JP2007010002A - Vibration isolation device and exposure device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、支持する構造物の振動を抑制する防振装置、及び当該防振装置により防振された状態で所定のパターンを基板に露光する露光装置に関する。 The present invention relates to a vibration isolator that suppresses vibration of a structure to be supported, and an exposure apparatus that exposes a predetermined pattern on a substrate in a state where the vibration is isolated by the vibration isolator.
半導体素子、液晶表示素子、撮像装置(CCD(Charge Coupled Device)等)、薄膜磁気ヘッド等のデバイスの製造工程の一つであるリソグラフィ工程においては、マスクとしてのレチクル(又はフォトマスク等)に形成されているパターンを基板としてのフォトレジストが塗布されたウェハ(又はガラスプレート等)上に転写露光するために、露光装置が使用されている。露光装置としては、ステッパー等の一括露光型(静止露光型)の投影露光装置、又はスキャニングステッパー等の走査露光型の投影露光装置(走査型露光装置)等が使用されている。 Formed on a reticle (or photomask, etc.) as a mask in a lithography process, which is one of the manufacturing processes of devices such as semiconductor elements, liquid crystal display elements, imaging devices (CCD (Charge Coupled Device), etc.) and thin film magnetic heads An exposure apparatus is used to transfer and expose the formed pattern onto a wafer (or a glass plate or the like) coated with a photoresist as a substrate. As the exposure apparatus, a batch exposure type (stationary exposure type) projection exposure apparatus such as a stepper or a scanning exposure type projection exposure apparatus (scanning type exposure apparatus) such as a scanning stepper is used.
上記の露光装置において、レチクルを保持するレチクルステージとウェハを保持するウェハステージとの位置決め精度及び重ね合わせ精度等の露光精度を向上させるためには、振動の影響を極力排除する必要がある。しかしながら、上記の各ステージが移動するときには、その加速時の反力が床に伝わって床が振動することがある。また、露光装置が設置されているデバイス製造工場内の周囲の関連機器の稼働時にも様々な力によって床が振動している。このような床振動が露光装置に伝わって露光精度が低下するのを防止するため、従来から露光装置と床(設置面)との間には防振装置が設けられている。 In the above exposure apparatus, in order to improve exposure accuracy such as positioning accuracy and overlay accuracy between the reticle stage holding the reticle and the wafer stage holding the wafer, it is necessary to eliminate the influence of vibration as much as possible. However, when each of the above stages moves, the reaction force during acceleration may be transmitted to the floor and the floor may vibrate. In addition, the floor vibrates due to various forces during operation of related equipment in the device manufacturing factory where the exposure apparatus is installed. In order to prevent such a floor vibration from being transmitted to the exposure apparatus and lowering the exposure accuracy, a vibration isolator has been conventionally provided between the exposure apparatus and the floor (installation surface).
従来の防振装置としては、内部の圧力がほぼ一定に維持されるように空気が供給されるエアダンパでステージ等を支持する機構が広く用いられている。また、このエアダンパとステージ等に配置した加速度センサで検出される振動を抑制する電磁アクチュエータ(電磁ダンパ)とを組み合わせた能動型の防振装置も使用される機会が増大している。更に、防振性能の向上を図るために、上記の電磁アクチュエータに情報をフィードバックするセンサの種類を増加させるとともに、ステージに設けた運動センサの検出結果を用いてエアダンパの圧力を制御するようにした能動型の防振装置も提案されている。この防振装置の詳細については、例えば以下の特許文献1を参照されたい。
ところで、近年においては、上述した各種デバイス(特に、半導体素子)のパターンが一層微細化しており、これに伴って必要な露光精度も高くなっている。これにより、露光装置においては、振動の影響を今まで以上に抑制する必要がある。防振装置の剛性を高めると床の振動が露光装置に伝わりやすくなるため、振動の影響を効果的に抑制する観点から、防振装置は剛性が低くされる傾向がある。 By the way, in recent years, patterns of various devices (particularly, semiconductor elements) described above are further miniaturized, and accordingly, necessary exposure accuracy is also increased. Thereby, in the exposure apparatus, it is necessary to suppress the influence of vibration more than ever. When the rigidity of the vibration isolator is increased, the vibration of the floor is easily transmitted to the exposure apparatus. Therefore, the rigidity of the vibration isolator tends to be lowered from the viewpoint of effectively suppressing the influence of the vibration.
防振装置を低剛性にしても、防振装置が露光装置を所定の高さ位置に支持している定常状態であれば、露光装置は防振装置により安定して支持され、且つ床の振動の影響は防振装置により効果的に抑制される。しかしながら、露光装置の立ち上げ時には防振装置の制御を開始して露光装置を浮上させて所定の高さ位置に支持するリセット処理が行われる。また、定期又は不定期のメンテナンス時には防振装置の制御を一旦停止した後で再度防振装置の制御を開始して露光装置を浮上させて所定の高さ位置に支持するリセット処理が行われる。 Even if the vibration isolator is low in rigidity, if the vibration isolator is in a steady state in which the exposure apparatus is supported at a predetermined height position, the exposure apparatus is stably supported by the vibration isolator and the vibration of the floor Is effectively suppressed by the vibration isolator. However, when the exposure apparatus is started up, a reset process is performed in which control of the image stabilizer is started to float the exposure apparatus and support it at a predetermined height position. Further, at the time of regular or irregular maintenance, the control of the image stabilizer is temporarily stopped and then the image stabilizer is started again, and the exposure apparatus is floated and reset processing for supporting the image sensor at a predetermined height position is performed.
上記のリセット処理を行っている間は、エアダンパが一時的に大気圧開放されて防振装置に剛性を付与するために用いられる空気がエアダンパ内から外部へ排出される。このため、リセット処理時にはエアダンパの剛性が低下して防振装置に支持されている露光装置が不安定な状態になるという問題があった。 While the reset process is being performed, the air damper is temporarily opened to atmospheric pressure, and air used to impart rigidity to the vibration isolator is discharged from the air damper to the outside. For this reason, there is a problem that the rigidity of the air damper is lowered during the reset process, and the exposure apparatus supported by the vibration isolator becomes unstable.
また、エアダンパに剛性を与えるためにエアダンパ内を再び空気で満たすときには、エアダンパ内の圧力が大気開放状態から4〜5気圧程度になるまで空気を供給する必要がある。このため、空気供給に要する時間が長くなってリセット処理に長時間を要してしまい、MTTR(Mean Time To Repair:平均復旧時間)が悪化するという問題があった。更に、リセット処理に要する時間の短縮のためにエアダンパに加えて電磁アクチュエータを用いた能動型の防振装置にした場合には、電磁アクチュエータの推力を大きくする必要があり、防振装置が大型化してしまうという問題があった。 Further, when the air damper is filled again with air in order to give rigidity to the air damper, it is necessary to supply air until the pressure in the air damper reaches about 4 to 5 atm from the open state. For this reason, the time required for air supply becomes long, and it takes a long time for the reset process, resulting in a problem that MTTR (Mean Time To Repair) is deteriorated. Furthermore, in order to shorten the time required for the reset process, when an active vibration isolator using an electromagnetic actuator in addition to an air damper is used, it is necessary to increase the thrust of the electromagnetic actuator, which increases the size of the vibration isolator. There was a problem that.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、気体ダンパに気体を供給する時間を短縮することができる防振装置、及び当該防振装置により防振された状態で所定のパターンを基板に露光する露光装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and a vibration isolator capable of reducing the time for supplying gas to the gas damper, and a predetermined pattern on the substrate in a state where the vibration isolator has been vibrated. An object of the present invention is to provide an exposure apparatus that performs exposure.
本発明は、実施の形態に示す各図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。
上記課題を解決するために、本発明の防振装置は、構造物(ST)を支持する防振装置(1a、1b、1c)において、気体の供給部(6)と、前記気体の排出部(6)とを有し、前記構造物を支持可能な第1の気体ダンパ(2)と、内部に気体が封入され、前記構造物の下方に位置する第2の気体ダンパ(3)とを備えることを特徴としている。
この発明によると、供給部から第1の気体ダンパに気体が供給されると、構造物は第1の気体ダンパにより支持され、第1の気体ダンパから排出部を介して気体が排出されると、構造物は第2の気体ダンパに支持される。
また、本発明の露光装置は、防振装置(43、49)により防振されたシステムを備え、当該システムを用いて基板(W)にパターンを露光する露光装置(EX)において、
前記防振装置として上記の防振装置を備えることを特徴としている。
この発明によると、基板に対するパターンの露光は防振装置が備える第1の気体ダンパにより支持された状態で行われ、第1の気体ダンパの気体が排出された場合には防振装置が備える第2の気体ダンパにより支持される。
The present invention adopts the following configuration corresponding to each diagram 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.
