JPH10125594A - ステージ制御装置及び露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２つのステージを相対的に位置合わせする際
に、精度の高い位置合わせを短時間で行うようにする。 【解決手段】 ウエハステージ１４の目標位置と干渉計
３２によりウエハステージ１４の現在位置との位置誤差
を位置誤差演算部５０で演算し、これを動作信号として
ウエハステージ制御部５２によって与えられる制御量に
よりウエハ駆動装置３４を駆動してウエハステージ１４
を目標位置に収束させる。ウエハステージが目標位置か
らずれている場合は、位置誤差演算部５０からの誤差信
号を目標値信号としてレチクルステージ１６を移動制御
して、相対的な位置合わせを行う。その際の目標値信号
は、目標値フィルタ部５４を通してレチクルステージの
制御特性上、振動を大きくする周波数帯域成分が除去さ
れて位置誤差演算部５６に送出される。これにより、高
精度な位置合わせが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ステージ制御装置
及び露光装置に係り、特に複数のステージを相対的に位
置合わせするステージ制御装置及びそのステージ制御装
置を用いた露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体素子や液晶表示基板等
の製造工程におけるフォトリソグラフィ工程では、マス
ク（又はレチクル；以下、適宜「レチクル」と総称す
る）に形成された回路パターンを投影光学系を介して、
表面にフォトレジストが塗布されたウエハ又はガラスプ
レート等の感光基板に投影する露光装置が用いられてお
り、中でも逐次移動型の一括露光方式が採用されたステ
ップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわ
ゆるステッパ）が多く用いられている。

【０００３】このステッパ等の露光装置では、ウエハ等
の感光基板を載置したウエハステージを露光位置に順次
精密に位置決めして露光動作を行い、レチクルの回路パ
ターン像をウエハ上に順次転写することが行われてい
た。ここで、従来の回路パターン像が形成されているレ
チクルは、真空チャック等の固定手段によってレチクル
ホルダに固定されている。

【０００４】このため、従来の露光装置では、ウエハス
テージを２次元方向に移動させて精密に位置決めしたと
しても、ウエハステージが移動面内でθ回転（以下、
「ヨーイング」という）したり、あるいは、ウエハス
テージを位置制御する上でオフセット（一定量の位置誤
差）があると、ウエハステージを目標位置に位置決めし
てもレチクルとウエハとの相対位置がずれてしまい、大
きな転写誤差要因となっていた。

【０００５】そこで、上記のようなレチクルとウエハと
の相対位置のずれを無くすため、レチクル側にも微動機
構を設けて、ウエハステージの位置決め誤差に応じてレ
チクルステージ側を動かすことにより、ウエハとレチク
ルとの相対位置誤差を少なくすることが提案されてい
る。これを、ウエハステージとレチクルステージとを相
対的に位置合わせするステージ制御機構を示した図６を
用いて説明する。

【０００６】図６によれば、不図示のメインコンピュー
タ等からウエハステージの目標位置が入力されると、位
置誤差演算部１０２では、この目標位置と後述する干渉
計１１４によって計測されたウエハステージ１１２の現
在位置との差である位置誤差（位置偏差）が演算されて
ウエハステージ制御部１０４に送出される。ウエハステ
ージ制御部１０４では、この位置誤差を動作信号として
制御動作（例えばＰ又はＰＩ動作）を行い、ウエハ駆動
装置１１０に対して制御量を与える。ウエハ駆動装置１
１０では、この制御量に応じた推力を発生してウエハス
テージ１１２を駆動する。これにより、ウエハステージ
１１２が移動し、このウエハステージ１２の位置が干渉
計１１４によって計測され、この計測値が前述した位置
誤差演算部１０２にフィードバックされる。

【０００７】また、図６に示される制御機構では、位置
誤差演算部１０２の出力がレチクルステージ制御系を構
成する位置誤差演算部１０６に対して目標値として与え
られる。この位置誤差演算部１０６では、この目標値と
後述する干渉計１２０により計測されるレチクルステー
ジ１１８の現在位置との差である位置偏差が演算されて
レチクルステージ制御部１０８に送出される。レチクル
ステージ制御部１０８では、この差を動作信号として制
御動作（例えば、Ｐ又はＰＩ動作）を行い、レチクル駆
動装置１１６に対して制御量を与える。レチクル駆動装
置１１６ではこの制御量に応じた推力を発生してレチク
ルステージ１１８を駆動する。これにより、レチクルス
テージ１１８が微動し、このレチクルステージ１１８の
位置が干渉計１２０によって計測され、この計測値が前
述した位置誤差演算部１０６にフィードバックされる。

