JP2008227015A - 露光装置並びにデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】投影光学系内の投影レンズの駆動により生じる振動を低減する。
【解決手段】投影レンズを駆動するレンズ駆動機構を有した投影光学系を介してレチクルを透過した露光光によりウエハを露光する露光装置において、レンズ制御部は、レンズ駆動機構のためのレンズ駆動信号を生成し、レンズ駆動機構を制御する。また、露光装置のアクチュエータ制御部は、レンズ駆動信号に基づいて、レンズ駆動機構による投影レンズの駆動に起因する振動を低減するように、投影光学系に直接的又は間接的に制御力を加えるアクチュエータを駆動するためのアクチュエータ駆動信号を生成し、当該アクチュエータを制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、投影光学系にレンズ駆動機構を有する露光装置における防振制御に関するものである。

半導体露光装置の高精度化にともない、より高性能な除振・制振技術が求められている。これは、露光に悪影響を及ぼす振動が露光用ステージや露光装置本体を構成する構造体や投影レンズ等に発生しないようにするためである。そのような除振・制振技術では、露光装置本体を、装置設置基礎等の外部の振動から極力絶縁するとともに、装置本体に搭載されたステージ装置などの駆動部を有する機器の動作によって発生する振動を速やかに低減する技術が求められる。

半導体露光装置では、回路パターンを露光するシリコンウエハ、または、回路パターンの原版であるレチクルを移動させながら露光を行う。より具体的には、ステップ・アンド・リピート、或いは、ステップ・アンド・スキャンという断続的な動作パターンでウエハを載置するステージ装置（及びレチクルを載置するステージ装置）を駆動するようステージ装置を制御する。従って、ステージ装置を駆動する際の反力によって、装置本体の振動が励起されないようにしなければならない。装置本体に振動が発生すると、ステージ装置自身や、ステージ装置が搭載された定盤上に搭載されている光学系や計測系の性能に悪影響を及ぼすためである。

このような要求に対応すべく、半導体露光装置では、能動除振装置が開発され、広く適用されている。能動除振装置は、装置本体を搭載する定盤の振動および位置をセンサで検出し、その検出に基いて、定盤に制御力を加えるアクチュエータを駆動して装置本体の振動を除去する。また、能動除振装置においては、定盤に搭載されたステージ装置などの駆動部を有する機器からの駆動信号を補償して上記アクチュエータにフィードフォワードすることにより、より効果的に振動を抑制する技術も適用されている。

特許文献１に記載された能動除振装置は、定盤を支持する空気ばねをエアアクチュエータとして利用するとともに、これと力学的に並列に配置された電磁駆動のリニアモータを併用して、該定盤の振動を低減・抑制する。この能動除振装置は、センサにより定盤の変位、加速度などを検出し、その検出結果に補償演算を施して得た信号を用いて除振のための各アクチュエータを制御している。さらに、この能動除振装置では、定盤に搭載されたステージ装置からの信号を補償して得た信号も用いて各アクチュエータを制御することにより、より効果的な振動制御を行なっている。

特に、駆動装置を有するステージ装置を搭載した能動除振装置では、該ステージ装置の駆動反力に相当する信号を、該定盤に制御力を加えるアクチュエータにフィードフォワードすることで迅速にその振動を低減・減衰させる制御手法が用いられてきた。この種の技術は、特許文献１や特許文献２で開示されている。
特開平１１−２９４５２０（図１、図４） 特開平１０−３１１３６４（第４頁、第５頁、図１）

最近、この種の能動除振装置では、装置設置基礎から伝達する振動の絶縁・除振性能をさらに向上させるために、防振支持機構の支持剛性を従来よりもより一層小さく設計する傾向がある。しかしながら、除振性能向上のために防振支持機構の支持剛性を小さくすることは、これまでは問題とならなかった、除振装置上に搭載されたより小さな駆動反力を有する機器の動作の影響を顕在化させる。

例えば、最近の半導体露光装置では、像面の収差または倍率変化を補正するために所定の目標値に基いて投影光学系内の投影レンズを駆動する方法が検討されている。この種の装置では、露光動作を行なう際に、投影レンズが駆動されるため、その駆動反力による振動に注意を払う必要がある。

また、最近の半導体露光装置では、シリコンウエハを載置したステージ装置とレチクル（原版）を載置したステージ装置を同期走査させ、レチクル上の回路パターンをウエハ上に走査露光する、走査露光方式が広く普及している。このような走査露光型の装置では、ステージ装置の駆動と同期して露光動作を行なうため、投影レンズの駆動もリアルタイムで行なう必要がある。そのため、ステージ装置や投影レンズの駆動の反力によって生じる振動をより速やかに抑制して、露光性能を満足するようにしなければならない。

