JP2001007015A

JP2001007015A - ステージ装置

Info

Publication number: JP2001007015A
Application number: JP11179584A
Authority: JP
Inventors: Kuniyasu Haginiwa; 邦保萩庭; Hideo Haneda; 英夫羽田; Hiroyuki Sekiguchi; 浩之関口
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-06-25
Filing date: 1999-06-25
Publication date: 2001-01-12

Abstract

(57)【要約】【課題】ステージ上の温度を一定に保持できるように
する。【解決手段】ステージを駆動する駆動モータと、駆動
モータが発生する熱を回収する熱回収手段と、熱回収手
段による熱回収量を制御する制御手段とを備えたステー
ジ装置において、制御手段はステージの駆動を制御する
（ステップＳ３）ために予めステージの駆動に関して規
定した駆動パターンに基づいて熱回収量の制御を行なう
（ステップＳ１、Ｓ２、Ｓ５）。あるいは、制御手段
は、ステージの所定時間毎に検出される駆動状態に基づ
いて熱回収量を変更することにより熱回収量の制御を行
なう。あるいは、ステージの各駆動毎に、その駆動に関
する情報である駆動情報に基づいて駆動モータの発熱量
を算出し、さらにこの発熱量を所定時間毎に積算し、こ
の積算値に基づいて熱回収量の変更を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、所定の露光位置に
基板上の各露光領域を順次アライメントして各露光領域
に対して露光を行なう装置、特に、ＩＣ、ＬＳＩ等の半
導体素子を製造する際にレチクル面上の回路パターンを
ウエハ面上に投影光学系を介して投影露光するステップ
アンドリピートタイプの露光装置において、半導体ウエ
ハ上のいくつかのショット領域に関連する位置もしくは
位置エラーを計測し、これらからウエハ上の各ショット
領域のショット配列を決定し、この決定されたショット
配列を用いてレチクルに関連する位置にウエハ上の各シ
ョット領域を順にアライメントする位置合せに用いるこ
とができ、さらには、精密加工機、精密測定機等の高精
度の位置制御が要求される装置において用いることがで
きるステージ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】このようなステージ装置は、一般に、熱
源であるモータ部に対して一定の温度に保たれた冷媒を
循環させることにより、駆動モータの発熱を回収する構
造を有するが、モータからの発熱を完全に遮断すること
は構造上非常に困難である。すなわち、モータの発熱量
が多くても、少なくても、ほぼ一定の熱を回収する構成
になっている。そのため、モータからの発熱量が大きい
場合には、冷媒により回収される熱量よりもモータから
発生する熱量の方が大きいため、モータからの電熱によ
り、ステージテーブル上の温度は高くなってしまう。

【０００３】一方、ステージの環境を安定させるため
に、ステージのまわりの空間には一定の方向から温度制
御された空気が流される。そのため、ステージテーブル
上の温度が高くなると、風上側と風下側とで温度差が発
生する。この温度差によりテーブル上の熱膨張差が発生
し、歪みが起こる。テーブル上の歪みが発生すると、テ
ーブル上に搭載されている基準ミラーの姿勢変化が発生
し、ミラー基準で構成されているステージの座標形状が
変化してしまう。それにより、ウエハの位置合せ誤差が
発生する。

【０００４】その対策として、モータの発熱量を監視し
たり、モータの駆動履歴より発熱量を計算して、その量
に応じて熱回収用の熱交換器の冷媒温度を変化させ、ス
テージテーブルの温度をできるだけ一定に保つようにし
ている。また、特開平１−１９５３８９号公報に記載さ
れているように、リニアモータを用いた精密移動テーブ
ル等のステージ装置において、温度検知手段を用いてリ
ニアモータの温度を検知し、ベースとリニアモータの温
度差が無くなるように冷却手段を制御するようにしてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、モータ
の発熱量の監視結果や駆動履歴よる計算結果に基づいて
冷媒温度を変化させる従来技術によれば、冷媒の温度設
定を変えてから実際の冷却効果が現れるまでに時間的な
差があるため、テーブル上の温度変化をある程度抑制す
ることはできても、一定に保つことは難しいという問題
がある。

【０００６】また、上記公報に記載された従来技術によ
れば、ステージの駆動によるリニアモータの温度上昇を
温度検知手段が検知してからこれに基づいて冷却手段を
制御するというフィードバック制御を用いているため、
リニアモータの温度が上がってからこれを下げるまでに
は一定の応答時間を要する。したがって、その間の温度
変化によってテーブルが熱応力により変形し、テーブル
の精度基準となる部材が変形してさらなる高精度の制御
ができないという問題がある。また、サーミスタなどの
温度検知手段をリニアモータやテーブルなどに取り付け
ること自体が困難であり、コストアップの原因となる。
さらにそれらを移動体に取り付けるための配線処理が困
難であるという問題もある。

