KR100855921B1 - 평면모터장치 및 그 구동방법, 스테이지장치 및 그구동방법, 노광장치 및 노광방법, 그리고 디바이스 및 그제조방법 - Google Patents

평면모터장치 및 그 구동방법, 스테이지장치 및 그구동방법, 노광장치 및 노광방법, 그리고 디바이스 및 그제조방법 Download PDF

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Abstract

발자체를 갖는 가동자 (51) 와 고정자 (60) 의 위치관계에 따라 변화하는, 고정자 (60) 를 구성하는 각 코일의 인덕턴스를 인덕턴스 측정기를 사용하여 측정함으로써, 고정자 (60) 에 있어서의 인덕턴스 분포를 구한다. 그리고, 구해진 인덕턴스 분포에 기초하여 스테이지 부재 (18) 의 2 차원 위치 및 자세를 검출한다. 이 검출결과에 기초하여 각 코일로 공급되는 전류의 방향이나 크기를 제어함으로써, 스테이지 부재 (18) 의 위치제어를 실시한다. 그 결과, 스테이지 부재 (18) 의 위치나 자세에 관계없이 스테이지 부재 (18) 의 위치제어를 실시할 수 있게 된다.
발자체, 스테이지 부재, 인덕턴스 분포

Description

평면모터장치 및 그 구동방법, 스테이지장치 및 그 구동방법, 노광장치 및 노광방법, 그리고 디바이스 및 그 제조방법{FLAT MOTOR DEVICE AND ITS DRIVING METHOD, STAGE DEVICE AND ITS DRIVING METHOD, EXPOSURE APPARATUS AND EXPOSURE METHOD, AND DEVICE AND ITS MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 평면모터장치 및 그 구동방법, 스테이지장치 및 그 구동방법, 노광장치 및 노광방법, 그리고 디바이스 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 구동력을 발생하는 평면모터장치 및 그 구동방법, 상기 평면모터장치에 의해 스테이지를 구동하는 스테이지장치 및 그 구동방법, 상기 스테이지장치에 의해 스테이지상에 탑재된 물체의 위치제어를 실시하면서 노광을 실시하는 노광장치 및 노광방법, 그리고 상기 노광장치를 이용하여 제조되는 디바이스 및 그 제조방법에 관한 것이다.
종래부터 반도체소자, 액정표시소자 등을 제조하기 위한 리소그래피공정에서는, 마스크 또는 레티클 (이하,「레티클」이라 총칭함) 에 형성된 패턴을 투영광학계를 통해 레지스트 등이 도포된 웨이퍼 또는 유리플레이트 등의 기판 (이하, 적절히「기판」또는「웨이퍼」라 함) 상에 전사하는 노광장치가 사용되고 있다. 이러한 노광장치로서는 소위 스테퍼 등의 정지노광형 투영노광장치나, 소위 스캐닝· 스테퍼 등의 주사노광형 투영노광장치가 주로 사용되고 있다. 이러한 종류의 투영노광장치에서는 레티클에 형성된 패턴을 웨이퍼상의 복수의 쇼트영역에 순차 전사할 필요가 있기 때문에, 웨이퍼를 지지하며 2 차원이동이 가능한 스테이지장치가 설치되어 있다.
이러한 스테이지장치에는, 고정밀도 노광을 위하여 고정밀도의 위치제어성이 요구되고 있으며, 또한 노광동작의 스루풋 향상을 위하여 고속의 위치제어성이 요구되고 있다. 이에 부응하여 최근 웨이퍼를 보다 고속으로 기계적인 안내면의 정밀도 등에 영향을 받지 않고 고정밀도로 위치제어를 실시함과 동시에, 기계적인 마찰을 회피하여 긴 수명으로 하기 위하여 웨이퍼가 탑재된 테이블을 비접촉으로 2 차원 방향으로 구동함으로써 웨이퍼를 위치제어하는 스테이지장치가 개발되어 있다. 이러한 비접촉 구동의 스테이지장치의 구동원으로서는, 가변자기저항 구동방식의 리니어 펄스 모터를 2 축분 결합시킨 구조의 평면모터를 사용한 스테이지장치나, 예컨대 일본 공개특허공보 소58-175020 호 및 미국특허 제 5196745 호에 개시되어 있는 바와 같은 전자력 구동방식을 채택한 구동장치로서의 평면모터를 사용한 스테이지장치가 제안되어 있다.
전자력 구동방식은 로렌츠력에 기초한 이론적 설계가 용이하고, 고대역까지 전류와 추력의 선형성이 양호하고, 또한 무철심의 경우에는 추력 불균일도 적기 때문에 제어성이 우수한 이점이 있었으나, 가변자기저항 구동방식 수준의 구동력을 얻기가 종래에는 어려웠다. 그러나, 최근에 있어서의 영구자석의 고성능화가 눈부시게 발전하여 에너지 곱이 3 ×105 [T·A/m] (약 4 ×107 [G·Oe]) 이상인 영구 자석이 시장에 나오기 시작하고 있으며, 전자력 구동방식이 각광을 받고 있다.
이상과 같이 고구동력화가 가능해진 전자력 구동방식의 평면모터는, 자석을 갖는 자극유닛과 전기자코일을 갖는 전기자유닛을 구비하고 있으며, 자극유닛이 발생하는 공간적으로 주기적인 교번자계에 대향하는 전기자유닛의 전기자코일로 전류를 공급함으로써, 전자상호작용에 의한 구동력을 발생하고 있다. 이러한 전기자유닛으로의 전류의 공급시에는, 전기자유닛과 자극유닛의 위치관계에 따라 예컨대 다상의 정현파형상의 전류를 전기자코일로 공급함으로써, 전기자유닛과 자극유닛의 상대위치 및 상대속도의 제어를 실현하고 있다. 따라서, 전기자유닛과 자극유닛의 상대위치관계의 검출은 빼놓을 수 없고, 이동면을 따른 병진이동 (X 방향 및 Y 방향 이동) 에 추가하여, 이동면의 직교축 (Z 축) 둘레의 회전 (θ), 즉 자세도 제어하기 위해서는 적어도 3 개의 위치검출수단이 필요하다.
이러한 위치검출수단으로서, 노광장치에 있어서는 예컨대 비접촉이고 고분해능을 얻을 수 있는 복수의 레이저 간섭계를 포함한 레이저 간섭계 시스템이 사용되고 있다. 레이저 간섭계는 고정측에 설치되며 가동측인 스테이지에 탑재된 이동경에 레이저를 조사하여 반사된 광을 검출함으로써 위치를 연산하는 것이다. 따라서, 스테이지의 위치 (X,Y), 자세 (θ) 는 높은 분해능으로 검출할 수 있다. 그러나, 레이저 간섭계에서는 레이저광의 사출위치와 반사광의 수광위치가 고정되어 있기 때문에, 그 반사광 검출한계에 의해 검출할 수 있는 스테이지의 자세각이 제한되기 때문에, 어떠한 오동작이나 외란으로 인해 스테이지의 자세가 크게 변동된 경우에는, 스테이지의 위치 및 자세를 검출할 수 없게 되어 스테이지의 위치제 어 (자세제어를 포함함) 를 중단할 수 밖에 없고 또한 스테이지의 위치제어의 재개를 위하여 인력의 개재가 필요했다.
본 발명은 이러한 사정하에 이루어진 것으로서, 그 제 1 목적은 가동자와 고정자의 위치관계에 관계없이 고정자에 대한 가동자의 위치나 자세를 검출할 수 있는 평면모터장치를 제공하는 데 있다.
또한 본 발명의 제 2 목적은, 스테이지의 자세의 변동량에 관계없이 스테이지의 위치나 자세를 검출할 수 있는 스테이지장치 및 그 구동방법을 제공하는 데 있다.
또한 본 발명의 제 3 목적은, 스테이지의 자세의 변동량에 관계없이 스테이지의 위치 및 자세를 검출하면서 노광동작을 위하여 스테이지의 위치제어가 가능한 노광장치 및 노광방법을 제공하는 데 있다.
또한 본 발명의 제 4 목적은, 미세패턴이 정밀도 좋게 형성된 디바이스 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
발명의 개시
본 발명은 제 1 관점에서 보면, 코일을 갖는 고정자와 발자체(發磁體)를 갖는 가동자를 구비하고, 상기 가동자를 이동면을 따라 이동시키는 평면모터장치로서, 상기 고정자와 상기 가동자 사이의 상대위치관계에 의해 발생하는 상기 코일의 인덕턴스에 관한 정보에 기초하여 상기 가동자의 위치정보를 검출하는 제어장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 제 1 평면모터장치이다. 여기서「발자체」 란, 자석이나 자석군을 포함하고, 능동적으로 자계를 발생하는 것으로서, 상술한 자극유닛과 동등한 것이다.
이것에 의하면, 제어장치가, 고정자와 가동자의 상대위치관계에 의해 발생하는, 고정자가 갖는 코일의 인덕턴스에 관한 정보에 기초하여 가동자의 위치정보를 검출한다. 따라서, 어떠한 오동작이나 외란 등의 원인으로 인해 가동자의 고정자에 대한 위치나 자세가 크게 변동된 경우에도, 고정자에 대한 상대위치관계라는 가동자의 위치정보를 계속해서 검출할 수 있다.
본 발명의 제 1 평면모터장치에서는, 상기 고정자가 복수의 코일을 갖고, 상기 제어장치가 상기 고정자와 상기 가동자 사이의 상대위치관계에 의해 발생하는 상기 복수의 코일에 관한 인덕턴스 분포에 기초하여 상기 가동자의 위치정보를 검출할 수 있다. 이러한 고정자가 복수의 코일을 갖는 경우에는, 각 코일의 인덕턴스에 관한 정보에서 얻어지는 인덕턴스 분포에 기초하여 가동자의 위치정보를 정밀도 좋게 검출할 수 있다.
여기서, 상기 고정자가, 자성체 재료로 이루어지고, 상기 복수의 코일을 지지하는 코일지지부재를 갖는 구성으로 할 수 있다. 이러한 경우에는, 자기회로가 자성체 재료로 이루어진 코일지지부재를 통해 구성되기 때문에, 저자기저항을 갖는 안정된 자기회로를 구성할 수 있음과 동시에, 고정자와 가동자의 상대위치관계에 따라 코일의 인덕턴스가 크게 변화하도록 할 수 있다. 따라서, 인덕턴스 분포에 기초하는 가동자의 위치정보의 검출이 용이해진다.
또한, 본 발명의 제 1 평면모터장치에서는, 상기 가동자의 위치정보를, 상기 이동면을 규정하는 제 1 축 방향 및 제 2 축 방향에 관한 각 위치정보와, 상기 제 1, 제 2 축에 직교하는 제 3 축에 관한 회전방향의 위치정보 중 적어도 1 개를 포함하는 위치정보로 할 수 있다. 즉, 검출하는 가동자의 위치정보를, 이동면과 평행한 면내에 있어서의 3 자유도 방향의 임의의 1 이상의 방향에 관한 위치정보로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 1 평면모터장치에서는, 상기 제어장치가, 상기 가동자의 위치정보의 검출결과에 기초하여 상기 코일로 공급하는 전류를 제어하는 구성으로 할 수 있다. 이러한 경우에는, 제어장치가, 가동자의 위치정보의 검출결과에 기초하여 코일로 공급하는 전류를 제어함으로써, 코일에 발생하는 로렌츠력을 제어할 수 있고, 가동자에 대한 구동력인 당해 로렌츠력의 반력을 제어할 수 있다. 따라서, 가동자의 위치에 따라 가동자에 대한 구동력을 제어함으로써 가동자의 위치제어를 정밀도 좋게 실시할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 1 평면모터장치에서는, 상기 발자체가, 상기 이동면과 거의 직교하는 방향으로 자화된 복수의 자석을 갖는 구성으로 할 수 있다. 또한, 상기 발자체가, 자성체 재료로 이루어지고, 상기 복수의 자석을 지지하는 자석지지부재를 더 갖는 구성으로 할 수 있다. 이러한 경우에는, 자기회로가 자성체 재료로 이루어진 자석지지부재를 통해 구성되기 때문에, 저자기저항을 갖는 안정된 자기회로를 구성할 수 있음과 동시에, 자석지지부재와 코일의 위치관계에 따라 코일의 인덕턴스가 크게 변화하도록 할 수 있다. 따라서, 인덕턴스 분포에 기초하는 가동자의 위치정보의 검출이 용이해진다.
또한, 본 발명의 제 1 평면모터장치에서는, 상기 발자체가, 상기 이동면과 직교하지 않는 방향으로 자화된 복수의 자석을 갖는 구성으로 할 수 있다. 이러한 경우에는, 안정된 자기회로의 구성을 위하여 자성체 부재가 불필요해지는 구성으로 할 수 있으므로 가동자의 경량화를 도모할 수 있다.
그리고, 발자체가, 이동면과 거의 직교하는 방향으로 자화된 복수의 자석과, 이동면과 직교하지 않는 방향으로 자화된 복수의 자석의 쌍방을 갖는 구성으로 하는 것도 물론 가능하다.
또한, 본 발명의 제 1 평면모터장치에서는, 상기 코일의 인덕턴스를 측정하는 인덕턴스 측정기를 구비하는 구성으로 할 수 있다. 이러한 경우에는, 인덕턴스 측정기가 코일의 인덕턴스를 측정하여 제어장치로 공급함으로써, 제어장치가 코일의 인덕턴스에 관한 정보에 기초하여 가동자의 위치정보를 검출하는 것으로 할 수 있다.
본 발명은 제 2 관점에서 보면, 코일을 갖는 고정자와 자석을 갖는 가동자를 구비하고, 상기 가동자를 이동면을 따라 이동시키는 평면모터장치로서, 상기 고정자와 상기 가동자 사이의 상대위치관계에 의해 발생하는 상기 코일의 인덕턴스에 관한 정보에 기초하여 상기 가동자의 위치를 제어하는 제어장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 제 2 평면모터장치이다.
이것에 의하면, 제어장치가, 고정자와 가동자의 상대이동관계에 의해 발생하는, 고정자가 갖는 코일의 인덕턴스에 관한 정보에 기초하여 가동자의 위치를 제어한다. 따라서, 어떠한 오동작이나 외란 등의 원인으로 인해 가동자의 고정자에 대한 위치나 자세가 크게 변동된 경우에도, 가동자의 위치를 계속해서 정밀도 좋게 제어할 수 있다.
본 발명의 제 2 평면모터장치에서는, 상기 고정자가 복수의 코일을 갖고, 상기 제어장치가, 상기 고정자와 상기 가동자 사이의 상대위치관계에 의해 발생하는 상기 복수의 코일에 관한 인덕턴스 분포에 기초하여 상기 가동자의 위치를 제어하는 구성으로 할 수 있다. 이러한 경우에는, 각 코일의 인덕턴스에 관한 정보로부터 얻어지는 인덕턴스 분포에 기초함으로써, 가동자의 위치를 정밀도 좋게 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 2 평면모터장치에서는, 상기 코일의 인덕턴스를 측정하는 인덕턴스 측정기를 구비하는 구성으로 할 수 있다. 이러한 경우에는, 인덕턴스 측정기가 코일의 인덕턴스를 측정하여 제어장치로 공급함으로써, 제어장치가 코일의 인덕턴스에 관한 정보에 기초하여 가동자의 위치를 제어할 수 있다.
본 발명은 제 3 관점에서 보면, 상술한 본 발명의 평면모터장치와 상기 가동자에 접속된 스테이지부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 제 1 스테이지장치이다.
이것에 의하면, 본 발명의 제 1 평면모터장치에 있어서의 가동자에 스테이지부재를 접속하고, 가동자의 위치정보를 상술한 바와 같이 하여 검출함으로써, 어떠한 오동작이나 외란 등의 원인으로 인해 스테이지부재의 고정자에 대한 위치나 자세가 크게 변동된 경우에도, 스테이지부재의 위치정보를 계속해서 검출할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 2 평면모터장치에 있어서의 가동자에 스테이지부재를 접속하고, 가동자의 위치를 상술한 바와 같이 하여 제어함으로써, 어떠한 오동작이나 외란 등의 원인으로 인해 스테이지부재의 고정자에 대한 위치나 자세가 크게 변동된 경우에도, 스테이지부재의 위치에 따라 스테지지부재의 위치를 제어할 수 있다.
본 발명은 제 4 관점에서 보면, 이동면을 따라 이동하는 스테이지부재와 ; 발자체를 갖고, 상기 스테이지부재에 설치된 가동자와, 복수의 코일을 갖는 고정자를 구비하고, 상기 스테이지부재를 전자력에 의해 구동하는 구동장치와 ; 상기 코일의 인덕턴스를 측정하는 인덕턴스 측정기와 ; 상기 인덕턴스 측정기에 의한 측정결과에 기초하여 상기 복수의 코일 각각으로 공급하는 전류를 제어하는 제어장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 제 2 스테이지장치이다.
이것에 의하면, 인덕턴스 측정기에 의한 구동장치의 고정자와 가동자의 상대위치관계에 의해 발생하는 코일의 인덕턴스의 측정결과에 기초하여, 제어장치가 코일로 공급하는 전류를 제어함으로써, 구동장치에 의한 스테이지부재에 대한 구동력을 제어하여 스테이지부재의 위치제어를 실시한다. 따라서, 어떠한 오동작이나 외란으로 인해 스테이지부재의 위치나 자세가 크게 변동된 경우에도, 스테이지부재의 위치나 자세에 관계없이 가동자 나아가서는 스테이지부재와 고정자의 상대위치관계에 따라 스테이지부재의 위치제어를 정밀도 좋게 실시할 수 있다.
