JP3634530B2

JP3634530B2 - 位置決め装置および露光装置

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Publication number: JP3634530B2
Application number: JP35179296A
Authority: JP
Inventors: 幸男山根; 常雄高嶋
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-02-29
Filing date: 1996-12-12
Publication date: 2005-03-30
Anticipated expiration: 2016-12-12
Also published as: JPH09293773A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体ウエハまたは液晶パネル等の平板状物体にパターンを形成するための露光装置などに用いられる位置決め装置に関し、特に半導体メモリや演算素子等の高密度集積回路チップの製造の際に回路パターンの焼付けを行うべきウエハ等の被露光体の姿勢を的確に保持して高精度な露光を行うことのできる位置決め装置および露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、露光装置などに用いられる位置決め装置は、一般にＸＹ平面内をＸ方向およびＹ方向に移動・位置決めするＸＹステージと、そのＸＹステージ上に設置され、Ｚ方向の移動・位置決めおよびＺ軸に対する回転・位置決めおよびＸ・Ｙ両軸に対する回転・位置決めを行う微動ステージと、ウエハの露光領域の高さおよび傾きを検出する面位置検出装置から構成されている。このような位置決め装置を備えた露光装置においては、ＸＹ平面内を所定距離だけ高速に移動しウエハの露光領域の面位置を検出して微動ステージでこれを補正した後に露光動作する、いわゆるステップアンドリピートを行って半導体の回路パターンの焼付けが行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例ではステップ動作の開始時および終了時に、進行方向に対するピッチング（縦揺れ）が避けられなかった。特にステップ動作終了時のピッチングは、ウエハ面が露光面に対して傾くように作用するので、面位置の検出はピッチングの収束を待ってから開始せざるを得なかった。また、基準面自体も加工精度の限界から面のゆがみがあり、またその上をある重量を持ったステージが移動するので移動荷重による変形の発生も無視できないため、所定の位置への移動が完了した後に面位置の検出を開始せざるを得なかった。
【０００４】
そして、その後に測定された面位置を補正するように微動ステージが駆動し、それが完了してから始めて露光動作が開始できた。すなわち、ＸＹステージの移動とウエハ面位置の測定と微動ステージの補正駆動が並行にできず、順次行う必要があったため、結果として微動も含めたステージの移動動作に要する時間が長くなり、ひいては装置全体のスループットを悪化させるといった問題点があった。
【０００５】
また、上記問題点に対処するために、微動ステージの基準面に対する傾きを検出するための角変位センサを設けたり、微動ステージの傾き変化を検出するための角加速度計や角速度計等を設け、その信号をもとにして微動ステージのチルティング制御を行うことで上記ピッチングの影響を補正する方法も考えられるが、検出器をつけることによって移動部の重量が増してステージの高速性が損なわれたり、検出手段の検出動作、演算動作および制御手段への通信動作などが追加になるためにステップ時間が長くなったり、コストが上昇するといった問題点があった。
【０００６】
