CN1260772C - 载物台装置、载物台驱动方法和曝光装置及曝光方法 - Google Patents

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Abstract

载物台装置(4)包括：支撑部(8)，相对于固定盘(3)可振动地独立配置；以及反作用力载物台(17)，通过随着载物台本体(2)的驱动产生的反作用力沿所述一个方向在支撑部(8)上自由移动。由此，由于可以避免反作用力造成的摇晃等问题，所以可以实现调整时间短、生产率提高，同时可以抑制将支撑部的残留振动传送到固定盘。

Description

载物台装置、载物台驱动方法和曝光装置及曝光方法
技术领域
本发明涉及将玻璃基底或晶片等的曝光掩模图形的基底和保持该基底的载物台本体在固定盘上的平面内移动的载物台装置及其驱动方法，以及使用该载物台装置中保持的掩模和基底来进行曝光处理的曝光装置及其曝光方法，特别涉及制造半导体集成电路或液晶显示器等器件时，适合光刻工序使用的基底、载物台装置、载物台驱动方法和曝光装置及其曝光方法。
背景技术
以往，在作为半导体器件的制造工序之一的光刻工序中，使用将掩模或原版(以下称为原版)上形成的电路图形复制在涂敷了抗蚀剂(感光剂)的晶片或玻璃板等基底上的各种曝光装置。例如，作为半导体器件使用的曝光装置，随着近年来集成电路的高集成化，按照图形的最小线宽(器件规则)的微细化，主要使用缩小投影曝光装置，该装置使用投影光学***将原版的图形缩小复制在晶片上。
作为该缩小投影曝光装置，已知将原版的图形依次复制在晶片上的多个拍摄区域(曝光区域)的分步重复方式的静止曝光型的缩小投影曝光装置(所谓的逐次移动式曝光装置)，或对其进行了改进的披露于日本第166043/1996号专利公开公报等的将原版和晶片沿一维方向同步移动，并将原版图形复制在晶片上的各拍摄区域的分步扫描方式的扫描曝光型的曝光装置(所谓的扫描逐次移动式曝光装置)。
在这些缩小投影曝光装置中，作为载物台装置，大多使用在地面上首先设置作为装置的基准的基座框架，在其上通过用于隔离地面振动的防振台来装载支撑原版载物台、晶片载物台和投影光学***(投影透镜)的本体座。在目前的载物台装置中，作为所述防振台，  采用包括可控制内压的空气支架、音圈电机等致动器，安装在本体座(主框架)上，例如通过根据6个加速度计的计测值来控制所述音圈电机，从而控制本体座的振动的有源防振台。
但是，在上述的逐次移动式曝光装置等中，在对晶片上的某个拍摄区域进行曝光后，由于对其他拍摄区域依次重复进行曝光，所以因晶片载物台(逐次移动式曝光装置的情况)、或原版载物台和晶片载物台(扫描逐次移动式曝光装置的情况)的加速、减速运动产生的反作用力成为本体座的振动因素，存在产生投影光学***和晶片的相对位置误差这样的不良情况。对准时或曝光时的上述相对位置误差最终在晶片上与设计值不同的位置上复制图形，在该位置误差中包含振动分量的情况下，是成为导致图像模糊(图形线宽增大)原因的不良状况。因此，为了抑制这种不良状况，需要通过上述的有源防振台等使本体座的振动充分衰减。例如，在逐次移动式曝光装置的情况下，需要等待使晶片载物台处于期望位置的充分的位置调整，再开始对准操作或曝光操作。而在扫描逐次移动式曝光装置的情况下，需要在充分确保原版载物台和晶片载物台的同步调整的状态下进行曝光。因此，成为使生产率恶化的主要原因。
因此，作为改善这种不适状况的发明，例如日本第166475/1996号专利公开公报所披露的，使用框架部件将通过晶片载物台的移动产生的反作用力机械地躲避到地面(大地)，或例如日本第330224/1996号专利公开公报等所披露的，使用框架部件将通过原版载物台的移动产生的反作用力机械地躲避到地面(大地)。
但是，在上述的现有载物台装置和曝光装置中，存在以下问题。
随着近年来的原版或晶片的大型化，两个载物台都大型化，即使使用披露于日本第166475/1996号或第330224/1996号专利公开公报中的发明，因通过框架部件躲避到地面侧的反作用力造成框架部件本身振动，躲避到地面的反作用力通过防振台传送到保持投影光学***的本体座(主体)，使其起振，有产生所谓的摇摆的危险。因此，难以确保某种程度的生产率，并难以进行高精度的曝光。
因此，例如在日本第63231/1996号专利公开公报中披露了以下技术：在基座上设置浮置支撑的载物台本体和驱动框架，随着载物台本体的前进移动，以反作用力使驱动框架后退。根据该技术，由于在载物台本体和驱动框架之间动量守恒法则起作用，维持基座上的装置的重心位置，所以可以减小对框架部件的振动的影响。但是，即使在采用该技术的情况下，如果载物台大型化、高速化，那么不能完全除去上述反作用力的影响。
考虑到以上方面，本发明的目的在于提供一种载物台装置、载物台驱动方法、曝光装置和曝光方法，即使在使用大型的载物台或高速的载物台的情况下，也可以维持载物台的位置控制特性。本发明的另一目的在于提供一种曝光装置、曝光方法，即使在使用大型的载物台或高速的载物台的情况下，也可以确保某种程度的生产率，并可以进行高精度的曝光。本发明的再一目的在于提供对图形进行了高精度曝光的基底。
发明内容
为了实现上述目的，本发明采用与表示实施例的图1至图7对应的以下结构。
