(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面上をＸＹ移動方向に移動可能な第１ステージと、
該第１のステージに対して該第１のステージの移動方向と略平行な微小範囲を移動可能な第２ステージと、
前記第１及び第２ステージの位置をそれぞれ独立に計測する第１及び第２計測手段と、
前記第１及び第２計測手段により得られる計測値を用いて前記第１及び第２ステージを駆動する駆動手段と、
前記第２計測手段によって規定されるＸＹ方向と前記第１ステージのＸＹ移動方向とのずれと、前記第２ステージの位置とに基づいて、前記第１及び第２ステージの相対位置を一定に保つように前記駆動手段による該第１ステージの駆動を補正する補正手段と
を備えることを特徴とするステージ装置。
【請求項２】
前記補正手段は、前記第２ステージの可動範囲の中心が目標位置にくるように前記第１ステージの駆動を補正することにより、該第１及び第２ステージの相対位置を一定に保つことを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
【請求項３】
前記補正手段は、前記第１のステージの位置の駆動が、Ｘ方向の目標位置をＲＸ、Ｙ方向の目標位置をＲＹとした場合に、
ＲＹ＝Ｙ＋αｘ＋ΔＹ
ＲＸ＝Ｘ＋βｙ＋ΔＸ
ここで、
Ｘ、Ｙ：前記第１ステージの検出位置座標、
ｘ、ｙ：前記第２ステージの検出位置座標、
ΔＸ、ΔＹ：前記第１及び第２ステージを原点座標位置に移動したときの、該第２ステージの原点位置と該第２ステージの可動範囲の中心位置とのずれ量、
α：前記第１ステージのＸ移動方向と前記第２計測手段によって規定されるＸ方向との相対角度、
β：前記第１ステージのＹ移動方向と前記第２計測手段によって規定されるＹ方向との相対角度、
を満たすように前記駆動手段による前記第１ステージの駆動を補正することを特徴とする請求項２に記載のステージ装置。
【請求項４】
前記第１ステージの可動範囲における複数の位置において、前記第２ステージのみを駆動して該第２ステージの可動範囲の中心位置を求め、得られた複数の中心位置に基づいて前記定数α、β、ΔＸ、ΔＹを決定する決定手段を更に備えることを特徴とする請求項３に記載のステージ装置。
【請求項５】
前記補正手段は、前記第１のステージの位置の駆動が、Ｘ方向の目標位置をＲＸ、Ｙ方向の目標位置をＲＹとした場合に、
ＲＹ＝Ｙ＋ｆ（ｘ）＋ΔＹ
ＲＸ＝Ｘ＋ｇ（ｙ）＋ΔＸ
Ｘ、Ｙ：前記第１ステージの検出位置座標、
ｘ、ｙ：前記第２ステージの検出位置座標、
ΔＸ、ΔＹ：前記第１及び第２ステージを原点座標位置に移動したときの、該第２ステージの原点位置と該第２ステージの可動範囲の中心位置とのずれ量、
ｆ（ｘ）：前記第１ステージのＸ移動方向と前記第２計測手段によって規定されるＸ方向とのずれに起因した、位置ｘにおけるＹ方向のずれ量を規定する有理関数
ｇ（ｙ）：前記第２ステージのＹ移動方向と前記第２計測手段によって規定されるＹ方向とのずれに起因した、位置ｙにおけるＸ方向のずれ量を規定する有理関数、
を満たすように前記駆動手段による前記第１ステージの駆動を補正することを特徴とする請求項２に記載のステージ装置。
【請求項６】
前記補正手段は、前記ｆ（ｘ）及びｇ（ｙ）をテーブル形式でメモリに保持し、前記第２ステージの位置（ｘ、ｙ）に基づいて対応するｆ（ｘ），ｇ（ｙ）の値を取得することを特徴とする請求項５に記載のステージ装置。
【請求項７】
前記第１ステージの可動範囲における複数の位置において、前記第２ステージのみを駆動して該第２ステージの可動範囲の中心位置を求め、得られた複数の中心位置に基づいて前記定数ΔＸ、ΔＹ及び前記有理関数ｆ（ｘ）及びｇ（ｙ）を求めることを特徴とする請求項５に記載のステージ装置。
【請求項８】
前記第１及び第２の計測手段が、レーザ干渉計であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のステージ装置。
【請求項９】
原版のパターンの一部を、投影光学系を介して基板上に投影し、前記原版パターンの所定の露光領域を前記基板上に露光する露光手段と、前記露光のために前記原版及び／または基板を移動させる請求項１乃至８のいずれかに記載のステージ装置を備えていることを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
前記露光手段が、前記投影光学系に対して前記原版と基板を移動させて共に走査することにより前記原版のパターンの所定領域を前記基板上転写する走査露光を行なうことを特徴とする請求項９に記載の露光装置。
【請求項１１】
平面上をＸＹ移動方向に移動可能な第１ステージと、
該第１のステージに対して該第１のステージの移動方向と略平行な微小範囲を移動可能な第２ステージと、
