JP2006149100A - Linear motor, stage device, and aligner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁石ユニットとコイルユニットを有するリニアモータ、及びこのリニアモータを駆動装置として備えるステージ装置、並びにリニアモータの駆動により移動するステージを用いてマスクのパターンを基板に露光する露光装置に関するものである。 The present invention relates to a linear motor having a magnet unit and a coil unit, a stage device provided with the linear motor as a driving device, and an exposure device that exposes a mask pattern onto a substrate using a stage that is moved by driving the linear motor. It is.
例えば半導体素子や液晶表示素子等の製造に使用される露光装置では、マスク(レチクル等)が載置されるレチクルステージや感光性の基板(ウエハ、ガラスプレート等)が載置されるウエハステージの駆動装置として、非接触で駆動できるリニアモータが多く使用されている。この種のリニアモータでは通電によって発熱するコイル体を使用しているが、一般に露光装置は温度が一定に制御された環境下で使用されるため、リニアモータでも発熱量を抑制することが望まれている。例えば、リニアモータからの発熱は、周囲の部材・装置を熱変形させたり、ステージの位置検出に用いられる光干渉式測長計の光路上における空気温度を変化させて測定値に誤差を生じさせる虞がある。 For example, in an exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor element or a liquid crystal display element, a reticle stage on which a mask (reticle etc.) is placed or a wafer stage on which a photosensitive substrate (wafer, glass plate, etc.) is placed. Many linear motors that can be driven in a non-contact manner are used as drive devices. This type of linear motor uses a coil body that generates heat when energized. However, since an exposure apparatus is generally used in an environment in which the temperature is controlled to be constant, it is desirable to suppress the amount of heat generated even with a linear motor. ing. For example, the heat generated by the linear motor may cause the measurement values to be in error by causing the surrounding members / devices to be thermally deformed or by changing the air temperature on the optical path of the optical interferometer used to detect the position of the stage. There is.
そこで、コイル体を冷却ジャケット内に収容し、この冷却ジャケット内に温度調整用媒体(冷媒)を流通させることによりコイル体から発生した熱を吸収する技術が開示されている(例えば特許文献1参照)。
しかしながら、上述したような従来技術には、以下のような問題が存在する。
ステージ駆動には高速、高加速が必要であるが、高加速度化がさらに進むと、冷却能力が追いつかなくなることが懸念される。
また、冷媒が流れる過程ではコイルから熱を奪うので、冷媒の温度は冷媒出口側ほど高くなってしまう。これにより、リニアモータには、冷媒との熱交換によって冷媒出口側に向かうほど温度が上昇する温度勾配(温度分布)が生じる。この温度勾配(温度差)は、周囲の空気の温度差にもつながり、その空気が干渉計光路に漂うことで空気揺らぎが生じ、測定値、すなわちステージ装置の位置決め性能を低下させる虞がある。また、空気の伝熱による装置各部材の温度も変化させて変形させる可能性もある。
However, the following problems exist in the conventional technology as described above.
Stage driving requires high speed and high acceleration, but there is a concern that the cooling capacity will not be able to catch up as the acceleration increases further.
Further, since the heat is taken from the coil in the process of flowing the refrigerant, the temperature of the refrigerant becomes higher toward the refrigerant outlet side. Thereby, in the linear motor, a temperature gradient (temperature distribution) is generated in which the temperature increases toward the refrigerant outlet side due to heat exchange with the refrigerant. This temperature gradient (temperature difference) also leads to a temperature difference of the surrounding air, and the air drifts in the interferometer optical path, so that air fluctuations may occur and the measured value, that is, the positioning performance of the stage apparatus may be degraded. Further, there is a possibility that the temperature of each member of the apparatus is changed by the heat transfer of the air and is deformed.
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、モータ駆動時にも周囲の空気の温度上昇等の温度変化を抑制できるリニアモータ及びステージ装置並びに露光装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above points, and an object thereof is to provide a linear motor, a stage apparatus, and an exposure apparatus that can suppress a temperature change such as a rise in ambient air temperature even when the motor is driven. To do.
上記の目的を達成するために本発明は、実施の形態を示す図1ないし図13に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明のリニアモータは、対向して配置された磁石ユニット(90)とコイルユニット(80)とを有し、磁石ユニット(90)とコイルユニット(80)とが相対的に移動するリニアモータ(XLM1)であって、磁石ユニット(90)とコイルユニット(80)が相対移動する方向(X軸方向)に沿って設けられ、コイルユニット(80)の外表面近傍の空気を吸引する吸引部(106)を有することを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the present invention adopts the following configuration corresponding to FIGS. 1 to 13 showing the embodiment.
The linear motor of the present invention has a magnet unit (90) and a coil unit (80) arranged to face each other, and the linear motor (90) and the coil unit (80) move relatively. XLM1), which is provided along the direction (X-axis direction) in which the magnet unit (90) and the coil unit (80) move relative to each other, and sucks the air near the outer surface of the coil unit (80) ( 106).
従って、本発明のリニアモータでは、磁石ユニット(90)とコイルユニット(80)との相対移動によってコイルユニット(80)から生じた熱でコイルユニット(80)の外表面近傍の空気の温度が上昇した場合でも、この空気を吸引部(106)により吸引して排除できるため、周囲の空気の温度上昇を抑制可能となり、空気揺らぎや装置各部材の変形が生じることを防止できる。 Therefore, in the linear motor of the present invention, the temperature of the air near the outer surface of the coil unit (80) rises due to the heat generated from the coil unit (80) due to the relative movement between the magnet unit (90) and the coil unit (80). Even in this case, since this air can be sucked out by the suction portion (106), the temperature rise of the surrounding air can be suppressed, and air fluctuations and deformation of each member of the apparatus can be prevented.
また、本発明のステージ装置は、上記のリニアモータ(XLM1)が駆動装置として用いられることを特徴とするものである。
そして、本発明の露光装置は、ステージ装置(50)を用いて基板(P)にパターンを露光する露光装置(EX)において、ステージ装置として、上記のステージ装置を用いたことを特徴とするものである。
The stage device of the present invention is characterized in that the linear motor (XLM1) is used as a driving device.
The exposure apparatus of the present invention is characterized in that, in the exposure apparatus (EX) that exposes a pattern onto the substrate (P) using the stage apparatus (50), the stage apparatus is used as a stage apparatus. It is.
従って、本発明のステージ装置及び露光装置では、ステージ(WST)を駆動する際にもリニアモータの周囲の空気の温度上昇が抑制され、空気揺らぎや装置各部材の変形が生じることを防止できる。 Therefore, in the stage apparatus and the exposure apparatus of the present invention, the temperature rise of the air around the linear motor is suppressed even when the stage (WST) is driven, and it is possible to prevent the air fluctuation and the deformation of each member of the apparatus.
なお、本発明をわかりやすく説明するために、一実施例を示す図面の符号に対応付けて説明したが、本発明が実施例に限定されるものではないことは言うまでもない。 In order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, the description has been made in association with the reference numerals of the drawings showing one embodiment, but it goes without saying that the present invention is not limited to the embodiment.
本発明では、モータを駆動した際にもコイルユニットの温度変化を抑制することが可能になり、周辺機器に熱変形が生じて駆動性能が低下することを防止できる。また、本発明では、温度分布に起因して空気揺らぎ等が生じることを防止でき、パターンの転写精度が低下することを回避できる。 In the present invention, it is possible to suppress the temperature change of the coil unit even when the motor is driven, and it is possible to prevent the peripheral device from being thermally deformed and the drive performance from being lowered. Further, according to the present invention, it is possible to prevent air fluctuation or the like from occurring due to the temperature distribution, and to avoid a decrease in pattern transfer accuracy.
以下、本発明のリニアモータ及びステージ装置並びに露光装置の実施の形態を、図1ないし図14を参照して説明する。ここでは、本発明に係るリニアモータ及びステージ装置を露光装置におけるウエハステージに適用した場合の例を用いて説明する。 Embodiments of a linear motor, a stage apparatus, and an exposure apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIGS. Here, the linear motor and the stage apparatus according to the present invention will be described using an example in which the linear motor and the stage apparatus are applied to a wafer stage in an exposure apparatus.
(第1実施形態)
まず、本実施形態のリニアモータを駆動装置として備えたステージ装置について説明する。
図1は、ステージ装置50の外観斜視図である。
ステージ装置50は、フレームキャスタFCと、該フレームキャスタFC上に設けられたベース盤(定盤)12と、該ベース盤12の上方に配置されベース盤12の上面(移動面)12aに沿って移動するウエハステージWST及び計測ステージMSTと、これらのステージWST、MSTの位置を検出する干渉計16、18を含む干渉計システム118(図5参照)と、ステージWST、MSTを駆動するステージ駆動部124(図5参照)とを備えている。ウエハステージWST上には、基板としてのウエハWが載置されている。
(First embodiment)
First, a stage apparatus including the linear motor according to the present embodiment as a driving apparatus will be described.
