JP2005101136A - Stage equipment and aligner - Google Patents

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JP2005101136A JP2003331045A JP2003331045A JP2005101136A JP 2005101136 A JP2005101136 A JP 2005101136A JP 2003331045 A JP2003331045 A JP 2003331045A JP 2003331045 A JP2003331045 A JP 2003331045A JP 2005101136 A JP2005101136 A JP 2005101136A
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Makoto Kondo
近藤  誠
Muneharu Miyamoto
宗治 宮本
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Nikon Corp
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce influence of heat generated in a heat source like drive mechanism by comparatively simple configuration. <P>SOLUTION: A pattern of reticle is imprinted on a wafer W through a projection optical system. The wafer W is held on a wafer table WTB through a wafer holder 25. The wafer table WTB is supported by the supporting part of a ceiling plate 30A through a Z tilt drive mechanism 38. A linear motor car 36X for driving the wafer table WTB is constituted of an X moving member 32X installed on the footprint of the ceiling plate 30A, and an X axis linear guide 34X including an armature unit 60 arranged along a guide surface. In order to intercept radiant heat from the armature unit 60, the reflecting film 71 of high reflection factor is installed on the footprint of the wafer table WTB. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、物体を移動するためのステージ技術に関し、例えば半導体集積回路、液晶表示素子、又は薄膜磁気ヘッド等の各種デバイスを製造するためのリソグラフィ工程でマスクパターンを基板上に転写するために使用される露光装置において、マスク又は基板を位置決め又は移動するためのステージ系に使用して好適なものである。更に本発明は、そのステージ技術を用いた露光技術に関する。   The present invention relates to a stage technology for moving an object, and is used to transfer a mask pattern onto a substrate in a lithography process for manufacturing various devices such as a semiconductor integrated circuit, a liquid crystal display element, or a thin film magnetic head. The exposure apparatus is suitable for use in a stage system for positioning or moving a mask or a substrate. The present invention further relates to an exposure technique using the stage technique.

例えば半導体集積回路を製造するためのリソグラフィ工程中で、マスクとしてのレチクル(又はフォトマスク等)のパターンを投影光学系を介して基板(感光基板又は感応物体)としてのレジストが塗布されたウエハ(又はガラスプレート等)の各ショット領域に転写するために、ステッパー型又はスキャニングステッパー型等の露光装置が使用されている。これらの露光装置においては、レチクル及びウエハの位置決め及び移動をそれぞれ行うためにレチクルステージ系及びウエハステージ系が備えられている。最近は、レチクル及びウエハの移動を円滑に且つ高速に行うために、それらのステージ系の駆動装置として、主にリニアモータ又はローレンツ力を用いるアクチュエータ(ボイスコイルモータ)等のように、非接触の固定子と可動子との間で高い推力を発生できる駆動装置が使用されている。   For example, in a lithography process for manufacturing a semiconductor integrated circuit, a reticle (or photomask or the like) pattern as a mask is coated with a resist as a substrate (photosensitive substrate or sensitive object) via a projection optical system ( In addition, an exposure apparatus such as a stepper type or a scanning stepper type is used for transferring the image to each shot area of a glass plate or the like. In these exposure apparatuses, a reticle stage system and a wafer stage system are provided for positioning and moving the reticle and wafer, respectively. Recently, in order to move the reticle and wafer smoothly and at high speed, the drive system of those stage systems is mainly a non-contact type such as an actuator (voice coil motor) using a linear motor or Lorentz force. A drive device that can generate a high thrust between the stator and the mover is used.

そのようなリニアモータ等の駆動装置では、固定子又は可動子にコイル(又は巻線)が装着されるが、位置決め及び移動を繰り返す過程でそのコイルでの発熱量が大きくなる。例えばウエハステージ系において、ウエハを保持すると共に位置計測用の移動鏡が固定されたウエハテーブルにそのコイルで発生した熱が伝わると、ウエハテーブル及びウエハがそれぞれ次第に膨張して、ウエハと移動鏡との位置関係が僅かに変化するため、結果として位置決め精度及び走査露光時の同期精度が悪化する。そのため、重ね合わせ精度や解像度等の露光精度が低下する。   In such a drive device such as a linear motor, a coil (or winding) is mounted on the stator or the mover, but the amount of heat generated in the coil increases in the process of repeated positioning and movement. For example, in the wafer stage system, when the heat generated by the coil is transferred to the wafer table that holds the wafer and to which the movable mirror for position measurement is fixed, the wafer table and the wafer gradually expand, respectively. As a result, the positioning accuracy and the synchronization accuracy during scanning exposure deteriorate. Therefore, exposure accuracy such as overlay accuracy and resolution is lowered.

近年の集積回路の一層の微細化に伴い、従来は無視することができたステージ系の駆動機構で発生する熱の影響による露光精度の低下も問題となりつつある。そこで、最近は例えばウエハステージ系において、コイルで発生する熱の影響を軽減するために、そのコイルの全周を囲むように筒型部材を設置し、更にその筒型部材の内部に冷却水を流すようにした熱シールド機構が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2001−244196号公報
Along with the further miniaturization of integrated circuits in recent years, a decrease in exposure accuracy due to the influence of heat generated by a stage-type drive mechanism, which has been negligible in the past, is becoming a problem. Therefore, recently, for example, in a wafer stage system, in order to reduce the influence of heat generated in a coil, a cylindrical member is installed so as to surround the entire circumference of the coil, and cooling water is further injected into the cylindrical member. There has been proposed a heat shield mechanism adapted to flow (see, for example, Patent Document 1).
JP 2001-244196 A

従来は、リニアモータ等の駆動装置のコイルを囲むように冷却水が流れる熱シールド機構を設けていたが、それでもコイルからの熱伝導や放射による熱がウエハテーブルに達して、ウエハテーブル及びその上のウエハが次第に熱膨張し、位置決め精度等が次第に悪化する恐れがあった。
また、内部を冷却水が流れる熱シールド機構を用いる場合、可動部に沿って冷却水が所定方向に流れることになる。このように冷却水が或る特定の方向に流れる構成では、その可動部の移動方向によって負荷(反作用)が大きく変動する可能性があり、位置決めが完了するまでの時間や移動速度の精度等のステージ系の駆動性能が低下する恐れがある。
Conventionally, a heat shield mechanism has been provided in which cooling water flows so as to surround a coil of a drive device such as a linear motor, but heat conduction or radiation from the coil still reaches the wafer table, and the wafer table and the upper surface thereof. There was a risk that the wafers would gradually expand and the positioning accuracy and the like would gradually deteriorate.
Moreover, when using the heat shield mechanism through which cooling water flows, cooling water flows in a predetermined direction along the movable part. In such a configuration in which the cooling water flows in a specific direction, the load (reaction) may vary greatly depending on the moving direction of the movable part, and the time until positioning is completed, the accuracy of the moving speed, etc. The drive performance of the stage system may be reduced.

更に、駆動装置のコイルの全周を囲むような熱シールド機構は大型であるため、ステージ系の可動部が大型化し、且つ大重量化して、駆動速度を高めるためには更に推力を大きくする必要がある。そのため、益々発熱量が大きくなるという問題がある。そこで、その熱シールド機構よりも簡単な構成でコイルでの発熱の影響を軽減できる機構の開発も望まれている。   Furthermore, since the heat shield mechanism that encloses the entire circumference of the coil of the drive device is large, the movable part of the stage system must be large and heavy, and the thrust must be increased to increase the drive speed. There is. For this reason, there is a problem that the calorific value is increased. Therefore, development of a mechanism that can reduce the influence of heat generation in the coil with a simpler configuration than that of the heat shield mechanism is also desired.

同様に、駆動装置が1軸又は複数軸の何れであっても、また、ウエハステージ系のみならずレチクルステージ系においても、更には露光装置のステージ系に限らず、レーザリペア装置、半導体検査装置、その他の物体を所定面に沿って移動する必要がある装置においても、リニアモータ等の駆動装置のような熱源で発生する熱、特に放射熱と空気との間の熱伝導による熱の影響を簡単な構成で軽減できる機構の開発が望まれている。   Similarly, regardless of whether the driving device is a single axis or a plurality of axes, and not only in the wafer stage system but also in the reticle stage system, it is not limited to the stage system of the exposure apparatus, but is also a laser repair apparatus and semiconductor inspection apparatus. Even in a device that needs to move other objects along a predetermined surface, the influence of heat generated by a heat source such as a drive device such as a linear motor, particularly heat conduction between radiant heat and air, is affected. Development of a mechanism that can be mitigated with a simple configuration is desired.

本発明は斯かる点に鑑み、駆動機構のような熱源で発生する放射熱等の熱の影響を簡単な構成で軽減できるステージ技術を提供することを第1の目的とする。
更に本発明は、冷媒等の媒体を用いて熱の影響を軽減する場合に、可動部の駆動性能の低下を抑制できるステージ技術を提供することを第2の目的とする。
更に本発明は、そのようなステージ技術を用いて高精度な露光を実現できる露光技術を提供することをも目的とする。
In view of such a point, the present invention has a first object to provide a stage technique that can reduce the influence of heat such as radiant heat generated by a heat source such as a drive mechanism with a simple configuration.
Furthermore, a second object of the present invention is to provide a stage technique that can suppress a decrease in driving performance of a movable part when the influence of heat is reduced using a medium such as a refrigerant.
A further object of the present invention is to provide an exposure technique that can realize high-precision exposure using such a stage technique.

本発明による第1のステージ装置は、物体(W)を保持する試料台(WTB)をガイド面(40a)に沿って移動するステージ装置において、その試料台のその物体の載置面の裏面の少なくとも一部に低放射率処理が施されているものである。
斯かる本発明によれば、その試料台の底面(物体の載置面の裏面)側に例えば駆動装置のコイル等の熱源が配置されていても、その熱源からの熱伝導や放射による熱はその低放射率処理が施された部分によってほぼ遮断されて、その試料台及びその物体の温度は殆ど上昇しない。従って、簡単な構成でその熱源からの熱の影響を軽減できる。
A first stage apparatus according to the present invention is a stage apparatus that moves a sample stage (WTB) holding an object (W) along a guide surface (40a). At least a part is subjected to low emissivity treatment.
According to the present invention, even if a heat source such as a coil of a driving device is disposed on the bottom surface (the back surface of the object mounting surface) of the sample stage, the heat from the heat source or radiation is not generated. The temperature of the sample stage and the object hardly rises because it is almost cut off by the portion subjected to the low emissivity treatment. Therefore, the influence of heat from the heat source can be reduced with a simple configuration.

この場合、その低放射率処理の例は、その裏面の少なくとも一部に設けられた塗装若しくは金属メッキされた膜からなるコーティング処理、又はその裏面の研磨処理の何れか1つを含むものである。
また、その試料台に連結された可動子(32X)と、そのガイド面に沿って配置された固定子(60)とを含み、そのガイド面に沿ってその試料台を駆動する駆動装置(36X)を更に設けてもよい。この構成において、その可動子又は固定子で発生する熱はその低放射率処理が施された部分によってほぼ遮断される。
In this case, an example of the low emissivity process includes any one of a coating process made of a coated or metal-plated film provided on at least a part of the back surface, or a polishing process of the back surface.
Further, the driving device (36X) includes a mover (32X) connected to the sample table and a stator (60) arranged along the guide surface, and drives the sample table along the guide surface. ) May be further provided. In this configuration, the heat generated in the mover or stator is substantially cut off by the portion subjected to the low emissivity treatment.

また、本発明による第2のステージ装置は、物体(W)を保持する試料台(WTB)をガイド面(40a)に沿って移動するステージ装置において、その試料台に連結された可動子(32X)と、そのガイド面に沿って配置された固定子(60)とを含み、そのガイド面に沿ってその試料台を駆動する駆動装置(36X)と、その可動子とその試料台とを隔てるように配置された平板状の仕切り部材(30A)とを有し、その仕切り部材のその試料台に対向する面の少なくとも一部に低放射率処理が施されているものである。   The second stage device according to the present invention is a stage device for moving a sample stage (WTB) holding an object (W) along a guide surface (40a), and a movable element (32X) connected to the sample stage. ) And a stator (60) arranged along the guide surface, the drive device (36X) for driving the sample stage along the guide surface, and the mover and the sample stage are separated from each other. And a flat partition member (30A) arranged in such a manner that at least a part of the surface of the partition member facing the sample stage is subjected to a low emissivity treatment.

斯かる本発明によれば、その駆動装置の可動子又は固定子(熱源)で発生する放射熱等の熱は、その仕切り部材の低放射率処理が施された部分によってほぼ遮断されて、その試料台及びその物体の温度は殆ど上昇しない。従って、簡単な構成でその熱源からの熱の影響を軽減できる。
また、本発明による第3のステージ装置は、物体(W)を保持する試料台(WTB)をガイド面(40a)に沿って移動するステージ装置において、その試料台に連結された可動子(32X)と、そのガイド面に沿って配置された固定子(60)とを含み、そのガイド面に沿ってその試料台を駆動する駆動装置(36X)と、その可動子とその試料台とを隔てるように配置された平板状の仕切り部材(30A)と、その仕切り部材とその試料台との間に配置された板状部材とを有し、その板状部材の少なくとも一部に低放射率処理が施されているものである。
According to the present invention, heat such as radiant heat generated in the mover or stator (heat source) of the drive device is substantially blocked by the portion of the partition member that has been subjected to the low emissivity treatment, The temperature of the sample stage and its object hardly rises. Therefore, the influence of heat from the heat source can be reduced with a simple configuration.
A third stage apparatus according to the present invention is a stage apparatus that moves a sample stage (WTB) holding an object (W) along a guide surface (40a), and a mover (32X) connected to the sample stage. ) And a stator (60) arranged along the guide surface, the drive device (36X) for driving the sample stage along the guide surface, and the mover and the sample stage are separated from each other. A plate-like partition member (30A) arranged in this way, and a plate-like member arranged between the partition member and the sample stage, and low emissivity treatment on at least a part of the plate-like member Is given.

斯かる本発明によれば、その駆動装置の可動子又は固定子(熱源)で発生する放射熱等の熱は、その板状部材によってほぼ遮断されて、その試料台及びその物体の温度は殆ど上昇しない。従って、簡単な構成でその熱源からの熱の影響を軽減できる。
これらの場合、その駆動装置を、ムービングマグネット方式のリニアモータとすることができる。ムービングマグネット方式では可動子は磁石を備え、この磁石自体での発熱は殆ど無いため、その可動子が連結される試料台の温度をより安定に維持できる。
According to the present invention, heat such as radiant heat generated by the mover or the stator (heat source) of the drive device is substantially blocked by the plate-like member, and the temperature of the sample stage and the object is almost the same. Does not rise. Therefore, the influence of heat from the heat source can be reduced with a simple configuration.
In these cases, the driving device can be a moving magnet type linear motor. In the moving magnet system, the mover includes a magnet, and the magnet itself hardly generates heat, so that the temperature of the sample stage to which the mover is connected can be maintained more stably.

