(57)【要約】【課題】バーミラーに対するビームの入射位置が２次元的に変化しうる構成において、該バーミラーの変形に起因する計測誤差を低減する。【解決手段】露光装置は、ステージ３２に投影光学系１０の光軸方向に直交する第１方向に沿うように設けられたバーミラーＢＭ２を使って、前記光軸方向と前記第１方向とに直交する第２方向におけるステージ３２の位置を計測するレーザー干渉計２０と、前記第１方向および前記光軸方向におけるステージ３２の位置を計測する計測器と、バーミラー３２の反射面の面形状データ１５２とに基づいてレーザー干渉計２０による計測値におけるバーミラーＢＭ２の変形に起因する誤差を補正する補正器１５０とを備える。面形状データ１５２は、前記反射面の前記第１方向および前記光軸方向における位置が与えられたときに前記反射面の前記第２方向における位置を与えるデータである。【選択図】図１
2009206203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影光学系によって原版のパターンを基板に投影し前記基板を露光する露光装置であって、
前記基板または前記原版を保持するステージに前記投影光学系の光軸方向に直交する第１方向に沿うように設けられたバーミラーを使って、前記光軸方向と前記第１方向とに直交する第２方向における前記ステージの位置を計測するレーザー干渉計と、
前記第１方向および前記光軸方向における前記ステージの位置を計測する計測器と、
前記バーミラーの反射面の面形状データに基づいて前記レーザー干渉計による計測値における前記バーミラーの変形に起因する誤差を補正する補正器とを備え、
前記面形状データは、前記反射面の前記第１方向および前記光軸方向における位置が与えられたときに前記反射面の前記第２方向における位置を与えるデータであり、
前記補正器は、前記ステージが駆動されている期間に前記計測器によって計測される前記第１方向および前記光軸方向における前記ステージの位置と前記面形状データとに基づいて、前記レーザー干渉計によって計測される前記第２方向における前記ステージの位置を補正する、
ことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記投影光学系は、第１制振マウントによって支持された第１支持体によって支持され、前記レーザー干渉計は、第２制振マウントによって支持された第２支持体に搭載され、前記ステージが駆動されている期間において前記投影光学系に対する前記レーザー干渉計の相対位置が変化しうる、
ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記補正器は、前記ステージが駆動されている期間に前記計測器によって連続的にまたは周期的に計測される前記第１方向および前記光軸方向における前記ステージの位置と前記面形状データとに基づいて、前記レーザー干渉計によって連続的にまたは周期的に計測される前記第２方向における前記ステージの位置を補正する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記ステージの絶対位置を計測する絶対位置センサを更に備え、前記絶対位置センサの出力に基づいて前記レーザー干渉計がリセットされる、
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項５】
前記絶対位置センサの出力に基づいて前記ステージを所定の原点位置に移動させ、該原点位置において前記レーザー干渉計がゼロリセットされることを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
【請求項６】
前記補正器は、前記面形状データに基づいて、前記レーザー干渉計による計測結果に含まれるアッベ誤差を補正する、
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項７】
デバイス製造方法であって、
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
該基板を現像する工程と、
を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投影光学系によって原版のパターンを基板に投影し該基板を露光する露光装置および該露光装置を用いてデバイスを製造するデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
露光装置では、基板および原版をそれぞれ保持するステージを高精度に位置決めする必要がある。この位置決めには、ステージの高精度な位置検出が不可欠である。ステージの位置検出には、一般的に、レーザー干渉計が用いられる。
【０００３】
基板を保持する基板ステージに関して説明すると、基板ステージは、レーザー干渉計によって、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の位置が検出されうる。ここで、この明細書では、原版のパターンを基板に投影する投影光学系の光軸をＺ方向として、Ｚ方向に直交する２つの方向をＸ、Ｙ方向として定義する。
【０００４】