FIG. 1 is an external perspective view of the
The
前記フレームキャスタFCは、そのX軸方向の両端部近傍にY軸方向を長手方向とし上方に突出した突部FCa、FCbが一体的に形成された概略平板状からなっている。前記ベース盤(定盤)12は、フレームキャスタFCの前記突部FCa、FCbに挟まれた領域上に配置されている。ベース盤12の上面12aは平坦度が非常に高く仕上げられ、ウエハステージWST及び計測ステージMSTのXY平面に沿った移動の際のガイド面とされている。
The frame caster FC has a substantially flat plate shape in which protrusions FCa and FCb projecting upward with the Y-axis direction as the longitudinal direction are integrally formed in the vicinity of both ends in the X-axis direction. The base board (surface plate) 12 is disposed on a region sandwiched between the projections FCa and FCb of the frame caster FC. The
前記ウエハステージWSTは、ベース盤12上に配置されたウエハステージ本体28と、該ウエハステージ本体28上に不図示のZ・チルト駆動機構を介して搭載されたウエハテーブルWTBとを備えている。Z・チルト駆動機構は、実際にはウエハステージ本体28上でウエハテーブルWTBを3点で支持する3つのアクチュエータ(例えば、ボイスコイルモータやEIコア)等を含んで構成され、各アクチュエータの駆動を調整することで、ウエハテーブルWTBをZ軸方向、θx方向(X軸周りの回転方向)、θy方向(Y軸周りの回転方向)の3自由度方向に微小駆動する。
Wafer stage WST includes a wafer stage
ウエハステージ本体28は、断面矩形枠状でX軸方向に延びる中空部材によって構成されている。このウエハステージ本体28の下面には、複数、例えば4つの気体静圧軸受(不図示)、例えばエアベアリングが設けられ、これらのエアベアリングを介してウエハステージWSTがガイド面12aの上方に数μm程度のクリアランスを介して非接触で浮上支持されている。
The wafer stage
フレームキャスタFCの突部FCa、FCbの上方には、Y軸方向に延びるY軸用の固定子86、87が配設されている。これらのY軸用の固定子86、87は、それぞれの下面に設けられた不図示の気体静圧軸受、例えばエアベアリングによって突部FCa、FCbの上面に対して所定のクリアランスを介して浮上支持されている。これはウエハステージWSTや計測ステージMSTのY方向の移動により発生した反力により、固定子86、87がカウンタマスとして逆方向に移動して、この反力を運動量保存の法則により相殺するためである。Y軸用の固定子86、87は、本実施形態では複数の永久磁石群からなる磁極ユニットとして構成されている。
Above the protrusions FCa and FCb of the frame caster FC, Y-
前記ウエハステージ本体28の内部には、X軸方向の可動子としての永久磁石群を有する磁石ユニット90が設けられている。磁石ユニット90の内部空間には、X軸方向に延びるXガイドバーXG1が挿入されている。そして、XガイドバーXG1には、X軸用の固定子80が設けられている。このX軸用の固定子80は、X軸方向に沿って所定間隔で配置された複数のコイル体を内蔵するコイルユニットによって構成されている。この場合、磁石ユニット90とコイルユニットからなるX軸用の固定子80とによって、ウエハステージWSTをX軸方向に駆動するムービングマグネット型のX軸リニアモータ(リニアモータ)XLM1が構成されている。
Inside the wafer stage
図2は、固定子80と可動子90とが組み合わされたX軸リニアモータXLM1の平面図であり、図3は断面図である。
コイルユニットである固定子80は、固定子80と可動子90との相対移動方向であるX軸方向に複数並んで配置された平面視略小判状(0字状)のコイル体Cと、コイル体Cを内部空間1に収容するコイルジャケット(収容部材)CJとを有している。複数のコイル体Cは、エポキシ樹脂等の合成樹脂により一体的に成形されている。
コイルジャケットCJの形成材料としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアセタール樹脂、ガラス繊維充填エポキシ樹脂、ガラス繊維強化熱硬化性プラスチック(GFRP)、炭素繊維強化熱硬化性プラスチック(CFRP)等の合成樹脂、またはセラミックス材料等の非導電性且つ非磁性材料、あるいはステンレス鋼やアルミニウム等の金属等が挙げられる。
FIG. 2 is a plan view of an X-axis linear motor XLM1 in which the
The
Examples of the material for forming the coil jacket CJ include polycarbonate resin, polyphenylene sulfide resin, polyether ether ketone resin, polypropylene resin, polyacetal resin, glass fiber filled epoxy resin, glass fiber reinforced thermosetting plastic (GFRP), and carbon fiber reinforced. Examples thereof include a synthetic resin such as a thermosetting plastic (CFRP), a non-conductive and non-magnetic material such as a ceramic material, or a metal such as stainless steel and aluminum.
そして、固定子80の内部空間(内部)1に対しては、固定子80の+X側端部に設けられた冷媒供給口(供給部)80aを介して冷却装置2(図5参照)から温度調整された冷媒が供給される。コイル体Cから生じた熱を熱交換により回収した冷媒は、固定子80の−X側端部に設けられた冷媒排出口80bから排出され冷却装置2に戻される。冷却装置2の駆動は、主制御装置20により制御される(図5参照)。
なお、使用される冷媒としては純水等の液体又は気体であって特に不活性なものが好ましく、ハイドロフルオロエーテル(例えば「ノベックHFE」:住友スリーエム株式会社製)や、フッ素系不活性液体(例えば「フロリナート」:住友スリーエム株式会社製)などが挙げられる。
Then, the temperature of the internal space (inside) 1 of the
The refrigerant used is preferably a liquid or gas, such as pure water, which is particularly inert, such as hydrofluoroether (for example, “Novec HFE” manufactured by Sumitomo 3M Limited), fluorine-based inert liquid ( For example, “Fluorinert” (manufactured by Sumitomo 3M Limited) may be mentioned.
磁石ユニット90は、複数の磁石(発磁体)76を有し、図3に示すように、固定子80を挟んで設けられたヨーク部78を備えている。磁石76のそれぞれは永久磁石であってヨーク部78に、図2に示すように、Y軸方向に複数並んで取り付けられており、異なる磁極の磁石が交互に並んで配置されている。更に、磁石76は固定子80を挟んで異なる磁極どうしが互いに対向して配置されている。
The
また、このX軸リニアモータXLM1には、固定子80の外表面近傍の空気を吸引するための吸引装置100が付設されている。吸引装置100は、管体101、101と、各管体101、101にチューブ102を介して接続された吸引ポンプ(負圧吸引源)103とを備えてなるものである。管体101は、それぞれX軸方向延在して設けられており、図3に示すように、コイルジャケットCJの上面及び下面(+Z側及び−Z側)の双方に、磁石76を挟んだ両側(磁石76と対向する領域の外側)に取付ネジ等の締結手段104によって締結固定されている。
The X-axis linear motor XLM1 is provided with a
各管体101には、図4に示すように、X軸方向に延びる排気流路105と、排気流路105に接続され、コイルジャケットCJ(固定子80)の幅方向中央側(磁石76側)に向けて開口する吸引孔(吸引部)106とが形成されている。この吸引孔106は、コイルジャケットCJの表面に近接して開口するように形成されており、コイルジャケットCJ(固定子80)の長さ方向全体に亘って一定の間隔で形成されている。また、排気流路105の孔径は、複数の吸引孔106間での圧損差を生じさせないように、吸引孔106の孔径に対して十分に大きく形成されている。そして、管体101には、排気流路105に連通し、チューブ102に接続された排気孔107が形成されており、吸引ポンプ103は、主制御装置20による制御下(図5参照)でチューブ102を介して排気流路105を負圧吸引する。
As shown in FIG. 4, each
図1に戻り、X軸用の固定子80の長手方向両側端部には、例えばY軸方向に沿って所定間隔で配置された複数の電機子コイルを内蔵する電機子ユニットからなる可動子82、83がそれぞれ固定されている。これらの可動子82、83のそれぞれは、上述したY軸用の固定子86、87にそれぞれ内側から挿入されている。すなわち、本実施形態では、電気ユニットからなる可動子82、83と磁石ユニットからなるY軸用の固定子86、87とによって、ウエハステージWSTをY軸方向に駆動するムービングコイル型のY軸リニアモータYLM1が構成されている。なお、Y軸リニアモータYLM1として、ムービングコイル型のリニアモータに代えて、ムービングマグネット型のリニアモータを用いてもよい。本実施形態では、Y軸リニアモータYLM1、X軸リニアモータXLM1、ウエハテーブルWTBを駆動する不図示の微動機構は、図5に示されるステージ駆動部124の一部を構成している。このステージ駆動部124を構成する各種駆動機構が図5に示される主制御装置20によって制御される。
Returning to FIG. 1, a
前記ウエハテーブルWTB上には、ウエハWを保持するウエハホルダ70が設けられている。ウエハホルダ70は、板状の本体部と、該本体部の上面に固定されその中央にウエハWの直径よりも大きな円形開口が形成された撥液性(撥水性)を有する補助プレートとを備えている。この補助プレートの円形開口内部の本体部の領域には、多数(複数)のピンが配置されており、その多数のピンによってウエハWが支持された状態で真空吸着されている。この場合、ウエハWが真空吸着された状態では、そのウエハW表面と補助プレートの表面との高さがほぼ同一の高さとなるように形成されている。なお、補助プレートを設けずに、ウエハテーブルWTBの表面に撥液性を付与してもよい。
