JP3639681B2 - ステージ装置およびこれを用いた露光装置 - Google Patents

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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体露光装置のなかで、特に、レチクルパターンを円弧状あるいは矩形状の帯状領域に限定してウエハ等基板(以下、「基板」という。)に結像させ、レチクルと基板を同期的に走査させることによって、レチクルパターン全体を露光して基板に転写するいわゆる走査型の露光装置のステージ装置およびこれを用いた露光装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
原版であるレチクルと基板を同期的に走査させてレチクルパターン全体を基板に転写するいわゆる走査型の露光装置においては、レチクルや基板の走査速度を極めて高精度で安定して制御することのできるステージ装置が必要であり、このようなステージ装置の駆動部には、リニアモータを用いるのが一般的である。
【0003】
図11は、一従来例によるステージ装置を示すもので、これは、図示しないベース上に固定された平板状のガイド1102と、ガイド1102に沿って所定の走査方向(Y軸方向)に往復移動自在であるレチクルステージ1103と、レチクルステージ1103の走行路に沿ってその両側にベースと一体的に配設された一対のリニアモータ固定子1104,1105と、レチクルステージ1103の両側面とそれぞれ一体的に設けられた一対のリニアモータ可動子1106,1107を有し、リニアモータ固定子1104,1105とリニアモータ可動子1106,1107はそれぞれレチクルステージ1103を走査方向に加速減速する一対のリニアモータR1 ,R2 を構成する。レチクルステージ1103は図6に示すエアスライド(静圧軸受装置)E0 によってガイド1102に非接触で案内される。
【0004】
各リニアモータ固定子1104,1105は、ガイド1102に沿って直列に配設された複数のコイル1104a,1105aとこれを支持するコイル台1104b,1105bからなる多相コイル切り換え方式のリニアモータ固定子であって、各コイル列はリニアモータ可動子1106,1107の開口1106a,1107aを貫通する。コイル1104a,1105aに図示しない電源から逐次駆動電流が供給されてこれらが励磁されると、リニアモータ可動子1106,1107との間に推力が発生し、これによってレチクルステージ1103が加速あるいは減速される。
【0005】
レチクルステージ1103上にはレチクル1140が吸着され、その下方にはウエハステージ1203(図13参照)によってウエハが保持されており、ウエハステージ1203もレチクルステージ1103と同様の駆動部を有し、同様に制御される。レチクル1140の一部分に照射された帯状の露光光L0 (断面を図14に破線で示す)は、フレーム1204に支持された投影光学系1205によってウエハに結像し、その帯状領域を露光して、レチクルパターンの一部分を転写する。走査型の露光装置の各露光サイクルは、帯状の露光光L0 に対してレチクルステージ1103とウエハステージ1203を同期的に走行させることでレチクルパターン全体をウエハに転写するものであり、レチクルステージ1103とウエハステージ1203の走行中はその位置をレーザ干渉計1108,1208によってそれぞれ検出して駆動部にフィードバックする。リニアモータR1 ,R2 によるレチクルステージ1103の加速減速および露光中の速度制御は以下のように行なわれる。
【0006】
図14に平面図で示すように、例えば、レチクルステージ1103が走査方向の図示左端にありレチクルの走査方向の幅の中心O0 が加速開始位置P1 に位置しているときにリニアモータR1 ,R2 の図示右向きの推力による加速が開始され、レチクル1140の前記中心O0 が加速終了位置P2 に到達したときに加速が停止され、以後はリニアモータR1 ,R2 がレチクルステージ1103の走査速度を一定に制御する働きのみをする。レチクル1140の中心O0 が減速開始位置P3 に到達するとリニアモータR1 ,R2 の図示左向きの推力による減速が開始され、レチクル1140の中心O0 が減速終了位置P4 に到達したときにレチクルステージ1103の走行が停止される。
【0007】
このような加速減速サイクルにおいて、レチクルステージ1103が図示右向きに走行して、レチクル1140の中心O0 が加速終了位置P2 に到達すると同時に露光光L0 がレチクルパターンの図示右端に入射して露光が開始され、レチクル1140の中心O0 が減速開始位置P3 に到達したときにレチクルパターンの全面の露光が完了する。レチクル1140の露光中すなわち、レチクルパターンが露光光L0 を横切って走行する間はレチクルステージ1103が一定の走査速度に制御され、これと同期して、ウエハステージ1203の走査速度も同様に制御される。なお、露光開始時のウエハとレチクル1140の相対位置は厳密に管理され、露光中のウエハとレチクル1140の速度比は、両者の間の投影光学系1205の縮小倍率に正確に一致するように制御され、露光終了後は両者を適当に減速させる。
