JPH11307448A - 投影露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 投影露光装置における投影光学系の振動の露
光精度への悪影響を排除する。 【解決手段】 原版に形成されたパターンを被露光基板
上に投影する投影光学系を有する投影露光装置におい
て、前記投影光学系の振動を計測するための少なくとも
２個の振動計測手段を設ける。これらの振動計測値から
振動モードや像面の変位および変形を算出し、原版や基
板の位置または駆動状態を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体チップ、液
晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシンな
どをリソグラフィ工程で製造する際に用いられる投影露
光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子あるいは液晶素子をフォトリ
ソグラフィ工程で製造する際には、原版であるレチクル
に描かれるパターンを感光材が塗布されるウエハ上に転
写する半導体露光装置が使用されている。

【０００３】従来、半導体露光装置としては、ウエハの
各露光領域（ショット領域）を順次投影光学系の露光フ
ィールド内に移動して、各ショット領域へレチクルの回
路パターンを一括露光する、いわゆるステップ・アンド
・リピート方式の縮小投影型半導体露光装置が多くの生
産現場において稼動していた。しかし、半導体チップの
大型化は近年の趨勢であり、半導体露光装置に対しては
レチクル上のより大きな面積のパターンをウエハ上に転
写露光するための大面積化が求められるようになってい
る。同時に、半導体素子のパターン微細化に応じて解像
度の向上も要求されている。しかしながら、解像力向上
と露光面積大型化の両条件を満たす縮小投影型露光装置
の設計および製造は技術的に困難であるという問題があ
った。

【０００４】このような問題の解決のために、スリット
状の照明領域に対してレチクルを走査し、その照明領域
と共役な露光領域に対してレチクルと同期してウエハを
走査することにより、レチクル上に描画されたパターン
像を逐次ウエハ上に露光するという、いわゆる走査型投
影露光装置が開発されている。走査型半導体露光装置に
おいては、レチクルを保持するレチクルステージと、感
光基板であるウエハを保持するウエハステージとを同期
させて、投影光学系に対して互いに逆向きかつ投影倍率
に応じた速度比で相対走査により、ウエハに対する露光
が行なわれる。

【０００５】何れの方式の半導体露光装置も、スループ
ット（生産性）向上を図るためには、レチクルステージ
およびウエハステージを高加速度でしかも高速で駆動せ
ねばならない。したがって、投影レンズ群を格納する鏡
筒（以下、投影光学系と称する）をはじめとした構造体
等に振動を発生せしめることは避けられなかった。不幸
なことに、この種の振動は、位置決め整定あるいはスキ
ャン整定を長引かせると共に露光性能を劣化させるとい
う問題を惹起せしめていた。

【０００６】まず、駆動反力に起因する構造体等の振動
は、レチクルもしくはウエハステージの位置決め整定を
乱す原因となることに注意したい。なんとなれば、構造
体にはレチクルもしくはウエハステージの位置を計測す
る位置計測手段としてのレーザ干渉計が装着されている
からである。構造体の振動によってレーザ干渉計も振動
するので、各ステージも振動してしまい位置決め整定を
長引かせるのである。そこで、両ステージ直近の本体構
造体に備えられた加速度センサの出力を、それぞれのス
テージのドライバ前段にフィードバックすることによっ
て位置決め整定を良好にすることが行なわれている。こ
の技術は既知であり、例えば特開平１０−０１２５１３
号公報（走査型投影露光装置）に詳しく開示されてい
る。この制御技術は、ステージの駆動に起因して発生す
る定盤の振動を捕捉して、この振動に追従してステージ
を動かし位置決めの誤差を無くそう、とするものであ
る。

【０００７】次に、駆動反力に起因する振動が、露光性
能を劣化させてしまうことを説明しよう。まず、駆動反
力による振動はステージそのものを直に支えている定盤
などの構造物だけでなく、露光装置の心臓部である投影
光学系も振動させている。当然に、ステージを直に支持
する定盤などの構造物とは異なる振動モードである。そ
して、概ね円柱の構造物の投影光学系は、通常、鉛直方
向に立てられ、フランジと称する結合部位で機械的に本
体構造体に接続する。したがって、低次の振動モード
で、かつ露光性能に甚大な影響を及ぼすモードは、円柱
状の投影光学系が倒れを発生する振動である。例えば、
半導体露光装置が走査型である場合、レチクルとウエハ
とを所定の速度比で同期スキャンすることによって、レ
チクルの回路パターンがウエハ上では静止した状態にあ
って露光がなされることが重要となる。このとき、投影
光学系が振動していれば、回路パターンもウエハ上で振
動することになり、したがって露光精度を劣化させてし
まうのである。

【０００８】より具体的に図面を参照しながら、ステー
ジの駆動に起因した投影光学系の振動が及ぼす露光精度
への影響をみていこう。図１に本発明の走査型の半導体
露光装置を示す。同図において、光源１から出射した露
光光ＩＬは、ミラー２、レチクルブラインド３、リレー
レンズ４、ミラー５、コンデンサレンズ６を通ることに
よって、均一な照度かつレチクルブラインド３によって
設定したスリット状の照明領域でレチクル７を照明す
る。レチクルステージ８はレチクルステージ定盤９の上
に支持され、そしてレチクルステージ８上の移動鏡１０
にレーザビームＬＢを当ててその反射光を受光すること
によってレチクルステージ８の位置を検出するレチクル
干渉計１１が設けられて、図中左右方向（ｙ軸方向）に
走査される。

【０００９】レチクルステージ８の下方には投影光学系
ＰＯが配置されており、レチクル７上の回路パターンを
所定の縮小率で感光基板としてのウエハＷに縮小投影す
る。ウエハＷは水平２次元平面を移動するウエハステー
ジ１２の頂部の微動ステージ１２ａにいだかれており、
移動鏡１３にレーザビームＬＢを照射して得られる反射
光をウエハレーザ干渉計１４が捕捉することによってウ
エハステージ１２の位置が検出できる。そして、ウエハ
ステージ１２はウエハステージ定盤１５に搭載されてい
る。

【００１０】さて、露光動作中、ウエハステージ１２は
レチクルステージ８と同期して、図中左右方向（ｙ軸方
向）でレチクルステージ８とは反対方向に走査される
が、両ステージの駆動反力は、レチクルステージ定盤９
とウエハステージ定盤１５とを含む本体構造体を揺動さ
せる。そして、本体構造体に含まれる投影光学系ＰＯの
振動も惹起せしめる。

【００１１】本体構造体の振動によってレチクル干渉計
１１とウエハレーザ干渉計１４の計測値に発生する誤差
の影響は、各ステージ直近に備えた振動センサとしての
加速度センサ１８Ｒおよび１８Ｗの出力を各ステージ制
御系にフィードバックして補正することができた。フィ
ードバックの構成は既に特開平１０−０１２５１３号公
報（走査型投影露光装置）に開示されている。しかし、
投影光学系ＰＯの振動については、レチクル干渉計１１
とウエハレーザ干渉計１４に重畳する本体振動とは様相
を異にしており、したがって投影光学系ＰＯの振動に起
因する露光精度への影響は、上記公開公報記載の技術に
よって軽減または排除できるものでなかった。

