JPH11312643A - ステ―ジ装置、ステ―ジの制御方法、露光装置ならびに露光方法 - Google Patents

ステ―ジ装置、ステ―ジの制御方法、露光装置ならびに露光方法

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JPH11312643A
JPH11312643A JP11058560A JP5856099A JPH11312643A JP H11312643 A JPH11312643 A JP H11312643A JP 11058560 A JP11058560 A JP 11058560A JP 5856099 A JP5856099 A JP 5856099A JP H11312643 A JPH11312643 A JP H11312643A
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Kazuaki Saeki
和明 佐伯
Yuan Bausan
ユアン バウサン
Kwok Pan Chau Henri
クォーク．パン チャウ ヘンリ
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ステージの駆動によって発生する振動を抑制
し、スループットを向上させる。 【構成】 ステージ１１０を駆動するための軌道コマン
ドは、ステージ１１０の加速期間および減速期間の始ま
りと終わりの時点ではゼロとなる、ジャークとして知ら
れている導関数を有する加速および減速をステージ１１
０に与える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高精度の位置決め
システムで使用されるステージ装置およびその制御方法
に関する。特に、ステージ移動中の構造の振動と不連続
性とを最小限に抑制する制御方法に関する。また、本発
明は、前記ステージ装置または制御方法を用いた露光装
置および露光方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】マイクロリソグラフィー・システムなど
の高精度の位置決めシステムでは、ステージは、このシ
ステムの構造にできるだけ振動を生じさせないように、
滑らかに運動する必要がある。そのため、従来の殆どの
システムは、振動を最小限に抑えるために防振装置によ
って支持されている。しかし、前記ステージの加速およ
び減速によって生じる力がこの位置決めシステムに作用
するため、位置決めシステムの構造が僅かに振動する現
象がしばしば生じる。
【０００３】図１は、ステップ・アンド・リピート方式
の走査型露光装置で用いられていた従来のステージ（図
示せず）の走査時の位置、速度、加速度、およびジャー
クと時間との関係を示す概略図である。図１（Ａ）〜
（Ｄ）のＸ軸は時間を表し、Ｙ軸はステージの位置、速
度、加速度、およびジャークを時間との関係で表してい
る。
【０００４】図１（Ａ）は、時間とステージの位置との
関係を示している。図１（Ａ）に示されているように、
このステージは、時間ｔ０からｔ５までの間に位置０か
らＸまで移動する。図１（Ｂ）に示すように、時間ｔ２
からｔ３までの間は一定速度Ｖｃで移動しており、時間
ｔ０より前と時間ｔ５の後では静止している。しかし、
時間ｔ２とｔSETとの間には、ステージの加速中に発生
した振動が収束するまでの整定時間が存在している。
【０００５】図１（Ｃ）は、走査時のステージの加速度
および減速度を示している。図１（Ｃ）に示されている
ように、加速度は時間ｔ０ではゼロであり、その後、時
間ｔ１で＋Ａとなるまで線形状に増大していく。そし
て、時間ｔ１からは、時間ｔ２で０になるまで線形状に
減少していく。時間ｔ２から時間ｔ３までの加速度はゼ
ロであり、ステージは、時間ｔ２から時間ｔ３までは図
１（Ｂ）に示されているように一定の速度Ｖｃで移動す
る。時間ｔ３から時間ｔ４までは、加速度は逆向きの方
向に線形状に増加し、時間ｔ４で最大の減速度（−Ａ）
となる。その後、加速度は線形状に増加し、時間ｔ５で
ゼロとなる。この時点でステージは減速し終わり、速度
はゼロとなっている。
【０００６】図１（Ｄ）は、ステージのジャークを示し
ている。このジャークは前記ステージの加速度における
時間に関しての導関数（加速度を時間で微分した値に対
応する）に等しい。また、ステージの位置に関しての３
次導関数に相当する。図１（Ｄ）に示されているよう
に、加速されている間のステージのジャークは、加速度
が線形状に増加している時間ｔ０からｔ１までは＋Ｊで
一定である。また、加速度が線形状に減少している時間
ｔ１からｔ２までは−Ｊで一定である。そして、時間ｔ
２では０となる。従って、図１（Ｄ）に示されているよ
うに、ステージの加速中、時間ｔ０、ｔ１およびｔ２で
ジャークの不連続点が生じる。このとき、前記ステージ
の加速が始まる時間ｔ０の時点と、加速が終了する時間
ｔ２の時点では、ジャークの値はそれぞれ＋ＪおよびＪ
に等しくなる。また、ステージの加速時と同様の現象
が、このステージの減速時にも生じる。つまり、時間ｔ
３、ｔ４およびｔ５の時点で、ジャークの不連続点が発
生する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このようなジャークの
不連続点は、走査露光時中の前記ステージの運動に不連
続的な動きを生じさせ、それにより、このステージに振
動が発生する。さらに、ステージの加速および減速の開
始時点（ｔ０およびｔ３）と終了時点（ｔ２およびｔ
５）における大きなジャークは、大きな反作用力を生じ
させる。そのため、この反作用力が位置決めシステムに
作用し、システムに大きな振動を生じさせる。マイクロ
リソグラフィー・システムなどの位置決めシステムにお
