JP2003224059A - 位置決めステージ装置 - Google Patents

位置決めステージ装置

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JP2003224059A JP2002021887A JP2002021887A JP2003224059A JP 2003224059 A JP2003224059 A JP 2003224059A JP 2002021887 A JP2002021887 A JP 2002021887A JP 2002021887 A JP2002021887 A JP 2002021887A JP 2003224059 A JP2003224059 A JP 2003224059A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 バーミラーの表面加工精度のばらつき等の確
定的な要素による誤差を取り除き、レーザ干渉計の切り
換えの際の空気のゆらぎ等の不確定な要素による誤差蓄
積を防ぐ、高速、広範囲かつ高精度な位置決めステージ
装置を提供する。 【解決手段】 第1の位置計測手段であるX1レーザ干
渉計5aと第2の位置計測手段であるX2レーザ干渉計
5bを切り換える際、少なくとも2つの位置計測手段が
有効になる場所において、今まで有効であったX1レー
ザ干渉計5aから、これから有効になるX2レーザ干渉
計5bに値を引き継ぐときに、Xバーミラー3の平面度
の影響による誤差および/または空気のゆらぎによる誤
差を、Xバーミラー3の補正関数および/またはテーブ
ル、計測値の平均値等から求め、これから有効になるX
2レーザ干渉計5bの値を演算装置9等による補正手段
により補正する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体露光装置等
にて用いることが可能な非常に高精度で広範囲に渡って
駆動が可能な位置決めステージ装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】半導体露光装置において、現在主流であ
るステップ・アンド・リピート方式露光装置(ステッ
パ)においては、被露光資材である基板(以下、ウエハ
と称す)を所定の場所に位置決めし、静止させた状態で
露光したいパターンの描画された原版(以下、レチクル
と称す)を通った光(露光光)を、投影光学系(レン
ズ)にて一定の比率で縮小し、ウエハ上に塗られた感光
剤(フォトレジスト)を感光させ、レチクルのパターン
をウエハに転写する。これを、ウエハ全面に渡って繰り
返し行うものである。また、ステップ・アンド・スキャ
ン方式露光装置(スキャナ)は、ウエハを静止して一括
露光するステッパに対し、ウエハおよびレチクルを同期
走査(スキャン)させながら、より広い領域を露光する
ものである。
【0003】このとき、ウエハを搬送する位置決めステ
ージ装置(以下、ウエハステージと称す)は、2次元平
面(XY平面)を任意の場所に、高精度かつ広範囲に渡
って駆動されることが要求される。それは、半導体回路
の微細化が進むにつれ、必要とされる精度はますます厳
しいものとなっていることによる。同時に、ウエハの大
口径化や、ウエハを交換するための交換位置への駆動、
ウエハに露光されたマークを露光位置以外で計測する場
合におけるステージ駆動等、ウエハステージが駆動を行
う領域も非常に広範囲に渡る必要があるためである。
【0004】ウエハステージの位置検出には、レーザ干
渉計が一般的に用いられている。このレーザ干渉計を2
次元に配置することにより、ウエハステージの2次元位
置を常に計測することができる。つまり、図2のよう
に、ウエハステージ1には、X軸計測用の平面鏡(以
下、バーミラーと称す)が、Y軸方向に長く搭載されて
いる。ここで、図2は従来例に係る2次元平面移動可能
なウエハステージ装置の要部概略図である。X軸方向の
ウエハステージ1の位置を計測するXレーザ干渉計5
は、X軸に平行にレーザ光をXバーミラー3に当て、返
ってきた反射光と基準光を干渉させることによりウエハ
ステージ1の相対的な駆動量を検出している。Y軸方向
のウエハステージ1の位置計測も同様である。また、X
軸またはY軸のどちらか、または、両方のレーザ干渉計
5,4を2つ用意することで、ウエハステージ1のZ軸
周りの回転角(θ)も検出することができる。
【0005】これらのレーザ干渉計5,4から得られた
位置情報を元に、リニアモータ等のアクチュエータ(不
図示)を2次元に配置することによって、ウエハステー
ジ1を所定の場所に駆動することができる。
【0006】ウエハステージ1がX方向に駆動される場
合は、Xレーザ干渉計5によってX軸への駆動量を常に
計測すると同時に、Yレーザ干渉計4はYバーミラー2
の別の場所を計測することで、やはりY軸の位置も常に
計測することが可能である。よって、ウエハステージ1
のXY位置が計測可能な範囲は、XY軸のバーミラー
3,2の長さによって決定され、また計測の精度は、バ
ーミラー3,2の平面加工精度の影響を受けてしまう問
題が存在する。
【0007】ウエハステージの位置決め精度を向上させ
るには、これらのバーミラーの加工精度を非常に高精度
に行う必要がある。しかし、前述のように、ウエハステ
ージの駆動範囲も広範囲になるにつれ、バーミラーに必
