(57)【要約】【課題】高いサーボ帯域を実現すること。【解決手段】本発明の好適な実施の形態に係る位置決め装置は、ウエハステージ天板１１１の弾性振動を計測する計測器７ａ、７ｂ、１０ａ〜１０ｄと、計測器７ａ、７ｂ、１０ａ〜１０ｄの出力に基づいてウエハステージ天板１１１の弾性振動を低減するようにウエハステージ天板１１１の所定箇所に力を印加する弾性振動低減機構８ａ、８ｂ、１１ａ〜１１ｄと、ウエハステージ天板１１１の位置情報を計測する計測器１７１ａ〜１７１ｆと、ウエハステージ天板１１１を移動させるための駆動機構１６１ａ〜１６１ｆと、計測器１７１ａ〜１７１ｆの出力に基づいて駆動機構１６１ａ〜１６１ｆを制御する補償器１８１とを備え、補償器１８１は、計測器１７１ａ〜１７１ｆの出力から所定周波数成分を低減するフィルタ１８２を含む【選択図】　図１
2004111653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御対象を目標位置に位置決めする位置決め装置であって、
前記制御対象の弾性振動を計測する第１計測器と、
前記第１計測器の出力に基づいて前記制御対象の弾性振動を低減するように前記制御対象の所定箇所に力を印加する弾性振動低減機構と、
前記制御対象の位置情報を計測する第２計測器と、
前記制御対象を移動させるための駆動機構と、
前記第２計測器の出力に基づいて前記駆動機構を制御する補償器と、
を備え、前記補償器は、前記第２計測器の出力から所定周波数成分を低減するフィルタを含むことを特徴とする位置決め装置。
【請求項２】
前記フィルタは、前記弾性振動低減機構によって低減される弾性振動よりも高次の弾性振動、もしくは前記弾性振動低減機構によっては低減することができない弾性振動を低減することを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
【請求項３】
前記位置情報は、位置成分、速度成分、加速度成分の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の位置決め装置。
【請求項４】
前記弾性振動低減機構は、前記制御対象の外郭線に含まれる隣り合わない二つの頂点を結ぶ線分に略平行な第１方向に前記力を加えるための第１アクチュエータを有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の位置決め装置。
【請求項５】
前記弾性振動低減機構は、前記制御対象の外郭線に含まれる直線部分に略平行な第２方向に前記力を加えるための第２アクチュエータを有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の位置決め装置。
【請求項６】
前記第１、第２アクチュエータの少なくとも一方は、圧電素子を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の位置決め装置。
【請求項７】
前記フィルタは、ノッチフィルタを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の位置決め装置。
【請求項８】
前記フィルタは、ローパスフィルタを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の位置決め装置。
【請求項９】
前記第２計測器は、レーザ干渉計を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の位置決め装置。
【請求項１０】
前記第１計測器は、圧電素子を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の位置決め装置。
【請求項１１】
制御対象を目標位置に位置決めする位置決め装置であって、
前記制御対象の弾性振動を計測する第１計測器と、
前記第１計測器の出力に基づいて前記制御対象の弾性振動を低減するように前記制御対象の所定箇所に力を印加する弾性振動低減機構と、
前記制御対象の位置を計測する第２計測器と、
前記第２計測器の出力に基づいて前記制御対象を移動させるための駆動機構と、
を備え、前記弾性振動低減機構は、前記制御対象の外郭線に含まれる隣り合わない二つの頂点を結ぶ線分に略平行な方向に前記力を加えるためのアクチュエータを有することを特徴とする位置決め装置。
