JP2006066589A - Stage device and exposure equipment, device-manufacturing method and method of driving stage device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ステージ装置及び露光装置、デバイス製造方法、並びにステージ装置の駆動方法に関するものである。 The present invention relates to a stage apparatus, an exposure apparatus, a device manufacturing method, and a stage apparatus driving method.
半導体デバイスや液晶表示デバイスは、マスク上に形成されたパターンを感光性の基板上に転写する、所謂フォトリソグラフィの手法により製造される。このフォトリソグラフィ工程で使用される露光装置は、マスクを支持するマスクステージと基板を支持する基板ステージとを有し、マスクステージ及び基板ステージを逐次移動しながらマスクのパターンを投影光学系を介して基板に転写するものである。従来より、上記基板ステージ及びマスクステージ(以下、適宜「ステージ装置」と総称する)においては、可動部材をベース部材に対して流体軸受(気体軸受、静圧軸受)を使って非接触支持しつつ、リニアモータ等の駆動装置で可動部材を駆動する構成が採用されている。下記特許文献には、気体軸受を備えたステージ装置に関する技術の一例が開示されている。
ところで、露光装置のステージ装置は、基板又はマスクを保持した可動部材がベース部材上を移動する構成を有しているが、露光装置のスループットを向上するためには、可動部材の整定時間をなるべく短くすることが好ましい。ここで整定時間とは、可動部材の移動状態が目標状態に対して所定範囲(許容範囲)内に達した後、その移動状態が安定するまでの時間をいう。また、露光を精度良く行うためには、振動の発生を抑えた状態で露光を行うことが好ましい。 By the way, the stage apparatus of the exposure apparatus has a configuration in which the movable member holding the substrate or the mask moves on the base member. In order to improve the throughput of the exposure apparatus, the settling time of the movable member is as much as possible. It is preferable to shorten it. Here, the settling time refers to the time until the moving state is stabilized after the moving state of the movable member reaches a predetermined range (allowable range) with respect to the target state. In order to perform exposure with high accuracy, it is preferable to perform exposure in a state where generation of vibration is suppressed.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、振動の発生を抑えることができ、整定時間を短くできるステージ装置を提供することを目的とする。また、そのようなステージ装置を用いて高スループットで精度良く露光できる露光装置、及びその露光装置を用いるデバイス製造方法を提供することを目的とする。更には、振動の発生を抑えることができ、整定時間を短くできるステージ装置の駆動方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a stage apparatus that can suppress the occurrence of vibration and can shorten the settling time. It is another object of the present invention to provide an exposure apparatus that can accurately expose with high throughput using such a stage apparatus, and a device manufacturing method using the exposure apparatus. It is another object of the present invention to provide a method for driving a stage apparatus that can suppress the occurrence of vibration and can shorten the settling time.
上記の課題を解決するため、本発明は実施の形態に示す図1〜図10に対応付けした以下の構成を採用している。但し、各要素に付した括弧付き符号はその要素の例示に過ぎず、各要素を限定するものではない。 In order to solve the above-described problems, the present invention adopts the following configuration corresponding to FIGS. 1 to 10 shown in the embodiment. However, the reference numerals with parentheses attached to each element are merely examples of the element and do not limit each element.
本発明の第1の態様に従えば、第1面(3)を有する第1部材(1)と、第1面(3)に対向する第2面(4)を有し第1部材(1)に対して相対的に移動する第2部材(2)と、第1面(3)と第2面(4)との間に流体を供給する流体軸受(5)とを備えたステージ装置において、第2部材(2)の移動状態に応じて、流体軸受(5)の剛性及び減衰比のうち少なくともいずれか一方を調整する調整装置(11)を備えたステージ装置(10)が提供される。 According to the first aspect of the present invention, the first member (1) having the first member (1) having the first surface (3) and the second surface (4) opposed to the first surface (3). ) In a stage apparatus including a second member (2) that moves relative to the first member (2) and a fluid bearing (5) that supplies fluid between the first surface (3) and the second surface (4). A stage device (10) is provided that includes an adjusting device (11) that adjusts at least one of the rigidity and the damping ratio of the fluid dynamic bearing (5) according to the movement state of the second member (2). .
本発明の第1の態様によれば、第2部材が流体軸受によって第1部材上に非接触支持されているとき、調整装置が第2部材の移動状態に応じて流体軸受の剛性及び減衰比のうち少なくともいずれか一方を調整することで、第2部材の振動を抑えることができる。すなわち、流体軸受によって第2部材が第1部材上で非接触支持されている状態においては、流体軸受の減衰比が大きくなると、振動が抑えられる。そこで、第2部材の振動を抑えたいときに、調整装置が流体軸受の減衰比を大きくすることで、第2部材の振動を抑えることができる。したがって、第2部材の移動状態が目標状態に対して所定範囲(許容範囲)内に達したタイミングの近傍において、調整装置が流体軸受の減衰比を大きくすることで、振動を発生させることなく、第2部材の移動状態を直ちに安定させることができる。したがって、整定時間を短くすることができる。一方で、流体軸受の減衰比を大きくした状態で、例えば第2部材を大きな加速度で移動すると、第1部材と第2部材との非接触状態が良好に維持されず、第1部材と第2部材とが接触してしまう不都合が生じるおそれがあるが、そのような移動状態のときには、調整装置が流体軸受の剛性を大きくすることで、上記不都合を防止できる。 According to the first aspect of the present invention, when the second member is supported in a non-contact manner on the first member by the fluid bearing, the adjusting device can adjust the rigidity and damping ratio of the fluid bearing according to the moving state of the second member. The vibration of the second member can be suppressed by adjusting at least one of them. That is, in a state where the second member is supported in a non-contact manner on the first member by the fluid bearing, vibration is suppressed when the damping ratio of the fluid bearing is increased. Therefore, when the vibration of the second member is to be suppressed, the adjustment device can suppress the vibration of the second member by increasing the damping ratio of the fluid bearing. Therefore, in the vicinity of the timing when the moving state of the second member reaches a predetermined range (allowable range) with respect to the target state, the adjusting device increases the damping ratio of the fluid bearing without causing vibrations. The moving state of the second member can be immediately stabilized. Therefore, the settling time can be shortened. On the other hand, if the second member is moved at a large acceleration, for example, with the damping ratio of the fluid bearing increased, the non-contact state between the first member and the second member is not well maintained, and the first member and the second member are not maintained. There is a possibility that the inconvenience of contact with the member may occur. However, in such a moving state, the adjustment device can prevent the above inconvenience by increasing the rigidity of the fluid bearing.
ここで整定時間とは、前述のように、第2部材の移動状態が目標状態に対して所定範囲(許容範囲)内に達した後、その移動状態が安定するまでの時間をいう。 Here, as described above, the settling time refers to the time until the moving state is stabilized after the moving state of the second member reaches a predetermined range (allowable range) with respect to the target state.
本発明の第2の態様に従えば、ステージ装置(MST、PST)を移動しながら基板(P)を露光する露光装置において、ステージ装置に、上記態様のステージ装置(10)を用いる露光装置(EX1、EX2)が提供される。 According to the second aspect of the present invention, in the exposure apparatus that exposes the substrate (P) while moving the stage apparatus (MST, PST), an exposure apparatus that uses the stage apparatus (10) of the above aspect as the stage apparatus ( EX1, EX2) are provided.
本発明の第2の態様によれば、整定時間を短くでき、振動を抑えられたステージ装置を使うことによって、露光装置は基板を精度良く高スループットで露光することができる。 According to the second aspect of the present invention, the exposure apparatus can expose the substrate with high accuracy and high throughput by using the stage apparatus that can shorten the settling time and suppress the vibration.
本発明の第3の態様に従えば、上記態様の露光装置(EX1、EX2)を用いるデバイス製造方法が提供される。 According to the third aspect of the present invention, a device manufacturing method using the exposure apparatus (EX1, EX2) of the above aspect is provided.
本発明の第3の態様によれば、基板を精度良く高スループットで露光できるので、所望の性能を有するデバイスを生産性良く製造できる。 According to the third aspect of the present invention, since the substrate can be exposed with high precision and high throughput, a device having a desired performance can be manufactured with high productivity.