【0008】
次に、ガイド1102上のレチクルステージ1103を非接触で支持するエアスライドE0 について説明する。図12はレチクルステージ1103の裏面に設けられたエアスライドE0 をレチクルステージ1103から分離してガイド1102上に残し、レチクルステージ1103とリニアモータ可動子1106,1107およびリニアモータ固定子1104,1105のコイル1104a,1105aを上昇させることで、エアスライドE0 を露出させた状態を示すものである。
【0009】
エアスライドE0 は、4個のエアパッド1111〜1114を有し、そのうちの3個は、ガイド1102の上面に対向する下向きパッド1111〜1113であり、残りの1つは、ガイド1102の一側面に対向して配設される側面パッド1114である。各下向きパッド1111〜1113は、ガイド1102の上面に加圧空気を噴出し、その静圧によってレチクルステージ1103をガイド1102の上面から浮上させる。また、側面パッド1114は、ガイド1102の側面に向かって加圧空気を噴出し、その静圧によってレチクルステージ1103の側板1103aをガイド1102の側面から浮上させる。
【0010】
3個の下向きパッド1111〜1113は、それぞれレチクルステージ1103を露光光の光軸(Z軸)に垂直な平面(XY平面)内で3点支持するように配設され、各下向きパッド1111〜1113に供給される加圧空気の圧力を制御することで、レチクルステージ1103のZ軸方向の位置(高さ)と、ωX,ωY軸方向の位置(傾斜)すなわちピッチング等を制御することができる。また、側面パッド1114は、レチクルステージ1103のX軸方向の位置を制御することができる。
【0011】
エアスライドE0 はこのように、合計4個のエアパッド1111〜1114によって、ガイド1102上のレチクルステージ1103を非接触で支持し、その高さや姿勢(4軸方向の位置)を厳密に管理しながら走査方向に案内するように構成されている。
【0012】
なお、各エアパッド1111〜1114はレチクルステージ1103の裏面に固着され、各エアパッド1111〜1114の両側には、一対の予圧ユニット1121〜1124が配設される。各予圧ユニット1121〜1124は、互に逆向きの磁極を有する2極の磁石1131,1132と、これらの背面に接合されたバックヨーク1133からなり、第1の磁石1131のN極から出た磁束が、ガイド1102を経て第2の磁石1132に入り、バックヨーク1133を通って第1の磁石1131に戻る磁気回路によって、レチクルステージ1103とガイド1102の間に磁気的吸引力を発生させる。この磁気的吸引力は各エアパッド1111〜1114の静圧と逆向きに作用して軸受剛性を強化し、レチクルステージ1103とガイド1102の間に5ミクロン程度のエアギャップを維持する。
【0013】
ガイド1102の材質は、各予圧ユニット1121〜1124の磁束を通すために強磁性体であることが必要であり、しかもレチクルステージ1103に対向する上面や側面には高い面精度が要求され、このために加工時に硬さが必要であるから、焼き入れ処理を施した鉄を用いるのが一般的である。
【0014】
ウエハステージ1203のエアスライドやガイドも上記と同様に構成され、同様のリニアモータによって走査される。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の技術によれば、前述のように、レチクルステージ等のガイドの材質が鉄等の強磁性体であるために、エアスライド(静圧軸受装置)の予圧ユニットを構成する磁石の移動に伴なってガイドに渦電流が発生し、これによって、リニアモータの駆動力に抗して作用するいわゆる粘性抵抗が増大する。その結果、リニアモータの駆動効率が著しく低下するという未解決の課題がある。
【0016】
また、エアスライドは非接触であるから、レチクルステージを所定の走査速度まで加速したのちは、加速を停止してもレチクルステージの走査速度はほとんど減速することなく、逆向きの加速力による減速が開始されるまでわずかな推力によって前記走査速度を保つことができるはずである。ところが、ガイドに渦電流が発生すると、これによる粘性抵抗に打ち勝つだけの推力を付加しなければならず、露光中の必要駆動力が増大し、リニアモータに供給する電流量が大きくなる。このように露光中の必要駆動力が増大すると、リニアモータの発熱等によってレチクルステージに熱歪を発生する等のトラブルを誘発する。