【請求項１２】
制御対象を目標位置に位置決めする位置決め装置であって、
前記制御対象の弾性振動を計測する第１計測器と、
前記第１計測器の出力に基づいて前記制御対象の弾性振動を低減するように前記制御対象の所定箇所に力を印加する弾性振動低減機構と、
前記制御対象の位置を計測する第２計測器と、
前記第２計測器の出力に基づいて前記制御対象を移動させるための駆動機構と、
を備え、前記弾性振動低減機構は、前記制御対象の外郭線に含まれる直線部分に略平行な方向に前記力を加えるアクチュエータを有することを特徴とする位置決め装置。
【請求項１３】
パターンを形成した原版に照射される露光光を基板に投影するための光学系と、
前記基板または前記原版を保持し位置決めを行うステージ装置と、
を備え、
前記ステージ装置は、
基板を保持するステージ天板と、
前記ステージ天板の弾性振動を計測する第１計測器と、
前記第１計測器の出力に基づいて前記ステージ天板の弾性振動を低減するように前記ステージ天板の所定箇所に力を印加する弾性振動低減機構と、
前記ステージ天板の位置を計測する第２計測器と、
前記ステージ天板を移動させるための駆動機構と、
前記第２計測器の出力に基づいて前記駆動機構を制御する補償器と、
を備え、前記補償器は、前記第２計測器の出力から所定周波数成分を低減するフィルタを含むことを特徴とする露光装置。
【請求項１４】
半導体デバイスの製造方法であって、
基板に感光材を塗布する塗布工程と、
前記塗布工程で前記感光材が塗布された前記基板に請求項１３に記載の露光装置を利用してパターンを転写する露光工程と、
前記露光工程で前記パターンが転写された前記基板の前記感光材を現像する現像工程と、
を有することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、位置決め装置及びそれを適用した露光装置並びに半導体デバイスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の露光装置として、リニアモータを用いたステージ制御系を有する半導体露光装置がある。
【０００３】
半導体露光装置においては、露光線幅の微細化に伴い、露光装置のウエハステージに求められる位置制御精度が数ｎｍのオーダーに達している。また、生産性の向上の観点から、ウエハステージの移動加速度及び移動速度は、年々増大の傾向にある。このような高速・高精度の位置制御を実現するためには、ウエハステージ位置制御系のサーボ帯域が高いことが必要である。サーボ帯域が高いことにより、目標値への応答性が高く、外乱などの影響にも頑健なシステムを実現することができる。従って、設計者は、可能な限り高いサーボ帯域を実現するウエハステージ及びそれを組み込んだ装置本体の構造体等を設計する必要がある。
【０００４】
これに対し、従来、ウエハステージが非接触で支持される半導体露光装置がある。従来の半導体露光装置のウエハステージの概略図を図１１に示す（例えば、特開２００１−２３０１７７号公報を参照）。なお、以下では基準座標系に対する並進３軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ）と並進３軸の各軸回りの回転３軸（θｘ、θｙ、θｚ）とを合わせて「６自由度位置」と呼ぶことにする。
【０００５】
ウエハステージ定盤１４１は、床１４９からダンパを介して支持されている。Ｙステージ１４３は、ウエハステージ定盤１４１に固定された固定ガイド１４２に沿って、Ｙ方向に推力を発生するＹリニアモータ１３４により、ウエハステージ定盤１４１の基準面上をＹ方向に移動することができる。ウエハステージ定盤１４１及び固定ガイド１４２とＹステージ１４３との間は、静圧軸受であるエアパッド１４４ａ、１４４ｂを介して、エアで結合されているため、非接触である。Ｙステージ１４３は、Ｘ方向のガイドを備えており、Ｙステージに搭載されたＸステージ１４５をＸ方向に案内する。また、Ｙステージ１４３には、Ｘ方向に力を発生する不図示のＸリニアモータ固定子が設けられ、Ｘステージに設けられた不図示のＸリニアモータ可動子と共に、Ｘステージ１４５をＸ方向に駆動させる。ウエハステージ定盤１４１及びＸガイドとＸステージ１４５との間は、静圧軸受であるエアパッド１４４ｃを介してエアで結合されているため、非接触である。
