JPH11297591A - 位置決め装置および露光装置ならびにデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価で信頼性の高いイニシャライズ動作を行
う位置決め装置を提供する。 【解決手段】 固定部に対して移動可能なテーブルと、
該テーブルを所定方向に移動させる移動手段と、センサ
と、該センサが測定を行うターゲット部材とを有し、該
固定部はセンサとターゲット部材のうちの一方を備え、
該テーブルは該センサと該ターゲット部材のうちの他方
を備え、該センサが測定するターゲット部材の場所によ
って、該センサの出力が変化するようなターゲット部材
を備えたことを特徴とする位置決め装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、目的物を搭載し正
確な位置決めを行う位置決め装置に関し、特に、露光装
置の露光工程中にウエハやレチクルを保持する位置決め
装置に関する。また、この位置決め装置を備えた露光装
置やデバイス製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は従来の位置決めテーブル装置の概
略構成図である。この図に示すような従来の位置決めテ
ーブル装置は、４相のコイルを一直線上に並べたリニア
モータコイル１０４を備えている。リニアモータコイル
１０４はコイル支持部材１０３に支持されており、リニ
アモータコイル１０４を構成するコイルの並ぶ方向と平
行に、一対のガイド１０２が設けられている。ガイド１
０２には、テーブル天板１０１が軸受け１０６を介して
取り付けられており、テーブル天板１０１はガイド１０
２によって前記コイルの並ぶ方向に自在に案内される。
テーブル天板１０１には可動磁石１０５が取り付けら
れ、可動磁石１０５は前記コイルの並ぶ方向に永久磁石
の極性を交互にして４対並べて構成されている。

【０００３】また、ガイド１０２の側方にはテーブル天
板１０１の位置を検出するリニアスケールなどの位置検
出器１０７が設けられている。特に高精度な位置決め精
度が必要な半導体露光装置などでは、位置検出器として
レーザ測長器が使用される。位置検出器１０７からはテ
ーブルの移動方向に応じてアップ、ダウン（インクリメ
ンタル）信号が出力され、これをカウンタユニット１１
１でカウントすることによってテーブルの位置情報が得
られる。しかし、テーブルの絶対位置を得るには、テー
ブルに取り付けた遮光板１０８が原点フォトスイッチ１
０９を通過するまでテーブルを駆動し（この動作をテー
ブルのイニシャライズ動作と呼ぶ）、カウンタユニット
１１１を初期化させる必要がある。

【０００４】この多相型リニアモータを備えた位置決め
テーブル装置におけるリニアモータコイル１０４への通
電パターンを図８に示す。

【０００５】図中において、記号ＡおよびＢは各コイル
に流れる電流の向きを示し、記号Ｂは図面正面から見て
手前向きの電流を示し、記号Ａはその逆向きに流れる電
流の向きを示している。図４のケース０〜ケース９に示
すように、可動磁石１０５との位置関係によって通電す
るコイル及びそのコイルに流れる電流の向きを切り替
え、同一方向に推力を発生させることで、可動磁石１０
５を所定の方向に移動させるとともにテーブルを移動さ
せている。

【０００６】例えば特開平０６−１６５４７１号公報な
どでは、可動磁石１０５の極性（Ｎ極、Ｓ極）は、コイ
ル支持部材１０３に配置された界磁検出器（ホール素子
等）１１０で検出され、相切り替えコントローラ１１３
はこの界磁検出器１１０からの信号に応じて、図８で示
すように可動磁石とコイルの位置関係に応じてスイッチ
１１５を、適切に切り替え制御するものである。各スイ
ッチ１１５ごとにはコイル相が電流アンプ１１６を介し
て接続されており、相切り替えコントローラ１１３から
出力されるコイル選択信号によりスイッチ１１５が切り
替え制御されて各コイルヘの通電が行われる。

【０００７】カウンタユニット１１１にはサーボコント
ローラ１１２が接続されており、サーボコントローラ１
１２はテーブルの目標位置とカウンタユニット１１１か
ら得られる現在位置との差分を、例えばＰｌＤ演算して
制御出力を得て、これをＤ／Ａコンバータ１１４へ指令
値として出力し位置決め制御を行う。Ｄ／Ａコンバータ
１１４の出力は、スイッチ１１５および電流アンプ１１
６を介して各コイルヘ供給され、通電が行なわれる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では界磁検出器を使用して可動磁石の位置を検出し
多相型モータの相の切り替えを行っているため、次のよ
うな問題点がある。

