JP2001023889A - ステージ装置、露光装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザ干渉計の切換を迅速に行なえるように
する。また、ステージの第２方向位置の計測が不可能の
場合でも、レーザ干渉計の切換を行なうことができるよ
うにする。 【解決手段】 第１の方向およびこれに直交する第２の
方向に移動可能なステージ１０３、１０６と、ステージ
の第１の方向の位置を計測するため、ステージの第２の
方向の位置に応じて有効なものが切り換えて用いられる
複数のレーザ干渉計１１１、１３０〜１３２と、前記レ
ーザ干渉計の切換を行なう切換手段とを備えたステージ
装置において、切換手段はステージが切換を行なうべき
第２の方向における所定の切換位置を通過したことを検
出する検出手段１１５、１３３〜１３５を備え、この検
出信号に基づいてレーザ干渉計の切換を行なうものとす
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、半導体露光装置、
検査装置等に使用され、露光原板、被露光物、被検査物
等を所定の位置に位置決めするために用いられるステー
ジ装置、これを具備する露光装置およびこれを用いたデ
バイス製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体素子製造に用いられる露光
装置として、ステッパと呼ばれる装置とスキャナと呼ば
れる装置が知られている。ステッパは、ステージ装置上
の半導体ウエハを投影レンズ下でステップ移動させなが
ら、レチクル上に形成されているパターン像を投影レン
ズでウエハ上に縮小投影し、１枚のウエハ上の複数箇所
に順次露光していくものである。スキャナは、ウエハス
テージ上の半導体ウエハとレチクルステージ上のレチク
ルとを投影レンズに対して相対移動させ、この走査移動
中にスリット上の露光光を照射し、レチクルパターンを
ウエハに投影するものである。ステッパおよびスキャナ
は、解像度および重ね合せ精度の性能面から露光装置の
主流と見られている。

【０００３】図８は、露光装置に用いられる従来のウエ
ハステージを示す。この装置は、水平な案内面１０１ａ
を有するベース１０１と、ベース１０１と一体であるＹ
ガイド部材１０２に沿ってＹ軸方向に往復移動自在であ
るＹステージ１０３と、Ｙステージ１０３をＹ軸方向に
移動させるＹステージ用リニアモータ１０４と、Ｙステ
ージ１０３と一体であるＸガイド部材１０５に沿ってＹ
軸方向に垂直なＸ軸方向に往復移動自在であるＸステー
ジ１０６と、Ｘステージ１０６をＸ軸方向に移動させる
Ｘステージ用リニアモータ１０７と、Ｘステージ１０６
の上に図示しないチルト機構と微回動機構をもつ微動ス
テージを介して配置した天板１０８と、天板１０８の上
に配置したＸミラー１０９と、天板１０８の上に配置し
たＹミラー１１０と、第１のＸ軸レーザ干渉計１１１
と、第１のＹ軸レーザ干渉計１１２と、第２のＹ軸レー
ザ干渉計１１３と、Ｙステージ原点位置検出用フォトス
イッチ１１４と、Ｙステージ遮光板１１５とを備える。

【０００４】Ｙステージ１０３は図示しない静圧軸受パ
ッドによってべース１０１の案内面１０１ａおよびＹガ
イド部材１０２に対して非接触に支持され、同様に、Ｘ
ステージ１０６も図示しない静圧軸受パッドによってベ
ース１０１の案内面１０１ａおよびＸガイド部材１０５
に対して非接触に支持される。第１のＹ軸レーザ干渉計
１１２によりＹミラー１１０との間の距離を計測し、Ｙ
ステージ１０３の位置を知る。第１のＸ軸レーザ干渉計
１１１によりＸミラー１０９との間の距離を計測し、Ｘ
ステージ１０６の位置を知る。

【０００５】また、第１のＹ軸レーザ干渉計１１２から
Ｘ軸方向へ離れた位置に、Ｙミラー１１０との間の距離
を計測する第２のＹ軸レーザ干渉計１１３が配置され、
第１と第２のＹ軸レーザ干渉計１１２と１１３の計測値
より、天板１０８の回転変位を検出する。第１と第２の
Ｙ軸レーザ干渉計１１２と１１３の原点リセットは、Ｙ
ステージ１０３の原点出し駆動を行ない、Ｙステージ遮
光板１１５がＹステージ原点位置検出用フォトスイッチ
１１４を遮光した時点で行なう。第１のＸ軸レーザ干渉
計１１１の原点リセットは、Ｘステージ１０６の原点出
し駆動を行ない、不図示のＸステージ遮光板が不図示の
Ｘステージ原点位置検出用フォトスイッチを遮光した時
点で行なう。

【０００６】図９はこのウエハステージ１１６の上面概
略図である。露光されるウエハ１１８は、不図示のウエ
ハチャックを介してウエハステージ１１６に搭載され
る。露光光学系を基準とすると、同図において露光光軸
中心１１９の位置を不動と考えることができる。よっ
て、ウエハステージ１１６は、ウエハ全体を露光するた
めには、露光光軸中心１１９に対してＸＹ方向に移動さ
せる必要がある。結像焦点の調整のために、ウエハ１１
８をＺ方向およびチルト方向にも移動させる必要がある
が、ここでは説明を省略する。図中の実線で描かれたウ
エハステージ１１６の位置は、ウエハステージ１１６が
Ｙ軸のマイナス方向に移動できる最大位置を示す（ウエ
ハステージＹ−移動最大位置１２０）。

【０００７】また、図中の破線で描かれたウエハステー
ジ１１６の位置は、ウエハステージ１１６がＹ軸のプラ
ス方向に移動できる最大位置を示す（ウエハステージＹ
＋移動最大位置１２１）。

