JP3890127B2 - Stage apparatus, exposure apparatus using the same, and device manufacturing method - Google Patents

Stage apparatus, exposure apparatus using the same, and device manufacturing method Download PDF

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

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造のリソグラフィ工程で使用する露光装置や各種精密加工機または各種精密測定器等で使用されるステージ装置、および、このステージ装置を用いた露光装置やデバイス製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、半導体デバイス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、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、レクチル上に形成されているパターン像を投影レンズでウエハ上に縮小投影し、1枚のウエハ上の複数箇所に順次露光していくものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
このような構成の露光装置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削減を図るために、大口径、大サイズの半導体ウエハを用いる傾向にある。また、半導体素子の高集積化とともに、より高速且つ高精度の位置合わせが可能な位置決め装置が望まれている。
【0004】
搭載する半導体ウエハの大口径化に対応し、高速・高精度のXYステージの要求を満たすためには、XYステージの動特性の向上を図らなければならず、ガイド剛性を上げる等の必要があり、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更に増大せざるを得ない。更に、高スループット化に対応するためにXYステージの移動加速度および移動速度のアップを図り移動時間短縮を狙うと、ステージ移動の構造体の相対的剛性低下と合わせて、構造体強化による装置の大型化、コストアップが生じるといった課題がある。
【0005】
本発明の目的は、従来技術の問題点に鑑み、露光装置、各種精密加工機または各種精密測定器に用いられるステージ装置において、簡単な構成により、ステージ加振力増大に伴う振動の伝達を防止し、高速、高精度な位置決めが行えるようにすることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明のステージ装置の第1の好ましい形態は、
鉛直方向を含む基準面上で第1方向に移動可能な第1ステージと、該第1ステージを該第1方向に移動させる第1ステージ駆動手段と、該基準面上で該第1方向と交差する鉛直方向を含む第2方向に移動可能な第2ステージと、該第2ステージを該第2方向に移動させる第2ステージ駆動手段と、該第2ステージと反対方向に移動する第2質量体と、該第2質量体を駆動する第2質量体駆動手段とを有する機構を有し、前記第2ステージと前記第2質量体の重量の重力補償を行うように、前記第2ステージと前記質量体が滑車とベルトにより連結されていることを特徴とするステージ装置である。
【0007】
また、本発明のステージ装置の第2の好ましい形態は、
鉛直方向を含む基準面上で第1方向に移動可能な第1ステージと、該第1ステージを該第1方向に移動させる第1ステージ駆動手段と、該基準面上で該第1方向と交差する鉛直方向を含む第2方向に移動可能な第2ステージと、該第2ステージを該第2方向に移動させる第2ステージ駆動手段と、該第2ステージと反対方向に移動する第2質量体と、該第2質量体を駆動する第2質量体駆動手段とを有する機構とを有し、前記第2ステージの重力補償を行う第1シリンダ機構と、前記第2質量体の重力補償を行う第2シリンダ機構とを有し、前記第2ステージと前記第2質量体の重量を釣合わせて重力補償を行うように、該第1シリンダ機構と該第2シリンダ機構が連結されていることを特徴とするステージ装置である。
【0010】
また、本発明のステージ装置の第3の好ましい形態は、
鉛直方向を含む方向に移動可能なステージと、該ステージと反対方向に移動する質量体と、該ステージに接続された第1シリンダ機構と、該質量体に接続された第2シリンダ機構とを有し、前記第1シリンダ機構は前記ステージの重量を鉛直方向に支持し、前記第2シリンダ機構は前記質量体の重量を鉛直方向に支持し、前記ステージと前記質量体の重量を釣合わせて重力補償を行うように、前記第1シリンダ機構と前記第2シリンダ機構が連結されていることを特徴とするステージ装置である。
【0012】
また、本発明の露光装置は、上記ステージ装置を備えたことを特徴とする。
【0013】
前記露光装置はX線露光装置であることが好ましい。
【0014】
さらに、上記露光装置を用いてデバイスを製造するデバイス製造方法も本発明の範疇に含まれる。
【0015】
【発明の実施の形態】
<実施形態1>
図1は本発明の第1実施形態の特徴を最も良く表わす縦型ステージ装置の正面概略図である。この装置は、シンクロトロン放射光を用いたX線露光装置に搭載するウエハを鉛直方向に保持してウエハ面内に移動可能な縦型XYステージに、慣性力付与手段と重力補償手段を設けたことを特徴としている。
【0016】
同図において、1は縦型ステージ装置を支持する定盤、2は定盤1を除振する除振ダンパ、3は定盤1に支持され、ステージ装置を支持する基準面を有するステージベースである。
【0017】
4はウエハを保持するウエハチャックである。5はウエハチャック4を支持し、ウエハ面内(XY平面)に移動可能なメインステージ(第1ステージ)であり、端面に位置計測用ビームの反射面となるX測長ミラー6およびY測長ミラー7を固定している。
【0018】
8はステージベース3に固定されたYステージガイドであり、9はメインステージ5を搭載してY方向に移動可能なYステージベース(第2ステージ)である。Yステージガイド8はYステージベース9をX方向(第1方向)に支持し、Y方向(第2方向)に非接触で案内する。
【0019】
10はYステージベース9に固定されたXステージガイドであり、メインステージ5をY方向に支持し、X方向に非接触で案内する。
【0020】
ここで、本実施形態では、非接触案内にエアベアリングを採用している。ただし低摩擦案内であれば、これに限るものではない。
【0021】
51はY方向に駆動するリニアモータ(第2ステージ駆動手段)の可動子であり、Yステージベース9に固定され、Yステージガイド8に備えられた不図示のリニアモータ固定子と対向している。また、メインステージ5にはX方向に駆動するリニアモータ(第1ステージ駆動手段)の可動子(不図示)が取付けられ、Xステージガイド10に備えられたXリニアモータ固定子54と対向している。
【0022】
どちらのリニアモータも推力が働く作用軸が被駆動体の重心を通るようにする方が望ましい。
【0023】
27はステージベース3に対してX方向に慣性力を付与するX質量体(第1質量体)である。また、28はYステージベース9に固定されたX質量体案内ガイドであり、X質量体27をX方向に駆動可能なように非接触で案内する。なお、X質量体27はX方向に移動することで、X方向の慣性力付与手段の役割を果たす。
【0024】
23はステージベース3に対してY方向に慣性力を付与するY質量体(第2質量体)である。また、24はステージベースに固定されたY質量体案内ガイドであり、Y質量体23をX方向に駆動可能なように非接触で案内する。なお、Y質量体23はY方向に移動することで、Y方向の慣性力付与手段の役割を果たす。
【0025】
それぞれの質量体には所定の方向に駆動するリニアモータの可動子(不図示)が取付けられ、それぞれのガイドに備えられたリニアモータ固定子(不図示)と対向し、慣性力付与手段(第1機構、第2機構)を構成している。どちらのリニアモータも推力が働く作用軸が質量体の重心を通るようにする方が望ましい。
【0026】
また、本実施形態はYステージベースに働く重力を補償する手段として、ピストンを有するシリンダ機構を採用している。
【0027】
図中において、31はYステージベース9に固定されたシリンダロッドAであり、Yステージベース9と反対の先端はシリンダピストンA32(第1シリンダ機構)で支持されている。33はY質量体に固定されたシリンダロッドBであり、Y質量体23と反対の先端はシリンダピストンB34(第2シリンダ機構)で支持されている。
【0028】
ピストンA32とピストンB34は、連結された構成のエアシリンダ35中の流体を封止している。これによりシリンダ機構35を介して、ピストンA32が支持しているYステージベース9の重量と、ピストンB34が支持しているY質量体23の重量が伝達され、両者の釣り合いがとれるような構成となっている。その結果、Yステージベース9の重力補償が行われる。また、シリンダ35とピストンA32およびピストンB34は極めて低摩擦摺動で移動可能なように、例えば非接触になっている。
【0029】
ここで、「Yステージベースの重量」とは、「Yステージベースと共にY方向に移動するメインステージ、Xステージガイド、X質量体やX質量体案内ガイド等を含む総重量」を表わし、また同様に、「Yステージベースの質量」は「Yステージベースと共にY方向に移動する物体を含む総質量」として扱い、以下も特別の指定がない限り同様とする。
【0030】
シリンダ機構35を構成するピストンの断面積はYステージベース9の重量やY質量体23の重量を考慮して決定される。これに関しては後述する。
【0031】
質量体の駆動信号は次のように求められる。図中においてメインステージ5をX方向に駆動する場合を想定すると、メインステージ5を駆動する時にXステージガイド10のリニアモータ固定子に生じる反力をFx、慣性力付与手段のX質量体27を駆動する時にX質量体案内ガイド28のリニアモータ(第1質量体駆動手段)の固定子に生じる反力の合力をRxとする。慣性力付与手段がFxを打ち消すようにRxを作用させるためには、次式を満たせば良い。
【0032】
x=−Fx
【0033】
このとき、Rxの作用軸がメインステージ5の駆動反力Fxの作用軸と一致するように慣性力付与手段を配置すれば、メインステージ5に回転トルクが発生しない。また、X質量体27を複数個配置することは、メインステージ5に働く駆動推力の作用軸が重心位置を通るように設計する上で、自由度を高めることができる。しかし、X質量体27の数については複数個に限るものではない。
【0034】
ここで、メインステージ5の質量をMx、X質量体27の総質量をmxとすると、X質量体27の駆動ストロークsxはメインステージのX方向のストロークSxに対してMxとmxの質量比で決まり、以下の式で表わされる。
【0035】
x/sx=1/(Mx/mx
【0036】
すなわち、両者の移動量の比は質量比の逆数の割合でステージベース3に対して移動する。よって、mxを大きくすれば、質量比Mx/mxが小さくなるため、X質量体27の駆動ストロークsxを小さく設計できる。しかし、X質量体27を含むY方向移動質量は大きくなるため、Y方向の移動に必要なエネルギーは大きくなる。逆に、sxを大きく設計できれば、X質量体27の質量mxを小さくすることができるため、Y方向移動質量は小さくなり、Y方向の移動に必要なエネルギーを小さくすることができる。
【0037】
Y方向の場合も同様で、YステージベースをY方向に駆動する時にYステージガイド8に生じる反力を打ち消すように慣性力付与手段のY質量体を駆動すれば良い。しかし、Y方向に関しては重力の影響が大きいため、まずYステージベース9やY質量体23に作用する重力補償手段が働いているものとしてYステージベース9やY質量体23にかかる重力の影響を無視し、前述のX方向の場合と同様に、Y方向の駆動手段の作用のみを考える。
【0038】
Yステージベース9をY方向に駆動する時にステージベース3に固定されたYステージガイド8に生じる反力の合力をFy、慣性力付与手段のY質量体23を駆動する時にステージベースに固定されたY質量体案内ガイドに生じる反力の合力をRyとする。慣性力付与手段がFyを打ち消すようにRyを作用させるためには、次式を満たせば良い。
【0039】
y=−Fy
【0040】
このとき、Ryの作用軸がFyの作用軸と一致するように慣性力付与手段を配置すれば、ステージベース3に回転トルクが発生しない。また、Y質量体23を複数個配置することは、Yステージベース9に働く駆動推力の作用軸が重心位置を通るように設計する上で、自由度を高めることができる。しかし、Y質量体23の数については複数個に限るものではない。
【0041】
ここで、Yステージベース9の質量をMy、Y質量体23の総質量をmyとすると、質量体の駆動ストロークsyはY方向移動体のY方向のストロークSyに対してMyとmyの質量比で決まり、以下の式で表わされる。
【0042】
y/sy=1/(My/my
【0043】
すなわち、両者の移動量の比は質量比の逆数の割合でステージベース3に対して移動する。よって、myを大きくすれば、質量比My/myが小さくなるため、Y質量体23の駆動ストロークsyを小さく設計できる。
【0044】
次に、シリンダ機構35によるYステージベース9とY質量体23の釣り合いの関係や、ピストン断面積とピストンの移動量の関係について考える。
【0045】
図2は第1実施形態の重力補償手段であるシリンダ機構のモデル図である。
【0046】
シリンダ機構35において、ピストンA32およびピストンB34の断面積をそれぞれaおよびbとすると、ピストンA32に支持されるYステージベース9の質量MyおよびY質量体23の総質量myとの関係は以下の式で表わされる。
【0047】
a/b=My/my
【0048】
ただし、Yステージベース9やY質量体23を複数のピストンで支持する場合、aやbはピストンの断面積の総和となる。
【0049】
上式によって断面積比が決定されたピストンA32およびピストンB34の移動量の比は次式で求めることができる。ここで、SPをピストンA32の移動量、sPをピストンB34の移動量である。
【0050】
P/sP=1/(a/b)
【0051】
つまり、Yステージベース9の重量を支持するピストンA32と、Y質量体23の重量を支持するピストンB34との断面積比a/bは、Yステージベース9とY質量体23の移動量との比の逆数となっている。
