JPH1074687A - ステージ装置 - Google Patents
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- JPH1074687A JPH1074687A JP24716296A JP24716296A JPH1074687A JP H1074687 A JPH1074687 A JP H1074687A JP 24716296 A JP24716296 A JP 24716296A JP 24716296 A JP24716296 A JP 24716296A JP H1074687 A JPH1074687 A JP H1074687A
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- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
- G03F7/707—Chucks, e.g. chucking or un-chucking operations or structural details
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
- G03F7/70716—Stages
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
- G03F9/7003—Alignment type or strategy, e.g. leveling, global alignment
- G03F9/7023—Aligning or positioning in direction perpendicular to substrate surface
- G03F9/7026—Focusing
Abstract
(57)【要約】
【課題】 測長ビーム光軸と移動鏡反射面との相対角度
変化が生じても、第２ステージ（試料台）を目標位置へ
正確に位置決めする。 【解決手段】 第２ステージ１８を目標位置へ位置決め
するに際しては、第１ステージ１６の移動に伴い、ステ
ージ１６のレーザビームＩＬとの相対角度変化βが水準
器３８により計測され、またステージ１６とステージ１
８との相対角度の変化分を測定する測定器の出力はθと
なる。制御装置では測定器と第１の水準器３８との出力
を用いてビームＩＬと移動鏡２４の反射面との相対角度
変化（α＝θ−β）をリアルタイムで算出し、レーザ干
渉計の計測値を補正する。これにより、測長ビームＩＬ
と移動鏡反射面との相対角度変化が生じても、第２ステ
ージ１８を目標位置へ正確に位置決めすることが可能に
なる。
変化が生じても、第２ステージ（試料台）を目標位置へ
正確に位置決めする。 【解決手段】 第２ステージ１８を目標位置へ位置決め
するに際しては、第１ステージ１６の移動に伴い、ステ
ージ１６のレーザビームＩＬとの相対角度変化βが水準
器３８により計測され、またステージ１６とステージ１
８との相対角度の変化分を測定する測定器の出力はθと
なる。制御装置では測定器と第１の水準器３８との出力
を用いてビームＩＬと移動鏡２４の反射面との相対角度
変化（α＝θ−β）をリアルタイムで算出し、レーザ干
渉計の計測値を補正する。これにより、測長ビームＩＬ
と移動鏡反射面との相対角度変化が生じても、第２ステ
ージ１８を目標位置へ正確に位置決めすることが可能に
なる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はステージ装置に係
り、更に詳しくは、除振パッドを介して水平に保持され
た除振台上を案内面に沿って所定方向に移動可能な第１
ステージと、この第１ステージ上に搭載されたチルト駆
動可能な第２ステージとを備えたステージ装置に関す
る。本発明に係るステージ装置は、例えば、露光装置に
おける感光基板の位置決め用のステージとして好適に適
用できるものである。
り、更に詳しくは、除振パッドを介して水平に保持され
た除振台上を案内面に沿って所定方向に移動可能な第１
ステージと、この第１ステージ上に搭載されたチルト駆
動可能な第２ステージとを備えたステージ装置に関す
る。本発明に係るステージ装置は、例えば、露光装置に
おける感光基板の位置決め用のステージとして好適に適
用できるものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、半導体素子や液晶表示素子等
をフォトリソグラフィ工程で製造するに際しては、マス
ク又はレチクル（以下、「レチクル」と総称する）に形
成されたパターンの像を投影光学系を介してウエハ又は
ガラスプレート等の被露光基板に転写する露光装置が使
用されている。この種の露光装置では、２次元平面内を
直交２軸方向（通常はＸＹ２軸方向）に移動可能なＸＹ
ステージ上に、上下方向（Ｚ）移動、Ｘ軸回り回転、お
よびＹ軸回り回転の３軸、あるいはＺ軸回り回転を加え
た４軸の動作が可能な試料台が搭載されたステージ装置
が用いられている。この場合、試料台は結果的に５自由
度あるいは６自由度の位置・姿勢制御が可能であり、ま
た、試料台のＸＹ２次元方向の位置は、試料台上に固定
された反射鏡（移動鏡）を介して光波干渉計、一般には
レーザ干渉計により高精度に計測されるようになってい
る。さらに、ステージベースを剛に接続された架台に
は、光源、レチクルステージ、投影光学系、前記レーザ
ー干渉計の発光部および基準となる反射鏡（固定鏡）、
被露光基板と投影光学系の焦点面との光軸方向の位置ず
れを測定するフォーカス検出系及び被露光基板と焦点面
（結像面）の傾きを測定するレベリング検出系等が搭載
されている。
をフォトリソグラフィ工程で製造するに際しては、マス
ク又はレチクル（以下、「レチクル」と総称する）に形
成されたパターンの像を投影光学系を介してウエハ又は
ガラスプレート等の被露光基板に転写する露光装置が使
用されている。この種の露光装置では、２次元平面内を
直交２軸方向（通常はＸＹ２軸方向）に移動可能なＸＹ
ステージ上に、上下方向（Ｚ）移動、Ｘ軸回り回転、お
よびＹ軸回り回転の３軸、あるいはＺ軸回り回転を加え
た４軸の動作が可能な試料台が搭載されたステージ装置
が用いられている。この場合、試料台は結果的に５自由
度あるいは６自由度の位置・姿勢制御が可能であり、ま
た、試料台のＸＹ２次元方向の位置は、試料台上に固定
された反射鏡（移動鏡）を介して光波干渉計、一般には
レーザ干渉計により高精度に計測されるようになってい
る。さらに、ステージベースを剛に接続された架台に
は、光源、レチクルステージ、投影光学系、前記レーザ
ー干渉計の発光部および基準となる反射鏡（固定鏡）、
被露光基板と投影光学系の焦点面との光軸方向の位置ず
れを測定するフォーカス検出系及び被露光基板と焦点面
（結像面）の傾きを測定するレベリング検出系等が搭載
されている。
【０００３】そして、露光時には、ＸＹステージをＸＹ
面内で２次元移動させ、被露光基板の露光位置（ショッ
ト領域）を投影光学系のパターン投影位置に位置決め
し、これにつづいて、あるいは上記ＸＹ移動と同時に被
露光基板表面が投影光学系の焦点深度の範囲内に入るよ
うにフォーカス検出系の測定結果に基づいて試料台をＺ
駆動し、同時に被露光基板と結像面とが平行になるよう
にレベリング検出系の測定結果に基づいて試料台の傾斜
を調整し、すべての誤差が許容値内に入った時点で露光
が行われる。
面内で２次元移動させ、被露光基板の露光位置（ショッ
ト領域）を投影光学系のパターン投影位置に位置決め
し、これにつづいて、あるいは上記ＸＹ移動と同時に被
露光基板表面が投影光学系の焦点深度の範囲内に入るよ
うにフォーカス検出系の測定結果に基づいて試料台をＺ
駆動し、同時に被露光基板と結像面とが平行になるよう
にレベリング検出系の測定結果に基づいて試料台の傾斜
を調整し、すべての誤差が許容値内に入った時点で露光
が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した被露光基板表
面と結像面の傾斜を合わせる際には試料台を傾けるが、
このとき移動鏡も試料台と一体的に傾くため、干渉計か
らのレーザービーム光軸と移動鏡反射面との成す角が変
化してしまう。すなわち、レーザビームが移動鏡反射面
