[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP2000352592A - Stage device and exposure device using it and device production method - Google Patents

Stage device and exposure device using it and device production method

Info

Publication number
JP2000352592A
JP2000352592A JP11163065A JP16306599A JP2000352592A JP 2000352592 A JP2000352592 A JP 2000352592A JP 11163065 A JP11163065 A JP 11163065A JP 16306599 A JP16306599 A JP 16306599A JP 2000352592 A JP2000352592 A JP 2000352592A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stage
counter mass
pulley
drive mechanism
driving
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11163065A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinji Oishi
伸司 大石
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP11163065A priority Critical patent/JP2000352592A/en
Publication of JP2000352592A publication Critical patent/JP2000352592A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691Handling of masks or workpieces
    • G03F7/70716Stages
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691Handling of masks or workpieces
    • G03F7/70766Reaction force control means, e.g. countermass

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Details Of Measuring And Other Instruments (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Machine Tool Units (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the dynamic characteristics of a stage and increase the speed and accuracy of positioning without leading to increase of the device size. SOLUTION: To a stage device provided with a stage movable in nearly vertical direction, a driving mechanism 40 moving the stage to nearly vertical direction, a counter mass 61 balancing the weight of the stage, and a pulley 63 winding and supporting the connection member 62 connecting the counter mass to the stage, a drive mechanism 63c and 80 giving one of or both of the drive force in the rotational direction of the pulley and the drive force along the direction nearly vertical to the counter mass are provided.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイス等
を製造するためのリソグラフィ工程で使用する露光装置
や各種精密加工機、あるいは各種精密測定器等に搭載さ
れるステージ装置およびこれを用いた露光装置ならびに
デバイス製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure apparatus used in a lithography process for manufacturing semiconductor devices and the like, various precision processing machines, and a stage apparatus mounted on various precision measuring instruments and the like, and an exposure apparatus using the same. The present invention relates to an apparatus and a device manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半導体デバイス等の製造に用いら
れる露光装置として一般的にステッパと呼ばれる装置が
知られている。これは、レチクルやマスク等の原版のパ
ターンをウエハ等の基板に投影する投影光学系に対し
て、基板を2次元的にステップ移動させ、1枚の基板に
原版のパターン複数個分を焼き付けるものである。ステ
ッパの投影光学系に対してウエハ等の基板をステップ移
動させて位置決めするステージ装置は、半導体デバイス
等の高集積化に伴なってより高精度のものが要求されて
きている。
2. Description of the Related Art Conventionally, an apparatus generally called a stepper is known as an exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor device or the like. In this method, a substrate is two-dimensionally moved in steps with respect to a projection optical system that projects a pattern of an original such as a reticle or a mask onto a substrate such as a wafer, and a plurality of original patterns are printed on one substrate. It is. As a stage device for positioning a substrate such as a wafer by step-moving it with respect to a projection optical system of a stepper, higher precision is required as semiconductor devices and the like are more highly integrated.

【0003】また、近年では、1枚のウエハから得られ
るデバイス製品の数すなわち取り個数を増大させるため
にウエハが大型化する傾向にあり、これに伴なってステ
ッパ等のステージ装置は大型化かつ高重量化してきてい
る。このような状態で必要な精度を得るにはステージの
動特性をより一層向上させなければならず、ガイド等の
剛性強化が望まれるが、このためにステージ全体がさら
に高重量化する結果となる。
In recent years, the size of wafers has tended to increase in order to increase the number of device products obtained from one wafer, that is, the number of devices to be obtained, and accordingly stage devices such as steppers have become larger and larger. It is getting heavier. In order to obtain the required accuracy in such a state, it is necessary to further improve the dynamic characteristics of the stage, and it is desired to increase the rigidity of the guide and the like, but this results in a further increase in the weight of the entire stage. .

【0004】加えて、半導体デバイス等の低価格化のた
めに露光サイクルタイムを短縮してスループットを向上
させることが要求されており、ウエハ等を移動させるス
テージも高速駆動することが望まれる。ところが、大型
でしかも高重量なステージを高速化するには、ステージ
を支える構造体の剛性をより一層強化しなければなら
ず、このために装置全体が著しく大型化かつ高重量化
し、コスト高になるおそれがある。
In addition, in order to reduce the cost of semiconductor devices and the like, it is required to shorten the exposure cycle time and improve the throughput, and it is desired that the stage for moving a wafer or the like be driven at a high speed. However, in order to increase the speed of a large and heavy stage, the rigidity of the structure supporting the stage must be further strengthened. As a result, the entire apparatus becomes significantly larger, heavier, and more expensive. Could be.

【0005】他方、最近開発の進んでいる軟X線(荷電
粒子蓄積リング放射光)等を露光光とするX線露光装置
では、ウエハ等の基板を垂直に保持し、鉛直またはこれ
に近似する基準面内で2次元的にステップ移動させる縦
型ステージが用いられる。このような縦型ステージにお
いては、上記の大型化や高速化等に伴なう問題に加え
て、ステージを重力方向に移動させるものであるために
ステージの自重補償を行なうカウンタマス機構等を必要
とするが、カウンタマス等に振動が発生すればウエハ等
の位置決め精度を劣化させる外乱となり、ステージの動
特性等も著しく劣化する。
On the other hand, recently developed X-ray exposure apparatuses using soft X-rays (charged particle storage ring radiation) or the like as exposure light hold a substrate such as a wafer in a vertical direction and approach a vertical or similar substrate. A vertical stage that moves two-dimensionally in a reference plane is used. In such a vertical stage, in addition to the above-mentioned problems associated with the increase in size and speed, a countermass mechanism for compensating the stage's own weight is required because the stage is moved in the direction of gravity. However, if vibration occurs in the counter mass or the like, it becomes a disturbance that degrades the positioning accuracy of the wafer or the like, and the dynamic characteristics of the stage and the like also deteriorate significantly.

【0006】図15および図16は従来の縦型ステージ
の一例を示す。これは、合板1110a上に立設された
定盤1110に沿ってY軸方向(鉛直方向)に往復移動
自在であるYステージ1120と、Yステージ1120
上をX軸方向に往復移動自在であるXステージ1130
と、Yステージ1120をY軸方向に移動させるシリン
ダ1140と、Xステージ1130をX軸方向に移動さ
せる図示しないリニアモータ等を有するXYステージで
ある。
FIGS. 15 and 16 show an example of a conventional vertical stage. This includes a Y stage 1120 that can reciprocate in the Y-axis direction (vertical direction) along a surface plate 1110 erected on a plywood 1110a, and a Y stage 1120.
X stage 1130 that can reciprocate on the top in the X-axis direction
And an XY stage having a cylinder 1140 for moving the Y stage 1120 in the Y-axis direction and a linear motor (not shown) for moving the X stage 1130 in the X-axis direction.

【0007】定盤1110は、Yステージ1120の裏
面を、エアパッド等を介して非接触で支持するガイド面
を有する。また定盤1110の一端には、Yステージ1
120をY軸方向に案内するための図示しないYガイド
(ヨーガイド)が設けられ、このYガイドとYステージ
1120の間も、エアパッド等によって非接触に保たれ
る。
The surface plate 1110 has a guide surface for supporting the back surface of the Y stage 1120 in a non-contact manner via an air pad or the like. One end of the surface plate 1110 has a Y stage 1
An unillustrated Y guide (yaw guide) for guiding the H.120 in the Y-axis direction is provided, and the space between the Y guide and the Y stage 1120 is kept in a non-contact state by an air pad or the like.