従来の半導体露光装置では、定盤に特に大きな作用力を及ぼす、ステージ装置の駆動反力による該定盤の振動を低減することが重要課題としてあげられ、各種技術の開発が進められてきた。

しかし、前述のように投影レンズを駆動すると、その駆動反力が投影レンズを搭載する定盤に作用する。特に走査型の露光装置において、精度良く像面の収差補正等を行なうためには、ステージの走査速度に合わせて高速且つ高精度に投影レンズの位置制御を行なう必要がある。そのため、定盤への作用力は大きくなるとともに、定盤の振動に対する敏感度も上がってしまう。しかもこのレンズ駆動は、より高速化するステージ動作、露光動作と同期させて行われ得る。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、投影光学系内の投影レンズの駆動反力により露光装置に生じる振動を低減することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の一態様による露光装置は以下の構成を備える。即ち、
投影レンズを駆動するレンズ駆動機構を有する投影光学系を介してレチクルを透過した露光光によりウエハを露光する露光装置であって、
前記レンズ駆動機構のためのレンズ駆動信号を生成し、前記レンズ駆動機構を制御するレンズ制御手段と、
前記投影光学系に直接的又は間接的に制御力を加えるアクチュエータと、
前記レンズ駆動信号に基づいて、前記レンズ駆動機構による前記投影レンズの駆動に起因する振動を低減するように前記アクチュエータを駆動するためのアクチュエータ駆動信号を生成し、前記アクチュエータを制御するアクチュエータ制御手段とを備える。

また、上記の目的を達成するための本発明の他の態様による露光装置は以下の構成を備える。即ち、
投影レンズを駆動するレンズ駆動機構を有した投影光学系を介してレチクルを透過した露光光によりウエハを露光する露光装置であって、
前記レンズ駆動機構のためのレンズ駆動信号を生成し、前記レンズ駆動機構を制御するレンズ制御手段と、
前記レンズ駆動機構により前記投影レンズが駆動される際に、前記投影レンズの駆動方向と同一自由度方向で且つ逆方向に動作するように、前記投影光学系に設けられた慣性負荷とを備える。

本発明によれば、投影光学系内の投影レンズの駆動反力により露光装置に生じる振動を低減することができる。そのため、より高速でより高精度の露光を実現することが可能となる。

以下、添付の図面を参照して本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。

上述したように、最近の半導体露光装置では、投影光学系内の投影レンズを駆動して像面の収差または倍率変化を補正する機構が開発され、実現されている。このようなレンズ駆動機構によれば、露光状況に応じて投影レンズ自体を駆動することにより投影光学系の像性能を高め、それによってより極限に近い露光性能を得ることができるようになる。しかもこのような投影レンズの駆動は、ステージ動作、露光動作と同期させて行なうことがある。

以下の実施形態による露光装置の防振制御では、上記のように投影レンズを駆動する際に生じる駆動反力を、投影光学系、定盤に制御力を加えるアクチュエータにより相殺するように制御する。これによって、像面の収差または倍率変化を補正するように投影レンズを駆動する際の駆動反力により生じる定盤および投影レンズシステムの振動を迅速に低減する。

特に最近では、露光装置の性能向上により、走査型露光装置において、ステージ装置の走査にあわせてレンズ駆動を行ないながら露光を行なう装置が開発されている。このような装置では、走査速度が向上に伴ってレンズ駆動も高速化されるため、レンズ駆動により生じる駆動反力も大きくなる。これに対して、以下に説明する実施形態によれば、より厳しくなる装置動作条件にも対応して、従来以上に静寂に振動環境を実現することが可能であり、より良好な振動制御性能、さらには、半導体露光装置の露光性能を実現することが可能となる。

［第１実施形態］
図１は第１実施形態による露光装置の概略構成を示す図である。

図１に示すように、本実施形態の露光装置は、装置設置基礎１００の上に設置される、第１の基礎構造物５及び第２の基礎構造物３からなる基礎構造物を有する。基礎構造物は、パレットやベースフレームなどと称されることもある。ウエハステージ装置４２を搭載するステージ定盤４１は、防振支持機構４を介して第１の基礎構造物５に設置されている。また、ステージ定盤４１には、回路パターンで露光されるシリコンウエハが載置されるウエハステージ装置４２が設置されている。

更に、第２の基礎構造物３には、防振支持機構２を介して、鏡筒定盤１が設置されている。鏡筒定盤１は、レチクルステージ装置３２が設置されるレチクルステージ定盤３１と、投影レンズシステム１０を搭載している。投影レンズシステム１０は、レチクルステージ装置３２に載置された原版（以下、レチクル３３）の回路パターンをシリコンウエハに投影露光するための光学系である。