また、一例として、その仕切り部材はアルミナ又はセラミックスを含み、その低放射率処理は、その対向する面の少なくとも一部に金属の膜をコーティングする処理である。その金属は例えばニッケルであり、この膜は金属メッキで容易に形成できる。
これらの場合、その低放射率処理が施された面に、変形防止部(74A)を設けてもよい。例えばその低放射率処理が金属膜のコーティングである場合、そのコーティングとその試料台又はその仕切り部材との間の線膨張係数の相違によるバイメタル効果によって、その試料台又は仕切り部材に応力が作用する恐れがある。その変形防止部(例えばスリット)を設けることによって、その応力が解放されるため、その試料台又は仕切り部材の変形が抑制される。
Further, as an example, the partition member includes alumina or ceramics, and the low emissivity process is a process of coating a metal film on at least a part of the facing surface. The metal is nickel, for example, and this film can be easily formed by metal plating.
In these cases, the deformation preventing portion (74A) may be provided on the surface subjected to the low emissivity treatment. For example, when the low emissivity treatment is a coating of a metal film, stress acts on the sample stage or the partition member due to a bimetallic effect due to a difference in linear expansion coefficient between the coating and the sample stage or the partition member. There is a fear. By providing the deformation preventing portion (for example, a slit), the stress is released, so that the deformation of the sample stage or the partition member is suppressed.

また、本発明による第4のステージ装置は、物体(W)を保持する試料台(WTB)をガイド面(40a)に沿って移動するステージ装置において、その試料台に連結された可動子(32X)と、そのガイド面に沿って配置された固定子(60)とを含み、そのガイド面に沿ってその試料台を駆動する駆動装置(36X)と、その可動子とその試料台とを隔てるように配置された平板状の仕切り部材(30A)とを有し、その仕切り部材を熱伝導率が50W/(m・K)以上の材料から形成するものである。   A fourth stage apparatus according to the present invention is a stage apparatus that moves a sample stage (WTB) holding an object (W) along a guide surface (40a), and a movable element (32X) connected to the sample stage. ) And a stator (60) arranged along the guide surface, the drive device (36X) for driving the sample stage along the guide surface, and the mover and the sample stage are separated from each other. The partition member (30A) is arranged in this manner, and the partition member is formed from a material having a thermal conductivity of 50 W / (m · K) or more.

斯かる本発明によれば、その駆動装置の可動子又は固定子(熱源)で発生する熱は、その熱伝導率の高い仕切り部材で拡散されるため、その試料台へはあまり伝わらない。その結果、その試料台及びその物体の温度は殆ど上昇しない。従って、簡単な構成でその熱源からの熱の影響を軽減できる。この場合、その仕切り部材の材料の一例は、アルミニウム、炭化ケイ素(SiC)等のセラミックス、又は炭化ケイ素とアルミニウムを含む材料、あるいはこれに更にケイ素を加えた材料などである。   According to the present invention, the heat generated by the mover or the stator (heat source) of the drive device is diffused by the partition member having a high thermal conductivity, and thus is not transmitted to the sample stage. As a result, the temperature of the sample stage and the object hardly rises. Therefore, the influence of heat from the heat source can be reduced with a simple configuration. In this case, an example of the material of the partition member is aluminum, ceramics such as silicon carbide (SiC), a material containing silicon carbide and aluminum, or a material in which silicon is further added thereto.

次に、本発明による第5のステージ装置は、物体(W)を保持する試料台(WTB)をガイド面に沿って移動するステージ装置において、その試料台に連結された可動子(32X)と、そのガイド面に沿って配置された固定子(60)とを含み、そのガイド面に沿ってその試料台を駆動する駆動装置(36X)と、その可動子とその試料台とを隔てるように配置された平板状の仕切り部材(30A1)とを有し、その仕切り部材の内部及び表面の少なくとも一部に設けた流路(77)に、この仕切り部材の温度調整用の媒体を流すものである。   Next, a fifth stage apparatus according to the present invention includes a mover (32X) coupled to a sample stage in a stage apparatus that moves a sample stage (WTB) holding an object (W) along a guide surface. A driving device (36X) including a stator (60) disposed along the guide surface, and driving the sample table along the guide surface, and the mover and the sample table separated from each other. A plate-shaped partition member (30A1) arranged, and a medium for adjusting the temperature of the partition member is passed through a flow path (77) provided in the interior of the partition member and at least a part of the surface thereof. is there.

斯かる本発明によれば、その可動子又は固定子(熱源)で発生する放射熱等の熱がその仕切り部材に伝わっても、その仕切り部材に沿って流れる媒体によって温度上昇が抑制される。従って、その試料台及びその物体の温度は殆ど上昇しないため、比較的簡単な構成でその熱源で発生する熱の影響が軽減される。
この場合、その試料台の温度を計測する温度センサ(87)を更に有し、その温度センサの計測結果に基づいてその媒体の温度を制御してもよい。これによって、温度制御精度を向上できる。
According to the present invention, even if heat such as radiant heat generated by the movable element or the stator (heat source) is transmitted to the partition member, the temperature rise is suppressed by the medium flowing along the partition member. Therefore, since the temperature of the sample stage and the object hardly rises, the influence of heat generated in the heat source is reduced with a relatively simple configuration.
In this case, a temperature sensor (87) for measuring the temperature of the sample stage may be further provided, and the temperature of the medium may be controlled based on the measurement result of the temperature sensor. Thereby, temperature control accuracy can be improved.

また、その駆動装置をムービングマグネット方式のリニアモータとして、その仕切り部材の内部及び表面の少なくとも一部をその媒体が流れる方向とほぼ逆の方向に、その固定子の温度を制御するための媒体を流してもよい。これによって、それらの媒体の運動量が全体として小さくなるため、その試料台の速度の制御精度等の駆動性能が向上する。
また、その試料台をその可動子に対して相対的に移動させるアクチュエータ(38A〜38C)を更に有し、その媒体は、そのアクチュエータの温度を制御するための媒体を兼ねていてもよい。これによって、新たに媒体を引き回す必要が無くなる。
In addition, the drive device is a moving magnet type linear motor, and a medium for controlling the temperature of the stator in a direction almost opposite to the direction in which the medium flows at least part of the interior and surface of the partition member. May be flushed. As a result, the momentum of the medium is reduced as a whole, and the driving performance such as the control accuracy of the speed of the sample stage is improved.
Further, an actuator (38A to 38C) that moves the sample stage relative to the mover may be further provided, and the medium may also serve as a medium for controlling the temperature of the actuator. This eliminates the need to newly route the medium.

次に、本発明による露光装置は、第1物体(R)を露光ビームで照明し、その露光ビームでその第1物体を介して第2物体(W)を露光する露光装置において、その第1物体及び第2物体の少なくとも一方を移動するために、本発明の何れかのステージ装置を用いるものである。本発明の露光装置によれば、本発明のステージ装置の適用によって、試料台及びその上の第1物体又は第2物体の熱膨張が抑制されるため、重ね合わせ精度等の露光精度が向上する。   Next, an exposure apparatus according to the present invention irradiates a first object (R) with an exposure beam and exposes the second object (W) through the first object with the exposure beam. In order to move at least one of the object and the second object, any stage device of the present invention is used. According to the exposure apparatus of the present invention, by applying the stage apparatus of the present invention, the thermal expansion of the sample stage and the first object or the second object thereon is suppressed, so that the exposure accuracy such as the overlay accuracy is improved. .

本発明によれば、試料台、仕切り部材、若しくは板状部材の一部に低放射率処理を施すか、仕切り部材を高熱伝導率の材料から形成するか、又は仕切り部材に沿って温度調整用の媒体を流しているため、駆動機構のような熱源で発生する放射熱等の熱がその試料台に伝わりにくくなる。従って、簡単な構成でその熱源からの熱の影響を軽減できる。
また、本発明において、仕切り部材に沿って媒体が流れる方向とほぼ逆の方向に、固定子の温度を制御するための媒体を流す場合には、可動部としての試料台の駆動性能の低下を抑制できる。
According to the present invention, a part of the sample stage, the partition member, or the plate member is subjected to low emissivity treatment, or the partition member is formed of a material having high thermal conductivity, or the temperature is adjusted along the partition member. Therefore, heat such as radiant heat generated by a heat source such as a drive mechanism is hardly transmitted to the sample stage. Therefore, the influence of heat from the heat source can be reduced with a simple configuration.
Further, in the present invention, when the medium for controlling the temperature of the stator is flowed in the direction almost opposite to the direction in which the medium flows along the partition member, the driving performance of the sample stage as the movable part is reduced. Can be suppressed.

以下、本発明の好ましい第1の実施形態につき図1〜図3を参照して説明する。
図1は、本例の露光装置10の概略構成を示し、露光装置10は、ステップ・アンド・スキャン方式よりなる走査露光型の投影露光装置である。図1において、露光装置10は、照明ユニットILU、第1物体(マスク)としてのレチクルRを保持するレチクルステージRST、投影光学系PL、物体又は第2物体(基板)としてのウエハWの駆動装置を構成するステージ装置としてのウエハステージ系50、及び装置全体を統轄制御するコンピュータよりなる主制御装置20等を備えている。以下、図1において、投影光学系PLの光軸AXに沿ってZ軸を取り、Z軸に垂直な平面内(本例ではほぼ水平面に合致している)において、図1の紙面に平行な方向にX軸を取り、図1の紙面に垂直な方向にY軸を取って説明する。本例では、走査露光時のレチクルR及びウエハWの走査方向は、Y軸に沿った方向(Y方向)である。
A preferred first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
FIG. 1 shows a schematic configuration of an exposure apparatus 10 of this example, and the exposure apparatus 10 is a scanning exposure type projection exposure apparatus having a step-and-scan method. In FIG. 1, an exposure apparatus 10 includes an illumination unit ILU, a reticle stage RST that holds a reticle R as a first object (mask), a projection optical system PL, and a driving device for a wafer W as an object or a second object (substrate). And a main control device 20 including a computer for controlling and controlling the entire apparatus. Hereinafter, in FIG. 1, the Z-axis is taken along the optical axis AX of the projection optical system PL, and in a plane perpendicular to the Z-axis (in this example, substantially coincides with the horizontal plane), it is parallel to the paper surface of FIG. The description will be made by taking the X axis in the direction and the Y axis in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. In this example, the scanning direction of reticle R and wafer W during scanning exposure is a direction along the Y axis (Y direction).

先ず、照明ユニットILUは、不図示の露光光源に不図示の送光光学系(引き回し光学系)を介して連結されている。露光光源としては、KrFエキシマレーザ(出力波長248nm)やArFエキシマレーザ(出力波長193nm)などのほぼ遠紫外域のパルス光を出力する遠紫外光源が用いられている。なお、露光光源として、F2 レーザ(出力波長157nm)などの真空紫外光を発生するレーザ光源、YAGレーザの高調波発生光源、固体レーザ(半導体レーザなど)の高調波発生装置、又は水銀ランプ(i線等)なども使用できる。照明ユニットILUは、照明系ハウジングと、該照明系ハウジング内に所定の位置関係で配置された可変NDフィルタ、オプティカル・インテグレータを含む照度均一化光学系、リレーレンズ、レチクルブラインド、及びコンデンサレンズ(いずれも不図示)を含む照明光学系とから構成されている。オプティカル・インテグレータとしては、例えばフライアイレンズ、内面反射型インテグレータ(ロッドインテグレータ等)、又は回折光学素子などが用いられる。その照明光学系の光軸はレチクルR上で投影光学系PLの光軸AXと合致している。その照明光学系と同様の光学系の構成は、例えば特開平6−349701号公報などに開示されている。照明ユニットILUは、回路パターン等が描かれたレチクルRの下面(レチクル面)のスリット状の照明領域IARを露光ビームとしての露光光ILにより均一な照度分布で照明する。その照明領域IARは、上記のレチクルブラインドによって規定されるX軸に沿った方向(X方向)に細長い領域である。 First, the illumination unit ILU is connected to an exposure light source (not shown) via a light transmission optical system (route optical system) (not shown). As the exposure light source, a far-ultraviolet light source that outputs pulse light in a substantially far-ultraviolet region such as a KrF excimer laser (output wavelength 248 nm) or an ArF excimer laser (output wavelength 193 nm) is used. As an exposure light source, a laser light source that generates vacuum ultraviolet light, such as an F 2 laser (output wavelength 157 nm), a harmonic generation light source of a YAG laser, a harmonic generation device of a solid laser (semiconductor laser, etc.), or a mercury lamp ( i-line etc.) can also be used. The illumination unit ILU includes an illumination system housing, a variable ND filter arranged in a predetermined positional relationship within the illumination system housing, an illuminance uniformizing optical system including an optical integrator, a relay lens, a reticle blind, and a condenser lens (whichever And an illumination optical system (not shown). As the optical integrator, for example, a fly-eye lens, an internal reflection type integrator (such as a rod integrator), or a diffractive optical element is used. The optical axis of the illumination optical system coincides with the optical axis AX of the projection optical system PL on the reticle R. An optical system configuration similar to the illumination optical system is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-349701. The illumination unit ILU illuminates the slit-like illumination area IAR on the lower surface (reticle surface) of the reticle R on which a circuit pattern or the like is drawn with a uniform illuminance distribution by the exposure light IL as an exposure beam. The illumination area IAR is an elongated area in the direction (X direction) along the X axis defined by the reticle blind.

次に、レチクルステージRST上には、レチクルRが例えば真空吸着等によって安定に保持されている。レチクルステージRSTは、不図示のレチクルベース上のガイド面上にエアーベアリングを介して非接触状態で載置されている。そして、レチクルステージRSTは、そのガイド面上でレチクルステージ駆動部22によって、走査方向であるY方向に指定された走査速度で駆動可能であると共に、光軸AXに垂直なXY平面内で例えば同期誤差を補正するように微少量駆動可能である。なお、レチクルステージ駆動部22は、リニアモータ及びボイスコイルモータ等の駆動装置を含む機構であるが、図1では図示の便宜上から単なるブロックとして示されている。   Next, the reticle R is stably held on the reticle stage RST, for example, by vacuum suction or the like. Reticle stage RST is placed on a guide surface on a reticle base (not shown) in a non-contact state via an air bearing. The reticle stage RST can be driven on the guide surface by the reticle stage drive unit 22 at a scanning speed specified in the Y direction, which is the scanning direction, and is synchronized within an XY plane perpendicular to the optical axis AX, for example. A very small amount of driving is possible to correct the error. The reticle stage drive unit 22 is a mechanism including drive devices such as a linear motor and a voice coil motor, but is shown as a simple block in FIG. 1 for convenience of illustration.