前記第１及び第２ステージの位置をそれぞれ独立に計測する第１及び第２計測手段とを備えたステージ装置の制御方法であって、
前記該第１及び第２計測手段により得られる計測値を用いて、前記第１及び第２ステージを駆動する駆動工程と、
前記第２計測手段によって規定されるＸＹ方向と前記第１ステージのＸＹ移動方向とのずれと、前記第２ステージの位置とに基づいて、前記第１及び第２ステージの相対位置を一定に保つように前記駆動工程による該第１ステージの駆動を補正する補正工程と
を備えることを特徴とするステージ装置の制御方法。
【請求項１２】
前記補正工程は、前記第２ステージの可動範囲の中心が目標位置にくるように前記第１ステージの駆動を補正することにより、該第１及び第２ステージの相対位置を一定に保つことを特徴とする請求項１１に記載のステージ装置の制御方法。
【請求項１３】
前記補正工程は、前記第１のステージの位置の駆動が、Ｘ方向の目標位置をＲＸ、Ｙ方向の目標位置をＲＹとした場合に、
ＲＹ＝Ｙ＋αｘ＋ΔＹ
ＲＸ＝Ｘ＋βｙ＋ΔＸ
ここで、
Ｘ、Ｙ：前記第１ステージの検出位置座標、
ｘ、ｙ：前記第２ステージの検出位置座標、
ΔＸ、ΔＹ：前記第１及び第２ステージを原点座標位置に移動したときの、該第２ステージの原点位置と該第２ステージの可動範囲の中心位置とのずれ量、
α：前記第１ステージのＸ移動方向と前記第２計測手段によって規定されるＸ方向との相対角度、
β：前記第１ステージのＹ移動方向と前記第２計測手段によって規定されるＹ方向との相対角度、
を満たすように前記駆動工程による前記第１ステージの駆動を補正することを特徴とする請求項１２に記載のステージ装置の制御方法。
【請求項１４】
前記第１ステージの可動範囲における複数の位置において、前記第２ステージのみを駆動して該第２ステージの可動範囲の中心位置を求め、得られた複数の中心位置に基づいて前記定数α、β、ΔＸ、ΔＹを決定する決定工程を更に備えることを特徴とする請求項１３に記載のステージ装置の制御方法。
【請求項１５】
前記補正工程は、前記第１のステージの位置の駆動が、Ｘ方向の目標位置をＲＸ、Ｙ方向の目標位置をＲＹとした場合に、
ＲＹ＝Ｙ＋ｆ（ｘ）＋ΔＹ
ＲＸ＝Ｘ＋ｇ（ｙ）＋ΔＸ
Ｘ、Ｙ：前記第１ステージの検出位置座標、
ｘ、ｙ：前記第２ステージの検出位置座標、
ΔＸ、ΔＹ：前記第１及び第２ステージを原点座標位置に移動したときの、該第２ステージの原点位置と該第２ステージの可動範囲の中心位置とのずれ量、
ｆ（ｘ）：前記第１ステージのＸ移動方向と前記第２計測手段によって規定されるＸ方向とのずれに起因した、位置ｘにおけるＹ方向のずれ量を規定する有理関数
ｇ（ｙ）：前記第２ステージのＹ移動方向と前記第２計測手段によって規定されるＹ方向とのずれに起因した、位置ｙにおけるＸ方向のずれ量を規定する有理関数、
を満たすように前記駆動工程による前記第１ステージの駆動を補正することを特徴とする請求項１２に記載のステージ装置の制御方法。
【請求項１６】
前記補正工程は、前記ｆ（ｘ）及びｇ（ｙ）をテーブル形式でメモリに保持し、前記第２ステージの位置（ｘ、ｙ）に基づいて対応するｆ（ｘ），ｇ（ｙ）の値を取得することを特徴とする請求項１５に記載のステージ装置の制御方法。
【請求項１７】
前記第１ステージの可動範囲における複数の位置において、前記第２ステージのみを駆動して該第２ステージの可動範囲の中心位置を求め、得られた複数の中心位置に基づいて前記定数ΔＸ、ΔＹ及び前記有理関数ｆ（ｘ）及びｇ（ｙ）を決定する決定工程を更に備えることを特徴とする請求項１５に記載のステージ装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体リソグラフィ工程等の高精度な加工に好適なステージ装置とその制御方法、及びこのステージ装置を備える露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体デバイス等の製造に用いられる露光装置としては、基板（ウエハやガラス基板）をステップ移動させながら、基板上の複数の露光領域に原版（レチクルやマスク）のパターンを、投影光学系を介して順次露光するステップ・アンド・リピート型の露光装置（ステッパと称することもある）や、ステップ移動と走査露光とを繰り返すことにより、基板上の複数の領域に露光転写を繰り返すステップ・アンド・スキャン型の露光装置（スキャナと称することもある）が代表的である。特にステップ・アンド・スキャン型は、スリットにより制限して投影光学系の比較的光軸に近い部分のみを使用しているため、より高精度且つ広画角な微細パターンの露光が可能となっている。
【０００３】