【０００７】本発明の目的は、このような従来技術の問
題点に鑑み、ステージ装置において駆動負荷の変動にか
かわらず、また温度検知手段を用いることなく、ステー
ジ上の温度を一定に保持できるようにすることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明の第１のステージ装置は、ステージを駆動する駆
動モータと、前記駆動モータが発生する熱を回収する熱
回収手段と、前記熱回収手段による熱回収量を制御する
制御手段とを備えたステージ装置において、前記制御手
段は、前記ステージの駆動を制御するために予め前記ス
テージの駆動に関して規定した駆動パターンに基づいて
前記熱回収量の制御を行なうものであることを特徴とす
る。

【０００９】この構成において、駆動パターンは、ステ
ージの駆動を制御するためにステージの駆動に関して規
定したものであり、それに基づいてステージを駆動する
前に得られるため、この駆動パターンに基づけば、駆動
モータの発熱の状況が予め得られることになる。これに
基づき、熱の伝達時間を考慮した、的確な熱回収量の制
御が行なわれ、ステージの温度が一定に保持される。

【００１０】また、本発明の第２のステージ装置は、ス
テージを駆動する駆動モータと、前記駆動モータが発生
する熱を回収する熱回収手段と、前記熱回収手段による
熱回収量を制御する制御手段とを備えたステージ装置に
おいて、前記制御手段は、前記ステージの所定時間毎に
検出される駆動状態に基づいて前記熱回収量を変更する
ことにより前記熱回収量の制御を行なうものであること
を特徴とする。

【００１１】この構成において、前記所定時間毎に、検
出される駆動状態に基づいて、直ちに熱回収量の変更が
行なわれる。したがって、前記所定時間を適切に設定す
ることにより、熱回収量の制御が遅れを生ずることなく
的確に行なわれ、ステージの温度が一定に保持されるこ
とになる。

【００１２】本発明の第３のステージ装置は、ステージ
を駆動する駆動モータと、前記駆動モータが発生する熱
を回収する熱回収手段と、前記熱回収手段による熱回収
量を制御する制御手段とを備えたステージ装置におい
て、前記制御手段は、前記ステージの各駆動毎に、その
駆動に関する情報である駆動情報に基づいて前記駆動モ
ータの発熱量を算出し、さらにこの発熱量を所定時間毎
に積算し、この積算値に基づいて前記熱回収量の変更を
行なうことにより前記熱回収量の制御を行なうものであ
ることを特徴とする。

【００１３】この構成において、所定時間毎に、ステー
ジの各駆動毎の発熱量は積算され、これに基づいて直ち
に熱回収量の変更が行なわれる。したがって、前記所定
時間を適切に設定することにより、熱回収量の制御が遅
れを生ずることなく的確に行なわれ、ステージの温度が
一定に保持されることになる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の第１のステージ装置にお
ける好ましい実施形態においては、駆動パターンは、ス
テージの駆動位置、加減速時の加速度または最高速度を
規定するものである。また、ステージ装置は、与えられ
た露光レイアウトに従って基板を順次ステップ移動させ
ながら基板上の各露光領域に対して露光を行なう露光装
置においてステップ移動のために用いられるものであ
り、制御手段は、露光レイアウトに基づいて前記駆動パ
ターンを得るものである。また、制御手段は、この駆動
パターンに基づいて駆動モータの発熱パターンを求め、
これに基づいて熱回収手段の動作パターンを求め、そし
てこれに基づいてステージの駆動の制御を行なうもので
ある。さらに、制御手段は、駆動パターンに基づいて得
られる駆動モータに流す所定時間あたりの電流量、ステ
ージの所定時間あたりの加速時間、またはステージの所
定時間あたりの駆動量に基づいて駆動モータの発熱パタ
ーンを求めるものである。

【００１５】この構成において、ステージの駆動パター
ンは、予めジョブのレイアウト情報やウエハ枚数より読
み取られ、その情報から駆動モータの発熱量が予測さ
れ、これに基づいてステージの駆動と同時もしくはこれ
に先んじて熱回収量が変化させられる。これにより、ス
テージ上の温度変化が非常に小さなものとなる。その結
果、ステージ上の座標変化が小さくなり、常に高精度な
アライメントが行なわれることになる。

【００１６】本発明の第２のステージ装置における好ま
しい実施形態においては、制御手段は、ステージの前記
所定時間毎の移動距離に基づいて熱回収量の変更を行な
う。すなわち、前記所定時間毎に、前記ステージの所定
時間毎の移動距離が所定の最大値以上であるか否か、お
よび所定の最小値以下であるか否かを判定し、所定の最
大値以上である場合は熱回収量を所定値だけ下げ、所定
の最小値以下である場合は熱回収量を所定値だけ上げ
る。あるいは、制御手段は、前記所定時間毎に駆動モー
タに流した電流に基づいて駆動モータによる発熱量を計
算し、この発熱量に基づいて熱回収量の変更を行なう。

【００１７】本発明の第３のステージ装置における好ま
しい実施形態においては、駆動情報は、駆動モータに流
す所定時間あたりの電流量、ステージの所定時間あたり
の加速時間、またはステージの所定時間あたりの駆動量
である。そして、熱回収量には上限および下限があり、
制御手段は熱回収量が上限以上または下限以下とならな
いように熱回収量の制御を行なう。