図６Ａおよび図６Ｂは、レーザー干渉計の配置例を示す図である。基板Ｗを保持する基板ステージ３２は、ステージ定盤８の上でＸ、Ｙ方向に駆動される。基板ステージ３２には、基板ＷをＺ方向に駆動する駆動機構（不図示）が備えられている。
【０００５】
基板ステージ３２には、基板ステージ３２のＹ方向における位置を計測するためのバーミラー３３がＸ方向に沿うように配置され、また、基板ステージ３２のＸ方向における位置を計測するためのバーミラー４０がＹ方向に沿うように配置されている。レーザー干渉計３４は、バーミラー３３を用いて、基板ステージ３２のＹ方向における位置を計測する。具体的には、レーザー干渉計３４は、バーミラー３３にレーザー光を照射し、その反射光と基準光とを干渉させることで、基板ステージ３２の駆動量（ある基準位置に対する移動量）を検出する。
【０００６】
同様に、Ｙ方向に沿うように基板ステージ３２に配置されたバーミラー４０を使って、レーザー干渉計３６によって、基板ステージ３２のＸ方向における位置が検出される。Ｘ方向における位置を計測するためのレーザー干渉計３７を更に配置することにより、レーザー干渉計３６、３７による計測値の差分により基板ステージ３２のＺ軸周り（以下、ωｚという）の回転角（以下、ωｚ回転角という）も検出することができる。
【０００７】
基板ステージ３２は、リニアモータ等のアクチュエータ（不図示）によって、ステージ定盤８の上をＸＹ平面に沿って駆動される。
【０００８】
ところで、投影光学系の高ＮＡ化に伴って、投影光学系のフォーカス許容範囲（焦点深度）が狭くなってきている。これにより、フォーカス方向（Ｚ方向）の位置決めに要求される精度が厳しくなってきている。そのため、基板ステージ３２のＺ方向（フォーカス方向）における位置（以下、Ｚ位置）、Ｙ軸周り（以下、ωｙ）の回転（以下、ωｙ回転角）、Ｘ軸周り（以下、ωｘ）の回転（以下、ωｘ回転角）についても高精度に計測をする必要がある。そこで、基板ステージ３２のＺ方向における位置を計測するレーザー干渉計３８が配置される。また、基板ステージ３２のＹ方向における位置を計測するレーザー干渉計３９がレーザー干渉計３５のＺ方向に追加されている。レーザー干渉計３４、３９による計測値の差分に基づいて、基板ステージ３２のωｘ回転角を決定することができる。同様に、基板ステージ３２のＸ方向における位置を計測するレーザー干渉計をレーザー干渉計３６のＺ方向に配置することにより、ωｙ回転角を計測することができる。
【０００９】
Ｘ方向の計測に関するバーミラー４０（以下、Ｘバーミラーともいう）は、基板ステージ３２のＹ方向の駆動ストロークよりも長い。Ｙ方向の計測に関するバーミラー３３（以下、Ｙバーミラーともいう）は、基板ステージ３２のＸ方向の駆動ストロークよりも長い。これは、バーミラーの長さがストロークよりも短い場合には、レーザー干渉計に反射光が戻らないために計測ができないからである。同様に、バーミラー３３、４０のＺ方向における長さは、基板ステージ３２のＺ方向における駆動ストロークより長くする必要がある。また、ステージの傾斜成分を精度よく計測するためには、Ｚ方向に沿って配置された２つのレーザー干渉計３４、３９の間隔をできるだけ広くする必要がある。そのため、バーミラー３３、４０は、Ｚ方向にも十分に大きく作る必要がある。
【００１０】
ところが、バーミラー３３、４０のＸ方向、Ｙ方向のような長手方向の長さが長くなるとともにＺ方向の長さも長くなると、その反射面を高精度に加工することは困難になる。
【００１１】
また、高精度に加工したバーミラーを基板ステージに締結するためにバーミラーに加わる力によって、バーミラーが変形しうる。
【００１２】
このようなバーミラーの反射面の加工精度または締結のための変形が基板ステージの位置計測精度に与える影響は無視できない。
【００１３】
例えば、基板ステージ３２をＸ方向に駆動する場合にＹ方向に関するレーザー干渉計３４の出力値そのものを使って基板ステージ３２の位置を制御すると、バーミラー３３の変形分がそのままＹ方向における位置誤差として現れる。
【００１４】
従来、バーミラーの平面度による位置誤差を低減するためにバーミラーの形状を前もって計測して補正テーブルを作成し、該補正テーブルを使ってレーザー干渉計による計測値が補正されていた。
【００１５】
例えば、図６Ａにおいて、Ｘ方向とωｚ方向については干渉計３６、３７を使って、Ｙ方向については干渉計３４を使って基板ステージ３２の位置を制御しながら基板ステージ３２をＸ方向に駆動する。その際の干渉計３５による計測値とＸ方向の移動量とに基づいて、図７のように、Ｙバーミラー３３の変形量（バーミラー変形量）がＸ方向の駆動量（Ｘ駆動量）とＹ方向の測定値との関係として得られる。このようにしてバーミラー３３の変形量を補正テーブルとして記憶しておき、Ｘ方向に基板ステージ３２を駆動する際に、該補正テーブルに基づいてレーザー干渉計３５による計測値またはアクチュエータに与える駆動指令値を補正する。これによってバーミラーの変形に起因する基板ステージ３２の位置決め誤差を低減することができる。Ｘ方向についても同様の方法によりバーミラーの変形に起因する基板ステージ３２の位置決め誤差を低減することができる。更に、バーミラーの変形に起因するωｘ、ωｙ方向の誤差量も前もって計測しておき、その計測結果に基づいて補正することができる。
