KR100383296B1 - 노광방법및장치 - Google Patents

노광방법및장치

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KR100383296B1 KR1019950029359A KR19950029359A KR100383296B1 KR 100383296 B1 KR100383296 B1 KR 100383296B1 KR 1019950029359 A KR1019950029359 A KR 1019950029359A KR 19950029359 A KR19950029359 A KR 19950029359A KR 100383296 B1 KR100383296 B1 KR 100383296B1
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Abstract

고정자와 가동자로 이루어진 리니어 모터로 구동되는 웨이퍼 또는 레티클을 지지하는 스테이지의 좌표 위치는 레이저 간섭계로 측정하고 측정된 좌표 위치와 목표 좌표 위치간의 편차에서 구한 추력은 멀티플라이어에 출력된다. 또한, 고정자와 가동자 사이의 위상에 대응하는 코사인 함수는 측정된 좌표 위치에 의거하여 구해져서 멀티플라이어로 출력된다. 이때 상기 멀티플라이어의 출력에 의거하여 리니어 모터의 아마츄어 코일에 여자 전류가 공급된다.

Description

노광 방법 및 장치{EXPOSURE METHOD AND APPARATUS}
본 발명은 반도체 디바이스, 액정표시소자, 촬상소자(CCD), 박막자기헤드, 광자기 디스크 등의 마이크로 디바이스를 제조하기 위한 포토리소그래피 공정에서 사용되는 마스크의 패턴 이미지로 감광 기판을 노광하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
종래, 감광재료(포토레지스트)가 도포되어 있는 웨이퍼(또는 글래스 플레이트)상에 마스크로서 제공된 레티클의 패턴을 전사하는 노광 장치로서, 웨이퍼의 각 쇼트 영역을 순차적으로 투영광학계의 노광 필드내로 이동시켜서, 각 쇼트 영역에 순차적으로 레티클의 패턴 이미지를 일괄노광하는 스텝 앤드 리피트 방식의 투영노광장치 (스테퍼 등) 가 사용되었다. 이러한 방식의 투영노광장치에 있어서, 웨이퍼 스테이지 또는 레티클 스테이지를 구동하는 구동 장치로서 피드 스크류 방식(feed screw system) 의 구동 장치가 주로 사용되었다. 그러나 최근에는 위치 결정 시간을 단축하여 처리량(throughput)을 증대하고 비접촉 구동에 의한 진동을 저감하기 위해 이러한 구동 장치로서 리니어 모터가 사용되고 있다.
또한, 투영광학계의 노광 필드를 확장하지 않고 웨이퍼상에 큰 스페이스를 가진 패턴을 전사하는 노광 장치로서, 웨이퍼상의 각 쇼트 영역을 주사 시작 위치로 스테핑시킨 후 투영광학계에 대해서 레티클과 웨이퍼를 동기하여 주사함으로써 노광을 행하는 스텝 앤드 스캔 방식의 투영노광장치가 주목되고 있다. 이러한 주사 노광 방식의 투영노광장치는 미국 특허출원 제 139,803 호(1993, 10. 22)와 제 274,037 호(1994. 7. 12)에 개시되어 있다. 주사 노광 장치가 축소 투영 방식인 경우, 특히 고속으로 레티클을 주사할 필요가 있기 때문에, 적어도 레티클 스테이지측의 구동 장치로서 리니어 모터를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 보다 안정된 주사를 행하기 위해서는 웨이퍼 스테이지측도 리니어 모터에 의해 구동하는 것이 바람직하다.
종래에는, 영구자석형 또는 전자석형 등의 리니어 동기 모터가 노광 장치의레티클 스테이지 또는 웨이퍼 스테이지를 구동하는 리니어 모터로서 사용되었다. 이러한 리니어 동기 모터는 기본적으로 1차측의 전기자(電機子) 코일과 2 차측의 계자석(界磁石)으로 구성되며, 그 전기자 코일에서 발생되는 이동 자계에 의해 가동자측이 이동되도록 구성되어 있다. 이 경우, 전기자 코일에서 발생된 이동자계의 위상을 정확히 결정하기 위해(정확히 위상 전환을 수행하기 위해), 2 차측에서의 계자석의 위치를 검출할 필요가 있다. 종래의 노광 장치에 있어서, 리니어 동기 모터에는, 상시(常時) 전기자 코일에 대한 계자석의 극성의 위치 관계를 검출하는 상(phase) 전환 센서 (홀(Hall)소자형의 자기 센서로 이루어짐) 가 설치되어 있다. 또한 이 노광 장치에는, 스테이지의 위치를 검출하는 좌표 계측 장치(리니어 간섭계 등)가 설치되어 있다. 그러나, 좌표 계측 장치는 종래의 노광 장치의 상전환 센서와 병렬로 설치되어 있다.