【０００８】ウエハステージ１１６のＸＹ方向の位置計
測には、高精度の位置決めを実現するために高分解能の
レーザ干渉計が使用される。図中のＸ干渉計光軸１２２
はウエハステージ１１６のＸ方向位置を計測するための
レーザ干渉計の光軸である。また、図中のＹ干渉計光軸
１２３はウエハステージ１１６のＹ方向位置を計測する
ためのレーザ干渉計の光軸である。レーザ干渉計を用い
るためには、ウエハステージ１１６上にレーザ光を反射
するための反射鏡１１７を設ける必要がある。この反射
鏡１１７は、ウエハステージ１１６の移動範囲全域にお
いてレーザ光を反射可能にするために、ウエハステージ
１１６の移動距離と同じ以上の長さが必要とされる。す
なわち、Ｙ方向のステージ移動距離をＬｙとすると、Ｘ
計測用の反射鏡の長さＭｘはＬｙ以上（Ｍｘ＝Ｌｙ＋
α）であることが必要となる。

【０００９】近年は生産性の向上のため、ウエハ径は３
００ｍｍと大型化の傾向にある。ウエハ全面を露光する
ためには、移動ステージは少なくともウエハ径以上の移
動範囲が要求される。また、ウエハアライメントを行な
う位置が露光位置と異なる場合や、ウエハ交換を考慮す
ると、移動範囲はさらに大きくしなければならない。必
然的に反射鏡も長くしなければならない。ウエハ１１８
を露光するには、結像点に対して高精度にアライメント
する必要がある。このアライメント手法には数種のもの
があるが、前もって露光転写されたウエハ上のアライメ
ントマークにアライメント光を照射し、その反射光から
アライメントずれ量を求める方法が広く用いられてい
る。このアライメント手法においては、アライメント光
軸と露光光軸が同一にならない場合がある。

【００１０】図１０はアライメント光軸の中心１２４と
露光光軸の中心１１９が一致しない場合における従来の
ウエハステージの上面概略図である。同図において、ア
ライメント光軸中心１２４に照射されるアライメント光
は、露光光軸中心１１９とある距離Ｌ２をもってウエハ
１１８上に照射される。ウエハステージ１１６は、ウエ
ハ１１８全面を露光するためにウエハ１１８をＸＹ方向
に移動する必要があるのと同様に、アライメント光軸中
心１２４に照射されるアライメント光をウエハ１１８全
面に照射するために、ウエハ１１８をＸＹ方向に移動す
る必要がある。

【００１１】その場合、ウエハステージ１１６の可動範
囲は、アライメント光軸中心１２４と露光光軸中心１１
９とがずれているため、大きくする必要がある。結果的
に、反射鏡１１７は、ウエハステージ１１６の移動範囲
の拡大分だけ長くする必要がある。図１０を用いて説明
すると、反射鏡１１７のＹ方向の長さＭｘ２は、アライ
メント光軸中心１２４と露光光軸中心１１９のずれＬ２
分だけ長くなる（Ｍｘ２＝Ｍｘ＋Ｌ２）。

【００１２】しかし、反射鏡１１７を長くすることは、
高精度な鏡面をもつ長い反射鏡を製作するのは困難で
あり、長い反射鏡の鏡面の製作にはコストがかかり、
反射鏡自体の重量がかさんでステージ全体の重量が大
きくなり、ステージの重量の増加によりステージ駆動
装置の発熱が増大し、ステージの機械系の固有振動数
が低下して制御系の特性を下げてしまう等のため、望ま
しくない。

【００１３】この問題の解決策として、特開平７−２５
３３０４号公報では、図１１に示すような装置を開示し
ている。この装置は、レーザ干渉計４ａ〜４ｄおよび４
ｉ、移動鏡８ａおよび８ｂ、移動ステージ９ならびに演
算装置１０を備える。複数設けられているＸ干渉計４ａ
〜４ｄの間隔は移動鏡８ａの長さよりも短くなってお
り、ステージ９がどの位置にあってもいずれかのＸ干渉
計４ａ〜４ｄの計測光５ａ〜５ｄが移動鏡８ａに照射さ
れており、また同時に２本の計測光が照射される場合も
ある。

【００１４】いずれのＸ干渉計４ａ〜４ｄが計測可能に
なっているかはＹ干渉計４ｉの値から演算装置１０によ
り判定され、判定された計測可能なＸ干渉計４ａ〜４ｄ
よりＸ方向の測長結果が得られる。ステージ９がＹ方向
に移動する際、新たに計測可能になったＸ干渉計は、こ
れまで計測されていたＸ干渉計の値を用いて所定の位置
において復帰（干渉計切換）動作が行なわれる。この値
の受け渡しを順次行なうことにより、長い範囲の移動に
わたる測定を短い移動鏡８ａで行なう構成となってい
る。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に開示された従来例では、Ｙ干渉計の計測値に基づい
て、複数設けられているＸ干渉計のうちいずれのＸ干渉
計が計測可能になっているかを判断するようにしている
ため、ステージがどの領域に位置しているかを求めるた
めの比較演算に時間がかかり、干渉計切換に遅延が生じ
てしまう。その結果、ステージが移動している最中に干
渉計切換を行なう場合は、計測値の受け渡しを滑らかに
行なうことができないため、ステージ精度が劣化すると
いう危険性がある。また、Ｙ干渉計が何らかの原因で計
測不可能の状態になった場合は、干渉計切換を行なうこ
とができなくなるという問題がある。

【００１６】このような従来技術の問題点に鑑み、本発
明の目的は、ステージ装置、露光装置およびデバイス製
造方法において、第１に、干渉計切換を迅速に行なえる
ようにすることにある。第２に、Ｙ干渉計が計測不可能
となった場合でも、干渉計切換を行なうことができるよ
うにすることにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明のステージ装置は、第１の方向およびこれに直交
する第２の方向に移動可能なステージと、前記ステージ
の前記第１の方向の位置を計測するため、前記ステージ
の前記第２の方向の位置に応じて有効なものが切り換え
て用いられる複数のレーザ干渉計と、前記レーザ干渉計
の切換を行なう切換手段とを備え、前記切換手段は、前
記切換を行なうべき前記第２の方向における所定の切換
位置を前記ステージが通過したことを検出する検出手段
を備え、前記検出手段の検出信号に基づいて前記レーザ
干渉計の切換えを行なうものであることを特徴とする。

