JP2005311165A - Active mount and exposure apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体素子又は液晶表示素子等をリソグラフィ工程で製造する際に、レチクルのパターンを逐次ウエハ上に転写露光する露光装置およびアクティブマウントに関する。 The present invention relates to an exposure apparatus and an active mount for sequentially transferring and exposing a reticle pattern onto a wafer when a semiconductor element or a liquid crystal display element is manufactured in a lithography process.
半導体素子製造のためのフォトリソグラフィ工程には、レチクルの微細パターンを感光剤の塗布されたシリコンウエハ上に転写する光露光装置が使用されている。従来からの露光方式は、ウエハの一領域を順次投影光学系の露光フィールド内へ移動させて、レチクルパターンの露光を繰り返すステップ・アンド・リピート方式である。最近では、半導体素子の大型化に伴う露光領域の大フィールド化の要求が高まっているが、この要求を満たす方式として、スリット状の照明光をレチクルに照射し、レチクルを保持するレチクルステージとウエハを保持するウエハステージを、投影光学系の縮小倍率比で同期移動させながらレチクル全体のパターンをウエハにスキャン露光していくステップ・アンド・スキャン方式の露光装置が使用されている。 In a photolithography process for manufacturing a semiconductor element, an optical exposure apparatus that transfers a fine pattern of a reticle onto a silicon wafer coated with a photosensitive agent is used. The conventional exposure method is a step-and-repeat method in which an area of a wafer is sequentially moved into the exposure field of the projection optical system and the exposure of the reticle pattern is repeated. Recently, there is an increasing demand for a larger field of exposure due to the increase in the size of semiconductor elements. As a method for satisfying this demand, a reticle stage and wafer that hold a reticle by irradiating the reticle with slit-shaped illumination light. A step-and-scan type exposure apparatus that scans and exposes a pattern of the entire reticle onto a wafer while synchronously moving the wafer stage holding the lens at the reduction magnification ratio of the projection optical system is used.
図3にステップ・アンド・スキャン露光装置の例を示す。 FIG. 3 shows an example of a step-and-scan exposure apparatus.
レチクル101はX、Y、θz(Z軸まわりの回転)方向に駆動可能なレチクルステージ102に保持され、ウエハ103はX、Y、Zおよびθx、θy、θz方向に駆動可能なウエハステージ104に保持されている。投影光学系105、ステージ位置を計測するレーザ干渉計106、ウエハ像面計測のためのフォーカスセンサ107は全て鏡筒定盤108に設置され、鏡筒定盤は3点または4点において、アクティブマウント109で支持され(図では前面2点のみ表示)、設置床110の振動絶縁と、定盤の剛体振動モード(1〜15Hz程度)の制振をしている。即ちアクティブマウントは、鏡筒定盤を除振支持する支持手段109aと前記鏡筒定盤を駆動するアクチュエータ109bと、前記鏡筒定盤の剛体振動モードを検出する振動センサ111と、前記振動センサの出力を補償して前記アクチュエータを駆動する振動制御ループ(フィルタ回路112、補償回路113、駆動回路114)を有している。
The
照明系115から出射されたスリット光は微細パターンの形成されたレチクル101に照射され、そのパターンは、レチクルステージ102とウエハステージ104の駆動により、ウエハ103上に転写される。露光中のレチクルステージ102とウエハステージ104の駆動方向は一般に逆方向であり、投影光学系105の縮小倍率である1/4にステージ間の速度比を維持するために、ウエハステージ104をマスタ、レチクルステージ102をスレーブとするマスタスレーブ方式の同期制御系を有している。また、鏡筒定盤108および設置床110の両者に対して、振動的に絶縁された反力受け構造体116を設けて、ステージ駆動時に第1のリニアモータ117の固定子に作用する駆動反力に等価な力を、反力受け構造体から支持された第2のリニアモータ118でキャンセルするように作用させて、鏡筒定盤に残留する振動を低減している。
露光装置においては、転写品質を大きく支配する投影光学系や、ステージ位置を計測するレーザ干渉計などが配置される鏡筒定盤上の振動を抑制することが重要であるが、上記従来の露光装置においても、第1、第2のリニアモータの力作用線のズレやモータ推力のムラ等によってキャンセルしきれない反力成分や、装置設置床からの振動伝達によって発生する鏡筒定盤の構造共振や、照明系などの搭載機器の構造共振による残留振動が、転写品質を劣化させるといる問題があった。これを低減するために鏡筒定盤や搭載機器の剛性を高くして変形や振動の絶対値を小さくする方法は、定盤重量の増加と装置の大型化を引き起こしてしまう。また露光装置に組み込まれるアクティブマウントは、低周波数の剛体振動モードを検出して制振制御するので、高周波数帯域に存在する鏡筒定盤上の構造共振については制振効果を発揮できなかった。 