【０００６】
Ｘステージ１４５には、ステージ天板１１１が搭載されている。ステージ天板１１１は、不図示のリニアモータによる推力によって、３軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ）方向への移動し、３軸（θｘ、θｙ、θｚ）方向へ回転することができる。ウエハステージ天板１１１上には、被露光体であるウエハ１１３を保持する不図示のウエハチャックが備えられている。また、ステージ天板１１１上には、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の位置計測に用いる計測ミラー１７２ａ、ｂが設けられている。
【０００７】
半導体露光装置は、ステージ装置により鏡筒定盤１４８の基準面に対して、６自由度（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）の位置決めを行い、１チップ分の露光を行う。位置計測は、鏡筒定盤１４８と一体であるレーザ干渉計１７１ａ〜１７１ｈ（不図示）で行われる。即ち、５自由度（Ｘ、Ｙ、θｘ、θｙ、θｚ）の位置計測は、水平方向の変位を測定するレーザ干渉計１７１ａ〜１７１ｅ（不図示）で行われ、Ｚ軸方向の位置計測は垂直方向の変位を測定するレーザ干渉計１７１ｆで行われる。
【０００８】
これら６軸方向への位置決めは、各軸にサーボ系を構成することにより行われる。ステージ天板１１１は、Ｘステージ、ＹステージによりＸ方向、Ｙ方向へ粗動制御され、更に、ステージ天板１１１の裏面に配置された７個のリニアモータにより６軸微動制御される。Ｘステージ、Ｙステージを駆動するリニアモータへの指令値は、レーザ干渉計１７１ｇ（不図示）、１７１ｈに基づいて、補償器で演算され、ステージ天板の裏面に配置された７個のリニアモータへの指令値は、レーザ干渉計１７１ａ〜１７１ｆの位置情報に基づいて、補償器で演算される。従って、レーザ干渉計１７１ａ〜１７１ｈによってウエハステージの剛体振動が計測されると、前記補償器は、レーザ干渉計１７１ａ〜１７１ｈの計測結果に基づいてリニアモータへの指令値を決定し、ウエハステージの剛体振動を制御することができる。
【０００９】
半導体露光装置のステージ装置は、露光する線幅の解像度が高いため、高い位置制御精度が要求される。また、半導体露光装置は、生産設備であるため、生産性の観点から高いスループットも要求される。これらの要求を満たすためには、ステージのサーボ系の応答性が高く、かつ、ステージが高速で移動できることが必要である。ステージの位置制御精度を高めるためには、設計者は、位置制御系のゲインを可能な限り高く設定しなければならない。
【特許文献１】
特開２００１−２３０１７７号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、設計者がゲインを高く設定しようとしても、サーボ系の発振によりその上限は制約される。サーボ系の発振を引き起こす要因には種々のものがあるが、制御ループ内に存在する機械系の弾性振動がその要因の一つである。即ち、図１１に示すような薄いウエハステージ天板では、Ｚ方向の剛性が弱く、曲げあるいは捩れのような弾性変形による振動が発生する。図３にウエハステージ天板のモード解析結果を示す。ここでは１次から４次までの弾性モードを示した。図４は、図１１のステージ天板の伝達特性を示す図である。図４に示すように、弾性振動の固有振動数に対応した周波数で高いピークが発生している。
【００１０】
このような系で、位置制御系のループゲインを高くしていくと、前記弾性振動が励起され、ステージの制御精度が悪化する。低いループゲインでは、前記弾性振動が大きく現れるだけであるが、ある程度高いループゲインになると、サーボ系は不安定になり発振状態に至る。
【００１１】
以上のように、従来の位置制御系では、制御対象の弾性振動により、位置制御系のサーボ帯域が制限される。従って、より高いサーボ帯域を実現するためには、弾性振動の共振周波数を高めるか、或いは、弾性振動の減衰性を高める必要がある。
