KR20000017235A - 스테이지 장치, 위치검출장치 및 노광장치 - Google Patents

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Abstract

(과제) 스테이지의 제어성능을 향상시킨다.
(해결수단) 제 1 스테이지 (PST) 는 구동기구 (16) 의 가동부 (16b) 가 설치된 제 1 부분 (22) 과, 물체 (P) 를 지지하는 제 2 부분 (19) 을 가지며, 구동기구 (16) 에 의해 Y 축 방향으로 구동된다. 제어장치 (11) 에서는 제 1 부분 (22) 의 위치를 계측하는 간섭계 (24) 의 계측결과에 기초하여 구동기구 (16) 를 통해 물체 (P) 의 위치를 제어한다. 그러므로, 제 1 부분 (22) 과 제 2 부분 (19) 사이에 어떠한 원인에 의해 기계적인 고유진동이 생겨도 제 1 스테이지의 위치를 제어하는 위치제어계내에는 기계적인 고유진동이 공진모드로서 포함되지 않으므로 그 스테이지 제어계의 응답대역을 넓힐 수 있다. 따라서, 기계적 고유진동의 영향을 회피하여 제 1 스테이지의 제어성능을 향상시킬 수 있다.

Description

스테이지 장치, 위치검출장치 및 노광장치 {A STAGE APPARATUS, A POSITION SENSING APPARATUS, AND AN EXPOSURE APPARATUS}
본 발명은 스테이지 장치, 위치검출장치 및 노광장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액정 디스플레이 패널, 집적회로, 박막자기헤드 등의 디바이스를 제조하기 위한 리소그래피 공정에서 사용되는 노광장치 및 이 노광장치에 적합한 스테이지 장치 및 위치검출장치에 관한 것이다.
종래부터 액정 디스플레이 패널, 집적회로 등을 제조하기 위한 리소그래피 공정에서는 마스크의 패턴을 기판상에 전사하는 여러 가지의 노광장치가 사용되고 있다. 예컨대, 액정용 노광장치로서는 스텝ㆍ앤드ㆍ리피트 방식의 정지(靜止) 노광형 투영노광장치 (소위 액정 스텝퍼) 나 마스크 스테이지와 플레이트 스테이지를 투영광학계에 대해 동일방향으로 주사하여 마스크의 패턴을 플레이트 (유리기판) 상에 전사하는 일괄전사방식의 주사형 노광장치 등의 투영노광장치가 주로 사용되고 있다. 또, 최근에는 액정 디스플레이 패널의 대형화, 이것에 수반되는 플레이트의 대형화 등에 대응하여 스텝퍼와 동일하게 1 장의 플레이트에 대해 복수 쇼트의 노광을 행하는데, 스텝퍼에 비해 대면적의 노광이 가능한 스텝ㆍ앤드ㆍ스캔 방식의 주사형 노광장치 (스캐닝ㆍ스텝퍼) 도 개발되고 있다.
도 5 에는 상기 일괄전사방식 (또는 스텝ㆍ앤드ㆍ스캔 방식) 의 주사형 노광장치가 스테이지계를 중심으로 하여 나타나고, 도 6 에는 이 도 5 의 제어장치 (컨트롤러) (101) 를 중심으로 하여 구성되는 스테이지 제어장치의 구성이 나타나 있다.
도 5 에서, 마스크 스테이지 (MST) 와 플레이트 스테이지 (PST) 는 투영광학계 (PL) 를 지지하는 본체 칼럼 (102) 을 구성하는 상부 정반(定盤) (102a) 및 하부 정반 (102b) 상에 도시되지 않은 에어패드 각각을 통해 지지되고, 리니어 모터 (104, 106) 에 의해 지면내 좌우방향 (이하, 「주사방향」 이라고 함) 으로 구동되도록 되어 있다. 마스크 스테이지 (MST) 를 구동하는 리니어 모터 (104) 의 고정자 (104a) 는 상부 정반 (102a) 에 고정되며, 그 가동자 (104b) 는 마스크 스테이지 (MST) 에 고정되어 있다. 또, 마스크 스테이지 (MST) 의 주사방향 위치는 본체 칼럼 (102) 에 고정된 마스크 스테이지 위치계측용 레이저 간섭계 (108) 에 의해 항상 계측된다.
플레이트 스테이지 (PST) 를 구동하는 리니어 모터 (106) 의 고정자 (106a) 는 하부 정반 (102b) 에 고정되며, 그 가동자 (106b) 는 플레이트 스테이지 (PST) 의 저부에 고정되어 있다. 플레이트 스테이지 (PST) 는 상기 가동자 (106b) 가 고정되는 이동 테이블 (110) 과, 이 이동 테이블 (110) 상에 Zㆍθ 구동기구 (114) 를 통해 탑재된 기판 테이블 (116) 을 구비하고 있다. 기판 테이블 (116) 의 주사방향 위치는 본체 칼럼 (102) 에 고정된 플레이트 스테이지 위치계측용 레이저 간섭계 (112) 에 의해 항상 계측된다.
다음으로, 스테이지 제어장치에 의한 각 스테이지의 제어 구조에 대하여 도 6 을 참조하여 설명한다.
도 6 에 나타난 바와 같이, 간섭계 (112), 감산기 (118), 플레이트 스테이지 서보 연산부 (120), 플레이트 스테이지 구동 증폭기 (122) 및 이 증폭기 (122) 로부터 출력되는 구동신호 (S2) 에 의해 구동되는 리니어 모터 (106) 로 플레이트 스테이지 (PST) 위치제어루프가 구성되어 있다. 또, 간섭계 (112) 로부터의 플레이트 스테이지 위치정보 (S1) 가 차분기 (즉 미분기) (124) 를 통해 플레이트 스테이지 서보 연산부 (120) 에 피드백 입력되어 있고, 이에 의해 위치제어루프의 내부 루프 (마이너 루프) 로서 속도제어루프가 구성되어 있다. 상기 위치제어루프의 감산기 (118) 에 대해 목표치 출력부 (126) 로부터 목표위치가 입력되어 있다. 이와 같이 하여 구성된 플레이트 스테이지 (PST) 의 위치ㆍ속도제어루프에 의해 목표위치와 간섭계 (112) 의 출력의 차인 위치편차가 제로가 되는 플레이트 스테이지의 위치ㆍ속도제어가 행해진다.
상기와 동일하게, 간섭계 (108), 감산기 (128), 마스크 스테이지 서보 연산부 (130), 마스크 스테이지 구동 증폭기 (132) 및 이 증폭기 (132) 로부터 출력되는 구동신호 (S4) 에 의해 구동되는 리니어 모터 (104) 로 마스크 스테이지 (MST) 의 위치제어루프가 구성되어 있다. 이 위치제어루프의 감산기 (128) 에 대해 간섭계 (112) 의 출력인 플레이트 스테이지 위치정보 (S1) 가 목표위치로서 입력되어 있다. 따라서, 마스크 스테이지 (MST) 의 위치제어루프에 의해, 간섭계 (112) 의 출력 (S1) 과 간섭계 (108) 의 출력 (S3) 의 차인 위치편차가 제로가 되는 플레이트 스테이지 (PST) 에 대한 마스크 스테이지 (MST) 의 추종제어가 행해진다.
또, 도 9 는 다른 주사형 노광장치의 일례를 나타내는 것으로, 조명광학계 (201) 및 투영광학계 (204) 가 베이스 (210) 와 일체의 B 칼럼 (208) 에 의해 베이스 (210) 에 고정되어 있다. 이 베이스 (210) 에 대하여 이동이 자유롭도록 배치된 주사용 캐리지 (207) 상에, 이 캐리지 (207) 에 대하여 미소량 이동이 가능한 마스크 스테이지 (203) 를 통해 마스크 (202) 가 놓이고, 마찬가지로 캐리지 (207) 에 대하여 미소량 이동이 가능한 기판 스테이지 (206) 를 통해 기판 (205) 이 놓여져 있다 (고정부분은 굵은 선으로 그리고, 가동부분은 가는 선으로 그리고 있다). 그리고, 캐리지 (207) 를 주사함으로써 투영광학계 (204) 에 대하여 마스크 (202) 및 기판 (205) 을 소정 방향으로 주사하여 마스크 (202) 의 패턴을 순차적으로 기판 (205) 상에 전사하고 있다. 레이저 간섭계 (222) 는 A 칼럼 (209) 에 지지되어, 투영광학계 (204) 에 설치된 고정경 (211) 으로부터 반사된 광속과 기판 스테이지 (206) 에 설치된 이동경 (212) 으로부터 반사된 광속의 간섭에 의해 기준부로서의 투영광학계 (204) 에 대한 기판 스테이지 (206) 의 위치를 검출한다. 레이저 간섭계 (222) 로부터의 기판 스테이지 (206) 의 위치정보를 주제어장치 (240) 가 받아들인다. 주제어장치 (240) 는 노광의 프로그램에 따라 가감속 지령을 출력하는 가감속 연산부 (218) 와, 가감속 지령과 기판 스테이지 (206) 의 위치정보의 차에 기초하여 캐리지 (207) 의 구동신호를 연산하여 출력하는 서보 연산부 (220) 와, 서보 연산부 (220) 의 출력을 증폭하는 구동 증폭기 (221) 를 구비한다. 제어부 (217) 는 구동 증폭기 (221) 의 출력에 의해 캐리지 (207) 를 구동 제어한다. 이들 레이저 간섭계 (222), 주제어장치 (240) 및 제어부 (217) 는 서보루프를 구성하고, 가감속 연산부 (218) 로부터 출력되는 가감속 지령 및 기판 스테이지 (206) 의 위치정보에 기초하여 캐리지 (207) 를, 그리고 기판 스테이지 (206) 를 추종 제어하고 있다.