本发明的载物台装置包括在固定盘3、6上沿至少一个方向驱动的载物台本体2、5的载物台装置4、7，其特征在于，该载物台装置4、7包括：支撑部8、10，相对于所述固定盘3、6独立振动地配置；以及反作用力载物台  17、37，随着所述载物台本体2、5的驱动，通过反作用力在所述支撑部8、10上沿所述一个方向自由移动。本发明的载物台驱动方法用于载物台驱动，该载物台包括在固定盘3、6上沿至少一个方向驱动的第1载物台2、5，其特征在于，随着所述第1载物台2、5的驱动，通过反作用力，将沿所述一个方向自由移动的第2载物台17、37支撑在相对于所述固定盘3、6独立振动的支撑部8、10上。因此，在本发明的载物台装置和载物台驱动方法中，在将第1载物台的载物台本体2、5在固定盘3、6上沿一个方向驱动时，随着载物台本体2、5的驱动，通过反作用力，第2载物台的反作用力载物台17、37沿与载物台本体2、5的相反方向移动，所以在载物台本体2、5和反作用力载物台17、37之间动量守恒法则起作用。由于反作用力载物台17、37相对于固定盘3、6在独立振动的支撑部8、10上移动，所以支撑部8、10的振动不传送到固定盘3、6，可以防止对载物台本体2、5的位置控制性产生影响。
本发明的曝光装置对基底载物台5上保持的基底W曝光掩模载物台2上保持的掩模R的图形，其特征在于，在该曝光装置1中，作为所述掩模载物台2和所述基底载物台5的至少一个载物台，使用权利要求1至9的任何一项所述的载物台装置4、7。本发明的曝光方法用于对基底载物台5上保持的基底W曝光掩模载物台2上保持的掩模R的图形，其特征在于，作为所述掩模载物台2和所述基底载物台5的至少一个的载物台驱动方法，使用权利要求17至20的任何一项所述的载物台驱动方法。因此，在本发明的曝光装置和曝光方法中，由于可以缩短保持掩模R或基底W的载物台本体2、5的调整时间，提高生产率，同时抑制施加在载物台本体2、5上的振动的影响并维持位置控制性，所以可以进行高精度的曝光。通过使掩模载物台2、基底载物台5和投影光学***PL相互独立振动，可以防止因掩模载物台2和基底载物台5的驱动造成的振动传送到投影光学***PL，所以可以提高掩模R的成像特性。而且，在根据这些曝光方法进行曝光的基底W上，可高精度地复制掩模R的图形。
本发明涉及将玻璃基底或晶片等的曝光掩模图形的基底和保持该基底的载物台本体在固定盘上的平面内移动的载物台装置及其驱动方法，以及使用该载物台装置中保持的掩模和基底来进行曝光处理的曝光装置及其曝光方法，特别涉及制造半导体集成电路或液晶显示器等器件时，适合光刻工序使用的基底、载物台装置、载物台驱动方法和曝光装置及其曝光方法。
根据本发明的载物台装置和载物台驱动方法，  由于包括相对于固定盘振动上独立配置的支撑部、以及通过随着载物台本体的驱动产生的反作用力在支撑部上移动的反作用力载物台，所以可以避免摇摆等问题，缩短调整时间，提高生产率，同时可以抑制将支撑部的残留振动传送到固定盘，可以维持载物台本体的位置控制性。由于固定盘通过防振机构来支撑支撑部，所以可以抑制将支撑部的残留振动传送到固定盘，也可获得能够维持载物台本体的位置控制性的效果。而且，由于反作用力载物台成为将载物台本体向一个方向驱动的驱动结构的至少一部分的结构，所以不需要另外设计用于排除反作用力的机构，实现装置的小型化和低价格化。而且，在反作用力载物台和支撑部之间，由于插装使围绕轴线旋转的反作用力载物台相对于支撑部移动的转动体，所以在反作用力载物台移动时，转动体进行围绕轴线旋转这样简单的操作，可以实现装置的简化。此外，通过在反作用力载物台和支撑部之间插装非接触轴承，使反作用力载物台在没有摩擦下移动，所以可以排除支撑部的振动、随摩擦带来的外部干扰。而且，通过对反作用力载物台沿相互相反的方向分别施力的施力部等的返回装置，还可获得以简单的机构能够容易地将反作用力载物台返回到初始位置的效果。此外，由于具有载物台本体沿移动的大致垂直方向可自由移动，将反作用力载物台设置在每个这种大致垂直的方向上的结构，所以即使在载物台本体两维移动的情况下，也可以避免随着移动因反作用力造成的摇摆等问题，可以进一步缩短调整时间，提高生产率。
而且，根据本发明的曝光装置和曝光方法，作为掩模载物台和基底载物台的至少一个载物台，由于使用权利要求1至权利要求9的任何一项所述的载物台装置，或权利要求1 7至权利要求20的任何一项所述的载物台驱动方法，所以可以缩短调整时间，提高生产率和曝光精度，同时可以抑制支撑部的残留振动传送到固定盘，可以维持载物台本体的位置控制性。通过掩模载物台、基底载物台和投影光学***在振动上相互独立配置，可以防止因载物台的驱动造成的振动传送到投影光学***，所以有效地防止因投影光学***的振动造成的图形复制位置的偏差或产生图像模糊等，提高曝光精度。而且，通过掩模载物台保持多片掩模，基底载物台保持多片基底，交换和对准操作与曝光操作同样进行，所以可以大幅度地提高生产率。而且，如果使定子由多个转子共用，那么可以实现部件的削减、即实现装置的简化、低价格化。
另一方面，根据本发明的基底，使用上述曝光方法来进行图形曝光，能够使图形的重叠、线宽维持高精度，显现规定的器件特性。
附图说明
图1是表示本发明第1实施例的图，是将原版载物台、晶片载物台和投影光学***在振动上相关联并独立配置的曝光装置的示意结构图。
图2是配有该原版载物台的载物台装置的外观斜视图。
图3是表示本发明第1实施例的图，是两侧连接弹簧的定子的侧面图。
图4是配有晶片载物台的载物台装置的局部放大图。
图5是驱动晶片载物台的线性电机的主要部分的放大图。
图6是表示本发明第2实施例的图，是将原版载物台、晶片载物台和投影光学***在振动上相关联并独立配置的曝光装置的示意结构图。
