JPH0658410B2 - ステ−ジ装置 - Google Patents
ステ−ジ装置Info
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- JPH0658410B2 JPH0658410B2 JP61118832A JP11883286A JPH0658410B2 JP H0658410 B2 JPH0658410 B2 JP H0658410B2 JP 61118832 A JP61118832 A JP 61118832A JP 11883286 A JP11883286 A JP 11883286A JP H0658410 B2 JPH0658410 B2 JP H0658410B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stage
- leveling
- wafer
- reference plane
- points
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
- G03F7/70716—Stages
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Details Of Measuring And Other Instruments (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体ウェハ等の基板を載置して２次元移動さ
せるとともに、この基板を所定の平面に対して傾斜（レ
ベリング）させる機構を有するステージ装置に関する。
せるとともに、この基板を所定の平面に対して傾斜（レ
ベリング）させる機構を有するステージ装置に関する。
（従来の技術） 半導体ウェハ等の処理プロセスの中で特に重要な工程
は、フォトリングラフィと呼ばれる焼き付け転写工程で
ある。この工程では従来より種々の露光装置が使われて
きたが、集積度の急速な向上、線幅の微細化の進歩に伴
って、現在主流となっている露光装置は縮小投影型露光
装置、所謂ステッパーと呼ばれる装置である。この装置
レチクル（フォトマスクの原版）に形成されたパターン
を投影レンズを介してウェハ上のフォトレジスト層に露
光するものであり、一回の露光フィールドがウェハサイ
ズよりも小さいため、ウェハを載置するステージを２次
元的に移動させて、ステージアンドリピート方式で露光
する。このステッパーでは、投影レンズの解像限界を年
々高める必要があり、大きいＮ．Ａ．と広いフィールド
とを同時に満足する要求が高まってきている。しかしな
がら高Ｎ．Ａ．で広いフィールドの投影レンズは必然的
に焦点深度が浅くなるため、露光フィールド内の全面で
常に正確な焦点合わせを行うためのマージンはかなり厳
しくなってきている。ところで露光すべきウェハの表面
ウェハステージの移動平面（換言すると、レチクルパタ
ーンの結像平面）に対して常に平行になるように設定さ
れることは少なく、ウェハチャックの平面性、ウェハ自
体の平面性等を考慮すると、フィールド内の両脇で焦点
深度以上に傾いてしまうことがある。そこでウェハステ
ージ上でウェハの傾きを微小量調整できる機構、所謂ウ
ェハレベリング機構を備えたステッパーが、例えば特開
昭５５−１３４８１２号公報等に開示されている。ここ
に開示された従来のウェハレベリング機構では、投影レ
ンズを介してフィールド内の複数点で投影結像面とウェ
ハ表面との光軸方向のずれ量を求め、これから傾き方向
および傾き量を検出する、所謂ＴＴＬレベリングセンサ
ーを設け、このセンサーからの検出信号に基づいて、ウ
ェハをレベリングするものである。
は、フォトリングラフィと呼ばれる焼き付け転写工程で
ある。この工程では従来より種々の露光装置が使われて
きたが、集積度の急速な向上、線幅の微細化の進歩に伴
って、現在主流となっている露光装置は縮小投影型露光
装置、所謂ステッパーと呼ばれる装置である。この装置
レチクル（フォトマスクの原版）に形成されたパターン
を投影レンズを介してウェハ上のフォトレジスト層に露
光するものであり、一回の露光フィールドがウェハサイ
ズよりも小さいため、ウェハを載置するステージを２次
元的に移動させて、ステージアンドリピート方式で露光
する。このステッパーでは、投影レンズの解像限界を年
々高める必要があり、大きいＮ．Ａ．と広いフィールド