In order to solve the above-described problems, the vibration isolator of the present invention includes a gas supply unit (6) and a gas discharge unit in the vibration isolator (1a, 1b, 1c) that supports the structure (ST). (6) and a first gas damper (2) capable of supporting the structure, and a second gas damper (3) which is filled with gas and located below the structure. It is characterized by providing.
According to this invention, when the gas is supplied from the supply unit to the first gas damper, the structure is supported by the first gas damper, and the gas is discharged from the first gas damper via the discharge unit. The structure is supported by the second gas damper.
The exposure apparatus of the present invention includes a system that is anti-vibrated by an anti-vibration apparatus (43, 49), and in the exposure apparatus (EX) that exposes a pattern on a substrate (W) using the system.
It is characterized by providing said vibration isolator as said vibration isolator.
According to the present invention, the exposure of the pattern to the substrate is performed in a state supported by the first gas damper provided in the vibration isolator, and the first anti-vibration device is provided when the gas of the first gas damper is discharged. Supported by two gas dampers.
本発明によれば、第1の気体ダンパの気体が排出された場合に構造物は第2の気体ダンパにより支持されるため、再度第1の気体ダンパにより構造物を支持しようとしたときに支持に要する時間を短くすることができ、一連の作業に要する時間を短縮することができるという効果がある。
また、第1の気体ダンパにより再度構造物を支持する場合には、構造物が第2の気体ダンパに支持されて安定している状態から行うことができる。このため、エアダンパに加えて電磁アクチュエータを用いた能動型の防振装置の場合には、電磁アクチュエータの推力をさほど大きくする必要がなく、防振装置の大型化を招くことはない。
According to the present invention, since the structure is supported by the second gas damper when the gas of the first gas damper is discharged, the structure is supported again when the structure is supported by the first gas damper. The time required for this can be shortened, and the time required for a series of operations can be shortened.
In addition, when the structure is supported again by the first gas damper, the structure can be supported from the stable state supported by the second gas damper. For this reason, in the case of an active vibration isolator using an electromagnetic actuator in addition to the air damper, it is not necessary to increase the thrust of the electromagnetic actuator so much, and the vibration isolator does not increase in size.
以下、図面を参照して本発明の一実施形態による防振装置及び露光装置について詳細に説明する。 Hereinafter, an image stabilizer and an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
〔防振装置〕
図1は、本発明の一実施形態による防振装置の基本構成を示す断面図である。図1に示す通り、本実施形態の防振装置1aは、床Fと構造物STとの間に設けられて床F上に構造物STを支持するためのものであって、ゴム材料等からなる可撓性を有する中空の袋(又はゴム等からなる中空のダイアフラム)であるエアダンパ2,3を含んで構成されている。エアダンパ3は、その内部3aに空気等の気体が封入されており、エアダンパ2の内部に設けられている。
[Vibration isolator]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a basic configuration of a vibration isolator according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the vibration isolator 1a of the present embodiment is provided between the floor F and the structure ST for supporting the structure ST on the floor F, and is made of a rubber material or the like. The
エアダンパ3の内部3aには、床F及びエアダンパ2,3の底部Bを貫通する配管4が連通しており、この配管4に設けられたバルブ5が開状態であるときに配管4を介して気体をエアダンパ3の内部3aに供給した後でバルブ5を閉状態にすることで、所定量の気体がエアダンパ3の内部3aに封入される。バルブ5の開閉は防振台制御系8によって制御される。配管4及びバルブ5を設けることで、エアダンパ3に封入される気体の量を防振装置の組み立て後に可変させることができる。尚、予め所定量の気体が封入されたエアダンパ3を用いて防振装置を組み立てることもできる。かかる構成とすることで、エアダンパ3に封入される気体の量を組み立て後に可変させることはできなくなるが、配管4及びバルブ5を省略することが可能となる。
A
エアダンパ2の内部には、上述の通りエアダンパ3が設けられるとともに、床Fを貫通する配管6が連通している。この配管6は気体制御装置7に接続されている。気体制御装置7は、防振台制御系8の制御の下で、エアダンパ2の内部であってエアダンパ3の外部の空間2aに気体を供給し、又はこの空間2aの気体を排出する。尚、本実施形態では、配管6を介して空間2aに気体を供給するとともに空間2aの気体を排出する場合を例に挙げて説明するが、エアダンパ2内における空間2aに対する気体の供給を行う配管と、空間2aの気体の排出を行う配管とを別個に設けた構成であっても良い。防振台制御系8は、配管4に設けられるバルブ5の開閉を制御するとともに、気体制御装置7を制御してエアダンパ2の空間2aにおける気体の量を制御して、エアダンパ2に付与する剛性を制御する。
Inside the
エアダンパ2の空間2aに所定量の気体が供給されていると、構造物STはエアダンパ2により支持される。エアダンパ2が構造物STを支持している状態においては、エアダンパ3の頂部T2の高さ位置h2は、エアダンパ2の頂部T1の高さ位置h1よりも下方に位置する。一方、エアダンパ2の空間2aの気体が排出されると、エアダンパ2は可撓性を有するため萎んでエアダンパ3と一体になる。この状態では、構造物STはエアダンパ3により支持される。
When a predetermined amount of gas is supplied to the
構造物STがエアダンパ2により支持されている場合、及びエアダンパ3により支持されている場合の何れの場合においても、床Fからの振動(特に、高周波成分の振動)が構造物STに伝わらないようにするため、エアダンパ2,3は、その剛性が極力低くなるよう設定される。この剛性は、構造物STの重量及び振動の伝わりを防止する周波数等によって設定される。エアダンパ2の剛性は、上述した通り空間2aに供給される気体の量によって制御され、エアダンパ3の剛性は、内部に封入される気体の量によって設定される。エアダンパ2の空間2aに気体が供給されて構造物STがエアダンパ2により支持されている状態では、エアダンパ3の剛性はエアダンパ2の剛性よりも低く設定される。
Whether the structure ST is supported by the
次に、上記構成における防振装置のリセット処理について説明する。尚、ここにいうリセット処理とは、構造物STがエアダンパ2によって支持されている状態から、エアダンパ2の空間2aの気体を一度排出してエアダンパ3により支持し、その後で空間2aに気体を供給して構造物STをエアダンパ2により再度支持する処理をいう。気体制御装置7からエアダンパ2の空間2aに気体が供給されている場合には、構造物STはエアダンパ2により支持されている。ここで、防振台制御系8が気体制御装置7に対して空間2aの気体を排出させる旨の制御信号を出力すると、気体制御装置7は配管6を介して空間2aの気体を排出する。この気体の排出に伴ってエアダンパ2が萎む。空間2aの全ての気体の排出が完了すると、エアダンパ2はエアダンパ3と一体になり、構造物STはエアダンパ3により支持される。
Next, the reset process of the vibration isolator having the above configuration will be described. Note that the reset processing here means that the structure ST is supported by the
次いで、防振台制御系8が気体制御装置7に対して空間2aに対して気体を供給させる旨の制御信号を出力すると、気体制御装置7は配管6を介して空間2aに対し気体を供給する。この気体の供給に伴ってエアダンパ2は徐々に膨らみ、構造物STはエアダンパ2によって支持されるようになる。構造物STが所定の目標位置(所定の高さ位置)に達すると、その位置に留まるように気体制御装置7によって空間2aへの気体の供給及び空間2aからの気体の排出が制御される。
Next, when the anti-vibration
図2は、本発明の一実施形態による防振装置のリセット処理に要する時間を説明するための図である。まず、エアダンパ2の内部に設けられたエアダンパ3が無いと仮定すると、エアダンパ2内の気体を排出してしまうと、構造物STの高さ位置は床Fの上面とほぼ同じ位置になってしまう。この状態において、時刻t0からエアダンパ2の内部への気体の供給を開始したとすると、構造物STの高さ位置は図2に示すグラフの通りに変化する。このため、構造物STを目標位置に位置させるのには(t2−t0)だけ時間が必要になる。
