JP2006287121A - 位置決め装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ステージの再起動を安全かつ確実に行う。
【解決手段】固定子と可動子とを有するステージと、前記ステージの位置制御指令に基づいて前記ステージを駆動する駆動手段と、前記ステージが所定の可動範囲を超えたことを検出する位置検出手段と、前記検出手段による検出結果に基づいて前記駆動手段によるステージ駆動を中止させる駆動制御手段と、前記ステージの再起動時に、前記駆動制御手段によるステージ駆動の中止を解除する解除手段とを具備する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体素子や液晶表示素子等の製造方法及び製造装置に使用される、例えば、投影露光装置や各種精密加工装置または各種精密測定装置において、半導体ウエハやマスクやレチクル等の基板を、高精度で高速移動させ、位置決めを可能ならしめるためのステージなどの位置決め装置に関する。また、このような位置決め装置を用いた露光装置を使って半導体デバイスなどを製造する方法にも適する。

図７は従来の位置決め装置の側面図と当該装置を駆動する制御系の構成図、図８は位置決め装置の平面図である。

図７及び図８に示すように、従来の位置決め装置は、可動ステージ１０２がベース構造体１０１上のＹ軸に平行なヨーガイド１０７に沿ってＹ方向に移動自在に載置されている。また、固定子１０４ａ及び可動子１０３ａから第１のリニアモータＡが構成され、固定子１０４ｂ及び可動子１０３ｂから第２のリニアモータＢが構成されている。そして、固定子１０４ａ及び１０４ｂはベース構造体１０１上にヨーガイド１０７に平行に固定され、固定子１０４ａ及び１０４ｂに沿って可動ステージ１０２に可動子１０３ａ及び１０３ｂが固定されている。これら２つのリニアモータＡ及びＢにより、ベース構造体１０１に対して可動ステージ１０２が＋Ｙ方向又は−Ｙ方向に駆動される。

また、ベース構造体１０１上に可動ステージ１０２を挟むように、ヨーガイド１０７に沿ってリミットセンサとしての一対のフォトインタラプタ１０６ａ及び１０６ｂが固定され、これに対応して可動ステージ１０２に一対の遮光板１０５ａ及び１０５ｂが取り付けられている。この場合、２つのフォトインタラプタ１０６ａ及び１０６ｂを遮光していない状態でリニアモータＡ及びＢに対して駆動電力が供給されるようになっている。

そして、図９に示すように、可動ステージ１０２が−Ｙ方向に移動して遮光板１０５ａがフォトインタラプタ１０６ａを遮光すると、図７に示すように、フォトインタラプタ１０６ａからドライバ制御部１１７に信号が出力され、ドライバ制御部１１７によって、
・ドライバ１１５の電源１１６を遮断する
・ドライバ１１５への指令入力を遮断する
・ドライバ１１５とステージ駆動モータ（リニアモータＡ及びＢ）の接続を遮断する
・ステージ駆動モータ（リニアモータＡ及びＢ）を回生ブレーキ１１８がかかった状態にする
のいずれか少なくとも１つのドライバ遮断が実行される。

リニアモータＡ及びＢに対する駆動電力が遮断され、可動ステージ１０２は遮光板１０５ａがフォトインタラプタ１０６ａを遮光した状態で停止する。その後、リニアモータＡ及びＢに再び駆動電力を供給するためには、手動で可動ステージ１０２を＋Ｙ方向の可動範囲（リニアモータＡ，Ｂに駆動電力が供給される範囲）に押し戻して、フォトインタラプタ１０６ａを遮光していない状態にする必要があった。

同様に、可動ステージ１０２が＋Ｙ方向に移動して遮光板１０５ｂがフォトインタラプタ１０６ｂを遮光すると、ドライバ制御部１１７によってリニアモータＡ及びＢに対する駆動電力が遮断され、再びリニアモータＡ及びＢに対して駆動電力を供給するためには、手動で可動ステージ１０２を−Ｙ方向の可動範囲に押し戻す必要があった。そのため、例えば、露光工程の途中で可動ステージ１０２が可動範囲を外れた場合には、露光装置が収納されているチャンバーを開けて露光工程を中断してオペレータが手動で可動ステージ１０２を動かす必要があった。この場合、チャンバーの開閉によって、露光装置内部の温度が変化し、温度が安定するまでの間、露光工程を中断する必要があるため、露光工程のスループット（生産性）が低下するという不都合があった。

