JP2001267227A - 除振システム、露光装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ケーブル類のコンパクトな実装を実現したう
えで、ケーブル類を介して露光装置本体へ伝達する振動
を低減させる。 【解決手段】 露光装置本体１から引き出される途中の
中継点で、束ねられたケーブル類５およびその重量を支
持するとともに、ケーブル類を介して伝達する振動を抑
制する伝達振動抑制中継手段９を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体露光用のＸ
Ｙステージなどの精密機器を搭載してなる半導体露光装
置の一構成ユニットとして好適に使用され、徴振動の混
入を排除した除振システムならびにこれを用いた露光装
置およびデバイス製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】除振装置の役割は、床振動の除振台への
伝達を抑制することにある。近年、除振台上に搭載する
精密機器の高精度・高速化の要求に応えるため、アクチ
ュエータを積極的に動作させることによって除振台上の
振動抑制を図る能動的除振装置が用いられる傾向にあ
る。能動的除振装置は受動的除振装置に比較して優れた
特性を有するが、能動的除振装置が設置されている床の
振動の除振台への伝達を完全に遮断できるわけではな
い。

【０００３】振動の伝達経路としては除振台を支持する
機構、具体的には機械スプリングや機構の粘性要素が挙
げられる。能動的除振装置において、除振台を支持する
支持機構を経由して伝達する振動は、床の振動を適切な
振動検出手段でピックアップし、それを支持機構の伝達
モデルを介してフィードフォワードする制御技術によっ
て抑制することができる。所謂、床振動フィードフォワ
ードあるいは地動フィードフォワードと呼ばれている技
術である。このフィードフォワードの適用によって、床
の振動の除振台への伝達をある程度抑制することができ
る。例えば、除振台の固有振動数近傍で最大１５［ｄ
Ｂ］程度の抑圧効果が得られる。

【０００４】しかしながら、除振台に対する支持機構の
ように、床の振動が伝達する経路としての素性と方位が
明らかなものの他にも床振動の伝達経路は存在する。例
えば除振台に搭載される精密機器あるいは振動検出手段
などへのケーブル類である。これは、電気配線や空気あ
るいは冷却用媒体の配管を総称するものである。これら
のケーブル類は、床あるいは床と剛に接続する物体から
除振台上の精密機器などに接続されているため、除振台
への振動伝達経路となり得、実際に除振率（床の振動が
除振台へと伝達する割合を、横軸を周波数として表示し
た特性）を悪化させる。例えば、ケーブル類が振動源、
例えば回転機械などに接していた場合、その振動はケー
ブル類を伝わり、除振台も振動させる。除振台に伝達し
たこのような持続振動は、フィードバックのパラメータ
をいくら調整しても、能動的除振装置固有の除振率の周
波数特性が示す抑圧比でしか減衰させることができな
い。しかも、このような振動は、先に述べた床振動フィ
ードフォワードの如き制御技術を適用して相殺すること
は困難である。もちろん、ケーブル類が柔らかい場合
は、除振台への振動の伝達は顕著なレベルとはならな
い。しかし、現実にはケーブル類は太い束を形成するこ
とになって、機械的には十分な大きさの剛性をもつに至
る。したがって、振動を伝達させる機構部材の如き振る
舞いをする。

【０００５】このようなケーブル類の実装に起因する振
動伝達を抑制乃至軽減する提案は既にいくつかなされて
いる。例えば、特開平１１−８２６０９号公報（除振装
置及び露光装置）に開示されている。この公報では、ケ
ーブル類の実装に起因した振動の除振台への伝達を抑え
るために、幾つかの除振装置およびこれを備えた露光装
置を案出している。

【０００６】図２はその一例を示す。同図において、露
光装置本体１は複数の能動的除振装置２によって台座３
から支持されている。なお、露光装置本体１とは、能動
的除振装置２によって支持される除振台と、この除振台
に搭載される機器群および構造物を全て含めたものであ
る。また、ここでは、２を能動的除振装置としている
が、受動的除振装置であってもかまわない。露光装置本
体１上の精密機器群におけるケーブル類５や能動的除振
装置２のケーブル類５は本体側固定手段４を経由して、
台座３に設けた固定部材６に接続している。通常、ケー
ブル類５は束ねられるが、図２においてはこれを分散さ
せ、かつたるみを付けることによって張力の発生を無く
している。