상술한 바와 같이 종래의 노광 장치에서, 스테이지를 구동하는 구동장치로서 리니어 모터가 사용되는 경우, 상전환 센서는 스테이지의 좌표 계측 장치와는 별도로 설치되어 있다. 이 상전환 센서는 계자석이 이동하는 범위 전면에서 주기적으로 배치할 필요가 있기 때문에, 그것에 의해 스테이지의 기구 및 배선이 복잡해지는 문제점이 있다.
일반적으로, 얼라인먼트 센서, 오토포커싱용 초점 위치 검출계, 및 레티클 또는 웨이퍼의 로더계 등과 같은 각종 기구들이 노광 장치에 결합되어 있기 때문에, 스테이지의 구동 기구를 가능한 한 간략화하고 스테이지 부근의 스페이스를 가능한 한 넓게 확보하는 것이 바람직하다.
본 발명은 스테이지를 구동하는 구동 장치로서 리니어 모터를 이용하는 노광 장치에서 특별한 상전환 센서를 이용하지 않고 그 리니어 모터를 구동하는 것을 목적으로 한다.
제 1 도는 본 발명의 일실시예에 따른 투영노광장치의 개략도.
제 2 도는 제 1 도의 웨이퍼 스테이지 및 그 제어계의 구조도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1 : 조명 광학계 7X : 레티클 감산기
8 : 중앙 제어계 14X : 웨이퍼 간섭계
15 : 레티클 스테이지 구동계
16 : 웨이퍼 스테이지 구동계
24 : 목표 위치 설정 장치
28 : 단수(端數) 검출 장치
본 발명에 따른 제 1 노광 장치는, 마스크의 위치를 결정하는 마스크 스테이지와, 상기 마스크 스테이지를 구동하는 리니어 모터와, 상기 마스크 스테이지의 위치를 검출하는 위치 검출계를 구비하며, 상기 리니어 모터의 위상 제어 정보로서 위치 검출계로부터의 출력 신호를 이용하는 것이다.
본 발명에 따른 제 2 노광 장치는, 감광 기판의 위치를 결정하는 기판 스테이지와, 상기 기판 스테이지를 구동하는 리니어 모터와, 상기 기판 스테이지의 위치를 검출하는 위치 검출계를 구비하며, 상기 리니어 모터의 위상 제어 정보로서 위치 검출계로부터의 출력 신호를 이용하는 것이다.
상기 제 1 및 제 2 노광 장치에 있어서, 상기 위치 검출계의 일예는 레이저 간섭계( laser interferometer)이다.
본 발명의 제 1 및 제 2 노광 장치에 따르면, 마스크 또는 감광 센서를 구동하기 위한 구동 장치로서 리니어 동기 모터와 같은 리니어 모터가 이용되고, 리니어 동기 모터의 계자석의 위치를 검출하는 상전환 센서로서 스테이지의 위치 검출계가 이용된다. 특히, 상기 스테이지를 구동하는 리니어 모터의 계자석 및 전기자 코일 사이의 위치 관계는, 스테이지의 위치 검출계의 출력(계측결과)에 의거하여검출된다. 예를 들면, 상기 리니어 동기 모터의 전기자 코일과 계자석이 소정의 위치 관계에 있으면, 상기 위치 검출계에 의해 계측된 값은 리셋(또는 프리셋)된 후, 상기 위치 검출계에 의해 계측된 값이 계자석의 배열 피치(alignment pitch)로 나누어 나머지를 구함으로써, 상기 계자석과 상기 전기자 코일간의 위치 관계(위상)가 구해진다. 따라서, 상기 리니어 모터는 또다른 전환센서 없이도 구동될 수 있다. 그 결과, 제조 비용이 감소되며, 스테이지 기구는 간단해지고, 다른 기구는 용이하게 로드될 수 있다.
또한, 위치 검출계로서 레이저 간섭계가 사용되는 경우, 스테이지의 위치는 접촉없이도 고정밀도로 검출 가능하며, 리니어 모터의 전기자 코일과 계자석 사이의 위상 제어는 고분해능 및 고정밀도로 수행될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 노광 장치의 실시예에 대하여 설명한다. 실시예에서, 본 발명은 레티클 패턴의 축소된 이미지에 의해 웨이퍼 상의 각각의 쇼트 영역을 노광하는 스텝 앤드 리피트 방식의 축소투영노광장치 (스테퍼) 에 적용된다.
제 1 도는 본 실시예에 따른 투영노광장치의 개략 구조도이다. 제 1 도에 있어서, 조명 광학계(1)에서 방출된 노광광(i 빔, 엑시머 레이저 등) IL 은 다이크로익 미러(dichroic mirror)(2)에 의해 반사되어 거의 균일한 조명 세기로 레티클 R 의 패턴 영역을 조명한다. Z 축은 다이트로익 미러(2)에 의해서 반사된 노광광 IL 의 주광학 라인(투영광학계 PL 의 광축)에 평행하게 설정되며, X 축은 Z 축에 수직된 2 차원 평면내에서 제 1 도의 지면에 평행한 방향으로 설정되고, Y축은 제 1 도의 지면에 수직한 방향으로 설정된다.
