JP3918200B2 - リソグラフィ装置の製造方法及びリソグラフィ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、半導体デバイスや液晶表示デバイス等を製造する際に使用されるリソグラフィ装置の設計、製作方法に関するものであり、特に走査露光方式のリソグラフィ装置に適した設計、製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体デバイス（メモリ、プロセッサ、カスタムＩＣ等）や液晶表示デバイス（ＴＦＴ型のテレビ用、ノート型パソコン用等）は益々微細化が進むとともに、デバイス自体も大型化してきた。特に半導体デバイスの製造現場では、従来から１／５縮小投影露光装置（ステッパー）を使って半導体ウェハ上にレチクル（マスク）の回路パターンを投影転写し、そのウェハを現像して所定のプロセス（ＣＶＤ、エッチング等）を行っている。
【０００３】
従来のステッパーは、円形視野を持つ投影レンズ系を介してウェハ上の局所的な領域にレチクルの回路パターン像を投影露光するものであり、１回の露光で転写可能なデバイスのサイズは投影レンズ系の視野直径で制限されていた。このためデバイス製造現場からの要求で、デバイスサイズの変更、集積度（解像度）の増大が必要とされるたびに、投影視野（直径）を大きくしつつ解像度（開口数）を向上させた投影レンズ系を搭載したステッパーが導入されていた。
【０００４】
ところが、投影視野の大型化と開口数の増大は、いずれも投影レンズ系を構成する光学素子の大口径化を意味し、投影レンズ系の量産化に多大な苦労が伴う。特に波長２４８ｎｍまたは１９３ｎｍの紫外線を放射するエキシマレーザ光源を用いた投影露光装置では、ウェハ側の開口数（Ｎ．Ａ．）を０．６程度、投影視野の直径を３０ｍｍ程度としたとき、直径１３０〜２４０ｍｍ程度の複数枚の石英レンズと直径１３０〜１７０ｍｍ程度の複数枚の螢石レンズとを２０枚以上組み合わせた投影レンズ系が搭載される。しかしながら、このような大口径の石英レンズや螢石レンズを大量に製造するのは、通常のレンズ硝材を製造するよりも格段に難しい。そこで最近、同じ投影レンズ系を使っても従来のステッパーより大きなデバイスサイズに対応できる手法として、縮小投影に適応した走査露光方式、謂所ステップ・アンド・スキャン方式が注目されてきた。
【０００５】
このステップ・アンド・スキャン方式の原理自体は、例えばＪ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．，１７（５）Ｓｅｐ．／Ｏｃｔ．１９８０の第１１４７頁〜１１５５頁に各種の露光手法の１つとして紹介されている。ただしこの文献では、円弧スリット状の投影視野を持った縮小投影光学系を用いたステップ・アンド・スキャン方式として説明されている。
【０００６】
また、投影レンズ系の円形視野を直線スリットで制限して走査露光に利用できることは、例えばＳＰＩＥ Ｖｏｌ．９２２ Ｏｐｔｉｃａｌ／Ｌａｓｅｒ Ｍｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ（１９８８）の第２５６頁〜２６８頁に紹介されており、さらに特開平４−２７７６１２号公報には、円形視野を有する縮小投影レンズ系を使って実効的な投影視野を円形視野内で直径に沿ってスリット状（矩形状）に制限したステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置が開示されている。
【０００７】
このようなステップ・アンド・スキャン方式の縮小投影露光装置では、回路パターンが描画されたレチクルと感光基板（ウェハ）とを縮小投影レンズ系を挟んで対向させ、レチクルとウェハとを投影倍率（１／５又は１／４）と同じ速度比で等速走査させなければならない。このためレチクルを保持するレチクルステージとウェハを保持するウェハステージは、少なくとも走査露光時の移動方向に関して厳密な速度制御のもとで極めてスムースに移動することが要求される。
【０００８】
このため、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置では従来のステッパーと異なり、ウェハステージ等の停止精度（位置決め精度）やステッピング精度だけでなく、各ステージの走査移動中の動特性の精度もウェハ上に露光される回路パターン像の転写精度（線幅誤差、像歪み、倍率誤差等の像質劣化）を左右する重要なファクターとなる。
【０００９】
このため、例えばＳＰＩＥ Ｖｏｌ．１０８８ Ｏｐｔｉｃａｌ／ＬａｓｅｒＭｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ_（１９８９）の第４２４頁〜４３３頁に紹介された従来のステップ・アンド・スキャン方式では、浮上型ステージの位置をレーザ干渉計で計測しつつ特別なリニアモータを駆動してスムースな等速制御を実現している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような従来のステップ・アンド・スキャン方式の露光装置では、１枚のウェハを露光処理している間、レチクルステージとウェハステージがほとんど絶え間なく移動しているために、装置内の各構造物に発生する応力や機械的な歪みの挙動も時々刻々変化し、そのように刻々変化する装置環境のもとでウェハの露光を安定に行わなければならない。
【００１１】
そのためには、露光装置を構成する個々の機構要素（レチクルステージ機構、ウェハステージ機構、或いはそれらの各ステージ機構と投影光学系とを取り付けるコラム構造体）毎に最適な構造設計を行い、最適な制御が達成できるようにしなければならない。このように、露光装置を構成する特定の要素機構、例えばウェハステージ機構のみに対して構造解析的なシミュレーションを行って機構系の構造から想定されるステージ単体の性能を模索する手法は、例えば１９９２年４月１〜３日の日本機械学会第６９期通常総会講演会での講演論文集（Ｖｏｌ．Ｃ）の第１１〜１３頁に、「高速・高精度位置決めステージの開発」と題して紹介されている。
【００１２】
しかしながら、この種の投影露光装置（ステッパー、アライナーも含む）は、各機構系のみを最適化したとしても必ずしも目標の転写精度が得られるとは限らない。なぜなら、露光装置の転写精度は、各機構系の特性だけではなく、それを制御する各制御系（駆動モータやレーザ干渉計）の特性、コラム構造体の特性、或いはそれらを収納するクリーンチャンバー内の空調条件（送風による空気流等）や設置場所の床振動等の要素によっても左右されるからである。従って、従来のように特定の機構系のみの構造解析シミュレーションを行ってその特定の機構系だけを最適化（固有モードの最適化）しても、露光装置の総合転写精度をそのシミュレーション結果から正確に予測することは難しかった。
【００１３】
従来の設計、製造手法においては、過去の経験則に基づいて各機構系と各制御系とを単独に最適化しただけで露光装置全体を組み上げてしまうため、総合転写精度の推定は装置完成後のシミュレーションや実際のテスト露光による評価を待つことになる。このため、目標性能を満たす露光装置を完成させるためには、多くの試作や各部分毎の性能実験を繰り返す必要があり、装置開発に長い期間を要すると言った問題があった。
