JP2006344685A - 露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】露光ビームを基板に投影する投影部を支持する構造体と基板ステージを支持する構造体との間の相対的な位置関係を制御することによって露光精度を向上させる。
【解決手段】露光装置では、露光ビームを基板に投影する投影部を支持する第１構造体１１２と、第１アクチュエータを含み第１構造体１１２を支持する第１防振支持脚１０１から１０３と、基板を位置決めする基板ステージ１１１を支持する第２構造体１１３と、第２アクチュエータを含み第２構造体１１３を支持する第２防振支持脚１０４〜１０６と、第１アクチュエータ及び第２アクチュエータの少なくとも一方を制御することによって第１構造体１１２と第２構造体１１３との間の相対変位を低減する制御部２０１とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、露光ビームによって基板に潜像パターンを形成する露光装置に関する。

半導体製造装置などの精密機器においては、微細加工を安定して実現するために外部環境から機器への振動伝達を極力遮断しなくてはならない。よって、これら精密機器は、除振装置に搭載される必要がある。特に半導体露光装置では、基板ステージが高速かつ連続的に移動するので、除振装置には、外部振動に対する除振性能と基板ステージの動作により発生する内部振動に対する制振性能とをバランスよく実現することが求められる。

このような要求に対して、近年では、アクティブ方式の除振装置が実用化されている。アクティブ方式の除振装置では、振動センサから出力される検出信号に応じてアクチュエータを駆動することによって振動を制御する。アクティブ方式の除振装置では、除振性能と制振性能とが両立される。

除振装置の典型的な構成例が特許文献１に開示されている。特許文献１には、除振対象である定盤の振動を検出する振動センサとして加速度センサを使用し、定盤を駆動するアクチュエータとして空気ばねを使用した構成が開示されている。加速度センサは、その検出軸が水平方向及び鉛直方向を向くように設置されており、それぞれ定盤の水平方向の加速度と鉛直方向の加速度を検出する。また、空気ばねは、推力発生軸が水平方向及び鉛直方向と一致するように定盤を支持しており、それぞれ定盤に対して水平方向と鉛直方向の推力を作用させる。水平方向と鉛直方向のそれぞれにおいて、加速度センサの検出信号に適切な補償を施した補償値に応じて空気ばねを駆動するという、いわゆる振動フィードバックを行うことによって、定盤の振動が効果的に抑制される。
特開平１０−２５６１４４公報

近年、半導体デバイス、液晶パネル、磁気ヘッド等の製造に使用される露光装置には、高速化及び高精度化の要求に対応して様々な改良が加えられている。特に、構造体の振動を低減することは、このような要求に応えるために極めて重要であり、原版ステージや基板ステージ等の駆動によって生じる構造体の振動と、設置床からの伝達振動のいずれをも十分に低減する必要がある。

原版と基板の両方をステージで駆動するスキャン露光装置などでは、各ステージ駆動に伴う振動を個別に除振するために原版（もしくは投影レンズ）と基板とを別々の構造体に搭載し、各構造体をアクティブ方式の除振装置いわゆるアクティブダンパで支持する構成や、原版、基板、投影レンズの３つをそれぞれ別々の構造体に搭載し、各構造体をアクティブダンパで支持する構成が採用されうる。このようなアクティブダンパは、原版ステージ（もしくは投影レンズ）を有する第一構造体、基板ステージを有する第二構造体をそれぞれ独自に除振するように制御されることが一般的である。そのため、構造体間の相対位置関係、すなわち、原版（もしくは投影レンズ）と基板との位置関係の管理が不充分になってしまう状態があり、これが露光不良を誘発しうる。

従来、投影レンズと基板との位置関係は、基板ステージのみによって補正される構造とすることが一般的であり、露光精度が基板ステージの制御性能によって大きく支配されていた。

本発明は、上記の課題認識を基礎としてなされたものであり、例えば、露光ビームを基板に投影する投影部を支持する構造体と基板ステージを支持する構造体との間の相対的な位置関係を制御することによって露光精度を向上させることを目的とする。

本発明の露光装置は、露光ビームによって基板に潜像パターンを形成する露光装置として構成され、露光ビームを基板に投影する投影部を支持する第１構造体と、第１アクチュエータを含み前記第１構造体を支持する第１防振支持脚と、基板を位置決めする基板ステージを支持する第２構造体と、第２アクチュエータを含み前記第２構造体を支持する第２防振支持脚と、前記第１アクチュエータ及び前記第２アクチュエータの少なくとも一方を制御することによって前記第１構造体と前記第２構造体との間の相対変位を低減する制御部とを備える。

本発明の好適な実施形態によれば、前記第１アクチュエータは、前記第１構造体の振動を低減するように動作しうる。ここで、前記露光装置は、前記第１構造体の状態を検出する状態検出器を更に備え、前記制御部は、前記第１構造体の状態に基づいて前記第１アクチュエータを制御することが好ましい。これにより、前記第１防振支持脚をアクティブ除振装置として機能させることができ、例えば、床振動の絶縁性能及び前記第１防振支持脚の支持対象が発する振動の抑圧性能が向上する。

同様に、前記第２アクチュエータは、前記第２構造体の振動を低減するように動作しうる。ここで、前記露光装置は、前記第２構造体の状態を検出する状態検出器を更に備え、前記制御部は、前記第２構造体の状態に基づいて前記第２アクチュエータを制御することが好ましい。これにより、前記第２防振支持脚をアクティブ除振装置として機能させることができ、例えば、床振動の絶縁性能及び前記第２防振支持脚の支持対象が発する振動の抑圧性能が向上する。