これら露光装置はウエハやレチクルを高速で移動させて位置決めするステージ装置（ウエハステージ、レチクルステージ）を有しているが、より高精度な露光を行うためにはこれらのステージの動特性を高めることが必要である。ステージの目標位置に対する偏差（誤差）の発生は、露光したパターンのずれとなって現れてしまうためである。なお、動特性としては、代表的には周波数特性等が挙げられる。周波数特性においてゼロクロス周波数すなわち制御帯域が広いほど、良い動特性が得られる。
【０００４】
ステージの動特性を向上させるための一つの手法として、ステージを粗微動構成にする手法がある。概念的には、大出力・大ストロークの粗動ステージ上に、小出力・小ストロークの微動ステージを搭載した形態と言える。一般的に、制御対象であるステージが大型化すれば、ステージ構造物自体の共振周波数を高めることは困難となり、結果としてステージの制御帯域は低く制限されてしまう。微小駆動のみに特化した微動ステージはステージ及びアクチュエータの小型化が可能であり、制御帯域を高くしやすい。従って、大出力・大ストロークのステージ上に微動ステージを構成すれば、ステージにおける制御帯域を高くしやすい。なお、制御帯域とは、開ループゲインが０ｄＢとなる周波数であり、例えば、サーボ制御を考えたときに、計測・制御のサイクルの周波数が有効な範囲のことである。
【０００５】
上述のような粗微動構成のステージにおいては、粗動ステージと微動ステージの位置を何らかの手法で計測し、これを用いてフィードバックループを構成して各ステージを制御するのが一般的である。位置計測のための手段としては、通常レーザ干渉計が用いられる。このようなステージについては、本出願人による特許出願である特願２００２−０００７９８１号において提案されている。また微動部と粗動部の位置を計測することについては、例えば、特開２０００−１０６３４４号公報に開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような粗微動構成のステージにおいて、微動ステージはその本来の目的から微小ストロークをカバーするよう構成される。このため、微動ステージの移動を案内するガイドバーとレーザ干渉計で微動ステージの位置を計測するために微動ステージに設けられるバーミラーとの平行度のずれが所定値以上となった場合には、粗動ステージと微動ステージの間の相対距離の変化が微動ステージの微小な可動ストローク範囲を超えてしまうことがある。この場合には、微動ステージが正しく制御できないことになる。
【０００７】
上述の問題を回避するためには、粗動ステージの駆動方向とバーミラーの面とを厳密に平行となるよう調整するか、あるいは微動ステージのストロークを大きめに確保することが必要となる。前者については、組み立て工数が増大するばかりでなく、バーミラーの着脱により平行度が変化してしまう可能性があり、再現性が期待できない。また後者については、微動ステージの本来の目的から逸脱することになるわけで、制御帯域の拡大が困難となってしまう。
【０００８】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、動特性の高い、または高精度な位置決めを可能とするステージ装置及びその制御方法を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、上記ステージ装置を適用することにより、パターンの露光精度を向上した露光装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明によるステージ装置は以下の構成を備える。即ち、
平面上をＸＹ移動方向に移動可能な第１ステージと、
該第１のステージに対して該第１のステージの移動方向と略平行な微小範囲を移動可能な第２ステージと、
前記第１及び第２ステージの位置をそれぞれ独立に計測する第１及び第２計測手段と、
前記第１及び第２計測手段により得られる計測値を用いて、前記第１及び第２ステージを駆動する駆動手段と、
前記第２計測手段によって規定されるＸＹ方向と前記第１ステージのＸＹ移動方向とのずれと、前記第２ステージの位置とに基づいて、前記第１及び第２ステージの相対位置を一定に保つように前記駆動手段による該第１ステージの駆動を補正する補正手段とを備える。
【００１０】
また、上記の目的を達成するための本発明によるステージ装置の制御方法は、
平面上をＸＹ移動方向に移動可能な第１ステージと、
該第１のステージに対して該第１のステージの移動方向と略平行な微小範囲を移動可能な第２ステージと、
前記第１及び第２ステージの位置をそれぞれ独立に計測する第１及び第２計測手段とを備えたステージ装置の制御方法であって、
前記該第１及び第２計測手段により得られる計測値を用いて、前記第１及び第２ステージを駆動する駆動工程と、
前記第２計測手段によって規定されるＸＹ方向と前記第１ステージのＸＹ移動方向とのずれと、前記第２ステージの位置とに基づいて、前記第１及び第２ステージの相対位置を一定に保つように前記駆動工程による該第１ステージの駆動を補正する補正工程とを備える。