【００１８】第１〜第３のいずれのステージ装置におい
ても、制御手段はステージおよび駆動モータの温度変化
が極力小さくなるように、すなわち駆動モータによる発
熱量と熱回収量とが等しくなるように熱回収量の制御を
行なう。また熱回収手段としては、冷媒により熱の回収
を行なうものを用いることができ、その場合は、制御手
段は冷媒の温度を制御することにより熱回収量の制御を
行なう。また、駆動モータとしては、コイルまたは磁石
を備えた固定子、およびこの固定子に沿って直線運動す
るコイルまたは磁石を備えた可動子を有するリニアモー
タを用いることができる。さらに制御手段は、熱回収手
段による熱回収に際しての熱伝達経路と、駆動モータに
よる発熱の熱伝達経路との相違を考慮して、熱回収量の
制御を行なう。

【００１９】

【実施例】［第１の実施例］図１は本発明の第１の実施
例に係る半導体露光装置のウエハステージを示す斜視図
である。このステージ装置は、同図に示すようにＸステ
ージを構成する微動ステージ２ならびにＹスライダ４ａ
および４ｂをそれぞれＸ軸方向およびＹ軸方向に駆動す
るＸリニアモータ３ならびにＹリニアモータ６ａおよび
６ｂを備え、また、Ｘリニアモータ３が発生する熱を回
収する不図示の熱回収手段およびこの熱回収手段による
回収熱量を制御する制御手段を備える。

【００２０】感光剤が塗布され露光されるウエハ１は、
ウエハホルダを介し、ステージテーブル上に載置され
る。ウエハテーブルは微動ステージ２の不図示の微動機
構により投影レンズの光軸方向（Ｚ軸方向）および光軸
を中心とする回転方向に駆動可能である。ウエハテーブ
ル上には、図示しないレーザ干渉計用の２本の直交する
バーミラーが搭載されており、ウエハテーブルは、Ｘ軸
およびＹ軸計測ならびにＸ軸に平行な回転計測用の干渉
計によりＸＹおよび回転方向の位置決めがなされる。レ
ーザ干渉計には、温度変化によって空気中の屈折率の変
化が発生すると、計測値が変化してしまうという問題が
ある。そのため、ステージ装置のまわりのステージ空間
は、常に一定の温度に保つことが必要であり、温度調整
された空気を干渉計の光路にいつも流している。したが
ってウエハホルダに熱源がない場合には、ステージ空間
に流されている空気の温度とほぼ同一の温度であれば、
ウエハテーブルを温度ムラがない状態に保つことができ
る。

【００２１】熱回収手段は、Ｘリニアモータ３の筐体内
あるいはさらにＹリニアモータ６ａおよび６ｂの筐体内
に、熱交換器で設定された温度に調整された液体（以
下、モータ冷却液と称す）を循環させる構造を有する。
Ｘリニアモータ３のコイルからの発熱の大部分は、筐体
を介して循環されるモータ冷却液によって放出される。
ステージ装置が停止している状態では、Ｘリニアモータ
３からの発熱がほとんど無いため、Ｘリニアモータ３の
筐体内を流れるモータ冷却液の温度を、ステージ空間に
流れている空気の温度とほぼ同一の温度に設定すること
により、ウエハホルダの温度をステージ空間の空気の温
度とほぼ同一に保つことができる。ところが、Ｘステー
ジの加減速を繰り返すと、Ｘリニアモータ３のコイルに
は多量の電流が流れることになり、コイルからの発熱を
完全にモータ冷却液によって放出することができず、発
熱の一部はコイル表面より放出される。本実施例の構造
では、特にＸリニアモータ３のコイル表面からの発熱
が、Ｘステージを介してウエハホルダを暖めることにな
る。一方、モータ冷却液の温度をステージ空間の温度に
比して低めの温度に設定すると、ステージ空間の温度に
慣らされたウエハホルダは、Ｘステージを介して熱が奪
われるために、モータからの発熱がない場合には、ウエ
ハホルダの温度はステージ空間の温度より低い温度にな
る。ところが、Ｘリニアモータ３からの発熱がある場合
には、上記したように、ウエハホルダを暖めてしまう。
したがってＸリニアモータ３の発熱により供給される熱
量と、モータ冷却液により奪われる熱量とがうまくキャ
ンセルできれば、ウエハホルダの温度をいつも一定に保
つことが可能になる。

【００２２】Ｘリニアモータ３からの発熱量を算出する
方法としては、１つには、単位時間あたりのＸリニアモ
ータ３の電流量を、直接コイルに入力された電流を測定
することにより算出して求める方法がある。また、別の
方法としては、ウエハテーブルの位置による駆動力の差
が小さく、加減速時の加速度、最高速等の駆動パターン
が予め決まっている場合において、駆動量をモニタする
ことにより、Ｘリニアモータ３からの発熱量を推定する
ことも可能である。