【００１４】
さらに、装置完成後に発見された不具合の改善に際しても、それが十分な精度で改善されるまで、改良部分や改良部品の設計、製作、組立、測定を繰り返す必要があり、これも露光装置の量産化までの期間を長くしていた。また、改良部分や改良部品の完成度の測定、或いはその改良を施して得られる精度測定には、ナノオーダーの計測精度が要求されることから、信頼性のあるデータを取得するためには大がかりな設備が必要となり、これは製造コストの高騰、半導体製造メーカーへの装置納入の遅れを意味する。
【００１５】
そこで本発明は、以上のような問題点を解決し、開発期間を短縮するとともに開発コストを低減したリソグラフィ装置の製造方法を得ることを目的とする。さらに本発明は、製造経験のない新規機能を搭載したリソグラフィ装置の開発リスクを大幅に小さくした製造方法を得ることを目的とする。さらに本発明は、試作製造した後のリソグラフィ装置を評価して不具合が発見されたときの修正、手直し作業の手間を最小にするような製造方法を得ることを目的とする。
【００１６】
本発明の第１のリソグラフィ装置の製造方法は、マスク（レチクルＲ）を照明用の照射系（２〜８）、前記マスクを保持するマスクステージ（ＲＳＴ）、感応基板（ウエハＷ）を保持して２次元移動する基板ステージ（ＷＳＴ）、少なくともマスクステージと基板ステージとが取り付けられるコラム構造体（ＣＬ２、ＣＬ３）、複数の駆動源（１１、１３）と複数の干渉計（１０、１２）を含み基板ステージとマスクステージとの移動を制御する制御系（１４）、及び照射系、基板ステージとマスクステージ、コラム構造体、制御系の駆動源、および干渉計を空調環境内に収納するチャンバーとを備え、マスクの回路パタ−ンを感応基板上に所定の転写精度で露光するリソグラフィ装置を製造する方法に適用される。
【課題を解決する為の手段】
【００１７】
そして本発明の特徴的な工程においては、(a) 少なくとも基板ステージ（WST）とマスクステージ（RST）とコラム構造体（CL、CL2、CL3）とを含む機構系の設計データに基づいて機構系の解析用モデルを作成するとともに、制御系の特性モデルを作成する段階と（ステップ２０２、２０３）と、(b) 解析用モデルに基づいて基板ステージ（WST）とマスクステージ（RST）とを駆動した際の機構系の着目点における振動の伝達特性を制御系の特性モデル内に反映させてリソグラフィ装置の運動系の全体特性モデルを作成する段階と（ステップ２０４、２０５）、(c) 基板ステージ（WST）とマスクステージ（RST）とを加減速するための移動条件とリソグラフィ装置の設置場所の振動を含む外乱情報とを全体特性モデルに加味することにより基板ステージ（WST）とマスクステージ（RST）との移動中の回路パタ−ンの転写精度を算定する段階と（ステップ２０７）、 (d) 算定された転写精度が目標値に達しないときは、機構系の設計データまたは制御系の設計データの少なくとも一部を修正して目標値が得られるまで段階(a)、(b)、(c)を再実行する段階（ステップ２０８）と；(e) 転写精度が目標値に達しているときには、そのときに用いた機構系の設計データと制御系の設計データに従って少なくとも基板ステージ（WST）とマスクステージ（RST）とコラム構造体とを製作する段階（ステップ２０９、２１１、２１３）とを実行するようにした。
また、本発明の第２のリソグラフィ装置の製造方法は、少なくとも１つの移動ステージ（WST）を含む機構系と、移動ステージ（WST）の移動を制御する制御系とを備え、移動ステージ（WST）に載置された感応基板に回路パタ−ンを露光するリソグラフィ装置の製造方法であって、(a) 機構系の設計データに応じて機構系の第１解析モデルを作成するとともに、制御系の設計データに応じて制御系の第２解析モデルを作成するステップ（ステップ２０２、２０３）と、(b) 第１解析モデルに基づいて移動ステージ（WST）を駆動した際の機構系の着目点における振動の伝達特性と、第２解析モデルとに応じて全体特性モデルを作成するステップ（ステップ２０４、２０５）と、(c) 移動ステージ（WST）の移動条件と、リソグラフィ装置の設置場所の振動を含む外乱情報とに基づいて全体特性モデルに対する移動ステージの移動中の製造精度を決定するステップ（ステップ２０７、２０８）と、を含んでいる。
また、本発明のリソグラフィ装置は、レチクル（R）を保持するレチクルステージ（RST）と、感応基板（ｗ）を保持する基板ステージ（WST）とを有する機構系と、機構系を制御する制御系とを備え、レチクル（R）の回路パタ−ンを感応基板（ｗ）に露光するリソグラフィ装置であって、プログラムに従って、レチクルステージ（RST）及び基板ステージ（WST）を移動して感応基板（ｗ）への露光動作を制御するステージ制御ユニット（１４）と、レチクルステージ（RST）及び基板ステージ（WST）を駆動した際の機構系の着目点における振動の伝達特性と、レチクルステージ（RST）と基板ステージ（WST）との移動条件と、リソグラフィ装置の設置場所の振動を含む外乱情報とを記憶するコンピュータ（２０）とを備え、レチクルステージ（RST）と基板ステージ（WST）との移動中の露光精度をシュミレーションしている。
【００１８】
【発明の実施の態様】
本発明では装置の開発設計の段階で、機構系の解析用モデルから特定される特性データ（機構系の伝達関数）を制御系の特性モデル内に反映させて装置内の運動系の全体特性モデル、特にレチクルステージとウェハステージの各運動に関する伝達関数を使ったシグナルフロー線図（ＳＦＣ）によるモデルを決定し、この全体特性モデルに対して実際の運動量の情報（加減速情報）と装置稼働時に想定される外乱情報（チャンバー内の空調による空気振動、干渉計の光路空調による影響、チャンバーの動力源の振動や予想される設置場所の床振動等）を加えることで、露光時に得られる転写精度（線幅の変化量、像歪み量、倍率変化量、フォーカス変動量、ショット内の解像力むら等）を予測できるようにした。
【００１９】
このため、大掛かりで高価な測定装置を使って装置の各部の性能を実測して転写精度を予測するためにリソグラフィ装置全体を試作する必要がなくなり、また多くのテスト露光を繰り返して転写精度を確認して不具合を見極める作業や精度改善を探る作業においても、改良のための部品を実際に作り直したり、その改良部品を実際に装置に装着して再度転写精度を測定する必要がほとんどなくなるので、装置の開発期間が大幅に短縮されるとともに、最終的な転写精度を目標値にもたらすために、改良部品、改善機構を実際に作ることなく多くの改良案、改善案を短時間の間に試行することができる。
【００２０】
また本発明は、レチクルのパターンを感光基板上のショット領域に露光する際に、レチクルと感光基板とのアライメント精度が絶えず振動の影響を受けて劣化する危険性の高い走査型露光装置の開発、設計、製造に好適である。特に縮小投影光学系を搭載した走査露光装置では、ウェハ上の１つのショット領域を露光する間にレチクルステージとウェハステージとが投影光学系に対して一定の速度比で移動し、その後次のショット領域の露光のためにウェハステージが一定量ステッピング移動するので、通常のステッパーと比べると装置内の各構造物には固有の振動が発生しやすく、これが転写精度の劣化を招くことになる。
