JP2000075928A - レーザ干渉計を用いたステージ位置決め装置 - Google Patents

レーザ干渉計を用いたステージ位置決め装置

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JP2000075928A
JP2000075928A JP10245580A JP24558098A JP2000075928A JP 2000075928 A JP2000075928 A JP 2000075928A JP 10245580 A JP10245580 A JP 10245580A JP 24558098 A JP24558098 A JP 24558098A JP 2000075928 A JP2000075928 A JP 2000075928A
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stage
laser
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mirror
measurement
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JP10245580A
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Shinichiro Nagai
新一郎 永井
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NSK Ltd
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Publication date
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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

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】安価なミラーを使用しつつ、高精度且つ広範囲
に位置決めが可能な位置決め装置を提供することを課題
としている。 【解決手段】ステージ3に設けられて移動方向に延びる
干渉用ミラー5,6を2つに分割してそれぞれ複数のバ
ーミラーで構成する。また、各レーザ干渉計7,8によ
る測長可能位置を複数設定する。制御部4では、各レー
ザ干渉計7,8による2つの測長のうち、分割位置Aを
照射していないレーザ光による測長に基づきステージの
位置を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、二次元移動用ステ
ージの位置決め装置に係り、特に、集積回路等の半導体
デバイス製造に用いられる露光装置など、高精度の位置
決めと広範囲の可動範囲が要求されるステージの位置決
めに好適な位置決め装置に関する。
【0002】
【従来の技術】露光装置等に使用されるX−Yステージ
では、例えば、特公平7−082390号公報に記載さ
れているような構成の位置決め装置によって、ステージ
の位置決めが行われる。
【0003】すなわち、図6に示すように、アクチュエ
ータとしての一対のモータ1,2を駆動することで、互
いに直交するX方向及びY方向にステージ3が移動して
当該ステージ3の位置が変更される。その各モータ1,
2は、制御部4からの駆動信号によって駆動される。
【0004】また、ステージ3には、移動方向であるX
方向及びY方向に沿って、ぞれぞれバーミラー5,6
(干渉用ミラー)が固定されている。そして、その各ミ
ラー5,6に向けて垂直に1本のレーザ光を照射して測
長を行うレーザ干渉計7,8がステージ3の側方にそれ
ぞれ配置されて、各レーザ干渉計7,8は、それぞれ測
定した測長信号を制御部4に供給可能となっている。
【0005】制御部4では、各レーザ干渉計7,8から
の測長信号に基づきステージ3の実際の位置(X−Y座
標)を求め、目標とする位置との偏差に比例した駆動信
号を上記モータ1,2に供給して、ステージ3の位置制
御を高精度に行う。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】レーザ干渉計7,8を
用いて測長すると位置を高精度に計測できるが、その計
測範囲はバーミラー5,6の長さによって制限される。
【0007】ここに、上記位置計測に使用されるバーミ
ラー5,6は、高精度な加工が要求されるために、その
製作サイズ(長さ)に限界がある。この結果、従来にあ
っては、高精度に位置決めされるステージ3の可動量
も、バーミラー5,6の寸法以上とすることが出来なか
った。
【0008】また、バーミラー5,6の製品限界寸法近
くまでの長さの移動量を確保しようとすると、バーミラ
ー5,6の価格が非常に高くなって高価の位置決め装置
