JP2004031592A

JP2004031592A - 位置決め装置及びその制御方法、露光装置、デバイスの製造方法、半導体製造工場、露光装置の保守方法

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Publication number: JP2004031592A
Application number: JP2002185062A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kurosawa; 黒澤　博史
Original assignee: Canon Inc
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Priority date: 2002-06-25
Filing date: 2002-06-25
Publication date: 2004-01-29
Anticipated expiration: 2022-06-25
Also published as: US7016049B2; US20030234939A1; JP3833148B2

Abstract

【課題】複数の位置計測器を切り替えて高精度な位置計測を行うこと。
【解決手段】ウエハステージ７の位置情報を計測するＸ軸干渉計３及びＸ軸干渉計４と、前記ウエハステージ７の移動領域に応じて、位置計測器を前記Ｘ軸干渉計３から前記Ｘ軸干渉計４へ切り替える切替器と、前記Ｘ軸干渉計３による計測結果を第１補正パラメータセットを用いて、前記ウエハステージ７の現在位置として補正演算する補正演算器と、前記補正演算器による補正演算結果に基づいて、前記ウエハステージ７を目標位置に駆動するための信号を生成する位置制御部と、前記位置制御部により生成された前記信号を第２補正パラメータセットを用いて、前記Ｘ軸干渉計４への指令値として演算する逆補正演算器とを備えることによって、複数の位置計測装置を切り替えてウエハステージ７を高精度な位置計測を行う。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、位置決め装置及びその制御方法、露光装置、デバイスの製造方法、半導体製造工場、露光装置の保守方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
レーザー干渉計を用いたステージの制御システムでは、例えば、特開平１０−２８９９４３号に開示されているように、ステージの位置を計測する干渉計の計測軸が駆動軸の１自由度に関して１軸の割合で設けられているのが一般的である。しかしながら、このような制御システムにおいて、ステージの駆動ストロークを長くする場合、干渉計からの計測光を反射する反射ミラーの長さを駆動ストロークに相当する長さだけ確保する必要がある。その結果、ステージに搭載するミラーの質量が増加して固有振動数が減少し、ステージの動特性の向上が見込めないという問題点があった。
【０００３】
これに対し、特開平２００１−２３８９１号では、ステージの位置を計測するために１軸の位置計測に際し複数のレーザー干渉計を配置する例が開示されている。複数の干渉計の計測光軸を反射ミラーに当てる構成により、反射ミラーの寸法をステージの可動ストローク分だけ確保する必要がなくなる。また、複数の干渉計の切り替え位置を進行方向に対してヒステリシスを持たせることにより、干渉計の切り替え位置近傍で切り替え動作のチャタリングが起こることを防止している。
【０００４】
また、特開平２０００−１８７３３８号でも、露光装置のステージ駆動ストロークの１軸に複数のレーザー干渉計を設け、オフアクシスアライメント計測時と露光時とにおいて干渉計を切り替えることにより、干渉計の反射ミラーの軽量化が図られている。
【発明が解決しようとする課題】
２本の干渉計を切り替えて測定対象物（例えば露光装置）のステージの位置を計測するためには、２本の干渉計がステージの位置を同時に計測できるストロークを設け、２本の干渉計の測定位置がこのストローク内にあるときに、ステージの現在位置を計測している干渉計計測値を、これから切り替えようとする干渉計計測値にプリセットするのが一般的である。これは干渉計の切り替え回数が２回以上である場合も同様である。干渉計の計測軸を切り替える場合、制御対象であるステージが動いていると、一方の干渉計計測値を読み取って他方の干渉計計測値としてプリセットするまでの時間が０でなければ、移動速度に比例した一定量の誤差が生じてしまう。また、プリセットするまでの時間にばらつきがある場合は不特定量の誤差が生じ、干渉計が保持している現在位置に誤差量が累積される。そこで、これらの問題を回避するために、露光装置でウエハを処理する場合における干渉計の切り替え回数を減らしたり、ベースライン計測中でウエハステージが停止している時間に干渉計を切り替えたりといった対応が行われている。
【０００５】
しかしながら、上記の対応では、干渉計の切り替え位置をシステム上で制限されたベースライン計測位置などの特定の場所に設ける必要があり、システム設計上の制約になっていた。そこで、任意の位置において干渉計の計測軸を切り替えが可能な制御システムが望まれていた。
【０００６】
干渉計に限らず位置計測器を備えた制御システムでは、上位シーケンスで扱うステージ目標値（以下抽象座標系の目標値）を縮尺や直角度の基準となる原器に合わせたり、他の軸による干渉を排除したりするために、モード分離を行ってステージの現在位置または干渉計計測値に基づいた指令位置座標を生成している。このような抽象座標系と干渉計計測値（図５、図１２におけるレーザ干渉計カウンタのＲＡＷデータ）との変換計算は、以下の説明において「微少補正」と呼ぶものとする。微少補正で用いられる補正パラメータセットは、通常、ステージ駆動軸ごとに用意されており、制御システムの組み立て公差や加工誤差による真値からのずれを自己計測または外測によって装置ごとに調整するために用いられる。
【０００７】
スキャン露光装置に用いられるウエハステージでは、一定速度のスキャン駆動時の定常偏差を解消するために、低周波数領域におけるフィードバックゲインが高くなるように調整される傾向がある。このような制御システムにおいては、ウエハステージの目標値からの偏差がステップ状に変化した場合、その偏差量が数μｍ程度の微少量であったとしても、ステージがモーターに指示する電流指令値は飽和する場合がある。その結果、制御システムが不安定になったりモーターの保護回路が作動したりといったトラブルが誘発されうる。また、ウエハステージの現在位置を計測するレーザー干渉計を切り替える瞬間において、上位シーケンスによってウエハステージに指示される目標位置が不変であっても、引き継がれる干渉計計測値が不連続であったり、干渉計計測値を補正する補正パラメータセットの値が引き継ぐ前の干渉計と引き継ぎ先の干渉計とで異なる場合には、上記目標値からの偏差量がステップ状に変化する場合がある。このような位置情報の変動について、以下に、干渉計計測値の倍率補正を例に挙げて説明する。なお、干渉計の倍率は絶対的な精度が高く、通常、干渉計ごとに補正を行う必要性は少ないが、説明の便宜上最も単純な例として倍率補正を挙げる。
【０００８】
引き継ぐ前の干渉計１の計測値をＬ１、ステージの現在位置をＸ１、引き継ぎ先の干渉計２の計測値をＬ２、ステージの現在位置をＸ２、干渉計１の基準縮尺からの倍率補正量をＭＬ１、干渉計２の基準縮尺からの倍率補正量をＭＬ２、Ｘ軸方向の原点オフセット量をＸ０とする。干渉計１から干渉計２に切り替えるときに、ステージを停止させた状態で干渉計１の計測値を干渉計２の計測値にプリセットする場合の抽象座標系上における現在位置の変化量（ΔＸ）は次のように表される。
【０００９】
Ｘ１　＝　Ｌ１　×　（ＭＬ１　＋　１）　＋　Ｘ０　（１）
Ｘ２　＝　Ｌ２　×　（ＭＬ２　＋　１）　＋　Ｘ０　（２）
Ｌ１　を　Ｌ２　にプリセットするのでＬ１　＝　Ｌ２である。
【００１０】
ΔＸ　＝　Ｘ２　−　Ｘ１　＝　Ｌ１（ＭＬ２　−　ＭＬ１）　（３）
式（３）に示す変化量ΔＸは、ステージの位置によって変化するため、干渉計計測値からみた干渉計の切り替え位置によっては、電流飽和が起こる場合がある。
【００１１】
以上から、１軸に対して複数の干渉計を配置したステージの場合、ステージの干渉計反射ミラーに照射される干渉計の計測光の出射角度やデッドパス長（位置計測対象となる光路長）をそれぞれの干渉計が同じ計測条件となるように正確に配置される必要がある。しかしながら、必要とされる精度を満たす水準でこれらの干渉計を正確に配置することは困難であるという問題点があった。
【００１２】