【０００８】先に述べたように、レチクル側を固定して
ウエハステージを移動させて精密に位置決めする場合
は、位置決め動作中にウエハステージにヨーイング（θ
回転）が発生したり、制御上のオフセットがあると、転
写された像に回転、あるいはシフトなどが発生して大き
な転写誤差要因となる。これを改善すべく、上記した位
置誤差演算部１０６では、位置誤差演算部１０２から出
力されるウエハステージ側の位置誤差を目標値とし、そ
の目標値とレチクルステージ１１８の現在位置との誤差
信号を、動作信号としてレチクルステージ１１８側を微
動させてウエハとレチクルとを相対的に位置合わせする
ステージ制御機構を採用している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなステージ制御機構にあっては、レチクルを載せたレ
チクルステージを常にウエハステージの現在位置と目標
位置との偏差（誤差信号）に基づいて位置決めする必要
があるため、その誤差信号にレチクルステージの制御特
性上、振動をより大きくしてしまう周波数でウエハステ
ージが振動しながら目標値に収束していった場合、レチ
クルステージ側で補正しようとすると、ウエハとレチク
ルとの相対誤差が一層大きくなって位置合わせ精度が劣
化したり、ステージが整定するまでの時間（位置合わせ
時間）が長くかかるという不都合があった。

【００１０】図７（ａ）には、ウエハステージの位置誤
差信号の周波数スペクトル（実線Ｗ）に対して、その位
置誤差信号に追従したレチクルステージの位置誤差信号
の周波数スペクトル（破線Ｒ）が示されている。この図
７（ａ）に示されるように、ウエハステージの位置誤差
信号（Ｗ）にレチクルステージの制御特性上、振動をよ
り大きくする周波数成分（ｆ１〜ｆ２）が含まれている
場合、これに追従するレチクルステージの位置誤差信号
（Ｒ）ではその誤差振幅がさらに大きくなる。

【００１１】また、図７（ｂ）では、図７（ａ）に示さ
れる位置誤差信号を用いて、ウエハステージのみを移動
させて位置決めした場合の位置誤差（実線Ｗ）と、ウエ
ハステージとレチクルステージの両方を移動させて相対
的に位置合わせした場合の相対誤差（破線Ｒ，Ｗ）が示
されている。図７（ｂ）からもわかるように、ウエハス
テージのみを移動させた場合の位置誤差（Ｗ）よりも、
レチクルステージで補正を行った場合の相対的な位置誤
差（Ｒ，Ｗ）の方が大きくなってしまい、位置合わせ精
度が劣化する上、位置合わせに要する時間が長くなると
いう不都合があった。

【００１２】本発明は、かかる従来技術の有する不都合
に鑑みてなされたもので、その目的は、２つのステージ
を相対的に位置合わせする際に、精度の高い位置合わせ
を、短時間で行うことができるステージ制御装置を提供
することにある。

【００１３】また、本発明の別の目的は、２つのステー
ジとしてウエハステージとレチクルステージとの相対的
な位置合わせを高精度かつ短時間で行うことによって、
露光精度が高く、高スループットの露光装置を提供する
ことにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、第１のステージ（１４）と第２のステージ（１６）
とを相対的に位置合わせするステージ制御装置であっ
て、目標値に応じて前記第１のステージ（１４）の移動
を制御する制御系（３２、３４、５２）と；前記第１の
ステージの目標値からのずれに応じた誤差信号を出力す
る第１の誤差信号出力手段（５０）と；前記誤差信号に
含まれる前記第２のステージ（１６）の制御特性上振動
を増大させる特定の周波数帯域成分を選択的に除去する
振動成分除去手段（５４）と；前記振動成分除去手段
（５４）によって前記特定の周波数帯域成分が除去され
た前記誤差信号を目標値信号として前記第２のステージ
（１６）の移動を制御する閉ループ制御系（１９、２
２、５６、５８、）とを有する。

