(57)【要約】【課題】  平面ステージにおいては、案内機構を持たないことから、初期状態において、ステージのヨー方向の姿勢が大きくずれている場合が発生し得る。この場合レーザ干渉計等の位置計測手段による計測ができない状況もあり得る。【解決手段】  ＸＹ方向の案内機構を持たずに少なくともＸＹ方向に移動して位置決めが可能な平面ステージと、平面ステージの位置計測手段と、少なくとも平面ステージの位置計測手段の初期化を行う際に、平面ステージの位置を計測する第二の位置計測手段およびもしくは平面ステージの位置を変化せしめる補助的可動手段を用いることを特徴とする位置決め装置。【選択図】  図１
2005259738.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＸＹ方向の案内機構を持たずに少なくともＸＹ方向に移動して位置決めが可能な平面ステージと、平面ステージの位置計測手段と、少なくとも平面ステージの位置計測手段の初期化を行う際に、平面ステージの位置を計測する第二の位置計測手段およびもしくは平面ステージの位置を変化せしめる補助的可動手段を用いることを特徴とする位置決め装置。
【請求項２】
前記請求項１の位置決め装置において、計測手段の初期位置を検出する手段として遮光板およびフォトスイッチを用いることを特徴とする位置決め装置。
【請求項３】
前記請求項１の位置決め装置において、計測手段の初期位置を検出する手段として機械的スイッチを用いることを特徴とする位置決め装置。
【請求項４】
前記請求項１の位置決め装置において、計測手段の初期位置を検出する手段としてストッパー位置への突き当てを用いることを特徴とする位置決め装置。
【請求項５】
前記請求項１の位置決め装置において、平面ステージの基準位置を補助的可動手段に設け、この基準位置にステージを移動せしめることによって計測手段の初期化を行うことを特徴とする位置決め装置。
【請求項６】
前記請求項１の位置決め装置において、平面ステージの基準位置を固定側に外部に設け、この基準位置にステージを移動せしめることによって計測手段の初期化を行うことを特徴とする位置決め装置。
【請求項７】
前記請求項１の位置決め装置において、平面ステージと補助的可動手段との間の位置関係の確定を行い、前記確定した位置関係状態において、補助的可動手段の位置情報をもとに平面ステージの計測手段の初期化を行うことを特徴とする位置決め装置。
【請求項８】
前記請求項１の位置決め装置において、ＸＹ平面を少なくともＸＹ方向に位置決めが可能な平面ステージと、インクリメント方式のステージ位置計測手段と、ステージの絶対位置を検出する絶対位置検出手段とを有し、絶対位置検出手段によってインクリメント方式のステージ位置計測手段の初期化を行うことを特徴とする位置決め装置。
【請求項９】
前記請求項１の位置決め装置において、補助的可動手段の１つはＸＹ平面を一方向に移動する移動体を含むことを特徴とする前記位置決め装置。
【請求項１０】
前記請求項９の位置決め装置において、前記移動体に対して、前記移動体と直交方向のＸＹ平面上を移動する移動体を搭載した２自由度の移動体を含むことを特徴とする位置決め装置。
【請求項１１】
前記請求項１の位置決め装置において、補助的可動手段はＸＹ平面内を移動可能な関節型のアームを含むことを特徴とする位置決め装置。
【請求項１２】
前記請求項１の位置決め装置において、補助的手段は電磁石もしくは負圧吸引による吸着手段を含むことを特徴とする位置決め装置。
【請求項１３】
前記請求項１の位置決め装置において、補助的手段は平面ステージを補足するためのロボットハンドを含むことを特徴とする位置決め装置。
【請求項１４】
第二の位置計測手段として、ステージ外に設けた水平方向にスキャン動作を行うビーム光発光素子および受光素子とを用い、ビーム光発光素子の光を受光素子に受けつつ発光素子および受光素子をスキャンし、受光素子における遮光範囲を計測することを特徴とする前記請求項１の位置決め装置。
【請求項１５】
第二の位置計測手段として、ステージ外に水平方向に並べたライン光発光素子およびライン受光素子とを用い、ライン受光素子における遮光範囲を計測することによって、ステージの位置計測手段の初期化を行うことを特徴とする前記請求項１の位置決め装置。
