(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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位置決め装置。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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。
【発明の効果】
【００１１】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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。
【００１３】
＜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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
図５は本実施形態の制御系のシステム図である。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
＜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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
＜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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
＜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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
＜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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
＜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。
【００６３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】第１実施形態の露光装置の正面図
【図２】第１実施形態の位置決めステージ装置の上面図
【図３】慣性力付与機構の断面図
【図４】第１実施形態の測定系の斜視図
【図５】第１実施形態の制御系のシステム図
【図６】第１実施形態の駆動説明図
【図７】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
【図８】質量体駆動制御ブロック図
【図９】第２実施形態の露光装置の正面図
【図１０】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
【図１１】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
【図１２】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
【図１３】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
【図１４】半導体デバイス製造フロー図
【図１５】ウエハプロセスフロー図
【図１６】従来のステージ装置の上面図
【符号の説明】
【００６５】
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
６  ＸＹ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
【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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【図１５】
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【図１６】
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