JPH02201913A

JPH02201913A - 露光装置

Info

Publication number: JPH02201913A
Application number: JP1019433A
Authority: JP
Inventors: Eiji Osanai; 小山内　英司; Yukio Tokuda; 幸夫徳田; Taro Omori; 大森　太郎
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-01-31
Filing date: 1989-01-31
Publication date: 1990-08-10

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、半導体素子製造プロセス等で用いられる露光
装置に関し、特にウニ八等の被露光体を搭載するステー
ジの支持構造に関するものである。

（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、
基板例えば半導体ウェハ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（又はマスク）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、
現在アライナ（露光装置）の主流となっている。

第８図は従来のステッパの構成例、第９図は第８図のス
テッパのＸＹステージ搭載部分を示す。図において、１
はレチクルの像をウェハ上に投影する投影レンズ、２は
クエへを載置するトップステージ、３はＹステージ、４
はＸステージ、５はステージベース、６は定盤、７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ウェハについて
は、半導体素子のコスト低減を図るため大口径のサイズ
の半導体ウェハ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
８９年頃にはφ８′〜φ１０′　（φ２００ｍｍ〜φ２
５０ｍｍ）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課題〕

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６に直接固定する従来方法および従来のＸＹス
テージ３．４では以下のような問題が生じる。

すなわち、ＸＹステージ３．４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、ステージ移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 ■振動増大化の為の振動減衰時間の増大に伴なう生産性
ダウン等の問題が発生する。

また、ＸＹステージの位置合せが高精度を要求されるに
従って第９図の定盤６に取り付いている不図示のウェハ
搬送機構等のｍ動部から発生する振動が問題となってく
る。すなわちこれらの振動が高精度位置合せの障害とな
る為に別の振動除去手段を設ける必要が生じたり、ＸＹ
ステージ位置合せ時にはウェハ搬送部を停止させる等の
手段が必要となる。

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、同時に据動規制用ガイ
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
ージ穆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。

（課題を解決するための手段および作用〕本発明によれ
ばＸＹステージベースをエアベアリングを用いて定盤よ
り浮上させる事により装置の振動を抑制したものである
。

すなわち、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、定盤からＺ軸
方向に微少量浮上させさらにＸ軸、Ｙ軸方向すなわち上
記投影レンズの光軸に垂直な方向に対して、エアベアリ
ングを微少隙間を介して配置し、ステージベースの移動
を制限する様にしたものである。

また、上記エアベアリングのエアパッドをピエゾ素子で
微少８勤可能とし、ＸＹステージの微少な姿勢制御およ
び位置制御を行なうようにしたものである。なお、ここ
で言う姿勢制御とは上記投影レンズの光軸に対する回転
方向および上記光軸とＸＹ平面の角度の制御の事である
。

（実施例）第１図は本発明の第１の実施例を示し、１はレチクルの
像をウェハ上に投影する投影レンズ、２はウェハを載置
するトップステージ、３はＹステージ、４はＸステージ
、５はステージベース（基台）、６は定盤、７はサーボ
マウント、８−１゜８−２はエアバット、９はエアバッ
ト８の支持部である。トップステージ２は、ＸＹステー
ジ３゜４上に支持され投影レンズ１に対しＸＹ力方向移
動可能であるとともに、露光用光学系である投影レンズ
１の光軸方向（Ｚ方向）および水平面内で回転方向（θ
方向）に移動可能である。定盤６はステージベース５お
よび投影レンズ１を支持する。エアバット８−１はステ
ージベース５のＸＹ力方向規制する為にステージベース
５のＸＹ方向４側面の各々に各２ケ計８ケ取付けられて
いる。

エアバット８−２はステージベース５を２方向にエア浮
上させる為に定盤６の上面に４ケ所取付けである。第２
図は、ＸＹステージおよびトップステージのヨーイング
の計測システム概略図である。１１は光源であるレーザ
ーヘッド、１２は第１図のトップ（θ、Ｚ）ステージ２
に取り付けられた反射ミラー　１３−１はＸ方向を計測
する干渉計、１３−２はＹ方向を計測する干渉計、１３
−３はＸＹステージのヨーイングすなわち投影レンズ光
軸に対するθ方向を計測する干渉計、１４−１．１４−
２．１４−３は干渉縞を電気信号に変換するレシーバで
、１４−１はＸ方向用、１４−２は方向用、１４−３は
θ方向用である。

まず、露光すべきウェハ（図示しない）をトップステー
ジ２に載置し、不図示のマイクロコンピュータ−により
上記クエへを投影レンズ１下の所定の位置にＸＹステー
ジ３．４を駆動させて搬送する。そして露光径大のステ
ップ位置に移動し露光するという動作をくり返す、この
時、ＸＹステージ３．４が高速８動するため各種振動を
発生させる。本実施例ではこの振動は、ステージベース
５がエアバット８−１．８−２を介して定盤６から浮上
しかつエア支持されているため、遮断され、装置全体や
投影レンズ１に伝わらない。但し数Ｈｚ以下の低周波振
動については遮断できないが、数Ｈｚ以下の振動すなわ
ち微少移動に対してはＸＹステージが微小移動する事に
より対応する。

第３図、第４図、第５図は本発明の第２の実施例である
。

第３図は露光装置のステージ部分の側面図、第４図は上
面図を示した図である。２１はステージベース５のＺ方
向の位置を測定するセンサー２２−１はステージベース
５のＸ方向の位置を測定するセンサー　２２−２はステ
ージベース５のＹ方向の位置を測定するセンサーである
。第５図は本実施例の制御系ブロック図である。同図に
おいて、５１は第２図で示したＸ、Ｙ、　　ヨーイング
レーザー測定システムであり、トップステージ２の位置
を測定する。５２はステージベース５の位置を測定する
システムで、センサー２１．２２を使用する。５３はＸ
Ｙステージの移動量、移動速度についてＸＹステージの
移動、ステージベースの移動に関して最適な動作命令を
発信し、各瞬間のトップステージの移動手段、移動速度
をフィードバック制御するマイクロコンピュータ−であ
る。

５６はＸＹステージを８勤させるサーボモーター　５４
はマイクロコンピュータ−５３の指令によりサーボモー
ター５６をドライブするドライバー　５７はエアバット
に供給するエアの圧力を変化させるユニット、５５はマ
イクロコンピュータ−５３の指令により圧力コントロー
ルユニット５７をドライブするドライバーである。次に
第２図、第３図、第４図、第５図を参照し、本実施例の
動作を説明する。まず、露光すべきウェハのショットレ
イアウトおよびＸ、Ｙ方向の移動量を予めマイクロコン
ピュタ−５３に人力する。マイクロコンピュータ−５３
はこれらのデーターよりＸＹステージサーボドライバー
５４への駆動指令を行なう。次にレーザー測定システム
５１、およびステージベース位置測定システム５２から
リアルタイムで人力された移動速度データおよびステー
ジ位置計測データに基づいてマイクロコンピュータ−５
３が目標停止位置での位置合わせを最短時間で行なう様
にＸＹステージサーボドライバー５４および圧力コント
ロールドライバー５５をリアルタイムで駆動制御する。

第６図はエアバット８−１．８−２に微動機構を付加し
た構造を示す図である。６１−１は支持部材９に取付け
たピエゾアクチュエーターで、エアバット８−１を微動
させる機構を構成している。６１−２は定盤６に取付け
たピエゾアクチュエーターで、エアバット８−２を微動
させる機構を構成している。第７図は第５図のブロック
図に５８のピエゾドライバ５９のピエゾアクチュエータ
ーを付加したものである。すなわち上記第２の実施例に
対してニーアバツト８−１．８−２を微動させる事によ
りステージベース５の駆動制御をさらに積極的にかつ高
精度に行う様にしたものである。ピエゾアクチュエータ
ー５９を使用する事により圧力コントロールによらずに
ステージベース駆動制御ができるためエアバット８−１
．８−２に加える圧力を一定に固定してもよい。また、
トップステージやＸＹステージの微動機構を廃止して上
記ピエゾアクチュエーター５９のみにより微動機構を構
成してもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によればＸＹステージのス
テージベースと定盤の間にエアベアリングを介装してス
テージベースを浮上および拘束する事により、ＸＹステ
ージの駆動時に発する振動を装置全体に伝える事なく高
速位置決めが可能となる。また、ＸＹステージへの外部
振動か、らの影響を抑制する事ができ、装置全体のコン
パクト化、コストの低減が可能となる。また、ステージ
の微動機構を廃止してピエゾアクチュエーターにより微
動制御を行うことによりステージの簡素化が可能になり
、装置全体のコンパクト化、コストの低減に大きく寄与
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る露光装置の実施例の側面図、第２図は本発明に係る露光装置のＸＹヨーイングのレー
ザー計測システムの概略図、第３図は本発明の別の実施例のウェハ搭載ステージ部分
の側面図、第４図は第３図のウェハ塔載ステージ部分の上面図、第５図は本発明に係る露光装置の制御系ブロック図、第６図は本発明のさらに別の実施例の要部詳細図、第７図は第６図の実施例の制御ブロック図、第８図は従
来の露光装置の側面図、第９図は第８図の露光装置のステージ部分の概略図であ
る。１・・・投１三レンズ、２・・・トップステージ、３・
・・Ｙステージ、４・・・Ｘステージ、５・・・ステー
ジベース、６・・・定盤、８−１．８−２・・・エアバ
ット、６１−１．６１−２・・・ピエゾアクチュエータ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）露光用光学系と、被露光体を搭載するステージと
、該ステージを前記露光用光学系に対し移動させるため
の移動手段と、該移動手段を支持する基台と、前記露光
用光学系および基台を支持する定盤と、前記基台および
定盤間に介装したエア支持手段とを具備したことを特徴
とする露光装置。
（２）前記エア支持手段は、前記基台を定盤に対し前記
光学系の光軸方向に支持するとともに該基板を定盤に対
し光軸に直角な方向に拘束する位置に設けられたことを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の露光装置。
（３）前記光軸方向は垂直上下方向であって、基台を定
盤から浮上して支持しかつ該光軸に直角な水平面のＸ、
Ｙ方向の各々に対し基台を拘束する位置に前記エア支持
手段を配置したことを特徴とする特許請求の範囲第２項
記載の露光装置。
（４）前記エア支持手段のエア圧力制御により前記ステ
ージをＸ方向、Ｙ方向、回転方向（θ方向）および光軸
方向（Ｚ方向）に微動可能に構成したことを特徴とする
特許請求の範囲第３項記載の露光装置。
（５）前記エア支持手段を微動可能に装着し、該エア支
持手段の微動制御により前記ステージをＸ方向、Ｙ方向
、回転方向（θ方向）および光軸方向（Ｚ方向）に微動
可能に構成したことを特徴とする特許請求の範囲第３項
記載の露光装置。
（６）前記エア支持手段はピエゾ素子により微動可能に
構成されたことを特徴とする特許請求の範囲第５項記載
の露光装置。