同様に、露光装置の例えばウエハステージなどにおいても、リミットセンサにより可動ステージ１０２の可動範囲を制限し、可動ステージがその可動範囲を外れたときにそのリミットセンサによりリニアモータへの駆動電力を遮断するような構成を採用している場合には、手動でそのステージを可動範囲内に押し戻す必要があるため、露光工程のスループットが低下するという不都合があった。

そこで、自動で可動ステージを可動範囲に押し戻す目的で、特許文献１のように、バネを設けてドライバＯＦＦのままでも非遮光状態まで可動ステージを押し戻す手段が提案されている。この構成によれば、駆動電力が遮断されても次回駆動電力を供給するまでに自動で、可動ステージを可動範囲に押し戻すことが可能となる。
特開平８−２２９４２号公報 特開２００４−２５４４８９公報

しかしながら、通常、機械的な衝撃を弱めるために、遮光時にリニアモータに対する駆動電力を遮断する際、電力供給を停止すると同時に固定子コイルの両端をショートするか、抵抗をかませて回生ブレーキ力を印加した状態にすることにより、可動ステージが移動しにくい状態とする。このため、特に推力定数の大きい（回生ブレーキ力の大きい）リニアモータにおいては、バネによる復帰を確実に行うのは困難である。すなわち、バネ等の押し戻す手段によって可動ステージを可動範囲に押し戻すことができない場合、手動などでそのステージを可動範囲内に動かす必要があるため、露光工程のスループットが低下するという課題があった。

一方、ウエハサイズの大型化が進む中で、従来の粗動ステージと微動ステージの構成では装置が非常に大型化するため、
・所望のステージ加速度を得ることが困難になる
・加速時のリニアモータ発熱が増大して露光精度の確保が困難になる
・ステージの機械的な固有振動数低下に伴い、サーボ帯域を確保するのが困難となる
といった問題が生じる。

このため、従来の位置決め装置では所望とする仕様の実現が困難になりつつある。そこで、ウエハの大型化に対応した位置決め装置として、チルト及びＺ方向に加えてＸＹ平面方向の長ストロークに対しても位置決めが可能なガイドレスの６自由度平面ステージが提案されている（例えば、特許文献２）。

しかしながら、ガイドレスの６自由度平面ステージにおいては、可動ステージの可動方向にガイドがないため、従来のようにバネ等を用いた押し戻し手段を設置して可動範囲に押し戻すことができない。従って、手動などで可動ステージを可動範囲内に押し戻す必要があるため、露光工程のスループットが低下するという課題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その目的は、可動ステージが所定の可動範囲を超えためにその駆動が停止された後、再起動を安全かつ確実に行うことである。

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明の位置決め装置は、固定子と可動子とを有するステージと、前記ステージの位置制御指令に基づいて前記ステージを駆動する駆動手段と、前記ステージが所定の可動範囲を超えたことを検出する位置検出手段と、前記検出手段による検出結果に基づいて前記駆動手段によるステージ駆動を中止させる駆動制御手段と、前記ステージの再起動時に、前記駆動制御手段によるステージ駆動の中止を解除する解除手段とを具備する。

また、本発明は、固定子と可動子とを有するステージと、前記ステージの位置制御指令に基づいて前記ステージを駆動する駆動手段と、前記ステージが所定の可動範囲を超えたことを検出する位置検出手段と、前記検出手段による検出結果に基づいて前記駆動手段によるステージ駆動を中止させる駆動制御手段と、を備える位置決め装置の制御方法であって、前記ステージの再起動時に、前記駆動制御手段によるステージ駆動の中止を解除する。

本発明によれば、可動ステージが所定の可動範囲を超えためにその駆動が停止された後、再起動を安全かつ確実に行うことができる。

以下に、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明が適用される装置の構成や各種条件によって適宜修正又は変更されるべきものである。

［第１の実施形態］
図１は本発明に係る一実施形態の位置決め装置の側面図と当該装置を駆動する制御系の構成図であり、図２は本発明に係る実施形態の位置決め装置の平面図である。

なお、以下では、本発明の位置決め装置を半導体デバイスの製造装置に搭載されるレチクルステージに適用した例について説明する。

図１に示すように、ステージを駆動する制御系は、位置制御部１４、ドライバ１５、電源１６、ドライバ制御部１７、回生ブレーキ１８、マスク部１９、速度検知部２０を備える。

図２にも示すように、本実施形態のレチクルステージは、ベース構造体１上に不図示の静圧案内を用いて平面上を移動自由に案内された粗動ステージ２を備える。この粗動ステージ２はヨーガイド７により不図示の静圧案内を介してヨー方向（Ｚ軸まわりの回転方向）の姿勢が規制され、結果として粗動ステージ２はＹ方向のみに移動自由に案内されている。

