JP2583120B2 - Exposure equipment - Google Patents

Exposure equipment

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JP2583120B2
JP2583120B2 JP1017690A JP1769089A JP2583120B2 JP 2583120 B2 JP2583120 B2 JP 2583120B2 JP 1017690 A JP1017690 A JP 1017690A JP 1769089 A JP1769089 A JP 1769089A JP 2583120 B2 JP2583120 B2 JP 2583120B2
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    • G03F7/708Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
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    • G03F7/70858Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
    • G03F7/709Vibration, e.g. vibration detection, compensation, suppression or isolation

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体素子製造等に用いられる露光装置に
関し、詳しくは基板を載置するステージと投影レンズ搭
載部位とを支持する構造体をそれぞれ別置きとした露光
装置に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a structure for supporting a stage on which a substrate is mounted and a projection lens mounting portion. The present invention relates to a separately provided exposure apparatus.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、半導体素子製造に用いられる露光装置として、
いわゆるステッパと呼ばれる装置が知られている。この
ステッパは、基板例えば半導体ウエハを投影レンズ下で
ステップ移動させながら、原板例えばレチクル上に形成
されているパターン像を投影レンズで縮小し、1枚のウ
エハ上の複数箇所に順次露光して行くものである。
Conventionally, as an exposure apparatus used for semiconductor element manufacturing,
An apparatus called a so-called stepper is known. This stepper reduces a pattern image formed on an original plate, for example, a reticle, with a projection lens while step-moving a substrate, for example, a semiconductor wafer under a projection lens, and sequentially exposes a plurality of locations on one wafer. Things.

ステッパは、解像度および重ね合せ精度の性能面から
これらのアライナ(露光装置)の主流と見られている。
Steppers are regarded as the mainstream of these aligners (exposure apparatuses) in terms of resolution and overlay accuracy.

第5図は、従来のアライナにおける構造体およびXYス
テージの搭載例を示す。
FIG. 5 shows an example of mounting a structure and an XY stage in a conventional aligner.

同図において、1はレチクルパターンを照明する照明
部、2は転写すべきパターンを有するレチクル、3はレ
チクルパターンをウエハ上に投影する投影レンズ、4は
投影レンズ3を支持する鏡筒支持定盤、16aは投影レン
ズ3の焦点とウエハ間の距離を計測するフォーカス検出
部の発光部、16bは同じくフォーカス検出部の受光部、
6はステージの位置を制御するための干渉計、9はトッ
プステージ、10はXステージ、11はYステージ、17はX
ステージ駆動用DCモータ、18はYステージ駆動用DCモー
タ、61は投影レンズ3やXYステージ10,11などの全体を
搭載する支持定盤、62はフレーム、63はサーボマウント
である。
1, reference numeral 1 denotes an illuminating unit for illuminating a reticle pattern, 2 denotes a reticle having a pattern to be transferred, 3 denotes a projection lens for projecting the reticle pattern onto a wafer, and 4 denotes a lens barrel support plate that supports the projection lens 3. , 16a is a light emitting section of a focus detecting section for measuring the distance between the focus of the projection lens 3 and the wafer, 16b is a light receiving section of the focus detecting section,
6 is an interferometer for controlling the position of the stage, 9 is the top stage, 10 is the X stage, 11 is the Y stage, and 17 is the X stage.
Reference numeral 18 denotes a DC motor for driving the stage, 18 denotes a DC motor for driving the Y stage, 61 denotes a supporting surface plate on which the whole of the projection lens 3 and the XY stages 10 and 11 are mounted, 62 denotes a frame, and 63 denotes a servo mount.

このような構成のアライナで処理される半導体ウエハ
については、半導体素子の大面積化およびコスト低減を
図るために、大口径・大サイズの半導体ウエハを用いる
傾向にある。現在、ウエハサイズはφ6′(φ150mm)
が主流であるが、1989年頃にはφ8′(φ200mm)が主
流となるものと見込まれる。
Semiconductor wafers processed by the aligner having such a configuration tend to use large-diameter and large-sized semiconductor wafers in order to increase the area and cost of semiconductor elements. Currently, the wafer size is φ6 '(φ150mm)
Is the mainstream, but around 1989, φ8 '(φ200mm) is expected to become the mainstream.

