JP4685084B2

JP4685084B2 - Positioning apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method

Info

Publication number: JP4685084B2
Application number: JP2007305992A
Authority: JP
Inventors: 博仁伊藤; 浩太郎堆
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2007-11-27
Filing date: 2007-11-27
Publication date: 2011-05-18
Anticipated expiration: 2019-01-11
Also published as: JP2008134252A

Description

本発明は、半導体製造のリソグラフィ工程で使用する露光装置、あるいは各種精密加工機あるいは各種精密測定器等での位置決めに好適に使用される位置決め装置、またこの位置決め装置を用いた露光装置やデバイス製造方法に関する。 The present invention relates to an exposure apparatus used in a lithography process of semiconductor manufacturing, a positioning apparatus suitably used for positioning in various precision processing machines or various precision measuring instruments, and an exposure apparatus and device manufacturing using this positioning apparatus. Regarding the method.

従来、半導体素子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、ステージ装置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。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移動させ、走査移動中にスリット上の露光光を照射し、レチクルパターンをウエハに投影するものである。ステッパおよびスキャナは、解像度およ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。 Conventionally, an apparatus called a stepper and an apparatus called a scanner are known as exposure apparatuses used for manufacturing semiconductor elements. The stepper moves the semiconductor wafer on the stage device stepwise under the projection lens, and reduces and projects the pattern image formed on the reticle onto the wafer with the projection lens, and sequentially exposes to multiple locations on a single wafer. It is something to do. The scanner moves the semiconductor wafer on the wafer stage and the reticle on the reticle stage relative to the projection lens, irradiates the exposure light on the slit during the scanning movement, and projects the reticle pattern onto the wafer. Steppers and scanners are regarded as mainstream exposure apparatuses in terms of resolution and overlay accuracy.

このような露光装置で処理される半導体ウエハについては、半導体素子の大面積化およびコスト低減を図るために、大口径、大サイズの半導体ウエハを用いる傾向にある。また、半導体素子の高集積化と共に、高速かつ高精度なステージの位置合わせ、および高スループット化が切望されている。 For semiconductor wafers processed by such an exposure apparatus, semiconductor wafers having a large diameter and a large size tend to be used in order to increase the area of semiconductor elements and reduce costs. In addition to high integration of semiconductor elements, high-speed and high-precision stage alignment and high throughput are desired.

しかし、従来の露光装置においては、搭載する半導体ウエハの大口径化に対応し、高速・高精度にステージを動かすためには、ステージの動特性の向上を図らなければならない。このため、ガイド剛性を上げる等の必要が生じ、ステージ重量は短にストロークアップによる重量増加分よりさらに増大せざるを得ない。さらに、高スループット化に対応するためにステージの移動加速度および移動速度のアップを図り移動時間の短縮を狙うと、ステージ移動の加速度による加振力はますます大きくなる。そのため、ステージ外部に外乱振動が伝わり、高速・高精度な位置決めが妨げられるおそれがあった。 However, in the conventional exposure apparatus, it is necessary to improve the dynamic characteristics of the stage in order to move the stage with high speed and high accuracy in response to the increase in the diameter of the semiconductor wafer to be mounted. For this reason, it becomes necessary to increase the rigidity of the guide, and the weight of the stage is inevitably increased more than the weight increase due to the stroke increase. Furthermore, if the movement acceleration and movement speed of the stage are increased to reduce the movement time in order to cope with higher throughput, the excitation force due to the acceleration of the stage movement will increase. For this reason, disturbance vibrations are transmitted to the outside of the stage, which may hinder high-speed and high-precision positioning.

そこで、図１６に示すような、質量体を備えたステージ装置が提案されている。
１０１は、目的物を搭載するＸステージである。１０２は、Ｘステージ１０１を搭載し、定盤１０３に対しＹ方向に移動可能なＹステージである。Ｙステージ上には、ボールネジ１０４およびモータ１０５によって構成されるＸステージ駆動機構が設けられ、Ｘステージ１０１は、Ｙステージに対してＸ方向に移動可能である。定盤１０３にはボールネジ１０６およびモータ１０７によって構成されるＹステージ駆動機構が設けられ、Ｙステージ１０２は、定盤１０３に対してＹ方向に移動可能である。以上の構成によって、Ｘステージ１０１は、定盤１０３に対して、ＸＹ方向に位置決めされる。さらに、定盤には、Ｘ方向またはＹ方向に移動可能な質量体１０８〜１１１が設けられている。各質量体は、ステージの移動により発生する反力およびモーメントを相殺するように、ボールネジ１１２〜１１５およびモータ１１６〜１１９により駆動される。 Therefore, a stage apparatus including a mass body as shown in FIG. 16 has been proposed.
Reference numeral 101 denotes an X stage on which an object is mounted. Reference numeral 102 denotes a Y stage that mounts the X stage 101 and can move in the Y direction with respect to the surface plate 103. An X stage drive mechanism including a ball screw 104 and a motor 105 is provided on the Y stage, and the X stage 101 is movable in the X direction with respect to the Y stage. The surface plate 103 is provided with a Y stage drive mechanism including a ball screw 106 and a motor 107, and the Y stage 102 is movable in the Y direction with respect to the surface plate 103. With the above configuration, the X stage 101 is positioned in the XY direction with respect to the surface plate 103. Furthermore, the mass plate 108-111 which can move to a X direction or a Y direction is provided in the surface plate. Each mass body is driven by ball screws 112 to 115 and motors 116 to 119 so as to cancel the reaction force and moment generated by the movement of the stage.

ステージを加減速する際に定盤に発生する力を質量体の駆動によって相殺するので、ステージの加速や減速により発生する定盤の振動が吸収される。 Since the force generated on the surface plate when the stage is accelerated or decelerated is canceled by the driving of the mass body, the vibration of the surface plate generated by the acceleration or deceleration of the stage is absorbed.

Ｘステージが定盤の重心からずれた位置で加速される場合、定盤に発生するモーメントを打消すために、定盤の重心点を挟んで対称側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。 When the X stage is accelerated at a position deviated from the center of gravity of the surface plate, in order to cancel the moment generated on the surface plate, the mass body on the symmetric side across the center of gravity of the surface plate is set as the moving direction of the center of gravity of the stage. Drive with acceleration in the same direction.

しかし、Ｘステージが定盤の重心点を回る動作を続けた場合、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、いくら質量体のストロークを長くしても、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してしまう。 However, when the X stage continues to move around the center of gravity of the surface plate, the position of the mass body shifts, and a stroke for driving the mass body is required. Further, no matter how long the stroke of the mass body is made, if the moment generated on the surface plate is only in the same direction, the position of the mass body eventually reaches the final end of the stroke.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、ステージの移動による反力等を軽減させつつ、質量体の移動ストロークの縮小を図ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to reduce the moving stroke of the mass body while reducing the reaction force caused by the movement of the stage.

