KR100277109B1 - 주사노광장치 및 이를 사용한 소자제조공정 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 주사노광장치는, 투사광학계와, 투사광학계에 관련하여 레터클을 주사이동하는 레티클스테이지와, 레티클의 주사이동에 시간적인 관계로 상기 투사광학계에 관련하여 웨이퍼를 주사이동하는 웨이퍼스테이지와, 유지기구는 레티클의 주사이동시에 레티클스테이지위에 레티클을 유지하고, 상기 유기기구는, 레티클의 단부가장자리부분을 제한하는 제 1기구와 상부로부터 레티클을 가압하는 제 2기구를 가지는 유지기구를 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

주사노광장치 및 이를 사용한 소자제조공정
제1도는 본 발명의 실시예에 의한 스테이지장치(stage device)의 개략적인 사시도.
제2도는 제1도의 스테이지장치의 주요부분의 단편적인 상면도.
제3도는 제2도의 스테이지장치의 중앙부분의 단편적인 확대도.
제4도는 제3도의 선(A-A)을 따라서 취한 단면도.
제5도는 제1도의 스테이지장치의 주요부분의 개략적인 측면도.
제6도는 제5도의 스테이지장치의 개략적인 단면도.
제7도는 제1도의 스테이지장치의 마그넷 척(magnet chuck)의 개략적인 평면도.
제8(a)도는 제1도의 스테이지장치의 Z클램프의 사시도.
제8(b)도는 제8(a)도에 도시된 부분의 분해사시도.
제9(a)도는 제1도의 스테이지장치의 X클램프의 사시도.
제9(b)도는 제9(a)도에 도시된 부분의 분해사시도.
제10도는 본 발명의 다른 실시예에 의한 스테이지장치의 레티클스테이지(reticle stage)의 개략적인 상면도.
제11도는 제10도의 레티클스테이지의 단면도.
제12도는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스테이지장치의 레티클스테이지의 단면도.
제13도는 본 발명의 실시예에 따른 주사노광장치의 일반구조를 도시한 개략도.
제14도는 반도체소자의 제조공정에 대한 흐름도.
제15도는 제14도의 공정중에서 웨이퍼처리의 상세를 설명하는 흐름도.
제16도는 공지된 타입의 노광장치의 개략도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 베이스 2 : 평면가이드
3, 102 : 레티클스테이지 3a : 윈도우
3b : U형상홈 3c : 돌기
4, 5, 104 : 선형모터의 스테이터 4a, 5a : 코일
4b, 5b : 코일베이스 6, 7, 105 : 가동소자
6a, 7a : 마그넷홀더 6b, 7b, 51a : 마그넷
10 : Z클램프 11, 21, 31 : 주블록
12, 22, 32 : 니플 13, 23, 33, 121 : 벨로우
13a, 23a, 33a : 고정링 14, 24, 34 : 밀봉부재
20 : X클램프 21, 21a, 31a : 돌기
25, 35 : 마그넷척 26 : X방향가동부재
27, 37 : 평행리프스프링기구 28 : X방향가이드
30 : Y클램프 35a : 마그넷유닛
36 : Y방향가동부재 38 : Y방향가이드
40 : Z방향의 기준볼 41, 51, 61 : 마그넷홀더
41a : 비자성블록 41b : 막대형상마그넷
41c : 자성판 50 : X방향의 기준볼
60 : Y방향의 기준볼 101 : 레티클
103 : 베이스 106 : 축적형압전소자
107 : 회전축 108 : 회전축홀더
109 : 레버 110 : 강철볼
112 : 간섭계 113 : 검출기
114 : 빔스플리터 115 : 편향미러
116 : 레이저헤드 117, 118 : 패드
119 : 정압에어베어링장치 120, 123 : 죠인트
122 : 피스톤 124 : 블록
125 : 관 126 : 덕트
128 : 기압원 129 : 진공원
130 : 전자밸브 131 : 기압공급원
201 : 레이클스테이지베이스 202 : 광원
203 : 웨이퍼스테이지 204 : 프레임
205 : 투사광학게 206 : 웨이퍼스테이지베이스
207, 208 : 레이저간섭게 351 : 알니코마그넷
352, 353 : 요크
[발명의 목적]
[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술]
본 발명은 예를 들면 반도체소자의 제조시에 사용되는 주사노광장치 및 이 주사노광장치를 사용한 소자제어방법에 관한 것이다.
주사노광장치는, 웨이퍼 등의 워크피스기판에 레티클이나 마스크(원형)의 패턴부분을 전사하는 투사계와, 직사각형이나 원호의 슬릿형상의 광으로 레티클의 패턴부분을 조사하기 위해 광원을 가진 조사계와, 미세형상의 광과 투사계에 대해서 상대적으로 소정의 속도비율로 레티클과 워크피스기판을 주사하는 주사기구를 구비함으로써, 웨이퍼위에 레티클의 패턴을 전사하는 장치로서 알려져 있다.
제16도는 이와 같은 주사노광장치의 일예를 도시한다. 제16도에 도시한 바와 같이, 주사노광장치는, Hg램프나 레이저광원등의 광원으로부터의 노광을 슬릿형상의 광으로 변형하는 조사계(132)와, 슬릿형상의 광으로 조사되는 레티클(101)의 패턴을 웨이퍼(134)위에 축소된 규모로 투사하는 투사계(133)를 구비하고 있다. 레티클(101)은, 레티클스테이지(135)위에 놓이고 또한 레티클스테이지(135)에 진공흡착되어 있다. 레티클위치검출용 레이저간섭계(136)와 함께 레티클스테이지의 위치를 측정할 수 있는 반사거울(137)이 레티클스테이지(135)위에 장착되어 있다.
한편, 웨이퍼(134)는, 웨이퍼스테이지(139)위에 장착된 웨이퍼척(138)에 진공흡착되어 있다. 또한, 웨이퍼위치측정용 레이저간섭계(141)와 함께 웨이퍼스테이지(139)의 위치를 측정할 수 있는 막대형 거울(140)이 웨이퍼스테이지(139)위에 장착되어 있다.
레티클(101)과 웨이퍼(134)의 상대위치를 검출하는 정렬용 검출계(142)가 레티클(142)의 상부에 배치되어 있다. 이 정렬용 검출계에 의해 이들의 상대위치를 검출한 후에 노광장치는, 레티클위치측정용 레이저간섭계(136)와 웨이퍼위치측정용 레이저간섭계(141)등과 함께 레티클(101)과 웨이퍼(134)의 위치적인 동기를 유지하면서 주사노광을 행하도록, 동작한다. 고정테이블(anti-vibration table)(145)위에 장착된 주조립프레임(144)에 의해 노광장치가 전체적으로 지지된다. 레티클스테이지(135)는, 주조립프레임(144)위에 배치된 구조물(143)을 따라서 이동한다.
상기 종래의 노광장치는, 이하에 설명하는 바와 같이, 레티클(101)이 레티클스테이지(135)에 진공흡착되기 때문에 불편한 점이 있다.
우선, 진공흡착의 흡착력은 흡착영역에 비례한다. 따라서, 흡착영역이 작고 또한 주사구동시의 가속을 크게하여 생산성을 높이는 경우, 레티클(101)과 레티클스테이지(135)사이에 슬립을 발생한다. 이 슬립은 구동가속을 제한하고, 따라서 소자생산성의 개선을 제한한다. 슬립을 방지하기 위하여, 흡착영역을 넓혀야한다. 그러나, 레티클패턴영역이 제한되거나 또는 레티클의 반송이 어렵게 된다.