FIG. 2 is a diagram for explaining the time required for the reset process of the image stabilizer according to the embodiment of the present invention. First, assuming that there is no
これに対し、エアダンパ2の内部にエアダンパ3が設けられた構成であると、エアダンパ2内の空間2aの気体を排出しても構造物STはエアダンパ3により支持される。これにより、構造物STの高さ位置はエアダンパ2の頂部T1の高さ位置h2に維持される。この状態において、エアダンパ2内の空間2aに対する気体の供給を開始して構造物を目標位置に位置させるには、図2において、高さ位置がh2である時刻h2から空間2aに対する気体の供給を開始して目標位置に位置させる制御を行えば良い。このため、構造物STを目標位置に位置させるのには(t2−t1)だけ時間が必要になり、時刻t0から気体を供給する場合に比べてリセット処理に要する時間が短縮される。また、図1の構成では、エアダンパ2の内部にエアダンパ3が設けられているため、防振装置の大型化を招くこともない。
On the other hand, when the
尚、本実施形態では、エアダンパ2内の空間2aに気体を供給して構造物STを目標位置に配置するときには、構造物STを安定して支持するために、目標位置と構造物STとの高さ位置との差に応じてエアダンパ2に付与する剛性を制御している。また、構造物STを目標位置に位置決めした場合には、上記のエアダンパ2に付与した剛性を取り除く制御を行っている。この制御の詳細については後述する。
In the present embodiment, when gas is supplied to the
図3は、本発明の一実施形態による防振装置の変形例を示す断面図である。尚、図3においては、図1に示す部材と同一の部材には同一の符号を付している。図1に示す防振装置1aは、高さ位置がエアダンパ2の高さ位置よりも下方に位置するエアダンパ3を、エアダンパ2の内部に設けた構成であったが、図3に示す防振装置1bは、エアダンパ3をエアダンパ2と近接して設けた構成である。尚、エアダンパ2,3の高さ位置の関係は図1に示すエアダンパ2,3の関係と同様である。図3に示す防振装置1bは、エアダンパ2とエアダンパ3とを近接してして配置しているため、図1に示す防振装置1aよりも設置面積が大きくなると考えられる。このため、設置面積に余裕がある場合に採用することが望ましい。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a modification of the vibration isolator according to one embodiment of the present invention. In FIG. 3, the same members as those shown in FIG. The vibration isolator 1a shown in FIG. 1 has a configuration in which the
図1に示す防振装置1aは、エアダンパ2内の空間2aに対する気体の供給及び排出を制御することでリセット処理に要する時間を短縮していた。これに対し、図3に示す防振装置1bは、エアダンパ2内にエアダンパ3が設けられていないため、エアダンパ2内の気体を全て排出することができる。エアダンパ2内の気体を全て排出してしまうと、リセット処理に時間を要することとなる。このため、図3に示す防振装置1bにおいてエアダンパ2内の気体を排出する場合には、構造物STがエアダンパ3に支持される程度までエアダンパ2内の気体を排出し、完全に排出しないことが望ましい。
The vibration isolator 1a shown in FIG. 1 shortens the time required for the reset process by controlling the supply and discharge of gas to and from the
図4は、本発明の一実施形態による防振装置の他の変形例を示す一部断面図を交えた図である。尚、図3と同様に図4においても、図1に示す部材と同一の部材には同一の符号を付している。図3に示す防振装置1cは、エアダンパ3をエアダンパ2と近接して設けた構成であったが、図4に示す防振装置1cは、エアダンパ3の周囲に内部が中空であって円環形状のエアダンパ9を設けた構成である。尚、エアダンパ3,9の高さ位置の関係は図3に示すエアダンパ2,3の関係と同様である。
FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing another modification of the vibration isolator according to the embodiment of the present invention. In FIG. 4 as in FIG. 3, the same members as those shown in FIG. The
エアダンパ9の内部には、気体制御装置7に接続された配管4が連通しており、気体制御装置7が防振台制御系8の制御の下でエアダンパ9内への気体の供給・排出を制御する。また、図4に示す防振装置1cに設けられたエアダンパ9は、図3に示す防振装置1bに設けられたエアダンパ2と同様に、内部の気体を全て排出することができる。このため、図4に示す防振装置1cにおいてエアダンパ9内の気体を排出する場合には、図3に示す防振装置1bと同様に、構造物STがエアダンパ3に支持される程度までエアダンパ9内の気体を排出し、完全に排出しないことが望ましい。
A
図4に示す防振装置1cと図3に示す防振装置1bとを比較すると、図3に示す防振装置1bは図4に示す防振装置1cよりも設置面積が大きくなると考えられる。しかしながら、図3に示す防振装置1bのエアダンパ2は、床F及び構造物STとほぼ点状に接触するのに対し、図4に示す防振装置1cのエアダンパ9は床F及び構造物STとほぼ線状(円状)に接触する。このため、図4に示す防振装置1cは、設置面積に余裕があり、且つ構造物STをより安定的に支持したい場合に採用することが望ましい。尚、図4に示した例では、内部に対する気体の供給・排気が可能な円環形状のエアダンパ8を、気体が封入されたエアダンパ3の周囲に配置した構成について説明したが、気体が封入された円環状のエアダンパを、内部に対する気体の供給・排気が可能な球形状(内部は中空)のエアダンパの周囲に配置した構成であっても良い。
When comparing the
〔露光装置〕
図5は、本発明の一実施形態による露光装置を構成する各機能ユニットのブロック図である。図5に示す露光装置EXは、図5中の投影光学系PLに対してマスクとしてのレチクルRと基板としてのウェハWとを相対的に移動させつつ、レチクルRに形成されたパターンをウェハWに逐次転写するステップ・アンド・スキャン方式の走査露光型の露光装置である。この図5において、露光装置EXを収納するチャンバーの図示は省略している。
[Exposure equipment]
FIG. 5 is a block diagram of each functional unit constituting the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention. The exposure apparatus EX shown in FIG. 5 moves the pattern formed on the reticle R to the wafer W while moving the reticle R as a mask and the wafer W as a substrate relative to the projection optical system PL in FIG. Is a step-and-scan type scanning exposure type exposure apparatus that sequentially transfers to the substrate. In FIG. 5, the illustration of the chamber that houses the exposure apparatus EX is omitted.
尚、以下の説明においては、必要であれば図中にXYZ直交座標系を設定し、このXYZ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。図5に示すXYZ直交座標系は、X軸及びY軸がウェハWの移動面に平行な面に含まれるよう設定され、Z軸が投影光学系PLの光軸AXに沿う方向に設定されている。また、本実施形態ではレチクルR及びウェハWを同期移動させる方向(走査方向)をY方向に設定している。 In the following description, if necessary, an XYZ orthogonal coordinate system is set in the drawing, and the positional relationship of each member will be described with reference to this XYZ orthogonal coordinate system. The XYZ orthogonal coordinate system shown in FIG. 5 is set so that the X axis and the Y axis are included in a plane parallel to the moving surface of the wafer W, and the Z axis is set in a direction along the optical axis AX of the projection optical system PL. Yes. In this embodiment, the direction (scanning direction) in which the reticle R and the wafer W are moved synchronously is set to the Y direction.
図5に示す露光装置EXは、露光用の光源としてKrFエキシマレーザ(波長248nm)又はArFエキシマレーザ(波長193nm)よりなるレーザ光源11を備えている。このレーザ光源11としては、上記のエキシマレーザ以外に、F2レーザ光源(波長157nm)、Kr2レーザ光源(波長146nm)、Ar2レーザ光源(波長126nm)等の紫外レーザ光源、YAGレーザの高調波発生光源、固体レーザ(半導体レーザ等)の高調波発生装置、又は水銀ランプ(i線等)等も使用することができる。 The exposure apparatus EX shown in FIG. 5 includes a laser light source 11 made of a KrF excimer laser (wavelength 248 nm) or an ArF excimer laser (wavelength 193 nm) as a light source for exposure. As the laser light source 11, in addition to the excimer laser described above, an ultraviolet laser light source such as an F 2 laser light source (wavelength 157 nm), a Kr 2 laser light source (wavelength 146 nm), an Ar 2 laser light source (wavelength 126 nm), or a harmonic of a YAG laser is used. A wave generation light source, a harmonic generation device of a solid-state laser (semiconductor laser or the like), a mercury lamp (i-line or the like) or the like can also be used.