【特許文献１】特開２００３−２０３８４２号公報
【特許文献２】特開平１０−３３２３２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
投影光学系とレーザー干渉計が同一の定盤によって支持された露光装置では、投影光学系の像面に基板のＺ方向位置が合うように基板ステージを位置合わせされた後は、バーミラーとレーザー干渉計のＺ方向の位置関係が一定に保たれる。近年、半導体素子の高集積化に伴い露光装置に要求される解像力がより高くなり投影光学系の開口数（ＮＡ）が０．９以上になってきている。これが投影光学系の大型化（物体面と像面との間の長さの増加、大口径化）が進んでいる。そのため、投影光学系の各レンズの振動に対する解像性能の劣化の敏感度が大きくなっている。また、解像性能の向上のために投影光学系の内部にレンズ位置や形状最適化のために各種アクチュエータが設けられており、これらが振動源となっている。以上の事情により、投影光学系の振動を除去するために、投影光学系とそれを支持する支持体との間に制振システムが採用される傾向にある。
【００１７】
しかし、鏡筒定盤と計測定盤とが一体となった構造を有する露光装置においては、制振システムからの反力およびアクチュエータの作動による発熱が計測定盤を変形させ、これが解像性能およびアライメント精度の低下をもたらす。鏡筒定盤と計測定盤とが一体となった構造を有する露光装置では、熱に対する対策としてインバー等の低熱膨張材料を採用することや構造体内部に液冷チューブを配置し液冷するなどの方法が採用されうる。
【００１８】
一方、露光装置の製造面では、大型化した投影光学系の搭載による定盤の変形が大きくなり、これがレーザー干渉計の光軸ずれを生じさせるため、作業のやり直しが要求され、露光装置の製造を遅延させる要因となりうる。
【００１９】
投影光学系の大型化に起因して発生する振動、熱の問題、材料にインバー等の低熱膨張材料を使用することによるコストアップ、および、製造面での変形による作業のやり直しを防ぐ構成として、図８に示すような構成が有用である。この構成では、投影光学系５１を支持する鏡筒定盤５２とレーザー干渉計５３等の計測器を支持する計測定盤５４とが分離され、別々の制振マウント５５および５６によって支持されている。鏡筒定盤５２と計測定盤５４が別々の制振マウントによって支持されていることにより両定盤の位置関係が常に変化する。しかしながら、計測定盤５４に搭載されたレーザー干渉計５７によって投影光学系５１の位置を計測しその位置に常に合わせるように基板ステージ５８が制御される。
【００２０】
図８のように、投影光学系５１、レーザー干渉計５３が別々の定盤５２、５４で支持され、定盤５２、５４が別々の制振マウント５５、５６で支持されていれば、定盤５２、５４間の相対位置は常時変化する。このため、投影光学系５１の像面に基板５９のＺ方向位置を一致させ続けるように基板ステージ５８を制御すると、レーザー干渉計５３から出るレーザー光がバーミラー６０に入射する位置が一定ではなくＺ方向に（Ｘ方向にも）常に変化することになる。バーミラー６０の表面形状はＺ方向に沿った誤差を持っているため、バーミラー６０に対するレーザー光の入射位置がＺ方向に変化すると、Ｙ方向における位置計測誤差となって現れる。これはＸ方向における基板ステージ５８の位置の計測についても同様である。更に、図６ＢのようにＺ方向に沿って２つのレーザー干渉計を配置してωｘやωｙを計測する場合には、Ｘ方向やＹ方向の誤差がωｘ、ωｙの誤差にもなってしまう。
【００２１】
このように、図８のような投影光学系５１とレーザー干渉計５３が別々の定盤によって支持されるような構成を採用する際には、バーミラーに対するレーザーの入射位置がＸＹ平面に沿った方向のみならずＺ方向にも変化すること、即ち２次元的に変化しうる。これによる誤差をいかに減らすかが重要である。
【００２２】
本発明は上記の課題認識に基づいてなされたものであり、例えば、バーミラーに対するビームの入射位置が２次元的に変化しうる構成において、該バーミラーの変形に起因する計測誤差を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の１つの側面は、投影光学系によって原版のパターンを基板に投影し前記基板を露光する露光装置に係り、前記露光装置は、前記基板または前記原版を保持するステージに前記投影光学系の光軸方向に直交する第１方向に沿うように設けられたバーミラーを使って、前記光軸方向と前記第１方向とに直交する第２方向における前記ステージの位置を計測するレーザー干渉計と、前記第１方向および前記光軸方向における前記ステージの位置を計測する計測器と、前記バーミラーの反射面の面形状データに基づいて前記レーザー干渉計による計測値における前記バーミラーの変形に起因する誤差を補正する補正器とを備える。前記面形状データは、前記反射面の前記第１方向および前記光軸方向における位置が与えられたときに前記反射面の前記第２方向における位置を与えるデータである。前記補正器は、前記ステージが駆動されている期間に前記計測器によって計測される前記第１方向および前記光軸方向における前記ステージの位置と前記面形状データとに基づいて、前記レーザー干渉計によって計測される前記第２方向における前記ステージの位置を補正する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、例えば、バーミラーに対するビームの入射位置が２次元的に変化しうる構成において、該バーミラーの変形に起因する計測誤差を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。