【００１２】そこで、本発明では、各ステージの駆動反
力などによる投影光学系ＰＯの振動の露光精度への悪影
響を排除した投影露光装置を提供することを目的とす
る。

【００１３】なお、本発明とほぼ同様の課題を解決する
ためになされた公知資料として特開平１０−２６１５８
０号公報（露光装置）がある。同公開公報では、露光装
置本体の振動を振動センサによって計測して、主制御系
によりその計測結果を用いてレーザ干渉計の計測値に発
生する振動に起因する誤差を補正し、これによってレチ
クルとウエハの位置ずれを防止する装置構成を開示して
いる。より具体的に説明すると、露光装置本体の振動は
投影レンズ群を納める投影光学系に振動センサを装着す
ることによって検出し、この振動をレチクル微動ステー
ジの位置制御系にフィードフォワードしている。

【００１４】同公開公報には、振動センサの装着位置を
特定する記述はないが、図面を参照すると鏡筒の下方に
振動センサが取付けられている。つまり、露光位置の、
すなわちウエハ側の振動を検出する意図がある。そし
て、露光位置での振動に起因する誤差を、投影光学系Ｐ
Ｏの縮小倍率分だけ位置決め精度が緩くなるレチクル微
動ステージで修正せんとしていることが分かる。

【００１５】同公開公報中の図２には、投影光学系に設
けた振動センサの出力信号に基づいてレチクル微動ステ
ージの位置を修正するブロックが示されている。図８
は、この公報中の図２を再掲したものである。同公報と
同じ呼称および番号を使って、意図している動作をさら
に詳しく記述すると以下のようになる。

【００１６】まず、加速度センサ５０の出力は、積分回
路７０に通して速度信号に変換され、続いてレチクル微
動ステージ制御系５６にフィードフォワードしている。
フィードフォワードはレチクル微動ステージの物理的な
速度を表わす所（図中の自然積分器である７６の入力
側）に印加されている。現実にはレチクル微動ステージ
を駆動するドライバの前段にしか信号を注入できないわ
けであり、したがって図８のブロック図の表記には過誤
があり、このブロック図の忠実な実現は不可能である。
しかし、図８から実現せんとしている思想は汲み取れ
る。すなわち投影光学系の振動を加速度センサ５０で検
出し、それを積分器７０と積分器７６とを介することに
よって投影光学系の振動の絶対変位を演算して、それを
位置制御系が構成されているレチクル微動ステージへの
目標信号に相当するものとしているのである。つまり、
投影光学系が振動したことによって発生した変位に相当
する量を算出し、この量そのものでレチクル微動ステー
ジの位置を修正せんとしているのである。

【００１７】なお、加速度センサ５０の出力をレチクル
微動ステージに「フィードフォワード」すると記述され
ているが、力学的に厳密な解釈を行なうと「フィードバ
ック」である。その理由は、特開平５−２５００４１号
公報（多重加速度フィードバック付き位置決め装置）を
参照することによって理解できる。上記特開平１０−２
６１５８０号公報に則して簡単に言うと、各ステージの
駆動によって構造物たる投影光学系が振動し、逆に構造
物が何等か原因によって振動したときには各ステージの
性能に影響が及ぶわけであり、つまりは各ステージと投
影光学系を含めた構造物は力学的に連成しているのであ
る。連成している構造物の振動（加速度信号）をステー
ジ制御系の中に取り込めば制御系の安定性に関与するフ
ィードバックと言えるのである。ただ、そのフィードバ
ックによってレチクル微動ステージの位置を補正するの
で必ず適量があってその量は僅かであるため、結果とし
て各ステージ制御系の固有値を変更するような動作を示
さないだけなのである。以上の理由から、本発明では、
投影光学系に装着した振動センサの出力をステージ制御
系に導入する形態を、フィードバックと呼ぶ。

【００１８】次に、上記特開平１０−２６１５８０号公
報（露光装置）に開示の装置構成の問題点を指摘してお
こう。概略円柱状の投影光学系ＰＯがある回転中心で回
転したとき、ＰＯ内のレンズ群にとっては並進と回転の
両者の変位が与えられる。ここで、「ある回転中心」が
投影光学系ＰＯにおける「節点」のとき、レンズ群に与
えられた並進と回転に起因する露光光のシフトが相互に
相殺し合って最終的なウエハ上の結像位置のシフトとし
ては現われない。すなわち、収差は発生させてしまうも
のの、露光位置のずれに対する補正は本来不要なのであ
る。しかるに、特開平１０−２６１５８０の露光装置に
よれば、投影光学系が節点で回転の振動をしていたとし
ても、投影光学系の下方に装着した振動センサの出力を
使って、常にレチクル微動ステージの位置を修正してし
まうので、本来補正すべきでないところを無意味に補正
して露光の位置誤差を招いてしまうのである。そして、
もともと、ステージに対する位置計測手段としてのレー
ザ干渉計に重畳する振動の影響を補正するために、レー
ザ干渉計と一体的に振動していると見做せるであろうと
ころの投影光学系の振動を計測し、この信号出力を使っ
てレチクル微動ステージの位置に対して修正を掛けるこ
とを意図しており、レーザ干渉計とは様相を異にする投
影光学系の振動に起因する露光誤差への影響を補正する
ことはできない、という問題があった。

【００１９】そこで、本発明では従来技術の欠点を克服
するために、投影光学系の振動状態をよく踏まえて露光
誤差への影響を補正せんとするものである。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題を整理す
ると次のようになる。半導体素子の製造に際して求めら
れる高スループット化に伴い、レチクルステージとウエ
ハステージの高速スキャンもしくは高速位置決めがなさ
れている。その際、各ステージの駆動反力によって、本
体構造体と剛に結合している各ステージの位置計測手段
としてのレーザ干渉計を振動させていた。同時に、半導
体露光装置の心臓部たる投影光学系ＰＯにも、先のレー
ザ干渉計とは様相を異にする振動を発生させていた。

【００２１】従来、レーザ干渉計に重畳する振動のステ
ージ整定への影響は、これを補正する制御手段によって
軽減ないし除去されていた。しかしながら、投影レンズ
群とこれらを納める鏡筒とからなる投影光学系ＰＯは、
概ね円柱の形状をしており、機械的には鉛直方向に支持
されている。したがって、レチクルステージあるいはウ
エハステージの駆動によって、主には倒れの振動が発生
していた。この振動は、投影光学系ＰＯ内を通過する露
光光を曲げることになるので露光精度の不良を招く原因
となっていた。すなわち、レーザ干渉計の振動とは様相
を異にする投影光学系ＰＯの振動に起因した露光精度へ
の悪影響を排除する手段は十分開発されていない、とい
う課題が残されていた。

