(57)【要約】【課題】  装置性能（露光精度等）に対応した形で床等の構造物の振動特性又は剛性を評価できる技術を提供する。【解決手段】  床ユニット１７上に能動型防振台３５を介して支持されてレチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴと、床ユニット１７上に能動型防振台４１を介して支持されてウエハＷを保持するウエハステージＷＳＴとを備え、レチクルＲのパターンをウエハＷ上に露光する露光装置を製造する方法である。床ユニット１７に或る入力を与えて床ユニット１７の加速度を計測する第１工程と、その加速度を移動平均値等の形で時間軸上で評価する第２工程とを有し、その評価結果に応じて床ユニット１７を補強する。【選択図】        図２
2005243887.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
床構造上に第１防振機構を介して支持されてマスクを保持するマスクステージと、前記床構造上に第２防振機構を介して支持されて基板を保持する基板ステージとを備え、前記マスクのパターンを前記基板上に露光するリソグラフィ装置を製造する方法において、
前記床構造に或る入力を与えて前記床構造の応答情報を計測する第１工程と、
前記床構造の応答情報を時間軸上で評価する第２工程とを有することを特徴とするリソグラフィ装置の製造方法。
【請求項２】
前記第２工程の評価結果に応じて、前記床構造の補強を行う第３工程を更に有することを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィ装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１工程で計測される前記床構造の応答情報は、前記床構造の所定のサンプリング周期で求められる加速度であり、
前記第２工程で時間軸上で評価される情報は、前記床構造の加速度の所定の平均時間毎の移動平均値を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のリソグラフィ装置の製造方法。
【請求項４】
前記リソグラフィ装置は、前記基板の露光時に、スリット状の露光領域で前記基板を露光した状態で、前記マスクステージと前記基板ステージとを同期移動する走査型露光装置であり、
前記加速度の移動平均値の許容範囲は、前記マスクステージと前記基板ステージとの同期精度に基づいて定められることを特徴とする請求項３に記載のリソグラフィ装置の製造方法。
【請求項５】
前記第１工程で計測される前記床構造の応答情報は、前記床構造の所定のサンプリング周期で求められる加速度であり、
前記第２工程で時間軸上で評価される情報は、前記床構造の加速度の所定の平均時間毎の移動標準偏差値を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のリソグラフィ装置の製造方法。
【請求項６】
前記リソグラフィ装置は、前記マスクのパターンを前記基板上に投影する投影光学系を含み、
前記加速度の移動標準偏差値の許容範囲は、前記投影光学系の像面に対する前記基板の表面の合焦精度に応じて定められることを特徴とする請求項５に記載のリソグラフィ装置の製造方法。
【請求項７】
前記リソグラフィ装置は、前記基板の露光時に、スリット状の露光領域で前記基板を露光した状態で、前記マスクステージと前記基板ステージとを同期移動する走査型露光装置であり、
前記所定の平均時間は、前記基板上の一つのショット領域を前記スリット状の露光領域が通過する時間と実質的に等しいことを特徴とする請求項３から６のいずれか一項に記載のリソグラフィ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイスや液晶ディスプレイ等の各種デバイスを製造する際に使用される露光装置等のリソグラフィ装置の製造技術に関し、更に詳しくはそのリソグラフィ装置が設置される床等の構造体の振動特性等を評価する技術を含む製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体デバイスの製造工程の一つであるフォトリソグラフィ工程においては、マスクとしてのレチクル（又はフォトマスク等）に形成されているパターンを基板としてのフォトレジストが塗布されたウエハ（又はガラスプレート等）上に転写露光するために、リソグラフィ装置としての露光装置が使用されている。露光装置としては、ステッパー等の一括露光型（静止露光型）の投影露光装置やスキャニングステッパー等の走査露光型の投影露光装置などが使用されている。
【０００３】
これらの露光装置を製造する際には、従来は一例として、機構系及び制御系の設計を行った後、これらを統合した露光装置の全体モデルをコンピュータのデータ上で構築していた。次に、その全体モデルに対してステージの加速度情報及び床振動等の情報を入力することによって、露光精度（走査露光型の場合には同期精度等）を予測し、このように予測される露光精度が許容範囲を超える場合には、機構系又は制御系の設計を変更していた（例えば、特許文献１参照）。次に、変更後の設計データに基づいて部品製造が行われ、製造された部品を用いて露光装置の組立調整が行われていた。そして、露光装置の組立調整時に各種検査及び特性評価が行われ、必要に応じて、その検査結果及び評価結果に基づいて設計が変更されていた。
【０００４】
これに関して、露光精度に大きい影響を与える要素として、露光装置が設置される床の構造の振動特性、即ち或る力が作用したときの振動状態（振動量等）の特性がある。露光装置は、一般に床上に防振台を介して設置されており、床上の空調装置等からの振動（外乱）がその防振台を介して露光装置に伝わるとともに、露光装置のステージが移動するときの反力による振動が防振台を介して又は直接に床に伝わり、その振動が更に床から防振台を介して露光装置に戻される。そのため、その床が振動し易い場合には、その露光装置の露光精度が低下する。また、その床の構造の振動特性は、その構造の剛性に依存している。従って、それらの外乱及びステージの振動の影響を軽減するためには、その床の剛性を高めることが望ましい。しかしながら、その床の剛性を単に高めると、床の構造が必要以上に大型化し重量も大きくなり、露光装置が設置される工場の建設コストが増大する。そのため、床の剛性は所望の露光精度が得られる範囲内で小さく設定することが望ましい。
【０００５】
従来は床の振動特性（又は剛性）を評価するために、床に或るハンマー入力を与えたときのイナータンス(inertance) 又はアクセレランス(accelerance) の特性を計測していた。イナータンス及びアクセレランスの単位は、加速度／力、即ち１／質量（１／ｋｇ）である。イナータンス及びアクセレランスが小さくなる程、剛性が大きくなり、床が変形しにくくなるため、通常は振動量が小さくなる。
【０００６】
図１０（Ａ）は、或る床に所定のハンマー入力を与えて、その床の別の位置に設置した加速度センサで加速度を検出し、その加速度をフーリエ解析して得られたイナータンス特性のゲイン（ｄＢ）を示し、図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）に対応する位相（ｄｅｇ）を示している。また、図１０（Ａ）及び（Ｂ）の横軸は周波数（Ｈｚ）であり、そのゲインより各周波数におけるその床の剛性の状態が評価できる。即ち、ゲインが小さい程、その周波数における剛性が大きくなり、振動が小さいことが分かる。また、図１０（Ａ）の周波数の領域６９において、機械的共振特性のあることが分かる。これによって、その床の共振周波数を求めることもできる。
【特許文献１】特開平９−１３９３３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の如く従来は床の振動特性（又は剛性）を評価するために、ハンマー入力に対するその床の応答をイナータンスのような周波数軸上の応答情報によって評価していた。しかしながら、その周波数軸上の応答情報と同期精度等の露光精度との関係が明確でないため、従来はその応答情報に基づいて露光精度を高めるために、どのような対策を施せばよいのかが必ずしも明確ではなかった。
【０００８】
また、従来の機構系の設計時には、共振周波数や質量については目標値を持つことが可能であった。しかしながら、露光精度と実際に計測される応答情報との関係が明確でないために、所定の露光精度を得るために、機構系の設計時から床等の構造物の振動特性に関して定量的な目標値を持つことは考えられていなかった。そのため、例えば床の剛性について、必要以上に大きい剛性が要求されたり、所定の露光精度が得られるまでの露光装置の組立調整時間が長くなる恐れがある等の問題があった。
