JPH11295031A - 位置決めステージ装置とその位置計測方法および位置決めステージ装置を備えた露光装置ならびにデバイス製造方法 - Google Patents

位置決めステージ装置とその位置計測方法および位置決めステージ装置を備えた露光装置ならびにデバイス製造方法

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JPH11295031A
JPH11295031A JP10112798A JP11279898A JPH11295031A JP H11295031 A JPH11295031 A JP H11295031A JP 10112798 A JP10112798 A JP 10112798A JP 11279898 A JP11279898 A JP 11279898A JP H11295031 A JPH11295031 A JP H11295031A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザ干渉計の測長基準の移動に拘らず常に
精度良く測長できかつ高精度に位置決めを行なうことが
できる位置決めステージ装置を提供する。 【解決手段】 マスク1を把持し回転方向に移動可能に
設けられたマスクθステージ2にXY基準コーナーキュ
ーブ12、13を設置し、ウエハ3を把持してXY方向
に移動可能なウエハXYステージ4にXY測長ミラー1
0、11を設置し、レーザ干渉計20x、20yによ
り、基準コーナーキューブ12、13を測長基準として
XY測長ミラー10、11をXY方向に計測するように
構成し、マスクθステージ2の回転移動にも拘わらず、
基準コーナーキューブ12、13を測長基準として常に
ウエハXYステージ4のXY方向の位置や移動量を精度
良く計測でき、ウエハXYステージ4を高精度に位置決
めすることを可能にし、マスク1とウエハ3のアライメ
ントを高精度に管理することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスの
製造に用いられる露光装置等に適用することができる位
置決めステージ装置とその位置計測方法および位置決め
ステージ装置を備えた露光装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体デバイスの高集積化等に伴
なって半導体素子の微細化、高密度化が一層進み、線幅
においても極く微細な線幅が要求されている。例えば、
256MDRAMの半導体素子においては0.25μ
m、1GDRAMの半導体素子では0.18μmの線幅
が要求されており、また、焼き付けパターンの重ね合わ
せ精度については、例えば、256MDRAMの半導体
素子の場合は80nm、1GDRAMの半導体素子の場
合では60nmである。
【0003】そして、ウエハ等の基板にマスクに描画さ
れたパターンを露光転写する露光装置も高精度でかつ線
幅精度の良いものが要望されており、露光装置の露光光
としては、i線やKrFレーザ等が用いられているが、
回折による解像度の劣化を避けるため、より波長の短い
X線を用いたステップアンドリピートによるプロキシミ
ティ露光装置が提案されている。
【0004】プロキシミティ露光装置は、ウエハステー
ジに保持されたウエハをマスクステージに取り付けられ
ているマスクに対して10μm〜50μmのような微小
間隔をもって近接させた状態で露光を行なう方式であ
り、ウエハステージをXY方向に駆動してウエハの各露
光ショットを逐次マスクに対向する露光領域へステップ
移動させて、マスクとウエハをアライメント光学系によ
りアライメント計測して位置合わせを行ない、露光光で
あるX線をマスクを介して照射してマスクに描画された
パターンをウエハ上に転写している。
【0005】このような露光装置においては、ウエハと
マスクを高精度に位置決めすることが重要であり、その
ために高精度の位置決めステージ装置が必要となってお
り、ウエハの位置決めステージの測長系としては、移動
体の移動量を高精度に測定することができるレーザ干渉
計が使用されている。
【0006】この種のレーザ干渉計は、レーザ光を発振
するレーザ発振器(レーザヘッド)、計測対象物である
位置決めステージに設置された測長ミラー、測長基準と
なる基準ミラー、レーザ発振器から発振されたレーザ光
を測長ミラーと基準ミラーに分配して照射する偏光ビー
ムスプリッタ等を含む光学系および光検出器を備えてお
り、レーザ発振器から発振されたレーザ光は、偏光ビー
ムスプリッタで分離され、レーザ光の一部は偏光ビーム
スプリッタを透過して計測対象物である位置決めステー
ジに設置された測長ミラーに照射され、レーザ光の残り
は偏光ビームスプリッタで反射されて基準ミラーに照射
される。基準ミラーからの反射光は偏光ビームスプリッ
タを透過しそして測長ミラーからの反射光は偏光ビーム
スプリッタで反射されて、同一の光検出器に検出され
る。この光検出器に検出された両レーザ光は干渉して干
渉縞が形成され、この干渉縞を光検出器で計数すること
によって、基準ミラーと測長ミラーとの間の距離を得る
ことができ、これに基づいて、測長ミラーを設置した計
測対象物である位置決めステージの位置あるいは移動量
が測定される。
【0007】ここで、基準ミラーは、測定基準であっ
て、測長用光学部品と一体的に結合され固定されたベー
ス部材に固定されていることが望ましい。また、本来基
準としたい部材(例えば、マスク)にできるだけ近く配
置することで両者間の熱膨張による誤差を低減できる。
例えば、露光光としてg線やi線等を用いる投影露光装
置においては、特開平6−163354号公報等に記載
されているように、ウエハを露光位置にステップアンド
リピートするウエハXYステージの基準ミラーをレンズ
鏡筒のベース部材に固定している。
【0008】また、マスクとウエハを近接させた状態で
等倍露光するプロキシミティ方式のX線露光装置におい
ては、ウエハXYステージの測定基準はマスクまたはマ
スク近傍のマスク支持部材であることが望ましい。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のプロ
キシミティ方式のX線露光装置においては、基準とした
いマスクがXYの測長ビームに対して回転方向やチルト
方向に微動可能に設けられている場合が一般的である。
例えば、マスクを把持するマスク支持部材は、マスク面
内回転方向に自由度を持ち、マスクの製作誤差や搬送誤
差を吸収できるように構成され、あるいはマスク面内チ
ルト方向に自由度を持って、マスクのくさび成分を吸収
できるように構成されている。このような構成において
は、基準ミラーをマスクあるいはマスク支持部材に固定
すると、測定基準となるべきマスクまたはマスク支持部
材がXYの測長ビームに対して回転方向やチルト方向に
移動することにより、精度の良い測長を行なうことがで
きなくなり、さらに、マスクの移動によりXY方向の他
成分が発生し、このXY方向の他成分はcosエラーな
ので微量であるけれども、照射した測長ビームが光検出
器に帰ってこなくなるという事態等が生じ、ウエハステ
ージの位置決めを行なうことができないという問題点が
あった。またこれを避けるために、マスク支持部材の外
側の可動しない部材に基準ミラーを配置したとしても、
マスクまでの距離が長くなり、熱膨張による誤差が無視