【００２６】
図１は、本発明の好適な実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。本発明の好適な実施形態の露光装置は、投影光学系１０によって原版（レチクルとも呼ばれる）２のパターンを基板（典型的にはウエハ）Ｗに投影し基板Ｗを露光する。原版１は、原版ステージ２によって保持され、原版ステージ２は、計測定盤（第２支持体）３に固定されたレーザー干渉計群４によってＸ、Ｙ、Ｚ方向における位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ位置）およびωｘ、ωｙ、ωｚ回転角が計測される。なお、前述のように、この明細書では、原版のパターンを基板に投影する投影光学系の光軸をＺ方向として、Ｚ方向に直交する２つの方向をＸ方向、Ｙ方向として定義する。
【００２７】
レーザー干渉計群４は、原版ステージ２に配置されたバーミラーＢＭにレーザー光を照射し、バーミラーＢＭで反射されたレーザー光と自己が持っている基準光との干渉によりＸ、Ｙ、Ｚ位置およびωｘ、ωｙ、ωｚ回転角を計測する。原版ステージ２は、レーザー干渉計群４による計測値に基づいて不図示のアクチュエータによって駆動される。
【００２８】
原版ステージ２は、ベースフレーム５によって上部支持構造体６および原板ステージ定盤７を介して支持されている。ベースフレーム５は、ステージ定盤８上に設置されている。原版１を照明する照明光学系９は、上部支持構造体６によって支持されている、原版１のパターンを基板Ｗに投影する投影光学系１０は、鏡筒定盤（第１支持体）１２によって鏡筒マウント１４を介して支持されている。
【００２９】
レーザー干渉計群１３は、投影光学系１０の上部（原版１の近傍）と計測定盤３との配置関係（Ｘ、Ｙ、Ｚ位置およびωｘ、ωｙ、ωｚ回転角）を計測する。鏡筒マウント１４は、投影光学系１０の振動を不図示の加速度センサおよび／または変位センサの出力に基づいて、Ｘ、Ｙ、Ｚ位置およびωｘ、ωｙ、ωｚ回転角に関して低減する。ベースフレーム５と鏡筒定盤１２との間には、床から鏡筒定盤１２への振動の伝達を低減する制振マウント（鏡筒定盤マウント）１５が配置されている。
【００３０】
計測定盤３とベースフレーム５との間には、ベースフレーム５から計測定盤３への振動の伝達を低減する制振マウント（計測定盤マウント）１６が配置されている。顕微鏡（アライメントスコープ）１７は、計測定盤３によって支持されていて、基板Ｗに形成されているマークの位置を計測する。レーザー干渉計群１８は、投影光学系１０の下部（基板Ｗの近傍）と計測定盤３との配置関係（Ｘ、Ｙ、Ｚ位置およびωｘ、ωｙ、ωｚ回転角）を計測する。
【００３１】
基板Ｗは、基板ステージ３２によって保持される。基板ステージ３２は、計測定盤３に搭載されたレーザー干渉計群２０（３４〜３９）によってＸ、Ｙ、Ｚ位置およびωｘ、ωｙ、ωｚ回転角が計測される。レーザー干渉計群２０は、基板ステージ３２に配置されたバーミラーＢＭ２（３３、４０）にビーム（レーザー光）を照射し、バーミラーＢＭ２で反射されたビームと自己が持っている基準光との干渉によりＸ、Ｙ、Ｚ位置およびωｘ、ωｙ、ωｚ回転角を計測する。レーザー干渉計群２０は、図示の都合により簡略化されて示されているが、より詳しくは、図６Ａ、６Ｂのレーザー干渉計３４〜３９を含む。同様に、バーミラーＢＭ２は、図示の都合により簡略化されて示されているが、より詳しくは、図６Ａ、６Ｂのバーミラー３３、４０を含む。基板ステージ３２は、レーザー干渉計群２０による計測値に基づいて駆動され位置決めされる。
【００３２】
基板ステージ３２を支持している基板ステージ定盤２１は、計測定盤３に搭載された定盤間センサとしての絶対位置センサ２２によりＸ、Ｙ、Ｚ位置およびωｘ、ωｙ、ωｚ回転角が計測される。計測定盤３に搭載されたフォーカスセンサ２３は、基板Ｗの表面位置（Ｚ位置）を計測する。２４、２４−１、２４−２は、レーザー干渉計からのレーザー光を示している。
【００３３】
次に、上記の構成を有する露光装置の動作を説明する。基板Ｗは、不図示の基板搬送機構によって基板ステージ３２の不図示の基板チャック上に搬送される。その後、前工程で基板Ｗに形成されたアライメントマークのＸ、Ｙ位置が顕微鏡１７により検出され、基板Ｗ上のショット領域の配列情報が求められる。更に、フォーカスセンサ２３により基板Ｗの表面位置（Ｚ位置）が計測される。
【００３４】
次いで、計測によって得られたショット領域の配列情報および基板Ｗの表面位置に基づいて、基板ステージ３２が位置決めされながら複数のショット領域が予め決められた順番で露光される。ここで、基板ステージ３２は、そのＸ、Ｙ、Ｚ位置およびωｘ、ωｙ、ωｚ回転角がレーザー干渉計群２０によって計測されながら位置決めされる。基板Ｗの全ショット領域の露光が終了すると、基板Ｗは、不図示の基板搬送機構によって基板ステージ３２の基板チャック上から取り除かれる。