图7是表示配有该晶片载物台的载物台装置的另一实施例的外观斜视图。
图8是表示半导体器件的制造工序示例的流程图。
具体实施方式
以下，参照图1至图7来说明本发明的基底、载物台装置、载物台驱动方法和曝光装置及其曝光方法的实施例。这里，例如作为曝光装置，说明使原版和晶片同步移动，并且使用在晶片上复制在原版上形成的半导体器件的电路图形的扫描载物台情况的实例。在该曝光装置中，假设在原版载物台和晶片载物台双方都采用本发明的载物台装置。
[第1实施例]
首先，根据图1至图5来说明第1实施例。图1所示的曝光装置1大致如下构成：通过来自光源(未图示)的曝光用的照明光对原版(掩模)R上的矩形状(或圆弧状)的照明区域以均匀的照度进行照明的照明光学***IU；包括作为保持原版R的掩模载物台的原版载物台(载物台本体、第1载物台)2和支撑该原版载物台2的原版固定盘(固定盘)3的载物台装置4；将从原版R发射的照明光投影到晶片(基底)W上的投影光学***PL；包括作为保持晶片W的基底载物台的晶片载物台(载物台本体、第1载物台)5和保持该晶片载物台5的晶片固定盘(固定盘)6的载物台装置7；以及支撑上述载物台装置4和支撑投影光学***PL的反应框架(支撑部)8。这里，设投影光学***PL的光轴方向为Z方向，在与该Z方向垂直的方向上原版R和晶片W的同步移动方向为Y方向，非同步移动方向为X方向。此外，设各个旋转轴的旋转方向为θZ、θY、θX。
照明光学***IU由固定于反应框架8上面的支撑座9支撑。作为曝光照明光，例如使用从超高压汞灯发射的紫外频域的辉线(g线、i线)和KrF准分子激光(波长248nm)等远紫外光(DUV光)、ArF准分子激光(波长193nm)和F2激光(波长157nm)等的真空紫外光(VUV)等。将反应框架8设置在水平装载于底面的底座框架10上，在其上部侧和下部侧，分别形成向内侧突出的台阶部8a和8b。
载物台装置4中，原版固定盘3在各角部中反应框架8的台阶部8a上通过防振组件(防振机构)11被大致水平地支撑(对于纸面里侧的防振组件未图示)，在其中央部上形成于原版R上形成的图形图像通过的开口3a。防振组件11成为将可调整内部压力的空气支架12和音频线圈电机13串联配置在台阶部8a的结构。通过这些防振组件11，通过基座框架10和反应框架8，使传送到原版固定盘3的微振动以微G水平被绝缘。
在原版固定盘3上，将原版载物台2沿该原版固定盘3可两维移动地支撑。在原版载物台2的底面中，将作为非接触的轴承的多个空气轴承(空气衬垫)14固定，通过这些空气轴承14，使原版载物台2在原版固定盘3上由几微米左右的间隙来浮动支撑。在原版载物台2的中央部中，形成与原版固定盘3的开口3 a连通、原版R的图形图像通过的开口2a。原版载物台2通过两组线性电机(驱动机构)15沿作为扫描方向的Y方向在规定冲程范围内于原版固定盘3上被驱动。原版载物台2有吸附保持原版R并沿非扫描方向(X方向)和θZ方向进行微小驱动的未图示的原版微动载物台、以及与该微动载物台连接的沿X、Y方向可移动的粗动载物台，但这里将它们作为一个载物台来图示。因此，原版载物台2成为沿Y方向以长冲程直线驱动，而沿X方向和θZ方向可微小驱动的结构。
如图2所示，在原版载物台2的-Y方向的端部上，固定着由角部立方体组成的一对Y移动镜18a、18b，而在原版载物台2的+X方向的端部上，固定着沿Y方向延伸的由平面镜组成的X移动镜19。而且，对于这些移动镜18a、18b、19，通过照射测长光束的三个激光干扰计(均未图示)计测与各移动镜的距离，来高精度地计测原版载物台2的X、Y、θZ(Z轴周围的旋转)方向的位置。
如图1所示，在原版载物台2的X方向两侧面的Z方向大致中心位置上，分别一体地设置内置线圈并沿Y方向延伸的转子16。而且，相对于各个这些转子16，配置作为反作用力载物台(第2载物台)的剖面コ字状的一对定子17。定子17由定子轭铁和沿该定子轭铁的延伸方向以规定间隔配置的产生交变磁场的多个永久磁铁构成。即，由转子16和定子17来构成动圈式的线性电机15，通过与定子17之间的电磁的相互作用，沿Y方向(一方向)驱动转子16。包含转子16等的原版载物台2侧和定子17侧的重量比大约设定为1∶4。
如图2所示，在各定子17和反应框架8的上表面之间，分别插装转动导轨20。转动导轨20成为沿X方向延伸并将各围绕轴线旋转的多个滚轮(转动体)21在Y方向上以一定的间隔来配置的结构，定子17通过滚轮21的旋转相对于反应框架8在Y方向上可自由移动。如图3所示，在各定子17的Y方向两侧上，分别连接构成将定子17返回到初始位置的返回装置的一对弹簧(施力部)22、22的一端。这些弹簧22的另一端被固定在反应框架8上，在沿Y方向的相互相反的方向上，将大致相同的力分别施力(例如，拉伸)给定子17。各弹簧22设定充分的弯曲量，以便定子17移动时也在弹性范围内变形。从图1、2可知，该原版载物台2在X、Y方向的移动时成为没有导轨原版载物台2的移动的导轨部件的无导轨载物台。
返回到图1，作为投影光学***PL，这里使用物体面(原版R)侧和成像面(晶片 W)侧两方在远心下有圆形的投影视野，由石英或萤石作为光学玻璃材料的折射光学元件(透镜元件)构成的缩小倍率为1/4(或1/5)的折射光学***。因此，如果将照明光照射到原版R上，那么在原版R上的电路图形中，来自照明光照明部分的成像光束入射到投影光学***PL，该电路图形的部分倒立像以受限于缝隙状成像于投影光学***PL的成像面侧的圆形视野的中央。由此，投影的电路图形的部分倒立像在配置于投影光学***PL的成像面的晶片W上的多个拍摄区域中，被缩小复制在一个拍摄区域表面的抗蚀剂层上。