とを同時に満足する要求が高まってきている。しかしな
がら高Ｎ．Ａ．で広いフィールドの投影レンズは必然的
に焦点深度が浅くなるため、露光フィールド内の全面で
常に正確な焦点合わせを行うためのマージンはかなり厳
しくなってきている。ところで露光すべきウェハの表面
ウェハステージの移動平面（換言すると、レチクルパタ
ーンの結像平面）に対して常に平行になるように設定さ
れることは少なく、ウェハチャックの平面性、ウェハ自
体の平面性等を考慮すると、フィールド内の両脇で焦点
深度以上に傾いてしまうことがある。そこでウェハステ
ージ上でウェハの傾きを微小量調整できる機構、所謂ウ
ェハレベリング機構を備えたステッパーが、例えば特開
昭５５−１３４８１２号公報等に開示されている。ここ
に開示された従来のウェハレベリング機構では、投影レ
ンズを介してフィールド内の複数点で投影結像面とウェ
ハ表面との光軸方向のずれ量を求め、これから傾き方向
および傾き量を検出する、所謂ＴＴＬレベリングセンサ
ーを設け、このセンサーからの検出信号に基づいて、ウ
ェハをレベリングするものである。
（発明が解決しようとする問題点） ところが従来の方式では、ウェハをレベリングした後に
アライメントずれ（レチクルパターンの投影像とウェハ
上の露光すべき領域との重ね合わせのずれ）が生じる可
能性がある。しかしながら投影レンズを介したＴＴＬア
ライメントと、ＴＴＬレベリングとを同時に行なえば、
露光ショット毎にアライメント誤差なく重ね合わせ露光
できるので、その限りにおいては問題とならない。その
代わりに各ショット毎にアライメントを行う必要か生
じ、これはスループットの低下を引き起す。また一般に
現在開発されているＴＴＬ方式のレベリングセンサー
は、検出対象がウェハであることから、その表面の状態
の影響を強く受けることがあり、必ずしも最適な検出方
式ではないとも言える。
アライメントずれ（レチクルパターンの投影像とウェハ
上の露光すべき領域との重ね合わせのずれ）が生じる可
能性がある。しかしながら投影レンズを介したＴＴＬア
ライメントと、ＴＴＬレベリングとを同時に行なえば、
露光ショット毎にアライメント誤差なく重ね合わせ露光
できるので、その限りにおいては問題とならない。その
代わりに各ショット毎にアライメントを行う必要か生
じ、これはスループットの低下を引き起す。また一般に
現在開発されているＴＴＬ方式のレベリングセンサー
は、検出対象がウェハであることから、その表面の状態
の影響を強く受けることがあり、必ずしも最適な検出方
式ではないとも言える。
ところで各ショット毎にアライメントを行なうステップ
アンドリピート方式の他に、ウェハのグローバルアライ
メント後、設計上予め決められたショット位置のみに基
づいてウェハステージを位置決めし、その位置でただち
に露光を行なう方式も知られている。この方式は最もス
ループットが高く、半導体メモリ等の量産ＩＣの製造に
適している。この場合、スループットを低下させること
なく、ウェハレベリングを行なうためには、ショット毎
のアライメントを省略することが望ましい。このために
は、１ショットに対するウェハステージのステッピング
の後にレベリングを行なっても、ウェハの横ずれが起き
ないような構成にしておく必要があるが、従来ではその
ような使用方法を前提としていないため、横ずれに対す
る保証が必ずしも確実でないといった欠点があった。
アンドリピート方式の他に、ウェハのグローバルアライ
メント後、設計上予め決められたショット位置のみに基
づいてウェハステージを位置決めし、その位置でただち
に露光を行なう方式も知られている。この方式は最もス
ループットが高く、半導体メモリ等の量産ＩＣの製造に
適している。この場合、スループットを低下させること
なく、ウェハレベリングを行なうためには、ショット毎
のアライメントを省略することが望ましい。このために
は、１ショットに対するウェハステージのステッピング
の後にレベリングを行なっても、ウェハの横ずれが起き
ないような構成にしておく必要があるが、従来ではその
ような使用方法を前提としていないため、横ずれに対す
る保証が必ずしも確実でないといった欠点があった。
（問題点を解決するための手段） 本発明においては、所定の基準平面内で２次元移動する
ＸＹステージと、このＸＹステージの上に設けられ、基
準平面とほぼ垂直なＺ方向に微動するＺステージと、Ｚ
ステージの上に設けられ、基準平面に対して任意の傾斜
