JP2001085503A - 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 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置電源がＯＦＦになったときでも回生ブレ
ーキによって安全にテーブルを停止する。 【解決手段】 天板１ａの裏側に永久磁石１２を取り付
けたテーブル１は、リニアモータコイル１１とガイド２
に沿って移動し、テーブル１上のレチクル等を位置決め
する。装置電源ＯＦＦのときに回生ブレーキを作動させ
るため、各コイル１１ａと電流アンプ７の間に回生ブレ
ーキ用スイッチ９を並列に接続し、装置電源がＯＦＦに
なると同時に、切り換えコントローラ５の信号によって
コイル１１ａを短縮させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械や半導体
露光装置等においてウエハ等の被加工物を位置決めする
ための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。

【０００２】

【従来の技術】工作機械や半導体製造用の露光装置等に
おいては、露光されるウエハ等の被加工物を高精度でし
かも迅速に位置決めすることが要求される。そこで位置
決め精度と応答性にすぐれたリニアモータを駆動部とす
るウエハステージ等のＸＹステージ（ステージ装置）の
開発が進んでいる。

【０００３】図７は、一従来例によるステージ装置を示
すもので、レチクル等の原版や、これを介して露光され
るウエハ等基板を位置決めするためのテーブル１０１
と、該テーブル１０１を所定の軸方向へ案内するための
一対のガイド１０２と、該ガイド１０２に沿ってテーブ
ル１０１を直線駆動するリニアモータ１１０を備えてお
り、該リニアモータ１１０は、上記の軸方向へ直線的に
配列された４個のコイル１１１ａからなる４相型のリニ
アモータコイル１１１を有する。

【０００４】４個のコイル１１１ａは、図示しない台盤
等に固定されたコイル支持部材１１１ｂに支持されてお
り、前記一対のガイド１０２と平行に配列されている。

【０００５】テーブル１０１は、上下一対の天板１０１
ａを有し、両天板１０１ａが案内部１０１ｂを介してガ
イド１０２とリニアモータコイル１１１を挟むように取
り付けられている。すなわち、上下一対の天板１０１ａ
は、ガイド１０２によってリニアモータコイル１１１の
コイル１１１ａの並ぶ前記軸方向に摺動自在である。

【０００６】テーブル１０１の案内部１０１ｂとして
は、位置決め精度やメンテナンス性を考慮し、公知の転
がり軸受、摺動軸受、静圧軸受等の案内装置が用いられ
る。

【０００７】上下一対の天板１０１ａにはそれぞれ永久
磁石１１２が取り付けられ、永久磁石１１２は、リニア
モータコイル１１１のコイル配列方向に磁石の極性が交
互になるように４つ並べて各天板１０１ａに固着されて
いる。また、上下一対の天板１０１ａの永久磁石１１２
が、リニアモータコイル１１１を介して互いに異なる極
性どうし向かい合うように構成されている。

【０００８】一方のガイド１０２の外側には、テーブル
１０１の位置を検出するリニアスケールや干渉計等によ
る位置検出器１０３が設けられている。位置検出器１０
３にはテーブル１０１の位置信号（テーブル位置信号）
を得るカウンタユニット１０４が接続されており、カウ
ンタユニット１０４は、リニアモータコイル１１１のコ
イル相の切り換えを行なうための切り換えコントローラ
１０５に接続されている。切り換えコントローラ１０５
は、カウンタユニット１０４からのテーブル位置信号に
応じて、４個のスイッチ１０６を切り換え制御するもの
である。各スイッチ１０６には、電流アンプ１０７を介
してコイル１１１ａが接続されており、切り換えコント
ローラ１０５の出力に基づいてスイッチ１０６を切り換
えることで、リニアモータコイル１１１のコイル相の切
り換えが行なわれる。

【０００９】カウンタユニット１０４には、テーブル１
０１の目標位置とカウンタユニット１０４から得られる
現在位置との差分を演算し、各スイッチ１０６を介して
電流アンプ１０７へ指令値として出力するサーボコント
ローラ１０８が接続されている。

【００１０】

【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、リニアモータ１１０の駆動によってテ
ーブル１０１が移動している時に非常事態が発生して装
置電源がＯＦＦになった場合は、リニアモータコイル１
１１への給電が中断されていわゆる断線状態となり、そ
の結果、テーブル１０１は、リニアモータコイル１１１
からの力をいっさい受けなくなる。従って、テーブル１
０１の可動中では惰性で動き続けてガイド１０２のスト
ッパ等に衝突してしまい、場合によっては装置が破損す
るおそれがある。また、再び電源ＯＮとなり、テーブル
１０１を駆動する時に、テーブル１０１が決められた範
囲内に停止されていないと、テーブル１０１を人手によ
って動かしてセットしなければならない。