レーザ光源11からの露光ビームとしての露光用の照明光(露光光)ILは、レンズ系とフライアイレンズ系とで構成される均一化光学系12、ビームスプリッタ13、光量調整用の可変減光器14、ミラー15、及びリレーレンズ系16を介してレチクルブラインド機構17を均一な照度分布で照射する。レチクルブラインド機構17でスリット状又は矩形状に制限された照明光ILは、結像レンズ系18を介してマスクとしてのレチクルR上に照射され、レチクルR上にはレチクルブラインド機構17の開口の像が結像される。均一化光学系12、ビームスプリッタ13、光量調整用の可変減光器14、ミラー15、リレーレンズ系16、レチクルブラインド機構17、及び結像レンズ系18を含んで照明光学系ILSが構成されている。
Illumination light (exposure light) IL for exposure as an exposure beam from the laser light source 11 is a homogenizing
レチクルRに形成された回路パターン領域のうち、照明光ILによって照射される部分の像は、両側テレセントリックで投影倍率がβである投影光学系PLを介して基板としてのフォトレジストが塗布されたウェハW上に結像投影される。一例として、投影光学系PLの投影倍率βは1/4又は1/5等、像側開口数NAは0.7、視野直径は27〜30mm程度である。投影光学系PLは屈折系であるが、その他に反射屈折系等も使用できる。レチクルR及びウェハWはそれぞれ第1物体及び第2物体とみなすこともできる。尚、照明光ILが照射されるレチクルR上の照明領域は、非走査方向であるX軸に沿った方向に細長い形状である。 Of the circuit pattern region formed on the reticle R, the image of the portion irradiated by the illumination light IL is a wafer coated with a photoresist as a substrate via a projection optical system PL having a telecentric projection on both sides and a projection magnification of β. An image is projected onto W. As an example, the projection magnification β of the projection optical system PL is 1/4 or 1/5, the image-side numerical aperture NA is 0.7, and the field diameter is about 27 to 30 mm. Although the projection optical system PL is a refractive system, a catadioptric system or the like can also be used. Reticle R and wafer W can also be regarded as a first object and a second object, respectively. Note that the illumination area on the reticle R irradiated with the illumination light IL has an elongated shape in the direction along the X axis, which is the non-scanning direction.
投影光学系PLの物体面側に配置されるレチクルRは、走査露光時にレチクルベース(不図示)上をエアベアリングを介して少なくともY方向に定速移動するマスクステージとしてのレチクルステージRST上に保持されている。レチクルステージRSTの移動座標位置(X方向及びY方向の位置、並びにZ軸の周りの回転角)は、レチクルステージRSTに固定された移動鏡19と、これに対向して配置されたレーザ干渉計システム20とで逐次計測され、その移動はリニアモータ及び微動アクチュエータ等で構成される駆動系21によって行われる。尚、移動鏡19、レーザ干渉計システム20は、実際には少なくともX方向に1軸及びY方向に2軸の3軸のレーザ干渉計を構成している。レーザ干渉計システム20の計測情報はステージ制御ユニット26に供給され、ステージ制御ユニット26はその計測情報及び露光装置EXの全体の動作を統轄制御するコンピュータよりなる主制御系30からの制御情報(入力情報)に基づいて駆動系21の動作を制御する。
The reticle R arranged on the object plane side of the projection optical system PL is held on a reticle stage RST as a mask stage that moves at a constant speed in at least the Y direction via an air bearing on a reticle base (not shown) during scanning exposure. Has been. The movement coordinate position of the reticle stage RST (positions in the X and Y directions and the rotation angle around the Z axis) is a moving
投影光学系PLの像面側に配置されるウェハWは、不図示のウェハホルダを介して基板ステージとしてのウェハステージWST上に保持され、ウェハステージWSTは、走査露光時に少なくともY方向に定速移動できるとともに、X方向及びY方向にステップ移動できるように、エアベアリングを介して不図示のウェハベース上に載置されている。また、ウェハステージWSTの移動座標位置(X方向及びY方向の位置、並びにZ軸の周りの回転角)は、投影光学系PLの下部に固定された基準鏡22と、ウェハステージWSTに固定された移動鏡23と、これに対向して配置されたレーザ干渉計システム24とで逐次計測され、その移動はリニアモータ及びボイスコイルモータ(VCM)等のアクチュエータで構成される駆動系25によって行われる。
Wafer W arranged on the image plane side of projection optical system PL is held on wafer stage WST as a substrate stage via a wafer holder (not shown), and wafer stage WST moves at a constant speed in at least the Y direction during scanning exposure. It is mounted on a wafer base (not shown) via an air bearing so that it can be moved stepwise in the X and Y directions. Further, the movement coordinate position (positions in the X and Y directions and the rotation angle around the Z axis) of wafer stage WST is fixed to
尚、移動鏡23及びレーザ干渉計システム24は、実際には少なくともX方向に1軸及びY方向に2軸の3軸のレーザ干渉計を構成している。また、レーザ干渉計システム24は、実際には更にX軸及びY軸の周りの回転角計測用の2軸のレーザ干渉計も備えている。レーザ干渉計システム24の計測情報はステージ制御ユニット26に供給され、ステージ制御ユニット26はその計測情報及び主制御系30からの制御情報(入力情報)に基づいて駆動系25の動作を制御する。
The moving
また、ウェハステージWSTには、ウェハWのZ方向の位置(フォーカス位置)と、X軸及びY軸の周りの傾斜角を制御するZレベリング機構も備えられている。そして、投影光学系PLの下部側面に、ウェハWの表面の複数の計測点にスリット像を投影する投射光学系27aと、その表面からの反射光を受光してそれらのスリット像の再結像された像の横ずれ量の情報を検出して、ステージ制御ユニット26に供給する受光光学系27bとから構成される斜入射方式の多点のオートフォーカスセンサ(27a,27b)が配置されている。ステージ制御ユニット26は、そのスリット像の構ずれ量の情報を用いてそれら複数の計測点における投影光学系PLの像面からのデフォーカス量を算出し、走査露光時にはこれらのデフォーカス量が所定の制御精度内に収まるように、オートフォーカス方式でウェハステージWST内のZレベリング機構を駆動する。尚、斜入射方式の多点オートフォーカスセンサの詳細な構成については、例えば特開平1−253603号公報に開示されている。
Wafer stage WST is also provided with a Z leveling mechanism that controls the position (focus position) of wafer W in the Z direction and the tilt angles around the X and Y axes. Then, on the lower side surface of the projection optical system PL, the projection