一方、半導体素子(特にDRAM)は4M(メガ)ビット時
代から16M(メガ)ビット時代へと高集積化が進み、線
巾も微細化している。したがって、より高精度の位置合
せ、高精度のXYステージ、高スループット等が切望され
ている。
On the other hand, semiconductor devices (especially DRAMs) have been highly integrated from the 4M (mega) bit era to the 16M (mega) bit era, and the line width has also become finer. Therefore, there is a strong demand for higher-precision alignment, a higher-precision XY stage, higher throughput, and the like.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、従来のφ3′〜φ6′用露光装置を単
にφ8′用にサイズアップしXYステージを第5図の支持
定盤61に直接固定する従来のステッパの構造によれば以
下のような問題点が生じる。
However, according to the structure of the conventional stepper in which the conventional exposure apparatus for φ3 ′ to φ6 ′ is simply increased in size to φ8 ′ and the XY stage is directly fixed to the support surface plate 61 in FIG. Occurs.

a)XYステージ9,10,11のストロークアップのため、ス
テージの精度としてストロークアップ前のものと同じ精
度またはそれ以上の精度を保証するためには、ガイド剛
性を上げる必要がある。また、前記した高精度ステージ
の要求を満たすために、ステージ重量は単にストローク
アップによる重量増加分よりさらに増大せざるを得な
い。そのため、ステージ移動の加速度による加振力の増
大と投影レンズの重量の増加によるレンズ支持の構造体
の相対剛性ダウンによる振動問題が生じ、そのために以
下のような問題点が発生する。
a) In order to increase the stroke of the XY stages 9, 10, and 11, it is necessary to increase the guide stiffness in order to guarantee the same or higher accuracy as the stage before the stroke. Further, in order to satisfy the requirement of the high-precision stage described above, the stage weight has to be further increased more than simply the weight increase due to the stroke up. Therefore, an increase in the excitation force due to the acceleration of the stage movement and a decrease in the relative rigidity of the lens-supporting structure due to an increase in the weight of the projection lens cause a vibration problem, which causes the following problems.

構造体強化による装置の大型化およびコストアップが
生じる。
The reinforcement of the structure increases the size and cost of the device.

構造体制振まで露光およびアライメント動作を行なえ
ないため、生産性がダウンする。
Since the exposure and alignment operations cannot be performed until the structural system is shaken, productivity is reduced.

b)一方、ステージの重量増は静的に移動荷重の増大と
なり、XYステージのポジションにより装置の姿勢が変化
するという問題が生じる。そのため、以下のような問題
点が発生する。
b) On the other hand, an increase in the weight of the stage statically increases the moving load, causing a problem that the attitude of the apparatus changes depending on the position of the XY stage. Therefore, the following problems occur.

アライメント精度が劣化する。The alignment accuracy deteriorates.

生産性のダウンを防止するため、装置姿勢を瞬時に一
定姿勢にする必要がある。そのために第5図の従来構成
においてサーボマウント能力を向上する必要があり、コ
ストアップにつながる。
In order to prevent a decrease in productivity, it is necessary to instantaneously set the apparatus attitude to a constant attitude. Therefore, it is necessary to improve the servo mounting capability in the conventional configuration shown in FIG. 5, which leads to an increase in cost.

重量増大した装置全体を一定姿勢にするため、サーボ
マウントの能力を向上する必要があり、サーボマウント
の大型化が必要となる。したがって、装置全体の高さが
増す。
In order to make the entire apparatus having the increased weight have a fixed attitude, it is necessary to improve the capability of the servo mount, and it is necessary to increase the size of the servo mount. Therefore, the height of the whole apparatus increases.

c)第5図に示すような従来形のXYステージ支持構造に
よれば、XYステージ以外の可動部位が動作した時に、XY
ステージを加振する問題が生じる。そのため、 アライメント精度の劣化、 焼付精度の劣化、 等の問題が発生する。
c) According to the conventional XY stage support structure as shown in FIG. 5, when a movable part other than the XY stage operates,
There is a problem of exciting the stage. For this reason, problems such as deterioration of alignment accuracy and deterioration of printing accuracy occur.

本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、その
目的は、コンパクトな構成で装置各部の振動を防止し、
原板のパターンが投影露光される基板の投影レンズに対
する位置を常に正確に且つ迅速にアライメントすること
を可能にした、安価でそして高精度、高スループットな
露光装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of such circumstances, and its purpose is to prevent vibration of each part of the device with a compact configuration,
It is an object of the present invention to provide an inexpensive, high-precision, high-throughput exposure apparatus that can always accurately and quickly align the position of a substrate onto which a pattern of an original is projected and exposed with respect to a projection lens.