【００２１】
しかしながら本願の方法では、そのように露光装置内の各部に発生しやすい振動の状況を特定するために、予め機構系の解析用モデルから特定される特性データと制御系の特性モデルとの両方を組み合わせて作成した全体特性モデルを用意し、この全体特性モデルを使って各機構系を運動させたときに必然的に生じる振動状況と、チャンバー内の空調等の外乱によって生じる振動状況とを総合的にシミュレーションして、それらの振動の影響を含めて転写精度を確認しているので、実際の露光装置の稼働状態での精度評価が可能となる。
【００２２】
そこで以下、本発明の好適な実施の態様として走査型露光装置の設計、製造の手順を図面を参照して説明するが、その前に典型的な走査露光装置の一例を図１を参照して説明しておく。その図１は、走査露光装置を構成する各機能ユニットをブロック化して表したものであり、ここではチャンバーを省略してある。
［好適な装置構成の説明］
図１は、露光用の光源としてＫｒＦ、ＡｒＦエキシマレーザ光源１を使った走査露光装置の典型的な構成を示す。その光源１は、発振段階で紫外域のレーザ光を放射するもの以外に、固体（ＹＡＧ）レーザ光源からの波長１μｍ代のレーザ光を異なる複数の周波数で位相変調してスペクトル幅を拡大してから波長変換素子に入射し、波長０．２μｍ代の紫外域の高調波レーザを放射するもの、あるいはこの種の露光装置でよく使われている水銀放電ランプであってもよい。
【００２３】
さて、レーザ光源１からの照明光は、レンズ系とフライアイレンズ系とで構成される均一化光学系２、ビームスプリッタ３、光量調整用の可変減光器４、ミラー５、及びリレーレンズ系６を介してレチクルブラインド機構７を均一な照度分布で照射する。レチクルブラインド７でスリット状または矩形状に制限された照明光は結像レンズ系８を介してレチクルＲ上に照射され、レチクルＲ上にはレチクルブラインド７の開口の像が結像される。
【００２４】
レチクルＲに形成された回路パターン領域のうち、レチクルブラインド７で制限された照明光によって照射される部分の像は、両側テレセントリックで投影倍率１／４、像側開口数０．７、像側の視野直径が２７〜３０ｍｍ程度の縮小投影レンズ系ＰＬを介して感光基板としてのウェハＷ上に結像投影される。そしてこの投影レンズ系ＰＬの物体面側に配置されるレチクルＲは、走査露光時に少なくとも１次元に定速移動するレチクルステージＲＳＴに保持され、投影レンズ系ＰＬの像面側に配置されるウェハＷは、走査露光時に少なくとも１次元に定速移動するとともに、それと直交した方向にも移動するように２次元移動可能なウェハステージＷＳＴに保持される。
【００２５】
レチクルステージＲＳＴの移動位置（走査方向とそれに直交した方向の各移動量、及び回転方向の変位量）は、レチクルステージＲＳＴに固定された移動鏡Ｍｒとレーザ干渉計システム１０とで逐次計測され、その移動はリニアモータや微動直線アクチュエータ等で構成される駆動系１１によって行われる。またウェハステージＷＳＴの移動座標位置（走査方向とそれに直交した方向の各移動量、及び回転方向の変位量）は、投影レンズ系ＰＬの下部に固定された基準鏡ＭｆとウェハステージＷＳＴ上の移動鏡Ｍｗとの距離変化を計測するレーザ干渉計システム１２で逐次計測され、その移動は送りねじ回転用の直流モータ、リニアモータ、或いは微動アクチュエータ等で構成される駆動系１３によって行われる。
【００２６】
ステージ制御ユニット１４は、干渉計システム１０による計測情報に基づいて駆動系１１を最適に制御するＣＰＵを含むレチクル側のコントロール回路と、干渉計システム１２による計測情報に基づいて駆動系１３を最適に制御するＣＰＵを含むウェハ側のコントロール回路とを含み、走査露光時にレチクルＲとウェハＷとを同期走査するときは、その両方のコントロール回路が各駆動系１１、１３を協調制御する。
【００２７】
また露光装置全体を統括的に制御するメインコンピュータ２０は、ステージ制御ユニット１４内の各ＣＰＵと相互にコマンドやパラメータをやり取りして、オペレータが指定したプログラムに従って最適な露光処理を実行する。そのためにオペレータとコンピュータ２０とのインターフェイスを成す操作パネルユニット２０（入力デバイスと表示デバイスを含む）２１が設けられる。
【００２８】
さらに、光源１がエキシマレーザ光源であるときは、メインコンピュータ２０とインターフェイスされたレーザ制御ユニット２５が設けられ、このユニット２５は、レーザ光源１のパルス発振のモード（ワンパルスモード、バーストモード、待機モード等）を制御するとともに、放射されるパルスレーザ光の平均光量を調整するためにレーザ光源１の放電用高電圧を制御する。また光量制御ユニット２７は、ビームスプリッタ３で分割された一部の照明光を受光する光電検出器２６からの信号に基づいて、適正な露光量が得られるように可変減光器４を制御するとともに、パルス照明光の強度（光量）情報をレーザ制御ユニット２５とメインコンピュータ２０に送る。
【００２９】
ところで図１の露光装置には、レチクルＲとウェハＷとのアライメントを達成するために、レチクルＲを所期位置に設定するレチクルアライメント系（ＲＡ系）３０、投影レンズ系ＰＬを通してウェハＷ上の位置合わせマークを検出するＴＴＬアライメント系３１、そして投影レンズ系ＰＬの外部に固定されてウェハＷ上のマークを検出するオフアクシス・アライメント系３２が設けられている。これらのＴＴＬアライメント系３１とオフアクシス・アライメント系３２は、１枚のウェハの露光処理の直前に、ウェハＷ上のいくつかのショット領域に付随した複数のマークを順次検出して、ショット領域の正確な配列座標を決定するために使われる。
【００３０】
また、温度や湿度が制御された清浄な気体をウェハ側の干渉計システム１２の測長ビームや基準ビームの光路とほぼ垂直な方向から層流化して噴出する送風ダクト３５が設けられている。この送風ダクト３５によって、測長光路、基準光路の空気温度むら（温度の異なる空気塊のゆっくりした移動）を無くすことで干渉計システム１２の計測値の揺らぎが低減される。尚、図１では省略したが、このような送風ダクトはレチクル側の干渉計システム１０の測長光路に対しても同様に設けるのが望ましい。
【００３１】
ところで、図１に示した露光装置を構成する各要素機構は図２に示すように、例えば３つのコラム構造体ＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３に分けて取り付けられる。図１に示した均一化光学系２、ビームスプリッタ３、可変減光器４、ミラー５、リレー系６、ブラインド機構７、及び結像レンズ系８からなる照明系は照明系コラム構造体ＣＬ１に取り付けられ、レチクルステージＲＳＴ、投影レンズ系ＰＬ、干渉計１０、駆動系１１、ＲＡ系３０、ＴＴＬアライメント系３１、オフ・アクシスアライメント系３２等は投影系コラム構造体ＣＬ２に取り付けられ、ウェハステージＷＳＴ、干渉計システム１２、駆動系１３、送風ダクト３５等はベースコラム構造体ＣＬ３に取り付けられる。