【0017】
特に、前述のように多相コイル切り換え方式のリニアモータを用いた場合は、コイル切り換えによってこれと同じ周期で数%の推力むらを発生するため、ガイドの粘性抵抗に打ち勝つようにリニアモータの駆動量を大きくすると、上記の推力むらが外乱となって露光中のレチクルステージの走査速度に影響し、露光装置の転写精度を悪化させる。
【0018】
この傾向は、レチクルステージ等の走査速度が大きくなるほど顕著であるため、露光装置を高速化して生産性を向上させるうえでの大きな障害となっている。
【0019】
本発明は、上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであり、ガイドの渦電流による粘性抵抗を低減してリニアモータの駆動効率を向上させ、露光装置の高速化と転写精度の向上に大きく貢献できるステージ装置およびこれを用いた露光装置を提供するものである。
【0020】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のステージ装置は、ガイドの案内面に沿って移動自在である移動ステージと、これを移動させる駆動手段と、前記移動ステージと前記案内面の間を非接触に保つための静圧軸受手段と、前記案内面の所定の部位に対向して移動するように前記移動ステージに保持された磁気手段を有し、前記案内面の少なくとも前記所定の部位が、絶縁層を介して複数の薄板磁性材を積層した積層磁性体の側面によって構成されていることを特徴とする。
【0021】
案内面の所定の部位を除く残りの部分が、非磁性材料で作られているとよい。
【0022】
積層磁性体が、ガイドと別体であり、該ガイドから独立して支持されているとよい。
【0023】
積層磁性体の側面が、静圧軸受手段に対向していてもよい。
【0024】
また、ガイドの案内面に沿って移動自在である移動ステージと、これを移動させる駆動手段と、前記移動ステージと前記案内面の間を非接触に保つための静圧軸受手段と、前記案内面に対向するように前記移動ステージに保持された磁気手段を有し、前記案内面が、絶縁層を介して複数の薄板磁性材を積層した積層磁性体の側面によって構成されていることを特徴とするステージ装置であってもよい。
【0025】
ガイド全体が積層磁性体によって構成されていてもよい。
【0026】
【作用】
積層磁性体と磁気手段の間の磁気的吸引力によって移動ステージを案内面に向かって吸引(付勢)し、静圧軸受手段の軸受剛性を強化する。
【0027】
磁気手段が移動ステージとともに移動するときに発生する渦電流は、積層磁性体の絶縁層によって分断される。その結果、前記渦電流による粘性抵抗を大幅に低減し、走査ステージの定速走査中に必要な推力を低減できる。このようにして、露光中の駆動手段の発熱や推力むらによるトラブルを防ぎ、露光装置の転写精度を大幅に改善するとともに、高速化による生産性の向上にも大きく貢献できる。
【0028】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0029】
図1は、第1実施例によるステージ装置を示すもので、これは、防振ベース1上に固定された平板状のガイド2と、ガイド2に沿って走査方向(Y軸方向)に往復移動自在な移動ステージであるレチクルステージ3と、レチクルステージ3の走行路に沿ってその両側に防振ベース1と一体的に配設された一対のリニアモータ固定子4,5と、レチクルステージ3の両側面とそれぞれ一体的に設けられた一対のリニアモータ可動子6,7を有し、リニアモータ固定子4,5とリニアモータ可動子6,7はそれぞれレチクルステージ3を走査方向に加速減速する駆動手段である一対のリニアモータを構成する。レチクルステージ3は、図2に示すエアスライドE1 によってガイド2に非接触で案内される。
【0030】
各リニアモータ固定子4,5は、ガイド2に沿って直列に配設された複数のコイル4a,5aとこれを支持するコイル台4b,5bからなる多層コイル切り換え方式のリニアモータ固定子であり、リニアモータ可動子6,7の開口6a,7aを貫通する。コイル4a,5aに図示しない電源から逐次駆動電流が供給されてこれらが励磁されると、リニアモータ可動子6,7との間に推力が発生し、これによってレチクルステージ3が加速あるいは減速される。
【0031】
レチクルステージ3上には原版であるレチクル30が吸着され、その下方には、ウエハステージによって被露光体であるウエハが保持されており、ウエハステージもレチクルステージ3と同様の駆動部を有し、同様に制御される。露光手段である図示しない光源からレチクル30の一部分に照射された帯状の露光光は、従来例と同様に投影光学系によってウエハに結像し、その帯状領域を露光して、レチクルパターンの一部分を転写する。
【0032】
