JPH05315221A - Positioning apparatus - Google Patents
Positioning apparatusInfo
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- JPH05315221A JPH05315221A JP11879892A JP11879892A JPH05315221A JP H05315221 A JPH05315221 A JP H05315221A JP 11879892 A JP11879892 A JP 11879892A JP 11879892 A JP11879892 A JP 11879892A JP H05315221 A JPH05315221 A JP H05315221A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体露光装置におけるウェハの位置決め誤
差を低減する。
【構成】 レーザ光反射用のミラー面に沿って二つのレ
ーザ干渉計を設け、ウエハを載置するテーブルのヨーイ
ングや非直行性やミラーの非平面性等による誤差を検出
する。また、上記二つのレーザ干渉計の少なくとも一方
の上下方向に他のレーザ干渉計を設けてミラーの傾きを
検出し、傾斜測定器によりウエハの傾きを検出し、さら
にテーブルの自重によるたわみ量を算出してアッベの誤
差を算出する。また、レーザ光波長の気圧、温度変化量
を算出してレーザ干渉計の測定精度をほせいする。さら
に、上記各誤差量によりテ−ブル位置座標値を補正す
る。
(57) [Abstract] [Purpose] To reduce wafer positioning error in a semiconductor exposure apparatus. [Structure] Two laser interferometers are provided along a mirror surface for reflecting a laser beam to detect an error due to yawing of a table on which a wafer is mounted, non-orthogonality, non-planarity of a mirror, or the like. Further, another laser interferometer is provided in the vertical direction of at least one of the two laser interferometers to detect the tilt of the mirror, the tilt of the wafer is detected by the tilt measuring device, and the amount of deflection due to the weight of the table is calculated. Then, the error of Abbe is calculated. In addition, the atmospheric pressure of the laser light wavelength and the amount of temperature change are calculated to improve the measurement accuracy of the laser interferometer. Further, the table position coordinate value is corrected by each of the above error amounts.
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子製造のリソ
グラフィ工程に用いられる露光装置や電子線描画装置等
に関わり、とくにウエハ等の試料の位置決め精度を高め
た位置決め装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure apparatus, an electron beam drawing apparatus and the like used in a lithography process for manufacturing semiconductor elements, and more particularly to a positioning apparatus which improves the positioning accuracy of a sample such as a wafer.
【０００２】[0002]
【従来の技術】特開平２−１２０８５号公報には試料テ
−ブルを上下方向に昇降する手段と、回動する手段と傾
斜する手段等が開示されている。しかし試料の位置誤差
を低減する具体的方法については述べられていない。ま
た、特開昭６２−３２３０５号公報には、レ−ザ等のコ
ヒ−レント光を光分割器により２分割し、それぞれの光
を移動鏡と固定鏡により反射された光の干渉により移動
鏡を搭載した試料テ−ブルの位置決めを行なう装置にお
いて、上記２分割した光の光路のそれぞれの中に光束を
４回反射させる手段を設けて位置決め精度を向上するこ
とが開示されている。しかし試料の傾き、ねじれ、回動
等により発生する位置誤差を低減する具体的方法につい
ては述べられていない。2. Description of the Related Art Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 2-12085 discloses a means for moving a sample table up and down, a means for rotating and a means for inclining. However, no specific method for reducing the position error of the sample is described. Further, in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 62-32305, coherent light from a laser or the like is split into two by an optical splitter, and each light is moved by a movable mirror and a fixed mirror by interference of the reflected light. It is disclosed that, in a device for positioning a sample table equipped with, the positioning accuracy is improved by providing a means for reflecting a light beam four times in each of the two optical paths of the light. However, no specific method for reducing the position error caused by the tilt, twist, rotation, etc. of the sample is described.
【０００３】また、特開平２−６８６０９号公報には、
位置決め前と位置決め後の姿勢の変動分よりステ−ジの
チルト変位により発生するアッベ誤差を補正することが
開示されている。また、特開平２−８２０１３号公報に
は、直動ステ−ジの位置決め前と位置決め後のレ−ザ干
渉計用ミラ−の姿勢を計測してその姿勢変動により発生
するアッベ誤差を補正することが開示されている。しか
し、試料を搭載するテ−ブルの傾きや撓みによって生ず
るアッベ誤差の補正に関しては述べられていない。Further, Japanese Patent Laid-Open No. 2-68609 discloses that
It is disclosed that the Abbe error caused by the tilt displacement of the stage is corrected based on the variation in the posture before and after the positioning. Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 2-82013, the attitude of a mirror for a laser interferometer before and after positioning of a linear motion stage is measured and an Abbe error caused by the attitude variation is corrected. Is disclosed. However, there is no mention of correction of Abbe error caused by tilting or bending of the table on which the sample is mounted.
