JPH07122476A - 移動ステージの位置測定方法と位置決め方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ２次元移動ステージの高精度位置決めに関
し、ステージに固設されたミラーの凹凸形状をほぼ連続
的に高い精度で測定し、これを駆動系にフィードバック
してステージの位置決めを行う方法と装置の提供を目的
とする。 【構成】 距離ＬをおいてＸ軸、Ｙ軸方向にそれぞれ平
行ビームが照射される二台の非接触変位計をそれぞれス
テージのＸミラー側、Ｙミラー側に設け、Ｙミラーの凹
凸形状測定時には、二台のＸミラー用非接触変位計の距
離値が絶えず等しくなるようにステージを微回転させな
がら一定速度でステージをＸ方向の一端から他端に移動
させて一台のＹミラー用非接触変位計による測定値ｙ＋
Δｙを記憶する。同様にしてステージをＹ方向に移動さ
せてＸミラーの凹凸形状座標ｘ＋Δｘを得る。所定の座
標位置（ｘ₀、ｙ₀）を前記Δｘ、Δｙで補正した
（ｘ₀′、ｙ₀′）にステージを粗動、微動させて位置決
めさせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、二次元移動するステー
ジの高精度位置決めに関し、特に半導体集積回路製造用
のステッパーで用いられるステージに応用できる移動ス
テージの位置測定方法と位置決め方法及びその装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路用のステッパー（投影露
光装置）などに用いられる高精度ＸＹステージでは位置
決めのためにレーザ干渉計と反射ミラーを用いていわゆ
るヘテロダイン検波方式による精密測距が行われてい
る。

【０００３】従って、ＸＹステージ上に固設されたミラ
ーの反射面が測距の原点として重要になる。ミラーは通
常平滑な金属面を有し、Ｘ軸，Ｙ軸方向に沿ってステー
ジの移動幅を充分カバーする長さ（２５０〜３００ｍ
ｍ）の平面鏡であって、移動ステージの縁端部に固設さ
れている。ミラーの平滑度は、レーザ干渉計の分解度で
ある０．００５μｍ程度が要求される。

【０００４】しかし、平面鏡を作成する際の精度及びこ
のミラーをステージ縁端部に固設する際に生ずる歪など
によって、ミラーの反射面には通常０．０２μｍ以上の
凹凸が生ずる。この凹凸は加工によって除くことが困難
であり、更に固設強度を充分とると歪が一層大きくなる
ため、ステージ移動加速度を大きくすることが出来なか
った。

【０００５】そこで、ステージ縁端部にミラーを固設し
た状態でこのミラー反射面に生じている凹凸を予め測定
し、この測定値でレーザ干渉計による測距値を補正して
ステージの位置決め精度を向上させる方法が提案されて
いる。その１例が特開平３−１０１０５号公報に開示さ
れている。

【０００６】この例においては、ほぼ直交するＸ，Ｙ方
向に平行移動するステージの縁端部に固設されたミラー
の凹凸をレーザ干渉計で計測する場合、まずＸ方向にス
テージを移動させながらＹミラーサイドのレーザ干渉計
でＹミラーの凹凸を測定し、同時にＸミラーサイドのレ
ーザ干渉計でステージ移動時に発生するステージのヨー
イング量Ｘ（θ）を測定する。前記Ｙミラーの凹凸測定
値Ｙ（θ）には、ミラー自身の凹凸形状とステージ移動
によるヨーイング量が含まれているので、Ｙ（θ）から
Ｘ（θ）を差し引く必要がある。ステージの回転による
影響を避けるために一定区間毎に積分した値∫Ｙ（θ）
−∫Ｘ（θ）からＹミラー反射面の局部的凹凸を求める
のである。次に、Ｙ方向にステージを移動させながら同
様にして計測、演算を行えば、Ｘミラー反射面の凹凸形
状が得られる。

【０００７】ステージの位置決め時には、上記のように
して求めたミラー反射面の凹凸形状をレーザ干渉計によ
るステージ位置測定値に加算して補正する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術において
は、一定区間毎の平均的傾きを測定して一定区間毎に積
分し、Ｙミラー（又はＸミラー）積分値からＸミラー
（又はＹミラー）積分値を差し引けばＹミラー（又はＸ
ミラー）の凹凸形状が得られるとしている。しかし、こ
の技術においては、 （１）、ミラーの凹凸形状を連続的に測定することがで
きない。従って、局部的に大きな凹凸がある個所で誤差
が大きくなる。 （２）、積分による累積誤差が出るので、局所的な精度
が低下する。 （３）、ステージの移動方向に直交する方向のブレを制
御していないため、移動方向に直交するミラー反射面に
照射されるレーザ光位置が変化して誤差を生ずる即ち、
前記積分値の差によってヨーイング量が完全に打ち消さ
れることにはならない。 という問題点がある。

【０００９】本発明の目的は、ステージに固設されたミ
ラーの凹凸形状をほぼ連続的に高い精度で測定し、ステ
ージの位置決め精度を高めた方法及び装置を提供するこ
とである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明においては、ほぼ
直交するＸ，Ｙ方向に平行移動するステージの縁端部に
それぞれＸミラー、Ｙミラーを固設し、Ｘミラー反射面
に垂直方向から平行にビームを照射する二台のＸミラー
用非接触変位計とＹミラー反射面に垂直方向から平行に
ビームを照射する二台のＹミラー用非接触変位計を設置
し、まずＸ（又はＹ）方向に前記ステージを移動させ
て、二台のＸ（又はＹ）ミラー用非接触変位計の各々が
測定した距離が絶えず等しくなるように前記ステージを
Ｘ−Ｙ面に垂直なＺ軸の周りに回転させると共に、前記
Ｙ（又はＸ）ミラー用非接触変位計のうちいずれか１台
を用いて前記Ｙ（又はＸ）ミラー反射面の凹凸形状をミ
ラー長軸方向に測定記憶する第１ステップと、前記と全
く同様にしてＸ（又はＹ）ミラー反射面の凹凸形状をミ
ラー長軸方向に測定記憶する第２ステップと、任意位置
における前記ステージの座標位置を前記Ｘ，Ｙミラーの
基準位置からの移動座標（ｘ，ｙ）に前記第１，第２ス
テップで得られた当座標（ｘ，ｙ）における凹凸形状座
標値を加算、補正した座標値（ｘ′，ｙ′）で表す第３
ステップから成る移動ステージの位置測定方法を開示す
る。

【００１１】本発明では、またステージがＸ，Ｙ方向の
駆動装置及びＺ軸方向の変位装置を更に有し、これらは
前記各非接触変位計からの信号を受けて制御装置によっ
て電気的に移動量を制御される仕組みになっている移動
ステージの位置決め装置を開示する。

【００１２】本発明では、更にステージを任意の所定位
置に位置決めする場合には、指令値と前記補正値
（ｘ′，ｙ′）との偏差をゼロにするように前記移動装
置を駆動する。必要ならば、Ｚ軸まわりの回転角θの駆
動制御も同様にして行う位置決め方法を開示する。

【００１３】前記非接触変位計は、レーザ干渉計を用い
るのが好ましい。又、前記Ｘ，Ｙ方向の駆動装置は粗位
置決め用と微位置決め用の２段にすることも出来る。

【００１４】前記したＸミラー、Ｙミラーの凹凸形状を
測定記憶する第１、第２ステップは、Ｚ軸方向にステー
ジを移動する毎に行うことが好ましい。ミラーの凹凸形
状が２次元的に変化すると考えられるためである。