レチクルステージ3とウエハステージを同期的に走行させることでレチクルパターン全体をウエハに転写する。この間、レチクルステージ3とウエハステージの位置をレーザ干渉計によってそれぞれ検出して駆動部にフィードバックする。前記リニアモータによるレチクルステージ3の加速、減速および露光中の速度制御は従来例と同様である。次にエアスライドE1 について説明する。
【0033】
図2に示すように、エアスライドE1 は、4個のエアパッドユニット11〜14を有し、そのうちの3個はガイド2の案内面である上面に対向する下向きパッドユニット11〜13であり、残りの1個は、ガイド2の案内面である一側面に対向して配設される側面パッドユニット14である。各下向きパットユニット11〜13は、ガイド2の上面に加圧空気を噴出し、その静圧によってレチクルステージ3をガイド2の上面から浮上させる。また、側面パッドユニット14は、ガイド2の側面に向かって加圧空気を噴出し、その静圧によってレチクルステージ3の側板3aをガイド2の側面から浮上させる。
【0034】
各エアパッドユニット11〜14は、Y軸方向に長尺な静圧軸受手段である一対のエアパッド21,22と、その間に配設された磁気手段である予圧ユニット23を有する。予圧ユニット23は、ガイド2に沿ってY軸方向にのびる棒状の積層磁性体24の側面に対向して配設され、予圧ユニット23と積層磁性体24の間の間隙寸法は0.5mm程度である。予圧ユニット23は、直列に配設した2極の磁石23a,23bと、これらの背面に接合されたバックヨーク23cからなり、第1の磁石23aのN極から出た磁束が、積層磁性体24を経て第2の磁石23bに入り、バックヨーク23cを通って第1の磁石23aに戻る磁気回路によって、レチクルステージ3をガイド2に向かって吸引する磁気的吸引力を発生させる。この磁気的吸引力は、エアパッド21,22の静圧と逆向きに作用する予圧として軸受剛性を強化し、レチクルステージ3とガイド2の間に5ミクロン程度のエアギャップを維持する。
【0035】
積層磁性体24は、ガイド2の上面に2本、ガイド2の側面に1本、合計3本設けられる。ガイド2の上面の2本の積層磁性体24は、それぞれガイド2の上面に形成された溝2aに収容されてY軸方向にのびており、その両端のそれぞれを支持体25によって支持され、各支持体25は、ガイド2やコイル台4bから独立しており、これらとともに防振ベース1に支持されている。ガイド2の側面の積層磁性体24も同様に、ガイド2の側面に設けられた溝2aに収容されてY軸方向にのびており、その両端を支持体25によって支持されている。
【0036】
各溝2aの断面寸法は、ガイド2と別体である積層磁性体24に接触しないように充分大きく設定される。また、前述のように、各エアパッドユニット11〜14のエアパッド21,22とガイド2の上面、側面との間の隙間寸法(エアギャップ)は5ミクロン程度であり、このために、エアパッド21,22が対向するガイド2の上面および側面は極めて高い面精度に加工することが必要であるが、積層磁性体24と磁石23a,23bの間は0.5mm程度の隙間でよい。従って、積層磁性体24にはガイド2のような高精度の仕上げを必要としない。
【0037】
ガイド2の材質は、非磁性材料でしかも加工が比較的容易であるセラミックである。各積層磁性体24は、図3に拡大して示すように、エアパッド21,22の軸受面に垂直で、レチクルステージ3の走査方向(Y軸方向)に長尺である複数の薄板磁性材24aを絶縁層である薄板絶縁材24bを介して重ね合わせた積層体であり、その側面が予圧ユニット23に対向し、積層方向A、すなわち各薄板磁性材24aと各薄板絶縁材24bの厚さ方向が、各予圧ユニット23の2極の磁石23a,23bの配列方向と着磁方向の双方に対して直交するように配設される。
【0038】
本実施例においては、ガイド2の上面に対向するエアパッドユニットすなわち下向きパッドユニット11〜13のそれぞれの予圧ユニット23の2極の磁石23a,23bの配列方向がレチクルステージ3の走査方向と同じY軸方向で、各磁石23a,23bの着磁方向がガイド2の上面に垂直、すなわちZ軸方向である。従って、各下向きパッドユニット11〜13の予圧ユニット23に対向する積層磁性体24の積層方向Aは、X軸方向すなわち、ガイド2の上面に平行でレチクルステージ3の走査方向と直交する方向である。また、側面パッドユニット14については、その予圧ユニット23の2極の磁石23a,23bの配列方向がレチクルステージ3の走査方向と同じY軸方向で、各磁石23a,23bの着磁方向がガイド2の側面に垂直、すなわちX軸方向であるから、側面パッドユニット14の予圧ユニット23に対向する積層磁性体24の積層方向Aは、Z軸方向すなわち、ガイド2の側面に平行で、レチクルステージ3の走査方向と直交する方向である。
【0039】
