JP2004356222A - ステージ装置及びその制御方法、露光装置、並びにデバイス製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】質量体の実装抵抗の影響を受けないようにステージの移動によって発生する並進方向及び水平軸まわりの偏荷重力をキャンセルしつつ、垂直軸まわりの反力を低減する。
【解決手段】基準面１ａを有するステージ定盤１と、基準面１ａに沿って移動可能なステージ２と、ステージ定盤１又はその構造物に対して所定可動範囲内で移動可能な質量体４，１４と、ステージ２の移動によって発生する並進方向及び水平軸まわりの偏荷重力をキャンセルし、垂直軸まわりの回転反力を低減するように、質量体４，１４を駆動制御する制御部とを備える。
【選択図】 図１
【解決手段】基準面１ａを有するステージ定盤１と、基準面１ａに沿って移動可能なステージ２と、ステージ定盤１又はその構造物に対して所定可動範囲内で移動可能な質量体４，１４と、ステージ２の移動によって発生する並進方向及び水平軸まわりの偏荷重力をキャンセルし、垂直軸まわりの回転反力を低減するように、質量体４，１４を駆動制御する制御部とを備える。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造のリソグラフィ工程で用いられる露光装置、各種精密加工機、あるいは各種精密測定器等において、物体の位置決めや移動制御に好適に使用される技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体デバイス製造に用いられる露光装置として、ステッパと呼ばれる装置とスキャナと呼ばれる装置が知られている。ステッパは、ウエハステージ上の半導体ウエハを投影レンズ下でステップ移動させながら、レチクル上に形成されているパターン像を投影レンズでウエハ上に縮小投影し、１枚のウエハ上の複数箇所に順次露光していくものである。
【０００３】
スキャナは、ウエハステージ上の半導体ウエハとレチクルステージ上のレチクルとを投影レンズに対して相対的に移動させ、この走査移動中にスリット上の露光光を照射してレチクルパターンをウエハに投影するものである。
【０００４】
上記ステッパおよびスキャナは、解像度及び重ね合わせ精度の性能面から露光装置の主流と見られている。
【０００５】
これらの露光装置はウエハを高速で移動させて位置決めするウエハステージを備えているが、ステージを駆動する際にその加減速に伴う慣性力の反力が生じ、これがステージ定盤に伝わるとステージ定盤の揺れや振動を引き起こす原因となると共に、露光装置の機構系の固有振動が励起されて高周波振動となって高速、高精度な位置決めを妨げる可能性がある。
【０００６】
よって、上記反力がステージ定盤に直接伝達されないように、ステージを駆動するリニアモータの固定子をステージ定盤とは独立して床で支持する構成や、ステージの移動に伴って発生する反力をキャンセルするように当該固定子を移動可能にした構成、或いはステージ定盤に入る反力と同等の補償力を付与することによって固定子を移動可能にする装置のゆれを低減する構成などが主流となっている。
【０００７】
昨今、処理速度（スループット）の向上に伴ってステージを駆動する際の加速度は増加の一途であり、例えばステップ・アンド・スキャン型の露光装置では、今やウエハステージの最大加速度は１Ｇにも達する。
【０００８】
更に、半導体ウエハの大径化に伴ってステージの質量も増大している。このため、＜移動体（半導体ウエハやステージ）の質量＞×＜加速度＞で定義される駆動力は非常に大きなものとなり、その反力は膨大なものとなる。そのため、移動体の加速度や質量の増加に伴い反力が増加し、反力による設置床の加振は見過ごせない問題となってきた。
【０００９】
この反力に関する問題を直接解決するために、いくつかの提案がなされている。
【００１０】
例えば、特許文献１に記載の装置では、ステージの移動に伴って発生する反力を軽減する質量体駆動機構を設けている。この質量体駆動機構の制御系は反力補償制御系と位置補償制御系とを有する。
【００１１】
更に、特許文献２に記載の装置では、可動子と固定子からなる電磁アクチュエータ（リニアモータ）により駆動されるステージ装置において、上記固定子を可動子の反力を受ける反力カウンタとして用いることで反力を吸収する無反動ステージが提案されている。この構成における制御系は、反力補償制御系は不要で位置補償制御系のみの構成となる。
【００１２】
上記従来の２つの装置では、水平方向（ステージ移動方向であるＸＹ平面）の反力と水平軸まわり（ＸＹ平面に対する傾き）の偏荷重力については完全にキャンセルすることが可能であるが、垂直軸まわり（ＸＹ平面に対して法線方向まわり）の回転反力をキャンセルするためには質量体の駆動ストロークが問題となる。
【００１３】
例えば、ステージがステージ定盤の重心からずれた位置で加速される場合、ステージ定盤に発生するモーメントを打ち消すために、ステージ定盤の重心位置を挟んで対称な位置の質量体をステージの重心の移動方向と同方向へ加速度を持たせて駆動する。
【００１４】
ステージがステージ定盤の重心位置のまわりを回るような動作を続けた場合、質量体の位置がずれていくため、質量体を駆動するためのストロークが必要となる。また、たとえ質量体のストロークを長くしても、ステージ定盤に発生するモーメントが同一方向のみであれば、結果的に質量体の位置がストロークの最終端まで達する。
【００１５】
また、ステージが斜めに移動した場合、各ビーム（ガイドバー）に回転モーメントが生じないように推力分配を行いながら電磁アクチュエータを動作させると、質量体の加速時と減速時の推力が異なるため、質量体は停止せず一定速度で動き続けることになる。
【００１６】
このような事態を避けるために、ステージの移動による反力等を軽減させつつ、質量体の駆動ストロークの縮小を図ることを目的として、質量体を駆動する際の回転操作量を制限し、フィルタ処理する機能を付加した質量体の位置補償制御系が提案されている。
【００１７】
【特許文献１】
特開２０００−２０６２７９号公報
【特許文献２】
特開２００２−００８９７１号公報。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
一般的な露光装置では、ステージへの熱伝導を避けるため電磁アクチュエータの可動子を永久磁石とし、固定子にコイルを設けることが多い。そのため、反力カウンタとしての固定子はコイルへの配線や冷却用配管などのいわゆる実装を引っ張りながら移動しなければならない。この実装抵抗が反力カウンタとしての固定子の位置補償制御系への外乱となる。また、上述の質量体の回転操作量の制限やフィルタ機能を付加した構成では、実装抵抗が操作量の制限範囲を越えるほど大きな場合やフィルタのカットオフ周波数より高い成分で変化するような場合には反力カウンタの位置が外乱によりずれを生じさせる可能性があった。
【００１９】
この反力カウンタの位置にずれが生じると、重力によるステージ定盤に対する水平軸まわりの偏荷重力もキャンセルできなくなり、床への偏荷重力が発生して構造体の変形を誘起することにより精度の低下を招くことになる。
【００２０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされ、質量体の実装抵抗の影響を受けないようにステージの移動によって発生する並進方向及び水平軸まわりの偏荷重力をキャンセルしつつ、垂直軸まわりの反力を低減することを目的としている。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決し、目的を達成するための、本発明の各態様を以下に列挙する。
【００２２】
［態様１］
基準面を有する基台と、前記基準面に沿って移動可能なステージと、前記基台又はその構造物に対して所定可動範囲内で移動可能な質量体と、前記ステージの移動によって発生する並進方向及び水平軸まわりの偏荷重力をキャンセルし、垂直軸まわりの回転反力を低減するように、前記質量体を駆動制御する制御部とを具備する。
