JP2001185604A - ステージ装置及び露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高精度な位置制御が可能なステージ装置を提供
することである。 【解決手段】ステージを駆動する駆動装置と、目標位置
に応じた基準信号を発生する目標位置発生器５０と、ス
テージの位置を検出して帰還信号を出力する帰還信号発
生器５５と、基準信号と帰還信号の差分に応じた誤差信
号を出力する偏差信号出力器５６と、偏差信号に基づい
て駆動装置が発生すべき推力に関する制御信号を出力す
る制御器５７と、駆動装置の粘性摩擦力に相当する推力
に関する補償信号を出力する粘性補償器５８と、制御信
号と補償信号に基づいて駆動装置に対する推力信号を演
算する演算器５９とから構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、露光装置及び露光
装置で用いられるマスク（レチクル）、ウエハ等の移動
対象物を高精度に位置制御するのに適したステージ装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶ディスプレイ、半導体デバイス、撮
像装置（ＣＣＤ等）、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバ
イスの製造工程におけるフォトリソグラフィ工程では、
投影光学系を介して、レチクルに形成された回路パター
ンの像を表面にフォトレジストが塗布されたウエハ、ガ
ラスプレート等の感光基板に投影する露光装置が用いら
れている。

【０００３】露光装置として、レチクルのパターンをウ
エハの各ショット領域に一括して縮小投影するようにし
たステップ・アンド・リピート式の露光装置（ステッパ
ー）が知られている。１つのショット領域の露光が終了
すると、ウエハを移動して次のショット領域の露光が行
われ、これが順次繰り返される。

【０００４】また、レチクルパターンの露光範囲を拡大
するために、照明光学系からの露光光をスリット状に制
限し、このスリット光を用いてレチクルパターンの一部
をウエハ上に縮小投影した状態で、レチクルとウエハと
を投影光学系に対して同期走査するようにしたステップ
・アンド・スキャン式の露光装置も用いられている。

【０００５】露光装置においては、レチクル及びウエハ
（又は基板）を高精度に位置決めし、あるいは、レチク
ル及び／又はウエハを一定速度で高精度に走査するため
に、ステージ装置が用いられる。この種のステージ装置
においては、ステージを高速且つ非接触で駆動するため
の駆動機構として例えばリニアモータが用いられる。リ
ニアモータは固定子及び移動子を備えており、固定子及
び移動子の一方がコイルを含む時は、他方は磁石等の発
磁体を含む。

【０００６】走査型露光装置の一形態として、ウエハを
保持するウエハステージと、レチクルを保持するレチク
ル微動ステージ及びレチクル粗動ステージとを備えたも
のがある。各ステージにおいては、例えばＰＩＤタイプ
の位置制御系により露光のための位置決めとスキャン動
作とが行われる。特にレチクル粗動ステージは高速移動
するので、大きな推力を得るためのリニアモータ及び駆
動アンプが必要とされる。

【０００７】図６は、レチクル粗動ステージ及びウエハ
ステージを制御するための位置決め制御サーボ系のブロ
ック図である。ここでは、ウエハステージ及びレチクル
粗動ステージの各々には、アンプモデルとリニアモータ
等の駆動機構と、位置検出用の干渉計とが含まれている
ものとする。各ステージに関して、ＰＩＤタイプコント
ローラを用いた負帰還回路が形成されている。ウエハス
テージのための目標位置は、目標位置発生器から出力さ
れる目標位置信号によって与えられる。レチクル粗動ス
テージのための目標位置は、投影光学系の投影倍率が例
えば１／４である場合には、ウエハステージのための目
標位置信号を４倍することによって得られる。

【０００８】そして、各ステージを目標位置に追従させ
るため、各干渉計で検出された位置信号（図では２段に
接続された積分器（１／ｓ）の出力信号）と各目標位置
信号との偏差が各ＰＩＤタイプコントローラに入力さ
れ、その結果得られた推力指令がアンプで増幅されて各
駆動機構に供給される。適当な加速動作の後、レチクル
ステージとウエハステージが一定速度で互いに逆方向に
同期して移動し、照明光により照明された領域のレチク
ル上のパターンが投影光学系を介してウエハ上に逐次転
写される。

