(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被露光基板を保持して移動可能な第１ステージと、原版を保持して移動可能な第２ステージと、該披露光基板上に該原版の像を投影する投影光学系とを備え、前記投影光学系に対して前記第１ステージと前記第２ステージとを共に移動しながら該原版を介して該披露光基板を走査露光する走査露光装置において、前記第１ステージの位置または姿勢を計測するレーザ干渉計用の第１のレーザヘッドと、前記第２ステージの位置または姿勢を計測するレーザ干渉計用の第２のレーザヘッドと、基準周波数の信号を発振する発振器を備え、該信号を基にして前記第１及び第２のレーザヘッドのレーザ発振を同期させる手段とを備えたことを特徴とする走査露光装置。
【請求項２】
被露光基板を保持して移動可能な第１ステージと、原版を保持して移動可能な第２ステージと、該披露光基板上に該原版の像を投影する投影光学系とを備え、前記投影光学系に対して前記第１ステージと前記第２ステージとを共に移動しながら該原版を介して該披露光基板を走査露光する走査露光装置において、前記第１及び第２ステージのうちいずれかのステージのＸ方向の位置を計測するレーザ干渉計用の第１のレーザヘッドと、前記いずれかのステージのＹ方向の位置を計測するレーザ干渉計用の第２のレーザヘッドと、基準周波数の信号を発振する発振器を備え、該信号を基にして前記第１及び第２のレーザヘッドのレーザ発振を同期させる手段とを備えたことを特徴とする走査露光装置。
【請求項３】
被露光基板を保持して移動可能な第１ステージと、原版を保持して移動可能な第２ステージと、該披露光基板上に該原版の像を投影する投影光学系とを備え、前記投影光学系に対して前記第１ステージと前記第２ステージとを共に移動しながら該原版を介して該披露光基板を走査露光する走査露光装置において、前記第１及び第２ステージのうちいずれかのステージの位置または姿勢を計測するレーザ干渉計用の第１のレーザヘッドと、前記投影光学系と前記第１ステージとの間隔を計測するレーザ干渉計用の第２のレーザヘッドと、基準周波数の信号を発振する発振器を備え、該信号を基にして前記第１及び第２のレーザヘッドのレーザ発振を同期させる手段とを備えたことを特徴とする走査露光装置。
【請求項４】
前記第１及び第２のレーザヘッドの間で前記信号を伝達する光ファイバを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の走査露光装置。
【請求項５】
前記投影光学系を支持する定盤を有し、前記第１及び第２のレーザヘッドは、前記定盤に設置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の走査露光装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか記載の走査露光装置を用いて原版を介し披露光基板を露光する工程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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原版と被露光基板とを同期走査して原版を介し被露光基板を露光する走査露光装置、および当該走査露光装置を用いたデバイス製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイス等の製造に用いられる露光装置としては、基板（ウエハやガラス基板）をステップ移動させながら基板上の複数の露光領域に原版（レチクルやマスク）のパターンを投影光学系を介して順次露光するステップ・アンド・リピート型の露光装置（ステッパと称することもある）や、ステップ移動と走査露光とを繰り返すことにより、基板上の複数の領域に露光転写を繰り返すステップ・アンド・スキャン型の露光装置（スキャナまたは走査型露光装置と称することもある）が代表的である。特にステップ・アンド・スキャン型は、スリットにより制限して投影光学系の比較的光軸に近い部分のみを使用しているため、より高精度旦つ広画角な微細パターンの露光が可能となっており、今後の主流になると見られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
露光中にレチクルおよびウエハが静止しているステップ・アンド・リピート型の露光装置とは違って、ステップ・アンド・スキャン型の場合、露光中にレチクルステージとウエハステージをともに同期スキャン移動させるために、両者の同期精度をいかに向上させるかが極めて重要な課題である。なぜなら、露光中にレチクル及びウエハを走査移動を行うために、ステージの同期精度・移動精度がダイレクトに露光転写精度に反映されるからである。