【００２３】例えば、ウエハテーブルを図２のように三
角駆動する場合を考える。加減速時の加速度をそれぞれ
αおよびβ、駆動距離をＸ、加減速時の加減速時間をそ
れぞれｔａおよびｔｂ、そして最高速をＶとすると、Ｘ
リニアモータ３に流す電流は加速度に比例し、熱エネル
ギすなわち電流の２乗の積算値は加速度の２乗の積算値
に相当するため、図２の駆動では、熱エネルギに関する
パラメータＰは以下のようになる。

【００２４】Ｐ＝∫（加速度）²ｄｔ＝α²ｔａ＋β²ｔｂまた、次式が成り立つ。Ｘ＝（α²ｔａ＋β²ｔｂ）／２Ｖ＝αｔａ＝βｔｂしたがって、次式が成り立つ。Ｐ＝α²ｔａ＋β²ｔｂ＝（α²＋αβ）ｔａ＝（２β（α²＋αβ））^1/2・Ｘ^1/2

【００２５】したがって、パラメータＰは、駆動距離Ｘ
の平方根に比例する。また、加減速度により係数が変わ
る。したがって、駆動距離の平方根をモニタし、その際
の加減速度からパラメータＰを計算することができる。

【００２６】一方、物体から奪われる熱量は、物体間の
温度差に比例することは良く知られている。したがっ
て、供給した熱量のキャンセルは、発熱量に応じてモー
タ冷却液の設定温度を随時変化させていくことによって
達成することができる。

【００２７】半導体露光装置では、感光材が塗布された
ウエハについては、まずウエハパターンをアライメント
顕微鏡でモニタしてウエハの位置合せを行ない、次に各
ショットを順次投影レンズ下に送り込んでレチクル像を
露光し、そして、最終ショットを露光した後でウエハの
交換を行なう。これらの動作は、制御装置により制御さ
れる。したがってその際に、ウエハテーブルの各駆動毎
の駆動距離の平方根をモニタし、モータの発熱量を算出
する。そして一定時間毎に発熱量の積算値を求め、予め
設定されたテーブルに従って、積算値からモータ冷却液
の設定温度値を定めることによってモータの発熱をキャ
ンセルすることができる。しかし、この方法では、モー
タの発熱が判明してから冷却液の設定温度を変化させる
ため、どうしても冷却制御が後手に回ってしまい、ある
範囲内でしか温度が一定に保たれないという傾向があ
る。

【００２８】そこで本実施例では、ジョブレイアウトが
決定した時点でウエハテーブルの駆動パターンは決定し
ているため、駆動が終ってから発熱量の計算を行なうの
ではなく、図３に示すように、ウエハテーブルの駆動に
先んじて、ステージの駆動パターンに基づいて予め発熱
量を計算するようにしている。図３は図１のステージ装
置の制御手段における処理を示すフローチャートであ
る。同図に示すように、ジョブを開始すると、制御手段
はまず、予め使用するジョブのレイアウト情報に基づい
てウエハテーブルの駆動パターンを計算する（ステップ
Ｓ１）。次に、この駆動パターンに基づいて、一定時間
毎の予想される発熱量の積算値から、設定すべき冷却液
の設定温度の制御パターンを求める（ステップＳ２）。
そして、実際にウエハテーブルの駆動を開始する（ステ
ップＳ３）とほぼ同時に冷却液の設定温度の制御を開始
する（ステップＳ５）。これにより、温度制御をさらに
安定したものとすることができる。したがって、精度の
良い温度制御による高精度のアライメントを期待するこ
とができる。

【００２９】また目的によってウエハテーブルの加減速
度が異なっているような場合でも、予めその値が決定し
ていれば、その値を考慮して冷却液の設定温度を計算す
ることができる。もし、値が決定されていなかったり、
予想した加速度や駆動距離が実際と微妙に食い違ったよ
うな場合には、予想とは別に常時ウエハテーブル制御情
報をモニタし、それに基づいて、逐次予想した冷却液の
設定温度を補正すればよい。例えば、ウエハテーブルの
駆動量を積算し（ステップＳ４）、その駆動量を駆動パ
ターンと比較し（ステップＳ６）、比較結果に基づいて
冷却液の温度を再設定し（ステップＳ７）、そして積算
値をリセットする（ステップＳ７）ようにすればよい。

【００３０】［第２の実施例］図４は本発明の第２の実
施例に係る精密移動テーブルの構成を示す概略ブロック
図である。同図において、１０１は移動体であるステー
ジ、１０２はステージ１０１に結合されているリニアモ
ータ可動子、１０３はリニアモータ固定子、１０４はリ
ニアモータを駆動してステージ１０１を精密に移動させ
る駆動制御部、１０５はステージ１０１をどのように駆
動するかを設定する駆動指令部、１０６はリニアモータ
を冷却する冷媒、１０７は冷媒１０６の温度を制御する
温度制御部、１０８は冷媒１０６の目標温度を設定する
目標温度設定部である。

