JP2003282404A

JP2003282404A - 露光装置

Info

Publication number: JP2003282404A
Application number: JP2002080823A
Authority: JP
Inventors: Osamu Arai; 治荒井
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2002-03-22
Filing date: 2002-03-22
Publication date: 2003-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】露光位置におけるステージ制御誤差を小さく
することができる露光装置を提供する。【解決手段】ステージＳには、Ｘ方向駆動モータＭｘ
ｆ（前側）、Ｍｘｂ（後側）、Ｙ方向駆動モータＭｙｒ
（右側）、Ｍｙｌ（左側）の駆動に伴い、それぞれ推力
（モータの押す力）Ｆｘｆ、Ｆｘｂ、Ｆｙｒ、Ｆｙｌが
作用する。本発明のステージ制御においては、露光位置
を中心とする座標において（Ｘ、Ｙ、Θｚ）誤差量を制
御フィードバック量として捉え、この誤差を小さくする
ように各駆動モータＭｘｆ、Ｍｘｂ、Ｍｙｒ、Ｍｙｌを
駆動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光あるいは荷電粒
子線等のエネルギ線を用いて、原版（レチクル等）に形
成されたデバイスパターンを感応基板（ウェハ等）上に
転写する露光装置に関する。特には、露光位置における
ステージ制御誤差を小さくすることができる露光装置に
関する。なお、本明細書の露光装置は、電子線直描タイ
プのようなパターン原版を用いる露光方式、及び、マス
クやレチクル上に形成した原パターンを転写する露光方
式の双方を含むものとする。

【０００２】

【従来の技術】スキャニング露光方式では、レチクルの
載ったレチクルステージとウェハの載ったウェハステー
ジとを同期移動させながらパターン転写（露光）を行
う。光を用いた露光においては、レチクルステージとウ
ェハステージの同期誤差が、直接的に転写パターンのボ
ケや位置ずれにつながる。一方、荷電粒子線を用いた露
光では、レチクルステージとウェハステージの同期誤差
量を、荷電粒子線光学系の側でビームを偏向させる等に
より補正することができる。しかしながら、現状では、
両ステージの同期誤差量の厳密な補正には限界があるた
め、この場合も光露光と同様に、ステージの同期誤差が
転写のボケや位置ずれを引き起こす要因となる。

【０００３】ここで、レチクルステージとウェハステー
ジの同期移動の制御は、ウェハステージの動作に同期さ
せて、レチクルステージを移動させるようにしている。
この制御方法においては、ステージの重心座標に対し、
Ｘ及びＹ方向の重心点の移動量の誤差と、θｚ方向（重
心点周り）の回転量の誤差を制御量として与える。そし
て、ウェハステージの重心座標に対し、レチクルステー
ジの重心座標が一致するように制御することで、両ステ
ージの同期誤差を補正している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述したステージの同
期移動制御は、レチクルステージとウェハステージの重
心座標を一致させるには適している。しかしながら、両
ステージの重心座標を一致させたとしても、この重心座
標と露光位置とは一致しないのがほとんどの場合であ
る。重心座標と露光転写位置が一致していないと、θｚ
方向の誤差（回転誤差）が生じたときには、露光位置の
誤差が重心座標からの距離に比例して大きくなる。つま
り、重心点における両ステージの位置誤差がゼロであっ
ても、回転誤差が生じたときの露光位置においては、重
心座標と露光位置間の距離に回転誤差を掛け合わせた分
の誤差が生じてしまう。そのため、回転誤差に伴う露光
位置の誤差は、重心位置近傍における露光誤差が最も小
さく、重心位置から遠ざかるほど露光誤差が大きくなる
傾向がある。

【０００５】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであって、露光位置におけるステージ制御誤差を
小さくすることができる露光装置を提供することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明の第１の露光装置は、感応基板を載置して移
動・位置決めするステージ（感応基板ステージ）と、
前記感応基板にエネルギ線を選択的に照射する光学系
と、を具備する露光装置であって、前記ステージの位
置制御基準座標として、現に前記エネルギ線を照射して
いる感応基板上の部分（露光位置）又はその近傍に平面
座標（ＸＹ座標）の中心点を置く座標を用い、前記ス
テージの位置・姿勢の制御量として、前記中心点の移動
量（Ｘ軸・Ｙ軸移動量）、及び、該中心点周りの回転量
（θｚ回転量）を用いることを特徴とする。

【０００７】本発明の第１の露光装置においては、ステ
ージ位置制御量を露光位置を基準（座標中心）とする制
御量とする。すなわち、ステージの誤差ベクトル及び回
転誤差を露光位置近傍を中心として把握して制御するこ
とにより、露光位置の制御誤差を少なくすることができ
る。

【０００８】本発明の第１の露光装置においては、さら
に、前記感応基板上に転写するパターンを有する原版を
載置して移動・位置決めするステージ（原版ステージ）
を具備し、該原版ステージも、位置制御基準座標とし
て、現に前記エネルギ線を照射している原版上の部分
（露光位置）又はその近傍に平面座標（ＸＹ座標）の中
心点を置く座標を用い、前記ステージの位置・姿勢の
制御量として、前記中心点の移動量（Ｘ軸・Ｙ軸移動
量）、及び、該中心点周りの回転量（θｚ回転量）を用
いることができる。

【０００９】本発明の第２の露光装置は、感応基板上に
転写するパターンを有する原版を載置して移動・位置決
めするステージ（原版ステージ）と、前記原版を通過
したエネルギ線を前記感応基板に結像させる光学系と、
を具備する露光装置であって、前記ステージの位置制
御基準座標として、現に前記エネルギ線を照射している
前記原版上の部分（露光位置）又はその近傍に平面座標
（ＸＹ座標）の中心点を置く座標を用い、前記ステー
ジの位置・姿勢の制御量として、前記中心点の移動量
（Ｘ軸・Ｙ軸移動量）、及び、該中心点周りの回転量
（θｚ回転量）を用いることを特徴とする。

【００１０】また、本発明の第１及び第２の露光装置に
おいては、非露光時、又は、前記露光位置がステージ座
標（ステージ上の機械的特性により定まる所定の点を中
心点とする座標）の一定領域外にあるときは、該ステー
ジ座標に基づいて前記ステージを位置制御することがで
きる。非露光時は露光位置という概念があり得ないの
で、ステージ座標で制御する。また、露光位置がステー
ジ座標の一定領域外にあるときは、ステージ座標に基づ
いてステージを位置制御する。

【００１１】さらに、本発明の第１及び第２の露光装置
においては、前記露光位置を中心点として、前記光学系
の光軸方向の移動（Ｚ方向移動量）、前記Ｘ軸・Ｙ軸周
りのステージ回転（θｘ・θｙ回転量）をも制御するこ
とができる。この場合、露光位置における、Ｚ方向・θ
ｘ・θｙ方向のステージ制御誤差も小さくすることがで
きる。

【００１２】本発明の第３の露光装置は、感応基板を載
置して移動・位置決めするステージ（感応基板ステー
ジ）と、前記感応基板にエネルギ線を選択的に照射す
る光学系と、を具備する露光装置であって、前記ステ
ージの位置制御基準座標として、前記ステージ上を相対
移動する座標を用いることを特徴とする。

【００１３】本発明の第３の露光装置においては、スキ
ャン露光の場合等、露光すべき感応基板の露光位置とス
テージの位置制御座標が同じく相対移動するので、露光
すべき位置でのステージ制御の非干渉化が可能となり、
制御性能が向上する。

【００１４】本発明の第３の露光装置においては、さら
に、前記感応基板上に転写するパターンを有する原版を
載置して相対移動するステージ（原版ステージ）を具備
し、該原版ステージも、位置制御基準座標として、前記
ステージ上を相対移動する座標を用いることができる。