레티클 R 은 Y 방향으로 이동가능한 Y 스테이지(3Y) 상에 장착되고, Y 스테이지(3Y)는 베이스(4)상에 X 방향으로 이동가능한 X 스테이지(3X)상에 장착된다. X 스테이지(3X)는 베이스(4)에 대해서 고정자(5A)와 가동자(5B)로 구성된 리니어 모터(이하, "리니어 모터(5)"라고 함)에 의해 X 방향으로 구동되고, Y 스테이지(3Y)는 X 스테이지(3X)에 대해서 리니어 모터(5)와 동일한 구조를 가진 리니어 모터(도시안됨)에 의해 Y 방향으로 구동된다. 다음에, Y 스테이지(3Y), 상기 Y 스테이지 (3Y)를 구동하는 리니어 모터, X 스테이지(3X), 및 상기 X 스테이지(3X)를 구동하는 리니어 모터(5)를 포함하는 스테이지계를 레티클 스테이지라고도 한다. 이 실시예에서, 레티클 스테이지가 X 스테이지(3X)와 Y 스테이지(3Y)로 계층화된 구조를 가질지라도, 상기 레티클 스테이지는 미국 특허출원 제 266,999 호(1994년 6월 27일)에 개시된 바와 같이, 베이스상에서 X 및 Y 방향으로 레티클이 각각 이동되는 구조를 가질 수 있다.
Y 스테이지(3Y)상에 X 축의 이동 미러(6X)와 Y 축의 이동 미러(도시안됨)가 고정되고, X 스테이지(3X)의 X 좌표 XR가 X 축의 레이저 간섭계 7X 와 이동 미러 (6X)에 의해서 계측된다. 도면에는 도시하지 않았지만, Y 축의 이동 미러상에 레이저빔을 인가하기 위한 Y 축의 레이저 간섭계가 또한 설치된다. Y 스테이지(3Y)의 Y 좌표는 Y 축의 레이저 간섭계와 상기 이동 미러에 의해서 계측된다. 미국 특허출원 제 943,808 호(1986. 12. 19) 또는 미국 특허 제 4,748,478 호에는 이러한 레이저 간섭계의 구조가 개시되고 있다. X 축과 Y 축의 레이저 간섭계(이후 레티클 간섭계라고 함)로 계측된 X 좌표 XR과 Y 좌표는 장치의 동작 전체를 제어하는 중앙 제어계(8)에 공급된다.
레티클 R을 통과한 노광광 IL 은 투영 배율 β(예를 들어, β=1/5)를 가진 투영광학계에 입사되고, 이 투영광학계 PL 은 레티클 R 의 패턴 이미지를 축소시켜 이 패턴 이미지를 웨이퍼 W 의 각 쇼트 영역상에 투영한다. 웨이퍼는 W 는 Y 방향으로 이동가능한 Y 스테이지(10Y)상에 장착되며, 이 Y 스테이지(10Y)는 베이스(11)에서 X 방향으로 이동가능한 X 스테이지 (10X)상에 장착된다. X 스테이지(10X)는 베이스(11)에 대해서 고정자(12A)와 가동자(12B)로 구성된 리니어 모터(이후, "리니어 모터(12)"라고 함)에 의해 X 방향으로 구동되고, Y 스테이지(10Y)는 X 스테이지(10X)에 대해서 리니어 모터(12)와 동일한 구조를 가진 리니어 모터(도시안됨)에 의해 Y 방향으로 구동된다. 다음에, Y 스테이지(10Y)와, 상기 Y 스테이지(10Y)를 구동하는 리니어 모터(12)와, X 스테이지 (10X) 와, 상기 X 스테이지 (10X)를 구동하는 리니어 모터(12)와, 웨이퍼 W 의 경사 각도와 위치를 Z 방향으로 조정하는 Z 레벨링 스테이지 (도시생략) 를 구비한 스테이지계를 웨이퍼 스테이지라고 한다. 본 실시예의 웨이퍼 스테이지가 X 스테이지 (10X) 및 Y 스테이지(10Y)로 계층화된 구조를 가질지라도, 상기 웨이퍼 스테이지는 미국 특허출원 제 221,375 호(1994. 4. 1)에 개시된 바와 같이 베이스에서 X 방향과 Y 방향으로 웨이퍼가 각각 이동되는 구조를 가질 수 있다.
Y 스테이지(10Y)상에, X축의 Y 방향을 따라 연장하는 반사면을 가지는 이동미러(13X)와 Y 축의 X 방향을 따라 연장하는 반사면을 가진 이동 미러(도시안됨)가고정되고, X 스테이지(10X)의 X 좌표 XW는 X 방향을 따라 이동 미러(13)상에 레이저 빔을 인가하는 X 축의 레이저 간섭계(14X)에 의해 계측된다. 도면에 도시하진 않았지만, Y 방향을 따라 Y 축의 이동 미러상에 레이저빔을 인가하는 Y 축의 레이저 간섭계가 또한 설치되어 있다. Y 축의 상기 레이저 간섭계에 의해 Y 스테이지(10Y)의 Y 좌표가 계측된다. 미국 특허 제 5,003,342 호와, 제 5,243,195호에는 이러한 간섭계의 특정 구조가 개시되어 있다. X 축 및 Y 축의 레이저 간섭계(이후, 웨이퍼 간섭계라고 함)로 계측된 X 좌표 XW및 Y 좌표는 중앙 제어계(8)에 공급된다.