【００２２】上述においては、投影光学系の振動の、主
にレチクル（原版）とウエハ（被露光基板）との投影光
学系の光軸に垂直な面（ｘｙ面）方向における位置ずれ
に与える影響について考察したが、投影光学系の振動は
ウエハの投影光学系の光軸方向における位置ずれ（焦点
ずれ）や像面の歪み（収差）にも影響を与える。

【００２３】すなわち、従来の露光装置においては、ウ
エハの表面を投影光学系の結像面に合致させるために、
フォーカス傾きセンサによってウエハのフォーカスずれ
や傾きずれの計測をし、フォーカスずれや傾きずれを調
整できるステージで位置合わせを行なっていた。しか
し、このような従来の露光装置では、フォーカス傾きセ
ンサの計測値から算出した補正量どおりに、ステージを
駆動しても、結像面とウエハ表面とを高精度に合致させ
ることが出来ず、その結果、コントラストや解像力やア
ライメント精度などの低下を招くという問題があった。

【００２４】これは、以下の理由によるものと考えられ
る。すなわち、従来は、投影光学系の結像面変位や変形
については計測しておらず、フォーカス傾きセンサと投
影光学系結像面の相対位置は一定とみなし、フォーカス
傾きセンサの計測値からステージが補正すべき量を算出
し、結像面とウエハ表面の位置合わせを行なっていた。
しかし実際には投影光学系の振動により結像面は変位し
たり、変形したりしてしまう。そのためフォーカス傾き
センサの計測値から算出した補正量どおりに、ステージ
を駆動しても、変位・変形した結像面とウエハ表面との
合致は出来ないでいた。その結果、コントラストや解像
力やアライメント精度などの低下を招いていた。

【００２５】本発明は、上述の従来例における問題点に
鑑みてなされたもので、投影露光装置における投影光学
系の振動の露光精度への悪影響を排除することを課題と
する。

【００２６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め本発明では、原版に形成されたパターンを被露光基板
上に投影する投影光学系を有する投影露光装置であっ
て、前記投影光学系の振動を計測するための少なくとも
２個の振動計測手段を備えていることを特徴とする。本
発明のより具体的な第１の態様では、前記原版を搭載し
て投影光学系の光軸と垂直な面内を移動可能な原版ステ
ージと、前記被露光基板を搭載して投影光学系の光軸と
垂直な面内を移動可能な基板ステージと、前記原版およ
び被露光基板の位置を計測する位置計測手段と、前記位
置計測手段の計測値と前記少なくとも２個の振動計測手
段の計測値とに基づいて前記原版および被露光基板の少
なくとも一方の位置を制御する制御手段とを備えてい
る。

【００２７】この態様では、例えば、投影光学系の屈曲
状の振動を検出するに必要な個数の振動センサもしくは
レーザ干渉計を備え、ステップ・アンド・リピート方式
の露光装置の場合には、前記制御手段は、屈曲状の振動
が所定のトレランス内になったことを検出もしくは判定
してから露光を掛け、走査型投影露光装置の場合には、
スキャン露光時に投影光学系の屈曲状の振動が所定のト
レランス内になるように、ウエハとレチクルのどちらか
一方もしくは両者を駆動するため加減速プロファイルあ
るいは一定速のスキャンに先立つ助走距離を最適化する
ことが好ましい。

【００２８】さらには、ステップ・アンド・リピート方
式の縮小投影型半導体露光装置と走査型投影露光装置の
何れの装置においても、投影光学系における屈曲状の振
動を最小と成すように投影光学系を支える除振装置のパ
ラメータを最適選定することが好ましい。

【００２９】本発明のより具体的な第２の態様では、前
記被露光基板を搭載して前記投影光学系の光軸方向およ
び光軸に垂直な方向に移動可能な基板ステージと、前記
投影光学系の光軸方向の所定の位置と該被露光基板表面
との相対位置を計測できる面位置計測手段と、前記基板
ステージを使って前記被露光基板を前記投影光学系の光
軸に垂直な任意の方向に所定の量移動および位置決め
し、さらに前記振動計測手段による計測値と前記面位置
計測手段の計測値を基に、前記被露光基板を前記光軸方
向に移動および位置決めして該被露光基板表面を前記所
定の位置と合致させる制御手段を備えている。この場
合、前記振動計測手段による計測値を基に、前記パター
ンの形成された原版を駆動する手段を備えることができ
る。

【００３０】

【作用】従来の露光装置において原版ステージおよび／
または基板ステージを位置決めする際には、投影光学系
の振動を検出するとしても上記特開平１０−２６１５８
０号公報に記載されているように１個の振動センサによ
り検出しており、上述のように投影光学系の振動による
像位置の光軸と垂直な方向へのシフトを必ずしも適切に
は補正できないという問題があった。これに対し本発明
では、少なくとも２個以上の振動計測手段を備えること
により、投影光学系の振動モードを分離して検出するこ
とができる。したがって、この振動モードに応じて原版
ステージおよび／または基板ステージの位置または走り
の補正を行なうことにより、特に原版に対する被露光基
板のアライメント精度および原版ステージと基板ステー
ジの同期精度を向上させることができ、投影光学系の振
動の露光精度への悪影響を抑えることができる。

【００３１】また、従来の露光装置においては、オート
フォーカスの際、投影光学系の振動による像面のシフト
や変形は考慮していなかった。つまり、オートフォーカ
スの補正のため、投影光学系の振動を検出することはし
ていなかった。これに対し本発明では、投影光学系に複
数の加速度センサを取り付けている。したがって、その
計測値を基に投影光学系結像面の変位や変形を算出し
て、基板表面を投影光学系の結像面に精度良く合致させ
ることが可能となり、コントラストや解像力やアライメ
ント精度を向上させることが出来る。

【００３２】

【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施の形態にお
いて、前記振動計測手段は、前記投影光学系の光軸方向
（ｚ方向）および光軸に垂直な平面内の直交する２軸方
向（ｘおよびｙ方向）のいずれか１もしくは２方向また
は３方向全ての振動を計測できるものである。また、前
記振動計測手段は、前記投影光学系の原版側と被露光基
板側とに離して設置することが好ましい。その場合、前
記振動計測手段は、前記投影光学系の原版側および被露
光基板側の各端部またはその近傍に設置とするのが特に
好ましい。

【００３３】前記制御手段は、各振動計測手段の出力に
基づいて前記投影光学系の振動（ゆれ）を検出する。ゆ
れとしては、１次モード（剛体モード）や、２，３次モ
ード（変形モード）がある。また、振動の加速度として
は、並進加速度や回転加速度がある。

【００３４】前記振動計測手段は、前記投影光学系の加
速度、速度および変位のいずれかを計測できる手段であ
る。前記振動計測手段としては、例えば加速度センサが
好適に使用できる。もしくは、振動計測手段に代えてレ
ーザ干渉計を投影光学系の振動の計測に用いることも可
能である。