【請求項１６】
第二の位置計測手段として、ステージ外に設けた水平方向にスキャン動作を行う超音波センサやレーザ式の絶対測長センサなどの絶対位置計測センサを用い、ステージ位置計測手段の初期化を行うことを特徴とする前記請求項１の位置決め装置。
【請求項１７】
第二の位置計測手段として、ステージ外に設けた２次元もしくは３次元画像読み取り手段とを有し、前記画像読み取り手段によってステージ位置を検出し、ステージの位置計測手段の初期化を行うことを特徴とする前記請求項１の位置決め装置。
【請求項１８】
平面ステージとして、少なくとも２つのステージを有することを特徴とする前記請求項１〜請求項１７の位置決め制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平面ステージに関するものであり、特に露光装置に好適な技術を提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体デバイスの急速な微細化に伴い、デバイス製造装置に対する要求仕様が急速に高まっている。半導体露光装置においても、その核をなすウエハおよびレチクルステージに対する高速・高精度化が急速に進んでいる。
【０００３】
従来、ウエハステージの位置決め機構は、ＸＹ平面を移動可能なＸＹステージと、ＸＹステージ上に搭載された微小チルトおよび微小Ｚ方向に移動可能な微動ステージを有する、いわゆる粗微２段構成のステージ機構が採用されてきた。また、駆動機構はリニアモータを用い、案内機構は静圧軸受けによる非接触軸受けを用いるのが一般的であった。
【０００４】
図３に従来用いられている半導体露光装置のウエハステージの概観を示す。ウエハステージはウエハをウエハチャックに搭載し、アライメントポジションや露光ポジションにウエハを搬送し位置決めする動作を行う。ステージ定盤上に不図示の静圧案内を用いて平面上を移動自由に案内された粗動Ｘ梁が設けられている。この粗動Ｘ梁はＸヨーガイドに不図示の静圧案内を用いてヨー方向に姿勢が固定され、結果として粗動Ｘ梁はＸ方向のみに移動自由に案内されている。
【０００５】
同様にして粗動Ｙ梁はステージ定盤とＹヨーガイドによりＹ方向のみに移動自由に案内されている。粗動Ｘ、Ｙ梁の各両端には永久磁石を用いた粗動リニアモータ可動子が設けられている。これらのリニアモータ可動子を上下から挟み込むようにＸ粗動リニアモータ固定子１、２、Ｙ粗動リニアモータ固定子１、２の組が設けられている。これらの粗動リニアモータ固定子は櫛歯状の珪素鋼薄板を積層して構成された鉄心にコイルが巻かれた構成となっている。鉄心と粗動リニアモータ可動子の間には磁石の吸引力が働くが、上下とも同じ間隙で挟み込む構成によりこの吸引力は相殺されている。粗動リニアモータ固定子のコイルに適宜電流を流すことにより、粗動リニアモータ固定子と粗動リニアモータ可動子の間に推力を発生することが出来る。粗動リニアモータ固定子はステージ定盤と同じ構造体に設けられており、粗動リニアモータの推力は粗動Ｘ、Ｙ梁の各々の移動方向に働く。粗動Ｘ、Ｙ梁には不図示のコーナーキューブが設けられており、不図示のレーザ干渉計からのレーザ光を反射している。粗動Ｘ、Ｙ梁の各々移動方向の位置はレーザ干渉計により計測される。不図示の制御系により、粗動Ｘ、Ｙ梁は各々のレーザ干渉計計測値と粗動リニアモータにより位置決め制御される。
【０００６】
粗動Ｘ、Ｙ梁を囲むようにしてＸＹスライダが設けられている。ＸＹスライダの自重はＸＹスライダ底板に設けられた不図示の静圧案内によってステージ定盤で受けられている。よってＸＹスライダはステージ定盤上をＸＹ平面内に移動自由に案内されている。ＸＹスライダとＸ、Ｙ梁との間には非接触ガイドが構成されている。この非接触ガイドは静圧ガイドもしくは電磁ガイドのいずれでも構成可能である。
【０００７】
