特許 7389597 ステージ装置、リソグラフィ装置、および物品製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-21

(45)【発行日】2023-11-30

(54)【発明の名称】ステージ装置、リソグラフィ装置、および物品製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/68 20060101AFI20231122BHJP

   G03F 7/20 20060101ALI20231122BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 K

G03F7/20 501

G03F7/20 521

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2019171846

(22)【出願日】2019-09-20

(65)【公開番号】P2021048379

(43)【公開日】2021-03-25

【審査請求日】2022-09-08

(73)【特許権者】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003281

【氏名又は名称】弁理士法人大塚国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】栗原 孝史

【審査官】内田 正和

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－１７３５００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１７５３３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１９２２５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２１１８７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－００５９２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６８

Ｇ０３Ｆ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

粗動ステージと、
微動ステージと、
前記粗動ステージと前記微動ステージとの間に配置され、前記粗動ステージに前記微動ステージを追従させるよう、前記微動ステージに推力を与えて前記粗動ステージの駆動方向に前記微動ステージを移動させる電磁アクチュエータと、
前記電磁アクチュエータを制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記粗動ステージの駆動開始位置に応じて前記電磁アクチュエータの制御パラメータを決定する
ことを特徴とするステージ装置。

【請求項2】

前記粗動ステージを駆動する粗動リニアモータを有し、
前記粗動リニアモータは、固定子と可動子とを含み、
前記制御部は、前記粗動リニアモータに単位電流を与えたときに発生する推力を表す推力定数の、前記固定子に対する前記可動子の位置に対するばらつきに基づいて、前記駆動開始位置に応じた前記制御パラメータを決定する
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】

前記制御部は、前記駆動開始位置と前記制御パラメータとの間の予め得られた対応関係に基づいて、前記制御パラメータを決定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】

前記固定子は、前記駆動方向に配列された複数のコイルを含み、
前記推力定数のばらつきは前記複数のコイルの配列周期に応じた周期を有し、
前記対応関係は、前記周期における前記駆動開始位置と前記制御パラメータとの間の予め得られた対応関係である
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】

前記微動ステージを駆動する微動リニアモータを有し、
前記制御部は、前記電磁アクチュエータの誘起電圧をフィードバックして前記電磁アクチュエータを駆動するフィードバック制御系を含み、前記微動リニアモータの駆動力に加えて、前記電磁アクチュエータの推力を前記微動ステージに印加するように構成され、
前記制御部は、前記電磁アクチュエータに駆動電圧を印加する電圧ドライバを含み、
前記制御パラメータは、前記電圧ドライバの指令値に対するゲインである
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のステージ装置。

【請求項6】

前記電磁アクチュエータは、
前記粗動ステージおよび前記微動ステージの一方に配置された電磁石であるＥコアと、
前記粗動ステージおよび前記微動ステージの他方に前記Ｅコアと前記駆動方向において対面するように配置された磁性材であるＩコアと、
を含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のステージ装置。

【請求項7】

粗動ステージと、
微動ステージと、
前記粗動ステージを駆動する粗動リニアモータと、
前記粗動ステージと前記微動ステージとの間に配置され、前記粗動ステージの表面に沿う方向に前記微動ステージに推力を与える電磁アクチュエータと、
前記電磁アクチュエータを制御する制御部と、を有し、
前記粗動リニアモータは、固定子と可動子とを含み、
前記制御部は、前記粗動リニアモータに単位電流を与えたときに発生する推力を表す推力定数の、前記固定子に対する前記可動子の位置に対するばらつきに基づいて、前記粗動ステージの駆動開始位置に応じた前記電磁アクチュエータの制御パラメータを決定する、
ことを特徴とするステージ装置。

【請求項8】

請求項１乃至７のいずれか１項に記載のステージ装置と、
前記ステージ装置に搭載された原版保持部と、を有し、
前記原版保持部によって保持された原版のパターンを基板に転写することを特徴とするリソグラフィ装置。

【請求項9】

請求項１乃至７のいずれか１項に記載のステージ装置と、
前記ステージ装置に搭載された基板保持部と、を有し、
前記基板保持部によって保持された基板に原版のパターンを転写することを特徴とするリソグラフィ装置。