【０００９】このようなサーボ系においては、レチクル
粗動ステージの移動量は投影光学系の投影倍率に応じて
ウエハステージの移動量に対して４倍となるので、レチ
クル粗動ステージの駆動機構には大きな推力を得るため
のリニアモータが必要とされ、これに伴い大容量の電流
アンプが必要となる。大推力リニアモータの可動子が高
速で移動するとき、コイルを包んでいる金属板の表面に
渦電流が発生する。その結果、渦電流によって生じる磁
束も大きなものとなり、磁気的な反発力が生じる。この
反発力は粘性摩擦力ということができ、その大きさは可
動子の移動速度に正比例する。

【００１０】粘性摩擦力をＦ_ｖ 、粘性抵抗をＫ_ｖ 、
可動子の移動速度をｖとすると、次の関係がある。

【００１１】Ｆ_ｖ ＝Ｋ_ｖ ×ｖ

【００１２】可動子が低速移動する場合には発生した渦
電流は小さいので、粘性摩擦力は無視することができ
る。しかし、レチクル粗動ステージのように高速移動が
要求される場合には、粘性摩擦力を無視することができ
ず、これを補償するための回路をサーボ系に組み込むこ
とが要求される。これを図７により説明する。

【００１３】図７はレチクル粗動ステージ及びウエハス
テージを制御するための位置決め制御サーボ系の他の従
来技術を示すブロック図である。ここでは、レチクル粗
動ステージの速度ｖに応じて決定される粘性摩擦力Ｆ
_ｖ をＰＩＤタイプコントローラの出力信号にフィード
バックすることによって、推力指令の誤差が小さくなる
ようにされている。尚、推力指令Ｆから速度ｖに至る伝
達関数は、図６においては１／ｍｓであるのに対して、
図７においては１／（ｍｓ＋Ｋ_ｖ ）である。

【発明が解決しようとする課題】図７に示されるサーボ
系によると、粘性摩擦力Ｆ_ｖ の補償量を速度ｖに応じ
て決定しているので、制御誤差をある程度のレベルまで
は小さくすることができるが、定周波領域の振動抑圧能
力が低下することがある。例えば、パッシブ型あるいは
アクティブ型の防振装置等の低周波残留振動を外乱とし
て受けた場合、同期精度が悪くなる。

【００１４】よって、本発明の目的は、高精度な位置制
御が可能なステージ装置を提供することである。

【００１５】本発明の他の目的は、そのようなステージ
装置を用いて高い露光精度を有する露光装置を提供する
ことである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】以下、この項に示す例で
は、理解の容易化のため、本発明の各構成要件に実施形
態の図に示す代表的な参照符号を付して説明するが、本
発明の構成又は各構成要件は、これら参照符号によって
拘束されるものに限定されない。

【００１７】本発明によると、ベースに移動可能に支持
されたステージ（２３）と、前記ステージ（２３）に接
続された移動子（２２）と、該移動子（２２）と協働す
る固定子（２１）とを有し、前記ステージ（２３）を駆
動する駆動装置（ＲＣＳ）と、目標位置に応じた基準信
号を発生する目標位置発生器（５０）と、前記ステージ
（２３）の位置を検出して帰還信号を出力する帰還信号
発生器（５５）と、前記基準信号と前記帰還信号の差分
に応じた偏差信号を出力する偏差信号出力器（５６）
と、前記偏差信号に基づいて前記駆動装置（ＲＣＳ）が
発生すべき推力に関する制御信号を出力する制御器（５
７）と、前記駆動装置（ＲＣＳ）の粘性摩擦力に相当す
る推力に関する補償信号を出力する粘性補償器（５８）
と、前記制御信号と前記補償信号に基づいて前記駆動装
置（ＲＣＳ）に対する推力信号を演算する演算器（５
９）とを備えたことを特徴とするステージ装置が提供さ
れる。

【００１８】この構成によると、駆動装置の粘性摩擦力
に相当する推力に関する補償信号を用いて駆動装置に対
する推力信号を演算するようにしているので、制御精度
が向上し、高精度な位置制御が可能なステージ装置の提
供が可能になる。また、このステージ装置を用いて高い
露光精度を有する露光装置を提供することができる。

【００１９】駆動装置としてはリニアモータを用いるこ
とができる。また、粘性補償器は、基準信号を微分して
速度信号とする微分器と、速度信号に予め求められた駆
動装置についての粘性抵抗を乗算して粘性摩擦力とする
乗算器とを含むことができる。