ＸＹスライダには微動ステージが搭載されている。この微動ステージはＸＹステージ上に不図示の空気ばねや磁石の反発を用いた自重補償系により下からの振動を絶縁して搭載されている。ＸＹスライダにはコイルから成る単相リニアモータ固定子が、微動ステージ上には永久磁石から成る単相リニアモータ可動子が設けられている。これらの単相リニアモータは微動ステージをＸ、Ｙ、Ｚと各々の軸周りの回転方向であるωｘ、ωｙ、ωｚ方向に推力を出せる構成となっている。例えば、Ｚ方向に１直線上には並ばない位置に３つの単相リニアモータを設け、Ｚ、ωｘ、ωｙに推力を出すように出来る。また、Ｘ方向に２個、Ｙ方向に２個の単相リニアモータを配置することによりＸ、Ｙ、ωｚ方向に推力を出すように出来る。微動ステージには不図示のレーザ反射鏡が設けられており、不図示のレーザ干渉計からのレーザ光を反射し、微動ステージの６自由度の位置変位を計測することが出来る。粗動Ｘ、Ｙ梁、微動ステージには各々不図示の位置制御系が設けられており、ＸＹリニアモータと単相リニアモータに適宜指令を与えることによりウエハステージを可動範囲内で任意の位置に精密に位置決めが行えるようになっている。
【０００８】
露光装置のＸ、Ｙ梁のリニアモータは可動磁石型となっている場合が多い。このような構成の場合、駆動用の電線は固定子（ステータ）側で良いため電線の部分にストレスがかからず断線の心配がなく、また発熱も固定子側なので冷媒による冷却等も容易であるという特徴があり、高い信頼性と精度が要求される半導体製造装置を含めた多様な分野で好適である。
【０００９】
半導体露光装置においては、スループット向上のため、原版を転写する基板であるところのウエハサイズの大型化と、リニアモータに要求される加速力および最大速度の向上が求められている。こうした背景から、ムーバのサイズに比べて長いストロークを必要とされるため、複数のコイル対が必要となる。その際、コイル対を全て同じ電流ドライバに接続すれば、推力を発生することが可能になるが、ムーバの磁界の及ばないコイルは推力を発生せずコイルの電気抵抗による損失（発熱）のみとなるため、モータの効率は極端に低いものとなってしまう。それを防ぐため、各コイル対にそれぞれ電流ドライバを接続し、各コイルに接続された電流ドライバの電流指令値を個別に与えられるようにして、ムーバの磁界の及ばないコイルには電流を流さない方法が考えられる。この方法は、コイル対の数だけ電流ドライバと指令値生成部が必要となり、コストがストロークに比例して増大する関係となるため、長いストロークの場合には採用できない。そこで、ムーバの磁界の範囲にあるコイルのみ選択的に電流を流すように各コイルにリレー等を介して電流ドライバを接続する技術を用いることによってこの問題を解決している（特開平６−２８４７８５号公報、特開平８−１１１９９８号公報）。
【００１０】
この際に問題となるのが位置計測手段の初期化方法である。露光装置のような高精度・長ストロークの位置計測手段としては、レーザ干渉計やエンコーダなどの分解能の高いインクリメンタル方式の位置計測手段を用いて制御系が構成される。この場合、初期状態やリセット直後の状態においては、位置検出手段によってステージ位置の変化量は検出できるが、ステージの絶対位置を知ることができない状態にある。通電コイル選択の必要のないシステムであれば、相対位置変化をもってステージを駆動せしめ、初期化を行うことが可能であるが、通電コイル選択を伴うシステムにおいては、絶対位置を測定し、通電すべきコイルを選択する必要がある。つまり選択・通電すべきコイルを決定できない状態ではステージを駆動することができない。
【００１１】
このような問題を解決する手段として、特許文献１、特許文献２などの方法が開示されている。これらの技術によってステージの絶対位置を検出し、コイルを選択してステージを初期化することができる。
【特許文献１】特開平５−６４４８７号公報
【特許文献２】特開平１１−３１６６０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ウエハサイズの大型化が進む中で、従来の粗微動２段構成では、装置が非常に大型化することから、
・所望のステージ加速度を得ることが困難になる。
【００１３】
・加速時のリニアモータ発熱が増大して露光精度の確保が困難になる。
【００１４】
・ステージの機械的な固有振動数低下に伴い、サーボ帯域を確保するのが困難となる。
【００１５】
