JP2004193425A

JP2004193425A - 移動制御方法及び装置、露光装置、並びにデバイス製造方法

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Publication number: JP2004193425A
Application number: JP2002361173A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Sakamoto; 英昭坂本; Yasuo Araki; 康雄荒木; Toshiya Otomo; 俊弥大友; Atsushi Yamaguchi; 敦史山口
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2002-12-12
Filing date: 2002-12-12
Publication date: 2004-07-08

Abstract

【課題】ステージの移動に伴って生ずる反力を極力抑えることでステージを安定且つ精確に移動させることができるステージ制御方法及び装置、並びに当該ステージ制御装置を備えることで重ね合わせの精度を向上させることができる露光装置を提供する。
【解決手段】レチクルステージ１２をＹ方向に駆動する２つのシャフト型リニアモータ３５，３６と、レチクルステージ１２の加速・減速に伴って生ずる反力を防止するためにＹ方向に移動可能に構成されたカウンタマス３９ａ，３９ｂを駆動する２つのリニアモータセット５１ａ，５１ｂとを備えるステージ装置の移動を制御するにあたり、レチクルステージ１２とカウンタマス３９ａ，３９ｂとの実際の重量比等に基づいて得られた駆動力でリニアモータセット５１ａ，５１ｂを駆動する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動制御方法及び装置、露光装置、並びにデバイス製造方法に係り、特にマスク又は基板等の物体を保持した状態で移動可能に構成されたステージの移動動作を制御する移動制御方法及び装置、露光装置、並びにデバイス製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子、液晶表示素子、その他のマイクロデバイスの製造においては、露光装置を用いてフォトマスクやレチクル（以下、これらを総称する場合には、マスクという）に形成された微細なパターンをフォトレジスト等の感光剤が塗布された半導体ウエハやガラスプレート等（以下、これらを総称する場合には、基板という）の上に転写することが繰り返し行われる。
【０００３】
上記露光装置としては、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（所謂、ステッパ）又はステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置が用いられることが多い。ステッパは、マスクと基板との相対的な位置合わせを行った後で、マスクに形成されたパターンを基板上に設定された１つのショット領域に一括して転写し、転写後に基板をステップ移動させて他のショット領域の露光を行う露光装置である。また、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置は、マスクと基板とを相対的に移動（走査）させつつマスクに形成されたパターンを順次基板に転写した後、走査方向に対して直交する方向に基板を所定距離移動させた後で再度走査露光を行う露光装置である。
【０００４】
上記のステッパは、マスクに形成されたパターンの像が投影される位置に露光すべきショット領域をステップ移動させる必要があるため、基板を保持する基板ステージの移動を精確に制御するステージ制御装置を備える。また、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置は、マスクと基板とを共に移動させる必要があるため、マスクを保持するマスクステージの位置と基板ステージの位置とを精確に制御するステージ制御装置を備える。尚、以下においては、基板ステージ及びマスクステージを総称する場合にはステージという。
【０００５】
近年のマイクロデバイス（特に、半導体素子）の製造においてはプロセスルールが微細化しているため、露光装置には基板上に形成されたパターンと次に転写するパターンとの高い重ね合わせ精度が要求される。このため、基板ステージ（ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置については基板ステージ及びマスクステージ）の位置を高精度に検出し、この検出結果に基づいて極めて精確に基板ステージ等の移動を制御する必要がある。
【０００６】
ステージが移動する際には、ステージの加速及び減速に伴って、その質量と加速度の積に応じた大きさの反力（ニュートン第３法則）が生ずる。この反力は定盤に加わり、定盤と機械的に結合された投影光学系及びステージの機構に不要な振動を発生させたり、露光装置のコラムに不要な応力を加えて構造物の機械的な配置又は構造物自体を歪ませる。その結果、ステージの位置の検出誤差等が生じて重ね合わせ精度の悪化を招いてしまう。
【０００７】
かかる不具合を解消するため、マスクステージ、基板ステージ、及び投影光学系の少なくとも１つに加速度計を設けて振動を検出し、この検出結果に基づいて各々の振動を抑制する発明が、例えば以下の特許文献１〜４に開示されている。また、ステージの加速及び減速に伴って生ずる反力を運動量保存測を利用して局所的に吸収するステージの発明が、例えば以下の特許文献５に開示されている。マスクステージを例に挙げて特許文献５に開示されたステージを簡単に説明すると以下の通りである。
【０００８】
つまり、このステージはカウンタステージを備え、マスクを保持するマスクステージの移動に合わせて、このマスクステージの移動方向とは逆方向にカウンタステージを移動させる。このとき、カウンタステージの駆動量を、マスクステージとカウンタステージとの重量比に応じた量に設定する。例えば、マスクステージとカウンタステージとの重量比が１：２の場合には、カウンタステージの駆動量を、マスクステージの駆動量の１／２に設定する。このように、カウンタステージを移動させることで、マスクステージの移動に伴う反力が局所的に吸収され、上述した重ね合わせ誤差の悪化を防止することができる。
【０００９】
【特許文献１】
特開平９−７４０６１号公報
【特許文献２】
特開平９−３３０８７５号公報
【特許文献３】
特開平１１−２０４４０６号公報
【特許文献４】
特開２００２−１９８２８５号公報
【特許文献５】
特開２００１−１２６９７７号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したカウンタステージを有するステージにおいて、ステージの移動に伴う反力を零にするためには、ステージの動作を制御するステージ制御装置がステージとカウンタステージとの重量比（又は、これらの重量そのもの）を正確に把握し、この重量比に基づいてカウンタステージの駆動量を制御する必要がある。
【００１１】
しかしながら、製造されたステージ及びカウンタステージの重量が同一であることは希であり、加工交差又は構成部材の重量ばらつきが原因で個々のステージ及びカウンタステージの重量にはばらつきが生ずる。加工精度を向上させることで重量のばらつきは抑えられるものの、製造された個々のステージ及びカウンタステージの重量のばらつきを、設計値の許容値（例えば、１％）内に抑えることは難しい。
【００１２】
また、実際のステージ及びカウンタステージの各々には、電流を供給するための配線、冷却水を供給するための配管、その他の配線・配管がなされているため、ステージ及びカウンタステージの移動に伴って配線・配管の摩擦及びテンション（張力）が生じる。このため、単にステージとカウンタステージとの設計上の重量比のみに基づいてカウンタステージの駆動量を制御していたのでは、ステージの移動に伴って生ずる反力を零にすることはできない。
【００１３】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、ステージ等の可動体の移動に伴って生ずる反力を極力抑えることで可動体を安定且つ精確に移動させることができる移動制御方法及び装置、当該移動制御装置を備えることで重ね合わせの精度を向上させることができる露光装置、並びに当該露光装置を用いることで微細なデバイスを歩留まり良く製造することができるデバイス製造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の移動制御方法は、第１のアクチュエータ（３５、３６）によって所定方向に移動する可動体（１２）と、該可動体が移動する際に生じる反力によって該可動体とは反対の方向に移動するカウンタマス（３９ａ、３９ｂ）と、該カウンタマスを移動させるための駆動力を発生する第２のアクチュエータ（５１ａ、５１ｂ）とを備えた移動装置（１４）を制御する移動制御方法であって、予め前記可動体と前記カウンタマスとを相対移動させ、前記可動体と前記カウンタマスとの重量比に基づいて、所定の条件を満たすために前記第２のアクチュエータが前記カウンタマスを駆動する際の駆動力を求める駆動力算出工程（Ｓ１１〜Ｓ１７）と、前記第１のアクチュエータによって前記可動体を移動させる際に、前記駆動力算出工程で求めた前記駆動力で前記第２のアクチュエータを駆動することで前記カウンタマスの動作を制御する制御工程とを含むことを特徴としている。
