JPS60182444A - Semiconductor exposing device - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To remove an error in the rotation of a mask sufficiently by arranging a diaphragm, and controlling supply pressure finely and thus making a fine adjustment in a rotating direction. CONSTITUTION:The device consists of a rotating disk 9, wafer 3, air pressure operating device 17, motor 15 for rotation, feed screw 16, etc. The wafer 3 is positioned in a direction theta in a figure on the plane of a wafer moving stage by the air pressure operating device 17, etc., of a theta driving part. When the supply pressure of the air pressure operating device 17 rises above its initial state, one side of the air pressure operating device 17 projects by diaphragm effect. Consequently, the rotating disk 9 rotates in a clockwise direction CC. When the supply pressure of the air pressure operating device 17 drops below its initial state, said one side moves back and the rotating disk 9 reverses. Thus, an error in the rotation of the photomask 1 is removed sufficiently and the photomask 1 moves together with the wafer 3 in one body to perform slit exposure successively.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、露光装置、特に高精度の転写精度を必要とす
る半導体続刊用の露光装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an exposure apparatus, and particularly to an exposure apparatus for semiconductor continuous printing which requires high transfer accuracy.

近年、ＩＣ−ＬＳＩ→超ＬＳＩと、パターンの微細化と
高集積化を図るべく、高精度、高品質の露光装置が要求
されてきている。In recent years, in order to achieve finer patterns and higher integration from IC-LSI to VLSI, high-precision, high-quality exposure apparatuses have been required.

これら装置に要求される重要な要素のひとつとして、前
工程のフォトマスクで焼付けられたウェハー上のパター
ンに、次工程のフォトマスクのノくターンを正確に位置
決めするに必要な位置決め精度がある。本提案はこの位
置決め精度を高精度に得ることに関するものである。One of the important elements required of these devices is the positioning accuracy necessary to accurately position the notches of the photomask in the next process on the pattern on the wafer printed with the photomask in the previous process. This proposal is concerned with obtaining this positioning accuracy with high precision.

〈従来技術の説明） 半導体焼付装置として、第１図に示されるように、ミラ
ー結像光学系を用いて、フォトマスク（１）のパターン
をウニ／＼−（３）上にスリント光（ＳＲ）で露光し、
フォトマスク（１）とウェノ＼−（３）を一体重にスリ
ント長手方向と直交する方向（矢印（Ａ）方向）に移動
させて、全体の露光を完了する装置が知られている。該
装置はスリント長手方向、所謂、矢印（Ａ）に直交する
方向に於いては、フォトマスク像が光軸に対して反転し
てウェハー面に投影される光学系である。なお、図中の
（ｍＩ　、ｍ２）は、台形ミラーの両サイトの一部を示
し、（ｍ３）は凹ミラー、（ｍ４）は凸ミラーをそれぞ
れ示している。<Description of Prior Art> As shown in FIG. 1, a semiconductor printing apparatus uses a mirror imaging optical system to apply a pattern of a photomask (1) onto a sea urchin/\-(3) using slint light (SR). ),
An apparatus is known in which the entire exposure is completed by moving the photomask (1) and the mask (3) as one body in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the slint (in the direction of arrow (A)). This apparatus is an optical system in which a photomask image is inverted with respect to the optical axis and projected onto the wafer surface in the longitudinal direction of the slint, the so-called direction perpendicular to arrow (A). Note that (mI, m2) in the figure indicates a part of both sites of the trapezoidal mirror, (m3) indicates a concave mirror, and (m4) indicates a convex mirror, respectively.

この場合、アライメント光学系でフォトマスクとウェハ
ーの各７ライメントマークの一致を図るため、すなわち
、位置整合を図るためには、フォトマスクとウェハーを
一体的に偏位させればよい。In this case, in order to align each of the seven alignment marks on the photomask and the wafer using the alignment optical system, that is, to achieve positional alignment, the photomask and the wafer may be integrally displaced.