In an exposure apparatus, it is important to suppress vibrations on the lens barrel surface where a projection optical system that largely controls transfer quality and a laser interferometer that measures the stage position are arranged. Also in the apparatus, the structure of the lens barrel surface plate generated by the reaction force component that cannot be canceled due to the deviation of the force action lines of the first and second linear motors and the unevenness of the motor thrust, and the vibration transmission from the apparatus installation floor There has been a problem that the residual vibration due to resonance and structural resonance of a mounted device such as an illumination system deteriorates the transfer quality. In order to reduce this, the method of increasing the rigidity of the lens barrel surface plate and the mounted device to decrease the absolute value of deformation and vibration causes an increase in the surface plate weight and an increase in the size of the apparatus. In addition, the active mount built into the exposure system detects vibrations at low frequencies and controls vibrations, so it was unable to exert vibration damping effects on structural resonances on the lens barrel surface plate that exists in the high frequency band. .
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、大型化することなく、定盤上の振動を効果的に低減させたアクティブマウントおよび露光装置を提供する。 The present invention has been made to solve the above problems, and provides an active mount and an exposure apparatus that can effectively reduce vibration on a surface plate without increasing the size.
定盤を除振支持する支持手段と前記定盤を駆動するアクチュエータと、前記定盤の剛体振動モードを検出する振動センサと、前記振動センサの出力を補償して前記アクチュエータに駆動力を発生させる振動制御ループを有するアクティブマウントにおいて、前記定盤の構造共振(撓み、曲げ、捻り等)による弾性振動を検出するための振動センサを設ける。さらに前記定盤上に搭載された構造部材や機器の構造共振(撓み、曲げ、捻り等)による弾性振動を検出するための振動センサを設ける。そして、前記弾性振動を検出するための振動センサの出力を補償して、前記アクチュエータに駆動力を発生させる第2の振動制御ループを具備する。本発明の好ましい実施例において、前記弾性振動を検出するための振動センサは加速度計あるいは速度計であり、前記弾性振動を検出するための振動センサの出力を補償して、前記アクチュエータに発生する駆動力は粘性力である。また、前記第2の振動制御ループを具備するアクティブマウントによって、投影光学系と計測系を搭載する定盤を支持した露光装置である。 Support means for supporting vibration isolation of the surface plate, an actuator for driving the surface plate, a vibration sensor for detecting the rigid body vibration mode of the surface plate, and compensating the output of the vibration sensor to generate a driving force for the actuator An active mount having a vibration control loop is provided with a vibration sensor for detecting elastic vibration due to structural resonance (bending, bending, twisting, etc.) of the surface plate. Furthermore, a vibration sensor for detecting elastic vibration due to structural resonance (bending, bending, twisting, etc.) of a structural member or device mounted on the surface plate is provided. A second vibration control loop that compensates for an output of a vibration sensor for detecting the elastic vibration and generates a driving force for the actuator is provided. In a preferred embodiment of the present invention, the vibration sensor for detecting the elastic vibration is an accelerometer or a speedometer, and the drive generated in the actuator is compensated for the output of the vibration sensor for detecting the elastic vibration. The force is a viscous force. Further, the exposure apparatus supports a surface plate on which a projection optical system and a measurement system are mounted by an active mount having the second vibration control loop.
