JP7222660B2 - ステージ装置、リソグラフィ装置、および物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ステージ装置、リソグラフィ装置、および物品の製造方法に関する。

半導体デバイスなどの製造に用いられるリソグラフィ装置では、基板等を保持して移動させるステージ装置が用いられる。特許文献１には、基板を保持するθテーブルと、該θテーブルが回転自在に取り付けられたＸＹテーブルとを有する基板ステージ（ステージ装置）が記載されている。特許文献１に記載の基板ステージでは、ＸＹテーブルに設けられたミラーに光を照射して該ＸＹテーブルの位置を計測する干渉計を用いて、ＸＹテーブルの位置および姿勢が制御される。

特開昭６２－２００７２６号公報

リソグラフィ装置では、タクトタイムの改善が求められている。したがって、特許文献１に記載されたようにθテーブルとＸＹテーブルとを有する基板ステージでは、ＸＹテーブルによるθテーブルの保持力が閾値に達する前にＸＹテーブルを移動させることが好ましい。しかしながら、このような制御では、ＸＹテーブルとθテーブルとに位置ずれが生じた状態でそれらの相対位置が固定され、ＸＹテーブルが変形しうるため、ＸＹテーブルの姿勢を精度よく制御することが困難になりうる。

そこで、本発明は、ステージの姿勢を精度よく制御するために有利な技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としてのステージ装置は、基板を移動させるステージ装置であって、前記基板を保持する第１ステージと、前記第１ステージが回転可能に取り付けられるとともに、回転角が調整された前記第１ステージを保持する保持機構を有する移動可能な第２ステージと、
前記第２ステージに対する前記第１ステージの位置ずれを検出する検出部と、前記保持機構に前記第１ステージの保持を開始させた後、前記保持機構の保持力が閾値に達する前に前記第２ステージを移動させる処理を制御する制御部と、を含み、前記制御部は、前記検出部での検出結果と、前記第２ステージに対して前記第１ステージに任意の位置ずれを生じさせたときの前記第２ステージの姿勢の誤差成分を示す情報とに基づいて、前記処理時の前記第２ステージの変形に起因する前記第２ステージの姿勢誤差の推定を行い、当該推定に基づいて、前記姿勢誤差を低減するように前記第２ステージの姿勢を制御する、ことを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、例えば、ステージの姿勢を精度よく制御するために有利な技術を提供することができる。

本実施形態の処理フローを示す図である。 露光装置の構成を示す概略図である。 基板ステージの構成を示す概略図である。 従来の処理フローを示す図である。 基板ステージの概略図である。 基板ステージの概略図である。 基板ステージ（ミラー）の変形を説明するための図である。 露光結果を説明するための図である。 重ね合わせ精度を説明するための図である。 基準値を求める方法を示すフローチャートである。 補正値を決定する方法を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材ないし要素については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

本発明に係る一実施形態のステージ装置、および、このステージ装置を含むリソグラフィ装置の構成について説明する。本実施形態のステージ装置が採用されるリソグラフィ装置は、例えば、液晶表示デバイス（液晶パネル）や半導体デバイスを製造する際のリソグラフィ工程に使用されるものである。リソグラフィ装置としては、例えば、基板を露光する露光装置、モールドを用いて基板上の組成物を成形する成形装置（インプリント装置、平坦化装置）などが挙げられる。以下では、本実施形態のステージ装置を露光装置に採用する例について説明する。

露光装置は、原版Ｍおよび投影光学系を通過した光で基板Ｗ（具体的には、基板Ｗ上に塗布されたレジスト（感光剤））を露光することにより、基板Ｗにおける複数のショット領域の各々に原版Ｍのパターンを転写する処理（露光処理）を行うものである。本実施形態の露光装置は、原版Ｍと基板Ｗとを相対的に走査しながら原版Ｍのパターンを基板Ｗに転写するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（スキャナ）とするが、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置（ステッパ）としてもよい。ここで、原版Ｍとしては、例えばマスクやレチクルなどが用いられ、基板Ｗとしては、例えばガラスプレートや半導体ウェハなどが用いられうる。

［露光装置の構成について］
図２は、本実施形態の露光装置１０の構成を示す概略図である。露光装置１０は、例えば、照明光学系１と、アライメント検出部２と、原版ステージ３と、投影光学系４と、基板ステージ５（ステージ装置）と、制御部９とを含みうる。制御部９は、例えばＣＰＵやメモリなどを有するコンピュータによって構成されるとともに、装置内の各部に電気的に接続され、装置全体の動作を統括して制御する（即ち、基板Ｗの露光処理を制御する）。