運動を行なうレベリングステージとによってステージ基
本部が構成される。そしてＺステージに設けられら反射
鏡（平面鏡）に光ビームを照射して、ステージ基本部の
Ｘ又はＹ方向の位置を計測する光波干渉測長器（レーザ
干渉計）が設けられ、この干渉計の測長軸（レーザ光束
の中心）は基準平面に含まれるように設定される。レベ
リングステージの複数点、（例えば３つの動作点）の夫
々をＺ方向に駆動する手段によって、レベリングステー
ジを任意の方向に傾斜させる。さらにその駆動点が所定
のニュートラル状態（例えば動作点がＺ方向の移動スト
ロークの中心にある状態）のとき、動作点がほぼ基準平
面内に位置するように構成する。
ＸＹステージと、このＸＹステージの上に設けられ、基
準平面とほぼ垂直なＺ方向に微動するＺステージと、Ｚ
ステージの上に設けられ、基準平面に対して任意の傾斜
運動を行なうレベリングステージとによってステージ基
本部が構成される。そしてＺステージに設けられら反射
鏡（平面鏡）に光ビームを照射して、ステージ基本部の
Ｘ又はＹ方向の位置を計測する光波干渉測長器（レーザ
干渉計）が設けられ、この干渉計の測長軸（レーザ光束
の中心）は基準平面に含まれるように設定される。レベ
リングステージの複数点、（例えば３つの動作点）の夫
々をＺ方向に駆動する手段によって、レベリングステー
ジを任意の方向に傾斜させる。さらにその駆動点が所定
のニュートラル状態（例えば動作点がＺ方向の移動スト
ロークの中心にある状態）のとき、動作点がほぼ基準平
面内に位置するように構成する。
さらに特定の実施態様によれば、基準平面はレベリング
ステージ上に載置されるウェハ等の基板の表面とほぼ一
致させられ、さらにまた投影光学系のレチクルパターン
の結像面とも一致させられている。
ステージ上に載置されるウェハ等の基板の表面とほぼ一
致させられ、さらにまた投影光学系のレチクルパターン
の結像面とも一致させられている。
（作 用） 上記構成によって、レベリングステージを傾斜させたと
きに生じる基板の横ずれはコサイン・エラー(cos・erro
r)成分だけで最も少なくなり、例えば基板上の周辺のシ
ョット領域と中心付近のショット領域とで生じる横ずれ
量の差はほとんど無視することができる。このためショ
ット領域の基板上での位置によらず、レベリングセンサ
ーにより検出された傾斜量だけレベリングを行なうだけ
で、アライメント精度（重ね合わせ精度）を狂わすこと
のない露光が達成される。さらに各ショット毎のレベリ
ング、所謂イーチショットレベリング以外にも、ウェハ
全体の１度のレベリング、所謂グローバルレベリングの
際にも同様である。
きに生じる基板の横ずれはコサイン・エラー(cos・erro
r)成分だけで最も少なくなり、例えば基板上の周辺のシ
ョット領域と中心付近のショット領域とで生じる横ずれ
量の差はほとんど無視することができる。このためショ
ット領域の基板上での位置によらず、レベリングセンサ
ーにより検出された傾斜量だけレベリングを行なうだけ
で、アライメント精度（重ね合わせ精度）を狂わすこと
のない露光が達成される。さらに各ショット毎のレベリ
ング、所謂イーチショットレベリング以外にも、ウェハ
全体の１度のレベリング、所謂グローバルレベリングの
際にも同様である。
（実施例） 以下、本発明の実施例を第１図、第２図を参照にして説
明する。第１図は本実施例のステージ装置の構成を示す
平面図、第２図は第１図のＸ方向の測定軸に沿った部分
断面図である。このステージ装置はステッパーに適用さ
れるものであり、第２図に示すようにステージのＸＹ移
動平面に対して垂直な光軸ＡＸを有する投影レンズ１が
設けられている。投影レンズ１によるレチクル（不図
示）のパターン投影像は結像面ＩＭに形成される。この
結像面ＩＭは装置上予め定められた基準平面Ｒ（ＸＹ平
面と平行）と一致している。さて露光すべきウェハＷは
基準平面Ｒに対して任意方向に傾斜可能なレベリングス
テージ２上にウェハチャック（不図示）を介して保持さ
れる。レベリングステージ２はＺステージ４上に設けら
れており、Ｚステージ４は基準平面Ｒに沿ってＸ、Ｙ方
向に移動するＸＹステージ６上に設けられている。Ｚス
テージ４はＸＹステージ６に対してＺ方向（光軸ＡＸ方
向）にのみ移動するように構成され、このＺステージ４
の端部にはＸ方向のレーザ干渉式測長器（以下単に干渉
計と称する）１０用の平面鏡８が設けられている。平面
鏡８の反射面は基準平面Ｒと垂直であり、反射面上の点
