JPS63153819A - 露光装置のステ−ジ搭載機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、半導体素子製造等に用いられる露光装置のス
テージ搭載機構に関する。

［従来の技術］ 従来、半導体素子製造に用いられる露光装置としてステ
ッパと呼ばれる装置が知られている。このステッパは、
基板例えば半導体クエへを投影レンズ下でステップ移動
させながら、原板すなわちレチクル上に形成されている
パターン像を投影レンズで縮小して１枚のウェハ上の複
数箇所に順次露光して行くものである。ステッパは、解
像度および重ね合せ精度の性能面から、これからのアラ
イナ（露光装置）の主流と見られている。

第９図は、従来のアライナにおけるＸＹステージ搭載例
を示す。

同図において、７−１はレチクルの像をウェハ上に投影
する投影レンズ、７−２は鏡筒定盤、７−３はトップス
テージ、７−４はＸステージ、７−５はＹステージ、７
−６はステージベース、７−７はＸステージ７−４を８
動するためのＤＣサーボモータ、７−８はＹステージ７
−５を８動するためのＤＣサーボモータ、７−９は定盤
、７−１Ｏはサーボマウントを示す。

このようなアライナで処理される半導体クエへについて
は、半導体素子のコスト低減を図るため大口径のサイズ
の半導体クエへを用いる傾向にある。現在、ウェハサイ
ズはφ６′　（φ１５０ｍｍ　）が主流であるが、１９
８７年頃にはφ８′〜φ１０′（φ２００ｍｍ〜φ２５
０　ｍｍ）になるものと見込まれている。

一方、半導体素子（特にＤＲＡＭ）はＩＭ（メガ）ビッ
ト時代から４Ｍ（メガ）時代へと高集積化が進み、線巾
も微細化し、高ＮＡ投影レンズ、高精度位置合せおよび
高精度ＸＹステージ等が切望されている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、従来のφ３′〜φ６′用の露光装置を単にφ８
′〜φ１０′　用にサイズアップし、ＸＹステージを第
９図の定盤７−９に直接固定する従来方法および従来Ｘ
Ｙステージ７−４．７−５では以下のような問題が生じ
る。

すなわち、 （１）ＸＹステージ７−４のストロークアップにより、
ストロークアップ前のものと同じ精度を保証するために
はガイド剛性を上げる必要性がある。また、前記高精度
ステージの要求のため、単にストロークアップによる重
量増加分よりさらにステージ重量は増大する。そのため
、ステージ穆動の加速度による加振力の増大と投影レン
ズ、の重量増加によるレンズ保持等の構造体の相対的剛
性ダウンにより振動問題が生じ、■構造体強化による装
置の大型化、コストアップ、および ■ＸＹステージ移動速度減のための生産性ダウン 等の問題が発生す９る。

（２）従来、ステッパは第９図のサーボマウント７−１
０ノ上にｘＹステージ？−４，７−５、投影レンズ７−
１の取付台である鏡筒定盤７−２を搭載するベース定盤
７−９を配置しているために、上記の理由でＸＹステー
ジ７−４の大型化（重量増）はベース定盤７−９の肉厚
増につながり、装置全高の増加およびコストアップにな
る。

本発明は、上述の従来形の問題点に鑑み、コンパクトな
構成で装置の振動防止を実現し、同時に振動規制用ガイ
ドに、エアベアリング、のみまたはエアベアリングとピ
エゾ素子との組合せを用いることにより、微動機構部を
ステージ移動部側でなく固定した定盤の側に形成し、安
価かつステージの軽量化を図ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段および作用コ上記の目的
を達成するため、本発明は、ステージを吊り構造にしベ
ースプレートとステージ定盤間に高粘性流体を注入して
、減衰係数を制御することを特徴とする。

すなわち例えば、感光性薄膜を有する基板をＸＹステー
ジに搭載して投影レンズ下でステップ移動させながら原
板（レチクル）上に形成されている像を投影レンズで縮
小して上記基板上の複数箇所に順次露光してゆくステッ
プアンドリピート方式の露光装置において、基板を固定
するウェハチャックを搭載するＸＹステージを、土間投
影レンズを搭載する投影レンズ取付台から上下方向（投
影レンズの光軸方向すなわちＺ軸方向）に８動不可能で
かつ前後（Ｙ軸方向）左右（Ｘ軸方向）方向すなわち投
影レンズの光軸に対して垂直な方向に移動可能なように
、そして上記投影レンズ像面と上記ウェハチャックとが
平行になるように吊り下げ、かつ投影レンズ取付台を固
定するマウント間を連結するベースプレートと前記ＸＹ
ステージ下面の微小隙間には高粘性流体を満たすように
するものである。

なお、この吊り下げられたＸＹステージの平面内移動を
非触で規制するガイドを設け、この移動ガイドをＸＹθ
の微動手段として用いれば便宜である。また、投影レン
ズ取付台を固定するマウント間を連結するベースプレー
トとＸＹステージ定盤下面の隙間を制御したり、この微
小隙間を満たす粘性流体として磁性流体のような粘性係
数可変な流体を用いたり、粘性流体の温度を制御する等
によって、減衰係数の制御ができ装置全体の振動が抑制
される。