要とされる長さも長くなってしまう。これだけの長いバ
ーミラーの全面に渡るnmオーダの加工を行うのは、非
常に困難である。
【0008】そこで、ウエハ交換位置やウエハマーク計
測位置のように、ウエハステージを長距離駆動する必要
が生じた場合、その位置を計測するために、別のレーザ
干渉計を用意する方法が提案されている。
【0009】図3は、従来例に係る同一方向に複数のス
テージ位置計測用レーザ干渉計を設置して切り換え可能
にしたウエハステージ装置の要部概略図である。図3に
おいて、図2と同一の符号は図2と同様の構成要素を示
す。図3を用いて説明すると、ウエハステージ1は、通
常はX1レーザ干渉計5aおよびYレーザ干渉計4によ
って2次元に位置計測されている。ウエハステージ1が
ウエハ交換のため、Y方向に長距離移動しなければなら
ない場合、X1レーザ干渉計5aに平行かつ距離Lだけ
離れた場所に設置されたX2レーザ干渉計5bにて位置
計測することが可能である。このように、レーザ干渉計
をある距離だけ離れて設置することで、Xバーミラー3
よりも長い距離をウエハステージ1は駆動することがで
きる。
【0010】レーザ干渉計は、相対移動距離を計測する
ためのものであるため、常に反射光が戻ってくる状態で
ないと、正しい位置計測は行われない。つまり、一度レ
ーザ光がバーミラーから外れて反射光が戻ってこない状
態になると、それ以降は計測不能となってしまう。そし
て、次にバーミラーに当たって反射光が戻ってきた状態
になった場合、レーザ干渉計をリセットする必要があ
り、X軸およびY軸のレーザ干渉計は、絶対的なセンサ
を用いてリセットを行う。
【0011】図3より、例えば、ウエハステージ1の位
置をX1レーザ干渉計5aおよびYレーザ干渉計4が計
測できる範囲内の所定の位置に、フォトスイッチ等をX
軸およびY軸に配置し、これをウエハステージ1が横切
った瞬間、X1レーザ干渉計5aおよびYレーザ干渉計
4をリセットする。この後は、レーザ干渉計5a,4に
反射光が戻ってくる間は、X1レーザ干渉計5aおよび
Yレーザ干渉計4によりウエハステージ1の2次元の位
置を計測する。
【0012】ウエハステージ1がウエハ交換位置等に駆
動される際に、X1レーザ干渉計5aの計測範囲を外れ
る場合は、ウエハステージ1のX位置計測をX2レーザ
干渉計5bで行う必要がある。このとき、X1レーザ干
渉計5aとX2レーザ干渉計5bの間隔LをXバーミラ
ー3よりも短くすることにより、X1レーザ干渉計5a
とX2レーザ干渉計5bが同時に位置計測できる場所を
確保しておく。X位置計測用のレーザ干渉計5a,5b
を切り換えるとき、一度、X1レーザ干渉計5aおよび
X2レーザ干渉計5bがどちらも計測可能な位置にウエ
ハステージ1を駆動する。これは、Yレーザ干渉計4の
計測値が予め規定した値になったときでもよいし、別
途、別のセンサを設けてもよい。ここで、X2レーザ干
渉計5bをリセットするのだが、このときX1レーザ干
渉計5aの値をX2レーザ干渉計5bに引き継ぐこと
で、ウエハステージ1のX位置がどこであっても、X1
レーザ干渉計5aからX2レーザ干渉計5bへ切り換え
を行うことができる。以降、X1レーザ干渉計5aが計
測不能になっても、X2レーザ干渉計5bによりウエハ
ステージ1のX位置を計測することができ、あたかも、
Xバーミラー3よりも長い距離を自由にウエハステージ
1が駆動しているように振る舞うことができる。なお、
レーザ干渉計をX2レーザ干渉計5bからX1レーザ干
渉計5aに切り換えるときも、同様に行えばよい。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】従来例にて説明したよ
うに、Y方向に長距離駆動が必要なウエハステージにお
いて、Xレーザ干渉計を複数設置(X1およびX2レー
ザ干渉計)し、これらを切り換えて使用することでバー
ミラーよりも長い距離を駆動させることが可能となる。
ここで、X軸の位置計測を、X1レーザ干渉計からX2
レーザ干渉計に切り換えるときは、X1およびX2レー
ザ干渉計が同時に計測可能な位置にウエハステージを駆
動し、X2レーザ干渉計をリセットすると同時に、X1
レーザ干渉計の計測値をX2レーザ干渉計に引き継げば
よかった。
【0014】しかし、実際にはバーミラーは全くの平面
ではなく、ある程度の表面の加工精度によるばらつきが
ある(確定的な要素)。よって、レーザ光が当たる場所
によって、その誤差は異なる。図4は、従来例に係る複
数のレーザ干渉計の切り換えに伴うウエハステージ装置
の位置計測の誤差を説明する図である。図4において、
Xバーミラー3の平面形状によって生じる誤差は、Y位
置に依存した関数となり、数1によって表される。
【0015】
【数1】 ここで、ΔxはX方向の誤差、yはステージのY位置を
それぞれ示す。
【0016】仮に、X1レーザ干渉計5aはY=0位置
を計測しているものとし、X2レーザ干渉計5bはX1
レーザ干渉計5aから距離Lだけ離れているとすれば、
X1レーザ干渉計5aおよびX2レーザ干渉計5bの誤
差はそれぞれ数2のように表される。
【0017】
【数2】
【0018】従って、X1レーザ干渉計5aとX2レー
ザ干渉計5bとによる位置計測では、(Δx1−Δx
2)だけ誤差が異なることになり、X1レーザ干渉計5
