JP3277581B2 - ステージ装置および露光装置 - Google Patents
ステージ装置および露光装置Info
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- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
- G03F7/70716—Stages
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
- G03F7/70858—Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
- G03F7/709—Vibration, e.g. vibration detection, compensation, suppression or isolation
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はステージ装置に関し、特
に半導体素子、液晶基板や薄膜磁気ヘッド等の製造用の
露光装置に使用されるステージ装置に関する。
に半導体素子、液晶基板や薄膜磁気ヘッド等の製造用の
露光装置に使用されるステージ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子又は液晶基板等を製造するた
めのリソグラフィ工程において、レチクル（フォトマス
ク等）のパターン像を投影光学系を介して感光基板上に
露光する投影露光装置が使用されている。通常このよう
な装置は感光基板（ウェハ）を載置するとともに、２次
元的に移動可能なステージ装置を有している。そしてス
テージ装置を所定の位置に位置決めすることによりレチ
クルとウェハとを位置決めして露光を行う。
めのリソグラフィ工程において、レチクル（フォトマス
ク等）のパターン像を投影光学系を介して感光基板上に
露光する投影露光装置が使用されている。通常このよう
な装置は感光基板（ウェハ）を載置するとともに、２次
元的に移動可能なステージ装置を有している。そしてス
テージ装置を所定の位置に位置決めすることによりレチ
クルとウェハとを位置決めして露光を行う。
【０００３】また、この種の投影露光装置は大地（装置
外部）からの振動により、レチクルとウェハとの位置決
め精度等に悪影響を及ぼすことを防止するために防振台
上に設けられている。防振台は弾性体や緩衝体等により
装置外部からの振動を減衰する。
外部）からの振動により、レチクルとウェハとの位置決
め精度等に悪影響を及ぼすことを防止するために防振台
上に設けられている。防振台は弾性体や緩衝体等により
装置外部からの振動を減衰する。
【０００４】図４は従来の投影露光装置の概略を示す図
である。図４に示すような従来の半導体製造用投影露光
装置に使用されるステージ装置では、基盤を構成する防
振台１２上に設けられたモータ１３をステージ制御部
（不図示）が駆動することにより送りねじ（駆動軸）６
を介してテーブル１が所定位置に駆動されるようになっ
ている。テーブル１の上には感光基板であるウェハＷが
載置され、このウェハ面上の所望の露光領域に光源２０
を発した光がフライアイレンズ、コンデンサレンズ等の
レンズ系より成る照明光学系１９、レチクル１８および
投影レンズ１７を介して絞り込まれ、マスクパターンが
ウェハ上に結像される。露光領域の投影露光終了後、投
影レンズ１７の投影視野内の所定位置に次の露光領域が
位置決めされるように、テーブル１が適宜駆動される。
干渉計８は、テーブル１上に設けられた移動鏡９からの
反射光に基づいてステージ１の位置を計測する。
である。図４に示すような従来の半導体製造用投影露光
装置に使用されるステージ装置では、基盤を構成する防
振台１２上に設けられたモータ１３をステージ制御部
（不図示）が駆動することにより送りねじ（駆動軸）６
を介してテーブル１が所定位置に駆動されるようになっ
ている。テーブル１の上には感光基板であるウェハＷが
載置され、このウェハ面上の所望の露光領域に光源２０
を発した光がフライアイレンズ、コンデンサレンズ等の
レンズ系より成る照明光学系１９、レチクル１８および
投影レンズ１７を介して絞り込まれ、マスクパターンが
ウェハ上に結像される。露光領域の投影露光終了後、投
影レンズ１７の投影視野内の所定位置に次の露光領域が
位置決めされるように、テーブル１が適宜駆動される。
干渉計８は、テーブル１上に設けられた移動鏡９からの
反射光に基づいてステージ１の位置を計測する。
【０００５】このような従来の構成を有するステージ装
置では、テーブル１を除く装置全体が剛体として防振台
１２上に固定され、テーブル１は送りねじ６とテーブル
１のガイド機構（不図示）により装置本体にほぼ剛体と
して固定されている。換言すれば、マクロ的にはテーブ
ルと装置とは一体であるが、装置全体の剛性とテーブル
１の支持剛性とを比較するとミクロ的にはテーブルが基
盤上でばね支持されているような構造モデルと等価であ
る。これは、ここで要求される精度においては、接合部
の遊びや摩擦により送りねじ６は完全な剛体とは見なさ
れないためである。このため、テーブルの駆動（減速、
停止）に伴いテーブルを除く装置全体に揺れ（振動）が
発生する。すなわち、テーブルに作用する駆動力の反力
が防振台に作用してテーブルを除く装置全体に揺れが発
生する。
置では、テーブル１を除く装置全体が剛体として防振台
１２上に固定され、テーブル１は送りねじ６とテーブル
１のガイド機構（不図示）により装置本体にほぼ剛体と
して固定されている。換言すれば、マクロ的にはテーブ
ルと装置とは一体であるが、装置全体の剛性とテーブル