【０００９】
本発明は、斯かる点に鑑み、装置性能（露光精度等）に対応した形で床等の構造物の振動特性又は剛性を評価できるリソグラフィ装置の製造技術を提供することを第１の目的とする。
また、本発明は、床等の構造物の設計時からその振動特性又は剛性に関して或る程度定量的な目標値を設定でき、その結果としてリソグラフィ装置を効率的に製造できる製造技術を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によるリソグラフィ装置の製造方法は、床構造（３１，３２）上に第１防振機構（３５）を介して支持されてマスク（Ｒ）を保持するマスクステージ（ＲＳＴ）と、その床構造上に第２防振機構（４１）を介して支持されて基板（Ｗ）を保持する基板ステージ（ＷＳＴ）とを備え、そのマスクのパターンをその基板上に露光するリソグラフィ装置を製造する方法において、その床構造に或る入力を与えてその床構造の応答情報を計測する第１工程（ステップ１０４）と、その床構造の応答情報を時間軸上で評価する第２工程（ステップ１０５）とを有するものである。
【００１１】
斯かる本発明によれば、例えばその床構造の応答情報の移動平均を求める等の方法によって、その床構造の応答情報が時間軸上で評価される。また、その応答情報はその床構造の振動特性に対応しており、その振動特性は剛性にも依存している。この場合、そのリソグラフィ装置の装置性能、例えばその２つのステージを同期して移動する際の同期精度は、その床構造の応答情報の時間軸上での評価結果に或る程度対応している。従って、装置性能に対応した形で床構造の振動特性又は剛性を評価することができる。
【００１２】
また、本発明において、その第２工程で時間軸上で評価される情報に許容範囲を設けることによって、その許容範囲を、その床構造を設計する際の振動特性又は剛性に関する定量的な目標値とすることができる。従って、効率的に設計を行うことができる。
本発明において、その第２工程の評価結果に応じて、その床構造の補強を行う第３工程（ステップ１０７）を更に有することができる。これによって、その床構造の振動特性又は剛性を改善でき、ひいては装置性能を向上できる。
【００１３】
また、一例として、その第１工程で計測されるその床構造の応答情報は、その床構造の所定のサンプリング周期で求められる加速度であり、その第２工程で時間軸上で評価される情報は、その床構造の加速度の所定の平均時間毎の移動平均値を含むものである。その移動平均値によって、その床構造の振動の低周波成分を求めることができる。
この場合、そのリソグラフィ装置は、その基板の露光時に、スリット状の露光領域でその基板を露光した状態で、そのマスクステージとその基板ステージとを同期移動する走査型露光装置であるとすると、その加速度の移動平均値の許容範囲は、そのマスクステージとその基板ステージとの同期精度に基づいて定めてもよい。その加速度の移動平均値は、それらのステージを駆動するときの振動量に或る程度対応しているため、その移動平均値を小さくすることによって、その同期精度を向上できる。
【００１４】
また、別の例として、その第１工程で計測されるその床構造の応答情報は、その床構造の所定のサンプリング周期で求められる加速度であり、その第２工程で時間軸上で評価される情報は、その床構造の加速度の所定の平均時間毎の移動標準偏差値を含むものである。その移動標準偏差値によって、その床構造の振動の高周波成分を求めることができる。
この場合、そのリソグラフィ装置は、そのマスクのパターンをその基板上に投影する投影光学系（ＰＬ）を含むものとすると、その加速度の移動標準偏差値の許容範囲は、その投影光学系の像面に対するその基板の表面の合焦精度に応じて定めてもよい。その加速度の移動標準偏差のうちで、その投影光学系の光軸に平行な方向の成分によって合焦精度が劣化するため、その移動標準偏差を小さくすることによって、その合焦精度を向上できる。
【００１５】
また、そのリソグラフィ装置が、その基板の露光時に、スリット状の露光領域でその基板を露光した状態で、そのマスクステージとその基板ステージとを同期移動する走査型露光装置である場合、一例として、その所定の平均時間は、その基板上の一つのショット領域をそのスリット状の露光領域が通過する時間と実質的に等しい。これによって、その基板を走査露光方式で露光する際の露光精度を向上できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、床構造の応答情報を時間軸上で評価しているため、装置性能（露光精度等）に対応した形で床構造の剛性等の振動特性又は剛性を評価することができる。
また、例えば床構造の応答情報に関して時間軸上で評価される情報に許容範囲を設けることによって、床構造の設計時からその振動特性又は剛性に関して或る程度定量的な目標値を設定することができる。その結果、リソグラフィ装置を効率的に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の好ましい実施形態の一例につき図１〜図９を参照して説明する。本例では、スキャニングステッパーよりなる走査露光型の投影露光装置の設計、振動特性又は剛性の評価、及び製造について説明する。先ず、本例で製造対象とする走査露光型の投影露光装置（走査露光装置）の一例を説明する。
図１は、本例の投影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図であり、この図１において、投影露光装置を収納するチャンバーは省略されている。図１において、露光用の光源としてＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）又はＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）よりなるレーザ光源１が使用されている。その露光用の光源としては、その他のＦ2 レーザ（波長１５７ｎｍ）のような発振段階で紫外域のレーザ光を放射するもの、固体（ＹＡＧ等）レーザ光源からの近赤外域のレーザ光を波長変換して得られる真空紫外域の高調波レーザ光を放射するもの、或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等も使用できる。
【００１８】
レーザ光源１からの露光ビームとしての露光用の照明光（露光光）ＩＬ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でスリット状又は矩形状に制限された照明光ＩＬは、結像レンズ系８を介してマスクとしてのレチクル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。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、リレーレンズ系６、レチクルブラインド機構７、及び結像レンズ系８を含んで照明光学系９が構成されている。
【００１９】
レチクルＲに形成された回路パターン領域のうち、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βが縮小倍率の投影光学系ＰＬを介して基板（感応基板）としてのフォトレジストが塗布されたウエハＷ上に結像投影される。一例として、投影光学系ＰＬの投影倍率βは１／４、像側開口数ＮＡは０．７、視野直径は２７〜３０ｍｍ程度である。投影光学系ＰＬは屈折系であるが、その他に反射屈折系等も使用できる。レチクルＲ及びウエハＷはそれぞれ第１物体及び第２物体とみなすこともできる。以下、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で図１の紙面に平行な方向にＸ軸を、図１の紙面に垂直な方向にＹ軸を取って説明する。本例では、Ｙ軸に沿った方向（Ｙ方向）が、走査露光時のレチクルＲ及びウエハＷの走査方向であり、レチクルＲ上の照明領域は、非走査方向であるＸ軸に沿った方向（Ｘ方向）に細長い形状である。
【００２０】
そして、投影光学系ＰＬの物体面側に配置されるレチクルＲは、走査露光時にレチクルベース（不図示）上を少なくともＹ方向に定速移動するレチクルステージＲＳＴ（マスクステージ）に保持されている。レチクルステージＲＳＴの移動座標位置（Ｘ方向、Ｙ方向の位置、及びＺ軸の周りの回転角）は、レチクルステージＲＳＴに固定された移動鏡Ｍｒと、これに対向して配置された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。なお、移動鏡Ｍｒ、レーザ干渉計システム１０は、実際には少なくともＸ方向に１軸及びＹ方向に２軸の３軸のレーザ干渉計を構成している。レーザ干渉計システム１０の計測情報はステージ制御ユニット１４に供給され、ステージ制御ユニット１４はその計測情報及び装置全体の動作を統轄制御するコンピュータよりなる主制御系２０からの制御情報（入力情報）に基づいて、駆動系１１の動作を制御する。