に垂直に入射しなくなり、これによりレーザ干渉計によ
り計測される試料台のＸＹ座標に誤差が発生する。
面と結像面の傾斜を合わせる際には試料台を傾けるが、
このとき移動鏡も試料台と一体的に傾くため、干渉計か
らのレーザービーム光軸と移動鏡反射面との成す角が変
化してしまう。すなわち、レーザビームが移動鏡反射面
に垂直に入射しなくなり、これによりレーザ干渉計によ
り計測される試料台のＸＹ座標に誤差が発生する。
【０００５】主な誤差は、一般にアッベ誤差、コサイン
誤差と呼ばれるもので、干渉計ビームと被露光基板表面
の高さの差をｈ、移動鏡反射面と露光位置との所定の計
測方向、例えばＸ方向の距離をＳ、干渉計レーザー光軸
に対する試料台のＹ軸回りの傾きの変化分をαとすると
Ｘ方向誤差Ｅrrは Ｅrr＝アッベ誤差＋コサイン誤差＝ｈ×α＋Ｓ×（１−
ｃｏｓα） で表される。
誤差と呼ばれるもので、干渉計ビームと被露光基板表面
の高さの差をｈ、移動鏡反射面と露光位置との所定の計
測方向、例えばＸ方向の距離をＳ、干渉計レーザー光軸
に対する試料台のＹ軸回りの傾きの変化分をαとすると
Ｘ方向誤差Ｅrrは Ｅrr＝アッベ誤差＋コサイン誤差＝ｈ×α＋Ｓ×（１−
ｃｏｓα） で表される。
【０００６】従来はＸＹステージ上に搭載した測定器で
検出した試料台の傾きθを上記αと同一であるとして前
記誤差を計算により求め、ＸＹステージの位置、あるい
はレチクルの位置を補正して誤差を取り除いていた。
検出した試料台の傾きθを上記αと同一であるとして前
記誤差を計算により求め、ＸＹステージの位置、あるい
はレチクルの位置を補正して誤差を取り除いていた。
【０００７】しかしながら、ＸＹステージがＸ方向又は
Ｙ方向に移動する際には案内面の平面度誤差等によりＸ
ＹステージにはＸ軸あるいはＹ軸回りの回転が生じ、上
記傾きθとαとは厳密な意味では一致しないことから、
被露光基板の位置決め精度がますます厳しくなるに伴っ
て、このθとαとの差に起因するレーザ干渉計の位置計
測誤差が問題となってきた。
Ｙ方向に移動する際には案内面の平面度誤差等によりＸ
ＹステージにはＸ軸あるいはＹ軸回りの回転が生じ、上
記傾きθとαとは厳密な意味では一致しないことから、
被露光基板の位置決め精度がますます厳しくなるに伴っ
て、このθとαとの差に起因するレーザ干渉計の位置計
測誤差が問題となってきた。
【０００８】また、通常露光装置等の精密機器では、設
置床からの振動の影響をマイクロＧレベルで絶縁する必
要からＸＹステージ及びそのステージベースが搭載され
る定盤は除振パッドを介して水平に保持されるため、Ｘ
Ｙステージの移動に伴う重心の移動により定盤が絶対水
準に対して傾くことがあるが、かかる場合には、この傾
きの影響をも考慮してＸＹステージを位置決めする必要
も生じている。
置床からの振動の影響をマイクロＧレベルで絶縁する必
要からＸＹステージ及びそのステージベースが搭載され
る定盤は除振パッドを介して水平に保持されるため、Ｘ
Ｙステージの移動に伴う重心の移動により定盤が絶対水
準に対して傾くことがあるが、かかる場合には、この傾
きの影響をも考慮してＸＹステージを位置決めする必要
も生じている。
【０００９】本発明は、かかる事情の下になされたもの
で、請求項１ないし４に記載の発明の目的は、測長ビー
ム光軸と移動鏡反射面との相対角度変化が生じても、こ
れに影響されることなく、第２ステージ（試料台）を目
標位置へ正確に位置決めすることが可能なステージ装置
を提供することにある。
で、請求項１ないし４に記載の発明の目的は、測長ビー
ム光軸と移動鏡反射面との相対角度変化が生じても、こ
れに影響されることなく、第２ステージ（試料台）を目
標位置へ正確に位置決めすることが可能なステージ装置
を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、少なくとも３つの除振パッド（１２）を介して水平
に保持された除振台（１４）と；この除振台（１４）上
の案内面（１４ａ）に沿って少なくとも所定の第１軸方
向に移動可能な第１ステージ（１６）と；前記第１ステ
ージ上に搭載され、ステージ移動面に平行な面内の直交
２軸回りの回転が可能な第２ステージ（１８）と；前記
第２ステージに固定された移動鏡（２４）と；前記移動
鏡（２４）に向けて前記第１軸方向の測長ビーム（Ｉ
Ｌ）を投射すると共にその反射光を受光して前記第２ス
テージ（１８）の前記第１軸方向の位置を計測する光波
干渉計（２６）と；前記第１ステージ上に搭載された第
１の水準器（３８）と；前記第１ステージと前記第２ス
テージとの相対角度の変化分を測定する測定器（３６）
と；前記測定器と前記第１の水準器との出力を用いて前
記測長ビーム（ＩＬ）光軸と前記移動鏡（２４）反射面
との相対角度変化を算出する演算手段（３０）と；前記
光波干渉計の計測値をモニタしつつ、前記第２ステージ
を目標位置へ位置決めするに際し、前記演算手段でリア
ルタイムで算出された前記測長ビーム光軸と前記移動鏡
反射面との相対角度変化を用いて前記光波干渉計の計測
値を補正する補正手段（３０）とを有する。
は、少なくとも３つの除振パッド（１２）を介して水平
に保持された除振台（１４）と；この除振台（１４）上
の案内面（１４ａ）に沿って少なくとも所定の第１軸方
向に移動可能な第１ステージ（１６）と；前記第１ステ
ージ上に搭載され、ステージ移動面に平行な面内の直交
２軸回りの回転が可能な第２ステージ（１８）と；前記
第２ステージに固定された移動鏡（２４）と；前記移動
鏡（２４）に向けて前記第１軸方向の測長ビーム（Ｉ
Ｌ）を投射すると共にその反射光を受光して前記第２ス
テージ（１８）の前記第１軸方向の位置を計測する光波
干渉計（２６）と；前記第１ステージ上に搭載された第
１の水準器（３８）と；前記第１ステージと前記第２ス
テージとの相対角度の変化分を測定する測定器（３６）
と；前記測定器と前記第１の水準器との出力を用いて前
記測長ビーム（ＩＬ）光軸と前記移動鏡（２４）反射面
との相対角度変化を算出する演算手段（３０）と；前記
光波干渉計の計測値をモニタしつつ、前記第２ステージ
を目標位置へ位置決めするに際し、前記演算手段でリア
ルタイムで算出された前記測長ビーム光軸と前記移動鏡
反射面との相対角度変化を用いて前記光波干渉計の計測
値を補正する補正手段（３０）とを有する。
【００１１】これによれば、第１ステージが除振台上を
案内面に沿って第１軸方向に移動すると、第１ステージ
上に搭載された第２ステージが第１ステージと一体的に
第１軸方向に移動する。この際、第２ステージの第１軸
方向の位置は移動鏡を介して光波干渉計により計測され
る。
案内面に沿って第１軸方向に移動すると、第１ステージ
上に搭載された第２ステージが第１ステージと一体的に
第１軸方向に移動する。この際、第２ステージの第１軸
方向の位置は移動鏡を介して光波干渉計により計測され
る。
【００１２】上記の第１ステージの移動の際、案内面の
傾斜等により第１ステージと測長ビーム光軸との相対角
度がβだけ変化し（但し、案内面が設けられた除振台は
絶対水準に対して傾斜していないものとする）、この際
何らかの原因により第１ステージと第２ステージの相対
角度が所定角度θだけ変化したものとする。このときの
測長ビーム光軸と移動鏡反射面との相対角度変化がαで
あるものとする。このとき、第１ステージと測長ビーム
光軸との相対角度変化βは第１の水準器により計測さ
れ、また第１ステージと第２ステージとの相対角度の変
化分を測定する測定器の出力はθとなる。従って、演算
手段では測定器と第１の水準器との出力を用いて測長ビ
ームと移動鏡反射面との相対角度変化（α＝θ−β）を
算出する。なお、この場合において、第２ステージと第
１ステージとの相対角度が不変の場合にはθ＝０となる
ので、演算手段では測定器と第１の水準器との出力を用
いて測長ビームと移動鏡反射面との相対角度変化（α＝
−β）を算出する。
傾斜等により第１ステージと測長ビーム光軸との相対角
度がβだけ変化し（但し、案内面が設けられた除振台は
絶対水準に対して傾斜していないものとする）、この際
何らかの原因により第１ステージと第２ステージの相対
角度が所定角度θだけ変化したものとする。このときの
測長ビーム光軸と移動鏡反射面との相対角度変化がαで
あるものとする。このとき、第１ステージと測長ビーム