在图4中，由曝光装置1的投影光学***PL将下方放大表示。如图所示，在投影光学***PL的镜筒部的外周上设置与该镜筒部一体化的凸缘23。而且，将投影光学***PL以光轴方向作为Z方向从上方***在反应框架8的台阶部8b上通过防振组件24大致水平支撑的铸造物等构成的镜筒25中，并且连接凸缘23。作为凸缘23的材料，可使用低膨胀的材质，例如殷钢(Invar；由36％的镍、0.25％的锰、以及微量的碳和包含其他元素的铁构成的低膨胀的合金)。该凸缘23将投影光学***PL对于镜筒固定盘25通过点、面和V槽由三点支撑，形成所谓的活动(kinematic)支撑支架的结构。采用这样的活动支撑构造时，投影光学***PL的镜筒固定盘25的组装容易，而且具有可以最有效地减轻因组装后的镜筒固定盘25和投影光学***PL的振动、温度变化等引起的应力的优点。
防振组件24被配置在镜筒固定盘25的各角部(未图示纸面进深侧的防振组件)，成为将可调整内压的空气支架26和音圈电机27串联配置在台阶部8b上的结构。通过这些防振组件24，可以以微小G等级来绝缘通过基座框架10和反应框架8传送到镜筒固定盘25(或投影光学***PL)的微振动。
载物台装置7以保持晶片W的晶片载物台5、沿XY平面可两维移动支撑该晶片载物台5的晶片固定盘6为主体来构成。如图4所示，在晶片载物台5的底面上，固定着作为非接触轴承的多个空气轴承(空气衬垫)28，通过这些空气轴28，将晶片载物台5例如通过几微米左右的间隙浮动支撑在晶片固定盘6上。
晶片固定盘6通过防振组件(防振机构)29大致水平地支撑在基座框架(支撑部)10的上方。防振组件29配置在晶片固定盘6的各角部(未图示纸面里侧的防振组件)，成为将可调整内压的空气支架30和音圈电机31并联配置在基座框架10上的结构。通过这些防振组件29，可以以微小G等级来绝缘通过基座框架10传送到晶片固定盘6的微振动。
晶片载物台5通过沿X方向驱动该晶片载物台5的一对线性电机32(未图示比晶片载物台5靠纸面这侧的线性电机)、以及沿Y方向驱动晶片载物台5的一对线性电机(驱动机构)33在晶片固定盘6上沿XY两维方向可自由移动。线性电极32的定子沿X方向延伸设置在晶片载物台5的Y方向两外侧，通过一对连接部件34使两端部相互间连接，构成矩形的框体35。线性电机32的转子被突出设置在晶片载物台5的Y方向两侧面上，以便面对定子。
在构成框体35的一对连接部件34或线性电机32的下端面上，分别设置电枢组件构成的转子36、36，作为与这些转子36、36对应的具有磁铁组件的第2载物台的定子(反作用力载物台)37、37沿Y方向延伸。如图5所示，在各定子37和基座框架10之间，分别插装旋转导轨38。旋转导轨38成为将轴线沿X方向延伸，各围绕轴线旋转的多个滚轮(转动体)39沿Y方向以一定的间隔配置的结构，定子37通过滚轮39的旋转相对于作为支撑部的基座框架10沿Y方向自由移动。
如图3所示，与定子17同样，在各定子37的Y方向两侧，分别连接构成将定子37返回到初始位置的返回装置的一对弹簧(施力部)40、40的一端。这些弹簧40的另一端固定于基座框架10上，使定子37在沿Y方向的相互相反的方向上分别以大致相同的力施力(例如拉伸)。将各弹簧40设定充分的弯曲量，以便定子37移动时也在弹性范围内变形。
然后，通过这些转子36和定子37来构成动圈式的线性电机33，将转子36通过与定子37之间的电磁相互作用沿Y方向(一方向)来驱动。即，通过该线性电机33，沿Y方向驱动与框体35一体的晶片载物台5。从图4可知，晶片载物台5成为在Y方向的移动上没有导轨部件的无导轨载物台。再有，有关晶片载物台5的X方向的移动，也可以适当形成无导轨载物台。
在晶片载物台5的上面，通过晶片支架41，利用真空吸附等来固定晶片W。晶片载物台5的X方向的位置以固定于投影光学***PL的镜筒下端的参照镜42为基准，通过计测固定于晶片载物台5的一部分上的移动镜43的位置变化的位置计测装置的激光干扰计44，以规定的分辨率、例如0.5～1nm左右的分辨率进行实时计测。通过与上述参照镜42、移动镜43、激光干扰计44大致垂直配置的未图示的参照镜、移动镜、激光干扰计来计测晶片载物台5的Y方向的位置。这些激光干扰计中的至少一个是测长轴为两轴以上的多轴干扰计，根据这些激光干扰计的计测值，不仅晶片载物台5(或晶片W)的XY位置，而且旋转量θ或除了它们以外，还可以求调整量。
在上述原版固定盘3、晶片固定盘6、镜筒固定盘25上，分别安装计测各固定盘的Z方向振动的三个传感器(例如加速度计，未图示)和计测XY平面内方向的振动的三个传感器(例如加速度计，未图示)。后者的振动传感器中的两个传感器计测各固定盘Y方向的振动，剩余的振动传感器计测X方向的振动(以下，为了简便，将这些振动传感器称为振动传感器组)。而且，根据这些振动传感器组的计测值，可以分别求原版固定盘3、晶片固定盘6、镜筒固定盘25的6个自由度(X、Y、Z、θX、θY、θZ)的振动。