この発明によれば、予め可動体とカウンタマスとを相対移動させ、可動体とカウンタマスとの重量比に基づいて第２のアクチュエータがカウンタマスを駆動する際の駆動力を求め、第１のアクチュエータによって可動体を移動させる際に、この駆動力で第２のアクチュエータを駆動してカウンタマスの動作を制御しているため、ステージの移動に伴って生ずる反力が極力抑えられて可動体を安定且つ精確に移動させることができる。
ここで、本発明の移動制御方法は、前記駆動力算出工程が、前記可動体と前記カウンタマスとの相対移動に伴って前記可動体及び前記カウンタマスのそれぞれに加わる外力を考慮して、前記第２のアクチュエータが前記カウンタマスを駆動する際の駆動力を求めることが好ましい。
この発明によれば、カウンタマスの駆動力を求めるに際して可動体及びカウンタマスのそれぞれに加わる外力を考慮しているため、可動体及びカウンタマスの移動に伴って可動体及びカウンタマスに外力が加わる状況下であっても可動体の反力の発生を高い確度をもって抑えることができる。
また、本発明の移動制御方法は、前記駆動力算出工程は、前記第１のアクチュエータを駆動して前記可動体と前記カウンタマスとを相対移動させる際に、前記重量比を複数設定して当該各重量比に応じた駆動力で前記第２のアクチュエータが前記カウンタマスを駆動する駆動工程（Ｓ１２、Ｓ１４）と、前記駆動工程で前記可動体と前記カウンタマスとを相対移動させる際に、前記所望の条件に対応した評価値を算出する評価値算出工程（Ｓ１３）と、算出した前記評価値が所望の値を満たす際の前記重量比に基づいて、前記第２のアクチュエータが前記カウンタマスを駆動する際の駆動力を設定する駆動力設定工程とを含むことが好適である。
更に、本発明の移動制御方法は、前記駆動力算出工程において所望の評価値が得られない場合、前記移動装置の構成を再検討する再検討工程（Ｓ１７）を含むことが望ましい。
また、本発明の移動制御方法は、前記重量比を変化させる範囲を設定する範囲設定工程（Ｓ１０）と、前記範囲設定工程で設定された範囲内で前記重量比を変化させて得られた複数の評価値のなかで、最も良い評価値が許容範囲であるか否かを判断する判断工程（Ｓ１８）と、前記最も良い評価値が前記許容範囲外であった際に、前記移動装置の組み立て不具合を確認する確認工程（Ｓ１９）とを更に含むことが好ましい。
更に、本発明の移動制御方法は、前記第１のアクチュエータが、前記可動体に接続された第１部材（３５ａ、３６ａ）と、該第１部材とは非接触で、且つ該第１部材との間で前記可動体を移動させるための推力を発生させる第２部材（３５ｂ、３６ｂ）とを備え、前記カウンタマスは、前記第２部材の少なくとも一部を含むことを特徴としている。
上記課題を解決するために、本発明の移動制御装置は、第１のアクチュエータ（３５、３６）によって所定方向に移動する可動体（１２）と、該可動体を駆動する際に生じる反力によって該可動体とは反対の方向に移動するカウンタマス（３９ａ、３９ｂ）と、該カウンタマスを移動させるための駆動力を発生する第２のアクチュエータ（５１ａ、５１ｂ）とを備えた移動装置（１４）と、前記第２のアクチュエータを駆動する駆動部（１１０、１１１）とを備え、前記駆動部は、前記可動体と前記カウンタマスとの重量比に基づいて得られた所定の条件を満たすために必要な駆動力で前記第２のアクチュエータを駆動することを特徴としている。
ここで、本発明の移動制御装置は、前記第２のアクチュエータの駆動力が、前記可動体と前記カウンタマスとの相対移動に伴って前記可動体及び前記カウンタマスのそれぞれに加わる外力を考慮して設定されていることが好ましい。
また、本発明の移動制御装置は、前記第１のアクチュエータが、前記可動体に接続された第１部材（３５ａ、３６ａ）と、該第１部材とは非接触で、且つ該第１部材との間で前記可動体を移動させるための推力を発生させる第２部材（３５ｂ、３６ｂ）とを備え、前記カウンタマスは、前記第２部材の少なくとも一部を含むことを特徴としている。
上記課題を解決するために、本発明の露光装置は、光学系（ＰＬ）を介してマスク（Ｒ）のパターンを基板（Ｗ）上に露光する露光手段と、前記マスクを移動させるマスクステージ（１４）と、前記基板を移動させる基板ステージ（１７）とを備える露光装置（１１）であって、前記マスクステージと前記基板ステージとの少なくとも一方は、上記の何れかの移動制御装置を含むことを特徴としている。
また、本発明の露光装置は、前記マスクステージ及び前記基板ステージの少なくとも一方の位置を計測する位置計測部（８４、１０１〜１０３、１０８）を備え、前記第２のアクチュエータが前記カウンタマスを駆動する際の駆動力は、当該駆動力、前記マスクステージ又は前記基板ステージの少なくとも一方を含む露光装置本体の動き、並びに前記位置計測部が受ける影響の少なくとも１つが最小となるように最適化されていることを特徴としている。
これらの発明によれば、マスクステージと基板ステージとの少なくとも一方が上記の何れかの移動制御装置を含んでいるため、マスクステージ及び基板ステージを安定且つ精確に移動させることができ、その結果として重ね合わせの精度を向上させることができる。
上記課題を解決するために、本発明の露光装置は、リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法であって、前記リソグラフィ工程において上記の露光装置を用いて露光を行う露光工程（Ｓ３６）を含むことを特徴としている。
この発明によれば、リソグラフィ工程において上記の露光装置を用いて露光を行っているため、微細なデバイスを歩留まり良く製造することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態による移動制御方法及び装置、露光装置、並びにデバイス製造方法について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による移動制御装置を備える本発明の一実施形態による露光装置の概略構成を示す図である。本実施形態においては、図１中の投影光学系ＰＬに対してマスクとしてのレチクルＲと基板としてのウエハＷとを相対的に移動させつつ、レチクルＲに形成されたパターンをウエハＷに転写して半導体素子を製造するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置に適用した場合を例に挙げて説明する。
【００１６】
尚、以下の説明においては、図１中に示したＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がウエハＷに対して平行となるよう設定され、Ｚ軸がウエハＷに対して直交する方向（投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに沿った方向）に設定されている。図１中のＸＹＺ座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。また、本実施形態では露光中（パターン転写中）にレチクルＲ及びウエハＷを移動させる方向（走査方向）をＹ方向に設定している。尚、それぞれの軸周りの回転方向をθＺ、θＹ、θＸとする。
【００１７】
図１に示す露光装置１１は、照明光学系ＩＵ、ステージ装置１４、投影光学系ＰＬ、ステージ装置１７、及びメインフレーム１８から概略構成されている。照明光学系ＩＵは、光源（不図示）からの露光用照明光によりマスクとしてのレチクルＲ上の矩形状（又は円弧状）の照明領域を均一な照度で照明する。ステージ装置１４は、レチクルＲを保持して移動するマスクステージとしてのレチクルステージ１２とレチクルステージ１２を支持するレチクル定盤１３とを含んで構成される。投影光学系ＰＬは、レチクルＲに形成されたパターンを縮小倍率１／α（αは、例えば５又は４）で基板としてのウエハＷ上に投影する。ステージ装置１７は、ウエハＷを保持して移動する基板ステージとしてのウエハステージ１５とウエハステージ１５を保持するウエハ定盤１６とを含んで構成される。メインフレーム１８は、上記ステージ装置１４及び投影光学系ＰＬを支持する。
【００１８】
照明光学系ＩＵは、メインフレーム１８の上面に固定された支持コラム１９によって支持される。尚、露光用照明光としては、例えば超高圧水銀ランプから射出される紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線）、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）、又はＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）若しくはＦ_２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ）等が用いられる。メインフレーム１８は、床面に水平に載置されたベースプレート２０上に設置されており、その上部側及び下部側には、内側に向けて突出する段部１８ａ，１８ｂがそれぞれ形成されている。