レチクルステージRSTの移動面内の位置(X方向、Y方向の位置)は、レチクルステージRSTに固定された移動鏡15と、これに対向するように配置されたレーザ干渉計(以下、「レチクル干渉計」という)16とによって、例えば0.1〜1nm程度の分解能で常時検出されている。実際には、レチクルステージRST上にはY軸に直交する反射面を有する移動鏡とX軸に直交する反射面を有する移動鏡とが設けられ、これらの移動鏡に対応してY軸のレチクル干渉計とX軸のレチクル干渉計とが設けられているが、図1ではこれらが代表的に移動鏡15及びレチクル干渉計16として示されている。なお、例えば、レチクルステージRSTの端面を鏡面加工して反射面(移動鏡15の反射面に相当)を形成しても良い。また、レチクルステージRSTの走査方向(本例ではY方向)の位置検出に用いられる移動鏡の代わりに、少なくとも1つのコーナーキューブ型ミラー(レトロリフレクタ)を用いても良い。また、Y軸のレチクル干渉計とX軸のレチクル干渉計との一方、例えばY軸のレチクル干渉計は、X方向に離れた測長軸を2軸有する2軸干渉計であり、このY軸のレチクル干渉計の計測値に基づきレチクルステージRSTのY方向の位置に加え、θz方向(Z軸回りの回転方向)の回転角(ヨーイング量)も計測できるようになっている。レチクルステージRST、レチクルベース(不図示)、移動鏡15、レチクル干渉計16、及びレチクルステージ駆動部22からレチクルステージ系が構成されている。   The position of the reticle stage RST in the moving plane (the position in the X direction and the Y direction) is a moving mirror 15 fixed to the reticle stage RST and a laser interferometer (hereinafter referred to as “reticle interference”) arranged to face the moving mirror 15. For example, it is always detected with a resolution of about 0.1 to 1 nm. Actually, a movable mirror having a reflecting surface orthogonal to the Y-axis and a moving mirror having a reflecting surface orthogonal to the X-axis are provided on the reticle stage RST, and a Y-axis reticle corresponding to these moving mirrors is provided. An interferometer and an X-axis reticle interferometer are provided. In FIG. 1, these are typically shown as a movable mirror 15 and a reticle interferometer 16. For example, the end surface of the reticle stage RST may be mirror-finished to form a reflecting surface (corresponding to the reflecting surface of the movable mirror 15). Further, at least one corner cube type mirror (retro reflector) may be used instead of the movable mirror used for detecting the position of the reticle stage RST in the scanning direction (Y direction in this example). One of the Y-axis reticle interferometer and the X-axis reticle interferometer, for example, the Y-axis reticle interferometer, is a two-axis interferometer having two measurement axes separated in the X direction. In addition to the position of the reticle stage RST in the Y direction, the rotation angle (yawing amount) in the θz direction (rotation direction about the Z axis) can be measured based on the measurement value of the reticle interferometer. A reticle stage system is constituted by reticle stage RST, reticle base (not shown), movable mirror 15, reticle interferometer 16, and reticle stage drive unit 22.

なお、レチクル干渉計16に加えて、レチクルステージRSTの下面に設けられる反射面と、投影光学系PLが載置される架台(不図示)に設置される反射面とにレーザビームを照射し、投影光学系PLの光軸方向(Z方向)に関するレチクルステージRSTの相対位置関係を検出するZ軸のレチクル干渉計(不図示)を設けてもよい。このとき、XY平面内の複数点でそれぞれZ方向の相対位置関係を検出し、レチクルステージRSTについてZ方向の位置情報に加えてXY平面に対する傾斜情報(即ち、X軸回りの回転量とY軸回りの回転量との少なくとも一方)を求めるようにしても良い。   In addition to the reticle interferometer 16, a laser beam is irradiated to a reflective surface provided on the lower surface of the reticle stage RST and a reflective surface installed on a gantry (not shown) on which the projection optical system PL is placed, A Z-axis reticle interferometer (not shown) for detecting the relative positional relationship of the reticle stage RST with respect to the optical axis direction (Z direction) of the projection optical system PL may be provided. At this time, the relative positional relationship in the Z direction is detected at each of a plurality of points in the XY plane, and in addition to the positional information in the Z direction for the reticle stage RST, the tilt information with respect to the XY plane (that is, the rotation amount around the X axis and the Y axis) You may make it obtain | require the rotation amount of at least one).

レチクル干渉計16からのレチクルステージRSTの位置情報(ヨーイング量を含む)は主制御装置20に供給される。主制御装置20では、レチクルステージRSTの位置情報、後述のウエハステージWSTの位置情報、及びレチクルRのアライメント情報に基づいて、レチクルステージ駆動部22を介してレチクルステージRSTの位置及び速度を制御する。   Position information (including the yawing amount) of reticle stage RST from reticle interferometer 16 is supplied to main controller 20. Main controller 20 controls the position and speed of reticle stage RST via reticle stage drive unit 22 based on position information of reticle stage RST, position information of wafer stage WST, which will be described later, and alignment information of reticle R. .

また、投影光学系PLは、レチクルステージRSTの図1における下方に配置されている。投影光学系PLとしては、例えば両側テレセントリックで所定の縮小倍率(例えば1/5又は1/4)を有する屈折光学系が使用されている。照明ユニットILUからの露光光ILによって照明領域IARが照明されると、照明領域IAR内のレチクルRのパターンの縮小像(部分倒立像)が投影光学系PLを介してウエハWの一つのショット領域上の露光領域IAに投影され、その縮小像がウエハW表面のレジスト層に転写される。物体又は第2物体としてのウエハWは、例えば半導体(シリコン等)又はSOI(silicon on insulator)等の直径が200〜300mm程度の円板状の基板である。なお、投影光学系PLとしては、反射屈折系なども使用することができる。   In addition, projection optical system PL is arranged below reticle stage RST in FIG. As projection optical system PL, for example, a birefringent optical system having a predetermined reduction magnification (for example, 1/5 or 1/4) is used. When the illumination area IAR is illuminated by the exposure light IL from the illumination unit ILU, a reduced image (partial inverted image) of the pattern of the reticle R in the illumination area IAR is one shot area of the wafer W via the projection optical system PL. The projected image is projected onto the upper exposure area IA, and the reduced image is transferred to the resist layer on the surface of the wafer W. The wafer W as the object or the second object is a disk-shaped substrate having a diameter of about 200 to 300 mm, such as a semiconductor (silicon or the like) or SOI (silicon on insulator). A catadioptric system or the like can also be used as the projection optical system PL.

次に、ウエハステージ系50は、床面F(又はベースプレート或いはフレームキャスターなど)上に3箇所又は4箇所の防振ユニット26を介してほぼ水平に支持されたステージベース40と、該ステージベース40の上方に配設されたステージとしてのウエハステージWSTと、該ウエハステージWSTを駆動するウエハステージ駆動部24とを備えている。各防振ユニット26は、床面Fからステージベース40に伝達される微振動をそれぞれマイクロGレベルで絶縁する。これらの防振ユニット26として、ステージベース40の所定箇所に固定された半導体加速度計等の振動センサの出力に基づいてステージベース40の振動を積極的に制振する、いわゆるアクティブ防振装置を用いることは勿論可能である。   Next, the wafer stage system 50 includes a stage base 40 supported substantially horizontally on the floor F (or a base plate or a frame caster) via three or four vibration isolation units 26, and the stage base 40. Is provided with a wafer stage WST as a stage disposed above the wafer stage, and a wafer stage driving unit 24 for driving the wafer stage WST. Each anti-vibration unit 26 insulates the micro vibration transmitted from the floor surface F to the stage base 40 at the micro G level. As these vibration isolation units 26, so-called active vibration isolation devices that actively suppress the vibration of the stage base 40 based on the output of a vibration sensor such as a semiconductor accelerometer fixed at a predetermined position of the stage base 40 are used. Of course it is possible.

ステージベース40の+Z方向の面(上面)は、その平面度が非常に高くなるように加工されており、ウエハステージWSTの移動基準面であるガイド面40aとされている。ウエハステージWSTは、投影光学系PLの図1における下方で、ウエハステージ駆動部24によって駆動され、ウエハWを保持してガイド面40aに沿ってXY平面内で2次元移動する。ウエハステージWSTは、ウエハWを保持する試料台(又はテーブル)としてのウエハテーブルWTBと、該ウエハテーブルWTBを3箇所のZ・チルト駆動機構38を介して下側から支持するウエハステージ本体部30とを備えている。   The surface (upper surface) in the + Z direction of the stage base 40 is processed so as to have a very high flatness, and serves as a guide surface 40a that is a movement reference surface of the wafer stage WST. Wafer stage WST is driven by wafer stage drive unit 24 below projection optical system PL in FIG. 1, holds wafer W, and moves two-dimensionally in the XY plane along guide surface 40a. Wafer stage WST includes wafer table WTB as a sample stage (or table) for holding wafer W, and wafer stage main body 30 that supports wafer table WTB from below via three Z / tilt drive mechanisms 38. And.

ウエハテーブルWTBの上面には、ウエハホルダ25を介してウエハWが真空吸着(又は静電吸着)等により吸着保持されている。3箇所のZ・チルト駆動機構38は、それぞれウエハステージ本体部30上でウエハテーブルWTBを支持するアクチュエータ(例えば、ボイスコイルモータ又はEIコア方式のモータ)等を含んで構成され、ウエハテーブルWTBをZ方向、θx方向(X軸回りの回転方向)、及びθy方向(Y軸回りの回転方向)の3自由度で微小駆動する。   Wafer W is sucked and held on the upper surface of wafer table WTB by vacuum suction (or electrostatic suction) through wafer holder 25. The three Z / tilt driving mechanisms 38 include actuators (for example, voice coil motors or EI core motors) that support the wafer table WTB on the wafer stage main body 30, and the wafer table WTB. The micro drive is performed with three degrees of freedom in the Z direction, θx direction (rotation direction around the X axis), and θy direction (rotation direction around the Y axis).

ウエハテーブルWTBの側面には、外部に設置されたレーザ干渉計(以下、「ウエハ干渉計」という)23からのレーザビームを反射する移動鏡21が固定され、ウエハ干渉計23により、ウエハテーブルWTBのX方向、Y方向の位置が例えば0.1〜1nm程度の分解能で常時検出されると共に、ウエハテーブルWTBのθx方向、θy方向、θz方向の回転量もその位置分解能に応じた分解能で常時検出されている。ウエハテーブルWTBの上面には、実際には、図2(A)に示すように、+X方向の端部近傍に、X軸に直交する反射面を有する移動鏡21Xが設けられ、+Y方向の端部近傍に、Y軸に直交する反射面を有する移動鏡21Yが設けられている。また、これに対応して、移動鏡21X,21Yにそれぞれレーザ光を照射してウエハテーブルWTBのX方向、Y方向の位置を計測するX軸のウエハ干渉計、Y軸のウエハ干渉計が設けられている。本例では、X軸及びY軸のウエハ干渉計はそれぞれ測長軸を複数有する多軸干渉計であり、ウエハテーブルWTBのθz方向の回転量(ヨーイング量)に加えてθx方向の回転量(ピッチング量)及びθy方向の回転量(ローリング量)の検出も可能となっている。このようにウエハ干渉計及び移動鏡はそれぞれ複数設けられているが、図1ではこれらが代表的に移動鏡21及びウエハ干渉計23として示されている。   A movable mirror 21 that reflects a laser beam from an externally installed laser interferometer (hereinafter referred to as “wafer interferometer”) 23 is fixed to the side surface of wafer table WTB, and wafer table WTB is fixed by wafer interferometer 23. Are always detected with a resolution of about 0.1 to 1 nm, for example, and the rotation amounts of the wafer table WTB in the θx direction, θy direction, and θz direction are always detected with a resolution corresponding to the position resolution. Has been detected. Actually, as shown in FIG. 2A, a movable mirror 21X having a reflecting surface orthogonal to the X axis is provided on the upper surface of wafer table WTB near the end in + X direction. A movable mirror 21Y having a reflecting surface orthogonal to the Y axis is provided near the portion. Correspondingly, an X-axis wafer interferometer and a Y-axis wafer interferometer are provided for measuring the positions of the wafer table WTB in the X and Y directions by irradiating the movable mirrors 21X and 21Y with laser light, respectively. It has been. In this example, the X-axis and Y-axis wafer interferometers are multi-axis interferometers each having a plurality of measurement axes, and in addition to the rotation amount (yawing amount) of the wafer table WTB in the θz direction, It is also possible to detect the pitching amount) and the rotation amount in the θy direction (rolling amount). As described above, a plurality of wafer interferometers and movable mirrors are provided, but in FIG. 1, these are typically shown as movable mirror 21 and wafer interferometer 23.

なお、例えば、ウエハテーブルWTBの端面を鏡面加工して反射面(移動鏡21X、21Yの反射面に相当)を形成しても良い。また、45°傾いてウエハテーブルWTBに設置される反射面を介して、投影光学系PLが載置される架台(不図示)に設置される反射面にレーザビームを照射し、投影光学系PLの光軸方向(Z方向)に関するウエハテーブルWTBの相対位置情報を検出するウエハ干渉計を設けてもよい。このとき、XY平面内の複数点でそれぞれZ方向の相対位置関係を検出し、ウエハテーブルWTBについてZ方向の位置情報に加えてXY平面に対する傾斜情報を求めるようにしても良い。   For example, the end surface of wafer table WTB may be mirror-finished to form a reflecting surface (corresponding to the reflecting surface of movable mirrors 21X and 21Y). Further, the projection optical system PL is irradiated with a laser beam on a reflection surface installed on a gantry (not shown) on which the projection optical system PL is placed via a reflection surface installed on the wafer table WTB with an inclination of 45 °. A wafer interferometer that detects relative position information of the wafer table WTB in the optical axis direction (Z direction) may be provided. At this time, the relative positional relationship in the Z direction may be detected at a plurality of points in the XY plane, and the tilt information with respect to the XY plane may be obtained in addition to the positional information in the Z direction for wafer table WTB.