【００１５】

【作用】本発明では、Ｙミラー（又はＸミラー）の凹凸
形状を測定する際、ステージをＸ方向（又はＹ方向）に
移動させる時に生ずるヨーイングを絶えずＸ方向（又は
Ｙ方向）に平行ビームを放射する二台の非接触変位計で
監視して補正しながら計測しているため連続的に正確な
値が得られる。又、Ｙ方向（又はＸ方向）に平行ビーム
を放射する二台の非接触変位計（ビーム間隔Ｌ）のうち
ステージ移動方向の後方にある第２の非接触変位計の計
測値Δｙ（又はΔｘ）を、Ｌだけ前方にある第１の非接
触変位計の計測値ｙ１（又はｘ１）の前記ステージがＬ
だけ進行した位置における目標値ｙ１ref（又はｘ１re
f）として与えることができるので、偏差｜ｙ１ref−ｙ
１｜（又は｜ｘ１ref−ｘ１｜）をゼロにするようにス
テージ移動方向と垂直方向にステージ駆動装置を連続的
に作動させると、ステージの移動方向に直交する方向の
ぶれを補正した正しいＹミラー（又はＸミラー）のステ
ージ座標値を与えることができる。

【００１６】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て詳述する。図１乃至図３は本発明の移動ステージの位
置測定及び位置決め装置を備えた投影露光装置の一実施
例の構成を示す図であり、図１は全体構成図、図２は図
１のII−II’矢視図、図３は図１のステージ装置の平面
図である。図１乃至図３において、１はウエハ、２はウ
エハ１に回路パターンを露光するために用いるパターン
原版が描画されたレチクル、３は露光照明系、４は投影
レンズ、５はウエハ１を載置するステージ、６はステー
ジ上に設けられたウエハチャックであり、ウエハ１はウ
エハチャック６に吸着、固定される。７Ｘはステージ５
上に設けられたＸミラー、７ＹはＹミラーである。８１
Ｘ、８２ＸはそれぞれＸミラー用の第１レーザ干渉計と
第２レーザ干渉計であり、Ｘミラー７Ｘと組み合わせて
ステージ５のＸ軸方向の位置及びＺ軸まわりの回転量が
検出される。また、８１Ｙ、８２ＹはそれぞれＹミラー
用の第１レーザ干渉計と第２干渉計であり、Ｘ軸の場合
と同様にＹミラー７Ｙと組み合わせてステージ５のＹ軸
方向の位置及びＺ軸まわりの回転量が検出される。９は
ステージ５をＸ，Ｙ，Ｚ軸方向へ移動及びＺ軸まわりに
回転させるための駆動装置部全体を示す記号である。駆
動装置部９について以下に説明する。

【００１７】位置決め制御系においては、各所の摩擦な
どの影響により、位置決め制御系の制御精度には限界が
ある。そこで、図１と図２に示す駆動装置部は、制御精
度は悪いが大きな移動量が可能な粗位置決め制御と、摩
擦が小さいアクチュェータを使用して変位量は小さいが
制御精度が良い微位置決め制御の２段でステージ５の位
置決めを行う方策を示している。

【００１８】図１において、１０はステージ５のＸ軸方
向の移動量を制御するＸ軸駆動装置であり、電気モータ
１１とボールねじ１２等で構成されている。１３はＸ軸
駆動装置１０によって駆動されるＸステージ、１４はテ
ーブル５のＹ軸方向の移動量を制御するＹ軸駆動装置で
あり、電気モータ１５、ガイドローラ１６、図示しない
ボールねじ等で構成されており、Ｘステージ１３上に設
けられている。１７はＹ軸駆動装置１４によって駆動さ
れるＹステージである。１８はＹステージ１７に設けら
れたＸ軸ピエゾアクチュェータであり、このＸ軸ピエゾ
アクチュェータ１８により微動枠１９のＸ方向の微位置
決め制御系が構成されている。そして、微動枠１９に設
けられたＹ軸ピエゾアクチュェータ２０、２１により、
微動台２２のＹ方向の微位置決め制御系が構成されてい
る。また、ピエゾアクチュエータ２０、２１を互いに反
対方向に駆動することにより、Ｚ軸まわりの位置決め制
御系、すなわちΘ位置決め制御系を構成することができ
る。したがって、Ｘ軸駆動装置１０とＸ軸ピエゾアクチ
ュエータ１８でＸ方向駆動装置を構成し、Ｙ軸駆動装置
１４とＹ軸ピエゾアクチュエータ２０、２１でＹ方向駆
動装置を構成し、Ｙ軸ピエゾアクチュエータ２０、２１
でΘ駆動装置を構成している。

【００１９】２３は、ステージ５の垂直方向（Ｚ方向）
の移動量を制御する、すなわち、ウエハ１の高さを制御
する垂直駆動装置であり、電気モータ２４を駆動するこ
とによって、くさび２５をＸ方向に出し入れすることに
より微動枠１９をＺ方向に駆動する。また、電気モータ
２４には回転量検出器、例えばロータリエンコーダが直
結されており、ステージ制御手段４３でこのロータリエ
ンコーダを位置フィードバックセンサとした位置決め制
御系を構成している。

【００２０】２６、２７、２８は板ばねであり、Ｘ軸ピ
エゾアクチュエータ１８及びくさび２５を駆動すると、
部材２９が図４の破線のように曲がり、微動枠１９が
Ｘ，Ｚ軸方向以外に動かないようになっている。また、
３０、３１、３２はめがねばねであり、Ｙ軸方向には柔
らかいがＺ軸方向には固い構造となっている。

【００２１】次に、制御回路について説明する。４０
は、各種処理やその処理条件等、例えば露光処理におけ
る露光時間等の処理条件や本発明によるステージ５の位
置測定処理等、を入力する入力コンソールである。４１
はチャンバ内（図示せず）の温度や気圧等を検出する検
出回路、４２は入力コンソール４０から入力された処理
内容や検出回路からの信号に基づいて、ステージ５の制
御モード（位置制御、速度制御等）の選択や位置指令値
の作成及び照明系のシャッタ（図示せず）の開閉制御等
を行う統括制御手段である。４３は統括制御手段４２か
らの指令に基づいて、その指令に適したステージ５の位
置又は速度を制御するための制御系を、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸及
びＺ軸まわりの各制御系について構成するステージ制御
手段である。４４は統括制御手段４２からの指令及びレ
ーザ干渉計８１Ｘ、８２Ｘ、８１Ｙ、８２Ｙの検出値に
基づいて、ミラーの凹凸の測定及び補正を行うと共に、
ステージ制御手段４３へステージ５の位置を出力するミ
ラー凹凸補正手段である。そして、４５は粗位置決め用
アクチュエータである電気モータ１１、１５、２４のド
ライバ回路であり、４６は微位置決め用アクチュエータ
であるピエゾアクチュエータ１８、２０、２１のドライ
バ回路である。

【００２２】次に、上述した装置を用いて本発明の位置
測定方法及び位置決めの補正方法の一実施例を説明す
る。図５は本発明の投影露光装置の概略的な動作のフロ
ーチャートを示す図である。なお、図５ではパターンを
重ね合わせるための処理等は割愛してある。

