JP3729425B2 - Stage device, substrate delivery method, and semiconductor manufacturing apparatus - Google Patents

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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691Handling of masks or workpieces

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光装置等の半導体製造装置、等に用いられるステージ装置における基板受け渡し技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体集積回路の製造におけるリソグラフィ工程において、ステップアンドリピート方式(ステップアンドスキャン方式を含む)の縮小投影型露光装置、いわゆるステッパが中心的役割を担うようになっている。このステッパは、サブミクロン程度で形成される回路の縮小線幅に対応して、ウエハステージの性能を年々高める必要があり、高速および高精度を同時に満足する要求が高まっている。ウエハステージ内の構造は簡素で重量はできるだけ小さい機構が高速および高精度の位置決めを行う上で重要である。例えば特開平7−111238号公報によれば、Z(上下)方向に長ストロークを有し、かつ軽量のウエハステージの実現が可能である。
【0003】
ウエハ上に形成されたパターンに対して位置合わせを行ういわゆるアライメント工程では、外形に基づいて大まかにθ方向(Z軸を中心として回転方向)に位置合わせされたウエハがウエハチャックに受け渡され、位置合わせ顕微鏡によりθ位置ずれを計測してθサブ位置合わせを行った後、さらに精密位置計測が行われている。この際にウエハの裏面を一様に保持するウエハチャックには切り欠きを設けるのが困難なため、ウエハをウエハチャックへ受け渡すにはウエハを一度仮支持部に載せてから、ウエハチャックへ載せる方法が用いられるようになってきている。仮支持部には、例えばウエハを載せる仮支持面に負圧吸着の穴を設けた3本のピンが用いられる。
【0004】
また、θサブ位置合わせを行うために、仮支持部はθ駆動機構を有している。実際にθ位置ずれの計測およびθサブ位置合わせは次のようになる。ウエハのθ位置ずれ計測の時は、位置合わせ顕微鏡の焦点深度内にウエハ表面を合わせる上下動作をする必要から、ウエハをチャック上に載せた状態でθ位置ずれを計測する。次にウエハを仮支持部に載せた状態で、θ位置ずれ計測結果に基づき、θサブ位置合わせを行う。これによって、仮支持部の上下方向の機構が不要となり、機構の簡素化、軽量化がなされる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
このとき、問題となるのは受け渡しの際に生じる位置ずれである。位置ずれをなるべく少なくするため、受け渡しの時に、仮支持部の負圧吸着とウエハチャックの負圧吸着をオーバーラップさせることが望ましい。その時に、ウエハにかかるストレスを少なくするために、チャックを上下に駆動する時の操作量に注目する方法はすでに案出され本出願人により出願されている(特願平7−51118号)。これによって、仮支持部の仮支持面と、チャックの吸着面が同一高さにおけるウエハの位置ずれは少なくなった。
【0006】
ところが、上記同一高さより、チャックが高速で降下すると、ウエハに大きなストレスがかかる。これは、ウエハよりチャックを高速で引き離す時、チャック周辺および吸着面に形成されている負圧吸着の穴より空気が十分に流入してこないため、ウエハ裏面とチャック吸着面間が瞬間的に負圧になるためである。この負圧によってウエハにはストレスがかかり、ゆがみ、そりなど予測できない変形を引き起こす。このストレスが許容量より大きいと、ウエハは仮支持部において支持されているにもかかわらず、位置ずれが生じてしまう。
【0007】
本発明はこのような点を考慮してなされたもので、その目的はウエハ等の基板へのストレスが少ない受け渡しを可能にし、高精度の基板受け渡し技術を提供することにある。
【0008】
【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、基板を仮支持する仮支持面を有する仮支持部と、
前記基板を吸着保持する吸着面を有するチャックと、
前記チャックを前記仮支持面と交差する方向に移動可能に支持するステージと、
前記ステージを前記移動方向に沿って移動させる駆動手段と、
前記駆動手段の駆動電流値が所定値を超えたことを条件に、前記チャックによる前記基板の吸着保持動作を停止させる第1の制御手段と、
前記駆動手段を制御する第2の制御手段であって、前記第1の制御手段により前記チャックによる前記基板の吸着保持が停止した後に、前記駆動手段による前記ステージの移動速度が低減するように前記駆動手段を制御する第2の制御手段と
を有することを特徴とする。
さらに、本発明の基板受け渡し方法は、基板を仮支持する仮支持面を有する仮支持部と、前記基板を吸着保持する吸着面を有するチャックと、前記チャックを前記仮支持面と交差する方向に移動可能に支持するステージと、前記ステージを前記移動方向に沿って移動させる駆動手段とを有するステージ装置において、前記基板を前記チャックから前記仮支持部に受け渡す基板受け渡し方法であって、
前記駆動手段の駆動電流値が所定値を超えたことを条件に、前記チャックによる前記基板の吸着保持動作を停止させる第1の段階と、
前記第1の段階により前記チャックによる前記基板の吸着保持が停止した後に、前記駆動手段による前記ステージの移動速度が低減するように前記駆動手段を制御する第2の段階とを有することを特徴とする。
【0009】
また、上記目的を達成するため、本発明の半導体製造装置は、上記ステージ装置を有することを特徴とする。
【0010】
【作用】
