JPH11176725A

JPH11176725A - 投影露光装置

Info

Publication number: JPH11176725A
Application number: JP9337523A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Sato; 剛佐藤
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1997-12-08
Filing date: 1997-12-08
Publication date: 1999-07-02

Abstract

(57)【要約】【課題】フィードバック制御の精度をさらに良好にす
ることができる投影露光装置を提供する。【解決手段】ステージを制御する移動信号に基づき、
第１ステージ及び第２ステージが搭載された露光装置本
体４０の変動に対するカウンターフォースを演算し、ア
クチュエータ７，３２の駆動を制御する駆動制御手段に
フィードフォワード入力するのに対して、露光装置本体
４０の位置を検出する位置検出手段５の検出結果に基づ
いて、露光装置本体４０の振動を割り出し、駆動制御手
段１１に与えるアクチュエータ駆動用フィードバック信
号を演算する振動制御用演算手段５４を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、投影露光装置に係
り、更に詳しくは、露光装置本体の振動制御方式とし
て、振動センサの出力に基づいてアクチュエータを駆動
することにより露光装置本体の振動制御を行なういわゆ
るアクティブ除振方式を採用する投影露光装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ステップ・アンド・リピート
方式の縮小投影型露光装置、即ちいわゆるステッパー等
の精密機器では、除振台の振動をセンサで検出し、この
センサの出力に基づいてアクチュエータを駆動すること
により振動制御を行うアクティブ除振装置が用いられて
いる。

【０００３】ところで、ステッパー等では、大きな加減
速を行うＸＹステージ（ウエハステージ）が除振パッド
に保持された定盤上に搭載されており、ＸＹステージが
移動する際、その加減速に伴う反力により露光装置本体
に加振力が働く。アクティブ除振装置ではステージ加減
速に伴う反力と同じ大きさで、逆向きの力（カウンター
フォース）をフィードフォワードで入力している。かか
るカウンターフォースのフィードフォワードを行う光リ
ソグラフィ装置（投影露光装置）が、例えば特開平５−
１２１２９４号公報に開示されている。この特開平５−
１２１２９４号公報に開示されている光リソグラフィ装
置では、フィードフォワードで３つのアクチュエータに
力を与え、光リソグラフィ装置本体の振動を抑制してい
る。また、この光リソグラフィ装置では、フィードフォ
ワードでアクチュエータに力を与えても抑えきれなかっ
た振動を、アクチュエータに対向する位置に配置された
３つの加速度センサより得て３つのアクチュエータにフ
ィードバックしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平５−１２１
２９４号公報は、フィードフォワードでアクチュエータ
に力を与えても抑えきれなかった振動を加速度センサよ
り得てアクチュエータにフィードバックするものである
が、このようなものに対し、フィードバック制御の精度
をさらに良好にすることが望まれている。

【０００５】本発明は、かかる事情の下になされたもの
で、フィードバック制御の精度をさらに良好にすること
ができる投影露光装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、第１ステージに載置されたマスクのパタ
ーンを投影光学系を介して第２ステージに載置された基
板上に転写する投影露光装置であって、前記第１ステー
ジ及び前記第２ステージの内の少なくとも一方に対する
移動信号を出力するステージ移動信号出力手段と；前記
移動信号に基づき、前記ステージを制御するステージ制
御手段と；前記第１ステージ及び前記第２ステージが搭
載された露光装置本体の位置を検出する位置検出手段
と；前記露光装置本体に設けられた少なくとも１つのア
クチュエータと；前記露光装置本体の振動を抑制するよ
うに前記アクチュエータの駆動を制御する駆動制御手段
と；前記移動信号に基づき、前記露光装置本体の変動に
対するカウンターフォースを演算し、前記駆動制御手段
にフィードフォワード入力するカウンターフォース演算
手段と；前記位置検出手段の検出結果に基づいて、前記
露光装置本体の振動を割り出し、前記駆動制御手段に与
えるアクチュエータ駆動用フィードバック信号を演算す
る振動制御用演算手段とを有することを特徴とする。