本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、例えば、複数の位置計測器を切り替えて高精度な位置計測を行うことを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面は、所定の目標位置まで制御対象を駆動する位置決め装置に係り、制御対象の位置情報を計測する第１位置計測器及び第２位置計測器と、前記制御対象の移動領域に応じて、位置計測器を前記第１位置計測器から前記第２位置計測器へ切り替える切替器と、前記第１位置計測器による計測結果を第１補正パラメータセットを用いて、前記制御対象の現在位置として補正演算する補正演算器と、前記補正演算器による補正演算結果に基づいて、前記制御対象を目標位置に駆動するための信号を生成する位置制御部と、前記位置制御部により生成された前記信号を第２補正パラメータセットを用いて、前記第２位置計測器への指令値として演算する逆補正演算器とを備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記第１、第２位置計測器は、前記制御対象の所定方向における位置情報を計測する。
【００１５】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記第１、第２位置計測器は、前記制御対象の位置情報を同時に計測する。
【００１６】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記第１、第２補正パラメータセットの各々は、前記制御対象の位置座標を変数として組み合わせた多項式の係数を含む。
【００１７】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記第１、第２補正パラメータセットの各々は、補正テーブルを含む。
【００１８】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記逆補正演算器により演算された前記指令値に基づいて、切替先の前記第２位置計測器の計測値をプリセットする設定器を更に備える。
【００１９】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記設定器は、前記切替器が位置計測器を前記第１位置計測器から前記第２位置計測器へ切り替えるときに、前記計測値をプリセットする。
【００２０】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記第１位置計測器による計測結果と前記第２位置計測器による計測結果との差分値を求める第１差分演算器を更に有する。
【００２１】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記設定器は、前記逆補正演算器による前記指令値に前記差分値を加算した値を、前記第２位置計測器の計測値としてプリセットする。
【００２２】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記補正演算器は、前記第１、第２位置計測器による計測結果の各々を第１、第２補正パラメータセットを用いて補正演算し、前記第１差分演算器は、前記補正演算器により各々補正演算された補正演算結果の差分値を求める。
【００２３】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記設定器は、前記第１差分演算器により演算された前記差分値と、前記位置制御部により生成された前記信号とを加算した結果を、前記第２位置計測器の計測値としてプリセットする。
【００２４】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記位置制御部は、前記制御対象を目標位置に駆動するまでの制御目標値を生成するプロファイラと、前記プロファイラにより生成された前記制御目標値と前記補正演算器により演算された前記制御対象の現在位置との偏差量を求める第２差分演算器とを備え、前記偏差量に基づいて前記制御対象を目標位置に駆動するための信号を生成する。
【００２５】
本発明の第２の側面は、所定の目標位置まで制御対象を駆動する位置決め装置に係り、制御対象の位置情報を計測する第１位置計測器及び第２位置計測器と、前記制御対象の移動領域に応じて、前記第１位置計測器から前記第２位置計測器へ切り替える切替器と、前記第１位置計測器による計測結果を第１補正パラメータセットを用いて、前記制御対象の現在位置として補正演算する補正演算器と、前記補正演算器による補正演算結果の推移に基づいて、前記制御対象の予測座標を予測する予測座標演算部と、前記予測演算器により予測された前記予測座標を第２補正パラメータセットを用いて、前記第２位置計測器に対応する指令値として演算する逆補正演算器とを備えることを特徴とする。
【００２６】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記予測座標演算部は、前記補正演算器による補正演算結果の推移から前記制御対象の速度を演算する速度演算部を含む。
【００２７】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記予測座標演算部は、前記速度演算部による前記制御対象の速度にサンプルクロック時間を乗算する乗算器を含む。
【００２８】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記予測座標演算部は、前記乗算部による乗算結果に、前記補正演算器により演算された前記制御対象の現在位置を加算する加算器を含む。
【００２９】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記第１位置計測器及び前記第２位置計測器は、３次元方向に移動可能な前記制御対象に対して、３次元方向における前記制御対象の位置情報を計測する。
【００３０】
本発明の第３の側面は、露光装置に係り、パターンを形成した原版に照射される露光光を基板に投影するための光学系と、前記基板または前記原版を保持し位置決めを行うステージ装置と、前記ステージ装置の位置決めを制御する位置決め装置とを備え、前記位置決め装置は、制御対象の位置情報を計測する第１位置計測器及び第２位置計測器と、前記制御対象の移動領域に応じて、位置計測器を前記第１位置計測器から前記第２位置計測器へ切り替える切替器と、前記第１位置計測器による計測結果を第１補正パラメータセットを用いて、前記制御対象の現在位置として補正演算する補正演算器と、前記補正演算器による補正演算結果に基づいて、前記制御対象を目標位置に駆動するための信号を生成する位置制御部と、前記位置制御部により生成された前記信号を第２補正パラメータセットを用いて、前記第２位置計測器への指令値として演算する逆補正演算器とを備えることを特徴とする。
【００３１】
本発明の第４の側面は、デバイスの製造方法に係り、露光装置を含む複数の半導体製造装置を工場に設置する工程と、前記複数の半導体製造装置を用いて半導体デバイスを製造する工程とを備え、露光装置は、パターンを形成した原版に照射される露光光を基板に投影するための光学系と、前記基板または前記原版を保持し位置決めを行うステージ装置と、前記ステージ装置の位置決めを制御する位置決め装置とを備え、前記位置決め装置は、制御対象の位置情報を計測する第１位置計測器及び第２位置計測器と、前記制御対象の移動領域に応じて、位置計測器を前記第１位置計測器から前記第２位置計測器へ切り替える切替器と、前記第１位置計測器による計測結果を第１補正パラメータセットを用いて、前記制御対象の現在位置として補正演算する補正演算器と、前記補正演算器による補正演算結果に基づいて、前記制御対象を目標位置に駆動するための信号を生成する位置制御部と、前記位置制御部により生成された前記信号を第２補正パラメータセットを用いて、前記第２位置計測器への指令値として演算する逆補正演算器とを含むことを特徴とする。
【００３２】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記複数の半導体製造装置をローカルエリアネットワークで接続する工程と、前記ローカルエリアネットワークと前記工場外の外部ネットワークとを接続する工程と、前記ローカルエリアネットワーク及び前記外部ネットワークを利用して、前記外部ネットワーク上のデータベースから前記露光装置に関する情報を取得する工程と、取得した情報に基づいて前記露光装置を制御する工程とを更に含む。
【００３３】
本発明の第５の側面は、半導体製造工場に係り、露光装置を含む複数の半導体製造装置と、前記複数の半導体製造装置を接続するローカルエリアネットワークと、前記ローカルエリアネットワークと前記半導体製造工場外の外部ネットワークとを接続するゲートウェイとを備え、前記露光装置は、パターンを形成した原版に照射される露光光を基板に投影するための光学系と、前記基板または前記原版を保持し位置決めを行うステージ装置と、前記ステージ装置の位置決めを制御する位置決め装置とを備え、前記位置決め装置は、制御対象の位置情報を計測する第１位置計測器及び第２位置計測器と、前記制御対象の移動領域に応じて、位置計測器を前記第１位置計測器から前記第２位置計測器へ切り替える切替器と、前記第１位置計測器による計測結果を第１補正パラメータセットを用いて、前記制御対象の現在位置として補正演算する補正演算器と、前記補正演算器による補正演算結果に基づいて、前記制御対象を目標位置に駆動するための信号を生成する位置制御部と、前記位置制御部により生成された前記信号を第２補正パラメータセットを用いて、前記第２位置計測器への指令値として演算する逆補正演算器とを含むことを特徴とする。