【００２０】本発明の他の側面によると、パターンを有
するマスク（Ｒ）を保持するマスクステージと、基板
（Ｗ）を保持する基板ステージとを備え、前記パターン
の像を前記基板（Ｗ）に投影転写する露光装置におい
て、前記基板ステージと前記マスクステージとの少なく
とも一方として本発明によるステージ装置を用いたこと
を特徴とする露光装置が提供される。

【００２１】本発明のさらに他の側面によると、第１ス
テージ（１９）と、該第１ステージ（１９）を駆動する
第１駆動装置（ＷＳ）と、該第１ステージ（１９）とは
独立して設けられた第２ステージ（２３）と、該第２ス
テージ（２３）を駆動する第２駆動装置（ＲＣＳ）とを
備えたステージ装置であって、目標位置に応じた第１基
準信号を発生する目標位置発生器（５０）と、前記第１
ステージ（１９）の位置を検出して第１帰還信号を出力
する第１帰還信号発生器（５１）と、前記第１基準信号
と前記第１帰還信号の差分に応じた第１偏差信号を出力
する第１偏差信号出力器（５２）と、前記第１偏差信号
に基づいて前記第１駆動装置（ＷＳ）に対する推力信号
を出力する第１制御器（５３）と、前記第１基準信号を
所定の規則に従って変換した第２基準信号を出力する変
換器（５４）と、前記第２ステージ（２３）の位置を検
出して第２帰還信号を出力する第２帰還信号発生器（５
５）と、前記第２基準信号と前記第２帰還信号の差分に
応じた第２偏差信号を出力する第２偏差信号出力器（５
６）と、前記第２偏差信号に基づいて前記第２駆動装置
（ＲＣＳ）が発生すべき推力に関する制御信号を出力す
る第２制御器（５７）と、前記第２駆動装置（ＲＣＳ）
の粘性摩擦力に相当する推力に関する補償信号を出力す
る粘性補償器（５８）と、前記制御信号と前記補償信号
に基づいて前記第２駆動装置（ＲＣＳ）に対する推力信
号を演算する演算器（５９）とを備えたことを特徴とす
るステージ装置が提供される。

【００２２】この場合、第２ステージはパターンが形成
されたマスクを保持することができ、第１ステージはマ
スクのパターンの像が転写される基板を保持することが
できる。

【００２３】

【発明の実施の形態】図１は本発明が適用される露光装
置の実施形態を示す正面図である。ここでは、ステップ
・アンド・スキャン方式の縮小投影型の露光装置が示さ
れている。設置面１１の上に４つ（図では２つのみ図
示）の防振装置（除振機構）１２を介してベース部材
（ベース又は定盤）１３が設けられている。防振装置１
２は、ベース部材１３の４隅付近にそれぞれ配置されて
おり、特に限定はされないが、例えば空気式ダンパやダ
ンピング液中に圧縮コイルバネを入れた機械式ダンパ等
からなるパッシブ型のもの、ベース部材に設けられた不
図示の振動検出器による検出信号に基づいて該振動を抑
制するように変位されるアクチュエータを備えたアクテ
ィブ型のもの、あるいはこれらの双方を備えたもの等が
用いられる。ベース部材１３は、石、セラミックスある
いは鉄等の高剛性の部材から構成される。

【００２４】ベース部材１３の上には、その上部に投影
光学系１４を保持した第１コラム１５が設けられてお
り、第１コラム１５の上には第２コラム（ベース又は定
盤）１６が設けられている。第２コラム１６上には回路
パターンが形成されたレチクルＲを移動するための駆動
装置としてのレチクル粗動ステージユニットＲＣＳ及び
レチクル微動ステージユニットＲＦＳが設けられてい
る。また、ベース部材１３上には、感光基板としてのウ
エハＷを移動するための駆動装置としてのウエハステー
ジユニットＷＳが設けられている。

【００２５】これにより、レチクルＲ及びウエハＷは、
投影光学系１４の光軸に沿う方向（図１中でＺ方向）の
位置が互いに異なる面であって、この光軸に直交する面
内で２次元方向（Ｘ方向及びＹ方向）に移動可能となっ
ている。

【００２６】この実施形態では走査方向はＹ方向である
ので、レチクルＲ及びウエハＷのＹ方向に関する駆動制
御について主として説明する。レチクルＲ及びウエハＷ
のＸ方向の位置決め制御並びにＺ軸回りの回転方向（θ
方向）及びＸＹ平面に対する傾斜角の調節については通
常通り容易に実施することができるので、その説明は省
略する。

