JPH07135155A - ステージ装置 - Google Patents

ステージ装置

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Publication number
JPH07135155A
JPH07135155A JP5174912A JP17491293A JPH07135155A JP H07135155 A JPH07135155 A JP H07135155A JP 5174912 A JP5174912 A JP 5174912A JP 17491293 A JP17491293 A JP 17491293A JP H07135155 A JPH07135155 A JP H07135155A
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JP
Japan
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stage
coordinate system
dimensional coordinate
change amount
orthogonality
Prior art date
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Pending
Application number
JP5174912A
Other languages
English (en)
Inventor
Tadaaki Shinozaki
忠明 篠崎
Toshio Matsuura
敏男 松浦
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
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Publication of JPH07135155A publication Critical patent/JPH07135155A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691Handling of masks or workpieces

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)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Details Of Measuring And Other Instruments (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、ステージ装置において、実際のステ
ージの使用時にステージの2次元座標系の変化を有効に
検出する。 【構成】ステージ11上に基準マーク14を配置し、こ
の基準マーク14を第1の2次元座標系の変化量が補正
された第2の2次元座標系上で所定の位置関係で配置さ
れた少なくとも3個のマーク検出手段12A〜12Cで
検出し、座標変化量測定手段で基準マーク14検出時の
位置測定手段13X、13Yの測定結果と、マーク検出
手段12A〜12Cの所定の位置関係とに基づいて、第
1の2次元座標系と第2の2次元座標系との変化量α、
βを求めるようにしたことにより、変化量α、βと予め
設定された補正値との関係を必要に応じて検出し得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【目次】
以下の順序で本発明を説明する。 産業上の利用分野 従来の技術(図5及び図6) 発明が解決しようとする課題(図5及び図6) 課題を解決するための手段(図1) 作用(図1) 実施例(図1〜図4) 発明の効果
【0002】
【産業上の利用分野】本発明はステージ装置に関し、例
えば半導体製造用若しくは液晶デイスプレイ製造用露光
装置におけるXYステージに適用して好適なものであ
る。
【0003】
【従来の技術】従来、露光装置におけるXYステージの
位置決めは、XYステージに2つの平面鏡を互いに直角
をなすように固定し、これら2つの平面鏡にそれぞれ光
束を照射し、この光束の反射光に基づいて平面鏡までの
距離を測定することにより位置決めを行うようになされ
ている。この場合2つの平面鏡の取り付け誤差などの原
因によつて2つの平面鏡によつて決められるXYステー
ジの直交座標系のX軸とY軸が完全に直交していないこ
とがある。このような状態になると、レチクル上のパタ
ーンをXYステージ上に置かれた基板に露光する際、本
来の位置からずれて露光されてしまう。
【0004】このようなXYステージの位置決め誤差を
補正するため、従来は、図5の露光手順SP1に示すよ
うに、まずテスト露光を行つてXYステージの座標系の
直交度を測定し(ステツプSP1)、この結果得られる
直交度を補正値として設定し(ステツプSP2)、露光
動作を行うようになされていた(ステツプSP3)。実
際上このテスト露光では、図6に示すように、XYステ
ージ1上に置かれた基板2にXYステージ1のX軸、Y
軸に平行に数シヨツト露光して、この基板2を現像した
後1度目の露光より90°回転させてXYステージ1上に
置く。
【0005】続いて1度目の露光時に露光したシヨツト
の内の1つのX方向位置決め用マーク及び2つのY方向
位置決め用マークを用いて、基板2をX方向、Y方向及