【0052】
これらの関係式から本実施形態のステージ装置を構成するYステージベース9とY質量体23の移動量の比(Sy/sy)と、重力補償手段であるピストン機構35のピストンA32とピストンB34の移動量の比(Sp/sp)が等しくなることが分かる。移動量の比が等しいため、慣性力付与手段を構成するYステージベース9とY質量体23を、シリンダロッドA31およびシリンダロッドB33を介して重力補償手段に接続することができる。そのため、単純な構成で、慣性力付与手段と重力補償手段を両立させることができる。
【0053】
この時、ピストンA32の断面積とピストンB34の断面積との比は、Yステージベース9とY質量体23との質量比とほぼ等しくなっている。
【0054】
ここで、本実施形態ではシリンダ内の媒体に気体を使用したが、同様の機能を有していればこれに限るものではなく、たとえば油圧シリンダを使用しても良い。
【0055】
本実施形態ではメインステージがX方向に駆動したことによる駆動反力は、X質量体の移動によって軽減され、結果として、ステージベースや定盤への加振力を減少させることができる。さらに、メインステージとX質量体が質量比の逆数の割合で、X方向に関してそれぞれ逆方向に移動するため、ステージ装置全体の重心位置の変化はほとんど発生しないという効果もある。そのため、ステージベースを支持する定盤の変形を抑えることができる。特に、本実施例のような縦型ステージにおいて、X方向に関する反力や重心位置変化を抑えることは、除振ダンパにかかる負荷の変化を軽減できるため、高速、高精度なステージ装置に有利である。
【0056】
また、本実施形態では、YステージベースがY方向に駆動したことによる駆動反力は、Y質量体の移動によって軽減され、結果として、ステージベースや定盤への加振力を減少させることができる。さらに、YステージベースとY質量体が質量比の逆数の割合で、Y方向に関してそれぞれ逆方向に移動するため、ステージ装置全体の重心位置の変化はほとんど発生しない。そのため、ステージベースを支持する定盤の変形を抑えることができる。さらに、Yステージベースの自重を連結したシリンダ機構により補償することで、単純な構成で駆動手段と重力補償手段が両立され、少ないエネルギーや発熱で、ステージの駆動を行うことができる。
【0057】
<実施形態2>
図3は本発明の第2実施形態の特徴を表わす縦型ステージ装置の正面概略図である。図中の番号において、図1の第1実施形態と同じ部材については同一番号をつけている。
【0058】
第2実施形態も第1実施形態の場合と同様に、縦型XYステージに慣性力付与手段と重力補償手段を構成したものとなっている。
【0059】
第2実施形態のメインステージや慣性力付与手段の動作原理や動作状況等は第1実施形態の場合と同様なので、説明は省略する。
【0060】
第2実施形態はシリンダ機構による重力補償手段のかわりに、滑車とベルトで重力補償を行っている。
【0061】
図3において、41はY質量体23とYステージベース9をつり下げるためのベルト、42はステージベース3に固定された固定台、43は固定台に配設された滑車ユニットである。図から分かるように、ベルト41は滑車ユニット43に掛けられているため、滑車ユニット43はベルト41を介してYステージベース9とY質量体23を支持する構成になっている。
【0062】
図4は第2実施形態の重力補償手段である滑車ユニットのモデル図である。
【0063】
滑車ユニット43は2つの径をもつ滑車から構成されるため、1つの滑車ユニットに対して2つのベルトが必要となり、ベルト41の一端は滑車に固定され、もう一方のベルトの一端はYステージベース9やY質量体23に取付けられる。
【0064】
第2実施形態では、滑車ユニット43のプーリー径の比に注目し、Yステージベース9とY質量体23の重量の釣り合いや、Yステージベース9とY質量体23の移動量とプーリー径の関係について考える。
【0065】
ここで、Yステージベース9の質量をMy、Y質量体23の総質量をmyとする。滑車ユニット43において、Yステージベース9に取付けられたベルト41が掛けられている滑車の径をd、Y質量体23に取付けられたベルト41が掛けられている滑車の径をeとする。この場合、滑車ユニット43がYステージベース9とY質量体23の重量を釣り合せるためには、滑車ユニット43のプーリー径の比d/eは質量比My/myから決定され、次式で表わされる。
【0066】
d/e=1/(My/my
【0067】
つまり、滑車ユニット43のプーリー径の比は、滑車が支持しているYステージベース9とY質量体23の質量比の逆数となっている。
【0068】
ここで、このプーリー径の比で滑車を構成した場合のYステージベース9の移動量SpとY質量体23の移動量spは、それぞれ接続された滑車の径に比例するため次式のようになる。
【0069】
p/sp=d/e
【0070】
これらの関係式から本実施形態のステージ装置を構成するYステージベース9とY質量体23の移動量の比(Sy/sy)と、滑車ユニット43から構成される重力補償手段のYステージベース9とY質量体23の移動量の比(Sp/sp)が等しくなっていることが分かる。移動量の比が等しいため、慣性力付与手段を構成するYステージベース9とY質量体23を、ベルト41を介して重力補償手段の滑車に接続することができる。そのため、単純な構成で、慣性力付与手段と重力補償手段を両立させることができる。
【0071】
ここで、本実施形態では重力補償機構にベルトを使用したが、同様の効果を有していればこれに限るものではなく、たとえばワイヤを使用しても良い。
【0072】
また、Y質量体23を複数個配置する場合、Yステージベース9やY質量体23を支持する滑車ユニット43の数を同様に複数個配置する方が望ましい。
【0073】
本実施形態では、第1実施形態の慣性力付与手段による効果に加え、ベルトと滑車を用いた重力補償手段の効果として、YステージベースがY方向に駆動したことによる駆動反力は、Y質量体の移動によって軽減され、結果として、ステージベースや定盤への加振力を減少させることができる。さらに、YステージベースとY質量体が質量比の逆数の割合で、Y方向に関してそれぞれ逆方向に移動するため、ステージ装置全体の重心位置の変化はほとんど発生しない。そのため、ステージベースを支持する定盤の変形を抑えることができる。さらに、Yステージベースの自重を滑車やベルトにより補償することで、少ないエネルギーや発熱で、ステージの駆動を行うことができる。
【0074】
<第3実施形態>
図5は本発明の第3実施形態の特徴を表わす縦型ステージ装置の正面概略図である。図中の番号において、図1の第1実施形態と同じ部材については同一番号をつけている。
【0075】
第3実施形態も第1実施形態の場合と同様に、縦型XYステージに慣性力付与手段と重力補償手段を構成したものとなっている。
【0076】
第3実施形態のシリンダ機構35からなる重力補償手段の動作原理や動作状況等は第1実施形態の場合と同様なので、説明は省略する。
【0077】
第3実施形態は、メインステージとX質量体にそれぞれ設けられたリニアモータによって独立にそれぞれを駆動するかわりに、メインステージとX質量体にX磁石ユニットとXコイルユニットを設け、X方向の駆動や慣性力付与を行っている。また、Y方向に関してもYステージベースとY質量体に設けられたY磁石ユニットとYコイルユニットによってY方向の駆動や慣性力付与を行っている。
【0078】
同図において、1は縦型ステージ装置を支持する定盤、2は定盤を除振する除振ダンパ、3は定盤に支持され、ステージユニットを固定するステージベースである。
【0079】
4はウエハを保持するウエハチャックである。5はウエハチャックを支持し、ウエハ面内(XY平面)に移動可能なメインステージ(第1ステージ)であり、端面に位置計測用ビームの反射面となるX測長ミラー6およびY測長ミラー7を固定している。
【0080】
8はステージベース3に固定されたYステージガイドであり、9はメインステージを搭載してY方向(第2方向)に移動可能なYステージベース(第2ステージ)である。Yステージガイド8はYステージベース9をX方向(第1方向)に支持し、Y方向に非接触で案内する。
【0081】
10はYステージベース9に固定されたXステージガイドであり、メインステージ5をY方向に支持し、X方向に非接触で案内する。
【0082】
ここで、本実施形態では、非接触案内にエアベアリングを採用している。ただし低摩擦案内であれば、これに限るものではない。
【0083】
25はメインステージ5に取付けられたX磁石ユニット(第1磁石)、26はX質量体27(第1質量体)に取付けられたXコイルユニット(第1コイル)である。ここで、X磁石ユニット25とXコイルユニット26は移動手段として機能するリニアモータ(第1機構)を構成している。このため、X磁石ユニットとXコイルユニットを逆に配置しても良い。
【0084】
X質量体27はメインステージ5に対してX方向に関して逆方向に移動する質量体である。また、28はYステージベース9に固定されたX質量体案内ガイドであり、X質量体27をX方向に駆動可能なように非接触で案内する。なお、X質量体27はメインステージ5に対して移動することで、X方向の慣性力付与手段の役割を果たす。
【0085】
21はYステージベース9に取付けられたY磁石ユニット(第2磁石)、22はY質量体23(第2質量体)に取付けられたYコイルユニット(第2コイル)である。ここで、Y磁石ユニット21とYコイルユニット22は移動手段として機能するリニアモータ(第2機構)を構成している。このため、Y磁石ユニットとYコイルユニットを逆に配置しても良い。
【0086】
Y質量体23はYステージベース9に対してY方向に関して逆向きに移動する質量体である。また、24はステージベースに固定されたY質量体案内ガイドであり、Y質量体23をY方向に駆動可能なように非接触で案内する。なお、Y質量体23はYステージベース9に対して移動することで、Y方向の慣性付与手段の役割を果たす。
【0087】
上記の構成でメインステージ5をX方向に駆動する場合について説明する。不図示の駆動コントローラを介してXコイルユニット26に駆動を指令すると、Xコイルユニット26とX磁石ユニット25との間でX方向の推力が発生する。しかし、X磁石ユニット25を取付けたメインステージ5、およびXコイルユニット26を取付けたX質量体27は、ともにX方向に移動可能なように構成されており、さらに摩擦が低くなるように非接触で案内されているため、両者はX方向に関して逆方向に移動する。
【0088】
メインステージ5を駆動するX磁石ユニット25からの推力の合力をFx、X質量体27を駆動するXコイルユニット26からの推力の合力をRxとする。ここで、力の釣り合い式から次の式が成り立つ。
【0089】
x=−Rx
【0090】
このとき、Rxの作用軸がメインステージ5の重心位置を通るようにX磁石ユニット25やXコイルユニット26を配置すれば、メインステージ駆動推力であるFxがメインステージ5の重心位置を通るように作用するため、ステージに回転トルクが発生しない。また、X質量体を複数個配置することは、メインステージに働く駆動推力の作用軸が重心位置を通るように設計する上で、自由度を高めることができる。しかし、X質量体の数については複数個に限るものではない。
【0091】
ここで、メインステージ5の質量をMx、X質量体27の総質量をmxとすると、X質量体27の駆動ストロークsxはメインステージのX方向のストロークSxに対してMxとmxの質量比で決まり、以下の式で表わされる。
【0092】
x/sx=1/(Mx/mx
【0093】
すなわち、両者の移動量の比は質量比の逆数の割合でステージベース3に対して移動する。よって、mxを大きくすれば、質量比Mx/mxが小さくなるため、X質量体27の駆動ストロークSxを小さく設計できる。しかし、X質量体27を含むY方向移動質量は大きくなるため、Y方向の移動に必要なエネルギーを小さくすることができる。
【0094】
Y方向の場合も同様で、YステージベースをY方向に駆動する時にY質量体が駆動される。しかし、Y方向に関しては重力の影響が大きい。まずYステージベース9やY質量体23に作用する重力補償手段が働いているものとしてYステージベース9やY質量体23にかかる重力の影響を無視し、前述のX方向の場合と同様に、Y方向の駆動手段の作用のみを考える。
【0095】
不図示の駆動コントローラを介してYコイルユニット22に駆動を指令すると、Yコイルユニット22とY磁石ユニット21との間でY方向の推力が発生する。しかし、Y磁石ユニット21を固定したYステージベース9、およびYコイルユニット22を固定したY質量体23は、ともにY方向に移動可能なように構成されており、さらに摩擦が低くなるように非接触で案内されているため、両者はY方向に関して逆方向に移動する。
【0096】
Yステージベース9を駆動するY磁石ユニット21からの推力の合力をFy、Y質量体23を駆動するYコイルユニット22からの推力の合力をRyとする。ここで、力の釣り合い式から次の式が成り立つ。
【0097】
y=−Ry
【0098】
このとき、Ryの作用軸がメインステージ5やYステージベース9を含むY方向移動体全体の重心位置を通るようにY磁石ユニット21やYコイルユニット22を配置すれば、FyはY方向移動体全体の重心位置を通るように作用するため、ステージに回転トルクが発生しない。また、Y質量体23を複数個配置することは、Yステージベース9に働く駆動推力の作用軸が重心位置を通るように設計する上で、自由度を高めることができる。しかし、Y質量体23の数については複数個に限るものではない。
【0099】
ここで、Yステージベース9の質量をMy、Y質量体23の総質量をmyとすると、質量体の駆動ストロークsyはY方向移動体のY方向のストロークSyに対してMyとmyの質量比で決まり、以下の式で表わされる。
【0100】
y/sy=1/(My/my
【0101】
すなわち、両者の移動量の比は質量比の逆数の割合でステージベース3に対して移動する。よって、myを大きくすれば、質量比My/myが小さくなるため、Y質量体の駆動ストロークsyを小さく設計できる。
【0102】
本実施形態では、ステージの移動に伴い、ステージと反対方向に質量体が駆動されるが、ステージの移動量と質量体の移動量の関係は、第1実施形態の場合と同様となる。そのため、第3実施形態の場合も第1実施形態と同様に、慣性力付与手段を構成するYステージベース9とY質量体23を、シリンダロッドA31およびシリンダロッドB33を介して重力補償手段に接続することができる。そのため、単純な構成で慣性力付与手段と重力補償手段を両立させることができる。