【００１５】また、本発明の第３の露光装置において
は、前記感応基板ステージの制御座標位置情報を、前記
原版ステージの制御指令情報とすることができる。

【００１６】本発明の第４の露光装置は、感応基板上に
転写するパターンを有する原版を載置して移動・位置決
めするステージ（原版ステージ）と、前記原版を通過
したエネルギ線を前記感応基板に結像させる光学系と、
を具備する露光装置であって、前記ステージの位置制
御基準座標として、前記ステージ上を相対移動する座標
を用いることを特徴とする。

【００１７】本発明の露光装置においては、防振機構部
の制御基準座標と前記感応基板ステージの制御基準座標
は、同じ転写位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ）であるものとすること
ができる。また、防振機構部の制御基準座標と前記原版
ステージの制御基準座標は、同じ転写位置（Ｘ、Ｙ、
Ｚ）であるものとすることができる。

【００１８】本発明の第５の露光装置は、防振機構部を
具備する露光装置であって、前記防振機構部の制御基準
座標と、感応基板を載置して移動・位置決めするステー
ジ（感応基板ステージ）及び／又は感応基板上に転写す
るパターンを有する原版を載置して移動・位置決めする
ステージ（原版ステージ）の制御基準座標は、同じ転写
位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ）であることを特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ説明す
る。なお、以下の説明は、分割転写方式の電子線投影露
光を例にとって行うが、本発明は、電子線等の荷電粒子
線をエネルギ線に用いる露光技術に限定されるわけでは
なく、紫外線やＸ線等を用いる露光にも適用できる。

【００２０】図５は、分割転写方式の電子線投影露光装
置の光学系全体における結像関係及び制御系の概要を示
す図である。光学系の最上流に配置されている電子銃１
は、下方に向けて電子線を放射する。電子銃１の下方に
は２段のコンデンサレンズ２、３が備えられており、電
子線は、これらのコンデンサレンズ２、３によって収束
されブランキング開口７にクロスオーバーＣ．Ｏ．を結
像する。

【００２１】二段目のコンデンサレンズ３の下には、矩
形開口４が備えられている。この矩形開口（照明ビーム
成形開口）４は、レチクル（マスク）１０の一つのサブ
フィールド（露光の１単位となるパターン小領域）を照
明する照明ビームのみを通過させる。この開口４の像
は、レンズ９によってレチクル１０に結像される。

【００２２】ビーム成形開口４の下方には、ブランキン
グ偏向器５が配置されている。同偏向器５は、必要時に
照明ビームを偏向させてブランキング開口７の非開口部
に当て、ビームがレチクル１０に当たらないようにす
る。ブランキング開口７の下には、照明ビーム偏向器８
が配置されている。この偏向器８は、主に照明ビームを
図５の横方向（Ｙ方向）に順次走査して、照明光学系の
視野内にあるレチクル１０の各サブフィールドの照明を
行う。偏向器８の下方には、照明レンズ９が配置されて
いる。照明レンズ９は、レチクル１０上にビーム成形開
口４を結像させる。

【００２３】レチクル１０は、実際には（図６を参照し
つつ後述）光軸垂直面内（Ｘ−Ｙ面）に広がっており、
多数のサブフィールドを有する。レチクル１０上には、
全体として一個の半導体デバイスチップをなすパターン
（チップパターン）が形成されている。もちろん、複数
のレチクルに１個の半導体デバイスチップをなすパター
ンを分割して配置しても良い。

【００２４】レチクル１０は、移動可能なレチクルステ
ージ１１上に載置されている。このレチクル１０を光軸
垂直方向（ＸＹ方向）に動かすことにより、照明光学系
の視野よりも広い範囲に広がるレチクル上の各サブフィ
ールドを照明することができる。レチクルステージ１１
には、レーザ干渉計を用いた位置検出器１２が付設され
ており、レチクルステージ１１の位置をリアルタイムで
正確に把握することができる。

【００２５】レチクル１０の下方には、投影レンズ１５
及び１９並びに偏向器１６が設けられている。レチクル
１０の１つのサブフィールドを通過した電子線は、投影
レンズ１５、１９、偏向器１６によってウェハ２３上の
所定の位置に結像される。投影レンズ１５、１９及び偏
向器１６（像位置調整偏向器）の詳しい作用について
は、図７を参照して後述する。ウェハ２３上には、適当
なレジストが塗布されており、レジストに電子線のドー
ズが与えられ、レチクル上のパターンが縮小されてウェ
ハ２３上に転写される。

【００２６】レチクル１０とウェハ２３の間を縮小率比
で内分する点にクロスオーバーＣ．Ｏ．が形成され、同
クロスオーバー位置にはコントラスト開口１８が設けら
れている。コントラスト開口１８は、レチクル１０の非
パターン部で散乱された電子線がウェハ２３に到達しな
いよう遮断する。

【００２７】ウェハ２３の直上には、反射電子検出器２
２が配置されている。この反射電子検出器２２は、ウェ
ハ２３の被露光面やステージ上のマークで反射される電
子の量を検出する。例えばレチクル１０上のマークパタ
ーンを通過したビームでウェハ２３上のマークを走査
し、その際のマークからの反射電子を検出することによ
り、レチクル１０とウェハ２３の相対的位置関係や電子
線（ビーム）の性状を知ることができる。

【００２８】ウェハ２３は、静電チャック（図示され
ず）を介して、ＸＹ方向に移動可能なウェハステージ２
４上に載置されている。上記レチクルステージ１１とウ
ェハステージ２４とを、互いに逆の方向に同期走査する
ことにより、投影光学系の視野を越えて広がるチップパ
ターン内の各部を順次露光することができる。なお、ウ
ェハステージ２４にも、上述のレチクルステージ１１と
同様の位置検出器２５が装備されている。ウェハステー
ジ２４は、６軸自由度をもったテーブルで構成されてい
る（詳しくは図８及び図９を参照しつつ後述する）。

【００２９】上記各レンズ２、３、９、１５、１９及び
各偏向器５、８、１６は、各々のコイル電源制御部２
ａ、３ａ、９ａ、１５ａ、１９ａ及び５ａ、８ａ、１６
ａを介してコントローラ３１によりコントロールされ
る。また、レチクルステージ１１及びウェハステージ２
４も、ステージ制御部１１ａ、２４ａを介して、コント
ローラ３１により制御される。ステージ位置検出器１
２、２５は、アンプやＡ／Ｄ変換器等を含むインターフ
ェース１２ａ、２５ａを介してコントローラ３１に信号
を送る。また、反射電子検出器２２も同様のインターフ
ェース２２ａを介してコントローラ３１に信号を送る。

【００３０】コントローラ３１は、ステージ位置の制御
誤差を把握し、その誤差を像位置調整偏向器１６で補正
する。これにより、レチクル１０上のサブフィールドの
縮小像がウェハ２３上の目標位置に合わせるよう制御で
きる。そして、ウェハ２３上で各サブフィールド像が繋
ぎ合わされて、レチクル上のチップパターン全体がウェ
ハ上に転写される。

【００３１】次に、分割転写方式の電子線投影露光に用
いられるレチクルの詳細例について、図６を参照しつつ
説明する。図６は、電子線投影露光用のレチクルの構成
例を模式的に示す図である。（Ａ）は全体の平面図であ
り、（Ｂ）は一部の斜視図であり、（Ｃ）は一つの小メ
ンブレン領域の平面図である。このようなレチクルは、
例えばシリコンウェハに電子線描画・エッチングを行う
ことにより製作できる。

【００３２】図６（Ａ）には、レチクル１０における全
体のパターン分割配置状態が示されている。同図中に多
数の正方形４１で示されている領域が、一つのサブフィ
ールドに対応したパターン領域を含む小メンブレン領域
（厚さ０．１μm 〜数μm ）である。図６（Ｃ）に示す
ように、小メンブレン領域４１は、中央部のパターン領
域（サブフィールド）４２と、その周囲の額縁状の非パ
ターン領域（スカート４３）とからなる。サブフィール
ド４２は転写すべきパターンの形成された部分である。
スカート４３はパターンの形成されてない部分であり、
照明ビームの縁の部分が当たる。パターン形成の形態と
しては、メンブレンに孔開き部を設けるステンシルタイ
プと、電子線の高散乱体からなるパターン層をメンブレ
ン上に形成する散乱メンブレンタイプとがある。