粗動ステージ２の両端には永久磁石を用いた粗動リニアモータ可動子３ａ及び３ｂが設けられている。粗動リニアモータ固定子４ａ及び４ｂのコイルに適宜電流を流すことにより、粗動リニアモータ固定子４ａ及び４ｂと粗動リニアモータ可動子３ａ及び３ｂの間に推力を発生することができる。粗動リニアモータＡ及びＢの推力は粗動ステージ２をＹ方向に移動させるように作用する。粗動ステージ２には不図示のコーナーキューブが設けられており、不図示のレーザ干渉計からのレーザ光を直角をなす反射面で入射の向きと同方向に反射している。粗動ステージ２の移動方向の位置はレーザ干渉計により計測される。

粗動ステージ２にはさらに微動ステージ１０が搭載されている。この微動ステージ１０は粗動ステージ２上に不図示の空気ばねや磁石の反発を用いた自重補償系により下からの振動を絶縁して搭載されている。不図示ではあるが、粗動ステージ２にはコイルからなる単相リニアモータ固定子が、微動ステージ１０上には永久磁石から成る単相リニアモータ可動子がそれぞれ設けられている。これらの単相リニアモータは微動ステージ１０に対してＸ，Ｙ，Ｚ方向と各軸周りの回転方向であるωｘ，ωｙ，ωｚ方向にそれぞれ推力を発生する。例えば、Ｚ方向において一直線上に並ばない位置に３つの単相リニアモータを設け、Ｚ，ωｘ，ωｙに推力を印加することができる。また、Ｘ方向に２個、Ｙ方向に２個の単相リニアモータを配置することによりＸ，Ｙ，ωｚ方向に推力を発生することができる。

微動ステージ１０にはＸ方向計測用バーミラー８ｘ，Ｙ方向計測用バーミラー８ｙがそれぞれ設けられており、Ｘ方向計測用レーザ干渉計９ｘ、Ｙ方向計測用レーザ干渉計９ｙａ，９ｙｂからのレーザ光を反射し、微動ステージ１０の６自由度の位置変位を計測することができる。粗動ステージ２及び微動ステージ１０には不図示の位置制御系がそれぞれ設けられており、粗動リニアモータＡ及びＢと不図示の単相リニアモータに適宜指令を与えることによって各ステージを可動範囲内で任意の位置に精密に位置決めできるように構成されている。

微動ステージ１０上には所望の回路パターンが形成されたレチクル（原版）１１が真空吸着等により保持される。そして、レチクル１１の下面のパターン形成領域のスリット状の照明領域１２に図１０で後述する照明光学系から露光用の照明光が照射され、走査露光時には照明領域１２の短手方向である＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）に粗動ステージ２を介してレチクル１１が所定速度で走査され、必要に応じて微動ステージ１０により位置が微調整される。

粗動ステージ２のＸ方向の側面部には基準プレート５ｃが固定され、ベース構造体１上の基準位置に原点センサ６ｃが固定されている。原点センサ６ｃは、発光部と受光部とを備え、これら発光部と受光部との間を基準プレート５ｃがＹ方向に移動して通過する際に、その受光部から原点信号が発生するようになっている。本実施形態では、例えばレチクルステージの使用開始時等に、その原点信号を用いて各レーザ干渉計の計測値をリセットする。

また、ベース構造体１上には、粗動ステージ２のヨーガイド７をＹ方向に沿って挟むようにリミットセンサとしての一対のフォトインタラプタ６ａ及び６ｂが固定され、これに対応して粗動ステージ２に一対の遮光板５ａ及び５ｂが取り付けられている。

図３（Ｂ）に示すように、フォトインタラプタ６ａ及び６ｂは発光部と受光部とからなり、これら発光部と受光部との間を遮光板５ａ及び５ｂがＹ方向に通過する際に、その受光部からリミット信号が発生するようになっている。この場合、２つのフォトインタラプタ６ａ及び６ｂを遮光していない状態でリニアモータＡ及びＢに対して駆動電力が供給されるようになっている。

そして、図３（Ａ）に示すように、粗動ステージ２が−Ｙ方向に移動して、例えば図３（Ｂ）に示すように遮光板５ａがフォトインタラプタ６ａを遮光すると、図１に示す制御系のフォトインタラプタ６ａからドライバ制御部１７にリミット信号が送出され、ドライバ制御部１７によって、
・ドライバ１５の電源１６を遮断する
・ドライバ１５への指令入力を遮断する
・ドライバ１５とステージ駆動モータ（リニアモータＡ及びＢ）の接続を遮断する
・ステージ駆動モータ（リニアモータＡ及びＢ）を回生ブレーキ１８がかかった状態にする
のいずれか少なくとも１つのドライバ遮断（つまり、ドライバによるステージ駆動の中止）が実行される。

