JP2004140290A - Stage device - Google Patents

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JP2004140290A
JP2004140290A JP2002305828A JP2002305828A JP2004140290A JP 2004140290 A JP2004140290 A JP 2004140290A JP 2002305828 A JP2002305828 A JP 2002305828A JP 2002305828 A JP2002305828 A JP 2002305828A JP 2004140290 A JP2004140290 A JP 2004140290A
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Japan
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stage
position measuring
measurement
laser interferometer
linear encoder
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JP2002305828A
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Japanese (ja)
Inventor
Takayasu Matsui
松井 貴靖
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Canon Inc
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Canon Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stage device in which position control can be continuously performed with high precision. <P>SOLUTION: The stage device moving a stage 2 comprises first and second position measuring instruments 4 and 5 which measure the position of the stage 2 in a Z-direction orthogonal to the surface of the stage 2, and a switch 10 switching the position measuring instrument to the other one when measuring condition of one of the first and the second position measuring instruments 4 and 5 gets out of a specified condition. Based on the output of the position measuring instrument selected by the switch 10, the position of the stage 2 in the Z-direction is moved. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的に、ステージ装置に関し、より詳細には、これを用いて被処理物を露光することに関する。
【0002】
【従来の技術】
各種測定器及び半導体リソグラフィ工程で用いる投影露光装置等においては、被測定物又はウエハ等の被加工物を搭載し、高速・高精度で物体の移動や位置決めを行うステージ装置が用られている。
【0003】
従来のステージ装置の概略図を図1に示す。従来のステージ装置は、ウエハ面に順次パターンを露光するために、X、Y方向に高精度に駆動するXYステージ1、ウエハ面に合わせて高精度にフォーカス合わせができるように、Z、ωX、及びωYチルト方向に駆動できるステージ2、並びに、これらを制御する不図示の駆動制御機構を備える。これらは、ステージ定盤3上で駆動するように構成されている。
【0004】
ステージ2は、搭載したウエハに正確な像を焼き付けるため、高精度な位置制御を行う必要がある。よって、ステージの位置を高精度に計測したデータに基づいて、その位置を駆動制御する必要がある。X、Y、ωX、及びωY方向の位置計測には、レーザー干渉計が用いられる。Z方向の位置計測に関しては、従来は、リニアエンコーダ等が用いられていた。しかし、更なる高精度化を図るため、レーザー干渉計4を用いる方法が提案されている。レーザー干渉計4を用いることによって、Z方向の位置計測においても、高精度な計測系を構築することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、レーザー干渉計を用いた測長手段においては、レーザーを測定対象に照射して反射させる必要があるため、測定対象にミラーを搭載する必要がある。ミラーは、ステージの駆動範囲内で、常にレーザーを反射できる必要があるため、例えば、それほど高い制御精度を必要としないウエハ供給回収位置等の露光エリア外での駆動においても、レーザーを反射できるようにするために、サイズの大きなミラーが必要となる。サイズの大きなミラーをステージに搭載すると、ステージのバランスが悪化し、制御精度が悪化する原因となる。また、精度の高いミラーを作成する場合は、その大きさに比例して、コストがアップするという欠点がある。
【0006】