０Ｘは基準平面Ｒに含まれるように配置され、点０Ｘを
通り反射面に垂直にレーザ干渉計１０からのレーザビー
ムが照射される。このレーザビームの中心線がステージ
のＸ方向の測定軸ＬＸである。レーザ干渉計１０にはレ
ーザ光源１２、ビームスプリッタ１４およびディテクタ
１６とが含まれ、固定鏡１８からの反射ビームと平面鏡
８からの反射ビームとをビームスプリッタ１４で合成す
ることにより干渉させ、ディテクタ１６でフリンジの変
化を計数する。第１図に示すように干渉計はＹ方向測定
用にも設けられ、その測定軸ＬＸはＸ方向に伸びた反射
面を有する平面鏡９と垂直になるように定められ、測定
軸ＬＸとＬＹは点Ｐで直交するとともに、この点Ｐに光
ＡＸが通るように定めてられる。尚、第１図、第２図と
もウェハＷの中心を、点Ｐに合わせたときの状態を示
し、ウェハＷには製造上の公差からｔだけの厚みムラが
あるものとする。
明する。第１図は本実施例のステージ装置の構成を示す
平面図、第２図は第１図のＸ方向の測定軸に沿った部分
断面図である。このステージ装置はステッパーに適用さ
れるものであり、第２図に示すようにステージのＸＹ移
動平面に対して垂直な光軸ＡＸを有する投影レンズ１が
設けられている。投影レンズ１によるレチクル（不図
示）のパターン投影像は結像面ＩＭに形成される。この
結像面ＩＭは装置上予め定められた基準平面Ｒ（ＸＹ平
面と平行）と一致している。さて露光すべきウェハＷは
基準平面Ｒに対して任意方向に傾斜可能なレベリングス
テージ２上にウェハチャック（不図示）を介して保持さ
れる。レベリングステージ２はＺステージ４上に設けら
れており、Ｚステージ４は基準平面Ｒに沿ってＸ、Ｙ方
向に移動するＸＹステージ６上に設けられている。Ｚス
テージ４はＸＹステージ６に対してＺ方向（光軸ＡＸ方
向）にのみ移動するように構成され、このＺステージ４
の端部にはＸ方向のレーザ干渉式測長器（以下単に干渉
計と称する）１０用の平面鏡８が設けられている。平面
鏡８の反射面は基準平面Ｒと垂直であり、反射面上の点
０Ｘは基準平面Ｒに含まれるように配置され、点０Ｘを
通り反射面に垂直にレーザ干渉計１０からのレーザビー
ムが照射される。このレーザビームの中心線がステージ
のＸ方向の測定軸ＬＸである。レーザ干渉計１０にはレ
ーザ光源１２、ビームスプリッタ１４およびディテクタ
１６とが含まれ、固定鏡１８からの反射ビームと平面鏡
８からの反射ビームとをビームスプリッタ１４で合成す
ることにより干渉させ、ディテクタ１６でフリンジの変
化を計数する。第１図に示すように干渉計はＹ方向測定
用にも設けられ、その測定軸ＬＸはＸ方向に伸びた反射
面を有する平面鏡９と垂直になるように定められ、測定
軸ＬＸとＬＹは点Ｐで直交するとともに、この点Ｐに光
ＡＸが通るように定めてられる。尚、第１図、第２図と
もウェハＷの中心を、点Ｐに合わせたときの状態を示
し、ウェハＷには製造上の公差からｔだけの厚みムラが
あるものとする。
さてレベリングステージ２には放射方向に伸びた３つの
アーム部２ａ、２ｂ、２ｃが一体に設けられている。ア
ーム部２ａ、２ｂ、２ｃはレベリングステージ２のウェ
ハ載置中心に関して約１２０゜の角度で配置され、各ア
ーム部２ａ、２ｂ、２ｃの夫々の下面にはドーナツ状の
同一の板バネ２０ａ、２０ｂ、２０ｃが基準平面Ｒにほ
ぼ一致するように配置されている。この板バネ２０ａ、
２０ｂ、２０ｃは円形である必要もないが、弾性変形の
対称性がよいため、ここでは円形とする。板バネ２０ａ
（２０ｂ、２０ｃについても同様）は互いに１８０゜離
れた２カ所２１ａ、２１ｂでアーム部２ａと固定（ビス
止め）されている。また板バネ２０ａの固定点２１ａ、
２１ｂから互いに約９０゜離れた２カ所２１ｃ、２１ｄ
は、Ｚステージ４と一体の固定部材２４に固定（ビス止
め）されている。他の板バネ２０ｂ、２０ｃについても
同様である。従ってレベリングステージ２は３カ所の板
バネ２０ａ、２０ｂ、２０ｃを介して、Ｚステージ４上
に支承され、各板バネの中心点ＯＡ、ＯＢ、ＯＣの夫々
をウェハ載置中心から一定距離の円周ＣＣ上に位置する
ように定め、かつこの３点を基準平面Ｒ内に定めるよう
にしたとき、この状態をニュートラル状態とすれば、こ
のときウェハチャック上のウェハ載置面（又はレベリン
グステージ上のチャック保持面）は基準平面Ｒと平行に
なるように調整されている。
アーム部２ａ、２ｂ、２ｃが一体に設けられている。ア