【０００７】これによれば、ステージ移動信号出力手段
から第１ステージ及び第２ステージの内の少なくとも一
方に対する移動信号が出力されると、この移動信号に基
づいてステージ制御手段により対応するステージが制御
される。このとき、カウンターフォース演算手段によ
り、移動信号に基づいて露光装置本体の変動に対するカ
ウンターフォースの指令値が演算され、駆動制御手段に
フィードフォワード入力される。このため、上記のステ
ージ制御手段による制御に基づきステージが移動する際
に、露光装置本体に生じる振動は、大部分、カウンター
フォースの指令値に基づいて駆動制御手段によりその駆
動が制御されたアクチュエータが発するカウンターフォ
ースにより抑制される。一方、このカウンターフォース
により抑制し切れなかった露光装置本体の振動（残留振
動）が、第１ステージ及び第２ステージが搭載された露
光装置本体の位置を検出する位置検出手段の検出結果に
基づいて割り出される。そして、振動制御用演算手段で
は、位置検出手段の検出結果に基づいて、駆動制御手段
に与えるアクチュエータ駆動用フィードバック信号を演
算する。これにより、駆動制御手段によりアクチュエー
タ駆動用フィードバック信号に基づいてアクチュエータ
が駆動され、残留振動が除振される。

【０００８】このように、本発明によれば、位置検出手
段の検出結果に基づいて、各アクチュエータ駆動用のフ
ィードバック信号を与えるようにしたので、露光装置本
体の残留振動を抑制することができ、高精度な露光が可
能となり、これはスループットの向上につながる。しか
も、フィードバック制御用に第１ステージ及び第２ステ
ージが搭載された露光装置本体の位置を検出する位置検
出手段の検出結果を用いているため、加速度を積分した
値を用いる場合に比して、フィードバック制御の精度を
さらに良好にすることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て、図１ないし図３に基づいて説明する。

【００１０】図１には、一実施形態に係るステップ・ア
ンド・スキャン型の投影露光装置１００の概略斜視図が
示されている。この図１において、設置面としての床上
に長方形板状の台座２が設置され、この台座２上に除振
パッド４Ａ〜４Ｄ（但し、図１における紙面奥側の除振
パッド４Ｄは図示せず）が設置され、これらの除振パッ
ド４Ａ〜４Ｄ上に長方形状の定盤６が設置されている。
ここで、後述するように、本実施形態では投影光学系Ｐ
Ｌが使用されているため、投影光学系ＰＬの光軸に平行
にＺ軸を取り、Ｚ軸に直交する平面内で定盤６の長手方
向にＹ軸を、これに直交する方向にＸ軸を取る。また、
それぞれの軸回りの回転方向をＺθ、Ｙθ、Ｘθ方向と
定める。なお、以下の説明において、必要に応じ、図１
中のＸ、Ｙ、Ｚ軸を示す各矢印の示す方向を＋Ｘ、＋
Ｙ、＋Ｚ方向、これと反対の方向を−Ｘ、−Ｙ、−Ｚ方
向と区別して用いるものとする。

【００１１】除振パッド４Ａ〜４Ｄは、それぞれ定盤６
の長方形の底面の４つのコーナー付近に配置されてい
る。本実施形態では、除振パッド４Ａ〜４Ｄとして空気
式ダンパが使用され、空気の圧力により除振パッド４Ａ
〜４Ｄの高さを調整できるため、その空気式ダンパは上
下動機構の役目をも兼ねている。勿論、上下動機構を別
に設けてダンピング液中に圧縮コイルばねを入れた機械
式ダンパ等を除振パッドとして使用してもよい。

【００１２】台座２と定盤６との間に除振パッド４Ａと
並列にアクチュエータ７Ａが設置されている。アクチュ
エータ７Ａとしては、台座２上に固定された発磁体より
なる固定子９Ａと定盤６の底面に固定された可動子８Ａ
とから構成されるボイスコイルモータが使用されてい
る。このアクチュエータ７Ａは、後述するアクチュエー
タ制御回路１１（図１では図示省略、図２、図３参照）
により可動子８Ａ内のコイルに流れる電流が制御される
ことにより、台座２から定盤６の底面に対するＺ方向の
付勢力、又は定盤６の底面から台座２に向かう吸引力を
発生する。

【００１３】他の除振パッド４Ｂ〜４Ｄにおいても、除
振パッド４Ａと同様にそれぞれ並列に、アクチュエータ
７Ａと同様の構成のアクチュエータ７Ｂ〜７Ｄが設置さ
れ（但し、図１における紙面奥側のアクチュエータ７
Ｃ、７Ｄは図示せず）、これらのアクチュエータ７Ｂ〜
７Ｄの付勢力又は吸引力もそれぞれ後述するアクチュエ
ータ制御回路１１（図１では図示省略、図２、図３参
照）により設定される。アクチュエータ７Ａ〜７Ｄの制
御方法については、後述する。