【０００４】
このステージ位置を計測するためには、極めて高精度な測長が可能なレーザ干渉計を用いるのが通例であるが、とくに走査型露光装置の場合、ウエハステージだけでなくマスクステージも走査移動するために、位置計測すべき軸数つまりレーザビームの軸数が大きく増加する。しかしながら、１つあたりのレーザヘッドの出力向上には限界があり、１本のレーザビームを分割して所要軸数に分けて各計測光を作り出す方法では、計測軸数が増えてくると、計測光１本当たりの光量が減少して測長精度が低下するという課題がある。
【０００５】
また計測光が増えるに従い、レーザビームを分割したり導光したりするための光学素子が増加するため、光学素子を配したりレーザビームを通過させるための空間配置が複雑になる等、設計上の制限が大きくなるという課題もある。
【０００６】
本発明は、上述の走査露光装置に特有の課題を考慮し、高精度な走査露光が可能な走査露光装置の提供を目的とする。更には、当該走査露光装置を用いたデバイス製造方法の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する本発明のある形態は、被露光基板を保持して移動可能な第１ステージと、原版を保持して移動可能な第２ステージと、該披露光基板上に該原版の像を投影する投影光学系とを備え、前記投影光学系に対して前記第１ステージと前記第２ステージとを共に移動しながら該原版を介して該披露光基板を走査露光する走査露光装置において、前記第１ステージの位置または姿勢を計測するレーザ干渉計用の第１のレーザヘッドと、前記第２ステージの位置または姿勢を計測するレーザ干渉計用の第２のレーザヘッドと、基準周波数の信号を発振する発振器を備え、該信号を基にして前記第１及び第２のレーザヘッドのレーザ発振を同期させる手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の別の形態は、被露光基板を保持して移動可能な第１ステージと、原版を保持して移動可能な第２ステージと、該披露光基板上に該原版の像を投影する投影光学系とを備え、前記投影光学系に対して前記第１ステージと前記第２ステージとを共に移動しながら該原版を介して該披露光基板を走査露光する走査露光装置において、前記第１及び第２ステージのうちいずれかのステージのＸ方向の位置を計測するレーザ干渉計用の第１のレーザヘッドと、前記いずれかのステージのＹ方向の位置を計測するレーザ干渉計用の第２のレーザヘッドと、基準周波数の信号を発振する発振器を備え、該信号を基にして前記第１及び第２のレーザヘッドのレーザ発振を同期させる手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の別の形態は、被露光基板を保持して移動可能な第１ステージと、原版を保持して移動可能な第２ステージと、該披露光基板上に該原版の像を投影する投影光学系とを備え、前記投影光学系に対して前記第１ステージと前記第２ステージとを共に移動しながら該原版を介して該披露光基板を走査露光する走査露光装置において、前記第１及び第２ステージのうちいずれかのステージの位置または姿勢を計測するレーザ干渉計用の第１のレーザヘッドと、前記投影光学系と前記第１ステージとの間隔を計測するレーザ干渉計用の第２のレーザヘッドと、基準周波数の信号を発振する発振器を備え、該信号を基にして前記第１及び第２のレーザヘッドのレーザ発振を同期させる手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
＜走査型露光装置の実施例＞
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。図１は本発明の一実施例に係る半導体デバイス製造用露光装置の概略図である。本実施例は、レチクルとウエハを共に同期走査しながら露光を行ってウエハの１つのショット領域にレチクルパターンの露光転写を行い、ウエハをステップ移動させることで複数のショット領域にパターンを並べて転写する、いわゆるステップ・アンド・スキャン型の露光装置に本発明を適用したものである。
【００１１】
図１の装置は大きくは、露光装置本体の基礎となるべースフレーム２、原版であるレチクル４を搭載して移動可能なレチクルステージ５、被露光基板であるウエハ６（またはガラス基板）を搭載して移動可能なウエハステージ７、レチクル４を照明光で照明する照明光学系８、レチクル４のパターンをウエハ６に所定の倍率（例えば４：１）で縮小投影する投影光学系９、投影光学系９を保持する鏡筒定盤１０、温度調節されたクリーンな空気を供給する空調機械室１１を備えている。