【００３２】
そして、照明系コラム構造体ＣＬ１はその全体の重心部分で支柱ＫＳを介してベースコラム構造体ＣＬ３上に固定され、投影系コラム構造体ＣＬ２もベースコラム構造体ＣＬ３上に結合されて一体化される。そして、ベースコラム構造体ＣＬ３は防振台ＡＩＳを介して設置建物の床面ＦＬ上に載置される。この防振台ＡＩＳは床面ＦＬからの振動が露光装置本体（コラム構造体）へ伝わるのを防止するとともに、露光装置内の重量体（特にステージＲＳＴ、ＷＳＴ）の移動による装置全体の重心変化による傾き（揺れ）を防止する機能を有している。
【００３３】
また図２の照明系コラム構造体ＣＬ１の一部に設けられたポート部ＰＴは、エキシマレーザ光源１からのビームを導入するためのもので、露光装置全体の中で床面ＦＬに対する傾きや揺れが最も少ない部分の近傍に設けられる。さらにポート部ＰＴ内にはミラーが設けられ、図２のように垂直に配置されたパイプＴＢを通して導かれるレーザ光源１からのビームを反射して照明系コラム構造体ＣＬ１に導入する。そのポート部ＰＴの取付け方向を変えることで、パイプＴＢの方向を水平にすることができ、レーザ光源１の設置場所、設置方向に自由度を持たせている。
【００３４】
以上のような露光装置の全体構造のうち、本実施例では特にレチクルステージＲＳＴ、ウェハステージＷＳＴ、投影系コラム構造体ＣＬ１、及びベースコラム構造体ＣＬ２の複合構造体を機構系の解析用モデルとし、それに基づいて運動系に関する全体特性モデルを作成して転写精度（露光精度）をシミュレーションするものとする。そこで、まず本実施例で適用される機構系の解析モデルについて説明する。
【００３５】
［機構系の構造解析用モデルの説明］
図４は本実施例で想定した機構系の解析用モデルの一例を示す斜視図である。この図４の構造は図２に示した各コラム構造体の形状と若干異なるが、それは機構系のモデル上でシミュレーションに影響しないと考えられる部分を省略、または変形したからであり、特に投影系コラム構造体ＣＬ２とベースコラム構造体ＣＬ３とは１つのコラム構造体ＣＬとしてまとめてある。
【００３６】
まず図４において、レチクルステージＲＳＴはＹ方向（走査露光方向）に伸びた直線ガイド部１００Ａ、Ｂにエアベアリングで案内されてＹ方向に１次元移動するように構成され、その移動は図１中の駆動系１１として設けられた２つのリニアモータ１０２（可動子１０２Ａと固定子１０２Ｂ）、１０３（可動子１０３Ａと固定子１０３Ｂ）によって行われる。各リニアモータの固定子１０２Ｂ、１０３Ｂは、ガイド部１００Ａ、Ｂが取付けられる固定ベース部１０５上に固定され、この固定ベース部１０５はコラム構造体ＣＬの上方に取付けられる。またレチクルステージＲＳＴのＸ方向の移動も適当な直線アクチュエータ（ピエゾ素子、ボイスコイルモータ、機械的なプッシュ・プル機構）によって行われるが、ここでは図示を省略してある。
【００３７】
コラム構造体ＣＬは図４に示すようにベース板１０７の４隅に立てられた４本の支柱を有し、その支柱で囲まれたベース板１０７上にはウェハステージＷＳＴ用の定盤１０９が取り付けられる。このステージＷＳＴは定盤１０９上に支持された直線ガイドで案内されてＹ方向に１次元移動するＹステージ部と、このＹステージ部の上を直線ガイドに沿ってＸ方向に移動するＸステージ部とで構成される。そしてウェハステージＷＳＴのＹステージ部の移動は、図１中の駆動系１３として定盤１０９の両側に設けられた２つのリニアモータ１１０（可動子１１０Ａと固定子１１０Ｂ）、１１２（可動子１１２Ａと固定子１１２Ｂ）によって行われる。もちろんウェハステージＷＳＴのＸステージ部の移動もリニアモータ等で行われるが図４では省略してある。
【００３８】
尚、各ステージの駆動系の解析用モデル上での形状、実際の露光装置に使われる方式（リニアモータ以外の場合、例えば送りねじとナットとを組み合わせた方式等）に合わせて決定される。またコラム構造体ＣＬの基本的な形状も実際の露光装置の構造に類似したものに設定される。
［制御系と機構系の相互作用に関する説明］
ここで、先の図１、２、４の各装置構成を念頭において、図５を参照して機構系の特性データと制御系の特性モデルとの関係を概念的に説明する。その図５において、先の図１、２、４中に示した部材と同じものには同一の符号を付してある。また図５では主にウェハステージＷＳＴの運動に起因した影響を説明するが、他の運動系に関しても全く同様の解析手法が適用できる。
【００３９】
図５において、ウェハステージＷＳＴを例えばＹ方向に移動させるための入力情報（目標位置座標、速度指令値等）がステージ制御ユニット１４に入力されると、駆動系１３（リニアモータ１１０、１１２）が付勢されてステージＷＳＴ側に取り付けられた可動子１１０Ａ、１１２ＡがＹ方向の力を発生し、その力がステージＷＳＴ本体に作用してＹ方向の移動が始まる。
【００４０】
ウェハステージＷＳＴの移動によって、ステージＷＳＴ上に取り付けられた移動鏡Ｍwx、Ｍwyも移動し、ステージＷＳＴのＹ方向の位置は、投影レンズ系ＰＬの下部に固定された基準鏡Ｍfyを基準とした移動鏡Ｍwyの位置変化としてＹ、θ干渉計システム１２Ｙ、１２θで計測される。このＹ、θ干渉計システム１２Ｙ、１２θは、その計測値の平均値を求めることでＹ方向の位置を計測し、その計測値の差を求めることでステージＷＳＴのヨーイング量を計測する。さらにステージＷＳＴがＹ方向にのみ移動する場合でも、Ｘ干渉計システム１２Ｘは、投影レンズ系ＰＬの下部に固定された基準鏡Ｍfxを基準とした移動鏡ＭwxのＸ方向の位置変化を計測している。そしてステージ制御ユニット１４は、Ｙ、θ干渉計システム１２Ｙ、１２θとＸ干渉計システム１２Ｘの各計測値に基づいて駆動系１３を最適に制御する。
【００４１】
このように駆動系１３が付勢されると、ステージＷＳＴの加速度（又は減速度）によってステージＷＳＴはそれ自体の構造（剛性）に応じた固有のモードで微小振動し、その振動が各移動鏡Ｍwx、Ｍwyにも伝わる。またステージＷＳＴの加減速時には、駆動系１３としてのリニアモータ１１０、１１２の固定子１１０Ｂ、１１２Ｂに反力が加わり、これがコラム構造体ＣＬ３、ＣＬ２（図４中のＣＬ）に伝わり、コラム構造体はそれ自体の構造（剛性）に応じた固有のモードで微小振動し得る。コラム構造体の微小振動は、投影レンズ系ＰＬの鏡筒を介して基準鏡Ｍfy、Ｍfxにも伝わる。
【００４２】
さらに、時間的な遅れを伴い量的には小さいものの、ステージＷＳＴの加減速を伴う移動によって装置全体が傾く際に防振台ＡＩＳが作動し、その防振台ＡＩＳの反発力による微小振動がコラム構造体ＣＬ３、ＣＬ２と投影レンズ系ＰＬとを介して基準鏡Ｍfy、Ｍfxに伝わる。また防振台ＡＩＳの構成によっては、床面ＦＬの比較的高い周波数成分の微小振動が十分に減衰されずにコラム構造体ＣＬ３、ＣＬ２に伝わり、その微小振動は投影レンズ系ＰＬを介して同様に基準鏡Ｍfy、Ｍfxにも伝わる。
【００４３】