【００３３】一つのサブフィールド４２は、現在検討さ
れているところでは、レチクル上で１ｍｍ角程度の大き
さを有する。投影の縮小率を１／４とすると、サブフィ
ールドがウェハ上に縮小投影された投影像の大きさは、
０．２５ｍｍ角である。小メンブレン領域４１の周囲の
直交する格子状のマイナーストラットと呼ばれる部分４
５は、レチクルの機械強度を保つための、例えば厚さ
０．７ｍｍ程度の梁である。マイナーストラット４５の
幅は、例えば０．１ｍｍ程度である。なお、スカート４
３の幅は、例えば０．０５ｍｍ程度である。

【００３４】図６（Ａ）に示すように、図の横方向（Ｘ
方向）に多数の小メンブレン領域４１が並んで一つのグ
ループ（エレクトリカルストライプ４４）をなし、その
ようなエレクトリカルストライプ４４が図の縦方向（Ｙ
方向）に多数並んで１つのメカニカルストライプ４９を
形成している。エレクトリカルストライプ４４の長さ
（メカニカルストライプ４９の幅）は照明光学系の偏向
可能視野の大きさによって制限される。

【００３５】メカニカルストライプ４９は、Ｘ方向に並
列に複数存在する。隣り合うメカニカルストライプ４９
の間にメジャーストラット４７として示されている幅の
太い梁は、レチクル全体のたわみを小さく保つためのも
のである。メジャーストラット４７はマイナーストラッ
ト４５と一体である。

【００３６】現在有力と考えられている方式によれば、
１つのメカニカルストライプ（以下単にストライプと呼
ぶ）４９内のＸ方向のサブフィールド４２の列（エレク
トリカルストライプ４４）は電子線偏向により順次露光
される。一方、ストライプ４９内のＹ方向の列は、連続
ステージ走査により順次露光される。

【００３７】図７は、レチクルからウェハへのパターン
転写の様子を模式的に示す斜視図である。図の上部にレ
チクル１０上の１つのストライプ４９が示されている。
ストライプ４９には上述のように多数のサブフィールド
４２（スカートについては図示省略）及びマイナースト
ラット４５が形成されている。図の下部には、レチクル
１０と対向するウェハ２３が示されている。

【００３８】この図では、レチクル上のストライプ４９
の一番手前のエレクトリカルストライプ４４の左隅のサ
ブフィールド４２−１が上方からの照明ビームＩＢによ
り照明されている。そして、サブフィールド４２−１を
通過したパターンビームＰＢが、２段の投影レンズと像
位置調整偏向器（図５参照）の作用によりウェハ２３上
の所定の領域５２−１に縮小投影されている。パターン
ビームＰＢは、レチクル１０とウェハ２３の間で、２段
の投影レンズの作用により、光軸と平行な方向から光軸
と交差する方向へ、そしてその逆に計２回偏向される。

【００３９】ウェハ２３上におけるサブフィールド像の
転写位置は、レチクル１０とウェハ２３との間の光路中
に設けられた偏向器（図５の符号１６）により、各パタ
ーン小領域４２に対応する被転写小領域５２が互いに接
するように調整される。すなわち、レチクル上のパター
ン小領域４２を通過したパターンビームＰＢを第１投影
レンズ及び第２投影レンズでウェハ２３上に収束させる
だけでは、レチクル１０のパターン小領域４２のみなら
ずマイナーストラット４５及びスカートの像までも所定
の縮小率で転写することとなり、マイナーストラット４
５等の非パターン領域に相当する無露光領域が各被転写
小領域５２の間に生じる。このようにならないよう、非
パターン領域の幅に相当する分だけパターン像の転写位
置をずらしている。

【００４０】次に、図８を参照しつつ、本実施例の電子
線露光装置に用いるウェハステージの構成例について説
明する。図８は、本実施例の電子線露光装置に用いるウ
ェハステージの一例を示す平面図である。図８には、ウ
ェハステージ２４が示されている。ウェハステージ２４
の中央部には、ステージ部１１０が設けられている。ス
テージ部１１０は、下ステージ１１１や上ステージ１１
７等で構成されている。下ステージ１１１は、電磁アク
チュエータ（リニアモータ１７９ａ、１７９ｂ）により
Ｙ軸方向に駆動され、上ステージ１１７は、電磁アクチ
ュエータ（リニアモータ１７９ａ′、１７９ｂ′）によ
りＸ軸方向に駆動される。下ステージ１１１と上ステー
ジ１１７は、例えば、板バネ等で連結されている。上ス
テージ１１７上には、図示はしていないが、Ｚ方向駆動
アクチュエータや６軸制御可能なアクチュエータ、静電
チャック等のウェハ保持装置が搭載されている。

【００４１】下ステージ１１１には、気体軸受（図示省
略）を介して、Ｘ軸方向に延びるＸ軸移動ガイド１０５
が嵌合されている。Ｘ軸移動ガイド１０５の両端には、
Ｙ方向にスライド可能なＹ軸スライダ１０７が設けられ
ている。各Ｙ軸スライダ１０７には、気体軸受（図示省
略）を介して、Ｙ軸方向に延びるＹ軸固定ガイド１０８
が嵌合されている。各固定ガイド１０８の両端には、ガ
イド固定部１０９が設けられており、各固定ガイド１０
８はステージ定盤２６に搭載されている。

【００４２】上ステージ１１７には、気体軸受（図示省
略）を介して、Ｙ軸方向に延びるＹ軸移動ガイド１０
５′が嵌合されている。Ｙ軸移動ガイド１０５′の両端
には、Ｘ方向にスライド可能なＸ軸スライダ１０７′が
設けられている。Ｘ軸スライダ１０７′には、気体軸受
（図示省略）を介して、Ｘ軸方向に延びるＸ軸固定ガイ
ド１０８′が嵌合されている。各固定ガイド１０８′の
両端には、ガイド固定部１０９′が設けられており、各
固定ガイド１０８′はステージ定盤２６に搭載されてい
る。

【００４３】Ｙ軸スライダ１０７及びＸ軸スライダ１０
７′には、詳しくは後述するように、リニアモータ１７
９ａ、１７９ｂ、１７９ａ′、１７９ｂ′が設けられて
いる。これらの内、リニアモータ１７９ａ、１７９ｂを
駆動することにより、Ｙ軸スライダ１０７及び下ステー
ジ１１１をＹ方向に駆動できる。一方、リニアモータ１
７９ａ′、１７９ｂ′を駆動することにより、Ｘ軸スラ
イダ１０７′及び上ステージ１１１をＸ方向に駆動でき
る。

【００４４】次に、図９を参照しつつ、図８のウェハス
テージのステージ装置について説明する。図９は、本実
施例の電子線露光装置に用いるウェハステージのステー
ジ装置を構成する６自由度微動テーブルを示す斜視図で
ある。図９に示す６自由度微動テーブルは、駆動アクチ
ュエータにパラレルリンク機構を用いる例である。移動
ガイド１０５′（図８参照）と、移動ガイド１０５′を
スライドするＸ軸スライダ１０７′（図８参照）が示さ
れている。Ｘ軸スライダ１０７′上には、６自由度微動
テーブル４３０′が設置されている。

【００４５】Ｘ軸スライダ１０７′上には、ある厚さを
有する平板状をしたアクチュエータ固定プレート４７７
ａが設けられている。アクチュエータ固定プレート４７
７ａ上には、図示せぬ球面軸受を介して、２本のアクチ
ュエータ４７１、４７２が回動可能に係止されている。
Ｘ軸スライダ１０７′上には、また、ある厚さを有する
平板状をしたアクチュエータ固定プレート４７７ｂが設
けられている。アクチュエータ固定プレート４７７ｂ上
には、図示せぬ球面軸受を介して、４本のアクチュエー
タ４７３、４７４、４７５、４７６が回動可能に係止さ
れている。アクチュエータ４７１〜４７６には、ピエゾ
アクチュエータ等を用いることができる。ここで、アク
チュエータ４７１と４７６、アクチュエータ４７２と４
７５、アクチュエータ４７３と４７４は、それぞれ平行
に配置されており、パラレルリンク機構を構成してい
る。

