JP4447949B2 - 位置決め装置の初期化方法、露光装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体露光装置、各種工作機械および各種精密測定器等などに好適に使用される位置決め装置の初期化方法に関する。

図１７は従来用いられている半導体露光装置のウエハステージの概観を示す斜視図、図１８は静圧軸受を用いたそのステージの構成を示した斜視図である。このウエハステージはウエハをウエハチャックに搭載し、アライメントポジションや露光ポジションにウエハを搬送し位置決めする動作を行う。ステージ定盤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Ｘ梁２が設けられている。この粗動Ｘ梁２はＸヨーガイド３に不図示の静圧案内を用いてヨー方向に姿勢が固定され、結果として粗動Ｘ梁２はＸ方向のみに移動自由に案内されている。同様にして粗動Ｙ梁４はステージ定盤１とＹヨーガイド５によりＹ方向のみに移動自由に案内されている。粗動Ｘ梁２およびＹ梁４の各両端には永久磁石を用いた粗動リニアモータ可動子が設けられている。これらのリニアモータ可動子を上下から挟み込むようにＸ粗動リニアモータ固定子８、Ｙ粗動リニアモータ固定子９の組が設けられている。これらの粗動リニアモータ固定子８，９は、櫛歯状の珪素鋼薄板を積層してなる鉄心にコイルが巻かれた構成となっている。鉄心と粗動リニアモータ可動子の間には磁石の吸引力が働くが、上下とも同じ間隙で挟み込む構成によりこの吸引力は相殺されている。粗動リニアモータ固定子８，９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と粗動リニアモータ可動子の間に推力を発生することが出来る。粗動リニアモータ固定子８，９は、ステージ定盤１と同じ構造体に設けられており、粗動リニアモータの推力は粗動Ｘ梁２およびＹ梁４の各々の移動方向に働く。粗動Ｘ梁２およびＹ梁４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軸Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２に沿ったレーザ光をそれぞれのターゲット面１７で反射している。粗動Ｘ梁２およびＹ梁４の各移動方向の位置はレーザ干渉計により計測される。不図示の制御系により、粗動Ｘ梁２およびＹ梁４は各々のレーザ干渉計計測値と粗動リニアモータにより位置決め制御される。

粗動Ｘ梁２およびＹ梁４を囲むようにしてＸＹスライダ１３が設けられている。ＸＹスライダ１３の自重はＸＹスライダ底板１４に設けられた不図示の静圧案内によってステージ定盤１で受けられている。よってＸＹスライダ１３はステージ定盤１上をＸＹ平面内に移動自由に案内されている。ＸＹスライダ１３とＸ梁２およびＹ梁４との間には図１８の静圧軸受１８が構成されている。図１８は分かりやすいように静圧軸受１８の構成部材をZ方向にずらして示してある。静圧軸受とは空気ばねにより非接触の案内が構成されたものである。

ＸＹスライダ１３は、上板１５を有し、その上に微動ステージ１６が搭載されている。この微動ステージ１６は、ＸＹステージ１３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。ＸＹスライダ１３にはコイルから成る単相リニアモータ固定子が、微動ステージ１６上には永久磁石から成る単相リニアモータ可動子が設けられている。これらの単相リニアモータは、微動ステージ１６をＸ，Ｙ，Ｚと各々の軸周りの回転方向であるωｘ、ωｙ、θｚ方向に推力を出せる構成となっている。単相リニアモータは、例えば、Ｚ方向に１直線上には並ばない３つの位置に設け、Ｚ，ωｘ、ωｙに推力を出すように出来る。

また、単相リニアモータは、Ｘ方向に２個、Ｙ方向に２個を配置することにより、Ｘ，Ｙ、θｚ方向に推力を出すように出来る。微動ステージ１６には不図示のレーザ反射鏡が設けられており、不図示のレーザ干渉計からのレーザ光を反射し、微動ステージ１６の6自由度の位置変位を計測することが出来る。粗動Ｘ梁２、Ｙ梁４、微動ステージ１６には各々不図示の位置制御系が設けられており、ＸＹリニアモータと単相リニアモータに適宜指令を与えることによりウエハステージを可動範囲内で任意の位置に精密に位置決めが行えるようになっている。

