JP4298002B2

JP4298002B2 - 投影露光装置

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Publication number: JP4298002B2
Application number: JP12166598A
Authority: JP
Inventors: 容三深川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-04-16
Filing date: 1998-04-16
Publication date: 2009-07-15
Anticipated expiration: 2018-04-16
Also published as: JPH11307438A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原版上のパターンを照明光で照明し、投影光学系を介して被露光基板上に投影露光する投影露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
投影露光装置は、高い像性能と重ね合わせ精度が求められるため、露光装置に使用される位置決めステージの位置計測計は、投影光学系と共に重量構造で剛性の高い本体構造体に取付けられ、計測基準ズレを生じにくいようになっている。しかしながら、本体構造体を支持する支持台から侵入する床振動によって、僅かではあるが本体構造体が弾性変形する。特に本体構造体に移動するステージを搭載した場合、移動するステージの重量によって本体構造体の支持力が変化するので、本体構造体の弾性変形は大きくなる。このような現象から、投影レンズの露光光軸に対する各計測計の取付け位置や姿勢が変化し、ステージの位置計測誤差、アライメント計測誤差、フォーカス計測誤差などを生じる。
【０００３】
一方、ＩＣやＬＳＩ等の半導体集積回路のパターンが微細化するのに伴い、より高い精度が要求される傾向にあるが、従来のような本体構造体の高剛性化は著しい重量増加を招き、装置の搬出、搬入、設置等の面で非常に取り扱いにくい製品にすることから、本体構造体の高剛性化はもはや限界に近づいていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本体構造体の弾性変形要因としては、床振動、ステージ駆動力変動による直接的な変形、ステージ重量の移動による支持力変化、さらには、制振装置が本構造体に作用する制振力などがある。
【０００５】
本発明は、本体構造体を高剛性化する以外の手法で、像性能および重ね合わせ精度を向上することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、投影本体構造体の弾性変形とそれによる計測誤差が、原因となる作用力の線形和になることを利用し、これを原因とするアライメント計測誤差やフォーカス計測誤差、ステージ位置計測誤差等をリアルタイムに補正しようとするものである。
【０００７】
すなわち、本発明の露光装置は、レチクル等の原版に形成されたパターンを被露光基板上に結像する投影光学系と、前記基板を搭載して移動する基板ステージと、前記原版もしくは前記基板の位置または前記原版と前記基板の相対位置を計測する位置計測手段と、該位置計測手段の計測値に基づいて前記原版または前記基板を移動して前記原版と前記基板の位置合わせを行なう位置合わせ手段と、前記投影光学系、前記基板ステージおよび前記位置計測手段を保持する本体構造体と、該本体構造体を支持する支持台とを備えた投影露光装置において、前記本体構造体と前記支持台との間に作用する主たる力の変動量またはこれに比例する物理量を計測する計測手段と、該計測手段の計測結果に、前記本体構造体に作用する前記主たる力の変動と該変動によって生ずる前記本体構造体中の任意の２点間距離の変動との関係を表す運動方程式に基づいて前記本体構造体に作用する前記主たる力の変動に起因して生じる計測誤差を除去できるように設定された係数行列を乗じた補正ベクトルによって前記計測手段の計測値を補正する補正手段とを具備することを特徴とする。
【０００８】