【０００７】図３は、前記公開公報において提案されて
いる、露光装置本体上のケーブルやホースの引き回しの
状態を模式的に示す。露光装置本体上に装着される電気
機器や空調機器を駆動するためのケーブル類の引き回し
経路については、通常、破線５ａで示すように、露光装
置本体１上の一箇所あるいは複数箇所で束ねた上で、装
置の外部にそのまま出すような経路がとられていた。こ
の場合、ケーブル類５の張力によって、露光装置本体１
を揺すってしまうことが問題となった。そこで前記公開
公報では、ケーブル類５の張力の合成ベクトルの延長線
上に露光装置本体１の回転中心７が存在するようなやり
方でケーブル類５を引き出すように実装することを提案
している。なお、８は、能動的除振装置２によって露光
装置本体１が支持されていることを陽に示すために書き
加えられた除振部材である。

【０００８】さらに、本願の出願人によっても、ケーブ
ル等の実装に起因した振動の伝達を遮断するための提案
を、特願平１１−０４１４２４号（能動的除振装置）に
より行っている。この提案では、除振装置が能動的なも
のであるため、加速度センサに代表される振動検出手段
を多数使用しているが、その電気配線をワイヤレス化し
ている。具体的には、除振台の複数箇所の振動を検出す
る振動検出ヘッドの信号をトランスミッタによって電波
でレシーバヘと送信する。レシーバでは信号を復調して
除振台の振動を表す電気信号を出力する。この電気信号
をフィードバックすることによって除振台を能動的に制
御する。また、トランスミッタヘの電源供給は、例えば
誘導電源方式を採用することによってワイヤレス化して
いる。このようにワイヤレスの振動検出手段を使うこと
によって、振動の伝達経路となっていた電気配線そのも
のを無くしている。

【０００９】上述のように、ケーブル類を介して除振台
へと伝達する振動は、図２あるいは図３のようにケーブ
ル類を実装することができれば格段に少なくすることが
できる。しかしながら、図２について言えば、ケーブル
類の引き回しのための実装空間が十分確保されていれ
ば、という制約条件がつく。現実には、まず、除振台を
含めた本体構造体に露光装置の機能を満たすための機器
を搭載し、その結果として生まれる空きスペースを巧み
に利用してケーブル等５の実装が行われる。もちろん、
実装を含めた機械設計をなすことに技術的な困難さはな
いものの、コンパクトな露光装置の実現という観点から
みた場合、図２の実装を施すことは現実には不可能であ
る。つまり、ケーブル類５を伝達する振動の抑制を図る
ための現実的な解にはなりえない。

【００１０】また、図３について言えば、本体構造体の
回転中心７を見いだすことに関する技術的な困難はな
い。そしてもちろん、この回転中心７にケーブル類５の
張力ベクトルの合計が向くように実装することについて
も、特にケーブル類５の実装だけに注力した設計を行え
ば、これを実現するに当たっての技術的な困難はない。
しかし、実際に、図３のような実装を行うことは理想論
であり、産業用装置たる露光装置に対して、このような
ケーブルの引き回しを行うことはほとんど不可能であ
る。

【００１１】さらに、本願出願人に係る特願平１１−０
４１４２４号（能動的除振装置）に関しては、これも実
現に当たっての技術的な困難はない。しかし、信号の授
受を電波で行うことになるので、電磁障害の問題を新た
に惹起せしめてしまう可能性があるとともに、ワイヤレ
ス化によるコスト上昇に見合う振動抑制の効果があるか
については疑問がある。さらに、電気的な配線とともに
除振台に搭載される機器へ空気の給排気を行うための多
数の配管類も、除振台へと侵入してくる振動の経路であ
る。特願平１１−０４１４２４号によっては、後者の伝
達経路を介して侵入する振動を遮断できないことは言う
までもない。

【００１２】そこで、本発明は、ケーブル類を介して露
光装置本体へ侵入する振動のより現実的な軽減策を提示
する。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、受動的
除振装置あるいは能動的除振装置によって支持されてい
る露光装置本体からは、同本体に搭載される精密機器や
精密測定器のケーブル類が引き出される。能動的除振装
置を露光装置本体の支持に使った場合には、加えて同除
振装置自身のケーブル類も引き出されている。近年の露
光装置に求められる微細化の進展に伴ない、このような
ケーブル類を介して露光装置本体へ伝達する振動が有意
に露光性能に悪影響を及ぼすことが分かってきた。もち
ろん、ケーブル類を空間的な余裕をもって実装すれば大
幅に振動の伝達を抑制することはできる。しかし、産業
用装置である露光装置のケーブル類はコンパクトに実装
されるべきである。そうすると、ケーブル類を剛な部材
へと変貌させてしまい、結果として振動を露光装置本体
へ伝達させやすくする。つまり、ケーブル類のコンパク
トな実装を実現したうえで、ケーブル類を介して露光装
置本体へと伝達する振動を低減することが課題として残
されている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するた
め、本発明の第１の露光装置の除振システムは、露光装
置本体から引き出される途中の中継点で、束ねられたケ
ーブル類およびその重量を支持するとともに、前記ケー
ブル類を介して伝達する振動を抑制する伝達振動抑制中
継手段を具備することを特徴とする。

