JP2006100852A - Exposure device and device manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体デバイスや液晶デバイスのリソグラフィ工程等で用いる露光装置ならびにデバイス生産方法に関する。 The present invention relates to an exposure apparatus and a device production method used in a lithography process of a semiconductor device or a liquid crystal device.
従来、半導体デバイス等の製造に用いられる露光装置としては、基板(ウエハやガラス基板)をステップ移動させながら基板上の複数の露光領域に原版(レチクルやマスク)のパターンを投影光学系を介して順次露光するステップ・アンド・リピート型の露光装置(ステッパと称することもある)や、ステップ移動と走査露光とを繰り返すことにより、基板上の複数の領域に露光転写を繰り返すステップ・アンド・スキャン型の露光装置(スキャナまたは走査型露光装置と称することもある)が代表的である。
特にステップ・アンド・スキャン型は、スリットにより制限して投影光学系の比較的光軸に近い部分のみを使用しているため、より高精度かつ広画角な微細パターンの露光が可能となっており、今後の主流となると見られている。
これら露光装置はウエハやレチクルを高速で移動させて位置決めするステージ装置(ウエハステージ、レチクルステージ)を有しているが、ステージを駆動すると加減速に伴う慣性力の反力が生じ、これが定盤に伝わると定盤やこれを固定する床の揺れや振動を引き起こす原因となる。
これらの振動により露光装置の機構系の固有振動が励起されて振動となり、高速、高精度な位置決めを妨げる可能性がある。
昨今、処理速度(スループット)の向上に伴うステージ加速度は増加の一途であり、例えばステップ・アンド・スキャン型の露光装置では、いまやステージの最大加速度はレチクルステージは4G、ウエハステージは1Gにも達する。
さらにレチクルや基板の大型化に伴ってステージ質量も増大している。このため、<移動体の質量>×<加速度>で定義される駆動力は非常に大きなものとなり、その反力は膨大なものである。
そのため、加速度増加と重量増加による設置床の加振は見過ごせない問題となってきた。
Conventionally, as an exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor device or the like, a pattern of an original (reticle or mask) is projected through a projection optical system to a plurality of exposure areas on the substrate while moving the substrate (wafer or glass substrate) stepwise. Step-and-repeat type exposure apparatus (sometimes referred to as a stepper) that performs sequential exposure, or step-and-scan type that repeats exposure transfer to multiple areas on the substrate by repeating step movement and scanning exposure A typical exposure apparatus (sometimes referred to as a scanner or a scanning exposure apparatus).
In particular, the step-and-scan type uses only a portion of the projection optical system that is relatively close to the optical axis, which is limited by the slit, so that it is possible to expose a fine pattern with higher accuracy and wider field of view. And is expected to become the mainstream in the future.
These exposure apparatuses have a stage device (wafer stage, reticle stage) that moves and positions the wafer and reticle at high speed. When the stage is driven, a reaction force of inertia force accompanying acceleration / deceleration occurs. If it is transmitted to the surface, it will cause shaking and vibration of the surface plate and the floor to fix it.
These vibrations excite the natural vibrations of the mechanism system of the exposure apparatus and become vibrations, which may hinder high-speed and high-accuracy positioning.
Recently, the stage acceleration accompanying the improvement of the processing speed (throughput) is steadily increasing. For example, in a step-and-scan type exposure apparatus, the maximum acceleration of the stage now reaches 4G for the reticle stage and 1G for the wafer stage. .
Furthermore, the stage mass has increased with the increase in size of the reticle and substrate. For this reason, the driving force defined by <mass of moving body> × <acceleration> is very large, and the reaction force is enormous.
Therefore, the vibration of the installation floor due to the increase in acceleration and weight has become a problem that cannot be overlooked.
そこで、ステージを構成するステージ可動部材やステージ定盤に溝や空洞を設けてそれらの重量を減少させる、いわゆる肉抜きを施すことが行なわれている。
しかしながら、このような肉抜きを施すと、ステージ可動部材やステージ定盤に副共振が発生したり、床などの振動がステージ固定部を通じてステージ可動部に伝搬し易くなって、ステージの制御性を悪化させていた。
また、肉抜きはその加工性の点から、無垢材に対してその表面に溝が形成されるように施すのが一般的であり、そのため剛性が不足したり、あるいは逆に剛性を確保しようとすると、充分に肉抜きして軽量化を図ることができなかった。
さらに、ステージの上部に位置する天板には空調エアーが吹きつけるため、天板上部を肉抜きすると空調エアーの乱流を招き、露光精度が劣化するという問題があった。
本発明は、上述の従来例における問題点に鑑み、移動体に必要な制御性や剛性等の特性に悪影響を及ぼさないで移動体を軽量化することを目的とする。
In view of this, so-called fleshing, in which grooves and cavities are provided in the stage movable member and the stage surface plate constituting the stage to reduce their weight, has been performed.
However, when such a lightening is performed, sub-resonance occurs in the stage movable member and the stage surface plate, and vibration of the floor and the like easily propagates to the stage movable part through the stage fixed part, thereby improving the controllability of the stage. It was getting worse.
In addition, from the viewpoint of workability, it is common to cut out the meat so that a groove is formed on the surface of the solid material. Therefore, rigidity is insufficient, or conversely, an attempt is made to secure rigidity. As a result, it was not possible to reduce the weight by sufficiently removing the meat.