本発明によれば、基板を吸着するチャックおよびそのチャックを搭載したステージが、仮支持部の仮支持面と前記チャックの吸着面が同一高さである状態より降下する時、ステージの降下速度またはステージを降下させるための操作量が所定値を越えないように制限し、チャック周辺および吸着面に形成されている負圧吸着の穴より空気が十分に流入するようにしている。このため、基板の裏面とチャックの吸着面間が瞬間的に許容量以上の負圧になり、基板に許容量以上のストレスが加わることが防止される。よって位置合わせ精度を向上させることができる。
【0011】
【実施例】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
図1は本発明の一実施例に係る半導体製造装置(ステッパ)の基板受け渡し装置部分の構成を表す図面である。この図において、Wは位置合わせの対象であるところの半導体ウエハ等の基板(以降ウエハと記載)、WCはウエハWを平面に保つよう吸着保持する吸着面WCSを有するウエハチャック、WHはウエハWをあらかじめ外形にて位置合わせした後仮支持部TC上に載せるウエハハンドで、仮支持部TCは仮支持面TCSを有し、ウエハWを仮支持することによりウエハチャックWCとウエハWの間隔を少なくともウエハハンドWHの厚さ分確保するようになされている。
【0012】
WFはウエハハンドWHを駆動し、ウエハWの外形を所望の位置に位置決めするウエハフィーダ、OAはウエハW上のアライメントマークを観察してその位置ずれを計測する顕微鏡、XYは水平(XY)方向に2次元移動を行うところのXYステージ、ZはウエハチャックWCを固定すると共に、XYステージXYに対して、上下(Z)方向に移動可能なZステージとなる天板、ZMはXYステージXY上に設置され、天板Zを上下(Z)方向に移動させるための駆動手段となるリニアモータ、ZSはXYステージXY上に設置され、天板Zの上下方向の変位を計測する計測手段となる変位センサである。
【0013】
MDはモータZMに接続され、モータZMへの駆動電流(i)を制御するモータドライバ(駆動装置)、DFは制御装置Cから出力される目標値(c)と変位センサZSから出力される現在値(y)の偏差(e)を求める差分器、MCはモータドライバMDに接続され、差分器DFで算出された偏差(e)を操作量(I)に変換する位相補償装置であり、これらで位置サーボ手段を構成している。モータドライバMDはこの操作量(I)に基づいてモータZMを駆動する。
【0014】
Mは天板Z上に設置され、XYステージXYのXY方向の変位の計測基準であるところのミラーで、このミラーMには不図示のレーザ干渉式測長機からXYステージXYのXY方向の変位を計測するためにレーザ光が照射される。QMはXYステージXY上に設置され、仮支持部TCをXYステージXY上でθ方向に回転させるθモータである。
【0015】
PSTは仮支持部TCに配管を介して接続され、仮支持部TCにおける吸引圧力を測る仮支持部圧力センサ、PSCはウエハチャックWCに配管を介して接続され、ウエハチャックWCにおける吸引圧力を測るウエハチャック圧力センサ、SVTは仮支持部TCと負圧源VSとを接続する配管中に配置され、仮支持部TCの圧力を大気圧と負圧(吸引圧)とに切り替える切替弁、SVCはウエハチャックWCと負圧源VSとを接続する配管中に配置され、ウエハチャックWCの圧力を大気圧と負圧(吸引圧)とに切り替える切替弁である。
【0016】
なお、上述の制御装置Cは仮支持部TCの吸引圧力(仮支持部圧力センサPSTの出力)、ウエハチャックWCの吸引圧力(ウエハチャック圧力センサPSCの出力)、およびモータ駆動電流(i)を受け取ると共に、変位センサ目標値(c)や、仮支持部切替弁SVTおよびウエハチャック切替弁SVCへの指令出力を発生するものである。
【0017】
変位センサZSからの計測値(y)と制御装置Cの発生する目標値(c)から差分器DFにて偏差(e)が求められる。位相補償装置MCは偏差(e)を駆動装置MDに与えるモータZMへの操作量(I)に変換する。これらの構成により天板Zを上下(Z)方向において所望の位置に位置決めサーボする。
【0018】
制御手段となる制御装置CはまずウエハチャックWCの吸着面WCSが仮支持部TCの仮支持面TCSよりも十分下になるように目標値(c)を設定する。次にウエハフィーダWFにより外形にしたがって大まかに位置決めされたウエハWは、ウエハハンドWHに載せられて仮支持部TC上に移動する。制御装置Cは仮支持部切替弁SVTを負圧側に開き、ウエハWが仮支持部TCに載せられるのを待つ。ウエハハンドWHは位置ずれが生じないように十分に遅い速度でZ方向に降下する。やがてウエハWの裏面が仮支持部TCの仮支持面TCSに等しい高さとなり、ウエハWは仮支持部TCによって支えられる。ウエハハンドWHの表面がウエハWの裏面より離れた位置に降下した後、ウエハハンドWHはウエハチャックWCと干渉しない位置までXY平面に沿って戻される。これと同時に制御装置CはウエハチャックWCとウエハハンドWHが干渉しない位置までXYステージXYをXY平面に沿って移動する。
【0019】
次に、制御装置Cは変位センサZSの計測値(y)に対応する目標値(c)をゆっくりと上昇させることにより、ウエハチャックWCの吸着面WCSをウエハWの裏面にまで近づける。そしてウエハチャック切替弁SVCを負圧側に切り替える。ウエハチャックWCの吸着面WCSが仮支持部TCによって支えられているウエハWの裏面よりも上となるまで天板ZがZ方向に上昇し、ウエハチャック圧力センサPSCの計測値が所望の圧力まで達した後、制御装置Cは仮支持部切替弁SVTを大気圧側に開く。
【0020】
これによりウエハWはウエハチャックWCにより仮支持部TCからはがされ、ウエハチャックWCへ持ち替えられる。この間、ウエハWはウエハチャックWCと仮支持部TCとのいずれかにより常に吸引保持されているので、持ち替えの際に生じるずれは少ない。
【0021】
制御装置CはウエハチャックWC上に負圧吸着されたウエハWの表面が顕微鏡OAの焦点深度内になるように変位センサZSの計測値(y)に対応する目標値(c)を設定する。そして、ウエハWの表面が顕微鏡OAの焦点深度内となった後、制御装置CはウエハW上のアライメントマーク2か所の位置ずれを顕微鏡OAを介して測り、ウエハWのXYθ方向の位置ずれを求める。
【0022】