【００２７】ウエハステージＷＳは、固定子１７と、固
定子１７に対してＹ方向に移動可能な移動子１８と、移
動子１８上に取り付けられたステージ１９とを備えてい
る。固定子１７及びこれと協働する移動子１８は、リニ
アモータにより提供され得る。特にこの実施形態では、
固定子１７はエアベアリング等によるスライド機構２０
によってベース部材１３上でＹ方向に移動可能に設けら
れている。固定子１７はベース部材１３上に固定されて
いても良い。その上面に感光剤が塗布されたウエハＷ
は、例えばその裏面全体を吸引吸着されることによりス
テージ１９上に保持される。移動子１８及びステージ１
９は別の部材として図示されているが、これらは共通の
部材により提供されても良い。

【００２８】レチクル粗動ステージユニットＲＣＳは、
固定子２１と、固定子２１に対してＹ方向に移動可能な
移動子２２と、移動子２２上に取り付けられたステージ
２３とを備えている。固定子２１及びこれと協働する移
動子２２は、リニアモータによって提供され得る。特に
この実施形態では、固定子２１は、エアベアリング等を
有するスライド機構２４によって第２コラム１６上でＹ
方向に移動可能に設けられている。固定子２１は第２コ
ラム１６上に固定されていても良い。移動子２２及びス
テージ２３は別部材として図示されているが、これらは
共通の部材により提供されても良い。

【００２９】レチクル微動ステージユニットＲＦＳは、
レチクル粗動ステージユニットＲＣＳのステージ２３上
に設けられている。レチクル微動ステージユニットＲＦ
Ｓは、固定子２５と、固定子２５に対してＹ方向に移動
可能に設けられた移動子２６と、移動子２６上に取り付
けられたステージ２７とを備えている。固定子２５及び
これと協働する移動子２６はリニアモータによって提供
され得る。この実施形態では、固定子２５はステージ２
３上に固定されている。また、移動子２６及びステージ
２７は別部材として図示されているが、これらは共通の
部材により提供されても良い。ステージ２７は、その表
面に転写すべきパターンが形成されたレチクルＲをその
パターン形成面を下に向けた状態でその周辺部近傍を吸
着保持する機能を有している。

【００３０】第２コラム１６上には第３コラム２９が設
けられており、第３コラム２９には、不図示のエキシマ
レーザ等の光源から射出された光を所定の照明光に変換
してレチクルＲに導くための照明光学系３０が取り付け
られている。

【００３１】ウエハＷのためのステージ１９上には移動
鏡３１が取り付けられており、第１コラム１５には移動
鏡３１に対応するように位置検出装置であるレーザ干渉
計３２が設けられている。レーザ干渉計３２及び移動鏡
３１によってステージ１９のＹ方向の位置が所定の分解
能（例えば０．００１μｍ程度）で計測される。その計
測値はコンピュータのハードウエア及びソフトウエアに
よって提供され得る制御装置３３に供給されて、計測値
に基づいてウエハステージユニットＷＳが制御されるこ
とにより、ステージ１９の加速、減速及び走査に際して
の移動並びに位置決めが実行される。

【００３２】レチクル微動ステージユニットＲＦＳのた
めのステージ２３上には移動鏡３４が取り付けられてお
り、第３コラム２９には移動鏡３４に対応するように位
置検出装置であるレーザ干渉計３５が取り付けられてい
る。レーザ干渉計３５及び移動鏡３４によってステージ
２３のＹ方向の位置が所定の分解能（例えば０．００１
μｍ程度）で計測される。その計測値は制御装置３３に
供給されて、計測値に基づいてレチクル粗動ステージユ
ニットＲＣＳが制御されることにより、ステージ２３の
加速、減速及び走査に際しての移動並びに位置決めが実
行される。

【００３３】レチクルＲのためのステージ２７上には移
動鏡３６が取り付けらてれおり、第３コラム２９には移
動鏡３６に対応するように位置検出装置であるレーザ干
渉計３７が設けられている。レーザ干渉計３７及び移動
鏡３６によってステージ２７のＹ方向の位置が所定の分
解能（例えば０．００１μｍ程度）で計測される。その
計測値は制御装置３３に供給されて、計測値に基づいて
レチクル微動ステージユニットＲＦＳが制御されること
により、ステージ２７の加速、減速及び走査に際しての
移動並びに位置決めが実行される。