[課題を解決するための手段] 上述の目的を達成するため本発明の露光装置は、原板
(レチクル)に形成されているパターンを基板(ウエ
ハ)に投影露光するための投影レンズと、前記基板上の
複数箇所に前記原板のパターンを順次投影露光するため
に前記基板を前記投影レンズに対してX及びY方向に移
動する基板ステージ(YXステージ)と、前記投影レンズ
の鏡筒を床に対して支持するレンズ鏡筒支持体(鏡筒支
持体)と、前記レンズ鏡筒支持体からは分離された状態
で前記基板ステージを前記床に対して支持するステージ
定盤(定盤)と、前記レンズ鏡筒支持体側から前記投影
レンズの焦点位置と前記基板ステージによって移動され
る前記基板上面とのZ方向における距離に応じた値を計
測するフォーカス検出器と、前記レンズ鏡筒支持体側か
ら前記投影レンズに対する前記基板ステージのX及びY
方向における位置に応じた値を計測するレーザ干渉測定
器と、分離された状態の前記レンズ鏡筒支持体と前記ス
テージ定盤のそれぞれが設置され、この設置により前記
床上での前記レンズ鏡筒支持体と前記ステージ定盤の相
対的な位置関係を位置決めする位置決め定盤を有するこ
とを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] To achieve the above object, an exposure apparatus according to the present invention includes a projection lens for projecting and exposing a pattern formed on an original plate (reticle) onto a substrate (wafer); A substrate stage (YX stage) for moving the substrate in the X and Y directions with respect to the projection lens so as to sequentially project and expose the pattern of the original plate on a plurality of upper positions; A lens barrel support (barrel support) that supports the substrate stage with respect to the floor while being separated from the lens barrel support; A focus detector for measuring a value in a Z direction from a focal position of the projection lens to an upper surface of the substrate moved by the substrate stage from a lens barrel support side; X and Y of the substrate stage relative to the projection lens from side
A laser interferometer for measuring a value corresponding to a position in a direction, and each of the lens barrel support and the stage base in a separated state are installed, and by this installation, the lens barrel support on the floor is provided. It is characterized by having a positioning surface plate for positioning a relative positional relationship between a body and the stage surface plate.

この場合、前記レンズ鏡筒支持体と前記位置決め定盤
の間にはエアマウントが介在していたり、前記レーザ干
渉測長器を用いた測長の原点を決定するために光ビーム
を前記レンズ鏡筒支持体側から前記基板ステージ側に向
けて照射するようにしたり、前記位置決め定盤を介した
前記レンズ鏡筒支持体と前記ステージ定盤との間にはそ
の内部の空気圧を制御可能なエアマウントが介在してい
たりするのが好ましい。
In this case, an air mount is interposed between the lens barrel support and the positioning surface plate, or the light beam is transmitted to the lens mirror to determine the origin of length measurement using the laser interferometer. An air mount capable of irradiating light from the cylinder support side toward the substrate stage side, or between the lens barrel support body and the stage surface plate via the positioning surface plate and capable of controlling the internal air pressure. Is preferably interposed.

そして、前記位置決め定盤を介した前記レンズ鏡筒支
持体と前記ステージ定盤との間に内部の空気圧を制御可
能なエアマウントが介在する場合は、前記レンズ鏡筒支
持体と前記基板ステージの相対的な姿勢を一定に保つよ
うに前記エアマウント内の空気圧を制御するようにした
り、前記レーザ干渉測長器が前記投影レンズに対する前
記基板ステージのX及びY方向における位置及び姿勢に
応じた値を計測するようにしたり、前記装置で次の基板
を露光処理する際に前記エアマウント内の空気圧をコン
トロールするためのデータを、該装置で前の基板を露光
処理した際の前記基板ステージの位置及び姿勢データに
基づいて補正したり、さらに前記レーザ干渉測長器を用
いた測長の原点を決定するために光ビームを前記レンズ
鏡筒支持体側から前記基板ステージ側に向けて照射する
ようにしたりするとより好ましい。
And, when an air mount capable of controlling the internal air pressure is interposed between the lens barrel support and the stage base via the positioning base, the lens barrel support and the substrate stage The air pressure in the air mount is controlled so as to keep the relative posture constant, or the laser interferometer measures a value corresponding to the position and posture of the substrate stage with respect to the projection lens in the X and Y directions. Or the data for controlling the air pressure in the air mount when the next substrate is exposed by the apparatus, and the position of the substrate stage when the previous substrate is exposed by the apparatus. Light beam from the lens barrel support side to correct based on the orientation data and to further determine the origin of length measurement using the laser interferometer. More preferably or to be irradiated toward the substrate stage side.

[作用] このような本発明によれば、レンズ鏡筒支持体とステ
ージ定盤を分離して床に対して支持するようにしたた
め、原板に形成されているパターンを投影レンズを介し
て基板上の複数箇所に順に投影露光するために基板ステ
ージが基板を投影レンズに対して移動する際、基板ステ
ージを支持するステージ定盤側の基板ステージの移動に
より生ずる振動が投影レンズを支持するレンズ鏡筒支持
体側に与える影響を最小限にすることができる。また、
レンズ鏡筒支持体側からフォーカスやXY位置の計測を行
うことにより、基板ステージが移動を繰り返してステー
ジ側定盤に振動している際でも、フォーカスやXYの位置
を正確に且つ迅速に計測することができる。
According to the present invention, since the lens barrel support and the stage base are separated from each other and supported on the floor, the pattern formed on the original plate is transferred onto the substrate via the projection lens. When the substrate stage moves the substrate with respect to the projection lens in order to project and expose the plurality of locations in sequence, the vibration caused by the movement of the substrate stage on the stage base supporting the substrate stage causes the lens barrel to support the projection lens. The effect on the support side can be minimized. Also,
By measuring the focus and XY position from the lens barrel support side, it is possible to accurately and quickly measure the focus and XY position even when the substrate stage repeatedly moves and vibrates on the stage-side surface plate. Can be.