【００１１】
また、本発明によれば、上記ステージ装置を用いた露光装置が提供される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１３】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明が適用される粗微動構成のステージの概略平面図を示すもので、微動ステージ１には位置計測用のバーミラー２，３が設けられ、レーザ干渉計１１、１２からの計測光を反射する。微動ステージ１は、下部に設けられたＸＹスライダー４から非接触で浮上しており、さらにＸＹスライダー４上に設けられたボイスコイルタイプのリニアモータによって微小ストローク駆動される。ＸＹスライダー４は、エアーベアリング（静圧軸受け）により、Ｘガイドバー５とＹガイドバー６にガイドされている。また、ＸＹスライダー４は、Ｚ方向に関して、エアーベアリング（静圧軸受け）により基準構造体７上面にガイドされている。
【００１４】
Ｘガイドバー５とＹガイドバー６の両端部付近にはリニアモータの可動子（マグネット）８、９が取り付けられていて、ＸＹ各２個のリニアモータ固定子（コイル）８、９に電流を流すことによりローレンツ力を発生させ、Ｘガイドバー５をＹ方向に、Ｙガイドバー６をＸ方向に駆動できる構成になっている。つまりＸガイドバー５とＹガイドバー６、ＸＹスライダー４が、全体として粗動ステージになっているわけである。Ｘガイドバー５とＹガイドバー６は微動ステージ１と同様にレーザ干渉計１３、１４によってそれぞれの位置が計測される。
【００１５】
微動ステージ１の位置はバーミラー２、３により計測される。従って、バーミラー２，３の面がステージ１の走り方向を決定することになる。仮に、図２に示すように、レーザ干渉計の光軸とバーミラー２が垂直ではない状態であったとする。この状態でＸＹスライダ４がＸ方向に平行移動した場合（即ちＹガイドバー６のみがＸ方向に移動した場合）、バーミラー２の傾きに従ってＹ方向の計測値が変化することになる（図２ではε）。通常、レーザ干渉計の計測値によりステージの位置が制御されるので、Ｙ方向にもεだけ移動することになる。このため、結果としてＸＹスライダ４はバーミラーの傾きと平行に、即ちレーザ干渉計光軸に対して斜めに駆動されることになる（図３）。
【００１６】
また、仮にバーミラー２がレーザ干渉計光軸に対して完全に垂直であったとする。Ｘガイドバー５あるいはＹガイドバー６も同様にレーザ干渉計で計測された位置をもとに制御されている。このため、もし各ガイドバーの駆動する方向とバーミラーの面とが平行でなければ、ガイドバー（５、６）と微動ステージ１が目標位置へ移動した後のＸＹスライダー４と微動ステージ１との相対距離は、ステージのＸＹ方向の位置により変化することになる。この様子を図４に示す。図４において、微動ステージ１をＸ方向に平行移動した場合、Ｙスライダー６の移動と微動ステージ１のアクチュエータにより破線で示す位置に移動することになるが、その結果、Ｘガイドバー５（即ちＸＹスライダー４）と微動ステージ１の相対的な位置関係が変化する。
【００１７】
これらのことを、より詳細に説明する。図５は、粗動ステージ（Ｘガイドバー５とＹガイドバー６、ＸＹスライダー４）のＸ駆動方向（即ちＸガイド５の方向）と微動ステージ１のＸ駆動方向（即ちＹバーミラー２の面）とが、平行から角度αだけずれている場合を示している。即ち、微動ステージの計測系によって規定されるＸＹ方向と粗動ステージが移動するＸＹ方向にずれがあり、微動ステージの計測系のＸ方向と粗動ステージの移動のＸ方向との間の相対角度がαの場合を示している。
【００１８】
今、粗動ステージと共に微動ステージ１がｘだけＸ方向に駆動したと仮定すると、粗動ステージと微動ステージとの相対距離は、α×ｘだけＹ方向に変化することになる。従って、ステージをｘだけＸ方向に移動した場合は、粗動ステージの位置をＹ方向にα×ｘだけ移動すれば、粗動ステージと微動ステージとの相対距離は一定に保たれる。
【００１９】
なお、図５によりＸ方向に関する相対角度αを説明したが、微動ステージの計測系のＹ方向と粗動ステージの移動のＹ方向との相対角度も同様に求めることができ、以下の説明ではこの相対角度をβとする。
【００２０】
