JP2009141283A - ステージ装置、露光装置、およびステージ装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ステージの静定時に発生する振動を効果的に減衰させる。
【解決手段】Ｙステージ２に対するＸステージ３の位置を計測する計測手段（リニアモータ用干渉計）と、Ｘモータ３２によってＸステージ３へ与えられた移動量に基づき定まる位置と計測手段によって計測された位置との差分を求めることによりＸステージ３の位置の振動成分を得る振動成分抽出手段と、を備え、前記得られた振動成分に基づき算出されるリニアモータ制御値ＥＤ＿Ａ，ＥＤ＿Ｂに従ってリニアモータ（Ｘリニアモータ固定子３３Ａ，３３ＢおよびＸリニアモータ可動子３４Ａ，３４Ｂ）によりＸステージ３の振動を減衰させる制御を行う。
【選択図】図２

Description

本発明はステージ装置、露光装置、およびステージ装置の制御方法に関し、特に、ステージの整定時に発生する振動を減衰させてステージを制御する技術に関する。

ステージ装置は、例えば、マスクに形成した回路パターンを半導体基板上に露光する露光装置において、マスクと半導体基板の位置決めを行うために無くてはならない重要な構成要素として利用されており、回路の微細化の進展に伴って、その位置決め性能に対する要求が益々高まっている。図７は、ステージの位置制御を行った際における周波数応答の一例である。高い周波数までの広い帯域にわたってフラットな応答となるのが理想であるが、実際には、図に示されるように例えば約５０Ｈｚの周波数において共振のピークが存在している。このような共振ピークが現れると、ステージを位置決めして停止させる際にステージに大きな振動が発生して、位置決め性能を向上させることが困難になる。

従来、上記の問題に対処するため、電磁力を発生させるリニアモータ等を減衰装置（ダンパ）として用いて振動を減衰させる制御機構をステージ装置に設けることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−９４９６７号公報

しかしながら、上記のようなダンパ付きステージ装置では、ダンパの制御に必要なステージ位置の情報をステージの位置決め制御に使うレーザ干渉計から得ているため、実際に発生している振動に応じて適切にダンパを制御することができず、ステージの振動を効果的に抑制して位置決め性能を向上させるのが不十分であるという問題があった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ステージの整定時に発生する振動を効果的に減衰させることが可能なステージ装置、露光装置、およびステージ装置の制御方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために本発明は、実施の形態に示す図１ないし図７に対応付けした以下の構成を採用している。

本発明のステージ装置の一実施形態によれば、ベースに対し所定方向へ移動可能であって且つ該ベースと弾性的に結合されたステージと、前記ステージを前記所定方向に沿って移動させる駆動手段と、前記ステージの振動を減衰させる制御を行う振動制御手段と、を有するステージ装置において、前記ベースに対する前記ステージの位置を計測する計測手段と、前記駆動手段によって前記ステージへ与えられた移動量に基づき定まる位置と、前記計測手段によって計測された位置と、の差分を求めることにより前記ステージの位置の振動成分を得る振動成分抽出手段と、を備え、前記振動制御手段は、前記得られた振動成分に基づいて前記ステージの振動を減衰させる制御を行うように構成したものである。

また、本発明のステージ装置の他の実施形態によれば、ベースに対し第１方向へ移動可能な第１ステージと、前記第１ステージに対し第２方向へ移動可能であって且つ該第１ステージと弾性的に結合された第２ステージと、前記第２ステージを前記第２方向に沿って移動させる駆動手段と、前記第２ステージの振動を減衰させる制御を行う振動制御手段と、を有するステージ装置において、前記第１ステージに対する前記第２ステージの位置を計測する計測手段と、前記駆動手段によって前記第２ステージへ与えられた移動量に基づき定まる位置と、前記計測手段によって計測された位置と、の差分を求めることにより前記第２ステージの位置の振動成分を得る振動成分抽出手段と、を備え、前記振動制御手段は、前記得られた振動成分に基づいて前記第２ステージの振動を減衰させる制御を行うように構成したものである。