となってしまうし、それでも可動量には限界が生じる。
【0009】しかしながら、今日,例えばワークが大型
化するにつれて、ステージ3の可動範囲も広範囲のもの
が要求される。本発明は、上記のように問題点に着目し
てなされたもので、安価なミラーを使用しつつ、高精度
且つ広範囲に位置決めが可能な位置決め装置を提供する
ことを課題としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、ステージを移動させるアクチュエータ
と、ステージに設けられ当該ステージの移動方向に沿っ
て反射面が延在する干渉用ミラーと、その干渉用ミラー
に向けて垂直にレーザ光を照射して測長するレーザ干渉
計と、レーザ干渉計の測長信号に基づきステージの位置
を判定し上記アクチュエータを介してステージの位置を
制御する制御部とを備えたステージ位置決め装置におい
て、上記干渉用ミラーは、延在方向に沿って複数に分割
されて構成され、上記レーザ干渉計は、互いに上記干渉
用ミラーの延在方向に所定間隔を設けた平行な複数本の
レーザ光を干渉用ミラーに向けて照射して複数箇所,測
長可能に構成され、上記制御部は、その複数本のレーザ
光のうちの上記干渉用ミラーの分割位置を非照射のレー
ザ光による測長に基づきステージの位置を判定すること
を特徴とするレーザ干渉計を用いたステージ位置決め装
置を提供するものである。
【0011】本発明によれば、干渉用ミラーが延在方向
に沿って複数に分割されているので、適当な長さの安価
なミラー製品を繋いで、延在方向(ステージの移動方
向)に長いミラーを確保できる。この結果、安価にステ
ージの移動量(位置決め量)を長くすることができる。
【0012】また、ミラーの分割位置では測長は出来な
いが、複数のレーザ光を照射して複数箇所,測長可能で
あるので、少なくとも一つのレーザ光は、ミラーの分割
位置に照射されずに測長が可能となる。
【0013】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
説明する。なお、上記従来例と同様な部材には、同一の
符号を付して、その詳細は省略する。
【0014】図1は、本実施形態の位置決め装置を表す
構成図であって、その基本構成は、上記従来例とほぼ同
様である。すなわち、ステージ3は、第1のモータ1を
駆動することでX方向に移動すると共に、独立して第2
のモータ2を駆動することでY方向にも移動して、X−
Y二次元方向にステージ3が自在に移動可能となってい
る。なお、ステージ3を移動させるアクチュエータは、
モータ1,2に限定されず、他の公知のアクチュエータ
が使用できる。
【0015】制御部4は、第1のレーザ干渉計7からの
X方向の測長信号と、第2のレーザ干渉計8からのY方
向の測長信号を入力し、その測長信号に基づきステージ
3の位置を判定し、目標位置との偏差に基づき上記二つ
のモータ1,2をサーボ制御して、ステージ3を高精度
に位置決めする。
【0016】また、上記ステージ3上には、上記各レー
ザ干渉計7,8に対向して、それぞれステージ3の移動
方向であるX方向及びY方向にそれぞれ延在する2つの
干渉用ミラー6,5が配置されている。
【0017】本実施形態では、各干渉用ミラー5,6
は、それぞれ延在方向中央部で2つに分割されて、2本
のバーミラー5a,5b又は6a,6bから構成されて
いる。これによって、干渉用ミラー5,6を長くするこ
とができると共に、そのためのミラー製品(バーミラー
5a,5b,6a,6b)のコストを低く抑えることが
できる。なお、2本のバーミラー5a,5b又は6a,
6bの長さは同一である必要はない。
【0018】ここで、上記ミラーの分割位置A及びその
前後に対して、図2に示すように、非計測域H1 を設定
する。上記各レーザ干渉計7,8は、本実施形態にあっ
ては、2本の平行なレーザ光10a,10b又は11
a,11bを照射して二か所の位置を測長するように構
成されている。
【0019】その2つレーザ光10a,10b又は11
a,11bの間隔Lは、上記各バーミラー5a,5b又
は6a,6bの長さよりも短い長さで且つ上記非計測域
1よりも長い寸法に設定されている。この結果、常
に、両レーザ光10a,10b又は11a,11bがミ
ラーに向けて照射可能となっていると同時に、一方のレ
ーザ光が上記非計測域H1 を照射しているときは他方の
レーザ光が上記非計測域H1 を照射しないように設定さ
れている(図3参照)。
【0020】そして、制御部4では、各干渉計7,8に
おける2つレーザ光のうちの一方のレーザ光10a,1
1aを主測長光とし、他方のレーザ光10b,11bを
副測長光として、主側長光10a,11aが上記非計測
域H1 を照射していない通常状態では、主測長光10
a,11aによる測長を使用し、主測長光10a,11
aの照射位置が上記非計測域H1 を通過するときだけ、