Furthermore, since air-conditioning air blows on the top plate located at the top of the stage, if the top plate is thinned, there is a problem that air-conditioning air turbulence is caused and exposure accuracy deteriorates.
The present invention has been made in view of the above-described problems in the conventional example, and an object of the present invention is to reduce the weight of the moving body without adversely affecting the controllability, rigidity, and other characteristics necessary for the moving body.
本発明の露光装置は、基板を吸着して保持するチャックと、該チャックを搭載するステージと、該チャックに保持された基板に露光を行なう手段とを備え、
該チャックは基板を吸着する面の裏側がリブ構造となっており、
該リブの間隔は基板への最大露光画角以上でかつ保持すべき基板の最大サイズの半径以下に設定したことを特徴とする。
さらに、本発明の露光装置は、移動体を所定方向に走査移動しながら露光を行なう露光装置であって、
基板を吸着して保持するチャックと、該チャックを搭載するステージと、該チャックに保持された基板に露光を行う手段とを備え、
該チャックは基板を吸着する面の裏側がリブ構造となっており、
前記リブは前記所定方向と直交する方向に沿って複数本形成されていることを特徴とする。
さらに、本発明のデバイス製造方法は、前記露光装置を用意する工程と、該露光装置を用いて基板に露光を行なう工程を含む製造工程によってデバイスを製造することを特徴とする。
The exposure apparatus of the present invention comprises a chuck that holds and holds a substrate, a stage on which the chuck is mounted, and means for exposing the substrate held on the chuck,
The chuck has a rib structure on the back side of the surface that adsorbs the substrate,
The interval between the ribs is set to be not less than the maximum exposure field angle to the substrate and not more than the radius of the maximum size of the substrate to be held.
Furthermore, the exposure apparatus of the present invention is an exposure apparatus that performs exposure while moving the moving body in a predetermined direction,
A chuck for adsorbing and holding a substrate, a stage on which the chuck is mounted, and means for exposing the substrate held by the chuck,
The chuck has a rib structure on the back side of the surface that adsorbs the substrate,
A plurality of the ribs are formed along a direction orthogonal to the predetermined direction.
Furthermore, the device manufacturing method of the present invention is characterized in that a device is manufactured by a manufacturing process including a step of preparing the exposure apparatus and a step of exposing the substrate using the exposure apparatus.
本発明の露光装置によれば、基板を吸着して保持するチャックと、該チャックを搭載するステージと、該チャックに保持された基板に露光を行なう手段とを備え、
該チャックは基板を吸着する面の裏側がリブ構造となっており、
該リブの間隔は基板への最大露光画角以上でかつ保持すべき基板の最大サイズの半径以下に設定する。
この構成によれば、チャックの軽量化が果たせる。また、リブを裏面に配置することで、平面矯正時の平面方向変形を防ぐことができる。
さらに、本発明の露光装置によれば、移動体を所定方向に走査移動しながら露光を行なう露光装置であって、
基板を吸着して保持するチャックと、該チャックを搭載するステージと、該チャックに保持された基板に露光を行う手段とを備え、
該チャックは基板を吸着する面の裏側がリブ構造となっており、
前記リブは前記所定方向と直交する方向に沿って複数本形成されている。
この構成によれば、リブを一方向にのみ通しているため、チャックをより軽量化することができる。
なお、リブの方向をステージ走査方向と直交する方向にしているため、ウエハをステージ走査方向と直交する方向には平面矯正できるが、ステージ走査方向と平行な方向への矯正はできない。
しかし、走査露光装置では、走査方向のうねりはいわゆる先読みフォーカス計測に基づく露光面位置制御により補正可能であるため、問題は少ない。
また、本発明のデバイス製造方法によれば、本発明の露光装置を用い優れた生産性のデバイス生産方法を提供することができる。
According to the exposure apparatus of the present invention, comprising: a chuck for adsorbing and holding a substrate; a stage on which the chuck is mounted; and means for exposing the substrate held on the chuck;
The chuck has a rib structure on the back side of the surface that adsorbs the substrate,
The interval between the ribs is set to be not less than the maximum exposure angle of view to the substrate and not more than the radius of the maximum size of the substrate to be held.
According to this configuration, the weight of the chuck can be reduced. Further, by arranging the rib on the back surface, it is possible to prevent the deformation in the plane direction during the plane correction.
Furthermore, according to the exposure apparatus of the present invention, the exposure apparatus performs exposure while moving the moving body in a predetermined direction,
A chuck for adsorbing and holding a substrate, a stage on which the chuck is mounted, and means for exposing the substrate held by the chuck,
The chuck has a rib structure on the back side of the surface that adsorbs the substrate,
A plurality of the ribs are formed along a direction orthogonal to the predetermined direction.
According to this configuration, since the rib is passed only in one direction, the chuck can be further reduced in weight.
Since the rib direction is perpendicular to the stage scanning direction, the wafer can be flattened in the direction perpendicular to the stage scanning direction, but cannot be corrected in a direction parallel to the stage scanning direction.
However, in the scanning exposure apparatus, waviness in the scanning direction can be corrected by exposure surface position control based on so-called pre-read focus measurement, so there are few problems.
Moreover, according to the device manufacturing method of the present invention, it is possible to provide a device production method with excellent productivity using the exposure apparatus of the present invention.