次に、制御装置Cは電流値(i)を監視してその変化がある範囲を超えたならば、すぐにウエハチャック切替弁SVCを大気圧側に開くように待機する。なお、モータドライバMDからのモータZMへの電流値(i)は変位センサZSの測定値に対応する目標値(c)の変化が十分遅ければほとんど一定である。
【0023】
この後、制御装置Cは仮支持部切替弁SVTを負圧側に開き、変位センサZSの目標値(c)をゆっくり降下させる。ウエハWの裏面が仮支持部TCの仮支持面TCSに接触すると、ウエハWの裏面に仮支持部TCから上向きに弱い力が働く。そうすると、変位センサZSの計測値(y)とその目標値(c)との偏差(e)が大きくなり、位相補償装置MCの操作量(I)とモータドライバMDからのモータ電流値(i)は、偏差(e)を小さくする方向に変化する。このとき、仮支持部TCの仮支持面TCSとウエハチャックWCの吸着面WCSは同一高さ状態にある。また、この状態において、仮支持部の負圧吸着とウエハチャックの負圧吸着はオーバーラップしている。そして制御装置Cはウエハチャック切替弁SVCを大気圧側に開く。以上において、仮支持部TCの仮支持面TCSと、ウエハチャックWCの吸着面WCSが同一高さにおけるウエハWの位置ずれは少ない。
【0024】
次に、ウエハチャックWCの吸着面WCSが十分大気圧になったことを確認してから、変位センサZSの目標値(c)をさらにゆっくりと降下させる。このとき、降下速度が速いとウエハチャックWC周辺および吸着面WCSに形成されている負圧吸着の穴より空気が十分に流入してこないため、ウエハW裏面とウエハチャックWC吸着面WCS間が瞬間的に負圧(以下、動的負圧という)になる。動的負圧によってウエハWにはストレスがかかり、ゆがみ、そりなど予測できない変形を引き起こす。このストレスが許容量より大きいと、ウエハWは仮支持部TCにおいて吸着支持されているにも関わらず、位置ずれが生じてしまうことは前述した通りである。
【0025】
また、動的負圧は、一定速度で降下しようとする天板Zに対して上向きに働き、モータZMにとって負荷になる。そのため、動的負圧の大きさは操作量(I)、モータ電流値(i)にて観測される。そこで、操作量が所定の値を越えないように天板を降下させる。これによって動的負圧によるウエハWへのストレスは許容量以下に抑えられ、ウエハチャックWC降下時における位置ずれは少なくなる。
【0026】
制御装置Cは顕微鏡OAで測ったウエハWのθ方向の位置ずれ分をθモータQMを回転させることによってθサブ位置合わせを実行する。次に仮支持部TCより、ウエハチャックWCへ持ち替えを行う。最後に、顕微鏡OAで測ったウエハWのXY方向ずれをXYステージXYを移動して合わせながら、XYステージXYでウエハWをレチクル上の半導体集積回路製造用のパターンを投影露光するための投影光学系(不図示)のパターン投影位置に移動させ、ウエハWへのパターン露光をステップアンドリピートで実行させる。
【0027】
以上、ウエハWにストレスを与えることがなく、高精度なウエハWの持ち替え機能を有し、簡素なθ位置合わせ機構を有するステッパを実現している。
【0028】
なお、上記実施例においては、動的負圧が許容量を越えないようにするため、操作量が所定の値を越えないように、ウエハチャックWCを降下させたが、降下速度を所定の値以下に設定しても構わない。
【0029】
また、ウエハチャックWCの吸着面WCSに形成された負圧吸着の穴につながる配管にサーボバルブ、また吸着面WCSに圧力センサを配置し、動的負圧の圧力制御をしても構わない。高速、高精度の圧力制御を実現することによって、ウエハチャックを高速に降下させることも可能である。
【0030】
さらに位相補償装置MCや差分器DFはハードウェアによって実現する必要はなく、制御装置Cも含め数値演算プロセッサ(DSP)などのソフトウェアで実現してもよい。
【0031】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、板へのストレスが少ない受け渡しを可能にし、高精度の基板受け渡し技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の基板受け渡し装置の一実施例を示す図である。
【符号の説明】
W:ウエハ、WC:ウエハチャック、WCS:吸着面、TC:仮支持部、TCS:仮支持面、WF:ウエハフィーダ、OA:顕微鏡、XY:XYステージ、Z:天板、ZM:モータ、ZS:変位センサ、MD:モータドライバ、DF:差分器、MC:位相補償装置、M:ミラー、QM:θモータ、PST:仮支持部圧力センサ、PSC:ウエハチャック圧力センサ、SVT:仮支持部切替弁、SVC:ウエハチャック切替弁、C:制御装置。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate delivery technique in a stage apparatus used in a semiconductor manufacturing apparatus such as an exposure apparatus .
[0002]
[Prior art]
In lithography processes in the manufacture of semiconductor integrated circuits, step-and-repeat (including step-and-scan) reduction projection exposure apparatuses, so-called steppers, play a central role. In this stepper, it is necessary to improve the performance of the wafer stage year by year in response to the reduced line width of the circuit formed in about a submicron, and the demand for satisfying both high speed and high accuracy is increasing. A simple structure and a weight as small as possible are important for high-speed and high-accuracy positioning. For example, according to Japanese Patent Laid-Open No. 7-111238, it is possible to realize a lightweight wafer stage having a long stroke in the Z (vertical) direction.
