）にも実施可能である。レーザ干渉用バーミラーに本発明を適用することで、マスクステージ２０およびプレートステージ３０の可動範囲を拡大することができる。そのため、装置の大型化に大きく寄与することができる。
【００２３】
図４（ａ）は、セラミックス連結によりレーザ干渉用バーミラーを製作した例の斜視図を示す。バー状のセラミックス１３０および１３１を上記方法により連結している。図４（ｂ）はバーミラーつなぎ部の詳細断面図を示す。バーミラーのミラー面１１０は、セラミックス溶射層１１２を形成した後にメッキ層１１１を形成させミラー研磨加工を施す。これにより、一体成形では難しい大型のバーミラーも比較的容易に形成することが可能となる。なお、つなぎ部の許容隙間は１ミリメートル以下、許容段差は１５０ナノメートル以下であることが好ましい。
【００２４】
デバイス製造方法を以下に説明する。半導体集積回路素子、液晶表示素子等のデバイスは、本発明のステージ装置を有する露光装置を使用して感光剤を塗布した基板（ウエハ、ガラス基板等）を露光する工程と、その基板を現像する工程と、他の周知の工程と、を経ることにより製造される。
【符号の説明】
【００２５】
３１ Ｙガイド
３１ａ セラミックス部材
３１ｂ セラミックス部材
３２ Ｙステージ
３２ａ セラミックス部材
３２ｂ セラミックス部材
３３ Ｘステージ
６１ａ エアベアリング
６１ｂ エアベアリング
６６ 連結部材
２０２ リニアモータ可動子
２０３ リニアモータ固定子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステージと前記ステージを駆動する駆動手段と前記ステージを案内するガイドと前記ガイドに対して前記ステージを非接触で支持するためのエアベアリングとを備えるステージ装置であって、
前記ガイドのガイド面は、複数のガイドが連結されることで構成される面にセラミックス溶射を施すことで形成されていることを特徴とするステージ装置。
【請求項２】
前記ガイド面は、セラミックス溶射の後に平面加工されていることを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
【請求項３】
前記複数のガイドの連結はボルト締結によって行われていることを特徴とする請求項１または２に記載のステージ装置。
【請求項４】
前記複数のガイドのつなぎ部における断面形状が三角型またはお椀型であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のステージ装置。
【請求項５】
原版のパターンを基板に露光する露光装置であって、
前記原版のパターンを基板に投影する投影光学系と、
前記原版または前記基板を保持する請求項１乃至４のいずれか１項に記載のステージ装置と、
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項６】
請求項５に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
前記露光された基板を現像する工程と、
を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項１】
ステージと前記ステージを駆動する駆動手段と前記ステージを案内するガイドと前記ガイドに対して前記ステージを非接触で支持するためのエアベアリングとを備えるステージ装置であって、
前記ガイドのガイド面は、複数のガイドが連結されることで構成される面にセラミックス溶射を施すことで形成されていることを特徴とするステージ装置。
【請求項２】
前記ガイド面は、セラミックス溶射の後に平面加工されていることを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
【請求項３】
前記複数のガイドの連結はボルト締結によって行われていることを特徴とする請求項１または２に記載のステージ装置。
【請求項４】
前記複数のガイドのつなぎ部における断面形状が三角型またはお椀型であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のステージ装置。
【請求項５】
原版のパターンを基板に露光する露光装置であって、
前記原版のパターンを基板に投影する投影光学系と、
前記原版または前記基板を保持する請求項１乃至４のいずれか１項に記載のステージ装置と、
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項６】
請求項５に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
前記露光された基板を現像する工程と、
を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−１２３１３５（Ｐ２０１１−１２３１３５Ａ）
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７８９５０（Ｐ２００９−２７８９５０）
【出願日】平成２１年１２月８日（２００９．１２．８）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月８日（２００９．１２．８）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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