本発明は、上述の従来例における問題点に鑑みてなされたもので、半導体ウエハまたは液晶パネル等の平板状物体（以下、基板という）にパターンを形成するための露光装置等に用いられる位置決め装置において、基板を搭載する移動体の重量やコストを増加させることなく、さらには測定精度を維持したまま位置決め時間を短縮し、このような位置決め装置を適用した装置全体のスループットを向上させることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の第１の構成では、予め基板を保持する保持面を定盤に対してＸ及びＹ軸方向に移動可能なＸＹステージの移動時に生じるＸ及びＹ軸回りの回転情報を記憶し、そのＸＹステージの実際の移動時にＸ及びＹ軸回りの回転による基板の姿勢変動を前記回転情報に基づいて打ち消すように静圧軸受への供給圧力を制御することを特徴とする。
【０００８】
前記回転情報としては、例えば前記ＸＹステージの移動量に応じたＸ及びＹ軸回りの回転方向の最大回転角およびその減衰特性に関する数値を、予め計算または測定によって求めておき、それを前記ＸＹステージの移動量を変数としたテーブルまたは関数として記憶させる。この場合、さらに、前記ＸＹステージのＸＹ座標に応じた前記Ｘ及びＹ軸回りの回転方向の最大回転角およびその減衰特性の補正値を、予め計算または測定によって求めておき、それを前記ＸＹステージのＸＹ座標を変数としたテーブルまたは関数として記憶させることが好ましい。
【０００９】
また、本発明の第２の構成では、予めステージのピッチング量や基準面の変形量を求めて、これに起因する基板の露光領域における高さと傾きの変化値等の面位置の変化量を記憶しておき、面位置検出装置の出力値に上記記憶した値を補正することで、特別な検出手段を追加することなく、ステージがまだ移動している時でも上記面位置検出装置による正確な検出ができるように面位置検出手段の検出信号または計測値を補正することを特徴としている。
【００１０】
前記面位置の変化量としては、例えば前記ＸＹステージの移動量、もしくは移動量および移動方向に応じたＸ及びＹ軸回りの回転方向の回転角およびＺ方向変位に関する数値を、前記ＸＹステージの移動量、もしくは移動量および移動方向を変数としたテーブルまたは関数として記憶させる。この場合にも、さらに、前記ＸＹステージのＸＹ座標に応じた前記Ｘ及びＹ軸回りの回転角およびＺ方向変位の補正値を、予め計算または測定によって求めておき、それを前記ＸＹステージのＸＹ座標を変数としたテーブルまたは関数として記憶させることが好ましい。
【００１１】
また、本発明の露光装置は、パターンを被露光基板に露光するための露光装置であって、上述の第１および／または第２の構成の位置決め装置により被露光基板の位置決めを行うことを特徴とする。
【００１２】
【作用】
上記第１の構成によれば、基板を保持するＸＹステージの移動時に生じるＸ及びＹ軸回りの回転による基板の姿勢変動を、予め記憶しているＸＹステージの移動時に生じるＸ及びＹ軸回りの回転情報に基づいて打ち消すため、ＸＹステージの位置決め時間を短縮でき、このような位置決め時間を適用された装置全体のスループットを向上させることができる。
【００１３】
基板の姿勢変動は、例えばＸ及びＹ軸回りに回転可能でかつＺ方向に移動可能な微動ステージを前記ＸＹステージに搭載しその微動ステージ上に基板を保持しているときは、その微動ステージを前記回転情報に基づき基板の姿勢変動を打ち消すように補正駆動することで、また、前記ＸＹステージを定盤に対して所定量だけ浮上させる静圧軸受を備えているときはその静圧軸受の供給圧力を前記姿勢変動を打ち消すように制御することで補償することができる。
【００１４】
また、上記第２の構成によれば、基板を保持するＸＹステージの移動時に生じるＸ及びＹ軸回りの回転による基板の姿勢変動に起因する面位置検出装置の測定誤差を、予め記憶しているＸＹステージの移動時に生じる基板の面位置の変化量に基づいて補正するため、ＸＹステージの位置決め時間を短縮でき、このような位置決め時間を適用された装置全体のスループットを向上させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態に係る装置は、予めピッチング量を求めておき、ステップ動作終了時に上記ピッチング量を補正するよう微動ステージのチルティング動作を制御するように構成したものである。また、上記の予め求めるピッチング量をステップ移動の距離に応じたテーブルとして記憶しておくように構成したものである。