また、レーザー干渉計を用いた計測システムにおいては、干渉計レーザー経路の遮断、或いは、ステージがチルト方向へ大きく傾き、レーザー光軸が計測範囲から外れる等の理由によって、レーザー光による計測が行えなくなった場合には、途端にステージのサーボが切れて、制御不能になる。そのため、それ以後は、レーザー干渉計のリセットを含む初期位置駆動を行わなければ、ステージ駆動を行える状態に復旧しない。従って、制御不能になる直前に、ステージ上にウエハが存在していた場合には、露光シーケンス等によって、そのウエハを回収することができなくなり、装置の復旧に過大な時間を要する。
【0007】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、高精度な位置制御を継続的に行うことができるステージ装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、ステージを移動させるステージ装置に係り、前記ステージの面に直交するZ方向における位置を計測する第1、第2位置計測器と、前記第1、第2位置計測器のいずれか一方の計測状態が所定条件から外れた場合に、他方の位置計測器に切り替える切り替え器と、を備え、前記切り替え器によって選択された位置計測器の出力に基づいて、前記ステージの前記Z方向における位置を移動させることを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【0010】
(第1の実施形態)
図2は、本発明の好適な第1の実施形態に係るステージ装置の構成を示す概念図である。
【0011】
第1の実施形態では、ステージ装置は、ステージ2、そのZ方向駆動に関して、その位置を検出する第1位置計測器としてのレーザー干渉計4及びそのカウンタ12、レーザー干渉計4とは別の第2位置計測器としてのリニアエンコーダ5及びそのカウンタ16、Z方向への駆動力を発生するアクチュエータ8を備える。
【0012】
レーザー干渉計4の計測用ミラー6は、ステージ2上に搭載されている。また、ステージ2がZ方向に駆動したときの変位等を計測するために、レーザー干渉計4の計測レーザー7は、計測用ミラー6に照射されている。計測用ミラー6は、所定の処理中(例えば、ステージ装置が露光装置に適用された場合に、露光エリアの内側において駆動している間等)に、レーザーを反射できる程度の大きさをもつ。また、リニアエンコーダ5のカウンタ16は、初期化動作時に、レーザー干渉計4と同時にリセットされ、位置計測可能な状態となっている。なお、リニアエンコーダ5は、その計測範囲の一部がレーザー干渉計4の計測範囲と重なるよう構成されてもよい。
【0013】
制御器9は、その内部に切り替え器としての計測値取り込み部10を含む。計測値取り込み部10は、レーザー干渉計4とリニアエンコーダ5とを切り替えることができる。通常のZ方向位置制御においては、レーザー干渉計4のカウンタ12からの計測値に基づいて制御するように切り替えられている。制御器9は、レーザー干渉計4からの計測値を演算部11に取り込み、その計測値と駆動目標値から、ステージ2が目標値に駆動するように、アクチュエータ8に指令を行う。このような制御ループによって、ステージ2には、Z方向に対するサーボ制御が行われている。
【0014】
ここで、図3に示すように、ステージ2が、ウエハの供給回収等が行われる位置に駆動された場合には、レーザー干渉計4からの計測レーザー7がステージ2に搭載されたミラー6から外れてしまう。ここで、ステージ2のX方向及び/又はY方向の位置は、レーザー干渉計13によって制御されている。制御器9は、レーザー干渉計13からの情報に応じて、Z方向計測の計測レーザー7がミラー6を外れる前に、計測値読み取り部10によって、レーザー干渉計4のカウンタ12からリニアエンコーダ5のカウンタ16に切り替えることができる。これによって、制御器9は、Z方向の駆動制御を行うための位置信号を引き続き得て、Z方向の駆動制御を継続して行うことが可能となる。これによって、例えば、駆動エリア(例えば、ステージ装置が露光装置に適用された場合には、露光エリアを意味する。以下同じ。)の内側と外側とで、レーザー干渉計4とリニアエンコーダ5とを切り替えて用いることができる。
【0015】
なお、制御器9は、ステージ2のXY方向座標、Z方向の位置、チルト方向の位置、及びその傾きのいずれか1つに応じて、Z方向の位置計測器をレーザー干渉計4からリニアエンコーダ5に切り替え、リニアエンコーダ5の計測結果に基づいてステージ2のZ方向の位置を制御してもよい。また、制御器9は、駆動エリアの外側でステージ2を駆動している間に、レーザー干渉計4のカウンタ12からリニアエンコーダ5のカウンタ16に切り替えるよう構成されてもよい。
【0016】
以上のように、本実施形態によれば、ステージのZ方向の位置を計測する位置計測器の一方の計測状態が所定条件から外れた場合に、もう一方の位置計測器に切り替えることができる。これによって、一方の位置計測器が計測不能となった等の場合でも、もう一方の位置計測器によってステージの駆動を継続することができる。また、駆動エリア外での駆動において、レーザー干渉計4からリニアエンコーダ5に切り替えることができるため、ミラーのサイズを小型化することができる。更に、駆動エリアの内側と外側とで、レーザー干渉計4とリニアエンコーダ5とを切り替えて用いることができるため、処理に応じて適切な位置計測器を選択することができる。これらによって、本実施形態によれば、位置計測器の構成の簡略化、センサーコストの低下、制御精度の向上、及び装置停止による生産性低下の防止等を実現することができる。
【0017】
(第2の実施形態)
図4は、本発明の好適な第2の実施形態に係るステージ装置の構成を示す概念図であり、前述の第1の実施形態と同様の部分は同様の符号で示している。
【0018】
第2の実施形態では、第1位置計測器としてのレーザー干渉計4及び第2位置計測器としてのリニアエンコーダ5は、それぞれのカウンタ12、16からの計測値を互いにプリセットできるプリセット機構15を有する。レーザー干渉計4からリニアエンコーダ5へ位置計測器を切り替える場合には、図4に示すように、レーザー干渉計4とリニアエンコーダ5とが同時に計測できる位置において、プリセット機構15によって、レーザー干渉計4のカウンタ12からリニアエンコーダ5のカウンタ16へ、ポジションデータ(位置データ)をプリセットする。リニアエンコーダ5から、レーザー干渉計4へ位置計測器を切り替える場合には、図4に示すように、レーザー干渉計4とリニアエンコーダ5とが同時に計測できる位置において、プリセット機構15によって、リニアエンコーダ5のカウンタ16からレーザー干渉計4のカウンタ12へ、ポジションデータ(位置データ)をプリセットする。