本発明の第4の態様に従えば、第1面(3)を有する第1部材(1)と、第1面(3)に対向する第2面(4)を有し第1部材(1)に対して相対的に移動する第2部材(2)と、第1面(3)と第2面(4)との間に流体を供給する流体軸受(5)とを備えたステージ装置(10)の駆動方法において、第2部材(2)の移動状態に応じて、流体軸受(5)の剛性及び減衰比のうち少なくともいずれか一方を調整することを含むステージ装置の駆動方法が提供される。 According to the fourth aspect of the present invention, the first member (1) has the first member (1) having the first surface (3) and the second surface (4) facing the first surface (3). ) Stage device comprising a second member (2) that moves relative to the first member (2) and a fluid bearing (5) that supplies fluid between the first surface (3) and the second surface (4). In the driving method of 10), there is provided a driving method of the stage apparatus including adjusting at least one of rigidity and damping ratio of the fluid dynamic bearing (5) according to a moving state of the second member (2). The
本発明の第4の態様によれば、第2部材が流体軸受によって第1部材上に非接触支持されているとき、調整装置が第2部材の移動状態に応じて流体軸受の剛性及び減衰比のうち少なくともいずれか一方を調整することで、第2部材の振動を抑えることができる。すなわち、流体軸受によって第2部材が第1部材上で非接触支持されている状態においては、流体軸受の減衰比が大きくなると、振動が抑えられる。そこで、第2部材の振動を抑えたいときに、調整装置が流体軸受の減衰比を大きくすることで、第2部材の振動を抑えることができる。したがって、第2部材の移動状態が目標状態に対して所定範囲(許容範囲)内に達したタイミングの近傍において、調整装置が流体軸受の減衰比を大きくすることで、振動を発生させることなく、第2部材の移動状態を直ちに安定させることができる。したがって、整定時間を短くすることができる。一方で、流体軸受の減衰比を大きくした状態で、例えば第2部材を大きな加速度で移動すると、第1部材と第2部材との非接触状態が良好に維持されず、第1部材と第2部材とが接触してしまう不都合が生じるおそれがあるが、そのような移動状態のときには、調整装置が流体軸受の剛性を大きくすることで、上記不都合を防止できる。 According to the fourth aspect of the present invention, when the second member is supported in a non-contact manner on the first member by the fluid bearing, the adjusting device can adjust the rigidity and damping ratio of the fluid bearing according to the moving state of the second member. The vibration of the second member can be suppressed by adjusting at least one of them. That is, in a state where the second member is supported in a non-contact manner on the first member by the fluid bearing, vibration is suppressed when the damping ratio of the fluid bearing is increased. Therefore, when the vibration of the second member is to be suppressed, the adjustment device can suppress the vibration of the second member by increasing the damping ratio of the fluid bearing. Therefore, in the vicinity of the timing when the moving state of the second member reaches a predetermined range (allowable range) with respect to the target state, the adjusting device increases the damping ratio of the fluid bearing without causing vibrations. The moving state of the second member can be immediately stabilized. Therefore, the settling time can be shortened. On the other hand, if the second member is moved at a large acceleration, for example, with the damping ratio of the fluid bearing increased, the non-contact state between the first member and the second member is not well maintained, and the first member and the second member are not maintained. There is a possibility that the inconvenience of contact with the member may occur. However, in such a moving state, the adjustment device can prevent the above inconvenience by increasing the rigidity of the fluid bearing.
本発明によれば、振動の発生を抑えることができ、整定時間を短くできるステージ装置を提供できる。したがって、そのようなステージ装置を用いてマスク又は基板を移動しながら露光することにより、高スループットで精度良く露光できる露光装置を提供できる。これにより、所望の性能を有するデバイスを製造することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, generation | occurrence | production of a vibration can be suppressed and the stage apparatus which can shorten settling time can be provided. Therefore, it is possible to provide an exposure apparatus capable of performing exposure with high throughput and accuracy by performing exposure while moving the mask or the substrate using such a stage apparatus. Thereby, the device which has desired performance can be manufactured.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.
<ステージ装置>
図1は本発明のステージ装置の一実施形態を示す模式図である。ここで、以下の説明においては、XYZ直交座標系を設定し、このXYZ直交座標系を参照しながら説明する。そして、水平面内における所定方向をX軸方向、水平面内においてX軸方向と直交する方向をY軸方向、X軸方向及びY軸方向に直交する方向(すなわち鉛直方向)をZ軸方向とする。また、X軸、Y軸、及びZ軸まわりの回転(傾斜)方向をそれぞれ、θX、θY、及びθZ方向とする。
<Stage device>
FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of the stage apparatus of the present invention. Here, in the following description, an XYZ orthogonal coordinate system is set, and the description will be made with reference to this XYZ orthogonal coordinate system. A predetermined direction in the horizontal plane is defined as the X-axis direction, a direction orthogonal to the X-axis direction in the horizontal plane is defined as the Y-axis direction, and a direction orthogonal to the X-axis direction and the Y-axis direction (that is, the vertical direction) is defined as the Z-axis direction. Further, the rotation (inclination) directions around the X axis, Y axis, and Z axis are the θX, θY, and θZ directions, respectively.
図1において、ステージ装置10は、上面(第1面)3を有するベース部材(第1部材)1と、上面3に対向する下面(第2面)4を有し、ベース部材1に対して移動可能な可動部材(第2部材)2と、ベース部材1に対して可動部材2を非接触支持するためのエアベアリング(流体軸受)5とを備えている。エアベアリング5は、可動部材2の下面4に設けられており、ベース部材1の上面3と、エアベアリング5の下面(パッド面)を含む可動部材2の下面4との間に気体を供給する。エアベアリング5は、ベース部材1の上面3と可動部材2の下面4との間に気体を供給する供給口5Aと、ベース部材1の上面3と可動部材2の下面4との間の気体を吸引する吸気口5Bとを備えている。上面3及び下面4のそれぞれは、X軸及びY軸を含む平面(XY平面)とほぼ平行な面となっている。エアベアリング5は、供給口5Aからの気体の吹き出しによる反発力と吸気口5Bによる吸引力との釣り合いにより、ベース部材1の上面3と可動部材2の下面4との間に一定のギャップ(隙間)を形成することで、可動部材2をベース部材1の上面3に対して非接触支持する。そして、可動部材2は、可動部材2の下面4とベース部材1の上面3とを対向させた状態で、ベース部材1の上面3に案内されつつ、リニアモータ等の駆動装置13により、XY平面内における所定方向に移動可能となっている。