【請求項10】

前記リソグラフィ装置は、前記原版および前記基板を走査しながら前記基板を露光する露光装置であることを特徴とする請求項８または９に記載のリソグラフィ装置。

【請求項11】

請求項８乃至１０のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置を用いて基板にパターンを形成する工程と、
前記パターンが形成された基板を加工する工程と、
を有し、前記加工された基板から物品を製造することを特徴とする物品製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ステージ装置、リソグラフィ装置、および物品製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイス等の物品の製造に使用されるリソグラフィ装置は、原版または基板を保持して移動するステージ装置を有する。この技術分野におけるステージ装置は、粗動リニアモータによって大ストロークの駆動を行う粗動ステージと、粗動ステージの上で微動リニアモータによって微細な位置決めを行う微動ステージとを有しうる。リソグラフィ装置のステージ装置には、大ストローク、高速、かつ高精度に位置決めを行うことが求められる。このような性能を追求したステージ装置として、微動ステージを高加速度で粗動ステージに追従させるための電磁アクチュエータを更に備えるものがある（例えば特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－１２１６５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、スループット向上のためにステージの移動速度の高速化の要求が年々高まっている。そのため、粗動ステージの高速化に対応して微動ステージの位置決め精度を向上させることができない問題が顕著になっている。

【0005】

本発明は、例えば、微動ステージの位置決めの高精度化に有利なステージ装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一側面によれば、粗動ステージと、微動ステージと、前記粗動ステージと前記微動ステージとの間に配置され、前記粗動ステージに前記微動ステージを追従させるよう、前記微動ステージに推力を与えて前記粗動ステージの駆動方向に前記微動ステージを移動させる電磁アクチュエータと、前記電磁アクチュエータを制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記粗動ステージの駆動開始位置に応じて前記電磁アクチュエータの制御パラメータを決定することを特徴とするステージ装置が提供される。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、例えば、微動ステージの位置決めの高精度化に有利なステージ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】露光装置の構成を示す図。

【図2】原版ステージ（ステージ装置）の構成を示す図。

【図3】粗動ステージの制御ブロック線図。

【図4】粗動リニアモータの構成を示す図。

【図5】電磁アクチュエータの構成を示す図。

【図6】一例における微動ステージの制御ブロック線図。

【図7】ゲインＧを調整する方法を示すフローチャート。

【図8】粗動ステージの可動子の駆動位置と推力定数との関係を説明する図。

【図9】駆動開始位置に対する微動ステージの等速区間における偏差の平均値を示すグラフ。

【図10】ゲインテーブルを作成する方法のフローチャート。

【図11】推力定数の周期に基づいて駆動開始位置を算出する方法を説明する図。

【図12】微動ステージの制御ブロック線図。

【図13】推力定数の微分値に基づいて駆動開始位置を算出する方法を説明する図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

【0010】

本発明のステージ装置は、原版のパターンを基板に形成するリソグラフィ装置に適用されうるものである。リソグラフィ装置は、例えば、露光装置、インプリント装置、荷電粒子線描画装置等のいずれかでありうる。露光装置は、基板の上に供給されたフォトレジストを原版を介して露光することによって該フォトレジストに原版のパターンに対応する潜像を形成する。インプリント装置は、基板の上に供給されたインプリント材に型（原版）を接触させた状態でインプリント材を硬化させることによって基板の上にパターンを形成する。荷電粒子線描画装置は、基板の上に供給されたフォトレジストに荷電粒子線によってパターンを描画することによって該フォトレジストに潜像を形成する。以下では、具体例を提供するために、本発明のステージ装置が、リソグラフィ装置の１つである露光装置に適用される例を説明する。また、以下では、本発明のステージ装置が露光装置の原版ステージに適用される例を説明するが、本発明のステージ装置は基板ステージにも同様に適用されうる。

【0011】

図１は、本実施形態に係る露光装置１００の構成を示す概略図である。本明細書および図面においては、水平面をＸＹ平面とするＸＹＺ座標系において方向が示される。ＸＹＺ座標系におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸にそれぞれ平行な方向をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向という。一般に、基板Ｗはその表面が水平面（ＸＹ平面）と平行になるように取り扱われる。

【0012】

露光装置１００は、例えば、ステップ・アンド・スキャン方式で原版Ｒ（レチクル）のパターンを基板Ｗの上に露光（転写）する走査型露光装置である。ステップ・アンド・スキャン方式では、原版Ｒと基板Ｗとを相対的に走査（スキャン）させながら１ショットの露光が行われ、１ショットの露光終了後、基板のステップ移動により次のショット領域への移動が行われる。