【００２３】図５において、まず、手順５０で本発明の
一つであるミラーの凹凸測定とその記憶を行う。このミ
ラー凹凸測定についてはあとで詳細に述べる。次に、手
順５１でレチクルローダ等（図示せず）で所望のレチク
ルを搬入すると共に、レチクルステージ（図示せず）に
よってレチクル２を所定の位置へセットする。

【００２４】そして、手順５２でウエハローダ等（図示
せず）により、ウエハチャック６上にウエハ１を載せ固
定する。次に、手順５３で第１番目の露光ショット位置
の中心と投影レンズ４の光軸中心が一致する位置にウエ
ハ１を位置決めする。

【００２５】ウエハの位置決め５３は、大略以下のプロ
セスで行う。これを図６に示した。先ず、手順５３１と
してピエゾアクチュエータ１８、２０、２１を中立にす
る。この時、ピエゾアクチュエータのドライバ回路４６
の入力値はゼロとなる。

【００２６】その上で、最初に粗動制御を行う。即ち、
手順５３２として統括制御手段４２からミラー凹凸補正
手段４４を経てステージ制御手段４３に位置指令値Ｘre
fとＹrefを取り込む。この座標値（Ｘref、Ｙref）は、
ミラーの凹凸補正前の設定値である。次に、手順５３３
としてＸミラー用の第２レーザ干渉計８２Ｘの出力値ｘ
２とＹミラー用の第２レーザ干渉計８２Ｙの出力値ｙ２
を手段４４、４３に取り込む。そして、手順５３４で制
御偏差｜Ｘref−ｘ２｜と｜Ｙref−ｙ２｜との値が小さ
くなるようにモータドライバ回路４５を制御し、モータ
１１、１５を駆動する。

【００２７】手順５３４Ａで前記制御偏差をある閾値
（規定値１）と比較しながらモータ１１、１５の駆動を
続け、これら偏差が規定値１より小さくなれば粗動制御
は終了するため、手順５３５でモータ１１、１５を停止
する。

【００２８】次に、ミラーの凹凸補正を含む微動制御に
移る。先ず、手順５３６で統括制御手段４２から、位置
指令値ＸrefとＹrefに加え、Ｚ軸まわりの微回転指令値
θrefを取り込む。この時、同時にミラーの凹凸補正も
行われる。凹凸補正の方法については以下に詳しく述べ
るので、ここではプロセス的に簡単に述べるにとどま
る。

【００２９】図７はそのプロセスを示している。手順９
０１としてミラー凹凸補正手段４４の内部に収納された
データ補正手段９０に、Ｘミラー用の第２レーザ干渉計
８２Ｘの出力値ｘ２、Ｙミラー用の第１レーザ干渉計８
１Ｙの出力値ｙ１及びＹミラー用の第２レーザ干渉計８
２Ｙの出力値ｙ２を取り込む。次いで、手順９０２とし
て既に計測済みのミラー凹凸形状補正値を加える。

【００３０】即ち、８２Ｘ、８２Ｙ及び８２Ｙの各々補
正された出力値ｘ２′ｙ２′及びｙ２′は、 ｘ２′＝ｘ２＋ΔＸ｜_y2 ｙ１′＝ｙ１＋ΔＹ｜_x2+L ｙ２′＝ｙ２＋ΔＹ｜_x2 と表される。ここに例えばΔＹ｜_x2は、出力値 （座標
値）ｘ２におけるｙ２の意味で、Ｙ２ミラーのｘ２にお
ける凹凸形状に対応した値である。

【００３１】補正された各出力値ｘ２′、ｙ１′、ｙ
２′は、手順９０３でステージ制御手段４３へ出力され
る。この出力補正プロセスはステージの微動制御系が動
作しているときは、いつも稼動している。

【００３２】さて、再び図６に戻ると以上のように出力
補正されたデータｘ２′、ｙ１′、ｙ２′は、手順５３
７でフィードバック信号としてステージ制御手段４３に
取り込まれる。この手順５３７は、前記図７の手順９０
３に該当する。次に、手順５３８で先に取り込んだ指令
値Ｘref、Ｙref、θrefとフィードバック信号ｘ２′、
ｙ１′、ｙ２′を、図１４に示すステージ制御手段４３
内の微動制御手段６１に送り、制御偏差｜Ｘref−ｘ
２′｜、｜Ｙref−ｙ２′｜及び｜θref−（ｙ１′−ｙ
２′）／Ｌ｜を演算し、前記制御偏差が小さくなる方向
にピエゾアクチュエータ１８、２０、２１を駆動し、手
順５３８Ａで制御偏差値と前記規定値１より更に小さな
閾値（規定値２）とを比較する。制御偏差値が規定値２
より小さくなれば、微動制御が終了である。これが手順
５３９である。

【００３３】そして、ウエハ１の位置決めが完了した
後、図５の手順５４で、入力コンソール４０から与えら
れた露光時間だけシャッタを開き、露光を行う。次に、
手順５５に移り、ウエハ１の全ショットの露光が完了し
たか調べる。当然であるが、最初は全ショットの露光が
完了してないので、制御手順は手順５３に戻り、次のシ
ョット位置にウエハ１を位置決めする。

【００３４】以上説明した手順５３乃至５５を全ショッ
トが終了するまで行う。そして、全ショットの露光が終
了した後手順５６に移り、ウエハ１をウエハアンローダ
等（図示せず）で搬出して、ウエハ１枚の処理を終了す
る。次に、手順５７で同一レチクルで露光すべきウエハ
の露光がすべて完了したか調べる。当然であるが、最初
は全ウエハの露光が完了してないので、制御手順は手順
５２に戻り、次のウエハを搬入する。

【００３５】以上説明した手順５２乃至５７を全ウエハ
が終了するまで行う。そして、全ウエハの露光が終了し
たなら手順５８に移り、レチクル２をレチクルアンロー
ダ等（図示せず）で搬出して、同一レチクルで行うべき
処理を全て終了する。更に、手順５９で全てのレチクル
に対しての処理が完了したか調べる。もし、完了してな
ければ、手順５１乃至５９を全レチクルが終了するまで
行う。そして、全レチクルの処理が完了したなら終わ
る。

【００３６】次に、前記した手順５０のミラー凹凸測定
について詳しく述べる。便宜上、ステージ５をマイナス
Ｘ方向へ移動させつつＹミラー７Ｙの凹凸測定を行う場
合を以下に述べるが、「Ｙ方向ステージ移動、Ｘミラー
凹凸測定」の場合も同様である。図８はＹミラー７Ｙの
凹凸測定動作におけるステージ制御手段４３とミラー凹
凸補正手段４４の信号の流れを示す図、図９はＹミラー
７Ｙの凹凸測定動作におけるステージ制御手段４３に含
まれる微動制御手段６１による微動制御系の構成を示す
図、図１０はＹミラー７Ｙの凹凸測定動作におけるＹミ
ラー用の第２レーザ干渉計８２Ｙの出力信号ｙ２とＹ方
向の位置指令値ｙ１refを示す図、図１５、図１６はＹ
ミラー７Ｙの凹凸測定プロセスを示す図である。

【００３７】まず、レーザ干渉計８１Ｙ、８１Ｘのレー
ザ光がミラーエッジに当たっている図３の状態で各レー
ザ干渉計の出力値を零にする。これが図１５の手順１３
１である。そして、その状態からＸ軸方向にステージ５
を移動させた時Ｘミラー用の第１レーザ干渉計８１Ｘの
出力値ｘ１と第２レーザ干渉計８２Ｘの出力値ｘ２の差
を零にするようステージ５を制御すると共に、ステージ
５をＸ方向に移動させながらＹミラー７Ｙの凹凸を測定
する。