いては、サブミクロン精度でステージを位置決めするこ
とが要求されるため、小さな振動であってもその影響は
極めて大きなものとなる。
【０００８】そのため、従来の位置決めシステムにおい
ては、前記システムに発生した振動が収束するまでの整
定時間（時間ｔ２からｔｓｅｔまでの間）をしばしば必
要とする。前記ステージを一定の速度で安定して走査さ
せるために必要な時間は、整定の増大あるいは必要性に
応じて長くなる。この整定のための時間は、前記システ
ムのスループットを減少させる原因となっている。
【０００９】本発明は、このような課題を解決すること
を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的のために、請求
項１に記載された発明では、移動可能に支持されたステ
ージと、前記ステージを第１の速度から該第１の速度と
は異なる第２の速度に変更させる速度変更ステップを指
示する制御信号を生成する制御回路と、前記制御信号に
基づいて前記ステージを駆動するアクチュエータと、を
備え、前記アクチュエータが、前記速度変更ステップに
伴って前記ステージを加速または減速させる際のジャー
クが連続的に変化し、前記速度変更ステップの開始時点
と終了時点での前記ジャークの値がゼロとなるように前
記ステージを駆動するステージ装置を提供する。
【００１１】請求項２に記載された発明では、請求項１
のステージ装置において、前記速度変更ステップは前記
ステージを加速する動作を伴い、前記ジャークは前記加
速の間に正の値となる時間と負の値となる時間とを有す
るとともに、前記制御回路は、前記正の値となる時間と
負の値となる時間の比を調整可能であるステージ装置を
提供する。
【００１２】請求項３に記載された発明では、請求項１
記載に記載されたステージ装置において、前記速度変更
ステップは前記ステージを減速する動作を伴い、前記ジ
ャークは前記減速の間に正の値となる時間と負の値とな
る時間とを有するとともに、前記制御回路は、前記正の
値となる時間と負の値となる時間の比を調整可能である
ステージ装置を提供する。
【００１３】請求項４に記載された発明では、請求項１
から請求項３までのいずれかに記載されたステージ装置
を、光源からの光を基板に照射して該基板上に所定のパ
ターンを形成する露光装置の基板ステージとして用いる
ようにした。請求項５に記載された発明では、請求項１
から請求項３までのいずれか１項に記載されたステージ
装置を、光源からの光をマスクに照射して投影光学系を
介して基板に投影することで、前記マスク上のパターン
を前記基板に転写する露光装置のマスクステージとして
用いるようにした。
【００１４】請求項６に記載された発明では、光源と、
マスクを保持するマスクステージと、基板を保持する基
板ステージと、前記マスクステージと前記基板ステージ
の間に配置される投影光学系とを備え、前記光源からの
光を前記マスクステージに保持されたマスクに照射し
て、前記投影光学系を介して前記基板ステージに保持さ
れた基板に前記マスク上のパターンを転写する露光装置
であって、前記マスクステージおよび前記基板ステージ
の少なくとも一方が、請求項１から請求項３までのいず
れか１項に記載されたステージ装置により構成されてい
る露光装置を提供する。
【００１５】請求項７に記載された発明では、光源と、
基板を保持する基板ステージと、を備え、前記光源から
の光を前記マスクステージに保持されたマスクに照射し
て、前記基板ステージに保持された基板に所定のパター
ンを形成する露光装置であって、 前記ステージは、請
求項１から請求項３までのいずれか１項に記載されたス
テージ装置により構成されている露光装置を提供する。
【００１６】請求項８に記載された発明では、第１の速
度から該第１の速度とは異なる第２の速度にステージの
速度を変更する速度変更ステップを有するステージ装置
の駆動方法であって、前記速度変更ステップにおける前
記ステージのジャークを連続的に変化させるとともに、
前記速度変更ステップの開始時点と終了時点での前記ジ
ャークの値をゼロに設定するステージ装置の駆動方法を
提供する。
【００１７】請求項９に記載された発明では、請求項８
に記載されたステージ装置の駆動方法において、前記第
１の速度をゼロとした。請求項１０に記載された発明で
は、請求項８に記載されたステージ装置の駆動方法にお
いて、前記速度変更ステップは、少なくとも前記ステー
ジを減速する減速ステップを有し、該減速ステップの前
に、さらに、前記ステージを所定の速度に維持する速度
維持ステップを備えるようにした。
【００１８】請求項１１に記載された発明では、請求項
８から請求項１０までのいずれか１項に記載されたステ
ージ装置の駆動方法において、前記速度変更ステップ
は、前記ステージを加速する加速ステップを有し、該加
速ステップは、前記ジャークの値を正の第１の値に到達
させる第１のステップと、前記ジャークの値を負の第２
の値に到達させる第２のステップと、を有し、前記第１
の値の絶対値と前記第２の値の絶対値との比は、前記第
２のステップの時間と前記第１のステップの時間との比
に等しくなるようにした。
【００１９】請求項１２に記載された発明では、請求項
１１に記載されたステージ装置の駆動方法において、前
記第１の値の絶対値と前記第２の値の絶対値との比を調
整するステップをさらに設けた。請求項１３に記載され
た発明では、請求項１１に記載されたステージ装置の駆
動方法において、前記第１の値の絶対値と前記第２の値
の絶対値との比を、略３対２に等しくした。
【００２０】請求項１４に記載された発明では、請求項
１１から請求項１３までのいずれか１項に記載されたス
テージ装置の駆動方法において、前記速度変更ステップ
は、さらに、前記ステージを減速する減速ステップを有
