(57)【要約】【課題】ムービングコイル型リニアモータにおいて位置検出器を用いずに位相位置を検出することを目的とする。【解決手段】任意の一相又は複数相の励磁巻線を励磁して可動子を電気機械的に安定点に移動させることによる位相位置を検出する。また任意の一相又は複数相の励磁巻線を励磁する際に逆起電力による回生ブレーキをかける手段と、回生ブレーキをかけずにリニアモータを駆動する手段とを切り替える機構を持つ。【選択図】        図１
2004350340.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ムービングコイル型多相リニアモータの駆動方法であって、
複数の励磁巻線からなる多相コイルの可動子における、ステータの永久磁石による磁界の位相位置を検出する位置検出器を有せず、任意の一相又は複数相の励磁巻線を励磁して可動子を電気機械的に安定点に移動させ、位相位置検出することを特徴とするムービングコイル型多相リニアモータの駆動方法。
【請求項２】
請求項１における位相位置検出手段において、任意の一相又は複数相の励磁巻線を励磁する際には逆起電力による回生ブレーキをかけて可動子を電気機械的に安定させる手段と回生ブレーキをかけずにムービングコイル型リニアモータを駆動する手段とを切り替える機構を具えたことを特徴とするムービングコイル型リニアモータの駆動装置及び駆動方法。
【請求項３】
原版のパターンの一部を投影光学系を介してスリット状に基板に投影し、該投影光学系の光軸に対し垂直に前記原版と基板を共に走査することにより前記原版のパターンを前記基板に露光する走査型の露光装置において、
請求項１に記載のムービングコイル型リニアモータを具えた事を特徴とする半導体露光装置。
【請求項４】
任意の一相又は複数相の励磁巻線を励磁する際、逆起電力による回生ブレーキをかけて可動子を電気機械的に安定させる手段と回生ブレーキをかけずにムービングコイル型リニアモータを駆動する手段とを切り替える電気回路を具えたムービングコイル型リニアモータの駆動装置及び駆動方法を特徴とする請求項３記載の半導体露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は設計パターンを基板上のレジストに露光して半導体デバイス等を製造するために用いられる露光装置における多相リニアモータの駆動方法及び駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
露光装置には、例えば特許文献１に示されるように、不要なパターンを露光しないようにレチクル上の任意の領域をマスクするマスキング手段があり、それを構成するブレードはレチクル面と共役な面に設けられる。走査型露光装置ではレチクルとウエハが走査移動するため、ブレードもこれに同期して移動する。
【０００３】
上記走査型マスキング手段に用いられている多相リニアモータの初期化は従来、装置電源投入時の可動子の位相位置が分からないことから位相位置検出器（ホール素子）を用いて、可動子の位相位置の検出を行った。
【０００４】
次にその位相情報をもとにコミュテーション（電流の整流）した電流を多相コイルに流すことによって可動子を速度サーボで駆動させ、リニアモータに実装したエンコーダのｚ相（原点）を検出することによって初めて可動子のステータに対する絶対位置を検出していた。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−０９７９８９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では、装置電源投入時の可動子の位相を位置検出器（ホール素子）を用いて検出していたが、その位置検出器を用いることにより、以下のような問題点がある。
▲１▼位置検出器の取り付け場所に制約が多いため設計の自由度が減る。
▲２▼位置検出器に付随するアナログセンサやケーブルの実装増加。
▲３▼アナログ演算回路部の複雑化。
▲４▼位置検出器、アナログセンサ及びケーブル等のコスト増加。
【０００７】
そこで本出願に係るの第一の発明の目的は上記の問題点を解消するために、位相位置検出器（ホール素子）を取り除いた多相リニアモータを駆動できる方法及び装置を提供することにある。
【０００８】
本出願に係る第二の発明の目的は、任意の一相又は複数相の励磁巻線を励磁する際、可動子の振動を抑制して電気機械的に安定させることができる多相リニアモータの駆動方法及び装置を提供することにある。
【０００９】
本出願に係る第三の発明の目的は、第一の目的に記載の多相リニアモータを具えた半導体露光装置を提供することにある。
【００１０】