【００２３】
［態様２］
上記態様１において、前記制御部は、前記質量体が同一軌跡を往復しない場合に生じる位置ずれを戻すように当該質量体を駆動制御する。
【００２４】
［態様３］
上記態様１において、前記制御部は、前記ステージが斜めに移動した後に当該質量体の速度を低下させるように当該質量体を駆動制御する。
【００２５】
［態様４］
上記態様１において、前記制御部は、前記ステージが斜めに移動した後や前記質量体が同一軌跡を往復しない場合に生じる位置ずれを、当該ステージからの反力を制限して所望の位置に戻すように当該質量体を駆動制御する。
【００２６】
［態様５］
上記態様１において、前記制御部は、前記ステージが斜めに移動した後や前記質量体が同一軌跡を往復しない場合に生じる位置ずれを、当該ステージの精度を要する動作以外のタイミングで所望の位置に戻すように当該質量体を駆動制御する。
【００２７】
［態様６］
上記態様１において、前記制御部は、前記ステージの予定された動作経路情報に基づいて当該質量体を駆動制御する。
【００２８】
［態様７］
上記態様１において、前記制御部は、前記ステージの目標位置情報に基づいて、前記ステージの移動によって発生する水平軸まわりの回転反力をキャンセルするような当該質量体の仮の制御目標値を生成する質量体モデル制御部と、前記仮の制御目標値に追従する質量体モデルとを内部に有し、
前記質量体モデルの仮想位置情報を実際の質量体の制御目標値として当該質量体を駆動制御する。
【００２９】
［態様８］
上記態様７において、前記制御部は、前記質量体モデルの仮の制御目標値を制限する制限処理部を更に備える。
【００３０】
［態様９］
上記態様７において、前記制御部は、前記質量体モデルの仮の制御目標値をフィルタにかけるィルタ処理部を更に備える。
【００３１】
［態様１０］
上記態１において、前記質量体は、前記ステージを駆動するリニアモータの固定子を含み、当該リニアモータの可動子を駆動するときの反力と前記質量体駆動部による駆動力とに基づいて駆動制御される。
【００３２】
［態様１１］
基準面を有する基台と、前記基準面に沿って移動可能なステージと、前記基台又はその構造物に対して所定可動範囲内で移動可能な質量体と、前記質量体を駆動制御する制御部とを備えるステージ装置の制御方法であって、前記前記ステージの移動によって発生する並進方向及び水平軸まわりの偏荷重力をキャンセルし、垂直軸まわりの回転反力を低減するように、前記質量体を駆動制御する。
【００３３】
［態様１２］
上記態様１乃至１０のいずれかのステージ装置を用いて、原版と基板とを相対的に走査して当該原版上のパターンを基板上に露光する露光装置。
【００３４】
［態様１３］
上記態様１１の露光装置を用いて半導体デバイスを製造することを特徴とするデバイス製造方法。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を例として、本発明の特徴や利点について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００３６】
［ステージ装置］
図１は本発明に係る実施形態のステージ装置の概略図である。
【００３７】
図１に示すステージ装置は、基準面１ａを有するステージ定盤１と、半導体ウエハを吸引把持するウエハチャック１１が搭載されたステージ２と、ステージ２が固定されたスライダ２ａをステージ定盤１の基準面１ａ上で移動させるステージ駆動機構としてのステージＸ方向リニアモータ３とステージＹ方向リニアモータ１３とを備える。
【００３８】
ステージＸ方向リニアモータ３はスライダ２ａ（ステージ２）を図示Ｘ方向に移動させるために設けられ、ステージ定盤１の基準面１ａに対して移動可能に設けられたモータ固定子（コイル）４と、このモータ固定子４に対して移動可能なモータ可動子（永久磁石）５とを有し、ステージ定盤１の基準面１ａにおいて互いに対向して配置される。
【００３９】
また、質量体としてのモータ固定子４は、ステージ定盤１の基準面１ａに対して移動可能に静圧軸受（エアベアリング）２１により軸支され、固定子Ｘ方向リニアモータ２２によりステージ定盤１の基準面１ａ上に対してＸ方向に移動可能であると共に、固定子Ｙ方向リニアモータ２３によりステージ定盤１の基準面１ａ上に対してＹ方向に移動可能である。
【００４０】
そして、互いに対向するモータ可動子５同士をガイドバー７により接続し、スライダ２ａをガイドバー７に対して静圧軸受２４により軸支することにより、ガイドバー７のＸ方向への移動に追従してスライダ２ａ（ステージ２）をＸ方向に移動させると共に、後述するガイドバー１７のＹ方向への移動に追従してスライダ２ａ（ステージ２）をガイドバー７の長さ方向（Ｙ方向）に沿って移動させる。
【００４１】
また、ステージＹ方向リニアモータ１３はスライダ２ａ（ステージ２）を図示Ｘ方向と直交するＹ方向に移動させるために設けられ、ステージＸ方向リニアモータ３と同様に、ステージ定盤１の基準面１ａに対して移動可能に設けられたモータ固定子（コイル）１４と、このモータ固定子１４に対して移動可能なモータ可動子（永久磁石）１５とを有し、ステージ定盤１の基準面１ａにおいて互いに対向して配置される。
【００４２】
また、質量体としてのモータ固定子１４は、ステージ定盤１の基準面１ａに対して移動可能に静圧軸受（エアベアリング）２１により軸支され、固定子Ｘ方向リニアモータ２２によりステージ定盤１の基準面１ａ上に対してＸ方向に移動可能であると共に、固定子Ｙ方向リニアモータ２３によりステージ定盤１の基準面１ａ上に対してＹ方向に移動可能である。
【００４３】
そして、互いに対向するモータ可動子１５同士をガイドバー１７により接続し、スライダ２ａをガイドバー１７に対して静圧軸受２４により軸支することにより、ガイドバー１７のＹ方向への移動に追従してスライダ２ａ（ステージ２）をＹ方向に移動させると共に、前述したガイドバー７のＸ方向への移動に追従してスライダ２ａ（ステージ２）をガイドバー１７の長さ方向（Ｙ方向）に沿って移動させる。
【００４４】
なお、スライダ２ａの底面部も、ステージ定盤１の基準面１ａに対して静圧軸受２５で軸支されている。
【００４５】
また、ステージ２は、上記ＸＹ方向の他、基準面１ａの法線方向（垂直軸）まわりの回転方向に移動可能で、且つ基準面１ａに対してチルト可能（水平軸まわりに回転可能）となっている。また、質量体としての固定子４、１４の重心高さは、ステージ２の重心高さと同一であることが望ましい。
【００４６】
ステージ２の位置は、ステージ２の隣接する２辺に固設されたバーミラー３１，３２にレーザービームを当て反射するビームを用いて不図示のレーザー干渉計により計測され、ステージ半導体デバイス製造におけるリソグラフィ工程で用いられる露光装置における基板（半導体ウエハ）と回路パターンが描画された原版（レチクル）の相対的な位置決め、或いは各種精密加工機或いは各種精密測定器等での物体の位置決めに好適に使用される。
【００４７】
［制御系のシステム］
図２は本発明の特徴を最も良く表わす実施形態の制御系のブロック図であり、図１の要素と共通又は対応する部分には同一の符号を付して示している。
【００４８】
図２に示すように、４１はステージ目標位置４５を逐次発生するステージ目標発生部、４２はステージ目標位置４５から、フィードバックループによる現在のステージ位置４８を減じて得られるステージ位置の偏差からステージ２を移動させるステージＸ方向リニアモータ及びステージＹ方向リニアモータへのステージモータ駆動力４６を決定するステージ位置制御部である。ステージ２への駆動力４７は、ステージ位置制御部４２により決定されたステージモータ駆動力４６とステージ２に入力されるステージ外乱４４とから求められる。
【００４９】