aからX2レーザ干渉計5bへ計測値をそのまま引き継
ぐと、この量だけ誤差となる。これがウエハ交換のとき
のように、精度に余裕があるときならよいが、露光領域
内でレーザ干渉計の切り換えを行う場合、あるいは、オ
フ・アクシス・スコープ等を用いて露光領域外で高精度
なマーク計測(アライメント)を行う場合等は、この切
り換えに伴う誤差(Δx1−Δx2)は、無視できなく
なってくる。
【0019】また、空気のゆらぎの影響等を受け、レー
ザ干渉計の値そのものがだまされている(誤差を含んで
いる)場合、これは不確定な要素であるため予測ができ
ない。さらに、X1レーザ干渉計5aからX2レーザ干
渉計5bに切り換える瞬間に、Δx(1)だけX1レー
ザ干渉計5aが誤差を有したとする。この場合、このX
1レーザ干渉計5aの誤差量がX2レーザ干渉計5bに
引き継がれてしまう。逆に、X2レーザ干渉計5bから
X1レーザ干渉計5aへ切り換える時もΔx(2)だけ
誤差を有するとすると、X1レーザ干渉計5aの誤差は
Δx(1)+Δx(2)となり、レーザ干渉計の切り換
えを行う度に誤差が蓄積してしまう。
【0020】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
であり、バーミラーの表面加工精度のばらつき等の確定
的な要素による誤差を取り除き、レーザ干渉計の切り換
えの際の空気のゆらぎ等の不確定な要素による誤差蓄積
を防ぐ、高速、広範囲かつ高精度な位置決めステージ装
置を提供することを目的とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
達成のため試行錯誤して検討した結果、以下の手段によ
って上記目的が達成されることを見いだし、本発明を完
成せしめた。
【0022】すなわち、上記目的を達成するために、本
発明の位置決めステージ装置は、2次元平面に沿って移
動自在なステージと、該ステージを駆動する複数の駆動
手段と、該ステージの位置を計測するための複数の位置
計測手段とを備えた位置決めステージ装置において、前
記位置計測手段は少なくとも前記ステージに備えられた
計測対象となる平面鏡と干渉計とからなり、前記位置計
測手段により前記ステージの位置を計測する場合、前記
平面鏡の平面度からの確定的な要素による誤差および/
または前記位置計測手段の雰囲気からの不確定な要素に
よる誤差を補正する補正手段を有することを特徴とす
る。
【0023】本発明においては、前記位置決めステージ
装置は、少なくとも1軸方向の前記ステージの位置を計
測する前記位置計測手段が複数用意されており、該複数
の位置計測手段を切り換えて1軸方向の前記ステージの
位置を計測する手段を有し、前記補正手段は、前記複数
の位置計測手段を切り換える際、少なくとも2つの前記
位置計測手段である第1および第2の位置計測手段が有
効になる場所であって、今まで有効であった前記第1の
位置計測手段から、これから有効になる前記第2の位置
計測手段に値を引き継ぐときに、前記確定的な要素によ
る誤差および/または前記不確定な要素による誤差を、
補正関数および/またはテーブルから求め、これから有
効になる前記第2の位置計測手段の値を補正することが
可能である。
【0024】また、前記位置決めステージ装置は、今ま
で有効であった前記第1の位置計測手段、および/また
は、これから有効になる前記第2の位置計測手段が計測
を行っている間、常に、前記補正関数および/または前
記テーブルにより前記確定的な要素による誤差および/
または前記不確定な要素による誤差を補正することが好
ましい。また、前記補正手段は、少なくとも前記補正関
数および/または前記テーブルを備えることが可能な演
算装置を備え、該演算装置は前記第1および第2の位置
計測手段それぞれに専用のテーブルを有することも可能
である。
【0025】さらに、前記補正手段は、一定の期間また
は一定の回数、前記位置計測手段の切り替えを行った場
合、前記ステージの絶対的な位置のキャリブレーション
を行うことが好ましい。この前記キャリブレーション
は、第3の位置計測手段により前記ステージの絶対的な
位置を確認するものであり、前記キャリブレーションを
行う頻度は、位置決め精度または装置のスループットの
いずれを優先させるかで決定するものであることが好ま
しい。
【0026】
【作用】以上説明した通り、レーザ干渉計を切り換える
際には、確定的な要素および不確定な要素による誤差が
発生する。請求項1に記載の位置決めステージ装置は、
確定的な要素および不確定な要素による誤差を取り除く
ための補正手段を備える。これによれば、バーミラーの
表面形状等からの確定的な要素による誤差、および/ま
たは、空気のゆらぎ等の位置計測手段の雰囲気からの不
確定な要素による誤差を、予め計測して関数化(補正関
数)等、および/または、計測値の平均化等して計測値
の補正を行い、ステージを高速・広範囲・高精度に位置
決めすることができる。
【0027】請求項2に記載の位置決めステージ装置
は、第1および第2の位置計測手段の切り換え位置にお
ける誤差を、補正関数および/またはテーブルを用い
て、それぞれ補正するものである。これによれば、第1
の位置計測手段から第2の位置計測手段に切り換えると
き、第1の位置計測手段の値を第2の位置計測手段の値
へ加算して(補正して)引き継いでもよい。