【0019】
以上のように、本実施形態によれば、位置計測器を切り替えた場合でも、円滑に制御を継続することができる。
【0020】
(第3の実施形態)
図5は、本発明の好適な第3の実施形態に係るステージ装置の構成を示す概念図であり、前述の第1の実施形態と同様の部分は同様の符号で示している。
【0021】
上記に述べた第1位置計測器としてのレーザー干渉計4の計測レーザー光7が、何らかの障害物14等によって遮断され、計測が正常に行われなくなった場合には、それ以後は、レーザー干渉計4の計測値に基づいて駆動制御を行うことができなくなる。そこで、第3の実施形態では、レーザー干渉計4による正しい計測が不能となった場合には、図4に示すように、制御部9は、その状態をレーザー干渉計カウンタ12から出力されるエラー信号に基づいて検知し、計測値読み取り部10を用いてレーザー干渉計4のカウンタ12から直ちにリニアエンコーダ5のカウンタ16に切り替えられる。これによって、制御部9の演算部11は、継続的に正しい位置情報(計測信号)を得ることができる。従って、これ以後は、制御器9は、リニアエンコーダ5の計測信号に基づいて、Z方向の駆動制御を行うことができる。
【0022】
以上のように、本実施形態によれば、レーザー干渉計によって計測が行えなくなった場合でも、装置を停止することなく、Z方向の位置制御を行うことができる。
【0023】
また、リニアエンコーダ5による制御に切り替わった後、レーザー干渉計4による正しい計測が可能となった場合には、図6に示すように、制御器9は、その時点でのリニアエンコーダ5のカウンタ16からの計測値を、レーザー干渉計4のカウンタ12にプリセットするプリセット機構15を備えてもよい。これによって、計測値読み取り部10によって位置計測器がリニアエンコーダ5からレーザー干渉計4に切り替えられ、レーザー干渉計4による位置計測が再び可能となる。以上の制御を行うことによって、ステージ制御を継続的に行うことができる。
【0024】
なお、リニアエンコーダ5による制御に切り替えた後、Z方向の制御において、露光等の処理に必要な精度が満たせなくなった場合には、処理を中止することができる。この場合、ウエハを回収した後、レーザー干渉計4のリセット動作を行い、再びレーザー干渉計4による制御に戻すことができる。この場合も、リニアエンコーダ5によって制御が行われているので、自動的にリセットシーケンスを実行することができる。また、レーザー干渉計4及びリニアエンコーダ5の各々の計測値の差分をオフセットパラメータとして保持し、レーザー干渉計4及びリニアエンコーダ5のいずれか一方の位置計測器を他方の位置計測器に切り替える場合には、前記オフセットパラメータを位置計測データに反映させてもよい。
【0025】
(第4の実施形態)
本実施形態においては、ステージ装置は、概略的には、前述の第1、第2、及び第3の実施形態に係るステージ装置の構成の一部を、別の構成によって置き換える。即ち、前述の第1、第2、及び第3の実施形態においては、第2計測手段5としてリニアエンコーダ5を示したが、本発明はこれに限定されるものでなく、例えば、第2計測手段5は、レーザー干渉計、レーザー変位計、超音波センサ、磁歪センサ、静電容量センサ、又は渦電流センサ等に置き換えても同様の効果を得ることができる。
【0026】
(他の実施形態)
図7は、本発明の位置決め装置を半導体デバイスの製造プロセスに用いられる露光装置に適用した場合における露光装置の構成を示す概略図である。図7において、照明光学系3001から出た光は原版であるレチクル3002上に照射される。レチクル3002はレチクルステージ3003上に保持され、レチクル3002のパターンは、縮小投影レンズ3004の倍率で縮小投影されて、その像面にレチクルパターン像を形成する縮小投影レンズ3004の像面は、Z方向と垂直な関係にある。露光対象の試料である基板3005表面には、レジストが塗布されており、露光工程で形成されたショットが配列されている。制御対象としての基板3005は、ステージ2上に載置されている。ステージ2は、基板3005を固定するチャック、X軸方向とY軸方向に各々水平移動可能な駆動器としてのXYステージ等を有する。
【0027】
(実施態様)
本発明に係る実施態様の例を以下に列挙する。
【0028】
[実施態様1] ステージを移動させるステージ装置であって、
前記ステージの面に直交するZ方向における位置を計測する第1、第2位置計測器と、
前記第1、第2位置計測器のいずれか一方の計測状態が所定条件から外れた場合に、他方の位置計測器に切り替える切り替え器と、
を備え、
前記切り替え器によって選択された位置計測器の出力に基づいて、前記ステージの前記Z方向における位置を移動させることを特徴とするステージ装置。
【0029】
[実施態様2] 前記切り替え器は、所定の駆動エリアの内側と外側とで、前記第1位置計測器と前記第2位置計測器とを切り替えて用いることを特徴とする実施態様1に記載のステージ装置。
【0030】
[実施態様3] 前記第1、第2位置計測器のいずれか一方の位置計測器を他方の位置計測器に切り替える場合に、一方の位置計測器の計測データを、他方の位置計測器にプリセットする機構を有することを特徴とする実施態様1に記載のステージ装置。
【0031】
[実施態様4] 前記第1、第2位置計測器の各々の計測値の差分をオフセットパラメータとして保持し、前記第1、第2位置計測器のいずれか一方の位置計測器を他方の位置計測器に切り替える場合に、前記オフセットパラメータを位置計測データに反映させることを特徴とする実施態様3に記載のステージ装置。
【0032】