できなくなるという問題が生じる。
【0010】そこで、本発明は、上記の従来技術の有す
る未解決の課題に鑑みてなされたものであって、レーザ
干渉計の測長基準の移動に拘らず常に精度良く測長でき
かつ高精度に位置決めを行なうことができる位置決めス
テージ装置とその位置計測方法、および位置決めステー
ジ装置を備えた露光装置ならびに該露光装置を用いたデ
バイス製造方法を提供することを目的とするものであ
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の位置決めステージ装置は、回転方向とチル
ト方向の少なくともいずれか一方に移動可能な第1の位
置決めステージと、XY方向に移動可能な第2の位置決
めステージと、該第2の位置決めステージに固定された
測長ミラーと、前記第1の位置決めステージに配設され
た基準ミラーと、該基準ミラーを位置基準として前記測
長ミラーをXY方向に計測するレーザ干渉計を備えた位
置決めステージ装置において、前記基準ミラーを該基準
ミラーに入射するレーザ光を常に入射と同一方向に反射
するように構成したことを特徴とする。
【0012】そして、本発明の位置決めステージ装置
は、回転方向とチルト方向の少なくともいずれか一方に
移動可能な第1の位置決めステージと、XY方向に移動
可能な第2の位置決めステージと、該第2の位置決めス
テージに固定された測長ミラーと、前記第1の位置決め
ステージに配設された基準ミラーと、該基準ミラーを位
置基準として前記測長ミラーをXY方向に計測するレー
ザ干渉計を備えた位置決めステージ装置において、前記
基準ミラーにコーナーキューブまたはキャッツアイを用
いたことを特徴とする。
【0013】さらに、本発明の位置決めステージ装置
は、回転方向とチルト方向の少なくともいずれか一方に
移動可能な第1の位置決めステージと、XY方向に移動
可能な第2の位置決めステージと、該第2の位置決めス
テージに固定された測長ミラーと、前記第1の位置決め
ステージに配設された基準ミラーと、該基準ミラーを位
置基準として前記測長ミラーをXY方向に計測するレー
ザ干渉計を備えた位置決めステージ装置において、前記
基準ミラーの姿勢を前記第1の位置決めステージに対し
て相対的に変化させる手段を備えていることを特徴とす
る。
【0014】そして、本発明の位置決めステージ装置に
おいては、基準ミラーはレーザ干渉計のレーザ光に対し
て常に一定の姿勢を維持するように構成されていること
が好ましく、また、基準ミラーはミラー姿勢矯正手段を
介して第1の位置決めステージに配設され、あるいは基
準ミラーは姿勢維持用の駆動手段により常に一定の姿勢
を維持するように構成されていることが好ましい。
【0015】また、本発明の位置決めステージ装置にお
いては、レーザ発振器から発振されたレーザ光を基準ミ
ラーと測長ミラーに分配して照射する光学系を有し、両
ミラーからの反射光を同一の光検出器に入射させること
により測長ミラーの移動量を検出するように構成された
レーザ干渉計を用いることができ、あるいは、基準ミラ
ーと測長ミラーを、参照ミラーを内蔵したそれぞれ独立
したレーザ干渉計で計測するように構成することもでき
る。
【0016】本発明の位置決めステージ装置において
は、第1の位置決めステージをマスクを把持しかつマス
ク面内回転方向とマスク面内チルト方向の少なくともい
ずれか一方に移動可能に設けられたマスクステージと
し、第2の位置決めステージを基板を把持して基板内X
Y方向に移動可能な基板位置決めステージとすることが
好ましく、そして、基準ミラーをマスクまたはマスクス
テージに配設することが好ましい。
【0017】そして、本発明の位置決めステージ装置の
位置計測方法は、回転方向とチルト方向の少なくともい
ずれか一方に移動可能な第1の位置決めステージとXY
方向に移動可能な第2の位置決めステージとの相対的な
位置関係をレーザ干渉計を用いて計測する方法であっ
て、前記第2の位置決めステージに測長ミラーを固定
し、前記第1の位置決めステージに基準ミラーを固定
し、前記レーザ干渉計によって前記基準ミラーを位置基
準として前記測長ミラーをXY方向に計測し、その際、
前記基準ミラーに入射するレーザ光が常に入射と同一方
向に反射されるようにしたことを特徴とする。
【0018】本発明の位置決めステージ装置の位置計測
方法においては、基準ミラーに入射するレーザ光を常に
入射と同一方向に反射するように、基準ミラーにコーナ
ーキューブまたはキャッツアイを用いるか、もしくは第
1の位置決めステージに対する基準ミラーの姿勢を相対
的に変化させるように構成することが好適である。
【0019】また、本発明の露光装置は、請求項9また
は10記載の位置決めステージ装置と、該位置決めステ
ージ装置によって位置決めされた基板に露光光を照射す
る露光手段を備えたことを特徴とし、露光光としてX線
を用いることができる。
【0020】そして、本発明の露光装置においては、マ
スクまたはマスクステージがマスク面内回転方向または
マスク面内チルト方向に移動したことにより生じる基準
ミラーのXY方向の他成分をマスクステージの移動量と
の関係に基づいて予め算出し、マスクステージの移動量
に応じて予め算出された基準ミラーのXY方向の他成分
を基板位置決めステージのXY計測値に補正するように
構成することができ、また、マスクステージの駆動を常
に基板に対する露光前にのみ行ない、基準ミラーに対す
る測長ミラーの測長はマスクが位置決めされた状態で行
ない、基準ミラーにXY方向の他成分が生じても、基準
ミラーのXY方向の他成分を露光前の基板とマスクのア
ライメントにより補正するように、あるいは、マスクス
テージの駆動を常に基板に対する露光前にのみ行ない、
マスクステージの駆動時には基準ミラーを位置基準とし
て使用せず、マスク位置決め完了後に基準ミラーを位置
基準として測長ミラーの測長を行うように構成すること
が好ましい。
【0021】さらに、本発明のデバイス製造方法は、請
求項13ないし17のいずれか1項記載の露光装置を用
いてデバイスを製造することを特徴とする。
【0022】
【作用】回転方向とチルト方向の少なくともいずれか一
方に移動可能な第1の位置決めステージと、XY方向に
移動可能な第2の位置決めステージと、第2の位置決め
ステージに固定された測長ミラーと、第1の位置決めス
テージに配設された基準ミラーと、基準ミラーを位置基
準として測長ミラーをXY方向に計測するレーザ干渉計
を備えた位置決めステージ装置において、計測用レーザ
光の反射光を入射するレーザ光に対して常に同一方向に
反射させることができるコーナーキューブまたはキャッ
ツアイを基準ミラーに用いることにより、第1の位置決
めステージの移動にも拘わらず、基準ミラーを測長基準
として常に測長ミラーのXY方向の位置や移動量を精度
良く計測することが可能となる。また、基準ミラーをミ
ラー姿勢矯正手段またはミラー姿勢維持用の駆動手段を
介して第1の位置決めステージに設置することにより、
基準ミラーを計測用レーザ光に対して常に一定の姿勢を
維持し、基準ミラーに入射するレーザ光を常に入射と同
一方向に反射することができ、測長ミラーのXY方向の
位置や移動量を常に精度良く計測することができ、第2
の位置決めステージを高精度に位置決めすることが可能
となる。
【0023】さらに、前述した位置決めステージ装置を
