JP2003280744A - 振動制御装置及びその制御方法、並びに、該振動制御装置を有する露光装置及び半導体デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 制御対象に存在する弾性振動を抑えることに
より、該制御対象を高精度に位置決めすること。 【解決手段】 微動ステージ１００を駆動するリニアモ
ータ４６、４９と、微動ステージ１００の位置を測定す
るレーザ計測器５１ａ、５１ｂと、リニアモータ４６、
４９が微動ステージ１００上に駆動力を作用させる位置
の近傍における振動を計測する加速度センサＳと、レー
ザ計測器５１ａ、５１ｂ及び加速度センサＳの計測結果
に基づいて、微動ステージ１００の振動を低減しながら
微動ステージ１００を駆動するようにリニアモータ４
６、４９を制御する補償器１１ａ、１１ｂとを備えるこ
とを特徴とする振動制御装置により、微動ステージ１０
０の弾性振動を抑え、微動ステージ１００を高精度に位
置決めすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、振動制御装置及び
その制御方法、並びに、該振動制御装置を有する露光装
置及び半導体デバイスの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの製造分野においては、
ウエハ等の基板を載せて位置決めするウエハステージを
備えた露光装置が知られている。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は数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、ステージの移動加
速度および移動速度は年々増大の傾向にある。更に、こ
のような高速・高精度のウエハステージの位置制御を実
現するためには、ウエハステージの位置制御系が高いサ
ーボ帯域を持つことが必要である。高いサーボ帯域を実
現することにより、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得ることができる。従っ
て、可能な限り高いサーボ帯域を持つウエハステージ及
びそれを有する装置等の設計が望まれている。

【０００３】図７は、従来の露光装置のウエハステージ
の構成を示す概略図である。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軸の各軸周りの
回転３軸（θｘ、θｙ、θｚ）を合わせて６自由度と呼
ぶことにする。図７を参照しながら、従来のウエハステ
ージの位置制御系の構成とその動作を説明する。

【０００４】このウエハステージは、床Ｆからダンパを
介して支持されている定盤４１、定盤４１に固定された
固定ガイド４２に沿ってＹ方向に駆動力（推力）を発生
するＹリニアモータ４６、Ｙリニアモータ４６により定
盤４１の基準面上をＹ方向に移動可能なＹステージ４
３、Ｙステージ４３に備えられたＸ方向のガイドにより
Ｘ方向に案内されるＸステージ４５等を備えている。

【０００５】Ｙステージ４３はＸ方向に駆動力（推力）
を発生するＸリニアモータ固定子（不図示）が設けられ
ており、Ｘステージ４５に設けられたＸリニアモータ可
動子（不図示）と共に、Ｘステージ４５をＸ方向に駆動
させる。定盤４１及びＸガイドとＸステージ４５との間
は静圧軸受であるエアパッド４４ｃを介してエアで結合
されており、非接触である。定盤４１及び固定ガイド４
２とＹステージ４３との間も静圧軸受であるエアパッド
４４ａ、４４ｂを介してエアで結合されており、非接触
である。

【０００６】Ｘステージ４５にはチルトステージ４８が
搭載されている。チルトステージ４８は不図示のリニア
モータによる駆動力（推力）でＺ方向の移動と３軸（θ
ｘ、θｙ、θｚ）方向の回転を行う。チルトステージ４
８上に被露光体であるウエハ５３を保持する。また、チ
ルトステージ４８上のステージ基板４９上には、Ｘ方向
およびＹ方向の位置計測に用いる計測ミラー５０が設け
られている。

【０００７】この露光装置では、ウエハステージにより
定盤４１の基準面に対して面内方向（Ｘ、Ｙ、θｚ）お
よび垂直方向（Ｚ、θｘ、θｙ）の６自由度の位置決め
が行われ、その都度１チップ分の露光が行われる。面内
方向（Ｘ、Ｙ、θｚ）の位置は不図示のレンズ鏡筒と一
体化されたレーザ干渉計５１を用いて計測され、垂直方
向（Ｚ、θｘ、θｙ）についてはレンズ鏡筒と一体化さ
れたアライメント計測系（不図示）によりＺ方向の位置
と回転成分の角度が計測される。