照明光学系１は、例えば高圧水銀ランプなどの光源（不図示）から発せられた光を受けて、スリット状（例えば円弧状）に整形された照明光で原版Ｍの一部を照明する。原版ステージ３は、原版Ｍを保持し、少なくともＸ方向およびＹ方向に移動可能に構成される。投影光学系４は、原版Ｍに形成されたパターンのうち、照明光学系１によって照明された一部の像を、基板ステージ５により保持された基板Ｗに投影する。基板ステージ５は、基板Ｗを保持し、除振台８により支持された定盤６の上を、例えばＸ、Ｙ、Ｚ、ωＸ（Roll）、ωＹ（Pitch）、ωＺ（Yaw）の６軸方向に移動可能に構成されうる。原版ステージ３により保持された原版Ｍ、および基板ステージ５により保持された基板Ｗは、投影光学系４を介して光学的に共役な位置（投影光学系４の物体面および像面）にそれぞれ配置される。制御部９は、原版ステージ３と基板ステージ５とを投影光学系４の投影倍率に応じた速度比で相対的に同期走査（例えばＸ方向）することにより、原版Ｍのパターンを基板上に転写することができる。

ここで、露光装置１０には、基板ステージ５の位置および姿勢を計測する計測部７が設けられうる。計測部７は、例えば、基板ステージ５に設けられたミラー７２に光束（レーザ光）を照射し、ミラー７２からの反射光によって基板ステージ５（ミラー７２）までの距離を計測するレーザ干渉計７１を含みうる。このようなレーザ干渉計７１は、基板ステージ５（ミラー７２）の複数個所の位置（当該複数箇所までの距離）を計測することができるように複数設けられる。これにより、計測部７は、基板ステージ５の位置および姿勢を計測する（求める）ことができる。制御部９は、計測部７での計測結果に基づいて、基板ステージ５の位置および姿勢を制御し、基板Ｗの移動を制御することができる。

また、アライメント検出部２（アライメントスコープ）は、例えば、撮像素子および光学素子を有し、基板Ｗに設けられたマークの位置を原版Ｍおよび投影光学系４を介して検出する。露光装置１０では、このアライメント検出部２を用いて、基板Ｗにおける複数のショット領域の配列情報を求めるアライメント処理（グローバルアライメント）が行われる。具体的には、制御部９は、基板Ｗの露光処理を開始する前に、基板Ｗにおける代表的な幾つかのショット領域（サンプルショット領域）に設けられたマークの位置を、基板ステージ５（基板Ｗ）をステップ移動させながら、アライメント検出部２に検出させる。そして、アライメント検出部２で得られた検出値に対して統計処理を行うことにより、複数のショット領域の配列情報を求めることができる。

［基板ステージの構成］
次に、基板ステージ５（ステージ装置）の具体的な構成について説明する。図３は、基板ステージ５の構成を示す概略図である。図３（ａ）は、基板ステージ５を上方（Ｚ方向）から見た図であり、図３（ｂ）は、基板ステージ５を側方（Ｙ方向）から見た図である。基板ステージ５は、基板Ｗを保持する粗θステージ５１（第１ステージ）と、粗θステージ５１が回転可能に取り付けられるとともに、６軸方向に移動可能なＸＹステージ５２（第２ステージ）とを含みうる。また、基板ステージ５は、ＸＹステージ５２に対する粗θステージ５１の位置ずれ（粗θステージ５１とＸＹステージ５２との相対位置）を検出する検出部５３を含みうる。

粗θステージ５１は、例えば真空吸着などにより基板Ｗを保持する基板チャック５１ａと、ＸＹステージ５２に対して回転可能に案内する粗θガイド５１ｂとを含みうる。本実施形態では、粗θガイド５１ｂは、ＸＹステージ５２に対して粗θステージ５１（基板チャック５１ａ）を回転駆動する駆動機構としての機能を有しうる。なお、このように粗θステージ５１を設ける理由としては、ＸＹステージ５２ではωＺ（Yaw）方向への基板Ｗの駆動量を大きくすることができないからである。つまり、粗θステージ５１を設けることにより、ωＺ（Yaw）方向における基板Ｗの回転角の補正を十分に行うことが可能となる。