【００３８】この時のＸ，Ｙそれぞれの粗動、微動制御
系について図８と図９を用いて説明する。なお、Ｘ，Ｙ
各粗動制御系はステージ制御手段４３における粗動制御
手段６０で構成され、Ｘ，Ｙ，Θ各微動制御系は微動制
御手段６１で構成される。

【００３９】まず、Ｘ方向の粗動制御系は統括制御手段
４２からの速度指令（Ｘrefの微動値）と図示しない速
度フィードバック信号等（例えばタコジェネレータ）に
基づいて、ステージ５をｘ方向にほぼ一定速度で移動さ
せるための指令量をドライバ回路４５へ出力する。これ
が図１５の手順１３２、１３３である。ドライバ回路４
５のモータ１１に対する指示は、速度指令値とフィード
バック信号値が等しくなるような方向の駆動である。こ
れが、手順１３４である。なお、ステージ制御手段４３
に入力されているＸミラー用の第２レーザ干渉計８２Ｘ
の出力値ｘ２は、Ｘ方向の移動距離を測定し、Ｙミラー
用の第２レーザ干渉計８２Ｙのレーザビームが右側のＹ
ミラーエッジに到達（手順１３４Ａで判定）したなら
ば、Ｘ方向の移動を停止させるために用いる。Ｘ方向の
移動停止は図１５の手順１３５によるモータ１１の粗動
停止である。この時、Ｙ方向のブレは小さいのでＹ方向
の制御偏差は微動制御系で補正することにし、粗動制御
系は構成しない。すなわち、ドライバ回路４５への出力
はゼロとする（手順１３５Ａ）。

【００４０】微動制御系は、ピエゾアクチュエータのド
ライバ回路４６及びピエゾアクチュエータ１８、２０、
２１から成る。統括制御手段４２からのΘ方向の指令値
Θref、ミラー凹凸補正手段４４からのＹ方向の位置指
令値ｙ１ref、Ｘミラー用のレーザ干渉計８１Ｘ、８２
Ｘの出力値ｘ１，ｘ２、Ｙミラー用の第１レーザ干渉計
８１Ｙの出力値ｙ１を図８、９に示す微動制御手段６１
に入力する。このプロセスは、図１５に手順１３６、１
３７、１３８として示されている。ここに、ｙ１refは
８２Ｘの出力値ｘ２に対応した位置で計測された８２Ｙ
の出力値ｙ２である。これを、８２Ｘの出力値で前記ｘ
２プラスＬとなった位置に対応した８１Ｙの出力指示値
として与えるのである。

【００４１】まず、Ｙ方向の指令値ｙ１refとレーザ干
渉計８１Ｙの出力値ｙ１との差を減算器６２で演算し、
その出力値δｙをＰＩＤ回路６３に入力する。ＰＩＤ回
路６３は、比例回路６４で出力値δｙにある比例ゲイン
を掛けた値と、積分回路６５で出力値δｙにある積分ゲ
インを掛けた値と、微分回路６６で出力値δｙにある微
分ゲインを掛けた値を加算器６７で加算し、出力する。
そして、その出力値を減算器６８と加算器６９に入力す
る。

【００４２】Θ方向に関しては、次のようになる。レー
ザ出力値ｘ１とｘ２の差を減算器７０で演算し、除算器
７１でその出力値をレーザ干渉計８１Ｘ，８２Ｘのビー
ム間距離Ｌで除算することによって、Ｘミラー７Ｘの傾
斜、すなわちステージ５の傾斜量θを得る。Θ方向の指
令値Θref（通常は零）から傾斜量θを減算器７２で差
し引き、その出力値δθをＰＩＤ回路７３に入力する。
なお、ＰＩＤ回路７３はＰＩＤ回路６３と同様の構成と
なっている。そして、ＰＩＤ回路７３の出力値を減算器
６８と加算器６９に入力する。減算器６８と加算器６９
の出力はドライバ回路４６に入力され、それぞれ増幅器
７４、７５により電圧増幅されてＹ軸ピエゾアクチュエ
ータ２０、２１へ出力される。各ピエゾアクチュエータ
２０、２１はこれら偏差δｙ、δθを小さくする方向へ
駆動される。これが図１５の手順１３９である。そし
て、前記したような、粗動Ｘが停止（手順１３９Ａ）す
れば、微動Ｙ、θも停止する。

【００４３】なお、ピエゾアクチュエータは一般的に単
一電源（たとえば０から１００Ｖ）で駆動されるので、
ドライバ回路４６では、減算器６８と加算器６９の出力
値に一定のオフセット電圧を加算した後、電圧増幅して
いる。したがって、ドライバ回路４６への入力値が零の
場合、ピエゾアクチュエータ１８、２０、２１にはピエ
ゾアクチュエータの変位が全ストローク範囲の中間に位
置する一定のオフセット電圧が印加される。

【００４４】そして、ステージ５のＸ方向は一定速度で
移動させるので、Ｘ微動制御系は構成せず、Ｘ軸ピエゾ
アクチュエータ１８には一定のオフセット電圧が印加さ
れている。

【００４５】以上説明したように微動の制御系を構成す
ることにより、Ｙ軸ピエゾアクチュエータ２０、２１に
よって、Ｙ方向の制御偏差δｙとΘ方向の制御偏差δθ
を常に零又は零に近くすることが出来る。すなわち、ス
テージ５はＹ方向の指令値ｙ１refに応じた位置を保ち
つつ、かつ一定の姿勢を保った状態でＸ方向に一定速度
で移動する。この結果、Ｙミラー７Ｙの凹凸形状が高い
精度で連続的に計測できる。

【００４６】次に、ミラー凹凸補正手段４４の動作につ
いて説明しておく。このプロセスを示したのが図１６で
ある。Ｙミラー７Ｙの凹凸測定におけるミラー凹凸補正
手段４４はレーザ干渉計８１Ｘ、８２Ｘ、８１Ｙ、８２
Ｙの出力値ｘ１、ｘ２、ｙ１、ｙ２を取り込んで、Ｙミ
ラー７Ｙの凹凸値の測定と記憶を行うと共に、ステージ
制御手段４３へＹ方向の位置指令値ｙ１refとレーザ出
力値ｘ１、ｘ２、ｙ１を出力する。

【００４７】即ち、先ず手順１４０Ａで粗動Ｘ（テーブ
ル５のＸ方向への移動）が停止しているか否かを判断
し、停止していなければ、図１６の手順１４０で８２Ｘ
の出力値ｘ２を取り込む。そして、手順１４０Ｂで前回
のデータ記憶、読み出し位置からＸ方向に一定距離進ん
だかどうかｘ２の値を監視する。ｘ２により一定距離進
んだことがわかったならば、手順１４１で８２Ｘの出力
値ｘ２と８２Ｙの出力値ｘ２と８２Ｙの出力値ｙ２を取
り込む。手順１４２は、ステージ５の位置記憶である。
ｘ２に対応させてｙ２を記憶手段７８で座標として記憶
する。ここに、Δｙ＝ｙ２｜_x2の意味である。以上の手
順は、具体的には以下のようにして行う。