尚、本実施形態の半導体露光装置では、防振支持機構４，２は基礎構造物に設置されているが、装置設置基礎１００に直接設置される場合もある。

基礎構造物３，５は、防振支持機構４や防振支持機構２に搭載された機器相互や、防振支持機構４や防振支持機構２上には搭載されていない他の機器（不図示）との相対位置関係を維持するための基準として機能する。また、基礎構造物３，５は、当該半導体露光装置の全体を載置して、一括して搬送するための基礎部材としても機能することもある。

投影光学系としての投影レンズシステム１０は、レチクルステージ装置３２とウエハステージ装置４２との間に配置される。照明光学系６ａからレチクル３３に照射され、レチクル３３を透過した露光光は、投影レンズシステム１０を介してウエハステージ装置４２上のシリコンウエハに投影される。こうして、レチクル３３上の回路パターンが、ウエハステージ装置４２上のシリコンウエハに投影され、シリコンウエハに回路パターンが形成される。

半導体露光装置は、その露光方式により一括露光型（ステッパ）、走査露光型（スキャナ）などに分類される。一括露光型の装置の場合は、ウエハステージ装置４２をステップ＆リピートとよばれる間欠的な動作方式で逐次駆動しながら、ある一定の露光エリア、例えば、ＩＣなどの集積回路の１個分のエリアを一括して露光する。一方、走査露光型の装置の場合は、ウエハステージ装置４２とレチクルステージ装置３２を同期動作させ、レチクル上の回路パターンをウエハ上に走査露光する。

なお、最近のウエハステージ装置４２は、高性能化により、所定性能を達成するために防振支持機構４を必要としない場合がある。そのような装置では、装置設置基礎１００或いは第１の基礎構造物５の上に、防振支持機構４を介さずに、ステージ定盤４１、ウエハステージ装置４２が設置されることになる。

また、同様にレチクルステージ装置３２の高性能化も進んでいる。そのような高性能なレチクルステージ装置３２を適用する場合は、投影レンズシステム１０や鏡筒定盤１とは別の、防振支持機構２によって支持されていない構造体にレチクルステージ装置３２を搭載する場合もある。

以下の実施形態では、投影レンズシステム１０に組み込まれた投影レンズのいくつかが駆動される際に、投影レンズシステム１０を搭載する鏡筒定盤１への駆動反力の影響を低減し、該鏡筒定盤１の振動を低減・抑制する半導体露光装置を説明する。

図１に示されるように、第１実施形態の半導体露光装置は、投影レンズシステム１０をはじめとする当該装置の嫌振機器を搭載する鏡筒定盤１を防振支持機構２により防振支持する構成を有する。また、この半導体露光装置は、鏡筒定盤１に制御力を加えるアクチュエータ２１を備える。投影レンズシステム１０は鏡筒定盤１によって支持されているので、アクチュエータ２１は、鏡筒定盤１を介して投影レンズシステム１０に制御力を加える。尚、鏡筒定盤１の防振支持機構及びアクチュエータに関しては、図１では図示の便宜上、それぞれ、２つの防振支持機構２および２つアクチュエータ２１を示している。しかしながら、実際の装置においては、図示しないものを含め、防振支持機構２及びアクチュエータ２１はそれぞれ３つ以上とすることが望ましい。より具体的には、鏡筒定盤１の周辺の３箇所以上に防振支持機構２とアクチュエータ２１を構成し、かつ、鉛直・水平あわせて６自由度の剛体運動を制御可能なように配置することが望ましい。なお、鏡筒定盤１の位置・姿勢・振動に関する要求によっては、鉛直方向の３自由度だけに作用するように防振支持機構２及びアクチュエータ２１を配置することも可である。尚、防振支持機構２、アクチュエータ２１は、第２の基礎構造物３の上に搭載されており、第２の基礎構造物３は装置設置基礎１００に設置された第１の基礎構造物５に設置されている。但し、これら第１の構造物５及び第２の構造物３をそれぞれ個別に装置設置基礎１００に設置する構成とすることも可能である。

図１に示すように、投影レンズシステム１０は、ウエハステージ装置４２の上方に配置される。そして、投影レンズシステム１０の上方には、レチクルステージ定盤３１が配置され、レチクルステージ定盤３１にはレチクル３３を載置してその位置決め制御を行なうレチクルステージ装置３２が搭載されている。また、さらにその上方には、回路パターンの露光のための照明光を照射するための照明光学系６ａを有する照明系６が配置されている。

上述したように、レチクルステージ定盤３１、レチクルステージ装置３２、および、照明系６は、図示のように鏡筒定盤１に剛に締結される形で設置されても良いし、鏡筒定盤１とは別に装置設置基礎１００から支持されている構造物に設置されても良い。