【００１２】
照明光学系８は光源（超高圧水銀ランプなどの放電灯）を内蔵するか、あるいは露光装置とは別に床に置かれた不図示の光源装置（エキシマレーザ装置）からビームラインを経て照明光を導入する。そして各種レンズや絞りによってスリット光を生成して、レチクルステージ５に保持された原版であるレチクル４を上方からスリット照明する。
【００１３】
べースフレーム２は半導体製造工場のクリーンルームの設置床１の上に設置している。べースフレーム２は床１に対して高い剛性で固定されており、実質的に床１と一体もしくは床１の延長と見なすことができる。べースフレーム２は、３本あるいは４本の高剛性の支柱３を含み、各々のべースフレーム支柱３の上部でアクティブマウント１２（３つまたは４つ）を介して鏡筒定盤１０を鉛直方向に支えている。アクティブマウント１２は空気ばねとダンパとアクチュエータを内蔵し、床１からの振動が鏡筒定盤１０に伝わらないようにすると共に、鏡筒定盤１０の傾きや揺れをアクティブに補償するものである。
【００１４】
投影光学系９を保持する鏡筒定盤１０はさらにレチクル支持フレーム１３を介してレチクルステージ定盤１４も支持している。また、鏡筒定盤１０にはレチクル４とウエハ６のアライメント状態を検出するためのアライメント検出器１５を取付けて、鏡筒定盤１０を基準にしてアライメントを行う。さらに、鏡筒定盤１０を基準にしてウエハステージ７の位置を検出するために、レーザ干渉計も鏡筒定盤１０に取付けている。これはＺ方向のウエハステージ７の位置を計測するＺ干渉計１６と、ＸＹ方向のウエハステージ７位置を計測するＸＹ干渉計１７を有する。干渉計の参照ミラーがＺ干渉計ミラー１８はウエハステージ定盤３１に、ＸＹ干渉計ミラー１９はウエハステージ７に固定している。ここで、Ｚ干渉計ミラー１８をステージベース部材３３にではなくウエハステージ定盤３１に取付けた理由は、ステージ定盤３１が最終位置決めすべきステージに近く、またステージベース部材３３は力アクチュエータ３８，３９を作動させた際に僅かに変形する可能性があるが、ステージ定盤３１はその影響が小さいから正確な測定ができるためである。１１０−１はウエハステージの位置を計測するＸＹ干渉計１７用のレーザビームを供給するレーザヘッド、１１０−２はレチクルステージの位置を計測する干渉計４０用のレーザビームを供給するレーザヘッドであり、共に鏡筒定盤１０の上に設置している。
【００１５】
レチクルステージ５はレチクルステージ定盤１４の上に設置しており、駆動源２０（リニアモータ）および静圧軸受けを含む駆動機構によって、走査露光時には図中左右方向（Ｙ方向）に加速−定速−減速の順で移動する。また後述するように、レチクルステージ５の駆動源２０（リニアモータ）の固定子は、走査方向に沿って、連結部材２１および力アクチュエータ２２（リニアモータ）を介してレチクルステージ用の反力受け構遺体である空調機械室１１に接続している。力アクチュエータ２２が発生する可変の推力を駆動源２０と空調機械室１１の両者の間で伝達することができる。
【００１６】
次に、本実施例のウエハステージ周辺について説明する。ウエハステージ７はその上に基板であるウエハ６を搭載し、搭載するウエハ６を水平面（ＸＹ方向）、鉛直方向（Ｚ方向）への移動と、各方向周りの回転（ωｘ、ωｙ、ωｚ）の計６軸方向に位置決めすることができる。位置決めのための駆動源としてはリニアモータを採用している。基本的にはＸ方向に直進移動するＸステージとＸリニアモータ、Ｘ方向と直交するＹ方向に移動するＹステージとＹリニアモータによる二次元ステージを有し、この上にＺ方向、チルト（ωｘ、ωｙ）方向、回転方向に移動可能なステージが載っている構造となっている。各方向のガイドには静圧軸受けを用いている。なお、ウエハステージ７のさらに詳細な構成については、例えば特開平１−１８８２４１号公報、特開平３−２４５９３２号公報、特開平６−２６７８２３号公報などを参照されたい。
【００１７】
図２はウエハステージ周りのレーザ干渉計の配置を示す。同図に示すようにＸＹ干渉計ミラー１９はＸ干渉計ミラー１９xとＹ干渉計ミラー１９yとをＬ字状に設けたものであり、２つのミラーは一体であってもあるいは別体であってもよい。これらの各方向のミラーに対してそれぞれ２個ずつのレーザ干渉計を、鏡筒定盤１０（図１参照）を基準として取り付けている。ＸＹレーザ干渉計１７としては、ウエハステージ７のＸ方向の位置計測用にレーザ干渉計１７x1を、Ｙ方向の位置計測用にレーザ干渉計１７y1を設け、さらに、ウエハステージ７のヨー（Ｚ軸回りの回転量）ωｚを計測するためにレーザ干渉計１７x2および１７y2を追加して設けている。なお、ヨーωｚは、レーザ干渉計１７x1とレーザ干渉計１７x2、およびレーザ干渉計１７y1と１７y2のいずれの組み合わせによっても計測できるので、ヨーωｚ計測用としてはレーザ干渉計１７x2およびおよび１７y2のいずれか一方を追加するだけでもよい。これらのレーザ干渉計のそれぞれに供給する４本のレーザビームは、鏡筒定盤１０の上面に設置した（図１参照）第１のレーザヘッド１１０−１のレーザ出力をハーフミラー等の分割光学素子で４つに分割して生成する。