ナノメートルオーダーの精度が要求され、なおかつ移動ストロークが数百ｍｍ必要な露光装置などにおいては、位置計測にレーザ干渉計を用いることが多いが、こうした高精度かつ長ストロークの計測手段は、通常はアブソリュート型ではなく、相対位置情報を検出するインクリメンタル型となる。したがってこれらのセンサにおいて絶対的な位置情報を得るには、位置データの初期化（校正）を行う必要がある。通常、位置データの初期化は、可動子を特定の位置（突き当て位置や、初期位置検出用の遮光スイッチ取り付け位置など）へ移動させ（これを初期化駆動と呼ぶ）、そこで計測値を所望の値に書き換える、という方式を取る。さらに、初期化駆動によって決められた原点は、全ての位置計測の基準となるため、高精度・高再現性が要求される。

この際問題となるのは、梁の両側のリニアモータを用いて行う初期化駆動において、通電コイル選択を伴うシステムにおいては、絶対位置を測定し、通電すべきコイルを選択する必要がある。つまり、選択・通電すべきコイルを決定できない状態ではステージを駆動することができない。このような問題を解決する手段として、例えば特開平５−６４４８７号公報（特許文献１）、特開平１１−３１６６０７号公報（特許文献２）などに記載の方法がある。また、特許文献２には、コイル選択式の多相駆動リニアモータにおいて、ステージの相対変位情報のみを用いて、リニアモータの位相角を確定し、初期化駆動を行う方法が開示されている。
特開平５−６４４８７号公報 特開平１１−３１６６０７号公報

ウエハステージの高速化・高加速度化・高精度化および高真空化が進む中で、Ｘ・Ｙ梁とＸＹスライダの間が、静圧ガイドに代わり電磁ガイドで構成されているステージが提案されている。図１に示すステージは、ＸＹスライダ１３とＸ梁２およびＹ梁４との間が電磁ガイドで構成されている。図１は分かりやすいように電磁ガイドの構成部材をZ方向にずらして示してある。電磁ガイドとは電磁石の吸引力を利用したアクチュエータを対向して用いて制御することにより、非接触の案内が構成されたものである。Ｘ梁２およびＹ梁４の側面には珪素鋼の薄板を積層して構成したターゲット面１７が構成されている。複数の電磁石２０も珪素鋼の薄板を積層して構成されている。積層にするのは渦電流の影響を抑えるためである。複数の電磁石２０はいずれもＥ型の形状をしたコアにコイルが巻かれている。このコイルに適宜電流を流すと、Ｅコアとターゲット面に磁束が通り、電磁石による吸引力が発生する。ＸＹスライダ上板１５の側面には反射鏡が構成されており、不図示のレーザ干渉計からＸ方向１本（Ｘレーザ光軸）、Ｙ方向２本（Ｙ１レーザ光軸、Ｙ２レーザ光軸Ｙ１０）のレーザ光を反射しＸＹスライダ１３のＸ，Ｙおよびωz方向位置を計測できる。θz方向はＹ方向２本の位置計測値の差分とレーザ光の間隔から算出される。図１における複数の電磁石２０の配置図を図２に示す。

これらの電磁石は吸引力しか働かすことができないため、二つの電磁石をユニットにして対向して用いる。Ｘ電磁石Ｘ２１とＸ電磁石Ｘ２２、Ｘ電磁石Ｘ２３とＸ電磁石Ｘ２４がこの電磁石ユニットである。Ｘ電磁石Ｘ２１とＸ電磁石Ｘ２２の中心を結ぶ線をＸ１２軸Ｘ３１、Ｘ電磁石３とＸ電磁石４の中心を結ぶ線をＸ３４軸Ｘ３３と定義する。これらのＸ１２軸Ｘ３１およびＸ３４軸Ｘ３３は、それぞれＸ電磁石Ｘ２１とＸ電磁石Ｘ２２の力線、およびＸ電磁石Ｘ２３とＸ電磁石Ｘ２４の力線である。同様にしてＹ方向も、Ｙ電磁石Ｙ２１とＹ電磁石Ｙ２２の中心を結ぶ線をＹ１２軸Ｙ３１、Ｙ電磁石Ｙ２３とＹ電磁石Ｙ２４の中心を結ぶ線をＹ３４軸Ｙ３３と定義する。ＸＹスライダ１３への一指令とＸＹスライダ１３の計測値とをもとに各電磁石ユニットへの制御指令を生成する制御器を用いることにより、ＸＹスライダ１３の位置決めを行うことができる。

このような、電磁ガイド構成のステージにおいても、従来技術と同様な理由から、絶対原点を持っていないインクリメンタル型の位置計測手段を、何らかの基準に対して、原点出しを行うことが必要となる。さらに、初期化駆動によって決められた原点は、全ての位置計測の基準となるため、高精度・高再現性が要求される。