また、本発明のステージ装置の制御方法の一実施形態によれば、ベースに対し所定方向へ移動可能であって且つ該ベースと弾性的に結合されたステージと、前記ステージを前記所定方向に沿って移動させる駆動手段と、前記ステージの振動を減衰させる制御を行う振動制御手段と、を有するステージ装置の制御方法において、前記ベースに対する前記ステージの位置を計測するステップと、前記駆動手段によって前記ステージへ与えられた移動量に基づき定まる位置と、前記計測された位置と、の差分を求めることにより前記ステージの位置の振動成分を得るステップと、前記振動制御手段が前記得られた振動成分に基づいて前記ステージの振動を減衰させる制御を行うステップと、を含むようにしたものである。

また、本発明のステージ装置の制御方法の他の実施形態によれば、ベースに対し第１方向へ移動可能な第１ステージと、前記第１ステージに対し第２方向へ移動可能であって且つ該第１ステージと弾性的に結合された第２ステージと、前記第２ステージを前記第２方向に沿って移動させる駆動手段と、前記第２ステージの振動を減衰させる制御を行う振動制御手段と、を有するステージ装置の制御方法において、前記第１ステージに対する前記第２ステージの位置を計測するステップと、前記駆動手段によって前記第２ステージへ与えられた移動量に基づき定まる位置と、前記計測された位置と、の差分を求めることにより前記第２ステージの位置の振動成分を得るステップと、前記振動制御手段が前記得られた振動成分に基づいて前記第２ステージの振動を減衰させる制御を行うステップと、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、計測手段と振動成分抽出手段とを用いることにより前記ステージ又は前記第２ステージの位置の振動成分を正確に求めることができるので、この求めた振動成分に基づいて前記ステージ又は前記第２ステージの振動を効果的に減衰させる制御を行うことが可能である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、本発明の一実施形態によるステージ装置の構成を示す上面図である。
ベース１の上面には、Ｙステージ２がＹ方向（図の上下方向）に移動可能にベアリング等の所定の支持機構（不図示）を介して設けられ、このＹステージ２の上部には、Ｘステージ３がＸ方向（図の左右方向）に移動可能に同様の支持機構（不図示）を介して設けられる。

Ｙステージ２はその一部にナット部を有し、Ｙボールねじ２１がこのナット部に貫通して両者が噛み合っている。ベース１に設けられたＹモータ２２がＹボールねじ２１を回転させることによって、ナット部を介してＹステージ２にＹ方向への推力が発生し、Ｙステージ２がベース１に対してＹ方向へ動くようになっている。Ｙモータ２２へはＹステージ２を目標位置へ移動させるためにＹボールねじ２１の回転トルクを指示する指令値が入力され、これに従ってＹボールねじ２１の回転が行われて、Ｙステージ２が目標位置へ位置決めされる。

更に、Ｙステージ２の位置決めの際に発生する振動を減衰させる制御を行うために、リニアモータによる次のような減衰機構が設けられている。即ち、ベース１にＹ方向に沿って線状に２列のＹリニアモータ固定子２３Ａ，２３Ｂが設けられ、Ｙステージ２にこのＹリニアモータ固定子２３Ａ，２３Ｂと向かい合う部位にＹリニアモータ可動子２４Ａ，２４Ｂ（不図示）が設けられる。Ｙリニアモータ固定子２３Ａ，２３ＢとＹリニアモータ可動子２４Ａ，２４Ｂは、両者の間に電磁力を発生させて、Ｙステージ２の振動を減衰させる。このとき、ハーフミラーＨＭやミラーＭを介してＹステージ２に固定されたコーナーキューブＣＣＹ１，ＣＣＹ２へレーザ光Ｌを照射し干渉を行わせるレーザ干渉計を用いて、ベース１に対するＹステージ２の位置を計測する。そして、その計測位置に基づいて振動が減衰するように前記リニアモータ（Ｙリニアモータ）の電磁力を制御する。このリニアモータは、同一方向（ここではＹ方向）の駆動力を発生させるものを複数設けてもよい。また、ベース１に対するＹステージ２の位置を計測する干渉計も複数設けてもよく、リニアモータが複数設けられた場合は、リニアモータと干渉計をそれぞれ対応させるように設けることが好ましい。また、リニアモータと干渉計は、それぞれを互いに対応させた状態で隣接した位置に配置するようにしてもよい。