【0008】Yステージ1120とXステージ1130
およびこれに保持された図示しないウエハ等の重さを相
殺(キャンセル)する自重補償機構1160は、一端に
Yステージ1120、他端にカウンタマス1161を吊
り下げるベルト1162と、これを巻回支持する滑車1
163を有し、カウンタマス1161の重量は、Yステ
ージ1120およびXステージ1130とこれに保持さ
れたウエハ等を含むステージ可動部の重量にバランスす
るように設定されている。
[0008] Y stage 1120 and X stage 1130
A self-weight compensating mechanism 1160 for canceling (cancelling) the weight of a wafer or the like (not shown) held on the belt 1162 at one end and a belt 1162 for suspending a counter mass 1161 at the other end, and winds and supports the belt 1162. Pulley 1
163, and the weight of the counter mass 1161 is set so as to balance the weight of the stage movable portion including the Y stage 1120 and the X stage 1130 and the wafers and the like held thereon.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術によれば、Yステージが高速で移動する際には
滑車およびカウンタマスの慣性モーメントの影響により
その応答遅れが大きな問題となる。また、ステージとカ
ウンタマスを連結するベルトには一般的にスチールベル
トやワイヤ等が用いられるが、ステージを移動させると
きにスチールベルト等の剛性不足に起因する数十Hzの
固有振動を発生する。加えてカウンタマス自体がもつ例
えば50Hz以上の固有振動がベルトを介して表側のス
テージに伝播する。これらの振動は、ステージの位置決
め精度を著しく悪化させ、位置決め制御系の周波数応答
特性を向上させる際の大きな障害となる。
However, according to the above prior art, when the Y stage moves at a high speed, the response delay becomes a serious problem due to the influence of the inertia moment of the pulley and the counter mass. A steel belt, a wire, or the like is generally used as a belt connecting the stage and the counter mass. When the stage is moved, natural vibration of several tens Hz is generated due to insufficient rigidity of the steel belt or the like. In addition, the natural vibration of, for example, 50 Hz or more of the counter mass itself propagates through the belt to the front stage. These vibrations significantly deteriorate the positioning accuracy of the stage, and become a major obstacle in improving the frequency response characteristics of the positioning control system.

【0010】本発明は上記従来の技術の有する未解決の
課題に鑑みてなされたものであり、カウンタマス等の自
重補償機構を備えた縦型ステージの動特性を改善し、装
置の大型化等を招くことなく位置決めの高速化や高精度
化を大幅に促進できる高性能なステージ装置およびこれ
を用いた露光装置ならびにデバイス製造方法を提供する
ことを目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above-mentioned unsolved problems of the prior art, and has been made to improve the dynamic characteristics of a vertical stage provided with a self-weight compensation mechanism such as a counter mass, and to increase the size of the apparatus. It is an object of the present invention to provide a high-performance stage apparatus which can greatly promote high-speed and high-accuracy positioning without causing the problem, an exposure apparatus using the same, and a device manufacturing method.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の第1のステージ
装置は、ほぼ鉛直な方向に移動可能なステージと、この
ステージを前記方向に移動させる駆動機構と、前記ステ
ージの重さとバランスするカウンタマスと、このカウン
タマスを前記ステージに連結している連結部材を巻回支
持する滑車とを備え、前記滑車に対する回転方向の駆動
力または前記カウンタマスに対するほぼ鉛直な方向に沿
った駆動力のうちいずれかまたは双方を付与する駆動機
構を具備することを特徴とする。
A first stage apparatus according to the present invention comprises a stage movable in a substantially vertical direction, a driving mechanism for moving the stage in the direction, and a counter for balancing the weight of the stage. A mass and a pulley that winds and supports a connecting member that connects the counter mass to the stage, and includes a driving force in a rotational direction with respect to the pulley or a driving force along a substantially vertical direction with respect to the counter mass. It is characterized by including a drive mechanism for providing one or both of them.

【0012】第2のステージ装置は、第1のステージ装
置において、位置指令値に基づいて前記ステージの駆動
機構により前記ステージの位置を制御するとともに、前
記滑車またはカウンタマスの駆動機構を前記位置指令値
に同期して駆動する制御手段を有することを特徴とす
る。
The second stage device is similar to the first stage device, wherein the position of the stage is controlled by a drive mechanism of the stage based on a position command value, and the pulley or counter mass drive mechanism is controlled by the position command. It is characterized by having control means for driving in synchronization with the value.

【0013】第3のステージ装置は、ほぼ鉛直な基準面
に沿って2次元的に移動自在なワークステージと、この
ワークステージをほぼ鉛直な第1の方向に移動させる第
1の駆動機構と、前記ワークステージを第2の方向に移
動させる第2の駆動機構と、前記ワークステージの重さ
とバランスするカウンタマスと、このカウンタマスを前
記ワークステージに連結している連結部材を巻回支持す
る滑車とを備え、前記滑車に回転方向の駆動力を付与す
る第3の駆動機構と、カウンタマスにほぼ鉛直方向の駆
動力を付与する第4の駆動機構とを具備することを特徴
とする。
The third stage device comprises a work stage movable two-dimensionally along a substantially vertical reference plane, a first drive mechanism for moving the work stage in a substantially vertical first direction, A second drive mechanism for moving the work stage in a second direction, a counter mass that balances the weight of the work stage, and a pulley that winds and supports a connecting member that connects the counter mass to the work stage And a fourth drive mechanism for applying a drive force in the vertical direction to the counter mass, and a fourth drive mechanism for applying a drive force in the substantially vertical direction to the countermass.

【0014】第4のステージ装置は、第3のステージ装
置において、位置指令値に基づいて前記第1駆動機構に
より前記ワークステージの位置を制御するとともに、前
記第3駆動機構および第4駆動機構を前記位置指令値に
同期して駆動する制御手段を有することを特徴とする。
The fourth stage device is a third stage device, wherein the position of the work stage is controlled by the first drive mechanism based on a position command value, and the third drive mechanism and the fourth drive mechanism are controlled by the first drive mechanism. It is characterized by having control means for driving in synchronization with the position command value.

【0015】第5のステージ装置は、第3または第4の
ステージ装置において、前記第1および第4駆動機構は
リニアモータであることを特徴とする。
A fifth stage device is the third or fourth stage device, wherein the first and fourth drive mechanisms are linear motors.

【0016】第6のステージ装置は、第3〜第5のいず
れかのステージ装置において、前記第3駆動機構は前記
滑車に取り付けられた回転モータであることを特徴とす
る。
A sixth stage device is characterized in that in any one of the third to fifth stage devices, the third drive mechanism is a rotary motor attached to the pulley.

【0017】第7のステージ装置は、第3〜第6のいず
れかのステージ装置において、前記ワークステージを前
記基準面に対して非接触に保つ静圧軸受装置が設けられ
ていることを特徴とする。
A seventh stage device is characterized in that in any one of the third to sixth stage devices, a hydrostatic bearing device for keeping the work stage in non-contact with the reference surface is provided. I do.

【0018】第8のステージ装置は、第3〜第7のいず
れかのステージ装置において、前記ワークステージを前
記第1方向に案内するヨーガイド、および前記ワークス
テージを前記ヨーガイドに対して非接触に保つヨーガイ
ド静圧軸受装置が設けられていることを特徴とする。
An eighth stage device is the stage device according to any one of the third to seventh stage devices, wherein the yaw guide for guiding the work stage in the first direction and the work stage are kept out of contact with the yaw guide. A yaw guide hydrostatic bearing device is provided.

【0019】第9のステージ装置は、第3〜第8のいず
れかのステージ装置において、前記カウンタマスを前記
第1方向に案内するカウンタマスヨーガイドと、前記カ
ウンタマスを前記カウンタマスヨーガイドに対して非接
触に保つカウンタマスヨーガイド静圧軸受装置が設けら
れていることを特徴とする。
A ninth stage device is the stage device according to any one of the third to eighth stage devices, wherein the counter mass is a guide for guiding the counter mass in the first direction, and the counter mass is a counter mass yaw guide. A countermass-yo guide hydrostatic bearing device is provided to keep the non-contact.

【0020】本発明の第1の露光装置は、第1〜第9の
いずれかのステージ装置と、これによって保持されたワ
ークを露光する露光手段とを具備することを特徴とす
る。第2の露光装置は、第1の露光装置において、前記
露光手段が用いる露光光はX線であることを特徴とす
る。本発明のデバイス製造方法は、第1または第2の露
光装置によって基板を露光する工程を具備することを特
徴とする。
A first exposure apparatus according to the present invention includes any one of the first to ninth stage apparatuses and an exposure means for exposing a work held by the stage apparatus. The second exposure apparatus is characterized in that, in the first exposure apparatus, the exposure light used by the exposure means is an X-ray. A device manufacturing method according to the present invention includes a step of exposing a substrate by a first or second exposure apparatus.