本出願に係る第四の発明の目的は、任意の一相又は複数相の励磁巻線を励磁する際に回生ブレーキで可動子の振動を抑制して電気機械的に安定させる機構を持ち、また回生ブレーキをかけずにムービングコイル型リニアモータを駆動する手段とを切り替える機構を具えた多相リニアモータを第三の目的に記載の半導体露光装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本出願に係る第一の発明は、任意の一相又は複数相の励磁巻線を励磁して可動子を電気機械的に安定点に移動させることによる位相位置を検出する手段により、位相位置検出器を有せずに位相位置を検出する効果がある。
【００１２】
また上記目的を達成するため、本出願に係る第二の発明は、任意の一相又は複数相の励磁巻線を励磁する際に逆起電力による回生ブレーキをかけることにより可動子を電気機械的に安定させる手段と回生ブレーキをかけずにムービングコイル型リニアモータを駆動できる手段とを具え、可動子の振動を抑制して電気機械的に安定させ、ムービングコイル型リニアモータを駆動できる効果がある。
【００１３】
上記目的を達成するため、本出願に係る第三の発明は走査型半導体露光装置の多相リニアモータにおいて、上記第二の発明の効果を具えたことを特徴とする。
【００１４】
また上記目的を達成するため、本出願に係る第四の発明は走査型半導体露光装置の多相リニアモータにおいて、上記第三の発明の効果を具えたことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
【００１６】
（第１の実施例）
図１は本発明の実施の一形態に係る露光装置を側方から見た様子を模式的に示す図であり、図２は、その露光装置の外観を示す斜視図である。これらの図に示すように、この露光装置は、レチクルステージ１上の原版のパターンの一部を投影光学系２を介してウエハステージ３上のウエハに投影し、投影光学系２に対し相対的にレチクルとウエハをＹ方向に同期走査することによりレチクルのパターンをウエハに露光するとともに、この走査露光を、ウエハ上の複数領域（ショット）に対して、繰り返し行なうためのステップ移動を介在させながら行なうステップ・アンド・スキャン型の露光装置である。
【００１７】
レチクルステージ１はリニアモータ４によってＹ方向へ駆動し、ウエハステージ３（３ａ〜３ｄ）のＸステージ３ａはリニアモータ５によってＸ方向に駆動し、Ｙステージ３ｂはリニアモータ６によってＹ方向へ駆動するようになっている。レチクルおよびウエハの同期走査は、レチクルステージ１およびＹステージ３ｂをＹ方向へ一定の速度比率（例えば４：−１、なお、「−」は向きが逆であることを示す）で駆動させることにより行なう。また、Ｘ方向へのステップ移動はＸステージ３ａにより行なう。Ｘステージ３ａはエアベアリング５２によってステージ定盤７上をＺ方向に拘束されてＸ方向へ案内される。Ｚチルトステージ３ｃはＸステージ３ａに対して複数のリニアモータ１５によってＺチルト方向に駆動される。Ｚチルトステージ３ｃとＸステージ３ａとの間のセンサ１６によってＺチルト方向の相対位置が計測される。
【００１８】
ウエハステージ３は、ステージ定盤７上に設けられ、ステージ定盤７は３つのダンパ８を介して３点で床等の上に支持されている。レチクルステージ１および投影光学系２は鏡筒定盤９上に設けられ、鏡筒定盤９は床等に載置されたベースフレーム１０上に３つのダンパ１１および支柱１２を介して支持されている。ダンパ８は６軸方向にアクティブに制振もしくは除振するアクティブダンパであるが、パッシブダンパを用いてもよく、あるいはダンパを介せずに支持してもよい。
【００１９】
また、この露光装置は、鏡筒定盤９とステージ定盤７との間の距離を３点において測定するレーザ干渉計、マイクロエンコーダ等の距離測定手段１３を備えている。
【００２０】
投光手段２１と受光手段２２は、ウエハステージ３上のウエハが投影光学系２のフォーカス面に位置しているか否かを検出するためのフォーカスセンサを構成している。すなわち、鏡筒定盤９に固定された投光手段２１によりウエハに対して斜め方向から光を照射し、その反射光の位置を受光手段２２によって検出することにより投影光学系２の光軸方向のウエハ表面の位置が検出される。
【００２１】
鏡筒定盤９上にはレチクル上の露光領域を照明する照明系手段の一部を収納するフレーム１４が設けられている。照明系手段１４のフレームには後に詳述する可動マスキングブレードが設けられる。
【００２２】
この構成において、不図示の搬送手段により、装置前部２つの支柱１２間の搬送経路を経てウエハステージ３上にウエハが搬入され、所定の位置合せが終了すると、露光装置は、走査露光およびステップ移動を繰り返しながら、ウエハ上の複数の露光領域に対してレチクルのパターンを露光転写する。走査露光に際しては、レチクルステージ１およびＹステージ３ｂをＹ方向（走査方向）へ、所定の速度比で移動させて、スリット状の露光光でレチクル上のパターンを走査するとともに、その投影像でウエハを走査することにより、ウエハ上の所定の露光領域に対してレチクル上のパターンを露光する。走査露光中、ウエハ表面の高さは前記フォーカスセンサで計測され、その計測値に基づきウエハステージ３の高さとチルトがリアルタイムで制御され、フォーカス補正が行なわれる。１つの露光領域に対する走査露光が終了したら、Ｘステージ３ａをＸ方向へ駆動してウエハをステップ移動させることにより、他の露光領域を走査露光の開始位置に対して位置決めし、走査露光を行なう。なお、このＸ方向へのステップ移動と、Ｙ方向への走査露光のための移動との組合せにより、ウエハ上の複数の露光領域に対して、順次効率良く露光が行なえるように、各露光領域の配置、Ｙの正または負のいずれかへの走査方向、各露光領域への露光順等が設定されている。
