JPH09306815A - 露光装置とこれを利用したデバイス生産方法 - Google Patents

露光装置とこれを利用したデバイス生産方法

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JPH09306815A
JPH09306815A JP12158396A JP12158396A JPH09306815A JP H09306815 A JPH09306815 A JP H09306815A JP 12158396 A JP12158396 A JP 12158396A JP 12158396 A JP12158396 A JP 12158396A JP H09306815 A JPH09306815 A JP H09306815A
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JP
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stage
exposure apparatus
projection lens
substrate
rigidity
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JP12158396A
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Kotaro Tsui
浩太郎 堆
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    • GPHYSICS
    • 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

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Details Of Measuring And Other Instruments (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各種振動等に対しても優れたステージ制御特
性を可能にする構造を備えた露光装置を提供すること。 【解決手段】 投影レンズを保持する構造体と、基板を
載置して所定方向の自由度にて位置決めするステージ
と、前記ステージを搭載する固定部とを有し、前記構造
体と前記固定部とは分離して支持すると共に、前記所定
方向において前記ステージを前記固定部より機械的に弱
い剛性で支持したことを特徴とする。ステージは固定部
に対して静圧軸受けを用いて非接触で案内し、ステージ
の駆動は非接触型のリニアモータで行なう。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体デバイス製造
などに好適に用いられる露光装置の技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】従来の露光装置の一例として、特開平2-
199813号公報に記載されたものを図6に示す。これは、
被露光基板(半導体ウエハ)を載置するステージと、投
影レンズを保持する構造体とを分離して別々に支持する
別置き構造となっている。101はレチクルを照明する照
明部、102は転写すべきパターンを有するレチクル、103
はレチクル上に形成されたパターンをウエハ107上に投
影する投影レンズ、104は投影レンズを保持する鏡筒支
持体、105は鏡筒支持体を支持するマウント、106はマウ
ント105とステージ用マウント114との相対位置関係を位
置決めしている台盤である。110はXステージであっ
て、ウエハを保持するトップステージ109を搭載してい
る。111はYステージであり、その上にXステージ110を
搭載している。Yステージ111は同様に接触型の転がり
ガイドを介して固定部であるステージベース112の上に
搭載されている。117,118はステージ駆動用のDC回転
モータであり、回転運動を直動運動に変換するボールね
じ送り機構を介して、Xステージ及びYステージをそれ
ぞれの方向に駆動する。
【0003】図7はXステージを鏡筒支持体に対して位
置決めするXステージ制御系のモデルの概念図である。
位置決めの基準である鏡筒支持体104の挙動をXr'、X
ステージ109,110の挙動をX'としたとき、偏差であるX
r'−X'=0となるようにDCモータ117で力f'を与え
てXステージを制御する。
【0004】
【発明が解決しようとしている課題】上記例では、基板
を載置するXYステージは投影レンズを保持する鏡筒支
持体基準に位置決めするが、X方向微小振動振幅におい
て、固定部であるステージベース112と可動体であるX
Yステージ間のXY平面方向において、「転がりガイ
ド」や「ボールねじ機構」での接触抵抗が機械的な送り
剛性として寄与する。これによって例えば図7に示すよ
うにXステージ制御系に位置決め方向にバネ特性100が
存在することになる。
【0005】すると結果的に図8のグラフ図に示される
ようにステージベースにバネで結合されたような制御応