光軸との相対角度変化βは第１の水準器により計測さ
れ、また第１ステージと第２ステージとの相対角度の変
化分を測定する測定器の出力はθとなる。従って、演算
手段では測定器と第１の水準器との出力を用いて測長ビ
ームと移動鏡反射面との相対角度変化（α＝θ−β）を
算出する。なお、この場合において、第２ステージと第
１ステージとの相対角度が不変の場合にはθ＝０となる
ので、演算手段では測定器と第１の水準器との出力を用
いて測長ビームと移動鏡反射面との相対角度変化（α＝
−β）を算出する。
【００１３】第２ステージを目標位置へ位置決めするに
際しては、第１ステージの移動に伴い、演算手段により
上記のようにして測長ビーム光軸と移動鏡反射面との相
対角度変化αがリアルタイムで算出され、補正手段では
光波干渉計の計測値をモニタしつつ、演算手段で上記の
ようにしてリアルタイムで算出された測長ビーム光軸と
移動鏡反射面との相対角度変化αを用いて光波干渉計の
計測値を補正する。これにより、測長ビーム光軸と移動
鏡反射面との相対角度変化が生じても、これに影響され
ることなく、第２ステージを目標位置へ正確に位置決め
することが可能になる。
際しては、第１ステージの移動に伴い、演算手段により
上記のようにして測長ビーム光軸と移動鏡反射面との相
対角度変化αがリアルタイムで算出され、補正手段では
光波干渉計の計測値をモニタしつつ、演算手段で上記の
ようにしてリアルタイムで算出された測長ビーム光軸と
移動鏡反射面との相対角度変化αを用いて光波干渉計の
計測値を補正する。これにより、測長ビーム光軸と移動
鏡反射面との相対角度変化が生じても、これに影響され
ることなく、第２ステージを目標位置へ正確に位置決め
することが可能になる。
【００１４】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のステージ装置において、前記除振台（１４）上に載置
された第２の水準器（４０）を更に有し、前記演算手段
（３０）が、前記測定器（３６）の出力と前記第１及び
第２の水準器（３８，４０）の出力とに基づいて前記測
長ビームと前記移動鏡反射面との相対角度変化を算出す
ることを特徴とする。
のステージ装置において、前記除振台（１４）上に載置
された第２の水準器（４０）を更に有し、前記演算手段
（３０）が、前記測定器（３６）の出力と前記第１及び
第２の水準器（３８，４０）の出力とに基づいて前記測
長ビームと前記移動鏡反射面との相対角度変化を算出す
ることを特徴とする。
【００１５】上記の第１ステージの移動の際、更に、第
１、第２ステージの移動に伴う重心の移動により除振台
が絶対水準に対して所定角度γ傾斜することがある。こ
の場合、第１水準器で測定されるのは、第１ステージの
測長ビーム光軸に対する相対角度変化βと絶対水準に対
する除振台の傾斜角度γとの和（β＋γ）となる。
１、第２ステージの移動に伴う重心の移動により除振台
が絶対水準に対して所定角度γ傾斜することがある。こ
の場合、第１水準器で測定されるのは、第１ステージの
測長ビーム光軸に対する相対角度変化βと絶対水準に対
する除振台の傾斜角度γとの和（β＋γ）となる。
【００１６】本請求項２に記載の発明によれば、上記γ
が第２水準器により計測され、演算手段では測定器の出
力と第１及び第２の水準器の出力とに基づいて測長ビー
ムと移動鏡反射面との相対角度変化（α＝θ−（β＋
γ）＋γ＝θ−β）を算出する。
が第２水準器により計測され、演算手段では測定器の出
力と第１及び第２の水準器の出力とに基づいて測長ビー
ムと移動鏡反射面との相対角度変化（α＝θ−（β＋
γ）＋γ＝θ−β）を算出する。
【００１７】第２ステージを目標位置へ位置決めするに
際しては、第１ステージの移動に伴い、演算手段により
上記のようにして測長ビーム光軸と移動鏡反射面との相
対角度変化（α＝θ−β）がリアルタイムで算出され、
補正手段では光波干渉計の計測値をモニタしつつ、演算
手段で上記のようにしてリアルタイムで算出された測長
ビームと移動鏡反射面との相対角度変化αを用いて光波
干渉計の計測値を補正する。これにより、測長ビーム光
軸と移動鏡反射面との相対角度変化が生じ、しかも除振
台が傾斜しても、これに影響されることなく、第２ステ
ージを目標位置へ正確に位置決めすることが可能にな
る。
際しては、第１ステージの移動に伴い、演算手段により
上記のようにして測長ビーム光軸と移動鏡反射面との相
対角度変化（α＝θ−β）がリアルタイムで算出され、
補正手段では光波干渉計の計測値をモニタしつつ、演算
手段で上記のようにしてリアルタイムで算出された測長
ビームと移動鏡反射面との相対角度変化αを用いて光波
干渉計の計測値を補正する。これにより、測長ビーム光
軸と移動鏡反射面との相対角度変化が生じ、しかも除振
台が傾斜しても、これに影響されることなく、第２ステ
ージを目標位置へ正確に位置決めすることが可能にな
る。
【００１８】請求項３に記載の発明は、少なくとも３つ
の除振パッド（１２）を介して水平に保持された除振台
（１４）と；この除振台（１４）上の案内面に沿って少
なくとも所定の第１軸方向に移動可能な第１ステージ
（１６）と；前記第１ステージ上に搭載され、ステージ
移動面に平行な面内の直交２軸回りの回転が可能な第２
ステージ（１８）と；前記第２ステージに固定された移
動鏡（２４）と；前記移動鏡に向けて前記第１軸方向の
測長ビーム（ＩＬ）を投射すると共にその反射光を受光
して前記第２ステージの前記第１軸方向の位置を計測す
る光波干渉計（２６）と；前記第１ステージと前記第２
ステージとの相対角度の変化分を測定する測定器（３
６）と；予め計測された前記案内面（１４ａ）に対する
前記第１ステージの傾斜分布のデータが前記ステージ座
標の関数として記憶されたメモリ（７０）と；前記測定
器の計測値とこれに対応するステージ位置の前記メモリ
内の傾斜分布のデータとに基づいて前記測長ビームと前
記移動鏡反射面との相対角度変化を算出する演算手段
（３０）と；前記光波干渉計の計測値をモニタしつつ、
前記第２ステージを目標位置へ位置決めするに際し、前
記演算手段で算出された前記測長ビーム光軸と前記移動
鏡反射面との相対角度変化に基づいて前記光波干渉計の
計測値を補正する補正手段（３０）とを有する。
の除振パッド（１２）を介して水平に保持された除振台
（１４）と；この除振台（１４）上の案内面に沿って少
なくとも所定の第１軸方向に移動可能な第１ステージ
（１６）と；前記第１ステージ上に搭載され、ステージ
移動面に平行な面内の直交２軸回りの回転が可能な第２
ステージ（１８）と；前記第２ステージに固定された移
動鏡（２４）と；前記移動鏡に向けて前記第１軸方向の
測長ビーム（ＩＬ）を投射すると共にその反射光を受光
して前記第２ステージの前記第１軸方向の位置を計測す
る光波干渉計（２６）と；前記第１ステージと前記第２
ステージとの相対角度の変化分を測定する測定器（３
６）と；予め計測された前記案内面（１４ａ）に対する
前記第１ステージの傾斜分布のデータが前記ステージ座
標の関数として記憶されたメモリ（７０）と；前記測定
器の計測値とこれに対応するステージ位置の前記メモリ
内の傾斜分布のデータとに基づいて前記測長ビームと前
記移動鏡反射面との相対角度変化を算出する演算手段
（３０）と；前記光波干渉計の計測値をモニタしつつ、
前記第２ステージを目標位置へ位置決めするに際し、前
記演算手段で算出された前記測長ビーム光軸と前記移動
鏡反射面との相対角度変化に基づいて前記光波干渉計の
計測値を補正する補正手段（３０）とを有する。
【００１９】これによれば、第１ステージが除振台上を
案内面に沿って第１軸方向に移動すると、第１ステージ
上に搭載された第２ステージが第１ステージと一体的に
第１軸方向に移動する。この際、第２ステージの第１軸
方向の位置は移動鏡を介して光波干渉計により計測され
る。一方、メモリ内には、予め計測された案内面の傾斜
分布のデータがステージ座標の関数として記憶されてい
る。
案内面に沿って第１軸方向に移動すると、第１ステージ
上に搭載された第２ステージが第１ステージと一体的に
第１軸方向に移動する。この際、第２ステージの第１軸
方向の位置は移動鏡を介して光波干渉計により計測され
る。一方、メモリ内には、予め計測された案内面の傾斜
分布のデータがステージ座標の関数として記憶されてい
る。