[実施態様5] 前記切り替え器は、前記第1位置計測器が計測不能となった場合に、Z方向の位置計測器を前記第2位置計測器に切り替えることを特徴とする実施態様1に記載のステージ装置。
【0033】
[実施態様6] 前記切り替え器は、前記ステージのXY方向座標、Z方向の位置、チルト方向の位置、及びその傾きの少なくとも1つに応じて、Z方向の位置計測器を前記第1位置計測器から前記第2位置計測器に切り替えることを特徴とする実施態様1に記載のステージ装置。
【0034】
[実施態様7] パターンを形成した原版に照射される露光光を基板に投影するための光学系と、
前記基板または前記原版を保持し、ステージを移動させるステージ装置と、
を備え、
前記ステージ装置は、
前記ステージの面に直交するZ方向における位置を計測する第1、第2位置計測器と、
前記第1、第2位置計測器のいずれか一方の計測状態が所定条件から外れた場合に、他方の位置計測器に切り替える切り替え器と、
を備え、
前記切り替え器によって選択された位置計測器の出力に基づいて、前記ステージの前記Z方向における位置を移動させることを特徴とする露光装置。
【0035】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば、高精度な位置制御を継続的に行うことができるステージ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のステージ装置の概略図を示す図である。
【図2】本発明の好適な第1の実施形態に係るステージ装置の構成を示す概念図である。
【図3】本発明の好適な第1の実施形態に係るステージ装置の構成を示す概念図である。
【図4】本発明の好適な第2の実施形態に係るステージ装置の構成を示す概念図である。
【図5】本発明の好適な第3の実施形態に係るステージ装置の構成を示す概念図である。
【図6】本発明の好適な第3の実施形態に係るステージ装置の構成を示す概念図である。
【図7】本発明の好適な実施形態に係るステージ装置を露光装置に適用した場合の概念図である。
【符号の説明】
1 XYステージ
2 Z、ωX、ωYチルトステージ
3 ステージ定盤
4 Z方向の第1位置計測器(レーザー干渉計)
5 Z方向の第2位置計測器(リニアエンコーダ)
6 Z方向計測用干渉計ミラー
7 Z方向計測用干渉計計測レーザー
8 Z方向駆動アクチュエータ
9 制御器
10 計測値読み取り部(切り替え器)
11 演算部
12 レーザー干渉計カウンタ
13 レーザー干渉計カウンタ
14 レーザー光への障害物
15 第1、第2の計測値プリセット機構
16 第2位置計測器のカウンタ
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention generally relates to a stage apparatus, and more particularly, to exposing a workpiece using the same.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In various measuring instruments and projection exposure apparatuses used in a semiconductor lithography process, a stage device which mounts an object to be measured or a workpiece such as a wafer and moves and positions an object with high speed and high accuracy is used.
[0003]
FIG. 1 is a schematic view of a conventional stage device. The conventional stage apparatus includes an XY stage 1 that is driven with high accuracy in the X and Y directions to sequentially expose a pattern on a wafer surface, and Z, ωX, And a stage 2 that can be driven in the tilt directions .omega. These are configured to be driven on the stage base 3.
[0004]
The stage 2 needs to perform high-precision position control in order to print an accurate image on a mounted wafer. Therefore, it is necessary to drive and control the position of the stage based on data obtained by measuring the position with high precision. A laser interferometer is used for position measurement in the X, Y, ωX, and ωY directions. Conventionally, a linear encoder or the like has been used for position measurement in the Z direction. However, a method using the laser interferometer 4 has been proposed in order to achieve higher accuracy. By using the laser interferometer 4, a highly accurate measurement system can be constructed even in the position measurement in the Z direction.