【００１６】
【実施例】
（第１の実施例）
図１は本発明の第１の実施例に係る位置決め装置の構成を示す。図中、１はステージ定盤であり、２（２ａ，２ｂ）はＹ方向の駆動を行うＹリニアモータ、３はＹ方向の直動ガイドを行うＹガイド、４（４ａ，４ｂ）はＹ方向のみの移動を行い、後述のＸステージを搭載するＹステージである。５はＸ方向の駆動を行うＸリニアモータ、６はＸ方向の直動ガイドを行うＸガイド、７はＸ方向に移動するＸステージである。これらのＸリニアモータ５およびＸガイド６はＹステージ４に結合されているので、Ｘステージ７はＸ方向およびＹ方向の両方に自在に動作可能である。８はエアパッドであり、上記Ｙステージ４およびＸステージ７を上記ステージ定盤１に対して数μｍないし数十μｍ浮上させている。９はＺ方向の移動およびＸＹＺの各軸回りの回転方向に可動な微動ステージであり、１０はウエハを真空吸着で設置するウエハチャックである。
【００１７】
図２は図１の装置の動作を示す説明図である。なお、以下の全ての図において、同一番号を付したものは同一の要素を示している。図２において、１５（１５ａ，１５ｂ）はＺアクチュエータであり、チルティング用アクチュエータも兼用している。すなわち、それぞれのＺ方向の変位を相対的に増減することでＸおよびＹ軸回りの回転方向（チルティング）の変位も同時に得られる。１６はこれらステージ全体を制御する制御ボックス（制御手段）である。
【００１８】
ここで、例えば図１におけるＸ方向にステップ動作をする場合、Ｘリニアモータ５はＸステージ７に対して推力を与え、Ｘステージ７はＸガイド６に沿って直線状に移動し、所定距離だけ移動した後、Ｘリニアモータ５はＸステージ７に対して制動力を与え、所定位置に停止する。ところが、Ｘリニアモータの発生力は、その作用線と、Ｘステージ７、Ｚアクチュエータ１５および微動ステージ９からなる移動体の重心位置とが必ずしも一致しないため、加速時および減速時には図２に示すようにモーメント力として作用する。一方、エアパッド８（８ａ，８ｂ）は原理的にステージ定盤１とのギャップが狭まれば浮上力は増大し、広がれば減少するという特性を持っているので、Ｘステージ７の傾きを水平位置に復元する復元力として作用する。すなわち、Ｘステージの加減速時には、上記Ｘリニアモータ５によるモーメント力と上記エアパッド８による復元力のつり合う角度のピッチング角φが生じることになる。
【００１９】
この現象は、Ｙ方向のステップ動作をする場合もまったく同様に生じる。
【００２０】
その後、リニアモータによる加減速がなくなった後もこのピッチング方向の変位が振動として残留し、収束まである程度の時間を要する。特にステップ動作終了時のピッチングは、ウエハ面が露光面に対して傾くように作用するので、ピッチングの収束を待ってから露光を開始せざるを得ず、結果としてステップ動作に要する時間が長くなり、ひいては装置全体のスループットを悪化させるといった問題点があった。
【００２１】
ところが、このピッチング量とその減衰特性は、リニアモータによる加速度および加速時間と、エアパッドによる復元力および粘性抵抗と、移動体の重心位置および慣性モーメントとで決定される。このうち加速度および加速時間以外は装置固有の値である。また、リニアモータによる加速度と加速時間はステップ移動量によって決定されるので、ステップ移動量さえ分かっていれば、予めピッチング量と減衰特性は一意に求めることができる。
【００２２】
本実施例は、この点に着目したものであり、予めステップ移動量に応じたピッチング量とその減衰特性をテーブルまたは関数の形で保持しておき、それを打ち消すように駆動制御するものである。
【００２３】
