JP3648779B2 - 投影露光装置および露光方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、半導体集積回路、薄膜磁気ヘッド等の微細パターンの形成に使用される投影露光装置に係り、特に走査露光方式でマスクのパターンの像をウエハ上に露光する投影露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子又は液晶表示素子等をリソグラフィ工程で製造する際に、露光光の下でフォトマスク又はレチクル（以下「レチクル」と総称する。）のパターン像を投影光学系を介して感光基板上に投影する投影露光装置が使用されている。かかる投影露光装置においては、１回の露光により転写されるレチクルのパターン領域を大きくする、所謂大フィールド化に対する要求が高まっている。大フィールド化に対する要求に応えるためには、レチクル及び感光基板を所定の照明領域に対して同期して走査する、所謂スキャン露光方式が有効である。これにより、照明領域よりも広いレチクル上の領域を照明することができ、その照明されたレチクル上の領域内に設けられたパターンの像を感光基板上に形成することができる。
【０００３】
図５は従来のスキャン露光方式の投影露光装置を示している。図５において、ばねなどから成る防振手段２Ａ及び２Ｂを介してインバー（低膨張率の合金）よりなる第１コラム３が防振台１上に載置されている。第１コラム３の内部にはウェハステージ４が載置され、このウェハステージ４上に感光基板としてのウェハＷが保持されている。また、第１コラム３の上部に鏡筒５が固定され、鏡筒５の内部に投影光学系ＰＬが収納されている。なお詳細は図示しないが、ウェハステージ４はＸステージ４Ｘ、Ｙステージ４Ｙ、Ｚステージ４Ｚから成り、投影光学系ＰＬの光軸（Ｚ方向）に対してそれぞれＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向にウェハＷを位置決めするように構成されている。
【０００４】
第１コラム３上にインバーよりなる第２コラム６が固定され、第２コラム６の上部にＸ方向に摺動自在なレチクル走査ステージ７が載置され、レチクル走査ステージ７上に転写用のパターンが形成されたレチクルＲが保持されている。レチクルＲ上のパターンは照明光学系８から射出された露光光ＩＬによって照明され、レチクルＲ上のパターン像が投影光学系ＰＬを介してウェハＷ上に形成される。この場合、照明光学系８によるレチクルＲ上の照明領域は、例えば矩形のスリット状であり、その照明領域だけではレチクルＲ上の全パターン領域が照明されない。
【０００５】
そこで、露光時にはレチクル走査ステージ７を駆動することにより、その照明領域に対して、レチクルＲをその照明領域の長手方向に垂直な方向であるＸ方向に一定速度Ｖ１で走査する。これに同期して、Ｘステージ４Ｘを駆動することにより、ウェハＷをその照明領域内のレチクル像に対して−Ｘ方向に一定速度Ｖ２で走査する。投影光学系ＰＬによるレチクルＲからウェハＷへの投影倍率をβとすると、速度Ｖ２はβ・Ｖ１である。このようにして、レチクルＲ及びウェハＷを同期して走査することにより、レチクルＲの全パターンの像がウェハＷ上に投影露光される。その後、Ｘステージ４Ｘ及びＹステージ４Ｙを駆動することにより、ウェハＷ上の次の露光領域が投影光学系ＰＬの露光フィールド内に移動する。この際に、レチクル走査ステージ７、Ｘステージ４Ｘ及びＹステージ４Ｙの駆動により発生する振動は第１コラム３及び第２コラム６により減衰される。また、防振台１が設置されている床側からの振動は、防振手段２Ａ及び２Ｂにより吸収される。
【０００６】
このように、従来の投影露光装置では、防振台１の上に防振手段２Ａ、２Ｂを介して、第１コラム（基板ベース）３と、ウェハステージ（基板ステージ）４と、投影光学系５（ＰＬ）と、第２コラム（マスクベース）６と、レチクル走査ステージ（マスクステージ）７と、照明光学系８とから主に構成される装置本体を支承することにより、走査露光時に発生する振動を減衰するように構成されている。なお、本明細書においては、防振手段により防振台の上に支承される防振対象物を装置本体Ｂと総称することにする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図５に示すような従来の投影露光装置では、走査露光時に各ステージを駆動することにより発生する装置本体Ｂの防振台１に対する揺れの回転中心Ｃが装置の下方に位置していた。従って、回転中心Ｃに対して基板ベース３もマスクベース７も同じ側（上側）にあるので、図５（ｂ）に示すように、ウェハＷもレチクルＲも同位相の揺れ外乱を受けることになり、同方向に位置ズレ又は同期ズレを生じていた。しかも、投影レンズは反転投影なので、同方向に対する位置ズレ又は同期ズレは相乗的に作用し、投影像とウェハの被露光領域との間の位置ズレを悪化させることになり問題となっていた。