【００１５】これによれば、制御系により第１のステー
ジの移動が目標値に応じて制御される。これと同時に、
第１の誤差信号出力手段により第１のステージの目標値
からのずれに応じた誤差信号が出力され、その誤差信号
に含まれる第２のステージの制御特性上振動を増大させ
る特定の周波数帯域成分が振動成分除去手段によって選
択的に除去される。その特定の周波数帯域成分が除去さ
れた誤差信号は、目標値信号として閉ループ制御系に与
えられる。閉ループ制御系では、この目標値信号に基づ
いて第２のステージの移動を制御する。この場合、第１
のステージの目標値からのずれに応じた誤差信号の中か
ら、第２のステージの制御特性上振動を増大させる周波
数帯域成分を除去した誤差信号を目標値信号として、第
２のステージを移動制御するようにしたので、位置合わ
せ精度を劣化させることなく第１のステージと第２のス
テージとを相対的に位置合わせすることができる。

【００１６】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のステージ制御装置において、前記制御系は、前記第１
のステージ（１４）の位置を検出する第１の位置検出手
段（３２）と；前記第１のステージ（１４）を所定の方
向へ移動させる第１の移動手段（３４）と；前記第１の
ステージ（１４）の目標値と前記第１の位置検出手段
（３２）の検出位置とに基づいて出力される前記第１の
誤差信号出力手段（５０）からの誤差信号を動作信号と
して、前記第１のステージ（１４）が目標位置まで移動
するように前記第１の移動手段（３４）を制御する第１
の制御手段（５２）とを有し、前記閉ループ制御系は、
前記第２のステージ（１６）の位置を検出する第２の位
置検出手段（２２）と；前記第２のステージ（１６）を
所定の方向へ移動させる第２の移動手段（１９）と；前
記振動成分除去手段（５４）によって特定の周波数帯域
成分が除去された前記誤差信号を前記第２のステージ
（１６）の目標値信号とし、その目標値信号と前記第２
の位置検出手段（２２）の検出位置とのずれに基づく誤
差信号を出力する第２の誤差信号出力手段（５６）と；
前記第２の誤差信号出力手段（５６）から出力される誤
差信号を動作信号として、前記第２のステージ（１６）
の位置を前記第１のステージ（１４）に合わせるように
前記第２の移動手段（１９）を制御する第２の制御手段
（５８）とを有している。

【００１７】これによれば、制御系を構成する第１の位
置検出手段により第１のステージの位置が検出され、第
１の制御手段ではこの第１の位置検出手段の検出位置に
基づいて第１のステージを目標位置まで移動させるよう
に第１の移動手段を制御する。これと同時に、前記の如
く、第１の誤差信号出力手段により第１のステージの目
標値からのずれに応じた誤差信号が出力され、その誤差
信号に含まれる第２のステージの制御特性上振動を増大
させる特定の周波数帯域成分が振動除去手段によって選
択的に除去され、この誤差信号が目標値信号として閉ル
ープ制御系に与えられる。

【００１８】一方、第２のステージの位置は、閉ループ
制御系を構成する第２の位置計測手段により計測され、
この計測位置と前記目標値信号とに基づいて第２の誤差
信号出力手段により第２のステージと第１のステージと
のずれに応じた誤差信号が出力され、第２の制御手段で
は第２の移動手段を介して第２のステージの移動を制御
する。このため、第２のステージの振動が大きくならず
に、第１のステージと第２のステージとの相対的な位置
合わせが短時間で高精度に行われる。

【００１９】請求項３に記載の発明は、請求項１又は２
に記載のステージ制御装置において、前記振動成分除去
手段（５４）は、ローパスフィルタである。

【００２０】これによれば、第２のステージの制御特性
上振動をより大きくする高周波の周波数帯域成分がカッ
トされ、それよりも低い周波数帯域成分のみを通過させ
るローパスフィルタを用いたため、第２のステージの振
動を大きくせずに移動させることができる。