本実施形態のステージ駆動装置は上記のような制御を実現するものであり、そのための制御系のブロック図を図６に示す。図６は微動ステージ１のＸ方向への駆動と、粗動ステージのＹ方向への駆動の補正を実現するための制御構成である。図６では、粗動ステージ及び微動ステージの補償器６１、６２が、粗動ステージ及び微動ステージの開ループ特性６３，６４に前置され、ステージの位置をフィードバックする構成になっている。開ループ特性６３はＸガイドバー５の駆動部とレーザ干渉計１３を含み、補償器６１からの出力に応じてＸガイドバー５を移動して、その位置を表すレーザ干渉計１３からの信号をＹとして出力する。同様に、開ループ特性６４は微動ステージ１をＸ方向へ微小移動するアクチュエータとレーザ干渉計１２を含み、補償器６２からの出力に応じて微動ステージ１を移動して、その位置を表すレーザ干渉計１２からの信号をｘとして出力する。なお、補償器６１、６２の例としては、ＰＩＤ補償器等が挙げられる。
【００２１】
また、ＲＹは粗動ステージのＹ方向目標位置、ｒｘは微動ステージ１の目標位置を示す。上述のようにＹはレーザ干渉計１３で検出された粗動ステージのＹ方向位置座標、ｘはレーザ干渉計１２で検出された微動ステージ１のＸ方向座標を表している。
【００２２】
また、図６において、１１５は位置補正部であり、図５により前述したような粗動ステージ位置の補正を実現する。すなわち、レーザ干渉計１３による粗動ステージのＹ方向の位置計測値Ｙを、α及び微動ステージ１のＸ方向位置ｘにより補正し、これをフィードバックしてＸガイドバーの制御系を構成することにより、角度αによる相対距離の変化を自動的に修正することが可能となる。
【００２３】
また、図６においてはさらにΔＹを導入している。これは、粗動ステージおよび微動ステージがそれぞれ同一目標位置へ移動した時点で、微動ステージの位置がちょうどストローク中心になるような補正量に相当する。すなわち、微動ステージ１とＸ、Ｙガイド（５、６）を原点座標位置に移動したときの、微動ステージ１の原点位置と当該微動ステージの可動範囲の中心位置とのＸ、Ｙ方向のずれ量をΔＸ、ΔＹとする。図６においてはこれらのうちのΔＹ（Ｙ方向のずれ量）が導入されている。ΔＸ、ΔＹの決定方法は図８のフローチャートにより後述する。
【００２４】
同様の制御構成を、微動ステージ１のＹ方向への駆動及び粗動ステージのＸ方向への駆動についても採用する。図７はそのような制御構成を示すブロック図である。補償器７１、７２は図６の補償器６１、６２に準ずるものである。また、開ループ特性７３はＹガイドバー６の駆動部とレーザ干渉計１４を含み、開ループ特性７４は微動ステージ１をＹ方向へ微小駆動するアクチュエータとレーザ干渉計１１を含む構成となる。また、図７ではβが角度のずれに相当し、位置補正部１１６は、レーザ干渉計１４による粗動ステージのＸ方向の位置計測値Ｘを、β及び微動ステージ１のＹ方向位置ｙにより補正し、これをフィードバックして制御系を構成することにより、角度βによる相対距離の変化を自動的に修正することが可能となる。なお、図７の位置補正部１１６においても、上述のΔＸを導入している。
【００２５】
上記の構成により、Ｘガイドバー５及びＹガイドバー６の駆動を、目標位置座標（ＲＸ、ＲＹ）と検出位置座標（Ｘ、Ｙ）が以下の式を満足するように制御することになる。
【００２６】
ＲＹ＝Ｙ＋αｘ＋ΔＹ
ＲＸ＝Ｘ＋βｙ＋ΔＸ
ここで、
Ｘ、Ｙ：粗動ステージにおけるＸガイドバー５とＹガイドバー６の検出位置座標、
ｘ、ｙ：微動ステージ１の検出位置座標、
ΔＸ、ΔＹ：粗動ステージ及び微動ステージを原点座標位置に移動したときの、微動ステージ１の原点位置と当該微動ステージ１の可動範囲の中心位置とのずれ量、
α：粗動ステージのＸ移動方向と微動ステージ１の計測系（レーザ干渉計１２）によって規定されるＸ方向との相対角度、
β：粗動ステージのＹ移動方向と微動ステージ１の計測系（レーザ干渉計１１）によって規定されるＹ方向との相対角度。
【００２７】
以上の図６、図７に示す制御系を用いたステージ装置の制御構成について更に説明する。
【００２８】
図１０は本実施形態によるステージ装置の制御構成を示すブロック図である。図１０において、レーザ干渉計１１、１２は図１に示したとおりであり、それぞれ微動ステージ１のＹ位置、Ｘ位置を計測する。また、１０１は微動ステージＸアクチュエータであり、微動ステージ１をＸ方向へ微小駆動する。１０２は微動ステージＹアクチュエータであり、微動ステージ１をＹ方向へ微小駆動する。微動ステージＸアクチュエータ１０１、微動ステージＹアクチュエータ１０２としては、例えばボイスコイルタイプのリニアモータが好適である。また、図１０において１０５はＸガイドバー５をＹ方向へ移動するための駆動部、１０６はＹガイドバー６をＸ方向へ移動するための駆動部である。
【００２９】
１２０は駆動コントローラであり、上述の微動ステージＸ、Ｙアクチュエータ（１０１、１０２）やＸ、Ｙガイドバー駆動部（１０５、１０６）の駆動を制御する。１１１はＸアクチュエータ制御部であり、与えられた目標位置（ｒｘ）とレーザ干渉計１２の信号に基づいて微動ステージＸアクチュエータ１０１を駆動する。Ｘアクチュエータ制御部１１１は図６における、目標位置ｒｘを入力して補償器６２によって駆動信号を生成する構成、レーザ干渉計１２からの位置信号ｘをフィードバックする構成に相当する。なお、開ループ特性６４は微動ステージＸアクチュエータ１０１とレーザ干渉計１２を含む構成となる。