In FIG. 1, the
更に、ステージ装置10は、用力である気体を送出する気体供給装置6と、気体供給装置6とエアベアリング5の供給口5Aとを接続し、気体が流れる流路8(8A〜8C)と、流路8の途中に設けられ、エアベアリング5の供給口5Aより、ベース部材1の上面3と可動部材2の下面4との間に供給される気体の圧力を調整可能な圧力調整装置7とを備えている。圧力調整装置7は例えば電空レギュレータを含んで構成されている。圧力調整装置7には制御器9が接続されており、圧力調整装置7の動作は制御器9で制御されるようになっている。
Furthermore, the
気体供給装置6と圧力調整装置7とは流路を形成する管部材8Aによって接続されており、気体供給装置6から送出された気体は、管部材8Aの流路を流れて圧力調整装置7に送られる。圧力調整装置7とエアベアリング5の供給口5Aとは、流路を形成する管部材8B及び可動部材2の内部に形成された内部流路8Cを介して接続されており、圧力調整装置7から送出された気体は、管部材8Bの流路、及び内部流路8Cを流れて供給口5Aより、ベース部材1の上面3と可動部材2の下面4との間に吹き出される。
The
制御器9は、圧力調整装置7の動作を制御することによって、供給口5Aに対して供給する単位時間あたりの気体量、ひいては供給口5Aから上面3と下面4との間に供給する気体の圧力(供給圧)を調整する。すなわち、本実施形態においては、圧力調整装置7及びその圧力調整装置7の動作を制御する制御器9を含むようにして、供給口5Aから供給する気体の圧力を調整する調整装置11が構成されている。
The
また、可動部材2には、ベース部材1上で移動する可動部材2の加速度を計測可能な加速度センサ12が設けられている。加速度センサ12は、移動する可動部材2の少なくともX軸方向及びY軸方向に関する加速度情報を計測可能な構成となっている。もちろん、加速度センサ12は、X軸方向及びY軸方向に加えて、Z軸方向、θX、θY、θZ方向に関する加速度情報を計測可能な構成であってもよい。加速度センサ12の計測結果は制御器9に出力される。
The
調整装置11は、供給口5Aから供給する気体の圧力(供給圧)を調整することで、エアベアリング5の剛性(バネ成分)及び減衰比(ダンパ成分)を調整可能である。より具体的には、調整装置11は、上面3と下面4との間の気体による剛性及び減衰比を調整可能である。
The adjusting
エアベアリング5においては、供給口5Aからの供給圧が大きくなると、剛性も大きくなり、一方、供給圧が小さくなると、剛性も小さくなる。また、エアベアリング5においては、供給口5Aからの供給圧が小さくなると、減衰比が大きくなり、一方、供給圧が大きくなると、減衰比が小さくなる。したがって、調整装置11は、供給口5Aからの供給圧を調整することによって、エアベアリング5の動特性である、剛性及び減衰比を調整することができる。なお、調整装置11は、エアベアリング5の剛性及び減衰比を調整することによって、共振周波数や振動モードを調整することもできる。
In the
そして、調整装置11は、ベース部材1上における可動部材2の移動状態に応じて、供給口5Aからの供給圧を調整することによって、エアベアリング5の剛性及び減衰比のうち少なくともいずれか一方を調整する。
Then, the adjusting
ここで、可動部材2の移動状態とは、ベース部材1に対する可動部材2のX軸方向又はY軸方向に関する相対的な移動状態であって、ベース部材1に対して可動部材2が加速している加速状態、一定速度で移動している状態及び停止している状態を含む定常状態、減速している減速状態、及び加速又は減速状態から定常状態に遷移するときに、可動部材2の加速度が安定するまでの整定状態を含む。更に可動部材2の移動状態としては、加速状態、減速状態、定常状態、及び整定状態のそれぞれにおける可動部材2の加速度値も含まれる。
Here, the moving state of the
本実施形態においては、調整装置11は、ベース部材1に対する可動部材2のX軸方向又はY軸方向に関する加速度に応じて、供給口5Aからの供給圧を調整する。
In the present embodiment, the adjusting
<ステージ装置の駆動方法>
次に、上述した構成を有するステージ装置10の駆動方法について説明する。本実施形態においては、可動部材2の所定方向(例えばX軸方向)に関する移動状態を、加速状態、減速状態、及び停止状態(定常状態)の順に変化させ、それらの状態を繰り返する場合を例にして説明する。
<Driving method of stage device>
Next, a method for driving the
図2は、加速状態、減速状態、整定状態、及び停止状態の順に変化する可動部材2の移動状態を示すグラフであって、横軸は経過時間、縦軸は第2部材2の加速度である。図2において、加速時間T1は、ベース部材1に対して、可動部材2が加速状態となっている時間である。減速時間T2は、ベース部材1に対して、可動部材2が減速状態となっている時間である。停止時間(定常時間)T4は、ベース部材1に対して、可動部材2が停止状態となっている時間である。整定時間T3は、可動部材2が整定状態となっている時間であって、可動部材2の加速度が目標値(この場合、ゼロ)に対して所定範囲(許容範囲)内に達した後、その加速度が安定する(完全にゼロになる)までの時間である。
FIG. 2 is a graph showing the moving state of the
本実施形態においては、整定時間T3ができるだけ短くなるように、調整装置11を使って、供給口5Aからの供給圧を調整するものとする。整定時間T3を短くするためには、減速状態から停止状態に遷移するときの過渡状態における減衰振動的な振動を素早く抑えることが必要となる。更に本実施形態においては、停止状態(定常状態)における可動部材2の振動ができるだけ抑えられるように、調整装置11を使って、供給口5Aからの供給圧を調整するものとする。
In the present embodiment, the supply pressure from the
ここで、エアベアリング5の減衰比が大きくなると、可動部材2の振動が抑えられる。そこで調整装置11は、可動部材2の振動を抑えたいときに(すなわち上記整定状態や停止状態(定常状態)のときに)、エアベアリング5の減衰比が大きくなるように、供給口5Aからの供給圧を小さくするように調整する。
Here, when the damping ratio of the
具体的には、調整装置11は、可動部材2が減速状態から停止状態に遷移するときの所定のタイミングで、供給口5Aからの供給圧を小さくし、エアベアリング5の減衰比を大きくする。本実施形態では、調整装置11は、可動部材2の減速状態において(減速時間T2中において)、可動部材2の加速度が予め定められた設定値A1に達したタイミングt1で、供給口5Aからの供給圧を、可動部材2の加速度が設定値A1よりも大きい状態のときの供給圧よりも小さくする。これにより、整定時間T3中においては、エアベアリング5の減衰比が大きくなっているので、整定状態における減衰振動的な振動を素早く抑え、整定時間T3を短くすることができる。
Specifically, the adjusting
また、可動部材2が停止状態のときにも、調整装置11は、供給口5Aからの供給圧を小さくしてエアベアリング5の減衰比を大きくしておくことで、停止状態における可動部材2の振動を抑えることができる。
Even when the
一方で、図3に示す模式図のように、可動部材2がリニアモータなどの駆動装置13によってX軸方向に移動している場合において、可動部材2の重心Gの位置と、可動部材2を移動するための駆動装置13による推力の作用点Fの位置とが異なると、可動部材2がθY方向に回転し、可動部材2の下面4とベース部材1の上面3との位置関係(相対距離、ギャップ)が変動する不都合が生じる。そして、そのような不都合は、可動部材2の加速度が大きい場合において顕著となる。すなわち、可動部材2の重心Gの位置と、可動部材2を移動するための推力の作用点Fの位置とが異なる場合において、可動部材2が大きな加速度で移動すると、可動部材2とベース部材1とが接触する状況(いわゆる「かじり」)が発生する可能性が高くなる。同様に、可動部材2が急激に減速するときにも、かじりが発生する可能性が高くなる。
On the other hand, as shown in the schematic diagram of FIG. 3, when the
そこで、可動部材2の加速度が大きい状態のときには、調整装置11は、供給口5Aから供給する気体の圧力を大きくし、エアベアリング5の剛性を大きくする。エアベアリング5の剛性を大きくすることにより、可動部材2にθY方向の力が作用しても、エアベアリング5の高い剛性によって、可動部材2がθY方向に回転することを抑制することができ、これによって、可動部材2とベース部材1とが接触する状況(かじり)が発生することを回避することができる。
Therefore, when the acceleration of the
すなわち、図2に示すように、可動部材2が、予め定められた加速度A1よりも大きい加速度(加速時及び減速時を含む)で移動する区間K1では、上記かじりが生じないように比較的高い第1の圧力で供給口5Aより気体を供給し、加速度A1よりも小さい加速度で移動する区間K2では、可動部材2の振動を抑制するために第1の圧力よりも小さい第2の圧力で気体を供給することで、振動の抑制とかじり防止との両方を実現しつつ、可動部材2を移動することができる。
That is, as shown in FIG. 2, in the section K1 in which the
ここで、調整装置11は、可動部材2に設けられている加速度センサ12の計測結果に基づいて、供給口5Aからの供給圧を調整することができる。加速度センサ12の計測結果は制御器9に出力されるため、制御器9は、加速度センサ12の計測結果に基づいて、可動部材9の加速度が、所定値A1よりも大きい状態であると判断したとき、上記かじりが生じないように比較的高い第1の圧力で供給口5Aより気体を供給する。一方、加速度センサ12の計測結果に基づいて、可動部材9の加速度が、所定値A1よりも小さい状態であると判断したとき、可動部材2に振動が生じないように比較的低い第2の圧力で供給口5Aより気体を供給する。
Here, the
あるいは、可動部材2が予め定められた制御情報(加速度プロファイル)に基づいてリニアモータなどの駆動装置13によって移動される構成の場合には、制御器9は、加速度センサ12の計測結果によらずに、あるいは加速度センサ12の計測結果を併用して、前記制御情報に基づいて、供給口5Aから供給する気体の圧力を調整するようにしてもよい。その場合、制御器9が前記制御情報を予め記憶していてもよいし、駆動装置13を制御する制御装置が、可動部材2の移動に同期して、前記制御情報を調整装置11(制御器9)に入力して、調整装置11(圧力調整装置7)を調整するようにしてもよい。また、可動部材2の加速度に応じて圧力調整装置(電空レギュレータ)7を制御する場合、圧力調整装置7の応答時間(応答遅れ)を考慮して、制御することが好ましい。