【００２１】請求項４に記載の発明は、マスク（Ｒ）の
パターンを投影光学系を介して感光基板（Ｗ）上に転写
する露光装置であって、前記感光基板（Ｗ）が搭載され
る第１のステージ（１４）と、前記マスク（Ｒ）が搭載
される第２のステージ（１６）の移動を制御する請求項
１又は２に記載のステージ制御装置を備えている。

【００２２】これによれば、本発明の露光装置は、前記
ステージ制御装置を備えていることから、前記第１のス
テージを感光基板が搭載されたステージとし、前記第２
のステージをマスクが搭載されたステージとして、両ス
テージを相対的に位置合わせすることによって、高精度
の露光が可能となり、露光処理のスループットを向上さ
せることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図１な
いし図５に基づいて説明する。

【００２４】図１には、本発明に係るステージ制御装置
を具備したステップ・アンド・リピート方式による縮小
投影型露光装置（いわゆる、ステッパ）１０の構成が概
略的に示されている。

【００２５】この縮小投影型露光装置１０は、ウエハ支
持台１２上で感光基板としてのウエハＷを保持して２次
元方向（図１における紙面に平行なＸ軸方向及び紙面に
直交するＹ軸方向）に移動可能とされた第１のステージ
としてのウエハステージ１４と、このウエハステージ１
４の上方に配置され、その光軸方向がＸＹ平面に直交す
るＺ軸方向とされた投影光学系ＰＬと、この投影光学系
ＰＬの更に上方に配置され、マスクとしてのレチクルＲ
を保持してウエハステージ１４の移動面と平行な面内で
微小移動する第２のステージとしてのレチクルステージ
１６とを備えている。

【００２６】これを更に詳述すると、前記レチクルステ
ージ１６は、レチクル支持台１８上に載置され、レチク
ルステージ１６上にレチクルＲが真空チャック（図示省
略）等により保持されている。レチクルステージ１６
は、投影光学系ＰＬの光軸に垂直な面内で図１の紙面に
平行なＸ方向、紙面に直交するＹ方向及び回転方向（θ
方向）に、第２の移動手段としてのレチクル駆動装置１
９によってそれぞれ微小量だけ移動可能に構成されてお
り、レチクルＲの２次元平面内の高精度な位置制御が可
能になっている。レチクルステージ１６上には、図１に
移動鏡２０で代表的に示される移動鏡（実際にはＸ軸方
向に延設されたＹ軸用移動鏡とＹ軸方向に延設されたＸ
軸用移動鏡とが存在するが、図１ではこれらの移動鏡を
移動鏡２０として代表的に図示している。）が配置さ
れ、レチクル支持台１８上に配置された第２の位置検出
手段としての干渉計２２（この干渉計も実際には、Ｘ軸
方向位置計測用の干渉計と２つのＹ軸方向位置計測用の
干渉計との合計３つが存在するが、図１ではこれらの干
渉計を干渉計２２として代表的に図示している。）によ
って、常時レチクルステージ１６のＸ方向、Ｙ方向及び
θ方向の位置がモニタされている。干渉計２２により得
られた位置情報Ｓ１は主制御系２４に供給されている。

【００２７】また、上述したウエハ支持台１２上には、
Ｙ軸方向に移動自在なウエハＹ軸ステージ２６が載置さ
れ、このウエハＹ軸ステージ２６上にはＸ軸方向に移動
自在なウエハＸ軸ステージ２８が載置され、その上に前
記ウエハステージ１４が設けられ、このウエハステージ
１４上にウエハＷが真空吸着によって保持されている。

【００２８】上述したウエハステージ１４は、投影光学
系ＰＬの光軸方向であるＺ軸方向の微小移動が可能とさ
れている。このウエハステージ１４上には、移動鏡３０
（実際にはＸ軸方向に延設されたＹ軸用移動鏡とＹ軸方
向に延設されたＸ軸用移動鏡とが存在するが、図１では
これらの移動鏡を移動鏡３０として代表的に図示してい
る）が固定され、外部に配置された第１の位置検出手段
としての干渉計３２（この干渉計も実際には、Ｘ軸方向
位置計測用の干渉計と２つのＹ軸方向位置計測用の干渉
計との合計３つが存在するが、図１ではこれらの干渉計
を干渉計３２として代表的に図示している。）により、
ウエハステージ１４のＸ方向、Ｙ方向及びθ方向の位置
がモニタされ、干渉計３２により得られた位置情報が主
制御系２４に供給されている。