【００１４】定盤６上には第２ステージとしてのウエハ
ステージ２０が搭載されている。このウエハステージ２
０は、実際には、図２に示されるように、不図示のリニ
アモータによって定盤６の上面に沿ってＸ方向に駆動さ
れるＸステージ２０Ｘと、このＸステージ２０Ｘ上に載
置され、不図示のリニアモータによってＹ方向に駆動さ
れるＹステージ２０Ｙと、このＹステージ２０Ｙ上に載
置されたＺ・レベリングステージ２０Ｚとから構成され
るが、図１ではこれらが代表してウエハステージ２０と
して示されている。このウエハステージ２０、具体的に
はレベリングステージ２０Ｚ上に、θ方向の微小回転が
可能なウエハホルダ２１を介して基板としてのウエハＷ
が吸着保持されている。

【００１５】また、定盤６上でウエハステージ２０を囲
むように第１コラム２４が植設され、第１コラム２４の
上板の中央部に投影光学系ＰＬが固定され、第１コラム
２４の上板に投影光学系ＰＬを囲むように第２コラム２
６が植設され、第２コラム２６の上板上に第１ステージ
としてのレチクルステージ２７が搭載され、このレチク
ルステージ２７上にマスクとしてのレチクルＲが載置さ
れている。

【００１６】ウエハステージ２０（実際にはレベリング
ステージ２０Ｚ）の＋Ｙ方向、＋Ｘ方向の側面は鏡面加
工が施され反射面２０ａ、２０ｂが形成されている。こ
れらの反射面２０ａ、２０ｂを介してウエハＹ軸干渉計
３０Ｙ、ウエハＸ軸干渉計３０Ｘ（以下、これらを纏め
て「ウエハ干渉計３０」と呼ぶこともある）によって、
ウエハステージ２０のＹ方向の移動位置、Ｘ方向の移動
位置がそれぞれ計測されるようになっている（これにつ
いては、さらに後述する）。Ｚ・レベリングステージ２
０Ｚは、Ｚ軸方向の駆動及びＸＹ面に対する傾斜が調整
可能に構成されている。従って、Ｘステージ２０Ｘ、Ｙ
ステージ２０Ｙ、Ｚ・レベリングステージ２０Ｚ及びウ
エハホルダ２１によって、ウエハＷは３次元的に位置決
めが可能となっている。

【００１７】前記レチクルステージ２７は、レチクルＲ
のＸ軸方向の微調整、及び回転角の調整が可能に構成さ
れている。また、このレチクルステージ２７は、図示し
ないリニアモータによってＹ方向に駆動されるようにな
っている。このレチクルステージ２７の＋Ｙ方向、＋Ｘ
方向の側面は鏡面加工が施され反射面２７ａ、２７ｂが
形成されている。これらの反射面２７ａ、２７ｂを介し
てレチクルＹ軸干渉計３１Ｙ、レチクルＸ軸干渉計３１
Ｘ（以下、これらを纏めて「レチクル干渉計３１」と呼
ぶこともある）によって、レチクルステージ２７のＹ方
向の移動位置、Ｘ方向の移動位置がそれぞれ計測される
ようになっている（これについては、さらに後述す
る）。

【００１８】更に、レチクルＲの上方には、図示しない
照明光学系が配置され、後述する制御装置４２（図１で
は図示省略、図２、図３参照）ではレチクルＲ及びウエ
ハＷの相対位置合わせ（アライメント）及び図示しない
焦点検出系によるオートフォーカスを行ないつつ、照明
光学系からの露光用の照明光ＥＬの下で、レチクルＲの
パターンを投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上の各ショ
ット領域に順次露光するようになっている。本実施形態
では、各ショット領域の露光に際しては、ウエハステー
ジ２０とレチクルステージ２７とが、制御装置４２の指
示に応じて、それぞれのステージ制御用回路（これにつ
いては後述する）により不図示のリニアモータを介して
Ｙ軸方向（走査方向）に沿って所定の速度比で相互に逆
向きに相対走査される。

【００１９】前記第１コラム２４は、４本の脚部２４ａ
〜２４ｄ（但し、図１における紙面奥側の脚部２４ｄは
図示せず）により定盤６上に接触している。また、この
第１コラム２４の−Ｙ方向の側面に可動軸３５Ａが埋め
込まれ、可動軸３５Ａと床上に固定された図示しない支
柱との間にアクチュエータ３２Ａが取り付けられてい
る。