【００３０】
１１２はＹアクチュエータ制御部であり、与えられた目標位置（ｒｙ）とレーザ干渉計１１の信号に基づいて微動ステージＹアクチュエータ１０２を駆動する。Ｙアクチュエータ制御部１１２は図７における、目標位置ｒｙを入力して補償器７２によって駆動信号を生成する構成、レーザ干渉計１１からの位置信号ｙをフィードバックする構成に相当する。なお、開ループ特性７４は微動ステージＹアクチュエータ１０２とレーザ干渉計１１を含む構成となる。
【００３１】
１１３はＸガイドバー制御部であり、与えられた目標位置（ＲＹ）と、図６で説明した位置補正部１１５からの補正量と、レーザ干渉計１３からの信号に基づいて、Ｘガイドバー駆動部１０５によるＸガイドバー５の移動を制御する。Ｘガイドバー制御部１１３は図６における、目標位置ＲＹを入力して補償器６１によって駆動信号を生成する構成、レーザ干渉計１３からの位置信号Ｙに位置補正部１１５からの補正値を加えてフィードバックする構成に相当する。なお、開ループ特性６３はＸガイドバー駆動部１０５とレーザ干渉計１３を含む構成となる。
【００３２】
１１４はＹガイドバー制御部であり、与えられた目標位置と、後述の位置補正部１１６からの補正量と、レーザ干渉計１４からの信号に基づいて、Ｙガイドバー駆動部１０６によるＹガイドバー６の移動を制御する。Ｙガイドバー制御部１１４は図７における、目標位置ＲＸを入力して補償器７１によって駆動信号を生成する構成、レーザ干渉計１４からの位置信号Ｘに位置補正部１１６からの補正値を加えてフィードバックする構成に相当する。なお、開ループ特性７３はＹガイドバー駆動部１０６とレーザ干渉計１４を含む構成となる。
【００３３】
なお、各制御部１１１〜１１４に与えられる目標位置（ｒｘ、ｒｙ、ＲＸ、ＲＹ）は後述のステージコントローラ１３０より与えられる。
【００３４】
１１７は係数メモリであり、位置補正部１１５、１１６で用いられるパラメータα、β、ΔＹ、ΔＸを記憶する。
【００３５】
１３０はステージコントローラであり、ＣＰＵ、メモリ等（不図示）を具備して、当該ステージ装置の全体の制御を行なう。なお、ステージコントローラ１３０は、例えば当該ステージ装置を露光装置に適用した場合に、露光装置全体の制御を司る露光装置コントローラによって実現されてもよい。
【００３６】
なお、パラメータα、β、ΔＹ、ΔＸは予め係数メモリ１１７に格納されて、ステージ駆動時に利用されるが、これらパラメータをステージコントローラ１３０が算出して係数メモリ１１７に格納するよう構成することもできる。これらパラメータα、β、ΔＸ、ΔＹは、図８のフローチャートに従って算出することができる。なお、図８のフローチャートはステージコントローラ１３０によって実行されるものとする。
【００３７】
ステップ１：まず、ステップＳ１１において粗動ステージ、微動ステージをともに座標Ｐ(0)＝（０，０）に移動する。
【００３８】
ステップ２：次に、微動ステージ１のみをＸ方向に、微動ステージのノミナルストロークより大きい量ｄｘだけ正負の方向へ駆動し、操作量が飽和しないストローク範囲を求め、その中点をストローク中心とする。まず、ステップＳ１２において微動ステージ１を（−ｄｘ，０）へと駆動させ、次いでステップＳ１３で（＋ｄｘ，０）に駆動する。このときの微動ステージ位置と微動ステージ操作量を逐次計測し、微動ステージの操作量が飽和しないストローク範囲（可動範囲）を求めて、その中点をｍｘ(0)とする（ステップＳ１４）。微動ステージと粗動ステージとの相対距離がストローク範囲を超えた場合、両者が干渉する状態となるので微動ステージへの操作量が飽和することになるので、これをもってストローク範囲とするわけである。
【００３９】
この様子を図９に示す。操作量が飽和しないストローク範囲が位置９１と位置９２のように求まるので、その中点９３をもって微動ステージ１のＸ方向のストローク中心とする。
【００４０】
ステップ３：ステップ２と同様の動作を、微動ステージＹ方向の駆動により行い、ｍｙ(0)を求める（ステップＳ１５〜Ｓ１６）。
【００４１】
ステップ４：粗動ステージ、微動ステージとも座標Ｐ(1)＝（Ｌ，０）に移動する（ステップＳ１８、Ｓ１９、Ｓ２０）。そして、ステップ２とステップ３の動作を同様に行って、ｍｘ(1)、ｍｙ(1)を求める。
【００４２】
ステップ５〜７：ステップ２、ステップ３の動作を、さらに座標Ｐ(2)＝（−Ｌ，０）、Ｐ(3)＝（０，Ｌ）、Ｐ(4)＝（０，−Ｌ）について行い、それぞれ操作量が飽和しないストローク範囲の中点ｍｘ(2)〜ｍｘ(4)、ｍｙ(2)〜ｍｙ(4)を求める。
【００４３】