일반적으로 폐루프 제어계에 있어서는, 대역폭 (폐루프 주파수 특성의 게인이 주파수 ω → 0 에서의 저주파 게인의 √(1/2) 배가 되는 주파수, dB 게인으로 표현하면 ω → 0 의 저주파 게인보다 3 dB (데시벨) 저하되는 주파수) 이 어느 정도의 주파수 성분까지 계(系)가 입력을 충실하게 추종할 수 있는지의 기준을 부여하는데, 본 명세서에서는 이 대역폭을 대신하여 게인이 ω → 0 에서의 저주파 게인 (통상 0 dB) 에서 저하되기 시작하는 주파수를 응답대역 (서보응답대역이라고도 함) 으로서 정의하는 것으로 한다.
그렇게 하면, 도 6 과 같은 스테이지 제어계에 있어서는, 플레이트 스테이지 위치ㆍ속도제어루프의 응답대역에 의해, 예컨대 주사노광시에 행해지는 플레이트 스테이지의 일정속도제어 (등속도제어) 시의 가감속도, 셋팅특성, 속도의 불규칙 또는 스텝ㆍ앤드ㆍ스캔 방식 노광장치인 경우의 쇼트간 스텝핑시 등에 행해지는 플레이트 스테이지의 위치결정제어시의 가감속도, 셋팅특성, 위치결정 정밀도 등의 플레이트 스테이지 제어성능이 결정된다고 할 수 있다.
그러나, 상기 종래의 스테이지 제어장치에 있어서는, 구동원인 리니어 모터 (106) 로부터 떨어진 기판 테이블 (116) 의 위치를 간섭계 (112) 에 의해 계측하고 있고, 이 기판 테이블 (116) 과 리니어 모터 (106) 의 가동자 (106b) 가 고정된 이동 테이블 (110) 사이에는 플레이트 스테이지 주사방향의 위치제어와는 관계 없는 Zㆍθ 구동기구 (114) 가 존재하며, 주파수가 낮은 기계적인 고유진동이 공진모드로서 플레이트 스테이지 위치ㆍ속도제어루프내에 포함된다. 이 경우, 예컨대 플레이트 스테이지 구동시에 상기 Zㆍθ 구동기구 (114) 의 고유진동이 발생하면 이 고유진동의 영향을 받은 기판 테이블 (116) 의 위치정보가 위치제어루프내에 피드백 입력되기 때문에, 플레이트 스테이지의 위치ㆍ속도제어가 곤란해지므로 이와 같은 사태의 발생을 방지할 필요가 있다. 이와 같은 이유에 의해 종래의 스테이지 제어계에 있어서는 플레이트 스테이지의 위치ㆍ속도제어루프의 응답대역을 충분히 넓힐 수 없고, 이 결과 플레이트 스테이지 제어성능을 반드시 충분히 높일 수 없다는 문제가 있었다.
도 7 (a), (b) 에는 상기 고유진동의 진동수를 60 ㎐ 로 한 경우의 종래 스테이지 제어계에서의 플레이트 스테이지 (PST) 위치제어루프의 주파수 응답특성에서의 게인특성, 위상특성이 각각 나타나 있다. 이 도 7 로부터 명확한 바와 같이, 플레이트 스테이지의 응답대역은 약 10 ㎐ 정도로 되어 있다.
또, 플레이트 스테이지 제어성능을 충분히 높일 수 없는 결과, 플레이트 스테이지 (PST) 의 가감속 종료후에 발생하는 오버슈트 (입력에 급격한 변화가 일어난 경우의 시스템 응답이 기대되는 값을 초과하는 것 ; 초과량), 언더슈트 (오버슈트의 반대로, 입력에 급격한 변화가 일어난 경우의 시스템 응답이 기대되는 값에 도달하지 않는 것 ; 부족량) 가 커지며, 플레이트 스테이지의 위치를 위치지령으로 하여 행해지는 마스크 스테이지의 추종제어성능이 악화된다는 문제도 있었다.
그런데, 상술한 플레이트 스테이지와 동일한 문제는 Y 스테이지의 상부에 X 스테이지의 구동기구를 통해 X 스테이지를 탑재하는 2 단 구조의 XY 스테이지나 조동(粗動) 스테이지의 상측에 구동기구를 통해 미동 스테이지를 탑재하는 소위 조미동 구조의 레티클 스테이지의 제어계에서도 동일하게 생길 수 있다.
또한, 도 9 의 주사형 노광장치에서는 캐리지 (207) 의 이동이나 다른 장치의 진동의 영향을 받아 B 칼럼 (208) 은 그 고유의 진동주파수, 예컨대 50 ㎐ 로 진동하는 경우가 있으므로 발진을 피하기 위해 상기 서보루프의 제어대역은 기껏해야 그 1/3 인 10 수 ㎐ 밖에 취할 수 없다. 따라서, 이것이 네크가 되어 서보루프의 제어성능을 높일 수 없다.
본 발명은 이러한 사정하에 이루어진 것으로, 그 제 1 목적은 스테이지의 제어성능을 향상시킬 수 있는 스테이지 제어장치를 제공하는 것에 있다.
또, 본 발명의 제 2 목적은 스루풋 및 패턴의 전사 정밀도 향상을 도모할 수 있는 노광장치를 제공하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 제 3 목적은 스테이지의 위치를 검출하기 위한 기준부 진동의 영향을 받지 않고 스테이지의 제어성능을 높일 수 있는 위치검출장치 및 이 위치검출장치를 이용한 노광장치를 제공하는 것에 있다.
도 1 은 일실시 형태 노광장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도이다.
도 2 는 도 1 의 제어장치를 중심으로 하여 구성되는 스테이지 제어장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3 은 도 2 의 스테이지 제어장치와 등가의 제어계를 나타내는 제어 블록도이다.
도 4 의 (a), (b) 는 고유진동의 진동수를 60 ㎐ 로 한 시뮬레이션 결과에서 얻어진 본 실시 형태에 관계되는 스테이지 제어장치의 주파수 응답특성에서의 게인특성, 위상특성을 각각 나타내는 보드선도이다.
도 5 는 종래의 노광장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도이다.
도 6 은 종래의 스테이지 제어장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 7 의 (a), (b) 는 고유진동의 진동수를 60 ㎐ 로 한 경우의 종래의 스테이지 제어계 (구체적으로는 플레이트 스테이지의 위치제어루프) 주파수 응답특성에서의 게인특성, 위상특성을 각각 나타내는 보드선도이다.
도 8 은 본 실시 형태의 주사형 노광장치의 전체 개요 측면도이다.
도 9 는 종래의 주사형 노광장치의 일례를 나타내는 개요도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10 : 노광장치, 16 : 리니어 모터 (구동기구),
16b : 가동자 (가동부), 19 : 기판 테이블 (제 2 부분),
22 : 이동 테이블 (제 1 부분),
24 : 제 1 플레이트용 간섭계 (제 1 위치계측장치),
25 : 제 2 플레이트용 간섭계 (제 2 위치계측장치),
PST : 플레이트 스테이지 (제 1 스테이지),
L1 : 플레이트 스테이지 위치ㆍ속도 제어계 (제 1 스테이지 제어계),
MST : 마스크 스테이지 (제 2 스테이지),
L2 : 마스크 스테이지 위치 제어계 (제 2 스테이지 제어계),
P : 플레이트 (물체, 기판), M : 마스크,
201 : 조명광학계, 202 : 마스크,
203 : 마스크 스테이지, 204 : 투영광학계,
205 : 기판, 206 : 기판 스테이지,
207 : 캐리지, 208 : A 칼럼,
209 : B 칼럼, 210 : 베이스,
211, 213, 214 : 고정경, 212 : 이동경.
본 발명에 관한 제 1 스테이지 장치는 물체 (P) 를 지지하여 이동 가능한 제 1 스테이지 (PST) 와, 상기 제 1 스테이지를 적어도 제 1 방향으로 구동하는 구동기구 (16) 를 갖는 스테이지 장치에서, 상기 제 1 스테이지는 상기 구동기구의 가동부 (16b) 를 적어도 갖는 제 1 부분 (22) 과 상기 물체를 지지하는 제 2 부분 (19) 을 가지며, 상기 제 1 부분의 소정의 계측방향 위치를 계측하는 제 1 위치계측장치 (24) 와, 상기 제 1 위치계측장치의 계측결과에 기초하여 상기 물체의 적어도 상기 제 1 방향의 위치를 제어하기 위해 상기 구동기구를 제어하는 제 1 스테이지 제어계 (L1) 를 구비한 것을 특징으로 한다.
이것에 의하면, 제 1 스테이지는 구동기구의 가동부를 적어도 갖는 제 1 부분과 물체를 지지하는 제 2 부분을 가지며, 구동기구에 의해 적어도 제 1 방향으로 구동되도록 되어 있다. 또, 제 1 스테이지 제어계에서는 제 1 위치계측장치의 계측결과에 기초하여 상기 물체의 적어도 제 1 방향의 위치를 제어하기 위해 구동기구를 제어한다.
즉, 제 1 스테이지 제어계는 위치제어의 대상인 물체를 지지하는 제 2 부분의 위치계측결과가 아니라, 구동기구의 가동부를 갖는 제 1 부분의 위치계측결과에 기초하여 구동기구를 제어하기 때문에, 예컨대 제 1 부분과 제 2 부분 사이에 어떠한 원인에 의한 기계적인 고유진동이 생겨도 제 1 스테이지 제어계내에 기계적인 고유진동이 공진모드로서 포함되지 않으므로 결과적으로 제 1 스테이지 제어계의 응답대역을 넓힐 수 있다. 따라서, 기계적인 고유진동의 영향을 회피하여 스테이지 (제 1 스테이지) 의 제어성능을 향상시킬 수 있다.
여기에서, 「구동기구의 가동부를 적어도 갖는 제 1 부분」 이란, 스테이지의 제 1 부분이 구동기구의 가동부에 의해 구성되는 경우, 및 제 1 부분과 가동부는 다른 부재이지만, 그 가동부가 제 1 부분에 고정되어 있는 경우의 어느 경우도 포함한다. 따라서, 제 1 계측장치의 계측 포인트도 상기 가동부 및 상기 다른 부재의 어느쪽에 설정해도 된다.