(作用)
本発明では定盤の構造共振(撓み、曲げ、捻り等)による弾性振動を検出するための振動センサを、さらに前記定盤上に搭載された構造部材や機器の構造共振(撓み、曲げ、捻り等)による弾性振動を検出するための振動センサを設けて、前記振動センサの出力を補償して、前記定盤を駆動するアクチュエータに駆動力を粘性力とする。これによって定盤上の構造共振のダンピングが向上し、定盤上の振動が低減するので、定盤上に投影光学系と計測系を搭載する露光装置の転写精度を向上することができる。
(Function)
In the present invention, a vibration sensor for detecting elastic vibration due to structural resonance (flexion, bending, twisting, etc.) of the surface plate is further used, and structural resonance (flexure, bending, twisting) of a structural member or device mounted on the surface plate. Etc.) is provided to compensate for the output of the vibration sensor, and the driving force is applied to the actuator that drives the surface plate as a viscous force. As a result, damping of structural resonance on the surface plate is improved and vibration on the surface plate is reduced, so that the transfer accuracy of an exposure apparatus having a projection optical system and a measurement system mounted on the surface plate can be improved.
以上説明したように、本発明のアクティブマウントおよび露光装置においては、除振支持された定盤の構造共振(撓み、曲げ、捻り等)による弾性振動を検出するための振動センサと前記定盤上に搭載された構造部材や機器の構造共振(撓み、曲げ、捻り等)による弾性振動を検出するための振動センサを設けて、前記振動センサの出力を補償することによって、定盤に粘性力が作用するようにアクチュエータを駆動する。これによって投影光学系と計測系を搭載する定盤上の構造共振のダンピングが向上するので、定盤を大型化することなく、露光装置の転写精度が向上できる。 As described above, in the active mount and exposure apparatus of the present invention, the vibration sensor for detecting elastic vibration due to the structural resonance (deflection, bending, twisting, etc.) of the surface plate supported by vibration isolation and the surface plate By providing a vibration sensor for detecting elastic vibration due to structural resonance (flexure, bending, torsion, etc.) of structural members and equipment mounted on the plate, and compensating the output of the vibration sensor, the viscous force is applied to the surface plate. Drive the actuator to act. This improves the damping of structural resonance on the surface plate on which the projection optical system and the measurement system are mounted, so that the transfer accuracy of the exposure apparatus can be improved without increasing the size of the surface plate.
以下、本発明の実施例を説明する。図1は、本発明の第1の実施例に係る露光装置の構成を示す。 Examples of the present invention will be described below. FIG. 1 shows the arrangement of an exposure apparatus according to the first embodiment of the present invention.
同図において、鏡筒定盤8はアクティブマウント9によって3点で支持されている(2点のみ図示)。前記アクティブマウントは、支持手段9aと前記鏡筒定盤を駆動するアクチュエータ9bと、前記鏡筒定盤の剛体振動モードを検出する振動センサ11と、前記振動センサの出力を補償して前記アクチュエータを駆動する振動制御ループ(フィルタ回路12、補償回路13、駆動回路14)を具備する。
In the figure, the lens barrel surface plate 8 is supported at three points by an active mount 9 (only two points are shown). The active mount includes a support means 9a, an actuator 9b for driving the lens barrel base plate, a
さらに、前記鏡筒定盤の構造共振(撓み、曲げ、捻り等)による弾性振動を検出するための振動センサ21と、照明系15、レチクル定盤22などの鏡筒定盤上の搭載物の構造共振(撓み、曲げ、捻り等)による振動を検出するための振動センサ23、24を具備する。
Furthermore, a
そして、前記振動センサ(21、23、24)から、夫々の構造共振構造共振(撓み、曲げ、捻り等)成分を抽出するフイルタ回路25と、前記フィルタ回路からの振動を補償する補償回路27と、前記補償回路の信号に基づき、前記アクチュエータに駆動力を発生させる駆動回路14とよって第2の振動制御ループが構成されている。振動センサ(21、23、24)は加速度計あるいは速度計であり、鏡筒定盤や照明系、レチクル定盤に限らず、定盤上の振動部位に任意の数だけ配置することができる。また、前記アクチュエータは、リニアモータなどの力発生型アクチュエータ、あるいは圧電素子、超磁歪素子などの変位発生型アクチュエータで構成される。
A
上記のように構成された露光装置において、その動作を説明する。 The operation of the exposure apparatus configured as described above will be described.
