JP2015082559A - ステージ装置および露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】受け渡し位置でのステージ流れを防ぐ手段を有する露光装置を提供すること。
【解決手段】磁石とコイルからなるモータとそのコイルの電流を個別に制御できるコントローラと、可動部のあるステージが別装置とプレートを受け渡す機能を有する。機械的電気的釣り合い位置を受け渡し位置に設定する。
【選択図】 図７

Description

本発明は、露光装置等のステージに関する。

液晶や半導体の露光装置では、外部装置とワークを受け渡す必要がある。ワークとしては液晶露光装置ではガラス基板（以降プレート）であり半導体露光装置ではウエハであることが多い。受け渡し位置でステージのサーボ制御に関するエラーが発生した場合は、制御を止めてブレーキをかけて損傷から装置を保護しているもしくは位置を保持している。この手段としてとしてモータの巻線を機械的に（リレーを用いて）短絡するダイナミックブレーキが用いられることが多く、様々な方式が提案されている。例えば特許文献１ではステージ等の被駆動物が非常停止限を超えて走行した場合に、早急にモータを停止させることができるモータのブレーキ回路が提案されている。

一方、初期位置（もしくは電気位相角）が分らない場合の駆動方法としてセンサを使用しない方法が提案されている。これは、磁界の電線に電流を流すと荷電粒子が力を受ける（ローレンツ力）ため、モータでは磁界が交互に変わるので機械的電気的に釣り合う（安定）位置が存在することを利用している。特許文献２は転流の為に初期位相角を決めるための手段である。

特開２００４−２０８４５４号公報 特開２００５−２０４４０７号公報 特開２００４−３５０３４０号公報

従来の露光装置では、ダイナミックブレーキを採用しているため制動力は速度に比例するので、止まっている時の制動力は弱い。ガラス基板の受け渡し位置でエラーが発生するとブレーキをかけても徐々に動いて（流れて）しまう。ステージが流れると搬送ハンドなどとメカ干渉の可能性があり、プレートの破損にいたる場合もある。イニシャライズしてしまうとプレート位置がずれたりして受け渡しに支障が発生することがある。このステージ流れを防げれば、基板の回収を確実に行うことができる。その後装置イニシャライズすればよい。

そこで、本発明は、ステージ流れを防ぐ手段を有するステージ装置または露光装置を提供することを目的とする。

その目的を達成するために、本発明の一側面としての露光装置は、磁石とコイルからなるモータとそのコイルの電流を個別に制御できるコントローラと、可動部のあるステージが別装置とプレートを受け渡す機能を有し、機械的電気的釣り合い位置を受け渡し位置に設定することを特徴とする。

本発明によれば、プレート受け渡し位置でエラーが発生しても確実に受け渡す（搬出する）ことができる露光装置を提供することができる。

走査型露光装置を側方から見た様子を模式的に示す図 図１の露光装置の外観を示す斜視図 受け渡し機構の説明図 受け渡しのフローチャート 三相リニアモータの構成図 一つのコイルにのみ電流を流した時の安定点 本発明の一実施形態 本発明の一実施形態のフローチャート 本発明の第二実施形態

以下に、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。

〔第1実施形態〕
半導体の露光装置を例にとり説明をする。図１は本発明の実施の一形態に係る露光装置を側方から見た様子を模式的に示す図であり、図２はその露光装置の外観を示す斜視図である。これらの図に示すように、この露光装置は、レチクルステージ１上の原版のパターンの一部を投影光学系２を介してウエハステージ３上のウエハに投影し、投影光学系２に対し相対的にレチクルとウエハをＹ方向に同期走査することによりレチクルのパターンをウエハに露光するとともに、この走査露光を、ウエハ上の複数領域（ショット）に対して、繰り返し行なうためのステップ移動を介在させながら行なうステップ・アンド・スキャン型の露光装置である。

レチクルステージ１はリニアモータ４によってＹ方向へ駆動し、ウエハステージ３（３ａ〜３ｄ）のＸステージ３ａはリニアモータ５によってＸ方向に駆動し、Ｙステージ３ｂはリニアモータ６によってＹ方向へ駆動するようになっている。レチクルおよびウエハの同期走査は、レチクルステージ１およびＹステージ３ｂをＹ方向へ一定の速度比率（例えば４：−１、なお、「−」は向きが逆であることを示す）で駆動させることにより行なう。また、Ｘ方向へのステップ移動はＸステージ３ａにより行なう。Ｘステージ３ａはエアベアリング１７によってステージ定盤７上をＺ方向に拘束されてＸ方向へ案内される。Ｚチルトステージ３ｃはＸステージ３ａに対して複数のリニアモータ１５によってＺチルト方向に駆動される。Ｚチルトステージ３ｃとＸステージ３ａとの間のセンサ１６によってＺチルト方向の相対位置が計測される。