以上説明したように、本発明によれば、移動体の剛性を確保した上で肉抜き軽量化を図れる。
したがって、移動体の駆動制御時に発生する可動部の副共振の発生を抑え、移動体の応答制御性を改善し、目標位置への整定時間の短縮および位置決め精度の向上が得られる。
その結果、このようなステージを有する露光装置では、スループットの向上および露光精度の向上を図ることができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the weight and weight while securing the rigidity of the moving body.
Therefore, it is possible to suppress the occurrence of sub-resonance of the movable part that occurs during drive control of the moving body, improve the response controllability of the moving body, shorten the settling time to the target position, and improve the positioning accuracy.
As a result, the exposure apparatus having such a stage can improve throughput and exposure accuracy.
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1の実施例
図1は本発明の第1の実施例に係る走査露光装置を構成するステージ装置の構成を示す。
図中、1はステージ定盤であり、2はY方向の駆動を行なうYリニアモータの固定子、3はY方向の直動ガイドを行なうYガイド、4はY方向の移動を行なうとともに後述のXガイドを搭載するYステージである。5はX方向の駆動を行なうXリニアモータの固定子、6はX方向の直動ガイドを行なうXガイド、7はX方向に移動するXスライダである。Xリニアモータ固定子5はY方向に移動自在なYステージ4に結合されているので、Xスライダ7はX方向およびY方向の両方に自在に移動可能である。8は静圧軸受を構成するX底エアーパッドであり、上記Yステージ4およびXステージ7を上記ステージ定盤1に対して数μmないし数十μm浮上させている。9はZ方向の移動およびXYZの各軸回りの回転方向に可動な微動天板、10は不図示のウエハを吸着するチャックである。
First Embodiment FIG. 1 shows the configuration of a stage apparatus constituting a scanning exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention.
In the figure, 1 is a stage surface plate, 2 is a stator of a Y linear motor that drives in the Y direction, 3 is a Y guide that performs linear motion guide in the Y direction, 4 is a movement in the Y direction, and will be described later. This is a Y stage equipped with an X guide.
図2は図1におけるステージ定盤1の断面構造を、図3はXスライダ7の断面構造を示す。図において、21,31,32,33は肉抜き部であり、制振ゴムやゲル状のゴム、樹脂、液体などの制振材を充填してある。
従来のステージ可動部材では、部材に制振材を充填していなかったため、ステージ駆動制御時に可動部材が副共振が発生した場合、制御性を悪化させていた。また、ステージ固定部に制振材を充填していなかったため、ステージ固定部に伝わる振動を減衰できずに、ステージ可動部に伝播させ制御性を悪化させていた。
そこで、本実施例では、ステージ可動部(Xスライダ7、Xガイド6、Xリニアモータ固定子5、微動天板9など)の材質に高剛性かつ高い比強度を示すセラミックを用い、かつ肉抜きを施してステージ可動部の軽量化を図るとともに、それらの肉抜き部31,32,33に制振材(制振ゴム、ゲル状のゴム、樹脂、液体など)を充填することにより、ステージ可動部副共振のピークを制限している。
また、ステージ固定部(ステージ定盤1、Yガイド2など)にも同様に肉抜きを施し、その肉抜き部21に制振材(制振ゴム、ゲル状のゴム、樹脂、液体など)を充填することにより、ステージ固定部にユニット外部から伝播する振動を制限し、また、ステージ可動部の移動により発生する振動のステージ外部への伝播を制限している。
FIG. 2 shows a cross-sectional structure of the
In the conventional stage movable member, since the member is not filled with a damping material, the controllability is deteriorated when the movable member causes sub-resonance during stage drive control. Moreover, since the stage fixing portion was not filled with the damping material, the vibration transmitted to the stage fixing portion could not be attenuated and propagated to the stage movable portion, thereby deteriorating controllability.
In this embodiment, therefore, a ceramic having high rigidity and high specific strength is used for the material of the stage movable part (
In addition, the stage fixing part (
このようにステージ可動部および固定部の肉抜き部に制振材を充填し、ステージ制御時に可動部に発生する副共振およびユニット外部から伝播する振動を減衰することにより、ステージ応答制御性を改善し、目標位置への整定時間の短縮および位置決め精度の向上が得られ、結果、本実施例のステージ装置を露光装置に用いた場合、その露光装置のスループットの向上および露光精度の向上が可能になる。
本実施例では、さらに、制振材充填後に重心と力点を一致させている。すなわち、Xスライダ7、微動天板9およびチャック10などからなるXステージの重心をXリニアモータの駆動力点に一致させ、前記XステージならびにXリニアモータ固定子5、Xガイド6およびYステージ4を合わせた重心をYリニアモータの駆動力点に一致させる。これにより、ステージの制御性をさらに向上させることができ、上記露光装置のスループットおよび露光精度をさらに向上させることができる。
なお、重心と力点を一致させるのは、ステージ可動部に回転モーメントが加わらないようにして、ステージ移動時のピッチングやローリングを少なくするためである。しかし、この種のステージ装置に頻繁に用いられる静圧軸受といえども軸受の摩擦および静圧流体や軸受剛性向上のための吸引磁石の粘性等の抵抗成分を有する。このような抵抗成分をも考慮した場合には、むしろ可動部重心をリニアモータによる駆動力点より高い位置に持ってくることが好ましい。
Thus, the stage response controllability is improved by filling the movable part of the stage and the lightening part of the fixed part with damping material and attenuating the sub-resonance generated in the movable part during stage control and the vibration propagating from outside the unit. As a result, the settling time to the target position is shortened and the positioning accuracy is improved. As a result, when the stage apparatus of this embodiment is used in an exposure apparatus, the throughput of the exposure apparatus and the exposure accuracy can be improved. Become.
