(57)【要約】【課題】渦電流磁界を検出することによりステージの位置を特定するステージ位置検出装置等を提供する。【解決手段】永久磁石列２３Ａ、２３Ｂにより形成された磁界分布中を導体２７が移動すると、導体２７には磁界を打ち消す方向に磁束を発生させるような渦電流が流れる。このとき、磁気センサ３３で検出されてモニタ３５に映し出される波形は周期的波形となる。磁気センサ３３で検出される検出波形は、永久磁石列２３Ａ、２３Ｂにより形成される磁界分布によって決まり、磁極ピッチＰや強度に依存する。そのため、永久磁石列２３Ａ、２３Ｂの磁極ピッチＰや強度を既知とすると、磁気センサ３３で検出される検出波形から導体２７の移動量（位置）を知ることができる。【選択図】      図１
2005024317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体を移動・位置決めするためのステージの位置を検出する装置であって、
ある線Ｙに沿って変化する磁界分布を形成する磁界分布形成手段と、
前記磁界中で前記線Ｙに沿って前記ステージとともに動く導体と、
該導体中に生じた渦電流により形成される渦電流磁界を検出する磁気センサと、を備え、
前記渦電流磁界の変化を検出することにより前記線Ｙ上での前記ステージの位置を検出することを特徴とするステージ位置検出装置。
【請求項２】
前記磁界分布形成手段が、前記線Ｙ上の場所によって強度の変化する磁界を形成するものであることを特徴とする請求項１記載のステージ位置検出装置。
【請求項３】
前記磁界分布形成手段が、前記線Ｙに沿って周期的に極性の変化する磁界を形成するものであることを特徴とする請求項１又は２記載のステージ位置検出装置。
【請求項４】
前記磁界の極性変化の周期が前記線Ｙ上の場所によって異なることを特徴とする請求項３記載のステージ位置検出装置。
【請求項５】
感応基板にエネルギ線を選択的に照射してパターン形成する露光装置であって、
前記感応基板及び／又はパターン原版（マスク、レチクル）を移動・位置決めするためのステージの位置を検出する、前記請求項１〜４いずれか１項記載のステージ位置検出装置を備えることを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、感応基板やパターン原版（マスク、レチクル）等を載置して移動するステージの位置を検出する装置、及び、そのような装置を備える露光装置に関する。
【０００２】
【背景技術及び発明が解決しようとする課題】
従来より、渦電流を利用したセンサとして、近接センサや変位センサが知られている。近接センサは、非接触式であって、検出物体の接近を検出するのに用いられる。一方、変位センサは、検出物体の移動量を検出するのに用いられる。
【０００３】
このような渦電流式の近接センサや変位センサは、高周波の磁界を発生させる検出部コイルを備えている。この検出部コイルから発生した磁界に検出物体が近づくと、電磁誘導現象が起こり、検出物体には誘導電流が流れる。このとき、検出部コイルには誘導電流によってインピーダンス変化が生じるため、このインピーダンス変化を検知することで、検出物体の接近の有無や移動量を知ることができる。現状の渦電流式の近接センサや変位センサは、ほとんどがこのような原理に基づき作動する。
【０００４】
本発明は、前述した現状のセンサとは異なる観点からなされたものであって、渦電流磁界を検出することによりステージの位置を特定するステージ位置検出装置を提供することを目的とする。
さらに、そのようなステージ位置検出装置を、感応基板やパターン原版（マスク、レチクル）等を載置して移動するステージに適用した露光装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するため、本発明のステージ位置検出装置は、物体を移動・位置決めするためのステージの位置を検出する装置であって、  ある線Ｙに沿って変化する磁界分布を形成する磁界分布形成手段と、  前記磁界中で前記線Ｙに沿って前記ステージとともに動く導体と、  該導体中に生じた渦電流により形成される渦電流磁界を検出する磁気センサと、を備え、  前記渦電流磁界の変化を検出することにより前記線Ｙ上での前記ステージの位置を検出することを特徴とする。