といった問題が生じるため、従来の粗微２段構成では所望とする仕様の実現が困難になりつつある。
【００１６】
そこで、ウエハの大型化に対応したステージシステムを提供するため、チルトおよびＺ方向に加えてＸＹ平面方向の長ストロークにも位置決めが可能なガイドレスの６自由度平面ステージが考案されている。これにより、粗微２段構成から６軸平面ステージ１段構成となり、上記の課題を解決することができる。
【００１７】
こうした平面ステージにおいても、従来技術と同様な理由から、可動磁石方式で、ムーバの磁界の範囲にあるコイルのみ選択的に電流を流すように各コイルにリレー等を介して電流ドライバを接続するのが望ましい。
【００１８】
しかしながら、従来のＸＹ粗動型ステージと異なり、平面ステージにおいては、案内機構を持たないことから、初期状態において、ステージのヨー方向の姿勢が大きくずれている場合が発生し得る。この場合レーザ干渉計等の位置計測手段による計測ができない状況もあり得る。したがって、ステージの初期化時において、平面ステージの絶対位置を検出し、ステージの姿勢を補正およびステージ位置計測手段の初期化手段が必要となる。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、上述従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであって、平面ステージの位置を計測する第二の位置計測手段もしくは平面ステージの位置を変化せしめる補助的可動手段を用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、平面ステージを用いた制御装置における平面ステージの初期化時において、平面ステージの絶対位置を検出し、ステージ姿勢の補正およびステージ位置計測手段の初期化を安定して行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（第一の実施例）
図１は本発明の第一実施例に係る平面ステージを用いた位置決め装置の構成を表す図であり、
１はベース構造体、２は駆動コイル群、３はステージ本体である平面ステージ、４はセンサ、５はバーミラー、６は静電チャック、７は補助ステージ、８ｘはＸ方向レーザ干渉計、８ｙはＹ方向レーザ干渉計、９はボールねじ、１０はエンコーダスケール、１１は静圧軸受、１２は永久磁石、１３は切り替え信号、１４は駆動信号、１５は切り替え手段である。
【００２２】
図１に示す本発明の位置決め装置は、ベース構造体１に格子状に駆動コイル２が配置されており、可動ステージ本体３の下部にも同様に格子状に永久磁石１２が配置されている。駆動コイル群２の少なくとも１つに電流を流すことで、ローレンツ力により推力を得て駆動され、６自由度の推力を得ることができる。
【００２３】
可動ステージ本体３上には、ウエハを静電気力にて保持する静電チャック６と光源の光量をモニタするためのセンサやアライメント用センサなどの各種センサ４が配置される。
【００２４】
ステージ本体３上にはバーミラー５が直交方向に２本配置され、Ｘレーザ干渉計８ｘ、Ｙレーザ干渉計８ｙにより少なくともＸ、Ｙ、Ｑｚ方向の位置が計測され、不図示の制御装置からの目標値に一致するように駆動コイル群２の少なくとも１つに電流を流し、案内機構なしで位置決めを行う。
【００２５】
駆動コイル群２には、ステージ３の位置に応じて固定子コイル２を順次切り替えるための切り替え手段１５が接続される。切り替え手段には各コイル毎にスイッチＳＷｎが配置されており、ステージ駆動信号１４が接続される。スイッチＳＷｎはステージの位置に応じて切り替え信号１３により制御される。
【００２６】
駆動コイル群２には後の説明のために、左側から順にＣｏｉｌ１〜Ｃｏｉｌ１８まで番号を付しておく。同様にスイッチＳＷｎにも左側から順にＳＷ１〜ＳＷ１８まで番号を付しておく。
【００２７】