In this embodiment, the center of gravity and the power point are made to coincide after the damping material is filled. That is, the center of gravity of the X stage including the
The reason why the center of gravity coincides with the power point is to prevent pitching and rolling during stage movement by preventing a rotational moment from being applied to the stage movable part. However, even a hydrostatic bearing frequently used in this type of stage apparatus has a resistance component such as the friction of the bearing and the viscosity of the attraction magnet for improving the hydrostatic fluid and bearing rigidity. In consideration of such a resistance component, it is preferable to bring the center of gravity of the movable part to a position higher than the driving force point by the linear motor.
第2の実施例
図4は本発明の第2の実施例の露光装置を構成するステージ装置に係るXステージの構成を示す。
同図において、第1の実施例と共通または対応する部分には同一の符号を付している。41はXスライダ7を構成するX底板、42はXスライダ7をXガイド6に対しY方向に支持するための静圧軸受を構成するX横エアーパッド、43はXリニアモータの可動子である。可動子は、リニアモータが磁石可動型である場合は磁石であり、コイル可動型である場合はコイルである。また、固定子は、磁石可動型リニアモータではコイルであり、コイル可動型がリニアモータでは磁石である。
従来のステージ装置における可動部肉抜きでは、剛性を確保できなかった。すなわち、従来は剛性を確保した上で可動部肉抜きをして軽量化することができなかった。
本実施例では、ステージ可動部のXスライダ7内側面を肉抜き形状とし、その肉抜き面にXリニアモータ可動子43のベースおよびX横エアーパッド42のベースを接合することにより、肉抜き部32および33を箱型で閉じた構造にしている。これにより、ステージ可動部の剛性を落とすことなく軽量化を図ることができる。
また、ステージ可動部のX底板41のX底エアーパッド8の側面を肉抜き形状とし、その肉抜き面にX底エアーパッド8のベースを接合することにより、肉抜き部31を箱型で閉じた構造にしている。これにより、ステージ可動部の剛性を落とすことなく軽量化を図ることができる。
さらに、ステージ可動部のXガイド6のXリニアモータ固定子5側のXガイド6内側面を肉抜き形状とし、その肉抜き面にXリニアモータ固定子5のベースを接合することにより、肉抜き部(不図示)を箱型で閉じた構造にしている。これにより、ステージ可動部の剛性を落とすことなく軽量化を図ることができる。
Second Embodiment FIG. 4 shows the configuration of an X stage according to a stage apparatus constituting an exposure apparatus according to a second embodiment of the present invention.
In the figure, the same or corresponding parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. 41 is an X bottom plate constituting the
Rigidity could not be ensured by removing the movable part in the conventional stage device. That is, conventionally, it was impossible to reduce the weight by removing the movable part while securing the rigidity.
In this embodiment, the inner side surface of the
Further, the side surface of the X
Further, the inner surface of the
図5は図4のXスライダ7に微動天板9を搭載した状態を示す。
同図において、51は微動天板9をZおよびXYZの各軸回りに微動させる際のガイドとなるラジアルガイドである。
本実施例では、図4および5に示すように、ステージ可動部のXスライダ7内側面を肉抜き形状とし、微動天板着地面およびラジアルガイド結合面側をフラットとすることにより、肉抜き部の裏側にラジアルガイド8および微動天板9の位置決めに必要な広いフラット面52を効率よく確保することができる。
本実施例によれば、ステージ可動部の高剛性を確保した上で、該可動部の軽量化を図ることができ、ステージ制御時に可動部の副共振の発生を抑え、ステージ応答制御性を改善し、目標位置への整定時間の短縮および位置決め精度の向上が得られ、結果、露光装置のスループットの向上および露光精度の向上が可能になる。
FIG. 5 shows a state in which the fine movement
In the figure,
In this embodiment, as shown in FIGS. 4 and 5, the inner surface of the
According to the present embodiment, while ensuring high rigidity of the stage movable part, it is possible to reduce the weight of the movable part, suppress the occurrence of sub-resonance of the movable part during stage control, and improve the stage response controllability. In addition, the settling time to the target position can be shortened and the positioning accuracy can be improved. As a result, the throughput of the exposure apparatus and the exposure accuracy can be improved.
第3の実施例
図6は本発明の第3の実施例の露光装置を構成するステージ装置を示す。
本実施例は本発明を微動天板9に適用した例を示す。同図において、61は肉抜き部、62はチャック10に吸着保持されたウエハ、63はステージのY方向の位置を計測するためのYバーミラー、64は空調エアーである。
従来のステージ可動部材の微動天板では、剛性を確保しかつ空調エアーの乱れを無くした上で可動部肉抜きを行なって可動部の軽量化を図ることは行なっていなかった。
本実施例によれば、空調エアー64の流路とならない、微動天板9の裏面に肉抜き部61を設けることにより、軽量化を図りながら、ウエハ62およびチャック10ならびにバーミラー63等を支持する微動天板9の表側をフラット面65にすることにより、微動天板9の表面の空調エアー64の流路をフラットに構成でき、ステージ近傍での空調エアーの気流の乱れ(乱流)の発生を防ぐことができる。また、微動天板の軽量化を図ることにより、ステージの高速応答制御性を改善し、目標位置への整定時間の短縮および位置決め精度の向上が得られ、結果、露光装置のスループットおよび露光精度の向上が可能になる。
Third Embodiment FIG. 6 shows a stage apparatus constituting an exposure apparatus according to a third embodiment of the present invention.