従来、フォトマスクとウェハーを偏位させるのに、ホー
ルの転動ないし滑りを使用した移動台と、モーター、シ
リング−等の駆動部材との組合わせによるものが知られ
ているが、この方式では移動台にステイクスリップがあ
り、動きが円滑でなく、また駆動系にパンクラッシュか
あり、微少送りに応答性がわるく、位置決め時間が長く
かがり、また位置決め精度、操作性が慈いという欠点が
あった。Conventionally, it has been known to use a combination of a moving table using rolling or sliding holes and a driving member such as a motor or Schilling to shift the photomask and wafer. There is a stake slip in the moving platform, which makes the movement not smooth, and the drive system suffers from puncture crashes, resulting in poor responsiveness to minute feeds, long positioning times, and poor positioning accuracy and operability. Ta.

このような不利な点を大きく改善する方法として、流体
軸受を用いて、浮」皿子の供給圧の圧力を制御すること
により位置合わせを行う方法が提案されている。As a method to greatly improve these disadvantages, a method has been proposed in which positioning is performed by controlling the supply pressure of the floating plate using a fluid bearing.

しかし、この方法に於いては、Ｘ、Ｙ方向の位置決めは
高精度に実現Ｍｆ能であるが、ｅ方向の位置決めは、流
体軸受の回転中心が、フォトマスクとウェハーの中心に
ないことにより、ｘ、Ｙ方向の他成分が発生し、位置決
め時間が長くかかり高い位置決め精度が得られない。ま
た通常、アライメントマークの間隔に比べて、流体軸受
のｅ方向に制御する為に必要な２箇所の浮り子の移動方
向に対する間隔のほうか大きく、その為、ｅ方向の位置
決めをする際、浮り子とカイトの間の隙間を大きく制御
する必要があり、５μｓ〜８μ位の初期隙間では十分な
ｅ移動量をとれない。このような理由により実現が困難
であった。However, in this method, positioning in the X and Y directions can be achieved with high precision, but positioning in the e direction is difficult because the rotation center of the fluid bearing is not at the center of the photomask and the wafer. Other components in the x and y directions are generated, which takes a long time for positioning and makes it impossible to obtain high positioning accuracy. Also, normally, compared to the spacing between the alignment marks, the spacing in the moving direction of the two floats required to control the hydrodynamic bearing in the e direction is larger, so when positioning in the e direction, It is necessary to greatly control the gap between the float and the kite, and with an initial gap of about 5 μs to 8 μs, a sufficient amount of e-movement cannot be achieved. For these reasons, it was difficult to realize this.

〈発明の目的〉 本発明の目的は、Ｘ、Ｙ、０方向の正確な位置決めを達
成することにあり、そのためＸ、Ｙ方向のフォトマスク
、ウェハーの位置合わせは流体軸受を用いて行い、ｅ方
向はステージ上の０回転板をヒステリシスのない空気圧
作動器、所謂、タイヤフラムの供給圧を制御することに
より駆動して、位置合わせをすることにより、高精度の
位置整合を得るものである。<Objective of the Invention> The object of the present invention is to achieve accurate positioning in the X, Y, and 0 directions. Therefore, the alignment of the photomask and wafer in the X and Y directions is performed using a hydrodynamic bearing. The direction is determined by driving a zero-rotation plate on the stage by controlling the supply pressure of a pneumatic actuator without hysteresis, a so-called tire flam, to achieve highly accurate positional alignment.

そして、本発明に係る後述の実施例は、フォトマスクと
ウェハーの２物体を位置整合し、流体軸受手段により２
物体を一体的に移動させて、順次露光を行う装置に於い
て、２物体の位置整合をする手段として、Ｘ、Ｙ方向は
流体軸受の供給圧を制御することにより行い、ｅ方向は
空気圧作動器、所謂、タイヤフラムの供給圧を制御する
ことにより行うことを特徴とする半導体露光装置である
。In the embodiments of the present invention, which will be described later, two objects, a photomask and a wafer, are aligned, and two objects, a photomask and a wafer, are aligned using a fluid bearing means.
In an apparatus that sequentially exposes objects by moving them in unison, the X and Y directions are controlled by the supply pressure of a fluid bearing, and the e direction is operated by pneumatic pressure. This semiconductor exposure apparatus is characterized in that it performs exposure by controlling the supply pressure of a so-called tire flam.