１の支持剛性とを比較するとミクロ的にはテーブルが基
盤上でばね支持されているような構造モデルと等価であ
る。これは、ここで要求される精度においては、接合部
の遊びや摩擦により送りねじ６は完全な剛体とは見なさ
れないためである。このため、テーブルの駆動（減速、
停止）に伴いテーブルを除く装置全体に揺れ（振動）が
発生する。すなわち、テーブルに作用する駆動力の反力
が防振台に作用してテーブルを除く装置全体に揺れが発
生する。
【０００６】しかしながら、テーブル１だけは慣性力に
より元の位置に留まろうとするため、装置全体とテーブ
ル１との間にすなわち基盤である防振台１２とテーブル
１との間に、いわゆる揺れに起因した位置ずれが発生す
る。
より元の位置に留まろうとするため、装置全体とテーブ
ル１との間にすなわち基盤である防振台１２とテーブル
１との間に、いわゆる揺れに起因した位置ずれが発生す
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の半
導体製造用投影露光装置に使用されるステージ装置で
は、テーブルを駆動して所定位置に移動させる際、装置
全体に揺れが発生し、防振台とテーブルとの間にこの揺
れに起因する位置ずれが発生した。上述したように、投
影露光のための光学系は基盤に対して剛体として固定さ
れているので、投影光学系とテーブルに載置されたウェ
ハとの間の位置ずれは露光装置としての性能に悪影響を
及ぼす。このため、振動が自然減衰し揺れが十分小さく
なるのを待って投影露光を行う必要があり、スループッ
トが著しく低下するという不都合があった。
導体製造用投影露光装置に使用されるステージ装置で
は、テーブルを駆動して所定位置に移動させる際、装置
全体に揺れが発生し、防振台とテーブルとの間にこの揺
れに起因する位置ずれが発生した。上述したように、投
影露光のための光学系は基盤に対して剛体として固定さ
れているので、投影光学系とテーブルに載置されたウェ
ハとの間の位置ずれは露光装置としての性能に悪影響を
及ぼす。このため、振動が自然減衰し揺れが十分小さく
なるのを待って投影露光を行う必要があり、スループッ
トが著しく低下するという不都合があった。
【０００８】本発明は、前記の課題に鑑みてなされたも
のであり、テーブルの駆動により揺れが発生してもテー
ブルと基盤との間に位置ずれが起こらない、スル−プッ
トの向上したステージ装置を提供することを目的とす
る。また、本発明は、スル−プットの向上した露光装置
を提供することを目的とする。
のであり、テーブルの駆動により揺れが発生してもテー
ブルと基盤との間に位置ずれが起こらない、スル−プッ
トの向上したステージ装置を提供することを目的とす
る。また、本発明は、スル−プットの向上した露光装置
を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明のステージ装置においては、防振装置によっ
て支持された基盤と、基盤を移動可能に支持するテーブ
ルと、テーブルを基盤上で所定の位置に位置決めするた
めの第１の駆動手段とを備えたステージ装置において、
第１の駆動手段でテーブルを駆動するときに発生する基
盤の揺れに起因する基盤とテーブルとの相対的な位置ず
れを補正するために、基盤とテーブルとの間に設けられ
たリニアモータ機構からなる第２の駆動手段を備え、こ
の第２の駆動手段により基盤の加速度と同じ加速度をテ
ーブルに作用させている。
に、本発明のステージ装置においては、防振装置によっ
て支持された基盤と、基盤を移動可能に支持するテーブ
ルと、テーブルを基盤上で所定の位置に位置決めするた
めの第１の駆動手段とを備えたステージ装置において、
第１の駆動手段でテーブルを駆動するときに発生する基
盤の揺れに起因する基盤とテーブルとの相対的な位置ず
れを補正するために、基盤とテーブルとの間に設けられ
たリニアモータ機構からなる第２の駆動手段を備え、こ
の第２の駆動手段により基盤の加速度と同じ加速度をテ
ーブルに作用させている。
【００１０】本ステージ装置の好ましい実施態様によれ
ば、基盤の加速度を計測するための加速度計測手段を備
え、あるいはテーブルの所与の加速度に基づいて基盤の
加速度を数値的に演算するための加速度演算手段を備
え、あるいはテーブルの加速度を計測する加速度計測手
段と、計測したテーブルの加速度に基づいて基盤の加速
度を数値的に演算するための加速度演算手段とを備えて
いる。また、本発明の露光装置は、レチクルのパタ−ン
を基板に露光する露光装置であって、光学部材を有し、
基板を保持して移動するステージと、このステージを移
動可能に支持する基盤と、光学部材に向け検出光を射出
してステージの位置を検出する干渉計と、基盤の加速度
を検出する加速度検出装置と、ステージに設けられた可
動子と基盤に設けられた固定子とを有し、干渉計と加速
度検出装置との検出結果に基づいて、ステージの移動中
にステージの移動による基盤の揺動を補正する補正装置
とを備えている。本露光装置の好ましい実施態様によれ
ば、基盤は露光装置外部からの振動を防振する防振機構
を備えている。本露光装置の好ましい実施態様によれ
ば、ステージは非接触型のベアリングを介して基盤に支
持されている。本露光装置の好ましい実施態様によれ
ば、干渉計は基盤に設けられている。本露光装置の好ま
しい実施態様によれば、加速度検出装置は、基盤に設け
れられた加速度計を備えている。
ば、基盤の加速度を計測するための加速度計測手段を備
え、あるいはテーブルの所与の加速度に基づいて基盤の
加速度を数値的に演算するための加速度演算手段を備
え、あるいはテーブルの加速度を計測する加速度計測手
段と、計測したテーブルの加速度に基づいて基盤の加速