上記の目的を達成するための本発明の位置決め装置は、基準面を有するステージベースと、該ステージベースおよび該ステージベースと一体の構造物を支持する除振機構と、該基準面に沿って移動可能なステージと、該ステージベースまたは該構造物に対して移動可能な複数の質量体と該複数の質量体を駆動する質量体駆動機構を備え、該ステージベースまたは該構造物に対して慣性力を付与する慣性力付与機構とを有し、該慣性力付与機構は、前記複数の質量体の位置を計測する位置計測手段と、該ステージの移動に伴って発生する反力を軽減するための信号を生成し該質量体駆動機構に出力する反力補償制御系と、前記位置計測手段の出力に基づいて、前記反力補償制御系に基づいて前記質量体駆動機構を駆動して慣性力を付与したときに蓄積される前記複数の質量体の相対距離を低減するための信号を生成し該質量体駆動機構に出力する位置補償制御系と、前記位置補償制御系の出力の一部を選択して出力する選択手段と、前記反力補償制御系の出力の一部を選択して出力する第２選択手段とを備え、前記選択手段はローパスフィルタであり、前記第２選択手段はハイパスフィルタであり、前記ローパスフィルタ及び前記ハイパスフィルタの出力に基づいて前記質量体駆動機構が制御されることを特徴とする。
また、本発明の位置決め装置は、基準面を有するステージベースと、該ステージベースおよび該ステージベースと一体の構造物を支持する除振機構と、該基準面に沿って移動可能なステージと、該ステージベースまたは該構造物に対して移動可能な複数の質量体と該複数の質量体を駆動する質量体駆動機構を備え、該ステージベースまたは該構造物に対して慣性力を付与する慣性力付与機構とを有し、該慣性力付与機構は、前記複数の質量体の位置を計測する位置計測手段と、該ステージの移動に伴って発生する反力を軽減するための信号を生成し該質量体駆動機構に出力する反力補償制御系と、前記位置計測手段の出力に基づいて、前記反力補償制御系に基づいて前記質量体駆動機構を駆動して慣性力を付与したときに蓄積される前記複数の質量体の相対距離を低減するための信号を生成し該質量体駆動機構に出力する位置補償制御系と、前記位置補償制御系の出力の一部を選択して出力する選択手段と、前記反力補償制御系の出力の一部を選択して出力する第２選択手段と、を備え、前記選択手段に所定の振動レベルの信号を除去するリミッタが設定され、前記第２選択手段に前記リミッタにより除去された信号とは異なる振動レベルの信号を除去する不感帯が設定され、前記選択手段及び前記第２選択手段の出力に基づいて前記質量体駆動機構が制御されることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a positioning apparatus of the present invention includes a stage base having a reference surface, a vibration isolation mechanism that supports the stage base and a structure integrated with the stage base, and moves along the reference surface. A stage capable of moving, a plurality of mass bodies movable relative to the stage base or the structure, and a mass body driving mechanism for driving the plurality of mass bodies, and an inertial force applied to the stage base or the structure An inertial force imparting mechanism that imparts a position measuring means for measuring the positions of the plurality of mass bodies, and for reducing a reaction force generated with the movement of the stage. A reaction force compensation control system that generates a signal and outputs it to the mass body drive mechanism, and based on the output of the position measurement means, drives the mass body drive mechanism based on the reaction force compensation control system to generate an inertial force. When granted A position compensation control system that generates a signal for reducing the relative distance of the accumulated mass bodies and outputs the signal to the mass body drive mechanism, and a part of the output of the position compensation control system are selected and outputted. Selection means and second selection means for selecting and outputting a part of the output of the reaction force compensation control system, wherein the selection means is a low-pass filter, and the second selection means is a high-pass filter, The mass body drive mechanism is controlled based on outputs of a low-pass filter and the high-pass filter .
The positioning apparatus of the present invention includes a stage base having a reference surface, a vibration isolation mechanism that supports the stage base and a structure integrated with the stage base, a stage movable along the reference surface, A plurality of mass bodies movable with respect to the stage base or the structure, and a mass body driving mechanism for driving the plurality of mass bodies, and an inertial force imparting an inertial force to the stage base or the structure And a mechanism for measuring the position of the plurality of mass bodies and a signal for reducing a reaction force generated by the movement of the stage to generate the mass. Accumulated when the inertial force is applied by driving the mass body drive mechanism based on the reaction force compensation control system based on the reaction force compensation control system output to the body drive mechanism and the output of the position measuring means. The plurality A position compensation control system that generates a signal for reducing the relative distance of the mass body and outputs the signal to the mass body drive mechanism; a selection means that selects and outputs a part of the output of the position compensation control system; Second selection means for selecting and outputting a part of the output of the force compensation control system, a limiter for removing a signal of a predetermined vibration level is set in the selection means, and the limiter is set in the second selection means. A dead zone for removing a signal having a vibration level different from the signal removed by the step is set, and the mass body driving mechanism is controlled based on outputs of the selection unit and the second selection unit.

本発明の位置決め装置によれば、ステージの移動による反力を軽減させつつ、質量体の移動ストロークの縮小を図ることができる。 According to the positioning device of the present invention, it is possible to reduce the moving stroke of the mass body while reducing the reaction force due to the movement of the stage.

以下、図面を用いて、本発明の特徴や利点を説明する。なお、各図面において、共通または対応する部分には同一の符号を付している。 The features and advantages of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, common or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.

＜実施形態１＞
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の特徴を最も良く表わす第１実施形態の露光装置の正面図、図２は図１の位置決めステージ装置の上面図である。 <Embodiment 1>
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a front view of an exposure apparatus of the first embodiment that best represents the features of the present invention, and FIG. 2 is a top view of the positioning stage apparatus of FIG.

図中、２は露光転写すべきパターンを有するレチクル、１はレチクル２を露光光で照明する照明部で光源や照明用レンズを含んでいる。３は照明されたレチクル２のパターンをウエハ上に所定の倍率で縮小投影する投影レンズ、４は投影レンズを支持する鏡筒支持体である。 In the figure, 2 is a reticle having a pattern to be exposed and transferred, and 1 is an illumination unit for illuminating the reticle 2 with exposure light, and includes a light source and an illumination lens. 3 is a projection lens for reducing and projecting the illuminated pattern of the reticle 2 on the wafer at a predetermined magnification, and 4 is a lens barrel support for supporting the projection lens.

５は不図示のウエハを載置するトップステージであり、θ方向、Ｚ方向、α方向およびβ方向に移動可能な構造を有している。６はトップステージ５を搭載しＸ方向およびＹ方向に移動可能なＸＹステージ、７はＸＹステージ６を静圧気体軸受け部を介してＹ方向に非接触で支持しＸ方向に移動可能なように案内する可動ガイド、８は上面に案内面を有しＸＹステージ６および可動ガイド７を静圧気体軸受部を介してＺ方向に非接触で支持するステージベース、１０はステージベース８に一体的に取り付けられ可動ガイド７を静圧気体軸受部を介してＸ方向に非接触で支持しＹ方向に移動可能なように案内するヨーガイドである。２２ｘはＸＹステージ６をＸ方向に駆動するリニアモータの固定子であり、可動ガイド７に固定され、可動子はＸＹステージ６に取り付けられている。２２ｙ１および２２ｙ２は可動ガイド７をＹ方向に駆動するリニアモータの固定子であり、相互に対抗するようにステージベース８に配置固定されている。２３ｙ１および２３ｙ２は可動ガイド７をＹ方向に駆動するリニアモータの可動子であり、相互に対向するように可動ガイド７に取り付けられている。 Reference numeral 5 denotes a top stage on which a wafer (not shown) is placed, and has a structure movable in the θ direction, the Z direction, the α direction, and the β direction. 6 is an XY stage mounted with a top stage 5 and movable in the X direction and the Y direction, and 7 is an XY stage 6 supported in a non-contact manner in the Y direction via a static pressure gas bearing so as to be movable in the X direction. A movable guide 8 for guiding, a stage base having a guide surface on the upper surface, and a stage base for supporting the XY stage 6 and the movable guide 7 in a non-contact manner in the Z direction via a static pressure gas bearing portion. It is a yaw guide that supports the movable guide 7 that is attached and supports it in a non-contact manner in the X direction via a static pressure gas bearing portion so as to be movable in the Y direction. Reference numeral 22x denotes a stator of a linear motor that drives the XY stage 6 in the X direction, which is fixed to the movable guide 7, and the movable element is attached to the XY stage 6. 22y1 and 22y2 are linear motor stators that drive the movable guide 7 in the Y direction, and are arranged and fixed on the stage base 8 so as to oppose each other. Reference numerals 23y1 and 23y2 denote movers of a linear motor that drives the movable guide 7 in the Y direction, and are attached to the movable guide 7 so as to face each other.

９はステージベース８を搭載する定盤であり、定盤９とステージベース８とは一体に固定されている。定盤９と鏡筒支持体４は一体的に結合されている。１１は鏡筒支持体４を支持するために４ヶ所に配置されたエアーマウント（除振機構）である。エアーマウント１１は、床から鏡筒支持体４および定盤９に伝わる振動を絶縁する。 Reference numeral 9 denotes a surface plate on which the stage base 8 is mounted. The surface plate 9 and the stage base 8 are fixed integrally. The surface plate 9 and the lens barrel support 4 are integrally coupled. Reference numeral 11 denotes air mounts (vibration isolation mechanisms) arranged at four locations to support the lens barrel support 4. The air mount 11 insulates vibration transmitted from the floor to the lens barrel support 4 and the surface plate 9.

３３ｘは投影レンズ３とＸＹステージ６との相対位置を計測するためのレーザ干渉計、１６ａは投影レンズ３の焦点位置とウエハ上面間の距離を計測するフォーカス検出部の投光部、１６ｂは同じくフォーカス検出部の受光部である。これらの投光部１６ａと受光部１６ｂは各々投影レンズ３に固定されている。 33x is a laser interferometer for measuring the relative position between the projection lens 3 and the XY stage 6, 16a is a light projecting unit of a focus detection unit for measuring the distance between the focal position of the projection lens 3 and the wafer upper surface, and 16b is the same. It is a light receiving unit of the focus detection unit. Each of the light projecting unit 16a and the light receiving unit 16b is fixed to the projection lens 3.