This embodiment shows an example in which the present invention is applied to a fine
In the conventional finely adjustable top plate of the stage movable member, the weight of the movable portion has not been reduced by securing the rigidity and eliminating the disturbance of the air-conditioning air and then removing the movable portion.
According to the present embodiment, the
第4の実施例
上記の第2および第3の実施例においても、組み上がった状態のXおよびYステージの可動部の重心をそれぞれXおよびYリニアモータの駆動力点に略一致させるか、または重心より低い位置に駆動力点を合わせることが好ましい。
例えば図7(a)に示すように、Xスライダ7およびXリニアモータ可動子43などからなるX可動部71の重心Gx をXリニアモータの駆動力点Fx に一致させ、さらに、図7(b)に示すように、X可動部71を走査露光中心に位置させたときのX可動部71、Xリニアモータ72、Yスライダ73およびYリニアモータ74の可動子などからなるYステージ可動部の重心Gy をYリニアモータ74の駆動力点Fy に一致させる。駆動力点Fy は、左側Yリニアモータ74の駆動力点J1 と右側Yリニアモータ74の駆動力点J2 とを合成した力点である。
一般にX可動部71の重心Gx は、X可動部71が無垢材であれば、図8(a)に示すように中心より下側にある。これを一般にX可動部71のほぼ中心にある駆動力点Fx に一致させるか、力点Fx より上に持ってくるためには、X可動部71の重心Gx を高くしなければならない。その方法を、図8(b)および(c)に示す。図8(b)では、X可動部71の上部の肉抜き部81,82を小さく肉抜きし、下部の肉抜き部83,84を大きく肉抜きした例を示す。また、図8(c)は、制振材を充填する場合のもので、上部の肉抜き部には重い充填材85を下部の肉抜き部には重い充填材86を充填した例を示す。
Fourth Embodiment Also in the second and third embodiments described above, the centers of gravity of the movable parts of the assembled X and Y stages are made to substantially coincide with the driving force points of the X and Y linear motors, respectively, or It is preferable to adjust the driving force point to a lower position.
For example, as shown in FIG. 7 (a), to match the center of gravity G x of X
In general, the center of gravity Gx of the X
第5の実施例
図9は本発明の第5の実施例の露光装置を構成するステージ装置に係るウエハステージを示す。
図1〜8と共通または対応する部分には同一の符号を付して説明は省略する。同図において、91はチャックを自動で着脱して受け渡すための着脱フォーク、92はXバーミラーである。
図10は本実施例のチャック10の側面図を、図11は従来のチャックを示すの側面図である。また、図12は本実施例のチャック10を下側から仰ぎ見た図である。図において、101は肉抜き部(または段差)、121はリフトピン用貫通穴、122はウエハ吸着用バキューム穴である。
チャック10を自動的に交換するために、従来よりロボット搬送系によるチャックの着説が行なわれてきた。その際、2本のフォーク91によってなる着脱ハンドが、ステージ天板(微動天板)9とチャック10の間に入り込み、チャックを持ち上げることで、交換動作を行なってきた。なお、ステージ天板に搭載されるチャックには、ウエハの平坦度を矯正するための機能を持たせているため、十分な剛性を確保するに足る厚さが必要であった。
従来、交換用フォークは、図11に示すようにステージ天板9の嵩上げによってできた間隙に外部からチャック着脱フォーク91を挿入して交換動作を行なってきた。しかし、今後、ステージの軽量化のためにステージ可動部の高さを低くする必要があり、特に上部に位置するチャック10は、可動部の重心に近づける必要性が高い。
Fifth Embodiment FIG. 9 shows a wafer stage according to a stage apparatus constituting an exposure apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.
Portions that are the same as or correspond to those in FIGS. In the figure, 91 is an attaching / detaching fork for automatically attaching and detaching the chuck, and 92 is an X bar mirror.