【００３１】図５はこの精密移動テーブルの外観を示
す。同図に示すように、この精密移動テーブルは、ベー
ス５０８と、ベース５０８の上面においてその両端に沿
って対向させて配置した２本の平行なガイド５０７と、
両ガイド５０７間にまたがるように装着したＹステージ
５０２と、Ｙステージ５０２上に装着したＸステージ５
０１とを具備している。Ｙステージ５０２はエアベアリ
ングを介して水平方向にはガイド５０７によって支持さ
れ、垂直方向には同様にエアベアリングを介してベース
５０８上に支持されており、ガイド５０７に沿って直線
的に摺動可能である。Ｘステージ５０１は水平方向には
エアベアリングを介してＹステージ５０２によって支持
され、垂直方向にはエアベアリングを介してベース５０
８上に支持されている。Ｘステージ５０１はＹステージ
５０２の移動方向と直角な方向にＹステージ５０２上で
摺動する。５０３はＸステージ５０１用の静圧流体軸受
け（エアベアリング）取付け板であり、５０４はＹステ
ージ５０２用の静圧流体軸受け取付け板である。精密に
移動すべき対象物を保持するためのテーブルは、Ｘステ
ージ５０１上に設けられる。

【００３２】Ｘステージ５０１の駆動手段であるリニア
モータ５０５はＹステージ５０２内に装着されている。
Ｙステージ５０２の駆動手段である２つのリニアモータ
５０６は２本のガイド５０７の外側にそれぞれ装着され
ている。リニアモータ５０５および５０６はそれぞれ固
定子５３３および固定子５３３上を摺動する可動子５３
２により構成される。固定子５３３には冷却用の冷媒通
路が形成され、この冷媒通路には冷媒流入用のフレキシ
ブルチューブ５２２が接続されている。

【００３３】図６はリニアモータ５０５および５０６の
構成を示す。同図に示すように、これらのリニアモータ
は、対向させて配置した永久磁石３７を有し、これらは
磁束の通路である上下のヨーク１２に取り付けられてい
る。上下のヨーク１２はスペーサ１３を介して互いに連
結され、箱状の可動子５３２を構成している。リニアモ
ータのコイル１１は２本のコイル支持部材１０間に固定
されている。２本のコイル支持部材１０は連結部材１５
によって連結され、固定子５３３を形成している。箱状
の可動子によって形成される磁場の中に固定子のコイル
１１が配設されているため、コイル１１に通電すること
により、推力を発生することができる。コイル支持部材
１０には冷却用の冷媒を流す冷媒通路１６が設けられて
いる。図６に示した冷却手段はコイルを支持する支持部
材に冷媒通路を設けていたが、冷却手段はこれに限るも
のではなく、冷却ジャケットを用いてコイル両面を冷媒
に浸すようにしてコイルの熱を回収するようにしてもよ
い。

【００３４】固定子５３３は図４のリニアモータ固定子
１０３に相当し、可動子５３２は図４のリニアモータ可
動子１０２に相当する。

【００３５】次に、図４を参照して装置の動作について
説明する。駆動指令部１０５が、ステージ１０１の駆動
プロファイルを作り、駆動指令を駆動制御部１０４およ
び目標温度設定部１０８に与えると、駆動制御部１０４
は与えられた駆動指令に従ってリニアモータに電流を流
すことによってステージ１０１を精密に駆動する。この
とき、リニアモータのコイルに電流が流れることによっ
てジュール熱が発生する。しかしながら、精密移動テー
ブルがステッパのウエハステージのようなものである場
合は、装置が稼働していない状態ではリニアモータのコ
イルには電流がほとんど流れないので温度は安定してい
るが、装置が稼動し始めるとリニアモータのコイルに電
流が流れて発熱するので急にリニアモータの温度が上昇
するという状態を繰り返す。したがって冷媒の温度設定
が一定であると、テーブルの温度が大きく変化してしま
う。このため本実施例では、目標温度設定部１０８は図
７に示すフローチャートに従って温度制御部１０７への
目標温度を変化させる。

【００３６】すなわち、目標温度設定部１０８は、ステ
ージ１０１の移動積算値Ｌをゼロクリアした（ステップ
４００）後、駆動指令部１０５が駆動制御部１０４に与
えた駆動指令値に基づいてステージ１０１の移動距離を
算出し、一定期間Ｓの間、ステージ１０１の移動距離を
Ｌに積算する（ステップ４０１）。一定期間Ｓが経過し
た後、移動積算値Ｌを基準値Ｍと比較し（ステップ４０
２）、Ｌ＞Ｍであれば温度制御部１０７への設定温度Ｔ
をＴ１だけ下げる（ステップ４０３）。また、移動積算
値Ｌを基準値Ｎと比較し（ステップ４０４）、Ｌ＜Ｎで
あれば、設定温度ＴをＴ２だけ上げる（ステップ４０
５）。次に、設定温度Ｔが最小値ＴＡないし最大値ＴＢ
の範囲を越えないようにＴＡおよびＴＢでリミットをか
ける（ステップ４０６）。これにより設定温度Ｔの上げ
過ぎおよび下げ過ぎを防いでいる。このようにして目標
温度設定部１０８は、一定期間Ｓごとに移動積算値Ｌに
応じて設定温度Ｔを変化させる動作を繰り返す。