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in a length measuring means using a laser interferometer, it is necessary to irradiate a laser beam to a measurement target to reflect the laser beam, and thus it is necessary to mount a mirror on the measurement target. Since the mirror must always be able to reflect the laser within the drive range of the stage, it can reflect the laser even when driven outside the exposure area, such as a wafer supply / recovery position, where high control accuracy is not required. Requires a large-sized mirror. When a large-sized mirror is mounted on the stage, the balance of the stage is deteriorated, which causes the control accuracy to deteriorate. Further, when a highly accurate mirror is produced, there is a disadvantage that the cost increases in proportion to the size of the mirror.
[0006]
Also, in a measurement system using a laser interferometer, measurement with laser light cannot be performed because the laser path of the interferometer is blocked, or the stage is greatly tilted in the tilt direction, and the laser optical axis is out of the measurement range. In such a case, the servo of the stage is turned off immediately and the control becomes impossible. Therefore, after that, unless the initial position drive including the reset of the laser interferometer is performed, the state where the stage can be driven is not restored. Therefore, if a wafer is present on the stage immediately before the control becomes impossible, the wafer cannot be collected by an exposure sequence or the like, and an excessive amount of time is required to recover the apparatus.
[0007]
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a stage device that can continuously perform high-accuracy position control.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention relates to a stage device for moving a stage, comprising: first and second position measuring devices for measuring a position in a Z direction orthogonal to a surface of the stage; When a measurement state of any one of the two position measuring devices deviates from a predetermined condition, a switching device that switches to the other position measuring device, based on an output of the position measuring device selected by the switching device, The position of the stage in the Z direction is moved.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0010]
(1st Embodiment)
FIG. 2 is a conceptual diagram showing the configuration of the stage device according to the first preferred embodiment of the present invention.