【0021】これら本発明の構成において、ステージを
駆動する時、滑車やカウンタマスの慣性モーメントがス
テージの駆動に与える影響を打ち消すようにステージの
駆動に適合させて滑車やカウンタマスを駆動する。これ
により、剛性の弱い連結部材を含むカウンタマス等の自
重補償機構による外乱を除去し、より一層位置決め精度
を向上させ、高速化を促進するようにしている。
In the configuration of the present invention, when the stage is driven, the pulley and the counter mass are driven in conformity with the stage drive so as to cancel the influence of the inertia moment of the pulley and the counter mass on the stage drive. Thus, disturbance caused by a self-weight compensating mechanism such as a counter mass including a connecting member having low rigidity is removed, and the positioning accuracy is further improved, and the speeding up is promoted.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】図1は本発明の第1の実施例に係
るXYステージを示す斜視図である。同図に示すよう
に、このXYステージは、図示しない合板上に立設され
た定盤10に沿ってY軸方向(鉛直またはこれに近似す
る方向)に往復移動自在であるYステージ20と、Yス
テージ20上をX軸方向に往復移動自在であるXステー
ジ30と、Yステージ20をY軸方向に移動させる第1
の駆動手段である一対のYリニアモータ40と、Xステ
ージ30をX軸方向に移動させる第2の駆動手段である
Xリニアモータ50とを有する。図1においては、Yガ
イド11について後で説明するために、図の左側のYリ
ニアモータ40の表示は省略してある。
FIG. 1 is a perspective view showing an XY stage according to a first embodiment of the present invention. As shown in the figure, the XY stage includes a Y stage 20 which is reciprocally movable in a Y-axis direction (a vertical direction or a direction similar thereto) along a surface plate 10 erected on a plywood (not shown). An X stage 30 that is reciprocally movable on the Y stage 20 in the X axis direction, and a first stage that moves the Y stage 20 in the Y axis direction.
And a pair of Y linear motors 40 as second driving means for moving the X stage 30 in the X-axis direction. In FIG. 1, the display of the Y linear motor 40 on the left side of the figure is omitted to explain the Y guide 11 later.

【0023】定盤10は、Yステージ20とXステージ
30の裏面を、図示しない静圧軸受装置であるエアパッ
ド等を介して非接触で支持する基準面であるXYガイド
面10aを有する。定盤10のX軸方向の一端には、Y
ステージ20をY軸方向に案内するヨーガイドであるY
ガイド11(破線で示す)が立設され、Yガイド11の
Yガイド面11aとYステージ20の間は、ヨーガイド
静圧軸受装置であるエアパッド20a等によって非接触
に保たれている。両Yリニアモータ40が駆動される
と、Yステージ20が定盤10のXYガイド面10a上
をYガイド11に沿って移動する。
The surface plate 10 has an XY guide surface 10a as a reference surface for supporting the back surfaces of the Y stage 20 and the X stage 30 in a non-contact manner via an air pad or the like which is a hydrostatic bearing device (not shown). One end of the platen 10 in the X-axis direction
Y which is a yaw guide for guiding the stage 20 in the Y-axis direction
A guide 11 (shown by a broken line) is provided upright, and the space between the Y guide surface 11a of the Y guide 11 and the Y stage 20 is kept in a non-contact state by an air pad 20a or the like which is a yaw guide static pressure bearing device. When both Y linear motors 40 are driven, the Y stage 20 moves on the XY guide surface 10 a of the base 10 along the Y guide 11.

【0024】Yステージ20は、一対のYスライダ21
および22と、これらによって両端が支持されたXリニ
アモータ固定子52からなる枠体によって構成されてい
る。Yスライダ21および22の裏面は、定盤10のX
Yガイド面10aに面しており、前述のようにエアパッ
ド等を介して非接触に支持される。また、図の左側のY
スライダ22は他方21より長尺であり、その側面22
aはYガイド11のYガイド面11aに面しており、前
述のようにエアパッド20a等を介して非接触で案内さ
れる(図2(b)参照)。Yスライダ21および22は
それぞれ、連結板23によってYリニアモータ可動子4
1に一体的に結合されている。Xステージ30は天板3
1を有する中空枠体であり、その中空部をXリニアモー
タ固定子52が貫通している。天板31の表面は図示し
ないワークであるウエハを吸着保持するワークステージ
を形成している。
The Y stage 20 includes a pair of Y sliders 21
And 22, and a frame body composed of an X linear motor stator 52 supported at both ends thereof. The back surfaces of the Y sliders 21 and 22 are
It faces the Y guide surface 10a and is supported in a non-contact manner via an air pad or the like as described above. Also, Y on the left side of FIG.
The slider 22 is longer than the other 21 and its side 22
a faces the Y guide surface 11a of the Y guide 11, and is guided in a non-contact manner through the air pad 20a and the like as described above (see FIG. 2B). The Y sliders 21 and 22 are respectively connected to the Y linear motor
1 are integrally connected. X stage 30 is top plate 3
The X linear motor stator 52 penetrates the hollow frame having a hollow portion 1. The surface of the top plate 31 forms a work stage for sucking and holding a wafer, which is a work (not shown).

【0025】両Yリニアモータ40は、前述のように連
結板23を介してYステージ20のYスライダ21およ
び22と一体的に結合されたYリニアモータ可動子41
と、その開口部を貫通するYリニアモータ固定子42を
有する。各Yリニアモータ固定子42に供給される電流
によって、各Yリニアモータ可動子41にY軸方向の推
力が発生し、Yステージ20とXステージ30をY軸方
向に移動させる。Xステージ30をYステージ20上で
X軸方向に移動させるXリニアモータ可動子はXステー
ジ30の天板31の内側に固着されている。Xリニアモ
ータ固定子52に供給される電流によって、Xリニアモ
ータ可動子にX軸方向の推力が発生し、Xステージ30
をYリニアモータ固定子52に沿ってX軸方向に移動さ
せる。
Both Y linear motors 40 are Y linear motor movers 41 integrally connected to Y sliders 21 and 22 of Y stage 20 via connecting plate 23 as described above.
And a Y linear motor stator 42 penetrating the opening. The current supplied to each Y linear motor stator 42 generates a thrust in the Y axis direction on each Y linear motor movable element 41, and moves the Y stage 20 and the X stage 30 in the Y axis direction. An X linear motor mover that moves the X stage 30 on the Y stage 20 in the X-axis direction is fixed inside the top plate 31 of the X stage 30. The X-axis motor thrust is generated in the X-axis direction by the current supplied to the X linear motor stator 52, and the X stage 30
Is moved along the Y linear motor stator 52 in the X-axis direction.

【0026】Yステージ20とXステージ30等の重さ
を相殺(キャンセル)する自重補償機構であるカウンタ
マス機構60は、一端にYスライダ21および22すな
わちYステージ20、他端にカウンタマス61を吊り下
げる複数の連結部材であるベルト62と、これを巻回支
持する滑車63と、滑車63を駆動する回転モータ63
cとを有する。カウンタマス61の重量は、Yステージ
20とXステージ30およびこれに保持されたウエハ等
を含むステージ可動部全体の重量にバランスするように
設定されている。
The counter mass mechanism 60, which is a self-weight compensation mechanism for canceling (cancelling) the weights of the Y stage 20 and the X stage 30, etc., has the Y sliders 21 and 22, ie, the Y stage 20, at one end and the counter mass 61 at the other end. A belt 62 as a plurality of connecting members to be suspended, a pulley 63 for winding and supporting the belt 62, and a rotary motor 63 for driving the pulley 63
c. The weight of the counter mass 61 is set so as to balance the weight of the entire stage movable section including the Y stage 20 and the X stage 30 and the wafers and the like held thereon.