また、ステージ制御ユニット26は、レーザ干渉計システム20による計測情報に基づいて駆動系21を最適に制御するレチクル側のコントロール回路と、レーザ干渉計システム24による計測情報に基づいて駆動系25を最適に制御するウェハ側のコントロール回路とを含み、走査露光時にレチクルRとウェハWとを同期走査するときは、その両方のコントロール回路が各駆動系21,25を協調制御する。また、主制御系30は、ステージ制御ユニット26内の各コントロール回路と相互にコマンド及びパラメータをやり取りして、オペレータが指定したプログラムに従って最適な露光処理を実行する。そのために、オペレータと主制御系30とのインターフェイスをなす不図示の操作パネルユニット(入カデバイスと表示デバイスとを含む)が設けられている。
In addition, the
更に、レーザ光源11がエキシマレーザ光源であるときは、主制御系30の制御のもとにあるレーザ制御ユニット28が設けられる。このレーザ制御ユニット28は、レーザ光源11のパルス発振のモード(ワンパルスモード、バーストモード、待機モード等)を制御するとともに、放射されるパルスレーザ光の平均光量を調整するためにレーザ光源11の放電用高電圧を制御する。また、光量制御ユニット29は、ビームスプリッタ13で分割された一部の照明光ILを受光する光電検出器31(インテグレータセンサ)からの信号に基づいて、適正な露光量が得られるように可変減光器14を制御するとともに、パルス照明光の強度(光量)情報をレーザ制御ユニット28及び主制御系30に送る。
Further, when the laser light source 11 is an excimer laser light source, a
また、レチクルRのパターンをウェハW上の各ショット領域に転写するには、露光動作を開始する前に予めレチクルRとウェハWとのアライメント(位置合わせ)を行っておく必要がある。そこで、図5の露光装置EXは、レチクルRを所定位置に設定するためのレチクルアライメント系(RA系)32と、ウェハW上のマークを検出するためのオフアクシス方式のアライメント系33とを備えている。
In order to transfer the pattern of the reticle R to each shot area on the wafer W, it is necessary to align the reticle R and the wafer W in advance before starting the exposure operation. Therefore, the exposure apparatus EX shown in FIG. 5 includes a reticle alignment system (RA system) 32 for setting the reticle R at a predetermined position, and an off-
以上の構成の露光装置EXにおいて露光動作が開始されると、まず上記のアライメント系32,33を用いたレチクルRとウェハWとのアライメントが行われる。次いで、レチクルRへの照明光ILの照射を開始して、レチクルRのパターンの一部の投影光学系PLを介した像をウェハW上の一つのショット領域に投影した状態で、レチクルステージRSTとウェハステージWSTとを投影光学系PLの投影倍率βを速度比としてY方向に同期して移動(同期走査)する走査露光動作によって、そのショット領域にレチクルRのパターン像が転写される。その後、照明光ILの照射を停止して、ウェハステージWSTを介してウェハWをX方向、Y方向にステップ移動する動作と、上記の走査露光動作とを繰り返すことによって、ステップ・アンド・スキャン方式でウェハW上の全部のショット領域にレチクルRのパターン像が転写される。
When an exposure operation is started in the exposure apparatus EX configured as described above, alignment between the reticle R and the wafer W using the
次に、例えば半導体デバイスの製造工場内における上記の露光装置EXの設置状態の一例を説明する。図6は、露光装置EXを床上に設置した状態を示す側面透視図である。尚、図6に示す各部材のうち、図5に示した部材に相当する部材には同一の符号を付してある。図6に示す通り、露光装置EXの本体は製造工場の床FL上に設けられたチャンバーC内に設けられる。図6において、製造工場の床FL上に例えばH型鋼よりなる複数(例えば4箇所以上)の支柱41を介して、露光装置EXを設置する際の基礎部材としてのベース部材42が設置されている。
Next, an example of the installation state of the exposure apparatus EX in a semiconductor device manufacturing factory will be described. FIG. 6 is a side perspective view showing a state in which the exposure apparatus EX is installed on the floor. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member corresponded to the member shown in FIG. 5 among each member shown in FIG. As shown in FIG. 6, the main body of the exposure apparatus EX is provided in a chamber C provided on the floor FL of the manufacturing factory. In FIG. 6, a
ベース部材42の端部における3箇所又は4箇所には支持部材が設けられており、この支持部材上に設けられた能動型の防振台43を介して第1コラム44(構造物)が載置され、第1コラム44の中央の開口部に投影光学系PLが保持されている。防振台43は、前述した防振装置(1a,1b,1cの何れか)のエアダンパと、ボイスコイルモータ等からなる電磁ダンパとを含み、第1コラム44に設置されている1組の加速度センサ48と1組の位置センサ(不図示)との検出情報に基づいてそのエアダンパ内の圧力及び電磁ダンパの推力を制御することで、第1コラム44(及びこれによって支持されている部材)の除振が能動的に行われる。この場合、エアダンパによって比較的低周波数域の除振が行われ、電磁ダンパによって比較的高周波数域の除振が行われる。また、防振台43は、除振性能を向上させるために低剛性のものが用いられている。
Support members are provided at three or four locations at the end of the
上記の加速度センサ48としては、圧電素子(ピエゾ素子等)で発生する電圧を検出する圧電型の加速度センサ、歪みの大きさに応じてCMOSコンバータの論理閾値電圧が変化することを利用する半導体式の加速度センサ等を使用することができる。また上記の位置センサ(又は変位センサ)としては、例えば渦電流変位センサを使用することができる。他の位置センサとしては、静電容量がセンサの電極と測定対象との距離に反比例することを利用して非接触で距離を検出する静電容量式非接触変位センサ、測定対象からの光ビームの位置をPSD(半導体式位置検出装置)を用いて検出するようにした光学式センサ等を使用することができる。尚、加速度センサの代わりに速度センサを用いることも可能である。また、加速度センサ48を省略して、不図示の位置センサの出力に基づいて防振台43を制御しても良い。
As the
また、第1コラム44の上部にはレチクルベース45が固定され、レチクルベース45を覆うように第2コラム46が固定され、第2コラム46の中央部に図5の照明光学系ILSが収納された照明系サブチャンバ47が固定されている。図5のレーザ光源11は一例として図6のベース部材42の外側の床FL上に設置されており、レーザ光源11から射出される照明光ILは、不図示のビーム送光系を介して照明光学系ILSに導かれる。また、レチクルRを保持するレチクルステージRSTは、レチクルベース45上に載置されている。図6において、第1コラム44、レチクルベース45、及び第2コラム46よりコラム構造体CLが構成されている。コラム構造体CLは、ベース部材42の上面に複数の能動型の防振台43を介して支持された状態で、投影光学系PL、レチクルステージRST、及び照明光学系ILSを保持している。尚、照明光学系ILSの一部はコラム構造体CLから分離して配置しても良い。
In addition, a
加速度センサ48と不図示の位置センサとの少なくとも一方の計測値に基づいて、複数の防振台43内のエアダンパ及び電磁ダンパは、それぞれコラム構造体CLの振動が小さく維持されるように、且つコラム構造体CLの傾斜角及びZ方向の高さが一定に維持されるように作用する。また、コラム構造体CLを浮上させて所定の高さ位置(目標位置)に支持する時に、エアダンパ内の圧力又は電磁ダンパの推力を制御してエアダンパにZ方向の剛性を付与している。尚、この制御の詳細については後述する。
Based on the measured values of at least one of the