【００２９】この主制御系２４は、第１の移動手段とし
てのウエハ駆動装置３４等を介してウエハＹ軸ステージ
２６、ウエハＸ軸ステージ２８、ウエハステージ１４の
位置決め動作を制御すると共に、装置全体の動作を制御
するものである。

【００３０】また、後述するが、ウエハ側の干渉計３２
によって計測される座標により規定されるウエハ座標系
と、レチクル側の干渉計２２によって計測される座標に
より規定されるレチクル座標系との対応をとるために、
ウエハステージ１４上のウエハＷの近傍に基準マーク板
３６が固定されている。

【００３１】前記投影光学系ＰＬとしては、いわゆる両
側テレセントリックで所定の縮小倍率、例えば１／５の
ものが使用されている。なお、この投影光学系ＰＬに関
して、前記ウエハＷ表面とレチクルＲのパターン面と
は、ほぼ共役な位置となるように設定されており、不図
示の焦点検出系からの信号に基づいてウエハステージ１
４を微小量だけＺ駆動することにより、合焦動作が可能
とされている。

【００３２】次に、本実施形態に係るステージ制御装置
は、図２に示されるように構成されている。図２におけ
る主制御系２４は、ウエハステージの目標位置（Ｓ２）
と干渉計３２で計測されるウエハステージ１４の現在位
置との誤差信号を演算する第１の誤差信号出力手段とし
ての位置誤差演算部５０、位置誤差演算部５０で演算さ
れた誤差信号を動作信号としてウエハステージの移動を
制御する第１の制御手段としてのウエハステージ制御部
５２、位置誤差演算部５０からの誤差信号に含まれるレ
チクルステージの制御特性上、振動が大きくなるような
特定の周波数帯域成分をカットするフィルタが内蔵され
た振動成分除去手段としての目標値フィルタ部５４、目
標値フィルタ部５４で特定の周波数帯域成分が除去され
た信号を目標値信号として干渉計２２で計測されるレチ
クルステージ１６の現在位置との誤差信号を演算する第
２の誤差信号出力手段としての位置誤差演算部５６、位
置誤差演算部５６で演算された誤差信号を動作信号とし
てレチクルステージの移動を制御する第２の制御手段と
してのレチクルステージ制御部５８などを備えている。

【００３３】上記構成のうち、本実施形態において特徴
的な構成部である目標値フィルタ部５４について説明す
る。

【００３４】目標値フィルタ部５４は、上述した位置誤
差演算部５０から出力されるウエハステージ１４の目標
位置と現在位置との位置誤差信号に含まれる特定の周波
数帯域成分をカットするフィルタが内蔵されている。こ
の特定の周波数帯域成分とは、図３に示されるように、
レチクルステージ１６における機械系をも含めた制御特
性の感度関数（いわゆる外乱抑圧特性）が０ｄＢを越え
た（図３中のｆ１〜ｆ２）周波数帯域成分のことを意味
する。一般に機械共振を含む高次のシステムでは、図３
に示されるように、感度関数が０ｄＢを越える部分（ｆ
１〜ｆ２）が存在するため、レチクルステージ制御部５
８にこの周波数帯域成分（ｆ１〜ｆ２）を含んだ入力信
号が動作信号として入力されると、振動が大きくなっ
て、目標値に位置決めする際の誤差が大きくなる。この
ような周波数帯域（ｆ１〜ｆ２）は、機械系を含めたシ
ステムに応じて予め特定することが可能である。このた
め、本実施形態では、予め判明している周波数帯域成分
（ｆ１〜ｆ２）を選択的に除去可能な特性を持ったフィ
ルタを目標値フィルタ部５４に内蔵させている。図４に
は、本実施形態で使用される目標値フィルタ部５４の周
波数特性が示されている。図４に示されるように、この
目標値フィルタ部５４は、ｆ１〜ｆ２の周波数帯域の信
号成分を低減させ、ｆ１よりも低い周波数帯域成分を通
すローパスフィルタである。