【００２０】アクチュエータ３２Ａとしては、アクチュ
エータ７Ａと同様に、図示しない支柱に固定された発磁
体よりなる固定子３４Ａと、可動軸３５Ａに取り付けら
れたコイルを含む可動子３３Ａとから構成されるボイス
コイルモータが使用されている。このアクチュエータ３
２Ａは、後述するアクチュエータ制御回路１１によって
可動子３３Ａ内のコイルに流れる電流が調整されること
により、可動軸３５Ａに対して±Ｘ方向に力を与えるこ
とができる。同様に、第１コラム２４の＋Ｙ方向の側面
に可動軸３５Ｂが埋め込まれ、可動軸３５Ｂと床上に固
定された図示しない支柱との間に、アクチュエータ３２
Ａと同一構成のアクチュエータ３２Ｂが取り付けられ、
後述するアクチュエータ制御回路１１により制御され、
可動軸３５Ｂに対して±Ｘ方向に力を与えることができ
るようになっている。

【００２１】また、第１コラム２４の＋Ｙ方向の側面の
中央部と床上の図示しない支柱との間に、アクチュエー
タ３２Ａと同一構成のアクチュエータ３２Ｃが設置さ
れ、後述するアクチュエータ制御回路１１により制御さ
れ、アクチュエータ３２Ｃを介して第１コラム２４に対
して±Ｙ方向に力を与えることができる。同様に、第１
コラム２４の−Ｙ方向の側面の中央部と床上の図示しな
い支柱との間に、アクチュエータ３２Ａと同一構成のア
クチュエータ３２Ｄが設置され、後述するアクチュエー
タ制御回路１１により制御され、アクチュエータ３２Ｄ
を介して第１コラム２４に対して±Ｙ方向に力を与える
ことができる。これらのアクチュエータ３２Ａ〜３２Ｄ
の制御方法についても後述する。

【００２２】定盤６の上面の＋Ｙ方向側および−Ｙ方向
側の端位置には、一対の反射鏡３Ｚ1、３Ｚ₂がそれぞれ
取り付けられており、反射鏡３Ｚ₁に対向する位置に、
定盤６、第１コラム２４及び第２コラム２６からなるボ
ディとこのボディに搭載されたウエハステージ２０、投
影光学系ＰＬ及びレチクルステージ２７等とによって構
成される露光装置本体４０のＺ方向位置を検出する位置
検出手段としての本体Ｚ軸干渉計５Ｚ₁が、反射鏡３Ｚ₂
に対向する位置に、露光装置本体４０のＺ方向位置を検
出する位置検出手段としての本体Ｚ軸干渉計５Ｚ₂が、
それぞれ、露光装置本体４０とは別に床上に設けられた
図示せぬ支柱に支持されて設けられている。これら本体
Ｚ軸干渉計５Ｚ₁、５Ｚ₂は、それぞれ反射鏡３Ｚ₁、３
Ｚ₂に向けてヘリウム・ネオン・レーザー光を照射させ
て、露光装置本体４０のＺ方向の位置を計測する。

【００２３】また、第１コラム２４の＋Ｙ方向側の側面
には、一対の反射鏡３Ｙ₁、３Ｙ₂が取り付けられてお
り、反射鏡３Ｙ₁に対向する位置に、露光装置本体４０
のＹ方向位置を検出する位置検出手段としての本体Ｙ軸
干渉計５Ｙ₁が、反射鏡３Ｙ₂に対向する位置に、露光装
置本体４０のＹ方向位置を検出する位置検出手段として
の本体Ｙ軸干渉計５Ｙ₂が、それぞれ、露光装置本体４
０とは別に床上に設けられた図示せぬ支柱に支持されて
設けられている。これら本体Ｙ軸干渉計５Ｙ₁、５Ｙ
₂は、それぞれ反射鏡３Ｙ₁、３Ｙ₂に向けてヘリウム・
ネオン・レーザー光を照射させて露光装置本体４０のＹ
方向の位置を計測する。

【００２４】さらに、第１コラム２４の＋Ｘ方向の側面
には、一対の反射鏡３Ｘ₁、３Ｘ₂が取り付けられてお
り、反射鏡３Ｘ₁に対向する位置に、露光装置本体４０
のＸ方向位置を検出する位置検出手段としての本体Ｘ軸
干渉計５Ｘ₁が、反射鏡３Ｘ₂に対向する位置に、露光装
置本体４０のＸ方向位置を検出する位置検出手段として
の本体Ｘ軸干渉計５Ｘ₂が、それぞれ、露光装置本体４
０とは別に床上に設けられた図示せぬ支柱に支持されて
設けられている。これら本体Ｙ軸干渉計５Ｘ₁、５Ｘ
₂は、それぞれ反射鏡３Ｘ₁、３Ｘ₂に向けてヘリウム・
ネオン・レーザー光を照射させて露光装置本体４０のＸ
方向の位置を計測する。