而且，如图4所示，在投影光学***PL的凸缘23上，在不同的三个地方固定着作为位置检测装置的三个激光干扰计45(其中，在图4中，在这些激光干扰计中有代表性地示出一个)。在面对各激光干扰计45的镜筒固定盘25的部分上，分别形成开口25a，通过这些开口25a，从各激光干扰计45将Z方向的测长光束照射到晶片固定盘6。在晶片固定盘6的上面的各测长光束的对置位置上，分别形成反射面。因此，通过上述三个激光干扰计45，晶片固定盘6的不同的三点的Z位置以凸缘23为基准来分别计测(其中，在图4中，晶片载物台5上的晶片W的中央拍摄区域表示处于投影光学***PL的光轴的正下方，所以测长光束处于被晶片载物台5遮挡的状态)。在晶片载物台5的上面形成反射面，也可以设置以投影光学***PL或凸缘23为基准来计测该反射面上的不同三点的Z方向位置的干扰计。
下面，在上述结构的载物台装置4、7中，首先说明载物台装置4的工作情况。
原版载物台2通过线性电机15的驱动沿扫描方向(例如+Y方向)移动时，在驱动产生的反作用力下定子17通过旋转导轨20在反应框架8上沿反方向(-Y方向)相对移动。此时，在旋转导轨20中，由于滚轮21旋转，所以定子17平滑地移动。
这里，在原版载物台2和定子17及原版固定盘3的三者间的摩擦为零的情况下，动量守恒法则起作用，随着原版载物台2的移动，定子17的移动量按原版载物台2侧(包括Y移动镜18a、18b、X移动镜19、转子16、原版R等)和定子17侧的重量比来决定。具体地说，由于原版载物台2侧和定子17侧的重量比约为1∶4，所以例如原版载物台2的+Y方向的30cm的移动使定子17沿-Y方向移动7.5cm。
因此，原版载物台2的扫描方向的加减速时的反作用力通过定子17的移动被吸收，载物台装置4中的重心的位置实质上被固定在Y方向上。由于支撑定子17的反应框架8通过防振组件11来支撑原版固定盘3，所以这些反应框架8和原版固定盘3在振动上成为独立状态。因此，在原版载物台2被驱动时，通过上述反作用力，也可以有效地抑制原版固定盘3的振动。通过定子17沿-Y方向移动，图3所示的施力部22对定子17的施力的均衡被破坏，增加对定子17沿+Y方向施力的力。因此，定子17迅速返回到上述施力均衡的位置、即初始位置。
然后，防振组件11根据激光干扰计的计测值，以前馈赋予消除随着原版载物台2的移动因重心的变化造成的影响的力(反作用力)，驱动气体支架12和音圈电机13来产生该力。依据原版载物台2和定子17及原版固定盘3的三者之间的摩擦为零，仅是原版载物台2和定子17的移动方向有所不同等的理由，在原版固定盘3的6个自由度方向的微小振动残留的情况下，根据振动传感器组的计测值，为了除去上述残留振动，还对空气支架12和音圈电机13进行反馈控制。
另一方面，在载物台装置7中也产生与载物台装置4相同的操作。
晶片载物台5通过线性电机33的驱动沿扫描方向(+Y方向)移动时，在驱动产生的反作用力下，定子37通过旋转导轨38在基座框架10上沿反方向(-Y方向)相对移动。此时，在旋转导轨38中，由于滚轮39旋转，所以定子37平滑地移动。而且，在晶片载物台5、定子37和晶片固定盘6三者间的摩擦为零的情况下，动量守恒法则起作用，随着晶片载物台5的移动，定子37的移动量按晶片载物台5侧和定子37侧的重量比来决定。因此，晶片载物台5的扫描方向的加减速时的反作用力通过定子37的移动被吸收，载物台装置7的重心位置实质上固定于Y方向上。由于定子37支撑的基座框架10通过防振组件29来支撑晶片固定盘6，所以这些基座框架10和晶片固定盘6成为振动独立状态。因此，在驱动晶片载物台5时，通过上述反作用力也可以有效地抑制晶片固定盘6的振动。通过定子37沿-Y方向移动，图3所示的施力部40对定子37的施力的均衡被破坏，增加对定子37沿+Y方向施力的力。因此，定子37迅速返回到上述施力均衡的位置、即初始位置。
然后，防振组件29根据激光干扰计44等的计测值，通过前馈赋予消除随着晶片载物台5的移动因重心的变化造成的影响的反作用力，驱动气体支架30和音圈电机31来产生该力。依据晶片载物台5和定子37及原版固定盘6的三者之间的摩擦不为零，仅是晶片载物台5和定子37的移动方向有点不同等的理由，在晶片固定盘6的6个自由度方向的微小振动残留的情况下，根据振动传感器组的计测值，为了除去上述残留振动，还对空气支架30和音圈电机31进行反馈控制。
在镜筒固定盘25中，通过原版载物台2、晶片载物台5的移动产生的反作用力来移动定子17、37，即使在反应框架8上产生微振动，在反应框架8之间插装防振组件24来使振动独立。即使在镜筒固定盘25上产生微振动，根据在镜筒固定盘25上设置的振动传感器组的计测值来求6个自由度方向的振动，通过对空气支架26和音圈电机27进行反馈控制来消除该微振动，可以使镜筒固定盘25常常维持在稳定的位置。因此，可以将镜筒固定盘25上支撑的投影光学***PL维持在稳定的位置，有效地防止因投影光学***PL的振动产生的图形复制位置的偏差或图像模糊等，提高曝光精度。
下面，说明上述结构的曝光装置1中的曝光操作。预先设定用于以适当曝光量(目标曝光量)对晶片W上的拍摄区域进行扫描曝光的各种曝光条件。然后，使用未图示的原版显微镜和偏轴对准线传感器等来进行原版对准、基线计测等准备作业，然后使用对准传感器来结束晶片W的精密对准(EGA；增强整体对准等)，求晶片W上的多个拍摄区域的排列坐标。
于是，如果用于晶片W的曝光准备操作结束，那么根据对准线结果来监视激光干扰计44的计测值，同时控制线性电机32、33使晶片载物台5移动到用于晶片W的第1拍摄的曝光扫描开始位置。然后，通过线性电机15、33开始进行原版载物台2和晶片载物台5的Y方向的扫描，如果两个载物台2、5达到各自的目标扫描速度，那么通过曝光用的照明对原版R的图形区域进行照明，开始扫描曝光。