本発明の好ましい実施例において、前記計測手段は、前記基板ステージの位置を計測するステージ位置計測計、前記結像位置に対する基板表面の位置または姿勢のずれを計測するフォーカス計測計、または既に基板表面へ焼き付けられたパターンに新たなパターンを重ね合わせるべく基板上の位置合わせマークを計測するアライメントスコープ等である。アライメントスコープとしては、前記投影光学系の光軸を通る光で原版上の位置合わせマークと基板上の位置合わせマークの相対位置を計測するＴＴＬオンアクシスアライメントスコープ、前記投影光学系内の光軸外を通る光で原版上の位置合わせマークと基板上の位置合わせマークの相対位置を計測するＴＴＬオフアクシスアライメントスコープ、前記投影光学系外で基板上の位置合わせマークの位置を計測するオフアクシスアライメントスコープ、原版であるレチクル上のマークによりレチクルの位置を計測するレチクルアライメントスコープ等である。レチクルを位置合わせするためには、レチクルを搭載して移動させるレチクルステージをさらに備える。
【０００９】
前記計測誤差を除去できるように設定された係数行列を推定するに際しては、一定の位置と姿勢を保つように位置決め制御された前記基板ステージ上の前記基板の位置を前記計測手段により計測しながら前記本体構造体を支持する各箇所に強制的な作用力を与え、該強制的な作用力の変動に対する該計測手段の計測値変動量を回帰分析することによって求める。
【００１０】
【発明の実施の形態】
上記の目的を達成するため、本発明の一実施形態では、本体構造体に作用する主たる力またはこれらに比例した物理量、例えば支持台から受ける支持力を計測するロードセルの計測値、支持台との接点に空気バネ除振機構を設けた場合は当該空気バネの圧力の計測値、または支持台との接点付近に設置された歪ゲージの計測値などのいずれかを計測し、これらの計測値に、前記計測誤差を除去できるように設定された係数行列を乗じて得たベクトルによって、ステージ位置計測誤差、アライメント計測誤差、フォーカス計測誤差を予測、これを補正する。
【００１１】
上記の構成によれば、例えば、ＩＣやＬＳＩ等の半導体素子を製造する際に、レチクル面上の電子回路パターンを投影光学系を介し、ウエハ面上に順にステップアンドリピートして投影露光する露光装置（いわゆるステッパ）や、同様に、レチクル面上の電子回路パターンを投影光学系を介し、ウエハ面上に順にステップアンドスキャンして投影露光する露光装置（いわゆるスキャナ）において、本体構造体を支持する力や本体構造体の振動を制御する力などが変化することによって生じる本体構造体の弾性変形によって、ウエハ表面の位置や姿勢を計測するフォーカス計測計の取付位置にズレが生じても、ズレの原因となる、本体構造体に作用する主たる力を常に計測することによって、そのズレによる計測誤差をリアルタイムに算出して補正を行なうので、本体構造体の変形に影響されにくい半導体露光装置を実現できる。
【００１２】
以下、本発明の原理について簡単な説明をする。まず、図９に、本体構造内部の変形を表現する剛性がｋ１の構造体弾性バネ１０２を、質量ｍ１の質点１と質量ｍ２の質点２で挟んだモデルで表現した本体構造体を、ロードセル１０５と剛性ｋ２の支持台弾性バネ１０４で支えたモデルを仮定する。次に、ステージ反力に相当する外力として、質点１に作用する力ｆ_a を仮定すると、このモデルの運動方程式は、（１），（２）式で表わされる。具体的には、投影レンズとステージ位置計測計の２点間距離、投影レンズとアライメントスコープの２点間距離、投影レンズとフォーカス計測計の２点間距離などは、いずれも構造体に作用する全ての力の線形和で予測される。しかし、正しい線形和表現、具体的には正確な係数行列を推定することが重要な課題となる。
【００１３】
【数１】

（１），（２）式を解くと、２つの振動モードを有する振動方程式になるが、本体構造体支持力に相当するｋ₂ｘ₂はロードセル１０５によって計測されるので、この計測値をｆ_b＝−ｋ₂ｘ₂とすると（２）式は次のように書き換えられる。
【００１４】
【数２】

（１）×ｍ₂−（２）×ｍ₁とすれば、
【００１５】
【数３】

結局、（ｘ₁−ｘ₂）は構造体固有の最低次固有振動数ωの強制振動になる。
【００１６】
【数４】

【００１７】
本体構造体の比剛性を高めるなどして、最低次固有振動数ωを十分に高くしておけば、計測データの平均値を用いるアライメント計測やフォーカス計測においては、僅かな時間の平均化で共振の影響を除外できる。
また、最低次固有振動数ωをステージの制御周波数帯域よりも十分に高くしておけばステージ位置計測値に共振の影響が現われても、ステージ制御が応答できないため、結果的に構造体の共振による影響を回避できる。