【００２１】
図３（Ａ）は、図１のレチクルステージＲＳＴの駆動系１１を含むレチクルステージユニット１５の構成例を示し、この図３（Ａ）において、レチクルステージＲＳＴは、レチクルベース３７の上面にエアベアリングを介して移動自在に載置されている。また、レチクルステージＲＳＴは、Ｘ軸の微動アクチュエータ４８と２つのＹ軸の微動アクチュエータ４９Ａ及び４９Ｂとを介してＹ軸スライダ４３に連結され、Ｙ軸スライダ４３は、それぞれ固定子を含む２軸のガイド部材４５Ａ及び４５Ｂに沿ってＹ方向に一次元的に移動できるように支持されている。微動アクチュエータ４８及び４９Ａ，４９Ｂは、例えばローレンツ力を用いる方式又はいわゆるＥＩコア方式（プッシュ・プル方式）で、それぞれ非接触で同期誤差を補正するようにＹ軸スライダ４３に対してレチクルステージＲＳＴをＸ方向、Ｙ方向、及びＺ軸の周りの回転方向に微少量駆動する。
【００２２】
そして、Ｙ軸スライダ４３に設けられた可動子４４Ａ及び４４Ｂ（例えば永久磁石）と、ガイド部材４５Ａ及び４５Ｂ内の固定子（例えばコイル）とから、それぞれＹ軸スライダ４３をレチクルベース３７に対してＹ方向に定速駆動するリニアモータ４６Ａ及び４６Ｂが構成されている。また、一方のガイド部材４５Ａの両端は支持部材４７Ａを介してＹ方向に移動できるようにレチクルベース３７上に支持され、同様に他方のガイド部材４５Ｂの両端も支持部材４７Ｂを介してＹ方向に移動できるようにレチクルベース３７上に支持されている。この場合、リニアモータ４６Ａ及び４６Ｂを介してＹ軸スライダ４３をＹ方向に駆動する際には、運動量を保存するように又は駆動反力を相殺するように、カウンターバランスとしてのガイド部材４５Ａ及び４５Ｂが逆方向に移動する。従って、レチクルステージＲＳＴを走査方向に定速駆動する際に、レチクルステージユニット１５から外部に振動ができるだけ発生しないように構成されている。なお、支持部材４７Ａ及び４７Ｂ内には、それぞれガイド部材４５Ａ及び４５ＢのＹ方向の位置を調整するためのアクチュエータが備えられている。
【００２３】
また、レチクルステージＲＳＴ上のＸ方向の端部にほぼＸ軸に垂直な反射面を持つ移動鏡Ｍｒｘが固定され、レチクルステージＲＳＴ上のＹ方向の端部にＸ方向に所定間隔ＤＸで、２つのそれぞれコーナーリフレクタよりなる移動鏡Ｍｒｙ及びＭｒθが固定されている。本例において、リニアモータ４６Ａ及び４６Ｂと、微動アクチュエータ４８及び４９Ａ，４９Ｂとが図１の駆動系１１に対応している。そして、この駆動系１１と、図３（Ａ）のレチクルステージＲＳＴ、レチクルベース３７、支持部材４７Ａ，４７Ｂ、Ｙ軸スライダ４３、移動鏡Ｍｒｘ，Ｍｒｙ，Ｍｒθとを含んでレチクルステージユニット１５が構成されている。
【００２４】
図４（図４の詳細は後述する）に示すように、レチクルステージＲＳＴ上の移動鏡Ｍｒｘに対向してＸ軸のレーザ干渉計（Ｘ干渉計）１０Ｘが配置され、移動鏡Ｍｒｙ及びＭｒθにそれぞれ対向してＹ軸のレーザ干渉計（Ｙ干渉計）１０Ｙ及びＺ軸の周り（θ方向）の回転角を計測するためのレーザ干渉計（θ干渉計）１０θが配置されている。この場合、Ｘ干渉計１０Ｘは、移動鏡Ｍｒｘで反射されるレーザ光と、例えば投影光学系ＰＬに対して静止している基準鏡Ｍｃｘで反射されるレーザ光との干渉光を検出して、レチクルステージＲＳＴのＸ方向の位置を計測する。また、Ｙ干渉計１０Ｙ及びθ干渉計１０θは、それぞれ移動鏡Ｍｒｙ及びＭｒθから反射されるレーザ光と、投影光学系ＰＬに対して静止している基準鏡Ｍｃｙ及びＭｃθから反射されるレーザ光との干渉光を検出して、レチクルステージＲＳＴのＹ方向の位置ＹＡ及びＹＢを計測する。このとき、例えば（ＹＡ＋ＹＢ）／２がレチクルステージＲＳＴのＹ方向の位置となり、（ＹＡ−ＹＢ）／ＤＸがレチクルステージＲＳＴのθ方向の回転角となる。これらの計測値はステージ制御ユニット１４に供給されている。Ｘ干渉計１０Ｘ、Ｙ干渉計１０Ｙ、及びθ干渉計１０θが図１のレーザ干渉計システム１０に対応している。
【００２５】
図１に戻り、投影光学系ＰＬの像面側に配置されるウエハＷは、不図示のウエハホルダを介してウエハステージＷＳＴ（基板ステージ）上に保持され、ウエハステージＷＳＴは、走査露光時に少なくともＹ方向に定速移動できるとともに、Ｘ方向及びＹ方向にステップ移動できるように、エアベアリングを介して不図示のウエハベース上に載置されている。また、ウエハステージＷＳＴの移動座標位置（Ｘ方向、Ｙ方向の位置、及びＺ軸の周りの回転角）は、投影光学系ＰＬの下部に固定された基準鏡Ｍｆと、ウエハステージＷＳＴに固定された移動鏡Ｍｗと、これに対向して配置されたレーザ干渉計システム１２とで逐次計測され、その移動はリニアモータ及びボイスコイルモータ（ＶＣＭ）等のアクチュエータで構成される駆動系１３によって行われる。なお、移動鏡Ｍｗ、レーザ干渉計システム１２は、実際には少なくともＸ方向に１軸及びＹ方向に２軸の３軸のレーザ干渉計を構成している。また、レーザ干渉計システム１２は、実際には更にＸ軸及びＹ軸の周りの回転角計測用の２軸のレーザ干渉計も備えている。レーザ干渉計システム１２の計測情報はステージ制御ユニット１４に供給され、ステージ制御ユニット１４はその計測情報及び主制御系２０からの制御情報（入力情報）に基づいて、駆動系１３の動作を制御する。
【００２６】
また、ウエハステージＷＳＴには、ウエハＷのＺ方向の位置（フォーカス位置）と、Ｘ軸及びＹ軸の周りの傾斜角を制御するＺレベリング機構も備えられている。そして、投影光学系ＰＬの下部側面に、ウエハＷの表面の複数の計測点にスリット像を投影する投射光学系２３Ａと、その表面からの反射光を受光してそれらのスリット像の再結像された像の横ずれ量の情報を検出して、ステージ制御ユニット１４に供給する受光光学系２３Ｂとから構成される斜入射方式の多点のオートフォーカスセンサ（２３Ａ，２３Ｂ）が配置されている。ステージ制御ユニット１４は、その横ずれ量の情報を用いてそれらの複数の計測点における投影光学系ＰＬの像面からのデフォーカス量を算出し、走査露光時にはこれらのデフォーカス量が所定の制御精度内に収まるように、オートフォーカス方式でウエハステージＷＳＴ内のＺレベリング機構を駆動する。なお、斜入射方式の多点オートフォーカスセンサの詳細な構成については、例えば特開平１−２５３６０３号公報に開示されている。
【００２７】
この場合、オートフォーカス方式で合焦を行う場合のそのデフォーカス量の実際の許容範囲であるＡＦ精度（合焦精度に対応する）は、ほぼ次式のようにＺレベリング機構によって追い込み可能なデフォーカス量（上記のデフォーカス量の制御精度）と、走査露光時の投影光学系ＰＬの像面とウエハＷの表面（露光面）との間隔のＺ方向への比較的高周波数（例えば数１０Ｈｚ以上）の振動の振幅との和となる。後者のＺ方向への振動の振幅は、レチクルステージＲＳＴのＺ方向への振動、投影光学系ＰＬのＺ方向への振動、及びウエハステージＷＳＴのＺ方向への振動に依存する。また、そのＡＦ精度は、次式のように投影光学系ＰＬの焦点深度よりも小さくなるように設定される。
【００２８】
ＡＦ精度＝デフォーカス量の制御精度＋Ｚ方向への振動の振幅＜焦点深度…（１）
この場合、そのデフォーカス量の制御精度は、そのＺレベリング機構の構成及び多点のオーフォカースセンサ（２３Ａ，２３Ｂ）の検出精度等によって所定の値となる。従って、その像面と露光面との間隔のＺ方向への振動の振幅は、投影光学系ＰＬの焦点深度からそのデフォーカス量の制御精度を差し引いた値よりも小さくなるようにしておく必要がある（詳細後述）。
【００２９】
次に、図３（Ｂ）は、図１のウエハステージＷＳＴの駆動系１３を含むウエハステージユニット１６の構成例を示し、この図３（Ｂ）において、ウエハステージＷＳＴは、ウエハＷをウエハホルダ５０を介して保持するウエハテーブル（試料台）５２と、ウエハテーブル５２を保持して移動するスライド部５１と、スライド部５１内でウエハテーブル５２のＺ方向の位置及び傾斜角の制御を行うＺレベリング機構（不図示）と、スライド部５１に設けられたリニアモータ用の可動子５４（例えば永久磁石）とを備えている。そして、ウエハステージＷＳＴのスライド部５１は、ウエハベース４２の上面にエアベアリングを介して移動自在に載置されている。ウエハベース４２は、例えば３個又は４個の能動型防振台４１（第２の防振機構）を介して、ウエハステージユニット１６用のベース部材であるメンテナンステーブル３３Ａ上に載置されている。能動型防振台４１は、低周波数の振動を抑制するエアダンパと、例えばウエハベース４２に設置されている加速度センサ等で検出される情報に基づいて高周波数の振動を抑制するボイスコイルモータ等からなる電磁ダンパとから構成されている。