【０００８】図７では、レンズ鏡筒と定盤４１は一体で
あると仮定して、レーザ干渉計５１が定盤４１に接続さ
れている。なお、Ｚ方向の計測系は省略したが、ステー
ジ基板４９上もしくはウエハ５３上の３点をレンズ鏡筒
から計測することにより垂直方向（Ｚ、θｘ、θｙ）の
位置の計測が可能である。

【０００９】これら６自由度の位置決めは、６軸にそれ
ぞれサーボ系を構成することにより実現される。レーザ
干渉計５１によって計測された位置情報に基づいて、不
図示の補償器がステージ基板４９をＸ方向、Ｙ方向に駆
動するためのアクチュエータである不図示のＸ方向のＸ
リニアモータとＹ方向のＹリニアモータ４６に対する駆
動指令値を演算し、各々のリニアモータへ送る。これに
よりＸステージ４５、Ｙステージ４３が駆動される。ま
た、補償器はＺ方向の位置と回転方向（θｘ、θｙ）の
角度とθｚ方向の計測値に応じて、チルトステージ４８
に対する駆動指令値を演算し、これによりチルトステー
ジ４８を駆動する。

【００１０】このようにして位置制御系を構成すること
により、ウエハステージは制御対象を与えられた目標位
置に移動することができる。

【００１１】半導体デバイスの製造においては、露光線
幅の縮小に伴い、露光装置に具備されるウエハステージ
には高い位置制御精度が要求される。また、露光装置に
は、生産性の観点から高いスループットが要求される。
これらの要求を満たすためには、ウエハステージが持つ
位置制御系（サーボ系）の応答性が高く、かつステージ
基板を高速で駆動できることが必要である。

【００１２】そこで、従来のウエハステージでは、位置
制御精度を高めるため、位置制御系のゲインを可能な限
り高く設定し、高いサーボ帯域を実現していた。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、位置制
御系（サーボ系）の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。特に、制
御ループ内に存在する機械系の弾性振動はその大きな要
因である。

【００１４】具体的には、ステージ基板（天板）などに
は弾性振動が存在するため、サーボ系は不安定になる
か、或いは、制御誤差が大きくなり、制御仕様を満たさ
ない可能性がある。通常、サーボ帯域はこの弾性振動が
持つ最低次の共振周波数の１／３から１／４程度に制限
される。その結果、従来の位置決め装置の位置制御系に
おいては、制御対象（例えばステージ基板）を駆動する
ときに生じる弾性振動の共振周波数により、位置制御系
のサーボ帯域が制限される。

【００１５】従って、さらに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、あるいは弾
性振動を減衰させる必要がある。そのために、ステージ
基板を含む制御対象の剛性を高くする、制御対象の質量
を軽くする、弾性振動の減衰性を高める、などの手段が
とられてきた。しかしながら、ステージ基板を含む制御
対象の軽量化、高剛性化、高減衰化などの機械的な手段
には限界があった。

【００１６】さらに、制御対象を弾性領域も含めてモデ
ル化することにより、サーボ帯域を高める試みもなされ
ているが、制御対象の計測位置および制御対象を駆動す
るための駆動力が作用される位置が固定されている場合
がほとんどであり、例えば、ウエハステージのように連
続的に計測位置が変わる制御対象に対してモデル化する
のは困難であるという問題点があった。

【００１７】そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みて
なされたものであり、例えば、制御対象に存在する弾性
振動を抑えることにより、該制御対象を高精度に位置決
めすることを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の側面は、
振動制御装置に係り、制御対象を駆動する駆動器と、前
記制御対象の位置を測定する位置計測器と、前記駆動器
が前記制御対象に駆動力を作用させる位置の近傍におけ
る振動を計測する振動計測器と、前記位置計測器及び前
記振動計測器の計測結果に基づいて、前記制御対象の振
動を低減しながら前記制御対象を駆動するように前記駆
動器を制御する補償器とを備えることを特徴とする。