ウエハステージ３は、ステージ定盤７上に設けられ、ステージ定盤７は３つのダンパ８を介して３点で床等の上に支持されている。レチクルステージ１および投影光学系２は鏡筒定盤９上に設けられ、鏡筒定盤９は床等に載置されたベースフレーム１０上に３つのダンパ１１および支柱１２を介して支持されている。ダンパ８は６軸方向にアクティブに制振もしくは除振するアクティブダンパであるが、パッシブダンパを用いてもよく、あるいはダンパを介せずに支持してもよい。

また、この露光装置は、鏡筒定盤９とステージ定盤７との間の距離を３点において測定するレーザ干渉計、マイクロエンコーダ等の距離測定手段１３を備えている。

投光手段２１と受光手段２２は、ウエハステージ３上のウエハ１８が投影光学系２のフォーカス面に位置しているか否かを検出するためのフォーカスセンサを構成している。すなわち、鏡筒定盤９に固定された投光手段２１によりウエハに対して斜め方向から光を照射し、その反射光の位置を受光手段２２によって検出することにより投影光学系２の光軸方向のウエハ表面の位置が検出される。

鏡筒定盤９上にはレチクル上の露光領域を照明する照明系手段の一部を収納するフレーム１４が設けられている。照明系手段１４のフレームには後に詳述する可動マスキングブレードが設けられる。

上記の構成において、ウエハ受け渡し位置にて後述の搬送手段により、装置前部２つの支柱１２間の搬送経路を経てウエハステージ３上にウエハが搬入される。次に所定の位置合せが終了すると、露光装置は、走査露光およびステップ移動を繰り返しながら、ウエハ上の複数の露光領域に対してレチクルのパターンを露光転写する。走査露光に際しては、レチクルステージ１およびＹステージ３ｂをＹ方向（走査方向）へ、所定の速度比で移動させて、スリット状の露光光でレチクル上のパターンを走査する。

それに同期して、その投影像でウエハを走査することにより、ウエハ上の所定の露光領域に対してレチクル上のパターンを露光する。走査露光中、ウエハ表面の高さは前記フォーカスセンサで計測され、その計測値に基づきウエハステージ３の高さとチルトがリアルタイムで制御され、フォーカス補正が行なわれる。１つの露光領域に対する走査露光が終了したら、Ｘステージ３ａをＸ方向へ駆動してウエハをステップ移動させることにより、他の露光領域を走査露光の開始位置に対して位置決めし、走査露光を行なう。

なお、このＸ方向へのステップ移動と、Ｙ方向への走査露光のための移動との組合せにより、ウエハ上の複数の露光領域に対して、順次効率良く露光が行なえるように、各露光領域への露光順等が設定されている。

図１の装置においては、図示しないレーザ干渉計光源から発せられた光がレチクルステージ用Ｙ方向レーザ干渉計２４に導入される。そして、Ｙ方向レーザ干渉計２４に導入された光は、レーザ干渉計２４内のビームスプリッタ（不図示）によってレーザ干渉計２４内の固定鏡（不図示）に向かう光とＹ方向移動鏡２６に向かう光とに分けられる。Ｙ方向移動鏡２６に向かう光は、Ｙ方向測長光路２５を通ってレチクルステージ４に固設されたＹ方向移動鏡２６に入射する。

ここで反射された光は再びＹ方向測長光路２５を通ってレーザ干渉計２内のビームスプリッタに戻り、固定鏡で反射された光と重ね合わされる。このとき光の干渉の変化を検出することによりＹ方向の移動距離を測定する。このようにして計測された移動距離情報は、図示しない走査制御装置にフィードバックされ、レチクルステージ４の走査位置の位置決め制御がなされる。Ｙステージ３ｂも、同様に、ウエハステージ用Ｙ方向レーザ干渉計２３による測長結果に基づいて走査位置の位置決め制御がなされる。

露光後のウエハは、受け渡し位置にて図３の機構にて搬出される。そのシーケンスが図４である。ステージが受け渡し位置に移動したのち、押上げハンド３１は吸着位置まで上昇して、ウエハを吸着する。チャック３２はウエハ吸着を解除してはがれ易くするためブローまたは大気開放する。押上げハンドが上昇してウエハを持上げる（Z方向受け渡し位置）。チャックとウエハの間に十分な隙間が確保された状態で外部ハンド３３が進入する。外部ハンドはZ方向受け渡し位置まで上昇してウエハを吸着する。外部ハンドは上昇してウエハを受け取り搬出する。