ウエハ干渉計23で計測されるウエハテーブルWTBの位置情報(又は速度情報)は主制御装置20に送られ、主制御装置20ではその位置情報(又は速度情報)、レチクルステージRSTの位置情報、及びウエハWのアライメント情報に基づいて、ウエハステージ駆動部24を構成するリニアモータ36X,36Y1,36Y2(これらのリニアモータを含むウエハステージ駆動部24の構成等については更に後述する)を介してウエハステージWSTの位置及び速度を制御する。   The position information (or speed information) of wafer table WTB measured by wafer interferometer 23 is sent to main controller 20, where the position information (or speed information), position information of reticle stage RST, and Based on the alignment information of the wafer W, the wafer stage is passed through linear motors 36X, 36Y1, 36Y2 constituting the wafer stage drive unit 24 (the configuration of the wafer stage drive unit 24 including these linear motors will be described later). Control the position and speed of the WST.

図1において、主制御装置20は、CPU(中央演算処理装置)、ROM、RAM等から成るいわゆるコンピュータを含んで構成され、装置全体の動作を統轄制御する。主制御装置20は、例えば露光動作が的確に行われるように、例えばレチクルRとウエハWの同期走査、及びウエハWのステッピング等を制御する。
ここで、レチクルRのパターンをウエハW上の各ショット領域に順次転写する際の露光動作について簡単に説明する。なお、前提として、不図示のレチクルアライメント系、ウエハテーブルWTB上の不図示の基準マーク板、及び不図示のウエハアライメント系を用いたレチクルアライメント、ウエハアライメント系のベースライン計測、及びウエハアライメント(例えばEGA方式のウエハアライメント)等の準備作業は終了しているものとする。
In FIG. 1, a main controller 20 is configured to include a so-called computer comprising a CPU (Central Processing Unit), ROM, RAM, and the like, and controls the overall operation of the apparatus. The main controller 20 controls, for example, synchronous scanning of the reticle R and the wafer W, stepping of the wafer W, and the like so that the exposure operation is performed accurately.
Here, an exposure operation when the pattern of the reticle R is sequentially transferred to each shot area on the wafer W will be briefly described. As a premise, reticle alignment system (not shown), reference mark plate (not shown) on wafer table WTB, and reticle alignment using wafer alignment system (not shown), baseline measurement of wafer alignment system, and wafer alignment (for example, It is assumed that preparatory work such as EGA wafer alignment) has been completed.

先ず、主制御装置20は、レチクルRとウエハW、即ちレチクルステージRSTとウエハステージWSTとのY方向の相対走査を開始する。両ステージRST,WSTがそれぞれの目標走査速度に達し、等速同期状態に達すると、照明ユニットILUからの露光光ILによってレチクルRのパターン領域が照明され始め、走査露光が開始される。上記の相対走査は、主制御装置20が、前述したウエハ干渉計23及びレチクル干渉計16の計測値をモニタしつつ、レチクルステージ駆動部22及びウエハステージ駆動部24を制御することにより行われる。   First, main controller 20 starts relative scanning in the Y direction between reticle R and wafer W, that is, reticle stage RST and wafer stage WST. When both stages RST and WST reach their respective target scanning speeds and reach a constant speed synchronization state, the pattern area of the reticle R starts to be illuminated by the exposure light IL from the illumination unit ILU, and scanning exposure is started. The relative scanning is performed by the main controller 20 controlling the reticle stage driving unit 22 and the wafer stage driving unit 24 while monitoring the measurement values of the wafer interferometer 23 and the reticle interferometer 16 described above.

主制御装置20は、特に上記の走査露光時には、レチクルステージRSTのY方向の移動速度VrとウエハステージWSTのY方向の移動速度Vwとが、投影光学系PLの投影倍率(1/4倍、1/5倍等)に応じた速度比に維持されるように同期制御を行う。そして、レチクルRのパターン領域が露光光ILで逐次照明され、パターン領域全面に対する照明が完了することにより、ウエハW上の第1ショット領域の走査露光が終了する。これにより、レチクルRのパターンが投影光学系PLを介してその第1ショット領域に縮小転写される。   Main controller 20 determines that, during the above-described scanning exposure, the movement speed Vr of reticle stage RST in the Y direction and the movement speed Vw of wafer stage WST in the Y direction are the projection magnifications (1/4 times, Synchronous control is performed so as to maintain a speed ratio corresponding to 1/5 times. Then, the pattern area of the reticle R is sequentially illuminated with the exposure light IL, and the illumination of the entire pattern area is completed, thereby completing the scanning exposure of the first shot area on the wafer W. Thereby, the pattern of the reticle R is reduced and transferred to the first shot area via the projection optical system PL.

次に、主制御装置20により、ウエハステージ駆動部24を介してウエハステージWSTがX方向、Y方向にステップ移動され、ウエハW上の第2ショット領域の露光のための走査開始位置(加速開始位置)に移動される。そして、主制御装置20により、上述と同様に各部の動作が制御され、ウエハW上の第2ショット領域に対して走査露光が行われる。このようにして、ウエハW上のショット領域の走査露光とショット間のステッピング動作とが繰り返し行われ、ウエハW上の露光対象ショットの全てにレチクルRのパターンが順次転写される。ウエハW上の全露光対象ショット領域へのパターン転写が終了すると、ウエハWが次のウエハと交換され、同様にアライメント及び露光動作が繰り返される。   Next, main controller 20 causes wafer stage WST to move stepwise in the X and Y directions via wafer stage drive unit 24, and starts a scanning start position (acceleration start) for exposure of the second shot area on wafer W. Position). Then, the operation of each unit is controlled by the main controller 20 in the same manner as described above, and scanning exposure is performed on the second shot region on the wafer W. In this way, the scanning exposure of the shot area on the wafer W and the stepping operation between shots are repeatedly performed, and the pattern of the reticle R is sequentially transferred to all the exposure target shots on the wafer W. When pattern transfer to all exposure target shot areas on the wafer W is completed, the wafer W is replaced with the next wafer, and the alignment and exposure operations are repeated in the same manner.

次に、本例のウエハステージ系50の構成及び動作につき詳細に説明する。ウエハステージ系50において、ウエハステージ本体部30は、例えば図2(B)に示すように、矩形板状の底面部材30C、この底面部材30Cの上面のY方向の両端部にそれぞれ固定された一対の支持部材30B1,30B2、及びこれらの支持部材30B1,30B2によって底面部材30Cの上面に平行に支持された天板30A等を備えている。天板30A(トッププレート)が平板状の仕切り部材に対応している。図1では、底面部材30Cが、前述のステージベース40上のガイド面40aに対向して配置されている。天板30Aは、図2(B)に示すように、矩形の板状の部材から成り、この天板30Aの上方に、ボイスコイルモータ等を含むZ・チルト駆動機構38を介してウエハテーブルWTBが載置されている(図1参照)。また、天板30Aの下面には、図2(B)に示すように、後述するX軸リニアモータ36Xを構成する可動子32Xが固定されている。   Next, the configuration and operation of the wafer stage system 50 of this example will be described in detail. In the wafer stage system 50, for example, as shown in FIG. 2B, the wafer stage main body 30 includes a rectangular plate-shaped bottom surface member 30C and a pair of Y-direction both ends fixed to the top surface of the bottom surface member 30C. Supporting members 30B1 and 30B2, and a top plate 30A supported in parallel with the upper surface of the bottom surface member 30C by these supporting members 30B1 and 30B2. The top plate 30A (top plate) corresponds to a flat partition member. In FIG. 1, the bottom surface member 30 </ b> C is arranged to face the guide surface 40 a on the stage base 40 described above. As shown in FIG. 2B, the top plate 30A is formed of a rectangular plate-like member, and a wafer table WTB is disposed above the top plate 30A via a Z / tilt drive mechanism 38 including a voice coil motor and the like. Is mounted (see FIG. 1). Further, as shown in FIG. 2B, a movable element 32X constituting an X-axis linear motor 36X described later is fixed to the lower surface of the top plate 30A.

また、底面部材30Cは、天板30Aとほぼ同一の大きさを有する平板状部材から成り、この底面部材30Cの底面(下面)には、図3(A)及び図3(B)に示すように、例えば4つの真空予圧型気体静圧軸受け(以下、単に「気体静圧軸受け」と呼ぶ)102が設けられている。これらの気体静圧軸受け102は、不図示ではあるが、その中央部に加圧気体(例えば空気)を噴き出す噴出し口と、この噴出し口の周囲に形成され、不図示の真空吸引路に連通する溝とを備えている。   Further, the bottom surface member 30C is formed of a flat plate member having substantially the same size as the top plate 30A, and the bottom surface (lower surface) of the bottom surface member 30C is as shown in FIGS. 3 (A) and 3 (B). In addition, for example, four vacuum preload type gas static pressure bearings (hereinafter simply referred to as “gas static pressure bearings”) 102 are provided. Although not shown in the drawings, these gas static pressure bearings 102 are formed around a jet port for jetting pressurized gas (for example, air) at the center thereof, and around the jet port. And a communicating groove.

ここで、F2 レーザ光などの波長190nm〜120nmの帯域に属する真空紫外と呼ばれる波長域の光束を露光光(露光用の照明光)ILとして用いる場合には、酸素、水蒸気、炭化水素ガス、或いは有機物等(以下、単に「不純物」と呼ぶ)による吸収が極めて大きいため、露光光ILが通る光路上の空間中のこれら不純物の濃度を数ppm以下の濃度にまで下げるべく、その光路上の空間の気体を、吸収の少ない、窒素やヘリウム等の不活性なガスで置換する(パージする)必要がある。本例においても、F2 レーザ光などを露光光ILとして用いる場合には、そのようなガス置換が行われる。 Here, in the case where a light beam in a wavelength region called vacuum ultraviolet belonging to a wavelength range of 190 nm to 120 nm such as F 2 laser light is used as exposure light (illumination light for exposure) IL, oxygen, water vapor, hydrocarbon gas, Alternatively, since absorption by organic substances (hereinafter simply referred to as “impurities”) is extremely large, in order to reduce the concentration of these impurities in the space on the optical path through which the exposure light IL passes to a concentration of several ppm or less, It is necessary to replace (purge) the gas in the space with an inert gas such as nitrogen or helium that has little absorption. Also in this example, when F 2 laser light or the like is used as the exposure light IL, such gas replacement is performed.

本例では、4つの気体静圧軸受け102の軸受け面からガイド面40aに向かってそれぞれ噴出された加圧気体の軸受け面とガイド面40aとの間の静圧(いわゆる隙間内圧力)と、ウエハステージWST全体の自重と真空予圧力とのバランスとにより、ウエハステージWSTがステージベース40上のガイド面40a上に数μm程度のクリアランスを介して非接触で支持されている。   In this example, the static pressure (so-called gap pressure) between the bearing surface of the pressurized gas ejected from the bearing surfaces of the four gas static pressure bearings 102 toward the guide surface 40a and the guide surface 40a, and the wafer Wafer stage WST is supported on guide surface 40a on stage base 40 in a non-contact manner with a clearance of about several μm due to the balance between the weight of the entire stage WST and the vacuum preload.

次に、図1に示すように、ウエハステージ駆動部24は、ウエハステージWSTを走査方向(Y方向)に直交する非走査方向であるX方向に駆動するX軸リニアモータ36Xと、ウエハステージWSTをX軸リニアモータ36Xと一体的に走査方向であるY方向に駆動する一対のY軸リニアモータ36Y1,36Y2とを備えている。駆動装置としてのX軸リニアモータ36Xは、X方向を長手方向とする固定子としてのX軸リニアガイド34Xと、X軸リニアガイド34Xに沿ってX方向へ移動するウエハステージ本体30に固定されたX可動子32Xとを備えている。   Next, as shown in FIG. 1, wafer stage drive unit 24 includes an X-axis linear motor 36X that drives wafer stage WST in the X direction, which is a non-scanning direction orthogonal to the scanning direction (Y direction), and wafer stage WST. Is provided with a pair of Y-axis linear motors 36Y1 and 36Y2 that are driven integrally with the X-axis linear motor 36X in the Y direction that is the scanning direction. An X-axis linear motor 36X as a driving device is fixed to an X-axis linear guide 34X as a stator whose longitudinal direction is the X direction, and a wafer stage body 30 that moves in the X direction along the X-axis linear guide 34X. X mover 32X.

X軸リニアガイド34Xは、図2(A)に示すように、X方向を長手方向とし、YZ断面が概略H字状のガイド部材42、及びガイド部材42の上方に配置されX方向に延びる電機子ユニット60等を備えている。これをさらに詳述すると、ガイド部材42のY方向の一方及び他方の端面は、それぞれXZ面に平行で平坦度が良好な第1ガイド面62a及び第2ガイド面62bとされている。ガイド部材42は、第1、第2ガイド面62a,62bがそれぞれ形成された断面長方形で上端面及び下端面がXY平面に平行な第1、第2のガイド部43A,43Bと、これら第1、第2のガイド部43A,43B同士を連結する連結部としての平板状のリム部43Cとの3部分から構成されている。この場合、リム部43Cは、XY平面、即ち前述の底面部材30Cに平行になっている。本例では、第1、第2のガイド部43A,43B及びリム部43Cの3部分が一体成形されているが、各部を別々の部材で形成した後一体化しても良い。   As shown in FIG. 2 (A), the X-axis linear guide 34X has an X direction as a longitudinal direction, a YZ cross section having a substantially H-shaped guide member 42, and an electric machine disposed above the guide member 42 and extending in the X direction. A child unit 60 and the like are provided. More specifically, the one end surface and the other end surface in the Y direction of the guide member 42 are respectively a first guide surface 62a and a second guide surface 62b that are parallel to the XZ plane and have good flatness. The guide member 42 includes first and second guide portions 43A and 43B having a rectangular cross section in which first and second guide surfaces 62a and 62b are respectively formed, and having an upper end surface and a lower end surface parallel to the XY plane. The third guide part 43A is composed of three parts, a flat rim part 43C as a connecting part that connects the second guide parts 43A and 43B. In this case, the rim portion 43C is parallel to the XY plane, that is, the aforementioned bottom surface member 30C. In this example, the three parts of the first and second guide parts 43A and 43B and the rim part 43C are integrally formed, but they may be integrated after being formed by separate members.