【０００６】
ある線Ｙ（直線又は曲線）に交差する方向に作用する磁界分布中で導体が動くと、この導体には磁界を打ち消す方向に磁束を発生させるような渦電流が流れる。本発明は、この渦電流を利用してステージの位置を検出するものであり、磁界分布形成手段で形成された磁界分布中における渦電流磁界の変化（波形）を磁気センサで検出することで、ある線Ｙ上での導体の位置情報を得、この導体の位置情報からステージの位置を特定する。そのため、現状の渦電流式センサとは異なり、検出部コイルやインピーダンス変化検知手段等を用いることなく、ステージの位置を検出することができる。
【０００７】
本発明においては、前記磁界分布形成手段のつくる磁界は、基本的には時系列的に変化しないもの（固定磁界）であるが、それに限定されたものではない。磁界分布形成手段としては、例えば複数の永久磁石や電磁石を並べたものを用いることができる。永久磁石や電磁石を用いる場合は、複数の磁石のピッチや強度を変えることで、磁界分布形状を変化させることができる。
【０００８】
本発明のステージ位置検出装置においては、前記磁界分布形成手段が、前記線Ｙ上の場所によって強度の変化する磁界を形成するものであることができる。
この場合、磁気センサで検出される渦電流磁界の強度（検出波形の高さ）から、導体の位置を特定することが可能となる。
【０００９】
本発明のステージ位置検出装置においては、前記磁界分布形成手段が、前記線Ｙに沿って周期的に極性の変化する磁界を形成するものであることができる。
さらに、前記磁界の極性変化の周期が前記線Ｙ上の場所によって異なることが好ましい。
この場合、磁気センサで検出される渦電流磁界の周期変化（検出波形の幅）から、導体の位置を特定することが可能となる。
【００１０】
本発明の露光装置は、感応基板にエネルギ線を選択的に照射してパターン形成する露光装置であって、  前記感応基板及び／又はパターン原版（マスク、レチクル）を移動・位置決めするためのステージの位置を検出する、前記請求項１〜４いずれか１項記載のステージ位置検出装置を備えることを特徴とする。
なお、前記エネルギ線は、紫外光、荷電粒子線等である。また、露光の方式は特に限定されず、縮小投影露光や等倍近接転写、描画等であってよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ説明する。
まず、図６を参照しつつ、本発明に係るステージ装置を搭載可能な電子線露光装置の例について説明する。
図６は、本発明の一実施の形態に係る電子線露光装置を模式的に示す図である。
【００１２】
図６の電子線露光装置１００の上部には、照明光学系鏡筒１０１が示されている。この照明光学系鏡筒１０１には真空ポンプ１０２が接続されており、同鏡筒１０１内を真空排気している。照明光学系鏡筒１０１の上部には、電子銃１０３が配置されており、下方に向けて電子線を放射する。電子銃１０３の下方には、コンデンサレンズ１０４ａや電子線偏向器１０４ｂが配置されている。なお、図ではコンデンサレンズ１０４ａは一段であるが、実際の照明光学系には複数段のレンズやビーム成形開口等が設けられている。
【００１３】
照明光学系鏡筒１０１の下部には、定盤１１６上に載置されたレチクルチャンバ１１８が配置されている。このレチクルチャンバ１１８内は、図示せぬ真空ポンプで真空排気されている。レチクルチャンバ１１８内において、定盤１１６上にはレチクルステージ１１１が配置されている。レチクルＲは、このレチクルステージ１１１に設けられたチャック１１０に静電吸着等により固定されている。レチクルステージ１１１には、図の左方に示す駆動装置１１２が接続されている。なお、実際の駆動装置１１２は、レチクルステージ１１１内に組み込まれている。この駆動装置１１２は、ドライバ１１４を介して制御装置１１５に接続されている。