ステージ本体３と、ベース構造体１が図２のような位置関係にある場合、駆動コイル群２のＣｏｉｌ４からＣｏｉｌ１０はステージ本体下面の永久磁石と対向しているため、ＳＷを駆動信号が通電されるように切り替えて駆動用に使用する。ステージ３の位置はレーザ干渉計８により計測しており、ステージ３の位置に応じて切り替え信号１３を制御することにより、駆動すべきＣｏｉｌを適切に切り替えることが可能である。Ｃｏｉｌ２とＣｏｉｌ３は永久磁石と対向していないので、駆動コイルとして使用できないため、ＳＷ２とＳＷ３は開放状態にする。
【００２８】
さて、従来のＸＹ粗動型ステージと異なり、平面ステージ３においては、案内機構を持たないことから、初期状態において、ステージのθｚ方向の姿勢が大きくずれてしまい、レーザ干渉計８ｘ、８ｙで位置計測が不能な状況が発生し得る。
【００２９】
図１における補助ステージは位置計測手段としてベース構造体１に設けられたリニアエンコーダスケール１０を有しボールねじ９を駆動機構として、ベース構造体１にガイド面を有する静圧軸受け１１によって一方向（Ｘ方向）に移動が可能である。
【００３０】
この補助ステージ７のエンコーダスケール１０は、絶対位置計測方式あるいは、インクリメンタル方式の、どちらの方式のものをも用いることができる。インクリメンタル方式のエンコーダスケールを用いる場合には、エンコーダスケール１０からのアップダウン信号から、不図示のカウンタ手段を用いて相対的な位置の変化を計測して、不図示の補助ステージ７の制御装置にカウント値を送ることによって、位置制御を行う。その際、カウンタ手段の初期化が必要となる。カウンタ手段の初期化は、ボールねじ９による駆動を行って基準となる＋Ｘ方向の可動端位置まで補助ステージ７を移動せしめ、カウンタ手段のカウンタ値を初期データにセットすることによって完了する。上記実施例において、補助ステージ７は必ずステージ本体３よりも＋Ｘ方向の位置にあるため、このステージ本体３によって上記補助ステージ７の初期化動作が阻害されることはない。
【００３１】
平面ステージ３および補助ステージ７が互いに接触する接触面は、突き当て原点出しが可能なように突き当て基準面Ｌ１、Ｌ２がそれぞれ設けられている。
【００３２】
そこで、補助ステージ７を−Ｘ方向に移動せしめ、平面ステージ３に接触させた状態で適切な推力を出すことにより、補助ステージ７の突き当て基準面Ｌ２に対して平面ステージ３の突き当て基準面Ｌ１がならうことによって、ヨー方向の傾きが補正される。
【００３３】
この補正動作の後には、補助ステージ７と平面ステージ３のＸ方向の位置関係は確定した状態にあるため、平面ステージ３のＸ方向の絶対位置は、補助ステージ７のＸ方向の絶対位置から求めることができる。すなわち、この状態で補助ステージ７のカウンタ手段によるＸ方向カウンタ値から算出される平面ステージ３の位置データを、不図示のＸ方向レーザ干渉計８ｘのカウント手段に書き込むことでＸ方向のレーザ干渉計８ｘの初期化は完了する。なお、補助ステージ７と平面ステージ３の位置関係が確定した状態にあるか否かを判定するための方法として、本実施例では突き当て基準面を設けた突き当て方式を用いているが、その他の方法として、
（方法１）補助ステージ７に遮光板を設け、平面ステージ３にフォトスイッチを設ける方法。
【００３４】
たとえば、補助ステージ７の基準面Ｌ２の位置に、Ｙ方向に長い不図示の遮光板を設ける。そして平面ステージ３の基準面Ｌ１に不図示のフォトスイッチを設けて、両者が遮光した状態を検知する。基準面Ｌ１にフォトスイッチを、Ｙ方向に離れた位置に少なくとも２つ設けることによって、補助ステージ７に対して、平面ステージ３がＸ方向およびＱｚ方向にならったか否かを検知できる。
【００３５】
（方法２）平面ステージにレバースイッチなどの機械的スイッチを設ける方法。
【００３６】
同様に、平面ステージ３の基準面Ｌ１の位置に不図示の機械的スイッチを設けて、両者が接触状態にあるか否かを検出する。基準面Ｌ１に機械スイッチをＹ方向に離れた位置に少なくとも２つ設けることによって、補助ステージ７に対して、平面ステージ３がＸ方向およびＱｚ方向にならったか否かを検知できる。
【００３７】
（方法３）補助ステージ７の基準面Ｌ２もしくは平面ステージ３基準面Ｌ１のいずれかに不図示の電磁石もしくは不図示の負圧吸着手段を設けて両者を吸着させる方法。
【００３８】
などの方法を用いることも可能である。
【００３９】