１３（１３ｘ、１３ｙ）は定盤９に慣性力を付与するための質量体、１４（１４ｘ，１４ｙ）は質量体１３を支持案内するガイドであり、定盤９にそれぞれ固定されている。ここで、定盤９はステージベースと一体となっているため、ガイド１４はステージベースに設けても良い。各質量体１３を駆動するときに発生する力の作用軸は、トップステージ５、ＸＹステージ６、可動ガイド７をＸＹ方向に駆動するときに発生する力の作用平面とほぼ平行であり、また、作用平面の鉛直方向に対してほぼ一致するように配置されている。また、各質量体の発生する力の作用軸は、ステージベース８、投影レンズ３、鏡筒支持体４等を含む、定盤９と一体に構成された構造物の重心軸Ｇから離れた位置に配置されており、例えば、対向する質量体１３ｙ１、１３ｙ２を逆方向に駆動することにより、効果的に構造体にモーメント力を与えることが可能である。 13 (13x, 13y) is a mass body for applying inertial force to the surface plate 9, and 14 (14x, 14y) is a guide for supporting and guiding the mass body 13, and is fixed to the surface plate 9, respectively. Here, since the surface plate 9 is integrated with the stage base, the guide 14 may be provided on the stage base. The action axis of the force generated when driving each mass body 13 is substantially parallel to the action plane of the force generated when driving the top stage 5, the XY stage 6, and the movable guide 7 in the XY direction. It arrange | positions so that it may correspond substantially with respect to the perpendicular direction of an action plane. Further, the action axis of the force generated by each mass body is a position away from the center of gravity axis G of the structure including the stage base 8, the projection lens 3, the lens barrel support 4, and the like that is configured integrally with the surface plate 9. For example, by driving the opposing mass bodies 13y1 and 13y2 in the opposite direction, it is possible to effectively apply moment force to the structure.

図３は慣性力付与機構の詳細構成を示す断面図である。図中、５１は質量体１３を１軸方向に支持案内する静圧気体軸受、５２は質量体を駆動するリニアモータの可動子であり質量体に固定されている。５３はリニアモータの固定子であり、その両端あるいは一方の端がガイド１４に固定されている。このとき、リニアモータの駆動力の作用軸と、質量体の重心位置がほぼ一致していることが望ましい。そのため本実施例では、前記用件を満たすため、筒状の質量体を採用しているが、質量体の形状はこれに限られるものではない。 FIG. 3 is a cross-sectional view showing a detailed configuration of the inertial force applying mechanism. In the figure, 51 is a static pressure gas bearing that supports and guides the mass body 13 in one axial direction, 52 is a mover of a linear motor that drives the mass body, and is fixed to the mass body. A linear motor stator 53 is fixed to the guide 14 at both ends or one end thereof. At this time, it is desirable that the action axis of the driving force of the linear motor and the position of the center of gravity of the mass body substantially coincide. Therefore, in this embodiment, a cylindrical mass body is employed to satisfy the above requirements, but the shape of the mass body is not limited to this.

図４は、本実施例の露光装置のＸＹステージ用測定系（レーザ計測システム）の配置を示す斜視図であり、図１のトップステージ５の周辺のレーザ干渉計３３ｘ等の部分を詳細に表わした図である。 FIG. 4 is a perspective view showing the arrangement of the measurement system (laser measurement system) for the XY stage of the exposure apparatus of the present embodiment, and shows in detail the portion such as the laser interferometer 33x around the top stage 5 of FIG. It is a figure.

図中、３１は光源であるレーザヘッド、３２ｘおよび３２ｙは図１のトップステージ５に取り付けられた反射ミラー、３３ｘはＸ方向を計測する干渉計、３３θはトップステージ５のヨーイングすなわち投影レンズの光軸に対するθ方向を計測する干渉計である。３４ｘ、３４ｙ、３４θは干渉縞を電気信号に変換するレシーバであり、３４ｘはＸ方向用、３４ｙはＹ方向用、３４θはθ方向用である。 In the figure, 31 is a laser head as a light source, 32x and 32y are reflection mirrors attached to the top stage 5 in FIG. 1, 33x is an interferometer for measuring the X direction, and 33θ is yawing of the top stage 5, that is, light from the projection lens. This is an interferometer that measures the θ direction relative to the axis. Reference numerals 34x, 34y, and 34θ denote receivers that convert interference fringes into electrical signals. 34x is for the X direction, 34y is for the Y direction, and 34θ is for the θ direction.

図５は本実施形態の制御系のシステム図である。 FIG. 5 is a system diagram of the control system of the present embodiment.

図中、６１は図３で示したＸ、Ｙ、θレーザ測定システムであり、トップステージ５が搭載されたＸＹステージ６の位置および各質量体１３の位置を測定する。６２はＸＹステージ６、トップステージ５および各質量体１３の位置信号をフィードバックし各駆動軸に所定の動作指令を行うコントローラである。６３はコントローラ６２の指令信号を基にリニアモータ固定子２２ｘおよび２２ｙのコイル部に電流を流しＸＹステージ６をドライブとするドライバである。６４はコントローラからの指令により質量体１３（１３ｘ、１３ｙ）をドライブとするドライバである。６５はトップステージ５の各駆動軸をドライブするドライバである。質量体１３の駆動制御は、質量体１３の位置あるいは加速度を計測し（不図示）フィードバックすることで行われる。 In the figure, reference numeral 61 denotes the X, Y, θ laser measurement system shown in FIG. 3, which measures the position of the XY stage 6 on which the top stage 5 is mounted and the position of each mass body 13. Reference numeral 62 denotes a controller that feeds back position signals of the XY stage 6, the top stage 5, and the mass bodies 13 to give predetermined operation commands to the drive shafts. A driver 63 uses the XY stage 6 as a drive by causing a current to flow through the coil portions of the linear motor stators 22x and 22y based on a command signal from the controller 62. A driver 64 uses the mass body 13 (13x, 13y) as a drive in response to a command from the controller. A driver 65 drives each drive shaft of the top stage 5. The drive control of the mass body 13 is performed by measuring the position or acceleration of the mass body 13 (not shown) and feeding it back.

上記構成において、まず露光すべきウエハ（不図示）をトップステージ５に載置し、不図示の外部コントローラからＸＹステージ６およびトップステージ５に駆動信号を与え、上記ウエハを投影レンズ３下の所定の位置および姿勢に駆動する。ここで、上記ウエハのＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向および各軸の回転方向（それぞれα方向、β方向、θ方向）の目標とする位置に対する偏差が、レーザ計測システムの出力を基に外部コントローラにより計算され、各々の駆動部にフィードバックされ、ウエハは所定の位置および姿勢に位置決め制御される。露光後、次の所定の位置に移動し露光する動作を繰り返す。ＸＹステージ６の移動は、所定の速度曲線にならうようにコントローラ６２からリニアモータドライバ６３に指令信号が与えられ、リニアモータが前記指令信号に応じた駆動力を発生することにより行われる。前記駆動力の大きさはＸＹステージ６の質量と所定の加減速度とで決まる慣性力と等しく、その駆動反力がステージベース８に作用し定盤９に伝わる。このとき、コントローラ６２からは質量体駆動用ドライバ６４に前記駆動反力を打ち消すように指令信号が与えられ、質量体１３ｘ、１３ｙが定盤９の変位を極力抑えるように駆動される。 In the above configuration, a wafer (not shown) to be exposed is first placed on the top stage 5, a drive signal is given to the XY stage 6 and the top stage 5 from an external controller (not shown), and the wafer is placed under a predetermined lens below the projection lens 3. Drive to the position and posture. Here, the deviation from the target position in the X direction, Y direction, Z direction of the wafer and the rotation direction of each axis (α direction, β direction, θ direction, respectively) is based on the output of the laser measurement system. And is fed back to each drive unit, and the wafer is positioned and controlled to a predetermined position and posture. After the exposure, the operation of moving to the next predetermined position and exposing is repeated. The movement of the XY stage 6 is performed when a command signal is given from the controller 62 to the linear motor driver 63 so as to follow a predetermined speed curve, and the linear motor generates a driving force according to the command signal. The magnitude of the driving force is equal to the inertial force determined by the mass of the XY stage 6 and a predetermined acceleration / deceleration, and the driving reaction force acts on the stage base 8 and is transmitted to the surface plate 9. At this time, a command signal is given from the controller 62 to the mass body driving driver 64 so as to cancel the driving reaction force, and the mass bodies 13x and 13y are driven so as to suppress the displacement of the surface plate 9 as much as possible.

図６を用いて、ステージをＹ方向に駆動したときの駆動信号について説明する。 A drive signal when the stage is driven in the Y direction will be described with reference to FIG.