【００３４】
本発明の第６の側面は、露光装置の保守方法に係り、露光装置が設置された工場外の外部ネットワーク上に、該露光装置の保守に関する情報を蓄積するデータベースを準備する工程と、前記工場内のローカルエリアネットワークに前記露光装置を接続する工程と、前記外部ネットワーク及び前記ローカルエリアネットワークを利用して、前記データベースに蓄積された情報に基づいて前記露光装置を保守する工程とを含み。前記露光装置は、パターンを形成した原版に照射される露光光を基板に投影するための光学系と、前記基板または前記原版を保持し位置決めを行うステージ装置と、前記ステージ装置の位置決めを制御する位置決め装置とを備え、前記位置決め装置は、制御対象の位置情報を計測する第１位置計測器及び第２位置計測器と、前記制御対象の移動領域に応じて、位置計測器を前記第１位置計測器から前記第２位置計測器へ切り替える切替器と、前記第１位置計測器による計測結果を第１補正パラメータセットを用いて、前記制御対象の現在位置として補正演算する補正演算器と、前記補正演算器による補正演算結果に基づいて、前記制御対象を目標位置に駆動するための信号を生成する位置制御部と、前記位置制御部により生成された前記信号を第２補正パラメータセットを用いて、前記第２位置計測器への指令値として演算する逆補正演算器とを含むことを特徴とする。
【００３５】
［第１実施形態］
図１は、本発明の好適な実施の形態に係る位置決め装置の一例を示す図であり、特に、位置決め装置を半導体露光装置のウエハステージに適用した場合の一例を示す図である。ウエハステージ７は、不図示のウエハチャック、Ｘミラー６、及びＹミラー５を搭載している。Ｘミラー６は、Ｘ軸干渉計３、またはＸ軸干渉計４からの計測光を反射し、ウエハステージ７のＸ軸方向の位置座標を計測するために用いられる。Ｙミラー５は、Ｙ軸干渉計１及びＹａｗｉｎｇ干渉計２からの計測光を反射し、ウエハステージ７のＹ軸方向の位置座標を計測するために用いられる。リニアモータＸＬＭ１０は、ウエハステージ７をＸ方向に駆動し、Ｘ軸側Ｙａｗガイド９により案内される。リニアモータＹＬＭ（固定子）１１は、リニアモータＹＬＭ（可動子）１２をＹ方向に駆動し、Ｙ軸側Ｙａｗガイド８により案内される。ウエハステージ７は、平面ガイド１３によって案内される。後述する制御ユニット５０５は、駆動されたウエハステージ７のＹ座標値に応じて、Ｘ軸方向の座標を計測するＸ軸干渉計３、４を切り替える。すなわち、ウエハステージ７がＹ軸干渉計１の近くに位置決めされている場合は、Ｘ軸干渉計４の光軸上にＸミラー６が到達していないので、Ｘ軸干渉計３がＸ軸の位置を計測し、ウエハステージ７がＹ軸干渉計１の遠くに位置決めされている場合は、同様な理由でＸ軸干渉計４がＸ軸の位置を計測する。
【００３６】
本発明の主な目的は、例えば、図１のように配置されたウエハステージ７の１自由度に対して、レーザー干渉計が２軸以上配置されたときのレーザー干渉計の測長システムの計測値の切り替え、及び、現在位置の計測値の引き継ぎ方法に関して、ステージの現在位置を連続的に引き継ぎ、かつ、高精度に計測を行う手段を提供することである。
【００３７】
図２は、図１の位置決め装置を横から見た図である。
【００３８】
ウエハステージ７は、鏡筒定盤２０５に固定された干渉計２０４によって位置計測される。干渉計２０４は、図１のＹ軸干渉計１、Ｙａｗｉｎｇ干渉計２、Ｘ軸干渉計３、Ｘ軸干渉計４のいずれかを横から図示したものである。鏡筒定盤２０５は、ダンパー２０６により除振台（ペデスタル）２０３から浮上保持され、床からの高周波振動が干渉計２０４及び不図示の露光装置投影光学系に伝達されないように配慮されている。干渉計２０４は、計測軸の方向およびＹ方向の位置により鏡筒定盤２０５上に複数基配置されている。
【００３９】
ステージ定盤２０２も鏡筒定盤２０５と同様に、床からの高周波振動がウエハステージ７に伝達されないように配慮されている。鏡筒定盤２０５は投影レンズ２０７を搭載しており、同様に鏡筒定盤２０５上に載置されたレチクル２０８からのパターン像をウエハステージ７上にロードしたウエハ（不図示）上に投影する。
【００４０】
図３は、図１の位置決め装置において計測値が有効な干渉計の計測軸とウエハステージ７のＹ座標との関係を示す図である。図１においてウエハステージ７がＹ軸干渉計１の近くに位置する場合は、Ｘ軸干渉計４の計測光軸はＸミラー６に当たらないので、ウエハステージ７の現在位置を計測するのはＸ軸干渉計３のみである（区間Ａ）。
【００４１】
ウエハステージ７が駆動ストローク中心付近に移動する場合は、Ｘ軸干渉計３、４とも計測光がＸミラー６に当たるため、Ｘ軸干渉計３、４ともに位置を計測することができる（区間Ｂ）。Ｘ軸干渉計３からＸ軸干渉計４への計測値を引き継ぐ場合、Ｘ軸干渉計４で計数する現在位置情報は不定状態からの累積値となるため、ウエハステージ７の現在位置を正確に表すものではない。そこで、この区間Ａから区間Ｂに移るときに、Ｘ軸干渉計３からＸ軸干渉計４への計測値を引き継ぐようにする。すなわち、Ｘ軸干渉計３で保持する現在位置の情報をＸ軸干渉計４にプリセットし、その直後から、Ｘ軸干渉計４がウエハステージ７の移動した相対量を継続して計数することによって、ウエハステージ７のＹストローク全面において、Ｘ軸干渉計３、４を用いて正確な位置計測値が得られる。Ｘ軸干渉計３からＸ軸干渉計４へ現在位置の計測値を引き継ぐ位置は、少なくとも引き継ぐ干渉計と引き継がれる干渉計の双方の計測光が同時にＸミラー６に当たる座標を選択する必要がある。Ｘ軸干渉計４からＸ軸干渉計３へ現在位置の計測値を引き継ぐ場合も同様である。
【００４２】
ウエハステージ７が図１のＹ軸干渉計１の遠くに位置する場合は、Ｘ軸干渉計３の計測光軸はＸミラー６に当たらず、ウエハステージ７の現在位置を計測するのはＸ軸干渉計４のみである（区間Ｃ）。区間Ｃから区間Ｂへ移るときも同様にして、Ｘ軸干渉計４からＸ軸干渉計３に現在位置の計測値が引き継がれる。
【００４３】
Ｙ１、Ｙ２は、それぞれＸ軸干渉計３からＸ軸干渉計４に計測値を引き継ぐ場所（Ｙ１）と、Ｘ軸干渉計４からＸ軸干渉計３に計測値を引き継ぐ場所（Ｙ２）の切り替え位置である。Ｙ１、Ｙ２は、異なった位置にあるのが好ましい。これによって、ウエハステージ７の目標位置が切り替え位置近傍に指定されたときに起こり得るチャタリング（計測値を保持している干渉計が不必要に何度も切り替わること）を防止することができる。また、本発明の好適な実施の形態に係る位置決め装置が走査露光装置に用いられる場合には、Ｙ軸方向の走査露光中に干渉計の切り替えが起こらないように、Ｘ方向のステップサイズに合わせて切り替え位置Ｙ１、Ｙ２を変更してもよい。また、プリセット後であれば、上位シーケンスで用いられる抽象座標の基データである計測値が、干渉計の計測光がＸミラー６に反射されている状態で得られるのであれば、どちらの干渉計計測値を用いてもよい。すなわち、切り替え先の干渉計のプリセットが終了すると同時に切り替え先の干渉計の計測値を用いなければならないというわけではなく、切り替え元の干渉計でウエハステージ７の現在位置を計測可能である間はどちらの計測値を用いてもよい。しかし、計測値を抽象座標系へ変換する場合には、本発明に掲げる微少補正計算ではそれぞれの干渉計に対応した補正パラメータセットを用いる必要がある。
【００４４】
図４は、図１の位置決め装置における干渉計切り替えシーケンスのサンプルクロック内の処理を示す図である。ステージ座標計測値Ｓ０〜Ｓ４は、ウエハステージ７の中心が図１に示す点Ａから点Ｂに移動したときに干渉計のサンプル時間ごとに計測されたステージ座標の計測値を示す。ウエハステージ７は、等速で駆動されており、図３に示す切り替え位置Ｙ１を等速で横切るように目標位置が設定されている。ステージ座標Ｓ０、Ｓ１において等速でＹ１に近付いてきたウエハステージ７は、ステージ座標Ｓ２で切り替え位置Ｙ１にさしかかる。次のステージ座標Ｓ３は、Ｓ２−Ｓ１、または、それ以前のステージ座標のサンプル値を用いて計算したステージ移動速度（Ｖｓ）とサンプル時間間隔（Ｔｓ）により以下の式で求められる。
【００４５】
Ｓ３　＝　Ｓ２　＋　（Ｓ２　−　Ｓ１）　（４）
Ｓ３　＝　Ｓ２　＋　Ｖｓ　×　Ｔｓ　（５）
ステージ座標Ｓ２での計測値を取得した後、次のサンプルタイミングにおいて、式（４）または式（５）で求めたＳ３の値をＸ軸干渉計４にプリセットすることにより、干渉計によるウエハステージ７の現在位置が引き継がれる。本実施形態では、レーザー干渉計カウンタ上でステージの現在位置の引継ぎを行う場合、ウエハステージ７の論理上の切り替え対象の駆動目標値（Ｘ軸方向成分）が変動しない場合でも有効である。すなわち、ウエハステージ７のＸミラー６とＹミラー７の直交度が完全に直角になるように調整することは難しいため、直交度補正を施した論理上の目標値に変動がない場合でも、レーザ干渉計カウンタ上でみた計測値の変化は、直交する軸の駆動位置に応じて変化しうる。このため、微小ではあるが干渉計の切り替え対象軸におけるステージ移動速度Ｖｓが残存することになり、ウエハステージ７のステップ速度が上がったり、露光装置におけるアライメント精度が厳しくなったりするときに、考慮するべき量となり得る。