Alternatively, in the case where the
以上説明したように、可動部材2がエアベアリング5によってベース部材1上に非接触支持されているとき、調整装置11が可動部材2の移動状態に応じてエアベアリング5の減衰比を調整することで、可動部材2の振動の抑制とかじりの防止との両方を実現することができる。すなわち、可動部材2の振動を抑えたいときに、調整装置11がエアベアリング5の減衰比を大きくすることで、可動部材2の振動を抑えることができる。そして、可動部材2の移動状態が目標状態(停止状態)に対して所定範囲(許容範囲)内に達したタイミングt1の近傍において、調整装置11がエアベアリング5の減衰比を大きくすることで、振動を発生させることなく、可動部材2の移動状態を直ちに安定させることができる。したがって、整定時間T3を短くすることができる。一方で、エアベアリング5の減衰比を大きくした状態で大きな加速度で可動部材2を移動すると、ベース部材1と可動部材2との非接触状態が良好に維持されず、ベース部材1と可動部材2とが接触する状況(かじり)が発生する可能性が高くなるが、そのような移動状態のときには、調整装置11がエアベアリング5の剛性を大きくすることで、かじりを防止できる。また本実施形態においては、エアベアリング5の構造を変えることなく、供給圧を変えるのみといった簡単な構成で、エアベアリング5の剛性及び減衰比を調整することができる。
As described above, when the
なお、本実施形態においては、調整装置11は、可動部材2の加速度がA1よりも大きい第1の加速度のときには、供給口5Aから第1の圧力で気体を供給し、可動部材2の加速度がA1よりも小さい第2の加速度のときには、供給口5Aから第2の圧力で気体を供給するといったように、2段階に分けて供給圧の調整を行っている((1)第1の加速度≧A1;第2の加速度<A1の2段階、または(2)第1の加速度>A1;第2の加速度≦A1の2段階)。しかし、これに限るものではなく、2段階以上の任意の複数段階で、可動部材2の加速度に応じて、供給口5Aから供給する気体の圧力を調整してもよいし、無段階で、可動部材2の加速度に応じて、供給口5Aから供給する気体の圧力を調整してもよい。また、図2を参照した説明では、整定区間T3と定常区間T4とでの供給口5Aから供給する気体の圧力は互いに同じであるが、異なっていてもよい。そして、所定区間を移動する可動部材2のうち、加速度がピークのときに、供給口5Aからの供給圧を最も大きくし、加速度がゼロのとき、すなわち可動部材2が停止しているとき又は定速移動しているときに、供給口5Aからの供給圧を最も小さくするように制御することで、振動防止とかじり防止との両方の作用を得ることができる。
In the present embodiment, when the acceleration of the
なお本実施形態においては、ベース部材1はその位置を固定されており、可動部材2がベース部材1上を移動する形態であるが、ベース部材1も移動する構成も考えられる。そのような構成の場合には、調整装置11は、ベース部材(第1部材)1と可動部材(第2部材)2との相対的な加速度に応じて、供給口5Aから供給する気体の圧力を調整すればよい。
In the present embodiment, the position of the
<露光装置の第1実施形態>
次に、上述したステージ装置を露光装置に適用した場合を例にして説明する。図4は、露光装置の第1実施形態を示す概略構成図であって、マスクMと基板Pとを静止した状態でマスクMのパターンを基板Pに露光し、基板Pを順次ステップ移動させる所謂ステップ・アンド・リピート型の露光装置である。
<First Embodiment of Exposure Apparatus>
Next, the case where the above-described stage apparatus is applied to an exposure apparatus will be described as an example. FIG. 4 is a schematic block diagram that shows the first embodiment of the exposure apparatus, in which the pattern of the mask M is exposed on the substrate P while the mask M and the substrate P are stationary, and the substrate P is sequentially moved stepwise. It is a step-and-repeat type exposure apparatus.
図4において、露光装置EX1は、マスクMを支持するマスクステージMSTと、基板Pを支持する基板ステージPSTと、マスクステージMSTに支持されているマスクMを露光光ELで照明する照明光学系ILと、露光光ELで照明されたマスクMのパターンの像を基板ステージPSTに支持されている基板Pに投影露光する投影光学系PLと、露光装置EX1全体の動作を統括制御する制御装置CONTとを備えている。なお、ここでいう「基板」は半導体ウエハ上にレジストを塗布したものを含み、「マスク」は基板上に縮小投影されるデバイスパターンを形成されたレチクルを含む。また、図4においては、投影光学系PLの光軸AXと一致する方向(鉛直方向)をZ軸方向とし、水平面内における所定方向をX軸方向、水平面内においてZ軸方向及びX軸方向と直交する方向をY軸方向とする。 In FIG. 4, an exposure apparatus EX1 includes a mask stage MST that supports a mask M, a substrate stage PST that supports a substrate P, and an illumination optical system IL that illuminates the mask M supported by the mask stage MST with exposure light EL. A projection optical system PL that projects and exposes an image of the pattern of the mask M illuminated by the exposure light EL onto the substrate P supported by the substrate stage PST, and a control device CONT that controls the overall operation of the exposure apparatus EX1. It has. Here, the “substrate” includes a semiconductor wafer coated with a resist, and the “mask” includes a reticle on which a device pattern to be reduced and projected on the substrate is formed. In FIG. 4, the direction (vertical direction) coinciding with the optical axis AX of the projection optical system PL is the Z-axis direction, the predetermined direction in the horizontal plane is the X-axis direction, and the Z-axis direction and the X-axis direction are in the horizontal plane. The direction orthogonal to the Y-axis direction.
照明光学系ILは、マスクステージMSTに支持されているマスクMを露光光ELで照明するものであり、露光用光源、露光用光源から射出された光束の照度を均一化するオプティカルインテグレータ、オプティカルインテグレータからの露光光ELを集光するコンデンサレンズ、リレーレンズ系、露光光ELによるマスクM上の照明領域を設定する視野絞り等を有している。マスクM上の所定の照明領域は照明光学系ILにより均一な照度分布の露光光ELで照明される。照明光学系ILから射出される露光光ELとしては、例えば水銀ランプから射出される紫外域の輝線(g線、h線、i線)及びKrFエキシマレーザ光(波長248nm)等の遠紫外光(DUV光)や、ArFエキシマレーザ光(波長193nm)及びF2レーザ光(波長157nm)等の真空紫外光(VUV光)などが用いられる。 The illumination optical system IL illuminates the mask M supported by the mask stage MST with the exposure light EL, and the exposure light source, and an optical integrator and an optical integrator for uniformizing the illuminance of the light beam emitted from the exposure light source A condenser lens that collects the exposure light EL from the lens, a relay lens system, a field stop for setting an illumination area on the mask M by the exposure light EL, and the like. A predetermined illumination area on the mask M is illuminated with the exposure light EL having a uniform illuminance distribution by the illumination optical system IL. As the exposure light EL emitted from the illumination optical system IL, for example, far ultraviolet light (g-line, h-line, i-line) and KrF excimer laser light (wavelength 248 nm) emitted from a mercury lamp, DUV light), vacuum ultraviolet light (VUV light) such as ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) and F 2 laser light (wavelength 157 nm), or the like is used.