X線露光装置に適用することにより、マスクを把持しマ
スク面内回転方向またはチルト方向に移動可能に設けら
れたマスクステージの移動にも拘わらず、マスクに隣接
して設置した基準ミラーを計測基準として、ウエハ等の
基板を把持する基板ステージの位置や移動量を精度良く
計測でき、マスクと基板のアライメントを高精度に管理
することが可能となる。また、マスク近傍にあるいはマ
スク自体に基準ミラーを配置できるので熱膨張による誤
差の問題は極めて少ない。
【0024】また、マスクまたはマスクステージのマス
ク面内回転方向またはマスク面内チルト方向の移動によ
り基準ミラーのXY方向他成分が生じて、基板ステージ
の位置決めの基準が移動することとなるけれども、基板
ステージの位置や移動量の計測値を補正する等により、
基板ステージを適切に駆動することができ、マスクと基
板のアライメントを高精度に管理することができる。
【0025】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。
【0026】図1は、X線露光装置に適用した位置決め
ステージ装置の一実施例を概略的に示す斜視図である。
【0027】図1において、図示しない光源から発せら
れる露光光としてのX線Lに沿ってマスク1を保持する
マスクθステージ2と基板であるウエハ3を保持するウ
エハXYステージ4が近接して配置されており、マスク
1を保持するマスクθステージ2は、4個の角部にそれ
ぞれ配設された板ばねガイド6、6…を介してベース板
2aに回転(θ)方向に移動可能に支持され、マスクθ
ステージ2に固定された作用部材8を介してθ駆動手段
7によってθ方向に回転駆動され、また、その回転方向
の角度θは角度センサ9により検出されるように構成さ
れている。ウエハXYステージ4は、ウエハ3を把持す
るウエハチャック4を有し、ウエハ面内XY方向に移動
可能に設けられ、図示しない駆動手段によってXY方向
に駆動されるように構成されている。そして、ウエハX
Yステージ4のX方向の一端部にはX測長ミラー10が
取り付けられ、Y方向の一端部にはY測長ミラー11が
取り付けられている。また、マスクθステージ側には、
マスクθステージ2のマスク1の近傍の部位に、あるい
はマスク1自体に、X方向およびY方向の各基準ミラー
としてのX基準コーナーキューブ12およびY基準コー
ナーキューブ13が配置されている。
【0028】ウエハ3の位置をマスク1に対して高精度
に計測し位置決めするために、ウエハXYステージ4の
X方向およびY方向の位置や移動量を計測するX軸レー
ザ干渉計20xとY軸レーザ干渉計20yが設けられて
おり、ウエハXYステージ4のX方向の位置を計測する
X軸レーザ干渉計20xは、計測用のレーザ光mxを発
振するレーザ発振器(レーザヘッド)21x、計測対象
物であるウエハXYステージ4に設置されたX測長ミラ
ー10、マスクθステージ2に配置された測長基準とな
るX基準コーナーキューブ12、レーザ発振器20xと
X測長ミラー10との間に配置された偏光ビームスプリ
ッタ22x、偏光ビームスプリッタ22xにて分離され
たレーザ光mxの一部をX基準コーナーキューブ12に
照射するための直角ミラー23x、および光検出器24
xを備えている。したがって、レーザ発振器21xから
発振されたレーザ光mxは、偏光ビームスプリッタ22
xで分離され、レーザ光mxの一部は偏光ビームスプリ
ッタ22xを透過して計測対象物であるウエハXYステ
ージ4のX測長ミラー10に照射され、レーザ光mxの
残りは偏光ビームスプリッタ22xで反射されて直角ミ
ラー23xを介して基準ミラーであるX基準コーナーキ
ューブ12に照射される。X基準コーナーキューブ12
からの反射光は偏光ビームスプリッタ22xを透過し、
そしてX測長ミラー10からの反射光は偏光ビームスプ
リッタ22xで反射されて、ともに光検出器24xに照
射される。この光検出器24xに照射された両レーザ光
は干渉して干渉縞が形成され、この干渉縞を光検出器2
4xで計数することによって、X測長ミラー10を設置
した計測対象物であるウエハXYステージ4のX方向の
位置および移動量を計測することができる。
【0029】また、ウエハXYステージ4のY方向の位
置や移動量を計測するY軸レーザ干渉計20yは、同様
に、計測用のレーザ光myを発振するレーザ発振器21
y、計測対象物であるウエハXYステージ4に設置され
たY測長ミラー11、マスクθステージ2に配置された
測長基準となるY基準コーナーキューブ13、レーザ発
振器20yとY測長ミラー11との間に配置された偏光
ビームスプリッタ22y、偏光ビームスプリッタ22y
にて分離されたレーザ光myの一部をY基準コーナーキ
ューブ13に照射するための直角ミラー23y、および
光検出器24yを備え、さらにレーザ発振器21yから
発振されるレーザ光myを偏光ビームスプリッタ22y
の方向に偏光させるための直角ミラー25yを備えてい
る。したがって、Y測長ミラー11を設置した計測対象
物であるウエハXYステージ4のY方向の位置およびそ
の移動量もY軸レーザ干渉計20yにより同様に計測す
ることができる。
【0030】以上のように、ウエハXYステージ4のX
方向およびY方向の位置や移動量を計測するレーザ干渉
計20(20xと20y)の測長基準となる基準ミラー
としてのコーナーキューブ12、13を、回動可能に設
けられているマスクθステージ2のマスク1の近傍にま
たはマスク1自体に設置することにより、マスクθステ
ージ2がマスク1の製作誤差や搬送誤差を吸収するよう
にθ駆動手段7を介して回転駆動されるとき、基準ミラ
ーとしてのコーナーキューブ12、13もともに回動す
るとしても、コーナーキューブ12、13は、計測用レ
ーザ光の反射光を入射するレーザ光を常に同一方向に反
射させるために、光検出器24(24x、24y)が計
測用のレーザ光の反射光を捉えることができず計測がで
きなくなるということがない。したがって、マスクθス
テージ2をマスク面内回転方向に回転させてもマスク1
の近傍にあるいはマスク1自体に配置した基準ミラーと
してのコーナーキューブ12、13を測長基準として常
にウエハXYステージ4のXY方向の位置や移動量を精
度良く計測することが可能である。
【0031】また、本実施例においては、基準ミラーと
してコーナーキューブを用いているが、コーナーキュー
ブに代えて、レンズの焦点位置に基準ミラーを配置した
キャッツアイを用いることもでき、同様の作用効果を得
ることができる。さらに、本実施例では、レーザ発振器
から発振されたレーザ光を基準ミラーと測長ミラーに分
配して照射する光学系を備え、両ミラーからの反射光を
同一の光検出器で検出するようにしているけれども、参
照ミラーを内蔵したレーザ干渉計を用いて、基準ミラー
と測長ミラーに対してそれぞれ独立した2個のレーザ干
渉計を配設してウエハXYステージの位置や移動量を計
測することもできる。
【0032】次に、本発明の位置決めステージ装置のさ
らに他の実施例について図2および図3に基づいて説明
する。図2は位置決めステージ装置の他の実施例を概略
的に示す斜視図であり、本実施例においては、マスクθ
ステージに設置する基準ミラーをミラー姿勢矯正手段を
介して取り付けている点で図1に図示する実施例と相違
している。なお、本実施例において、図1に図示した実