【００４６】
さらに、ステージ移動速度Ｖｓはウエハステージ７の駆動に用いられる図５のプロファイラ５１２に基づいて予測できるようにすることも可能である。この場合は、ウエハステージ７が干渉計の切り替え位置を通過する時間　ｔにおけるＶｓ（ｔ）をあらかじめ計算し、その値から　Ｓ３のプリセット位置を計算してもよい。これによって、ウエハステージ７が加減速する区間においても干渉計の計測軸を切り替えることができる。
【００４７】
図７は本発明の好適な実施の形態に係る走査露光装置におけるステージの駆動軌跡と干渉計の切り替え位置を示す図である。
【００４８】
７０３ａ〜ｃはウエハ上に配置される露光ショットのレイアウトであり、露光スリット７０５によってレチクルパターンがウエハ上に転写・露光される。露光スリット７０５は、露光ショットの露光中はスキャン軸（Ｘ）に対して平行にすすみ（７０４ａ）、露光ショットを通り過ぎると（７０４ｂ）直ちにＹ方向にステップして、次のショットの露光開始位置に到達する（７０４ｃ）。このときに、干渉計を切り替えるＹ座標が図中の点線７０１にある場合、Ｙ軸方向への加速中に干渉計の切り替えが行われるために、等速運動を前提とした式（１）または式（２）をそのまま用いて切り替え対象の干渉計のプリセット位置を計算すると、誤差が大きくなる。
【００４９】
そこで、このような場合は、実線７０２に示す位置に干渉計の切り替え位置のＹ座標を変更することによって、Ｘステージが等速駆動しているときに干渉計を切り替えることができる。同等の効果を得るために、干渉計の切り替え位置において、ウエハステージ７が等速で駆動するように最高速度を変更したり、露光ショットの処理順序を変更したりして、Ｙステップ距離を長くとる方法も考えられる。また、ウエハステージ７が等速で駆動する区間に切り替えポイントが位置するように、干渉計切り替えを行うための処理を行ってから、本来到達すべき目標位置にステップし直してもよい。しかしながら、これらの方法は、露光処理シーケンスの自由度やスループットを低下させるという問題点があるため、少なくともＹ軸干渉計が共に有効な区間（図３のＢ）において、干渉計切り替えポイントの移動量に相当する量が確保できない場合の対策として設けておくのが好ましい。
【００５０】
図８は、本発明の好適な実施の形態に係る走査露光装置におけるステージ駆動速度のタイムチャートを示す図である。８０１ａ、８０１ｂは図７における露光ショット７０３ａ及び露光ショット７０３ｂを露光した時のＸ軸駆動プロファイル、８０１ｃは、露光ショット７０３ａから露光ショット７０３ｂにＹステップしたときのＹ軸駆動プロファイルである。干渉計切り替えポイント７０１は、Ｘ軸の駆動プロファイルにおける加速フェーズに位置しているため、切り替えポイントが等速フェーズに位置する干渉計切り替えポイント７０２に設定される。
【００５１】
ここで、干渉計の切り替えポイント７０１を移動させずに、プロファイル８０１ｂを遅延させ、Ｙステップの移動が終わってからＸステップの移動８０１ｂを開始させてもよい。また、８０１ｄのように、干渉計の切り替えを行う際のＹステップの最高速度を落とすことにより、ＸＹ各軸の等速度移動の時間をより長く取ってもよい。すなわち、スキャン露光区間を示す８０１ａのハッチング部分が終わり次第、次の露光のためのＹ軸のステップが開始してもよい。Ｙ軸の最高速度を落として加速に要する時間を短くすることにより、スキャン軸であるＸ軸の減速が開始される前にＹ軸の等速度移動に入る時間をより長く確保できる。また、干渉計の切り替えが発生する場合のＸ軸スキャンを行うセトリング時間（８０１ａのハッチング領域以外の等速度区間）を延ばしても同じ効果が得られる。
【００５２】
図５は、図１の位置決め装置の制御ユニット５０５の構成を示す図である。Ｙ軸レーザー干渉計カウンタ５０１、Ｙａｗｉｎｇ軸レーザー干渉計カウンタ５０２、Ｘ１軸レーザー干渉計カウンタ５０３、Ｘ２軸レーザー干渉計カウンタ５０４は、各々の干渉計計測値のＲＡＷデータをカウントする。これらのＲＡＷデータは、補正演算器５２２で補正パラメータセット（補正テーブル、ＡＢＢＥ補正パラメータの係数等）を用いた微小補正により現在位置５１５として補正演算される。
【００５３】
例えば、チルト成分を固定してバーミラーの形状補正を除外した微小補正では、以下の式（２）〜（４）から現在位置５１５（抽象座標系の現在位置）が得られる。本実施形態においてはθ計測がＹ軸干渉計の側で行われているため、干渉計の切り替わりによってＣｙ，　Ｄｙ　の補正量の変化は理論上発生しない（すなわちθ軸に関しては従来例のごとく、計測軸ごとの補正パラメータセットは必ずしも必要ではない）。しかしながら、θ軸計測をＸ軸側干渉計で行う場合は、補正量はＸ軸およびＹａｗ軸計測干渉計の計測光の反射ミラーに対する入射角に大きく影響を受けるので、干渉計計測軸ごとに補正パラメータセットを用意するのが極めて効果的である。
【００５４】
Ｘ　＝　（Ｘｒａｗ　−　Ｏｒｔｈｏ＿Ｘ　×　Ｙ）　×　Ｍａｇ＿Ｘ　（６）
Ｙ　＝　（Ｙｒａｗ　−　Ｏｒｔｈｏ＿Ｙ　×　Ｘ）　×　Ｍａｇ＿Ｙ　（７）
θ　＝　（Ｙｒａｗ　−　Ｙａｗｒａｗ）　／　Ｌｘ　−　Ｃｙ　×　（Ｘ　＋　Ｄｙ　×　θ）　（８）
Ｘ，　Ｙ，　θ　：　ＸＹθ方向の現在位置
Ｘｒａｗ，　Ｙｒａｗ，　Ｙａｗｒａｗ　：　ＸＹθ方向のレーザー干渉計の　ＲＡＷ　データ
Ｌｘ　：　Ｙ干渉計とＹａｗ干渉計のスパン
Ｏｒｔｈｏ＿Ｘ，　Ｏｒｔｈｏ＿Ｙ　：　ミラー直交度補正係数
Ｃｙ，　Ｄｙ　：　θ干渉計の計測値の他軸干渉成分補正係数
さらに、ウエハステージ７が６軸（Ｘ、Ｙ、θ、Ｚ、ωｘ、ωｙ）へ駆動が可能な場合は、上記補正パラメータセット（ＡＢＢＥ補正パラメータの係数）が増えて補正式も複雑になる。
【００５５】
これらの補正パラメータセットは、干渉計の計測光軸Ｘ１に対してはＸ１用の補正パラメータセット１２０２、計測光軸Ｘ２に対してはＸ２用の補正パラメータセット１２０３がそれぞれ用意されている。各々の干渉計の計測結果から抽象座標系上の現在位置を補正演算するときには、各々の干渉計に対応した補正パラメータセットが用いられる。ここで用いられる補正パラメータセットは、上記の式（２），（３），（４）で示すような補正関数の係数（ＡＢＢＥ補正パラメータの係数）で与えられるもの（５１０，５１１）もあれば、補正テーブルとして与えられるもの（５０８，５０９）もある。
【００５６】
図１３，１４は、補正パラメータセットが補正テーブル５０８、５０９として与えられる場合の一例を示す図である。図１３は、本発明の第１実施形態におけるウエハステージ７のＸミラー６におけるレーザー反射面形状の凹凸を補正する補正テーブルを直線補完した図である。補完方法としては本実施形態で説明する直線補完のほかにも高次関数によるフィッティングやスプライン補完のような手段が考えられる。これらの手法を適用することにより、ステージ操作量に補正テーブルによる演算を適用した場合の外乱を抑える効果がある。補正テーブルは、図１におけるウエハステージ７のＹ軸の座標をインデックスとした有限個数のテーブルデータとして定義される。例えば、図１３のＹｂおよびＹｅが補正テーブルによって与えられたサンプル点であったとすると、その間にある点の補正量Ｘｍは、Ｙｂ、Ｙｅの２点とＹｍとの位置関係からこれらの位置にある値を内分する値となる。また、同様の手順で同じ補正テーブル内の隣り合うデータもしくは有限長離れたデータの差分を求めることにより、Ｘミラー６のシフト成分のみならず、Ｘミラー６の変形による傾き成分（θ）も保持することができる。
【００５７】
図１４は、後述する本発明の第２実施形態におけるウエハステージ７のＺ計測ミラー曲面の補正テーブルを示す図である。図１３におけるインデックスが１次元から２次元になったことを除けば、補正テーブルの保持方法や再生方法は図１３の補正テーブルと同様である。また、同じ補正テーブル内の隣り合うデータもしくは有限長離れたデータの差分を求めることにより、ミラーの傾き成分（ωｘ，
ωｙ）も保持することができる。
【００５８】
上記の補正テーブルは、インデックスをオフセットするだけで干渉計の計測軸ごとに保持される補正テーブルを実質一つの補正テーブルとして共用することもできる。すなわち、本実施形態において、切り替え先の干渉計の計測光軸はＸミラー６面上の同じ計測ストロークを計測することになるので、補正テーブルを参照するインデックスをＸ軸干渉計３とＸ軸干渉計４のＹ軸方向の差だけシフトさせることによって、一つの補正テーブルを共用することができる。
【００５９】