また、４９はステージ目標位置４５から質量体モデル５２の目標位置へ座標変換する座標変換部、５０は座標変換された質量体モデル５２の目標位置から、フィードバックループによる質量体モデル５２の仮想位置５３を減じて得られる質量体モデル位置の偏差から質量体モデル５２の仮想駆動力を決定する質量体モデル位置制御部、５１は質量体モデル位置制御部５０で決定された仮想駆動力を制限したり高周波成分を除去するフィルタ・リミッタである。質量体モデル５２への仮想駆動力は、フィルタ・リミッタ５１により処理された仮想駆動力に、ステージ目標位置４５の２階微分にステージ質量Ｍを乗じて得られる質量体モデル５２の理想状態での仮想反力５９とから求められる。
【００５０】
更に、５４は質量体モデル５２の仮想位置５３から、フィードバックループによる質量体４，１４の現在位置５６を減じて得られる質量***置の偏差から質量体４，１４への駆動力を決定する質量***置制御部である。リニアモータの駆動力４６の反力を受ける質量体４，１４への駆動力は、ステージモータ駆動力４６による反力５７と、質量体４，１４への配線、配管等の実装負荷などから生じる質量体外乱５８とから求められる。
【００５１】
上記構成において、ステージ目標発生部４１はステージ目標位置４５を予め決められた目的に従い逐次発生する。ステージ位置制御部４２はステージ現在位置４８とステージ目標位置４５との差がゼロになるようにステージモータ駆動力４６を発生する。
【００５２】
ステージ２にはステージモータ駆動力４６の他にステージ外乱４４による力も加わるが、フィードバックループを形成しているのでその影響はループゲイン分の１に抑えられる。
【００５３】
一方、ステージモータ駆動力４６は質量体４，１４に対して反力５７となり、質量体４，１４は固定子モータ２２，２３によりステージ２とは相反する方向へ駆動される。
【００５４】
質量体モデル５２は、座標変換部４９にてステージ目標位置４５を座標変換して求められる質量体モデル５２の目標位置をフィードバックループへの目標値として駆動される。この座標変換された質量体モデル５２の目標位置は、ステージの移動に伴って発生する並進方向（ＸＹ方向）の反力と水平軸まわり（チルト方向）の回転反力をキャンセルするような値として求められる。その際、質量体モデル５２への仮想駆動力は、ステージ目標位置４５から求めた理想反力５９と、質量体モデル位置制御部５０で決定された仮想駆動力をフィルタ・リミッタ５１により振幅、帯域の制限された仮想駆動力とから求められる。
【００５５】
そして、上記質量体モデル５２の仮想位置５３が、実際の質量体４，１４のフィードバックループへの目標値となり、質量体外乱５８による力が質量体４，１４に作用していても、その影響はフィードバックループゲイン分の１に抑えられる。
【００５６】
上記実施形態のように構成した制御系においては、図２で質量体の目標位置をステージ目標位置を用いて生成していることで、例えば、質量体が同一軌跡を往復しない場合に生じる位置ずれを戻すように当該質量体が駆動制御される。
【００５７】
また、図２の制御系での動作の結果、ステージが斜めに移動した後に当該質量体の速度を低下させるように当該質量体が駆動制御される。
【００５８】
また、フィルタ・リミッタ５１を有することにより、ステージが斜めに移動した後や質量体が同一軌跡を往復しない場合に生じる位置ずれを、当該ステージからの反力を制限して所望の位置に戻すように当該質量体が駆動制御される。
【００５９】
［変形例］
上記実施形態では、質量体４，１４の目標値は、ステージ目標位置４５から、ステージの移動に伴って発生する並進方向の反力と水平軸まわりの回転反力をキャンセルするような目標位置を座標変換により求め、この目標位置と内部モデルとしての質量体モデル５２の仮想位置５３のフィードバックループとから決定される仮想駆動力にフィルタやリミッタなどの制限をかけて、結果として得られる質量体モデル５２の仮想位置を実際の質量体４，１４の目標値として与えるように構成されているが、ステージの移動経路が予め明らかである場合には、図３の制御ブロックに示すように、質量体移動距離算出部６１において、ステージ２が予定経路を移動した場合のステージの反力のみによって生じる質量体の移動距離をステージ予定経路情報６０から予め算出しておき、質量体補正目標発生部６２において、その移動距離を予定経路の移動時間内に打ち消すような値を質量体の目標値として発生するように構成してもよい。この場合には上記実施形態よりもさらに少ない移動量で質量体を制御できるため、質量体の位置補償制御に必要なアクチュエータの小型化や発熱の低減が可能となる。
【００６０】
また、上記変形例のように構成した制御系においては、ステージが斜めに移動した後や質量体が同一軌跡を往復しない場合に生じる位置ずれを、当該ステージの精度を要する動作以外のタイミングで所望の位置に戻すように当該質量体が駆動制御される。
【００６１】
更に、本実施形態では質量体はリニアモータの固定子を兼ねているが、反力補償制御系を設けた独立した質量体であっても良い。また、本実施形態では質量体はステージ定盤から独立しているが、ステージ定盤を質量体として扱い、構造物に対する位置を補償する構成であっても同様の効果がある。
【００６２】
図４は従来の制御系のブロック図であり、従来の制御系では、質量体４，１４の目標値をステージ目標位置４５とは別個独立に質量体目標発生部７３により決定し、質量体４，１４への駆動力は、質量***置制御部５４で決定された駆動力をフィルタ・リミッタ５１により振幅、帯域を制限した値と、慣性力コントローラ７４がステージ目標位置４５から求めた慣性力と、質量体４，１４への配線、配管等の実装負荷などから生じる質量体外乱５８とから求められる。
【００６３】
これに対して、本実施形態の制御系では、質量体４，１４の目標値は、ステージ目標位置４５から、ステージの移動に伴って発生する並進方向の反力と水平軸まわりの回転反力をキャンセルするような目標位置を座標変換により求め、この目標位置と内部モデルとしての質量体モデル５２の仮想位置５３のフィードバックループとから決定される仮想駆動力にフィルタやリミッタなどの制限をかけて、結果として得られる質量体モデル５２の仮想位置を実際の質量体４，１４の目標値として与えるように構成されている。
【００６４】
従って、従来に比して、質量体の実装抵抗の影響を受けないようにステージの移動によって発生する並進方向及び水平軸まわりの偏荷重力をキャンセルしつつ、垂直軸まわりの反力を低減することができる。
【００６５】
［露光装置］
図５（ａ）に示すように、上述したステージ装置ＳＴＧを搭載する露光装置は、回路パターンが描画されたレチクルＲと、当該レチクルＲ上のスリット状の細長い照射エリアＲ１に照明光を与える照明光学系８０とを有し、照射されたレチクルＲの描画パターンの一部を投影光学系としての投影レンズ８１を介してウエハＷに転写する。
【００６６】
また、露光装置は、当該ウエハＷを保持し且つ投影レンズ８１の光軸と直交するＸＹ平面上で移動可能なウエハステージ２と、当該ウエハステージ２の位置と姿勢を計測するレーザ干渉計８２，８３，８４と、ウエハステージ２に固定された反射鏡３１，３２とを備え、ウエハＷ上にはスリット状の細長いショットＷ１が転写される。
【００６７】
なお、レチクルＲとウエハＷとを相対的に走査できるものであれば、ウエハステージに限らず、レチクルＲを保持し且つ投影レンズ８１の光軸と直交するＸＹ平面上で移動可能なレチクルステージを付加してもよい。
【００６８】
更に、図５（ｂ）に示すように、ステージの移動や照明光の照射などの露光に関わる動作や、上記質量体の位置補償制御などを行う制御部９１が設けられ、この制御部９１は、図２又は図３で示した制御系を内部に備えている。
【００６９】
［デバイス製造方法］
次に、上述した露光装置を利用したデバイス製造方法の実施形態を説明する。
【００７０】