[0011]
In the first embodiment, the stage device includes a stage 2, a laser interferometer 4 as a first position measuring device for detecting the position of the stage 2, and a counter 12 for detecting the position thereof. It has a linear encoder 5 as a two-position measuring device and a counter 16 thereof, and an actuator 8 for generating a driving force in the Z direction.
[0012]
The measurement mirror 6 of the laser interferometer 4 is mounted on the stage 2. The measurement laser 7 of the laser interferometer 4 irradiates the measurement mirror 6 to measure a displacement or the like when the stage 2 is driven in the Z direction. The measuring mirror 6 is large enough to reflect the laser during a predetermined process (for example, when the stage device is applied to the exposure apparatus, while driving inside the exposure area, etc.). Further, the counter 16 of the linear encoder 5 is reset at the same time as the laser interferometer 4 at the time of the initialization operation, so that the position can be measured. The linear encoder 5 may be configured so that a part of the measurement range overlaps with the measurement range of the laser interferometer 4.
[0013]
The controller 9 includes a measurement value capturing unit 10 as a switching unit therein. The measurement value capturing unit 10 can switch between the laser interferometer 4 and the linear encoder 5. In the normal Z-direction position control, the control is switched so that the control is performed based on the measurement value from the counter 12 of the laser interferometer 4. The controller 9 fetches the measurement value from the laser interferometer 4 into the calculation unit 11 and instructs the actuator 8 based on the measurement value and the drive target value to drive the stage 2 to the target value. With such a control loop, servo control in the Z direction is performed on the stage 2.
[0014]
Here, as shown in FIG. 3, when the stage 2 is driven to a position where the supply and recovery of the wafer is performed, the measurement laser 7 from the laser interferometer 4 is moved from the mirror 6 mounted on the stage 2. It will come off. Here, the position of the stage 2 in the X direction and / or the Y direction is controlled by the laser interferometer 13. According to the information from the laser interferometer 13, the controller 9 uses the measured value reading unit 10 to read the linear encoder 5 from the counter 12 of the laser interferometer 4 before the measurement laser 7 for Z-direction measurement comes off the mirror 6. Switching to the counter 16 is possible. Thus, the controller 9 can continuously obtain the position signal for performing the drive control in the Z direction, and can continuously perform the drive control in the Z direction. Thus, for example, the laser interferometer 4 and the linear encoder 5 are connected inside and outside a drive area (for example, when a stage device is applied to an exposure apparatus, this means an exposure area; the same applies hereinafter). It can be used by switching.
[0015]
The controller 9 changes the position measuring device in the Z direction from the laser interferometer 4 to the linear encoder in accordance with any one of the XY coordinates, the Z direction position, the tilt position, and the inclination of the stage 2. 5, the position of the stage 2 in the Z direction may be controlled based on the measurement result of the linear encoder 5. Further, the controller 9 may be configured to switch from the counter 12 of the laser interferometer 4 to the counter 16 of the linear encoder 5 while driving the stage 2 outside the driving area.
[0016]
As described above, according to the present embodiment, when one measurement state of the position measuring device that measures the position of the stage in the Z direction deviates from the predetermined condition, it is possible to switch to the other position measuring device. As a result, even when one of the position measuring devices cannot be measured, for example, the other position measuring device can continue to drive the stage. In addition, since the laser interferometer 4 can be switched to the linear encoder 5 in driving outside the driving area, the size of the mirror can be reduced. Furthermore, since the laser interferometer 4 and the linear encoder 5 can be switched between the inside and outside of the drive area, an appropriate position measuring device can be selected according to the processing. Thus, according to the present embodiment, it is possible to realize simplification of the configuration of the position measuring device, reduction in sensor cost, improvement in control accuracy, prevention of reduction in productivity due to device stoppage, and the like.
[0017]
(Second embodiment)
FIG. 4 is a conceptual diagram showing a configuration of a stage device according to a preferred second embodiment of the present invention, and the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
[0018]
In the second embodiment, the laser interferometer 4 as the first position measuring device and the linear encoder 5 as the second position measuring device have a preset mechanism 15 that can preset measurement values from the respective counters 12 and 16 to each other. . When the position measuring device is switched from the laser interferometer 4 to the linear encoder 5, as shown in FIG. The position data (position data) is preset from the counter 12 of the linear encoder 5 to the counter 16 of the linear encoder 5. When the position measuring device is switched from the linear encoder 5 to the laser interferometer 4, as shown in FIG. 4, the linear encoder 5 is moved by the preset mechanism 15 at a position where the laser interferometer 4 and the linear encoder 5 can simultaneously measure. The position data (position data) is preset from the counter 16 of the laser interferometer 4 to the counter 12 of the laser interferometer 4.