【００３０】
また、ウエハステージＷＳＴのスライド部５１は、内部に固定子５５（例えばコイル）が設けられたＸ軸ガイド部５３に沿ってＸ方向に移動自在に配置され、スライド部５１内の可動子５４とＸ軸ガイド部５３内の固定子５５とから、Ｘ軸ガイド部５３に対してウエハステージＷＳＴをＸ方向に駆動するためのＸ軸リニアモータ５６が構成されている。更に、Ｘ軸ガイド部５３の両端にそれぞれ例えばコイルを含む可動子５７Ａ及び５７Ｂが固定され、これらを挟むように例えば永久磁石を含む断面がＵ字型の固定子５８Ａ及び５８Ｂが配置され、固定子５８Ａ及び５８Ｂはそれぞれ支持部材６０を介してメンテナンステーブル３３Ａ上に固定されている。可動子５７Ａ及び５７Ｂと固定子５８Ａ及び５８Ｂとから、それぞれウエハベース４２に対してＸ軸ガイド部５３及びウエハステージＷＳＴをＹ方向に駆動するためのＹ軸リニアモータ５９Ａ及び５９Ｂが構成されている。
【００３１】
この場合、Ｙ軸リニアモータ５９Ａ及び５９Ｂを介してＸ軸ガイド部５３及びウエハステージＷＳＴをＹ方向に駆動する際には、その駆動反力は支持部材６０を介してメンテナンステーブル３３Ａ側に逃がされている。但し、固定子５８Ａ及び５８Ｂを支持部材６０に対してＹ方向に移動できるように支持して、Ｘ軸ガイド部５３及びウエハステージＷＳＴをＹ方向に駆動する際に、運動量を保存するように又は駆動反力を相殺するように、カウンターバランスとしての固定子５８Ａ及び５８Ｂが逆方向に移動できるようにしてもよい。これによって、ウエハステージＷＳＴを走査方向に駆動する際に、ウエハステージユニット１６から外部に伝わる振動が更に低減される。
【００３２】
また、ウエハステージＷＳＴのウエハテーブル５２上のＸ方向及びＹ方向の端部にそれぞれほぼＸ軸及びＹ軸に垂直な反射面を持つ移動鏡Ｍｗｘ及びＭｗｙが固定されている。本例において、Ｘ軸リニアモータ５６と、Ｙ軸リニアモータ５９Ａ及び５９Ｂと、不図示のＺレベリング機構とが図１の駆動系１３に対応している。そして、この駆動系１３、図３（Ｂ）のウエハステージＷＳＴ、ウエハベース４２、能動型防振台４１、Ｘ軸ガイド部５３、支持部材６０、移動鏡Ｍｗｘ，Ｍｗｙ、及びメンテナンステーブル３３Ａを含んでウエハステージユニット１６が構成されている。
【００３３】
そして、図４に示すように、ウエハステージＲＳＴ上の移動鏡Ｍｗｘに対向してＸ軸のレーザ干渉計（Ｘ干渉計）１２Ｘが配置され、移動鏡Ｍｗｙに対向してＹ軸のレーザ干渉計（Ｙ干渉計）１２Ｙ及びＺ軸の周り（θ方向）の回転角を計測するためのレーザ干渉計（θ干渉計）１２θがＸ方向の間隔ＤＷＸで配置されている。この場合、Ｘ干渉計１２Ｘは、移動鏡Ｍｗｘで反射されるレーザ光と、投影光学系ＰＬの下部に固定された基準鏡Ｍｆｘで反射されるレーザ光との干渉光を検出して、ウエハステージＷＳＴのＸ方向の位置を計測する。また、Ｙ干渉計１２Ｙ及びθ干渉計１２θは、それぞれ移動鏡Ｍｗｙから反射されるレーザ光と、投影光学系ＰＬの下部に固定された基準鏡Ｍｆｙから反射されるレーザ光との干渉光を検出して、ウエハステージＷＳＴのＹ方向の位置ＹＷＡ及びＹＷＢを計測する。即ち、基準鏡Ｍｆｘ及びＭｆｙが図１の基準鏡Ｍｆに対応している。このとき、例えば位置ＹＷＡ（又は位置ＹＷＡ及びＹＷＢの平均値）がウエハステージＷＳＴのＹ方向の位置となり、（ＹＷＡ−ＹＷＢ）／ＤＷＸがウエハステージＷＳＴのθ方向の回転角となる。これらの計測値はステージ制御ユニット１４に供給されている。Ｘ干渉計１２Ｘ、Ｙ干渉計１２Ｙ及びθ干渉計１２θが図１のレーザ干渉計システム１２に対応している。
【００３４】
図１に戻り、ステージ制御ユニット１４は、レーザ干渉計システム１０による計測情報に基づいて駆動系１１を最適に制御するレチクル側のコントロール回路と、レーザ干渉計システム１２による計測情報に基づいて駆動系１３を最適に制御するウエ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とウエハ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。また、主制御系２０は、ステージ制御ユニット１４内の各コントロール回路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、オペレータと主制御系２０とのインターフェイスを成す不図示の操作パネルユニット（入力デバイスと表示デバイスとを含む）が設けられている。
【００３５】
更に、レーザ光源１がエキシマレーザ光源であるときは、主制御系２０の制御のもとにあるレーザ制御ユニット２５が設けられ、この制御ユニット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（インテグレータセンサ）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及び主制御系２０に送る。
【００３６】
露光工程の開始時には、予め主制御系２０からステージ制御ユニット１４内の制御部に、レチクルステージＲＳＴのＸ方向、Ｙ方向の位置、及びＺ軸の周りの回転角を投影光学系ＰＬの像面側の値に換算した値と、ウエハステージＷＳＴの対応するＸ方向、Ｙ方向の位置、及びＺ軸の周りの回転角の値との差分ΔＸ，ΔＹ，ΔＲＷ（両ステージの位置ずれ量）の制御精度の情報が入力される。ステージ制御ユニット１４は、その位置ずれ量がその制御精度内に収まるように駆動系１１及び１３を駆動する。この場合、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとの同期精度は、ほぼその位置ずれ量の制御精度と、レチクルステージＲＳＴのＸ方向、Ｙ方向への比較的低周波数（例えば数１０Ｈｚ以下）の振動の振幅を投影光学系ＰＬの像面側の値に換算した値と、ウエハステージＷＳＴのＸ方向、Ｙ方向へのその比較的低周波数の振動の振幅との和である両ステージ（レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴ）のＸ方向、Ｙ方向の振動の振幅との合計となる。また、その同期精度は、一例として、ウエハＷ上で必要な重ね合わせ精度及び解像度に基づいて定められる両ステージの許容される位置ずれ量よりも小さい必要がある。従って、ほぼ次の関係が成立する。
【００３７】
両ステージのＸ方向（又はＹ方向）の同期精度＝両ステージのＸ方向（又はＹ方向）の位置ずれ量の制御精度＋両ステージのＸ方向（又はＹ方向）の振動の振幅＜両ステージのＸ方向（又はＹ方向）の許容される位置ずれ量  …（２）
従って、走査露光中の両ステージのＸ方向、Ｙ方向への振動の振幅の和は、両ステージの許容される位置ずれ量からその位置ずれ量の制御精度を差し引いた値よりも小さくなるように設定される必要がある（詳細後述）。言い換えると、ステージ制御ユニット１４及び駆動系１１，１３による制御精度を小さくできない場合には、レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴの許容できる振動量のマージンは小さくなる。
【００３８】
そして、図１において、レチクルＲへの照明光ＩＬの照射を開始して、レチクルＲのパターンの一部の投影光学系ＰＬを介した像をウエハＷ上の一つのショット領域に投影した状態で、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとを投影光学系ＰＬの投影倍率βを速度比としてＹ方向に同期して移動（同期走査）する走査露光動作によって、そのショット領域にレチクルＲのパターン像が転写される。その後、照明光ＩＬの照射を停止して、ウエハステージＷＳＴを介してウエハＷをＸ方向、Ｙ方向にステップ移動する動作と、上記の走査露光動作とを繰り返すことによって、ステップ・アンド・スキャン方式でウエハＷ上の全部のショット領域にレチクルＲのパターン像が転写される。
【００３９】
この露光に際しては、予めレチクルＲとウエハＷとのアライメントを行っておく必要がある。そこで、図１の投影露光装置には、レチクルＲを所定位置に設定するためのレチクルアライメント系（ＲＡ系）２１と、ウエハＷ上のマークを検出するためのオフアクシス方式のアライメント系２２とが設けられている。