A
また、図1に示されるように、ウエハテーブルWTBのX軸方向の一端(+X側端)には、X軸方向に直交する反射面17XがY軸方向に延設され、Y軸方向の一端(+Y側端)には、Y軸方向に直交する反射面17YがX軸方向に延設されている。これら反射面17X、17Yには、後述する干渉計システム118(図5参照)を構成するX軸干渉計46、Y軸干渉計18からの干渉計ビーム(測長ビーム)がそれぞれ投射され、各干渉計46、18ではそれぞれの反射光を受光することで、各反射面の基準位置(一般的には後述する投影ユニットPU側面や、オフアクシス・アライメント系ALG(図5参照)の側面に固定ミラーを配置し、そこを基準面とする)からの計測方向の変位を検出する。
なお、ステージ装置50に設けられた計測ステージMSTについては、後に記載する別の実施形態にて説明する。
Further, as shown in FIG. 1, a
The measurement stage MST provided in the
上記の構成のステージ装置50においては、ウエハステージWSTは、X軸リニアモータXLM1の駆動により、X軸方向に駆動されるとともに、一対のY軸リニアモータYLM1の駆動によってX軸リニアモータXLM1及びXガイドバーXG1と一体でY軸方向に駆動される。また、ウエハステージWSTは、Y軸リニアモータYLM1が発生するY軸方向の駆動力を僅かに異ならせることにより、θz方向にも回転駆動される。従って、ウエハテーブルWTBを支持する3つのアクチュエータ、X軸リニアモータXLM1及びY軸リニアモータYLM1の駆動により、ウエハテーブルWTBは6自由度方向(X、Y、Z、θx、θy、θz)に非接触で微小駆動可能とされている。
In
ここで、ウエハステージWSTがXガイドバーXG1をガイドにして移動面12aに沿ってX軸方向に駆動する際には、コイル体Cに通電されることによりX軸リニアモータXLM1における可動子90が固定子80に対して相対移動する。このとき、コイル体Cは通電により発熱するが、冷却装置2によりコイルジャケットCJの内部空間1を循環する冷媒との熱交換によりその熱が回収される。固定子80の内部空間1を流動する冷媒は、冷媒排出口80bに向かうに従ってコイル体Cから回収した熱量に応じて温度上昇するため、コイルジャケットCJにおいても、冷媒から伝わる熱により、冷媒入口側の温度に対して冷媒出口側の温度が高くなる。
Here, when the wafer stage WST is driven in the X-axis direction along the moving
これにより、コイルジャケットCJの表面近傍の空気にも、冷媒の温度に応じて温度変化が生じる。ここで、固定子80に対して供給される冷媒が、ステージ装置50が設置される雰囲気の温度(例えば23℃)で冷媒が固定子80に対して供給される場合には、図6に示すように、供給時に基準温度Kであった冷媒は、固定子80の内部空間1を流動するのに従って基準温度Kよりも温度が高くなる温度勾配K1を生じる。また、固定子80の温度上昇を避けるために、冷媒出口での温度上昇量を考慮した低い温度で冷媒を供給する場合には、略中央部で基準温度Kとなるように、冷媒入口部で基準温度Kより低く、冷媒出口部で基準温度Kよりも高くなる温度勾配K2を生じる。
Thereby, a temperature change also occurs in the air near the surface of the coil jacket CJ according to the temperature of the refrigerant. Here, when the refrigerant supplied to the
そのため、コイルジャケットCJの表面近傍の空気は、冷媒が温度勾配K1を有する場合には長さ方向の全般に亘って基準温度よりも高くなり、冷媒が温度勾配K2を有する場合には冷媒入口側(+X側)が基準温度よりも低く、冷媒出口側(−X側)が基準温度よりも低くなるという温度変化を生じることになる。 Therefore, the air near the surface of the coil jacket CJ becomes higher than the reference temperature over the entire length direction when the refrigerant has a temperature gradient K1, and when the refrigerant has a temperature gradient K2, the air enters the refrigerant inlet side. A temperature change occurs in which (+ X side) is lower than the reference temperature and the refrigerant outlet side (−X side) is lower than the reference temperature.
ここで、ウエハステージWSTが移動する際、すなわちX軸リニアモータXLM1が駆動した際には、吸引装置100における吸引ポンプ103が作動しているため、コイルジャケットCJの表面近傍の空気は吸引孔106から吸引されて排気流路105からチューブ102を介して排気される。つまり、コイル体Cへの通電により基準温度に対して温度変化(温度上昇または温度低下)が生じたコイルジャケットCJの表面近傍の空気が吸引装置100により空調空間外へ排出されるため、固定子80の周辺の温度が維持される。
Here, when the wafer stage WST moves, that is, when the X-axis linear motor XLM1 is driven, the
このように、本実施の形態では、X軸リニアモータXLM1を駆動した際にも、コイルジャケットCJの表面近傍の空気を吸引するので、モータ駆動で生じた熱に起因してコイルジャケットCJの外側表面に温度勾配が生じた場合でも固定子80周辺の空気の温度変動を防止することができる。そのため、X軸リニアモータXLM1(XガイドバーXG1)がレーザ干渉計16、18、46における検知光の光路近傍を移動した際にも空気揺らぎを生じさせて計測精度を低下させたり、周囲の部材・装置に熱変形を生じさせることを防止できる。
As described above, in the present embodiment, even when the X-axis linear motor XLM1 is driven, air near the surface of the coil jacket CJ is sucked, so that the outside of the coil jacket CJ is caused by the heat generated by the motor drive. Even when a temperature gradient occurs on the surface, the temperature fluctuation of the air around the
また、本実施の形態では、吸引孔106が可動子90の移動方向に沿って複数設けられているので、固定子80のいずれの場所で発熱が生じても、温度が変化した空気を吸引することが可能であり、可動子90が長ストロークで移動可能で固定子80が長い場合でも表面近傍の空気の温度変化を防止することができる。
Further, in the present embodiment, since a plurality of suction holes 106 are provided along the moving direction of the
(第2実施形態)
次に、リニアモータの第2実施形態について図7及び図8を参照して説明する。
これらの図において、上述した第1実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を簡略化または省略する。
上記第1実施形態では、コイルジャケットCJの外部に設けられた管体101、101の双方に排気流路105が設けられ、各排気流路105が吸引ポンプ103に接続される構成としたが、本実施形態では、図7に示す+Y側に位置する管体101Aは、図8に示すように、内部にX軸方向に延在する給気流路105Aと、給気流路105Aに接続され、吸引孔106と対向して設けられた吹出孔(吹出部)106Aとを有している。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the linear motor will be described with reference to FIGS.
In these drawings, the same components as those of the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted.
In the first embodiment, the
吹出孔106Aは、コイルジャケットCJの表面に近接して、吸引孔106に向けて開口するように形成されている。給気流路105Aの孔径は、複数の吹出孔106A間での圧損差を生じさせないように、吹出孔106Aの孔径に対して十分に大きく形成されている。そして、管体101Aには、給気流路105Aに連通し、チューブ102Aに接続された給気孔107Aが形成されており、チューブ102Aには主制御装置20による制御下で給気流路105Aに給気する給気ポンプ103Aが接続されている。
The
上記の構成のX軸リニアモータXLM1では、給気ポンプ103Aが作動することにより、モータ駆動時に給気流路105Aを介して空気(気体)が給気され、図8に矢印で示すように、吹出孔106Aから吸引孔106に向けて空気が吹き出される。一方、吹出孔106Aと対向する位置では吸引孔106からの吸引が行われるため、モータ駆動により温度変化が生じたコイルジャケットCJの表面近傍の空気は、管体101A側(+Y側)から管体101側(−Y側)へ移動し、吸引孔106から吸引されて排気流路105からチューブ102を介して排気される。
In the X-axis linear motor XLM1 configured as described above, when the
本実施の形態では、コイルジャケットCJの表面近傍の空気を一方向に流動させるので、コイルジャケットCJの表面に空気の流動層を形成することができ、コイルジャケットCJを断熱してコイルジャケットCJの温度変化による影響が周囲に及ばないようにすることができる。 In the present embodiment, air in the vicinity of the surface of the coil jacket CJ flows in one direction, so that a fluidized layer of air can be formed on the surface of the coil jacket CJ. The influence of the temperature change can be prevented from reaching the surroundings.