또, 제 1 위치계측장치의 계측방향은 상기 제 1 방향과 일치하는 방향인 것이 바람직한데, 이 이외의 방향 (단, 제 1 방향에 직교하는 방향은 제외) 이어도 된다. 이러한 경우에도 삼각함수 연산에 의해 제 1 부분의 제 1 방향 위치를 구할 수 있기 때문이다 (후술하는 제 2 위치계측장치에 있어서 동일).
상기 제 1 스테이지 장치에서, 상기 제 2 부분 (19) 의 소정의 계측방향 위치를 계측하는 제 2 위치계측장치 (25) 를 구비하고 있는 경우에는, 상기 제 1 스테이지 제어계 (L1) 는 상기 제 1 부분 (22) 과 상기 제 2 부분의 상기 제 1 방향의 위치오차를 보상하기 위해 상기 제 1, 제 2 위치계측장치 (24, 25) 의 계측결과에 기초하여 상기 구동기구 (16) 를 추가로 제어해도 된다. 이러한 경우, 제 1 스테이지 제어계가 제 1 부분과 제 2 부분의 제 1 방향 위치의 오차를 보상하기 위해 제 1, 제 2 위치계측장치의 계측결과에 기초하여 구동기구를 추가로 제어하므로 결과적으로 제 2 부분, 따라서 이것에 지지된 물체를 원하는 위치에 정확하게 위치결정할 수 있다.
그리고, 상기 제 1 스테이지를 구성하는 제 1 부분과 제 2 부분은 다른 부재로 이루어지며, 어느 정도의 자유도를 가지고 서로 연결되어 있어도 되지만, 제 1 부분과 제 2 부분은 일체적으로 형성되어 있어도 된다. 이 「일체적으로 형성」 이란, 동일 부재의 일체성형은 물론, 다른 부재끼리를 강고하게 고정한 경우의 쌍방을 포함한다.
또, 본 발명에 관한 제 2 스테이지 장치는 상기 제 1 스테이지 장치에서 상기 제 1 스테이지 (PST) 와는 다른 제 2 스테이지 (MST) 와, 상기 제 2 부분 (19) 의 소정의 계측방향 위치를 계측하는 제 2 위치계측장치 (25) 와, 상기 제 2 위치계측장치의 계측결과에 기초하여 상기 제 1 스테이지와 상기 제 2 스테이지가 소정의 위치관계가 되도록 상기 제 2 스테이지를 제어하는 제 2 스테이지 제어계 (L2) 를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이것에 의하면, 상기 제 1 스테이지 장치에 의해 제 1 스테이지의 위치제어성능을 향상시킬 수 있기 때문에, 제 1 스테이지 가감속 종료후의 오버슈트 및 언더슈트에 기인하는 위치오차를 작게 할 수 있다. 그러므로, 제 2 위치계측장치에 의한 제 2 부분의 소정의 계측방향 위치의 계측결과에 포함되는 오차가 작아지며, 이 제 2 위치계측장치의 계측결과에 기초하여 행해지는 제 1 스테이지에 대한 제 2 스테이지의 위치관계 조정을 위한 제 2 스테이지의 제어성능이 향상된다.
또, 본 발명에 관한 제 1 노광장치는 소정의 패턴을 기판 (P) 상에 전사하는 노광장치로서, 상기 제 1 스테이지 장치를 구비하며, 제 1 스테이지 (PST) 의 상기 제 2 부분 (19) 에 상기 기판이 놓이는 것을 특징으로 한다.
이것에 의하면, 제 1 스테이지 장치에 의해, 상술한 바와 같이 응답대역의 확대로 제 1 스테이지의 제어성능을 향상시킬 수 있는 결과, 제 1 스테이지의 제 2 부분에 놓인 기판의 위치결정 셋팅시간, 위치결정 정밀도의 향상이 가능하다. 따라서, 스루풋의 향상과 패턴의 전사 정밀도 향상을 양립시킬 수 있다.
또, 본 발명에 관한 제 2 노광장치는 상기 제 1 노광장치에서 마스크 (M) 와 기판 (P) 을 동기 이동하여 상기 마스크의 패턴을 기판상에 전사하는 노광장치로서, 상기 제 2 스테이지 장치를 구비하며, 상기 제 1 스테이지 및 상기 제 2 스테이지 일측이 상기 마스크가 놓이는 마스크 스테이지 (MST) 이고, 타측이 상기 기판이 놓이는 기판 스테이지 (PST) 인 것을 특징으로 한다.
이것에 의하면, 상기 제 2 스테이지 장치에서는 제 1 스테이지 제어계에 의한 제 1 스테이지 위치제어성능을 향상시킬 수 있음과 동시에, 제 2 스테이지 제어계에 의한 제 1 스테이지에 대한 제 2 스테이지의 위치관계의 조정을 위한 제 2 스테이지 제어성능을 향상시킬 수 있다. 따라서, 제 1 스테이지 및 제 2 스테이지의 일측이 마스크가 놓이는 마스크 스테이지이고, 타측이 기판이 놓이는 기판 스테이지인 경우에는 주사노광시의 마스크 스테이지와 기판 스테이지의 동기조정시간 및 등속동기제어를 보다 고정밀도로 행할 수 있다. 이에 의해 스루풋의 향상과 마스크와 기판의 중첩 정밀도 (패턴의 전사 정밀도) 의 향상을 도모할 수 있다.
본 발명에 관한 제 3 노광장치는 마스크 (202) 를 놓는 마스크 스테이지와, 기판 (205) 을 놓는 기판 스테이지와, 기준부 (207) 에 고정된 고정경과, 마스크 스테이지 (203) 와 기판 스테이지 (206) 의 적어도 일측 스테이지에 고정된 이동경을 가지며, 상기 적어도 일측의 스테이지의 위치를 검출하는 위치검출장치와, 고정경 (211) 의 진동에 기인하는 오차를 보정하는 보정장치 (219) 와, 보정장치 (219) 의 출력에 기초하여 상기 적어도 일측의 스테이지를 제어하는 제어장치 (217) 를 구비하고 있다.
또, 제 3 노광장치는 상기 패턴의 이미지가 투영광학계 (204) 에 의해 상기 기판 (205) 에 투영되며, 상기 고정경 (211) 은 상기 투영광학계 (204) 에 설치되어 있기 때문에, 상기 투영광학계 (204) 를 기준으로 하여 상기 스테이지의 위치를 제어할 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 위치검출장치는 기준부 (207) 에 설치된 고정경 (211) 을 반사한 광속과, 이동 가능한 스테이지 (206) 에 설치된 이동경 (212) 을 반사한 광속의 간섭에 의해 상기 스테이지의 위치를 검출하는 것으로서, 고정경 (211) 의 진동에 기인하는 오차를 보정하는 보정장치 (219) 와, 보정장치 (219) 의 출력에 기초하여 스테이지 (206) 를 제어하는 제어장치 (217) 를 구비한 것이다.
또, 보정장치 (219) 가 저역필터인 경우에는 간단한 구성으로 스테이지 제어 서보루프로부터 상기 기준부 (207) 의 진동의 영향을 제거할 수 있다.
또한, 보정장치 (219) 가 상기 스테이지 (206) 의 구동을 지령하는 스테이지 지령신호에 기초하여 상기 오차를 보정하는 것이기 때문에, 스테이지 지령신호에 기초한 상기 기준부 (207) 의 진동을 예측하여 상기 스테이지 (206) 를 제어할 수 있어 고속으로 응답하는 것으로 할 수 있다.
이하, 본 발명의 1 실시 형태를 도 1 ∼ 도 4 에 기초하여 설명한다. 도 1 에는 일실시 형태 노광장치 (10) 의 구성이 개략적으로 나타나 있다. 이 노광장치 (10) 는 액정표시소자 패턴이 형성된 마스크 (M) 와, 제 1 스테이지로서의 플레이트 스테이지 (PST) 에 지지된 기판 (및 물체) 으로서의 유리 플레이트 (이하, 「플레이트」라고 함) (P) 를 투영광학계 (PL) 에 대하여 제 1 방향, 즉 소정의 주사방향 (여기에서는 도 1 의 Y 축 방향 (지면내 좌우방향) 으로 함) 을 따라 동일 속도로 동일 방향으로 상대 주사함으로써 마스크 (M) 에 형성된 패턴을 플레이트 (P) 상에 전사하는 등배 일괄전사형 액정용 주사형 노광장치이다.
이 노광장치 (10) 는 노광용 조명광 (IL) 에 의해 마스크 (M) 상의 소정의 슬릿형상 조명영역 (도 1 의 X 축 방향 (지면직교방향) 으로 가늘고 길게 연장되는 직사각형 영역 또는 원호형상 영역) 을 조명하는 조명계 (IOP), 패턴이 형성된 마스크 (M) 를 지지하여 Y 축 방향으로 이동하는 제 2 스테이지로서의 마스크 스테이지 (MST), 마스크 (M) 의 상기 조명영역부분을 투과한 노광용 조명광 (IL) 을 플레이트 (P) 에 투사하는 투영광학계 (PL), 플레이트 (P) 를 지지하여 Y 축 방향으로 이동하는 플레이트 스테이지 (PST), 마스크 스테이지 (MST) 및 플레이트 스테이지 (PST) 를 지지함과 동시에 투영광학계 (PL) 를 지지하는 본체 칼럼 (12), 및 상기 양 스테이지 (MST, PST) 를 제어하는 제어장치 (11) 등을 구비하고 있다.
상기 조명계 (IOP) 는, 예컨대 일본 공개특허공보 평9-320956 호에 개시된 바와 같이, 광원 유니트, 셔터, 2 차 광원형성 광학계, 빔 스플리터, 집광렌즈계, 시야 조리개 (블라인드) 및 결상(結像)렌즈계 등 (모두 도시 생략) 으로 구성되며, 다음에 서술하는 마스크 스테이지 (MST) 상에 놓여 지지된 마스크 (M) 상의 상기 슬릿형상 조명영역을 균일한 조도로 조명한다.