次に、例えば半導体デバイスの製造工場内での本例の投影露光装置の設置状態の一例につき説明する。図２は、その投影露光装置の設置状態の一例を示し、この図２において、その製造工場の床ＦＬ上に例えばＨ型鋼よりなる複数の支柱３１を介して、投影露光装置を設置する際の基礎部材としての厚い平板状のペデスタル３２が設置され、ペデスタル３２上に投影露光装置を設置するための長方形の薄い平板状のベースプレート３３が固定されている。複数の支柱３１は、例えばペデスタル３２の底面の４隅を含む複数の位置に、ペデスタル３２が所定の振動特性（又は剛性）を持つように配置されている。図３（Ｃ）に示すように、複数の支柱３１、ペデスタル３２、及びベースプレート３３から床構造としての床ユニット１７が構成されている。なお、その床構造としては、床ＦＬそのものを使用することも可能である。床構造として床ＦＬそのものを使用する場合には、支柱３１に対応して床ＦＬの振動特性（又は剛性）を決定する部材は、その床ＦＬを支持する梁構造となる。
【００４０】
図２に戻り、床ユニット１７のベースプレート３３上に３箇所又は４箇所の支持部材３４及び能動型防振台３５（第１の防振機構）を介して第１コラム３６が載置され、第１コラム３６の中央の開口部に投影光学系ＰＬが保持されている。能動型防振台３５は、低周波数の振動を抑制するエアダンパと、第１コラム３６に設置されている１組の加速度センサ４０で検出される加速度情報に基づいて高周波数の振動を抑制するボイスコイルモータ等からなる電磁ダンパとから構成されている。加速度センサ４０としては、圧電素子（ピエゾ素子等）で発生する電圧を検出する圧電型の加速度センサや、例えば歪みの大きさに応じてＣＭＯＳコンバータの論理閾値電圧が変化することを利用する半導体式の加速度センサ等を使用できる。
【００４１】
また、第１コラム３６の上部にレチクルベース３７が固定され、レチクルベース３７を覆うように第２コラム３８が固定され、第２コラム３８の中央部に図１の照明光学系９が収納された照明系サブチャンバ３９が固定されている。この場合、図１のレーザ光源１は一例として図２のペデスタル３２の外側の床ＦＬ上に設置され、レーザ光源１から射出される照明光ＩＬは、不図示のビーム送光系を介して照明光学系９に導かれる。なお、図２中のレチクルベース３７をコラムとみなして、このコラム上に平板状のレチクルベースを固定する構造を採用してもよい。
【００４２】
本例では、レチクルベース３７上にレチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴが載置されている。レチクルベース３７上には、それ以外の図３（Ａ）のレチクルステージユニット１５を構成する部材（図２では不図示）も設置されている。図２において、第１コラム３６、レチクルベース３７、及び第２コラム３８よりコラム構造体ＣＬが構成されている。コラム構造体ＣＬは、床ユニット１７上に複数の能動型防振台３５を介して支持された状態で、投影光学系ＰＬ、レチクルステージユニット１５、及び照明光学系９を保持している。
【００４３】
上述の１組の加速度センサ４０は、例えばほぼＸＹ平面内の同一直線上にない３箇所でＺ方向の加速度を計測する３個のＺ軸加速度センサと、Ｙ方向に離れた２箇所でＸ方向の加速度を計測する２個のＸ軸加速度センサと、Ｘ方向に離れた２箇所でＹ方向の加速度を計測する２個のＹ軸加速度センサとから構成されている。その１組の加速度センサ４０によって、コラム構造体ＣＬのＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の加速度と、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の周りの回転加速度（ｒａｄ／ｓ2 ）とが計測される。これらの計測値に基づいて、複数の能動型防振台３５内の電磁ダンパは、それぞれコラム構造体ＣＬの振動が小さく維持されるように、かつコラム構造体ＣＬのＺ方向の高さが一定に維持されるように作用する。
【００４４】
また、ベースプレート３３上の複数の支持部材３４及び能動型防振台３５で囲まれた領域に、不図示のメンテナンステーブルが固定され、その上に図３（Ｂ）を参照して説明したように、３個又は４個の能動型防振台４１（第２の防振機構）を介してウエハベース４２が支持されている。ウエハベース４２上にはウエハＷを保持するウエハステージＷＳＴが移動自在に載置されている。また、ベースプレート３３上には、これらの部材以外の図３（Ｂ）のウエハステージユニット１６を構成する部材も設置されている。即ち、ベースプレート３３上のコラム構造体ＣＬの内側にはウエハステージユニット１６が設置されている。
【００４５】
このように本例の投影露光装置及びこれを支持する基礎部材は、床ユニット１７、ウエハステージユニット１６、能動型防振台３５、コラム構造体ＣＬ、投影光学系ＰＬ、レチクルステージユニット１５、照明系サブチャンバ３９（照明光学系９）、及び図１のレーザ光源１等から構成されている。
本例の投影露光装置の機構部及び制御系を組み立てる際には、設計完了後に一例として、床ユニット１７、ウエハステージユニット１６、投影光学系ＰＬ、及びレチクルステージユニット１５は、個別に組立が行われる。その際に、床ユニット１７については、所定の防振特性又は剛性が得られるように設計、製造が行われ、必要に応じて補強が行われる（詳細後述）。次に、床ユニット１７上に支持部材３４及び能動型防振台３５を介してコラム構造体ＣＬ中の第１コラム３６を設置した後、ウエハステージユニット１６及び投影光学系ＰＬの組み込みが行われる。次に、レチクルベース３７を含むレチクルステージユニット１５の組み込みが行われるのに続いて、第２コラム３８を介して照明光学系９及び照明系サブチャンバ３９の組み込みが行われた後、図１のレーザ光源１及びビーム送光系（不図示）が設置される。その後、光学系及び制御系の調整等が行われる。
【００４６】
このように本例では、ペデスタル３２上に投影光学系ＰＬを保持するコラム構造体ＣＬと、ウエハステージユニット１６とが並列に設置されている。しかしながら、例えばコラム構造体ＣＬに吊り下げるようにベース部材を支持し、このベース部材上に能動型防振台４１を含むウエハステージユニット１６を設置してもよい。
さて、本例では、投影露光装置の装置性能としての露光精度の一例である、オートフォーカス方式で投影光学系ＰＬの像面にウエハＷの表面を合焦させる際のデフォーカス量の許容範囲である（１）式のＡＦ精度、及び走査露光時のレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとの位置ずれ量の許容範囲である（２）式の同期精度をそれぞれ所定精度にするために、床構造としての床ユニット１７の振動特性を設定する。そのために、設計段階で、床ユニット１７の振動特性によってＡＦ精度中の像面と露光面との間隔のＺ方向の振動、及び同期精度中のステージのＸ方向、Ｙ方向の振動がどのように変化するのかを解析して、必要な同期精度及びＡＦ精度を得るための床ユニット１７の設計上での振動特性を求める。なお、床ユニット１７の振動特性を設定する代わりに、その剛性を所定の状態に設定してもよい。
【００４７】
本例において、ＡＦ精度及び同期精度に含まれる主な振動としては、図２において、投影露光装置のステージ系及び投影光学系ＰＬで発生する振動と、そのステージ系で発生して能動型防振台３５，４１を介して又は直接に床ユニット１７に伝わった後、再び能動型防振台３５又は４１を介してそのステージ系及び投影光学系ＰＬに戻される振動と、床ＦＬ上の別の露光装置や空調設備等で発生して、床ユニット１７を介してその上の投影露光装置に伝わる振動（外乱又は暗振動）とがある。以下では、床ユニット１７の振動特性とＡＦ精度及び同期精度に含まれる振動成分との関係を解析する方法の一例につき、図４を参照して概念的に説明する。なお、その解析は、例えば設計用又は構造解析用の不図示のコンピュータを用いて行うことができる。
【００４８】
図４は、図１〜図３に示した投影露光装置及び床ユニット１７の制御系の信号路及び振動の伝達路を示すブロック図であり、この図４において、実線の経路が制御系の信号路であり、点線の経路が振動の伝達路である。図４において、ウエハステージＷＳＴを例えばＹ方向（走査方向）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中のＹ軸リニアモータ５９Ａ，５９Ｂが付勢されてウエハステージＷＳＴのＹ方向への移動が始まる。
【００４９】