보다 상세하게는, 레티클스테이지위의 일정한 위치에서 레티클을 유지하는 힘은, 진공흡인력에 의해 레티클스테이지에 흡착되는 레티클과 레티클스테이지의 구멍의 주변부사이에서 마찰력에 의해 형성된다. 따라서, 주사방향으로 또는 이 주사방향에 대향하는 방향으로 레티클스테이지를 가속화하는 가속력이 너무커서 레티클의 관성이 상기한 마찰력을 초과하는 경우, 레티클은 레티클스테이지에 대하여 상대적으로 이동하고, 이에 의해 패턴전사의 정밀도를 감소시킨다.
노광처리를 하는 동안, 레티클스테이지는 웨이퍼스테이지의 속도보다 4배 또는 5배의 주사속도로 주사이동한다. 따라서, 높은 가속도를 레티클에 적용할 수 있다. 최근 레티클스테이지나 웨이퍼스테이지의 주사속도를 증가시키는 것이 노광장치의 향상된 생산성을 위하여 요망되고 있다. 주사속도를 증가함에 따라, 대략 1∼2G의 가속력이 레이클에 인가된다. 진공흡착에 의해 형성된 마찰력에 의해서만 1G이상의 가속도에 대항하여 레티클을 안전하게 유지하는 것이 어렵다. 특히, 웨이퍼와 함께 정렬하기 위해 레티클의 주변부에 정렬용 표시 등이 있지만, 마찰력을 증가하기 위해 레티클과 레티클스테이지사이의 접촉영역을 넓히는 것이 용이 하지 않다.
본 발명의 목적은, 레티클스테이지 등의 가변스테이지를 이동하는 동안 레티클 등의 기판 등의 위치편차를 방지할 수 있는 스테이지장치를 제공하고 또한 이 스테이지장치를 사용한 노광장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 한측면에 따르면, 투사광학계와; 상기 투사광학계에 대하여 상대적으로 레티클을 주사이동하는 레티클스테이지와; 레티클주사이동과 시간적으로 관련하여 상기 투사광학계에 대해 상대적으로 웨이퍼를 주사이동하는 웨이퍼스테이지와, 유지기구는 레티클을 주사이동하는 동안 상기 레티클스테이지위에 레티클을 유지하고, 상기 유지기구는 레티클의 단부가장자리부분을 제한하는 제 1기구와 위로 부터 레티클을 가압하는 제2 기구중 적어도 하나로 이루어진 유지기구를 구비한 주사노광장치를 제공한다.
상기 투사광학계는 소정의 배율의 축소된 규모로 레티클의 패턴을 웨이퍼위에 투사하는 축소형 광학계를 구비하고, 상기 레티클스테이지와 상기 웨이퍼스테이지는 소정의 배율에 대응하는 속도비율로 이동되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면 투사광학계와; 상기 투사광학계에 대하여 상대적으로 레티클을 주사이동하는 레티클스테이지와; 레티클주사이동과 시간적으로 관련하여 상기 투사광학계에 대해 상대적으로 웨이퍼를 주사이동하는 웨이퍼스테이지와; 유지기구는 레티클을 주사이동하는 동안 상기 레티클스테이지위에 레티클을 유지하고, 상기 유지기구는 가속도에 기인하는 레티클의 슬립변위를 실질적으로 금지하는 수단을 가지는 유지기구를 구비한 주사노광장치를 제공한다.
본 발명의 또다른 측면에 따르면, 상기한 주사노광장치를 사용하여 소자를 제조하는 소자제조방법을 제공한다.
본 발명의 상기 목적, 기타 목적, 특징 및 이점 등은 첨부된 도면과 관련하여 취해진 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 다음의 설명을 고려하면 한층 더 명백하게 될 것이다.
[발명의 구성 및 작용]
본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.
[실시예 1]
제1도는 본 발명의 실시예 1에 의한 스테이지장치를 도시한다. 스테이지장치는, 베이스(1)와, 이 베이스(1)에 고정된 평면가이드(2)와, 가이드(2)를 따라서 주사방향(Y축방향)으로 왕복이동가능한 레티클스테이지(가동스테이지)(3)와, 레티클스테이지의 이동통로의 대향하는 쪽을 따라서 각각 배치되고 베이스(1)에 일체적으로 형성된 한쌍의 선형모터의 스테이터(4),(5)와, 레티클스테이지(3)의 대향하는 쪽의 면에 일체적으로 각각 설치된 한쌍의 선형모터의 가동소자(6),(7)를 구비한다. 선형모터의 스테이터(4),(5)와 선형모터의 가동소자(6),(7)는, 주사방향에 대해서 레티클스테이지를 가속하거나 감속하는 구동수단으로 기능하는 한쌍의 선형모터를 구성한다. 레티클스테이지(3)는, 정압베어링조립뭉치의 공기접동에 의해 가이드(2)에 접촉함이 없이 가이드(2)를 따라서 안내이동된다.
선형모터의 스테이터(4),(5)는, 가이드(2)를 따라서 직렬로 배치된 코일(4a),(5a)와, 요크와, 이들을 지지하는 코일베이스(4b),(5b)를 구비한다. 선형모터의 가동소자(6),(7)는 코일(4a),(5a)과 코일베이스(4b),(5b)사이의 간격을 통하여 이동한다. 제2도에 도시한 바와 같이 선형모터의 가동소자(6),(7)는, 레티클스테이지의 측면가장자리에 일체적으로 결합된 마그넷흘더(6a),(7a)와 이들의 홀더에 의해 유지되는 마그넷(6b),(7b)을 구비하고 있다. 전압전원(도시되지 않음)으로부터의 구동전류를 코일(4a),(5a)에 공급하고 이에 의해 구동될때에, 코일과 선형모터의 가동소자(6),(7)사이에 미는 힘이 생성된다. 이 미는 힘에 의해 레티클스테이지(3)의 가속이나 감속을 일으킨다.
제13도는 주사노광장치의 일반적인 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. (201)은 레이클스테이지베이스이고 또한 (204)는 프레임이다. (206)는 웨이퍼스테이지베이스이다. 판형상부재의 레티클(R1)은 레티클스테이지(3)에 대한 흡착력에 의해 유지된다. 레티클스테이지의 아래에는, 웨이퍼스테이지(203)에 의해 유지되는 웨이퍼(기판)W이다. 웨이퍼스테이지(203)는 레티클스테이지(3)의 구동수단과 마찬가지의 구동수단을 구비하고, 이 구동수단도 마찬가지로 제어된다. 광원(노광수단)(202)으로부터의 슬릿형상의 노광은 레티클(R1)의 부분에 투사되고 또한 프레임(204)에 의해 유지되는 투사광학계(205)를 통하여 웨이퍼W위에 투영된다. 상기한 바와 같은 슬릿형상의 영역의 노광에 의해 레티클패턴의 일부는 웨이퍼에 전사된다.
레티클스테이지(3)와 웨이퍼스테이지(203)는, 투사광학계의 축소배율에 대응하는 속도비율로 서로 시간적으로 관련하여 즉 서로 동기하여 이동되고, 이에 의해 레티클의 패턴전체가 웨이퍼위에 프린트된다. 주사이동하는 동안, 레티클스테이지(3)와 웨이퍼스테이지(202)의 위치는 레이저간섭계(207),(208)의 사용에 의해 검출되고, 또한 측정결과는 구동수단에 피드백되고, 이에 의해 상기한 선형모터를 통하여 웨이퍼스테이지(203)와 레티클스테이지(3)의 노광주기이동속도와 가속과 감속을 제어한다.