副測長光10b,11bによる測長を使用してステージ
3の位置決めをするように設定されている。
【0021】ここで、主測長光10a,11aの照射位
置が上記非計測域H1 かどうかは、例えば、他方のレー
ザ干渉計7,8による測長信号に基づき判定できる。す
なわち、例えば、第1のレーザ干渉計7による主測長光
10aの照射位置を、第2のレーザ干渉計8による測長
によって判定して、主測長光10aの照射位置が非計測
域H1 に侵入したと判定したら、副測長光10bによる
測長信号によりステージ3の位置を判定する。
【0022】また、一つの干渉用ミラー5,6をそれぞ
れ構成する二つのバーミラー5a,5b又は6a,6b
の繋ぎ位置(分割位置A)においてレーザ干渉計7,8
で計測不可能なエラーが出ないように、当該繋ぎ部分の
段差を極力抑え且つ接触するように設置するが、不可避
的な設置誤差(両バーミラー5a,5b又は6a,6b
間の段差や傾き等)が存在することを考慮して、予めそ
の誤差を計測して制御部4に記憶させておき、制御部4
で、測長に使用するバーミラー5a,5b又は6a,6
bの切替わりを認識して上記誤差分(段差分等)を校正
する。
【0023】ここで、一のレーザ干渉計7,8で2箇所
測長を行っているので、その2つのレーザ光が共に同一
のバーミラー5a,5b,6a,6bを照射している状
態で(図2参照)、そのバーミラー5a,5b,6a,
6bの傾きが計測でき、また、二つのレーザ光がそれぞ
れ別のバーミラー5a,5b又は6a,6bを照射して
いるときには(図3参照)、両バーミラー5a,5b又
は6a,6b間の設置誤差(段差)が計測できる。
【0024】次に、上記装置の動作などについて説明す
る。ここで、各レーザ干渉計7,8による計測動作は同
じであるので、第1のレーザ干渉計7のみに着目して説
明する。
【0025】第2のレーザ干渉計8による測長から、ス
テージ3のY方向への移動量、すなわち、第1のレーザ
干渉計7による測長位置(レーザ光の照射位置)を確認
しながら、第1のレーザ干渉計7による二つの測長信号
の一方を利用してX方向のステージ3の移動量を判定す
る。
【0026】すなわち、図2に示すように、主測長光1
0aが、非計測域H1 を非照射状態と判定しているとき
には、当該主測長光10aによる測長信号に基づきX方
向の移動量、即ちX方向のステージ3の位置を判定す
る。このとき、主測長光10aが第2のバーミラー6b
を照射していると判定している場合には、予め計測した
第1のバーミラー6aとの間の補正値によって測長信号
を校正する。
【0027】また、図3に示すように、主測長光10a
が、非計測域H1 を照射状態と判定しているときには、
非計測域H1 を照射していない副測長光10bによる測
長信号に基づきX方向の移動量、即ちX方向のステージ
3の位置を判定する。このとき、副測長光10bが第2
のバーミラー6bを照射していると判定している場合に
は、予め計測した第1のバーミラー6aとの間の補正値
によって測長信号を校正する。
【0028】以上に説明した、X又はY方向のレーザ位
置は、それぞれのモータ1,2に内蔵されているエンコ
ーダの回転角度位置座標からでも判断できる。このよう
に、本実施形態の位置決め装置では、安価な長さのバー
ミラー5a,5b,6a,6bを複数個,継いで所定長
さをもった安価な干渉用ミラー5,6を提供できて、ス
テージ3の移動量、つまり位置制御量を任意に大きく設
定できる。
【0029】すなわち、製品としてのバーミラーの製作
サイズに関係なく、ステージ3の可動範囲を広範囲に設
定することができると共に高精度に位置決めが可能な位
置決め装置を提供できる。
【0030】ここで、上記実施形態では、干渉用ミラー
5,6を2つに分割して2本のバーミラー5a,5b又
は6a,6bで構成した場合の例であるが、3本以上継
いで(3つに分割して)更に位置決め範囲を長くしてス
テージ3の可動範囲をより広く設定してもよい。
【0031】また、上記実施形態では、X方向及びY方
向の両方向の干渉用ミラー5,6を共に2つに分割した
例で説明しているが、例えば、X方向の移動量が小さく
て良い場合には、Y方向の延在する干渉用ミラー6だけ
を分割してY方向の測定エリアだけを大きく設定しても
よい。
【0032】また、上記実施形態では、各レーザ干渉計
7,8から二本のレーザ光を照射する場合を例に説明し
ているが、三本以上の平行なレーザ光を照射して3か所
以上,測長位置を設定してもよい。この場合、3本のレ
ーザ光が全て常にミラーに照射されるように設定する必
要はない。
【0033】なお、一のレーザ干渉計7,8で2つの測
長光(レーザ光)が使用されるが、レーザ光源は必ずし
も2つ必要ではなく、図5に示すように、1の光源をビ
ームスプリッタ20やビームベンダー21などで分割等
して使用すればよい。
【0034】また、レーザ干渉計7,8による測長は、