【０００９】（１）界磁検出器を複数個組み込んだ高価
なコイルユニットを製作する必要がある。

【００１０】（２）界磁検出器からの多数の配線を引き
回すのは面倒で煩わしく、断線等の恐れもあり信頼性に
欠ける。

【００１１】しかし相切り替え用のセンサ（界磁検出
器）を排除してしまうと、位置決め装置の立ち上げ直後
などはコイルと可動磁石の位置関係が不明となり、どの
コイルにどちら向きに通電したら良いのかわからなくな
り、原点スイッチまでのイニシャライズ動作が行えない
という事態に陥る。これは、上述のレーザ測長器のよう
なインクリメンタル型の位置検出器では、原点スイッチ
をテーブルが通過するまでは、絶対位置がわからないた
めである。多相型のモータを備えた位置決め装置では、
コイルと可動磁石の位置関係を知る何らかの手段が必要
である。

【００１２】本発明は上記従来技術の欠点に鑑みてなさ
れたものであって、位置決めテーブル装置において、テ
ーブルのイニシャライズ動作が可能な安価で信頼性の高
い位置決め装置を提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の位置決め装置は、固定部に対して移動可能な
テーブルと、該テーブルを所定方向に移動させる移動手
段と、センサと、該センサに測定される場所によって該
センサの出力が変化するターゲット部材とを有し、該固
定部はセンサとターゲット部材のうちの一方を備え、該
テーブルは該センサと該ターゲット部材のうちの他方を
備え、該センサに測定される該ターゲット部材の場所
が、該テーブルの位置によって異なるように、該センサ
と該ターゲット部材を配置することを特徴とする。

【００１４】また、前記センサの出力によりテーブルの
位置を求める位置推定手段を設けることが望ましい。こ
の場合、前記移動手段は、複数のコイルを有し、前記位
置推定手段により求めたテーブルの位置に応じて、通電
するコイルを選択的に切り替えるモータであることが好
ましい。

【００１５】前記センサは変位センサであり、前記テー
ブルの位置に応じて該変位センサと前記ターゲット部材
との間隙が変化するように、該ターゲット部材を前記所
定方向に対して角度を持たせて配置または製作すること
が好ましい。もしくは、前記センサはホールセンサであ
り、該センサが測定する前記ターゲット部材の場所によ
って磁気力が変化するように該ターゲット部材を製作し
ても良く、また、前記センサは光電センサであり、該セ
ンサが測定する前記ターゲット部材の場所によって反射
率が変化するように製作しても良い。

【００１６】さらに、本発明の露光装置は、前記位置決
め装置を備えることを特徴とするものである。また、上
記露光装置を用いてデバイスを製造するデバイス製造方
法も本発明の範疇に含まれる。

【００１７】

【発明の実施の形態】＜実施形態１＞図１は本発明の一
実施例に係る位置決めテーブル装置の概略構成図であ
る。この位置決めテーブル装置は、４相のコイルを一直
線上に並べたリニアモータコイル４を備えている。リニ
アモータコイル４はコイル支持部材３に支持されてお
り、リニアモータコイル４を構成するコイルの並ぶ方向
と平行に、一対のガイド２が設けられている。コイル支
持部材３およびガイド２は、不図示の定盤に固定されて
いる。ガイド２には、テーブル天板１が静圧軸受け６を
介して取り付けられており、テーブル天板１はガイド２
によって前記コイルの並ぶ方向に自在に案内される。テ
ーブル天板１には可動磁石５が取り付けられ、可動磁石
５は前記コイルの並ぶ方向に永久磁石の極性を交互にし
て４対並べて構成されている。

【００１８】リニアモータコイル４への通電パターンは
図８と同様である。

【００１９】また、ガイド２の側方にはテーブル天板１
の位置を検出するリニアスケールなどの位置検出器７が
設けられている。特に、高精度な位置決め精度が必要な
半導体露光装置などでは、位置検出器としてレーザ測長
器が使用される。位置検出器７からはテーブルの移動方
向に応じてアップ、ダウン信号が出力され、これをカウ
ンタユニット１１に取り込んでカウントすることにより
テーブルの位置情報が得られる。しかし、テーブルの絶
対位置を得るには、テーブルに取り付けた遮光板８を原
点フォトスイッチ９が検出するまでテーブルを駆動し、
その検出出力によりカウンタユニット１１を初期化させ
る必要がある。このイニシャライズ動作を行うためにテ
ーブルを原点方向に駆動する必要があるため、テーブル
の絶対位置を知る必要がある。