〈実施例の説明〉 ここで、本発明による一実施例を添付図面により説明す
る。<Description of Embodiment> Here, one embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

第２図では（１）はフォトマスクを移動するだめのフォ
トマスクの移動ステージである。（３）はウェハーであ
り、（４）はそのウェハーを移動するためのウェハーの
移動ステージである。フォトマスク移動ステージ（２）
とウェハー移動ステージ（４）は、連結体（５）により
連結されている。（６）はエアーベアリングで、連結体
（５）により連結されたフォトマスク移動ステージ（２
）とウェハー移動ステージ（４）を搭載していて、姿勢
の制御可能な全拘束型のエアーベアリングである。In FIG. 2, (1) is a photomask movement stage for moving the photomask. (3) is a wafer, and (4) is a wafer movement stage for moving the wafer. Photomask moving stage (2)
and the wafer moving stage (4) are connected by a connecting body (5). (6) is an air bearing, and the photomask moving stage (2) is connected by the connecting body (5).
) and a wafer movement stage (4), and is a fully restrained air bearing whose posture can be controlled.

露光時にはこのエアーヘアリングにより、第２図の紙面
の垂直方向にフォトマスク（１）とウェハー（３）か一
体重に移動され、順次スリ７１−Ｒｉ光に供される。During exposure, the air hair ring moves the photomask (1) and the wafer (3) as one body in the direction perpendicular to the plane of the paper in FIG. 2, and they are sequentially exposed to the sliver 71-Ri light.

なお、（７）はエアーヘアリングで、フォトマスク、ウ
ェハーの姿勢には影響を与えず、負荷容部機能のみをも
つ上下拘束型エアーヘアリンクである。Note that (7) is an air hair link, which is a vertical restraint type air hair link that does not affect the posture of the photomask or wafer and only functions as a load container.

ここで位置合わせ方法を述へると、第２図で、まずフォ
Ｉ・マスク移動ステージ（２）とウェハー移動ステージ
（４）により、フォトマスク、ウェハーの粗の位置合わ
せを行う。ここで粗調整の場合はエアーヘアリング系は
静止している。Describing the alignment method here, as shown in FIG. 2, first, the photomask and wafer are roughly aligned using the photo mask moving stage (2) and the wafer moving stage (4). In the case of coarse adjustment, the air hair ring system is stationary.

第３図で粗の位置合わせ方法を述へる。第３図はポール
により転勤するウェハー移動ステージ（４）の平面図で
ある。（８）はＸ、Ｙ方向用移動板で、（９）はｅ方向
用の回転板である。（１０）はＸ。A rough positioning method will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a plan view of a wafer moving stage (4) that is moved by a pole. (8) is a moving plate for the X and Y directions, and (9) is a rotating plate for the e direction. (10) is X.

Ｙの移動板（８）をＸ方向に移動させるためのＴ形バー
であり、■溝とボールとにより構成されているＶカイト
（Ｉｔ）により拘束されている。（１２）はＴ形パー（
ｌＯ）を移動させるためのＸ軸胴のモーターである。（
１３）はＸ、Ｙ移動板（８）をＹ方向に移動させるため
のバーである。（１４）はパー（１３）を移動させるた
めのＹ軸胴のモーターである。It is a T-shaped bar for moving the Y moving plate (8) in the X direction, and is restrained by a V kite (It) consisting of a groove and a ball. (12) is a T-shaped par (
This is the motor of the X-axis cylinder for moving the lO). (
13) is a bar for moving the X, Y moving plate (8) in the Y direction. (14) is a Y-axis cylinder motor for moving the par (13).

（１５）は０回転用のモーターであり、（１６）の送り
ネジを回転することにより、０回転板（８）を粗調整す
る。（１７）は空気圧作動器、所謂、タイヤプラムであ
り、微調整時に作動する。なお、フォトマスク移動ステ
ージ（２）もウェハー移動ステージ（４）　と同様の構
造をしている。(15) is a motor for zero rotation, and by rotating the feed screw (16), the zero rotation plate (8) is coarsely adjusted. (17) is a pneumatic actuator, so-called tire plum, which is activated during fine adjustment. Note that the photomask moving stage (2) also has the same structure as the wafer moving stage (4).