Ｘステージ３の位置制御も、上記したＹステージ２の位置制御と同様である。
即ち、Ｘステージ３はその一部にナット部３８（不図示）を有し、Ｘボールねじ３１がこのナット部に貫通して両者が噛み合っている。Ｙステージ２に設けられたＸモータ３２がＸボールねじ３１を回転させることによって、ナット部を介してＸステージ３にＸ方向への推力が発生し、Ｘステージ３がＹステージ２に対してＸ方向へ動くようになっている。Ｘモータ３２へはＸステージ３を目標位置へ移動させるためにＸボールねじ３１の回転トルクを指示する指令値が入力され、これに従ってＸボールねじ３１の回転が行われて、Ｘステージ３が目標位置へ位置決めされる。

そして更に、Ｘステージ３の位置決めの際に発生する振動を減衰させる制御を行うために、リニアモータによる次のような減衰機構が設けられている。即ち、Ｙステージ２にＸ方向に沿って線状に２列のＸリニアモータ固定子３３Ａ，３３Ｂが設けられ、Ｘステージ３にこのＸリニアモータ固定子３３Ａ，３３Ｂと向かい合う部位にＸリニアモータ可動子３４Ａ，３４Ｂ（不図示）が設けられる。Ｘリニアモータ固定子３３Ａ，３３ＢとＸリニアモータ可動子３４Ａ，３４Ｂは、両者の間に電磁力を発生させて、Ｘステージ３の振動を減衰させる。このとき、ハーフミラーＨＭやミラーＭを介してＸステージ３に固定されたコーナーキューブＣＣＸ１，ＣＣＸ２へレーザ光Ｌを照射し干渉を行わせるレーザ干渉計を用いて、Ｙステージ２に対するＸステージ３の位置を計測する。そして、その計測位置に基づいて振動が減衰するように前記リニアモータ（Ｘリニアモータ）の電磁力を制御する。このリニアモータは、同一方向（ここではＸ方向）の駆動力を発生させるものを複数設けてもよい。また、Ｙステージ２に対するＸステージ３の位置を計測する干渉計も複数設けてもよく、リニアモータが複数設けられた場合は、リニアモータと干渉計をそれぞれ対応させるように設けることが好ましい。また、リニアモータと干渉計は、それぞれを互いに対応させた状態で隣接した位置に配置するようにしてもよい。

図２は、上記ステージ装置におけるＸステージ３の詳細な位置制御を説明するための同ステージ装置の側面図（Ｙステージ２より上部のみを示す）である。
本ステージ装置には、Ｘステージ３の位置を計測するために、位置決め用干渉計と前記リニアモータ（Ｘリニアモータ）用の干渉計の２つのレーザ干渉計が用いられる。位置決め用干渉計は、Ｘステージ３とＹステージ２の外部に設けられた位置決め用干渉計測定部３６により該位置決め用干渉計測定部３６の設置位置を基準としてＸステージ３の位置Ｐｘを計測する。例えば、位置決め用干渉計測定部３６は、ベース１の外部に設けられたメトロロジーフレーム（図示せず）やベース１上に設置することができる。また、後述する図６の露光装置に本ステージ装置を適用した場合には露光装置の照明光学系２０２に組み込んだ状態で設置したりすることができる。この場合、計測位置Ｐｘは、ベース１や照明光学系２０２を基準に計測したＸステージ３の位置となる。

一般的に、ステージ装置は、このような位置決め用干渉計によって計測される計測位置Ｐｘに従って、Ｘステージ３の位置制御を行っている。具体的には、この計測位置Ｐｘに基づいてＸステージ３を目標位置へ移動させるのに必要なＸボールねじ３１の回転トルクが計算され、計算された回転トルクの指令値がモータ制御値としてＸモータ３２へ与えられ、Ｘモータ３２がこのモータ制御値に従ってＸボールねじ３１を回転させることで、Ｘステージ３が目標位置へ位置制御される。