図５の位置制御部５２４において、主制御部５２０は、目標位置５１９の計算や干渉計切り替え位置等の指示を行う。例えば、主制御部５２０は、ステージが所定位置に到達した時に、切替器５２３が干渉計の切り替えを実行するよう制御する。また、主制御部５２０は、シーケンシャルなステージの位置決めを行うために、抽象座標系における目標位置５１９をプロファイラ５１２に送信する。プロファイラ５１２は、図６に示すように、ステップ目標（例えばＹステップにおける到達目標）にＳ字形状の軌跡を描いて到達する抽象座標系上の制御目標値５１４を生成する。図６において、ｔａ　は加速開始ポイント、ｔｃ　は加速を終了して一定速度の駆動に入るポイント、ｔｄ　は減速開始ポイント、ｔｅ　は減速を終了して停止するポイントを示す。プロファイラ５１２によって生成された制御目標値５１４は、差分演算器５１３によってステージの現在位置５１５と差分演算されて偏差量５１６となる。差分演算器５１３によって得られた偏差量５１６は、制御補償器５１７によってアクチュエータの操作量に変換されてリニアモータドライバ５１８に送信される。逆補正演算器５２３は、補正演算器５２２で得られた現在位置５１５及び位置制御部５２４からの出力に基づいて、補正パラメータセットを用いて、干渉計への指令値を演算する。位置制御部５２４からの出力は、例えば、制御目標値５１４、偏差量５１６等の信号が考えられる。設定器５２１は、逆補正演算器５２３により演算された干渉計への指令値に基づいて、レーザー干渉計カウンタ５０３、５０４にプリセット値及び／又はプリセットトリガー信号を送信して、レーザ干渉計の計測値をプリセットする。
【００６０】
本実施形態では、レーザー干渉計５０３、５０４の計測結果を抽象座標系上の座標に変換する過程で微少補正を用いているが、これはステージの実際の現在位置を得るのに有利であるからである。このような構成をとるためには、制御補償器５１７の制御クロック毎に上記の微少補正演算を行う必要がある。ステージの現在位置を抽象座標系上でなく、干渉計計測値、もしくはそれにオフセットを乗せた座標系で閉ループ制御系を組み、この制御系に対する指令値をこれらの座標系から逆変換して与える方法も構成可能である。このような方法も、干渉計計測軸毎に補正パラメータセット枠を持つ本発明の範囲に含まれる。
【００６１】
［第２実施形態］
図９は、本発明の他の好適な実施の形態に係る位置決め装置の一例を示す図である。第１実施形態と同様の機能を有する部品には同じ符号を付してある。第１実施形態との相違点は、第１実施形態ではＸ軸に対して複数の干渉計軸が配置されているが、第２実施形態ではＺ軸に対して複数の干渉計軸が配置されている点である。図１におけるＹミラー５は、図９においてはＹＺ１ミラー９０１に対応し、ＹＺ１ミラー９０１はさらに図９のＺ軸方向にある不図示の第１のＺ軸レーザー干渉計の計測光を反射するバーミラーとしても兼用される。さらに、ＹＺ１ミラー９０１の反対側にはＺ２ミラー９０２が配置され、不図示の第２のＺ軸レーザー干渉計の計測光を反射する構成となっている。Ｚ軸レーザ干渉計の計測光は、さらに、不図示の光ファイバーによってオプティカルピックアップ９０３ａ、９０３ｂに導入される。オプティカルピックアップ９０３ａ、９０３ｂから出射した計測光は、キューブミラー９０４ａ及びキューブミラー９０４ｂによってＺ軸方向に反射される。Ｚ軸光学系マウント９０５は、ＸＬＭ１０上に固定されているため、ウエハステージ７をＹ軸に対して駆動すると、Ｚ軸光学系マウント９０５も同時にＹ方向に移動する。
【００６２】
図１０は、図９に示す位置決め装置を横から見た図である。キューブミラー９０４ａ・９０４ｂによってＺ軸方向に反射されたＺ軸レーザ干渉計の計測光は、三角ミラー９０６ａ及び三角ミラー９０６ｂによって直角方向に曲げられ、ＹＺ１ミラー９０１及びＺ１ミラー９０２に到達する。三角ミラー９０６ａ及び三角ミラー９０６ｂは、投影レンズ２０７に対して固定された位置に配置されており、ウエハステージ７のＹ方向駆動によってＹ軸方向に計測光の当たるスポット位置が移動する構成になっている。また、三角ミラー９０６ｂは、Ｙ軸方向に対して投影レンズ２０７の反対側にも対称に配置されており、ＹＺ１ミラー計測用の干渉計計測光を折り曲げている。本実施形態においては、このように投影レンズ２０７をステージ駆動のストローク中心付近に配置する必要があり、Ｚ軸の計測をレーザー干渉計で行おうすると投影レンズ２０７によってＺ軸計測を行うレーザー干渉計の計測光軸が投影レンズ２０７によって遮られるため、ウエハステージ７の駆動ストローク内で干渉計の切り替えを行う必要が生じる。また、干渉計の切り替えをウエハステージ７が静止した状態で行う方式が提案されているが、露光やアライメントシーケンス中に何度もウエハステージ７を停止させることになるため、装置のスループットを低下させてしまうという問題点があった。本実施形態によれば、ウエハステージ７の駆動中にＺ軸干渉計の計測軸の切り替えが可能であり、上記干渉計の静止切り替えによって生じるスループットの低下という問題点を回避することができる。
【００６３】
図１１は、図９に示す位置決め装置のステージ駆動速度のタイムチャートを示す図である。露光スリットがＸ方向のスキャン８０１ａ中にハッチング部分の露光区間を通過すると、直ちにＹ方向のステップ（Ｙｓｔｅｐ）とＺ方向のステップ（Ｚｓｔｅｐ）が開始される。Ｙｓｔｅｐ（８０１ｃ）は干渉計切り替え位置１１０１にまたがっているとする。この場合、干渉計切り替え位置１１０１の左側がＺ２の干渉計からＺ軸の計測値を得る領域、干渉計切り替え位置１１０１の右側がＺ１の干渉計からＺ軸の計測値を得る領域である。
【００６４】
しかし、図１１に示すタイムチャートにおいては、干渉計の切り替え位置がＺｓｔｅｐにおけるＺ軸の減速中に行われるようになっており、図４で説明した干渉計による計測値の切り替え方法では、計測値引継時の誤差が大きくなる。そこで、このような配置になった場合、干渉計の切り替え位置を１１０２の位置に変更してＺ軸の駆動を停止するとともに、Ｙ軸駆動が等速駆動されているタイミングにおいて干渉計計測軸をＺ２からＺ１へ切り替えを行う。処理するウエハのショットレイアウトによっては、Ｙｓｔｅｐ（８０１ｃ）の起こる位置及びストロークが異なる。よって、最適な干渉計の切り替え位置は、ステップ方向、ステップ目標値、及びＺ方向のステップのタイミングに応じて、上記観点を考慮した値に変更することが望ましい。通常、露光装置におけるＺ軸の駆動距離は短いので、短時間でＺ方向のステップは終了する。したがって、次のショットにＹステップする際（８０１ｃ）にＺ方向の干渉計計測軸を切り替える必要がある場合は、８０１ａにおける露光区間の終了から所定時間のディレイ（遅延）を入れた場所で干渉計の切り替えを行うようにすればよい。
【００６５】
図１２は、本発明の好適な実施の形態に係る制御ユニット５０５の構成を示す図である。補正演算器５２２、逆補正計算器５２３、速度演算器１２０２、乗算器１２０３，加算器１２０４は、図５の制御補償器５１７やプロファイラ５１２等と同様に、制御クロック毎に演算処理を実行する。補正演算器５２２は、切替器５２３により選択されたＹ軸レーザー干渉計カウンタ５０１、Ｙａｗｉｎｇ軸レーザー干渉計カウンタ５０２、Ｘ１軸レーザー干渉計カウンタ５０３、及びＸ２軸レーザー干渉計カウンタ５０４のうちのいずれかから制御クロック毎に計測値を取得し、式（１）〜（３）の補正計算式及び図１３、図１４の補正テーブル等の補正パラメータセットを用いて、干渉計からの計測値を現在位置５１５として補正演算する。予測座標演算部１２０１では、補正演算器５２２で演算された現在位置５１５を、速度演算器１２０２によって逐次制御クロック毎の各抽象座標系の軸毎の速度に微分計算する。微分計算して求められた速度は、乗算器１２０３によってサンプルクロック時間（ΔＴ）を乗じられて、加算器１２０４によって現在位置５１５が加えられ、次回の制御クロックまでにステージが移動する予測座標１２０５として計算される。上記制御クロック毎の各抽象座標系の軸毎の速度は、図５のプロファイラ５１２から指令される制御目標値５１４に基づいて算出してもよい。現在位置５１５から次回の制御クロックまでにウエハステージ７が移動する距離と現在位置５１５との加算結果は、次回の制御クロック時にウエハステージ７が到達する抽象座標系上における予測座標１２０５となる。この予測座標１２０５は、逆補正演算器５２３によって切替器５２３が切り替えを行うレーザー干渉計の各々の干渉計計測値に相当するプリセット値（計測値の初期値）に演算される。逆補正演算器５２３は、補正パラメータセットを用いて演算を行う。例えば、補正演算器５２２の補正演算に用いた関数の逆関数に基づいて演算を行ってもよい。逆補正演算器５２３によって得られたＸ１、Ｘ２レーザー干渉計のプリセット値は、制御クロック毎に更新される間も不図示のバッファーに保持され、制御ユニット５０５からプリセット命令が来たときにＸ１軸レーザー干渉計カウンタ５０３またはＸ２軸レーザー干渉計カウンタ５０４のカウント値に反映される。
【００６６】
このように構成された本実施形態においては、切り替え先のレーザー干渉計は、現在位置５１５及び制御クロックに基づいて求められた予測座標１２０５から逆算した値を、切り替え元のレーザ干渉計の計測値として引き継ぐ。その結果、この計測値を再度抽象座標系に変換して読み込んでも、切り替え前の抽象座標系の目標値に対するプロファイルはなめらかに変動し、連続的な動きを実現できる。
【００６７】