また、ウエハステージＷＳＴの移動によって、ウエハステージＷＳＴ上に取り付けられた移動鏡Ｍｗｘ，Ｍｗｙも移動し、ウエハステージＷＳＴのＹ方向の位置及びＺ軸の周りの回転角は、投影光学系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干渉計１２Ｙ及びθ干渉計１２θで計測される。更に、ウエハステージＷＳＴがＹ方向に移動する場合でも、Ｘ干渉計１２Ｘは、投影光学系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、干渉計１２Ｙ，１２θ，１２Ｘの各計測値に基づいて駆動系１３を最適に制御する。
【００５０】
このように駆動系１３が付勢されると、ウエハステージＷＳＴの加速度（又は減速度）によってウエハステージＷＳＴはそれ自体の構造（振動特性又は剛性）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にも伝わって同期精度が悪化する。更に、時間的な遅れを伴い量的には小さいものの、ウエハステージＷＳＴの加減速を伴う移動によって装置全体が傾く際に図４の能動型防振台４１が作動し、その能動型防振台４１の反発力による微小振動がウエハステージＷＳＴの移動鏡Ｍｗｘ，Ｍｗｙに影響して同期精度が悪化する。
【００５１】
また、ウエハステージＷＳＴの加減速時には、駆動系１３中のＹ軸リニアモータ５９Ａ，５９Ｂの固定子５８Ａ，５８Ｂ（図３（Ｂ）参照）に反力が作用し、これが矢印６２Ｂで示すように、床ユニット１７のペデスタル３２に伝わる。同様に、レチクルステージＲＳＴをＹ方向に駆動する際にも、レチクルステージＲＳＴの駆動系１１中のリニアモータ４６Ａ，４６Ｂを運動量保存則を満たすように駆動しても残存している振動が、コラム構造体ＣＬを介して投影光学系ＰＬに伝わるとともに、その振動は矢印６２Ｄで示すように、能動型防振台３５を介してペデスタル３２に伝わる。また、投影光学系ＰＬの振動によって基準鏡Ｍｆｘ，Ｍｆｙが振動して同期精度が悪化するとともに、投影光学系ＰＬのＺ方向への振動によってＡＦ精度が悪化する。更に、投影光学系ＰＬの振動も矢印６２Ｃで示すように、能動型防振台３５を介してペデスタル３２に伝わる。この際に、外乱又は暗振動も矢印６２Ａで示すようにペデスタル３２に伝わっている。
【００５２】
そして、ペデスタル３２の振動の内で比較的高い周波数成分の微小振動は、矢印６３Ｂで示すように能動型防振台４１を介してウエハステージＷＳＴを振動させる。この振動の内で、Ｘ方向及びＹ方向への振動は同期精度を悪化させ、Ｚ方向への振動はＡＦ精度を悪化させる。
また、駆動系１１によってレチクルステージＲＳＴをＹ方向に駆動して、レチクルステージＲＳＴをＹ方向に加減速した場合も、レチクルステージＲＳＴはそれ自体の構造（振動特性又は剛性）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Ｍｒｘ，Ｍｒｙ，Ｍｒθにも伝わって同期精度が悪化する。更に、上記のペデスタル３２の振動の内で比較的高い周波数成分の微小振動は、矢印６３Ａで示すように能動型防振台３５及びコラム構造体ＣＬを介して投影光学系ＰＬ及びレチクルステージＲＳＴをも振動させる。この振動の内で、Ｘ方向及びＹ方向への振動は同期精度を悪化させ、Ｚ方向への振動はＡＦ精度を悪化させる。
【００５３】
以上をまとめると、本例において、ＡＦ精度及び同期精度に影響を与える振動成分は、主に次の３つになる。
１）レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴの固有振動による振動と、この振動に起因する投影光学系ＰＬの振動とを合わせた振動（以下、「第１の振動」と言う）
２）レチクルステージＲＳＴ、ウエハステージＷＳＴ、及び投影光学系ＰＬで発生した第１の振動のうちで、能動型防振台３５，４１を介して又は直接に床ユニット１７に伝わった後、再び能動型防振台３５又は４１を介してレチクルステージＲＳＴ、ウエハステージＷＳＴ、及び投影光学系ＰＬに伝えられる振動（以下、「第２の振動」と言う）
３）外乱又は暗振動の内で床ユニット１７を介してレチクルステージＲＳＴ、ウエハステージＷＳＴ、及び投影光学系ＰＬに伝わる振動（以下、「第３の振動」と言う）
これらの振動の内で、その第１の振動については、図３（Ａ）のレチクルステージユニット１５及び図３（Ｂ）のウエハステージユニット１６の設計時の構造解析によって評価することができる。そして、その第２の振動については、その第１の振動と、能動型防振台３５及び４１における振動の減衰特性と、床ユニット１７の設計時の構造解析によって得られる振動特性（一例として、単位のハンマー入力に対して発生する周波数毎の加速度分布）とから評価することができる。また、その第３の振動については、例えば予め本例の投影露光装置が設置されるデバイス製造工場の平均的な外乱又は暗振動の状態とその床ユニット１７の振動特性とから評価することができる。これらの第１、第２、及び第３の振動を求めることによって、図４の工程ブロック６４及び６５に示すように、同期精度及びＡＦ精度を評価することができる。
【００５４】
これに関して、床ユニット１７の振動特性は、従来は周波数軸上で評価されていたが、本例ではその振動特性を時間軸上で評価する。これは、床ユニット１７の振動特性を時間軸上で評価することによって、その振動特性が装置性能（露光精度）としてのＡＦ精度及び同期精度に与える影響を容易に定量的に評価できるからである。具体的に、（２）式の同期精度に含まれるＸ方向、Ｙ方向の振動成分は、例えば数１０Ｈｚ以下の比較的低周波数の成分である。このような比較的低周波数の成分は、床ユニット１７に単位のハンマー入力を与えた場合に、時間軸ｔ上で所定のサンプリング周期で計測される床ユニット１７のＸ方向（又はＹ方向）の加速度ａ（ｔ）を、中心点を次第にずらしながら所定の平均時間Ｔで平均して得られる移動平均値ｂ（ｔ）に対応している。この移動平均値ｂ（ｔ）の振幅は、その比較的低周波数の成分の振幅にほぼ対応している。
【００５５】
また、（１）式のＡＦ精度に含まれるＺ方向の振動成分は、例えば数１０Ｈｚ以上の比較的高周波数の成分である。このような比較的高周波数の成分は、床ユニット１７に単位のハンマー入力を与えた場合に計測される床ユニット１７のＺ方向の加速度（これもａ（ｔ）とする）を用いて、中心点を次第にずらしながらその平均時間Ｔ内で計算される標準偏差である移動標準偏差値ｃ（ｔ）に対応している。その移動標準偏差値を以下では「移動σ値」と呼ぶ。なお、移動σ値は、ＭＳＤ(Moving Standard Deviation) とも呼ぶことができる。この移動σ値は、その比較的高周波数の成分の振幅にほぼ対応している。
【００５６】
ここで、サンプリング周期をΔｔとして、所定の２以上の偶数の整数ｍを用いて平均時間Ｔが次のようにｍ・Δｔであるとする。これは、平均時間Ｔの中に加速度のサンプリング点が（ｍ＋１）個含まれることを意味する。
Ｔ＝ｍ・Δｔ    …（３）
次に、ｉ番目（ｉ＝０，１，２，…）のサンプリング点における加速度ａ（ｔ）（ｔ＝ｉ・Δｔ）をａ（ｉ）として、ｎ番目（ｎ＝０，１，２，…）のサンプリング点における移動平均値ｂ（ｔ）をｂ（ｎ）とすると、ｂ（ｎ）は次の（４）式で表わすことができる。また、ｎ番目のサンプリング点における移動σ値ｃ（ｔ）をｃ（ｎ）とすると、その加速度ａ（ｉ）及び移動平均値ｂ（ｎ）を用いることによって、ｃ（ｎ）は次の（５）式で表わすことができる。なお、（４）式及び（５）式において、加速度ａ（ｉ）のデータが無い領域では、例えばａ（ｉ）＝０とすればよい。
【００５７】
【数１】
2005243887.tif 000003
【００５８】
ここで、その平均時間Ｔの一例は、走査露光方式でウエハ上の代表的な形状のショット領域に露光を行う場合に、そのショット領域をスリット状の露光領域が走査方向に横切る時間（１つのショット領域の露光時間）である。
図９（Ｄ）は、ウエハ上の代表的な形状のショット領域６７が図１の投影光学系ＰＬによる露光領域６８に対して走査速度ＶＷＳで走査方向（Ｙ方向）に移動する状態を示し、この図９（Ｄ）において、ショット領域６７及び露光領域６８の走査方向の幅をそれぞれＬ１及びＬとする。一例として、幅Ｌ１は３３ｍｍ、幅Ｌは８ｍｍ、ウエハの走査速度ＶＷＳは３００ｍｍ／ｓ程度である。このとき、露光領域６８がショット領域６７に対して位置６８Ａに来るまでショット領域６７が走査方向に移動する時間、即ちショット領域６７の露光時間Ｔ’は次のようになる。
【００５９】
Ｔ’＝（Ｌ＋Ｌ１）／ＶＷＳ  …（６）