【００４８】ステージ５のＸ方向移動に連動して変化す
るＸミラー用の第２レーザ干渉計８２Ｘの出力値ｘ２を
データ取り込みタイミング発生手段７６で分周し、ある
一定の距離間隔（例えば、数十μｍ〜１ｍｍ）でミラー
凹凸測定手段７７にトリガ信号を出力する。ミラー凹凸
測定手段７７では、そのトリガ信号が入力された時のレ
ーザ出力値ｘ２とｙ２を取り込み、そのレーザ出力値を
データ記憶手段７８に出力する。データ記憶手段７８で
は、その受け取ったレーザ出力値ｙ２をｘ２のに対応し
て、記憶する。従って、ステージ５のＸ方向の移動が完
了した状態においては、データ記憶手段７８には、

【数１】 (x20,Δy0)、(x21,Δy1)、(x22,Δy2)、……、(x2n,Δyn) ＝(x20,y20)、(x21,y21)、(x22,y22)、……、(x2n,y2n) のデータ群（１）が記憶される。但し、(x20,Δy0)はx2
0に対応した値ｙ２値を示す。

【００４９】また、ミラー凹凸測定手段７７では、前述
の記憶処理と共に、８２Ｙの出力値ｙ２を、ステージ５
がｘ２＋Ｌの位置に移動した時の８１Ｙの出力すべき値
Δｙとしてトリガ信号入力時のレーザ出力値ｘ２の検索
によりデータ記憶手段７８から読み出し、Ｙ方向の位置
指令値ｙ１refとしてステージ制御手段４３へ出力する
機能を果たす。これが図１６の手順１４３である。この
操作は、Ｘ方向のステージ移動が停止する迄、連続的に
続けられる。

【００５０】以上述べたＹミラー７Ｙの凹凸形状測定、
記憶、検索処理を図１０に示した具体例を用いて、説明
する。図１０はＹミラー７Ｙの凹凸測定動作におけるＹ
ミラー用の第２レーザ干渉計８２Ｙの出力信号ｙ２とＹ
方向の位置指令値ｙ１refを示したものである。なお、
実際はレーザ干渉計８１Ｙ、８２Ｙが停止していて、Ｙ
ミラー７Ｙが図中を左右に移動するのであるが、説明を
判り易くするため、レーザ干渉計８１Ｙ、８２Ｙが図中
右に移動するものとして説明する。また、Ｙミラー７Ｙ
のＡ−Ｂ間は幾何学的にほぼ平坦とする。

【００５１】図中のｙ２とｙ１refはレーザ干渉計８
１ＹがミラーエッジのＡからＢまで移動したときの値で
ある。ただし、距離Ｌに対応するＡからＢまではｙ１re
fに対応するｙ２の値が記憶されていないので、ｙ１ref
は零としてミラー凹凸測定手段７７から微動制御手段６
１へ出力される。図中のｙ２とｙ１refはレーザ干渉
計８１ＹがＡからＣまで移動したときの値である。図か
らわかるように、Ｂ点におけるレーザ干渉計８２Ｙのｙ
２値がＢ点のｙ１refに、Ｃ点におけるｙ２値がＣ点の
ｙ１refにそれぞれ置き換えられている。そして、図中
のｙ２とｙ１refはレーザ干渉計８１ＹがＡからＥま
で、Ｙミラー７Ｙの測定すべき範囲を全て測定したとき
の値である。この結果、図１０のｙ２値がＹミラー７
Ｙの凹凸値となる。

【００５２】このようにＹ方向の測定を行うことによ
り、Ｙミラー７Ｙ、すなわちテーブル５がＹ方向に動く
こと無く、Ｙミラー７Ｙの凹凸を測定することが出来る
ので、ミラーの凹凸量を高精度で測定できる。

【００５３】以下に、図３及び図１１乃至図１２を用い
てＸミラー７Ｘの凹凸測定について述べるが、前記した
ように基本的にはＹミラー測定と同じである。図１１は
Ｘミラー７Ｘの凹凸測定動作におけるステージ制御手段
４３とミラー凹凸補正手段４４の信号の流れを示す図、
図１２はＸミラー７Ｘの凹凸測定動作におけるステージ
制御手段４３に含まれる微動制御手段６１による微動制
御系の構成を示す図である。

【００５４】まず、Ｙミラー７Ｙの凹凸測定動作の場合
と同様に、レーザ干渉計のレーザ光がミラーエッジに当
たっている図３の状態で各レーザ干渉計の出力値を零に
する。そして、その状態からＹミラー用の第１レーザ干
渉計８１Ｙの出力値ｙ１と第２レーザ干渉計８２Ｙの出
力値ｙ２の差を零にするようステージ５を制御すると共
に、ステージ５をＹ方向に移動させながらＸミラー７Ｘ
の凹凸を測定する。

【００５５】この時のＸ，Ｙそれぞれの粗動、微動制御
系について説明する。まず、Ｘ方向の粗動制御系は統括
制御手段４２からの速度指令（Ｙrefの微分値）と図示
しない速度フィードバック信号等（例えばタコジェネレ
ータ）に基づいて、ステージ５をほぼ一定速度で移動さ
せるための指令量をドライバ回路４５へ出力する。そし
て、Ｘ方向のブレは小さいのでＸ方向の制御偏差は微動
制御系で補正することにし、粗動制御系は構成しない。
すなわち、ドライバ回路４５への出力は零とする。

【００５６】微動制御手段６１は、統括制御手段４２か
らのΘ方向の指令値Θref、ミラー凹凸補正手段４４か
らのＸ方向の位置指令値ｘ１ref、Ｙミラー用のレーザ
干渉計８１Ｙ、８２Ｙの出力値ｙ１，ｙ２、Ｘミラー用
の第１レーザ干渉計８１Ｘの出力値ｘ１に基づき、図１
２に示すＸ方向の微動制御系とΘ方向の制御系を構成す
る。

【００５７】まず、Ｘ方向の指令値ｘ１refとレーザ出
力値ｘ１の差を減算器８０で演算し、その出力値δｘを
ＰＩＤ回路８３に入力する。なお、ＰＩＤ回路８３は、
ＰＩＤ回路６３と同様の構成となっている。そして、Ｐ
ＩＤ回路８３の出力はドライバ回路４６に入力され、増
幅器８４により電圧増幅されてＸ軸ピエゾアクチュエー
タ１８へ出力している。

【００５８】Θ方向に関しては、次のようになる。レー
ザ出力値ｙ１とｙ２の差を減算器８５で演算し、除算器
８６でその出力値をレーザ干渉計８１Ｙ，８２Ｙのビー
ム間距離Ｌで除算することによって、Ｙミラー７Ｙの傾
斜、すなわちテーブル５の傾斜量θを得る。Θ方向の指
令値Θrefから傾斜量θを減算器８７で差し引き、その
出力値δθをＰＩＤ回路８８に入力する。そして、ＰＩ
Ｄ回路８８の出力のうち、一方は直接ドライバ回路４６
へ入力され、他方は反転器８９を介してドライバ回路４
６に入力される。そして、それぞれ増幅器７４、７５に
より電圧増幅されてＹ軸ピエゾアクチュエータ２０、２
１へ出力している。

【００５９】以上説明したように微動の制御系を構成す
ることにより、Ｘ軸ピエゾアクチュエータ１８、Ｙ軸ピ
エゾアクチュエータ２０、２１によって、Ｘ方向の制御
偏差δｘとΘ方向の制御偏差δθを常に零又は零に近く
することが出来る。すなわち、ステージ５はＸ方向の指
令値ｘ１refに応じた位置を保ちつつ、かつ一定の姿勢
を保った状態でＹ方向に一定速度で移動する。この結
果、Ｘミラー７Ｘの凹凸形状も高い精度で連続的に測定
できる。