一方、最低次固有振動数ωよりも周波数の低い領域では、慣性項を無視できるので、（３’）式は次のように書き換えられる。
【００１８】
【数５】

これより、マウントのような柔軟支持構造を除いた本体構造体の場合、構造体固有の最低次固有振動数までの範囲で本体上の任意の２点間距離は、構造体に作用する全ての力の線形和で表現されることになる。
具体的には、投影レンズとステージ位置計測計の２点間距離、投影レンズとアライメントスコープの２点間距離、投影レンズとフォーカス計測計の２点間距離などは、いずれも構造体に作用する全ての力の線形和で予測される。
しかし、正しい線形和表現、具体的には正確な係数行列を推定することが重要な課題となる。
【００１９】
そこで、この係数行列を推定する方法について詳細に述べる。
まず、本体構造体を支持する全ての支持点において、互いに独立で不規則な支持力変動、例えば白色ノイズや正弦波掃引による強制的変動を与え、これらの支持力変動またはこれに比例した物理量と、ステージ位置計測計とアライメントスコープ、あるいはステージ位置計測計とフォーカス計測計の計測値を同時に記録する。
【００２０】
例えばフォーカス計測計の計測値は、ステージ位置計測計の一部であるΖチルトセンサの計測値と本体構造体の弾性変形成分によって（６）式で表わされる。
【００２１】
【数６】

次に、（６）式の両辺から定数項を除去すると（７）式となる。
【００２２】
【数７】

このとき、係数行列の推定値Ａは補正残差ｄｘ_eの自乗和が最小になるように求める。
具体的には、疑似逆行列を用いた次式などで求めることができる。
【００２３】
【数８】

【００２４】
こうして求めた係数行列Ａと、常に計測している本体構造体の支持力またはこれに比例した物理量を示す列ベクトルの積によって求められる補正ベクトルによって、本体構造体の弾性変形を原因とするステージ位置計測値とフォーカス計測計の相対誤差を取り除くことができる。
なお、本体構造体の支持力またはこれに比例した物理量とＺチルトセンサ計測、フォーカス計測のタイミングに時間差があると補正は不正確になるので、両者の計測は同時に行う。
【００２５】
【作用】
本発明によれば、本体構造体を支持する力や制振する力、ステージ駆動力などが変化することを原因とする、ステージ位置計測誤差の変動、アライメント計測誤差の変動、フォーカス計測誤差の変動を補正によって除去できるため、本体構造体の高剛性化によらずとも、再現性の高い計測を実現できる。
【００２６】
もちろん、本発明を適用しただけでは、ステージ位置計測誤差、アライメント計測誤差、フォーカス計測誤差のオフセット値は除去できないが、これらのオフセット値は性能評価試験に基づく調整によって除去できる。
【００２７】
【実施例】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
第１の実施例
図１、図２および図３に示す第１の実施例は、本発明を投影露光装置のフォーカス計測誤差補正に適用した場合の例である。
【００２８】
図１は本実施例に係る投影露光装置の全体構成を示す。図１において、１は投影レンズ、２は本体構造体、３はウエハステージ用レーザ干渉計、４はフォーカス計測計、７はウエハ、８はＸ軸用レーザ干渉計ミラー、１０はウエハステージ天板、１５はＸＹステージ、３３はロードセル、３４は支持台である。
【００２９】
図２は図１のウエハステージ部分の構成を示す。図２において、７はウエハ、８はＸ軸用レーザ干渉計ミラー、９はＹ軸用レーザ干渉計ミラー、１０はウエハステージ天板、１５はＸＹステージ、１８はＸ軸スライダ、１９はＹ軸スライダ、２０はＹ軸駆動リニアモータ可動子、２１はＹ軸駆動リニアモータ固定子、２２はウエハステージ定盤である。
【００３０】
図３は図２におけるＡ−Ａ’断面を示す。図３において、１１はＺチルトアクチュエータ、１２はθｚステージ、１３はθｚガイド、１４はθｚアクチュエータ、１６はＸ軸駆動リニアモータ可動子、１７はＸ軸駆動リニアモータ固定子である。
【００３１】
このような構成において、フォーカス計測できる位置までステージを移動させ、Ｚチルトの位置と姿勢を調整する。この状態でステージを位置決めした場合を考える。
【００３２】
但し、フォーカス計測計の値はフィードバックせず、ウエハステージ天板１０とθｚステージ１２の間の相対距離と相対姿勢を不図示の距離計でフィードバック制御して、一定の位置決め状態を保持する。