し、該減速ステップは、前記ジャークの値を正の第３の
値に到達させる第３のステップと、前記ジャークの値を
負の第４の値に到達させる第４のステップと、を有し、
前記第３の値の絶対値と前記第４の値の絶対値との比
は、前記第４のステップの時間と前記第３のステップの
時間との比に等しくなるようにした。
【００２１】請求項１５に記載された発明では、請求項
１４に記載されたステージ装置の駆動方法において、前
記第３の値の絶対値と前記第４の値の絶対値との比を調
整するステップをさらに設けた。請求項１６に記載され
た発明では、請求項１４に記載されたステージ装置の駆
動方法において、前記第１の値の絶対値と前記第２の値
の絶対値との比は、前記第３の値の絶対値と前記第４の
値の絶対値との比に等しくなるようにした。
【００２２】請求項１７に記載された発明では、移動可
能に支持されたステージを備えたステージ装置の駆動方
法であって、前記ステージを所定の速度に達するまで加
速しながら該ステージの位置を更新する加速期間と、前
記ステージを所定の速度で駆動して該ステージの位置を
更新する等速期間と、前記ステージが停止するまで減速
しながら該ステージの位置を更新する減速期間と、を備
え、少なくとも前記加速期間における前記ステージの位
置に対する時間の３次導関数は、連続的であって、かつ
該加速期間の開始時と終了時とではゼロに等しいことを
特徴とするステージ装置の駆動方法を提供する。
【００２３】請求項１８に記載された発明では、請求項
１７に記載されたステージ装置の駆動方法において、さ
らに、前記減速期間における前記ステージの位置に対す
る時間の３次導関数を連続的とし、該減速期間の開始時
と終了時とではゼロに等しくした。請求項１９に記載さ
れた発明では、請求項１７に記載されたステージ装置の
駆動方法において、前記加速期間は第１期間と第２期間
とを含み、該加速期間中における前記ステージの位置に
対する時間の３次導関数は、前記第１期間中に生じる第
１最大値と前記第２期間中に生じる第１最小値とを有
し、前記第１最大値と前記第１最小値との比は、前記第
２期間と前記第１期間との比にほぼ等しくなるようにし
た。
【００２４】請求項２０に記載された発明では、請求項
１９に記載されたステージ装置の駆動方法において、前
記第１最大値と前記第１最小値との比を調整可能とし
た。請求項２１に記載された発明では、請求項１７に記
載されたステージ装置の駆動方法において、前記減速期
間は第３期間と第４期間とを含み、該減速期間中におけ
る前記ステージの位置に対する時間の３次導関数は、前
記第３期間中に生じる第２最小値と前記第４期間中に生
じる第２最大値とを有し、前記第２最小値と前記第２最
大値との比は、前記第４期間と前記第３期間との比にほ
ぼ等しくなるようにした。
【００２５】請求項２２に記載された発明では、光源か
らの光をマスクステージに保持されたマスクに照射し、
投影光学系を介して基板ステージに保持された基板に前
記マスク上のパターンを転写する露光方法において、前
記マスクステージおよび前記基板ステージの少なくとも
一方を駆動する際に、請求項８から請求項２１までのい
ずれか１項に記載されたステージ装置の駆動方法を用い
るようにした。
【００２６】請求項２３に記載された発明では、光源か
らの光を基板ステージに保持された基板に照射して該基
板上に所定のパターンを形成する露光方法において、前
記基板ステージを駆動する際に、請求項８から請求項２
１までのいずれか１項に記載されたステージ装置の駆動
方法を用いるようにした。
【００２７】
【発明の実施の形態】 図２は、本実施形態の走査型の
マイクロリソグラフィー位置決めテーブル装置１００を
示す概略図である。このテーブル装置１００は、走査型
露光装置を想定したものである。走査型露光装置では、
レチクル（マスク）上のパターンの一部を、投影光学系
を介してウエハ（基板）上に投影した状態で、レチクル
とウエハとを投影光学系に対して同期移動することによ
り、レチクル上のパターンの像を逐次ウエハ上の各ショ
ット領域に転写する。本実施形態では、このレチクルや
ウエハの移動に使用される機構部に本発明を適用したも
のである。
【００２８】本実施形態におけるテーブル装置１００
は、一般の走査型露光装置と同様、防振装置１０５、ウ
エハステージ１１０、投影レンズ機構（投影光学系）１
２０、および位置制御装置１３０とを備えている。位置
制御装置１３０は、本発明に基づく軌道コマンドに基づ
いてウエハステージ１１０の制御を行うもので、これに
ついては後述する。
【００２９】なお、本発明は特開平７−３３５５４２号
に記載された走査型露光装置に関連するものであり、図
２の構成も、原則的にはこの特開平７−３３５５４２号
の構成に基づくものである。また、図２において、テー
ブル装置１００は、例えば、レチクルを支持するための
レチクルステージおよびレチクルを照明するための照明
装置（光源）とを更に備えていてもよい。ただし、図２
では、図を明解にするためにそれらは両方とも省略して
ある。以後、単一のウエハステージ１１０を伴う走査型
のマイクロリソグラフィー位置決めテーブル装置１００
を参照して本発明を説明するが、本発明は、ステージの
個数や用途に関わらず、如何なる高精度位置決めシステ
ムにも適用可能である。
【００３０】ウエハステージ１１０は、空気軸受け、あ
るいはころ軸受け等（共に図示せず）の摩擦の生じない
軸受けによってベース上に支持されている。そして、駆
動源としては、当該技術分野で周知されているように、
線形サーボモータおよびボールねじなどのアクチュエー
タ、回転モータあるいは他の任意の適当な方法を用いる
ことができる。ウエハステージ１１０は、位置制御装置
１３０から与えられる軌道コマンドに応じて、図中、例
えばＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸方向に駆動される。なお、
このウエハステージ１１０は、θＸ、θＹ、およびθＺ
軸方向についても制御することが可能である（図２の矢
印はＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸およびθ方向を示すものであっ
て、構造の一部分ではない。）。
【００３１】図３は、位置制御装置１３０の概略を示す
ブロック図である。この位置制御装置１３０は、軌道コ
マンド回路１３２と、コントロール回路１３４とを備え
ている。軌道コマンド回路１３２は、ディジタル信号処
理装置あるいはマイクロプロセッサ等により構成され、
軌道コマンド信号をコントロール回路１３４に出力す
る。軌道コマンド回路１３２は、本発明に基づいてコン
トロール回路１３４に軌道コマンドを与えるものであれ
ば、プログラミングされたものであっても、アナログ回
路的に構成されたものであっても構わない。どちらを用
いるかは、当業者の選択の範囲である。
【００３２】コントロール回路１３４は、前記軌道コマ
ンド信号に基づいてウエハステージ１１０の駆動源であ
るアクチュエータ１１２に制御信号を出力し、所望の制
御を行う。これにより、ウエハステージ１１０は、所定
の速度で所定の方向に移動する。コントロール回路１３
４としては、例えば、ＰＩＤ回路（比例積分微分回路）
を用いることができる。これらの制御については、当該
技術分野における適宜手段を用いて実施することができ
る。
【００３３】また、図２の走査型のマイクロリソグラフ
ィー位置決めテーブル装置１００は、ウエハステージ１
１０の位置を測定する干渉計やリニアエンコーダ（共に
図示せず）等の位置検出手段を備えている。このような
位置検出手段は、図３に示すフィードバックループ１３
６を介して、ウエハステージ１１０の現在位置を示す位
置信号をコントロール回路１３４に供給する。コントロ
ーラ回路１３４は、前記コマンド信号と検出された現在
位置との差に基づいて、アクチュエータ１１２によって
ウエハステージ１１０を所望の位置へ駆動するための制
御信号を作成する。なお、図３に示されている位置制御
装置１３０は、軌道コマンド回路１３２とコントロール
回路１３４とを備えた構成としてあるが、本実施形態の
構成に限定されるものではない。
【００３４】図４は、本実施形態において、ウエハステ
ージ１１０に生じる加速度曲線を示す概略図である。こ
こで加速度曲線（ａ）は、軌道コマンド回路１３２に記
憶される本発明の軌道コマンドの一例である。また、加
速度曲線（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）は、従来の加速度
曲線を示している。図５は、ウエハステージ１１０のジ
ャーク曲線（ａ）〜（ｄ）を示しており、各曲線の符号
は、図４に付されている同じ符号の加速度曲線に対応し
ている。また、横軸の時間も図４の時間と対応してい
る。図５のジャーク曲線（ａ）は、図４の加速度曲線
（ａ）に対応しており、これらの曲線は、軌道コマンド
回路１３２に記憶された本発明の軌道コマンドの一例を
示すものである。
【００３５】図５に示すように、本実施形態におけるジ
ャーク曲線（ａ）では，ウエハステージ１１０の加速の
始まり（ｔ＝０）および加速の終わり（ｔ＝１）の両方
でジャークの値がゼロとなっている。そして、加速の始
まりから終わりまでの間、ジャークの値は連続的に変化
している。これに対して、従来のジャーク曲線（ｂ）〜
（ｄ）の場合、ジャークを示す曲線の値は、少なくとも
加速の始まり（ｔ＝０）または加速の終わり（ｔ＝１）
のいずれか一方においてゼロではない。従って、ジャー
ク曲線（ｂ）〜（ｄ）では、ウエハステージの駆動する
際、ジャークの値が非連続的に変化することになる。
【００３６】このように、本実施形態においては、ジャ
ーク曲線（ａ）は連続的に変化する。したがって、ウエ
ハステージ１１０を駆動する際に反作用力によって生じ
る振動を減少させることができ、振動が収束するまでの
整定時間が短くなる。その結果、図２に示す走査型のマ
イクロリソグラフィー位置決めテーブル装置１００（走
査型露光装置）のスループットは向上する。
【００３７】また、本実施形態においては、図４におけ
る加速度曲線（ａ）の値が最大となるタイミング（時
間）は、振動の小さい時点で加速度が最大となるように
シフトされている。例えば、図４では加速度曲線（ａ）
の値はｔ＝０．４の時に最大となる。これにより、軌道
コマンド回路１３２は、制御ループの遅延を相殺し、ウ
エハステージ１１０の加速および減速をスムーズに行わ
せることができる。
【００３８】軌道コマンド回路１３２により生成された
軌道コマンド信号は、ウエハステージ１１０の所望の位
置に関する情報を有している。本実施形態においては、
一連の制御過程中で制御に関するサイクルが更新された
際は、ウエハステージ１１０は、更新された新しい所望
の位置へ駆動されるように制御される。そのため、露光
時の走査プロセス全体を通して、ウエハステージ１１０
の所望の位置に関する情報は、頻繁に更新されるように
なっている。そして、前記制御過程中、適切な制御サイ
クルの更新により、図６（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、
ウエハステージ１１０に速度、加速度およびジャークが
発生する。軌道コマンド回路１３２は、例えば、ウエハ
ステージ１１０の目標速度の更新や、目標位置および目
標速度の双方を更新できるように、ウエハステージ１１
０を制御することができる。
【００３９】図６は、位置制御装置１３０が設定した軌
道コマンドに基づく、ウエハステージの位置、速度、加