【0028】請求項3に記載の位置決めステージ装置
は、第1および第2の位置計測手段がそれぞれが計測可
能である状態ならば、誤差(確定的な要素および/また
は不確定な要素による誤差)を常に補正するものであ
る。これは、各位置計測手段の切り換えの時のみでな
く、通常の状態でもステージの位置を補正関数および/
またはテーブルを用いて補正すると同時に、位置計測手
段の切り換え可能な範囲を広めに確保し、ステージを停
止させることなく、駆動した状態で位置計測手段を切り
換えるときに有効である。これにより、位置計測手段が
切り替わる正確な位置やタイミングを知らなくても、切
り換えに伴う誤差を最小限に押さえることができる。
【0029】請求項4に記載の位置決めステージ装置
は、第1および第2の位置計測手段それぞれが補正関数
および/またはテーブルを備える。これによれば、第1
および第2の位置計測手段の誤差原因が、平面鏡(バー
ミラー)の平面度のみならず、ステージ位置に起因して
起こりうる全ての誤差原因を含め、補正することができ
る。
【0030】請求項5に記載の位置決めステージ装置
は、各位置計測手段の切り換えに伴う空気のゆらぎ等の
不確定な要素による小さい誤差が、複数回切り換えが繰
り返されると誤差が蓄積して無視できなくなるため、あ
る一定の回数切り換えを行ったり、あるいは、ステージ
が空いている時間(一定の期間)を利用して、現在の正
確な位置と位置計測手段の計測値とを比較し、校正する
(キャリブレーションを行う)ものである。これによれ
ば、上記作用に加えてさらに高精度な位置決めステージ
とすることができる。
【0031】請求項6に記載の位置決めステージ装置
は、第3の位置計測手段(センサ等)によってキャリブ
レーションを行うものであり、第3の位置計測手段に
は、絶対的な位置計測を行うセンサ(フォトスイッチ)
等を用いてもよく、スコープによってマークを計測して
もよい。また、キャリブレーションを行う頻度は、位置
決め精度または装置のスループットのいずれを優先させ
るかで決定するものである。これによれば、ユーザの要
求に合わせて高速・広範囲・高精度な位置決めステージ
装置を構成することができる。
【0032】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて詳細に説明する。 [第1の実施形態]図1は、本発明の好ましい一実施形
態に係る位置決めステージ装置(半導体露光装置のウエ
ハステージ等)の要部概略図である。
【0033】1はウエハステージ本体である。2はY位
置計測用のYバーミラーであり、X軸への駆動可能な範
囲の全てにおいてYレーザ干渉計のレーザ光がYバーミ
ラー2(平面鏡)に当たるよう、X方向に長く設置され
ている。4はY位置計測用のYレーザ干渉計である。こ
のYレーザ干渉計4からYバーミラー2にレーザ光を当
て、反射光と基準光との干渉からウエハステージ1のY
方向の移動距離を計測する(位置計測手段を構成す
る)。通常、Yレーザ干渉計4は、装置の基準となる剛
体に取り付けられる。また、Yレーザ干渉計4を2つ平
行に配置することにより、XY平面内のウエハステージ
1のZ軸周りの回転角θを計測することも可能である。
【0034】同様に、3はX位置計測用のXバーミラー
(平面鏡)であり、Y方向に長く設置されている。5a
はウエハステージ1が露光領域にある場合に、X方向の
位置計測を行うためのX1レーザ干渉計である。通常、
ウエハステージ1の位置の計測は、X1レーザ干渉計5
a(第1の位置計測手段)で行われる。このX1レーザ
干渉計5aと平行に、距離Lだけ離れて、X2レーザ干
渉計5b(第2の位置計測手段)が設置されている。こ
のX2レーザ干渉計5bは、ウエハステージ1がウエハ
交換位置やオフ・アクシス・スコープの計測位置に配置
しているとき、ウエハステージ1のX位置を計測するた
めのものである。
【0035】Xバーミラー3は、X1レーザ干渉計5a
とX2レーザ干渉計5bの間隔Lよりも長く設置されて
いる。このマージンを、(ステージの移動速度)×(レ
ーザ光のリセットにかかる時間)分だけとってやれば、
X1レーザ干渉計5aとX2レーザ干渉計5bとの切り
換え時、ウエハステージ1を停止させることなく、駆動
しながら切り換えを行うことができる。また、X位置計
測用のレーザ干渉計5a,5bを切り換えて使用するこ
とで、ウエハステージ1は、Xバーミラー3よりも長い
距離をY方向に駆動可能である。
【0036】8a,8b,8cは、それぞれYレーザ干
渉計4、X1レーザ干渉計5aおよびX2レーザ干渉計
5bのカウンターボードである。各レーザ干渉計4,5
a,5bの計測値は、これらのカウンターボード8a,
8b,8cによりそれぞれカウントされ、演算装置9に
送られる。演算装置9は、DSP等のプロセッサ、メモ
リ等を備えた汎用的な演算装置でよい。カウンターボー
ド8a,8b,8cからそれぞれ送られてきたレーザ干
渉計の計測値は、この演算装置9でウエハステージ1の
現在位置に変換される。それと同時に、演算装置9は、
ウエハステージ1の現在位置と目標位置の差を演算し、
ウエハステージ1の駆動命令をドライバ10に出力す
る。ドライバ10は、演算装置9からの命令に従い、Y
1リニアモータ6a,Y2リニアモータ6bおよびXリ
ニアモータ7(駆動手段)に電流を流し、ウエハステー
ジ1を、XY方向(平面方向)に駆動する。ウエハステ