【００１８】
またレチクルステージ５に関しても上述のウエハステージと同様に、レチクルステージ用の４つのＸＹレーザ干渉計４１を鏡筒定盤１０を基準としたレチクルステージ定盤１４上に設けている。そしてＸＹレーザ干渉計４１に対して、鏡筒定盤１０の上面に設置した第２のレーザヘッド１１０−２からのレーザビームを４本に分割して供給している。
【００１９】
さらに、Ｚ干渉計１６はウエハステージ定盤３１の４隅に対応して鏡筒定盤１０の下面に４つ設けているが、これら４個のＺ干渉計１６に対しては鏡筒定盤１０の下面に設置した第３のレーザヘッドからのレーザビームを４本に分割して供給している。
【００２０】
以上のように、ウエハステージの位置または姿勢を計測する４つのレーザ干渉計、レチクルステージの位置または姿勢を計測する４つのレーザ干渉計、鏡筒定盤とウエハステージの間隔を計測する４つのレーザ干渉計、ならびに３つのレーザヘッドは、すべて実質的に鏡筒定盤１０を基準として設置しているので、干渉計同士の間での相対位置変動を軽減することができる。
【００２１】
本実施例においては、レーザヘッドを個別に３個用いて計１２本の計測ビームを作り出しているが、比較例として１個のレーザヘッドから計測ビームを１２本に分割する場合に比べると、同一出力のレーザであれば１本の計測ビームあたり単純には３倍の光量となる。実際には、分割する場合はハーフミラーや導光用光学素子での損失があるので、この損失を含めて考慮すれば１本当たりのレーザ光量は３倍よりも大きなものとなる。すなわち、複数（ｎ個）のレーザヘッドを用いた本実施例は、１つのレーザヘッドのレーザビームを分割する場合の、各計測軸のレーザ光量に比べて、ｎ倍あるいはそれよりも大きな光量とすることができる。裏をかえせば、各計測軸で測定に必要な計測ビーム光量を得るのに、ｎ分の１あるいはそれよりも小さな出力の小型・軽量のレーザヘッド（レーザチューブ）でよいということである。
【００２２】
ところで、上述のようにレーザヘッドを複数個に分けた場合、、特に走査露光時にレチクルステージとウエハステージを正確に同期走査できなくなる可能性がある。この原因の１つは、複数の各レーザヘッドのデータエイジが一致していないために、各計測軸での相対的な計測誤差が生じることによる。そこで本実施例では、ウエハステージ計測用の第１のレーザヘッドとレチクルステージ計測用の第２のレーザヘッドを同期して駆動（レーザ発振）させて、両者の間でデータエイジに差が生じないようにしている。
【００２３】
図３は本実施例で用いたレーザヘッド１１０の回路構成を示す模式図である。同図において、１１１は基準周波数発振回路、１１２は基準周波数発振回路１１１の出力信号の周波数を１／Ｎに分周する分周回路、１１３は分周回路１１２で発生した励振信号と参照信号入力端子ref-inから入力される励振信号のいずれか一方を選択するためのスイッチ、１１４は励振信号を増幅するアンブ、１１５はアンプ１１４の出力する励振信号によって所望の周波数でレーザ発振してレーザビーム（干渉計の参照光）を出力するレーザチューブである。
【００２４】
図４は、ｎ個（本実施例ではｎ＝３）のレーザヘッドを同期して駆動するための接続図である。同図において、１１０−１〜１１０−ｎはそれぞれ図３で示したレーザヘッドであり、各レーザヘッド間を光ファイバ等のケーブル１２０で直列に接続して同期信号を伝達するようになっている。レーザヘッド１１０−１は、スイッチ１１３を接点ａの側に設定して（図３参照）、自身が内蔵する回路内で発生した励振信号を、アンプ１１４と参照信号出力端子ref-outに供給する。他のレーザヘッド１１０−２〜１１０−ｎは、スイッチ１１３を接点ｂの側に設定して、別のレーザヘッドから参照信号入力端子ref-inに入力される参照信号を、励振信号としてアンプ１１４に供給するようになっている。このアンブ１１４に供給される励振信号は自身の参照信号出力端子ref-outにも供給している。その結果、レーザヘッド１１０−１〜１１０−ｎのアンプ１１４には、すべてレーザヘッド１１０−１の基準周波数発振回路１１１と分周回路１１２で作成される励振信号が供給され、各レーザヘッドのレーザチューブ１１５はすべてレーザヘッド１１０−１と同一の励振信号の周波数でレーザ発振する。すなわち、各レーザヘッド１１０−１〜１１０−ｎのレーザチューブは、互いに同期のとれたすなわち位相の一致したレーザビームを出力するる。これにより、各レーザヘッド毎のデータエイジを一致させて、サンプリングした位置情報間の相対誤差を小さくし、これらの位置情報を用いて位置制御されるウエハステージとレチクルステージの走査移動を高い同期精度で行なうことができる。