【００４６】６本のアクチュエータ４７１〜４７６の上
端には、図示せぬ球面軸受を介して、想像線で示されて
いる三角テーブル４３４′が固定されている。６本のア
クチュエータ４７１〜４７６を伸縮させることにより、
三角テーブル４３４′を６自由度で（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θ
ｘ、θｙ、θｚ）駆動できる。なお、図示はしないが、
三角テーブル４３４′付近には、複数の静電容量式の位
置センサが配置されており、三角テーブル４３４′の位
置を測定する。上述のように、この例のステージ装置に
おいては、微動テーブルの駆動アクチュエータにパラレ
ルリンク機構を用いるため、テーブルを高剛性で高速に
駆動することができる。

【００４７】次に、図１０を参照しつつ、本実施例の電
子線露光装置に用いるレチクルステージの構成例につい
て説明する。図１０は、本実施例の電子線露光装置に用
いるレチクルステージの一例を示す斜視図である。図１
０のレチクルステージ１１は、ボックス型のエアベアリ
ング（気体軸受）を有する。このレチクルステージ１１
は定盤１４１を備える。定盤１４１上には、２つのボッ
クス型をしたベースガイド１４２が載置されている。ベ
ースガイド１４２の内面には、永久磁石板が貼着されて
おり、モータヨーク１４２ａを形成している。

【００４８】２つのベースガイド１４２の上部には、各
々ボックス型をしたコイルボビン１４３が嵌合されてい
る。ベースガイド１４２とコイルボビン１４３間には、
隙間が存在する。これらのモータヨーク１４２ａとコイ
ルボビン１４３はリニアモータを構成しており、Ｘ方向
に移動できる。コイルボビン１４３は、上下に拘束され
ているが、左右に拘束されていないので、左右のコイル
ボビン１４３に反転推力を与えることで回転できる構成
となっている。

【００４９】２つのコイルボビン１４３の間には、ガイ
ド１４８が掛け渡されている。ガイド１４８には、ボッ
クス型をした可動ガイド１４４が外嵌している。可動ガ
イド１４４の内面には、永久磁石板が貼着されており、
モータヨーク１４４ａを形成している。可動ガイド１４
４には、プレート１４９が一体に取り付けられており、
これら可動ガイド１４４及びプレート１４９でコイルボ
ビン１４５（Ｙ移動体）が構成される。コイルボビン１
４５のＹ方向の移動においては、反力キャンセル１４７
が用意され、コイルボビン１４５のＹ軸方向の推力の反
力をキャンセルしている。すなわち、レチクルステージ
１１自身が回転可能な構成になっている。

【００５０】なお、可動ガイド１４４上には、レチクル
を載置するステージ１４６が設置されている。このレチ
クルステージ１１のコイルボビン１４３、１４５の内側
の各面には、それぞれモータヨーク１４２ａ、１４４ａ
に対向した位置に気体軸受け（図示されず）が設けられ
ている。

【００５１】プレート１４９上には、６軸テーブル１５
０が装着される。本実施例の構成では、ステージ制御で
（Ｘ、Ｙ、θｚ）を制御し、６軸テーブル制御で残りの
（Ｚ、θｘ、θｙ）を制御する。なお、３軸制御システ
ムでは３軸ステージ（Ｘ、Ｙ、θｚ）制御構成（光露光
装置のファインステージ構成）であって、６軸制御シス
テムでは３軸ステージ（Ｘ、Ｙ、θｚ）とテーブル
（Ｚ、θｘ、θｙ）を制御するものとする。

【００５２】プレート１４９には、開口１４９ａが形成
されている。プレート１４９は片持ちはり状になってお
り、プレート１４９下面と定盤１４１上面とは接触して
いない。プレート１４９上の６軸テーブル１５０上には
レチクルが載置される。このレチクルは、定盤１４１の
開口１４１ａの上に位置する。このレチクルを通った電
子ビームは、定盤１４１の開口１４１ａを通過して投影
光学系に入る。

【００５３】次に、本発明に係る露光装置に用いるステ
ージ上におけるレチクルやウェハの配置状態の一例につ
いて説明する。図１１（Ａ）はレチクルステージ上にお
けるレチクルの配置状態を示す平面図であり、図１１
（Ｂ）はウェハステージ上におけるウェハの配置状態を
示す平面図である。図１１（Ａ）には、ステージ１４６
（図１０参照）上に載置された２枚のレチクル２０５、
２０６が示されている。各レチクル２０５、２０６に
は、図６を用いて上述した複数のストライプ４９が存在
する。一方、図１１（Ｂ）には、上ステージ１１７（図
８、図９参照）上に載置されたウェハ２１５が示されて
いる。ウェハ２１５上には、複数のＬＳＩチップが存在
する。ステージ１１７は、ウェハステージ位置検出器２
５（図１参照）で位置検出される。

【００５４】この図においては、図１１（Ａ）に示すレ
チクル２０６上のストライプ４９のうち、図中丸印で示
す位置が現在の露光位置であり、これが露光中心とな
る。図１１（Ａ）に示す丸印の露光位置は、図１１
（Ｂ）に示すウェハ２１５のＬＳＩチップのうち、丸印
で示す位置（図中右下のチップ）に対応する。

【００５５】次に、本発明に係る露光装置のステージ制
御方法について説明する。図１（Ａ）、（Ｂ）は、本発
明に係る露光装置のステージ機構解析のためのモデル図
である。図１（Ａ）には、ステージＳと、このステージ
ＳのＸ方向駆動モータＭｘｆ（前側）、Ｍｘｂ（後
側）、Ｙ方向駆動モータＭｙｒ（右側）、Ｍｙｌ（左
側）が示されている。これら各駆動モータＭｘｆ、Ｍｘ
ｂ、Ｍｙｒ及びＭｙｌの駆動に伴い、ステージＳにはそ
れぞれ推力（モータの押す力）Ｆｘｆ、Ｆｘｂ、Ｆｙｒ
及びＦｙｌが作用する。以下、ステージＳを制御するた
めに必要な行列と、それを算出する際の計測点と駆動点
の位置関係は、図１（Ａ）の配置を考えるものとする。

【００５６】本発明のステージ制御においては、露光位
置を中心とする座標において（Ｘ、Ｙ、Θｚ）誤差量を
制御フィードバック量として捉え、この誤差を小さくす
るように各駆動モータＭｘｆ、Ｍｘｂ、Ｍｙｒ及びＭｙ
ｌを駆動させる（制御装置の詳しい構成については後述
する）。図１（Ａ）に示す位置関係から、ステージＳの
回転位置Ｐの加速度と各駆動モータの推力Ｆｘｆ、Ｆｘ
ｂ、Ｆｙｒ及びＦｙｌの関係は、次の行列「数１」で表
現される；

【数１】但し、Ｒｅ：露光座標におけるステージのＸ、Ｙ、Θｚ加速度
ベクトルＡ：駆動モータの推力をステージ露光座標位置における
ステージ加速度に変換する行列Ｆ：駆動モータの推力ベクトルであり、Ｍ：テーブルＳの質量Ｉ：Ｚ軸周りの慣性モーメントである。

【００５７】次に、レチクル回転位置とミラー計測位置
の関係は、次の行列「数２」で示される（図１（Ｂ）参
照）；

【数２】但し、Ｒ：ミラー観測位置Ｂ：ミラー観測位置と回転位置座標との関係Ｒｅｐ：回転中心座標である。

【００５８】「数２」の逆行列も求めると、

【数３】となる。前述の位置情報により、速度、加速度の関係が
求められる。すなわち、ミラー位置の加速度（Ｒａ）と
回転中心の加速度（Ｒｅ）の関係は、次の「数４」式と
なる；