本発明の好適な実施形態によれば、前記投影部は、原版を位置決めする原版ステージと、露光ビームによって原版のパターンを基板に投影する投影光学系とを含み、前記露光装置は、前記原版ステージの状態を検出する第１ステージ状態検出器と、前記第１構造体に対して前記原版ステージを相対的に駆動する第１ステージアクチュエータとを更に備え、前記制御部は、前記原版ステージの状態に基づいて前記第１ステージアクチュエータを駆動することが好ましい。

本発明の好適な実施形態によれば、前記露光装置は、前記基板ステージの状態を検出する第２ステージ状態検出器と、前記第２構造体に対して前記基板ステージを相対的に駆動する第２ステージアクチュエータとを更に備え、前記制御部は、前記基板ステージの状態に基づいて前記第２ステージアクチュエータを駆動することが好ましい。
本発明の好適な実施形態によれば、前記制御部は、前記原版ステージと前記基板ステージを同期駆動することが好ましい。

本発明の好適な実施形態によれば、前記露光装置は、前記第１構造体と前記第２構造体との間の相対変位を検出する相対変位検出器を更に備えることが好ましく、前記制御部は、前記相対変位検出器から提供される情報に基づいて前記第１アクチュエータ及び前記第２アクチュエータの少なくとも一方を制御することによって前記第１構造体と前記第２構造体との間の相対変位を低減することが好ましい。

本発明の好適な実施形態によれば、前記制御部は、前記第１アクチュエータの制御信号に基づいて前記第２アクチュエータの駆動信号を補正し、前記第２アクチュエータの制御信号に基づいて前記第１アクチュエータの駆動信号を補正することによって前記第１構造体と前記第２構造体との間の相対変位を低減することができる

或いは、前記制御部は、前記第２アクチュエータの制御信号に基づいて前記第１アクチュエータの駆動信号を補正することによって前記第１構造体を前記第２構造体に追従させてもよい。

或いは、前記制御部は、前記第１アクチュエータの制御信号に基づいて前記第２アクチュエータの駆動信号を補正することによって前記第２構造体を前記第１構造体に追従させてもよい。

本発明の好適な実施形態によれば、前記制御部は、前記相対変位検出器から提供される情報に基づいて前記第１アクチュエータ及び前記第２アクチュエータの双方を制御することによって前記第１構造体と前記第２構造体との間の相対変位を低減することができる。

或いは、前記制御部は、前記相対変位検出器から提供される情報に基づいて前記第１アクチュエータを制御することによって前記第１構造体を前記第２構造体に追従させてもよい。

或いは、前記制御部は、前記相対変位検出器から提供される情報に基づいて前記第２アクチュエータを制御することによって前記第２構造体を前記第１構造体に追従させてもよい。

本発明によれば、例えば、露光ビームを基板に投影する投影部を支持する構造体と基板ステージを支持する構造体との間の相対的な位置関係を制御することによって露光精度を向上させることができる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。
[第１実施形態]
まず、図６〜図９を参照しながら本発明の好適な実施形態の露光装置の概略構成を説明する。ここで、図６は露光装置の正面図である。図７は露光装置の側面図である。図８は、例えば、投影部（例えば、レチクルステージ（原版ステージ）１０７、投影レンズ（投影光学系）１０９等）を搭載する第１構造体としての鏡筒定盤１１２の平面図である。図９は、例えば、ウエハステージ（基板ステージ）１１１等を搭載する第２構造体としてのウエハステージ定盤１１３の平面図である。

本発明の好適な実施形態の露光装置は、露光ビーム（例えば、紫外光、エキシマレーザー光、ＥＵＶ光（極紫外光）、Ｘ線、電子線等のビーム）によって、感光剤が塗布された基板に潜像パターンを形成するように構成される。原版のパターンを感光剤が塗布された基板に転写する露光装置においては、投影部は、例えば、原版を位置決めする原版ステージと、原版のパターン情報を含む露光ビームを基板上に投影する投影光学系とを含んで構成されうる。

レチクルステージ１０７は、レチクル（原版）１０８を位置決めするための構成要素であり、例えば、Ｙ方向に可動な構造である。ウエハステージ１１１は、ウエハ（基板）１１０を位置決めするための構成要素であり、例えば、ＸＹ方向に可動な構造であり、更に、典型的には、ウエハ１１０のＺ軸まわりの微小回転やＸ軸、Ｙ軸まわりのチルト等の機構も有する。

レチクルステージ１０７の状態（例えば、位置、速度、加速度等）は、例えば、レーザ干渉計、サーボ加速度計、ジャイロ角速度計、渦電式変位計等の第１ステージ状態検出器で検出し、その情報に基づいて磁石とコイルとを含むリニアモータ（第１ステージアクチュエータ）によってレチクルステージ１０７に推力を与えることにより制御される。通常は、磁石を可動部であるレチクルステージ１０７に搭載し、コイルをボディ１１６に搭載することが一般的である。レチクルステージ１０７は、第１ステージアクチュエータによって第１構造体としての鏡筒定盤１１２に対して相対的に駆動される。なお、本明細書において、ステージや構造体等の機械要素の状態とは、姿勢、位置、速度、加速度等のように力学によって表現される状態をいう。

ウエハステージ１１１の状態（例えば、位置、速度、加速度等）は、レーザ干渉計、サーボ加速度計、ジャイロ角速度計、渦電式変位計等の第２ステージ状態検出器で検出し、その情報をもとに磁石とコイルからなるリニアモータでウエハステージ１１１に推力を与えることにより制御される。通常、磁石を可動部であるウエハステージ１１１に搭載し、コイルをウエハステージ定盤１１３に搭載することが一般的である。ウエハステージ１１１は、第２ステージアクチュエータによって第２構造体としてのウエハステージ定盤１１３に対して相対的に駆動される。

