JPH08250388A - 露光装置 - Google Patents
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- JPH08250388A JPH08250388A JP7048310A JP4831095A JPH08250388A JP H08250388 A JPH08250388 A JP H08250388A JP 7048310 A JP7048310 A JP 7048310A JP 4831095 A JP4831095 A JP 4831095A JP H08250388 A JPH08250388 A JP H08250388A
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
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Abstract
用する露光装置において、特別な相切り換え用センサを
設けることなくそのリニアモータを駆動する。 【構成】 固定子12A及び可動子12Bよりなるリニ
アモータを介してウエハベース11に対してウエハ側X
ステージ10XをX方向に駆動する。ウエハ干渉計14
Xにより計測したウエハ側Xステージ10XのX座標X
W と目標座標XWiとの位置偏差ΔXWi等より求めた推力
FWXを乗算手段27A〜27Cに供給する。そのX座
標XW から端数検出手段28、及び位相変換手段29A
〜29Cを介して、固定子12Aと可動子12Bとの位
相に応じた関数cos θ〜cos(θ−4π/2)を求めて
乗算手段27A〜27Cに供給し、乗算手段27A〜2
7Cの出力に基づいてリニアモータの電機子コイルに励
磁電流を供給する。
Description
体素子、又は液晶表示素子等をフォトリソグラフィ工程
で製造する際に、マスクパターンを逐次感光基板上の各
ショット領域に転写露光するために使用される露光装置
に関する。
ターンを感光材料が塗布されたウエハ(又はガラスプレ
ート等)上に転写するため露光装置として、ウエハの各
ショット領域を順次投影光学系の露光フィールド内に移
動させて、各ショット領域に順次レチクルのパターン像
を一括露光するステップ・アンド・リピート方式の投影
露光装置(ステッパー等)が使用されている。斯かる投
影露光装置のウエハステージ又はレチクルステージの駆
動装置として、従来は送りねじ方式の駆動装置が主に使
用されていた。しかしながら、最近は位置決め時間を短
縮してスループット(生産性)を向上させると共に、非
接触駆動により振動を低減するために、その駆動装置と
してリニアモータも使用されつつある。
重くすることなく、より広い面積のレチクルのパターン
を露光できる露光装置として、ウエハ上の各ショット領
域を走査開始位置にステッピングさせた後、投影光学系
に対してレチクルとウエハとを同期して走査して露光を
行う所謂ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装
置が注目されている。斯かる走査露光方式の露光装置
で、更に縮小投影型の場合には、特にレチクル側を高速
に走査する必要があるため、少なくともレチクルステー
ジ側の駆動装置としては、リニアモータの使用が望まし
い。また、より安定な走査を行うためにはウエハステー
ジ側もリニアモータで駆動することが望ましい。
テージの駆動用のリニアモータとして従来は、永久磁石
型、又は電磁石型等のリニア同期モータが使用されてい
た。このリニア同期モータは、基本的に1次側の電機子
コイルと2次側の界磁石とで構成され、その電機子コイ
ルに発生する移動磁界によって可動子側が移動するよう
になっている。この場合、その電機子コイル側に発生す
る移動磁界の位相を正確に決定する(正確に相切り換え
を行う)ためには、2次側の界磁石の位置を検出する必
要がある。そこで、従来の露光装置のリニア同期モータ
では、常時電機子コイルに対する界磁石の極性の位置関
係を検出するための相切り換え用センサ(ホール素子型
の磁気センサ等よりなる)が設けられていた。また、露
光装置では、ステージの位置を検出するための座標計測
装置(レーザ干渉計等)が設けられているが、従来はそ
の座標計測装置と相切り換え用センサとが並列に設けら
れていた。
光装置でステージの駆動装置としてリニアモータを使用
した場合には、ステージの座標計測装置とは別に相切り