以上のことから理解されるように、駆動系１３によってウェハステージＷＳＴ上のある部分（加振点）に加速力が作用することによって、移動鏡Ｍwx、Ｍwyと基準鏡Ｍfy、Ｍfxの各々には機構系（ここではステージＷＳＴ、コラム構造体ＣＬ２，３、投影レンズ系ＰＬ）の総合的な伝達特性に起因した固有の微小振動が生じる。この微小振動は、例えばステージＷＳＴのＹ方向移動時の位置変化を計測するＹ、θ干渉計システム１２Ｙ、１２θの各計測値の変動となって現れるので、ステージ制御ユニット１４による駆動系１３のサーボ制御の安定性、制御精度を劣化させることになる。
【００４４】
従って、ステージ制御ユニット１４と駆動系１３との各電気特性で決まる制御系の特性モデルのみでウェハステージＷＳＴの動特性をシミュレーションしても、機構系の微小振動による影響が反映されていない分だけ正確さに欠けることが判る。そこで、例えばステージＷＳＴ上の駆動系１３による加振点（リニアモータの可動子１１０Ａ、１１２Ａ）にある力を加えたときにコラム構造体、投影レンズ系ＰＬを介して基準鏡Ｍfyに伝わる微小振動の加速度を特定するような伝達特性上の複数のパラメータを機構系の１つの特性データ群として作成し、その特性データ群を制御系の特性モデルとなるブロック線図（ＳＦＣ）中に反映させるようにする。
【００４５】
また図５に示したように、レチクルステージＲＳＴのＹ方向の座標位置と回転変位量とはＹ、θ干渉計システム１０Ｙ、１０θによって計測され、レチクルステージＲＳＴのＸ方向の座標位置はＸ干渉計システム１０Ｘによって計測されるが、それぞれレチクルステージＲＳＴに固定された移動鏡Ｍry、Ｍrθ、Ｍrxと投影レンズ系ＰＬの上部もしくは投影系コラム構造体ＣＬ２に固定された基準鏡Ｍcy、Ｍcθ、Ｍcxとを有している。
【００４６】
従って、先に説明したようにウェハステージＷＳＴが加減速を行うと、それによって引き起こされるコラム構造体の振動がレチクル側の干渉計システム１０Ｙ、１０θ、１０Ｘの各基準鏡Ｍcy、Ｍcθ、Ｍcxに伝わり、レチクルステージＲＳＴが各干渉計システム１０Ｙ、１０θ、１０Ｘの各計測値に基づいて駆動系１１（リニアモータ１０２，１０３）をサーボ制御している場合（一定位置に静止するような制御も含む）に、制御の安定性、制御精度の劣化を招くことになる。この場合、ウェハステージＷＳＴに作用した駆動力の影響でレチクルステージＲＳＴの位置制御、速度制御のサーボ性能が低下することになる。
【００４７】
また逆に、駆動系１１によってレチクルステージＲＳＴに加減速力を与えた場合も、その反力が投影レンズ系ＰＬ（又はコラム構造体）に伝わり、ウェハステージ側の基準鏡Ｍfy、Ｍfxが固有のモードで微小振動することになる。もちろん駆動系１１による力の発生点を加振点として、レチクルステージＲＳＴ上の各部も固有のモードで振動、減衰するので、移動鏡Ｍry、Ｍrθ、Ｍrxの反射面も固有モードで振動（加速）し得る。
【００４８】
以上のことから、機構系上のある点に力を作用させるとそれに応じて機構系上の着目点は振幅の大小はあるものの必ず固有モードで振動（加速）することになる。そこで本実施例では、機構系上の着目する作用点に加わる力（例えばニュートン単位の入力情報）に応答して、機構系上の他の着目する点がどのような加速度（単位ｍ／ｓ×ｓ）で変位するかを特定した伝達特性を機構系の特性データとして作成し、それを制御系の特性モデル（ブロック線図）内に反映させて全体特性モデルを作成するようにした。
【００４９】
この場合、機構系上の１つの加振点に対して、機構系上で着目しなければならない点は複数個存在する。例えば、駆動系１３によってウェハステージＷＳＴ上の特定位置に一方向に作用する力で生じる振動は、レチクル側、ウェハ側の各干渉計システムの全ての基準鏡（Ｍfy、Ｍfx、Ｍcy、Ｍcθ、Ｍcx）にそれぞれ異なるモード周波数で伝達され得る。そのため、個々の基準鏡毎に機構系の伝達特性に基づく最適な特性データが用意されることになる。
【００５０】
［装置設計、製造の具体的な手順］
以上のようなシミュレーション手法は、図３に示した製造手順のフローチャート内で実施され、図４のような機構系の解析用構造モデルは図３中の工程２００で作成された機構系設計データに基づいて工程２０２で作成される。また工程２００とほぼ並行して工程２０１では制御系の設計データも作成される。この制御系設計データの作成は、主に図１中の干渉計システム１０、１２（又は図５中の各干渉計システム１０Ｘ、１０Ｙ、１０θ、１２Ｘ、１２Ｙ、１２θ）の各計測値に基づいて駆動系１１、１３（リニアモータ等）を制御するためのステージ制御ユニット１４の回路構成を決定し、その回路の各部の定数や制御プログラムを駆動系１０、１２の駆動特性から決定することである。
【００５１】
こうして作成された制御系設計データに基づいて、工程２０３ではその制御系の回路構成で得られる制御系の特性モデル（主に入力情報から駆動系１０、１２の出力情報までの伝達特性）が作成される。同様に工程２０４では、図４のように作成された機構系解析モデルに基づいて、図５で説明した各種の振動伝達の状況を考慮して機構系の特性データ類（伝達特性）が作成される。この機構系の特性データは、先に図５で説明した通り、主に各ステージＲＳＴ、ＷＳＴの種々の運動によって生じる機構系各部の歪みや振動の要素を加味した機構系の振動（共振）特性、あるいは伝達特性から求められる。
【００５２】
この機構系の特性データは、構造物上のある加振点に一定の力（例えば１ニュートン）を加えたときに、構造物上の他の着目点がどれぐらいの加速度で振動して減衰するかを特定するｎ次行列で表され、この行列の次数ｎはその構造体の加振点から着目点までの間の固有の振動モード（共振点）の数に対応している。従って機構系の特性データは、ニュートン（Ｎ）単位の入力情報に対して加速度（ｍ／ｓ×ｓ）単位の出力情報を得る関数として定義される。
【００５３】
その機構系の特性データ群のうちある特定の部分を対象とした周波数応答特性（横軸が周波数で縦軸が減衰量と位相）の一例は図６のように得られる。図６の下段のグラフは、図４に示した機構系解析用モデルに基づいて、加減速時にステージＷＳＴの駆動系１３（リニアモータ）で与えられる力の作用点（加振点）での入力情報（例えば１ニュートン・メートル）を０．００ｄＢとしたときに、干渉計システム１２の計測上の基準位置、ここでは基準鏡Ｍfx（又はＭfy）で生じる振動の伝達特性上での減衰量（単位はデシベル）を示し、図６の上段のグラフはその伝達特性上の位相推移を示している。この図６の下段の特性から、図４のように作成された機構系の解析用モデルにおいては、約５５Ｈｚ付近で最初の強い共振点（減衰量として約−４０ｄＢ）を持ち、その他に約８７Ｈｚ、約１０８Ｈｚ、約１３０Ｈｚの各々で弱い共振点を持つことがわかる。
【００５４】
次に工程２０５において、工程２０３で作成された制御系の特性モデルと工程２０４で作成された機構系の特性データとを組み合わせて、図４に示した機構系の解析用モデルでの全体的な特性モデルを作成する。この全体特性モデルは、ステージ制御ユニット１４に加えられる入力情報（目標位置指令や加減速情報）に応答して運動系（主にレチクルステージＲＳＴ又はウェハステージＷＳＴ）が実際にどのように移動変位するかを総合的な伝達関数のブロック線図として表したものである。ただしこの全体特性モデルは、運動系に駆動力を作用させるモータ、アクチュエータの各々に対応して複数設定されるか、またはモータやアクチュエータの数に応じた位置指令の入力数を持ち、運動系の個別に移動する部分（レチクルステージとウェハステージ等）毎の実際の各位置変化を出力するような形式で設定される。