この状態で、平面ステージのＸ方向の位置サーボをかけ、補助ステージを退避させる。次に必要な動作はＹ方向の位置データの初期化である。この状態においては、Ｙ方向の干渉計によってステージの相対変位は計測可能な状態になっている。そこで、特開平１１−３１６６０７号公報で開示された方法を用いることによって、初期化駆動を行うことが可能となる。
【００４０】
以上によって、平面ステージは初期化動作を完了し、ＸＹ平面内を自由に移動可能となる。
【００４１】
（第二の実施例）
図３は本発明の第二実施例に係る平面ステージを用いた位置決め装置の構成を表す平面図、図４はその側面図であり、１はベース構造体、２は駆動コイル群、３はステージ本体である平面ステージ、４はセンサ、５はバーミラー、６は静電チャック、７は補助ステージ、８ｘはＸ方向レーザ干渉計、８ｙはＹ方向レーザ干渉計、９はボールねじ、１０はエンコーダスケール、１１は静圧軸受、１２は永久磁石、１３は切り替え信号、１４は駆動信号、１５は切り替え手段、１６は第二の補助ステージ、１７はＹ方向送りのための第二のボールねじ、１８は遮光板、１９はフォトスイッチである。
【００４２】
平面ステージおよびコイル切り替えに関しては、第一実施例と全く同様なので説明を省いて、補助ステージ７および第二の補助ステージ１６における動作について説明する。
【００４３】
第一実施例で説明したように、従来のＸＹ粗動型ステージと異なり、平面ステージにおいては、案内機構を持たないことから、初期状態において、ステージのヨー方向の姿勢が大きくずれてしまい、レーザ干渉計等の位置計測手段で位置計測ができない状況が発生し得る。
【００４４】
図３における第一の補助ステージ７は位置計測手段としてエンコーダスケール１０を有しており、ボールねじ９および静圧軸受け１１によってＸ方向に移動が可能である。さらに、Ｘ方向補助ステージ７上にＹ方向のボールねじ１７によって駆動される第二の補助ステージ１６が搭載されており、不図示のＹ方向エンコーダスケールによる位置情報をもとに不図示の制御装置によってＹ方向にも移動可能となっている。これら補助的手段によって平面ステージ３の初期化を行うわけである。
【００４５】
この第一補助ステージ７のエンコーダスケール１０は、絶対位置計測方式あるいは、インクリメンタル方式の、どちらの方式のものをも用いることができる。インクリメンタル方式の場合は、補助ステージ７および第二の補助ステージ１６に対し、以下のような初期化動作が必要となる。
【００４６】
まずボールねじに９よって基準となる＋Ｘ方向の可動端位置まで補助ステージ７を移動させ、不図示のカウンタ手段のカウンタ値を初期データにセットすることによって第一の補助ステージの初期化を完了さる。その後、平面ステージ３と第二の補助ステージ１６が干渉する位置にある場合を想定して、補助ステージ７を−Ｘ方向へ適切な移動量だけ移動させた後に、再び＋Ｘ方向の基準位置まで戻す。これにより、次に行う第二の補助ステージ１６の初期化時に、第二の補助ステージ１６と平面ステージ３の干渉が回避できる。この段階で第二の補助ステージ１６の初期化を行う。これは第二の補助ステージ１６を−Ｙ方向の可動端位置まで移動させ、不図示のカウンタ手段を初期化することで完了する。これで、補助ステージ７のＸ方向および第二の補助ステージ１６のＹ方向の絶対位置を計測可能な状態になる。
【００４７】
その後、第二の補助ステージ１６を−Ｙ方向の可動端位置まで移動させてから、補助ステージ７を−Ｘに、平面ステージ３に接触させつつ適切な推力を加える。
【００４８】
平面ステージ３および第二の補助ステージ１６が互いに接触する接触面は、突き当て原点出しが可能なように突き当て基準面Ｌ１、Ｌ２がそれぞれ設けられている。そこで、補助ステージ７を−Ｘ方向に移動せしめ、平面ステージ３に接触させた状態で適切な推力を出すことにより、補助ステージ７の突き当て基準面Ｌ２に対して平面ステージ３の突き当て基準面Ｌ１がならうことによって、ヨー方向の傾きが補正される。
【００４９】
次に、第二の補助ステージ１６を、遮光板１８およびフォトスイッチ１９によって遮光状態が発生するまで＋Ｙ方向に移動させる。このとき、遮光時の平面ステージのＸ方向およびＹ方向の位置は、補助ステージ７および第二の補助ステージ１６の、遮光時の位置情報から算出可能である。