【００１８】また、本発明の露光装置は、原板のパター
ンを、投影レンズを介してステージ装置上の基板に露光
する露光装置であって、前記ステージ装置として、前記
本発明のステージ装置を具備することを特徴とする。

【００１９】また、本発明のデバイス製造方法は、本発
明の露光装置を用意する工程と、この露光装置を用いて
原板のパターンを基板に露光する工程とを有することを
特徴とする。

【００２０】これら本発明の構成において、レーザ干渉
計の切換は、検出手段からの検出信号に基づいて、干渉
計測長器内の計測値受渡し時間のみの遅延で行なわれ
る。すなわち、従来のようにＹ干渉計の計測値に基づい
ていずれのＸ干渉計が計測可能になっているかを判断す
るための演算に時間がかかるといったことがない。

【００２１】また、ステージの第２方向位置の計測結果
を用いずにレーザ干渉計の切換が行なわれるため、第２
方向位置の計測手段が計測不可能の場合でもレーザ干渉
計の切換は支障なく行なわれる。これにより、レーザ干
渉計の切換時の遅延が小さくなるため、ステージが移動
している最中にレーザ干渉計の切換を行なう場合でも、
複雑な機能を使うことなく計測値の受け渡しが滑らかに
行なわれ、ステージ精度の劣化が防止されることにな
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施形態におい
ては、前記検出手段は光電検出器またはフォトスイッチ
を用いたものである。また、前記検出手段はステージの
第２方向の原点位置を検出するためのものでもある。ま
た、前記所定の切換位置としては、レーザ干渉計の数に
応じて複数の位置が設定してあり、そのうちの特定の切
換位置をステージが第２方向の特定の方向から通過した
時の検出手段からの検出信号に基づいて前記レーザ干渉
計のうち特定の１つを有効なものと決定し、かつ第２方
向の原点を決定する原点出し手段を有する。

【００２３】切換手段は、有効なレーザ干渉計および第
２方向の原点が決定された後、いずれかの切換位置をス
テージが通過することによって検出手段が検出信号を出
力した場合、その切換位置に応じたレーザ干渉計の切換
を行なう。すなわち、検出手段の出力に基づいて、どの
レーザ干渉計が位置計測可能なレーザ干渉計かの判断を
行なうとともに、位置計測可能な干渉計を隣接するレー
ザ干渉計へ切り換える。

【００２４】また、レーザ装置は、検出手段が検出信号
を出力する時点においては、その検出信号に基づいて切
換が行なわれるべき２つのレーザ干渉計から出力される
計測光は同時に、第１方向位置の計測に使用されるステ
ージ上の反射鏡を照射しているように構成されている。
そして、ステージの第２方向位置を計測するためのレー
ザ干渉計を有する。

【００２５】

【実施例】（第１の実施例）図１は本発明の第１の実施
例に係る露光装置に使用されるステージ装置を示す斜視
図であり、本発明の特徴を最もよく表している。同図に
おいて、１０１〜１１３および１１５は図８において同
一符号を付した要素と同様のものである。１１１は第１
のＸ軸レーザ干渉計（以下、第１Ｘ干渉計という）、１
３０は第２のＸ軸レーザ干渉計（以下、第２Ｘ干渉計と
いう）、１３１は第３のＸ軸レーザ干渉計（以下、第３
Ｘ干渉計という）、１３２は第４のＸ軸レーザ干渉計
（以下、第４Ｘ干渉計という）、１３３は第１のＸ軸レ
ーザ干渉計切換用Ｙ軸フォトスイッチ（以下、第１Ｙフ
ォトスイッチという）、１３４は第２のＸ軸レーザ干渉
計切換用Ｙ軸フォトスイッチ（以下、第２Ｙフォトスイ
ッチという）、１３５は第３のＸ軸レーザ干渉計切換用
Ｙ軸フォトスイッチ（以下、第３Ｙフォトスイッチとい
う）である。Ｘミラー１０９の長さは各Ｘ干渉計間の間
隔より僅かに長ければよい。

【００２６】Ｙステージ遮光板１１５が第１Ｙフォトス
イッチ１３３を遮光した際、第１Ｘ干渉計１１１の計測
光と第２Ｘ干渉計１３０の計測光の両方がＸミラー１０
９を照射するように、第１Ｙフォトスイッチ１３３が配
置されている。Ｙステージ遮光板１１５が第２Ｙフォト
スイッチ１３４を遮光した際、第２Ｘ干渉計１３０の計
測光と第３Ｘ干渉計１３１の計測光の両方がＸミラー１
０９を照射するように、第２Ｙフォ卜スイッチ１３４が
配置されている。Ｙステージ遮光板１１５が第３Ｙフォ
トスイッチ１３５を遮光した際、第３Ｘ干渉計１３１の
計測光と第４Ｘ干渉計１３２の計測光の両方がＸミラー
１０９を照射するように、第３Ｙフォトスイッチ１３５
が配置されている。

【００２７】図２は天板１０８のＹ方向の代表的位置に
おける遮光板１１５、第１〜第３Ｙフォトスイッチ１３
３〜１３５、Ｘミラー１０９ならびに第１〜第４Ｘ干渉
計１１１および１３０〜１３２の計測光Ｌ１〜Ｌ４間の
位置関係を示す。