鏡筒定盤１１２は、防振支持脚１０１、１０２、１０３によって支持され、ウエハステージ定盤１１３は、防振支持脚１０４、１０５、１０６によって支持される。防振支持脚１０１〜１０６は、設置床１１４などの装置外部からの振動を除去する除振機能と、装置内部で発生するレチクルステージ１０７、ウエハステージ１１１などの駆動に伴う振動を除去する制振機能とを有する。

鏡筒定盤１１２のための防振支持脚１０１、１０２、１０３は、ベースフレーム１１５に固定される。このベースフレーム１１５は、設置床１１４上に設置される。防振支持脚１０１は、例えば、鏡筒定盤１１２に対してＸ方向とＺ方向に推力を発生するためのアクチュエータ（第１アクチュエータ）を有し、防振支持脚１０２、１０３は、例えば、鏡筒定盤１１２に対してＹ方向とＺ方向のアクチュエータ（第１アクチュエータ）を必要個数有する。

ウエハステージ定盤１１３のための防振支持脚１０４、１０５、１０６も、防振支持脚１０１、１０２、１０３と同様に、ベースフレーム１１５に固定される。防振支持脚１０４は、例えば、ウエハステージ定盤１１３に対してＸ方向とＺ方向に推力を発生するためのアクチュエータ（第２アクチュエータ）を有し、防振支持脚１０５、１０６は、例えば、ウエハステージ定盤１１３に対してＹ方向とＺ方向のアクチュエータ（第２アクチュエータ）を必要個数有する。

鏡筒定盤１１２及び防振支持脚１０１、１０２、１０３の各状態（例えば、位置、速度、加速度等）は、例えば、レーザ干渉計、サーボ加速度計、ジャイロ角速度計、渦電式変位計等の状態検出器で検出し、その情報に基づいて前記アクチュエータ（第１アクチュエータ）で鏡筒定盤１１２に力を加えることにより制御される。

ウエハステージ定盤１１３及び防振支持脚１０４、１０５、１０６の状態（例えば、位置、速度、加速度等）は、例えば、レーザ干渉計、サーボ加速度計、ジャイロ角速度計、渦電式変位計等の状態検出器で検出し、その情報に基づいて前記アクチュエータ（第２アクチュエータ）でウエハステージ定盤１１３に推力を与えることにより制御される。

防振支持脚１０１〜１０６のアクチュエータには、例えば、流体アクチュエータと電磁駆動式のリニアモータとを含んで構成されうる。流体アクチュエータとしては、例えば、空気ばねの内部圧力をそれへの空気の給排気を調整するバルブによって制御するエアアクチュエータが好適である。エアアクチュエータは、定盤の重量を支持するために必要な大推力を比較的容易に発生することができるが、高周波域の制振制御や微小な力の制御には適していない。リニアモータは、エアアクチュエータに比べて広域な周波数帯の制御が可能であるが、大推力の発生が容易でない。そのため、前述のように、リニアモータとエアアクチュエータを併用することが好ましい。なお、リニアモータをいわゆるＶＣＭ（ボイスコイルモータ：Voice Coil Motor）構造として、コイル、永久磁石などをエアアクチュエータ内に組み込んだ設計とすると、小型な防振支持脚を実現することができる。

図７において、相対変位検出器１１７は、鏡筒定盤１１４とウエハステージ定盤１１３との間の相対変位を検出するもので、例えば、渦電流式変位計及び／又はレーザ干渉計を含んで構成されうる。

図１は、本発明の好適な実施形態のステージ及び防振支持脚の主要制御系を示す図である。図１において、制御演算器（制御部）２０１は、ステージ制御演算部２０２及び防振支持脚制御演算部２０３を備える。ステージ制御演算部２０２は、レチクルステージ１０７の状態（例えば、位置、速度、加速度等）を制御するための演算、ウエハステージ１１１の状態（例えば、位置、速度、加速度等）を制御するための演算、レチクルステージ１０７とウエハステージ１１１との同期制御するための演算を実行する。

レチクルステージ１０７の状態は、ステージ制御演算部２０２によって制御される。具体的には、ステージ制御演算部２０２は、レチクルステージ１０７の状態を検出する前記第１ステージ状態検出器から提供される制御信号２０５をポートＰ１で受け取り、レチクルステージ１０７の状態目標と制御信号２０５との比較によりレチクルステージ１０７の操作量を算出し、ポートＰ２からレチクルステージ１０７の前記第１ステージアクチュエータへ制御信号２０９を送ることによってレチクルステージ１０７の状態を制御する。

ウエハステージ１１１の状態もまた、ステージ制御演算部２０２によって制御される。具体的には、ステージ制御演算部２０２は、ウエハステージ１１１の状態を検出する前記第２ステージ状態検出器から提供される制御信号２０６をポートＰ３で受け取り、ウエハステージ１１１の状態目標と制御信号２０６との比較によりウエハステージ１１１の操作量を算出し、ポートＰ４からウエハステージ１１１の前記第２ステージアクチュエータへ制御信号２１０を送ることによってウエハステージ１１１の状態を制御する。