【0013】

照明系１０１は、不図示の光源から放出された光を調整して原版Ｒを照明する。原版Ｒは例えば石英ガラスで構成され、そこには基板Ｗ上に転写されるべきパターン（例えば回路パターン）が形成されている。原版ステージ１１０は、原版Ｒを保持する原版保持部１１０ａを搭載し、Ｘ，Ｙ，Ｚそれぞれの方向に移動可能である。投影光学系１１１は、原版Ｒを通過した光を所定の倍率（例えば１／４倍）で基板Ｗ上に投影する。基板Ｗは、例えば単結晶シリコンからなる基板であり、予めその表面上にレジスト（感光剤）が塗布されている。基板ステージ１０４は、基板Ｗを保持するチャック１０５（基板保持部）を搭載し、Ｘ，Ｙ，Ｚそれぞれの方向に移動可能である。露光装置１００は、上記した照明系１０１および投影光学系１１１は、チャック１０５を介して基板ステージ１０４に保持された基板Ｗに原版Ｒのパターンを形成する形成部を構成する。

【0014】

制御装置１０６は、例えばＣＰＵおよびメモリを含むコンピュータで構成され、露光装置１００の各構成要素に接続されて、プログラムに従って各構成要素の動作を統括しうる。なお、制御装置１０６は、露光装置１００の他の部分と共通の筐体内に構成されてもよいし、露光装置１００の他の部分とは別体で構成されてもよい。

【0015】

図２は、原版ステージ１１０（ステージ装置）の構成を示す図である。原版ステージ１１０は、粗動ステージ１１と、粗動ステージ１１の上で移動する微動ステージ２１とを有する。

【0016】

粗動ステージ１１は、粗動リニアモータ１３によって駆動されうる。粗動リニアモータ１３は、左右両側の粗動リニアモータ１３ａ，１３ｂを含む。粗動リニアモータ１３ａは可動子３１ａと固定子３２ａとを含み、粗動リニアモータ１３ｂは可動子３１ｂと固定子３２ｂとを含む。固定子３２ａ，３２ｂは、不図示のステージ定盤に支持され、可動子３１ａ，３１ｂは、固定子３２ａ，３２ｂとの電磁気作用によって粗動ステージ１１と共にＹ方向に駆動されるように結合される。

【0017】

微動ステージ２１は、粗動ステージ１１と微動ステージ２１との間に配置された微動リニアモータによって駆動されうる。微動リニアモータは、Ｘ方向に駆動力を発生させる微動Ｘリニアモータ５１と、Ｙ方向に駆動力を発生させる微動Ｙリニアモータ５２と、Ｚ方向に駆動力を発生させる微動Ｚリニアモータ５３とを含みうる。微動Ｘリニアモータ５１は、微動ステージ２１のＸ方向の両端に配置された微動Ｘリニアモータ５１ａ，５１ｂを含む。微動Ｙリニアモータ５２は、微動ステージ２１のＹ方向の両端に配置された微動Ｙリニアモータ５２ａ，５２ｂを含む。また、微動Ｚリニアモータ５３は、微動ステージ２１の四隅に配置された微動Ｚリニアモータ５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄを含む。これらの微動リニアモータは、軸毎に独立した制御系により６軸（Ｘ，Y，Ｚ，及び各軸まわりの回転方向）に位置決め制御される。

【0018】

加えて、粗動ステージ１１と微動ステージ２１との間には、電磁石の作用によって粗動ステージ１１の表面に沿う方向であるＹ方向に微動ステージ２１に推力を与える電磁アクチュエータ４１が配置されている。電磁アクチュエータ４１は、微動ステージ２１の中央部を挟んでＹ方向の箇所に配置された電磁アクチュエータ４１ａ，４１ｂを含む。

【0019】

図３は、粗動ステージ１１の制御ブロック線図である。レーザ干渉計、エンコーダ等の位置検出器（不図示）により粗動ステージ１１の位置が検出され、入力された粗動ステージ１１の位置指令値と検出位置との偏差が制御器１０１に入力される。例えばＰＩＤ制御系に基づく制御器１０１は、入力された偏差に基づいて粗動リニアモータ１１に推力を与えるための指令値を生成し、それを電流ドライバ１０２に出力する。電流ドライバ１０２は、入力された指令値に応じた電流を粗動リニアモータ１３に与える。粗動リニアモータ１３は、適宜コイルに電流を流すことによりＹ方向に駆動力を発生し、粗動ステージ１１を駆動する。こうして粗動ステージ１１の位置がフィードバック制御される。