更に、本発明にかかるステージ装置は、上記位置決め用干渉計に加えて、前述のように減衰装置（ダンパ）として用いるリニアモータの制御のためのリニアモータ用干渉計を備えている。リニアモータ用干渉計は、Ｙステージ２上に設けられたリニアモータ用干渉計測定部３５により、Ｙステージ２を基準としたＸステージ３の位置Ｐｘ＿ＥＤを計測する。計測位置Ｐｘ＿ＥＤはＹステージ２が基準となっているため、後述（図４）の方法によってＸステージ３とＹステージ２との間に生じる振動成分を容易に抽出することが可能となっている。

本ステージ装置は、この計測位置Ｐｘ＿ＥＤに従って、Ｘステージ３を位置決めする際のＸステージ３とＹステージ２との間の振動を減衰させる制御を行う。具体的には、計測位置Ｐｘ＿ＥＤに基づいて、上記振動が減衰するようにＸリニアモータ固定子３３Ａ，３３ＢとＸリニアモータ可動子３４Ａ，３４Ｂ間の電磁力を制御するリニアモータ制御値ＥＤ＿Ａ，ＥＤ＿Ｂを算出する。そして、算出したリニアモータ制御値ＥＤ＿ＡとＥＤ＿ＢをそれぞれＸリニアモータ可動子３４Ａと３４Ｂへ与えることで、計測位置Ｐｘ＿ＥＤに応じたＸステージ３の振動制御を行う。
なお、上記説明ではＹステージ２より上部のみの場合について述べたが、そこで説明したＹステージ２とＸステージ３の関係は、同様にベース１とＹステージ２の関係に当てはまる。即ち、上記説明の構成では、ベース１に対してＹステージ２が移動し、そのＹステージ２に対してＸステージ３が移動するという階層的な配置になっているが、本発明はこの配置に限定されるものではなく、ベース１上に１つだけのステージが設けられてこのステージ（ＸステージでもＹステージでも構わない）がベース１に対して（Ｘ方向又はＹ方向に）移動するという構成に、本発明を適用できることは勿論である。

ここで、仮に上述した一般的に使用されている位置決め用干渉計により得られる計測位置Ｐｘを用いてＸステージ３の振動を減衰させる制御を行おうとしたとしても、計測位置Ｐｘはベース１等を基準として計測されたＸステージ３の位置であるため、その計測位置Ｐｘには、Ｙステージ２に対するＸステージ３の振動成分以外に、ベース１等に対してＹステージ２自体が振動していることに起因してＸステージ３が振動する成分が含まれている。つまり、Ｙステージ２は、Ｙボールねじ２１等によってベース１に結合されており、ベース１とＹステージ２は弾性的に結合された状態となっている。そのため、Ｙステージ２には、Ｙ方向成分とθｙ方向成分の振動が発生する。また、Ｘステージ３は、Ｘボールねじ３１等によってＹステージ２に結合されており、Ｙステージ２とＸステージ３は弾性的に結合された状態となっている。そのため、Ｘステージ３には、Ｘ方向成分とθｘ方向成分の振動が発生する。そして、Ｘステージ３には、これらが合成された振動が発生する状況となっている。その結果、最終的な位置決め対象であるＸステージ３の振動を精度良く制御するのは困難であった。
しかし本発明にかかるステージ装置では、上記のリニアモータ用干渉計によって計測されるＹステージ２を基準としたＸステージ３の位置Ｐｘ＿ＥＤを用いることによって、ベース１とＹステージ２との間で発生する振動（Ｙ方向成分とθｙ方向成分）、及びＹステージ２とＸステージ３との間で発生する振動（Ｘ方向成分とθｘ方向成分）をそれぞれ検出し減衰させることができるので、Ｙステージ２とＸステージ３の制御を精度良く行うことが可能である。そのため、位置決め対象（本実施形態ではＸステージ３）の精密な位置決め制御を行うことが可能となる。