(第3実施形態)
次に、リニアモータの第3実施形態について図9及び図10を参照して説明する。
上記第1、第2実施形態では、ムービングマグネット型のリニアモータに本発明を適用する構成としたが、本実施形態ではムービングコイル型のリニアモータに本発明を適用する場合について説明する。
ここでは、ウエハステージWSTをY軸方向に駆動する(相対移動させる)Y軸リニアモータYLM1に本発明を適用するものとして説明する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the linear motor will be described with reference to FIGS.
In the first and second embodiments, the present invention is applied to a moving magnet type linear motor. However, in the present embodiment, a case where the present invention is applied to a moving coil type linear motor will be described.
Here, description will be made assuming that the present invention is applied to a Y-axis linear motor YLM1 that drives (relatively moves) wafer stage WST in the Y-axis direction.
図9は、磁石ユニットである固定子87と、コイルユニットである可動子83とが分離された状態を示す平面図であり、図10は固定子87と可動子83とが組み合わされた断面図である。なお、固定子86と可動子82とからなるYリニアモータYLM1も同様に本発明を適用されるが、ここでは固定子87と可動子83とからなるYリニアモータYLM1について説明する。
FIG. 9 is a plan view showing a state in which a
図9に示すように、可動子83は、Y軸方向に沿って複数配列されたコイル体CがコイルジャケットCJ内に収容された構成となっており、コイル体CとコイルジャケットCJとの間には温度調整用の冷媒が流通している。
また、図10に示すように、固定子87は、スペーサ77を介して一対のヨーク部78が対向配置された断面コ字状に形成されており、各ヨーク部78にはY軸方向に間隔をあけて複数の磁石76が配列されている。そして、ヨーク部78には、磁石76の間に位置して、より詳細には磁石76間の隙間の一つおきに吸引孔106が各磁石76の長さに応じて間隔をあけて複数(図9では3つ)貫通状態で設けられている。各吸引孔106にはチューブ102を介して吸引ポンプ103が接続される。さらに、スペーサ77には、Y軸方向に関して吸引孔106の間に位置するように吸引孔106Bが設けられている。
As shown in FIG. 9, the
Further, as shown in FIG. 10, the
上記の構成のY軸リニアモータYLM1においては、可動子83のコイル体Cに通電されて可動子83が駆動する際には、コイル体Cが発熱してコイルジャケットCJの表面近傍の空気に温度変化が生じるが、コイルジャケットCJの近傍に位置する吸引孔106、106Bから空気が吸引されて排気される。従って、本実施の形態では、可動子83の周辺の温度が維持され、第1実施形態と同様の効果が得られることになる。
In the Y-axis linear motor YLM1 configured as described above, when the
(第4実施形態)
続いて、リニアモータの第4実施形態について図11を参照して説明する。
本実施の形態では、第1実施形態で示した固定子80において、冷媒の流動に応じて温度勾配が生じた場合に、この温度勾配を打ち消すためのヒータが設けられている。
具体的には、図11に示すように、固定子80におけるコイルジャケットCJの表面及び裏面(裏面側のヒータは図治略)には、管体101の間に位置してヒータ4が貼設されている。ヒータ4は、固定子80に生じる温度分布に基づき、この温度分布を打ち消すように銅板等の1枚の導電性薄板(導電材)をパターニングして形成されたものである。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the linear motor will be described with reference to FIG.
In the present embodiment, in the
Specifically, as shown in FIG. 11, the heater 4 is attached to the front surface and the back surface of the coil jacket CJ in the stator 80 (the heater on the back surface side is omitted in FIG. 11) between the
つまり、コイルジャケットCJの内部空間に冷媒供給口80aから導入された冷媒は、コイル体Cの熱を回収しつつ内部空間を流動し、流動が進むのに従って温度が上昇するため、固定子80は、+X側の冷媒供給口80a側が温度が低く、−X側の冷媒排出口80b側ほど温度が高くなる温度勾配を生じる。そして、本実施形態におけるヒータ4は、略同一幅の帯状体をX軸方向に沿って九十九折り状に屈曲した形状を有しており、Y軸方向に延在しX軸方向に間隔をあけて配列される帯状体は、固定子80(コイルジャケットCJ)の温度勾配を打ち消して均一な所定温度(例えばチャンバ内温度)とする温度勾配の温度分布を発現するように、冷媒入口側である+X側のピッチが小さく、冷媒出口側である−X側のピッチが大きく設定されている。
That is, the refrigerant introduced from the
上記の構成のY軸リニアモータYLM1では、上記第1実施形態と同様の作用・効果が得られることに加えて、固定子80に生じる温度勾配が抑制されるため、吸引装置100による空気吸引を行ってもコイルジャケットCJ表面近傍で温度変化した空気が残留した場合でも、固定子80(コイルジャケットCJ)の温度勾配に起因したレーザ干渉計16、18、46における計測精度の低下や、周囲の部材・装置の熱変形を防止できる。
In the Y-axis linear motor YLM1 configured as described above, in addition to obtaining the same operation and effect as the first embodiment, the temperature gradient generated in the
(第5実施形態)
次に、リニアモータの第5実施形態について図12を参照して説明する。
上記第1実施形態では、一つの管体101に複数の吸引孔106を設ける構成としたが、本実施形態では、図12に示すように、それぞれが吸引孔106を有する吸引パイプ110を設けている。
この構成では、複数の吸引パイプ110に対して一括して吸引ポンプに接続する構成や、各吸引パイプ110毎に個別に吸引ポンプに接続する構成を採用できる。
いずれの構成でも、上記第1実施形態と同様の作用・効果が得られ、個別に吸引ポンプ110を設ける場合には、固定子80における発熱状態に応じて吸引量を制御することで、必要最低限の最適なポンプ駆動で、温度変化した空気を吸引して固定子80周辺の温度上昇を防止することが可能になる。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the linear motor will be described with reference to FIG.
In the first embodiment, a plurality of suction holes 106 are provided in one
In this configuration, a configuration in which a plurality of
In any configuration, the same operation and effect as in the first embodiment can be obtained, and when the
(露光装置)
続いて、上記のステージ装置50をウエハステージとして有する露光装置について説明する。
図13には、本実施形態の露光装置EXの概略構成が示されている。
この露光装置EXは、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、即ちいわゆるスキャニング・ステッパである。この露光装置EXは、照明系10、マスクとしてのレチクルRを保持するレチクルステージRST、投影ユニットPU、ウエハステージWST及び計測ステージMSTを有する上述のステージ装置50、及びこれらの制御系を備えている。ウエハステージWST上には、基板としてのウエハWが載置されている。
(Exposure equipment)
Next, an exposure apparatus having the
FIG. 13 shows a schematic configuration of the exposure apparatus EX of the present embodiment.
The exposure apparatus EX is a step-and-scan projection exposure apparatus, that is, a so-called scanning stepper. The exposure apparatus EX includes an
前記照明系10は、不図示のレチクルブラインドで規定されたレチクルR上のスリット状の照明領域をエネルギビームとしての照明光(露光光)ILによりほぼ均一な照度で照明する。ここで、照明光ILとしては、一例としてArFエキシマレーザ光(波長193nm)が用いられている。
The
前記レチクルステージRST上には、回路パターン等がそのパターン面(図13における下面)に形成されたレチクルRが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージRSTは、例えばリニアモータを含むレチクルステージ駆動部11(図13では図示せず、図5参照)によって、照明系10の光軸(後述する投影光学系PLの光軸AXに一致)に垂直なXY平面内で微小駆動可能であるとともに、所定の走査方向(ここでは図13における紙面内、左右方向であるY軸方向とする)に指定された走査速度で駆動可能となっている。 On reticle stage RST, reticle R on which a circuit pattern or the like is formed on its pattern surface (the lower surface in FIG. 13) is fixed, for example, by vacuum suction. Reticle stage RST is aligned with the optical axis of illumination system 10 (corresponding to optical axis AX of projection optical system PL described later) by reticle stage drive unit 11 (not shown in FIG. 13, see FIG. 5) including, for example, a linear motor. It can be finely driven in the vertical XY plane and can be driven at a scanning speed designated in a predetermined scanning direction (here, the Y-axis direction in the paper plane in FIG. 13 is the left-right direction).