ＸＹステージ５２は、例えば、天板５２ａと、Ｘステージ５２ｂと、駆動機構５２ｃと、保持機構５２ｄとを含みうる。天板５２ａは、粗θステージ５１が回転可能に取り付けられるとともに、計測部７（レーザ干渉計７１）からの光を反射するミラー７２が取り付けられる。Ｘステージ５２ｂは、天板５２ａを支持するとともに、定盤６の上をＸ方向に移動可能に構成される。つまり、Ｘステージ５２ｂにより、基板ＷをＸ方向に移動させることができる。ここで、Ｘステージ５２ｂは、不図示のＹステージ上に搭載されうる。当該Ｙステージは、Ｘステージ５２ｂを支持するとともに、定盤６の上をＹ方向に移動可能に構成される。つまり、Ｘステージ５２ｂとＹステージとにより、基板ＷをＸＹ方向に移動させることができる。

駆動機構５２ｃは、天板５２ａとＸステージ５２ｂとの間に配置された複数のアクチュエータを含み、各アクチュエータによって天板５２ａをＺ方向に駆動して、天板５２ａとＸステージ５２ｂとの間隔を変更する。これにより、Ｚ、ωＸ（Roll）、ωＹ（Pitch）方向における天板５２ａの位置および姿勢を調整し、基板Ｗの位置および姿勢を制御することができる。また、保持機構５２ｄは、天板５２ａに設けられ、例えば真空吸着力などの保持力によって粗θステージ５１を保持可能に構成される。具体的には、粗θステージ５１によってωＺ（Yaw）方向における基板Ｗの回転角を調整（補正）するときには、保持機構５２ｄから圧縮空気を噴出させ（即ち正圧にし）、天板５２ａに対して粗θステージ５１を浮上させる。一方、粗θステージ５１の回転角が調整され、基板Ｗ（ＸＹステージ５２）を移動させるときには、保持機構５２ｄに保持力を発生させて（即ち負圧にし）、粗θステージ５１を保持させることで、粗θステージ５１とＸＹステージ５２との相対位置を固定する。

ここで、天板５２ａには、図３（ａ）に示すように、基板ステージ５のＸ方向の位置を計測するためのミラー７２ｘと、基板ステージ５のＹ方向の位置を計測するためのミラー７２ｙとが設けられうる。ミラー７２ｘには、例えば、計測部７のレーザ干渉計７１ｘから複数の光束が照射され、ミラー７２ｙには、例えば、計測部７のレーザ干渉計７１ｙから複数の光束が照射される。このように複数の光束を用いることにより、計測部７は、Ｘ、Ｙ方向における天板５２ａの位置、ωＸ（Roll）、ωＹ（Pitch）、ωＺ（Yaw）方向における天板５２ａの姿勢を計測することができる。また、計測部７は、Ｚ方向における天板５２ａの位置を計測するためのレーザ干渉計７１ｚを更に含みうる。

［従来のアライメント処理］
半導体デバイスや液晶パネルなどの製造では、露光装置１０などのリソグラフィ装置を用いて、基板Ｗにおける複数のショット領域の各々に対し、複数のパターンを転写する工程が行われうる。この際、層ごとの位置がずれると、製品としての所望の機能が得られなくなるため、複数の層を基板Ｗ上に精度よく重ね合わせることが重要である。したがって、露光装置１０では、２層目以降の基板露光時に、マスクＭのマーク（アライメントマーク）と基板Ｗのマーク（アライメントマーク）との相対位置を計測し、その計測結果に基づいてマスクＭと基板Ｗとの位置合わせを行う。マスクＭのマークと基板Ｗのマークとの相対位置は、アライメント検出部２によりマスクＭおよび投影光学系４を介して基板Ｗを観察して得られた画像から計測されうる。

このようなマーク計測は、上述したように、基板Ｗにおける代表的な幾つかのショット領域（サンプルショット領域）に対して行われ、その計測結果から、基板Ｗにおける複数のショット領域の配列情報が求められる。当該配列情報を求める処理は「アライメント処理」とも呼ばれる。アライメント処理で求められた配列情報と理想的な配列情報（例えば設計情報）とを比較することにより、基板Ｗにおける複数のショット領域が、理想の配列に対して倍率成分や回転成分を持って配列されていることを計算することができる。この計算結果に基づいて、基板ステージ５の姿勢および回転を制御したり、走査露光時における投影光学系４の投影倍率、原版ステージ３および基板ステージ５の走査速度を制御したりすることにより、重ね合わせ精度を許容範囲に収めることができる。