【００１５】第２の除振システムは、第１の除振システ
ムにおいて、前記伝達振動抑制中継手段は前記振動の抑
制を能動的または受動的に行うものであることを特徴と
する。

【００１６】第３の除振システムは、第１または第２の
除振システムにおいて、前記露光装置本体を台座上で支
持する受動的除振装置もしくは能動的除振装置を有する
ことを特徴とする。

【００１７】第４の除振システムは、第３の除振システ
ムにおいて、前記ケーブル類は、前記露光装置本体側お
よび前記台座側において、振動吸収材が塗布され、また
は振動吸収材で包み込まれていることを特徴とする。

【００１８】第５の除振システムは、第４の除振システ
ムにおいて、前記振動吸収材は反発弾性係数が２０％以
下のゴムもしくは粘着性を有する超軟質性ゴムであるこ
とを特徴する。

【００１９】そして、第６の除振システムは、第４の除
振システムにおいて、前記振動吸収材はその表面が溶解
処理されたウレタンであることを特徴とする。

【００２０】本発明の露光装置は、第１〜第６のいずれ
かの除振システムを具備することを特徴とする。また、
本発明のデバイス製造方法は、本発明の露光装置を用意
する工程と、前記露光装置を用いて、その伝達振動抑制
中継手段の振動抑制機能を発揮させながら露光処理を行
う工程とを具備することを特徴とする。

【００２１】かかる本発明を図２の従来例と比較する
と、従来例では、ケーブル類５から露光装置本体１へと
侵入してくる振動を極力低減するために、ケーブル類５
を互いに離して、かつ緩みをもたせて実装していた。し
かしこれは、実装をコンパクトにまとめるというインダ
ストリアルデザインの観点から考えると、決して望まし
い形態ではない。可能な限りケーブル類５を束ねること
が、実装空間を有効に利用する点などからは望ましい。
しかし既に述べているように、一本一本は柔らかい配線
もしくは配管であっても、これを大量に集めて束ねた場
合には、一転して機械材料と同様に剛な部材に変質す
る。そして、剛な部材は振動の侵入経路となるので、こ
の側面からはケーブル類５を一括して束ねることは好ま
しいとは言えない。

【００２２】これに対し、本発明では、産業用装置とし
て現実的にコンパクトな実装の実現を優先させている。
すなわち、ケーブル類は、できる限りまとめ上げて剛に
束ねる。このようにすると、この束線されたケーブル類
を介して伝達する振動は有意なレベルになるが、振動セ
ンサで確実に検出できる程度のレベルになって、却って
振動を遮断する対策はとりやすくなる。

【００２３】すなわち、一本一本のケーブル類を介して
露光装置本体へと伝達する振動は確かに存在するのでは
あるが、露光装置としての精度などに影響を及ぼすほど
の振動レベルではない。一本―本のケーブル類に対して
振動の伝達を軽減もしくは遮断する対策を地道に施し
て、それらの総和をとったときはじめてケーブル類から
伝達する振動の伝達が減少することが確認できるのであ
る。露光装置の機種が異なれば、再度、一本一本のケー
ブル類に対して振動の伝達経路とならないような対策を
施すという煩雑な作業が必要である。

【００２４】そこで、本発明では、一本一本のケーブル
類からの振動伝達は微小であるが、これをコンパクトな
実装のために束ねることによって大きな振動レベルを有
する伝達経路を作りだしている。もちろん、このままの
実装を露光装置本体に施しておくと、これら実装を介し
て除振台に有意な振動が混入する。しかし、ケーブル類
の束線を介して伝達する振動レベルが大きいために、却
ってこの振動を抑制するための対策はとりやすい。

【００２５】

【実施例】図１は本発明の一実施例に係る露光装置の一
部を示す斜視図である。この露光装置は、同図に示すよ
うに、露光装置本体１から引き出されるケーブル類５で
あって機械的には剛な束線を中継するための伝達振動抑
制中継手段９を備える。伝達振動抑制中継手段９は、剛
に束線されたケーブル類５を介して露光装置本体１へと
伝達する振動の抑制を図る機能を有する。伝達振動抑制
中継手段９は、受動的でもよいし能動的なものであって
もよい。