【数４】

【００５９】ステージ回転座標位置の加速度と駆動モー
タ推力との関係は、上記「数１」で示されている。この
「数１」の逆行列は、次の「数５」で表現される；

【数５】この逆行列（「数１」の行列Ａの逆行列）は、ＱＲ分解
問題を応用して算出することができる。このＱＲ分解問
題は、例えばThe Math Works，Inc社製の“Mathtla
b”の関係ツールや制御シミュレーションツールに組み
込み関数として提供されているものを用いて解くことが
できる。例として、Mathtlabの記述を用いた算出手法を
述べる；（１）Ｐ＝Ａを計算して、これをＰ行列とする。（２）MathtlabでＱＲ関数を用いてＰのＱ、Ｒ分解を実
施する；＞＞[ｑ,ｒ]＝ｑｒ（Ｐ）（３）Ｑ、Ｒ分解で得られた行列を以下の式に代入して
逆行列を計算する；＞＞Ｃ＝ｒ＊ＩＮＶ（ｒ＊ｒ）＊ｑ（４）Mathtlabで算出されたＣ行列がＰ、つまりＡの逆
行列となる。Ｃは３×４行列である。

【００６０】「数４」及び「数５」より、計測点と加速
度を発生させるために必要な推力の関係を求めると、次
の「数６」のようになる；

【数６】

【００６１】なお、レチクルステージの露光座標位置の
軌跡は、ステージ座標から見た露光座標の移動に連れ
て、制御座標中心が移動していく点に沿った軌跡とな
る。そのため、上記変換行列Ｂ×Ａも変化する。非露光
時に駆動モータの位置と露光座標位置との距離が大きい
場合は、ある一定の距離内に制御中心座標を持つように
リミットを設けると、ステージの制御性を向上させるこ
とができる。

【００６２】次に、図２及び図３を参照して実際のステ
ージ制御方法について説明する。図２は、本発明に係る
露光装置のステージ座標制御方法を説明するための説明
図である。図３は、同露光装置のレチクルステージとウ
ェハステージの対応関係を説明するための説明図であ
る。

【００６３】図２において、Ｓはステージであり、Ｅ３
はステージＳのＸ方向の移動量を検知するセンサ、Ｅ１
及びＥ２はステージＳのＹ方向・θｚ方向の移動量を検
知するセンサである。図中のＰ点が露光の中心座標点を
表す。図３には、レチクルステージ１１及びウェハステ
ージ２４が示されている。これらステージ１１、２４
は、露光すべき座標がＰ点を通過するように移動させ
る。各ステージ１１、２４は、Ｘ、Ｙ移動量誤差や回転
（ヨーイング）誤差を伴って移動する。図２は、ステー
ジＳが指令座標（Ｘ′、Ｙ′）に対して、実際のステー
ジ位置（Ｘ、Ｙ）が誤差を伴って移動している最中を表
している。この場合、指令座標と実際のステージ位置間
には、位置誤差（誤差ベクトルＣＧ−ＯＣＧ）及び回転
誤差（θｚ）がある。

【００６４】露光時においては、露光位置Ｐ点における
誤差を少なくする必要がある。従来は、ステージ座標に
おける位置誤差及び回転誤差を制御量として与え、重心
点の誤差を少なくするよう制御していたのに対し、本発
明に係る方法では、露光点座標に着目し、露光位置Ｐと
ステージ露光位置Ｑとの誤差量（Ｘ軸・Ｙ軸誤差）、及
び、指令における回転とステージの回転の回転誤差量を
制御量として用いる。この制御量は、位置誤差について
はベクトルＱ−Ｐであり、回転誤差については点Ｑ周り
のθｚである。

【００６５】ここで、厳密に考えてステージがＰ点で回
転するとした場合は、ステージ上の露光点ＱがＸ、Ｙ方
向に移動してしまい、干渉が起きてしまうおそれがあ
る。そこで、ステージが回転してもＱ点がＸ、Ｙ方向に
移動しないためには、回転座標をＱ点で行なう必要があ
る。しかしながら、実際は、Ｑ点−Ｐ点間の距離は数ミ
クロン程度なので、Ｑ点ではなくＰ点でも影響は少ない
といえる。

【００６６】図２からわかるように、ＣＧ点を制御量と
した場合は、ＣＧ点における位置誤差がゼロの場合で
も、回転誤差量Δθがある場合は、相対距離をＣＧ−Ｑ
＝ｒとすれば、露光位置Ｑにおける位置誤差はｒ・Δθ
となる。すなわち、回転角度誤差によるＱ点での位置誤
差は、距離ｒに比例して増減する。なお、ＣＧ点におけ
る位置誤差がゼロでない場合は、誤差の方向（＋−）に
よって露光位置Ｑでの位置誤差が変わり、総合的には距
離ｒに比例するとはいえないが、回転による誤差に注目
すれば距離ｒに比例して増減するといっても問題はな
い。

【００６７】位置誤差ベクトル（Ｘ軸及びＹ軸の制御
量）の制御は、重心点の誤差を少なくする従来の制御と
同様に行なうことができる。一方、回転誤差について
は、Ｑ点を回転中心としてステージを回転する制御を行
なう。ステージ重心位置とＱ点座標との距離は、露光の
スキャン移動中に刻々と変化するので、その都度、ステ
ージ駆動モータの推力の分配計算を行なうようにする。
このようにしてＱ点でステージを回転することで、制御
における非干渉化が図れる。回転座標Ｑについては、ス
テージ寸法に対するＰＱの誤差は数ミクロンなので、Ｐ
点であってもそれほど影響がない。

【００６８】なお、回転座標はＰ点、Ｑ点以外に、ステ
ージ重心位置を含む直線（すなわち図２のＬｏ又はＬ）
と直線Ｐ１−Ｐ２（図２の点線）との交点としてもよ
く、あるいは、直線Ｐ１−Ｐ２上の任意の位置であって
もよい。直線Ｌｏ又はＬと直線Ｐ１−Ｐ２との交点を採
用した場合は回転による誤差が小さく、直線Ｐ１−Ｐ２
上の任意の位置を採用した場合は距離Ｐｏ−Ｐが小さけ
れば誤差が小さいという利点がある。ここで、Ｐｏとは
直線Ｐ１−Ｐ２上の任意の１点のことである（図２参
照）。

【００６９】あるいは、ウェハステージは、レチクルス
テージに比べて露光における露光距離が倍率分の１であ
る。位置制御基準座標は、上記ステージ上を相対移動す
る座標を用いれば理想的であるが、露光距離が小さい場
合は、１チップの露光毎に上記ステージ上の位置（例え
ばチップ中心座標）を位置制御基準座標としてもよい。
すなわち、上記相対移動する座標には、相対速度ゼロ、
相対移動ゼロも含まれることを意味する。これは、位置
制御基準座標が必ずしも露光中心位置である必要がない
ことも意味する。これは、レチクルステージでも同じ制
御が可能であり、ダブルステージ制御（複数レチクル対
応）等に有効である。

【００７０】次に、６軸ステージの場合について説明す
る。図４は、本発明に係る露光装置の６軸ステージの場
合の制御方法を説明するための説明図である。図４に示
すような６軸ステージにおいては、図１〜図３の場合の
Ｘ、Ｙ、θｚに加えて、ステージの位置座標と露光すべ
き座標との、Ｚ、Θｘ、Θｙ誤差量をも、露光位置を中
心とする座標における制御フィードバック量として捉
え、この誤差量を小さくするようにモータを駆動させ
る。この場合、レチクルステージの制御中心座標におけ
る加速度と駆動モータの推力の関係は、次の行列「数
７」で示される；

【数７】但し、Ｒｃ：露光座標におけるステージのＸ、Ｙ、Ｚ、Θｘ、
Θｙ、Θｚ加速度ベクトルＡ：駆動モータの推力をステージ露光座標位置における
ステージ加速度に変換する行列Ｍ：駆動モータの推力ベクトルである。