【００１２】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、高いサーボ帯域を実現することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面は、制御対象を目標位置に位置決めする位置決め装置に係り、前記制御対象の弾性振動を計測する第１計測器と、前記第１計測器の出力に基づいて前記制御対象の弾性振動を低減するように前記制御対象の所定箇所に力を印加する弾性振動低減機構と、前記制御対象の位置情報を計測する第２計測器と、前記制御対象を移動させるための駆動機構と、前記第２計測器の出力に基づいて前記駆動機構を制御する補償器と、を備え、前記補償器は、前記第２計測器の出力から所定周波数成分を低減するフィルタを含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記フィルタは、前記弾性振動低減機構によって低減される弾性振動よりも高次の弾性振動、もしくは前記弾性振動低減機構によっては低減することができない弾性振動を低減することが好ましい。
【００１５】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記位置情報は、位置成分、速度成分、加速度成分の少なくとも１つを含むことが好ましい。
【００１６】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記弾性振動低減機構は、前記制御対象の外郭線に含まれる隣り合わない二つの頂点を結ぶ線分に略平行な第１方向に前記力を加えるための第１アクチュエータを有することが好ましい。
【００１７】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記弾性振動低減機構は、前記制御対象の外郭線に含まれる直線部分に略平行な第２方向に前記力を加えるための第２アクチュエータを有することが好ましい。
【００１８】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記第１、第２アクチュエータの少なくとも一方は、圧電素子を含むことが好ましい。
【００１９】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記フィルタは、ノッチフィルタを含むことが好ましい。
【００２０】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記フィルタは、ローパスフィルタを含むことが好ましい。
【００２１】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記第２計測器は、レーザ干渉計を含むことが好ましい。
【００２２】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記第１計測器は、圧電素子を含むことが好ましい。
【００２３】
本発明の第２の側面は、制御対象を目標位置に位置決めする位置決め装置に係り、前記制御対象の弾性振動を計測する第１計測器と、前記第１計測器の出力に基づいて前記制御対象の弾性振動を低減するように前記制御対象の所定箇所に力を印加する弾性振動低減機構と、前記制御対象の位置を計測する第２計測器と、前記第２計測器の出力に基づいて前記制御対象を移動させるための駆動機構と、を備え、前記弾性振動低減機構は、前記制御対象の外郭線に含まれる隣り合わない二つの頂点を結ぶ線分に略平行な方向に前記力を加えるためのアクチュエータを有することを特徴とする。
【００２４】
本発明の第３の側面は、制御対象を目標位置に位置決めする位置決め装置に係り、前記制御対象の弾性振動を計測する第１計測器と、前記第１計測器の出力に基づいて前記制御対象の弾性振動を低減するように前記制御対象の所定箇所に力を印加する弾性振動低減機構と、前記制御対象の位置を計測する第２計測器と、前記第２計測器の出力に基づいて前記制御対象を移動させるための駆動機構と、を備え、前記弾性振動低減機構は、前記制御対象の外郭線に含まれる直線部分に略平行な第２方向に前記力を加えるためのアクチュエータを有することを特徴とする。
【００２５】