[0003]
In a so-called alignment process for aligning the pattern formed on the wafer, the wafer that is roughly aligned in the θ direction (rotating direction about the Z axis) based on the outer shape is transferred to the wafer chuck, After the θ position deviation is measured by the alignment microscope and the θ sub-alignment is performed, further precise position measurement is performed. At this time, since it is difficult to provide a notch in the wafer chuck that holds the back surface of the wafer uniformly, in order to transfer the wafer to the wafer chuck, the wafer is once placed on the temporary support portion and then placed on the wafer chuck. Methods are starting to be used. For the temporary support portion, for example, three pins having a negative pressure suction hole provided on the temporary support surface on which the wafer is placed are used.
[0004]
Further, in order to perform θ sub-position alignment, the temporary support portion has a θ drive mechanism. Actually, the measurement of the θ positional deviation and the θ sub-alignment are as follows. When measuring the θ position deviation of the wafer, since it is necessary to move the wafer surface up and down within the depth of focus of the alignment microscope, the θ position deviation is measured with the wafer placed on the chuck. Next, with the wafer placed on the temporary support portion, θ sub-alignment is performed based on the θ position deviation measurement result. This eliminates the need for a mechanism in the vertical direction of the temporary support portion, thereby simplifying and reducing the weight of the mechanism.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
At this time, a problem is a positional deviation that occurs during delivery. In order to minimize the displacement, it is desirable to overlap the negative pressure adsorption of the temporary support portion and the negative pressure adsorption of the wafer chuck at the time of delivery. At that time, in order to reduce the stress applied to the wafer, a method of paying attention to the operation amount when the chuck is driven up and down has already been devised (Japanese Patent Application No. 7-51118). As a result, the positional deviation of the wafer is reduced when the temporary support surface of the temporary support portion and the chucking surface of the chuck are at the same height.