照明系15から出射されたスリット光は微細パターンの形成されたレチクル1に照射され、そのパターンは、レチクルステージ2とウエハステージ4の駆動により、ウエハ3上に転写される。露光中のレチクルステージとウエハステージの駆動方向は逆方向であり、速度比を投影光学系5の縮小倍率である1/4に維持するために、ウエハステージをマスタ、レチクルステージをスレーブとするマスタスレーブ方式の同期制御を行っている。
The slit light emitted from the
また、鏡筒定盤8および設置床10の両者に対して、振動的に絶縁された反力受け構造体16を設けて、ステージ駆動時に第1のリニアモータ17の固定子に作用する駆動反力に等価な力を、反力受け構造体から支持された第2のリニアモータ18でキャンセルするように作用させて、鏡筒定盤に残留する振動を低減している。
In addition, a reaction
この時、第1、第2のリニアモータの力作用線のズレやモータ推力のムラ等によってキャンセルしきれない反力成分や、装置設置床からの振動伝達によって発生する鏡筒定盤の構造共振や、照明系15やレチクル定盤22などの搭載物の構造共振による残留振動が発生するが、振動センサ21、23、24とフイルタ回路25によって、鏡筒定盤の構造共振(撓み、曲げ、捻り等)による弾性振動および鏡筒定盤上の搭載物の構造共振(撓み、曲げ、捻り等)による振動が検出・抽出され、それらの信号が補償回路26によって速度相当に変換され、駆動回路14を介して、アクチュエータ9に駆動力が発生する。これにより、前記鏡筒定盤に粘性力が働き、定盤上の構造共振のダンピングが向上し、定盤上の振動が低減するので、定盤上に投影光学系と計測系を搭載する露光装置の転写精度が向上する。
At this time, reaction force components that cannot be canceled due to deviations in the force action lines of the first and second linear motors and unevenness of the motor thrust, and structural resonance of the lens barrel surface plate that is generated by vibration transmission from the installation floor In addition, residual vibration occurs due to structural resonance of the mounted object such as the
図2は、本発明の効果を確認した実験結果の一例である。図においては、150Hzから300Hzに存在するのが鏡筒定盤の構造共振(撓み、曲げ、捻り等)と照明系15、レチクル定盤22などの搭載機器の構造共振(撓み、曲げ、捻り等)による振動ピークである(破線)。本発明による第2の振動制御ループの作用により、これら振動ピークにダンピングが掛かり、ピークが小さくなっているのがわかる(実線)。第2の振動制御ループの補償回路は、これら振動ピークのみを抽出する複数のバンドパスフィルタに加え、高周波側300Hz以上に存在する振動ピークを除外するためのローパスフィルタとノッチフィルタを併用して制御系の安定性向上を図っている。
FIG. 2 is an example of experimental results confirming the effects of the present invention. In the figure, the structure resonance (bending, bending, twisting, etc.) of the lens barrel surface plate and the resonance of the mounting equipment such as the
1 レチクル
2 レチクルステージ
3 ウエハ
4 ウエハステージ
5 投影光学系
6 レーザ干渉計
8 鏡筒定盤
9 アクティブマウント
10 設置床
11 振動センサ
12 フィルタ回路
13 補償回路
14 駆動回路
15照明系
16 反力受け構造体
17、19 第1のリニアモータ
18、20 第2のリニアモータ
21、23、24 振動センサ
22 レチクル定盤
25 フィルタ回路
26 補償回路
101 レチクル
102 レチクルステージ
103 ウエハ
104 ウエハステージ
105 投影光学系
106 レーザ干渉計
107 フォーカスセンサ
108 鏡筒定盤
109 アクティブマウント
110 設置床
111 振動センサ
112 フィルタ回路
113 補償回路
114 駆動回路
115 照明系
116 反力受け構造体
117、119 第1のリニアモータ
118、120 第2のリニアモータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reticle 2
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