JPH0382013A

JPH0382013A - ステージ位置決め制御方法

Info

Publication number: JPH0382013A
Application number: JP1220056A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Otsuka; 博之大塚; Kotaro Hosaka; 光太郎保坂; Makoto Higomura; 肥後村　誠
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-08-24
Filing date: 1989-08-24
Publication date: 1991-04-08

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はステージ位置決め制御方法、特Ｃはマスクまた
はレチクルに形成されているパターンを半導体ウェハ上
の各ショットＣステップアンドリピートで順は焼付ける
所謂ステッパ茫適用され、半導体ウェハをＸ、Ｙの各方
向に移動するＸＹステージの位置決め制御方法に関する
。

〔従来の技術〕

従来より、ステッパにおいて半導体ウェハをＸ、Ｙの各
方向に移動するＸＹステージでは、その位置の計測をレ
ーザ光波干渉式測長計（以下、レーザ干渉計）を用いて
行なうのが普通である。

レーザ干渉計による測長は、ＸＹステージ上にウェハチ
ャックと一体的にレーザ干渉計用よラーを配置し、この
ミラーでレーザ光を反射させることにより行なわれ、ス
テージ制御装置はレーザ干渉計の測長値に基づいてステ
ージの位置決めを行なってい、る。

ところで、このような装置では、レーザ干渉計用ミラー
にレーザ光が当る位置（計測位置）とウェハがウェハチ
ャックに保持されている位置（制御対象位置）の２方向
に関するアツベ長とＸＹステージのピッチングまたはロ
ーリングの両者が原因となって発生するアツベ誤差のた
めに、ＸＹステージの位置決め精度が低下することがあ
る。従来では、このような精度低下は無視できるような
ものであったり、ステージ構造においてアツベ長をなる
べく小さくして対処していた。

（発明が解決しようとしている問題点）しかしながら、
近年のようにステージに極めて高精度な位置決めが要求
されるようになると、従来の方法では充分ではなくなっ
てくる。また、ウェハチャックを多軸ヤ例えばＸ、Ｙ、
Ｚの各軸方向並びにｘ、ｙ、ｚ軸それぞれの軸回り方向
の６方向に移動させるような場合には、アツベ長を短か
くする、Ｘ、Ｙ、Ｚの各ステージの直進精度を向上させ
るというような装置構造側の対処だけでは、以下のよう
な問題が生じる。

（１）高い位置決め精度を得るためには、ステージの直
進精度を向上させるために、各ステージ機構の精度を極
めて高いものにする必要があり、製造工程におけるコス
トおよび納期が増加する。

（２）ステージ周囲の環境条件の制約が極めて厳しくな
る。

本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、そ
の目的は、極めて高精度なステージ位置決め制御方法及
び装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、ステージ製造工程におけるコスト
及び納期の負担を軽減し、厳しい環境条件の制約なしに
高精度な位置決めを可能とするステージ位置決め制御方
法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段及び作用）上記の目的を
達成するため、本発明に係るステージ位置決め補正制御
方法は、ステージの位置決め前の姿勢と位置決め後の姿
勢とを計測し、この間の姿勢の変動分に基づいてステー
ジのティルト変位によって発生するアツベ誤差を補正制
御することを特徴とする。

また、本発明に係るステージ位置決め補正制御装置は、
ステージ位置決めのための例えばレーザ干渉針等の位置
計測手段と、その計測位置と制御位置の姿勢変位を計測
する例えばポジションセンサ、コリメータ、またはレー
ザ干渉針を用いるティルトセンサ等の姿勢変位計測手段
と、位置決めの前後におけるステージの姿勢の変動分に
基づいてステージのティルト変移によて発生するアツベ
誤差を補正制御する手段とを具備するごとを特徴とする
。

かかる構成により、ステージ位置計測点におけるピッチ
ング量を知ることができ、そして、位置決め時に発生し
たピッチング変移量を知り、予め定められている制御シ
ーケンスに基づき姿勢を再現させることができる。これ
により、ステージの直進精度の範囲でしか保証されなか
ったアツベ長に起因する位置決め精度を向上させること
ができる。

（実施例）以下、本発明を、マスクもしくはレチクル、に形成され
ているパターンを半導体クエへの各ショットＣステップ
アンドリピートで類Ｃ焼付ける所謂ステッパにおいて、
半導体クエへをＸ、Ｙの各方向に移動するステージに適
用する場合を例に取って説明する。