投影レンズシステム１０は、投影レンズを駆動するレンズ駆動機構としての駆動レンズユニット１１を有する。駆動レンズユニット１１は、ウエハステージ装置４２やレチクルステージ装置３２の動作と同期して、或いはその他の装置環境的な要因に応じて、像面の収差または倍率変化を補正するように動作する。駆動レンズユニット１１は、投影レンズ１１ａ、投影レンズ１１ａの姿勢を変化させるレンズ駆動部１１ｂ、投影レンズ１１ａの姿勢を検出するレンズセンサ１１ｃを具備する。駆動レンズユニット１１は、投影レンズシステム１０に構成された複数枚数の投影レンズのうち、少なくとも１枚のレンズに構成されている。なお、図１では、簡単のため投影レンズシステム１０内に１つの駆動レンズユニット１１しか示していないが、実際には、投影レンズシステム１０は駆動レンズユニット１１を含めた複数の投影レンズを有する。また、投影レンズシステム１０に複数の駆動レンズユニット１１が設けられても良い。

駆動レンズユニット１１の駆動は、制御部７により制御される。制御部７の詳細は図２により後述する。制御部７（図２のレンズ制御部７１）は、像面の収差または倍率変化を補正するべく駆動レンズユニット１１を駆動するためのレンズ駆動信号を生成し、これをレンズ駆動回路９に出力する。レンズ駆動回路９は、制御部７（図２のレンズ制御部７１）から入力したレンズ駆動信号に基づいて駆動レンズユニット１１を駆動する。こうして、レンズ制御部７１は駆動レンズユニット１１を制御する。

また、制御部７（図２の振動制御部７２）は、鏡筒定盤１の振動を検出する振動検出センサ２２からの信号及び上記レンズ駆動信号に対して補償演算を施してアクチュエータ２１を駆動するアクチュエータ駆動信号を生成する。アクチュエータ駆動回路８は、制御部７（図２の振動制御部７２）から入力したアクチュエータ駆動信号に応じて対応するアクチュエータ２１を駆動する。即ち、制御部７は、上記のレンズ駆動信号に基づいて、駆動レンズユニット１１による投影レンズ１１ａの駆動に起因する振動を低減するようにアクチュエータ２１を駆動するためのアクチュエータ駆動信号を生成し、アクチュエータ２１を制御する。

振動検出センサ２２は、鏡筒定盤１の振動を検出する。また、アクチュエータ２１としては、駆動信号に対して良好な応答性能を示す、リニアモータなどの電磁駆動アクチュエータを用いることができる。

鏡筒定盤１に制御力を加えるアクチュエータ２１は、基本的には、鏡筒定盤１に対して鉛直方向に制御力を加えるアクチュエータと、水平方向に制御力を加えるアクチュエータとを含む。ただし、構成上実質的に制御力を加える必要のない方向があれば、当該方向のみに関わるアクチュエータは省略することができる。

鏡筒定盤１を防振支持する防振支持機構２として、空気ばねとその内部圧力を調整する電空比例弁などからなる空気圧駆動式アクチュエータを用いることができる。この場合、防振支持機構２は、鏡筒定盤１の基準位置に対する変位を検出する変位検出センサと、鏡筒定盤１の速度または加速度を検出する振動検出センサの出力信号の少なくとも一方に基づいて空気圧駆動式アクチュエータを制御する。こうして、空気圧駆動式アクチュエータにより鏡筒定盤１の振動を低減する。より具体的には、制御部７は、変位検出センサ及び／又は振動検出センサからの検出信号に基いて、鏡筒定盤１の振動を低減するための補償演算を行い、その補償演算結果に基づいて空気圧駆動式アクチュエータを制御する。つまり、変位検出センサ、振動検出センサ、制御部７、空気圧駆動式アクチュエータ等により、鏡筒定盤１の位置・姿勢を所定の状態に正しく維持するとともに、鏡筒定盤１の振動を能動的に制御する、能動除振装置が防振支持機構２として構成されている。

尚、防振支持機構２として能動除振装置を適用する場合、振動検出センサ２２の出力信号に基づく鏡筒定盤１の振動制御に用いられるアクチュエータ２１を防振支持機構２として、或いはその一部として用いることができる。

図２は、制御部７の構成を詳細に示すブロック図である。制御部７は、レンズ制御部７１と振動制御部７２を有する。図３は制御部７の動作を説明するフローチャートである。

レンズ制御部７１は、レンズセンサ１１ｃからの投影レンズ１１ａの姿勢を示す信号、レチクルステージ装置３２の動作状態を示すレチクル駆動情報３４、上位システムからのコマンド１５を入力する（Ｓ３０１）。そして、レンズ制御部７１は、これら入力された信号や情報に基づいて、駆動レンズユニット１１に、像面の収差または倍率変化を補正させるためのレンズ駆動信号を生成する（Ｓ３０２）。レンズ制御部７１で生成されたレンズ駆動信号は、レンズ駆動回路９と振動制御部７２へ送られる（Ｓ３０３）。

