明細書 Specification
ステージ装置および露光装置 技術分野 Stage equipment and exposure equipment
本発明は、 可動体が定盤上の平面内を移動するステージ装置、 およびこのステ ージ装置によって精密移動および位置決めされるマスクと基板とを用いて露光処 理を行う露光装置に関するものである。 背景技術 The present invention relates to a stage device in which a movable body moves within a plane on a surface plate, and to an exposure device that performs an exposure process using a mask and a substrate that are precisely moved and positioned by the stage device. . Background art
一般に、 V L S Iのパターン転写に用いられる各種露光装置 (ステッパー、 ス キヤニングステッパー等) 、 転写マスクの描画装置、 マスクパターンの位置座標 測定装置、 あるいはその他の位置決め装置では、 対象物を保持して直交する二軸 (X、 Y軸) 方向に精密に移動するステージ装置が用いられている。 In general, various exposure devices (steppers, scanning steppers, etc.), transfer mask drawing devices, mask pattern position coordinate measurement devices, or other positioning devices used for VLSI pattern transfer hold the target and are orthogonal. A stage device that moves precisely in two axes (X and Y axes) is used.
図 5は、 この種のステージ装置の一例を示す外観斜視図である。 FIG. 5 is an external perspective view showing an example of this type of stage device.
ステージ装置 1は、 略直方体形状の定盤 2と、 該定盤 2の表面に沿った X方向 に移動する Xステージ 3と Y方向に移動する Yステージ 4とから構成されている。 Yステージ 4は、 X方向に沿って延在するように配置され、 定盤 2の端縁に Y方 向に延在するように設けられた Yガイ ド 5をガイ ドにして Y駆動用リニアモ一夕 6によって駆動される。 Xステージ 3は、 Yステージ 4に外嵌し、 この Yステ一 ジ 4をガイ ドにして X駆動用リニアモ一夕 7によって駆動される。 また、 Xステ ージ 3および Yステージ 4の底部には、 エアガイ ド機構を構成するエアパヅ ド 8, 9がそれぞれ設けられている。 そのため、 Xステージ 3および Yステージ 4は、 定盤 2に対して微小隙間をもって非接触で浮上走行し、 該定盤 2との間で摩擦力 が作用しない構成になっている。 The stage device 1 includes a substantially rectangular parallelepiped surface plate 2, an X stage 3 that moves in the X direction along the surface of the surface plate 2, and a Y stage 4 that moves in the Y direction. The Y stage 4 is arranged so as to extend along the X direction, and the Y guide 5 provided at the edge of the surface plate 2 so as to extend in the Y direction is used as a guide to drive the Y stage linear motor. Driven by 6 overnight. The X stage 3 is fitted on the Y stage 4 and driven by the X drive linear motor 7 with the Y stage 4 as a guide. At the bottom of the X stage 3 and the Y stage 4, air pads 8 and 9 constituting an air guide mechanism are provided, respectively. Therefore, the X stage 3 and the Y stage 4 levitate and travel without contact with the surface plate 2 with a small gap, and no frictional force acts between the X stage 3 and the Y stage 4.
一方、 Xステージ 3の頂部には、 ガラス基板やウェハ等の基板を保持する可動 テーブル 1 0が設けられている。 この可動テーブル 1 0は、 Xステージ 3および Yステージ 4がそれそれ X方向、 Y方向に移動することで定盤 2の表面に沿った 二次元方向に自在に移動できるようになつている。 また、 可動テーブル 1 0上の 端縁には、 直交する方向に長尺ミラー 1 1 , 1 2がそれそれ設置されている。 各
z On the other hand, on the top of the X stage 3, a movable table 10 for holding a substrate such as a glass substrate or a wafer is provided. The movable table 10 can freely move in a two-dimensional direction along the surface of the surface plate 2 by moving the X stage 3 and the Y stage 4 in the X direction and the Y direction, respectively. In addition, long mirrors 11 and 12 are respectively installed at the edges on the movable table 10 in a direction perpendicular to the movable table 10. each z
長尺ミラー 1 1, 1 2には、 レーザ干渉計 (不図示) からレーザ光が射出され、 その反射光と入射光との干渉に基づいて各長尺ミラ一 1 1 , 1 2とレーザ干渉計 との間の距離、 すなわち可動テーブル 1 0の X Y平面における位置が高分解能、 高精度に検出される構成になっている。 Laser light is emitted from a laser interferometer (not shown) to the long mirrors 11 and 12, and the laser interference between the long mirrors 11 and 12 is made based on the interference between the reflected light and the incident light. The distance between the movable table 10 and the position on the XY plane of the movable table 10 is detected with high resolution and high accuracy.
ところで、 従来、 上記の定盤 2の多くは、 石材によって形成されている。 石材 は、 金属 (特に鉄系の錶物) やセラミックスに比べて剛性が低く、 強度が小さい。 そのため、 石材に対して金属やセラミックスと同等の剛性、 強度を取ろうとする と重量増が避けられない。 さらに、 石材は、 加工上の自由度が小さいため、 実際 に使用する場合は石の固まりの状態で設置されることがほとんどである。 By the way, conventionally, most of the surface plate 2 described above is formed of a stone material. Stone has low rigidity and low strength compared to metals (especially iron-based materials) and ceramics. For this reason, increasing the rigidity and strength of stones equivalent to that of metals and ceramics will inevitably increase weight. In addition, stone materials have a low degree of freedom in processing, so when they are actually used, they are almost always installed in the state of stone blocks.
そのため、 定盤 2としては、 錡物のようにリブ構造を採用して軽量化を図るこ とができず、 重量化の問題を回避できなかった。 この問題を解決するために、 定 盤 2を鎵物で形成するとともにその表面にニッケル ' リン 'メツキを施したり、 定盤 2をアルミニウム系の材料で形成するとともにその表面にアルマイ ト処理を 施すことで、 表面の酸化防止と硬度アップを図るという方策が採られていた。 For this reason, the surface plate 2 could not adopt a rib structure like an animal to reduce its weight, and could not avoid the problem of weight increase. In order to solve this problem, the surface plate 2 is formed of an organic material and its surface is plated with nickel and phosphorus, or the surface plate 2 is formed of an aluminum-based material and the surface is anodized. Thus, measures were taken to prevent oxidation of the surface and increase the hardness.
ところが、 エアガイ ド機構においては、 可動テーブル 1 0の移動中にエアが遮 断されてしまうことがある。 この際、 可動テーブル 1 0と定盤 2とが接触して定 盤 2に傷が付く虞がある。 また、 可動テーブル 1 0と定盤 2との間に小さな粉塵 等が存在した状態で稼働テーブル 1 0が移動した場合も定盤 2に傷が付く虞があ る。 このとき、 上記金属素材を使うどちらの場合も、 定盤 2の表面に傷が付くと、 上記金属素材の表面が盛り上がってしまう。 この状態で Xステージおよび Yステ —ジ 4が定盤 2の表面に沿って移動すると、 定盤 2の盛り上がりとエアパッド 8 , 9との間に擦れが発生することになる。 However, in the air guide mechanism, air may be interrupted while the movable table 10 is moving. At this time, there is a possibility that the movable table 10 and the surface plate 2 come into contact with each other and the surface plate 2 is damaged. Also, when the operating table 10 moves in a state where small dust or the like exists between the movable table 10 and the surface plate 2, the surface plate 2 may be damaged. At this time, in both cases using the above metal material, if the surface of the surface plate 2 is scratched, the surface of the metal material rises. When the X stage and the Y stage 4 move along the surface of the surface plate 2 in this state, swelling occurs between the swelling of the surface plate 2 and the air pads 8 and 9.
そのため、 エアガイ ド機構の運動精度が損なわれたり、 エアガイ ド機構の動特 性が変動することで、 可動テーブル 1 0に対する制御性能が著しく低下してしま うことがあった。 さらに、 その状態で長時間の使用を続けると、 エアパッド 8 , 9が徐々に傷いて致命傷にまで到るケースや、 極端なときにはエアパッド 8 , 9 がかじることでステージ装置 1が作動不能になってしまうことがあり、 長期的な 安定性という観点ではこのような難点を抱えていた。 加えて、 定盤 2に対してメ ツキやアルマイ ト処理を施すには大きさに限界があり、 露光装置に使われるよう
な大型形状には適用できなかった。 As a result, the control performance of the movable table 10 may be significantly reduced due to a loss of the motion accuracy of the air guide mechanism or a change in the dynamic characteristics of the air guide mechanism. If the air pads 8 and 9 continue to be used for a long time in this state, the air pads 8 and 9 may be gradually damaged, leading to fatal injury. And had such difficulties in terms of long-term stability. In addition, there is a limit to the size of the plating and alumite treatment performed on the surface plate 2, so that it can be used in exposure equipment. It could not be applied to large large shapes.