【００６０】Ｘミラー７Ｘの凹凸測定におけるミラー凹
凸補正手段４４はレーザ干渉計８１Ｘ、８２Ｘ、８１
Ｙ、８２Ｙの出力値ｘ１、ｘ２、ｙ１、ｙ２を用いて、
Ｘミラー７Ｘの凹凸値の測定と記憶を行うと共に、ステ
ージ制御手段４３へＸ方向の位置指令値ｘ１refとレー
ザ出力値ｙ１、ｙ２、ｘ１を出力する。

【００６１】ステージ５のＹ方向移動に連動して変化す
るＸミラー用の第２レーザ干渉計８２Ｘの出力値ｘ２を
データ取り込みタイミング発生手段７６で分周し、ある
一定の距離間隔（例えば、数十μｍ〜１ｍｍ）でミラー
凹凸測定手段７７にトリガ信号を出力する。ミラー凹凸
測定手段７７では、そのトリガ信号が入力された時のレ
ーザ値ｙ２とｘ２を取り込み、そのレーザ値をデータ記
憶手段７８に出力する。データ記憶手段７８では、その
受け取ったレーザ値ｘ２をｙ２の関数として、記憶す
る。従って、ステージ５のＹ方向の移動が完了した状態
においては、データ記憶手段７８には、

【数２】 (y20,Δx0)、(y21,Δx1)、(y22,Δx2)、……、(y2n,Δxn) ＝(y20,x20)、(y21,x21)、(y22,x22)、……、(y2n,x2n) のデータ群（２）が記憶される。分周時間を更に短縮す
れば、事実上連続的に凹凸形状の測定記憶ができる。

【００６２】また、ミラー凹凸測定手段７７は、前述の
記憶処理と共に、８２の出力値ｘ２を、ステージ５がｙ
２＋Ｌの位置に移動した時の８１Ｘの出力すべき値Δｘ
として、データ記憶手段７８から読み出し、Ｘ方向の位
置指令値ｘ１refとしてステージ制御手段４３へ出力す
る機能を果たす。

【００６３】以上述べたＸミラー７ＸとＹミラー７Ｙの
凹凸測定動作を行うことにより、データ記憶手段７８に
は（数１）、（数２）で表されたデータ群（１）とデー
タ群（２）が記憶される。

【００６４】今度は、手順５３で行うミラー凹凸補正に
ついて図１３と図１４を用いて説明する。図１３はミラ
ー補正動作におけるステージ制御手段４３とミラー凹凸
補正手段４４の信号の流れを示す図、図１４はミラー凹
凸補正動作におけるステージ制御手段４３に含まれる微
動制御手段６１による微動制御系の構成を示す図であ
る。なお、指令値Θrefは前段で露光されたLSIのパター
ンに今回露光するLSIパターンを重ね合わすためにステ
ージを回転させるためのものである。

【００６５】まず、Ｘ、Ｙそれぞれの粗動制御系につい
て説明する。Ｘ、Ｙ方向の粗動制御系は統括制御手段４
２からの位置指令値ｘrefとレーザ干渉計８２Ｘの出力
値ｘ２の差が、また位置指令値ｙrefとレーザ干渉計８
２Ｙの出力値ｙ２の差が、すなわち制御偏差が小さくな
る方向の指令量をドライバ回路４５へ出力する。そし
て、その制御偏差がある一定値以下になったなら、ドラ
イバ回路４５への指令量を零にすると共に、微動制御手
段６１によって図１４の微動制御系を構成し、ピエゾア
クチュエータ１８、２０、２１により、粗動制御系で追
い込めなかった制御偏差を補正する。

【００６６】なお、図１４で用いているフィードバック
信号値ｘ２’、ｙ１’、ｙ２’は、データ補正手段９０
にてレーザ干渉計８２Ｘ、８１Ｙ、８２Ｙの出力値ｘ
２、ｙ１、ｙ２に対してミラーの凹凸補正を行ったもの
である。

【００６７】すなわち、フィードバック信号値ｘ２’
は、データ記憶手段７８に記憶されたデータ群（２）の
中からレーザ干渉計８２Ｙの出力値ｙ２に対応したＸミ
ラー７Ｘの凹凸補正値Δｘを選択し、その補正値Δｘを
レーザ干渉計８２Ｘの出力値ｘ２に加えた値である。ま
た、フィードバック信号値ｙ１’は、データ記憶手段７
８に記憶されたデータ群（１）の中からレーザ干渉計８
２Ｘの出力値ｘ２から距離Ｌ離れた位置に対応したＹミ
ラー７Ｙの凹凸補正値Δｙを選択し、その補正値Δｙを
レーザ干渉計８１Ｙの出力値ｙ１に加えた値である。さ
らに、フィードバック信号値ｙ２’は、データ記憶手段
７８に記憶されたデータ群（１）の中からレーザ干渉計
８２Ｘの出力値ｘ２に対応したＹミラー７Ｙの凹凸補正
値Δｙを選択し、その補正値Δｙをレーザ干渉計８２Ｙ
の出力値ｙ２に加えた値である。これら、粗動制御系、
微動制御系の駆動プロセスは、既に図６の手順５３４〜
５３８として説明した通りである。

【００６８】尚、図１７、図１８にはＸミラー凹凸測定
の処理手順を示している。この図１７、図１８はＹミラ
ーの凹凸測定での図１５、図１６に対応しており、特に
説明は必要ないであろう。

【００６９】なお、フィードバック信号値ｘ２’は、デ
ータ記憶手段７８に記憶されたデータ群（２）の中から
レーザ干渉計８２Ｙの出力値ｙ２に対応したＸミラー７
Ｘの凹凸補正値Δｘを選択して補正すると述べたが、デ
ータ群（２）に対応した出力値ｙ２が記憶されていない
場合は、記憶されているｙ２から補間して凹凸補正値Δ
ｘを求める。

【００７０】また、図１３と図１４では、レーザ干渉計
８２Ｘ、８２Ｙを用いてステージ５の位置検出を行う例
を示したが、レーザ干渉計８１Ｘ、８１Ｙを用いてステ
ージ５の位置検出を行ってもよい。

【００７１】さらに、本発明の実施例の説明において
は、ステージ５をほぼ一定の速度で移動させながら、ミ
ラーの凹凸量を測定すると述べたが、ステージ移動→停
止→凹凸量測定→移動→停止→凹凸量測定→……と停止
しながらミラーの凹凸量を測定してもよい。

【００７２】なお、ミラー凹凸補正手段４４の動作につ
いてはブロック図で説明したが、ハードウエア回路又は
マイクロコンピュータ等によるソフトウエアで構成して
もよい。

【００７３】また、レーザ干渉計８１Ｙ、８２Ｙの計測
値によってステージ５の回転を検出する例を示したが、
レーザ干渉計８１Ｘ、８２Ｘの計測値によってステージ
５の回転検出を行ってもよい。

【００７４】さらに、図５の例では手順５０のミラー凹
凸測定が入っているが、ミラー凹凸測定は、ステージの
組立て調整後や分解調整後に１回行い、その時のミラー
凹凸量を記憶しておき、手順５３のウエハの位置決め時
にその記憶値を用いても良い。