前述のように、エアスライドE1 の各予圧ユニット23の磁気回路は、2極の磁石23a,23bの一方から出てこれらの磁極の配列方向に積層磁性体24内を進み、2極の磁石23a,23bの他方へ入ってこれを着磁方向に貫通して、バックヨーク23c内を前記と逆向きに進んで2極の磁石23a,23bの一方へ戻る磁束によって構成される。このような磁束に対して、積層磁性体24の積層方向Aが直交しているため、リニアモータが駆動されたとき、各予圧ユニット23の移動によって積層磁性体24に発生する渦電流の電流路は、薄板絶縁材24bによって寸断される結果となる。従って、ガイド2全体が鉄等の磁性体である場合や、積層磁性体24の替わりに棒状の鉄等の磁性体を各予圧ユニット23に対向させた場合に比べて、リニアモータの駆動効率を低下させる渦電流の電流量は大幅に低減される。
【0040】
なお、エアスライドE1 の移動によって発生する渦電流は、積層磁性体の側面における薄板磁性材と薄板絶縁材の面積比に比例するものであり、渦電流による粘性抵抗すなわちエネルギー損失は、前記面積比の自乗に比例する。
【0041】
従来例のように渦電流に打ち勝つ推力をレチクルステージ3に付加する必要がないため、露光中のリニアモータの駆動電流は極くわずかですみ、リニアモータの発熱等によって転写精度が劣化するおそれはない。また、リニアモータに推力むら等があっても、露光中のリニアモータの推力自体が微小であるから、転写精度に影響を与えるような外乱となるおそれもない。
【0042】
その結果、走査型の露光装置の転写精度を大幅に向上できる。
【0043】
また、ガイドの渦電流による粘性抵抗は、レチクルステージ等の走査速度が大きくなるほど増大するため、ガイド全体が焼き入れ鋼等である場合は、レチクルやウエハの走査速度を充分に速くすることができず、露光工程の高速化の大きな障害となっていたが、本実施例は、このようなトラブルを回避することで、レチクルステージ等の走査速度を速くして、露光装置の生産性の向上に大きく貢献できる。
【0044】
本実施例においては、予圧ユニットの両側に一対のエアパッドを設けたエアパッドユニットを用いているが、一対の予圧ユニットの間にエアパッドを配設したものでもよい。さらに、予圧ユニットとエアパッドをY軸方向にずらして配設することもできる。
【0045】
図4は一変形例を示す。これは、長尺の棒状体である積層磁性体24をガイド2と別体に設ける替わりに比較的幅の広い長尺の積層磁性体54をガイド42に一体化し、各エアパッドユニット41〜44の軸受面全体に積層磁性体54の側面が対向するように構成したものである。各エアパッドユニット41〜44は、一対の予圧ユニット53とその間に配設されたエアパッド51を有し、ガイド42の上面に対向するエアパッドユニットすなわち下向きパッドユニット41〜43においては、それぞれの予圧ユニット53の2極の磁石53a,53bの配列方向がレチクルステージ3の走査方向、すなわちY軸方向になるように配設される。2極の磁石53a,53bの着磁方向はガイド42の上面に垂直、すなわちZ軸方向であるから、各下向きパッドユニット41〜43の予圧ユニット53に対向する積層磁性体54の積層方向は、X軸方向すなわち、ガイド42の上面に平行でレチクルステージ3の走査方向と直交する方向である。また、側面パッドユニット44においては、その予圧ユニット53の2極の磁石53a,53bの配列方向がレチクルステージ3の走査方向と同じY軸方向で、各磁石53a,53bの着磁方向がガイド42の側面に垂直、すなわちX軸方向であるから、側面パッドユニット44の予圧ユニット53に対向する積層磁性体54の積層方向は、Z軸方向すなわち、ガイド42の側面に平行で、レチクルステージ3の走査方向と直交する方向である。
【0046】
このように、ガイド42の、各エアパッドユニット41〜44に対向する部分全体を積層磁性体54の側面によって構成すれば、予圧ユニットとエアパッドをレチクルステージ3の走査方向に交差する方向、すなわちX軸方向やZ軸方向に平行に配設したエアパッドユニット等を用いることもできるため、ステージ装置の設計上の制約が軽減されるという利点がある。
【0047】
図5はさらに別の変形例を示す。これは、ガイド62の両端に一対の積層磁性体74を一体化したものである。各積層磁性体74は、方形板状の薄板磁性材を数多くY軸方向に積層して柱状体を形成し、その側面が、各エアパッド61〜64の予圧ユニット73に対向するように配設したものである。ガイド62の上面に対向するエアパッドユニットすなわち下向きパッドユニット61〜63においては、それぞれの予圧ユニット73の2極の磁石73a,73bの配列方向がX軸方向で、各磁石73a,73bの着磁方向がガイド62の上面に垂直、すなわちZ軸方向である。また、側面パッドユニット64においては、その予圧ユニット73の2極の磁石73a,73bの配列方向がZ軸方向で、各磁石73a,73bの着磁方向がガイド62の側面に垂直、すなわちX軸方向である。