マスクステージMSTは、マスクMを支持して移動可能な可動部材であって、ベース部材21上でX軸方向及びY軸方向に微小移動可能及びθZ方向に微小回転可能である。マスクステージMSTの下面24にはエアベアリング25が設けられている。マスクステージMSTは、ベース部材21の上面(ガイド面)23に対してエアベアリング25によって非接触支持されている。マスクステージMST上には、レーザ干渉計41用の移動鏡40が設けられている。マスクステージMST上のマスクMの2次元方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計41によりモニタされる。レーザ干渉計41と制御装置CONTとは接続されており、レーザ干渉計41の計測結果は制御装置CONTに出力される。制御装置CONTはレーザ干渉計41の計測結果に基づいて、リニアモータ等を含んで構成されているマスクステージ駆動装置MSTDを使ってマスクステージMSTを駆動することで、マスクステージMSTに支持されているマスクMの位置決めを行う。
The mask stage MST is a movable member that can move while supporting the mask M, and can be slightly moved on the
投影光学系PLは、マスクMのパターンを所定の投影倍率βで基板Pに投影露光するものであって、複数の光学素子で構成されており、これら光学素子は鏡筒PKで支持されている。本実施形態において、投影光学系PLは、投影倍率βが例えば1/4あるいは1/5の縮小系である。なお、投影光学系PLは等倍系及び拡大系のいずれでもよい。 The projection optical system PL projects and exposes the pattern of the mask M onto the substrate P at a predetermined projection magnification β, and is composed of a plurality of optical elements. These optical elements are supported by a lens barrel PK. . In the present embodiment, the projection optical system PL is a reduction system having a projection magnification β of, for example, 1/4 or 1/5. Note that the projection optical system PL may be either an equal magnification system or an enlargement system.
基板ステージPSTは、基板Pを支持して移動可能な可動部材であって、ベース部材31上でX軸方向及びY軸方向に移動可能、及びθZ方向に回転可能である。基板ステージPSTの下面34にはエアベアリング35が設けられている。エアベアリング35には気体を吹き出す供給口35Aが設けられている。なお、エアベアリング35は気体を吸引する吸気口も有しているが、図4ではその図示が省略されている。基板ステージPSTは、ベース部材31の上面(ガイド面)33に対してエアベアリング35によって非接触支持されている。更に、基板ステージPSTは、θX方向及びθY方向に傾斜可能であるとともに、Z軸方向にも移動可能である。基板ステージPST上には、レーザ干渉計43用の移動鏡42が設けられている。基板ステージPST上の基板Pの2次元方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計43によりモニタされる。更に、基板ステージPST上の基板P表面のZ軸方向の位置、及び傾斜角は不図示のフォーカス検出系により検出される。レーザ干渉計43及びフォーカス検出系と制御装置CONTとは接続されており、レーザ干渉計43及びフォーカス検出系の計測結果は制御装置CONTに出力される。制御装置CONTはレーザ干渉計43の計測結果に基づいて、リニアモータを含む基板ステージ駆動装置PSTDを使って基板ステージPSTを駆動することで、基板ステージPSTに支持されている基板Pの位置決めを行う。更に、制御装置CONTは、フォーカス検出系の検出結果に基づいて、基板ステージ駆動装置PSTDを使って基板ステージPSTを駆動することで、基板ステージPSTに支持されている基板Pの表面と投影光学系PLの像面と合わせ込む。
The substrate stage PST is a movable member that can move while supporting the substrate P. The substrate stage PST can move in the X-axis direction and the Y-axis direction on the
投影光学系PLの先端近傍には、基板P上のアライメントマークあるいは基板ステージPST上に設けられた基準マーク(不図示)を検出する基板アライメント系45が設けられている。なお本実施形態の基板アライメント系45では、例えば特開平4−65603号公報に開示されているような、基板ステージPSTを静止させてマーク上にハロゲンランプからの白色光等の照明光を照射して、得られたマークの画像を撮像素子により所定の撮像視野内で撮像し、画像処理によってマークの位置を計測するFIA(フィールド・イメージ・アライメント)方式が採用されている。
A
また、マスクステージMSTの近傍には、マスクMと投影光学系PLとを介して基板ステージPST上に設けられた基準マーク(不図示)を検出するマスクアライメント系44が設けられている。なお本実施形態のマスクアライメント系44では、例えば特開平7−176468号公報に開示されているような、マークに対して光を照射し、CCDカメラ等で撮像したマークの画像データを画像処理してマーク位置を検出するVRA(ビジュアル・レチクル・アライメント)方式が採用されている。
A
図5は、露光装置EX1の基板ステージPST上に支持されている基板Pを示す平面図である。図5において、基板P上には、マスクMのパターン像が転写される複数のショット領域S1〜S16がマトリクス状に予め設定されている。図5においては、ショット領域S1〜S16のそれぞれは略正方形状に設定されている。また、投影光学系PLの投影領域ARも、ショット領域S1〜S16に応じて正方形状に設定されている。 FIG. 5 is a plan view showing the substrate P supported on the substrate stage PST of the exposure apparatus EX1. In FIG. 5, on the substrate P, a plurality of shot areas S1 to S16 to which the pattern image of the mask M is transferred are preset in a matrix. In FIG. 5, each of the shot areas S1 to S16 is set in a substantially square shape. The projection area AR of the projection optical system PL is also set in a square shape according to the shot areas S1 to S16.
次に、基板Pを露光する手順について説明する。基板Pを露光する前に、マスクアライメント系44及び基板アライメント系45を使って、投影光学系PLの投影領域ARと基板アライメント系45の検出領域との距離であるベースラインが計測される。ベースライン計測を行う場合には、基板ステージPST上に設けられている上記基準マークが、マスクアライメント系44及び基板アライメント系45によって計測される。例えば基板アライメント系45を使って基板ステージPST上の基準マークを計測する場合には、制御装置CONTは、基板ステージPSTを移動して、基準マークを基板アライメント系45の下方に配置し、基板ステージPSTをほぼ停止した状態で、基板アライメント系45を使って基板ステージPST上の基準マークを計測する。また、基板Pを露光するときには、基板アライメント系45を使って、基板P上のショット領域S1〜S16に付随して設けられているアライメントマークが計測される。この基板P上に設けられているアライメントマークを計測するときにも、制御装置CONTは、基板ステージPSTを移動して、アライメントマークを基板アライメント系45の下方に配置し、基板ステージPSTをほぼ停止した状態で、基板アライメント系45を使って基板P上のアライメントマークを計測する。
Next, a procedure for exposing the substrate P will be described. Before the substrate P is exposed, a baseline that is the distance between the projection area AR of the projection optical system PL and the detection area of the
このように、基板アライメント系45(又はマスクアライメント系44)を使って基準マークやアライメントマークを計測するときには、制御装置CONTは、基板ステージPSTをベース部材31に対して加速及び減速しながら移動させて基板アライメント系45の下に基準マークやアライメントマークを配置し、基板ステージPSTをほぼ停止した状態で計測する。そして、基板ステージPSTが加速又は減速しながら移動している状態においては、基板ステージPSTとベース部材31とのかじりを防止するために、制御装置CONTは、エアベアリング35に接続されている調整装置11を使って、エアベアリング35の供給口35Aからの供給圧を大きくして、エアベアリング35の減衰比を小さくする(剛性を大きくする)。一方、基板ステージPSTを停止している状態や、基板ステージPSTを停止させる直前の整定状態においては、基板ステージPSTの振動を抑えるために、制御装置CONTは、調整装置11を使って、供給口35Aからの供給圧を小さくして、エアベアリング35の減衰比を大きくする。制御装置CONTは、基板ステージPSTの振動を抑えた状態で、アライメント系44、45によって基準マークやアライメントマークを計測することができるので、アライメント系44、45の計測精度を向上することができる。
Thus, when measuring the reference mark or alignment mark using the substrate alignment system 45 (or the mask alignment system 44), the control device CONT moves the substrate stage PST while accelerating and decelerating the
また、基板P上の各ショット領域S1〜S16を露光するときには、制御装置CONTは、基板ステージPSTを移動することによって、複数のショット領域S1〜S16のうちの第1のショット領域(例えばS1)と投影光学系PLの投影領域ARとを位置合わせし、基板P(基板ステージPST)を停止した状態で、マスクMのパターンを第1のショット領域に露光する。そして、第1のショット領域に対する露光を完了した後、制御装置CONTは、基板ステージPSTを加速及び減速させながらステップ移動し、第1のショット領域とは別の第2のショット領域(例えばS2)と投影光学系PLの投影領域ARとを位置あわせし、基板P(基板ステージPST)を停止した状態で、マスクMのパターンを第2のショット領域に露光する。 Further, when exposing each of the shot areas S1 to S16 on the substrate P, the control device CONT moves the substrate stage PST, so that the first shot area (for example, S1) among the plurality of shot areas S1 to S16. And the projection area AR of the projection optical system PL are aligned, and the pattern of the mask M is exposed to the first shot area with the substrate P (substrate stage PST) stopped. Then, after the exposure for the first shot area is completed, the controller CONT moves stepwise while accelerating and decelerating the substrate stage PST, and a second shot area (for example, S2) different from the first shot area. And the projection area AR of the projection optical system PL are aligned, and the pattern of the mask M is exposed to the second shot area with the substrate P (substrate stage PST) stopped.