このとき、本体構造体に一切の変形が生じなければ、フォーカス計測計の計測値は一定の値を出力し続ける。
【００３３】
逆に、本体構造体を支持する力を変動させることで、本体構造体に顕著な弾性変形を発生させ、フォーカス計測計の計測値を変化させれば、このフォーカス計測値の変動分、つまり計測誤差の変動は本体構造体の支持力変動の線形和になる。
つまり、本体構造体を支持する全ての点において計測された支持力に何らかの係数行列を乗じれば、フォーカス計測誤差を予測できる。
【００３４】
次に、この係数行列を求める方法について述べる。
ステージを位置決めした状態で各支持脚の支持力を１つずつ振動させる。加振波は低周波成分が多く含まれるような加振波が好ましい。例えばピンクノイズやランダムノイズの累積和などを与えるとよい。
【００３５】
具体的な例として、投影露光装置支持台によく用いられる空気バネ式除振脚の加振方法について述べる。
【００３６】
図４は、互いに対向して取付けられた水平方向空気バネ３６と水平方向平衡バネ３８および垂直方向空気バネ３７を介して支持柱３５に取付けられたハウジング３９で構成され、各空気バネ３６、３７に供給する空気量は、ハウジング３９のレベルや空気バネ３６、３７の圧力などの計測値をフィードバック信号４５とする制御弁コントローラ４１が出力した制御信号４４によって制御弁４０を制御し、供給空気４７から各空気バネ３６、３７に供給される空気量を制御する。以上のような空気バネ式除振台において、各空気バネの支持力を変動させるには、ウェーブジェネレータ４２から出力した加振信号４３を切り替えスイッチ４６などで分岐させ、各制御信号４４に加えるようにすることを示している。
【００３７】
なお、各支持脚の支持力を同時に加振しても構わないが、その場合、各制御信号に加えられる波形は互いに独立なものでなくてはならない。
【００３８】
計測すべきデータは、加振方法に関係なく全ての支持力とフォーカス計測計の値を同時に計測する。
各方向の支持力はロードセル３３を用いて計測するのが好ましいが、各空気バネの圧力を計測する圧力計を用いても支持力変動に比例した計測値が得られるので、これでも構わない。
【００３９】
これらの値を（３）式に適用すれば係数行列Ａが求められ、この係数行列を用いれば本体構造体支持力変動によるフォーカス計測計の計測誤差を予測し、補正することが可能となる。
【００４０】
なお、係数行列は、ウエハショット位置によって変化するので、代表的なショット位置で求めた係数行列をショット位置に応じて補間近似して用いるとよい。但し、ステージ位置に関わりなく係数行列を一定とみなせる場合はこの限りでない。また、計測誤差への影響が希薄な支持力については、計測対象から除外しても構わない。また、支持力を計測しなくても支持力の変動分に比例する物理量を計測すればよい。
【００４１】
なお、本発明の適用にあたっては、計測したフォーカス計測値から予測した計測誤差をリアルタイムに除外すればよい。
【００４２】
第２の実施例
図５に示す第２の実施例は、投影露光装置のＴＴＬ−オフアクシススコープ計測誤差補正に本発明を適用した場合の例である。
図５において、１は投影レンズ、２は本体構造体、３はウエハステージ用レーザ干渉計、５はＴＴＬ−オフアクシススコープ、７はウエハ、８はＸ軸用レーザ干渉計ミラー、１０はウエハステージ天板、１５はＸＹステージ、２３はＴＴＬ−オフアクシススコープ用マーク、３３はロードセル、３４は支持台である。
このような構成において、各ショットのＴＴＬ−オフアクシススコープ用マーク２３をＴＴＬ−オフアクシススコープ５で計測可能な位置にステージを移動させ、Ｚチルトの位置と姿勢も調整する。この状態で各支持脚の支持力を１つずつ振動させる。加振方法は第１の実施例で示した方法と同じである。
【００４３】
計測すべきデータは、加振方法に関係なく全ての支持力とＴＴＬ−オフアクシススコープの値を同時に計測する。
これらの値を（３）式に適用すれば、係数行列Ａが求められ、これを用いれば、本体構造体支持力変動によるＴＴＬ−オフアクシススコープの計測誤差を予測、補正することが可能となる。
【００４４】
なお、係数行列は、ウエハショット位置によって変化するので、代表的なショット位置で求めた係数行列をショット位置に応じて補間近似して用いるとよい。但し、ステージ位置に関わりなく係数行列を一定とみなせる場合はこの限りでない。また、計測誤差への影響が希薄な支持力については、計測対象から除外しても構わない。また、支持力を計測しなくても支持力の変動分に比例する物理量を計測すればよい。