【００５５】
ここで図７を参照して全体特性モデルの一例を説明する。図７は最も簡単なステージ系の１次元移動時の全体特性モデルを示し、指令値の入力端３００には目標となる位置の値（com.pos）が印加され、出力端３１１には機構系の特性を含んだステージ系の実際の位置の値（pos.）が得られる。
入力端３００からの位置指令値と位置フィードバックループを介して戻された出力端３１１の実位置情報とは、差動アンプ３０１によって位置誤差量（メートル単位ｍ）として演算（減算）され、その減算値はアンプ３０２でＫ１倍のゲインで増幅される。次段のアンプ３０３は、アンプ３０２で得られた位置誤差量に応じた電圧値（単位Ｖ）を算出するものであり、ここではリニアモータの出力特性等を考慮してＫ２倍のゲインを与えてある。そのアンプ３０３からの出力は差動アンプ３０４に印加され、差動アンプ３０４は後述する速度フィードバックループからの速度情報（アンプ３１３の出力）とアンプ３０３の出力（速度情報）との偏差を電圧値（Ｖ）として演算する。
【００５６】
差動アンプ３０４の出力はＫ３倍のゲインを持つアンプ３０５によって増幅され、そのアンプ３０５の出力は、例えば図５中のステージ制御ユニット１４内の電気回路の伝達特性とリニアモータ１１０、１１２の駆動コイルの伝達特性とを合成して作成した制御系の特性モデルとしての伝達関数ブロック３０６に入力される。この伝達関数ブロック３０６内に示した関数式はラプラス演算子Ｓを用いて表現されるのが一般的である。その伝達関数ブロック３０６から出力された電圧値（Ｖ）は、入力信号（電圧Ｖ）に対する制御系での応答特性（遅れ、安定性等）を反映したものとなる。
【００５７】
伝達関数ブロック３０６からの出力は、アンプ３０７によってリニアモータの加減速でステージ系に作用する力（ニュートンＮ）の値に変換され、ここではアンプ３０７の変換ゲインをＫ５とした。さらにアンプ３０７からの出力（加振力の値）は、機構系の特性データから作成した伝達関数ブロック３０８に入力される。この伝達関数ブロック３０８内に示した関数は力（ニュートン）を入力情報として機構系の着目点での振動量（加速度）を演算するものであり、先にも説明したように多次元の行列式で定義され、例えばウェハ側の干渉計システム１２の基準鏡と移動鏡との間に作用する各種の振動モードによる加速度の値を算出する。
【００５８】
尚、図７中の機構系の伝達関数ブロック３０８内に例示した関数は、ｘ’で表される状態方程式とｙで表される出力方程式を示した。このようにシステムの状態を質量の剛性運動という形でとらえると、単純な系として表現できる。しかしながら実際の機構系の解析用モデルでは、金物等の剛体も弾性体として扱われるため、その次数が１０〜２０程度の行列式になることもある。また、これらのパラメータのうち機構系の減衰率に関する部分は、この全体特性モデル（すなわち機構系の特性データ）を最初に作成する際は経験則によって決定しておくことになり、剛性の高い金物、ガラス、セラミック等のみで構成された機構系の場合ではおおよそ１％程度の減衰率とし、防振台ＡＩＳの防振パッド（ゴム材）を含む機構系の場合ではおおよそ３０％程度の減衰率として各パラメータが決定される。
【００５９】
さて、以上のようにして算出された着目点の加速度値は、積分器３０９（ラプラス演算で１／Ｓ）によって速度値に変換され、次段の積分器３１０（ラプラス演算で１／Ｓ）によって位置変位（単位メートルｍ）の情報に変換されて出力端３１１に与えられる。
また速度フィードバックループは、出力端３１１に得られる位置変位の情報を微分して速度情報（単位ｍ／ｓ）に変換する微分器３１２と、その速度情報を電圧値（単位Ｖ）に変換するアンプ３１３（ゲインはＫ６倍）とで構成され、変換された速度情報の電圧値はフィードバック信号として差動アンプ３０４に帰還される。
【００６０】
以上のような図７の全体特性モデルの伝達特性のブロック線図を使って動特性のシミュレーションを行う場合、入力端３００には目標位置指令が例えばステップ関数（一定距離分だけステップ的に位置変化させる）に従って印加され、そのステップ関数に対して出力端３１１に得られる位置変化がどのように追従しているかを解析すればよい。
【００６１】
そこで次の工程２０７においては、図７のようにして作成された全体特性モデルに対して工程２０６で作成される各ステージＲＳＴ、ＷＳＴの駆動条件（位置指令情報や加減速情報等）と、予定される床振動の特性データ、チャンバー動力源による空気振動（音波）の特性データとを入力して、各ステージＲＳＴ、ＷＳＴの応答特性などから決まるレチクルＲとウェハＷとの相対位置ずれ特性を算出し、その結果に基づいて総合的な転写精度（露光精度）を予測する。この際、各ステージＲＳＴ、ＷＳＴの移動制御に関わる各干渉計システム１０、１２にチャンバー内の音波の影響による計測誤差が重畳する場合は、それによる制御系の制御誤差も含めて相対位置ずれ特性を算出する。
【００６２】
その際、床振動の特性データやチャンバー動力源による空気振動（音波）の特性データ等の外乱情報は、図７中の機構系の伝達関数ブロック３０８内に作成される関数式の１つ、又は複数として定義することができ、この場合は外乱情報も含めた動的な応答特性がそのままシミュレーションすることができる。あるいは、外乱情報を考慮しないで作成された図７のような全体特性モデルにステージの加減速情報のみを入力してシミュレーションされた総合的な応答特性を、外乱情報に基づいて補正して最終的な応答特性として求めてもよい。
【００６３】
このような応答特性が求められると、それに基づいてステージ移動時の各種挙動（振動、応答遅れ、同期誤差、サーボ誤差、静定位置誤差等）が判り、その挙動から走査露光中に生じる動的な露光精度（転写精度）が定量的に確認することができる。ここで注目すべき露光精度は、走査露光時の各ステージＲＳＴ、ＷＳＴの走査方向（図４中のＹ方向）に関する同期精度の変動や、走査方向と直交した方向に関する位置変動（直進性）に起因して生じる転写パターン線幅のショット内でのむらと転写像全体のディストーションである。
【００６４】
この他にフォーカス安定性も考慮されるが、少なくともウェハＷ側に関してはオートフォーカス制御が働くので、レチクルＲ側のフォーカス安定性（投影レンズ系ＰＬの光軸方向のぶれ）だけを考慮すればよい。ただし、ウェハＷ側のフォーカス安定性に関しても、ウェハステージＷＳＴはオートフォーカス制御系の応答周波数よりも高い周波数で振動しないようにしなければならない。
【００６５】
そして工程２０８では、予測演算された各種の露光精度がそれぞれ目標とする値以下か否かが判定され、目標の性能が得られているときは次の工程２０９に進んで、機構系を構成する各部品を工程２００で決定された機構系の設計データに従って製作する。また工程２０８で目標性能が得られていないと判定されたときは、露光精度を劣化させている原因を予測し、その原因となる機構系上の特性データまたは制御系モデルの一部を直すように、機構系設計データや制御系設計データの一部の設計値、設計形状、材質、構造を修正し、再度工程２０２、２０３からのシミュレーションを繰り返す。