【０００４】図５は従来の投影露光装置例の概略を示す
斜視図である。図５において、露光照明系６の光がレテ
ィクル５と縮小レンズ７を経てステージ１上に固定され
たウエハ（被処理物体）２に投影されレティクル５のパ
ターンを転写する。上記パターン転写において、ステー
ジ１の位置はレーザヘッド、ビ−ムスプリッタ１９、レ
ーザ干渉計１３１、１３２等よりなる測長系により例え
ば０．００８μｍの精度で計測され、サーボモータ３に
より所定ピッチ毎に移動して例えば±０．０２μｍの精
度で位置決めされる。傾斜測定器８は本発明により設け
られたものであり、その作用効果については実施例欄に
て説明する。FIG. 5 is a perspective view showing the outline of an example of a conventional projection exposure apparatus. In FIG. 5, the light from the exposure illumination system 6 is projected onto the wafer (object to be processed) 2 fixed on the stage 1 via the reticle 5 and the reduction lens 7, and the pattern of the reticle 5 is transferred. In the pattern transfer, the position of the stage 1 is measured with a precision of, for example, 0.008 μm by a length measuring system including a laser head, a beam splitter 19, laser interferometers 131, 132, etc. It is moved and positioned with an accuracy of, for example, ± 0.02 μm. The inclination measuring device 8 is provided according to the present invention, and its function and effect will be described in Examples.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】図６は上記図５の投影
露光装置におけるウエハ２の位置決め誤差要因を図解し
たものである。位置決めは干渉計とウエハ２の間の距
離、例えば、ｙ軸方向では干渉計１３２とミラ−９２間
の距離Ｙ2とミラ−９２とウエハ２間の距離Ｙ1の和によ
って行なわれる。距離Ｙ2は干渉計１３２により精度良
く計測して所定値に設定できるものの、距離Ｙ1につい
ては直接的な計測方法が無いためその誤差ΔＹ1を補正
することができなかった。ｘ軸方向についても同様であ
る。FIG. 6 illustrates the factors of the positioning error of the wafer 2 in the projection exposure apparatus of FIG. The distance between the positioning interferometer and the wafer 2, for example, in the y-axis direction is performed by the sum of the distance Y 1 between the distance Y 2 and Mira -92 and the wafer 2 between the interferometer 132 and Mira -92. Although the distance Y 2 can be accurately measured by the interferometer 132 and set to a predetermined value, the error ΔY 1 cannot be corrected because there is no direct measuring method for the distance Y 1 . The same applies to the x-axis direction.
【０００６】ウエハ２とミラ−９２は剛体であるテ−ブ
ル１上に置かれるので、誤差ΔＹ1比較的小さな値であ
る。しかし、最近のようにＬＳＩ技術の急速な進歩によ
りウエハの位置決め精度に対する要求が厳しくなると、
〜に示したような各種の誤差に対する対策が必要に
なっている。Since the wafer 2 and the mirror 92 are placed on the table 1 which is a rigid body, the error ΔY 1 is a relatively small value. However, as demands for wafer positioning accuracy become strict due to the rapid progress of LSI technology as recently,
It is necessary to take measures against various kinds of errors shown in.
【０００７】はテ−ブル１の撓みによって発生する誤
差成分である。 はテ−ブル１の熱膨張により発生する誤差成分であ
り、実質的にの誤差成分を助長する。 はモ−タ３１、３２等による位置決め制御誤差により
ものであり、通常は制御精度を高めることにより低減す
ることができる。 はミラー９１、９２等の非平面性により発生するもの
で、例えば制御により距離Ｙ2を一定値に保つと距離Ｙ1
がミラー９２の凹凸分だけ変動することになる。Is an error component generated by the deflection of the table 1. Is an error component generated by thermal expansion of the table 1 and substantially promotes the error component. Is caused by a positioning control error due to the motors 31, 32, etc., and can be usually reduced by increasing the control accuracy. Is generated due to the non-planarity of the mirrors 91, 92, etc. For example, if the distance Y 2 is maintained at a constant value by control, the distance Y 1
Changes by the unevenness of the mirror 92.
【０００８】はミラー９１、９２等の傾きにより発生
する誤差成分である。 はミラー９１と同９２の非直交性により発生する誤差
成分である。 は干渉計１３１、１３２等の調整誤差により発生す
る。干渉計から出射されレ−ザビ−ムはミラ−面に直交
してミラ−面上のウエハ面位置に正しく照射する必要が
ある。このレ−ザビ−ムの照射位置がずれ、さらにの
誤差成分が発生すると後述のアッベの誤差が発生する。
また、によってもアッベの誤差が発生する。 はテーブル１が移動時に進行方向に対して左右に首を
振るヨーイングにより発生する誤差成分である。 また、は位置測定に用いるレ−ザ光の波長変動により
発生する誤差成分であり、上記各誤差の全てに影響を与
える。Is an error component generated by the tilt of the mirrors 91, 92 and the like. Is an error component generated by the non-orthogonality of the mirrors 91 and 92. Occurs due to an adjustment error of the interferometers 131 and 132. The laser beam emitted from the interferometer is required to irradiate the wafer surface position on the mirror surface correctly, orthogonal to the mirror surface. When the irradiation position of the laser beam is displaced and further error component is generated, an Abbe error described later occurs.
Also, Abbe's error occurs due to. Is an error component generated by yawing that the head shakes left and right with respect to the traveling direction when the table 1 moves. Further, is an error component generated by the wavelength variation of the laser light used for position measurement, and affects all of the above errors.
【０００９】図７は上記アッベの誤差の説明図である。
図示のようにミラ−９２の面が角度ｉだけ傾き、さらに
レ−ザビ−ムの照射位置が点線で示した正しい位置から
実線のようにずれると、ミラ−面位置がアッベの誤差分
だけずれて測定されることになる。FIG. 7 is an explanatory diagram of the Abbe error.
As shown in the figure, when the surface of the mirror 92 is tilted by an angle i and the irradiation position of the laser beam is displaced from the correct position shown by the dotted line as shown by the solid line, the mirror surface position is displaced by the Abbe's error. Will be measured.