제1도로 되돌아가서, 레티클R1은, 레티클R1의 바닥면을 흡착하는 3개의 Z클램프(흡착수단)와 레티클R1의 X축 단부가장자리부분을 흡착하는 X클램프(제2 흡착수단) 및 레티클R1의 Y축(주사방향)의 단부가장자리부분을 흡착하는 한쌍의 Y클램프(제2 흡착수단)에 의해 레티클스테이지(3)에 대한 흡인력에 의해 안정하게 유지될수 있다.
레티클스테이지(3)위의 레티클R1은, 제2도, 제3도에 도시한 바와 같이, 레티클R1의 바닥면과 결합가능한 3개의 Z방향기준볼(40)과 X축방향으로 레티클R1의 단부가장자리와 결합가능한 X방향기준볼(제한수단 또는 기준볼)(50) 및 Y축방향으로 레티클R1의 단부가장자리와 결합가능한 한쌍의 Y방향기준볼(제한수단 또는 기준볼)(60)에 의해, Z클램프(10), X클램프(20), Y클램프(30)에 대해서 위치결정될 수 있다.
각각의 Z클램프(10)는, 나사, 예를 들면 블록의 측면으로부터 그 내부의 파이핑에 접속된 퇴피니플(evacuation nipple)(12)(제1도를 참조)과 상부방향(Z축방향)으로 주블록으로부터 돌출된 한쌍의 용접된 벨로우(bellow)(13)를 사용하여, 레티클스테이지(3)의 바닥면에 견고하게 고정된 주블록(11)을 포함한다. 이들의 용접된 벨로우(13)는 주블록(11)의 내부파이핑과 연통되어 있다. 각 벨로우(13)의 개구단부에는 고정링(13a)에 의해 고정된 밀봉부재(14)가 있다. 밀봉부재(14)가 레티클(R1)의 바닥면과 결합되는 경우, Z클램프(10)의 니플(12)은, 용접된 벨로우(13)를 퇴피하기 위해 진공펌프(도시되지 않음)에 접속되어 있다. 다음에, 레티클(R1)은 밀봉부재(14)에 흡착되고, 이에 의해 Z방향기준볼(40)에 레티클R1을 부세하는 (흡착하는) 진공흡착력이 생성된다.
Z방향클램프(10)는. 용접된 벨로우(13)가 각각 레티클스테이지(3)의 왼도우(3a)의 3개의 주변가장자리에 각각 형성된 3쌍의 U형상의 홈(3b)으로 들어가고, 또한 이들이 레티클스테이지(3)의 상면의 상부로 돌출하도록, 또한 용접된 벨로우(13)의 개구단부에서 밀봉부재(14)가 레티클(R1)의 주변부의 바닥면에 대향하도록, 기능한다.
각쌍의 U형상의 홈(3b)사이에 형성된 돌기(3c)는, Z방향의 기준볼(40)을 회전가능하게 또한 일정만 위치에서 안정하게 유지되도록 기능하는 마그넷홀더(41)를 지지한다. 각각의 마그넷흘더(41)는, 제8(a)도와 제8(b)도에 도시한 바와 같이, 십자형상의 단면을 가진 비자성볼록(41a)과, 블록의 4개의 코너에 유지된 4개의 막대형상의 마그넷(41b)으로 이루어진다. 비자성블록(41a)은, 자성판(41c)을 통하여 레티클스테이지(3)의 윈도우(3a)에서 돌기(3c)위에 장착되어 있다. 4개의 막대형상의 마그넷(4b)은 4극의 마그넷으로 기능하고, 또한 Z방향의 기준볼을 통과하는 자기회로에 의해 형성된 전체포텐셜이 자기재료로 이루어지도록, 또한 Z방향의 기준볼(40)이 비자성블록(41a)의 중심에 놓일 때 마그넷판(41c)을 통과하는 자기회로가 가장 안정하게 되도록 상기 4개의 막대형상의 마그넷이 배열된다. 즉, Z방향의 기준볼은, 4극마그넷의 자기흡입력에 의해 마그넷홀더(41)의 중심에서 안정하게 유지될 수 있다. 어떠한 기계적인 제한수단도 필요하지 않기 때문에, Z방향의 볼(40)은 마그넷홀더(41)에 대해서 임의의 방향으로 회전될 수 있다.
제9(a)도와 제9(b)도에서 잘 알수 있는 바와 같이, X클램프(20)는 레티클스테이지(3)의 표면을 따라서 접동가능한 주블록(21)과, 블록의 측면으로부터 내부파이핑까지 접속된 퇴피니플(22)과, 주블록(21)으로부터 도면에서 볼 때 측면방향(X축방향)으로 돌출하는 한쌍의 용접된 벨로우(23)로 이루어져 있다. 이들의 벨로우(23)는 주블록(21)의 내부파이핑과 연통되어 있다. 각각의 용접된 벨로우(23)의 개구단부에는, 고정링(23a)에 의해 고정된 밀봉부재(24)가 있다. 밀봉부재(24)가 X축방향으로 레티클(R1)의 단부가장자리부와 결합되는 경우, X클램프(20)의 니플(22)은, 용접된 벨로우(23)를 퇴피하기 위하여, 진공펌프(도시되지 않음)에 접속된다. 다음에, 레티클(R1)의 단부가장자리는 밀봉부재(24)에 흡착되고, 이에 의해 X방향의 기준볼(50)에 레티클(R1)을 부세하는 진공흡착력을 생성한다.
주블록(21)은, 자성재료로 이루어지고 또한 용접된 벨로우(23)사이에 돌출하는 돌기(21a)를 가진다. 돌기(21a)는 X방향의 기준볼(40)을 회전가능하게 또한 일정한 위치에서 안정하게 유지하도록 차례로 기능하는 마그넷흘더(51)를 지지하도록 기능한다. 마그넷홀더(51)는, 십자형상의 단면을 가지는 비자성블록(51a)과 볼록의 4개의 코너에서 유지되는 4개의 막대형상의 마그넷(51a)으로 이루어진다. 비자성블록(51a)은 주블록(21)의 돌기(21a)위에 견고하게 장착되어 있다. 4개의 막대형상의 마그넷(51b)은 4극마그넷으로 기능하고, 이들의 마그넷은 X방향의 기준볼(50)을 통과하는 자기회로에 의해 형성된 전체포텐셜이 자기재료를 형성하고 또한 X방향의 기준볼(50)이 비자성블록(51a)의 중심에 놓일때에 자기재료의 주블록(21)을 통과하는 자기회로가 가장 안정하도록 배치된다. 즉, X방향의 기준볼은 4극 마그넷의 자기흡인력에 의해 마그넷홀더(51)의 중심에서 안정하게 유지될 수 있다. 어떠한 기계적인 제한수단이 필요하지 않기 때문에, X방향의 기준볼(50)은 마그넷홀더(51)에 대해서 임의의 방향으로 회전될 수 있다.