そこで、 定盤 2の多くは、 エアガイ ド機構の性能維持の面から石材で構成され ている。 この場合、 定盤 2が小さな粉塵等で表面に傷が付いても表面の組織が欠 落するのみで、 金属のように表面組織が盛り上がることがない。 欠落した小さな 組織もエアパッド 8 , 9の静圧により、 エアパッド 8, 9の外に吹き飛ばされる c そのため、 エアパッド 8 , 9に致命傷を与えたり、 エアギャップの小さくなつた ところが局所的に発生してかじり易くなるということもない。 Therefore, most of the surface plate 2 is made of stone to maintain the performance of the air guide mechanism. In this case, even if the surface of the surface plate 2 is scratched by small dust or the like, only the surface structure is lost, and the surface structure does not rise like metal. The missing small organizations air pads 8, 9 static pressure, therefore c to be blown out of the air pad 8, 9, or apply fatal to air pads 8, 9, galling and small Natsuta However locally generated in the air gap It doesn't get easier.
さらに、 近年では、 石材の代わりにセラミックスを用いることが検討されてい る。 セラミックスは、 石材よりも硬く、 且つ耐摩耗性に優れているため、 供給ェ ァの〇N/〇F F時に徐々にガイ ド部が傷ついたり、 摩耗することでエアガイ ド 機構の性能が変動する度合いが極端に小さい。 また、 石材は吸水性を有している ため、 裏面側に肉抜き加工を施した場合、 表面側と裏面側とで表面積が異なり、 両面の吸水量が同一にならない等の理由から、 石材の定盤にはこの吸水性に起因 する平面度変化が発生するが、 セラミックスにはこのような不都合も発生するこ とはない。 In recent years, the use of ceramics instead of stone has been studied. Ceramics are harder than stones and have better wear resistance.The degree to which the performance of the air guide mechanism fluctuates due to the gradual damage or wear of the guides at 〇N / 〇FF of the feeder Is extremely small. In addition, since stone has water absorbency, if lightening is performed on the back side, the surface area differs between the front side and the back side, and the amount of water absorption on both sides will not be the same. The flatness changes due to this water absorption on the surface plate, but such inconvenience does not occur on ceramics.
しかしながら、 上述したような従来のステージ装置および露光装置には、 以下 のような問題が存在する。 石材の表面には、 ポアと呼ばれる微細孔が存在してい るため、 可動テーブル 1 0に対して要求される高精度の平面走行特性を維持する ことが困難であるという問題があった。 However, the conventional stage apparatus and exposure apparatus as described above have the following problems. Since the surface of the stone has micropores called pores, there is a problem that it is difficult to maintain high-precision planar traveling characteristics required for the movable table 10.
一方、 セラミックスは、 単体で大きな体積を有するものを製造することが不可 能であり、 また、 複雑な形状に構成することが困難であるという特性も有してい る。 そのため、 定盤 2を全てセラミックスで製作した例は、 1軸のみのステージ 装置であったり、 非常にストロークが小さいステージ装置であったりと、 小型の ものに限られていた。 さらに、 セラミックスは、 将来的に大きなものが製造可能 になった場合でも、 製造設備に掛かるコストゃ歩留まりに代表される量産性の悪 さを考慮すると、 最終的に非常に高価なものとなり、 工業製品に適用できる価格 にならないといった問題点がある。 また、 一枚のウェハやガラスプレートから製 作する I Cチップや L C Dパネルを増やすために、 これらウェハやガラスプレー 卜の大型化を求める要望が今後さらに強まることが予想される。 そうなると、 必
然的に露光装置も大型化し、 これに伴って大型のエアガイ ド用の定盤の開発要求 が今後ますます強くなることが予想される。 On the other hand, ceramics have the property that it is impossible to produce a single substance having a large volume, and that it is difficult to form a complex shape. For this reason, examples in which the surface plate 2 was entirely made of ceramics were limited to small devices such as stage devices having only one axis or stage devices having extremely small strokes. Furthermore, even if large ceramics can be manufactured in the future, ceramics will ultimately be very expensive considering the cost of manufacturing equipment and the poor mass productivity represented by yield. There is a problem that the price cannot be applied to the product. In addition, demand for larger wafers and glass plates is expected to increase in the future in order to increase the number of IC chips and LCD panels manufactured from a single wafer or glass plate. In that case, Naturally, the size of the exposure equipment will also increase, and with this, it is expected that the demand for developing a surface plate for large air guides will increase in the future.
本発明は、 以上のような点を考慮してなされたもので、 大型化されても長期間 に亙って性能を維持することが可能で、 且つ軽量化および低価格化が実現するス テージ装置、 およびこのステージ装置を備えた露光装置を提供することを目的と する。 発明の開示 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and is a stage capable of maintaining performance for a long period of time even if the size is increased, and achieving a reduction in weight and cost. It is an object of the present invention to provide an apparatus and an exposure apparatus provided with the stage apparatus. Disclosure of the invention
上記の目的を達成するために本発明は、 実施の形態を示す図 1ないし図 4に対 応付けした以下の構成を採用している。 In order to achieve the above object, the present invention employs the following configuration corresponding to FIGS. 1 to 4 showing the embodiment.
本発明のステージ装置は、 定盤 (24) の表面 (3 l a) を非接触で移動する 可動体 (25) を有するステージ装置 ( 18) であって、 定盤 (24)は、 石材 からなる本体部 (30) と表面 (31 a) にコート材がコートされた表面部 (3 1 ) とを有することを特徴とするものである。 従って、 本発明のステージ装置 The stage device of the present invention is a stage device (18) having a movable body (25) that moves the surface (3 la) of the surface plate (24) in a non-contact manner, and the surface plate (24) is made of stone. It has a main body (30) and a surface (31) in which a surface (31a) is coated with a coating material. Therefore, the stage device of the present invention
(18) では、 石材からなる本体部 (30) に対して、 可動体 (25) が移動す る表面部 (31) のみ、 表面組織が欠落する材質のもの、 例えばセラミックスを コートすることで、 石材の表面に存在するポアによる悪影響を排除することがで きる。 そのため、 長期間に亙ってステージ装置 (18) の性能を維持できるとと もに、 表面部 (31) を構成する材質で定盤 (24)全体を構成する必要がなく なり、 コスト増を回避できる。 In (18), only the surface (31) on which the movable body (25) moves is coated on the main body (30) made of stone, which is made of a material with a lack of surface texture, such as ceramics. The adverse effects of pores on the stone surface can be eliminated. As a result, the performance of the stage device (18) can be maintained for a long period of time, and the entire surface plate (24) does not need to be composed of the material constituting the surface portion (31), thereby increasing costs. Can be avoided.
また、 本発明の露光装置は、 マスクステージ (16) に保持されたマスク (M) のパターンを基板ステージ (18) に保持された基板 (W) に露光する露光装置 Further, the exposure apparatus of the present invention is an exposure apparatus for exposing a pattern of a mask (M) held on a mask stage (16) to a substrate (W) held on a substrate stage (18).
(13) において、 マスクステージ (16) と基板ステージ (18) との少なく とも一方のステージとして、 請求の範囲第 1項に記載されたステージ装置 (18) が設置されることを特徴とするものである。 従って、 本発明の露光装置では、 マ スクステージ (16)および基板ステージ (18) の少なくともどちらか一方に 設置された請求の範囲第 1項に記載されたステージ装置 (18) を用いて、 マス クステージ (16) に保持されたマスク (M) のパターンを基板ステージ (18) に保持された基板 (W) に露光することができる。
図面の簡単な説明 In (13), a stage device (18) according to claim 1 is installed as at least one of the mask stage (16) and the substrate stage (18). It is. Therefore, in the exposure apparatus of the present invention, the stage apparatus (18) provided in at least one of the mask stage (16) and the substrate stage (18) is used for masking. The pattern of the mask (M) held on the substrate stage (16) can be exposed on the substrate (W) held on the substrate stage (18). BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
図 1は、 本発明の実施の形態を示す図であって、 定盤本体にセラミックス部 が形成された基板ステ一ジの外観斜視図である。 FIG. 1 is a view showing an embodiment of the present invention, and is an external perspective view of a substrate stage in which a ceramic portion is formed on a surface plate main body.