しかしながら、従来のＸ梁・Ｙ梁とＸＹスライダ間が静圧軸受構成のＸＹ粗動ステージとは異なり、電磁ガイド構成のＸＹ粗動ステージでは、電源投入時にＸＹスライダにガイド機能はなくステージを初期化駆動することができない。すなわち、ＸＹスライダが電磁ガイドで案内されるステージにおいて、初期化を行う方法が確立されていなかった。したがって、電磁ガイドを初期化するシーケンスが課題であった。

本発明は、電源投入時にガイド機能を持たない、電磁ガイドを有する位置決め装置において、高精度・高再現性の初期化シーケンスを実現することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る初期化方法は、互いに直交する第１方向および第２方向に移動可能な対象物と、前記対象物の位置を計測する対象物位置計測手段と、前記対象物を第２方向に案内し、第１方向に移動可能な第１補助構造体と、前記対象物を第１方向に案内し、第２方向に移動可能な第２補助構造体と、前記第１補助構造体および前記第２補助構造体の側面をそれぞれ挟み込むように前記対象物に設けられた少なくとも２対の電磁石ユニットと、少なくとも一方の補助構造体の回転を規制する回転規制手段とを有する位置決め装置の初期化方法であって、前記対象物を前記回転規制手段によって回転を規制された補助構造体に前記電磁石ユニットを用いて吸着する工程と、前記吸着時に前記対象物位置計測手段をオフセットする工程と、を有することを特徴とする。この場合、前記位置決め装置は、前記第１および第２補助構造体の側面に設けられた磁性体部材を有し、前記磁性体部材と前記電磁石ユニットとの間で吸引力を発生することが好ましく、また、前記第１補助構造体の第１方向位置を計測する第１位置計測手段と、前記第２補助構造体の第２方向位置を計測する第２位置計測手段とを有しうる。

本発明に係る初期化方法は、さらに前記対象物と前記回転規制手段によって回転を規制された補助構造体とを所定の相対位置関係に維持した状態で、他方の補助構造体を前記対象物に吸着する工程、前記対象物と前記回転規制手段によって回転を規制された補助構造体とを所定の相対位置関係に維持した状態で、他方の補助構造体を所定の基準位置まで駆動する工程を有することが好ましい。

また、本発明は、上記いずれかの位置決め装置を備えることを特徴とする露光装置または上記いずれかの初期化方法を用いたステージによって基板および原版の少なくとも一方を位置決めすることを特徴とする露光装置であってもよく、また、本発明は、上記いずれかの露光装置を用いて基板を露光する工程と、露光された基板を現像する工程とを有することを特徴とするデバイス製造方法にも適用可能である。

電磁ガイド構成の位置決め装置において、高精度・高再現性の初期化シーケンスを実現する。

本発明の好ましい実施の形態については、例えば次のとおりである。
（１）Ｘ梁とＹ梁がクロスバー構成であり、Ｘ梁とＹ梁を取り囲むように構成されたＸＹスライダが電磁石を搭載した電磁ガイド構成のステージにおいて、Ｘ梁およびＹ梁の少なくとも一方の梁に姿勢を規定するヨーガイドなどを設ける。

（２）ヨーガイドなど、姿勢の基準のある側の梁、例えばＸ梁を着地させた状態で、ＸＹスライダの電磁石を用いて、ＸＹスライダを吸着する。そこで、レーザ干渉計などインクリメンタル型の位置計測手段をリセットする。すなわち、姿勢の規定された（θz＝０）梁にＸＹスライダを吸着することで、ＸＹスライダの姿勢を正し（θｚ＝０）、その状態でＸＹスライダのＸ梁とのＸ方向の相対位置および、ＸＹスライダのθz方向回転の絶対位置（θz＝０）を明らかにする。

（３）ここで吸着を解除し、明らかになったＸ方向の相対位置および、θz方向の絶対位置を元にＸＹスライダのＸ梁と対向する、少なくとも２組の電磁石を用いて、Ｘ方向およびθz方向の位置サーボをかける。この状態で、ＸＹスライダはＹ方向に自由に案内される。ここで、ＸＹスライダのＹ梁と対向する少なくとも１つの電磁石を用い、Ｙ梁に吸着する。ＸＹスライダはθz方向の位置サーボを掛けているので、同時にＹ梁のθz方向の位置サーボもかかったことになる。この状態で、ＸＹスライダに吸着されたＹ梁を一体物として、Ｙ梁の両側のリニアモータを用いて基準位置に初期化駆動し、基準位置にてＹ梁のＹ方向、θz方向、ＸＹスライダのＹ方向の位置計測手段を同時にリセットする。