【００２５】なお、図２では、反射鏡３Ｚ₁、３Ｚ₂が代
表的に反射鏡３Ｚとして示され、本体Ｚ軸干渉計５
Ｚ₁、５Ｚ₂が代表的に本体Ｚ軸干渉計５Ｚとして示さ
れ、反射鏡３Ｙ₁、３Ｙ₂が代表的に反射鏡３Ｙとして示
され、本体Ｙ軸干渉計５Ｙ₁、５Ｙ₂が代表的に本体Ｙ軸
干渉計５Ｙとして示され、反射鏡３Ｘ₁、３Ｘ₂が代表的
に反射鏡３Ｘとして示され、本体Ｘ軸干渉計５Ｘ₁、５
Ｘ₂が代表的に本体Ｘ軸干渉計５Ｘとして示されてい
る。また、以下、本体Ｚ軸干渉計５Ｚ₁、５Ｚ₂、本体Ｙ
軸干渉計５Ｙ₁、５Ｙ₂、本体Ｘ軸干渉計５Ｘ₁、５Ｘ₂を
纏めて「本体干渉計５」と呼ぶこともある。これらの本
体干渉計５の出力は、後述する振動制御用演算回路５４
（図１では図示省略、図２、図３参照）に供給されてい
る。

【００２６】図２には、投影露光装置１００を構成する
露光装置本体４０に対する振動制御系の構成が、その制
御対象である露光装置本体４０とともに示されている。
この露光装置本体４０は、前述の如く、４つの除振パッ
ド４Ａ〜４Ｄと４つのＺ方向用アクチュエータ７Ａ〜７
Ｄで下から支えられているが、図２では、これらが代表
的に除振パッド４、Ｚ方向用アクチュエータ７として示
されている。また、露光装置本体４０は、Ｙ方向の振動
制御用に２つのＹ方向用アクチュエータ３２Ｃ、３２Ｄ
で支えられ、Ｘ方向の振動制御用に２つのＸ方向用アク
チュエータ３２Ａ、３２Ｂで支えられているが、図２に
おいては、これら４つのアクチュエータが代表してアク
チュエータ３２として示されている。

【００２７】ここで、図２を用いて、レチクルステージ
２７、ウエハステージ２０の位置の計測について説明す
る。

【００２８】レチクルステージ２７の＋Ｙ方向の側面に
は反射面２７ａが前記の如く形成されており、また、投
影光学系ＰＬの外周上部には固定鏡４４が固定されてい
る。レチクルＹ軸干渉計３１Ｙからは、反射面２０ａお
よび固定鏡４４に向けてヘリウム・ネオン・レーザー光
が照射され、レチクルＹ軸干渉計３１Ｙにより固定鏡４
４を基準としてレチクルステージ２７上に載置されたレ
チクルＲのＹ方向の位置が計測される。

【００２９】ウエハステージ２０を構成するレベリング
ステージ２０Ｚの＋Ｙ方向の側面には反射面２０ａが前
記の如く形成されており、また、投影光学系ＰＬの外周
下部に固定鏡４６が固定されている。ウエハＹ軸干渉計
３０Ｙからは、反射面２０ａおよび固定鏡４６に向けて
ヘリウム・ネオン・レーザー光が照射され、ウエハＹ軸
干渉計３０Ｙにより固定鏡４６を基準としてウエハステ
ージ２０に載置されたウエハＷのＹ方向の位置が計測さ
れる。

【００３０】ここでは、レチクルＲおよびウエハＷのＹ
方向の位置計測についてのみ説明したが、前述したＸ方
向位置計測用のレチクルＸ軸干渉計３１Ｘ、ウエハＸ軸
干渉計３０Ｘでも、同様にしてレチクルＲ、ウエハＷの
Ｘ方向の位置が計測される。

【００３１】次に、露光装置本体４０に対する振動制御
系の構成について、図２及び図３（図２の各部の詳細な
構成を示す図）を参照しつつ説明する。この制御系は、
図２に示されるように、装置全体を統括制御する制御装
置４２、レチクルステージ制御用回路４８、ウエハステ
ージ制御用回路５０、カウンターフォース演算回路５
２、振動制御用演算回路５４及びアクチュエータ制御回
路１１等を備えている。本実施形態では、制御装置４２
によってステージ移動信号出力手段が構成され、レチク
ルステージ制御用回路４８によってステージ制御手段が
構成され、カウンターフォース演算回路５２によってカ
ウンターフォース演算手段が構成され、振動制御用演算
回路５４によって振動制御用演算手段が構成されてい
る。

【００３２】振動制御用演算回路５４は、露光装置本体
４０の振動中心としての重心位置Ｇ（図２中に★で示さ
れる）を基準とした振動を演算する重心基準の演算回路
５４Ａを備えている。