次に、上述した図２のステージ構造（ステージ装置のＹステージ２より上部）の力学的な振る舞いを説明する。図３は、当該ステージ構造の力学的モデルを示す図であり、Ｘステージ３についての運動方程式をモデル化して視覚的に表したものである。同図に示されるように、この力学的モデルは、Ｘステージ３の並進的な運動を表す部分（同図の上側部分）と、Ｘステージ３のナット部３８と噛み合わされたＸボールねじ３１の回転の運動を表す部分（同図の下側部分）とからなる。

本ステージ装置では、上述したように、Ｘモータ３２が発生させたトルクＴによってＸボールねじ３１が回転するが、この運動は図３において、回転系の運動として示されている。即ち、トルクＴは、Ｘボールねじ３１の慣性モーメントＪｍｓで除算し更に積分（図中では１／ｓで示す）することによりＸボールねじ３１の回転角速度ωｓに変換され、もう一度積分することによりＸボールねじ３１の回転角度θｓに変換される。Ｘボールねじ３１の回転角速度ωｓはＸボールねじ３１とナット部３８間の粘性係数Ｃｍｓを介してトルクＴに対する抵抗として寄与する。ここで、Ｘボールねじ３１の回転角度θｓに係数ＳＰ／２πを乗じた値は、Ｘモータ３２によってＸステージ３へ与えられた移動量に対応する値であり、Ｘステージ３の位置の非振動成分Ｐｓを表す。但し、ＳＰはＸボールねじ３１のねじピッチである。

一方、本ステージ装置では、リニアモータからの減衰力によってＸステージ３は並進方向に減衰運動を行う。この運動は図３において、並進系の運動として示されている。即ち、リニアモータ（Ｘリニアモータ固定子３３Ａ，３３ＢおよびＸリニアモータ可動子３４Ａ，３４Ｂ）に加えられた駆動力（上述のリニアモータ制御値により指示される）ＥＤ＿Ａ，ＥＤ＿Ｂは、Ｘステージ３の質量Ｍｐｘで除算し更に積分することによりＸステージ３の速度Ｖに変換され、もう一度積分することによりＸステージ３の位置Ｐに変換される。そして、速度Ｖはリニアモータの粘性係数Ｃｎを介してリニアモータ駆動力に対する抵抗力として寄与し、位置Ｐはリニアモータの弾性係数Ｋｎを介してリニアモータ駆動力に対する抵抗力として寄与する。また、上記回転系からの回転角速度ωｓと回転角度θｓも、それぞれリニアモータの粘性係数Ｃｎと弾性係数Ｋｎを介してリニアモータ駆動力に対する抵抗力として寄与する。

ここで、Ｘステージ３の位置Ｐは、Ｘボールねじ３１とナット部３８の間で生じる振動の影響を受けて、振動する挙動を示す。この位置Ｐを上述した位置決め用干渉計で計測すると計測位置Ｐｘとなる。また、位置Ｐに含まれる振動成分Ｐ＿ｖｉｂと上記の非振動成分Ｐｓとが加算されたＸステージ３の位置が、リニアモータ用干渉計を用いて計測位置Ｐｘ＿ＥＤとして計測される。

次に、上述した図２のステージ装置における位置制御系の構成を説明する。図４は、当該位置制御系としてのリニアモータ制御値算出部の構成を示すブロック図である。リニアモータ制御値算出部は、振動成分抽出部１０１と、微分演算部１０２と、ゲイン乗算部１０３と、補正部１０４と、を有しており、以下に述べる処理によって計測位置Ｐｘ＿ＥＤに基づいてリニアモータ制御値ＥＤ＿Ａ，ＥＤ＿Ｂを算出する。

振動成分抽出部１０１は、リニアモータ用干渉計により計測した計測位置Ｐｘ＿ＥＤと図２のエンコーダ３７によって読み取ったＸモータ３２の出力であるＸボールねじ３１の回転角度θｓとを入力とし、計測位置Ｐｘ＿ＥＤから、回転角度θｓにＳＰ／２πを乗じて得られるＸステージ３の位置の非振動成分Ｐｓを減ずることによって、Ｘステージ３の位置の振動成分Ｐ＿ｖｉｂを算出する。計測位置Ｐｘ＿ＥＤはＹステージ２を基準としたＸステージ３の位置であり、Ｘモータ３２でＹステージ２に対して移動させたＸステージ３の位置はエンコーダ３７の読みから非振動成分Ｐｓとして得られるので、Ｘステージ３の位置の振動成分Ｐ＿ｖｉｂをこのような簡単な算出方法により正確に求めることが可能である。