ージ1は、ウエハステージ定盤11の上をエアーべアリ
ング等によって非接触で2次元に移動可能である。ここ
で、演算装置9、ドライバ10等により本発明における
補正手段が構成される。
【0037】以上、基本的なウエハステージの構成につ
いて説明した。次に、具体的なウエハステージの駆動手
法(駆動方法)について述べる。各レーザ干渉計4,5
a,5bは、相対的な対象物の移動量を計測するため、
電源をonした直後は、ウエハステージ1の位置を知る
ことができない。そのため、おおよそのウエハステージ
1の位置を知るために、絶対的な位置を計測するセンサ
(不図示)を取り付けたり、また、ある一定方向に常に
力をかけ、フォトスイッチ等を横切った瞬間、各レーザ
干渉計4,5a,5bをリセットしてもよい。この各レ
ーザ干渉計4,5a,5bのリセットをX1レーザ干渉
計5aの計測範囲内で行うことにより、Yレーザ干渉計
4とX1レーザ干渉計5aが、ウエハステージ1の位置
の計測を開始する。通常の状態では、これ以降、Yレー
ザ干渉計4とX1レーザ干渉計5aとにより、ウエハス
テージ1の位置を常に計測することになる。このとき、
ウエハステージ1の正確な位置は、Xバーミラー3およ
びYバーミラー2の平面度の影響を受ける。そのため、
この誤差を予め計測しておき、補正関数として演算装置
9のメモリに蓄えておく。そして、Y位置におけるX誤
差、X位置におけるY誤差を前記補正関数から演算装置
9により計算し、Xレーザ干渉計5a,5bおよびYレ
ーザ干渉計4の値を補正することで、ウエハステージ1
の正確な位置を知ることができる。
【0038】ここで、オフ・アクシス・スコープによる
計測やウエハ交換等、ウエハステージ1がY方向に大き
く駆動する必要があり、X1レーザ干渉計5aの計測範
囲を超えてしまう場合を考える。この場合、X1レーザ
干渉計5aの計測範囲内で、X2レーザ干渉計5bも同
時に計測可能な位置に、ウエハステージ1が来たことを
知る必要がある。これは、Yレーザ干渉計4の値から判
断してもよいし、別途センサを設けてもよい。その段階
で、X2レーザ干渉計5bをリセットする。このとき、
ウエハステージ1を静止させてもよいが、高速化のた
め、駆動しながら行うことを考える。X2レーザ干渉計
5bはリセットされて、計測を開始しても正しいウエハ
ステージ1のX位置を計測できない。そこで、今までウ
エハステージ1のX位置を計測していたX1レーザ干渉
計5aの値を、X2レーザ干渉計5bに与えてやればよ
い。このとき、ウエハステージ1のθの計測系を有して
いるのであれば、θ×LだけX2レーザ干渉計5bの初
期値を補正することで、より正確にウエハステージ1の
X位置を引き継ぐことができる。また、空気のゆらぎの
影響等によって、X1レーザ干渉計の値そのものも誤差
が含まれている可能性がある。そこで、ある一定時間の
X1レーザ干渉計5aの計測値の中心値(平均値)を、
X2レーザ干渉計5bに引き継いでもよい。
【0039】しかし、それでも、バーミラー平面度の影
響によって、X1レーザ干渉計5aからX2レーザ干渉
計5bに切り換えたとき、誤差が生じてしまうことは、
先に記した。そこで、X2レーザ干渉計5bが計測可能
になったと同時に、バーミラー平面度の補正関数から、
誤差分を補正演算する。つまり、補正関数を、Δx=F
(y)とした場合、上記した数2の関数による演算値
(補正量)をX1レーザ干渉計5aおよびX2レーザ干
渉計5bの計測値から補正すればよい。
【0040】つまり、ステージの正しいX位置をXtと
し、X1レーザ干渉計5Aの計測値をX1、X2レーザ
干渉計5bの計測値をX2、それぞれの誤差をΔx1、
Δx2とすると、
【0041】
【数3】 で表すことができる。よって、
【0042】
【数4】 とすることで、バーミラーの平面度の影響を受けずに、
正しいステージX位置をX1レーザ干渉計5AからX2
レーザ干渉計5bへ引き継ぐことができる。
【0043】また、ウエハステージ1を駆動しながら、
各レーザ干渉計5a,5bの切り換えを行う場合、Y方
向へのステップの速度やX2レーザ干渉計5bのリセッ
トにかかった時間の変動により、切り換えを行うときの
ウエハステージ1のY位置は常に一定の場所とは限らな
い。その場合、上記補正量を、X1レーザ干渉計5aお
よびX2レーザ干渉計5bの計測値に対して常に補正し
ておくことで、レーザ干渉計5a,5bの切り換えのY
位置にかかわらず、正確にウエハステージ1のX位置を
引き継ぐことができる。つまり、X2レーザ干渉計が計
測可能になった場合などをトリガーに、Δx2を常に演
算しておき、数4の演算がいつ実行されてもいいよう
に、Δx2を準備しておくことと同じである。同様に、
ウエハステージ1を駆動しながら、X1レーザ干渉計5
aの計測値を平均化する場合も、常に上記補正を行えば
よい。つまり、X1およびX2レーザ干渉計5a、5b
の平均化を行うとき、Δx1およびΔx2も同じタイミ
ングで平均化すればよい。その結果、バーミラー平面度
の影響を受けずに、正しいX1レーザ干渉計5aの値を
X2レーザ干渉計5bに引き継ぐことができる。
【0044】また、上記したX1レーザ干渉計とX2レ
ーザ干渉計との切り換え時における補正は一つの誤差関
数(F関数)をX1およびX2レーザ干渉計に用いてい
るが、X1およびX2レーザ干渉計それぞれが専用の誤