【０００８】
本発明は、上記のような従来の投影露光装置の有する問題点に鑑みて成されたものであり、ウェハ又はレチクルが載置されたステージを駆動する際に生じる揺れによる位置ズレ又は同期ズレが投影像とウェハの被露光領域との間の位置ズレに反映しない様に相殺し、あるいは最小限に抑えることにより、高い位置合わせ精度を得ることが可能な新規かつ改良された投影露光装置及び露光方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明が適用される投影露光装置は、図１に示すように、所定形状の照明領域内を照明する照明光学系（８）と、レチクル（Ｒ）を保持してその照明領域に対してレチクル（Ｒ）を相対的に走査するレチクルステージ（７）と、そのレチクルステージ（７）が載置されたレチクルベース（６）と、照明領域内のレチクル（Ｒ）上のパターンの像を感光基板上に投影する投影光学系（ＰＬ）と、その感光基板（Ｗ）を保持して照明領域の共役像に対して感光基板（Ｗ）を相対的に走査する基板ステージ（４）と、その基板ステージ（４）が載置された基板ベース（３）とから少なくとも構成される装置本体（Ｂ）と、この装置本体（Ｂ）を防振手段（２Ａ、２Ｂ）を介して支承する防振台（１）とを備えており、照明光学系（８）により照明された照明領域に対して相対的にレチクル（Ｒ）及び感光基板（Ｗ）を同期して走査することにより、レチクル（Ｒ）上のパターンの像を前記感光基板（Ｗ）上に投影することが可能である。
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点によれば、防振台（１）は、装置本体（Ｂ）の防振台（１）に対する走査露光時の揺れの回転中心（Ｃ）が、少なくとも感光基板（Ｗ）の載置高さ位置よりもレチクル（Ｒ）側にあるように、装置本体（Ｂ）を支承する。また本発明の第２の観点によれば、装置本体（Ｂ）の防振台（１）に対する走査露光時の揺れの回転中心（Ｃ）を、投影光学系（ＰＬ）の光軸（ＩＬ）に沿ったレチクル（Ｒ）と感光基板（Ｗ）との間を実質的にＭ：１（ただし、Ｍは投影光学系（ＰＬ）の投影倍率の逆数）に内分する位置に設定するように構成している。
【００１１】
また本発明の第３の観点によれば、さらに各ベースの耐外乱力が考慮され、マスクベース（７）の耐外乱力をＤＲ１、基板ベース（３）の耐外乱力をＤＲ２とした場合に、投影光学系（ＰＬ）の光軸（ＩＬ）に沿ったレチクル（Ｒ）と感光基板（Ｗ）との間を実質的にＭ×ＤＲ１：１×ＤＲ２に内分する位置に、装置本体（Ｂ）の防振台（１）に対する走査露光時の揺れの回転中心（Ｃ）を設定するように構成している。
【００１２】
そして、装置本体（Ｂ）の揺れの回転中心（Ｃ）の位置は、装置本体（Ｂ）の質量バランスと、防振台（１）による装置本体（Ｂ）の支承位置と、防振手段（２Ａ、２Ｂ）の剛性及び粘性とのうちの少なくとも何れか１つを調整することにより設定することが可能である。
また、本発明が適用される他の投影露光装置は、パターンを有するマスク（Ｒ）と感光基板（Ｗ）とを相対的に走査することによりそのパターンの像をその感光基板上に投影露光する投影露光装置において、そのパターンの像を感光基板上に反転投影する投影光学系（ＰＬ）と、少なくとも前記投影光学系を保持する装置本体（Ｂ）と、前記装置本体を支承する防振手段（２Ａ、２Ｂ）とを有し、その防振手段は、前記防振手段に対する前記装置本体の揺れの回転中心を、マスクが走査する走査面を含む第１平面と感光基板が走査する走査面を含む第２平面とで挟まれた空間内に設定するように構成されている。この場合、マスクの位置と感光基板の位置とはそれぞれレーザー干渉計（３５、３８）により計測され、そのレーザー干渉計の計測値に基づいてマスクと感光基板とが相対的に走査するものとすることができる。