次に、上述した露光装置１０で行われうる従来の処理フローについて説明する。図４は、従来の処理フローを示す図である。図４に示すフローチャートの各工程は、制御部９によって行われうる。また、図５は、図４のフローチャートの工程を説明するための図であり、基板ステージ５を上方から見たときの概略図（上図）と、基板ステージ５を側方から見たときの概略図（下図）とが示されている。

Ｓ２０１では、制御部９は、１つ目のサンプルショット領域を、アライメント検出部２による検出位置（アライメント位置）に配置するように、ＸＹステージ５２を移動させる。Ｓ２０２では、制御部９は、１つ目のサンプルショット領域のマーク計測（プリ画像計測）をアライメント検出部２に実行させる（図５（ａ）参照）。これにより、基板Ｗのラフな（大まかな）回転成分を得ることができる。Ｓ２０３では、制御部９は、Ｓ２０２のマーク計測で得られた基板Ｗの回転成分が補正されるように、粗θステージ５１の回転角を調整する（図５（ｂ）参照）。このＳ２０１～Ｓ２０３の工程では、制御部９は、ＸＹステージ５２の保持機構５２ｄから圧縮空気を噴出させて（即ち正圧にして）、粗θステージ５１をＸＹステージ５２から浮上させた状態にする。

Ｓ２０４では、制御部９は、保持機構５２ｄに保持力を発生させて（即ち負圧にし）、保持機構５２ｄによる粗θステージ５１の保持を開始する。Ｓ２０５では、制御部９は、保持機構５２ｄの保持力が第１閾値に達したか否かを判定する。第１閾値とは、ＸＹステージ５２（保持機構５２ｄ）上に着座した状態の粗θステージ５１が、ＸＹステージ５２に対して位置ずれが発生しないと判定される保持力の値である。即ち、第１閾値とは、アライメント検出部２によるマーク計測を高精度に行うことができる程度に粗θステージ５１がＸＹステージ５２に固定されるときの保持力の値でありうる。保持機構５２ｄの保持力は、例えば、真空吸着力を検出する圧力センサ等を用いて検出されうる。Ｓ２０６では、制御部９は、１つ目のサンプルショット領域のマーク計測（ファイン画像計測）をアライメント検出部２に実行させる（図５（ｃ）参照）。

Ｓ２０７では、制御部９は、保持機構５２ｄの保持力が第２閾値に達したか否かを判定する。第２閾値とは、ＸＹステージ５２を移動させても、ＸＹステージ５２に対する粗θステージ５１の位置ずれを許容範囲に収めることができる（即ち、ＸＹステージ５２に対する粗θステージ５１の位置を固定することができる）保持力の値に設定されうる。Ｓ２０８では、制御部９は、２つ目のサンプルショット領域をアライメント位置に配置するように、ＸＹステージ５２を移動させる（ステップ移動させる）。Ｓ２０９では、制御部９は、２つ目のサンプルショット領域のマーク計測（ファイン画像計測）をアライメント検出部２に実行させる（図５（ｄ）参照）。

Ｓ２１０では、制御部９は、全てのサンプルショット領域に対してマーク計測（ファイン画像計測）を行ったか否かを判定する。マーク計測を行っていないサンプルショット領域がある場合には、当該サンプルショット領域に対してＳ２０８～Ｓ２０９の工程を行う。一方、全てのサンプルショット領域に対してマーク計測（ファイン画像計測）を行った場合にはＳ２１１に進む。Ｓ２１１では、制御部９は、サンプルショット領域のマーク計測（ファイン画像計測）での計測結果に対して統計処理を行うことにより、基板Ｗの倍率成分および回転成分の補正値を求める（複数のショット領域の配列情報を求めてもよい）。Ｓ２１２では、制御部９は、Ｓ２１１で求めた補正値を反映しながら、各ショット領域の露光処理を行う。
［タクトタイムの改善］
露光装置１０では、タクトタイム（スループット）を改善させることが求められている。上述した従来のアライメント処理では、保持機構５２ｄの保持力が第２閾値に達するまでの待機時間（Ｓ２０７）がタクトタイムを低下させる１つの要因であり、当該待機時間を低減させればタクトタイムを改善することができる。しかしながら、保持機構５２ｄの保持力が第２閾値に達する前にＸＹステージ５２を移動させてしまうと、ＸＹステージ５２の加減速によって粗θステージ５１がＸＹステージ５２に対して位置ずれを起こしうる（図６（ｂ）参照）。そして、そのような位置ずれが生じた状態で保持機構５２ｄの保持力が第２閾値に達すると、ＸＹステージ５２に変形（弾性変形）が生じうる（図６（ｃ）参照）。なお、図６は、基板ステージ５の状態遷移を示す図であり、図６（ａ）は、保持機構５２ｄによる粗θステージ５１の保持を開始する前の状態を示している。