差関数を持たせてもよい。つまり、一つの誤差関数を用
いた場合、Δx1とΔx2の関係は、数2の通りになる
が、それぞれ専用の誤差関数を持たせるということは、
【0045】
【数5】 というように、X1とX2の独立した誤差関数を、それ
ぞれ計測して、例えば図1における演算装置9のメモリ
等に備えてそれぞれ補正を行ってもよい。
【0046】ここで、バーミラーの誤差関数は、例えば
高次の多項式などで与えてもよいが、バーミラーの形状
が複雑で高次の多項式などで近似できない場合などは、
替わりに誤差テーブルを与えてやればよい。これは、ス
テージの位置(サンプル点)における誤差を列挙した表
(テーブル)である。サンプル点の間隔を小さくすれ
ば、より精密なバーミラーの形状を忠実に表現すること
ができる。サンプル点とサンプル点の間の補間は、一次
の直線でもいいし、高次関数でなめらかに補間してもよ
い。すると、ステージ位置yが決定すれば、対応する誤
差Δx1、Δx2が決定するため、テーブルも広い意味
で関数として捉えてもよい。
【0047】以上までの手法で、バーミラーの平面度の
影響による、確定的な誤差要因を除去することができ
る。しかし、X1およびX2レーザ干渉計そのものが空
気のゆらぎ等、何らかの影響(位置計測手段の雰囲気
等)で誤差を有してしまった場合、レーザ干渉計の切り
換えを行う度に、不確定な要素により誤差を有すること
になることは、先に述べた。これは、先述のように、切
り換えを行う際に、平均化を行うことである程度まで押
さえることができる。しかし、この誤差は、切り換えを
行う度に蓄積するものであり、切り換え回数が多くなる
と、無視できなくなる恐れがある。そのため、ある一定
の回数レーザ干渉計の切り換えを行った場合や、ウエハ
ステージが空いている時間、ロットの開始時等(一定の
期間)、あるきっかけでウエハステージの絶対的な位置
のキャリブレーションを行うことが望ましい(第3の位
置計測手段であるセンサ等を用いることも可能)。キャ
リブレーションを行う頻度は、精度とスループットのど
ちらを優先させるかで決定すればよい。キャリブレーシ
ョンの手段としては、ウエハステージに予め用意された
マークを、スコープ等で観察することによりウエハステ
ージの絶対的なずれ量を計測してもよいし、あるいは、
絶対的な位置を計測するセンサを用意し、ウエハステー
ジをそのセンサの計測範囲に駆動し、レーザ干渉計の値
の誤差の蓄積分を計測してもよい。
【0048】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の位置決め
ステージ装置によれば、レーザ干渉計を切り換えること
でバーミラーの長さより長い距離を駆動可能なステージ
において、レーザ干渉計の切り換えに伴うバーミラー平
面度等の確定的な要素による誤差を取り除くことが可能
である。このとき、ステージを駆動した状態でも切り換
えが可能であるため、高速、広範囲かつ高精度なステー
ジ位置制御が可能な位置決めステージ装置を提供でき
る。また、上記効果に加えて、空気ゆらぎ等による不確
定な要素による誤差がレーザ干渉計の切り換えに伴って
誤差蓄積することを防ぐ位置決めステージ装置とするこ
ともできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の好ましい一実施形態に係る位置決め
ステージ装置の要部概略図である。
【図2】 従来例に係る2次元平面移動可能なウエハス
テージ装置の要部概略図である。
【図3】 従来例に係る同一方向に複数のステージ位置
計測用レーザ干渉計を設置して切り換え可能にしたウエ
ハステージ装置の要部概略図である。
【図4】 従来例に係る複数のレーザ干渉計の切り換え
に伴うウエハステージ装置の位置計測の誤差を説明する
図である。
【符号の説明】
1:ウエハステージ、2:Yバーミラー、3:Xバーミ
ラー、4:Yレーザ干渉計、5a:X1レーザ干渉計、
5b:X2レーザ干渉計、6a;Y1リニアモータ、6
b:Y2リニアモータ、7:Xリニアモータ、8a,8
b,8c:レーザ干渉計カウンタボード、9:演算装
置、10:リニアモータドライバ、11:ステージ定
盤。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/68 H01L 21/30 516B 503B Fターム(参考) 2F065 AA03 AA06 AA39 CC00 DD06 EE00 EE05 FF51 GG04 GG13 JJ01 JJ05 LL12 NN20 QQ17 QQ23 QQ42 QQ51 2F069 AA03 AA83 BB40 EE20 EE23 GG04 GG07 GG13 GG64 HH09 MM34 NN18 NN26 5F031 CA02 HA53 JA06 JA17 JA28 JA32 KA06 LA08 MA27 PA18 5F046 BA04 BA05 CC01 CC03 CC16

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2次元平面に沿って移動自在なステージ
    と、該ステージを駆動する複数の駆動手段と、該ステー
    ジの位置を計測するための複数の位置計測手段とを備え
    た位置決めステージ装置において、 前記位置計測手段は少なくとも前記ステージに備えられ