ト述の如く、移動ステージ（２，４）で粗の位置合わせ
をした後、全拘束型エアーベアリング（６）の浮上子の
供給圧と、ウェハー移動ステージ（４）上の空気圧作動
器（１７）の供給圧とを制御することにより、微の位置
合わせを行う。As mentioned above, after rough alignment on the movement stages (2, 4), the supply pressure of the levitator of the fully restrained air bearing (6) and the pneumatic actuator (17) on the wafer movement stage (4) are adjusted. ) Fine positioning is achieved by controlling the supply pressure.

次に詳細にエアーベアリングの制御方法を述にる。Next, the air bearing control method will be described in detail.

第４図に全拘束エアーベアリング（６）のカイトの構成
を示す。（２４）はカイトレールであり、（２５）は摺
動部材であり、矢印（Ａ）方向に移動する。図の左右方
向（Ｘ方向）は（１Ｂ、＋９．２０．２１）（７）浮Ｌ
バットにより拘束し、図の表裏方向は（２０，２３）の
浮」−パ・ントにより拘束する。Figure 4 shows the configuration of a kite with a fully restrained air bearing (6). (24) is a kite rail, and (25) is a sliding member, which moves in the direction of arrow (A). The left and right direction (X direction) of the figure is (1B, +9.20.21) (7) floating L
It is restrained by a bat, and the front and back directions of the figure are restrained by a float (20, 23).

ここでＹ方向のフォトマスク、ウェハーの位置合わせ方
法を、第５図から第７図用いて説明する。第５図から第
７図は、全拘束エアーヘアリング（６）のカイトを側面
から見た図である。第５図は通常の場合の摺動部材（２
５）の挙動である。前パント（２２）、後パフ）　（２
３）の給気圧は同しである為、カイトレール（２４）と
パント（２２，２３）の間隔（ｄ）は同しである。位置
合わせを行う場合、ノ１側のパフ１−（２３）の給気圧
を変化させる。第６図はバット（２３）の給気圧を低く
した場合の摺動部材（２５）の挙動を示す。給気圧を低
くしたことによりハント（２３）の間隔（ｄ′）は減少
する、その為、摺動部材（２５）はパン）　（２２）を
中心として０の回転を起こす。Here, a method for aligning the photomask and wafer in the Y direction will be explained using FIGS. 5 to 7. Figures 5 to 7 are side views of the fully restrained air hair ring (6) kite. Figure 5 shows the sliding member (2
5). Front punt (22), rear puff) (2
3) Since the supply pressures are the same, the distance (d) between the kitrail (24) and the punt (22, 23) is the same. When positioning is performed, the supply pressure of the puff 1-(23) on the No. 1 side is changed. FIG. 6 shows the behavior of the sliding member (25) when the supply pressure of the bat (23) is lowered. By lowering the supply pressure, the distance (d') between the hunts (23) decreases, so that the sliding member (25) undergoes zero rotation about the pan (22).

第７図はバット（２３）の給気圧を高くした場合の摺動
部材（２５）の挙動を示す。給気圧を高くした場合、バ
ラＩ・（２３）の間隔（ｄ″）は拡がる、そのため摺動
部材（２５）はパント（２２）を回転中心として第６図
とは反対方向にθ回転をする。摺動部材（２５）が回転
すると、搭載されているフォトマスク、ウェハーも光学
系に対して同量回転する。反射型焼付装置に於いては、
フォトマスク、ウェハーを光学系に対して一体でやや回
転した場合、第８図で、回転角度なｅｏとして、フォト
マスク（１）、ウェハー（３）間の距離を文とした場合
、１ｔａｎｅの量だけフォトマスク、ウェハーは相対的
に位置ズレを起こす。このことによりＹ方向のフォトマ
スク、ウェハーの位置合わせは可能である。FIG. 7 shows the behavior of the sliding member (25) when the supply pressure of the bat (23) is increased. When the supply pressure is increased, the distance (d'') between the roses I/(23) increases, so the sliding member (25) rotates θ in the opposite direction to that shown in Fig. 6 with the punt (22) as the rotation center. When the sliding member (25) rotates, the mounted photomask and wafer also rotate by the same amount with respect to the optical system.In a reflective printing device,
When the photomask and wafer are rotated slightly together with respect to the optical system, in Figure 8, if the rotation angle eo is the distance between the photomask (1) and the wafer (3), then the amount of 1tane is Only the photomask and wafer will be misaligned relative to each other. This makes it possible to align the photomask and wafer in the Y direction.