FIG. 10 is a side view of the
In order to automatically replace the
Conventionally, the exchange fork has been exchanged by inserting a chuck attachment /
本実施例は、フォーク91の空間を確保しつつ、チャックをステージ天板に近づけることを可能としたものである。すなわち、本実施例では、チャック10の裏面側に部分的に段差101を設け、ステージ天板9とチャック10との間に空間を設けた。段差101は、走査露光の方向(Y軸方向)に対し、直交する方向(X軸方向)に設けた。したがって、フォーク91は、走査方向と直交する方向から、入り込むことになる。
したがって、本実施例によれば、チャックの重心が、ステージ可動部重心に近づき、ステージの動特性が改善する。つまり、慣性モーメントが小さくなって、制御特性が向上する。また、ウエハ62の表面(像面)が、ステージ天板9に近づくことで、像面高さで干渉計計測するビーム位置も下がり、バーミラー63,92自体の必要高さも低く、質量を軽くでき、軽量化がより効果的に可能となる。また、バーミラー63,92の高さを低くできることにより、ステージ天板9上の凹凸を少なくでき、ステージ近傍での空調エアーの気流の乱れ(乱流)の発生を防ぐことができる。
In this embodiment, the chuck can be brought close to the stage top plate while the space of the
Therefore, according to this embodiment, the center of gravity of the chuck approaches the center of the stage movable part, and the dynamic characteristics of the stage are improved. That is, the moment of inertia is reduced and the control characteristics are improved. In addition, since the surface (image plane) of the
第6の実施例
図13は本発明の第6の実施例の露光装置に係るチャック10を下側から仰ぎ見た図である。
このチャック10は、全体的には薄く構成すると共に、裏面に同心円環状のリブ131〜134および半径方向のリブ135を設け、これらのリブの組み合わせにより補強している。逆にみると、十分な厚みを有する従来のチャックの裏面に肉ぬきを施して、チャックによるウエハ平面度矯正力を維持したままチャックの軽量化を図っている。
従来のウエハチャックは、露光基板に合わせて円盤状であった。そりを有するウエハを真空吸着によって吸引保持することでウエハ全面を約1μm以下の平坦度になるように平面矯正していた。材質は、より高剛性を確保するためにセラミック材料が用いられていた。このように、従来のウエハチャックは、比重の軽いセラミック材料を用いてきたが、ステージの高速化にともない、特にステージの重心から最も離れた位置に配置されるウエハチャックは、ステージ移動に伴って自身の慣性力がピッチング挙動の加振源になるという問題がある。
Sixth Embodiment FIG. 13 is a view of the
The
Conventional wafer chucks have a disc shape in accordance with the exposure substrate. A wafer having a warp was sucked and held by vacuum suction so that the entire surface of the wafer was flattened to have a flatness of about 1 μm or less. As the material, a ceramic material was used in order to ensure higher rigidity. As described above, the conventional wafer chuck has used a ceramic material having a low specific gravity. However, with the increase in the speed of the stage, in particular, the wafer chuck arranged at the position farthest from the center of gravity of the stage is accompanied by the movement of the stage. There is a problem that its own inertial force becomes an excitation source of pitching behavior.
本実施例は、この影響を軽減し、もってステージの整定および位置決め制御の高速・高精度化を図るものである。
ウエハのそり量は、半導体素子製造の過程において約100μm程度発生している。そのそり形状は、お椀型、鞍型の変形形状であり主に2次変形や3次変形となっている。チャックの平面矯正能力として5次変形程度の能力は要求される。要求される平坦度も矯正後に0.5μm以下であり、およそ1/200に変形矯正しなければならない。
まず、最小チャック厚を見積もると以下の通りになる。
ウエハのヤング率をEw、厚さをtw、チャックのヤング率をEc、厚さをtcとし、目標平面矯正倍率を1/nとすると、
Ec・tc3/(Ew・tw3)>n
を満たすtc(チャック厚さ)が必要になる。
軽量化のために、上式によって示されるチャック厚さtc以下に肉厚を薄くする場合は、何らかの補強が必要になる。
In the present embodiment, this influence is reduced, thereby achieving high-speed and high-precision stage setting and positioning control.
The amount of wafer warpage is about 100 μm in the process of manufacturing semiconductor devices. The warped shape is a bowl-shaped or bowl-shaped deformed shape, which is mainly a secondary deformation or a tertiary deformation. As the flat surface correction ability of the chuck, the ability of about fifth order deformation is required. The required flatness is 0.5 μm or less after correction, and the deformation must be corrected to approximately 1/200.
First, the minimum chuck thickness is estimated as follows.
If the Young's modulus of the wafer is Ew, the thickness is tw, the Young's modulus of the chuck is Ec, the thickness is tc, and the target plane correction magnification is 1 / n,
Ec · tc 3 / (Ew · tw 3 )> n
Tc (chuck thickness) that satisfies the above is required.
In order to reduce the weight, some reinforcement is required in order to reduce the thickness below the chuck thickness tc indicated by the above equation.
そこで、本実施例では、チャックの裏面(ウエハ保持面と反対側の面)にリブを構成して、ウエハそりを矯正するに足る強度を持たせる。隣接するリブ間隙は、露光装置の最大画角と同じか、それ以上であることを特徴としている。つまり、露光装置の最大画角をS、基板(ウエハ)半径をR、半径方向のリブピッチをγとすると、
S≦γ≦R
としている。
これは、単に平面矯正能力を向上させるためには、リブ間隔は小さければ小さいほどよい。しかし、軽量化を目指すとリブピッチを広げたほうがよいとの理由による。
なお、リブの配置は、リブは、同心円環状と半径方向の組み合わせの他に格子リブ、 ハニカムリブなどの多角形リブ、円形に段を付けたリブでもよい。
また、リブをウエハ吸着面と反対側の面に配置することで、変形中立軸を吸着面に近づき、平面矯正の際の平面方向の変形量を最小にすることができる。
Therefore, in this embodiment, a rib is formed on the back surface (the surface opposite to the wafer holding surface) of the chuck so as to have sufficient strength to correct the wafer warp. The gap between adjacent ribs is the same as or larger than the maximum angle of view of the exposure apparatus. That is, assuming that the maximum angle of view of the exposure apparatus is S, the substrate (wafer) radius is R, and the rib pitch in the radial direction is γ,
S ≦ γ ≦ R
It is said.