본 발명의 제 2 스테이지장치에서는, 상기 발자체는, 상기 이동면과 거의 직교하는 방향으로 자화된 복수의 자석을 갖는 구성으로 할 수 있다. 그리고, 상기 스테이지부재가 비자성체 재료로 이루어지고, 상기 발자체가 자성체 재료로 이루어지고, 상기 복수의 자석을 지지하는 자석지지부재를 갖는 구성으로 할 수 있다. 이러한 경우에는, 자기회로가 자성체 재료로 이루어진 자석지지부재를 통 해 구성되기 때문에, 저자기저항을 갖는 안정된 자기회로를 구성할 수 있음과 동시에, 자석지지부재와 코일의 상대위치관계에 따라 코일의 인덕턴스가 크게 변화하기 때문에, 측정된 인덕턴스에 기초하는 스테이지부재의 위치정보검출이 용이해짐과 동시에 정밀도 좋고 신속하게 스테이지부재의 위치제어를 실시할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 2 스테이지장치에서는, 상기 발자체가, 상기 이동면과 직교하지 않는 방향으로 자화된 복수의 자석을 갖는 구성으로 할 수 있다. 이러한 경우에는, 안정된 자기회로의 구성을 위하여 자성체 부재가 불필요해지는 구성으로 할 수 있으므로 가동자의 경량화를 도모할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 2 스테이지장치에서는, 상기 고정자가, 자성체 재료로 이루어지고, 상기 복수의 코일을 지지하는 코일지지부재를 갖는 구성으로 할 수 있다. 이러한 경우에는, 자기회로가 자성체 재료로 이루어진 코일지지부재를 통해 구성되기 때문에, 저자기저항을 갖는 안정된 자기회로를 구성할 수 있음과 동시에, 고정자와 가동자의 상대위치관계에 따라 코일의 인덕턴스가 크게 변화하기 때문에, 측정된 인덕턴스에 기초하는 스테이지부재의 위치정보의 검출이 용이해짐과 동시에 스테이지부재의 위치제어를 신속하게 실시할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 2 스테이지장치에서는, 상기 스테이지부재의 위치를 검출하는 위치검출장치를 더 구비하고, 상기 제어장치가, 상기 위치검출장치에 의한 검출결과 및 상기 인덕턴스 측정기에 의한 측정결과 중 적어도 일측에 기초하여 상기 코일로 공급하는 전류를 제어하는 구성으로 할 수 있다. 여기서, 위치검출장치로서는, 예컨대 레이저 간섭계 시스템 등의 정밀위치 검출장치를 사용할 수 있 다. 이러한 경우에는, 제어장치가, 스테이지부재의 위치제어를 실시하기 위하여 코일로 공급하는 전류를 제어하기 때문에, 그 때의 상황에 따라 위치검출장치에 의한 검출결과 또는 인덕턴스 측정기에 의한 측정결과에 기초하여 스테이지부재의 위치제어를 실시할 수 있기 때문에, 계속적으로 정밀도 좋게 스테이지부재의 위치제어를 실시할 수 있다.
여기서, 상기 제어장치가, 상기 위치검출장치에 의해 상기 스테이지부재의 위치를 검출할 수 있는 경우에는, 상기 위치검출장치에 의한 검출결과에 기초하여 상기 복수의 코일 각각으로 공급하는 전류를 제어함으로써 상기 스테이지부재의 위치제어를 실시함과 동시에, 상기 위치검출장치에 의해 상기 스테이지부재의 위치를 검출할 수 없는 경우에는, 상기 인덕턴스 측정기에 의한 측정결과에 기초하여 상기 복수의 코일 각각으로 공급하는 전류를 제어함으로써 상기 스테이지부재의 위치제어를 실시할 수 있다. 이러한 경우에는, 예컨대 위치검출장치에 의한 위치검출 정밀도가 인덕턴스 측정기에 의한 측정결과에 따른 가동자 (나아가서는 스테이지부재) 의 위치정보검출 정밀도보다 높지만, 위치검출장치에 의한 위치검출이 불가능한 스테이지부재의 위치나 자세가 있을 때에 스테이지부재의 각 시각의 위치나 자세에 따른 가능한 한 높은 정밀도로 스테이지부재의 위치제어를 계속적으로 실시할 수 있다.
본 발명은 제 5 관점에서 보면, 노광용 조명광을 사출하는 조명계와 ; 상기 조명광의 경로상에 배치되는 물체를 탑재하는 본 발명의 제 1 스테이지장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 제 1 노광장치이다.
이것에 의하면, 노광용 조명광의 경로에 배치되는 물체를 본 발명의 제 1 스테이지장치에 탑재하기 때문에, 본 발명의 제 1 스테이지장치가 본 발명의 제 1 평면모터장치를 구비하는 경우에는, 어떠한 오동작이나 외란 등의 원인으로 인해 스테이지부재의 위치나 자세가 크게 변동된 경우라도, 스테이지부재의 위치정보, 즉 물체의 위치정보를 계속해서 정밀도 좋게 검출할 수 있다. 또한, 본 발명의 제 1 스테이지장치가 본 발명의 제 2 평면모터장치를 구비하는 경우에는, 어떠한 오동작이나 외란 등의 원인으로 인해 스테이지부재의 위치나 자세가 크게 변동된 경우라도, 스테이지부재의 위치, 즉 물체의 위치를 계속해서 정밀도 좋게 제어할 수 있다. 따라서, 노광용 조명광에 의한 물체의 노광을 위한 동작을 중단하지 않고 계속할 수 있으므로, 노광동작의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 제 6 관점에서 보면, 노광용 조명광을 사출하는 조명계와 ; 상기 조명광의 경로상에 배치되는 물체를 탑재하는 본 발명의 제 2 스테이지장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 제 2 노광장치이다.
이것에 의하면, 노광용 조명광의 경로에 배치되는 물체를 본 발명의 제 2 스테이지장치에 탑재하기 때문에, 이 스테이지장치의 스테이지부재의 위치나 자세가 크게 변동된 때에도, 스테이지부재의 위치제어, 즉 물체의 위치제어를 계속해서 정밀도 좋게 실시할 수 있다. 따라서, 노광용 조명광에 의한 물체의 노광을 위한 동작을 중단하지 않고 계속할 수 있으므로, 노광동작의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 제 2 노광장치에서는, 상기 물체를 상기 조명광에 의해 노광하여 소정 패턴이 전사되는 기판으로 할 수 있다. 이러한 경우에는, 기판의 위치나 자세에 관계없이 기판의 위치제어를 계속해서 실시할 수 있기 때문에, 기판에 소정 패턴을 전사하는 노광동작의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명의 제 2 노광장치에서는, 스테이지장치가 스테이지부재의 위치를 검출하는 위치검출장치를 구비할 때, 상기 제어장치가, 상기 위치검출장치에 의해 상기 스테이지부재의 위치를 검출할 수 있는 경우에는, 상기 위치검출장치에 의한 검출결과에 기초하여 상기 복수의 코일 각각으로 공급하는 전류를 제어함으로써 상기 스테이지부재의 위치제어를 실시함과 동시에, 상기 위치검출장치에 의해 상기 스테이지부재의 위치를 검출할 수 없는 경우에는, 상기 인덕턴스 측정기에 의한 측정결과에 기초하여 상기 복수의 코일 각각으로 공급하는 전류를 제어함으로써 상기 스테이지부재의 위치제어를 실시하고, 또한 상기 제어장치는, 노광시에 상기 위치검출장치에 의해 상기 스테이지부재의 위치를 검출할 수 없는 원인이 상기 위치검출장치의 위치검출 가능범위에서 상기 스테이지부재의 상태가 일탈한 것이라고 판단한 경우에는, 상기 인덕턴스 측정기에 의한 측정결과에 기초하여 상기 위치검출장치의 위치검출 가능범위로 상기 스테이지부재의 상태를 수정할 수 있다. 이러한 경우에는, 통상은 레이저 간섭계 시스템 등의 정밀도가 좋은 위치검출장치로 스테이지부재의 위치 및 자세를 검출하여 스테이지부재의 위치제어를 실시한다. 그리고, 예컨대 자세의 큰 변동이 발생하여 위치검출장치에 의한 위치검출이 불가능해진 경우에, 인덕턴스 측정기에 의한 복수의 코일에 관한 인덕턴스 분포의 측정결과에 기초하여 스테이지부재의 위치 및 자세를 검출하여 스테이지부재의 위치제 어를 실시하여, 스테이지부재의 위치 및 자세를 위치검출장치에 있어서 위치검출 가능한 범위로 수정한다. 이 수정후에는 다시 위치검출장치로 스테이지부재의 위치 및 자세를 검출하여 스테이지부재의 위치제어를 실시한다. 따라서, 스테이지부재의 위치제어를 계속적으로 실시할 수 있다.
이 때, 상기 제어장치는, 상기 스테이지부재의 상태를 수정한 후에, 상기 위치검출장치에 의한 검출결과에 기초하여 노광용 상기 스테이지부재의 위치제어를 계속할 수 있다. 또한, 상기 제어장치가 상기 스테이지부재의 상태를 수정한 후에, 상기 위치검출장치에 의한 검출결과에 기초하여 상기 스테이지부재를 초기위치로 이동시키는 위치제어를 실시할 수도 있다.
또한, 본 발명의 제 2 노광장치에서는, 스테이지장치가 상기 스테이지부재의 위치를 검출하는 위치검출장치를 구비할 때, 상기 제어장치가 상기 위치검출장치에 의해 상기 스테이지부재의 위치를 검출할 수 있는 경우에는, 상기 위치검출장치에 의한 검출결과에 기초하여 상기 복수의 코일 각각으로 공급하는 전류를 제어함으로써 상기 스테이지부재의 위치제어를 실시함과 동시에, 상기 위치검출장치에 의해 상기 스테이지부재의 위치를 검출할 수 없는 경우에는, 상기 인덕턴스 측정기에 의한 측정결과에 기초하여 상기 복수의 코일 각각에 공급하는 전류를 제어함으로써 상기 스테이지부재의 위치제어를 실시하고, 또한 상기 제어장치가 노광시에 상기 위치검출장치에 의해 상기 스테이지부재의 위치를 검출할 수 없는 경우에는, 상기 인덕턴스 측정기에 의한 측정결과에 기초하여 노광용 상기 스테이지부재의 위치제어를 실시할 수 있다.
본 발명은 제 7 관점에서 보면, 코일을 갖는 고정자와 발자체를 갖는 가동자를 구비하고, 상기 가동자를 이동면을 따라 이동시키는 평면모터장치의 구동방법으로서, 상기 고정자와 상기 가동자 사이의 상대위치관계에 의해 발생하는 상기 코일의 인덕턴스에 관한 정보에 기초하여 상기 가동자의 위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 제 1 평면모터장치의 구동방법이다.
이것에 의하면, 고정자와 가동자의 상대위치관계에 의해 발생하는, 고정자가 갖는 코일의 인덕턴스에 관한 정보에 기초하여 가동자의 위치정보가 검출된다. 따라서, 어떠한 오동작이나 외란 등의 원인으로 인해 가동자의 고정자에 대한 위치나 자세가 크게 변동된 경우에도, 고정자에 대한 상대위치관계라는 가동자의 위치정보를 계속해서 검출할 수 있다.
본 발명의 제 1 평면모터장치의 구동방법에서는, 상기 고정자가 복수의 코일을 갖고, 상기 고정자와 상기 가동자 사이의 상대위치관계에 의해 발생하는 상기 복수의 코일에 관한 인덕턴스 분포에 기초하여 상기 가동자의 위치를 검출하게 할 수 있다. 이러한 고정자가 복수의 코일을 갖는 경우에는, 각 코일의 인덕턴스에 관한 정보에서 얻어지는 인덕턴스 분포에 기초하여 가동자의 위치정보를 정밀도 좋게 검출할 수 있다.
여기서, 상기 고정자가, 자성체 재료로 이루어지고, 상기 복수의 코일을 지지하는 코일지지부재를 가질 수 있다. 이러한 경우에는, 자기회로가 자성체 재료로 이루어진 코일지지부재를 통해 구성되기 때문에, 저자기저항을 갖는 안정된 자기회로를 구성할 수 있음과 동시에, 고정자와 가동자의 상대위치관계에 따라 코 일의 인덕턴스가 크게 변화하도록 할 수 있기 때문에, 인덕턴스 분포에 기초하는 가동자의 위치정보의 검출이 용이해진다.
또한, 상기 복수의 코일의 인덕턴스를 개별적으로 측정할 수 있다. 이러한 경우에는, 개별적으로 측정된 각 코일의 인덕턴스로부터 인덕턴스 분포를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 제 1 평면모터장치의 구동방법에서는, 상기 가동자의 위치정보를, 상기 이동면을 규정하는 제 1 축 방향 및 제 2 축 방향에 관한 각 위치정보와, 상기 제 1, 제 2 축에 직교하는 제 3 축에 관한 회전방향의 위치정보 중 적어도 1 개를 포함하는 위치정보로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 1 평면모터장치의 구동방법에서는, 상기 가동자의 위치정보의 검출결과에 기초하여 상기 코일로 공급하는 전류를 제어할 수 있다. 이러한 경우에는, 가동자의 위치정보의 검출결과에 기초하여 코일로 공급하는 전류가 제어됨으로써, 코일에 발생하는 로렌츠력을 제어할 수 있고, 가동자에 대한 구동력인 당해 로렌츠력의 반력을 제어할 수 있다. 따라서, 가동자의 위치정보에 따라 가동자에 대한 구동력을 제어함으로써, 가동자의 위치제어를 정밀도 좋게 실시할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 1 평면모터장치의 구동방법에서는, 상기 발자체가, 상기 이동면과 거의 직교하는 방향으로 자화된 복수의 자석을 가질 수 있다. 그리고, 상기 발자체가, 자성체 재료로 이루어지고, 상기 복수의 자석을 지지하는 자석지지부재를 더 가질 수 있다. 이러한 경우에는, 자기회로가 자성체 재료로 이 루어진 자석지지부재를 통해 구성되기 때문에, 저자기저항을 갖는 안정된 자기회로를 구성할 수 있음과 동시에, 자석지지부재와 코일의 위치관계에 따라 코일의 인덕턴스가 크게 변화하기 때문에, 인덕턴스 분포에 기초하는 가동자의 위치정보의 검출이 용이해진다.
또한, 본 발명의 제 1 평면모터장치의 구동방법에서는, 상기 발자체가, 상기 이동면과 직교하지 않는 방향으로 자화된 복수의 자석을 가질 수 있다. 이러한 경우에는 안정된 자기회로의 구성을 위하여 자성체 부재가 불필요해지도록 할 수 있기 때문에, 가동자의 경량화를 도모할 수 있다.
본 발명은 제 8 관점에서 보면, 코일을 갖는 고정자와 자석을 갖는 가동자를 구비하고, 상기 가동자를 이동면을 따라 이동시키는 평면모터장치의 구동방법으로서, 상기 고정자와 상기 가동자 사이의 상대위치관계에 의해 발생하는 상기 코일의 인덕턴스에 관한 정보에 기초하여 상기 가동자의 위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 제 2 평면모터장치의 구동방법이다.
이것에 의하면, 고정자와 가동자의 상대위치관계에 의해 발생하는, 고정자가 갖는 코일의 인덕턴스에 관한 정보에 기초하여 가동자의 위치가 제어된다. 따라서, 어떠한 오동작이나 외란 등의 원인으로 인해 가동자의 고정자에 대한 위치나 자세가 크게 변동된 경우에도, 가동자의 위치를 계속해서 정밀도 좋게 제어할 수 있다.
본 발명의 제 2 평면모터장치의 구동방법에서는, 상기 고정자가 복수의 코일을 갖고, 상기 고정자와 상기 가동자 사이의 상대위치관계에 의해 발생하는 상기 복수의 코일에 관한 인덕턴스 분포에 기초하여 상기 가동자의 위치를 제어하게 할 수 있다. 이러한 고정자가 복수의 코일을 갖는 경우에는, 각 코일의 인덕턴스에 관한 정보에서 얻어지는 인덕턴스 분포에 기초하여 가동자의 위치를 정밀도 좋게 제어할 수 있다.
여기서, 상기 복수의 코일의 인덕턴스를 개별적으로 측정할 수 있다. 이러한 경우에는, 개별적으로 측정된 각 코일의 인덕턴스에서 인덕턴스 분포를 얻을 수 있다.
본 발명은 제 9 관점에서 보면, 코일을 갖는 고정자와 발자체를 갖는 가동자를 구비하고, 상기 가동자를 이동면을 따라 이동시키는 평면모터장치와, 상기 가동자와 일체적으로 이동하는 스테이지부재를 구비한 스테이지장치의 구동방법으로서, 상기 스테이지부재를 이동시킬 때에 본 발명의 평면모터장치의 구동방법을 사용하는 것을 특징으로 하는 제 1 스테이지장치의 구동방법이다.
이것에 의하면, 가동자를 이동시킴으로써 스테이지부재를 이동시킬 때에 본 발명의 제 1 평면모터장치의 구동방법을 사용하는 경우에는, 가동자의 위치정보를 상술한 바와 같이 하여 검출함으로써, 어떠한 오동작이나 외란 등의 원인으로 인해 스테이지부재의 고정자에 대한 위치나 자세가 크게 변동된 경우에도, 스테이지부재의 위치정보를 계속해서 정밀도 좋게 검출하면서 스테이지부재를 이동시킬 수 있다.