ドライバ遮断が実行されると、リニアモータＡ及びＢに対する駆動電力が遮断され、図３（Ａ）に示すように粗動ステージ２は遮光板５ａがフォトインタラプタ６ａを遮光した位置で停止する。同様に、粗動ステージ２が＋Ｙ方向に移動して遮光板５ｂがフォトインタラプタ６ｂを遮光すると、フォトインタラプタ６からドライバ制御部１７にリミット信号が送出され、ドライバ制御部１７によって上記と同様のドライバの遮断が実行され、リニアモータＡ及びＢに対する駆動電力が遮断される。すなわち、フォトインタラプタ６ａ又は６ｂによって粗動ステージ２のＹ方向での許容可動範囲が規定されている。

図１に戻って、本実施形態の動作について説明する。

前述のように、粗動ステージ２が可動範囲を超えると、ドライブ制御部１７によってドライバ遮断が実行され、粗動ステージ２は遮光板５ａがフォトインタラプタ６ａを遮光した位置で停止する。この状態で、ドライバ１５を再起動すると、粗動ステージ２の遮光板５ａがフォトインタラプタ６ａを遮光しているため、リミット信号がドライバ制御部１７に送出される。

そこで、ドライバ１５の再起動時などのシステム起動開始時（初期化シーケンス時）において、位置制御部１４からマスク部１９に対して初期化シーケンス信号を送出し、マスク部１９はドライバ制御部１７に送出されるべきリミット信号をマスクする（つまり、リミット信号の入力を禁止してドライバ遮断を解除する。）。これにより、遮光板５ａがフォトインタラプタ６ａを遮光している状態でドライバ１５を再起動しても、ドライバ制御部１７によるドライバ遮断が実行されることはなく、確実に再起動を行うことができる。

更に、位置制御部１４とは別に、速度検知部２０を設け、粗動ステージ２の速度が閾値（予め設定された危険速度）より速い場合、速度異常信号をドライバ制御部１７に送出し、マスク状態にもかかわらず、直ちにドライバ遮断を実行する。従って、万が一、初期化シーケンスの最中、すなわちドライバ制御部１７へのリミット信号がマスクされている状態でステージが暴走などを起こしても、安全にドライバ遮断を実行することができる。

速度検知部２０は、例えば、電圧測定器及び電流測定器及び速度演算器及から構成されている。電圧測定器はリニアモータＡ，Ｂのコイル４ａ，４ｂの両端にかかる電圧を測定し、電圧測定器はリニアモータのコイル４ａ，４ｂに流れる電流を測定する。これらの各測定器の測定結果を用いて速度演算器でステージ速度を演算する。

コイル両端にかかる電圧は下記式１で表すことができる。
Ｖ＝Ｉ・Ｒ＋ｄＩ／ｄｔ・（Ｈ）＋Ｋ・ｖ・・・（１）
この式１のＶはリニアモータのコイルの両端にかかる電圧、Ｉはコイルに流れる電流、Ｒはコイル両端の抵抗値、Ｈはコイルの自己インダクタンス、Ｋはモータの推力定数、ｖはステージ速度である。Ｒ，Ｈ，Ｋはモータ固有の定数で予め判明している。そして、Ｖ及びＩを実測することで、ステージ速度ｖを推定することができる。速度演算器で推定された速度ｖが予め設定しておいた、危険速度ｖ０より大きい場合、速度検知部２０によって、異常速度信号がドライバ制御部１７に送出され、異常速度信号を受けたドライバ制御部１７はマスク部１９によるマスク状態にかかわらず、直ちにドライバ遮断を実行する。

また、初期化シーケンスにおいては、例えば暴走等によりレーザ干渉計の計測値が誤っているおそれもあるため、システムの再起動時に、リニアモータＡ及びＢを駆動して粗動ステージ２をＹ方向に移動させて、基準プレート５ｃが原点センサ６ｃを横切るようにする。そして、そのときに原点センサ６ｃから得られる原点信号を用いてレーザ干渉計の計測値をリセットする。これにより、粗動ステージ２において常に正確にＹ座標が計測される。一連の初期化シーケンスが完了すると、位置制御部１４からマスク部１９に初期化シーケンス完了信号が送出され、マスク部１９によってドライバ制御部１７のマスク状態は解除され、再び粗動ステージ２が可動範囲を超えたときにドライバ遮断が実行されることになる。