この露光時間Ｔ’を（３）式の平均時間Ｔとして用いることによって、ウエハ上の代表的なショット領域を走査露光する場合に、露光精度としての同期精度及びＡＦ精度をそれぞれ向上できる。なお、Ｌ１＝３３（ｍｍ）、Ｌ＝８（ｍｍ）、ＶＷＳ＝３００（ｍｍ／ｓ）を（６）式に代入すると、露光時間Ｔ’（平均時間Ｔ）は次のようになる。
【００６０】
Ｔ＝Ｔ’＝（３３＋８）／３００≒１３７（ｍｓ）  …（７）
この場合、サンプリング周期Δｔを一例として１ｍｓとすると、（３）式で定められる整数ｍは例えば１３６（最も近い偶数を選んでいる）となる。即ち、平均時間中のサンプリング点の個数は１３７となる。
次に、移動平均値ｂ（ｎ）の許容範囲を（−ａ１／２≦ｂ（ｎ）≦＋ａ１／２）とすると、その許容範囲の幅ａ１は、（２）式の同期精度がその許容範囲内に収まるように設定される。その幅ａ１は、Ｘ方向及びＹ方向で異なる値に設定してもよい。仮にその幅ａ１はＸ方向の加速度に対応する値であるとする。このとき、（２）式において、Ｘ方向の同期精度の許容範囲から位置ずれ量のＸ方向の制御精度及び上記の第１の振動によるＸ方向への振動の振幅を差し引くことで、床ユニット１７の振動特性に依存するＸ方向の振動の振幅に対する許容レベルが求められる。この許容レベルを、上記の第１の振動に能動型防振台３５及び４１における減衰特性を乗じた振動と平均的な外乱又は暗振動による振動とによって床ユニット１７に加えられるＸ方向の力で割ることによって、その移動平均値ｂ（ｎ）の許容範囲を示す振幅ａ１／２の値を求めることができる。同様にＹ方向の加速度に対応する幅ａ１の値も求めることができる。
【００６１】
また、上記の移動σ値ｃ（ｎ）の許容値をａ２とすると、その許容値ａ２は（１）式のＡＦ精度が焦点深度の幅内に収まるように設定される。このとき、（１）式において、焦点深度からデフォーカス量の制御精度及び上記の第１の振動によるＺ方向への振動の振幅を差し引くことで、床ユニット１７の振動特性に依存するＺ方向の振動の振幅に対する許容レベルが求められる。この許容レベルを、上記の第１の振動に能動型防振台３５及び４１における減衰特性を乗じた振動と平均的な外乱又は暗振動による振動とによって床ユニット１７に加えられるＺ方向の力で割ることによって、その移動σ値ｃ（ｎ）の許容値ａ２を求めることができる。
【００６２】
次に、床ユニット１７の振動特性を時間軸上で評価する手法を用いて、本例の投影露光装置、及びその基礎部材としての床ユニット１７の製造を行う場合の工程の一例につき図５のフローチャートを参照して説明する。
先ず、図５のステップ１０１に示すように、投影露光装置のモデルを設計及び構造解析用のコンピュータのデータ上で構築する。即ち、図３（Ａ）のレチクルステージユニット１５、図３（Ｂ）のウエハステージユニット１６、図２の能動型防振台３５、コラム構造体ＣＬ、照明光学系９を含む照明系サブチャンバ３９、図１のレーザ光源１、アライメント系やオートフォーカスセンサやレーザ干渉計等の各種センサ、及び送光光学系（不図示）等の設計を行う。次のステップ１０２において、所定の装置性能（露光精度）としてのＡＦ精度及び同期精度がそれぞれ上記の（１）式及び（２）式の許容範囲内に収まるように、上述のように図３（Ｃ）の床ユニット１７に単位のハンマー入力を与えた場合の、その床ユニット１７の加速度ａ（ｔ）の移動平均値ｂ（ｔ）及び移動σ値（移動標準偏差値）ｃ（ｔ）の許容範囲（上記の幅ａ１及び許容値ａ２）を定める。
【００６３】
次のステップ１０３において、図３（Ｃ）の床ユニット１７の設計を行う。この際に、床ユニット１７の振動特性を、上記の移動平均値ｂ（ｔ）及び移動σ値ｃ（ｔ）がそれぞれ対応する許容範囲内となるように設定する。このためには、一例として床ユニット１７の振動特性をアクセレランス(accelerance) で表した場合に、そのアクセレランスの内の移動平均値ｂ（ｔ）にほぼ対応する周波数域（ｆ１〜ｆ２）、及び移動σ値ｃ（ｔ）にほぼ対応する周波数域（ｆ３〜ｆ４）における値をそれぞれ上記の許容範囲（ａ１及びａ２）に対応する値以下とすればよい。なお、そのアクセレラレンスは、床ユニット１７に単位のハンマー入力を与えた場合の周波数毎の加速度であり、その単位は、加速度／力、即ち１／質量（１／ｋｇ）である。
【００６４】
図６（Ａ）は、設計された床ユニット１７の構造解析によって求められるアクセレランスの一例を示し、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）の計算結果の確からしさを表わす値（コヒーレンス）である。図６（Ａ）及び図６（Ｂ）の横軸はそれぞれ対数表示の周波数（Ｈｚ）である。また、図６（Ａ）において、点線の曲線７０は、低周波数領域での加速度よりも高周波数領域での加速度が小さくなるように設計した比較例であり、実線の曲線７１が、最終的な床ユニット１７に近いモデルで計算されたアクセレランスである。また、上記の許容範囲に応じて定まる基準は、実線の直線７２であるとする。この場合一例として、周波数域（ｆ１〜ｆ２）は１０〜２０Ｈｚであり、周波数域（ｆ３〜ｆ４）は１００〜２００Ｈｚである。従って、それらの周波数域（ｆ１〜ｆ２）及び（ｆ３〜ｆ４）における曲線７１のアクセレランスの値が直線７２で定まる基準値よりも小さくなればよい。
【００６５】
図６（Ａ）の場合には、周波数域（ｆ１〜ｆ２）においてアクセレランスが基準値を超えているため、低周波数領域での剛性を高めるように床ユニット１７の設計が僅かに変更される。そして、それらの周波数域におけるアクセレランスの値が基準値以下となるように、床ユニット１７の設計が行われる。続いて、本例の投影露光装置が設置されるデバイス製造工場に、その設計データに基づいて図３（Ｃ）の床構造としての床ユニット１７が設置される。なお、その床ユニット１７としては、そのデバイス製造工場に既に設置されている床ユニットをそのまま用いてもよい。
【００６６】
次のステップ１０４において、そのデバイス製造工場の床構造としての床ユニット１７に実際に或るハンマー入力（Ｆ）を与えて、その床ユニット１７の加速度ａ（ｔ）’を所定のサンプリング周期Δｔで計測する。一例としてそのサンプリング周期Δｔは１ｍｓ程度であり、そのサンプリングレートは１ｋＨｚ程度である。
図７は、床ユニット１７のペデスタル３２にハンマー６６を用いて或る入力（Ｆ）を与える場合の配置の一例を示し、この図７において、図３（Ｃ）のベースプレート３３は図示省略されている。この場合、ハンマー６６には、ペデスタル３２に衝突した際の力（Ｎ）の変化を計測できる不図示の計測装置が接続されている。また、ペデスタル３２上のハンマー６６によって入力が与えられる位置の近傍に１組の加速度センサ４０Ａが配置されており、１組の加速度センサ４０Ａによって、ハンマー入力後のペデスタル３２（床ユニット１７）のＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向の加速度ａ（ｔ）’の変化が計測される。その加速度が床構造の応答情報に対応している。
【００６７】
図８は、ペデスタル３２に対するハンマー入力の一例を示し、この図８の横軸は時間（ｓｅｃ）、縦軸はそのハンマーに備えられている計測装置で計測される力（Ｎ）である。なお、図８では、ハンマー入力はＺ方向に与えられているが、必要に応じてハンマー入力をＸ方向及びＹ方向に与えてもよい。
次のステップ１０５において、図８のハンマー入力の最大値Ｆｍａｘが単位入力である１（Ｎ）になるように規格化を行う。この規格化にために図８のハンマー入力の力がＦｍａｘで除算されるため、ステップ１０４で計測された加速度ａ（ｔ）’についてもＦｍａｘで除算することによって、その加速度ａ（ｔ）’を規格化した加速度ａ（ｔ）を求める。
【００６８】
図９（Ａ）は、その規格化された加速度ａ（ｔ）の一例を示し、図９（Ａ）の横軸は時間ｔ（ｓｅｃ）、縦軸は加速度ａ（ｔ）（ｍ／ｓ2 ）である。また、図９（Ａ）において、ｉ番目（ｉ＝０，１，２，…）に計測される加速度ａ（ｔ）をａ（ｉ）、ｎ番目（ｎ＝０，１，２，…）に計測される加速度ａ（ｔ）をａ（ｎ）として、例えばウエハ上の代表的な形状のショット領域を走査露光する際の露光時間とほぼ等しい平均時間をＴとする。この際に、偶数の整数ｍを用いて（３）式が成立するようにその平均時間Ｔを微調整する。そして、上記の（４）式を用いて加速度ａ（ｔ）の移動平均値ｂ（ｎ）を計算した後、上記の（５）式を用いて加速度ａ（ｔ）の移動σ値ｃ（ｎ）を計算する。図９（Ｂ）がそのように計算された移動平均値ｂ（ｎ）を示し、図９（Ｃ）が移動σ値ｃ（ｎ）を示している。また、図９（Ｂ）及び図９（Ｃ）には、ステップ１０２において設定された移動平均値ｂ（ｎ）の許容範囲の幅ａ１、及び移動σ値ｃ（ｎ）の許容値ａ２も示されている。
【００６９】