速度、およびジャークと時間との関係を示す概略図であ
る。ここでは、位置制御装置１３０が、停止状態にある
ステージ１１０を所定の位置まで移動させる制御を行う
場合を想定している。この制御は、ステージ１１０を第
１の速度（ゼロ）からこの第１の速度とは異なる第２の
速度（Ｖｃ：図６（Ｂ）参照）に変更し、その後、さら
に第１の速度（ゼロ）に戻す速度変更ステップを含むも
のである。
【００４０】以下、ウエハステージ１１０をＸ軸方向に
駆動する動作と関連させて図６（Ａ）〜図６（Ｄ）を説
明する。なお、ウエハステージ１１０を、例えば、図２
のＹ軸方向またはＺ軸方向など、Ｘ軸方向以外の方向に
駆動する場合についても、X軸と同様に説明されるもの
である。また、図２において、ウエハステージ１１０を
θＸ、θＹ、またはθＺ方向へ回転させる場合について
もＸ方向への駆動と同様に説明することができる。な
お、図６（Ａ）〜図６（Ｄ）の横軸は、それぞれの図面
間で共通した時間を示す。
【００４１】図６（Ａ）は、ウエハステージ１１０のＸ
軸方向の位置と時間との関係を示している。図６（Ａ）
に示すように、ウエハステージ１１０は、位置制御装置
１３０による制御に基づいて時間ｔ０から時間ｔ９まで
の間に、位置０から位置Ｘまで移動する。このとき、図
６に示すように、ウエハステージ１１０の動きは、動揺
や不連続点を伴わないような滑らかな動きであることが
望ましい。
【００４２】図６（Ｂ）は、ウエハステージ１１０の速
度（ステージ１１０の位置に関する時間の導関数に等し
い）と時間との関係を示している。図６（Ｂ）に示すよ
うに、ウエハステージ１１０の速度は、時間ｔ０以前お
よび時間ｔ９以後にはゼロであり、時間ｔ４と時間ｔ５
との間は所望の一定速度Ｖｃとなっている。そして、時
間ｔ０から時間ｔ４までの間に速度がゼロからＶｃまで
増加し、時間ｔ５から時間ｔ９までの間に速度はＶｃか
らゼロまで低下する。なお、本実施形態における軌道コ
マンドは、振動を収束させるための整定時間を最小とす
るように設定されてはいるが、僅かな整定時間が残存し
ている。そのため、ウエハを露光する前に僅かな整定時
間（図示されていない）が設定されている。
【００４３】図６（Ｃ）は、ウエハステージ１１０の加
速度（ステージ１１０の速度に関する時間の導関数に等
しい）と時間との関係を示している。図６（Ｃ）に示す
ように、ウエハステージ１１０の加速度は、滑らかな非
線形関数で表され、時間ｔ０、ｔ４、ｔ５およびｔ９で
ゼロの値を有する。時間ｔ０から時間ｔ４までは、ウエ
ハステージ１１０を加速させるように作用する。時間ｔ
０で加速し始め、徐々にその値は大きくなる。そして、
時間ｔ２で加速方向に関するピーク加速度＋Ａ１に達す
る。その後、徐々にその値を小さくし、時間ｔ４でゼロ
となって加速が終了する。この後、時間ｔ５から時間ｔ
９までは、ウエハステージ１１０を減速（停止）させる
ように作用する。時間ｔ５でステージ１１０を減速させ
る方向（図面においてマイナス方向）に加速度を加え始
め、徐々にその値を大きくなる。そして、時間ｔ７で減
速方向に関するピーク加速度−Ａ２に達する。その後、
徐々にその値を小さくし、時間９でゼロとなって減速が
終了し、ウエハステージ１１０は停止する。加速時のピ
ーク値＋Ａ１の絶対値（「＋Ａ１」と表す）と、減速時
のピーク値の−Ａ２の絶対値（「−Ａ２」と表す）と
は、等しくする必要はない。ウエハステージ１１０の加
速度は、時間ｔ０以前および時間ｔ９以後、および時間
ｔ４と時間ｔ５との間ではゼロであるので、図６（Ｂ）
に示すように、これらの時間または期間においては、ウ
エハステージ１１０は一定の速度を維持している。
【００４４】図６（Ｄ）は、ウエハステージ１１０のジ
ャーク（ステージ１１０の加速度に関する時間の導関数
に等しい）と時間との関係を示している。図６（Ｄ）に
示すように、位置制御装置１３０は、連続する幾つかの
部分に分かれた線形状のジャークがウエハステージ１１
０に生じるように、このステージ１１０を駆動する。こ
のような、連続する幾つもの部分に分かれている線形状
のジャークを使用する軌道コマンドは、ウエハステージ
１１０に滑らかな加速度を与える。
【００４５】なお、本発明の別の実施形態として、図７
に示すようなサイン波状の曲線となるようにジャークを
設定することもできる。このようなサイン波状のジャー
クは、位置制御装置１３０における軌道コマンドのプロ
グラミングがより複雑になるが、図６（Ｄ）に示すよう
な幾つもの線形部分に分かれたジャークよりも滑らかと
なるので、加減速時のウエハステージ１１０の動きがよ
りスムーズになり好ましい。
【００４６】図６（Ｄ）に示すように、時間ｔ０におい
ては、ジャークの値はゼロである。時間ｔ０から時間ｔ
１までの間、ジャークは線形状に増加していき、時間ｔ
１で＋Ｊ１に達する。時間ｔ１からは線形状に減少して
いき、時間ｔ２で再びゼロになる。時間ｔ２後もジャー
クは線形状に減少していき、時間ｔ３で−Ｊ３に達す
る。時間ｔ３からは線形状に増加していき、時間ｔ４で
再度ゼロとなる。時間ｔ４から時間ｔ５までの間は、ジ
ャークはゼロのまま維持される。そして、時間５から時
間ｔ６までの間は線形状に減少していき、時間ｔ６で−
Ｊ４に達する。時間ｔ６からは線形状に増加していき、
時間ｔ７でゼロとなる。その後も、線形状に増加してい
き、時間ｔ８で＋Ｊ２に達する。時間ｔ８から時間ｔ９
までは線形状に減少していき、時間ｔ９でゼロに達す
る。なお、時間ｔ０から時間ｔ９までの間におけるジャ
ークの各ピークの絶対値（「Ｊ１」、「Ｊ２」、「Ｊ
３」、「Ｊ４」）は、全て等しくする必要はなく、互い
に異なる値に設定してもよい。
【００４７】このように、図６（Ｄ）におけるジャーク
は線形状に表され、不連続点が形成されない。そして、