上記実施形態では、粗動ステージ２の駆動装置としてリニアモータＡ及びＢが使用されているが、その他の適用例として、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）等の他の電磁方式の駆動装置を使用することもできる。

また、上記実施形態ではリミットセンサとしてフォトインタラプタと遮光板が使用されているが、そのリミットセンサとしてファイバーセンサやレーザセンサなどを用いても良い。

さらに、リミットセンサとして機械的なスイッチを用いても良い。

また、上記実施形態では速度検知部２０を電圧測定器及び電流測定器及び速度演算器で構成しているが、速度検知部２０がステージ上に設置された加速度センサ及び積分器で構成されていてもよい。また、速度検知部２０が速度センサで構成されていても良い。すなわち、速度を検知し、速度異常信号を送出する手段を有する構成であれば、上記実施形態に限定されない。

また、上記実施形態は走査型露光装置のレチクルステージに適用したものであるが、ウエハステージ側に適用してもよい。更に、例えば一括露光型の露光装置（ステッパー等）においても、リミットセンサによりステージの許容移動範囲を規定しているような場合には、本例を適用することにより、確実かつ安全にそのステージシステムを復帰させることができる。

このように、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。

［第２の実施形態］
図４はガイドレス６軸平面ステージを用いた位置決め装置の構成を示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は側面図である。２１はベース構造体、２２は駆動コイル群、２３は平面ステージとしての可動ステージ本体、２４はセンサ、２５はバーミラー、２６はチャック、２７ｘはＸ方向レーザ干渉計、２７ｙはＹ方向レーザ干渉計、２８は永久磁石、２９は切替信号、３０は駆動信号、３１は切替スイッチである。

図４に示すように、本実施形態のガイドレス６軸平面ステージは、ベース構造体２１に格子状に駆動コイル群２２が配置されており、可動ステージ本体２３の下部にも同様に格子状に永久磁石２８が配置されている。駆動コイル群２２の少なくとも１つに電流を流すことでローレンツ力により推力を得て駆動され、６自由度の推力を得ることができる。

可動ステージ本体２３上には、ウエハを不図示のバキュームエアや静電気力によって保持するチャック２６と光源の光量をモニタするためのセンサやアライメント用センサなどの各種センサ２４が配置される。

可動ステージ本体２３上にはバーミラー２５ｘ、２５ｙが直交方向に２本配置され、Ｘレーザ干渉計２７ｘ、Ｙレーザ干渉計２７ｙにより少なくともＸ、Ｙ、ωｚ方向の位置が計測され、不図示の制御系からの目標値（制御指令）に一致するように駆動コイル群２２の少なくとも１つに電流を流し、案内機構を用いずに位置決めを行う。

駆動コイル群２２には、可動ステージ本体２３の位置に応じて駆動コイル群２２を順次切り替えるための切替スイッチ３１が接続される。切替スイッチ３１には各コイル毎にスイッチＳＷｎが配置されており、ステージ駆動信号３０が接続される。スイッチＳＷｎはステージの位置に応じて切替信号２９により制御される。

駆動コイル群２２には後の説明のために、左側から順にＣ１〜Ｃ１８まで番号を付しておく。同様にスイッチＳＷｎにも左側から順にＳＷ１〜ＳＷ１８まで番号を付しておく。

可動ステージ本体２３と、ベース構造体１が図４（Ｂ）のような位置関係にある場合、駆動コイル群２２のＣ４からＣ１０は可動ステージ本体２３下面の永久磁石と対向しているため、駆動信号が通電されるようにＳＷｎを切り替えて駆動する。可動ステージ本体２３の位置はレーザ干渉計２７ｘ，２７ｙにより計測しており、可動ステージ本体２３の位置に応じて切替信号２９を生成することにより、駆動すべきコイルＣｎを適切に切り替えることが可能である。Ｃ２とＣ３は永久磁石と対向していないので、駆動コイルとして使用できないため、ＳＷ２とＳＷ３は開放状態にする。