施例の部材に対応する同様の部材には同一符号を付して
あり、それらの詳細な説明は省略する。
【0033】図2において、X基準ミラー30xおよび
Y基準ミラー30yは、それぞれXミラー姿勢矯正手段
31xおよびYミラー姿勢矯正手段31yを介してマス
クθステージ2に設置されている。これらのXミラー姿
勢矯正手段31xおよびYミラー姿勢矯正手段31y
は、マスクθステージ2に設置される部位が異なってい
るが、ともに同様の部材で構成されており、同様の部材
には同一符号を付し、必要に応じてx、yを付して区別
する。
【0034】以下に、Yミラー姿勢矯正手段31yにつ
いて、図3の(a)をも参照しながら説明する。Yミラ
ー姿勢矯正手段31yは、Y基準ミラー30yを固定す
るYミラー固定台32yと、マスクθステージ2のY方
向の一側端面の中央部に配設され、Yミラー固定台32
yをマスクθステージ2に回動可能に連接するヒンジ部
33yと、Yミラー固定台32yとベース板2aの間に
配置され、圧縮コイルばね等の付勢力発生部材35yと
ロッド36yで構成された一対の付勢力発生手段34
y、34yとからなり、一対の付勢力発生手段34y、
34yは、ヒンジ部33yを挟んでその両側の対称位置
に配置され、一端がベース板2aに固定された一対の付
勢力発生部材35y、35yは、それらの他端で一対の
ロッド36y、36yをミラー固定台32yの表面に当
接させて押圧するように付勢する。また、ヒンジ部33
yは、その回転剛性を0もしくは極く小さく、その軸方
向の剛性を大きく設定して、マスクθステージ2に対し
て相対的に自由に回動し得るようにしかつその軸方向の
動きを規制する。したがって、一対の付勢力発生手段3
4y、34yは、ミラー固定台32yの表面をヒンジ部
33yを挟んだ両側の対称位置を押圧して、ミラー固定
台32yの姿勢を常に一定に維持する。このように一対
の付勢力発生手段34y、34yを有するミラー姿勢矯
正手段31yを用いることによって、マスクθステージ
2が、図3の(a)に破線で示すようにθ方向に回動さ
れても、ミラー固定台32yは一対の付勢力発生手段3
4y、34yによってその両側が押圧されているために
ヒンジ部33yを介して移動することなく元の姿勢を維
持することができ、ミラー固定台32yに固定されたY
基準ミラー30yも計測用レーザ光に対して常に一定の
姿勢に維持することができる。なお、付勢力発生手段3
4yとしては、圧縮コイルばねの他にも、エアシリン
ダ、リニアモータ、磁力発生部材やゴム等の弾性体等を
用いることもできる。また、ヒンジ部33yとしては、
例えば、図3の(b)および(c)に示すように、ヒン
ジ部に回転軸受を用いて、ミラー固定台32とマスクθ
ステージ2の間に回転軸受33oを介在させ、ミラー固
定台32とマスクθステージ2を相対的に自由に回動し
得るようにしかつその軸方向の動きを規制するようにす
ることもできる。
【0035】以上のように、基準ミラー30(30x、
30y)をミラー姿勢矯正手段31(31x、31y)
を介してマスクθステージ2に設置したことにより、ミ
ラー固定台32(32x、32y)に固定された基準ミ
ラー30(30x、30y)は、マスクθステージ2が
マスク面内回転方向に回動されても、計測用レーザ光に
対して常に一定の姿勢を維持することができ、レーザ干
渉計20(20x、20y)の計測用レーザ光を常に一
定方向に反射させることができ、光検出器24(24
x、24y)が計測用レーザ光の反射光を捉えることが
できず計測ができなくなるということがない。したがっ
て、マスクθステージ2をマスク面内回転方向に回転さ
せても、マスク1の近傍に配置した基準ミラー30を測
長基準として常にウエハXYステージ4のXY方向の位
置や移動量を精度良く計測することができる。
【0036】さらに、基準ミラーの姿勢を一定に維持す
る手段の他の変形例を図4に基づいて説明する。基準ミ
ラー30を固定保持するミラー固定台32を、マスクθ
ステージ2の一側端面の中央部にヒンジ部33を介して
取り付ける。なお、ヒンジ部33は、前述したと同様
に、回転剛性は0もしくは極く小さく軸方向の剛性は大
きくして、マスクθステージ2に対して相対的に回動し
得るようにしかつその軸方向の動きを規制するように設
定する。そして、基準ミラー30を固定保持するミラー
固定台32とマスクθステージ2の一側端面との間で、
ヒンジ部33を挟んでその両側の対称位置に一対のミラ
ー姿勢維持用θ駆動手段38、38が設置されており、
これらの一対のミラー姿勢維持用θ駆動手段38、38
は、マスクθステージ2の回動角度を計測する角度セン
サ39の計測結果に応じて駆動され、基準ミラー31お
よびミラー固定台32の姿勢を一定に維持すべく、それ
ぞれ拡張あるいは縮小するように構成されている。これ
らのミラー姿勢維持用θ駆動手段としては、ピエゾ素
子、直動シリンダ、エアシリンダ、あるいは、磁気駆動
部材等を用いることができる。
【0037】このような構成とすることにより、マスク
θステージ2がマスクアライメント等により回動調整さ
れるとき、角度センサ39によりマスクθステージ2の
回動角度を計測し、その角度センサ39の計測結果に応
じて、ミラー姿勢維持用θ駆動手段38、38をそれぞ
れ個別に拡張あるいは縮小するように駆動することによ
って、基準ミラー30およびミラー固定台32の姿勢を
一定に維持することができる。例えば、図4において、
左側のミラー姿勢維持用θ駆動手段38は拡張するよう
に駆動され、ミラー固定台32とマスクθステージ2の
間隔を拡げるように作動し、他方の右側のミラー姿勢維
持用θ駆動手段38は縮小するように駆動され、ミラー
固定台32とマスクθステージ2の間隔を狭めるように
作動する。このように、一対のミラー姿勢維持用θ駆動
手段38、38を用いることにより、基準ミラー30お
よびミラー固定台32をマスクθステージ2の回動に拘
らず常に同じ姿勢を維持することができ、計測用レーザ
光mに対しても常に一定の姿勢とすることができる。
【0038】次に、図2に戻って、X軸レーザ干渉計2
0xおよびY軸レーザ干渉計20yによるウエハXYス
テージ4のXY方向の位置(移動量)の計測について説
明する。Y軸レーザ干渉計20yのレーザ発振器21y
から発振されたレーザ光myは、直角ミラー25yによ
り偏光ビームスプリッタ22yの方向に向けられ、偏光
ビームスプリッタ22yで分離され、レーザ光myの一
部は偏光ビームスプリッタ22yを透過して計測対象物
であるウエハXYステージ4のY測長ミラー11に照射
され、レーザ光myの残りは偏光ビームスプリッタ22
yで反射されて直角ミラー23yを介してY基準ミラー
31yに照射される。Y基準ミラー31yからの反射光
は偏光ビームスプリッタ22yを透過し、そしてY測長
ミラー11からの反射光は偏光ビームスプリッタ22y
で反射されて、ともに光検出器24yに照射される。こ
の光検出器24yに照射された両レーザ光は干渉して干
渉縞が形成され、この干渉縞を光検出器24yで計数す
ることによって、Y測長ミラー11を設置した計測対象
物であるウエハXYステージ4のY方向の位置(移動
量)を計測することができる。なお、X軸レーザ干渉計
20xによるウエハXYステージ4のX方向の位置(移
動量)の計測も同様に行なうことができる。
【0039】以上のように、ウエハXYステージ4のX