【００３７】図８は、このような処理による冷媒の設定
温度Ｔの変化と、それによるテーブルの温度変化を説明
するための図である。同図（ａ）はステージ１０１の移
動距離積算値Ｌの時間的変化を示すグラフである。同図
（ｂ）は冷媒の設定温度Ｔの時間的変化を示すグラフで
ある。同図（ｃ）は前記テーブルの温度の時間的変化を
示すグラフである。これら３つのグラフにおける時間軸
は合致している。

【００３８】同図（ａ）に示すように、一定時間Ｓ毎の
積算値Ｌが基準値Ｍを越えると、同図（ｂ）に示すよう
に、設定温度ＴをＴ１だけ下げる。設定温度Ｔは、積算
値ＬがＭを越えている間はＴ１づつ下げ続けるが、積算
値Ｌが最小値ＴＡに達するとそれ以下には下げない。積
算値ＬがＭを越えなくなれば、今度は設定温度ＴをＴ２
づつ上げて行く。そして最大値ＴＢになると、それ以上
は上げない。このようにして、設定温度を同図（ｂ）の
ように変化させる。このとき、冷媒の温度変化およびテ
ーブルの温度変化はそれぞれ同図（ｃ）の曲線８１およ
び８２のようになる。すなわち、テーブルの温度変化８
２は、冷媒の設定温度Ｔを変化させない時のテーブルの
温度変化に比べて１／１０以下になる。

【００３９】なお、本実施例では、ステージの移動距離
の積算値Ｌに基づいて設定温度Ｔを制御するようにして
いるが、この代わりに、リニアモータのコイルヘ流す電
流値を積算し、これに応じて同様にして冷媒の設定温度
Ｔを変化させるようにしてもよい。このようにコイルの
電流値を使用することによって、より直接的に誤差が少
なくなるようにリニアモータの温度変化を予測すること
ができるため、より精度良くテーブルの温度変化が最小
となるように制御することができる。

【００４０】［第３の実施例］第１の実施例ではステー
ジの駆動パターンに基づいて予め発熱量を計算するよう
にしているが、この代わりに、本実施例においては、同
様の図１の装置構成において、Ｘステージの各駆動毎に
同時にＸリニアモータ３への駆動指令等の駆動情報から
Ｘリニアモータ３の発熱量を算出する。そして、一定時
間毎に発熱量の積算値を求め、この積算値に基づいて、
予め設定されたテーブルを参照し、モータ冷却液の温度
設定値を定める。

【００４１】図９は、このようにしてモータ冷却液の温
度を制御した場合のウエハの露光動作におけるＸリニア
モータ３の発熱量とモータ冷却液の温度設定値における
変化の様子を示す。Ｘリニアモータ３の停止時には、モ
ータ冷却液の設定温度はＴ０である。駆動時には、その
時の駆動デューティにより発熱量が異なる。同じ露光動
作でも、条件Ａの状態と条件Ｂの状態とではステップサ
イズや露光時間が異なり、Ｘリニアモータ３からの発熱
量が異なるため、モータ冷却液の温度設定値も異なる。

【００４２】なお、本実施例では、発熱量に応じて即座
にモータ冷却液の温度設定値を変化させるようにしてい
るが、発熱の伝熱経路と冷却の伝達経路とに差がある場
合には、モータ冷却液の温度設定値の変化に勾配をもた
せて徐々に変化させるようにしたり、逆に、温度設定値
を一定時間大き目に設定し、一定時間後に最終目標値に
到達するようにすることによって、被制御物の温度安定
性を向上させることもできる。

【００４３】また、本実施例では、半導体露光装置のウ
エハステージを例にとって説明したが、本発明は、露光
装置のレチクルステージやロボット等において、モータ
等の発熱源と温度設定が可能な冷却装置を有する機構に
おいても適用することができる。

【００４４】［露光装置の実施形態］次に前述した実施
例に示すステージ装置をウエハ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１０を用いて説明す
る。

【００４５】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を支持すると供に、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。

【００４６】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
置決めを行なう。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、回路
パターンが形成された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上のウエハに露光する露光光は、照明
光学系９９から発生される。

【００４７】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。投影光学系に対して両者
が走査している間に、ウエハ上にはレチクルパターンが
露光され、回路パターンが転写される。

【００４８】本実施形態では、前述した実施例のステー
ジ装置をウエハステージとして用いているため、リニア
モータが発生する熱を速やかに回収することが可能なた
め、高速・高精度な露光が可能となる。

【００４９】［デバイス製造方法の実施例］次に上記説
明した露光装置を利用した半導体デバイスの製造方法の
実施例を説明する。図１１は半導体デバイス（ＩＣやＬ
ＳＩ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１（回路設計）では
半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ２（マス
ク製作）では設計したパターンを形成したマスクを製作
する。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５（組み立て）は後工程と呼ば
れ、ステップ４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なう。こうした工程を経て半導体
デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。