【0103】
このとき、ピストンA32の断面積とピストンB34の断面積との比は、Yステージベース9とY質量体23との質量比とほぼ等しくなっている。
【0104】
本実施例ではメインステージがX方向に駆動したことによる反力がX質量体の移動によって軽減され、結果として、ステージベースや定盤への加振力を減少させることができる。さらに、メインステージとX質量体が質量比の逆数の割合で、X方向に関してそれぞれ逆方向に移動するため、ステージ装置全体の重心位置の変化はほとんど発生しないという効果もある。そのため、ステージベースを支持する定盤の変形を抑えることができる。特に、本実施形態のような縦型ステージにおいて、X方向に関する反力や重心位置変化を抑えることは、除振ダンパにかかる負荷の変化を軽減できるため、高速、高精度なステージ装置に有利である。
【0105】
また、本実施形態では、YステージベースがY方向に駆動したことによる駆動反力がY質量体の移動によって軽減され、結果としてステージベースや定盤への加振力を減少させることができる。さらに、YステージベースとY質量体が質量比の逆数の割合で、Y方向に関してそれぞれ逆方向に移動するため、ステージ装置全体の重心位置の変化はほとんど発生しない。そのため、ステージベースを支持する定盤の変形を抑えることができる。さらに、Yステージベースの自重を連結したシリンダ機構により補償することで、単純な構成で駆動手段と重力補償が両立され、少ないエネルギーや発熱で、ステージの駆動を行うことができる。
【0106】
また、本実施形態のような縦型ステージではなく、ステージベースの基準面が水平な面となるようなXYステージの場合でも、本実施形態のようなステージや質量体の駆動機構を設けることができる。その場合、本実施形態の重力補償手段は省略しても良い。
【0107】
<実施形態4>
図6は本発明の特徴を表わす第4実施形態の縦型ステージ装置の正面概略図である。図中の番号において、図3の第2実施形態または図5の第3実施形態と同じ部材については同一番号をつけている。
【0108】
第4実施形態も前述した実施形態の場合と同様に、縦型XYステージに慣性力付与手段と重力補償手段を構成したものとなっている。
【0109】
第4実施形態の磁石ユニットやコイルユニットで構成される慣性力付与手段の動作原理や動作状況等は第3実施形態の場合と同様なので説明は省略する。また、滑車ユニット43やベルト41で構成される重力補償手段の動作原理や動作状況等は第2実施形態の場合と同様なので説明は省略する。
【0110】
本実施例ではメインステージがX方向に駆動したことによる反力がX質量体の移動によって軽減され、結果として、ステージベースや定盤への加振力を減少させることができる。さらに、メインステージとX質量体が質量比の逆数の割合で、X方向に関してそれぞれ逆方向に移動するため、ステージ装置全体の重心位置の変化はほとんど発生しないという効果もある。そのため、ステージベースを支持する定盤の変形を抑えることができる。特に、本実施形態のような縦型ステージにおいて、X方向に関する反力や重心位置変化を抑えることは、除振ダンパにかかる負荷の変化を軽減できるため、高速、高精度なステージ装置に有利である。
【0111】
また、本実施形態では、YステージベースがY方向に駆動したことによる駆動反力がY質量体の移動によって軽減され、結果としてステージベースや定盤への加振力を減少させることができる。さらに、YステージベースとY質量体が質量比の逆数の割合で、Y方向に関してそれぞれ逆方向に移動するため、ステージ装置全体の重心位置の変化はほとんど発生しない。そのため、ステージベースを支持する定盤の変形を抑えることができる。さらに、Yステージベースの自重をベルトと滑車ユニットで構成される重力補償手段で支持することで、単純な構成で駆動手段と重力補償が両立され、少ないエネルギーや発熱で、ステージの駆動を行うことができる。
【0125】
<実施形態
次に上述したステージ装置を利用したX線露光装置の実施形態を説明する。図はX線源としてのSR発生装置61から放射されたSR光62は、発光点から所定の位置に設置されたミラー63に入射する。ミラー63は凸面形状をしており、SR発生装置61から放射されたシート状のSR光62を拡大する。図中のミラーは1枚だが、シート状のSR光を拡大する目的ならば、複数枚のミラーを用いても良い。ミラーにより反射されたSR光64は、X線透過膜上にX線吸収体からなるパターンが形成されている原版の透過型マスク67を透過後、所望のパターン形状となり、感光材としてのレジストが塗布してある基板68(ウエハ)に照射される。ウエハ68は前述したステージ装置のウエハチャック69に保持され、ウエハチャック69は不図示のメインステージに搭載されている。マスク67の上流側には露光領域の全面にわたり露光時間を制御するためのシャッター65が設置されている。シャッター65はシャッター制御ユニット70により制御されるシャッター駆動ユニット66により駆動される。不図示のベリリウム膜がミラー63とシャッター65の間に位置し、ベリリウム膜よりミラー側は超真空、シャッター側は減圧Heとなっている。
【0126】
本実施形態の露光装置を用いることにより、高速、高精度化に対応した露光装置を得ることができる。
【0127】
<実施形態
次に上述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形態を説明する。図は半導体デバイス(ICやLSI等の半導体チップ、液晶パネル、CCD、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等)の製造のフローを示す。ステップS11(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S12(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。一方、ステップS13(ウエハ製造)ではシリコン等の材料を用いて基板であるウエハを製造する。ステップS14(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。次のステップS15(組立)は後工程と呼ばれ、ステップS14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S16(検査)ではステップS15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S17)される。
【0128】
は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップS21(酸化)ではウエハの表面を酸化させる。ステップS22(CVD)ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップS23(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S24(イオン打込み)ではウエハにイオンを打ち込む。ステップS25(レジスト処理)ではウエハに感光剤を塗布する。ステップS26(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S27(現像)では露光したウエハを現像する。ステップS28(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S29(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。本実施形態の製造方法を用いれば、高集積度の半導体デバイスを製造することができる。
【0129】
【発明の効果】
本発明によれば、簡単な構成により、ステージ加振力増大に伴う振動の伝達を防止し、高速、高精度な位置決めが行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1実施形態の縦型ステージ装置の正面概略図
【図2】 第1実施形態の重力補償手段のモデル図
【図3】 第2実施形態の縦型ステージ装置の正面概略図
【図4】 第2実施形態の重力補償手段のモデル図
【図5】 第3実施形態の縦型ステージ装置の正面概略図
【図6】 第4実施形態の縦型ステージ装置の正面概略図
【図】 第実施形態のX線半導体露光装置の構成図
【図】 半導体デバイス製造方法のフロー図
【図】 ウエハプロセスのフロー図
【符号の説明】
1 定盤
2 除振ダンパ
3 ステージベース
4 ウエハチャック
5 メインステージ
6 X測長ミラー
7 Y測長ミラー
8 Yステージガイド
9 Yステージベース
10 Xステージガイド
21 Y磁石ユニット
22 Yコイルユニット
23 Y質量体
24 Y質量体案内ガイド
25 X磁石ユニット
26 Xコイルユニット
27 X質量体
28 X質量体案内ガイド
31 シリンダロッドA
32 シリンダピストンA
33 シリンダロッドB
34 シリンダピストンB
35 エアシリンダ
41 ベルト
42 固定台
43 滑車ユニット
51 Yリニアモータ可動子
54 Xリニアモータ固定子
61 SR発生装置
62 SR光
63 ミラー
64 SR光
65 シャッター
66 シャッター駆動ユニット
67 マスク
68 ウエハ
69 ウエハチャック
70 シャッター制御ユニット
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exposure apparatus used in a lithography process of semiconductor manufacturing, a stage apparatus used in various precision processing machines or various precision measuring instruments, and an exposure apparatus and device manufacturing method using the stage apparatus.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an apparatus called a stepper is known as an exposure apparatus used for manufacturing semiconductor devices. In this stepper, a pattern image formed on a reticle is reduced and projected onto a wafer with a projection lens while stepping the semiconductor wafer under the projection lens, and sequentially exposed to a plurality of locations on one wafer. Is.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
As for the semiconductor wafer processed by the exposure apparatus having such a configuration, a semiconductor wafer having a large diameter and a large size tends to be used in order to increase the area of the semiconductor element and reduce the cost. Further, there is a demand for a positioning device that can perform high-speed and high-precision alignment along with high integration of semiconductor elements.
[0004]
In order to meet the demands of high-speed, high-precision XY stages in response to the increase in the diameter of semiconductor wafers to be mounted, it is necessary to improve the dynamic characteristics of the XY stage and to increase the guide rigidity. The stage weight is inevitably increased more than the weight increase due to the stroke up. Furthermore, in order to increase the movement acceleration and movement speed of the XY stage in order to cope with higher throughput, and aiming to shorten the movement time, the large size of the apparatus by strengthening the structure is combined with a decrease in the relative rigidity of the structure of the stage movement. There is a problem that the cost is increased.
[0005]
In view of the problems of the prior art, the object of the present invention is to prevent transmission of vibration associated with increased stage excitation force with a simple configuration in a stage apparatus used in an exposure apparatus, various precision processing machines, or various precision measuring instruments. The purpose is to enable high-speed and high-precision positioning.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above problems, a first preferred form of the stage apparatus of the present invention is:
  A first stage movable in a first direction on a reference plane including a vertical direction; first stage driving means for moving the first stage in the first direction; and intersecting the first direction on the reference plane DoIncluding vertical directionA second stage movable in a second direction, second stage driving means for moving the second stage in the second direction,A mechanism having a second mass body that moves in a direction opposite to the second stage and a second mass body driving unit that drives the second mass body, and the weight of the second stage and the second mass body; The stage device is characterized in that the second stage and the mass body are connected by a pulley and a belt so as to perform gravity compensation.
[0007]
  In addition, the second preferred form of the stage apparatus of the present invention is:
  A first stage movable in a first direction on a reference plane including a vertical direction; first stage driving means for moving the first stage in the first direction; and intersecting the first direction on the reference plane A second stage movable in a second direction including a vertical direction, second stage driving means for moving the second stage in the second direction, and a second mass body moving in a direction opposite to the second stage And a mechanism having a second mass body driving means for driving the second mass body, and a first cylinder mechanism for performing gravity compensation for the second stage, and performing gravity compensation for the second mass body. A second cylinder mechanism, and the first cylinder mechanism and the second cylinder mechanism are coupled so as to perform gravity compensation by balancing the weight of the second stage and the second mass body.Is a stage device characterized by
[0010]
  The third preferred embodiment of the stage apparatus of the present invention is
  In a direction including the vertical directionA movable stage; a mass body that moves in a direction opposite to the stage; a first cylinder mechanism connected to the stage; and a second cylinder mechanism connected to the mass body;The first cylinder mechanism supports the weight of the stage in the vertical direction, the second cylinder mechanism supports the weight of the mass body in the vertical direction, and balances the weight of the stage and the mass body to compensate for gravity. The stage device is characterized in that the first cylinder mechanism and the second cylinder mechanism are coupled to each other.It is.
[0012]
An exposure apparatus according to the present invention includes the stage device.
[0013]
The exposure apparatus is preferably an X-ray exposure apparatus.
[0014]
Furthermore, a device manufacturing method for manufacturing a device using the exposure apparatus is also included in the scope of the present invention.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
<Embodiment 1>
FIG. 1 is a schematic front view of a vertical stage apparatus that best represents the features of the first embodiment of the present invention. In this apparatus, an inertial force applying means and a gravity compensating means are provided on a vertical XY stage that can move in the wafer surface while holding a wafer mounted in an X-ray exposure apparatus using synchrotron radiation in the vertical direction. It is characterized by that.
[0016]
In the figure, 1 is a surface plate for supporting a vertical stage device, 2 is a vibration damping damper for vibrating the surface plate 1, and 3 is a stage base supported by the surface plate 1 and having a reference surface for supporting the stage device. is there.
[0017]
A wafer chuck 4 holds the wafer. Reference numeral 5 denotes a main stage (first stage) that supports the wafer chuck 4 and is movable in the wafer plane (XY plane). The X measuring mirror 6 and the Y measuring mirror that serve as a reflecting surface for the position measuring beam on the end face. The mirror 7 is fixed.
[0018]
Reference numeral 8 denotes a Y stage guide fixed to the stage base 3. Reference numeral 9 denotes a Y stage base (second stage) on which the main stage 5 is mounted and movable in the Y direction. The Y stage guide 8 supports the Y stage base 9 in the X direction (first direction) and guides it in the Y direction (second direction) without contact.
[0019]
Reference numeral 10 denotes an X stage guide fixed to the Y stage base 9, which supports the main stage 5 in the Y direction and guides it in the X direction without contact.
[0020]
Here, in this embodiment, an air bearing is employed for non-contact guidance. However, the low friction guide is not limited to this.
[0021]
Reference numeral 51 denotes a mover of a linear motor (second stage drive means) that drives in the Y direction, which is fixed to the Y stage base 9 and faces a linear motor stator (not shown) provided in the Y stage guide 8. . Further, a movable element (not shown) of a linear motor (first stage driving means) that drives in the X direction is attached to the main stage 5, and faces the X linear motor stator 54 provided in the X stage guide 10. Yes.
[0022]
In both linear motors, it is desirable that the acting axis on which the thrust acts passes through the center of gravity of the driven body.
[0023]
Reference numeral 27 denotes an X mass body (first mass body) that applies an inertial force to the stage base 3 in the X direction. Reference numeral 28 denotes an X mass body guide guide fixed to the Y stage base 9 and guides the X mass body 27 in a non-contact manner so as to be driven in the X direction. The X mass body 27 moves in the X direction, thereby serving as an inertial force applying means in the X direction.
[0024]
Reference numeral 23 denotes a Y mass body (second mass body) that applies an inertial force to the stage base 3 in the Y direction. Reference numeral 24 denotes a Y mass body guide guide fixed to the stage base, which guides the Y mass body 23 in a non-contact manner so as to be driven in the X direction. Note that the Y mass body 23 moves in the Y direction, thereby serving as an inertial force applying means in the Y direction.