度を数値的に演算するための加速度演算手段とを備えて
いる。また、本発明の露光装置は、レチクルのパタ−ン
を基板に露光する露光装置であって、光学部材を有し、
基板を保持して移動するステージと、このステージを移
動可能に支持する基盤と、光学部材に向け検出光を射出
してステージの位置を検出する干渉計と、基盤の加速度
を検出する加速度検出装置と、ステージに設けられた可
動子と基盤に設けられた固定子とを有し、干渉計と加速
度検出装置との検出結果に基づいて、ステージの移動中
にステージの移動による基盤の揺動を補正する補正装置
とを備えている。本露光装置の好ましい実施態様によれ
ば、基盤は露光装置外部からの振動を防振する防振機構
を備えている。本露光装置の好ましい実施態様によれ
ば、ステージは非接触型のベアリングを介して基盤に支
持されている。本露光装置の好ましい実施態様によれ
ば、干渉計は基盤に設けられている。本露光装置の好ま
しい実施態様によれば、加速度検出装置は、基盤に設け
れられた加速度計を備えている。
【００１１】
【作用】本願の発明者は、テーブルの駆動に対する反力
により防振第とテーブルとの間に揺れに起因した位置ず
れが発生するという事実を観察し、この位置ずれを補正
して解消するにはテーブルを基盤の揺動運動に追従させ
ればよいこと、したがってテーブルに基盤の加速度と同
じ加速度をリアルタイムに作用させればよいことに着目
し、本発明のステージ装置に想到した。
により防振第とテーブルとの間に揺れに起因した位置ず
れが発生するという事実を観察し、この位置ずれを補正
して解消するにはテーブルを基盤の揺動運動に追従させ
ればよいこと、したがってテーブルに基盤の加速度と同
じ加速度をリアルタイムに作用させればよいことに着目
し、本発明のステージ装置に想到した。
【００１２】本発明においては、基盤の加速度がａ
（ｔ）、テーブルの質量がｍで表されるとき、次式で与
えられる力Ｆ（ｔ）をリアルタイムでテーブルに作用さ
せることにより基盤とテーブルとの相対速度は零とな
り、前記揺れによる位置ずれを解消する。 Ｆ（ｔ）＝ ｍ × ａ（ｔ） 基盤の加速度ａ（ｔ）は、基盤上に取り付けた加速度セ
ンサ等により容易に測定可能である。したがって、テー
ブルと基盤との間に取り付けられたリニアモータ等の適
当な手段によって、リアルタイムで測定された基盤加速
度ａ（ｔ）と既知であるテーブル質量を乗じることによ
って得られた力Ｆ（ｔ）をテーブルに作用させ、テーブ
ルに基盤の加速度ａ（ｔ）と同じ加速度を強制的に作用
させ、テーブルを基盤の揺れに完全に追随させることが
できる。
（ｔ）、テーブルの質量がｍで表されるとき、次式で与
えられる力Ｆ（ｔ）をリアルタイムでテーブルに作用さ
せることにより基盤とテーブルとの相対速度は零とな
り、前記揺れによる位置ずれを解消する。 Ｆ（ｔ）＝ ｍ × ａ（ｔ） 基盤の加速度ａ（ｔ）は、基盤上に取り付けた加速度セ
ンサ等により容易に測定可能である。したがって、テー
ブルと基盤との間に取り付けられたリニアモータ等の適
当な手段によって、リアルタイムで測定された基盤加速
度ａ（ｔ）と既知であるテーブル質量を乗じることによ
って得られた力Ｆ（ｔ）をテーブルに作用させ、テーブ
ルに基盤の加速度ａ（ｔ）と同じ加速度を強制的に作用
させ、テーブルを基盤の揺れに完全に追随させることが
できる。
【００１３】因みに、直流式リニアモ−タでは、発生推
力FLはリニアモ−タ固有の推力定数Kと電流ｉとの積、
すなわちFL＝K×ｉで表される。したがって、電流ｉを
適宜制御することによって容易に所望の推力をテーブル
に作用させることができる。また、本発明の露光装置
は、ステージの位置を検出する干渉計と基盤の加速度を
検出する加速度検出装置との検出結果に基づいて、ステ
ージの移動中にステージの移動による基盤の揺動を補正
する補正装置を有しているのでスル−プットの向上した
露光装置を実現することができる。また、本発明の露光
装置は、防振機構により露光装置外部からの振動を防振
している。また、本発明の露光装置は、上述のように、
ステージの移動による基盤の揺動を補正しているので、
干渉計を基盤に設けることができる。
力FLはリニアモ−タ固有の推力定数Kと電流ｉとの積、
すなわちFL＝K×ｉで表される。したがって、電流ｉを
適宜制御することによって容易に所望の推力をテーブル
に作用させることができる。また、本発明の露光装置
は、ステージの位置を検出する干渉計と基盤の加速度を
検出する加速度検出装置との検出結果に基づいて、ステ
ージの移動中にステージの移動による基盤の揺動を補正
する補正装置を有しているのでスル−プットの向上した
露光装置を実現することができる。また、本発明の露光
装置は、防振機構により露光装置外部からの振動を防振
している。また、本発明の露光装置は、上述のように、
ステージの移動による基盤の揺動を補正しているので、
干渉計を基盤に設けることができる。
【００１４】
【実施例】本発明の実施例を、添付図面に基づいて説明
する。図１は、本発明の実施例にかかるステージ装置が
使用される投影露光装置の構成を模式的に説明する図で
ある。図示の装置の構成は、図４に示す従来の装置と基
本的に類似した構成を有する。このため、図示の装置の
構成要素のうち、図４の構成要素に対応する要素には同
じ参照番号が付してある。図示の装置が構成的に従来の
装置と相違する主な点は、テーブル１と防振台１２との
間にテーブルを駆動するための第２の手段としてリニア
モータ機構を備えている点、および防振台１２上には防
振台の加速度を測定するための加速度計が設けられてい
る点であり、これに伴って制御系も異なる。