This is better if the rib spacing is smaller in order to simply improve the flatness correction capability. However, it is because it is better to widen the rib pitch in order to reduce the weight.
In addition, the ribs may be arranged in the form of polygonal ribs such as lattice ribs and honeycomb ribs, or ribs having steps in a circle, in addition to the concentric ring and radial combination.
Further, by disposing the rib on the surface opposite to the wafer attracting surface, the deformation neutral axis can be brought close to the attracting surface, and the amount of deformation in the planar direction at the time of flattening can be minimized.
第7の実施例
図14は本発明の第7の実施例の露光装置に係るチャックの構成を示す。
同図において、141はチャックの裏面に露光時の走査方向と直交する方向に向けて平行に形成されたリブである。矢印142は露光時の走査方向である。
ステージの軽量化のため、特に可動部上部に位置するチャックの軽量化は特に重要である。チャックの軽量化のための手段として、リブ構造が有効である。
リブの近傍は、剛性が高く、平面矯正能力が高いが、リブ近傍以外の部分は、平面矯正能力が劣化するという課題がある。
一方、露光装置が、走査露光装置の場合、常時フォーカスの合わせ込みを行なっているため、ウエハに多少のうねりが存在しても、フォーカス駆動動作によってその悪影響を回避できるが、走査方向と直交する方向にうねりや変形が存在する場合は、走査露光時に像のひずみを起こす要因になってしまう。
そこで、本実施例では、リブと走査方向に着眼し、リブの方向を走査方向に対して直交する方向に配置することでチャックの軽量化と、平面矯正能力の維持とを同時に果たしている。
Seventh Embodiment FIG. 14 shows the structure of a chuck according to an exposure apparatus of the seventh embodiment of the present invention.
In the figure, 141 is a rib formed in parallel on the back surface of the chuck in a direction orthogonal to the scanning direction at the time of exposure. An
In order to reduce the weight of the stage, it is particularly important to reduce the weight of the chuck located above the movable part. A rib structure is effective as a means for reducing the weight of the chuck.
In the vicinity of the rib, the rigidity is high and the flat surface correcting ability is high. However, the portion other than the vicinity of the rib has a problem that the flat surface correcting ability deteriorates.
On the other hand, when the exposure apparatus is a scanning exposure apparatus, since the focus is always adjusted, even if there is some waviness on the wafer, the adverse effect can be avoided by the focus driving operation, but it is orthogonal to the scanning direction. When waviness or deformation exists in the direction, it becomes a factor that causes image distortion during scanning exposure.
Therefore, in this embodiment, focusing on the rib and the scanning direction and arranging the rib direction in a direction orthogonal to the scanning direction, the weight reduction of the chuck and the maintenance of the flatness correction capability are achieved at the same time.
(微小デバイス製造の実施例)
次に上記説明した露光装置を利用したデバイス製造方法の例を説明する。
図15は微小デバイス(ICやLSI等の半導体チップ、液晶パネル、CCD、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等)の製造のフローを示す。ステップ1(回路設計)ではデバイスのパターン設計を行なう。ステップ2(レチクル製作)では設計したパターンを形成したレチクルを製作する。一方、ステップ3(基板製造)ではシリコンやガラス等の材料を用いて基板を製造する。ステップ4(基板プロセス)は前工程と呼ばれ、上記用意したレチクルと基板を用いて、リソグラフィ技術によって基板上に実際の回路を形成する。次のステップ5(組み立て)は後工程と呼ばれ、ステップ4によって作製された基板を用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程(ダイシング、ボンディング)、パッケージング工程(チップ封入)等の工程を含む。ステップ6(検査)ではステップ5で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷(ステップ7)される。
(Example of micro device manufacturing)
Next, an example of a device manufacturing method using the above-described exposure apparatus will be described.
FIG. 15 shows a flow of manufacturing a microdevice (a semiconductor chip such as an IC or LSI, a liquid crystal panel, a CCD, a thin film magnetic head, a micromachine, etc.). In step 1 (circuit design), a device pattern is designed. In step 2 (reticle production), a reticle on which the designed pattern is formed is produced. On the other hand, in step 3 (substrate manufacture), a substrate is manufactured using a material such as silicon or glass. Step 4 (substrate process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the substrate by lithography using the prepared reticle and substrate. The next step 5 (assembly) is referred to as a post-process, and is a process for forming a semiconductor chip using the substrate produced in step 4, and includes an assembly process (dicing, bonding), a packaging process (chip encapsulation), and the like. including. In step 6 (inspection), the semiconductor device manufactured in
図16は上記基板プロセスの詳細なフローを示す。
ステップ11(酸化)では基板の表面を酸化させる。ステップ12(CVD)では基板表面に絶縁膜を形成する。ステップ13(電極形成)では基板上に電極を蒸着によって形成する。ステップ14(イオン打込み)では基板にイオンを打ち込む。ステップ15(レジスト処理)では基板にレジストを塗布する。ステップ16(露光)では上記説明した露光装置によってレチクルの回路パターンを基板の複数のショット領域に並べて焼付露光する。ステップ17(現像)では露光した基板を現像する。ステップ18(エッチング)では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ19(レジスト剥離)ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによって、基板上に多重に回路パターンが形成される。本実施例の生産方法を用いれば、従来は製造が難しかった高精度デバイスを高い生産性すなわち低コストで製造することができる。
FIG. 16 shows a detailed flow of the substrate process.