【００２５】
図１に戻って、ウエハステージ７はウエハステージ定盤３１によって支えており、ウエハステージ定盤３１が有するＸＹ水平案内面（ガイド面）上を移動する。ウエハステージ定盤３１は３本（または４本）の支持足３２によってステージベース部材３３上に支持している。この支持足３２は高剛性でありダンピング作用は持っていない。ステージベース部材３３は３つのマウント３４を介して３ヶ所でべースフレーム２によって鉛直方向に支持している。ステージベース部材３３およびそれに搭載された部材の荷重は、基本的には３つのマウント３４で大半を支えており、マウント３４で受けた荷重は床１と実質一体のべースフレーム２で受けているため、実質的にはウエハステージ７の基本的な荷重は床１で支えているのに等しい。マウント３４には大きな荷重を支えることができる空気ばねを用いている。
【００２６】
一方、ステージベース部材３３の真下には、大きな質量の反力受け構造体３５（反力受げパレット）が位置している。反力受け構造体３５はステージベース部材３３の下方に位置しているため、床１への装置の設置占有面積いわゆるフットプリントを小さくすることができる。
【００２７】
反力受け構造体３５の支持は、鉛直方向に関しては床１に対して４つの鉛直弾性支持体３６で行っている。また、水平方向に関してはステージベース部材３３を支柱３の側面（もしくは床１に固定した部材の側面）に対して、ＸＹの２方向に対応してそれぞれ設けた水平弾性支持体３７で支持している（図１ではＹ方向の水平弾性支持体３７のみを図示している）。これら鉛直弾性支持体３６や水平弾性支持体３７は、ともにばね要素とダンパ要素を有しており、例えば防振ゴム、空気ばね、あるいはばね要素としてスプリングや板ばね、ダンパ要素としてオイル粘性や電磁流体などが好適である。ばね要素とダンピング要素を有しているということは、見方を変えれば、所定の周波数範囲の振動転違を遮断する機械的フィルタ機能を有しているということである。本実施例では、少なくとも床の固有振動数および装置の固有振動数を含む高周波振動の伝達を遮断する。なお、図１では水平弾性支持体３７は反力受け構造体３５とへースフレーム２の支柱３との間に設けているが、床１に固定した固定部材と反力受け構造体３５との間に設けるようにしても良い。
【００２８】
また、ステージベース部材３３と反力受け構造体３５の間には、鉛直および水平方向のそれぞれの方向に推力を発生する力アクチュエータが介在している。鉛直方向に関しては複数（４つ）の鉛直力アクチュエータ３８を有し、水平方向に関しては走査露光の方向（Ｙ方向）に対応して複数（２つ）設けている。上方から見たとき、４つの鉛直力アクチュエータ３８は４つの鉛直弾性支持体３６とにほぼ同位置に設けている。これら力アクチュエータが発生する可変の推力によって両者の間での力伝達を制御可能となっている。ここで、ウエハステージ７の重心高さ（図１の重心記号４５で示す）と水平力アクチュエータ３９の力作用位置の高さとはほぼ等しくなっている。このため、反力と同一高さに補償力を与えることができるので効果的に反力をキャンセルすることができる。
【００２９】
さらに、ステージベース部材３３の上には加速度センサ４０を取付け、鉛直ならびに水平（Ｙ方向）の加速度を測定することができる。なお、加速度センサ４０はウエハステージ定盤３１土に取付けてもよい。力アクチュエータ２２，３７，３８としては微小ストロークタイプのリニアモータが制御応答性が高く、固定子と可動子が非接触であるため機械的振動の遮断能が高い点などから好ましいが、電磁マグネット力を利用した電磁アクチュエータ、空気圧や油圧等の流体圧による流体アクチュエータ、あるいはピエゾ素子を用いた機械的アクチュエータなどを用いることもできる。
【００３０】