振動制御部７２は、振動検出センサ２２からの検出信号を入力し（Ｓ３１１）、この検出信号に基づき、鏡筒定盤１の振動を適切な状態に制御するべくアクチュエータ２１を駆動するためのアクチュエータ駆動信号を生成する補償演算を行なう（Ｓ３１２）。また、振動制御部７２は、レンズ制御部７１より出力されたレンズ駆動信号を入力する（Ｓ３１３）。振動制御部７２は、レンズ駆動信号に補償演算を施して、駆動レンズユニット１１（投影レンズ１１ａ）の駆動により発生する反力を実質的に打ち消すような制御力をアクチュエータ２１に発生させるためのアクチュエータ駆動信号を生成する（Ｓ３１４）。次に、振動制御部７２は、Ｓ３１２で生成したアクチュエータ駆動信号とＳ３１４で生成したアクチュエータ駆動信号を合成してアクチュエータ２１の各々を駆動するためのアクチュエータ駆動信号を生成する（Ｓ３１５）。そして、振動制御部７２ｂは、Ｓ３１５で得られたアクチュエータ駆動信号を対応するアクチュエータ駆動回路８に出力する（Ｓ３１６）。アクチュエータ駆動回路８は、振動制御部７２から供給されたアクチュエータ駆動信号に基づいて対応するアクチュエータ２１を駆動し、鏡筒定盤１に生じた振動を低減する。

以下、上記半導体露光装置による防振の作用について詳細に説明する。

駆動レンズユニット１１のレンズ駆動部１１ｂが、レンズ制御部７１からのレンズ駆動信号に基づき駆動されると、投影レンズ１１ａの姿勢は、当該レンズ駆動信号に応じて変化する。この際、投影レンズ１１ａの姿勢を変化させるための駆動の反作用は、投影レンズシステム１０、および、それを搭載した鏡筒定盤１に伝わり、これらに振動を発生させる。

通常、投影レンズ１１ａの駆動力は比較的小さい。しかしながら、この種の分野で要求される微振動レベルは極めて小さいため、投影レンズ１１ａの駆動に起因した振動が、鏡筒定盤１に搭載された他の機器、とりわけ露光装置を構成する各種計測系や、投影レンズシステム１０に影響を与えかねない。本実施形態による装置では、このような駆動レンズユニット１１からの駆動反力を、鏡筒定盤１に制御力を加えるアクチュエータ２１によって実質的に相殺することにより、鏡筒定盤１の振動を低減している。

具体的には、上述したように、駆動レンズユニット１１を駆動するためにレンズ制御部７１で生成されるレンズ駆動に関する情報を振動制御部７２に送る。ここで送られる情報は、レンズ駆動信号や、レンズ駆動の開始・停止のタイミング、各種駆動方法に関する情報の少なくともいずれかを含む。振動制御部７２は、レンズ制御部７１から受け取ったこれらの情報に基づき、レンズ駆動によって鏡筒定盤１に振動が生じることがないようにアクチュエータ２１を駆動するための駆動信号を生成する。

振動制御部７２は、例えばレンズ制御部７１から受け取った信号がレンズ駆動信号であった場合、まず、当該駆動信号からレンズ駆動部１１ｂで生じる制御力を算出する。この際の制御力の算出では、レンズ駆動部１１ｂへの駆動信号から制御力までのダイナミクスを考慮する。レンズ駆動部１１ｂで発生する制御力が、レンズ駆動信号に対して考慮すべき周波数領域内では実質遅れの無い比例関係であれば、駆動信号と駆動ゲインを参照してアクチュエータ駆動信号を生成すればよい。一方、制御力が駆動信号に対して有意な遅れを有する場合は、その遅れ分を補正するような位相進み補償演算などが考慮されることになる。振動制御部７２は、こうして算出したレンズ駆動部１１ｂの制御力に対して適切なゲイン処理・フィルタ処理を施すことで、当該制御力を実質的に相殺するためのアクチュエータ２１の駆動信号を生成する。

なお、アクチュエータ２１が応答性の優れた電磁アクチュエータであれば、アクチュエータ２１への駆動信号をほとんど遅れのない制御力とみなすことができる。従って、算出されたレンズ駆動部１１ｂの制御力に適切なゲインを乗じた信号をアクチュエータ駆動信号としてもよい。

尚、上記ではレンズ駆動信号を用いてレンズ駆動の反力に起因した振動を防止したが、レンズ駆動信号以外の信号を用いることも可能である。例えば、レンズ駆動の結果、鏡筒定盤１がどのように揺らされるかをモニタし、その状況をもとに、振動を打ち消す駆動信号を生成するようレンズ制御部７１からの信号に応じた処理を予め用意しておく等の方法があげられる。より具体的には、実測に基づいてレンズ駆動信号とアクチュエータ駆動信号を予め対応付けてテーブル等により保持しておくことが挙げられる。