図 2は、 同基板ステージを備えた露光装置の概略構成図である。 FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an exposure apparatus including the substrate stage.
図 3は、 同基板ステージの定盤本体にセラミックスを熔射する手順を説明す るための説明図であって、 (a ) はノズルを定盤本体の表面に沿って + Y方向に 相対移動させる際の説明図であり、 (b ) は定盤本体をノズルに対して + X方向 に相対移動させた際の説明図である。 Fig. 3 is an explanatory view for explaining the procedure for spraying ceramics on the surface plate body of the substrate stage. (A) shows the relative movement of the nozzle in the + Y direction along the surface of the surface plate body. FIG. 7B is an explanatory diagram when the platen body is moved relative to the nozzle in the + X direction.
図 4は、 本発明の別の実施の形態を示す図であって、 定盤本体上に四つのセ ラミックス部が互いに離間して形成された外観斜視図である。 FIG. 4 is a view showing another embodiment of the present invention, and is an external perspective view in which four ceramic parts are formed on a surface plate main body so as to be separated from each other.
図 5は、 従来技術によるステージ装置の一例を示す外観斜視図である。 発明を実施するための最良の形態 FIG. 5 is an external perspective view showing an example of a stage device according to the related art. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
以下、 本発明のステージ装置および露光装置の実施の形態を、 図 1ないし図 4 を参照して説明する。 ここでは、 基板を半導体デバイス製造用のウェハとし、 露 光装置をマスクとウェハとを同期移動してマスクのパターンをウェハに走査露光 する走査型の露光装置とし、 本発明のステージ装置を、 上記露光装置においてゥ ェハを保持する基板ステージに設置する場合の例を用いて説明する。 これらの図 において、 従来例として示した図 5と同一の構成要素には同一符号を付し、 その 説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of a stage apparatus and an exposure apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. Here, the substrate is a wafer for manufacturing semiconductor devices, the exposing device is a scanning type exposure device that scans and exposes the pattern of the mask on the wafer by synchronously moving the mask and the wafer. Description will be made using an example in which the exposure apparatus is installed on a substrate stage that holds a wafer. In these figures, the same components as those in FIG. 5 shown as a conventional example are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
図 2は、 露光装置 1 3の概略構成図である。 露光装置 1 3は、 マスク (レチク ル) Mに形成されたパターン (例えば、 半導体素子パターン) を、 感光剤が塗布 された略円形のウェハ (基板) W上へ投影転写するものであって、 光源 1 4、 照 明光学系 1 5、 投影光学系 1 6、 マスクステージ (レチクルステージ) 1 7およ び基板ステージ (ステージ装置) 1 8から概略構成されている。 ここで、 投影光 学系 1 6の光軸に平行に 軸が、 光軸に垂直な面内において、 図 2の紙面に平行 に X軸が、 光軸に垂直な面内において図 2の紙面に垂直に Y軸がそれそれ設定さ れているものとする。
光源 1 4は、 露光光としてのビーム Bを発するものであり、 超高圧水銀ランプ 等で構成されている。 光源 1 4から射出されたビーム Bは、 反射ミラ一 1 9で反 射されて照明光学系 1 5に入射する。 照明光学系 1 5は、 ビーム Bの光路を開閉 するシャツ夕 1 9と、 反射ミラ一 2 0、 2 1と、 波長選択フィル夕 4 2と、 ビー ム Bを均一化するためのオプティカルインテグレー夕 (フライアイレンズ等) 2 3と、 リレーレンズ 4 4、 4 5と、 可変視野絞り 4 6と、 複数の光学素子で構成 されるコンデンサ光学系 4 7とから構成されている。 そして、 シャヅ夕 1 9の開 動作に応答して入射したビーム Bは、 波長選択フィルタ 4 2において露光に必要 な波長 (g線や i線) が通過し、 オプティカルインテグレ一夕 4 3で照度が均一 化される。 照度が均一化されたビーム Bは、 リレーレンズ 4 4、 4 5を通った後、 コンデンサ光学系 4 7で集光され、 可変視野絞り 4 6の開口によって規定される マスク M上の照明領域、 例えば非走査方向に延びるスリット形状の照明領域を重 畳的に照明する。 FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the exposure apparatus 13. The exposure apparatus 13 projects and transfers a pattern (for example, a semiconductor element pattern) formed on a mask (reticle) M onto a substantially circular wafer (substrate) W coated with a photosensitive agent. It is roughly composed of a light source 14, an illumination optical system 15, a projection optical system 16, a mask stage (reticle stage) 17, and a substrate stage (stage device) 18. Here, the axis parallel to the optical axis of the projection optical system 16 and the X axis parallel to the plane of FIG. 2 in a plane perpendicular to the optical axis, and the plane of FIG. 2 in a plane perpendicular to the optical axis in FIG. It is assumed that the Y axis is set perpendicularly to each other. The light source 14 emits a beam B as exposure light, and is composed of an ultra-high pressure mercury lamp or the like. The beam B emitted from the light source 14 is reflected by the reflection mirror 19 and enters the illumination optical system 15. The illumination optical system 15 includes a shirt 19 that opens and closes the optical path of the beam B, a reflection mirror 20 and 21, a wavelength selection filter 42, and an optical integrator for uniformizing the beam B. (Fly eye lens, etc.) 23, relay lenses 44, 45, variable field stop 46, and condenser optical system 47 composed of a plurality of optical elements. Then, the beam B incident in response to the opening operation of the shutter 19 passes the wavelengths (g-line and i-line) required for exposure in the wavelength selection filter 42, and the illuminance is reduced by the optical integrator 43. It is made uniform. The beam B having uniform illuminance passes through the relay lenses 4 4 and 4 5, is then condensed by the condenser optical system 4 7, and is illuminated on the mask M defined by the aperture of the variable field stop 4 6. For example, a slit-shaped illumination area extending in the non-scanning direction is illuminated in a superimposed manner.
マスクステージ 1 7には、 マスクホルダ 4 8を介してマスク Mが保持固定され るとともに、 マスク Mを透過したビーム Bが通過できるように貫通孔 1 7 aが形 成されている。 また、 マスクステージ 1 7は、 図 2の紙面と直交する面 (X Y平 面) 内に沿って移動可能なようにべ一ス 4 9に設けられている。 マスクホルダ 4 8には、 移動鏡 5 0が配設されている。 そして、 マスクステージ 1 7の位置 (ひ いてはマスク Mの位置) は、 レーザ干渉計 5 1から出射されたレーザ光が移動鏡 5 0で反射され、 レーザ干渉計 5 1に入射し、 その反射光と入射光との干渉に基 づいて計測される。 計測された位置情報は、 マスクステージ駆動用モータ 5 2を 介してマスク Mの位置および走査露光中のマスク Mの速度制御等に用いられる。 投影光学系 1 6は、 複数の光学素子を有し、 マスク Mの照明領域に存在するパ ターンの像をウェハ W上に結像させる。 そして、 ウェハ W上に塗布されたレジス トが感光して、 ウェハ W上にパ夕一ン像が転写される。 A mask M is held and fixed to the mask stage 17 via a mask holder 48, and a through hole 17a is formed so that the beam B transmitted through the mask M can pass therethrough. The mask stage 17 is provided on a base 49 so as to be movable along a plane (XY plane) orthogonal to the plane of FIG. A movable mirror 50 is provided on the mask holder 48. The position of the mask stage 17 (and thus the position of the mask M) reflects the laser light emitted from the laser interferometer 51 on the movable mirror 50, enters the laser interferometer 51, and reflects the light. It is measured based on the interference between light and incident light. The measured position information is used for controlling the position of the mask M and the speed of the mask M during scanning exposure via the mask stage driving motor 52. The projection optical system 16 has a plurality of optical elements, and forms an image of a pattern existing in the illumination area of the mask M on the wafer W. Then, the resist applied on the wafer W is exposed to light, and a pattern image is transferred onto the wafer W.