換え用センサが設けられていた。この相切り換え用セン
サは、界磁石が移動する範囲の全面に例えば周期的に配
置する必要があるため、それによってステージの機構及
び配線が複雑化するという不都合があった。
サ、オートフォーカス用の焦点位置検出系、レチクルや
ウエハのローダ系等の種々の機構が組み込まれるため、
ステージの駆動機構はできるだけ簡素化し、ステージの
周辺にできるだけ空間を確保することが望まれている。
本発明は斯かる点に鑑み、ステージの駆動装置としてリ
ニアモータを使用する露光装置において、特別な相切り
換え用センサを設けることなくそのリニアモータを駆動
できるようにすることを目的とする。
装置は、マスク(R)に形成された転写用のパターンを
感光基板(W)上に露光する露光装置において、マスク
(R)の位置決めを行うマスクステージ(3X)と、こ
のマスクステージを駆動するリニアモータ(5A,5
B)と、そのマスクステージの位置を検出する位置検出
手段(6X,7X)と、を有し、そのリニアモータの位
相制御情報として位置検出手段(6X,7X)の出力信
号を用いるものである。
スク(R)上に形成された転写用のパターンを感光基板
(W)上に露光する露光装置において、感光基板(W)
の位置決めを行う基板ステージ(10X)と、この基板
ステージを駆動するリニアモータ(12A,12B)
と、その基板ステージの位置を検出する位置検出手段
(13X,14X)と、を有し、そのリニアモータの位
相制御情報として位置検出手段(13X,14X)の出
力信号を用いるものである。
の一例は、レーザ干渉計である。
ば、リニアモータとして例えばリニア同期モータを使用
し、このリニア同期モータの界磁石の位置を検出するた
めの相切り換え用センサとして、露光装置のマスクステ
ージ又は基板ステージの位置検出用に元々設けられてい
る位置検出手段を使用する。例えば、予めそのリニア同
期モータの界磁石と電機子コイルとが所定の位置関係の
ときにその位置検出手段の計測値をリセットし、その後
はその位置検出手段の計測値をその界磁石の配列ピッチ
で除算した余りを求めることにより、その界磁石と電機
子コイルとの位置関係(位相)が分かる。従って、別途
相切り換え用センサを設ける必要がない。
使用した場合には、極めて高分解能、且つ高精度に位相
制御が行われる。
き図面を参照して説明する。本実施例は、レチクルのパ
ターンの縮小像をウエハの各ショット領域に露光するス
テッパー型の投影露光装置に本発明を適用したものであ
る。図1は本実施例の投影露光装置を示し、この図1に
おいて、照明光学系1からの露光光ILが、ダイクロイ
ックミラー2により反射されてレチクルRのパターン領
域を照明する。ダイクロイックミラー2により反射され
た後の露光光ILの光軸に平行にZ軸を取り、Z軸に垂
直な2次元平面内で図1の紙面に平行な方向にX軸を、
図1の紙面に垂直な方向にY軸を取る。
テージ3Y、及びレチクル側Xステージ3Xを介してレ
チクルベース4上に載置され、レチクル側Xステージ3
Xはレチクルベース4に対して固定子5A、及び可動子
5Bよりなるリニアモータ(以下、「リニアモータ5」
と呼ぶ)を介してX方向に駆動され、レチクル側Yステ
ージ3Yはレチクル側Xステージ3Xに対して不図示の
リニアモータによりY方向に駆動される。また、レチク
ル側Yステージ3Y上にX軸用の移動鏡6X、及び不図
示のY軸用の移動鏡が固定され、移動鏡6X、及び外部
に設置されたX軸用のレチクル側のレーザ干渉計(以
下、「レチクル干渉計」という)7Xによりレチクル側
Xステージ3XのX座標XR が計測され、不図示のY軸
用の移動鏡、及び不図示のY軸用のレチクル干渉計によ
りレチクル側Yステージ3YのY座標が計測され、計測
されたX座標XR 及びY座標は、装置全体の動作を統括
制御する中央制御系8に供給される。レチクル側Yステ
ージ3Y、レチクル側Xステージ3X、レチクルベース
4、X軸のリニアモータ5、及びY軸のリニアモータよ
りなるステージ系をレチクルステージと呼ぶ。
ンは、投影倍率β(βは例えば1/5)の投影光学系P
Lを介して縮小されてウエハW上の各ショット領域に投
影露光される。ウエハWは、ウエハ側Yステージ10
Y、及びウエハ側Xステージ10Xを介してウエハベー
ス11上に載置され、ウエハ側Xステージ10Xはウエ
ハベース11に対して固定子12A、及び可動子12B
よりなるリニアモータ(以下、「リニアモータ12」と