【0020】

図４は、粗動リニアモータ１３ａの構成を示す図である。粗動リニアモータ１３ｂの構成も粗動リニアモータ１３ａの構成と同様であるため、粗動リニアモータ１３ｂの構成の説明は省略する。図４において、可動子３１ａは、複数の永久磁石からなる磁石群を含む磁石ユニット６２と、この磁石ユニット６２を保持しステージ面に取り付けるための可動子板６３とを有する。磁石ユニット６２は、磁極の向きがＺ方向である複数の主極磁石６２ａと、磁極の向きがＹ方向である複数の補極磁石６２ｂとを含む。複数の主極磁石６２ａと複数の補極磁石６２ｂとは、Ｙ方向に交互に配列されている。ここで、複数の主極磁石６２ａの磁極方向は交互に反対向き（±Ｚ方向）になっており、同様に、複数の補極磁石６２ｂの磁極方向も交互に反対向き（±Ｙ方向）になっている。

【0021】

固定子３２ａは、強磁性体で作られたヨーク６５と、ヨーク６５にＹ方向に等間隔に配列された複数のコイル６１とを含む。このような構成の固定子３２ａが２つ用意され、２つの固定子３２ａは、コイル６１同士が対面するようにＺ方向に離間して配置され、この２つの固定子３２ａの間に可動子３１ａが配置される。

【0022】

図５は、電磁アクチュエータ４１ａ，４１ｂの構成を示す図である。電磁アクチュエータ４１ａは、電磁石の役割を果たすＥコア８２ａと、磁性材であるＩコア８１ａとを含む。図５の例では、Ｅコア８２ａとＩコア８１ａとがＹ方向において対面するように、Ｅコア８２ａが粗動ステージ１１の上凸部の側壁に取り付けられ、Ｉコア８１ａが微動ステージ２１の下凸部の側壁に取り付けられている。

【0023】

なお、Ｅコア８２ａとＩコア８１ａとの位置関係は逆でもよく、Ｅコア８２ａが微動ステージ２１に取り付けられ、Ｉコア８１ａが粗動ステージ１１に取り付けられてもよい。このように、電磁アクチュエータ４１ａは、粗動ステージ１１および微動ステージ２１の一方に配置された電磁石であるＥコア８２ａと、粗動ステージ１１および微動ステージ２１の他方に配置された磁性体であるＩコア８１ａとを有する。

【0024】

Ｅコア８２ａにはコイル８３ａが巻きつけられており、このコイル８３ａに電流を流すことで磁束が発生し、Ｅコア８２ａとＩコア８１ａに磁極が発生する。Ｅコア８２ａとＩコア８１ａとの間に発生する磁力による吸引力が電磁アクチュエータ４１ａの推力になる。

【0025】

Ｅコア８２ａには、磁束検出コイル８４ａも巻き付けられている。磁束検出コイル８４ａには、磁束の時間変化分が誘起電圧として発生し、これを積分することで電磁アクチュエータ４１ａに発生する磁束を検出することができる。電磁アクチュエータ４１ａの推力は磁束の二乗に比例することを利用して、電磁アクチュエータ４１ａの推力が算出されうる。

【0026】

電磁アクチュエータ４１ｂの構成も電磁アクチュエータ４１ａと同様である。すなわち、電磁アクチュエータ４１ｂは、電磁石の役割を果たすＥコア８２ｂと、磁性材であるＩコア８１ｂとを含む。Ｅコア８２ｂとＩコア８１ｂとがＹ方向において対面するように、Ｅコア８２ｂが粗動ステージ１１の上凸部の側壁に取り付けられ、Ｉコア８１ｂが微動ステージ２１の下凸部の側壁に取り付けられている。

【0027】

なお、Ｅコア８２ｂとＩコア８１ｂとの位置関係は逆でもよく、すなわち、Ｅコア８２ｂが微動ステージ２１に取り付けられ、Ｉコア８１ｂが粗動ステージ１１に取り付けられてもよい。このように、電磁アクチュエータ４１ｂは、粗動ステージ１１および微動ステージ２１の一方に配置された電磁石であるＥコア８２ｂと、粗動ステージ１１および微動ステージ２１の他方に配置された磁性体であるＩコア８１ｂとを有する。

【0028】

Ｅコア８２ｂにはコイル８３ｂが巻きつけられており、このコイル８３ｂに電流を流すことで磁束が発生し、Ｅコア８２ｂとＩコア８１ｂに磁極が発生する。Ｅコア８２ｂとＩコア８１ｂとの間に発生する磁力による吸引力が電磁アクチュエータ４１ｂの推力になる。

【0029】

Ｅコア８２ｂには、磁束検出コイル８４ｂも巻きつけられている。磁束検出コイル８４ｂには、磁束の時間変化分が誘起電圧として発生し、これを積分することで電磁アクチュエータ４１ｂに発生する磁束を検出することができる。電磁アクチュエータ４１ｂの推力は磁束の二乗に比例することを利用して、電磁アクチュエータ４１ｂの推力が算出されうる。