【0027】Xステージ30がX軸方向に移動すると、
Yステージ20とXステージ30を含むステージ可動部
の重心位置が変わるため、Z軸のまわり(ωZ軸方向)
の回転モーメントの釣り合いバランスが損なわれる。と
ころが、カウンタマス機構60のみではこのモーメント
を受けることができず、Yステージ20を案内するYガ
イド(ヨーガイド)11に過大な負荷がかかる。このよ
うな大きな負荷を支えるためには、Yガイド11の剛性
を著しく増大させる必要があるが、Yガイド11の剛性
強化にはYガイド11等の大型化を伴なうため、ステー
ジ全体がさらに大型化、高重量化し、ステージの動特性
も悪化して、位置決めの高精度化や高速化を大きく妨げ
る結果となる。また、Yステージ20とカウンタマス6
1を連結するベルト62には一般的にスチールベルトや
ワイヤ等が用いられるが、Yステージ20を移動させる
ときにスチールベルトの剛性不足等に起因する振動を発
生する。このような振動は、ステージの位置決め精度を
著しく悪化させ、位置決め制御系の周波数応答特性を向
上させる際の大きな障害となる。
When the X stage 30 moves in the X axis direction,
Because the position of the center of gravity of the stage movable part including the Y stage 20 and the X stage 30 changes, around the Z axis (in the ωZ axis direction)
The balance of the rotational moments is lost. However, this moment cannot be received only by the countermass mechanism 60, and an excessive load is applied to the Y guide (yaw guide) 11 for guiding the Y stage 20. In order to support such a large load, it is necessary to significantly increase the rigidity of the Y guide 11. However, since increasing the rigidity of the Y guide 11 involves increasing the size of the Y guide 11 and the like, the entire stage is further increased. As the size and weight are increased, the dynamic characteristics of the stage are also deteriorated, resulting in a great hindrance to high precision and high speed positioning. Also, the Y stage 20 and the counter mass 6
Generally, a steel belt, a wire, or the like is used as the belt 62 connecting the first and second belts 1. However, when the Y stage 20 is moved, vibration occurs due to insufficient rigidity of the steel belt. Such vibration significantly deteriorates the positioning accuracy of the stage, and becomes a major obstacle in improving the frequency response characteristics of the positioning control system.

【0028】そこで、Yステージ20と各ベルト62の
連結部に、Xステージ30の変位に応じてベルト62の
張力または有効長さを調節するためのアクチュエータ7
0を設けている。アクチュエータ70としては、図4〜
図6にそれぞれ示すような、ベルト62の張力を制御す
るためのベロフラム(空気バネ)71、エアシリンダ7
2、リニアモータ73、図7に示すような、ベルト62
の有効長さを変化させるための圧電素子74等を用い
る。Yスライダ21および22を吊り下げるベルト62
それぞれのアクチュエータ70の駆動量を、後述するよ
うに、Xステージ30の位置情報に基づいて個別に制御
することによって、各ベルト62の張力または有効長さ
を調節する。このようにして、Xステージ30の移動に
伴なって発生する回転モーメントを打ち消す(補償す
る)ことにより、Yステージ20がYガイド11に与え
る負荷を低減する。加えて、ベロフラム71、エアシリ
ンダ72およびリニアモータ73は、ベルト62の剛性
不足によって発生する固有振動や、カウンタマス61自
体の固有振動を吸収して減衰させる吸振効果を有する。
すなわち、アクチュエータ70によって、ベルト62か
らYステージ20に伝播する振動を低減し、位置決め精
度や位置決め制御系の周波数応答特性を大幅に向上でき
るという利点もある。
Therefore, an actuator 7 for adjusting the tension or the effective length of the belt 62 according to the displacement of the X stage 30 is provided at the connection between the Y stage 20 and each belt 62.
0 is provided. As the actuator 70, FIGS.
As shown in FIG. 6, a bellofram (air spring) 71 for controlling the tension of the belt 62 and an air cylinder 7 are provided.
2. Linear motor 73, belt 62 as shown in FIG.
A piezoelectric element 74 or the like for changing the effective length is used. Belt 62 for suspending Y sliders 21 and 22
The tension or the effective length of each belt 62 is adjusted by individually controlling the driving amount of each actuator 70 based on the position information of the X stage 30 as described later. In this way, by canceling (compensating) the rotational moment generated with the movement of the X stage 30, the load applied to the Y guide 11 by the Y stage 20 is reduced. In addition, the bellofram 71, the air cylinder 72, and the linear motor 73 have a vibration absorbing effect of absorbing and attenuating natural vibration generated by insufficient rigidity of the belt 62 and natural vibration of the counter mass 61 itself.
In other words, there is an advantage that the vibration transmitted from the belt 62 to the Y stage 20 can be reduced by the actuator 70, and the positioning accuracy and the frequency response characteristic of the positioning control system can be greatly improved.

【0029】Yガイド11のガイド面11aとこれに対
向するYステージ20(Yスライダ22)の間は、前述
のようにエアパッド20aによって非接触に保たれてい
る。Yステージ20は、エアパッド20aに加えて磁気
パッド20bを有し、これはエアパッド20aと逆向き
の予圧を与えて、図2(a)に示す軸受剛性k1を得る
ためのものである。また、図3に示すように、Yガイド
11と平行して定盤10の裏面側にカウンタマスヨーガ
イド64が配設されている。カウンタマスヨーガイド6
4は、カウンタマス61の一端に設けられたカウンタマ
スヨーガイド静圧軸受装置であるエアパッド61aおよ
び磁気パッド61bに対向し、これらによって、カウン
タマス61をY軸方向に非接触で案内する。カウンタマ
ス61の磁気パッド61bは、エアパッド61aと逆向
きの予圧を与えて、図2に示すようにYステージ20側
の軸受剛性k1より大である軸受剛性k2を得るように
構成されている。このようにカウンタマスヨーガイド6
4の軸受剛性k2をYガイド11の軸受剛性k1より大
きくするのは、Xステージ30のX軸方向の移動に伴な
ってYステージ20の重心位置が変化した場合に発生す
る回転モーメントの影響を、カウンタマスヨーガイド6
4で受けて、Yステージ20にかかる回転モーメントを
小さくするためである。Xステージ30のY軸方向とX
軸方向の位置は、それぞれ、Xステージ30と一体であ
るY測長用ミラー30aおよびX測長用ミラー30bの
反射光を受光する位置センサ30cおよび30dによっ
て計測される。
The space between the guide surface 11a of the Y guide 11 and the Y stage 20 (Y slider 22) opposed thereto is kept in a non-contact state by the air pad 20a as described above. The Y stage 20 has a magnetic pad 20b in addition to the air pad 20a, which is used to apply a preload in a direction opposite to that of the air pad 20a to obtain a bearing rigidity k1 shown in FIG. As shown in FIG. 3, a counter mass yaw guide 64 is provided on the back side of the surface plate 10 in parallel with the Y guide 11. Counter Masyo Guide 6
Numeral 4 faces an air pad 61a and a magnetic pad 61b, which are countermass yaw guide static pressure bearing devices provided at one end of the countermass 61, and guides the countermass 61 in the Y-axis direction without contact. The magnetic pad 61b of the counter mass 61 is configured to apply a preload in a direction opposite to that of the air pad 61a to obtain a bearing stiffness k2 greater than the bearing stiffness k1 on the Y stage 20 side as shown in FIG. Thus, the counter mayo guide 6
The reason why the bearing stiffness k2 of No. 4 is made larger than the bearing stiffness k1 of the Y guide 11 is because the influence of the rotational moment generated when the center of gravity of the Y stage 20 changes as the X stage 30 moves in the X-axis direction. , Counter Masyo Guide 6
4 to reduce the rotational moment applied to the Y stage 20. X-axis direction of X stage 30 and X
The position in the axial direction is measured by position sensors 30c and 30d that receive the reflected light from the Y length measuring mirror 30a and the X length measuring mirror 30b integrated with the X stage 30, respectively.

【0030】次に、各アクチュエータ70として、図4
に示すベロフラム71を用いた場合について説明する。
べロフラム71は、給気口71aを備えたべローズ71
bを有し、ベローズ71bの上端は、Yステージ20と
一体である第1のハウジング71cに連結され、ベロー
ズ71bの下端は、ベルト62の下端に結合された第2
のハウジング71dに連結されている。給気口71aに
供給される空気の圧力を変えることによって、ベローズ
71b内の空気圧を変化させ、これによってベルト62
の張力を変化させる。
Next, as each actuator 70, FIG.
The case where the bellofram 71 shown in FIG.
Belofram 71 is a bellows 71 having an air supply port 71a.
b, the upper end of the bellows 71 b is connected to a first housing 71 c integral with the Y stage 20, and the lower end of the bellows 71 b is connected to the lower end of the belt 62.
Is connected to the housing 71d. By changing the pressure of the air supplied to the air supply port 71a, the air pressure in the bellows 71b is changed.
To change the tension.