【００１９】
ステージ装置１４の一部をなすレチクル定盤１３は、各コーナーにおいてメインフレーム１８の段部１８ａに防振ユニット２１を介してほぼ水平に支持されており、その中央部にはレチクルＲに形成されたパターン像が通過する開口１３ａが形成されている。尚、図１においては、Ｘ方向に配置された防振ユニット２１のみを図示しており、Ｙ方向に配置された防振ユニットは図示を省略している。
【００２０】
尚、レチクル定盤１３の材料として金属やセラミックスを用いることができる。防振ユニット２１は、内圧が調整可能なエアマウント２２とボイスコイルモータ２３とが段部１８ａ上に直列に配置された構成になっている。これら防振ユニット２１によって、ベースプレート２０及びメインフレーム１８を介してレチクル定盤１３に伝わる微振動がマイクロＧレベルで絶縁されるようになっている（Ｇは重力加速度）。
【００２１】
レチクル定盤１３上には、レチクルステージ１２がレチクル定盤１３に沿って２次元的に移動可能に支持されている。レチクルステージ１２の底面には、複数のエアベアリング（エアパッド）２４が固定されており、これらのエアベアリング２４によってレチクルステージ１２がレチクル定盤１３上に数ミクロン程度のクリアランスを介して浮上支持されている。また、レチクルステージ１２の中央部には、レチクル定盤１３の開口１３ａと連通し、レチクルＲのパターン像が通過する開口１２ａが形成されている。
【００２２】
ここで、レチクルステージ１２を含めたステージ装置１４について詳述する。図２は、本発明の一実施形態による露光装置に設けられるレチクルステージ１２を含めたステージ装置１４の外観斜視図である。尚、図２に示したステージ装置１４は本発明にいう移動装置に相当し、レチクルステージ１２は本発明にいう可動体に相当するものでもある。このステージ装置１４は、運動量保存則を適用してレチクルステージ１２の加速・減速に伴って生ずる反力を局所的に吸収している。
【００２３】
図２に示すように、レチクルステージ１２は、Ｌ字型に成型されたセラミック製の粗動ステージ部３０と矩形フレーム状に成型されたセラミック製の微動ステージ部３１を含んで構成され、これらがレチクル定盤１３上に並置されている。粗動ステージ部３０と微動ステージ部３１との間には、３個の微動用のリニアモータ３２〜３４が設けられる。これらの内、２個のリニアモータ３２，３３は、ステップ＆スキャン露光時の走査方向（Ｙ方向）の微動とθ方向の微動のために推力を発生させ、１個のリニアモータ３４は非走査方向（Ｘ方向）の微動のために推力を発生させるためのものである。
【００２４】
粗動ステージ部３０と微動ステージ部３１とから構成されるレチクルステージ１２においては、微動用のリニアモータ（アクチュエータ）は非走査方向に比べて走査方向について極めて大きな推力（トルク）を発生するものが必要とされる。このため、本実施形態では走査方向に推力を発生する２個のリニアモータ３３，３４を非走査方向に適当に離間して設けることで、粗動ステージ部３０が加減速している間であっても、その加速度に抗して十分な応答速度で微動ステージ部３１をＹ方向とθ方向とに微動できるようにした。
【００２５】
尚、３個の微動用リニアモータ３２，３３，３４は、何れも永久磁石ユニットが微動ステージ部３１側に固定され、コイルユニットが粗動ステージ部３０側に固定されるＭＭ型（ムービングマグネット型）で構成されるが、これは必ずしも必須の構成ではなく、場合によっては３個の全て又は一部について磁石ユニットとコイルユニットの配置を逆にしたＭＣ（ムービングコイル）型にしてもよい。
【００２６】
また、粗動ステージ部３０を大きく移動させるリニアモータとして、円筒状のケース内に円板状又はドーナツ状の強力な永久磁石の多数個をＹ方向に積層した円柱型の固定子３５ｂ、３６ｂと、その固定子の周りを環状に包むようなコイル巻き線を収納した可動子３５ａ，３６ａとを組み合わせたシャフト型リニアモータ３５，３６を用いている。尚、これらのシャフト型リニアモータ３５，３６は、本発明にいう第１のアクチュエータに相当するものである。
【００２７】
シャフト型リニアモータは可動子３５ａ，３６ａに収納されるコイル巻き線の構造が簡単であるとともに、固定子３５ｂ，３６ｂ内の磁石列の組み立ても容易であるため、コストが低く且つ投入エネルギー（電力）に対する出力エネルギー（推力トルク）の変換効率が高いという利点がある。更に、コイル巻き線の構造が単純なので、冷却用クーラントを可動子３５ａ，３６ａ内に供給する際の内部循環路の構造を単純にでき、冷却効率を高められるという利点もある。
【００２８】
そして本実施例では、シャフト型リニアモータ３５，３６の固定子３５ｂ，３６ｂの各々を、リニアスライダー方式のエアベアリング部材３７ａ，３７ｂ及びエアベアリング部材３８ａ，３８ｂにそれぞれ固定し、レチクル定盤１３の両側に形成されたガイド面１３ａ，１３ｂに沿ってＹ方向に直線移動可能に構成している。つまり、エアベアリング部材３７ａ，３７ｂは固定子３５ｂの長手方向の両端に固定され、エアベアリング部材３８ａ，３８ｂは固定子３６ｂの長手方向の両端に固定される。これにより、固定子３５ｂとエアベアリング部材３７ａ，３７ｂは第１のカウンタマス３９ａとしてレチクル定盤１３上を一体にＹ方向に移動可能に構成され、固定子３６ｂとエアベアリング部材３８ａ，３８ｂは第２のカウンタマス３９ｂとしてレチクル定盤１３上を一体にＹ方向に移動可能に構成される。
【００２９】
シャフト型リニアモータ３５，３６の可動子３５ａ，３６ａの各々は、その内周壁が対応する固定子３５ｂ，３６ｂの外周壁と１〜４ｍｍ程度のギャップを保って位置するように、適当な結合部材を介して粗動ステージ部３０に取り付けられている。粗動ステージ部３０の下面には、レチクル定盤１３の上表面との間にはエアベアリングを形成するための４つのパッド４０（図２においては１つのみを図示）が設けられている。
【００３０】
また、粗動ステージ部３０のＹ方向に伸びた端部側（シャフト型リニアモータ３６側）には、レチクル定盤１３の側面ガイド面１３ｂとの間にＹ方向のエアベアリングを形成するためのパッド４１が設けられ、このパッド４１は真空与圧型又は磁力与圧型のコンビネーションパッドで構成される。更に、微動ステージ部３１の下面には、レチクル定盤１３の上表面との間にエアベアリングを形成するための４つのパッド４２（図２においては２つのみを図示）が設けられており、微動ステージ部３１の上面部には、位置計測部の一部をなすレーザ干渉計による測長のために、直線状の移動鏡１０４（図４参照）の載置部４３と２つのコーナーミラー１０５，１０６（図４参照）の載置部４４，４５とが形成されている。
【００３１】
また、ステージ装置１４には、カウンタマス３９ａのＹ方向の移動位置を計測するために、カウンタマス３９ａの一部をなすエアベアリング部材３７ａにリニアエンコーダセット４８ａ（図示省略）が取り付けられるとともに、カウンタマス３９ｂの一部をなすエアベアリング部材３８ａにリニアエンコーダセット４８ｂが取り付けられている。リニアエンコーダセット４８ｂは読み取りヘッド部４６ｂ及びスケール部４７ｂを含んで構成され、読み取りヘッド部４６ｂがエアベアリング部材３８ａに固定され、スケール部４７ｂがレチクル定盤１３に固定されている。尚、図２においては、リニアエンコーダセット４８ａを構成する読み取りヘッド部４６ａ及びスケール部４７ａの図示を省略している。
【００３２】
更に、カウンタマス３９ａ，３９ｂを単独でＹ方向に移動させるリニアモータとして、リニアモータセット５１ａ，５１ｂ（図２においては、リニアモータセット５１ａの図示は省略している）がエアベアリング部材３７ｂ，３８ｂにそれぞれ取り付けられている。リニアモータセット５１ｂは、固定子４９ａと可動子５０ｂとを含んで構成され、可動子５０ｂがエアベアリング部材３８ｂに固定され、固定子４９ｂがレチクル定盤１３の側部に固定されている。尚、図２においては、リニアモータセット５１ａを構成する固定子４９ａ及び可動子５０ａの図示を省略している。尚、これらのリニアモータセット５１ａ，５１ｂは、本発明にいう第２のアクチュエータに相当するものである。
【００３３】
これらのリニアモータセット５１ａ，５１ｂは、ローレンツ力を推力とするＶＣＭ（ボイスコイルモータ）型、リアクタンス力を推力（駆動力）とする電磁石型（ソーヤモータ等）の何れであってもよく、固定子４９ａと可動子５０ａとをどちらに取り付けるか及び固定子４９ｂと可動子５０ｂとををどちらに取り付けるかも任意である。しかしながら、固定子４９ａ，４９ｂと可動子５０ａ，５０ｂとのうち、重量の大きい方をカウンタマス３９ａ，３９ｂの質量の一部とすべくエアベアリング部材３８ａ，３８ｂ側に設けるのがよい。