【００２８】同図（ａ）は、Ｙステージ１０３がＹ軸マ
イナス方向の移動最大位置に移動した場合を示す。この
時、Ｘステージ１０６のＸ方向位置の計測可能な干渉計
（以下、有効なＸ干渉計という）は第４Ｘ干渉計１３２
となる。同図（ｂ）は、Ｙステージ１０３がＹ軸プラス
方向へ移動し、Ｙステージ遮光板１１５が第３Ｙフォト
スイッチ１３５を遮光している場合を示す。この時、第
３Ｘ干渉計１３１と第４Ｘ干渉計１３２の計測光Ｌ３お
よびＬ４がＸミラー１０９に照射しており、第３および
第４Ｘ干渉計の切換が可能となる。同図（ｃ）は、Ｙス
テージ１０３がさらにＹ軸プラス方向へ移動した場合を
示す。この時、有効なＸ干渉計は第３Ｘ干渉計１３１と
なる。同図（ｄ）は、Ｙステージ１０３がさらにＹ軸プ
ラス方向へ移動し、Ｙステージ遮光板１１５が第２Ｙフ
ォトスイッチ１３４を遮光している場合を示す。この
時、第２Ｘ干渉計１３０と第３Ｘ干渉計１３１の計測光
Ｌ２およびＬ３がＸミラー１０９を照射しており、第２
および第３Ｘ干渉計の切換が可能となる。同図（ｅ）
は、Ｙステージ１０３がさらにＹ軸プラス方向へ移動し
た場合を示す。この時、有効なＸ干渉計は第２Ｘ干渉計
１３０となる。同図（ｆ）は、Ｙステージ１０３がさら
にＹ軸プラス方向へ移動し、Ｙステージ遮光板１１５が
第１Ｙフォトスイッチ１３３を遮光している場合を示
す。

【００２９】この時、第１Ｘ干渉計１１１と第２Ｘ干渉
計１３０の計測光Ｌ１およびＬ２がＸミラー１０９を照
射しており、第１および第２Ｘ干渉計の切換が可能とな
る。同図（ｇ）は、Ｙステージ１０３がＹ軸プラス方向
の移動最大位置に移動した場合を示す。この時有効なＸ
軸干渉計は第１Ｘ干渉計１１１となる。

【００３０】図３はＹステージ１０３についての原点出
しシーケンスを示す。本実施例では第３Ｙフォトスイッ
チ１３５に、Ｙステージ１０３の原点位置検出用フォト
スイッチの機能をもたせている。シーケンスを開始する
と、まず、Ｙステージ１０３を速度送りでＹ軸プラス方
向の移動最大位置へ移動し（ステップ１）、次に、Ｙス
テージ１０３を速度送りでＹ軸マイナス方向に移動する
（ステップ２）。その際、一定周期で第３Ｙフォトスイ
ッチ１３５（原点フォトスイッチ）が遮光されたかどう
かを監視する（ステップ３）。そして、第３Ｙフォトス
イッチ１３５（原点フォトスイッチ）が遮光されたと
き、有効なＸ干渉計が第４Ｘ干渉計１３２であると判断
し、Ｙ干渉計１１２および１１３をポジションリセット
する（ステップ４）。

【００３１】その後、第４Ｘ干渉計１３２が有効である
Ｙステージ１０３の位置の領域内にＹステージ１０３を
位置決めする（ステップ５）。これによりＹステージ１
０３の原点出しシーケンスが完了する。Ｘステージ１０
６の原点出しシーケンスも同様に行なうことができる。
通常、Ｘステージ１０６とＹステージ１０３について同
時に原点出しを行なう。

【００３２】図４は、Ｘ干渉計１１１および１３０〜１
３２の切換シーケンスを示す。Ｙステージ１０３の原点
出しシーケンスが完了すると、Ｙステージ１０３は所定
位置に位置決めされている。この時の有効なＸ干渉計は
第４Ｘ干渉計１３２である（ステップ６）。

【００３３】その後、一定周期で第３Ｙフォトスイッチ
１３５が遮光されたかどうかを監視する（ステップ
７）。第３Ｙフォトスイッチ１３５が遮光されるまで
は、有効なＸ干渉計は第４Ｘ干渉計１３２となる。この
とき、第３Ｙフォトスイッチ１３５が遮光されると、有
効なＸ干渉計を第４Ｘ干渉計１３２から第３Ｘ干渉計１
３１へ切り換える（ステップ８）。この切換は、第４Ｘ
干渉計１３２の計測値で第３Ｘ干渉計１３１にプリセッ
トをかけて計測値の受け渡しを行なうことによって行な
う。このとき、Ｘ干渉計１１１および１３０〜１３２の
うちいずれのＸ干渉計が計測可能になっているかは、Ｙ
干渉計の計測値から判断しているのではなく、フォトス
イッチの出力信号に基づいて判断している。したがっ
て、従来のステージ位置領域を求めるための比較演算時
間は必要がなくなる。

【００３４】有効なＸ干渉計が第３Ｘ干渉計１３１であ
るとき、一定周期で第２または第３Ｙフォトスイッチ１
３４または１３５が遮光されたかどうかを監視する（ス
テップ９、１０）。第２または第３Ｙフォトスイッチ１
３４または１３５が遮光されるまでは、有効なＸ干渉計
は第３のＸ干渉計１３１となる。このとき、第２Ｙフォ
トスイッチ１３４が遮光されると、有効なＸ干渉計を第
３Ｘ干渉計１３１から第２Ｘ干渉計１３０へ切換る（ス
テップ１１）。この切換は、第３Ｘ干渉計１３１の計測
値で第２Ｘ干渉計１３０にプリセットをかけて計測値の
受け渡しを行なうことにより行なう。

【００３５】一方、第３Ｙフォトスイッチ１３５が遮光
されると、有効なＸ干渉計を第３Ｘ干渉計１３１から第
４Ｘ干渉計１３２へ切換る（ステップ６）。この切換
は、第３Ｘ干渉計１３１の計測値で第４Ｘ干渉計１３２
にプリセットをかけて計測値の受け渡しを行なうことに
より行なう。