또한, 가동자를 이동시킴으로써 스테이지부재를 이동시킬 때에 본 발명의 제 2 평면모터장치의 구동방법을 사용하는 경우에는, 가동자의 위치를 상술한 바와 같 이 하여 제어함으로써, 어떠한 오동작이나 외란 등의 원인으로 인해 스테이지부재의 고정자에 대한 위치나 자세가 크게 변동된 경우에도, 스테이지부재의 위치에 따라 스테이지부재의 위치를 계속해서 정밀도 좋게 제어하면서 스테이지부재를 이동시킬 수 있다.
본 발명은 제 10 관점에서 보면, 이동면을 따라 이동하는 스테이지부재와, 발자체를 갖고 상기 스테이지부재에 설치된 가동자와 코일을 갖는 고정자를 구비하고, 상기 스테이지부재를 전자력에 의해 구동하는 구동장치를 구비한 스테이지장치의 구동방법으로서, 상기 코일의 인덕턴스를 측정한 측정결과에 기초하여 상기 코일로 공급하는 전류를 제어하는 것을 특징으로 하는 제 2 스테이지장치의 구동방법이다.
이것에 의하면, 구동장치의 고정자와 가동자의 상대위치관계에 의해 발생하는 코일의 인덕턴스의 측정결과에 기초하여 코일로 공급하는 전류가 제어됨으로써, 구동장치에 의한 스테이지부재에 대한 구동력이 제어된다. 따라서, 어떠한 오동작이나 외란으로 인해 스테이지부재의 위치나 자세가 크게 변동된 경우에도, 스테이지부재의 위치나 자세에 관계없이 가동자 나아가서는 스테이지부재와 고정자의 상대위치관계에 따라 스테이지부재의 위치제어를 계속해서 정밀도 좋게 실시할 수 있다.
본 발명의 제 2 스테이지장치의 구동방법에서는, 상기 발자체가, 상기 이동면과 거의 직교하는 방향으로 자화된 복수의 자석을 가질 수 있다. 그리고, 상기 스테이지부재가 비자성체 재료로 이루어지고, 상기 발자체가 자성체 재료로 이 루어지고, 상기 복수의 자석을 지지하는 자석지지부재를 가질 수 있다. 이러한 경우에는 자기회로가 자성체 재료로 이루어진 자석지지부재를 통해 구성되기 때문에, 저자기저항을 갖는 안정된 자기회로를 구성할 수 있음과 동시에, 자석지지부재와 코일의 상대위치관계에 따라 코일의 인덕턴스가 크게 변화하기 때문에, 측정된 인덕턴스에 기초하는 스테이지부재의 위치정보검출이 용이해짐과 동시에 정밀도 좋고 신속하게 스테이지부재의 위치제어를 실시할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 2 스테이지장치의 구동방법에서는, 상기 발자체는, 상기 이동면과 직교하지 않는 방향으로 자화된 복수의 자석을 가질 수 있다. 이러한 경우에는, 안정된 자기회로의 구성을 위하여 자성체 부재가 불필요해지도록 구성할 수 있기 때문에, 가동자의 경량화를 도모할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 2 스테이지장치의 구동방법에서는, 상기 고정자가, 자성체 재료로 이루어지고, 상기 복수의 코일을 지지하는 코일지지부재를 가질 수 있다. 이러한 경우에는, 자기회로가 자성체 재료로 이루어진 코일지지부재를 통해 구성되기 때문에, 저자기저항을 갖고 안정된 자기회로를 구성할 수 있음과 동시에, 고정자와 가동자의 상대위치관계에 따라 코일의 인덕턴스가 크게 변화하기 때문에, 측정된 인덕턴스에 기초하는 스테이지부재의 위치정보검출이 용이해짐과 동시에 스테이지부재의 위치제어를 신속하게 실시할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 2 스테이지장치의 구동방법에서는, 상기 스테이지장치가 상기 스테이지부재의 위치를 검출하는 위치검출장치를 더 구비하고, 상기 위치검출장치에 의한 검출결과 및 상기 인덕턴스의 측정결과 중 적어도 일측에 기초하여 상 기 복수의 코일 각각으로 공급하는 전류를 제어할 수 있다. 이러한 경우에는 스테이지부재의 위치제어를 실시하기 위하여 코일로 공급하는 전류가 제어될 때에, 이 때의 상황에 따라 위치검출장치에 의한 검출결과 또는 인덕턴스 측정기에 의한 측정결과에 기초하여 스테이지부재의 위치제어를 실시할 수 있기 때문에, 스테이지부재의 위치제어를 계속적으로 정밀도 좋게 실시할 수 있다.
여기서, 상기 위치검출장치에 의해 상기 스테이지부재의 위치를 검출할 수 있는 경우에는, 상기 위치검출장치에 의한 검출결과에 기초하여 상기 복수의 코일 각각으로 공급하는 전류를 제어함으로써 상기 스테이지부재의 위치제어를 실시하고, 상기 위치검출장치에 의해 상기 스테이지부재의 위치를 검출할 수 없는 경우에는, 상기 인덕턴스의 측정결과에 기초하여 상기 복수의 코일 각각으로 공급하는 전류를 제어함으로써 상기 스테이지부재의 위치제어를 실시할 수 있다. 이러한 경우에는, 예컨대 위치검출장치에 의한 위치검출 정밀도가 인덕턴스 측정기에 의한 측정결과에 따른 가동자 (나아가서는 스테이지부재) 의 위치정보검출 정밀도보다 높지만, 위치검출장치에 의한 위치검출이 불가능한 스테이지부재의 위치나 자세가 있을 때에 스테이지부재의 각 시각의 위치나 자세에 따른 최고의 정밀도로 스테이지부재의 위치제어를 계속적으로 실시할 수 있다.
본 발명은 제 11 관점에서 보면, 노광용 조명광을 사출하는 사출공정과 ; 물체를 탑재한 스테이지장치를 구동하여 상기 물체를 상기 조명광의 경로에 대하여 상대이동시키는 이동공정을 구비한 노광방법으로서, 상기 스테이지장치를 구동할 때에 본 발명의 제 1 스테이지장치의 구동방법을 사용하는 것을 특징으로 하는 제 1 노광방법이다.
이것에 의하면, 사출공정에 있어서 사출된 노광용 조명광의 경로에 배치되는 물체를 이동공정에 있어서 이동시킬 때에 상술한 본 발명의 제 1 스테이지장치의 구동방법을 사용하기 때문에, 어떠한 오동작이나 외란 등의 원인으로 인해 스테이지부재의 위치나 자세가 크게 변동된 경우라도, 스테이지부재의 위치정보, 즉 물체의 위치정보를 계속해서 정밀도 좋게 검출하거나 스테이지부재의 위치제어를 계속해서 정밀도 좋게 실시할 수 있다. 따라서, 노광용 조명광에 의한 물체의 노광을 위한 동작을 중단하지 않고 계속할 수 있으므로, 노광동작의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 제 12 관점에서 보면, 노광용 조명광을 사출하는 사출공정과 ; 물체를 탑재한 스테이지장치를 구동하여 상기 물체를 상기 조명광의 경로에 대하여 상대이동시키는 이동공정을 구비한 노광방법으로서, 상기 스테이지장치를 구동할 때에 본 발명의 제 2 스테이지장치의 구동방법을 사용하는 것을 특징으로 하는 제 2 노광방법이다.
이것에 의하면, 사출공정에 있어서 사출된 노광용 조명광의 경로에 배치되는 물체를 이동공정에 있어서 이동시킬 때에 상술한 본 발명의 스테이지장치의 제 2 구동방법을 사용하기 때문에, 스테이지부재의 위치나 자세가 크게 변동된 때에도 스테이지부재의 위치제어, 즉 물체의 위치제어를 계속해서 정밀도 좋게 실시할 수 있다. 따라서, 노광용 조명광에 의한 물체의 노광을 위한 동작을 중단하지 않고 계속할 수 있으므로, 노광동작의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 제 2 노광방법에서는, 상기 물체를 상기 조명에 의해 노광하여 소정 패턴이 전사되는 기판으로 할 수 있다. 이러한 경우에는, 기판의 위치나 자세에 관계없이 기판의 위치제어를 계속해서 실시할 수 있기 때문에, 기판에 소정 패턴을 전사하는 노광동작의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 제 2 노광방법에서는, 스테이지장치가 상기 스테이지부재의 위치를 검출하는 위치검출장치를 구비할 때, 상기 위치검출장치에 의해 상기 스테이지부재의 위치를 검출할 수 있는 경우에는, 상기 스테이지부재의 위치검출결과에 기초하여 상기 복수의 코일 각각으로 공급하는 전류를 제어함으로써 상기 스테이지부재의 위치제어를 실시하고, 상기 위치검출장치에 의해 상기 스테이지부재의 위치를 검출할 수 없는 경우에는, 상기 인덕턴스의 측정결과에 기초하여 상기 복수의 코일 각각으로 공급하는 전류를 제어함으로써 상기 스테이지부재의 위치제어를 실시함과 동시에, 노광시에 상기 위치검출장치에 의해 상기 스테이지부재의 위치를 검출할 수 없는 원인이 상기 위치검출장치의 위치검출 가능범위에서 상기 스테이지부재의 상태가 일탈한 것이라고 판단한 경우에는, 상기 인덕턴스의 측정결과에 기초하여 상기 위치검출 가능범위로 상기 스테이지부재의 상태를 수정할 수 있다. 이러한 경우에는, 통상 레이저 간섭계 시스템 등의 정밀도가 좋은 위치검출장치로 스테이지부재의 위치 및 자세를 검출하여 스테이지부재의 위치제어를 실시한다. 그리고, 예컨대 자세의 큰 변동이 발생하여 위치검출장치에 의한 위치검출이 불가능해진 경우에, 인덕턴스 측정기에 의한 복수의 코일에 관한 인덕턴스 분포의 측정결과에 기초하여 스테이지부재의 위치 및 자세를 검출하여 스테이지부재의 위치제 어를 실시하여, 스테이지부재의 위치 및 자세를 위치검출장치에 있어서 위치검출 가능한 범위로 수정한다. 이 수정후에는 다시 위치검출장치로 스테이지부재의 위치 및 자세를 검출하여 스테이지부재의 위치제어를 실시한다. 따라서, 스테이지부재의 위치제어를 계속적으로 실시할 수 있다.
이 때, 상기 스테이지부재의 상태를 수정한 후에, 상기 스테이지부재의 위치검출결과에 기초하여 노광용 상기 스테이지부재의 위치제어를 계속할 수 있다. 또한, 상기 스테이지부재의 상태를 수정한 후에, 상기 스테이지부재의 위치검출결과에 기초하여 상기 스테이지부재를 초기위치로 이동시키는 위치제어를 실시할 수도 있다.
또한, 본 발명의 제 2 노광방법에서는, 스테이지장치가 상기 스테이지부재의 위치를 검출하는 위치검출장치를 구비할 때, 상기 위치검출장치에 의해 상기 스테이지부재의 위치를 검출할 수 있는 경우에는, 상기 스테이지부재의 위치검출결과에 기초하여 상기 복수의 코일 각각으로 공급하는 전류를 제어함으로써 상기 스테이지부재의 위치제어를 실시하고, 상기 위치검출장치에 의해 상기 스테이지부재의 위치를 검출할 수 없는 경우에는, 상기 인덕턴스의 측정결과에 기초하여 상기 복수의 코일 각각으로 공급하는 전류를 제어함으로써 상기 스테이지부재의 위치제어를 실시함과 동시에, 노광시에 상기 위치검출장치에 의해 상기 스테이지부재의 위치를 검출할 수 없는 경우에는, 상기 인덕턴스의 측정결과에 기초하여 노광용 상기 스테이지부재의 위치제어를 실시할 수 있다.
또한, 리소그래피공정에 있어서, 본 발명의 노광방법을 사용하는 본 발명의 노광장치를 사용하여 노광을 실시함으로써, 기판상에 복수층의 미세한 패턴을 중첩 정밀도 좋게 형성할 수 있으며, 그럼으로써 보다 고집적도의 마이크로 디바이스를 생산율 좋게 제조할 수 있고, 그 생산성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 발명은 다른 관점에서 보면, 본 발명의 노광장치를 사용하여 제조된 디바이스이고, 또한 본 발명의 노광방법을 사용하는 디바이스 제조방법이라고도 할 수 있다.
도 1 은 일실시형태의 노광장치의 개요구성을 나타낸 도면이다.
도 2 는 도 1 의 노광장치의 스테이지장치 주변의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 3a ∼ 도 3c 는 자극유닛의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 는 고정자 주변의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 5a 및 도 5b 는 평판형 코일군의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 은 인덕턴스 측정기 및 전류구동장치의 회로구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 7a 및 도 7b 는 전기자코일의 인덕턴스를 설명하기 위한 도면이다.
도 8a 및 도 8b 는 자극유닛이 관계하는 자기회로를 설명하기 위한 도면이다.
도 9a 및 도 9b 는 웨이퍼 간섭계에 의한 기판 테이블의 위치 및 자세의 검출의 가부와 기판 테이블의 자세의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 10 은 일실시형태에 있어서의 기판 테이블의 위치제어의 실행을 설명하기 위한 플로차트이다.
도 11 은 자극유닛과 전기자유닛의 위치관계의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 12 는 전기자코일의 인덕턴스의 계측결과의 예를 나타낸 도면이다.
도 13 은 주사노광의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 14 는 도 1 에 나타낸 노광장치를 사용한 디바이스 제조방법을 설명하기 위한 플로차트이다.
도 15 는 도 14 의 웨이퍼 프로세스 스텝에 있어서의 처리의 플로차트이다.
도 16a ∼ 도 16c 는 자극유닛의 변형예 1 의 구성을 나타낸 도면이다.
도 17 은 변형예 1 의 자극유닛과 전기자유닛의 위치관계의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 18a ∼ 도 18c 는 자극유닛의 변형예 2 의 구성을 나타낸 도면이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명의 일실시형태를 도 1 ∼ 도 15 에 의거하여 설명한다. 도 1 에는 일실시형태에 관한 노광장치 (100) 의 전체적인 구성이 개략적으로 나타나 있다. 이 노광장치 (100) 는 소위 스텝·앤드·스캔 노광방식의 주사형 노광장치이다.
이 노광장치 (100) 는 조명계 (10), 레티클 (R) 을 지지하는 레티클 스테이지 (RST), 투영광학계 (PL), 기판으로서의 웨이퍼 (W) 를 XY 평면내에서 XY 2 차원 방향으로 구동하는 스테이지장치로서의 기판 스테이지장치 (30) 및 이들의 제어계 등을 구비하고 있다.
상기 조명계 (10) 는, 예컨대 일본 공개특허공보 평9-32956 호에 개시된 바와 같이, 광원유닛, 셔터, 2 차 광원형성 광학계, 빔 스플리터, 집광렌즈계, 레티클 블라인드 및 결상렌즈계 등 (모두 도시생략) 으로 구성되고, 도 1 의 미러 (7) 를 향해 조도분포가 거의 균일한 노광용 조명광을 사출한다. 그리고, 이 조명광이 미러 (7) 에 의해 그 광로가 연직하측으로 절곡되고, 레티클 (R) 상의 직사각형 (또는 원호형상) 의 조명영역 (IAR) (도 13 참조) 을 균일한 조도로 조명한다.
상기 레티클 스테이지 (RST) 상에는 레티클 (R) 이, 예컨대 진공흡착에 의해 고정되어 있다. 레티클 스테이지 (RST) 는, 도시하지 않은 레티클 베이스상을 로렌츠력 또는 리액턴스력을 이용한 자기부상형 리니어 모터 등으로 구성된 2 차원 액추에이터로 이루어진 도시하지 않은 레티클 스테이지 구동부에 의해, 레티클 (R) 의 위치제어를 위하여, 조명광학계 (10) 의 광축 (IX) (후술하는 투영광학계 (PL) 의 광축 (AX) 과 일치) 에 수직인 XY 평면내에서 미소구동 가능함과 동시에, 소정 주사방향 (여기에서는 Y 방향이라 함) 으로 지정된 주사속도로 구동가능하게 되어 있다. 그리고, 본 실시형태에서는, 상기 자기부상형 2 차원 리니어 액추에이터는 X 구동용 코일, Y 구동용 코일 외에 Z 구동용 코일을 포함하고 있기 때문에, Z 방향으로도 미소구동 가능하게 되어 있다.
레티클 스테이지 (RST) 상에는 레티클 스테이지 (RST) (레티클 (R)) 의 위치검출장치인 레티클 레이저 간섭계 (이하,「레티클 간섭계」라 함) (16) 로부터의 레이저 빔을 반사하는 이동경 (15) 이 고정되어 있고, 레티클 스테이지 (RST) 의 스테이지 이동면내의 위치는 레티클 간섭계 (16) 에 의해 예컨대 0.5 ∼ 1 ㎚ 정도의 분해능으로 항상 검출된다.
레티클 간섭계 (16) 로부터의 레티클 스테이지 (RST) 의 위치정보는 스테이지 제어계 (19) 및 이것을 통해 주제어장치 (20) 로 보내지고, 스테이지 제어계 (19) 에서는 주제어장치 (20) 로부터의 지시에 따라 레티클 스테이지 (RST) 의 위치정보에 기초하여 레티클 구동부 (도시생략) 를 통해 레티클 스테이지 (RST) 를 구동한다.