図3(A)は図2(A)のガイド部材42及び電機子ユニット60を断面とした図であり、図3(B)は図3(A)のAA線に沿う断面図である。図3(A)から分かるように、ガイド部材42は、そのYZ断面が、上下及び左右対称な形状となっており、このため、その剛性中心のZ方向の位置が中立面LL(曲げモーメントを受けた場合に伸縮しない面)に一致している。   3A is a cross-sectional view of the guide member 42 and the armature unit 60 shown in FIG. 2A, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. As can be seen from FIG. 3 (A), the YZ cross section of the guide member 42 has a vertically and laterally symmetrical shape. For this reason, the position in the Z direction of the center of rigidity is the neutral plane LL (bending moment). The surface that does not expand or contract when receiving.

電機子ユニット60は、図2(A)等に示すように、YZ断面がガイド部材42と同様のH字状の形状を有しX方向に伸びるコイルプレートと、このコイルプレートの内部(又は外部)に所定間隔(所定ピッチ)でX方向に沿って配設された複数の電機子コイルとを備えている。なお、電機子ユニット60を固定子とみなすこともできる。電機子ユニット60は、ガイド部材42のリム部43Cの上方に平行に配設されている。また、この電機子ユニット60は、その長手方向の一方と他方の端部がリム部43C上面に設けられた各一対のスペーサ部材441,442(但し、図2(A)における+X方向側の一対のスペーサ部材は不図示)によりそれぞれ支持されている。即ち、リム部43Cの上面と電機子ユニット60との間には、長手方向の両端部を除き、所定の空間が形成されている。   As shown in FIG. 2A, the armature unit 60 includes a coil plate having an H-shaped YZ cross section similar to that of the guide member 42 and extending in the X direction, and an inside (or outside) of the coil plate. ) At a predetermined interval (predetermined pitch) along the X direction. The armature unit 60 can also be regarded as a stator. The armature unit 60 is disposed in parallel above the rim portion 43 </ b> C of the guide member 42. Further, the armature unit 60 has a pair of spacer members 441 and 442 (one pair on the + X direction side in FIG. 2A) in which one end and the other end in the longitudinal direction are provided on the upper surface of the rim portion 43C. The spacer members are respectively supported by (not shown). That is, a predetermined space is formed between the upper surface of the rim portion 43C and the armature unit 60 except for both ends in the longitudinal direction.

また、X可動子32X(天板30Aに連結された可動子)は、図2(B)に示すように、前述したウエハステージ本体部30を構成する天板30Aの下面に固定された断面矩形枠状でX方向に伸びる可動子ヨーク(マグネットプレート)48と、この可動子ヨーク48の内面側の上下対向面に、X方向に沿って所定間隔で交互に配列されたN極永久磁石46N及びS極永久磁石46Sから成る複数の界磁石を備えている。この場合、図3(B)の断面図から明らかなように、相互に隣接する界磁石の極性は相互に逆極性であるとともに、相互に対向する界磁石の極性も相互に逆極性となっている。このため、可動子ヨーク48の内部空間には、X方向に沿って交番磁界が形成されている。   Further, as shown in FIG. 2B, the X mover 32X (mover connected to the top plate 30A) is a rectangular cross section fixed to the lower surface of the top plate 30A constituting the wafer stage main body 30 described above. A mover yoke (magnet plate) 48 that extends in the X direction in a frame shape, and N-pole permanent magnets 46N alternately arranged at predetermined intervals along the X direction on the upper and lower opposing surfaces on the inner surface side of the mover yoke 48 A plurality of field magnets composed of S pole permanent magnets 46S are provided. In this case, as apparent from the cross-sectional view of FIG. 3B, the polarities of the field magnets adjacent to each other are opposite to each other, and the polarities of the field magnets facing each other are also opposite to each other. Yes. For this reason, an alternating magnetic field is formed in the internal space of the mover yoke 48 along the X direction.

この場合、図3(A)及び図3(B)からも分かるように、電機子ユニット60のY方向中央部の上下の空間に界磁石(46N,46S)が挿入され、電機子ユニット60とガイド部材42との間に形成された前述の空間に可動子ヨーク48の底壁が挿入された状態で、ウエハステージ本体部30とX軸リニアガイド34Xとが装置に組み込まれている。このため、X可動子32Xが、X方向に自在に移動可能な構造となっている。そして、X可動子32XとX軸リニアガイド34X(より具体的には電機子ユニット60)との間の電磁相互作用により発生する電磁力によりウエハステージWSTがX軸リニアガイド34Xに沿ってX方向に駆動される。即ち、X可動子32XとX軸リニアガイド34X(より具体的には電機子ユニット60)とによって、ムービングマグネット方式の電磁力駆動方式のX軸リニアモータ36Xが構成され、このX軸リニアモータ36XによってウエハステージWSTをX方向(第1軸方向)に駆動する第1駆動系が構成されている。   In this case, as can be seen from FIGS. 3 (A) and 3 (B), field magnets (46N, 46S) are inserted in the upper and lower spaces in the central portion of the armature unit 60 in the Y direction. The wafer stage main body 30 and the X-axis linear guide 34X are incorporated in the apparatus with the bottom wall of the mover yoke 48 inserted in the space formed between the guide member 42 and the above-described space. For this reason, the X mover 32X has a structure that can freely move in the X direction. The wafer stage WST is moved along the X-axis linear guide 34X in the X direction by electromagnetic force generated by electromagnetic interaction between the X mover 32X and the X-axis linear guide 34X (more specifically, the armature unit 60). Driven by. That is, the X mover 32X and the X axis linear guide 34X (more specifically, the armature unit 60) constitute a moving magnet type electromagnetic force drive type X axis linear motor 36X, and this X axis linear motor 36X. Thus, a first drive system for driving wafer stage WST in the X direction (first axis direction) is configured.

ムービングマグネット方式では、界磁石を含むX可動子32Xでは殆ど発熱が無いため、本例の天板30Aの底面での発熱量はムービングコイル方式の場合に比べて少なくなっている。そのため、天板30Aの上方のウエハテーブルWTB及びウエハWの温度上昇は少なく、ウエハWと移動鏡21X,21Yとの位置関係は比較的安定に維持されている。但し、本例においても、電機子ユニット60(固定子)内のコイルユニットでは駆動によって熱が発生し、その放射熱が天板30Aを加熱し、この天板30Aからの放射熱がウエハテーブルWTBに照射される。このため、ウエハテーブルWTB及びウエハWの温度が次第に上昇し、ウエハWと移動鏡21X,21Yとの位置関係が次第にずれて来る恐れがある。この対策として本例では、図3(A)に示すように、電機子ユニット60のコイルユニットからの放射熱を反射するために、試料台としてのウエハテーブルWTBの底面(Z・チルト駆動機構38で支持される部分を除く)に、低放射率処理としての高反射率のコーティングである反射膜71を形成する。この場合、天板30Aが例えばアルミナ(Al23)又は低膨張率のセラミックスより形成されているものとすると、反射膜71としては、金属メッキによって被着したニッケルの膜を使用することができる。 In the moving magnet system, since the X mover 32X including the field magnet hardly generates heat, the amount of heat generated on the bottom surface of the top plate 30A of this example is smaller than that in the moving coil system. Therefore, the temperature rise of wafer table WTB and wafer W above top plate 30A is small, and the positional relationship between wafer W and movable mirrors 21X and 21Y is maintained relatively stably. However, also in this example, heat is generated in the coil unit in the armature unit 60 (stator) by driving, and the radiant heat heats the top plate 30A, and the radiant heat from the top plate 30A becomes the wafer table WTB. Is irradiated. For this reason, the temperature of wafer table WTB and wafer W gradually rises, and there is a possibility that the positional relationship between wafer W and movable mirrors 21X and 21Y will gradually shift. As a countermeasure, in this example, as shown in FIG. 3A, in order to reflect the radiant heat from the coil unit of the armature unit 60, the bottom surface of the wafer table WTB as the sample table (Z / tilt drive mechanism 38). The reflection film 71 is formed as a coating having a high reflectance as a low emissivity treatment. In this case, if the top plate 30A is made of, for example, alumina (Al 2 O 3 ) or a ceramic having a low expansion coefficient, a nickel film deposited by metal plating may be used as the reflective film 71. it can.

これによって、本例では電機子ユニット60のコイルユニットからの放射熱は、ウエハテーブルWTBの反射膜71で殆ど反射されるため、ウエハテーブルWTB及びウエハWの温度は安定に維持される。従って、ウエハWと移動鏡21X,21Yとの位置関係も安定に維持されるため、ウエハテーブルWTB(ウエハW)の位置を常に高精度に計測することができ、露光後の重ね合わせ精度や解像度等の露光精度も高く維持される。なお、反射膜71の材料としては、ニッケル以外の例えばアルミニウム等の金属を用いてもよい。このように反射膜71が金属メッキである場合には、バイメタル効果によるウエハテーブルWTBの応力変形を防止するために、変形防止部として反射膜71中に所定間隔でスリットを設けることが望ましい。   Thereby, in this example, since the radiant heat from the coil unit of the armature unit 60 is almost reflected by the reflection film 71 of the wafer table WTB, the temperatures of the wafer table WTB and the wafer W are stably maintained. Accordingly, since the positional relationship between the wafer W and the movable mirrors 21X and 21Y is also stably maintained, the position of the wafer table WTB (wafer W) can always be measured with high accuracy, and the overlay accuracy and resolution after exposure can be measured. The exposure accuracy such as the above is also maintained high. In addition, as a material of the reflective film 71, metals other than nickel, such as aluminum, may be used. Thus, when the reflective film 71 is metal plating, in order to prevent stress deformation of the wafer table WTB due to the bimetallic effect, it is desirable to provide slits in the reflective film 71 as a deformation preventing portion at predetermined intervals.

なお、反射膜71としては、塗装による白色塗料も使用することができる。更に、電機子ユニット60のコイルユニットの表面に薄い白色塗装などの放射熱遮断部材を形成してもよい。なお、塗装の色は白色に限定されるものではなく、低放射率が得られるものであれば他の色(例えば、銀色)に塗装してもよい。また、カーボン部材を用いてもよく、例えば、板状のカーボン部材をウエハテーブルWTBと電機子ユニット60のコイルユニットとの間に配置してもよい。   In addition, as the reflective film 71, a white paint by painting can also be used. Furthermore, a radiant heat blocking member such as a thin white paint may be formed on the surface of the coil unit of the armature unit 60. Note that the color of the coating is not limited to white, and other colors (for example, silver) may be used as long as low emissivity can be obtained. A carbon member may be used. For example, a plate-like carbon member may be disposed between wafer table WTB and the coil unit of armature unit 60.

また、反射膜71を被着する代わりに、ウエハテーブルWTBの底面にアルミニウムの反射板などを配置してもよい。更に、ウエハテーブルWTBの底面を研磨してその研磨面が所望の低放射率を得るようにしてもよい。この場合、研磨処理が低放射率処理となる。更にまた、天板30AとウエハテーブルWTBとの間に板状の部材を配置して、この板状部材の少なくとも一部に低放射率処理として反射膜71を形成してもよい。反射膜71としては、前述のように金属メッキや塗装による塗膜としてもよい。また、板状部材を研磨することで低放射率処理を施すようにしてもよい。   Instead of depositing the reflective film 71, an aluminum reflector or the like may be disposed on the bottom surface of the wafer table WTB. Further, the bottom surface of wafer table WTB may be polished so that the polished surface has a desired low emissivity. In this case, the polishing process is a low emissivity process. Furthermore, a plate-like member may be arranged between the top plate 30A and the wafer table WTB, and the reflective film 71 may be formed as a low emissivity treatment on at least a part of the plate-like member. The reflection film 71 may be a coating film by metal plating or painting as described above. Moreover, you may make it perform a low emissivity process by grind | polishing a plate-shaped member.

更に、反射膜71を設ける代わりに、又は反射膜71を設けることと合わせて、仕切り部材としての天板30Aを、高熱伝導率の材料、具体的に熱伝導率が50W/(m・K)以上の材料から形成してもよい。このように熱伝導率k(W/(m・K))が50W/(m・K)以上の材料としては、アルミニウム(0℃でのk=236)、黄銅(0℃でのk=236)、炭化ケイ素(SiC)系のセラミックス(0℃でのkがほぼ65)、及びケイ素と炭化ケイ素とアルミニウムとの複合材料(0℃でのkがほぼ200)などがある。このように熱伝導率の高い天板30Aを用いることによって、従来の場合のようにアルミナ(0℃でのkはほぼ20)よりなる天板30Aを用いる場合と比べて、電機子ユニット60でで発生する熱はその天板30Aで拡散されるため、そのウエハテーブルWTBへはあまり伝わらない。その結果として、ウエハテーブルWTBの温度上昇は少なくなる。   Furthermore, instead of providing the reflective film 71 or in combination with the reflective film 71, the top plate 30A as the partition member is made of a material having a high thermal conductivity, specifically a thermal conductivity of 50 W / (m · K). You may form from the above material. As described above, materials having a thermal conductivity k (W / (m · K)) of 50 W / (m · K) or more include aluminum (k = 236 at 0 ° C.), brass (k = 236 at 0 ° C.). ), Silicon carbide (SiC) -based ceramics (k at 0 ° C. is approximately 65), and composite materials of silicon, silicon carbide and aluminum (k at 0 ° C. is approximately 200). By using the top plate 30A having a high thermal conductivity in this manner, the armature unit 60 can be compared with the case of using the top plate 30A made of alumina (k at 0 ° C. is approximately 20) as in the conventional case. Since the heat generated in the above is diffused by the top plate 30A, it is not transmitted to the wafer table WTB. As a result, the temperature rise of wafer table WTB is reduced.

また、反射膜71を設けるか、又は天板30Aを熱伝導率の高い材料から形成する対策と合わせて、電機子ユニット60中のコイルユニットを冷却するために、電機子ユニット60中に配置した配管内に冷却水等の冷媒(媒体)を流してもよい。これによって、ウエハテーブルWTB及びウエハWの温度上昇を更に抑制することができる。
次に、X軸リニアガイド34Xの長手方向の一端(+X方向の端部)には、図2(A)に示すように、Y可動子32Y2が固定されている。このY可動子32Y2は、断面丁字状の形状を有し、その内部(又は外部)には不図示の電機子コイルが所定間隔(所定ピッチ)でY方向に沿って配設されている。図2(A)等では図示が省略されているが、X軸リニアガイド34Xの長手方向の他端(−X方向の端部)には、上記Y可動子32Y2と同様に構成されたY可動子32Y1が固定されている(図1参照)。
Further, in order to cool the coil unit in the armature unit 60 in combination with a measure for forming the reflective film 71 or forming the top plate 30A from a material having high thermal conductivity, it is arranged in the armature unit 60. A coolant (medium) such as cooling water may flow through the pipe. Thereby, the temperature rise of wafer table WTB and wafer W can be further suppressed.
Next, as shown in FIG. 2A, the Y movable element 32Y2 is fixed to one end (the end in the + X direction) in the longitudinal direction of the X-axis linear guide 34X. The Y mover 32Y2 has a cross-sectional shape, and an armature coil (not shown) is arranged in the Y direction at a predetermined interval (predetermined pitch) inside (or outside). Although not shown in FIG. 2 (A) and the like, the other end in the longitudinal direction of the X-axis linear guide 34X (the end in the −X direction) is movable Y configured similarly to the Y mover 32Y2. The child 32Y1 is fixed (see FIG. 1).