【００４５】
なお、本発明の適用にあたっては、予測したフォーカス計測誤差をリアルタイムにＴＴＬ−オフアクシススコープ計測値から除外すればよい。
【００４６】
第３の実施例
図６に示す第３の実施例は、本発明を投影露光装置のオフアクシススコープ計測誤差補正に適用した場合の例である。
図６において、１は投影レンズ、２は本体構造体、３はウエハステージ用レーザ干渉計、６はオフアクシススコープ、７はウエハ、８はＸ軸用レーザ干渉計ミラー、１０はウエハステージ天板、１５はＸＹステージ、２４はオフアクシススコープ用マーク、３３はロードセル、３４は支持台である。
【００４７】
このような構成において、各ショットのオフアクシススコープ用マーク２３をオフアクシススコープ６で計測可能な位置にステージを移動させ、Ｚチルトの位置と姿勢も調整する。この状態で各支持脚の支持力を１つずつ振動させる。加振方法は第１の実施例で示した方法と同じである。
【００４８】
計測すべきデータは、加振方法に関係なく全ての支持力とオフアクシススコープの値を同時に計測する。
これらの値を（３）式に適用すれば、係数行列Ａが求められ、これを用いれば本体構造体支持力変動によるオフアクシススコープの計測誤差を予測、補正することが可能となる。
【００４９】
なお、係数行列は、ウエハショット位置によって変化するので、代表的なショット位置で求めた係数行列をショット位置に応じて補間近似して用いるとよい。但し、ステージ位置に関わりなく係数行列を一定とみなせる場合はこの限りでない。また、計測誤差への影響が希薄な支持力については、計測対象から除外しても構わない。また、支持力を計測しなくても支持力の変動分に比例する物理量を計測すればよい。
【００５０】
なお、本発明の適用にあたっては、予測したフォーカス計測誤差をリアルタイムにオフアクシススコープ計測値から除外すればよい。
【００５１】
第４の実施例
図７に示す第４の実施例は、本発明を投影露光装置のレチクルアライメント計測誤差補正に適用した場合の例である。
図７において、１は投影レンズ、２は本体構造体、２５はレチクルステージ用レーザ干渉計、２８はレチクルアライメントスコープ、２７はレチクルアライメントスコープ用マーク、２９はレチクル、２６はレーザ干渉計ミラー、３２はレチクルステージ天板、３３はロードセル、３４は支持台である。
【００５２】
このような構成において、レチクル２９上のアライメント用マーク２７をレチクルアライメントスコープ２８で計測可能な位置にステージを移動させ、Ｚチルトの位置と姿勢も調整する。この状態で各支持脚の支持力を１つずつ振動させる。加振方法は第１の実施例で示した方法と同じである。
【００５３】
計測すべきデータは、加振方法に関係なく全ての支持力とレチクルアライメントスコープ２８の値を同時に計測する。
これらの値を（３）式に適用すれば、係数行列Ａが求められ、これを用いれば、本体構造体支持力変動によるレチクルアライメントスコープ２８の計測誤差を予測、補正することが可能となる。
【００５４】
なお、計測誤差への影響が希薄な支持力については、計測対象から除外しても構わない。また、支持力を計測しなくても支持力の変動分に比例する物理量を計測すればよい。
【００５５】
なお、本発明の適用にあたっては、予測したレチクルアライメント計測誤差をリアルタイムにレチクルアライメント計測値から除外すればよい。
【００５６】
第５の実施例
図８に示す第５の実施例は、投影露光装置のＴＴＬ−オンアクシスアライメント計測誤差補正に本発明を適用した場合の例である。
図８において、１は投影レンズ、２は本体構造体、３はウエハステージ用干渉計、７はウエハ、２５はレチクルステージ用レーザ干渉計、４８はＴＴＬ−オンアクシスアライメントスコープ、４９はＴＴＬ−オンアクシスアライメントスコープ用マーク、２９はレチクル、２６はレーザ干渉計ミラー、３２はレチクルステージ天板、３３はロードセル、３４は支持台である。
【００５７】
このような構成において、レチクル２９上のＴＴＬ−オンアクシスアライメントスコープ用マーク５０とウエハ７上のＴＴＬ−オンアクシスアライメントスコープ用マーク４９を、投影レンズ１を介して比較計測できる位置にステージを移動させる。この状態で支持台３４の各支持脚の支持力を１つずつ振動させる。加振方法は第１の実施例で示した方法と同じである。