【００６６】
さて、工程２０９で機構系の各部品が製作された段階で、工程２１０において最終性能を左右する主要な部品に関する特性、特に各ステージの移動を案内する各種のガイド部材やガイド面の加工精度（必要によっては剛性や共振特性）を実測する。その測定データは、必ずしも工程２００で設定した機構系設計データと寸分違わず一致していることはなく、多かれ少なかれ誤差が生じている。その誤差は物によっては波長オーダー以下になることもある。
【００６７】
そこで実際の部品が製作された時点で、その部品の特性データを工程２００で用意された設計データから決まる機構系の特性データと置き換え、再度工程２０２〜２０８のシミュレーションを実施し、露光精度が目標値以下に劣化しないか否かを判定する。もし露光精度の劣化が認められる場合には、その部品の加工精度の向上、形状の再設計、材料の変更等を検討するか、あるいは機構系の基本構造の変更を検討する。
【００６８】
次に、工程２１１において製作された複数の部品を部分毎に組立てて、工程２１２において部組みされた機械部分の特性、特に組立て精度（部組みによって直角に設定されるガイド面の直交度等）を計測し、その測定データに基づいて工程２００で決定された設計データを修正して再度工程２０２〜２０８のシミュレーションを実施し、露光精度が目標値以下に劣化しないか否かを判定しておく。
【００６９】
尚、工程２０９、２１０の実施と並行して、制御系設計データに基づいてステージ制御ユニット１４（図１）を製作し始めるが、好ましくは工程２１２での測定結果に基づくシミュレーションで露光精度が目標に達していることが確認されてから製作するのがよい。それは、先の工程２０８で露光精度が判定されたときに、目標性能を得るために制御系の設計データ（回路定数、モータ制御用ＣＰＵのプログラム等）を大幅に修正することも有得るからである。
【００７０】
次に工程２１３では、製作された機構系と制御系とを組み合わせて露光装置全体を完成させる。ここまでの段階で、露光装置の完成度や露光精度はシミュレーション上で一応確認（保証）されている筈であるが、露光装置を実際のチャンバー内に入れて稼働させ、テスト露光を実施して最終的に露光精度を確認しておく必要がある。そしてもし稼働させた結果、あるいはテスト露光を行った結果から不具合が発見された場合は、工程２１４においてその不具合を改良、改善する案（場合によっては複数）を検討する。
【００７１】
そして工程２１５において、その改良案を適用したときの効果を工程２１３の終了時点で決定されている正確な全体特性モデルに基づいて検証する。その結果、効果のある改良案であることが確認されたら、工程２１６で装置改良のために機構系中や制御系中の対応した改良部品を設計し直したり、その改良部分を再加工したりする。このときも、機構系設計データや制御系設計データが部分的に変更され得るので、先の工程２０２〜２０８を実施して正確な全体特性モデルに修正し、その全体モデルの情報を次回の装置改良のためのデータベースとして記憶媒体に保存しておく。
【００７２】
［変形例の説明］
ところで、その露光装置を統括制御する図１中のメインコンピュータ２０のハードディスクやＣＤ−ＲＯＭ等にデータベース化された全体特性モデルの少なくとも主要なモデル部分を記憶させておくと、その露光装置が半導体製造ラインで稼働している間に転写精度が経時変化した場合、その特性モデルに基づいて装置の予想される初期精度（例えば運動系の応答性等）を装置設置現場で直ちに再シミュレーションして、不具合な部分を検討することが可能となる。
【００７３】
さらに、露光装置を統括制御するメインコンピュータ２０に全体特性モデルのデータベースが組み込まれた状態で半導体製造工場に納入されると、製造工場内の設置場所に露光装置を設置した状態で実測される床面ＦＬの振動データに基づいて、メインコンピュータ２０によって全体特性モデルの機構系の特性データ（図７中の伝達関数ブロック３０８）内の外乱情報に関するパラメータを修正することができるので、実際の稼働状態で加わる外乱情報を正確に反映させて転写精度をシミュレーションすることが可能となる。
【００７４】
また以上のような手法に従って露光装置を製造しておけば、次に類似した装置を開発、設計する場合や、その露光装置の一部の機能をスペックアップする改良作業の際に、その装置の基本性能を劣化させないで極めて短期間に装置を完成させることが可能となる。
以上の本実施例では露光装置等のリソグラフィ装置の設計、製造方法を例示したが、ウェハやガラス基板等のワークピースを高速にかつ精密に位置決めするための運動機構を備えた各種の自動測定装置、自動検査装置、あるいは精密加工装置（ＮＣマシーン等）の開発、設計、製造にも適用することが可能である。
【００７５】
また本発明は、加工、計測装置内に設けられる可動体（ステージ等）の加減速情報に応答した動特性を正確に検証できるだけでなく、加工装置、計測装置に可動体が搭載されて、実際の制御状態の下で可動体に加減速情報（外乱情報は必要に応じて加味）を加えたときに得られる動特性が検証できるので、特に干渉計システムによるフィードバック制御を用いて精密な位置決めや速度制御を必要とする様々な装置の実際の最終特性（位置決め精度、静定精度、速度精度、スループット等）を正確に予測、検証することが可能となる。
【００７６】
【効果】
以上のように本発明によると、実際のリソグラフィ装置（露光装置）や他の検査、加工装置等の機構系の特性データと制御系の特性モデルとを組み合わせて全体的な特性モデル（応答特性等）を作成し、それに対して機構系の運動条件と外乱情報とを加えることで、製造されるリソグラフィ装置（検査装置、加工装置）の性能、特に転写精度、或いは運動系の制御精度が正確に予測することが可能となるので、製造前の試作や改良の期間が短縮できる。さらに全く経験のない新規機能を備えた装置を開発する場合でも、その装置の性能予測が手軽に行えるので開発のリスクを大幅に低減させることが可能となる。
【００７７】
また、装置完成後に発見された不具合を改善する場合でも、その装置の性能を常に検証しながら多数の改良案を部分試作することなく短期間に見い出すことができるので、装置の使用者側からの要求にも迅速に対応することが可能となり、その改良に伴うコストも低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による製造方法の対象となる縮小投影型の走査露光装置の構成を示す図
【図２】図１に示した装置のコラム構造の一例を示す図
【図３】本発明の実施例による設計、製造の手順を示すフローチャート図
【図４】本発明の実施例による設計手順の過程で特定される走査露光装置の機構系の解析用モデルの一例を示す斜視図
【図５】図１に示した走査露光装置の各ステージの駆動時に生じる機構系の振動の影響を模式的に説明する図