【0048】
一対の積層磁性体74のうちの一方は、直交する2つの側面が下向きパッドユニット62,63と側面パッドユニット64にそれぞれ対向しており、図4の装置のように3個の積層磁性体を用いる場合に比べて、組立部品点数が少なくてすむいう利点がある。
【0049】
図6は第2実施例による露光装置のウエハステージを示すもので、これは、ガイドである定盤110上をY軸方向に往復移動自在な移動ステージであるYステージ120と、Yステージ120上をX軸方向に往復移動自在な移動ステージであるXステージ130と、Yステージ120をY軸方向に移動させる駆動手段である一対のYリニアモータ140と、Xステージ130をX軸方向に移動させる駆動手段であるXリニアモータ150を有するステージ装置である。
【0050】
定盤110は、Xステージ130の下面を図7に示すエアスライドE2 を介して非接触で支持する案内面であるXYガイド面を有する。定盤110のX軸方向の一端には、Yステージ120をY軸方向に案内するYガイド111が立設され、Yガイド111のYガイド面111aとYステージ120の間も、図示しないエアスライドによって非接触に保たれている。Yリニアモータ140が駆動されると、Yステージ120が定盤110のXYガイド面上をYガイド111に沿って移動する。
【0051】
Yステージ120は、一対のYスライダ121と両者の間に配設された一対のXガイド122からなる長尺の枠体であり、両Yスライダ121の下面が定盤110のXYガイド面に面している。また、一方のYスライダ121は他方よりY軸方向に長尺であり、その側面121aがYガイド111のYガイド面に面しており、前述のようにエアスライドを介して非接触に案内される。両Yスライダ121はそれぞれ、連結板123を介してYリニアモータ140の可動子141に連結され、連結板123はYリニアモータ140の可動子141とYステージ120の双方と一体的に結合されている。
【0052】
Xステージ130は、一対の天板131と両者の間に配設された一対の側板132からなる中空枠体であり、その中空部をYステージ120の両Xガイド122とXリニアモータ150の固定子152が貫通している。下方の天板131の底面は定盤110のXYガイド面に面しており、上方の天板131の上面は図示しない被露光体であるウエハを吸着保持するウエハ保持面を形成している。
【0053】
Xステージ130の両側板132の内面132aは、Yステージ120の両Xガイド122の外側面であるXガイド面122aに面しており、エアパッド等によって非接触に案内される。
【0054】
各Yリニアモータ140は、前述のように連結板123と一体的に結合された可動子141と、その開口部を貫通する固定子142を有する。固定子142は、Y軸方向に配列されたコイル列42aとその両端を支持する固定部材142bを有し、可動子141は、互に対向する磁石141aを保持する一対のヨーク141bと、これらの両端に固着された一対のアルミ板141cからなる中空枠体である。
【0055】
両Yリニアモータ140の固定子142のコイル列142aのコイルに電流を供給すると、可動子141の磁石141aに対向するコイル面に沿ってローレンツ力による推力が発生し、Yステージ120をY軸方向に移動させる。
【0056】
Xステージ130をYステージ120のXガイド122に沿って移動させるXリニアモータ150の可動子151は、Xステージ130の上方の天板131の下面に固着された中空枠体であり、Yリニアモータ140の可動子141と同様に、互に対向する磁石151aを保持する一対の鉄板と、これらの両端に固着された一対のアルミ板からなる。
【0057】
Xリニアモータ150の固定子152は、X軸方向に配列された図示しないコイル列152aとこれを支持する支持体152bを有し、コイル列152aの各コイルに電流を供給することによって、可動子151にローレンツ力による推力が発生し、Xステージ130がYステージ120のXガイド122に沿ってX軸方向に移動する。
【0058】
Xステージ130は、Yリニアモータ140、Xリニアモータ150等を前述のように駆動することで、ウエハをステップを移動させ、ウエハの各露光画角を投影光学系の直下の露光位置へ位置決めする。第1実施例と同様のレチクルステージに保持された原版であるレチクルに対するアライメントを行ない、図示しない露光手段である光源から発生された帯状断面の露光光に対して、レチクルとウエハをX軸方向に同期的に走査させることで露光画角全体を露光する。
【0059】
エアスライドE2 は、方形枠形に配設された4個の静圧軸受手段であるエアパッドと、これらの間に配設された4個の磁気手段である予圧ユニット221を有し、エアパッド211と予圧ユニット221はすべてXステージ130の下方の天板131に保持され、定盤110のXYガイド面に下向きに対向している。