レチクルステージRSTのステージ移動面内の位置(Z軸周りの回転を含む)は、レチクルレーザ干渉計(以下、レチクル干渉計と称する)116によって、移動鏡15(実際にはY軸方向に直交する反射面を有するY移動鏡とX軸方向に直交する反射面を有するX移動鏡とが設けられている)を介して、例えば0.5〜1nm程度の分解能で常時検出される。このレチクル干渉計116の計測値は、主制御装置20(図13では不図示、図5参照)に送られ、主制御装置20では、このレチクル干渉計116の計測値に基づいてレチクルステージRSTのX軸方向、Y軸方向及びθZ方向(Z軸周りの回転方向)の位置を算出するとともに、この算出結果に基づいてレチクルステージ駆動部11を制御することで、レチクルステージRSTの位置(及び速度)を制御する。
The position (including rotation around the Z axis) of the reticle stage RST in the stage moving plane is moved by a reticle laser interferometer (hereinafter referred to as a reticle interferometer) 116 to a movable mirror 15 (actually orthogonal to the Y axis direction). For example, a Y movable mirror having a reflecting surface and an X moving mirror having a reflecting surface orthogonal to the X-axis direction are provided). The measurement value of
レチクルRの上方には、投影光学系PLを介してレチクルR上の一対のレチクルアライメントマークとこれらに対応する計測ステージMST上の一対の基準マーク(以下、第1基準マークと称する)とを同時に観察するための露光波長の光を用いたTTR(Through The Reticle)アライメント系からなる一対のレチクルアライメント検出系RAa、RAbがX軸方向に所定距離隔てて設けられている。これらのレチクルアライメント検出系RAa、RAbとしては、例えば特開平7−176468号公報(対応する米国特許第5,646,413号)などに開示されるものと同様の構成のものが用いられている。 Above the reticle R, a pair of reticle alignment marks on the reticle R and a corresponding pair of reference marks (hereinafter referred to as first reference marks) on the measurement stage MST are simultaneously provided via the projection optical system PL. A pair of reticle alignment detection systems RAa and RAb each including a TTR (Through The Reticle) alignment system using light having an exposure wavelength for observation is provided at a predetermined distance in the X-axis direction. As these reticle alignment detection systems RAa and RAb, those having a configuration similar to that disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 7-176468 (corresponding US Pat. No. 5,646,413) is used. .
前記投影ユニットPUは、鏡筒40と、該鏡筒40内に所定の位置関係で保持された複数の光学素子からなる投影光学系PLとを含んで構成されている。投影光学系PLとしては、例えばZ軸方向の共通の光軸AXを有する複数のレンズ(レンズエレメント)からなる屈折光学系が用いられている。
また、図示は省略されているが、投影光学系PLを構成する複数のレンズのうち、特定の複数のレンズは、主制御装置20からの指令に基づいて、結像特性補正コントローラ381(図5参照)によって制御され、投影光学系PLの光学特性(結像特性を含む)、例えば倍率、ディストーション、コマ収差、及び像面湾曲(像面傾斜を含む)などを調整できる構成となっている。
The projection unit PU includes a
Although not shown, a specific plurality of lenses among the plurality of lenses constituting the projection optical system PL is based on an instruction from the
また、本実施形態の露光装置EXでは、液浸法を適用した露光を行うため、投影光学系PLを構成する最も像面側(ウエハW側)の光学素子としてのレンズ(以下、先玉ともいう)91の近傍には、液浸装置132を構成する液体供給ノズル51Aと、液体回収ノズル51Bとが設けられている。
前記液体供給ノズル51Aには、その一端が液体供給装置288(図13では不図示、図5参照)に接続された不図示の供給管の他端が接続されており、前記液体回収ノズル51Bには、ぞの一端が液体回収装置292(図13では不図示、図5参照)に接続された不図示の回収管の他端が接続されている。
Further, in the exposure apparatus EX of the present embodiment, in order to perform exposure applying the liquid immersion method, a lens (hereinafter referred to as a front lens) as an optical element on the most image plane side (wafer W side) constituting the projection optical system PL. In the vicinity of 91, a
The
上記の液体としては、ここではArFエキシマレーザ光(波長193nmの光)が透過する超純水(以下、特に必要な場合を除いて、単に「水」と記述する)を用いるものとする。超純水は、半導体製造工場等で容易に大量に入手できるとともに、ウエハ上のフォトレジストや光学レンズ等に対する悪影響がない利点がある。
水の屈折率nは、ほぼ1.44である。この水の中では、照明光ILの波長は、193nm×1/n=約134nmに短波長化される。
As the liquid, ultrapure water (hereinafter simply referred to as “water” unless otherwise required) through which ArF excimer laser light (light having a wavelength of 193 nm) is transmitted is used here. Ultrapure water has the advantage that it can be easily obtained in large quantities at a semiconductor manufacturing plant or the like and has no adverse effect on the photoresist, optical lens, etc. on the wafer.
The refractive index n of water is approximately 1.44. In this water, the wavelength of the illumination light IL is shortened to 193 nm × 1 / n = about 134 nm.
液体供給装置288は、主制御装置20からの指示に応じ、供給管に接続されたバルブを所定開度で開き、液体供給ノズル51Aを介して先玉91とウエハWとの間に水を供給する。また、このとき、液体回収装置292は、主制御装置20からの指示に応じ、回収管に接続されたバルブを所定開度で開き、液体回収ノズル51Bを介して先玉91とウエハWとの間から液体回収装置292(液体のタンク)の内部に水を回収する。このとき、主制御装置20は、先玉91とウエハWとの間に液体供給ノズル51Aから供給される水の量と、液体回収ノズル51Bを介して回収される水の量とが常に等しくなるように、液体供給装置288及び液体回収装置292に対して指令を与える。従って、先玉91とウエハWとの間に、一定量の水Lq(図13参照)が保持される。この場合、先玉91とウエハWとの間に保持された水Lqは、常に入れ替わることになる。
The
上記の説明から明らかなように、本実施形態の液浸装置132は、上記液体供給装置288、液体回収装置292、供給管、回収管、液体供給ノズル51A、及び液体回収ノズル51B等を含んで構成された局所液浸装置である。
なお、投影ユニットPU下方に計測ステージMSTが位置する場合にも、上記と同様に計測テーブルMTBと先玉91との間に水を満たすことが可能である。
As is apparent from the above description, the
Even when the measurement stage MST is positioned below the projection unit PU, it is possible to fill water between the measurement table MTB and the
ステージ装置50に設けられた前記計測ステージMSTは、ウエハステージWSTと同様に、図1に示されるように、ベース盤12上に配置された計測ステージ本体52と、該計測本体52上に不図示のZ・チルト駆動機構を介して搭載された計測テーブルMTBとを備えている。Z・チルト駆動機構は、計測ステージ本体52上で計測テーブルMTBを3点で支持する3つのアクチュエータ(例えば、ボイスコイルモータやEIコア)等を含んで構成され、各アクチュエータの駆動を調整することで、計測テーブルMTBをZ軸方向、θx方向、θy方向の3自由度方向に微小駆動する。
As shown in FIG. 1, the measurement stage MST provided in the
計測ステージ本体52は、断面矩形枠状でX軸方向に延びる中空部材によって構成されている。この計測ステージ本体52の下面には、複数、例えば4つの気体静圧軸受(不図示)、例えばエアベアリングが設けられ、これらのエアベアリングを介して計測ステージMSTがガイド面12aの上方に数μm程度のクリアランスを介して非接触で浮上支持されている。前記計測ステージ本体52の内部には、X軸方向の可動子としての永久磁石群を有する磁石ユニット54が設けられている。磁石ユニット54の内部空間には、X軸方向に延びるX軸用のXガイドバーXG2が挿入されている。そして、XガイドバーXG2には、X軸用の固定子81が設けられている。このX軸用の固定子81は、X軸方向に沿って所定間隔で配置された複数の電機子コイル(コイル体)を内蔵するコイルユニットによって構成されている。この場合、磁石ユニット54とコイルユニットからなるX軸用の固定子81とによって、計測ステージMSTをX軸方向に駆動するムービングマグネット型のX軸リニアモータXLM2が構成されている。
The measurement stage
なお、図示は省略するが、X軸リニアモータXLM2においても、上述したリニアモータXLM1と同様に、固定子81の外表面近傍の空気を吸引する吸引装置が設けられている。固定子81に対する吸引装置の作用は、固定子80に対する吸引装置の作用と同等であるため、ここでは省略するが、X軸リニアモータXLM2の駆動に伴って生じた熱を回収(冷却)した際に、固定子81の外表面近傍の空気に温度変化が生じた場合でも、この空気を吸引して排除することで、空気の温度変化に起因して、レーザ干渉計の計測精度が低下したり、周辺機器に熱変形が生じることを防止できる。
Although not shown, the X-axis linear motor XLM2 is also provided with a suction device that sucks air in the vicinity of the outer surface of the
X軸用の固定子81の長手方向両側端部には、例えばY軸方向に沿って所定間隔で配置された複数の電機子コイル(コイル体)を内蔵するコイルユニットからなる可動子84、85がそれぞれ固定されている。これらの可動子84、85のそれぞれは、上述したY軸用の固定子86、87にそれぞれ内側から挿入されている。すなわち、本実施形態では、コイルユニットからなる可動子84、85と磁石ユニットからなるY軸用の固定子86、87とによって、ムービングコイル型のY軸リニアモータYLM2が構成されている。このYリニアモータYLM2は、図9及び図10で示したモータと同様の構成を有しており、可動子84の駆動により、可動子84の外表面近傍の空気に温度変化が生じた場合でも空気が吸引されて排気される。
そして、計測ステージMSTは、X軸リニアモータXLM2により、X軸方向に駆動されるとともに、一対のY軸リニアモータYLM2によってX軸リニアモータXLM2と一体でY軸方向に駆動される。また、計測ステージMSTは、Y軸リニアモータYLM2が発生するY軸方向の駆動力を僅かに異ならせることにより、θz方向にも回転駆動される。従って、計測テーブルMTBを支持する3つのアクチュエータ、X軸リニアモータXLM2及びY軸リニアモータYLM2の駆動により、計測テーブルMTBは6自由度方向(X、Y、Z、θx、θy、θz)に非接触で微小駆動可能とされている。 The measurement stage MST is driven in the X-axis direction by the X-axis linear motor XLM2, and is driven in the Y-axis direction integrally with the X-axis linear motor XLM2 by the pair of Y-axis linear motors YLM2. Further, the measurement stage MST is also rotationally driven in the θz direction by slightly varying the driving force in the Y axis direction generated by the Y axis linear motor YLM2. Accordingly, by driving the three actuators supporting the measurement table MTB, the X-axis linear motor XLM2 and the Y-axis linear motor YLM2, the measurement table MTB does not move in the six degrees of freedom direction (X, Y, Z, θx, θy, θz). It can be finely driven by contact.