【００２０】上記の第１ステージの移動の際、何らかの
原因により第１ステージと第２ステージの相対角度が所
定角度θだけ変化したものとすると、このθが第１ステ
ージと第２ステージとの相対角度の変化分を測定する測
定器により計測され、演算手段ではこの測定器の計測値
とこれに対応するステージ位置、すなわち計測器が計測
を行なった時点の干渉計出力により求まるステージ位置
に対応するメモリ内の傾斜分布のデータとに基づいて測
長ビームと移動鏡反射面との相対角度変化を算出する。
原因により第１ステージと第２ステージの相対角度が所
定角度θだけ変化したものとすると、このθが第１ステ
ージと第２ステージとの相対角度の変化分を測定する測
定器により計測され、演算手段ではこの測定器の計測値
とこれに対応するステージ位置、すなわち計測器が計測
を行なった時点の干渉計出力により求まるステージ位置
に対応するメモリ内の傾斜分布のデータとに基づいて測
長ビームと移動鏡反射面との相対角度変化を算出する。
【００２１】第２ステージを目標位置へ位置決めするに
際しては、第１ステージの移動に伴い、演算手段により
上記のようにして測長ビーム光軸と移動鏡反射面との相
対角度変化が算出され、補正手段では光波干渉計の計測
値をモニタしつつ、演算手段で上記のようにして算出さ
れた測長ビーム光軸と移動鏡反射面との相対角度変化に
基づいて光波干渉計の計測値を補正する。これにより、
測長ビームと移動鏡反射面との相対角度変化が生じて
も、これに影響されることなく、第２ステージを目標位
置へ正確に位置決めすることが可能になる。
際しては、第１ステージの移動に伴い、演算手段により
上記のようにして測長ビーム光軸と移動鏡反射面との相
対角度変化が算出され、補正手段では光波干渉計の計測
値をモニタしつつ、演算手段で上記のようにして算出さ
れた測長ビーム光軸と移動鏡反射面との相対角度変化に
基づいて光波干渉計の計測値を補正する。これにより、
測長ビームと移動鏡反射面との相対角度変化が生じて
も、これに影響されることなく、第２ステージを目標位
置へ正確に位置決めすることが可能になる。
【００２２】この場合において、メモリ内の案内面に対
する第１ステージの傾斜分布のデータは、予め第１ステ
ージをその移動範囲内で移動させて得られた第１ステー
ジの位置に応じた当該第１ステージの案内面に対する傾
斜のデータであればよく、その計測方法は特に限定され
ないが、例えば、請求項４に記載の発明の如く、メモリ
（７０）内の案内面に対する第１ステージの傾斜分布の
データは、第１ステージ（１６）上に搭載された第１水
準器（３８）と、除振台（１４）上に搭載された第２水
準器（４０）との出力をモニタしつつ、第１ステージ
（１６）をその移動範囲内で移動させて得られたステー
ジ座標の関数データであっても良い。
する第１ステージの傾斜分布のデータは、予め第１ステ
ージをその移動範囲内で移動させて得られた第１ステー
ジの位置に応じた当該第１ステージの案内面に対する傾
斜のデータであればよく、その計測方法は特に限定され
ないが、例えば、請求項４に記載の発明の如く、メモリ
（７０）内の案内面に対する第１ステージの傾斜分布の
データは、第１ステージ（１６）上に搭載された第１水
準器（３８）と、除振台（１４）上に搭載された第２水
準器（４０）との出力をモニタしつつ、第１ステージ
（１６）をその移動範囲内で移動させて得られたステー
ジ座標の関数データであっても良い。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
ないし図４に基づいて説明する。
ないし図４に基づいて説明する。
【００２４】図１には、一実施形態に係るステージ装置
１０の構成が概略的に示されている。このステージ装置
１０は、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影型
露光装置（いわゆるステッパー）のウエハステージ部を
構成するものである。
１０の構成が概略的に示されている。このステージ装置
１０は、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影型
露光装置（いわゆるステッパー）のウエハステージ部を
構成するものである。
【００２５】このステージ装置１０は、少なくとも３つ
（ここでは４つ）の除振パッド１２（但し、紙面奥側の
２つの除振パッドは図示省略）を介して水平に保持され
た除振台としての定盤１４と、この定盤１４上を案内面
１４ａに沿ってＸ軸方向（図１における紙面左右方向）
及びこれに直交するＹ軸方向（図１における紙面直交方
向）に２次元移動可能な第１ステージとしてのＸＹステ
ージ１６と、このＸＹステージ１６に搭載され、ＸＹ平
面に直交するＺ軸方向の移動及びＸＹ直交２軸回りの回
転が可能な第２ステージとしての試料台１８と、定盤１
４上面に固定され、ＸＹステージ１６を送りねじ２０を
介して駆動するモータ２２と、試料台１８上に固定され
た移動鏡２４と、定盤１４の一端部（図１における左端
部の上方延設部上に固定され、移動鏡２４に向けて測長
ビーム（干渉計レーザビーム）を投射すると共にその反
射光を受光して試料台１８のＸＹ２次元方向の位置を計
測する光波干渉計としてのレーザ干渉計２６と、このレ
ーザ干渉計２６の計測値に基づいてモータ２２を介して
ＸＹステージ１６の位置を制御する制御装置３０とを備
えている。
（ここでは４つ）の除振パッド１２（但し、紙面奥側の
２つの除振パッドは図示省略）を介して水平に保持され
た除振台としての定盤１４と、この定盤１４上を案内面
１４ａに沿ってＸ軸方向（図１における紙面左右方向）
及びこれに直交するＹ軸方向（図１における紙面直交方
向）に２次元移動可能な第１ステージとしてのＸＹステ
ージ１６と、このＸＹステージ１６に搭載され、ＸＹ平
面に直交するＺ軸方向の移動及びＸＹ直交２軸回りの回
転が可能な第２ステージとしての試料台１８と、定盤１
４上面に固定され、ＸＹステージ１６を送りねじ２０を
介して駆動するモータ２２と、試料台１８上に固定され
た移動鏡２４と、定盤１４の一端部（図１における左端
部の上方延設部上に固定され、移動鏡２４に向けて測長
ビーム（干渉計レーザビーム）を投射すると共にその反
射光を受光して試料台１８のＸＹ２次元方向の位置を計
測する光波干渉計としてのレーザ干渉計２６と、このレ
ーザ干渉計２６の計測値に基づいてモータ２２を介して
ＸＹステージ１６の位置を制御する制御装置３０とを備
えている。
【００２６】除振パッド１２としては、ここではダンピ
ング液中に圧縮コイルバネを入れた機械式ダンパや空気
式ダンパ等が用いられており、除振パッド１２自体があ
る程度のセンタリング機能を備えている。
ング液中に圧縮コイルバネを入れた機械式ダンパや空気
式ダンパ等が用いられており、除振パッド１２自体があ
る程度のセンタリング機能を備えている。
【００２７】ＸＹステージ１６は、実際には、定盤１４
上面の案内面１４ａに沿ってＹ軸方向に移動可能なＹス
テージと、このＹステージ上をＸ軸方向に移動するＸス
テージとから構成され、従ってモータ及び送りねじもＸ
ステージ用、Ｙステージ用があるが、図１ではこれらが
ＸＹステージ１６、送りねじ２０、モータ２２として代
表的に示されている。また、実際には、Ｙ軸方向に直交
する反射面を有するＹ移動鏡とＸ軸方向に直交する反射
面を有するＸ移動鏡とが試料台１８上には固定され、更
にこれらに対応してＹ移動鏡、Ｘ移動鏡にそれぞれ測長
ビームを投射して、それぞれの反射光を受光することに
より試料台１８のＹ軸方向位置、Ｘ軸方向位置をそれぞ
れ計測するＸレーザ干渉計とＹレーザ干渉計とが設けら
れているが、図１ではこれらが移動鏡２４、レーザ干渉
計２６として代表的に示されている。
上面の案内面１４ａに沿ってＹ軸方向に移動可能なＹス
テージと、このＹステージ上をＸ軸方向に移動するＸス
テージとから構成され、従ってモータ及び送りねじもＸ
ステージ用、Ｙステージ用があるが、図１ではこれらが
ＸＹステージ１６、送りねじ２０、モータ２２として代
表的に示されている。また、実際には、Ｙ軸方向に直交
する反射面を有するＹ移動鏡とＸ軸方向に直交する反射
面を有するＸ移動鏡とが試料台１８上には固定され、更
にこれらに対応してＹ移動鏡、Ｘ移動鏡にそれぞれ測長
ビームを投射して、それぞれの反射光を受光することに