更に、床上でのレンズ鏡筒支持体とステージ定盤の相
対的な位置関係を位置決めする位置決め定盤を有するこ
とにより、上述のようにレンズ鏡筒支持体とステージ定
盤を分離して支持するようにしたにもかかわらず、露光
装置の設置を容易に行うことができるとともに、外部か
らの影響で、別置されているレンズ鏡筒支持体とステー
ジ定盤の相対位置関係がずれて、露光動作が不能になっ
てしまうことも防止することができる。
Further, by having a positioning platen for positioning the relative positional relationship between the lens barrel support and the stage base on the floor, the lens barrel support and the stage base are separated and supported as described above. Despite this, the exposure apparatus can be easily installed, and the relative positional relationship between the separately mounted lens barrel support and the stage base shifts due to external influences. It is also possible to prevent the operation from being disabled.

また、位置決め定盤を介したレンズ鏡筒支持体とステ
ージ定盤との間に内部の空気圧を制御可能なエアマウン
トが介在する場合は、ステージ定盤側の振動を防止する
ことができ、且つステージ定盤側の基板ステージの姿勢
を所定状態に維持することも可能となる。またそのため
のエアマウントの能力を装置全体をエアマウントで支持
する場合に比して小さいものにすることができ、装置の
コンパクト化を図ることもできる。
When an air mount that can control the internal air pressure is interposed between the lens barrel support and the stage base via the positioning base, vibration on the stage base can be prevented, and It is also possible to maintain the posture of the substrate stage on the stage base in a predetermined state. In addition, the capacity of the air mount can be made smaller than when the entire device is supported by the air mount, and the size of the device can be reduced.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図〜第4図は、本発明の一実施例に係る露光装置
を示す。第1図は、本発明の特徴を最もよく表わす実施
例の装置の側面図(一部は透視して表わしている)であ
る。
1 to 4 show an exposure apparatus according to one embodiment of the present invention. FIG. 1 is a side view (partially shown) of an embodiment of the apparatus that best illustrates the features of the present invention.

同図において、1はレチクルを照明する照明部、2は
転写すべきパターンを有するレチクル、3はレチクル上
に形成されたパターンをウエハ上に投影する投影レン
ズ、4は投影レンズを支持する鏡筒支持体、5は鏡筒支
持体4を支持するエアーマウント6はエアーマウント5
とステージ用マウント14の相対位置関係を位置決めして
これらのマウントを設置する位置決め定盤である。7,8
はXYステージの原点を決定するXY方向およびヨイングセ
ンサーであり、7は鏡筒支持体4に固定された原点位置
出し用レーザ、8はトップステージ9上に配置された二
次元センサーである。原点位置出し用レーザ7と二次元
センサー8とは1組み以上設置する。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an illumination unit for illuminating a reticle, 2 denotes a reticle having a pattern to be transferred, 3 denotes a projection lens for projecting a pattern formed on the reticle onto a wafer, and 4 denotes a lens barrel that supports the projection lens. The support 5 is an air mount 6 supporting the lens barrel support 4 is an air mount 5
This is a positioning surface plate for positioning the relative positional relationship between the stage mount 14 and these mounts. 7,8
Reference numeral 7 denotes an XY direction and yawing sensor for determining the origin of the XY stage. Reference numeral 7 denotes a laser for finding the origin fixed to the lens barrel support 4, and reference numeral 8 denotes a two-dimensional sensor arranged on the top stage 9. One or more sets of the laser 7 for locating the origin and the two-dimensional sensor 8 are installed.

9はXステージ10上に取付けられZ方向、θ方向、α
およびβ方向に移動および回転する機能を有するトップ
ステージである。10はX方向に移動可能なXステージ、
11はY方向に移動可能なYステージ、12はXステージ10
およびYステージ1を支持するステージベース、13はXY
ステージ9〜12を支持するXYステージ用定盤、14はステ
ージの移動により生じるステージ用定盤13の振動を防振
させかつ床からの振動を絶縁するXYステージ用マウント
である。このマウント14は一般的にアクティブマウント
と呼ばれる。
9 is mounted on the X stage 10 in the Z direction, θ direction, α
And a top stage having a function of moving and rotating in the β direction. 10 is an X stage movable in the X direction,
11 is a Y stage movable in the Y direction, 12 is an X stage 10
And stage base supporting Y stage 1, 13 is XY
An XY stage base 14 that supports the stages 9 to 12, and 14 is an XY stage mount that prevents vibration of the stage base 13 caused by movement of the stage and insulates vibration from the floor. This mount 14 is generally called an active mount.