レチクルステージとウエハステージとの同期制御は、例えば、特開平７−２９８０１号公報、特開平８−２４１１２６公報、特開平９−２６８２８公報に開示されている。

レチクルステージ１０７とウエハステージ１１１との同期制御方法についての３つの例を挙げる。第１の方法では、レチクルステージ１０７の制御信号を用いてステージ制御演算部２０２がウエハステージ１１１の操作量を算出し、ステージ制御演算部２０２のポートＰ４からウエハステージ１１１の前記第２ステージアクチュエータへ制御信号２１０を送ることによって、レチクルステージ１０７にウエハステージ１１１を同期させる。第２の方法では、ウエハステージ１１１の制御信号を用いてステージ制御演算部２０２がレチクルステージ１０７の操作量を算出し、ステージ制御演算部２０２のポートＰ２からレチクルステージ１０７の前記第１ステージアクチュエータへ制御信号２０９を送ることによって、レチクルステージ１０７をウエハステージ１１１に同期させる。第３の方法では、レチクルステージ１０７の制御信号とウエハステージ１１１の制御信号を用いてステージ制御演算部２０２がレチクルステージ１０７とウエハステージ１１１の操作量を算出し、ステージ制御演算部２０２のポートＰ４からウエハステージ１１１の前記第２ステージアクチュエータへ制御信号２１０を送るとともに、ステージ制御演算部２０２のポートＰ２からレチクルステージ１０７の前記第１ステージアクチュエータへ制御信号２０９を送ることによって、レチクルステージ１０７とウエハステージ１１１を同期させる。

図１において、防振支持脚制御演算部２０３は、鏡筒定盤１１２及び防振支持脚１０１、１０２、１０３の状態（例えば、位置、速度、加速度等）を制御するための演算、ウエハステージ定盤１１３及び防振支持脚１０４、１０５、１０６の状態（例えば、位置、速度、加速度等）を制御するための演算、鏡筒定盤１１２とウエハステージ定盤１１３とを同期制御するための演算、鏡筒定盤１１２とウエハステージ定盤１１３との間の相対変位（定盤間相対変位）を制御するための演算を実行する。

鏡筒定盤１１２及び防振支持脚１０１、１０２、１０３の状態は、防振支持脚制御演算部２０３によって制御される。具体的には、防振支持脚制御演算部２０３は、鏡筒定盤１１２及び防振支持脚１０１、１０２、１０３の状態を検出する前記状態検出器から提供される制御信号２０７をＰ１で受け取り、状態目標と制御信号２０７との比較により防振支持脚１０１、１０２、１０３の操作量を算出し、ポートＰ２から防振支持脚１０１、１０２、１０３の前記第１アクチュエータへ制御信号２１１を送ることによって鏡筒定盤１１２及び防振支持脚１０１、１０２、１０３の状態を制御する。

ウエハステージ定盤１１３及び防振支持脚１０４、１０５、１０６の状態もまた、防振支持脚制御演算部２０３によって制御される。具体的には、防振支持脚制御演算部２０３は、ウエハステージ定盤１１３及び防振支持脚１０４、１０５、１０６の状態を検出する前記状態検出器から提供される制御信号２０８をポートＰ３で受け取り、状態目標と制御信号２０８との比較により防振支持脚１０４、１０５、１０６の操作量を算出し、ポートＰ４から防振支持脚１０４、１０５、１０６の前記第２アクチュエータへ制御信号２１２を送ることによってウエハステージ定盤１１３及び防振支持脚１０４、１０５、１０６の状態を制御する。

鏡筒定盤１１２とウエハステージ定盤１１３との同期制御においても、レチクルステージ１０７とウエハステージ１１１との同期制御と同様に様々な方式を採用可能である。

例えば、防振支持脚１０１〜１０６の制御信号を用いて防振支持脚制御演算部２０３が防振支持脚１０１〜１０６の操作量を算出し、防振支持脚制御演算部２０３のポートＰ４から防振支持脚１０４、１０５、１０６の前記第２アクチュエータへ制御信号２１２を送るとともに、防振支持脚制御演算部２０３のポートＰ２から防振支持脚１０１、１０２、１０３の前記第１アクチュエータへ制御信号２１１を送ることによって、鏡筒定盤１１２とウエハステージ定盤１１３とを同期させることができる。

鏡筒定盤１１２とウエハステージ定盤１１３との間の相対変位（定盤間相対変位）の制御は、鏡筒定盤１１２とウエハステージ定盤１１３との間の相対変位を検出する相対変位検出器１１７から提供される制御信号２１３に基づいて防振支持脚制御部２０３が防振支持脚１０１〜１０６の操作量を算出し、防振支持脚制御演算部２０３のポートＰ２から防振支持脚１０１、１０２、１０３の前記第１アクチュエータへ制御信号２１１を送るとともに、防振支持脚制御演算部２０３のポートＰ４から防振支持脚１０４、１０５、１０６の前記第２アクチュエータへ制御信号２１２を送ることによって行われる。

相対変位検出器１１７は、鏡筒定盤１１２とウエハステージ定盤１１３との間の相対変位を検出するように構成されてもよいし、鏡筒定盤１１２とウエハステージ１１１との間の相対変位を検出するように構成されてもよい。後者の場合、鏡筒定盤１１２とウエハステージ１１１との間の相対変位を検出する相対変位検出器と、ウエハステージ１１１とウエハステージ定盤１１３との間の相対変位を検出する相対変位検出器とを備えて、２つの相対変位検出器の出力信号を制御演算器２０１に取り込むことで、鏡筒定盤１１２とウエハステージ定盤との間の相対変位を算出し、防振支持脚１０１〜１０６の各アクチュエータに制御信号を送ることで、鏡筒定盤１１２とウエハステージ定盤１１３の相対変位を制御（低減）することができる。

図１において、ステージ制御演算部２０２と防振支持脚制御演算部２０３のポートＰ６は、互いに信号のやり取りを行うためのポートであり、互いの駆動反力受け制御等に用いられうる。