答特性曲線となる。これは周波数領域における低域のゲ
インが低くならないため追従特性として望ましい特性と
は言えず、ステージの位置決め精度の追求の妨げになる
可能性がある。また図7においてステージベース112の
挙動をXd'とすると、Xステージ109,110の加減速時に
生じる反力がXd'を励起するが、このXd'がバネ100
を通してXステージの挙動X'に影響を及ぼすため外乱
としてステージの位置決め精度を損なう可能性がある。
【0006】本発明の目的は、上記従来例をより改良す
ることによって、各種振動等に対しても優れたステージ
制御特性を可能にする構造を備えた露光装置を提供する
ことにある。またこの露光装置を利用することにより高
集積度のデバイス生産を可能にするデバイス生産方法を
提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の露光装置は、投影レンズを保持する構造体
と、基板を載置して所定方向の自由度にて位置決めする
ステージと、前記ステージを搭載する固定部とを有し、
前記構造体と前記固定部とは分離して支持すると共に、
前記所定方向において前記ステージを前記固定部より機
械的に弱い剛性で支持したことを特徴とする。
【0008】また、本発明の露光装置の別の形態は、投
影レンズを保持する構造体と、基板を載置して所定方向
の自由度にて位置決めするステージと、前記ステージを
搭載する固定部とを有し、前記構造体と前記固定部とは
分離して支持すると共に、前記ステージを非接触型の静
圧軸受けで案内したことを特徴とする。
【0009】また、本発明の露光装置の別の形態は、投
影レンズを保持する構造体と、基板を載置して所定方向
の自由度にて位置決めするステージと、前記ステージを
搭載する固定部とを有し、前記構造体と前記固定部とは
分離して支持すると共に、前記ステージを非接触ダイレ
クト駆動型のリニアモータで駆動することを特徴とす
る。
【0010】これによれば従来例に比し、低周波数領域
の追従特性において、より性能の良いゲイン特性が得ら
れ、床振動などの外乱によって生じる前記投影レンズを
保持する構造体の挙動に対して偏差なくステージを追従
させることができ、また固定部の振動が生じてもステー
ジ位置決め精度が損なわれない優れた系が実現できるた
め、優れた精度を持った露光装置を実現することができ
る。
【0011】
【発明の実施の形態】
<露光装置の実施形態>図1は本発明の露光装置の実施
の形態を示す正面図である。図中、1は光源や照明レン
ズを有する照明部、2は転写すべきパターンを有するレ
チクル、3はレチクル上に形成されたパターンを被露光
基板であるウエハ7上に投影する投影レンズ、4は投影レ
ンズを保持する鏡筒支持体、5は鏡筒支持体を支持する
エアマウント、6はエアマウント5とステージ用マウント
14との相対位置関係を位置決めしている台盤である。な
おステージ用マウント14としては、振動を効果的に遮断
するアクティブエアマウントを用いている。
【0012】9は被露光基板であるウエハ7を載置するト
ップステージ、10はトップステージ9を搭載してX方向
(紙面左右方向)に移動可能なXステージ、11はY方向
(紙面法線方向)に移動可能なYステージである。Xス
テージ10の底面に設けた静圧パッド20を有する静圧軸受
けによってXステージ10を固定部であるステージベース
12を基準に案内し、側面も静圧軸受けによってYステー
ジ11基準で非接触に案内している。またYステージ11の
底面に同様に静圧パッド21を有する静圧軸受けを設け
て、Yステージ11をステージベース12を基準に案内し、
側面も静圧パッド22を有する静圧軸受けによって、ステ
ージベース12に固定されたヨーガイド13基準に非接触で
案内している。以上のトップステージ9、Xステージ1
0、Yステージ11からなる2次元のXYステージは、投
影レンズの光軸に対して直交する2次元平面内にて自由
度を有する。15はレーザ干渉計システムであり、鏡筒支
持体基準にトップステージのXY平面内の位置を精確に
計測できる。17、18はステージ駆動用のボールネジ機構
を持たずにダイレクト駆動する非接触ダイレクト駆動型
リニアモータであり、Xステージ、及びYステージをそ
れぞれの方向に駆動できる。該リニアモータは複数の電
磁コイルを移動方向に沿って並べて配置した固定子と、
この両側を挟むようにして配置した永久磁石を有する可
動子とからなる。
【0013】可動体であるXYステージは、固定部であ
るステージベース12及びヨーガイド13に対して、静圧軸
受けを介して非接触で案内されているため、XY平面方
向のガイド部材による機械的な送り剛性は零あるいは零
に極めて近い。また、非接触ダイレクト駆動型のリニア
モータを用いたため、モータでの接触抵抗による機械的
な送り剛性も零あるいは零に極めて近い。すなわち本例
の構成は、従来のような転がりガイドやボールネジ送り
機構などを用いたステージ機構に比べて、位置決め方向
でのステージ支持の剛性が極めて小さくなっている。別
の見方をすれば、ステージの移動方向において、ステー
ジを搭載する固定部よりも、ステージを機械的に弱い剛
性で支持している。