【００３６】有効なＸ干渉計が第２Ｘ干渉計１３０であ
るとき、一定周期で第１および第２Ｙフォトスイッチ１
３３および１３４が遮光されたがどうかを監視する（ス
テップ１２、１３）。第１または第２Ｙフォトスイッチ
１３３または１３４が遮光されるまでは、有効なＸ干渉
計は第２Ｘ干渉計１３０となる。このとき、第１Ｙフォ
トスイッチ１３３が遮光されると、有効なＸ干渉計を第
２Ｘ干渉計１３０から第１Ｘ干渉計１１１へ切り換える
（ステップ１４）。この切換は、第２Ｘ干渉計１３０の
計測値で第１Ｘ干渉計１１１にプリセットをかけて計測
値の受け渡しを行なうことにより行なう。

【００３７】一方、第２Ｙフォトスイッチ１３４が遮光
されると、有効なＸ干渉計を第２Ｘ干渉計１３０から第
３Ｘ干渉計１３１へ切り換える（ステップ８）。この切
換は、第２Ｘ干渉計１３０の計測値で第３Ｘ干渉計１３
１にプリセットをかけて計測値の受け渡しを行なうこと
により行なう。

【００３８】有効なＸ干渉計が第１Ｘ干渉計１１１であ
るとき、一定周期で第１Ｙフォトスイッチ１３３が遮光
されたかどうかを監視する（ステップ１５）。第１Ｙフ
ォトスイッチ１３３が遮光されるまでは、有効なＸ干渉
計は第１Ｘ干渉計１１１となる。このとき、第１Ｙフォ
トスイッチ１３３が遮光されると、有効なＸ干渉計を第
１Ｘ干渉計１１１から第２Ｘ干渉計１３０へ切り換える
（ステップ１１）。この切換は、第１Ｘ干渉計１１１の
計測値で第２Ｘ干渉計１３０にプリセットをかけて計測
値の受け渡しを行なうことにより行なう。以上がＸ干渉
計切換シーケンスの動作である。このシーケンスは、ソ
フトウエアまたはハードウエアで構成することができ
る。

【００３９】これによれば、Ｙステージ１０３の長い移
動範囲に対して短い移動鏡１０９でＹステージ１０３の
駆動が可能になる。したがって、高精度な鏡面をもつ
長い反射鏡を製作する必要はなくなり、長い反射鏡の
鏡面の製作の必要はなくなるのでコストアップはなくな
り、反射鏡自体の重量がかさんでステージ全体の重量
が大きくなることはなくなり、ステージ重量の増加は
なくなってステージ駆動装置の発熱の増大が防止され、
そしてステージの機械系の固有振動数が低下して制御
系の特性を下げてしまうことはなくなる。さらに、干渉
計切換時の遅延を小さくすることができるため、Ｙステ
ージ１０３が移動している最中に干渉計切換を行なう場
合でも、複誰な機能を使うことなく計測値の受け渡しを
滑らかに行ない、ステージ精度の劣化を防止することが
できる。

【００４０】（第２の実施例）図５は本発明の第２の実
施例に係るステージ装置を示す斜視図である。同図にお
いて、図１の要素と同様の要素には同一の符号を付して
ある。１１２は第１のＹ軸レーザ干渉計（以下、第１Ｙ
干渉計という）、１１３は第２のＹ軸レーザ干渉計（以
下、第２Ｙ干渉計という）、１３６は第３のＹ軸レーザ
干渉計（以下、第３Ｙ干渉計という）、１３７は第４の
Ｙ軸レーザ干渉計（以下、第４Ｙ干渉計という）であ
る。第１の実施例ではＸ干渉計１１１および１３０〜１
３２のみを切り換えるようにしていたが、本実施例では
Ｘ干渉計１１１および１３０〜１３２とＹ干渉計１１
２、１１３、１３６および１３７の両軸の干渉計を切り
換えるようにしている。Ｘミラー１０９の長さは、各Ｘ
干渉計間の間隔より僅かに長ければよい。また、Ｙミラ
ー１１０の長さは、各Ｙ干渉計の間隔より僅かに長けれ
ばよい。

【００４１】本実施例では、不図示の第１のＹ軸レーザ
干渉計切換用Ｘ軸フォトスイッチ（以下、第１Ｘフォト
スイッチという）、第２のＹ軸レーザ干渉計切換用Ｘ軸
フォトスイッチ（以下、第２Ｘフォトスイッチとい
う）、および第３のＹ軸レーザ干渉計切換用Ｘ軸フォト
スイッチ（以下、第３Ｘフォトスイッチという）が構成
されており、これらフォトスイッチを使い、各Ｙ干渉計
の切換を行なう。不図示のＸステージ遮光板が不図示の
第１Ｘフォトスイッチを遮光した際、第１Ｙ干渉計１１
２の計測光と第２Ｙ干渉計１１３の計測光の両方がＹミ
ラー１１０を照射するように、第１Ｘフォトスイッチが
配置されている。不図示のＸステージ遮光板が不図示の
第２Ｘフォトスイッチを遮光した際、第２Ｙ干渉計１１
３の計測光と第３Ｙ干渉計１３６の計測光の両方がＹミ
ラー１１０を照射するように、第２Ｘフォトスイッチが
配置されている。そして、不図示のＸステージ遮光板が
不図示の第３Ｘフォトスイッチを遮光した際、第３Ｙ干
渉計１３６の計測光と第４Ｙ干渉計１３７の計測光の両
方がＹミラー１１０を照射するように、第３のＸフォト
スイッチが配置されている。Ｘステージ原点出しシーケ
ンスやＹ干渉計切換シーケンスは、第１の実施例のＸ干
渉計切換の内容をＹ干渉計にも同時に適用することによ
り実現することができる。