마스크 스테이지 (MST) 는 도시되지 않은 에어패드에 의해 본체 칼럼 (12) 을 구성하는 상부 정반 (12a) 의 상면 상측에 수미크론 정도의 클리어런스를 통해 부상 지지되어 있고, 구동기구 (14) 에 의해 Y 축 방향으로 구동된다.
마스크 스테이지 (MST) 를 구동하는 구동기구 (14) 로서는, 여기에서는 리니어 모터가 사용되고 있으므로, 이하 이 구동기구를 리니어 모터 (14) 라고 부른다. 이 리니어 모터 (14) 의 고정자 (14a) 는 상부 정반 (12a) 의 상부에 고정되며, Y 축 방향을 따라 연장 설치되어 있다. 또, 리니어 모터 (14) 의 가동자 (14b) 는 마스크 스테이지 (MST) 에 고정되어 있다. 또한, 마스크 스테이지 (MST) 의 Y 축 방향의 위치는 본체 칼럼 (12) 에 고정된 마스크 스테이지 위치계측용 레이저 간섭계 (이하, 「마스크용 간섭계」 라고 함) (18) 에 의해 투영광학계 (PL) 를 기준으로 하여 소정의 분해능, 예컨대 수 ㎚ 정도의 분해능으로 항상 계측되고 있다. 이 마스크용 간섭계 (18) 로 계측되는 마스크 스테이지 (MST) 의 Y 위치 정보 (S3) 는 제어장치 (11) 에 공급되고 있다 (도 2 참조).
상기 투영광학계 (PL) 는 본체 칼럼 (12) 의 상부 정반 (12a) 하측에 배치되며, 본체 칼럼 (12) 을 구성하는 지지부재 (12c) 에 의해 지지되어 있다. 투영광학계 (PL) 로서는, 여기에서는 등배의 정립정상(正立正像) 을 투영하는 것이 사용되고 있다. 따라서, 조명계 (IOP) 로부터의 노광용 조명광 (IL) 에 의해 마스크 (M) 상의 상기 슬릿형상 조명영역이 조명되면, 그 조명영역부분의 회로패턴의 등배상(等倍像) (부분 정립상) 이 플레이트 (P) 상의 상기 조명영역에 공액인 피노광영역에 투영되도록 되어 있다. 그리고, 예컨대 일본 공개특허공보 평7-57986 호 (U.S. Patent No.:5,729,331) 에 개시된 바와 같이, 투영광학계 (PL) 를 복수 세트의 등배 정립 투영광학계 유니트로 구성해도 된다. 그리고, U.S. Patent No.: 5,729,331 의 기재는 본 명세서의 일부로서 포함된다.
상기 플레이트 스테이지 (PST) 는 투영광학계 (PL) 하측에 설치되며, 도시되지 않은 에어패드에 의해 본체 칼럼 (12) 을 구성하는 하부 정반 (12b) 의 상면 상측에 수미크론 정도의 클리어런스를 통해 부상 지지되어 있다. 이 플레이트 스테이지 (PST) 는 구동기구로서의 리니어 모터 (16) 에 의해 Y 축 방향으로 구동된다. 이 리니어 모터 (16) 의 고정자 (16a) 는 하부 정반 (12b) 에 고정되며, Y 축 방향을 따라 연장 설치되어 있다. 또, 리니어 모터 (16) 의 가동부로서의 가동자 (16b) 는 플레이트 스테이지 (PST) 의 저부에 고정되어 있다.
플레이트 스테이지 (PST) 는 상기 리니어 모터 (16) 의 가동자 (16b) 가 고정된 제 1 부분으로서의 이동 테이블 (22) 과, 이 이동 테이블 (22) 상에 탑재된 Zㆍθ 구동기구 (20) 와, 이 Zㆍθ 구동기구 (20) 의 상부에 놓인 제 2 부분으로서의 기판 테이블 (19) 을 구비하고 있다. 이 기판 테이블 (19) 상에 플레이트 (P) 가 놓이고, 도시되지 않은 진공 척을 통해 흡착 고정되어 있다. 또, 이 기판 테이블 (19) 은 Zㆍθ 구동기구 (20) 에 의해 상하방향 및 회전방향으로 미소 구동되도록 되어 있다.
상기 이동 테이블 (22) 의 Y 축 방향의 위치는 본체 칼럼 (12) 에 고정된 제 1 위치계측장치로서의 제 1 플레이트용 간섭계 (24) 에 의해 투영광학계 (PL) 를 기준으로 하여 소정의 분해능, 예컨대 수 ㎚ 정도의 분해능으로 항상 계측되고 있다. 이 제 1 플레이트용 간섭계 (24) 로 계측되는 이동 테이블 (22) 의 Y 위치정보 (S0) 는 제어장치 (11) 에 공급되고 있다 (도 2 참조).
또, 상기 기판 테이블 (19) 의 Y 축 방향의 위치는 본체 칼럼 (12) 에 고정된 제 2 위치계측장치로서의 제 2 플레이트용 간섭계 (25) 에 의해 투영광학계 (PL) 를 기준으로 하여 소정의 분해능, 예컨대 수 ㎚ 정도의 분해능으로 항상 계측되고 있다.
이 제 2 플레이트용 간섭계 (25) 로서는, 여기에서는 Y 축 방향에 직교하는 X 축 방향 (도 1 에서의 지면직교방향) 으로 소정 거리 (L) 만큼 떨어진 2 개의 Y 축 방향의 측장(測長) 빔을 기판 테이블 (19) 에 대하여 조사하는 2 축 간섭계가 사용되고 있으며, 각 측장축의 계측치가 제어장치 (11) (및 이것을 통해 도시되지 않은 주제어장치) 에 공급되고 있다. 이 제 2 플레이트용 간섭계 (25) 의 각 측장축의 계측치를 Y1, Y2 로 하면, Y = (Y1+Y2)/2 에 의해 기판 테이블 (19) 의 Y 축 방향의 위치를 구하고, θ = (Y1-Y2)/L 에 의해 기판 테이블 (19) 의 Z 축 주위의 회전량을 구할 수 있는데, 이하의 설명에서는 특히 필요한 경우 이외에는 제 2 플레이트용 간섭계 (25) 로부터 상기 Y 가 기판 테이블 (19) 의 Y 위치 정보 (S1) 로서 출력되는 것으로 한다.
또한, 본 실시 형태에서는 플레이트 (P) 의 Z 방향 위치를 계측하는 도시되지 않은 초점위치 검출계, 예컨대 경사 입사광식 초점위치 검출계가 투영광학계 (PL) 를 지지하는 지지부재 (12c) 에 고정되어 있고, 이 초점위치 검출계로부터의 플레이트 (P) 의 Z 위치 정보가 도시되지 않은 주제어장치에 공급되고 있으며, 주제어장치에서는 예컨대 주사노광중에 이 Z 위치 정보에 기초하여 Zㆍθ 구동기구 (20) 를 통해 플레이트 (P) 의 Z 위치를 투영광학계 (PL) 의 결상면에 일치시키는 오토포커스 동작을 실행하도록 되어 있다. 그리고, 주제어장치에서는 상기 θ (Z 축 주위의 회전량) 에 기초하여 Zㆍθ 구동기구 (20) 를 통해 주사노광중의 플레이트 (P) 회전을 제어하거나, 또는 마스크 (M) 와 플레이트 (P) 의 얼라인먼트결과로부터 구해지는 양자의 회전오차에 기초하여 Zㆍθ 구동기구 (20) 를 통해 플레이트 (P) 의 회전을 제어하도록 되어 있다.
도 2 에는 제어장치 (11) 를 중심으로 하여 구성되는 스테이지 제어장치의 블록도가 나타나 있고, 도 3 에는 이 스테이지 제어장치와 등가의 제어계 제어 블록도가 나타나 있다.
제어장치 (11) 는 목표위치 (Pref), 지령속도 (Vref), 지령가속도 (αref) 를 출력하는 목표치 출력부 (26) 와, 이 목표치 출력부 (26) 로부터 출력되는 목표위치 (Pref) 와 제 1 플레이트용 간섭계 (24) 로부터 출력되는 Y 위치 정보 (S0), 즉 이동 테이블 (22) 의 Y 축 방향의 현재위치와의 차 (위치편차) 를 연산하는 감산기 (28) 와, 이 감산기 (28) 로부터의 출력과 목표치 출력부 (26) 로부터 피드포워드 입력되는 지령속도 (Vref) 가 입력되는 플레이트 스테이지 서보 연산부 (32) 와, 이 플레이트 스테이지 서보 연산부 (32) 의 출력과 목표치 출력부 (26) 로부터 피드포워드 입력되는 지령가속도 (αref) 에 대응하는 제어량을 가산하는 가산기 (55) 와, 이 가산기 (55) 의 출력을 플레이트 스테이지 구동신호 (S2) 로 변환하여 리니어 모터 (16) 에 부여하는 플레이트 스테이지 구동 증폭기 (36) 와, 위치정보 (S0) 를 차분하여 플레이트 스테이지 서보 연산부 (32) 에 입력하는 차분기 (40) 를 구비하고 있다. 차분기 (40) 는 전회 샘플링시의 값과 이번회 샘플링시의 값의 차를 샘플링 클록 간격으로 나누어 위치정보 (S0) 의 시간 변화율, 즉 이동 테이블 (22) 의 속도를 구하는 것이다.
또, 제어장치 (11) 는 제 2 플레이트용 간섭계 (25) 로부터 출력되는 Y 위치 정보 (S1) 와 마스크용 간섭계 (18) 로부터 출력되는 Y 위치 정보 (S3) 를 입력하고, 양자의 차인 기판 테이블 (19) 과 마스크 스테이지 (MST) 의 Y 축 방향의 위치편차를 연산하는 감산기 (44) 와, 이 감산기 (44) 로부터의 출력이 입력되는 마스크 스테이지 서보 연산부 (46) 와, 이 마스크 스테이지 서보 연산부 (46) 의 출력을 마스크 스테이지 구동신호 (S4) 로 변환하여 리니어 모터 (14) 에 부여하는 마스크 스테이지 구동 증폭기 (48) 를 구비하고 있다.