【0060】
定盤110は、複数の薄板磁性材110aを絶縁層である薄板絶縁材110bを介して積層した積層磁性体であり、一側面が前述のXYガイド面を構成する。各予圧ユニット221は、2極の磁石221a,221bと、これらの背面に接合されたバックヨーク221cからなり、一方の磁石221aのN極から出た磁束が、定盤110を経て他方の磁石221bに入り、バックヨーク221cを通ってもとの磁石221aに戻る磁気回路によって、Xステージ130と定盤110の間に磁気的吸引力を発生させる。この磁気的吸引力は、各エアパッド221の静圧と逆向きに作用する予圧として軸受剛性を強化し、Xステージ130と定盤110の間に5ミクロン程度のエアギャップを維持する。
【0061】
定盤110を構成する積層磁性体の積層方向は、XYガイド面に平行であってウエハの走査方向すなわちXステージ130の移動方向(X軸方向)と直交する方向すなわちY軸方向であり、各予圧ユニット221の2極の磁石221a,221bの配列方向はX軸方向である。従って、Xステージ130とともにエアスライドE2 がX軸方向に移動したときに、各予圧ユニット221の移動によって定盤110に発生する渦電流は薄板絶縁材110bによって寸断される結果となり、定盤全体がムクの磁性体である場合に比べて渦電流による粘性抵抗が大幅に低減される。
【0062】
その結果、第1実施例と同様に露光装置の生産性と転写精度を大きく改善できる。
【0063】
図8は、第2実施例の一変形例を示すもので、これは、定盤310とYガイド311を双方とも積層磁性体によって構成し、第2の案内面であるYガイド311のYガイド面に対向するエアパッド411と磁気手段である予圧ユニット421をYスライダ321aに固定したもので、予圧ユニット421の2極の磁石421a,421bの配列方向はZ軸方向である。本変形例は、ウエハの走査方向をY軸方向とX軸方向のいずれにも設定できるという利点を有する。
【0064】
なお、定盤310とYガイド311の積層方向は双方ともY軸方向であるから、L形の薄板磁性材と薄板絶縁材を積層することで定盤とYガイドを一体的に製作してもよいし、定盤310の側面をYガイドとして用いてもよい。
【0065】
次に上記説明した露光装置を利用した半導体デバイスの製造方法の実施例を説明する。図9は半導体デバイス(ICやLSI等の半導体チップ、あるいは液晶パネルやCCD等)の製造フローを示す。ステップ1(回路設計)では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ2(マスク製作)では設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ3(ウエハ製造)ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ4(ウエハプロセス)は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。ステップ5(組み立て)は後工程と呼ばれ、ステップ4によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程(ダイシング、ボンディング)、パッケージング工程(チップ封入)等の工程を含む。ステップ6(検査)ではステップ5で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷(ステップ7)される。
【0066】
図10は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ11(酸化)ではウエハの表面を酸化させる。ステップ12(CVD)ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ13(電極形成)ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ14(イオン打込み)ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ15(レジスト処理)ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ16(露光)では上記説明した露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ17(現像)では露光したウエハを現像する。ステップ18(エッチング)では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ19(レジスト剥離)ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施例の製造方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを製造することができる。