図２は、ステージ制御演算部２０２及び防振支持脚制御演算部２０３の比較例としての構成例を示す図である。

図２において、ステージ制御演算部２０２又は防振支持脚制御演算部２０３におけるレチクルステージ１０７又は鏡筒定盤１１２の状態（例えば、位置、速度、加速度等）の制御演算処理システムは、ポートＰ１で受け取った制御信号２０５又は２０７を座標変換器３０５により制御軸に座標変換し、座標変換器３０５からの出力信号とレチクルステージ１０７及び鏡筒定盤１１２の状態目標（例えば、駆動目標位置、駆動目標速度、駆動目標加速度等）を生成する状態目標演算器３０９からの出力信号との差分である制御信号３１２にしたがって、補償器３０１（例えば、ＰＩ、ＰＩＤ補償器、積分器、増幅器等）が制御軸でのレチクルステージ１０７又は鏡筒定盤１１２の操作量を示す制御信号３１４を生成し、制御信号３１４を座標変換器３０３で各アクチュエータ軸の制御信号に変換し、その信号を電力増幅器３０７で各アクチュエータの制御信号として適切なものとし、ステージ制御演算部２０２又は防振支持脚制御演算部２０３のポートＰ２から制御信号２０９又は制御信号２１１として出力する。

ステージ制御演算部２０２又は防振支持脚制御演算部２０３におけるウエハステージ１１１又はウエハステージ定盤１１３の状態（例えば、位置、速度、加速度等）の制御演算処理システムは、ポートＰ３で受け取った制御信号２０６又は２０８を座標変換器３０６により制御軸に座標変換し、座標変換器３０６からの出力信号とウエハステージ１１１及びウエハステージ定盤１１３の状態目標（例えば、駆動目標位置、駆動目標速度、駆動目標加速度等）を生成する状態目標演算器３０９からの出力信号との差分である制御信号３１３にしたがって補償器３０２（例えば、ＰＩ、ＰＩＤ補償器、積分器、増幅器等）で制御軸でのウエハステージ１１１又はウエハステージ定盤１１３の操作量を示す制御信号３１５を生成し、制御信号３１５を座標変換器３０４で各アクチュエータ軸の制御信号に変換し、その信号を電力増幅器で各アクチュエータの制御信号として適切なものとし、ステージ制御演算部２０２又は防振支持脚制御演算部２０３のポートＰ４から制御信号２１０又は制御信号２１２として出力する。

図２において、スイッチ３１０は、レチクルステージ１０７及び鏡筒定盤１１２の前記状態制御演算処理システムのＯＮ／ＯＦＦをするもので、ＯＦＦとした場合、レチクルステージ１０７及び鏡筒定盤１１２は、前記同期制御及び前記定盤間相対変位制御のみとなる。スイッチ３１１は、ウエハステージ１１１及びウエハステージ定盤１１３の状態制御演算処理システムのＯＮ／ＯＦＦをするもので、ＯＦＦとした場合、ウエハステージ１１１及びウエハステージ定盤１１３は、同期制御および前記定盤間相対変位制御のみとなる。

図３〜５は、ステージ制御演算部２０２及び防振支持脚制御演算部２０３の本発明の好適な実施形態としての第１〜第３構成例を示す図である。ここで、図３に示す第１構成例は、レチクルステージ１０７とウエハステージ１１１との偏差信号（同期偏差信号）を用いてレチクルステージ１０７とウエハステージ１１１との偏差信号を補正し、又は、鏡筒定盤１１２とウエハステージ定盤１１３との偏差信号（同期偏差信号）を用いて鏡筒定盤１１２とウエハステージ定盤１１３の偏差信号を補正することにより、同期制御を行うための構成例である。図４に示す第２構成例は、レチクルステージ１０７とウエハステージ１１１の操作信号を用いてレチクルステージ１０７とウエハステージ１１１との偏差信号（同期偏差信号）を補正し、又は、鏡筒定盤１１２とウエハステージ定盤１１３の操作信号を用いて鏡筒定盤１１２とウエハステージ定盤１１３との偏差信号（同期偏差信号）を補正することにより、同期制御を行うための構成例である。図５に示す第３構成例は、レチクルステージ１０７とウエハステージ１１１の操作信号を用いてレチクルステージ１０７とウエハステージ１１１の操作信号を補正し、又は鏡筒定盤１１２とウエハステージ定盤１１３の操作信号を用いて鏡筒定盤１１２とウエハステージ定盤１１３の操作信号を補正することにより、同期制御を行うための構成例である。

以下、本発明の好適な実施形態として、レチクルステージ１０７とウエハステージ１１１の同期制御の例を図３〜５を参照しながら説明する。

図３に示す第１構成例における同期制御に関する３つの例を挙げる。第１の例では、スイッチ４０８、４０９を共にＯＮとし、制御信号３１２と制御信号３１３に基づいて同期補償器４０１が制御信号３１２の補正信号である制御信号４１６と制御信号３１３の補正信号である制御信号４１７を生成し、それぞれ制御信号３１２と制御信号３１３に加算する。第２の例では、スイッチ４０８をＯＮ、スイッチ４０９をＯＦＦとし、制御信号３１３に基づいて同期補償器４０１が制御信号３１２の補正信号である制御信号４１６を生成し、制御信号３１２に加算する。第３の例では、スイッチ４０８をＯＦＦ、スイッチ４０９をＯＮとし、制御信号３１２に基づいて同期補償器４０１が制御信号３１３の補正信号である制御信号４１７を生成し、制御信号３１３に加算する。

図４に示す第２構成例における同期制御に関する３つの例を挙げる。第１の例では、スイッチ４１０、４１１を共にＯＮとし、座標変換器３０３への入力信号でレチクルステージ１０７の制御軸別の操作信号である制御信号４２２と、座標変換器３０４への入力信号でウエハステージ１１１の制御軸別の操作信号である制御信号４２３に基づいて同期補償器４０２が制御信号３１２の補正信号である制御信号４１８と制御信号３１３の補正信号である制御信号４１９を生成し、それぞれ制御信号３１２と制御信号３１３に加算する。第２の例では、スイッチ４１０をＯＮ、スイッチ４１１をＯＦＦとし、座標変換器３０４への入力信号である制御信号４２３に基づいて同期補償器４０２が制御信号３１２の補正信号である制御信号４１８を生成し、制御信号３１２に加算する。第３の例では、スイッチ４１０をＯＦＦ、スイッチ４１１をＯＮとし、座標変換器３０３への入力信号である制御信号４２２に基づいて同期補償器４０２が制御信号３１３の補正信号である制御信号４１９を生成し、制御信号３１３に加算する。