【００４２】（第３の実施例）図６は本発明の第３の実
施例に係るステージ装置を示す斜視図である。同図にお
いて、図１中の要素と同様の要素には図１と同一の符号
を付してある。本実施例では、Ｙステージ原点位置検出
用フォトスイッチ１１４を第１Ｘ干渉計１１１と第２Ｘ
干渉計１３０の切換タイミングの検出器として併用して
いる。第１Ｘ干渉計１１１は投影光学系に対してステー
ジを位置決めする場合に使う干渉計であり、第２Ｘ干渉
計１３０はアライメント光学系に対してステージを位置
決めする場合に使う干渉計である。第１Ｙ干渉計１１２
および第２Ｙ干渉計１１３は投影光学系またはアライメ
ント光学系に対してステージを位置決めする場合に使う
干渉計であり、ステージ位置の全領域で使用する干渉計
である。

【００４３】本実施例では、Ｙステージ遮光板１１５が
Ｙステージ原点位置検出用フォトスイッチ１１４を遮光
した際、第１Ｘ干渉計１１１の計測光と第２Ｘ干渉計１
３０の計測光の両方がＸミラー１０９に照射するよう
に、Ｙステージ原点位置検出用フォトスイッチ１１４、
第１Ｘ干渉計１１１および第２Ｘ干渉計１３０が配置さ
れている。

【００４４】図７はＸ干渉計切換シーケンスを示す。Ｙ
ステージ１０３の原点出しシーケンスが完了した時点
で、Ｙステージ１０３は所定位置に位置決めされてい
る。この時の有効なＸ干渉計は第２Ｘ干渉計１３０であ
る（ステップ１６）。その後、一定周期でＹステージ原
点位置検出用フォトスイッチ１１４が遮光されたかどう
かを監視する（ステップ１７）。Ｙステージ原点位置検
出用フォトスイッチ１１４が遮光されるまでは、有効な
Ｘ干渉計は、第２Ｘ干渉計１３０となる。このとき、Ｙ
ステージ原点位置検出用フォトスイッチ１１４が遮光さ
れると、有効なＸ干渉計を第２Ｘ干渉計１３０から第１
Ｘ干渉計１１１へ切り換える（ステップ１８）。この切
換は、第２Ｘ干渉計１３０の計測値で第１Ｘ干渉計１１
１にプリセットをかけて計測値の受け渡しを行なうこと
により行なう。有効なＸ干渉計が第１Ｘ干渉計１１１で
あるとき、一定周期でＹステージ原点位置検出用フォト
スイッチ１１４が遮光されたかどうかを監視する（ステ
ップ１９）。Ｙステージ原点位置検出用フォトスイッチ
１１４が遮光されるまでは、有効なＸ干渉計は第１Ｘ干
渉計１１１となる。このとき、Ｙステージ原点位置検出
用フォトスイッチ１１４が遮光されると、有効なＸ干渉
計を第１Ｘ干渉計１１１から第２Ｘ干渉計１３０に切り
換える。この切換は、第１Ｘ干渉計１１１の計測値で第
２Ｘ干渉計１３０にプリセットをかけて計測値の受け渡
しを行なうことにより行なう。以上がＸ干渉計切換シー
ケンスの動作である。

【００４５】これによれば、干渉計切換時の遅延を小さ
くすることができる。したがってステージが移動してい
る最中に干渉計切換を行なう場合でも、複雑な機能を使
うことなく計測値の受け渡しを滑らかに行なって、ステ
ージ精度の劣化を防止することができる。また、原点位
置検出用フォトスイッチ１１４を干渉計切換用フォトス
イッチとしても使うため、少ない部品で干渉計切り換え
が実現できる。

【００４６】（露光装置の実施例）図１２は、上述の各
実施例のステージ装置を適用することができる半導体露
光装置の外観を示す斜視図である。同図に示すように、
この半導体露光装置は、装置本体の環境温度制御を行な
う温調チャンバ２０１、その内部に配置され、装置本体
の制御を行なうＣＰＵを有するＥＷＳ本体２０６、なら
びに、装置における所定の情報を表示するＥＷＳ用ディ
スプレイ装置２０２、装置本体において撮像手段を介し
て得られる画像情報を表示するモニタＴＶ２０５、装置
に対し所定の入力を行なうための操作パネル２０３、Ｅ
ＷＳ用キーボード２０４等を含むコンソール部を備えて
いる。図中、２０７はＯＮ−ＯＦＦスイッチ、２０８は
非常停止スイッチ、２０９は各種スイッチ、マウス等、
２１０はＬＡＮ通信ケーブル、２１１はコンソール機能
からの発熱の排気ダクト、そして２１２はチャンバの排
気装置である。半導体露光装置本体はチャンバ２０１の
内部に設置される。

【００４７】ＥＷＳ用ディスプレイ２０２は、ＥＬ、プ
ラズマ、液晶等の薄型フラットタイプのものであり、チ
ャンバ２０１前面に納められ、ＬＡＮケーブル２１０に
よりＥＷＳ本体２０６と接続される。操作パネル２０
３、キーボード２０４、モニタＴＶ２０５等もチャンバ
２０１前面に設置し、チャンバ２０１前面から従来と同
様のコンソール操作が行なえるようにしてある。

【００４８】図１３は、図１２の装置の内部構造を示す
図である。同図においては、半導体露光装置としてのス
テッパが示されている。図中、３０２はレチクル、３０
３はウエハであり、光源装置３０４から出た光束が照明
光学系３０５を通ってレチクル３０２を照明するとき、
投影レンズ３０６によりレチクル３０２上のパターンを
ウエハ３０３上の感光層に転写することができる。レチ
クル３０２はレチクル３０２を保持して移動するための
レチクルステージ３０７により支持されている。ウエハ
３０３はウエハチャック３９１により真空吸着された状
態で露光される。ウエハチャック３９１はウエハステー
ジ３０９により各軸方向に移動可能である。このウエハ
ステージ３０９として、上述各実施例のステージ装置を
用いることができる。レチクル３０２の上側にはレチク
ルの位置ずれ量を検出するためのレチクル光学系３８１
が配置される。ウエハステージ３０９の上方に、投影レ
ンズ３０６に隣接してオフアクシス顕微鏡３８２が配置
されている。オフアクシス顕微鏡３８２は内部の基準マ
ークとウエハ３０３上のアライメントマークとの相対位
置検出を行なうのが主たる役割である。