중앙 제어계(8)는 레티클 스테이지 구동계(15)에 의해 레티클측상의 X 및 Y축의 리니어 모터의 동작을 제어함으로써 레티클 R 의 위치를 결정하며, 웨이퍼 스테이지 구동계(16)에 의해 웨이퍼측상의 X 축 및 Y 축의 리니어 모터의 동작을 제어함으로써 웨이퍼 W 의 위치를 결정한다.
본 실시예에서는, Y 스테이지(10Y)상에 표면이 웨이퍼 W 의 표면의 높이와 동일한 높이가 되도록 기준 마크 부재(9)가 고정되어 있다. 기준 마크 부재 (9)상에는 십자형의 기준 마크가 형성된다. 이 기준 마크는 통상 웨이퍼 스테이지에 대해서 레티클 R 의 위치 결정 (레티클 얼라인먼트), 및 웨이퍼 W 의 각 쇼트 영역에 설치된 웨이퍼 마크(얼라인먼트 마크)의 위치 검출을 위해 얼라인먼트 센서의 검출중심과 노광중심 사이의 간격(베이스 라인)을 검출하는데 이용된다. 또한 실시예에서 기준 마크 부재(9)상의 기준 마크는 리니어 모터의 계자석의 위치의 기준으로서 이용된다.
본 실시예에서, 상술한 얼라인먼트 센서로서, 오프액시스(off-axis) 방식과 촬상 방식의 얼라인먼트 센서(20)가 본 실시예에서 투영광학계 PL 과는 별도로 설치되어 있다. 이 얼라인먼트 센서(20)내에는 기준 마크 부재(9)(또는 웨이퍼 W)의 표면과 공역 위치에 소정의 지표(인덱스) 마크가 배치되며, 계측될 마크의 이미지와 상기 지표 마크의 이미지는 촬상 소자에 의해 동시에 촬상되며, 그로부터 촬상 신호 S1 은 중앙 제어계(8)에 공급된다. 중앙 제어계(8)는 상기 촬상 신호 S1을 처리하여 상기 지표 마크에 대해서 계측될 마크의 위치 변위량을 구한다. 미국 특허 제 5,243,195 호에는 얼라인먼트 센서(20)와 기준 마크 부재(9)의 특정 구성이 개시되어 있다. 도면에 도시되진 않았지만, 다이크로익 미러(2) 위에는 미국 특허 제 5,214,489 호 또는 5,204,535 호에 개시된 바와 같이 웨이퍼 W 상의 각 쇼트 영역과 레티클 R 간의 위치 관계를 검출하는 TTR(Through The Reticle)방식의 얼라인먼트 센서가 설치되어 있다.
다음에는, 제 1 도의 웨이퍼 스테이지를 구성하는 X 스테이지(10X)와 관련해서 본 실시예에서 리니어 모터와 제어계의 동작 및 구성에 대해서 설명한다.
제 2 도는 제 1 도에 도시한 웨이퍼 스테이지와 그의 제어계의 구성도이다. 제 2 도에서, 리니어 모터(12)의 고정자(12A)는 소정의 커버내에서 3상 전기자 코일(19)을 로드함으로써 구성되고, 가동자(12B)는 X 스테이지(10X)측에 고정된 플랫 플레이트(백요크: back yoke)(17) 의 저면에 X 방향으로 극피치 PM로 극성이 순차적으로 반전하도록 4개의 영구자석(18)을 고정시킴으로써 구성된다. 즉, 본 실시예의 리니어 모터(12)는 이동자석형의 리니어 동기 모터이며, 파손의 가능성이 적고유지 보수가 용이한 단순 구조를 가진다. 그러나, 가동자측에 전기자 코일을 포함하는 가동 코일형의 리니어 모터가 사용될 수도 있다.
컴퓨터로 구성되는 본 실시예의 중앙 처리계(8)에서, X 축의 웨이퍼 간섭계 (14X)에 의해 계측된 X 스테이지(10X)의 X 좌표 XW는 미분기 (21) 의 입력부와 감산기 (22)의 감산측의 입력부에 공급된다. 미분기(21)는 공급된 X 좌표 XW를 시간 단위로 미분하여 X 방향으로 X 스테이지의 속도 VXW를 산출하고, 이 속도 VXW를 감산기(23)의 감산측의 입력부에 공급한다. 중앙 제어계(8)중의 미분기(21) 등이 컴퓨터의 소프트웨어로 실행되는 기능이 있기 때문에, 그 미분 연산은 예를 들어 감산 연산과 상기 감산 연산에서 구한 차분을 샘플링 주기로 제산하는 제산 연산과 감산 연산으로부터 실행된다.