상기 플레이트 스테이지 서보 연산부 (32) 는, 예컨대 도 3 에 나타난 바와 같이, 감산기 (28) 로부터의 위치편차를 동작신호로 하여 (비례) 제어동작을 행하는 P 컨트롤러 (50) 와, 이 P 컨트롤러 (50) 로부터 출력되는 속도지령치와 도 2 의 차분기 (40) 의 출력에 상당하는 도 3 의 적분회로 (56) 의 출력, 즉 이동 테이블 (22) 의 현재 속도와의 차인 속도편차를 연산하는 감산기 (52) 와, 이 감산기 (52) 의 출력과 목표치 출력부 (26) 로부터 피드포워드 입력되는 지령속도 (Vref) 를 가산하는 가산기 (53) 와, 이 가산기 (53) 의 출력인 속도편차를 동작신호로 하여 (비례 + 적분) 제어동작 (PI 제어동작) 과 위상선행 보상제어를 조합한 제어동작을 행하는 PI 컨트롤러 (54) 를 포함하여 구성할 수 있다. 그리고, PI 컨트롤러 (54) 는 위상선행 보상회로, 예컨대 CR 회로를 내장하고 있는 것으로 한다.
본 실시 형태에서는 도 2 에 나타나는 제 1 플레이트용 간섭계 (24), 감산기 (28), 차분기 (40), 플레이트 스테이지 서보 연산부 (32), 플레이트 스테이지 구동 증폭기 (36) 및 리니어 모터 (16) 에 의해, 도 3 에 나타나는, 플레이트 스테이지 (PST) 위치의 비례제어를 행하는 위치제어루프 (LL1) 와, 그 내부 루프 (마이너 루프) 를 구성하는 상기 PI 제어동작과 위상선행 보상제어를 조합한 제어동작을 행하는 속도제어루프 (LL2) 를 갖는 다중 루프 제어계 (L1) 가 구성되어 있다. 이 다중 루프 제어계 (L1) 에 의해 제 1 스테이지 제어계로서의 플레이트 스테이지 위치ㆍ속도 제어계 (L1) 가 구성되어 있다. 여기에서, 플레이트 스테이지 위치ㆍ속도 제어계 (L1) 를 다중 루프 제어계로 한 것은, 예컨대 정상속도편차의 개선을 도모하는 등을 위해서이다.
상기 마스크 스테이지 서보 연산부 (46) 는, 예컨대 도 3 에 나타난 바와 같이, 감산기 (44) 로부터의 위치편차를 동작신호로 하여 PI 제어동작을 행하는 PI 컨트롤러에 의해 구성할 수 있다.
본 실시 형태에서는 도 2 에 나타나는 마스크용 간섭계 (18), 감산기 (44), 마스크 스테이지 서보 연산부 (46), 마스크 스테이지 구동 증폭기 (48) 및 리니어 모터 (14) 에 의해 도 3 에 나타나는 제 2 플레이트용 간섭계 (25) 로부터의 기판 테이블 (19) 의 Y 위치 정보 (S1) 를 목표치로 간주하여 마스크 스테이지 (MST) 의 위치제어를 행하는 제 2 스테이지 제어계로서의 마스크 스테이지 위치제어계 (L2) 가 구성되어 있다. 이 마스크 스테이지 위치제어계 (L2) 에 의해 기판 테이블 (19) 의 Y 위치 정보 (S1) 를 목표입력으로 하여 마스크 스테이지 (MST) 의 플레이트 스테이지 (PST) 에 대한 추종제어가 행해지도록 되어 있다. 그리고, 상기와 동일한 이유에 의해 마스크 스테이지의 제어계를 플레이트 스테이지 위치ㆍ속도 제어계 (L1) 와 동일하게 다중 루프 제어계로 해도 상관 없다.
또한, 본 실시 형태에서는 도 2 에 나타난 바와 같이, 제어장치 (11) 의 내부에 위치정보 (S1) 와 위치정보 (S0) 에 기초하여 기판 테이블 (19) 의 위치와 이동 테이블 (22) 의 위치의 차 (오차) 를 구하고, 이 오차를 보상하기 위한 지령치를 연산하는 연산부 (38) 가 설치되고, 이 연산부 (38) 의 출력은 스위치 회로 (42) 를 통해 감산기 (28) 와 플레이트 스테이지 서보 연산부 (32) 사이에 배치된 가산기 (30) 에 접속되어 있다. 스위치 회로 (42) 는 통상은 오프 (OFF) 로 되어 있고, 필요에 따라 도시되지 않은 주제어장치에 의해 온 (ON) 이 되며, 이 스위치 회로 (42) 가 온이 된 경우에 연산부 (38) 에서는 기판 테이블 (19) 의 위치와 이동 테이블 (22) 의 위치의 차분을 적분하고, 그 적분치를 보정치 (상기 오차를 보상하기 위한 지령치) 로서 상기 플레이트 스테이지 위치ㆍ속도 제어계 (L1) (구체적으로는 위치제어루프 (LL1)) 에 피드포워드 입력한다. 즉, 연산부 (38) 와 스위치 회로 (42) 에 의해 기판 테이블 (19) 의 위치와 이동 테이블 (22) 의 위치의 차 (오차) 를 보상하는 보상계 (C1) 가 구성되어 있다.
그리고, 제어장치 (11) 를 마이크로 컴퓨터에 의해 구성하고, 도 2 의 각 부의 기능을 마이크로 컴퓨터의 소프트웨어 또는 펌웨어에 의해 실현해도 되는 것은 물론이다.
여기에서, 상기 플레이트 스테이지 위치ㆍ속도 제어계 (L1) 의 구체적인 제어동작을 도 2 를 적당히 참조하면서 도 3 에 기초하여 설명한다. 여기에서는 스위치 회로 (42) 는 오프인 것으로 한다.
목표치 출력부 (26) 로부터 플레이트 스테이지 (PST) 의 목표위치 (Pref) 신호가 출력되면, 감산기 (28) 에 의해 그 목표위치 (Pref) 와 제 1 플레이트용 간섭계 (24) 로부터의 Y 위치 정보 (S0) 의 차인 위치편차가 연산되고, 이 위치편차를 동작신호로 하여 P 컨트롤러 (50) 가 비례 제어동작을 행하며, 그 결과, P 컨트롤러 (50) 로부터 속도 지령치가 감산기 (52) 에 부여된다. 감산기 (52) 에서는 이 속도 지령치와 도 3 의 적분회로 (56) 의 출력인 이동 테이블 (22) 의 현재 속도 (실제로는 도 2 의 차분기 (40) 에서 연산되는 이동 테이블 (22) 위치의 전회 샘플링치와 이번회 샘플링치의 차분에 의해 구한 이동 테이블의 속도) 의 차인 속도편차를 연산하고, 가산기 (53) 가 이 속도편차와 지령속도 (Vref) 를 가산하고, 지령속도 (Vref) 가 가산된 속도편차를 동작신호로 하여 PI 컨트롤러 (54) 가 PI 제어동작과 위상선행 보상제어를 조합한 제어동작을 행하며, 그 결과, PI 컨트롤러 (54) 로부터 소정의 추력(推力) 지령치 (제어량) 가 가산기 (55) 에 출력된다. 이 가산기 (55) 에는 지령가속도 (αref) 가 게인 MP/K1 (이것은 플레이트 스테이지 (PST) 의 질량 (MP) 을 후술하는 추력변환게인 (K1) 으로 나눈 값에 상당하는 게인이다) 의 작용에 의해 변환된 추력 지령치 (제어량) 가 입력되어 있다. 그리고, 가산기 (55) 에서는 게인 MP/K1 로부터의 출력과 플레이트 스테이지 서보 연산부 (32) 의 출력을 가산한다. 그리고, 이 가산기 (55) 의 출력인 제어량 (추력 지령치) 이 추력변환게인 (K1) 에 의해 힘 (F) 으로 변환된다. 이 힘 (F) 은 도 3 으로부터도 명확한 바와 같이, 플레이트 스테이지 서보 연산부 (32) 출력의 추력 변환치와, 목표치 출력부 (26) 로부터 피드포워드 입력된 지령가속도 (αref) 의 추력 변환치 (MPㆍαref) 의 합에 상당한다.
여기에서, 상기 추력변환게인 (K1) 의 동작과 실제 현상의 대응을 설명하면, 가산기 (55) 로부터의 추력 지령치가 도 2 의 플레이트 스테이지 구동 증폭기 (36) 에 부여되고, 상기 증폭기 (36) 로부터의 플레이트 스테이지 구동신호 (S2) 가 리니어 모터 (16) 에 부여되어 리니어 모터 (16) 가 추력 (F) 을 발생하는 것과 등가이다.
그리고, 플레이트 스테이지 (PST) 가 그 추력 (F) 에 따른 가속도 (α) 로 Y 축 방향으로 구동된다. 이 플레이트 스테이지 (PST) 의 구동이라는 현상을 바꿔 말하면, 상기 추력 (F) 이 플레이트 스테이지 (PST) 질량의 역수에 대응하는 게인 (1/MP) 의 작용에 의해 가속도 (α) 로 변환되는 것과 등가이다. 이러한 의미에서 도 3 에서는 게인 (1/MP) 이 제어계의 구성요소로서 나타나 있다.
또, 상기 가속도 (α) 가 적분회로 (56, 58) 로 순차속도, 위치로 변환되고, 속도정보가 감산기 (52) 에 피드백 입력됨과 동시에 위치정보 (S0) 가 상기 감산기 (28) 에 피드백 입력되며, 이와 같이 하여 플레이트 스테이지 위치ㆍ속도제어루프 (L1) 에 의해 목표위치 (Pref) 와 제 1 플레이트용 간섭계 (24) 로부터의 위치정보 (S0) 의 차인 위치편차가 제로가 되는 플레이트 스테이지 (PST) 의 위치ㆍ속도제어가 행해진다.