【0031】図8は、Xステージ30のX軸方向の位置
情報に基づいてベローズ71bの空気圧を制御する制御
系を示すブロック図である。Xリニアモータ50の制御
を行なうサーボ系は、図示しないコンピュータから送ら
れる位置指令値と、位置センサ30dからフィードバッ
クされるXステージ30のX軸方向の位置情報とに基づ
いてXリニアモータ50の駆動量を制御する。また、上
記の位置指令値は、kp変換されてべロフラム制御系の
圧力指令値とともに制御手段であるコントローラ70a
に送信され、ベロフラム71の給気口71aに接続され
たサーボバルブを調節してベローズ71b内の空気圧を
制御する。すなわち、Xステージ30の位置指令値に変
換係数kpを乗じ、これをベロフラム制御系の圧力指令
値に加算しておくことによって、ステージ可動部の重心
位置が変わるときに各ベロフラム71内の空気圧を変化
させ、各ベルト62の張力を調節する。このようにして
各ベルト62の張力を個別に調節することにより、Xス
テージ30の移動によって発生する回転モーメントと逆
向きの回転モーメントを発生させ、Yガイド11にかか
る負荷を低減する。このモーメント補正を行なうことに
よってYガイド11にかかる負荷が大幅に低減されるた
め、Yガイド11を大型かつ高重量にすることなく、ス
テージの動特性を大幅に向上させ、ステップ移動や位置
決めの高速化と高精度化に対応することができる。
FIG. 8 is a block diagram showing a control system for controlling the air pressure of the bellows 71b based on the position information of the X stage 30 in the X axis direction. A servo system for controlling the X linear motor 50 drives the X linear motor 50 based on a position command value sent from a computer (not shown) and position information in the X axis direction of the X stage 30 fed back from the position sensor 30d. Control the amount. The position command value is kp-converted, and together with the pressure command value of the bellofram control system, the controller 70a as a control means.
To control the air pressure in the bellows 71b by adjusting the servo valve connected to the air supply port 71a of the bellofram 71. That is, by multiplying the position command value of the X stage 30 by the conversion coefficient kp and adding this to the pressure command value of the belofram control system, the air pressure in each belofram 71 when the center of gravity of the stage movable portion changes is changed. And the tension of each belt 62 is adjusted. By individually adjusting the tension of each belt 62 in this manner, a rotational moment opposite to the rotational moment generated by the movement of the X stage 30 is generated, and the load on the Y guide 11 is reduced. Since the load applied to the Y guide 11 is greatly reduced by performing the moment correction, the dynamic characteristics of the stage can be greatly improved without increasing the size and weight of the Y guide 11, and the speed of step movement and positioning can be increased. And high precision.

【0032】しかし、このようにアクチュエータ70に
よってYステージ20の回転モーメントを補正し、か
つ、ベルト62を介してYステージ20に伝播する振動
を低減してもなお、カウンタマス61からYステージ2
0に伝播する振動を完全に除去するのは難しい。このよ
うな振動は数Hzと低周波数ではあるが、位置決め精度
をより一層向上させかつ高速化を促進するためには無視
することができない。そこで、図3に示すように、カウ
ンタマス61をYステージ20と逆向きに加速してカウ
ンタマス61の固有振動を抑制するための第3の駆動手
段である一対のリニアモータ80を設けてある。両リニ
アモータ80は、カウンタマス61の両端に配設され、
それぞれ、Yステージ20をY軸方向に駆動するYリニ
アモータ40の裏側に位置する。
However, even if the rotational moment of the Y stage 20 is corrected by the actuator 70 and the vibration propagating to the Y stage 20 via the belt 62 is reduced as described above, the Y-stage 2
It is difficult to completely eliminate the vibration propagating to zero. Such vibrations are as low as several Hz, but cannot be neglected in order to further improve the positioning accuracy and promote the speeding up. Therefore, as shown in FIG. 3, a pair of linear motors 80 as third driving means for suppressing the natural vibration of the counter mass 61 by accelerating the counter mass 61 in the opposite direction to the Y stage 20 is provided. . Both linear motors 80 are disposed at both ends of the counter mass 61,
Each is located on the back side of a Y linear motor 40 that drives the Y stage 20 in the Y axis direction.

【0033】各リニアモータ80は、カウンタマス61
と一体であるリニアモータ可動子81を有し、リニアモ
ータ可動子81は、定盤10の側縁に設けられたリニア
モータ固定子82に沿って移動する。リニアモータ固定
子82に供給される電流を制御することにより、カウン
タマス61のY軸方向の加速度が、Yリニアモータ40
からYステージ20に与えられる加速度と逆向きで絶対
値が同じになるように調節し、さらに滑車63に取り付
けた回転モータ63cによって滑車63の慣性モーメン
トをうち消すようにYステージ20に同期させて回転モ
ータ63cを制御すれば、カウンタマス61の固有振動
による外乱をほぼ完全に除去することができる。カウン
タマス61を駆動するリニアモータ80および滑車63
を駆動するモータ63cの制御系については図9のブロ
ック図に基づいて後述する。
Each linear motor 80 has a counter mass 61
The linear motor mover 81 moves along a linear motor stator 82 provided on a side edge of the surface plate 10. By controlling the current supplied to the linear motor stator 82, the acceleration of the counter mass 61 in the Y-axis direction
From the acceleration applied to the Y stage 20 in the opposite direction so that the absolute value is the same, and synchronized with the Y stage 20 so that the moment of inertia of the pulley 63 is canceled by the rotating motor 63c attached to the pulley 63. By controlling the rotation motor 63c, disturbance due to the natural vibration of the counter mass 61 can be almost completely removed. Linear motor 80 for driving counter mass 61 and pulley 63
The control system of the motor 63c for driving the motor will be described later with reference to the block diagram of FIG.

【0034】このように、ベルト62を含むカウンタマ
ス機構60からYステージ20に伝播する振動をアクチ
ュエータ70によって減衰させ、かつ、カウンタマス6
1の固有振動自体を低減することにより、Yステージ2
0の制御系に対する外乱を極めて効果的に除去し、より
一層の位置決め精度の向上と位置決めの高速化に貢献す
ることができる。また、このように小型かつ高性能で高
速化に適したステージ装置を用いることにより、半導体
デバイス等を製造するための露光装置の小型化および高
性能化と生産性の向上に大きく貢献することができる。
As described above, the vibration propagating from the counter mass mechanism 60 including the belt 62 to the Y stage 20 is attenuated by the actuator 70 and the counter mass 6
By reducing the natural vibration itself, the Y stage 2
The disturbance to the zero control system can be removed very effectively, which contributes to further improvement of positioning accuracy and speeding up of positioning. In addition, the use of such a compact, high-performance, high-speed stage apparatus can greatly contribute to the miniaturization, high performance, and improvement of productivity of an exposure apparatus for manufacturing semiconductor devices and the like. it can.

【0035】各アクチュエータ70として、ベロフラム
71の代わりに図5に示すエアシリンダ72を用いた場
合は、以下の通りである。すなわち、給気口72aを備
えたシリンダ72bはYステージ20と一体であり、ベ
ルト62の下端にはピストン72cが連結されている。
給気口72aに供給される空気の圧力を変えることによ
って、ベルト62の張力を変化させる。シリンダ72b
の空気圧を制御する制御系は図8と同様である。
When an air cylinder 72 shown in FIG. 5 is used instead of the belofram 71 as each actuator 70, the operation is as follows. That is, the cylinder 72b having the air supply port 72a is integrated with the Y stage 20, and the lower end of the belt 62 is connected to the piston 72c.
By changing the pressure of the air supplied to the air supply port 72a, the tension of the belt 62 is changed. Cylinder 72b
The control system for controlling the air pressure is the same as in FIG.