15は投影レンズ3とXYステージとの相対位置を計測し
かつXYステージの姿勢を計測するためのレーザー干渉測
定器、16aは投影レンズ3の焦点位置とウエハ上面間の
距離を計測するフォーカス検出部の投光部、16bは同じ
くフォーカス検出部の受光部である。これらの投光部16
aと受光部16bは、それぞれ投影レンズ3に固定されてい
る。17はXステージ10をX方向に移動させるための駆動
用DCサーボモータ、18はXステージ10とYステージ11と
をY方向に移動させるための駆動用CDサーボモータであ
る。
Reference numeral 15 denotes a laser interferometer for measuring the relative position between the projection lens 3 and the XY stage and measuring the attitude of the XY stage. Reference numeral 16a denotes a focus detection unit for measuring the distance between the focal position of the projection lens 3 and the upper surface of the wafer. And 16b is a light receiving unit of the focus detecting unit. These light emitting sections 16
a and the light receiving section 16b are fixed to the projection lens 3, respectively. Reference numeral 17 denotes a driving DC servo motor for moving the X stage 10 in the X direction, and reference numeral 18 denotes a driving CD servo motor for moving the X stage 10 and the Y stage 11 in the Y direction.

第2図は、本実施例の露光装置のXYステージ用測定系
の配置を示す斜視図であり、第1図のトップステージ9
の周辺のレーザ干渉計15等の部分を詳細に表わした図で
ある。
FIG. 2 is a perspective view showing the arrangement of the measurement system for the XY stage of the exposure apparatus of the present embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing in detail a portion of a laser interferometer 15 and the like in the vicinity of FIG.

同図において、21は光源であるレーザーヘッド、22は
第1図のトップ(θ−Zおよびティルト)ステージ9に
取り付けられた反射ミラー、23はレーザ干渉計、24は干
渉稿を電気信号に変換するレシーバ、25は第1図の投影
レンズ3と同一の投影レンズ、26は投影レンズ3に固定
された反射ミラーである。
In the same figure, 21 is a laser head as a light source, 22 is a reflection mirror mounted on the top (θ-Z and tilt) stage 9 in FIG. 1, 23 is a laser interferometer, and 24 is a converter for converting an interference draft into an electric signal. 1, a projection lens 25 is the same as the projection lens 3 of FIG. 1, and 26 is a reflection mirror fixed to the projection lens 3.

第3図は、本実施例の露光装置のXYステージ用マウン
トいわゆるアクティブマウント(第1図の付番14)の詳
細図である。
FIG. 3 is a detailed view of a so-called active mount (number 14 in FIG. 1) for the XY stage of the exposure apparatus of the present embodiment.

同図において、31はXYステージ用定盤13に対しXY方向
に力を作用させるボイスコイルモータ、32はZ方向(紙
面の上下方向)の剛性が高くかつXY方向に対しては剛性
が低いエアーマウント上に固定された積層タイプのゴム
マウントである。33は固定体に固定されたXY方向に剛性
が高くZ方向に剛性が低いエアマウント、36はエアマウ
ント33の内圧をコントロールするサーボバルブ、37は固
定体、38はXYステージ用定盤13の傾きを検知する非接触
タイプの変位計である。
In the figure, 31 is a voice coil motor for applying a force to the XY stage base 13 in the XY direction, and 32 is an air having high rigidity in the Z direction (vertical direction on the paper) and low rigidity in the XY direction. This is a laminated rubber mount fixed on the mount. 33 is an air mount fixed to the fixed body with high rigidity in the XY direction and low in the Z direction, 36 is a servo valve that controls the internal pressure of the air mount 33, 37 is a fixed body, and 38 is a platen 13 for the XY stage. This is a non-contact type displacement meter that detects inclination.

第4図は、本実施例の露光装置のステージおよびXYス
テージ用マウント部制御系のブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram of a stage and an XY stage mount section control system of the exposure apparatus of the present embodiment.