【００１１】半導体露光装置のように装置が大型で複雑
な構造では、作業者がステージを動かしてセットするの
は困難であり、再び動作可能な状態になるまでに時間を
要するといった問題も生じる。

【００１２】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、非常時の装置電源Ｏ
ＦＦ等によってリニアモータコイルが断線状態になった
場合に、 可動中のテーブルを安全に停止させることの
できる安全性の高い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。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のステージ装置は、テーブルとこれを移動
させるリニアモータを有するステージ装置であって、前
記リニアモータが、前記テーブルの位置を検出する位置
検出手段の出力に基づいてコイル相の切り換えを行なう
多相型のリニアモータコイルと、該リニアモータコイル
の給電が中断したときに作動する回生ブレーキ用スイッ
チを備えていることを特徴とする。

【００１４】回生ブレーキ用スイッチを作動させるため
のバックアップ電源が設けられているとよい。

【００１５】リニアモータコイルが、電流アンプ１つに
よって複数のコイルに給電するように構成されていても
よい。

【００１６】回生ブレーキ用スイッチが、ノーマリーＯ
ＦＦタイプのスイッチであってもよい。

【００１７】装置電源ＯＦＦのときにすべてのスイッチ
をＯＮにするロジックを記憶する切り換えコントローラ
が設けられているとよい。

【００１８】

【作用】非常時の装置電源ＯＦＦ等の場合に、リニアモ
ータコイルを短絡させる回生ブレーキ用スイッチを、各
コイルの給電回路に配設する。

【００１９】１個の電流アンプに１個の回生ブレーキ用
スイッチと複数のコイルを組み合わせた場合や、大電
流、高速動作を要求されるステージ装置においては、回
生ブレーキ用スイッチを作動させるためのバックアップ
電源を付加することで、回生ブレーキの信頼性を向上さ
せる。

【００２０】装置電源ＯＦＦ等によってリニアモータコ
イルが断線状態になると、回生ブレーキ用スイッチがＯ
Ｎとなって各コイルがショート状態となり、回生ブレー
キが作動する。

【００２１】このように装置電源ＯＦＦ等の場合に回生
ブレーキを作動させることで、テーブルが可動中であっ
ても安全に停止させることができる。

【００２２】回生ブレーキ用スイッチが、ノーマリーＯ
ＦＦタイプのスイッチであり、また、装置電源ＯＦＦの
ときにすべてのスイッチをＯＮにするロジックを記憶す
る切り換えコントローラが設けられている構成であれ
ば、汎用のスイッチ部品等を用いた簡単な回路構成にす
ることができる。これによって、装置の低価格化に貢献
できる。

【００２３】このようなステージ装置をレチクル等原版
やウエハ等基板の位置決め装置として用いることで、露
光装置の安全性を向上させ、装置コストを低減できる。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。

【００２５】図１は第１の実施の形態によるステージ装
置を示すもので、これは、露光装置のレチクル等の原版
やウエハ等基板を位置決めするためのテーブル１と、該
テーブル１を所定の軸方向へ案内するための案内手段で
ある一対のガイド２と、該ガイド２に沿ってテーブル１
を直線駆動するリニアモータ１０を備えており、該リニ
アモータ１０は、上記の軸方向へ直線的に配列された４
個のコイル１１ａからなる４相型のリニアモータコイル
１１を有する。

【００２６】４個のコイル１１ａはコイル支持部材１１
ｂに支持されており、前記一対のガイド２と平行に配列
されている。

【００２７】テーブル１は、上下一対の天板１ａを有
し、両天板１ａが案内部１ｂを介してガイド２とリニア
モータコイル１１を挟むように取り付けられている。す
なわち、上下一対の天板１ａは、ガイド２によってリニ
アモータコイル１１のコイル１１ａの並ぶ前記軸方向に
摺動自在である。

【００２８】テーブル１の案内部１ｂとしては、位置決
め精度やメンテナンス性を考慮し、転がり軸受、摺動軸
受、静圧軸受等の公知の案内装置が用いられる。

【００２９】上下一対の天板１ａにはそれぞれ永久磁石
１２が取り付けられ、永久磁石１２は、リニアモータコ
イル１１のコイル配列方向に磁石の極性が交互になるよ
うに４つ並べて各天板１ａに固着されている。また、上
下一対の天板１ａの永久磁石１２が、リニアモータコイ
ル１１を介して互いに異なる極性どうし向かい合うよう
に構成されている。