【００３４】
尚、ステージ装置１４には、可動子３５ａ，３６ａに収納されたコイル等に冷媒を循環させるための配管、微動用リニアモータ３２，３３，３４に電流を供給する配線、可動子３５ａ，３５ｂに収納されるコイル巻き線に電流を供給する配線、及びリニアモータセット５１ａ，５１ｂに電流を供給する配線、リニアエンコーダセット４８ａ，４８ｂの検出結果を取り出す配線等の配管・配線が設けられているが、これらについては図示を省略している。
【００３５】
図１に戻り、投影光学系ＰＬは、複数の屈折光学素子（レンズ素子）を含んで構成され、物体面（レチクルＲ）側と像面（ウエハＷ）側の両方がテレセントリックで円形の投影視野を有する。尚、投影光学系ＰＬが備える複数のレンズ素子の硝材は、露光用照明光の波長に応じて、例えば石英又は蛍石が選択される。照明光学系ＩＵから射出される照明光がレチクルＲを照明すると、レチクルＲを透過した照明光が投影光学系ＰＬに入射し、レチクルに形成されたパターンの部分倒立像が投影光学系ＰＬの像面側の円形視野の中央にスリット状に制限されて結像される。これにより、投影されたパターンの部分倒立像は、投影光学系ＰＬの結像面に配置されたウエハＷ上の複数のショット領域のうち、１つのショット領域表面のレジスト層に縮小転写される。
【００３６】
投影光学系ＰＬに設けられる（投影光学系ＰＬを構成する）レンズ素子の一部（例えば、５つのレンズ素子）は圧電素子を用いたアクチュエータ、磁歪アクチュエータ、流体圧アクチュエータ等の駆動源によって、光軸ＡＸ方向（Ｚ方向）に移動可能且つＸ方向又はＹ方向を軸として傾斜（チルト）可能に構成されている。これらの移行可能及び傾斜可能に構成されたレンズ素子の１つの姿勢を調整することにより、又は、複数のレンズ素子の姿勢を互いに関連付けて調整することにより、例えば投影光学系ＰＬで生ずる５つの回転対称収差及び５つの偏心収差を個別に補正することができる。ここでいう５つの回転対称収差とは、倍率、ディストーション（歪曲収差）、コマ収差、像面湾曲収差、及び球面収差をいう。また、５つの偏心収差とは、偏心ディストーション（歪曲収差）、偏心コマ収差、偏心アス収差、及び偏心球面収差をいう。
【００３７】
投影光学系ＰＬは、メインフレーム１８の段部１８ｂに防振ユニット６４を介してほぼ水平に支持された鋳物等で構成された鏡筒定盤６５に、光軸ＡＸ方向をＺ方向として上方から挿入されるとともに、フランジ６３が係合している。ここで、防振ユニット６４は、鏡筒定盤６５の各コーナーに配置され、内圧が調整可能なエアマウント６６とボイスコイルモータ６７とが段部１８ｂ上に直列に配置された構成になっている。尚、図１においては、Ｘ方向に配置された防振ユニット６４のみを図示しており、Ｙ方向に配置された防振ユニットは図示を省略している。これらの防振ユニット６４によって、ベースプレート２０及びメインフレーム１８を介して鏡筒定盤６５（ひいては投影光学系ＰＬ）に伝わる微振動がマイクロＧレベルで絶縁されるようになっている。
【００３８】
ステージ装置１７は、ウエハステージ１５、このウエハステージ１５をＸＹ平面に沿った２次元方向に移動可能に支持するウエハ定盤１６、ウエハステージ１５と一体的に設けられウエハＷを吸着保持する試料台ＳＴ、これらウエハステージ１５及び試料台ＳＴを相対移動自在に支持するＸガイドバーＸＧを主体に構成されている。ウエハステージ１５の底面には、非接触ベアリングである複数のエアベアリング（エアパッド）６８が固定されており、これらのエアベアリング６８によってウエハステージ１５がウエハ定盤１６上に、例えば数ミクロン程度のクリアランスを介して浮上支持されている。
【００３９】
ウエハ定盤１６は、ベースプレート２０の上方に、防振ユニット６９を介してほぼ水平に支持されている。防振ユニット６９は、ウエハ定盤１６の各コーナーに配置され、内圧が調整可能なエアマウント７０とボイスコイルモータ７１とがベースプレート２０上に並列に配置された構成になっている。尚、図１においては、Ｘ方向に配置された防振ユニット６９のみを図示しており、Ｙ方向に配置された防振ユニットは図示を省略している。これらの防振ユニット６９によって、ベースプレート２０を介してウエハ定盤１６に伝わる微振動がマイクロＧレベルで絶縁されるようになっている。
【００４０】
ここで、ステージ装置１７について詳細に説明する。図３は、本発明の一実施形態による露光装置に設けられるステージ装置１７の外観斜視図である。図３に示すように、ＸガイドバーＸＧは、Ｘ方向に沿った長尺形状を呈しており、その長さ方向両端には電機子ユニットからなる可動子７６，７６がそれぞれ設けられている。これらの可動子７６，７６に対応する磁石ユニットを有する固定子７７，７７は、ベースプレート２０に突設された支持部７２，７２に設けられている（尚、図１においては可動子７６及び固定子７７を簡略して図示している）。
【００４１】
これらの可動子７６及び固定子７７によってリニアモータ７３，７３が構成されており、可動子７６が固定子７７との間の電磁気的相互作用により駆動されることでＸガイドバーＸＧがＹ方向に移動し、リニアモータ７３，７３の駆動を調整することでθＺ方向に回転移動する。即ち、このリニアモータ７３によってＸガイドバーＸＧとほぼ一体的にウエハステージ１５（及び試料台ＳＴ、以下単に試料台ＳＴという）がＹ方向及びθＺ方向に駆動されるようになっている。
【００４２】
また、ＸガイドバーＸＧの−Ｘ方向側には、Ｘトリムモータ７４の可動子が取り付けられている。Ｘトリムモータ７４は、Ｘ方向に推力を発生することでＸガイドバーＸＧのＸ方向の位置を調整するものであって、その固定子（不図示）はメインフレーム１８に設けられている。このため、ウエハステージ１５をＸ方向に駆動する際の反力は、メインフレーム１８を介してベースプレート２０に伝達される。
【００４３】
試料台ＳＴは、ＸガイドバーＸＧとの間にＺ方向に所定量のギャップを維持する磁石及びアクチュエータからなる磁気ガイドを介して、ＸガイドバーＸＧにＸ方向に相対移動自在に非接触で支持・保持されている。また、ウエハステージ１５は、ＸガイドバーＸＧに埋設された固定子を有するＸリニアモータ７５による電磁気的相互作用によりＸ方向に駆動される。Ｘリニアモータの可動子は図示していないが、ウエハステージ１５に取り付けられている。試料台ＳＴの上面には、ウエハホルダ８１を介してウエハＷが真空吸着等によって固定される（図１参照）。
【００４４】
尚、上記リニアモータ７３よりもＸリニアモータ７５の方がウエハステージ１５上に載置されるウエハＷに近い位置に配置されている上、リニアモータの可動子が試料台ＳＴに固定されている。このため、Ｘリニアモータ７５は発熱源であるコイルが固定子となりウエハＷから遠ざかり直接試料台ＳＴに固定されないムービングマグネット型のリニアモータを用いることが望ましい。また、リニアモータ７３は、Ｘリニアモータ７５、ＸガイドバーＸＧ、及び試料台ＳＴを一体とし駆動するため、Ｘリニアモータ７５より遙かに大きい推力を必要とする。そのため、多くの電力を必要とし発熱量もＸリニアモータ７５より大きくなる。従って、リニアモータ７３は、ムービングコイル型のリニアモータを用いることが望ましい。しかしながら、ムービングコイル型のリニアモータは可動子７６に冷却液を循環させる必要があるため、装置構成上の不具合がある場合には、可動子７６側にマグネットを設けるムービングマグネット型のリニアモータを用いても良い。
【００４５】
ウエハステージ１５のＸ方向の位置は、投影光学系ＰＬの鏡筒下端に固定された参照鏡８２（図１参照）を基準として、ウエハステージ１５の一部に固定された移動鏡８３の位置変化を計測する図１に示したレーザ干渉計８４（位置計測部の一部に相当）によって所定の分解能、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能でリアルタイムに計測される。尚、上記参照鏡８２、移動鏡８３、レーザ干渉計８４とほぼ直交するように配置された不図示の参照鏡、レーザ干渉計及び移動鏡によってウエハステージ１５のＹ方向の位置が計測される。尚、これらレーザ干渉計の中、少なくとも一方は、測長軸を２軸以上有する多軸干渉計であり、これらレーザ干渉計の計測値に基づいてウエハステージ１５（ひいてはウエハＷ）のＸ方向の位置及びＹ方向の位置のみならず、θ回転量及びレベリング量をも求めることができるようになっている。
【００４６】
また、図１に示すように、投影光学系ＰＬのフランジ６３には、異なる３カ所に３つのレーザ干渉計８５が固定されている（ただし、図１においてはこれらのレーザ干渉計のうち１つを代表して図示している）。各レーザ干渉計８５に対向する鏡筒定盤６５の部分には、開口６５ａがそれぞれ形成されており、これらの開口６５ａを介して各レーザ干渉計８５からＺ方向のレーザビーム（測長ビーム）がウエハ定盤１６に向けて照射される。ウエハ定盤１６の上面の各測長ビームの対向位置には、反射面がそれぞれ形成されている。このため、上記３つのレーザ干渉計８５によってウエハ定盤１６の異なる３点のＺ位置がフランジ６３を基準としてそれぞれ計測される。尚、ステージ装置１７についても、ステージ装置１４と同様に、リニアモータ７３，７３のコイルに冷媒を循環させる配管及びリニアモータ７３，７３，７５に電流を供給する配線等の配管・配線が設けられているが、これらについては図示を省略している。