상술한 바와 같이, 본 실시 형태에서는 목표위치 (Pref) 에 더해 지령속도 (Vref), 지령가속도 (αref) 가 플레이트 스테이지 위치ㆍ속도 제어계 (L1) 에 피드포워드 입력되어 있다 (도 3 참조). 이것은 플레이트 스테이지 위치의 피드백 루프에 더해 속도 및 가속도를 피드포워드하여 플레이트 스테이지 (PST) 를 제어함으로써, 플레이트 스테이지 (PST) 를 포함하는 계 전체의 제어특성을 향상시키고, 제어장치 (11) 에 의한 플레이트 스테이지 (PST) 의 제어성, 예컨대 위치제어 응답성의 향상을 한층 도모한 것이다.
그리고, 도 3 의 적분회로 (56, 58) 는 실제로는 존재하지 않고, 적분회로 (56) 의 출력인 속도신호는 차분기 (40) 의 출력이고, 적분회로 (58) 의 출력 (S0) 은 간섭계 (24) 의 출력이지만, 도 3 에 있어서는 제어 블록도 기입방식의 관습에 따라 적분회로 (56, 58) 를 도시하고 있는 것이다.
다음으로, 상기 마스크 스테이지 위치 제어계 (L2) 의 구체적인 제어동작을 도 2 를 적당히 참조하면서 도 3 에 기초하여 설명한다.
제 2 플레이트용 간섭계 (25) 로부터 위치정보 (S1) 가 감산기 (44) 에 입력되면, 감산기 (44) 에서는 위치정보 (S1) 와 마스크용 간섭계 (18) 로부터의 Y 위치 정보 (S3) 의 차인 위치편차를 연산한다. 다음으로, 이 위치편차를 동작신호로 하여 PI 컨트롤러 (46) 가 PI 제어동작을 행하며, 그 결과, PI 컨트롤러 (46) 로부터 소정의 제어량 (도 2 의 마스크 스테이지 구동신호 (S4) 에 대응하는 제어량) 이 출력된다. 그리고, 이 제어량이 추력변환게인 (K2) 에 의해 힘 (F') 으로 변환된다. 이 추력변환게인 (K2) 의 동작과 실제 현상의 대응을 설명하면, PI 컨트롤러 (46) 로부터 소정의 제어량이 도 2 의 마스크 스테이지 구동 증폭기 (48) 에 부여되고, 상기 증폭기 (48) 로부터의 마스크 스테이지 구동신호 (S4) 가 리니어 모터 (14) 에 부여되어 리니어 모터 (14) 가 추력 (F') 을 발생하는 것과 등가이다.
그리고, 마스크 스테이지 (MST) 가 그 추력 (F') 에 따른 가속도 (β) 로 Y 축 방향으로 구동된다. 이 마스크 스테이지 (MST) 의 구동이라는 현상을 바꿔 말하면, 상기 추력 (F') 이 마스크 스테이지 (MST) 질량의 역수에 대응하는 게인 (1/MM) 의 작용에 의해 가속도 (β) 로 변환되는 것과 등가이다. 이러한 의미에서 도 3 에서는 게인 (1/MM) 이 제어계의 구성요소로서 나타나 있다.
또, 상기 가속도 (β) 가 적분회로 (60, 62) 로 순차속도, 위치로 변환되고, 위치정보 (S3) 가 상기 감산기 (44) 에 피드백 입력되며, 이와 같이 하여 마스크 스테이지 위치제어루프 (L2) 에 의해 제 2 플레이트용 간섭계 (25) 로부터의 위치정보 (S1) 와 마스크용 간섭계 (18) 로부터의 위치정보 (S3) 의 차인 위치편차가 제로가 되는 플레이트 스테이지 (PST) 에 대한 마스크 스테이지 (MST) 의 추종제어가 행해진다.
본 실시 형태의 노광장치 (10) 에서는 주사노광시에는 상기 도 3 의 제어계와 등가의 스테이지 제어장치에 의해 플레이트 스테이지 (PST) 의 일정속도제어 및 이 플레이트 스테이지 (PST) 에 대한 마스크 스테이지의 추종제어가 목표치 출력부 (26) 로부터의 목표위치 (가감속 지령에 대응) 에 기초하여 행해진다.
이 경우, 플레이트 스테이지 위치ㆍ속도 제어계 (L1) 에는 제 1 플레이트용 간섭계 (24) 로부터의 이동 테이블 (22) 의 Y 위치 정보 (S0) 가 플레이트 스테이지의 위치정보로서 입력되어 있기 때문에, Zㆍθ 구동기구 (20) 의 존재에 의해 이동 테이블 (22) 과 기판 테이블 (19) 사이에 기계적인 고유진동이 발생해도 상기 플레이트 스테이지 위치ㆍ속도 제어계 (L1) 내에는 상기 고유진동이 공진모드로서 포함되지 않아 서보응답대역을 넓힐 수 있으므로, 결과적으로 플레이트 스테이지 제어성능을 향상시킬 수 있다.
도 4 (a), (b) 에는 상기 고유진동의 진동수를 60 ㎐ 로 한 시뮬레이션 결과로 얻어진 본 실시 형태에 관한 스테이지 제어장치의 주파수 응답특성에서의 게인특성, 위상특성 (보드선도) 이 각각 나타나 있다.
도 4 (a) 에 있어서, 부호 G1(f) 는 간섭계 (24) 의 계측치를 출력으로 한 경우의 목표위치 (입력) 에 대한 계의 응답을 나타내는 게인특성을 나타내고, 부호 G2(f) 는 간섭계 (25) 의 계측치를 출력으로 한 경우의 목표위치 (입력) 에 대한 계의 응답을 나타내는 게인특성을 나타낸다. 또, 도 4 (b) 에 있어서, 부호 P1(f), P2(f) 는 도 4 (a) 의 G1(f), G2(f) 에 대응하는 위상특성을 각각 나타낸다.
도 4 (a) 의 G2(f) 로부터 알 수 있듯이, 본 실시 형태에서는 서보응답대역이 약 20 ㎐ 로 되어 있어 상술한 도 7 (a) 의 게인특성과 비교하면, 본 실시 형태에서는 10 ㎐ 응답대역이 확대되어 있는 것을 알 수 있다.
즉, 본 실시 형태에서는 응답대역이 확대되어 종래예에 비해 보다 높은 주파수 성분까지 계가 입력을 충실히 추종할 수 있기 때문에, 결과적으로 플레이트 스테이지의 목표주사속도에 대한 셋팅시간을 단축할 수 있다. 바꿔 말하면, 셋팅시간으로서 동일한 시간을 설정하면, 플레이트 스테이지 (PST) 의 목표주사속도를 보다 고속화할 수 있다.
또, 상기 응답대역의 확대에 의해 플레이트 스테이지 가감속 종료후의 오버슈트 및 언더슈트를 작게 할 수 있고, 기판 테이블 (19) 의 위치를 목표치로 하여 마스크 스테이지 위치제어루프 (L2) 에 의해 행해지는 플레이트 스테이지 (PST) 에 대한 마스크 스테이지 (MST) 의 추종제어성능도 향상된다.
따라서, 스캔노광을 위한 플레이트 스테이지 (PST) 와 마스크 스테이지 (MST) 의 등속동기 셋팅시간의 단축, 또는 양 스테이지 (MST, PST) 의 주사속도의 고속화가 가능해져 결과적으로 스루풋의 향상이 가능하다. 또한, 플레이트 스테이지 (PST) 의 제어성능 및 플레이트 스테이지 (PST) 에 대한 마스크 스테이지 (MST) 의 추종성능이 향상되는 결과, 노광중의 양 스테이지의 등속도 제어기간중에 있어서도 보다 이상에 가까운 상태로 양 스테이지의 등속도 제어를 실현할 수 있고, 이에 의해 마스크와 플레이트의 중첩 정밀도가 향상되며, 패턴의 전사 정밀도, 즉 노광 정밀도의 향상도 가능하다.
또한, 본 실시 형태에서는 이동 테이블 (22) 의 위치제어를 행함으로써 플레이트 스테이지 (PST) 의 위치제어를 실현하기 때문에, 엄밀하게는 기판 테이블 (19) 의 위치와 이동 테이블 (22) 의 위치의 차가 발생하지만, 주사노광중에는 투영광학계 (PL) 기준에서의 플레이트 스테이지 일정속도제어, 및 이 플레이트 스테이지에 대한 마스크 스테이지의 추종제어에 의해 마스크와 기판의 동기제어를 실현하므로 결과적으로 문제는 생기지 않는다.
그리고, 예컨대 얼라인먼트시 등에 있어서 플레이트 스테이지 (PST) 의 엄밀한 위치결정제어가 필요한 경우에는 플레이트 스테이지 (PST) 이동 후반의 감속 종료후에, 도시되지 않은 주제어장치에 의해 보상계 (C1) 를 구성하는 스위치 회로 (42) 를 온으로 함으로써 연산부 (38) 에 의해 기판 테이블 위치와 이동 테이블 위치의 차분이 시간 적분되고, 그 적분치가 보정치로서 플레이트 스테이지의 위치제어루프 (LL1) 에 피드포워드 입력되며, 이동 테이블 (22) 이 아니라 기판 스테이지 (19) 를 목표위치 (Pref) 에 정확하게 정지시킬 수 있다.