図５に示す構成例における同期制御に関する３つの例を挙げる。第１の例では、スイッチ４１２、４１３を共にＯＮとし、座標変換器３０３への入力信号でレチクルステージ１０７の制御軸別の操作信号である制御信号４２４と、座標変換器３０４への入力信号でウエハステージ１１１の制御軸別の操作信号である制御信号４２５に基づいて同期補償器４０３が制御信号４２４の補正信号である制御信号４２０と制御信号４２５の補正信号である制御信号４２１を生成し、それぞれ制御信号４２４と制御信号４２５に加算する。第２の例では、スイッチ４１２をＯＮ、スイッチ４１３をＯＦＦとし、座標変換器３０４への入力信号である制御信号４２５に基づいて同期補償器４０３が制御信号４２４の補正信号である制御信号４２０を生成し、制御信号４２４に加算する。第３の例では、スイッチ４１２をＯＦＦ、スイッチ４１３をＯＮとし、座標変換器３０３への入力信号である制御信号４２４に基づいて同期補償器４０３が制御信号４２５の補正信号である制御信号４２１を生成し、制御信号４２５に加算する。

次に、本発明の好適な実施形態として、鏡筒定盤１１２とウエハステージ定盤１１３の同期制御（相対位置偏差の低減のための制御）の例を図３〜５を参照しながら説明する。

図３に示す第１構成例では、スイッチ４０８、４０９を共にＯＮとし、制御信号３１２と制御信号３１３に基づいて同期補償器４０１が制御信号３１２の補正信号である制御信号４１６と制御信号３１３の補正信号である制御信号４１７を生成し、それぞれ制御信号３１２と制御信号３１３に加算する。

図４に示す第２構成例では、スイッチ４１０、４１１を共にＯＮとし、座標変換器３０３への入力信号でレチクルステージ１０７および鏡筒定盤１１２の制御軸別の操作信号である制御信号４２２と、座標変換器３０４への入力信号でウエハステージ１１１及びウエハステージ定盤１１３の制御軸別の操作信号である制御信号４２３に基づいて同期補償器４０２が制御信号３１２の補正信号である制御信号４１８と制御信号３１３の補正信号である制御信号４１９を生成し、それぞれ制御信号３１２と制御信号３１３に加算する。

図５に示す第３構成例では、スイッチ４１２、４１３を共にＯＮとし、座標変換器３０３への入力信号でレチクルステージ１０７及び鏡筒定盤１１２の制御軸別の操作信号である制御信号４２４と、座標変換器３０４への入力信号でウエハステージ１１１及びウエハステージ定盤１１３の制御軸別の操作信号である制御信号４２５に基づいて同期補償器４０３が制御信号４２４の補正信号である制御信号４２０と制御信号４２５の補正信号である制御信号４２１を生成し、それぞれ制御信号４２４と制御信号４２５に加算する。

図３〜５に示す各構成例において、防振支持脚制御演算部２０３による鏡筒定盤１１２とウエハステージ定盤１１３との間における相対変位（定盤間相対変位）の制御演算処理は、スイッチ４０６と４０７を共にＯＮとし、ポートＰ５からの入力信号である鏡筒定盤１１２とウエハステージ定盤１１３の相対変位信号を座標変換器４０５で制御軸別の鏡筒定盤１１２とウエハステージ定盤１１３の相対変位信号に変換し、この制御軸別の相対変位信号に基づいて補償器４０４が補償器３０３への入力信号である制御信号４２２、４２４又は４２６の補正信号である制御信号４１４と補償器３０４への入力信号である制御信号４２３、４２５又は４２７の補正信号である制御信号４１５を生成し、補償器３０３への入力信号と補償器３０４への入力信号に減算及び加算する。

鏡筒定盤１１２のみで定盤間相対変位制御を行う場合は、スイッチ４０６をＯＮ、スイッチ４０７をＯＦＦとし、ウエハステージ定盤１１３のみで定盤間相対変位制御を行う場合は、スイッチ４１２をＯＦＦ、スイッチ４１３をＯＮとすればよい。また、定盤間相対変位制御をＯＦＦとする場合は、スイッチ４０６と４０７を共にＯＦＦとすればよい。

レチクルステージ１０７の状態検出器、ウエハステージ１１１の状態検出器、鏡筒定盤１１２の状態検出器、ウエハステージ定盤１１３の状態検出器は、それぞれ、１つ以上あればよいが、座標変換により直角座標系３軸とその直角座標系３軸まわりの回転３軸が求まるように、６つ以上配置することが好ましい。

レチクルステージ１０７に力を加えるアクチュエータ、ウエハステージ１１１に力を加えるアクチュエータ、鏡筒定盤１１２に力を加えるアクチュエータ、ウエハステージ定盤１１３に力を加えるアクチュエータは、それぞれ、１つ以上あれば良いが、直角座標系３軸とその直角座標系３軸まわりの回転３軸の６自由度運動が可能なように、６つ以上配置することが好ましい。

前記制御軸は、レチクルステージ１０７、ウエハステージ１１１、鏡筒定盤１１２、ウエハステージ定盤１１３すべての制御軸の座標原点を同一とした直角座標系３軸とその直角座標系３軸まわりの回転３軸の６軸座標系が好ましい。