ＸＹステージ６とトップステージ５等を含むＹ方向移動体を駆動するときにリニアモータ固定子２２ｙ１、２２ｙ２が受ける反力をＦｙ１、Ｆｙ２とし、質量体１３ｙ１、１３ｙ２を駆動して発生させる反力をＲｙ１、Ｒｙ２とする。また、定盤９と一体の構造物の重心Ｇからリニアモータ固定子が受ける反力までの距離をそれぞれＬｙ１、Ｌｙ２とし、重心Ｇから質量体を駆動して発生させる反力までの距離をそれぞれｌｙ１、ｌｙ２とする。このとき、反力Ｒｙ１、Ｒｙ２は以下の連立方程式の解として求められる。
Ｒｙ１＋Ｒｙ２＝−（Ｆｙ１＋Ｆｙ２）
−Ｒｙ１×ｌｙ１＋Ｒｙ２×ｌｙ２＝−（−Ｆｙ１×Ｌｙ１＋Ｆｙ２×Ｌｙ２）
第１の式は力の釣り合い式であり、第２の式は回転トルクのつりあい式である。上式を満たすように質量体１３ｙ１、１３ｙ２を適切に駆動すると、ＸＹステージ６とトップステージ５等を含むＹ方向移動体を駆動する際に、定盤９を含む構造体が受ける反力および回転トルクは打消され、また、防振マウント１１により支持される全ての質量の重心は一定位置に保たれる。 The reaction forces received by the linear motor stators 22y1 and 22y2 when driving the Y-direction moving body including the XY stage 6 and the top stage 5 are Fy1 and Fy2, and the reaction forces generated by driving the mass bodies 13y1 and 13y2 are generated. Let Ry1 and Ry2. The distances from the center of gravity G of the structure integrated with the surface plate 9 to the reaction force received by the linear motor stator are Ly1 and Ly2, respectively, and the distances from the center of gravity G to the reaction force generated by driving the mass body are respectively Let ly1 and ly2. At this time, reaction forces Ry1 and Ry2 are obtained as solutions of the following simultaneous equations.
Ry1 + Ry2 = − (Fy1 + Fy2)
−Ry1 × ly1 + Ry2 × ly2 = − (− Fy1 × Ly1 + Fy2 × Ly2)
The first equation is a force balance equation, and the second equation is a rotational torque balance equation. When the mass bodies 13y1 and 13y2 are appropriately driven so as to satisfy the above formula, the reaction force and rotation received by the structure including the surface plate 9 when driving the Y-direction moving body including the XY stage 6 and the top stage 5 and the like. The torque is canceled out, and the center of gravity of all the masses supported by the anti-vibration mount 11 is kept at a fixed position.

また、質量体１３ｙ１、１３ｙ２の質量を、トップステージ５、ＸＹステージ６および可動ガイド７を合わせたＹ方向移動体の質量に対して大きくすれば、質量体１３ｙ１、１３ｙ２の必要な駆動ストロークを小さくすることができると共に、質量体１３ｙ１、１３ｙ２を駆動するために必要なエネルギーは小さくすることが可能である。 Moreover, if the masses of the mass bodies 13y1 and 13y2 are increased with respect to the mass of the Y-direction moving body including the top stage 5, the XY stage 6 and the movable guide 7, the required drive stroke of the mass bodies 13y1 and 13y2 is reduced. In addition, the energy required to drive the mass bodies 13y1 and 13y2 can be reduced.

しかし、図７に示したように、ＸＹステージ６を含む移動体が、重心Ｇの周りを一方向に回るような駆動を行った場合には、上式第２式を満たすためには、質量体１３ｙ１、１３ｙ２を互いに反対方向に移動し続けなければならない。すなわち、ＸＹステージ６を含む移動体の回転トルクの累積総和が０となるような駆動パターンでない限り、質量体１３ｙ１、１３ｙ２の相対位置は離れていき、結果的には無限大のストロークが必要となってしまう。このため、ストロークが所定の値に収まるように制限する必要がある。 However, as shown in FIG. 7, when the moving body including the XY stage 6 is driven so as to turn around the center of gravity G in one direction, the mass in order to satisfy the above equation 2 is satisfied. The bodies 13y1, 13y2 must continue to move in opposite directions. That is, the relative positions of the mass bodies 13y1 and 13y2 move away unless the driving pattern is such that the cumulative total of the rotational torque of the moving body including the XY stage 6 is zero, and consequently an infinite stroke is required. turn into. For this reason, it is necessary to limit the stroke to be within a predetermined value.

図８は、質量体の駆動の制御ブロック図である。
４１、４２は、ＸＹステージ６等の位置および移動に伴い発生する並進方向の反力（慣性力）や回転方向の反力（回転トルク）から質量体１３ｙ１、１３ｙ２の駆動目標値を発生させる目標値発生手段である。４３は、質量体が発生する慣性力が所定の目標値になるように制御する慣性力コントローラである。４４は、質量体が発生する回転トルクが所定の目標値になるように制御する回転トルクコントローラである。４５は、質量体１３ｙ１、１３ｙ２の相対距離が０となるように制御する相対距離コントローラ（第１コントローラ）である。４６は、回転トルクコントローラ４４の選択手段（第２選択手段）であり、詳細は後述する。４７は、相対距離コントローラ４５の選択手段（第１選択手段）であり、詳細は後述する。 FIG. 8 is a control block diagram of driving of the mass body.
41 and 42 are targets for generating drive target values of the mass bodies 13y1 and 13y2 from the reaction force (inertial force) in the translational direction and the reaction force (rotational torque) in the rotational direction that occur with the position and movement of the XY stage 6 and the like. It is a value generating means. Reference numeral 43 denotes an inertial force controller that controls the inertial force generated by the mass body to be a predetermined target value. Reference numeral 44 denotes a rotational torque controller that controls the rotational torque generated by the mass body to be a predetermined target value. Reference numeral 45 denotes a relative distance controller (first controller) that controls the mass bodies 13y1 and 13y2 to have a relative distance of zero. Reference numeral 46 denotes selection means (second selection means) of the rotational torque controller 44, which will be described in detail later. Reference numeral 47 denotes selection means (first selection means) of the relative distance controller 45, which will be described in detail later.

図中、実線の矢印で示された制御系は重心・反力補償系（反力補償制御系）であり、ステージの移動に伴って発生する並進方向の反力を打消すための質量体の制御系を表わす。また、点線はトルク補償系（反力補償制御系）であり、ステージの移動に伴って発生する回転方向の反力を打消すための質量体の制御系を表わす。また、太線は引き戻し補償系（位置補償制御系）であり、質量体の相対距離（位置ずれ）を軽減するための質量体の制御系を表わす。 In the figure, the control system indicated by the solid arrows is the center of gravity / reaction force compensation system (reaction force compensation control system), which is a mass body for canceling the reaction force in the translational direction that occurs as the stage moves. Represents a control system. A dotted line is a torque compensation system (reaction force compensation control system), and represents a mass body control system for canceling the reaction force in the rotational direction generated with the movement of the stage. A thick line is a pullback compensation system (position compensation control system) and represents a mass body control system for reducing the relative distance (positional deviation) of the mass body.

選択手段４７により相対距離コントローラを有効にすると、質量体１３ｙ１、１３ｙ２の相対距離が０となる。これにより、質量体の移動範囲を制限することができる。しかし、同時に本来発生すべきでない回転トルクも発生させることになり、定盤９を含む構造体に振動を与えてしまう。また、選択手段４６、４７の両方を同時に有効にすると、コントローラ４４、４５が互いに反対の動作を行おうとするため、制御系が有効に機能しなくなってしまう。したがって選択手段４６、４７を適切に用いることにより、ＸＹステージ６等の移動による反力を打消すと共に、質量体の相対距離が蓄積されないようにする必要がある。このように制御するには、以下のような方法がある。 When the relative distance controller is enabled by the selection unit 47, the relative distance between the mass bodies 13y1 and 13y2 becomes zero. Thereby, the movement range of a mass body can be restrict | limited. However, rotational torque that should not be generated at the same time is also generated, and vibration is applied to the structure including the surface plate 9. If both the selection means 46 and 47 are simultaneously enabled, the controllers 44 and 45 try to perform operations opposite to each other, so that the control system does not function effectively. Therefore, by appropriately using the selection means 46 and 47, it is necessary to cancel the reaction force due to the movement of the XY stage 6 and the like and not to accumulate the relative distance of the mass bodies. There are the following methods for controlling in this way.

１．選択手段４６をハイパスフィルタ、選択手段４７をローパスフィルタとする
これらのフィルタのカットオフ周波数を防振マウント１１の有効な周波数と同程度もしくは低く設定しておく。これにより、相対距離コントローラ４５が機能することによって発生してしまう回転トルクや、回転トルクコントローラ４４で除去できない回転トルクは、低周波成分の回転トルクであり、防振マウントにより吸収することが可能である。つまり、構造体に発生する回転トルクの高周波成分は質量体の移動によって除去し、低周波成分は防振マウントにより除去することができる。また、回転トルクを除去しつつ、相対距離コントローラが低周波数で有効に働いているため、徐々に質量体の相対距離を０に近づけることができる。 1. The selection means 46 is a high-pass filter, and the selection means 47 is a low-pass filter. As a result, the rotational torque generated by the function of the relative distance controller 45 and the rotational torque that cannot be removed by the rotational torque controller 44 are low-frequency component rotational torques that can be absorbed by the anti-vibration mount. is there. That is, the high frequency component of the rotational torque generated in the structure can be removed by the movement of the mass body, and the low frequency component can be removed by the vibration proof mount. Moreover, since the relative distance controller works effectively at a low frequency while removing the rotational torque, the relative distance of the mass body can be gradually reduced to zero.