ーム部２ａ、２ｂ、２ｃはレベリングステージ２のウェ
ハ載置中心に関して約１２０゜の角度で配置され、各ア
ーム部２ａ、２ｂ、２ｃの夫々の下面にはドーナツ状の
同一の板バネ２０ａ、２０ｂ、２０ｃが基準平面Ｒにほ
ぼ一致するように配置されている。この板バネ２０ａ、
２０ｂ、２０ｃは円形である必要もないが、弾性変形の
対称性がよいため、ここでは円形とする。板バネ２０ａ
（２０ｂ、２０ｃについても同様）は互いに１８０゜離
れた２カ所２１ａ、２１ｂでアーム部２ａと固定（ビス
止め）されている。また板バネ２０ａの固定点２１ａ、
２１ｂから互いに約９０゜離れた２カ所２１ｃ、２１ｄ
は、Ｚステージ４と一体の固定部材２４に固定（ビス止
め）されている。他の板バネ２０ｂ、２０ｃについても
同様である。従ってレベリングステージ２は３カ所の板
バネ２０ａ、２０ｂ、２０ｃを介して、Ｚステージ４上
に支承され、各板バネの中心点ＯＡ、ＯＢ、ＯＣの夫々
をウェハ載置中心から一定距離の円周ＣＣ上に位置する
ように定め、かつこの３点を基準平面Ｒ内に定めるよう
にしたとき、この状態をニュートラル状態とすれば、こ
のときウェハチャック上のウェハ載置面（又はレベリン
グステージ上のチャック保持面）は基準平面Ｒと平行に
なるように調整されている。
さてアーム部２ａの下部には板バネ２０ａの内抜き部を
貫通してラジアルベアリング（ローラ）２６が回転自在
に軸支されている。ラジアルベアリング２６はテーパ付
のナット２８に当接し、ナット２８はＺステージ４に固
定されたモータ３０により回転するリードネジ３２に螺
合している。従ってモータ３０の回転によりラジアルベ
アリング２６のナット２８のテーパ部との当接位置が変
化し、ベアリング２６は第２図中Ｚ方向に移動する。
尚、このベアリング２６のＺ方向の可動範囲の中心をニ
ュートラル状態に設定する。この構成は他の２本のアー
ム部２ｂ、２ｃについても全く同じに組み込まれてい
る。このように３カ所に設けられたモータを任意に駆動
することによって、レベリングステージ２を任意の方向
に傾斜させることができる。この際、板バネ２０ａ、２
０ｂ、２０ｃはＺ方向には弾性変形できるが、Ｘ、Ｙ方
向に関しては全く変位しないものであり、３カ所の板バ
ネがレベリングステージの周囲に均等に配置されている
こともあって、レベリング動作に伴なうウェハＷの中心
の位置ずれ（横ずれ）は生じない。またこの時、レベリ
ングに伴なう板バネ２０ａ、２０ｂ、２０ｃの変形中心
点（点ＯＡ、ＯＢ、ＯＣ）の夫々は基準平面Ｒ内ではず
れることはないが、Ｚ方向に関しては極わずかではある
が基準平面Ｒからずれてくる。このため、投影レンズ１
の結像面ＩＭに対してウェハＷの表面がθだけ傾いてい
て、その傾きθを零に補正するようにレベリングした場
合、ウェハＷの被露光表面のＸＹ座標系（レーザ干渉系
によって規定される直交座標系）に対するずれ量は傾き
角θのコサイン（COS）成分のみできいてくる。尚、第
２図には示していないが、アーム部２ａとＺステージ４
との間には、ラジアルベアリング２６を常にナット２８
のテーパ部に当接させるための引張りバネが張設されて
いる。
貫通してラジアルベアリング（ローラ）２６が回転自在
に軸支されている。ラジアルベアリング２６はテーパ付
のナット２８に当接し、ナット２８はＺステージ４に固
定されたモータ３０により回転するリードネジ３２に螺
合している。従ってモータ３０の回転によりラジアルベ
アリング２６のナット２８のテーパ部との当接位置が変
化し、ベアリング２６は第２図中Ｚ方向に移動する。
尚、このベアリング２６のＺ方向の可動範囲の中心をニ
ュートラル状態に設定する。この構成は他の２本のアー
ム部２ｂ、２ｃについても全く同じに組み込まれてい
る。このように３カ所に設けられたモータを任意に駆動
することによって、レベリングステージ２を任意の方向
に傾斜させることができる。この際、板バネ２０ａ、２
０ｂ、２０ｃはＺ方向には弾性変形できるが、Ｘ、Ｙ方
向に関しては全く変位しないものであり、３カ所の板バ
ネがレベリングステージの周囲に均等に配置されている
こともあって、レベリング動作に伴なうウェハＷの中心
の位置ずれ（横ずれ）は生じない。またこの時、レベリ
ングに伴なう板バネ２０ａ、２０ｂ、２０ｃの変形中心
点（点ＯＡ、ＯＢ、ＯＣ）の夫々は基準平面Ｒ内ではず
れることはないが、Ｚ方向に関しては極わずかではある
が基準平面Ｒからずれてくる。このため、投影レンズ１