【００３５】次に、上述のように構成された本実施形態
のステージ制御装置の作用を図２ないし図５に基づいて
説明する。

【００３６】図２に示される主制御系２４の位置誤差演
算部５０には、不図示のメインコンピュータからウエハ
ステージの目標位置（Ｓ２）が入力されるとともに、干
渉計３２で計測されるウエハステージ１４の現在位置が
入力されて、目標位置に対する位置誤差（位置偏差）が
演算処理されてウエハステージ制御部５２に送出され
る。ウエハステージ制御部５２では、この位置誤差を動
作信号として制御動作（Ｐ又はＰＩ動作）を行って、ウ
エハ駆動装置３４に対して制御量を与える。ウエハ駆動
装置３４では、この与えられた制御量に応じた推力を発
生してウエハステージを駆動する。これにより、ウエハ
ステージ１４が移動し、このウエハステージ１４の位置
が干渉系３２によって計測されて、その計測値が前述し
た位置誤差演算部５０にフィードバックされる。このよ
うなフィードバック制御動作は、サーボによって目標位
置と干渉計３２で計測されるウエハステージの現在位置
との差が零に収束するように行われて、目標位置に位置
決めされるか、あるいは目標位置にできるだけ近づくよ
うに制御される。これは、ウエハステージがθ回転した
り、制御上のオフセット（一定量の誤差）がある場合
は、目標位置の近くまでウエハステージを移動すること
ができても、目標位置に正確に位置決めすることができ
ないからである。

【００３７】そこで、本実施形態に係るステージ制御装
置では、ウエハステージが目標位置からずれている場合
に、レチクルステージ側を移動させることにより相対的
な位置合わせが行われる。レチクルステージ制御部５８
によりレチクルステージ１６の移動を制御する場合は、
ウエハステージ位置と目標位置との誤差を演算処理する
位置誤差演算部５０からの誤差信号を目標値信号として
用いる。このとき、目標値信号にレチクルステージ１４
の振動を大きくする周波数帯域成分が含まれている場合
は、レチクルステージ１４の移動中に振動が発生して位
置誤差を生じる原因となるため、目標値フィルタ部５４
を通した誤差信号を用いるようにする。

【００３８】レチクルステージ１６の制御特性の感度関
数が図３に示されるようにｆ１〜ｆ２の周波数帯域で０
ｄＢを越える場合は、図４に示されるようなｆ１〜ｆ２
の周波数帯域成分を選択的に除去する特性を有するフィ
ルタ（ローパスフィルタ）が内蔵された目標値フィルタ
部５４を用いる。これによって、位置誤差演算部５０か
ら出力される誤差信号を目標値信号としてレチクルステ
ージ１６を駆動したとしてもレチクルステージ１６の振
動が増大しないため、ウエハステージ位置にレチクルス
テージを相対的に位置合わせする場合の合わせ誤差を小
さくすることができる。

【００３９】これを図５（ａ）で見ると、位置誤差演算
部５０から出力されるウエハステージの誤差信号の周波
数スペクトル（実線Ｗ）に対して図４の特性を持ったロ
ーパスフィルタ処理が行われると、破線Ｆで示されるよ
うな周波数スペクトルとなり、フィルタリングによって
レチクルステージ１６の振動を増大させる高周波側の周
波数帯域成分（ｆ１〜ｆ２）が選択的に除去されてい
る。

【００４０】このように、特定の周波数帯域成分が除か
れた誤差信号をレチクルステージの目標値信号として与
えられた位置誤差演算部５６は、レチクルステージ１６
の現在位置を計測する干渉計２２からの位置信号との誤
差（偏差）を演算する。位置誤差演算部５６で演算処理
された誤差信号は、動作信号としてレチクルステージ制
御部５８に与えられる。レチクルステージ制御部５８
は、この誤差信号が零に収束するようにレチクル駆動装
置１９をフィードバック制御し、誤差信号が零になった
場合は、ウエハステージ１４とレチクルステージ１６の
相対的な位置合わせが完了したこととなり、レチクルス
テージ１６の移動制御が停止される。