【００２０】そこで、本実施形態では、テーブルに変位
センサ１７を取り付け、これに所定の隙間をもたせて対
向するようにターゲット部材１８をリニアモータコイル
支持部材の端面に配置する。ターゲット部材はテーブル
の進行方向に対して、ある所定量の角度をもたせて取り
付ける。従ってテーブルのそれぞれの場所において、変
位センサはターゲット部材との隙間を計測する。この計
測結果に基づき、テーブル絶対位置推定部２０において
テーブルの絶対座標を推定する。

【００２１】図２をもとにテーブルの座標推定動作の原
理を説明する。

【００２２】図中において、テーブルがテーブル絶対座
標０ｍｍにいるとして、テーブルが０から１００ｍｍの
位置まで移動すれば、テーブルに取り付けられた変位セ
ンサは、Ａ→Ｂ→Ｃとテーブルと共に移動していく。変
位センサを、Δａ＝５０ミクロン程度の初期隙間をもっ
てターゲット部材と対向させておき、このときの変位セ
ンサの出力が０Ｖになるようにセンサ出力を調整してお
く。そして例えば、テーブルが１００ｍｍ移動した時
に、センサとターゲット部材の間隙が１００ミクロン変
化するようにターゲット部材を傾斜させておけば、テー
ブルの位置によってΔｂ、Δｃの変位を変位センサによ
り５Ｖ，１０Ｖといった電圧出力として計測できる。こ
の出力電圧はテーブルの絶対座標に対応するため、装置
立ち上げ直後などでも、変位センサによりターゲット部
材との隙間を計測すれば、テーブルの絶対座標を推定す
る事が可能である。なおセンサとターゲット部材との初
期隙間および傾斜させる量は、変位センサの仕様や感度
等により決められる値であるため、これに限るものでは
ない。本実施形態では、センサとターゲット部材との間
隙からテーブルの座標が求められるように、テーブルの
座標が間隙の関数になっていることが重要である。

【００２３】しかし、ここで推定されるテーブルの絶対
座標は、多相型モータの相を切り替えるのに支障をきた
さない程度の誤差（±数ｍｍ）を含んだおおよその値で
あり、実際にはこの後テーブルを原点スイッチまで駆動
してカウンタユニットを初期化する必要がある。テーブ
ルのおおよその絶対位置が推定できれば、リニアスケー
ル７からの信号を推定された座標に加減算していくこと
で、相の切り替え位置にてスイッチ１５を適切に切り替
えることができ、その結果原点スイッチ９までのイニシ
ャライズ動作を行うことが可能となる。各スイッチ１５
にはコイル相が電流アンプ１６を介して接続されてお
り、相切り替えコントローラ１３から出力されるコイル
選択信号によりスイッチ１５が切り替え制御されて各コ
イルヘの通電が行われる。カウンタユニット１１にはサ
ーボコントローラ１２が接続されており、テーブルの目
標位置とカウンタユニット１１から得られる現在位置と
の差分を、例えばＰｌＤ演算し制御出力としてＤ／Ａコ
ンバータ１４へ指令値として出力し位置決め制御を行
う。

【００２４】本実施形態では、テーブルに備えた変位セ
ンサによってターゲット部材との距離を計測し、これら
の計測結果により、テーブルの絶対位置を推定できる。
このことから、多相型モータのコイルと磁石との位置関
係が得られるため、原点スイッチまでのイニシャライズ
駆動を行うことが可能である。また、従来のようにコイ
ルに多数のセンサを設ける必要がないため、位置決め装
置のコストダウンを図ることができる。したがって、安
価で信頼性の高い位置決め装置を提供することができ
る。

【００２５】＜実施形態２＞本発明の第２の実施例で
は、図３のようにガイド２の端面に、テーブルの進行方
向に対しある所定量角度をもたせたターゲット部材を取
り付けた。

【００２６】ターゲット部材と変位センサの取り付け位
置が変わったほかは、前述の第１実施形態と同様である
ので、ここでは説明を省略する。

【００２７】本発明では、前述の実施形態で得られた効
果のほかに、ガイドに配置することで、リニアモータか
らの熱によるターゲット部材の変形を押さえる効果があ
る。また、ターゲット部材を移動するテーブルに取り付
け、変位センサを固定子側に配置する方法も可能であ
る。この場合、変位センサからの配線を引きずらないた
め、テーブルヘの外乱が少なくなり位置決め精度が向上
するという効果がある。