図６は微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造のフローを示す。ステップＳ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップＳ２（露光制御データ作成）では設計した回路パターンに基づいて露光装置の露光制御データを作成する。一方、ステップＳ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップＳ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意した露光制御データが入力された露光装置とウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップＳ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップＳ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップＳ６（検査）ではステップＳ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップＳ７）される。
【００７１】
図７は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップＳ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップＳ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップＳ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップＳ１６（露光）では上記説明した露光装置によって回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップＳ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップＳ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００７２】
本実施形態の製造方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを低コストに製造することができる。
【００７３】
［他の実施形態］
以上、実施形態例を詳述したが、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用しても良いし、また、一つの機器からなる装置に適用しても良い。
【００７４】
なお、本発明は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラム（本発明の位置補償制御）を、システム或いは装置に直接或いは遠隔から供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータが該供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合を含む。その場合、プログラムの機能を有していれば、形態は、プログラムである必要はない。
【００７５】
従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明のクレームでは、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。
【００７６】
その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等、プログラムの形態を問わない。
【００７７】
プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｒ）などがある。
【００７８】
その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続し、該ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、もしくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることによっても供給できる。また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明のクレームに含まれるものである。
【００７９】
また、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせ、その鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。
【００８０】
また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。
【００８１】
さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。
【００８２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、質量体の実装抵抗の影響を受けないようにステージの移動によって発生する並進方向及び水平軸まわりの偏荷重力をキャンセルしつつ、垂直軸まわりの反力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施形態のステージ装置の概略図である。
【図２】本発明の特徴を最も良く表わす実施形態の制御系のブロック図である。
【図３】本発明に係る実施形態の変形例の制御系のブロック図である。
【図４】従来の制御系のブロック図である。
【図５】本発明に係る実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。
【図６】微小デバイスの製造フローを説明する図である。
【図７】ウエハプロセスを説明する図である。
【符号の説明】
１ ステージ定盤
２ ステージ
３ ステージＸ方向リニアモータ
４ モータ固定子（コイル）
５ モータ可動子（永久磁石）
７ ガイドバー
１１ ウエハチャック
１３ ステージＹ方向リニアモータ
１４ モータ固定子（コイル）
１５ モータ可動子（永久磁石）
１７ ガイドバー
２１，２４，２５ 静圧軸受（エアベアリング）
２２ 固定子Ｘ方向リニアモータ
２３ 固定子Ｙ方向リニアモータ
４１ ステージ目標発生部
４２ ステージ位置制御部
４４ ステージ外乱
４５ ステージ目標位置
４６ ステージモータ駆動力、
４７ ステージ駆動力
４８ ステージ現在位置
４９ 座標変換部
５０ 質量体モデル位置制御部
５１ フィルタ・リミッタ
５２ 質量体モデル
５３ 仮想位置
５４ 質量***置制御部
５６ 質量体の現在位置
５７ ステージモータ駆動力の反力
５８ 質量体外乱
５９ 仮想反力
６０ ステージ予定経路情報
６１ 質量体移動距離算出部
６２ 質量体補正目標発生部
Ｒ レチクル
Ｗ ウエハ
８２〜８４ レーザ干渉計
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造のリソグラフィ工程で用いられる露光装置、各種精密加工機、あるいは各種精密測定器等において、物体の位置決めや移動制御に好適に使用される技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体デバイス製造に用いられる露光装置として、ステッパと呼ばれる装置とスキャナと呼ばれる装置が知られている。ステッパは、ウエハステージ上の半導体ウエハを投影レンズ下でステップ移動させながら、レチクル上に形成されているパターン像を投影レンズでウエハ上に縮小投影し、１枚のウエハ上の複数箇所に順次露光していくものである。
【０００３】
スキャナは、ウエハステージ上の半導体ウエハとレチクルステージ上のレチクルとを投影レンズに対して相対的に移動させ、この走査移動中にスリット上の露光光を照射してレチクルパターンをウエハに投影するものである。
【０００４】
上記ステッパおよびスキャナは、解像度及び重ね合わせ精度の性能面から露光装置の主流と見られている。
【０００５】
これらの露光装置はウエハを高速で移動させて位置決めするウエハステージを備えているが、ステージを駆動する際にその加減速に伴う慣性力の反力が生じ、これがステージ定盤に伝わるとステージ定盤の揺れや振動を引き起こす原因となると共に、露光装置の機構系の固有振動が励起されて高周波振動となって高速、高精度な位置決めを妨げる可能性がある。