【0030】

図６（ａ）は、一例における、微動ステージ２１の制御ブロック線図である。

【0031】

レーザ干渉計、エンコーダ等の位置検出器（不示図）により微動ステージ２１の位置が検出され、入力された微動ステージ２１の位置指令値と検出位置との偏差Ｅが制御器２０１に入力される。例えばＰＩＤ制御系に基づく制御器２０１は、入力された偏差Ｅに基づいて微動リニアモータ５１，５２，５３に推力を与えるための指令値を生成し、それを電流ドライバ２０２に出力する。電流ドライバ２０２は、入力された指令値に応じた電流を微動リニアモータ５１，５２，５３に与える。微動リニアモータ５１，５２，５３は、与えられた電流により駆動力を発生し、微動ステージ２１を駆動する。こうして微動ステージ２１の位置がフィードバック制御される。

【0032】

このとき、電磁アクチュエータ制御部３０１から出力される電磁アクチュエータ４１の推力Ｆが、微動ステージ２１の加減速時に、微動ステージ２１に供給される。磁束演算器３０２において、電磁アクチュエータ４１の推力Ｆが磁束の二乗に比例することを用いて磁束指令値Ｍが計算され、電磁アクチュエータ制御部３０１に入力される。電磁アクチュエータ４１の推力Ｆが変化した状態（誤差を持った状態）で微動ステージ２１をＹ方向に駆動した場合、微動Ｙリニアモータ５２ａ，５２ｂは、電磁アクチュエータ４１の推力変化分を補う。微動ステージ２１は、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向のｎｍオーダの精密な位置を微動リニアモータ５１，５２，５３によって制御し、電磁アクチュエータ４１は、加減速に必要な推力を印加するために用いられる。これにより、高加速度で微動ステージ２１を粗動ステージ１１に追従させ、かつ、露光時はｎｍオーダでの高精度な位置決めを可能にしている。

【0033】

図６（ｂ）は、電磁アクチュエータ制御部３０１の制御ブロック線図である。図６（ｂ）では、電磁アクチュエータ制御部３０１は、電磁アクチュエータ４１の誘起電圧のフィードバックして電磁アクチュエータ４１を駆動するフィードバック制御系を含む。

【0034】

電磁アクチュエータ４１から発生した誘起電圧が磁束検出コイル８４（８４ａまたは８４ｂ）によって検出され、その値を積分器４０１に入力することで磁束の検出結果が得られる。加算器４０２では、磁束指令値Ｍと検出された磁束との差分である磁束誤差が算出される。この磁束誤差は、電磁アクチュエータ４１に駆動電圧を印加する電圧ドライバ４０４の指令値となる。ここでは、制御器４０３は、この指令値である磁束誤差にゲインＧを乗じた値を電圧ドライバ４０４に送る。電圧ドライバ４０４は、入力された値に応じた電圧を電磁アクチュエータ４１のコイル８３（８３ａまたは８３ｂ）に印加する。これによってコイル８３に電流が流れることで推力Ｆが発生する。電磁アクチュエータ４１の推力Ｆは磁束の二乗に比例することを利用し、磁束を制御することで、等価的に推力が制御される。

【0035】

ゲインＧは、電圧ドライバ４０４の指令値である磁束誤差に対するゲインである。より具体的には、ゲインＧは、電磁アクチュエータ４１の組み立て誤差や部品のばらつきなどにより微動ステージ２１の偏差Ｅが大きくなることを低減するために用いられる係数（制御パラメータ）である。そのため、ステージ装置を実際に使用する前に、ゲインＧを決定しておく必要がある。

【0036】

図７に、ゲインＧの調整手順のフローチャートを示す。

【0037】

Ｓ１１で、通常の初期化動作が行われる。初期化動作により、位置計測器の初期化、粗動ステージ１１および微動ステージ２１の原点出しが完了する。これにより、位置サーボ系が機能して微動ステージ２１を追従させながら粗動ステージ１１を任意の位置に駆動することが可能になる。

【0038】

Ｓ１２で、粗動ステージ１１の駆動開始位置Ｐ（スキャン開始位置）および駆動ストローク長Ｓが決定される。これらのパラメータは、ステージ装置を使用する条件から決定されうる。駆動開始位置Ｐおよび駆動ストローク長Ｓのセットは１組とする。駆動開始位置は、例えば、画角に対応した走査駆動の初期位置でありうる。