より試料台１８のＹ軸方向位置、Ｘ軸方向位置をそれぞ
れ計測するＸレーザ干渉計とＹレーザ干渉計とが設けら
れているが、図１ではこれらが移動鏡２４、レーザ干渉
計２６として代表的に示されている。
【００２８】しかしながら、本発明を説明する上では、
第１ステージとしてのＸＹステージ１６は所定の第１軸
方向に移動できれば十分であることから、以下において
は説明の便宜上、特に必要がない限り、ＸＹステージ１
６は定盤１４上面の案内面１４ａに沿ってＸ軸方向に移
動するものとし、このＸＹステージ１６のＸ方向の位置
が移動鏡２４を介してレーザ干渉計２６により計測され
るものとして説明する。
第１ステージとしてのＸＹステージ１６は所定の第１軸
方向に移動できれば十分であることから、以下において
は説明の便宜上、特に必要がない限り、ＸＹステージ１
６は定盤１４上面の案内面１４ａに沿ってＸ軸方向に移
動するものとし、このＸＹステージ１６のＸ方向の位置
が移動鏡２４を介してレーザ干渉計２６により計測され
るものとして説明する。
【００２９】試料台１８上にはウエハホルダ２８を介し
て試料としてのウエハＷが吸着保持されている。この試
料台１８は、３本の支軸３２（図１では紙面奥側の支軸
は図示せず）によりその下面を３点支持されており、各
支軸は不図示の駆動系によりそれぞれ独立してＺ駆動さ
れるようになっている。すなわち、３本の支軸３２とこ
の駆動系により試料台１８をＺ方向及びＸ、Ｙ軸回りに
回転駆動するＺ・チルト駆動機構３４（図１では図示せ
ず、図３参照）が構成されている。また、各支軸３２の
駆動量はリニア・エンコーダあるいは静電容量変位計等
のセンサ（図示せず）によって計測されるようになって
おり、これらのセンサの出力に基づいてＸＹステージ１
６と試料台１８との相対角度の変化分を演算する演算部
（図示せず）が設けられている。すなわち、上記のリニ
ア・エンコーダ等のセンサと演算部とによって測定器３
６（図１では図示せず、図３参照）が構成されている。
て試料としてのウエハＷが吸着保持されている。この試
料台１８は、３本の支軸３２（図１では紙面奥側の支軸
は図示せず）によりその下面を３点支持されており、各
支軸は不図示の駆動系によりそれぞれ独立してＺ駆動さ
れるようになっている。すなわち、３本の支軸３２とこ
の駆動系により試料台１８をＺ方向及びＸ、Ｙ軸回りに
回転駆動するＺ・チルト駆動機構３４（図１では図示せ
ず、図３参照）が構成されている。また、各支軸３２の
駆動量はリニア・エンコーダあるいは静電容量変位計等
のセンサ（図示せず）によって計測されるようになって
おり、これらのセンサの出力に基づいてＸＹステージ１
６と試料台１８との相対角度の変化分を演算する演算部
（図示せず）が設けられている。すなわち、上記のリニ
ア・エンコーダ等のセンサと演算部とによって測定器３
６（図１では図示せず、図３参照）が構成されている。
【００３０】さらに、本実施形態のステージ装置１０で
は、ＸＹステージ１６の上面に第１の水準器３８が固定
され、定盤１４上面の案内面１４ａ上には第２の水準器
４０が固定されている。このうち、第１の水準器３８
は、ＸＹステージ１６の基準平面、ここでは絶対水準面
（地球中心に向かう軸に直交する平面）に対する傾斜を
計測するセンサであり、また、第２の水準器４０は、Ｘ
Ｙステージ１６の案内面が形成された定盤１４の絶対水
準面に対する傾斜を計測するセンサである。これら第
１、第２の水準器３８、４０としては、いわゆる電子水
準器が使用される。
は、ＸＹステージ１６の上面に第１の水準器３８が固定
され、定盤１４上面の案内面１４ａ上には第２の水準器
４０が固定されている。このうち、第１の水準器３８
は、ＸＹステージ１６の基準平面、ここでは絶対水準面
（地球中心に向かう軸に直交する平面）に対する傾斜を
計測するセンサであり、また、第２の水準器４０は、Ｘ
Ｙステージ１６の案内面が形成された定盤１４の絶対水
準面に対する傾斜を計測するセンサである。これら第
１、第２の水準器３８、４０としては、いわゆる電子水
準器が使用される。
【００３１】図２には、第１の水準器３８の具体的構成
例が概略的に示されている。この水準器３８は、測定対
象物としてのＸＹステージ１６に固定された不図示のケ
ースに固着された軸の回りに回転自由に取り付けられた
振り子５２と、この振り子５２の位置を検出する不図示
のフォトセンサを含む位置検出器５４と、この位置検出
器５４の出力と目標位置（例えば中立位置）との差を演
算する減算器５６と、この減算器５６の出力である位置
偏差を動作信号として制御動差を行なう不図示のサーボ
アンプを含むサーボコントローラ５８と、このサーボコ
ントローラ５８により与えられた制御量に応じた力を発
生して振り子５２を回転駆動するトルクモータ６０とを
備えている。
例が概略的に示されている。この水準器３８は、測定対
象物としてのＸＹステージ１６に固定された不図示のケ
ースに固着された軸の回りに回転自由に取り付けられた
振り子５２と、この振り子５２の位置を検出する不図示
のフォトセンサを含む位置検出器５４と、この位置検出
器５４の出力と目標位置（例えば中立位置）との差を演
算する減算器５６と、この減算器５６の出力である位置
偏差を動作信号として制御動差を行なう不図示のサーボ
アンプを含むサーボコントローラ５８と、このサーボコ
ントローラ５８により与えられた制御量に応じた力を発
生して振り子５２を回転駆動するトルクモータ６０とを
備えている。
【００３２】すなわち、この水準器３８によれば、振り
子５２の先端の向きが地球中心の方向に一致している状
態の位置を振り子５２の中立位置（目標値）として定め
ておけば、不図示のケースの回転により振り子５２が中
立位置より変位し、それを位置検出器５４が検出してそ
の検出信号を減算器５６にフィードバックする。減算器
５６ではこの振り子５２の位置と目標値（中立位置）と
の偏差を演算し動作信号としてサーボコントローラ５８
に与え、サーボコントローラ５８では振り子５２を目標
位置に戻すような（偏差が零となるような）制御電流を
トルクモータ６０に与えて閉ループ制御を行なう。この
とき、トルクモータ６０へ流れる制御電流を固定抵抗Ｒ
0 を介して電圧に変換して出力回路６２を介して取り出
せば、振り子５２に作用する重力の分力に比例した電圧
信号が得られ、この信号は傾斜角（ここではφとする）
の正弦ｓｉｎφに比例している。ここでは、出力回路６
２には出力アンプの他アークサインコンバータ（いずれ
も図示せず）が含まれ、傾斜角φ（φは後述する（β＋
γ）に一致）に直接比例した信号が制御装置３０へ与え
られるようになっている。
子５２の先端の向きが地球中心の方向に一致している状
態の位置を振り子５２の中立位置（目標値）として定め
ておけば、不図示のケースの回転により振り子５２が中
立位置より変位し、それを位置検出器５４が検出してそ
の検出信号を減算器５６にフィードバックする。減算器
５６ではこの振り子５２の位置と目標値（中立位置）と
の偏差を演算し動作信号としてサーボコントローラ５８
に与え、サーボコントローラ５８では振り子５２を目標
位置に戻すような（偏差が零となるような）制御電流を
トルクモータ６０に与えて閉ループ制御を行なう。この
とき、トルクモータ６０へ流れる制御電流を固定抵抗Ｒ
0 を介して電圧に変換して出力回路６２を介して取り出
せば、振り子５２に作用する重力の分力に比例した電圧
信号が得られ、この信号は傾斜角（ここではφとする）
の正弦ｓｉｎφに比例している。ここでは、出力回路６
２には出力アンプの他アークサインコンバータ（いずれ
も図示せず）が含まれ、傾斜角φ（φは後述する（β＋
γ）に一致）に直接比例した信号が制御装置３０へ与え
られるようになっている。
【００３３】第２の水準器４０も上記第１の水準器３８
と同様に構成され、絶対水準面に対する定盤１４の傾斜
角（ここではγとする）に直接比例した信号が制御装置
３０へ与えられる。
と同様に構成され、絶対水準面に対する定盤１４の傾斜
角（ここではγとする）に直接比例した信号が制御装置
３０へ与えられる。
【００３４】この他、本実施形態では、ウエハＷ表面の
Ｚ方向位置（図１に示される投影光学系ＰＬの焦点位置
からのずれ量（デフォーカス量）を検出するフォーカス
センサ４２（図１では図示せず、図３参照）、及びウエ