【００３４】照明光学系３０は、レチクルＲの矩形のパ
ターン領域を、走査露光時の走査方向（Ｙ方向）と直交
した方向（Ｘ方向）に断面スリット状（矩形状）に伸び
た照明光で上から照射する。このＸ方向に直線的なスリ
ット状照明光のレチクルＲ上での照明領域は、投影光学
系１４の光軸と垂直な物体面側の円形視野の中央に位置
し、所定の縮小倍率β（この実施形態では１／４）の投
影光学系１４を通して、その照明領域内のレチクルＲの
パターンの一部の像が、所定の解像度でウエハＷ上に投
影される。この投影光学系１４としては、レチクルＲの
パターン面に形成されたパターンの縮小倒立像をウエハ
Ｗ上に投影するものが用いられる。

【００３５】走査露光時においては、制御装置３３から
ウエハステージユニットＷＳ、レチクル粗動ステージユ
ニットＲＣＳ及びレチクル微動ステージユニットＲＦＳ
に露光開始のコマンドが送出され、これに応じてレチク
ルＲは＋Ｙ方向に速度Ｖｍで走査移動させられると共
に、これと同期して、ウエハＷは−Ｙ方向に速度Ｖｗ
（＝β・Ｖｍ）で走査移動させられる。尚、同様の速度
比でレチクルＲを−Ｙ方向に移動させると共にウエハＷ
を＋Ｙ方向に移動させても良い。

【００３６】このとき、レチクル粗動ステージユニット
ＲＣＳに着目すると、移動子２２及びステージ２３の加
速あるいは減速に伴い、その反力が固定子２１に作用
し、固定子２１はこの実施形態ではスライド機構２４に
より第２コラム１６に対して移動可能にされているの
で、固定子２１は移動子２２の移動方向に対して反対方
向に移動しようとする。それにより生じる反力の影響を
防止するために、リアクションフレーム機構が採用され
ている。

【００３７】リアクションフレーム機構は、第２コラム
１６（従ってベース部材１３）とは独立して設けられた
リアクションフレーム３８と、リアクションフレーム３
８に配設されステージ２３の移動により固定子２１に作
用する反力を相殺する力を発生する反力装置とを備えて
いる。特にこの実施形態では、パッシブ型のリアクショ
ンフレーム機構が採用され、反力装置は、固定子２１と
リアクションフレーム２８とを接続する弾性体あるいは
剛体からなるリアクションバー３９によって提供されて
いる。

【００３８】これにより、ステージ２３の加速あるいは
減速に伴う反力はリアクションバー３９及びリアクショ
ンフレーム３８を介して設置面１１に逃がされ、一定の
露光精度が確保されるようになっている。尚、リアクシ
ョンバー３９の途中にその伸縮を電気的に制御可能なア
クチュエータを設ける等によりアクティブ型のリアクシ
ョンフレーム機構を構成しても良い。また、同様にし
て、ウエハステージユニットＷＳにリアクションフレー
ム機構を適用しても良い。

【００３９】図２は図１に示される露光装置に適用可能
なリニアモータの断面図である。このリニアモータは固
定子Ｓと固定子Ｓに対して移動する移動子Ｍとを有して
いる。このリニアモータがレチクル粗動ステージユニッ
トＲＣＳ（図１参照）に適用される場合には、固定子Ｓ
は固定子２１の一部を構成し、移動子Ｍは移動子２２の
一部を構成する。固定子Ｓは、フレーム４０と、フレー
ム４０に対して固定されたコイル４１と、フレーム４０
に固定されコイル４１を覆う金属板からなるカバー４２
とを備えている。移動子Ｍはコイル４１と協働して推力
を得るための永久磁石を含んでいる。なお、固定子Ｓを
永久磁石とし、移動子Ｍをコイルとしてもいいことは言
うまでもない。

【００４０】図２に示されるリニアモータが図１に示さ
れるレチクル粗動ステージユニットＲＣＳに適用される
場合、大推力を得るための大電流がコイル４１に流れ、
金属板からなるカバー４２に渦電流が発生し、それによ
り無視し得ない粘性摩擦力が生じ、高精度な制御が困難
になることは前述した通りである。