【００４７】
更に、レチクル定盤１３の一端、投影光学系ＰＬの上端、鏡筒定盤６５の一端、及びウエハ定盤１６の一端には、加速度計９１〜９４がそれぞれ取り付けられている。これらの加速度計９１〜９４は、露光装置本体（レチクル定盤１３、投影光学系ＰＬ、鏡筒定盤６５、及びウエハ定盤１６それぞれ）の揺れを検出するためのものであり、各々の検出結果は後述する主制御系１１０に出力される。投影光学系ＰＬの上端に設けられた加速度計９２はガラス等の光学部材９５の露光光透過領域外に３つ（図１では２つのみ図示）取り付けられており、この光学部材９５は板バネやコイルスプリング等のバネ定数が小さい弾性部材９６を介して投影光学系ＰＬの鏡筒に支持されている。尚、加速度計９２は光学部材９５と投影光学系ＰＬとの相対的な傾きを検出するためにも用いられる。
【００４８】
次に、ステージ装置１４の制御システムの概略的な構成について説明する。図４は、ステージ装置１４の制御システムの概略構成を示すブロック図である。尚、図１及び図２に示した部材に対応するものには同一の符号を付してある。また、図４においては、図１及び図２において図示を省略した部材、即ち微動ステージ部３１のＸＹ面内における位置及び回転量を計測するためのレーザ干渉計１０１〜１０３、微動ステージ部３１に固定された移動鏡１０４及びコーナーミラー１０５，１０６、並びに粗動ステージ部３０に固定されたコーナーミラー１０７及びレーザ干渉計１０８についても図示している。尚、レーザ干渉計１０１〜１０３及びレーザ干渉計１０８は、本発明にいう位置計測部の一部に相当する。
【００４９】
各レーザ干渉計１０１〜１０３，１０８の計測結果は位置情報算出部１０９に出力されている。位置情報算出部１０９はレーザ干渉計１０１の計測結果から微動ステージ部３１のＸ方向の位置情報を算出し、レーザ干渉計１０２，１０３，１０８の何れか一方の計測結果から微動ステージ部３１のＹ方向の位置情報を算出し、２つのレーザ干渉計１０２，１０３の計測結果の差分から微動ステージ部３１のＸＹ面内における回転量を示す情報を算出する。また、位置情報算出部１０９にはリニアエンコーダセット４８ａ，４８ｂの検出結果が入力されており、位置情報算出部１０９はこれらの検出結果に基づいてカウンタマス３９ａ，３９ｂのＹ方向の位置情報を算出する。
【００５０】
位置情報算出部１０９で算出された位置情報は主制御系１１０へ出力される。また、露光装置に設けられている各加速度計９１〜９４の検出値も主制御系１１０に入力される。主制御系１１０は位置情報算出部１０９からの位置情報及び各加速度計９１〜９４からの検出値を参照しつつ、予め設定されたレシピ（露光装置の動作を規定する制御命令群）に基づいて目標情報（位置指令値及び速度指令値等）をステージ駆動部１１１へ出力する。
【００５１】
ステージ駆動部１１１は、主制御系１１０からの目標情報に応じた駆動電流をシャフト型リニアモータ３５，３６に与えてレチクルステージ１２をＹ方向へ移動させる。このとき、レチクルステージ１２の加速・減速に伴って生ずる反力を吸収するためにリニアモータセット５１ａ，５１ｂに駆動電流を与えてカウンタマス３９ａ，３９ｂ（図４においては図示省略）をレチクルステージ１２の移動方向とは逆方向に移動させる。
【００５２】
上述したように、レチクルステージ１２の移動はレーザ干渉計１０１〜１０３，１０８の計測結果をフィードバックさせつつ行っていたが、カウンタマス３９ａ，３９ｂの駆動はレーザ干渉計１０８の計測結果及びリニアエンコーダセット４８ａ，４８ｂの検出結果を用いて行われる。また、主制御系１１０には予めレチクルステージ１２とカウンタマス３９ａ，３９ｂとの重量比（又は重量そのものを示す値）が記憶されており、この重量比に応じてカウンタマス３９ａ，３９ｂに対する目標情報をステージ駆動部１１１へ出力する。また、ステージ駆動部１１１は、出力する駆動電流を常時検出しており、その検出結果を駆動量（駆動力、推力）として主制御系１１０に出力する。
【００５３】
尚、ここにいうレチクルステージ１２とは、粗動ステージ部３０、微動用ステージ部３１、微動用リニアモータ３２，３３，３４、シャフト型リニアモータ３５，３６の可動子３５ａ，３６ａ、移動鏡１０４、及びコーナーミラー１０５〜１０７を含む構成であり、カウンタマス３９ａはシャフト型リニアモータ３５の固定子３５ｂ、エアベアリング部材３７ａ，３７ｂ、及びリニアモータセット５１ａの可動子５０ａ（図示省略）を含む構成であり、カウンタマス３９ｂはシャフト型リニアモータ３６の固定子３６ｂ、エアベアリング部材３８ａ，３８ｂ、及びリニアモータセット５１ｂの可動子５０ｂを含む構成である。
【００５４】
ここで、レチクルステージ１２の重量及びカウンタマス３９ａ，３９ｂの重量は号機間でばらつくことが多く、レチクルステージ１２とカウンタマス３９ａ，３９ｂとの重量比も号機間でばらつきが生ずることが多い。また、レチクルステージ１４及びカウンタマス３９ａ，３９ｂの移動に伴ってステージ装置１４に設けられた配管及び配線の摩擦、テンション（張力）が生じ、更にはカウンタマス３９ａ，３９ｂ等の移動に伴って渦電流による粘性抵抗が生ずる。
【００５５】
よって、設計値を元にした重量比を主制御系１１０の記憶部に記憶させ、この重量比のみを用いてリニアモータセット５１ａ，５１ｂの駆動力を求めてカウンタマス３９ａ，３９ｂの動作を制御すると、レチクルステージ１２の加速・減速に伴って生ずる反力を完全に吸収することはできない。本実施形態においては、カウンタマス３９ａ，３９ｂの駆動力を決めるパラメータであるレチクルステージ１２とカウンタマス３９ａ，３９ｂとの重量比を装置構成に応じて最適化した重量比を予め求め、この重量比を用いて得られた駆動量でカウンタマス３９ａ，３９ｂを駆動することで、レチクルステージ１４とカウンタマス３９ａ，３９ｂとの重量比が設計値からずれており、摩擦等による外力が加わる場合であっても、極力レチクルステージ１４の加速・減速に伴って生ずる反力を抑えるように制御している。
【００５６】
ここで、露光装置の製造方法を簡単に説明すると以下の通りである。つまり、露光装置は、ウエハＷを精度よく高速に位置制御することができ、スループットを向上しつつ高い露光精度で露光が可能となるように、照明光学系ＩＵ、レチクルステージ１４及びレチクルステージ１４に対応して設けられるレチクルアライメント系、ウエハステージ１５及びウエハステージ１５に対応して設けられるウエハアライメント系、並びに投影光学系ＰＬ等の図１〜図４に示された各要素が電気的、機械的、又は光学的に連結して組み上げられた後、総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより製造される。尚、露光装置の製造は、温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【００５７】
次に、リニアモータセット５１ａ，５１ｂの駆動力を決定する重量比の算出方法について詳細に説明する。図５は、重量比の算出方法の一例を示すフローチャートである。尚、重量比は露光装置の組み立てが完了した後の総合調整の１つとして設けられる工程（駆動量算出工程）で算出される。作業者がキーボード等の入力装置（図示省略）を操作して主制御系１１０に対し処理開始命令を入力すると図５に示すフローチャートに示された処理が開始される。
【００５８】
尚、以下の説明においては、主制御系１１０から作業者に対して知らせる各種情報（データ入力を促す情報、得られた重量比が適正なものあるか否かを示す情報）を表示するディスプレイ等の表示装置が設けられており、この表示装置の表示内容に応じて作業者が重量比を求めるために必要となる作業を進めるものとする。
【００５９】
処理が開始されると、最初にレチクルステージ１２とカウンタマス３９ａ，３９ｂとの重量比を可変する範囲の入力を促す画面が表示装置に表示される。作業者はこの表示内容に従って、重量比を変更する範囲を入力する。例えば、レチクルステージ１２とカウンタマス３９ａ，３９ｂとの設計上の重量比が１：４である場合には、値として下限値３．８と上限値４．２とを入力する。
【００６０】
次に、重量比の変更方法の選択を促す画面が表示装置に表示される。ここで、重量比の変更方法とは、重量比を求めるに際して上記の処理で入力された範囲内でどのように重量比を変更させるかを規定するものである。使用する変更方法によっては重量比を求められず、又は、重量比を求めるのに長時間を要することがあるため、複数の変更方法を用意しておくことが好ましい。作業者が画面に表示された複数の変更方法から１つの変更方法を選択（指定）することにより次の処理に進む（工程Ｓ１０）。
【００６１】