第１〜３図において、ｌはＸ軸測長用レーザ干渉計、２
はＸ軸ピッチング成分（Ｙ軸回りの回転成分）測長用レ
ーザ干渉計、３はＹ軸測長用のレーザ干渉計、４はＹ軸
ピッチング成分（Ｘ軸回りの回転成分）測長用レーザ干
渉計である。各レーザ干渉計からのレーザ光はレーザ干
渉民主ラー５で反射される。よラー５はレーザ干渉計１
．２からのレーザ光を反射するためのＹＺ面に実質的に
平行な反射面５ａｈ、レーザ干渉計３゜４からのレーザ
光を反射するためのｘＺ面に実質的Ｃ平行な反射面５ｂ
を有している。干渉計２゜４は第２図に示す如く、Ｘ軸
方向に離れた２木のレーザ光をミラー５に照射し、その
各反射光によって得られる計測値から、反射面５ａのＹ
軸回りの回転方向における姿勢と、反射面５ｂのＸ軸回
りの回転方向における姿勢を検出する。

６はＸステージ、７はティルトステージ、８はＹステー
ジ、１８は半導体ウェハ１９な保持するウェハチャック
である。Ｙステージ８はＹステージドライブ手段１６に
よって不図示のベースに対して、Ｙ軸方向に移動し、Ｘ
ステージ６はＸステージドライブ手段１５によってＹス
テージ８に対してＸ軸方向じ移動する。ティルトステー
ジ７はウェハチャック１８をＸステージ６に対してＸ軸
方向に移動する３本のピエゾスタック７ａ。

７ｂ、７ｃから構成されており、各ピエゾスタック７８
〜７ｃは、ＸＹ面内でウェハチャック１８を中心とした
円周上に等間隔で配置され、その駆動量を異ならせるこ
ヒにより、ウェハチャック１８のウェハ保持面をＸＹ面
に対して傾けることを可能にしている。また、ウェハチ
ャック１８をＸ軸方向じ移動する。

レーザ干渉用ミラー５はウェハチャック１８と一体的に
構成きれており、ティルトステージ７＆：よってウェハ
チャツク１８ヒ一体的にＸステージ６に対して傾（よう
になっている。ティルトステージ７はティルトステージ
ドライブ手段１７によって駆動される。各ドライブ手段
１５．１６゜１７はコントローラ３０からの指令に基づ
いた制御を行なう、また、コントローラ３０は各レーザ
干渉計１．２，３．４の計測値を処理するヒ共に、この
ステージ装置全体を制御する。

第３図はおいて、１４はＸ軸方向に関してウェハチャッ
ク１８に保持されている半導体ウェハ１９の上面ε実質
的に同じ位置であり、実際の制御の対象となる制御対象
点、この制御対象点１４ヒレーザ干渉計１からのレーザ
光がミラー５の反射面５ａに当っている点の間のＸ軸方
向の距離がアツベ長９である。１２はステージ６．８の
移動開始前のミラー５の姿勢、１３はステージ６．８の
位置決め後、ステージ６のピッチング並びにステージ８
のローリングによって発生したティルト変位により変化
したミラー５の姿勢を示している。１０はティルト変位
によって発生したＸ軸方向のアツベ誤差、１１はステー
ジ６．８の移動開始前のよラー姿勢１２ヒスチーシロ、
８の位置決め後のミラー姿勢１３の間のＸ軸方向の変動
分を示すティルト角である。なお、Ｙ軸方向も同様なの
で、ここでは説明を繰り返さない。

ステージ６．８がＸ、Ｙ方向へ位置決めされる際には、
Ｘステージ６のピッチングおよびＹステージ８のローリ
ング成分（どちらもＹ＠回りの回転成分）により、Ｘ軸
方向にアツベ誤差１−０が発生する。また、Ｙ＠方向に
関しては、Ｙステージ８のピッチングおよびＸステージ
６のローリング成分（どちらもＸ軸回りの回転成分）＆
：より、同様のアツベ誤差が発生する。このアツベ誤差
１０の誤差量は、アツベ長９が既知であるため、Ｘ軸方
向の場合はピッチング成分測長用レーザ干渉計２はより
計測される反射面５ａのティルト角１１ヒアツベ長９と
を乗じることにより求めるこεができる。Ｙ軸方向はつ
いても同様の算定式より得られる。

本実施例においては、第４図のフローチャートに示すよ
うな手順で位置決めの補正制御を行なう。

先ず、ステップＳ１で、干渉計２（４）によりミラー５
の反射面５ａ　（５ｂ）、即ちウェハチャック１８の姿
勢１２を計測し、この計測値をステップＳ２でコントロ
ーラ３０内のメモリに記憶する。この後コントローラ３
０は、ステップＳ３で、Ｘ、Ｙステージドライブ手段１
５．１６にＸ、Ｙステージ６．８の移動を指令し、Ｘ、
　Ｙステージ６．８の移動を開始させる。ステップＳ４
では、ウェハチャック１８のＸ、Ｙ位置計測用のレーザ
干渉計１．３の計測値に基づいてＸ。