（４）ＸＹスライダのＹ梁側の吸着を解除し、正しくリセットされたＹ方向、θz方向、ＸＹスライダのＹ方向の位置を用いて、Ｙ梁のＹ方向およびθz方向の位置サーボをかける。次に、同様にＸＹスライダのＸ側の少なくとも１つの電磁石を用いてＸ梁に吸着し、Ｘ梁とＸＹスライダを一体物として、Ｘ梁の両端のリニアモータを用いてＸ方向の基準位置に初期化駆動し、基準位置にてＸ梁のＸ方向、ＸＹスライダのＸ方向の位置計測手段を同時にリセットする。

上記の手順にて、電磁ガイドで案内されたステージの各ユニットの位置計測手段をリセットし、ステージの原点出しを行う。
ヨーガイドがＹ梁にあっても、Ｙ梁から同様な手順で行うことができるし、両側についていても同様である。また、基準位置を検出する手段は、遮光版およびフォトスイッチでも良いし、機械的スイッチでも良いし、ストッパ位置への突き当てでも良い。以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細に説明する

図３は本発明の実施例１に係る位置決め装置を有するステージを上から見た平面図である。このステージは、Ｘ梁２およびＹ梁４がクロスバー構成であり、少なくとも一方の梁として、ヨーガイド３を設けたＸ梁２と、ヨーガイドのないＹ梁４と、それらを囲むように構成されたＸＹスライダ１３と、そのＸ梁２およびＹ梁４とＸＹスライダ１３の間が電磁ガイドで構成されている。図３は分かりやすいように、ＸＹスライダ１３を透過して中の電磁ガイド電磁石と、Ｘ梁２およびＹ梁４を図示している。また、図４〜図８はその動作を示している。

Ｘ梁２は、ＸＢ−ＬＭ可動子６ａとＸＢ−ＬＭ固定子８ａを有するリニアモータ２８ａおよびＸＦ−ＬＭ可動子６ｂとＸＦ−ＬＭ固定子８ｂを有するリニアモータ２８ｂにより可動である。Ｙ梁４は、ＹＬ−ＬＭ可動子７ａとＹＬ−ＬＭ固定子９ａを有するリニアモータ２９ａおよびＹＲ−ＬＭ可動子７ｂとＹＲ−ＬＭ固定子９ｂを有するリニアモータ２９ｂにより可動である。そして、Ｘ梁２側にはＸ梁側電磁石Ｘ４１〜４６が配置され、Ｙ梁４側にはＹ梁側電磁石Ｙ４１〜４６が配置されている。

さて、従来のＸ梁・Ｙ梁とＸＹスライダとの間が静圧軸受構成のＸＹ粗動ステージであったのとは異なり、電磁ガイド構成のＸＹ粗動ステージでは、電源投入時にＸＹスライダ１３にガイド機能がなく、ステージを初期化駆動することができない。そこで本発明では、電磁ガイドの初期化を含めた、ステージの初期化シーケンスを提案する。

（初期化ステップ１）では、図４で示すように、ヨーガイド３のある側のＸ梁２は、θz方向を拘束されている。そのＸ梁２を着地させ、ＸＹスライダ１３のＸ梁２側の少なくとも１つの例えば電磁石Ｘ４５で吸着する。この状態で、ＸＹスライダ１３のθz方向の位置計測手段をリセットし、Ｘ梁２のＸ方向およびＸＹスライダ１３のＸ方向の位置計測手段を仮リセットする。

（初期化ステップ２）では、図５で示すように、ＸＹスライダ１３のＸ梁２側の少なくとも２組の例えば電磁石Ｘ４１，４３を用いて、ＸＹスライダ１３のθz、Ｘ方向の位置サーボをかける。次に、ＸＹスライダ１３のＹ梁４側の少なくとも１つの例えば電磁石Ｙ４６を用いて、ＸＹスライダ１３をＹ梁４に吸着する。