【0036】各アクチュエータ70として、図6に示す
リニアモータ73を用いた場合は、以下の通りである。
すなわち、リニアモータ73のコイル73aはYステー
ジ20と一体であり、ベルト62の下端には駆動用のマ
グネット73bが連結されている。コイル73aに供給
される電流を変えることによって、ベルト62の張力を
変化させる。コイル73aに供給される電流を制御する
制御系は図8と同様である。
When the linear motor 73 shown in FIG. 6 is used as each actuator 70, the operation is as follows.
That is, the coil 73 a of the linear motor 73 is integrated with the Y stage 20, and a driving magnet 73 b is connected to the lower end of the belt 62. By changing the current supplied to the coil 73a, the tension of the belt 62 is changed. The control system for controlling the current supplied to the coil 73a is the same as in FIG.

【0037】各アクチュエータ70として、図7に示す
圧電素子74を用いた場合は、以下の通りである。すな
わち、圧電素子74の上端を支持するハウジング74a
はYステージ20と一体であり、ベルト62の下端には
圧電素子74の下端を支持するハウジング74bが連結
されている。圧電素子74の電圧を変えることによっ
て、その厚さを変化させ、ベルト62の有効長さを変化
させる。圧電素子74の電圧を制御する制御系は図8と
同様である。
The case where the piezoelectric element 74 shown in FIG. 7 is used as each actuator 70 is as follows. That is, the housing 74a supporting the upper end of the piezoelectric element 74
Is integrated with the Y stage 20, and a lower end of the belt 62 is connected to a housing 74 b that supports a lower end of the piezoelectric element 74. By changing the voltage of the piezoelectric element 74, its thickness is changed, and the effective length of the belt 62 is changed. The control system for controlling the voltage of the piezoelectric element 74 is the same as in FIG.

【0038】図9は、カウンタマス61および滑車63
をYステージ20に同期させて制御する制御系を示すブ
ロック図ある。Yリニアモータ40の制御を行なうサー
ボ系、および滑車63の制御を行なうサーボ系は、図示
しないコンピュータから送られる位置指令値と、位置セ
ンサ30cからフィードバックされるYステージ20の
Y軸方向の位置情報とに基づいてYリニアモータ40お
よび滑車63の駆動量を制御する。また、上記の位置指
令値は、2回微分してKpおよびKq変換された加速度
指令値としてカウンタマス61のリニアモータ80およ
び滑車63の回転モータ63cに送られる。このような
簡単な制御系を付加するだけで、Yステージ20、滑車
63およびカウンタマス61の駆動量を同期的に制御す
ることができる。図では、滑車63とカウンタマス61
にはYステージ20への指令値を加速度指令として与え
ているが、Yステージ20と同様に、位置センサを配置
してフィードバックループを構成し、同様に同期的に制
御することも可能である。この場合、回転モータ63c
にはロータリエンコーダが配置される。
FIG. 9 shows a counter mass 61 and a pulley 63.
FIG. 3 is a block diagram showing a control system for controlling the control in synchronization with a Y stage 20. The servo system for controlling the Y linear motor 40 and the servo system for controlling the pulley 63 include a position command value sent from a computer (not shown) and position information in the Y-axis direction of the Y stage 20 fed back from the position sensor 30c. And the drive amount of the Y linear motor 40 and the pulley 63 are controlled based on The position command value is differentiated twice and sent to the linear motor 80 of the counter mass 61 and the rotary motor 63c of the pulley 63 as an acceleration command value converted into Kp and Kq. By simply adding such a simple control system, the drive amounts of the Y stage 20, the pulley 63, and the counter mass 61 can be controlled synchronously. In the figure, the pulley 63 and the counter mass 61
, A command value to the Y stage 20 is given as an acceleration command. However, similarly to the Y stage 20, it is also possible to arrange a position sensor to form a feedback loop and similarly perform synchronous control. In this case, the rotation motor 63c
Is provided with a rotary encoder.

【0039】図10は第2の実施例を示す。この例は、
ベルト62とYステージ20の連結部にアクチュエータ
70を設ける代わりに、定盤10の上端に配設された滑
車63の軸受部(支持部)にアクチュエータ90を設け
たものである。アクチュエータ90は、図11に示すよ
うに、滑車63を回転支持するころがり軸受63aを載
置した軸受ベース63bと定盤10の間に配設されたベ
ロフラム91によって構成されている。べロフラム91
の内部構成は、図4のべロフラム71と同様であり、図
8と同様の制御系によって制御される。ベロフラム91
の代わりに、図5〜図7のものと同様のエアシリンダ、
リニアモータ、圧電素子等を用いてもよい。なお、定盤
10、Yガイド11、Yステージ20、Xステージ3
0、Yリニアモータ40、Xリニアモータ50、カウン
タマス機構60等については上述の実施例と同様である
ため、同一の構成要素については同一の符号を付し、説
明は省略する。このように、ベルト62の張力や有効長
さを調節するアクチュエータを滑車63の支持部に用い
てもよい。また、同様のアクチュエータを定盤10の裏
側のベルト62とカウンタマス61の連結部に設けて
も、上記と同様の回転モーメントの補償を効果的に行な
うことができることは言うまでもない。
FIG. 10 shows a second embodiment. This example
Instead of providing the actuator 70 at the connection between the belt 62 and the Y stage 20, an actuator 90 is provided at a bearing (support) of a pulley 63 disposed at the upper end of the surface plate 10. As shown in FIG. 11, the actuator 90 is constituted by a belofram 91 disposed between the bearing base 63b on which the rolling bearing 63a for supporting the pulley 63 is mounted and the surface plate 10. Velofram 91
Has the same internal configuration as that of the bellofram 71 of FIG. 4, and is controlled by the same control system as that of FIG. Belofram 91
Instead of an air cylinder similar to that of FIGS.
A linear motor, a piezoelectric element, or the like may be used. In addition, the surface plate 10, the Y guide 11, the Y stage 20, the X stage 3
Since the 0, Y linear motor 40, X linear motor 50, counter mass mechanism 60, and the like are the same as those in the above-described embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. As described above, an actuator for adjusting the tension and the effective length of the belt 62 may be used for the support of the pulley 63. It is needless to say that the same torque compensation as described above can be effectively performed even if a similar actuator is provided at the connection between the belt 62 and the counter mass 61 on the back side of the surface plate 10.

【0040】次に、本発明によるステージ装置を用いた
X線露光装置の露光光学系について説明する。図12に
示すように、X線源であるSR発生装置(荷電粒子蓄積
リング)1から放射されたX線であるSR光(荷電粒子
蓄積リング放射光)はシートビーム状であるため、発光
点から所定の距離に設置されたミラー2によってY軸方
向に走査される。ミラー2としては、1枚に限らず、複
数枚のミラーを用いてもよい。ミラー2によって反射さ
れたSR光は、X線透過膜上にX線吸収体からなるパタ
ーンが形成されたマスク等の原版Mを透過し、感光材と
してのレジストが塗布されたウエハWに照射される。ウ
エハWは、前述のステージ装置上のウエハチャック(ワ
ークステージ)3に保持され、ステージ装置によってス
テップ移動および位置決めが行なわれる。原版Mの上流
側には露光時間を制御するためのシャッタ4が配設さ
れ、シャッタ4の駆動装置4aはシャッタコントローラ
4bによって制御される。ミラー2とシャッタ4の間に
は図示しないベリリウム膜が設けられており、ミラー2
側は超高真空、シャッタ4側はヘリウムガスの減圧雰囲
気に制御される。
Next, an exposure optical system of an X-ray exposure apparatus using the stage device according to the present invention will be described. As shown in FIG. 12, the SR light (charged particle storage ring radiation) as the X-rays emitted from the SR generator (charged particle storage ring) 1 as the X-ray source is in the form of a sheet beam. Is scanned in the Y-axis direction by a mirror 2 installed at a predetermined distance from the camera. The mirror 2 is not limited to one mirror, and a plurality of mirrors may be used. The SR light reflected by the mirror 2 passes through an original M such as a mask in which a pattern made of an X-ray absorber is formed on an X-ray transmission film, and irradiates a wafer W coated with a resist as a photosensitive material. You. The wafer W is held on the wafer chuck (work stage) 3 on the above-described stage device, and the stage device performs step movement and positioning. A shutter 4 for controlling the exposure time is disposed upstream of the original M, and a driving device 4a of the shutter 4 is controlled by a shutter controller 4b. A beryllium film (not shown) is provided between the mirror 2 and the shutter 4.
The side is controlled to an ultra-high vacuum, and the shutter 4 side is controlled to a reduced pressure atmosphere of helium gas.