２．選択手段４６、４７に不感帯またはリミッタを設定する
選択手段の不感帯の幅、リミッタのリミットを露光に影響しない振動レベルと同程度に設定しておく。これにより、相対距離コントローラが機能することによって発生してしまう回転トルクや回転トルクコントローラで除去できない振動は、露光に影響しない振動レベルにすることができ、露光に悪影響を与えない。つまり、露光に影響を与える振動や振幅の大きな振動等の高レベル振動を質量体の移動によって除去すると共に、相対距離コントローラが露光に影響を与えないようなレベルで有効に作動することができ、徐々に質量体の相対距離を徐々に０に近づけることができる。 2. Setting the dead zone or limiter in the selection means 46, 47 The dead zone width and limiter limit of the selection means are set to the same level as the vibration level that does not affect the exposure. Thereby, the rotational torque generated by the function of the relative distance controller or the vibration that cannot be removed by the rotational torque controller can be set to a vibration level that does not affect the exposure and does not adversely affect the exposure. In other words, high-level vibrations such as vibrations that affect exposure and vibrations with large amplitudes can be removed by moving the mass body, and the relative distance controller can operate effectively at a level that does not affect exposure, The relative distance of the mass body can be gradually brought closer to zero.

３．選択手段４６、４７を要求精度により切り替える
選択手段４６を露光中等の高精度が要求されるときは有効に作動させ、非露光中などの比較的精度が要求されないときは無効となるように切り替える。また、選択手段４７を露光中等は無効であり、非露光中等は有効に作動するように切り替える。これにより、露光中には回転トルクコントローラ４４により質量体を駆動することで構造体の振動を軽減させ、非露光中等には相対距離コントローラによって露光中の動作で蓄積された質量体の相対距離を０にするようにすることができる。 3. Switching the selection means 46, 47 depending on the required accuracy The selection means 46 is operated effectively when high accuracy is required such as during exposure, and is switched off when relatively high accuracy is not required such as during non-exposure. Further, the selection means 47 is switched so that it is invalid during exposure and the like and is effectively operated during non-exposure. Thus, the vibration of the structure is reduced by driving the mass body with the rotational torque controller 44 during the exposure, and the relative distance of the mass body accumulated by the operation during the exposure by the relative distance controller is set during the non-exposure. It can be set to zero.

４．選択手段４６、４７を質量体の位置により切り替える
選択手段４６を、質量体１３ｙ１、１３ｙ２の絶対位置または相対位置が所定の値以内であるときは有効とし、所定の値を超えてストロークリミットに近づいたときは無効となるように切り替える。また、選択手段４７を、質量体１３ｙ１、１３ｙ２の絶対位置または相対位置が所定の値以内であるときは無効とし、所定の値を越えてストロークリミットに近づいたときは有効になるように切り替える。これにより、質量体のストロークが足りなくなるような事態が起こらない限り、回転トルクコントローラ４４により質量対を駆動することで回転トルクを除去することができる。 4). Switching the selection means 46, 47 depending on the position of the mass body The selection means 46 is effective when the absolute position or relative position of the mass bodies 13y1, 13y2 is within a predetermined value, and approaches the stroke limit beyond the predetermined value. Switch to be invalid. Further, the selection unit 47 is switched to be invalid when the absolute position or relative position of the mass bodies 13y1 and 13y2 is within a predetermined value, and to be valid when the stroke exceeds the predetermined value and approaches the stroke limit. As a result, the rotational torque can be removed by driving the mass pair by the rotational torque controller 44 as long as the situation that the stroke of the mass body becomes insufficient does not occur.

５．上記４つの手段を複数組み合わせて用いる
例えば、選択手段４６を露光中等は有効であり、非露光中等はハイパスフィルタまたは不感帯とする切り替え手段とし、選択手段４７を露光中等は無効であり、非露光中等はローパスフィルタまたはリミッタとする切り替え手段とする。これにより、非露光中等には相対距離コントローラ４５により質量体の相対距離を徐々に０に近づけることができ、急激に質量体を駆動することにより大きな回転トルクを発生させて構造体を揺らすこともない。また、露光中には回転トルクコントローラ４４により質量体を駆動することで、高周波成分や高レベルの振動を除去することはもちろん、低周波成分や低レベルの振動も除去することができる。 5. A combination of the above four means is used. For example, the selection means 46 is effective during exposure, etc., and non-exposure, etc., is used as a high-pass filter or dead zone switching means, and the selection means 47 is invalid during exposure, etc., non-exposure etc. Is a switching means such as a low-pass filter or a limiter. As a result, the relative distance controller 45 can gradually bring the relative distance of the mass body close to 0 during non-exposure or the like, and a large rotational torque can be generated by suddenly driving the mass body to shake the structure. Absent. Further, by driving the mass body with the rotational torque controller 44 during exposure, not only high frequency components and high level vibrations can be removed, but also low frequency components and low level vibrations can be removed.

Ｘ方向駆動時においても同様に質量体１３ｘ１、１３ｘ２を駆動することにより、トップステージ５とＸＹステージ６の移動によるＸ方向の反力を打消すことができる。このとき、回転トルクについては、質量体１３ｘ、質量体１３ｙのいずれを用いて除去してもよい。この場合、回転トルクの除去を受け持たない側は、慣性力コントローラ４２のみを具備すれば良いため、コントローラが簡単になると共にストロークも短くなる。また、質量体の回転トルクの除去を質量体１３ｘおよび１３ｙの両方を用いても良く、このときは、回転トルクを除去するために必要な質量体のストロークが分散されるので、質量体のストロークを短くすることができる。質量体１３ｘ、１３ｙの両方を用いて回転トルクを除去するような構成であれば、一方の質量体の絶対位置または相対位置が所定の値を超えたときに、質量体の絶対位置または相対位置を戻しながら、他方の質量体を用いて回転トルクを除去するようにすれば良い。 Similarly, by driving the mass bodies 13x1 and 13x2 during the X direction drive, the reaction force in the X direction due to the movement of the top stage 5 and the XY stage 6 can be canceled. At this time, the rotational torque may be removed using either the mass body 13x or the mass body 13y. In this case, the side that is not responsible for removing the rotational torque only needs to include the inertial force controller 42, so that the controller is simplified and the stroke is shortened. Further, both of the mass bodies 13x and 13y may be used for removing the rotational torque of the mass body. In this case, the stroke of the mass body necessary for removing the rotational torque is dispersed. Can be shortened. If the rotational torque is removed using both of the mass bodies 13x and 13y, the absolute position or relative position of the mass body when the absolute position or relative position of one mass body exceeds a predetermined value. The rotational torque may be removed by using the other mass body while returning.

なお、上述の説明では、回転トルク除去時に生じる質量体の位置ずれを補償しているが、質量体の位置ずれが蓄積されて質量体がストローク範囲以上に移動することは、並進方向の慣性力を除去するときにも想定される。そのため、上述した質量体の引き戻し補償系（位置補償制御系）を、回転トルク制御系（反力補償制御系）だけでなく、定盤に発生する並進方向の慣性力を打消すための重心・反力補償系（反力補償制御系）に用いても良い。 In the above description, the displacement of the mass body that occurs when the rotational torque is removed is compensated. However, if the displacement of the mass body is accumulated and the mass body moves beyond the stroke range, the inertial force in the translational direction It is also assumed when removing. For this reason, the mass body pullback compensation system (position compensation control system) described above is not only a rotational torque control system (reaction force compensation control system) but also a center of gravity for canceling the translational inertial force generated on the surface plate. You may use for a reaction force compensation system (reaction force compensation control system).

以上述べたように、本実施形態によれば、ＸＹステージの加減速時に定盤９に作用するＸ方向、Ｙ方向およびθ方向の駆動反力は、質量体１３ｘ、１３ｙを反対方向に駆動し逆向きの駆動反力を発生させることにより打消され、鏡筒支持体４に伝達される振動を軽減させることができる。また、質量体１３ｘ、１３ｙをそれぞれＸ方向駆動反力、Ｙ方向駆動反力の作用軸上に配置することによって、回転トルクの発生を防止することができる。したがって、防振マウントに支持された装置全体および装置に搭載された機構系各部の固有振動の励起を抑制することができる。なお、除振マウントは、エアーマウントに限られるものではなく、振動を除去する機能があるものであれば良い。特に、アクティブマウントであれば、除去できる振動の範囲が広がり、質量体の位置ずれを補償するときに有利である。 As described above, according to the present embodiment, the driving reaction forces in the X, Y, and θ directions that act on the surface plate 9 during acceleration / deceleration of the XY stage drive the mass bodies 13x, 13y in the opposite directions. By generating a reverse driving reaction force, vibrations that are canceled out and transmitted to the lens barrel support 4 can be reduced. Further, by arranging the mass bodies 13x and 13y on the action axes of the X direction driving reaction force and the Y direction driving reaction force, generation of rotational torque can be prevented. Therefore, it is possible to suppress the excitation of the natural vibration of the entire device supported by the vibration-proof mount and each part of the mechanical system mounted on the device. The vibration isolation mount is not limited to the air mount, and any vibration isolation mount may be used as long as it has a function of removing vibration. In particular, the active mount is advantageous when the range of vibrations that can be removed is widened and the displacement of the mass body is compensated.