In step 11 (oxidation), the surface of the substrate is oxidized. In step 12 (CVD), an insulating film is formed on the substrate surface. In step 13 (electrode formation), an electrode is formed on the substrate by vapor deposition. In step 14 (ion implantation), ions are implanted into the substrate. In step 15 (resist process), a resist is applied to the substrate. In step 16 (exposure), the reticle circuit pattern is arranged in a plurality of shot areas on the substrate by the exposure apparatus described above, and printing exposure is performed. In step 17 (development), the exposed substrate is developed. In step 18 (etching), portions other than the developed resist image are removed. In step 19 (resist stripping), unnecessary resist after etching is removed. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the substrate. By using the production method of the present embodiment, it is possible to manufacture a high-precision device that has been difficult to manufacture with high productivity, that is, at low cost.
(発明の適用範囲)
なお、上述においては主に本発明をステップ・アンド・スキャン型の露光装置におけるウエハステージに適用する例について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、レチクルステージに適用してもよい。
また、ウエハステージが高速ステップ移動するステップ・アンド・リピート型の露光装置のウエハステージにおいても有効であり、さらには、一般的なステージ装置についても適用可能である。
(Scope of invention)
In the above description, the example in which the present invention is mainly applied to a wafer stage in a step-and-scan type exposure apparatus has been described. However, the present invention is not limited to this and is applied to a reticle stage. Also good.
It is also effective in a wafer stage of a step-and-repeat type exposure apparatus in which the wafer stage moves at a high speed step, and can also be applied to a general stage apparatus.
1:ステージ定盤、2:Yリニアモータ、3:Yガイド、4:Yステージ、5:Xリニアモータ、6:Xガイド、7:Xステージ、8:エアーパッド、9:微動ステージ、10:ウエハチャック、21,31,32,33,61,81,82,83,84:肉抜き部、41:X底板、42:X横エアーパッド、43:Xリニアモータ可動子、51:ラジアルガイド、52:肉抜きしない面(広いフラット面)、62:ウエハ、63:Yバーミラー、64:空調エアー、71:X可動部、Gx :X可動部の重心、72:Xリニアモータ、Fx :Xリニアモータの駆動力点、73:Yスライダ、74:Yリニアモータ、Gy :Y可動部の重心、Fy :Xリニアモータの駆動力点、85,86:制振材、91:脱着フォーク、92:Xバーミラー、101:段差(肉抜き部)、121:リフトピン用貫通穴、122:ウエハ吸着用バキューム穴、131〜134:同心円環状のリブ、135:半径方向のリブ、141:平行リブ、142:露光時のステージ走査方向。
1: Stage surface plate, 2: Y linear motor, 3: Y guide, 4: Y stage, 5: X linear motor, 6: X guide, 7: X stage, 8: Air pad, 9: Fine movement stage, 10: Wafer chuck, 21, 31, 32, 33, 61, 81, 82, 83, 84: thinning part, 41: X bottom plate, 42: X lateral air pad, 43: X linear motor movable element, 51: radial guide, 52: lightening non face (broad flat surface), 62: wafer, 63: Y bar mirror, 64: air-conditioning air, 71: X movable unit, G x: the center of gravity of the X movable portion, 72: X linear motors, F x: Driving force point of X linear motor, 73: Y slider, 74: Y linear motor, G y : Center of gravity of Y movable portion, F y : Driving force point of X linear motor, 85, 86: Damping material, 91: Desorption fork, 92: X Bami -101: Step (thickening part), 121: Lift pin through hole, 122: Wafer suction vacuum hole, 131-134: Concentric annular rib, 135: Radial rib, 141: Parallel rib, 142: Exposure Stage scanning direction.
Claims (4)
該チャックは基板を吸着する面の裏側がリブ構造となっており、
該リブの間隔は基板への最大露光画角以上でかつ保持すべき基板の最大サイズの半径以下に設定したことを特徴とする露光装置。 A chuck for adsorbing and holding a substrate, a stage on which the chuck is mounted, and means for exposing the substrate held on the chuck,
The chuck has a rib structure on the back side of the surface that adsorbs the substrate,
An exposure apparatus characterized in that the interval between the ribs is set to be not less than a maximum exposure angle of view to the substrate and not more than a radius of a maximum size of the substrate to be held.
基板を吸着して保持するチャックと、該チャックを搭載するステージと、該チャックに保持された基板に露光を行う手段とを備え、
該チャックは基板を吸着する面の裏側がリブ構造となっており、
前記リブは前記所定方向と直交する方向に沿って複数本形成されていることを特徴とする露光装置。 An exposure apparatus that performs exposure while moving a moving body in a predetermined direction,
A chuck for adsorbing and holding a substrate, a stage on which the chuck is mounted, and means for exposing the substrate held by the chuck,
The chuck has a rib structure on the back side of the surface that adsorbs the substrate,
An exposure apparatus, wherein a plurality of the ribs are formed along a direction orthogonal to the predetermined direction.
4. The device manufacturing method according to claim 3, further comprising a step of applying a resist to the substrate before exposure and a step of developing after exposure.
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