び回転(θ)方向について位置合わせした後、1度目の
露光と同じシヨツト位置に露光し、この基板2を現像す
る。
【0006】この後、1度目(図中破線で示す)と2度
目(図中実線で示す)の露光のシヨツト内のX方向のバ
ーニアを読み取ることによつて、間隔Lの1度目と2度
目の露光のシヨツト位置のX方向のずれ量XA 、XB
求めるようになされ、このずれ量XA 、XB を用いた次
【数1】 によつてX軸に対するY軸の直交度αを近似的に求め、
この直交度αを補正値として露光動作を行うようになさ
れている。尚、ずれ量XA 、XB は、1度目のシヨツト
位置に対し、2度目のシヨツト位置が−X方向にずれて
いる場合を正とする。また直交度αは反時計回りの方向
を正とする。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところがこのようにテ
スト露光によつて予め直交度αを測定し、この測定結果
に基づいて補正値を設定する方法では、補正値自体を決
定した後に温度変化やメンテナンス時の衝撃等何らかの
原因でXYステージ1の座標系の直交度が変化した場合
に対応できないという問題点があつた。
【0008】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、実際のステージの使用時にステージの直交座標系の
変化を有効に検出し得るステージ装置を提案しようとす
るものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、平面内を2次元移動可能なステー
ジ11と、平面内の第1の2次元座標系でステージ11
の位置を測定する位置測定手段13X、13Y、15
X、15Yとを有し、第1の2次元座標系の変化量を所
定の補正値で補正して使用するステージ装置において、
ステージ11上に配置された基準マーク14と、第1の
2次元座標系の変化量が補正された第2の2次元座標系
に所定の位置関係で配置されると共に、基準マーク14
を検出する少なくとも3個のマーク検出手段12A〜1
2Cと、基準マーク14がマーク検出手段12A〜12
Cのそれぞれによつて検出された際の、位置測定手段1
3X、13Y、15X、15Yの測定結果と、マーク検
出手段12A〜12Cの所定の位置関係とに基づいて、
第1の2次元座標系の第2の2次元座標系に対する変化
量α、βを求める座標変化量測定手段とを設けるように
した。
【0010】また本発明においては、座標変化量測定手
段によつて測定される第1の2次元座標の変化量α、β
と、予め設定された補正値との差が所定値を超える場合
に、オペレータに報知する報知手段を設けるようにし
た。
【0011】また本発明においては、座標変化量測定手
段によつて測定される第1の2次元座標の変化量α、β
と、予め設定された補正値との差が所定値を超える場合
に、変化量を補正値として用いるようにした。
【0012】また本発明において、座標変化量測定手段
は、第1の2次元座標系の第2の2次元座標系に対する
変化量として、ステージの直交度α、ステージの回転ず
れ量β、ステージの伸縮及び又はステージの原点のシフ
トを測定するようにした。
【0013】
【作用】ステージ11上に基準マーク14を配置し、こ
の基準マーク14を第1の2次元座標系の変化量が補正
された第2の2次元座標系上に所定の位置関係で配置さ
れた少なくとも3個のマーク検出手段12A〜12Cで
検出し、座標変化量測定手段で基準マーク検出時の位置
測定手段13X、13Yの測定結果と、マーク検出手段
12A〜12Cの所定の位置関係とに基づいて、第1の
2次元座標系の第2の2次元座標系に対する変化量α、
βを求めるようにしたことにより、ステージ11の使用
時にステージ11の直交座標系の変化量α、βと予め設
定された補正値との関係を必要に応じて測定し得る。
【0014】
【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。
【0015】図1において10は全体として本発明によ
るステージ装置を適用した露光装置を示し、露光用の基
板が載置されるXYステージ11と理想的な直交座標系
に配置された3つのXY位置検出センサ12A、12
B、12Cを有して構成されている。3つのXY位置検
出センサ12A、12B、12Cのうち、第1及び第2
の位置検出センサ12A及び12B間は間隔A、第1及
び第3の位置検出センサ12A及び12C間は間隔Bに
選定され、それぞれ3つのXY位置検出センサ12A〜
12Cが一直線上に重ならないように配置されている。
【0016】またXYステージ11上には、レーザ干渉
計15X、15Yを用いて位置決めを行なうための2つ
の平面鏡13X及び13Yが互いに直角に固定されると
共に、XY位置検出センサ12A、12B、12Cによ
つて検出される例えば格子状の基準マーク14が形成さ
れている。尚、XYステージは、平面鏡13X、13Y
及びレーザ干渉計15X、15YによつてXY座標系
(第1の2次元座標系)内での位置を検出されながら移
動する。
【0017】このXY位置検出センサ12A、12B、
12Cは、予めテスト露光によつて求めた直交度を補正
した2次元座標系(第2の2次元座標系であり、後術の
X′Y′座標系)に基づいて配置されており、レーザ光
を垂直下方向に射出すると共に基準マーク14による回
折光をデイテクタで検出するようになされている。これ