또, 복수의 렌즈로 구성되는 조명광학계, 투영광학계를 노광장치 본체에 조립하여 광학 조정함과 동시에 다수의 기계부품으로 이루어지는 마스크 스테이지나 플레이트 스테이지를 노광장치 본체에 장착하여 배선이나 배관을 접속하고, 추가로 총합조정 (전기조정, 동작확인 등) 을 함으로써 본 실시 형태의 노광장치를 제조할 수 있다. 노광장치의 제조는 온도 및 클린도 등이 관리된 클린 룸에서 행하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 실시 형태에서는 본 발명이 등배일괄전사형 액정용 주사형 노광장치에 적용된 경우에 대하여 설명했는데, 이에 한정되지 않고, 스텝ㆍ앤드ㆍ리피트 방식의 액정용 스텝퍼나 스텝ㆍ앤드ㆍ스캔 방식의 액정용 스캐닝ㆍ스텝퍼는 물론, 반도체 제조용 스텝퍼나 스캐닝ㆍ스텝퍼 등의 노광장치에도 적합하게 적용할 수 있다. 또, 마스크 (M) 와 플레이트 (P) 를 연직방향을 따라 지지하는 종형 노광장치에도 적용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 관한 스테이지 장치에 의하면, 기판 스테이지의 위치제어성능을 향상시킬 수 있기 때문에, 특히 스텝퍼나 스캐닝ㆍ스텝퍼 등의 순차 이동형 노광장치에 본 발명을 적용한 경우에는 쇼트간 스텝핑시나 얼라인먼트 위치로의 이동시에도 스루풋의 향상 및 위치결정성능의 향상이 가능하다. 특히, 기판 스테이지의 위치결정성능의 향상에는 상기 실시 형태 중의 보상계 (C1) 와 동일한 보상계를 구비하고 있는 것이 바람직하다.
상기 외에, 전자 빔 노광장치나 X 선 노광장치 등의 노광장치 외에 기판을 지지하여 이동하는 기판 스테이지를 구비한 경우, 예컨대 레이저 리페어 장치 등에도 본 발명에 관한 스테이지 장치는 적용 가능하다.
또, 플레이트 스테이지 (PST) 를 복수 설치하여 복수의 플레이트 (P) 를 놓아도 된다. 마찬가지로, 마스크 스테이지 (MST) 를 복수 설치하여 복수의 마스크 (M) 를 놓아도 된다. 스테이지를 복수 설치함으로써 노광장치의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
다음으로 도 8 을 참조하여 본 발명의 제 2 실시예를 설명한다. 그리고, 상술한 실시예와 이하에 기재하는 제 2 실시예는 적당히 조합하여 사용할 수 있다. 도 8 은 본 실시 형태의 주사형 노광장치의 전체 개요 측면도이다. 조명광학계 (201) 는 베이스 (210) 와 일체의 B 칼럼 (208) 에 의해 베이스 (210) 에 고정되고, 광원, 광 가이드, 플라이아이 렌즈, 시야 조리개 및 콘덴서 렌즈 등을 포함하여 구성되며, 초고압 수은 램프 등의 광원으로부터 사출된 조명광은 마스크 (202) 상의 조명영역을 균일한 조도 분포로 조명한다. 마스크 (202) 는 단면이 U 자형의 캐리지 (207) 상부에 마스크 스테이지 (203) 를 통해 지지되어 있다. 마스크 스테이지 (203) 는 캐리지 (207) 상부면 상에서 미동이 자유롭도록 지지되어 있다. 마스크 (202) 는 마스크 스테이지 (203) 와 일체적으로 캐리지 (207) 에 대해 미동된다. 캐리지 (207) 의 하부에는 기판 스테이지 (206) 를 통해 포토레지스트가 도포된 사각형의 유리 플레이트인 기판 (205) 이 지지되며, 기판 스테이지 (206) 는 캐리지 (207) 의 하부면 상에서 미동이 자유롭도록 지지되어 있다.
캐리지 (207) 는 비접형 베어링인 에어 베어링 또는 전자 베어링에 의해 베이스 (210) 상에 이동이 가능하게 지지되어 있고, 도 8 중의 X 방향으로 이동한다. 본 실시 형태에서는 캐리지 (207) 는 리니어 모터에 의해 구동된다. 마스크 (202) 와 기판 (205) 사이에 등배로 정립정상을 투영하는 투영광학계 (204) 가 B 칼럼 (208) 에 의해 베이스 (210) 에 고정되어 있다 (고정부분은 굵은 선으로 그리고, 가동부분은 가는 선으로 그리고 있다). 그러므로, 투영광학계 (204) 를 통해 마스크 (202) 상의 패턴 (예컨대 액정표시소자 패턴) 이 기판 (205) 상에 등배의 정립정상으로서 노광된다. 그리고, 캐리지 (207) 를 X 방향으로 구동하여 마스크 (202) 및 기판 (205) 을 일체적으로 주사함으로써 마스크 (202) 상의 패턴이 기판 (205) 상에 순차 노광된다. 레이저 간섭계 (215) 는 A 칼럼 (209) 에 지지되며, 투영광학계 (204) 에 설치된 고정경 (211) 으로부터 반사된 광속과 A 칼럼 (209) 에 설치된 고정경 (213) 으로부터 반사된 광속의 간섭에 의해 A 칼럼 (209) 기준의 투영광학계 (204) 의 위치를 검출한다. 레이저 간섭계 (216) 는 A 칼럼 (209) 에 지지되며, 기판 스테이지 (206) 에 설치된 이동경 (212) 으로부터 반사된 광속과 A 칼럼 (209) 에 설치된 고정경 (214) 으로부터 반사된 광속의 간섭에 의해 A 칼럼 (209) 기준의 기판 스테이지 (206) 의 위치를 검출한다. 레이저 간섭계 (215) 로부터의 A 칼럼 (209) 기준의 투영광학계 (204) 의 위치정보와 A 칼럼 (209) 기준의 레이저 간섭계 (216) 로부터의 기판 스테이지 (206) 의 위치정보를 주제어장치 (230) 가 받아들인다. 캐리지 (207) 의 이동에 의해 B 칼럼 (208) 은 고유진동주파수 (예컨대 50 ㎐) 로 진동하고, 투영광학계 (204) 및 투영광학계 (204) 에 고정 설치된 고정경 (211) 의 위치가 B 칼럼 (208) 의 굽힘 진동에 의해 어긋난다. 그러므로, 주제어장치 (230) 는 노광의 프로그램에 따라 가감속 지령을 출력하는 가감속 연산부 (218) 와 투영광학계 (204) 의 위치정보와 가감속 지령에 기초하여 투영광학계 (204) 의 보정된 위치정보를 출력하는 보정부 (219) 와, 가감속 지령과 보정부 (219) 의 출력과 기판 스테이지 (206) 의 위치정보에 기초하여 캐리지 (207) 의 구동신호를 연산하여 출력하는 서보 연산부 (220) 와, 서보 연산부 (220) 의 출력을 증폭하는 구동 증폭기 (221) 를 구비하고 있다. 보정부 (219) 는 CPU 로 구성되어 있어 다음식에 따라 A 칼럼 (209) 기준의 투영광학계 (204) 의 위치정보를 보정한다.
X1(s) : 투영광학계 (204) 위치의 라플라스 변환
X2(s) : 가감속 지령 x2(t) 의 라플라스 변환
Y1(s) : x1(t) 를 저역필터로 필터 처리한 라플라스 변환
Y2(s) : x2(t) 를 2 차 필터로 필터 처리한 라플라스 변환
W(s) : B 칼럼 (208) 의 굽힘 진동
W-1(s) : B 칼럼 (208) 의 굽힘 진동의 역함수
Z(s) : 투영광학계 (204) 의 보정된 위치 z(t) 의 라플라스 변환
f1: 저역필터의 컷 오프 주파수
f2: 추종시키고 싶은 B 칼럼 (208) 의 굽힘 진동 공진주파수
f3: B 칼럼 (208) 의 굽힘 진동 반공진주파수
a1, a2, c : 적당한 중량 계수
투영광학계 (204) 의 위치정보를 보정하는 보정부 (219) 에서, 식 (1) 은 투영광학계 (204) 의 위치 (x1(t)) 에 대하여 f1 을 컷 오프 주파수로 하는 저역필터인 것을 나타내고, 예컨대 B 칼럼 (208) 의 고유진동 주파수가 50 ㎐ 인 경우에 컷 오프 주파수 f1 = 17 ㎐ 로 하여 50 ㎐ 의 진동성분을 제거하는 것이다. 이에 의해 설령 B 칼럼 (208) 이 그 고유진동 주파수인 50 ㎐ 로 진동해도 서보루프에 그 영향이 미칠 일은 없다. 따라서, 서보의 제어성능을 높여도 B 칼럼 (208) 의 고유진동 주파수의 50 ㎐ 로 발진하는 일은 없다. 또, B 칼럼 (208) 의 고유진동에 대하여 서보루프는 추종하지 않지만, 투영광학계 (204) 에 대하여 마스크 (202) 및 기판 (205) 을 일체적으로 주사하는 것이기 때문에, 노광량이 균일해지도록 실질적으로 등속으로 주사하면 되고, 마스크 (202) 및 기판 (205) 에 대한 투영광학계 (204) 의 위치결정은 고주파수적으로 고정밀도가 요구되는 것은 아니다. 즉, 마스크 (202) 및 기판 (205) 에 대한 투영광학계 (204) 의 위치가 고주파수로 진동해도 주사의 과정에서 평균화되어 노광결과에는 지장을 초래하지 않는다.
식 (2) 는 B 칼럼 (208) 의 굽힘 진동을 나타내고, 식 (3) 은 B 칼럼 (208) 굽힘 진동의 역함수를 나타내고 있다. 그러므로, 식 (4) 는 가감속 지령 (x2(t)) 에 대하여 예측되는 B 칼럼 (208) 의 굽힘 진동의 역 시스템을 나타내고, 이 항에 의해 가감속 지령 (x2(t)) 에 대한 B 칼럼 (208) 의 굽힘 진동을 예측하여 피드포워드로 고속으로 응답하는 것으로 할 수 있다.
보정부 (219) 의 출력으로서는 식 (5) 와 같이 상기 2 식의 가중 평균을 취하며, B 칼럼 (208) 의 고유진동 주파수의 영향을 받지 않고, 또한 가감속 지령 (x2(t)) 으로부터의 피드포워드에 의해 고속으로 응답하는 것으로 하고 있다.
그리고, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.
보정부 (219) 는 식 (5) 에서 a2 = 0 으로 하여 순수한 저역필터로 해도, 또 저역필터를 대신하여 대역저지필터로 해도 된다. 또한, a1 = 0 으로 하여 가감속 지령에 기초하여 굽힘 진동을 예측하는 것으로 해도 된다.