【００３３】重心基準の演算回路５４Ａは、６つの本体
干渉計５の出力に基づいて所定の演算を行うことによ
り、露光装置本体４０の重心位置Ｇにおける６自由度方
向（Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｘθ、Ｙθ、Ｚθ）の振動を求める機
能を有している。露光装置本体４０の重心位置Ｇは、設
計上で予め求められており、また６つの本体干渉計５の
位置も予め決められている。従って、本体干渉計５の出
力に基づいて所定のマトリックス演算を行うことによ
り、露光装置本体４０の重心位置Ｇにおける６自由度方
向の振動を求めることができる。但し、露光装置本体４
０の重心位置Ｇは、レチクルステージ２７およびウエハ
ステージ２０の移動によって変動するため、本実施形態
では、これを考慮してシュミレーション実験等により、
レチクルステージ２７及びウエハステージ２０の位置に
応じたマトリックス演算の係数を予め求め、これらのマ
トリックス演算の係数がマップデータとして重心基準の
演算回路５４Ａ内のメモリに記憶されている。さらに、
本実施形態では、８つのアクチュエータ７Ａ〜７Ｄ、３
２Ａ〜３２Ｄを備えているので、かかる演算回路５４Ａ
は、露光装置本体４０の重心位置Ｇにおける６自由度方
向の振動を、さらに８つのアクチュエータに分担させる
マトリックス演算を行い、各アクチュエータにアクチュ
エータ制御回路１１を介してフィードバック信号として
与えるようになっている。

【００３４】前記制御装置４２には、レチクル干渉計３
１及びウエハ干渉計３０の計測値がレチクルステージ制
御用回路４８及びウエハステージ制御用回路５０を介し
て供給されている（図２参照）。そして、この制御装置
４２では、Ｘステージ２０Ｘ、Ｙステージ２０Ｙ及びレ
チクルステージ２７の位置、速度および加速度を管理し
制御している。すなわち、制御装置４２では、レチクル
干渉計３１及びウエハ干渉計３０の計測値に基づいて、
図３に示されるように、各ステージに対する位置、速度
及び加速度の指令値を演算し、ステージ用制御回路４
８、５０に対して、各ステージの位置の指令値を目標値
として与えるとともに、後述するように速度及び加速度
の指令値をステージ用制御回路４８、５０内のステージ
制御系にフィードフォワード入力するようになってい
る。

【００３５】前記カウンターフォース演算回路５２は、
露光装置本体４０の６自由度方向の変動に対して逆向き
の力（カウンタフォース）を各アクチュエータで発生さ
せるべく、演算を行いアクチュエータ制御回路１１にフ
ィードフォワード入力する回路である。このカウンター
フォース演算回路５２は、図３に示されるように、制御
装置４２からのレチクルステージ２７及びウエハステー
ジ２０の位置の指令値を合算し、またゲイン調整し、さ
らに各アクチュエータに与える力の割合を演算する第１
の合算及びゲインのマトリックス演算回路（以下、「第
１のマトリックス演算回路」という）５２Ａと、レチク
ルステージ２７及びウエハステージ２０の加速度の指令
値を合算し、またゲイン調整し、さらに各アクチュエー
タに与える力の割合を演算する第２の合算及びゲインの
マトリックス演算回路（以下、「第２のマトリックス演
算回路」という）５２Ｂとを備えている。

【００３６】第１のマトリックス演算回路５２Ａは、ス
テージ（Ｒステージ２７、Ｘステージ２０Ｘ、Ｙステー
ジ２０Ｙ）の位置指令値に基づき、ステージ移動による
重心の変化による影響を求め、これをキャンセルするよ
うなカウンターフォースの指令値を演算する。また、第
２のマトリックス演算回路５２Ｂは、ステージの加速度
の指令値に基づき、加速度による反力を求め、これをキ
ャンセルするようなカウンターフォースの指令値を演算
する。これらのマトリックス演算回路５２Ａ、５２Ｂで
演算されたカウンターフォースの指令値は、アクチュエ
ータ制御回路１１を構成する加算器１１ｈにフィードフ
ォワード入力される。