例えば、従来のアライメント処理のシーケンスでは、保持機構５２ｄの保持力が第２閾値に達した状態でＸＹステージ５２を移動させる。そのため、粗θステージ５１と保持機構５２ｄとの静止摩擦力が十分に作用し、ＸＹステージ５２を加減速させても、ＸＹステージ５２に対して粗θステージ５１が位置ずれを起こしにくい。一方、保持機構５２ｄの保持力が第２閾値に達する前にＸＹステージ５２を移動させると、保持機構５２ｄの静止摩擦力では粗θステージ５１を保持しきれなくなる。その結果、一部の力が粗θガイド５１ｂを通してＸＹステージ５２の天板５２ａに伝達され、天板５２ａが変形（弾性変形）を起こす。また、この力は、ＸＹステージ５２の加減速中にのみ発生するため、加減速が終了した際に粗θステージ５１が浮上した状態であると、天板５２ａの変形は解放される。

しかしながら、実際には、ＸＹステージ５２の天板５２ａが変形を起こした状態で保持機構５２ｄの保持力が第２閾値に達し、粗θステージ５１が保持機構５２ｄによって保持されるため、天板５２ａの変形が解放されずに残存してしまう。天板５２ａにはミラー７２が固定されているため、天板５２ａの変形は、図６（ｃ）に示すようにミラー７２を傾斜させたり、図７の右図に示すようにミラー７２を湾曲させたりしうる。そのため、計測部７（レーザ干渉計７１）の計測結果に基づいてＸＹステージ５２の姿勢を制御すると、ＸＹステージ５２の変形に起因したＸＹステージ５２の姿勢誤差が生じうる。

例えば、図６（ｃ）に示すようにミラー７２が傾斜している場合、計測部７（レーザ干渉計７１）の計測結果に基づいて、ミラー７２の傾斜を補正するようにＸＹステージ５２の姿勢が制御される。そのため、ＸＹステージ５２の姿勢誤差として、図６（ｄ）に示すようにＸＹステージ５２（天板５２ａ）が傾き、それに伴って、デフォーカスが発生しうる。また、図７の右図に示すようにミラー７２が湾曲している場合、アライメント処理時において、計測部７（レーザ干渉計７１）の計測結果に基づいて行われるサンプルショット領域間のステップ移動の制御に誤差が生じる。そのため、当該ステップ移動の際にもＸＹステージの姿勢誤差が生じ、当該アライメント処理で得られた配列情報において、ミラー７２の湾曲に倣った歪みが発生しうる。つまり、このような配列情報を用いて露光処理を行うと、図８の右図に示すように、露光結果においても、ミラー７２の湾曲に倣った歪みが発生し、重ね合わせ精度が低下しうる。さらに、このようなミラー７２の変形・湾曲は、アライメント処理中に発生するため、そのずれ成分が検出されず、図９に示すような形状に重ね合わせ精度が低下しうる。

［本実施形態のアライメント処理］
本実施形態の露光装置１０（制御部９）は、タクトタイムを改善させるため、保持機構５２ｄに粗θステージ５１の保持を開始させた後、保持機構５２ｄの保持力が第２閾値に達する前にＸＹステージ５２を移動させる処理を行う。そして、本実施形態では、更に、当該処理時のＸＹステージ５２の変形に起因するＸＹステージ５２の姿勢誤差の推定を行い、当該推定に基づいて、ＸＹステージ５２の姿勢誤差を低減するようにＸＹステージ５２の姿勢を制御する。以下に、本実施形態の処理フローについて説明する。

図１は、本実施形態の処理フローを示す図である。図１に示すフローチャートの各工程は、制御部９によって行われうる。なお、Ｓ１０１～Ｓ１０５は、図４に示すフローチャートのＳ２０１～Ｓ２０５と同じ工程であるため、ここでの説明を省略する。