【００３５】
ところで、前述のように、レーザー干渉計群２０によるＸ、Ｙ位置の計測値は、バーミラーＢＭ２（図６Ａ、６Ｂの３３、４０）の変形（形状誤差）に起因する誤差を含む。また、ωｘ、ωｙ、ωｚ回転角は、Ｘ、Ｙ位置の計測値に基づいて計算されるので、同様に、バーミラーＢＭ２（図６Ａ、６Ｂの３３、４０）の変形に起因する誤差を含む。そこで、この実施形態では、補正器１５０によってＸ、Ｙ、Ｚ位置の計測値が補正される。補正器１５０は、予め準備されたバーミラーＢＭ２（図６Ａ、６Ｂの３３、４０）の面形状データ１５２に基づいて、基板ステージ３２の駆動時にＸ、Ｙ位置の計測値を補正する。なお、計測値の補正は、基板ステージ３２を駆動するための指令値を補正する形式でなされてもよい。
【００３６】
面形状データ１５２は、Ｘバーミラー４０についての第１面形状データと、Ｙバーミラー３３についての第２面形状データとを含みうる。Ｘバーミラー４０は、Ｘ位置を計測するためにＹ方向に沿うように基板ステージ３２に設けられている。Ｙバーミラー３３は、Ｙ位置を計測するためにＸ方向に沿うように基板ステージ３２に設けられている。
【００３７】
Ｘバーミラー４０についての第１面形状データは、Ｘバーミラー４０の反射面のＸ方向（第１方向）およびＺ方向（光軸方向）における位置が与えられたときに該反射面のＹ方向（第２方向）における位置を与えるデータである。Ｙバーミラー３３についての第２面形状データは、Ｙバーミラー３３の反射面のＹ方向（第２方向）およびＺ方向（光軸方向）における位置が与えられたときにＸ方向（第１方向）における該反射面の位置を与えるデータである。
【００３８】
補正器１５０は、基板ステージ３２が駆動されている期間にレーザー干渉計３６、３８（計測器）によって連続的に又は周期的に計測されるＸ、Ｚ位置と第１面形状データとに基づいて、レーザー干渉計３４、３５、３９によって計測されるＹ位置を補正する。同様に、補正器１５０は、基板ステージ３２が駆動されている期間にレーザー干渉計３４、３８（計測器）によって連続的にまたは周期的に計測されるＹ、Ｚ位置と第２面形状データとに基づいて、レーザー干渉計３６、３７によって計測されるＸ位置を補正する。このようなバーミラーの変形に起因する計測誤差の補正は、基板ステージ３２の位置計測のみならず、原版ステージ２の位置計測にも適用することができる。
【００３９】
以下、基板ステージ３２の位置の計測および誤差の補正について更に詳しく説明する。基板ステージ３２、原版ステージ２の位置をそれぞれ計測するレーザー干渉計群２０、４は、一般に絶対位置を計測することはできず、ある基準からの相対距離を計測する。そのため、レーザー干渉計群２０、４を基板ステージ３２、原版ステージ２の絶対位置によってリセットする必要がある。基板ステージ３２、原版ステージ２のリセットは、基板ステージ３２、原版ステージ２を基準部材に突き当てること、または、基板ステージ３２、原版ステージ２の絶対位置を計測する絶対位置センサの出力に基づいて行うことができる。絶対位置センサについては後述する。
【００４０】
レーザー干渉計群２０、４のリセットの後、バーミラーＢＭ２（３３、３０）の形状を示す面形状データ１５２を取得するための計測がなされる。
【００４１】
投影光学系１０は、鏡筒定盤１２に搭載されている。一方、基板ステージ３２、原版ステージ２の位置を計測するためのレーザー干渉計群２０、４および投影光学系１０の位置を計測するためのレーザー干渉計群１３、１８は、計測定盤３に搭載されている。そして、鏡筒定盤１２は、制振マウント（第１制振マウント）１５によって支持され、計測定盤３は、制振マウント（第２制振マウント）１６によって支持されている。なお、この明細書において、制振マウントとは、それによって支持される物体あるいは構造体の振動を低減する機能を有するマウントを意味する。制振マウント１５、１６は、例えば、気体ばねおよび振動減衰機構を含みうる。
【００４２】
このような制振マウント１５、１６によって鏡筒定盤１２、計測定盤３を支持したとしても、鏡筒定盤１２、計測定盤３は、制振マウント１５、１６内の気体ばねの固有振動数である数ヘルツの周波数領域で常に数十μｍ程度の振幅で振動しうる。よって、鏡筒定盤１２と計測定盤３との相対的な配置関係（例えば、相対距離）も変化することとなる。そして、基板ステージ３２は、投影光学系１０に対する基板Ｗの位置を一定に保つようにを制御される。そのため、基板ステージ３２のバーミラーＢＭ２にレーザー干渉計群２０のビーム２４があたる位置は、バーミラーＢＭ２の反射面に沿った方向に常に変化することになる。より具体的には、Ｘバーミラー４０にレーザー干渉計３６、３７のビームがあたる位置は、Ｚ方向およびＹ方向に変化する。また、Ｙバーミラー３３にレーザー干渉計３４、３５、３９のビームがあたる位置は、Ｚ方向およびＸ方向に変化する。
【００４３】
図２および図３は、基板ステージ３２に設けられたＹバーミラー３３（ＢＭ２）の近傍を示す図である。図２において、ビーム２４−１は、レーザー干渉計３４のビームであり、基板ステージ３２のＹ位置を計測するために使用される。ビーム２４−２は、レーザー干渉計３９のビームであり、ビーム２４−１に対して距離ＬｙだけＺ方向に離隔して配置され、ωｘ回転角を計測するために使用される。