相対変位検出器２０４は、１つ以上あればよいが、一般的にレチクルステージ１０７とウエハステージ１１１の回転軸の駆動可能量は、水平軸の駆動可能量に比べて遥かに少ないため、鉛直軸の鏡筒定盤１１２とウエハステージ定盤１１３の相対変位を検出する相対変位検出器２０４を３つ配置し、防振支持脚制御演算部２０３によるチルトに関する定盤間相対変位制御を行うのことが好ましい。

[第２実施形態]
本発明の第２実施形態において、鏡筒定盤１１２とウエハステージ定盤１１３との同期制御以外は、第１実施形態に従い得る。

第２実施形態では、防振支持脚１０４、１０５、１０６の制御信号を用いて、防振支持脚制御演算部２０３で防振支持脚１０１、１０２、１０３の操作量を算出し、防振支持脚制御演算部２０２のポートＰ２から防振支持脚１０１、１０２、１０３のアクチュエータ（第１アクチュエータ）へ制御信号２１１を送ることによって、鏡筒定盤１１２をウエハステージ定盤１１３に同期させる。

図３に示す第１構成例では、スイッチ４０８をＯＮ、スイッチ４０９をＯＦＦとし制御信号３１３に基づいて同期補償器４０１が制御信号３１２の補正信号である制御信号４１６を生成し、前記制御信号３１２に加算する。

図４に示す第２構成例では、スイッチ４１０をＯＮ、スイッチ４１１をＯＦＦとし、座標変換器３０４への入力信号である制御信号４２３に基づいて同期補償器４０２が制御信号３１２の補正信号である制御信号４１８を生成し、制御信号３１２に加算する。

図５に示す第３構成例では、スイッチ４１２をＯＮ、スイッチ４１３をＯＦＦとし、座標変換器３０４への入力信号である制御信号４２５に基づいて同期補償器４０３が制御信号４２４の補正信号である制御信号４２０を生成し、制御信号４２４に加算する。

[第３実施形態]
本発明の第３実施形態において、鏡筒定盤１１２とウエハステージ定盤１１３との同期制御以外は、第１実施形態に従い得る。

第３実施形態では、防振支持脚１０１、１０２、１０３の制御信号を用いて、防振支持脚制御演算部２０３が防振支持脚１０４、１０５、１０６の操作量を算出し、防振支持脚制御演算部２０３のポートＰ４から防振支持脚１０４、１０５、１０６のアクチュエータ（第２アクチュエータ）へ制御信号２１２を送ることによって、鏡筒定盤１１２にウエハステージ定盤１１３を同期させる。

図３に示す第１構成例では、スイッチ４０８をＯＦＦ、スイッチ４０９をＯＮとし、制御信号３１２に基づいて同期補償器４０１が制御信号３１３の補正信号である制御信号４１７を生成し、制御信号３１３に加算する。

図４に示す第２構成例では、スイッチ４１０をＯＦＦ、スイッチ４１１をＯＮとし、座標変換器３０３への入力信号である制御信号４２２に基づいて同期補償器４０２が制御信号３１３の補正信号である制御信号４１９を生成し、制御信号３１３に加算する。

図５に示す第３構成例では、スイッチ４１２をＯＦＦ、スイッチ４１３をＯＮとし、座標変換器３０３への入力信号である制御信号４２４に基づいて同期補償器４０３が制御信号４２５の補正信号である制御信号４２１を生成し、制御信号４２５に加算する。

[効果]
図１０〜１４は、本発明が適用された制御による効果の一例を簡単に示す図で、各構造体の変位の時間変化を示すものであり、図１０は、６．２５Ｈｚの単一周波数（ｓｉｎ波）で第１構造体が振動しているときの変位の時間変化、図１１は．６．２５Ｈｚの単一周波数で、第１構造体の振動との間に位相差を有することなく第２構造体が振動しているときの変位の時間変化、図１２は、６．２５Ｈｚの単一周波数で第１構造体の振動に対して９０°の位相遅れをもって第２構造体が振動しているときの変位の時間変化、図１３は、６。２５Ｈｚの単一周波数で第１構造体の振動に対し、１８０°の位相遅れをもって第２構造体が振動しているときの変位の時間変化、図１４は、図１１〜１３に示すように２つの構造体が振動している場合における第１構造体と第２構造体との間の相対変位を示すものである。

図１４において、第１構造体が６．２５Ｈｚの単一周波数（Ｓｉｎ波）で振幅が１［μｍ］で振動している状態で、第２構造体が第１構造体と同振幅で同周波数（共にＳｉｎ波）であるが位相が遅れている場合、位相遅れ量が０から１８０°に近づくにつれ（破線→一点鎖線→実線）、第１、第２構造体間の相対変位波形の振幅が増す。第２構造体と第１構造体の振動の同期が完全とれた場合、破線で示すように、構造体間相対変位は０となる。

[適用例（デバイス製造方法）]
次に上記の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１５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図である。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なう。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（組み立て）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なう。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。

図１６は、上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す図である。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によって回路パターンを感光剤が塗布されたウエハに転写して潜像パターンを形成する。ステップ17（現像）ではウエハに転写された潜像パターンを現像してレジストパターンを形成する。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を形成する。