呼ぶ)を介してX方向に駆動され、ウエハ側Yステージ
10Yはウエハ側Xステージ10Xに対して不図示のリ
ニアモータによりY方向に駆動される。また、ウエハ側
Yステージ10Y上にX軸用の移動鏡13X、及び不図
示のY軸用の移動鏡が固定され、移動鏡13X、及び外
部に設置されたX軸用のウエハ側のレーザ干渉計(以
下、「ウエハ干渉計」という)14Xによりウエハ側X
ステージ10XのX座標XW が計測され、不図示のY軸
用の移動鏡、及び不図示のY軸用のウエハ干渉計により
ウエハ側Yステージ10YのY座標が計測され、計測さ
れたX座標XW 及びY座標は、中央制御系8に供給され
る。ウエハ側Yステージ10Y、ウエハ側Xステージ1
0X、ウエハベース11、X軸用のリニアモータ12、
Y軸用のリニアモータ、並びにウエハWのZ方向への位
置及び傾斜角を制御するZレベリングステージ(不図
示)よりなるステージ系をウエハステージと呼ぶ。
15を介してレチクル側のX軸用のリニアモータ5及び
Y軸用のリニアモータの動作を制御してレチクルRの位
置決めを行うと共に、ウエハステージ駆動系16を介し
てウエハ側のX軸用のリニアモータ12及びY軸用のリ
ニアモータの動作を制御してウエハWの位置決めを行
う。
0Y上に、表面がウエハWの表面と同じ高さになるよう
に基準マーク部材9が固定され、この基準マーク部材9
の表面に例えば十字型の基準マークが形成されている。
通常この基準マークは、ウエハステージに対するレチク
ルRの位置合わせ(レチクルアライメント)、及びウエ
ハWの各ショット領域に付設されたウエハマーク(アラ
イメントマーク)の位置検出を行うためのアライメント
センサの検出中心と露光中心との間隔(ベースライン)
の検出等に使用される。本例では更に、基準マーク部材
9上の基準マークをリニアモータの界磁石の位置の基準
としても使用する。
投影光学系PLの側面に固定されたオフ・アクシス方式
で、且つ撮像方式のアライメントセンサ20を使用す
る。このアライメントセンサ20内には、基準マーク部
材9(又はウエハW)の表面と共役な位置に所定の指標
マークが配置され、検出対象とするマークの像とその指
標マークとが同時に内部の撮像素子で撮像され、その撮
像信号S1が中央制御系8に供給されている。中央制御
系8では、その撮像信号S1を処理してそのアライメン
トセンサ20内の指標マークに対する計測対象のマーク
の位置ずれ量を求める。また、ダイクロイックミラー2
の上方には、TTR(スルー・ザ・レチクル)方式でレ
チクルRとウエハWの各ショット領域との位置関係を検
出するためのアライメントセンサ(不図示)も配置され
ている。
Xステージ10Xを例に挙げて、本例のリニアモータ、
及びその制御系の構成及び動作につき説明する。図2
は、図1中のウエハステージの側面図、及びその制御系
の構成図であり、この図2において、リニアモータ12
の固定子12Aは所定のカバー内に3相の電機子コイル
19を装着して構成され、可動子12Bは、ウエハ側X
ステージ10Xの側面に固定された平板状のバックヨー
ク17の底面にX方向に極ピッチP M で極性が順次反転
するように4個の永久磁石18を固定して構成されてい
る。即ち、本例のリニアモータ12はムービング・マグ
ネット型のリニア同期モータであり、可動子12Bの構
成が簡略であるため、故障発生の確率が低く、且つメン
テナンスが容易となっている。但し、可動子側に電機子
コイルを収納したムービング・コイル型のリニアモータ
を使用してもよい。
御系8において、外部のX軸用のウエハ干渉計14Xで
計測されるウエハ側Xステージ10XのX座標XW が微
分手段21の入力部、及び減算手段22の減算側入力部
に供給されている。微分手段21は、供給されたX座標
XW を時間で微分して、ウエハ側Xステージ10XのX
方向の速度VXW を算出し、この速度VXW を減算手段
23の減算側入力部に供給する。なお、中央制御系8中
の微分手段21等は、コンピュータのソフトウェア上で
実行される機能であるため、その微分演算は実際には例
えば、差分演算と、これにより得られた差分値をサンプ
リング周期で除算する除算演算とから実行される。
標位置設定手段24からウエハ側Xステージ10XのX
方向の位置決めの目標座標XWiが供給され、減算手段2
2では目標座標XWiからウエハ側Xステージ10Xの現
在のX座標XW を差し引いて位置偏差ΔXWi(=XWi−
XW)を求め、この位置偏差ΔXWiを位置ゲイン手段25