する。図１は、本発明の実施例にかかるステージ装置が
使用される投影露光装置の構成を模式的に説明する図で
ある。図示の装置の構成は、図４に示す従来の装置と基
本的に類似した構成を有する。このため、図示の装置の
構成要素のうち、図４の構成要素に対応する要素には同
じ参照番号が付してある。図示の装置が構成的に従来の
装置と相違する主な点は、テーブル１と防振台１２との
間にテーブルを駆動するための第２の手段としてリニア
モータ機構を備えている点、および防振台１２上には防
振台の加速度を測定するための加速度計が設けられてい
る点であり、これに伴って制御系も異なる。
【００１５】図２は、本発明の実施例にかかるステージ
装置の斜視図である。図示の装置は、Ｘ方向に移動可能
なステージ装置とＹ方向に移動可能なステージ装置とを
組み合わせたものであり、水平面内でテーブルが自在に
移動可能なステージ装置である。図２のテーブル１はＸ
方向に移動可能なＸテーブル１ＸとＹ方向に移動可能な
Ｙテーブル１Ｙとを有している。Ｘテーブル１ＸはＹテ
ーブル１Ｙ上に設けられている。Ｘテーブル１ＸはＸ方
向に延びた非接触方式のガイド機構（エアベアリング
等）２ＸによってＹテーブル１Ｙに支持されている。ま
た、Ｘテーブル１Ｘを支持するＹテーブル１Ｙは防振台
１２上に設けられている。Ｙテーブル１ＹはＹ方向に延
びた非接触方式のガイド機構（エアベアリング等）２Ｙ
によって防振台１２に支持されている。
装置の斜視図である。図示の装置は、Ｘ方向に移動可能
なステージ装置とＹ方向に移動可能なステージ装置とを
組み合わせたものであり、水平面内でテーブルが自在に
移動可能なステージ装置である。図２のテーブル１はＸ
方向に移動可能なＸテーブル１ＸとＹ方向に移動可能な
Ｙテーブル１Ｙとを有している。Ｘテーブル１ＸはＹテ
ーブル１Ｙ上に設けられている。Ｘテーブル１ＸはＸ方
向に延びた非接触方式のガイド機構（エアベアリング
等）２ＸによってＹテーブル１Ｙに支持されている。ま
た、Ｘテーブル１Ｘを支持するＹテーブル１Ｙは防振台
１２上に設けられている。Ｙテーブル１ＹはＹ方向に延
びた非接触方式のガイド機構（エアベアリング等）２Ｙ
によって防振台１２に支持されている。
【００１６】Ｙテーブル１Ｙはガイド機構２Ｙと平行に
設けられた送りねじ３ＹによってＹ方向に駆動される。
送りねじ３Ｙは防振台１２上の取り付けられたモータ４
Ｙによって駆動される。Ｙテーブル１Ｙと防振台１２と
の間にはリニアモータ機構（５Ｙ、６Ｙ）が設けられて
いる（詳細後述）。また、Ｘテーブル１Ｘはガイド機構
２Ｘと平行に設けられた送りねじ３ＸによってＸ方向に
駆動される。送りねじ３ＸはＹテーブル１Ｙ上に取り付
けられたモータ４Ｘによって駆動される。Ｘテーブル１
ＸとＹテーブル１Ｙとの間にはリニアモータ機構（５
Ｘ、６Ｘ）が設けられている（詳細後述）。
設けられた送りねじ３ＹによってＹ方向に駆動される。
送りねじ３Ｙは防振台１２上の取り付けられたモータ４
Ｙによって駆動される。Ｙテーブル１Ｙと防振台１２と
の間にはリニアモータ機構（５Ｙ、６Ｙ）が設けられて
いる（詳細後述）。また、Ｘテーブル１Ｘはガイド機構
２Ｘと平行に設けられた送りねじ３ＸによってＸ方向に
駆動される。送りねじ３ＸはＹテーブル１Ｙ上に取り付
けられたモータ４Ｘによって駆動される。Ｘテーブル１
ＸとＹテーブル１Ｙとの間にはリニアモータ機構（５
Ｘ、６Ｘ）が設けられている（詳細後述）。
【００１７】レーザ干渉計７ＹはＹテーブル１Ｙの位置
を高精度に検出可能である。レーザ干渉計７ＹはＸテー
ブル１Ｘ上に設けられた反射鏡８Ｙからの戻り光に基づ
いて非接触にＹテーブル１Ｙの位置を計測する。またレ
ーザ干渉計７ＸはＸテーブル１Ｘの位置を高精度に検出
可能である。レーザ干渉計７Ｙと同様にレーザ干渉計７
ＸもＸテーブル１Ｘ上に設けられた反射鏡８Ｘからの戻
り光に基づいて非接触にＸテーブル１Ｘの位置を計測す
る。図２では簡略化して示してあるが、レーザ干渉計７
Ｙは防振台１２上に固定され、レーザ干渉計７ＸはＹテ
ーブル１Ｙ上に固定されている。防振台１２上には加速
度計９Ｙが設けられており、防振台１２のＹ方向の加速
度を計測可能である。またＹテーブル１Ｙ上には加速度
計９Ｘが設けられており、Ｙテーブル１ＹのＸ方向の加
速度を計測可能である。ここで、Ｘテーブル１Ｘ以外の
ステージ装置の加速度を求めているので、結局は防振台
１２のＸ方向の加速度を計測していることになる。以下
加速度計９Ｘで計測される加速度を「Ｙテーブル１Ｙの
Ｘ方向の加速度」という。
を高精度に検出可能である。レーザ干渉計７ＹはＸテー
ブル１Ｘ上に設けられた反射鏡８Ｙからの戻り光に基づ
いて非接触にＹテーブル１Ｙの位置を計測する。またレ
ーザ干渉計７ＸはＸテーブル１Ｘの位置を高精度に検出
可能である。レーザ干渉計７Ｙと同様にレーザ干渉計７
ＸもＸテーブル１Ｘ上に設けられた反射鏡８Ｘからの戻
り光に基づいて非接触にＸテーブル１Ｘの位置を計測す
る。図２では簡略化して示してあるが、レーザ干渉計７
Ｙは防振台１２上に固定され、レーザ干渉計７ＸはＹテ
ーブル１Ｙ上に固定されている。防振台１２上には加速
度計９Ｙが設けられており、防振台１２のＹ方向の加速
度を計測可能である。またＹテーブル１Ｙ上には加速度
計９Ｘが設けられており、Ｙテーブル１ＹのＸ方向の加
速度を計測可能である。ここで、Ｘテーブル１Ｘ以外の
ステージ装置の加速度を求めているので、結局は防振台
１２のＸ方向の加速度を計測していることになる。以下
加速度計９Ｘで計測される加速度を「Ｙテーブル１Ｙの
Ｘ方向の加速度」という。
【００１８】ここで、Ｘテーブル１ＸをＸ方向に駆動す
るリニアモータ機構（５Ｘ、６Ｘ）とＹテーブル１Ｙを