リニアモータによる振動の制御は、Ｘステージ３の速度に比例した減衰力をリニアモータによって発生させることで行う。微分演算部１０２は、上記算出されたＸステージ３の位置の振動成分Ｐ＿ｖｉｂを時間微分してＸステージ３の速度をゲイン乗算部１０３へ出力する。このとき微分演算部１０２は、高周波成分がノイズとならないよう、所定の周波数以下の低周波成分のみを時間微分するようにしてもよい。ゲイン乗算部１０３は、微分演算部１０２の出力に所定の係数Ｋｐｖ＿ＥＤを乗算する。係数Ｋｐｖ＿ＥＤの値は、あまり大き過ぎると強力に減衰力がかかり過ぎて却って振動の原因となること等を考慮し、適宜の値に設定する。補正部１０４は、必要に応じて設けられ、例えば、飽和付き積分制御を用いて所定値以上の入力に対してその出力値を飽和させる補正を行う。補正部１０４の出力、または、補正部１０４を設けない場合にはゲイン乗算部１０３の出力が、リニアモータ制御値ＥＤ＿Ａ，ＥＤ＿Ｂとなる。このリニアモータ制御値ＥＤ＿Ａ，ＥＤ＿Ｂに従って、リニアモータはＸステージ３に減衰力を与え、これによりＸステージ３の位置の振動が制御される。

以上のように本実施形態によれば、リニアモータ用干渉計を用いることによりＹステージ２に対するＸステージ３の振動成分（Ｘ方向成分とθｘ方向成分）とベース１に対するＹステージ２の振動成分（Ｙ方向成分とθｙ方向成分）を正確に求めることができる。これにより、ベース１とＹステージ２との間及びＸステージ３とＹステージ２との間に発生する振動をそれぞれ減衰させる精密な制御を行うことが可能である。
また、ベース１上にＹステージ２だけが設けられてこのＹステージ２がベース１に対してＹ方向に移動するという構成に本発明を適用できることを述べたが、この構成とした場合にも同様に、リニアモータ用干渉計を用いることによりベース１に対するＹステージ２の振動成分（Ｙ方向成分とθｙ方向成分）を正確に求めることができる。これにより、ベース１とＹステージ２との間に発生する振動をそれぞれ減衰させる精密な制御を行うことが可能である。

次に、上記実施形態の変形例を説明する。図５は、上述したリニアモータ制御値算出部の変形例の構成を示すブロック図である。このリニアモータ制御値算出部は、Ｘステージ３の振動を減衰させる制御に加えて、Ｘステージ３の目標位置からの位置ずれを考慮し、その位置ずれ分を補償する制御をするためのリニアモータ制御値を算出するようにしたものである。

図５において、ステージ制御部１０５はＸモータ３２へ与えるモータ制御値を決定することによりＸステージ３の位置決めを制御するものであり、Ｘステージ３の目標位置を指示する位置決め指令値と位置決め用干渉計により計測した計測位置Ｐｘとを入力とし、位置決め指令値と計測位置Ｐｘの差に基づいてＸモータ３２に発生させるトルクＴを指令するモータ制御値を算出する。またステージ制御部１０５は、位置決め指令値と計測位置Ｐｘとの差をＸステージ３の目標位置に対する位置ずれＰｘ＿Ｅｒｒとして位置ずれ補正移動量算出部１０６へ出力する。位置ずれ補正移動量算出部１０６は、この位置ずれＰｘ＿Ｅｒｒに対してＰ制御（比例制御）やＩ制御（積分制御）を施すことによって、目標位置からの位置ずれ分だけＸステージ３の位置を補正する（位置ずれが最小となるようにＸステージ３を移動させる）ための位置ずれ補正移動量を算出する。補正部１０４は、ゲイン乗算部１０３からの出力と位置ずれ補正移動量算出部１０６からの出力の加算結果に対して、上述と同様の補正を必要に応じ行う。このような構成により、Ｘステージ３の振動を減衰させることができるだけでなく、Ｘステージ３の目標位置からの位置ずれを補償することが可能である。