【００７１】なお、これらの数値は、機械図面から算出
（一般的な運動方程式とモーメント計算の関係式から算
出）してもよいが、ＳＤＲＣ社製の構造解析ツール“Ｉ
ＤＥＡＳ”等により、モデルから４２個の伝達関数を出
力し、伝達関数のゲインをボード線図から読み取ると、
各要素の計算を容易に行なうことができる。この６軸制
御の場合も３軸制御と同様に、回転座標を露光座標近傍
（Ｚ方向も含む）にすることにより、同様な制御が可能
となる。

【００７２】次に、本発明に係る露光装置の制御装置の
構成例について説明する。図１２は、本発明に係る露光
装置の制御装置の例を示すブロック図である。制御装置
は、目標値Ｘ、Ｙ、θｚのそれぞれに対応して、３つの
加算器３０１ｘ、３０１ｙ、３０１θｚを備えている。
各加算器には、それぞれアンプ３０３ｘ、３０３ｙ、３
０３θｚが接続されている。各アンプには、それぞれ補
償回路３０５ｘ、３０５ｙ、３０５θｚが接続されてい
る。

【００７３】各補償回路は、マトリクス計算部３１０に
接続されている。このマトリクス計算部３１０は、各補
償回路からのデータに基づき、前記「数１」の行列変換
を行ない、モータ出力値を結果として出力する。マトリ
クス計算部３１０には、サブシステム３１３が接続され
ている。

【００７４】このサブシステム３１３は、実際の機械に
おける制御モデルを表している。マトリクス計算部３１
０から出力されたモータ推力指令に基づいて、実際のモ
ータ制御遅れや機械の遅れ等の後、最終的に、Ｘ、Ｙ、
θｚの加速度を出力する。１／Ｓは積分を表すので、加
速度→速度→位置となり、位置情報がアンプ３１５ｘ、
３１５ｙ、３１５θｚに出力される。具体的に説明する
と、４軸モータの推力を入力とした機械モデル（ステー
ジモデル）による演算結果に基づき、露光中心座標にお
ける（Ｘ、Ｙ、θｚ）の加速度成分（Ｘ、Ｙ、θ）を出
力する演算ブロックであり、各目標値Ｘ、Ｙ、θｚのそ
れぞれに対応した出力値１／Ｓを出力する。サブシステ
ム３１３からの出力は、アンプ３１５ｘ、３１５ｙ、３
１５θｚを介して、加算器３０１ｘ、３０１ｙ、３０１
θｚにフィードバックされる。

【００７５】次に、他のステージ制御方法の例について
説明する。（Ｉ）２つのステージ(ステージ１、２)の制御応答周波
数が等しい場合図１３は、本実施の形態におけるステージ制御方法の他
の例を示す制御ブロック図である。図１３に示すよう
に、ほぼ同じ応答周波数のステージ（ステージ１、ステ
ージ２）を動かす場合は、両ステージに同じ指令を与え
る構成とする。すなわち、基準座標系での制御中心座標
をＸ、Ｙ、Ｚ、θｚ、θｘ、θｙとし、ステージ座標系
での露光位置をΔＸ、ΔＹ、ΔＺとする。これらは、ア
クチュエータへの推力分配時に必要な情報である。

【００７６】ステージ１はレチクルステージ、ステージ
２はウェハステージであり、露光倍率を４倍とした場合
の構成である。レチクルステージ（ステージ１）への指
令値は、露光倍率を掛けた値がレチクル指令位置とな
る。基準入力要素で、指令位置の入力単位を合わせ、偏
差計算部によりフィードバック位置との偏差量を計算す
る。計算された偏差量は、制御要素部で位相補償やマト
リクス計算等の制御に必要な計算を行い、モータ推力値
を出力する。制御対象部では、実際に機械制御され、フ
ィードバック要素部で位置検出が行なわれて入力単位を
合わせる。この値は、上記偏差計算部に入力される。基
準入力要素ブロック以降は、図１３を簡略したモデルと
なっている。位置指令（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｚ、θｘ、θ
ｙ、ΔＸ、ΔＹ、ΔＺ）情報のうち、回転要素（θｚ、
θｘ、θｙ）以降は露光倍率倍される。ウェハステージ
（ステージ２）には指令値が与えられ、以下上記と同様
な制御が行なわれる。この（Ｉ）のような制御方法は、
電子露光装置等に用いるのが好ましい。

【００７７】（ＩＩ）ステージ１の制御応答周波数がス
テージ２の制御応答周波数よりも大きい場合図１４は、本実施の形態におけるステージ制御方法の他
の例を示す制御ブロック図である。図１４に示すよう
に、ステージ１の制御応答がステージ２の制御応答より
も高い場合は、ステージ２の干渉計位置指令をステージ
１の位置指令として駆動させ、ステージ２は追従駆動さ
せる制御を行なう。この場合、基準入力要素、偏差計算
部、制御対象部、フィードバック制御部の作用は、上記
（Ｉ）の場合と同様である。

【００７８】位置指令（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｚ、θｘ、θ
ｙ、ΔＸ、ΔＹ、ΔＺ）情報により制御されたウェハス
テージ（ステージ２）の位置は、レーザー干渉計により
ウェハ位置情報１（Ｘｗ、Ｙｗ、Ｚｗ、θｚｗ、θｘ
ｗ、θｙｗ、ΔＸｗ、ΔＹｗ、ΔＺｗ）として検出され
る。この座標は、ウェハが露光される位置座標（Ｘ、
Ｙ、Ｚ）及びそのときのステージ姿勢（θｚ、θｘ、θ
ｙ）、そして露光位置とステージの相対位置（ΔＸ、Δ
Ｙ、ΔＺ）を表している。レチクルステージ（ステージ
１）への指令値は、上記ウェハ位置情報１を与える。露
光倍率（×４）を掛けた値がレチクル指令位置となる。
基準入力要素で、指令位置の入力単位を合わせ、偏差計
算部によりフィードバック位置との偏差量を計算する。
計算された偏差量は、制御要素部で位相補償やマトリク
ス計算等の制御に必要な計算を行い、モータ推力値を出
力する。制御対象部では、実際に機械制御され、フィー
ドバック要素部で位置検出が行なわれて入力単位を合わ
せる。この値は、上記偏差計算部に入力される。基準入
力要素ブロック以降は、図１４を簡略したモデルとなっ
ている。この（ＩＩ）のような制御方法は、光露光装置
等に用いるのが好ましく、同期制御に最適である。

【００７９】次に、これらのステージ制御方法における
推力の簡易な計算方法について説明する。まず、（Ｉ）
の制御の場合について述べる。図１５は、本実施の形態
に係るステージ制御方法における推力計算方法を説明す
るための説明図である。図１５を参照して、ステージの
指令位置を考える。ステージ座標系（Ｘｓ、Ｙｓ）と基
準座標系（Ｘｂ、Ｙｂ）の座標差を（Δｘ、Δｙ、θ
０）とする。このとき、露光開始位置がＳＰ、露光終了
点がＥＰであるとすると、ベクトルＳＰ−ＥＰ（図の太
い矢印）がステージの露光軌跡を表す。

【００８０】ステージ座標系（Ｘｓ、Ｙｓ）において、
この直線をＡ１×ｘ１＋Ｂ１×ｙ１＋ｃ１＝０・・・（１）とすると、基準座標系（Ｘｂ、Ｙｂ）における直線は、Ａ２×ｘ２＋Ｂ２×ｙ２＋ｃ２＝０・・・（２）と表せる。一方、露光直線Ｐ１−Ｐ２は、基準座標系
（Ｘｂ、Ｙｂ）においてＡ３×ｘ２＋Ｂ３×ｙ２＋ｃ３＝０・・・（３）と表せる。このとき、直線（２）と直線（３）の交点
（Ｘ０、Ｙ０）を露光位置のステージの指令位置とす
る。この座標は、詳しい計算式は省略するが、ステージ
座標系に置き換えた座標（Ｊ、Ｋ）として書くこともで
きる。すなわち、指令座標は（Ｘ０、Ｙ０、θ０、Ｊ、
Ｋ）のように書ける。また、関係式は、Ｘ０＝Δｘ＋Ｊ×ｃｏｓ（θ０）＋Ｋ×ｓｉｎ（θ
０）、Ｙ０＝Δｙ−Ｊ×ｓｉｎ（θ０）＋Ｋ×ｃｏｓ（θ
０）、である。