【００７５】なお、以上の説明では、レーザ干渉計のレ
ーザがミラーエッジに当たっている図３の状態からミラ
ーの凹凸測定を開始したが、レーザがミラーの中間に当
たっている状態から、ステージを往復動させてミラーの
凹凸測定を行ってもよい。

【００７６】また、実施例の説明においては、粗動駆動
装置と微動駆動装置の２段から成るステージに本発明を
適用した例について述べたが、Ｘ、Ｙ方向の１段の駆動
装置とステージのΘ駆動装置から成るステージに本発明
を適用しても本発明の主旨から外れるものではない。

【００７７】ミラーの凹凸は２次元的な分布を有するの
で、Ｚ軸方向にステージをシフトした場合には、その都
度前記ミラーの凹凸形状測定記憶を行うことが望まし
い。

【００７８】さらに、本発明の実施例の説明において
は、投影露光装置用のステージに本発明を適用した例を
示したが、本発明の位置測定方法及び位置決め方法はミ
ラーと非接触変位計によってステージの位置測定を行
う、例えば電子描画装置や座標測定装置用のステージ
等、全てのステージに適用できることは言うまでもな
い。

【００７９】尚、本発明の非接触変位計に関して前記実
施例では、レーザ干渉計、例えばＨｅ−Ｎｅガスレーザ
を用いた干渉計を用いる場合について述べた。しかし、
本発明の主旨によれば、必ずしもコヒーレント光を用い
た干渉計を利用しなくてもよい。例えば、集束超音波ビ
ームを用いた変位計を利用したり、オートコリメータに
よって平行化した光束をミラー反射面に照射する方式を
採用しても目的が達せられる。

【００８０】

【発明の効果】以上実施例を用いて説明したように、本
発明によれば、Ｘ及びＹミラー用非接触変位計の１台で
計測記憶された距離値がそのままＸ及びＹミラー反射面
の凹凸形状に対応するので、簡便にして高精度の２次元
座標測定及び位置決めができ、有効である。又、積分方
式をとらないので、累積誤差の問題も解決され、事実上
ほぼ連続的に位置誤差補正ができるため、投影露光装置
等の高精細化に資することができると考えられる。更
に、ミラーを十分大きな力でステージに固設することも
可能となり、ステージをより大きな加速度で移動させう
るため、露光作業等の効率向上に資することができると
考えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の位置測定方法及び位置決め方法を説明
するための投影露光装置の一実施例の全体構成図であ
る。

【図２】図１のII−II’矢視図である。

【図３】図１に示すステージ装置の平面図である。

【図４】図１に示すステージ装置の微動枠を拡大して示
す正面図である。

【図５】本発明の投影露光装置の概略的な動作の全体的
なフローチャートである。

【図６】ウエハの位置決めに関する工程のフローチャー
トである。

【図７】ミラーの凹凸補正を行う工程のフローチャート
である。

【図８】Ｙミラー７Ｙの凹凸測定動作におけるステージ
制御手段４３とミラー凹凸補正手段４４の信号のながれ
を示す図である。

【図９】Ｙミラー７Ｙの凹凸測定動作におけるステージ
制御手段４３に含まれる微動制御手段６１による微動制
御系の構成を示す図である。

【図１０】Ｙミラー７Ｙの凹凸形状測定動作におけるＹ
ミラー用の第２レーザ干渉計８２Ｙの出力信号ｙ２とＹ
方向の位置指令値ｙ１refを示す図である。

【図１１】Ｘミラー７Ｘの凹凸形状測定動作におけるス
テージ制御手段４３とミラー凹凸補正手段４４の信号の
ながれを示す図である。

【図１２】Ｘミラー７Ｘの凹凸形状測定動作におけるス
テージ制御手段４３に含まれる微動制御手段６１による
微動制御系の構成を示す図である。

【図１３】ミラー補正動作におけるステージ制御手段４
３とミラー凹凸形状補正手段４４の信号のながれを示す
図である。

【図１４】ミラー補正動作におけるステージ制御手段４
３に含まれる微動制御手段６１による微動制御系の構成
を示す図である。

【図１５】ステージの移動プロセスを示す図である。

【図１６】レーザ干渉計による計測プロセスを示す図で
ある。

【図１７】ステージの移動プロセスを示す図である。

【図１８】レーザ干渉計による計測プロセスを示す図で
ある。

【符号の説明】

１ ウエハ ４ 投影レンズ、 ５ ステージ ７Ｘ Ｘミラー ７Ｙ Ｙミラー １０ Ｘ軸駆動装置 １４ Ｙ軸駆動装置 １８ Ｘ軸ピエゾアクチュエータ １９ 微動枠 ２０、２１ Ｙ軸ピエゾアクチュエータ ４２ 統括制御手段 ４３ ステージ制御手段 ４４ ミラー凹凸（形状）補正手段 ６０ 粗動制御手段 ６１ 微動制御手段 ７７ ミラー凹凸（形状）測定手段 ７８ データ記憶手段 ８１Ｘ Ｘミラー用の第１レーザ干渉計 ８１Ｙ Ｙミラー用の第１レーザ干渉計 ８２Ｘ Ｘミラー用の第２レーザ干渉計 ８２Ｙ Ｙミラー用の第２レーザ干渉計 ９０ データ補正手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｂ 11/00 Ａ Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｋ 7352−4Ｍ Ｈ０１Ｌ 21/30 ５２０ Ａ