また、装置本体（Ｂ）はマスク（Ｒ）を保持して移動可能なマスクステージ（７）を含むことができ、感光基板（Ｗ）を保持して移動可能な基板ステージ（４）を含むこともできる。また、投影光学系（ＰＬ）の光軸に沿った方向における揺れの回転中心（Ｃ）の位置は、装置本体の質量バランスと、防振手段（２Ａ，２Ｂ）による装置本体の支承位置（Ｓ）と、防振手段（２Ａ，２Ｂ）の剛性及び粘性とのうちの少なくとも何れか１つを調整することにより設定することができる。この場合において、その支承位置（Ｓ）は、投影光学系（ＰＬ）の光軸に沿った方向における揺れの回転中心（Ｃ）の位置が、マスクが走査する走査面を含む第１平面と、感光基板が走査する走査面を含む第２平面との間を実質的にＭ：１に内分する位置に設定することができる。ここで、Ｍは投影光学系（ＰＬ）の投影倍率の逆数である。また、本発明が適用される更に他の投影露光装置は、マスク（Ｒ）に形成されたパターンの像を感光基板（Ｗ）上に反転投影する投影光学系（ＰＬ）と、少なくともその投影光学系を保持する装置本体（Ｂ）と、装置本体（Ｂ）を支承する防振手段（２Ａ、２Ｂ）とを有する投影露光装置において、その装置本体の揺れの回転中心（Ｃ）が、投影光学系の光軸に沿ったマスク（Ｒ）と感光基板（Ｗ）との間を実質的にＭ：１に内分する位置に設定されている。ここで、Ｍは前記投影光学系の投影倍率の逆数である。この場合において、投影光学系（ＰＬ）の光軸に沿った方向における揺れの回転中心（Ｃ）の位置は、装置本体（Ｂ）の質量バランスと、防振手段（２Ａ、２Ｂ）による装置本体（Ｂ）の支承位置（Ｓ）と、防振手段（２Ａ、２Ｂ）の剛性および粘性とのうちの少なくとも何れか１つを調整することにより設定することができる。また、その防振手段（２Ａ、２Ｂ）は、流体により防振を行なうと共に流体通路に設けられた絞りの径を変更しての剛性及び粘性を調整するものとすることができる。また、本発明による露光方法は、本発明に係る投影露光装置を用いて露光を行なうものである。
【００１３】
【作用】
本発明によれば、装置本体（Ｂ）の防振台（１）に対する揺れの回転中心（Ｃ）が少なくとも感光基板（Ｗ）の高さ位置よりもレチクル（Ｒ）側にあるように防振台（１）が装置本体（Ｂ）を支承するので、揺れの回転中心（Ｃ）をレチクル（Ｒ）と感光基板（Ｗ）の間に持ってくることができる。そのため、露光走査時に基板ステージ（４）とレチクルステージ（７）から受ける揺れの外乱が、図２に示すように、レチクル面とウェハ面では反対位相となり、外乱同士が相互に相殺するように作用するので、投影像の像ズレ量を減少することができる。
【００１４】
特に、装置本体（Ｂ）の質量バランスや、防振台（１）による装置本体（Ｂ）の支承位置や、防振手段（２Ａ、２Ｂ）の剛性及び粘性などを調整することにより、装置本体（Ｂ）の防振台（１）に対する揺れの回転中心（Ｃ）をレチクル（Ｒ）と感光基板（Ｗ）との間を実質的にＭ：１（ただし、Ｍは投影光学系（ＰＬ）の投影倍率の逆数）に内分する位置に設定すれば、露光走査時に基板ステージ（４）とレチクルステージ（７）から受ける揺れの外乱を、図２に示すように、レチクル面とウェハ面で反対位相とするだけでなく、投影倍率に等しい比率とすることができる。その結果、両ステージに位置ズレや位相ズレが生じても、それらのズレは回転運動時に相殺され、レチクル（Ｒ）の像はウェハ上の所定の位置に見かけ上静止して投影されるため、投影像とウェハの被露光領域との間の位置ズレが生じない。
【００１５】
さらに、高い位置合わせ精度が要求されるような場合には、各ベースの耐外乱力（ＤＲ１、ＤＲ２）を考慮して、装置本体（Ｂ）の防振台（１）に対する揺れの回転中心（Ｃ）を、レチクル（Ｒ）と感光基板（Ｗ）との間を実質的にＭ×ＤＲ１：Ｍ×ＤＲ２に内分する位置に設定することにより、露光走査時に生じる外乱力により両ステージに生じる位置ズレや位相ズレの、投影像とウェハの被露光領域との間の位置ズレに対する影響を最小限に抑えることが可能となる。また本発明によれば、マスク（Ｒ）が走査する走査面を含む第１平面と感光基板（Ｗ）が走査する走査面を含む第２平面とで挟まれた空間内に揺れの回転中心を設定しているので、マスクと感光基板が互いに走査した場合に生じる外乱を、マスクが走査する第１平面の位置と感光基板が走査する第２平面の位置とで互いに逆位相とすることができる。