（初期化ステップ３）では、Ｙ方向の位置データの初期化であるが、これは特許文献２で開示された方法を用いることによって、初期化を行うことが可能となる。図６に示すように、この初期化駆動を、Ｙ梁４とＸＹスライダ１３を吸着した状態で同時に行い、基準位置判定手段３７まで駆動しＹ梁４のＹ方向、θz方向、ＸＹスライダ１３のＹ方向の位置計測手段を同時にリセットする。

（初期化ステップ４）では、図７に示すように、Ｙ梁４のＹ方向および、θz方向の位置サーボをかける。Ｘ梁２側の少なくとも２組の電磁石によるＸＹスライダ１３のＸ方向およびθz方向の位置サーボを切り、Ｙ梁４側の少なくとも２組の例えば電磁石Ｙ４３，４４でＸＹスライダ１３のθｚ方向の位置サーボをかける。着地していたＸ梁２を浮上させ、Ｘ梁２側の少なくとも１つの例えば電磁石Ｘ４５を用いて、ＸＹスライダ１３をＸ梁２に吸着する。

（初期化ステップ５）では、（初期化ステップ３）と同様に、特許文献２で開示された方法を用いることによって、Ｘ方向の位置データの初期化を行う。図８に示すように、この初期化駆動を、Ｘ梁２とＸＹスライダ１３を吸着した状態で同時に行い、基準位置判定手段まで駆動し、Ｘ梁２のＸ方向、ＸＹスライダ１３のＸ方向の位置計測手段を同時にリセットする。

この手順で、Ｘ梁２のＸ方向、（θz方向はヨーガイド３で拘束）、Ｙ梁４のＹ方向・θz方向、ＸＹスライダ１３のＸ方向・Ｙ方向・θz方向の全ての軸における位置計測手段の初期化を完了する。なお、梁２，４および、ＸＹスライダ１３が基準位置判定手段３６，３７に到達したか否かを判定するための方法は、
・ 梁に遮光板を設け、基準位置にフォトインタラプタを設ける方法
・ 基準位置にレバースイッチなどの機械的スイッチを設ける方法
・ 基準位置に突き当てストッパを設ける方法
などの方法をとることが望ましい。また、ヨーガイドをＹ梁４側だけに設ける場合も同様である。

なお、（初期化ステップ１）において、Ｘ梁２に吸着後、ＸＹスライダ１３のＹ梁４側の電磁石を用いてＹ梁４にも同時に吸着し、正しく姿勢の出たＸ梁２に吸着したＸＹスライダ１３にＹ梁４を吸着させることにより正しい姿勢の出たＹ梁４を着地させ、初期化ステップ４および５で先にＸ方向の初期化を行ってから初期化ステップ２および３を行ってＹ方向の初期化を行っても良い。

その場合、初期化ステップ４ではＹ梁４の位置サーボをかける代わりに、着地させて行う。そして、初期化ステップ２でＸ梁２を着地させる代わりにＸ方向に位置サーボをかけ、初期化ステップ３を行う。

図９は本発明の実施例２に係る位置決め装置を有するステージを上から見た平面図である。このステージは、Ｘ梁２およびＹ梁４がクロスバー構成であり、Ｘ梁２およびＹ梁４の両方に案内手段として対応するヨーガイド３，５を設け、それらを囲むように構成されたＸＹスライダ１３と、そのＸ梁２およびＹ梁４とＸＹスライダ１３との間が電磁ガイドで構成されている。図９は分かりやすいように、ＸＹスライダ１３を透過して中の電磁ガイドと、Ｘ梁２おおびＹ梁４を図示している。図１０〜図１４はその動作を示している。

Ｘ梁２は、ＸＢ−ＬＭ可動子６ａとＸＢ−ＬＭ固定子８ａを有するリニアモータ２８ａおよびＸＦ−ＬＭ可動子６ｂとＸＦ−ＬＭ固定子８ｂを有するリニアモータ２８ｂにより可動である。Ｙ梁４は、ＹＬ−ＬＭ可動子７ａとＹＬ−ＬＭ固定子９ａを有するリニアモータ２９ａおよびＹＲ−ＬＭ可動子７ｂとＹＲ−ＬＭ固定子９ｂを有するリニアモータ２９ｂにより可動である。そして、ＸＹスライダにおいて、Ｘ梁２側にはＸ梁側電磁石Ｘ４１〜４６が配置され、Ｙ梁４側にはＹ梁側電磁石Ｙ４１〜４６が配置されている。