[0006]
However, when the chuck is lowered at a high speed from the same height, a large stress is applied to the wafer. This is because when the chuck is pulled away from the wafer at high speed, air does not sufficiently flow in from the negative pressure suction holes formed around the chuck and on the suction surface. Because it becomes pressure. This negative pressure causes stress on the wafer, causing unpredictable deformation such as distortion and warping. If this stress is larger than the allowable amount, the wafer will be displaced even though it is supported by the temporary support portion.
[0007]
The present invention has been made in consideration of the above points, and an object of the present invention is to provide a highly accurate substrate delivery technique that enables delivery with less stress to a substrate such as a wafer.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a stage apparatus of the present invention includes a temporary support portion having a temporary support surface for temporarily supporting a substrate,
A chuck having a suction surface for sucking and holding the substrate;
A stage that supports the chuck movably in a direction intersecting the temporary support surface;
Driving means for moving the stage along the moving direction;
First control means for stopping the chucking and holding operation of the substrate by the chuck, on condition that the drive current value of the drive means exceeds a predetermined value;
A second control unit for controlling the driving unit, wherein the first control unit stops the chucking and holding of the substrate by the chuck, and reduces the moving speed of the stage by the driving unit; And a second control means for controlling the driving means.
Furthermore, the substrate delivery method of the present invention includes a temporary support portion having a temporary support surface for temporarily supporting a substrate, a chuck having a suction surface for sucking and holding the substrate, and the chuck in a direction intersecting the temporary support surface. In a stage apparatus having a stage that is movably supported and a driving unit that moves the stage along the movement direction, the substrate delivery method for delivering the substrate from the chuck to the temporary support unit,
A first stage of stopping the chucking and holding operation of the substrate by the chuck, on condition that the driving current value of the driving means exceeds a predetermined value;
A second stage of controlling the driving means so that the moving speed of the stage by the driving means is reduced after the chucking and holding of the substrate by the chuck is stopped by the first stage. To do.
[0009]
In order to achieve the above object, a semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention includes the stage apparatus .
[0010]
[Action]
According to the present invention, when the chuck for sucking the substrate and the stage on which the chuck is mounted descends from a state where the temporary support surface of the temporary support portion and the suction surface of the chuck are at the same height, The operation amount for lowering the stage is limited so as not to exceed a predetermined value, so that air sufficiently flows from the negative pressure suction holes formed around the chuck and the suction surface. For this reason, the negative pressure exceeding the allowable amount is instantaneously generated between the back surface of the substrate and the chucking surface of the chuck, thereby preventing the substrate from being subjected to stress exceeding the allowable amount. Therefore, the alignment accuracy can be improved.
[0011]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a substrate transfer device portion of a semiconductor manufacturing apparatus (stepper) according to an embodiment of the present invention. In this figure, W is a substrate such as a semiconductor wafer to be aligned (hereinafter referred to as a wafer), WC is a wafer chuck having a suction surface WCS for holding the wafer W in a flat state, and WH is a wafer W. Is temporarily aligned with the outer shape and then placed on the temporary support portion TC. The temporary support portion TC has a temporary support surface TCS. By temporarily supporting the wafer W, the distance between the wafer chuck WC and the wafer W can be increased. At least the thickness of the wafer hand WH is secured.
[0012]
WF is a wafer feeder that drives the wafer hand WH to position the outer shape of the wafer W at a desired position, OA is a microscope that observes alignment marks on the wafer W and measures the positional deviation, and XY is a horizontal (XY) direction. An XY stage that performs two-dimensional movement, Z fixes the wafer chuck WC, and a top plate that becomes a Z stage movable in the vertical (Z) direction with respect to the XY stage XY, ZM is on the XY stage XY The linear motor ZS is installed on the XY stage XY and serves as a measuring unit for measuring the vertical displacement of the top plate Z. The linear motor ZS is a driving unit for moving the top plate Z in the vertical (Z) direction. It is a displacement sensor.
[0013]
MD is connected to the motor ZM and a motor driver (driving device) for controlling the driving current (i) to the motor ZM, DF is a target value (c) output from the control device C and a current value output from the displacement sensor ZS The difference unit MC for obtaining the deviation (e) of the value (y) is connected to the motor driver MD, and is a phase compensation device that converts the deviation (e) calculated by the difference unit DF into the manipulated variable (I). This constitutes the position servo means. The motor driver MD drives the motor ZM based on this operation amount (I).