複数のショット領域S1〜S16を順次露光する場合においても、基板ステージPSTが加速又は減速しながらステップ移動している状態においては、基板ステージPSTとベース部材31とのかじりを防止するために、上述した実施形態のように、エアベアリング35に接続されている調整装置11が、エアベアリング35の供給口35Aからの供給圧を大きくして、エアベアリング35の減衰比を小さくする(剛性を大きくする)。一方、ショット領域S1〜S16を露光するために、基板ステージPSTを停止している状態や、基板ステージPSTを停止させる直前の整定状態においては、基板ステージPSTの振動を抑えるために、調整装置11が、供給口35Aからの供給圧を小さくして、エアベアリング35の減衰比を大きくする。露光装置EX1は、基板ステージPSTの振動が抑えられた状態で、マスクMのパターンを基板Pに露光することができるので、露光精度を向上することができる。
Even when the plurality of shot areas S1 to S16 are sequentially exposed, in order to prevent the substrate stage PST and the
また、マスクステージMSTをベース部材21に対して非接触支持するエアベアリング25に調整装置11を接続することももちろん可能である。その場合、基板Pの露光中に(マスクMに露光光ELを照射中に)、調整装置11が、マスクステージMSTに設けられているエアベアリング25の減衰比を大きくすることで、基板Pの露光中において、マスクステージMSTの振動を抑えることができる。
It is of course possible to connect the adjusting
<露光装置の第2実施形態>
次に、露光装置の第2実施形態について説明する。以下の説明において、上述した実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。図6は、露光装置の第2実施形態を示す概略構成図であって、マスクMと基板Pとを同期移動しつつマスクMのパターンを基板Pに露光する走査型露光装置(所謂スキャニングステッパ)である。
<Second Embodiment of Exposure Apparatus>
Next, a second embodiment of the exposure apparatus will be described. In the following description, the same or equivalent components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted. FIG. 6 is a schematic block diagram that shows the second embodiment of the exposure apparatus, which is a scanning exposure apparatus (so-called scanning stepper) that exposes the pattern of the mask M onto the substrate P while moving the mask M and the substrate P synchronously. It is.
第2実施形態に係る露光装置EX2の照明光学系ILは、第1実施形態同様に、露光用光源51、オプティカルインテグレータ52、リレーレンズ系53、56、折り曲げミラー57、コンデンサレンズ58等を備えているが、更に、第2実施形態に係る露光装置EX2における照明光学系ILは、例えば国際公開第99/63585号パンフレットに開示されているような、マスクMの移動に追従して移動するオートレチクルブラインド55を備えている。このオートレチクルブラインド55も、ベース部材(図6には不図示)に対してエアベアリングによって非接触支持された可動ブレード55Bを有しており、制御装置CONTの制御の下で、リニアモータ等の駆動装置55Aで駆動されるようになっている。また、可動ブレード55Bの近くには、固定ブラインド54が配置されている。また、第2実施形態に係るマスクステージMSTは、マスクMと基板Pとの同期移動方向(走査方向)をX軸方向とした場合、X軸方向に所定のストロークでベース部材21上を移動可能に設けられている。
As in the first embodiment, the illumination optical system IL of the exposure apparatus EX2 according to the second embodiment includes an
図7は、露光装置EX2の基板ステージPST上に支持されている基板Pを示す平面図である。図7において、基板P上には、マスクMのパターン像が転写される複数のショット領域S1〜S16がマトリクス状に予め設定されている。本実施形態においては、投影光学系PLの投影領域ARは、ショット領域S1〜S16よりもX軸方向におけるサイズが小さい長方形状(スリット状)に設定されている。 FIG. 7 is a plan view showing the substrate P supported on the substrate stage PST of the exposure apparatus EX2. In FIG. 7, on the substrate P, a plurality of shot areas S1 to S16 to which the pattern image of the mask M is transferred are preset in a matrix. In the present embodiment, the projection area AR of the projection optical system PL is set to a rectangular shape (slit shape) having a smaller size in the X-axis direction than the shot areas S1 to S16.
次に、基板Pを露光する手順について説明する。第1実施形態同様、基板Pを露光する前に、マスクアライメント系44及び基板アライメント系45を使った計測処理が実行される。計測処理の完了後、基板P上の各ショット領域S1〜S16を露光するときには、制御装置CONTは、マスクMを支持したマスクステージMSTと、基板Pを支持した基板ステージPSTとを、X軸方向(走査方向)に移動しながらマスクMのパターン像を基板Pに投影露光する。走査露光時には、投影光学系PLを介してマスクMの一部のパターン像が投影領域内に投影され、マスクMが−X方向(又は+X方向)にほぼ一定の速度Vで移動するのに同期して、基板Pが投影領域に対して+X方向(又は−X方向)にほぼ一定の速度β・V(βは投影倍率)で移動する。そして、基板P上に設定されてる複数のショット領域S1〜S16のうち、第1のショット領域(例えばS1)への露光終了後に、基板Pのステッピング移動によって次の第2のショット領域(例えばS2)が走査開始位置に移動し、以下、ステップ・アンド・スキャン方式で基板Pを移動しながら各ショット領域S1〜S16に対する走査露光処理が順次行われる。
Next, a procedure for exposing the substrate P will be described. Similar to the first embodiment, before the substrate P is exposed, measurement processing using the
そして、複数のショット領域S1〜S16を順次走査露光する場合においても、基板ステージPSTが加速又は減速しながらステップ移動している状態においては、基板ステージPSTとベース部材31とのかじりを防止するために、上述した実施形態のように、エアベアリング35に接続されている調整装置11が、エアベアリング35の供給口35Aからの供給圧を大きくして、エアベアリング35の減衰比を小さくする(剛性を大きくする)。また、基板ステージPSTがステップ移動しているときなどに、マスクステージMSTは露光終了位置から露光開始位置に加速及び減速しながら大きく移動するが、マスクステージMSTに設けられているエアベアリング25にも調整装置11が接続されているため、マスクステージMSTが加速又は減速しながら大きく移動している状態においては、マスクステージMSTとベース部材21とのかじり防止のために、調整装置11が、マスクステージMSTに設けられているエアベアリング25の供給口25Aからの供給圧を大きくして、エアベアリング25の減衰比を小さくする(剛性を大きくする)。また、マスクステージMST同様、オートレチクルブラインド55の可動ブレード55Bも加速及び減速しながら大きく移動するときがあるが、オートレチクルブラインド55に設けられているエアベアリングにも調整装置11が接続されている。そのため、オートレチクルブラインド55の可動ブレード55Bが加速又は減速しながら大きく移動している状態においては、可動ブレード55Bとベース部材とのかじり防止のために、調整装置11が、オートレチクルブラインド55に設けられているエアベアリングの供給口からの供給圧を大きくして、エアベアリングの減衰比を小さくする(剛性を大きくする)。
Even when the plurality of shot regions S1 to S16 are sequentially scanned and exposed, the substrate stage PST and the
一方、ショット領域S1〜S16を露光するために、基板ステージPSTを一定速度で移動している状態や、基板ステージPSTを加速又は減速状態から一定速度で移動させる定常状態に遷移させるときの整定状態においては、基板ステージPSTの振動を抑えるために、調整装置11が、供給口35Aからの供給圧を小さくして、エアベアリング35の減衰比を大きくする。露光装置EX2は、基板ステージPSTの振動が抑えられた状態で、マスクMのパターンを基板Pに露光することができるので、露光精度を向上することができる。