本発明の第４の側面は、露光装置に係り、パターンを形成した原版に照射される露光光を基板に投影するための光学系と、前記基板または前記原版を保持し位置決めを行うステージ装置と、を備え、前記ステージ装置は、基板を保持するステージ天板と、前記ステージ天板の弾性振動を計測する第１計測器と、前記弾性振動計測器の出力に基づいて前記ステージ天板の弾性振動を低減するように前記ステージ天板の所定箇所に力を印加する弾性振動低減機構と、前記ステージ天板の位置を計測する第２計測器と、前記ステージ天板を移動させるための駆動機構と、前記第２計測器の出力に基づいて前記駆動機構を制御する補償器と、を備え、前記補償器は、前記第２計測器の出力から所定周波数成分を低減するフィルタを含むことを特徴とする。
【００２６】
本発明の第４の側面は、半導体デバイスの製造方法に係り、基板に感光材を塗布する塗布工程と、前記塗布工程で前記感光材が塗布された前記基板に請求項１３に記載の露光装置を利用してパターンを転写する露光工程と、前記露光工程で前記パターンが転写された前記基板の前記感光材を現像する現像工程と、を有することを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００２８】
（第１の実施形態）
本発明の好適な第１の実施形態として、当該装置を露光装置のステージ装置に組み込まれた位置決め装置の一例を示す。
【００２９】
図１は、本発明の好適な第１の実施形態に係る位置決め装置を組み込んだステージ装置１００の構成を示す概念図である。図１（ａ）はステージ装置１００の側面図、図１（ｂ）はステージ装置１００の裏面図をそれぞれ示す。
【００３０】
制御対象としてのウエハステージ天板１１１は、６軸微動制御される。リニアモータ１６１ａ〜１６１ｇは、ステージ天板１１１を駆動する。リニアモータ１６１ａ〜１６１ｄは水平方向の力を発生させ、リニアモータ１６１ｅ〜１６１ｇは垂直方向の力を発生させる。ステージ天板１１１の位置情報は、計測器としてのレーザ干渉計１７１ａ〜１７１ｆ、により計測される。図２（ａ）に示すように、補償器１８１は、レーザ干渉計１７１ａ〜１７１ｆの計測信号１５１ａ〜１５１ｆに基づいて、リニアモータ１６１ａ〜１６１ｇへの指令値を決定し、ステージ天板１１１を６自由度位置に制御する。補償器１８１は、例えば、ＰＩＤ制御を行うように構成されうる。なお、図２（ｂ）に示されるフィルタ１８２については後述する。
【００３１】
次に、ステージ天板１１１の裏面に配置された位置決め装置の構成について説明する。ステージ天板１１１の裏面には、ステージ天板１１１の外郭線で構成される多角形（図１（ａ）、（ｂ）の場合は長方形）の隣り合わない二つの頂点を結ぶ線分に略平行な方向（以下「対角方向」という。）に発生する弾性振動を計測する計測器７ａ、７ｂが配置されている。この弾性振動は位置成分、速度成分、加速度成分を含みうる。また、ステージ天板１１１の裏面には、計測器７ａ、７ｂの出力に基づいてステージ天板１１１の弾性振動を低減するようにステージ天板１１１の所定箇所に力を印加する弾性振動低減機構が配置されている。弾性振動低減機構は、ステージ天板１１１の所定箇所に力を加えるアクチュエータとしての駆動器と、この駆動器を制御する補償器を有する。具体的には、ステージ天板１１１上の対角方向に力を加える駆動器８ａ、８ｂが、それぞれ計測器７ａ、７ｂに近接して若しくは重ねて配置されている。計測器７ａ、７ｂ及び／又は駆動器８ａ、８ｂとしては、例えば、圧電素子等が用いられうる。補償器９ａ、９ｂは、それぞれ計測器７ａ、７ｂで計測された弾性振動の速度成分に基づいて、前記弾性振動を低減するように駆動器８ａ、８ｂがステージ天板１１１の所定箇所に加える力を制御する。補償器９ａ、９ｂとしては、例えば、ゲイン補償器が用いられうる。
【００３２】
図５の実線は、計測器７ａ、７ｂ、駆動器８ａ、８ｂ、及び補償器９ａ、９ｂ、１８１を用いて、対角方向に発生する弾性振動を制御した場合のステージ天板１１１のＹ軸回り（θｙ）の伝達特性を示し、点線は上記の制御を行わなかった場合の伝達特性を示す。図５から分かるように、１次、３次の弾性振動が減衰されている。
【００３３】
ステージ天板１１１には、更に、ステージ天板１１１の外郭線で構成される多角形の直線部分の各々に略平行な方向（以下「辺方向」という。）に発生する弾性振動を計測する計測器１０ａ〜１０ｄがそれぞれ配置されうる。この場合、ステージ天板１１１上の各辺（直線部分）の辺方向に力を加えるアクチュエータ１１ａ〜１１ｄがそれぞれ計測器１０ａ〜１０ｄに近接して若しくは重ねて配置される。補償器１２ａ〜１２ｄは、それぞれ計測器１０ａ〜１０ｄで計測された弾性振動の速度成分に基づいて、前記弾性振動を低減させるように駆動器１１ａ〜１１ｄが加える力を制御する。