すなわち、各種のステップ移動量に応じたピッチング量とその減衰特性を予め計算で求めておき、テーブルまたは関数の形で制御ボックス１２に保持しておく。そして図２に示すように、ステップ動作の終了時に、その保持されたピッチング量とその減衰動作を丁度打ち消すようにＺアクチュエータ１５（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）を駆動制御することで、Ｘステージ７がピッチングを行っていても微動ステージ９は常に像面と平行を保つことができるので、ピッチングの収束を待つことなく露光動作に入ることができる。
【００２４】
また、ピッチング量とその減衰特性を計算で求めておくのではなく、工場出荷時に各種のステップ移動量に対応したステップ動作を行ってそのときのピッチングを測定する方法をとってもよく、これにより装置の機差も加味した、より正確な補正動作を行うことができる。
【００２５】
また上記ピッチングの測定を、装置の現地設置の際に行ったり、実運用の中での初期動作シーケンスの１つとして行ってもよく、これにより装置の設置の状態も加味した、より正確な補正動作を行うことができる。
【００２６】
本実施例によれば、ステップ動作の移動量に応じたピッチング量を予め求めておき、ステップ動作終了時に上記ピッチング量を補正するように微動ステージのチルティング動作を制御するので、位置決め時間を短縮でき、装置全体のスループットも向上させることができる。また、変位センサや角加速度計や角速度計等も設ける必要がないため移動体の重量を増加させたりコストを増加させることもない。
【００２７】
（第２の実施例）
図３は本発明の第２の実施例に係る図２と同様の図である。
【００２８】
第２の実施例は、上記のピッチングの補正動作としてＺアクチュエータ１５を用いるのではなく、エアパッド８に供給する空気圧力を動的に変化させることにより行うものである。
【００２９】
すなわち図３に示すように、進行方向のエアパッド８ａとその反対側のエアパッド８ｂとの供給圧力をそれぞれ個別に動的に調整可能にする。そして、第１の実施例と同様に、予め計算で求めるか、工場出荷時または現地設置時または初期動作シーケンスにおいて測定で求めておいたピッチング量とその減衰特性を、制御ボックス１２に保持しておき、ステップ動作終了時にそのピッチングを打ち消すように制御ボックス１２の制御のもとにエアパッド８ａ，８ｂの供給空気圧をダイナミックに変化させるものである。
【００３０】
（第３の実施例）
本発明の第３の実施例は、上記ピッチングおよびその減衰特性データを、ステップ移動量のみをパラメータとしたテーブルまたは関数として保持するのではなく、ステージのＸＹ座標に応じたテーブルまたは関数としても保持するものである。
【００３１】
各リニアモータの発生推力ムラや、位置による推力バランスの違いから、ＸＹ座標によってピッチングの状態が異なる場合がある。これを補償するために、ステップ移動量およびＸＹ座標をパラメータとしたピッチング量およびその減衰特性を、予め計算で求めるか、工場出荷時または現地設置時または初期動作シーケンスにおいて、測定で求め、テーブルまたは関数の形で制御ボックス１２に保持しておき、ステップ動作終了時に第１の実施例と同様にＺアクチュエータ１５の動作で補償するか、第２の実施例と同様にエアパッド８の動作で補償するものである。
【００３２】
（第４の実施例）
図４は本発明の第４の実施例を示す図である。図中、１９は真空吸着で吸着固定されたウエハである。１１はウエハ１９面位置測定用の光照射手段であり、１２はこの手段からの照射光をウエハ１９の露光領域およびその周辺に導くための反射ミラーである。１３はウエハ１９の露光領域の高さおよび傾きを検出する面位置検出手段、１４はウエハ１９からの面位置測定用の光束の反射を面位置検出手段１３に導く反射ミラーである。
【００３３】
図５は図４の装置の動作を示す説明図である。図中、アクチュエータ１５（１５ａ，１５ｂ）は簡略化のため２個のみ記載したがＸＹ両軸回りの回転方向に可動にするためには、少なくとも３個またはそれ以上のアクチュエータが当然必要である。１６はこれらステージ全体を制御するボックスである。１７は面位置検出手段１３の検出信号をもとにウエハ１９の露光領域の高さと傾きを求めるフォーカス制御ボックスである。１８は予め求めておいた、ステップ量およびＸＹ座標とウエハ１９の像画に対する高さおよび傾きの変動量との関係を保持しておく参照テーブルである。