ここで、投影光学系（ＰＬ）はマスクのパターンを感光基板上に反転投影するので、マスクのパターンの位置ずれと感光基板上の被露光領域の位置ずれとは互いに相殺され、投影像の像ズレ量を減少することができる。特に、投影光学系（ＰＬ）の光軸に沿った方向における揺れの回転中心（Ｃ）の位置が、走査によるマスク（Ｒ）の移動面と、走査による感光基板の移動面との間を実質的にＭ：１（ただし、Ｍは投影光学系（ＰＬ）の投影倍率の逆数）に内分する位置となるように防振手段（２Ａ、２Ｂ）の支焦位置（Ｓ）を設定することにより、マスクの位置ずれ量と感光基板の位置ズレ量とを投影倍率（１／Ｍ）に比例した量とすることができ、マスクと感光基板との相対的なズレ量、すなわち感光基板上の被露光領域に対する投影像の像ズレ量を更に減少することができる。また、本発明によれば、少なくとも投影光学系（ＰＬ）を保持する装置本体（Ｂ）の揺れの回転中心（Ｃ）が投影光学系の光軸に沿ったマスク（Ｒ）と感光基板（Ｗ）との間を実質的にＭ：１（ただし、Ｍは前記投影光学系の投影倍率の逆数）に内分する位置に設定されるので、装置本体（Ｂ）が外乱により揺れた場合であってもマスクの位置ズレと感光基板の位置ズレとは互いに逆位相となり、更に投影倍率（１／Ｍ）に応じた量となるため、マスクと感光基板との相対的なズレ量、すなわち感光基板上の被露光領域に対する投影像の像ズレ量を最小限に抑えることができる。投影光学系（ＰＬ）の光軸に沿った方向における装置本体（Ｂ）の揺れの回転中心（Ｃ）の位置は、装置本体（Ｂ）の質量バランスと、防振手段（２Ａ、２Ｂ）による装置本体（Ｂ）の支承位置（Ｓ）と、防振手段（２Ａ、２Ｂ）の剛性及び粘性とのうちの少なくとも何れか１つを調整することにより設定することができる。このうち、防振手段（２Ａ、２Ｂ）は流体により防振を行なうと共に流体通路に設けられた絞り径を変更して剛性および粘性を調整するものとすることができる。これにより、容易に揺れの回転中心（Ｃ）を調整することができる。
【００１６】
【実施例】
以下に添付図面を参照しながら、本発明に基づいて構成された投影露光装置の実施例について詳細に説明する。図１は、本発明を適用可能な走査型投影露光装置の構成を示し、この図１において、レチクルＲに平行な面内で図１の紙面に平行な方向にＸ軸、図１の紙面に垂直な方向にＹ軸をとり、ＸＹ平面に垂直にＺ軸をとり、走査露光時の相対走査方向をＸ方向とする。なお、以下の説明において、図５に関連して説明した部分と実質的に同一の機能を有する構成部分については、同一符号を付してその詳細説明を省略することにする。
【００１７】
水銀ランプ２０からの露光用照明光は楕円鏡２１で第２焦点に集光される。この第２焦点には、モータ２２によって照明光の遮断と透過とを切り替えるロータリーシャッター２３が配置される。シャッター２３を通った照明光束はミラー２４で反射され、インプットレンズ２５を介してフライアイレンズ系２６に入射する。フライアイレンズ系２６の射出側には、多数の２次光源像が形成され、各２次光源像からの照明光はビームスプリッタ２７を介してレンズ系（コンデンサレンズ）２８に入射する。レンズ系２８の後側焦点面には、レチクルブラインド機構２９の可動ブレードＢＬが配置されている。可動ブレードＢＬは複数枚のブレードから構成され、それぞれ駆動系３０によりにより独立に移動可能であり、各ブレードＢＬのエッジにより開口ＡＰの形状がスリット状又は円弧状に規定される。なおその場合に、開口ＡＰの形状は、投影光学系ＰＬの円形イメージフィールド内に包含されるように定められる。
【００１８】
さて、ブラインド機構２９の位置で、照明光は均一な照度分布となり、ブラインド機構２９の開口ＡＰを通過した照明光は、レンズ系３１、ミラー３２、及びメインコンデンサレンズ３３を介してレチクルＲを照射する。このとき、ブラインド機構２９のブレードＢＬで規定された開口ＡＰの像がレチクルＲ下面のパターン面に結像される。このように、開口ＡＰで規定された照明光を受けたレチクルＲは、第２コラム６上を少なくともＸ方向に等速移動可能なレチクルステージ７に保持される。レチクルステージ７は、駆動器３４によってＸ方向の一次元走査移動、ヨーイング補正のための微小回転移動等を行う。またレチクルステージ７の一端にはレーザ干渉計３５からの測長ビームを反射する移動鏡３６が固定され、レチクルＲのＸ方向位置がレーザ干渉計３５によってリアルタイムに計測される。さらに第２コラム６には、レチクルステージ７の起動により励起される第２コラム６の回転加速度をリアルタイムで測定するための加速度センサ３６が設置されている。