前記一方のY可動子32Y1は、図1に示すように、XZ断面U字状のY軸リニアガイド34Y1の内部に挿入された状態となっている。Y軸リニアガイド34Y1の内側の一対の対向面(上下の対向面)には前述のX可動子32Xと同様に、不図示の複数の界磁石がY方向に沿って所定間隔で配列されている。Y軸リニアガイド34Y1は、ステージベース40の−X方向側で床面F上に固定された2本の支持部材64によってその長手方向の両端部近傍を保持されている。このように、本例では、Y可動子32Y1と、Y軸リニアガイド34Y1とによってムービングコイル型の電磁力駆動方式のリニアモータであるY軸リニアモータ36Y1が構成されている。   As shown in FIG. 1, the one Y mover 32Y1 is inserted into a Y-axis linear guide 34Y1 having a U-shaped XZ cross section. On the pair of opposing surfaces (upper and lower opposing surfaces) inside the Y-axis linear guide 34Y1, a plurality of field magnets (not shown) are arranged at predetermined intervals along the Y direction, like the above-described X mover 32X. . The Y-axis linear guide 34Y1 is held in the vicinity of both ends in the longitudinal direction by two support members 64 fixed on the floor surface F on the −X direction side of the stage base 40. As described above, in this example, the Y movable element 32Y1 and the Y axis linear guide 34Y1 constitute the Y axis linear motor 36Y1 that is a moving coil type electromagnetic force drive type linear motor.

他方のY軸リニアモータ36Y2もY軸リニアモータ36Y1と同様の構成となっている。即ち、Y軸リニアモータ36Y2は、ステージベース40の+X方向側で床面Fの上方にY方向に延設されたY軸リニアガイド34Y2と、このY軸リニアガイド34Y2に挿入状態とされた前述のY可動子32Y2とを含んで構成されている。Y軸リニアガイド34Y2も、2本の支持部材66によってその長手方向の両端部近傍を保持されている。この場合も、Y可動子32Y2と、Y軸リニアガイド34Y2とによってムービングコイル型の電磁力駆動方式のリニアモータであるY軸リニアモータ36Y2が構成されている。   The other Y-axis linear motor 36Y2 has the same configuration as the Y-axis linear motor 36Y1. That is, the Y-axis linear motor 36Y2 is inserted into the Y-axis linear guide 34Y2 and the Y-axis linear guide 34Y2 extending in the Y direction above the floor F on the + X direction side of the stage base 40. Y movable element 32Y2. The Y-axis linear guide 34Y2 is also held in the vicinity of both ends in the longitudinal direction by the two support members 66. Also in this case, a Y-axis linear motor 36Y2 which is a moving coil type electromagnetic force drive type linear motor is constituted by the Y mover 32Y2 and the Y-axis linear guide 34Y2.

前記ステージ本体部30を構成する一方の支持部材30B1の内面には、図3(A)に示すように、ガイド部材42の第1ガイド面62aに対向して第1の気体静圧軸受け装置としてのエアーベアリング機構52Aが設けられている。また、同様に、他方の支持部材30B1の内面には、ガイド部材42の第2ガイド面62bに対向して第2の気体静圧軸受け装置としてのエアーベアリング機構52Bが設けられている。本例では、エアーベアリング機構52A,52Bの各軸受け面から第1、第2ガイド面62a,62bにそれぞれ向かって加圧気体としての加圧空気が噴出されるようになっている。そして、エアーベアリング機構52A,52Bそれぞれの軸受け面と対向する第1、第2ガイド面62a,62bとの間の隙間(軸受け隙間)における加圧空気の静圧(いわゆる隙間内圧力)により、ガイド部材42の第1ガイド面62aとエアーベアリング機構52Aの軸受け面との間、及び第2ガイド面62bとエアーベアリング機構52Bの軸受け面との間に、ともに数μm程度のクリアランスが形成されるようになっている。即ち、このようにしてガイド部材42とステージ本体部30との非接触状態が維持されるようになっている。   As shown in FIG. 3A, the inner surface of one support member 30B1 constituting the stage main body 30 is opposed to the first guide surface 62a of the guide member 42 as a first static gas pressure bearing device. The air bearing mechanism 52A is provided. Similarly, an air bearing mechanism 52B as a second static gas pressure bearing device is provided on the inner surface of the other support member 30B1 so as to face the second guide surface 62b of the guide member 42. In this example, pressurized air as pressurized gas is jetted from the bearing surfaces of the air bearing mechanisms 52A and 52B toward the first and second guide surfaces 62a and 62b, respectively. The guide is caused by the static pressure of the pressurized air (so-called clearance pressure) in the gap (bearing gap) between the first and second guide surfaces 62a and 62b facing the bearing surfaces of the air bearing mechanisms 52A and 52B. A clearance of about several μm is formed between the first guide surface 62a of the member 42 and the bearing surface of the air bearing mechanism 52A, and between the second guide surface 62b and the bearing surface of the air bearing mechanism 52B. It has become. That is, the non-contact state between the guide member 42 and the stage main body 30 is maintained in this way.

また、前述のように、X軸リニアガイド34XのY方向の両端部にY可動子32Y1,32Y2がそれぞれ設けられていることから、Y軸リニアモータ36Y1,36Y2がY方向の駆動力(ローレンツ力)を発生すると、X軸リニアガイド34XがY方向に駆動されるが、前述の如くガイド部材42とステージ本体部30との非接触状態が加圧空気の静圧により維持されているので、結果的に、X軸リニアガイド34XとともにウエハステージWSTがY方向に駆動される。即ち、本例では、Y軸リニアモータ36Y1,36Y2によりウエハステージWSTをY方向(第2軸方向)に駆動する第2駆動系が構成されている。   As described above, since the Y movers 32Y1 and 32Y2 are provided at both ends in the Y direction of the X axis linear guide 34X, the Y axis linear motors 36Y1 and 36Y2 are driven in the Y direction by the driving force (Lorentz force). ) Is driven, the X-axis linear guide 34X is driven in the Y direction. As described above, the non-contact state between the guide member 42 and the stage main body 30 is maintained by the static pressure of the pressurized air. Thus, wafer stage WST is driven in the Y direction together with X-axis linear guide 34X. That is, in this example, a second drive system is configured to drive wafer stage WST in the Y direction (second axis direction) by Y axis linear motors 36Y1 and 36Y2.

本例では、図3(A)に示すように、エアーベアリング機構52A,52Bから噴出される加圧空気の圧力をそれぞれ受ける第1、第2ガイド面62a,62bの受圧領域の中心PA,PBのZ方向の位置が、前述したガイド部材42の中立面LL(剛性中心)に一致している。このため、何らかの理由により、エアーベアリング機構52Aから噴出される加圧空気が第1ガイド面62aに対して及ぼす力と、エアーベアリング機構52Bから噴出される加圧空気が第2ガイド面62bに対して及ぼす力とのバランスが崩れた場合であっても、ガイド部材42は、ウエハステージ本体部30に対して+Y側、又は−Y側に僅かに相対的に平行移動するのみであり、ガイド部材42が変形することがない。従って、本例では、ガイド部材42の変形に起因してウエハステージWSTにローリングが発生したり、ガイド部材42とウエハステージ本体部30とが接触したりする可能性をほぼ確実に回避することができる。   In this example, as shown in FIG. 3A, the centers PA and PB of the pressure receiving regions of the first and second guide surfaces 62a and 62b that receive the pressure of the pressurized air ejected from the air bearing mechanisms 52A and 52B, respectively. The position in the Z direction coincides with the neutral plane LL (rigid center) of the guide member 42 described above. For this reason, for some reason, the force exerted on the first guide surface 62a by the pressurized air ejected from the air bearing mechanism 52A and the pressurized air ejected from the air bearing mechanism 52B against the second guide surface 62b. Even when the balance with the applied force is lost, the guide member 42 only moves slightly in parallel to the + Y side or the −Y side with respect to the wafer stage main body 30, and the guide member 42 42 is not deformed. Therefore, in this example, it is possible to almost certainly avoid the possibility that rolling occurs in the wafer stage WST due to the deformation of the guide member 42 or the guide member 42 and the wafer stage main body 30 come into contact with each other. it can.

また、図3(A)に示すように、ウエハステージWSTの重心Gの位置がウエハステージWSTがX方向に駆動されるときの駆動軸上に設定されているので、ウエハステージWSTをX方向に駆動する場合に、不要な回転モーメントが作用しないようになっている。従って、ウエハステージWSTにローリング(Y軸回りの回転)、ヨーイング(Z軸回りの回転)等が発生するのを効果的に抑制することができる。   Further, as shown in FIG. 3A, since the position of the center of gravity G of wafer stage WST is set on the drive axis when wafer stage WST is driven in the X direction, wafer stage WST is moved in the X direction. When driving, an unnecessary rotational moment does not act. Therefore, it is possible to effectively suppress the occurrence of rolling (rotation around the Y axis), yawing (rotation around the Z axis) and the like on wafer stage WST.

また、エアーベアリング機構52A,52Bの軸受け装置としての剛性を高くしても、ガイド部材42に変形は殆ど生じないので、ガイド部材42とウエハステージWSTとは非接触であるにもかかわらず、Y軸リニアモータ36Y1,36Y2により両者を一体的駆動することが可能となる。この場合、Y軸リニアモータ36Y1,36Y2の発生する駆動力を異ならせることにより、ガイド部材42を介してウエハステージWSTのヨーイング(Z軸回りの回転)を正確に制御することが可能となっている。   Even if the rigidity of the air bearing mechanisms 52A and 52B as the bearing device is increased, the guide member 42 is hardly deformed, so that the guide member 42 and the wafer stage WST are not in contact with each other. Both of them can be integrally driven by the shaft linear motors 36Y1 and 36Y2. In this case, by varying the driving force generated by Y-axis linear motors 36Y1 and 36Y2, yawing (rotation about the Z-axis) of wafer stage WST can be accurately controlled via guide member 42. Yes.

次に、本発明の第2の実施形態につき図4を参照して説明する。図4において、図3(A)及び図3(B)に対応する部分には同一符号を付してその詳細説明を省略する。
図4(B)は、本例の露光装置のウエハステージ系の要部を示す正面図、図4(A)は図4(B)のAA線に沿う断面図であり、図4(A)において、本例では第1の実施形態における3箇所のZ・チルト駆動機構38(例えば図1参照)を個別に3個のZ・チルト駆動機構38A,38B,38Cで示している。そして、図4(B)に示すように、天板30A(仕切り部材)の上方にZ・チルト駆動機構38A〜38Cを介してウエハテーブルWTB(試料台)が支持され、ウエハテーブルWTB上にウエハホルダ25を介してウエハW(物体)が吸着保持されている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4, portions corresponding to those in FIGS. 3A and 3B are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
4B is a front view showing the main part of the wafer stage system of the exposure apparatus of this example, FIG. 4A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 4B, and FIG. In this example, the three Z / tilt drive mechanisms 38 (see, for example, FIG. 1) in the first embodiment are individually shown as three Z / tilt drive mechanisms 38A, 38B, and 38C. As shown in FIG. 4B, a wafer table WTB (sample stage) is supported above the top plate 30A (partition member) via Z / tilt drive mechanisms 38A to 38C, and a wafer holder is mounted on the wafer table WTB. The wafer W (object) is sucked and held via 25.

本例では、図3(A)の例のようにウエハテーブルWTBの底面に反射膜71を設ける代わりに、図4(B)に示すように、天板30Aの上面のZ・チルト駆動機構38A〜38Cが上下する開口を除く部分に、高反射率のコーティング(低放射率処理)としての反射膜73を形成している。反射膜73は、反射膜71と同様にニッケル等の金属メッキされた膜、又は白色塗料である。また、図4(A)に示すように、反射膜73にはY方向にほぼ所定間隔で矩形波状のスリット74A,74B,74C,74D(変形防止部)が形成されている。これによって、バイメタル効果による天板30Aの応力変形が防止されている。これ以外の構成は、第1の実施形態と同様である。   In this example, instead of providing the reflective film 71 on the bottom surface of the wafer table WTB as in the example of FIG. 3A, as shown in FIG. 4B, a Z / tilt drive mechanism 38A on the top surface of the top plate 30A is provided. A reflective film 73 as a high-reflectance coating (low emissivity treatment) is formed on the portion excluding the opening where 38C is moved up and down. The reflection film 73 is a film plated with a metal such as nickel, or a white paint, like the reflection film 71. As shown in FIG. 4A, rectangular wave-shaped slits 74A, 74B, 74C, 74D (deformation preventing portions) are formed in the reflective film 73 at substantially predetermined intervals in the Y direction. Thereby, stress deformation of the top plate 30A due to the bimetal effect is prevented. Other configurations are the same as those in the first embodiment.

本例によれば、天板30Aの底面側の電機子ユニット60(固定子)のコイルユニット(図3(A)参照)からの放射熱は、天板30Aの反射膜73で殆ど反射されるため、ウエハテーブルWTB及びウエハWの温度は安定に維持される。従って、ウエハWと移動鏡21X,21Yとの位置関係も安定に維持されるため、露光後の重ね合わせ精度や解像度等の露光精度も高く維持される。   According to this example, the radiant heat from the coil unit (see FIG. 3A) of the armature unit 60 (stator) on the bottom surface side of the top plate 30A is almost reflected by the reflection film 73 of the top plate 30A. Therefore, the temperatures of wafer table WTB and wafer W are maintained stably. Accordingly, since the positional relationship between the wafer W and the movable mirrors 21X and 21Y is also stably maintained, exposure accuracy such as overlay accuracy and resolution after exposure is also maintained high.