【００５０】図１２は上記ウエハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸
化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶
縁膜を形成する。ステップ１３（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１４（イオ
ン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１
５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ス
テップ１６（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１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステッ
プ１８（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１９（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、従来は製造が難しかった高集積度の半導
体デバイスを製造することができる。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ス
テージの駆動を制御するために予めステージの駆動に関
して規定した駆動パターンに基づいて熱回収量の制御を
行なうようにしたため、駆動負荷の変動にかかわらず、
ステージの温度を一定に保持することができる。また露
光装置に用いられ、駆動モータからの発熱を冷却液等で
完全に遮断できないような場合でも、ステージ上のテー
ブルの温度変化を可能な限り小さくし、テーブル上のミ
ラーや基準マーク等の形状を安定させ、その結果、常に
高精度なアライメントを実現することができる。

【００５２】また、ステージの所定時間毎に検出される
駆動状態に基づいて熱回収量を変更するようにしたた
め、駆動負荷の変動にかかわらず、ステージの温度を一
定に保持することができる。すなわち、ステージの駆動
状態に応じてステージおよび駆動モータの温度変化が最
小となるように冷媒の温度を変化させることができ、ス
テージ上のテーブルが熱応力により変形したり、テーブ
ルの精度基準となる部材の変形を防止することができ
る。したがって、高精度なテーブルの駆動制御が可能と
なる。

【００５３】さらに、ステージの各駆動毎に、駆動情報
に基づいて駆動モータの発熱量を算出し、さらにこの発
熱量を所定時間毎に積算し、この積算値に基づいて前記
所定時間毎に熱回収量の変更を行なうようにしたため、
駆動負荷の変動にかかわらず、ステージの温度を一定に
保持することができる。また露光装置に用いられ、駆動
モータからの発熱を冷却液で完全に遮断できない場合で
も、ステージ上のテーブルの温度変化を小さくすること
ができる。したがって、テーブル上のミラーの姿勢や形
状を安定させることができる。その結果、ステージの座
標の安定性を向上させ、重ね合せ性能を向上させること
ができる。

【００５４】また、いずれの場合においても、サーミス
タ等の温度検知手段をステージ内部に設ける必要が無く
なるため、コストダウン、ステージの軽量化、ステージ
の小型化、配線の省略化等を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る半導体露光装置
のウエハステージの要部概略を示す斜視図である。

