JPH09293773A - 位置決め装置および露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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、位置決め時間を短縮し、装置全体のス
ループットを向上させる。 【解決手段】 基板を保持する保持面を定盤に対してＸ
Ｙの各軸方向に移動可能なＸＹテーブルの移動時に生じ
るＸＹの各軸回りの回転情報を予め記憶し、ＸＹテーブ
ルの実際の移動時にＸＹの各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。この打ち
消し動作は、ＸＹテーブルに搭載されて基板を保持する
回転テーブルを補正駆動して行ってもよく、ＸＹテーブ
ルを定盤に対して浮上させている静圧軸受の供給圧力を
制御して行ってもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【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ＸＹの各軸方向に移動可能なＸＹテー
ブルの移動時に生じるＸＹの各軸回りの回転情報を記憶
し、そのＸＹテーブルの実際の移動時にＸＹの各軸回り
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
打ち消す補償手段を設けたことを特徴としている。

【０００８】前記回転情報としては、例えば前記ＸＹテ
ーブルの移動量に応じたＸＹの各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テーブ
ルの移動量を変数としたテーブルまたは関数として前記
補償手段に記憶させる。この場合、さらに、前記ＸＹテ
ーブルのＸＹ座標に応じた前記ＸＹの各軸回りの回転方
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テー
ブルの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補
償手段を設けた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テーブルの移動量、もしくは移動量および移動方向
に応じたＸＹの各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テーブルの移動量、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
は関数として前記補償手段に記憶させる。この場合に
も、さらに、前記ＸＹテーブルのＸＹ座標に応じた前記
ＸＹの各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Ｘ
Ｙテーブルの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、基板を記憶するＸＹ
テーブルの移動時に生じるＸＹの各軸回りの回転による
基板の姿勢変動を、予め記憶しているＸＹテーブルの移
動時に生じるＸＹの各軸回りの回転情報に基づいて打ち
消すため、ＸＹテーブル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ＸＹの各軸回り
に回転可能でかつＺ方向に移動可能な回転テーブルを前
記ＸＹテーブルに搭載しその回転テーブル上に基板を記
憶しているときは、その回転テーブルを前記回転情報に
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テーブル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、基板を記
憶するＸＹテーブルの移動時に生じる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テーブルの移動時に
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テーブル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、ピッチング
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（４
ａ，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，１５
ｂ，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、ピッチング終
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１１１，１１２，１
１３，１１４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，１５
ｂ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テーブルの移動時に生じるＸＹの各
軸回りの回転による基板の姿勢変動を、予め記憶してい
るＸＹテーブルの移動時に生じるＸＹの各軸回りの回転
情報に基づいて打ち消す補償手段、あるいはステージ移
動途中にウエハ露光領域の面位置を測定し、移動中に測
定するために生じる測定誤差を予め求めておいたステッ
プ動作の移動量または移動座標に応じたテーブルや関数
を用いて補正する補償手段を設けたため、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、前記補償手段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、１
０：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、１
５：（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。

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５１５Ｇ Ｂ２３Ｑ 1/14 Ｚ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を保持する保持面を定盤に対してＸ
   Ｙの各軸方向に移動可能なＸＹテーブルと、ＸＹの各軸
   回りに回転可能でかつＺ方向に移動可能な回転テーブル
   と、前記ＸＹテーブルおよび前記回転テーブルを駆動制
   御する制御手段とを備えた位置決め装置において、前記
   ＸＹテーブルの移動時に生じるＸＹの各軸回りの回転
   を、予め記憶しているＸＹの各軸回りの回転情報に基づ
   いて、前記回転テーブルを補正駆動することで打ち消す
   ように動作する補償手段を設けたことを特徴とする位置
   決め装置。
2. 【請求項２】 基板を保持する保持面を定盤に対してＸ
   Ｙの各軸方向に移動可能なＸＹテーブルと、前記ＸＹテ
   ーブルを定盤に対して所定量だけ浮上させる静圧軸受
   と、前記ＸＹテーブルを駆動制御するとともに前記静圧
   軸受に供給する空気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ＸＹテーブルの移動時に生
   じるＸＹの各軸回りの回転を、予め記憶しているＸＹの
   各軸回りの回転情報に基づいて、前記静圧軸受の供給圧
   力を制御することで打ち消すように動作する補償手段を
   設けたことを特徴とする位置決め装置。
3. 【請求項３】 前記補償手段は、予め計算または測定に
   よって求められた前記ＸＹテーブルの移動量もしくは、
   移動量および移動方向に応じたＸＹの各軸回りの回転方
   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テーブルの移動量もしくは、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すること
   を特徴とする請求項１または２記載の位置決め装置。
4. 【請求項４】 前記補償手段は、さらに、予め計算また
   は測定によって求められた前記ＸＹテーブルのＸＹ座標
   に応じた前記ＸＹの各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、前記ＸＹテーブルの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３記載の位置決め装置。
5. 【請求項５】 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または２に記載の位置決め装置を用いた露光装置。
6. 【請求項６】 基板を保持する保持面を定盤に対してＸ
   Ｙの各軸方向に移動可能なＸＹテーブルと、ＸＹの各軸
   回りに回転可能でかつＺ方向に移動可能な回転テーブル
   と、前記ＸＹテーブルおよび前記回転テーブルを駆動制
   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ＸＹテ
   ーブルの移動時に生じる前記基板の面位置の変化量を前
   記制御手段により予め記憶しておき、これを用いて前記
   面位置検出手段の検出信号または計測値を補正する補償
   手段を設けたことを特徴とする位置決め装置。
7. 【請求項７】 前記補償手段は、予め計算または測定に
   よって求められた前記ＸＹテーブルの移動量もしくは、
   移動量および移動方向に応じたＸＹの各軸回りの回転方
   向の回転角およびＺ方向変位に関する数値を、前記ＸＹ
   テーブルの移動量もしくは、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することを特徴
   とする請求項６に記載の位置決め装置。
8. 【請求項８】 前記補償手段は、さらに、予め計算また
   は測定によって求められた前記ＸＹテーブルのＸＹ座標
   に応じた前記ＸＹの各軸回りの回転角およびＺ方向変位
   の補正値を、前記ＸＹテーブルの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７に記載の位置決め装置。
9. 【請求項９】 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
   ６に記載の位置決め装置を用いた露光装置。