また、本実施形態によれば、回転トルク除去のために生じる質量体１３ｘ、１３ｙの位置ずれは、ステージの位置決め精度や露光装置の露光精度に影響を与えないように戻すように制御することで、質量体の駆動ストロークを小さくすることができる。なお、質量体がストローク範囲以上に移動することは、回転トルク除去時だけでなく、並進方向の慣性力を除去するときにも想定される。そのため、上述した選択手段を用いた質量体の制御を、定盤に発生する並進方向の慣性力を打消すための質量体の制御に用いても良い。この場合、図８の引き戻し補償系（位置補償制御系）をトルク補償系だけでなく、重心・反力補償系に設けることが望ましい。 Further, according to the present embodiment, the positional deviation of the mass bodies 13x and 13y generated for removing the rotational torque is controlled to return so as not to affect the positioning accuracy of the stage and the exposure accuracy of the exposure apparatus. The driving stroke of the mass body can be reduced. Note that the movement of the mass body beyond the stroke range is assumed not only when removing the rotational torque but also when removing the inertial force in the translational direction. Therefore, the control of the mass body using the selection means described above may be used for the control of the mass body for canceling the translational inertia force generated on the surface plate. In this case, it is desirable to provide the pullback compensation system (position compensation control system) of FIG. 8 not only in the torque compensation system but also in the center of gravity / reaction force compensation system.

＜実施形態２＞
図９は、本発明の第２実施形態の露光装置の正面図であり、図１０は図９に用いられるステージ部分の上面図である。 <Embodiment 2>
FIG. 9 is a front view of an exposure apparatus according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a top view of a stage portion used in FIG.

同図において、前述の実施形態と同じ部材には同一の番号をつけている。 In the figure, the same members as those in the above-described embodiment are given the same numbers.

図中、１５はステージベース８を支持するために４ヶ所に配置された防振マウントである。１２は、防振マウント１１を介して鏡筒支持体４を支持し、かつマウント１５を介してステージベース８を支持する基台である。質量体１３を支持案内するガイド１４ｘ１、１４ｘ２、１４ｙ１、１４ｙ２は、ステージベース８にそれぞれ固定されている。各質量体１３を駆動するときに発生する力の作用軸は、トップステージ５、ＸＹステージ６、可動ガイド７をＸＹ方向に駆動するときに発生する力の作用平面と平行であり、また、作用平面の鉛直方向に対してほぼ一致するように配置されている。また、各質量体の発生する力の作用軸は、ステージベース８と一体に固定された構造物の重心軸Ｇから離れて配置されており、例えば、対向する質量体１３ｙ１、１３ｙ２を逆方向に駆動することにより、効果的に構造体に回転方向の慣性力を与えることが可能である。 In the figure, reference numeral 15 denotes anti-vibration mounts arranged at four locations to support the stage base 8. Reference numeral 12 denotes a base that supports the lens barrel support 4 via the anti-vibration mount 11 and supports the stage base 8 via the mount 15. Guides 14x1, 14x2, 14y1, and 14y2 that support and guide the mass body 13 are fixed to the stage base 8, respectively. The action axis of the force generated when driving each mass body 13 is parallel to the action plane of the force generated when driving the top stage 5, the XY stage 6, and the movable guide 7 in the XY direction. It arrange | positions so that it may correspond substantially with respect to the perpendicular direction of a plane. The action axis of the force generated by each mass body is arranged away from the center of gravity G of the structure fixed integrally with the stage base 8. For example, the mass bodies 13 y 1 and 13 y 2 facing each other are arranged in the opposite direction. By driving, it is possible to effectively apply an inertial force in the rotational direction to the structure.

上記の構成の露光装置においても、第１実施形態と同様にＸＹステージ６およびトップステージ５を所定の位置に移動するときの加減速に応じて質量体１３（１３ｘ、１３ｙ）を駆動しステージベース８に慣性力を付与することにより、ステージベース８に励起される振動を軽減することができ、防振マウント１５に支持されたウエハステージ系の固有振動が励起されない。また、鏡筒支持体４は防振マウント１５および防振マウント１１によりウエハステージと振動絶縁されているため、装置機構系各部の固有振動が励起されず、投影レンズ、レーザ計測システムおよびフォーカス検出システムに振動が伝達されない。 Also in the exposure apparatus having the above-described configuration, the stage base is driven by driving the mass body 13 (13x, 13y) according to acceleration / deceleration when the XY stage 6 and the top stage 5 are moved to predetermined positions as in the first embodiment. By applying an inertial force to 8, the vibration excited by the stage base 8 can be reduced, and the natural vibration of the wafer stage system supported by the anti-vibration mount 15 is not excited. Further, since the lens barrel support 4 is vibration-insulated from the wafer stage by the anti-vibration mount 15 and the anti-vibration mount 11, the natural vibration of each part of the apparatus mechanism system is not excited, and the projection lens, laser measurement system, and focus detection system Vibration is not transmitted to the.

さらに、図８と同様の制御系を用いることにより、質量体のストロークを短くすることができる。 Furthermore, the stroke of the mass body can be shortened by using the same control system as in FIG.

本実施形態の露光装置によっても、前述の実施形態と同様の効果が得られるので、高速高精度な位置決めを達成できる。 Also with the exposure apparatus of this embodiment, the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained, so that high-speed and high-precision positioning can be achieved.

＜実施形態３＞
図１１は、本発明の第３実施形態の露光装置に用いられるステージ部分の上面図である。
同図において、前述の実施形態と同じ部材には同一の番号をつけている。 <Embodiment 3>
FIG. 11 is a top view of a stage portion used in the exposure apparatus of the third embodiment of the present invention.
In the figure, the same members as those in the above-described embodiment are given the same numbers.

図中、１３ｘ、１３ｙ１、１３ｙ２は、定盤９に慣性力を付与するための質量体である。１４ｘ、１４ｙ１、１４ｙ２は、質量体１３ｘ、１３ｙ１、１３ｙ２を支持案内するガイドであり、定盤９にそれぞれ固定されている。各質量体１３を駆動するときに発生する力の作用軸は、トップステージ５、ＸＹステージ６、可動ガイド７をＸＹ方向に駆動するときに発生する力の作用平面と平行であり、また、作用平面の鉛直方向に対してはほぼ一致するように配置されている。また、各質量体の発生する力の作用軸は、ステージベース８、投影レンズ３、鏡筒支持体４等を含む、定盤９と一体に固定された構造物の重心軸Ｇから離れて配置されており、効果的に構造体に回転方向の慣性力を与えることが可能である。 In the drawing, reference numerals 13x, 13y1, and 13y2 denote mass bodies for applying inertial force to the surface plate 9. 14x, 14y1, and 14y2 are guides that support and guide the mass bodies 13x, 13y1, and 13y2, and are fixed to the surface plate 9, respectively. The action axis of the force generated when driving each mass body 13 is parallel to the action plane of the force generated when driving the top stage 5, the XY stage 6, and the movable guide 7 in the XY direction. It arrange | positions so that it may correspond substantially with respect to the perpendicular direction of a plane. Further, the action axis of the force generated by each mass body is arranged away from the center of gravity G of the structure fixed integrally with the surface plate 9 including the stage base 8, the projection lens 3, the lens barrel support 4 and the like. Thus, it is possible to effectively apply an inertial force in the rotational direction to the structure.

上記の構成の露光装置において、ＸＹステージをＸ方向に駆動するときに発生する駆動反力を打消すときは、質量体１３ｘを駆動するが、質量体が片側にしかついていないために、回転トルク成分については補償することができない。そこで、回転トルク成分については、１３ｙ１、１３ｙ２を駆動することにより補償する。ＸＹステージをＹ方向に駆動するときは、質量体１３ｙ１、１３ｙ２を駆動することにより反力を打消す。 In the exposure apparatus having the above configuration, when canceling the driving reaction force generated when the XY stage is driven in the X direction, the mass body 13x is driven. The component cannot be compensated. Therefore, the rotational torque component is compensated by driving 13y1 and 13y2. When the XY stage is driven in the Y direction, the reaction force is canceled by driving the mass bodies 13y1 and 13y2.