ここで、重量比の変更方法としては、例えばHooke-Jeebesのパターン探索法、Rosenbrock法（座標回転法）、修正座標回転法（Davies, Swann, CampeyのDSC法）、及びシンプレクス法等の直接探索法、遺伝的アルゴリズム、最急降下法及び急降下法等の山登り法、並びにニュートン法（ガウスの方法）等を用いることができる。上記の直接探索法は、目的関数が不定なものに対する最適値を用いる場合に有用であり、山登り法及びニュートン法は、目的関数が既知のものに対する最適値を求める場合に有用である。
【００６２】
次に、重量比の初期値の入力を促す画面が表示装置に表示され、この表示に従って作業者が重量比の初期値を設定する（工程Ｓ１１）。重量比の初期値として適切な値は工程Ｓ１０で入力した重量比の変更方法に応じて変わるため、この工程が設けられる。例えば、工程Ｓ１０で入力した変更方法が山登り法である場合には、工程Ｓ１０で入力された範囲の上限値から下限値まで重量比を徐々に減らしつつ重量比を求める処理が行われるため、重量比の初期値として工程Ｓ１０で入力された範囲の上限値が設定される。尚、重量比の初期値は工程Ｓ１０で設定した重量比の変更範囲内の値を設定する必要がある。
【００６３】
以上の作業者による入力作業が終了すると、主制御系１１０はレチクルステージ１２に対する目標情報をステージ駆動部１１１に出力するとともに、工程Ｓ１１で設定された重量比の初期値に基づいてカウンタマス３９ａ，３９ｂに対する目標情報を求めてステージ駆動部１１１へ出力する。主制御系１１０からの目標情報が入力されるとステージ駆動部１１１はレチクルステージ１２に関する目標情報に応じた駆動電流をシャフト型リニアモータ３５，３６に与えてレチクルステージ１２をＹ方向へ移動させるとともに、カウンタマス３９ａ，３９ｂに関する目標情報に応じた駆動電流をリニアモータセット５１ａ，５１ｂに与えてカウンタマス３９ａ，３９ｂをレチクルステージ１２の移動方向とは逆方法に移動させる。尚、このとき、ウエハステージ１５は駆動せずに静止させたままとする。
【００６４】
レチクルステージ１２及びカウンタマス３９ａ，３９ｂを移動（スキャン）させている間、主制御系１１０はステージ駆動部１１１から出力される駆動量、加速度計９１〜９４の検出結果、及びウエハステージ１５に対して設けられたレーザ干渉計８４の検出結果を常時モニタしている。これによって、レチクルステージ１２及びカウンタマス３９ａ，３９ｂを移動させるための駆動量、露光装置本体の揺れ、及びレチクルステージ１２及びカウンタマス３９ａ，３９ｂの移動がレーザ干渉計８４を含む位置計測部に与える影響を測定する（工程Ｓ１２）。尚、ステージ装置１４に設けられた配管及び配線の摩擦、テンション（張力）は、レチクルステージ１２及びカウンタマス３９ａ，３９ｂの移動方向に応じて変化することがあるため、レチクルステージ１２を往復運動させて上記の測定を行うことが好ましい。
【００６５】
レチクルステージ１２及びカウンタマス３９ａ，３９ｂの移動が終了すると、工程Ｓ１２で測定した駆動量、加速度、及び位置計測部に与える影響値の１つ又は複数を用いて評価値を算出し、主制御系１１０内の記憶部に記憶する（工程Ｓ１３）。主制御系１１０で測定された駆動量はリニアモータセット５１ａの駆動量を表し、加速度はボディ（例えば、露光装置全体又はレーザ干渉計８４が設置された鏡筒定盤６５等）の揺れを表す。これらは直接又は間接的にレーザ干渉計８４を用いたウエハステージ１５の位置計測部への悪影響を表すので、これらの値を始め、前記位置計測部に与える影響値を評価値として用い、それによる影響が小さくなるようにカウンタマスの駆動力を調整することで、ウエハステージ１５やレチクルステージ１２を精度良く移動させることが可能となる。ここで、評価値は、測定した駆動量、加速度、及び位置計測部に与える影響値のそのものの値であってもよく、所定の計算式に基づいて各々の値に所定の重み付けを行って算出した値であっても良い。
【００６６】
算出した評価値を主制御系１１０の記憶部に格納すると、主制御系１１０は工程Ｓ１０で指定した変更方法に従って重量比を変更する（工程Ｓ１４）。そして、変更した重量比が工程Ｓ１０で指定した重量比の変更範囲内であるか否かを判断する（工程Ｓ１５）。変更後の重量比が変更範囲内である場合（工程Ｓ１５の判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には工程Ｓ１２に戻り、主制御系１１０はレチクルステージ１２に対する目標情報をステージ駆動部１１１に出力するとともに、変更後の重量比に基づいてカウンタマス３９ａ，３９ｂに対する目標情報をステージ駆動部１１１へ出力し、ステージ駆動部１１１はレチクルステージ１２をＹ方向へ移動させるとともに、カウンタマス３９ａ，３９ｂをレチクルステージ１２の移動方向とは逆方法に移動させる。
【００６７】
このとき、主制御系１１０は、レチクルステージ１２に対する目標情報は先に出力した目標情報と同じものを出力するが、カウンタマス３９ａ，３９ｂに対する目標情報は、変更した重量比に基づいて求めた目標情報を出力する。主制御系１１０から目標情報が出力されると、ステージ駆動部１１１はこの目標情報に基づいてレチクルステージ１２及びカウンタマス３９ａ，３９ｂを移動させ、同様に推力・加速度等を測定し（工程Ｓ１２）、評価値を算出して記憶部に格納し（工程Ｓ１３）、重量比を変更する（工程Ｓ１４）工程を繰り返す。
【００６８】
変更した重量比が工程Ｓ１０で指定された変更範囲外になった場合（工程Ｓ１５の判断結果が「ＮＯ」の場合）には、主制御系１１０は工程Ｓ１２〜Ｓ１４の動作を繰り返し行って記憶部に記憶されている複数の評価値の極小値が有るか否かを判断する（工程Ｓ１６）。尚、レチクルステージ１２を往復運動させて各々の移動方向毎の評価値を求めた場合には、移動方向毎の最小値が有るか否かを判断する。評価値に極小値が存在せず、工程Ｓ１６の判断結果が「ＮＯ」の場合には、機械部品の見直し工程が行われる（工程Ｓ１７）。
【００６９】
ここで、工程Ｓ１７で行われる機械部品の見直しとは、例えばカウンタマス３９ａ，３９ｂに対して作業者が錘の除去又は錘の付加を行い、レチクルステージ１２とカウンタマス３９ａ，３９ｂとの重量比を調整することをいう。レチクルステージ１２とカウンタマス３９ａ，３９ｂとの実際の重量比が設計値から大きくずれている場合にはパラメータとしての重量比を変更しつつ評価値を求めても、評価値の極小値が存在しないことがある。このため、錘により実際の重量比を調整して極力設計値に近づけることで評価値の極小値を得るようにしている。また、この工程においては、単に錘の除去又は付加を行うだけではなく部品の組み直し等を行うことで実際の重量比を調整するようにしても良い。
【００７０】
工程Ｓ１７における機械部品の見直しが終了すると、作業者は工程Ｓ１０〜Ｓ１５の工程を行い、主制御系１１０が工程Ｓ１５において「ＮＯ」と判断し、且つ工程Ｓ１６において評価値の極小値が有ると判断した場合（判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、その極小値が評価値の許容範囲内であるか否かを判断する（工程Ｓ１８）。尚、レチクルステージ１２を往復運動させて各々の移動方向毎の評価値を求めた場合には、移動方向毎の評価値が共に許容範囲内であるか否かを判断する。この評価値の許容範囲は予め主制御系１１０に設定されている。
【００７１】
前述したように、評価値は、測定した駆動量、加速度、及び位置計測部に与える影響値のそのものの値、又は、所定の計算式に基づいてこれらの値に所定の重み付けを行って算出した値である。このため、例えば評価値として加速度を設定した場合には、レチクルステージ１２及びカウンタマス３９ａ，３９ｂの移動に伴う露光装置本体の揺れの許容範囲を絶対値で指定し、又は、測定した駆動量、加速度、及び位置計測部に与える影響値が総合的に小さくなるような許容範囲を指定することもでき、柔軟な対応をとることができる。
【００７２】
主制御系１１０が、評価値の極小値が評価値の許容範囲外であると判断した場合（工程Ｓ１８の判断結果が「ＮＯ」の場合）には、作業者による露光装置内の組み立て不具合の確認が行われる（工程Ｓ１９）。ここで、評価値の極小値があるにも拘わらず、その極小値が許容範囲外である場合には、レチクルステージ１２及びカウンタマス３９ａ，３９ｂの推力に影響する単独又は複数の要素に異常が生じていることが考えられる。
【００７３】
このため、露光装置内の組み立て不具合の確認として、具体的には、ステージ装置１４に設けられた配管・配線の張力（テンション）の有無、シャフト型リニアモータ３５，３６及びリニアモータセット５１ａ，５１ｂでの渦電流の発生の有無、エアベアリング部材３７ａ，３７ｂ，３８ａ，３８ｂにおける摩擦の有無、ステージ装置１４の傾斜等を確認する。これらの確認事項のうち、特に配管・配線の張力（テンション）、エアベアリング部材３７ａ，３７ｂ，３８ａ，３８ｂにおける摩擦、及びステージ装置１４の傾斜は号機間の差が出やすいものであるため念入りに確認作業を行う。そして、これらの確認により不具合を発見した場合には作業者がその修正を行う。
【００７４】