【００３０】一方のガイド２の外側には、テーブル１の
位置を検出するリニアスケールや干渉計等による位置検
出手段である位置検出器３が設けられている。位置検出
器３には、その出力であるテーブル１の位置信号（テー
ブル位置信号）を得るカウンタユニット４が接続されて
おり、カウンタユニット４は、リニアモータコイル１１
のコイル相の切り換えを行なうための切り換えコントロ
ーラ５に接続されている。切り換えコントローラ５は、
カウンタユニット４からのテーブル位置信号に応じて、
コイル選択用のスイッチである４個のスイッチ６を切り
換え制御するものである。各スイッチ６には、電流アン
プ７を介して各コイル１１ａが接続されており、切り換
えコントローラ５の出力に基づいて、スイッチ６を切り
換えることで、リニアモータコイル１１の相切り換えが
行なわれる。

【００３１】カウンタユニット４には、テーブル１の目
標位置とカウンタユニット４から得られる現在位置との
差分を演算し、各スイッチ６を介して電流アンプ７へ指
令値として出力するサーボコントローラ８が接続されて
いる。

【００３２】リニアモータコイル１１の各コイル１１ａ
と電流アンプ７の間には、回生ブレーキ用スイッチ９が
並列に接続されている。回生ブレーキ用スイッチ９は、
ノーマリーＯＮタイプのリレーを用いたスイッチであ
り、非常時等の装置電源ＯＦＦの際にはすべてのコイル
１１ａの回生ブレーキ用スイッチ９がＯＮとなり、給電
が中断したリニアモータコイル１１はショート状態とな
って回生ブレーキが働く。

【００３３】このように、テーブル１が可動中に装置電
源が切れて断線状態となった場合に、自動的に回生ブレ
ーキが作動して、テーブル１を迅速かつ安全に停止させ
ることができる。

【００３４】図２は第２の実施の形態によるステージ装
置を示すもので、これは、露光装置のレチクル等の原版
やウエハ等基板を位置決めするためのテーブル２１と、
該テーブル２１を所定の軸方向へ案内するための案内手
段である一対のガイド２２と、該ガイド２２に沿ってテ
ーブル２１を直線駆動するリニアモータ３０を備えてお
り、該リニアモータ３０は、上記の軸方向へ直線的に配
列された４個のコイル３１ａからなる４相型のリニアモ
ータコイル３１を有する。

【００３５】４個のコイル３１ａはコイル支持部材３１
ｂに支持されており、前記一対のガイド３２と平行に配
列されている。

【００３６】テーブル２１は、上下一対の天板２１ａを
有し、両天板２１ａが案内部２１ｂを介してリニアモー
タコイル３１を挟むように取り付けられている。すなわ
ち、上下一対の天板２１ａは、ガイド２２によってリニ
アモータコイル３１の並ぶ前記軸方向に摺動自在であ
る。

【００３７】テーブル２１の案内部２１ｂとしては、位
置決め精度やメンテナンス性を考慮し、転がり軸受、摺
動軸受、静圧軸受等の公知の案内装置が用いられる。

【００３８】上下一対の天板２１ａにはそれぞれ永久磁
石３２が取り付けられ、永久磁石３２は、リニアモータ
コイル３１のコイル配列方向に磁石の極性が交互になる
ように４つ並べて各天板２１ａに固着されている。ま
た、上下一対の天板２１ａの永久磁石３２が、リニアモ
ータコイル３１を介して互いに異なる極性どうし向かい
合うように構成されている。

【００３９】また、一方のガイド２２の外側には、テー
ブル２１の位置を検出するリニアスケールや干渉計等に
よる位置検出手段である位置検出器２３が設けられてい
る。位置検出器２３には、その出力であるテーブル２１
の位置信号（テーブル位置信号）を得るカウンタユニッ
ト２４が接続されており、カウンタユニット２４は、リ
ニアモータコイル３１のコイル相を切り換えるための切
り換えコントローラ２５に接続されている。切り換えコ
ントローラ２５は、カウンタユニット２４からのテーブ
ル位置信号に応じて、４個のスイッチ２６を切り換え制
御する。各スイッチ２６は、電流アンプ２７からの駆動
電流をコイル３１ａに選択的に供給するものであり、切
り換えコントローラ２５により、スイッチ２６を切り換
えることで、リニアモータコイル３１の相切り換えが行
なわれる。