基板ステージ 1 8は、 基板ホルダ 5 3を介してウェハ Wを保持固定するもので あって、 互いに直交する方向 (Χ、 Υ、 Ζの三次元方向) へ移動自在とされてい る。 この基板ステージ 1 8上には、 移動鏡 5 4が配設されている。 そして、 基板 ステージ 1 8の位置 (ひいてはウェハ Wの位置) は、 レ一ザ干渉計 (位置計測装
置) 5 5から出射されたレーザ光が移動鏡 5 4で反射され、 レーザ干渉計 5 5に 入射し、 その反射光と入射光との干渉に基づいて計測される。 計測された位置情 報は、 基板ステージ駆動用モー夕 5 6を介してウェハ Wの位置および走査露光中 のウェハ Wの速度制御等に用いられる。 The substrate stage 18 holds and fixes the wafer W via the substrate holder 53, and is movable in directions orthogonal to each other (three-dimensional directions of Χ, Υ, Ζ). A movable mirror 54 is provided on the substrate stage 18. The position of the substrate stage 18 (and thus the position of the wafer W) is determined by the laser interferometer (position measurement device). The laser light emitted from 55 is reflected by the moving mirror 54, enters the laser interferometer 55, and is measured based on the interference between the reflected light and the incident light. The measured position information is used for controlling the position of the wafer W and the speed of the wafer W during scanning exposure via the substrate stage driving motor 56.
また、 基板ステージ 1 8の上方には、 投影光学系 1 6と離間して、 基板ステ一 ジ 1 8上の露光領域外に設けられた指標マーク F Mおよびウェハ Wの露光領域に 転写されたウェハマーク (不図示) を観察するァライメント光学系 5 7が配設さ れている。 同様に、 マスクステージ 1 7の上方には、 マスク Mに設けられたマ一 クと指標マーク F Mに形成された第 2マークとを観察するマスクァライメント顕 微鏡 M AMが配設されている。 設計上、 第 2マークの中心がマスク Mのパターン 中心にあるとき、 第 1マークの中心がァライメント光学系 5 7の測定中心に位置 するようになつている。 このため、 基板ステージ 1 8を移動してマスク Mに形成 されたマークと指標マーク F Mの第 2マークとを、 同時にマスクァライメント顕 微鏡 M AMにより観察しながら、 マスクマークと第 2マークとが合致するように 基板ステージ 1 8を位置決めする。 次に、 この状態でァライメント光学系 5 7に より指標マーク F Mの第 1マークを観察することにより、 ァライメント光学系 5 7の検出中心と投影光学系 1 6による投影像の中心との間隔であるベースライン 量を計測することができる。 Above the substrate stage 18, the index mark FM provided outside the exposure area on the substrate stage 18 and the wafer transferred to the exposure area of the wafer W are separated from the projection optical system 16. An alignment optical system 57 for observing marks (not shown) is provided. Similarly, a mask alignment microscope MAM for observing the mark provided on the mask M and the second mark formed on the index mark FM is disposed above the mask stage 17. . By design, when the center of the second mark is located at the center of the pattern of the mask M, the center of the first mark is located at the measurement center of the alignment optical system 57. Therefore, while moving the substrate stage 18 and simultaneously observing the mark formed on the mask M and the second mark of the index mark FM with the mask alignment microscope MAM, the mask mark and the second mark are compared. The substrate stage 18 is positioned so that Next, by observing the first mark of the index mark FM by the alignment optical system 57 in this state, the distance between the detection center of the alignment optical system 57 and the center of the projected image by the projection optical system 16 is obtained. Baseline volume can be measured.
したがって、 マスク Mを透過したビーム Bは、 投影光学系 1 6を介してウェハ Wに結像する。 そして、 ウェハ W上の所定の露光領域には、 マスク Mの照明領域 にあるパターン像が形成される。 そして、 マスクステージ 1 7および基板ステ一 ジ 1 8の位置を検出しつつ、 マスクステージ 1 7および基板ステージ 1 8によつ てマスク Mおよびウェハ Wをビーム Bに対して同期移動させる。 これにより、 マ スク Mに形成されたパターンがウェハ W上の所定の露光領域に逐次転写される。 なお、 露光装置 1 3の一連の動作は、 不図示の制御装置により制御されている。 図 1は、 基板ステージ 1 8の外観斜視図である。 基板ステージ 1 8は、 ベース 2 2、 防振 '除振装置 (不図示) 、 定盤 2 4、 可動プレート (可動体) 2 5、 X ガイ ド 2 6、 X駆動用リニアモー夕 2 7、 Yガイ ド 2 8および Y駆動用リニアモ —夕 2 9、 2 9を主体として構成されている (なお、 この図においては、 便宜上、
基板ホルダ、 移動鏡等は省略してある) 。 防振 ·除振装置は、 空気式ダンパゃピ ェゾダンバなどを有し、 定盤 2 4に加わる振動を防振、 除振するものであって、 ベース 2 2と定盤 2 4との間に配置されている。 Therefore, the beam B transmitted through the mask M forms an image on the wafer W via the projection optical system 16. Then, in a predetermined exposure area on the wafer W, a pattern image in an illumination area of the mask M is formed. Then, while detecting the positions of the mask stage 17 and the substrate stage 18, the mask M and the wafer W are synchronously moved with respect to the beam B by the mask stage 17 and the substrate stage 18. Thus, the pattern formed on the mask M is sequentially transferred to a predetermined exposure area on the wafer W. Note that a series of operations of the exposure apparatus 13 are controlled by a control device (not shown). FIG. 1 is an external perspective view of the substrate stage 18. Substrate stage 18 includes base 22, anti-vibration device (not shown), surface plate 24, movable plate (movable body) 25, X guide 26, X-drive linear motor 27, Y Guide 28 and Y-drive linear motor — mainly composed of evening 29 and 29 (in this figure, for convenience, The substrate holder, moving mirror, etc. are omitted). The anti-vibration and anti-vibration device has a pneumatic damper and a piezo damper, etc., which damps and removes the vibration applied to the surface plate 24, between the base 22 and the surface plate 24. Are located.
定盤 2 4は、 定盤本体 (本体部) 3 0と該定盤本体 3 0の上面全域にコート材 としてコートされたセラミックス部 (表面部) 3 1とから構成されている。 定盤 本体 3 0は、 略直方体形状を呈し、 線膨張係数が鉄鋼材とほぼ同一であるインデ イアンブラック等の十分な剛性を有する石材で形成されている。 セラミックス部 3 1は、 アルミナ系のセラミックス (グレイアルミナ、 アルミナチタニア等) を 定盤本体 3 0に熔射することで形成され、 その表面 3 l aに沿って可動プレート 2 5が移動する構成になっている。 なお、 この熔射に用いるセラミックス材は、 窒化珪素、 タングステン力一バイ ト、 チタニア、 酸化クロム (クロミア) 等も適 用できる。 The surface plate 24 includes a surface plate main body (main body portion) 30 and a ceramic portion (surface portion) 31 coated on the entire upper surface of the surface plate main body 30 as a coating material. The platen body 30 has a substantially rectangular parallelepiped shape, and is formed of a sufficiently rigid stone material such as Indian Black having a linear expansion coefficient substantially equal to that of a steel material. The ceramic part 31 is formed by spraying alumina-based ceramics (gray alumina, alumina titania, etc.) onto the main body 30 of the platen, and the movable plate 25 moves along the surface 3 la. ing. In addition, as the ceramic material used for the thermal spraying, silicon nitride, tungsten byte, titania, chromium oxide (chromia), and the like can be applied.
Xガイ ド 2 6は、 X駆動用リニアモー夕 2 7の駆動により X方向に自在に移動 するものである。 Yガイ ド 2 8は、 セラミックス部 3 1の表面 3 1 aに沿った Y 方向に延在する長尺形状を成しており、 Xガイ ド 2 6と一体的に構成されること で該 Xガイ ド 2 6の移動により X方向に移動するようになっている。 可動プレ一 ト 2 5は、 ウェハ Wを保持する上記基板ホルダ 5 3 (図 1では、 図示略) を有し、 Y駆動用リニアモ一夕 2 9、 2 9の駆動によって Yガイ ド 2 8をガイ ドにして Y 方向に自在に移動するものである。 The X guide 26 freely moves in the X direction by driving the linear motor 27 for X drive. The Y guide 28 has a long shape extending in the Y direction along the surface 31 a of the ceramic portion 31, and is formed integrally with the X guide 26. Guide 26 moves in the X direction. The movable plate 25 has the substrate holder 53 (not shown in FIG. 1) for holding the wafer W, and drives the Y guides 28 and 29 by driving the linear motors 29 and 29 for Y drive. It is a guide and moves freely in the Y direction.