Ｙステージドライブ手段１６．１８を制御し、Ｘ、Ｙス
テージ６．８をレーザ干渉計１，３の計測値が指令位置
に対応するように位置決めする。

この後、ステップＳ５で、ミラー５の反射面５ａ　（５
ｂ）の姿勢１３をレーザ干渉計２（４）により再度計測
し、ステップＳ６で、この姿勢１３の計測値とステップ
Ｓ２で記憶された姿勢１２の計測値から、ステージ６．
８の移動前後の反射面５ａ　（５ｂ）の姿勢変動分であ
るティルト角１１を算出する。ステップＳ７では、この
姿勢変動分（ティルト角）１１が所定のトレランス内か
どうか判定し、トレランス内で、干渉計１（３）からの
レーザ光が反射面５ａ　（５ｂ）に当る計測対象点と制
御対象点１４の間で発生するティルト誤差が無視できる
種牛さい時は、Ｘ、　Ｙステージ６．８による位置決め
を終了させる。

一方、姿勢変動分１１がトレランス外の場合には、ステ
ップＳ８に進み、コントローラ３０はティルトステージ
ドライブ手段１７にティルトステージ７を姿勢変動分１
１−を補正する量だけ駆動するような指令を与える。こ
れにより、ティルトステージドライブ手段１７はティル
トステージ７によってウェハチャック１８とミラー５を
一体的にテイルテイングさせ、ミラー５を姿勢１３から
姿勢１２に戻す、このテイルテイングにより、レーザ干
渉計１（３）の計測値が変化することが考えられるので
、この後、コントローラ３０は、ステップＳ９で、干渉
計１（３）の計測値の指令位置に対する変化分（ズレ）
を算出し、このズした分だけＸ、Ｙステージ６．８の位
置を再調整するためにステップ１に戻る。この後、前述
と同様な動作を繰り返して、ステップＳ７の判定がＹＥ
Ｓとなったところで、Ｘ、Ｙステージ６．８の位置決め
を終了する。

なお、上述の実施例では、ミラー５の姿勢変動なレーザ
干渉計２．４により計測しているが、これは例えばミラ
ー５と一体的に変位する位置にポジションセンサを設け
、これにより入射するレーザ光の位置の変化を検出して
姿勢の変動を検出しても良いし、周知のコリメータを用
いて検出するようにしても良い。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によれば、位置決め前後の
ステージの姿勢変動分に基づいてアツベ長からくるアツ
ベ誤差を補正しているので、求められているステージの
精度の仕様を満足する位置決め装置を製造する製造工程
におけるコストおよび納期等の負担を軽減し、厳しい環
境条件の制約なしに高精度の位置決めを実現することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係るステージ位置決め装
置であってピッチング成分測長用レーザ干渉針を用いた
ものの概略構成を示す平面図、第２図は、第１図装置の
側面図であってピッチング成分測長用レーザ干渉計の配
置を中心に表わした側面図、ｉＥ３図は、本発明の特徴を最もよく表わす原理図であ
って、ステージ位置決めにおいてアツベ誤差の発生した
レーザ測長用ミラ一部のみを表わした図、第４図は、本実施例の装置の制御シーケンスを示すフロ
ーチャートである。１−Ｘ軸測長用レーザ干渉計、２−Ｘ軸ピッチング成分
測長用レーザ干渉計、３・・・Ｙ軸測長用レーザ干渉計
、４・・・Ｙ軸ピッチング成分測長用レーザ干渉、計、
５・・・くラー　６・・・Ｘステージ、７・◆・ティル
トステージ、８・・・Ｙステージ、１５・・・Ｘステー
ジドライブ手段、１６・・・Ｙステージドライブ手段、
１８・・・ウェハチャック、１９・・・ウニ八、３０・
・・コントローラ％１図第図第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）直動ステージ上にテールインクステージを介して
載置されているレーザ干渉計用ミラーの姿勢を計測し第
１計測値を得るステップと、上記レーザ干渉計用ミラー
に照射されたレーザ光を用いて上記直動ステージの位置
決め制御を行なうステップと、上記直動ステージの位置
決め後、上記レーザー干渉計用ミラーの姿勢を再度計測
し第２計測値を得るステップと、上記第１及び第２計測
値に基づいてレーザ干渉計用ミラーの姿勢変動量を算出
するステップと、アツベ誤差を補正するために上記姿勢
変動量に基づいて上記テイルイングステージを制御する
ステップを有することを特徴とするステージ位置決め制
御方法。
（２）上記姿勢変動量が所定のトレランス外の時、上記
姿勢変動量に基づいて上記テイルイングステージを制御
する請求項１に記載のステージ位置決め制御方法。
（３）上記姿勢変動量に基づいて上記テイルイングステ
ージを制御した際には、上記レーザ干渉計用ミラーに照
射されたレーザ光を用いた上記直動ステージの位置決め
制御を再度行なう請求項２に記載のステージ位置決め制
御方法。