また、装置の再調整を行って、上記補正パラメータセットを更新した場合であっても、現在位置の連続性を維持できるので、補正パラメータセットを調整する必要がない。すなわち、精密なステージ制御では動特性向上と並んで、抽象座標系上の現在位置を得るために静的な微少補正を行うのが一般的であるが、１軸に関し複数の干渉計による位置計測機能を持った制御システムにおいて、これらの補正パラメータセットを干渉計の計測軸の数だけ持たせることにより、より精密で設計自由度の大きいシステムの構築が可能となる。また、これらの複数の干渉計間で計測値を切り替える時に、ステージの目標位置軌道と微少補正計算から逆算した干渉計のプリセット値を切り替え先の干渉計の計測値にプリセットすることによって、抽象座標系上のステージの現在位置の連続性が確保される。また、各々のレーザー干渉計の計測光軸に対して計測された補正パラメータセットに関して、微少補正計算の計算結果が切り替え位置境界近傍において不連続であった場合でも、その差分が結果的に干渉計のプリセットデータにオフセット加算されることによって両者が連続的になるように引き継がれる。その結果、干渉計の切り替え時に偏差量がステップ状に変動することなく、制御系の安定した動作が確保できる。
【００６８】
本実施形態では、干渉計切り替え時のレーザ干渉計カウンタに抽象座標系における現在位置が連続となる値をプリセットする方法を紹介している。他に同様の効果が得られるものとして、レーザ干渉計カウンタの計測値をプリセットすることなしに、干渉計を切り替えたときに生じる抽象座標系上での不連続量を、切り替え先の干渉計の計測値と上記補正パラメータセットとプロファイラ５１２から生成される制御目標値５１４とから演算し、その値を切り替え後の干渉計計測値から微少補正演算した値に加算する方法が考えられる。いずれの場合も、本発明の好適な実施の形態に係る干渉計の切り替え時におけるステージ現在位置の引き継ぎ手段の一例であり、ウエハステージ７の現在位置の目標値からの偏差がステップ状に変化しないことを目的とする。
【００６９】
本発明によれば、複数のレーザー干渉計の計測光に関して、抽象座標系上の現在位置を求める際に上記干渉計の計測光軸毎に設けられた補正パラメータセットを切り替えて用いることにより、制御システムの調整規格を緩和し設計自由度を拡張することができる。その結果、より正確かつ連続的なステージの位置決めシステムを提供することができる。
【００７０】
また、切り替え前の干渉計での位置計測データ結果の推移から、ウエハステージの移動速度を計算又は予測し、切り替え前の干渉計の現在位置の読み出しから切り替え先の干渉計へのプリセットデータのプリセットまでの所用時間に上記速度を積算し、その結果を切り替え先の干渉計にプリセットするデータに加算することにより、切り替え前の干渉計の現在位置の読み出しから切り替え先の干渉計にデータをプリセットするまでにステージが移動する量を補正し、ウエハステージ駆動中に干渉計を切り替えることにより生じうる誤差を抑えることができる。
【００７１】
さらに、干渉計の切り替え時に微少補正計算によって得られた微少補正量によってステージ駆動目標値にステップ状の指令値変化が発生する可能性があるが、微少補正量を差し引いたプリセット値を、切り替え先の干渉計の現在位置にプリセットすることにより、抽象座標系におけるウエハステージの現在位置の連続性を確保できる。その結果、ウエハステージの抽象座標系における現在位置とプロファイラから指示される目標位置との差分である偏差の連続性が確保される。
【００７２】
さらに、切り替え先の干渉計にプリセット値をプリセットするタイミングで、次回の制御サンプルクロックにおける抽象座標系上におけるウエハステージの駆動目標値と現在の駆動目標値との差分またそれに相当する量をプリセット値に加算することにより、ウエハステージの駆動中でも干渉計の切り替えが可能となる。
【００７３】
［露光装置の実施形態］
次に、本発明の位置決め装置を半導体デバイスの製造プロセスで用いられる露光装置に適用した場合の実施の形態について説明する。
【００７４】
図１５は、本発明の好適な実施の形態に係るステージ制御装置を半導体デバイスの製造プロセスに適用した場合に用いられる露光装置の概念図である。図１５において、照明光学系１５０１から出た光は原版であるレチクル１５０２上に照射される。レチクル１５０２はレチクルステージ１５０３上に保持され、レチクル１５０２のパターンは、縮小投影レンズ１５０４の倍率で縮小投影されて、その像面にレチクルパターン像を形成する、縮小投影レンズ１５０４の像面は、Ｚ方向と垂直な関係にある。露光対象の試料である基板１５０５表面には、レジストが塗布されており、露光工程で形成されたショットが配列されている。基板１５０５は、基板ステージ１５０６上に載置されている。基板ステージ１５０６は、基板１５０５を固定するチャック、Ｘ軸方向とＹ軸方法に各々水平移動可能なＸＹステージ等により構成されている。基板ステージ１５０６の位置情報は、基板ステージ１５０６に固定されたミラー１５０７に対して基板ステージ干渉計１５０８により常時計測されている。本発明の好適な実施形態に係る位置決め装置１５００は、基板ステージ干渉計１５０８から出力される位置信号によって制御信号を生成し、基板ステージ１５０６の位置を制御している。
【００７５】
［半導体生産システムの実施形態］
次に、上記露光装置を用いた半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の生産システムの例を説明する。これは半導体製造工場に設置された製造装置のトラブル対応や定期メンテナンス、あるいはソフトウェア提供などの保守サービスを、製造工場外のコンピュータネットワークを利用して行うものである。
【００７６】
図１６は本発明の好適な実施の形態に係る全体システムをある側面から切り出して表現した図である。図中、１０１０は半導体デバイスの製造装置を提供するベンダー（装置供給メーカー）の事業所である。製造装置の実例として、半導体製造工場で使用する各種プロセス用の半導体製造装置、例えば、前工程用機器（露光装置、レジスト処理装置、エッチング装置等のリソグラフィ装置、熱処理装置、成膜装置、平坦化装置等）や後工程用機器（組み立て装置、検査装置等）を想定している。事業所１０１０内には、製造装置の保守データベースを提供するホスト管理システム１０８０、複数の操作端末コンピュータ１１００、これらを結んでイントラネットを構築するローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）１０９０を備える。ホスト管理システム１０８０は、ＬＡＮ１０９０を事業所の外部ネットワークであるインターネット１０５０に接続するためのゲートウェイと、外部からのアクセスを制限するセキュリティ機能を備える。
【００７７】
一方、１０２０〜１０４０は、製造装置のユーザーとしての半導体製造メーカーの製造工場である。製造工場１０２０〜１０４０は、互いに異なるメーカーに属する工場であっても良いし、同一のメーカーに属する工場（例えば、前工程用の工場、後工程用の工場等）であっても良い。各工場１０２０〜１０４０内には、夫々、複数の製造装置１０６０と、それらを結んでイントラネットを構築するローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）１１１０と、各製造装置１０６０の稼動状況を監視する監視装置としてホスト管理システム１０７０とが設けられている。各工場１０２０〜１０４０に設けられたホスト管理システム１０７０は、各工場内のＬＡＮ１１１０を工場の外部ネットワークであるインターネット１０５０に接続するためのゲートウェイを備える。これにより各工場のＬＡＮ１１１０からインターネット１０５０を介してベンダー１０１０側のホスト管理システム１０８０にアクセスが可能となる。ここで、典型的には、ホスト管理システム１０８０のセキュリティ機能によって、限られたユーザーだけがホスト管理システム１０８０に対するアクセスが許可される。
【００７８】
このシステムでは、インターネット１０５０を介して、各製造装置１０６０の稼動状況を示すステータス情報（例えば、トラブルが発生した製造装置の症状）を工場側からベンダー側に通知し、その通知に対応する応答情報（例えば、トラブルに対する対処方法を指示する情報、対処用のソフトウェアやデータ）や、最新のソフトウェア、ヘルプ情報などの保守情報をベンダー側から工場側に送信することができる。各工場１０２０〜１０４０とベンダー１０１０との間のデータ通信および各工場内のＬＡＮ１１１０でのデータ通信には、典型的には、インターネットで一般的に使用されている通信プロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）が使用される。なお、工場外の外部ネットワークとしてインターネットを利用する代わりに、第三者がアクセスすることができない、セキュリティの高い専用線ネットワーク（ＩＳＤＮなど）を利用することもできる。また、ホスト管理システムはベンダーが提供するものに限らずユーザーがデータベースを構築して外部ネットワーク上に置き、ユーザーの複数の工場から該データベースへのアクセスを許可するようにしてもよい。
【００７９】