＜実施形態４＞
図１２は、本発明の第４実施形態の露光装置に用いられるステージ部分の上面図である。
同図において、前述の実施形態と同じ部材には同一の番号を付けている。 <Embodiment 4>
FIG. 12 is a top view of a stage portion used in the exposure apparatus of the fourth embodiment of the present invention.
In the figure, the same members as those in the above-described embodiment are given the same numbers.

図中、１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、定盤９に慣性力を付与するための質量体である。１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、質量体１３ａ、１３ｂ、１３ｃを支持案内するガイドであり、定盤９にそれぞれ固定されている。各質量体１３を駆動するときに発生する力の作用軸は、トップステージ５、ＸＹステージ６、可動ガイド７をＸＹ方向に駆動するときに発生する力の作用平面と平行であり、また、作用平面の鉛直方向に対してはほぼ一致するように配置されている。また、各質量体の発生する力の作用軸は、ステージベース８、投影レンズ３、鏡筒支持体４等を含む、定盤９と一体に固定された構造物の重心軸Ｇから離れて配置されており、例えば１３ｂと１３ｃを逆方向に駆動すれば、構造体に回転方向の慣性力を与えることが可能である。 In the figure, reference numerals 13a, 13b and 13c denote mass bodies for applying inertial force to the surface plate 9. Reference numerals 14a, 14b, and 14c are guides for supporting and guiding the mass bodies 13a, 13b, and 13c, and are respectively fixed to the surface plate 9. The action axis of the force generated when driving each mass body 13 is parallel to the action plane of the force generated when driving the top stage 5, the XY stage 6, and the movable guide 7 in the XY direction. It arrange | positions so that it may correspond substantially with respect to the perpendicular direction of a plane. Further, the action axis of the force generated by each mass body is arranged away from the center of gravity G of the structure fixed integrally with the surface plate 9 including the stage base 8, the projection lens 3, the lens barrel support 4 and the like. For example, if 13b and 13c are driven in opposite directions, it is possible to apply an inertial force in the rotational direction to the structure.

上記の構成において、各質量体の駆動方向は、必ずしもＸ軸Ｙ軸とは一致していないため、ＸＹステージの移動方向によらず、３つの質量体を適切に駆動して、慣性力および回転トルクを補償する必要がある。 In the above configuration, the driving direction of each mass body does not necessarily coincide with the X axis and the Y axis. Therefore, the inertial force and the rotation are achieved by appropriately driving the three mass bodies regardless of the moving direction of the XY stage. It is necessary to compensate for the torque.

本実施形態においても、図８と同様の制御系を用いることにより、質量体のストロークを短くすることができる。 Also in this embodiment, the stroke of a mass body can be shortened by using the same control system as FIG.

本実施形態においても、前述の実施形態と同様の効果が得られるので、高速高精度な位置決めを達成できる。 Also in this embodiment, since the same effect as the above-described embodiment can be obtained, high-speed and high-precision positioning can be achieved.

＜実施形態５＞
図１３は、本発明の第５実施形態の露光装置に用いられるステージ部分の上面図である。
同図において、前述の実施形態と同じ部材には同一の番号をつけている。 <Embodiment 5>
FIG. 13 is a top view of a stage portion used in the exposure apparatus of the fifth embodiment of the present invention.
In the figure, the same members as those in the above-described embodiment are given the same numbers.

本実施形態においては、Ｘ軸方向に移動する質量体を具備していない。また、質量体１３ｙ１、１３ｙ２の移動方向と平行な方向が、スキャン露光装置の走査方向となっている。 In the present embodiment, a mass body that moves in the X-axis direction is not provided. Further, the direction parallel to the moving direction of the mass bodies 13y1 and 13y2 is the scanning direction of the scanning exposure apparatus.

本実施形態の特徴としては、スキャン露光方向と平行に移動可能な質量体を２つを、前述した実施形態と同様に駆動することにより、スキャン露光中に発生する駆動反力と回転トルクを打消すことができる。Ｘ軸方向のステージの移動については、反力を補償することはできないが、スキャン露光中の走査方向はＹ軸方向であるため、Ｘ軸方向については防振マウントにより露光時に振動が減衰されていれば良い。 As a feature of this embodiment, two mass bodies that can move in parallel with the scan exposure direction are driven in the same manner as in the above-described embodiment, thereby driving the reaction force and rotational torque generated during the scan exposure. Can be erased. Regarding the movement of the stage in the X-axis direction, the reaction force cannot be compensated, but since the scanning direction during the scan exposure is the Y-axis direction, the vibration in the X-axis direction is attenuated during exposure by the anti-vibration mount. Just do it.

本実施形態によれば、ステージ装置を簡略化できるほか、前述の実施形態とほぼ同様の効果を得ることができる。 According to the present embodiment, the stage device can be simplified, and substantially the same effects as those of the previous embodiment can be obtained.

＜実施形態６＞
次に上記説明した露光装置を利用した半導体デバイスの製造方法の実施例を説明する。図１４は半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、あるいは液晶パネルやＣＣＤ等）の製造フローを示す。ステップ１（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２（マスク製作）では設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ３（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４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、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。ステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ１４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６（検査）ではステップ５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。 <Embodiment 6>
Next, an embodiment of a semiconductor device manufacturing method using the above-described exposure apparatus will be described. FIG. 14 shows a manufacturing flow of a semiconductor device (a semiconductor chip such as an IC or LSI, or a liquid crystal panel or a CCD). In step 1 (circuit design), a semiconductor device circuit is designed. In step 2 (mask production), a mask on which the designed circuit pattern is formed is produced. In step 3 (wafer manufacture), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step 4 (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by lithography using the prepared mask and wafer. Step 5 (assembly) is called a post-process, and is a process for forming a semiconductor chip using the wafer produced in step 14, and includes processes such as an assembly process (dicing and bonding) and a packaging process (chip encapsulation). . In step 6 (inspection), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the semiconductor device manufactured in step 5 are performed. Through these steps, the semiconductor device is completed and shipped (step S7).

図１５は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（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１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明した露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ１７（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１９（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。本実施例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製造することができる。 FIG. 15 shows a detailed flow of the wafer process. In step 11 (oxidation), the wafer surface is oxidized. In step 12 (CVD), an insulating film is formed on the wafer surface. In step 13 (electrode formation), an electrode is formed on the wafer by vapor deposition. In step 14 (ion implantation), ions are implanted into the wafer. In step 15 (resist process), a photosensitive agent is applied to the wafer. In step 16 (exposure), the circuit pattern of the mask is printed onto the wafer by exposure using the exposure apparatus described above. In step 17 (development), the exposed wafer is developed. In step 18 (etching), portions other than the developed resist image are removed. In step 19 (resist stripping), unnecessary resist after etching is removed. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer. By using the manufacturing method of this embodiment, it is possible to manufacture a highly integrated semiconductor device that has been difficult to manufacture.

第１実施形態の露光装置の正面図Front view of the exposure apparatus of the first embodiment 第１実施形態の位置決めステージ装置の上面図Top view of the positioning stage apparatus of the first embodiment 慣性力付与機構の断面図Cross section of inertial force application mechanism 第１実施形態の測定系の斜視図The perspective view of the measurement system of a 1st embodiment 第１実施形態の制御系のシステム図System diagram of control system of first embodiment 第１実施形態の駆動説明図Driving explanatory diagram of the first embodiment ステージが重心周りに駆動したときの質量体の移動に関する説明図Explanatory drawing about movement of mass body when stage is driven around the center of gravity 質量体駆動制御ブロック図Mass body drive control block diagram 第２実施形態の露光装置の正面図Front view of the exposure apparatus of the second embodiment 第２実施形態の露光装置に用いられるステージ部分の上面図Top view of a stage portion used in the exposure apparatus of the second embodiment 第３実施形態の露光装置に用いられるステージ部分の上面図Top view of a stage portion used in the exposure apparatus of the third embodiment 第４実施形態の露光装置に用いられるステージ部分の上面図Top view of a stage portion used in the exposure apparatus of the fourth embodiment 第５実施形態の露光装置に用いられるステージ部分の上面図The top view of the stage part used for the exposure apparatus of 5th Embodiment 半導体デバイス製造フロー図Semiconductor device manufacturing flow chart ウエハプロセスフロー図Wafer process flow diagram 従来のステージ装置の上面図Top view of a conventional stage device