次のステップ１０６において、ステップ１０５で求められた移動平均値ｂ（ｎ）が許容範囲である幅ａ１以内（−ａ１／２以上で＋ａ１／２以下）にあるか、更に移動σ値ｃ（ｎ）が許容範囲であるａ２以下であるかどうかが判定される。本例では、図９（Ｂ）及び図９（Ｃ）から分かるように、移動平均値ｂ（ｎ）及び移動σ値ｃ（ｎ）の両方が許容範囲を外れている。そこで、動作はステップ１０７に移行して、床構造としての床ユニット１７の補強を行う。具体的に、図７において、床ＦＬ上でペデスタル３２を支持する支柱３１と並列にＨ型鋼等からなる支柱３１Ａ，３１Ｂを追加する。なお、床構造が床ＦＬ自体である場合には、その床ＦＬを補強するためには、その下面の梁構造に梁を追加するなどの工事を行えばよい。
【００７０】
次に、動作はステップ１０４に戻り、補強後の床ユニット１７に再び或るハンマー入力を与えて、その加速度ａ（ｔ）’を計測した後、ステップ１０５において、規格化後の加速度ａ（ｔ）の移動平均値及び移動σ値を求める。そして、ステップ１０６において、それらが許容範囲内にあるかどうかを判定し、それらが何れも許容範囲内である場合には、工程はステップ１０８に以降して、床構造としての床ユニット１７に図２に示すように本例の投影露光装置を設置する。その後、光学系や制御系の調整を行うことで投影露光装置の組立・調整が完了する。
【００７１】
上述のように本例では、床構造としての床ユニット１７の振動特性を評価するために、それにハンマー入力を与えた場合の加速度を計測し、その加速度の移動平均値及び移動σ値を求め、これらが許容範囲内かどうかで床ユニット１７の振動特性が許容範囲内かどうかを判定している。従って、床構造の応答情報の時間軸上での評価結果に基づいて、床ユニット１７の振動特性の合否判定を容易に行うことができる。また、その加速度の移動平均値の許容範囲は同期精度に基づいて定められ、その移動σ値の許容範囲はＡＦ精度に基づいて定められているため、本例によれば床ユニット１７の振動特性を装置性能（露光精度）に直接的に対応する形で評価することができる。
【００７２】
また、本例では加速度の移動平均値及び移動σ値が許容範囲内でないときに床ユニット１７の補強を行っているため、床ユニット１７の振動特性又は剛性を必要以上に過剰な特性に設定することがなく、床ユニット１７を含むデバイス製造工場の建設コストを低減できる。
なお、本例では、床構造としての床ユニット１７の応答情報を時間軸上で評価しているが、その他に図３（Ａ）のレチクルステージユニット１５及び図３（Ｂ）のウエハステージユニット１６についてもその応答情報を時間軸上で評価するようにしてもよい。これによってレチクルステージユニット１５及びウエハステージユニット１６についてもその振動特性を容易に評価できる。
【００７３】
また、本発明の振動特性又は剛性の評価方法は、露光装置のみならず、リソグラフィ装置としてのレジストコータ、レジストデベロッパ、及び座標測定装置などの振動特性を評価する場合にも適用することができる。
更に、上記の実施の形態の投影露光装置を用いてウエハ上に半導体デバイスを製造する場合、この半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、このステップに基づいたレチクルを製造するステップ、シリコン材料からウエハを制作するステップ、上記の実施の形態の投影露光装置によりアライメントを行ってレチクルのパターンをウエハに露光するステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、及び検査ステップ等を経て製造される。
【００７４】
また、本発明は、走査露光型の投影露光装置（走査露光装置）のみならず、ステップ・アンド・リピート方式（一括露光方式）の投影露光装置を製造する場合にも適用できる。更に本発明は、例えば国際公開（ＷＯ）第９９／４９５０４号パンフレットなどに開示される液浸型露光装置、更には投影光学系を使用しないプロキシミティ方式等の露光装置を製造する場合にも適用することができる。
【００７５】
また、露光光（露光ビーム）は波長１００〜４００ｎｍ程度の紫外光に限られるものではなく、例えばレーザプラズマ光源又はＳＯＲ（Synchrotron Orbital Radiation)リングから発生する軟Ｘ線領域（波長５〜５０ｎｍ）のＥＵＶ光（Extreme Ultraviolet Light ）を用いてもよい。ＥＵＶ露光装置では、照明光学系及び投影光学系はそれぞれ複数の反射光学素子のみから構成される。
【００７６】
これらの場合、ウエハステージ系やレチクルステージ系にリニアモータを用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型、又は磁気浮上型等の何れの方式で可動ステージを保持してもよい。また、可動ステージは、ガイドに沿って移動するタイプでもよいし、ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよい。
また、ウエハステージ又はレチクルステージのステップ移動時や走査露光時等の加減速時に発生する反力は、それぞれ例えば米国特許(USP) 第5,528,118 号、又は米国特許(USP) 第6,020,710 号（特開平８−３３０２２号公報）に開示されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。
【００７７】
なお、本発明の露光装置の用途としては半導体デバイス製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク（フォトマスク、レチクル等）をフォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の、露光工程（露光装置）にも適用することができる。
【００７８】
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明によれば、装置性能と同様の評価基準で床構造等の構造物の振動特性又は剛性を評価できるため、露光装置等のリソグラフィ装置を効率的に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の実施形態の一例の投影露光装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１の投影露光装置がデバイス製造工場に設置された状態を示す一部を切り欠いた図である。
【図３】（Ａ）は図１の投影露光装置のレチクルステージユニット１５を示す斜視図、（Ｂ）は図１の投影露光装置のウエハステージユニット１６を示す一部を切り欠いた斜視図、（Ｃ）は図１の投影露光装置が設置される床ユニット１７を示す斜視図である。
【図４】図１の投影露光装置の制御系の信号路及び振動の伝達路を示す図である。
【図５】図１の投影露光装置の設計及び製造を行う場合の工程の一例を示すフローチャートである。
【図６】（Ａ）は床ユニット１７の振動特性としてのアクセレランスを示す図、（Ｂ）は図６（Ａ）に対応するコヒーレンスを示す図である。
【図７】床ユニット１７のペデスタル３２にハンマー入力を与える状態を示す図である。
【図８】そのハンマー入力の一例を示す図である。
【図９】（Ａ）はそのハンマー入力後に計測される規格化された加速度を示す図、（Ｂ）はその加速度の移動平均値を示す図、（Ｃ）はその加速度の移動標準偏差値を示す図、（Ｄ）は移動平均値を求める際の平均時間Ｔの決定方法の説明に供する図である。
【図１０】（Ａ）は従来の床のイナータンス特性のゲイン（ｄＢ）を示す図、（Ｂ）は図１０（Ａ）に対応する位相（ｄｅｇ）を示す図である。
【符号の説明】
【００８１】
Ｒ…レチクル、Ｗ…ウエハ、ＰＬ…投影光学系、ＲＳＴ…レチクルステージ、ＷＳＴ…ウエハステージ、ＣＬ…コラム構造体、９…照明光学系、１５…レチクルステージユニット、１６…ウエハステージユニット、１７…床ユニット、３１…支柱、３２…ペデスタル、３３…ベースプレート、３５…能動型防振台、４１…能動型防振台、４２…ウエハベース
【図１】
2005243887.tif 000004
【図２】
2005243887.tif 000005
【図３】
2005243887.tif 000006
【図４】
2005243887.tif 000007
【図５】
2005243887.tif 000008
【図６】
2005243887.tif 000009
【図７】
2005243887.tif 000010
【図８】
2005243887.tif 000011
【図９】
2005243887.tif 000012
【図１０】
2005243887.tif 000013