在该扫描曝光时，通过线性电机15、33来对原版载物台2和晶片载物台5进行同步控制，使得原版载物台2的Y方向的移动速度和晶片载物台5的Y方向的移动速度维持与投影光学***PL的投影倍率(1/5倍或1/4倍)对应的速度。然后，用照明光逐渐照明原版R的图形区域的不同区域，通过结束对图形区域整个表面的照明，来结束晶片W上的第1拍摄的扫描曝光。由此，原版R的图形通过投影光学***PL被缩小复制在晶片W上的第1拍摄区域中。
于是，如果第1拍摄的扫描曝光结束，那么通过线性电机32、33将晶片载物台5沿X、Y方向分步移动，移动至用于第2拍摄的曝光的扫描开始位置。在该分步移动时，根据检测晶片载物台5的位置(晶片W的位置)的激光干扰计44的计测值，实时计测晶片载物台5的X、Y、θZ方向的位置。然后，根据该计测结果，来控制线性电机32、33，并控制晶片载物台5的位置，使得晶片载物台5的XY位置的位移为规定的状态。对于晶片载物台5的θZ方向的位移，根据该位移的信息来旋转控制原版载物台2，使得可校正晶片W侧的旋转位移的误差。然后，与上述第1拍摄区域同样，对第2拍摄区域进行扫描曝光。
于是，重复进行晶片W上的拍摄区域的扫描曝光和用于下次拍摄曝光的分步移动，在晶片W上的整个曝光对象拍摄区域上依次复制原版R的图形。
在本实施例的载物台装置和曝光装置中，以驱动原版载物台2、晶片载物台5时的反作用力使定子17、37分别沿反方向移动的动量守恒法则起作用，可以防止这些反作用力被传送到反应框架8或基座框架10，进而传送到地面，可以避免摇摆等问题，所以即使在原版R或晶片W大型化，并且高速移动的情况下，也可以使调整时间短，提高生产率和曝光精度。反应框架8通过防振组件11来支撑原版固定盘3，基座框架10通过防振组件29支撑晶片固定盘6，所以可以抑制反应框架8和基座框架10的残留振动传送到原版固定盘3和晶片固定盘6，可以维持各载物台2、5的位置控制性。
在本实施例中，由于分别构成驱动上述各载物台2、5的线性电机15、33的一部分的定子17、37随着各载物台2、5的驱动以反作用力移动，所以不需要另外设计用于排除该反作用力的结构，可以实现装置的小型化和低价格化。而且，这些定子17、37以上述反作用力移动时，由于滚轮21、39进行在围绕轴线旋转这样简单的操作，所以可以实现装置的简化。
而且，在本实施例中，弹簧22、40在相互相反的方向上对定子17、37分别施力，所以各定子17、37以反作用力移动时，也可以用简单的机构容易地返回到初始位置。
在本实施例的曝光装置中，原版载物台2、晶片载物台5和投影光学***PL通过防振组件11、29、24单独振动，所以可以防止原版载物台2和晶片载物台5的驱动造成的振动传送到投影光学***PL，可以有效地防止投影光学***PL的振动造成的图形复制位置的偏差或产生图像模糊等，提高曝光精度。
[第2实施例]
图6是表示本发明的载物台装置和曝光装置的第2实施例的图。在该图中，与图1至图5所示的第1实施例的结构部件相同的部件附以相同标号，并省略其说明。第2实施例和上述第1实施例的不同点在于载物台装置7的结构，所以进行以下说明。
如图所示，载物台装置7以晶片载物台5、晶片固定盘6和从下方支撑它们的支撑框架(反作用力载物台)46为主体来构成。而且，上述定子37通过插装在支撑框架46之间的旋转导轨38，成为相对于支撑框架46沿Y方向移动的结构。晶片固定盘6也通过配置在支撑框架46之间的防振组件29，成为相对于支撑框架46独立振动的结果。因此，支撑框架46对于定子37的反作用力移动来说起到作为支撑部的作用。
在支撑框架46和基座框架10之间，插装多个滚轮(转动体)47组成的旋转导轨48。滚轮47分别在沿Y方向延伸的围绕轴线旋转，沿X方向以一定间隔来配置。而且，支撑框架46通过滚轮47的围绕轴线的旋转，相对于基座框架10在X方向上可自由移动。其它结构与上述实施例1相同。
在本实施例的载物台装置和曝光装置中，除了可获得与上述第1实施例相同的作用和效果以外，在晶片载物台5沿+X方向移动时，以随着晶片载物台5的移动的反作用力使支撑框架46沿-X方向移动，使动量守恒法则也起作用。因此，为了扫描曝光，不仅在晶片载物台5移动时，而且为了变更拍摄区域使晶片载物台5分步移动时，都可以避免随着分步移动的反作用力造成的摇摆等问题，所以可以进一步缩短调整时间，进一步提高生产率和曝光精度。在本实施例中，还可以抑制将基座框架10或支撑框架46的残留振动传送到晶片固定盘6，可以维持晶片载物台5的位置控制性。
[第3实施例]
图7是表示本发明的载物台装置和曝光装置的第3实施例的图。在该图中，与图1至图5所示的第1实施例的结构部件相同的部件附以相同标号，并省略其说明。第3实施例和上述第1实施例的不同点在于晶片载物台5的结构，所以进行以下说明。
如图所示，在投影光学***PL的Y方向两侧，每隔规定的间隔来配置偏轴对准传感器49a、49b，该对准传感器49a、49b沿排列方向设置两个晶片载物台5、5。在各晶片载物台5中，内装构成可动式线性电机的转子的磁铁组件(见图示)。而且，晶片载物台5沿作为有电枢组件的定子的X方向延伸设置的直线导轨50可分别独立在晶片固定盘6上自由移动。
在直线导轨50的两端，向下方突出设置电枢组件组成的上述转子36，沿Y方向延伸设置与两个晶片载物台5、5的转子36、36双方对应的定子37。因此，各晶片载物台5成为沿直线导轨50在X方向上移动，同时定子37沿Y方向分别独立移动的结构。在图7中，省略了晶片载物台5上设置的移动镜、标识部件等的图示。