本実施例においては、鏡筒定盤１０で実質一体化されたレチクルステージ５と投影光学系９は、アクティブマウント１２によってべースフレーム２の支柱３を介して実質的に床１に対して鉛直方向に支持している。一方、ウエハステージ７およびステージベース部材３３はマウント３４によってべースフレームを介して実質的に床１に対して鉛直方向に支持している。このマウント３４を第１マウント、アクティブマウント１２を第２マウントと考えると、第１マウントと第２マウントによって、ウエハステージ７とレチクルステージ５とは床１に対して互いに独立に支持された構成となっており、振動や揺れに対して相互干渉が起きないような系になっている。
【００３１】
また、ステージベース部材３３はマウント３４で鉛直方向に床に対して鉛直方向に支持し、反力受け構造体３５は弾性鉛直支持体３６によって実質的に床に対して鉛直方向に支持しており、両者は力アクチュエータ（３８，３９）を除けば独立して床に支持された構成となっている。
【００３２】
Ｚ干渉計１６はウエハステージ７とレチクルステージ５および投影光学系９とが独立に振動する結果生じるウエハステージ７とレチクルステージ５および投影光学系９との相対位置関係、特に露光時のＺ軸方向の間隔を制御するために設けられている。
【００３３】
レチクルステージの反力受げ構造体である空調機械室１１は、ダンピング作用を持った弾性支持体２３を介して床１の上に支持している。弾性支持体２３は機械的フィルタとして捉えることもでき、少なくとも床の固有振動数（例えば２０〜４０Ｈｚ）および露光装置の固有振動数（例えば１０〜３０Ｈｚ）とそれ以上の周波数成分を含む振動の伝達を遮断する。
【００３４】
空調機械室１１内には送風ファン、温調装置（加熱器や冷凍器）、ケミカルフィルタなどを内蔵しており、露光装置チャンバ内に温度調節された気体を循環させる。基本的には上方からダウンフローによって温嗣気体を供給するが、投影光学系９ならびにウエハステージ７（特にレーザ干渉計光路付近）に向けても局所的に温調気体を吹出す。このための吹出口を設けて、吹出口には気体中の微粒子をトラップする気体フィルタを取付けている。
【００３５】
空鯛機械室１１内の下方の空間には露光装置の制御装置３０を内蔵している。制御装置３０は露光装置の動作シーケンス制御、力アクチュエータの駆動制御、アクティブマウントの駆動制御などを行う。
【００３６】
次に、上記構成の装置の動作について説明する。ステップ・アンド・スキャンの基本的な動作シーケンスは、ウエハステージをＸ方向もしくはＹ方向にステップ移動させて転写すべきショット領域を位置決めするステップ動作と、レチクルステージとウエハステージをＹ方向に同期移動させながら走査露光を行うスキャン動作とを繰り返すものである。スキャン動作においては、スリット形状の照明光に対して、レチクルステージ５とウエハステージ７を共に同期的に所定の速度比（本実施例では４：１）で定速で移動させることによって、レチクル４のパターン全体をウエハ６の１つのショット領域に走査露光転写する。
【００３７】
レチクルステージ５ならびにウエハステージ７の駆動に際しては、走査開始時には加速、終了時には減速によってそれぞれ加速度が生じ、ステージを移動させる駆動源であるリニアモータは、＜ステージ移動体の質景＞×＜加速度＞だけの駆動力を発生する必要がある。そして、この駆動力の反力がリニアモータ固定子に水平方向に作用し、固定子からこれを支持するステージ定盤を介してステージベース部材３３に伝わる。反力は本来は水平方向（Ｙ方向）にのみ生ずるが、ステージの駆動源とステージベース部材３３の重心位置高さが異なることでモーメントを生じ、これによりステージベース部材３３には水平方向のみならず鉛直方向にも反力の影響が作用する。この反力によって露光装置の機構系の固有振動が励起されると大きな振動となる。
【００３８】
この反力の影響による振動や揺れを軽減するための反力受けシステムの基本的な技術思想は、ステージの駆動に伴う反力を、所定範囲の振動周波数に関して床からアイソレーションされた反力受け構造体に逃がすというものである。この所定範囲の振動周波数とは、少なくとも床の固有振動数である２０〜４０Ｈｚをカバーする、例えば１０Ｈｚ以上の振動である。つまり、床の加振を軽減するために反力受け構造体それ自体は振動しても構わないという考え方をとっている。なお、上記所定範囲の下限値は１０Ｈｚに限らず、１０〜４０Ｈｚ程度の範囲で、床の固有振動数以下であれば良い。
【００３９】
これを実現するために本実施例では、被露光基板を搭載して移動可能なステージと、該ステージを支持するステージベース部材と、該ステージを駆動した際の反力を受ける前記ステージベース部材とは異なる反力受け構造体とを有し、該反力受け構造体と床との間で所定周波数以上の振動伝達が遮断されている。
【００４０】
ここで、制御手段３０は、ステージの駆動に応じてフィードフォワード制御（予測制御）によって前記力アクチュエータの駆動を制御する。これには以下の２種類がある。