時間ｔ０、ｔ２、ｔ４、ｔ５、ｔ７、およびｔ９ではジ
ャークの値はゼロとなる。図６（Ｄ）のような不連続点
の無いジャークを設定することにより、ウエハステージ
１１０の加速は滑らかになる、そのため、このステージ
１１０の駆動により発生する振動や、システム（テーブ
ル装置１００）の構造物に生じる動揺を最低限のレベル
まで抑えることができる。また、図６（Ｃ）の時間ｔ０
から時間ｔ４までのウエハステージ１１０の加速期間、
および時間ｔ５から時間ｔ９までのステージ１１０の減
速期間に関しては、その期間の始め（ｔ０、ｔ５）と終
わり（ｔ４、ｔ９）にはジャークの不連続点が発生しな
い。これにより、ステージ１１０の駆動に伴う反作用力
によって図２のテーブル装置１００に生じる動揺を殆ど
無くすことができる。その結果、テーブル装置１００の
振動が減少する。
【００４８】ところで、ウエハステージ１１０の加速度
は、このステージ１１０のジャークの積分値となる。図
６（Ｃ）に示すように、ウエハステージ１１０の加速度
が時間ｔ４において確実にゼロとなるためには、時間ｔ
０と時間ｔ２の間におけるステージ１１０の正のジャー
ク（加速度の絶対値を増加させる作用を有する）の積分
値は、時間ｔ２から時間ｔ４の間におけるステージ１１
０の負のジャーク（加速度の絶対値を減少させる作用を
有する）の積分値と等しくする必要がある。従って、時
間ｔ１および時間ｔ３におけるジャークの各ピーク値の
絶対値の比（＋Ｊ１：「−Ｊ３」）は、時間ｔ２から時
間ｔ４までの負のジャーク期間ＴＮ１（図７参照）と、
時間ｔ０から時間ｔ２までの正のジャーク期間ＴＰ１
（図７参照）との比（ＴＮ１：ＴＰ１）に等しくしなけ
ればならない。図６（Ｄ）においては、ｔ４−ｔ０で正
規化されており、略（０．６：０．４）となっている。
この比率は、適宜変更することができ、例えば、テーブ
ル装置１００の構造物の振動をなるべく小さくすると共
に整定時間を減少させるために、このテーブル装置１０
０のレスポンスに基づいて前記比率を設定することも可
能である。
【００４９】同様に、ウエハステージ１１０の加速度が
時間ｔ９において確実にゼロとなるためにはウエハステ
ージ１１０の減速時には、時間ｔ６および時間ｔ８にお
けるジャークの各ピーク値の絶対値の比（「−Ｊ４」：
＋Ｊ２）は、時間ｔ７から時間ｔ９までの正のジャーク
期間ＴＰ２（図７参照）と、時間ｔ５から時間ｔ７まで
の負のジャーク期間ＴＮ２（図７参照）との比（ＴＰ
２：ＴＮ２）に等しくなければならない。図６（Ｄ）に
おいては、ｔ９−ｔ５で正規化されており、略（０．６
５：０．３５）となっている。
【００５０】ウエハステージ１１０の減速期間中におけ
る前記比率およびピーク値の絶対値は、加速期間中にお
ける前記比率およびピーク値の絶対値と等しくてもよい
し、異なる値でもよい。本実施形態では、走査型のマイ
クロリソグラフィー位置決めテーブル装置１００とし
て、走査型露光装置を想定しているが、上記構成により
ウエハステージ１１０の減速中におけるこのテーブル装
置１００の構造物の振動を最小限に抑えることできるの
で、振動の整定時間が減少し、スループットを向上させ
ることが可能となる。
【００５１】上記実施形態では、本発明の一例について
説明したが、本発明はそれに限定されるものではない。
例えば、前記正のジャーク期間と前記負のジャーク期間
との比率は、前述の値に限定されるものではなく、適宜
設定可能である。また、ウエハステージ１１０の減速期
間中または加速期間中における前記比率およびピーク値
の絶対値に関しても、適宜設定可能である。
【００５２】また、時間とジャークとの関係について
も、線形状ではなく、図７に示すようなサイン波状の曲
線となるように設定することもできる。なお、本実施形
態では、本発明を走査型のマイクロリソグラフィー位置
決めテーブル装置１００（走査型露光装置）に適用した
場合について詳しく説明したが、このような構成に限定
されるものではない。
【００５３】前記実施形態において、ウエハステージや
レチクルステージの駆動源にリニアモータを用いる場
合、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレン
ツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちら
を用いてもよい。また、ステージは、ガイドに沿って移
動するタイプでもいいし、ガイドを設けないガイドレス
タイプでもよい。
【００５４】また、ステージの駆動源としては、２次元
に磁石を配置した磁石ユニットと、２次元にコイルを配
置した電機子ユニットとを対向させ電磁力によりステー
ジを駆動する平面モ−タを用いてもよい。この場合、磁
石ユニットと電機子ユニットとのいずれか一方をステー
ジに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットとの他方を
ステージの移動面側に設ければよい。
【００５５】また、本実施形態の露光装置としては、マ
スクと基板とを同期移動してマスクのパターンを露光す
る走査型の露光装置を用いる場合を例にとったが、走査
型露光装置の他に、マスクと基板とを静止した状態でマ
スクのパターンを露光し、基板を順次ステップ移動させ
るステップ・アンド・リピート型の露光装置を用いるこ
ともできる。
【００５６】また、投影光学系を用いることなくマスク
と基板とを密接させてマスクのパターンを露光するプロ
キシミティ露光装置にも適用することができる。本実施
形態の露光装置の光源は、ｇ線、ｉ線、ＫｒＦエキシマ
レーザ、ＡｒＦエキシマレーザ、Ｆ２レーザのみなら
ず、Ｘ線や電子線（ＥＢ）などの荷電粒子線を用いるこ
とができる。例えば、電子線を用いる場合には電子銃と
して、熱電子放射型のランタンヘキサボライト（ＬaＢ