【００４１】そこで、本実施形態では、制御装置３３
（図１参照）の動作によって上述の粘性摩擦力を補償し
ている。

【００４２】図３は図１に示される制御装置３３の主要
部の構成を示すブロック図である。制御装置３３は、目
標位置（例えばウエハステージの目標位置）に応じた第
１基準信号ＲＳ１を発生する目標位置発生器５０と、ウ
エハステージユニットＷＳのステージ１９（図１参照）
の位置を検出して第１帰還信号ＦＳ１を出力する帰還信
号発生器５１と、第１基準信号ＲＳ１と第１帰還信号Ｆ
Ｓ１の差分に応じた第１偏差信号ＥＳ１を出力する偏差
信号出力器５２と、第１偏差信号ＥＳ１に基づいてウエ
ハステージユニットＷＳに対する推力信号ＰＳ１を出力
するコントローラ５３とを含む。

【００４３】また、制御装置３３は、第１基準信号ＲＳ
１を所定の規則に従って変換した第２基準信号ＲＳ２を
出力する変換器５４と、レチクル粗動ステージユニット
ＲＣＳのステージ２３（図１参照）の位置を検出して第
２帰還信号ＦＳ２を出力する帰還信号発生器５５と、第
２基準信号ＲＳ２と第２帰還信号ＦＳ２の差分に応じた
第２偏差信号ＥＳ２を出力する偏差信号出力器５６と、
第２偏差信号ＥＳ２に基づいてレチクル粗動ステージユ
ニットＲＣＳが発生すべき推力に関する制御信号ＣＳ１
を出力するコントローラ５７と、レチクル粗動ステージ
ユニットＲＣＳの粘性摩擦力に相当する推力に関する補
償信号ＣＳ２を出力する粘性補償器５８と、制御信号Ｃ
Ｓ１と補償信号ＣＳ２に基づいてレチクル粗動ステージ
ユニットＲＣＳに対する推力信号ＰＳ２を演算する演算
器５９とを含む。

【００４４】この実施形態では、図７に示される従来技
術に従って、帰還信号発生器５５で得られる速度信号Ｓ
Ｓ１に基づいて粘性摩擦力Ｆ_ｖ を演算してこれを演算
器５９に負帰還するための演算器６０が付加的に設けら
れている。

【００４５】変換器５４は、例えば、投影光学系１４
（図１参照）の投影倍率に応じた４倍の比例演算を提供
する。コントローラ５３，５７の各々は、例えば、Ｐ
型、ＰＩ型、あるいはＰＩＤ型のコントローラによって
提供され得る。帰還信号発生器５１，５５の各々は、動
作原理の理解を容易にするために２段に接続された積分
器として図示されているが、より特定的には、帰還信号
発生器５１は、レーザ干渉計３２（図１参照）により提
供することができ、また、帰還信号発生器５５はレーザ
干渉計３５（図１参照）によって提供することができ
る。

【００４６】粘性補償器５８は、第２基準信号ＲＳ２を
微分して速度信号ＳＳ２を出力する微分器６１と、レチ
クル粗動ステージユニットＲＣＳについて予め求められ
ている粘性抵抗を速度信号ＳＳ２に乗算して粘性摩擦力
に関する補償信号ＣＳ２を出力する乗算器６２とを含
む。

【００４７】このように、目標軌道位置を微分して得ら
れた速度をフィードフォワード信号として粘性補償器５
８において用いることによって、制御精度を向上させる
ことができる。例えば、粘性補償器５８を採用したこと
により、前述した渦電流による粘性摩擦力を補償して制
御系の低周波域の外乱抑圧性を改善することができ、高
精度な制御が可能になる。

【００４８】その結果、図１に示される露光装置におい
ては、レチクルＲ及びウエハＷを用いた極めて高精度な
露光走査が可能になり、露光精度を高めることができ
る。

【００４９】図４は本実施形態により得られる効果を説
明するための図である。（Ａ）のグラフにおいて、縦軸
はレチクル粗動ステージ（ステージ２３）の位置誤差、
横軸は制御を開始してからの経過時間である。また、
（Ｂ）に示されるグラフにおいて、縦軸は位置誤差、横
軸は（Ａ）の時間軸のうちスキャンを開始してからの部
分を拡大したものである。スキャンは制御を開始してか
ら０．０９秒経過した後に始まっている。

【００５０】レチクル粗動ステージが最高速度で移動す
るときに生成する粘性摩擦力は概ね４５０Ｎであり、こ
の値はスキャンに際しての位置誤差の許容範囲が±１μ
ｍであることを考慮すると無視することができない。