の結像面ＩＭに対してウェハＷの表面がθだけ傾いてい
て、その傾きθを零に補正するようにレベリングした場
合、ウェハＷの被露光表面のＸＹ座標系（レーザ干渉系
によって規定される直交座標系）に対するずれ量は傾き
角θのコサイン（COS）成分のみできいてくる。尚、第
２図には示していないが、アーム部２ａとＺステージ４
との間には、ラジアルベアリング２６を常にナット２８
のテーパ部に当接させるための引張りバネが張設されて
いる。
さらに上記のような構成において第２図に示すようにウ
ェハＷのあつみ許容値によりウェハにはｔなるバラツキ
がある。このため基準平面Ｒは予めバラツキｔの中心的
な値（ｔ／２）となるように設定される。従って例えば
特開昭５６−４２２０５号公報、又は特開昭５８−１１
３７０６号公報に開示されているようなオフ・アクシス
方式のフォーカスセンサー（あるいはレベリングセンサ
ー）により、点Ｐにおけるウェハ表面の高さを検出し、
結像面ＩＭとウェハ表面とが一致するようにＺステージ
４をＺ方向にサーボ制御する場合、板バネ２０ａ、２０
ｂ、２０ｃの変形中心点ＯＡ、ＯＢ、ＯＣは最大ｔ／２
の量だけ基準平面ＲからＺ方向にずれることになる。こ
のため傾き角θまでレベリング補正した場合に発生し得
るウェハＷのＸＹ座標系における横ずれ量はｔ／２・ s
inθである。
ェハＷのあつみ許容値によりウェハにはｔなるバラツキ
がある。このため基準平面Ｒは予めバラツキｔの中心的
な値（ｔ／２）となるように設定される。従って例えば
特開昭５６−４２２０５号公報、又は特開昭５８−１１
３７０６号公報に開示されているようなオフ・アクシス
方式のフォーカスセンサー（あるいはレベリングセンサ
ー）により、点Ｐにおけるウェハ表面の高さを検出し、
結像面ＩＭとウェハ表面とが一致するようにＺステージ
４をＺ方向にサーボ制御する場合、板バネ２０ａ、２０
ｂ、２０ｃの変形中心点ＯＡ、ＯＢ、ＯＣは最大ｔ／２
の量だけ基準平面ＲからＺ方向にずれることになる。こ
のため傾き角θまでレベリング補正した場合に発生し得
るウェハＷのＸＹ座標系における横ずれ量はｔ／２・ s
inθである。
よって本実施例のレベリング機構において、レーザ干渉
計によって計測し得る最小読取値以下にコサインエラー
量とサインエラー量とを見積っておけば、その範囲内に
おいては、レベリング時の水平方向のウェハの横ずれを
無視することが出来る。
計によって計測し得る最小読取値以下にコサインエラー
量とサインエラー量とを見積っておけば、その範囲内に
おいては、レベリング時の水平方向のウェハの横ずれを
無視することが出来る。
そこで、レーザ干渉計の分解能を０．０２μｍとしてコ
サインエラー量ΔＣＯを算出してみる。ここで板バネ２
０ａの変形中心点ＯＡから最も遠くに位置するウェハＷ
上の露光ショット（加工点）までの距離をＬとすれば、
コサインエラー量ΔＣＯは、 ΔＣＯ≒Ｌ（１− cosθ）≦０．０２μｍ で表わされる。距離Ｌはウェハサイズによって異なるが
現在多用されている６インチウェハの場合、Ｌ＝２００
mm程度になる。従ってΔＣＯ≦０．０２μｍを満足する
傾き角の最大値は、θ≒１．５′までである。
サインエラー量ΔＣＯを算出してみる。ここで板バネ２
０ａの変形中心点ＯＡから最も遠くに位置するウェハＷ
上の露光ショット（加工点）までの距離をＬとすれば、
コサインエラー量ΔＣＯは、 ΔＣＯ≒Ｌ（１− cosθ）≦０．０２μｍ で表わされる。距離Ｌはウェハサイズによって異なるが
現在多用されている６インチウェハの場合、Ｌ＝２００
mm程度になる。従ってΔＣＯ≦０．０２μｍを満足する
傾き角の最大値は、θ≒１．５′までである。
一方、ウェハの厚みのバラツキｔにより生じるサインエ
ラー量ΔＳｉは、 ΔＳｉ≒ｔ／２・ sinθ≦０．０２μｍ で表わされる。バラツキｔは６インチウェハの場合５０
μｍ程度であるから、ΔＳｉ≦０．０２μｍを満足する
傾き角θの最大値は、θ≒２．７′までである。
ラー量ΔＳｉは、 ΔＳｉ≒ｔ／２・ sinθ≦０．０２μｍ で表わされる。バラツキｔは６インチウェハの場合５０
μｍ程度であるから、ΔＳｉ≦０．０２μｍを満足する
傾き角θの最大値は、θ≒２．７′までである。
従ってサインエラー量、コサインエラー量の双方を考慮
してマージンを見込み、θ＝１．２′までイーチレベリ
ングを行なうとすれば、１回の露光ショットの領域を直
径２０mmとして、露光ショット両脇で７μｍ相当の傾斜