【００４９】また、このステッパ本体に隣接して周辺装
置であるレチクルライブラリ３２０やウエハキャリアエ
レベータ３３０が配置され、必要なレチクルやウエハは
レチクル搬送装置３２１およびウエハ搬送装置３３１に
よってステッパ本体に搬送される。

【００５０】チャンバ２０１は、主に空気の温度調節を
行なう空調機室３１０および微小異物をろかし、清浄空
気の均一な流れを形成するフィルタボックス３１３、な
らびに装置環境を外部と遮断するブース３１４で構成さ
れている。チャンバ２０１内では、空調機室３１０内に
ある冷却器３１５および再熱ヒータ３１６により温度調
節された空気が、送風機３１７によりエアフィルタｇを
介してブース３１４内に供給される。このブース３１４
に供給された空気はリターン口ｒａより再度空調機室３
１０に取り込まれ、チャンバ２０１内を循環する。通
常、このチャンバ２０１は、厳密には完全な循環系では
なく、ブース３１４内を常時陽圧に保つために、循環空
気量の約１割のブース３１４外の空気を空調機室３１０
に設けられた外気導入口ｏａより送風機を介して導入し
ている。このようにしてチャンバ２０１は本装置の置か
れる環境温度を一定に保ち、かつ空気を洗浄に保つこと
を可能としている。

【００５１】また光源装置３０４には超高圧水銀灯の冷
却やレーザ異常時の有毒ガス発生に備えて吸気口ｓａと
排気口ｅａが設けられ、ブース３１４内の空気の一部が
光源装置３０４を経由し、空調機室３１０に備えられた
専用の排気ファンを介して工場設備に強制排気されてい
る。また、空気中の化学物質を除去するための化学吸着
フィルタｃｆを、空調機室３１０の外気導入口ｏａおよ
びリターン口ｒａにそれぞれ接続して備えている。

【００５２】図１４は、図１２の装置の電気回路構成を
示すブロック図である。同図において、４２１は装置全
体の制御を司る、前記ＥＷＳ本体２０６に内蔵された本
体ＣＰＵであり、マイクロコンピュータまたはミニコン
ピュータ等の中央演算装置からなる。４２２はウエハス
テージ駆動装置、４２３は前記オフアクシス顕微鏡３８
２等のアライメント検出系、４２４はレチクルステージ
駆動装置、４２５は前記光源装置３０４等の照明系、４
２６はシャッタ駆動装置、４２７はフォーカス検出系、
４２８はＺ駆動装置であり、これらは、本体ＣＰＵ４２
１により制御されている。４２９は前記レチクル搬送装
置３２１、ウエハ搬送装置３３１等の搬送系である。４
３０は前記ディスプレイ２０２、キーボード２０４等を
有するコンソールユニットであり、本体ＣＰＵ４２１に
対して装置の動作に関する各種のコマンドやパラメータ
を与えるためのものである。すなわち、オペレータとの
間で情報の授受を行なうためのものである。４３２は、
例えばハードディスクであり、内部にデータベースが構
築されており、各種パラメータおよびその管理データ、
ならびにオペレータのグループ等が記録されている。

【００５３】（デバイス製造方法の実施例）次に上記説
明した露光装置を利用したデバイス製造方法の実施例を
説明する。図１５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３１
（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３２（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。

【００５４】一方、ステップ３３（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３４（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
３５（組立て）は後工程と呼ばれ、ステップ３４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３６（検査）ではステップ３５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３７）される。

【００５５】図１６は上記ウエハプロセス（ステップ３
４）の詳細なフローを示す。ステップ４１（酸化）では
ウエハの表面を酸化させる。ステップ４２（ＣＶＤ）で
はウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ４３（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４４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち
込む。ステップ４５（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４６（露光）では上記説明し
た露光装置または露光方法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４７（現像）では露光したウエハを現像す
る。ステップ４８（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４９（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。本実
施例の生産方法を用いれば、従来は製造が難しかった大
型のデバイスを低コストに製造することができる。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ステージが切換位置を通過したことを検出する検出手段
からの検出信号に基づいてレーザ干渉計の切換を行なう
ようにしたため、レーザ干渉計の切換を遅延なく迅速に
行なうことができる。また、ステージの第２方向の位置
計測が不可能となった場合でも、レーザ干渉計の切換を
行なうことができる。

【００５７】また、ステージの第２方向への長い移動範
囲にわたって、短い反射鏡でステージの第１方向の位置
を計測し制御しながら駆動することが可能になるのた
め、高精度な鏡面をもつ長い反射鏡を製作する必要を
なくし、反射鏡の鏡面製作のコストアップをなくし、
反射鏡自体の重量がかさんでステージ全体の重量が大
きくなるのを防止し、ステージ重量の増加をなくして
ステージ駆動装置の発熱の増大を防止し、ステージの
機械系の固有振動数が低下して制御系の特性を下げてし
まうのを防止することができる。

【００５８】また、レーザ干渉計の切換時の遅延を小さ
くできるため、ステージが移動している最中にレーザ干
渉計の切換を行なう場合でも、複雑な機能を使うことな
く計測値の受け渡しを滑らかに行なうことができ、ステ
ージ精度の劣化を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施例に係る露光装置に使用
されるステージ装置を示す斜視図である。