【０００６】
よって、上記反力がステージ定盤に直接伝達されないように、ステージを駆動するリニアモータの固定子をステージ定盤とは独立して床で支持する構成や、ステージの移動に伴って発生する反力をキャンセルするように当該固定子を移動可能にした構成、或いはステージ定盤に入る反力と同等の補償力を付与することによって固定子を移動可能にする装置のゆれを低減する構成などが主流となっている。
【０００７】
昨今、処理速度（スループット）の向上に伴ってステージを駆動する際の加速度は増加の一途であり、例えばステップ・アンド・スキャン型の露光装置では、今やウエハステージの最大加速度は１Ｇにも達する。
【０００８】
更に、半導体ウエハの大径化に伴ってステージの質量も増大している。このため、＜移動体（半導体ウエハやステージ）の質量＞×＜加速度＞で定義される駆動力は非常に大きなものとなり、その反力は膨大なものとなる。そのため、移動体の加速度や質量の増加に伴い反力が増加し、反力による設置床の加振は見過ごせない問題となってきた。
【０００９】
この反力に関する問題を直接解決するために、いくつかの提案がなされている。
【００１０】
例えば、特許文献１に記載の装置では、ステージの移動に伴って発生する反力を軽減する質量体駆動機構を設けている。この質量体駆動機構の制御系は反力補償制御系と位置補償制御系とを有する。
【００１１】
更に、特許文献２に記載の装置では、可動子と固定子からなる電磁アクチュエータ（リニアモータ）により駆動されるステージ装置において、上記固定子を可動子の反力を受ける反力カウンタとして用いることで反力を吸収する無反動ステージが提案されている。この構成における制御系は、反力補償制御系は不要で位置補償制御系のみの構成となる。
【００１２】
上記従来の２つの装置では、水平方向（ステージ移動方向であるＸＹ平面）の反力と水平軸まわり（ＸＹ平面に対する傾き）の偏荷重力については完全にキャンセルすることが可能であるが、垂直軸まわり（ＸＹ平面に対して法線方向まわり）の回転反力をキャンセルするためには質量体の駆動ストロークが問題となる。
【００１３】
例えば、ステージがステージ定盤の重心からずれた位置で加速される場合、ステージ定盤に発生するモーメントを打ち消すために、ステージ定盤の重心位置を挟んで対称な位置の質量体をステージの重心の移動方向と同方向へ加速度を持たせて駆動する。
【００１４】
ステージがステージ定盤の重心位置のまわりを回るような動作を続けた場合、質量体の位置がずれていくため、質量体を駆動するためのストロークが必要となる。また、たとえ質量体のストロークを長くしても、ステージ定盤に発生するモーメントが同一方向のみであれば、結果的に質量体の位置がストロークの最終端まで達する。
【００１５】
また、ステージが斜めに移動した場合、各ビーム（ガイドバー）に回転モーメントが生じないように推力分配を行いながら電磁アクチュエータを動作させると、質量体の加速時と減速時の推力が異なるため、質量体は停止せず一定速度で動き続けることになる。
【００１６】
このような事態を避けるために、ステージの移動による反力等を軽減させつつ、質量体の駆動ストロークの縮小を図ることを目的として、質量体を駆動する際の回転操作量を制限し、フィルタ処理する機能を付加した質量体の位置補償制御系が提案されている。
【００１７】
【特許文献１】
特開２０００−２０６２７９号公報
【特許文献２】
特開２００２−００８９７１号公報。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
一般的な露光装置では、ステージへの熱伝導を避けるため電磁アクチュエータの可動子を永久磁石とし、固定子にコイルを設けることが多い。そのため、反力カウンタとしての固定子はコイルへの配線や冷却用配管などのいわゆる実装を引っ張りながら移動しなければならない。この実装抵抗が反力カウンタとしての固定子の位置補償制御系への外乱となる。また、上述の質量体の回転操作量の制限やフィルタ機能を付加した構成では、実装抵抗が操作量の制限範囲を越えるほど大きな場合やフィルタのカットオフ周波数より高い成分で変化するような場合には反力カウンタの位置が外乱によりずれを生じさせる可能性があった。
【００１９】
この反力カウンタの位置にずれが生じると、重力によるステージ定盤に対する水平軸まわりの偏荷重力もキャンセルできなくなり、床への偏荷重力が発生して構造体の変形を誘起することにより精度の低下を招くことになる。
【００２０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされ、質量体の実装抵抗の影響を受けないようにステージの移動によって発生する並進方向及び水平軸まわりの偏荷重力をキャンセルしつつ、垂直軸まわりの反力を低減することを目的としている。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決し、目的を達成するための、本発明の各態様を以下に列挙する。
【００２２】
［態様１］
基準面を有する基台と、前記基準面に沿って移動可能なステージと、前記基台又はその構造物に対して所定可動範囲内で移動可能な質量体と、前記ステージの移動によって発生する並進方向及び水平軸まわりの偏荷重力をキャンセルし、垂直軸まわりの回転反力を低減するように、前記質量体を駆動制御する制御部とを具備する。
【００２３】
［態様２］
上記態様１において、前記制御部は、前記質量体が同一軌跡を往復しない場合に生じる位置ずれを戻すように当該質量体を駆動制御する。
【００２４】
［態様３］
上記態様１において、前記制御部は、前記ステージが斜めに移動した後に当該質量体の速度を低下させるように当該質量体を駆動制御する。
【００２５】
［態様４］
上記態様１において、前記制御部は、前記ステージが斜めに移動した後や前記質量体が同一軌跡を往復しない場合に生じる位置ずれを、当該ステージからの反力を制限して所望の位置に戻すように当該質量体を駆動制御する。
【００２６】
［態様５］
上記態様１において、前記制御部は、前記ステージが斜めに移動した後や前記質量体が同一軌跡を往復しない場合に生じる位置ずれを、当該ステージの精度を要する動作以外のタイミングで所望の位置に戻すように当該質量体を駆動制御する。
【００２７】
［態様６］
上記態様１において、前記制御部は、前記ステージの予定された動作経路情報に基づいて当該質量体を駆動制御する。
【００２８】
［態様７］
上記態様１において、前記制御部は、前記ステージの目標位置情報に基づいて、前記ステージの移動によって発生する水平軸まわりの回転反力をキャンセルするような当該質量体の仮の制御目標値を生成する質量体モデル制御部と、前記仮の制御目標値に追従する質量体モデルとを内部に有し、
前記質量体モデルの仮想位置情報を実際の質量体の制御目標値として当該質量体を駆動制御する。
【００２９】
［態様８］
上記態様７において、前記制御部は、前記質量体モデルの仮の制御目標値を制限する制限処理部を更に備える。
【００３０】
［態様９］
上記態様７において、前記制御部は、前記質量体モデルの仮の制御目標値をフィルタにかけるィルタ処理部を更に備える。
【００３１】
［態様１０］
上記態１において、前記質量体は、前記ステージを駆動するリニアモータの固定子を含み、当該リニアモータの可動子を駆動するときの反力と前記質量体駆動部による駆動力とに基づいて駆動制御される。
【００３２】
［態様１１］
基準面を有する基台と、前記基準面に沿って移動可能なステージと、前記基台又はその構造物に対して所定可動範囲内で移動可能な質量体と、前記質量体を駆動制御する制御部とを備えるステージ装置の制御方法であって、前記前記ステージの移動によって発生する並進方向及び水平軸まわりの偏荷重力をキャンセルし、垂直軸まわりの回転反力を低減するように、前記質量体を駆動制御する。
【００３３】
［態様１２］