更に振動制御部７２は、振動検出センサ２２から鏡筒定盤１の振動を表す信号を入力し、当該信号に基づいて、検出された振動を低減するためのアクチュエータ駆動信号を生成する。

従って、振動制御部７２では、
（１）レンズ駆動に基づく補償信号（Ｓ３１４で得られる、レンズ駆動に起因する振動を低減するためのアクチュエータ駆動信号）と、
（２）振動検出センサ２２からの信号に基づく補償信号（Ｓ３１２で得られる、検出された振動を低減するためのアクチュエータ駆動信号）とが得られる。

そして、振動制御部７２は、これら補償信号を合成してアクチュエータ駆動信号を生成し（Ｓ３１５）、アクチュエータ駆動回路８に送る。アクチュエータ駆動回路８は、制御部７（振動制御部７２）からのアクチュエータ駆動信号に基づき、対応するアクチュエータ２１を駆動する。アクチュエータ２１の駆動により、結果として、レンズ駆動部１１ｂによる投影レンズシステム１０や鏡筒定盤１への作用力が相殺され、投影レンズシステム１０や鏡筒定盤１の振動が、該制御構成を用いていない場合に比較して格段に低減される。

以上のように、第１実施形態によれば、像面の収差または倍率変化を補正するように投影レンズを駆動する際に、当該レンズ駆動の駆動反力により生じる鏡筒定盤１および投影レンズシステム１０の振動を迅速に低減することが可能である。

［第２実施形態］
制御部７において、レンズ制御部７１からの情報として、レンズ駆動に関する情報を投影レンズ１１ａの並進・回転の剛体運動モードごとに得ることで、さらに精度よく、かつ、見通しよく、振動制御が可能となる。即ち、レンズや鏡筒定盤の剛体運動挙動（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）ごとに制御調整を行なえるため、物体挙動にあわせた調整を可能とする。第２実施形態では、そのような制御部７について説明する。

図４は、第２実施形態による制御部の構成例を示すブロック図である。図２に示した第１実施形態の構成と区別するために、制御部、レンズ制御部、振動制御部にそれぞれ７ｂ、７１ｂ、７２ｂの参照番号を付してある。

制御部７ｂにおいて、レンズ制御部７１ｂがレンズ駆動のためのレンズ駆動信号を生成するところまでは第１実施形態（図２）と同様であるが、振動制御部７２ｂに提供されるレンズ駆動信号の形態が異なる。即ち、第２実施形態のレンズ制御部７１ｂは、レンズ駆動信号を並進・回転の剛体運動モードごとの信号に分けて、振動制御部７２ｂへ送る。図３では、そのような駆動信号の例として、鉛直並進Ｚの駆動信号と、相互に直交する水平Ｘ・Ｙ軸まわりの回転θｘ、θｙの駆動信号が示されている。

振動制御部７２ｂは、受け取った運動モードごとの信号にそれぞれ補償演算を施し、鏡筒定盤１に、投影レンズ１１ａの駆動により生じる反力を抑制する制御力をアクチュエータ２１に発生させるべく駆動信号を分配（推力配分演算）する。この際、振動制御部７２ｂは、複数個配置されたアクチュエータ２１に対して、鏡筒定盤１のＺ、θｘ、θｙの運動方向に所定の制御力が加えられるように、該運動モードごとの制御演算結果が分配される。尚、上記の推力分配演算は、鏡筒定盤１におけるアクチュエータ２１の幾何配置情報などに基いて定式化され得る。

なお、図４では、鏡筒定盤１のＺ、θｘ、θｙの運動自由度を制御するため、少なくとも３個以上のアクチュエータを駆動する必要があるため、３つのアクチュエータ駆動回路を明示している。

以上のような第２実施形態の構成によれば、投影レンズ１１ａと鏡筒定盤１との姿勢の関係を捉えやすく、見通しよく双方の制御調整を行なうことが可能となり、結果的に、より良好な振動制御効果を得ることができる。

以上のように、第１、第２実施形態によれば、像面の収差または倍率変化を補正するように投影レンズを駆動する際、このレンズ駆動の駆動反力により生じる定盤および投影レンズの振動を迅速に低減することが可能である。特に最近では、露光装置の性能向上により、レチクルとウエハを同期走査する走査型露光装置において、ステージ装置の走査にあわせてレンズ駆動を行ないつつ露光を行なう装置が登場しつつある。このような装置では、走査速度が向上すれば、レンズ駆動反力も大きくなる。上記各実施形態によれば、より厳しくなる動作条件にも対応して、従来以上に静寂に振動環境を実現することが可能であり、より良好な振動制御性能、さらには、半導体露光装置の露光性能を実現可能である。即ち、レチクルステージ装置３２とウエハステージ装置４２の同期走査にあわせて投影レンズを駆動するように駆動レンズユニット１１を制御した場合でも、その駆動反力に起因する振動を良好に低減できる。