제어부 (217) 는 구동 증폭기 (221) 의 출력에 의해 캐리지 (207) 를 구동 제어한다. 이들 레이저 간섭계 (216), 주제어장치 (230) 및 제어부 (217) 는 서보루프를 구성하고, 가감속 연산부 (218) 로부터 출력되는 가감속 지령, A 칼럼 (209) 기준의 투영광학계 (204) 의 위치정보 및 기준 스테이지 (206) 의 위치정보에 기초하여 캐리지 (207) 를, 그리고 기준 스테이지 (206) 를 추종 제어한다.
이상의 구성에서, 먼저 마스크 (202) 와 기판 (205) 의 위치를 맞추기 위해 마스크 스테이지 (203) 를 움직여 마스크 (202) 에 형성되어 있는 마스크측 얼라인먼트 패턴과 기판 (205) 에 형성되어 있는 기판측 얼라인먼트 패턴을 합치시킨다. 그리고, 캐리지 (207) 를 등속으로 주사 이동시킨다. 이에 의해 마스크 (202) 상의 패턴영역이 모두 기판 (205) 상에 전사되어 베이킹이 완료된다.
제어부 (217) 는 캐리지 (207) 를 구동 제어하는 것 외에 기판 스테이지 (206) 를 직접 구동 제어하는 것이어도 된다.
서보 연산부 (220) 는 실제로 연산하는 것이어도, 또는 입력에 대한 출력의 테이블을 미리 메모리에 기억해 두고 그 테이블을 참조하는 것이어도 된다.
위치를 검출하는 스테이지는 노광장치의 마스크 (202) 를 놓는 마스크 스테이지 (203) 이어도, 기판 (205) 을 놓는 기판 스테이지 (206) 이어도 된다.
고정경 (211) 을 설치하는 기준부는 투영광학계 (204) 외에 조명광학계 (201) 나 A 칼럼 (209), B 칼럼 (208) 등이어도 된다.
노광장치로서는 마스크 (202) 와 기판 (205) 을 정지된 상태로 노광하며, 기판 (205) 을 순차적으로 스텝 이동시키는 스텝ㆍ앤드ㆍ리피트형 노광장치에도 마스크 (202) 와 기판 (205) 을 밀접시켜 노광하는 프록시미티형 노광장치에도 적용할 수 있다. 이들에서 가감속 지령은 스텝핑을 위한 것이거나 위치맞춤의 미동을 위한 것 등 스테이지를 구동하는 모두가 포함된다.
캐리지 (207) 를 구동하는 리니어 모터는 이동자 (예컨대 코일) 와 고정자 (예컨대 영구자석) 로 구성되는 것이다. 이 고정자를 베이스 (210) 와는 진동적으로 절연된 프레임에 설치하면, 캐리지 (207) 를 구동할 때에 발생하는 반력이 프레임에 전달되므로 베이스 (210) 에는 전달되기 어려워진다. 따라서, 베이스 (210) 의 진동을 저감시킬 수 있다.
본 제 2 실시예의 주사형 노광장치는 복수의 렌즈를 갖는 조명광학계 (201), 투영광학계 (204) 의 광학 조정을 행함과 동시에, 다수의 기계부품으로 이루어지는 마스크 스테이지 (203), 기판 스테이지 (206) 를 캐리지 (207) 에 장착하고, 주제어장치 (230) 를 접속하여 총합조정 (전기조정이나 동작확인 등) 함으로써 제조할 수 있다.
또, 노광광으로서 KrF 엑시머 레이저 (248 ㎚), ArF 엑시머 레이저 (193 ㎚), F2 레이저 (157 ㎚) 뿐만 아니라, X 선이나 전자선 등의 하전(荷電)입자선을 사용할 수 있다. 예컨대, 전자선을 사용하는 경우에는 전자총으로서 열전자 방사형 란탄헥사보라이트 (LaB6), 탄탈 (Ta) 을 사용할 수 있다.
투영광학계 (204) 의 배율은 축소계, 등배 및 확대계 어느 것이어도 된다. 또, 투영광학계 (204) 로서 엑시머 레이저를 사용하는 경우에는 초재(硝材)로서 석영이나 형석을 사용하고, X 선을 사용하는 경우에는 반사굴절계의 광학계로 하고 (마스크도 반사형 타입의 것을 사용한다), 또 전자선을 사용하는 경우에는 광학계로서 전자렌즈 및 편향기로 이루어지는 전기광학계를 사용하면 된다. 그리고, 전자선이 투과하는 광로는 진공으로 한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명 스테이지 장치는 기계적 고유진동의 영향을 회피하여 스테이지의 제어성능을 향상시킬 수 있다.
또, 본 발명의 스테이지 장치는 제 1 스테이지에 대한 제 2 스테이지의 위치관계 조정을 위한 제 2 스테이지의 제어성능도 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 노광장치는 스루풋 및 패턴의 전사 정밀도 향상을 도모할 수 있다.
또, 본 발명의 위치검출장치에 의하면, 이동 가능한 스테이지를 제어하는 서보루프로부터 스테이지의 위치를 검출하기 위한 기준부 진동의 영향을 제거하고, 스테이지의 제어성능을 높여 스테이지를 고속으로 제어할 수 있다.

Claims (16)

  1. 물체를 지지하여 이동 가능한 제 1 스테이지와, 상기 제 1 스테이지를 적어도 제 1 방향으로 구동하는 구동기구를 갖는 스테이지 장치에 있어서,
    상기 제 1 스테이지는 상기 구동기구의 가동부를 적어도 갖는 제 1 부분과 상기 물체를 지지하는 제 2 부분을 가지며,
    상기 제 1 부분의 소정의 계측방향 위치를 계측하는 제 1 위치계측장치와,
    상기 제 1 위치계측장치의 계측결과에 기초하여 상기 물체의 적어도 상기 제 1 방향의 위치를 제어하기 위해 상기 구동기구를 제어하는 제 1 스테이지 제어계를 구비한 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 부분의 소정의 계측방향 위치를 계측하는 제 2 위치계측장치를 구비하고,
    상기 제 1 스테이지 제어계는 상기 제 1 부분과 상기 제 2 부분의 상기 제 1 방향의 위치오차를 보상하기 위해 상기 제 1, 제 2 위치계측장치의 계측결과에 기초하여 상기 구동기구를 추가로 제어하는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 부분과 제 2 부분은 일체적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 스테이지와는 다른 제 2 스테이지와,
    상기 제 2 부분의 소정의 계측방향 위치를 계측하는 제 2 위치계측장치와,
    상기 제 2 위치계측장치의 계측결과에 기초하여 상기 제 1 스테이지와 상기 제 2 스테이지가 소정의 위치관계가 되도록 상기 제 2 스테이지를 제어하는 제 2 스테이지 제어계를 구비하는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
  5. 소정의 패턴을 기판상에 전사하는 노광장치로서,
    제 1 부분과 상기 기판을 지지하는 제 2 부분을 가지며, 이동 가능한 제 1 스테이지와,
    적어도 일부가 상기 제 1 부분에 접속되며, 상기 제 1 스테이지를 적어도 제 1 방향으로 구동하는 구동기구와,
    상기 제 1 부분의 소정의 계측방향 위치를 계측하는 제 1 위치계측장치와,
    상기 제 1 위치계측장치의 계측결과에 기초하여 상기 기판의 적어도 상기 제 1 방향의 위치를 제어하기 위해 상기 구동기구를 제어하는 제 1 스테이지 제어계를 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 스테이지와는 다른 제 2 스테이지와,
    상기 제 2 부분의 소정의 계측방향 위치를 계측하는 제 2 위치계측장치와,
    상기 제 2 위치계측장치의 계측결과에 기초하여 상기 제 1 스테이지와 상기 제 2 스테이지가 소정의 위치관계가 되도록 상기 제 2 스테이지를 제어하는 제 2 스테이지 제어계를 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 스테이지는 상기 패턴이 형성된 마스크를 지지하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 노광장치는 상기 마스크와 상기 기판을 동기하여 이동시키고 있는 사이에 상기 패턴을 노광하는 주사형 노광장치인 것을 특징으로 하는 노광장치.
  9. 제 5 항에 있어서, 상기 패턴을 상기 기판에 투영하는 투영광학계를 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 부분과 상기 제 2 부분 사이에 설치되며, 상기 기판을 상기 투영광학계 광축 방향을 따라 구동하는 제 2 구동기구를 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 부분과 상기 제 2 부분 사이에 설치되며, 상기 기판을 상기 제 1 방향과는 다른 방향으로 구동하는 제 2 구동기구를 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
  12. 마스크의 패턴을 기판에 노광하는 노광장치에 있어서,
    상기 마스크를 놓는 마스크 스테이지와,
    상기 기판을 놓는 기판 스테이지와,
    기준부에 고정된 고정경과, 상기 마스크 스테이지와 상기 기판 스테이지의 적어도 일측 스테이지에 고정된 이동경을 가지며, 상기 적어도 일측 스테이지의 위치를 검출하는 위치검출장치와,
    상기 고정경의 진동에 기인하는 오차를 보정하는 보정장치와,
    상기 보정장치의 출력에 기초하여 상기 적어도 일측의 스테이지를 제어하는 제어장치를 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 패턴의 이미지는 상기 마스크와 상기 기판 사이에 설치된 투영광학계에 의해 상기 기판에 투영되며, 상기 고정경은 상기 투영광학계에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  14. 기준부에 설치된 고정경을 반사한 광속과, 이동 가능한 스테이지에 설치된 이동경을 반사한 광속에 기초하여 상기 스테이지의 위치를 검출하는 위치검출장치에 있어서,
    상기 고정경의 진동에 기인하는 오차를 보정하는 보정장치와,
    상기 보정장치의 출력에 기초하여 상기 스테이지를 제어하는 제어장치를 구비한 것을 특징으로 하는 위치검출장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 보정장치는 저역필터인 것을 특징으로 하는 위치검출장치.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 보정장치는 상기 스테이지의 구동을 지령하는 스테이지 지령신호에 기초하여 상기 오차를 보정하는 것인 것을 특징으로 하는 위치검출장치.
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