X클램프(20)의 주블록(21)은 상기한 바와 같이 자성재료로 이루어지고, 제7도에 도시한 바와 같이, 레티클스테이지(3)에 매립된 마그넷척(고정수단)(25)의 자기흡인력에 의해 레티클스테이지(3)위에 주블록이 고정될 수 있다. 주블록(21)의 단부는 X방향가동부재(26)에 의해 한쪽만 고정된 평행리프스프링기구(27)의 자유단에 접속되어 있다. 마그넷척(25)이 작동하지 않을때에, 상기 평행리프스프링기구(27)에 의해, 주블록(21)이 마그넷척(25)의 상부면으로부터 약간 부상되고 이에 의해 접동가능하게 유지된다. 평행리프스프링기구(27)는, 레티클스테이지(3)의 수직방향(Z축방향)으로는 강성이 약하고 또한 수평방향(X-Y축방향)으로는 강성이 강하도록 설계되어 있다. 따라서, 마그넷척(25)의 마그넷흡인력이 생성될때에, 후술하는 바와 같이, 평행리프스프링기구(27)의 탄성력에 대향하여 마그넷척(25)에 주블록(21)을 흡착한다. 그 결과, X클램프(20)는 레티클스테이지(3)에 고정된다.
X방향가동부재(27)는 레티클스테이지(3)위에 견고하게 장착된 X방향가이드(28)를 따라서 X축방향으로 왕복이동가능하다. 작동기(도시되지않음)에 의해서, X방향가동부재(27)는 X축방향으로 이동할 수 있고, 또한 이에 의해 레티클(R1)의 가장자리단부의 방향으로 또는 이 가장자리단부로부터 멀어지는 방향으로 전체적으로 X클램프(20)를 이동하도록 한다.
제3도에서 잘 알 수 있는 바와 같이, 각각의 Y클램프(30)는, 레티클스테이지(3)의 표면을 따라서 이동가능한 주블록(31)과, 블록의 측면으로부터 내부의 파이핑에 접속된 퇴피니플(32)과 주블록(31)으로부터 측방향(X축방향)으로 돌출된 2쌍의 용접된 벨로우(33)를 포함한다. 이들의 벨로우(23)는 주블록(31)의 내부파이핑과 연통되어 있다. 각각의 용접된 벨로우(33)의 개구단부에는, 고정링(33a)에 의해 고정된 밀봉부재(34)가 있다(제4도). 밀봉부재(34)가 Y축방향으로 레티클(R1)의 가장자리단부와 결합되는 경우, Y클램프(30)의 니플(32)은 용접된 벨로우(33)를 퇴피하기 위해 진공펌프(도시되지 않음)에 접속되어 있다. 다음에, 레티클(R1)의 단부가장자리부는 밀봉부재(34)에 흡착되고, 이에 의해 레티클을 흡착하기위해 Y방향의 기준볼(60)에 레티클(R1)을 밀착하는 진공흡착력이 생성된다.
주블록(31)은, 자성재료로 이루어지고 또한 두쌍의 용접된 벨로우(33)사이에 돌출하는 들기(31a)를 가진다. 돌기(31a)는, Y방향의 기준볼(60)을 회전가능하게 또한 일정한 위치에서 안정하게 유지하도록 차례로 기능하는 마그넷흘더(61)를 지지하도록 기능한다. 마그넷흘더(61)는, X클램프(20)의 마그넷흘더(51)와 마찬가지로, 십자형상의 단면을 가지는 비자성블록과, 블록의 4개의 코너에서 유지되는 4개의 막대형상의 마그넷을 포함한다. 비자성블록은 Y클램프(30)의 주블록(31)의 돌기(31a)위에 견고하게 장착된다. 4개의 막대형상의 마그넷은 4극 마그넷으로 기능하고, 또한 이들의 마그넷은, Y방향의 기준볼(60)을 통과하는 자기회로에 의해 형성되는 전체포텐셜이 자기재료를 형성하도록 또한 Y방향의 기준볼(60)이 비자성블록의 중심에 놓일때에 자기재료의 주블록(31)을 통과하는 자기회로가 가장 안정하게 되도록 배치된다. 즉, Y방향의 기준볼(60)은 4극마그넷의 마그넷흡인력에 의해 마그넷홀더(61)의 중심에서 안정하게 유지될 수 있다. 어떠한 기계적인 제한수단이 필요하지 않기 때문에, Y방향의 기준볼(60)은 마그넷홀더(61)에 대해서 임의의 방향으로 회전될 수 있다.
Y클램프(30)의 각각의 주블록(31)은 상기한 바와 같은 자성재료로 이루어지고, 또한 이 주블록(31)은 레티클스테이지(3)에 매립된 마그넷척(25)의 자기흡인력에 의해 레티클스테이지(3)위에 고정될 수 있다. 각 Y클램프(30)의 주블록(31)의 단부는, Y방향가동부재(36)에 의해 한쪽만이 지지된 평행리프스프링기구(37)의 자유단부(제5도를 참조)에 접속되어 있다. 마그넷척(35)이 작동하지 않을때에, 평형리프스프링기구(37)에 의해, 주블록(31)이 마그넷척(35)의 상면으로부터 약간 부상되고, 이에 의해 주블록(31)이 부상상태에서 유지된다. 평행리프스프링기구(37)는, 레티클스테이지(3)에 수직방향(Z축방향)으로는 강성이 약하고 또한 수평방향(X-Y축방향)에 대해서는 강성이 강하도록, 설계되어 있다. 따라서, 마그넷척(35)의 자기흡착력이 생성될때에, 후술하는 바와 같이, 주블록(31)은 평행리프스프링기구(37)의 탄성력에 대항하여 마그넷척(35)에 흡착된다. 그 결과, Y클램프(20)는 레티클스테이지(3)에 고정된다.
Y방향가동부재(36)는, 레티클스테이지(3)에 장착된 Y방향가이드(38)를 따라서 Y축방향으로 왕복이동가능하다. 작동기(도시되지 않음)에 의해, Y방향가동부재(36)는 Y축방향으로 이동될 수 있고 또한 이에 의해 레티클(R1)의 단부가장자리부의 방향으로 또는 이 단부가장자리부로부터 멀어지는 방향으로 전체적으로 Y클램프(30)의 이동하도록 한다.
각각의 마그넷척(35)는 각 어레이에 3개씩 3개의 어레이에 배치해서 전체 9개의 마그넷유닛(35a)으로 이루어진다. 제6도로부터 잘 알 수 있는 바와 같이, 각각의 마그넷유닛(35a)은, 두께방향으로 자화된 알니코마그넷(351)과, 마그넷을 샌드위치한 한쌍의 요크(352),(353)를 가지고 U자형상의 단면을 가진 마그넷부재와, 요크중 한 요크(353)의 바닥면에 감긴 코일(354)로 이루어진다. 각 마그넷유닛(35a)주위의 간격은 수지재료(355)로 충전되고, 이에 의해 레티클스테이지(3)와 일체적으로 구성된다. 마그넷척(35)은, 각 마그넷유닛(35a)의 코일에 전원을 공급함에 응답하여, 알니코마그넷의 자기흡착력이 상쇄되도록, 배치되어 있다.
보다 상세하게는, 마그넷척(35)에 전원이 공급될때에, 레티클스테이지(3)에 Y클램프(30)를 흡착하는 자기흡착력은 해제되고, 따라서 Y클램프(30)는 전체적으로 Y방향을 따라서 전후방향으로 이동될 수 있다. 전원공급이 중단될때에, Y클램프는, 레티클스테이지(3)에 흡착되고 또한 자기흡인력에 의해 견고하게 고정유지된다.