On the other hand, in order to expose the shot areas S1 to S16, the substrate stage PST is moved at a constant speed, or the settling state when the substrate stage PST is moved from the accelerated or decelerated state to the steady state where the substrate stage PST is moved at a constant speed. In order to suppress the vibration of the substrate stage PST, the
同様に、ショット領域S1〜S16の露光中においては、マスクステージMSTやオートレチクルブラインド55の可動ブレード55Bも一定速度で移動するが、調整装置11が、マスクステージMSTに設けられているエアベアリング25の供給口25Aからの供給圧、及びオートレチクルブラインド55に設けられているエアベアリングの供給口からの供給圧を小さくすることで、ショット領域S1〜S16の露光中において、マスクステージMST及びオートレチクルブラインドの振動を抑えることができる。
Similarly, during exposure of the shot areas S1 to S16, the mask stage MST and the
図8は基板ステージPSTの一例を示す斜視図、図9は図8のA−A断面矢視図である。図8及び図9において、基板ステージPSTは、Xガイド部材120によりX軸方向への移動を案内され、Xリニアモータ121によりX軸方向に移動する。ここで、Xリニアモータ121は、基板ステージPSTに設けられた可動子121MとXガイド部材120に設けられた固定子121Cとによって構成されている。図9に示すように、基板ステージPSTは、Xガイド部材120を囲むように設けられた枠部材130を有しており、その下面34に、ベース部材31の上面33に対して基板ステージPSTを非接触支持するためのエアベアリング35が設けられている。エアベアリング35によって、枠部材130を含む基板ステージPSTがベース部材31に対して非接触支持されることで、枠部材130の天井面130A及び底面130Bと、Xガイド部材120とのZ軸方向に関するギャップGzが維持されている。また、枠部材130の内側面130Cには、供給口135Aを有するエアベアリング135が設けられており、このエアベアリング135によって、エアベアリング135のパッド面、ひいては枠部材130の内側面130Cと、Xガイド部材120とのY軸方向に関するギャップGyが維持されている。
FIG. 8 is a perspective view showing an example of the substrate stage PST, and FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 8 and 9, the substrate stage PST is guided in the X-axis direction by the
また、図8に示すように、Xガイド部材120は、ベース部材31のX軸方向両側のそれぞれに設けられた側面視略L字状の支持部材123の上端部のガイド部123BによりY軸方向への移動を案内される。ガイド部123B(支持部材123)は、Xガイド部材120の両端部のそれぞれに対応する位置に設けられており、Xガイド部材120の両端部のそれぞれには、ガイド部123Bに対応する被ガイド部124が設けられている。ガイド部123Bと被ガイド部124との間にはエアベアリングが介在しており、被ガイド部124はガイド部123Bに対して非接触支持されている。
Further, as shown in FIG. 8, the
Xガイド部材120は、Yリニアモータ122によりY軸方向に移動可能に設けられている。基板ステージPSTは、Yリニアモータ122の駆動により、Xガイド部材120と一緒にY軸方向へ移動可能である。Yリニアモータ122は、Xガイド部材120の長手方向両端部のそれぞれに設けられた可動子122Mと、この可動子122Mに対応するように、支持部材123の平面部123A上にエアベアリングを介して非接触支持されている固定子122Cとを備えている。Yリニアモータ122の可動子122Mが固定子122Cに対して駆動することで、Xガイド部材120が基板ステージPSTと一緒にY軸方向に移動する。また、Yリニアモータ122、122のそれぞれの駆動を調整することでXガイド部材120はθZ方向にも回転移動可能となっている。したがって、このYリニアモータ122、122により基板ステージPSTがXガイド部材120とほぼ一体的にY軸方向及びθZ方向に移動可能となっている。ここで、固定子122Cがエアベアリングにより支持部材123の平面図123Aに対して非接触支持されているので、運動量保存の法則によりXガイド部材120及び基板ステージPSTの+Y方向(−Y方向)の移動に応じて固定子122Cが−Y方向(+Y方向)に移動する。この固定子122Cの移動によりXガイド部材120及び基板ステージPSTの移動に伴う反力が相殺されるとともに重心位置の変化を防ぐことができる。すなわち、固定子122Cはいわゆるカウンタマスとしての機能を有している。
The
そして、基板ステージPSTが加速又は減速しながらY軸方向に移動する場合においては、上述したように、エアベアリング35に接続されている調整装置11が、エアベアリング35の供給口35Aからの供給圧を大きくして、エアベアリング35の減衰比を小さくする(剛性を大きくする)とともに、エアベアリング135の供給口135Aからの供給圧を大きくして、エアベアリング135の減衰比を小さくする(剛性を大きくする)。これにより、エアベアリング135(枠部材130の内側面130C)とXガイド部材120とが接触する不都合を防止できる。一方、ショット領域S1〜S16を露光する場合においては、基板ステージPSTの振動を抑えるために、調整装置11が、エアベアリング35の供給口35Aからの供給圧を小さくして、エアベアリング35の減衰比を大きくするとともに、エアベアリング135の供給口135Aからの供給圧を小さくして、エアベアリング135の減衰比を大きくする。こうすることにより、露光装置EX2は、基板ステージPSTの振動が抑えられた状態で、マスクMのパターンを基板Pに露光することができるので、露光精度を向上することができる。
When the substrate stage PST moves in the Y-axis direction while accelerating or decelerating, as described above, the adjusting
なお、上述の各実施形態では、流体軸受として空気を用いるエアベアリングを例に説明したが、これに限定されるものではなく、流体として他の気体や液体を用いる軸受においても適用可能である。 In each of the above-described embodiments, the air bearing using air as the fluid bearing has been described as an example. However, the present invention is not limited to this and can be applied to a bearing using another gas or liquid as the fluid.
上述した各実施形態における基板Pとしては、半導体デバイス用の半導体ウエハのみならず、液晶ディスプレイデバイス用のガラス基板や、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版(合成石英、シリコンウエハ)等が適用される。 As the substrate P in each of the above-described embodiments, not only a semiconductor wafer for a semiconductor device but also a glass substrate for a liquid crystal display device, a ceramic wafer for a thin film magnetic head, or a mask or reticle original plate used in an exposure apparatus ( Synthetic quartz, silicon wafer) or the like is applied.
露光装置EXの種類としては、ウエハに半導体デバイスパターンを露光する半導体デバイス製造用の露光装置に限られず、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを露光する液晶表示素子製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子(CCD)あるいはマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。 The type of exposure apparatus EX is not limited to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device that exposes a semiconductor device pattern on a wafer, but an exposure apparatus for manufacturing a liquid crystal display element that exposes a liquid crystal display element pattern on a square glass plate, The present invention can be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing a thin film magnetic head, an image sensor (CCD) or a mask.