【００５１】本実施形態では、粘性補償器５８（図３参
照）を採用したことにより、図４の（Ｂ）から明らかな
ように、スキャン開始時点での位置誤差が±１μｍの範
囲に入っている。

【００５２】図５の（Ａ），（Ｂ）は粘性補償器５８を
用いない場合における位置誤差と経過時間との関係を図
４（Ａ），（Ｂ）に準じて示している。スキャン開始の
時点で位置誤差が±１μｍの範囲に入っていないことが
わかる。

【００５３】このように、本実施形態によると、粘性補
償器５８を採用したことにより、渦電流等に起因する粘
性摩擦力を有効に補償することができる。

【００５４】本実施形態では、図２に示されるようなム
ービングマグネット型のリニアモータを用いた場合につ
いて本発明を説明したが、ムービングコイル型のリニア
モータを用いた場合にも本発明は適用可能である。

【００５５】なお、以上説明した実施の形態は、本発明
の理解を容易にするために記載されたものであって、本
発明を限定するために記載されたものではない。従っ
て、上記の実施形態に開示された各要素は本発明の技術
的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨で
ある。

【００５６】例えば、液晶ディスプレイ、プラズマディ
スプレイ、半導体集積回路、薄膜磁気ヘッド、及び撮像
素子（ＣＣＤなど）の製造に用いられる露光装置だけで
なく、レチクル、又はマスクを製造するために、ガラス
基板、又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写す
る露光装置にも本発明を適用できる。

【００５７】本発明が適用される露光装置の光源として
は、特に限定されず、ＫｒＦエキシマレーザ（波長２４
８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）、
Ｆ_２ レーザ（波長１５７ｎｍ）、Ｋｒ_２ レーザ（波長
１４６ｎｍ）、ＫｒＡｒレーザ（波長１３４ｎｍ）、Ａ
ｒ_２ レーザ（波長１２６ｎｍ）等を用いることができ
る。

【００５８】また、例えば、ＤＦＢ半導体レーザ又はフ
ァイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単
一波長レーザを、エルビウム（又はエルビウムとイット
リビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増
幅し、さらに非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換
した高調波を用いてもよい。なお、単一波長発振レーザ
としてはイットリビウム・ドープ・ファイバーレーザを
用いる。

【００５９】ところで、マイクロデバイスは回路の機能
・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づい
て、レチクル（マスク）を製作するステップ、基板（半
導体ウエハ、ガラスプレート）を製作するステップ、基
板に感光材料としてのレジストを塗布するステップ、前
述の実施の形態で説明した露光装置を用いてレチクルの
パターンを基板上に転写するステップ、組立ステップ、
及び検査ステップ等を経て製造される。

【００６０】上述した実施の形態の露光装置は、レチク
ル微動ステージユニットＲＦＳ、レチクル粗動ステージ
ユニットＲＣＳ、ウエハステージユニットＷＳなどの多
数の部品からなるステージ装置を組み立てるとともに、
照明光学系３０、アライメント系、投影光学系１４等の
各要素が電気的、機械的、又は光学的に連結して組み上
げられた後、光学調整を行い、さらに総合調整（電気調
整、動作確認等）をすることにより製造される。このよ
うな露光装置の製造は、温度及びクリーン度等が管理さ
れたクリーンルームで行うことが望ましい。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
高精度な位置制御が可能なステージ装置を提供すること
ができるようになるという効果が生じる。また、そのよ
うなステージ装置を用いて高い露光精度を有する露光装
置を提供することが可能になるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明が適用される露光装置の実施形態を示
す正面図である。