【００５０】
すなわち、この状態で補助ステージ７のカウンタ手段によるＸ方向カウンタ値から算出される平面ステージ３のＸ方向位置データを、不図示のＸ方向レーザ干渉計８ｘのカウント手段に書き込むことでＸ方向のレーザ干渉計８ｘの初期化は完了する。同様に第二の補助ステージ１６の不図示のカウンタ手段によるＹ方向カウンタ値から算出される平面ステージ３のＹ方向位置データを、不図示のＹ方向レーザ干渉計８ｙのカウント手段に書き込むことでＹ方向のレーザ干渉計８ｙの初期化は完了する。
【００５１】
なお、補助ステージと平面ステージの位置関係が確定した状態にあるか否かを判定するための方法としては、
（方法１）第二の補助ステージ１６の基準面Ｌ２もしくは平面ステージ３の基準面Ｌ１に不図示のレバースイッチなどの機械的スイッチを設ける方法。
【００５２】
（方法２）補助ステージおよび平面ステージに不図示のＹ方向の突き当て面を設ける方法。
【００５３】
（方法３）補助ステージもしくは平面ステージのいずれかに不図示の電磁石もしくは負圧吸着手段を設けて両者を吸着させる方法。
【００５４】
などの方法を用いることも可能である。
【００５５】
（第三の実施例）
図５はツイン構成の平面ステージを用いた位置決め装置の実施例を示した図であり、１はベース構造体、２は駆動コイル群、３はステージ本体である平面ステージ、４はセンサ、５はバーミラー、６は静電チャック、７は補助ステージ、８ｘはＸ方向レーザ干渉計、８ｙはＹ方向レーザ干渉計、９はボールねじ、１０はエンコーダスケール、１１は静圧軸受、１２は永久磁石、１３は切り替え信号、１４は駆動信号、１５は切り替え手段である。また、それぞれのステージにおいて、添え字ｂを付記して示されているのは、上記説明した構成番号と全く同様の、もう一式の平面ステージおよび補助ステージ、コイル切り替え手段等が加わった構成である事を示している。
【００５６】
本実施例は、ステージ可動領域をアライメント領域と露光領域とに分割し、それぞれの領域で２つのステージが同時に露光およびアライメント動作を行うことによって、より高いスループットを実現するものである。ウエハ交換は、ウエハを搭載したままステージがスワップ動作を行うか、もしくはロボットハンドによってウエハを交換することによって行われる。本実施例ではステージスワップのための構成となっており、スワップ領域においても各々のステージの位置計測が行えるようにＹ方向の干渉計は８ｙｃ、８ｙｄにより冗長に配置されている。
【００５７】
アライメント領域、露光領域のそれぞれの領域におけるステージの初期化動作等は、第一実施例の場合と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００５８】
（第四の実施例）
第一、第二、第三の実施例では、補助ステージを用いて姿勢を補正した際に、補助ステージを用いて平面ステージの姿勢を補正すると共に補助ステージの位置計測情報を用いて平面ステージの位置情報の初期化を行った。これに対して第四の実施例においては、外部の発光素子および受光素子を用いて平面ステージの位置情報を確定し、初期化を行う方法について説明する。なお、干渉計による計測手段、平面コイル切り替え手段など第一の実施例と同様の部分については説明を省略する。
【００５９】
図６において、１０１はベース構造体、１０２は平面ステージ、１０３はＹ方向発光素子、１０４はＹ方向受光素子、１０９はＸ方向発光素子、１１０はＸ方向受光素子、１０５、１０７、１１１、１１３はボールねじ、１０６、１０８、１１２、１１４はエンコーダスケールである。
【００６０】
上記構成において、Ｙ方向の発光素子１０３はボールねじ１０５に駆動され、不図示のガイド機構およびエンコーダスケール１０５によって不図示の制御手段によってＸ方向にスキャン動作が行われる。同様にＹ方向受光素子１０４も同様に発光素子１０３とＸ方向の位置を同期させながら、スキャン動作が行われる。そして全ストロークをスキャンしつつ平面ステージ１０２によって遮光される領域を検出することにより、ステージのＸ方向の位置を確定できる。Ｙ方向の位置についても、Ｘ方向の発光素子１０９およびＸ方向の受光素子１１０によりって同様の方法により確定することができる。このようにしてステージ位置の位置が確定した後、干渉計計測が可能な状態になるまでステージの姿勢を補正する。そのための方法としては、実施例１と同様に不図示の補助ステージを用いて姿勢を補正すればよい。