符号の説明Explanation of symbols

１照明部
２レチクル
３投影レンズ
４鏡筒支持体
５トップステージ
６ＸＹステージ
７可動ガイド
８ステージベース
９定盤
１０ヨーガイド
１１エアーマウント
１３質量体
１４ガイド
１６フォーカス検出部
２２リニアモータ固定子
２３リニアモータ可動子
３１レーザヘッド
３２反射ミラー
３３レーザ干渉系
３４レシーバ
５１静圧軸受
５２リニアモータ可動子
５３リニアモータ固定子
４１、４２目標値発生手段
４３慣性力コントローラ
４４回転トルクコントローラ
４５相対距離コントローラ
４６選択手段
４７選択手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Illumination part 2 Reticle 3 Projection lens 4 Lens barrel support body 5 Top stage 6 XY stage 7 Movable guide 8 Stage base 9 Surface plate 10 Yaw guide 11 Air mount 13 Mass body 14 Guide 16 Focus detection part 22 Linear motor stator 23 Linear motor Movable element 31 Laser head 32 Reflective mirror 33 Laser interference system 34 Receiver 51 Hydrostatic bearing 52 Linear motor movable element 53 Linear motor stator 41, 42 Target value generating means 43 Inertial force controller 44 Rotating torque controller 45 Relative distance controller 46 Selecting means 47 selection means

Claims

基準面を有するステージベースと、
該ステージベースおよび該ステージベースと一体の構造物を支持する除振機構と、
該基準面に沿って移動可能なステージと、
該ステージベースまたは該構造物に対して移動可能な複数の質量体と該複数の質量体を駆動する質量体駆動機構を備え、該ステージベースまたは該構造物に対して慣性力を付与する慣性力付与機構とを有し、
該慣性力付与機構は、前記複数の質量体の位置を計測する位置計測手段と、該ステージの移動に伴って発生する反力を軽減するための信号を生成し該質量体駆動機構に出力する反力補償制御系と、前記位置計測手段の出力に基づいて、前記反力補償制御系に基づいて前記質量体駆動機構を駆動して慣性力を付与したときに蓄積される前記複数の質量体の相対距離を低減するための信号を生成し該質量体駆動機構に出力する位置補償制御系と、前記位置補償制御系の出力の一部を選択して出力する選択手段と、前記反力補償制御系の出力の一部を選択して出力する第２選択手段とを備え、前記選択手段はローパスフィルタであり、前記第２選択手段はハイパスフィルタであり、前記ローパスフィルタ及び前記ハイパスフィルタの出力に基づいて前記質量体駆動機構が制御されることを特徴とする位置決め装置。 A stage base having a reference surface;
A vibration isolation mechanism for supporting the stage base and a structure integrated with the stage base;
A stage movable along the reference plane;
An inertial force that includes a plurality of mass bodies movable with respect to the stage base or the structure and a mass body drive mechanism that drives the plurality of mass bodies, and applies an inertial force to the stage base or the structure. A granting mechanism,
The inertial force imparting mechanism generates a signal for reducing the reaction force generated with the movement of the stage and a position measuring unit that measures the positions of the plurality of mass bodies, and outputs the signal to the mass body driving mechanism. The plurality of mass bodies accumulated when an inertial force is applied by driving the mass body driving mechanism based on the reaction force compensation control system based on the reaction force compensation control system and the output of the position measuring means A position compensation control system that generates a signal for reducing the relative distance of the mass body and outputs the signal to the mass body drive mechanism, selection means that selects and outputs a part of the output of the position compensation control system, and the reaction force compensation Second selection means for selecting and outputting a part of the output of the control system, wherein the selection means is a low-pass filter, the second selection means is a high-pass filter, and outputs of the low-pass filter and the high-pass filter On the basis of the Positioning device characterized by serial mass body driving mechanism is controlled.

基準面を有するステージベースと、A stage base having a reference surface;
該ステージベースおよび該ステージベースと一体の構造物を支持する除振機構と、A vibration isolation mechanism for supporting the stage base and a structure integrated with the stage base;
該基準面に沿って移動可能なステージと、A stage movable along the reference plane;
該ステージベースまたは該構造物に対して移動可能な複数の質量体と該複数の質量体を駆動する質量体駆動機構を備え、該ステージベースまたは該構造物に対して慣性力を付与する慣性力付与機構とを有し、An inertial force that includes a plurality of mass bodies movable with respect to the stage base or the structure and a mass body drive mechanism that drives the plurality of mass bodies, and applies an inertial force to the stage base or the structure. A granting mechanism,
該慣性力付与機構は、前記複数の質量体の位置を計測する位置計測手段と、該ステージの移動に伴って発生する反力を軽減するための信号を生成し該質量体駆動機構に出力する反力補償制御系と、前記位置計測手段の出力に基づいて、前記反力補償制御系に基づいて前記質量体駆動機構を駆動して慣性力を付与したときに蓄積される前記複数の質量体の相対距離を低減するための信号を生成し該質量体駆動機構に出力する位置補償制御系と、前記位置補償制御系の出力の一部を選択して出力する選択手段と、前記反力補償制御系の出力の一部を選択して出力する第２選択手段と、を備え、The inertial force imparting mechanism generates a signal for reducing the reaction force generated with the movement of the stage and a position measuring unit that measures the positions of the plurality of mass bodies, and outputs the signal to the mass body driving mechanism. The plurality of mass bodies accumulated when an inertial force is applied by driving the mass body driving mechanism based on the reaction force compensation control system based on the reaction force compensation control system and the output of the position measuring means A position compensation control system that generates a signal for reducing the relative distance of the mass body and outputs the signal to the mass body drive mechanism, selection means that selects and outputs a part of the output of the position compensation control system, and the reaction force compensation A second selection means for selecting and outputting a part of the output of the control system,
前記選択手段に所定の振動レベルの信号を除去するリミッタが設定され、前記第２選択手段に前記リミッタにより除去された信号とは異なる振動レベルの信号を除去する不感帯が設定され、前記選択手段及び前記第２選択手段の出力に基づいて前記質量体駆動機構が制御されることを特徴とする位置決め装置。A limiter for removing a signal of a predetermined vibration level is set in the selection means, and a dead zone for removing a signal of a vibration level different from the signal removed by the limiter is set in the second selection means, and the selection means and The positioning apparatus, wherein the mass body driving mechanism is controlled based on an output of the second selection means.

前記慣性力付与機構は、並進方向及び回転方向の慣性力を付与するものであり、前記位置補償制御系は前記反力補償制御系に基づいて前記質量体駆動機構を駆動して前記回転方向の慣性力を付与したときに蓄積される前記複数の質量体の相対距離を低減するための信号を生成することを特徴とする請求項１または２に記載の位置決め装置。 The inertial force applying mechanism applies an inertial force in a translational direction and a rotational direction, and the position compensation control system drives the mass body drive mechanism based on the reaction force compensation control system to move in the rotational direction. the apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that for generating a signal for reducing the relative distance of the plurality of mass bodies that are accumulated when applying an inertial force.

前記ローパスフィルタのカットオフ周波数は、前記除振機構が有効に作用する周波数と同じ、もしくはそれよりも低く設定されることを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。 The positioning device according to claim 1 , wherein a cutoff frequency of the low-pass filter is set to be equal to or lower than a frequency at which the vibration isolation mechanism effectively operates.

前記第１選択手段及び前記第２選択手段の出力のうち前記質量体駆動機構の制御に用いる出力を切り替える切り替え手段を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一方に記載の位置決め装置。 4. The positioning device according to claim 1, further comprising a switching unit that switches an output used for controlling the mass body driving mechanism among outputs of the first selection unit and the second selection unit. 5. .

前記切り替え手段は、前記位置計測手段の出力に基づいて切り替えることを特徴とする請求項５に記載の位置決め装置。 The positioning device according to claim 5 , wherein the switching unit switches based on an output of the position measuring unit.

請求項１乃至６のいずれか１項に記載の位置決め装置を用いて、レチクルステージ装置またはウエハステージ装置のうちの少なくとも一方を構成することを特徴とする露光装置。 An exposure apparatus comprising at least one of a reticle stage apparatus and a wafer stage apparatus using the positioning apparatus according to claim 1 .

請求項２に記載の位置決め装置を用いてレチクルステージ装置またはウエハステージ装置のうちの少なくとも一方を構成する露光装置であって、前記リミッタまたは不感帯により露光に影響を与える振動レベルが除去されることを特徴とする露光装置。 An exposure apparatus that constitutes at least one of a reticle stage apparatus or a wafer stage apparatus using the positioning apparatus according to claim 2 , wherein a vibration level that affects exposure is removed by the limiter or the dead zone. A featured exposure apparatus.

請求項７または８に記載の露光装置を用意する工程と、
前記露光装置を用いてレチクルパターンをウエハ上に投影する工程と、ウエハに感光剤を塗布する工程と、露光したウエハを現像する工程とを有することを特徴とするデバイス製造方法。 Preparing an exposure apparatus according to claim 7 or 8 ,
A device manufacturing method comprising: a step of projecting a reticle pattern onto a wafer using the exposure apparatus; a step of applying a photosensitive agent to the wafer; and a step of developing the exposed wafer.