[0019]
As described above, according to the present embodiment, control can be smoothly continued even when the position measuring device is switched.
[0020]
(Third embodiment)
FIG. 5 is a conceptual diagram showing a configuration of a stage device according to a preferred third embodiment of the present invention, and the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
[0021]
If the measurement laser beam 7 of the laser interferometer 4 as the first position measuring device described above is interrupted by some obstacle 14 or the like and measurement is not performed normally, thereafter, the laser interferometer 4, the drive control cannot be performed based on the measurement value. Therefore, in the third embodiment, when the correct measurement by the laser interferometer 4 becomes impossible, as shown in FIG. 4, the control unit 9 changes the state to an error output from the laser interferometer counter 12. Detection is performed based on the signal, and the measurement value reading unit 10 is used to immediately switch from the counter 12 of the laser interferometer 4 to the counter 16 of the linear encoder 5. Thereby, the calculation unit 11 of the control unit 9 can continuously obtain correct position information (measurement signal). Therefore, thereafter, the controller 9 can perform drive control in the Z direction based on the measurement signal of the linear encoder 5.
[0022]
As described above, according to the present embodiment, even when the measurement cannot be performed by the laser interferometer, the position control in the Z direction can be performed without stopping the apparatus.
[0023]
If the laser interferometer 4 can perform correct measurement after switching to control by the linear encoder 5, as shown in FIG. 6, the controller 9 controls the counter 16 of the linear encoder 5 at that time. May be provided in the counter 12 of the laser interferometer 4. As a result, the position measuring device is switched from the linear encoder 5 to the laser interferometer 4 by the measurement value reading unit 10, and the position measurement by the laser interferometer 4 becomes possible again. By performing the above control, the stage control can be continuously performed.
[0024]
After switching to the control by the linear encoder 5, in the control in the Z direction, if the accuracy required for processing such as exposure cannot be satisfied, the processing can be stopped. In this case, after the wafer is collected, the reset operation of the laser interferometer 4 is performed, and the control by the laser interferometer 4 can be returned again. Also in this case, since the control is performed by the linear encoder 5, the reset sequence can be automatically executed. Further, when a difference between the measured values of the laser interferometer 4 and the linear encoder 5 is held as an offset parameter, and one of the position measuring devices of the laser interferometer 4 and the linear encoder 5 is switched to the other position measuring device, May reflect the offset parameter in position measurement data.
[0025]
(Fourth embodiment)
In the present embodiment, the stage device roughly replaces part of the configuration of the stage device according to the first, second, and third embodiments with another configuration. That is, in the first, second, and third embodiments described above, the linear encoder 5 is shown as the second measuring means 5, but the present invention is not limited to this. The same effect can be obtained by replacing the means 5 with a laser interferometer, a laser displacement meter, an ultrasonic sensor, a magnetostrictive sensor, a capacitance sensor, an eddy current sensor, or the like.
[0026]
(Other embodiments)
FIG. 7 is a schematic diagram showing a configuration of an exposure apparatus when the positioning apparatus of the present invention is applied to an exposure apparatus used in a semiconductor device manufacturing process. In FIG. 7, light emitted from an illumination optical system 3001 is irradiated on a reticle 3002 as an original. The reticle 3002 is held on a reticle stage 3003, and the pattern of the reticle 3002 is reduced and projected at the magnification of the reduction projection lens 3004, and the image plane of the reduction projection lens 3004 that forms a reticle pattern image on the image plane is in the Z direction. Is perpendicular to A resist is applied to the surface of the substrate 3005 which is a sample to be exposed, and shots formed in the exposure step are arranged. The substrate 3005 to be controlled is placed on the stage 2. The stage 2 includes a chuck for fixing the substrate 3005, an XY stage as a driver that can move horizontally in the X-axis direction and the Y-axis direction, and the like.