【００３５】一例として、前記振動計測手段は、前記投
影光学系の鏡筒に取り付けられる。その場合、前記制御
手段は、前記振動計測手段を使って、前記鏡筒の振動か
ら前記振動の加速度や振動モードあるいは前記所定の位
置の変位を算出し、振動モードに応じて被露光基板のア
ライメントや前記原版ステージと基板ステージの走査時
の補正を行ない、あるいは変位後の前記所定の位置へ前
記被露光基板表面を合致させる。または、前記振動計測
手段を使って、前記鏡筒の振動から前記所定の位置の変
形量を算出し、前記ステージの前記光軸方向への駆動量
を補正する。

【００３６】前記パターンの形成された原版は、マスク
基板またはレチクル基板であり、前記被露光基板は、感
光基板、前記投影光学系光軸方向の感光基板のずれ量を
計測するための基板、前記投影光学系の光軸に垂直な方
向の感光基板のずれ量を計測するための基板、および前
記投影露光装置の状態を計測するための基板のいずれか
である。また、前記所定の位置は、前記投影光学系の結
像面、または該結像面に平行な所定の平面である。

【００３７】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。 （実施例１）図１は、本発明の一実施例に係る半導体露
光装置の構成を示す。既に、［従来の技術］の項で、同
図を用いての説明は行なっており、新規部分についての
み説明を追加する。

【００３８】先ず、半導体露光装置が走査型である場合
における主制御装置１７が担う動作を説明する。レチク
ル干渉計１１の出力に基づいてレチクルステージ８を＋
ｙ（または−ｙ）方向に所定の走査速度Ｖ_R でスキャン
する。これと同期して、ウエハステージ１２はウエハレ
ーザ干渉計１４の出力に基づき−ｙ（または＋ｙ）方向
に所定の速度比の速度Ｖ_W でスキャンする。ただし、Ｖ
_W ＝βＶ_R の関係がある。βは投影光学系ＰＯの縮小倍
率である。ここで、レチクル干渉計１１の出力に基づく
レチクルステージ８の制御と、ウエハレーザ干渉計１４
の出力に基づくウエハステージ１２の制御が各々独立し
ていると、種々の外乱の印加によって同期関係が乱され
て同期誤差を招く。この同期誤差を吸収して即座にＶ_W
＝βＶ_Rの関係を保持する同期補正のための制御ループ
も主制御装置１７の中に機能として含まれる。このよう
なステージ間の同期関係の修復機能としては、特開平１
０−０１２５１３（走査型投影露光装置）に開示したマ
スタ・スレイブ同期制御系のループ構造が知られてい
る。

【００３９】さて、従来技術に係る半導体露光装置に対
して、本実施例の半導体露光装置では投影光学系ＰＯの
上下部分に振動センサ１６Ｕｙと１６Ｄｙを装着し、こ
の出力が主制御装置１７に入力されていることが特徴と
なる。つまり、振動センサ１６Ｕｙ，１６Ｄｙの出力に
よって投影光学系ＰＯの振動状態を検出し、その出力に
基づいてレチクルステージ８とウエハステージ１２の同
期スキャンに対して補正を掛けて、投影光学系ＰＯが振
動することに起因する露光精度への悪影響を除去する。
同期スキャンに対して補正を掛けるとは、レチクルステ
ージ８とウエハステージ１２の何れか一方に、もしくは
両ステージに補正を掛けることを意味する。なお、振動
センサとしては加速度センサが好適に使用できる。

【００４０】より具体的に、図面を参照しながら、投影
光学系ＰＯの上下部分に装着した振動センサ１６Ｕｙと
１６Ｄｙとに基づいて、レチクルステージ８とウエハス
テージ１２の同期スキャンに対してどのような補正を加
えるのかを説明する。図２は、図１における主制御装置
１７の具体的構成の一例を示す。ここで、ウエハステー
ジ１２は、ｘ軸方向に駆動されるＸステージ１２Ｘ、ｙ
軸方向に駆動されるＹステージ１２Ｙ、および微動ステ
ージ１２Ｂから構成される。まず、ウエハＷを載置する
微動ステージ１２Ｂを上下動かつ傾斜させる位置決め制
御系の説明を行なう。微動ステージ１２Ｂに対しては運
動モードに基づく非干渉化制御系が採用されており、本
出願人の先の出願に係る特開平７−３１９５４９号に詳
しい。簡単に説明すると、３６は運動モード抽出演算手
段であり、微動ステージ１２Ｂのｚ軸方向変位を計測す
る不図示の変位検出手段からの信号を入力してｚ軸方向
並進運動、ｘ軸回りの回転運動、およびｙ軸回りの回転
運動という運動モード信号を抽出する。その出力は、指
令値発生手段３１の出力信号と比較して運動モード偏差
信号（ｅ_g ，ｅθ_x ，ｅθ_y ）を生成する。ここで、θ
_g はｚ軸方向並進運動を表わす運動モード偏差信号、ｅ
θ_x はｘ軸回りの回転運動を表わす運動モード偏差信
号、ｅθ_y はｙ軸回りの回転運動を表わす運動モード偏
差信号である。これらの運動モード偏差信号は運動モー
ドごとに最適な補償を施すための補償器３２Ｇ，３２
Ｘ，３２Ｙに導かれ、運動モード分配演算手段３３への
入力となる。運動モード分配演算手段３３の出力は微動
ステージ１２Ｂを駆動するアクチュエータ３４Ｍ，３４
Ｒ，３４Ｌを付勢する電力アンプ３５Ｍ，３５Ｒ，３５
Ｌへの入力となる。ここで、指令値発生手段３１ヘの入
力は、投影光学系ＰＯを基準にしてウエハＷの露光面ま
でのフォーカス距離を計測する不図示の位置計測手段か
らの信号である。なお、特開平７−３１９５４９号公報
ではアクチュエータ３４Ｍ，３４Ｒ，３４Ｌが変位拡大
機構を含めたピエゾ素子であったが、本実施例において
はそのようなアクチュエータに限定されるものではなく
電磁アクチュエータも含むものである。

【００４１】次に、ｙ軸方向にスキャン駆動されるウエ
ハステージ１２に対する位置制御手段について説明す
る。まず、ウエハレーザ干渉計１４の出力とスキャンプ
ロファイラー２０の出力とを比較して位置偏差信号を得
る。これを適切な補償器２１を介して駆動信号を生成す
る。具体的に、補償器２１としてはＰＩＤ補償器を使う
ことができる。ここで、Ｐは比例を、Ｉは積分を、そし
てＤは微分動作をそれぞれ意味する。続いて、補償器２
１が生成する駆動信号はウエハステージ１２を駆動する
ドライバ２２に印加され、スキャンプロファイラー２０
が指定する時刻と位置にウエハステージ１２を定位させ
ることができる。