【００１９】
レチクルＲに形成されたパターンの像は、投影光学系ＰＬによって、例えば１／５に縮小されてウェハＷ上に倒立逆像で結像される。ウェハＷは、第１コラム３上をＸＹＺ方向に移動可能なウェハステージ４上に載置されている。このウェハステージ４は、Ｘ方向に移動可能なＸステージ４ＸとＹ方向に移動可能なＹステージ４Ｙと、Ｚ方向に移動可能なＺステージ４Ｚとから構成される。なお図示の例では、Ｘステージは駆動系３７により駆動されるが、他のステージについても図示しない駆動系によりそれぞれ別個独立に駆動制御されるものとする。またウェハステージ４Ｘの一端にはレーザ干渉計３８Ｘからの測長ビームを反射する移動鏡３９Ｘが固定され、ウェハステージ４Ｘの座標位置がレーザ干渉計３８Ｘによってリアルタイムに計測される。さらに第１コラム３には、ウェハステージ４の起動により励起される第１コラム３の回転加速度をリアルタイムで測定するための加速度センサ４０が設置されている。また、ウェハステージ４Ｙの一端にもレーザ干渉計３８Ｙ（不図示）からの測長ビームを反射する移動鏡３９Ｙが固定され、ウェハステージ４Ｙの座標位置がレーザ干渉計３８Ｙによって計測される。
【００２０】
さらに、図５に示す従来の露光装置に比較して本実施例の露光装置の特徴的な点は、防振台１が、第１コラム３の外周部において上方に張り出すマウント部１Ａ、１Ｂを有している点である。また第１コラム３は水平方向張り出し部３Ａ、３Ｂを有しており、この張り出し部３Ａ、３Ｂが防振手段２Ａ、２Ｂを介してマウント部１Ａ、１Ｂに支承されることにより、装置本体Ｂ全体が支承される。そしてその際に防振台１及び防振手段２Ａ、２Ｂによる装置本体Ｂの支承点Ｓがウェハステージ４のウェハ載置面よりも高い位置にあるので、防振台１に対する装置本体Ｂの揺れの中心点Ｃはウェハステージ４とレチクルステージ７との間に設定されている。
【００２１】
このように構成された装置本体Ｂは、露光走査時にウェハステージ４やレチクルステージ７の加減速などにより、レチクル高さとウェハ高との間の揺れ中心（Ｃ）を中心として、図２（ａ）のように揺れを生じる。この時の、ウェハステージ４付近及びレチクルステージ７付近の揺れを、回転加速度センサ３６、４０によりそれぞれ測定すると、それぞれ図２（ｂ）（ｃ）に示すように反対位相の波形が得られる。
【００２２】
この点、従来の露光装置では、図５（ｂ）に示すようにウェハ付近とレチクル付近とで同位相のズレが生じていたので、レチクルステージ７とウェハステージ４の位置ズレ又は速度ズレ（例えば、レチクルステージ７の位置、速度をウェハステージ４側に換算した位置、速度に対するウェハステージ４の位置と速度とのズレ）が、投影光学系ＰＬを介して反転された場合に、相乗的に作用し、大きな投影像とウェハの被露光領域との間の位置ズレとなってしまうため、精度の高い位置合わせを行う上での障害になっていた。
【００２３】
しかしながら、本実施例の露光装置では、ウェハ付近とレチクル付近とでは反対位相のズレが生じるので、レチクルステージ７とウェハステージ４の位置ズレ又は速度差が相互に相殺するように作用し、投影像とウェハの被露光領域との間の位置ズレを小さくすることができ、より精度の高い位置合わせを行うことができる。
【００２４】
さらに本発明の別の実施例によれば、レチクルステージ７とウェハステージ４の位置ズレ又は速度ズレを相殺する際に、投影光学系ＰＬの投影倍率を考慮する。その場合には、装置本体Ｂの防振台１に対する走査露光時の揺れの回転中心Ｃは、投影光学系ＰＬの光軸に沿ったレチクルＲと感光基板Ｗとの間を実質的にＭ：１（ただし、Ｍは投影光学系ＰＬの投影倍率の逆数）に内分する位置に設定される。例えば、投影倍率が１／５である場合には、レチクルＲと感光基板Ｗとの間を５：１に内分する位置に回転中心Ｃを設定することができる。その結果、レチクル面付近及びウェハ面付近において発生する揺れ外乱を反対位相にするだけでなく、投影倍率に等しい比率とすることができるので、レチクルステージ４とウェハステージ４に位置ズレ又は速度ズレが生じても、投影光学系（ＰＬ）を介したレチクルの投影像をウェハ上の所定位置に見かけ上静止させることができるので、より高い精度の位置合わせが可能となる。