【0014】図2は、Xステージを鏡筒支持体に対して
位置決めするXステージ制御系のモデルを示す概念図で
あり、先の図7のモデル図でのバネ系100が存在しない
か存在したとしても極めて小さいことを特徴とする。位
置決めの基準である鏡筒支持体4の挙動をXr、Xステ
ージ9,10の挙動をXとしたとき、偏差であるXr−X=
0 となるようにリニアモータで力fを与えてXステー
ジを制御する。この制御系の追従特性G=(Xr−X)
/Xrをプロットした結果を図3のグラフ図の実線で示
す。また併せて図6の従来例のステージ装置の追従特性
の結果を一点鎖線で示す。なお、制御系のコントローラ
としてPIDコントローラを採用している。同グラフ図に
おいて、周波数領域の低域のゲインが低ければ低いほ
ど、床振動などの外乱によって生じる鏡筒支持体4の挙
動に対して、偏差なくステージを追従させることができ
ステージ位置決め精度が損なわれない望ましい制御系で
あり、一点鎖線で示した従来例の特性曲線と比較し、実
線で示す本実施形態の特性が優れたものであることが分
かる。特に従来例の共振点付近を除く周波数領域におい
て、優れた追従特性が得られている。
【0015】また図2のモデル図において、ステージベ
ース12の挙動をXdとすると、Xステージのステップ時
の加減速に伴って生じる反力がXdを励起するが、ステ
ージを非接触型の静圧軸受けで支持すると共に非接触ダ
イレクト駆動型のリニアモータで駆動するため、送り方
向の機械的なバネがないため、このXd'はXステージ
の挙動X'に影響を及ぼさず、ステージの位置決め精度
を損なうことがない。
【0016】なお、上記例では計測基準を鏡筒支持体に
設けたが、レチクルを保持するレチクルステージに計測
基準を設けるようにしてもよい。
【0017】また、上記例では、光軸に直行する平面内
におけるステージの動作すわなちX方向、Y方向につい
て機構構成を説明したが、X方向、Y方向以外の自由度
(光軸と平行する軸であるZ軸、X軸回転、Y軸回転、
Z軸回転)においても弱い機械的な剛性で支持すること
によって、各自由度における基準となる鏡筒支持体、も
しくはレチクルを保持するレチクルステージの挙動に対
しても、ステージの追従性を向上させることができる。
【0018】以上の例によれば、以下のような優れた露
光装置を得ることができる。 (1)ステージを駆動する際に生じる反力が、投影レン
ズを保持する鏡筒支持体に伝わらない。 (2)ステージのXY位置が移動することに伴う露光装
置全体の姿勢変動が無くなる。 (3)ステージを非接触型の静圧軸受けで案内すると共
に、非接触型のリニアモータで駆動するため、これらで
の機械的抵抗が小さく優れたステージ制御特性が得られ
る。
【0019】<デバイス生産の実施形態>次に上記説明
した露光装置を利用したデバイスの生産方法の実施例を
説明する。図4は微小デバイス(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1(回
路設計)では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステ
ップ2(マスク製作)では設計した回路パターンを形成
したマスクを製作する。一方、ステップ3(ウエハ製
造)ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。
ステップ4(ウエハプロセス)は前工程と呼ばれ、上記
用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術に
よってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ
5(組み立て)は後工程と呼ばれ、ステップ4によって
作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であ
り、アッセンブリ工程(ダイシング、ボンディング)、
パッケージング工程(チップ封入)等の工程を含む。ス
テップ6(検査)ではステップ5で作製された半導体デ
バイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行な
う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これ
を出荷(ステップ7)する。
【0020】図5は上記ウエハプロセスの詳細なフロー
を示す。ステップ11(酸化)ではウエハの表面を酸化
させる。ステップ12(CVD)ではウエハ表面に絶縁
膜を形成する。ステップ13(電極形成)ではウエハ上
に電極を蒸着によって形成する。ステップ14(イオン
打込み)ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ15
(レジスト処理)ではウエハに感光剤を塗布する。ステ
ップ16(露光)では上記説明した露光装置によってマ
スクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ
17(現像)では露光したウエハを現像する。ステップ
18(エッチング)では現像したレジスト像以外の部分