6）、タンタル（Ｔa）を用いることができる。また、電
子線を用いる場合は、マスク上のパターンを基板（ウエ
ハ）い転写する方式と、マスクを用いずに直接基板上に
パターンを形成する方式の双方に適用することができ
る。
【００５７】
【発明の効果】以上のように各請求項に記載された発明
によれば、ステージ装置の制定時間を短縮することがで
きる。そのため、このステージ装置を用いる処理工程に
おいては、そのスループットを向上させることが可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
【図１】は、従来におけるステージの位置、速度、加速
度およびジャークのそれぞれと時間との関係を示す概略
図である。
【図２】は、本発明の一実施形態である走査型のマイク
ロリソグラフィー位置決めテーブル装置の構成を示す概
略正面図である。
【図３】は、本実施形態の位置制御装置の構成を示すブ
ロック図である。
【図４】は、加速度と時間との関係を表す加速度曲線の
一例を示す概略図である。
【図５】は、ジャークと時間との関係を表すジャーク曲
線の一例を示す概略図である。
【図６】は、本実施形態の軌道コマンドに基づく、ウエ
ハステージの位置、速度、加速度、およびジャークと時
間との関係を示す概略図である。
【図７】は、本実施形態の一変形例におけるウエハステ
ージのジャークと時間との関係を示す概略図である。
【主要部分の符号の説明】
１００ マイクロリソグラフィー位置決めテーブル装置 １０５ 防振装置 １１０ ウエハステージ（基板ステージ） １１２ アクチュエータ １２０ 投影レンズ機構（投影光学系） １３０ 位置制御装置
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/30 ５１５Ｆ

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 移動可能に支持されたステージと、 前記ステージを第１の速度から該第１の速度とは異なる
    第２の速度に変更させる速度変更ステップを指示する制
    御信号を生成する制御回路と、 前記制御信号に基づいて前記ステージを駆動するアクチ
    ュエータと、を備え、 前記アクチュエータは、前記速度変更ステップに伴って
    前記ステージを加速または減速させる際のジャークが連
    続的に変化し、前記速度変更ステップの開始時点と終了
    時点での前記ジャークの値がゼロとなるように前記ステ
    ージを駆動することを特徴とするステージ装置。
  2. 【請求項２】 前記速度変更ステップは前記ステージを
    加速する動作を伴い、前記ジャークは前記加速の間に正
    の値となる時間と負の値となる時間とを有するととも
    に、 前記制御回路は、前記正の値となる時間と負の値となる
    時間の比を調整可能であることを特徴とする請求項１記
    載されたステージ装置。
  3. 【請求項３】 前記速度変更ステップは前記ステージを
    減速する動作を伴い、前記ジャークは前記減速の間に正
    の値となる時間と負の値となる時間とを有するととも
    に、 前記制御回路は、前記正の値となる時間と負の値となる
    時間の比を調整可能であることを特徴とする請求項１記
    載に記載されたステージ装置。
  4. 【請求項４】 前記ステージ装置は、光源からの光を基
    板に照射して該基板上に所定のパターンを形成する露光
    装置の基板ステージであることを特徴とする請求項１か
    ら請求項３までのいずれか１項に記載されたステージ装
    置。
  5. 【請求項５】 前記ステージ装置は、光源からの光をマ
    スクに照射して投影光学系を介して基板に投影すること
    で、前記マスク上のパターンを前記基板に転写する露光
    装置のマスクステージであることを特徴とする請求項１
    から請求項３までのいずれか１項に記載されたステージ
    装置。
  6. 【請求項６】 光源と、 マスクを保持するマスクステージと、 基板を保持する基板ステージと、 前記マスクステージと前記基板ステージの間に配置され
    る投影光学系とを備え、 前記光源からの光を前記マスクステージに保持されたマ
    スクに照射して、前記投影光学系を介して前記基板ステ
    ージに保持された基板に前記マスク上のパターンを転写
    する露光装置であって、 前記マスクステージおよび前記基板ステージの少なくと
    も一方は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に
    記載されたステージ装置により構成されていることを特
    徴とする露光装置。
  7. 【請求項７】 光源と、 基板を保持する基板ステージと、を備え、 前記光源からの光を前記マスクステージに保持されたマ
    スクに照射して、前記基板ステージに保持された基板に
    所定のパターンを形成する露光装置であって、 前記ステージは、請求項１から請求項３までのいずれか
    １項に記載されたステージ装置により構成されているこ
    とを特徴とする露光装置。
  8. 【請求項８】 第１の速度から該第１の速度とは異なる
    第２の速度にステージの速度を変更する速度変更ステッ
    プを有するステージ装置の駆動方法であって、 前記速度変更ステップにおける前記ステージのジャーク
    を連続的に変化させるとともに、前記速度変更ステップ
    の開始時点と終了時点での前記ジャークの値をゼロに設
    定することを特徴とするステージ装置の駆動方法。
  9. 【請求項９】 前記第１の速度はゼロであることを特徴
    とする請求項８に記載されたステージ装置の駆動方法。