【００４２】最後に、ｙ軸方向にスキャン駆動されるレ
チクルステージ８に対する位置制御手段について説明す
る。まず、レチクルレーザ干渉計１１の出力と、スキャ
ンプロファイラー２０の出力を、投影倍率βの逆数１／
βである定数器２３に通した信号と比較して偏差信号を
得る。この偏差信号は補償器２４への入力となる。この
補償器２４としては、既に説明した補償器２１と同様に
ＰＩＤ補償器が好適に用いられ、この補償器２４の出力
はレチクルステージ８を駆動するドライバ２５への入力
となる。

【００４３】このように、ウエハステージ１２とレチク
ルステージ８の駆動は、何れもウエハレーザ干渉計１４
とレチクルレーザ干渉計１１の出力に基づく閉ループ系
によって制御されている。そして、各閉ループ系の高速
応答を図るために、フィードフォワード補償が施され
る。ウエハステージ１２に対しては、スキャンプロファ
イラー２０の信号を目標値フィードフォワード手段２６
を通してドライバ２２の前段にフィードフォワードして
おり、レチクルステージ８に対しては定数器２３の信号
を目標値フィードフォワード手段２７を通してドライバ
２５の前段にフィードフォワードしている。

【００４４】また、各ステージの駆動によってウエハレ
ーザ干渉計１４とレチクルレーザ干渉計１１が揺れるこ
とによって計測値に誤差が重畳するが、これを相殺する
ために、ウエハ定盤１５の振動を振動センサ１８Ｗによ
って計測し、加速度フィードバック手段２８を介してド
ライバ２２の前段にフィードバックしている。同様に、
レチクル定盤９の振動を振動センサ１８Ｒによって計測
し、この信号を加速度フィードバック手段２９を介して
ドライバ２５の前段にフィードバックしている。

【００４５】さらに、ウエハステージ１２とレチクルス
テージ８の同期を確保するために、ウエハステージ１２
に対して組まれた閉ループ系の位置偏差信号を投影光学
系ＰＯの縮小倍率βの逆数１／βである同期補正パス３
０を介した信号をレチクルステージ８に対して構成され
る閉ループ系の目標入力としている。いわゆる、マスタ
・スレイブ同期制御方式が採用されている。

【００４６】上述の制御系構成によって、ウエハステー
ジ１２の速度をＶ_W とレチクルステージ８の速度をＶ_R
とおいて、スキャンプロファイラー２０が指定する時刻
と位置に各ステージを定位させるとともに、Ｖ_W ＝βＶ
_R の関係を満たす所定の速度比で同期的にスキャンさせ
ることができる。

【００４７】加えて、本実施例では、投影光学系ＰＯの
上下方向に振動センサ１６Ｕｙ，１６Ｄｙを備え、これ
らの信号を露光精度確保のために活用する。まず、振動
センサ１６Ｕｙ，１６Ｄｙの出力は、投影光学系の振動
モード検出手段４０に導かれて、投影光学系ＰＯの回転
中心に関する並進運動加速度ａ_t と回転運動加速度ａθ
とを検出する。振動センサ１６Ｕｙ，１６Ｄｙの計測に
基づく回転中心の位置と、光学設計の観点から既知の
「節点」の位置とを使った座標変換によって、投影光学
系ＰＯの節点に関する並進運動加速度ａ_t と回転運動加
速度ａθと演算しても構わない。ここで、並進投影光学
系ＰＯの振動を並進と回転成分とに分離する必要性を述
べておく。前記［従来の技術］の項で述べたように、投
影光学系ＰＯの「振動の回転中心」と「節点」が一致し
ており、その回りで回転振動成分だけがある場合、同成
分に起因した露光誤差は発生しない。したがって、レチ
クルステージ８とウエハステージ１２の何れに対しても
回転振動成分に基づく補正は不要である。しかし、「節
点」に関して投影光学系ＰＯの並進振動成分があると、
これは露光誤差を招く。したがって、この成分の振動を
捉えてレチクルステージ８もしくはウエハステージ１２
のどちらか一方に、あるいはレチクルステージ８とウエ
ハステージ１２の両者に対して並進振動成分に基づく補
正を掛ける必要がある。そして、一般的には、「節点」
以外に「振動の回転中心」があり、この回りで回転する
とともに並進振動も混じるのである。したがって、回転
と並進の振動に対して適切な補正を掛けていく必要があ
る。

【００４８】いま、投影光学系ＰＯの並進振動成分によ
る平行偏心量Δεが発生したとき、補正すべき位置誤差
ΔｔεはΔｔε＝ＫεΔεと表現できる。ここで、Ｋε
は平行偏心感度、である。

【００４９】同様に、投影光学系ＰＯの回転振動成分に
よる傾き偏心量Δθが発生したとき、補正すベき位置誤
差ΔｔθはΔｔθ＝ＫθΔθと表現できる。ここで、Ｋ
θは傾き偏心感度である。そうして、トータルで補正せ
ねばならない位置誤差はΔｔε＋Δｔθであるが、この
量は投影光学系ＰＯの振動モードによって、すなわち並
進と回転の運動モードの混ざり方によって大きく異な
る。より具体的には、各振動モードの符号によって絶対
値は異なってしまうのである。したがって、本実施例の
ように、振動センサを少なくとも２個（１６Ｕｙ，１６
Ｄｙ）以上備えて、投影光学系ＰＯの振動モードを分離
した形で検出する意義は大いにあると言えるのである。

【００５０】再び、図２を参照して、投影光学系ＰＯの
振動モード検出手段４０の出力ａ_tとａθはともにＰＯ
位置レチクル補正フィードバック手段４１とＰＯ位置ウ
エハ補正フィードバック手段４２とに導かれ、フィード
バック手段４１と４２においてはａ_t とａθを入力信号
とする適切な補償が施される。そして、ＰＯ位置レチク
ル補正フィードバック手段４１の出力はレチクルステー
ジ８を駆動するドライバ２５の前段に、ＰＯ位置ウエハ
補正フィードバック手段４２の出力はウエハステージ１
２を駆動するドライバ２２の前段にフィードバックして
いる。

【００５１】以って、投影光学系ＰＯの振動に起因した
露光精度への誤差を、レチクルステージ８とウエハステ
ージ１２とが共同、もしくは何れかのステージ単独で補
正することができる。

【００５２】より詳細な理解を得るべく、投影光学系Ｐ
Ｏが振動したときにおける露光光の軌跡を図３に示そ
う。同図は投影光学系ＰＯの振動モードを示す。まず、
同図（ａ）は投影光学系ＰＯが＋ｙ軸方向に並進した場
合における概略の露光光の軌跡を示すものである。図示
のように、ウエハＷ上の露光光は＋ｙ方向にシフトす
る。（ｂ）は投影光学系ＰＯの節点以外の回転中心の回
りで回転したとき露光光の概略の軌跡である。ｘ軸回り
の十方向の回転に対してウエハＷ上の露光光は＋ｙ方向
にシフトしている。同図（ｃ）は、投影光学系ＰＯが屈
曲した場合における概略の露光光の軌跡を示す。ここ
で、屈曲とは、例えば、投影光学系ＰＯを機械的に支持
するフランジＦ下方の回転状の変形を意味しており、概
略図示のようにウエハＷ上の露光光はシフトする。