修正が完了すると工程Ｓ１０〜Ｓ１９を再び行い、主制御系１１０が評価値の極小値が評価値の許容範囲内であると判断した場合（工程Ｓ１８の判断結果が「ＹＥＳ」の場合）に一連の処理が終了する。以上の処理により求められた評価値の極小値が得られるときの重量比が、その露光装置のステージ装置装置１４に対する重量比となる。これにより、重量比に基づいたカウンタマス３９ａ，３９ｂの駆動力が設定される（駆動力設定工程）。以上説明した駆動量算出工程を含む総合調整が終了すると、露光装置が製造されて所期の性能で露光処理を行うことが可能になる。尚、以上の説明においては、カウンタマス３９ａ，３９ｂの一方に対する駆動力は重量比の設計値から求めた値とし、他方に対するパラメータとしての重量比を可変させて最適な重量比を求めるようにしていた。しかしながら、カウンタマス３９ａ，３９ｂ毎にパラメータとしての重量比を個別に変化させ、上記所定の条件が満たされる各々に最適な重量比を求めるようにしても良い。
【００７５】
次に、以上説明した構成の露光装置の露光時の動作について簡単に説明する。露光動作が開始されると、主制御系１１０は、予め設定されたレシピ（露光装置の動作を規定する制御命令群）を読み込み、位置情報算出部１０９からの位置情報及び各加速度計９１〜９４からの検出値を参照しつつ、レシピに従った目標情報（位置指令値及び速度指令値等）をステージ駆動部１１１へ出力する。また、主制御系１１０は、上述した工程を行って求めた重量比に応じてカウンタマス３９ａ，３９ｂに対する目標情報をステージ駆動部１１１へ出力する。
【００７６】
そして、ステージ駆動部１１１は、レチクルステージ１２に対する目標情報及びカウンタマス３９ａ，３９ｂに対する目標情報に応じた駆動電流をそれぞれシャフト型リニアモータ３５，３６及びリニアモータセット５１ａ，５１ｂに出力し、レチクルステージ１２を加速させる（制御工程）。また、レチクルステージ１２の加速に合わせてウエハステージ１５を加速させ、レチクルステージ１２及びウエハステージ１５が所定の速度に達したときに、照明光学系ＩＵから照明光を射出させ、レチクルＲ上の所定の矩形状の照明領域を均一な照度で照明させる。
【００７７】
この照明領域に対してレチクルＲがＹ方向に走査されるのに同期して、この照明領域と投影光学系ＰＬに関して光学的に共役な露光領域に対してウエハＷを走査する。これにより、レチクルＲのパターン領域を透過した照明光が投影光学系ＰＬにより１／α倍に縮小され、レジストが塗布されたウエハＷ上にパターンの縮小像が投影される。そして、ウエハＷ上の露光領域には、レチクルＲのパターンが逐次転写され、１回の走査でレチクルＲ上のパターン領域の全面がウエハＷ上のショット領域に転写される。１つのショット領域に対してパターン転写が終了すると、例えばＸ方向にウエハＷをステップ移動させて次にパターンを転写すべきショット領域を露光開始位置に移動させる。その後、不図示のステージコントローラがレチクルステージ１２及びウエハステージ１５を加速させ、上述した動作と同様の動作を繰り返す。
【００７８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、レチクルＲを保持するステージ装置１４について詳細に説明したが、ウエハＷを保持するステージ装置１７についても反力の発生防止のためにウエハステージ１５の移動に合わせてカウンタマスが移動する構成のものであれば本発明を適用することが可能である。また、上記実施形態では露光装置に設けられるステージ装置を例に挙げて説明したが、物体を保持した状態で移動させるステージ装置一般について本発明を適用することができる。
【００７９】
また、上記実施形態においては、レチクルステージ１２の駆動源として２つのシャフト型リニアモータ３５，３６を備え、カウンタマス３９ａ，３９ｂそれぞれの駆動源として２つのカウンタマス３９ａ，３９ｂを備えるステージ装置１４を例に挙げて説明したが、各々の駆動源が１つのみ設けられたステージ装置にも本発明を適用することができる。
【００８０】
また、本実施形態の露光装置に設けられる光源は、上記の光源以外に、Ｋｒ_２レーザ（波長１４６ｎｍ）、ＹＡＧレーザの高周波発生装置、若しくは半導体レーザの高周波発生装置を用いることができる。更に、光源としてＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイットリビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。例えば、単一波長レーザの発振波長を１．５１〜１．５９μｍの範囲内とすると、発生波長が１８９〜１９９ｎｍの範囲内である８倍高調波、又は発生波長が１５１〜１５９ｎｍの範囲内である１０倍高調波が出力される。
【００８１】
特に、発振波長を１．５４４〜１．５５３μｍの範囲内とすると、発生波長が１９３〜１９４ｎｍの範囲内の８倍高調波、即ちＡｒＦエキシマレーザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られ、発振波長を１．５７〜１．５８μｍの範囲内とすると、発生波長が１５７〜１５８ｎｍの範囲内の１０倍高調波、即ちＦ_２レ−ザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。また、発振波長を１．０３〜１．１２μｍの範囲内とすると、発生波長が１４７〜１６０ｎｍの範囲内である７倍高調波が出力され、特に発振波長を１．０９９〜１．１０６μｍの範囲内とすると、発生波長が１５７〜１５８μｍの範囲内の７倍高調波、即ちＦ_２レーザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。この場合、単一波長発振レーザとしては例えばイットリビウム・ドープ・ファイバーレーザを用いることができる。
【００８２】
また、本発明は半導体素子の製造に用いられる露光装置だけではなく、液晶表示素子（ＬＣＤ）等を含むディスプレイの製造に用いられてデバイスパターンをガラスプレート上へ転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられてデバイスパターンをセラミックウエハ上へ転写する露光装置、及びＣＣＤ等の撮像素子の製造に用いられる露光装置等にも適用することができる。更には、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（遠紫外）光やＶＵＶ（真空紫外）光などを用いる露光装置では一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置、又は電子線露光装置などでは透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウエハなどが用いられる。
【００８３】
次に、本発明の一実施形態による露光装置を用いたマイクロデバイスの製造方法の実施形態について簡単に説明する。図６は、マイクロデバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造例のフローチャートを示す図である。図６に示すように、まず、ステップＳ１０（設計ステップ）において、マイクロデバイスの機能・性能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップＳ１１（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスク（レチクル）を製作する。一方、ステップＳ１２（ウエハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。
【００８４】
次に、ステップＳ１３（ウエハ処理ステップ）において、ステップＳ１０〜ステップＳ１２で用意したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップＳ１４（デバイス組立ステップ）において、ステップＳ１３で処理されたウエハを用いてデバイス組立を行う。このステップＳ１４には、ダイシング工程、ボンティング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。最後に、ステップＳ１５（検査ステップ）において、ステップＳ１４で作製されたマイクロ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。こうした工程を経た後にマイクロデバイスが完成し、これが出荷される。
【００８５】
図７は、半導体デバイスの場合における、図６のステップＳ１３の詳細なフローの一例を示す図である。図７において、ステップＳ２１（酸化ステップ）においてはウエハの表面を酸化させる。ステップＳ２２（ＣＶＤステップ）においてはウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ２３（電極形成ステップ）においてはウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ２４（イオン打込みステップ）においてはウエハにイオンを打ち込む。以上のステップＳ２１〜ステップＳ２４のそれぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。