Ｙ方向に駆動するリニアモータ機構（５Ｙ、６Ｙ）の基
本的な構成が一致することに着目し、図３を参照してＸ
テーブル１ＸをＸ方向に駆動するリニアモータ機構の構
成のみを説明する。
るリニアモータ機構（５Ｘ、６Ｘ）とＹテーブル１Ｙを
Ｙ方向に駆動するリニアモータ機構（５Ｙ、６Ｙ）の基
本的な構成が一致することに着目し、図３を参照してＸ
テーブル１ＸをＸ方向に駆動するリニアモータ機構の構
成のみを説明する。
【００１９】図３は、本発明の実施例にかかるステージ
装置の構成を模式的に示す側面図である。Ｘテーブル１
ＸとＹテーブル１Ｙとの間には、リニアモータ機構（５
Ｘ、６Ｘ）が設けられている。リニアモータ機構はＹテ
ーブル１Ｙ側に取りつけられた固定子５ＸとＸテーブル
１ＸのＹテーブル１Ｙ側に取りつけられた可動子６Ｘと
からなっている。
装置の構成を模式的に示す側面図である。Ｘテーブル１
ＸとＹテーブル１Ｙとの間には、リニアモータ機構（５
Ｘ、６Ｘ）が設けられている。リニアモータ機構はＹテ
ーブル１Ｙ側に取りつけられた固定子５ＸとＸテーブル
１ＸのＹテーブル１Ｙ側に取りつけられた可動子６Ｘと
からなっている。
【００２０】また、Ｙ方向についても同様にＹテーブル
１Ｙと防振台１２との間には、リニアモータ機構（５
Ｙ、６Ｙ）が設けられている（図１）。
１Ｙと防振台１２との間には、リニアモータ機構（５
Ｙ、６Ｙ）が設けられている（図１）。
【００２１】図示の装置はさらに、制御器１０を備えて
いる。制御器１０は、反射鏡８Ｘ、８Ｙと協働してレー
ザ干渉計７Ｘ、７Ｙが計測したテーブル位置情報および
加速度計９Ｘ、９Ｙが計測した加速度情報を受け、モー
タ４Ｘ、４Ｙおよび送りねじ３Ｘ、３Ｙを介してまたは
リニアモータ機構（５Ｘ、６Ｘ）、（５Ｙ ６Ｙ）を介
してテーブル１Ｘ、１Ｙを適宜駆動させる。制御器１０
はこれらの他、装置全体を制御する。
いる。制御器１０は、反射鏡８Ｘ、８Ｙと協働してレー
ザ干渉計７Ｘ、７Ｙが計測したテーブル位置情報および
加速度計９Ｘ、９Ｙが計測した加速度情報を受け、モー
タ４Ｘ、４Ｙおよび送りねじ３Ｘ、３Ｙを介してまたは
リニアモータ機構（５Ｘ、６Ｘ）、（５Ｙ ６Ｙ）を介
してテーブル１Ｘ、１Ｙを適宜駆動させる。制御器１０
はこれらの他、装置全体を制御する。
【００２２】以上のように構成された本発明の実施例に
かかるステージ装置が半導体製造用投影露光装置に使用
される場合、感光基板であるウェハが載置されたテーブ
ル１は、投影露光後次の露光領域が投影光学系の投影視
野の所定位置に位置決めされるように駆動される。具体
的には、制御器１０が現在位置情報および目標位置情報
を受け、モータ４Ｘ、4 Ｙおよび送りねじ３Ｘ、３Ｙを
介してテーブル１Ｘ、１Ｙを迅速に目標位置に移動させ
る。このとき、テーブル１Ｘ、１Ｙは、正の加速度運
動、等速度運動そして負の加速度運動を受ける。以下、
便宜上Ｘ方向についての振動、防振について説明する。
かかるステージ装置が半導体製造用投影露光装置に使用
される場合、感光基板であるウェハが載置されたテーブ
ル１は、投影露光後次の露光領域が投影光学系の投影視
野の所定位置に位置決めされるように駆動される。具体
的には、制御器１０が現在位置情報および目標位置情報
を受け、モータ４Ｘ、4 Ｙおよび送りねじ３Ｘ、３Ｙを
介してテーブル１Ｘ、１Ｙを迅速に目標位置に移動させ
る。このとき、テーブル１Ｘ、１Ｙは、正の加速度運
動、等速度運動そして負の加速度運動を受ける。以下、
便宜上Ｘ方向についての振動、防振について説明する。
【００２３】テーブル１Ｘにはモータ４Ｘおよび送りね
じ３Ｘを介して加速度が作用するので、その反作用とし
てモータ４Ｘおよび送りねじ３Ｘが取り付けられたＹテ
ーブル１Ｙに反力が伝わる。この結果、テーブル１Ｘを
除く装置全体が振動し揺れが発生する。テーブル１Ｘは
Ｙテーブル１Ｙ上で非接触方式のガイド機構２Ｘおよび
送りねじ３Ｘによって支持されているので、テーブル１
Ｘには装置全体の揺動運動とは独立して元の位置に留ま
ろうとする慣性力が働くことになる。
じ３Ｘを介して加速度が作用するので、その反作用とし
てモータ４Ｘおよび送りねじ３Ｘが取り付けられたＹテ
ーブル１Ｙに反力が伝わる。この結果、テーブル１Ｘを
除く装置全体が振動し揺れが発生する。テーブル１Ｘは
Ｙテーブル１Ｙ上で非接触方式のガイド機構２Ｘおよび
送りねじ３Ｘによって支持されているので、テーブル１
Ｘには装置全体の揺動運動とは独立して元の位置に留ま
ろうとする慣性力が働くことになる。
【００２４】これはＸテーブル１Ｘはガイド機構２Ｘ、
送りねじ３Ｘを介して装置全体と一体に運動しようとす
るが、送りねじ３Ｘ等が完全剛体でない為、Ｘテーブル
１Ｘが装置全体に完全に追従しない。
送りねじ３Ｘを介して装置全体と一体に運動しようとす
るが、送りねじ３Ｘ等が完全剛体でない為、Ｘテーブル
１Ｘが装置全体に完全に追従しない。
【００２５】したがって、本発明では、加速度計９Ｘで
計測したＹテーブル１ＹのＸ方向の加速度情報を制御器
１０が受け、テーブル１Ｘにもこの計測したＹテーブル
１ＹのＸ方向の加速度と同じ加速度をリニアモータ機構
５Ｘ、６Ｘを介してリアルタイムに作用させる。この結
果、Ｘテーブル１Ｘの移動中、揺れによるＸテーブル１
ＸとＹテーブル１Ｙとの相対的な位置ずれは発生しな
い。このため、あたかもテーブル１Ｘがモータ４Ｘおよ
び送りねじ３Ｘを介して駆動され目標位置に停止したか
のようになり、装置の振動がおさまるのを待たずに露光
を行うことができる。
計測したＹテーブル１ＹのＸ方向の加速度情報を制御器
１０が受け、テーブル１Ｘにもこの計測したＹテーブル
１ＹのＸ方向の加速度と同じ加速度をリニアモータ機構