상기 투영광학계 (PL) 는, 레티클 스테이지 (RST) 의 도 1 에 있어서의 하측에 배치되고, 그 광축 (AX) (조명광학계의 광축 (IX) 과 일치) 의 방향이 Z 축 방향으로 되고, 여기에서는 양측 텔레센트릭한 광학배치가 되도록 광축 (AX) 방향을 따라 소정 간격으로 배치된 복수장의 렌즈 엘리먼트로 이루어진 굴절광학계가 사용되고 있다. 이 투영광학계 (PL) 는 소정 투영배율, 예컨대 1/5 (또는 1/4, 1/6) 을 갖는 축소광학계이다. 따라서, 조명계 (10) 로부터의 조명광에 의해 레티클 (R) 의 조명영역 (IAR) 이 조명되면, 이 레티클 (R) 을 통과한 조명광에 의해, 투영광학계 (PL) 를 통해 레티클 (R) 의 조명영역 (IAR) 내의 회로패턴의 축소상 (부분도립상) 이 표면에 포토레지스트가 도포된 웨이퍼 (W) 상의 조명영역 (IAR) 에 공액인 노광영역 (IA) (도 13 참조) 에 형성된다.
상기 기판 스테이지장치 (30) 는, 베이스 (21) 와, 이 베이스 (21) 상면의 상측에 수 ㎛ 정도의 클리어런스를 통해 후술하는 에어 슬라이더에 의해 부상지지 된 스테이지부재로서의 기판 테이블 (18) 과, 이 기판 테이블 (18) 을 XY 면내에서 2 차원방향으로 구동하는 구동장치 (50) 를 구비하고 있다. 구동장치 (50) 로서는, 여기에서는 베이스 (21) 의 상부에 설치된 (매입된) 고정자 (60) 와, 기판 테이블 (18) 의 저부 (베이스 대향면측) 에 고정된 가동자 (51) 로 이루어진 평면모터가 사용되고 있다. 또한, 가동자 (51) 와 베이스 (21) 와 고정자 (60) 에 의해 평면모터장치가 구성되어 있다. 이하의 설명에서는, 상기 구동장치 (50) 를 편의상 평면모터 (50) 라 한다.
상기 기판 테이블 (18) 상에 웨이퍼 (W) 가 예컨대 진공흡착에 의해 고정되어 있다. 또한, 이 기판 테이블 (18) 상에는 기판 테이블 (18) (웨이퍼 (W)) 의 위치검출장치인 웨이퍼 레이저 간섭계 (이하,「웨이퍼 간섭계」라 함) (31) 로부터의 레이저 빔을 반사하는 이동경 (27) 이 고정되고, 외부에 배치된 상기 웨이퍼 간섭계 (31) 에 의해 기판 테이블 (18) 의 XY 면내에서의 위치 및 Z 축 둘레의 회전, 즉 자세 (θ) 가 예컨대 XY 면내에서의 위치에 대하여 0.5 ∼ 1 ㎚ 정도의 분해능으로 항상 검출되고 있다. 여기서, 실제로는 도 2 에 나타낸 바와 같이 기판 테이블 (18) 상에는 주사방향인 Y 축 방향에 직교하는 반사면을 갖는 이동경 (27Y) 과 비주사방향인 X 축 방향에 직교하는 반사면을 갖는 이동경 (27X) 이 설치되고, 또한 후술하는 도 9a 및 도 9b 에 나타낸 바와 같이 웨이퍼 간섭계 (31) 는 주사방향에 1 축의 웨이퍼 간섭계 (31Y) 가, 비주사방향에는 2 축의 웨이퍼 간섭계 (31X1,31X2) 가 설치되어 있는데, 도 1 에서는 이들이 대표적으로 이동경 (27), 웨이퍼 간섭계 (31) 로서 나타나 있다. 기판 테이블 (18) 의 위치정보 (또는 속 도정보) 는 스테이지 제어계 (19) 및 이것을 통해 주제어장치 (20) 로 보내지고, 스테이지 제어계 (19) 에서는 주제어장치 (20) 로부터의 지시에 따라 상기 위치정보 (또는 속도정보) 에 기초하여 평면모터 (50) 를 통해 기판 테이블 (18) 의 XY 면내의 이동을 제어한다.
도 3a 에는 가동자 (51) 의 저면도 (-Z 방향으로부터의 평면도) 가, 도 3b 에는 가동자 (51) 의 +Y 방향으로부터의 측면도가, 또 도 3c 에는 가동자 (51) 의 도 3a 에 있어서의 A-A 단면도가 나타나 있다. 이들 도면에 나타낸 가동자 (51) 는, 자계를 발생하는 영구자석 (52N,52S,53N,54N 및 54S) 이 평면에서 보아 매트릭스형상이 되도록, 자석지지부재로서의 평판형 자성체 부재 (59) 의 고정자 (60) 와의 대향면 (가동자 (51) 의 저면) 상에 배열되어 있고, 가동자 (51) 에 의해 발자체로서의 자극유닛이 구성되어 있다. 이하의 설명에 있어서는, 이 가동자 (51) 를 편의상 자극유닛 (51) 이라고도 한다. 여기서, 영구자석 (52N,53N,54N) 은 고정자 (60) 와의 대향면이 N 극면이 되는 자석이고, 또한 영구자석 (52S,54S) 은 고정자 (60) 와의 대향면이 S 극면이 되는 자석이다. 그리고, 도 2 에 있어서는 영구자석 (52N,52S,53N,54N 및 54S) 을 자석군 (58) 으로서 나타내고 있다.
상기 영구자석 (52N,52S) 은 후술하는 전기자코일 (63) 의 XY 면과 평행한 단면의 외형 형상인 정방형의 일변의 길이를 P 라 하며, 일변이 P/3 인 대략 정방형의 자극면을 갖고, 영구자석 (52N,52S) 은 자성체 부재 (59) 의 자석배열면의 중앙부에 번갈아 배열되어 있다. 또한, 상기 영구자석 (53N) 은 일변이 P/6 인 대략 정방형의 자극면을 갖고, 자성체 부재 (59) 의 자석배열면의 4 모서리부에 배열되어 있다. 또한, 영구자석 (54N,54S) 은 장변이 P/3 및 단변이 P/6 인 대략 장방형의 자극면을 갖고, 자성체 부재 (59) 의 자석배열면의 4 모서리부를 제외한 4 변부에 배열되어 있다. 그리고, 영구자석 (52N,52S,53N,54N 및 54S) 의 배열에 있어서는, X 방향 또는 Y 방향에서 서로 인접하는 영구자석의 고정자 (60) 에 대향하는 자극면은 서로 반대의 극성으로 되어 있고, X 방향 또는 Y 방향에서 서로 인접하는 영구자석의 간격은 P/3 로 되어 있다.
이러한 자극유닛 (51) 에는 도시하지 않은 에어 슬라이더가 일체화되어 있고, 또한 자극유닛 (51) 의 도 1 에 있어서의 상면에 도시하지 않은 지지기구를 통해 기판 테이블 (18) 이 설치되어 있다. 상기 에어 슬라이더에서는 접속된 공기튜브를 통해 도시하지 않은 공기펌프로부터 공급되는 가압공기가 베이스 (21) 의 상면을 향해 내뿜어지고, 베이스 (21) 의 상면과 자극유닛 (51) 사이의 공기층 정압 (소위 틈내압력) 에 의해 자극유닛 (51) 을 포함하여 기판 테이블 (18) 이 비접촉으로 부상지지된다.
상기 고정자 (60) 를 포함한 상기 베이스 (21) 는, 그 개략종단면도인 도 4 에 나타낸 바와 같이 상면이 개구한 2 단의 단이 형성된 오목부가 형성된 평면에서 보아 직사각형상의 용기 (69) 와, 이 용기 (69) 의 하측 단부에 상측에서 결합하고, 높이방향의 중앙부에 걸쳐진 탄성체 재료로 이루어진 코일지지부재로서의 평판형 자성체 부재 (62) 와, 상부개구를 폐색하는 상태에서 일체적으로 장착된 세라믹 등의 비자성 비도전체 재료로 이루어진 평판형 부재 (68) 를 구비하고 있다.
상기 탄성체 부재 (62) 의 상면에는, 도 4 에 나타낸 바와 같이 복수의 전기자코일 (63) 이 배치되어 있다. 이들 복수의 전기자코일 (63) 에 의해 전기자유닛으로서의 평판형 코일군 (61) 이 구성되고, 이 평판형 코일군 (61) 과 상기 자성체 부재 (62) 에 의해 상술한 평면모터 (50) 의 고정자 (60) 가 구성되어 있다. 상기 평판형 코일군 (61) 을 구성하는 전기자코일 (63) 의 배치 등에 대해서는 후술한다.
그리고, 전기자코일 (63) 로의 전류공급에 의한 전기자코일 (63) 의 발열에 따른 전기자코일 (63), 그 주변부재의 온도상승이나 전기자코일 (63) 의 주변분위기의 변동을 방지하기 위하여, 본 실시형태에서는 전기자코일 (63) 의 냉각을 실시하고 있다. 이러한 냉각은 상기 평판형 부재 (68) 와 용기 (69) 와 자성체 부재 (62) 로 둘러싸이는 폐공간을, 평판형 코일군 (61) 의 전기자코일 (63) 을 냉각하기 위한 냉각액 (냉매) 의 통로로 함으로써 실시되고 있다. 즉, 상기 폐공간의 일측에는 도시하지 않은 유입구가 형성되고, 타측에는 도시하지 않은 유출구 (배출구) 가 형성되고, 도시하지 않은 냉각제어기로부터 냉각액 (예컨대, 물 또는 플로리네이트 (상품명)) 이 유입구를 통해 폐공간으로 보내지고, 이 폐공간 내부를 통과할 때에 평판형 코일군 (61) 과의 사이에서 열교환을 실시하고, 평판형 코일군 (61) 에서 발생한 열을 흡수하여 고온으로 된 냉각액이 유출구를 통해 외부로 배출되도록 이루어져 있다.
상기 평판형 코일군 (61) 은, 도 5a 에 나타낸 바와 같이 매트릭스형상으로 배열된 복수의 전기자코일 (63) 로 구성되어 있다. 그리고, 이하의 설명에서는 전기자코일 (63) 의 개개를 구별할 때에는, 전기자코일 (63) (i,j) 라 표기하고, 총칭할 때에는 전기자코일 (63) 이라 표기한다. 전기자코일 (63) 은, 도 5b 에 나타낸 바와 같이 일변의 길이가 P 인 정방형상의 저면 (XY 평면과 평행한 면) 을 갖고, Z 축과 평행한 중심축 (CX) 부근에서 Z 방향으로 관통하는 중공부를 갖는 각기둥형상으로 구성되어 있다. 이 중공부의 단면형상은 일변의 길이가 P/3 인 정방형상으로 되어 있다. 이 전기자코일 (63) 에는 단자 (64a) 및 단자 (64b) 를 통해 전류구동장치 (22) 로부터 전류가 공급된다. 그리고, 공급된 전류는 중심축 (CX) 의 주변을 거의 일정한 전류밀도 (체적밀도) 로 흐른다. 그리고, 전기자코일 (63) 로 흐르는 전류의 전류치 및 전류방향은 스테이지 제어계 (19) 에 의해 전류구동장치 (22) 를 통해 제어된다.
또한, 도 1 의 노광장치 (100) 에서는, 기판 테이블 (18) 상에 도시하지 않은 오프 액시스 방식의 얼라인먼트 검출계의 검출중심에서 투영광학계 (PL) 의 광축까지의 거리를 계측하는 베이스라인 계측 등을 위한 각종 기준마크가 형성된 도시하지 않은 기준마크판이 고정되어 있다.
그리고, 도 1 의 노광장치 (100) 에는, 웨이퍼 (W) 표면의 상기 노광영역 (IA) 내 부분 및 그 근방 영역의 Z 방향 (광축 (AX) 방향) 의 위치를 검출하기 위한 사입사광식 포커스 검출계 (초점검출계) 의 하나인 도시하지 않은 다점 포커스 위치검출계가 설치되어 있다. 이 다점 포커스 위치검출계는, 조사광학계와 수광광학계 (모두 도시생략) 로 구성되어 있다. 이 다점 포커스 검출계의 상세한 구성 등에 대해서는, 예컨대 일본 공개특허공보 평6-283403 호 및 이에 대응하는 미국특허 제 5,448,332 호 등에 개시되어 있다. 본 국제출원에서 지정한 지정국 또는 선택한 선택국의 국내법령이 허용하는 한, 상기 공보 및 미국특허에 있어서의 개시를 원용하여 본 명세서 기재의 일부로 한다.
도 1 로 되돌아가서, 본 실시형태의 노광장치 (100) 는, 모든 전기자코일 (63) (i,j) 의 인덕턴스를 측정하는 인덕턴스 측정기 (80) 를 구비하고 있다. 이 인덕턴스 측정기 (80) 는, 도 6 에 나타낸 바와 같이 각 전기자코일 (63) (i,j) 에 대응하여 인덕턴스 측정회로 (IND) (i,j) 를 구비하고 있고, 각 인덕턴스 측정회로 (IND) (i,j) 는 수신회로 (RCV) 와 인덕턴스 검출회로 (IDC) 를 갖고 있다.
도 6 에는 또한 전류구동장치 (22) 의 회로구성 및 전기자코일 (63) (i,j) 의 등가회로가 나타나 있다. 즉, 전류구동장치 (22) 는, 고주파 교류전원 (APS) 과 각 전기자코일 (63) (i,j) 에 대응하여 전류구동회로 (IDV) (i,j) 를 구비하고 있고, 각 전류구동회로 (IDV) (i,j) 는 스위치회로 (SW) 와 가산기 (ADD) 와 드라이버 회로 (DRV) 를 갖고 있다.
여기서, 스위치회로 (SW) 는 스테이지 제어계 (19) 로부터의 스위치 제어신호 (SC) (i,j) (도 1 에서는 간단히「SC」라 표기함) 에 따라 개폐하여, 고주파 교류전원 (APS) 으로부터의 출력신호를 가산기 (ADD) 로 공급할지의 여부를 제어하고 있다. 또한, 가산기 (ADD) 는 스위치회로 (SW) 의 출력신호와 스테이지 제어계 (19) 로부터의 구동용 전류지시신호 (SID) (i,j) (도 1 에서는 간단히「SID」라 표기함) 의 가산결과를 산출한다. 이 가산결과에 따른 전류 (ID) (i,j) (도 1 에서는 간단히「ID」라 표기함) 가 드라이브 회로 (DRV) 를 통해 전기자코일 (63) (i,j) 로 공급된다. 그리고, 고주파 교류전원 (APS) 이 출력하는 신호의 각주파수 (ωH) 는 기판 테이블 (18) 의 구동에 실질적으로 기여하지 않는 정도의 높은 각주파수로 설정되어 있다.
또한 도 6 에 나타낸 바와 같이, 전기자코일 (63) (i,j) 은 내부저항 (R) (i,j) 과 인덕턴스 (L) (i,j) 가 직렬접속된 등가회로로 볼 수 있다.
여기서, 전기자코일 (63) (i,j) 로의 스테이지 구동용 전류의 공급과, 전기자코일 (63) (i,j) 의 인덕턴스 측정에 있어서의 도 6 의 각부의 작용을 설명한다.
인덕턴스 측정을 실시하지 않을 때, 스테이지 제어계 (19) 는 스위치 제어신호 (SC) (i,j) 에 의해 스위치회로 (SW) 를 오프로 한다. 이 상태에서 전기자코일 (63) (i,j) 로의 스테이지 구동용 전류의 공급시에, 스테이지 제어계 (19) 로부터의 구동용 전류지시신호 (SID) (i,j) 가 공급되면, 구동용 전류지시신호 (SID) (i,j) 는 가산기 (ADD) 를 통해 드라이브 회로 (DRV) 에 입력한다. 그리고, 드라이브 회로 (DRV) 는 구동용 전류지시신호 (SID) (i,j) 에 따른 전류 (ID) (i,j) 를 전기자코일로 공급한다.
한편, 인덕턴스 측정을 실시할 때, 스테이지 제어계 (19) 는 스위치 제어신호 (SC) (i,j) 에 의해 스위치회로 (SW) 를 온으로 한다. 그 결과, 가산기 (ADD) 에는 고주파 교류전원 (APS) 으로부터의 출력신호가 입력되고, 가산기 (ADD) 로부터는 구동용 전류지시신호 (SID) (i,j) 에 고주파 교류전원 (APS) 으로부터의 출력신호가 중첩된 신호가 출력된다. 그리고, 드라이브 회로 (DRV) 는 가산기 (ADD) 의 출력신호에 따른 전류를 전기자코일 (63) (i,j) 로 공급한다. 여기 서, 고주파 교류전원 (APS) 이 출력하는 신호의 각주파수 (ωH) 는 충분히 높기 때문에, 스테이지의 구동에 기여하는 경우는 없다.
여기서, 고주파 교류전원 (APS) 이 출력하는 신호 (SIP) 를
SIP = B·sin(ωH·t) …(1)
이라 하면, 신호 (SIP) 에 따라 전기자코일 (63) (i,j) 로 공급되는 전류 (IDP) 는
IDP = C·sin(ωH·t) …(2)
로 된다. 그리고, B 및 C 는 상수이고, t 는 시간을 나타낸다.
이 때, 전류 (IDP) (i,j) 의 공급에 의해 전기자코일 (63) (i,j) 의 전류공급단자 (64a,64b) 사이에 나타나는 전압 (VDP) (i,j) 은
VDP (i,j) = C·R(i,j)·sin(ωH·t)
+ C·L(i,j)·ωH·cos(ωH·t) …(3)
으로 된다.
실제로 전기자코일 (63) (i,j) 의 전류공급단자 (64a,64b) 사이에 나타나는 전압 (VD) (i,j) (도 1 에서는 간단히「VD」라 표기함) 은, (2) 식의 VDP (i,j) 에 구동용 전류지시신호 (SID) (i,j) 에 대응한 공급전류에 따른 발생전압이 가해진 것인데, 각주파수가 ωH 부근인 전압성분은 VDP (i,j) 외에는 없다. 그리고, 구동용 전류지시신호 (SID) (i,j) 가 구동용 전류가 0 일 것을 지시하는 경우에는, 실제로 전기자코일 (63) (i,j) 의 전류공급단자 (64a,64b) 사이에 나타나는 전압 (VD (i,j) 와 VDP (i,j)) 은 일치하게 된다.
이러한 전압 (VD) (i,j) 은, 도 6 에 나타낸 바와 같이 인덕턴스 측정회로 (IND) (i,j) 의 수신회로 (RCV) 로 공급되고, 이 수신회로 (RCV) 에서 출력된 전압 (VD) (i,j) 에 따른 신호가 인덕턴스 검출회로 (IDC) 에 입력된다.
인덕턴스 검출회로 (IDC) 에서는, 우선 입력한 신호를 주파수변별함 (예컨대, 하이패스필터를 개재시킴) 으로써 전압 (VDP) (i,j) 에 따른 신호성분 (SDP) 을 꺼낸다. 이 신호성분 (SDP) (i,j) 은
SDP (i,j) = D·R(i,j)·sin(ωH·t)
+ D·L(i,j)·ωH·cos(ωH·t) …(4)
로 되어 있다. 여기서, D 는 기지의 상수이다.
이어서, 인덕턴스 검출회로 (IDC) 에서는, 전류구동회로 (IDV) (i,j) 에서 공급된 상기 신호 (SIP) 와 동위상의 성분을 신호성분 (SDP) (i,j) 에서 제거하여 (4) 식의 우변 제 2 항 (= D·L(i,j)·ωH·cos(ωH·t)) 을 추출한 후, 전기자코일 (63) (i,j) 의 인덕턴스 (L) (i,j) 를 검출한다. 그리고, 그 검출결과 (DI) (i,j) (도 1 에서는 간단히「DI」라 표기함) 를 스테이지 제어계 (19) 를 통해 주제어장치 (20) 로 공급한다.
그런데, 자극유닛 (51) 은 공기의 투자율 (μ0) 보다 훨씬 큰 투자율 (μ M) 을 갖는 자성체 부재 (59) 를 구비하고 있기 때문에, 자성체 부재 (59) 와 전기자코일 (63) (i,j) 의 위치관계에 따라, 전기자코일 (63) (i,j) 로의 공급전류 (I) 에 의해 전기자코일 (63) (i,j) 의 내부에 발생하는 자계 (H) 에 따른 자속수 (φ) 가 변화한다. 예컨대, 도 7a 에 나타낸 바와 같이, 평면에서 보아 전기자코일 (63) (i,j) 의 중공부를 덮는 자성체 부재 (59) 의 면적이 S 일 때, 자속수 (φ) 는
φ≒ μ0·H·S·f(μM) …(5)
로 된다. 여기서, f(μM) 은 투자율 (μM) 의 함수이고, 투자율 (μM) 의 값이 클수록 f(μM) 의 값도 크다. 물론, 전기자코일 (63) (i,j) 의 중공부의 평면에서 보아 자성체 부재 (59) 에 덮혀 있지 않는 부분에도 자속은 존재하지만,
f(μM) ≫ f(μ0) …(6)
이기 때문에, 자속수 (φ) 는 (5) 식에 나타낸 바와 같이 된다.
또한, 일반적으로 전기자코일 (63) (i,j) 의 기자력 (F) 은, 코일권수 (N) 및 공급전류 (I) 또는 발생자계 (H) 및 도 7b 에 나타낸 자성체 부재 (62) 와 자성체 부재 (59) 의 공극간격 (d) 에 의해
F = N·I = H·d …(7)
로 나타낼 수 있다. 그리고, 상술한 부상지지에 의해 공극간격 (d) 은 거의 일정하게 되어 있다.
그리고, 전기자코일 (63) (i,j) 의 인덕턴스 (L) (i,j) 는, 일반적으로
L(i,j) = N·φ/I …(8)
로 되기 때문에,
L(i,j) ≒ μ0·N2·S·f(μM)/d …(9)
로 된다. 즉, 전기자코일 (63) (i,j) 의 인덕턴스 (L) (i,j) 는, 평면에서 보아 자성체 부재 (59) 가 전기자코일 (63) (i,j) 의 중공부를 덮는 면적 (S) 에 비례한 값으로 생각할 수 있다.
따라서, 상술한 바와 같이 하여 전기자코일 (63) (i,j) 의 인덕턴스 (L) (i,j) 를 측정함으로써, 자성체 부재 (59) 와 전기자코일 (63) (i,j) 의 위치관계에 관한 정보를 구할 수 있다. 이것에 대해서는 다시 후술한다.
이어서, 본 실시형태에 있어서의 웨이퍼 (W) 의 이동시에 있어서의 각부의 작용에 대하여 설명한다. 우선, 본 실시형태에 있어서의 웨이퍼 (W) 의 이동, 즉 평면모터 (50) 에 있어서의 가동자인 자극유닛 (51) 의 구동원리의 개요를 설명한다.
자극유닛 (51) 에서는, 영구자석 (52N) 및 영구자석 (52S) 이 관계되는 경우에 대하여 대표적으로 나타낸 도 8a 에 있어서 실선 화살표로 나타낸 바와 같이, 영구자석 (52N,53N,54N) 이 -Z 방향 (지면 하향) 의 자속을 발생하고, 영구자석 (52S,53S,54S) 가 +Z 방향 (지면 하향) 의 자속을 발생한다. 그리고, 자성체 부재 (59) 및 자성체 부재 (62) 와 함께 자기회로를 형성하고 있다.
이하, 영구자석 (52N) 및 영구자석 (52S) 이 관계되는 자기회로의 경우를 예로 들어 설명한다.
도 8a 에 나타낸 자기회로가 형성되어 있을 때, 자성체 부재 (62) 부근, 즉 평면형 코일군 (61) 이 배치되는 Z 위치의 자속밀도 (B) 는 도 8b 에 나타낸 바와 같은 분포로 된다. 즉, 영구자석 (52N,52S) 의 중심점에 대응한 위치에서 자속밀도 (B) 의 절대치가 최대로 되고, 이 점에서 자극면의 주변부에 대응한 위치로 갈수록 자속밀도 (B) 의 절대치는 작아져서, 영구자석 (52N) 의 중심에 대응한 위치와 영구자석 (52S) 의 중심에 대응한 위치의 중점위치에서 자속밀도 (B) 는 0 이 된다. 또한, 자속밀도 (B) 의 분포는, 영구자석 (52N,52S) 의 중심에 대응한 위치를 중심으로 하여 ±X 방향에 대하여 대칭으로 되어 있다. 즉, 자속밀도 (B) 의 X 방향 분포는 정현함수에 의해 양호한 근사가 실시되는 형상으로 되어 있다. 그리고, 도 8b 에서는 자속의 방향이 +Z 방향인 경우에 자속밀도 (B) 의 값을 정으로 하고, 자력선의 방향이 -Z 방향인 경우에 자속밀도 (B) 의 값을 부로 하고 있다. 또한, 도 8b 에서는 X 방향에 관한 자속밀도 (B) 의 분포가 나타나 있는데, Y 방향에 관한 자속밀도 (B) 의 분포도 도 8b 의 분포와 동일해진다.
그리고, 본 실시형태에 있어서는, 자성체 부재의 재료로서 고전기저항, 고포화자속밀도, 저자기 히스테리시스, 저보자력의 스테인리스 등을 채택하고 있기 때문에, 와전류나 히스테리시스 손실이 작고, 자기저항을 작게 유지할 수 있고, 자극유닛 (51) 이 이동하여도 자속밀도가 높은 자속을 계속적으로 발생할 수 있다.
상기 도 8b 에 나타낸 분포의 자속밀도 (B) 의 환경중에서 전기자코일 (63) 로 전류가 공급되면, 전기자코일 (63) 에 로렌츠 전자력이 발생한다. 이 로렌츠 전자력의 반력이 자극유닛 (51) 에 작용하고, 기판 테이블 (18) 나아가서 웨이퍼 (W) 를 이동한다. 그런데, 전기자코일 (63) 에 발생하는 로렌츠 전자력의 크기 및 방향은, 전기자코일 (63) 로 공급되는 전류의 크기 및 방향 그리고 자극유닛 (51) 과 평판형 코일군 (61) 의 위치관계에 따라 다르지만, 본 실시형태에서는 X 방향으로 기판 테이블 (18) 을 이동시키는 경우에는, 자극유닛 (51) 의 X 위치에 따라 X 방향에서 서로 인접하는 2 개의 전기자코일 (63) 의 쌍을 선택하고, 각 쌍의 전기자코일 (63) 에 대하여 자극유닛 (51) 과 평판형 코일군 (61) 의 위치관계에 따라 서로 위상이 90°만큼 다른 동일진폭의 정현파 전류를 공급함으로써, 로렌츠 전자력의 합력의 X 성분을 자극유닛 (51) 의 X 위치에 구애받지 않고 일정하게 제어하고 있다. 그리고, 자극유닛 (51) 을 X 방향으로 구동시키고자 하여 전류를 흘려보내면, 일반적으로는 자극유닛 (51) 을 Y 방향으로 구동하는 힘 및 Z 축 둘레의 회전력이 발생한다. 따라서, 자극유닛 (51) 을 Y 방향으로 구동하는 힘 및 회전력이 전체적으로 0 이 되도록 각 전기자코일 (63) 로 흘려보내는 전류를 조정하고 있다. 또한, 각 전기자코일로 공급되는 정현파 전류의 진폭 및 방향을 제어함으로써, 자극유닛 (51) 을 구동하는 힘의 크기 및 방향이 제어되고 있다.
또한, 자극유닛 (51) 이 Y 방향으로 이동하는 경우에 있어서의 Y 방향으로의 자극유닛 (51) 의 구동에 대해서도, X 방향의 경우와 동일한 방법으로 자극유닛 (51) 의 Y 위치에 구애받지 않고 일정한 구동력에 의한 구동을 실시하고 있다.
또한, 상기 자극유닛 (51) 을 X 방향으로 구동하는 경우의 전류패턴과 Y 방향으로 구동하는 전류패턴이 적당한 비율로 중첩된 패턴의 전류를 각 전기자코일 (63) 로 공급함으로써, XY 평면을 따른 임의의 방향으로 임의의 구동력에 의해 자극유닛 (51) 을 구동하고 있다.
그리고, 회전력의 상쇄를 실시하지 않고 자극유닛 (51) 을 구동함으로써, 원하는 회전방향 및 원하는 회전력으로 자극유닛 (51) 을 회전구동하고 있다.
이상과 같이, 본 실시형태의 노광장치에서는, 기판 테이블 (18) 의 XY 위치 및 자세 (Z 축 둘레의 회전) (θ) 에 따라 전기자코일 (63) 로 공급하는 전류를 제어함으로써, 기판 테이블 (18) 나아가서 웨이퍼 (W) 의 위치제어를 실시하고 있다.
이어서, 본 실시형태에 있어서의 웨이퍼 (W) 의 위치제어동작의 흐름에 대하여, 도 10 의 플로차트를 중심으로 하여 적절히 다른 도면을 참조하면서 설명한다.
본 실시형태의 노광장치 (100) 에서는, 도 9a 에 대표적으로 나타낸 바와 같이 웨이퍼 간섭계 (31X1,31X2,31Y) 에서 사출된 레이저 빔의 이동경 (27X,27Y) 에 의한 반사광이 웨이퍼 간섭계 (31X1,31X2,31Y) 로 수신할 수 있는, 즉 웨이퍼 간섭계 (31X1,31X2,31Y) 에 의해 기판 테이블 (18) 의 XY 위치 및 자세 (θ) 를 검출할 수 있는 경우에는, 도 10 의 단계 201a 에 있어서, 주제어장치 (20) 가 스테이지 제어계 (19) 및 전류구동장치 (22) 를 통해 웨이퍼 간섭계 (31X1,31X2,31Y) 에 의해 검출된 기판 테이블 (18) 의 XY 위치 및 자세 (θ) 에 기초하여 기판 테이블 (18) 의 위치제어를 실시한다. 그리고, 도 10 에 있어서는 웨이퍼 간섭계 (31X1,31X2,31Y) 를 총칭하여「웨이퍼 간섭계 (31)」라 기재한다.
이어서, 단계 201b 에 있어서, 주제어장치 (20) 및 스테이지 제어계 (19) 를 통해 웨이퍼 간섭계 (31X1,31X2,31Y) 에 의한 기판 테이블 (18) 의 XY 위치 및 자세 (θ) 를 검출할 수 있는지의 여부를 판단한다.
단계 201b 에 있어서의 판단이 긍정적인 경우에는, 단계 201c 에 있어서 주 제어장치 (20) 가 노광동작이 완료되었는지의 여부를 판단한다. 단계 201c 에 있어서, 노광동작이 완료되었다고 판단된 경우에는, 주제어장치 (20) 에 의한 기판 테이블 (18) 의 위치제어가 종료된다. 한편, 단계 201c 에 있어서, 노광동작이 완료되지 않았다고 판단된 경우에는, 단계 201a 로 되돌아가서 주제어장치 (20) 가 스테이지 제어계 (19) 및 전류구동장치 (22) 를 통해 웨이퍼 간섭계 (31X1,31X2,31Y) 에 의해 검출된 기판 테이블 (18) 의 XY 위치 및 자세 (θ) 에 기초하여 기판 테이블 (18) 의 위치제어를 속행한다.
이와 같이 하여, 웨이퍼 간섭계 (31X1,31X2,31Y) 에 의한 기판 테이블 (18) 의 XY 위치 및 자세 (θ) 를 검출할 수 있는 경우에는, 상기 단계 201a ∼ 201c 가 반복해서 실행되어, 웨이퍼 간섭계 (31X1,31X2,31Y) 에 의해 검출된 기판 테이블 (18) 의 XY 위치 및 자세 (θ) 에 기초하는 기판 테이블 (18) 의 위치제어가 실시된다.
한편, 평면모터 (50) 의 오동작이나 외란 등으로 인해 기판 테이블 (18) 의 자세 (θ) 가 크게 변동되어, 도 9b 에 대표적으로 나타낸 바와 같이 웨이퍼 간섭계 (31X1,31X2,31Y) 에서 사출된 레이저 빔의 이동경 (27X,27Y) 에 의한 반사광을 웨이퍼 간섭계 (31X1,31X2,31Y) 로 수신할 수 없는, 즉 웨이퍼 간섭계 (31X1,31X2,31Y) 에 의해 기판 테이블 (18) 의 XY 위치 및 자세 (θ) 를 검출할 수 없게 된 때에는, 도 10 의 스텝 201b 에서 부정적인 판단이 이루어져서 처리가 단계 203 으로 이행한다. 그리고, 웨이퍼 간섭계 (31X1,31X2,31Y) 가 고장난 경우에도, 도 10 의 단계 201b 에서 부정적인 판단이 이루어져서 단계 203 으로 이행 한다.
그리고, 웨이퍼 간섭계 (31X1,31X2,31Y) 에 의해 기판 테이블 (18) 의 XY 위치 및 자세 (θ) 를 검출할 수 없게 된 것을 인터럽트 요인으로 하고, 이 인터럽트가 발생한 경우에 단계 203 으로 이행하는 것으로 하면, 단계 201b 를 생략할 수 있다.
단계 203 에 있어서는, 주제어장치 (20) 에 의한 제어하에서 다음과 같이 하여 각 전기자코일 (63) 의 인덕턴스를 측정하여 기판 테이블 (18) 의 XY 위치 및 자세 (θ) 를 검출한다.
우선, 주제어장치 (20) 가 스테이지 제어계 (19) 및 전류구동장치 (22) 를 통해 인덕턴스 측정기 (80) 의 모든 전류구동회로 (IDV) (i,j) 의 스위치회로 (SW) 를 일시적으로 온으로 하고, 인덕턴스 측정기 (80) 의 각 인덕턴스 측정회로 (i,j) 에 의해 측정된 인덕턴스 (L) (i,j) 의 검출결과 (DI) (i,j) 를 수집한다.
이러한 인덕턴스 측정시에 평판형 코일군 (61) 과 자성체 부재 (59) 의 위치관계가 도 11 에 나타낸 바와 같았다고 하자. 그리고, 도 11 에서는 평면에서 보아 자성체 부재 (59) 에 의해 덮이는 각 전기자코일 (63) (i,j) 의 중공부 부분을 해치로 나타낸다. 이 경우, 각 전기자코일 (63) (i,j) 의 인덕턴스 (L) (i,j) 의 측정치는, 평면에서 보아 자성체 부재 (59) 에 의해 덮이는 각 전기자코일 (63) (i,j) 의 중공부 부분의 면적에 비례하고 있으며, 도 12 에 나타낸 바와 같이 된다. 그리고, 도 12 에서는 평면에서 보아 중공부 전체가 자성체 부재 (59) 로 덮이는 전기자코일의 인덕턴스를 1 로 하여 각 전기자코일 (63) 의 인덕턴 스 (L) (i,j) 의 측정치를 나타낸다.
이어서, 주제어장치 (20) 는 수집한 각 전기자코일 (63) 의 인덕턴스 (L) (i,j) 의 측정결과, 그리고 기지의 자성체 부재 (59) 의 외형, 각 전기자코일 (63) (i,j) 의 중공부의 외형 및 배열에 기초하여 자성체 부재 (59), 즉 기판 테이블 (18) 의 XY 위치 및 자세 (θ) 를 검출한다. 이러한 검출시에는 해석적으로 기판 테이블 (18) 의 XY 위치 및 자세 (θ) 를 산출하여도 되고, 또한 미리 각 전기자코일 (63) (i,j) 의 인덕턴스 (L) (i,j) 의 측정결과의 패턴과 기판 테이블 (18) 의 XY 위치 및 자세 (θ) 의 관계를 구하여 그 관계를 테이블화해 두고, 이 테이블을 참조하는 것으로 하여도 된다.
이어서, 도 10 으로 되돌아가서, 단계 205 에 있어서 주제어장치 (20) 가 단계 203 에서 검출된 자세 (θ) 의 검출치로부터 웨이퍼 간섭계 (31X1,31X2,31Y) 에 있어서 기판 테이블 (18) 의 자세 (θ) 는 기판 테이블 (18) 의 XY 위치 및 자세 (θ) 를 검출할 수 있는 범위내인지의 여부를 판단한다. 즉, 웨이퍼 간섭계 (31X1,31X2,31Y) 에 의해 기판 테이블 (18) 의 XY 위치 및 자세 (θ) 를 검출할 수 없게 된 원인이, 평면모터 (50) 의 오동작이나 외란 등으로 인해 기판 테이블 (18) 의 자세 (θ) 가 크게 변동된 것에 있는지 또는 웨이퍼 간섭계 (31X1,31X2,31Y) 가 고장난 것인지를 판단한다.
단계 205 에 있어서의 판단이 부정적인 경우에는, 주제어장치 (20) 는 웨이퍼 간섭계 (31X1,31X2,31Y) 에 의해 기판 테이블 (18) 의 XY 위치 및 자세 (θ) 를 검출할 수 없게 된 원인이, 평면모터 (50) 의 오동작이나 외란 등으로 인해 기판 테이블 (18) 의 자세 (θ) 가 크게 변동된 것에 있다고 판단한다. 그리고, 단계 207 로 이행하여, 주제어장치 (20) 가 기판 테이블 (18) 의 자세 (θ) 를 웨이퍼 간섭계 (31X1,31X2,31Y) 에 있어서 기판 테이블 (18) 의 자세 (θ) 는 기판 테이블 (18) 의 XY 위치 및 자세 (θ) 를 검출할 수 있는 범위내로 복귀시키는 위치제어를 실시한다. 이 위치제어는, 주제어장치 (20) 가 상술한 단계 203 에서 실시한 인덕턴스 측정에 의한 기판 테이블 (18) 의 XY 위치 및 자세 (θ) 의 검출을 실시하면서, 스테이지 제어계 (19) 및 전류구동장치 (22) 를 통해 중심위치를 고정하면서 기판 테이블 (18) 을 Z 축 둘레로 회전구동함으로써 실시한다.
이와 같이 하여, 기판 테이블 (18) 의 자세 (θ) 가 웨이퍼 간섭계 (31X1,31X2,31Y) 에 의해 기판 테이블 (18) 의 XY 위치 및 자세 (θ) 를 검출할 수 있는 범위내로 복귀하면, 계속해서 단계 201a 로 처리가 이행하고, 이후 상술한 바와 같이 하여 주제어장치 (20) 가 스테이지 제어계 (19) 및 전류구동장치 (22) 를 통해 웨이퍼 간섭계 (31X1,31X2,31Y) 에 의해 검출된 기판 테이블 (18) 의 XY 위치 및 자세 (θ) 에 기초하여 기판 테이블 (18) 의 위치제어를 실시한다. 그리고, 자세복귀후에 있어서의 기판 테이블 (18) 의 위치제어로서는, 종전의 웨이퍼 간섭계 (31X1,31X2,31Y) 의 검출결과에 기초하는 위치제어의 중단시의 상태에 따라, 종전의 위치제어의 계속으로 할 수도 있고 또한 기판 테이블 (18) 의 초기위치로의 이동으로 할 수도 있다.
한편, 단계 205 에 있어서의 판단이 긍정적인 경우에는, 주제어장치 (20) 는 웨이퍼 간섭계 (31X1,31X2,31Y) 에 의해 기판 테이블 (18) 의 XY 위치 및 자세 ( θ) 를 검출할 수 없게 된 원인이, 웨이퍼 간섭계 (31X1,31X2,31Y) 가 고장난 것에 있다고 판단한다. 그리고, 단계 209 로 이행하여, 이후 노광동작을 종료할 때까지 주제어장치 (20) 가 인덕턴스 측정에 의한 기판 테이블 (18) 의 XY 위치 및 자세 (θ) 를 검출하면서, 스테이지 제어계 (19) 및 전류구동장치 (22) 를 통해 기판 테이블 (18) 의 위치제어를 실시한다.
이상과 같이 하여, 기판 테이블 (18), 즉 웨이퍼 (W) 의 위치제어를 실시하면서 실행되는 본 실시형태의 노광장치 (100) 에 있어서의 노광동작의 흐름에 대하여 간단히 설명한다.
우선, 도시하지 않은 레티클 로더에 의해, 전사한 패턴이 형성된 레티클 (R) 이 레티클 스테이지 (RST) 에 로드된다. 마찬가지로, 도시하지 않은 웨이퍼 로더에 의해, 노광한 웨이퍼 (W) 가 기판 테이블 (18) 에 로드된다.
이 때, 기판 테이블 (18) 은 소정 웨이퍼 로딩 포지션에서 베이스상에 부상지지되어 있고, 또한 이 로딩 포지션에 소정 시간 정지상태를 유지하도록 주제어장치 (20) 에 의해 스테이지 제어계 (19) 를 통해 서보제어되어 있다. 따라서, 이 로딩 포지션에서의 대기시에는 평면모터 (50) 의 고정자 (60) 를 구성하는 전기자코일 (63) 로 전류가 공급되고 있으며, 이 전기자코일 (63) 에 있어서의 발열로 인한 온도상승을 방지하기 위하여, 주제어장치 (20) 에서는 냉각기 등을 사용하여 전기자코일 (63) 의 냉각을 실시하고 있다.
이어서, 주제어장치 (20) 에 의해, 도시하지 않은 레티클 현미경, 기판 테이블 (18) 상의 도시하지 않은 기준 마크판, 도시하지 않은 얼라인먼트 검출계를 사 용하여 레티클 얼라인먼트, 베이스라인 계측 등의 준비작업이 소정 수순을 따라 실시된 후, 얼라인먼트 검출계를 사용하여 통계적인 수법을 사용해서 실시되는 EGA (엔핸스트·글로벌·얼라인먼트) 등의 얼라인먼트 계측이 실행된다. 그리고, EGA 계측의 상세는, 예컨대 일본 공개특허공보 소61-44429 호 및 이에 대응하는 미국특허 제 4,780,617 호나 일본 공개특허공보 평2-54103 호 및 이에 대응하는 미국특허 제 4,962,318 호에 개시된 기술과 같이 통계처리를 실시하여, 웨이퍼 (W) 상의 쇼트영역 (SA) 의 배열좌표를 산출한다. 본 국제출원에서 지정한 지정국 또는 선택한 선택국의 국내법령이 허락하는 한, 상기 공보 및 미국특허에 있어서의 개시를 원용하여 본 명세서 기재의 일부로 한다.
얼라인먼트 계측의 종료후, 다음과 같이 하여 스텝·앤드·스캔방식의 노광동작이 실시된다.
이 노광동작에 있어서, 우선 웨이퍼 (W) 의 XY 위치가 웨이퍼 (W) 상의 최초 쇼트영역 (퍼스트·쇼트) 의 노광을 위한 주사개시위치로 되도록 기판 테이블 (18) 이 이동된다. 이 이동은, 주제어장치 (20) 에 의해 스테이지 제어계 (19) 를 통해 평면모터 (50) 를 구성하는 각 전기자코일 (63) 의 전류를 상술한 바와 같이 제어함으로써 실시된다. 동시에, 레티클 (R) 의 XY 위치가 주사개시위치로 되도록 레티클 스테이지 (RST) 가 이동된다. 이 이동은, 주제어장치 (20) 에 의해 스테이지 제어계 (19) 및 도시하지 않은 레티클 구동부 등을 통해 실시된다.
그리고, 스테이지 제어계 (19) 가, 레티클 간섭계 (16) 에 의해 계측된 레티클 (R) 의 XY 위치정보, 상술한 바와 같이 하여 계측된 웨이퍼 (W) 의 XY 위치정보 에 기초하여, 도시하지 않은 레티클 구동부 및 평면모터 (50) 를 통해 레티클 (R) 과 웨이퍼 (W) 를 동기이동시킨다. 이러한 동기이동중에는 도 13 에 나타낸 바와 같이 레티클 (R) 의 주사방향 (Y 축 방향) 에 대하여 수직인 방향으로 길이방향을 갖는 장방형 (슬릿형상) 의 조명영역 (IAR) 에서 레티클 (R) 이 조명되고, 레티클 (R) 은 노광시에 -Y 방향으로 속도 (VR) 로 주사 (스캔) 되는 조명영역 (IAR) (중심은 광축 (AX) 과 거의 일치) 은 투영광학계 (PL) 를 통해 웨이퍼 (W) 상에 투영되고, 조명영역 (IAR) 에 공액인 슬릿형상의 투영영역, 즉 노광영역 (IA) 이 형성된다. 웨이퍼 (W) 는 레티클 (R) 과는 도립결상관계에 있기 때문에, 웨이퍼 (W) 는 속도 (VR) 의 방향과는 반대방향 (+Y 방향) 으로 레티클 (R) 에 동기하여 속도 (VW) 로 주사되고, 웨이퍼 (W) 상의 쇼트영역 (SA) 의 전면이 노광가능하게 되어 있다. 주사속도의 비 (VW/VR) 는 정확하게 투영광학계 (PL) 의 축소배율에 따른 것으로 되어 있고, 레티클 (R) 의 패턴영역 (PA) 의 패턴이 웨이퍼 (W) 상의 쇼트영역 (SA) 상에 정확하게 축소전사된다. 그리고, 조명영역 (IAR) 의 길이방향의 폭은 레티클 (R) 상의 패턴영역 (PA) 보다 넓고, 차광영역 (ST) 의 최대폭보다 좁아지도록 설정되고, 레티클 (R) 을 주사 (스캔) 함으로써 패턴영역 (PA) 전면이 조명되도록 이루어져 있다.
이상과 같이 제어되면서 실시되는 주사노광에 의해 1 개의 쇼트영역에 대한 레티클 패턴의 전사가 종료되면, 기판 테이블 (18) 이 스테핑되어 다음 쇼트영역에 대한 주사노광이 실시된다. 이와 같이 하여, 스테핑과 주사노광이 순차 반복되 어 웨이퍼 (W) 상에 필요한 쇼트수의 패턴이 전사된다.
따라서, 본 실시형태의 노광장치 (100) 에 의하면, 기판 테이블 (18) 의 XY 위치 및 자세 (θ) 를 항상 검출할 수 있기 때문에, 기판 테이블 (18) 의 자세 (θ) 에 관계없이 기판 테이블 (18) 의 위치제어를 계속적으로 실시할 수 있다. 따라서, 노광의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
상기 본 실시형태의 장치 (100) 는, 다수의 기계부품으로 이루어진 레티클 스테이지 (RST), 복수의 렌즈로 구성되는 투영광학계 (PL) 등을 조립함과 동시에, 베이스 (21) 에 대하여 베이스 (21) 를 제외한 다른 스테이지장치 (30) 를 조립한 후에 종합조정 (전기조정, 광학조정, 동작확인 등) 을 함으로써 제조할 수 있다.
그리고, 노광장치 (100) 의 제조는 온도 및 청정도 등이 관리된 클린 룸에서 실시하는 것이 바람직하다.
이어서, 본 실시형태의 노광장치 및 방법을 사용한 디바이스의 제조에 대하여 설명한다.
도 14 에는 본 실시형태에 있어서의 디바이스 (IC 나 LSI 등의 반도체 칩, 액정패널, CCD, 박막자기헤드, 마이크로머신 등) 의 생산 플로차트가 나타나 있다. 도 14 에 나타낸 바와 같이, 우선 단계 301 (설계단계) 에 있어서, 디바이스의 기능설계 (예컨대, 반도체 디바이스의 회로설계 등) 를 실시하고, 그 기능을 실현하기 위한 패턴설계를 실시한다. 계속해서, 단계 302 (마스크제작단계) 에 있어서, 설계한 회로패턴을 형성한 마스크를 제작한다. 한편, 단계 303 (웨이퍼제조단계) 에 있어서, 실리콘 등의 재료를 사용하여 웨이퍼를 제조한다.
이어서, 단계 304 (웨이퍼처리단계) 에 있어서, 단계 301 ∼ 단계 303 에서 준비한 마스크와 웨이퍼를 사용하여 후술하는 바와 같이 리소그래피기술에 의해 웨이퍼상에 실제 회로 등을 형성한다. 이어서, 단계 305 (디바이스조립단계) 에 있어서, 단계 304 에서 처리된 웨이퍼를 사용하여 칩화한다. 이 단계 305 에는 어셈블리공정 (다이싱, 본딩), 패키징공정 (칩 봉입) 등의 공정이 포함된다.
마지막으로, 단계 306 (검사단계) 에 있어서, 단계 305 에서 제작된 디바이스의 동작확인 테스트, 내구성 테스트 등의 검사를 실시한다. 이러한 공정을 거친 후에 디바이스가 완성되어 이것이 출하된다.
도 15 에는 반도체 디바이스의 경우에 있어서의 상기 단계 304 의 상세한 플로예가 나타나 있다. 도 15 에 나타낸 바와 같이, 단계 311 (산화단계) 에서는 웨이퍼의 표면을 산화시킨다. 단계 312 (CVD 단계) 에서는 웨이퍼 표면에 절연막을 형성한다. 단계 313 (전극형성단계) 에서는 웨이퍼상에 전극을 증착에 의해 형성한다. 단계 314 (이온주입단계) 에서는 웨이퍼에 이온을 주입한다. 이상의 단계 311 ∼ 단계 314 각각은 웨이퍼 프로세스의 각 단계의 전공정을 구성하고 있고, 각 단계에서 필요한 처리에 따라 선택되어 실행된다.
웨이퍼 프로세스의 각 단계에 있어서, 전공정이 종료되면 다음과 같이 하여 후공정이 실행된다. 이 후공정에서는, 우선 단계 315 (레지스트형성단계) 에서 웨이퍼에 감광제를 도포하고, 계속해서 단계 316 (노광단계) 에서 상기에서 설명한 노광장치에 의해 마스크의 회로패턴을 상술한 수법을 사용하여 위치결정 및 얼라인먼트된 웨이퍼상에 베이킹 노광한다. 이어서, 단계 317 (현상단계) 에서는 노 광된 웨이퍼를 현상하고, 계속해서 단계 318 (에칭단계) 에서 레지스트가 잔존하고 있는 부분 이외의 부분의 노출부재를 에칭에 의해 제거한다. 그리고, 단계 319 (레지스트제거단계) 에서 에칭이 끝나 필요 없어진 레지스트를 제거한다.
이들 전공정과 후공정을 반복하여 실시함으로써, 웨이퍼상에 다중으로 회로패턴이 형성된다.
이상과 같이 하여 정밀도 좋게 미세한 패턴이 형성된 디바이스가 높은 양산성으로 제조된다.
그리고, 상기 실시형태에서는, 자극유닛 (51) 을 기판 테이블의 이동면과 거의 직교하는 방향으로 자화된 복수의 영구자석 (52N,52S,53N,54N,54S) 과, 이 복수의 자석을 지지하는 평판형 자성체 부재 (59) 로 구성하였으나, 자극유닛은 도 16a ∼ 도 16c 에 나타낸 바와 같은 기판 테이블의 이동면과 직교하는 방향과는 다른 방향으로 자화된 복수의 영구자석군 (52AN,52AS,53AN,54AN,54AS) 및 영구자석 (56,56) 을 조합하여 구성한 자극유닛 (51A) 으로 할 수도 있다 (변형예 1). 그리고, 도 16a 는 자극유닛 (51A) 의 평면시도이고, 도 16b 는 도 16a 의 자극유닛 (51A) 을 저면하측에서 본 측면시도이고, 또한 도 16c 는 도 16a 에 있어서의 A-A 단면도이다.
도 3 과 도 16 을 비교하여 알 수 있는 바와 같이, 변형예 1 의 자극유닛 (51A) 은 자극유닛 (51) 에 있어서의 영구자석 (52N,52S,53N,54N,54S) 을 각각 영구자석군 (52AN,52AS,53AN,54AN,54AS) 으로 치환함과 동시에, 영구자석군 끼리를 영구자석 (55,56) 을 통해 접속하고, 또한 자성체 부재 (59) 를 생략한 것이다. 이와 같이 구성된 자극유닛 (51A) 은 자극유닛 (51) 과 동일한 자속밀도분포를 발생시킨다. 따라서, 자극유닛 (51) 의 경우와 마찬가지로 각 전기자코일로 공급하는 전류를 제어함으로써, 자극유닛 (51) 의 경우와 마찬가지로 기판 테이블 (18) 을 구동할 수 있다.
자극유닛 (51A) 을 사용한 경우에도, 전기자코일 (63) 의 인덕턴스는 자극유닛 (51A) 과 전기자코일 (63) 의 위치관계에 따라 변화한다. 즉, 자극유닛 (51A) 을 구성하는 영구자석의 투자율은 공기의 투자율과는 다르기 때문에, 평면에서 보아 자극유닛 (51A) 이 덮는 전기자코일 (63) 의 중공부 부분의 면적에 따라 전기자코일 (63) 의 인덕턴스가 변화한다. 따라서, 예컨대 도 17 에 나타낸 바와 같은 자극유닛 (51A) 과 평판형 코일군 (61) 의 위치관계의 경우, 도 17 에 있어서 크로스해치로 나타내는 각 전기자코일 (63) 의 중공부의 면적에 따른 인덕턴스가 측정된다. 그리고, 측정된 각 전기자코일 (63) 의 인덕턴스, 그리고 기지의 자극유닛 (51A) 의 외형, 각 전기자코일 (63) 의 중공부의 외형 및 배열에 기초하여 자극유닛 (51A), 즉 기판 테이블 (18) 의 XY 위치 및 자세 (θ) 를 검출할 수 있다.
또한, 상술한 변형예 1 의 자극유닛 (51A) 에 있어서의 영구자석군 (52AN,52AS,53AN,54AN,54AS) 을, 도 18a ∼ 도 18c 에 나타낸 바와 같이 기판 테이블의 이동면과 거의 직교하는 방향으로 자화된 복수의 영구자석 (52BN,52BS,53BN,54BN,54BS) 과 자성체 부재 (59A,59B,59C) 의 조합으로 치환한 자극유닛 (51B) 을 상기 실시형태의 자극유닛 (51) 대신에 사용할 수도 있다 (변형예 2). 이러한 경우에는, 자극유닛이 기판 테이블의 이동면과 거의 직교하는 방향으로 자화된 복수의 영구자석 (52BN,52BS,53BN,54BN,54BS) 및 기판 테이블의 이동면과 직교하는 방향과는 다른 방향으로 자화된 복수의 영구자석군 (55,56) 을 갖게 된다. 그리고, 도 18a 는 자극유닛 (51B) 의 저면시도이고, 도 18b 는 도 18a 의 자극유닛 (51B) 을 지면하측에서 본 측면시도이고, 또한 도 18c 는 도 18a 에 있어서의 B-B 단면도이다.
이와 같이 구성된 자극유닛 (51B) 은, 자극유닛 (51) 과 동일한 자속밀도분포를 발생시킨다. 따라서, 자극유닛 (51) 의 경우와 마찬가지로 각 전기자코일로 공급하는 전류를 제어함으로써, 자극유닛 (51) 의 경우와 마찬가지로 기판 테이블 (18) 을 구동할 수 있다.
또한, 자극유닛 (51B) 을 사용한 경우에도, 변형예 1 의 경우와 동일한 방법으로 도 17 에 있어서 크로스해치로 나타내는 각 전기자코일 (63) 의 중공부의 면적에 따른 인덕턴스가 측정된다. 그리고, 측정된 각 전기자코일 (63) 의 인덕턴스, 그리고 기지의 자극유닛 (51B) 의 외형, 각 전기자코일 (63) 의 중공부의 외형 및 배열에 기초하여 자극유닛 (51B), 즉 기판 테이블 (18) 의 XY 위치 및 자세 (θ) 를 검출할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는 전기자코일 (63) 의 지지부재로서 자성체 부재 (62) 를 사용하였으나, 비자성체 부재에 의해 전기자코일 (63) 을 지지할 수도 있다. 이러한 경우에도, 상기 실시형태와 마찬가지로 각 전기자코일 (63) 의 인덕턴스의 계측결과에 기초하여 기판 테이블의 XY 위치 및 자세 (θ) 를 검출할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는, 가동자의 고정자로부터의 부상에 에어가이드기구를 사용하였으나 자기부상기구를 채택할 수도 있다. 그리고, 자극유닛에 있어서 영구자석 대신에 영구자석과 동등한 전자석을 사용할 수도 있다.
또한, 자극유닛에 있어서의 자석의 형상 및 배열, 그리고 전기자유닛에 있어서의 전기자코일의 형상 및 배열은 상기 실시형태 또는 변형예로 한정되는 것은 아니며, 채택하는 전자력에 의한 구동을 실시하는 형태에 따라 결정하면 된다.
그리고, 상기 실시형태에서는 전기자코일의 냉각용에 냉각액을 사용하였으나, 냉매로 되는 액체라면 기체냉매를 사용할 수 있다.
또한, 고정자상에 배치되는 가동자로서의 자극유닛 (51) 은 1 개로 한정되는 것이 아니라, 고정자 (60) 상에 2 개의 자극유닛 (51) 을 배치하고, 이들을 독립적으로 구동함으로써 일측 자극유닛 (51) 을 사용하여 웨이퍼의 노광을 실시하면서 타측 자극유닛 (51) 을 사용하여 웨이퍼 (W) 를 수수하도록 하여도 된다.
또한, 상기 실시형태에서는 옵티컬 인티그레이터 (호모지나이저) 로서 플라이아이렌즈를 사용하는 것으로 하였으나, 그 대신에 로드·인티그레이터를 사용하도록 하여도 된다. 로드·인티그레이터를 사용하는 조명광학계에서는 로드·인티그레이터는 그 사출면이 레티클 (R) 의 패턴면과 거의 공액이 되도록 배치된다. 그리고, 로드·인티그레이터를 사용하는 조명광학계는, 예컨대 미국특허 제 5675401 호에 개시되어 있고, 본 국제출원에서 지정한 지정국 또는 선택한 선택국의 국내법령이 허락하는 한, 이 미국특허의 개시를 원용하여 본 명세서 기재의 일 부로 한다. 또한, 플라이아이렌즈와 로드·인티그레이터를 조합하거나 또는 2 개의 플라이아이렌즈 또는 로드·인티그레이터를 직렬로 배치하여 더블 옵티컬 인티그레이터로 하여도 된다.
또한, 상기 실시형태에서는, 본 발명이 스텝·앤드·스캔방식의 주사형 노광장치에 적용된 경우에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 적용범위가 이것으로 한정되는 것은 아니며, 스테퍼 등의 정지노광형 노광장치에도 바람직하게 적용할 수 있는 것이다.
또한, 예컨대 자외광을 사용하는 노광장치여도, 투영광학계로서 반사광학소자만으로 이루어진 반사계 또는 반사광학소자와 굴절광학소자를 갖는 반사굴절계 (커터디 옵트릭계) 를 채택하여도 된다. 여기서, 반사굴절형 투영광학계로서는 예컨대 일본 공개특허공보 평8-171054 호 및 이에 대응하는 미국특허 제 5,668,672 호, 그리고 일본 공개특허공보 평10-20195 호 및 이에 대응하는 미국특허 제 5,835,275 호 등에 개시된 반사광학소자로서 빔 스플리터와 오목경을 갖는 반사굴절계, 또는 일본 공개특허공보 평8-334695 호 및 이에 대응하는 미국특허 제 5,689,377 호, 그리고 일본 공개특허공보 평10-3039 호 및 이에 대응하는 미국특허출원 제 873,605 호 (출원일 : 1997년 6월 12일) 등에 개시된 반사광학소자로서 빔 스플리터를 사용하지 않고 오목경 등을 갖는 반사굴절계를 사용할 수 있다. 본 국제출원에서 지정한 지정국 또는 선택한 선택국의 국내법령이 허락하는 한, 상기 각 공보 및 이들에 대응하는 미국특허 및 미국특허출원에 있어서의 개시를 원용하여 본 명세서 기재의 일부로 한다.
그 외, 일본 공개특허공보 평10-104513 호 및 미국특허 제 5,488,229 호에 개시된 복수의 굴절광학소자와 2 장의 미러 (오목경인 주경과, 굴절소자 또는 평행평면판의 입사면과 반사측에 반사면이 형성되는 이면경인 부경) 를 동일축상에 배치하고, 이 복수의 굴절광학소자에 의해 형성되는 레티클 패턴의 중간상을 주경과 부경에 의해 웨이퍼상에 재결상시키는 반사굴절계를 사용해도 된다. 이 반사굴절계에서는 복수의 굴절광학소자에 이어서 주경과 부경이 배치되고, 조명광이 주경의 일부를 통과하여 부경, 주경의 순으로 반사되고, 다시 부경의 일부를 통과하여 웨이퍼상에 도달하게 된다. 본 국제출원에서 지정한 지정국 또는 선택한 선택국의 국내법령이 허락하는 한, 상기 공보 및 미국특허에 있어서의 개시를 원용하여 본 명세서 기재의 일부로 한다.
그리고, 반사굴절형 투영광학계로서는, 예컨대 원형 이미지 필드를 갖고, 또한 물체면측 및 상면측이 모두 텔레센트릭함과 동시에 그 투영배율이 1/4 배 또는 1/5 배로 되는 축소계를 사용해도 된다. 또한, 이 반사굴절형 투영광학계를 구비한 주사형 노광장치의 경우, 조명광의 조사영역이 투영광학계의 시야내에서 그 광축을 거의 중심으로 하고, 또한 레티클 또는 웨이퍼의 주사방향과 거의 직교하는 방향을 따라 연장되는 직사각형 슬릿형상으로 규정되는 타입이어도 된다. 이러한 반사굴절형 투영광학계를 구비한 주사형 노광장치에 의하면, 예컨대 파장 157 ㎚ 의 F2 레이저광을 노광용 조명광으로서 사용하여도 100 ㎚ L/S 패턴 정도의 미세패턴을 웨이퍼상에 고정밀도로 전사할 수 있다.
또한, 진공자외광으로서 ArF 엑시머 레이저광이나 F2 레이저광 등이 사용되는데, 특히 상술한 바와 같이 빔 모니터 기구 및 기준파장광원만을 투영광학계 (PL) 와 동일한 환경제어챔버내에 수납하는 경우에는, DFB 반도체 레이저 또는 파이버 레이저에서 발진되는 적외역 또는 가시역의 단일파장 레이저광을 예컨대 에르븀 (또는 에르븀과 이테르븀의 양측) 이 도프된 파이버 앰프로 증폭하고, 비선형 광학결정을 사용하여 자외광으로 파장변환한 고조파를 사용해도 된다.
예컨대, 단일파장 레이저의 발진파장을 1.51 ∼ 1.59 ㎛ 의 범위내로 하면, 발생파장이 189 ∼ 199 ㎚ 의 범위내인 8 배 고조파 또는 발생파장이 151 ∼ 159 ㎚ 의 범위내인 10 배 고조파가 출력된다. 특히 발진파장을 1.544 ∼ 1.553 ㎛ 의 범위내로 하면, 발생파장이 193 ∼ 194 ㎚ 의 범위내인 8 배 고조파, 즉 ArF 엑시머 레이저광과 거의 동일파장이 되는 자외광을 얻을 수 있고, 발진파장을 1.57 ∼ 1.58 ㎛ 의 범위내로 하면, 발생파장이 157 ∼ 158 ㎚ 의 범위내인 10 배 고조파, 즉 F2 레이저광과 거의 동일파장이 되는 자외광을 얻을 수 있다.
또한, 발진파장을 1.03 ∼ 1.12 ㎛ 의 범위내로 하면, 발생파장이 147 ∼ 160 ㎚ 의 범위내인 7 배 고조파가 출력되고, 특히 발진파장을 1.099 ∼ 1.106 ㎛ 의 범위내로 하면, 발생파장이 157 ∼ 158 ㎛ 의 범위내인 7 배 고조파, 즉 F2 레이저광과 거의 동일파장이 되는 자외광을 얻을 수 있다. 이 경우, 단일파장 발진레이저로서는 예컨대 이테르븀·도프·파이버 레이저를 사용할 수 있다.
또한, 반도체소자 등의 마이크로 디바이스 뿐만 아니라, 광노광장치, EUV (Extreme Ultraviolet) 노광장치, X 선 노광장치 및 전자선 노광장치 등에서 사용되는 레티클 또는 마스크를 제조하기 위하여, 유리기판 또는 실리콘 웨이퍼 등에 회로패턴을 전사하는 노광장치에도 본 발명을 적용할 수 있다. 여기서 DUV (원자외) 광이나 VUV (진공자외) 광 등을 사용하는 노광장치에서는 일반적으로 투과형 레티클이 사용되고, 레티클기판으로서는 석영유리, 불소가 도프된 석영유리, 형석, 플루오르화 마그네슘 또는 수정 등이 사용된다. 또한, 프록시미티 방식의 X 선 노광장치 또는 전자선 노광장치 등에서는 투과형 마스크 (스텐실 마스크, 멤브레인 마스크) 가 사용되고, EUV 노광장치에서는 반사형 마스크가 사용되고, 마스크기판으로서는 실리콘 웨이퍼 등이 사용된다. 단, 웨이퍼 등의 주위환경을 진공으로 할 필요가 있는 파장 15 ㎚ 전후의 연(軟) X 선을 광원으로 하는 축소투영노광장치, 파장 1 ㎚ 전후를 광원으로 하는 X 선 노광장치, EB (전자 빔) 나 이온 빔에 의한 노광장치 등에서 본 발명을 채택하는 경우에는, 가동자의 고정자로부터의 부상기구에 에어가이드기구를 사용할 수 없으므로 자기부상기구 등을 채택할 필요가 있다.
물론, 반도체소자의 제조에 사용되는 노광장치 뿐만 아니라, 액정표시소자, 플라스마 디스플레이 등을 포함한 디스플레이의 제조에 사용되는 디바이스 패턴을 유리플레이트상에 전사하는 노광장치, 박막자기헤드의 제조에 사용되는 디바이스 패턴을 세라믹 웨이퍼상에 전사하는 노광장치 및 촬상소자 (CCD 등) 의 제조에 사용되는 노광장치 등에도 본 발명을 적용할 수 있다.
또한, 본 발명의 스테이지장치는 노광장치에 있어서의 기판 스테이지장치로 의 적용으로 한정되는 것은 아니며, 예컨대 노광장치에 있어서의 레티클 스테이지장치에도 적용할 수 있고, 또한 노광장치 이외에도 시료의 위치제어가 필요한 경우에는 적용할 수 있다. 그리고, 본 발명의 스테이지장치를 노광장치 이외의 장치에 적용하는 경우에는, 구해지는 위치제어 정밀도에 따라 다르기는 하지만, 전기자코일의 인덕턴스의 측정결과에 기초하는 위치검출결과에만 기초하여 시료의 위치제어를 실시하도록 할 수도 있다.
이상, 상세하게 설명한 바와 같이, 본 발명의 평면모터장치 및 그 구동방법에 의하면, 고정자와 가동자 사이의 상대위치관계에 의해 발생하는 고정자의 코일의 인덕턴스에 관한 정보에 기초하여 가동자의 위치정보의 검출이나 가동자의 위치제어를 실시하기 때문에, 가동자의 구동정밀도를 확보하면서 가동자를 계속적으로 구동하기에 적합하다.
또한, 본 발명의 스테이지장치 및 그 구동방법에 의하면, 평면모터장치의 가동자에 접속된 스테이지부재에 대하여, 고정자와 가동자 사이의 상대위치관계에 의해 발생하는 고정자의 코일의 인덕턴스에 관한 정보에 기초하여 위치검출이나 위치제어를 실시하기 때문에, 스테이지부재의 위치나 자세의 변동량에 관계없이 스테이지부재의 위치정보를 확보하면서 스테이지부재를 계속적으로 이동시키기에 적합하다.
또한, 본 발명의 노광장치 및 노광방법에 의하면, 노광용 조명광 (에너지 빔) 의 경로에 배치되는 물체의 위치정밀도를 확보하면서 물체의 위치제어를 계속 적으로 실시할 수 있기 때문에, 높은 스루풋으로 노광동작을 실시하기에 적합하다. 따라서, 본 발명의 노광장치 및 노광방법은 미세패턴을 갖는 디바이스를 높은 생산성으로 제조하기에 적합하다.

Claims (64)

  1. 코일을 갖는 고정자와 발자체(發磁體)를 갖는 가동자를 구비하고, 상기 가동자를 이동면을 따라 이동시키는 평면모터장치로서,
    상기 고정자와 상기 가동자 사이의 상대위치관계에 의해 발생하는 상기 코일의 인덕턴스에 관한 정보로부터 상기 가동자의 위치정보를 구하고, 얻어진 위치정보를 이용하여 상기 코일에 공급하는 전류를 제어하는 제어장치를 갖는 것을 특징으로 하는 평면모터장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정자는 복수의 코일을 갖고,
    상기 제어장치는, 상기 고정자와 상기 가동자 사이의 상대위치관계에 의해 발생하는 상기 복수의 코일에 관한 인덕턴스 분포로부터 상기 가동자의 위치정보를 구하는 것을 특징으로 하는 평면모터장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 고정자는, 자성체 재료로 이루어지고, 상기 복수의 코일을 지지하는 코일지지부재를 갖는 것을 특징으로 하는 평면모터장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 가동자의 위치정보는, 상기 이동면을 규정하는 제 1 축 방향 및 제 2 축 방향에 관한 각 위치정보와, 상기 제 1, 제 2 축에 직교하는 제 3 축에 관한 회전방향의 위치정보 중 적어도 1 개를 포함하는 위치정보인 것을 특징으로 하는 평면모터장치.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 발자체는, 상기 이동면과 직교하는 방향으로 자화된 복수의 자석을 갖는 것을 특징으로 하는 평면모터장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 발자체는, 자성체 재료로 이루어지고, 상기 복수의 자석을 지지하는 자석지지부재를 더 갖는 것을 특징으로 하는 평면모터장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 발자체는, 상기 이동면과 직교하지 않는 방향으로 자화된 복수의 자석을 갖는 것을 특징으로 하는 평면모터장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 코일의 인덕턴스를 측정하는 인덕턴스 측정기를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 평면모터장치.
  10. 코일을 갖는 고정자와 자석을 갖는 가동자를 구비하고, 상기 가동자를 이동면을 따라 이동시키는 평면모터장치로서,
    상기 고정자와 상기 가동자 사이의 상대위치관계에 의해 발생하는 상기 코일의 인덕턴스에 관한 정보를 구하고, 얻어진 위치정보를 이용하여 상기 가동자의 위치를 제어하는 제어장치를 갖는 것을 특징으로 하는 평면모터장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 고정자는 복수의 코일을 갖고,
    상기 제어장치는, 상기 고정자와 상기 가동자 사이의 상대위치관계에 의해 발생하는 상기 복수의 코일에 관한 인덕턴스 분포를 구하고, 상기 인덕턴스 분포를 이용하여 상기 가동자의 위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 평면모터장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 코일의 인덕턴스를 측정하는 인덕턴스 측정기를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 평면모터장치.
  13. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 6 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 평면모터장치; 및
    상기 가동자에 접속된 스테이지 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
  14. 이동면을 따라 이동하는 스테이지 부재;
    발자체를 갖고, 상기 스테이지 부재에 설치된 가동자와, 복수의 코일을 갖는 고정자를 갖고, 상기 스테이지 부재를 전자력에 의해 구동하는 구동장치;
    상기 코일의 인덕턴스를 측정하는 인덕턴스 측정기; 및
    상기 인덕턴스 측정기에 의한 측정치의 값에 따라, 상기 복수의 코일 각각으로 공급하는 전류를 제어하는 제어장치를 갖는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 발자체는, 상기 이동면과 직교하는 방향으로 자화된 복수의 자석을 갖는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 스테이지 부재가 비자성체 재료로 이루어지고,
    상기 발자체는, 자성체 재료로 이루어지고, 상기 복수의 자석을 지지하는 자석지지부재를 더 갖는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 발자체는, 상기 이동면과 직교하지 않는 방향으로 자화된 복수의 자석을 갖는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 고정자는, 자성체 재료로 이루어지고, 상기 복수의 코일을 지지하는 코일지지부재를 갖는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 스테이지 부재의 위치를 검출하는 위치검출장치를 더 갖고,
    상기 제어장치는, 상기 위치검출장치의 검출결과 및 상기 인덕턴스 측정기의 측정결과 중 적어도 일측을 이용하여, 상기 복수의 코일 각각으로 공급하는 전류를 제어하는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 제어장치는, 상기 위치검출장치에 의해 상기 스테이지 부재의 위치를 검출할 수 있는 경우에는, 상기 위치검출장치의 검출결과를 이용하여, 상기 복수의 코일 각각으로 공급하는 전류를 제어함으로써 상기 스테이지 부재의 위치제어를 실시하고,
    상기 위치검출장치에 의해 상기 스테이지 부재의 위치를 검출할 수 없는 경우에는, 상기 인덕턴스 측정기의 측정결과를 이용하여, 상기 복수의 코일 각각으로 공급하는 전류를 제어함으로써 상기 스테이지 부재의 위치제어를 실시하는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
  21. 노광용 조명광을 사출하는 조명계; 및
    상기 조명광의 경로상에 배치되는 물체를 탑재하는 제 13 항에 기재된 스테이지 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  22. 노광용 조명광을 사출하는 조명계; 및
    상기 조명광의 경로상에 배치되는 물체를 탑재하는 제 14 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 기재된 스테이지 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  23. 청구항 23은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 22 항에 있어서,
    상기 물체는, 상기 조명광에 의해 노광되어, 소정의 패턴이 전사되는 기판인 것을 특징으로 하는 노광장치.
  24. 노광용 조명광을 사출하는 조명계; 및
    상기 조명광의 경로상에 배치되는 물체를 탑재하는 제 19 항 또는 제 20 항에 기재된 스테이지 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  25. 청구항 25은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 24 항에 있어서,
    상기 물체는, 상기 조명광에 의해 노광되어, 소정 패턴이 전사되는 기판인 것을 특징으로 하는 노광장치.
  26. 청구항 26은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 24 항에 있어서,
    상기 제어장치는, 상기 위치검출장치에 의해 상기 스테이지 부재의 위치를 검출할 수 있는 경우에는, 상기 위치검출장치의 검출결과를 이용하여, 상기 복수의 코일 각각으로 공급하는 전류를 제어함으로써 상기 스테이지 부재의 위치제어를 실시함과 동시에, 상기 위치검출장치에 의해 상기 스테이지 부재의 위치를 검출할 수 없는 경우에는, 상기 인덕턴스 측정기의 측정결과를 이용하여, 상기 복수의 코일 각각으로 공급하는 전류를 제어함으로써 상기 스테이지 부재의 위치제어를 실시하고,
    또한, 상기 제어장치는, 노광시에, 상기 위치검출장치에 의해 상기 스테이지 부재의 위치를 검출할 수 없는 원인이 상기 위치검출장치의 위치검출 가능범위로부터 상기 스테이지 부재의 상태가 일탈한 것이라고 판단한 경우에는, 상기 인덕턴스 측정기의 측정결과를 이용하여, 상기 위치검출장치의 위치검출 가능범위로 상기 스테이지 부재의 상태를 수정하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  27. 청구항 27은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 26 항에 있어서,
    상기 제어장치는, 상기 스테이지 부재의 상태를 수정한 후에, 상기 위치검출장치의 검출결과를 이용하여, 노광용 상기 스테이지 부재의 위치제어를 계속하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  28. 청구항 28은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 26 항에 있어서,
    상기 제어장치는, 상기 스테이지 부재의 상태를 수정한 후에, 상기 위치검출장치의 검출결과를 이용하여, 상기 스테이지 부재를 초기위치로 이동시키는 위치제어를 실시하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  29. 청구항 29은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 26 항에 있어서,
    상기 제어장치는, 상기 위치검출장치에 의해 상기 스테이지 부재의 위치를 검출할 수 있는 경우에는, 상기 위치검출장치의 검출결과를 이용하여, 상기 복수의 코일 각각으로 공급하는 전류를 제어함으로써 상기 스테이지 부재의 위치제어를 실시함과 동시에, 상기 위치검출장치에 의해 상기 스테이지 부재의 위치를 검출할 수 없는 경우에는, 상기 인덕턴스 측정기의 측정결과를 이용하여, 상기 복수의 코일 각각으로 공급하는 전류를 제어함으로써 상기 스테이지 부재의 위치제어를 실시하고,
    또한, 상기 제어장치는, 노광시에, 상기 위치검출장치에 의해 상기 스테이지 부재의 위치를 검출할 수 없는 경우에는, 상기 인덕턴스 측정기의 측정결과를 이용하여, 노광용 상기 스테이지 부재의 위치제어를 실시하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  30. 소정의 패턴이 형성된 디바이스로서,
    제 21 항에 기재된 노광장치를 사용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  31. 소정의 패턴이 형성된 디바이스로서,
    제 22 항에 기재된 노광장치를 사용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  32. 소정의 패턴이 형성된 디바이스로서,
    제 24 항에 기재된 노광장치를 사용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  33. 코일을 갖는 고정자와 발자체를 갖는 가동자를 구비하는 평면모터장치에 있어서, 상기 가동자를 이동면을 따라 이동시키는 평면모터장치의 구동방법으로서,
    상기 고정자와 상기 가동자 사이의 상대위치관계에 의해 발생하는 상기 코일의 인덕턴스에 관한 정보로부터 상기 가동자의 위치정보를 구하고, 얻어진 위치정보를 이용하여 상기 코일에 공급하는 전류를 제어하는 것을 특징으로 하는 평면모터장치의 구동방법.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 고정자는 복수의 코일을 갖고,
    상기 고정자와 상기 가동자 사이의 상대위치관계에 의해 발생하는 상기 복수의 코일에 관한 인덕턴스 분포로부터 상기 가동자의 위치정보 구하는 것을 특징으로 하는 평면모터장치의 구동방법.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 고정자는, 자성체 재료로 이루어지고, 상기 복수의 코일을 지지하는 코일지지부재를 갖는 것을 특징으로 하는 평면모터장치의 구동방법.
  36. 제 34 항에 있어서,
    상기 복수의 코일의 인덕턴스를 개별적으로 측정하는 것을 특징으로 하는 평면모터장치의 구동방법.
  37. 제 33 항에 있어서,
    상기 가동자의 위치정보는, 상기 이동면을 규정하는 제 1 축 방향 및 제 2 축 방향에 관한 각 위치정보와, 상기 제 1, 제 2 축에 직교하는 제 3 축에 관한 회전방향의 위치정보 중 적어도 1 개를 포함하는 위치정보인 것을 특징으로 하는 평면모터장치의 구동방법.
  38. 삭제
  39. 제 33 항에 있어서,
    상기 발자체는, 상기 이동면과 직교하는 방향으로 자화된 복수의 자석을 갖는 것을 특징으로 하는 평면모터장치의 구동방법.
  40. 제 39 항에 있어서,
    상기 발자체는, 자성체 재료로 이루어지고, 상기 복수의 자석을 지지하는 자석지지부재를 더 갖는 것을 특징으로 하는 평면모터장치의 구동방법.
  41. 제 33 항에 있어서,
    상기 발자체는, 상기 이동면과 직교하지 않는 방향으로 자화된 복수의 자석을 갖는 것을 특징으로 하는 평면모터장치의 구동방법.
  42. 코일을 갖는 고정자와 자석을 갖는 가동자를 구비하는 평면모터장치에 있어서, 상기 가동자를 이동면을 따라 이동시키는 평면모터장치의 구동방법으로서,
    상기 고정자와 상기 가동자 사이의 상대위치관계에 의해 발생하는 상기 코일의 인덕턴스에 관한 정보를 구하고, 얻어진 위치정보를 이용하여 상기 가동자의 위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 평면모터장치의 구동방법.
  43. 제 42 항에 있어서,
    상기 고정자는 복수의 코일을 갖고,
    상기 고정자와 상기 가동자 사이의 상대위치관계에 의해 발생하는 상기 복수의 코일에 관한 인덕턴스 분포를 구하고, 상기 인덕턴스 분포를 이용하여, 상기 가동자의 위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 평면모터장치의 구동방법.
  44. 제 43 항에 있어서,
    상기 복수의 코일의 인덕턴스를 개별적으로 측정하는 것을 특징으로 하는 평면모터장치의 구동방법.
  45. 코일을 갖는 고정자와 발자체를 갖는 가동자를 구비하고, 상기 가동자를 이동면을 따라 이동시키는 평면모터장치와, 상기 가동자와 일체적으로 이동하는 스테이지 부재를 구비한 스테이지 장치의 구동방법으로서,
    상기 스테이지 부재를 이동시킬 때, 제 33 항 내지 제 37 항, 제 39 항 내지 제 44 항 중 어느 한 항에 기재된 평면모터장치의 구동방법을 사용하는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치의 구동방법.
  46. 이동면을 따라 이동하는 스테이지 부재와, 발자체를 갖고 상기 스테이지 부재에 설치된 가동자와, 복수의 코일을 갖는 고정자를 갖고, 상기 스테이지 부재를 전자력에 의해 구동하는 구동장치를 구비한 스테이지 장치의 구동방법으로서,
    상기 복수의 코일의 인덕턴스를 측정한 측정치의 값에 따라, 상기 복수의 코일 각각으로 공급하는 전류를 제어하는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치의 구동방법.
  47. 제 46 항에 있어서,
    상기 발자체는, 상기 이동면과 직교하는 방향으로 자화된 복수의 자석을 갖는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치의 구동방법.
  48. 제 47 항에 있어서,
    상기 스테이지 부재는 비자성체 재료로 이루어지고,
    상기 발자체는 자성체 재료로 이루어지고, 상기 복수의 자석을 지지하는 자석지지부재를 갖는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치의 구동방법.
  49. 제 46 항에 있어서,
    상기 발자체는, 상기 이동면과 직교하지 않는 방향으로 자화된 복수의 자석을 갖는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치의 구동방법.
  50. 제 46 항에 있어서,
    상기 고정자는, 자성체 재료로 이루어지고, 상기 복수의 코일을 지지하는 코일지지부재를 갖는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치의 구동방법.
  51. 제 50 항에 있어서,
    상기 스테이지 장치는 상기 스테이지 부재의 위치를 검출하는 위치검출장치를 더 갖고,
    상기 위치검출장치의 검출결과 및 상기 인덕턴스의 측정결과 중 적어도 일방을 이용하여, 상기 복수의 코일 각각으로 공급하는 전류를 제어하는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치의 구동방법.
  52. 제 51 항에 있어서,
    상기 위치검출장치에 의해 상기 스테이지 부재의 위치를 검출할 수 있는 경우에는, 상기 위치검출장치의 검출결과를 이용하여, 상기 복수의 코일 각각으로 공급하는 전류를 제어함으로써 상기 스테이지 부재의 위치제어를 실시하고,
    상기 위치검출장치에 의해 상기 스테이지 부재의 위치를 검출할 수 없는 경우에는, 상기 인덕턴스의 측정결과를 이용하여, 상기 복수의 코일 각각으로 공급하는 전류를 제어함으로써 상기 스테이지 부재의 위치제어를 실시하는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치의 구동방법.
  53. 노광용 조명광을 사출하는 사출공정; 및
    물체를 탑재한 스테이지 장치를 구동하여, 상기 물체를 상기 조명광의 경로에 대하여 상대이동시키는 이동공정을 구비한 노광방법으로서,
    상기 스테이지 장치를 구동할 때, 제 45 항에 기재된 스테이지 장치의 구동방법을 사용하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  54. 노광용 조명광을 사출하는 사출공정; 및
    물체를 탑재한 스테이지 장치를 구동하여, 상기 물체를 상기 조명광의 경로에 대하여 상대이동시키는 이동공정을 구비한 노광방법으로서,
    상기 스테이지 장치를 구동할 때, 제 46 항 내지 제 50 항 중 어느 한 항에 기재된 스테이지 장치의 구동방법을 사용하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  55. 청구항 55은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 54 항에 있어서,
    상기 물체는, 상기 조명광에 의해 노광되어, 소정의 패턴이 전사되는 기판인 것을 특징으로 하는 노광방법.
  56. 노광용 조명광을 사출하는 사출공정; 및
    물체를 탑재한 스테이지 장치를 구동하여, 상기 물체를 상기 조명광의 경로에 대하여 상대이동시키는 이동공정을 구비한 노광방법으로서,
    상기 스테이지 장치를 구동할 때, 제 51 항 또는 제 52 항에 기재된 스테이지 장치의 구동방법을 사용하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  57. 청구항 57은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 56 항에 있어서,
    상기 물체는, 상기 조명광에 의해 노광되어, 소정의 패턴이 전사되는 기판인 것을 특징으로 하는 노광방법.
  58. 청구항 58은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 56 항에 있어서,
    상기 위치검출장치에 의해 상기 스테이지 부재의 위치를 검출할 수 있는 경우에는, 상기 위치검출장치의 검출결과를 이용하여, 상기 복수의 코일 각각으로 공급하는 전류를 제어함으로써 상기 스테이지 부재의 위치제어를 실시하고, 상기 위치검출장치에 의해 상기 스테이지 부재의 위치를 검출할 수 없는 경우에는, 상기 인덕턴스의 측정결과를 이용하여, 상기 복수의 코일 각각으로 공급하는 전류를 제어함으로써 상기 스테이지 부재의 위치제어를 실시함과 동시에,
    노광시, 상기 위치검출장치에 의해 상기 스테이지 부재의 위치를 검출할 수 없는 원인이 상기 위치검출장치의 위치검출 가능범위로부터 상기 스테이지 부재의 상태가 일탈한 것이라고 판단한 경우에는, 상기 인덕턴스의 측정결과를 이용하여, 상기 위치검출 가능범위로 상기 스테이지 부재의 상태를 수정하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  59. 청구항 59은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 58 항에 있어서,
    상기 스테이지 부재의 상태를 수정한 후, 상기 위치검출장치의 검출결과를 이용하여, 노광용 상기 스테이지 부재의 위치제어를 계속하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  60. 청구항 60은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 58 항에 있어서,
    상기 스테이지 부재의 상태를 수정한 후, 상기 위치검출장치의 검출결과를 이용하여, 상기 스테이지 부재를 초기위치로 이동시키는 위치제어를 실시하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  61. 청구항 61은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 56 항에 있어서,
    상기 위치검출장치에 의해 상기 스테이지 부재의 위치를 검출할 수 있는 경우에는, 상기 위치검출장치의 위치검출결과를 이용하여, 상기 복수의 코일 각각으로 공급하는 전류를 제어함으로써 상기 스테이지 부재의 위치제어를 실시하고, 상기 위치검출장치에 의해 스테이지 부재의 위치를 검출할 수 없는 경우에는, 상기 인덕턴스의 측정결과를 이용하여, 상기 복수의 코일 각각으로 공급하는 전류를 제어함으로써 상기 스테이지 부재의 위치제어를 실시함과 동시에,
    노광시, 상기 위치검출장치에 의해 스테이지 부재의 위치를 검출할 수 없는 경우에는, 상기 인덕턴스의 측정결과를 이용하여, 노광용 상기 스테이지 부재의 위치제어를 실시하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  62. 리소그래피 공정을 포함하는 디바이스의 제조방법으로서,
    상기 리소그래피 공정에서는 제 53 항에 기재된 노광방법을 사용하는 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조방법.
  63. 리소그래피 공정을 포함하는 디바이스의 제조방법으로서,
    상기 리소그래피 공정에서는 제 54 항에 기재된 노광방법을 사용하는 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조방법.
  64. 리소그래피 공정을 포함하는 디바이스의 제조방법으로서,
    상기 리소그래피 공정에서는 제 56 항에 기재된 노광방법을 사용하는 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조방법.
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