相対的な移動量を計測するものであるので、急激な計測
値の変化が無いように、一の干渉用ミラー5,6を形成
する2本のバーミラー5a,5b又は6a,6b間には
できるだけ段差が無い方が良いが、設置精度等の関係で
許容以上の段差ができる場合には、図4に示すように、
上記非計測域H1 の他に第2の非計測域H2 を設定し
て、主測長光10a,11aが第1の非計測域H1 (実
際の非干渉域)と第2の非計測域H2 の間にあるとき
に、主測長光10a,11aによる測長と副測長光10
b,11bによる測長とを照合して、主測長光10a,
11aによる測長から副測長光10b,11bによる測
長への受渡しのためのバッファを設けるとよい。
【0035】なお、2つのバーミラー5a,5b又は6
a,6bの繋ぎ部分に所定の間隙があっても、上記非計
測域H1 を設けることで吸収できる。ここで、ステージ
3の可動範囲を大きくするために、従来と同様に、干渉
用ミラーを1本のバーミラーで構成し、その代わりに、
平行に配置される測長光を、移動方向に沿って多数個,
設定して、いずれか一の測長光を干渉用ミラーに照射可
能として構成することも考えられるが、干渉用ミラーの
長さよりも短い間隔で、ステージ3の移動量が長くなる
ほどステージに沿って多数の測長光を照射・受光する装
置を配置せざるを得ず、レアウト上不利である。この
点、本願発明に基づく本実施形態では、ステージ3の移
動量に関係なく、小さい範囲にレーザ干渉計7,8を配
置すれば良い。
【0036】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明を採用
すると、干渉用ミラーを構成するミラー製品の製作可能
な寸法に制限を受けることなく、ステージの可動範囲を
広範囲に設定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る位置決め装置を説明
するための構成図である。
【図2】本発明の実施の形態に係る測長光と干渉ミラー
との関係を示す図である。
【図3】本発明の実施の形態に係る測長光と干渉ミラー
との関係を示す図である。
【図4】本発明の実施の形態に係る測長光と干渉ミラー
との関係を示す図である。
【図5】本発明の実施の形態に係るレーザ干渉計の他の
構成例を説明するための図である。
【図6】従来の位置決め装置を説明するための構成図で
ある。
【符号の説明】
1,2 モータ(アクチュエータ) 3 ステージ 4 制御部 5,6 干渉用ミラー 5a,5b,6a,6bバーミラー 7 第1のレーザ干渉計 8 第2のレーザ干渉計 10a,11a 主測長光(レーザ光) 10b,11b 副測長光(レーザ光) H1 非計測域

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ステージを移動させるアクチュエータ
    と、ステージに設けられ当該ステージの移動方向に沿っ
    て反射面が延在する干渉用ミラーと、その干渉用ミラー
    に向けて垂直にレーザ光を照射して測長するレーザ干渉
    計と、レーザ干渉計の測長信号に基づきステージの位置
    を判定し上記アクチュエータを介してステージの位置を
    制御する制御部とを備えたステージ位置決め装置におい
    て、上記干渉用ミラーは、延在方向に沿って複数に分割
    されて構成され、上記レーザ干渉計は、互いに上記干渉
    用ミラーの延在方向に所定間隔を設けた平行な複数本の
    レーザ光を干渉用ミラーに向けて照射して複数箇所,測
    長可能に構成され、上記制御部は、その複数本のレーザ
    光のうちの上記干渉用ミラーの分割位置を非照射のレー
    ザ光による測長に基づきステージの位置を判定すること
    を特徴とするレーザ干渉計を用いたステージ位置決め装
    置。
JP10245580A 1998-08-31 1998-08-31 レーザ干渉計を用いたステージ位置決め装置 Pending JP2000075928A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030033744A (ko) * 2001-10-25 2003-05-01 김재열 레이저를 이용한 초미세 위치제어기술
JP2019500614A (ja) * 2015-12-31 2019-01-10 シャンハイ マイクロ エレクトロニクス イクイプメント(グループ)カンパニー リミティド 干渉計測定装置およびその制御方法

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KR20030033744A (ko) * 2001-10-25 2003-05-01 김재열 레이저를 이용한 초미세 위치제어기술
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