方向およびY方向の位置(移動量)を計測するレーザ干
渉計20(20x、20y)の測長基準となるX、Y基
準ミラー30(30x、30y)は、前述したように、
ミラー姿勢矯正手段31(31x、31y)あるいはミ
ラー姿勢維持用θ駆動手段38等を介してマスクθステ
ージ2に設置されているために、マスクθステージ2が
マスク1の製作誤差や搬送誤差を吸収するようにマスク
面内θ方向に回動されるとしても、マスクθステージ2
に対して相対的に回動し、計測用レーザ光に対して常に
同一姿勢を維持し、基準ミラー30(30x、30y)
に入射するレーザ光を常に入射と同一方向に反射するこ
とから、光検出器が計測用のレーザ光の反射光を捉える
ことができず計測ができなくなるということがなく、基
準ミラー30(30x、30y)を測長基準として常に
ウエハXYステージ4のXY方向の位置(移動量)を計
測することが可能となる。
【0040】次に、図1および図2に図示するように構
成された位置決めステージ装置を用いたX線露光装置に
ついて説明する。パターンが描画されているマスク1
は、マスクθステージ2に取り付けられ、マスクアライ
メントされる。この際に、マスクθステージ2は、マス
クの製作誤差や搬送誤差等を吸収するように、θ駆動手
段7を介してマスク面内θ方向に駆動調整される。ウエ
ハ3は、ウエハチャック5を介してウエハXYステージ
4に把持され、ウエハ3の所定の露光ショットをマスク
1に対向する露光領域へウエハXYステージ4により移
動される。このとき、ウエハ3のXY方向の位置はレー
ザ干渉計20(20x、20y)により計測され、この
計測結果に基づいてウエハXYステージ4を駆動するこ
とにより、ウエハXYステージ4の位置が制御される。
そして、例えば図示しない電子蓄積リング等の光源から
発せられるシンクロトロン放射ビームを露光光とするX
線Lは、マスクθステージ2に保持されたマスク1に描
画されたパターンをウエハXYステージ4に把持されて
いるウエハ3に露光転写する。また、ウエハ3のXY方
向の位置は、露光中においても、レーザ干渉計20(2
0x、20y)によって計測され、この計測結果に基づ
いて、ウエハXYステージ4を駆動することにより、ウ
エハ3とマスク1のアライメントが高精度に管理され
る。
【0041】ところで、マスク1の製作誤差や搬送誤差
を吸収するようにマスクθステージ2をマスク面内θ方
向に回動させてマスクアライメント調整する際に、マス
ク1およびマスクθステージ2の回転によりXY方向他
成分が発生し、結果としてウエハXYステージ2の基準
が移動することとなり、ウエハXYステージ4やウエハ
3のXY方向の位置、移動量を精度良く計測することが
できない場合が生じる。そこで、このようにマスクθス
テージ2に設置されている基準ミラーに計測方向の他成
分が発生した場合の補正方法について、図1および図2
を参照して、以下に説明する。
【0042】マスクθステージ2はマスク1の姿勢を調
整すべくθ駆動手段7によりθ方向に回動され、その回
転角度θはθ角度センサ9により検出される。そこで、
回転駆動による回転角度に対応して生じるXY方向の他
成分を予め計測して、角度θと他成分の関係を求め、各
角度に対応するそれぞれの補正量を予め算出しておく。
そして、実際の露光処理に際して、レーザ干渉計20
(20x、20y)によりウエハXYステージ4のXY
方向の位置(移動量)を計測するときに、マスクθステ
ージ2の回動角度θをθ角度センサ9により検出するこ
とにより、検出された角度θに対応する補正量を呼び出
し、レーザ干渉計20(20x、20y)により計測さ
れた計測値を前記補正量によって補正し、その補正結果
に基づいて、ウエハXYステージ4のXY方向の駆動手
段(図示しない)を作動させて、ウエハXYステージ4
をXY方向に駆動するようにする。このようにすること
により、基準ミラーに計測方向の他成分が発生していて
も、ウエハXYステージ4のより精度の高い位置決めを
行なうことが可能となる。
【0043】また、他の補正方法としては、マスク位置
決めを露光前に行ない、露光時にはマスクの駆動をしな
いようにすることにより露光時にはXY方向他成分が発
生しないように制御する。すなわち、露光前にマスクア
ライメント調整を行ない、このとき発生するマスクのθ
移動を計測し補正する。この調整により他成分が発生
し、その結果、ウエハXYステージ4の基準位置がずれ
ているけれども、この状態でウエハXYステージ4のX
Y方向の位置や移動量を計測して、ウエハXYステージ
4の位置決めを行なう。このとき、ウエハXYステージ
4はマスク1のθ回動によりずれた基準位置に基づいて
位置決めされており、ずれた基準位置に追従する状態と
なっている。しかしながら、このような位置ずれは、ウ
エハ3上のアライメントマークとマスク1上のアライメ
ントマークの位置合わせを行ない、このウエハアライメ
ント時にマスクアライメント時に発生する他成分ずれ量
を合わせて位置補正し、露光時にはマスクの駆動調整を
行なうことなく露光する。このようにウエハアライメン
ト時にマスクアライメント時に発生する他成分ずれ量を
合わせて位置補正することによって、同様に、より精度
の高いウエハXYステージの位置決めを行なうことが可
能となる。
【0044】さらにまた他の補正方法としては、マスク
位置決めを露光前に行ない、露光時にはマスクの駆動を
しないようにし、そしてウエハXYステージの位置計測
はマスク位置決め完了後に行なうことにより露光時には
XY方向他成分が発生しないように制御する。すなわ
ち、露光前にマスクアライメント調整を行ない、このと
き発生するマスクの回動角度を計測し補正する。この調
整により他成分が発生するが、ウエハXYステージの位
置計測は、マスク位置決め完了後にマスク位置を基準と
して行なうようにする。そして、ウエハ上のアライメン
トマークとマスク上のアライメントマークの位置合わせ
を行なって露光するようにし、露光時にはマスクの駆動
調整は行なわない。このようにすることによって、より
精度の高いウエハXYステージの位置決めを行なうこと
が可能となる。
【0045】次に、本発明の位置決めステージ装置の他
の実施例について説明する。本実施例はマスク面内チル
ト方向に自由度を有するマスクチルトステージを備えた
位置決めステージ装置に関するものであって図5に基づ
いて説明する。
【0046】図5において、図示しない光源から発せら
れる露光光としてのX線Lに沿ってマスク51を保持す
るマスクチルトステージ52と基板であるウエハ(図示
しない)を保持するウエハXYステージ54(一部のみ
図示する。)が近接して配置されており、マスク51を
保持するマスクチルトステージ52は、各角部に設けら
れた4個のチルト軸板ばねガイド56、56…を介して
ベース板52aに取り付けられ、マスク面内チルト方向
に自由度を有してマスク51のくさび成分を吸収しうる
ように構成されている。ベース板52aとマスクチルト
ステージ52の間にはピエゾ素子等からなる複数のチル
ト駆動手段57、57…が配設されており、これらのチ
ルト駆動手段57、57…を適宜作動することによりマ
スクチルトステージ52をチルトさせることができる。
そして、マスクチルトステージ52のチルトはチルトセ
ンサ59、59により検出されるように構成されてい
る。マスクチルトステージ側には、マスクチルトステー