[0027]
(Embodiment)
Examples of embodiments according to the present invention are listed below.
[0028]
[Embodiment 1] A stage device for moving a stage,
First and second position measuring devices for measuring a position in a Z direction orthogonal to a surface of the stage;
A switch that switches to the other position measuring device when the measurement state of any one of the first and second position measuring devices deviates from a predetermined condition;
With
A stage apparatus for moving a position in the Z direction of the stage based on an output of a position measuring device selected by the switching device.
[0029]
[Embodiment 2] The switch according to Embodiment 1, wherein the switching device switches between the first position measuring device and the second position measuring device inside and outside a predetermined driving area. Stage equipment.
[0030]
[Embodiment 3] When switching any one of the first and second position measuring devices to the other position measuring device, the measurement data of one position measuring device is preset to the other position measuring device. The stage device according to the first embodiment, further comprising a mechanism for performing the operation.
[0031]
[Embodiment 4] The difference between the measured values of the first and second position measuring devices is held as an offset parameter, and one of the first and second position measuring devices is used for measuring the other position. The stage apparatus according to embodiment 3, wherein the offset parameter is reflected in position measurement data when switching to a stage.
[0032]
[Embodiment 5] The switching device switches the Z-direction position measuring device to the second position measuring device when the first position measuring device cannot measure. Stage equipment.
[0033]
[Embodiment 6] The switching device performs a first position measurement of a Z-direction position measuring device in accordance with at least one of XY coordinates, a Z-direction position, a tilt-direction position, and a tilt of the stage. The stage device according to the first embodiment, wherein the stage device is switched to the second position measuring device.
[0034]
[Embodiment 7] An optical system for projecting exposure light applied to a pattern-formed original onto a substrate,
A stage device that holds the substrate or the original plate and moves a stage,
With
The stage device,
First and second position measuring devices for measuring a position in a Z direction orthogonal to a surface of the stage;
A switch that switches to the other position measuring device when the measurement state of any one of the first and second position measuring devices deviates from a predetermined condition;
With
An exposure apparatus, wherein a position in the Z direction of the stage is moved based on an output of a position measuring device selected by the switching device.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a stage device capable of continuously performing high-accuracy position control.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic view of a conventional stage device.
FIG. 2 is a conceptual diagram showing a configuration of a stage device according to a preferred first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a conceptual diagram showing a configuration of a stage device according to a preferred first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a conceptual diagram showing a configuration of a stage device according to a preferred second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a conceptual diagram showing a configuration of a stage device according to a preferred third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a conceptual diagram showing a configuration of a stage device according to a preferred third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a conceptual diagram when a stage device according to a preferred embodiment of the present invention is applied to an exposure apparatus.
[Explanation of symbols]
1 XY stage 2 Z, ωX, ωY tilt stage 3 Stage base 4 First position measuring device in Z direction (laser interferometer)
5 Second position measuring instrument in Z direction (linear encoder)
6 Interferometer mirror for Z direction measurement 7 Interferometer measurement laser for Z direction measurement 8 Z direction drive actuator 9 Controller 10 Measurement value reading unit (switch)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Operation part 12 Laser interferometer counter 13 Laser interferometer counter 14 Obstacle to laser light 15 First and second measurement value preset mechanism 16 Counter of second position measuring instrument

Claims (1)

ステージを移動させるステージ装置であって、
前記ステージの面に直交するZ方向における位置を計測する第1、第2位置計測器と、
前記第1、第2位置計測器のいずれか一方の計測状態が所定条件から外れた場合に、他方の位置計測器に切り替える切り替え器と、
を備え、
前記切り替え器によって選択された位置計測器の出力に基づいて、前記ステージの前記Z方向における位置を移動させることを特徴とするステージ装置。
A stage device for moving a stage,
First and second position measuring devices for measuring a position in a Z direction orthogonal to a surface of the stage;
A switch that switches to the other position measuring device when the measurement state of any one of the first and second position measuring devices deviates from a predetermined condition;
With
A stage apparatus for moving a position of the stage in the Z direction based on an output of a position measuring device selected by the switching device.
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