さて、図１７は本発明の好適な実施の形態に係る全体システムを図１６とは別の側面から切り出して表現した概念図である。先の例ではそれぞれが製造装置を備えた複数のユーザー工場と、該製造装置のベンダーの管理システムとを外部ネットワークで接続して、該外部ネットワークを介して各工場の生産管理や少なくとも１台の製造装置の情報をデータ通信するものであった。これに対し本例は、複数のベンダーの複数の製造装置を備えた工場と、該複数の製造装置のそれぞれのベンダーの管理システムとを工場外の外部ネットワークで接続して、各製造装置の保守情報をデータ通信するものである。図中、２０１０は製造装置ユーザー（半導体デバイス製造メーカー）の製造工場であり、工場の製造ラインには各種プロセスを行う製造装置、ここでは例として露光装置２０２０、レジスト処理装置２０３０、成膜処理装置２０４０が導入されている。なお図１７では製造工場２０１０は１つだけ描いているが、実際は複数の工場が同様にネットワーク化されている。工場内の各装置はＬＡＮ２０６０で接続されてイントラネットを構成し、ホスト管理システム２０５０で製造ラインの稼動管理がされている。一方、露光装置メーカー２１００、レジスト処理装置メーカー２２００、成膜装置メーカー２３００などベンダー（装置供給メーカー）の各事業所には、それぞれ供給した機器の遠隔保守を行うためのホスト管理システム２１１０，２２１０，２３１０を備え、これらは上述したように保守データベースと外部ネットワークのゲートウェイを備える。ユーザーの製造工場内の各装置を管理するホスト管理システム２０５０と、各装置のベンダーの管理システム２１１０，　２２１０，　２３１０とは、外部ネットワーク２０００であるインターネットもしくは専用線ネットワークによって接続されている。このシステムにおいて、製造ラインの一連の製造機器の中のどれかにトラブルが起きると、製造ラインの稼動が休止してしまうが、トラブルが起きた機器のベンダーからインターネット２０００を介した遠隔保守を受けることで迅速な対応が可能で、製造ラインの休止を最小限に抑えることができる。
【００８０】
半導体製造工場に設置された各製造装置はそれぞれ、ディスプレイと、ネットワークインターフェースと、記憶装置にストアされたネットワークアクセス用ソフトウェアならびに装置動作用のソフトウェアを実行するコンピュータを備える。記憶装置としては内蔵メモリやハードディスク、あるいはネットワークファイルサーバーなどである。上記ネットワークアクセス用ソフトウェアは、専用又は汎用のウェブブラウザを含み、例えば図１８に一例を示す様な画面のユーザーインターフェースをディスプレイ上に提供する。各工場で製造装置を管理するオペレータは、画面を参照しながら、製造装置の機種（４０１０）、シリアルナンバー（４０２０）、トラブルの件名（４０３０）、発生日（４０４０）、緊急度（４０５０）、症状（４０６０）、対処法（４０７０）、経過（４０８０）等の情報を画面上の入力項目に入力する。入力された情報はインターネットを介して保守データベースに送信され、その結果の適切な保守情報が保守データベースから返信されディスプレイ上に提示される。またウェブブラウザが提供するユーザーインターフェースはさらに図示のごとくハイパーリンク機能（４１００〜４１２０）を実現し、オペレータは各項目の更に詳細な情報にアクセスしたり、ベンダーが提供するソフトウェアライブラリから製造装置に使用する最新バージョンのソフトウェアを引出したり、工場のオペレータの参考に供する操作ガイド（ヘルプ情報）を引出したりすることができる。
【００８１】
次に上記説明した生産システムを利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。図１９は半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ２（露光制御データ作製）では設計した回路パターンに基づいて上述の露光装置の露光制御データを作製する。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の組み立て工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これを出荷（ステップ７）する。例えば、前工程と後工程はそれぞれ専用の別の工場で行われてもよく、この場合、これらの工場毎に上記説明した遠隔保守システムによって保守がなされる。また前工程工場と後工程工場との間でも、インターネットまたは専用線ネットワークを介して生産管理や装置保守のための情報がデータ通信されてもよい。
【００８２】
図２０は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す図である。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を成膜する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明した露光装置によって回路パターンをウエハに描画（露光）する。ステップ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。各工程で使用する製造機器は上記説明した遠隔保守システムによって保守がなされているので、トラブルを未然に防ぐと共に、もしトラブルが発生しても迅速な復旧が可能で、従来に比べて半導体デバイスの生産性を向上させることができる。
【００８３】
【発明の効果】
本発明によれば、例えば、複数の位置計測器を切り替えて高精度な位置計測を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施の形態に係る位置決め装置の一例を示す図である。
【図２】図１の位置決め機構を横から見た図である。
【図３】図１の位置決め装置において計測値が有効な干渉計の計測軸とウエハステージのＹ座標との関係を示す図である。
【図４】図１の位置決め装置の干渉計切り替えシーケンスのサンプルクロック内の処理を示す図である。
【図５】図１の位置決め装置の制御ユニットの構成を示す図である。
【図６】図１の位置決め装置におけるステージステップ駆動波形を示す図である。
【図７】本発明の好適な実施の形態に係る走査露光装置におけるステージ駆動軌跡と干渉計の切り替え位置を示す図である。
【図８】本発明の好適な実施の形態に係る走査露光装置におけるステージ駆動速度のタイムチャートを示す図である。
【図９】本発明の他の好適な実施の形態に係る位置決め装置の一例を示す図である。
【図１０】図９に示す位置決め装置を横から見た図である。
【図１１】図９に示す位置決め装置のステージ駆動速度のタイムチャートを示す図である。
【図１２】本発明の好適な実施の形態に係る制御ユニットの構成を示す図である。
【図１３】本発明の第１実施形態におけるウエハステージのＸミラーのレーザー反射面形状の凹凸を補正する補正テーブルを直線補完した図である。
【図１４】本発明の第２実施形態におけるウエハステージのＺ計測ミラー曲面の補正テーブルを示す図である。
【図１５】本発明の好適な実施の形態に係る位置決め装置を半導体デバイスの製造プロセスに適用した場合に用いられる露光装置の概念図である。
【図１６】本発明の好適な実施の形態に係る全体システムをある側面から切り出して表現した図である。
【図１７】本発明の好適な実施の形態に係る全体システムを図１６とは別の側面から切り出して表現した概念図である。
【図１８】ユーザーインターフェースをディスプレイ上に提供する場合の画面の一例を示す図である。
【図１９】半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。
【図２０】ウエハプロセスの詳細なフローを示す図である。
【符号の説明】
１：Ｙ軸干渉計
２：Ｙａｗｉｎｇ干渉計
３：Ｘ軸干渉計
４：Ｘ軸干渉計（Ｘ軸干渉計３と切り替えながら使用される）
５：Ｙミラー（Ｙ軸干渉計１とＹａｗｉｎｇ干渉計２の計測光を反射する）
６：Ｘミラー（Ｘ軸干渉計３、４の計測光を反射する）
７：ウエハステージ（説明の便宜上ＸＹθ軸に駆動可能だが６軸駆動でもよい）
８：Ｙ−Ｙａｗガイド
９：Ｘ−Ｙａｗガイド
１０：Ｘ軸駆動用リニアモータ固定子
１１：Ｙ軸駆動用のリニアモータ固定子
１２：Ｙ軸駆動用リニアモータ可動子
１３：平面ガイド
２０７：投影レンズ

Claims

所定の目標位置まで制御対象を駆動する位置決め装置であって、
制御対象の位置情報を計測する第１位置計測器及び第２位置計測器と、
前記制御対象の移動領域に応じて、位置計測器を前記第１位置計測器から前記第２位置計測器へ切り替える切替器と、
前記第１位置計測器による計測結果を第１補正パラメータセットを用いて、前記制御対象の現在位置として補正演算する補正演算器と、
前記補正演算器による補正演算結果に基づいて、前記制御対象を目標位置に駆動するための信号を生成する位置制御部と、
前記位置制御部により生成された前記信号を第２補正パラメータセットを用いて、前記第２位置計測器への指令値として演算する逆補正演算器と、
を備えることを特徴とする位置決め装置。
前記第１、第２位置計測器は、前記制御対象の所定方向における位置情報を計測することを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