【0039】

Ｓ１３で、電磁アクチュエータ４１のゲインＧが決定される。粗動ステージ１１が駆動したときに微動ステージ２１が粗動ステージ１１と干渉することなく追従できるような電磁アクチュエータ４１の推力Ｆが決定され、ゲインＧの初期値は、この決定された推力Ｆを制御器４０３が出力可能な値に設定される。２回目以降は、その初期値を基準にして、予め決めた範囲内でゲインＧの値を振って最適な値に決定される。なお、振り幅は任意である。

【0040】

Ｓ１４で、Ｓ１２で決定された駆動開始位置Ｐから粗動ステージ１１を駆動ストローク長Ｓだけ駆動させる。この駆動は複数回、行ってもよい。

【0041】

Ｓ１５で、評価値が算出される。粗動ステージ１１の駆動速度は、加速区間、等速区間、減速区間に分けることができる。例えば、粗動ステージ１１が等速区間となっている間の偏差Ｅを小さくしたい場合は、等速区間の偏差を用いて評価値が決定される。この場合、等速区間の偏差の平均値、積分値、または最大値等の統計値が評価値となりうる。Ｓ１４において、粗動ステージ１１を複数回連続して駆動させた場合は、そのときに得られた全ての偏差の平均値、積分値、または最大値等の統計値を評価値としてもよい。

【0042】

Ｓ１６で、評価値が最小となるときのゲインＧが採用される。ゲインＧを変更してＳ１４～Ｓ１５を繰り返すことで、得られた評価値が最小となるときのゲインＧが、図６に示す微動ステージの制御ブロックに組み込まれる。

【0043】

しかし、図７の手順に従って調整されたゲインＧを用いてステージ装置を駆動させると、等速区間での微動ステージ２１の偏差Ｅが粗動ステージ１１の駆動開始位置に依存して大きくなる傾向がある。これは、偏差Ｅが粗動リニアモータ１３が持つ推力定数のばらつきに影響されているためである。推力定数とは、粗動リニアモータ１３に対して単位電流（例えば１［Ａ］）を流したときに発生する推力をいい、推力の効率を示す値である。よって、粗動リニアモータ１３の推力定数をＫ［Ｎ／Ａ］とすると、電流をＩ［Ａ］流したときの粗動リニアモータ１３の推力ＬＦ［Ｎ］は、
ＬＦ＝Ｋ×Ｉ ・・・（１）
となる。

【0044】

推力定数は、固定子と可動子との相対位置にかかわらず一定であることが理想的である。しかし、実際のリニアモータでは、磁石やコイルの位置ずれなどにより固定子に対する可動子の位置によって推力定数Ｋがばらつくため、リニアモータに一定の電流を流した際に生じる推力は可動子の位置によってムラがある。このような推力定数の変動（ばらつき）は、「推力リップル」と呼ばれている。

【0045】

この推力定数の傾向は、以下のような計測によって得ることができる。粗動リニアモータ１３の可動子３１を速度ｖ［ｍ／ｓ］で動かしたときに磁石とコイルの相互作用により誘起電圧Ｖｅ［Ｖ」が生じる。推力定数Ｋはこの速度ｖと誘起電圧Ｖｅから次式により求めることができる。

【0046】

Ｋ＝Ｖｅ／ｖ ・・・（２）

【0047】

粗動ステージ１１の粗動リニアモータ１３では、２つある可動子３１ａ，３１ｂのうちの一方の可動子のみに電流を流し駆動させる。そのとき他方の可動子（磁石）と固定子（コイル）の相互作用により生じる誘起電圧を測定する。このようにすることで、粗動ステージ１１に加わる外乱力の一切を含まない純粋な推力定数Ｋを求めることができる。

【0048】

粗動リニアモータ１３において、可動子３１の移動可能区間の推力定数Ｋを測定するために、可動子３１を移動可能区間の全体（図８（ａ）の矢印で示される区間）にわたって駆動させる。ただし、図８（ｂ）に示すように、移動可能区間の両端においては可動子３１は停止しなければならないので、移動可能区間は、両端部における加減速区間９２と、中間部における等速区間９１とで構成されることになる。そうすると、移動可能区間における可動子３１の速度プロファイルは図８（ｂ）における破線グラフで示されるようなものとなる。可動子３１を移動可能区間の全体にわたって駆動させた結果、図８（ｃ）に示すような、駆動位置に応じた推力定数７１が得られる。等速区間９１では、誘起電圧のＳＮ比が大きくなる駆動速度を維持できるので、正確な推力定数７１を求めることができ、その推力定数７１は複数のコイルの配列ピッチに応じた周期性を持っていることが分かる。