Y駆動用リニアモータ 2 9、 2 9および Yガイ ド 2 8の両端には、 これらを一 体的に支持するプレート 3 2、 3 2がセラミックス部 3 1に対向するように設け られている。 そして、 各プレート 3 2、 3 2の底面には、 セラミックス部 3 1の 表面 3 1 aに臨むように非接触ベアリングである不図示のエアパッド (エアベア リング) が配設されている。 また、 可動プレート 2 5には、 Y駆動用リニアモー 夕 2 9、 2 9および Yガイ ド 2 8を挟んでプレート 3 3が該可動プレート 2 5に 一体的に設けられている。 可動プレート 2 5におけるセラミックス部 3 1の表面 3 1 aへの対向面、 すなわちプレート 3 3の底面にも、 セラミックス部 3 1と同 じセラミックス材がコートされている。 なお、 プレート 3 3は、 金属材ゃカーボ ンフアイバ一等で構成されたプレート本体に上記セラミックス材がコートされた
ものである。 また、 このプレート 3 3の底面にも、 セラミックス部 3 1の表面 3 1 aに臨むように不図示のエアパヅド (エアベアリング) が配設されている。 上記の構成の基板ステージ 1 8における定盤 2 4を製造する手順について説明 する。 まず、 図 3 ( a ) に示すように、 定盤本体 3 0を X Y平面に沿って載置す るとともに、 アルミナ系セラミヅクスをプラズマ熔射等で熔射するノズル 3 6を 定盤本体 3 0の表面に対向配置して、 ノズル 3 6を定盤本体 3 0の表面に沿って + Y方向に相対移動させる。 これにより、 ノズル 3 6の幅に相当するセラミック スが定盤本体 3 0上に帯状に熔射される。 At both ends of the Y drive linear motors 29, 29 and Y guide 28, plates 32, 32 for integrally supporting these are provided so as to face the ceramic portion 31. An air pad (air bearing), which is a non-contact bearing, is provided on the bottom surface of each of the plates 32 and 32 so as to face the surface 31a of the ceramic portion 31. Further, the movable plate 25 is provided with a plate 33 integrally with the movable plate 25 with the Y-drive linear motors 29 and 29 and the Y guide 28 interposed therebetween. The same ceramic material as that of the ceramic portion 31 is coated on the surface of the movable plate 25 facing the surface 31 a of the ceramic portion 31, that is, the bottom surface of the plate 33. The plate 33 was formed by coating the above ceramic material on a plate body composed of metal material, carbon fiber, etc. Things. An air pad (not shown) is also provided on the bottom surface of the plate 33 so as to face the surface 31a of the ceramic portion 31. A procedure for manufacturing the surface plate 24 in the substrate stage 18 having the above configuration will be described. First, as shown in FIG. 3 (a), the platen body 30 is placed along the XY plane, and a nozzle 36 for spraying alumina-based ceramics by plasma spraying or the like is connected to the platen body 30. The nozzle 36 is moved in the + Y direction along the surface of the platen body 30 so as to face the surface of the platen 30. As a result, ceramics corresponding to the width of the nozzle 36 is sprayed on the platen body 30 in a strip shape.
次に、 図 3 ( b ) に示すように、 定盤本体 3 0をノズル 3 6に対して + X方向 に、 ノズル 3 6の幅よりも若干短い距離相対移動させるとともに、 ノズル 3 6を 定盤本体 3 0に対して— Y方向に相対移動させる。 そして、 これらの一連の動作 を順次繰り返すことにより、 定盤本体 3 0の表面に厚さ約 1 0 0〜8 0 O /z m 例えば約 2 0 0 mのセラミックス層が形成された定盤 2 4が得られる。 この後、 定盤 2 4の表面を研削 ·ラップすることで厚さ約 1 0 の平滑なセラミック ス部 3 1 (セラミックス層) を有する定盤 2 4が完成する。 なお、 ノズル 3 6と 定盤本体 3 0とが上記方向に相対移動すれば、 移動するのはノズル 3 6のみや定 盤本体 3 0のみでもよい。 Next, as shown in Fig. 3 (b), the platen body 30 is moved in the + X direction relative to the nozzle 36 in a distance slightly shorter than the width of the nozzle 36, and the nozzle 36 is fixed. Move relative to panel body 30 in the Y direction. By repeating these series of operations sequentially, a surface plate 24 having a ceramic layer having a thickness of approximately 100 to 80 O / zm, for example, approximately 200 m, formed on the surface of the surface plate body 30. Is obtained. Thereafter, the surface of the surface plate 24 is ground and lapped to complete the surface plate 24 having a smooth ceramic portion 31 (ceramic layer) having a thickness of about 10. If the nozzle 36 and the platen body 30 move relative to each other in the above direction, only the nozzle 36 or the platen body 30 may move.
この後、 定盤 2 4をベース 2 2に取り付けるとともに、 防振 '除振装置、 可動 プレート 2 5、 Xガイ ド 2 6、 X駆動用リニアモー夕 2 7、 Yガイ ド 2 8および Y駆動用リニアモ一夕 2 9、 2 9を組み込むことにより基板ステージ 1 8が得ら れる。 なお、 プレート 3 3も、 底面に上記定盤本体 3 0と同様にセラミックス材 を熔射した後に、 研削 ·ラップすることで製作される。 After that, the surface plate 24 is attached to the base 22 and the anti-vibration device, movable plate 25, X guide 26, linear motor for X drive 27, Y guide 28 and Y drive By incorporating Linear Motors 29, 29, a substrate stage 18 can be obtained. The plate 33 is also manufactured by spraying a ceramic material on the bottom surface in the same manner as the surface plate body 30 and then grinding and wrapping the ceramic material.
本実施の形態のステージ装置および露光装置では、 石材で形成された定盤本体 3 0の上面にセラミックス材でコ一ト (熔射) したセラミックス部 3 1を設けて あるので、 定盤 2 4をそれぞれを異なる材質で形成することで、 剛性を受け持つ 機能および可動プレート 2 5との間で擦れを発生させない機能とに分離すること ができる。 そのため、 各機能に応じた特性を持つ材質を適宜選択することができ るようになり、 汎用性を高めることができる。 また、 セラミックス材を定盤本体 3 0にコートすることで、 定盤本体 3 0に存在するポアを塞ぐことができるとと
もに、 セラミックス材は表面 3 1 aに傷が付いても盛り上がることがないので、 エアガイ ド機構との間に擦れが発生せず、 したがって非接触ベアリング等のエア ガイ ド機構が損傷することなく耐摩耗性を向上させることができ、 且つ高度な平 面精度を維持することで可動プレート 2 5の平面走行特性を長期間に亙って維持 することができる。 さらに、 セラミックスは、 非磁性体であるので、 非接触ベア リングとして磁気べァリングを用いた際には、 当該磁気べァリングに悪影響を及 ぼさないため好適である。 In the stage apparatus and the exposure apparatus of the present embodiment, a ceramic part 31 coated (sprayed) with a ceramic material is provided on the upper surface of a surface plate main body 30 formed of a stone material. By forming each of them from different materials, it is possible to separate the function into a function of taking over the rigidity and a function of not causing rubbing with the movable plate 25. Therefore, a material having characteristics according to each function can be appropriately selected, and versatility can be improved. Also, by coating the surface plate body 30 with a ceramic material, it is possible to close the pores existing in the surface plate body 30. In addition, since the ceramic material does not rise when the surface 31a is scratched, there is no rubbing between the ceramic material and the air guide mechanism, and therefore, the air guide mechanism such as a non-contact bearing is not damaged. The wear resistance can be improved, and the high plane accuracy is maintained, so that the flat traveling characteristics of the movable plate 25 can be maintained for a long period of time. Further, since ceramics is a non-magnetic material, it is preferable to use a magnetic bearing as the non-contact bearing because it does not adversely affect the magnetic bearing.
また、 本実施の形態のステージ装置および露光装置では、 定盤本体 3 0の表面 にセラミックス材を熔射してコ一トしているので、 定盤全体をセラミックスで形 成する場合に比較して、 定盤本体 3 0が大型化しても容易にセラミックス層を形 成することができ、 製造コストを低減させることができる。 Further, in the stage apparatus and the exposure apparatus according to the present embodiment, since the ceramic material is sprayed on the surface of the platen body 30 and coated, it is compared with a case where the entire platen is formed of ceramics. Therefore, even if the surface plate body 30 becomes large, the ceramic layer can be easily formed, and the manufacturing cost can be reduced.
さらに、 本実施の形態のステージ装置および露光装置では、 プレート 3 3もプ レート本体の底面にセラミックス材をコートして製作されているので、 全体をセ ラミックス材で形成した場合に比較して軽量化およびコストダウンを実現するこ とができる。 また、 この場合、 プレート 3 3を軽量化することにより、 可動プレ ート 2 5を駆動させる基板ステージ駆動用モータ 5 6等の駆動系の推力を落とす ことが可能になり、 発熱量を抑制できるとともに、 駆動系自体のコストも抑制で きる。 Further, in the stage apparatus and the exposure apparatus of the present embodiment, the plate 33 is also manufactured by coating the bottom surface of the plate body with a ceramic material, so that the plate 33 is compared with a case where the whole is formed of a ceramic material. Weight reduction and cost reduction can be realized. Also, in this case, by reducing the weight of the plate 33, it becomes possible to reduce the thrust of the drive system such as the substrate stage drive motor 56 for driving the movable plate 25, thereby suppressing the amount of heat generated. At the same time, the cost of the drive train itself can be reduced.
なお、 上記実施の形態において、 セラミックス部 3 1を定盤本体 3 0の上面全 域に形成する構成としたが、 これに限定されるものではなく、 可動プレート 2 5 およびプレート 3 3が移動する範囲にセラミックス材がコートされていればよレ、。 具体的には、 ウェハ Wにマスク Mのパターンを露光するための走査露光の際の可 動プレ一ト 2 5およびプレート 3 3の移動範囲、 ウェハ Wの交換の際の可動プレ ート 2 5およびプレート 3 3の移動範囲、 さらに上記ベースライン量を計測する 際の可動プレ一ト 2 5およびプレ一ト 3 3の移動範囲に基づいて、 これらの移動 範囲またはこれらの移動範囲よりも若干広めに定盤本体 3 0にセラミックス材を コ一卜すればよい。 In the above embodiment, the ceramic portion 31 is formed over the entire upper surface of the platen body 30. However, the present invention is not limited to this, and the movable plate 25 and the plate 33 move. If the area is coated with a ceramic material. Specifically, the movable range of the movable plate 25 and the plate 33 during scanning exposure for exposing the pattern of the mask M on the wafer W, and the movable plate 25 when exchanging the wafer W Based on the moving range of the plate 33 and the moving range of the movable plate 25 and the plate 33 when measuring the above-mentioned baseline amount, these moving ranges or slightly larger than these moving ranges. Then, a ceramic material may be coated on the platen body 30.
また、 セラミックス材をコ一卜する領域も一つである必要はなく、 エアパッド の個数に対応する数の領域を設定してもよい。 例えば、 図 4に示すように、 エア
パヅド (非接触ベアリング) 3 5が四つ配置されている場合、 各エアパッド 3 5 が移動する範囲を最低限包含するようにセラミックス部 3 1を形成すればよい。 この場合、 セラミックス部 3 1の範囲が必要最低限で済むので、 製造工数の削減 および一層の低価格化に寄与できる。 なお、 セラミックス部 3 1およびエアパッ ド 3 5の数は、 図 4に示したように四ケ所に限定されるものではなく、 三ケ所ゃ それ以上であってもよいことは言うまでもない。 Also, the area for coating the ceramic material need not be one, and a number of areas corresponding to the number of air pads may be set. For example, as shown in Figure 4, When four pads (non-contact bearings) 35 are arranged, the ceramic part 31 may be formed so as to at least cover the range in which each air pad 35 moves. In this case, since the range of the ceramic part 31 is the minimum required, it is possible to contribute to a reduction in the number of manufacturing steps and a further reduction in price. It should be noted that the number of ceramic portions 31 and air pads 35 is not limited to four as shown in FIG. 4, and it goes without saying that there may be three or more.
また、 上記実施の形態では、 定盤本体 3 0にセラミックス材をコートする構成 としたが、 例えば、 定盤本体 3 0の上面にセラミックス板を接着剤で貼設するよ うな構成であっても上記と同様の効果を得ることができる。 この場合、 定盤 2 4 が変形した際にも接着層が微小滑りを起こすことで減衰効果が高まり、 特に定盤 2 4のねじり共振等に対して有効である。 In the above embodiment, the surface plate body 30 is coated with a ceramic material. However, for example, a structure in which a ceramic plate is attached to the upper surface of the surface plate body 30 with an adhesive may be used. The same effects as above can be obtained. In this case, even when the surface plate 24 is deformed, the adhesive layer causes a slight slip, thereby increasing the damping effect, and is particularly effective for torsional resonance of the surface plate 24 and the like.
さらに、 上記実施の形態では、 定盤本体 3 0を石材からなる構成としたが、 金 属材ゃカーボンファイバー等で構成することもできる。 金属材として錶物を用い た場合、 錶物は加工性に優れているため、 肉抜きやリブ構造を容易に形成でき、 軽量化および高剛性を両立させることができる。 加えて、 比剛性の高いセラミツ クス部 3 1を錶物で形成された定盤本体 3 0に形成することで鎵物単体時よりも 強度が増し、 捻り変形やたわみ変形量を小さくできるという効果も生じる。 なお、 上記実施の形態において、 定盤本体 3 0を鉄鋼材と同等の線膨張係数を 有する石材で形成するものとしたが、 これに限られることなく、 例えばセラミツ クス部 3 1と同等の線膨張係数を有する石材で形成してもよい。 この場合、 これ らに熱変化が生じても定盤本体 3 0とセラミックス部 3 1との間に、 熱変化に伴 う圧縮力または引張り力が作用せず、 定盤 2 4として歪みが発生することを未然 に防ぐことができる。 そのため、 本実施の形態の露光装置 1 3では、 定盤 2 4の 歪みによって投影像に悪影響が及ぶことなく、 結像特性を高精度に維持すること ができる。 Further, in the above embodiment, the platen body 30 is made of a stone material, but may be made of a metal material ゃ carbon fiber or the like. When a material is used as a metal material, the material is excellent in workability, so that a hollow portion or a rib structure can be easily formed, and both light weight and high rigidity can be achieved. In addition, by forming the ceramics part 31 with high specific rigidity on the surface plate body 30 made of an animal, the strength is increased as compared with the case of an object alone, and the amount of torsional deformation and bending deformation can be reduced. Also occurs. In the above-described embodiment, the platen body 30 is formed of a stone having a linear expansion coefficient equivalent to that of a steel material. However, the present invention is not limited to this. For example, a wire equivalent to the ceramic part 31 may be used. It may be formed of a stone material having an expansion coefficient. In this case, even if a thermal change occurs, no compressive or tensile force due to the thermal change acts between the platen body 30 and the ceramic portion 31, causing distortion as the platen 24. Can be prevented. Therefore, in the exposure apparatus 13 of the present embodiment, the imaging characteristics can be maintained with high accuracy without the projection image being adversely affected by the distortion of the surface plate 24.
なお、 上記実施の形態において、 セラミックス層の厚さは単に一例を示したも のであり、 本発明のステージ装置を限定するものではない。 また、 定盤 2 4の表 面をセラミックス材で形成する構成としたが、 これに限られるものではなく、 例 えばセラミックス材と同等の性能を有する結晶化ガラスなどの他の素材を用いる
構成であってもよい。 結晶化ガラスを用いた場合、 製造時の収縮率が小さく、 ま た炉の温度もセラミックスよりも低く済む等の効果が得られる。 In the above embodiment, the thickness of the ceramics layer is merely an example, and does not limit the stage device of the present invention. In addition, the surface of the surface plate 24 is formed of a ceramic material. However, the present invention is not limited to this. For example, another material such as crystallized glass having the same performance as the ceramic material is used. It may be a configuration. When crystallized glass is used, effects such as a small shrinkage ratio during production and a furnace temperature lower than that of ceramics can be obtained.
また、 本発明のステージ装置を露光装置 1 3の基板ステージ 1 8に適用した構 成としたが、 マスク Mを保持するマスクステージ 1 7に適用できることはもちろ んのこと、 露光装置 1 3以外にも転写マスクの描画装置、 マスクパターンの位置 座標測定装置等の精密測定機器にも適用可能である。 定盤本体 3 0上に熔射した セラミックス部 3 1を研削 ·ラップする手段としては、 サ一フェイスグラインダ —の他、 レベルメ一夕を使って二点間の傾きを取り、 盛り上がつているところを 研磨してゆく、 いわゆる部分研磨機を用いることも可能である。 Further, the configuration in which the stage apparatus of the present invention is applied to the substrate stage 18 of the exposure apparatus 13 has been described. However, it is needless to say that the stage apparatus of the present invention can be applied to the mask stage 17 holding the mask M. The present invention is also applicable to precision measuring devices such as a transfer mask drawing device and a mask pattern position coordinate measuring device. As a means of grinding and lapping the ceramic part 3 1 sprayed on the surface plate body 30, a surface grinder is used. However, it is also possible to use a so-called partial polishing machine for polishing.
基板ステージ 1 8やマスクステージ 1 7の駆動装置としては、 2次元に磁石を 配置した磁石ュニッ卜と、 2次元にコイルを配置した電機子ュニッ卜とを対向さ せ、 電磁力によりステージを駆動する平面モー夕を用いてもよい。 この場合、 磁 石ュニッ卜と電機子ュニットとのいずれか一方をステージ 1 7、 1 8に接続し、 磁石ュニッ卜と電機子ュニッ 卜との他方を定盤本体 3 0に設ければよい。 定盤本 体 3 0のセラミックス部 3 1、 3 4上を移動する基板ステージ 1 8 (またはマス クステージ 1 7 ) は、 複数設けてもよい。 例えば、 駆動装置として前述の平面モ —夕を用いた場合に複数のステージを独立して制御することができる。 このため、 例えば第 1の基板ステージ 1 8上のウェハ Wを露光している際に、 第 2の基板ス テ一ジ 1 8 ' 上のウェハ W, のァライメント動作をすることにより、 露光装置の スル一プットを向上させることができる。 As a drive device for the substrate stage 18 and the mask stage 17, a magnet unit having a two-dimensionally arranged magnet and an armature unit having a two-dimensionally arranged coil are opposed to each other, and the stage is driven by electromagnetic force The plane mode may be used. In this case, one of the magnet unit and the armature unit may be connected to the stages 17 and 18, and the other of the magnet unit and the armature unit may be provided on the surface plate body 30. A plurality of substrate stages 18 (or mask stages 17) that move on the ceramic parts 31 and 34 of the platen body 30 may be provided. For example, a plurality of stages can be independently controlled when the above-mentioned plane motor is used as the driving device. For this reason, for example, while the wafer W on the first substrate stage 18 is being exposed, the alignment operation of the wafer W on the second substrate stage 18 ' Throughput can be improved.
なお、 基板としては、 半導体デバイス用の半導体ウェハのみならず、 液晶ディ スプレイデバイス用のガラスプレートや薄膜磁気へッド用のセラミックウェハ、 あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版 (合成石英、 シリコ ンウェハ) 等が適用される。 As the substrate, not only a semiconductor wafer for a semiconductor device, but also a glass plate for a liquid crystal display device, a ceramic wafer for a thin film magnetic head, or an original mask or reticle (synthetic quartz, Silicon wafer) is applied.
露光装置 1 3としては、 マスク Mとウェハ Wとを同期移動してマスク Mのパ夕 ーンを露光するステップ 'アンド 'スキャン方式の走査型投影露光装置 (スキヤ ニング 'ステッパー) のみならず、 マスク Mとウェハ Wとを静止した状態でマス ク Mのパターンを露光し、 ウェハ Wを順次ステップ移動させるステップ ·アンド • リピート方式の露光装置 (ステッパー) にも適用することができる。 露光装置
1 3の種類としては、 半導体製造用や液晶ディスプレイデバイス製造用の露光装 置や、 薄膜磁気ヘッド、 撮像素子 (C C D ) あるいはマスク Mなどを製造するた めの露光装置などにも広く適用できる。 The exposure apparatus 13 is not only a step-and-scan type scanning projection exposure apparatus (scanning stepper) for exposing a pattern of the mask M by synchronously moving the mask M and the wafer W, The present invention can also be applied to a step-and-repeat type exposure apparatus (stepper) that exposes the pattern of the mask M while the mask M and the wafer W are stationary and sequentially moves the wafer W in steps. Exposure equipment The 13 types can be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor or a liquid crystal display device, an exposure apparatus for manufacturing a thin-film magnetic head, an image sensor (CCD) or a mask M, and the like.
また、 光源 1 4として、 超高圧水銀ランプから発生する輝線 (g線 (4 3 6 η m) 、 i線 (3 6 5 nm) ) 、 K r Fエキシマレーザ (2 4 8 nm) 、 A r Fェ キシマレーザ ( 1 9 3 nm) 、 F 2レーザ ( 1 5 7 nm) 、 X線や電子銃などを用 いることができる。 また、 Y A Gレーザや半導体レーザ等の高周波などを用いる こともできる。 In addition, as the light source 14, emission lines (g-line (433 ηm), i-line (365 nm)), KrF excimer laser (248 nm), Ar F excimer laser (193 nm), F 2 laser (157 nm), X-ray and electron gun can be used. Further, a high frequency such as a YAG laser or a semiconductor laser can be used.
投影光学系 1 6の倍率は、 等倍系のみならず縮小系および拡大系のいずれでも よい。 また、 投影光学系 1 6としては、 エキシマレ一ザなどの遠紫外線を用いる 場合は硝材として石英や蛍石などの遠紫外線を透過する材料を用い、 F 2レーザを 用いる場合は反射屈折系または屈折系の光学系にする。 さらに、 投影光学系 1 6 を用いることなく、 マスク Mとウェハ Wとを密接させてマスク Mのパターンを露 光するプロキシミティ露光装置にも適用することができる。 The magnification of the projection optical system 16 may be not only the same magnification system but also any of a reduction system and an enlargement system. Also, as the projection optical system 16, when a far ultraviolet ray such as an excimer laser is used, a material that transmits the far ultraviolet ray such as quartz or fluorite is used as a glass material. System optical system. Further, the present invention can be applied to a proximity exposure apparatus that exposes the pattern of the mask M by bringing the mask M into close contact with the wafer W without using the projection optical system 16.
基板ステージ 1 8やマスクステージ 1 7にリニアモー夕を用いる場合は、 エア ベアリングを用いたエア浮上型およびローレンヅ力またはリアクタンス力を用い た磁気浮上型のどちらを用いてもよい。 また、 各ステージ 1 6 , 1 7は、 ガイ ド に沿って移動するタイプでもよく、 ガイ ドを設けないガイ ドレスタイプであって もよい。 基板ステージ 1 8の移動により発生する反力は、 フレーム部材を用いて 機械的に床 (大地) に逃がしてもよい。 マスクステージ 1 7の移動により発生す る反力は、 フレーム部材を用いて機械的に床 (大地) に逃がしてもよい。 When a linear motor is used for the substrate stage 18 and the mask stage 17, either an air levitation type using an air bearing or a magnetic levitation type using a Loren's force or a reactance force may be used. Further, each of the stages 16 and 17 may be of a type that moves along a guide, or may be a guideless type that does not have a guide. The reaction force generated by the movement of the substrate stage 18 may be mechanically released to the floor (ground) using a frame member. The reaction force generated by the movement of the mask stage 17 may be mechanically released to the floor (ground) using a frame member.
複数の光学素子から構成される照明光学系 1 5および投影光学系 1 6をそれそ れ露光装置本体に組み込んでその光学調整をするとともに、 多数の機械部品から なるマスクステージ 1 7や基板ステージ 1 8をセラミックスが熔射された定盤本 体 3 0に取り付けて配線や配管を接続し、 更に総合調整 (電気調整、 動作確認等) をすることにより本実施の形態の露光装置 1 3を製造することができる。 なお、 露光装置 1 3の製造は、 温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで 行うことが望ましい。 Each of the illumination optical system 15 and the projection optical system 16 composed of a plurality of optical elements is incorporated into the main body of the exposure apparatus to perform optical adjustment, and a mask stage 17 and a substrate stage 1 composed of many mechanical parts are provided. The exposure apparatus 13 of the present embodiment is manufactured by attaching 8 to the surface plate main body 30 on which ceramics are sprayed, connecting wiring and piping, and further performing overall adjustment (electrical adjustment, operation confirmation, etc.). can do. It is desirable that the exposure apparatus 13 be manufactured in a clean room in which temperature, cleanliness, and the like are controlled.