このようなガイドレス平面ステージにおいても、暴走防止の観点から、可動範囲を超えると駆動コイル群２２へ供給される駆動電力は遮断されることが望ましい。図５に示すように、可動ステージ本体２３の可動範囲を挟むように、ベース構造体２１に沿ってリミットセンサとして４組のレーザセンサ３２、３３、３４、３５が固定されている。各レーザセンサは発光部と受光部とからなり、これら発光部と受光部との間を可動ステージ本体２３が通過する際に、その受光部からリミット信号が発生するようになっている。この場合には、４組のレーザセンサを遮光していない状態で駆動コイル群２２に対して駆動電力が供給されるようになっている。そして、例えば、可動ステージ本体２３が＋Ｘ方向に移動してレーザセンサ３２を遮光すると、図６に示すように、リミットセンサ３２からドライバ制御部３９に信号が送出され、ドライバ制御部１７によって、
・ドライバ１５の電源１６を遮断する
・ドライバ１５への指令入力を遮断する
・ドライバ１５とステージ駆動モータ（駆動コイル群２２）の接続を遮断する
・ステージ駆動モータ（駆動コイル群２２）を回生ブレーキ１８がかかった状態にする
のいずれか少なくとも１つのドライバ遮断が実行される。

駆動コイル群２２に対する駆動電力が遮断され、可動ステージ本体２３はレーザセンサ３２を遮光した状態で停止する。同様に、可動ステージ本体２３が−Ｘ方向、＋Ｙ方向、−Ｙ方向にそれぞれ移動してレーザセンサ３３、３４、３５を遮光すると、ドライバ制御部１７により駆動コイル群２２に対する駆動電力が遮断される。すなわち、リミットセンサ３２〜３５によって可動ステージ本体２３のＸ方向及びＹ方向での許容移動範囲が規定されている。

しかしながら、上述したように可動ステージ本体２３がガイドレス構造であるため、従来のバネなどの押し戻し手段を設置してステージ本体２３をレーザセンサ３２〜３５を遮光しない位置に移動させることはできない。

そこで、本実施形態では、図６に示すように、ガイドレス平面ステージに搭載されたステージを駆動する制御系が、位置制御部１４、ドライバ１５、電源１６、ドライバ制御部１７、回生ブレーキ１８、マスク部１９、速度検知部２０を備えており、前述のように、ステージ本体２３が可動範囲を超えたときに、少なくともいずれかのレーザセンサ３２〜３５からリミット信号がドライバ制御部１７に送出され、ドライバ制御部１７によってドライバ遮断が実行され、可動ステージ本体２３がレーザセンサ３２〜３５を遮光した位置で停止する。この状態で、ドライバ１５を再起動すると、可動ステージ本体２３がレーザセンサ３２〜３５を遮光しているため、リミット信号がドライバ制御部１７に送出される。そこで、ドライバ１５の再起動などシステムの起動開始時（初期化シーケンス時）は位置制御部１４により、マスク部１９に初期化シーケンス信号を発し、マスク部１９はドライバ制御部１７に送出されるリミット信号をマスクする。これにより、可動ステージ本体２３がレーザセンサ３２〜３５を遮光している状態でドライバ１５を再起動しても、ドライバ遮断が実行されることはなく、確実にドライバ１５の再起動を行うことができる。

更に、位置制御部１４とは別に、速度検知部２０を設け、ステージの速度が閾値（予め設定された危険速度）より速い場合、速度異常信号をドライバ制御部１７に送出し、マスク状態にかかわらず、直ちにドライバ遮断を実行する。従って、万が一、初期化シーケンスの最中、すなわちドライバ制御部１７へのリミット信号がマスクされている状態でステージが暴走などを起こしても、安全にドライバ遮断を実行することができる。速度検知部２０の機能については、第１の実施形態で説明した通りであるので、ここでの説明は省略する。

また、上記実施形態ではリミットセンサとしてレーザセンサが使用されているが、それに限るものではない。また、上記実施形態は走査型露光装置のガイドレスタイプのウエハステージに適用したものであるが、レチクルステージ側に本発明を適用してもよい。このように、本発明は上述実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。

［効果の説明］
可動ステージ２が所定の許容移動範囲を超えたときにその駆動装置に対する駆動電力を遮断するような位置決め装置において、例えば可動ステージ２が暴走して可動範囲を超え、リミットセンサを作動させてドライバ遮断が行われた場合には、次回再起動する際、すなわち初期化シーケンスにおいては、マスク部１９によってリミット信号をマスクし、ドライバ制御部１７によるドライバ遮断の実行を阻止する。従って、リミットセンサを作動した状態で可動ステージ２が停止していても、確実にドライバ１５を再起動することができる。すなわち、手動等により可動ステージ２を押し戻す必要がなくなる。また、ドライバ遮断によって回生ブレーキ１８などが作動し、可動ステージ２の移動が困難な場合においても確実にドライバ１５を再起動することができる。

