(57)【要約】      （修正有）【課題】ステージの位置を高精度に制御する方法を提供する。【解決手段】原版を搭載して駆動する原版ステージ１０２と、被露光基板を搭載してその結像位置に移動する基板ステージ１０５と、基板ステージ１０５の位置と傾きを計測する計測器１０７と、原版ステージ１０２および計測器１０７を支持する構造体と、計測器１０７の計測値に基づいて基板ステージ１０５を制御する制御装置２００において、原版ステージ１０２の荷重変化に対する計測器１０７の計測値変化を算出し、前記計測値変化に基づいて、前記制御装置によりステージの傾きを制御することを特徴とする。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原版を搭載して駆動する原版ステージと、被露光基板を搭載してその結像位置に移動する基板ステージと、前記基板ステージの位置と傾きを計測する計測器と、前記原版ステージおよび前記計測器を支持する構造体と、前記計測器の計測値に基づいて前記基板ステージを制御する制御装置において、前記原版ステージの荷重位置に対する前記計測器の計測値の変化（変位量）を算出し、前記変位量に基づいて、前記制御装置によりステージの位置と傾きを制御することを特徴とする制御方法。
【請求項２】
前記変位量は、前記ステージ位置計測器の計測値と、前記構造体と前記ステージ位置計測器とを接続支持する支持軸の長さから算出される前記計測器の傾き量であることを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
【請求項３】
前記基板ステージの水平方向の計測誤差に対して、前記傾き量を使用して、ＡＢＢＥの計測誤差を取り除くことを特徴とする請求項１または２に記載の制御方法。
【請求項４】
前記駆動物体の荷重変化は、駆動物体の位置、重量、駆動パターン、速度、駆動方向を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の制御方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原版および投影光学系を介して基板を露光する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、使用される位置決めステージの位置計測器は、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、計測誤差を生じにくいようになっている。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、装置の搬入、搬出、設置等の面で非常に取り扱いにくい製品になることから、本体構造体の高剛性化はもはや限界に近づいている。
【０００３】
このように本体構造体の高剛性化の限界から、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位置によって本体構造体の支持力が変化し弾性変形が生じる。このような現象から、本体構造体に付随する投影レンズの露光光軸に対するステージ位置計測器の取り付け位置や取り付け角度が変化し、ステージの位置や傾きの計測に誤差が発生してしまう。
【０００４】
このような計測誤差に対し特許文献１に開示されているように、本体構造体に作用する力の変動量またはこれらに比例する物理量を計測し、測定結果に基づいて補正係数を求め、補正係数に基づいて前記ステージ位置計測計と被露光基板表面上の投影画像の相対位置誤差を補正する手法が提案されている。
【０００５】
また、特許文献２に開示されているように、ステージ計測器から照射される計測光の一部分をモニタ光として利用する補正として、その光路上にハーフミラー等の光学機器を構成して計測光を分離し、分離したモニタ光の変位（傾き）を測定して、ステージ計測器の誤差を補正するための補正係数を求め、前記ステージ位置計測器と被露光基板表面上の投影画像の相対位置誤差を補正する手法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許４２２９３４８号公報
【特許文献２】特開平９−１９９５７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示された手法においては、一次露光過程で描画される基準マークと二次露光過程で描画される比較マークの重心間距離を測定することで、ステージ位置計測誤差を求めるため、ステージの水平方向の位置計測誤差に関しては、補正することができる。しかし、該基準マークと該比較マークの距離から得られる測定結果では、ステージの傾き方向の位置計測誤差はわからず、補正できない。結果として、ステージの傾きに関して、最適焦点での露光ができず、精度の良い露光ができないという課題があった。