【００１９】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
位置計測器は、所定方向における前記制御対象の位置を
計測し、前記振動計測器は、前記所定方向における前記
制御対象の振動を計測する。

【００２０】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
補償器は、前記振動の速度成分に基づいて、前記制御対
象の振動を低減するように前記駆動器を制御する。

【００２１】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
補償器は、４次ローパスフィルタを含む。

【００２２】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
駆動器はリニアモータを有する。

【００２３】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
駆動器は、目標位置に前記制御対象を駆動するための第
１の力を発生する位置制御駆動器と、前記制御対象の振
動を低減するための第２の力を発生する振動制御駆動器
とを含む。

【００２４】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
補償器は、前記位置計測器の計測結果に基づいて、目標
位置に前記制御対象を駆動するように前記位置制御駆動
器を制御する位置補償器と、前記振動計測器の計測結果
に基づいて、前記制御対象の振動を低減するように前記
制御対象を駆動するように前記振動制御駆動器を制御す
る振動補償器とを含む。

【００２５】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
振動補償器は、４次ローパスフィルタを含む。

【００２６】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
振動補償器は、前記振動の速度成分に基づいて、前記制
御対象の振動を低減するように振動制御駆動器を制御す
る。

【００２７】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
位置制御駆動器及び前記振動制御駆動器の少なくとも１
つは、リニアモータを有する。

【００２８】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
制御対象は弾性体により他の構造体に連結されている。

【００２９】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
制御対象は６自由度を有する。

【００３０】本発明の第２の側面は、物体の制御方法に
係り、物体を駆動する駆動工程と、前記物体の位置を測
定する位置計測工程と、前記駆動工程において前記物体
に駆動力が作用する位置の近傍における振動を計測する
振動計測工程と、前記位置計測工程及び前記振動計測工
程による計測結果に基づいて、前記物体の振動を低減し
ながら前記物体を駆動するように制御する補償工程とを
含むことを特徴とする。

【００３１】本発明の第３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、ステージと、制御対象を駆動する駆動器と、前
記制御対象の位置を測定する位置計測器と、前記駆動器
が前記制御対象に駆動力を作用させる位置の近傍におけ
る振動を計測する振動計測器と、前記位置計測器及び前
記振動計測器の計測結果に基づいて、前記制御対象の振
動を低減しながら前記制御対象を駆動するように前記駆
動器を制御する補償器とを備えることを特徴とする。

【００３２】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、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１４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。

【００３３】

【発明の実施の形態】（実施形態１）図１は、本発明の
好適な実施の形態に係る振動制御装置の構成を示す図で
ある。以下、図１を用いて、高速・高精度の振動制御装
置の構成及びその制御方法について説明する。

【００３４】この振動制御装置は、制御対象（例えば微
動ステージ）を所定方向に駆動するための駆動力を制御
対象に作用させる駆動器（例えばリニアモータ）、所定
方向における制御対象の位置を計測する位置計測器（例
えばレーザ干渉計、アライメント計測系）、駆動器によ
り駆動力が作用される制御対象上の位置近傍の振動を計
測する振動計測器（例えば加速度センサ）、位置計測器
及び振動計測器のうちの少なくとも１つの計測結果に基
づいて制御対象を駆動するように駆動器を制御する補償
器１１ａ、１１ｂを備える。