[0025]
Each mass body is attached with a mover (not shown) of a linear motor driven in a predetermined direction, and is opposed to a linear motor stator (not shown) provided in each guide, so that inertia force applying means (first 1 mechanism, 2nd mechanism). In both linear motors, it is desirable that the working axis on which the thrust acts passes through the center of gravity of the mass body.
[0026]
In addition, this embodiment employs a cylinder mechanism having a piston as a means for compensating for the gravity acting on the Y stage base.
[0027]
In the figure, 31 is a cylinder rod A fixed to the Y stage base 9, and the tip opposite to the Y stage base 9 is supported by a cylinder piston A32 (first cylinder mechanism). Reference numeral 33 denotes a cylinder rod B fixed to the Y mass body, and the tip opposite to the Y mass body 23 is supported by a cylinder piston B34 (second cylinder mechanism).
[0028]
Piston A32 and piston B34 seal the fluid in the air cylinder 35 of the connected structure. As a result, the weight of the Y stage base 9 supported by the piston A32 and the weight of the Y mass body 23 supported by the piston B34 are transmitted via the cylinder mechanism 35, and the two are balanced. It has become. As a result, gravity compensation of the Y stage base 9 is performed. The cylinder 35, the piston A32, and the piston B34 are, for example, non-contact so that they can move with extremely low frictional sliding.
[0029]
Here, “the weight of the Y stage base” represents “the total weight including the main stage moving in the Y direction together with the Y stage base, the X stage guide, the X mass body, the X mass body guide guide, and the like”. In addition, “the mass of the Y stage base” is treated as “the total mass including the object moving in the Y direction together with the Y stage base”, and the same applies to the following unless otherwise specified.
[0030]
The sectional area of the piston constituting the cylinder mechanism 35 is determined in consideration of the weight of the Y stage base 9 and the weight of the Y mass body 23. This will be described later.
[0031]
The driving signal of the mass body is obtained as follows. Assuming that the main stage 5 is driven in the X direction in the figure, the reaction force generated in the linear motor stator of the X stage guide 10 when the main stage 5 is driven is F.xThe resultant force of the reaction force generated on the stator of the linear motor (first mass body driving means) of the X mass body guide guide 28 when driving the X mass body 27 of the inertia force applying means is RxAnd The inertial force applying means is FxR to cancelxIn order to act, the following equation should be satisfied.
[0032]
Rx= -Fx
[0033]
At this time, RxIs the driving reaction force F of the main stage 5xIf the inertial force imparting means is arranged so as to coincide with the action axis, no rotational torque is generated in the main stage 5. Arranging a plurality of X mass bodies 27 can increase the degree of freedom in designing so that the axis of action of the driving thrust acting on the main stage 5 passes through the position of the center of gravity. However, the number of X mass bodies 27 is not limited to a plurality.
[0034]
Here, the mass of the main stage 5 is Mx, The total mass of the X mass body 27 is mxThen, the driving stroke s of the X mass body 27xIs the stroke S in the X direction of the main stagexAgainst MxAnd mxThe mass ratio is determined by the following formula.
[0035]
Sx/ Sx= 1 / (Mx/ Mx)
[0036]
That is, the movement amount ratio of the two moves with respect to the stage base 3 at a reciprocal of the mass ratio. Therefore, mxIncreases the mass ratio Mx/ MxIs smaller, the driving stroke s of the X mass body 27xCan be designed small. However, since the moving mass in the Y direction including the X mass body 27 increases, the energy required for movement in the Y direction increases. Conversely, sxCan be designed to be large, the mass m of the X mass 27xCan be reduced, the moving mass in the Y direction is reduced, and the energy required for movement in the Y direction can be reduced.
[0037]
The same applies to the Y direction, and the Y mass body of the inertial force applying means may be driven so as to cancel the reaction force generated in the Y stage guide 8 when the Y stage base is driven in the Y direction. However, since the influence of gravity is large in the Y direction, the gravity compensation means acting on the Y stage base 9 and the Y mass body 23 is assumed to be working first. Ignore it and consider only the action of the driving means in the Y direction as in the case of the X direction described above.
[0038]
The resultant force of the reaction force generated in the Y stage guide 8 fixed to the stage base 3 when the Y stage base 9 is driven in the Y direction is F.yWhen the Y mass body 23 of the inertial force applying means is driven, the resultant force of the reaction force generated in the Y mass body guide guide fixed to the stage base is RyAnd The inertial force applying means is FyR to cancelyIn order to act, the following equation should be satisfied.
[0039]
Ry= -Fy
[0040]
At this time, RyThe axis of action is FyIf the inertial force imparting means is arranged so as to coincide with the action axis, no rotational torque is generated in the stage base 3. In addition, arranging a plurality of Y mass bodies 23 can increase the degree of freedom in designing the operation axis of the driving thrust acting on the Y stage base 9 to pass through the position of the center of gravity. However, the number of Y mass bodies 23 is not limited to a plurality.
[0041]
Here, the mass of the Y stage base 9 is My, The total mass of the Y mass body 23 is myThen, the drive stroke s of the mass bodyyIs the stroke S in the Y direction of the moving body in the Y directionyAgainst MyAnd myThe mass ratio is determined by the following formula.
[0042]
Sy/ Sy= 1 / (My/ My)
[0043]
That is, the movement amount ratio of the two moves with respect to the stage base 3 at a reciprocal of the mass ratio. Therefore, myIncreases the mass ratio My/ My, The driving stroke s of the Y mass body 23 is reduced.yCan be designed small.
[0044]
Next, the relationship between the balance of the Y stage base 9 and the Y mass body 23 by the cylinder mechanism 35 and the relationship between the piston cross-sectional area and the movement amount of the piston will be considered.
[0045]
FIG. 2 is a model diagram of a cylinder mechanism which is a gravity compensation unit of the first embodiment.
[0046]
In the cylinder mechanism 35, assuming that the cross-sectional areas of the piston A32 and the piston B34 are a and b, respectively, the mass M of the Y stage base 9 supported by the piston A32yAnd the total mass m of the Y mass 23yIs expressed by the following equation.
[0047]
a / b = My/ My
[0048]
However, when the Y stage base 9 and the Y mass body 23 are supported by a plurality of pistons, a and b are the sum of the cross-sectional areas of the pistons.
[0049]
The ratio of the movement amounts of the piston A32 and the piston B34 whose cross-sectional area ratio is determined by the above equation can be obtained by the following equation. Where SPIs the amount of movement of piston A32, sPIs the moving amount of the piston B34.
[0050]
SP/ SP= 1 / (a / b)
[0051]
That is, the cross-sectional area ratio a / b between the piston A32 that supports the weight of the Y stage base 9 and the piston B34 that supports the weight of the Y mass body 23 is the movement amount of the Y stage base 9 and the Y mass body 23. It is the reciprocal of the ratio.
[0052]
From these relational expressions, the ratio (S of the movement amount of the Y stage base 9 and the Y mass body 23 constituting the stage apparatus of this embodiment)y/ Sy) And the ratio of the movement amount of the piston A32 and the piston B34 of the piston mechanism 35 which is the gravity compensation means (Sp/ Sp) Are equal. Since the ratios of the movement amounts are equal, the Y stage base 9 and the Y mass body 23 constituting the inertial force applying means can be connected to the gravity compensating means via the cylinder rod A31 and the cylinder rod B33. Therefore, the inertial force applying means and the gravity compensation means can be compatible with a simple configuration.
[0053]
At this time, the ratio of the cross-sectional area of the piston A32 and the cross-sectional area of the piston B34 is substantially equal to the mass ratio between the Y stage base 9 and the Y mass body 23.
[0054]
Here, in this embodiment, gas is used as the medium in the cylinder. However, the present invention is not limited to this as long as it has a similar function. For example, a hydraulic cylinder may be used.
[0055]
In this embodiment, the driving reaction force due to the main stage being driven in the X direction is reduced by the movement of the X mass body, and as a result, the excitation force to the stage base and the surface plate can be reduced. Furthermore, since the main stage and the X mass body move in the opposite directions with respect to the X direction at a ratio of the reciprocal of the mass ratio, there is also an effect that the change in the center of gravity of the entire stage apparatus hardly occurs. Therefore, deformation of the surface plate that supports the stage base can be suppressed. In particular, in the vertical stage as in this embodiment, suppressing the reaction force in the X direction and the change in the center of gravity position is advantageous for a high-speed and high-accuracy stage device because the change in load applied to the vibration isolation damper can be reduced. is there.
[0056]
In this embodiment, the driving reaction force due to the Y stage base being driven in the Y direction is reduced by the movement of the Y mass body, and as a result, the excitation force to the stage base and the surface plate can be reduced. it can. Further, since the Y stage base and the Y mass body move in the opposite directions with respect to the Y direction at a ratio of the reciprocal of the mass ratio, the change in the center of gravity of the entire stage apparatus hardly occurs. Therefore, deformation of the surface plate that supports the stage base can be suppressed. Further, by compensating the Y stage base's own weight with a coupled cylinder mechanism, the driving means and the gravity compensating means are compatible with each other with a simple configuration, and the stage can be driven with less energy and heat generation.
[0057]
<Embodiment 2>
FIG. 3 is a schematic front view of a vertical stage device representing the characteristics of the second embodiment of the present invention. In the numbers in the figure, the same members as those in the first embodiment in FIG.
[0058]
In the second embodiment, as in the case of the first embodiment, an inertial force applying unit and a gravity compensation unit are configured on a vertical XY stage.
[0059]
Since the operating principle, operating conditions, etc. of the main stage and inertial force applying means of the second embodiment are the same as those of the first embodiment, description thereof will be omitted.
[0060]
In the second embodiment, gravity compensation is performed by a pulley and a belt instead of the gravity compensation means by the cylinder mechanism.
[0061]
In FIG. 3, 41 is a belt for hanging the Y mass body 23 and the Y stage base 9, 42 is a fixed base fixed to the stage base 3, and 43 is a pulley unit disposed on the fixed base. As can be seen from the figure, since the belt 41 is hung on the pulley unit 43, the pulley unit 43 is configured to support the Y stage base 9 and the Y mass body 23 via the belt 41.
[0062]
FIG. 4 is a model diagram of a pulley unit which is a gravity compensation unit of the second embodiment.