【００４１】
第１に、ステージの加速または減速に対応して力アクチュエータをフィードフォワード制御して、加減速時の反力によるステージベース部材３３の振動や揺れを軽減する。具体的には、反力によって各アクチュエータに作用する力に相当する力を予測して、各力アクチュエータで同等の力を発生することで、反力をキャンセルする。力アクチュエータが発生した力はステージベース部材３３と共に反力受け構造体３５にも作用するが、反力受け構造体３５は弾性支持体３６，３７（機械的フィルタ手段に相当）で床１またはべースフレーム２に支持されているため、床１への高周波振動転違がフィルタリングされる。
【００４２】
第２に、ステージの移動に伴う荷重移動に対応して力アクチュエータをフィードフォワード制御する。これはステージの移動に伴ってステージの重心位置が水平方向で変化するために、ステージベース部材３３が傾く力がステージからステージベース部材３３に作用する。これを軽減するためにステージの移動に伴って偏荷重を予測して、複数の鉛直力アクチュエータ３８の発生力を個別に変化させる。ステージベース部材３３ならびにその上の移動部材の荷重は基本的には３つのマウント３４で支えているが、移動に伴う荷重の変化分だけを力アクチュエータによってアクティブに補償している。
【００４３】
また、制御手段３０はフィードフォワード制御だけでなく、フィードバック制御も行っている。これはステージベース部材３３上に取付けた加速度センサ４０の検出加速度（鉛直方向、水平方向）を、鉛直力アクチュエータ３８ならびに水平力アクチュエータ３９の制御にフィードバックすることで、予期しない外乱振動の影響を軽減しウエハステージ７の揺れをより小さくするものである。
【００４４】
ところで、マウント３４はステージベース部材３３を実質的に床１またはべースフレーム２に弾性支持するものであるが、マウント３４は一種の機械的フィルタ手段となっており、床１からの振動がステージベース部材３３に伝わらないようになっている。これにより本実施例の装置は、（１）ステージの駆動反力による振動を床に伝えない、（２）床の振動をステージに伝えない、の両方を満たす優れたものとなっている。
【００４５】
なお、以上はウエハステージ側の反力受けシステムについて詳細に説明してきたが、レチクルステージ側も同様の思想の反力受けシステムとなっている。すなわち、レチクルステージ５を支持する鏡筒定盤１０と、鏡筒定盤１０を実質的に床１またはべースフレーム２に鉛直方向に弾性支持するマウント（アクティブマウント１２）と、該レチクルステージ５を駆動した際の反力を受ける力アクチュエータ２２を含む反力受け構造体（空調機械室１１）と、反力受け構造体を実質的に床１もしくはべースフレーム２に弾性支持する弾性支持体２３とを備えた構成になっており、制御手段３０は力アクチュエータ２２をフィードフォワード制御することによって、レチクルステージ５の移動に伴う反力の影響を補償している。これにより、同期移動するウエハステージならびにレチクルステージをともに反力受けを行なうため、床の加振が極めて小さい優れたステップ・アンド・スキャン型の走査型露光装置を提供することができる。
【００４６】
なお上述においては、ステップ・アンド・スキャン型露光装置のウエハステージ測長系とレチクルステージ測長系とで別々のレーザヘッドを用いる例を示したが、ウエハステージのＸ方向の測長系とＹ方向の測長系というように、同一のステージについて計測の方向毎に個別にレーザヘッドを設けるようにしても良い。極端には、露光装置で計測が必要な各測長軸毎に１個のレーザヘッドを用いるようにしても良い。レーザヘッドの数が少なくなるほどに小出力レーザで足りるので、レーザヘッドの小型化、分割や引き回しのための光学部品数の軽減といった効果が大きくなる。
【００４７】
上記構成の走査型露光装置によれば、複数の軸上のステージ位置を複数のレーザヘッドを用いて干渉計測しているので、計測軸数が増えても各軸でのレーザビームの光量の低下を防ぐことができ、加えてこれらのレーザヘッドを同期して駆動することにより、発振の周波数や位相等の相違に起因する計測値の相対誤差の発生を防止することができる。この結果、各軸の計測値の相対誤差を減らして、ステージ移動の同期精度や位置決め精度を高めることができる。
【００４８】
また、ビームを分割したり所望の光路を引き回すための光学素子を減らすことができ、かつ装置の部材の配置や形状もそれらが光路を遮るとか、または光路が発熱部の近傍または上方を通るとかを考慮しなくてよいため、装置設計の自由度が増す。つまり、上記構成の走査型露光装置によれば、レーザビームを分割したり導光したりするための光学素子を少なくすことができ、且つレーザビームを通過させるための空間を設ける等の設計上の制限が少なくなるという効果もある。