X클램프(20)를 흡착하는 마그넷척(25)은 상기한 바와 같은 유사한 구조를 가지고 있고, 자기척(25)은 마찬가지의 기능을 가지는 3개의 마그넷유닛(25a)으로 이루어진다. 마그넷유닛(25a)의 개수는 Y클램프(30)를 흡착하는 마그넷척(35)에 비해서 작다. 이 이유로서는, 통상의 노광주기동안 레티클스테이지(3)가 Y축방향으로 가속될때에, 레티클(Rl)은 관성에 기인하여 Y축방향으로 이동될 가능성이 있기 때문이다. 따라서 Y클램프(30)의 마그넷척(35)에 대해서는 큰 자기흡착력이 요구된다. 한편, X축방향에 대해서는, 이와 같은 관성이 생성될 가능성이 없다.
반송핸드에 의해 레티클스테이지(3)의 상부에 레티클을 반송하고, 레티클을 이동하여 위치결정한 후에, 자기흡착력과 진공흡착력에 의해 레티클스테이지(3)위에 고정된 레티클(R1)을 유지하는 순서에 대하여, 이하 설명한다.
우선, 레티클스테이지(3)는 레티클반환위치로 이동되고 그 위치에서 유지된다. 반송핸드는 레티클(R1)의 상면을 흡착하고, 레티클(R1)을 레티클스테이지(3)의 상부로 반송한다. 다음에, 반송핸드는, 레티클(R1)의 바닥면이 Z방향이 기준볼(40)에 대항하여 결합하도록 하강이동한다. 다음에, 반송핸드의 흡착력이 해제되어 레티클(R1)과 분리되고 반송핸드는 되돌아간다.
반송핸드가 하부방향의 이동을 개시할때에, X클램프(20)와 Y클램프(30)는 후퇴위치에 있어 레티클(R1)과 접촉하지 않는다. 이와 같은 후퇴를 위해서는, X클램프(20)와 Y클램프(30)의 마그넷척(25),(35)에 전압을 인가하여, 자기흡착력을 해제 한다. 다음에, 이전에 설명한 작동기를 사용하여, X방향가동부재(26)와 Y방향가동부재(36)를 이동하여 클램프를 후퇴시킨다.
레티클(R1)은 Z방향의 기준볼(40)로 이동될때에, Z클램프의 용접된 벨로우(13)는 퇴피하고, 이에 의해 Z방향으로 레티클(R1)의 바닥면을 흡인하는 진공흡착력이 생성된다. 각각의 벨로우(13)는 작은 저항을 가지고 대략 수mm의 작은 양만큼 측방향으로 이동할 수 있도록, 설계되어 있다. 따라서, 레티클(Rl)은 수 mm의 직경의 범위내에서 3개의 Z방향의 기준볼(40)에 대해서 굴름지지되는 것을 고려할 수 있다.
각각의 Z클램프(40)의 진공흡인력에 의해 Z방향기준볼에 레티클(R1)는 부세되어 Z방향에 대해서 레티클을 위치결정한다. 이것은, 마찰에 의거하여 유지되도록 레티클을 흡착하는 종래의 스테이지와 비교되어야 한다. 따라서, 본 발명의 본 실시예에서는, 큰 흡착이 필요하지 않다.
보다 상세하게는, 종래의 스테이지장치에서는, 클램핑력이 마찰에 의거하여 형성되고, 따라서 “클램핑력=마찰계수×진공흡착력”의 관계가 있다. 한편, 본 발명의 본 실시예에서는, 진공흡착력은, 알짜 부세력을 형성하고, 즉 클램핑력을 형성한다. 따라서, 동일 클램핑력은, 마찰계수에 대응하는 양만큼 감소된 진공흡착력이 사용된 경우에도, 얻을 수 있다. 주변부는 공간에 대해서 비교적 넓은 범위를 가지고 있으므로, 흡착영역이 어려움없이 확대될 수 있는 부가적인 이점이 있다.
다음에, X클램프(20)와 Y클램프(30)의 퇴피를 함께 개시한다. 이때에 X클램프(20)와 Y클램프(30)는 후퇴위치에 있어 레티클(R1)과 결합되지 않으므로, 진공흡착력은 생성되지 않는다.
이 상태를 유지하면서, 용접된 벨로우(23),(33)의 밀봉부재(24),(34)가 레티클(R1)의 단부가장자리부분과 결합되도록 X클램프(20)와 Y클램프(30)를 각각 X축방향과 Y축방향을 따라서 앞쪽으로 이동하는데 상기한 작동기를 사용한다. 밀봉부재(24),(34)가 상기한 바와 같이 레티클(R1)의 단부가장자리부분과 결합됨에 따라, X클램프(20)와 Y클램프(30)에 의해 진공흡착력이 생성되고, 이에 의해 레티클(R1)의 단부가장자리부분은 X방향의 기준볼(50)과 Y방향의 기준볼(60)과 밀착하게 된다. 따라서, 레티클(R1)은 X클램프(20)와 Y클램프(30)에 흡착된다. 여기서, 용접된 벨로우(23),(33)에 대한 진공계의 압력을 감시하여 진공흡착력이 생성되었는지의 여부를 검사하는 것이 바람직하다.
이와 같은 방식으로 X클램프(20)와 Y클램프(30)에 대한 레티클(R1)의 단부가 장자리부분을 흡착하는 동안, 소정의 기준위치에 대한 레티클(R1)의 위치편차를 측정하기위해 레티클정렬기구(도시되지않음)가 사용된다. 측정결과는 상기한 바와 같은 작동기에 패드백되어 X클램프(20)와 Y클램프(30)의 위치를 정정한다. 레티클(R1)의 위치편차가 허용한계값보다 작은 것으로 판정된후에, X클램프(20)와 Y클램프(30)의 마그넷척(25),(35)에 전류가 공급되는 것이 점차적으로 감소되어 “0”으로된다. 전류의 공급이 정지될 때, 마그넷척(25),(35)은 마그넷흡착력을 생성하여 X클램프(20)와 Y클램프(30)의 주블록(21),(31)을 흡착한다. 따라서, 주블록(21),(31)은 평행리프스프링기구(27),(37)의 탄성력에 대항하여 마그넷척(25),(35)에 흡착된다. 그 결과, 레티클(R1)은 레티클스테이지(3)위에 유지되어 X, Y방향에 대해서 견고하게 고정된다.
노광처리를 하는 동안, 주사이동과 함께 Y축방향의 큰 관성이 레티클(R1)에 적용된다. 레티클스테이지(3)위에서 레티클(R1)의 결과적인 이동가능성을 고려하여, Y클램프(30)의 클램프력에 의해 상기한 바와 같이 관성에 대창하여 레티클(R1)을 안정하게 유지하도록 하여야 한다. 따라서, Y클램프(30)의 진공흡착력(P1)와 마그넷척(35)의 자기흡착력(P2)은 다음과 같이 설정될 수 있다.
P1〉γ×α ‥‥(1)
P2〉f>γ×α ‥‥(2)
여기서 γ는 레티클(R1)의 질량이고, α는 레티클(R1)의 주사이동을 위한 가속도이고, f는 레티클(R1)과 레티클스테이지(3)사이의 마찰계수이다.
레티클스테이지(3)가 Y축방향(+Y)으로 이동하는 경우, 그 결과 레티클(R1)은 Y클램프(30)의 Y방향의 기준볼(60)에 의해 밀려진다. 따라서, Y클램프(30)의 진공흡착력 (P1)은 불필요하다.