【００２３】
図１の装置においては、図示しないレーザ干渉計光源から発せられた光がレチクルステージ用Ｙ方向レーザ干渉計２４に導入される。そして、Ｙ方向レーザ干渉計２４に導入された光は、レーザ干渉計２４内のビームスプリッタ（不図示）によってレーザ干渉計２４内の固定鏡（不図示）に向かう光とＹ方向移動鏡２６に向かう光とに分けられる。Ｙ方向移動鏡２６に向かう光は、Ｙ方向測長光路２５を通ってレチクルステージ４に固設されたＹ方向移動鏡２６に入射する。ここで反射された光は再びＹ方向測長光路２５を通ってレーザ干渉計２内のビームスプリッタに戻り、固定鏡で反射された光と重ね合わされる。このとき光の干渉の変化を検出することによりＹ方向の移動距離を測定する。このようにして計測された移動距離情報は、図示しない走査制御装置にフィードバックされ、レチクルステージ４の走査位置の位置決め制御がなされる。Ｙステージ３ｂも、同様に、ウエハステージ用Ｙ方向レーザ干渉計２３による測長結果に基づいて走査位置の位置決め制御がなされる。
【００２４】
図３は、図１の装置における光学系の詳細を示す。図３において、１はレチクル３１が載置されるレチクルステージ、２は投影光学系、３はウエハ３２が載置されるウエハステージ、２３はウエハステージ用Ｙ方向レーザ干渉計、２４はレチクルステージ用Ｙ方向レーザ干渉計、２５はＹ方向測長光路、２６，２７はＹ方向移動鏡である。３３はＹ方向に移動可能な可動マスキングブレードであり、結像レンズ３４，３６とミラー３５はマスキングブレード３３とレチクル３１とを共役な関係とするためのマスキング結像系を構成している。これらはフレーム１４内に設けられているので、マスキングブレードが加減速する際に発生する振動が鏡筒定盤に伝わる。照明系はさらにレンズ３７、２次光源３８、光源３９などを含むユニットから構成される。
【００２５】
図４は、図３のマスキングブレードを左側から見た詳細図である。同図において、３３はＹブレード、５１はＹブレード３３をＹ方向に案内するＹガイド、５２と５３はＹブレード３３をＹガイド５１に沿って駆動するリニアモータを構成するコイルと磁石、５４はＸブレード、５５はＸブレード５４をＸ方向に案内するＸガイド、５６と５７はＸブレード５４をＸガイド５５に沿って駆動するリニアモータを構成するコイルと磁石である。５８は不図示の露光光源からの面光源化された露光光束の一部をスリット状に透過してレチクルを照明するスリット、５９はスリット５８を露光光軸と垂直な方向（Ｚ方向）に移動するためのボイスコイルである。スリット５８は、レチクル３２と共役な位置よりＺ方向に僅かにずらしてあり、レチクル３２上のスリット５８像をデフォーカスさせることによって、スリットの露光光強度プロファイルを台形形状にしている。
【００２６】
図５は前述のマスキングユニットにおけるリニアモータを構成するコイルと磁石の構成図である。同図において６１は永久磁石を交互に多数配列した固定子、６２は可動子で６３、６４、６５のコイルを順に位相で９０度ずらして配置されている。
【００２７】
また図６における６６は三相リニアモータに実装されたエンコーダのスケールで、６７はそのｚ相位置を示したものである。
【００２８】
図７はスタータの永久磁石による理想的な正弦着磁の波形６８を示したものである。
【００２９】
次に本発明による動作を順に説明する。可動子を位相判明する位置に安定させる方法として、まず図７のようなステータの永久磁石による正弦着磁に対し、三相コイルのうち例えば１つのコイル（図ではコイル１）に図８に示した向きに電流を流して励磁し、同図のような位置にコイルを安定させる。
【００３０】
ここでコイルに流す電流は、実装外乱やガイドの摩擦力に打ち勝って可動子を動かすことのできる電流を下限とし、また可動子が機械構造上衝突する可能性がある物体に衝突しても可動子が壊れない電流を上限として流す。
【００３１】
また安定する位置は図８のように一意に決まらず、可動子がリニアモータ内を図４の水平方向において自由に動けるとするならば図９のように複数の安定点６９が存在する。
【００３２】
しかし同図のコイルが安定している各点においてはコイルと磁石の位置関係は全て同位相であるため、永久磁石の１周期（２ピッチ）内における可動子の位相が判明する。
【００３３】
ここでｚ相を確実に検知するため、図９において可動子をエンコーダｚ相の一意の位置に（同図では右）安定させるようにコイルを励磁させ、一意の方向（同図では左）からｚ相を検知する。
【００３４】