ジ52のマスク51の近傍に、あるいはマスク51自体
に、X方向およびY方向の各基準ミラーとしてのX基準
コーナーキューブ62およびY基準コーナーキューブ6
3がそれぞれ配置され、ウエハXYステージ54にはX
測長ミラー60とY測長ミラー61がそれぞれ取り付け
られている。
【0047】ウエハXYステージ54のX方向の位置や
移動量を計測するX軸レーザ干渉計70xは、計測用の
レーザ光mxを発振するレーザ発振器71x、計測対象
物であるウエハXYステージ54に設置されたX測長ミ
ラー60、マスクチルトステージ52に配置された測長
基準となるX基準コーナーキューブ62、レーザ発振器
71xとX測長ミラー60との間に配置された偏光ビー
ムスプリッタ72x、偏光ビームスプリッタ72xにて
分離されたレーザ光mxの一部をX基準コーナーキュー
ブ62に照射するための直角ミラー73x、および光検
出器74xを備えている。したがって、レーザ発振器7
1xから発振されたレーザ光mxは、偏光ビームスプリ
ッタ72xで分離され、レーザ光mxの一部は偏光ビー
ムスプリッタ72xを透過して計測対象物であるウエハ
XYステージ54のX測長ミラー60に照射され、レー
ザ光mxの残りは偏光ビームスプリッタ72xで反射さ
れて直角ミラー73xを介して基準ミラーであるX基準
コーナーキューブ62に照射される。X基準コーナーキ
ューブ62からの反射光は偏光ビームスプリッタ72x
を透過し、そしてX測長ミラー60からの反射光は偏光
ビームスプリッタ72xで反射されて、ともに光検出器
74xに照射される。この光検出器74xに照射された
両レーザ光は干渉して干渉縞が形成され、この干渉縞を
光検出器74xで計数することによって、X測長ミラー
60を設置した計測対象物であるウエハXYステージ5
4のX方向の位置、移動量を計測することができる。ま
た、ウエハXYステージ54のY方向の位置や移動量を
計測するY軸レーザ干渉計70yも同様の構成を有し、
同様に、Y測長ミラー61を設置した計測対象物である
ウエハXYステージ54のY方向の位置、移動量を計測
することができる。
【0048】以上のように、本実施例においては、ウエ
ハXYステージ54のX方向およびY方向の位置や移動
量を計測するレーザ干渉計70(70x、70y)の測
長基準となる基準コーナーキューブ62、63をチルト
可能に設けられているマスクチルトステージ52に配置
することにより、マスクチルトステージ52のマスク面
内チルト方向への移動によって基準ミラーとしてのコー
ナーキューブ62、63も傾斜するとしても、コーナー
キューブ62、63は、入射するレーザ光を常に入射と
同一方向に反射させるために、光検出器74が計測用の
レーザ光の反射光を捉えることができず計測ができなく
なるということがない。
【0049】次に、本発明の位置決めステージ装置のさ
らに他の実施例について図6に基づいて説明する。図6
に図示する本実施例においては、マスクチルトステージ
に設置する基準ミラーをミラー姿勢矯正手段を介して取
り付けている点で図5に図示する実施例と相違してい
る。なお、本実施例においても、図5に図示する実施例
の部材に対応する同様の部材には同一符号を付してあ
り、それらの詳細な説明は省略する。
【0050】図6において、X基準ミラー80xおよび
Y基準ミラー80yは、Xミラー姿勢矯正手段81xお
よびYミラー姿勢矯正手段81yを介してマスクチルト
ステージ52にそれぞれ設置されている。これらのXミ
ラー姿勢矯正手段81xおよびYミラー姿勢矯正手段8
1yは、マスクチルトステージ52に設置される部位が
異なっているが、ともに同様の部材で構成されており、
同様の部材には同一符号を付し、必要に応じてx、yを
付して区別する。以下、Y基準ミラー80yおよびYミ
ラー姿勢矯正手段81yについて説明する。Y基準ミラ
ー80yは、マスクチルトステージ52のY方向の一側
端面の中央部に配置されたYミラー姿勢矯正手段81y
により保持されている。このYミラー姿勢矯正手段81
yは、Y基準ミラー80yを固定するYミラー固定台8
2yと、Yミラー固定台82yをマスクチルトステージ
52に回動可能に連接してマスクチルトステージ52の
Y方向の一側端面の中央部に配設されたヒンジ部83y
と、Yミラー固定台82yの表面をY方向に押圧する一
対の付勢力発生手段84y、84yとからなり、一対の
付勢力発生手段84y、84yは、ヒンジ部83yを挟
んでその両側の対称位置に配置され、ミラー固定台82
yの表面に当接してそれぞれの位置をY方向下方に押圧
して、ミラー固定台82yの姿勢を常に一定に維持す
る。これにより、ミラー固定台82yに固定されたY基
準ミラー80yも一定の姿勢に維持され、計測用のレー
ザ光に対して常に垂直な姿勢を維持している。したがっ
て、このようなミラー姿勢矯正手段81yを用いること
によって、マスクチルトステージ52がマスク面内チル
ト方向に傾動されても、ミラー固定台83yは一対の付
勢力発生手段84y、84yによりその両側が押圧され
ているためにヒンジ部83yを介して一定の姿勢を維持
することができ、Y基準ミラー80yも一定の姿勢に維
持される。
【0051】このように、ウエハXYステージ54のX
方向およびY方向の位置(移動量)を計測するレーザ干
渉計70(70x、70y)の測長基準となる基準ミラ
ー80(80x、80y)をミラー姿勢矯正手段81
(81x、81y)を介してマスクチルトステージ52
に配置しているために、基準ミラー80は、マスクチル
トステージ52がマスク面内チルト方向に傾動されると
しても、常にマスクチルトステージ52に対して相対的
に回動して同一姿勢を維持することができ、基準ミラー
に入射するレーザ光を常に入射と同一方向に反射するこ
とから、レーザ干渉計70の光検出器74が計測用レー
ザ光の反射光を捉えることができず計測ができなくなる
ということがない。したがって、マスクチルトステージ
52をマスク面内チルト方向に傾動させても、基準ミラ
ー80を測長基準として常にウエハXYステージ54の
X方向およびY方向の位置や移動量を精度良く計測する
ことが可能である。
【0052】図5および図6に図示する実施例では、レ
ーザ発振器から発振されたレーザ光を基準ミラーと測長
ミラーに分配して照射する光学系を備え、両ミラーから
の反射光を同一の光検出器で検出するようにしているけ
れども、参照ミラーを内蔵したレーザ干渉計を用いて、
基準ミラーと測長ミラーに対してそれぞれ独立した2個
のレーザ干渉計を配設してウエハステージの位置や移動
量を計測することもできる。
【0053】次に、図5および図6に図示するように構
成された位置決めステージ装置を用いたX線露光装置に
ついて説明する。パターンが描画されているマスク51
は、マスクチルトステージ52に取り付けられ、マスク
アライメントされる。この際に、マスクチルトステージ
52は、マスクのくさび成分等を吸収するように、チル
ト駆動手段57を介してマスク面内チルト方向に駆動調
整される。ウエハ(図示しない)は、ウエハチャックを
介してウエハXYステージ54に把持され、ウエハの所
定の露光ショットをマスク51に対向する露光領域へウ
エハXYステージ54の駆動により移動される。このと
き、ウエハのXY方向の位置はレーザ干渉計70(70
x、70y)により計測され、この計測結果に基づいて