【０００８】
特許文献２に開示された手法においては、計測光の傾きを計測するために別途センサを構成する必要があった。また、光路上にセンサを設けることは、ステージの計測誤差を求めるための計測光の長さが実際のステージ制御で用いる計測光よりも短くなることを示しており、本来のステージ制御で得られる測定値よりも感度が低く、ステージの位置を高精度に補正することができないとう課題があった。
【０００９】
さらには、ステージ制御の計測光路上に光学系を構成したモニタ光の分離は、ステージ制御に用いる測定光のビームエネルギーをも分離することになり、ステージ制御測定光の感度低下やビームエネルギーを増幅するための対策が必要になるという課題がある。
【００１０】
本発明は、このような問題点を顧みてなされたものであって、その目的はステージの位置を高精度に制御することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の問題を解決するための本発明の制御方法は、原版に描画されたパターンを結像する投影光学系と、原版を搭載してその結像位置に移動するステージ(原版ステージ)と、被露光基板を搭載して、前記原版ステージに同期して移動するステージ(基板ステージ)と、前記原版ステージの位置を計測する位置計測器と、
前記基板ステージの位置と傾きを計測する位置計測器と、前記原版ステージと前記基板ステージ位置計測器を支持する本体構造体を備え、原版ステージの荷重位置変化により構造体が弾性変形する際の、前記構造体に支持された基板ステージ位置計測器の計測値の変化（変位量）を測定し、記録する第一の工程と、前記基板ステージの測定記録した変位量と、前記構造体と前記基板ステージ位置計測器とを接続支持する支持軸の長さから、前記基板ステージ位置計測器の取り付け角度を算出することを特徴とする第二の工程と、前記取り付け角度に基づいて、前記基板ステージの位置と傾きを高精度に制御することを特徴とする第三の工程とを有することを特徴とする。
【００１２】
上記の問題を解決するための本発明の露光装置は、原版に描画されたパターンを結像する投影光学系と、原版ステージと、基板ステージと、前記原版ステージの位置を計測する位置計測器と、前記基板ステージの位置と傾きを計測する位置計測器と、本体構造体に支持された前記基板ステージの位置計測器の計測値に基づいて前記基板ステージを制御する制御装置とを有し、原版および前記投影光学系を介して前記基板を露光する露光装置であって、前記基板ステージ位置計測器で計測記録した変位量と、前記構造体と前記基板ステージ位置計測器とを接続支持する支持軸の長さから算出される前記原版ステージの荷重位置に起因して前記計測器の取り付け角度を算出する手段を有し、前記取り付け角度を使用して、前記基板ステージの位置と傾きを高精度に制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、原版ステージの位置計測器と基板ステージの位置計測器のみを用いてステージの位置を高精度に制御でき、補正をするためのセンサを別途取り付ける必要はない。
【００１４】
また、基板ステージの位置計測器が傾くことによる基板ステージの傾き方向の誤計測に対しても、補正できるため、基板ステージの位置と傾きを高精度に制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態の露光装置構成を概略的に示す図である。
【図２】位置計測器の誤計測に関する説明図である。
【図３】位置計測器の傾きに関する計測シーケンス図である。
【図４】位置計測器の計測値と傾きの関係を表した図である。
【図５】位置計測器の計測値と取り付け角度の一例を表した図である。
【図６】本発明の好適な一実施形態の露光装置の構成を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［実施例］
以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る投影露光装置を簡略的に示した全体図である。
【００１７】
なお文中に記載される光学系とは単数もしくは複数の鏡体及びレンズ体で構成されるユニットを示す。
【００１８】
照明光学系１０１はｇ線、ｉ線、ｈ線などの波長をもつ露光光源としての水銀ランプである。この光源で集光された照明光は、原版ステージ１０２に搭載された原版の開口に対応する範囲が照明される。
【００１９】