上記態様１乃至１０のいずれかのステージ装置を用いて、原版と基板とを相対的に走査して当該原版上のパターンを基板上に露光する露光装置。
【００３４】
［態様１３］
上記態様１１の露光装置を用いて半導体デバイスを製造することを特徴とするデバイス製造方法。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を例として、本発明の特徴や利点について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００３６】
［ステージ装置］
図１は本発明に係る実施形態のステージ装置の概略図である。
【００３７】
図１に示すステージ装置は、基準面１ａを有するステージ定盤１と、半導体ウエハを吸引把持するウエハチャック１１が搭載されたステージ２と、ステージ２が固定されたスライダ２ａをステージ定盤１の基準面１ａ上で移動させるステージ駆動機構としてのステージＸ方向リニアモータ３とステージＹ方向リニアモータ１３とを備える。
【００３８】
ステージＸ方向リニアモータ３はスライダ２ａ（ステージ２）を図示Ｘ方向に移動させるために設けられ、ステージ定盤１の基準面１ａに対して移動可能に設けられたモータ固定子（コイル）４と、このモータ固定子４に対して移動可能なモータ可動子（永久磁石）５とを有し、ステージ定盤１の基準面１ａにおいて互いに対向して配置される。
【００３９】
また、質量体としてのモータ固定子４は、ステージ定盤１の基準面１ａに対して移動可能に静圧軸受（エアベアリング）２１により軸支され、固定子Ｘ方向リニアモータ２２によりステージ定盤１の基準面１ａ上に対してＸ方向に移動可能であると共に、固定子Ｙ方向リニアモータ２３によりステージ定盤１の基準面１ａ上に対してＹ方向に移動可能である。
【００４０】
そして、互いに対向するモータ可動子５同士をガイドバー７により接続し、スライダ２ａをガイドバー７に対して静圧軸受２４により軸支することにより、ガイドバー７のＸ方向への移動に追従してスライダ２ａ（ステージ２）をＸ方向に移動させると共に、後述するガイドバー１７のＹ方向への移動に追従してスライダ２ａ（ステージ２）をガイドバー７の長さ方向（Ｙ方向）に沿って移動させる。
【００４１】
また、ステージＹ方向リニアモータ１３はスライダ２ａ（ステージ２）を図示Ｘ方向と直交するＹ方向に移動させるために設けられ、ステージＸ方向リニアモータ３と同様に、ステージ定盤１の基準面１ａに対して移動可能に設けられたモータ固定子（コイル）１４と、このモータ固定子１４に対して移動可能なモータ可動子（永久磁石）１５とを有し、ステージ定盤１の基準面１ａにおいて互いに対向して配置される。
【００４２】
また、質量体としてのモータ固定子１４は、ステージ定盤１の基準面１ａに対して移動可能に静圧軸受（エアベアリング）２１により軸支され、固定子Ｘ方向リニアモータ２２によりステージ定盤１の基準面１ａ上に対してＸ方向に移動可能であると共に、固定子Ｙ方向リニアモータ２３によりステージ定盤１の基準面１ａ上に対してＹ方向に移動可能である。
【００４３】
そして、互いに対向するモータ可動子１５同士をガイドバー１７により接続し、スライダ２ａをガイドバー１７に対して静圧軸受２４により軸支することにより、ガイドバー１７のＹ方向への移動に追従してスライダ２ａ（ステージ２）をＹ方向に移動させると共に、前述したガイドバー７のＸ方向への移動に追従してスライダ２ａ（ステージ２）をガイドバー１７の長さ方向（Ｙ方向）に沿って移動させる。
【００４４】
なお、スライダ２ａの底面部も、ステージ定盤１の基準面１ａに対して静圧軸受２５で軸支されている。
【００４５】
また、ステージ２は、上記ＸＹ方向の他、基準面１ａの法線方向（垂直軸）まわりの回転方向に移動可能で、且つ基準面１ａに対してチルト可能（水平軸まわりに回転可能）となっている。また、質量体としての固定子４、１４の重心高さは、ステージ２の重心高さと同一であることが望ましい。
【００４６】
ステージ２の位置は、ステージ２の隣接する２辺に固設されたバーミラー３１，３２にレーザービームを当て反射するビームを用いて不図示のレーザー干渉計により計測され、ステージ半導体デバイス製造におけるリソグラフィ工程で用いられる露光装置における基板（半導体ウエハ）と回路パターンが描画された原版（レチクル）の相対的な位置決め、或いは各種精密加工機或いは各種精密測定器等での物体の位置決めに好適に使用される。
【００４７】
［制御系のシステム］
図２は本発明の特徴を最も良く表わす実施形態の制御系のブロック図であり、図１の要素と共通又は対応する部分には同一の符号を付して示している。
【００４８】
図２に示すように、４１はステージ目標位置４５を逐次発生するステージ目標発生部、４２はステージ目標位置４５から、フィードバックループによる現在のステージ位置４８を減じて得られるステージ位置の偏差からステージ２を移動させるステージＸ方向リニアモータ及びステージＹ方向リニアモータへのステージモータ駆動力４６を決定するステージ位置制御部である。ステージ２への駆動力４７は、ステージ位置制御部４２により決定されたステージモータ駆動力４６とステージ２に入力されるステージ外乱４４とから求められる。
【００４９】
また、４９はステージ目標位置４５から質量体モデル５２の目標位置へ座標変換する座標変換部、５０は座標変換された質量体モデル５２の目標位置から、フィードバックループによる質量体モデル５２の仮想位置５３を減じて得られる質量体モデル位置の偏差から質量体モデル５２の仮想駆動力を決定する質量体モデル位置制御部、５１は質量体モデル位置制御部５０で決定された仮想駆動力を制限したり高周波成分を除去するフィルタ・リミッタである。質量体モデル５２への仮想駆動力は、フィルタ・リミッタ５１により処理された仮想駆動力に、ステージ目標位置４５の２階微分にステージ質量Ｍを乗じて得られる質量体モデル５２の理想状態での仮想反力５９とから求められる。
【００５０】
更に、５４は質量体モデル５２の仮想位置５３から、フィードバックループによる質量体４，１４の現在位置５６を減じて得られる質量***置の偏差から質量体４，１４への駆動力を決定する質量***置制御部である。リニアモータの駆動力４６の反力を受ける質量体４，１４への駆動力は、ステージモータ駆動力４６による反力５７と、質量体４，１４への配線、配管等の実装負荷などから生じる質量体外乱５８とから求められる。
【００５１】
上記構成において、ステージ目標発生部４１はステージ目標位置４５を予め決められた目的に従い逐次発生する。ステージ位置制御部４２はステージ現在位置４８とステージ目標位置４５との差がゼロになるようにステージモータ駆動力４６を発生する。
【００５２】
ステージ２にはステージモータ駆動力４６の他にステージ外乱４４による力も加わるが、フィードバックループを形成しているのでその影響はループゲイン分の１に抑えられる。
【００５３】
一方、ステージモータ駆動力４６は質量体４，１４に対して反力５７となり、質量体４，１４は固定子モータ２２，２３によりステージ２とは相反する方向へ駆動される。
【００５４】
質量体モデル５２は、座標変換部４９にてステージ目標位置４５を座標変換して求められる質量体モデル５２の目標位置をフィードバックループへの目標値として駆動される。この座標変換された質量体モデル５２の目標位置は、ステージの移動に伴って発生する並進方向（ＸＹ方向）の反力と水平軸まわり（チルト方向）の回転反力をキャンセルするような値として求められる。その際、質量体モデル５２への仮想駆動力は、ステージ目標位置４５から求めた理想反力５９と、質量体モデル位置制御部５０で決定された仮想駆動力をフィルタ・リミッタ５１により振幅、帯域の制限された仮想駆動力とから求められる。
【００５５】
そして、上記質量体モデル５２の仮想位置５３が、実際の質量体４，１４のフィードバックループへの目標値となり、質量体外乱５８による力が質量体４，１４に作用していても、その影響はフィードバックループゲイン分の１に抑えられる。
【００５６】