５Ｘ、６Ｘを介してリアルタイムに作用させる。この結
果、Ｘテーブル１Ｘの移動中、揺れによるＸテーブル１
ＸとＹテーブル１Ｙとの相対的な位置ずれは発生しな
い。このため、あたかもテーブル１Ｘがモータ４Ｘおよ
び送りねじ３Ｘを介して駆動され目標位置に停止したか
のようになり、装置の振動がおさまるのを待たずに露光
を行うことができる。
【００２６】すでに上述したように、Ｘテーブル１Ｘの
加速度ａ1 （ｔ）が基盤上の加速度計９Ｘによってリア
ルタイムに計測され、Ｘテーブル１Ｘの質量ｍ1 が既知
であるから、力Ｆ（ｔ）＝ｍ1 ×ａ1 （ｔ）をＸテーブ
ル１Ｘに作用させれば、Ｘテーブル１ＸにはＹテーブル
１Ｙと同じ加速度がリアルタイムに作用する。この結果
Ｙテーブル１Ｙの揺れにＸテーブル１Ｘを完全に追随さ
せ、前記相対的な位置ずれを完全に解消することができ
る。リニアモータ機構（５Ｘ、６Ｘ）の発生推力ＦL が
前記力Ｆ（ｔ）と常に等しくなるように、リニアモータ
機構（５Ｘ、６Ｘ）にかかる電流ｉは制御器１０によっ
て適宜制御される。
加速度ａ1 （ｔ）が基盤上の加速度計９Ｘによってリア
ルタイムに計測され、Ｘテーブル１Ｘの質量ｍ1 が既知
であるから、力Ｆ（ｔ）＝ｍ1 ×ａ1 （ｔ）をＸテーブ
ル１Ｘに作用させれば、Ｘテーブル１ＸにはＹテーブル
１Ｙと同じ加速度がリアルタイムに作用する。この結果
Ｙテーブル１Ｙの揺れにＸテーブル１Ｘを完全に追随さ
せ、前記相対的な位置ずれを完全に解消することができ
る。リニアモータ機構（５Ｘ、６Ｘ）の発生推力ＦL が
前記力Ｆ（ｔ）と常に等しくなるように、リニアモータ
機構（５Ｘ、６Ｘ）にかかる電流ｉは制御器１０によっ
て適宜制御される。
【００２７】Ｙ方向についても同様に加速度計９Ｙで防
振台１２の加速度情報を計測し、Ｘ方向の場合と同様に
制御器１０はリニアモータ機構（５Ｙ、６Ｙ）を制御す
る。ただし、Ｙテーブル１ＹはＸテーブル１Ｘと一体に
移動するので、ここでいうＹテーブル１Ｙの質量はＸテ
ーブル１Ｘの質量ｍ1 とＹテーブル１Ｙの質量ｍ2 の和
となる。従って、Ｙテーブル１Ｙに作用させる力Ｆ
（ｔ）は防振台１２の加速度をａ2 （ｔ）とすると、Ｆ
（ｔ）＝（ｍ1 ＋ｍ 2）×ａ2 （ｔ）となる。
振台１２の加速度情報を計測し、Ｘ方向の場合と同様に
制御器１０はリニアモータ機構（５Ｙ、６Ｙ）を制御す
る。ただし、Ｙテーブル１ＹはＸテーブル１Ｘと一体に
移動するので、ここでいうＹテーブル１Ｙの質量はＸテ
ーブル１Ｘの質量ｍ1 とＹテーブル１Ｙの質量ｍ2 の和
となる。従って、Ｙテーブル１Ｙに作用させる力Ｆ
（ｔ）は防振台１２の加速度をａ2 （ｔ）とすると、Ｆ
（ｔ）＝（ｍ1 ＋ｍ 2）×ａ2 （ｔ）となる。
【００２８】前記実施例では防振台１２の加速度を加速
度計で直接計測し、この実際に計測した加速度を用いて
求めた力をテーブルに強制的に作用させている。しかし
ながら、防振台１２の揺れがテーブル駆動に起因するこ
とに着目すれば、加速度計の使用を省略しても、換言す
れば防振台１２の加速度を直接計測しなくても、防振台
１２の加速度を数値演算によって求めることができる。
したがってテーブルに作用すべき所定の力を演算で求め
ることができる。
度計で直接計測し、この実際に計測した加速度を用いて
求めた力をテーブルに強制的に作用させている。しかし
ながら、防振台１２の揺れがテーブル駆動に起因するこ
とに着目すれば、加速度計の使用を省略しても、換言す
れば防振台１２の加速度を直接計測しなくても、防振台
１２の加速度を数値演算によって求めることができる。
したがってテーブルに作用すべき所定の力を演算で求め
ることができる。
【００２９】Ｘ方向での運動について考えると、振動す
る防振台１２、ひいてはＸテーブル１Ｘを除く装置全体
の運動方程式は次式で表される。 Ｆｓ（ｔ）＝Ｍ・ｘ″（ｔ）＋Ｂ・ｘ′（ｔ）＋Ｋ・ｘ
（ｔ） ここで、 Ｆｓ：防振台１２に作用する加振力であり、Ｘテーブル
１Ｘに作用する駆動力の反力であるからＦｓ（ｔ）＝−
ｍ1 ×ａ1 （ｔ）である Ｍ ：Ｘテーブル１Ｘを除く装置全体の質量 Ｂ ：粘性抵抗係数 Ｋ ：ばね定数 上記テーブルを除く装置全体の質量Ｍ、粘性抵抗係数
Ｂ、ばね定数Ｋ、およびテーブルの質量ｍ1 は既知であ
る。また、テーブルの加速度ａ1 （ｔ）は設計事項とし
て既知であるかあるいは前記レーザ干渉計が計測したテ
ーブルの位置情報からリアルタイムに求めることができ
る。ここで、ばね定数Ｋ及び粘性抵抗係数Ｂとは防振台
１２を床面から支えている防振パッドの定数である。
る防振台１２、ひいてはＸテーブル１Ｘを除く装置全体
の運動方程式は次式で表される。 Ｆｓ（ｔ）＝Ｍ・ｘ″（ｔ）＋Ｂ・ｘ′（ｔ）＋Ｋ・ｘ
（ｔ） ここで、 Ｆｓ：防振台１２に作用する加振力であり、Ｘテーブル
１Ｘに作用する駆動力の反力であるからＦｓ（ｔ）＝−
ｍ1 ×ａ1 （ｔ）である Ｍ ：Ｘテーブル１Ｘを除く装置全体の質量 Ｂ ：粘性抵抗係数 Ｋ ：ばね定数 上記テーブルを除く装置全体の質量Ｍ、粘性抵抗係数
Ｂ、ばね定数Ｋ、およびテーブルの質量ｍ1 は既知であ
る。また、テーブルの加速度ａ1 （ｔ）は設計事項とし
て既知であるかあるいは前記レーザ干渉計が計測したテ
ーブルの位置情報からリアルタイムに求めることができ
る。ここで、ばね定数Ｋ及び粘性抵抗係数Ｂとは防振台
１２を床面から支えている防振パッドの定数である。
【００３０】こうして、防振台１２の運動方程式を数値
演算によってコンピュータ（制御器１０）で解くことが
でき、防振台の加速度を算出することができる。算出し
た防振台の加速度ｘ″（ｔ）を用いてＸテーブル１Ｘに
所定に力を作用させ、前記相対的な位置ずれを完全に解
消する動作はすでに上述のとおりである。Ｙ方向の運動