ハＷ表面の傾斜量を検出するレベリングセンサ４４（図
１では図示せず、図３参照）等が設けられている。
Ｚ方向位置（図１に示される投影光学系ＰＬの焦点位置
からのずれ量（デフォーカス量）を検出するフォーカス
センサ４２（図１では図示せず、図３参照）、及びウエ
ハＷ表面の傾斜量を検出するレベリングセンサ４４（図
１では図示せず、図３参照）等が設けられている。
【００３５】図３には、ステージ装置１０を含む投影露
光装置の制御系の主要な構成が概略的に示されている。
この制御系は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインタ
フェース（いずれも図示せず）等を含むマイクロコンピ
ュータ（又はミニコンピュータ）から成る制御装置３０
を中心に構成され、この制御装置３０の入力部には、レ
ーザ干渉計２６、測定器３６、第１の水準器３８、第２
の水準器４０、レベリングセンサ４４、フォーカスセン
サ４２等が接続されている。また、制御装置３０の出力
部にはＺ・チルト駆動機構３４、Ｘ駆動モータ２２Ｘ、
Ｙ駆動モータ２２Ｙ（図１ではモータ２２として代表的
に図示）等が接続されている。
光装置の制御系の主要な構成が概略的に示されている。
この制御系は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインタ
フェース（いずれも図示せず）等を含むマイクロコンピ
ュータ（又はミニコンピュータ）から成る制御装置３０
を中心に構成され、この制御装置３０の入力部には、レ
ーザ干渉計２６、測定器３６、第１の水準器３８、第２
の水準器４０、レベリングセンサ４４、フォーカスセン
サ４２等が接続されている。また、制御装置３０の出力
部にはＺ・チルト駆動機構３４、Ｘ駆動モータ２２Ｘ、
Ｙ駆動モータ２２Ｙ（図１ではモータ２２として代表的
に図示）等が接続されている。
【００３６】次に、上述のようにして構成された本実施
形態に係るステージ装置１０の動作等について、図４
（Ａ）、（Ｂ）を参照して説明する。
形態に係るステージ装置１０の動作等について、図４
（Ａ）、（Ｂ）を参照して説明する。
【００３７】ここでは、これらの図に示されるようにウ
エハＷ表面の平面度が極端に悪く、その表面の一部に角
度αの傾斜凸部が形成され、またＸＹステージ１６の案
内部１４ａに凹凸があり、傾斜面が形成されている場合
を例にとって説明する。なお、ウエハＷ表面の凹凸や案
内部の凹凸は非常に微小であるが、ここでは説明をわか
りやすくするために、極端な傾斜部、傾斜面が形成され
た図を用いていることは言うまでもない。
エハＷ表面の平面度が極端に悪く、その表面の一部に角
度αの傾斜凸部が形成され、またＸＹステージ１６の案
内部１４ａに凹凸があり、傾斜面が形成されている場合
を例にとって説明する。なお、ウエハＷ表面の凹凸や案
内部の凹凸は非常に微小であるが、ここでは説明をわか
りやすくするために、極端な傾斜部、傾斜面が形成され
た図を用いていることは言うまでもない。
【００３８】まず、図４（Ａ）に示されるように、ウエ
ハＷ上のあるショット領域の露光の際に、ウエハＷ表面
の水平面に平行な部分が露光位置にあるときには、測長
ビーム（以下、「干渉計レーザ」という）ＩＬは、移動
鏡反射面に垂直に投射され、ＸＹステージ１６の絶対水
準面（基準平面）に対する傾斜角もほぼ零であったもの
とする。この位置での露光が終了し、ＸＹステージ１６
が図４（Ａ）における紙面左側に移動を開始し、図４
（Ｂ）に示される位置まで移動されると、この位置はウ
エハＷ表面の角度αの傾斜凸部に対応するので、制御装
置３０ではフォーカスセンサ４２、レベリングセンサ４
４の出力に基づいてウエハＷ表面のショット領域の全面
が投影光学系ＰＬの焦点深度の範囲内となるようにＺ・
チルト駆動機構３４を制御してフォーカス及びレベリン
グ調整を行なう。このフォーカス及びレベリング調整が
なされた状態が図４（Ｂ）に示されている。
ハＷ上のあるショット領域の露光の際に、ウエハＷ表面
の水平面に平行な部分が露光位置にあるときには、測長
ビーム（以下、「干渉計レーザ」という）ＩＬは、移動
鏡反射面に垂直に投射され、ＸＹステージ１６の絶対水
準面（基準平面）に対する傾斜角もほぼ零であったもの
とする。この位置での露光が終了し、ＸＹステージ１６
が図４（Ａ）における紙面左側に移動を開始し、図４
（Ｂ）に示される位置まで移動されると、この位置はウ
エハＷ表面の角度αの傾斜凸部に対応するので、制御装
置３０ではフォーカスセンサ４２、レベリングセンサ４
４の出力に基づいてウエハＷ表面のショット領域の全面
が投影光学系ＰＬの焦点深度の範囲内となるようにＺ・
チルト駆動機構３４を制御してフォーカス及びレベリン
グ調整を行なう。このフォーカス及びレベリング調整が
なされた状態が図４（Ｂ）に示されている。
【００３９】ここで、図４（Ａ）において、干渉計レー
ザＩＬとウエハＷ表面のショット領域の光軸Ｚ方向の高
さの差をｈ、移動鏡２４の反射面から露光位置までの距
離をＳとすると、図４（Ｂ）においては、干渉計レーザ
ＩＬの光軸に対する試料台１８のＹ軸回りの傾きの変化
分をαとすると、前述した如く、 Ｅrr＝アッベ誤差＋コサイン誤差＝ｈ×α＋Ｓ×（１−ｃｏｓα）…（１） で表されるＸ方向誤差Ｅrrが生じる。
ザＩＬとウエハＷ表面のショット領域の光軸Ｚ方向の高
さの差をｈ、移動鏡２４の反射面から露光位置までの距
離をＳとすると、図４（Ｂ）においては、干渉計レーザ
ＩＬの光軸に対する試料台１８のＹ軸回りの傾きの変化
分をαとすると、前述した如く、 Ｅrr＝アッベ誤差＋コサイン誤差＝ｈ×α＋Ｓ×（１−ｃｏｓα）…（１） で表されるＸ方向誤差Ｅrrが生じる。
【００４０】また、この図４（Ｂ）においては、案内面
１４ａの傾斜のため、ＸＹステージ１６は干渉計レーザ
ＩＬの光軸に対してβだけ傾いている。
１４ａの傾斜のため、ＸＹステージ１６は干渉計レーザ
ＩＬの光軸に対してβだけ傾いている。
【００４１】このとき、ＸＹステージ１６と試料台１８
との相対角度変化θは、測定器３６によって計測され、
また、定盤１４そのものの基準平面に対する傾斜角γが
第２の水準器４０によって計測され、さらにＸＹステー
ジ１６の基準平面に対する傾斜角（β＋γ）が第１の水
準器３８によって計測され、これらの測定器３６、第１
の水準器３８、第２の水準器４０の計測値が制御装置３
０に供給されている。また、レーザ干渉計２６の計測値
も制御装置３０に供給されている。
との相対角度変化θは、測定器３６によって計測され、
また、定盤１４そのものの基準平面に対する傾斜角γが
第２の水準器４０によって計測され、さらにＸＹステー
ジ１６の基準平面に対する傾斜角（β＋γ）が第１の水
準器３８によって計測され、これらの測定器３６、第１
の水準器３８、第２の水準器４０の計測値が制御装置３
０に供給されている。また、レーザ干渉計２６の計測値
も制御装置３０に供給されている。
【００４２】制御装置３０内ＣＰＵでは、第１、第２の
水準器３８、４０の出力に基づいて干渉計レーザＩＬの
光軸に対するＸＹステージ１６の傾斜角変化｛β＝（β
＋γ）−γ｝を算出し、この値と測定器３６の出力であ
るθとに基づいて干渉計レーザＩＬの光軸と移動鏡２４
の反射面との相対角度変化（α＝θ−β）を算出する。
水準器３８、４０の出力に基づいて干渉計レーザＩＬの
光軸に対するＸＹステージ１６の傾斜角変化｛β＝（β
＋γ）−γ｝を算出し、この値と測定器３６の出力であ
るθとに基づいて干渉計レーザＩＬの光軸と移動鏡２４
の反射面との相対角度変化（α＝θ−β）を算出する。
【００４３】そして、制御装置３０内ＣＰＵでは、この
ようにして演算された相対角度変化α及び干渉計２４の
計測値から求められる距離Ｓを用いて式（１）に基づい
てＸ方向誤差Ｅrrを算出し、この誤差分だけ干渉計２４
の計測値を補正することにより、ＸＹステージ１６、ひ
いては試料台１８を目標位置へ正確に位置決めする。
ようにして演算された相対角度変化α及び干渉計２４の
計測値から求められる距離Ｓを用いて式（１）に基づい
てＸ方向誤差Ｅrrを算出し、この誤差分だけ干渉計２４
の計測値を補正することにより、ＸＹステージ１６、ひ
いては試料台１８を目標位置へ正確に位置決めする。
【００４４】すなわち、制御装置３０ではレーザ干渉計
２４の計測値をモニタしつつ、モータ２２を制御して試