上記実施形態のように構成した制御系においては、図２で質量体の目標位置をステージ目標位置を用いて生成していることで、例えば、質量体が同一軌跡を往復しない場合に生じる位置ずれを戻すように当該質量体が駆動制御される。
【００５７】
また、図２の制御系での動作の結果、ステージが斜めに移動した後に当該質量体の速度を低下させるように当該質量体が駆動制御される。
【００５８】
また、フィルタ・リミッタ５１を有することにより、ステージが斜めに移動した後や質量体が同一軌跡を往復しない場合に生じる位置ずれを、当該ステージからの反力を制限して所望の位置に戻すように当該質量体が駆動制御される。
【００５９】
［変形例］
上記実施形態では、質量体４，１４の目標値は、ステージ目標位置４５から、ステージの移動に伴って発生する並進方向の反力と水平軸まわりの回転反力をキャンセルするような目標位置を座標変換により求め、この目標位置と内部モデルとしての質量体モデル５２の仮想位置５３のフィードバックループとから決定される仮想駆動力にフィルタやリミッタなどの制限をかけて、結果として得られる質量体モデル５２の仮想位置を実際の質量体４，１４の目標値として与えるように構成されているが、ステージの移動経路が予め明らかである場合には、図３の制御ブロックに示すように、質量体移動距離算出部６１において、ステージ２が予定経路を移動した場合のステージの反力のみによって生じる質量体の移動距離をステージ予定経路情報６０から予め算出しておき、質量体補正目標発生部６２において、その移動距離を予定経路の移動時間内に打ち消すような値を質量体の目標値として発生するように構成してもよい。この場合には上記実施形態よりもさらに少ない移動量で質量体を制御できるため、質量体の位置補償制御に必要なアクチュエータの小型化や発熱の低減が可能となる。
【００６０】
また、上記変形例のように構成した制御系においては、ステージが斜めに移動した後や質量体が同一軌跡を往復しない場合に生じる位置ずれを、当該ステージの精度を要する動作以外のタイミングで所望の位置に戻すように当該質量体が駆動制御される。
【００６１】
更に、本実施形態では質量体はリニアモータの固定子を兼ねているが、反力補償制御系を設けた独立した質量体であっても良い。また、本実施形態では質量体はステージ定盤から独立しているが、ステージ定盤を質量体として扱い、構造物に対する位置を補償する構成であっても同様の効果がある。
【００６２】
図４は従来の制御系のブロック図であり、従来の制御系では、質量体４，１４の目標値をステージ目標位置４５とは別個独立に質量体目標発生部７３により決定し、質量体４，１４への駆動力は、質量***置制御部５４で決定された駆動力をフィルタ・リミッタ５１により振幅、帯域を制限した値と、慣性力コントローラ７４がステージ目標位置４５から求めた慣性力と、質量体４，１４への配線、配管等の実装負荷などから生じる質量体外乱５８とから求められる。
【００６３】
これに対して、本実施形態の制御系では、質量体４，１４の目標値は、ステージ目標位置４５から、ステージの移動に伴って発生する並進方向の反力と水平軸まわりの回転反力をキャンセルするような目標位置を座標変換により求め、この目標位置と内部モデルとしての質量体モデル５２の仮想位置５３のフィードバックループとから決定される仮想駆動力にフィルタやリミッタなどの制限をかけて、結果として得られる質量体モデル５２の仮想位置を実際の質量体４，１４の目標値として与えるように構成されている。
【００６４】
従って、従来に比して、質量体の実装抵抗の影響を受けないようにステージの移動によって発生する並進方向及び水平軸まわりの偏荷重力をキャンセルしつつ、垂直軸まわりの反力を低減することができる。
【００６５】
［露光装置］
図５（ａ）に示すように、上述したステージ装置ＳＴＧを搭載する露光装置は、回路パターンが描画されたレチクルＲと、当該レチクルＲ上のスリット状の細長い照射エリアＲ１に照明光を与える照明光学系８０とを有し、照射されたレチクルＲの描画パターンの一部を投影光学系としての投影レンズ８１を介してウエハＷに転写する。
【００６６】
また、露光装置は、当該ウエハＷを保持し且つ投影レンズ８１の光軸と直交するＸＹ平面上で移動可能なウエハステージ２と、当該ウエハステージ２の位置と姿勢を計測するレーザ干渉計８２，８３，８４と、ウエハステージ２に固定された反射鏡３１，３２とを備え、ウエハＷ上にはスリット状の細長いショットＷ１が転写される。
【００６７】
なお、レチクルＲとウエハＷとを相対的に走査できるものであれば、ウエハステージに限らず、レチクルＲを保持し且つ投影レンズ８１の光軸と直交するＸＹ平面上で移動可能なレチクルステージを付加してもよい。
【００６８】
更に、図５（ｂ）に示すように、ステージの移動や照明光の照射などの露光に関わる動作や、上記質量体の位置補償制御などを行う制御部９１が設けられ、この制御部９１は、図２又は図３で示した制御系を内部に備えている。
【００６９】
［デバイス製造方法］
次に、上述した露光装置を利用したデバイス製造方法の実施形態を説明する。
【００７０】
図６は微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造のフローを示す。ステップＳ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップＳ２（露光制御データ作成）では設計した回路パターンに基づいて露光装置の露光制御データを作成する。一方、ステップＳ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップＳ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意した露光制御データが入力された露光装置とウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップＳ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップＳ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップＳ６（検査）ではステップＳ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップＳ７）される。
【００７１】
図７は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップＳ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップＳ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップＳ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップＳ１６（露光）では上記説明した露光装置によって回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップＳ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップＳ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００７２】
本実施形態の製造方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを低コストに製造することができる。
【００７３】
［他の実施形態］
以上、実施形態例を詳述したが、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用しても良いし、また、一つの機器からなる装置に適用しても良い。
【００７４】