[0014]
M is a mirror that is installed on the top plate Z and serves as a measurement reference for the displacement of the XY stage XY in the XY direction. This mirror M includes a laser interference measuring machine (not shown) in the XY direction of the XY stage XY. Laser light is irradiated to measure the displacement. QM is a θ motor that is installed on the XY stage XY and rotates the temporary support portion TC in the θ direction on the XY stage XY.
[0015]
PST is connected to the temporary support portion TC via a pipe and a temporary support portion pressure sensor for measuring the suction pressure at the temporary support portion TC. PSC is connected to the wafer chuck WC via a pipe to measure the suction pressure at the wafer chuck WC. A wafer chuck pressure sensor, SVT, is arranged in a pipe connecting the temporary support part TC and the negative pressure source VS, and a switching valve SVC for switching the pressure of the temporary support part TC between atmospheric pressure and negative pressure (suction pressure) The switching valve is arranged in a pipe connecting the wafer chuck WC and the negative pressure source VS, and switches the pressure of the wafer chuck WC between atmospheric pressure and negative pressure (suction pressure).
[0016]
The control device C described above generates the suction pressure of the temporary support portion TC (output of the temporary support portion pressure sensor PST), the suction pressure of the wafer chuck WC (output of the wafer chuck pressure sensor PSC), and the motor drive current (i). At the same time, it receives the displacement sensor target value (c) and the command output to the temporary support section switching valve SVT and the wafer chuck switching valve SVC.
[0017]
A deviation (e) is obtained from the measured value (y) from the displacement sensor ZS and the target value (c) generated by the control device C by the differentiator DF. The phase compensator MC converts the deviation (e) into an operation amount (I) to the motor ZM that gives the driving device MD. With these configurations, the top plate Z is servoed to a desired position in the vertical (Z) direction.
[0018]
The control device C serving as the control means first sets the target value (c) so that the suction surface WCS of the wafer chuck WC is sufficiently below the temporary support surface TCS of the temporary support portion TC. Next, the wafer W roughly positioned according to the outer shape by the wafer feeder WF is placed on the wafer hand WH and moved onto the temporary support portion TC. The control device C opens the temporary support section switching valve SVT to the negative pressure side and waits for the wafer W to be placed on the temporary support section TC. The wafer hand WH descends in the Z direction at a sufficiently low speed so as not to cause a positional shift. Eventually, the back surface of the wafer W reaches a height equal to the temporary support surface TCS of the temporary support portion TC, and the wafer W is supported by the temporary support portion TC. After the front surface of the wafer hand WH is lowered to a position away from the back surface of the wafer W, the wafer hand WH is returned along the XY plane to a position where it does not interfere with the wafer chuck WC. At the same time, the control device C moves the XY stage XY along the XY plane to a position where the wafer chuck WC and the wafer hand WH do not interfere with each other.
[0019]
Next, the control device C slowly raises the target value (c) corresponding to the measurement value (y) of the displacement sensor ZS, thereby bringing the suction surface WCS of the wafer chuck WC closer to the back surface of the wafer W. Then, the wafer chuck switching valve SVC is switched to the negative pressure side. The top plate Z rises in the Z direction until the suction surface WCS of the wafer chuck WC is above the back surface of the wafer W supported by the temporary support portion TC, and the measured value of the wafer chuck pressure sensor PSC reaches the desired pressure. After reaching, the control device C opens the temporary support portion switching valve SVT to the atmospheric pressure side.
[0020]
As a result, the wafer W is peeled off from the temporary support portion TC by the wafer chuck WC and transferred to the wafer chuck WC. During this time, the wafer W is always sucked and held by either the wafer chuck WC or the temporary support portion TC, so that there is little deviation occurring when the wafer is changed.
[0021]
The control device C sets a target value (c) corresponding to the measured value (y) of the displacement sensor ZS so that the surface of the wafer W attracted by negative pressure on the wafer chuck WC is within the depth of focus of the microscope OA. Then, after the surface of the wafer W is within the depth of focus of the microscope OA, the control device C measures the positional deviation of the two alignment marks on the wafer W through the microscope OA, and the positional deviation of the wafer W in the XYθ direction. Ask for.
[0022]
Next, the control device C monitors the current value (i), and if the change exceeds a certain range, the control device C immediately waits to open the wafer chuck switching valve SVC to the atmospheric pressure side. Note that the current value (i) from the motor driver MD to the motor ZM is almost constant if the change of the target value (c) corresponding to the measured value of the displacement sensor ZS is sufficiently slow.