【００１４】
レチクルステージ１１１には、本発明に係る位置検出装置１１３が付設されている（図の右方）。この位置検出装置１１３は、制御装置１１５に接続されている。位置検出装置１１３で計測されたレチクルステージ１１１の位置情報が制御装置１１５に入力されると、レチクルステージ１１１の位置を目標位置とすべく、制御装置１１５からドライバ１１４に指令が送出され、駆動装置１１２が駆動される。その結果、レチクルステージ１１１の位置をリアルタイムで正確にフィードバック制御することができる。
なお、位置検出装置１１３については、図１を参照しつつ後に詳述する。
【００１５】
照明光学系鏡筒１０１の電子銃１０３から放射された電子線は、コンデンサレンズ１０４ａによって収束される。続いて、偏向器１０４ｂにより図の横方向に順次走査（スキャン）され、レチクルチャンバ１１８内（光学系の視野内）のレチクルステージ１１１上に吸着されたレチクルＲの各小領域（サブフィールド）の照明が行われる。
【００１６】
定盤１１６の下面側には、投影光学系鏡筒１２１が配置されている。この投影光学系鏡筒１２１には真空ポンプ１２２が接続されており、同鏡筒１２１内を真空排気している。投影光学系鏡筒１２１内には、コンデンサレンズ（投影レンズ）１２４ａや偏向器１２４ｂ等を含む投影光学系１２４、及びウェハＷが配置されている。なお、図ではコンデンサレンズ１２４ａは一段であるが、実際の投影光学系中には複数段のレンズや収差補正用のレンズやコイル等が設けられている。
【００１７】
投影光学系鏡筒１２１の下部には、定盤１３６上に載置されたウェハチャンバ１３８が配置されている。このウェハチャンバ１３８内は、図示せぬ真空ポンプで真空排気されている。ウェハチャンバ１３８内において、定盤１３６上にはウェハステージ１３１が配置されている。ウェハＷは、このウェハステージ１３１の上部に設けられたチャック１３０に静電吸着等により固定されている。ウェハステージ１３１には、図の左方に示す駆動装置１３２が接続されている。なお、実際の駆動装置１３２は、ウェハステージ１３１内に組み込まれている。この駆動装置１３２は、ドライバ１３４を介して制御装置１１５に接続されている。
【００１８】
ウェハステージ１３１には、本発明に係る位置検出装置１３３が付設されている（図の右方）。この位置検出装置１３３は、制御装置１１５に接続されている。位置検出装置１３３で計測されたウェハステージ１３１の位置情報が制御装置１１５に入力されると、ウェハステージ１３１の位置を目標位置とすべく、制御装置１１５からドライバ１３４に指令が出され、駆動装置１３２が駆動される。その結果、ウェハステージ１３１の位置をリアルタイムで正確にフィードバック制御することができる。
なお、位置検出装置１３３については、図１を参照しつつ後に詳述する。
【００１９】
レチクルチャンバ１１８内のレチクルステージ１１１上のレチクルＲを通過した電子線は、投影光学系鏡筒１２１内のコンデンサレンズ１２４ａにより収束される。このコンデンサレンズ１２４ａを通過した電子線は、偏向器１２４ｂにより偏向され、ウェハＷ上の所定の位置にレチクルＲの像が結像される。
【００２０】
次に、本発明の一実施の形態に係るステージ位置検出装置について説明する。
図１は、本発明に係るステージ装置及びステージ位置検出装置の概念的な構成を示す斜視図である。なお、この図は、位置検出原理の試験を行った状況を示すものである。
図２は、同ステージ位置検出装置（磁極ピッチＰが等間隔の場合）を用いて渦電流磁場の変動（Ｚ方向成分の変化）を測定した結果を表すグラフである。縦軸は正規化された磁場変動を示し、横軸は時間（ｓｅｃ）を示す。
なお、以下の説明において、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向とは、図１に示す矢印方向を指すものとする。
【００２１】