[0063]
Since the pulley unit 43 is composed of pulleys having two diameters, two belts are required for one pulley unit, one end of the belt 41 is fixed to the pulley, and one end of the other belt is the Y stage base. 9 or Y mass body 23.
[0064]
In the second embodiment, paying attention to the pulley diameter ratio of the pulley unit 43, the weight balance between the Y stage base 9 and the Y mass body 23, and the relationship between the movement amount of the Y stage base 9 and the Y mass body 23 and the pulley diameter. think about.
[0065]
Here, the mass of the Y stage base 9 is My, and the total mass of the Y mass body 23 is my. In the pulley unit 43, the diameter of the pulley on which the belt 41 attached to the Y stage base 9 is hung is d, and the diameter of the pulley on which the belt 41 attached to the Y mass body 23 is hung is e. In this case, in order for the pulley unit 43 to balance the weight of the Y stage base 9 and the Y mass body 23, the pulley diameter ratio d / e of the pulley unit 43 is equal to the mass ratio M.y/ MyAnd is expressed by the following equation.
[0066]
d / e = 1 / (My/ My)
[0067]
That is, the pulley diameter ratio of the pulley unit 43 is the reciprocal of the mass ratio of the Y stage base 9 and the Y mass body 23 supported by the pulley.
[0068]
Here, the movement amount S of the Y stage base 9 when the pulley is configured with the ratio of the pulley diameters.pAnd the moving amount s of the Y mass 23pIs proportional to the diameter of each connected pulley, and is given by
[0069]
Sp/ Sp= D / e
[0070]
From these relational expressions, the ratio (S of the movement amount of the Y stage base 9 and the Y mass body 23 constituting the stage apparatus of the present embodiment (Sy/ Sy) And the ratio of the movement amount of the Y stage base 9 and the Y mass body 23 of the gravity compensation means composed of the pulley unit 43 (Sp/ Sp) Are equal. Since the ratios of the movement amounts are equal, the Y stage base 9 and the Y mass body 23 constituting the inertial force applying means can be connected to the pulley of the gravity compensating means via the belt 41. Therefore, the inertial force applying means and the gravity compensation means can be compatible with a simple configuration.
[0071]
In this embodiment, a belt is used for the gravity compensation mechanism. However, the belt is not limited to this as long as it has the same effect. For example, a wire may be used.
[0072]
When a plurality of Y mass bodies 23 are arranged, it is desirable to arrange a plurality of pulley units 43 that support the Y stage base 9 and the Y mass bodies 23 in the same manner.
[0073]
In this embodiment, in addition to the effect of the inertial force applying means of the first embodiment, the driving reaction force due to the Y stage base being driven in the Y direction is the Y mass as an effect of the gravity compensation means using the belt and pulley. It is reduced by the movement of the body, and as a result, the excitation force to the stage base and the surface plate can be reduced. Further, since the Y stage base and the Y mass body move in the opposite directions with respect to the Y direction at a ratio of the reciprocal of the mass ratio, the change in the center of gravity of the entire stage apparatus hardly occurs. Therefore, deformation of the surface plate that supports the stage base can be suppressed. Furthermore, by compensating the weight of the Y stage base with a pulley or a belt, the stage can be driven with less energy and heat generation.
[0074]
<Third Embodiment>
FIG. 5 is a schematic front view of a vertical stage apparatus representing the features of the third embodiment of the present invention. In the numbers in the figure, the same members as those in the first embodiment in FIG.
[0075]
In the third embodiment, as in the case of the first embodiment, an inertial force applying unit and a gravity compensation unit are configured on a vertical XY stage.
[0076]
The operation principle, operation state, and the like of the gravity compensation means including the cylinder mechanism 35 according to the third embodiment are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.
[0077]
In the third embodiment, an X magnet unit and an X coil unit are provided on the main stage and the X mass body in place of the linear motors provided on the main stage and the X mass body, respectively, and driving in the X direction is performed. And imparting inertial force. Also, with respect to the Y direction, driving in the Y direction and applying an inertial force are performed by a Y magnet unit and a Y coil unit provided on the Y stage base and the Y mass body.
[0078]
In the figure, 1 is a surface plate that supports the vertical stage device, 2 is a vibration isolation damper that vibrations the surface plate, and 3 is a stage base that is supported by the surface plate and fixes the stage unit.
[0079]
A wafer chuck 4 holds the wafer. Reference numeral 5 denotes a main stage (first stage) that supports the wafer chuck and is movable in the wafer plane (XY plane). An X length measuring mirror 6 and a Y length measuring mirror that serve as reflecting surfaces for position measurement beams on the end surfaces. 7 is fixed.
[0080]
Reference numeral 8 denotes a Y stage guide fixed to the stage base 3. Reference numeral 9 denotes a Y stage base (second stage) on which the main stage is mounted and movable in the Y direction (second direction). The Y stage guide 8 supports the Y stage base 9 in the X direction (first direction) and guides it in the Y direction without contact.
[0081]
Reference numeral 10 denotes an X stage guide fixed to the Y stage base 9, which supports the main stage 5 in the Y direction and guides it in the X direction without contact.
[0082]
Here, in this embodiment, an air bearing is employed for non-contact guidance. However, the low friction guide is not limited to this.
[0083]
Reference numeral 25 denotes an X magnet unit (first magnet) attached to the main stage 5, and 26 denotes an X coil unit (first coil) attached to an X mass body 27 (first mass body). Here, the X magnet unit 25 and the X coil unit 26 constitute a linear motor (first mechanism) that functions as a moving means. For this reason, you may arrange | position an X magnet unit and an X coil unit reversely.
[0084]
The X mass body 27 is a mass body that moves in the opposite direction with respect to the X direction with respect to the main stage 5. Reference numeral 28 denotes an X mass body guide guide fixed to the Y stage base 9 and guides the X mass body 27 in a non-contact manner so as to be driven in the X direction. In addition, the X mass body 27 moves with respect to the main stage 5 to play a role of an inertial force applying means in the X direction.
[0085]
21 is a Y magnet unit (second magnet) attached to the Y stage base 9, and 22 is a Y coil unit (second coil) attached to a Y mass body 23 (second mass). Here, the Y magnet unit 21 and the Y coil unit 22 constitute a linear motor (second mechanism) that functions as a moving means. For this reason, you may arrange | position a Y magnet unit and a Y coil unit reversely.
[0086]
The Y mass body 23 is a mass body that moves in the opposite direction with respect to the Y direction with respect to the Y stage base 9. Reference numeral 24 denotes a Y mass body guide guide fixed to the stage base, which guides the Y mass body 23 in a non-contact manner so as to be driven in the Y direction. Note that the Y mass body 23 moves with respect to the Y stage base 9 to play a role of Y direction inertia imparting means.
[0087]
A case where the main stage 5 is driven in the X direction with the above configuration will be described. When driving is commanded to the X coil unit 26 via a drive controller (not shown), thrust in the X direction is generated between the X coil unit 26 and the X magnet unit 25. However, the main stage 5 to which the X magnet unit 25 is attached and the X mass body 27 to which the X coil unit 26 is attached are configured so as to be movable in the X direction, and contactless so as to further reduce friction. Therefore, both move in the opposite direction with respect to the X direction.
[0088]
The resultant force of the thrust from the X magnet unit 25 that drives the main stage 5 is FxThe resultant force of the thrust from the X coil unit 26 that drives the X mass body 27 is RxAnd Here, the following equation holds from the balance equation of force.
[0089]
Fx= -Rx
[0090]
At this time, RxIf the X magnet unit 25 and the X coil unit 26 are arranged so that the action axis of the shaft passes through the center of gravity of the main stage 5, the main stage driving thrust F can be obtained.xActs so as to pass through the position of the center of gravity of the main stage 5, so that no rotational torque is generated on the stage. Arranging a plurality of X mass bodies can increase the degree of freedom in designing the action axis of the driving thrust acting on the main stage to pass through the position of the center of gravity. However, the number of X mass bodies is not limited to a plurality.
[0091]
Here, the mass of the main stage 5 is Mx, The total mass of the X mass body 27 is mxThen, the driving stroke s of the X mass body 27xIs the stroke S in the X direction of the main stagexAgainst MxAnd mxThe mass ratio is determined by the following formula.
[0092]
Sx/ Sx= 1 / (Mx/ Mx)
[0093]
That is, the movement amount ratio of the two moves with respect to the stage base 3 at a reciprocal of the mass ratio. Therefore, mxIncreases the mass ratio Mx/ MxIs smaller, the driving stroke S of the X mass 27xCan be designed small. However, since the moving mass in the Y direction including the X mass body 27 is increased, the energy required for movement in the Y direction can be reduced.
[0094]
The same applies to the Y direction, and the Y mass body is driven when the Y stage base is driven in the Y direction. However, the influence of gravity is large in the Y direction. First, as the gravity compensation means acting on the Y stage base 9 and the Y mass body 23 is working, the influence of the gravity applied to the Y stage base 9 and the Y mass body 23 is ignored, and in the same manner as in the above X direction, Consider only the action of the driving means in the Y direction.
[0095]
When the Y coil unit 22 is commanded to drive via a drive controller (not shown), a thrust in the Y direction is generated between the Y coil unit 22 and the Y magnet unit 21. However, the Y stage base 9 to which the Y magnet unit 21 is fixed and the Y mass body 23 to which the Y coil unit 22 is fixed are both configured to be movable in the Y direction, so that the friction is further reduced. Since they are guided by contact, both move in the opposite direction with respect to the Y direction.
[0096]
The resultant force of the thrust from the Y magnet unit 21 that drives the Y stage base 9 is F.yThe resultant force of the thrust from the Y coil unit 22 that drives the Y mass body 23 is RyAnd Here, the following equation holds from the balance equation of force.
[0097]
Fy= -Ry
[0098]
At this time, RyIf the Y magnet unit 21 and the Y coil unit 22 are arranged so that the action axis of the center passes through the center of gravity of the entire Y-direction moving body including the main stage 5 and the Y stage base 9, FyActs so as to pass through the center of gravity of the entire Y-direction moving body, so that no rotational torque is generated on the stage. In addition, arranging a plurality of Y mass bodies 23 can increase the degree of freedom in designing the operation axis of the driving thrust acting on the Y stage base 9 to pass through the position of the center of gravity. However, the number of Y mass bodies 23 is not limited to a plurality.