【００８１】一方、制御対象であるステージ位置は、基
準座標系（Ｘｂ、Ｙｂ）において、干渉計位置情報より
ステージ座標の原点座標及び回転量（Ｘｗ、Ｙｗ、θ
ｗ）を求めることができる。露光座標は、ステージ座標
系で原点から（Ｊ、Ｋ）の位置にあることから、基準座
標系における露光座標（Ｘｓ１、Ｙｓ１）は、Ｘｓ１＝Ｘｗ＋Ｊ×ｃｏｓ（θｗ）＋Ｋ×ｓｉｎ（θ
ｗ）、Ｙｓ１＝Ｙｗ−Ｊ×ｓｉｎ（θｗ）＋Ｋ×ｃｏｓ（θ
ｗ）、となる。すなわち、フィードバック位置情報は、（Ｘｓ
１、Ｙｓ１、θｗ、Ｊ、Ｋ）のように書ける。

【００８２】これを用いると、基準座標系における偏差
量（誤差量）Ｘｅｒｒ、Ｙｅｒｒ、θｅｒｒは、以下の
ように表すことができる；Ｘｅｒｒ＝Ｘ０−Ｘｓ１Ｙｅｒｒ＝Ｙ０−Ｙｓ１ θｅｒｒ＝θ０−θｗすなわち、ステージ位置の制御を行うには、ステージの
回転中心座標Ｑ（Ｘｓ１、Ｙｓ１）を中心とした回転制
御（θｅｒｒ）と、相対誤差量（Ｘｅｒｒ、Ｙｅｒｒ）
の制御を行なえばよい。

【００８３】次に、前記の制御量に基づく値から、ステ
ージが露光中心付近で回転するようなモータ推力を決定
する。図１６は、本実施の形態に係るステージ制御方法
における推力の計算方法のモデル図である。図１６に示
すように、Ｘ軸、Ｙ軸両端にリニアモータＭｘｆ、Ｍｘ
ｂ、Ｍｙｒ及びＭｙｌが配置され、Ｘ、Ｙ、回転移動が
可能なテーブルＴを考える。テーブルＴは質量均一であ
るとする。テーブルＴのＸ、Ｙの偏差に対するモータ推
力は、対抗するモータに同じ推力を与えるものとする。
すなわち、Ｆｘｂｘ＝Ｆｘｆｘ＝Ｘ偏差値から求めた推力Ｆｙｌｙ＝Ｆｙｒｙ＝Ｙ偏差値から求めた推力

【００８４】一方、テーブルＴの回転については、モー
タへの出力を以下の通りに考える。点Ｐを回転中心座標
とする場合、各軸周りのモーメントは、Ｆｘｂｔ×Ｌ３＋Ｆｘｆｔ×Ｌ１＝０Ｆｙｌｔ×Ｌ４＋Ｆｙｒｔ×Ｌ２＝０となる。そこで、回転偏差から求めた推力を、これらの
式が満たされるように推力分配する。最終的には、モー
タへの推力は、Ｆｘｂ＝Ｆｘｂｘ＋ＦｘｂｔＦｘｆ＝Ｆｘｆｘ＋ＦｘｆｔＦｙｌ＝Ｆｙｌｙ＋ＦｙｌｔＦｙｘ＝Ｆｙｒｙ＋Ｆｙｒｔとなる。

【００８５】次いで、（ＩＩ）の制御の場合について述
べる。（ＩＩ）の場合の計算方法ここでは、（ＩＩ）の制御の場合、すなわち、ステージ
１の制御応答周波数がステージ２の制御応答周波数に比
べて充分高い場合において、ステージ２への追従精度が
高く、同期制御の精度を高くできる方法について述べ
る。この場合、指令値は、ステージ２の露光位置情報
を、基準座標系とステージ座標系の情報として与えられ
る。（Ｘ０、Ｙ０、θ０、Ｊ、Ｋ）では（Ｘ０、Ｙ０、
θ０）が基準座標による値、(Ｊ、Ｋ)がステージ座標に
おける露光中心座標である。ステージの回転は、露光中
心近傍で行なわれるため、露光位置近傍の回転による
Ｘ、Ｙ軸への干渉がなく、露光位置付近の同期制御を向
上することができる。この場合の詳細の計算式は、
（Ｉ）の場合と同様である。ステージ２の露光座標位置
の考え方は、（Ｉ）の制御とほぼ同じである。異なる点
は、（Ｉ）の制御計算では予め計算された指令位置に対
して行なわれるのに対し、（ＩＩ）ではステージ２（ウ
ェハステージ）の位置座標に対して計算が行なわれる点
である。なお、電子露光装置は（Ｉ）の制御構成、光露
光装置は（ＩＩ）の制御構成をとるものとする。

【００８６】ところで、前述のステージ制御は、３軸制
御の場合について述べているが、６軸制御の場合も同様
である。すなわち、６軸制御の場合は、指令値（Ｘ０、
Ｙ０、Ｚ０、θｘ０、θｙ０、θｚ０、ΔＸ１、ΔＹ
１、ΔＺ１）が与えられるとし、指令値（Ｘ０、Ｙ０、
θｚ０、ΔＸ１、ΔＹ１）は前述の通りであるとする。
以下、ＸＺ面、ＹＺ面について考える。

【００８７】図１７は、本実施の形態に係るステージ制
御方法における推力の計算方法を説明するための説明図
である。図１７に示すように、ステージの重心ＣＧに対
して、等距離にアクチュエータＡ１、Ａ２が配置されて
いると仮定する。このとき、Ｚ軸方向の推力は、Ｆｘｚｂ＝Ｆｘｚｆｘ＝Ｚ偏差から求めた推力÷２となる。そして、θｙ０に対する角度偏差から求めた推
力に基づき、ステージを図１７の回転座標で回転させる
ためには、Ｆｘｚｆ×Ｌｘｚ１＋Ｆｘｚｂ×Ｌｘｚ２＝０を満足するように推力を与えればよい。

【００８８】なお、３軸及び６軸制御における駆動構造
は、アクチュエータや機械構造によって異なるため、前
述の計算式で示した内容とは必ずしも同じにならない場
合もある。例えば、ウェハ用６軸テーブルがパラレルメ
カニズムで構築されている場合は、アクチュエータの駆
動推力の与え方は大きく異なる。しかしながら、制御量
を露光位置におくという考え方に基づけば、位置計測場
所やアクチュエータの場所、機構が異なっても、同じ制
御情報による制御が可能である。

【００８９】次に、ステージの加速反力や偏荷重、床振
動等のキャンセルの目的をもった防振機構（ＡＶＩＳ）
について説明する。これは、上記の外力による揺れを制
御するものである。図１８は、ＡＶＩＳ制御の構成を模
式的に示す斜視図である。ＡＶＩＳ制御は６軸制御であ
る。ＡＶＩＳ制御は、ステージのような移動はしない
が、水平の確保や床振動、ステージ反力キャンセル制御
等を行なうことができる。

【００９０】図１８に示すように、ＡＶＩＳの上には、
ウェハステージ２４（図８参照）が載置される。ウェハ
ステージ２４の上には、前述の６軸駆動テーブル４３
０′（図９参照）が搭載される。ＡＶＩＳ及びウェハス
テージ２４は、露光装置本体とは切り離されて独立した
構成となっている。露光装置本体の上部には、レチクル
ステージ１１や投影光学系等がある。