までレベリング補正できることになる。
してマージンを見込み、θ＝１．２′までイーチレベリ
ングを行なうとすれば、１回の露光ショットの領域を直
径２０mmとして、露光ショット両脇で７μｍ相当の傾斜
までレベリング補正できることになる。
以上本実施例のレベリング機構では、レベリングステー
ジ２の動作点は、板バネ２０ａ、２０ｂ、２０ｃの変形
中心点ＯＡ、ＯＢ、ＯＣであり、その動作点がニュート
ラル状態のとき基準平面Ｒと一致するように定められて
いるから、レベリング時のウェハの横ずれ量を許容値以
下にするための傾き角θはコサインエラー量で支配的に
決定されるのみであり、θの許容範囲が最も大きく取れ
る構造となっている。このためウェハのフラットネスが
悪化した場合でも、特開昭５８−１１３７０６号公報に
開示されたレベリングセンサーからの検出信号に基づい
てレベリングステージ２の傾斜量をサーボ（クローズ）
制御することによって、常に最良の解像状態で露光が行
なえる。
ジ２の動作点は、板バネ２０ａ、２０ｂ、２０ｃの変形
中心点ＯＡ、ＯＢ、ＯＣであり、その動作点がニュート
ラル状態のとき基準平面Ｒと一致するように定められて
いるから、レベリング時のウェハの横ずれ量を許容値以
下にするための傾き角θはコサインエラー量で支配的に
決定されるのみであり、θの許容範囲が最も大きく取れ
る構造となっている。このためウェハのフラットネスが
悪化した場合でも、特開昭５８−１１３７０６号公報に
開示されたレベリングセンサーからの検出信号に基づい
てレベリングステージ２の傾斜量をサーボ（クローズ）
制御することによって、常に最良の解像状態で露光が行
なえる。
尚、第１図に示した配置でＸ方向用のレーザ干渉計１０
の反射鏡８をＺステージ４の右端に取り付けた構造とす
ると、ＺステージのＸ方向の寸法サイズが若干小さくな
り、軽量化できるといった利点がある。
の反射鏡８をＺステージ４の右端に取り付けた構造とす
ると、ＺステージのＸ方向の寸法サイズが若干小さくな
り、軽量化できるといった利点がある。
（発明の効果） 以上本発明によれば、Ｚステージとは別に傾斜専用のレ
ベリング（チルティング）ステージを設け、Ｚステージ
に干渉計用の平面鏡を設けるようにしたので、レベリン
グに伴なう干渉計の動作への不安定要因がなく、常に正
確な位置計測ができる。さらにこのような構造である
と、レベリングに伴なうウェハの横ずれ（干渉計の計測
値からのずれ）を生じやすいが、レベリングステージの
複数の動作点が、ニュートラル状態のとき干渉計の測定
軸によって規定される基準平面内に位置するように定め
たので、実用上横ずれ量は無視し得る程度に小さくでき
るといった効果が得られる。
ベリング（チルティング）ステージを設け、Ｚステージ
に干渉計用の平面鏡を設けるようにしたので、レベリン
グに伴なう干渉計の動作への不安定要因がなく、常に正
確な位置計測ができる。さらにこのような構造である
と、レベリングに伴なうウェハの横ずれ（干渉計の計測
値からのずれ）を生じやすいが、レベリングステージの
複数の動作点が、ニュートラル状態のとき干渉計の測定
軸によって規定される基準平面内に位置するように定め
たので、実用上横ずれ量は無視し得る程度に小さくでき
るといった効果が得られる。
第１図は本発明の実施例によるステージ装置の構成を示
す平面図、第２図は第１図中のＸ方向の測定軸に沿った
部分断面図である。 （主要部分の符号の説明） １……投影レンズ、２……レベリングステージ、 ４……Ｚステージ、６……ＸＹステージ、 ８、９……平面反射鏡、 １０……レーザ干渉式測長器、 ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ……ドーナツ状の板バネ、 ２６……ラジアルベアリング、 ２８……テーパ付ナット、３２……リードネジ、 ３０……モータ、ＬＸ、ＬＹ……測定軸、 Ｒ……基準平面、Ｗ……ウェハ
す平面図、第２図は第１図中のＸ方向の測定軸に沿った
部分断面図である。 （主要部分の符号の説明） １……投影レンズ、２……レベリングステージ、 ４……Ｚステージ、６……ＸＹステージ、 ８、９……平面反射鏡、 １０……レーザ干渉式測長器、 ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ……ドーナツ状の板バネ、 ２６……ラジアルベアリング、 ２８……テーパ付ナット、３２……リードネジ、 ３０……モータ、ＬＸ、ＬＹ……測定軸、 Ｒ……基準平面、Ｗ……ウェハ