【００２８】また、前述の実施形態および本実施形態で
は、ターゲット部材を変位部材に対して傾斜して配置
し、間隙の変化からテーブルの座標を推定していたが、
ほかにもターゲット部材をテーブルの座標に比例して磁
気力が変化するように製作しておけば、変位センサの代
わりにホールセンサが使用でき、テーブルの座標やリニ
アモータのコイルと磁石との位置関係を推定することが
可能である。また、ターゲット部材をテーブルの座標に
比例して反射率が変化するように製作しておけば、変位
センサの代わりに光電センサが使用できる。

【００２９】このように、変位センサの代わりにホール
センサや光電センサを使用した場合でも、前述の実施形
態で述べた効果を得ることができる。

【００３０】＜実施形態３＞次に前述した実施形態の位
置決め装置をウエハステージまたはレチクルステージ
（もしくは両ステージ）として搭載した走査型露光装置
の実施形態を、図４を用いて説明する。

【００３１】鏡筒定盤９６は床または基盤９１からダン
パ９８を介して支持されている。また鏡筒定盤９６は、
レチクル定盤９４を支持すると共に、レチクルステージ
９５とウエハステージ９３の間に位置する投影光学系９
７を支持している。

【００３２】ウエハステージは、床または基盤から支持
されたステージ定盤上に支持され、ウエハを載置して位
置決めを行う。また、レチクルステージは、鏡筒定盤に
支持されたレチクルステージ定盤上に支持され、レチク
ルを搭載して移動可能である。レチクルステージ９５上
に搭載されたレチクルをウエハステージ９３上のウエハ
を露光する露光光は、照明光学系９９から発生される。

【００３３】なお、ウエハステージ９３は、レチクルス
テージ９５と同期して走査される。レチクルステージ９
５とウエハステージ９３の走査中、両者の位置はそれぞ
れ干渉計によって継続的に検出され、レチクルステージ
９５とウエハステージ９３の駆動部にそれぞれフィード
バックされる。これによって、両者の走査開始位置を正
確に同期させるとともに、定速走査領域の走査速度を高
精度で制御することができる。

【００３４】本実施形態では、前述の第１または第２実
施形態の位置決め装置をウエハステージまたはレチクル
ステージとして用いているため、各ステージに用いられ
ているリニアモータのイニシャライズ動作を、安価で信
頼性高く実行可能となり、安価な露光装置を提供するこ
とができる。

【００３５】＜実施形態４＞次に上記説明した露光装置
を利用した半導体ディバイスの製造方法の実施例を説明
する。図５は半導体ディバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導
体チップ、あるいは液晶パネルやＣＣＤ等）の製造フロ
ーを示す。ステップ１１（回路設計）では半導体ディバ
イスの回路設計を行なう。ステップ１２（マスク製作）
では設計した回路パターンを形成したマスクを製作す
る。ステップ１３（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１４（ウエハプロ
セス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハ
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。ステップ１５（組み立て）は後工程と
呼ばれ、ステップ１４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１６（検査）
ではステップ１５で作製された半導体ディバイスの動作
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ィバイスが完成し、これが出荷（ス
テップＳ１７）される。

【００３６】図６は上記ウエハプロセスの詳細なフロー
を示す。ステップ２１（酸化）ではウエハの表面を酸化
させる。ステップ２２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁
膜を形成する。ステップ２３（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２４（イオン
打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ２５
（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステ
ップ２６（露光）では上記説明した露光装置によってマ
スクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ
２７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ
２８（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２９（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。本実施例の製造方法
を用いれば、従来よりも安価に半導体デバイスの製造を
行うことができる。

【００３７】

【発明の効果】本発明の請求項１記載の位置決め装置に
よれば、ターゲット部材の場所によってセンサの出力が
変化するため、テーブルの位置によってセンサ出力を変
化させることができる。

【００３８】請求項２記載の位置決め装置によれば、セ
ンサ出力によりテーブルの位置を求めることができる。

【００３９】請求項３記載の位置決め装置によれば、テ
ーブルとコイルとの位置関係からコイルを選択的に通電
するため、安価で信頼性の高い位置決め装置を提供する
ことができる。

【００４０】また、請求項４記載の位置決め装置によれ
ば、テーブルの位置に基づいて、イニシャライズ動作を
行うことができる。

【００４１】また、請求項６記載の位置決め装置によれ
ば、変位センサとターゲット部材の間隙からテーブルの
位置を求めることができる。また、請求項７記載の位置
決め装置によれば、ターゲット部材の磁気力からテーブ
ルの位置を求めることができ、請求項８記載の位置決め
装置によれば、ターゲット部材の反射率からテーブルの
位置を求めることができる。