実施例１で説明した通り、従来のＸ梁・Ｙ梁とＸＹスライダ間が静圧軸受構成のＸＹ粗動ステージとは異なり、電磁ガイド構成のＸＹ粗動ステージでは、電源投入時にＸＹスライダにガイド機能はなくステージを初期化駆動することができない。そこで本発明では、電磁ガイドの初期化を含めた、ステージの初期化シーケンスを提案する。

（初期化ステップ１）では、図１０に示すように、Ｘ梁２およびＹ梁４の両方ともヨーガイド３，５によりθz方向を拘束（回転を規制）されている。Ｘ梁２およびＹ梁４の両方ともに、少なくとも１つずつの例えば電磁石Ｘ４５，Ｙ４６を用いＸＹスライダ１３に吸着する。この状態で、ＸＹスライダ１３のθz方向の位置計測手段をリセットし、Ｘ梁２のＸ方向、Ｙ梁４のＹ方向、ＸＹスライダ１３のＸ方向・Ｙ方向の位置計測手段を仮リセットする。

（初期化ステップ２）では、図１１で示すように、Ｘ梁２を着地させ、ＸＹスライダ１３のＸ梁２側の少なくとも２組の電磁石を用いて、ＸＹスライダ１３のθz、Ｘ方向の位置サーボをかける。次に、ＸＹスライダ１３のＹ梁４側の少なくとも１つの例えば電磁石Ｙ４６を用いて、ＸＹスライダ１３をＹ梁４に吸着する。

（初期化ステップ３）では、Ｙ方向の位置データの初期化であるが、これは特許文献２で開示された方法を用いることによって、初期化を行うことが可能となる。図１２に示すように、この初期化駆動を、Ｙ梁４とＸＹスライダ１３を吸着した状態で同時に行い、基準位置判定手段３７まで駆動しＹ梁４のＹ方向、ＸＹスライダ１３のＹ方向の位置計測手段を同時にリセットする。

（初期化ステップ４）では、図１３で示すように、Ｙ梁４のＹ方向の位置サーボをかける。Ｘ梁２側の少なくとも２組の電磁石によるＸＹスライダ１３Ｘ方向およびθz方向の位置サーボを切り、Ｙ梁４側の少なくとも２組の電磁石でＸＹスライダ１３のθｚ方向の位置サーボをかける。着地していたＸ梁２を浮上させ、Ｘ梁２側の少なくとも１つの例えば電磁石Ｘ４５を用いて、ＸＹスライダ１３をＸ梁２に吸着する。

（初期化ステップ５）では、（初期化ステップ３）と同様に、特許文献２で開示された方法を用いることによって、Ｘ方向の位置データの初期化を行う。図１４に示すように、この初期化駆動を、Ｘ梁２とＸＹスライダ１３を吸着した状態で同時に行い、基準位置判定手段３６まで駆動し、Ｘ梁２のＸ方向、ＸＹスライダ１３のＸ方向の位置計測手段を同時にリセットする。

この手順で、Ｘ梁２のＸ方向（θz方向はヨーガイド３で拘束）、Ｙ梁４のＹ方向（θz方向はヨーガイド５で拘束）、ＸＹスライダ１３のＸ方向・Ｙ方向・θz方向の全ての軸における位置計測手段の初期化を完了する。なお、梁２，４および、ＸＹスライダ１３が基準位置に到達したか否かを判定するための方法は、
・ 梁に遮光板を設け、基準位置にフォトインタラプタを設ける方法
・ 基準位置にレバースイッチなどの機械的スイッチを設ける方法
・ 基準位置に突き当てストッパを設ける方法
などのいずれかの方法をとることが望ましい。

また、初期化ステップ２および３は初期化ステップ４および５で先にＸ方向の初期化を行ってから行っても良い。その場合、初期化ステップ４ではＹ梁４を位置サーボをかける代わりに、着地させて先に行う。そして、初期化ステップ２でＸ梁２を着地させる代わりにＸ方向に位置サーボをかけ、初期化ステップ３を行う。

吸着を行う電磁石は実施例の図で示した電磁石に限らないし、複数個を用いて吸着しても良いし、全てを用いても良い。位置サーボを行う電磁石は実施例の図で示した２組に限らず、どの組み合わせで行っても良いし、全てを使ってもよい。

なお、ＸＹスライダ１３の電磁ガイドで吸着を行う際、図１５に示すように、ＸＹスライダ１３の例えば電磁石４３，４４，４６の面とＹ梁４のターゲット面１７を密着するように吸着してもいいし、図１６に示すように、少なくとも２個のストッパ４８，４９によって接触して吸着しても良い。ストッパ４８，４９は吸着に使用する電磁石より外側に配置するのが望ましい。