【００３４】
また、１１１は白色ランプなどの光源であり、１１２は光源１１１からの光束を断面の強度分布が略均一の平行光束として射出するコリメーターレンズである。１１３はプリズム形状のスリット部材であり、複数の開口部（例えば５個のピンホールなど）を有している。１１４は投光レンズ系であり、両テレセントリック系より成りスリット部材１１３の複数の開口部を通過した複数の光束をミラー１２を介してウエハ１９面上の複数の測定点に導光している。これら１１１，１１２，１１３，１１４から上記光照射手段１１が構成されている。１３１は受光レンズであり、両テレセントリック系より成りウエハ１９からの複数の測定点をミラー１４を介して受光する。１３２は受光レンズ１３１によってウエハ１９上の各測定点に対して形成される複数のピンホール像を示す。１３３は複数のピンホール像１３２からの光束を、後述する光電変換手段の検出面上に互いに同一の大きさになるように再結像させる複数の補正光学系（図では簡略化のために代表して１個のみ記載）である。１３４は２次元ＣＣＤなどの光電変換手段である。これら１３１，１３３，１３４から上記面位置検出手段１３が構成されている。
【００３５】
つぎに本実施例における位置決め装置の動作を順に説明する。
たとえば図４におけるＸ方向にステップ動作をする場合、Ｘリニアモータ（図示せず）はＸステージ７に対して推力を与え、Ｘステージ７はＸガイド６に沿って直線上に移動し、所定距離だけ移動した後、ＸリニアモータはＸステージ７に対して制動力を与え、所定位置に停止する。次に光源１１１から投光された光束はコリメータレンズ１１２により略平行光束として射出され、スリット部材を透過して複数の独立した測定用光束となり、投光レンズ系１１４およびミラー１２を介してウエハ１９の露光領域およびその周辺の測定点に投光される。複数の測定光はウエハ１９の面上で反射ミラー１４および受光レンズ１３１により各測定点に対して複数のピンホール像１３２が形成され、これはさらに補正光学系１３３によって光電変換手段１３４上に再結像され、光電変換手段１３４はこれを各測定点のそれぞれの高さに関する信号として複数の電気信号に変換する。これらの信号はフォーカス制御ボックス１７に入力され、ある所定の基準面に対する各測定点の高さが求められ、次に各測定点の高さの平均値から露光領域の基準面に対する高さが計算され、各測定点の高さの相対差から露光領域のＸおよびＹ軸回りの回転方向（チルティング）の変位すなわち傾きが計算される。このようにしてウエハ１９の厚さばらつきや楔形状や反りに起因する、露光領域の投影レンズ（図示せず）の像面に対する高さおよび傾きが求められる。
【００３６】
ところが、第１の実施例と同様に、Ｘリニアモータの発生力は、その作用線と、Ｘステージ７の重心位置とは必ずしも一致しないため、加速時および減速時には図２に示すようにモーメント力として作用する。一方、エアパッド８は原理的にステージ定盤１とのギャップが狭まれば浮上力は増大し、広がれば減少するという特性を持っているので、Ｘステージ７の傾きを水平位置に復元する復元力として作用する。すなわち、Ｘステージ７の加減速時には、上記Ｘリニアモータ５によるモーメント力と上記エアパッド８による復元力のつりあう角度のピッチング角が生じることになる。
【００３７】
また、同じ原理で微動ステージ９のＸステージに対する相対変位についても同様の現象が生じる。すなわち微動ステージ９は一般にフィードバック制御によってステージ７の移動中であっても常に一定の高さおよび傾きを保つように保持されているが、一方Ｘステージ７の加減速時には上記Ｘリニアモータによって発生したモーメント力が発生し、このモーメント力は構造上微動ステージ９の重心とＸリニアモータの作用線より離れているためにより大きいモーメント力として作用する。従って、このモーメント力と上記フィードバック制御による復元力とがつりあう角度のピッチング角がここでも生じることになる。
【００３８】