本発明の好適な実施形態のステージ及び防振支持脚の主要制御系を示す図である。 ステージ制御演算部及び防振支持脚制御演算部の比較例としての構成例を示す図である。 ステージ制御演算部及び防振支持脚制御演算部の第１構成例を示す図である。 ステージ制御演算部及び防振支持脚制御演算部の第２構成例を示す図である。 ステージ制御演算部及び防振支持脚制御演算部の第３構成例を示す図である。 本発明の好適な実施形態の露光装置の正面図である。 本発明の好適な実施形態の露光装置の側面図である。 第１構造体としての鏡筒定盤の平面図である。 第２構造体としてのウエハステージ定盤の平面図である。 ６．２５Ｈｚの単一周波数（ｓｉｎ波）で第１構造体が振動しているときの変位の時間変化を示す図である。 ６．２５Ｈｚの単一周波数で、第１構造体の振動との間に位相差を有することなく第２構造体が振動しているときの変位の時間変化を示す図である。 ６．２５Ｈｚの単一周波数で第１構造体の振動に対して９０°の位相遅れをもって第２構造体が振動しているときの変位の時間変化を示す図である。 ６。２５Ｈｚの単一周波数で第１構造体の振動に対し、１８０°の位相遅れをもって第２構造体が振動しているときの変位の時間変化を示す図である。 図１１〜１３に示すように２つの構造体が振動している場合における第１構造体と第２構造体との間の相対変位を示すものである。 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。 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

１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６：防振支持脚、１０７：レチクルステージ、１０８：レチクル、１０９：鏡筒、１１０：ウエハ、１１１：ウエハステージ、１１２：鏡筒定盤、１１３：ウエハステージ定盤、１１４：設置床、１１５：ベースフレーム、１１６：ボディ、１１７：相対変位検出器、２０１：制御演算器、２０２：ステージ制御演算部、２０３：防振支持脚制御演算部、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８、２０９、２１０、２１１、２１２：制御信号、３０１、３０２：補償器、３０３〜３０６：座標変換器、３０７、３０８：電力増幅器、３０９：状態目標演算器、３１０、３１１：スイッチ、３１２〜３１５：制御信号、４０１〜４０３：同期補償器、４０４：補償器、４０５：座標変換器、４０６〜４１３：スイッチ、４１４〜４２７：制御信号

Claims (16)

1. 露光ビームによって基板に潜像パターンを形成する露光装置であって、
   露光ビームを基板に投影する投影部を支持する第１構造体と、
   第１アクチュエータを含み、前記第１構造体を支持する第１防振支持脚と、
   基板を位置決めする基板ステージを支持する第２構造体と、
   第２アクチュエータを含み、前記第２構造体を支持する第２防振支持脚と、
   前記第１アクチュエータ及び前記第２アクチュエータの少なくとも一方を制御することによって前記第１構造体と前記第２構造体との間の相対変位を低減する制御部と、
   を備えることを特徴とする露光装置。
2. 前記第１アクチュエータは、前記第１構造体の振動を低減するように動作することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記第１構造体の状態を検出する状態検出器を更に備え、前記制御部は、前記第１構造体の状態に基づいて前記第１アクチュエータを制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。
4. 前記第２アクチュエータは、前記第２構造体の振動を低減するように動作することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の露光装置。
5. 前記第２構造体の状態を検出する状態検出器を更に備え、前記制御部は、前記第２構造体の状態に基づいて前記第２アクチュエータを制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の露光装置。
6. 前記投影部は、原版を位置決めする原版ステージと、露光ビームによって原版のパターンを基板に投影する投影光学系とを含み、
   前記露光装置は、
   前記原版ステージの状態を検出する第１ステージ状態検出器と、
   前記第１構造体に対して前記原版ステージを相対的に駆動する第１ステージアクチュエータとを更に備え、
   前記制御部は、前記原版ステージの状態に基づいて前記第１ステージアクチュエータを駆動することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の露光装置。
7. 前記基板ステージの状態を検出する第２ステージ状態検出器と、
   前記第２構造体に対して前記基板ステージを相対的に駆動する第２ステージアクチュエータとを更に備え、
   前記制御部は、前記基板ステージの状態に基づいて前記第２ステージアクチュエータを駆動することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の露光装置。
8. 前記制御部は、前記原版ステージと前記基板ステージを同期駆動することを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
9. 前記第１構造体と前記第２構造体との間の相対変位を検出する相対変位検出器を更に備え、
   前記制御部は、前記相対変位検出器から提供される情報に基づいて前記第１アクチュエータ及び前記第２アクチュエータの少なくとも一方を制御することによって前記第１構造体と前記第２構造体との間の相対変位を低減することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の露光装置。
10. 前記制御部は、前記第１アクチュエータの制御信号に基づいて前記第２アクチュエータの駆動信号を補正し、前記第２アクチュエータの制御信号に基づいて前記第１アクチュエータの駆動信号を補正することによって前記第１構造体と前記第２構造体との間の相対変位を低減することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の露光装置。
11. 前記制御部は、前記第２アクチュエータの制御信号に基づいて前記第１アクチュエータの駆動信号を補正することによって前記第１構造体を前記第２構造体に追従させることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の露光装置。
12. 前記制御部は、前記第１アクチュエータの制御信号に基づいて前記第２アクチュエータの駆動信号を補正することによって前記第２構造体を前記第１構造体に追従させることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の露光装置。
13. 前記制御部は、前記相対変位検出器から提供される情報に基づいて前記第１アクチュエータ及び前記第２アクチュエータの双方を制御することによって前記第１構造体と前記第２構造体との間の相対変位を低減することを特徴とする請求項９に記載の露光装置。
14. 前記制御部は、前記相対変位検出器から提供される情報に基づいて前記第１アクチュエータを制御することによって前記第１構造体を前記第２構造体に追従させることを特徴とする請求項９に記載の露光装置。
15. 前記制御部は、前記相対変位検出器から提供される情報に基づいて前記第２アクチュエータを制御することによって前記第２構造体を前記第１構造体に追従させることを特徴とする請求項９に記載の露光装置。
16. デバイス製造方法であって、
    請求項１乃至請求項１５のいずれか１項に記載の露光装置を用いて潜像パターンが形成された基板を準備する工程と、
    前記潜像パターンを現像する工程と、
    を含むことを特徴世するデバイス製造方法。

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