【００９１】相対位置計測センサにより、制御中心座標
を基準として、本体とＡＶＩＳの位置関係を保ちつつ位
置制御を行なう。このような制御によれば、ＡＶＩＳも
ウェハステージ２４上の６軸テーブル４３０′も、本体
光学系の焦点座標近傍を回転中心に制御することにな
り、露光位置における制御誤差を小さくすることができ
る。なお、従来は、ＡＶＩＳのテーブル重心で制御して
いたため、回転による露光位置が回転制御で干渉してい
た問題があった。

【００９２】

【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、露光位置のステージ制御誤差を少なくするこ
とができる露光装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る露光装置のステージ機構解析のた
めのモデル図である。

【図２】本発明に係る露光装置のステージ座標制御方法
を説明するための説明図である。

【図３】同露光装置のレチクルステージとウェハステー
ジの対応関係を説明するための説明図である。

【図４】本発明に係る露光装置の６軸ステージの場合の
制御方法を説明するための説明図である。

【図５】分割転写方式の電子線投影露光装置の光学系全
体における結像関係及び制御系の概要を示す図である。

【図６】電子線投影露光用のレチクルの構成例を模式的
に示す図である。（Ａ）は全体の平面図であり、（Ｂ）
は一部の斜視図であり、（Ｃ）は一つの小メンブレン領
域の平面図である。

【図７】レチクルからウェハへのパターン転写の様子を
模式的に示す斜視図である。

【図８】本実施例の電子線露光装置に用いるウェハステ
ージの一例を示す平面図である。

【図９】本実施例の電子線露光装置に用いるウェハステ
ージのステージ装置を構成する６自由度微動テーブルを
示す斜視図である。

【図１０】本実施例の電子線露光装置に用いるレチクル
ステージの一例を示す斜視図である。

【図１１】図１１（Ａ）はレチクルステージ上における
レチクルの配置状態を示す平面図であり、図１１（Ｂ）
はウェハステージ上におけるウェハの配置状態を示す平
面図である。

【図１２】本発明に係る露光装置の制御装置の例を示す
ブロック図である。

【図１３】本実施の形態におけるステージ制御方法の他
の例を示す制御ブロック図である。

【図１４】本実施の形態におけるステージ制御方法の他
の例を示す制御ブロック図である。

【図１５】本実施の形態に係るステージ制御方法におけ
る推力計算方法を説明するための説明図である。

【図１６】本実施の形態に係るステージ制御方法におけ
る推力の計算方法のモデル図である。

【図１７】本実施の形態に係るステージ制御方法におけ
る推力の計算方法を説明するための説明図である。

【図１８】ＡＶＩＳ制御の構成を模式的に示す斜視図で
ある。

【符号の説明】

１電子銃２，３コンデ
ンサレンズ４照明ビーム成形開口５ブランキ
ング偏向器７ブランキング開口８照明ビー
ム偏向器９コンデンサレンズ１０レチクル１１レチクルステージ１２レチクル
ステージ位置検出器１５第１投影レンズ１６主偏向器１７マーク走査用偏向器１８コントラ
スト開口１９第２投影レンズ２２反射電子
検出器２３ウェハ２４ウェハス
テージ２５ウェハステージ位置検出器２６ステージ
定盤ＳステージＭｘｆ、Ｍｘｂ、Ｍｙｒ、Ｍｙｌ駆動モータ３０１ｘ、３０１ｙ、３０１θｚ加算器３０３ｘ、３０３ｙ、３０３θｚアンプ３０５ｘ、３０５ｙ、３０５θｚ補償回路３０７座標変換部３０９制御ゲ
イン積算部３１１座標変換部３１３サブシ
ステム３１５ｘ、３１５ｙ、３１５θｚアンプ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感応基板を載置して移動・位置決めする
ステージ（感応基板ステージ）と、前記感応基板にエネルギ線を選択的に照射する光学系
と、を具備する露光装置であって、前記ステージの位置制御基準座標として、現に前記エネ
ルギ線を照射している感応基板上の部分（露光位置）又
はその近傍に平面座標（ＸＹ座標）の中心点を置く座標
を用い、前記ステージの位置・姿勢の制御量として、前記中心点
の移動量（Ｘ軸・Ｙ軸移動量）、及び、該中心点周りの
回転量（θｚ回転量）を用いることを特徴とする露光装
置。
【請求項２】さらに、前記感応基板上に転写するパタ
ーンを有する原版を載置して移動・位置決めするステー
ジ（原版ステージ）を具備し、該原版ステージも、位置制御基準座標として、現に前記
エネルギ線を照射している原版上の部分（露光位置）又
はその近傍に平面座標（ＸＹ座標）の中心点を置く座標
を用い、前記ステージの位置・姿勢の制御量として、前記中心点
の移動量（Ｘ軸・Ｙ軸移動量）、及び、該中心点周りの
回転量（θｚ回転量）を用いることを特徴とする請求項
１記載の露光装置。
【請求項３】感応基板上に転写するパターンを有する
原版を載置して移動・位置決めするステージ（原版ステ
ージ）と、前記原版を通過したエネルギ線を前記感応基板に結像さ
せる光学系と、を具備する露光装置であって、前記ステージの位置制御基準座標として、現に前記エネ
ルギ線を照射している前記原版上の部分（露光位置）又
はその近傍に平面座標（ＸＹ座標）の中心点を置く座標
を用い、前記ステージの位置・姿勢の制御量として、前記中心点
の移動量（Ｘ軸・Ｙ軸移動量）、及び、該中心点周りの
回転量（θｚ回転量）を用いることを特徴とする露光装
置。
【請求項４】非露光時、又は、前記露光位置がステー
ジ座標（ステージ上の機械的特性により定まる所定の点
を中心点とする座標）の一定領域外にあるときは、該ス
テージ座標に基づいて前記ステージを位置制御すること
を特徴とする請求項１、２又は３記載の露光装置。
【請求項５】前記露光位置を中心点として、前記光学
系の光軸方向の移動（Ｚ方向移動量）、前記Ｘ軸・Ｙ軸
周りのステージ回転（θｘ・θｙ回転量）をも制御する
ことを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載の露光
装置。
【請求項６】感応基板を載置して移動・位置決めする
ステージ（感応基板ステージ）と、前記感応基板にエネルギ線を選択的に照射する光学系
と、を具備する露光装置であって、前記ステージの位置制御基準座標として、前記ステージ
上を相対移動する座標を用いることを特徴とする露光装
置。
【請求項７】さらに、前記感応基板上に転写するパタ
ーンを有する原版を載置して相対移動するステージ（原
版ステージ）を具備し、該原版ステージも、位置制御基準座標として、前記ステ
ージ上を相対移動する座標を用いることを特徴とする請
求項５記載の露光装置。
【請求項８】前記感応基板ステージの制御座標位置情
報を、前記原版ステージの制御指令情報とすることを特
徴とする請求項７記載の露光装置。
【請求項９】感応基板上に転写するパターンを有する
原版を載置して移動・位置決めするステージ（原版ステ
ージ）と、前記原版を通過したエネルギ線を前記感応基板に結像さ
せる光学系と、を具備する露光装置であって、前記ステージの位置制御基準座標として、前記ステージ
上を相対移動する座標を用いることを特徴とする露光装
置。
【請求項１０】防振機構部の制御基準座標と前記感応
基板ステージの制御基準座標は、同じ転写位置（Ｘ、
Ｙ、Ｚ）であることを特徴とする請求項６、７又は８記
載の露光装置。
【請求項１１】防振機構部の制御基準座標と前記原版
ステージの制御基準座標は、同じ転写位置（Ｘ、Ｙ、
Ｚ）であることを特徴とする請求項９記載の露光装置。
【請求項１２】防振機構部を具備する露光装置であっ
て、前記防振機構部の制御基準座標と、感応基板を載置して
移動・位置決めするステージ（感応基板ステージ）及び
／又は感応基板上に転写するパターンを有する原版を載
置して移動・位置決めするステージ（原版ステージ）の
制御基準座標は、同じ転写位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ）であるこ
とを特徴とする露光装置。