同図において、41はXYステージのステップ量および移
動速度並びにステージ移動後のステージ定盤の傾きに対
応するエアマウントの空気圧を記憶し、各ドライバーへ
の動作命令を発信し、さらに所要ステップ量および移動
速度に基づき、瞬間瞬間のステージの位置速度にフィー
ドバックをかける制御コンピューターである。42は第1
図の原点位置出し用レーザ7と二次元センサ8に相当す
る原点位置出し部、43は外部から入力されるショット配
列情報、44は第2図に示したXY位置計測およびヨーイン
グ計測のためのレーザ測定システムである。45はXY方向
のDCサーボモータ46(第1図の付番17,18)を駆動するX
Yサーボドライバ、47はトップステージである。48はア
クティブダンパコントローラで、サーボバルブ49(第3
図付番36)を制御するエアーマウント圧力コントローラ
とボイスコイルモータ50(第3図付番31)を駆動するボ
イスコイルモータドライバとからなる。51はステージ定
盤13上に取付けられた加速度計、52はXYステージ用定盤
13の傾きを検知する非接触タイプの変位計(第3図付番
38)、53はフォーカス検出部(第1図付番16a,16b)で
ある。
In the figure, reference numeral 41 stores the step amount and moving speed of the XY stage and the air pressure of the air mount corresponding to the inclination of the stage base after moving the stage, transmits an operation command to each driver, and furthermore, the required step amount and It is a control computer that gives feedback to the position and speed of the stage at the moment based on the moving speed. 42 is 1st
An origin position locating unit corresponding to the origin position locating laser 7 and the two-dimensional sensor 8 in the figure, 43 is shot arrangement information inputted from the outside, and 44 is a laser for XY position measurement and yawing measurement shown in FIG. It is a measurement system. Reference numeral 45 denotes an X for driving a DC servo motor 46 (numbers 17 and 18 in FIG. 1) in the XY direction.
Y servo driver, 47 is the top stage. Reference numeral 48 denotes an active damper controller, and a servo valve 49 (third
It comprises an air mount pressure controller for controlling the number 36 in FIG. 3 and a voice coil motor driver for driving the voice coil motor 50 (number 31 in FIG. 3). 51 is an accelerometer mounted on the stage base 13, and 52 is an XY stage base
Non-contact type displacement gauge that detects inclination of 13 (numbering in Fig. 3)
38) and 53 are focus detection units (numbers 16a and 16b in FIG. 1).

次に、これらの第1〜4図を参照して本実施例の露光
装置の動作を説明する。
Next, the operation of the exposure apparatus of this embodiment will be described with reference to FIGS.

まずはじめに、本体とXYステージの相対位置および姿
勢を計測するための原点を、鏡筒支持体4に固定された
レーザーヘッド21からのレーザー光とトップステージ9
上に配置された二次元センサー8により決定する。これ
以降、本体リセット命令が制御用コンピュータに入力さ
れるまで本原点は書き換えられない。
First, the origin for measuring the relative position and orientation of the main body and the XY stage is determined by using the laser light from the laser head 21 fixed to the lens barrel support 4 and the top stage 9.
It is determined by the two-dimensional sensor 8 arranged above. Thereafter, the original point is not rewritten until a body reset command is input to the control computer.

次に、露光すべき半導体ウエハ毎にショット配列(レ
イアウト)およびXY方向の移動量を予め制御用コンピュ
ータ41に入力する。制御用コンピューター41は、これら
のデータおよびステージの移動荷重よりステージ移動後
のステージ定盤13の傾きを求めその傾きを補正すべく各
マウントの圧力および速度サーボと位置決めサーボ切換
え位置を計算し設定する。
Next, the shot arrangement (layout) and the amount of movement in the X and Y directions are input to the control computer 41 in advance for each semiconductor wafer to be exposed. The control computer 41 obtains the inclination of the stage base 13 after moving the stage from these data and the moving load of the stage, and calculates and sets the pressure and speed servo and positioning servo switching position of each mount to correct the inclination. .

そして、XYステージのサーボドライバ45に対しDCサー
ボモータ46の駆動指令を行ない、アクティブダンパコン
トローラ48内の圧力コントローラに対しサーボバルブ49
の駆動指令を行なう。次に、XYステージが速度サーボか
ら位置決めサーボに切り換わった後、ステージ定盤13上
に取り付けられた加速度計51からの加速度データよりア
クティブダンパコントローラ48内のボイスコイルモータ
ドライバに対しボイスコイルモータ50の駆動指令を行な
う。これにより、ステージ定盤13の振動を制振させると
同時に、アクティブダンパコントローラ48内の圧力コン
トローラに対しサーボバルブ駆動指令を出す。
Then, a drive command of the DC servo motor 46 is issued to the servo driver 45 of the XY stage, and the servo valve 49 is sent to the pressure controller in the active damper controller 48.
Is issued. Next, after the XY stage is switched from the speed servo to the positioning servo, the voice coil motor driver in the active damper controller 48 receives the voice coil motor 50 from the acceleration data from the accelerometer 51 mounted on the stage base 13. Is issued. As a result, the vibration of the stage base 13 is damped, and at the same time, a servo valve drive command is issued to the pressure controller in the active damper controller 48.

次に、フォーカス検出部53およびステージの位置およ
び姿勢を表わすレーザ測定システム44からのデータと制
御用コンピュータ41内に記憶してある所定レイアウトと
の差分であるθ(ヨーイング)、α(ローリング)およ
びβ(ピッチング)を算出う。そして、XY成分に関して
はXYステージ用サーボドライバ45に、θ,αおよびβ成
分に関してはトップステージ駆動用ドライバに指令を出
し、DCサーボモータ46およびトップステージ47を所定レ
イアウト(位置・姿勢)と一致するように駆動する。
Next, θ (yawing), α (rolling) and α (rolling), which are differences between data from the laser measurement system 44 indicating the position and orientation of the focus detection unit 53 and the stage and a predetermined layout stored in the control computer 41, Calculate β (pitching). Then, a command is issued to the XY stage servo driver 45 for the XY component, and to the top stage drive driver for the θ, α, and β components, and the DC servo motor 46 and the top stage 47 are matched with a predetermined layout (position / posture). Drive to do.