【００２５】
なお、装置本体Ｂの揺れの回転中心Ｃの高さ位置は、上記のように防振台１及び防振手段による装置本体Ｂの支承位置Ｓの高さを変更することにより最適化することができる。あるいは、装置本体Ｂの質量バランスを調整することによっても最適化することができる。一般的に、露光装置は下側の第１コラム３部分の質量よりも上側の第２コラム６部分の質量の方が大きくなる傾向があるが、例えばウェイトなどを用いることにより第１コラム３側と第２コラム６側の質量バランスを調整することにより、装置本体Ｂの揺れの回転中心Ｃの高さ位置を変更することができる。あるいは、オイル、エア、あるいはバネなどにより防振を行うことが可能な防振手段２Ａ、２Ｂの剛性及び粘性とを調整することによっても、装置本体Ｂの揺れの回転中心Ｃの高さ位置を変更することが可能である。従って、例えば防振手段２Ａ、２Ｂの高さ、剛性及び粘性を可調整とすることにより、容易に回転中心Ｃを最適化することができる。また支承位置Ｓの高さと、装置本体Ｂの質量バランスと、防振手段２Ａ、２Ｂの剛性及び粘性とを組み合わせて調整してもよい。
【００２６】
ところで、ある周波数の外乱が生じた場合に、レチクルステージ７と基板ステージ４とでは、図３に示すように、サーボ剛性（耐外乱力）が異なるため、外乱の影響がレチクルステージ７及び基板ステージ４の直接現れるわけではない。ここで、耐外乱力とは、ステージの位置サーボ系に対して、これを乱すように働く外力と、この外力によって生ずる位置ズレとの比である。従って、単に装置本体Ｂの揺れの回転中心ＣをレチクルＲとウェハＷとの間を実質的にＭ：１に内分する点に設定するだけでなく、投影像に対する外乱の影響を相殺することが望ましい。すなわち、レチクルステージ７と基板ステージ４の重量などが異なる場合には、各ステージの耐外乱力も異なり、この耐外乱力が投影像の位置ズレに影響を与えるので、より精度の高い位置合わせが要求される場合には、レチクルステージ７と基板ステージ４の耐外乱力を考慮することが望ましい。一般にステージコントローラ伝達関数は周波数の関数で表すので、耐外乱力も周波数の関数になる。なお、本実施例では説明の便宜のために、耐外乱力をある周波数の外乱がステージに加えられた場合に発生するステージの位置ズレ量の逆数（外乱／位置ズレ）として、図３に示しているが、本発明はこれに限定されない。本明細書における耐外乱力はステージの位置決め精度に影響を与える外乱がステージに加えられた場合に、その外乱に対するレチクルステージ７及び基板ステージ４の全ての剛性を含むものとする。
【００２７】
例えば、投影倍率が１／５であり、レチクルステージ７の耐外乱力ＤＲ＝１、基板ステージ４の耐外乱力ＤＲ２＝０．８であるとすると、両ステージに位置ズレ又は速度ズレが生じたとしてもレチクルの投影像をウェハ上の所定位置に見かけ上静止させるためには、装置本体Ｂの防振台１に対する揺れの回転中心Ｃを、レチクルＲとウェハＷとの間を実質的にＭ×ＤＲ１：１×ＤＲ２、すなわち、５：０．８に内分する位置に設定すればよい。
【００２８】
図４には、本発明に基づいて構成された投影露光装置のさらに別の実施例が示されている。なおこの実施例の投影露光装置の基本的構成は図１に示す投影露光装置と同様なので、同様の機能を有する構成部材については同じ番号を付することにより詳細説明は省略することにする。ただし、図４の実施例においては、防振手段２Ａ、２Ｂに加えて、防振台１の上面において第１コラム３の底面を支承する第２防振手段２Ｃ、２Ｄを設けている。この第２防振手段２Ｃ、２Ｄはオイル、エア、あるいはバネにより防振を行うもので、その剛性及び粘性を調整可能なものであることが好ましい。この第２防振手段２Ｃ、２Ｄは、もちろん防振台１と装置本体Ｂとの間で振動等の外力を減衰するためのものであるが、その剛性及び粘性を調整することにより、容易に防振台１に対する装置本体Ｂの回転中心Ｃを変更（光軸方向に関する回転中心Ｃの位置を変更）することができる。具体的には、第２防振手段２Ｃ、２Ｄの流体（オイル、エアなど）の絞り径を変えたり、あるいはバネの与圧量を変えるなどして、その剛性及び粘性を調整することができる。
【００２９】