【００４１】これを図５（ｂ）で見ると、目標位置に対
するウエハステージの誤差信号をローパスフィルタでフ
ィルタリングした周波数スペクトル（実線Ｆ）を目標値
信号として使用し、この目標値信号に基づいてレチクル
ステージを追従させた場合の周波数スペクトル（破線
Ｒ）は、レチクルステージの制御特性上、振動を大きく
する周波数帯域成分が低減されているため、レチクルス
テージ１６の振動が従来例の図７（ａ）と比較すると大
幅に減少していることがわかる。

【００４２】上述のようにしてウエハステージとレチク
ルステージとを相対的に位置合わせした結果、ウエハス
テージ１４とレチクルステージ１６との相対位置誤差
（破線Ｒ，Ｗ）は、図５（ｃ）に示されるように、ウエ
ハステージ１４のみで位置決めした場合の周波数スペク
トル（実線Ｗ）よりもさらに小さくすることが可能とな
り、ウエハステージとレチクルステージとの位置合わせ
を高精度に行うことができるため、露光精度を向上させ
ることができる。

【００４３】さらに、ウエハステージ側とレチクルステ
ージ側との相対的な位置合わせは、相互に自動制御され
ながら目標位置に収束していって、その際に発生する振
動を抑制することができるため、位置合わせされるステ
ージの整定時間が短縮されて、位置合わせ時間が短くな
り、露光処理のスループットを向上させることができ
る。

【００４４】なお、上記実施形態では、振動成分除去手
段としての目標値フィルタ部５４にローパスフィルタを
用いて実施したが、もちろんこれに限定されるものでは
なく、制御対象としてのステージの機械系を含めた制御
特性上、振動を増大させる周波数帯域成分が個々に異な
るため、それぞれの周波数帯域に応じた特性を持ったフ
ィルタを用いる必要がある。

【００４５】また、フィルタの種類としては、ローパス
フィルタ以外に、例えば、移動平均フィルタなどを用い
てもよい。

【００４６】さらに、フィルタの構成としては、電気回
路のようにアナログ処理を行うアナログフィルタや、Ｃ
ＰＵなどを用いてディジタル処理を行うディジタルフィ
ルタであってもよい。

【００４７】また、上記実施形態では、ステップ・アン
ド・リピート方式による露光装置に本発明を適用した場
合について説明したが、本発明の適用範囲がこれに限定
されるものではなく、ステップ・アンド・スキャン方
式、その他の露光装置に適用することが可能であって、
更には、露光装置に限らず、２つのステージを相対的に
位置制御するものであれば、全て好適に適用することが
可能である。

【００４８】例えば、上記実施形態においてスキャン型
露光装置に適用した場合は、上記のウエハステージの代
わりに粗動ステージ、レチクルステージの代わりに微動
ステージという組み合わせとしても良く、その場合は２
つのステージの同期制御を高精度かつ応答性良く行うこ
とができる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜３に記
載の発明によれば、２つのステージを相対的に位置合わ
せする際に、一方のステージの目標値との誤差信号に含
まれる振動を増大させる周波数成分を除去した信号を目
標値信号として他方のステージを移動制御することによ
り、両ステージの位置合わせを高精度に行うことができ
るとともに、ステージの振動が整定するまでの位置合わ
せ時間が短縮化できるという従来にない優れた効果があ
る。

【００５０】また、請求項４に記載の発明によれば、本
発明のステージ制御装置を露光装置の感光基板とマスク
とがそれぞれ搭載される２つのステージの制御に適用し
たので、露光精度が高くなり、スループットの良好な露
光動作が行えるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るステージ制御装置を具備したステ
ップ・アンド・リピート方式による縮小投影露光装置の
構成を示す図である。

【図２】本実施形態の特徴的な構成から成る主制御系と
ウエハステージ及びレチクルステージの各制御系との関
係を示すブロック図である。

【図３】レチクルステージの機械系を含めた制御特性の
感度関数を示す線図である。

【図４】本実施形態で使用される目標値フィルタの特性
線図である。

【図５】本実施形態で使用されるウエハステージとレチ
クルステージの周波数スペクトルが示され、（ａ）はウ
エハステージの位置誤差信号の周波数スペクトルとその
位置誤差信号にローパスフィルタ処理を行った場合の周
波数スペクトルを示す図であり、（ｂ）は（ａ）で信号
処理された目標値に対してレチクルステージが追従した
場合の周波数スペクトルを示す図であり、（ｃ）はウエ
ハステージのみを移動させた場合の位置誤差とウエハス
テージとレチクルステージの両方を移動させた場合の相
対位置誤差とを示す図である。