次にＸ方向のフォトマスク、ウェハーの位置合わせ方法
を第９図を用いて説明する。第９図は全拘束エアーベア
リング（６）のガイドを上から見た図である。Next, a method for aligning the photomask and wafer in the X direction will be explained using FIG. 9. FIG. 9 is a top view of the guide of the fully restrained air bearing (6).

実線は、通常の場合における摺動部材（２５）の挙動を
示す。左右のバット（１８〜２１）の給気圧は同一であ
るため、パフｌ−（１８，ｌ１ｌ）とガイトレール（２
４）の間隔（Ｘｏ）は一定である。実線の状態からＸ方
向の位置あ合わせを行う場合は、片側（又は両側）のパ
ント（１８，１９）の給気圧を変化させればよい。The solid line shows the behavior of the sliding member (25) in the normal case. Since the supply pressure of the left and right butts (18 to 21) is the same, the puff l-(18, l1l) and guide rail (2
4) The interval (Xo) is constant. When positioning in the X direction is performed from the state shown by the solid line, it is sufficient to change the supply pressure of the punts (18, 19) on one side (or both sides).

一点釦線はパフ）　（１８，１９）の給気圧を低くした
場合の摺動部材（２５）の挙動である。給気圧を低くす
ることによって、バット（１８，１９）とカイトレール
（２４）の間隔（Ｘｏ）は、乙の量減少する。それによ
り摺動部材（２５）はＸ方向にんの量ずれる。The one-point button line shows the behavior of the sliding member (25) when the supply pressure of the puffs (18, 19) is lowered. By lowering the supply pressure, the distance (Xo) between the butt (18, 19) and the kite rail (24) is reduced by a certain amount. This causes the sliding member (25) to shift by an amount in the X direction.

ニ一点鎖線は、パフ　ト（１８，１９）の脂気圧を高く
した場合の摺動部材（２５）の挙動である。給気圧を高
くすることによって、パント（１８，１９）とカイトレ
ール（２４）の間隔（Ｘｏ）はちの量拡がる。それによ
り摺動部材（２５）は、Ｘ方向に実線の反ｋＪ方向に光
学軸に対しんの量ずれる。摺動部（２５）が光学軸に対
しずらした場合、搭載されているフォトマスク、ウェハ
ーも同量ずれる。反射型焼付装置に於いては、フォトマ
スク、ウェハーを光学軸に対しんずらした場合、２Ｘｌ
の量、フォトマスク、ウェハーは相対的に位置ずれを起
こす。このことによりＸ方向フォトマスク、ウェハーの
位置合わせは可能である。The two-dotted chain line shows the behavior of the sliding member (25) when the oil pressure of the puffs (18, 19) is increased. By increasing the supply pressure, the distance (Xo) between the punt (18, 19) and the kite rail (24) increases by an amount. As a result, the sliding member (25) is displaced by an amount relative to the optical axis in the direction opposite to the solid line kJ in the X direction. When the sliding portion (25) is displaced with respect to the optical axis, the mounted photomask and wafer are also displaced by the same amount. In a reflective printing system, if the photomask or wafer is displaced with respect to the optical axis, 2Xl
, the photomask, and the wafer will be relatively misaligned. This makes it possible to align the photomask and wafer in the X direction.