이에 의해, 마그넷척(35)의 마그넷흡착력(P2)는 관성보다 큰 마찰력이 형성되어 마그넷척(35)위에 클램프(30)의 이동을 충분히 방지할 수 있다. 이것은 식(2)의 조건만을 만족하는 것을 의미한다.
한편, 레티클스테이지(3)가 Y방향의 반대방향(-Y)으로 이동하는 경우, 그 결과 레티클(R1)은 Y클램프(30)의 마그넷흡착력에 의해 당겨진다. 따라서, Y클램프(30)의 진공흡착력(P1)이 레티클(R1)의 관성보다 작게되는 경우, Y클램프(30)는 레티클(R1)으로부터 분리될 가능성이 있다. 따라서, 식 (1)의 조건을 만족하여야 한다. 또한, 마그넷척(35)을 따라서 Y클램프(30)의 이동을 방지하기 위해서는, 상기한 바와 같이 식 (2)의 조건을 만족하여야 한다. 즉, 식 (1),(2)의 조건을 모두 만족하여야 한다.
Y클램프(30)의 마그넷척(35)의 마그넷흡착력(P2)에 의한 마찰력은, Y클램프(30)의 주블록(31)과 마그넷척(35)사이의 접촉영역을 확대함으로써, 증가될 수 있다. 이전에 설명한 바와 같은 종래의 스테이지장치에서는, 레티클의 측면가장자리가 바닥면으로부터 흡착된다. 이 경우에, 정렬마크등을 위한 공간이 유지되어야 하므로 접촉영역이 제한된다. 따라서, 클램핑력을 크게 형성하기 어렵다. 본 발명의 본 실시예에서는, Y클램프(30)의 마그넷척이 레티클스테이지(3)의 레티클반송면의 근처에 설치되므로, Y클램프(30)의 크기를 확대함으로써 접촉영역을 크게 확대할 수 있다. 따라서, 충분히 큰 마찰력을 형성할 수 있다.
또한, 일반적으로 알니코마그넷은 대략 1∼1.3T의 잔류자속밀도를 가지므로, 4∼6kgf/cm2의 자화흡인력을 생성할 수 있다. 한편, 진공흡착력에 대해서는, 760mHg의 상태에서 대략 1kgf/cm2으로 제한된다. 따라서, 종래의 스테이지장치에서와 같이, 진공흡착력의 사용에 의해서만 레티클을 안정하게 유지하는 것은 매우 어렵다.
상기한 바와 같은 Y클램프(30)와 함께, 진공흡착력과 자기흡착력에 의한 클램핑력(마찰력)은 모두 충분히 크게 될 수 있다. 따라서, 예를 들면 레티클(R1)이 1∼2G로 가속되어도 주사이동하는 동안 위치이동이 발생하지 않도록 레티클(R1)은 견고하게 클램프될 수 있다.
본 실시예에 의하면, 노광처리시에 레티클은 안정하게 유지되어 위치이동을 방지할 수 있다. 노광장치의 패턴이동정밀도는 이와 같이 상당히 개선된다. 또한, 레티클에 큰 가속도를 인가할 수 있으므로, 레티클이나 웨이퍼의 주사속도를 증가시킬 수 있다. 이것은 노광장치의 생산성의 개선에 상당히 공전할 수 있다.
노광주기의 종료후에, 레티클스테이지(3)는 레티클이동위치로 이동되고 X클램프(20)와 Y클램프(30)의 마그넷척(25),(35)에 전압이 인가된다. 이에 응답하여, 이들의 자기흡착력은 해제된다. 다음에, 용접된 벨로우(23),(33)의 퇴피를 정지하여 진공흡착력을 해제한 다음에, X클램프(20)와 Y클램프(30)의 가동부재(26),(36)를 위한 작동기를 반대방향으로 이동하여 레티클(R1)의 단부가장자리로부터 멀어지는 방향으로 X클램프(20)와 Y클램프(30)를 후퇴시킨다. 다음에, Z클램프(10)의 진공흡착력이 해제되고, 또한 레티클(R1)이 반송핸드의 사용에 의해 언로딩 된다.
[실시예 2]
제10도는 본 발명의 실시예 2에 의한 레티클스테이지의 주요부분의 평면도이다. 레티클스테이지를 결합할 수 있는 주사노광장치는 제13도를 참조하면서 설명한 바와 같이 일반적인 구조를 가진다.
제10도에서, (101)은 레티클이고, (102)는 레티클(101)이 놓인 레티클척을 가진 레티클스테이지이다. (103)은 정지부분에 고정된 베이스이다. (104)는 스테이지(102)용 구동작동기로 기능하는 선형모터의 스테이터이다. (105)는 선형모터스테이터(104)과 결합하는 선형모터가동소자이다. 스테이지(102)의 위치를 측정하기 위하여, 레이저헤드(116)로부터 방출된 레이저광은, 직진하는 광학축과 레티클(101)의 중심축에서 스테이지(102)의 위치를 측정하기 위하여, 빔스플리터(114)에 의해 광학축으로 분리된다. 직진하는 광학축은 중심축으로부터 공간적으로 멀어지는 광학축에 배치된 편향미러(115)에 의해 스테이지(102)의 방향으로 굴곡된다. 스테이지(102)의 방향으로 지향하는 이들 광학축에 대해서, 견고하게 장착된 간섭계(112)가 있다. 스테이지(102)위에 반사거울(111)이 있다. 각각의 간섭계(112)는 수평방향을 따라는 회전뿐만아니라 스테이지(102)의 위치를 측정할 수 있는 검출기(113)를 구비하고 있다.
(107)은 회전축흘더(108)에 의해 스테이지(102)에 고정된 회전축이다. (109)는 회전축(107)주위에 선회가능한 레버이다. 레버(109)의 단부에는 레버(109)와 스테이지(102)사이에 배치된 축적형(층형)압전소자가 있다. 레버(109)의 다른쪽단부에는, 레버와 레티클(101)사이에 배치된 강철볼(110)이 있다. 레버(109)와 강철볼(110)은, 자성재료로 이루어지고 또한 서로 흡인한다. 적절한 자성재료가 없는 경우에는, 이들을 서로 접착제로 접착하여도 된다.
강철볼은 두 개의 평판사이에 샌드위치된 강철볼을 가지는 평면드러스트베어링으로 대치하여도 되고, 이것은 레티클패턴면에 수직인 방향으로 이동할 수 있도록 레버(109)의 자유단에 배치될 수 있다.
(106)∼(110)은 스테이지(102)에 대항하여 레티클(101)을 가압하는 가압수단을 구성한다. 레티클(101)위에 3개의 위치에 각각 이와 같은 가압수단이 있다. 이들의 3개의 위치는, 레티클(101)위에 패턴을 그리는 장치에 따라서 설정하는 것이 바람직하다. 그러나, 다른 노광장치와 함께 혼합사용하는 관점에서 볼 때, 이들의 노광장치에 따라서 이들의 3개의 위치를 설정할 수 있다. 이 경우에는, 4개의 위치에 처리수단을 설치할 수 있다. 축적형 압전소자(106)에 구동전압원(도시되지 않음)과 제어기(도시되지않음)가 접속되어 있다. 축적형 압전소자는 자기변형장치로 대치할 수 있다. 레버는 생략될 수 있고, 그 대신에, 이들의 작동기는 레티클(101)을 직접 가압하도록 레티클패턴면에 대항하여 배치되어도 된다.