なお、本発明は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラム（本発明の位置補償制御）を、システム或いは装置に直接或いは遠隔から供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータが該供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合を含む。その場合、プログラムの機能を有していれば、形態は、プログラムである必要はない。
【００７５】
従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明のクレームでは、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。
【００７６】
その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等、プログラムの形態を問わない。
【００７７】
プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｒ）などがある。
【００７８】
その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続し、該ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、もしくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることによっても供給できる。また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明のクレームに含まれるものである。
【００７９】
また、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせ、その鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。
【００８０】
また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。
【００８１】
さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。
【００８２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、質量体の実装抵抗の影響を受けないようにステージの移動によって発生する並進方向及び水平軸まわりの偏荷重力をキャンセルしつつ、垂直軸まわりの反力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施形態のステージ装置の概略図である。
【図２】本発明の特徴を最も良く表わす実施形態の制御系のブロック図である。
【図３】本発明に係る実施形態の変形例の制御系のブロック図である。
【図４】従来の制御系のブロック図である。
【図５】本発明に係る実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。
【図６】微小デバイスの製造フローを説明する図である。
【図７】ウエハプロセスを説明する図である。
【符号の説明】
１ ステージ定盤
２ ステージ
３ ステージＸ方向リニアモータ
４ モータ固定子（コイル）
５ モータ可動子（永久磁石）
７ ガイドバー
１１ ウエハチャック
１３ ステージＹ方向リニアモータ
１４ モータ固定子（コイル）
１５ モータ可動子（永久磁石）
１７ ガイドバー
２１，２４，２５ 静圧軸受（エアベアリング）
２２ 固定子Ｘ方向リニアモータ
２３ 固定子Ｙ方向リニアモータ
４１ ステージ目標発生部
４２ ステージ位置制御部
４４ ステージ外乱
４５ ステージ目標位置
４６ ステージモータ駆動力、
４７ ステージ駆動力
４８ ステージ現在位置
４９ 座標変換部
５０ 質量体モデル位置制御部
５１ フィルタ・リミッタ
５２ 質量体モデル
５３ 仮想位置
５４ 質量***置制御部
５６ 質量体の現在位置
５７ ステージモータ駆動力の反力
５８ 質量体外乱
５９ 仮想反力
６０ ステージ予定経路情報
６１ 質量体移動距離算出部
６２ 質量体補正目標発生部
Ｒ レチクル
Ｗ ウエハ
８２〜８４ レーザ干渉計
Claims (13)
- 基準面を有する基台と、
前記基準面に沿って移動可能なステージと、
前記基台又はその構造物に対して所定可動範囲内で移動可能な質量体と、
前記ステージの移動によって発生する並進方向及び水平軸まわりの偏荷重力をキャンセルし、垂直軸まわりの回転反力を低減するように、前記質量体を駆動制御する制御部とを具備することを特徴とするステージ装置。 - 前記制御部は、前記質量体が同一軌跡を往復しない場合に生じる位置ずれを戻すように当該質量体を駆動制御することを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
- 前記制御部は、前記ステージが斜めに移動した後に当該質量体の速度を低下させるように当該質量体を駆動制御することを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
- 前記制御部は、前記ステージが斜めに移動した後や前記質量体が同一軌跡を往復しない場合に生じる位置ずれを、当該ステージからの反力を制限して所望の位置に戻すように当該質量体を駆動制御することを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
- 前記制御部は、前記ステージが斜めに移動した後や前記質量体が同一軌跡を往復しない場合に生じる位置ずれを、当該ステージの精度を要する動作以外のタイミングで所望の位置に戻すように当該質量体を駆動制御することを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
- 前記制御部は、前記ステージの予定された動作経路情報に基づいて当該質量体を駆動制御することを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
- 前記制御部は、前記ステージの目標位置情報に基づいて、前記ステージの移動によって発生する水平軸まわりの回転反力をキャンセルするような当該質量体の仮の制御目標値を生成する質量体モデル制御部と、前記仮の制御目標値に追従する質量体モデルとを内部に有し、
前記質量体モデルの仮想位置情報を実際の質量体の制御目標値として当該質量体を駆動制御することを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。 - 前記制御部は、前記質量体モデルの仮の制御目標値を制限する制限処理部を更に備えることを特徴とする請求項７に記載のステージ装置。
- 前記制御部は、前記質量体モデルの仮の制御目標値をフィルタにかけるィルタ処理部を更に備えることを特徴とする請求項７に記載のステージ装置。
- 前記質量体は、前記ステージを駆動するリニアモータの固定子を含み、当該リニアモータの可動子を駆動するときの反力と前記質量体駆動部による駆動力とに基づいて駆動制御されることを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
- 基準面を有する基台と、前記基準面に沿って移動可能なステージと、前記基台又はその構造物に対して所定可動範囲内で移動可能な質量体と、前記質量体を駆動制御する制御部とを備えるステージ装置の制御方法であって、
前記前記ステージの移動によって発生する並進方向及び水平軸まわりの偏荷重力をキャンセルし、垂直軸まわりの回転反力を低減するように、前記質量体を駆動制御することを特徴とする方法。 - 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のステージ装置を用いて、原版と基板とを相対的に走査して当該原版上のパターンを基板上に露光する露光装置。
- 請求項１２に記載の露光装置を用いて半導体デバイスを製造することを特徴とするデバイス製造方法。
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