在上述结构的曝光装置中，如图7所示，在对-Y位置的晶片载物台5上的晶片W通过投影光学***PL进行曝光操作期间，对于+Y侧位置的晶片载物台5上的晶片W实施对准。具体地说，用+Y侧的对准传感器49a首先计测标识部件、晶片W上形成的对准标记(未图示)，根据该计测结果来进行晶片W的预对准。接着，例如使用EGA求出的精细对准使晶片载物台5移动，同时进行晶片W上的各拍摄区域的排列。然后，顺序曝光结束的晶片载物台5沿-Y方向移动，在对准传感器49b的正下方进行了晶片交换后，执行上述顺序对准。由对准传感器49a进行过对准的晶片载物台5也沿-Y方向移动，在投影光学***PL的正下方执行顺序曝光。
在本实施例中，除了可获得与上述第1实施例相同的效果以外，由于使两个晶片载物台5、5独立移动，在一个载物台上进行晶片交换和对准操作，用另一个载物台同时进行曝光操作，所以可以大幅度地提高生产率。而且，由于两个载物台的转子36共用在各载物台沿Y方向移动时使用的定子37，所以能够实现削减部件，即装置的简化、低价格。
在上述实施例中，作为定子17、37的向Y方向的移动部件，设置滚轮21、39、47的结构，但并不限于此，例如也可以设置空气轴承等非接触轴承。这种情况下，除了可获得与使用滚轮时同样的作用和效果以外，由于定子17、37在没有摩擦下移动，所以还可以排除反应框架8或基座框架10的振动、摩擦带来的外部干扰，可以实施精度更高的曝光处理。上述滚轮或空气轴承可设置在定子中，也可设置在支撑定子的反应框架8或基座框架10的任何一个中。尽管省略图示，但原版载物台2如第3实施例那样，也可以形成能够支撑多片原版R的结构。这种情况下，构成原版载物台2的粗动载物台进行公用，独立设置多个保持原版R的微动载物台就可以。由此，可以将原版载物台2整体形成紧凑的结构。
在上述实施例中，在原版载物台2、晶片载物台5双方中形成定子17、37以反作用力移动的结构，但不用说，仅在其中一个载物台中定子进行反作用力移动也可以。而且，在上述实施例中，所有防振组件形成主动进行防振的结构，但所有这些组件也可以是它们中的某一个组件或任意多个组件进行被动防振那样的结构。将原版载物台2形成粗动载物台、微动载物台的两级结构，在其中一个或双方中设置随着载物台的移动以反作用力移动的部件(例如定子)那样的结构也可以。在上述实施例中，形成将本发明的载物台装置应用于曝光装置1的结构，但并不限于此，除了曝光装置1以外，还可以应用于复制掩模的扫描装置、掩模图形的位置坐标测定装置等的精密测定设备。
作为本实施例的基底，不仅可使用半导体器件使用的半导体晶片W，还可以使用液晶显示器使用的玻璃基底、薄膜磁头使用的陶瓷晶片、或曝光装置中使用的掩模或原版的原版(合成石英、硅晶片)等。作为曝光装置1，除了使原版R和晶片W、PW同步移动并对原版R的图形进行扫描曝光的分步扫描方式的扫描型曝光装置(扫描逐次移动式曝光装置；USP5473410)以外，还可使用在使原版R和晶片W静止状态下对原版R的图形进行曝光，将晶片 W、PW依次分步移动的分步重复方式的投影曝光装置(逐次移动式曝光装置)。作为曝光装置1的种类，不限于在晶片W上对半导体器件图形进行曝光的半导体器件制造使用的曝光装置，也可以广泛应用于液晶显示元件制造使用的曝光装置，或用于制造薄膜磁头、摄像元件(CCD)或原版等的曝光装置。
作为曝光用照明光的光源，不仅可使用从超高压汞灯产生的亮线(g线(436nm)、h线(404.7nm)、i线(365nm))、KrF准分子激光(248nm)、ArF准分子激光(193nm)、F2激光(157nm)，还可使用X线或电子线等电荷粒子线。例如，在使用电子线的情况下，作为电子枪，可以使用热电子发射型的硼化镧(LaB6)、钽(Ta)。而且，在使用电子线的情况下，形成使用原版R的结构就可以，而在不使用原版R时，也可以直接在晶片上形成图形。另外，还可以使用YAG激光或半导体激光等的高频。
投影光学***PL的倍率不仅可以是缩小***，而且也可以是等倍***和放大***。作为投影光学***，在使用准分子激光等远紫外线的情况下，作为玻璃材料，使用石英或萤石等透过远紫外线的材料，在使用F2激光或X线的情况下，使用反射折射***或折射***的光学***(原版R也使用反射型类型)，而在使用电子线的情况下，作为光学***，使用电子透镜和偏转器组成的电子光学***就可以。不用说，通过电子线的光路处于真空状态。也可以采用使原版R和晶片W紧密接触，对原版R的图形进行曝光而不使用投影光学***PL的邻近效应曝光装置。
在晶片载物台5或原版载物台2中使用线性电机(参照USP5,623,853或USP5,528,118)的情况下，也可以用使用了空气轴承的空气浮动型和使用了洛伦兹(Lorentz)力或电抗力的磁浮动型。各载物台2、5可以是沿导轨移动的类型，也可以是不设置导轨的无导轨类型。作为各载物台2、5的驱动机构，也可以使用通过使两维地配置了磁铁的磁铁组件(永久磁铁)、和两维地配置了线圈的电枢组件对置产生的电磁力来驱动各载物台2、5的平面电机。这种情况下，将磁铁组件和电枢组件的任何一个连接到载物台2、5，将磁铁组件和电枢组件的另一个设置在载物台2、5的移动面侧(基座)就可以。