図１９は、上記の位置決め装置を有するステージをウエハステージとする半導体デバイス製造用の露光装置を示す。
この露光装置は、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、原版であるレチクルＲを介して基板としての半導体ウエハＷ上に光源６１からの露光エネルギーとしての露光光（この用語は、可視光、紫外光、ＥＵＶ光、Ｘ線、電子線、荷電粒子線等の総称である）を投影系としての投影レンズ（この用語は、屈折レンズ、反射レンズ、反射屈折レンズシステム、荷電粒子レンズ等の総称である）６２を介して照射することによって、基板上に所望のパターンを形成している。

この露光装置は、定盤５１上にガイド５２とリニアモータ固定子７２を固設している。リニアモータ固定子７２は多相電磁コイルを、リニアモータ可動子７１は永久磁石群を有している。リニアモータ可動子７１を可動部５３として、ステージである可動ガイド５４に接続し、リニアモータＭ１の駆動によって可動ガイド５４を紙面法線方向に移動させる。可動部５３は、定盤５１の上面を基準に静圧軸受５５で、ガイド５２の側面を基準に静圧軸受５６で支持される。

可動ガイド５４を跨ぐようにして配置したステージである移動ステージ５７は静圧軸受５８によって支持されている。この移動ステージ５７は、上記と同様のリニアモータＭ２によって駆動され、可動ガイド５４を基準に移動ステージ５７が紙面左右方向に移動する。移動ステージ５７の動きは、移動ステージ５７に固設したミラー５９および干渉計６０を用いて計測する。

移動ステージ５７に搭載したチャック上に基板であるウエハＷを保持し、光源６１、投影光学系６２によって、原版であるレチクルＲのパターンをウエハＷ上の各領域にステップアンドリピートもしくはステップアンドスキャンで縮小転写する。

なお、本発明の位置決め装置は、マスクを使用せずに半導体ウエハ上に回路パターンを直接描画してレジストを露光するタイプの露光装置にも、同様に適用できる。

次に、この露光装置を利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。図２０は半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。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う。ステップ２（マスク作製）では設計した回路パターンに基づいてマスクを作製する。

一方、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、上記のマスクとウエハを用いて、上記の露光装置によりリソグラフィ技術を利用してウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ５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）等の組み立て工程を含む。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う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、ステップ７でこれを出荷する。

上記ステップ４のウエハプロセスは以下のステップを有する。ウエハの表面を酸化させる酸化ステップ、ウエハ表面に絶縁膜を成膜するＣＶＤステップ、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する電極形成ステップ、ウエハにイオンを打ち込むイオン打ち込みステップ、ウエハに感光剤を塗布するレジスト処理ステップ、上記の露光装置によって回路パターンをレジスト処理ステップ後のウエハに転写する露光ステップ、露光ステップで露光したウエハを現像する現像ステップ、現像ステップで現像したレジスト像以外の部分を削り取るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト剥離ステップ。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。

本発明の実施例に係る電磁ガイドを用いたステージの構成を示す斜視図である。 本発明の実施例のステージにおける電磁ガイドの電磁石の配置図である。 本発明の実施例１に係るステージの概観平面図である。 本発明の実施例１の初期化シーケンスにおける初期化ステップ１の説明用平面図である。 本発明の実施例１の初期化シーケンスにおける初期化ステップ２の説明用平面図である。 本発明の実施例１の初期化シーケンスにおける初期化ステップ３の説明用平面図である。 本発明の実施例１の初期化シーケンスにおける初期化ステップ４の説明用平面図である。 本発明の実施例１の初期化シーケンスにおける初期化ステップ５の説明用平面図である。 本発明の実施例２に係るステージの概観平面図である。 本発明の実施例２の初期化シーケンスにおける初期化ステップ１の説明用平面図である。 本発明の実施例２の初期化シーケンスにおける初期化ステップ２の説明用平面図である。 本発明の実施例２の初期化シーケンスにおける初期化ステップ３の説明用平面図である。 本発明の実施例２の初期化シーケンスにおける初期化ステップ４の説明用平面図である。 本発明の実施例２の初期化シーケンスにおける初期化ステップ５の説明用平面図である。 電磁ガイドの吸着例１の説明用平面図である。 電磁ガイドの吸着例２の説明用平面図である。 従来用いられている半導体露光装置のウエハステージの概観斜視図である。 従来用いられている静圧軸受を用いたステージ構成を示す斜視図である。 本発明に係る位置決め装置を有するステージをウエハステージとする半導体デバイス製造用の露光装置を示す立面図である。 半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。