【００５８】
計測すべきデータは、加振方法に関係なく全ての支持力とＴＴＬ−オンアクシスアライメントスコープ４８の計測値である。
これらの値を（３）式に適用すれば係数行列Ａが求められ、これを用いれば、本体構造体支持力変動によるＴＴＬ−オンアクシスアライメントスコープ４８の計測誤差を予測、補正することが可能となる。
【００５９】
なお、計測誤差への影響が希薄な支持力については、計測対象から除外しても構わない。また、支持力を計測しなくても支持力の変動分に比例する物理量を計測すればよい。
但し、ＴＴＬ−オンアクシスアライメントスコープ４８は露光光軸上にあると考えられるので，ＴＴＬ−オンアクシスアライメントスコープ４８には、基準ズレによる計測誤差が存在しないと考えられる。よって、ＴＴＬ−オンアクシスアライメントスコープ４８の計測値の変動は、ステージ位置計測に用いられるウエハステージ用干渉計３とレチクルステージ用干渉計２５の計測誤差の相対誤差と考えられる。
【００６０】
なお、本発明の適用にあたっては、予測した計測誤差をリアルタイムにウエハステージ干渉計計測値あるいはレチクルステージ干渉計計測値から除外すればよい。
【００６１】
【デバイス生産方法の実施例】
次に上記説明した露光装置または露光方法を利用したデバイスの生産方法の実施例を説明する。
図１０は微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造のフローを示す。ステップ１（回路設計）ではデバイスのパターン設計を行なう。ステップ２（マスク製作）では設計したパターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコンやガラス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、これが出荷（ステップ７）される。
【００６２】
図１１は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。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形成する。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１７（現像）では露光したウエハを現像する。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が形成される。
本実施例の生産方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度のデバイスを低コストに製造することができる。
【００６３】
【発明の効果】
本発明によれば本体構造体を弾性変形させる全ての作用力を計測し、その結果として現われる各計測誤差を予測補正するため、弾性変形による計測誤差に限っては、あたかも無限大の剛性を持った構造体を実現させたのと等価である。従って、本体構造体に搭載した移動ステージの駆動反力、重心移動はもちろん、床から侵入する振動の影響も回避できる。
【００６４】
また、最近の除振装置はアクティブ除振やリニアモータ付の除振装置が用いられたり床自体の振動スペクトルなどを規制することで本体構造体の変形を抑制しているが、こうした装置や規制は不要となるため、除振に関する大幅なコストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る半導体露光装置におけるフォーカス計測計計測誤差補正に関する説明図である。
【図２】図１の半導体露光装置のステージ図である。
【図３】図１の半導体露光装置のステージ断面図である。
【図４】第１の実施例を適用した半導体露光装置の除振機能つき支持脚である。
【図５】本発明の第２の実施例であるＴＴＬ−オフアクシスアライメント計測誤差補正に関する説明図である。
【図６】本発明の第３の実施例であるオフアクシスアライメント計測誤差補正に関する説明図である。
【図７】本発明の第４の実施例であるレチクルアライメント計測誤差補正に関する説明図である。
【図８】本発明の第５の実施例であるＴＴＬ−オンアクシスアライメント計測誤差補正に関する説明図である。
【図９】本発明の原理に関する説明図である。
【図１０】微小デバイスの製造の流れを示す図である。
【図１１】図１０におけるウエハプロセスの詳細な流れを示す図である。