さらに、速度検知部２０を設けることによって、初期化シーケンスにおいてドライバ制御部１７がマスク部１９にマスクされている状態で、可動ステージ２が暴走しても速度検知部２０が異常速度を感知し、マスク状態にかかわらず直ちにドライバ遮断を実行する。従って、ドライバ制御部１７がマスクされていても安全に初期化シーケンスを行うことができる。

さらに、ガイドレスの６自由度平面ステージのようにバネなどの押し戻し手段を設置して可動ステージ本体を移動させることが不可能な構成であっても確実かつ安全にドライバ１５を再起動することができる。

すなわち、本実施形態の位置決め装置を露光装置に搭載すれれば、可動ステージが暴走した場合でもオペレータが介在して露光工程を中断する必要がなくなるため、露光工程のスループット（生産性）が向上する。また、可動ステージにバネなどの押し戻し手段を搭載する必要がなくなるため、装置の規模を小さくすることができる。

［露光装置への適用例］
図１０は、上記実施形態の位置決め装置をウエハステージとして適用した半導体デバイス製造用の露光装置を例示する図である。

図１０に示すように、本実施形態の露光装置は、露光光を照射する照明装置５１、レチクルを保持・移動させるレチクルステージ５２、投影光学系５３、ウエハを保持・移動させるウエハステージ５４を備える。露光装置は、レチクルに形成された回路パターンをウエハに投影露光するものであるが、投影露光方式は、ステップアンドリピート式やステップアンドスキャン式が適用できる。

照明装置５１は、回路パターンが形成されたレチクルを照明し、光源部と照明光学系とを有する。光源部は、例えば、光源としてレーザを使用する。レーザは、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ、波長約１５３ｎｍのＦ2エキシマレーザなどを使用することができるが、レーザの種類はエキシマレーザに限定されず、例えば、ＹＡＧレーザを使用してもよいし、そのレーザの個数も限定されない。光源にレーザが使用される場合、レーザ光源からの平行光束を所望のビーム形状に整形する光束整形光学系、コヒーレントなレーザ光束をインコヒーレント化するインコヒーレント化光学系を使用することが好ましい。また、光源部に使用可能な光源はレーザに限定されるものではなく、一又は複数の水銀ランプやキセノンランプなどのランプも使用可能である。照明光学系はレチクルを照明する光学系であり、レンズ、ミラー、ライトインテグレーター、絞り等を含む。

投影光学系５３は、複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子と少なくとも１枚の凹面鏡とを有する光学系（カタディオプトリック光学系）、複数のレンズ素子と少なくとも１枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有する光学系、全ミラー型の光学系等を使用することができる。

このような露光装置は、半導体集積回路等の半導体デバイスや、マイクロマシン、薄膜磁気ヘッド等の微細なパターンが形成されたデバイスの製造に利用され得る。

上記構成によれば、パターンの重ね合わせ精度、装置の稼動効率（スループット）の少なくともいずれかを向上させた露光装置を実現することができる。

［デバイス製造方法］
次に、上述した露光装置を利用したデバイス製造方法の実施形態を説明する。

図１１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Ｓ１（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Ｓ２（露光制御データ作成）では設計した回路パターンに基づいて露光装置の露光制御データを作成する。一方、ステップＳ３（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Ｓ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意した露光制御データが入力された露光装置とウエハを用いて、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Ｓ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップＳ４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Ｓ６（検査）ではステップＳ５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Ｓ７）される。

図１２は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップＳ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップＳ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ１３（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Ｓ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップＳ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップＳ１６（露光）では上記説明した露光装置によって回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップＳ１７（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Ｓ１９（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。

本実施形態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低コストに製造することができる。

本発明の位置決め装置は、半導体素子や液晶表示素子等の製造に使用される半導体露光装置の他、各種精密加工装置や各種精密測定装置等にも適用可能であり、被加工物や被測定物を高精度で高速移動させた位置決めが可能となる。

本発明に係る第１の実施形態の位置決め装置及び制御系の構成図である。 本発明に係る第１の実施形態の位置決め装置の平面図である。 本発明に係る第１の実施形態の位置決め装置が可動範囲の限界まで移動した状態を示す図である。 本発明に係る第２の実施形態のガイドレス平面ステージの概略図である。 本発明に係る第２の実施形態のガイドレス平面ステージ及び周辺部の平面図である。 本発明に係る第２の実施形態のガイドレス平面ステージ及び制御系の構成図である。 従来の位置決め装置及び制御系の構成図である。 従来の位置決め装置の平面図である。 従来の位置決め装置が可動範囲の限界まで移動した状態を示す図である。 本実施形態の位置決め装置を露光装置に適用した例を示す図である。 微小デバイスの製造フローを説明する図である。 ウエハプロセスを説明する図である。