Ｓ１０６では、制御部９は、１つ目のサンプルショット領域のマーク計測（ファイン画像計測）をアライメント検出部２に実行させる。Ｓ１０７では、制御部９は、ＸＹステージ５２に対する粗θステージ５１の位置ずれを検出部５３に検出させる（以下、「位置ずれ検出」と呼ぶことがある）。Ｓ１０６～Ｓ１０７の工程は、ＸＹステージ５２を移動させる前であるため、ＸＹステージ５２に対する粗θステージ５１の位置ずれは生じていない。したがって、Ｓ１０６におけるマーク計測の結果、および、Ｓ１０７での位置ずれ検出の結果は、後続のマーク計測の結果および位置ずれ検出の結果の基準となりうる。

Ｓ１０８では、制御部９は、２つ目のサンプルショット領域をアライメント位置に配置するように、ＸＹステージ５２を移動させる（ステップ移動させる）。Ｓ１０９では、制御部９は、２つ目のサンプルショット領域のマーク計測（ファイン画像計測）をアライメント検出部２に実行させる。Ｓ１１０では、制御部９は、ＸＹステージ５２に対する粗θステージ５１の位置ずれを検出部５３に検出させる。Ｓ１１１では、制御部９は、全てのサンプルショット領域に対してマーク計測（ファイン画像計測）および位置ずれ検出を行ったか否かを判定する。マーク計測および位置ずれ検出を行っていないサンプルショット領域がある場合には、当該サンプルショット領域に対してＳ１０８～Ｓ１１０を行う。一方、全てのサンプルショット領域に対してマーク計測および位置ずれ検出を行った場合にはＳ１１２に進む。

Ｓ１１２では、制御部９は、サンプルショット領域のマーク計測（ファイン画像計測）での計測結果に対して統計処理を行うことにより、基板Ｗの倍率成分および回転成分の補正値を求める（複数のショット領域の配列情報を求めてもよい）。Ｓ１１３では、制御部９は、サンプルショット領域の位置ずれ検出での検出結果に基づいて、各ショット領域でのＸＹステージ５２（基板ステージ５）の姿勢誤差を推定（算出）する。そして、当該推定に基づいて、ＸＹステージ５２の姿勢誤差を低減するための補正値を求める。Ｓ１１４では、制御部９は、Ｓ１１２で求めた基板Ｗの倍率成分および回転成分の補正値を反映しながら、且つ、Ｓ１１３で求めた補正値に基づいてＸＹステージ５２の姿勢を制御しながら、各ショット領域の露光処理を行う。

ここで、ＸＹステージ５２（天板５２ａ）の変形は、ＸＹステージ５２に対する粗θステージ５１の位置ずれによる粗θガイド５１ｂの応力状態の変化が原因である。そのため、ＸＹステージ５２（天板５２ａ）の変形量とＸＹステージ５２に対する粗θステージ５１の位置ずれ量とには相関がある。ミラー７２ｘ、７２ｙの径やおよび屈曲は、ＸＹステージ５２（天板５２ａ）の変形が原因であるため、ミラー７２ｘ、７２ｙの傾斜および屈曲は、ＸＹステージ５２（天板５２ａ）の変形と相関がある。よって、ＸＹステージ５２に対する粗θステージ５１の位置ずれ量は、ミラー７２ｘ、７２ｙの傾斜量および屈曲量と相関がある。ゆえに、ＸＹステージ５２に対する粗θステージ５１の位置ずれ量から、ミラー７２ｘ、７２ｙの傾斜量および屈曲量、ＸＹステージ５２（天板５２ａ）の変形量を推定（算出）することができる。また、その推定値に基づいて、走査露光時のＸＹステージ５２の姿勢を補正することができる。

［ＸＹステージの姿勢誤差の推定］
次に、ＸＹステージ５２の姿勢誤差を推定する方法、即ち、ＸＹステージ５２の姿勢誤差を低減するための補正値を求める方法（図１のＳ１１３）について説明する。ＸＹステージ５２の姿勢誤差は、ＸＹステージ５２に対して粗θステージ５１に任意（所定）の位置ずれを生じさせたときのＸＹステージ５２の姿勢の誤差成分を示す情報を基準値として求め、当該基準値に係数を乗ずることにより推定される。

まず、基準値を求める方法について、図１０を参照しながら説明する。図１０は、基準値を求める方法を示すフローチャートである。図１０に示すフローチャートの各工程は、制御部９によって行われうる。また、前提として、ＸＹステージ５２（天板５２ａ）と粗θステージ５１との間に位置ずれが生じていない状態で装置が調整されており、この状態におけるミラー７２ｘ、７２ｙの形状、および粗θステージ５１の上面のＺ変位（平面度）は既知であるものとする。