ここでα成分およびβ成分に関しては、そのデータを
制御用コンピュータ41にフィードバックして、ステージ
の位置と傾きの関係のテーブルを書き換える。
Here, regarding the α component and the β component, the data is fed back to the control computer 41, and the table of the relationship between the position and the inclination of the stage is rewritten.

このようにXYステージの位置決めが完了した後に露光
を行なう。
Exposure is performed after the positioning of the XY stage is completed as described above.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明によれば、原板に形成され
ているパターンを投影レンズを介して基板上の複数箇所
の順に投影露光するために基板ステージが基板を投影レ
ンズに対して移動する際、基板ステージを支持するステ
ージ定盤側の基板ステージの移動により生ずる振動が投
影レンズを支持するレンズ鏡筒支持体側に与える影響を
最小限にすることができる。また、基板ステージが移動
を繰り返してステージ側定盤が振動している際でも、フ
ォーカスやXYの位置を正確に且つ迅速に計測することが
できる。更に、レンズ鏡筒支持体とステージ定盤を分離
して支持するようにしたにもかかわらず、露光位置の設
置を容易に行うことができるとともに、外部からの影響
で、別置されているレンズ鏡筒支持体とステージ定盤の
相対位置関係がずれて、露光動作が不能になってしまう
ことも防止することができる。また、位置決め定盤を介
したレンズ鏡筒支持体とステージ定盤との間に内部の空
気圧を制御可能なエアマウントが介在する場合は、ステ
ージ定盤側の振動を防止し、且つステージ定盤側の基板
ステージの姿勢を所定状態に維持することも可能とな
る。またそのためのエアマウントの能力を装置全体をエ
アマウントで支持する場合に比して小さいのにすること
ができ、装置のコンパクト化を図ることもできる。
As described above, according to the present invention, when the substrate stage moves the substrate with respect to the projection lens to project and expose a pattern formed on the original plate in order of a plurality of locations on the substrate via the projection lens, It is possible to minimize the influence of the vibration generated by the movement of the substrate stage on the stage base supporting the substrate stage on the lens barrel support supporting the projection lens. Further, even when the substrate stage repeatedly moves and the stage-side platen vibrates, the focus and the XY position can be measured accurately and quickly. Furthermore, despite the fact that the lens barrel support and the stage base are separated and supported, the exposure position can be easily set, and the lens that is separately installed due to external influences. It is possible to prevent the relative positional relationship between the lens barrel support and the stage base from being shifted, thereby preventing the exposure operation from being disabled. When an air mount capable of controlling the internal air pressure is interposed between the lens barrel support and the stage base via the positioning base, vibration on the stage base can be prevented and the stage base can be prevented. It is also possible to maintain the posture of the substrate stage on the side in a predetermined state. In addition, the capacity of the air mount for that purpose can be made smaller than when the entire apparatus is supported by the air mount, and the apparatus can be made more compact.

したがって、安価でかつ高精度そして高スループット
な露光装置を提供することができる。
Therefore, it is possible to provide an inexpensive exposure apparatus with high accuracy and high throughput.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は、本発明の一実施例に係る露光装置(ステッ
パ)の正面図、 第2図は、上記実施例の装置の測定系の配置を示す斜視
図、 第3図は、上記実施例の装置のステージ用マウントの詳
細な構造を示す断面図、 第4図は、上記実施例の装置のステージおよびマウント
部制御系のブロック図、 第5図は、従来の露光装置の正面図である。 1:照明部、3:投影レンズ、 4:鏡筒支持体、5:本体用エアーマウント、 6:位置決め定盤、9:トップステージ、 10:Xステージ、11:Yステージ、 14:XYステージ用マウント(アクティブダンパー)、 41:制御用コンピュータ、 44:XY位置計測およびヨーイング計測用レーザー測定シ
ステム、 45:XYサーボドライバ、 48:アクティブダンパコントローラ、 51:加速度計、52:非接触変位計。
FIG. 1 is a front view of an exposure apparatus (stepper) according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing an arrangement of a measurement system of the apparatus of the above embodiment, and FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a detailed structure of a stage mount of the apparatus of FIG. 1, FIG. 4 is a block diagram of a stage and mount control system of the apparatus of the above embodiment, and FIG. 5 is a front view of a conventional exposure apparatus. . 1: Illumination unit, 3: Projection lens, 4: Barrel support, 5: Air mount for main unit, 6: Positioning table, 9: Top stage, 10: X stage, 11: Y stage, 14: For XY stage Mount (active damper), 41: Control computer, 44: Laser measurement system for XY position measurement and yaw measurement, 45: XY servo driver, 48: Active damper controller, 51: Accelerometer, 52: Non-contact displacement meter.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/30 526B 516Z ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Agency reference number FI Technical display location H01L 21/30 526B 516Z