【図６】従来のステージ制御装置の制御系の構成を示す
ブロック図である。

【図７】従来例におけるウエハステージとレチクルステ
ージの周波数スペクトルが示され、（ａ）はウエハステ
ージの位置誤差信号の周波数スペクトルとその位置誤差
信号に追従したレチクルステージの位置誤差信号の周波
数スペクトルを示す図であり、（ｂ）は（ａ）に示され
る位置誤差信号を用いてウエハステージのみを移動させ
た場合の位置誤差とウエハステージとレチクルステージ
の両方を移動させた場合の相対位置誤差とを示す図であ
る。

【符号の説明】

１０ 縮小投影露光装置（露光装置） １４ ウエハステージ（第１のステージ） １６ レチクルステージ（第２のステージ） １９ レチクル駆動装置（第２の移動手段、閉ループ制
御系の一部） ２２ 干渉計（第２の位置検出手段、閉ループ制御系系
の一部） ３２ 干渉計（第１の位置検出手段、制御系の一部） ３４ ウエハ駆動装置（第１の移動手段、制御系の一
部） ５０ 位置誤差演算部（第１の誤差信号出力手段） ５２ ウエハステージ制御部（第１の制御手段、制御系
の一部） ５４ 目標値フィルタ部（振動成分除去手段） ５６ 位置誤差演算部（第２の誤差信号出力手段、閉ル
ープ制御系の一部） ５８ レチクルステージ制御部（第２の制御手段、閉ル
ープ制御系の一部） Ｗ ウエハ（感光基板） Ｒ レチクル（マスク）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１のステージと第２のステージとを相
   対的に位置合わせするステージ制御装置であって、 目標値に応じて前記第１のステージの移動を制御する制
   御系と；前記第１のステージの目標値からのずれに応じ
   た誤差信号を出力する第１の誤差信号出力手段と；前記
   誤差信号に含まれる前記第２のステージの制御特性上振
   動を増大させる特定の周波数帯域成分を選択的に除去す
   る振動成分除去手段と；前記振動成分除去手段によって
   特定の周波数帯域成分が除去された前記誤差信号を目標
   値信号として前記第２のステージの移動を制御する閉ル
   ープ制御系とを有するステージ制御装置。
2. 【請求項２】 前記制御系は、 前記第１のステージの位置を検出する第１の位置検出手
   段と；前記第１のステージを所定の方向へ移動させる第
   １の移動手段と；前記第１のステージの目標値と前記第
   １の位置検出手段の検出位置とに基づいて出力される前
   記第１の誤差信号出力手段からの誤差信号を動作信号と
   して、前記第１のステージが目標位置まで移動するよう
   に前記第１の移動手段を制御する第１の制御手段とを有
   し、 前記閉ループ制御系は、 前記第２のステージの位置を検出する第２の位置検出手
   段と；前記第２のステージを所定の方向へ移動させる第
   ２の移動手段と；前記振動成分除去手段によって特定の
   周波数帯域成分が除去された前記誤差信号を前記第２の
   ステージの目標値信号とし、その目標値信号と前記第２
   の位置検出手段の検出位置とのずれに基づく誤差信号を
   出力する第２の誤差信号出力手段と；前記第２の誤差信
   号出力手段から出力される誤差信号を動作信号として、
   前記第２のステージの位置を前記第１のステージに合わ
   せるように前記第２の移動手段を制御する第２の制御手
   段とを有することを特徴とする請求項１に記載のステー
   ジ制御装置。
3. 【請求項３】 前記振動成分除去手段は、ローパスフィ
   ルタであることを特徴とする請求項１又は２に記載のス
   テージ制御装置。
4. 【請求項４】 マスクのパターンを投影光学系を介して
   感光基板上に転写する露光装置であって、 前記感光基板が搭載される第１のステージと、前記マス
   クが搭載される第２のステージの移動を制御するための
   ステージ制御装置として、請求項１又は２に記載のステ
   ージ制御装置を備えていることを特徴とする露光装置。