リニアモータをここでは三相リニアモータとして、駆動原理を図５に示す。正弦波状に変化する磁界に対して磁石のSN周期の1/3ずつずれた位置に配置された周期1/2幅のコイル３組で構成される。各コイルについて十分な発生力を得るためにSN周期の整数倍ずれた位置に複数個配置されることもある。各コイルに磁界の強さに比例した電流を流すことで位置に依らず一定の力を受けることができる。

一方、コイル単体については図６に示すように安定点が存在することが判っている。図６のcase1ではコイル左の手前に流れる電流に対しては左向きの力を受ける。戻り電流は周期1/2の位置の磁界は反対向きであるからやはり左向きの力を受ける。

次にcase2ではコイル左の手前に流れる電流に対しては右向きの力を受ける。戻り電流は周期1/2の位置の磁界は反対向きであるからやはり右向きの力を受ける。すなわちコイルの左側が180度（または−180度）付近に無ければ0度に向かう力によりその位置へ収束する。ここが釣り合い点（安定点）である。

この箇所はSNの周期毎に存在する。また電流の向きを逆に流せばコイルの右側が0度に収束する。三相モータでは3組のコイルがあるので安定点はSN周期内で６か所存在する。本実施例では図７に示すようにその一か所をウエハ受け渡し位置となるように設定もしくはモータを配置する。

ステージ駆動手段のリニアモータの初期化は従来、装置電源投入時の可動子の位相位置が分からないことから位相位置検出器（ホール素子）を用いて、可動子の位相位置の検出を行った。

次にその位相情報をもとにコミュテーション（電流の転流）した電流を多相コイルに流すことによって可動子を速度サーボで駆動させ、リニアモータに実装したエンコーダのｚ相（原点）を検出することによって初めて可動子のステータに対する絶対位置を検出する。

その後は、ウエハが搬入され前述の通り露光動作を行い搬出される。工程によりレチクルを載せ換えてこれを繰り返す。

受け渡し位置でステージ制御に関連するエラーが発生した場合、ダイナミックブレーキをかけて位置を保持する。しかし、速度がほぼゼロのため制動力は弱くゆっくりとずれてしまう。本実施例ではウエハの受け渡し位置を図７に設定してあるので、ダイナミックブレーキに代わり第一コイルに既定の電流を流せば安定点すなわち受け渡し位置へ収束する。既定の電流とは抵抗力に打ち勝つだけの力を発生する電流で予め決定可能である。

図８に受け渡しのシーケンス図を示す。エラーが発生した時は
・Stageサーボ制御をOFFする
・指定した相（第一コイル）のみ既定の電流を流す
・収束のためのdelay（待ち）時間
の処理を追加することで問題なく受け渡しのシーケンスを続行することができる。

〔第２実施形態〕
つぎに、図９に基づいて本発明の第２実施形態の露光装置について説明する。実施例１では、第一コイルのみに通電して安定点をワーク受け渡し位置に設定していた。普通の電流アンプは第一と第二コイルの電流を制御して、第三コイルはその戻り電流を使うことが多い。その場合第一コイルと反対方向の電流が第三コイルに流れる。しかし安定点は存在するのでその位置を受け渡し位置にすることが可能である。

１ レチクルステージ
２ 投影光学系
３ ウエハステージ
３ａ Ｘステージ
３ｂ Ｙステージ
３ｃ フラットステージ
３ｄ ウエハチャック
４，５，６ リニアモータ
７ ステージ定盤
８ ダンパ
９ 鏡筒定盤
１０ ベースフレーム
１１ ダンパ
１２ 支柱
１３ 距離測定手段
１４ フレーム
１５ リニアモータ
１６ センサ
１７ Ｘステージエアーベアリング
１８ ウエハ
２１ 投光手段
２２ 受光手段
２３，２４ レーザ干渉計
２５ レーザ測長光路
２６ 移動鏡
３１ 押上げハンド
３２ チャック
３３ 外部ハンド

Claims (4)

1. 別装置とワークを受け渡す機能を有し磁石とコイルからなるモータとそのコイルの電流を個別に制御できるコントローラと可動部のあるステージで構成され、機械的電気的釣り合い位置を受け渡し位置に設定することを特徴とするステージ装置。
2. モータは、三相回転モータまたは三相リニアモータであることを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
3. モータは、二相回転モータまたは二相リニアモータであることを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載のステージ装置を有し、原版のパターンを投影光学系を介して前記ステージ上に載置した基板上に投影露光することを特徴とする露光装置。