についても同様にしてＹテーブル１Ｙに作用させる力を
演算で求めることができる。
演算によってコンピュータ（制御器１０）で解くことが
でき、防振台の加速度を算出することができる。算出し
た防振台の加速度ｘ″（ｔ）を用いてＸテーブル１Ｘに
所定に力を作用させ、前記相対的な位置ずれを完全に解
消する動作はすでに上述のとおりである。Ｙ方向の運動
についても同様にしてＹテーブル１Ｙに作用させる力を
演算で求めることができる。
【００３１】なお、本実施例では、揺れに起因するテー
ブルと防振台との位置ずれを補正する手段としてリニア
モータ機構を利用しているが、テーブルの停止位置と目
標位置が一致しないときテーブルを微小移動させるため
の微動手段として、あるいは揺れの整定を促進するため
の減速手段（ダンパー）としても併用することができ
る。
ブルと防振台との位置ずれを補正する手段としてリニア
モータ機構を利用しているが、テーブルの停止位置と目
標位置が一致しないときテーブルを微小移動させるため
の微動手段として、あるいは揺れの整定を促進するため
の減速手段（ダンパー）としても併用することができ
る。
【００３２】さらに、本実施例では、半導体製造用の投
影露光装置に使用されるステージ装置を例にとって説明
したが、本発明の範囲を逸脱することなく、他の一般の
ステージ装置にも本発明を適用することができることは
明らかである。
影露光装置に使用されるステージ装置を例にとって説明
したが、本発明の範囲を逸脱することなく、他の一般の
ステージ装置にも本発明を適用することができることは
明らかである。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したごとく、本発明のステージ
装置では、テーブルに基盤の加速度と同じ加速度を強制
的に作用させ、テーブルを基盤の揺れ完全に追従させる
ことができる。したがって、テーブルの駆動による揺れ
が発生してもテーブルと基盤との間に位置ずれが起こら
ない。また、本発明の露光装置では、補正装置がステー
ジの移動中にこのステージの移動による基盤の揺動を補
正しているので、スル−プットの向上した露光装置を実
現することができる。
装置では、テーブルに基盤の加速度と同じ加速度を強制
的に作用させ、テーブルを基盤の揺れ完全に追従させる
ことができる。したがって、テーブルの駆動による揺れ
が発生してもテーブルと基盤との間に位置ずれが起こら
ない。また、本発明の露光装置では、補正装置がステー
ジの移動中にこのステージの移動による基盤の揺動を補
正しているので、スル−プットの向上した露光装置を実
現することができる。
【図１】本発明の実施例にかかるステージ装置が使用さ
れる投影露光装置の構成を模式的に説明する図である。
れる投影露光装置の構成を模式的に説明する図である。
【図２】本発明の実施例にかかるステージ装置の斜視図
である。
である。
【図３】本発明の実施例にかかるステージ装置の構成を
模式的に示す側面図である。
模式的に示す側面図である。
【図４】従来の半導体製造用投影露光装置に使用される
ステージ装置の構成を模式的に説明する図である。
ステージ装置の構成を模式的に説明する図である。
１Ｘ、１Ｙ テーブル ２Ｘ、２Ｙ ガイド機構 ３Ｘ、３Ｙ 送りねじ ４Ｘ、４Ｙ モータ ５Ｘ、５Ｙ 固定子 ６Ｘ、６Ｙ 可動子 ７Ｘ、７Ｙ レーザ干渉計 ８Ｘ、８Ｙ 反射鏡 ９Ｘ、９Ｙ 加速度計 １０ 制御器 １８ レチクル ２０ 光源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 9/00 G12B 5/00
Claims (9)
- 【請求項１】 防振装置によって支持された基盤と、該
基盤を移動可能に支持するテーブルと、該テーブルを基
盤上で所定の位置に位置決めするための第１の駆動手段
とを備えたステージ装置において、 前記第１の駆動手段でテーブルを駆動するときに発生す
る前記基盤の揺れに起因する前記基盤と前記テーブルと
の相対的な位置ずれを補正するために、前記基盤と前記
テーブルとの間に設けられたリニアモータ機構からなる
第２の駆動手段を備え、該第２の駆動手段により前記基
盤の加速度と同じ加速度を前記テーブルに作用させるこ
とを特徴とするステージ装置。 - 【請求項２】 前記基盤の加速度を計測するための加速
度計測手段を備えていることを特徴とする請求項１に記
載のステージ装置。 - 【請求項３】 前記テーブルの所与の加速度に基づいて
前記基盤の加速度を数値的に演算するための加速度演算
手段を備えていることを特徴とする請求項１または２に
記載のステージ装置。 - 【請求項４】 前記テーブルの加速度を計測する加速度
計測手段と、計測した前記テーブルの加速度に基づいて
前記基盤の加速度を数値的に演算するための加速度演算
手段とを備えていることを特徴とする請求項１または２
に記載のステージ装置。 - 【請求項５】 レチクルのパタ−ンを基板に露光する露
光装置において、 光学部材を有し、前記基板を保持して移動するステージ
と、 前記ステージを移動可能に支持する基盤と、 前記光学部材に向け検出光を射出し、前記ステージの位
置を検出する干渉計と、 前記基盤の加速度を検出する加速度検出装置と、前記ステージに設けられた可動子と前記基盤に設けられ
た固定子とを有し、 前記干渉計と前記加速度検出装置と
の検出結果に基づいて、前記ステージの移動中に前記ス
テージの移動による前記基盤の揺動を補正する補正装置
とを備えたことを特徴とする露光装置。 - 【請求項６】 前記基盤は前記露光装置外部からの振動
を防振する防振機構を備えていることを特徴とする請求
項５記載の露光装置。 - 【請求項７】 前記ステージは非接触型のベアリングを