【0049】

粗動ステージ１１を駆動させると、推力定数７１のばらつきに影響されて、粗動ステージ１１の位置偏差もばらつく。このため、粗動ステージ１１に追従する微動ステージ２１は、電磁アクチュエータ４１のゲインＧが一定であるために、粗動ステージ１１の位置偏差のばらつきに影響されてしまう。

【0050】

図９は、粗動ステージ１１の駆動開始位置Ｐに対する微動ステージ２１の等速区間における偏差の平均値を示すグラフである。なお、駆動ストローク長は一定としている。図９の第１の例では、駆動開始位置Ｐを１３ｍｍとしてゲインＧが調整されている。この場合、粗動ステージの駆動開始位置Ｐを９～１７ｍｍまで変化させて駆動させたときに生じた偏差の平均値は、ゲインＧを調整した駆動開始位置（１３ｍｍ）から離れるにつれ大きくなる傾向がある。図９の第２の例は、駆動開始位置ごとにゲインＧを調整して、そのゲインＧに対応した駆動開始位置で駆動させた場合である。この場合、偏差の平均値は、３～４ｎｍ程度でほぼ一定の値を示している。つまり、ゲインＧは調整時の駆動開始位置に依存していることが分かる。したがって、想定される駆動開始位置ごとにゲインＧを調整することは位置決め精度の向上に役立つといえる。しかし、想定される駆動開始位置の全てにおいてゲインＧを調整するのには膨大な時間がかかり、実用的ではない。

【0051】

そこで本実施形態では、推力定数７１のばらつきに基づいて、ゲインＧの調整を行う限定された数の駆動開始位置を決定し、決定された位置毎にゲインＧを求め、ゲインテーブルを作成する。図１０に、ゲインテーブルの作成手順のフローチャートを示す。

【0052】

Ｓ２１で、通常の初期化動作が行われる。その内容はＳ１１と同様である。Ｓ２２で、粗動ステージ１１の駆動開始位置群が算出される。図１１に示すように、粗動リニアモータ１３の推力定数７１のばらつきは、複数のコイル６１の配列周期に応じた周期性を持つ。推力定数７１の周期Ｓ_Ｒを分割数Ｎで分割した定数Ｃ＝Ｓ_Ｒ／Ｎの倍数となる位置群を定義する。ここで、ｍを推力定数７１の各周期の周期番号、ｎを各周期の分割位置（ｎ＝１～Ｎ）、駆動開始位置群をＰ（ｍ，ｎ）とすると、駆動開始位置群Ｐ（ｍ，ｎ）は、次式で表される。

【0053】

Ｐ（ｍ，ｎ）＝（ｍ×Ｎ＋ｎ）×Ｃ

【0054】

そして、ｍ＝Ｍ_Ｓのときの位置群：
Ｐ_１＝（Ｍ_Ｓ×Ｎ＋１）×Ｃ，
Ｐ_２＝（Ｍ_Ｓ×Ｎ＋２）×Ｃ，
・・・，
Ｐ_Ｎ＝（Ｍ_Ｓ＋１）×Ｎ×Ｃ、
（ただし便宜上、Ｐ（Ｍ_Ｓ，ｎ）＝Ｐ_ｎとする。）
を、粗動ステージ１１の駆動開始位置群とする。以降の手順に従い、これらの駆動開始位置ごとにゲインＧが調整される。

【0055】

Ｓ２３で、粗動ステージ１１の駆動開始位置Ｐ_ｎおよび駆動ストローク長Ｓが決定される。Ｓ２２で求めたＮ個の駆動開始位置の中から、順に１つの位置が選択される。駆動ストローク長Ｓは、ステージ装置を使用する条件から決定される。駆動ストローク長Ｓは駆動開始位置Ｐ_ｎによらず一定値でもよい。

【0056】

Ｓ２４で、電磁アクチュエータ４１のゲインＧが決定される。ゲインＧの決定方法は、Ｓ１３と同様でよい。

【0057】

Ｓ２５で、Ｓ２３で決定された駆動開始位置Ｐ_ｎから粗動ステージ１１を駆動ストローク長Ｓだけ駆動させる。この駆動は複数回、行ってもよい。

【0058】

Ｓ２６で、評価値が算出される。この評価値の算出方法は、Ｓ１５と同様でよい。

【0059】

Ｓ２７で、評価値が最小となるときのゲインＧをゲインテーブルに登録する。ゲインＧを変更してＳ２５～Ｓ２６を繰り返すことで、得られた評価値が最小となるときのゲインＧが、ゲインテーブルＧ_ｎに登録される。登録する際は、駆動開始位置Ｐ_ｎの係数ｎとゲインＧを関連付けておく。こうして、ゲインテーブルＧには、推力定数のばらつきの周期における、駆動開始位置と制御パラメータであるゲインとの間の予め得られた対応関係が記述される。