［実施例］ 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る半導体素子露光装置
に搭載されたウェハステージとその近傍の概略構成を示
す。

同図において、ｌ−１はレチクル上のパターンを縮小投
影する投影レンズ、１−２は投影レンズ取付台である。

この投影レンズ取付台１−２は、投影レンズｌ−１を保
持し、かつワイヤ１−３　、１−３’を介してウェハス
テージを搭載するステージ用定盤１−７を吊り下げてい
る。ステージ用定盤１−７は、Ｙ方向に移動可能なＹス
テージｌ−６と、Ｘ方向に移動可能なＸステージｌ−５
と、θ回転（投影レンズ１−１の光軸まわりの回転）お
よびＺ方向に移動（昇降）可能なトップステージ１−４
からなるウェハステージを搭載している。１−８．１−
８’はＸステージ１−５およびＹステージ１−６をそれ
ぞれＸおよびＹ方向に移動させるＤＣサーボモータ、１
−１’ｌ、１−１１’はエアパッドおよびピエゾ素子１
−９．１−９’とそれらの支持ガイド１−１０．１−１
０’より構成される微動機構兼Ｚ軸まわりの回転を規制
するガイド、１−１２は投影レンズ１−１の像面に平行
な面内の振動を減衰させる高粘性流体、１−１３は前記
振動の減衰力を変えるための中間プレート、　１−１４
は中間プレート１−１３をＺ方向に移動させるためのピ
エゾ素子、１−１５゜１−１５’　は外部からの振動゛
の伝達を遮断しかつ装置全体の姿勢を維持するためのサ
ーボマウント、１−１６はサーボマウントを連結するベ
ースプレートである。

第２図は、ＸＹステージおよびＸ、Ｙ方向位置とヨーイ
ングの計測システム概略図である。同図において、２−
１は光源であるレーザヘッド、Ｚ−２は第１図のトップ
（θ−Ｚ）ステージ１−４に取り付けられた反射ミラー
、２−３は干渉計、２−４は干渉縞を電気信号に変換す
るレシーバである。

第３図は、減衰係数の制御機構の詳細図である。同図に
おいて、３−１はＸＹステージを搭載するステージ定盤
（第１図１−７　）　、３−２は上下方向可動な中間プ
レート（第１図１−１３）　、３−３は中間プレートを
移動させるためのピエゾ素子（第１図１−１４）　、３
−４はピエゾ素子を固定されているベースプレート（第
１図１−１６）　、３−５はステージ定盤の振動を減衰
させるための高粘性流体である（第１図１−１２）　。

第４図は、微動機構部の詳細図である。同図において、
４−１はエアパッド、４−２はエアパッドを図中で左右
方向に移動させるためのピエゾ素子であり、これらは第
１図の１−９に対応する。４−３はエアパッド４−１の
移動時のガイド部（第１図１−１０）　、４−４はエア
パッドガイドおよびピエゾ素子および高粘性流体４−６
（第１図１−１２）の流出防止の作用を有するガイドで
ある。４−５はステージ定盤（第１図１−７　）　、４
−６は中間プレート（第１図１−１３）である。

第５図は、ＸＹステージおよび微動機構の制御系ブロッ
ク図である。同図において、５−１はＸＹステージのス
テップ量、８動速度および粗動と微動の切りかえ位置を
記憶し、各ドライバへ動作命令を発信し、さらに所要ス
テップ量および穆勤速度に基づき瞬間瞬間のステージの
位置速度にフィードバックをかけるマイクロコンピュー
タである。５−２はステージの位置および姿勢を計測す
るレーザ測長システム、５−３はＸＹステージを移動（
粗動）させるＤＣサーボモータ、５−４はマイクロコン
ビエータ５−１の指令によりＤＣす・−ボモータ５−３
を駆動させるドライバ、５−５は減衰係数をコントロー
ル（減衰係数を最適化）するための中間プレートを移動
させるピエゾ素子、５−６はマイクロコンピュータ５−
１の指令によりピエゾ素子５−５を駆動するピエゾドラ
イバ、５−７はエアパッド、５−８は各々エアパッド圧
力コントロールでＸＹステージの微動および姿勢がコン
トロールできない場合用いられるエアパッド移動用ピエ
ゾ素子、５−９はエアパッド５−７の圧力およびエアパ
ッド５−７を移動させるドライバ、　５−１０は各ドラ
イバとマイクロコンビエータＳ−ｔを結合する通信用ケ
ーブルである。