原版ステージ１０２は原版を搭載した状態で露光時に駆動される。原版を透過した照明光は、基板ステージ１０５に搭載されたガラスなどを素材とした基板に照射され、原版の照明範囲に存在するパターンの像が投影光学系１０４により基板上に結像し、基板表面に塗布された感光材の化学反応により基板の特定領域に投影露光される。この投影光学系１０４は、原版と基板とを光学的に共役な関係に維持し、原版のパターンの像を基板に投影する。
【００２０】
本実施例の露光装置は、ステップアンドスキャン方式の投影露光装置（スキャナ）であり、ステージ制御手段２０１により原版を搭載した原版ステージ１０２と基板を搭載した基板ステージ１０５が駆動制御され、それぞれを同期走査して原版の照明範囲に存在するパターンの像が基板に露光転写される。
【００２１】
前述のように、露光における同期走査においては、基板ステージの位置を制御するために、１０６で示した構造体(トーションバー)に取り付けられた基板ステージ位置計測器１０７を必要とする。この位置計測器の測定結果に基づき、基板ステージの位置や傾きを制御している。
【００２２】
図２は、図１の側面図であり、原版ステージが移動した場合の基板ステージ位置計測器の取り付け角度の変化を示す。トーションバー１０６は、鏡筒ブリッジ１１０により両端を支持されている。また、基板ステージ位置計測器１０７は、トーションバー１０６に接続支持されている。
【００２３】
図２（Ａ）、図２（Ｃ）のように原版ステージ位置が両端に近い位置である場合、原版ステージの荷重の作用点と鏡筒ブリッジ１１０によるトーションバー１０６の支持力の作用点との間の距離が短いため、トーションバー１０６にかかる、ねじりモーメントは少ない。従って、Ａ−Ａ’断面図、Ｃ−Ｃ’断面図に示すように、トーションバー１０６に接続支持された基板ステージ位置計測器１０７の傾きは少ない。
【００２４】
しかし、図２（Ｂ）のように原版ステージ位置が、トーションバー１０６の支持点から離れている場合、原版ステージの荷重の作用点と鏡筒ブリッジ１１０によるトーションバー１０６の支持力の作用点との間の距離が長いため、トーションバー１０６には、ねじりモーメントがかかる。従って、図２（Ｂ）のＢ−Ｂ’断面図に示すように、トーションバー１０６に接続支持された基板ステージ位置計測器１０７は傾き、基板ステージの傾き計測誤差、または、ＡＢＢＥ誤差を引き起こす。
【００２５】
図３では前記基板ステージの位置計測器取り付け角度の測定方法について示す。ステップ１では基板ステージを無制御状態にして、基板ステージを固定する。ステップ２では原版ステージを駆動可能範囲で駆動する。例えば、装置に対して奥側から手前側へと原版ステージを駆動する。駆動すると同時に原版ステージおよび基板ステージの位置を位置計測器で測定する。計測は一定の周期でサンプリングする。ステップ３ではステップ２で取得した測定結果に基づき、基板ステージ位置計測器の取り付け角度を算出する。
【００２６】
図４にて位置計測器の取り付け角度を算出する方法を説明する。図は原版ステージ基準位置での基板ステージ位置計測器の位置Ｐ１が、原版ステージを移動して構造体が弾性変形することによって、基板ステージ位置計測器の接続支持点１２１を中心に角度θでＰ２位置に移動した模様を示している。ここで原版ステージ基準位置とは本体構造体の弾性変形が少ない位置であり、図２（Ａ）もしくは図２（Ｃ）の原版ステージ位置である。
【００２７】
図より、Ｐ２から基板ステージ位置計測対象面１２０までの距離Ｄを、原版ステージ基準位置での基板ステージ位置計測器の計測値Ｘ１と基板ステージ位置計測器の接続支持点１２１から基板ステージ位置計測器までの距離Ｌと角度θにより表すと（１）式の様になる。
【００２８】
【数１】
2018040993.tif 000003
【００２９】
同様にＰ２から基板ステージ位置計測対象面１２０までの距離Ｄを、原版ステージ駆動時の基板ステージ位置計測器の計測値Ｘ２と角度θにより表すと（２）式の様になる。
【００３０】
【数２】
2018040993.tif 000004
【００３１】
よって（１）式および（２）式より、（３）式が導出される。
【００３２】
【数３】
2018040993.tif 000005
【００３３】
角度θが微小角である場合、（４）式のように近似できる。
【００３４】
【数４】
2018040993.tif 000006
【００３５】
（４）式より角度θについて解くと（５）式となる。
【００３６】
【数５】
2018040993.tif 000007
【００３７】