【００１０】図８は上記〜と距離誤差ΔＹ1、ΔＹ2
およびウエハ面の高さ誤差ΔＺとの関連性を説明する図
である。上記図６の説明からみてアッベの誤差には
等の要因が関係する。また誤差ΔＺはの要因が関
係する。上記特開平２−６８６０９号公報と特開平２−
８２０１３号公報はアッベ誤差の補正に係るものである
が、上記による成分を補正出来ないという問題があっ
た。本発明の目的は、上記各誤差の発生にかかわりなく
試料を正確に位置決めできる位置決め装置を提供するこ
とにある。FIG. 8 shows the distance errors ΔY 1 and ΔY 2 described above.
FIG. 6 is a diagram illustrating the relationship between the height error ΔZ of the wafer surface and ΔZ. From the above description of FIG. 6, the Abbe error is related to the following factors. The error ΔZ is related to the factor of. JP-A-2-68609 and JP-A-2-68609.
Japanese Patent No. 82013 relates to correction of Abbe error, but there is a problem that the above component cannot be corrected. An object of the present invention is to provide a positioning device capable of accurately positioning a sample regardless of the occurrence of each of the above errors.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、直交する二つのミラーの少なくとも一方の水平方向
面に沿って少なくとも二つのレーザ干渉器を所定の距離
を置いて配置するようにする。さらに、上記二つのレー
ザ干渉器の一つを上記ミラーの上下方向に沿って設けた
一対のレーザ干渉器により構成するようにする。さら
に、上記直交する二つのミラーの他方側にも上記ミラー
の上下方向に沿って設けた一対のレーザ干渉器を設ける
ようにする。In order to solve the above-mentioned problems, at least two laser interferometers are arranged along a horizontal plane of at least one of two mirrors which are orthogonal to each other at a predetermined distance. .. Further, one of the two laser interferometers is composed of a pair of laser interferometers provided along the vertical direction of the mirror. Further, a pair of laser interferometers provided along the vertical direction of the mirrors is also provided on the other side of the two orthogonal mirrors.
【００１２】また、上記可動テ−ブルの上部に上記半導
体ウエハ等の試料の傾斜を測定する傾斜測定器を設ける
ようにする。また、上記可動テ−ブルを３点にて支持し
て各支持点の高さを別個に調整することのできるアクチ
ュエ−タを備えるようにする。An inclination measuring device for measuring the inclination of the sample such as the semiconductor wafer is provided above the movable table. Further, the movable table is supported at three points, and an actuator capable of separately adjusting the height of each supporting point is provided.
【００１３】さらに、上記可動テ−ブルの自重によるた
わみ量を算出する演算手段と、上記ミラーの上下方向に
沿って設けた一対のレーザ干渉器により上記ミラーの傾
斜角を算出する手段と、上記たわみ量と上記ミラーの傾
斜角よりアッベの誤差量を算出する手段とを備えるよう
にする。Further, a calculating means for calculating the amount of deflection of the movable table due to its own weight, a means for calculating the tilt angle of the mirror by a pair of laser interferometers provided along the vertical direction of the mirror, and A means for calculating an Abbe error amount from the deflection amount and the tilt angle of the mirror is provided.
【００１４】さらに、上記可動テ−ブルを上記二つのミ
ラーの一方の反射平面に沿って移動させた際に上記各レ
ーザ干渉器が測定する上記各ミラーの位置情報より、少
なくとも上記二つのミラーの非直角度誤差とヨ−イング
量とを算出し、さらに、上記ミラーの上下方向に沿って
設けた一対のレーザ干渉器が検出する上記各ミラーの非
平面情報を記憶するようにする。さらに、気圧値または
気圧値と気温値度とより上記レ−ザの波長変化分を算定
し上記各レーザ干渉器の距離測定値を修正するようにす
る。Further, based on the position information of each of the mirrors measured by each of the laser interferometers when the movable table is moved along the reflecting plane of one of the two mirrors, at least the two of the two mirrors are detected. The non-rectangular error and the yawing amount are calculated, and the non-planar information of each mirror detected by the pair of laser interferometers provided along the vertical direction of the mirror is stored. Further, the amount of wavelength change of the laser is calculated from the atmospheric pressure value or the atmospheric pressure value and the temperature value degree, and the distance measurement value of each laser interferometer is corrected.
【００１５】[0015]
【作用】可動テ−ブルを上記二つのミラーの一方の反射
平面に沿って移動させ、上記二つのミラーの少なくとも
一方の水平方向面に沿って配置した二つのレーザ干渉器
により少なくとも上記二つのミラーの非直角度誤差とヨ
−イング量とを算出し、さらに上記ミラーの上下方向に
沿って設けた一対のレーザ干渉器により各ミラーの非平
面度を検出して記憶する。The movable table is moved along the reflection plane of one of the two mirrors, and the two laser interferometers are arranged along the horizontal surface of at least one of the two mirrors so that at least the two mirrors are moved. The non-squareness error and the yawing amount are calculated, and the non-flatness of each mirror is detected and stored by a pair of laser interferometers provided along the vertical direction of the mirror.
【００１６】また、上記傾斜測定器が検出するウエハの
傾斜角と、上記ミラーの上下方向に沿って設けた一対の
レーザ干渉器が検出するミラーの傾斜角と、上記可動テ
−ブルのたわみ量の算出値とよりアッベの誤差量を算出
する。さらに、上記ミラーの非直角度誤差、非平面度、
アッベの誤差量、可動テ−ブルのヨ−イング量等により
ウエハ位置誤差を補正する。The tilt angle of the wafer detected by the tilt measuring device, the tilt angle of the mirror detected by a pair of laser interferometers provided along the vertical direction of the mirror, and the deflection amount of the movable table. The error amount of Abbe is calculated from the calculated value of. Furthermore, the non-squareness error of the mirror, the non-flatness,
The wafer position error is corrected by the Abbe error amount, the movable table yawing amount, and the like.