これらの現象は、Ｙ方向のステップ動作をする場合もまったく同様に生じる。さらに、ステージ定盤はその加工精度の限界から面のゆがみが避けられないため、ステージの位置によって上面の傾きがわずかに異なり、当然ステージ定盤を基準とするＸステージもある傾き誤差を持つことになる。
【００３９】
またステージ定盤の上をある重量を持ったＸステージ、Ｙステージ、微動ステージの各ステージが移動するので、この移動荷重による面歪みも避けられない。従って、上記ウエハ１９の露光領域の高さおよび傾きの測定を行うには、ステップ動作が完了してステージ定盤１に対するＸステージ７のピッチングと、Ｘステージ７に対する微動ステージ９のピッチングが解消している必要があった。またステージ定盤１の加工精度に起因する面歪みや移動荷重による面歪みがあるために、高さおよび傾きの測定を行う位置と露光位置とを一致しなければならず、結局ステップ動作が完了している必要があった。あるいは、完全にステップ動作が完了しない状態であっても、これら測定誤差が所定の許容値以内になると予想されるステップ動作完了の若干手前において、高さおよび傾きを測定する必要があった。すなわち、ＸＹステージの移動とウエハ面位置の測定と微動ステージの補正駆動が並行にできず、順次行う必要があったため、ステージの移動動作に要する時間が長くなり、結果としてステップ開始から露光動作に入れるまでに要する時間が長くなり、装置全体のスループットを悪化させるといった問題点があった。
【００４０】
また、上記問題点に対処するために、Ｘステージ７や微動ステージ９の基準面に対する傾きを検出するための角変位センサーを設けたり、微動ステージの傾き変化分を検出するための角加速度計や角速度計等を設け、その信号をもとにしてウエハ１９の高さおよび傾きの測定値を補正をする方法も考えられるが、検出器をつけることによって移動部の重量が増してステージの高速性が損なわれたり、検出手段の検出動作や演算動作や制御手段への通信動作などが追加になるためにステップ時間が長くなったり、コストが上昇するといった問題点があった。また、この場合でもステージ定盤の加工精度に起因する傾きや、移動荷重によるステージ定盤の変形に起因する傾きは、検出することが困難であった。
【００４１】
ところが、ステージ定盤１とＸステージ７との相対的なピッチング量は、リニアモータによる加速度および加速時間と、エアパッドによる復元力および粘性抵抗と、Ｘステージ７とＺリニアモータ１５ａ，１５ｂと微動ステージ９およびその搭載物からなる移動体の重心位置および慣性モーメントとで決定される。このうち加速度および加速時間以外は装置固有の値である。また、リニアモータによる加速度と加速時間はステップ移動量によって決定されるので、ステップ移動量さえわかっていれば、予めピッチング量と減衰特性は一意に求めることができる。
【００４２】
また、同様にＸステージ７と微動ステージ９との相対的なピッチング量は、リニアモータによる加速度および加速時間と、フィードバック制御による復元力などの制御特性と、微動ステージ９およびその搭載物の重心位置および慣性モーメントとで決定されるため、これもまたステップ移動量さえわかっていれば、予めピッチング量と減衰特性は一意に求めることができる。
【００４３】
次に、ステージ定盤１の加工精度による面歪みや移動荷重による面歪みに起因するＸステージ７の傾きは予め測定などによって求めておけば、ＸＹステージの位置によってのみ決定されるため、ＸＹ座標がわかっていれば一意に求めることができる。
【００４４】
さらに、これらステージの傾きによるウエハ１９の露光領域の高さ誤差もウエハ１９と投影レンズ光軸との位置関係、すなわちステージのＸＹ座標によって決定されるため、ＸＹ座標がわかれば一意に求めることができる。
【００４５】
本実施例は、この点に着目したものであり、ウエハ１９の高さおよび傾きの測定をステージの移動途中の比較的早い段階、例えば定速度移動段階や減速段階などで行い、これにより発生する測定値の誤差を、予めステップ移動量とＸＹ座標に関するテーブルまたは関数の形で保持しておき、それを測定値に対して補正することで測定精度を維持しつつ、全体のステップ時間の短縮をはかるものである。
【００４６】