【００５３】いずれの振動があっても、ウエハＷ上の露
光光はシフトするわけである。しかしながら、既に述べ
ているように投影光学系ＰＯが並進したときに補正すべ
きシフト量と投影光学系ＰＯがある回転中心の回りで回
転したときに補正すべきシフト量は異なるので、投影光
学系ＰＯの振動を捕捉する少なくとも２個の振動センサ
１６Ｕｙ，１６Ｄｙを備えて、それぞれの振動モードに
対して例えば図２の如き装置構成でシフト量を補正する
ことが必要となるのである。もちろん、既に述べたよう
に、図３（ｂ）の回転方向の振動のみの場合であって、
回転中心が投影光学系ＰＯの「節点」にあるとき、ウエ
ハＷ上に露光光のシフトは発生せず、したがって補正の
要はないのである。

【００５４】さて、図１あるいは図２の場合、振動セン
サ１６Ｕｙ，１６Ｄｙは、投影光学系ＰＯの上下であっ
てｙ軸方向の並進とｘ軸回りの回転を検出できるように
配置していた。振動センサ１６の装着部位を図４に再び
示そう。同図（ａ）は図１および図２と同様の部位に振
動センサ１６が装着されているときの図面である。もち
ろん、ｘ軸方向の並進とｙ軸回りの回転をも検出できる
ように振動センサ１６を装着することができる。すなわ
ち、図４（ｂ）のように、振動センサ１６Ｕｙ，１６Ｄ
ｙに加えて、新たに振動センサ１６Ｕｘ，１６Ｄｘを装
着しても構わない。さらには、投影光学系ＰＯの並進や
回転といった剛体振動モードに加えて、投影光学系ＰＯ
の柔軟振動モードを検出できるようにしてもよい。例え
ば投影光学系ＰＯ下方の屈曲振動を検出できるように、
図４（ｃ）に示すごとく振動センサ１６Ｍｙ，１６Ｍｘ
を更に追加すると、図３（ｃ）に示す振動を検出し、そ
の計測値を使って、レチクルとウエハのどちらか一方も
しくは両者の位置を制御することができる。

【００５５】ここで、本実施例では、投影光学系ＰＯの
振動を検出するために例えば加速度センサに代表される
振動センサを図４（ａ），（ｂ），（ｃ）のように備え
ている。しかし、振動センサ１６に代えて、例えば、投
影光学系ＰＯに少なくとも２箇所以上の参照面を設け、
ここにレーザ干渉計のビームを照射することによって投
影光学系ＰＯの振動を計測してもよい。もちろん、この
投影光学系ＰＯの振動の計測値を使って、レチクルとウ
エハのどちらか一方もしくは両者の位置を制御する、す
なわち補正することになる。

【００５６】さて、図３（ｃ）に示す屈曲振動が存在す
る場合、振動センサ１６を図４（ｃ）のように備えるこ
とによって振動が検出でき、その計測値に基づいてウエ
ハＷ上のシフト成分については補正することができる。
しかし、残念ながら諸々の収差については補正できな
い。この場合には、以下の方法を採用する。もしくは装
置構成とする。 （１）ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影型半
導体露光装置の場合、屈曲状の振動が所定のトレランス
内になったことを検出もしくは判定してから露光を掛け
る。 （２）走査型投影露光装置の場合、スキャン露光時に屈
曲状の振動が所定のトレランス内になるように、ウエハ
ステージ１２とレチクルステージ８のどちらか一方もし
くは両ステージの加減速プロファイルあるいは一定速の
スキャンに先立つ助走距離を最適化する。すなわち、図
２を参照して図中のスキャンプロファイラー２０のパタ
ーンを最適化する。 （３）ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影型半
導体露光装置と走査型投影露光装置ともに、投影光学系
ＰＯにおける屈曲状の振動を最小と成すように、投影光
学系ＰＯを支える不図示の除振装置のパラメータを選定
する。特に、除振装置がアクチュエータとセンサとを備
えるアクティブ型の場合にはパラメータ選定の妙が発揮
できる。すなわち、屈曲状の振動を抑制するようにアク
ティブ型除振動装置のフィードバックパラメータもしく
はフィードフォワードパラメータを定常動作時に対して
切り替える等の操作を行なう。

【００５７】本実施例による効果は以下の通りである。 （１）半導体露光装置の高スループット化に伴ってレチ
クルおよびウエハの高速スキャンあるいは高速位置決め
が行なわれるため、半導体露光装置の構造体に駆動反力
に起因する振動を発生せしめる。特に、半導体露光装置
の心臓部である投影光学系に振動を惹起せしめてしまう
ため露光性能に甚大な影響を与えていた。しかるに、本
実施例によれば、概ね円柱という特有の形状であるが故
に発生する投影光学系の振動モードをよく検出するよう
に振動センサが装着され、その出力信号に基づいてレチ
クルステージとウエハステージのスキャンもしくは位置
決めがコントロールできる。 （２）したがって、高速スキャンもしくは高速位置決め
に起因する駆動反力によって投影光学系が振動しても安
定かつ高精度な露光が行なえる、という効果がある。 （３）加えて、本実施例によれば、投影光学系を含めた
半導体露光装置の構造体を過大に剛に制作する必要はな
くなるので、半導体露光装置に求められる微細化と高ス
ループット化に応じて上昇していたコストを抑制でき
る、という効果がある。 （４）もって、半導体露光装置によって生産される半導
体素子の品質と生産性向上に寄与するところ大という効
果がある。

【００５８】（実施例２）図５は本発明の他の実施例に
係る制御手段が適用されるステップアンドリピート方式
の投影露光装置の構成を示す。同図において、回路パタ
ーンを有するレチクル７は、均一な照度の照明光ＩＬに
よって照明される。レチクル７のパターンは投影レンズ
ＰＯによって半導体デバイス作成用のウエハＷに結像投
影される。ウエハＷはＺ駆動およびレベリング駆動を行
なうＺステージ１２Ｂ上に載置され、駆動系３４Ｍ，３
４Ｒ，３４Ｌによって駆動される。これらＺステージ１
２Ｂと駆動系３４Ｍ，３４Ｒ，３４Ｌは水平面内で２次
元的に平行移動するＸＹステージ１２ＸＹの上に設けら
れており、ＸＹステージ１２ＸＹはモータ等を含むＸＹ
ステージ駆動部１２０によって駆動され、その座標位置
はステージ干渉計１２１により逐次計測される。また上
記Ｚステージ１２Ｂは駆動系３４Ｍ，３４Ｒ，３４Ｌを
それぞれ独立に上下動（投影レンズＰＯの光軸方向へ動
作）させることにより、フォーカスずれや傾きずれの調
整を行なう。この駆動系３４Ｍ，３４Ｒ，３４ＬはＺス
テージ駆動部１２２からの駆動量指令に応答して上下動
する。