図１に示すステージ装置１０は、基台１上に配置されている。ステージ装置１０は、ステージ駆動部３を備えている。このステージ駆動部３は、ステージ駆動源５に接続されている。ステージ装置１０のテーブル１１は、ステージ駆動部３の作動によってＹ方向に移動する。
【００２２】
ステージ装置１０のＸ方向側方には、位置検出装置２０が配置されている。この位置検出装置２０は、基台１上に配置された磁界分布形成部２１を備えている。この磁界分布形成部２１はコ字状の断面を有し、内溝が図１中右側に向けて開口するように配置されている。
【００２３】
磁界分布形成部２１の上下平板部には、長手方向（図中Ｙ方向）に沿ってＮ極・Ｓ極が交互になるように複数並んだ永久磁石列２３Ａ、２３Ｂが設けられている。上平板部の各永久磁石列２３Ａと下平板部の各永久磁石列２３Ｂは、Ｎ極に対してＳ極が対向するように配置されている。図１及び図２に示す例では、永久磁石列２３Ａ、２３Ｂの磁極ピッチＰは３７ｍｍで一定であり、永久磁石列２３Ａ、２３Ｂの強度も全て同一に設定されている。この磁界分布形成部２１の永久磁石列２３Ａ、２３Ｂにより、Ｙ軸と直交するＺ方向に作用する固定磁界が形成される。なお、磁界分布形成部２１は、永久磁石列２３Ａ、２３Ｂの磁極ピッチＰや強度を変えることにより、Ｙ軸に沿って変化する特性を有する固定磁界の磁界分布を形成することができる（詳しくは図３〜図５を参照しつつ後述する）。
【００２４】
磁界分布形成部２１の内溝には、スライド板２５の端部が差し込まれている。磁界分布形成部２１の内溝内において、スライド板２５の端部には導体２７が取り付けられている。この導体２７が取り付けられたスライド板２５は、ステージ装置１０のテーブル１１に接続されている。テーブル１１がＹ方向に移動するのに伴って、導体２７はスライド板２５とともに磁界分布形成部２１の溝内をＹ方向にスライドする。
【００２５】
磁界分布形成部２１の背面側には、Ｘ方向に所定間隔隔てて、基台１上に支柱３１が立ち上げられている。この支柱３１には、磁気センサ３３が取り付けられている。この磁気センサ３３により、磁界分布形成部２１の内溝内において導体２７を等速でスライドさせた際の磁場変動（導体２７に生じた渦電流により発生する渦電流磁場）が検出される。磁気センサ３３は、モニタ３５に接続されている。このモニタ３５には、磁気センサ３３で検出した渦電流磁場の波形が映される。
【００２６】
ここで、本発明に係る位置検出装置２０の基本的原理について説明する。
図２には、一例として、磁界分布形成部２１の８列の永久磁石列２３Ａ、２３Ｂが、磁極ピッチＰ＝３７ｍｍで等間隔に配列されるとともに、各永久磁石が同一強度のものである場合が示されている。永久磁石列２３Ａ、２３Ｂにより形成された磁界分布中を導体２７が移動すると、導体２７には磁界を打ち消す方向に磁束を発生させるような渦電流が流れる。このとき、磁気センサ３３で検出されてモニタ３５に映し出される波形は、図２の下側に示すような周期的波形となる。
【００２７】
これにより、磁気センサ３３で検出される検出波形は、永久磁石列２３Ａ、２３Ｂにより形成される磁界分布によって決まり、磁極ピッチＰや強度に依存することがわかる。そのため、永久磁石列２３Ａ、２３Ｂの磁極ピッチＰや強度を既知とすると、磁気センサ３３で検出される検出波形から導体２７の移動量（位置）を知ることができる。
【００２８】
以下、位置検出装置２０の具体的な実施例について述べる。
図３は、本実施の形態に係るステージ位置検出装置（磁極ピッチＰ等間隔・強度同一の場合）を用いて渦電流磁場の変動（Ｚ方向成分の変化）を測定した結果を表すグラフである。
図３に示す例は、磁界分布形成部２１の永久磁石列２３Ａ、２３Ｂを磁極ピッチＰ＝３７ｍｍで等間隔に配列し、各永久磁石列２３Ａ、２３Ｂを全て同一強度（磁束Ｂ）とした場合である。この場合、磁気センサ３３で検出される検出波形は、図２に示すものとほぼ同様である。この例では、磁極ピッチＰは既知であるから、検出波形の山と谷の数を数えることで、導体２７の移動量を知ることができる。
【００２９】