【００３５】定盤４１は床Ｆからダンパ（不図示）を介
して支持されている。Ｙステージ４３は、定盤４１に固
定された固定ガイド４２に沿ってＹ方向に駆動力（推
力）を発生するＹリニアモータ（アクチュエータ）４６
により、定盤４１の基準面上をＹ方向に移動可能であ
る。定盤４１および固定ガイド４２とＹステージ４３と
の間は静圧軸受であるエアパッド４４ａ、４４ｂを介し
てエアで結合されており、非接触である。Ｙステージ４
３はＸ方向のＸガイド４７を備えており、Ｙステージ４
３に搭載されたＸステージ４５をＸ方向に案内する。ま
た、Ｙステージ４３にはＸ方向に駆動力を発生するＸリ
ニアモータ（アクチュエータ）４９の固定子が設けら
れ、Ｘステージ４５に設けられた可動子と共に、Ｘステ
ージ４５をＸ方向に駆動させる。定盤４１及びＸガイド
４７とＸステージ４５とは静圧軸受であるエアパッド４
４ｃを介してエアで結合されており、非接触である。

【００３６】Ｘステージ４５には微動ステージ１００が
搭載されている。微動ステージ１００はＸＹ方向に作用
する複数のリニアモータによる駆動力（推力）で、Ｘ、
Ｙ方向の移動およびθｚ方向の回転を行い、Ｚ方向に作
用する複数のリニアモータによる駆動力（推力）でＺ方
向の移動およびθｘ、θｙ方向の回転を行う。Ｃｘ１、
Ｃｘ２、Ｃｙ１、Ｃｙ２はＸＹ方向のＸ、Ｙリニアモー
タ固定子、Ｃｚ１、Ｃｚ２、Ｃｚ３はＺ方向のリニアモ
ータ固定子、Ｍｘ１、Ｍｘ２、Ｍｙ１、Ｍｙ２、Ｍｚ
１、Ｍｚ２、Ｍｚ３はそれぞれに対応するリニアモータ
可動子である。本実施形態では電流が流れるコイルを固
定側、永久磁石を可動側に設定しているが、この組み合
わせはどちらでも効果は変わらない。微動ステージ１０
０上には被露光体であるウエハ５３が保持され、また、
微動ステージ１００にはＸ方向およびＹ方向の位置計測
に用いられる計測ミラー５０ａ、５０ｂが設けられてい
る。

【００３７】この露光装置では、ウエハステージによ
り、定盤４１の基準面に対して面内方向（Ｘ、Ｙ、θ
ｚ）および垂直方向（Ｚ、θｘ、θｙ）の６自由度の位
置決めを行い、その都度ウエハに対して１チップ分の露
光が行われる。面内方向（Ｘ、Ｙ、θｚ）の位置はレン
ズ鏡筒（不図示）と一体であるレーザ干渉計５１ａ、５
１ｂを用いて測定され、垂直方向（Ｚ、θｘ、θｙ）に
ついてはレンズ鏡筒と一体のアライメント計測系（不図
示）によりＺ方向の位置と回転成分の角度が計測され
る。さらに、微動ステージ１００に固定されたリニアモ
ータ可動子Ｍｘ１、Ｍｘ２、Ｍｘ１、Ｍｙ２、Ｍｙ１、
Ｍｚ２、Ｍｚ３（以下では、これらを代表してＭと示
す）の近傍には、加速度センサＳｘ１、Ｓｘ２、Ｓｙ
１、Ｓｙ２、Ｓｚ１、Ｓｚ２、Ｓｚ３（以下では、これ
らを代表してＳと示す）が各々駆動力（推力）の作用方
向の微動ステージ１００の加速度を検出できるように配
置されている。これによって、加速度センサＳは、リニ
アモータ可動子Ｍが駆動力（推力）を作用させる微動ス
テージ１００上の位置近傍の振動を計測することができ
る。なお、Ｍｘ１、Ｍｙ２、Ｍｚ１、Ｓｘ１、Ｓｙ２、
Ｓｚ１については作図上の制約から図示されていない。