以上、本発明に基づいて構成された投影露光装置を、防振手段が１対又は２対設けられた実施例を例に挙げて説明したが本発明はかかる例に限定されない。本発明の要旨は、走査露光時に各ステージに加えられる外乱の影響を見かけ上相殺するために、防振台に対する装置本体の揺れの回転中心の位置を調整する点にあるので、そのために、あらゆる種類、任意の数の防振手段を防振台と装置本体の任意の箇所に設置することが可能である。例えば、防振手段を光軸に沿った位置に配置することによっても、回転中心の位置を調整することが可能であるが、かかる実施例も、当然に本発明の技術的思想の範疇に包含される。また、本発明はレチクル上のパターン全体を照明して、レチクルのパターンの像をウエハ上に逐次形成するステップアンドリピートタイプの露光装置にも適用することができる。
【００３０】
以上説明したように本発明によれば、走査露光時に外乱によってマスクステージ及び基板ステージに加わる位置ズレ又は加速ズレが投影倍率比に等しくかつ投影方向と同様に逆位相となるので、外乱同士が相互に相殺するように作用する。従って、各ステージにズレが生じても、投影像の位置関係は見かけ上正しく保たれるので、高い精度の位置合わせを行なうことができる。また、本発明の露光方法によれば、走査露光時に外乱が加わる場合であっても高精度に位置合わせを行なって露光することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による投影露光装置の一実施例の概略を示す構成図である。
【図２】図１に示す投影露光装置の揺れの状態を示す説明図である。
【図３】図１に示す投影露光装置の耐外乱力の様子を示す説明図である。
【図４】本発明による投影露光装置の別の実施例の概略を示す構成図である。
【図５】従来の投影露光装置の構成及びその揺れの状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 防振台
１Ａ、１Ｂ マウント部
２Ａ、２Ｂ 防振手段
３ 第１コラム（基板ベース）
３Ａ、３Ｂ 張り出し部
４ 基板ステージ
５ 鏡筒
６ 第２コラム（レチクルベース）
７ レチクルステージ
ＰＬ 投影光学系
Ｗ ウェハ
Ｒ レチクル
Ｃ 揺れ中心
Ｓ 支承点

Claims (14)

1. 所定形状の照明領域内を照明する照明光学系と、マスクを保持して前記照明領域に対して前記マスクを相対的に走査するマスクステ−ジと、前記マスクステ−ジが載置されたマスクベ−スと、前記照明領域内の前記マスク上のパタ−ンの像を感光基板上に投影する投影光学系と、前記感光基板を保持して前記照明領域の共役像に対して前記感光基板を相対的に走査する基板ステ−ジと、前記基板ステ−ジが載置された基板ベ−スとから少なくとも構成される装置本体と、この装置本体を防振手段を介して支承する防振台とを有し、
   前記照明領域に対して相対的に前記マスク及び前記感光基板を同期して走査することにより、前記マスク上のパタ−ンの像を前記感光基板上に投影する投影露光装置において、
   前記防振台は、前記装置本体の前記防振台に対する走査露光時の揺れの回転中心が、少なくとも前記感光基板の高さ位置よりも前記マスク側にあるように前記装置本体を支承することを特徴とする、投影露光装置。
2. 所定形状の照明領域内を照明する照明光学系と、マスクを保持して前記照明領域に対して前記マスクを相対的に走査するマスクステ−ジと、前記マスクステ−ジが載置されたマスクベ−スと、前記照明領域内の前記マスク上のパタ−ンの像を感光基板上に投影する投影光学系と、前記感光基板を保持して前記照明領域の共役像に対して前記感光基板を相対的に走査する基板ステ−ジと、前記基板ステ−ジが載置された基板ベ−スとから少なくとも構成される装置本体と、この装置本体を防振手段を介して支承する防振台とを有し、
   前記照明領域に対して相対的に前記マスク及び前記感光基板を同期して走査することにより、前記マスク上のパタ−ンの像を前記感光基板上に投影する投影露光装置において、
   前記装置本体の前記防振台に対する走査露光時の揺れの回転中心を、前記投影光学系の光軸に沿つた前記マスクと前記感光基板との間を実質的にＭ：１（ただし、Ｍは前記投影光学系の投影倍率の逆数）に内分する位置に設定することを特徴とする、投影露光装置。