Ｓ３０１では、制御部９は、ＸＹステージ５２に対して粗θステージ５１に任意の位置ずれが生じるようにＸＹステージ５２を駆動し、その状態で保持機構５２ｄに粗θステージを保持させる。Ｓ３０２では、制御部９は、ＸＹステージ５２に対する粗θステージ５１の位置ずれを検出部５３に検出させる。Ｓ３０３では、制御部９は、ミラー７２ｘ、７２ｙの形状を計測する。ミラー７２の形状の計測は、例えば、バーミラーベント計測の機能を使用して行われうる。バーミラーベント計測とは、計測対象のミラーの延伸方向に沿ってＸＹステージ５２を移動させながら、２つの干渉計を用いて当該ミラーの位置を計測していく方法である。これにより、ミラーの曲がりやうねりを計測することができる。

Ｓ３０４では、制御部９は、定盤６上における複数の位置にＸＹステージ５２を移動させ、各位置において粗θステージ５１の上面のＺ変位（平面度）を計測する。当該Ｚ変位は、例えば、波面センサを装置内に設けておき、その波面センサを用いて計測することができる。Ｓ３０５では、制御部９は、Ｓ３０２～Ｓ３０４で得られた値をそれぞれ、基準位置ずれ量、基準ミラー変形量、基準Ｚ変位量として記憶する。これにより、制御部９は、基準位置ずれ量に対するＸＹステージ５２の姿勢の誤差成分（基準ミラー変形量、基準Ｚ変位量）を示す情報を得ることができる。

次に、ＸＹステージ５２の姿勢誤差を推定し、その補正値を決定する方法について、図１１を参照しながら説明する。図１１は、ＸＹステージ５２の姿勢誤差を低減するための補正値を決定する方法を示すフローチャートである。図１１に示すフローチャートの各工程は、制御部９によって行われうる。

Ｓ４０１では、制御部９は、図１に示すフローチャートにおいて検出部５３で検出されたＸＹステージ５２に対する粗θステージ５１の位置ずれ（位置ずれ方向／量）を取得する。例えば、制御部は、Ｓ１０７での位置ずれ検出の結果とＳ１１０での位置ずれ検出の結果との差分を、ＸＹステージ５２に対する粗θステージ５１の位置ずれ方向／量として求めてもよい。Ｓ４０２では、制御部９は、Ｓ４０１で取得した位置ずれ量と、図１０に示すフローチャートで得られた基準位置ずれ量（任意の位置ずれ）との比率を算出する。

Ｓ４０３では、制御部９は、Ｓ４０１で得られた位置ずれ方向／量を、ＸＹステージ５２の姿勢誤差として推定し、その補正値ａを求める。例えば、ＸＹステージ５２（天板５２ａ）と粗θステージ５１との間に、検出部５３として３箇所に変位計を設置する。変位計の計測方向の一例としては、Ｘ方向：２箇所、Ｙ方向：１箇所としてもよいが、Ｘ方向とＹ方向とで個数を変えてもよい。粗θステージ５１はＸＹθ方向に関して剛体であると仮定すると、３箇所の変位計の計測結果からＸＹステージ５２における任意の点における位置ずれを論理的に計算することができる。具体的には、変位計の設置個所の座標は予め分かっているため、移動前のベクトルと移動後のベクトルとにおいて外積が同一との条件の下で当該位置ずれを計算することができる。

Ｓ４０４では、制御部９は、図１０に示すフローチャートで得られた基準ミラー変形量に、Ｓ４０２で算出した比率を係数として乗ずることにより、ミラー屈曲によるＸＹステージの姿勢誤差（オーバーレイ変化）を推定し、その補正値ｂを求める。例えば、位置ずれがＡのときのバーミラーベント計測結果を事前に取得して装置に記憶させておき、位置ずれがＢのときのバーミラーの屈曲量を、「位置ずれがＡのときのバーミラーベント計測結果」に「Ｂ／Ａ」を乗ずることにより計算することができる。

Ｓ４０５では、制御部９は、図１０に示すフローチャートで得られた基準Ｚ変位量に、Ｓ４０２で算出した比率を係数として乗ずることにより、ミラー傾斜によるＸＹステージの姿勢誤差（Ｚ変位）を推定し、その補正値ｃを求める。Ｓ４０６では、制御部９は、Ｓ４０３～Ｓ４０５で求めた補正値の和（ａ＋ｂ＋ｃ）を求め、その補正値の和を、露光時にＸＹステージ５２の姿勢誤差を補正するための補正値として設定する。