【００３８】また、図１では、レンズ鏡筒と定盤４１は
一体であると仮定して、レーザ干渉計５１ａ、５１ｂは
定盤４１に接続されているとしたが、レンズ鏡筒と定盤
４１とが別である場合は、レーザ干渉計５１ａ、５１ｂ
はレンズ鏡筒に接続されていても本実施形態による効果
は変わらない。また、Ｚ方向の計測系は省略したが、微
動ステージ１００基板上もしくはウエハ５３上の３点を
レンズ鏡筒から計測することにより垂直方向（Ｚ、θ
ｘ、θｙ）の計測が可能である。６自由度の位置決め
は、６軸のそれぞれについてサーボ系を構成することに
よって行われる。レーザ干渉計５１ａ、５１ｂの位置情
報の計測結果及びアライメント計測系（不図示）の垂直
方向における位置情報の計測結果に基づいて、補償器１
１ａ、１１ｂは微動ステージ１００を駆動するように各
リニアモータを制御する。すなわち、補償器１１ａ、１
１ｂは、各リニアモータへの指令値を演算し、各リニア
モータはその指令値に従って微動ステージ１００を６軸
の任意の方向に駆動する。加速度センサＳの計測結果に
基づいて動作する補償器については後述する。また、Ｘ
ステージ、Ｙステージは別に位置計測手段（不図示）に
よって計測された位置情報により、Ｘ、Ｙ方向に駆動さ
れる。

【００３９】次に、本発明の好適な実施の形態に係る振
動制御装置を制御する方法について説明する。

【００４０】図２は、本発明の好適な実施の形態に係る
振動制御装置の制御系のブロック図である。この制御系
は、レーザ干渉計５１ａ、５１ｂによって計測される位
置情報の計測結果及びチルト計測結果に基づく位置制御
ループ１と、リニアモータ可動子Ｍの近傍に配置された
加速度センサＳによる計測結果に基づく振動制御ループ
２とで構成される。位置補償器１１は座標変換および一
般的なＰＩＤコントローラを含み、振動補償器２１は加
速度を１階積分して速度に変換する変換器を含む。加速
度センサＳは、微動ステージ（ステージ基板）１００に
固定されたリニアモータ可動子Ｍの近傍の駆動力（推
力）の作用方向の応答（例えば加速度）を検出し、リニ
アモータが駆動力（推力）を作用させる微動ステージ１
００上の位置近傍の振動を計測する。加速度センサＳ
は、典型的には、ある基準からの相対変動を検出するも
のではなく、絶対変動を検出するものである。加速速度
センサＳが絶対変動を検出することによる利点について
は後述する。なお、ある基準が振動成分を含んでいなけ
れば、例えば、リニアエンコーダ、静電センサなどの相
対変動検出器の値を基準に用いても構わない。また、振
動補償器２１の変換器は、対象となる弾性振動の速度情
報が得られればよいので、ＤＣ成分を積分する機能は必
ずしも必要ではないし、情報源（例えば加速度センサ
Ｓ）が変位センサの場合は速度を演算するために微分の
機能を必要とする。ドライバ１５は、位置補償器１１及
び振動補償器２１により演算された指令値に基づいて、
微動ステージ１００を所定方向に駆動するための駆動力
をこの微動ステージ１００に作用させるために、不図示
のリニアモータ固定子のコイルに駆動電流を供給し、微
動ステージ１００に固定されたリニアモータ可動子Ｍを
所定方向に駆動する。

【００４１】次に、この制御系の位置制御ループ及び振
動制御ループについて説明する。

【００４２】まず、位置制御ループの制御特性について
説明する。リニアモータ（例えば、リニアモータ固定子
Ｃｘ１とリニアモータ可動子Ｍｘ１とで構成される）が
微動ステージ１００に駆動力を作用させる位置をａとす
ると、あるレーザ干渉計５１ａ、５１ｂの測定位置ｕま
での力-変位伝達特性は振動工学的に式（１）のように
表わされ、伝達特性のゲイン位相線図は図３ａで示され
る。

【００４３】

【数式１】 リニアモータが駆動力を作用させる位置ａとレーザ干渉
計５１ａ、５１ｂとの計測位置ｕは同じではない（コロ
ケーションが成立していない）ため、通常、位相が１８
０度以上遅れる。さらに、レーザ干渉計５１ａ、５１ｂ
の計測位置ｕは微動ステージ１００の可動範囲内で変化
するため、伝達特性も大きく変動する。