ステップ８：以上のステップ７までで得られた微動ステージの駆動範囲中点の計測結果を用いて、以下の式、
ΔＸ＝ｍｘ(0)
ΔＹ＝ｍｙ(0)
α＝（ｍｙ(1)−ｍｙ(2)）／（２×Ｌ）
β＝（ｍｘ(3)−ｍｘ(4)）／（２×Ｌ）
によりα、β、ΔＸ、ΔＹを算出する。
【００４４】
これらのステップは、ステージ位置（０，０）を基準として、Ｘ方向に移動してＹ方向の中点を、Ｙ方向に移動してＸ方向の中点をそれぞれ求め、それらの傾き成分としてα及びβを算出することに相当する。得られた結果は係数メモリ１１７に格納されることにより、図６及び図７のブロック図にただちに反映される。この結果、粗動ステージと微動ステージの相対位置はステージの全ストローク範囲内で一定に保たれることになる。
【００４５】
＜第２の実施形態＞
第１の実施形態においては、粗動ステージと微動ステージとの相対角度αないしβをパラメータとして粗動ステージ位置を補正する方法について示したが、相対角度がステージ位置により変化する可能性もあり得る。この場合には、α、βにかわって微動ステージ位置の有理関数表現ｆ（ｘ）、ｇ（ｙ）を用いて近似して適用することが可能である。有理関数ｆ（ｘ）、ｇ（ｙ）は、図８のフローチャートにおいて、ｍｘ(ｎ)、ｍｙ(ｎ)をｎ（≧３）個求め、この３つ以上の各ｍｘ(ｎ)及び／または各ｍｙ(ｎ)の値を最小自乗法等で統計処理して求めればよい。
【００４６】
この場合、Ｘガイドバー５及びＹガイドバー６の駆動を、目標位置座標（ＲＸ、ＲＹ）と検出位置座標（Ｘ、Ｙ）が以下の式を満足するように制御することになる。
【００４７】
ＲＹ＝Ｙ＋ｆ（ｘ）＋ΔＹ
ＲＸ＝Ｘ＋ｇ（ｙ）＋ΔＸ
ここで、
Ｘ、Ｙ：粗動ステージにおけるＸガイドバー５とＹガイドバー６の検出位置座標、
ｘ、ｙ：微動ステージ１の検出位置座標、
ΔＸ、ΔＹ：粗動ステージ及び微動ステージを原点座標位置に移動したときの、微動ステージ１の原点位置と当該微動ステージ１の可動範囲の中心位置とのずれ量、
ｆ（ｘ）：粗動ステージのＸ移動方向と微動ステージ１の計測系（レーザ干渉計１２）によって規定されるＸ方向とのずれに起因した、位置ｘにおけるＹ方向のずれ量を規定する有理関数
ｇ（ｙ）：粗動ステージのＹ移動方向と微動ステージ１の計測系（レーザ干渉計１１）によって規定されるＹ方向とのずれに起因した、位置ｙにおけるＸ方向のずれ量を規定する有理関数。
【００４８】
なお、ｆ（ｘ），ｇ（ｙ）は微動ステージ位置による参照テーブル形式で与えても良い。このような参照テーブルは係数メモリ１１７に格納しておけばよいことは明らかである。また、この場合に、位置補正部１１５、１１６において、微動ステージ１の位置に応じてメモリ１１７の参照テーブルから対応する係数を読み出す構成が必要となるが、そのようなメモリ読み出し回路の構成は当業者には自明であろう。
【００４９】
以上述べたように、上記各実施形態によれば、粗微動構成のステージにおいて、ステージの位置によらず両者の相対距離を一定に保つことができる。よって、ステージ組み立てが容易になるばかりでなく、微動ステージのストロークを必要最小限とすることが可能となり、微動ステージ動特性の向上に寄与でき、より高性能なステージを提供することができる。
【００５０】
＜第３の実施形態＞
図１１は上記第１あるいは第２の実施形態による移動ステージを適用可能な露光装置の要部構成例を示す図である。図１１において、露光光源１１０１は露光光によりレチクルステージ１１０２上のレチクル１１１０を照射する。レチクルを透過した露光光は投影光学系１１０３を経てウエハ１１１１上に縮小されて結像される。これにより、レチクル１１１０上のパターンがウエハ１１１１上に焼きつけられる。
【００５１】
１１０４は露光装置定盤であり、定盤１１０４上に第１あるいは第２の実施形態で説明したステージ装置が設置される。上述したように、微動ステージ１はＸＹスライダ４上を微小範囲で移動可能であり、微小ステージ１上には露光対象のウエハ１が装着される。
【００５２】
以上のような構成の露光装置は、第１あるいは第２の実施形態で説明したステージ装置によってウエハ１１１１を所定位置に移動して露光を繰り返す、所謂ステップ・アンド・リピート方式のものである。なお、レチクルステージ１１０２を移動可能とし、ウエハのステップ移動と走査露光とを繰り返すステップ・アンド・スキャン方式とすることもできる。この場合、レチクルステージ１１０２にも上記第１あるいは第２実施形態で説明したステージ装置を適用することができる。
【００５３】
＜第４の実施形態＞