料台１８を目標位置へ位置決めするに際し、上記のよう
にしてリアルタイムで算出された干渉計レーザＩＬの光
軸と移動鏡２４の反射面との相対角度変化αを用いてレ
ーザ干渉計２６の計測値を補正する。
２４の計測値をモニタしつつ、モータ２２を制御して試
料台１８を目標位置へ位置決めするに際し、上記のよう
にしてリアルタイムで算出された干渉計レーザＩＬの光
軸と移動鏡２４の反射面との相対角度変化αを用いてレ
ーザ干渉計２６の計測値を補正する。
【００４５】これまでの説明では、試料台１８のＸ座標
について補正する場合についてのみ説明したが、Ｙ座標
についても同様にして補正することは言うまでもない。
について補正する場合についてのみ説明したが、Ｙ座標
についても同様にして補正することは言うまでもない。
【００４６】また、これまでの説明から明らかなよう
に、本実施形態では制御装置３０の機能によって演算手
段と補正手段が実現されているが、これらの手段を別々
の手段（装置）によって構成しても良いことはもちろん
である。
に、本実施形態では制御装置３０の機能によって演算手
段と補正手段が実現されているが、これらの手段を別々
の手段（装置）によって構成しても良いことはもちろん
である。
【００４７】以上説明したように、本実施形態に係るス
テージ装置１０によると、ＸＹステージ１６上と案内部
１４ａ上にそれぞれ設置した電子水準器から成る第１、
第２の水準器３８、４０の出力の差から案内面１４ａの
平面度誤差に起因するＹ軸（又はＸ軸）回りのＸＹステ
ージ１６の回転βを測定し、このβをＸＹステージ１６
上に搭載した測定器３６により計測されたＸＹステージ
１６と試料台１８との相対角度変化θから差し引くこと
により、干渉計レーザＩＬの光軸と移動鏡２４の反射面
との相対角度変化αを求められるようになる。これによ
り、試料台１８の傾斜を補正してウエハＷと結像面との
傾斜を合致させることにより発生する試料台１８のＸＹ
座標測定誤差の補正を非常に高精度に行うことが可能に
なり、結果的に試料台１８ひいてはその上のウエハＷを
目標位置へ高精度に位置決めできるようになる。
テージ装置１０によると、ＸＹステージ１６上と案内部
１４ａ上にそれぞれ設置した電子水準器から成る第１、
第２の水準器３８、４０の出力の差から案内面１４ａの
平面度誤差に起因するＹ軸（又はＸ軸）回りのＸＹステ
ージ１６の回転βを測定し、このβをＸＹステージ１６
上に搭載した測定器３６により計測されたＸＹステージ
１６と試料台１８との相対角度変化θから差し引くこと
により、干渉計レーザＩＬの光軸と移動鏡２４の反射面
との相対角度変化αを求められるようになる。これによ
り、試料台１８の傾斜を補正してウエハＷと結像面との
傾斜を合致させることにより発生する試料台１８のＸＹ
座標測定誤差の補正を非常に高精度に行うことが可能に
なり、結果的に試料台１８ひいてはその上のウエハＷを
目標位置へ高精度に位置決めできるようになる。
【００４８】なお、上記実施形態中の説明では、ＸＹス
テージ１６の移動に伴う装置重心の変動に起因する定盤
１４の傾斜γをも考慮して、干渉計レーザＩＬの光軸と
移動鏡２４の反射面との相対角度変化αを求める場合に
ついて説明したが、先にも述べたように除振パッド１２
としてある程度のセンタリング機能を備えたものを使用
しており、特に空気式ダンパを除振パッドとして用いる
場合には、定盤１４の傾斜γは無視できるぐらい小さく
することが可能であるので、このような場合には、第２
の水準器４０は不要である。この場合、第１の水準器３
８により案内面１４ａの平面度誤差に起因するＹ（又は
Ｘ軸）回りのＸＹステージ１６の回転、すなわち干渉計
レーザＩＬの光軸とＸＹステージ１６との相対角度変化
βを直接計測できるものと考えれば良い。
テージ１６の移動に伴う装置重心の変動に起因する定盤
１４の傾斜γをも考慮して、干渉計レーザＩＬの光軸と
移動鏡２４の反射面との相対角度変化αを求める場合に
ついて説明したが、先にも述べたように除振パッド１２
としてある程度のセンタリング機能を備えたものを使用
しており、特に空気式ダンパを除振パッドとして用いる
場合には、定盤１４の傾斜γは無視できるぐらい小さく
することが可能であるので、このような場合には、第２
の水準器４０は不要である。この場合、第１の水準器３
８により案内面１４ａの平面度誤差に起因するＹ（又は
Ｘ軸）回りのＸＹステージ１６の回転、すなわち干渉計
レーザＩＬの光軸とＸＹステージ１６との相対角度変化
βを直接計測できるものと考えれば良い。
【００４９】また、上記実施形態では、試料台１８の目
標位置への位置決めの際に、前述した案内面１４ａの平
面度誤差に起因するＹ（又はＸ軸）回りのＸＹステージ
１６の回転角度βをリアルタイムで検出する場合につい
て例示したが、本発明がこれに限定されるものではな
い。
標位置への位置決めの際に、前述した案内面１４ａの平
面度誤差に起因するＹ（又はＸ軸）回りのＸＹステージ
１６の回転角度βをリアルタイムで検出する場合につい
て例示したが、本発明がこれに限定されるものではな
い。
【００５０】例えば、上記実施形態と同様にＸＹステー
ジ１６上に第１水準器３８を搭載し、定盤１４上に第２
水準器４０を搭載して、これらの水準器３８、４０の出
力をモニタしつつ、ＸＹステージ１６をその移動範囲内
で移動させて、案内面１４ａに対するＸＹステージ１６
の傾斜分布を上記実施形態と同様の手法により予め計測
し、この傾斜分布のデータをステージ座標の関数データ
として図３に仮想線で示されるメモリ７０内に記憶して
おいてもよい。この場合には、装置の使用の際には、第
１、第２の水準器３８、４０は不要であるから、この分
部品点数の削減及びコストの削減が可能になるととも
に、測定器３６の測定値とレーザ干渉計２６の計測座標
に対応するメモリ７０内のデータに基づいて前記角度β
を容易に算出することが可能になるので、位置決め時の
演算処理時間が短縮される。
ジ１６上に第１水準器３８を搭載し、定盤１４上に第２
水準器４０を搭載して、これらの水準器３８、４０の出
力をモニタしつつ、ＸＹステージ１６をその移動範囲内
で移動させて、案内面１４ａに対するＸＹステージ１６
の傾斜分布を上記実施形態と同様の手法により予め計測
し、この傾斜分布のデータをステージ座標の関数データ
として図３に仮想線で示されるメモリ７０内に記憶して
おいてもよい。この場合には、装置の使用の際には、第
１、第２の水準器３８、４０は不要であるから、この分
部品点数の削減及びコストの削減が可能になるととも
に、測定器３６の測定値とレーザ干渉計２６の計測座標
に対応するメモリ７０内のデータに基づいて前記角度β
を容易に算出することが可能になるので、位置決め時の
演算処理時間が短縮される。
【００５１】但し、この場合には、経時的に誤差が生じ
るおそれがあるので、上記実施形態のようにリアルタイ
ムで計測を行なう装置の方が望ましい。
るおそれがあるので、上記実施形態のようにリアルタイ
ムで計測を行なう装置の方が望ましい。
【００５２】なお、上記実施形態では、ＸＹステージ１
６がほぼ水平な案内面に沿って移動する構成の場合を例
示したが、本発明がこれに限定されるものではなく、Ｘ
Ｙステージ１６が定盤１４上に設けられた鉛直な案内面
に沿って移動するような構成の装置にも本発明は同様に
適用できるものである。
６がほぼ水平な案内面に沿って移動する構成の場合を例
示したが、本発明がこれに限定されるものではなく、Ｘ
Ｙステージ１６が定盤１４上に設けられた鉛直な案内面
に沿って移動するような構成の装置にも本発明は同様に
適用できるものである。
【００５３】また、上記実施形態では、本発明に係るス
テージ装置が投影露光装置に適用された場合について説
明したが、本発明の適用範囲がこれに限定されるもので
はなく、第２ステージ（試料台）が傾斜可能であり、レ
ーザ干渉計等の光波干渉計の出力に基づいて第２ステー
ジを位置決めする装置であれば適用可能である。
テージ装置が投影露光装置に適用された場合について説
明したが、本発明の適用範囲がこれに限定されるもので
はなく、第２ステージ（試料台）が傾斜可能であり、レ
ーザ干渉計等の光波干渉計の出力に基づいて第２ステー
ジを位置決めする装置であれば適用可能である。
【図１】一実施形態に係るステージ装置の概略構成を示
す図である。
す図である。