また、ベース部材42上の防振台43が配置されている支持部材で囲まれた領域内には、3個又は4個の能動型の防振台49を介してウェハベース50が支持されている。ウェハベース50上にはウェハWを保持するウェハステージWSTが移動自在に載置されている。防振台49は、防振台43と同様の構成の小型のエアダンパ及び電磁ダンパを備えており、防振台49がベース部材42の上面にウェハステージWSTを支持している。防振台49は、ウェハベース50上の加速度センサ及び位置センサ(不図示)の計測情報に基づいて能動的にウェハベース50及びウェハステージWSTの振動を抑制する。尚、ウェハステージWSTが6自由度に駆動する場合には、防振台49を必ずしも設けなくてもいい。
Further, the
上記の防振台43,49及びこれらの制御系(図1,図3,図4に示す防振台制御系8及び気体制御装置7)がそれぞれ防振装置をなしている。これらの防振装置は、それぞれ能動型振動分離システムであるAVIS(Active Vibration Isolation System)とも呼ぶことかできる。尚、図6に示す構成では、防振台43がコラム構造体CLを介してレチクルステージRST及び投影光学系PLを支持しているのに対し、防振台49はウェハベース50を介してウェハステージWSTのみを支持している。また、走査露光時のレチクルステージRSTの走査速度はウェハステージWSTの走査速度に対して投影倍率βの逆数倍(例えば4倍)速くなっている。このため、コラム構造体CLの方がウェハベース50よりも振動が発生し易くなっている。従って、防振台43の除振性能を防振台49の除振性能よりも高く設定することも可能である。この場合、例えば、防振台49よりも防振台43の剛性を低く設定し、又は防振台49に設けられたエアダンパについてはウェハベース50のZ方向の位置がほぼ一定になるように圧力を制御するだけでもよい。
The above-described anti-vibration tables 43 and 49 and their control systems (the anti-vibration
尚、図6に示す構成以外に、例えば投影光学系PLを保持する第1コラム44の底面にウェハベース50及びウェハステージWSTを吊り下げる構成にしてもよい。かかる構成の場合には、複数の防振台43によってレチクルステージRST、投影光学系PL、及びウェハステージWSTが全て支持される。また、投影光学系PL及びウェハステージWSTを支持するコラムと、レチクルステージRSTを支持するコラムとを分離して、これらをそれぞれ防振台43と同様の防振台を介して支持する構成にしてもよい。更に、レチクルステージRST、投影光学系PL、及びウェハステージWSTを互いに独立に防振台43と同様の防振台を介して支持する構成にしてもよい。
In addition to the configuration shown in FIG. 6, for example, the
以上説明した通り、図6の能動型の防振台43,49は、ほぼ同様の構成にすることができる。以下では代表的に防振台43及びその制御系の構成について説明する。尚、以下の説明では、投影光学系PLの光軸AXに平行な方向であるZ方向の振動を抑制する機構について説明するが、これはX方向及びY方向の振動を抑制する機構、更にはX軸、Y軸、及びZ軸の周りの回転方向の振動を抑制する機構にも同様に適用することができる。
As described above, the active vibration isolation tables 43 and 49 in FIG. 6 can have substantially the same configuration. Below, the structure of the
図7は、図6中の1箇所の防振台43及びその制御系を示す一部切り欠き図である。図7において、ベース部材42上に、Z軸にほぼ垂直な平板状のマウント部51aと、このマウント部51aをベース部材42上に所定間隔を開けて支持する脚部51bとからなる第1フレーム51が固定されている。この第1フレーム51のマウント部51aの上面には、底面が閉じたほぼ円筒状の収納部材52が載置されており、この収納部材52中に気体ダンパとしてのエアダンパが収納されている。尚、ここでは、図1に示すエアダンパ2,3が収納されているものとする。エアダンパ2の上部には、ほぼ円柱状の可動部材53がZ方向に変位できるように載置されており、可動部材53の上部は第1コラム44(構造物)の底面に固定されている。
FIG. 7 is a partially cutaway view showing one
この構成において、収納部材52と可動部材53とが、エアダンパ2,3の保持機構に対応している。そして、エアダンパ2内の空間2aの気体の圧力により、可動部材53及び第1コラム44がマウント部51aに対してZ方向(第1コラム44を支持する支持方向)に変位できるように支持されている。尚、収納部材52とエアダンパ2,3とを一体的に気体ダンパとみなすことも可能であり、可動部材53を第1コラム44と一体化することも可能である。また、エアダンパ2,3の保持機構の構成によっては、この保持機構の構成に依存する剛性を負とすることができる。
In this configuration, the
エアダンパ2,3は、前述した通り、ゴム材料等からなる可撓性を有する中空の袋(又はゴム等からなる中空のダイアフラム)であり、エアダンパ2の内部にエアダンパ3が配置されている。尚、図1では、エアダンパ3の内部3aに底部Bから配管4が連通している構成を例に挙げて説明したが、ここでは説明の簡単のために、配管4を省略してエアダンパ3の内部3aに所定量の気体が予め封入されているものとする。また、エアダンパ2には、収納部材52の側面の開口(不図示)を通して、気体の流量を制御できるサーボバルブ54が装着された可撓性を有する配管6を介して、所定圧力以上で所定量以上の気体が蓄積されている気体源55が連結されている。気体源55、配管6の一部、及びサーボバルブ54を含んで気体制御装置7が構成されている。
As described above, the
気体源55には外部からの気体を取り込むための吸気管56が備えられており、気体源55としては、例えばエアコンプレッサと、このエアコンプレッサで加圧された気体が充填されるエアボンベとを組み合わせた装置等が使用できる。また、エアダンパ2の側面には、収納部材52の側面の開口(不図示)を通る中空のパイプを介してエアダンパ2内の気体の圧力を計測するための圧カセンサ57が設けられており、圧カセンサ57の計測値(圧力情報に対応する信号)が防振台制御系8に供給されている。圧カセンサ57としては、薄い金属のダイアフラムに歪みゲージを固定したセンサ、又はシリコン基板の変形を利用するセンサ等が使用できる。
The
また、可動部材53をX方向に挟むようにZ方向に伸びた平板状の一対の連結部材58a,58bが固定されており、これら連結部材58a,58bの下端部にZ軸にほぼ垂直な平板状の連動部材59が固定されている。以上の可動部材53、連結部材58a,58b、及び連動部材59から第2フレーム60が構成されている。図8は、図7の可動部材53側から第1フレーム51を見た平面図である。図8に示す通り、第1フレーム51の上部(図7のマウント部51a)に2箇所の開口51c,51dが形成されており、これらの開口51c,51d内にそれぞれ連結部材58a,58bが挿通されている。この構成によって、第2フレーム60の連動部材59は、第1フレーム51とベース部材42とで囲まれた空間内に、第1フレーム51に接触しない状態でZ方向に変位自在に支持されている。
Further, a pair of flat connecting
図7に戻り、第2フレーム60は第1コラム44と連動してZ方向に変位する。そして、第2フレーム60とベース部材42との間に、電磁ダンパとしてのボイスコイルモータ61が設置されている。ボイスコイルモータ61は、ベース部材42の上面に固定されて永久磁石がZ方向に所定ピッチで配列された固定子61bと、第2フレーム60の連動部材59の底面に固定されてコイルが装着された可動子61aとから構成されている。このように防振台43は、第1フレーム51、収納部材52、エアダンパ2,3、第2フレーム60、及びボイスコイルモータ61を含んで構成されている。
Returning to FIG. 7, the
以上の構成の防振台43は、エアダンパ2(エアダンパ3)とボイスコイルモータ61とがZ方向(第1コラム44の変位方向)に直列に配置されているため小型化することができる。また、エアダンパ2による力(圧力)及びボイスコイルモータ61による推力は、ほぼZ軸に平行な同―直線上で作用するため、エアダンパ2とボイスコイルモータ61とを同時に作用させても第1コラム44にモーメント等の不要なカが作用することはない。また、エアダンパ2(気体ダンパ)及びボイスコイルモータ61(電磁ダンパ)は、ベース部材42から第1コラム44に対して実質的に並列に力を付与する。従って、第1コラム44の重量の大部分をエアダンパ2(又は、エアダンパ3)によって支持し、ボイスコイルモータ61のZ方向の推力は、主に第1コラム44のZ方向への高周波数域の振動を抑制するために用いることができるため、第1コラム44(構造物)にかかる重量が大きい場合にも広い周波数域で振動を抑制できる。
The
また、前述した通り、第1コラム44には加速度センサ48が固定されており、この加速度センサ48によって一例として第1コラム44のZ方向への加速度の情報が計測されている。この加速度センサ48に加えて、第1コラム44と一体的に変位する連結部材58aに位置センサ62が固定されており、この位置センサ62によって第1フレーム51及びベース部材42を基準とした第1コラム44のZ方向の相対的な位置、又はZ方向への相対的な変位の情報が計測されている。尚、図示は省略しているが、1つの防振台43に対して位置センサ62は複数箇所に設けられており、これにより第1コラム44のZ方向の位置のみならず、X方向及びY方向の位置、並びにX軸、Y軸、及びZ軸周りの回転量を求めることができる。一例として、加速度センサ48は圧電型の加速度センサであり、位置センサ62は渦電流変位センサである。