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プロセスを説明する。図１２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Ｓ１０１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップＳ１０２（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。一方、ステップＳ１０３（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。
【００５４】
ステップＳ１０４（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。次のステップＳ１０５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップＳ１０４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Ｓ１０６（検査）ではステップＳ１０５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Ｓ１０７）する。
【００５５】
前工程と後工程はそれぞれ専用の別の工場で行い、これらの工場毎に上記説明した遠隔保守システムによって保守がなされる。また前工程工場と後工程工場との間でも、インターネットまたは専用線ネットワークを介して生産管理や装置保守のための情報がデータ通信される。
【００５６】
図１３は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップＳ１１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップＳ１１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を成膜する。ステップＳ１１３（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Ｓ１１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップＳ１１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップＳ１１６（露光）では上記説明したＸ線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Ｓ１１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップＳ１１８（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Ｓ１１９（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。
【００５７】
これらのステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、動特性の高い、または高精度な位置決めの可能なステージ装置の提供が可能となる。
また、本発明によれば、上記ステージ装置を露光装置に適用したので、パターンの露光精度を向上した露光装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】粗微動構成のステージの概略を示す平面図である。
【図２】レーザ干渉計の光軸とバーミラーが垂直でない状態におけるステージ駆動の問題点を説明する図である。
【図３】レーザ干渉計の光軸とバーミラーが垂直でない状態におけるステージ駆動の問題点を説明する図である。
【図４】ガイドバーの駆動する方向とバーミラーの面とが平行でない場合のステージ駆動の問題点を説明する図である。
【図５】実施形態による、粗動ステージのＸ駆動方向と微動ステージのＸ駆動方向とが、平行から角度αずれている場合の補正動作を説明する図である。
【図６】実施形態のステージ駆動装置によるステージ駆動制御系の構成を示すブロック図である。
【図７】実施形態のステージ駆動装置によるステージ駆動制御系の構成を示すブロック図である。
【図８】位置補正部で用いるパラメータの設定処理を説明するフローチャートである。
【図９】微動ステージの移動量と操作量の関係からストローク中心を決定する様子を説明する図である。
【図１０】実施形態によるステージ装置のための制御構成を示す図である。
【図１１】本発明に係るステージ装置を適用可能な露光装置の要部の概略構成を説明する図である。
【図１２】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１３】図１２に示したウエハプロセスの詳細なフローを示す図である。
【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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