なお、第１、第２実施形態では、投影レンズシステム１０が鏡筒定盤１に搭載されるものとして説明したがこれに限られるものではない。例えば、明確なかたちの鏡筒定盤１がなく、防振支持機構２、アクチュエータ２１が直接、投影レンズシステム１０に作用するものであっても、第１、第２実施形態を適用して制御可能であることは明らかである。即ち、アクチュエータ２１は、投影レンズシステム１０に対して直接的又は間接的に制御力を加えるものであればよい。

更に、アクチュエータ２１が投影レンズシステム１０に設けられた質量体を駆動することにより、投影レンズの駆動反力に起因する振動を低減するようにしてもよい。尚、この場合、質量体を投影レンズの駆動方向と同一の自由度方向で且つ逆方向に動作する慣性負荷とすれば、投影レンズを駆動するためのレンズ駆動信号でもって質量体を駆動させることにより、投影レンズの駆動反力に起因する振動を低減することができる。よって、振動制御部７２によって、アクチュエータ２１の投影レンズの駆動に対応した駆動信号の算出を省略することができる。この点については、第３実施形態（図６）において後述する。

［第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明する。

第３実施形態では、駆動レンズユニット１１において投影レンズ１１ａの駆動時に発生する反力を吸収するための構成を設ける。

図５は第３実施形態による投影レンズシステムの構成例を示す図である。尚、図５では、第１実施形態の投影レンズシステム１０と区別するため、投影レンズシステム１０ｂと記載する。第１実施形態と同様に、投影レンズシステム１０ｂは、防振支持機構２によって防振支持された鏡筒定盤１に支持されている。

投影レンズシステム１０ｂは、第１実施形態と同様に、投影レンズ１１ａ、レンズ駆動部１１ｂ、レンズセンサ１１ｃを有する駆動レンズユニット１１を備える。駆動レンズユニット１１の各部の機能、動作は、第１実施形態と同様である。

第３実施形態における半導体露光装置の投影レンズシステム１０ｂは、更に、投影レンズ１１ａがレンズ駆動部１１ｂによって駆動される際に、該レンズ駆動部１１ｂと同一自由度方向で逆方向に移動する慣性負荷１２ａが装着されている。

第３実施形態では、レンズ駆動部１１ｂが投影レンズ１１ａに制御力を加える際に生じる反作用力を投影レンズシステム１０ｂや鏡筒定盤１ではなく、慣性負荷１２ａに伝えるように、レンズ駆動部１１ｂを構成する。この場合、レンズ駆動部１１ｂは、投影レンズ１１ａと慣性負荷１２ａとの間に力を作用させるようにアクチュエータを配置する。即ち、レンズ駆動部１１ｂは、投影レンズ１１ａを駆動すると共に慣性負荷１２ａを投影レンズ１２ａの駆動方向とは逆方向に駆動する。ここに用いるアクチュエータとしては、電磁駆動のリニアモータなど、その駆動信号に比例して力を発生するタイプのアクチュエータが好適である。

第１実施形態で説明したように、レンズ制御部７１は、レンズセンサ１１ｃで検出した投影レンズ１１ａの位置・姿勢の情報などに基づいて得られた補償演算結果により、レンズ駆動部１１ｂを制御する。この際、レンズ駆動部１１ｂは、投影レンズ１１ａと慣性負荷１２ａとの間に力を作用させるように配置されているために、その駆動反力は投影レンズシステム１０ｂや鏡筒定盤１ではなく、慣性負荷１２ａに伝えられる。その結果、レンズ駆動反力の投影レンズシステム１０ｂや鏡筒定盤１への伝達量は大幅に低減され、それらに生じる振動を小さく抑えることが可能となる。この場合、振動制御部７２による、駆動レンズユニット１１の駆動反力を低減するための駆動信号の生成（Ｓ３１３〜Ｓ３１５）を省略することができる。

なお、慣性負荷１２ａは、レンズ駆動部１１ｂの反作用力ではなく、図６のように、レンズ制御部７１からの信号に基いて、慣性負荷駆動部１２ｂによって駆動される構成としてもよい。この場合、レンズ駆動部１１ｂの極力近くに、慣性負荷駆動部１２ｂを配置し、双方が生じる制御力が実質的に等価となるように制御することが望ましい。図６に示される構成は、慣性負荷１２ａを機器配置設計の制約などからレンズ駆動部１１ｂと一体的に構成できないような場合に有効である。この場合も、慣性負荷１２ａはレンズ駆動信号に従って駆動されるので、振動制御部７２による、駆動レンズユニット１１の駆動反力を低減するための駆動信号の生成（Ｓ３１３〜Ｓ３１５）を省略することができる。