【図６】図４のように作成された解析用モデルを使って得られる機構系の特定部分間の伝達特性の一例を示すグラフ
【図７】機構系の特性データと制御系の特性モデルとを組合わせて作成される運動系の全体特性モデルの一例を示すブロック線図
【主要部の符合の説明】
Ｒ ・・・レチクル
ＲＳＴ・・・レチクルステージ
Ｗ ・・・ウェハ
ＷＳＴ・・・ウェハステージ
ＰＬ ・・・投影レンズ系
ＣＬ ・・・コラム構造体
ＣＬ１・・・照明系コラム構造体
ＣＬ２・・・投影系コラム構造体
ＣＬ３・・・ベースコラム構造体
１０、１２・・・干渉計システム
１１、１３・・・駆動系
２０２・・・機構系の解析モデルの作成工程
２０３・・・制御系の特性モデルの作成工程
２０５・・・機構系と制御系とを組み合わせた全体特性モデルの作成工程
２０７・・・露光精度（転写精度）の予測演算の段階

Claims (12)

1. マスクを照明用の照射系、前記マスクを保持するマスクステージ、感応基板を保持して２次元移動する基板ステージ、少なくとも前記マスクステージと前記基板ステージとが取り付けられるコラム構造体、複数の駆動源と複数の干渉計を含み前記基板ステージと前記マスクステージとの移動を制御する制御系、及び前記照射系、前記基板ステージと前記マスクステージ、前記コラム構造体、及び前記制御系の駆動源と干渉計を空調環境内に収納するチャンバーとを備え、前記マスクの回路パタ−ンを前記感応基板上に所定の転写精度で露光するリソグラフィ装置を製造する方法において、
   (a) 少なくとも前記基板ステージと前記マスクステージと前記コラム構造体とを含む機構系の設計データに基づいて該機構系の解析用モデルを作成するとともに、前記制御系の特性モデルを作成する段階と；
   (b) 前記解析用モデルに基づいて前記基板ステージと前記マスクステージとを駆動した際の前記機構系の着目点における振動の伝達特性を前記制御系の特性モデル内に反映させて前記リソグラフィ装置の運動系の全体特性モデルを作成する段階と、
   (c) 前記基板ステージと前記マスクステージとを加減速するための移動条件と前記リソグラフィ装置の設置場所の振動を含む外乱情報とを前記全体特性モデルに加味することにより前記基板ステージと前記マスクステージとの移動中の前記回路パタ−ンの転写精度を算定する段階と、
   (d) 該算定された転写精度が目標値に達しないときは、前記機構系の設計データまたは前記制御系の設計データの少なくとも一部を修正して前記目標値が得られるまで前記段階(a)、(b)、(c)を再実行する段階と；
   (e) 前記転写精度が目標値に達しているときには、そのときに用いた前記機構系の設計データと前記制御系の設計データに従って前記基板ステージと前記マスクステージ、前記コラム構造体、及び制御系を製作する段階とを含むことを特徴とするリソグラフィ装置の製造方法。
2. 前記複数の干渉計は、前記回路パタ−ンを前記感応基板に投影する投影レンズ系に設けられた基準鏡と前記基板ステージに設けられた移動鏡と協働して前記基板ステージの位置を検出する干渉計を含み、
   前記着目点が前記基準鏡であることを特徴とする請求項第１項記載の製造方法。
3. 前記段階(e)で前記ステージ又は前記コラム構造体を製作する過程で作られる部品の個々の構造上の特性、または複数の部品を組み合わせた特定の機構の構造上の特性を測定して実測データを取得し、該実測データに基づいて前記段階(b)で作成される前記全体特性モデルを修正した上で、前記段階(c)を実行して算定される転写精度を確認しておくことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
4. 少なくとも１つの移動ステージを含む機構系と、前記移動ステージの移動を制御する制御系とを備え、前記移動ステージに載置された感応基板に回路パタ−ンを露光するリソグラフィ装置の製造方法において、
   (a) 前記機構系の設計データに応じて前記機構系の第１解析モデルを作成するとともに、前記制御系の設計データに応じて前記制御系の第２解析モデルを作成するステップと、
   (b) 前記第１解析モデルに基づいて前記移動ステージを駆動した際の前記機構系の着目点における振動の伝達特性と、前記第２解析モデルとに応じて全体特性モデルを作成するステップと、
   (c)前記移動ステージの移動条件と、前記リソグラフィ装置の設置場所の振動を含む外乱情報とに基づいて前記全体特性モデルに対する前記移動ステージの移動中の製造精度を決定するステップと、を含むことを特徴とするリソグラフィ装置の製造方法。
5. (d) 前記ステップ(c)で決定された製造精度が目標値に達しないときに、前記機構系の設計データと前記制御系の設計データとの少なくとも一方を修正して、前記全体特性モデルに対する製造精度が前記目標値になるまで前記ステップ(a)〜(c)を繰返すステップを含むことを特徴とする請求項４記載のリソグラフィ装置の製造方法。
6. ステップ(c)またはステップ(d)で決定された前記製造精度が前記目標値に達したときは、決定された機構系の設計データと決定されて制御系の設計データに基づいて前記リソグラフィ装置を製造するステップとを含むことを特徴とする請求項５記載のリソグラフィ装置の製造方法。
7. 前記製造精度は転写精度であることを特徴とする請求項４から６のいずれか一項記載のリソグラフィ装置の製造方法。
8. 前記パタ−ンを前記感応基板に投影する投影レンズ系と、該投影レンズ系に設けられた基準鏡と前記移動ステージに設けられた移動鏡と協働して前記移動ステージの位置を検出する干渉計とを含み、
   前記着目点が前記基準鏡であることを特徴とする請求項４から７のいずれか一項記載のリソグラフィ装置の製造方法。
9. 前記外乱情報は空調を行うチャンバーの振動の情報を含んでいることを特徴とする請求項４から８のいずれか一項記載のリソグラフィ装置の製造方法。
10. レチクルを保持するレチクルステージと、感応基板を保持する基板ステージとを少なくとも有する機構系と、前記機構系を制御する制御系とを備え、前記レチクルの回路パタ−ンを前記感応基板に露光するリソグラフィ装置において、
    プログラムに従って、前記レチクルステージ及び前記基板ステージを移動して前記感応基板への露光動作を制御するステージ制御ユニットと、
    前記レチクルステージ及び前記基板ステージを駆動した際の前記機構系の着目点における振動の伝達特性と、前記レチクルステージと前記基板ステージとの移動条件と、前記リソグラフィ装置の設置場所の振動を含む外乱情報とを記憶するコンピュータとを備え、前記レチクルステージと前記基板ステージとの移動中の露光精度をシュミレーションすることを特徴とするリソグラフィ装置。
11. 前記パタ−ンを前記感応基板に投影する投影レンズ系と、該投影レンズ系に設けられた基準鏡と前記基板ステージに設けられた移動鏡と協働して前記基板ステージの位置を検出する干渉計とを含み、
    前記着目点が前記基準鏡であることを特徴とする請求項１０記載のリソグラフィ装置。
12. 前記コンピュータは前記外乱情報に関するパラメータを修正することを特徴とする請求項１０または１１記載のリソグラフィ装置。

Images