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ほぼ直交するＸ，Ｙ方向に平行移動する
   ステージの縁端部にＸ及びＹ方向に沿って、各々の方向
   に長軸を有する平面鏡が１枚ずつ固設され、該平面鏡の
   各々の反射面と垂直方向の距離変化を非接触変位計で計
   測することによって、前記ステージのＸ，Ｙ方向の座標
   位置を測定する方法において、 まずＸ（又はＹ）方向に沿って前記ステージを移動させ
   て、該Ｘ（又はＹ）方向に平行に計測ビームが放射され
   る二台の前記非接触変位計各々の測定値が絶えず等しく
   なるように前記ステージをＸ−Ｙ面に垂直なＺ軸の周り
   に回転させると共に、前記Ｙ（又はＸ）方向に平行に計
   測ビームが放射される前記二台の非接触変位計のうち、
   いずれか一台を用いて前記Ｘ（又はＹ）方向に長軸を有
   する前記平面鏡の反射面の凹凸形状を該長軸方向に測定
   記憶する第１のステップと、 前記と全く同様にして前記Ｙ（又はＸ）方向に長軸を有
   する前記平面鏡の反射面の凹凸形状を該長軸方向に測定
   記憶する第２のステップと、 任意位置における前記ステージの座標位置を、前記二枚
   の平面鏡の基準位置からの移動座標（ｘ、ｙ）に前記第
   １及び第２のステップで得られた該位置（ｘ、ｙ）にお
   ける凹凸形状座標位置を加算した座標値（ｘ′、ｙ′）
   に補正して表す第３のステップとから成る移動ステージ
   の位置測定方法。
2. 【請求項２】 前記第１及び第２のステップにおいて、
   前記Ｘ（又はＹ）方向に長軸を有する前記平面鏡であ
   る、Ｙ（又はＸ）ミラーの反射面の凹凸形状を測定記憶
   する場合、先ず前記Ｙ軸（又はＸ軸）方向に平行に計測
   ビームを放射する二台の前記非接触変位計、即ち二台の
   Ｙ（又はＸ）ミラー用非接触変位計のうち、前記ステー
   ジの移動方向の前方に位置する第１の非接触変位計が前
   記Ｙ（又はＸ）ミラーのミラーエッジを占めるようにし
   て、更に前記ステージの移動方向と平行に計測ビームを
   放射する二台のＸ（又はＹ）ミラー用非接触変位計のう
   ち前記Ｙ（又はＸ）ミラー用非接触変位計からより離れ
   た位置にある非接触変位計が前記Ｘ（又はＹ）ミラーの
   ミラーエッジを占めるようにして前記ステージを位置決
   めし、該位置をＸ、Ｙ座標の基準位置とし、次に前記ス
   テージの移動方向の後方に位置するＹ（又はＸ）ミラー
   用の第２の非接触変位計を用いて前記Ｙ（又はＸ）ミラ
   ーの反射面との距離Δｙ（又はΔｘ）を前記ステージの
   移動方向に前記第２の非接触変位計がＹ（又はＸ）ミラ
   ーの反射側ミラーエッジに達する迄連続的に測定して、
   前記Ｘ（又はＹ）ミラーのミラーエッジを占める非接触
   変位計の前記Ｘ（又はＹ）ミラーの反射面との測定距離
   ｘ（又はｙ）の関数として座標点（ｘ、Δｙ）｛又は
   （ｙ、Δｘ）｝で凹凸形状を記憶する請求項１記載の移
   動ステージの位置測定方法。
3. 【請求項３】 前記ステージをＸ−Ｙ面に垂直なＺ軸の
   周りに回転させる角度θが、前記ステージの移動方向に
   平行に計測ビームを放射する二台の前記非接触変位計の
   各々の測定値ｘ１、ｘ２（又はｙ１、ｙ２）の偏差｜ｘ
   １−ｘ２｜（又は｜ｙ１−ｙ２｜）と前記二台の非接触
   変位計平行ビーム間距離Ｌとを用いて θ＝｜ｘ１−ｘ２｜／Ｌ（又は｜ｙ１−ｙ２｜／Ｌ） と計算される請求項１又は２記載の移動ステージの位置
   測定方法。
4. 【請求項４】 ほぼ直交するＸ、Ｙ方向に平行移動する
   ステージの縁端部に、前記Ｘ、Ｙのいずれかの方向に長
   軸を有する二枚の平面鏡が各々Ｘ方向、Ｙ方向に一枚ず
   つ固設されてＸミラー、Ｙミラーを構成し、該平面鏡の
   各々の反射面と垂直な方向の距離を測定するための二台
   の非接触変位計がＸ方向、Ｙ方向の各々に設置され、前
   記ステージの任意の所定位置への位置決めを、Ｘ軸（又
   はＹ軸）に平行に距離Ｌをおいて計測ビームが放射され
   る前記二台の非接触変位計の測定値が絶えず等しくなる
   ように前記ステージをＸ−Ｙ面に垂直なＺ軸の周りに微
   回転させながら一端のミラーエッジから他端のミラーエ
   ッジまでＸ軸（又はＹ軸）方向に移動させ、前記Ｘ（又
   はＹ）座標の基準位置から測定した座標ｘ２（又はｙ
   ２）においてＹ軸（又はＸ軸）に平行に距離Ｌをおいて
   計測ビームが放射される前記二台の非接触変位計のうち
   前記ステージの移動方向後方にある第２の非接触変位計
   でΔｙ（又はΔｘ）を計測して座標値（ｘ、Δｙ）｛又
   は（ｙ、Δｘ）｝として前記Ｙ（又はＸ）ミラーの長軸
   方向の凹凸形状を記憶し、次に全く同様にして前記ステ
   ージをＹ軸（又はＸ軸）方向に移動させつつ前記Ｘミラ
   ー（又はＹミラー）反射面の長軸方向全てに亘る凹凸形
   状を記憶する予備段階と、 所定の指示座標値（Ｘref、Ｙref）と前記Ｘミラー用及
   びＹミラー用の第２の非接触変位計での前記Ｘ、Ｙ座標
   の基準位置からの計測値（ｘ２、ｙ２）との偏差｜Ｘre
   f−ｘ２｜、｜Ｙref−ｙ２｜が一定の閾値より小さな値
   になるように前記ステージの駆動装置を作動させる粗動
   制御段階と、 前記予備段階で求めた各ミラーの凹凸形状Δｘ、Δｙを
   加えて前記第２の非接触変位計での計測値（ｘ２、ｙ
   ２）を補正した座標値（ｘ２′、ｙ２′）と前記所定の
   指示座標値（Ｘref、Ｙref）との偏差｜Ｘref−ｘ２′
   ｜、｜Ｙref−ｙ２′｜が前記閾値より小さな一定の閾
   値に収れんするように前記ステージの駆動装置を作動さ
   せ、更に必要がある場合には前記第１の非接触変位計で
   のＹ方向計測値ｙ１を座標ｘ２におけるｙ２で補正した
   値ｙ１′を用いてＺ軸の周りの指示回転値θrefとの角
   度偏差｜θref−（ｙ１′−ｙ２′）／Ｌ｜がゼロに収
   れんするように前記ステージの駆動装置を作動させる微
   動制御段階と、 から成る移動ステージの位置決め方法。
5. 【請求項５】 さらに、前記ステージをＸ−Ｙ平面にほ
   ぼ垂直なＺ軸方向に移動させた場合には、再び前記予備
   段階と位置決め段階を繰り返す請求項４記載の移動ステ
   ージの位置決め方法。
6. 【請求項６】 ほぼ直交するＸ，Ｙ方向に平行移動でき
   るステージと、該ステージの縁端部に前記Ｘ，Ｙのいず
   れかの方向に長軸を有しかつ該長軸方向に固設された平
   面鏡から成る１枚のＸミラー及び１枚のＹミラーと、該
   Ｘミラー及びＹミラーの反射面に垂直に互いにＬの間隔
   をおいて平行に計測ビームを照射できるＸミラー用の二
   台の非接触変位計及びＹミラー用の二台の非接触変位計
   と、前記ステージのＸ軸方向及びＹ軸方向の駆動装置
   と、該駆動装置及び前記各非接触変位計に電気接続され
   た制御装置とを含む移動ステージの位置決め装置。
7. 【請求項７】 さらに前記Ｘ，Ｙ方向のなすＸ−Ｙ平面
   にほぼ垂直なＺ軸方向に前記ステージを変位させうる駆
   動装置とこれに電気接続された制御系を含む請求項６記
   載の移動ステージの位置決め装置。
8. 【請求項８】 前記Ｘ軸方向及びＹ軸方向の駆動装置が
   粗位置決め機構と微位置決め機構の２段で構成されてい
   る請求項６又は７記載の移動ステージの位置決め装置。
9. 【請求項９】 前記Ｘ軸方向及び／又はＹ軸方向の駆動
   装置が１段の位置決め機構で構成されている請求項６又
   は７記載の移動ステージの位置決め装置。
10. 【請求項１０】 前記非接触変位計がレーザ干渉計であ
    る請求項６乃至９のいずれかに記載の移動ステージの位
    置決め装置。
11. 【請求項１１】 前記平面鏡の凹凸形状の計測記憶が、
    分周回路を用いて任意の一定時間毎にタイミングをとっ
    て行われ、前記第３のステップにおける座標値補正時に
    加算される前記凹凸形状座標値が、直近位置における二
    つの前記計測記憶値から補間して求められることを特徴
    とする請求項１乃至３のいずれかに記載の移動ステージ
    の位置測定方法。