【００２６】図２の従来例と比較すれば、従来例では、
露光装置本体１から延びるケーブル類５は、一本一本の
間にゆとりを設けて実装し、続いて露光装置本体１に張
力を与えないように緩みを設けて台座３の方向に導かれ
ている。これに対し、本実施例では、ケーブル類５を、
例えば適切な本体側固定手段１４などを使って集結さ
せ、束ねる。そして、この束線は台座３の方向に引き回
すが、一旦、伝達振動抑制中継手段９で支持してから台
座３の方向へ引き回す。伝達振動抑制中継手段９は小型
の除振装置であって、束線したケーブル類５の重量を支
え、かつケーブル類５が露光装置本体１に対して余計な
張力を与えないように支持する。加えて伝達振動抑制中
継手段９は、台座３の振動がケーブル類５を伝達媒体に
して露光装置本体１へと侵入しないようにするための除
振機能をもつ。

【００２７】伝達振動抑制中継手段９が受動的なもので
ある場合、簡単には空気べローズを使って、束ねたケー
ブル類５を支持し、かつケーブル類５を介して露光装置
本体１へと侵入する振動のレベルを抑制することができ
る。また、伝達振動抑制中継手段９が能動的なものであ
る場合には、加速度センサや速度センサに代表される振
動検出手段と、渦電流式変位センサや静電気変位センサ
などに代表される位置検出手段と、空気ばねなどのアク
チュエータとを備えた上で、振動検出手段と位置検出手
段との出力に応じてアクチュエータを駆動するフィード
バックを施す。このような伝達振動抑制中継手段９を使
って、束ねたケーブル類５の支持とともに、これを介し
て伝達する振動を抑制することができる。

【００２８】なお、伝達振動抑制中継手段９を能動的と
なすことによって、露光装置本体１の動きに伝達振動抑
制中継手段９の動きを追従させるように機能させること
ができる。露光装置本体１の動きに伝達振動抑制中継手
段９を連動させることによって、露光装置本体１と伝達
振動抑制中継手段９との間に渡したケーブル類５にかか
る張力の変動が抑えられる。その結果として、ケーブル
類５の引き回しが露光装置本体１に及ぼす振動を抑制す
ることができる。

【００２９】さらに、ケーブル類５を介して露光装置本
体１へと伝達する振動に対して効果的な減衰を付与する
ために、ケーブル類５中の配線と配管の一本一本、また
は複数本を束ねた束線に対して振動吸収材を塗布し、ま
たはこれらを振動吸収材で包み込む。ただし、振動に対
して減衰を与えるために振動吸収材としての例えばゴム
などを使用することは、本発明が対象とする半導体露光
装置に限ることなく、一般の工業製品等でも採用されて
いる。本実施例では、除振装置２で支持される露光装置
本体１から引き回されるケーブル類５の振動に対する防
振という特殊な観点から、振動吸収材の装着部位とその
材料を指定している。

【００３０】図４は、この振動吸収材の装着部位を示
す。同図に示すように、露光装置本体１からケーブル類
５が台座３の方に引き回されており、露光装置本体１か
ら引き出される箇所と、台座３の側に引き込む箇所とで
振動吸収材１０が装着されている。

【００３１】図５は振動吸収材１０の一例を示す斜視図
である。振動吸収材１０としては、ケーブル類５を整列
させ、かつこれを固定するために、図５に示すように成
形した振動吸収材１０ａが好適に使用される。振動吸収
材１０ａには、ケーブル類５を包み込む窪みが成形され
ており、これにケーブル類５を収納するようになってい
る。さらに、不図示ではあるが、振動吸収材１０ａをも
う１つ用意してケーブル類５を鋏み込めば、すなわちサ
ンドイッチ状にすれば、振動低減の効果は向上する。な
お、成形した振動吸収材１０ａには、これを固定するた
めのねじ穴１１が用意されている。このネジ穴１１を使
って、ケーブル類５を、遊びをもたないように固定する
ことができる。

【００３２】振動吸収材１０の材料としては、反発弾性
係数が２０％以下の比較的柔らかいゴムが好適である。
また、振動吸収材１０の材料としてゴムを使用する場合
にあっては、粘着性を有する超軟質ゴムも好適に使用す
ることができる。超軟質ゴムの場合、その表面に粘着性
があるので、ケーブル類５に粘着性を有する超軟質性ゴ
ムを巻回させてから、その粘着性を用いてケーブル類５
を所定の場所に固定することができる。

