(57)【要約】【課題】移動体の異常振動による位置決め装置の破損を低減するために有利な技術を提供する。【解決手段】移動体の位置決め装置は、前記移動体の異常振動を検出する検出部と、前記検出部で前記移動体の異常振動が検出された場合、前記移動体を移動させて当該異常振動を低減可能な位置を探索する制御部と、を含む。【選択図】図１
2019066627.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体の位置決め装置であって、
前記移動体の異常振動を検出する検出部と、
前記検出部で前記移動体の異常振動が検出された場合、前記移動体を移動させて当該異常振動を低減可能な位置を探索する制御部と、
を含むことを特徴とする位置決め装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記検出部で前記移動体の異常振動が検出された場合、予め設定された経路に沿って前記移動体を移動させて当該異常振動を低減可能な位置を探索する、ことを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記経路に沿って前記移動体を移動させながら前記検出部に前記移動体の異常振動を検出させ、前記経路上において当該異常振動が最初に許容範囲に収まった位置に前記移動体を配置する、ことを特徴とする請求項２に記載の位置決め装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記経路に沿って前記移動体を移動させながら前記検出部に前記移動体の異常振動を検出させ、前記経路上において当該異常振動が最も低減される位置に前記移動体を配置する、ことを特徴とする請求項２に記載の位置決め装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記経路に沿って前記移動体を移動させながら前記検出部に前記移動体の異常振動を検出させ、当該異常振動が許容範囲に収まる位置が前記経路上にない場合には、前記移動体を特定の位置に配置せずに移動させる、ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の位置決め装置。
【請求項６】
前記制御部は、複数の移動体のうち異常振動を起こしている移動体に応じて前記経路を変更する、ことを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の位置決め装置。
【請求項７】
前記経路は、前記移動体の振動が低減されうる複数の候補位置を含む、ことを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の位置決め装置。
【請求項８】
前記検出部は、前記移動体の制御偏差、前記移動体を駆動する駆動部を冷却するための冷媒の温度、前記移動体の温度のうち少なくとも１つに基づいて前記移動体の異常振動を検出する、ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の位置決め装置。
【請求項９】
基板上にパターンを形成するリソグラフィ装置であって、
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の位置決め装置を含み、
前記位置決め装置は、前記基板を保持するステージを前記移動体として位置決めする、ことを特徴とするリソグラフィ装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のリソグラフィ装置を用いて基板上にパターンを形成する形成工程と、
前記形成工程で前記パターンが形成された前記基板を加工する加工工程と、
を含み、
前記加工工程で加工された前記基板から物品を製造することを特徴とする物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置決め装置、リソグラフィ装置、および物品の製造方法に関する
【背景技術】
【０００２】
移動体の位置決め装置では、移動体を位置決めするための制御系や部品の故障などにより、移動体が異常振動を起こすことがある。特許文献１には、位置決めの対象となる移動体（基板ステージ）が振動した場合、投影光学系のレンズと移動体とが干渉することを回避するために、移動体を該レンズから遠ざける方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−７７５５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された方法では、移動体を投影光学系のレンズから遠ざけたとしても、移動体の振動によって位置決め装置自体の部品が破損する可能性がある。
【０００５】
そこで、本発明は、移動体の異常振動による位置決め装置の破損を低減するために有利な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての位置決め装置は、移動体の位置決め装置であって、前記移動体の異常振動を検出する検出部と、前記検出部で前記移動体の異常振動が検出された場合、前記移動体を移動させて当該異常振動を低減可能な位置を探索する制御部と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、例えば、移動体の異常振動による位置決め装置の破損を低減するために有利な技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ステージ装置の構成を示す概略図である。
【図２】ステージ装置の構成を示す概略図である。
【図３】制御システムを示すブロック線図である。
【図４】ＸＹスライダの静圧軸受と定盤との間に異物が挟まった状態を示す図である。
【図５】移動体が異常振動を起こしたときの処理を示すフローチャートである。
【図６】制御偏差の時間変化を示す図である。
【図７】移動体の移動経路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材ないし要素については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。また、以下の実施形態では、移動体を位置決めする位置決め装置として、基板を保持して移動可能なステージ（天板）の位置決めを行うステージ装置について説明する。該ステージ装置は、基板上にパターンを形成するリソグラフィ装置に用いられうる。リソグラフィ装置としては、マスクのパターンを基板に転写する露光装置、モールドを用いて基板上にインプリント材のパターンを形成するインプリント装置、荷電粒子線を基板に照射して当該基板にパターンを形成する描画装置などが挙げられる。以下に示す各図においては、基板の面にそれぞれ平行であり且つ互いに直交する２つの方向をＸ方向およびＹ方向とし、基板の面に垂直な方向をＺ方向とする。
【００１１】
＜第１実施形態＞
本発明に係る第１実施形態のステージ装置１００について説明する。図１および図２は、本実施形態のステージ装置１００の構成を示す概略図である。図１は、ステージ装置１００を上方（Ｚ方向）から見た図であり、図２は、ステージ装置１００を側方（−Ｙ方向）から見た図である。本実施形態のステージ装置１００は、基板Ｗを保持するステージ１０と、定盤１の上面に沿って（例えばＸＹ方向に）ステージ１０を駆動する駆動部２０と、制御部３０とを含みうる。制御部３０は、例えばＣＰＵやメモリなどを含むコンピュータによって構成され、ステージ装置１００の各部を制御する（駆動部２０によるステージ１０（基板Ｗ）の位置決めを制御する）。
【００１２】
ステージ１０（天板）は、例えば真空吸着などにより基板Ｗを保持する基板チャック１１を含む。ステージ１０の位置は、例えばレーザ干渉計を含む第１計測部１２によって計測され、ステージ１０には、レーザ干渉計から射出された光を反射するためのバーミラー１３ｘ、１３ｙが設けられている。バーミラー１３ｘは、Ｘ方向におけるステージ１０の位置を計測する第１計測部１２ｘからの光を反射するために設けられ、バーミラー１３ｙは、Ｙ方向におけるステージ１０の位置を計測する第１計測部１２ｙからの光を反射するために設けられる。
【００１３】
駆動部２０は、粗動駆動部２０ａと微動駆動部２０ｂとを含みうる。
粗動駆動部２０ａは、例えば、定盤１の上面に沿ってＸＹ方向に移動可能なＸＹスライダ２１と、ＸＹスライダ２１をＸ方向に駆動するリニアモータ２２ｘと、ＸＹスライダ２１をＹ方向に駆動するリニアモータ２２ｙとを含む。ＸＹスライダ２１は、エアベアリング２３ａ（静圧軸受）を介してＸガイドバー２３ｘおよびＹガイドバー２３ｙによって支持されているとともに、エアベアリング２３ｂ（静圧軸受）によって定盤１から浮上した状態で維持される。また、リニアモータ２２ｘの可動子２４ｘ（磁石）は、Ｙガイドバー２３ｙの両端部付近にそれぞれ取り付けられ、リニアモータ２２ｘの固定子２５ｘ（コイル）は、定盤１に固定されている。同様に、リニアモータ２２ｙの可動子２４ｙ（磁石）は、Ｘガイドバー２３ｘの両端部付近にそれぞれ取り付けられ、リニアモータ２２ｙの固定子２５ｙ（コイル）は、定盤１に固定されている。制御部３０の制御下においてリニアモータ２２ｘ、２２ｙの固定子２５ｘ、２５ｙに電流を流してローレンツ力を発生させることにより、Ｘガイドバー２３ｘをＹ方向に、Ｙガイドバー２３ｙをＸ方向にそれぞれ駆動することができる。
【００１４】
微動駆動部２０ｂは、例えば、ＸＹスライダ２１に対して、磁石を利用した自重補償部（不図示）によってステージ１０を浮上させるとともに、アクチュエータ２６によってＸＹスライダ２１とステージ１０との相対位置を６軸方向に変更する。６軸方向とは、ＸＹＺ方向、およびこれらの軸周りの方向であり、制御部３０の制御下においてアクチュエータ２６に電圧または電流を与えることにより、ＸＹスライダ２１とステージ１０との相対位置を変更することができる。また、ＸＹスライダ２１とステージ１０との相対位置は、レーザ干渉計や静電容量センサなどを含む第２計測部２７によって計測され、第１計測部１２により計測されたステージ１０の位置を基準として制御される。つまり、本実施形態では、第１計測部１２により計測されたステージ１０の位置に対し、ＸＹスライダ２１の位置が、第２計測部２７での計測結果に基づいて制御される。ここで、第２計測部２７は、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向のそれぞれについて、ＸＹスライダ２１とステージ１０との相対位置を計測することができるように複数配置されるとよい。
【００１５】
次に、ステージ１０を位置決めするための制御システムについて説明する。図３は、本実施形態のステージ装置１００における制御システムを示すブロック線図である。図３において、制御部３０は、供給器３１と、減算器３２と、補償器３３とを含むものとする。供給器３１は、ステージ１０の目標位置についての指令値を減算器３２に供給する。減算器３２は、供給器３１から供給された指令値に基づいて、第１計測部１２によって計測されたステージ１０の現在位置と目標位置との偏差ＥＲＲ（制御偏差）を算出する。補償器３３は、例えばＰＩＤ補償器であり、減算器３２で算出された偏差ＥＲＲを低減するための信号を生成し、生成した信号を駆動部２０に供給する。駆動部２０は、補償器３３から供給された信号に応じて、粗動駆動部２０ａおよび微動駆動部２０ｂによりステージ１０を駆動する。このような制御により、ステージ装置１００は、ステージ１０の現在位置と目標位置との偏差が低減するようにステージ１０の位置決めを行うことができる。
【００１６】
ステージ装置１００では、ステージ１０を位置決めするための制御系や部品の故障などにより、ステージ１０やＸＹスライダ２１、Ｘガイドバー２３ｘ、Ｙガイドバー２３ｙなどの複数の移動体のうちの少なくとも１つが異常振動（発振）を起こすことがある。例えば、静圧軸受２３ｂの圧力異常が起こった場合、粗動駆動部２０ａを構成する移動体（ＸＹスライダ２１、Ｘガイドバー２３ｘ、Ｙガイドバー２３ｙなど）が異常振動を起こしうる。また、例えば、図４に示すように、ステージ１０を位置決めしたときに、ＸＹスライダ２１の静圧軸受２３ｂと定盤１との間に異物２（パーティクル）が挟まっている場合においても、その異物２に起因して粗動駆動部２０ａの移動体が異常振動を起こしうる。このような場合、移動振動を起こしている移動体を特定の場所に停止させたままの状態にしておくと、振動による応力がステージ装置１００の特定の部品（例えば、エアベアリング２３ａ、２３ｂなど）に集中してしまい、ステージ装置自体が破損しうる。そこで、本実施形態のステージ装置１００では、ステージ１０やＸＹスライダ２１、Ｘガイドバー２３ｘ、Ｙガイドバー２３ｙなどの移動体の異常振動を検出する検出部４０が設けられる。そして、検出部４０によって移動体の異常振動が検出された場合、該移動体を移動させて異常振動を低減可能な位置を探索する。
【００１７】
以下に、移動体が異常振動を起こしたときの処理について説明する。図５は、移動体が異常振動を起こしたときの処理を示すフローチャートである。図５に示すフローチャートの各工程は、制御部３０によって行われうる。ここで、本実施形態では、検出部４０は、第１計測部１２で検出されたステージ１０の現在位置と目標位置との偏差ＥＲＲ（以下、「第１偏差」と称する）に基づいて移動体の異常振動を検出するように構成されうる。また、検出部４０は、第２計測部２７で検出された相対位置と目標相対位置との偏差（以下、「第２偏差」と称する）にも基づいて移動体の異常振動を検出するように構成されうる。なお、検出部４０は、制御部３０の構成要素として構成されてもよい。
【００１８】
Ｓ１０では、制御部３０は、第１偏差および第２偏差に基づいて移動体の異常振動が検出部４０によって検出されたか否かを判定する。例えば、検出部４０は、第１偏差の異常状態を、移動体の異常振動として検出する。第１偏差の異常状態は、例えば、図６に示すように、第１偏差（偏差ＥＲＲ）の振幅（単位時間何における最大振幅）が、予め設定された所定時間ｔより長い期間において連続して閾値ＴＨを超えている状態を含みうる。閾値ＴＨ、および所定時間ｔは、これまでに起こった移動体の異常振動に関する情報に基づいて事前に設定してもよいし、実験やシミュレーションなどの結果に基づいて事前に設定してもよい。同様にして、検出部４０は、第２偏差の異常状態を、移動体の異常振動として検出する。
【００１９】
Ｓ１１では、制御部３０は、異常振動を起こしている移動体を特定する。例えば、第１偏差が異常状態であるが第２偏差は異常状態でない場合には、制御部３０は、微動駆動部２０ａを構成する移動体（ステージ１０など）が異常振動を起こしていると特定することができる。一方、第１偏差は異常状態ではないが第２偏差が異常状態である場合には、制御部３０は、粗動駆動部２０ｂを構成する移動体（ＸＹスライダ２１など）が異常振動を起こしていると特定することができる。
【００２０】
Ｓ１２では、制御部３０は、Ｓ１１で異常振動を起こしていると特定された移動体に応じて、該異常振動を低減可能な位置を探索するための移動体の移動経路を決定する。本実施形態の場合、制御部３０は、異常振動を起こしている移動体が粗動駆動部２０ａを構成するものか微動駆動部２０ｂを構成するものかに応じて、該移動体の移動経路を決定（変更）する。移動体の移動経路は、実験やシミュレーションなどにより、移動体を配置したときに異常振動を低減することができると予測（推定）される複数の候補位置Ｐ１〜Ｐｎを含むように、移動体ごとに事前に生成されうる。また、移動体の移動経路は、複数の候補位置Ｐ１〜Ｐｎのうち、異常振動が低減される可能性が高い候補位置に優先的に移動体を移動させるように決定されるとよい。
【００２１】
図７は、異常振動を起こしていると特定された移動体７０の移動経路Ａ（複数の候補位置）の例を示す図であり、ステージ装置１００（定盤１）を上方から見た図である。複数の候補位置の各々は、移動体７０の代表位置（例えば重心位置、中心位置）が配置される位置として定義され、基板上にパターンを形成するときに移動体７０が配置されない定盤上の位置に設定されることが好ましい。図７に示す例では、複数の候補位置は、基板上にパターンを形成するときに移動体７０が配置されうる定盤上の領域Ｂの周辺（外側）であって、移動体７０を駆動可能な限界位置に設定されている。具体的には、移動体７０を駆動可能なＸ方向の限界位置（座標）をＸｍａｘ、Ｘｍｉｎ、Ｙ方向の限界位置（座標）をＹｍａｘ、Ｙｍｉｎとすると、複数の候補位置は、４つの候補位置７１〜７４を含みうる。候補位置７１の座標は（Ｘｍａｘ，Ｙｍａｘ）、候補位置７２の座標は（Ｘｍａｘ，Ｙｍｉｎ）、候補位置７３の座標は（Ｘｍｉｎ，Ｙｍｉｎ）、候補位置７４の座標は（Ｘｍｉｎ，Ｙｍａｘ）である。
【００２２】
Ｓ１３〜Ｓ１７は、Ｓ１２で決定した移動経路における複数の候補位置Ｐ１〜Ｐｎに移動体７０を順番に移動させ、移動体７０の異常振動が許容範囲に収まる候補位置を探索する工程である。
【００２３】
Ｓ１３では、制御部３０は、次に移動体７０を移動させるべき候補位置Ｐｉの番号ｉが、移動経路に予め設定されている候補位置の数ｎより大きいか否かを判定する。番号ｉが候補位置の数ｎ以下である場合にはＳ１４に進む。Ｓ１４では、制御部３０は、候補位置Ｐｉに移動体７０を移動させる。Ｓ１５では、制御部３０は、候補位置Ｐｉに配置された移動体７０の異常振動が許容範囲に収まったか否かを判定する。例えば、制御部３０は、候補位置Ｐｉに配置された移動体７０において、検出部４０で検出された偏差（第１偏差、第２偏差）の振幅が閾値ＴＨ以下になった場合には、移動体７０の異常振動が許容範囲に収まったと判定することができる。移動体７０の異常振動が許容範囲に収まったと判定した場合には、その候補位置Ｐｉに移動体７０を配置した状態にして終了する。一方、移動体７０の異常振動が許容範囲に収まっていないと判定した場合にはＳ１６に進み、候補位置Ｐｉの番号ｉを１つインクリメントする。
【００２４】
一方、Ｓ１３において、候補位置Ｐｉの番号ｉが候補位置の数ｎより大きい場合には、Ｓ１２で決定した移動経路における複数の候補位置Ｐ１〜Ｐｎの全てに移動体７０を移動させたこととなる。この場合（Ｓ１３のＹｅｓ）、Ｓ１７において、制御部３０は、複数の候補位置Ｐ１〜Ｐｎでは移動体７０の異常振動が許容範囲に収まらなかったことを示すエラー情報を出力する。エラー情報は、例えば、ステージ装置１００を有するリソグラフィ装置の表示部（ディスプレイ）に通知したり、外部コンピュータの表示部に通知したりすることにより、ユーザに報知されうる。
【００２５】
また、複数の候補位置Ｐ１〜Ｐｎのいずれにおいても移動体７０の異常振動が許容範囲に収まらなかった場合には、制御部３０は、番号ｉを「１」に設定し、再び移動体７０が複数の候補位置Ｐ１〜Ｐｎを順番に移動するように駆動部２０を制御する。即ち、候補位置Ｐ１〜Ｐｎのいずれにおいても移動体７０の異常振動が許容範囲に収まらなかった場合には、移動経路Ａに沿って移動体７０を繰り返し移動させる。これにより、閾値ＴＨ以上の振幅で異常振動を起こしている移動体７０が一定の位置に留まって、ステージ装置１００の特定の部分（部品）に応力が集中することを防止することができる。
【００２６】
上述したように、本実施形態のステージ装置１００は、異常振動を起こしている移動体を検出した場合、該移動体の異常振動が低減可能な位置を探索するように該移動体を移動させる。これにより、該移動体の異常振動による応力がステージ装置１００の一部に集中することを防止し、ステージ装置自体が破損することを低減することができる。
【００２７】
ここで、本実施形態では、Ｓ１２で決定された移動経路に沿って移動体７０を複数の候補位置Ｐ１〜Ｐｎに順番に移動させ、異常振動が最初に許容範囲に収まった候補位置に移動体７０を配置する例について説明したが、それに限られるものではない。例えば、制御部３０は、複数の候補位置Ｐ１〜Ｐｎの各々に少なくとも１回は移動体７０を移動させ、異常振動が許容範囲に収まった候補位置のうち、異常振動が最も低減される候補位置に移動体７０を配置してもよい。
【００２８】
また、本実施形態では、Ｓ１２で決定された移動経路に、移動体７０の異常振動が低減される可能性がある複数の候補位置Ｐ１〜Ｐｎを設定したが、候補位置を設定しなくてもよい。例えば、制御部３０は、移動経路に沿って移動体７０を移動させながら検出部４０に移動体７０の異常振動を検出させ、移動経路上において移動体７０の異常振動が許容範囲に収まった位置に移動体７０を配置してもよい。さらに、本実施形態では、複数の候補位置Ｐ１〜Ｐｉの各々を、定盤１の上面と平行な面内方向（Ｘ方向、Ｙ方向）で定義したが、高さ方向（Ｚ方向）や回転方向（θｘ方向、θｙ方向、θｚ方向）で定義してもよい。
【００２９】
＜第２実施形態＞
本発明に係る第２実施形態のステージ装置について説明する。第２実施形態のステージ装置の構成は、第１実施形態のステージ装置１００の構成と同様である。
【００３０】
粗動駆動部２０ａを構成する移動体が異常振動している場合、異常振動に応じた電流が駆動部２０のリニアモータ２２に加えられるため、リニアモータ２２を冷却するための冷媒の温度が上昇しうる。したがって、検出部４０は、図１に示すように、リニアモータ２２を冷却する冷媒の温度を検知する温度センサ４１を含み、該温度センサで検知された温度に基づいて移動体の異常振動を検出するように構成されてもよい。具体的には、検出部４０は、温度センサ４１で検知された温度が、予め設定された所定時間より長い期間において連続して閾値を超えた場合に、移動体の異常振動を検出してもよい。ここで、図１では、−Ｘ方向側のリニアモータ２２ｙのみに対して温度センサ４１が設けられているが、複数のリニアモータ２２の各々に対して温度センサ４１が設けられてもよい。
【００３１】
また、リニアモータ２２の温度が上昇すると、それに伴って、ステージ１０の温度が上昇しうる。また、微動駆動部２０ｂを構成する移動体（例えばステージ１０）が異常振動している場合、微動駆動部２０ｂのアクチュエータ２６に過電流が流れて該アクチュエータ２６の温度が上昇するため、それに伴って、ステージ１０の温度が上昇しうる。したがって、検出部４０は、図１に示すように、ステージ１０の温度を検知する温度センサ４２を含み、その温度センサ４２で検知された温度に基づいて移動体（例えばステージ１０）の異常振動を検出するように構成されてもよい。具体的には、検出部４０は、温度センサ４２で検知された温度が、予め設定された所定時間より長い期間において連続して閾値を超えた場合に、移動体の異常振動を検出してもよい。
【００３２】
＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態にかかる物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、上記のステージ装置を有するリソグラフィ装置を用いて基板上にパターンを形成する工程と、かかる工程でパターンが形成された基板を加工する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。
【００３３】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１０：ステージ、２０：駆動部、３０：制御部、４０：検出部、１００：ステージ装置
【図１】
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【図２】
2019066627.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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