によりXYステージ11を移動させて基準マーク14を
レーザ光に対して走査させ、デイテクタ出力のピークに
よつて基準マーク14がセンサの真下に存在することを
検出するようになされている。
【0018】この実施例の場合、基準マーク14が真下
に存在するときの、レーザ干渉計15X、15Yより得
られるXY座標値と、XY位置検出センサ12A、12
B、12Cの位置に応じたXY座標値を比較することに
より、XYステージ11の直交度や回転ずれ量を測定し
得るようになされている。
【0019】すなわち図2及び図3に示すように、XY
ステージ11の座標系の直交度や回転ずれ量を測定する
際、XYステージ11上の2つの平面鏡13X、13Y
によつて決定される、XY直交座標系のX軸に対するY
軸の直交度をαとし、X軸及びY軸の回転ずれ量をβと
する。直交度α及び回転ずれ量βは、反時計回り方向を
正とする。また3つのXY位置検出センサ12A、12
B、12Cによつて直交度0の理想的なX′Y′直交座
標系が決定されている。
【0020】XY直交座標系の直交度αを求めるため、
まずXYステージ11を移動させて基準マーク14をX
Y位置検出センサ12Aの検出範囲内の点P1(x1、
y1)に移動し、XY位置検出センサ12AでX′Y′
直交座標系における点P1の位置を測定する。
【0021】次にXYステージ11を移動させて、基準
マーク14を+X方向にXY位置検出センサ12A及び
12Bの間隔Aだけ動かし、XY位置検出センサ12B
の検出範囲内の点P2(x2、y1)に置き、XY位置
検出センサ12BでX′Y′直交座標系における点P2
の位置を測定する。
【0022】続いてXYステージ11を移動させて、基
準マーク14を点P1の位置に戻し、今度は+Y方向に
XY位置検出センサ12A、12Cの間隔Bだけ動か
し、XY位置検出センサ12Cの検出範囲内の点P3
(x1、y2)に置き、XY位置検出センサ12Cで
X′Y′直交座標系における点P3の位置を測定する。
【0023】この時基準マーク14を点P1からP2に
移動した際のY′方向の変位をΔY、基準マーク14を
点P1から点P3に移動した際のX′方向の変位をΔX
とすると、XYステージ11の座標系の直交度αは次式
【数2】 で近似的に表わされる。
【0024】すなわちXYステージ11の直交座標系
が、XY位置検出センサ12A〜12Cの理想的な直交
座標系に対して、直交度αのみを有する場合には、図2
に示すような位置関係になり、直交度αは次式
【数3】 で近似的に表され、またXYステージ11の直交座標系
が、XY位置検出センサ12A〜12Cの理想的な直交
座標系に対して、回転ずれ量βのみを有する場合には、
図3に示すような位置関係になり、回転ずれ量βは次式
【数4】 で近似的に表され、このようにしてXYステージ11の
直交座標系の直交度αや回転ずれ量βを求める。
【0025】実際上この実施例の露光装置の場合、図4
に示すような露光手順SP10によつて、露光するよう
になされ、まず従来について上述したテスト露光によつ
てXYステージ11の直交座標系の直交度を測定し(ス
テツプSP10)、その値を補正値として設定する(ス
テツプSP11)。続いて露光前に、XY位置検出セン
サ12A〜12Cを用いて直交度を測定し(ステツプS
P12)、この結果得られる直交度αの値と補正値との
差が許容値を超えない場合は(ステツプSP13)、そ
のまま露光処理を行う(ステツプSP14)。
【0026】一方XY位置検出センサ12A〜12Cを
用いて得られる直交度αの値と補正値との差が許容値を
超える場合は(ステツプSP13)、ステージ11を備
える露光装置等に備えられている例えばCRT(図示せ
ず)上に警告のメツセージを表示する(ステツプSP1
5)と共に、求めた直交度αを新たな補正値として再設
定し(ステツプSP16)、露光を行なう(ステツプS
P14)。
【0027】以上の構成によれば、露光前にXYステー
ジ11上に固定された基準マーク14の位置を、理想的
な直交座標系に配置された3つのXY位置検出センサ1
2A〜12Cで測定してXYステージ11の直交度αを
求め、この値αが予め設定した補正値と異なる場合、警
告を発すると共に、求めた直交度αを新しく補正値とし
て設定するようにしたことにより、何らかの原因でテス
ト露光によつて補正値を設定した後に直交度が大きく変
化した場合でも正常に露光動作し得る露光装置を実現で
きる。
【0028】なお上述の実施例においては、XY位置検
出センサの数を3つに選定した場合について述べたが、
センサの数はこれに限らず、所定の直交座標系中で少な
くとも3個のセンサが同一直線上に配置されないように
すれば、3個以上のXY位置検出センサを用いるように
しても良く、このようにすれば、検出精度を一段と向上
し得る。
【0029】また上述の実施例においては、XY位置検
出センサとして、レーザ光をXYステージ上に形成され
た格子状のマークに照射し、その回折光を受光して位置
を検出するものを用いたが、XY位置検出センサはこれ
に限らず、例えばXYステージ上の直線上等のマークを
CCDカメラで撮像し、画像処理によつて位置を検出す
るXY位置検出センサを用いても、上述の実施例と同様
の効果を実現できる。
【0030】また上述の実施例においては、XY位置検
出センサを用いて測定した直交度が、予めテスト露光に
よつて設定された補正値に対して異なる場合に、露光装