【００４４】
図２には、レーザー干渉計３４、３９のビーム２４−１、２４−２があたる位置がそれぞれΔｚだけ変化したことが示されている。このΔｚの変化により、Ｙ位置を計測するためのレーザー干渉計３４による計測値がΔｙ１だけ変化する。Δｙ１は、Ｙバーミラー３３のＺ方向の形状誤差に相当する。Δｙ１は、基板ステージ３２のＹ位置の計測誤差として現れる。同様に、ωｘ回転角を計測するためのレーザー干渉計３９による計測値もΔｙ２だけ変化する。これにより、ωｘ回転角の計測値は、（Δｙ１＋Δｙ２）／Ｌｙだけ変化し、これが計測誤差として現れる。Ｘ位置およびωｙ回転角を計測するレーザー干渉計３６、３７においても同様な誤差が生じる。
【００４５】
そこで、この実施形態では、前述のように、補正器１５０は、予め準備されたバーミラーＢＭ２（図６Ａ、６Ｂの３３、４０）の面形状データ１５２に基づいてＸ、Ｙ位置の計測値を補正する。面形状データ１５２の準備（生成）は、制御器１６０による制御の下でなされうる。なお、補正器１５０は、制御器１６０に組み込まれてもよい。
【００４６】
以下では、代表的に、Ｙ方向の計測のためのＹバーミラー３３の面形状データの取得およびそれに基づく補正について説明するが、Ｘ方向の計測のためのＸバーミラー４０に関しても同様である。
【００４７】
図６Ａ、６Ｂを参照して既に説明したように、基板ステージ３２のＹ方向における位置を計測するために、レーザー干渉計３４、３５が設けられている。制御器１６０は、片方のレーザー干渉計３４の出力を使って基板ステージ３２のＹ位置を一定に制御する。また、制御器１６０は、レーザー干渉計３８の出力を使って基板ステージ３２のＺ位置を一定に制御する。また、制御器１６０は、レーザー干渉計３６およびそれのＺ方向に配置された不図示のレーザー干渉計の出力を使って基板ステージ３２のωｙ回転角を一定に制御する。
【００４８】
上記の状態で、制御器１６０による制御の下、基板ステージ３２をＸ方向にストロークの端から端まで駆動しながらＹ方向の計測用のレーザー干渉計３５による計測値がＺ位置及びＸ方向の計測用のレーザー干渉計３６によるＸ位置の計測値と共に記憶される。
【００４９】
以上のような計測が基板ステージ３２をＺ方向に駆動するための駆動機構５５（図２、図３参照）により基板ステージ３２をＺ方向に少しずつシフトさせながら複数回にわたって実行され、Ｚ位置別の１次元形状データが得られる。
【００５０】
駆動機構５５によって基板ステージ３２をＺ方向に駆動する際にＸ、Ｙ方向に駆動の誤差が発生する場合がある。そのような場合には、顕微鏡１７によって基板ステージ３２または基板Ｗに設けられているマークのＸ、Ｙ方向の位置を計測することによって補正をすればよい。或いは、当該誤差をＸＹ変位計測用のセンサを設けて計測してもよいし、投影光学系１０の物体面に設けられたスコープを使って投影光学系１０を介して当該誤差を計測し、その計測結果に基づいて補正をしてもよい。
【００５１】
バーミラー２０（３３、４０）の反射面の形状は、Ｚ方向については、少なくとも計測定盤３と鏡筒定盤１２の最大相対位置ずれ分の範囲について計測される。データ取得時のＺ方向のステップ幅は、バーミラー２０の面精度、データ取得のための所要時間、データ量等を考慮して決定されうる。
【００５２】
図４は、上記のような計測によって得られるバーミラーのＺ位置別の１次元形状データを例示する図である。図４において、Ｚ位置別の形状データは、Ｙバーミラー３３の反射面のＸ方向に沿った１次元形状データをＺ位置Ｚ−１、Ｚ−２、Ｚ−３・・のそれぞれについて示している。図４におけるＺ位置別の１次元形状データを制御器１６０が補間処理することにより、Ｙバーミラー３３についての第２面形状データが得られる。この第２面形状データは、Ｙバーミラー３３の反射面のＹ方向（第２方向）およびＺ方向（光軸方向）における位置が与えられたときに該反射面のＸ方向（第１方向）における位置を与えるデータである。なお、第１面形状データについても、同様の方法によって得ることができる。
【００５３】
面形状データ１５２を使って基板ステージ３２の位置を正確に計測するためには、バーミラーＢＭ２（３３、４０）の反射面のどの位置にレーザー干渉計群２０のビームがあたっているのかが認識されなければならない。
【００５４】
レーザー干渉計群２０は、一般に絶対位置の計測ができないため、何らかの手段により絶対位置出し（原点位置出し）が必要となる。このため、例えば絶対位置センサの出力に基づいてステージを所定の原点位置に移動させ、この原点位置においてレーザー干渉計をゼロリセットといったことを行う。フォーカスセンサ２３や顕微鏡１７のような計測器は、静止している対象物の絶対位置センサとして使用されうる。計測定盤３に搭載されたレーザー干渉計群２０（３４、３５、３６、３７、３８）で位置制御を行って基板ステージ３２の上に設けられたマークがフォーカスセンサ２３および顕微鏡１７の検出範囲に入るように基板ステージ３２を制御する。そして、フォーカスセンサ２３および顕微鏡１７による検出結果に基づいてレーザー干渉計群２０をリセット（原点位置のセット）することができる。
【００５５】