제11도는 제10도의 레티클스테이지의 단면도이다. 제11도에 도시한 바와 같이, 수평, 수직방향에 대해서 수평지지용 정적인 패드(117)와 수직지지용 정적인패드(118)을 통하여 베이스(103)에 의해 접촉함이 없이 스테이지(102)를 안내한다. 스테이지(102)는 제11도의 도면의 수직방향으로 이동가능하다.
동작시에, 정렬검출과 레티클구동계(도시되지 않음)를 사용하여, 레티클의 기준표시(도시되지 않음)에 대해서 정렬되도록 레티클(101)이 이동된다. 이후에, 전압이 축적형 압전장치(106)에 인가되어 상부방향으로 레버(109)를 민다. 이에 응답하여, 강철볼(110)은 레티클(101)을 접촉한다. 축적형 압전소자(106)에 인가하는 소정의 레벨의 인가전압을 증가하는 경우, 부하가 없는 사이에서 압전소자(106)의 팽창량과 압전소자(106)의 강성에 의해 결정되는 힘이 레버(109)에 전달된다. 여기서, 레버(109)의 회전축(107)의 위치와 압전소자(106)와 강철볼(110)의 위치에 의해 결정되는 레버비율에 의해 곱해지고 또한 압전소자(106)에 의해 생성된 힘에 대응하는 힘이 레티클(101)을 가압하는 방향으로 레티클(101)에 인가된다. 여기서 가압력은, 강철볼의 개재 때문에 단순히 하부방향으로만 작용한다. 따라서, 레티클(101)의 변형이나 이동을 일으키는 힘의 기타성분이 매우 작다. 압전소자(106)의 강성이 k이고, 레티클(101)과 강철볼(110)의 접촉으로부터 압전소자(106)에 소정의 전압을 인가할때까지의 기간동안 무부하상태에서 생성되는 압전소자(106)의 팽창량이 s이고, 레버비율(강철볼(110)과 회전축(107)사이의 거리에 의해 분할되고 압전소자(106)와 회전축(107)사이의 거리에 대응하는 값)이 m이고, 레티클(101)의 질량이 w이고, 레티클(101)과 레티클척사이의 마찰계수가 μ이면, 이 경우의 레티클의 유지력Fh는 다음의 식(3)으로 표현된다.
Fh=(skm+w)μ ‥‥(3)
여기서, k는 압전소자의 길이방향의 탄성계수 E, 단면적 A, 길이L에 의해 결정되고, k=EA/L이다.
일반적으로, 축적형 압전소자(106)로서 사용되는 압전세라믹은 길이방향의 탄성계수 E=(2∼10)×1010N/m2을 가진다. 노출주기동안 웨이퍼스테이지와 동기하여 구동될때에 레티클스테이지(102)의 가속이나 감속시에 레티클(101)에 인가되는 힘Fr은, 가속/감속을 α로 하면, 다음의 식(4)으로 표현될 수 있다.
Fr=wα ‥‥(4)
따라서, 레티클(101)을 유지하기 위해서는, 압전소자(106)의 단면적, 길이, 이에 인가되는 전압 및 레버(109)의 레버율은, Fh〉Fr의 관계를 만족하도록, 결정되어야 한다. 레티클(101)이 스테이지(102)위에 있을 때, 압전소자(106)에 인가되는 전압은 계속적으로 인가되어도 된다. 그러나, 압전소자(106)는 높은 응답속도를 가지고 있으므로, 스테이지(102)의 가속이나 감속구동하는 동안에만 압전소자(106)에 전압을 인가하여도 된다. 노출주기의 실행시에 정속도구동을 하는 동안, 압전소자(106)에 인가되는 전압이 감소되거나 정지하여도 된다.
노출주기가 완료한 후와 레티클(701)이 다른 것으로 대치되는 경우 압전소자(106)에 인가된 전압이 인터럽트된다. 이에 응답하여, 레티클(101)과 강철볼(110)사이에 갭이 형성된다. 다음에, 레티클(101)은 레티클반송계(도시되지 않음)에 의해 언로딩되어 다른 것으로 대치된다.
본 실시예에서는, 축적형 압전소자는 작동기로서 사용되고, 어떠한 공기기구도 사용되지 않는다. 따라서, 진공에서 계를 사용할 수 있다. 예를 들면, 이계는 감소형 X레이 투사노광장치에 결합될 수 있다. 또한, 주사노광의 작동시에 가압력이 해제될 수 있으므로, 레티클의 평탄도는 저하하지 않고 워크피스기판에 레티클패턴의 고정밀한 전사가 가능하다. 가압력의 인가와 해제를 신속하게 행할수 있고, 따라서 생산성을 감소시킴이 없이 향상된 정밀도를 달성할 수 있다.
[실시예 3]
제12도는 본 발명의 제3 실시예에 따른 레티클스테이지의 주요부의 단면도이다. 본 실시예에서는 가압수단의 구조의 점이 다르다. 즉 이 구조에서는, 블록(124)이 레티클스테이지(102)위에 장착되고, 또한 정압에어베어링장치(119)는 레티클의 대향하는 표면에 설치된다. 정압에어베어링장치(119)는 벨로우(121)에 의해 블록(124)에 접속된다. 벨로우(121)는 에어챔버를 형성하기 위해 블록(124)에 형성된 실린더와 피스톤(122)과 결합된다. 죠인트(123)와 덕트(126)는 이 에어챔버에 접속되고, 또한 덕트(126)는 절환밸브(127)를 통하여 진공원(129)과 기압원(128)에 접속된다. 정압에어베어링장치(119)에 공기를 공급하기 위해서는, 공급회로(도시되지 않음)와 죠인트(120)와 관(125)을 연결한다. 또한, 이 관(125)은 기압공급원(131)에 접속되고, 또한 자기밸브(130)는 공기공급을 제어할 수 있도록 통로에 배치된다.
상기한 구조에 의해, 정압에어베어링장치(119)에 공기공급을 유지하면서 절환밸브(127)의 동작과 함께 기압원(128)에 덕트(126)가 연결되는 경우, 피스톤(122)은 하부방향으로 이동되고 또한 레티클(101)은 스테이지(102)에 대항하여 가압된다. 이 경우에는, 피스톤(122)이 벨로우(121)에 의해 지지되므로, 균압기능이 제공된다. 따라서, 공기베어링장치(119)는, 레티클(101)을 가압하는 동안 균일하게 지지되고, 따라서 레티클(101)의 변형을 일으키는 힘을 생성하지 않는다. 또한, 공기베어링장치(119)는 레티클(101)에 접촉함이 없이 힘을 인가하므로, 레티클(101)의 이동을 일으키는 힘의 다른 성분은 생성되지 않는다.
여기서, 하부방향으로 피스톤(122)을 가압하도록 기능하는 힘은 레티클을 상부방향으로 가압하도록 기능하는 공기베어링장치(119)의 힘과 동등하게 된다. 정압에어베어링부의 평균압력은 P이고 에어베어링부의 유효면적을 b로 하면, 레티클유지력Fh은 다음의 식으로 표현될 수 있다.
Fh=(pb+w)μ ‥‥(5)
또한 이 경우, 레티클에 인가된 힘Fr은 실시예 2의 것과 마찬가지이다. 따라서, 정압에어베어링장치(119)의 베어링부의 평균압력, 유효면적과, 벨로우(121)와 피스톤(122)의 가압영역과, 공기실의 압력은, 레티클(101)을 유지하기 위해서, Fh〉Fr의 관계를 만족하도록 선택되어야 한다.