【0041】次に、上記説明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例を説明する。図13は
半導体デバイス(ICやLSI等の半導体チップ、ある
いは液晶パネルやCCD等)の製造フローを示す。ステ
ップ1(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2(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。ステップ3(ウエハ
製造)ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造す
る。ステップ4(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。ステップ
5(組立)は後工程と呼ばれ、ステップ4において作製
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6(検査)ではステップ5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7)される。
Next, an embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device using the above-described exposure apparatus will be described. FIG. 13 shows a flow of manufacturing a semiconductor device (a semiconductor chip such as an IC or an LSI, or a liquid crystal panel or a CCD). In step 1 (circuit design), the circuit of the semiconductor device is designed. Step 2 is a process for making a mask on the basis of the circuit pattern design. In step 3 (wafer manufacture), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step 4 (wafer process) is called a pre-process,
An actual circuit is formed on the wafer by lithography using the prepared mask and wafer. Step 5 (assembly) is called a post-process, and is a process of forming a semiconductor chip using the wafer produced in step 4,
It includes processes such as an assembly process (dicing and bonding) and a packaging process (chip encapsulation). In step 6 (inspection), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the semiconductor device manufactured in step 5 are performed.
Through these steps, a semiconductor device is completed and shipped (step 7).

【0042】図14は上記ウエハプロセス(ステップ
4)の詳細なフローを示す。ステップ11(酸化)では
ウエハの表面を酸化させる。ステップ12(CVD)で
はウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ13(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14(イオン打込み)ではウエハにイオンを打ち
込む。ステップ15(レジスト処理)ではウエハに感光
剤を塗布する。ステップ16(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17(現像)では露光したウエハを
現像する。ステップ18(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。そしてステップ19
(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。本実施例の製造方法を用いれば、従来は製造が
難しかった高集積度の半導体デバイスを製造することが
できる。
FIG. 14 shows a detailed flow of the wafer process (step 4). Step 11 (oxidation) oxidizes the wafer's surface. Step 12 (CVD) forms an insulating film on the wafer surface. Step 13 (electrode formation) forms electrodes on the wafer by vapor deposition. In step 14 (ion implantation), ions are implanted into the wafer. In step 15 (resist processing), a photosensitive agent is applied to the wafer. Step 16 (exposure) uses the above-described exposure apparatus to print and expose the circuit pattern of the mask onto the wafer. Step 17 (development) develops the exposed wafer. In step 18 (etching), portions other than the developed resist image are removed. And step 19
In (resist removal), unnecessary resist after etching is removed. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer. By using the manufacturing method of this embodiment, it is possible to manufacture a highly integrated semiconductor device, which has been conventionally difficult to manufacture.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上説明した実施形態のステージ装置に
よれば、滑車やカウンタマスに駆動力を付与するように
したため、位置決め精度や位置決め速度を向上させるこ
とができる。すなわち、ステージが駆動される時、滑車
やカウンタマスを、それらの慣性モーメントの影響が打
ち消されるようにステージに同期させて駆動することに
より、剛性の弱い連結部材を含む自重補償機構による外
乱を除去して、カウンタマスの振動がステージに伝播し
て動特性等を悪化させるのを防ぎ、より一層位置決め精
度を向上させ、高速化を促進することができる。そし
て、このステージ装置を露光装置に用いることにより、
半導体デバイス製造等における高精細化や低価格化を大
幅に促進することができる。
According to the stage device of the embodiment described above, the driving force is applied to the pulley and the counter mass, so that the positioning accuracy and the positioning speed can be improved. That is, when the stage is driven, the pulley and the counter mass are driven in synchronization with the stage so that the influence of their moment of inertia is canceled, thereby eliminating disturbance due to the self-weight compensation mechanism including the connecting member having low rigidity. As a result, it is possible to prevent the vibration of the counter mass from propagating to the stage to deteriorate the dynamic characteristics and the like, and to further improve the positioning accuracy and promote the speeding up. And by using this stage device for the exposure device,
Higher definition and lower cost in semiconductor device manufacturing and the like can be greatly promoted.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の第1の実施例に係るXYステージを
示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing an XY stage according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 図1の装置におけるYガイド等の軸受剛性を
説明するための図およびYガイドの断面を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram for explaining bearing rigidity of a Y guide and the like in the apparatus of FIG. 1 and a diagram showing a cross section of the Y guide.

【図3】 図1の装置を裏側から見た斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of the apparatus of FIG. 1 as viewed from the back side.

【図4】 図1の装置におけるアクチュエータとして用
いることができるベロフラムの構成を示す断面図であ
る。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration of a bellofram that can be used as an actuator in the device of FIG.

【図5】 図1の装置におけるアクチュエータとして用
いることができるエアシリンダの構成を示す断面図であ
る。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration of an air cylinder that can be used as an actuator in the device of FIG.

【図6】 図1の装置におけるアクチュエータとして用
いることができるリニアモータの構成を示す断面図であ
る。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration of a linear motor that can be used as an actuator in the device of FIG.

【図7】 図1の装置におけるアクチュエータとして用
いることができる圧電素子の構成を示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a piezoelectric element that can be used as an actuator in the apparatus of FIG.

【図8】 図1の装置におけるアクチュエータの制御系
を示すブロック図である。
FIG. 8 is a block diagram showing a control system of an actuator in the apparatus of FIG.

【図9】 図1の装置におけるカウンタマスおよび滑車
を駆動する制御系を示すブロック図である。
9 is a block diagram showing a control system for driving a counter mass and a pulley in the apparatus shown in FIG. 1.

【図10】 本発明の第2の実施例を示す斜視図であ
る。
FIG. 10 is a perspective view showing a second embodiment of the present invention.

【図11】 図10の装置において使用できるアクチュ
エータの構成を示す断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a configuration of an actuator that can be used in the device of FIG.

【図12】 本発明によるステージ装置を用いたX線露
光装置の構成を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a configuration of an X-ray exposure apparatus using a stage device according to the present invention.

【図13】 本発明の露光装置を利用することができる
半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートであ
る。
FIG. 13 is a flowchart showing a manufacturing process of a semiconductor device that can use the exposure apparatus of the present invention.

【図14】 図13のウエハプロセスの詳細を示すフロ
ーチャートである。
FIG. 14 is a flowchart showing details of the wafer process of FIG. 13;

【図15】 従来例に係る縦型ステージを示す側面図で
ある。
FIG. 15 is a side view showing a vertical stage according to a conventional example.

【図16】 図15の装置の立面図である。16 is an elevation view of the device of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:SR発生装置、2:ミラー、3:ウエハチャック、
10:定盤、11:Yガイド、20:Yステージ、2
3:連結板、30:Xステージ、40:Yリニアモー
タ、50:Xリニアモータ、60:カウンタマス機構、
61:カウンタマス、62:ベルト、63:滑車、63
c:回転モータ、70,90:アクチュエータ、70
a:コントローラ、71,91:べロフラム、72:エ
アーシリンダ、73,80:リニアモータ、74:圧電
素子、81:リニアモータ可動子、82:リニアモータ
固定子、M:原版、W:ウエハ。
1: SR generator, 2: mirror, 3: wafer chuck,
10: surface plate, 11: Y guide, 20: Y stage, 2
3: Connecting plate, 30: X stage, 40: Y linear motor, 50: X linear motor, 60: counter mass mechanism,
61: counter mass, 62: belt, 63: pulley, 63
c: rotary motor, 70, 90: actuator, 70
a: controller, 71, 91: bellofram, 72: air cylinder, 73, 80: linear motor, 74: piezoelectric element, 81: linear motor movable element, 82: linear motor stator, M: original plate, W: wafer.