    た計測対象となる平面鏡と干渉計とからなり、 前記位置計測手段により前記ステージの位置を計測する
    場合、前記平面鏡の平面度からの確定的な要素による誤
    差および/または前記位置計測手段の雰囲気からの不確
    定な要素による誤差を補正する補正手段を有することを
    特徴とする位置決めステージ装置。
  2. 【請求項2】 前記位置決めステージ装置は、少なくと
    も1軸方向の前記ステージの位置を計測する前記位置計
    測手段が複数用意されており、該複数の位置計測手段を
    切り換えて1軸方向の前記ステージの位置を計測する手
    段を有し、 前記補正手段は、前記複数の位置計測手段を切り換える
    際、少なくとも2つの前記位置計測手段である第1およ
    び第2の位置計測手段が有効になる場所であって、今ま
    で有効であった前記第1の位置計測手段から、これから
    有効になる前記第2の位置計測手段に値を引き継ぐとき
    に、前記確定的な要素による誤差および/または前記不
    確定な要素による誤差を、補正関数および/またはテー
    ブルから求め、これから有効になる前記第2の位置計測
    手段の値を補正するものであることを特徴とする請求項
    1に記載の位置決めステージ装置。
  3. 【請求項3】 前記位置決めステージ装置は、今まで有
    効であった前記第1の位置計測手段、および/または、
    これから有効になる前記第2の位置計測手段が計測を行
    っている間、常に、前記補正関数および/または前記テ
    ーブルにより前記確定的な要素による誤差および/また
    は前記不確定な要素による誤差を補正することを特徴と
    する請求項2に記載の位置決めステージ装置。
  4. 【請求項4】 前記補正手段は、少なくとも前記補正関
    数および/または前記テーブルを備えることが可能な演
    算装置を備え、該演算装置は前記第1および第2の位置
    計測手段それぞれに専用のテーブルを有することを特徴
    とする請求項2または3に記載の位置決めステージ装
    置。
  5. 【請求項5】 前記補正手段は、一定の期間または一定
    の回数、前記位置計測手段の切り替えを行った場合、前
    記ステージの絶対的な位置のキャリブレーションを行う
    ものであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに
    記載の位置決めステージ装置。
  6. 【請求項6】 前記キャリブレーションは、第3の位置
    計測手段により前記ステージの絶対的な位置を確認する
    ものであり、 前記キャリブレーションを行う頻度は、位置決め精度ま
    たは装置のスループットのいずれを優先させるかで決定
    するものであることを特徴とする請求項5に記載の位置
    決めステージ装置。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005244088A (ja) * 2004-02-27 2005-09-08 Canon Inc ステージ装置及びその制御方法
JP2006165523A (ja) * 2004-11-02 2006-06-22 Nikon Corp 測定システム、初期化、振動補償、低伝播性、及び軽量精密ステージを有するステージ装置
JP2007309884A (ja) * 2006-05-22 2007-11-29 V Technology Co Ltd 作業装置におけるテーブル位置決め方法およびその装置
JP2015106606A (ja) * 2013-11-29 2015-06-08 キヤノン株式会社 位置決め装置、リソグラフィ装置、物品の製造方法
JP2015535615A (ja) * 2012-11-12 2015-12-14 株式会社ニコン 露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3907497B2 (ja) * 2002-03-01 2007-04-18 キヤノン株式会社 位置決め装置及びその制御方法、並びに露光装置、並びにその制御方法により制御される露光装置により半導体デバイスを製造する製造方法
US6864963B2 (en) * 2002-03-19 2005-03-08 Chi Mei Optoelectronics Corporation Position measuring system with multiple bar mirrors
KR100546711B1 (ko) * 2003-08-18 2006-01-26 엘지.필립스 엘시디 주식회사 레이저 조사 장치 및 이를 이용한 실리콘 결정화 방법
JP4424739B2 (ja) * 2004-10-19 2010-03-03 キヤノン株式会社 ステージ装置
US20070152391A1 (en) * 2005-12-29 2007-07-05 Chitayat Anwar K Error corrected positioning stage