しかし、フォーカスセンサ２３および顕微鏡１７は検出範囲が狭いし、露光ステーションと計測ステーションとを有するようなツインステージ方式の露光装置では、露光ステーションにフォーカスセンサ２３や顕微鏡１７が設けられるとは限らない。この場合においても、バーミラーＢＭ２（３３、４０）の面形状データの取得する時とその面形状データに基づいて基板ステージの位置計測結果を補正する時とにおいて、バーミラーＢＭ２とレーザー干渉計群２０との配置関係を正確に知る必要がある。
【００５６】
以下、図３を参照しながらバーミラーＢＭ２とレーザー干渉計群２０との配置関係を検出するために有利な方法（レーザー干渉計のリセット方法）を説明する。基板ステージ３２は、ステージ定盤８に支持されている。ステージ定盤８には、フォトスイッチ等の原点位置センサ（不図示）が設けられていて、基板ステージ３２とステージ定盤８とのＸ、Ｙ方向についての位置関係を一定にすることができる。一方、Ｚ方向に関しては、基板ステージ３２の下部に設けられた静圧エアベアリングのエアー供給を止めて基板ステージ３２をステージ定盤８に着座させることにより、基板ステージ３２とステージ定盤８とのＺ方向についての位置関係を一定にすることができる。
【００５７】
或いは、静電容量センサ等の絶対距離を計測可能な変位計により基板ステージ３２とステージ定盤８との間の相対的なＸ、Ｙ、Ｚ位置を計測し、この値が所定値になる位置に基板ステージ３２を位置決めしてもよい。
【００５８】
上記の方法によって基板ステージ３２とステージ定盤８との相対位置を常に一定にすることができる。しかし、ステージ定盤８と計測定盤３とは別個の構造体によって支持されているので、ステージ定盤８と計測定盤３との相対位置は、数十μｍ程度の変動量を有する。この変動量を含めて常にステージ定盤８と計測定盤３との相対位置が計測できなければ、レーザー干渉計群２０とバーミラーＢＭ２との位置関係を把握することができない。そのため、計測定盤３に対するステージ定盤８の絶対位置を計測するための絶対位置センサが必要となる。そこで、絶対位置センサ２２として、計測定盤３とステージ定盤８との間に両定盤間の絶対距離を計測可能な変位計を設けて、両定盤間の６軸の位置計測を行うことが好ましい。このような変位計としては、例えば、静電容量センサ、渦電流センサまたは原点検知機能付きのレーザー干渉計を挙げることができる。絶対位置センサ２２としての変位計の出力が所定値になった時のレーザー干渉計群２０の値を原点としてリセットすることにより、レーザー干渉計群２０と基板ステージ３２のバーミラーＢＭ２との位置関係を常に知ることが可能となる。
【００５９】
以上は、基板ステージ３２とステージ定盤８との間の位置決め手段およびステージ定盤８と計測定盤３との間の絶対位置センサ２２を用いる方法である。
【００６０】
上記の方法に代えて、計測定盤３を基準として直接的に基板ステージ３２の位置を計測する変位センサを計測定盤３に設ける方法を採用してもよい。このような変位センサとしては、渦電流センサ、静電容量センサ、原点検知機能つきレーザー干渉計等の絶対位置を計測可能なセンサを挙げることができる。センサの種類に応じた測定面を基板ステージ３２上に設けておき、基板ステージ３２がある位置に駆動された際にその距離を該変位センサによって測定できるよう該変位センサを配置しておく。そして、変位センサによる測定値が所定値に入るように基板ステージ３２を駆動した後、その際のレーザー干渉計群２０の値をゼロにリセットする。これによりレーザー干渉計群２０と基板ステージ３２のバーミラーＢＭ２との位置関係を常に知ることが可能となる。また、変位センサを計測定盤３側に取り付けずに基板ステージ３２側に取り付けてもよい。
【００６１】
以上の構成により、露光時やアライメントのための計測時に、補正器１５０は、上記の面形状データを用いて、レーザー干渉計による計測値または基板ステージの駆動量を補正することができる。実際には、レーザー干渉計群２０のビームは僅かに角度誤差を持っていることが考えられ、基板ステージ３２のＸＹ方向の位置に応じてバーミラーＢＭ２にあたるレーザー干渉計のビーム位置がずれる可能性がある。Ｚ方向だけでなく、Ｙバーミラーであれば、Ｘ方向にも同様にずれる可能性がる。したがって、必要とされる精度とレーザー干渉計群２０の光軸角度ずれ量によっては、基板ステージ３２のＸＹ方向駆動可能エリアを数分割して、そのエリアごとにバーミラーＢＭ２の面形状データを取得する必要がうる。
【００６２】
以上により、計測定盤３と鏡筒定盤１２とが異なる制振マウントによって支持されて両者の位置関係が常に変化するような場合でも、基板ステージ３２を正確に投影光学系１０に対して位置合わせすることができる。
【００６３】