【００１７】また、上記可動テ−ブルを３点支持するア
クチュエ−タによりウエハの傾きを調整するまた、気圧
値または気圧値と気温値度とより上記レ−ザの波長変化
分を算定して各レーザ干渉器の距離測定値を修正する。Further, the tilt of the wafer is adjusted by an actuator which supports the movable table at three points, and the wavelength change of the laser is calculated from the atmospheric pressure value or the atmospheric pressure value and the temperature value degree. Modify the distance measurement for each laser interferometer.
【００１８】[0018]
【実施例】図１は本発明による可動テ−ブル（以後テ−
ブルと略称する）１とその周辺部の位置測定用の干渉計
の配置を示す斜視図である。テ−ブル１上にはミラー９
１、９２とウェハ２を真空吸着した保持台１０が取付け
られる。テ−ブル１はサーボモータ３１、３２により駆
動されてＸ，Ｙ方向に移動することができ、そのＸ方向
とＹ方向の位置はそれぞれレーザビ−ムを用いた干渉計
１３１および同１３２により測定される。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT FIG. 1 shows a movable table (hereinafter referred to as a table) according to the present invention.
2 is a perspective view showing an arrangement of an interferometer for position measurement of a peripheral portion 1). Mirror 9 on table 1
A holding table 10 which vacuum-adsorbs the wafers 1 and 92 and the wafer 2 is attached. The table 1 can be moved in the X and Y directions by being driven by servomotors 31 and 32, and the positions in the X and Y directions are measured by interferometers 131 and 132 using a laser beam, respectively. It
【００１９】本発明においては上記干渉計１３１と同１
３２の上下方向に所定の間隔をおいて他の干渉計１５
１、同１５２をそれぞれ設けるようにする。例えば干渉
計１３２と同１５２によるミラ−９２までのそれぞれの
距離測定値の偏差分よりミラ−９２の傾きやその変化分
等を検出することができる。しかし、アッベの誤差は上
記ミラ−９２の傾きとその上下方向の位置ずれによって
発生するからミラ−９２の上下方向の位置ずれも合わせ
て検出する必要がある。ミラ−９１に付いても同様であ
る。In the present invention, the same as the interferometer 131 described above.
Other interferometers 15 are arranged at predetermined intervals in the vertical direction of 32.
1 and 152 are provided respectively. For example, the inclination of the mirror 92 and its change can be detected from the deviation of each distance measurement value to the mirror 92 by the interferometers 132 and 152. However, since the Abbe error is caused by the inclination of the mirror 92 and its vertical displacement, it is necessary to detect the vertical displacement of the mirror 92 as well. The same applies to the Mira-91.
【００２０】ミラー９２の上下方向の位置はウェハ２が
載置されているテーブル１の支持状態、すなわち、テー
ブル１の自重によるたわみにより変化する。図２に示す
ように、テーブル１の自重によるたわみ量δとたわみ角
ｉはそれぞれ式(１)，(２)で与えられる。 δ＝−（ｗｌ4）／（８ＥＩ） （１） ｉ＝（ｗｌ3）／（６ＥＩ） （２）The vertical position of the mirror 92 changes depending on the support state of the table 1 on which the wafer 2 is placed, that is, the deflection of the table 1 due to its own weight. As shown in FIG. 2, the deflection amount δ and the deflection angle i due to the weight of the table 1 are given by the equations (1) and (2), respectively. δ = − (wl 4 ) / (8EI) (1) i = (wl 3 ) / (6EI) (2)
【００２１】ただし、Ｅはテーブル１材のヤング率，Ｉ
は同断面２次キーメント、ｗは単位長さ当たりの重量で
ある。テーブル１の支点からの長さをｂ、同厚みをｈ、
同材料の密度をρとすると、Ｉとｗは式(３)，(４)のよ
うに与えられる。なお、テーブル１の支点位置はロ−
ラ、コロ等のテーブル１の摺動部材の端部が該当する。 ｗ＝ｂｈρ （３） Ｉ＝ｂｈ3／１２ （４）However, E is Young's modulus of the table 1 material, I
Is the secondary cross section of the same section, and w is the weight per unit length. The length from the fulcrum of the table 1 is b, the same thickness is h,
If the density of the same material is ρ, I and w are given by equations (3) and (4). The fulcrum position of table 1 is
The ends of the sliding members of the table 1, such as la and rollers, correspond to this. w = bhρ (3) I = bh 3/12 (4)
【００２２】例えば、ｌを最小１５０ｍｍ，ｂを最小３
００ｍｍ，ｈを最大２０ｍｍとし、材料を鋼材とすると
δは０．７１μｍ，ｉは６．４×１０~6ラジアンとな
る。上記δによるアッベの誤差は実際上十分に無視でき
る程度の値であり、アッベの誤差は実際には干渉計のア
ライメント誤差により発生する。例えばアライメントず
れにより上記δが０．２ｍｍ発生し、また傾斜角ｉが２
０″あるとアッベの誤差は０．０２μｍとなる。For example, l is minimum 150 mm, b is minimum 3
If 00 mm and h are 20 mm at maximum and the material is steel, δ is 0.71 μm and i is 6.4 × 10 to 6 radians. The Abbe error due to δ is a value that can be ignored in practice, and the Abbe error is actually caused by the alignment error of the interferometer. For example, the above-mentioned δ is generated by 0.2 mm due to misalignment, and the inclination angle i is 2
When it is 0 ″, the Abbe error is 0.02 μm.