한편, X 스테이지(10X)를 X 방향으로 위치 결정하기 위한 목표좌표 Xwi는 목표위치 설정장치(24)에서 감산기(22)의 가산측으로 공급된다. 감산기(22)는 목표 좌표 XWi에서 X 스테이지(10X)의 현재의 X 좌표 Xw를 감산하여 위치 편차 △ Xwi(=Xwi-Xw)를 구하고, 이 위치편차 △Xwi를 위치이득회로(25)의 입력부에 공급한다. 위치이득회로(25)는 위치편차 △Xwi에 각 위치 편차에 대응하는 속도를 얻기 위한 계수 KP를 곱하여 목표 구동 속도 VXWi를 구하며, 이 목표 구동 속도 VXwi는 감산기(23)의 가산측의 입력부에 공급된다. 감산기(23)에서는 목표 구동 속도 VXwi에서 X 스테이지(10X)의 계측된 속도 VXw가 감산되어 X 방향으로의 속도 편차 △VXwi가 구해진다. 필터 회로(26)는 예를 들어 저역 필터로서 동작하며, 공급 속도 편차 △VXwi의 저주파 성분에 대응하는 X 방향으로 추력(thrust)값 FWX을 얻고, 이 추력값 FWX 을 웨이퍼 스테이지 구동계 (16) 의 3개의 승산기(27A 내지 27C)의 2개의 입력부중 하나에 공급한다.
또한, 제 1 도의 얼라인먼트 센서(20)로부터의 촬상신호 S1 은 중앙 제어계 (8)의 목표위치 설정장치(24)로 공급된다. 이 경우, 기준 마크 부재(9)상의 기준 마크의 이미지가 얼라인먼트 센서(20)의 지표 마크와 일치할 때 제 2 도의 전기자 코일(19)에 대해서 영구자석(18)의 위상 θ0[rad] 가 구해지고, 상기 위상 θ0를 영구자석(18)의 극피치 PM을 이용하여 X 방향의 위치 변위량 △X0(=PM·θ0/(2π )) 으로 변환하여 구한 값은 목표 위치 설정 장치(24)내의 메모리에 기억된다. 이때 기준 마크 부재(9)의 기준 마크가 초기 설정시 얼라인먼트 센서(20)의 관측 시야내로 이동되면, 목표위치 설정장치(24)는 상기 촬상신호 S1 을 처리하여 X 방향의 지표 마크에 대해서 상기 기준 마크의 이미지의 위치 변위량 (웨이퍼 W 상에서 변환된 값) △X1을 구한다. 그 후, 목표위치 설정장치(24)는 웨이퍼 스테이지 구동계(16)내의 단수(端數) 검출장치(28) 에 미리 기억된 위치 변위량 △X0와 상기 위치 변위량 △X1을 가산하여 구한 위치 변위량(△X0+△X1)을 공급한다.
한편, 웨이퍼 스테이지 구동계(16)는 파워 증폭기 (30A 내지 30C)를 제외한컴퓨터로 구성된다. 이 웨이퍼 스테이지 구동계(16)에 있어서, 웨이퍼 간섭계(14X)로 계측된 X 스테이지(10X)의 X 좌표 Xw는 단수 검출 장치(28)에 공급된다. 목표위치 설정장치(24)로부터의 위치 변위량 (△X0+ △X1)은 초기 설정시에 단수 검출 장치(28)에 공급된다. 이 위치 변위량(△X0+ △X1)이 초기 설정시에 전기자 코일(19)에 대한 영구자석(18)의 위치 변위량을 나타낸다.
단수 검출 장치(28)는 이때 상기 오프셋 값 XOFF을 X 스테이지(10X)의 X 좌표 Xw의 값 Xwo에 가산하여 구한 좌표가 상기 위치 변위량(△X0+△X1)이 되도록 오프셋 값 XOFF을 결정한다. 즉, 다음과 같은 관계가 설정된다.
다음에 초기 설정 후, 단수 검출 장치(28)는 웨이퍼 간섭계(14X)로부터 공급된 X 좌표 Xw에 오프셋값 XOFF을 가산하여 구한 좌표를 고정자 (12B)의 영구자석 (18)의 극피치 PM의 2배 (2 x PM) 로 제산하여 단수 △Xw을 구하고, 이 단수 △Xw를 3개의 위상 변환 장치(29A 내지 29C)에 공급한다. 이에 응답하여, 제 1 위상 검출 장치(29A)는, 단수 △Xw를 극피치 PM의 2배 (2 x PM) 로 제산하여 구한 값에 2π를 곱하여 구한 위상을 θ로 하여 cosθ값을 생성하고, 이 cosθ의 값을 제 1 승산기의 다른 입력부에 공급한다. 제 2 위상 변환 장치(29B)는 상기 위상 θ를 2π /3 만큼 시프트시켜 cos (θ- 2π/3) 값을 발생하며, 이 cos (θ- 2π/3) 값을 제2 승산기(27B)의 다른 입력부에 공급한다. 동일하게 제 3 위상 변환 장치(29C)는 위상 θ를 4π/3 만큼 시프트시켜 cos(θ- 4π/3) 값을 발생하고 이 cos(θ- 4π /3) 값을 제 3 승산기(27C)의 다른 입력부에 공급한다.