符号の説明

１：ステージ定盤、２：粗動Ｘ梁、３：Ｘヨーガイド、４：粗動Ｙ梁、５：Ｙヨーガイド、６ａ，６ｂ：Ｘリニアモータ可動子、７ａ，７ｂ：Ｙリニアモータ可動子、８ａ，８ｂ：Ｘリニアモータ固定子、９ａ，９ｂ：Ｙリニアモータ固定子、Ｘ１０〜１２：Ｘレーザ光軸、Ｙ１０〜１２：Ｙレーザ光軸、１３：ＸＹスライダ、１４：ＸＹスライダ底板、１５：ＸＹスライダ上板、１６：微動ステージ、１７：ターゲット面、１８：静圧軸受、２０：電磁石、Ｘ２１〜２４：Ｘ電磁石、Ｙ２１〜２４：Ｙ電磁石、Ｘ２５，２６：Ｘ加速電磁石、Ｙ２５，２６：Ｙ加速電磁石、２８ａ，２８ｂ，２９ａ，２９ｂ：リニアモータ、Ｘ３１：Ｘ１２軸、Ｙ３１：Ｙ１２軸、Ｘ３３：Ｘ３４軸、Ｙ３３：Ｙ３４軸、３６：Ｘ方向基準位置判定手段、３７：Ｙ方向基準位置判定手段、Ｘ４１〜４６：Ｘ梁側電磁石、Ｙ４１〜４６：Ｙ梁側電磁石、５１：定盤、５２：ガイド、５３：可動部、５４：可動ガイド、５５，５６：静圧軸受、５７：移動ステージ、５８：静圧軸受、５９：ミラー、６０：干渉計、６１：光源、６２：投影光学系、７１：リニアモータ可動子、７２：リニアモータ固定子、Ｍ１，Ｍ２：リニアモータ。

Claims (10)

1. 互いに直交する第１方向および第２方向に移動可能な対象物と、
   前記対象物の位置を計測する対象物位置計測手段と、
   前記対象物を第２方向に案内し、第１方向に移動可能な第１補助構造体と、
   前記対象物を第１方向に案内し、第２方向に移動可能な第２補助構造体と、
   前記第１補助構造体および前記第２補助構造体の側面をそれぞれ挟み込むように前記対象物に設けられた少なくとも２対の電磁石ユニットと、
   少なくとも一方の補助構造体の回転を規制する回転規制手段とを有する位置決め装置の初期化方法であって、
   前記対象物を前記回転規制手段によって回転を規制された補助構造体に前記電磁石ユニットを用いて吸着する工程と、
   前記吸着時に前記対象物位置計測手段をオフセットする工程と、
   を有することを特徴とする初期化方法。
2. 前記位置決め装置は、前記第１および第２補助構造体の側面に設けられた磁性体部材を有し、前記磁性体部材と前記電磁石ユニットとの間で吸引力を発生することを特徴とする請求項１に記載の初期化方法。
3. 前記対象物位置計測手段が前記対象物の相対位置を計測することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の初期化方法。
4. 前記位置決め装置が、
   前記第１補助構造体の第１方向位置を計測する第１位置計測手段と、
   前記第２補助構造体の第２方向位置を計測する第２位置計測手段と、
   を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の初期化方法。
5. 前記第１位置計測手段および前記第２位置計測手段がそれぞれの相対位置を計測するものであり、
   基準位置としての第１基準位置検出手段および第２基準位置検出手段を有することを特徴とする請求項４に記載の初期化方法。
6. 前記対象物と前記回転規制手段によって回転を規制された補助構造体とを所定の相対位置関係に維持した状態で、他方の補助構造体を前記対象物に吸着する工程を有することを特徴とする請求項１に記載の初期化方法。
7. 前記対象物と前記回転規制手段によって回転を規制された補助構造体とを所定の相対位置関係に維持した状態で、他方の補助構造体を所定の基準位置まで駆動する工程を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の初期化方法。
8. 前記回転規制手段は、第１方向と第２方向の両方向に垂直な軸回りの回転を規制することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の初期化方法。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載の初期化方法によって、基板または原版を位置決めするための位置決め装置を初期化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基板を露光する工程と、
    露光された基板を現像する工程とを有することを特徴とするデバイス製造方法。

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