ウエハXYステージ54を移動することにより、ウエハ
XYステージ54の位置が制御される。そして、例えば
図示しない電子蓄積リング等の光源から発せられるシン
クロトロン放射ビームを露光光とするX線Lは、マスク
チルトステージ52に把持されたマスク51に描画され
たパターンをウエハXYステージ54に把持されている
ウエハに露光転写する。また、ウエハのXY方向の位置
は、露光中においても、レーザ干渉計70(70x、7
0y)によって計測され、この計測結果に基づいて、ウ
エハXYステージ54を駆動することにより、ウエハと
マスク51のアライメントが高精度に管理される。
【0054】ところで、マスク51のくさび成分を吸収
するようにマスクチルトステージ52をマスク面内チル
ト方向に傾動させてマスクアライメント調整する際に、
マスク51のチルト傾動によりXY方向他成分が発生
し、結果としてウエハXYステージ54の基準が移動す
ることとなり、ウエハXYステージ54のXY方向の位
置や移動量を精度良く計測することができない場合が生
じるけれども、このように基準ミラーに計測方向の他成
分が発生した場合の補正については、図1および図2を
参照して説明したところと同様に行なうことができ、マ
スク51あるいはマスクチルトステージ52にマスク面
内チルト方向の傾きがあるとしても、ウエハXYステー
ジの位置決めを高精度に行なうことができる。
【0055】次に、上述したX線露光装置を用いたデバ
イスの製造方法の実施形態を説明する。
【0056】図7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(マスク製作)では設計したパターンを形成し
たマスクを製作する。一方、ステップ3(ウエハ製造)
ではシリコンやガラス等の材料を用いてウエハを製造す
る。ステップ4(ウエハプロセス)は前工程と呼ばれ、
上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技
術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステ
ップ5(組立)は後工程と呼ばれ、ステップ4によって
作製されたウエハ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。
【0057】図8は、上記ウエハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。ステップ11(酸化)ではウエハの表面を酸
化させる。ステップ12(CVD)ではウエハ表面に絶
縁膜を形成する。ステップ13(電極形成)ではウエハ
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)ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ1
5(レジスト処理)ではウエハ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
てマスクの回路パターンをウエハの複数のショット領域
に並べて焼付露光する。ステップ17(現像)では露光
したウエハを現像する。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、ウエハ上に多重に回路パターンが
形成される。
【0058】このようなデバイスの製造方法を用いれ
ば、従来は製造が難しかった高集積度のデバイスを低コ
ストに製造することができる。
【0059】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の位置決め
ステージ装置およびその位置計測方法によれば、基準ミ
ラーとしてコーナーキューブまたはキャッツアイを用い
ることにより、あるいは基準ミラーをミラー姿勢矯正手
段またはミラー姿勢維持用の駆動手段を介して第1の位
置決めステージに設置することにより、基準ミラーを計
測用レーザ光に対して常に一定の姿勢を維持することが
でき、基準ミラーが第1の位置決めステージとともに回
転方向あるいはチルト方向に移動するととしても、第2
の位置決めステージに設置した測長ミラーのXY方向の
位置や移動量を常に精度良く計測することができ、第2
の位置決めステージを高精度に位置決めすることが可能
となる。
【0060】さらに、本発明の位置決めステージ装置を
X線露光装置に適用することにより、マスクを把持しマ
スク面内回転方向またはチルト方向に移動可能に設けら
れたマスクステージの移動にも拘わらず、ウエハ等の基
板を把持する基板ステージの位置や移動量をマスクの近
傍にあるいはマスク自体に設置した基準ミラーを計測基
準として精度良く計測でき、また、マスクやマスクステ
ージのマスク面内回転方向またはマスク面内チルト方向
の移動により基準ミラーのXY方向他成分が生じて、基
板ステージの位置決めの基準が移動することとなるけれ
ども、マスクステージの移動量を計測して基板ステージ
の位置や移動量の計測値を補正する等により、基板ステ
ージを精度良く駆動し位置決めすることができ、マスク
と基板のアライメントを高精度に管理することが可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の位置決めステージ装置をX線露光装置
に適用した実施例を模式的に示す斜視図である。
【図2】本発明の位置決めステージ装置をX線露光装置
に適用した他の実施例を模式的に示す斜視図である。
【図3】(a)は本発明の位置決めステージ装置のミラ
ー姿勢矯正手段の要部を拡大して示す模式図であり、
(b)および(c)はミラー姿勢矯正手段の他の例を模
式的に示す正面図および側面図である。
【図4】本発明の位置決めステージ装置における基準ミ
ラーの姿勢を維持するθ駆動手段の要部を拡大して示す
模式図である。
【図5】本発明の位置決めステージ装置をX線露光装置
に適用した他の実施例を模式的に示す斜視図である。
【図6】本発明の位置決めステージ装置をX線露光装置
に適用したさらに他の実施例を模式的に示す斜視図であ
る。
【図7】半導体デバイスの製造工程を示すフローチャー
トである。
【図8】ウエハプロセスを示すフローチャートである。
【符号の説明】
1、51 マスク 2 マスクθステージ 2a ベース板 3 ウエハ(基板) 4(54) ウエハXYステージ 5 ウエハチャック 6 板ばねガイド 7 θ駆動手段 9 角度センサ 10(60) X測長ミラー 11(61) Y測長ミラー 12(62) X基準コーナーキューブ 13(63) Y基準コーナーキューブ 20(70) レーザ干渉計 21(71) レーザ発振器 22(72) 偏光ビームスプリッタ 24(74) 光検出器 30(80) 基準ミラー 31(81) ミラー姿勢矯正手段 32(82) ミラー固定台 33(83) ヒンジ部 33o 回転軸受 34(84) 付勢力発生手段 35 付勢力発生部材 36 ロッド 38 ミラー姿勢維持用θ駆動手段 39 角度センサ 52 マスクチルトステージ 56 チルト軸板ばねガイド 57 チルト駆動手段 59 チルトセンサ L X線(露光光) m(mx、my) 計測用レーザ光
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G03F 9/00 G03F 9/00 H H01L 21/027 H01L 21/68 K 21/68 21/30 507F 531J