【0067】
【発明の効果】
本発明は上述のとおり構成されているので、次に記載するような効果を奏する。
【0068】
レチクルステージ等のガイドに発生する渦電流を低減して、リニアモータ等の駆動効率を向上させ、露光装置の高速化による生産性の向上と転写精度の改善に大きく貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例による走査ステージ装置を示す斜視図である。
【図2】図1の装置を分解して示す分解斜視図である。
【図3】図1の装置の一部分を拡大して示す拡大部分斜視図である。
【図4】第1実施例の第1の変形例を分解して示す分解斜視図である。
【図5】第1実施例の第2の変形例を分解して示す分解斜視図である。
【図6】第2実施例によるステージ装置を示す斜視図である。
【図7】図6の装置を分解して示す分解斜視図である。
【図8】第2実施例の一変形例を分解して示す分解斜視図である。
【図9】微小デバイスの製造工程を示すフローチャートである。
【図10】ウエハプロセスを示すフローチャートである。
【図11】一従来例を示す斜視図である。
【図12】図11の装置を分解して示す分解斜視図である。
【図13】露光装置全体を説明する図である。
【図14】レチクルステージの走査を説明する図である。
【符号の説明】
1 防振ベース
2,42,62 ガイド
3 レチクルステージ
4,5 リニアモータ固定子
6,7 リニアモータ可動子
11〜13,41〜43,61〜63 下向きパッドユニット(エアパッドユニット)
14,44,64 側面パッドユニット(エアパッドユニット)
21,22,51,71,211,411 エアパッド
23,53,73,221,421 予圧ユニット
23a,23b,53a,53b,73a,73b,221a,221b,421a,421b 磁石
23c,221c バックヨーク
24,54,74 積層磁性体
25 支持体
30 レチクル
110,310 定盤
111,311 Yガイド
120 Yステージ
130 Xステージ
140 Xリニアモータ
150 Yリニアモータ

Claims (13)

  1. ガイドの案内面に沿って移動自在である移動ステージと、これを移動させる駆動手段と、前記移動ステージと前記案内面の間を非接触に保つための静圧軸受手段と、前記案内面の所定の部位に対向して移動するように前記移動ステージに保持された磁気手段を有し、前記案内面の少なくとも前記所定の部位が、絶縁層を介して複数の薄板磁性材を積層した積層磁性体の側面によって構成されていることを特徴とするステージ装置。
  2. 案内面の所定の部位を除く残りの部分が、非磁性材料で作られていることを特徴とする請求項1記載のステージ装置。
  3. 積層磁性体が、ガイドと別体であり、該ガイドから独立して支持されていることを特徴とする請求項1または2記載のステージ装置。
  4. 積層磁性体の側面が、静圧軸受手段に対向していることを特徴とする請求項1ないし3いずれか1項記載のステージ装置。
  5. 磁気手段が、直列に配設された2極の磁石を有し、積層磁性体の積層方向が、前記2極の磁石の着磁方向および配列方向に直交するように配設されていることを特徴とする請求項1ないし4いずれか1項記載のステージ装置。
  6. 静圧軸受手段と磁気手段が、移動ステージの移動方向に平行に配設されていることを特徴とする請求項1ないし5いずれか1項記載のステージ装置。
  7. ガイドの案内面に沿って移動自在である移動ステージと、これを移動させる駆動手段と、前記移動ステージと前記案内面の間を非接触に保つための静圧軸受手段と、前記案内面に対向するように前記移動ステージに保持された磁気手段を有し、前記案内面が、絶縁層を介して複数の薄板磁性材を積層した積層磁性体の側面によって構成されていることを特徴とするステージ装置。
  8. 移動ステージが、案内面に沿って2軸の方向に移動自在であることを特徴とする請求項7記載のステージ装置。
  9. ガイドが、移動ステージを2軸のうちの一方に沿って案内するための第2の案内面を有することを特徴とする請求項8記載のステージ装置。
  10. ガイド全体が積層磁性体によって構成されていることを特徴とする請求項7ないし9いずれか1項記載のステージ装置。
  11. 第2の案内面が非磁性材料によって作られていることを特徴とする請求項9記載のステージ装置。
  12. 請求項7ないし11いずれか1項記載のステージ装置と、これに保持された被露光体を露光する露光手段を有する露光装置。
  13. 請求項1ないし6いずれか1項記載のステージ装置と、これに保持された原版を通して被露光体を露光する露光手段を有する露光装置。
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