計測テーブルMTBは、露光に関する各種計測を行うための計測器類をさらに備えている。これをさらに詳述すると、計測テーブルMTBの上面には、石英ガラス等のガラス材料からなるプレート109が設けられている。このプレート109の表面には、その全面に亘ってクロムが塗布され、所定位置に計測器用の領域や、特開平5−21314号公報(対応する米国特許5,243,195号)などに開示される複数の基準マークが形成された基準マーク領域FMが設けられている。
上記の計測器用の領域にはパターニングが施され、各種計測用開口パターンが形成されている。この計測用開口パターンとしては、例えば空間像計測用開口パターン(例えばスリット状開口パターン)、照度むら計測用ピンホール開口パターン、照度計測用開口パターン、及び波面収差計測用開口パターンなどが形成されている。
The measurement table MTB further includes measuring instruments for performing various measurements related to exposure. More specifically, a
Patterning is applied to the area for the measuring instrument, and various measurement opening patterns are formed. As the measurement aperture pattern, for example, an aerial image measurement aperture pattern (for example, a slit-shaped aperture pattern), an illuminance unevenness measurement pinhole aperture pattern, an illuminance measurement aperture pattern, and a wavefront aberration measurement aperture pattern are formed. Yes.
本実施の形態では、投影光学系PLと水とを介して露光光(照明光)ILによりウエハWを露光する液浸露光が行われるのに対応して、照明光ILを用いる計測に使用される上記の照度モニタ、照度むら計測器、空間像計測器、波面収差計測器などでは、投影光学系PL及び水を介して照明光ILを受光することになる。そのため、プレート109の表面には撥水コートが施されている。
In the present embodiment, it is used for the measurement using the illumination light IL in response to the immersion exposure for exposing the wafer W with the exposure light (illumination light) IL through the projection optical system PL and water. In the above illuminance monitor, illuminance unevenness measuring instrument, aerial image measuring instrument, wavefront aberration measuring instrument, etc., the illumination light IL is received through the projection optical system PL and water. Therefore, a water repellent coat is applied to the surface of the
計測テーブルMTB(プレート109)のY軸方向の一端(−Y側端)には、Y軸方向に直交する(X軸方向に延在する)反射面117Yが鏡面加工により形成されている。また、計測テーブルMTBのX軸方向の一端(+X側端)には、X軸方向に直交する(Y軸方向に延在する)反射面117Xが鏡面加工により形成されている。
反射面117Yには、図1に示されるように、干渉計システム118を構成するY軸干渉計16からの干渉計ビーム(測長ビーム)が投射され、干渉計16ではその反射光を受光することにより、反射面117Yの基準位置からの変位を検出する。
また、反射面117Xには、干渉系システム118を構成するX軸干渉計46からの干渉計ビームが投射され、干渉計46ではその反射光を受光することにより、反射面117Xの基準位置からの変位を検出する。
At one end (−Y side end) in the Y-axis direction of the measurement table MTB (plate 109), a reflecting
As shown in FIG. 1, an interferometer beam (measurement beam) from the Y-
Further, the interferometer beam from the
また、本実施の形態の露光装置EXでは、投影ユニットPUを保持する保持部材には、オフアクシス・アライメント系(以下、アライメント系と称する)ALGが設けられている。このアライメント系ALGとしては、例えばウエハ上のレジストを感光させないブロードバンドな検出光束を対象マークに照射し、その対象マークからの反射光により受光面に結像された対象マークの像と不図示の指標(アライメント系ALG内に設けられた指標板上の指標パターン)の像とを撮像素子(CCD等)を用いて撮像し、それらの撮像信号を出力する画像処理方式のFIA(Field Image Alignment)系のセンサが用いられている。アライメント系ALGからの撮像信号は、図5に示す主制御装置20に供給される。
In the exposure apparatus EX of the present embodiment, the holding member that holds the projection unit PU is provided with an off-axis alignment system (hereinafter referred to as an alignment system) ALG. As this alignment system ALG, for example, the target mark is irradiated with a broadband detection light beam that does not sensitize the resist on the wafer, and the target mark image formed on the light receiving surface by the reflected light from the target mark and an index (not shown) An image processing system FIA (Field Image Alignment) system that captures an image of (an index pattern on an index plate provided in the alignment system ALG) using an image sensor (CCD or the like) and outputs the image signals. These sensors are used. An imaging signal from the alignment system ALG is supplied to the
本実施の形態の露光装置EXでは、図13では図示が省略されているが、照射系90a、受光系90b(図5参照)からなる、例えば特開平6−283403号公報(対応米国特許第5,448,332号)等に開示されるものと同様の斜入射方式の多点焦点位置検出系が設けられている。
In the exposure apparatus EX of the present embodiment, although not shown in FIG. 13, for example, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 6-283403 (corresponding to US Pat. No. 5) comprising an
図5には、露光装置EXの制御系の主要な構成が示されている。
この制御系は、装置全体を統括的に制御するマイクロコンピュータ(またはワークステーション)からなる主制御装置20を中心として構成されている。また、主制御装置20には、メモリMEM、CRTディスプレイ(または液晶ディスプレイ)等のディスプレイDISが接続されている。
FIG. 5 shows the main configuration of the control system of the exposure apparatus EX.
This control system is configured with a
次に、ウエハステージWSTと計測ステージMSTとを用いた並行処理動作について、簡単に説明する。
この並行処理動作中、主制御装置20によって、液浸装置132の液体供給装置288及び液体回収装置292の各バルブの開閉制御が前述したようにして行われ、投影光学系PLの先玉91の直下には常時水が満たされている。
Next, a parallel processing operation using wafer stage WST and measurement stage MST will be briefly described.
During this parallel processing operation, the
ウエハステージWST上のウエハWに対するステップ・アンド・スキャン方式の露光が行われている際には、計測ステージMSTはウエハステージWSTと衝突(接触)しない所定の待機位置にて待機している。
上記の露光動作は、主制御装置20により、事前に行われた例えばエンハンスト・グローバル・アライメント(EGA)などのウエハアライメントの結果及び最新のアライメント系ALGのベースライン計測結果等に基づいて、ウエハW上の各ショット領域の露光のための走査開始位置(加速開始位置)へウエハステージWSTが移動されるショット間移動動作と、各ショット領域に対するレチクルRに形成されたパターンを走査露光方式で転写する走査露光動作とを繰り返すことにより行われる。なお、上記の露光動作は、先玉91とウエハWとの間に水を保持した状態で行われる。
When step-and-scan exposure is performed on wafer W on wafer stage WST, measurement stage MST stands by at a predetermined standby position where it does not collide (contact) with wafer stage WST.