前記第１、第２位置計測器は、前記制御対象の位置情報を同時に計測することを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
前記第１、第２補正パラメータセットの各々は、前記制御対象の位置座標を変数として組み合わせた多項式の係数を含むことを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
前記第１、第２補正パラメータセットの各々は、補正テーブルを含むことを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
前記逆補正演算器により演算された前記指令値に基づいて、切替先の前記第２位置計測器の計測値をプリセットする設定器を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
前記設定器は、前記切替器が位置計測器を前記第１位置計測器から前記第２位置計測器へ切り替えるときに、前記計測値をプリセットすることを特徴とする請求項６に記載の位置決め装置。
前記第１位置計測器による計測結果と前記第２位置計測器による計測結果との差分値を求める第１差分演算器を更に有することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の位置決め装置。
前記設定器は、前記逆補正演算器による前記指令値に前記差分値を加算した値を、前記第２位置計測器の計測値としてプリセットすることを特徴とする請求項８に記載の位置決め装置。
前記補正演算器は、前記第１、第２位置計測器による計測結果の各々を第１、第２補正パラメータセットを用いて補正演算し、前記第１差分演算器は、前記補正演算器により各々補正演算された補正演算結果の差分値を求めることを特徴とする請求項８に記載の位置決め装置。
前記設定器は、前記第１差分演算器により演算された前記差分値と、前記位置制御部により生成された前記信号とを加算した結果を、前記第２位置計測器の計測値としてプリセットすることを特徴とする請求項１０に記載の位置決め装置。
前記位置制御部は、
前記制御対象を目標位置に駆動するまでの制御目標値を生成するプロファイラと、
前記プロファイラにより生成された前記制御目標値と前記補正演算器により演算された前記制御対象の現在位置との偏差量を求める第２差分演算器とを備え、前記偏差量に基づいて前記制御対象を目標位置に駆動するための信号を生成することを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の位置決め装置。
所定の目標位置まで制御対象を駆動する位置決め装置であって、
制御対象の位置情報を計測する第１位置計測器及び第２位置計測器と、
前記制御対象の移動領域に応じて、前記第１位置計測器から前記第２位置計測器へ切り替える切替器と、
前記第１位置計測器による計測結果を第１補正パラメータセットを用いて、前記制御対象の現在位置として補正演算する補正演算器と、
前記補正演算器による補正演算結果の推移に基づいて、前記制御対象の予測座標を予測する予測座標演算部と、
前記予測演算器により予測された前記予測座標を第２補正パラメータセットを用いて、前記第２位置計測器に対応する指令値として演算する逆補正演算器と、
を備えることを特徴とする位置決め装置。
前記予測座標演算部は、前記補正演算器による補正演算結果の推移から前記制御対象の速度を演算する速度演算部を含むことを特徴とする請求項１３に記載の位置決め装置。
前記予測座標演算部は、前記速度演算部による前記制御対象の速度にサンプルクロック時間を乗算する乗算器を含むことを特徴とする請求項１４に記載の位置決め装置。
前記予測座標演算部は、前記乗算器による乗算結果に、前記補正演算器により演算された前記制御対象の現在位置を加算する加算器を含むことを特徴とする請求項１５に記載の位置決め装置。
前記第１位置計測器及び前記第２位置計測器は、３次元方向に移動可能な前記制御対象に対して、３次元方向における前記制御対象の位置情報を計測することを特徴とする請求項１乃至請求項１６のいずれか１項に記載の位置決め装置。
パターンを形成した原版に照射される露光光を基板に投影するための光学系と、
前記基板または前記原版を保持し位置決めを行うステージ装置と、
前記ステージ装置の位置決めを制御する位置決め装置と、
を備え、
前記位置決め装置は、
制御対象の位置情報を計測する第１位置計測器及び第２位置計測器と、
前記制御対象の移動領域に応じて、位置計測器を前記第１位置計測器から前記第２位置計測器へ切り替える切替器と、
前記第１位置計測器による計測結果を第１補正パラメータセットを用いて、前記制御対象の現在位置として補正演算する補正演算器と、
前記補正演算器による補正演算結果に基づいて、前記制御対象を目標位置に駆動するための信号を生成する位置制御部と、
前記位置制御部により生成された前記信号を第２補正パラメータセットを用いて、前記第２位置計測器への指令値として演算する逆補正演算器と、
を備えることを特徴とする露光装置。
露光装置を含む複数の半導体製造装置を工場に設置する工程と、
前記複数の半導体製造装置を用いて半導体デバイスを製造する工程と、
を備え、
露光装置は、
パターンを形成した原版に照射される露光光を基板に投影するための光学系と、
前記基板または前記原版を保持し位置決めを行うステージ装置と、
前記ステージ装置の位置決めを制御する位置決め装置と、
を備え、
前記位置決め装置は、
制御対象の位置情報を計測する第１位置計測器及び第２位置計測器と、
前記制御対象の移動領域に応じて、位置計測器を前記第１位置計測器から前記第２位置計測器へ切り替える切替器と、
前記第１位置計測器による計測結果を第１補正パラメータセットを用いて、前記制御対象の現在位置として補正演算する補正演算器と、
前記補正演算器による補正演算結果に基づいて、前記制御対象を目標位置に駆動するための信号を生成する位置制御部と、
前記位置制御部により生成された前記信号を第２補正パラメータセットを用いて、前記第２位置計測器への指令値として演算する逆補正演算器と、
を含むことを特徴とするデバイスの製造方法。
前記複数の半導体製造装置をローカルエリアネットワークで接続する工程と、
前記ローカルエリアネットワークと前記工場外の外部ネットワークとを接続する工程と、
前記ローカルエリアネットワーク及び前記外部ネットワークを利用して、前記外部ネットワーク上のデータベースから前記露光装置に関する情報を取得する工程と、
取得した情報に基づいて前記露光装置を制御する工程と、
を更に含む請求項１９に記載のデバイスの製造方法。
露光装置を含む複数の半導体製造装置と、
前記複数の半導体製造装置を接続するローカルエリアネットワークと、
前記ローカルエリアネットワークと前記半導体製造工場外の外部ネットワークとを接続するゲートウェイとを備え、
前記露光装置は、
パターンを形成した原版に照射される露光光を基板に投影するための光学系と、
前記基板または前記原版を保持し位置決めを行うステージ装置と、
前記ステージ装置の位置決めを制御する位置決め装置と、
を備え、
前記位置決め装置は、
制御対象の位置情報を計測する第１位置計測器及び第２位置計測器と、
前記制御対象の移動領域に応じて、位置計測器を前記第１位置計測器から前記第２位置計測器へ切り替える切替器と、
前記第１位置計測器による計測結果を第１補正パラメータセットを用いて、前記制御対象の現在位置として補正演算する補正演算器と、
前記補正演算器による補正演算結果に基づいて、前記制御対象を目標位置に駆動するための信号を生成する位置制御部と、
前記位置制御部により生成された前記信号を第２補正パラメータセットを用いて、前記第２位置計測器への指令値として演算する逆補正演算器と、
を含むことを特徴とする半導体製造工場。
露光装置が設置された工場外の外部ネットワーク上に、該露光装置の保守に関する情報を蓄積するデータベースを準備する工程と、
前記工場内のローカルエリアネットワークに前記露光装置を接続する工程と、前記外部ネットワーク及び前記ローカルエリアネットワークを利用して、前記データベースに蓄積された情報に基づいて前記露光装置を保守する工程とを含み、
前記露光装置は、
パターンを形成した原版に照射される露光光を基板に投影するための光学系と、
前記基板または前記原版を保持し位置決めを行うステージ装置と、
前記ステージ装置の位置決めを制御する位置決め装置と、
を備え、
前記位置決め装置は、
制御対象の位置情報を計測する第１位置計測器及び第２位置計測器と、
前記制御対象の移動領域に応じて、位置計測器を前記第１位置計測器から前記第２位置計測器へ切り替える切替器と、
前記第１位置計測器による計測結果を第１補正パラメータセットを用いて、前記制御対象の現在位置として補正演算する補正演算器と、
前記補正演算器による補正演算結果に基づいて、前記制御対象を目標位置に駆動するための信号を生成する位置制御部と、
前記位置制御部により生成された前記信号を第２補正パラメータセットを用いて、前記第２位置計測器への指令値として演算する逆補正演算器と、
を含むことを特徴とする露光装置の保守方法。