【図２】 図１に示される露光装置に適用可能なリニア
モータの断面図である。

【図３】 図１に示される制御装置の主要部を示すブロ
ック図である。

【図４】 本発明の実施形態において粘性補償器を用い
た場合における位置誤差と経過時間との差を示すグラフ
である。

【図５】 粘性補償器を用いない場合における位置誤差
と経過時間との関係を示すグラフである。

【図６】 位置決め制御サーボ系の従来技術を説明する
ためのブロック図である。

【図７】 位置決め制御サーボ系の他の従来技術を説明
するためのブロック図である。

【符号の説明】

ＷＳ…ウエハステージユニット ＲＣＳ…レチクル粗動ステージユニット ＲＦＳ…レチクル微動ステージユニット Ｗ…ウエハ Ｒ…レチクル １７，２１，２５…固定子 １８，２２，２６…移動子 １９，２３，２７…ステージ ２０，２４…スライド機構 ３１，３４，３６…移動鏡 ３２，３５，３７…レーザ干渉計 ３３…制御装置 ５０…目標位置発生器 ５３，５７…コントローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ１２Ｂ 5/00 Ｇ１２Ｂ 5/00 Ｔ Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５０３Ｂ Ｆターム(参考） 2F078 CA02 CA08 CB05 CB13 2H097 GB01 KA03 KA18 KA28 LA10 LA12 5F031 CA02 CA05 CA20 HA13 HA53 HA55 JA01 JA13 JA28 JA29 JA32 JA51 KA06 KA08 LA02 LA04 LA08 LA10 MA27 NA02 5F046 BA04 BA05 CC01 CC02 CC04 CC13 CC16 CC17 5H303 AA06 BB02 BB08 BB14 BB20 CC06 CC07 DD04 DD19 GG13 HH02 HH04 JJ01 KK02 KK03 KK04 KK17 KK28 QQ08

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベースに移動可能に支持されたステージ
   と、 前記ステージに接続された移動子と、該移動子と協働す
   る固定子とを有し、前記ステージを駆動する駆動装置
   と、 目標位置に応じた基準信号を発生する目標位置発生器
   と、 前記ステージの位置を検出して帰還信号を出力する帰還
   信号発生器と、 前記基準信号と前記帰還信号の差分に応じた偏差信号を
   出力する偏差信号出力器と、 前記偏差信号に基づいて前記駆動装置が発生すべき推力
   に関する制御信号を出力する制御器と、 前記駆動装置の粘性摩擦力に相当する推力に関する補償
   信号を出力する粘性補償器と、 前記制御信号と前記補償信号に基づいて前記駆動装置に
   対する推力信号を演算する演算器とを備えたことを特徴
   とするステージ装置。
2. 【請求項２】 前記駆動装置はリニアモータであること
   を特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
3. 【請求項３】 前記粘性補償器は前記基準信号を微分し
   て速度信号とする微分器と、該速度信号に予め求められ
   た前記駆動装置についての粘性抵抗を乗算して前記粘性
   摩擦力とする乗算器と、を含むことを特徴とする請求項
   １又は２に記載のステージ装置。
4. 【請求項４】 パターンを有するマスクを保持するマス
   クステージと、基板を保持する基板ステージとを備え、
   前記パターンの像を前記基板に投影転写する露光装置に
   おいて、 前記基板ステージと前記マスクステージとの少なくとも
   一方として請求項１，２又は３に記載のステージ装置を
   用いたことを特徴とする露光装置。
5. 【請求項５】 第１ステージと、該第１ステージを駆動
   する第１駆動装置と、該第１ステージとは独立して設け
   られた第２ステージと、該第２ステージを駆動する第２
   駆動装置とを備えたステージ装置であって、 目標位置に応じた第１基準信号を発生する目標位置発生
   器と、 前記第１ステージの位置を検出して第１帰還信号を出力
   する第１帰還信号発生器と、 前記第１基準信号と前記第１帰還信号の差分に応じた第
   １偏差信号を出力する第１偏差信号出力器と、 前記第１偏差信号に基づいて前記第１駆動装置に対する
   推力信号を出力する第１制御器と、 前記第１基準信号を所定の規則に従って変換した第２基
   準信号を出力する変換器と、 前記第２ステージの位置を検出して第２帰還信号を出力
   する第２帰還信号発生器と、 前記第２基準信号と前記第２帰還信号の差分に応じた第
   ２偏差信号を出力する第２偏差信号出力器と、 前記第２偏差信号に基づいて前記第２駆動装置が発生す
   べき推力に関する制御信号を出力する第２制御器と、 前記第２駆動装置の粘性摩擦力に相当する推力に関する
   補償信号を出力する粘性補償器と、 前記制御信号と前記補償信号に基づいて前記第２駆動装
   置に対する推力信号を演算する演算器とを備えたことを
   特徴とするステージ装置。
6. 【請求項６】 前記第２ステージはパターンが形成され
   たマスクを保持し、前記第１ステージは前記マスクのパ
   ターンの像が転写される基板を保持することを特徴とす
   る請求項５に記載のステージ装置。