【００４９】
＜微小デバイス製造の実施例＞
次に上記説明した露光装置を利用したデバイス製造方法の例を説明する。図５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（レチクル製作）では設計したパターンを形成したレチクルを製作する。一方、ステップ３（基板製造）ではシリコンやガラス等の材料を用いて基板を製造する。ステップ４（基板プロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したレチクルと基板を用いて、リソグラフィ技術によって基板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基板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。
【００５０】
図６は上記基板プロセスの詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）では基板の表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では基板表面に絶縁膜を形成す孔ステップ１３（電極形成）では基板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）では基板にイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では基板にレジストを塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明した露光装置によってレチクルの回路パターンを基板の複数のショット領域に並べて脇付露光する。ステップ１７（現像）では露光した基板を現像する。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、基板上に多重に回路パターンが形成される。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精度デバイスを高い生産性すなわち低コストで製造することができる。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、高精度な走査露光が可能な走査露光装置を提供することができる。また、当該走査露光装置を用いたデバイス製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る露光装置の概略構成因である。
【図２】図１の装置におけるウエハステージ周りのレーザ干渉計の配置図である。
【図３】レーザヘッドの回路構成を示す図である。
【図４】図３のレーザヘッドをｎ個接続して同期駆動するための接続図である。
【図５】半導体デバイスの製造フローを示す図である。
【図６】基板プロセスの詳細なフローを示す図である。
【符号の説明】
１  製造工場の設置床
２  べースフレーム
３  支柱
４  レチクル
５  レチクルステージ
６  ウエハ
７  ウエハステージ
８  照明光学系
９  投影光学系
１０  鏡筒定盤
１１  空調機械室
１２  アクティブマウント
１３  レチクルステージ支持フレーム
１４  レチクルステージ定盤
１５  アライメント検出器
１６  Ｚ干渉計
１７  ＸＹ干渉計
１７ｘ１、１７ｘ２  Ｘ干渉計
１７ｙ１、１７ｙ２  Ｙ干渉計
１８  Ｚ干渉計ミラー
１９  ＸＹ干渉計ミラー
１９ｘ  Ｘ干渉計ミラー
１９ｙ  Ｙ干渉計干渉計ミラー
２０  レチクルステージ駆動源（リニアモータ）
２１  連結部材
２２  力アクチュエータ（リニアモータ）
２３  弾性支持体
３０  制御装置
３１  ウエハステージ定盤
３２  支持足
３３  ステージベース部材
３４  マウント
３５  反力受け構造体
３６  鉛直弾性支持体
３７  水平弾性支持体
３８  鉛直力アクチュエータ
３９  水平力アクチュエータ
４０  加速度センサ
４１  ＸＹ干渉計
１１０−１〜１１０−ｎ  レーザヘッド
１１１  基準周波数発振回路
１１２  １／Ｎ分周回路
１１３  励振信号選択スイッチ
１１４  アンブ
１１５  レーザチューブ
１２０  光ファイバケーブル
【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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