すなわち、例えば定速度移動段階や減速段階などにおける、各種のステップ移動量に応じたステージ定盤１とＸステージ７との相対的なピッチング量およびＸステージ７と微動ステージ９との相対的なピッチング量を予め計算で求めておくか、または工場検査時等に上記の各ピッチング量を測定しておいて、テーブルまたは関数の形で参照テーブル１８に保持しておく。つぎに同様にして工場検査時等にＸＹ座標に応じたステージ定盤１の加工精度による面歪みや移動荷重による面歪みに起因するＸステージ７の傾きを測定し、テーブルなどの形で参照テーブル１８に保持しておく。
【００４７】
実際の装置の運用時においては、ステージの移動途中例えば定速度移動段階や減速段階において、上述した一連の動作でウエハ１９の露光領域の高さおよび傾きを測定する。フォーカス制御ボックス１７は得られた高さおよび傾き値を制御ボックス１６に通知する。そして、参照テーブル１８から上記保持しておいた測定誤差に関する諸数値を制御ボックス１６に通知する。これは、ステップ駆動のたびに行ってもよく、あるいは予め一連の露光動作の開始時に一括して行ってもよい。制御ボックス１６はこの測定された高さおよび傾き値と、予め保持されていた諸数値から、露光動作を行う位置におけるウエハ１９の露光領域の高さおよび傾きを投影レンズの像面に正確に一致させるようなＺアクチュエータ１５（１５ａ，１５ｂ）の駆動量を算出して駆動指令を与える。Ｚアクチュエータ１５が微動ステージ９の高さおよび傾きを変化させ、露光動作を行う位置におけるウエハ１９の露光領域が完全に投影レンズの像面に一致するようにする。
【００４８】
ただし、この段階においては上述したようなステージの移動に伴う各種のピッチング誤差がまだ残っているから、必ずしもその瞬間のウエハ１９の高さや傾きが像面に一致している必要はない。そして、相前後してＸステージ７の移動が完了し、目標位置すなわち露光動作するべき位置に達し静定が完了する。その後ただちに露光動作が行われ、その完了後、次のステップ動作が開始される。すなわち、ＸＹステージの移動とウエハ面位置の測定と微動ステージの補正駆動が並行動作できるため、結果として微動も含めたステージの移動動作に要する時間が短くなり、ひいては装置全体のスループットを向上させることができる。
【００４９】
上記の例では、ステージ定盤１とＸステージ７との相対的なピッチング量およびＸステージ７と微動ステージ９との相対的なピッチング量を、ステップ移動量に応じたテーブルまたは関数の形で保持するとしたが、ステージのＸＹ座標も付け加えたテーブルまたは関数としてもよい。この場合は各リニアモータの発生推力ムラや、位置による推力バランスの違いから、ＸＹ座標によってピッチングの状態の変化を加味した、より精度のよい補正動作が期待できる。
【００５０】
また上記各種の測定を、装置の現地設置の際に行なったり、実運用の中での初期動作シーケンスの一つとして行ってもよく、これにより装置の設置の状態も加味した、より正確な補正動作を行うことができる。
【００５１】
また、上記の例では、各項目によるピッチング量を個別に計算または測定して保持しておく例について述べてきたが、個別に計算または測定した値をもとに、最終的にウエハ面の面位置測定値に対して補正するべき補正値を計算しておき、これを補正テーブル１８に保持してもよい。また、ピッチング量を個別に計算または測定するのではなく、工場検査時や装置の現地設置の際や実運用の中での初期動作シーケンスの中で、各種のステップ量やＸＹ座標に関するウエハ面位置測定の高さおよび傾きの定常的な誤差として一括して測定し、これを保持してもよい。この場合、測定項目が減少し、保持しておくデータ量も削減できることから、より簡便な補正動作が実現できる。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基板を保持するＸＹステージの移動時に生じるＸＹの各軸回りの回転による基板の姿勢変動を打ち消すために、予め記憶しているＸＹステージの移動時に生じるＸＹの各軸回りの回転情報に基づいて静圧軸受への供給圧力を制御する制御手段、あるいは、ＸＹステージの移動時に生じる基板の姿勢変動による面位置の変化量を予め記憶しておき、この記憶した変化量を用いて面位置検出手段の検出信号または計測値を補正して制御する制御手段を設けたため、ＸＹテーブルの位置決め時間を測定精度を落とさずに短縮でき、装置全体のスループットを向上させることができる。