の入力部に供給する。位置ゲイン手段25では、位置偏
差ΔXWiに各位置偏差に応じた速度を算出するための係
数KP を乗じて目標駆動速度VXWiを求め、この目標駆
動速度VXWiを減算手段23の加算側入力部に供給す
る。減算手段23では、目標駆動速度VXWiからウエハ
側Xステージ10Xの計測された速度VX W を差し引い
てX方向の速度偏差ΔVXWiを求め、この速度偏差ΔV
XWiをフィルタ手段26に供給する。フィルタ手段26
は、例えばローパスフィルタ回路として動作し、供給さ
れた速度偏差ΔVXWiの低周波成分に対応するX方向へ
の推力FWXを求め、この推力FWXの値をウエハステ
ージ駆動系16内の3個の乗算手段27A〜27Cの一
方の入力部に供給する。
24には、図1のアライメントセンサ20からの撮像信
号S1も供給されている。この場合、予め基準マーク部
材9上の基準マークの像が、図1のアライメントセンサ
20内の指標マークに合致しているときの、図2の電機
子コイル19に対する永久磁石18の位相θ0 [ra
d]が求められ、永久磁石18の極ピッチPM を用いて
その位相θ0 をX方向への位置ずれ量ΔX0(=PM・θ0
/(2π))に換算した値が、目標位置設定手段24内
のメモリに記憶されている。そして、初期設定時に基準
マーク部材9の基準マークをアライメントセンサ20の
観察視野内に移動したときに、目標位置設定手段24
は、その撮像信号S1を処理してアライメントセンサ2
0内の指標マークに対するその基準マークのX方向への
位置ずれ量(ウエハW上に換算した値)ΔX1 を求め
る。その後、目標位置設定手段24は、その位置ずれ量
ΔX1 と予め記憶されている位置ずれ量ΔX0 とを加算
して得られる位置ずれ量(ΔX0+ΔX1)をウエハステ
ージ駆動系16内の端数検出手段28に供給する。
ワー増幅器30A〜30Cを除いてコンピュータからな
り、そのウエハステージ駆動系16において、外部のウ
エハ干渉計14Xにより計測されるウエハ側Xステージ
10XのX座標XW が端数検出手段28に供給される。
端数検出手段28には、初期設定時に目標位置検出手段
24から位置ずれ量(ΔX0 +ΔX1)が供給され、この
位置ずれ量(ΔX0 +ΔX1)はこのときの電機子コイル
19に対する永久磁石18の位置ずれ量を表している。
は、そのときのウエハ側Xステージ10XのX座標XW
の値XW0に対して所定のオフセット値XOFF を加算して
得られる座標が、その位置ずれ量(ΔX0 +ΔX1)とな
るようにそのオフセット値X OFF を定める。即ち、以下
の関係が成立する。 XOFF =(ΔX0 +ΔX1)−XW0 (1) そして、初期設定後に端数検出手段28では、ウエハ干
渉計14Xから供給されるX座標XW にそのオフセット
値XOFF を加算して得られる座標を、固定子12Bの永
久磁石18の極ピッチPM の2倍(2・PM)で除算した
ときの端数ΔX W を求め、この端数ΔXW を3個の位相
変換手段29A〜29Cに供給する。これに応じて、先
ず第1の位相変換手段29Aでは、その端数ΔXW を極
ピッチP M の2倍(2・PM)で除算した値に2πを乗算
して得られる位相をθとして、cos θの値を生成し、こ
のcos θの値を第1の乗算手段27Aの他方の入力部に
供給する。また、第2の位相変換手段29Bでは、その
位相θを2π/3だけずらして、cos(θ−2π/3)の
値を生成し、このcos(θ−2π/3)の値を第2の乗算
手段27Bの他方の入力部に供給する。同様に、第3の
位相変換手段29Bでは、その位相θを4π/3だけず
らして、cos(θ−4π/3)の値を生成し、このcos(θ
−4π/3)の値を第3の乗算手段27Cの他方の入力
部に供給する。
タ手段26から供給される推力FWXにcos θを乗算し
て得られる推力に応じた電流信号をパワー増幅器30A
に供給し、第2の乗算手段27Bではその推力FWXに
cos(θ−2π/3)を乗算して得られる推力に応じた電
流信号をパワー増幅器30Bに供給し、第3の乗算手段
27Cではその推力FWXにcos(θ−4π/3)を乗算
して得られる推力に応じた電流信号をパワー増幅器30
Cに供給する。パワー増幅器30A,30B,30Cは
それぞれ供給された電流信号を増幅して、3相の電機子
コイル19中の対応する相のコイルに励磁電流を供給す
る。これにより、ウエハ側Xステージ10XのX座標が
目標位置設定手段24に設定された目標座標に収束する