【００４２】請求項９または１０記載の露光装置によれ
ば、安価で信頼性の高い露光装置を提供することができ
る。

【００４３】また、請求項１１または１２記載のデバイ
ス製造方法によれば、安価で安定したデバイス製造を行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態の位置決め装置の概略図

【図２】第１実施形態のテーブル座標推定動作原理の説
明図

【図３】第２実施形態の位置決め装置の概略図

【図４】第３実施形態の露光装置の概略図

【図５】第４実施形態のウエハプロセスフロー図

【図６】第４実施形態のデバイス製造フロー図

【図７】従来例の位置決め装置の概略図

【図８】従来例のモータの駆動シーケンスを表わす図

【符号の説明】

１ テーブル天板 ２ ガイド ３ コイル支持部材 ４ リニアモータコイル ５ 可動磁石 ６ 静圧軸受 ７ 位置検出器 ８ 遮光板 ９ 原点フォトスイッチ １１ カウンタユニット １２ サーボコントローラ １３ 相切り替えコントローラ １４ Ｄ／Ａコンバータ １５ スイッチ １６ 電流アンプ １７ 変位センサ １８ Ａ／Ｄコンバータ １９ テーブル絶対位置推定部 ９１ 床・基盤 ９２ ステージ定盤 ９３ ウエハステージ ９４ レチクル定盤 ９５ レチクルステージ ９６ 鏡筒定盤 ９７ 投影光学系 ９８ ダンパ ９９ 照明光学系

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定部に対して移動可能なテーブルと、 該テーブルを所定方向に移動させる移動手段と、 センサと、 該センサに測定される場所によって該センサの出力が変
   化するターゲット部材とを有し、 該固定部はセンサとターゲット部材のうちの一方を備
   え、該テーブルは該センサと該ターゲット部材のうちの
   他方を備え、 該センサに測定される該ターゲット部材の場所が、該テ
   ーブルの位置によって異なるように、該センサと該ター
   ゲット部材を配置することを特徴とする位置決め装置。
2. 【請求項２】 前記センサの出力により前期テーブルの
   位置を求める位置推定手段を設けることを特徴とする請
   求項１記載の位置決め装置。
3. 【請求項３】 前記移動手段は、複数のコイルを有し、
   前記位置推定手段により求めたテーブルの位置に応じ
   て、通電するコイルを選択的に切り替えるモータである
   ことを特徴とする請求項２記載の位置決め装置。
4. 【請求項４】 前記位置推定手段により求めたテーブル
   の位置に基づいて、イニシャライズ動作を行うことを特
   徴とする請求項２または３記載の位置決め装置。
5. 【請求項５】 前記固定部は、定盤に固定された部材で
   あることを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の位置
   決め装置。
6. 【請求項６】 前記センサは変位センサであり、前記テ
   ーブルの位置に応じて該変位センサと前記ターゲット部
   材との間隙が変化するように、該ターゲット部材を前記
   所定方向に対して角度を持たせて配置または製作するこ
   とを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の位置決め装
   置。
7. 【請求項７】 前記センサはホールセンサであり、該セ
   ンサが測定する前記ターゲット部材の場所によって磁気
   力が変化するように該ターゲット部材を製作することを
   特徴とする請求項１〜５いずれか記載の位置決め装置。
8. 【請求項８】 前記センサは光電センサであり、該セン
   サが測定する前記ターゲット部材の場所によって反射率
   が変化するように製作することを特徴とする請求項１〜
   ５いずれか記載の位置決め装置。
9. 【請求項９】 請求項１〜８いずれか記載の位置決め装
   置を備えることを特徴とする露光装置。
10. 【請求項１０】 請求項１〜８いずれか記載の位置決め
    装置をウエハステージおよびレチクルステージの少なく
    とも一方として備えることを特徴とする露光装置。
11. 【請求項１１】 請求項９または１０記載の露光装置を
    用意するステップと、レチクル上に形成されたパターン
    をウエハに転写するステップとを有することを特徴とす
    るデバイス製造方法。
12. 【請求項１２】 ウエハに露光された部分を現像するス
    テップと、ウエハ上に形成されたチップを切り離すステ
    ップを更に有することを特徴とする請求項１１記載のデ
    バイス製造方法。