更に、バーミラーＢＭ２の面形状データ１５２は、基板ステージ３２の駆動時のアッベ補正データにも反映させることができる。図５は、簡単なアッベ補正の例を説明する模式図である。図５において、基板Ｗを投影光学系の下の目標位置に配置したい場合、基板Ｗの上面の高さ位置にレーザー干渉計群２０のビーム２４が当たるように配置可能であればアッベ誤差は発生しない。しかし、実際には、図５のように、レーザー干渉計群２０やバーミラーＢＭ２の配置の都合によりＬｙａだけ基板Ｗの上面から低い位置を計測しなければならない場合がある。この場合、基板ステージ３２がωｘ方向に傾いた際にΔｙａの誤差が生じる。この誤差Δｙａは、事前にωｘ方向にΔωｘだけ基板ステージ３２を傾けた際に生じるΔｙの量を計測して、ωｘとＹ方向ずれの関係をアッベ誤差補正係数として求めておくことによって補正することができる。ωｘだけでなく他の回転方向についてもアッベ補正係数を事前の計測値から導きだして、これに基づいて補正することができる。この際にも、バーミラーＢＭ２の面形状データを反映することにより、バーミラーＢＭ２の面形状誤差によるアッベ係数補正時の誤差を低減することができる。
【００６４】
この明細書では、説明の便宜のために主にＹ位置を計測するためのレーザー干渉計に関して説明してきたが、Ｘ位置を計測するためのレーザー干渉計についても同様な方法を適用することができる。また、この明細書では主に基板ステージのバーミラー形状補正に関して述べているが、原板ステージに関しても同様の補正によりバーミラー形状誤差により生じる位置合わせ誤差を低減することができる。
【００６５】
次に上記の露光装置を利用したデバイス製造方法を説明する。図９は、半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ２（レチクル作製）では設計した回路パターンに基づいてレチクル（原版）を作製する。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハ（基板ともいう）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、上記のレチクルとウエハを用いて、リソグラフィー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）等の組み立て工程を含む。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う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これを出荷（ステップ７）する。
【００６６】
図１０は、上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す図である。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成膜する。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（ＣＭＰ）ではＣＭＰ工程によって絶縁膜を平坦化する。ステップ１６（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１７（露光）では上記の露光装置を用いて、回路パターンが形成されたマスクを介し感光剤が塗布されたウエハを露光してレジストに潜像パターンを形成する。ステップ１８（現像）ではウエハ上のレジストに形成された潜像パターンを現像してレジストパターンを形成する。ステップ１９（エッチング）ではレジストパターンが開口した部分を通してレジストパターンの下にある層又は基板をエッチングする。ステップ２０（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うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の好適な実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】基板ステージに設けられたＹバーミラーの近傍を示す図である。
【図３】基板ステージに設けられたＹバーミラーの近傍を示す図である。
【図４】バーミラーのＺ位置別の１次元形状データを例示する図である。
【図５】簡単なアッベ補正の例を説明する模式図である。
【図６Ａ】レーザー干渉計の配置例を示す図である。
【図６Ｂ】レーザー干渉計の配置例を示す図である。
【図７】従来のバーミラー補正データを例示する図である。
【図８】投影光学系およびレーザー干渉計が別個の支持体によって支持された構図を有する露光装置を示す図である。
【図９】デバイス製造方法を示す図である。
【図１０】デバイス製造方法を示す図である。
【符号の説明】
【００６８】
ＢＭ：バーミラー
ＢＭ２：バーミラー
３：計測定盤
８：ステージ定盤
１０：投影光学系
Ｗ：基板
１２：鏡筒定盤
１３：レーザー干渉計群
１４：鏡筒マウント
１５：制振マウント（鏡筒定盤マウント）
１６：制振マウント（計測定盤用マウント）
１７：顕微鏡
１８：レーザー干渉計群
２０：レーザー干渉計群
２２：絶対位置センサ（変位計）
２３：フォーカスセンサ
２４、２４−１、２４−２：レーザー干渉計ビーム
３２：基板ステージ
３３：Ｙバーミラー
３４：レーザー干渉計
３５〜３９：レーザー干渉計
４０：Ｘバーミラー
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
2009206203.tif 000009
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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