図４は、他の実施の形態に係るステージ位置検出装置（磁極ピッチＰ等間隔・強度可変の場合）を用いて渦電流磁場の変動（Ｚ方向成分の変化）を測定した結果を表すグラフである。
図４に示す例は、磁界分布形成部２１の永久磁石列２３Ａ′、２３Ｂ′を磁極ピッチＰ＝３７ｍｍで等間隔に配列し、中央の２個所の永久磁石列（符号Ｍ）の磁束を他の３倍の強度とした場合である。この場合、磁気センサ３３で検出される検出波形は、強度を３倍とした永久磁石列Ｍの位置において、他の位置よりも振幅が大きくなる。これによれば、ある特定の位置において永久磁石列を予め高強度としておくと、その特定の位置において導体２７が存在していることがわかるといえる。なお、この図４の例については、永久磁石に変えて電磁石を用いると、磁石列の任意の部分で磁界強度を変えることができ、導体２７の任意の位置検出が簡単に実現できるので好ましい。
【００３０】
図５は、他の実施の形態に係るステージ位置検出装置（磁極ピッチＰ可変・強度同一の場合）を用いて渦電流磁場の変動（Ｚ方向成分の変化）を測定した結果を表すグラフである。
図５に示す例は、磁界分布形成部２１の永久磁石列２３Ａ″、２３Ｂ″の磁極ピッチＰを変え、永久磁石列２３Ａ″、２３Ｂ″の強度を同一とした場合である。この例の磁極ピッチＰ（ここでは隣り合う磁石間のギャップ長ｇとする）は、中央の２個所の永久磁石列（符号Ｍ）間の長さがｇであり、この永久磁石列Ｍを基準として順に１．５ｇ、２．０ｇ、２．５ｇの順でギャップが大きくなるように設定されている。この場合、磁気センサ３３で検出される検出波形の周期は、ギャップ長に反比例する。そのため、検出波形の周期をモニタ３５で観察することで、導体２７の位置を知ることができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、磁界分布中における渦電流磁界を検出することによりステージの位置を特定するステージ位置検出装置等を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るステージ装置及びステージ位置検出装置の概念的な構成を示す斜視図である。
【図２】同ステージ位置検出装置（磁極ピッチＰが等間隔の場合）を用いて渦電流磁場の変動（Ｚ方向成分の変化）を測定した結果を表すグラフである。縦軸は正規化された磁場変動を示し、横軸は時間（ｓｅｃ）を示す。
【図３】本実施の形態に係るステージ位置検出装置（磁極ピッチＰ等間隔・強度同一の場合）を用いて渦電流磁場の変動（Ｚ方向成分の変化）を測定した結果を表すグラフである。
【図４】他の実施の形態に係るステージ位置検出装置（磁極ピッチＰ等間隔・強度可変の場合）を用いて渦電流磁場の変動（Ｚ方向成分の変化）を測定した結果を表すグラフである。
【図５】他の実施の形態に係るステージ位置検出装置（磁極ピッチＰ可変・強度同一の場合）を用いて渦電流磁場の変動（Ｚ方向成分の変化）を測定した結果を表すグラフである。
【図６】本発明の一実施の形態に係る電子線露光装置を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１  基台                              ３  ステージ駆動部
５  ステージ駆動源                    １０  ステージ装置
１１  テーブル                        ２０  位置検出装置
２１  磁界分布形成部
２３Ａ、２３Ｂ、２３Ａ′、２３Ｂ′、２３Ａ″、２３Ｂ″  永久磁石列
２５  スライド板                      ２７  導体
３１  支柱                            ３３  磁気センサ
３５  モニタ
【図１】
2005024317.tif 000003
【図２】
2005024317.tif 000004
【図３】
2005024317.tif 000005
【図４】
2005024317.tif 000006
【図５】
2005024317.tif 000007
【図６】
2005024317.tif 000008