【００５３】
また、これらはソフトウエアで実現でき、変位センサや角加速度計や角速度計等のハードウエアを設ける必要がないため移動体の重量を増加させたりコストを増加させることもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る位置決め装置の構成を示す斜視図である。
【図２】図１の装置の動作を示す説明図である。
【図３】本発明の第２の実施例に係る位置決め装置の動作を示す説明図である。
【図４】本発明の第４の実施例に係る位置決め装置の構成を示す斜視図である。
【図５】図４の装置の動作を示す説明図である。
【符号の説明】
１：ステージ定盤、２（２ａ，２ｂ）：Ｙリニアモータ、３：Ｙガイド、４（４ａ，４ｂ）：Ｙステージ、５：Ｘリニアモータ、６：Ｘガイド、７：Ｘステージ、８（８ａ，８ｂ）：エアパッド、９：微動ステージ、１０：ウエハチャック、１１：光照射手段、１２：反射ミラー、１３：面位置検出手段、１４：反射ミラー、１５：（１５ａ，１５ｂ）：Ｚアクチュエータ、１６：制御ボックス、１７：フォーカス制御ボックス、１８：参照テーブル、１９：ウエハ。

Claims

基板を定盤に対してＸ及びＹ軸方向に移動可能なＸＹステージと、前記ＸＹステージを前記定盤に対して浮上させる静圧軸受と、前記静圧軸受への供給圧力を制御する制御手段とを備えた位置決め装置において、前記制御手段は、前記ＸＹステージの移動時に生じるＸ及びＹ軸回りの回転による前記基板の姿勢変動を打ち消すために、予め記憶しているＸ及びＹ軸回りの回転情報に基づいて前記静圧軸受への供給圧力を制御することを特徴とする位置決め装置。
前記制御手段は、予め計算または測定によって求められた前記ＸＹステージの移動量もしくは移動量と移動方向に応じたＸ及びＹ軸回りの回転方向の最大回転角及びその減衰特性に関する数値を、前記ＸＹステージの移動量もしくは移動量と移動方向を変数としたテーブルまたは関数として記憶することを特徴とする請求項１記載の位置決め装置。
前記制御手段は、予め計算または測定によって求められた前記ＸＹステージのＸＹ座標に応じたＸ及びＹ軸回りの回転方向の最大回転角およびその減衰特性に関する数値を、前記ＸＹステージのＸＹ座標を変数としたテーブルまたは関数として記憶することを特徴とする請求項１記載の位置決め装置。
パターンを被露光基板に露光するための露光装置であって、前記被露光基板の位置決めに請求項１記載の位置決め装置を用いた露光装置。
基板をＸ及びＹ軸回りに回転可能で且つＺ方向に移動可能な微動ステージと、前記微動ステージをＸ及びＹ軸方向に移動可能なＸＹステージと、前記微動ステージを制御する制御手段と、前記基板の面位置を検出する面位置検出手段とを備えた位置決め装置において、前記制御手段は、前記ＸＹステージの移動時に生じる前記基板の姿勢変動による前記面位置の変化量を予め記憶しておき、この記憶した変化量を用いて前記面位置検出手段の検出信号または計測値を補正して制御することを特徴とする位置決め装置。
前記制御手段は、予め計算または測定によって求められた前記ＸＹステージの移動量もしくは移動量と移動方向に応じたＸ及びＹ軸回りの回転方向の回転角及びＺ方向変位に関する数値を、前記ＸＹステージの移動量もしくは移動量と移動方向を変数としたテーブルまたは関数として記憶することを特徴とする請求項５記載の位置決め装置。
前記制御手段は、予め計算または測定によって求められた前記ＸＹステージのＸＹ座標に応じたＸ及びＹ軸回りの回転角およびＺ方向変位の補正値を、前記ＸＹステージのＸＹ座標を変数としたテーブルまたは関数として記憶することを特徴とする請求項５に記載の位置決め装置。
パターンを被露光基板に露光するための露光装置であって、前記被露光基板の位置決めに請求項５に記載の位置決め装置を用いた露光装置。