【００３４】
図６の実線は、上記の対角方向に発生する弾性振動を低減するための構成に加えて、計測器１０ａ〜１０ｄ、駆動器１１ａ〜１１ｄ、及び補償器１２ａ〜１２ｄを用いて、辺方向に発生する弾性振動を低減した場合のステージ天板１１１のＹ軸回りの伝達特性を示し、点線は辺方向に発生する弾性振動を制御しなかった場合の伝達特性を示す。図６に示すように、更に、２次、４次の弾性振動が減衰されている。
【００３５】
以上のように、計測器７ａ、７ｂ、１０ａ〜１０ｄ、駆動器８ａ、８ｂ、１１ａ〜１１ｄ、補償器９ａ、９ｂ、１２ａ〜１２ｄ、１８１が、ステージ天板１１１の対角方向及び／又は辺方向に配置されることにより、ステージ天板１１１に発生する低次の弾性振動を減衰させることができる。しかしながら、図６から分かるように、これらの構成を用いただけでは、高次の弾性振動はほとんど減衰されておらず、これによりサーボ帯域が制限される。
【００３６】
そこで、本発明の好適な実施の形態に係る位置決め装置は、高次の弾性振動、もしくは前記弾性振動低減機構によっては低減することができない弾性振動を減衰させるために、更に、図２（ｂ）に示すように、フィルタ１８２を備えうる。フィルタ１８２は、例えば、ステージ天板１１１を６自由度位置制御するための制御系に用いられる。フィルタ１８２は、補償器１８１の出力信号のうち、補償器９ａ、９ｂ、１２ａ〜１２ｄによって低減された弾性振動の周波数成分よりも高い周波数成分、もしくは前記弾性振動低減機構によっては低減することができない周波数成分をカットするように構成されうる。フィルタ１８２としては、例えば、ノッチフィルタやローパスフィルタ等が用いられる。なお、フィルタ１８２が低減する周波数成分は、予め所定周波数成分に設定されてもよいし、補償器１８１の出力信号に応じて自動的に所定周波数成分に設定されてもよい。
【００３７】
図７の実線は、低次の弾性振動を計測器７ａ、７ｂ、１０ａ〜１０ｄ、駆動器８ａ、８ｂ、１１ａ〜１１ｄ、補償器９ａ、９ｂ、１２ａ〜１２ｄ、１８１で減衰させ、更に、高次の弾性振動をノッチフィルタ１８２で減衰させた場合のステージ天板１１１のＹ軸回り（θｙ）の伝達特性を示す。図７に示すように、フィルタ１８２によって高次の弾性振動が減衰されていない点線に比べ、ステージ天板１１１の６自由度位置制御系のサーボ帯域が１００［Ｈｚ］から３００［Ｈｚ］に向上しているのが分かる。なお、サーボ帯域は閉ループ周波数特性上で定義された速応性の尺度であるのに対して、交さ周波数は開ループ周波数特性上で定義された速応性の尺度であるので、本明細書では、サーボ帯域を交さ周波数により決定する。交さ周波数は、開ループゲイン特性が０［ｄＢ］のゲインを切る周波数として定義されている。
【００３８】
なお、本実施形態では、位置決め装置は、対角方向及び辺方向の双方の弾性振動を抑制するための構成（図１、図２（ａ）を参照）に加えて、フィルタ１８２（図２（ｂ）を参照）を備えるよう構成されたが、本発明はこれに限定されない。例えば、位置決め装置は、対角方向の弾性振動を抑制するための構成及び辺方向のいずれか一方の弾性振動を抑制するための構成に加えて、フィルタ１８２を備えるよう構成されても良い。
【００３９】
以上のように、本実施形態によれば、低次の弾性振動に加えて、更に、高次の弾性振動、もしくは前記弾性振動低減機構によっては低減することができない弾性振動を減衰させることによって、ステージ装置に発生する弾性振動を大幅に低減することができる。これによって、サーボ帯域を更に高く設定することできる。
【００４０】
（第２の実施形態）
本発明の好適な第２の実施形態に係る位置決め装置の制御系において、弾性振動の位置情報をフィードバックする手法について詳しく説明する。なお、前述の第１の実施形態の構成と共通する部分は同じ符号で示している。
【００４１】