Claims (2)
- 【請求項１】被処理基板を保持するとともに、該基板を
予め定められた基準平面内で２次元的に移動させるため
のＸＹステージと、該ＸＹステージに設けられ、前記基
準平面とほぼ垂直な方向に可動なＺステージと、前記基
準平面内に測長軸を有し、前記Ｚステージに設けられた
反射鏡に光ビームを照射することにより前記基板の位置
を計測する光波干渉測長器と、前記Ｚステージに設けら
れ、前記基板を前記基準平面に対して任意の方向に傾斜
可能なレベリングステージと、該レベリングステージの
所定の複数点の各々を前記基準平面とほぼ垂直な方向に
駆動する複数の駆動手段とを備え、該駆動手段が所定の
ニュートラル状態のとき前記複数点がほぼ前記基準平面
内に位置するように構成したことを特徴とするステージ
装置。 - 【請求項２】前記レベリングステージの複数点は、前記
ＸＹステージの移動方向に関して鋼性が高く、前記駆動
手段の駆動方向に関して所定の弾性力を有するバネ部材
の変形中心点としたことを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61118832A JPH0658410B2 (ja) | 1986-05-23 | 1986-05-23 | ステ−ジ装置 |
| US07/051,514 US4770531A (en) | 1986-05-23 | 1987-05-19 | Stage device with levelling mechanism |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61118832A JPH0658410B2 (ja) | 1986-05-23 | 1986-05-23 | ステ−ジ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62274201A JPS62274201A (ja) | 1987-11-28 |
| JPH0658410B2 true JPH0658410B2 (ja) | 1994-08-03 |
Family
ID=14746257
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61118832A Expired - Lifetime JPH0658410B2 (ja) | 1986-05-23 | 1986-05-23 | ステ−ジ装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4770531A (ja) |
| JP (1) | JPH0658410B2 (ja) |
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| US6411387B1 (en) | 1996-12-16 | 2002-06-25 | Nikon Corporation | Stage apparatus, projection optical apparatus and exposure method |
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| US4504144A (en) * | 1982-07-06 | 1985-03-12 | The Perkin-Elmer Corporation | Simple electromechanical tilt and focus device |
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-
1986
- 1986-05-23 JP JP61118832A patent/JPH0658410B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1987
- 1987-05-19 US US07/051,514 patent/US4770531A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4770531A (en) | 1988-09-13 |
| JPS62274201A (ja) | 1987-11-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |