(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動可能なステージと、前記ステージを駆動するステージ機構と、前記ステージの移動に伴って発生する反力を受ける反力受け部材を有し、前記反力受け部材は前記ステージ機構と実質的に独立している部材と少なくとも一つの拘束点を介して連結され、前記ステージ機構と実質的に独立している部材は前記ステージ機構を設置した建物の基礎または天井または天井に固定された部材であることを特徴とするステージ装置。
【請求項２】
前記ステージ機構と実質的に独立している部材は、メカニカルアースであることを特徴とする請求項１記載のステージ装置。
【請求項３】
前記反力受け部材が、前記ステージ機構を設置した床に固定された部材と連結された拘束点を持たないことを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載のステージ装置。
【請求項４】
前記反力受け部材が、前記ステージ機構を設置した床に固定された部材と連結された拘束点を有することを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
【請求項５】
前記拘束点は、モーメント力を伝達しないように連結されていることを特徴する請求項１〜４のいずれかに記載のステージ装置。
【請求項６】
前記拘束点は、前記反力の作用方向に回転自由であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のステージ装置。
【請求項７】
前記拘束点は、床面と平行な方向に力を伝達するように連結していることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のステージ装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載のステージ装置を備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載のステージ装置をレチクルステージとして備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
請求項８または９の露光装置を用いてデバイスを製造することを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は正確な位置決めを行うためのステージ装置に関する。特に、ステッパーやスキャン露光装置等の半導体露光装置に用いられるステージ装置に関する。また、本発明はこれらステージ装置を使用した露光装置および半導体デバイス等のデバイス製造方法も範疇に入る。
【０００２】
【従来の技術】
露光装置の生産性を高めるためにステージの移動時間や露光時間を短くする必要がある。ステージの移動時間を短くするために移動時の加減速度を増加させなければならない。一方、後処理工程の生産性を高めるためにウエハの径も大きくする必要があり、これに伴ってウエハチャック、ウエハステージの質量が増加の一途をたどっている。
【０００３】
ステージの駆動機構にはステージの質量と加速度の積の推力が要求されるので、駆動機構が発生する推力はウエハサイズと加速度の相乗効果で極めて大きいものが要求されるようになっている。そのため、ステージを駆動する際に、大きな反力が発生し、露光装置本体を変形させ、露光転写の位置精度の悪化や転写パターンの歪みをもたらす。その対策として反力受け装置（特開平６−１６３３５３、特開平９−４６７７）が考案されている。
【０００４】
図９は反力受け装置の従来例の概略を示す。
【０００５】
図中において、４１はステージ、４２はステージを支持する定盤、４３は定盤を載置し、床面からの振動を軽減する防振ばね、４４は床面に固定された基盤である。４５は反力受け部材である。定盤４２に固定された固定子４７と反力受け部材４５に設けられた可動子４８からアクチュエータ４６が構成され、推力を発生することが可能である。
【０００６】
図１０は図９の装置に作用する力を示している。
【０００７】
図１０の構成において、アクチュエータ４６を作動させない場合、質量ｍのステージ４１が加速度ａで動くと、反力ｍａが定盤４２に作用する。その反力ｍａにより定盤４２が変形し、また、防振ばね４３が変位して基盤４４が揺動する。この変形や揺動を防ぐために、定盤４２とは独立に配置された反力受け部材４５からアクチュエータ４６によって力ｆを付与し、反力ｍａを相殺させる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の従来の反力受けを有するステージ装置でも、床への反力の伝達は避けられない。図１０に示すように床には平面内荷重ｍａとモーメント荷重Ｍ＝Ｌｍａが作用する。ここに、Ｌはステージの重心位置と床面との距離である。一般に、床は平面内荷重に対する剛性は大きいが、床面に垂直な荷重やモーメント荷重に対する剛性が小さいため、前記のモーメント荷重Ｍ＝Ｌｍａによって床振動が引き起こされる。この振動が、装置自体および同じ床面に配置されている他の装置に悪影響を及ぼすという解決すべき課題があった。
【０００９】
本発明の目的は、このような床振動を引き起こさない反力受け装置およびその支持方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記解決すべき課題に対して改善を図るために、本発明のステージ装置は、移動可能なステージと、前記ステージを駆動するステージ機構と、前記ステージの移動に伴って発生する反力を受ける反力受け部材を有し、前記反力受け部材は前記ステージ機構と実質的に独立している部材と少なくとも一つの拘束点を介して連結され、前記ステージ機構と実質的に独立している部材は前記ステージ機構を設置した建物の基礎または天井または天井に固定された部材であることを特徴とする。
【００１１】
また、前記ステージ機構と実質的に独立している部材は、メカニカルアースであることが望ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
＜実施形態１＞
図１は本発明の第１実施形態に関するステージ装置の概略図である。
【００１３】
図１において、１はステージである。ステージ１は不図示のステージ駆動手段により駆動される。ステージ駆動手段としてはリニアモータやボールネジを用いる。２は定盤で、ステージを支持する。３は定盤を載置し、床面からの振動を防ぐ防振ばね。４は床に固定された基盤である。以上の構成からステージ機構を構成している。
【００１４】
５は反力受け部材である。本ステージ機構と実質的に独立している建物の天井または天井部に固定された部材２１と、本装置を設置した床に固定された基盤４とに、拘束点として機能する連結ピン１１、１２が配置され、反力受け部材のすり割状の端部５Ａに挟まれ、反力受け部材５と回転可能に連結される。ここで、天井は振動を機械的に吸収するメカニカルアースの役割を果たしている。
【００１５】
６は定盤２に固定された固定子７と、反力受け部材５に設けられた可動子８から構成されたアクチュエータであり、任意の推力を発生することができる。
【００１６】
矢印はステージ装置に作用する力を示している。
【００１７】
図の構成において、ステージ１を加速度ａで動かすとき、定盤２はステージ１から反力ｍａを受ける。この反力を相殺するように、反力受け部材５から定盤２へアクチュエータ６を介して力ｆ＝ｍａを付与する。その反作用として反力受け部材には力ｆがかかり、基盤２の連結ピン１１に力ｆ１、天井部の固定部材２１の連結ピン１２に力ｆ２が作用する。連結ピンの構造から、力ｆの作用方向に回転自由で拘束しているため、反力受け５からはモーメント力が伝達されず、床面２０と平行な方向に力が伝達される。それぞれの連結ピンから力ｆの作用線までの距離をそれぞれＬ１、Ｌ２とすると、合力の釣り合い式と、連結ピンまわりのモーメントの釣り合いから、ｆ１、ｆ２は次のようになる。
【００１８】
ｆ１＝（１−Ｌ１／Ｌ２）ｆ
ｆ２＝（Ｌ１／Ｌ２）ｆ
【００１９】
設置床面にはｆ１が外力として作用する。つまり、設置床面から連結ピンまでの距離をＨとすると、設置床面に作用する外力は、面内荷重ｆ１とモーメント荷重Ｈｆ１である。前述した通り、床面は垂直な荷重やモーメント荷重に対する剛性が小さいが、平面内荷重に対する剛性は大きい。したがって、連結ピンの位置をできるだけ床面に近づけることで距離Ｈを小さくし、床面へのモーメント荷重をさらに減少させ、床振動を抑えることができる。
【００２０】
本実施形態では、ステージの移動に伴って発生する反力を受けた反力受け部材が有する天井固定部材と基盤との回転自由な拘束点によって、モーメント力を伝達せずに反力を分散させ、床に作用するモーメント力を減少させた。また、床面に対する面内荷重ｆ１もステージ反力ｆより小さくなるので、さらに床振動抑制効果がある。また、天井部の固定部材２１は力ｆ２を軸力として受ければ良いだけなので、設置場所の建物の天井部に容易に取り付け可能である。
【００２１】
さらに、本装置を設置した床と天井との間に振動を絶縁する除振装置としてダンパ等を介せば、床振動抑制効果が向上する。
【００２２】
＜実施形態２＞
図２は本発明の第２実施形態に関わるステージ装置の概略図である。
【００２３】
図中において、前述と同様の部材については同一の番号をつけ、説明は省略する。本実施形態は、拘束点として機能する連結ピンを基盤と建物の基礎部に設け、反力受け部材と連結した。ここで、建物の基礎部はステージ機構と振動に対して実質的に独立している。
【００２４】
図２において、４は基盤である。２２は本装置を設置した建物の基礎に固定された部材である。５は反力受け部材である。基盤４と基礎部の固定部材２２にはそれぞれ連結ピン１２が配置され、反力受け部材５はそれぞれの連結ピンを回転可能な拘束点として包挟んでいる。ここで、建物の基礎は機械的に振動を吸収するメカニカルアースとしての役割を果たしている。
【００２５】
図２の構成において、ステージ反力として反力受け部材５に加わる力ｆは、基盤の連結ピンに力ｆ１、建物の基礎部２２の連結ピン１２に力ｆ２として作用する。連結ピンの構造から、力ｆの作用方向に回転自由で拘束しているため、反力受けからはモーメント力が伝達されず、床面と平行な方向の力が伝達される。それぞれの連結ピンと力ｆの作用線までの距離をそれぞれＬ１、Ｌ２とすると、ｆ１、ｆ２はそれぞれ次のようになる。
【００２６】
ｆ１＝（１＋Ｌ１／Ｌ２）ｆ
ｆ２＝（Ｌ１／Ｌ２）ｆ
【００２７】
設置床面にはｆ１が外力として作用する。つまり、設置床面から連結ピンまでの距離をＨとすると、設置床面に作用する外力は、面内荷重ｆ１とモーメント荷重Ｈｆ１である。前述した通り、床面は垂直な荷重やモーメント荷重に対する剛性が小さいが、平面内荷重に対する剛性は大きい。したがって、連結ピン１１の位置をできるだけ床面に近づけることで距離Ｈを小さくし、床面へのモーメント荷重をさらに減少させ、床振動を抑えることができる。
【００２８】
本実施形態では、ステージの移動に伴って発生する反力を受けた反力受け部材が有する連結ピンでの回転自由な拘束点によって、モーメント力を伝達せずに反力を分散させ、床に作用するモーメント力を減少させた。また、建物の基礎部に固定された部材は力ｆ２を軸力として受ければ良いだけなので、設置した建物の基礎に容易に取り付け可能である。
【００２９】
また、本装置を設置した建物または建物の床と建物の基礎との間に振動を絶縁する除振装置としてダンパを介せば、さらに床振動抑制効果が向上する。
【００３０】
＜実施形態３＞
図３に本発明の第３実施形態に関するステージ装置の概略図を示す。
【００３１】
図中において、前述と同様の部材については同一の番号をつけ、説明は省略する。本実施形態は、拘束点として機能する連結ピンを天井または天井部の固定部材と建物の基礎部に設け、反力受け部材と連結した。
【００３２】
図中において、２１は本装置を設置した建物の天井または天井に固定された部材である。２２は本装置を設置した建物の基礎に固定された部材である。５は反力受け部材である。本装置のステージ機構と振動に対して実質的に独立している天井部に固定された部材２１と、本装置を設置した建物の基礎部に固定された部材２２に、拘束点として機能する連結ピンが配置され、反力受け部材のすり割状の端部に挟まれ、反力受け部材と回転可能に連結される。
【００３３】
図３の構成において、ステージ反力として反力受け部材５に加わる力ｆは、天井部の固定部材の連結ピン１２Ａに力ｆ１、建物の基礎部の連結ピン１２Ｂに力ｆ２として作用する。このとき、設置床面２０には影響を及ぼさない。
【００３４】
本実施形態では、本装置を設置した建物の天井部に固定された部材と、建物の基礎に固定された部材に力が分散される。また、連結ピンの構造から、力ｆの作用方向に回転自由で拘束しているため、反力受けからはモーメント力が伝達されず、床面と平行な方向の力が伝達される。そのため、天井部および基礎部に固定された部材はこの力を軸力として受ければ良いので、簡単な構造で取り付けも容易である。
【００３５】
なお、本実施形態では、天井部および基礎部に固定された部材にそれぞれ拘束点として作用する連結ピンを配置しているが、必ずしも天井部と基礎部に分ける必要はなく、両者ともに天井部あるいは基礎部に配置することも可能である。
【００３６】
＜実施形態４＞
図４に本発明の第４実施形態に関するステージ装置の概略図を示す。
【００３７】
図中において、前述と同様の部材については同一の番号をつけ、説明は省略する。本実施形態は前述の回転可能に拘束された連結ピンを持たず、拘束点が固定され、モーメント力も伝達されるようになっている。
【００３８】
図において、２４は本装置を設置した建物の天井に固定された部材である。反力受け部材５は天井に固定された部材２４に拘束点において連結されている。この場合の拘束点は、前述の回転自由な拘束点と異なり、自由度を持たずに固定されている。ここで、建物の天井は振動を吸収するメカニカルアースとしての役割を果たしている。
【００３９】
設置床面や設置床面に固定された基盤４等の部材とは反力受け部材は連結されていないため、ステージ反力として反力受け部材に加わる力ｆは全て天井に固定された部材２４にかかる。
【００４０】
本実施形態では、天井部に固定された部材２４に反力受け部材５を固定するため、反力受け部材５の拘束点を一点にすることができる。そのため、設置床面や設置床面に固定された基盤等の部材に外力やモーメント力が伝達されず、床面の振動抑制効果を持つ。ただし、拘束点は一点に限るものではない。また、ステージ反力として反力受け部材に加わる力ｆは全て天井部に固定された部材２４にかかるため、設置床面に外力や振動等の影響は及ばない。
【００４１】
同様に、図５に示すように、本装置を設置した建物の基礎に固定された部材２３に反力受け部材を固定しても良い。この場合、ステージ反力として反力受け部材５に加わる力ｆは全て建物の基礎部に固定された部材にかかり、同様の効果が得られる。また、本装置を設置した建物又は建物の床と建物の基礎との間に振動を絶縁する除振装置としてダンパを介せば、さらに床振動抑制効果が向上する。
【００４２】
＜実施形態５＞
次に前述した実施形態のいずれかのステージ装置をレチクルステージとして搭載した走査型露光装置の実施形態を、図６を用いて説明する。
【００４３】
レチクルステージ７３上のレチクルを経てウエハステージ９３上のウエハＷを露光する露光光は、破線で示す光源装置９５から発生される。
【００４４】
フレーム９４は、レチクルステージベース７１Ａを支持するとともにレチクルステージ７３とウエハステージ９３の間に投影光学系９６を支持する。
【００４５】
なお、ウエハステージ９３は、駆動部によってレチクルステージ７３と同期して走査される。レチクルステージ７３とウエハステージ９３の走査中、両者の位置はそれぞれ干渉計９７，９８によって継続的に検出され、レチクルステージ７３とウエハステージ９３の駆動部にそれぞれフィードバックされる。これによって両者の走査開始位置を正確に同期させるとともに、定速走査領域の走査速度を高精度で制御することができる。
【００４６】
＜実施形態６＞