次にｅ方向のフォトマスク、ウェハーの位置合わせ方法
を、第１０図から第１２図を用いて説明しよう。第１θ
図から第１２図は、ウェハー移動ステージ（４）の平面
図であり、θ駆動部のみ抽出したものである。図示して
ないしか、回転板（９）の位置は測定器により適宜に測
定される。Next, a method for aligning the photomask and wafer in the e direction will be explained using FIGS. 10 to 12. 1st theta
FIG. 12 is a plan view of the wafer moving stage (4), in which only the θ driving section is extracted. Although not shown, the position of the rotating plate (9) is appropriately measured by a measuring device.

第１０図は空気圧作動器（１７）の初期状態を示してい
る。粗調整時は常にこの状態である。第１１図は空気圧
作動器（１７）の供給圧が、初期状態より高くなったと
きの状態を示している。供給圧が高くなると、ダイヤフ
ラム効果により空気圧作動器（１７）の片側が突出る。FIG. 10 shows the initial state of the pneumatic actuator (17). This state is always present during rough adjustment. FIG. 11 shows the state when the supply pressure of the pneumatic actuator (17) becomes higher than the initial state. When the supply pressure increases, one side of the pneumatic actuator (17) protrudes due to the diaphragm effect.

それによりｅ用の回転板（９）が反時計方向（ＣＣ）に
回転する。第１２図は空気圧作動器（１７）の供給圧が
初期状態より低くなったときの状態を示している。供給
圧か低くなると、ダイヤフラム効果により空気圧作動器
（１７）の片側がひっこむ。それによりｅの回転板（９
）が時計方向（ＣＷ）に回転する。As a result, the rotating plate (9) for e rotates counterclockwise (CC). FIG. 12 shows a state when the supply pressure of the pneumatic actuator (17) is lower than the initial state. When the supply pressure becomes low, one side of the pneumatic actuator (17) retracts due to the diaphragm effect. As a result, the rotating plate of e (9
) rotates clockwise (CW).

〈効果の説明〉 以上の如く本発明は、空気圧作動器、所謂、ダイヤフラ
ムを配設して、ｅ方向の微調整を微少な供給圧の制御で
行うようにしたから、マスクの］可転誤差を十分に除去
することかでき、高精度の転写精度を必要とする半導体
焼付用露光装置に貢献するところ大なるものがある。<Description of Effects> As described above, the present invention uses a pneumatic actuator, so-called diaphragm, to perform fine adjustment in the e direction by controlling the minute supply pressure, thereby reducing the rotation error of the mask. It is possible to sufficiently remove the above-mentioned particles, which greatly contributes to semiconductor printing exposure apparatuses that require high transfer accuracy.

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

第１図は、本発明の詳細な説明する概略図、第２図は、
本発明による実施例を使用する装置の正面図、第３図は
、同ト要部の平面図、第４図は第２図の１Ｌ面図、第５
図から第１２図はそれぞれ、同上実施例の動作を説明す
る概略図である。 １：フォトマスク、３：ウエ／＼−１ ６：エアーベアリング・・・流体軸受手段、１７：空気
圧作動器（ダイヤプラム）。 第４図 Ｙ 第５図 第７図 Ｙ□ 第９図FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the invention in detail, and FIG.
FIG. 3 is a front view of the apparatus using the embodiment of the present invention, FIG. 3 is a plan view of the main parts, FIG.
FIGS. 12 to 12 are schematic diagrams for explaining the operation of the above embodiment. 1: Photomask, 3: U/\-1 6: Air bearing...fluid bearing means, 17: Pneumatic actuator (diaphragm). Figure 4 Y Figure 5 Figure 7 Y□ Figure 9

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] マスクとウェハーの２物体を位置整合し、流体軸受手段
により２物体を一体的に移動させて、順次に露光を行う
装置に於いて、２物体の位置整合をする手段として、Ｘ
、Ｙ方向は流体軸受の供給圧を制御することにより行い
、ｅ方向は空気圧作動器、所謂ダイヤフラムの供給圧を
制御することにより行うことを特徴とした半導体露光装
置。X
, Y direction is performed by controlling the supply pressure of a fluid bearing, and e direction is performed by controlling the supply pressure of a pneumatic actuator, so-called diaphragm.