WO2008007838A1 (en) * 2006-07-13 2008-01-17 Pusan National University Industry University Cooperation Foundation Stage with displacement magnification mechanism for measuring
KR100876912B1 (ko) * 2006-07-13 2009-01-08 부산대학교 산학협력단 변위증폭측정 메카니즘을 구비한 스테이지
JP2009302490A (ja) * 2008-06-17 2009-12-24 Canon Inc 露光装置及びデバイス製造方法
JP4629134B2 (ja) * 2008-09-25 2011-02-09 株式会社東芝 Xyステージ装置
CN102445854A (zh) * 2010-10-15 2012-05-09 上海微电子装备有限公司 工件台垂向位置测量系统
CN103245309B (zh) * 2013-05-21 2017-12-12 杭州鼎热科技有限公司 一种激光平整度测量误差补偿方法
CN106767512A (zh) * 2016-12-29 2017-05-31 哈尔滨工业大学 基于实时监测运动误差的光学元件高精度测量装置
CN114654092B (zh) * 2022-04-18 2023-03-14 北京理工大学 一种激光微结构高效加工及精密测量的方法和装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5363196A (en) * 1992-01-10 1994-11-08 Ultratech Stepper, Inc. Apparatus for measuring a departure from flatness or straightness of a nominally-plane mirror for a precision X-Y movable-stage
JPH09275072A (ja) * 1996-04-05 1997-10-21 Nikon Corp 移動鏡の真直度誤差補正方法及びステージ装置
US5991033A (en) * 1996-09-20 1999-11-23 Sparta, Inc. Interferometer with air turbulence compensation
WO1999042787A1 (en) * 1998-02-23 1999-08-26 Zygo Corporation Interferometer and method for measuring the refractive index and optical path length effects of air
JPH11325832A (ja) 1998-05-19 1999-11-26 Nikon Corp 位置測定方法および位置測定装置並びに露光装置
US6181420B1 (en) * 1998-10-06 2001-01-30 Zygo Corporation Interferometry system having reduced cyclic errors
DE69943311D1 (de) * 1998-12-24 2011-05-12 Canon Kk Trägerplattesteuerungsvorrichtung, Belichtungsapparat und Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung
US6137574A (en) * 1999-03-15 2000-10-24 Zygo Corporation Systems and methods for characterizing and correcting cyclic errors in distance measuring and dispersion interferometry

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005244088A (ja) * 2004-02-27 2005-09-08 Canon Inc ステージ装置及びその制御方法
JP2006165523A (ja) * 2004-11-02 2006-06-22 Nikon Corp 測定システム、初期化、振動補償、低伝播性、及び軽量精密ステージを有するステージ装置
JP2007309884A (ja) * 2006-05-22 2007-11-29 V Technology Co Ltd 作業装置におけるテーブル位置決め方法およびその装置
JP2015535615A (ja) * 2012-11-12 2015-12-14 株式会社ニコン 露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法
US9772564B2 (en) 2012-11-12 2017-09-26 Nikon Corporation Exposure apparatus and exposure method, and device manufacturing method
JP2015106606A (ja) * 2013-11-29 2015-06-08 キヤノン株式会社 位置決め装置、リソグラフィ装置、物品の製造方法

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