次に上述した露光装置を利用した半導体デバイスの製造方法の実施形態を説明する。図７は半導体デバイス（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Ｓ１１（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Ｓ１２（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Ｓ１３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いて基板であるウエハを製造する。ステップＳ１４（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Ｓ１５（組立）は後工程と呼ばれ、ステップＳ１４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Ｓ１６（検査）ではステップＳ１５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、これが出荷（ステップＳ１７）される。
【００４７】
図８は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップＳ２１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップＳ２２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ２３（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Ｓ２４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップＳ２５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップＳ２６（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Ｓ２７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップＳ２８（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Ｓ２９（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が形成される。本実施形態の製造方法を用いれば、高集積度の半導体デバイスを製造することができる。
【００４８】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、ステージ機構と実質的に独立している建物の基礎または天井に固定された部材に、ステージの移動に伴って発生する反力を分散させることができる。これにより、ステージ装置を設置した床の振動やモーメント力を軽減することができる。また、ステージ装置を設置した床上に設置した他の装置の外乱を減らすことができる。
【００４９】
請求項３の発明によれば、ステージ装置を設置した床のステージ駆動反力による床振動を軽減させることができる。
【００５０】
請求項５、６、７のいずれかの発明によれば、反力受け部材から床に固定された部材に対して、床振動の原因となるモーメント力の伝達を軽減させることができる。また、建物の基礎または天井に固定された部材は、反力を軸力によって受ければ良いだけとなり、取り付けや構造が簡単になる。
【００５１】
また、請求項８または９の発明によれば、高速、高精度な露光装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態のステージ装置の概略図
【図２】第２実施形態のステージ装置の概略図
【図３】第３実施形態のステージ装置の概略図
【図４】第４実施形態のステージ装置の概略図
【図５】第４実施形態のステージ装置の概略図
【図６】本発明のステージ装置を用いた露光装置の概略図
【図７】半導体デバイス製造方法のフロー図
【図８】ウエハプロセスのフロー図
【図９】従来のステージ装置の概略図
【図１０】従来のステージ装置の説明図
【符号の説明】
１  ステージ
２  定盤
３  防振ばね
４  基盤
５  反力受け部材
６  アクチュエータ
７  固定子
８  可動子
１０  連結部材
１１、１２  連結ピン
２０  床
２１  天井または天井の固定部材
２２  建物の基礎
２３、２４  メカニカルアース
４１  ステージ
４２  定盤
４３  防振ばね
４４  基盤
４５  反力受け部材
４６  アクチュエータ
４７  固定子
４８  可動子
４９  床
７３  レチクルステージ
９０  支持枠
９２  定盤
９３  ウエハステージ
９４  フレーム
９５  光源装置
【図１】
0003548411.tif 000002
【図２】
0003548411.tif 000003
【図３】
0003548411.tif 000004
【図４】
0003548411.tif 000005
【図５】
0003548411.tif 000006
【図６】
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【図７】
0003548411.tif 000008
【図８】
0003548411.tif 000009
【図９】
0003548411.tif 000010
【図１０】
0003548411.tif 000011