그 후, 제 1 승산기(27A)는 필터 회로(26)로부터 공급된 추력 FWX 에 cosθ를 곱하여 구한 추력에 대응하는 전류 신호를 파워 증폭기(30A)에 공급한다. 제 2 승산기 (27B)는 상기 추력 FWX 에 cos(θ- 2π/3)을 곱하여 구한 추력에 대응하는 전류 신호를 파워 증폭기(30B)에 공급하며, 제 3 승산기 (27C)는 상기 추력 FWX에 cos (θ- 4π/3)을 곱하여 구한 추력에 대응하는 전류 신호를 파워 증폭기(30C)에 공급한다. 파워 증폭기(30A, 30B, 30C) 각각은 공급된 전류 신호를 증폭하여 3상 전기자 코일(9)의 대응 위상 코일에 여자 전류를 공급한다. 따라서, X 스테이지 (10)는 X 스테이지 (10X)의 X좌표가 목표 위치 설정 장치(24)로 설정된 목표 좌표상에 수속될 때까지 리니어 모터(12)를 통해 X 방향으로 구동된다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에서 전기자 코일(19)에 대한 영구자석(18)의 위치 변위량(위상)은 웨이퍼 간섭계(14X)로부터 공급된 X 좌표 Xw에 의거하여 단수 검출 장치(28)에서 계산되며, 전기자 코일(19)의 각 위상 코일에 공급된 여자 전류의 위상은 상기 위치 변위량에 의거하여 설정된다. 그러므로, 영구자석(18)의 극성을 검출하기 위한 상전환 센서 (홀소자 등으로 이루어짐)가 별도로 설치될 필요가 없다. 결과적으로, 스테이지 기구가 간략화되므로 각종 기구가 용이하게 스테이지상에 설치될 수 있다.
상기 실시예에 있어서, Y 스테이지(10Y)상의 기준 마크 부재(9)는 웨이퍼 간섭계(14X)의 계측값(X 좌표)과 리니어 모터에서의 전기자 코일에 대한 자석의 위상 관계의 대응 관계를 구하기 위하여 이용된다. 그러나, 이에 덧붙여 상기 대응 관계는 예를 들어 리미트 스위치 등을 이용하여 웨이퍼 간섭계(14X)의 원점을 설정하기 위해 구해진다.
본 발명은 스텝 앤드 리피트 방식의 노광장치(스테퍼 등) 뿐만 아니라 미국 특허출원 제 139,803 호(1993.10.22) 와 제 274,037 호(1994.7.12)에 개시된 스텝 앤드 스캔 방식의 주사노광장치에도 적용가능하며, 이 장치에서 리니어 모터는 레티클 스테이지 또는 웨이퍼 스테이지를 구동하기 위한 구동 장치로서 사용된다. 이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 전술한 실시예로 제한되지는 않으며 본 발명의 범위내에서 각종 구성이 취해질 수 있다.

Claims (40)

  1. 마스크 또는 감광 기판을 지지하는 스테이지를 구동하는 방법에 있어서,
    상기 스테이지의 위치를 검출하여 리니어 모터의 코일과 자석의 위상 정보를 구하고 상기 검출된 위치에 기초하여 상기 스테이지를 구동하는 단계와,
    상기 위상 정보에 따라 상기 코일의 여자 전류를 제어하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 구동 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 감광 기판을 상기 마스크상의 패턴 이미지로 노광하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 구동 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 소정의 스테이지 위치를 검출하는 단계와,
    검출된 소정의 스테이지 위치에 기초하여 오프셋값을 결정하는 단계를 더 구비하며,
    상기 제어하는 단계는 상기 위상 정보와 상기 오프셋값에 기초하여 수행되는 것을 특징으로 하는 구동 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 자석은 복수의 영구 자석 부분을 포함하고, 상기 코일은 복수의 영구 자석 부분과 협력하는 다상(multi-phase) 전기자 코일이며,
    상기 위상 정보에 따라 상기 다상 코일의 각각의 위상에서의 여자 전류를 제어하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 구동 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 구동 방향으로 다른 극성을 갖도록 상기 복수의 영구 자석 부분을 배치하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 구동 방법.