[0099]
Here, the mass of the Y stage base 9 is My, The total mass of the Y mass body 23 is myThen, the drive stroke s of the mass bodyyIs the stroke S in the Y direction of the moving body in the Y directionyAgainst MyAnd myThe mass ratio is determined by the following formula.
[0100]
Sy/ Sy= 1 / (My/ My)
[0101]
That is, the movement amount ratio of the two moves with respect to the stage base 3 at a reciprocal of the mass ratio. Therefore, myIncreases the mass ratio My/ MySince Y becomes smaller, the driving stroke s of the Y mass bodyyCan be designed small.
[0102]
In the present embodiment, the mass body is driven in the opposite direction to the stage with the movement of the stage, but the relationship between the movement amount of the stage and the movement amount of the mass body is the same as in the case of the first embodiment. Therefore, also in the case of the third embodiment, as in the first embodiment, the Y stage base 9 and the Y mass body 23 constituting the inertial force applying means are connected to the gravity compensating means via the cylinder rod A31 and the cylinder rod B33. can do. Therefore, the inertial force applying means and the gravity compensation means can be compatible with a simple configuration.
[0103]
At this time, the ratio of the cross-sectional area of the piston A32 and the cross-sectional area of the piston B34 is substantially equal to the mass ratio between the Y stage base 9 and the Y mass body 23.
[0104]
In this embodiment, the reaction force due to the main stage being driven in the X direction is reduced by the movement of the X mass body, and as a result, the excitation force to the stage base and the surface plate can be reduced. Furthermore, since the main stage and the X mass body move in the opposite directions with respect to the X direction at a ratio of the reciprocal of the mass ratio, there is also an effect that the change in the center of gravity of the entire stage apparatus hardly occurs. Therefore, deformation of the surface plate that supports the stage base can be suppressed. In particular, in the vertical stage as in this embodiment, suppressing the reaction force and the change in the center of gravity in the X direction is advantageous for a high-speed and high-accuracy stage device because the change in load applied to the vibration isolation damper can be reduced. is there.
[0105]
Further, in this embodiment, the driving reaction force due to the Y stage base being driven in the Y direction is reduced by the movement of the Y mass body, and as a result, the excitation force to the stage base and the surface plate can be reduced. Further, since the Y stage base and the Y mass body move in the opposite directions with respect to the Y direction at a ratio of the reciprocal of the mass ratio, the change in the center of gravity of the entire stage apparatus hardly occurs. Therefore, deformation of the surface plate that supports the stage base can be suppressed. Further, by compensating by the cylinder mechanism in which the weight of the Y stage base is connected, the driving means and the gravity compensation are compatible with each other with a simple configuration, and the stage can be driven with less energy and heat generation.
[0106]
Further, even in the case of an XY stage in which the reference surface of the stage base is a horizontal surface instead of the vertical stage as in this embodiment, a stage or mass body drive mechanism as in this embodiment may be provided. it can. In that case, the gravity compensation means of this embodiment may be omitted.
[0107]
<Embodiment 4>
FIG. 6 is a schematic front view of a vertical stage device according to the fourth embodiment, which represents the features of the present invention. In the figures, the same members as those in the second embodiment of FIG. 3 or the third embodiment of FIG.
[0108]
In the fourth embodiment, as in the above-described embodiment, an inertial force applying unit and a gravity compensation unit are configured on the vertical XY stage.
[0109]
The operation principle, operation state, etc. of the inertial force applying means constituted by the magnet unit and coil unit of the fourth embodiment are the same as those of the third embodiment, and the description thereof is omitted. In addition, the principle of operation and the operation state of the gravity compensation means constituted by the pulley unit 43 and the belt 41 are the same as those in the second embodiment, and the description thereof will be omitted.
[0110]
In this embodiment, the reaction force due to the main stage being driven in the X direction is reduced by the movement of the X mass body, and as a result, the excitation force to the stage base and the surface plate can be reduced. Furthermore, since the main stage and the X mass body move in the opposite directions with respect to the X direction at a ratio of the reciprocal of the mass ratio, there is also an effect that the change in the center of gravity of the entire stage apparatus hardly occurs. Therefore, deformation of the surface plate that supports the stage base can be suppressed. In particular, in the vertical stage as in this embodiment, suppressing the reaction force and the change in the center of gravity in the X direction is advantageous for a high-speed and high-accuracy stage device because the change in load applied to the vibration isolation damper can be reduced. is there.
[0111]
Further, in this embodiment, the driving reaction force due to the Y stage base being driven in the Y direction is reduced by the movement of the Y mass body, and as a result, the excitation force to the stage base and the surface plate can be reduced. Further, since the Y stage base and the Y mass body move in the opposite directions with respect to the Y direction at a ratio of the reciprocal of the mass ratio, the change in the center of gravity of the entire stage apparatus hardly occurs. Therefore, deformation of the surface plate that supports the stage base can be suppressed. Furthermore, by supporting the weight of the Y stage base with gravity compensation means consisting of a belt and pulley unit, the drive means and gravity compensation are compatible with each other with a simple structure, and the stage can be driven with less energy and heat generation. Can do.
[0125]
  <Embodiment5>
  Next, an embodiment of an X-ray exposure apparatus using the above-described stage apparatus will be described. Figure7SR light 62 emitted from the SR generator 61 as an X-ray source enters a mirror 63 installed at a predetermined position from the light emitting point. The mirror 63 has a convex shape and expands the sheet-like SR light 62 radiated from the SR generator 61. Although the number of mirrors in the figure is one, a plurality of mirrors may be used for the purpose of expanding the sheet-like SR light. The SR light 64 reflected by the mirror passes through an original transmission type mask 67 in which a pattern made of an X-ray absorber is formed on the X-ray transmission film, and then has a desired pattern shape, and a resist as a photosensitive material is formed. The coated substrate 68 (wafer) is irradiated. The wafer 68 is held by the wafer chuck 69 of the stage apparatus described above, and the wafer chuck 69 is mounted on a main stage (not shown). On the upstream side of the mask 67, a shutter 65 for controlling the exposure time is provided over the entire exposure area. The shutter 65 is driven by a shutter drive unit 66 controlled by a shutter control unit 70. A beryllium film (not shown) is located between the mirror 63 and the shutter 65, and the mirror side of the beryllium film is super vacuum and the shutter side is decompressed He.
[0126]
By using the exposure apparatus of this embodiment, it is possible to obtain an exposure apparatus corresponding to high speed and high accuracy.
[0127]
  <Embodiment6>
  Next, an embodiment of a semiconductor device manufacturing method using the above-described exposure apparatus will be described. Figure8Indicates a flow of manufacturing a semiconductor device (a semiconductor chip such as an IC or LSI, a liquid crystal panel, a CCD, a thin film magnetic head, a micromachine, etc.). In step S11 (circuit design), a semiconductor device circuit is designed. In step S12 (mask production), a mask on which the designed circuit pattern is formed is produced. On the other hand, in step S13 (wafer manufacture), a wafer as a substrate is manufactured using a material such as silicon. Step S14 (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by lithography using the prepared mask and wafer. The next step S15 (assembly) is referred to as a post-process, and is a process for forming a semiconductor chip using the wafer produced in step S14. including. In step S16 (inspection), the semiconductor device manufactured in step S15 undergoes inspections such as an operation confirmation test and a durability test. Through these steps, the semiconductor device is completed and shipped (step S17).
[0128]
  Figure9Shows the detailed flow of the wafer process. In step S21 (oxidation), the wafer surface is oxidized. In step S22 (CVD), an insulating film is formed on the wafer surface. In step S23 (electrode formation), an electrode is formed on the wafer by vapor deposition. In step S24 (ion implantation), ions are implanted into the wafer. In step S25 (resist process), a photosensitive agent is applied to the wafer. In step S26 (exposure), the circuit pattern of the mask is printed on the wafer by exposure using the exposure apparatus described above. In step S27 (development), the exposed wafer is developed. In step S28 (etching), portions other than the developed resist image are removed. In step S29 (resist stripping), the resist that has become unnecessary after the etching is removed. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer. If the manufacturing method of this embodiment is used, a highly integrated semiconductor device can be manufactured.
[0129]
【The invention's effect】
  According to the present invention, with a simple configuration, transmission of vibration accompanying an increase in stage excitation force can be prevented, and high-speed and high-accuracy positioning can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic front view of a vertical stage apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is a model diagram of gravity compensation means of the first embodiment.
FIG. 3 is a schematic front view of a vertical stage apparatus according to a second embodiment.
FIG. 4 is a model diagram of gravity compensation means of the second embodiment.
FIG. 5 is a schematic front view of a vertical stage device according to a third embodiment.
FIG. 6 is a schematic front view of a vertical stage apparatus according to a fourth embodiment.
[Figure7] First5Configuration of X-ray semiconductor exposure apparatus of an embodiment
[Figure8] Flow chart of semiconductor device manufacturing method
[Figure9] Wafer process flow diagram
[Explanation of symbols]
  1 Surface plate
  2 Vibration isolation damper
  3 Stage base
  4 Wafer chuck
  5 Main stage
  6 X measuring mirror
  7 Y measuring mirror
  8 Y stage guide
  9 Y stage base
  10 X stage guide
  21 Y magnet unit
  22 Y coil unit
  23 Y mass
  24 Y Mass Guide
  25 X magnet unit
  26 X coil unit
  27 X mass
  28 X Mass Guide
  31 Cylinder rod A
  32 Cylinder piston A
  33 Cylinder rod B
  34 Cylinder piston B
  35 Air cylinder
  41 belt
  42 fixed base
  43 pulley unit
  51 Y linear motor mover
  54 X linear motor stator
  61 SR generator
  62 SR light
  63 Mirror
  64 SR light
  65 shutter
  66 Shutter drive unit
  67 Mask
  68 wafers
  69 Wafer chuck
  70 Shutter control unit

Claims (20)

鉛直方向を含む基準面上で第1方向に移動可能な第1ステージと、該第1ステージを該第1方向に移動させる第1ステージ駆動手段と、該基準面上で該第1方向と交差する鉛直方向を含む第2方向に移動可能な第2ステージと、該第2ステージを該第2方向に移動させる第2ステージ駆動手段と、
該第2ステージと反対方向に移動する第2質量体と、該第2質量体を駆動する第2質量体駆動手段とを有する機構とを有し、
前記第2ステージと前記第2質量体の重量を釣合わせて重力補償を行うように、前記第2ステージと前記質量体が滑車とベルトにより連結されていることを特徴とするステージ装置。
A first stage movable in a first direction on a reference plane including a vertical direction; first stage driving means for moving the first stage in the first direction; and intersecting the first direction on the reference plane A second stage movable in a second direction including a vertical direction, and a second stage driving means for moving the second stage in the second direction;
A mechanism having a second mass body that moves in a direction opposite to the second stage and a second mass body driving unit that drives the second mass body;
A stage device, wherein the second stage and the mass body are connected by a pulley and a belt so as to perform gravity compensation by balancing the weight of the second stage and the second mass body.