【００５９】制御部１２３はステージ干渉計１２１から
の計測座標値に基づいて、 ＸＹステージ駆動部１２０へ
所定の駆動指令を出力するとともに、ＸＹ座標系の任意
の位置にＸＹステージ１２ＸＹ (すなわちウエハＷ) を
位置決めする。その際、投影レンズＰＯに取り付けられ
た加速度センサ１１３，１１４は、投影レンズＰＯの３
軸方向の加速度を計測する。そして制御部１２３は加速
度センサ１１３，１１４からの計測値に基づいて、投影
レンズＰＯの振動、さらには投影レンズＰＯの結像面の
変位を算出する。

【００６０】さて、投影レンズＰＯの結像面と、ウエハ
Ｗの局所的なショット領域表面とを合致させるために、
斜入射光式フォーカス傾きセンサが設けられている。こ
のセンサは主に光源１０４、投影対物レンズ１０５、ウ
エハＷ表面からの反射光を入射する受光対物レンズ１０
６、および受光部（ＣＣＤ）１０７から構成される。こ
れらの斜入射光式フォーカス傾きセンサの計測値から制
御部１２３はウエハＷの局所的なショット領域表面のフ
ォーカスずれや傾きずれを算出し、Ｚステージ駆動部１
２２へ所定の指令を出力する。

【００６１】ウエハＷ上のあるショット領域から別のシ
ョット領域へＸＹＺ座標の位置決めを行なう際、制御部
１２３はＸＹステージ１２ＸＹ (すなわちウエハＷ) を
駆動する。そして前記加速度センサ１１３，１１４の計
測値と前記斜入射光式フォーカス傾きセンサの計測値か
ら、それぞれ投影レンズＰＯの結像面変位とウエハＷの
局所的なショット領域表面のフォーカスずれ傾きずれを
算出する。その後、結像面とウエハＷの局所的なショッ
ト領域表面とを合致させるべく、Ｚ駆動ステージ８の駆
動を行ない、位置決めを完了する。

【００６２】従来はフォーカス傾きセンサと投影光学系
結像面の相対位置は一定とみなし、フォーカス傾きセン
サの計測値からウエハ表面と結像面のずれを算出し、ス
テージ干渉計１２１により逐次計測しながらＸＹステー
ジ１２ＸＹ、Ｚステージ１２Ｂの駆動を行ない、ウエハ
表面と結像面を合致させていた。しかし実際には投影レ
ンズの振動により、フォーカス傾きセンサに対して結像
面は変位・変形してしまっていた。そのためフォーカス
傾きセンサの計測値から算出した補正量どおりにステー
ジを駆動しても、変位してしまった結像面とウエハ表面
との合致は出来ないでいた。その結果、コントラストや
解像力やアライメント精度などの低下を招いていた。

【００６３】そこで本実施例においては、前記加速度セ
ンサ１１３，１１４を取り付け、結像面の変位を求め
る。これによって、結像面とウエハ表面との位置決め偏
差が低減し、コントラストや解像力やアライメント精度
の向上につながった。

【００６４】上記実施例では加速度センサを用いて投影
レンズの結像面変位を求めているが、速度計または変位
計を用いることも可能である。加速度センサの個数につ
いては、２個であれば剛体モードの振動が分かり、３
個、４個と増やせば２次、３次の変形モードを知ること
が可能である。

【００６５】本発明によれば投影レンズのウエハステー
ジから見たレチクル側の結像面の変位・変形も知ること
ができる。したがって、上記実施例ではウエハＷ側のス
テージ８、３４Ｍ，３４Ｒ，３４Ｌ、１２で調整を行な
っているが、レチクル７側にもステージを設け、レチク
ル表面と結像面との調整を行なうこともできる。

【００６６】（デバイス生産方法の実施例）次に上記説
明した投影露光装置を利用したデバイスの生産方法の実
施例を説明する。図６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。

【００６７】図７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）では上記説明した投影露光装置によっ
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。

【００６８】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。

【００６９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、投影光学
系に複数の加速度センサを取り付けることにより、その
計測値を基に、投影光学系光軸に垂直な面内方向の原版
と被露光基板の位置ずれ、あるいは投影光学系結像面の
変位や変形を算出することが可能になり、原版と被露光
基板の位置ずれを防止したり、被露光基板表面を投影光
学系の結像面に精度良く合致させることが可能となり、
アライメント精度や同期精度およびコントラストや解像
力やアライメント精度を向上させることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係る半導体露光装置の構
成を示す図である。

【図２】 本発明の主制御装置の一具体的構成例を示す
図である。

【図３】 投影光学系の振動モード（（ａ）並進方向の
振動、（ｂ）回転方向の振動、（ｃ）屈曲方向の振動）
を示す図である。

【図４】 振動センサの装着箇所（（ａ）２個の場合、
（ｂ）４個の場合、（ｃ）６個の場合）を示す図であ
る。

【図５】 本発明による計測手段により、投影光学系結
像面と被露光基板のずれを調整できるステージを備えた
投影露光装置の構成を示す概略図である。

【図６】 微小デバイスの製造の流れを示す図である。

【図７】 図６におけるウエハプロセスの詳細な流れを
示す図である。

【図８】 特開平１０−２６１５８０の図２である。

【符号の説明】

１：光源、２：ミラー、３：レチクルブラインド、４：
リレーレンズ、５：ミラー、６：コンデンサレンズ、
７：レチクル（原版）、８：レチクルステージ、９：定
盤、１０：移動鏡、１１：レチクル干渉計、１２：ウエ
ハステージ、１２Ｘ：Ｘステージ、１２Ｙ：Ｙステー
ジ、１２Ｂ：微動ステージ（Ｚステージ）、１２ＸＹ：
ＸＹステージ、１３：移動鏡、１４：ウエハレーザ干渉
計、１５：ウエハステージ定盤、１６：振動センサ、１
７：主制御装置、１８Ｒ：振動センサ、１８Ｗ：振動セ
ンサ、２０：スキャンプロファイラー、２１：補償器、
２２：ドライバ、２３：定数器、２４：補償器、２５：
ドライバ、２６：目標値フィードフォワード手段、２
７：目標値フィードフォワード手段、２８：加速度フィ
ードバック手段、２９：加速度フィードバック手段、３
０：同期補正パス、４０：振動モード検出手段、４１：
ＰＯ位置レチクル補正フィードバック手段、４２：ＰＯ
位置ウエハ補正フィードバック手段、５０：運動モード
抽出演算手段、５１：指令値発生手段、３２Ｇ，３２
Ｘ，３２Ｙ：補償器、３３：運動モード分配演算手段、
３４Ｍ，３４Ｒ，３４Ｌ：アクチュエータ（Ｚステージ
駆動系）、３５Ｍ，３５Ｒ，３５Ｌ：電力アンプ、Ｐ
Ｏ: 投影光学系（投影レンズ）、Ｗ: ウエハ（被露光基
板）、ＬＢ：レーザビーム、１０４：フォーカス傾きセ
ンサの光源、１０５：フォーカス傾きセンサの投影対物
レンズ、１０６：フォーカス傾きセンサの受光対物レン
ズ、１０７：フォーカス傾きセンサの受光部（ＣＣ
Ｄ）、１１３，１１４：加速度センサ、１２０：ＸＹス
テージ駆動部、１２１：ステージ干渉計、１２２：Ｚス
テージ駆動部、１２３：制御部。