尚、上記説明では、駆動レンズユニット１１や慣性負荷１２ａ、慣性負荷駆動部１２ｂをひとつの制御軸の部分のみをとりあげて説明した。しかし、実際のレンズ駆動においては、これらを複数組み合わせて配置する場合が多く、上記の構成をそのような形で適用した場合も本発明の範囲内にはいることはいうまでもない。

また、本発明は、半導体露光装置に構成されるレンズ駆動機構、除振装置、および、その制御方法として利用可能である。

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７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Ｓ１１（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Ｓ１２（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Ｓ１３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハ基板を製造する。

ステップＳ１４（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Ｓ１５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップＳ１４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Ｓ１６（検査）ではステップＳ１５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Ｓ１７）する。

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。

図８は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップＳ２１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップＳ２２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を成膜する。ステップＳ２３（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Ｓ２４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップＳ２５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップＳ２６（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Ｓ２７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップＳ２８（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Ｓ２９（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。

第１実施形態による半導体露光装置の概略構成を示す図である。 第１実施形態による制御部の構成例を示すブロック図である。 第１実施形態による制御部の動作を説明するフローチャートである。 第２実施形態による制御部の構成例を示すブロック図である。 第３実施形態による投影レンズシステムの構成を模式的に示す図である。 第３実施形態による投影レンズシステムの構成を模式的に示す図である。 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。 図７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。

Claims (10)

1. 投影レンズを駆動するレンズ駆動機構を有する投影光学系を介してレチクルを透過した露光光によりウエハを露光する露光装置であって、
   前記レンズ駆動機構のためのレンズ駆動信号を生成し、前記レンズ駆動機構を制御するレンズ制御手段と、
   前記投影光学系に直接的又は間接的に制御力を加えるアクチュエータと、
   前記レンズ駆動信号に基づいて、前記レンズ駆動機構による前記投影レンズの駆動に起因する振動を低減するように前記アクチュエータを駆動するためのアクチュエータ駆動信号を生成し、前記アクチュエータを制御するアクチュエータ制御手段とを備えることを特徴とする露光装置。
2. 前記投影光学系を支持する定盤と、
   前記アクチュエータを含み、前記定盤を防振支持する支持手段とを更に備え、
   前記アクチュエータは前記定盤を介して前記投影光学系に制御力を加えることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記アクチュエータは、前記投影光学系に装着された質量体を移動させることにより、前記投影光学系に制御力を加えることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
4. 前記アクチュエータ制御手段は、前記アクチュエータによって前記レンズ駆動機構の駆動反力と等価な制御力が前記投影光学系に加えられるように前記アクチュエータ駆動信号を生成することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の露光装置。
5. 前記アクチュエータ制御手段は、前記レンズ駆動信号を並進及び回転の剛体運動モードに分け、剛体運動モードごとに補償演算を施して前記アクチュエータ駆動信号を生成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. 投影レンズを駆動するレンズ駆動機構を有した投影光学系を介してレチクルを透過した露光光によりウエハを露光する露光装置であって、
   前記レンズ駆動機構のためのレンズ駆動信号を生成し、前記レンズ駆動機構を制御するレンズ制御手段と、
   前記レンズ駆動機構により前記投影レンズが駆動される際に、前記投影レンズの駆動方向と同一自由度方向で且つ逆方向に動作するように、前記投影光学系に設けられた慣性負荷とを備えることを特徴とする露光装置。
7. 前記レンズ駆動信号に基づいて、前記慣性負荷を駆動する駆動機構を更に備えることを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
8. 前記レンズ制御手段は、像面の収差または倍率変化を補正するように前記レンズ駆動信号を生成することを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の露光装置。
9. レチクルを載置するレチクルステージ装置と、
   ウエハを載置するウエハステージ装置と、
   前記レチクルステージ装置と前記ウエハステージ装置を相互に同期して走査させながら、前記レチクル上のパターンを前記投影光学系を介して前記ウエハに投影するように、前記レチクルステージ装置及び前記ウエハステージ装置の移動を制御するステージ制御手段とを更に備え、
   前記レンズ制御手段は、前記レチクルステージ装置と前記ウエハステージ装置の同期走査にあわせて前記投影レンズを駆動するように前記レンズ駆動機構を制御することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の露光装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の露光装置により基板を露光するステップと、
    前記露光された基板を現像するステップとを備えることを特徴とするデバイス製造方法。

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