【００４４】したがって、位置制御ループだけの応答周
波数はＦ０にとどまる。

【００４５】次に、振動制御ループの制御特性について
説明する。リニアモータ（作用位置をａ）から、加速度
センサＳの計測点（測定位置がａ）の力−変位伝達特性
は、式（２）のように表わされ、伝達特性のゲイン位相
線図は図３ｂで示される。

【００４６】

【数式２】 リニアモータが駆動力を作用させる位置ａと加速度セン
サＳの計測位置ａとが全く同じである（コロケーション
が成立している）ため、位相は１８０度以上遅れること
がない。また、両者の位置関係は固定されているため伝
達特性も変動しない。したがって、振動制御ループは安
定であり、速度フィードバック制御系のゲインを高める
ことができる。その結果、位置制御の制御特性は、この
振動制御ループを用いることによって、図３（ｃ）のよ
うな特性が得られ、応答周波数はＦ１と飛躍的に増大す
る。

【００４７】（実施形態２）図４に示すように、位置制
御ループと振動制御ループとで異なるリニアモータを用
いる実施形態について説明する。

【００４８】実施形態１では、位置制御ループ及び振動
制御ループは、共通のリニアモータを用いた。しかし、
ほぼ同一のところに駆動力（推力）がかかるのであれ
ば、共通のリニアモータを必ずしも用いる必要はない。
例えば、図４に示すようにターン数の多いコイルｃとタ
ーン数の少ないコイルｃ'の並列構成にして、それぞれ
所定方向における目標位置に制御対象（例えば微動ステ
ージ）を駆動するための大きな駆動力（発生力）を必要
とする位置制御ループ（コイルｃを用いる）と、制御対
象（例えば微動ステージ）の振動を相殺するための駆動
力（発生力）は微弱で構わないが高いサーボ帯域を必要
とする振動制御ループ（コイルｃ'を用いる）とを独立
させるリニアモータを構成しても構わない。この場合、
互いのコイル間での干渉が生じるため、特に、振動制御
ループの電流特性は高いサーボ帯域を持つのが望まし
い。

【００４９】（実施形態３）図５に示すように、制御ル
ープ内にローパスフィルタを用いる実施形態について説
明する。

【００５０】実施形態１、２により振動制御ループが高
いサーボ帯域持つことが期待されるが、 （１）駆動力の作用点と加速度の計測点とが一致しない
場合がある （２）検出特性にも応答限界から来る位相遅れが生じる の２点を更に考慮することによって、より高精度な制御
系を実現することができる。

【００５１】そのために、図５のように、制御ループ内
に高域遮断特性を持つローパスフィルタ２２を更に設け
る。特に、顕著な効果を有するのは、制御特性のノッチ
部分に合わせた４次フィルタである。以下に４次ローパ
スフィルタの手法及び効果を示す。

【００５２】図６は、振動制御ループが特殊な場合にお
ける制御特性の計算例を示す図である。速度フィードバ
ックだけでは、高い周波数において予期しないモードの
発振が生じるため、思うようにゲインが上げられない場
合を想定する。そこで、制御特性に必ず存在するノッチ
の周波数Ｆｎに合わせたＱが適当に高い４次フィルタを
挿入する。なお、コロケーションがほぼ成立している系
では、低域モードのピーク間には必ずノッチが存在する
ことが理論的に証明される。Ｑが適当に高い４次フィル
タにより、 （１）Ｆｎより低い帯域での位相周りが少ない （２）Ｆｎより高い帯域でも各ピークの安定を保つこと
ができる。

【００５３】（３）高域遮断特性がすぐれている 等の利点が得られるため、安定状態で各モードを高域で
遮断することができ、速度フィードバックのゲインを上
げることができる。