【0060】

Ｓ２２で決定された全ての駆動開始位置Ｐ_ｎ（ｎ＝１～Ｎ）について、Ｓ２４～Ｓ２７を繰り返すことで、ゲインテーブルＧ_ｎ５０１が作成され、図１２に示す微動ステージ２１の制御ブロックに組み込まれる。

【0061】

図１２は、実施形態における微動ステージ２１の制御ブロック線図である。この制御ブロック線図によれば、電磁アクチュエータの制御パラメータであるゲインＧが粗動ステージの駆動開始位置に応じて決定される。図１２においては、図６のゲインＧの代わりに、ゲインテーブルＧ_ｎ５０１とゲイン決定器５０２が構成されている。なお、ゲイン決定器５０２の機能は電磁アクチュエータ制御部３０１（制御部）に含まれうる。

【0062】

実使用時は、粗動ステージ１１の駆動開始位置Ｐ’をゲイン決定器５０２に入力する。ゲイン決定器５０２は、条件ｍ×ｎ×Ｃ＜Ｐ’≦ｍ×（ｎ＋１）×Ｃ（ｍは整数、ＣはＳ２２で算出された定数）を満たす係数ｎを求める。その後、ゲイン決定器５０２は、ゲインテーブルＧ_ｎ５０１を参照して係数ｎに対応するゲインＧを求め、それを電磁アクチュエータ４１の制御器４０３に入力する。なお、ゲインＧを切り替えるタイミングは、例えば、電磁アクチュエータ４１が推力を出していない時である。

【0063】

図１０に示した手順に従い、等速区間の微動ステージ２１の偏差の平均値が小さくなるように調整されたゲインテーブルＧ_ｎ５０１を用いて、粗動ステージ１１の駆動開始位置Ｐ’に応じて電磁アクチュエータ４１のゲインＧの切り替えが行われる。これにより、ゲイン決定器５０２（制御部）は、固定子に対する可動子の位置に対する推力定数のばらつきに基づいて、駆動開始位置に応じた制御パラメータであるゲインＧを決定することができる。よって、粗動ステージ１１の駆動開始位置Ｐ’によらず、等速区間の微動ステージ２１の偏差の平均値を改善することができる。実際には、図９で示した駆動開始位置毎に調整したときと同程度の結果を得ることができる。また、推力定数の周期に基づいてゲインＧの調整位置を求めることで、ゲインＧを調整する時間を短縮することができる。

【0064】

Ｓ２２では、粗動ステージ１１の駆動開始位置群を、図１１に示すように推力定数７１の周期に基づいて算出しているが、図１３に示すように推力定数７１の１周期の間で微分値がゼロとなる位置を駆動開始位置群としてもよい。推力定数の微分値がゼロの位置は、推力定数が極大または極小になりうる位置であり、粗動ステージ１１の位置偏差が大きく変化しやすいので、前述したように等間隔に分割する場合に比べて、微動ステージ２１の偏差を改善させることができる場合がある。

【0065】

上述の実施形態では、離散的な駆動開始位置群に対しゲインＧを求めたが、時間に余裕があるのであれば、駆動開始位置毎にゲインＧを調整してもよい。駆動後（停止後）の偏差を小さくしたいのであれば、駆動終了位置毎にゲインＧを調整してもよい。

【0066】

以上では、説明を簡単にするため、図２に示したような、Ｙ方向に駆動する粗動ステージ１１を有するステージ装置に関して説明した。しかし、本発明は、Ｘ方向にのみ駆動する粗動ステージ、あるいは、Ｘ方向およびＹ方向に駆動する粗動ステージを有するステージ装置にも適用可能である。この場合、Ｘ方向に粗動ステージが駆動したときに微動ステージが追従するようにＸ方向に図５で示した電磁アクチュエータを設ける必要がある。

【0067】

＜物品製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態における物品製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品製造方法は、上記のリソグラフィ装置（露光装置やインプリント装置、描画装置など）を用いて基板に原版のパターンを形成する工程と、かかる工程でパターンが形成された基板を加工する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含む。本実施形態の物品製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

【0068】

（他の実施形態）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読み出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

【0069】

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

【符号の説明】

【0070】

１００：露光装置、１０１：照明系、１１０：原版ステージ（ステージ装置）、１１１：投影光学系、１０４：基板ステージ、１０６：制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】