【００３７】アクチュエータ制御回路１１は、図３に示
されるように、目標位置出力部１１ａから出力される６
自由度方向の目標位置（ここでは、原点（０，０，０，
０，０，０）が目標位置である）と、本体干渉計５の検
出結果に基づき振動制御用演算回路５４の重心基準の演
算回路５４Ａで演算された露光装置本体４０の重心位置
Ｇにおける位置情報との差である位置偏差（６自由度方
向）を演算する減算器１１ｄと、この減算器１１ｄから
出力される位置偏差を動作信号として（比例＋積分＋微
分）制御動作を行い速度指令値（６自由度方向）を演算
するＰＩＤ制御回路１１ｅと、このＰＩＤ制御回路１１
ｅからの速度指令値と、本体干渉計５の検出結果に基づ
き振動制御用演算回路５４の重心基準の演算回路５４Ａ
で演算された露光装置本体４０の重心位置Ｇにおける位
置情報を微分器１１ｂにより微分した速度情報（６自由
度方向）との差である速度偏差（６自由度方向）を演算
する減算器１１ｆと、この減算器１１ｆから出力される
速度偏差を動作信号として（比例＋積分＋微分）制御動
作を行い各アクチュエータに対する力の指令値を演算す
るＰＩＤ制御回路１１ｇと、このＰＩＤ制御回路１１ｇ
からの力の指令値が入力される加算器１１ｈとを備えて
いる。この加算器１１ｈには、前述した如く、マトリッ
クス演算回路５２Ａ、５２Ｂからのカウンターフォース
の指令値もフィードフォワード入力されている。

【００３８】次に、上述のようにして構成された投影露
光装置１００の走査露光時の動作を説明する。

【００３９】この投影露光装置１００では、露光を行う
際には、不図示の照明光学系からの露光用照明光ＥＬに
より、レチクルＲ上の所定のスリット状の照明領域（こ
の照明領域は、照明光学系内のブラインドによって規定
される）が均一な照度で照明される。この照明領域に対
してレチクルＲが所定の走査方向に走査されるのに同期
して、この照明領域と投影光学系ＰＬに関して共役な露
光領域に対してウエハＷを走査する。これにより、レチ
クルＲのパターン領域を透過した照明光ＥＬが、投影光
学系ＰＬにより所定倍率に縮小され、レジストが塗布さ
れたウエハＷ上に照射され、ウエハＷ上の露光領域にレ
チクルＲのパターンが逐次転写され、１回の走査でレチ
クルＲ上のパターン領域の全面がウエハＷ上のショット
領域に転写される。

【００４０】このステップ・アンド・スキャン型の投影
露光装置１００では、上記の走査露光の際に、制御装置
４２によりレチクルステージ２７をＹ方向に速度βＶで
走査（１／β：投影光学系ＰＬの縮小倍率）させ、ウエ
ハステージ２０を−Ｙ方向に速度Ｖで同期走査させるた
めの指令値の信号がそれぞれのステージ制御用回路４
８、５０に送られる。それぞれのステージ制御用回路４
８、５０では、干渉計３１、３０の計測値をモニタしつ
つレチクルステージ２７及びウエハステージ２０を所定
に位置および所定の速度で走査するよう制御する。

【００４１】この場合において、レチクルステージ２７
及びウエハステージ２０は、前記の如くリニアモータに
よって走査されるので、レチクルステージ２７及びウエ
ハステージ２０が移動する際の加速及び減速に伴い、そ
の反力がリニアモータに生じ、その反力により露光装置
本体４０に振動が生じる。また、レチクルステージ２７
及びウエハステージ２０が走査されると、露光装置本体
４０の重心が変動するため露光装置本体４０が微妙に傾
き、露光装置本体４０に振動が生じる。

【００４２】但し、本実施形態では、前記の如く、制御
装置４２からのレチクルステージ２７、ウエハステージ
２０に対する位置及び加速度の指令値に基づき、カウン
ターフォース演算回路５２によりステージ移動による重
心の変化による影響をキャンセルするようなカウンター
フォースの指令値と、加速度による反力をキャンセルす
るようなカウンターフォースの指令値とが演算され、ア
クチュエータ制御回路１１を介して各アクチュエータ
（７Ａ〜７Ｄ、３２Ａ〜３２Ｄ）にフィードフォワード
で与えられている。このため、レチクルステージ２７及
びウエハステージ２０の加速及び減速によって生じる反
力は、基本的にはカウンターフォースの指令値に応じて
駆動される各アクチュエータの発生する力により打ち消
され、上記のステージの走査により生じる露光装置本体
４０の振動は大部分除振される。しかしながら、すべて
の反力がカウンターフォースによってちょうど打ち消さ
れるわけではないので、露光装置本体４０には、６自由
度方向（Ｘ，Ｙ、Ｚ、Ｘθ、Ｙθ及びＺθ方向）の微少
な振動（以下、残留振動という）が残ることになる。