まで、リニアモータ12を介してウエハ側Xステージ1
0XがX方向に駆動される。
ら供給されるX座標XW によって、端数検出手段28に
おいて電機子コイル19に対する永久磁石18の位置ず
れ量(位相)が算出され、この位置ずれ量に基づいてサ
ーボ方式で電機子コイル19の各相のコイルに供給され
る励磁電流の位相が設定されている。従って、別途例え
ば電機子コイル19に沿って、永久磁石18の極性を検
出するための相切り換え用センサ(ホール素子等からな
る)を設ける必要がないため、ステージ機構が簡略化さ
れ、ステージ上に容易に各種機構を付設できる利点があ
る。
ハ干渉計14Xの計測値と、リニアモータにおける電機
子コイルに対する磁石の位相関係との対応関係を求める
ために、アライメント用の基準マーク部材9が使用され
ていたが、それ以外に、例えばウエハ干渉計14X用の
原点設定用のリミットスイッチ等を用いてその対応関係
を求めてもよい。
ト方式の露光装置(ステッパー等)のみならず、ステッ
プ・アンド・スキャン方式等の走査露光方式の露光装置
のレチクルステージ、又はウエハステージの駆動装置と
してリニアモータを使用する場合にも適用できることは
明かである。このように、本発明は上述実施例に限定さ
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。
ば、それぞれマスクステージ(レチクルステージ)又は
基板ステージ(ウエハステージ)の駆動用にリニアモー
タを使用し、駆動対象のステージの位置を検出するため
の位置検出手段の計測結果に基づいてリニアモータの電
機子コイルと界磁石との位相関係を求めている。従っ
て、別途特別な相切り換え用センサを設けることなくそ
のリニアモータを駆動できるため、製造コストを低減で
きると共に、ステージ機構が簡素化され他の機構を容易
に装着できる利点がある。
計を使用した場合には、非接触で高精度にステージの位
置、及びリニアモータの電機子コイルと界磁石との位相
関係を求めることができる利点がある。
成図である。
示す構成図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 マスクに形成された転写用のパターンを
感光基板上に露光する露光装置において、 前記マスクの位置決めを行うマスクステージと、該マス
クステージを駆動するリニアモータと、前記マスクステ
ージの位置を検出する位置検出手段と、を有し、 前記リニアモータの位相制御情報として前記位置検出手
段の出力信号を用いることを特徴とする露光装置。 - 【請求項2】 マスク上に形成された転写用のパターン
を感光基板上に露光する露光装置において、 前記感光基板の位置決めを行う基板ステージと、該基板
ステージを駆動するリニアモータと、前記基板ステージ
の位置を検出する位置検出手段と、を有し、 前記リニアモータの位相制御情報として前記位置検出手
段の出力信号を用いることを特徴とする露光装置。 - 【請求項3】 前記位置検出手段は、レーザ干渉計であ
ることを特徴とする請求項1又は2記載の露光装置。
Priority Applications (4)
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US09/396,458 US6337733B1 (en) | 1995-03-08 | 1999-09-15 | Apparatus including a motor-driven stage for exposing a photosensitive substrate, and method of making such apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP04831095A JP3613291B2 (ja) | 1995-03-08 | 1995-03-08 | 露光装置 |
Publications (2)
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Family Applications (1)
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Families Citing this family (8)
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