Further, as described above, the
これら加速度センサ48及び位置センサ62の計測値(加速度及び位置に対応する信号)は防振台制御系8に供給されている。防振台43、加速度センサ48、位置センサ62、気体制御装置7、及び防振台制御系8を含む構成が防振装置をなしている。防振台制御系8は、圧カセンサ57、加速度センサ48、及び位置センサ62の計測値に基づいて、気体制御装置7内のサーボバルブ54内を通過する気体の流量を制御して、エアダンパ2内の気体の圧力を制御する。この動作と並行して防振台制御系8は、加速度センサ48及び位置センサ62の計測値に基づいて、ボイスコイルモータ61の可動子61aのコイルに流れる電流を制御することによって、第1コラム44のZ方向の位置が予め定められている目標位置になるようにボイスコイルモータ61によるZ方向への推力を制御する。
The measurement values (signals corresponding to the acceleration and position) of the
次に、上記構成における露光装置EXのリセット処理時の動作について説明する。露光装置EXのリセット処理は、コラム構造体CLが防振台43に支持されているとともに、ウェハステージWST及びウェハベース50が防振台49に支持されている状態から、防振台43,49の各々に設けられたエアダンパの気体を排出し、その後で防振台43,49の各々に設けられたエアダンパに気体を供給してコラム構造体CL並びにウェハステージWST及びウェハベース50をそれぞれもとの位置で再度支持する処理をいう。尚、以下では、説明の簡単のために、防振台43についての処理のみを説明する。
Next, the operation at the time of reset processing of the exposure apparatus EX having the above configuration will be described. In the reset process of the exposure apparatus EX, the column structures CL are supported by the vibration isolation table 43, and the vibration isolation tables 43 and 49 are changed from the state in which the wafer stage WST and the
まず、図7に示す気体制御装置7から配管6を介してエアダンパ2の空間2aに気体が供給されている場合には、可動部材53はエアダンパ2により支持されている。これにより、コラム構造体CLは所定の高さ位置に位置決めされている。ここで、防振台制御系8が気体制御装置7に設けられたサーボバルブ54を制御してサーボバルブ54を開状態にすると、空間2aの気体は配管6を介して外部に排出される。
First, when gas is supplied from the
この気体の排出に伴ってエアダンパ2が萎む。空間2aの全ての気体の排出が完了すると、エアダンパ2はエアダンパ3と一体になり、可動部材53はエアダンパ3により支持される。つまり、コラム構造体CLは、エアダンパ2の内部に設けられたエアダンパ3によって支持されることになる。ここで、エアダンパ3の剛性も極力低くなるよう設定されているため、床FLからベース部材42を介した振動はエアダンパ3によっても遮断され、コラム構造体CLに伝わるのを抑制することができる。
As the gas is discharged, the
次いで、防振台制御系8が気体制御装置7に対して制御信号を出力してサーボバルブ54内を通過する気体の流量を制御すると、配管6を介してエアダンパ2内の空間2aへのに気体の供給が開始される。この気体の供給に伴ってエアダンパ2は徐々に膨らみ、可動部材53はエアダンパ2によって支持されるようになり、気体の更なる供給によってコラム構造体CLを所定の目標位置に配置する。
Next, when the anti-vibration
ここで、構造体CLを所定の目標位置に配置するときに、構造体CLが目標位置に一度達した後に位置誤差無く留まらせることは難しく、通常は目標位置の前後で振動が生ずる。しかしながら、低剛性の防振台43は目標位置からのコラム構造体CLの変位を戻す方向に作用する力が弱いため、コラム構造体CLの変位が維持される傾向がある。図9は、リセット時においてエアダンパ2にZ方向の剛性を付与する制御方法を説明するための図である。
Here, when the structural body CL is arranged at a predetermined target position, it is difficult to keep the structural body CL without a position error after reaching the target position once, and vibration usually occurs before and after the target position. However, since the low-
図9(a)に示す通り、防振台43により支持されるコラム構造体CL(例えば、第1コラム44)が目標位置から下方向に(−Z方向)にΔzだけ変位した場合にはコラム構造体CLは下方向にほぼΔzだけ変位したままとなり、逆に目標位置から上方向に(+Z方向)にΔzだけ変位した場合には上方向にほぼΔzだけ変位したままになる。特に、エアダンパ2の構成により、エアダンパ2が負の剛性を有する場合には、コラム構造体CLに目標位置からの変位が生じた場合には、その変位が増長される力が作用するという特性がある。
As shown in FIG. 9A, when the column structure CL (for example, the first column 44) supported by the anti-vibration table 43 is displaced downward (−Z direction) from the target position by Δz, the column The structure CL remains displaced in the downward direction by substantially Δz. Conversely, when the structural body CL is displaced in the upward direction (+ Z direction) by Δz, it remains displaced in the upward direction by approximately Δz. In particular, when the
以上の特性を有する防振台43を用いてリセット処理によりコラム構造体CLを目標位置に位置決めする場合を考える。エアダンパ2への気体の供給を開始した時点においては、エアダンパ2は目標位置から下方(−Z方向)に位置しているが、気体の供給とともにコラム構造体CLが浮上して目標位置に近づく。ここで、エアダンパ2が正の剛性を有するのであれば、仮にコラム構造体CLが目標位置よりも上方向(+Z方向)に行きすぎてしまってもコラム構造体CLは目標位置に戻って目標位置に収束する挙動を示す。しかしながら、エアダンパ2が負の剛性を有している場合には、その変位が増長されてしまって目標位置に位置決めすることができない。
Consider a case where the column structure CL is positioned at a target position by reset processing using the
このため、本実施形態では、エアダンパ2内の気体の圧力又はボイスコイルモータ61によるZ方向への推力を制御してエアダンパ2にZ方向の剛性を付与している。エアダンパ2の保持機構の構造に依存する剛性をkmとし、この剛性が負であるとすると、エアダンパ2に付与する剛性は、エアダンパ2の保持機構の構造に依存する剛性kmを正にする剛性である。つまり、付与する剛性をkaddとすると、以下の(1)式が満たされる剛性kaddを付与する。但し、剛性kaddは正の値である。
kadd+km>0 ……(1)
For this reason, in this embodiment, the pressure of the gas in the
k add + k m> 0 ...... (1)
具体的には、以下の(2)式に示す力Fを発生させる。但し、以下の(2)式において、Z0は目標位置のZ方向の座標であり、zはコラム構造体CL(構造物)のZ方向の座標である。
F=−kadd(z−Z0) ……(2)
上記(2)式を参照すると、エアダンパ2内で発生させる気体の圧力、又はボイスコイルモータ61により発生させるZ方向への推力は、目標位置Z0とコラム構造体CLの位置との差に応じた大きさになる。
Specifically, the force F shown in the following equation (2) is generated. However, in the following formula (2), Z 0 is the coordinate in the Z direction of the target position, and z is the coordinate in the Z direction of the column structure CL (structure).