符号の説明

１：ベース構造体
２：粗動ステージ
３ａ、３ｂ：粗動リニアモータ可動子
４ａ、４ｂ：粗動リニアモータ固定子
Ａ（３ａ、４ａ）：粗動リニアモータ
Ｂ（３ｂ、４ｂ）：粗動リニアモータ
５ａ、５ｂ：遮光板
５ｃ：基準プレート
６ａ、６ｂ：リミットセンサ
６ｃ：原点センサ
７：ヨーガイド
８ｘ：Ｘ方向計測用バーミラー
８ｙ：Ｙ方向計測用バーミラー
９ｘ：Ｘ方向計測用レーザ干渉計
９ｙａ、９ｙｂ：Ｙ方向計測用レーザ干渉計
１０：微動ステージ
１１：レチクル
１２：スリット状照射領域
１３：静圧案内
１４：位置制御部
１５：ドライバ
１６：電源
１７：ドライバ制御部
１８：回生ブレーキ
１９：マスク部
２０：速度検知部
２１：ベース構造体
２２：駆動コイル群
２３：可動ステージ本体
２４：センサ
２５ｘ：Ｘ方向計測用バーミラー
２５ｙ：Ｙ方向計測用バーミラー
２６：チャック
２７ｘ：Ｘ方向計測用バーミラー
２７ｙ：Ｙ方向計測用バーミラー
２８：永久磁石
２９：切替信号
３０：駆動信号
３１：切替スイッチ
３２〜３５：リミットセンサ

Claims (11)

1. 固定子と可動子とを有するステージと、
   前記ステージの位置制御指令に基づいて前記ステージを駆動する駆動手段と、
   前記ステージが所定の可動範囲を超えたことを検出する位置検出手段と、
   前記検出手段による検出結果に基づいて前記駆動手段によるステージ駆動を中止させる駆動制御手段と、
   前記ステージの再起動時に、前記駆動制御手段によるステージ駆動の中止を解除する解除手段とを具備することを特徴とする位置決め装置。
2. 前記ステージの速度を検出する速度検出手段を更に備え、
   前記ステージの速度が所定値より大きい場合、前記解除手段が前記ステージ駆動の中止を解除しているにもかかわらず、前記駆動制御手段に対して前記駆動手段によるステージ駆動を中止させることを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
3. 前記駆動制御手段によるステージ駆動の中止は、前記駆動手段への電力供給の停止、前記駆動手段への位置制御指令の入力停止、前記ステージとの接続を遮断、前記ステージに対する回生制動力の印加の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の位置決め装置。
4. 前記解除手段は、前記ステージの再起動時に、前記駆動手段によるステージ駆動の中止を解除し、当該再起動後において、前記駆動制御手段は前記検出手段による検出結果に基づいて前記駆動手段によるステージ駆動を中止させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の位置決め装置。
5. 前記速度検知手段は、前記ステージに通電される電流値及び電圧値を用いて前記ステージの速度を演算することを特徴とする請求項２に記載の位置決め装置。
6. 前記速度検出手段は、加速度センサの検知信号を用いて前記ステージの速度を演算することを特徴とする請求項２に記載の位置決め装置。
7. 前記可動子を永久磁石、前記固定子をコイルとするリニアモータを構成することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の位置決め装置。
8. 前記可動子は複数の永久磁石が所定方向に着磁されて周期的に平面状に配列され、前記固定子は複数のコイルが前記永久磁石に対向し、当該磁石の配列周期に対応するように配列され、当該可動子と固定子とによりガイドレス平面モータを構成することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の位置決め装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の位置決め装置を備え、
   前記位置決め装置によって、原版と基板とを相対的に移動して当該原版上のパターンを基板上に露光することを特徴とする露光装置。
10. 請求項９に記載の露光装置を用いて半導体デバイスを製造することを特徴とするデバイス製造方法。
11. 固定子と可動子とを有するステージと、前記ステージの位置制御指令に基づいて前記ステージを駆動する駆動手段と、前記ステージが所定の可動範囲を超えたことを検出する位置検出手段と、前記検出手段による検出結果に基づいて前記駆動手段によるステージ駆動を中止させる駆動制御手段と、を備える位置決め装置の制御方法であって、
    前記ステージの再起動時に、前記駆動制御手段によるステージ駆動の中止を解除することを特徴とする制御方法。

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