上述したように、本実施形態の露光装置１０は、保持機構５２ｄに粗θステージ５１の保持を開始させた後、保持機構５２ｄの保持力が第２閾値に達する前にＸＹステージ５２を移動させる処理を行う。そして、当該処理時のＸＹステージ５２の変形に起因するＸＹステージ５２の姿勢誤差の推定を行い、当該推定に基づいて、ＸＹステージ５２の姿勢誤差を低減するようにＸＹステージ５２の姿勢を制御する。このような制御により、タクトタイムを改善することができるとともに、ＸＹステージ５２の変形に起因する露光性能（例えば重ね合わせ精度）の低下を補償し、アライメント処理および露光処理のシーケンスの自由度を向上させることができる。

ここで、本実施形態の変形例として、例えば、保持機構５２ｄの保持力が第２閾値に達した後にＸＹステージを移動させる第１モードと、保持機構５２ｄの保持力が第２閾値に達する前にＸＹステージを移動させる第２モードとを選択可能に構成されてもよい。第１モードとは、図４に示す処理フローを実行するモードであり、重ね合わせ精度（アライメント精度）を優先するモードである。一方、第２モードとは、図１に示す処理フローを実行するモードであり、タクトタイムの改善を優先するモードである。このようなモード選択は、露光装置１０に設けられたユーザインタフェースを介して行われうる。

＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態にかかる物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、基板に塗布された感光剤に上記の露光装置を用いて潜像パターンを形成する工程（基板を露光する工程）と、かかる工程で潜像パターンが形成された基板を現像（加工）する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

１：照明光学系、２：アライメント検出部、３：原版ステージ、４：当該光学系、５：基板ステージ、５１：粗θステージ、５２：ＸＹステージ、５２ａ：天板、５２ｄ：保持機構、５３：検出部

Claims (8)

1. 基板を移動させるステージ装置であって、
   前記基板を保持する第１ステージと、
   前記第１ステージが回転可能に取り付けられるとともに、回転角が調整された前記第１ステージを保持する保持機構を有する移動可能な第２ステージと、
   前記第２ステージに対する前記第１ステージの位置ずれを検出する検出部と、
   前記保持機構に前記第１ステージの保持を開始させた後、前記保持機構の保持力が閾値に達する前に前記第２ステージを移動させる処理を制御する制御部と、
   を含み、
   前記制御部は、前記検出部での検出結果と、前記第２ステージに対して前記第１ステージに任意の位置ずれを生じさせたときの前記第２ステージの姿勢の誤差成分を示す情報とに基づいて、前記処理時の前記第２ステージの変形に起因する前記第２ステージの姿勢誤差の推定を行い、当該推定に基づいて、前記姿勢誤差を低減するように前記第２ステージの姿勢を制御する、ことを特徴とするステージ装置。
2. 前記制御部は、前記検出部で検出された前記位置ずれと前記情報における前記任意の位置ずれとの比率を算出し、前記情報における前記誤差成分に前記比率を乗ずることにより前記姿勢誤差を推定する、ことを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
3. 前記閾値は、前記第２ステージを移動させても、前記第２ステージに対する前記第１ステージの位置ずれを許容範囲に収めることができる保持力の値に設定される、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のステージ装置。
4. 前記ステージ装置は、前記保持機構の保持力が前記閾値に達した後に前記第２ステージを移動させる第１モードと、前記保持機構の保持力が前記閾値に達する前に前記第２ステージを移動させる第２モードとを含む、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のステージ装置。
5. 前記第２ステージにおける複数個所の位置を計測する計測部を更に含み、
   前記制御部は、前記計測部での計測結果に基づいて前記第２ステージの姿勢を制御する、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のステージ装置。
6. 前記検出部は、前記第１ステージと前記第２ステージとの間に配置されている、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のステージ装置。
7. 基板上にパターンを形成するリソグラフィ装置であって、
   請求項１乃至６のいずれか１項に記載のステージ装置を含む、ことを特徴とするリソグラフィ装置。
8. 請求項７に記載のリソグラフィ装置を用いて基板上にパターンを形成する形成工程と、
   前記形成工程でパターンを形成された前記基板を加工する加工工程と、を含み、
   前記加工工程で加工された前記基板から物品を製造することを特徴とする物品の製造方法。

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