  6. 마스크 또는 감광 기판을 지지하는 스테이지의 위치를 검출하는 단계와,
    상기 마스크상의 패턴 이미지로 상기 감광 기판을 노광하기 위하여 상기 스테이지를 구동하는 리니어 모터의 위상 제어 정보로서 상기 검출된 위치를 사용하여 상기 스테이지를 구동하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 소정의 스테이지의 위치를 검출하는 단계와,
    검출된 소정의 스테이지 위치에 기초하여 오프셋값을 결정하는 단계를 구비하며,
    상기 구동하는 단계는, 상기 위상 정보와 상기 오프셋값에 기초하여 수행되는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  8. 마스크 또는 감광 기판을 지지하는 스테이지와,
    상기 스테이지를 구동하는 리니어 모터와,
    상기 스테이지의 위치를 검출하여 상기 리니어 모터의 코일과 자석의 위상 정보를 구하는 검출 장치와,
    상기 검출된 위치에 기초하여 상기 리니어 모터를 구동하고 상기 위상 정보에 따라 상기 코일의 여자 전류를 제어하는 제어기를 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 마스크상의 패턴 이미지로 상기 감광 기판을 노광하는 노광계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 검출 장치는 소정의 스테이지 위치를 검출하고,
    상기 제어기는 검출된 소정의 스테이지 위치에 기초하여 오프셋값을 결정하고 상기 위상 정보와 상기 오프셋값에 기초하여 상기 여자 전류를 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 자석은 복수의 영구 자석 부분을 포함하며,
    상기 코일은 상기 복수의 영구 자석 부분과 협력하는 다상 전기자 코일이고,
    상기 제어기는 상기 위상 정보에 따라 상기 다상 전기자 코일의 각각의 위상에서의 여자 전류를 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 복수의 영구 자석 부분은 구동 방향으로 다른 극성을 갖도록 배치된 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 마스크 또는 감광 기판을 지지하는 스테이지와,
    상기 스테이지를 구동하는 리니어 모터와,
    상기 스테이지의 위치를 검출하는 검출 장치와,
    상기 리니어 모터를 구동하여 상기 리니어 모터의 위상 제어 정보로서 상기 검출된 위치를 사용하여 상기 마스크상의 패턴 이미지로 상기 감광 기판을 노광하는 제어기를 구비하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 검출 장치는 소정의 스테이지 위치를 검출하고,
    상기 제어기는 검출된 소정의 스테이지 위치에 기초하여 오프셋값을 결정하고 상기 위상 정보와 상기 오프셋값에 기초하여 상기 리니어 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  15. 마스크상의 패턴 이미지로 감광 기판을 노광하는 장치에 있어서,
    상기 마스크 또는 상기 기판을 이동하는 스테이지와,
    상기 스테이지에 접속되고 코일 어셈블리와 자석 부재를 포함하며, 상기 코일 어셈블리에 복수의 상이한 위상의 여자 전류를 공급하여 상기 스테이지를 구동하는 구동 장치와,
    상기 스테이지의 위치를 검출하는 레이저 간섭계와,
    상기 코일 어셈블리와 상기 레이저 간섭계에 접속되고, 상기 레이저 간섭계의 출력에 기초하여 상기 코일 어셈블리와 상기 자석 부재간의 위치 정보를 결정하고, 상기 위치 정보를 사용하여 상기 모터의 초기 설정시 상기 코일 어셈블리에 공급된 하나이상의 상기 여자 전류의 위상을 결정하는 결정 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 기판에 대하여 상기 마스크를 위치 결정하는데 사용되는 기준 부재를 더 구비하고,
    상기 결정 장치는 상기 기준 부재를 사용하여 위치 정보를 결정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 스테이지를 이동가능하게 지지하는 베이스 부재를 더 구비하고, 상기 코일 어셈블리와 상기 자석 부재중의 하나는 상기 베이스 부재에 고정된 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제 15 항에 있어서, 상기 자석 부재는 복수의 영구 자석 부분을 포함하며, 상기 코일 어셈블리는 상기 복수의 영구 자석 부분과 협력하여 상기 스테이지를 구동하는 다상 전기자 코일 어셈블리인 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 복수의 영구 자석 부분은 구동 방향으로 다른 극성을 갖도록 배치된 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 스테이지를 이동가능하게 지지하는 베이스 부재를 더 구비하고, 상기 코일 어셈블리와 상기 자석 부재중의 하나는 상기 베이스 부재에 고정된 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 제 15 항에 기재된 장치에 의해 상기 이미지가 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로 디바이스.