前記第1ステージ駆動手段および前記第2ステージ駆動手段はリニアモータであることを特徴とする請求項記載のステージ装置。Stage apparatus according to claim 1, wherein the first stage driving means and the second stage drive means is a linear motor. 前記第2質量駆動手段はリニアモータであることを特徴とする請求項1または請求項2記載のステージ装置。The stage apparatus according to claim 1, wherein the second mass driving unit is a linear motor. 第1方向に移動可能な第1ステージと、第1方向と交差する鉛直方向を含む第2方向に移動可能な第2ステージと、
該第2ステージおよび該第2ステージと反対方向に移動する第2質量体に、磁石とコイルのうちのそれぞれ異なる一方を取付けて構成される機構を有し、
前記第2ステージと前記第2質量体の重量の重力補償を行うように、前記第2ステージと前記質量体が滑車とベルトにより連結されていることを特徴とするステージ装置。
A first stage movable in a first direction; a second stage movable in a second direction including a vertical direction intersecting the first direction;
The second stage and a second mass body that moves in the opposite direction to the second stage have a mechanism configured by attaching different ones of a magnet and a coil,
A stage apparatus, wherein the second stage and the mass body are connected by a pulley and a belt so as to perform gravity compensation of the weight of the second stage and the second mass body.
前記第2質量体を複数個配置したことを特徴とする請求項1〜4いずれか記載のステージ装置。The stage apparatus according to claim 1, wherein a plurality of the second mass bodies are arranged. 第2ステージの駆動に伴って発生する反力または重心変化を軽減させるように、前記第2質量体が移動することを特徴とする請求項1〜5いずれか記載のステージ装置。 The stage apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the second mass body moves so as to reduce a reaction force or a change in the center of gravity caused by driving the second stage . 鉛直方向を含む基準面上で第1方向に移動可能な第1ステージと、該第1ステージを該第1方向に移動させる第1ステージ駆動手段と、該基準面上で該第1方向と交差する鉛直方向を含む第2方向に移動可能な第2ステージと、該第2ステージを該第2方向に移動させる第2ステージ駆動手段と、
該第1ステージと反対方向に移動する第1質量体と、該第1質量体を駆動する第1質量体駆動手段とを有する第1機構と、
該第2ステージと反対方向に移動する第2質量体と、該第2質量体を駆動する第2質量体駆動手段とを有する第2機構とを有し、
前記第2ステージと前記質量体の重量を釣合わせて重力補償を行うように前記第2ステージと前記第2質量体が滑車とベルトにより連結されていることを特徴とするステージ装置。
A first stage movable in a first direction on a reference plane including a vertical direction; first stage driving means for moving the first stage in the first direction; and intersecting the first direction on the reference plane A second stage movable in a second direction including a vertical direction, and a second stage driving means for moving the second stage in the second direction;
A first mechanism having a first mass body that moves in a direction opposite to the first stage, and a first mass body driving unit that drives the first mass body;
A second mechanism having a second mass body that moves in a direction opposite to the second stage, and a second mass body driving unit that drives the second mass body;
A stage device, wherein the second stage and the second mass body are connected by a pulley and a belt so as to perform gravity compensation by balancing the weight of the second stage and the mass body.
前記滑車は前記第2ステージを支持する第1滑車と、前記第2質量体を支持する第2滑車とを有し、前記第1滑車と前記第2滑車とのプーリー径比は、該第2ステージと該第2質量体との質量比の逆数とほぼ等しいことを特徴とする請求項1〜7いずれか記載のステージ装置。 The pulley has a first pulley that supports the second stage and a second pulley that supports the second mass body, and a pulley diameter ratio between the first pulley and the second pulley is the second pulley . the stage apparatus according to claim 7, wherein any one, characterized in that approximately equal to the inverse of the mass ratio of the stage and the second mass. 鉛直方向を含む基準面上で第1方向に移動可能な第1ステージと、該第1ステージを該第1方向に移動させる第1ステージ駆動手段と、該基準面上で該第1方向と交差する鉛直方向を含む第2方向に移動可能な第2ステージと、該第2ステージを該第2方向に移動させる第2ステージ駆動手段と、
該第2ステージと反対方向に移動する第2質量体と、該第2質量体を駆動する第2質量体駆動手段とを有する機構とを有し、
前記第2ステージの重力補償を行う第1シリンダ機構と、前記第2質量体の重力補償を行う第2シリンダ機構とを有し、前記第2ステージと前記第2質量体の重量を釣合わせて重力補償を行うように、該第1シリンダ機構と該第2シリンダ機構が連結されていることを特徴とするステージ装置。
A first stage movable in a first direction on a reference plane including a vertical direction; first stage driving means for moving the first stage in the first direction; and intersecting the first direction on the reference plane A second stage movable in a second direction including a vertical direction, and a second stage driving means for moving the second stage in the second direction;
A mechanism having a second mass body that moves in a direction opposite to the second stage and a second mass body driving unit that drives the second mass body;
A first cylinder mechanism that performs gravity compensation of the second stage; and a second cylinder mechanism that performs gravity compensation of the second mass body, and balances the weights of the second stage and the second mass body. A stage apparatus characterized in that the first cylinder mechanism and the second cylinder mechanism are coupled so as to perform gravity compensation .
前記第1シリンダ機構のピストンの断面積と、前記第2シリンダ機構のピストンの断面積との比は、前記第2ステージと前記第2質量体との質量比とほぼ等しいことを特徴とする請求項記載のステージ装置。The ratio of the cross-sectional area of the piston of the first cylinder mechanism to the cross-sectional area of the piston of the second cylinder mechanism is substantially equal to the mass ratio of the second stage and the second mass body. Item 10. The stage device according to Item 9 . 移動可能なステージと、該ステージと反対方向に移動する質量体と、該ステージに接続された第1シリンダ機構と、該質量体に接続された第2シリンダ機構とを有し、
前記第1シリンダ機構と前記第2シリンダ機構は連結され、前記第1シリンダ機構のピストンの断面積と、前記第2シリンダ機構のピストンの断面積との比は、前記ステージと前記質量体との質量比とほぼ等しいことを特徴とするステージ装置。
A movable stage; a mass body that moves in a direction opposite to the stage; a first cylinder mechanism connected to the stage; and a second cylinder mechanism connected to the mass body ;
The first cylinder mechanism and the second cylinder mechanism are coupled, and the ratio of the cross-sectional area of the piston of the first cylinder mechanism to the cross-sectional area of the piston of the second cylinder mechanism is the ratio between the stage and the mass body. A stage apparatus characterized by being substantially equal to a mass ratio .
前記ステージの移動に伴って発生する反力または重心位置変化を軽減させるように、前記質量体が移動することを特徴とする請求項11に記載のステージ装置。The stage apparatus according to claim 11 , wherein the mass body moves so as to reduce a reaction force or a change in position of the center of gravity caused by the movement of the stage. 前記ステージは、鉛直方向を含む方向に移動可能であることを特徴とする請求項11または12記載のステージ装置。The stage apparatus according to claim 11 or 12 , wherein the stage is movable in a direction including a vertical direction. 前記第1シリンダ機構は前記ステージの重量を鉛直方向に支持し、前記第2シリンダ機構は前記質量体の重量を鉛直方向に支持することを特徴とする請求項13記載のステージ装置。14. The stage apparatus according to claim 13 , wherein the first cylinder mechanism supports the weight of the stage in the vertical direction, and the second cylinder mechanism supports the weight of the mass body in the vertical direction. 鉛直方向を含む方向に移動可能なステージと、該ステージと反対方向に移動する質量体と、該ステージに接続された第1シリンダ機構と、該質量体に接続された第2シリンダ機構とを有し、前記第1シリンダ機構は前記ステージの重量を鉛直方向に支持し、前記第2シリンダ機構は前記質量体の重量を鉛直方向に支持し、前記ステージと前記質量体の重量を釣合わせて重力補償を行うように、前記第1シリンダ機構と前記第2シリンダ機構が連結されていることを特徴とするステージ装置。 A stage movable in a direction including a vertical direction ; a mass body that moves in a direction opposite to the stage; a first cylinder mechanism connected to the stage; and a second cylinder mechanism connected to the mass body. The first cylinder mechanism supports the weight of the stage in the vertical direction, the second cylinder mechanism supports the weight of the mass body in the vertical direction, and balances the weight of the stage and the mass body to reduce the gravity. A stage apparatus, wherein the first cylinder mechanism and the second cylinder mechanism are coupled so as to perform compensation. 前記ステージを駆動するステージ駆動手段と、前記質量体を駆動する質量体駆動手段とのうち少なくとも一方を備えたことを特徴とする請求項11〜15いずれか記載のステージ装置。 16. The stage apparatus according to claim 11 , further comprising at least one of a stage driving unit that drives the stage and a mass body driving unit that drives the mass body. 前記前記ステージ駆動手段および前記質量体駆動手段はリニアモータであることを特徴とする請求項16記載のステージ装置。The stage apparatus according to claim 16, wherein the stage driving means and the mass body driving means are linear motors. 請求項1〜17いずれか記載のステージ装置を備えたことを特徴とする露光装置。Exposure apparatus comprising the stage apparatus in accordance with claim 1 to 17. 前記露光装置はX線露光装置であることを特徴とする請求項18記載の露光装置。The exposure apparatus according to claim 18, wherein the exposure apparatus is an X-ray exposure apparatus. 請求項18または19記載の露光装置を用いてデバイスを製造することを特徴とするデバイス製造方法。Device manufacturing method characterized by manufacturing a device using the exposure apparatus according to claim 18 or 19 wherein.
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