【図２】 図１の装置におけるＸステージのＹ方向の代
表的位置における遮光板、Ｙフォトスイッチ、Ｘミラ
ー、Ｘ干渉計および計測光間の位置関係を示す図であ
る。

【図３】 図１の装置におけるＹステージについての原
点出しシーケンスを示すフローチャートである。

【図４】 図１の装置におけるＸ干渉計の切換シーケン
スを示すフローチャートである。

【図５】 本発明の第２の実施例に係るステージ装置を
示す斜視図である。

【図６】 本発明の第３の実施例に係るステージ装置を
示す斜視図である。

【図７】 図６の装置におけるＸ干渉計切換シーケンス
を示す。

【図８】 露光装置に用いられる従来のウエハステージ
を示す斜視図である。

【図９】 図８のウエハステージの上面概略図である。

【図１０】 アライメント光軸の中心と露光光軸の中心
が一致しない場合における従来のウエハステージの上面
概略図である。

【図１１】 従来例に係るステージ装置を示す斜視図で
ある。

【図１２】 本発明の各実施例のステージ装置を適用す
ることができる半導体露光装置の外観を示す斜視図であ
る。

【図１３】 図１２の装置の内部構造を示す図である。

【図１４】 図１２の装置の電気回路構成を示すブロッ
ク図である。

【図１５】 本発明の露光装置を利用できるデバイス製
造方法を示すフローチャートである。

【図１６】 図１５中のウエハプロセスの詳細なフロー
チャートである。

【符号の説明】

１０１ａ：案内面、１０１：ベース、１０２：Ｙガイド
部材、１０３：Ｙステージ、１０４：Ｙステージ用リニ
アモータ、１０５：Ｘガイド部材、１０６：Ｘステー
ジ、１０７：Ｘステージ用リニアモータ、１０８：天
板、１０９：Ｘミラー、１１０：Ｙミラー、１１１：第
１のＸ軸レーザ干渉計（第１のＸ干渉計）、１１２：第
１のＹ軸レーザ干渉計（第１のＹ干渉計）、１１３：第
２のＹ軸レーザ干渉計（第２のＹ干渉計）、１１４：Ｙ
ステージ原点位置検出用フォトスイッチ、１１５：Ｙス
テージ遮光板、１１６：ウエハステージ、１１７：反射
鏡、１１８：ウエハ、１１９：露光光軸中心、１２０：
ウエハステージＹ−移動最大位置、１２１：ウエハステ
ージＹ＋移動最大位置、１２２：Ｘ干渉計光軸、１２
３：Ｙ干渉計光軸、１２４：アライメント光軸中心、１
３０：第２のＸ軸レーザ干渉計（第２のＸ干渉計）、１
３１：第３のＸ軸レーザ干渉計（第３のＸ干渉計）、１
３２：第４のＸ軸レーザ干渉計（第４のＸ干渉計）、１
３３：第１のＸ軸レーザ干渉計切換用Ｙフォトスイッチ
（第１のＹフォトスイッチ）、１３４：第２のＸ軸レー
ザ干渉計切換用Ｙフォトスイッチ（第２のＹフォトスイ
ッチ）、１３５：第３のＸ軸レーザ干渉計切換用Ｙフォ
トスイッチ（第３のＹフォトスイッチ）、１３６：第３
のＹ軸レーザ干渉計（第３のＹ干渉計）、１３７：第４
のＹ軸レーザ干渉計（第４のＹ干渉計）、２０２：レチ
クル、２０３：ウエハ、３０４：光源装置、３０５：照
明光学系、３０６：投影レンズ、３２１：レチクル搬送
装置、３３１：ウエハ搬送装置、４２１：本体ＣＰＵ。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の方向およびこれに直交する第２の
   方向に移動可能なステージと、 前記ステージの前記第１の方向の位置を計測するため、
   前記ステージの前記第２の方向の位置に応じて有効なも
   のが切り換えて用いられる複数のレーザ干渉計と、 前記レーザ干渉計の切換を行なう切換手段とを備え、 前記切換手段は、前記切換を行なうべき前記第２の方向
   における所定の切換位置を前記ステージが通過したこと
   を検出する検出手段を備え、前記検出手段の検出信号に
   基づいて前記レーザ干渉計の切換えを行なうものである
   ことを特徴とするステージ装置。
2. 【請求項２】 前記検出手段は光電検出器またはフォト
   スイッチを用いたものであ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】 前記検出手段は前記ステージの前記第２
   の方向の原点位置を検出するためのものでもあることを
   特徴とする請求項１または２に記載のステージ装置。
4. 【請求項４】 前記所定の切換位置としては、前記レー
   ザ干渉計の数に応じて複数の位置が設定してあり、その
   うちの特定の切換位置を前記ステージが前記第２の方向
   の特定の方向から通過した時の前記検出手段からの検出
   信号に基づいて前記レーザ干渉計のうち特定の１つを有
   効なものと決定し、かつ前記第２方向の原点を決定する
   原点出し手段を有することを特徴とする請求項１〜３の
   いずれか１項に記載のステージ装置。
5. 【請求項５】 前記切換手段は、前記有効なレーザ干渉
   計および前記第２の方向の原点が決定された後、いずれ
   かの前記切換位置を前記ステージが通過することによっ
   て前記検出手段が検出信号を出力した場合、その切換位
   置に応じた前記レーザ干渉計の切換を行なうものである
   ことを特徴とする請求項４に記載のステージ装置。
6. 【請求項６】 前記検出手段が検出信号を出力する時点
   においては、その検出信号に基づいて前記切換が行なわ
   れるべき２つのレーザ干渉計から出力される計測光は同
   時に、前記第１方向位置の計測に使用される前記ステー
   ジ上の反射鏡を照射しているように構成したことを特徴
   とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のステージ装
   置。
7. 【請求項７】 前記ステージの前記第２の方向の位置を
   計測するためのレーザ干渉計を有することを特徴とする
   請求項１〜６のいずれか１項に記載のステージ装置。
8. 【請求項８】 原板のパターンを、投影レンズを介して
   ステージ装置上の基板に露光する露光装置であって、前
   記ステージ装置として、請求項１〜７のいずれかのステ
   ージ装置を具備することを特徴とする露光装置。
9. 【請求項９】 請求項８の露光装置を用意する工程と、
   この露光装置を用いて原板のパターンを基板に露光する
   工程とを有することを特徴とするデバイス製造方法。