本実施形態では、図１（ｂ）に示す弾性振動の計測器７ａ、７ｂ、１０ａ〜１０ｄは、弾性振動を計測し、その位置成分を出力するものとする。補償器９ａ、９ｂ、１２ａ〜１２ｄとしては、例えば、ＰＩＤ補償器を用いてもよいし、或いは、補償器９ａ、９ｂ、１２ａ〜１２ｄは、位置フィードバック系及び／又は速度フィードバック系を含むよう構成されてもよい。このような構成により、ステージ天板１１１の弾性振動の共振周波数を高くし、かつ、弾性振動を減衰することができる。第１の実施形態と同様に、高次の弾性振動、もしくは前記弾性振動低減機構によっては低減することができない弾性振動については、ノッチフィルタ又はローパスフィルタ等のフィルタ１８２を用いて減衰することができる。第１の実施形態における速度フィードバックによっても、ステージ天板１１１の６自由度位置制御系のサーボ帯域を高めることができるが、速度成分をフィードバックする場合には位相の遅れが発生する。これに対し、本実施形態における位置成分のフィードバックを用いた場合には、位相の遅れは発生しないため、弾性振動の共振周波数が高まり、ステージ天板１１１の６自由度位置制御系のサーボ帯域を更に向上させることができる。
【００４２】
図８は、第２の実施形態係る位置決め装置を適用したステージ天板１１１のＹ軸回り（θｙ）の伝達特性を示している。図８の実線は、第２の実施形態に係る位置決め装置を適用した場合の伝達特性を示し、点線は第１の実施形態に係る位置決め装置を適用した場合の伝達特性を示す。第２の実施形態係る位置決め装置を適用することによって、ステージ天板１１１の弾性振動の共振周波数が高められるとともに、弾性振動も減衰される。図７から分かるように、ステージ天板１１１の６自由度位置制御系のサーボ帯域は、３００［Ｈｚ］から３５０［Ｈｚ］に向上している。
【００４３】
なお、第１、２の実施形態では、弾性振動の補償器９ａ、９ｂ、１２ａ〜１２ｄは、各々の計測器に対して独立に構成されているが、各々の入力、出力に干渉がある場合には、これらの干渉を考慮して出力を決定するように構成されることも可能である。また、補償器９ａ、９ｂ、１２ａ〜１２ｄは、それぞれ計測器７ａ、７ｂ、１０ａ〜１０ｄで計測された弾性振動の加速度成分をフィードバックする加速度フィードバック系を含んでもよい。
【００４４】
（第３の実施形態）
第１の実施形態において、計測器７ａ、７ｂ、駆動器８ａ、８ｂ、及び補償器９ａ、９ｂ、１８１を用いて、対角方向に発生する弾性振動のみを低減した場合の天板１１１のＹ軸回りの伝達特性を図９に点線で示す。図９の点線で示されるように、１次と３次の弾性振動は低減されているが、２次と４次以上の弾性振動については低減することができない。そこで２次の弾性振動を低減するためのノッチフィルタと、４次以上の弾性振動を低減するためのローバスフィルタをフィルタ１８２として用いる。図９の実線は、フィルタ１８２を用いた場合の天板１１１のＹ軸回りの伝達特性を示している。２次及び４次以上の弾性振動が低減されたため、制御帯域が１００［Ｈｚ］から２８０Ｈｚ］に向上している。
【００４５】
（第４の実施形態）
第２の実施形態において、計測器７ａ、７ｂ、駆動器８ａ、８ｂ、及び補償器９ａ、９ｂ、１８１を用いて、対角方向に発生する弾性振動に対してのみ、共振周波数を高くし、かつ弾性振動を低減させた場合の天板１１１のＹ軸回りの伝達特性を図１０に点線で示す。図１０の点線で示されるように、１次と３次の弾性振動は、固有振動数が高められ、かつ、弾性振動が減衰されているが、２次と４次以上の弾性振動については低減することができない。そこで２次の弾性振動を低減するためのノッチフィルタと、４次以上の弾性振動を低減するためのローパスフィルタをフィルタ１８２として用いる。図１０の実線は、フィルタ１８２を用いた場合の天板１１１のＹ軸回りの伝達特性を示している。２次及び４次の弾性振動が低減されたため、制御帯域が１００［Ｈｚ］から３３０［Ｈｚ］に向上している。
【００４６】
（他の実施形態）
図１２は、本発明の位置決め装置を半導体デバイスの製造プロセスに用いられる露光装置に適用した場合における露光装置の構成を示す概略図である。図１２において、照明光学系１０１から出た光は原版であるレチクル１０２上に照射される。レチクル１０２はレチクルステージ１０３上に保持され、レチクル１０２のパターンは、縮小投影レンズ１０４の倍率で縮小投影されて、その像面にレチクルパターン像を形成する縮小投影レンズ１０４の像面は、Ｚ方向と垂直な関係にある。露光対象の試料である基板１０５表面には、レジストが塗布されており、露光工程で形成されたショットが配列されている。制御対象としての基板１０５は、ステージ天板１１１上に載置されている。ステージ天板１１１は、基板１０５を固定するチャック、Ｘ軸方向とＹ軸方向に各々水平移動可能な駆動器としてのＸＹステージ等を有する。ステージ天板１１１の位置情報は、ステージ天板１１１に固着されたミラー１０７に対して、レーザ干渉計１０８により計測されている。本発明の好適な実施形態に係る位置決め装置によれば、ステージ天板１１１で発生した弾性振動を低減し、ステージ天板１１１の位置を高速・高精度に制御することができる。