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転方向とチルト方向の少なくともいず
    れか一方に移動可能な第1の位置決めステージと、XY
    方向に移動可能な第2の位置決めステージと、該第2の
    位置決めステージに固定された測長ミラーと、前記第1
    の位置決めステージに配設された基準ミラーと、該基準
    ミラーを位置基準として前記測長ミラーをXY方向に計
    測するレーザ干渉計を備えた位置決めステージ装置にお
    いて、前記基準ミラーを該基準ミラーに入射するレーザ
    光を常に入射と同一方向に反射するように構成したこと
    を特徴とする位置決めステージ装置。
  2. 【請求項2】 回転方向とチルト方向の少なくともいず
    れか一方に移動可能な第1の位置決めステージと、XY
    方向に移動可能な第2の位置決めステージと、該第2の
    位置決めステージに固定された測長ミラーと、前記第1
    の位置決めステージに配設された基準ミラーと、該基準
    ミラーを位置基準として前記測長ミラーをXY方向に計
    測するレーザ干渉計を備えた位置決めステージ装置にお
    いて、前記基準ミラーにコーナーキューブまたはキャッ
    ツアイを用いたことを特徴とする位置決めステージ装
    置。
  3. 【請求項3】 回転方向とチルト方向の少なくともいず
    れか一方に移動可能な第1の位置決めステージと、XY
    方向に移動可能な第2の位置決めステージと、該第2の
    位置決めステージに固定された測長ミラーと、前記第1
    の位置決めステージに配設された基準ミラーと、該基準
    ミラーを位置基準として前記測長ミラーをXY方向に計
    測するレーザ干渉計を備えた位置決めステージ装置にお
    いて、前記基準ミラーの姿勢を前記第1の位置決めステ
    ージに対して相対的に変化させる手段を備えていること
    を特徴とする位置決めステージ装置。
  4. 【請求項4】 基準ミラーはレーザ干渉計のレーザ光に
    対して常に一定の姿勢を維持するように構成されている
    ことを特徴とする請求項3記載の位置決めステージ装
    置。
  5. 【請求項5】 基準ミラーはミラー姿勢矯正手段を介し
    て第1の位置決めステージに配設されていることを特徴
    とする請求項3または4記載の位置決めステージ装置。
  6. 【請求項6】 基準ミラーは姿勢維持用の駆動手段によ
    り常に一定の姿勢を維持するように構成されていること
    を特徴とする請求項3または4記載の位置決めステージ
    装置。
  7. 【請求項7】 レーザ干渉計は、レーザ発振器から発振
    されたレーザ光を基準ミラーと測長ミラーに分配して照
    射する光学系を有し、前記両ミラーからの反射光を同一
    の光検出器に入射させることにより測長ミラーの移動量
    を検出することを特徴とする請求項1ないし6のいずれ
    か1項記載の位置決めステージ装置。
  8. 【請求項8】 基準ミラーと測長ミラーを、参照ミラー
    を内蔵したそれぞれ独立したレーザ干渉計で計測するよ
    うにしたことを特徴とする請求項1ないし6のいずれか
    1項記載の位置決めステージ装置。
  9. 【請求項9】 第1の位置決めステージが、マスクを把
    持しかつマスク面内回転方向とマスク面内チルト方向の
    少なくともいずれか一方に移動可能に設けられたマスク
    ステージであり、第2の位置決めステージが基板を把持
    して基板内XY方向に移動可能な基板位置決めステージ
    であることを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1
    項記載の位置決めステージ装置。
  10. 【請求項10】 基準ミラーはマスクまたはマスクステ
    ージに配設されていることを特徴とする請求項9記載の
    位置決めステージ装置。
  11. 【請求項11】 回転方向とチルト方向の少なくともい
    ずれか一方に移動可能な第1の位置決めステージとXY
    方向に移動可能な第2の位置決めステージとの相対的な
    位置関係をレーザ干渉計を用いて計測する方法であっ
    て、前記第2の位置決めステージに測長ミラーを固定
    し、前記第1の位置決めステージに基準ミラーを固定
    し、前記レーザ干渉計によって前記基準ミラーを位置基
    準として前記測長ミラーをXY方向に計測し、その際、
    前記基準ミラーに入射するレーザ光が常に入射と同一方
    向に反射されるようにしたことを特徴とする位置決めス
    テージ装置の位置計測方法。
  12. 【請求項12】 基準ミラーにコーナーキューブまたは
    キャッツアイを用いるか、もしくは第1の位置決めステ
    ージに対する基準ミラーの姿勢を相対的に変化させるこ
    とによって、該基準ミラーに入射するレーザ光を常に入
    射と同一方向に反射するようにしたことを特徴とする請
    求項11記載の位置決めステージ装置の位置計測方法。
  13. 【請求項13】 請求項9または10記載の位置決めス
    テージ装置と、該位置決めステージ装置によって位置決
    めされた基板に露光光を照射する露光手段を備えたこと
    を特徴とする露光装置。
  14. 【請求項14】 X線を露光光としたことを特徴とする
    請求項13記載の露光装置。
  15. 【請求項15】 請求項13または14記載の露光装置
    において、マスクまたはマスクステージがマスク面内回
    転方向またはマスク面内チルト方向に移動したことによ
    り生じる基準ミラーのXY方向の他成分をマスクステー
    ジの移動量との関係に基づいて予め算出し、マスクステ
    ージの移動量に応じて予め算出された基準ミラーのXY
    方向の他成分を基板位置決めステージのXY計測値に補
    正することを特徴とする露光装置。
  16. 【請求項16】 請求項13または14記載の露光装置
    において、マスクステージの駆動を常に基板に対する露
    光前にのみ行ない、基準ミラーに対する測長ミラーの測
    長はマスクが位置決めされた状態で行ない、基準ミラー
    にXY方向の他成分が生じても、基準ミラーのXY方向
    の他成分を露光前の基板とマスクのアライメントにより
    補正することを特徴とする露光装置。
  17. 【請求項17】 請求項13または14記載の露光装置
    において、マスクステージの駆動を常に基板に対する露
    光前にのみ行ない、マスクステージの駆動時には基準ミ
    ラーを位置基準として使用せず、マスク位置決め完了後
    に基準ミラーを位置基準として測長ミラーの測長を行う
    ことを特徴とする露光装置。
  18. 【請求項18】 請求項13ないし17のいずれか1項
    記載の露光装置を用いてデバイスを製造することを特徴
    とするデバイス製造方法。
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