The above exposure operation is performed based on the result of wafer alignment such as enhanced global alignment (EGA) performed in advance by the
そして、ウエハステージWST側で、ウエハWに対する露光が終了した段階で、主制御装置20は、Y軸リニアモータYLM2及びX軸リニアモータXLM2を制御して、計測ステージMST(計測テーブルMTB)を、計測テーブルMTBの+Y側面とウエハテーブルWTBの−Y側面とが接触する位置に移動させる。なお、計測テーブルMTBとウエハテーブルWTBとがY軸方向に、例えば300μm程度(水が表面張力により漏出しない隙間)離間させて非接触状態を維持してもよい。
Then, at the stage where the exposure to wafer W is completed on wafer stage WST side,
次いで、主制御装置20は、ウエハテーブルWTBと計測テーブルMTBとのY軸方向の位置関係を保持しつつ、両ステージWST、MSTを+Y方向に駆動し、投影ユニットPUの先玉91とウエハWとの間に保持されていた水を、ウエハステージWST、計測ステージMSTの+Y側への移動に伴って、ウエハW→ウエハホルダ70→計測テーブルMTB上を順次移動させる。これにより、計測ステージMSTと先玉91との間に水が保持された状態となる。
この後、主制御装置20は、リニアモータXLM1、YLM1の駆動を制御して、所定のウエハ交換位置にウエハステージWSTを移動させるとともに、ウエハ交換を行い、これと並行して、計測ステージMSTを用いた所定の計測(例えばレチクルステージRST上のレチクル交換後に行われるアライメント系ALGのベースライン計測)を必要に応じて実行する。
Next,
Thereafter,
その後、主制御装置20では、先程とは逆にウエハステージWSTと計測ステージMSTとのY軸方向の位置関係を保ちつつ、両ステージWST、MSTを−Y方向に同時に駆動して、ウエハステージWST(ウエハ)を投影光学系PLの下方に移動させた後に、計測ステージMSTを所定の位置に退避させる。
そして、主制御装置20では、上記と同様に新たなウエハに対してステップ・アンド・スキャン方式の露光動作を実行し、ウエハ上の複数のショット領域にレチクルパターンを順次転写させる。
After that,
Then,
本実施の形態では、X軸リニアモータXLM1、XLM2及びY軸リニアモータYLM1、YLM2の駆動に伴って生じた熱を回収(冷却)した際に、固定子80、81、可動子82、83、84、85に温度変化が生じる場合でも、この温度変化に追従して温度が変化した外表面近傍の空気を吸引して回収するため、温度変化によって空気揺らぎを生じさせて計測精度を低下させたり、周囲の部材・装置に熱変形を生じさせることを防止できる。
In the present embodiment, when the heat generated by driving the X-axis linear motors XLM1, XLM2 and the Y-axis linear motors YLM1, YLM2 is recovered (cooled), the
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。 As described above, the preferred embodiments according to the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to the examples. Various shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described examples are examples, and various modifications can be made based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention.
例えば、上記実施の形態では、ムービングマグネット型のリニアモータ及びムービングコイル型のリニアモータのいずれの構成でも、温度変化が生じた空気を吸引するための吸引孔を固定子に設ける構成としたが、これに限定されるものではなく、可動子に設けたり、固定子及び可動子の双方に設ける構成としてもよい。 For example, in the above-described embodiment, in any configuration of the moving magnet type linear motor and the moving coil type linear motor, the stator is provided with a suction hole for sucking air in which a temperature change has occurred. It is not limited to this, It is good also as a structure provided in a needle | mover or both a stator and a needle | mover.
また、上記実施の形態では、可動子の相対移動方向における吸引孔106、106B(吸引パイプ)や吹出孔106Aの配列ピッチ(配列間隔)を一定とする構成としたが、これに限定されるものではない。固定子や可動子の温度変化の分布が既知であれば、温度変化量の大きい領域の近傍に吸引孔をより多く(密に)配置する構成とすることも好適である。例えば、図2に示したリニアモータXLM1において、可動子90の移動方向であるX軸方向と平行に冷媒がコイルジャケットCJ内を流動する場合、冷媒の下流側である−X側が冷媒の温度変化、すなわち固定子80の温度変化が大きくなる。そのため、管体101においては、吸引孔106は隣り合う吸引孔どうしの間隔が冷媒の下流側(−X側)で短くなるように配置すればよい。
In the above embodiment, the arrangement pitch (arrangement interval) of the suction holes 106 and 106B (suction pipes) and the blowout holes 106A in the relative movement direction of the mover is made constant. However, the present invention is not limited to this. is not. If the distribution of the temperature change of the stator or the mover is known, it is also preferable to have a configuration in which more suction holes are arranged (closely) in the vicinity of the region where the temperature change amount is large. For example, in the linear motor XLM1 shown in FIG. 2, when the refrigerant flows in the coil jacket CJ parallel to the X-axis direction that is the moving direction of the
また、吸引孔が一定の配列間隔で配置される場合や、固定子や可動子の温度変化の分布に応じた配列間隔で配置される場合のいずれでも、主制御装置(制御装置)20の制御により各吸引孔毎に空気吸引の作動・作動停止が選択される場合、露光処理用レシピに基づきコイルユニットと磁石ユニットとの相対位置関係に応じて吸引孔の吸引動作を切り替えてもよい。具体的には、図2に示した可動子90が固定子80の長さ方向の中心部近辺を多く相対移動する場合、主制御装置20は、可動子90の駆動パターンに応じてこの中心部近辺に配置された吸引孔からの空気吸引を作動させ、他の箇所に配置された吸引孔からの空気吸引を停止させてもよい。また、ウエハWの周辺部に対して露光を行う(エッジ露光の)場合のように、可動子90が固定子80の一端側で相対移動する場合には、主制御装置20は、可動子90の駆動パターンに応じてこの一端側近辺に配置された吸引孔からの空気吸引を作動させ、他の箇所に配置された吸引孔からの空気吸引を停止させてもよい。
このように、固定子と可動子との相対位置関係に応じて吸引孔からの空気吸引を制御することにより、効率的な空気吸引が可能になり、吸引に要する駆動電力の低減等、コストダウンに寄与できる。
The control of the main control device (control device) 20 is performed both when the suction holes are arranged at a constant arrangement interval and when the suction holes are arranged at an arrangement interval corresponding to the distribution of temperature changes of the stator and the mover. When the air suction operation / deactivation is selected for each suction hole, the suction operation of the suction hole may be switched according to the relative positional relationship between the coil unit and the magnet unit based on the exposure processing recipe. Specifically, when the
In this way, by controlling the air suction from the suction hole according to the relative positional relationship between the stator and the mover, efficient air suction can be achieved, and the drive power required for suction can be reduced. Can contribute.
また、上記実施形態では、三相モータの例を用いて説明したが、設置スペースを確保できれば単相モータであっても適用可能である。
また、上記各実施の形態では、いずれの場合もコイルユニットを収容するコイルジャケット内を冷媒が流動する構成としたが、これに限定されるものではなく、冷媒を用いずに自然放熱させる構成のリニアモータに対しても適用可能である。
Moreover, although the said embodiment demonstrated using the example of the three-phase motor, even if it is a single phase motor, if installation space can be ensured, it is applicable.
In each of the above embodiments, the refrigerant flows in the coil jacket that houses the coil unit in any case. However, the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied to a linear motor.
上記実施形態では、ステージ装置50がウエハステージWST及び計測ステージMSTの両方を備える構成であったが、ウエハステージWSTのみが設けられる構成としてもよい。また、上記実施形態では、露光装置EXにおいて、ウエハW側のステージ装置50に本発明を適用する構成としたが、レチクルR側のレチクルステージRSTのリニアモータにも適用可能である。
In the above embodiment, the
また、本発明は、ウエハステージが複数設けられるツインステージ型の露光装置にも適用できる。ツインステージ型の露光装置の構造及び露光動作は、例えば特開平10−163099号公報及び特開平10−214783号公報(対応米国特許6,341,007号、6,400,441号、6,549,269号及び6,590,634号)、特表2000−505958号(対応米国特許5,969,441号)あるいは米国特許6,208,407号に開示されている。さらに、本発明を本願出願人が先に出願した特願2004−168481号のウエハステージに適用してもよい。 The present invention can also be applied to a twin stage type exposure apparatus provided with a plurality of wafer stages. The structure and exposure operation of a twin stage type exposure apparatus are described in, for example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 10-163099 and 10-214783 (corresponding US Pat. Nos. 6,341,007, 6,400,441, 6,549). , 269 and 6,590,634), JP 2000-505958 (corresponding US Pat. No. 5,969,441) or US Pat. No. 6,208,407. Furthermore, the present invention may be applied to the wafer stage disclosed in Japanese Patent Application No. 2004-168482 filed earlier by the present applicant.
なお、上記各実施形態で移動ステージに保持される基板としては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、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。 In addition, as a board | substrate hold | maintained at a moving stage in said each embodiment, it is used with not only the semiconductor wafer for semiconductor device manufacture but the glass substrate for display devices, the ceramic wafer for thin film magnetic heads, or exposure apparatus. A mask or reticle master (synthetic quartz, silicon wafer) or the like is applied.