また、露光用照明光の光源として、超高圧水銀ランプから発生する輝線(g線(436nm)、h線(404.7nm)、i線(365nm))、KrFエキシマレーザ(248nm)、ArFエキシマレーザ(193nm)、F2 レーザ(157nm)のみならず、X線や電子線などの荷電粒子線を用いることができる。例えば、電子線を用いる場合には電子銃として、熱電子放射型のランタンヘキサボライト(LaB6 )、タンタル(Ta)を用いることができる。さらに、電子線を用いる場合は、マスクMを用いる構成としてもよいし、マスクMを用いずに直接ウエハ上にパターンを形成する構成としてもよい。また、YAGレーザや半導体レーザ等の高周波などを用いてもよい。 In addition, as a light source for exposure illumination light, bright lines (g-line (436 nm), h-line (404.7 nm), i-line (365 nm)) generated from an ultra-high pressure mercury lamp, KrF excimer laser (248 nm), ArF excimer laser (193 nm), F 2 laser (157 nm) as well as charged particle beams such as X-rays and electron beams can be used. For example, when an electron beam is used, thermionic emission type lanthanum hexabolite (LaB 6 ) or tantalum (Ta) can be used as the electron gun. Further, when an electron beam is used, a configuration using the mask M may be used, or a pattern may be formed directly on the wafer without using the mask M. Further, a high frequency such as a YAG laser or a semiconductor laser may be used.
投影光学系PLとしては、エキシマレーザなどの遠紫外線を用いる場合は硝材として石英や蛍石などの遠紫外線を透過する材料を用い、F2 レーザやX線を用いる場合は反射屈折系または屈折系の光学系にし(マスクMも反射型タイプのものを用いる)、また電子線を用いる場合には光学系として電子レンズ及び偏向器からなる電子光学系を用いればよい。なお、電子線が通過する光路は、真空状態にすることはいうまでもない。また、投影光学系PLを用いることなく、マスクMと基板Pとを密接させてマスクMのパターンを露光するプロキシミティ露光装置にも適用可能である。 As the projection optical system PL, when using far ultraviolet rays such as an excimer laser, a material that transmits far ultraviolet rays such as quartz or fluorite is used as a glass material, and when using an F 2 laser or X-ray, a catadioptric system or a refractive system is used. (The mask M is also of a reflective type), and when an electron beam is used, an electron optical system comprising an electron lens and a deflector may be used as the optical system. Needless to say, the optical path through which the electron beam passes is in a vacuum state. Further, the present invention can be applied to a proximity exposure apparatus that exposes the pattern of the mask M by bringing the mask M and the substrate P into close contact without using the projection optical system PL.
上記実施形態のように基板ステージPSTやマスクステージMSTにリニアモータを用いる場合においてエアベアリングを用いたエア浮上型に限られず、ローレンツ力又はリアクタンス力を用いた磁気浮上型を用いてもよい。また、各ステージPST、MSTは、ガイドに沿って移動するタイプでもよく、ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよい。 When a linear motor is used for the substrate stage PST and the mask stage MST as in the above embodiment, the magnetic levitation type using a Lorentz force or a reactance force may be used instead of the air levitation type using an air bearing. Each stage PST, MST may be a type that moves along a guide, or may be a guideless type that does not have a guide.
基板ステージPSTの移動により発生する反力は、特開平8−166475号公報に記載されているように、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。また、マスクステージMSTの移動により発生する反力は、特開平8−330224号公報に記載されているように、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。 The reaction force generated by the movement of the substrate stage PST may be released mechanically to the floor (ground) using a frame member as described in JP-A-8-166475. Further, the reaction force generated by the movement of the mask stage MST may be released mechanically to the floor (ground) using a frame member as described in JP-A-8-330224.
以上のように、本願実施形態の露光装置EXは、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。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。 As described above, the exposure apparatus EX according to the present embodiment maintains various mechanical subsystems including the respective constituent elements recited in the claims of the present application so as to maintain predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy. Manufactured by assembling. In order to ensure these various accuracies, before and after assembly, various optical systems are adjusted to achieve optical accuracy, various mechanical systems are adjusted to achieve mechanical accuracy, and various electrical systems are Adjustments are made to achieve electrical accuracy. The assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus includes mechanical connection, electrical circuit wiring connection, pneumatic circuit piping connection and the like between the various subsystems. Needless to say, there is an assembly process for each subsystem before the assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus. When the assembly process of the various subsystems to the exposure apparatus is completed, comprehensive adjustment is performed to ensure various accuracies as the entire exposure apparatus. The exposure apparatus is preferably manufactured in a clean room where the temperature, cleanliness, etc. are controlled.
半導体デバイスは、図10に示すように、デバイスの機能・性能設計を行うステップ201、この設計ステップに基づいたマスク(レチクル)を製作するステップ202、デバイスの基材である基板を製造するステップ203、前述した実施形態の露光装置EXによりマスクのパターンを基板に露光する基板処理ステップ204、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)205、検査ステップ206等を経て製造される。
As shown in FIG. 10, the semiconductor device has a
1…ベース部材(第1部材)、2…可動部材(第2部材)、3…上面(第1面)、4…下面(第2面)、5…エアベアリング(流体軸受)、5A…供給口、7…圧力調整装置、8…流路、10…ステージ装置、11…調整装置、12…加速度センサ(計測装置)、13…駆動装置、EX1、EX2…露光装置、MST…マスクステージ、PST…基板ステージ
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記第2部材の移動状態に応じて、前記流体軸受の剛性及び減衰比のうち少なくともいずれか一方を調整する調整装置を備えたステージ装置。 A first member having a first surface; a second member having a second surface opposite to the first surface; and moving relative to the first member; the first surface and the second surface; In a stage apparatus provided with a fluid bearing for supplying fluid between
A stage device including an adjusting device that adjusts at least one of rigidity and damping ratio of the fluid bearing according to a moving state of the second member.
前記調整装置は、前記供給口から供給する流体の圧力を調整する請求項1記載のステージ装置。 The fluid bearing has a supply port for supplying a fluid between the first surface and the second surface,
The stage device according to claim 1, wherein the adjustment device adjusts a pressure of a fluid supplied from the supply port.
前記調整装置は、前記流路の途中に設けられ、供給口より供給される流体の圧力を調整する圧力調整装置を含む請求項2記載のステージ装置。 A supply device for delivering a fluid; and a flow path for connecting the supply device and the supply port and through which the fluid flows;
The stage device according to claim 2, wherein the adjustment device includes a pressure adjustment device that is provided in the middle of the flow path and adjusts the pressure of the fluid supplied from the supply port.
前記調整装置は、第1の加速度で移動する第1区間では、第1の圧力で流体を供給し、前記第1の加速度よりも小さい第2の加速度で移動する第2空間では、前記第1の圧力よりも小さい第2の圧力で流体を供給する請求項4記載のステージ装置。 The first member and the second member relatively move in a predetermined direction within a plane substantially parallel to the first surface and the second surface, with the first surface and the second surface facing each other. And
The adjusting device supplies fluid at a first pressure in a first section that moves at a first acceleration, and moves the first space in a second space that moves at a second acceleration that is smaller than the first acceleration. The stage apparatus according to claim 4, wherein the fluid is supplied at a second pressure that is smaller than the pressure.
前記調整装置は、前記計測装置の計測結果に基づいて、前記調整を行う請求項4又は5記載のステージ装置。 A measuring device for measuring the acceleration;
The stage device according to claim 4, wherein the adjustment device performs the adjustment based on a measurement result of the measurement device.
前記調整装置は、前記制御情報に基づいて、前記調整を行う請求項1〜6のいずれか一項記載のステージ装置。 A driving device that relatively moves the first member and the second member based on predetermined control information;
The stage device according to claim 1, wherein the adjustment device performs the adjustment based on the control information.
前記ステージ装置に、請求項1〜7のいずれか一項記載のステージ装置を用いる露光装置。 In an exposure apparatus that exposes a substrate while moving a stage apparatus,
An exposure apparatus using the stage apparatus according to claim 1 as the stage apparatus.
前記第2部材の移動状態に応じて、前記流体軸受の剛性及び減衰比のうち少なくともいずれか一方を調整することを含むステージ装置の駆動方法。
A first member having a first surface; a second member having a second surface opposite to the first surface; and moving relative to the first member; the first surface and the second surface; In a driving method of a stage apparatus provided with a fluid bearing for supplying fluid between
A stage apparatus driving method comprising adjusting at least one of rigidity and damping ratio of the fluid bearing according to a moving state of the second member.
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