以上説明した本実施形態によるステージ装置は、例えば微細な回路パターンをガラス基板や半導体基板に焼き付ける露光装置用のステージ装置として用いることができる。
図６は、上述のステージ装置を適用した露光装置の構成図である。露光装置２０１は、照明光学系２０２と、マスクＭを保持して移動するマスクステージ装置２０３と、投影光学系ＰＬと、ガラス基板Ｐを保持して移動する基板ステージ装置２０５と、を含んで構成される。

照明光学系２０２は、いずれも図示していない光源ユニット、シャッタ、２次光源形成光学系、ビームスプリッタ、集光レンズ系、レチクルブラインド、および結像レンズ系から構成され、マスクステージ装置２０３に保持されたマスクＭ上の所定の照明領域（回路パターンを含んでいる）を照明光ＩＬにより均一な照度で照明する。
投影光学系ＰＬは、光軸ＡＸ方向に沿って所定間隔で配置された複数枚のレンズエレメントを有する光学系（例えば屈折光学系）であり、照明光学系２０２からの照明光ＩＬによってマスクＭの照明領域が照明されると、このマスクＭを通過した照明光により、投影光学系ＰＬを介してマスクＭ上の照明領域の回路パターンの所定倍率の正立像がガラス基板Ｐ上に投影され、これによりガラス基板Ｐの表面に塗布されたフォトレジストが露光される。

マスクステージ装置２０３または基板ステージ装置２０５の少なくともいずれか一方には、上述した図１のステージ装置を用いる。ここで、マスクステージ装置２０３として用いる場合にはＸステージ３上のプレートホルダにマスクＭが保持され、基板ステージ装置２０５として用いる場合には同プレートホルダにガラス基板Ｐが保持される。

以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。

本発明の一実施形態によるステージ装置の構成を示す上面図である。 図１のステージ装置におけるＸステージの詳細な位置制御を説明するための同ステージ装置の側面図（Ｙステージより上部のみを示す）である。 図２のステージ構造の力学的モデルを示す図である。 リニアモータ制御値算出部の構成を示すブロック図である。 リニアモータ制御値算出部の変形例の構成を示すブロック図である。 本発明のステージ装置を適用した露光装置の構成図である。 ステージの位置制御を行った際における周波数応答の一例である。

符号の説明

１…ベース ２…Ｙステージ ３…Ｘステージ ２１…Ｙボールねじ ２２…Ｙモータ ２３Ａ，２３Ｂ…Ｙリニアモータ固定子 ２４Ａ，２４Ｂ…Ｙリニアモータ可動子 ３１…Ｘボールねじ ３２…Ｘモータ ３３Ａ，３３Ｂ…Ｘリニアモータ固定子 ３４Ａ，３４Ｂ…Ｘリニアモータ可動子 ３５…リニアモータ用干渉計測定部 ３６…位置決め用干渉計測定部 ３７…エンコーダ ３８…ナット部 １０１…振動成分抽出部 １０２…微分演算部 １０３…ゲイン乗算部 １０４…補正部 １０５…ステージ制御部 １０６…位置ずれ補正移動量算出部 ２０１…露光装置 ２０２…照明光学系 ２０３…マスクステージ装置 ２０５…基板ステージ装置

Claims (10)