【符号の説明】
１：投影レンズ、２：本体構造体、３：ウエハステージ用レーザ干渉計、４：フォーカス計測計、５：ＴＴＬ−オフアクシススコープ、６：オフアクシススコープ、７：ウエハ、８：Ｘ軸用レーザ干渉計ミラー、９：Ｙ軸用レーザ干渉計ミラー、１０：ウエハステージ天板、１１：Ζチルトアクチュエータ、１２：θｚステージ、１３：θｚガイド、１４：θｚアクチュエータ、１５：．ＸＹステージ、１６：Ｘ軸駆動リニアモータ可動子、１７：Ｘ軸駆動リニアモータ固定子、１８：Ｘ軸スライダ、１９：Ｙ軸スライダ、２０：Ｙ軸駆動リニアモータ可動子、２１：Ｙ軸駆動リニアモータ固定子、２２：ウエハステージ定盤、２３：ＴＴＬ−オフアクシススコープ用マーク、２４：オフアクシススコープ用マーク、２５：レチクルステージ用レーザ干渉計、２６：レーザ干渉計ミラー、２７：レチクルアライメントスコープ用マーク、２８：レチクルアライメントスコープ、２９：レチクル、３０：Ｙ軸リニアモータ固定子、３１：Ｙ軸リニアモータ可動子、３２：レチクルステージ、３３：ロードセル、３４：支持台、３５：支持柱、３６：水平方向空気バネ、３７：垂直方向空気バネ、３８：水平方向平衡バネ、３９：ハウジング、４０：制御弁、４１：制御弁コントローラ、４２：ウェーブジェネレータ、４３：加振信号、４４：制御信号、４５：フィードバック信号、４６：切り替えスイッチ、４７：供給空気、４８：ＴＴＬ−オンアクシススコープ、４９：ＴＴＬ−オンアクシススコープ用マーク、５０：ＴＴＬ−オンアクシススコープ用マーク、１０１：質点１、１０２：構造体弾性バネ、１０３：質点２、１０４：支持台弾性バネ、１０５：ロードセル。

Claims

原版に形成されたパターンを被露光基板上に結像する投影光学系と、前記基板を搭載して移動する基板ステージと、前記原版もしくは前記基板の位置または前記原版と前記基板の相対位置を計測する位置計測手段と、該位置計測手段の計測値に基づいて前記原版または前記基板を移動して前記原版と前記基板の位置合わせを行なう位置合わせ手段と、前記投影光学系、前記基板ステージおよび前記位置計測手段を保持する本体構造体と、該本体構造体を支持する支持台とを備えた投影露光装置において、前記本体構造体と前記支持台との間に作用する主たる力の変動量またはこれに比例する物理量を計測する計測手段と、該計測手段の計測結果に、前記本体構造体に作用する前記主たる力の変動と該変動によって生ずる前記本体構造体中の任意の２点間距離の変動との関係を表す運動方程式に基づいて前記本体構造体に作用する前記主たる力の変動に起因して生じる計測誤差を除去できるように設定された係数行列を乗じた補正ベクトルによって前記計測手段の計測値を補正する補正手段とを具備することを特徴とする投影露光装置。
前記計測手段が、前記基板ステージの位置を計測するステージ位置計測計、前記投影光学系による前記パターンの結像位置に対する基板表面の位置または姿勢のずれを計測するフォーカス計測計、および前記基板に既に焼き付けられたパターンに新たなパターンを重ね合わせるべく前記基板上の位置合わせマークを計測するアライメントスコープから選ばれる少なくとも１種の計測手段であることを特徴とする請求項１に記載の投影露光装置。
前記アライメントスコープが、前記投影光学系内の光軸外を通る光で前記原版上の位置合わせマークと前記基板上の位置合わせマークの相対位置を計測するＴＴＬオフアクシスアライメントスコープまたは前記投影光学系外で基板上の位置合わせマークの位置を計測するオフアクシスアライメントスコープであることを特徴とする請求項２に記載の投影露光装置。
前記アライメントスコープが、前記原版であるレチクル上のマークにより該レチクルの位置を計測するレチクルアライメントスコープであり、該レチクルを位置合わせするため該レチクルを搭載して移動させるレチクルステージをさらに備える請求項２に記載の投影露光装置。
前記係数行列が、一定の位置と姿勢を保つように位置決め制御された前記基板ステージ上の前記基板の位置を前記計測手段により計測しながら前記本体構造体を支持する各箇所に強制的な作用力を与え、該強制的な作用力の変動に対する該計測手段の計測値変動量を回帰分析することによって求めたものであることを特徴とする請求項１に記載の投影露光装置。
請求項１〜５のいずれかに記載の投影露光装置を用いて回路パターンでウエハを露光する工程と、該露光したウエハを現像する工程とを有することを特徴とする半導体デバイス製造方法。