【００２３】また、上記テーブル１の変形によりミラー
９２とウェハ２間の距離も変化するため、水平距離誤差
成分ΔＹ1が発生する。上記δが０．７１μｍの場合、
このΔＹ1の値は略０．３２μｍになる。テ−ブル１の
熱膨張により発生するミラー９２とウェハ２間の距離変
化誤差も上記ΔＹ1成分に含めて補正するようにす
る。例えば、ウェハ２周辺の温度変化が０．１℃，該距
離ｌが１５０ｍｍで、材料が鋼材の場合のテ−ブル１の
熱膨張量は０．１６５μｍとなる。Further, since the distance between the mirror 92 and the wafer 2 also changes due to the deformation of the table 1, a horizontal distance error component ΔY 1 is generated. When δ is 0.71 μm,
The value of ΔY 1 is approximately 0.32 μm. An error in the distance change between the mirror 92 and the wafer 2 caused by the thermal expansion of the table 1 is also included in the ΔY 1 component for correction. For example, when the temperature change around the wafer 2 is 0.1 ° C., the distance 1 is 150 mm, and the material is steel, the thermal expansion amount of the table 1 is 0.165 μm.
【００２４】また、本発明では図４に示した縮小レンズ
７の下部に傾斜測定器８を設け、ウエハ２の傾斜量を例
えば０．１μｍ／２０ｍｍの精度で測定するようにし
て、上記テーブル１の変形に、テーブル１の支点におけ
る傾斜量を加味して上記δとｉの値やΔＹ1成分の値を
さらに精度良く求めるようにする。また、傾斜測定器８
によりテーブル１の移動に伴って生じるミラー９２の上
下動（ピッチング）による誤差も同様にして検出して補
正することができる。Further, in the present invention, an inclination measuring device 8 is provided below the reduction lens 7 shown in FIG. 4, and the inclination amount of the wafer 2 is measured with an accuracy of, for example, 0.1 μm / 20 mm. In addition to the modification, the inclination amount at the fulcrum of the table 1 is added to obtain the values of δ and i and the value of the ΔY 1 component more accurately. Also, the inclination measuring device 8
Thus, an error caused by vertical movement (pitching) of the mirror 92 caused by the movement of the table 1 can be detected and corrected in the same manner.
【００２５】さらに本発明では図１に示すようにテーブ
ル１を圧電素子等よりなる３本のアクチュエ−タ１２に
より支持して上記ピッチング誤差や上記δや傾斜測定器
８の測定値より上記ピッチング誤差やウエハ２の傾斜
量、上記δ等を補正できるようにする。また、ウエハを
傾斜させて処理する場合があり、このような場合にはア
クチュエ−タ１２によりウエハ２の傾斜量を任意に設定
することができる。Further, according to the present invention, as shown in FIG. 1, the table 1 is supported by three actuators 12 composed of piezoelectric elements or the like, and the pitching error or the pitching error from the measured value of the .delta. The inclination amount of the wafer 2, the above δ, etc. can be corrected. Further, there are cases where the wafer is inclined and processed, and in such a case, the inclination amount of the wafer 2 can be arbitrarily set by the actuator 12.
【００２６】また本発明においては、干渉計１３２と同
１５２の横並び方向に所定の距離をおいて他の上下一対
の干渉計１３３とを設け、ヨ−イング誤差やミラ−の
非直交性誤差等を検出するようにする。ヨ−イング誤
差やミラ−の非直交性誤差等は干渉計１３２と同１
３３との測定値の差分により測定する。Further, in the present invention, the interferometer 132 and the other pair of upper and lower interferometers 133 are provided at a predetermined distance in the side-by-side direction of the interferometers 152 to provide yawing error, non-orthogonal error of mirrors, etc. To detect. The yawing error and the non-orthogonal error of the mirror are the same as those of the interferometer 132.
It is measured by the difference between the measured value and 33.
【００２７】ミラ−の非直交性誤差はミラ−９１と同
９２の位置を同時に測定することにより算出することが
できる。たとえばミラ−９１のｙ軸に対して完全に並行
であれば干渉計１３２と同１３３がそれぞれ検出するミ
ラ−９２までの距離よりミラ−の非直交性誤差を算定
する。また、ミラ−９１がｙ軸に対して非並行であれば
テ−ブル１をｙ方向に移動しながら干渉計１３１により
ミラ−９１までの距離を測定してその変化分よりミラ−
９１のｙ軸に対するずれを検出し、上記干渉計１３２と
同１３３２が検出したミラ−９２までの距離を補正して
ミラ−の非直交性誤差を算定する。The non-orthogonal error of the mirror can be calculated by measuring the positions of mirrors 91 and 92 at the same time. For example, if the mirror 91 is completely parallel to the y-axis, the non-orthogonal error of the mirror is calculated from the distances to the mirror 92 detected by the interferometers 132 and 133, respectively. If the mirror 91 is not parallel to the y-axis, the distance to the mirror 91 is measured by the interferometer 131 while moving the table 1 in the y direction, and the mirror is calculated from the change.
The deviation of 91 with respect to the y-axis is detected, the distance to the mirror 92 detected by the interferometers 132 and 1332 is corrected, and the non-orthogonal error of the mirror is calculated.
【００２８】また、本発明においては図１に示すよう
に、干渉計１３３の上下方向にも干渉計１３５を設け、
ミラ−９２の非平面性も測定出来るようにする。すな
わち、テ−ブル１をｘ方向に移動しつつ干渉計１３２と
同１５２および干渉計１３３と同１５３等によりミラ−
９２の面を走査して距離測定を行なうことによりミラ−
９２の非平面性を２次元的に測定する。また、これらの
測定結果、または同測定結果より算出したミラ−９２の
非平面度を記憶し、テ−ブル１の位置に応じてこれらの
値を読みだすことによりウエハ２の位置毎にミラ−９２
の非平面性による誤差を補正することができる。Further, in the present invention, as shown in FIG. 1, an interferometer 135 is provided also in the vertical direction of the interferometer 133.