【００４０】カウンタユニット２４には、テーブル２１
の目標位置とカウンタユニット２４から得られる現在位
置との差分を演算し、電流アンプ２７へ指令値として出
力するサーボコントローラ２８が接続されている。

【００４１】回生ブレーキ用スイッチ２９は、電流アン
プ２７とリニアモータコイル３１の間に接続され、切り
換えコントローラ２５から送られる信号によって制御さ
れるノーマリーＯＦＦタイプのスイッチで、切り換えコ
ントローラ２５には、装置電源がＯＦＦとなったときに
回生ブレーキをきかせるために、回生ブレーキ用スイッ
チ２９と、リニアモータコイル３１の相切り換えを行な
うスイッチ２６すべてをＯＮにするロジックが組み込ま
れている。

【００４２】上記の回路構成は、１つの電流アンプ２７
でリニアモータコイル３１のすべてのコイル３１ａに給
電するものであり、各スイッチ２６は、コイル相を選択
する手段として、電流アンプ２７と各コイル３１ａの間
に直列に接続される。

【００４３】半導体製造装置で用いるステージ装置で
は、高速動作、正確な位置精度が要求される。この場
合、リニアモータコイルはコイル１個当たり最大１０Ａ
程度の電流が必要であり、またリニアモータコイルを切
り換えるスイッチとしてはスイッチング動作１００μｓ
ｅｃ以下、オン抵抗１０ｍΩ、電流１０Ａ程度の特性が
要求される。このようなスイッチングを行なうには、リ
レーを用いた場合、大電流で使用するためリレーは大型
化してしまう。またコイル切り換え部にはＤＣ電流が流
れるのでリレーの劣化が著しい。小型化、長寿命化を実
現するためにＭＯＳＦＥＴを使用するとノーマリーＯＮ
タイプのスイッチではデプレッション形となり、上記の
ような特性を満たすようなものがない。

【００４４】そこで、エンハンスメント形のＭＯＳＦＥ
Ｔを用いるが、エンハンスメント形のＭОＳＦＥＴは、
ノーマリーＯＦＦタイプつまり電圧をかけてＯＮするも
のであるため、非常時等において装置電源がＯＦＦにな
ると、スイッチは動作できないという問題がある。従っ
て、バックアップ電源を設けることが必要となる。

【００４５】本実施の形態においては、切り換えコント
ローラ２５にバックアップ電源２５ａを接続すること
で、上記の問題を解決する。

【００４６】バックアップ電源２５ａとしては、図３に
示すように、電気二重層コンデンサを用いる。すなわ
ち、逆流防止のためのダイオードＤを介して、電気二重
層コンデンサＣを切り換えコントローラ２５に並列に接
続することで、切り換えコントローラ２５にバックアッ
プ機能を備えることができる。バックアップする時間は
テーブル２１を停止できる程度でよいので、数１００ｍ
ｓｅｃの間動作できる容量の電気二重層コンデンサを選
べばよい。

【００４７】図２の装置は電流アンプ１個に対して４個
のコイルをスイッチで選択する構成であるが、半導体製
造装置のうちで、特にレチクルとウエハが相対的にスキ
ャンして焼き付けを行なうスキャナーのステージ装置で
は、図２の構成を用いるとスキャン時のコイル切り換え
時にリップルが生じるため、２相励磁でリニアモータを
駆動することでリップルを低減させる構造を採用する。

【００４８】図４は２相駆動のリニアモータにおける回
路構成を示すもので、２個の電流アンプ４７ａ、４７ｂ
を使用し、電流アンプ４７ａ側のコイル５１ａと電流ア
ンプ４７ｂ側のコイル５１ｂをそれぞれ１個ずつスイッ
チ４６ａ，４６ｂで選択する。サーボコントローラ４８
は位相の異なる指定値を電流アンプ４７ａ，４７ｂに出
力することにより、各アンプに接続されたコイル５１
ａ，５１ｂを前記位相差に応じて切り換えて、リニアモ
ータコイル５１を２相駆動する。

【００４９】この回路構成の場合は、装置電源がＯＦＦ
となった時に安全に装置を止めるための手段として、コ
イル５１ａのための回生ブレーキ用スイッチ４９ａと、
コイル５１ｂのための回生ブレーキ用スイッチ４９ｂを
設ける。各コイル５１ａ，５１ｂのスイッチ４６ａ，４
６ｂ、および回生ブレーキ用スイッチ４９ａ，４９ｂを
制御するための切り換えコントローラ４５を設け、さら
に装置電源がＯＦＦの時でも切り換えコントローラ４５
を動作可能にするためのバックアップ電源４５ａを設け
る。