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】原板に形成されているパターンを基板に投
影露光するための投影レンズと、前記基板上の複数箇所
に前記原板のパターンを順次投影露光するために前記基
板を前記投影レンズに対してX及びY方向に移動する基
板ステージと、前記投影レンズの鏡筒を床に対して支持
するレンズ鏡筒支持体と、前記レンズ鏡筒支持体からは
分離された状態で前記基板ステージを前記床に対して支
持するステージ定盤と、前記レンズ鏡筒支持体側から前
記投影レンズの焦点位置と前記基板ステージによって移
動される前記基板上面とのZ方向における距離に応じた
値を計測するフォーカス検出器と、前記レンズ鏡筒支持
体側から前記投影レンズに対する前記基板ステージのX
およびY方向における位置に応じた値を計測するレーザ
干渉測定器と、分離された状態の前記レンズ鏡筒支持体
と前記ステージ定盤のそれぞれが設置され、この設置に
より前記床上での前記レンズ鏡筒支持体と前記ステージ
定盤の相対的な位置関係を位置決めする位置決め定盤を
有することを特徴とする露光装置。
A projection lens for projecting and exposing a pattern formed on an original onto a substrate; and a projection lens for projecting and exposing the pattern of the original on a plurality of locations on the substrate sequentially. A substrate stage that moves in the X and Y directions, a lens barrel support that supports the barrel of the projection lens with respect to the floor, and the substrate stage that is separated from the lens barrel support. Focus detection for measuring a value corresponding to a distance in the Z direction between a stage base supported on the floor and a focal position of the projection lens from the lens barrel support side and an upper surface of the substrate moved by the substrate stage. And X of the substrate stage with respect to the projection lens from the lens barrel support side.
And a laser interferometer for measuring a value corresponding to a position in the Y direction, and the lens barrel support and the stage base in a separated state are respectively installed. With this installation, the lens mirror on the floor is provided. An exposure apparatus comprising: a positioning surface plate for positioning a relative positional relationship between a cylinder support and the stage surface plate.
【請求項2】前記レンズ鏡筒支持体と前記位置決め定盤
の間にはエアマウントが介在していることを特徴とする
請求項1に記載の露光装置。
2. An exposure apparatus according to claim 1, wherein an air mount is interposed between said lens barrel support and said positioning platen.
【請求項3】前記レーザ干渉測長器を用いた測長の原点
を決定するために光ビームを前記レンズ鏡筒支持体側か
ら前記基板ステージ側に向けて照射することを特徴とす
る請求項1に記載の露光装置。
3. The method according to claim 1, further comprising irradiating a light beam from said lens barrel support side to said substrate stage side to determine an origin of length measurement using said laser interferometer. 3. The exposure apparatus according to claim 1.
【請求項4】前記位置決め定盤を介した前記レンズ鏡筒
支持体と前記ステージ定盤との間にはその内部の空気圧
を制御可能なエアマウントが介在していることを特徴と
する請求項1に記載の露光装置。
4. An air mount capable of controlling an internal air pressure is interposed between said lens barrel support and said stage base via said positioning base. 2. The exposure apparatus according to 1.
【請求項5】前記レンズ鏡筒支持体と前記基板ステージ
の相対的な姿勢を一定に保つように前記エアマウント内
の空気圧を制御することを特徴とする請求項4に記載の
露光装置。
5. The exposure apparatus according to claim 4, wherein an air pressure in the air mount is controlled so that a relative posture between the lens barrel support and the substrate stage is kept constant.
【請求項6】前記レーザ干渉測長器は前記投影レンズに
対する前記基板ステージのX及びY方向における位置及
び姿勢に応じた値を計測することを特徴とする請求項5
に記載の露光装置。
6. The laser interferometer according to claim 5, wherein the laser interferometer measures values corresponding to the position and orientation of the substrate stage with respect to the projection lens in the X and Y directions.
3. The exposure apparatus according to claim 1.
【請求項7】前記装置で次の基板を露光処理する際に前
記エアマウント内の空気圧をコントロールするためのデ
ータを、該装置で前の基板を露光処理した際の前記基板
ステージの位置及び姿勢データを基づいて補正すること
を特徴とする請求項6に記載の露光装置。
7. The data for controlling the air pressure in the air mount when the next substrate is exposed by the apparatus, and the position and posture of the substrate stage when the previous substrate is exposed by the apparatus. The exposure apparatus according to claim 6, wherein the correction is performed based on the data.
【請求項8】前記レーザ干渉測長器を用いた測長の原点
を決定するために光ビームを前記レンズ鏡筒支持体側か
ら前記基板ステージ側に向けて照射することを特徴とす
る請求項6に記載の露光装置。
8. The apparatus according to claim 6, wherein a light beam is emitted from said lens barrel support side to said substrate stage side to determine an origin of length measurement using said laser interferometer. 3. The exposure apparatus according to claim 1.
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