It also enables the non-planarity of the Mira-92 to be measured. That is, while moving the table 1 in the x direction, the mirrors are interpolated by the interferometers 132 and 152 and the interferometers 133 and 153.
By scanning the surface of 92 and measuring the distance, the mirror
The non-planarity of 92 is measured two-dimensionally. Further, these measurement results, or the non-flatness of the mirror 92 calculated from the measurement results are stored, and these values are read out in accordance with the position of the table 1, so that the mirror for each position of the wafer 2 is read. 92
The error due to the non-planarity of can be corrected.
【００２９】また、上記ｘ軸方向と同様にｙ軸方向に沿
って干渉計１３１、１５１と同様の一対の干渉計を設け
ることにより、ミラ−９１の非平面度を測定して補正す
ることができる。レーザ波長が変化する上記の各誤差は
いずれもその影響を蒙り、また、各誤差補正後の値に新
たな誤差が付加される。この誤差は空気の温度と気
圧変化により発生する。Further, by providing a pair of interferometers similar to the interferometers 131 and 151 along the y-axis direction like the x-axis direction, the non-flatness of the mirror 91 can be measured and corrected. it can. Each of the above errors in which the laser wavelength changes is affected, and a new error is added to the value after each error correction. This error occurs due to changes in air temperature and atmospheric pressure.
【００３０】図１のように複数の干渉計設ける場合に
は、例えば干渉計１３２と同１５２の位置をずらせる必
要上各干渉計とミラー９２間のパス長が長くなり、上記
レーザ波長変化による誤差の影響を受けやすくなる。レ
ーザ波長λ＝６３３（ｎｍ）とすると、パス長１ｍ当り
の誤差は、１．０５μｍ／℃、０．３４６μｍ／ｍｍ
Ｈｇ程度になる。このため、本発明では温度と気圧を測
定してレーザ波長λの変化量を算定し、上記各誤差を補
正するようにする。When a plurality of interferometers are provided as shown in FIG. 1, for example, the positions of the interferometers 132 and 152 need to be displaced, so that the path length between each interferometer and the mirror 92 becomes long. It is easily affected by the error. If the laser wavelength λ = 633 (nm), the error per 1 m of path length is 1.05 μm / ° C., 0.346 μm / mm
It is about Hg. For this reason, in the present invention, the temperature and atmospheric pressure are measured to calculate the amount of change in the laser wavelength λ, and the above errors are corrected.
【００３１】図３は図１のレーザ測長系をさらに詳細に
示す斜視図である。レーザヘッド２０が放射するレーザ
ビームはビームベンダー１８で反射後ビームスプリッタ
１９１により干渉計１３１、１５１側と同１３２、１５
２および１３３、１５３側に分岐される。干渉計１３
１、１５１側に分岐されたレーザビームはビームスプリ
ッタ１９２により２分され、その一方は干渉計１３１に
入射し、λ／４板２２を通してミラー９２にて反射し、
λ／４板２２，干渉計１３１，コーナキューブ１６を通
りレシーバ２１１に戻り測長される。他方のレーザビー
ムはビームベンダー１８２により進路を曲げられて同様
に干渉計１５１を通りレシーバ２１２に戻り測長され
る。FIG. 3 is a perspective view showing the laser measuring system of FIG. 1 in more detail. The laser beam emitted from the laser head 20 is reflected by the beam bender 18 and then reflected by the beam splitter 191 to the same side as the interferometers 131 and 151, 132 and 15.
2 and 133 and 153 are branched. Interferometer 13
The laser beam branched to the 1, 151 side is divided into two by the beam splitter 192, one of which is incident on the interferometer 131 and is reflected by the mirror 92 through the λ / 4 plate 22.
After passing through the λ / 4 plate 22, the interferometer 131, and the corner cube 16, the measurement is returned to the receiver 211. The other laser beam has its path bent by the beam bender 182 and similarly passes through the interferometer 151 and returns to the receiver 212 for length measurement.
【００３２】干渉計１３２、１５２および１３３、１５
３側に分岐されたレーザビームはビ−ムスプリッタ１９
３、１９４とビ−ムベンダ１８３により４分割され、４
分割されたビ−ムのそれぞれは同様にしてミラー９１に
反射し、各干渉計１３２、１５２および１３３、１５３
と対応するレシーバ２１により測長される。上記の構成
により、テーブル１をサーボモータ３１、３２等により
Ｘ，Ｙ方向に移動しながら、干渉計１３２と同１５２お
よび干渉計１３３と同１５３等により同時測長を行なう
と、ミラー９２の非平面誤差，傾き誤差，アライメ
ント誤差、非直交度誤差等が測定できる。Interferometers 132, 152 and 133, 15
The laser beam branched to the 3 side is the beam splitter 19
3, 194 and beam vendor 183 divides into 4
Each of the divided beams is similarly reflected by the mirror 91, and each of the interferometers 132, 152 and 133, 153.
Is measured by the receiver 21 corresponding to. With the above configuration, when the table 1 is moved in the X and Y directions by the servo motors 31, 32 and the like, and the simultaneous measurement is performed by the interferometers 132 and 152 and the interferometers 133 and 153, the mirror 92 is not measured. Planar error, tilt error, alignment error, non-orthogonality error, etc. can be measured.