F = −k add (z−Z 0 ) (2)
Referring to equation (2), a thrust in the Z direction to generate gas pressure to be generated in the air damper within 2 or by the
具体的には、ボイスコイルモータ61によるZ方向への推力を制御する場合には、コラム構造体CLが目標位置よりも下方(−Z方向)に位置するときには上方向(+Z方向)の推力を発生させ、目標位置よりも上方(+Z方向)に位置するときには下方向(−Z方向)の推力を発生させる。この場合には、ボイスコイルモータ61がエアダンパ2に対して直接剛性を付与している訳ではないが、図8を用いて説明した通り、エアダンパ2及びボイスコイルモータ61は、ベース部材42からコラム構造体CLに対して並列に力を付与することができるため、実質的にエアダンパ2にZ方向の剛性が付与される。
Specifically, when the thrust in the Z direction by the
また、エアダンパ2内の気体の圧力を制御する場合には、コラム構造体CLが目標位置よりも下方(−Z方向)に位置するときにはエアダンパ2内の気体を供給し、目標位置よりも上方(+Z方向)に位置するときにはエアダンパ2に気体を抜く。かかる制御の場合には、エアダンパ2の内部の気体の量を制御しているため、エアダンパ2に直接剛性を付与することができる。
Further, when controlling the pressure of the gas in the
以上の制御を行うことにより、図9(b)に示す通り、コラム構造体CL(第1コラム44)が目標位置を超えておらず目標位置よりも下方(−Z方向)に位置している場合には目標位置に向かう力F1が発生して目標位置に向かう剛性が付与される。一方、コラム構造体CLが目標位置を超えて目標位置よりも上方(+Z方向)に位置した場合には目標位置に戻る力F2が発生して目標位置に戻る剛性が付与される。エアダンパ2に対して以上の剛性を付加する処理を行うことにより、エアダンパ2自体は負の剛性を有していても、コラム構造体CLは目標位置に収束する挙動を示し、その結果としてコラム構造体CLを目標位置に位置決めすることができる。
By performing the above control, as shown in FIG. 9B, the column structure CL (first column 44) does not exceed the target position and is positioned below (−Z direction) the target position. In this case, a force F1 toward the target position is generated and rigidity toward the target position is given. On the other hand, when the column structure CL is positioned above the target position and above the target position (+ Z direction), a force F2 for returning to the target position is generated and rigidity for returning to the target position is given. By performing the process of adding the above rigidity to the
リセット処理によりコラム構造体CLを目標位置に位置決めした後は、防振台43を低剛性として除振性能を高める必要がある。このため、エアダンパ2に付与していた剛性を取り除いてエアダンパ2内の気体の圧力を制御する。また、このエアダンパ2内の気体の圧力の制御に加えて、ボイスコイルモータ61によるサーボ制御を行うようにしても良い。
After the column structure CL is positioned at the target position by the reset process, it is necessary to improve the vibration isolation performance by making the
コラム構造体CLを目標位置に位置決めするまでにエアダンパ2に付与していた剛性は、例えば図9(c)に示す通り目標位置に対して許容値ARを設定し、防振台43の振動の上限値及び下限値が許容値AR内に収まった時点で取り除くのが望ましい。また、ボイスコイルモータ61から発生させる推力が所定値以下になった時点で剛性を取り除くようにしても良い。更に、防振台43の振動の上限値及び下限値が上記の許容値AR内に収まった時点で、エアダンパ2に剛性を付与し、ボイスコイルモータ61から発生させる推力が所定値以下になった時点で剛性を取り除くようにしても良い。
For example, as shown in FIG. 9C, the rigidity given to the
以上説明した通り、本実施形態の露光装置EXにおいては、リセット処理を行う際に、エアダンパ2内の空間2aの気体を排出しても、コラム構造体CLはエアダンパ2内に設けられたエアダンパ3によって支持される。このため、エアダンパ2内の空間2aに再度気体を供給してコラム構造体CLを元の目標位置に支持するのに要する時間が短くされるため、リセット処理に要する時間が短縮される。また、図1に示す構成の防振装置1aを防振台43として用いることで、露光装置EXの大型化を招くこともない。更に、リセット処理においては、コラム構造体CLがエアダンパ3によって支持されて安定している状態からエアダンパ2内の空間2aに気体を供給して行うことができる。このため、電磁アクチュエータとしてのボイスコイルモータ61の推力をさほど大きくする必要がなく、防振装置の大型化を招くことはない。
As described above, in the exposure apparatus EX of the present embodiment, the column structure CL is provided in the
また、本実施形態の露光装置EXでは、コラム構造体CLを目標位置に配置するときに、目標位置とコラム構造体CLとの高さ位置との差に応じてエアダンパ2に付与する剛性を制御している。更に、構造物STを目標位置に位置決めした場合には、上記のエアダンパ2に付与した剛性を取り除く制御を行っている。このため、リセット処理を行う場合であってもコラム構造体CLを安定して支持することができ、仮にエアダンパ2が負の剛性を有していても目標位置に位置決めすることができる。また、リセット処理においては、ベース部材42上の3箇所又は4箇所に設けられた防振台43について同時にリセット処理を行うことができるため、リセット処理に要する時間を短縮することができる。
Further, in the exposure apparatus EX of the present embodiment, when the column structure CL is arranged at the target position, the rigidity imparted to the
以上、本発明の実施形態による防振装置の制御方法及び露光方法について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置を例に挙げて説明したが、レチクルのパターンを一括して転写するステップ・アンド・リピート方式の露光装置(所謂、ステッパ)にも本発明を適用することができる。 The vibration control device control method and the exposure method according to the embodiment of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and can be freely changed within the scope of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the step-and-scan type exposure apparatus has been described as an example. However, a step-and-repeat type exposure apparatus (so-called stepper) that collectively transfers a reticle pattern is also used. The present invention can be applied.
また、上記の露光装置は、半導体素子の製造に用いられてデバイスパターンを半導体基板上へ転写する露光装置、液晶表示素子の製造に用いられて回路パターンをガラスプレート上へ転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられてデバイスパターンをセラミックウェハ上へ転写する露光装置、及びCCD等の撮像素子の製造に用いられる露光装置等にも適用することができる。更に、上記実施形態においては、露光装置に設けられた防振装置について説明したが、能動型振動分離システムであるAVIS一般に本発明を適用することができる。 Further, the above exposure apparatus includes an exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor element to transfer a device pattern onto a semiconductor substrate, an exposure apparatus used for manufacturing a liquid crystal display element to transfer a circuit pattern onto a glass plate, and a thin film. The present invention can also be applied to an exposure apparatus that is used for manufacturing a magnetic head and transfers a device pattern onto a ceramic wafer, and an exposure apparatus that is used to manufacture an image sensor such as a CCD. Further, in the above-described embodiment, the vibration isolator provided in the exposure apparatus has been described. However, the present invention can be applied to AVIS that is an active vibration isolation system in general.
また、上記実施形態の露光装置を用いて半導体デバイスを製造する場合には、この半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいてレチクルを製造するステップ、シリコン材料からウェハWを形成するステップ、上述した実施形態の露光装置によりレチクルRのパターンをウェハWに露光するステップ、デバイス組み立てステップ(ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む)、検査ステップ等を経て製造される。 Further, when a semiconductor device is manufactured using the exposure apparatus of the above embodiment, the semiconductor device includes a step of designing a function / performance of the device, a step of manufacturing a reticle based on the design step, and a silicon material. The wafer W is manufactured through a step of forming the wafer W, a step of exposing the pattern of the reticle R onto the wafer W by the exposure apparatus of the above-described embodiment, a device assembly step (including a dicing process, a bonding process, and a package process), an inspection step, and the like. The
また、国際公開第99/49504号公報に開示されているような液浸法を用いる露光装置にも本発明を適用することができる。ここで、本発明は、投影光学系PLとウェハWとの間を局所的に液体で満たす液浸露光装置、特開平6−124873号公報に開示されているような露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる液浸露光装置、特開平10−303114号公報に開示されているようなステージ上に所定深さの液体槽を形成し、その中に基板を保持する液浸露光装置の何れの露光装置にも適用可能である。 The present invention can also be applied to an exposure apparatus using a liquid immersion method as disclosed in International Publication No. 99/49504. In the present invention, an immersion exposure apparatus that locally fills the space between the projection optical system PL and the wafer W with a liquid, a substrate to be exposed as disclosed in JP-A-6-124873, is held. An immersion exposure apparatus for moving a stage in a liquid tank, a liquid tank having a predetermined depth formed on a stage as disclosed in JP-A-10-303114, and holding a substrate in the liquid tank The present invention can be applied to any exposure apparatus of the exposure apparatus.
ST 構造物
1a,1b,1c 防振装置
2 エアダンパ(第1の気体ダンパ)
3 エアダンパ(第2の気体ダンパ)
9 エアダンパ(第1の気体ダンパ)
6 配管(供給部、排出部)
7 気体制御装置(制御装置)
PL 投影光学系
R レチクル(マスク)
RST レチクルステージ(マスクステージ)
W ウェハ(基板)
WST ウェハステージ(基板ステージ)
3 Air damper (second gas damper)
9 Air damper (first gas damper)
6 Piping (supply section, discharge section)
7 Gas control device (control device)
PL projection optical system R reticle (mask)
RST reticle stage (mask stage)
W wafer (substrate)
WST wafer stage (substrate stage)
Claims (10)
気体の供給部と、前記気体の排出部とを有し、前記構造物を支持可能な第1の気体ダンパと、
内部に気体が封入され、前記構造物の下方に位置する第2の気体ダンパと
を備えることを特徴とする防振装置。 In the vibration isolator that supports the structure,
A first gas damper having a gas supply unit and the gas discharge unit and capable of supporting the structure;
An anti-vibration device comprising: a second gas damper having a gas sealed therein and positioned below the structure.
前記防振装置として請求項1から請求項8の何れか一項に記載の防振装置を備えることを特徴とする露光装置。 In an exposure apparatus that includes a system that is anti-vibrated by an anti-vibration device, and that exposes a pattern on a substrate using the system.
An exposure apparatus comprising the image stabilizer according to any one of claims 1 to 8 as the image stabilizer.
The system includes at least one of a mask stage that holds a mask on which the pattern is formed, a projection optical system that projects the pattern onto the substrate, and a substrate stage that holds the substrate. Item 10. The exposure apparatus according to Item 9.
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