[0023]
Thereafter, the control device C opens the temporary support portion switching valve SVT to the negative pressure side, and slowly lowers the target value (c) of the displacement sensor ZS. When the back surface of the wafer W comes into contact with the temporary support surface TCS of the temporary support portion TC, a weak force acts upward on the back surface of the wafer W from the temporary support portion TC. Then, the deviation (e) between the measured value (y) of the displacement sensor ZS and the target value (c) becomes large, the operation amount (I) of the phase compensation device MC, and the motor current value (i) from the motor driver MD. Changes in a direction to reduce the deviation (e). At this time, the temporary support surface TCS of the temporary support portion TC and the suction surface WCS of the wafer chuck WC are at the same height. In this state, the negative pressure suction of the temporary support portion and the negative pressure suction of the wafer chuck overlap. Then, the control device C opens the wafer chuck switching valve SVC to the atmospheric pressure side. In the above, the positional deviation of the wafer W when the temporary support surface TCS of the temporary support portion TC and the suction surface WCS of the wafer chuck WC are the same height is small.
[0024]
Next, after confirming that the suction surface WCS of the wafer chuck WC has become sufficiently atmospheric pressure, the target value (c) of the displacement sensor ZS is further slowly lowered. At this time, if the descending speed is high, air does not sufficiently flow in from the negative pressure suction holes formed around the wafer chuck WC and the suction surface WCS, so there is a moment between the wafer W back surface and the wafer chuck WC suction surface WCS. Negative pressure (hereinafter referred to as dynamic negative pressure). The dynamic negative pressure causes stress on the wafer W, causing unpredictable deformation such as distortion and warpage. As described above, when the stress is larger than the allowable amount, the wafer W is displaced even though the wafer W is sucked and supported by the temporary support portion TC.
[0025]
Further, the dynamic negative pressure works upward with respect to the top plate Z which is going to descend at a constant speed, and becomes a load on the motor ZM. Therefore, the magnitude of the dynamic negative pressure is observed by the operation amount (I) and the motor current value (i). Therefore, the top plate is lowered so that the operation amount does not exceed a predetermined value. As a result, the stress on the wafer W due to the dynamic negative pressure is suppressed to an allowable amount or less, and the positional deviation when the wafer chuck WC is lowered is reduced.
[0026]
The control device C executes the θ sub-positioning by rotating the θ motor QM for the positional deviation of the wafer W in the θ direction measured by the microscope OA. Next, the temporary support portion TC is switched to the wafer chuck WC. Finally, projection optics for projecting and exposing a pattern for manufacturing a semiconductor integrated circuit on a reticle on the reticle with the XY stage XY while adjusting the XY direction displacement of the wafer W measured with the microscope OA by moving the XY stage XY. The system is moved to a pattern projection position of a system (not shown), and pattern exposure onto the wafer W is executed in a step-and-repeat manner.
[0027]
As described above, the stepper having a simple θ alignment mechanism is realized that has a high-accuracy wafer W transfer function without giving stress to the wafer W.
[0028]
In the above embodiment, in order to prevent the dynamic negative pressure from exceeding the allowable amount, the wafer chuck WC is lowered so that the operation amount does not exceed the predetermined value, but the lowering speed is set to the predetermined value. The following may be set.
[0029]
In addition, a servo valve may be disposed in a pipe connected to a negative pressure suction hole formed on the suction surface WCS of the wafer chuck WC, and a pressure sensor may be provided on the suction surface WCS to control the pressure of the dynamic negative pressure. By realizing high-speed and high-precision pressure control, the wafer chuck can be lowered at high speed.
[0030]
Further, the phase compensator MC and the difference unit DF do not need to be realized by hardware, and may be realized by software such as a numerical arithmetic processor (DSP) including the control device C.
[0031]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention allows for less stress transfer to the board, it is possible to provide a high accuracy of the substrate transfer technology.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a substrate transfer apparatus according to the present invention.
[Explanation of symbols]
W: Wafer, WC: Wafer chuck, WCS: Adsorption surface, TC: Temporary support portion, TCS: Temporary support surface, WF: Wafer feeder, OA: Microscope, XY: XY stage, Z: Top plate, ZM: Motor, ZS : Displacement sensor, MD: Motor driver, DF: Differencer, MC: Phase compensator, M: Mirror, QM: θ motor, PST: Temporary support part pressure sensor, PSC: Wafer chuck pressure sensor, SVT: Temporary support part switching Valve, SVC: Wafer chuck switching valve, C: Control device.