【００６１】
（その他の実施例）
次に、本発明のその他の実施例について説明する。第一、第二、第三の実施例においては、補助的可動手段として直動型の補助ステージによる構成について説明したが、関節型のロボットアームによっても、前記実施例と全く同じように平面ステージの姿勢を補正することが可能である。
【００６２】
また、第一、第二、第三の実施例における平面ステージの姿勢を補正する一方法として、突き当てもしくはフォトセンサによる補正・初期化について説明したが、補助ステージに電磁石による吸着手段やロボットハンドによるグリップ手段を設け、姿勢の補正・初期化を行うことも可能である。
【００６３】
さらに、第四の実施例において発光素子および受光素子をスキャンさせる方法について説明したが、ステージ外に設けた水平方向に並べたライン光発光素子およびライン受光素子とを用いて、ライン受光素子における遮光範囲を計測することによって、ステージの位置計測手段の初期化を行うことも可能である。
【００６４】
また、ステージ外に設けた水平方向にスキャン動作を行う超音波センサやレーザ式の絶対測長センサなどの絶対位置計測センサを設けることによって、ステージ位置計測手段の初期化を行うことも可能である。
【００６５】
また、ステージ外に設けた２次元もしくは３次元画像読み取り手段とを有し、画像読み取り手段によってステージ位置を検出し、ステージの位置計測手段の初期化を行うことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の第一の実施例に係るステージ装置の実施例の平面図である。
【図２】本発明の第一の実施例に係るステージ装置の実施例の側面図である。
【図３】本発明の第二の実施例に係るステージ装置の実施例の平面図である。
【図４】本発明の第二の実施例に係るステージ装置の実施例の側面図である。
【図５】本発明の第三の実施例に係るステージ装置の実施例の平面図である。
【図６】本発明の第四の実施例に係るステージ装置の実施例の平面図である。
【図７】従来例のステージ装置の実施例を示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１  ベース構造体
２  コイル群
３  ステージ本体
４  センサ
５  バーミラー
６  静電チャック
７  補助ステージ
８ｘ、８ｙ  レーザ干渉計
９  ボールねじ
１０  エンコーダ
１１  静圧軸受
１２  永久磁石
１３  切り替え信号
１４  駆動信号
１５  切り替え手段
１６  第二の補助ステージ
１７  第二のボールねじ
１８  遮光板
１９  フォトスイッチ
１ｂ  ステージ定盤
２ｂ  コイル群
３ｂ  ステージ本体
４ｂ  センサ
５ｂ  バーミラー
６ｂ  静電チャック
７ｂ  補助ステージ
８ｘｂ、８ｙｂ、８ｙｃ、８ｙｄ  レーザ干渉計
９ｂ  ボールねじ
１０ｂ  エンコーダ
１１ｂ  静圧軸受
１３ｂ  切り替え信号
１４ｂ  駆動信号
１５ｂ  切り替え手段
１０１  ベース構造体
１０２  平面ステージ
１０３  Ｙ方向発光素子
１０４  Ｙ方向受光素子
１０９  Ｘ方向発光素子
１１０  Ｘ方向受光素子
１０５、１０７、１１１、１１３  ボールねじ
１０６、１０８、１１２、１１４  エンコーダスケールである
【図１】
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【図２】
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【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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