본 실시예에서는, 레티클(101)이 스테이지(102)위에 위치결정되고 또한 그 위에 유지된 후의 기간동안, 벨로우(121)와 공기베어링장치(119)에 계속해서 공기를 공급한다. 그러나, 상기한 바와 같이 벨로우(121), 피스톤(122) 및 공기실에 접속된 파이핑계는 생략될 수 있고, 또한 정압에어베어링장치(119)는 블록(124)위에 직접설치될 수 있다. 이 경우에는, 전자밸브(130)가 고속 ON/OFF제어를 할 수 있도록 배치되는 것이 바람직하고, 전자밸브(130)와 공기베어링장치(119)사이의 관(125)을 가능한한 짧게하는 것이 바람직하다. 이것이 완료되면, 스테이지(102)의 가속과 감속시에만 공기를 공급하는 것이 가능하게 된다. 더욱이, 전자밸브(130)는 양호한 응답성을 가진 서브밸브(serve valve)로 대치하여도 된다.
본 실시예에서는 힘의 다른 성분이 레티클(101)에서의 가압력에 혼합되지 않으므로, 한층더 향상된 정밀도를 달성할 수 있다. 또한, 레티클(101)과 접촉하지않기 때문에 부식이 발생하지 않는다. 레티클패턴에 입자가 접촉하여 전사이미지의 결합과 생산성의 감소를 일으킬 가능성은 실질적으로 없다. 또한, 에어베어링장치(119)가 공기실린더에 의해 동작되므로, 공기베어링장치(119)는 큰 스트로크(stroke)를 가질 수 있다. 이것은 특히 레티클의 교체시에 반송의 범위를 넓게 이용할 수 있다.
대안으로서, 편심캠폴로우어가 모터 등의 회전작동기의 축의 단부에 부착되어도 되고, 예를 들면 기구는 캠폴로우어가 레티클을 가압하도록 배치되어도 된다.
[실시예 4]
다음에, 상시한 실시예중에서 어느 한 실시예에 의한 주사노광장치를 사용하는 소자제조방법의 실시예에 대하여 설명한다.
제13도는 반도체칩(IC 또는 LSI), 액정패널 또는 CCD 등의 마이크로소자의 제조를 위한 순서의 흐름도이다. 스텝 1은 반도체소자의 회로를 설계하는 설계공정이다. 스텝 2는 회로패턴설계에 의거하여 마스크를 형성하는 공정이다. 스텝 3은 실리콘 등의 재료를 사용하여 웨이퍼를 제조하는 공정이다. 스텝 4는 이와같은 제조된 마스크와 웨이퍼를 사용하여 리소그래피를 통하여 웨이퍼위에 회로가 실제로 형성되는 공정으로 칭하는 웨이퍼처리이다. 이 공정에 후속하는 스텝 5는 스텝 4에서 처리된 웨이퍼는 반도체칩으로 형성되는 후공정으로 칭하는 조립공정이다. 이 스텝은 조립(다이싱과 접착)공정과 패키지(칩밀봉)공정을 포함한다. 스텝 6은 스텝 5에서 형성된 반도체소자에 대한 동작검사, 내구성검사 등을 행하는 검사공정이다. 이들의 공정에 의해, 반도체소자는 완성되어 출하된다(스텝 7).
제14도는 웨이퍼처리의 상세를 도시한 흐름도이다. 스텝 11은 웨이퍼의 표면을 산화하는 산화공정이다. 스텝 12는 웨이퍼표면위에 절연막을 형성하는 CVD공정이다. 스텝 13은 증기퇴적에 의해 웨이퍼위에 전극을 형성하는 전극형성공정이다. 스텝 14는 웨이퍼에 이온을 주입하는 이온주입공정이다. 스텝 15는 웨이퍼에 레지스트(감광재)를 도포하는 레지스트공정이다. 스텝 16은 상기한 노광 장치를 통하여 웨이퍼위에 마스크의 회로패턴을 로괌에 의해 프린트하는 노광공정이다. 스텝 17은 노광된 웨이퍼를 현상하는 현상공정이다. 스텝 18은 현상된 레지스트이미지이외의 부분을 제거하는 에칭공정이다. 스텝 19는 에칭공정을 행한 후에 웨이퍼위에 잔류하는 레지스트재를 분리하는 레지스트분리공정이다. 이들의 공정을 반복함으로써, 웨이퍼위에 회로패턴을 중첩적으로 형성된다.
이들의 공정에 의해 고밀도의 마이크로소자가 고생산성으로 제조될 수 있다.
본 발명은 여기에 개시된 구조를 참조하면서 설명하였지만, 본 발명은 이 상세한 설명에 제한되는 것은 아니고 또한 본 발명의 응용은 다음의 클레임의 범위나 개선의 목적의 범위내에서 수정이나 변경을 포함하도록 의도되어 있다.

Claims (11)

  1. 투사광학계와; 상기 투사광학계에 대하여 레티클을 주사이동하는 레티클스테이지와; 레티클의 주사이동에 시간적인 관계로 상기 투사광학계에 대하여 웨이퍼를 주사이동하는 웨이퍼스테이지와; 레티클의 주사이동시에 상기 레티클스테이지위에 레티클을 유지하고, 레티클의 단부가장자리부분을 제한하는 제1 기구와, 상부로부터 레티클을 가압하는 제2 기구중 적어도 하나를 가지는 유지기구를 구비한 것을 특징으로 하는 주사노광장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 투사광학계는 소정의 배율의 축소된 규모로 웨이퍼위에 레티클의 패턴을 투사하는 축소광학계를 구비하고, 상기 레티클스테이지와 상기 웨이퍼스테이지는 소정의 배율에 대응하는 속도비율로 이동하는 것을 특징으로 하는 주사노광장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 기구는, 레티클을 제한하기 위한 레티클의 단부가장자리부분과 접촉하는 부재와, 상기 부재를 레티클스테이지에 고정하는 고정수단을 구비한 것을 특징으로 하는 주사노광장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 부재는 볼로 이루어진 것을 특징으로 하는 주사노광장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 고정수단은 상기 레티클스테이지에 대해서 가변할 수 있는 위치에서 상기 부재를 고정하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 주사노광장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제2기구는 상부로부터 레티클를 가압하는 가변의 가압력을 제공하는 것을 특징으로 하는 주사노광장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제2기구는 레티클의 이동에 따라서 가압력을 변경하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 주사노광장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제2기구는, 축적형 압전소자, 자기변형소자, 공압실린더, 선형모터, 회전모터중에서 하나를 포함한 구동원을 구비한 것을 특징으로 하는 주사노광장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제2기구는, 가스베어링, 구형부재, 평면드러스트베어링, 편심캠폴로우어중에서 하나를 포함한 레티클을 가압하는 부분을 구비한 것을 특징으로 하는 주사노광장치.
  10. 투사광학계와; 상기 투사광학계에 대하여 레티클을 주사이동하는 레티클스테이지와; 레티클의 주사이동에 시간적인 관계로 상기 투사광학계에 대하여 웨이퍼를 주사이동하는 웨이퍼스테이지와; 레티클의 주사이동시에 상기 레티클스테이지 위에 레티클을 유지하고, 가속에 기인하는 레티클의 슬립변위를 실질적으로 금지하는 수단을 포함하는 유지기구를 구비한 것을 특징으로 하는 주사노광장치.
  11. 상기 제1항 내지 10항중 어느 한항에 기재된 주사노광장치를 사용하여 소자를 제조하는 것을 특징으로 하는 소자제조방법.
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