次に、本発明の第3の実施形態につき図5及び図6を参照して説明する。図5及び図6において、図3(A)及び図3(B)に対応する部分には同一符号を付してその詳細説明を省略する。
図5は、図3(B)に対応させて本例の露光装置のウエハステージ系の要部を示す断面図であり、図5において、本例の電機子ユニット60の内部には、−X方向側に連結用配管69Aを介して可撓性を有する供給配管68Aが連結され、+X方向側に連結用配管69Bを介して可撓性を有する排出配管68Bが連結されている。そして、電機子ユニット60内に連結用配管69A及び69Bを連通するように冷媒(媒体)を流すための配管(不図示)が設置されている。本例では、電機子ユニット60内のコイルユニットの発熱による温度上昇を抑制するために、不図示の冷媒供給装置によって供給配管68A側から排出配管68B側に、即ち電機子ユニット60内を+X方向に流れるように、水又はハイドロフロロエーテル(HFE)などの温度制御された冷媒が供給されている。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and FIG. 6, parts corresponding to those in FIGS. 3A and 3B are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the main part of the wafer stage system of the exposure apparatus of this example corresponding to FIG. 3B. In FIG. A flexible supply pipe 68A is connected to the direction side via a connection pipe 69A, and a flexible discharge pipe 68B is connected to the + X direction side via a connection pipe 69B. A pipe (not shown) for flowing a refrigerant (medium) is installed in the armature unit 60 so as to communicate the connecting pipes 69A and 69B. In this example, in order to suppress the temperature rise due to heat generation of the coil unit in the armature unit 60, the refrigerant supply device (not shown) moves from the supply pipe 68A side to the discharge pipe 68B side, that is, in the armature unit 60 in the + X direction. The refrigerant is supplied with a temperature-controlled refrigerant such as water or hydrofluoroether (HFE).

更に、本例の仕切り部材としての天板30A1(図3(B)の天板30Aに対応する位置に配置されている)には、+X方向側に連結用配管76を介して可撓性を有する供給配管75が連結され、−X方向側に連結用配管81を介して可撓性を有する排出配管82が連結されている。また、天板30A1の側面に上面と下面とを連通する連結用配管78が設置されている。そして、天板30A1上には連結用配管76及び78を連通するように冷媒(天板30A1の温度調整用の媒体)を流すための配管77が固定され、連結用配管78及び81は、天板30A1の底面側に配置された冷媒を流すための配管(図6参照)を介して連通している。本例では、電機子ユニット60内のコイルユニットからの放射熱による天板30A1の温度上昇を抑制するために、不図示の冷媒供給装置によって供給配管75側から排出配管82側に、即ち電機子ユニット60内を冷媒が流れる方向と逆の−X方向に向けて、水又はハイドロフロロエーテルなどの温度制御された冷媒が供給されている。これによって、ウエハテーブルWTBを+X方向にも−X方向にもほぼ同じ負荷(反作用)で安定に駆動することができる。   Further, the top plate 30A1 (disposed at a position corresponding to the top plate 30A in FIG. 3B) as the partition member of the present example has flexibility via a connecting pipe 76 in the + X direction side. The supply pipe 75 is connected, and a flexible discharge pipe 82 is connected to the −X direction side via a connection pipe 81. Further, a connecting pipe 78 that connects the upper surface and the lower surface is provided on the side surface of the top plate 30A1. A pipe 77 for flowing a coolant (medium for adjusting the temperature of the top board 30A1) is fixed on the top board 30A1 so as to communicate with the connecting pipes 76 and 78. The connection pipes 78 and 81 are connected to the top board 30A1. It communicates via piping (refer to Drawing 6) for flowing the refrigerant arranged on the bottom side of board 30A1. In this example, in order to suppress the temperature rise of the top plate 30A1 due to radiant heat from the coil unit in the armature unit 60, the refrigerant supply device (not shown) moves from the supply pipe 75 side to the discharge pipe 82 side, that is, the armature. A temperature-controlled refrigerant such as water or hydrofluoroether is supplied in the −X direction opposite to the direction in which the refrigerant flows in the unit 60. Thus, wafer table WTB can be stably driven with substantially the same load (reaction) in both the + X direction and the −X direction.

図6は図5の天板30A1を示す平面図であり、本例の3個のZ・チルト駆動機構38A,38B,38Cも第1の実施形態の3箇所のZ・チルト駆動機構38(図1参照)に対応している。図6において、連結用配管76及び78を連通する配管77は、天板30A1のX軸リニアガイド34X(コイルユニットが収納されている)の上方に対応する部分を覆うように蛇行している。また、連結用配管78は、並列に配管79A,79B,及び79Cを介してそれぞれ第1のZ・チルト駆動機構38Aのボイスコイルモータ等の発熱部の周囲を流れる配管80A、第2のZ・チルト駆動機構38Bの発熱部の周囲を流れる配管80B、及び第3のZ・チルト駆動機構38Cの発熱部の周囲を流れる配管80Cに連通している。それらの配管80A,80B,及び80Cは並列に配管74Dを介して連結用配管81に連通している。また、排出配管82は冷媒貯蔵部83に連結され、排出配管82内を流れた冷媒が冷媒貯蔵部83に戻される。そして、冷媒貯蔵部83から必要に応じて取り出される冷媒が、温度制御部84及び排出ポンプ部85を介して供給配管75内に所定流量で供給される。   FIG. 6 is a plan view showing the top plate 30A1 of FIG. 5, and the three Z / tilt driving mechanisms 38A, 38B, and 38C of this example are also the three Z / tilt driving mechanisms 38 (see FIG. 1). In FIG. 6, a pipe 77 communicating with the connecting pipes 76 and 78 meanders so as to cover a portion corresponding to the upper side of the X-axis linear guide 34X (which stores the coil unit) of the top plate 30A1. Further, the connecting pipe 78 is connected in parallel through pipes 79A, 79B, and 79C, respectively, a pipe 80A that flows around a heat generating portion such as a voice coil motor of the first Z / tilt drive mechanism 38A, a second Z. The pipe 80B flows around the heat generating portion of the tilt drive mechanism 38B and the pipe 80C flows around the heat generating portion of the third Z / tilt drive mechanism 38C. These pipes 80A, 80B, and 80C communicate with the connecting pipe 81 via the pipe 74D in parallel. Further, the discharge pipe 82 is connected to the refrigerant storage unit 83, and the refrigerant that has flowed through the discharge pipe 82 is returned to the refrigerant storage unit 83. Then, the refrigerant taken out as necessary from the refrigerant storage unit 83 is supplied at a predetermined flow rate into the supply pipe 75 via the temperature control unit 84 and the discharge pump unit 85.

また、冷媒貯蔵部83の流入口の近傍、及び排出ポンプ部85の排出口の近傍にそれぞれ冷媒の温度を計測するための温度センサ91A及び91Bが配置されている。更に、ウエハテーブルWTBの裏面(図5参照)にウエハテーブルWTBの温度を測定するための温度センサ(例えばサーミスタ、又はニッケル温度センサ等)87が設置され、これらの温度センサ87,91A,91Bによる温度の計測情報が制御系86に供給されている。制御系86は、それらの温度の計測情報及び図1の主制御装置20の制御情報に基づいて、温度制御部84での冷媒の設定温度、及び排出ポンプ部85における冷媒の単位時間当たりの流量を設定する。   Further, temperature sensors 91A and 91B for measuring the temperature of the refrigerant are arranged in the vicinity of the inlet of the refrigerant storage unit 83 and in the vicinity of the outlet of the discharge pump unit 85, respectively. Further, a temperature sensor (for example, a thermistor or a nickel temperature sensor) 87 for measuring the temperature of the wafer table WTB is installed on the back surface of the wafer table WTB (see FIG. 5), and these temperature sensors 87, 91A, 91B are used. Temperature measurement information is supplied to the control system 86. The control system 86 determines the set temperature of the refrigerant in the temperature control unit 84 and the flow rate of the refrigerant per unit time in the discharge pump unit 85 based on the temperature measurement information and the control information of the main controller 20 in FIG. Set.

なお、温度センサ87をウエハテーブルWTBに配置する代わりに、その温度センサ87を天板30A1の側面に設け、天板30A1の温度に基づいて前記流量を設定するようにしてもよい。図6は、天板30A1に温度センサ87を設けた場合を示す。この図6の場合、温度センサ87は、ねじ部88によって天板30A1の側面に埋め込まれており、そのねじ部88の内部を介して温度センサ87と制御系86とが可撓性を有する信号ケーブル90で連結されている。この際に、ねじ部88を密閉するようにパッキン部89が設けられている。   Instead of disposing temperature sensor 87 on wafer table WTB, temperature sensor 87 may be provided on the side surface of top plate 30A1, and the flow rate may be set based on the temperature of top plate 30A1. FIG. 6 shows a case where the temperature sensor 87 is provided on the top plate 30A1. In the case of FIG. 6, the temperature sensor 87 is embedded in the side surface of the top plate 30 </ b> A <b> 1 by the screw portion 88, and the temperature sensor 87 and the control system 86 are flexible signals through the inside of the screw portion 88. They are connected by a cable 90. At this time, a packing portion 89 is provided so as to seal the screw portion 88.

本例では、排出ポンプ部85から供給される冷媒は、矢印A1に沿って天板30A1上の配管77内を流れた後、連結用配管78を経てZ・チルト駆動機構に対応した3つの流路に分かれ、それぞれZ・チルト駆動機構38A〜38Cの発熱部周囲の配管80A〜80Cを流れた後合流し、連結用配管81に至る。その後、冷媒は矢印A2に沿って連結用配管81から排気配管82を介して冷媒貯蔵部83に回収される。この際に、制御系86では、温度センサ87で計測されるウエハテーブルWTBの温度が所定の許容範囲内に収まるように、冷媒の温度を設定する。また、配管77内を流れる冷媒の流量は、図5の電機子ユニット60内を流れる冷媒の流量に対して方向が逆で、且つ大きさはできるだけ等しくなるように設定される。これ以外の構成は第1の実施形態と同様である。   In this example, the refrigerant supplied from the discharge pump unit 85 flows through the pipe 77 on the top plate 30A1 along the arrow A1, and then passes through the connecting pipe 78 to provide three flows corresponding to the Z / tilt driving mechanism. The pipes are divided into paths, merged after flowing through the pipes 80A to 80C around the heat generating portions of the Z / tilt drive mechanisms 38A to 38C, and reach the connecting pipe 81. Thereafter, the refrigerant is recovered from the connection pipe 81 through the exhaust pipe 82 to the refrigerant storage unit 83 along the arrow A2. At this time, the control system 86 sets the temperature of the refrigerant so that the temperature of the wafer table WTB measured by the temperature sensor 87 falls within a predetermined allowable range. Further, the flow rate of the refrigerant flowing in the pipe 77 is set so that the direction is opposite to the flow rate of the refrigerant flowing in the armature unit 60 of FIG. The other configuration is the same as that of the first embodiment.

本例によれば、図5の天板30A1の底面側の電機子ユニット60(固定子)のコイルユニット(図3(A)参照)からの放射熱があっても、温度制御された冷媒によって天板30A1の温度はウエハテーブルWTBの温度に基づいて適宜調整(殆ど上昇しないように)される。その結果、ウエハテーブルWTB及びウエハWの温度は安定に維持される。従って、ウエハWと移動鏡21X,21Yとの位置関係も安定に維持されるため、露光後の重ね合わせ精度や解像度等の露光精度も高く維持される。   According to this example, even if there is radiant heat from the coil unit (see FIG. 3A) of the armature unit 60 (stator) on the bottom surface side of the top plate 30A1 in FIG. The temperature of top plate 30A1 is adjusted as appropriate based on the temperature of wafer table WTB (so that it hardly rises). As a result, the temperature of wafer table WTB and wafer W is maintained stably. Accordingly, since the positional relationship between the wafer W and the movable mirrors 21X and 21Y is also stably maintained, exposure accuracy such as overlay accuracy and resolution after exposure is also maintained high.

なお、図6の温度センサ87は、ウエハテーブルWTB(又は天板30A1)の複数箇所に設けてもよい。温度センサ87は天板30A1の側面に容易に固定できるため、容易に複数箇所に固定することができる。
また、図6において、冷媒用の配管77は、天板30A1の上面ではなく底面に固定することも可能である。更に、天板30A1を2枚の板を張り合わせる構造として、それらの2枚の板の間(天板30A1の内部)に配管77を配置してもよい。
6 may be provided at a plurality of locations on wafer table WTB (or top plate 30A1). Since the temperature sensor 87 can be easily fixed to the side surface of the top plate 30A1, it can be easily fixed at a plurality of locations.
In FIG. 6, the refrigerant pipe 77 can be fixed to the bottom surface instead of the top surface of the top plate 30A1. Furthermore, the top plate 30A1 may be configured to attach two plates together, and the pipe 77 may be disposed between the two plates (inside the top plate 30A1).

また、上記の実施形態は、本発明をウエハステージ系に適用したものであるが、本発明は、図1の露光装置10のレチクルステージ系に適用することも可能である。この場合には、例えば図1の不図示のリニアモータ等の駆動装置からの放射熱等の熱によるレチクルステージRST(試料台)及びこの上のレチクルR(物体)の熱膨張を抑制するために、レチクルステージRSTの底面又は側面に高反射率のコーティングを施すことが考えられる。更に別の対策として、レチクルステージRSTとその駆動装置の発熱部との間に仕切り部材を配置して、この仕切り部材の材料を高熱伝導率とするか、又はその少なくとも一部に高反射率のコーティングを施すことが考えられる。また、その仕切り部材の一部に沿って温度制御された冷媒を流すようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the present invention is applied to the wafer stage system. However, the present invention can also be applied to the reticle stage system of the exposure apparatus 10 in FIG. In this case, for example, in order to suppress thermal expansion of reticle stage RST (sample stage) and reticle R (object) thereon due to heat such as radiant heat from a driving device such as a linear motor (not shown in FIG. 1). It is conceivable to apply a highly reflective coating on the bottom surface or side surface of reticle stage RST. As another countermeasure, a partition member is disposed between the reticle stage RST and the heat generating portion of the driving device, and the material of the partition member is set to have high thermal conductivity, or at least a part thereof has high reflectivity. It is conceivable to apply a coating. Moreover, you may make it flow the refrigerant | coolant by which temperature control was carried out along a part of the partition member.

なお、上記の実施形態の露光装置を用いて半導体デバイスを製造する場合、半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、このステップに基づいてレチクルを製造するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態の投影露光装置によりレチクルのパターンをウエハに露光するステップ、デバイス組み立てステップ(ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む)、及び検査ステップ等を経て製造される。   In the case of manufacturing a semiconductor device using the exposure apparatus of the above embodiment, the semiconductor device has a step of designing a function / performance of the device, a step of manufacturing a reticle based on this step, and a wafer from a silicon material. And a step of exposing the reticle pattern onto the wafer by the projection exposure apparatus of the above-described embodiment, a device assembly step (including a dicing process, a bonding process, and a package process), an inspection step, and the like.