【００５４】その結果、図６に示すように、従来では得
られない高い効果が得られている。

【００５５】（実施形態４）本発明の好適な実施の形態
に係る弾性振動制御装置の他の実施形態について説明す
る。

【００５６】実施形態１で説明したように、本発明の好
適な実施の形態に係る弾性振動制御装置は６軸自由度を
有する微動ステージ１００の駆動をリニアモータ４６、
４９で行っている。この弾性振動制御装置は、さらに他
の構造体と弾性体（例えば弱いバネ）で連結されている
微動ステージ１００によって構成されてもよい。実施形
態１において、本実施形態における弱いバネを用いて微
動ステージ１００を他の構造体（例えばｘステージ４
５）と連結することができる。この弱いバネは、例え
ば、空気バネや磁気バネ等が考えられる。

【００５７】（他の実施形態）図８は、本発明の振動制
御装置を半導体デバイスの製造プロセスに適用した場合
に用いられる露光装置の概念図を示したものである。図
８において、照明光学系８１から出た光は原版であるレ
チクル８２上に照射される。レチクル８２はレチクルス
テージ８３上に保持され、レチクル８２のパターンは、
縮小投影レンズ８４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８４
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８５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。基板
８５は、基板ステージ８６上に載置されている。基板ス
テージ８６は、基板８５を固定するチャック、Ｘ軸方向
とＹ軸方法に各々水平移動可能なＸＹステージ等により
構成されている。基板ステージ８６の位置情報は、基板
ステージ８６に固定されたミラー８７に対して基板ステ
ージ干渉計８８により常時計測されている。本発明の好
適な実施形態に係る振動制御装置８０は、基板ステージ
干渉計８８から出力される位置信号等によって制御信号
を生成し、基板ステージ８６の位置を制御する。

【００５８】図９は、上記の露光装置を用いた半導体デ
バイスの全体的な製造プロセスのフローである。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
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。

【００５９】図１０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を用いてウエ
ハを精密に移動させ、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。

【００６０】

【発明の効果】本発明によれば、例えば、制御対象に存
在する弾性振動を抑えることにより、該制御対象を高精
度に位置決めすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な実施の形態に係る振動制御装置
の構成を示す図である。

【図２】本発明の好適な実施の形態に係る振動制御装置
の制御系のブロック図である。

【図３】図２の制御系における伝達特性のゲイン位相線
図である。

【図４】本発明の好適な実施の形態に係る振動制御装置
において位置制御ループと振動制御ループとで異なるリ
ニアモータを用いる実施形態を示す図である。

【図５】本発明の好適な実施の形態に係る振動制御装置
において制御ループ内にローパスフィルタを用いる実施
形態を示す図である。

【図６】振動制御ループの特殊な場合における制御特性
計算例を示す図である。

【図７】従来の露光装置のウエハステージの構成を示す
概略図である。

【図８】本発明の好適な実施の形態に係る振動制御装置
を用いた露光装置を示す図である。

【図９】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１０】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】 １：位置制御ループ、２：振動制御ループ、１１：位置
補償器、２１：振動補償器、２２：フィルタ、Ｍ：リニ
アモータ可動子、Ｃ：リニアモータ固定子、Ｓ：加速度
センサ、１００：微動ステージ、５０：計測ミラー、５
１ａ、ｂ：レーザ干渉計

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｐ 7/00 １０１ Ｈ０１Ｌ 21/30 ５０３Ｆ ５Ｈ５４０ ５０３Ａ (72)発明者 伊藤 博仁 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 2F069 AA01 BB15 CC06 DD09 DD12 EE03 GG04 GG07 GG59 HH09 JJ15 MM23 MM34 NN04 2F078 CA02 CA08 CB05 CB13 CC07 CC15 3J048 AA07 AB07 AB11 AD01 CB21 DA01 EA13 5F046 AA23 BA03 CC01 CC02 CC03 CC16 DA06 DA07 DB05 DC05 DC12 5H303 AA06 BB03 BB09 BB14 CC01 DD04 DD21 FF03 GG13 HH01 HH07 JJ04 KK02 KK03 KK04 5H540 AA10 BA03 BB01 BB06 BB09 EE05 EE06 FA14 FC10