半導体デバイスや液晶ディスプレイデバイス等のデバイスは、 各デバイスの機
能 '性能設計を行うステップ、 この設計ステップに基づいたマスク Mを製作する ステップ、 ウェハ W、 ガラス基板等を製作するステップ、 前述した実施の形態の 露光装置 1 3によりマスク Mのパターンをウェハ W、 ガラス基板に露光するステ ップ、 各デバイスを組み立てるステップ、 検査ステップ等を経て製造されるもの である。 産業上の利用可能性 Devices such as semiconductor devices and liquid crystal display devices are A step of performing a performance design, a step of manufacturing a mask M based on this design step, a step of manufacturing a wafer W, a glass substrate, and the like. It is manufactured through a step of exposing a glass substrate, a step of assembling each device, and an inspection step. Industrial applicability
本発明は、 可動体が定盤上の平面内を移動するステージ装置、 およびこのステ ージ装置によって精密移動および位置決めされるマスクと基板とを用いて露光処 理を行う露光装置に関する。 The present invention relates to a stage device in which a movable body moves within a plane on a surface plate, and to an exposure device that performs an exposure process using a mask and a substrate that are precisely moved and positioned by the stage device.
本発明のステージ装置によれば、 定盤が石材からなる本体部と、 表面にコート 材がコートされた表面部とを有するので、 剛性を受け持つ機能および可動体との 間で擦れを発生させない機能を分離することができる。 そのため、 各機能に応じ た特性を持つ材質を適宜選択することができるようになり、 単一材を用いた場合 に発生した重量化、 コストアップ、 剛性不足等の不具合を解消できるようになり、 汎用性を高めることができる。 また、 コート材が本体部に存在するポアを塞ぐこ とができるので、 エアガイ ド機構との間に擦れが発生せず、 したがって非接触べ ァリング等のエアガイ ド機構が損傷することなく耐摩耗性を向上させることがで き、 且つ高度な平面精度を維持することで可動体の平面走行特性を長期間に亙つ て維持できる。 また、 コート材がセラミックス材であり、 表面に傷が付いても盛 り上がることがないので、 エアガイ ド機構との間に擦れが発生せず、 したがって エアガイ ド機構が損傷することなく長期間に亙ってその性能を維持することがで きるとともに、 セラミックスが非磁性体であるので、 エアパッ ド機構に磁気ベア リングを用いた際には、 該磁気べァリングに悪影響を及ぼさないという効果が得 られる。 また、 セラミックス材は、 素材としての吸水率はほぼ零なので、 湿度変 化によって膨潤することで平面度が変化することも防止できる。 また、 本体部に 熔射したセラミックス材で表面部を形成することにより、 大面積の定盤でも容易、 且つ低コストでセラミックス層を形成できるだけでなく、 メツキ等の処理と違い 金属表面を覆う層を厚くできるという効果も得られる。 そして、 少なくとも可動
体が移動する範囲にコート材をコートすることにより、 表面部の範囲が必要最低 限で済み、 製造工数の削減および一層の低価格化に寄与できるという効果が得ら れる。 可動体の位置を計測する位置計測装置を備えれば、 可動体が定盤の表面を 移動する際にも可動体と定盤との相対位置を計測できる。 定盤と可動体との間に 非接触ベアリングを配設することにより、 可動体が定盤に対して非接触で、 且つ 高精度の平面走行特性で移動できる。 少なくとも可動体の表面部への対向面にコ 一ト材をコートすることにより、 可動体全体をコ一ト材の材料で形成した場合に 比較して軽量化およびコストダウンを実現することができ、 可動体を軽量化する ことにより、 可動体を駆動させる駆動系の推力を落とすことが可能になり、 発熱 量を抑制できるとともに、 駆動系自体のコストも抑制できる。 また、 可動体を複 数配設することにより、 露光装置では、 露光動作とァライメント動作とを並行し て行うことが可能になり、 露光装置のスループットを向上させることができる。 さらに、 表面部を複数に分割して形成することで、 コート材をコ一卜する範囲が 必要最低限で済むので、 製造工数の削減および一層の低価格化に寄与できる。 また、 本発明の露光装置によれば、 マスクステージと基板ステージとの少なく とも一方のステージとして上記のステージ装置が設置されているので、 低価格化 および軽量化が実現できるとともに、 長期間に亙って平面走行特性等のステージ 性能を維持することができ、 従って、 結像特性を高精度に維持できる。 少なくと もベースライン量を計測する際に可動体が移動する範囲にコ一ト材をコートすれ ばステージの移動範囲をカバ一できるので、 不要な範囲にコ一ト材をコートする 必要がなくなり、 製造工数の削減および一層の低価格化に寄与できる。 また、 マ スクステージと基板ステージとを露光光に対して同期移動させ、 この同期移動中 に露光を行う、 いわゆる走査型の露光装置においても、 低価格化および軽量化が 実現できるとともに、 長期間に亙って平面走行特性等のステージ性能を維持する ことが可能である。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the stage device of this invention, since a surface plate has the main-body part which consists of a stone material, and the surface part with which the coating material was coated on the surface, the function which bears rigidity and the function which does not generate a rub between a movable body Can be separated. Therefore, it is possible to appropriately select a material having characteristics according to each function, and it is possible to solve problems such as weight increase, cost increase, rigidity shortage, etc. which occurred when using a single material, Versatility can be improved. In addition, since the coating material can block the pores existing in the main body, there is no rubbing between the air guide mechanism and the abrasion resistance without damaging the air guide mechanism such as non-contact bearings. By maintaining a high degree of planar accuracy, the planar running characteristics of the movable body can be maintained for a long period of time. In addition, since the coating material is a ceramic material and does not rise even if the surface is scratched, there is no rubbing between the air guide mechanism and the air guide mechanism for a long time without damage. The performance can be maintained over a long period of time, and since ceramics is a non-magnetic material, when a magnetic bearing is used for the air pad mechanism, the effect is obtained that the magnetic bearing is not adversely affected. Can be In addition, since the ceramic material has almost zero water absorption as a material, it is possible to prevent a change in flatness due to swelling due to a change in humidity. In addition, by forming the surface of the main body with a sprayed ceramic material, a ceramic layer can be formed easily and at low cost even on a large surface plate. Is also obtained. And at least movable By coating the area where the body moves with the coating material, the area of the surface portion can be minimized, and the effect of reducing the number of manufacturing steps and further reducing the price can be obtained. If a position measuring device that measures the position of the movable body is provided, the relative position between the movable body and the surface plate can be measured even when the movable body moves on the surface of the surface plate. By arranging a non-contact bearing between the surface plate and the movable body, the movable body can be moved without contact with the surface plate and with high-precision plane running characteristics. By coating a coating material on at least the surface facing the surface of the movable body, it is possible to realize weight reduction and cost reduction as compared with the case where the entire movable body is formed of the material of the coating material. By reducing the weight of the movable body, it is possible to reduce the thrust of the drive system that drives the movable body, thereby reducing the amount of heat generated and the cost of the drive system itself. In addition, by providing a plurality of movable bodies, the exposure apparatus can perform the exposure operation and the alignment operation in parallel, and can improve the throughput of the exposure apparatus. Furthermore, by dividing the surface into a plurality of parts, the coating material can be coated in a minimum necessary range, which can contribute to a reduction in the number of manufacturing steps and a further reduction in cost. Further, according to the exposure apparatus of the present invention, since the above-described stage device is installed as at least one of the mask stage and the substrate stage, cost reduction and weight reduction can be realized, and over a long period of time. As a result, the stage performance such as the plane running characteristics can be maintained, and thus the imaging characteristics can be maintained with high accuracy. At least, when the base material is measured, the moving range of the stage can be covered by coating the area where the movable body moves, eliminating the need to coat the unnecessary area with the coating material. This can contribute to a reduction in the number of manufacturing steps and a further reduction in price. Further, in a so-called scanning type exposure apparatus in which the mask stage and the substrate stage are moved synchronously with respect to the exposure light and the exposure is performed during this synchronous movement, the cost and weight can be reduced, and the exposure time can be reduced. It is possible to maintain stage performance such as flat running characteristics over a wide range.