【００３３】さらに、傾斜測定器８が検出するウェハ２
の傾斜値と、ミラー９１の傾斜量（干渉計１３２の値−
干渉計１５２の値）／（レーザ光軸間距離）とを比較す
ることにより、テーブル１の支持状態や熱膨張によの変
化により生じるたわみ誤差や，アライメント誤差等
を測定することができる。Further, the wafer 2 detected by the tilt measuring device 8
And the tilt amount of the mirror 91 (the value of the interferometer 132 −
By comparing (value of interferometer 152) / (distance between laser optical axes) with each other, it is possible to measure a deflection error, an alignment error, and the like caused by a change in the support state of the table 1 and thermal expansion.
【００３４】図４は上記各誤差量によりテーブル１の位
置を補正する本発明の位置決め装置のブロック図であ
る。制御用計算機２３は各干渉計１３１〜１３３および
同１５１〜１５３の信号をミラー９１、９２等の位置デ
−タに変換し、同時にその補正値２５を算出して各位置
デ−タを補正し、各ミラ−の現在値２６を算出する。ま
た、制御用計算機２３はステージ駆動機構３の目標値２
４を生成して上記現在値２６と比較し、各ミラ−の位置
誤差デ−タを生成する。Ｄ／Ａ変換器２７はこの位置誤
差デ−タをアナログ変換し、ドライバー２８を介してス
テージ駆動機構３を駆動し、各位置誤差デ−タがゼロに
収斂するようにする。FIG. 4 is a block diagram of the positioning apparatus of the present invention for correcting the position of the table 1 according to the above-mentioned error amounts. The control computer 23 converts the signals from the interferometers 131 to 133 and 151 to 153 into position data for the mirrors 91, 92, etc., and at the same time calculates a correction value 25 to correct each position data. , The current value 26 of each mirror is calculated. In addition, the control computer 23 determines that the target value 2 of the stage drive mechanism 3 is 2
4 is generated and compared with the current value 26 to generate the position error data of each mirror. The D / A converter 27 converts this position error data into an analog signal and drives the stage drive mechanism 3 via the driver 28 so that each position error data converges to zero.
【００３５】[0035]
【発明の効果】本発明により、ウエハを搭載するテ−ブ
ル上のミラーの非直交性、傾きや、テ−ブルの支持状態
や熱膨張等による変形（たわみ）量、レ−ザ干渉計のア
ライメント誤差等を検出してアッベの誤差を算出するこ
とができる。さらに、ミラーの非平面度やヨ−イング量
等の分布を検出し、これらをテ−ブルの位置情報に関連
づけて記憶することができる。According to the present invention, the non-orthogonality and tilt of the mirror on the table on which the wafer is mounted, the amount of deformation (deflection) due to the supporting state of the table and thermal expansion, and the laser interferometer. The Abbe error can be calculated by detecting the alignment error and the like. Further, it is possible to detect the distribution of the non-flatness of the mirror, the yawing amount, etc., and store them in association with the position information of the table.
【００３６】また、上記アッベの誤差やミラーの非平面
度、ヨ−イング量等によりレ−ザ干渉計の距離測定誤差
を補正することができる。さらに、レ−ザ光の波長変動
を算出してレ−ザ干渉計の距離測定誤差を補正すること
ができる。また、上記テ−ブルを３点支持するアクチュ
エ−タにより、ウエハの傾きを制御することができる。Further, the distance measurement error of the laser interferometer can be corrected by the Abbe error, the non-flatness of the mirror, the yawing amount and the like. Further, the wavelength variation of the laser light can be calculated to correct the distance measurement error of the laser interferometer. Further, the tilt of the wafer can be controlled by an actuator that supports the table at three points.
【図１】本発明の位置決め装置の主要部を示す斜視図で
ある。FIG. 1 is a perspective view showing a main part of a positioning device of the present invention.
【図２】テ−ブルのたわみを説明する断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the deflection of a table.
【図３】本発明によるレーザ測長系の斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of a laser measuring system according to the present invention.
【図４】本発明によるレーザ測長系の制御系を示すブロ
ック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a control system of a laser measuring system according to the present invention.
【図５】投影露光装置の主要部を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing a main part of the projection exposure apparatus.
【図６】位置決め装置における各種の位置誤差原因を解
説する平面図である。FIG. 6 is a plan view explaining various causes of position errors in the positioning device.
【図７】アッベの誤差を説明する断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating an Abbe error.
【図８】各種の誤差要因と位置誤差間の因果関係図であ
る。FIG. 8 is a causal relationship diagram between various error factors and position errors.
１…テーブル，２…ウエハ，３１、３２…サーボモー
タ，５…レチィクル，６…露光照明系，７…縮小レン
ズ，８……傾斜測定器，９１、９２…ミラー，１０…保
持台，１２…アクチュエータ，１３１〜１３３、１５１
〜１５３…レーザ干渉計，１６…コーナキューブ，１８
１…ビームベンダ，１９１…ビームスプリッタ，２０…
レーザ，２１１…レシーバ，２２…λ／４板，２３…制
御用計算機。1 ... Table, 2 ... Wafer, 31, 32 ... Servo motor, 5 ... Reticle, 6 ... Exposure illumination system, 7 ... Reduction lens, 8 ... Tilt measuring device, 91, 92 ... Mirror, 10 ... Holding stand, 12 ... Actuator, 131-133, 151
... 153 ... Laser interferometer, 16 ... Corner cube, 18
1 ... Beam vendor, 191 ... Beam splitter, 20 ...