置のCRT上に警告メツセージを表示したが、警告の表
示はこれに限らず、例えばアラームを鳴らしたり、警告
灯を点灯するようにしても良く、要はオペレータに報知
できれば上述の実施例と同様の効果を実現できる。
【0031】また上述の実施例においては、XY位置検
出センサを用いてXYステージの直交座標系の直交度や
回転ずれ量を検出する場合について述べたが、本発明は
これに加えて、XYステージの距離の伸縮や原点のシフ
ト等の種々の変化を検出する場合に広く適用し得、この
場合も上述の実施例と同様の効果を実現できる。
【0032】さらに上述の実施例においては、本発明に
よるステージ装置を半導体製造用の露光装置におけるX
Yステージに適用したが、本発明はこれに限らず、NC
ミーリングマシン等の精密工作機器におけるステージ装
置にも、直交度は回転ずれ等のステージ装置自体の直交
座標系の変化を検出する場合に広く適用して好適なもの
である。
【0033】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、ステージ
上に固定された基準マークの位置を、理想的な直交座標
系に配置された3個以上のXY位置検出センサで測定す
ることにより、ステージの直交座標系の変化量を求め、
この変化量が予め設定された補正値と異なる場合、オペ
レータに報知すると共に求めた変化量を新たな補正値と
して設定するようにしたことにより、実際のステージの
使用時にステージの2次元座標系の変化を有効に検出し
得るステージ装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるステージ装置の一実施例として露
光装置におけるXYステージ及びXY位置検出センサの
配置を示す略線的平面図である。
【図2】XYステージの直交座標系の直交度を測定する
原理を示す略線図である。
【図3】XYステージの直交座標系の回転ずれ量を測定
する原理を示す略線図である。
【図4】本発明によるステージ装置を用いた露光装置の
露光手順を示すフローチヤートである。
【図5】従来の露光装置の露光手順の説明に供するフロ
ーチヤートである。
【図6】テスト露光によつてXYステージの直交座標系
の直交度を測定する原理を示す略線図である。
【符号の説明】
1、11……XYステージ、2……基板、12A、12
B、12C……XY位置検出センサ、13X、13Y…
…平面鏡、14……基準マーク、15X、15Y……レ
ーザ干渉計。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】平面内を2次元移動可能なステージと、前
    記平面内の第1の2次元座標系で前記ステージの位置を
    測定する位置測定手段とを有し、前記第1の2次元座標
    系の変化量を所定の補正値で補正して使用するステージ
    装置において、 前記ステージ上に配置された基準マークと、 前記第1の2次元座標系の変化量が補正された第2の2
    次元座標系に所定の位置関係で配置されると共に、前記
    基準マークを検出する少なくとも3個のマーク検出手段
    と、 前記基準マークが前記マーク検出手段のそれぞれによつ
    て検出された際の、前記位置測定手段の測定結果と、前
    記マーク検出手段の前記所定の位置関係とに基づいて、
    前記第1の2次元座標系の前記第2の2次元座標系に対
    する変化量を求める座標変化量測定手段とを具えること
    を特徴とするステージ装置。
  2. 【請求項2】前記座標変化量測定手段によつて測定され
    る前記第1の2次元座標の変化量と、予め設定された補
    正値との差が所定値を超える場合に、オペレータに報知
    する報知手段を具えることを特徴とする請求項1に記載
    のステージ装置。
  3. 【請求項3】前記座標変化量測定手段によつて測定され
    る前記第1の2次元座標の変化量と、予め設定された補
    正値との差が所定値を超える場合に、前記変化量を補正
    値として用いるようにしたことを特徴とする請求項1又
    請求項2に記載のステージ装置。
  4. 【請求項4】前記座標変化量測定手段は、前記第1の2
    次元座標系の前記第2の2次元座標系に対する変化量と
    して、前記ステージの直交度、前記ステージの回転ずれ
    量、前記ステージの伸縮及び又は前記ステージの原点の
    シストを測定するようにしたことを特徴とする請求項
    1、請求項2又は請求項3に記載のステージ装置。
JP5174912A 1993-06-22 1993-06-22 ステージ装置 Pending JPH07135155A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010161112A (ja) * 2009-01-06 2010-07-22 Nikon Corp 露光装置の管理方法及びデバイス製造方法
JP2011117780A (ja) * 2009-12-01 2011-06-16 Canon Inc 直交度の計測方法
JP2011237394A (ja) * 2010-05-13 2011-11-24 Y E Data Inc 2次元測長機による測定値の補正方法

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