図６の構成においては、コイル１及びコイル２を励磁することによってエンコーダｚ相の右側に可動子を常に安定させることができるため、その後安定位置の位相情報をもとに速度サーボによって可動子を左側に移動させることによってエンコーダｚ相を一意の方向から検知することができ、可動子のステータに対する絶対位置が判明する。
【００３５】
（第２の実施例）
図１０は本発明の実施の一形態に係る三相リニアモータ駆動の模式図であり、１相分のみを示している。７０はリレー（電磁開閉器）、７１は電圧モードでの出力機構、７２は電流モードでの出力機構、７３は三相リニアモータである。
【００３６】
第１の実施例において、コイル（例えば１つ）を励磁して安定点に安定させる際に励磁しないコイル（例えば２つ）を開放状態にしておくと可動子が安定点に安定するまでに時間がかかってしまう。
【００３７】
そこで三相リニアモータの出力を全て図１０に示したように、７０のリレーを電圧モードで三相リニアモータのコイルを励磁し、逆起電力による回生ブレーキをかけることにより可動子を電気機械的に安定させる。
【００３８】
以上、本発明の実施例を三相のリニアモータを用いて説明したが、２相や５相等の他の多相にも同様に本発明を適用する事ができる。
【００３９】
また同様に上記実施例ではムービングコイル型リニアモータを用いて説明したが、ムービングマグネット型リニアモータにおいても同様に本発明を適用する事ができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る第一の発明によればムービングコイル型三相リニアモータを位相位置検出器（ホール素子）なしで初期位相を検出でき、本発明に係る第二の発明によればコイル励磁して初期位相を検出する際に、逆起電力による回生ブレーキをかけることによって安定点への収束時間を短縮し、従来と変わらない時間で初期化ができる。
【００４１】
また、本発明に係る第三の発明によれば走査型半導体露光装置の多相リニアモータにおいて、上記第一の発明の効果が得られ、本発明に係る第四の発明によれば走査型半導体露光装置の多相リニアモータにおいて、上記第三の発明の効果が得られ、コイル励磁して初期位相を検出する際に、逆起電力による回生ブレーキをかけることによって安定点への収束時間を短縮し、従来と変わらない時間で初期化ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】走査型露光装置を側方から見た様子を模式的に示す図である。
【図２】図１の露光装置の外観を示す斜視図である。
【図３】図１における光学系の構成を示す説明図である。
【図４】図１の装置におけるマスキングブレード部分の詳細図である。
【図５】ムービングコイル型三相リニアモータの構成。
【図６】リニアモータとエンコーダの構成。
【図７】リニアモータの永久磁石による理想正弦着磁。
【図８】１つのコイルにのみ電流を流したときのコイルの安定点。
【図９】１つのコイルにのみ電流を流したときのコイルの安定点。
【図１０】リニアモータへの出力切り替え。
【符号の説明】
１  レチクルステージ
２  投影光学系
３  ウエハステージ
３ａ  Ｘステージ
３ｂ  Ｙステージ
３ｃ  フラットステージ
３ｄ  ウエハチャック
４，５，６  リニアモータ
７  ステージ定盤
８  ダンパ
９  鏡筒定盤
１０  ベースフレーム
１１  ダンパ
１２  支柱
１３  距離測定手段
１８，１９  重心
２０  露光光の断面
２１  投光手段
２２  受光手段
２３，２４  レーザ干渉計
２５  レーザ測長光路
２６，２７  移動鏡
３１  レチクル
３２  ウエハ
３３  可動マスキングブレード（Ｙブレード）
３４，３６  結像レンズ
３５  ミラー
５１  Ｙガイド
５２，５６  コイル
５３，５７  磁石
５４  Ｘブレード
５５  Ｘガイド
５８  露光スリット
５９  ボイスコイル
６１  ステータ
６２  三相コイルで構成された可動子
６３  コイル１
６４  コイル２
６５  コイル３
６６  エンコーダのスケール
６７  エンコーダのｚ相
６８  ステータの永久磁石による正弦着磁
６９  コイル１の安定位置
７０  リレー（電磁開閉器）
７１  電圧モード出力機構
７２  電流モード出力機構
７３  三相リニアモータ
【図１】
2004350340.tif 000003
【図２】
2004350340.tif 000004
【図３】
2004350340.tif 000005
【図４】
2004350340.tif 000006
【図５】
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【図６】
2004350340.tif 000008
【図７】
2004350340.tif 000009
【図８】
2004350340.tif 000010
【図９】
2004350340.tif 000011
【図１０】
2004350340.tif 000012