Claims (9)

基板を仮支持する仮支持面を有する仮支持部と、
前記基板を吸着保持する吸着面を有するチャックと、
前記チャックを前記仮支持面と交差する方向に移動可能に支持するステージと、
前記ステージを前記移動方向に沿って移動させる駆動手段と、
前記駆動手段の駆動電流値が所定値を超えたことを条件に、前記チャックによる前記基板の吸着保持動作を停止させる第1の制御手段と、
前記駆動手段を制御する第2の制御手段であって、前記第1の制御手段により前記チャックによる前記基板の吸着保持が停止した後に、前記駆動手段による前記ステージの移動速度が低減するように前記駆動手段を制御する第2の制御手段と
を有することを特徴とするステージ装置。
A temporary support portion having a temporary support surface for temporarily supporting the substrate;
A chuck having a suction surface for sucking and holding the substrate;
A stage that supports the chuck so as to be movable in a direction intersecting the temporary support surface;
Driving means for moving the stage along the moving direction;
First control means for stopping the chucking and holding operation of the substrate by the chuck, on condition that the driving current value of the driving means exceeds a predetermined value;
A second control unit for controlling the driving unit, wherein the first control unit stops the chucking and holding of the substrate by the chuck, and reduces the moving speed of the stage by the driving unit; And a second control means for controlling the drive means.
前記第2の制御手段は、前記第1の制御手段により前記チャックによる前記基板の吸着保持が停止した後に、前記駆動手段に関する操作量が所定値未満となるように制御することを特徴とする請求項1に記載のステージ装置。The second control unit controls the operation amount related to the driving unit to be less than a predetermined value after the first control unit stops the suction and holding of the substrate by the chuck. Item 2. The stage device according to Item 1. 前記第2の制御手段は、前記第1の制御手段により前記チャックによる前記基板の吸着保持が停止した後に、前記移動速度が所定値以下となるように制御することを特徴とする請求項1に記載のステージ装置。2. The control unit according to claim 1 , wherein the second control unit controls the moving speed to be a predetermined value or less after the first control unit stops the chucking and holding of the substrate by the chuck. The stage apparatus as described. 前記第1の制御手段により前記チャックによる前記基板の吸着保持が停止した後に、前記吸着面と前記基板との間の気圧を制御する第3の制御手段を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のステージ装置。 2. The apparatus according to claim 1 , further comprising third control means for controlling an air pressure between the suction surface and the substrate after the suction control of the substrate by the chuck is stopped by the first control means. 4. The stage apparatus according to any one of 3. 請求項1〜4のいずれかに記載のステージ装置を有することを特徴とする半導体製造装置。  A semiconductor manufacturing apparatus comprising the stage apparatus according to claim 1. 基板を仮支持する仮支持面を有する仮支持部と、前記基板を吸着保持する吸着面を有するチャックと、前記チャックを前記仮支持面と交差する方向に移動可能に支持するステージと、前記ステージを前記移動方向に沿って移動させる駆動手段とを有するステージ装置において、前記基板を前記チャックから前記仮支持部に受け渡す基板受け渡し方法であって、
前記駆動手段の駆動電流値が所定値を超えたことを条件に、前記チャックによる前記基板の吸着保持動作を停止させる第1の段階と、
前記第1の段階により前記チャックによる前記基板の吸着保持が停止した後に、前記駆動手段による前記ステージの移動速度が低減するように前記駆動手段を制御する第2の段階と
を有することを特徴とする基板受け渡し方法。
A temporary support portion having a temporary support surface for temporarily supporting a substrate; a chuck having a suction surface for sucking and holding the substrate; a stage for supporting the chuck movably in a direction intersecting the temporary support surface; and the stage In a stage apparatus having a driving means for moving the substrate along the moving direction, the substrate transferring method for transferring the substrate from the chuck to the temporary support portion,
A first stage of stopping the chucking and holding operation of the substrate by the chuck, on condition that the driving current value of the driving means exceeds a predetermined value;
And a second step of controlling the driving unit so that the moving speed of the stage by the driving unit is reduced after the chucking and holding of the substrate by the chuck is stopped by the first step. Substrate delivery method.
前記第2の段階において、前記第1の段階により前記チャックによる前記基板の吸着保持が停止した後に、前記駆動手段に関する操作量が所定値未満となるように制御することを特徴とする請求項7に記載の基板受け渡し方法。8. In the second step, after the suction holding of the substrate by the chuck is stopped in the first step , control is performed so that an operation amount related to the driving unit becomes less than a predetermined value. The board delivery method described in 1. 前記第2の段階において、前記第1の段階により前記チャックによる前記基板の吸着保持が停止した後に、前記移動速度が所定値以下となるように制御することを特徴とする請求項7に記載の基板受け渡し方法。8. The control according to claim 7, wherein, in the second stage, after the suction holding of the substrate by the chuck is stopped in the first stage , the moving speed is controlled to be a predetermined value or less. Board delivery method. 前記第1の段階により前記チャックによる前記基板の吸着保持が停止した後に、前記吸着面と前記基板との間の気圧を制御する第3の段階を有することを特徴とする請求項7〜のいずれかに記載の基板受け渡し方法。After suction holding of the substrate by the chuck is stopped by the first stage, according to claim 7-8, characterized in that it comprises a third step of controlling the pressure between the substrate and the suction surface The substrate delivery method according to any one of the above.
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