3. 所定形状の照明領域内を照明する照明光学系と、マスクを保持して前記照明領域に対して前記マスクを相対的に走査するマスクステ−ジと、前記マスクステ−ジが載置されたマスクベ−スと、前記照明領域内の前記マスク上のパタ−ンの像を感光基板上に投影する投影光学系と、前記感光基板を保持して前記照明領域の共役像に対して前記感光基板を相対的に走査する基板ステ−ジと、前記基板ステ−ジが載置された基板ベ−スとから少なくとも構成される装置本体と、この装置本体を防振手段を介して支承する防振台とを有し、
   前記照明領域に対して相対的に前記マスク及び前記感光基板を同期して走査することにより、前記マスク上のパタ−ンの像を前記感光基板上に投影する投影露光装置において、
   前記マスクベ−スの耐外乱力をＤＲ１、前記基板ベ−スの耐外乱力をＤＲ２とした場合に、前記投影光学系の光軸に沿つた前記マスクと前記感光基板との間を実質的にＭ×ＤＲ１：１×ＤＲ２に内分する位置に、前記装置本体の前記防振台に対する走査露光時の揺れの回転中心を設定することを特徴とする、投影露光装置。
4. 前記揺れの回転中心の位置は、前記装置本体の質量バランスと、前記防振台による前記装置本体の支承位置と、前記防振手段の剛性及び粘性とのうちの少なくとも何れか１つを調整することにより設定されることを特徴とする、請求項１から３の何れか一項に記載の投影露光装置。
5. パターンを有するマスクと感光基板とを相対的に走査することにより前記パターンの像を前記感光基板上に投影露光する投影露光装置において、
   前記パターンの像を前記感光基板上に反転投影する投影光学系と、
   少なくとも前記投影光学系を保持する装置本体と、
   前記装置本体を支承する防振手段とを有し、
   前記防振手段は、前記防振手段に対する前記装置本体の揺れの回転中心を、前記マスクが走査する走査面を含む第１平面と前記感光基板が走査する走査面を含む第２平面とで挟まれた空間内に設定することを特徴とする投影露光装置。
6. 前記マスクの前記第１平面内での位置と前記感光基板の前記第２平面内での位置とは、それぞれレーザー干渉計により計測され、前記レーザー干渉計の計測値に基づいて前記マスクと前記感光基板とが相対的に走査することを特徴とする請求項５記載の投影露光装置。
7. 前記装置本体は、前記マスクを保持して移動可能なマスクステージを含むことを特徴とする請求項５または６記載の投影露光装置。
8. 前記装置本体は、前記感光基板を保持して移動可能な基板ステージを含むことを特徴とする請求項５から７の何れか一項記載の投影露光装置。
9. 前記投影光学系の光軸に沿った方向における前記揺れの回転中心の位置は、前記装置本体の質量バランスと、前記防振手段による前記装置本体の支承位置と、前記防振手段の剛性及び粘性とのうちの少なくとも何れか１つを調整することにより設定されることを特徴とする請求項５から８の何れか一項記載の投影露光装置。
10. 前記投影光学系の光軸に沿った方向における前記防振手段による前記装置本体の支承位置は、前記投影光学系の光軸に沿った方向における前記揺れの回転中心の位置が、前記第１平面と前記第２平面との間を実質的にＭ：１（ただし、Ｍは前記投影光学系の投影倍率の逆数）に内分する位置となるように決定されることを特徴とする請求項９記載の投影露光装置。
11. マスクに形成されたパターンの像を感光基板上に反転投影する投影光学系と、少なくとも前記投影光学系を保持する装置本体と、前記装置本体を支承する防振手段とを有する投影露光装置において、
    前記装置本体の揺れの回転中心が、前記投影光学系の光軸に沿った前記マスクと前記感光基板との間を実質的にＭ：１（ただし、Ｍは前記投影光学系の投影倍率の逆数）に内分する位置に設定されることを特徴とする投影露光装置。
12. 前記投影光学系の光軸に沿った方向における前記揺れの回転中心の位置は、前記装置本体の質量バランスと、前記防振手段による前記装置本体の支承位置と、前記防振手段の剛性及び粘性とのうちの少なくとも何れか１つを調整することにより設定されることを特徴とする、請求項１１に記載の投影露光装置。
13. 前記防振手段は、流体により防振を行うと共に流体通路に設けられた絞りの径を変更して剛性および粘性を調整することを特徴とする請求項１２記載の投影露光装置。
14. マスクに形成されたパターンの像を感光基板上に投影露光する露光方法において、
    請求項１から１３の何れか一項記載の露光装置を用いて前記感光基板を露光することを特徴とする露光方法。

Images