【００４３】この残留振動による露光装置本体４０の変
動が、露光装置本体４０に取り付けられた本体干渉計５
でそれぞれ検出される。これら本体干渉計５の出力に基
づいて、振動制御用回路５４内の重心基準の演算回路５
４Ａでは、所定のマトリックス演算を行うことにより、
露光装置本体４０の重心位置Ｇにおける６自由度方向の
振動を求め、この６自由度方向の振動を、さらに８つの
アクチュエータに分担させるマトリックス演算を行っ
て、各アクチュエータにアクチュエータ制御回路１１を
介してフィードバック信号として与える。このため、こ
のフィードバック信号に基づき、アクチュエータ制御回
路１１により各アクチュエータが制御され、上記残留振
動が速やかに抑制される。

【００４４】この場合において、本実施形態では、露光
装置本体４０の重心位置Ｇにおける６自由度方向の振動
として、本体干渉計５の検出結果に基づいた位置情報と
これを微分した値に基づいた速度情報とを算出して、こ
の６自由度方向の振動を抑制するためのフィードバック
信号を各アクチュエータに与えているので、加速度を検
出し該加速度を１回積分した値に基づいた速度情報と加
速度を２回積分した値に基づいた位置情報とを算出する
場合に比して、フィードバック制御の精度をさらに良好
にすることができ、より効果的に残留振動を抑制するこ
とができる。

【００４５】なお、上記実施形態では、振動制御用回路
５４で、露光装置本体４０の重心位置Ｇにおける６自由
度方向の振動を求める場合について説明したが、本発明
がこれに限定されることはなく、振動制御用回路５４に
より６つの本体干渉計５の出力に基づき、振動中心とし
ての慣性主軸中心における３自由度、又は６自由度方向
の振動を求めるようにしても良い。ここで慣性主軸と
は、露光装置本体４０が有する回転し易い３方向の軸で
ある。

【００４６】なお、上記実施形態では、本発明がステッ
プ・アンド・スキャン型の投影露光装置に適用された場
合について説明したが、本発明の適用範囲がこれに限定
されることはなく、少なくとも一つの移動ステージが露
光装置本体に搭載されていれば本発明は適用でき、例え
ば、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装
置（いわゆるステッパー）にも好適に適用できる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
位置検出手段の検出結果に基づいて、各アクチュエータ
駆動用のフィードバック信号を与えるようにしたので、
露光装置本体の残留振動を抑制することができ、高精度
な露光を行うことができる。しかも、フィードバック制
御用に第１ステージ及び第２ステージが搭載された露光
装置本体の位置を検出する位置検出手段の検出結果を用
いているため、加速度を積分した値を用いる場合に比し
て、フィードバック制御の精度をさらに良好にすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態に係る投影露光装置を示す概略斜
視図である。

【図２】露光装置本体に対する振動制御系の構成を示
す図である。

【図３】図２の各部の詳細な構成を示す図である。

【符号の説明】

５Ｚ₁、５Ｚ₂、５Ｙ₁、５Ｙ₂、５Ｘ₁、５Ｘ₂ 本体干渉
計（位置検出手段）７Ａ〜７Ｄアクチュエータ１１アクチュエータ制御回路（駆動制御手段）２０ウエハステージ（第２ステージ）２７レチクルステージ（第１ステージ）３２Ａ〜３２Ｄアクチュエータ４０露光装置本体４２制御装置（ステージ移動信号出力手段）４８レチクルステージ制御用回路（ステージ制御手
段）５２カウンターフォース演算回路（カウンターフォー
ス演算手段）５４振動制御用演算回路（振動制御用演算手段）１００投影露光装置Ｒレチクル（マスク）ＰＬ投影光学系Ｗウエハ（基板）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１ステージに載置されたマスクのパタ
ーンを投影光学系を介して第２ステージに載置された基
板上に転写する投影露光装置であって、前記第１ステージ及び前記第２ステージの内の少なくと
も一方に対する移動信号を出力するステージ移動信号出
力手段と；前記移動信号に基づき、前記ステージを制御
するステージ制御手段と；前記第１ステージ及び前記第
２ステージが搭載された露光装置本体の位置を検出する
位置検出手段と；前記露光装置本体に設けられた少なく
とも１つのアクチュエータと；前記露光装置本体の振動
を抑制するように前記アクチュエータの駆動を制御する
駆動制御手段と；前記移動信号に基づき、前記露光装置
本体の変動に対するカウンターフォースを演算し、前記
駆動制御手段にフィードフォワード入力するカウンター
フォース演算手段と；前記位置検出手段の検出結果に基
づいて、前記露光装置本体の振動を割り出し、前記駆動
制御手段に与えるアクチュエータ駆動用フィードバック
信号を演算する振動制御用演算手段とを有する投影露光
装置。