介して前記基盤に支持されていることを特徴とする請求
項５または６記載の露光装置。 - 【請求項８】 前記干渉計は前記基盤に設けられている
ことを特徴とする請求項５から７のいずれか１項記載の
露光装置。 - 【請求項９】 前記加速度検出装置は、前記基盤に設け
れられた加速度計を備えていることを特徴とする請求項
５から８のいずれか１項記載の露光装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01441993A JP3277581B2 (ja) | 1993-02-01 | 1993-02-01 | ステージ装置および露光装置 |
| US08/186,555 US5446519A (en) | 1993-02-01 | 1994-01-26 | Stage device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01441993A JP3277581B2 (ja) | 1993-02-01 | 1993-02-01 | ステージ装置および露光装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06232021A JPH06232021A (ja) | 1994-08-19 |
| JP3277581B2 true JP3277581B2 (ja) | 2002-04-22 |
Family
ID=11860504
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01441993A Expired - Fee Related JP3277581B2 (ja) | 1993-02-01 | 1993-02-01 | ステージ装置および露光装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5446519A (ja) |
| JP (1) | JP3277581B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP3226704B2 (ja) * | 1994-03-15 | 2001-11-05 | キヤノン株式会社 | 露光装置 |
| US5874820A (en) * | 1995-04-04 | 1999-02-23 | Nikon Corporation | Window frame-guided stage mechanism |
| JP3363662B2 (ja) | 1994-05-19 | 2003-01-08 | キヤノン株式会社 | 走査ステージ装置およびこれを用いた露光装置 |
| US5530516A (en) * | 1994-10-04 | 1996-06-25 | Tamarack Scientific Co., Inc. | Large-area projection exposure system |
| JPH08111371A (ja) * | 1994-10-06 | 1996-04-30 | Canon Inc | 投影露光装置 |
| JP3536229B2 (ja) * | 1995-03-07 | 2004-06-07 | 株式会社ニコン | ステージ装置、露光装置、及び位置決め方法 |
| JP3613291B2 (ja) * | 1995-03-08 | 2005-01-26 | 株式会社ニコン | 露光装置 |
| JPH08286758A (ja) * | 1995-04-11 | 1996-11-01 | Canon Inc | 位置決め装置 |
| JP3506158B2 (ja) * | 1995-04-14 | 2004-03-15 | 株式会社ニコン | 露光装置及び走査型露光装置、並びに走査露光方法 |
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| TW318255B (ja) | 1995-05-30 | 1997-10-21 | Philips Electronics Nv | |
| TW316874B (ja) * | 1995-05-30 | 1997-10-01 | Philips Electronics Nv | |
| JP3221823B2 (ja) * | 1995-11-24 | 2001-10-22 | キヤノン株式会社 | 投影露光装置およびこれを用いた露光方法ならびに半導体製造方法 |
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-
1993
- 1993-02-01 JP JP01441993A patent/JP3277581B2/ja not_active Expired - Fee Related
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1994
- 1994-01-26 US US08/186,555 patent/US5446519A/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Publication date |
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| US5446519A (en) | 1995-08-29 |
| JPH06232021A (ja) | 1994-08-19 |
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