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原版に形成されたパターンを被露光基板
   上に投影する投影光学系を有する投影露光装置であっ
   て、 前記投影光学系の振動を計測するための少なくとも２個
   の振動計測手段を備えていることを特徴とする投影露光
   装置。
2. 【請求項２】 前記振動計測手段は、前記投影光学系の
   原版側と被露光基板側とに離れて設置されていることを
   特徴とする請求項１記載の投影露光装置。
3. 【請求項３】 前記振動計測手段が、前記投影光学系の
   原版側および被露光基板側の各端部またはその近傍に設
   置されていることを特徴とする請求項２記載の投影露光
   装置。
4. 【請求項４】 前記原版を搭載して投影光学系の光軸と
   垂直な面内を移動可能な原版ステージと、前記被露光基
   板を搭載して投影光学系の光軸と垂直な面内を移動可能
   な基板ステージと、前記原版および被露光基板の位置を
   計測する位置計測手段と、前記位置計測手段の計測値と
   前記少なくとも２個の振動計測手段の計測値とに基づい
   て前記原版および被露光基板の少なくとも一方の位置を
   制御する制御手段とを備えたことを特徴とする請求項１
   〜３のいずれか１つに記載の投影露光装置。
5. 【請求項５】 ステップ・アンド・リピート方式の投影
   露光装置であって、前記投影光学系の屈曲状の振動を検
   出するに必要な個数の前記振動計測手段を備え、その屈
   曲状の振動が所定のトレランス内になったことを検出も
   しくは判定してから露光を掛けることを特徴とする請求
   項１〜４のいずれか１つに記載の投影露光装置。
6. 【請求項６】 走査型投影露光装置であって、前記投影
   光学系の屈曲状の振動を検出するに必要な個数の前記振
   動計測手段を備え、スキャン露光時に前記投影光学系の
   屈曲状の振動が所定のトレランス内になるように、前記
   原版および被露光基板の少なくとも一方を駆動するため
   加減速プロファイルまたは一定速のスキャンに先立つ助
   走距離を最適化したことを特徴とする請求項１〜４のい
   ずれか１つに記載の投影露光装置。
7. 【請求項７】 前記投影光学系における屈曲状の振動を
   最小と成すように前記投影光学系を支える除振装置のパ
   ラメータを最適選定した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. 【請求項８】 前記被露光基板を搭載して前記投影光学
   系の光軸方向および光軸に垂直な方向に移動可能な基板
   ステージと、前記投影光学系の光軸方向の所定の位置と
   該被露光基板表面との相対位置を計測できる面位置計測
   手段と、前記基板ステージを使って前記被露光基板を前
   記投影光学系の光軸に垂直な任意の方向に所定の量移動
   および位置決めし、さらに前記振動計測手段による計測
   値と前記面位置計測手段の計測値を基に、前記被露光基
   板を前記光軸方向に移動および位置決めして該被露光基
   板表面を前記所定の位置と合致させる制御手段を備えた
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の
   投影露光装置。
9. 【請求項９】 前記制御手段は、各振動計測手段の出力
   に基づいて前記投影光学系のゆれを検出することを特徴
   とする請求項８記載の投影露光装置。
10. 【請求項１０】 前記制御手段は、複数の前記振動計測
    手段の計測値から前記投影光学系の剛体モードおよび変
    形モードの少なくとも一方を算出することを特徴とする
    請求項９記載の投影露光装置。
11. 【請求項１１】 前記振動計測手段は、前記投影光学系
    の鏡筒に取り付けられることを特徴とする請求項８〜１
    ０のいずれか１つに記載の投影露光装置。
12. 【請求項１２】 前記制御手段は、前記振動計測手段を
    使って、前記鏡筒の振動から前記所定の位置の変位を算
    出し、変位後の前記所定の位置へ前記被露光基板表面を
    合致させることを特徴とする請求項１１記載の投影露光
    装置。
13. 【請求項１３】 前記制御手段は、前記振動計測手段を
    使って、前記鏡筒の振動から前記所定の位置の変形量を
    算出し、前記ステージの前記光軸方向への駆動量を補正
    することを特徴とする請求項１１記載の投影露光装置。
14. 【請求項１４】 前記振動計測手段による計測値を基
    に、前記パターンの形成された原版を駆動する手段を備
    えたことを特徴とする請求項８〜１２のいずれか１つに
    記載の投影露光装置。
15. 【請求項１５】 前記所定の位置は、前記投影光学系の
    結像面、または該結像面に平行な所定の平面であること
    を特徴とする請求項８〜１４のいずれか１つに記載の投
    影露光装置。
16. 【請求項１６】 前記振動計測手段は、前記投影光学系
    の光軸方向および光軸に垂直な平面内の直交する２軸方
    向の１〜３方向の振動を計測できることを特徴とする請
    求項１〜１５のいずれか１つに記載の投影露光装置。
17. 【請求項１７】 前記振動計測手段は、前記投影光学系
    の加速度、速度および変位のいずれかを計測できる手段
    であることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１つ
    に記載の投影露光装置。
18. 【請求項１８】 前記投影光学系の加速度を計測できる
    計測手段は、加速度センサであることを特徴とする請求
    項１７に記載の投影露光装置。
19. 【請求項１９】 前記振動計測手段はレーザ干渉計を用
    いたものであることを特徴とする請求項１〜７のいずれ
    か１つに記載の投影露光装置。
20. 【請求項２０】 前記パターンの形成された原版は、マ
    スク基板またはレチクル基板であることを特徴とする請
    求項１〜１９のいずれか１つに記載の投影露光装置。
21. 【請求項２１】 前記被露光基板は、被露光基板、前記
    投影光学系光軸方向の被露光基板のずれ量を計測するた
    めの基板、前記投影光学系の光軸に垂直な方向の被露光
    基板のずれ量を計測するための基板、および前記投影露
    光装置の状態を計測するための基板のいずれかであるこ
    とを特徴とする請求項１〜２０のいずれか１つに記載の
    投影露光装置。
22. 【請求項２２】 請求項１〜２１のいずれかに記載の投
    影露光装置を用いてデバイスを製造することを特徴とす
    るデバイス製造方法。