  22. 기판상에 이미지를 형성하는 장치에 있어서,
    상기 기판을 이동하는 스테이지와,
    상기 스테이지에 접속된 제 1 부분과, 상기 제 1 부분에 대하여 이동할 수 있는 제 2 부분을 포함하며, 복수의 상이한 위상에서의 여자 전류가 공급되어 상기 스테이지를 구동하는 모터와,
    상기 스테이지의 위치를 검출하는 위치 검출계와,
    상기 모터와 상기 위치 검출계에 접속되고, 상기 위치 검출계의 출력에 기초하여 상기 제 1 부분과 상기 제 2 부분사이의 위치 변위량을 결정하고, 상기 위치 변위량에 기초하여 상기 모터의 초기 설정시 상기 모터에 공급된 하나이상의 상기 여자 전류의 위상을 제어하는 제어기를 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 기판상에 형성된 얼라인먼트 마크를 검출하는데 사용되는 기준 부재를 더 구비하고,
    상기 제어기는 상기 기준 부재를 사용하여 위치 변위량을 결정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  24. 제 22 항에 있어서, 상기 제 1 부분은 복수의 영구 자석 부분을 구비하고, 상기 제 2 부분은 상기 복수의 영구 자석 부분과 협력하는 다상 전기자 코일 어셈블리를 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 복수의 영구 자석 부분은 구동 방향으로 다른 극성을 갖도록 배치된 것을 특징으로 하는 장치.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 스테이지를 이동가능하게 지지하는 베이스 부재를 더 구비하고, 상기 제 1 부분과 상기 제 2 부분중의 하나는 상기 베이스 부재에 고정된 것을 특징으로 하는 장치.
  27. 제 22 항에 있어서, 상기 스테이지를 이동가능하게 지지하는 베이스 부재를 더 구비하고, 상기 제 1 부분과 상기 제 2 부분중의 하나는 상기 베이스 부재에 고정된 것을 특징으로 하는 장치.
  28. 제 22 항에 있어서, 상기 위치 검출계는 하나이상의 레이저 간섭계를 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  29. 제 22 항에 있어서, 상기 마스크를 이동하는 마스크 스테이지를 더 구비하며, 상기 이미지는 상기 마스크상에 형성된 패턴에 대응하는 것을 특징으로 하는 장치.
  30. 제 22 항에 기재된 장치에 의해 상기 이미지가 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로 디바이스.
  31. 스테이지와,
    상기 스테이지에 접속되고 코일 어셈블리와 자석 부재를 구비하고, 상기 코일 어셈블리에 복수의 상이한 위상의 여자 전류를 공급하여 상기 스테이지를 구동하는 구동 장치와,
    상기 스테이지의 위치를 검출하는 레이저 간섭계와,
    상기 코일 어셈블리와 상기 레이저 간섭계에 접속되고, 상기 레이저 간섭계의 출력에 기초하여 상기 코일 어셈블리와 상기 자석 부재간의 위치 정보를 결정하고, 상기 위치 정보를 사용하여 상기 모터의 초기 설정시 상기 코일 어셈블리에 공급된 하나이상의 여자 전류중의 위상을 결정하는 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
  32. 제 31 항에 있어서, 상기 자석 부재는 복수의 영구 자석 부분을 구비하고, 상기 코일 어셈블리는 상기 복수의 영구 자석 부분과 협력하여 상기 스테이지를 구동하는 다상 전기자 코일 어셈블리인 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
  33. 제 32 항에 있어서, 상기 복수의 영구 자석 부분은 구동 방향으로 다른 극성을 가지도록 배치된 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
  34. 제 33 항에 있어서, 상기 스테이지를 이동가능하게 지지하는 베이스 부재를 더 구비하고, 상기 코일 어셈블리와 상기 자석 부재중의 하나는 상기 베이스 부재에 고정된 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
  35. 제 31 항에 있어서, 상기 스테이지를 이동가능하게 지지하는 베이스 부재를 더 구비하고, 상기 코일 어셈블리와 상기 자석 부재중의 하나는 상기 베이스 부재에 고정된 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
  36. 스테이지와,
    상기 스테이지에 접속된 제 1 부분과, 상기 제 1 부분에 대하여 이동가능한 제 2 부분을 구비하며, 복수의 상이한 위상의 여자 전류가 공급되어 상기 스테이지를 구동하는 모터와,
    상기 스테이지의 위치를 검출하는 간섭계와,
    상기 모터와 상기 간섭계에 접속되고, 상기 간섭계의 출력에 기초하여 상기 제 1 부분과 상기 제 2 부분 사이의 위치 변위량을 결정하고, 상기 위치 변위량에 기초하여 상기 모터의 초기 설정시 상기 모터에 공급된 하나이상의 상기 여자 전류의 위상을 제어하는 제어기를 구비하는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
  37. 제 36 항에 있어서, 상기 제 1 부분은 복수의 영구 자석 부분을 구비하며, 상기 제 2 부분은 상기 복수의 영구 자석 부분과 협력하는 다상 전기자 코일 어셈블리를 구비하는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
  38. 제 37 항에 있어서, 상기 복수의 영구 자석 부분은 구동 방향으로 다른 극성을 갖도록 배치된 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
  39. 제 38 항에 있어서, 상기 스테이지를 이동가능하게 지지하는 베이스 부재를 더 구비하고, 상기 제 1 부분과 상기 제 2 부분중의 하나는 상기 베이스 부재에 고정된 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
  40. 제 36 항에 있어서, 상기 스테이지를 이동가능하게 지지하는 베이스 부재를 더 구비하고, 상기 제 1 부분과 상기 제 2 부분중의 하나는 상기 베이스 부재에 고정된 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
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