露光装置EXとしては、液浸法を用いない走査型露光装置やレチクルRとウエハWとを静止した状態でレチクルRのパターンを一括露光し、ウエハWを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置(ステッパ)にも適用することができる。また、本発明はウエハW上で少なくとも2つのパターンを部分的に重ねて転写するステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。さらに、本発明は、マスクMを用いることなく、スポット光を投影光学系PLにより投影してウエハW上にパターンを露光する露光装置にも適用できる。 As the exposure apparatus EX, a scanning exposure apparatus that does not use an immersion method, or a step-and-repeat method in which the pattern of the reticle R is collectively exposed while the reticle R and the wafer W are stationary, and the wafer W is sequentially moved stepwise. The present invention can also be applied to a projection exposure apparatus (stepper). The present invention can also be applied to a step-and-stitch type exposure apparatus that partially transfers at least two patterns on the wafer W. Furthermore, the present invention can also be applied to an exposure apparatus that exposes a pattern on the wafer W by projecting spot light by the projection optical system PL without using the mask M.
露光装置EXの種類としては、ウエハWに半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子(CCD)あるいはレチクル又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 the exposure apparatus EX is not limited to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor element that exposes a semiconductor element pattern onto the wafer W, but an exposure apparatus for manufacturing a liquid crystal display element or a display, a thin film magnetic head, an image sensor (CCD). ) Or an exposure apparatus for manufacturing reticles or masks.
ウエハステージWSTやレチクルステージRSTにリニアモータ(USP5,623,853またはUSP5,528,118参照)を用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもよい。また、各ステージWST、RST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 (see USP5,623,853 or USP5,528,118) is used for wafer stage WST or reticle stage RST, either an air levitation type using air bearings or a magnetic levitation type using Lorentz force or reactance force is used. Also good. Each stage WST, RST may be a type that moves along a guide, or may be a guideless type that does not provide a guide.
各ステージWST、RSTの駆動機構としては、二次元に磁石を配置した磁石ユニットと、二次元にコイルを配置した電機子ユニットとを対向させ電磁力により各ステージWST、RSTを駆動する平面モータを用いてもよい。この場合、磁石ユニットと電機子ユニットとのいずれか一方をステージWST、RSTに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットとの他方をステージWST、RSTの移動面側に設ければよい。 As a drive mechanism of each stage WST, RST, a planar motor that drives each stage WST, RST by electromagnetic force with a magnet unit having a two-dimensionally arranged magnet and an armature unit having a two-dimensionally arranged coil facing each other is provided. It may be used. In this case, one of the magnet unit and the armature unit may be connected to the stages WST and RST, and the other of the magnet unit and the armature unit may be provided on the moving surface side of the stages WST and RST.
ウエハステージWSTの移動により発生する反力は、投影光学系PLに伝わらないように、特開平8−166475号公報(USP5,528,118)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。
レチクルステージRSTの移動により発生する反力は、投影光学系PLに伝わらないように、特開平8−330224号公報(US S/N 08/416,558)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。
As described in JP-A-8-166475 (USP 5,528,118), the reaction force generated by the movement of wafer stage WST is not transmitted to projection optical system PL, but mechanically using a frame member. You may escape to the floor (ground).
As described in JP-A-8-330224 (US S / N 08 / 416,558), a frame member is used so that the reaction force generated by the movement of the reticle stage RST is not transmitted to the projection optical system PL. May be mechanically released to the floor (ground).
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およ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.
半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図14に示すように、マイクロデバイスの機能・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100によりマスクのパターンを基板に露光する露光処理ステップ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. 14, a microdevice such as a semiconductor device includes a
C…コイル体、 CJ…コイルジャケット(収容部材)、 EX…露光装置、 R…レチクル(マスク)、 XLM1…X軸リニアモータ(リニアモータ)、 W…ウエハ(基板)、 1…内部空間(内部)、 20…主制御装置(制御装置)、 50…ステージ装置、 76…磁石(発磁体)、 80…固定子(コイルユニット)、 80a…冷媒供給口(供給部)、 82、83…可動子(コイルユニット)、 86、87…固定子(磁石ユニット)、 90…磁石ユニット(可動子)、 100…吸引装置、 106…吸引孔(吸引部)、 106A…吹出孔(吹出部)
C ... Coil body, CJ ... Coil jacket (accommodating member), EX ... Exposure apparatus, R ... Reticle (mask), XLM1 ... X-axis linear motor (linear motor), W ... Wafer (substrate), 1 ... Internal space (inside ), 20... Main control device (control device) 50...
Claims (11)
前記磁石ユニットと前記コイルユニットが相対移動する方向に沿って設けられ、前記コイルユニットの外表面近傍の空気を吸引する吸引部を有することを特徴とするリニアモータ。 A linear motor having a magnet unit and a coil unit disposed opposite to each other, wherein the magnet unit and the coil unit move relatively;
A linear motor, comprising a suction unit that is provided along a direction in which the magnet unit and the coil unit move relative to each other and sucks air near an outer surface of the coil unit.
前記吸引部は、前記相対移動方向に沿って複数設けられることを特徴とするリニアモータ。 The linear motor according to claim 1,
The linear motor according to claim 1, wherein a plurality of the suction portions are provided along the relative movement direction.
前記コイルユニットは、コイル体と、該コイル体を内部に収容する収容部材とを有し、
前記吸引部は前記収容部材の外部に設けられ、前記収容部材の外表面近傍の空気を吸引することを特徴とするリニアモータ。 The linear motor according to claim 1 or 2,
The coil unit has a coil body and a housing member that houses the coil body inside,
The linear motor according to claim 1, wherein the suction unit is provided outside the housing member and sucks air near an outer surface of the housing member.
前記コイルユニットは、前記コイル体を冷却する冷媒を前記収容部材の内部に供給する供給部を備えることを特徴とするリニアモータ。 The linear motor according to claim 3,
The said coil unit is provided with the supply part which supplies the refrigerant | coolant which cools the said coil body to the inside of the said accommodating member, The linear motor characterized by the above-mentioned.
前記供給部は、前記冷媒が前記収容部材内を前記相対移動方向と平行に流動するように供給し、
複数の前記吸引部は、隣り合う前記吸引部どうしの間隔が前記冷媒の下流側で短くなるように配置されることを特徴とするリニアモータ。 The linear motor according to claim 4,
The supply unit supplies the refrigerant so that the refrigerant flows in the housing member in parallel with the relative movement direction,
The linear motor, wherein the plurality of suction portions are arranged such that an interval between the suction portions adjacent to each other is shortened on the downstream side of the refrigerant.
前記コイルユニットと前記磁石ユニットとの相対位置関係に応じて前記吸引部の吸引を制御する制御装置を有することを特徴とするリニアモータ。 In the linear motor according to any one of claims 1 to 5,
A linear motor comprising a control device that controls suction of the suction portion in accordance with a relative positional relationship between the coil unit and the magnet unit.
前記吸引部は、前記コイルユニットが前記磁石ユニットと対向する領域の外側に配置されることを特徴とするリニアモータ。 The linear motor according to any one of claims 1 to 6,
The linear motor according to claim 1, wherein the suction unit is disposed outside a region where the coil unit faces the magnet unit.
前記吸引部と対向して設けられ、前記吸引部に向けて気体を吹き出す吹出部を有することを特徴とするリニアモータ。 In the linear motor according to any one of claims 1 to 7,
A linear motor provided with a blow-out portion that is provided to face the suction portion and blows out gas toward the suction portion.
前記磁石ユニットは、前記相対移動方向に沿って配列された複数の発磁体を有し、
前記吸引部は、前記複数の発磁体の間に設けられることを特徴とするリニアモータ。 The linear motor according to claim 1,
The magnet unit has a plurality of magnetism generators arranged along the relative movement direction,
The linear motor according to claim 1, wherein the attraction unit is provided between the plurality of magnetism generators.
前記ステージ装置として、請求項10に記載のステージ装置を用いたことを特徴とする露光装置。
In an exposure apparatus that exposes a pattern on a substrate using a stage device,
An exposure apparatus using the stage apparatus according to claim 10 as the stage apparatus.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008078409A (en) * | 2006-09-21 | 2008-04-03 | Hitachi High-Technologies Corp | Stage for substrate, using method of direct-acting motor, and positioning jig |
JPWO2009025162A1 (en) * | 2007-08-21 | 2010-11-25 | 株式会社安川電機 | Cylindrical linear motor armature and cylindrical linear motor |
JP2011115021A (en) * | 2009-11-30 | 2011-06-09 | Nikon Corp | Planar motor device, stage device, and exposure apparatus |
-
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- 2004-11-19 JP JP2004336134A patent/JP2006149100A/en not_active Withdrawn
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