Laser, 211 ... Receiver, 22 ... λ / 4 plate, 23 ... Control computer.
Claims (9)
するテ−ブル上に互いに直行して設けた二つのミラーの
それぞれにレーザ光を入射し、上記二つのミラーからの
反射光をそれぞれの入射光とを比較して各ミラーの位置
あるいは位置の変化を測定する二つの測長手段を備えた
位置決め装置において、上記二つの測長手段の少なくと
も一方を上記ミラーの水平方向面に沿って所定の距離を
置いて配置した少なくとも二つのレーザ干渉器により構
成したことを特徴とする位置決め装置。1. A laser beam is incident on each of two mirrors that are provided orthogonally to each other on a table that holds a sample such as a semiconductor wafer in a horizontal direction, and the reflected light from each of the two mirrors is reflected. In a positioning device having two length measuring means for measuring the position or change in position of each mirror by comparing with incident light, at least one of the two length measuring means is provided along a horizontal surface of the mirror. A positioning device comprising at least two laser interferometers which are arranged at a distance of s.
向面に沿って所定の距離を置いて配置した少なくとも二
つのレーザ干渉器の一つを上記ミラーの上下方向に沿っ
て設けた一対のレーザ干渉器により構成したことを特徴
とする位置決め装置。2. A pair of lasers according to claim 1, wherein one of at least two laser interferometers arranged at a predetermined distance along the horizontal surface of the mirror is provided along the vertical direction of the mirror. A positioning device comprising an interferometer.
測長手段の一方を上記ミラーの上下方向に沿って設けた
一対のレーザ干渉器により構成し、上記二つの測長手段
の他方をミラーの上下方向に沿って設けた一対のレーザ
干渉器の２対により構成し、上記２対のレーザ干渉器の
それぞれをミラーの水平方向面に沿って所定の距離を置
いて配置したことを特徴とする位置決め装置。3. The one of the two length-measuring means according to claim 1 or 2, wherein one of the two length-measuring means comprises a pair of laser interferometers provided along the vertical direction of the mirror, and the other of the two length-measuring means is a mirror. And a pair of laser interferometers provided along the vertical direction of the mirror, and each of the two pairs of laser interferometers is arranged at a predetermined distance along the horizontal surface of the mirror. Positioning device.
上記可動テ−ブルの上部に上記半導体ウエハ等の試料の
傾斜を測定する傾斜測定器を設けたことを特徴とする位
置決め装置。4. The method according to any one of claims 1 to 3,
A positioning device, wherein an inclination measuring device for measuring the inclination of the sample such as the semiconductor wafer is provided on the movable table.
上記可動テ−ブルを３点にて支持して各支持点の高さを
別個に調整することのできるアクチュエ−タを備えたこ
とを特徴とする位置決め装置。5. The method according to any one of claims 1 to 4,
A positioning device comprising an actuator capable of supporting the movable table at three points and independently adjusting the height of each supporting point.
上記可動テ−ブルの自重によるたわみ量を算出する演算
手段と、上記ミラーの上下方向に沿って設けた一対のレ
ーザ干渉器により上記ミラーの傾斜角を算出する手段
と、上記たわみ量と上記ミラーの傾斜角よりアッベの誤
差量を算出する手段とを備えたことを特徴とする位置決
め装置。6. The method according to any one of claims 1 to 5,
Calculation means for calculating the amount of deflection of the movable table due to its own weight, means for calculating the tilt angle of the mirror by a pair of laser interferometers provided along the vertical direction of the mirror, the amount of deflection and the mirror. And a means for calculating an Abbe's error amount from the inclination angle of the positioning device.
上記可動テ−ブルを上記二つのミラーの一方の反射平面
に沿って移動させた際に上記各レーザ干渉器が測定する
上記各ミラーの位置情報より、少なくとも上記二つのミ
ラーの非直角度誤差とヨ−イング量とを算出する手段を
備えたことを特徴とする位置決め装置。7. The method according to any one of claims 1 to 6,
From the position information of each mirror measured by each laser interferometer when the movable table is moved along one of the reflection planes of the two mirrors, at least the non-square angle error of the two mirrors A positioning device comprising means for calculating a yawing amount.
上記可動テ−ブルを上記二つのミラーの一方の反射平面
に沿って移動させた際に上記ミラーの上下方向に沿って
設けた一対のレーザ干渉器が検出する上記各ミラーの非
平面情報を記憶する手段を備えたことを特徴とする位置
決め装置。8. The method according to claim 2, wherein
The non-planar information of each mirror detected by a pair of laser interferometers provided along the vertical direction of the mirror when the movable table is moved along the reflecting plane of one of the two mirrors is stored. A positioning device comprising:
気圧計測手段または気圧計測手段と気温計測手段と、気
圧値または気圧値と気温値度とより上記レ−ザの波長変
化分を算定して上記各レーザ干渉器の距離測定値を修正
する手段とを備えたことを特徴とする位置決め装置。9. The method according to claim 1, wherein
An atmospheric pressure measuring unit or an atmospheric pressure measuring unit and an air temperature measuring unit, and a unit for calculating a wavelength change amount of the laser from the atmospheric pressure value or the atmospheric pressure value and the atmospheric temperature value and correcting the distance measurement value of each laser interferometer. A positioning device comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11879892A JP2816272B2 (en) | 1992-05-12 | 1992-05-12 | Positioning device |
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Publications (2)
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|---|---|
| JPH05315221A true JPH05315221A (en) | 1993-11-26 |
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-
1992
- 1992-05-12 JP JP11879892A patent/JP2816272B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JP2816272B2 (en) | 1998-10-27 |
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