を削り取る。ステップ19(レジスト剥離)ではエッチ
ングが済んで不要となったレジストを取り除く。これら
のステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に
多重に回路パターンを形成する。本実施例の製造方法を
用いれば、従来は製造が難しかった高集積度の半導体デ
バイスを低コストに製造することができる。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、各種振動等に対しても
優れたステージ制御特性を可能にする構造を備えた露光
装置を提供することができるため高精度な露光動作が可
能となる。この露光装置を利用してデバイスを生産すれ
ば、従来よりも高集積度のデバイスを生産することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】露光装置の正面図
【図2】露光装置のステージ制御系のモデルを示す概念
【図3】露光装置のステージ制御系の追従特性を示す図
【図4】半導体デバイスの製造フローを示す図
【図5】ウエハプロセスの詳細なフローを示す図
【図6】従来の露光装置の正面図
【図7】従来の露光装置のステージ制御系のモデルを示
す概念図
【図8】従来の露光装置のステージ制御系の追従特性を
示す図
【符号の説明】
1 照明部 2 レチクル 3 投影レンズ 4 鏡筒支持体 5 鏡筒支持体を支持するエアマウント 6 台盤 7 ウエハ 9 トップステージ 10 Xステージ 11 Yステージ 12 ステージベース 14 ステージ用マウント 15 レーザ干渉計システム 20,21,22 静圧パッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/30 516B

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 投影レンズを保持する構造体と、基板を
    載置して所定方向の自由度にて位置決めするステージ
    と、前記ステージを搭載する固定部とを有し、前記構造
    体と前記固定部とは分離して支持すると共に、前記所定
    方向において前記ステージを前記固定部より機械的に弱
    い剛性で支持したことを特徴とする露光装置。
  2. 【請求項2】 投影レンズを保持する構造体と、基板を
    載置して所定方向の自由度にて位置決めするステージ
    と、前記ステージを搭載する固定部とを有し、前記構造
    体と前記固定部とは分離して支持すると共に、前記ステ
    ージを非接触型の静圧軸受けで案内したことを特徴とす
    る露光装置。
  3. 【請求項3】 投影レンズを保持する構造体と、基板を
    載置して所定方向の自由度にて位置決めするステージ
    と、前記ステージを搭載する固定部とを有し、前記構造
    体と前記固定部とは分離して支持すると共に、前記ステ
    ージを非接触ダイレクト駆動型のリニアモータで駆動す
    ることを特徴とする露光装置。
  4. 【請求項4】 前記ステージを非接触で案内する静圧軸
    受けを有することを特徴とする請求項3記載の露光装
    置。
  5. 【請求項5】 前記所定方向は、前記投影レンズの光軸
    に対して直交する平面内方向であることを特徴とする請
    求項1〜4のいずれか記載の露光装置。
  6. 【請求項6】 請求項1〜5のいずれか記載の露光装置
    を用いてデバイスを生産する工程を有することを特徴と
    するデバイス生産方法。
JP12158396A 1996-05-16 1996-05-16 露光装置とこれを利用したデバイス生産方法 Withdrawn JPH09306815A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000014779A1 (fr) * 1998-09-03 2000-03-16 Nikon Corporation Appareil et procede d'exposition, dispositif et procede de production dudit appareil

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2000014779A1 (fr) * 1998-09-03 2000-03-16 Nikon Corporation Appareil et procede d'exposition, dispositif et procede de production dudit appareil
US6538719B1 (en) 1998-09-03 2003-03-25 Nikon Corporation Exposure apparatus and exposure method, and device and method for producing the same

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Effective date: 20030805