′ｓ６図は、減衰係数とステージの移動の応答との関係
図である。

次に、第１図〜第６図を参照し、上記構成において本実
施例の動作を説明する。

まず、露光すべき半導体ウェハ毎にショットレイアウト
およびＸ、Ｙ方向の移動量を予めマイクロコンピュータ
５−１に入力する。マイクロコンピュータ５−１は、こ
れらのデータより粗動と微動の切り換え位置を計算し設
定する。次に、ＸＹステージのサーボドライバ５−４に
対しＤＣサーボモータ５−３の駆動指令を行ない、また
減衰係数ドライバ５−６に対し減衰係数がζ３　（第６
図）となるように中間プレート３−２を移動させステー
ジ定盤３−１との隙間を狭める指令を出し隙間を一定に
する。次に、レーザ測長システム５−２によりリアルタ
イムで移動速度およびステージ位置計測データをマイク
ロコンピュータ５−１内のデータと比較しながら、Ｘあ
るいはＹ方向へステージを所定量移動させる０次に、粗
動完了後のステージの位置および姿勢を表わすレーザ測
長システム５−２のデータとマイクロコンピュータ５−
１内に記憶しである所定のレイアウトとの差分を計算し
、微動の移動量およびθ（ヨーイング量）を算出する。

さらに、エアパッドの圧力バランスおよびエアパッド駆
動用ピエゾ素子の歪みを算出し、微動機構ドライバに指
令する。また、それ以前にマイクロコンピュータ５−１
からＸＹステージの振動停止確認（レーザ測長システム
５−２の信号よりマイクロコンピュータ５−１が判断す
る）後、ステージ定盤と中間プレート間の隙間を大きく
し減衰係数を最適になるようにピエゾドライバ５−８に
指示を出す。

このようにしてＸＹステージの位置決めが完了する。

なお、減衰抵抗可変手法としては、 １、高粘性流体の温度制御による粘性係数制御例（第８
図） ２、磁性流体と電磁石による粘性係数制御例（第９図） 等の手法を用いてもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、ＸＹステージを
吊り構造にしベースプレートとステージ定盤間に高粘性
流体を注入しかつ減衰係数を制御するという簡単な構造
により、装置全体の振動を抑制することができ、装置全
体のコンパクト化、コストの軽減が可能となる。また、
ステージの微動機構をステージ本体より構造部材（ベー
スプレート）側に設置することにより、ステージの軽量
化およびコンパクト化にも効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係るステージ取付概略図
、 第２図は、ＸＹステージ測定系概略図、第３図は、減衰
係数可変部詳細図、 第４図は、微動機構度詳細図、 第５図は、ステージ制御系ブロック線図、第６図は、減
衰係数と応答の関係図、 第７図は、粘性流体の温度制御による粘性係数制御例、 第８図は、１ｉｉｌ性流体と電磁石による粘性係数制御
例、 第９図は、従来のＸＹステージ搭載（取付例）である。 １−２二投影レンズ取付台、 １−３：ＸＹステージ吊り下げ用ワイヤ、１−４　　：
　トップステージ（θ２ステージ）１−５：Ｘステージ
、 １−６：Ｙステージ、 ｌ−７：ステージ取付用ステージ定盤、１〜１１：微動
機構兼振動規制ガイド、１−１２　：高粘性流体。 特許出願人　　　キャノン株式会社 代理人　弁理士　　　伊　東　辰　雄 代理人　弁理士　　　伊　東　哲　也 ２うｒ　Ａｉ喫１イモ事〉ミ 時間 第６図久１！ｃ、飲と氏暮、関係 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原板上に形成されているパターンを投影レンズを介
   してステージ上に載置された基板上に露光する露光装置
   の、該基板を載置するステージを、上記投影レンズの光
   軸に対して垂直な方向に移動可能であってさらに上記投
   影レンズ像面と上記基板とが平行となるように、上記投
   影レンズを保持する投影レンズ取付台から吊り下げ、か
   つ該投影レンズ取付台を固定するマウント間を上記ステ
   ージ下部で連結するベースプレートと上記ステージの下
   面との微小隙間には、高粘性流体を満たす ことを特徴とする露光装置のステージ搭載機構。 ２、前記吊り下げられたステージの平面内移動を非触で
   規制するガイドを有する特許請求の範囲第１項記載の露
   光装置のステージ搭載機構。 ３、前記ステージの平面内移動ガイドをＸＹθ方向の微
   動手段として用いる特許請求の範囲第２項記載の露光装
   置のステージ搭載機構。 ４、前記投影レンズ取付台を固定するマウント間を連結
   するベースプレートとステージ定盤下面との隙間の間隔
   を制御する機構を有する特許請求の範囲第１項、第２項
   または第３項記載の露光装置のステージ搭載機構。 ５、前記ベースプレートとステージ定盤下面の微小隙間
   を満たす粘性流体が、粘性係数可変な流体で満たされる
   特許請求の範囲第１項、第２項または第３項記載の露光
   装置のステージ搭載機構。 ６、前記ベースプレートとステージ定盤下面の微小隙間
   を満たす粘性流体の温度を制御する機構を有する特許請
   求の範囲第１項、第２項または第３項記載の露光装置の
   ステージ搭載機構。