【００４７】
次に上記の露光装置を利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。図１３は半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す。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（マスク作製）では設計した回路パターンに基づいてマスクを作製する。一方、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、上記の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。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４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）等の組立て工程を含む。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、これを出荷（ステップ７）する。
【００４８】
図１４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成膜する。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）では上記の露光装置によって回路パターンをウエハに転写する。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を形成する。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、例えば、高いサーボ帯域を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な第１の実施形態に係る位置決め装置を組み込んだステージ装置の構成を示す概念図である。
【図２】図１の位置決め装置の制御系の一部を示すブロック図である。
【図３】ステージ天板の弾性モードを示す図である。
【図４】従来のステージ天板の伝達特性を示す図である。
【図５】ステージ天板の伝達特性を示す図である。
【図６】ステージ天板の伝達特性を示す図である。
【図７】ステージ天板の伝達特性を示す図である。
【図８】ステージ天板の伝達特性を示す図である。
【図９】ステージ天板の伝達特性を示す図である。
【図１０】ステージ天板の伝達特性を示す図である。
【図１１】従来のウエハステージの概略図である。
【図１２】露光装置の構成を示す概略図である。
【図１３】半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。
【図１４】図１３におけるウエハプロセスの詳細なフローを示す図である。
【符号の説明】
７ａ、７ｂ　計測器
８ａ、８ｂ　アクチュエータ
９ａ、９ｂ　補償器
１０ａ〜１０ｄ　計測器
１１ａ〜１１ｄ　アクチュエータ
１２ａ〜１２ｄ　補償器
１１１　ウエハステージ天板１１１
１１３　ウエハ
１３４　Ｙリニアモータ
１４１　ウエハステージ定盤
１４２　固定ガイド
１４３　Ｙステージ
１４４ａ〜１４４ｃ　エアパッド
１４５　Ｘステージ
１４８　鏡筒定盤
１５１ａ〜１５１ｆ　計測信号
１６１ａ〜１６１ｇ　リニアモータ
１７１ａ〜１７１ｈ　レーザ干渉計
１７２ａ、１７２ｂ　計測ミラー
１８１　補償器
１８２　フィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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