また、複数のレンズから構成される照明光学系、投影光学系を露光装置本体に組み込み光学調整をすると共に、多数の機械部品からなるレチクルステージやウエハステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、更に総合調整(電気調整、動作確認等)をすることにより上記の実施形態の露光装置を製造することができる。なお、露光装置の製造は温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。   In addition, the illumination optical system and projection optical system composed of a plurality of lenses are incorporated into the exposure apparatus main body for optical adjustment, and a reticle stage and wafer stage consisting of a large number of mechanical parts are attached to the exposure apparatus main body for wiring and piping. The exposure apparatus of the above-described embodiment can be manufactured by connecting and further performing general adjustment (electric adjustment, operation check, etc.). The exposure apparatus is preferably manufactured in a clean room where the temperature, cleanliness, etc. are controlled.

なお、本発明は、走査露光型の露光装置のステージ系のみならず、一括露光型の露光装置のステージ系や半導体検査装置等のステージ系にも同様に適用することができる。これらの場合の投影光学系の倍率は等倍でもよく、拡大倍率でもよい。更に本発明は、投影光学系を使用しないプロキシミティ方式等の露光装置のステージ系にも適用することができる。また、例えば国際公開第99/49504号パンフレットなどに開示される液浸型露光装置のステージ系にも本発明を適用することができる。更に、例えば国際公開第98/24115号、及び第98/40791号パンフレットなどに開示されるように、露光動作とアライメント動作(マーク検出動作)とをほぼ並行して行うために、前述のウエハステージ系が2つのウエハステージを備える露光装置にも本発明を適用することができる。   The present invention can be applied not only to a stage system of a scanning exposure type exposure apparatus but also to a stage system of a batch exposure type exposure apparatus or a stage system such as a semiconductor inspection apparatus. The magnification of the projection optical system in these cases may be the same magnification or an enlargement magnification. Furthermore, the present invention can also be applied to a stage system of an exposure apparatus such as a proximity system that does not use a projection optical system. The present invention can also be applied to a stage system of an immersion type exposure apparatus disclosed in, for example, International Publication No. 99/49504 pamphlet. Further, as disclosed in, for example, International Publication Nos. 98/24115 and 98/40791 pamphlets, the wafer stage described above is used in order to perform the exposure operation and the alignment operation (mark detection operation) substantially in parallel. The present invention can also be applied to an exposure apparatus in which the system includes two wafer stages.

これらの場合、ウエハステージ系やレチクルステージ系にリニアモータを用いる場合は、エアーベアリングを用いたエアー浮上型、又は磁気浮上型等の何れの方式で可動ステージを保持してもよい。そして、可動ステージは、ガイドに沿って移動するタイプでもよいし、ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよい。更に、ウエハステージ、又はレチクルステージのステップ移動時や走査露光時等の加減速時に発生する反力は、それぞれ例えば米国特許(USP) 第5,528,118 号、又は米国特許(USP) 第6,020,710 号(特開平8−33022号公報)に開示されているように、フレーム部材を用いて機械的に床(大地)に逃がしてもよい。又は、それらの反力は、運動量保存則を適用したカウンターバランス方式で相殺するようにしてもよい。   In these cases, when a linear motor is used for the wafer stage system or the reticle stage system, the movable stage may be held by any method such as an air floating type using an air bearing or a magnetic floating type. The movable stage may be a type that moves along a guide, or may be a guideless type that does not provide a guide. Further, reaction force generated during acceleration / deceleration during step movement or scanning exposure of the wafer stage or reticle stage is, for example, U.S. Pat. No. 5,528,118 or U.S. Pat. As disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-33022), the frame member may be used to mechanically escape to the floor (ground). Or you may make it cancel those reaction forces by the counter balance system which applied the momentum conservation law.

なお、上記の実施形態の露光装置の用途としては、半導体素子製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子(CCD等)、マイクロマシン、薄膜磁気ヘッド、又はDNAチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのレチクルパターンが形成されたレチクル(フォトマスク等)をフォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の、露光工程(露光装置)にも適用することができる。   Note that the use of the exposure apparatus of the above embodiment is not limited to the exposure apparatus for manufacturing a semiconductor element, and for example, for a display apparatus such as a liquid crystal display element or a plasma display formed on a square glass plate. And an exposure apparatus for manufacturing various devices such as an imaging device (CCD or the like), a micromachine, a thin film magnetic head, or a DNA chip. Furthermore, the present invention can also be applied to an exposure process (exposure apparatus) when a reticle (photomask or the like) on which a reticle pattern of various devices is formed using a photolithography process.

なお、本発明は上述の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得ることは勿論である。   In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, Of course, a various structure can be taken in the range which does not deviate from the summary of this invention.

本発明によれば、試料台及びそれに保持された物体に対する熱源からの熱の影響を軽減することができる。従って、本発明を露光装置に適用した場合には、重ね合わせ精度等の露光精度を向上できるため、各種デバイスを高精度に量産することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the influence of the heat from a heat source with respect to a sample stand and the object hold | maintained at it can be reduced. Therefore, when the present invention is applied to an exposure apparatus, exposure accuracy such as overlay accuracy can be improved, and various devices can be mass-produced with high accuracy.

本発明の第1の実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the exposure apparatus of the 1st Embodiment of this invention. (A)は図1のウエハステージWST及びX軸リニアガイド34Xを示す斜視図、(B)は図1のウエハステージWSTを示す斜視図である。(A) is a perspective view showing wafer stage WST and X-axis linear guide 34X in FIG. 1, and (B) is a perspective view showing wafer stage WST in FIG. (A)は図2(A)のウエハステージWST及びX軸リニアガイド34Xを一部を断面として示す側面図、(B)は図3(A)のAA線に沿う断面図である。FIG. 3A is a side view showing a part of wafer stage WST and X-axis linear guide 34X in FIG. 2A as a section, and FIG. 3B is a sectional view taken along line AA in FIG. (A)は本発明の第2の実施形態の天板30Aを示す平面図、(B)はその第2の実施形態のウエハステージ系の要部を示す正面図である。(A) is a top view which shows the top plate 30A of the 2nd Embodiment of this invention, (B) is a front view which shows the principal part of the wafer stage system of the 2nd Embodiment. 本発明の第3の実施形態のウエハステージ系の要部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part of the wafer stage type | system | group of the 3rd Embodiment of this invention. 図5の天板30A1及び冷媒の供給装置を示す平面図である。It is a top view which shows top plate 30A1 of FIG. 5, and the supply apparatus of a refrigerant | coolant.

符号の説明Explanation of symbols

R…レチクル、PL…投影光学系、W…ウエハ、WST…ウエハステージ、WTB…ウエハテーブル、30A,30A1…天板30、32X…X可動子、34X…X軸リニアガイド、36X…X軸リニアモータ、60…電機子ユニット、71,73…反射膜、77…冷媒用の配管、87…温度センサ、84…温度制御部
R ... reticle, PL ... projection optical system, W ... wafer, WST ... wafer stage, WTB ... wafer table, 30A, 30A1 ... top plate 30, 32X ... X mover, 34X ... X-axis linear guide, 36X ... X-axis linear Motor, 60 ... armature unit, 71, 73 ... reflective film, 77 ... piping for refrigerant, 87 ... temperature sensor, 84 ... temperature controller

Claims (14)

物体を保持する試料台をガイド面に沿って移動するステージ装置において、
前記試料台の前記物体の載置面の裏面の少なくとも一部に低放射率処理が施されていることを特徴とするステージ装置。
In the stage device that moves the sample stage holding the object along the guide surface,
A stage apparatus, wherein a low emissivity process is performed on at least a part of the back surface of the mounting surface of the object on the sample stage.
前記低放射率処理は、前記裏面の少なくとも一部に設けられた塗装若しくは金属メッキされた膜からなるコーティング処理、又は前記裏面の研磨処理の何れか1つを含むことを特徴とする請求項1に記載のステージ装置。   2. The low emissivity treatment includes any one of a coating treatment made of a coated or metal-plated film provided on at least a part of the back surface, or a polishing treatment of the back surface. The stage apparatus described in 1. 前記試料台に連結された可動子と、前記ガイド面に沿って配置された固定子とを含み、前記ガイド面に沿って前記試料台を駆動する駆動装置を更に有することを特徴とする請求項1又は2に記載のステージ装置。   The apparatus further comprises a drive unit that includes a mover connected to the sample stage and a stator arranged along the guide surface, and drives the sample stage along the guide surface. The stage apparatus according to 1 or 2. 物体を保持する試料台をガイド面に沿って移動するステージ装置において、
前記試料台に連結された可動子と、前記ガイド面に沿って配置された固定子とを含み、前記ガイド面に沿って前記試料台を駆動する駆動装置と、
前記可動子と前記試料台とを隔てるように配置された平板状の仕切り部材とを有し、
前記仕切り部材の前記試料台に対向する面の少なくとも一部に低放射率処理が施されていることを特徴とするステージ装置。
In the stage device that moves the sample stage holding the object along the guide surface,
A drive unit for driving the sample stage along the guide surface, including a mover coupled to the sample stage; and a stator disposed along the guide surface;
A flat partition member arranged to separate the mover and the sample stage;
A stage apparatus, wherein a low emissivity process is performed on at least a part of a surface of the partition member facing the sample stage.
物体を保持する試料台をガイド面に沿って移動するステージ装置において、
前記試料台に連結された可動子と、前記ガイド面に沿って配置された固定子とを含み、前記ガイド面に沿って前記試料台を駆動する駆動装置と、
前記可動子と前記試料台とを隔てるように配置された平板状の仕切り部材と、
前記仕切り部材と前記試料台との間に配置された板状部材とを有し、
前記板状部材の少なくとも一部に低放射率処理が施されていることを特徴とするステージ装置。
In the stage device that moves the sample stage holding the object along the guide surface,
A drive unit for driving the sample stage along the guide surface, including a mover coupled to the sample stage; and a stator disposed along the guide surface;
A flat partition member arranged to separate the mover and the sample stage;
A plate-like member disposed between the partition member and the sample stage;
A stage apparatus, wherein at least a part of the plate-like member is subjected to low emissivity processing.
前記駆動装置は、ムービングマグネット方式のリニアモータであることを特徴とする請求項3、4、又は5に記載のステージ装置。   The stage device according to claim 3, 4 or 5, wherein the driving device is a moving magnet type linear motor. 前記仕切り部材は金属又はセラミックスを含み、前記低放射率処理は、前記対向する面の少なくとも一部に金属の膜を形成するコーティング処理であることを特徴とする請求項4に記載のステージ装置。   5. The stage apparatus according to claim 4, wherein the partition member includes a metal or ceramics, and the low emissivity process is a coating process for forming a metal film on at least a part of the opposing surfaces. 前記低放射率処理が施された面に、変形防止部を設けたことを特徴とする請求項1〜7の何れか一項に記載のステージ装置。   The stage apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein a deformation preventing portion is provided on the surface subjected to the low emissivity treatment. 物体を保持する試料台をガイド面に沿って移動するステージ装置において、
前記試料台に連結された可動子と、前記ガイド面に沿って配置された固定子とを含み、前記ガイド面に沿って前記試料台を駆動する駆動装置と、
前記可動子と前記試料台とを隔てるように配置された平板状の仕切り部材とを有し、
前記仕切り部材を熱伝導率が50W/(m・K)以上の材料から形成することを特徴とするステージ装置。
In the stage device that moves the sample stage holding the object along the guide surface,
A drive unit for driving the sample stage along the guide surface, including a mover coupled to the sample stage; and a stator disposed along the guide surface;
A flat partition member arranged to separate the mover and the sample stage;
A stage apparatus characterized in that the partition member is made of a material having a thermal conductivity of 50 W / (m · K) or more.
物体を保持する試料台をガイド面に沿って移動するステージ装置において、
前記試料台に連結された可動子と、前記ガイド面に沿って配置された固定子とを含み、前記ガイド面に沿って前記試料台を駆動する駆動装置と、
前記可動子と前記試料台とを隔てるように配置された平板状の仕切り部材とを有し、
前記仕切り部材の内部及び表面の少なくとも一部に設けた流路に、該仕切り部材の温度調整用の媒体を流すことを特徴とするステージ装置。
In the stage device that moves the sample stage holding the object along the guide surface,
A drive unit for driving the sample stage along the guide surface, including a mover coupled to the sample stage; and a stator disposed along the guide surface;
A flat partition member arranged to separate the mover and the sample stage;
A stage apparatus, wherein a medium for adjusting the temperature of the partition member is caused to flow through a flow path provided in at least a part of the interior and surface of the partition member.
前記試料台の温度を計測する温度センサを更に有し、
前記温度センサの計測結果に基づいて前記媒体の温度を制御することを特徴とする請求項10に記載のステージ装置。
A temperature sensor for measuring the temperature of the sample stage;
The stage apparatus according to claim 10, wherein the temperature of the medium is controlled based on a measurement result of the temperature sensor.
前記駆動装置はムービングマグネット方式のリニアモータであり、
前記仕切り部材の内部及び表面の少なくとも一部を前記媒体が流れる方向とほぼ逆の方向に、前記固定子の温度を制御するための媒体を流すことを特徴とする請求項10又は11に記載のステージ装置。
The driving device is a moving magnet type linear motor,
The medium for controlling the temperature of the stator flows in at least a part of the inside and the surface of the partition member in a direction substantially opposite to the direction in which the medium flows. Stage device.
前記試料台を前記可動子に対して相対的に移動させるアクチュエータを更に有し、
前記媒体は、前記アクチュエータの温度を制御するための媒体を兼ねていることを特徴とする請求項10〜12の何れか一項に記載のステージ装置。
An actuator for moving the sample stage relative to the mover;
The stage apparatus according to claim 10, wherein the medium also serves as a medium for controlling a temperature of the actuator.
第1物体を露光ビームで照明し、前記露光ビームで前記第1物体を介して第2物体を露光する露光装置において、
前記第1物体及び第2物体の少なくとも一方を移動するために、請求項1〜13の何れか一項に記載のステージ装置を用いることを特徴とする露光装置。
In an exposure apparatus that illuminates a first object with an exposure beam and exposes a second object through the first object with the exposure beam,
An exposure apparatus using the stage apparatus according to claim 1 to move at least one of the first object and the second object.
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