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ほぼ鉛直な方向に移動可能なステージ
と、このステージを前記方向に移動させる駆動機構と、
前記ステージの重さとバランスするカウンタマスと、こ
のカウンタマスを前記ステージに連結している連結部材
を巻回支持する滑車とを備え、前記滑車に対する回転方
向の駆動力または前記カウンタマスに対するほぼ鉛直な
方向に沿った駆動力のうちいずれかまたは双方を付与す
る駆動機構を具備することを特徴とするステージ装置。
A stage movable in a substantially vertical direction, a driving mechanism for moving the stage in the direction,
A counter mass that balances the weight of the stage; and a pulley that winds and supports a connecting member that connects the counter mass to the stage. A stage device comprising a driving mechanism for applying one or both of driving forces along a direction.
【請求項2】 位置指令値に基づいて前記ステージの駆
動機構により前記ステージの位置を制御するとともに、
前記滑車またはカウンタマスの駆動機構を前記位置指令
値に同期して駆動する制御手段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。
2. The position of the stage is controlled by a driving mechanism of the stage based on a position command value.
The stage device according to claim 1, further comprising control means for driving a drive mechanism of the pulley or the counter mass in synchronization with the position command value.
【請求項3】 ほぼ鉛直な基準面に沿って2次元的に移
動自在なワークステージと、このワークステージをほぼ
鉛直な第1の方向に移動させる第1の駆動機構と、前記
ワークステージを第2の方向に移動させる第2の駆動機
構と、前記ワークステージの重さとバランスするカウン
タマスと、このカウンタマスを前記ワークステージに連
結している連結部材を巻回支持する滑車とを備え、前記
滑車に回転方向の駆動力を付与する第3の駆動機構と、
前記カウンタマスにほぼ鉛直方向の駆動力を付与する第
4の駆動機構とを具備することを特徴とするステージ装
置。
3. A work stage movable two-dimensionally along a substantially vertical reference plane, a first drive mechanism for moving the work stage in a substantially vertical first direction, and A second drive mechanism for moving in a direction 2; a counter mass that balances the weight of the work stage; and a pulley that winds and supports a connecting member that connects the counter mass to the work stage. A third drive mechanism for applying a rotational drive force to the pulley,
A fourth driving mechanism for applying a substantially vertical driving force to the counter mass.
【請求項4】 位置指令値に基づいて前記第1駆動機構
により前記ワークステージの位置を制御するとともに、
前記第3駆動機構および第4駆動機構を前記位置指令値
に同期して駆動する制御手段を有することを特徴とする
請求項3に記載のステージ装置。
4. The position of the work stage is controlled by the first drive mechanism based on a position command value.
4. The stage device according to claim 3, further comprising control means for driving the third drive mechanism and the fourth drive mechanism in synchronization with the position command value.
【請求項5】 前記第1および第4駆動機構はリニアモ
ータであることを特徴とする請求項3または4に記載の
ステージ装置。
5. The stage device according to claim 3, wherein the first and fourth driving mechanisms are linear motors.
【請求項6】 前記第3駆動機構は前記滑車に取り付け
られた回転モータであることを特徴とする請求項3〜5
のいずれか1項に記載のステージ装置。
6. The apparatus according to claim 3, wherein said third drive mechanism is a rotary motor attached to said pulley.
The stage device according to any one of the above.
【請求項7】 前記ワークステージを前記基準面に対し
て非接触に保つ静圧軸受装置が設けられていることを特
徴とする請求項3〜6のいずれか1項に記載のステージ
装置。
7. The stage device according to claim 3, further comprising a hydrostatic bearing device for keeping the work stage out of contact with the reference surface.
【請求項8】 前記ワークステージを前記第1方向に案
内するヨーガイド、および前記ワークステージを前記ヨ
ーガイドに対して非接触に保つヨーガイド静圧軸受装置
が設けられていることを特徴とする請求項3〜7のいず
れか1項に記載のステージ装置。
8. A yaw guide for guiding said work stage in said first direction, and a yaw guide hydrostatic bearing device for keeping said work stage out of contact with said yaw guide. The stage device according to any one of claims 1 to 7.
【請求項9】 前記カウンタマスを前記第1方向に案内
するカウンタマスヨーガイドと、前記カウンタマスを前
記カウンタマスヨーガイドに対して非接触に保つカウン
タマスヨーガイド静圧軸受装置が設けられていることを
特徴とする請求項3〜8のいずれか1項に記載のステー
ジ装置。
9. A counter mass yaw guide for guiding the counter mass in the first direction, and a counter mass yaw guide hydrostatic bearing device for keeping the counter mass out of contact with the counter mass yaw guide. The stage device according to any one of claims 3 to 8, wherein the stage device is provided.
【請求項10】 請求項1〜9のいずれかのステージ装
置と、これによって保持されたワークを露光する露光手
段とを具備することを特徴とする露光装置。
10. An exposure apparatus comprising: the stage apparatus according to claim 1; and an exposure unit configured to expose a work held by the stage apparatus.
【請求項11】 前記露光手段が用いる露光光はX線で
あることを特徴とする請求項10記載の露光装置。
11. An exposure apparatus according to claim 10, wherein exposure light used by said exposure means is an X-ray.
【請求項12】 請求項10または11の露光装置によ
って基板を露光する工程を具備することを特徴とするデ
バイス製造方法。
12. A device manufacturing method comprising a step of exposing a substrate by the exposure apparatus according to claim 10.
JP11163065A 1999-06-09 1999-06-09 Stage device and exposure device using it and device production method Pending JP2000352592A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11163065A JP2000352592A (en) 1999-06-09 1999-06-09 Stage device and exposure device using it and device production method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11163065A JP2000352592A (en) 1999-06-09 1999-06-09 Stage device and exposure device using it and device production method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000352592A true JP2000352592A (en) 2000-12-19

Family

ID=15766523

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11163065A Pending JP2000352592A (en) 1999-06-09 1999-06-09 Stage device and exposure device using it and device production method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000352592A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007040830A (en) * 2005-08-03 2007-02-15 Hioki Ee Corp Probe drive unit
CN114012599A (en) * 2021-11-24 2022-02-08 江门银特银数控机床有限公司 Linear motor grinding machine workbench

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007040830A (en) * 2005-08-03 2007-02-15 Hioki Ee Corp Probe drive unit
JP4693539B2 (en) * 2005-08-03 2011-06-01 日置電機株式会社 Probe drive unit
CN114012599A (en) * 2021-11-24 2022-02-08 江门银特银数控机床有限公司 Linear motor grinding machine workbench

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6408045B1 (en) Stage system and exposure apparatus with the same
US6028376A (en) Positioning apparatus and exposure apparatus using the same
KR100625625B1 (en) Substrate, stage device, stage driving method, exposure apparatus and exposure method
US6654098B2 (en) Stage apparatus, exposure apparatus, and device production method
US6999162B1 (en) Stage device, exposure system, method of device manufacture, and device
US20020003616A1 (en) Stage system for exposure apparatus and device manufacturing method using the same
JP3720613B2 (en) Positioning apparatus, exposure apparatus, device manufacturing method, and positioning method
JP2000206279A (en) Positioning device, projection aligner, and device- manufacturing method
US7586218B2 (en) Moving apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method
KR20010096591A (en) Stage apparatus and exposure apparatus
JP3963410B2 (en) Positioning apparatus and exposure apparatus using the same
JP3679776B2 (en) Drive apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method
US7333179B2 (en) Moving mechanism with high bandwidth response and low force transmissibility
JP3890127B2 (en) Stage apparatus, exposure apparatus using the same, and device manufacturing method
KR100715785B1 (en) Positioning device, exposure apparatus, and device manufacturing method
JPH11297613A (en) Stage equipment, aligner using the equipment, and device-manufacturing method
JP2000352592A (en) Stage device and exposure device using it and device production method
JPH11297616A (en) Stage equipment, aligner using the equipment and device-manufacturing method
JPH10149974A (en) Stage device, aligner, and manufacture of device
US20070115451A1 (en) Lithographic System with Separated Isolation Structures
JP2001015579A (en) Stage device, aligner and manufacture thereof using the same
JP4011919B2 (en) Moving apparatus, exposure apparatus, and semiconductor device manufacturing method
JP2004152902A (en) Positioning device
JP2002175963A (en) Stage system and method of controlling position thereof, and aligner and method of exposure
JP2000353736A (en) Stage device, aligner using the same and device manufacturing method