【００３３】振動吸収材１０として、ゴムの他にウレタ
ンを使用することもできる。しかし露光装置の中でウレ
タンをそのまま使用することはできない。なんとなれ
ば、ウレタンが部分的に脱落するなどして、清浄である
べき露光装置の環境を汚染してしまうからである。そこ
で、本実施例では、ケーブル類に伝達する振動の抑制の
ためにウレタンを使用するが、その際、部分的に細かい
脱落が生じないようにウレタンの表面を改質する。具体
的には、ウレタン表面を溶解処理する。溶解処理するこ
とによって、比較的堅い皮が形成されるので、ウレタン
の小片が剥離または脱落することはなくなる。つまり、
清浄な露光環境を維持することができるようになる。

【００３４】図６は、この溶解処理して形成された改質
表層を有するウレタンの断面を有する振動吸収材１０ｂ
を示す。同図において、１２はウレタン、１３はケーブ
ル類５を通す貫通穴、１４はウレタン１２の表面を溶解
処理して形成された改質表層である。

【００３５】＜デバイス製造方法の実施例＞次に上記説
明した露光装置を利用したデバイス製造方法の実施例を
説明する。図７は、微小デバイス（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１
（回路設計）ではデバイスのパターン設計を行う。ステ
ップ２（マスク製作）では設計したパターンを形成した
マスクを製作する。一方、ステップ３（ウエハ製造）で
はシリコンやガラス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。次のステ
ップ５（組立て）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。

【００３６】図８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）ではウエハにレジス
トを塗布する。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の複数
のショット領域に並べて焼付露光する。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。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。

【００３７】本実施例の生産方法を用いれば、従来は製
造が難しかった大型のデバイスを良好な精度および生産
性でもって製造することができる。

【００３８】

【発明の効果】本発明の効果は以下の通りである。 （１）本発明によれば、ケーブル類を束線してコンパク
トな実装を実現したうえで、ケーブル類を介して露光装
置本体へと侵入する振動を低減することができるという
効果がある。 （２）露光装置本体上の振動レベルの低下がもたらされ
る結果として、露光精度の向上および生産性の向上を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係る除振装置およびこれ
を用いた半導体露光装置を示す斜視図である。

【図２】 従来例に係る露光装置本体上のケーブル類の
固定方法を示す斜視図である。

【図３】 従来例に係る露光装置本体上のケーブル類の
引き回し方法を示す模式図である。

【図４】 図１の装置における振動吸収材の装着部位を
示す斜視図である。

【図５】 図４の振動吸収材の一例として成形した振動
吸収材を示す斜視図である。

【図６】 図４の振動吸収材の他の例として溶解処理を
表面に施したウレタンを使った振動吸収材を示す斜視図
である。

【図７】 本発明の露光装置を利用できるデバイス製造
方法を示すフローチャートである。

【図８】 図７中のウエハプロセスの詳細なフローチャ
ートである。

【符号の説明】

１：露光装置本体、２：能動的除振装置、３：台座、
４，１４：本体側固定手段、５：ケーブル類、６：固定
部材、７：回転中心、８：除振部材、９：伝達振動抑制
中継手段、１０，１０ａ，１０ｂ：振動吸収材、１１：
ねじ穴、１２：ウレタン、１３：貫通穴、１４：溶解処
理して形成された改質表層。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 露光装置本体から引き出される途中の中
   継点で、束ねられたケーブル類およびその重量を支持す
   るとともに、前記ケーブル類を介して伝達する振動を抑
   制する伝達振動抑制中継手段を具備することを特徴とす
   る露光装置の除振システム。
2. 【請求項２】 前記伝達振動抑制中継手段は前記振動の
   抑制を能動的または受動的に行うものであることを特徴
   とする請求項１に記載の除振システム。
3. 【請求項３】 前記露光装置本体を台座上で支持する受
   動的除振装置もしくは能動的除振装置を有することを特
   徴とする請求項１または２に記載の除振システム。
4. 【請求項４】 前記ケーブル類は、前記露光装置本体側
   および前記台座側において、振動吸収材が塗布され、ま
   たは振動吸収材で包み込まれていることを特徴とする請
   求項３に記載の除振システム。
5. 【請求項５】 前記振動吸収材は反発弾性係数が２０％
   以下のゴムもしくは粘着性を有する超軟質性ゴムである
   ことを特徴する請求項４に記載の除振システム。
6. 【請求項６】 前記振動吸収材はその表面が溶解処理さ
   れたウレタンであることを特徴とする請求項４に記載の
   除振システム。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかの除振システム
   を具備することを特徴とする露光装置。
8. 【請求項８】 請求項７の露光装置を用意する工程と、
   前記露光装置を用いて、その伝達振動抑制中継手段の振
   動抑制機能を発揮させながら露光処理を行う工程とを具
   備することを特徴とするデバイス製造方法。