【００８６】
ウエハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップＳ２５（レジスト形成ステップ）において、ウエハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップＳ２６（露光ステップ）において、上で説明したリソグラフィシステム（露光装置）及び露光方法によってマスクの回路パターンをウエハに転写する。次に、ステップＳ２７（現像ステップ）においては露光されたウエハを現像し、ステップＳ２８（エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップＳ２９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらの前処理工程と後処理工程と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が形成される。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、予め可動体とカウンタマスとを相対移動させ、可動体とカウンタマスとの重量比に基づいて第２のアクチュエータがカウンタマスを駆動する際の駆動力を求め、第１のアクチュエータによって可動体を移動させる際に、この駆動力で第２のアクチュエータを駆動してカウンタマスの動作を制御しているため、ステージの移動に伴って生ずる反力が極力抑えられて可動体を安定且つ精確に移動させることができるという効果がある。
また、本発明によれば、カウンタマスの駆動力を求めるに際して可動体及びカウンタマスのそれぞれに加わる外力を考慮しているため、可動体及びカウンタマスの移動に伴って可動体及びカウンタマスに外力が加わる状況下であっても可動体の反力の発生を高い確度をもって抑えることができるという効果がある。
また、本発明によれば、マスクステージと基板ステージとの少なくとも一方が上記の何れかの移動制御装置を含んでいるため、マスクステージ及び基板ステージを安定且つ精確に移動させることができ、その結果として重ね合わせの精度を向上させることができるという効果がある。
更に、本発明によれば、リソグラフィ工程において上記の露光装置を用いて露光を行っているため、微細なデバイスを歩留まり良く製造することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるステージ制御装置を備える本発明の一実施形態による露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による露光装置に設けられるレチクルステージ１２を含めたステージ装置１４の外観斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態による露光装置に設けられるステージ装置１７の外観斜視図である。
【図４】ステージ装置１４の制御システムの概略構成を示すブロック図である。
【図５】重量比の算出方法の一例を示すフローチャートである。
【図６】マイクロデバイスの製造例を示すフローチャートである。
【図７】半導体デバイスの場合における、図６のステップＳ１３の詳細なフローの一例を示す図である。
【符号の説明】
１１露光装置
１２レチクルステージ（可動体）
１４ステージ装置（移動装置、マスクステージ）
１７ステージ装置（基板ステージ）
３５，３６シャフト型リニアモータ（第１のアクチュエータ）
３５ａ，３６ａ可動子（第１部材）
３５ｂ，３６ｂ固定子（第２部材）
３９ａ，３９ｂカウンタマス
５１ａ，５１ｂリニアモータセット（第２のアクチュエータ）
８４レーザ干渉計（位置計測部）
１０１〜１０３レーザ干渉計（位置計測部）
１０８レーザ干渉計（位置計測部）
１１０主制御系（駆動部）
１１１ステージ駆動部（駆動部）
ＰＬ投影光学系（光学系）
Ｒレチクル（マスク）
Ｗウエハ（基板）

Claims

第１のアクチュエータによって所定方向に移動する可動体と、該可動体が移動する際に生じる反力によって該可動体とは反対の方向に移動するカウンタマスと、該カウンタマスを移動させるための駆動力を発生する第２のアクチュエータとを備えた移動装置を制御する移動制御方法であって、
予め前記可動体と前記カウンタマスとを相対移動させ、前記可動体と前記カウンタマスとの重量比に基づいて、所定の条件を満たすために前記第２のアクチュエータが前記カウンタマスを駆動する際の駆動力を求める駆動力算出工程と、
前記第１のアクチュエータによって前記可動体を移動させる際に、前記駆動力算出工程で求めた前記駆動力で前記第２のアクチュエータを駆動することで前記カウンタマスの動作を制御する制御工程と
を含むことを特徴とする移動制御方法。
前記駆動力算出工程は、前記可動体と前記カウンタマスとの相対移動に伴って前記可動体及び前記カウンタマスのそれぞれに加わる外力を考慮して、前記第２のアクチュエータが前記カウンタマスを駆動する際の駆動力を求めることを特徴とする請求項１記載の移動制御方法。
前記駆動力算出工程は、前記第１のアクチュエータを駆動して前記可動体と前記カウンタマスとを相対移動させる際に、前記重量比を複数設定して当該各重量比に応じた駆動力で前記第２のアクチュエータが前記カウンタマスを駆動する駆動工程と、
前記駆動工程で前記可動体と前記カウンタマスとを相対移動させる際に、前記所望の条件に対応した評価値を算出する評価値算出工程と、
算出した前記評価値が所望の値を満たす際の前記重量比に基づいて、前記第２のアクチュエータが前記カウンタマスを駆動する際の駆動力を設定する駆動力設定工程と
を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の移動制御方法。
前記駆動力算出工程において所望の評価値が得られない場合、前記移動装置の構成を再検討する再検討工程を含むことを特徴とする請求項３記載の移動制御方法。
前記重量比を変化させる範囲を設定する範囲設定工程と、
前記範囲設定工程で設定された範囲内で前記重量比を変化させて得られた複数の評価値のなかで、最も良い評価値が許容範囲であるか否かを判断する判断工程と、
前記最も良い評価値が前記許容範囲外であった際に、前記移動装置の組み立て不具合を確認する確認工程と
を更に含むことを特徴とする請求項３記載の移動制御方法。
前記第１のアクチュエータは、前記可動体に接続された第１部材と、該第１部材とは非接触で、且つ該第１部材との間で前記可動体を移動させるための推力を発生させる第２部材とを備え、
前記カウンタマスは、前記第２部材の少なくとも一部を含むことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の移動制御方法。
第１のアクチュエータによって所定方向に移動する可動体と、該可動体を駆動する際に生じる反力によって該可動体とは反対の方向に移動するカウンタマスと、該カウンタマスを移動させるための駆動力を発生する第２のアクチュエータとを備えた移動装置と、
前記第２のアクチュエータを駆動する駆動部とを備え、
前記駆動部は、前記可動体と前記カウンタマスとの重量比に基づいて得られた所定の条件を満たすために必要な駆動力で前記第２のアクチュエータを駆動することを特徴とする移動制御装置。
前記第２のアクチュエータの駆動力は、前記可動体と前記カウンタマスとの相対移動に伴って前記可動体及び前記カウンタマスのそれぞれに加わる外力を考慮して設定されていることを特徴とする請求項７記載の移動制御装置。
前記第１のアクチュエータは、前記可動体に接続された第１部材と、該第１部材とは非接触で、且つ該第１部材との間で前記可動体を移動させるための推力を発生させる第２部材とを備え、
前記カウンタマスは、前記第２部材の少なくとも一部を含むことを特徴とする請求項７又は請求項８記載の移動制御装置。
光学系を介してマスクのパターンを基板上に露光する露光手段と、前記マスクを移動させるマスクステージと、前記基板を移動させる基板ステージとを備える露光装置であって、
前記マスクステージと前記基板ステージとの少なくとも一方は、請求項７から請求項９の何れか一項に記載された移動制御装置を含むことを特徴とする露光装置。
前記マスクステージ及び前記基板ステージの少なくとも一方の位置を計測する位置計測部（８４、１０１〜１０３、１０８）を備え、
前記第２のアクチュエータが前記カウンタマスを駆動する際の駆動力は、当該駆動力、前記マスクステージ又は前記基板ステージの少なくとも一方を含む露光装置本体の動き、並びに前記位置計測部が受ける影響の少なくとも１つが最小となるように最適化されていることを特徴とする請求項１０記載の露光装置。
リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法であって、
前記リソグラフィ工程において請求項１０又は請求項１１記載の露光装置を用いて露光を行う露光工程を含むことを特徴とするデバイス製造方法。