【図２】図１の第１水準器の構成例を示すブロック図で
ある。
ある。
【図３】図１のステージ装置を含む投影露光装置の制御
系の主要な構成を概略的に示すブロック図である。
系の主要な構成を概略的に示すブロック図である。
【図４】図１の装置の動作説明のための図である
（（Ａ）、（Ｂ））。
（（Ａ）、（Ｂ））。
１０ ステージ装置 １２ 除振パッド １４ 定盤（除振台） １４ａ 案内面 １６ ＸＹステージ（第１ステージ） １８ 試料台（第２ステージ） ２４ 移動鏡 ２６ レーザ干渉計（光波干渉計） ３０ 制御装置（演算手段、補正手段） ３６ 測定器 ３８ 第１の水準器 ４０ 第２の水準器 ７０ メモリ ＩＬ 測長ビーム
Claims (4)
- 【請求項１】 少なくとも３つの除振パッドを介して水
平に保持された除振台と；この除振台上の案内面に沿っ
て少なくとも所定の第１軸方向に移動可能な第１ステー
ジと；前記第１ステージ上に搭載され、ステージ移動面
に平行な面内の直交２軸回りの回転が可能な第２ステー
ジと；前記第２ステージに固定された移動鏡と；前記移
動鏡に向けて前記第１軸方向の測長ビームを投射すると
共にその反射光を受光して前記第２ステージの前記第１
軸方向の位置を計測する光波干渉計と；前記第１ステー
ジ上に搭載された第１の水準器と；前記第１ステージと
前記第２ステージとの相対角度の変化分を測定する測定
器と；前記測定器と前記第１の水準器との出力を用いて
前記測長ビーム光軸と前記移動鏡反射面との相対角度変
化を算出する演算手段と；前記光波干渉計の計測値をモ
ニタしつつ、前記第２ステージを目標位置へ位置決めす
るに際し、前記演算手段でリアルタイムで算出された前
記測長ビーム光軸と前記移動鏡反射面との相対角度変化
を用いて前記光波干渉計の計測値を補正する補正手段と
を有するステージ装置。 - 【請求項２】 前記除振台上に載置された第２の水準器
を更に有し、 前記演算手段が、前記測定器の出力と前記第１及び第２
の水準器の出力とに基づいて前記測長ビーム光軸と前記
移動鏡反射面との相対角度変化を算出することを特徴と
する請求項１に記載のステージ装置。 - 【請求項３】 少なくとも３つの除振パッドを介して水
平に保持された除振台と；この除振台上の案内面に沿っ
て少なくとも所定の第１軸方向に移動可能な第１ステー
ジと；前記第１ステージ上に搭載され、ステージ移動面
に平行な面内の直交２軸回りの回転が可能な第２ステー
ジと；前記第２ステージに固定された移動鏡と；前記移
動鏡に向けて前記第１軸方向の測長ビームを投射すると
共にその反射光を受光して前記第２ステージの前記第１
軸方向の位置を計測する光波干渉計と；前記第１ステー
ジと前記第２ステージとの相対角度の変化分を測定する
測定器と；予め計測された前記案内面に対する前記第１
ステージの傾斜分布のデータが前記ステージ座標の関数
として記憶されたメモリと；前記測定器の計測値とこれ
に対応するステージ位置の前記メモリ内の傾斜分布のデ
ータとに基づいて前記測長ビーム光軸と前記移動鏡反射
面との相対角度変化を算出する演算手段と；前記光波干
渉計の計測値をモニタしつつ、前記第２ステージを目標
位置へ位置決めするに際し、前記演算手段で算出された
前記測長ビーム光軸と前記移動鏡反射面との相対角度変
化に基づいて前記光波干渉計の計測値を補正する補正手
段とを有するステージ装置。 - 【請求項４】 前記メモリ内の前記案内面の傾斜分布の
データは、前記第１ステージ上に搭載された第１水準器
と、前記除振台上に搭載された第２水準器との出力をモ
ニタしつつ、前記第１ステージをその移動範囲内で移動
させて得られたステージ座標の関数データであることを
特徴とする請求項３に記載のステージ装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24716296A JPH1074687A (ja) | 1996-08-29 | 1996-08-29 | ステージ装置 |
| KR1019970041270A KR19980019031A (ko) | 1996-08-27 | 1997-08-26 | 스테이지 장치(a stage apparatus) |
| EP97114842A EP0833208A3 (en) | 1996-08-27 | 1997-08-27 | A stage apparatus |
| US09/419,771 US6172373B1 (en) | 1996-08-27 | 1999-10-18 | Stage apparatus with improved positioning capability |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24716296A JPH1074687A (ja) | 1996-08-29 | 1996-08-29 | ステージ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1074687A true JPH1074687A (ja) | 1998-03-17 |
Family
ID=17159369
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24716296A Pending JPH1074687A (ja) | 1996-08-27 | 1996-08-29 | ステージ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1074687A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0867776A3 (en) * | 1997-03-26 | 2000-02-23 | Nikon Corporation | Exposure method, exposure apparatus and method for making an exposure apparatus |
| US6411387B1 (en) | 1996-12-16 | 2002-06-25 | Nikon Corporation | Stage apparatus, projection optical apparatus and exposure method |
| JP2008091785A (ja) * | 2006-10-04 | 2008-04-17 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 基板移動装置 |
| JP2011165990A (ja) * | 2010-02-12 | 2011-08-25 | Nikon Corp | 露光装置のメンテナンス方法、露光装置の製造方法及びデバイス製造方法 |
-
1996
- 1996-08-29 JP JP24716296A patent/JPH1074687A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6411387B1 (en) | 1996-12-16 | 2002-06-25 | Nikon Corporation | Stage apparatus, projection optical apparatus and exposure method |
| EP0867776A3 (en) * | 1997-03-26 | 2000-02-23 | Nikon Corporation | Exposure method, exposure apparatus and method for making an exposure apparatus |
| JP2008091785A (ja) * | 2006-10-04 | 2008-04-17 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 基板移動装置 |
| JP2011165990A (ja) * | 2010-02-12 | 2011-08-25 | Nikon Corp | 露光装置のメンテナンス方法、露光装置の製造方法及びデバイス製造方法 |
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