  10. 【請求項１０】 前記速度変更ステップは、少なくとも
    前記ステージを減速する減速ステップを有し、該減速ス
    テップの前に、さらに、前記ステージを所定の速度に維
    持する速度維持ステップを備えることを特徴とする請求
    項８に記載されたステージ装置の駆動方法。
  11. 【請求項１１】 前記速度変更ステップは、前記ステー
    ジを加速する加速ステップを有し、該加速ステップは、
    前記ジャークの値を正の第１の値に到達させる第１のス
    テップと、前記ジャークの値を負の第２の値に到達させ
    る第２のステップと、を有し、前記第１の値の絶対値と
    前記第２の値の絶対値との比は、前記第２のステップの
    時間と前記第１のステップの時間との比に等しいことを
    特徴とする請求項８から請求項１０までのいずれか１項
    に記載されたステージ装置の駆動方法。
  12. 【請求項１２】 前記第１の値の絶対値と前記第２の値
    の絶対値との比を調整するステップをさらに備えたこと
    を特徴とする請求項１１に記載されたステージ装置の駆
    動方法。
  13. 【請求項１３】 前記第１の値の絶対値と前記第２の値
    の絶対値との比は、略３対２に等しいことを特徴とする
    請求項１１に記載されたステージ装置の駆動方法。
  14. 【請求項１４】 前記速度変更ステップは、さらに、前
    記ステージを減速する減速ステップを有し、該減速ステ
    ップは、前記ジャークの値を正の第３の値に到達させる
    第３のステップと、前記ジャークの値を負の第４の値に
    到達させる第４のステップと、を有し、前記第３の値の
    絶対値と前記第４の値の絶対値との比は、前記第４のス
    テップの時間と前記第３のステップの時間との比に等し
    いことを特徴とする請求項１１から請求項１３までのい
    ずれか１項に記載されたステージ装置の駆動方法。
  15. 【請求項１５】 前記第３の値の絶対値と前記第４の値
    の絶対値との比を調整するステップをさらに備えたこと
    を特徴とする請求項１４に記載されたステージ装置の駆
    動方法。
  16. 【請求項１６】 前記第１の値の絶対値と前記第２の値
    の絶対値との比は、前記第３の値の絶対値と前記第４の
    値の絶対値との比に等しいことを特徴とする請求項１４
    に記載されたステージ装置の駆動方法。
  17. 【請求項１７】 移動可能に支持されたステージを備え
    たステージ装置の駆動方法であって、 前記ステージを所定の速度に達するまで加速しながら該
    ステージの位置を更新する加速期間と、 前記ステージを所定の速度で駆動して該ステージの位置
    を更新する等速期間と、 前記ステージが停止するまで減速しながら該ステージの
    位置を更新する減速期間と、を備え、 少なくとも前記加速期間における前記ステージの位置に
    対する時間の３次導関数は、連続的であって、かつ該加
    速期間の開始時と終了時とではゼロに等しいことを特徴
    とするステージ装置の駆動方法。
  18. 【請求項１８】 さらに、前記減速期間における前記ス
    テージの位置に対する時間の３次導関数は、連続的であ
    って、かつ該減速期間の開始時と終了時とではゼロに等
    しいことを特徴とする請求項１７に記載されたステージ
    装置の駆動方法。
  19. 【請求項１９】 前記加速期間は第１期間と第２期間と
    を含み、該加速期間中における前記ステージの位置に対
    する時間の３次導関数は、前記第１期間中に生じる第１
    最大値と前記第２期間中に生じる第１最小値とを有し、
    前記第１最大値と前記第１最小値との比は、前記第２期
    間と前記第１期間との比にほぼ等しいことを特徴とする
    請求項１７に記載されたステージ装置の駆動方法。
  20. 【請求項２０】 前記第１最大値と前記第１最小値との
    比は、調整可能であることを特徴とする請求項１９に記
    載されたステージ装置の駆動方法。
  21. 【請求項２１】 前記減速期間は第３期間と第４期間と
    を含み、該減速期間中における前記ステージの位置に対
    する時間の３次導関数は、前記第３期間中に生じる第２
    最小値と前記第４期間中に生じる第２最大値とを有し、
    前記第２最小値と前記第２最大値との比は、前記第４期
    間と前記第３期間との比にほぼ等しいことを特徴とする
    請求項１７に記載されたステージ装置の駆動方法。
  22. 【請求項２２】 光源からの光をマスクステージに保持
    されたマスクに照射し、投影光学系を介して基板ステー
    ジに保持された基板に前記マスク上のパターンを転写す
    る露光方法において、 前記マスクステージおよび前記基板ステージの少なくと
    も一方を駆動する際に、請求項８から請求項２１までの
    いずれか１項に記載されたステージ装置の駆動方法を用
    いることを特徴とする露光方法。
  23. 【請求項２３】 光源からの光を基板ステージに保持さ
    れた基板に照射して該基板上に所定のパターンを形成す
    る露光方法において、 前記基板ステージを駆動する際に、請求項８から請求項
    ２１までのいずれか１項に記載されたステージ装置の駆
    動方法を用いることを特徴とする露光方法。
JP11058560A 1998-03-05 1999-03-05 ステ―ジ装置、ステ―ジの制御方法、露光装置ならびに露光方法 Pending JPH11312643A (ja)

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