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御対象を駆動する駆動器と、 前記制御対象の位置を測定する位置計測器と、 前記駆動器が前記制御対象に駆動力を作用させる位置の
   近傍における振動を計測する振動計測器と、 前記位置計測器及び前記振動計測器の計測結果に基づい
   て、前記制御対象の振動を低減しながら前記制御対象を
   駆動するように前記駆動器を制御する補償器と、 を備えることを特徴とする振動制御装置。
2. 【請求項２】 前記位置計測器は、所定方向における前
   記制御対象の位置を計測し、前記振動計測器は、前記所
   定方向における前記制御対象の振動を計測することを特
   徴とする請求項１に記載の振動制御装置。
3. 【請求項３】 前記補償器は、前記振動の速度成分に基
   づいて、前記制御対象の振動を低減するように前記駆動
   器を制御することを特徴とする請求項１または請求項２
   に記載の振動制御装置。
4. 【請求項４】 前記補償器は、４次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３のいずれか
   １項に記載の振動制御装置。
5. 【請求項５】 前記駆動器は、リニアモータを有するこ
   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
   記載の振動制御装置。
6. 【請求項６】 前記駆動器は、 目標位置に前記制御対象を駆動するための第１の力を発
   生する位置制御駆動器と、 前記制御対象の振動を低減するための第２の力を発生す
   る振動制御駆動器と、 を含むことを特徴とする請求項１に記載の振動制御装
   置。
7. 【請求項７】 前記補償器は、 前記位置計測器の計測結果に基づいて、目標位置に前記
   制御対象を駆動するように前記位置制御駆動器を制御す
   る位置補償器と、 前記振動計測器の計測結果に基づいて、前記制御対象の
   振動を低減するように前記制御対象を駆動するように前
   記振動制御駆動器を制御する振動補償器と、 を含むことを特徴とする請求項６に記載の振動制御装
   置。
8. 【請求項８】 前記振動補償器は、４次ローパスフィル
   タを含むことを特徴とする請求項７に記載の振動制御装
   置。
9. 【請求項９】 前記振動補償器は、前記振動の速度成分
   に基づいて、前記制御対象の振動を低減するように振動
   制御駆動器を制御することを特徴とする請求項７または
   請求項８に記載の振動制御装置。
10. 【請求項１０】 前記位置制御駆動器及び前記振動制御
    駆動器の少なくとも１つは、リニアモータを有すること
    を特徴とする請求項６乃至請求項９のいずれか１項に記
    載の振動制御装置。
11. 【請求項１１】 前記制御対象は弾性体により他の構造
    体に連結されていることを特徴とする請求項１乃至請求
    項１０のいずれか１項に記載の振動制御装置。
12. 【請求項１２】 前記制御対象は６自由度を有すること
    を特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に
    記載の振動制御装置。
13. 【請求項１３】 物体の制御方法であって、 物体を駆動する駆動工程と、 前記物体の位置を測定する位置計測工程と、 前記駆動工程において前記物体に駆動力が作用する位置
    の近傍における振動を計測する振動計測工程と、 前記位置計測工程及び前記振動計測工程による計測結果
    に基づいて、前記物体の振動を低減しながら前記物体を
    駆動するように制御する補償工程と、 を含むことを特徴とする物体の制御方法。
14. 【請求項１４】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、 ステージと、 制御対象を駆動する駆動器と、 前記制御対象の位置を測定する位置計測器と、 前記駆動器が前記制御対象に駆動力を作用させる位置の
    近傍における振動を計測する振動計測器と、 前記位置計測器及び前記振動計測器の計測結果に基づい
    て、前記制御対象の振動を低減しながら前記制御対象を
    駆動するように前記駆動器を制御する補償器と、 を備えることを特徴とする露光装置。
15. 【請求項１５】 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１４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。