【図２】図１のステージ装置の加減速時の速度および
電流値を示す図である。

【図３】図１のステージ装置の制御手段における処理
を示すフローチャートである。

【図４】本発明の第２の実施例に係る精密移動テーブ
ルの構成を示す概略ブロック図である。

【図５】図４の精密移動テーブルの外観を示す斜視図
である。

【図６】図５の精密移動テーブルにおけるリニアモー
タの構成を示す斜視図である。

【図７】図４の精密移動テーブルにおける冷媒の目標
温度設定部の動作を示すフローチャートである。

【図８】図７の処理による冷媒の設定温度の変化とそ
れによるテーブルの温度変化を示すグラフである。

【図９】本発明の第３の実施例によるウエハの露光動
作におけるＸリニアモータの発熱量とモータ冷却液の温
度設定値の変化を示すグラフである。

【図１０】本発明のステージ装置をウエハステージと
して搭載した走査型露光装置の構成を示す図である。

【図１１】微小デバイスの製造の流れを示す図であ
る。

【図１２】図１１におけるウエハプロセスの詳細な流
れを示す図である。

【符号の説明】

１：ウエハ、２：微動ステージ、３：Ｘリニアモータ、
４ａ，４ｂ：Ｙスライダ、５：Ｙガイド、６ａ，６ｂ：
Ｙリニアモータ、７ａ，７ｂ：ステージ定盤、１０：コ
イル支持部材、１１：コイル、１２：ヨーク、１３：ス
ペーサ、１５：連結部材、１６：冷媒通路、３７：永久
磁石、１０１：ステージ、１０２：リニアモータ可動
子、１０３：リニアモータ固定子、１０４：ステージ駆
動制御部、１０５：駆動指令部、１０６：冷媒、１０
７：冷媒温度制御部、１０８：冷媒の目標温度設定部、
５０１：Ｘステージ、５０２：Ｙステージ、５０３，５
０４：取付け板、５０５：リニアモータ、５０６：リニ
アモータ、５０７：ガイド、５０８：ベース、５２２：
フレキシブルチューブ、５３２：可動子、５３３：固定
子。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者関口浩之東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 2F078 CA02 CA08 CB13 CC11 3C048 BB12 DD06 DD26 EE02 5F046 AA22 CC01 CC04 CC16 CC18 CC20 DA07 DA26 DD06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ステージを駆動する駆動モータと、前記
駆動モータが発生する熱を回収する熱回収手段と、前記
熱回収手段による熱回収量を制御する制御手段とを備
え、前記制御手段は、前記ステージの駆動を制御するた
めに予め前記ステージの駆動に関して規定した駆動パタ
ーンに基づいて前記熱回収量の制御を行なうことを特徴
とするステージ装置。
【請求項２】前記駆動パターンは、前記ステージの駆
動位置、加減速時の加速度または速度を規定することを
特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
【請求項３】基板を順次ステップ移動させながら前記
基板上の各露光領域に対して露光を行なう露光装置に用
いられ、前記制御手段は、与えられた露光レイアウトに
基づいて前記駆動パターンを得ることを特徴とする請求
項１または２に記載のステージ装置。
【請求項４】前記制御手段は前記駆動パターンに基づ
いて前記駆動モータの発熱パターンを求め、これに基づ
いて前記熱回収手段の動作パターンを求め、そしてこれ
に基づいて前記ステージの駆動の制御を行なうことを特
徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のステージ
装置。
【請求項５】前記制御手段は、前記駆動パターンに基
づいて得られる前記駆動モータに流す所定時間あたりの
電流量、前記ステージの所定時間あたりの加速時間、ま
たは前記ステージの所定時間あたりの駆動量に基づいて
前記駆動モータの発熱パターンを求めることを特徴とす
る請求項４に記載のステージ装置。
【請求項６】ステージを駆動する駆動モータと、前記
駆動モータが発生する熱を回収する熱回収手段と、前記
熱回収手段による熱回収量を制御する制御手段とを備
え、前記制御手段は、前記ステージの所定時間毎に検出
される駆動状態に基づいて前記熱回収量を変更すること
により前記熱回収量の制御を行なうことを特徴とするス
テージ装置。
【請求項７】前記制御手段は、前記ステージの前記所
定時間毎の移動距離に基づいて前記熱回収量の変更を行
なうことを特徴とする請求項６に記載のステージ装置。
【請求項８】前記制御手段は、前記所定時間毎に、前
記ステージの所定時間毎の移動距離が所定の最大値以上
であるか否か、および所定の最小値以下であるか否かを
判定し、所定の最大値以上である場合は前記熱回収量を
所定値だけ下げ、所定の最小値以下である場合は前記熱
回収量を所定値だけ上げることを特徴とする請求項７に
記載のステージ装置。
【請求項９】前記制御手段は、前記所定時間毎に前記
駆動モータに流した電流に基づいて前記熱回収量の変更
を行なうことを特徴とする請求項６に記載のステージ装
置。
【請求項１０】前記制御手段は、前記所定時間毎に前
記駆動モータに流した電流に基づいて前記駆動モータに
よる発熱量を計算し、この発熱量に基づいて前記熱回収
量の変更を行なうことを特徴とする請求項６に記載のス
テージ装置。
【請求項１１】ステージを駆動する駆動モータと、前
記駆動モータが発生する熱を回収する熱回収手段と、前
記熱回収手段による熱回収量を制御する制御手段とを備
え、前記制御手段は、前記ステージの各駆動毎に、その
駆動に関する情報である駆動情報に基づいて前記駆動モ
ータの発熱量を算出し、さらにこの発熱量を所定時間毎
に積算し、この積算値に基づいて前記熱回収量の変更を
行なうことにより前記熱回収量の制御を行なうことを特
徴とするステージ装置。
【請求項１２】前記駆動情報は、前記駆動モータに流
す所定時間あたりの電流量、前記ステージの所定時間あ
たりの加速時間、または前記ステージの所定時間あたり
の駆動量であることを特徴とする請求項１１に記載のス
テージ装置。
【請求項１３】前記熱回収量には上限および下限があ
り、前記制御手段は前記熱回収量が前記上限以上または
下限以下とならないように前記熱回収量の制御を行なう
ことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載
のステージ装置。
【請求項１４】前記制御手段は、前記ステージおよび
駆動モータの温度変化が極力小さくなるように前記熱回
収量の制御を行なうことを特徴とする請求項１〜１３の
いずれか１項に記載のステージ装置。
【請求項１５】前記熱回収手段は冷媒により熱の回収
を行なうものであり、前記制御手段は前記冷媒の温度を
制御することにより前記熱回収量の制御を行なうことを
特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載のステ
ージ装置。
【請求項１６】前記駆動モータは、コイルまたは磁石
を備えた固定子、およびこの固定子に沿って直線運動す
るコイルまたは磁石を備えた可動子を有するリニアモー
タであることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１
項に記載のステージ装置。
【請求項１７】前記制御手段は、前記熱回収手段によ
る熱回収に際しての熱伝達経路と、前記駆動モータによ
る発熱の熱伝達経路との相違を考慮して、前記熱回収量
の制御を行なうことを特徴とする請求項１〜１６のいず
れか１項に記載のステージ装置。
【請求項１８】請求項１〜１７いずれかに記載のステ
ージ装置を用いたことを特徴とする露光装置。
【請求項１９】請求項１８記載の露光装置を用意する
工程と、該露光装置を用いて基板上の所定の領域に露光
を行なう工程とを有することを特徴とするデバイス製造
方法。