1. ベースに対し所定方向へ移動可能であって且つ該ベースと弾性的に結合されたステージと、前記ステージを前記所定方向に沿って移動させる駆動手段と、前記ステージの振動を減衰させる制御を行う振動制御手段と、を有するステージ装置において、
   前記ベースに対する前記ステージの位置を計測する計測手段と、
   前記駆動手段によって前記ステージへ与えられた移動量に基づき定まる位置と、前記計測手段によって計測された位置と、の差分を求めることにより前記ステージの位置の振動成分を得る振動成分抽出手段と、を備え、
   前記振動制御手段は、前記得られた振動成分に基づいて前記ステージの振動を減衰させる制御を行うステージ装置。
2. ベースに対し第１方向へ移動可能な第１ステージと、前記第１ステージに対し第２方向へ移動可能であって且つ該第１ステージと弾性的に結合された第２ステージと、前記第２ステージを前記第２方向に沿って移動させる駆動手段と、前記第２ステージの振動を減衰させる制御を行う振動制御手段と、を有するステージ装置において、
   前記第１ステージに対する前記第２ステージの位置を計測する計測手段と、
   前記駆動手段によって前記第２ステージへ与えられた移動量に基づき定まる位置と、前記計測手段によって計測された位置と、の差分を求めることにより前記第２ステージの位置の振動成分を得る振動成分抽出手段と、を備え、
   前記振動制御手段は、前記得られた振動成分に基づいて前記第２ステージの振動を減衰させる制御を行うステージ装置。
3. 前記振動制御手段は、前記振動成分抽出手段により得られる前記振動成分を微分して前記ステージの速度の振動成分を求め、該求めた速度の振動成分に比例した大きさで前記ステージの振動を減衰させる請求項１に記載のステージ装置。
4. 前記振動制御手段は、前記振動成分抽出手段により得られる前記振動成分を微分して前記第２ステージの速度の振動成分を求め、該求めた速度の振動成分に比例した大きさで前記第２ステージの振動を減衰させる請求項２に記載のステージ装置。
5. 前記ステージを位置決めする基準である物体に対して前記ステージの位置を計測し、該計測した位置と位置決めの指令値との差分として求まる非振動的な位置ずれに応じて、前記振動制御手段が前記ステージをその位置ずれが最小となるよう移動させる請求項１または請求項３に記載のステージ装置。
6. 前記第２ステージを位置決めする基準である物体に対して前記第２ステージの位置を計測し、該計測した位置と位置決めの指令値との差分として求まる非振動的な位置ずれに応じて、前記振動制御手段が前記第２ステージをその位置ずれが最小となるよう移動させる請求項２または請求項４に記載のステージ装置。
7. 前記振動制御手段は、それぞれが同一方向への駆動力を発生させる複数のアクチュエータを含み、
   前記計測手段は、前記複数のアクチュエータに対応して複数設けられている
   請求項１から請求項６のいずれか１の項に記載のステージ装置。
8. マスクステージに保持されたマスクのパターンを基板ステージに保持された感光基板に露光する露光装置において、
   前記マスクステージと前記基板ステージの少なくとも一方のステージを請求項１から請求項７のいずれか１の項に記載のステージ装置とした露光装置。
9. ベースに対し所定方向へ移動可能であって且つ該ベースと弾性的に結合されたステージと、前記ステージを前記所定方向に沿って移動させる駆動手段と、前記ステージの振動を減衰させる制御を行う振動制御手段と、を有するステージ装置の制御方法において、
   前記ベースに対する前記ステージの位置を計測するステップと、
   前記駆動手段によって前記ステージへ与えられた移動量に基づき定まる位置と、前記計測された位置と、の差分を求めることにより前記ステージの位置の振動成分を得るステップと、
   前記振動制御手段が前記得られた振動成分に基づいて前記ステージの振動を減衰させる制御を行うステップと、
   を含むステージ装置の制御方法。
10. ベースに対し第１方向へ移動可能な第１ステージと、前記第１ステージに対し第２方向へ移動可能であって且つ該第１ステージと弾性的に結合された第２ステージと、前記第２ステージを前記第２方向に沿って移動させる駆動手段と、前記第２ステージの振動を減衰させる制御を行う振動制御手段と、を有するステージ装置の制御方法において、
    前記第１ステージに対する前記第２ステージの位置を計測するステップと、
    前記駆動手段によって前記第２ステージへ与えられた移動量に基づき定まる位置と、前記計測された位置と、の差分を求めることにより前記第２ステージの位置の振動成分を得るステップと、
    前記振動制御手段が前記得られた振動成分に基づいて前記第２ステージの振動を減衰させる制御を行うステップと、
    を含むステージ装置の制御方法。

Images