【００５０】切り換えコントローラ４５には、装置電源
がＯＦＦになった時に、両回生ブレーキ用スイッチ４９
ａ，４９ｂと、コイル選択用の各スイッチ４６ａ，４６
ｂすべてをＯＮとするようなロジックが組み込まれてい
る。

【００５１】装置電源がＯＦＦになった場合に、バック
アップ電源４５ａにより切り換えコントローラ４５が全
スイッチをＯＮするため、回生ブレーキをきかせて安全
にステージ装置を停止することができる。

【００５２】本実施の形態によれば、バックアップ電源
を用いることで、電流アンプ１つに対して複数のコイル
を接続したリニアモータコイルの場合や、大電流あるい
は高速動作を要求させる状況においても、移動中のテー
ブルを回生ブレーキによって安全に停止することができ
るという利点が付加される。

【００５３】また、ノーマリーＯＦＦタイプのスイッチ
を用いるものであるため、汎用のスイッチ部品によって
安価でしかも簡便な回路構成を実現できる。

【００５４】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５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によって作製さ
れたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、ア
ッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケ
ージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ
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。

【００５５】図６は上記ウエハプロセスの詳細なフロー
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。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。

【００５６】

【発明の効果】本発明は上述のように構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。

【００５７】非常時の装置電源ＯＦＦ等によってリニア
モータコイルに対する給電が中断したときに、簡単な構
成の回生ブレーキによって可動中のテーブルを安全に停
止させることができる。

【００５８】このようなステージ装置をレチクルやウエ
ハの位置決めに用いることで、露光装置の安全性の向上
と低コスト化に大きく貢献できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態によるステージ装置を示す概
略構成図である。

【図２】第２の実施の形態によるステージ装置を示す概
略構成図である。

【図３】第２の実施の形態によるバックアップ電源を説
明する図である。

【図４】第２の実施の形態の一変形例を示す回路構成図
である。

【図５】デバイス製造方法を示すフローチャートであ
る。

【図６】ウエハプロセスを示すフローチャートである。

【図７】一従来例によるステージ装置を示す概略構成図
である。

【符号の説明】

１，２１ テーブル ２，２２ ガイド ３，２３ 位置検出器 ４，２４ カウンタユニット ５，２５，４５ 切り換えコントローラ ６，２６，４６ａ，４６ｂ スイッチ ７，２７，４７ａ，４７ｂ 電流アンプ ８，２８，４８ サーボコントローラ ９，２９，４９ａ，４９ｂ 回生ブレーキ用スイッチ １１，３１，５１ リニアモータコイル １１ａ，３１ａ，５１ａ，５１ｂ コイル １２，３２ 永久磁石 ２５ａ，４５ａ バックアップ電源

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 テーブルとこれを移動させるリニアモー
   タを有するステージ装置であって、前記リニアモータ
   が、前記テーブルの位置を検出する位置検出手段の出力
   に基づいてコイル相の切り換えを行なう多相型のリニア
   モータコイルと、該リニアモータコイルの給電が中断し
   たときに作動する回生ブレーキ用スイッチを備えている
   ことを特徴とするステージ装置。
2. 【請求項２】 回生ブレーキ用スイッチを作動させるた
   めのバックアップ電源が設けられていることを特徴とす
   る請求項１記載のステージ装置。
3. 【請求項３】 リニアモータコイルが、電流アンプ１つ
   によって複数のコイルに給電するように構成されている
   ことを特徴とする請求項２記載のステージ装置。
4. 【請求項４】 回生ブレーキ用スイッチが、ノーマリー
   ＯＦＦタイプのスイッチであることを特徴とする請求項
   １記載のステージ装置。
5. 【請求項５】 装置電源ＯＦＦのときにすべてのスイッ
   チをＯＮにするロジックを記憶する切り換えコントロー
   ラが設けられていることを特徴とする請求項４記載のス
   テージ装置。
6. 【請求項６】 テーブルが、案内手段に沿って移動する
   ように構成されていることを特徴とする請求項１ないし
   ５いずれか１項記載のステージ装置。
7. 【請求項７】 請求項１ないし６いずれか１項記載のス
   テージ装置によって原版およびウエハのうちの少なくと
   も一方を位置決めするように構成されていることを特徴
   とする露光装置。
8. 【請求項８】 請求項７記載の露光装置によってウエハ
   を露光することを特徴とするデバイス製造方法。