如以上，通过将包括本申请的权利要求范围中列举的各种结构部件的各种子***以保证规定的机械精度、电气精度、光学精度来组装而制造本实施例的曝光装置1。为了确保各种精度，在该组装的前后，对于各种光学***进行用于达到光学精度的调整，对于各种机械***进行用于达到机械精度的调整，对各种电气***进行用于达到电气精度的调整。从各种子***组装成曝光装置的工序包括各种子***的相互间的机械连接、电路的布线连接、气压回路的配管连接等。在从各种子***组装成曝光装置的工序前，不用说，是各子***的各个组装工序。如果各种子***组装成曝光装置的工序结束，那么进行综合调整，确保作为曝光装置整体的各种精度。曝光装置的制造最好在对温度和清洁度等进行管理的超净间中进行。
如图8所示，经过器件的功能和性能设计步骤201、制作基于该设计步骤的掩模(原版)的步骤202、由硅材料来制造晶片的步骤203、通过上述实施例的曝光装置1将原版的图形曝光于晶片上的晶片处理步骤204、器件组装步骤(包括划片(dicing)工序、焊接工序、封装工序)205、检查步骤206等来制造半导体器件。

Claims (24)

1.一种载物台装置，包括在固定盘上沿至少一个方向驱动的载物台本体，其特征在于，该载物台装置还包括：
支撑部，相对于所述固定盘独立振动地配置；以及
反作用力载物台，随着所述载物台本体的驱动，通过反作用力在所述支撑部上沿所述一个方向自由移动。
2.如权利要求1所述的载物台装置，其特征在于，所述固定盘通过防振机构被支撑在所述支撑部上。
3.如权利要求1或2所述的载物台装置，其特征在于，所述反作用力载物台构成将所述载物台本体沿所述一个方向驱动的驱动机构的至少一部分。
4.如权利要求3所述的载物台装置，其特征在于，所述驱动机构包括在所述载物台本体上设置的转子，以及通过该转子之间的电磁相互作用将该转子沿所述一个方向驱动的定子，
所述反作用力载物台具有所述定子。
5.如权利要求1所述的载物台装置，其特征在于，在所述反作用力载物台和所述支撑部之间，插装转动体，该转动体沿轴线旋转，并使所述反作用力载物台相对于所述支撑部沿所述一个方向移动。
6.如权利要求1所述的载物台装置，其特征在于，在所述反作用力载物台和所述支撑部之间，插装非接触轴承。
7.如权利要求1所述的载物台装置，其特征在于，包括使所述反作用力载物台返回到初始位置的返回装置。
8.如权利要求7所述的载物台装置，其特征在于，所述返回装置包括施力部，该施力部对所述反作用力载物台沿所述一个方向的相反方向施力。
9.如权利要求1所述的载物台装置，其特征在于，所述载物台本体可沿相互垂直的方向自由移动，
所述反作用力载物台被设置在所述相互垂直的方向中的任意一方向上。
10.一种曝光装置，其包括掩模载物台和基底载物台，用于将所述掩模载物台上保持的掩模的图形通过照明光学***进行照明，将上述图形曝光在基底载物台上保持的基底上，其特征在于，
所述掩模载物台和基底载物台中的至少之一包括：在固定盘上沿至少一个方向被驱动的载物台本体；相对于上述固定盘独立振动地配置的支撑部；通过随着上述载物台本体的驱动的反作用力，在上述支撑部上沿上述一个方向自由移动的反作用力载物台；使该反作用力载物台返回到初始位置的返回装置。
11.如权利要求10所述的曝光装置，其特征在于，包括投影光学***，配置在所述掩模载物台和所述基底载物台之间，将所述掩模的图形投影到所述基底上。
12.如权利要求11所述的曝光装置，其特征在于，所述掩模载物台、所述基底载物台和所述投影光学***相互可振动地独立配置。
13.如权利要求10所述的曝光装置，其特征在于，所述掩模载物台有保持所述掩模并沿第1方向可移动的微动载物台，以及与所述微动载物台连接的沿与所述第1方向不同的第2方向可移动的粗动载物台。
14.如权利要求10所述的曝光装置，其特征在于，所述掩模载物台和所述基底载物台的至少一个是导轨载物台。
15.如权利要求10所述的曝光装置，其特征在于，所述掩模载物台能够保持多片掩模。
16.如权利要求10所述的曝光装置，其特征在于，所述基底载物台能够保持多片基底。
17.一种载物台驱动方法，该载物台包括通过具有定子和转子的线性电机在固定盘上沿至少一个方向驱动的载物台本体，其特征在于，
随着所述载物台本体的驱动，通过反作用力，将沿与所述一个方向相反的方向可移动的、且具有所述定子的反作用力载物台支撑在相对于所述固定盘独立振动的支撑部上，并且使上述反作用力载物台返回到初始位置。
18.如权利要求17所述的载物台驱动方法，其特征在于，所述反作用力载物台的重量比所述载物台本体的重量重。
19.一种曝光方法，将掩模载物台上保持的掩模的图形曝光到基底载物台上保持的基底上，其特征在于，该方法采用下述的载物台驱动方法，
通过具有定子和转子的线性电机，在固定盘上沿至少一个方向驱动所述掩模载物台和所述基底载物台中的至少一个的载物台本体，将具有上述定子的反作用力载物台支撑在相对于上述固定盘独立振动的支撑部上，通过上述载物台本体的驱动所产生的反作用力，向与上述载物台本体相反的方向移动。
20.如权利要求19所述的曝光方法，其特征在于，包括在所述掩模载物台和所述基底载物台的移动中进行曝光所述图形的步骤。
21.如权利要求19所述的曝光方法，其特征在于，包括在所述掩模载物台中保持多个掩模的步骤。
22.如权利要求19所述的曝光方法，其特征在于，包括在所述基底载物台中保持多个基底的步骤。
23.如权利要求10所述的曝光装置，其特征在于，上述至少之一的载物台是掩模载物台，所述反作用力载物台的重量大于所述载物台本体的重量。
24.如权利要求10所述的曝光装置，其特征在于，上述至少之一的载物台是基底载物台，所述反作用力载物台的重量大于所述载物台本体的重量。
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