図５は、位置計測器の計測値と取り付け角度の一例を表した図である。図５（Ａ）に図３で示すシーケンスのとおり、基板ステージの位置を固定し、原版ステージを移動して、そのときの基板ステージと原版ステージの位置計測器の測定結果を示す。基板ステージ位置は、無制御状態で固定されているにもかかわらず、原版ステージ位置変化にともない測定値が変化する。この変位が計測誤差となる。図５（Ｂ）には、原版ステージ位置と、前記（３）式により算出された基板ステージ位置計測器の取り付け角度の関係を示す。
【００３８】
このように原版ステージ位置と基板ステージ位置計測器の取り付け角度には関係性があり、この関係性に基づいて、前記原版ステージの位置変化にともなう前記基板ステージ計測器の変位である前記計測誤差を補正する。
【００３９】
なお、前記計測誤差を補正するために、前記原版ステージ位置と基板ステージ位置計測器の取り付け角度の関係性は、例えば、最小二乗近似により、２次以上の多項式による近似式を算出し、該近似式を用いてもよい。
【００４０】
また、該近似式のかわりに、前記原版ステージ位置と基板ステージ位置計測器の取り付け角度の関係性に関して、前記原版ステージの位置変化に対応した補正テーブルとして記録し、補正に用いてもよい。
【００４１】
前記原版ステージ位置と基板ステージ位置計測器の取り付け角度の関係性は、原版の有無による原版ステージ荷重変化、原版ステージの、駆動速度、駆動方向、駆動パターン（加速度など）を含む各条件により、異なる場合がある。その場合、各条件で、近似式または補正テーブルを設定してもよい。
【００４２】
図６は、本発明の好適な一実施形態の露光装置の構成を概略的に示す図である。図３で示す基板ステージ位置計測器取り付け角度の測定方法に沿って、基板ステージ位置計測器取り付け角度を測定する場合、まず、基板ステージの位置を固定し、原版ステージを移動しながら、原版ステージの駆動位置、原版ステージの駆動位置毎の原版ステージ、基板ステージの位置計測器の測定結果を、２０３で示す記録手段に記録する。次に、該記録手段によって記録した測定結果について、２０４で示す算出手段により、基板ステージ位置計測器の取り付け角度を算出する。算出結果は、原版ステージの移動位置に対応した基板ステージの補正量として２０５で示す記録手段に記録する。
【００４３】
補正する場合、不図示の原版ステージ位置計測器より原版ステージ位置を測定する。次に、原版ステージ位置測定結果と、２０５で示す前記基板ステージ位置計測器の取り付け角度から、現在の基板ステージ位置計測器の取り付け角度を算出する。次に２０２で示す補正手段により、基板ステージの傾き計測値に対してリアルタイムに補正を行う。この補正により、基板ステージの傾きに関して高精度に制御することができる。
【００４４】
前記補正方法に関して、位置計測器の取り付け角度θをＡＢＢＥ補正式に適用することより、基板ステージのＡＢＢＥ誤差を低減することができる。ＡＢＢＥ誤差補正量をΔ、原版ステージ基準位置でのＡＢＢＥ誤差をθＡＢＢＥ、基板ステージの位置をPx、基板ステージの傾きをPrとすると、ＡＢＢＥ誤差補正量Δは（６）式で表される。
【００４５】
【数６】
2018040993.tif 000008
【００４６】
（６）式のＡＢＢE誤差補正量を、基板ステージの位置に足し合わせることにより、ステージ位置を高精度に計測することができるようになり、結果、ステージ位置に関して高精度に制御することができる。
【００４７】
また、前記基板ステージ位置計測器の取り付け角度と、原版ステージ位置との関係を所望の状態に保つため、露光装置の保守、または運用中に、定期的に図３に示す基板ステージ位置計測器の取り付け角度の測定シーケンスを実行し、基板ステージ位置計測器の取り付け角度の更新を行ってもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１０１：照明光学系
１０２：原版ステージ
１０３：原版ステージ、リニアモータ
１０４：投影光学系 
１０５：基板ステージ
１０６：トーションバー
１０７：基板ステージ位置計測器
１１０：鏡筒ブリッジ
１２０：基板ステージの位置計測対象面
１２１：基板ステージ位置計測器の接続支持点
２００：制御ユニット
２０１：基板ステージ制御手段
２０２：補正手段
２０３：基板ステージと原版ステージの位置記録手段
２０４：基板ステージ位置計測器取り付け角度算出手段
２０５：基板ステージ位置計測器取り付け角度記録手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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